JP5945865B2 - Guide for artificial joint replacement - Google Patents
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Description
本発明は、骨盤臼蓋側の人工股関節コンポーネント等の設置に好適な人工関節置換術用ガイド器具に関する。 The present invention relates to a guide device for artificial joint replacement suitable for installation of an artificial hip joint component or the like on the pelvic acetabulum side.
人工股関節置換術で術前計画を正確に術中に誘導する方法として、非特許文献1に記載されているようなナビゲーション機器を用いる方法がある。(非特許文献1)
この方法の場合、ナビゲーション機器自体が大変高価であること、機器の規模が大きく設置環境が限られること、コンピュータに骨の位置を認識させるための赤外線センサ等を装備したアンテナピンを対象の治療箇所とは異なる箇所の骨に打ち込む必要があり、このアンテナピンによる侵襲が懸念されること、コンピュータに骨の位置を認識させるレジストレーション作業が必須で手術時間が延長することなど、不具合が多々ある。このため、上記ナビゲーション機器の普及率はごく低いのが現状である。
As a method for accurately guiding a preoperative plan during a hip replacement, there is a method using a navigation device as described in Non-Patent
In this method, the navigation device itself is very expensive, the size of the device is large and the installation environment is limited, and the antenna pin equipped with an infrared sensor etc. for making the computer recognize the position of the bone is the target treatment site It is necessary to drive into a bone at a different location from the above, and there are many problems such as concern about the invasion by the antenna pin, the necessity of registration work for causing the computer to recognize the position of the bone, and extension of the operation time. For this reason, the penetration rate of the navigation devices is very low at present.
一方で、光学的な手段を用いて対象物内面の形状を非接触で測定する方法として、測定する内面の所定位置に光ビームを円盤状に照射し、その照射光による内面形状を表す光跡を撮像センサにより撮影して該光跡の画像データを蓄積し、蓄積した光跡画像のデータから前記撮像センサを含む撮像計の基準位置と測定対象内面との距離を算出して当該内面の形状を測定するようにした技術が考えられている。(例えば、特許文献1) On the other hand, as a method for measuring the shape of the inner surface of an object in a non-contact manner using optical means, a light beam is emitted to a predetermined position of the inner surface to be measured in a disk shape, and the light trace representing the inner surface shape by the irradiated light The image data of the light trace is accumulated by the imaging sensor, the distance between the reference position of the imaging meter including the imaging sensor and the inner surface of the measurement object is calculated from the accumulated light trace image data, and the shape of the inner surface is calculated. A technique that measures the above is considered. (For example, Patent Document 1)
上記特許文献に記載された技術では、内面形状を測定するための装置の主として原理について記載されているものの、具体的な使用法として、例えば人工関節置換術において人工関節コンポーネントの設置位置を特定する場合に適用するための技術や器具等については未だ確立されていない。 Although the technique described in the above-mentioned patent document mainly describes the principle of the device for measuring the inner surface shape, as a specific usage, for example, in the artificial joint replacement, the installation position of the artificial joint component is specified. The technology and equipment to be applied to the case have not been established yet.
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、患者及び術者双方の負担を軽減し、より短時間で術前計画通りの位置及び角度を再現して人工関節コンポーネントを正確に設置することが可能な人工関節置換術用ガイド器具を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to reduce the burden on both the patient and the operator, and to reproduce the position and angle as planned in a shorter time. An object of the present invention is to provide an artificial joint replacement guide device capable of accurately installing an artificial joint component.
本発明の一態様は、360度方向に広がる円盤状のレーザ光を出射する第1の出射部、円錐状または十字状に広がるレーザ光を出射する第2の出射部、上記第1及び第2の出射部を同軸上に配置し、姿勢角度の変位を検出する姿勢検出部を設けた出射筒体と、上記出射筒体または対象となる関節部を穿孔するドリル部材を着脱自在に保持し、当該関節部に先端を当接する第1の当接部材を取付けた第1の当接保持部と、上記関節部に先端を当接する第2の当接ロッドと、上記第1及び第2の出射部より出射された各レーザ光の光跡の形状及び大きさを撮影する撮影部とを保持し、上記第1の当接保持部に対する上記第2の当接ロッド及び上記撮影部との距離及び角度を可変する第2の可変機構及び当該第2の可変機構を固定する第2の固定機構を有する第2の当接保持部と、上記撮影部で得た画像信号と上記姿勢検出部で検出した姿勢情報を送信する送信部と、上記関節部の穿孔位置及び穿孔方向をガイドするためのガイドピン挿通孔を有し、先端を上記関節部の外縁に当接するガイドロッドを、上記第2の当接ロッドと平行に保持し、上記第2の当接保持部に対するガイドロッドとの距離及び軸方向に沿った位置を可変する第3の可変機構及び当該第3の可変機構を固定する第3の固定機構を有するガイドロッド保持部とを具備したことを特徴とする。 One embodiment of the present invention includes a first emission unit that emits a disk-shaped laser beam that spreads in a 360-degree direction, a second emission unit that emits a laser beam spreading in a conical shape or a cross shape, and the first and second components. Are arranged on the same axis, detachably holding an emission cylinder provided with a posture detection unit for detecting a displacement of a posture angle, and a drill member for drilling the emission cylinder or a target joint, A first abutment holding portion having a first abutting member that abuts the tip on the joint, a second abutment rod that abuts the tip on the joint, and the first and second exits. An imaging unit that captures the shape and size of the light trace of each laser beam emitted from the unit, and the distance between the second contact rod and the imaging unit with respect to the first contact holding unit, and Second variable mechanism for changing angle and second fixing machine for fixing second variable mechanism A second abutment holding unit, a transmission unit for transmitting the image signal obtained by the imaging unit and the posture information detected by the posture detection unit, and a drilling position and a drilling direction of the joint unit. A guide rod having a guide pin insertion hole and having a tip abutting against the outer edge of the joint portion is held in parallel with the second abutting rod, and the distance between the guide rod and the second abutting holding portion is A guide rod holding portion having a third variable mechanism that changes a position along the axial direction and a third fixing mechanism that fixes the third variable mechanism is provided.
本発明によれば、患者及び術者双方の負担を軽減し、より短時間で術前計画通りの位置及び角度を再現して人工関節コンポーネントを正確に設置することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the burden on both the patient and the operator, and to accurately install the artificial joint component by reproducing the position and angle according to the preoperative plan in a shorter time.
以下本発明を骨盤臼蓋の人工股関節置換術用ガイド機器10に適用した場合について図面を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, the case where the present invention is applied to the
(構成)
図1は、同ガイド機器10の外観構成を示す。同図で、11は術前計画により決定された臼蓋に対する穿孔位置及び方向を検出するための円筒状の出射筒体である。
この出射筒体11は、円筒状の先端側にLD(半導体レーザ)による第1レーザ発振部11A、この第1レーザ発振部11Aから発振されたレーザ光を円錐形状のミラーで反射し、本出射筒体11の軸方向と直交する平面に沿って360°方向に広がる円盤状のレーザ光C1として出射する第1反射部11B、LDによる第2レーザ発振部11C、この第2レーザ発振部11Cから発振されたレーザ光を円錐形状のプリズムで屈折させ、本出射筒体11の軸方向を中心として先端側に円錐形状に広がるレーザ光C2として出射する第2反射部11Dを同軸上に設ける。
(Constitution)
FIG. 1 shows an external configuration of the
The emitting cylinder 11 reflects a laser beam emitted from the first
なお、上記第2レーザ発振部11Cから発信されたレーザ光は、第2反射部11Dとの間に十字形のスリットを設けるか、あるいは第2反射部11Dのプリズム形状により、上記円錐形状ではなく、十字形状に広がるレーザ光としても良い。
Note that the laser light emitted from the second
さらに出射筒体11は、この出射筒体11の姿勢角度に応じた姿勢信号を出力する、ジャイロセンサ及び3軸加速度センサからなる姿勢検出部11E、後述する撮像部15での撮像により得た画像信号と上記姿勢検出部11Eで検出した姿勢信号とを後述する図示しない外部のパーソナルコンピュータに送信する送信部11Fを備える。
Further, the exit cylinder 11 outputs an attitude signal corresponding to the attitude angle of the exit cylinder 11 and an image obtained by imaging with an
しかして出射筒体11が、第1の当接保持部12により保持される。この第1の当接保持部12は、2重の筒状構造を有し、大径部12Aに対して小径部12Bがスライド自在に取付けられるもので、大径部12A及び小径部12Bのいずれも、上記出射筒体11の反射部11B,11Dを内包する部分は外周面が大きく切欠いた柱状となり、小径部12Bの先端がリング状の当接部12Cとなる。
Thus, the emission cylinder 11 is held by the first contact holding portion 12. The first abutment holding part 12 has a double cylindrical structure, and the
なお、上記第1反射部11Bでの反射による円盤状レーザ光C1と、円錐形状レーザ光C2は、実際には小径部12Bの干渉により一部、例えば中心角で120°程度が遮られ、図示するようなリング状の光跡とはならず、例えば中心角が240°程度の扇形となる。第1の当接保持部12のレーザ光が照射される内壁面には、乱反射を避けるために光吸収機能を有する塗料等の塗布が望ましい。
The disk-shaped laser beam C1 and the conical laser beam C2 reflected by the first reflecting
大径部12Aの先端側から小径部12Bが突出する量(長さ)が術前計画における臼蓋開口面から底部までの深さに相当するようにスライドして調節及び固定が可能となる。
It can be adjusted and fixed by sliding so that the amount (length) of the
第1の当接保持部12は、実際の置換術の途中、位置決めを終了した時点で、上記出射筒体11に代えて人工関節コンポーネントであるカップを設置するための予備処理としてドリル機器を保持し、リーミングに先立っての穿孔処理を行なう。 The first abutment holding unit 12 holds a drill device as a preliminary process for installing a cup which is an artificial joint component instead of the emitting cylinder 11 at the time of completion of positioning in the course of actual replacement. Then, perforation processing is performed prior to reaming.
その際、小径部12B先端のリング状の当接部12Cは、患者のカップ設置軸あるいはカップ設置のための臼蓋骨掘削軸と一致した臼蓋底部に当接され、そのリング中央をドリルビットが貫通する。このドリルビットの径は、上記出射筒体11の径と一致するように予め設計されている。
At that time, the ring-
この第1の当接保持部12の大径部12Aの後端側に、当該軸と基部が垂直をなす円弧状アーム部13が一体に構成される。この円弧状アーム部13は、第1の当接保持部12の軸上、大径部12Aの先端側位置を中心とした円弧に沿って延在されるもので、以下の各保持部を移動及び固定自在に取付ける。
On the rear end side of the large-
すなわち第1の当接保持部12と一体となった円弧状アーム部13に対して、この円弧のレールに沿って移動または固定されるスライダ14を設ける。このスライダ14は、円弧状アーム部13を内外から挟み込むように設けられ、円弧状アーム部13の内側に位置するスライダ14の部位に対して、上記出射筒体11から出射される2つのレーザ光C1,C2の光跡を撮像するための撮像部15が取付けられる。
That is, a
撮像部15での撮像により得られた画像データは、上述した如く第1の当接保持部12の送信部11Fにより外部の図示しないパーソナルコンピュータへ送信される。
The image data obtained by imaging by the
またスライダ14には、円弧状アーム部13の外側に位置する部位に対して、上記円弧状アーム部13の軸と直交するようにオフセット位置を調整可能な第1のロッド保持部16を取付ける。この第1のロッド保持部16が保持する第1のロッド17は、後述する図4で示すように先端側17Aが円弧状に湾曲しており、その先端を、対象となる臼蓋周縁部の内面側から当接する。第1のロッド保持部16が保持する第1のロッド17の軸方向は、常に円弧状アーム部13の円弧に対して直交する径方向となる。
The
さらに、上記スライダ14に形成された一対の柱状レール部14Aに沿ってガイドロッド保持スライダ18が取付けられる。このガイドロッド保持スライダ18は、上記柱状レール部14Aに沿って移動し、ここでは図示しないねじ部の締め付け等により柱状レール部14Aでの位置を固定化できる。
Further, a guide
ガイドロッド保持スライダ18は、上記第1のロッド17と互いの軸方向が平行なガイドロッド19を保持する。
The guide
このガイドロッド19は、骨盤に対する先端側にガイドピンホルダ19Aを介してボールチャック19Bを取付ける一方で、反対側にはこのガイド機器10をハンドリングするための把持部であるハンドル19Cを取付ける。
The
ガイドピンホルダ19Aは、ガイドロッド19を挟んで一対の図示しないガイドピンを挿通する貫通孔である。このガイドピンホルダ19Aと対応するようにして、ガイドロッド保持スライダ18にもガイドロッド19を挟んで一対のガイドピンホール18Aが同軸上に形成される。
The
ガイドロッド19先端側のボールチャック19Bは、骨盤の臼蓋外縁部上方に固定する、ボールヘッドを設けたアンカービット20に対して取付けるもので、ここでは図示しないねじ部の締め付けにより、アンカービット20に対するガイドロッド19及びこのガイド機器10全体の角度を任意に可変、あるいは固定化できる。
The ball chuck 19B on the distal end side of the
図2は、アンカービット20を実際の骨盤RPVに固定し、固定したアンカービット20に対してガイドロッド19先端のボールチャック19Bを嵌め込んで任意に取付け角度を可能とした状態を示す。
FIG. 2 shows a state in which the
アンカービット20は、ボールヘッド20Aがフランジ20Bから突出した構成となっており、当該フランジ20B下部のスクリュウ部20Cを骨盤RPVの臼蓋外縁の上端部にねじ込んで固定した状態で、ボールチャック19Bを取付ける。
The
図3は、略半球形状に窪んだ臼蓋の開口平面OPを基準として、出射筒体11及び第1の当接保持部12、撮像部15及び第1のロッド17の先端側17A、ガイドロッド19とアンカービット20の位置関係を例示する図である。
FIG. 3 shows, with reference to the opening plane OP of the acetabulum recessed in a substantially hemispherical shape, the emitting cylinder 11, the first abutment holding part 12, the
第1のロッド17及びガイドロッド19は上述した如く双方の軸が平行となるように設計されており、且つ患者の臼蓋上方の骨盤平面に対して共に直交するように取付けられる。
The
骨盤の臼蓋上方の平面と臼蓋開口面OPとがなす角は、患者の個体差によって前後するが、一般にカップ設置目標角度が45°前後、及び臼蓋骨掘削目標角度が30°前後であり、第1のロッド17及びガイドロッド19と、出射筒体11及び第1の当接保持部12も同様に患者の当該角度に合わせて施術者が手術計画の時点で判断した目標角度に応じて調整される。
The angle formed by the plane above the pelvic acetabulum and the acetabular opening surface OP varies depending on individual differences between patients, but generally, the target angle for setting the cup is around 45 ° and the target angle for acetabular excavation is around 30 °. Yes, the
したがって、出射筒体11及び第1の当接保持部12はその軸方向が臼蓋開口面OPに対して施術者が手術前の計画で設定した目標角度に調整され、大径部12A先端から突出した第1の当接保持部12のリング状当接部12Cが臼蓋内の中心の深底部に当接するように調整される。
Accordingly, the axial direction of the emitting cylinder 11 and the first abutment holding portion 12 is adjusted to the target angle set by the practitioner in the plan before the operation with respect to the acetabular opening surface OP, and from the distal end of the
上記のような構成にあって、次に上記ガイド機器10を用いた術前と術中の操作について説明する。
(術前操作)
骨盤臼蓋の人工股関節置換術に際しては、予め患部のX線CT画像、MRI(Magnetic Resonance Imaging)画像を多数入手し、予め3次元デジタルプランニングシステムのソフトウェアをインストールしたパーソナルコンピュータに入力して、3次元プリンタで実物大の骨盤部分の骨モデルを、例えばアクリル系光硬化樹脂やABS樹脂、石膏パウダー等により作製する。上記3次元デジタルプランニングシステムのソフトウェアに関しては、例えば「http://www.lexi.co.jp/hipcas.html」で記載されているソフトウェアを用いるものとしてもよい。
Next, operations before and during the operation using the
(Preoperative operation)
In the hip replacement of the pelvic acetabulum, a large number of X-ray CT images and MRI (Magnetic Resonance Imaging) images of the affected area are obtained in advance and input to a personal computer in which the software of the 3D digital planning system is installed in advance. A bone model of a full-size pelvis part is produced by, for example, an acrylic photo-curing resin, ABS resin, gypsum powder or the like with a three-dimensional printer. As for the software of the three-dimensional digital planning system, for example, software described in “http://www.lexi.co.jp/hipcas.html” may be used.
なお、ここで作製する実物大の骨盤モデルPVには、対象とする臼蓋ACの底部に、臼蓋コンポーネント設置軸及び、臼蓋掘削目標軸に対して予めドリルにより穿孔したガイドホールGHと、臼蓋外縁の上方に位置を指定して固定した、アンカービット20を模したアンカービット20′が一体にして予め形成されているものとする。
これらガイドホールGHの位置と軸方向、アンカービット20′の位置はいずれも施術者(医師)が上記ソフトウェア上で決定する。
The full-scale pelvis model PV produced here includes a guide hole GH drilled in advance with respect to the acetabular component installation axis and the acetabular drilling target axis at the bottom of the target acetabular AC, It is assumed that an
The practitioner (doctor) determines the position and axial direction of the guide hole GH and the position of the anchor bit 20 'on the software.
図4は、作製した骨盤モデルPVに対して施術者(医師)が手術計画を再現しガイド機器10をほぼ適正に設置している状態の例を示す。骨盤モデルPVの臼蓋ACに対して、アンカービット20′に対してガイドロッド19のボールチャック19Bを取り付けた上で、第1の当接保持部12の小径部12Bのリング状当接部12Cが人工関節コンポーネントであるカップを設置するために適正に穿孔したガイドホールGHに対し、あるいは臼蓋を掘削する軸として穿孔したガイドホールGHに対し、適切な角度で当接するように、各部の調整を行なう。
FIG. 4 shows an example of a state in which the practitioner (doctor) reproduces the surgical plan and the
このとき、ガイドロッド19に対するガイドロッド保持スライダ18の軸上の位置、ガイドロッド保持スライダ18に対するスライダ14の柱状レール部14Aの位置、スライダ14に対する第1のロッド保持部16のオフセット量、第1のロッド保持部16に対しする第1のロッド17の軸上の位置、スライダ14に対する円弧状アーム部13の位置、第1の当接保持部12の大径部12Aに対する小径部12Bの突出量を順次調整することにより、アンカービット20′のボールヘッド20Aを支点として、第1のロッド17の先端側17Aが臼蓋ACの周縁の内面側からから(患者にとって)最前端に向けて当接すると共に、小径部12Bのリング状当接部12CがガイドホールGH位置に手術計画に沿って適正な角度で当接するように調整することで、ガイド機器10を臼蓋ACに対して3点指示で位置させることができる。
At this time, the position on the axis of the guide
このように、各調整部分が相互に関連した構成となっているため、構成に応じた手順で順次調整動作を行なうことで、より効率的に各部の位置、角度を調整可能となる。全ての調整を終えた時点で各部共ねじ部を締め付けるなどして固定化する。 Thus, since each adjustment part becomes a structure mutually related, it becomes possible to adjust the position and angle of each part more efficiently by performing adjustment operation sequentially according to the procedure according to a structure. When all the adjustments are completed, each part is fixed by tightening the screw part.
次いで、第1の当接保持部12の小径部12Bに対する出射筒体11の位置を、第1反射部11Bから出射される円盤状のレーザ光C1ができるだけコンピュータソフトウエアを用いた手術前計画によって予め得られている臼蓋AC内の目標設置面(円盤状のレーザ光C1の出射筒体のシミュレーション画像)に近い形状に投射されるように調整する。
Next, the position of the emitting cylinder 11 with respect to the small-
また上記手動調整動作に代えて、ガイド機器10自体も3次元化した画像データを用い、パーソナルコンピュータにインストールした3次元デジタルプランニングシステムの仮想空間内で骨盤モデルPVの臼蓋ACに設置するガイド機器10の各部の調整を行ない、調整決定後に、ガイド機器10の各可動部を決定した調整内容に従って調整することにより、仮想空間での計画動作を再現できる。
Further, instead of the manual adjustment operation, the
この場合、ガイド機器10の各可動部や、保持される側の出射筒体11、第1の当接保持部12の小径部12B、スライダ14、第1のロッド保持部16、第1のロッド17、ガイドロッド保持スライダ18、ガイドロッド19などにはいずれも相対位置を正確に視認できるような、例えば長さで1[mm]、角度で1[°]程度の目盛りが必要となる。
In this case, each movable part of the
さらにパーソナルコンピュータでの仮想空間で調整した結果を実際のガイド機器10にて再現する方法においても、調整後のガイド機器10を、3次元プリンタにより作製した実物大の骨盤モデルPVの臼蓋ACに対して設置することで、医師の経験等を考慮して各部の微調整を行なうことができる。
Further, in the method of reproducing the adjustment result in the virtual space on the personal computer with the
上記いずれの方法においても、調整を終えて骨盤モデルPVの臼蓋ACに対してガイド機器10を設置した状態で、出射筒体11の第1レーザ発振部11A及び第1反射部11Bによる円盤状に広がるレーザ光C1の軌跡の画像と、第2レーザ発振部11C及び第2反射部11Dによる円錐形状(または十字形)に広がるレーザ光C2の軌跡の画像とを順次撮像部15で撮影し、その画像データを出射筒体11の送信部11Fにより図示しない外部のパーソナルコンピュータに送信させて取込んで記録させ、以上で術前の準備を完了する。
In any of the above methods, the disk shape formed by the first
(術中操作)
次いで実際の置換術においては、調整後に固定したガイド機器10を完全滅菌した上で、患者の確保した術野に対して設置する。このとき術者は、術前計画通り臼蓋ACの外縁上方にアンカービット20を固定し、ボールチャック19Bをボールヘッド20Aに外れない範囲で角度を可変できるように締め付ける。
(Intraoperative)
Next, in actual replacement, the
このとき固定されたアンカービット20は、術前計画時の骨盤モデルPVに一体に形成されていたアンカービット20′と比較して、設置位置が3次元的な誤差を含んでいる。
The
この術中に、出射筒体11の第1レーザ発振部11A及び第1反射部11Bによる円盤状に広がるレーザ光C1と、第2レーザ発振部11C及び第2反射部11Dによる円錐形状(または十字形)に広がるレーザ光C2とを時分割で交互、例えば撮像部15での連続撮影可能速度に合わせて0.1[秒]間隔で実行し、取得した撮影画像データを、姿勢検出部11Dで検出する姿勢変化情報と合わせて、送信部11Eにより外部のパーソナルコンピュータへ連続して送信させる。
During this operation, the laser beam C1 spreading in a disk shape by the first
これらを受信するパーソナルコンピュータにおいては、円盤状に広がるレーザ光C1の軌跡の画像に対して形状を、円錐形状(または十字形)に広がるレーザ光C2の軌跡の画像に対して大きさを、それぞれ予め術前計画で得ておいた同様の軌跡の形状、大きさの画像データと総合的にマッチングして近似度合いとそれらの増減の方向、及び姿勢変化の大きさを勘案する。パーソナルコンピュータ側ではこの勘案結果に応じて変化する音声情報、例えば両画像データが総合的にマッチングの度合いが高まる毎に間欠周期が短くなると共に、姿勢変化が大きくなるほどに周波数(音程)が高くなるような間欠的なビープ音を発振するものとする。 In the personal computer that receives them, the shape of the locus of the laser beam C1 extending in a disk shape is set to the size of the image of the locus of the laser beam C2 extending in a conical shape (or a cross shape), respectively. It is comprehensively matched with the image data of the same trajectory shape and size obtained in advance in the preoperative plan, and the degree of approximation, the direction of increase / decrease thereof, and the magnitude of the posture change are taken into consideration. On the personal computer side, audio information that changes according to the result of this consideration, for example, both the image data, as the degree of matching increases overall, the intermittent period is shortened, and the frequency (pitch) increases as the posture change increases. Such intermittent beeps are oscillated.
このパーソナルコンピュータからの音声情報を聞いている施術者は、ガイド機器10の設置位置、とりわけ、スライダ14に対するガイドロッド保持スライダ18の位置、円弧状アーム部13に対するスライダ14の位置、第1のロッド保持部16に対する第1のロッド17の位置、及びスライダ14に対する第1のロッド保持部16の位置をそれぞれ術前計画通りの位置となるように調節する。
The practitioner who is listening to the voice information from the personal computer, the installation position of the
結果として第1のロッド17の先端側17Aが臼蓋ACの周縁の内面側からから(患者にとって)最前端に向けて当接すると共に、小径部12Bのリング状当接部12Cが臼蓋底部の穿孔予定位置に適正な角度で当接するように調整することで、上記アンカービット20の設置位置の誤差を補正して計画通りに3点指示による安定した状態となり、パーソナルコンピュータからの音は間欠周期がより短くなり、且つ周波数(音程)がより低くなる。
As a result, the
最終的に術前計画通りの位置にガイド機器10を調整できた場合、パーソナルコンピュータから聞こえる音は間欠的ではなく連続し、且つ最も低い周波数(音程)で安定したものとなる。
When the
この状態で各調節部を固定した上で、ガイドロッド保持スライダ18のガイドピンホール18Aとガイドロッド19のガイドピンホルダ19Aを使用して、例えば直径3[mm]の一対の図示しないガイドピンを挿入し、患部臼蓋に打ち込むことで、ガイド機器10を術前計画通りの位置に固定できる。
In this state, after fixing each adjusting portion, a
しかるに、出射筒体11に代えてドリリングを行なう機器を設置して臼蓋に対する所定深さの穿孔を行なうことで、臼蓋側の人工関節コンポーネントであるカップの機能中心軸と一致した穿孔作業を実施できる。 However, by installing a drilling device instead of the emitting cylinder 11 and drilling a predetermined depth in the acetabulum, a drilling operation that matches the functional center axis of the cup, which is the artificial joint component on the acetabular side, is performed. Can be implemented.
その後、一対のガイドピンを残してアンカービット20を含むガイド機器10一式を患部から撤去し、一対のガイドピンで指示される方向で該カップ形状に合わせたリーミング作業及びカップの打ち込み作業を経てカップの敷設が完了する。カップの敷設完了後、アンカービット20と一対のガイドピンは撤去する。
Thereafter, the
以上詳述した如く本実施形態によれば、赤外線マーカアンテナ等を用いる大がかりなナビゲーション装置を使用することなく、切開する患部内のみの侵襲を考慮すれば良いので患者及び術者双方の負担を軽減し、より短時間で術前計画通りの位置及び角度を再現して人工関節コンポーネントを正確に設置することが可能となる。 As described above in detail, according to the present embodiment, it is only necessary to consider the invasion only in the affected area to be incised without using a large-scale navigation device using an infrared marker antenna or the like, thereby reducing the burden on both the patient and the operator. In addition, it is possible to accurately install the artificial joint component by reproducing the position and angle according to the preoperative plan in a shorter time.
また本実施形態では、患部近傍にアンカービット20を一時的に固定してそのボールヘッド20Aを支点として他の各部の調整を行なうものとしたので、全体の操作性をより向上して、操作時間の短縮と術者が人工股関節置換術用ガイド機器10全体を支持する負担の軽減に大きく寄与できる。
Further, in the present embodiment, the
また本実施形態では、出射筒体11を保持する第1の当接保持部12と一体にして円弧状アーム部13を設け、この円弧状アーム部13に対して第1のロッド17を保持する第1のロッド保持部16とスライダ14を設け、さらにスライダ14に対してガイドロッド19を保持するガイドロッド保持スライダ18を取付けるような構成としたので、調整の手順をパターン化してより効率的に調整作業を実施できる。
In the present embodiment, the arc-shaped
さらに本実施形態では、第1のロッド16が関節部周縁を内壁側から当接するような円弧状の先端を有するものとしたので、最小侵襲手術において、覆いかぶさる軟部組織をよけて第1のロッド16の先端を臼蓋辺縁に位置決めすることが容易となり、設置精度をより向上できる。
Furthermore, in the present embodiment, the
なお上記実施形態は、特に骨盤臼蓋の人工関節置換術に使用するガイド機器に適用した場合について説明した。これは、特に関節としての臼蓋が、体の深部側に位置するために撮影が困難な場所であること、形状が臼状で個人差の特徴を捉えにくいことから、この部位の骨情報の3次元画像の撮影が可能であれば、その他の人工関節への応用は充分可能であるものと考えられるためであり、本発明が対象とする関節を限定するものではない。 The above embodiment has been described with respect to the case where the present invention is applied to a guide device used for artificial joint replacement of a pelvic acetabulum. This is because the acetabulum as a joint is located on the deep side of the body and is difficult to shoot, and the shape of the mortar is difficult to capture the characteristics of individual differences. This is because if it is possible to capture a three-dimensional image, it is considered that the application to other artificial joints is sufficiently possible, and the present invention does not limit the joints targeted.
その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the functions executed in the above-described embodiments may be combined as appropriate as possible. The above-described embodiment includes various stages, and various inventions can be extracted by an appropriate combination of a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, if the effect is obtained, a configuration from which the constituent requirements are deleted can be extracted as an invention.
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
請求項1記載の発明は、360度方向に広がる円盤状のレーザ光を出射する第1の出射部、円錐状または十字状に広がるレーザ光を出射する第2の出射部、上記第1及び第2の出射部を同軸上に配置し、姿勢角度の変位を検出する姿勢検出部を設けた出射筒体と、上記出射筒体または対象となる関節部を穿孔するドリル部材を着脱自在に保持し、当該関節部に先端を当接する第1の当接部材を取付けた第1の当接保持部と、上記関節部に先端を当接する第2の当接ロッドと、上記第1及び第2の出射部より出射された各レーザ光の光跡の形状及び大きさを撮影する撮影部とを保持し、上記第1の当接保持部に対する上記第2の当接ロッド及び上記撮影部との距離及び角度を可変する第2の可変機構及び当該第2の可変機構を固定する第2の固定機構を有する第2の当接保持部と、上記撮影部で得た画像信号と上記姿勢検出部で検出した姿勢情報を送信する送信部と、上記関節部の穿孔位置及び穿孔方向をガイドするためのガイドピン挿通孔を有し、先端を上記関節部の外縁に当接するガイドロッドを上記第2の当接ロッドと平行に保持し、上記第2の当接保持部に対するガイドロッドとの距離及び軸方向に沿った位置を可変する第3の可変機構及び当該第3の可変機構を固定する第3の固定機構を有するガイドロッド保持部とを具備したことを特徴とする。
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
The invention according to
請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の発明において、対象となる関節部の外縁に固定する、ボール状ヘッドを形成した固定ビットをさらに具備し、上記ガイドロッド保持部が保持するガイドロッド先端部に、上記ボール状ヘッドと組み合わせてその取付け角度を可変及び固定可能なボール継手を形成することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the guide further includes a fixing bit that forms a ball-like head and is fixed to the outer edge of the target joint, and the guide rod holding portion holds the guide. A ball joint capable of changing and fixing its mounting angle in combination with the ball-shaped head is formed at the rod tip.
請求項3記載の発明は、上記請求項1記載の発明において、上記第1の当接保持部と一体に構成され、上記第1の当接ロッドの軸線上の一点を中心とする円の円弧状にレール部を形成した円弧アームをさらに具備し、上記第1の当接保持部、第2の当接保持部、及び上記ガイドロッド保持部の少なくとも1つは上記円弧アームのレール部に沿って取付けられることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first abutting holding portion is integrated with the first abutting rod, and a circle of the circle centering on one point on the axis of the first abutting rod. An arc arm having a rail portion formed in an arc shape is further provided, and at least one of the first abutment holding portion, the second abutment holding portion, and the guide rod holding portion is along the rail portion of the arc arm. It is characterized by being mounted.
請求項4記載の発明は、上記請求項1記載の発明において、上記第1の当接保持部が保持する第1の当接部は、関節部辺縁の骨に当接させる、円弧状あるいはオフセットさせた先端を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first abutting portion held by the first abutting holding portion is in an arc shape or abutted against the bone at the joint edge. It is characterized by having an offset tip.
10…ガイド機器、11…出射筒体、11A…第1レーザ発振部、11B…第1反射部、11C…第2レーザ発振部、11D…第2反射部、11E…姿勢検出部、11F…送信部、12…第1の当接保持部、12A…大径部、12B…小径部、12C…リング状当接部、13…円弧状アーム部、14…スライダ、14A…柱状レール部、15…撮像部、16…第1のロッド保持部、17…第1のロッド、18…ガイドロッド保持部、18A…ガイドピンホール、ガイドロッド19…、19A…ガイドピンホルダ、19B…ボールチャック、19C…ハンドル、20…アンカービット、20′…(疑似)アンカービット、20A…ボールヘッド、20B…フランジ、20C…スクリュー、AC…(骨モデルの)臼蓋、OP…臼蓋開口面、PV…骨盤モデル、RPV…骨盤。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記出射筒体または対象となる関節部を穿孔するドリル部材を着脱自在に保持し、当該関節部に先端を当接する第1の当接部材を取付けた第1の当接保持部と、
上記関節部に先端を当接する第2の当接ロッドと、上記第1及び第2の出射部より出射された各レーザ光の光跡の形状及び大きさを撮影する撮影部とを保持し、上記第1の当接保持部に対する上記第2の当接ロッド及び上記撮影部との距離及び角度を可変する第2の可変機構及び当該第2の可変機構を固定する第2の固定機構を有する第2の当接保持部と、
上記撮影部で得た画像信号と上記姿勢検出部で検出した姿勢情報を送信する送信部と、
上記関節部の穿孔位置及び穿孔方向をガイドするためのガイドピン挿通孔を有し、先端を上記関節部の外縁に当接するガイドロッドを、上記第2の当接ロッドと平行に保持し、上記第2の当接保持部に対するガイドロッドとの距離及び軸方向に沿った位置を可変する第3の可変機構及び当該第3の可変機構を固定する第3の固定機構を有するガイドロッド保持部と
を具備したことを特徴とする人工関節置換術用ガイド器具。 The first emission part for emitting a disk-shaped laser beam extending in a 360-degree direction, the second emission part for emitting laser light spreading in a conical shape or a cross shape, and the first and second emission parts on the same axis An emission cylinder provided with a posture detection unit for disposing and detecting displacement of the posture angle;
A first abutting holding portion that detachably holds the drill member that pierces the emitting cylindrical body or the target joint portion, and is attached with a first abutting member that abuts the tip of the joint portion;
Holding a second abutting rod that abuts the tip of the joint, and an imaging unit that captures the shape and size of the light trace of each laser beam emitted from the first and second emitting units; A second variable mechanism that varies a distance and an angle between the second contact rod and the photographing unit with respect to the first contact holding unit; and a second fixing mechanism that fixes the second variable mechanism. A second abutment holding portion;
A transmission unit that transmits the image signal obtained by the photographing unit and the posture information detected by the posture detection unit;
A guide pin insertion hole for guiding a drilling position and a drilling direction of the joint part, and holding a guide rod whose tip abuts against an outer edge of the joint part in parallel with the second contact rod; A guide rod holding portion having a third variable mechanism for changing a distance between the guide rod and the position along the axial direction with respect to the second contact holding portion, and a third fixing mechanism for fixing the third variable mechanism; A guide device for artificial joint replacement, characterized by comprising:
上記ガイドロッド保持部が保持するガイドロッド先端部に、上記ボール状ヘッドと組み合わせてその取付け角度を可変及び固定可能なボール継手を形成する
ことを特徴とする請求項1記載の人工関節置換術用ガイド器具。 It further comprises a fixing bit that forms a ball-like head that is fixed to the outer edge of the target joint.
2. The artificial joint replacement according to claim 1, wherein a ball joint capable of changing and fixing the mounting angle in combination with the ball-shaped head is formed at a guide rod tip portion held by the guide rod holding portion. Guide instrument.
上記第1の当接保持部、第2の当接保持部、及び上記ガイドロッド保持部の少なくとも1つは上記円弧アームのレール部に沿って取付けられる
ことを特徴とする請求項1記載の人工関節置換術用ガイド器具。 An arc arm formed integrally with the first abutment holding portion and having a rail portion formed in a circular arc shape around a point on the axis of the first abutment member;
2. The artificial body according to claim 1, wherein at least one of the first contact holding portion, the second contact holding portion, and the guide rod holding portion is attached along a rail portion of the arc arm. Guide device for joint replacement.
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