JP6049754B2 - 解剖学的同心球全股関節形成術 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は２０１１年１２月１９日付で出願された米国非仮特許出願第１３／３３０２５９号の利益を主張し、そのそれぞれの開示内容は参考として本明細書に組み込まれる。

（発明の分野）
本発明は概して、股関節置換及び修正手術、並びに上記を実行するために使用される関連構造及び方法に関連する。

全股関節形成術（ＴＨＡ）は、寛骨臼及び大腿骨頭部の両方の置換からなる外科的処置である。対照的に、半関節形成術は概して、大腿骨頭部を置換するのみである。ＴＨＡ中、外科医は患者の股関節に直接的にアクセスするために切開を行う。外科医はその後、寛骨臼から大腿骨（大腿骨頭部を含む）の近位端を分離するために股関節を脱臼させる。経験以外のいかなる判断基準を伴うことなく、外科医は大腿骨（大腿骨頭部及び頚部を含む）の近位端を外すために大腿骨を横切る切断を行い、大腿骨の骨髄内管を露出させ、それを、人工大腿骨コンポーネントの船尾を受け入れるように、リーミングする、又はそうでなければ外科的に準備するであろう。このように、患者の生得の寛骨臼カップの位置以外のいかなる判断基準を伴うことなく、外科医は、寛骨臼が人工カップを受け入れるように準備するために、寛骨臼をリーミングする。

ＴＨＡから生ずる重要な問題は、大腿骨頭部と寛骨臼カップとの間の最大接触領域が維持されない一方、人工球部とカップとが分離することである。ほとんどの医師及び技師は、このことを２つの臨床的関係、（１）大腿骨頭部分離、及び（２）カップ受け口から球部が飛び出て、脱臼を引き起こすこと、のうちの１つとして言及する。大腿骨頭部分離が起こるとき、ほとんどの場合、上外側方向に大腿骨頭部がカップから滑り出し、大腿骨頭部の内側局面が、もはや寛骨臼カップと接触しなくなる。この滑走現象は、手術前の生得の股関節では存在しなかった、せん断力及び瞬間を引き起こす。球部がカップ受け口に飛び込む、及びカップ受け口から飛び出すとき、現行の人工設計では意図されない、及びしたがって説明されていない、せん断力及び鈍い衝撃力がコンポーネント間にもたらされる。完全な世界では、カップと受け口とは一定して接触し、患者の股関節の全可動域をとおして互いに最大接触領域を維持し、それにより、顕著にせん断力を減少させ、全体で鈍い衝撃力を阻害するであろう。

本発明者の以前の研究において議論されるように、人工球部とカップとの分離の大多数は、人工コンポーネントが患者の生得の生体運動、最も顕著には球の同心性を複製できなかった結果であることが、理論化されている。このことは人工コンポーネント自体の設計の結果であろう、あるいは不適切に埋め込まれた人工コンポーネントの結果であろう。より具体的には、本発明者は、患者の生得の股関節は運動全体をとおして同心球を示すことを理論化している。これらの同心球は、患者の近位大腿骨頭部の形状を最も良く複製する、第１の球を選り抜くこと、及び患者の寛骨臼カップの形状を最も良く複製する、第２の球を選り抜くことから生ずる球である。患者の生得の股関節では、これらの球は運動全体をとおして同じ中心を有する。また患者の軟組織は、ＴＨＡ後、この中心を維持するために必要な活動力及び拘束力を提供し、一方で、これらの骨及びこれらの軟組織の幾何は共に一致して働く。しかし、人工ＴＨＡコンポーネントが不正確に埋め込まれた場合、又はインプラントが同心性を考慮して設計されていない場合、このことは起こり得ない。このことはまた、現行の治具、ガイド、及び切断器具を用いては起こり得ない。現行では、外科医は大腿骨頭部を確立された習慣に従って切断し、解剖学的関係を互いに維持することなく、寛骨臼をリーミングする。現行では、インプラントもまた、患者の特異性のために誘導される解剖学的向きを可能にしない。

本発明は、股関節置換及び修正手術、並びに上記を実行するために使用される関連構造及び方法を目的とする。

全股関節形成術での使用のためのトライアルを提供することが、本発明の第１の態様であり、このトライアルは、第１の球形インサートであって、そこに取り付けられた複数のタブを有し、この複数のタブのそれぞれが開口部を少なくとも部分的に画定する、第１の球形インサートを備える。

第１の態様のより詳細な実施形態では、第１の球形インサートは、互いに係合し、かつ係合解除する第１の半球形半分及び第２の半球形半分を含む。更に別のより詳細な実施形態では、第１の球形インサートは、リーミングされていない寛骨臼内に嵌合するようにサイズ調整される。

全股関節形成術での使用するための切断ガイドを提供することが、本発明の第２の態様であり、この切断ガイドは近位大腿骨に連結するための半球形切断ガイドであって、股関節の生得の大腿骨球部の弧を模倣する凹形セクションを含み、かつこの近位大腿骨にこの切断ガイドを締結するための保持具を含む、半球形切断ガイドを備える。

第２の態様のより詳細な実施形態では、この保持具はこの近位大腿骨の外面に隣接するように適合されたプレートを備え、このプレートは締結具を受容するための少なくとも１つの貫通開口部を含む。更に別のより詳細な実施形態では、この締結具はピン、ねじ、だぼ、及び釘のうちの少なくとも１つを含む。更に詳細な実施形態では、この保持具はこの近位大腿骨の外面に隣接するように適合された少なくとも２つのプレートを備え、このプレートのうちの少なくとも１つは締結具を受容するための少なくとも１つの貫通開口部を含む。

大腿骨球部の球中心を確立するためのガイドを提供することが、本発明の第３の態様であり、このガイドは、遠位大腿骨頭部の周囲の曲率に非常に、かつ集合的に近似するように互いに対して再位置付け可能な複数のプレートを備え、ここで、この複数のプレートはこの遠位大腿骨頭部から取り外された後に、周囲の曲率のこの近似を保持するように動作可能である。

第３の態様のより詳細な実施形態では、この複数のプレートのうちの少なくとも１つは変形可能である。更に別のより詳細な実施形態では、この複数のプレートは、この複数のプレートの開口部を通って伸びる少なくとも１つのひもを用いて互いに相互接続される。更に詳細な実施形態では、この複数のプレートは、この遠位大腿骨頭部を取り囲むように扇形に広がる重複フライトを備える。

全関節形成術処置における使用のためのガイドセットを提供することが、本発明の第４の態様であり、このガイドセットは、ヒト寛骨臼及びヒト近位大腿骨を間に置くように適合された複数のガイドであって、そのそれぞれは部分的な大腿骨コンポーネントに取り付けられた寛骨臼カップを含み、この部分的な大腿骨コンポーネントはこのヒト近位大腿骨の外面、及び骨の切断前には露出されないこのヒト近位大腿骨の一部のうちの少なくとも１つと接触するように適合されたエンドプレートを含む、複数のガイドを備える。

第４の態様のより詳細な実施形態では、この複数のガイドのうちの少なくとも２つはそれぞれ、この部分的な大腿骨コンポーネントが、そこに取り付けられた寛骨臼カップに対して再位置付けされることを可能にする。更に別のより詳細な実施形態では、この複数のガイドのうちの少なくとも２つはそれぞれ、この部分的な大腿骨コンポーネントが、そこに取り付けられた寛骨臼カップに対して再位置付けされることを可能にしない。更に詳細な実施形態では、この複数のガイドのうちの少なくとも２つはそれぞれ、内側から外側にかけて不均一な厚みを有するエンドプレートを含む。また更に詳細な実施形態では、この複数のガイドのうちの少なくとも２つはそれぞれ、前側から後側にかけて不均一な厚みを有するエンドプレートを含む。より詳細な実施形態では、この複数のガイドのうちの少なくとも２つはそれぞれ、開口部を少なくとも部分的に画定する複数のタブを有する寛骨臼コンポーネントを含む。より詳細な実施形態では、この複数のガイドのうちの少なくとも２つはそれぞれ、複数の開口部を少なくとも部分的に画定するエンドプレートを含む。別のより詳細な実施形態では、この複数のガイドのうちの少なくとも２つはそれぞれ、この部分的な大腿骨コンポーネントの一部として大腿骨球部を含み、各大腿骨球部は対応のエンドプレートに取り付けられ、各対応のエンドプレートはこのヒト近位大腿骨のこの外面に近似するように輪郭を付けられる。更に別のより詳細な実施形態では、この複数のガイドのうちの少なくとも２つはそれぞれ、この部分的な大腿骨コンポーネントの一部として大腿骨球部を含み、各大腿骨球部は対応のエンドプレートに取り付けられ、各対応のエンドプレートは４方向に自由に回転する。更に別のより詳細な実施形態では、この複数のガイドのうちの少なくとも２つはそれぞれ、この部分的な大腿骨コンポーネントの一部として大腿骨球部を含み、各大腿骨球部は対応のエンドプレートに取り付けられ、各対応のエンドプレートは４つ未満の方向に自由に回転する。

第４の態様の更に別のより詳細な実施形態では、この複数のガイドのうちの少なくとも２つはそれぞれ、この部分的な大腿骨コンポーネントの一部として大腿骨球部を含み、各大腿骨球部はその対応の寛骨臼カップに永続的に連結される。更に別のより詳細な実施形態では、この複数のガイドのうちの少なくとも２つはそれぞれ、この部分的な大腿骨コンポーネントの一部として大腿骨球部を含み、各大腿骨球部はその対応の寛骨臼カップに一時的に連結される。更に詳細な実施形態では、このエンドプレートはこのヒト近位大腿骨の解剖学的頚部の角度を模倣する。また更に詳細な実施形態では、このエンドプレートはこの大腿骨コンポーネントの好ましい形状を決定するための様々なテーパを含む。

光ビーム器具を提供することが、本発明の第５の態様であり、この光ビーム器具は、（ａ）光を生成するために動作可能な光源と、（ｂ）光映像を作り出すためにこの光源からの光を利用するためのレンズ及びマスクのうちの少なくとも１つと、（ｃ）この光ビーム器具及び光線のうちの少なくとも１つの３次元位置を記録するために動作可能な位置制御装置と、（ｄ）この光ビーム器具及びこの光線のうちの少なくとも１つを再位置付けするための位置アセンブリと、を備える。

第５の態様のより詳細な実施形態では、この光源により生成された光はレーザ光である。更に別のより詳細な実施形態では、この光源により生成された光は赤外光である。更に詳細な実施形態では、この光映像は人工トライアルの輪郭を含む。また更に詳細な実施形態では、この光源により生成された光はフィラメント光である。より詳細な実施形態では、この光源により生成された光は発光ダイオード光である。

光ビーム器具を提供することが、本発明の第６の態様であり、この光ビーム器具は、（ａ）光を生成するために動作可能な光源と、（ｂ）光映像を作り出すためにこの光源からの光を利用するためのレンズ及びマスクのうちの少なくとも１つと、（ｃ）映像制御装置と、（ｄ）この映像制御装置に通信可能に連結された映像ライブラリと、を備える。

第６の態様のより詳細な実施形態では、この光源により生成された光はレーザ光である。更に別のより詳細な実施形態では、この光映像は２次元映像を含む。更に詳細な実施形態では、この２次元映像はホログラムを含む。また更に詳細な実施形態では、この光映像は３次元映像を含む。より詳細な実施形態では、この３次元映像はホログラムを含む。より詳細な実施形態では、この光源により生成された光は赤外光である。別のより詳細な実施形態では、この光映像は人工トライアルの輪郭を含む。更に別のより詳細な実施形態では、この光映像は骨切断治具を含む。

人工インサートのためのスリーブを提供することが、本発明の第７の態様であり、このスリーブは、骨の骨髄内管内に留められるように適合された支持構造であって、人工インプラントを受容するように適合された内面チャネルを画定する内側表面を含み、この内側表面は、軸方向の挿入に際してこの支持構造と人工インプラントとの間の適切な向きを保証するために、この人工インプラントの対応する特徴と整列するように適合された、２つの突起部及び２つの溝のうちの少なくとも１つを有する、支持構造を備える。

第７の態様のより詳細な実施形態では、この内側表面は２つの突起部を含む。更に別のより詳細な実施形態では、この２つの突起部は線状及びらせん状のうちの少なくとも１つである。更に詳細な実施形態では、この内側表面は２つの溝を含む。また更に詳細な実施形態では、この２つの溝は線状及びらせん状のうちの少なくとも１つである。

より詳細な実施形態では、この支持構造は円形外面を含み、この骨髄内管を画定する骨の壁と接触するように適合された２次的な支持構造により囲まれ、かつこの２次的な支持構造内で回転して再位置付け可能である。

近位大腿骨人工装置を提供することが、本発明の第８の態様であり、この装置は、（ａ）大腿骨の骨髄内管内に据え付けられるように適合された大腿骨ステムと、（ｂ）この大腿骨ステムに取り付けられたエンドプレートであって、締結具の処理量を少なくとも部分的に収容する複数のカットアウトを含む、エンドプレートと、を備える。

第８の態様のより詳細な実施形態では、この締結具はピン、ロッド、釘、及びねじのうちの少なくとも１つを備える。

映像を投影する方法を提供することが、本発明の第９の態様であり、この方法は、ヒトの解剖学的特徴上へ映像を投影することであって、この映像は２次元映像及び３次元映像のうちの少なくとも１つを含み、この解剖学的特徴は骨を備える。

第９の態様のより詳細な実施形態では、この映像は人工コンポーネントの２次元映像及び３次元映像のうちの少なくとも１つを含む。更に別のより詳細な実施形態では、この映像はホログラムを含む。更に詳細な実施形態では、この映像は切断治具の２次元映像及び３次元映像のうちの少なくとも１つを含む。また更に詳細な実施形態では、この映像は可視光源を用いて投影される。より詳細な実施形態では、この可視光源はレーザ光を投影する。より詳細な実施形態では、この映像は赤外光源を用いて投影される。別のより詳細な実施形態では、この赤外光源はレーザ光を投影する。

ヒトの骨を整列させる方法を提供することが、本発明の第１０の態様であり、この方法は、（ａ）第１の骨上に第１のマーカーを、第２の骨上に第２のマーカーを取り付け、一方で、この第１の骨及び第２の骨が整列されることと、（ｂ）この第２の骨に対してこの第１の骨を再位置付けし、ここで、この再位置付けは、もはや、この第１の骨及びこの第２の骨の整列をもたらさないことと、（ｃ）この第１の骨及びこの第２の骨のうちの少なくとも１つの上に映像を表示することと、（ｄ）この第２の骨に対しこの第１の骨を整列させるために、この映像及びこのマーカーを用いてこの第２の骨に対してこの第１の骨を再位置付けすることと、（ｅ）この映像を表示した後に、この第１の骨及びこの第２の骨のうちの少なくとも１つに対して切断を行うことと、を含む。

ヒトの骨についてのデータを集める方法を提供することが、本発明の第１１の態様であり、この方法は、（ａ）ヒトの骨の露出された部分の複数のディジタル写真を撮ることと、（ｂ）この露出された部分の虚像の輪郭を構築するために、この複数のディジタル写真のうちの少なくとも１つに第１のアルゴリズムを適用することと、（ｃ）光ビーム器具を用いてこのヒトの骨のこの部分上に光で照らされた輪郭を表示するために、この虚像の輪郭を用いることと、を含む。

第１１の態様のより詳細な実施形態では、この方法は、このヒトの骨のこの解剖学的輪郭に、より良く近似する、改変された光で照らされた輪郭を作り出すために、この光で照らされた輪郭を改変することと、この改変された光で照らされた輪郭の寸法を記録することと、トライアル人工関節及び骨切断治具のうちの少なくとも１つの虚像を構築するために、この記録された寸法に第２のアルゴリズムを適用することと、この光ビーム器具を用いてこのヒトの骨のこの部分上に光で照らされた映像を表示するために、この虚像を用いることと、をまた含む。

全股関節形成術での使用のための切断ガイドを提供することが、本発明の第１２の態様であり、この切断ガイドは近位大腿骨に連結するための弓形ガイドを備え、股関節の生得の大腿骨球部の弧を模倣する凹形セクションを含み、かつこの近位大腿骨にこの切断ガイドを締結するための保持具を含む。

第１２の態様のより詳細な実施形態では、この保持具はこの近位大腿骨の外面に隣接するように適合されたプレートを備え、このプレートは締結具を受容するための少なくとも１つの貫通開口部を含む。更に別のより詳細な実施形態では、この締結具はピン、ねじ、だぼ、及び釘のうちの少なくとも１つを含む。更に詳細な実施形態では、この保持具はこの近位大腿骨の外面に隣接するように適合された少なくとも２つのプレートを備え、このプレートのうちの少なくとも１つは締結具を受容するための少なくとも１つの貫通開口部を含む。

除去された大腿骨頭部の直径及び周径のうちの少なくとも１つを測定するための測定器具を提供することが、本発明の第１３の態様である。

寛骨臼カップ、寛骨臼インサート、及び大腿骨頭部のうちの少なくとも１つの、脚操作中の伸延力を決定するための伸延測定装置を提供することが、本発明の第１４の態様である。

人工関節の中心からずれている生得の股関節の中心を示すことに加えて、ヒト股関節内の大腿骨及び寛骨臼コンポーネントの埋め込みを示す、１組のＸ線映像である。 上方外側局面の摩耗を示す、１組の寛骨臼カップインサートの上方透視図である。 股関節を形成するために共に働く、ヒト骨盤及び右大腿骨の正面図である。 骨盤と大腿骨との間の好まれる目印、及び骨盤に対しての大腿骨頸部の整列を実証するための、測定及び挿入されたピンを示すためにマーク付けされた、股関節を形成するために共に働くヒト骨盤及び右大腿骨の、前からの、拡大図である。 特定の線及びピンとピンとの間の距離を画定するために使用され得る、大腿骨上に及び骨盤上に挿入された複数のピンを伴う、股関節を形成するために共に働くヒト骨盤及び右大腿骨の、前からの、拡大図である。 ヒト骨盤及び右大腿骨の、前からの、拡大図であり、大腿骨頭部は球の曲率を有し得る、複数の変形可能なプレートで折り上げられる。 ヒト骨盤及び右大腿骨の、前からの、拡大図であり、大腿骨切断ガイドは大腿骨上に取り付けられ、大腿骨頭部球の周径を再現するために、形状が線状、球形、又は円形であり得る、大腿骨頸部をとおした切断を作り出す。 大腿骨頭部を除去するために、図７の大腿骨に切断が行われた後の、ヒト骨盤及び右大腿骨の、前からの、拡大図である。 位置ガイドが大腿骨と骨盤との間内に位置付けられた後の、図８のヒト股関節領域の、前からの、拡大図である。 位置ガイドの半分が除去された後の、図９のヒト股関節領域の、前からの、拡大図である。 位置ガイドが除去された後の、図１０のヒト股関節領域の、前からの、拡大図である。 例示的な股関節トライアルの１連の上方透視図を含む。 股関節トライアルの据付け後の、図１１のヒト股関節領域の、前からの、拡大図である。 股関節トライアルの据付け後、かつ骨盤内の複数のガイドピンの据付け後の、図１１のヒト股関節領域の、前からの、拡大図である。 股関節トライアルの除去、及び骨盤内の複数のガイドピンの保持後の、図１４のヒト股関節領域の、前からの、拡大図である。 近位大腿骨上に重ね合わせられた光映像を示す、ヒト股関節領域の、前からの、拡大図である。 近位大腿骨上に重ね合わせられた光映像を示す、ヒト股関節領域の、前からの、拡大図である。 手術台、仰向けに位置付けられた患者、及び手術台の上に位置付けられた光ビーム器具の位置を示す、例示的な手術室の上方透視図である。 寛骨臼リーミング、近位大腿骨除去、及び大腿骨ステムの挿入後の、ヒト股関節領域の、前からの、拡大図である。 寛骨臼コンポーネント、大腿骨頚部、及び大腿骨球部の付着後の、図１８のヒト股関節領域の、前からの、拡大図である。 例示的な大腿骨スリーブの挿入を示す、近位大腿骨のプロファイル及び俯瞰図を含む。 エレメントがねじの位置に基づいて展開され、又は格納されるときの、本発明に従う例示的な大腿骨ステムの側面像を含む。 エレメントがねじの位置に基づいて展開され、又は格納されるときの、本発明に従う例示的な大腿骨ステムの側面像を含む。 大腿骨切断の適切なサイズ、場所を決定するために使用される、本発明に従う例示的な大腿骨トライアルの側面像を含む。 ３次元映像の３点に対してのニュートン基準座標系における固定点を描写する図表である。 どのように様々なベクターが、光ビーム器具に対しての３次元映像の相対回転を提供するかを示す、１連の図表である。

股関節置換又は修正手術中に人工コンポーネントを正確に埋め込む装置及び方法を包含する、本開示の例示的な実施形態が以下に示され、例示される。言うまでもなく、下に議論される実施形態が本質的に例であって、本開示の範囲及び趣旨から逸脱しない範囲で再構成され得ることは、当業者に明らかであろう。しかしながら、明確さ及び精密さの目的で、下に議論される例示的な実施形態は、本開示の範囲に含まれるための要件ではない、当業者が認識すべき任意の工程、方法、及び特徴を含むことができる。

図１及び２を参照して、患者の股関節１０２の解剖学的中心１００は埋め込まれた球中心１０４の上外側である。この描写で、ヒト患者は、患者の股関節１０２の座面を置換するために行われる全股関節形成術（ＴＨＡ）処置を受けた。これらの座面を置換するために、ＴＨＡは大腿骨球部及び大腿骨頚部の一部を含む、患者の大腿骨１０８の一部の除去、並びに寛骨臼１１０の修正を含む。大腿骨除去及び寛骨臼リーミングは大腿骨インプラント１１２及び寛骨臼インプラント１１４を収容する。最も一般的には、大腿骨インプラント１１２は患者の大腿骨の骨髄内管内に受容される大腿骨ステム１１６、及び大腿骨球部１２０を間に置く大腿骨頚部１１８を含むであろう。大腿骨球部１２０は、患者の寛骨臼１１０に取り付けられた寛骨臼カップ１２６内に受容される寛骨臼カップインサート１２４内に受容される。

大腿骨インプラント１１２の球中心は患者の股関節１０２の解剖学的中心１００と一致しないので、大腿骨球部１２０を囲む患者の軟組織は、大腿骨球部の全可動域をとおして、股関節１０２の解剖学的球中心１００の周りで大腿骨球部を平行移動させることを試みるであろう。そして、埋め込まれた球中心１０４と一致しない、周りの軟組織により誘発された大腿骨球部１２０のこの運動は、患者の生得の股関節では存在しなかったせん断力を誘発する。より詳細には、これらのせん断力は、寛骨臼１１０に対しての大腿骨１０８の生得の運動を模倣するであろう、寛骨臼カップインサート１２４内での大腿骨球部１２０の回転の代わりに、寛骨臼カップインサート１２４に対して大腿骨球部１２０を枢軸旋回することを試みるモーメントを誘発するであろう。

外科医が、ＴＨＡ中に解剖学的球中心を複製するように、大腿骨球部１２０及び寛骨臼カップインサート１２４を適切に位置付けることができないことが主要な関心事である。１．０ｍｍ未満の小さなずれでさえも、大腿骨球部１２０と寛骨臼カップインサート１２４との間のせん断力の誘発を引き起こすことがある。患者が一歩進む、又は任意の運動を行う度に、埋め込まれた股関節は解剖学的球中心の周りを回転しようと試み、解剖学的球中心に対して誘発されたモーメントを引き起こし、所望されないせん断力を更に誘発する。実際に、一般的な摩耗パターンは、次の股関節手術中に患者から除去されたポリエチレン寛骨臼カップインサートにおいて、上外側で観察されている。大腿骨インプラント１１２を囲む軟組織は、生得の股関節の解剖学的中心の周りを回転する大腿骨球部１２０の運動に影響を与えること、及びこの影響を受けた運動のために、全股関節置換の９５％超が大腿骨球部１２０と寛骨臼カップインサート１２４との間の分離を経験することが、本発明者により仮定されている。更に、大腿骨球部１２０のこの影響を受けた運動は、寛骨臼カップインサート１２４からの大腿骨球部１２０の脱臼の主な理由であり得る。

現在のところ、外科医は大腿骨１０８の頚部１４４を最初に切断し、寛骨臼１１０から大腿骨頭部１３８を切り離す。その後、外科医は、解剖学的寛骨臼球の元の向きのガイド及び／又は知識を伴わずに、寛骨臼１１０をリーミングする。その後、外科医は人工大腿骨ステム１１６の挿入のために大腿骨を準備する。残念ながら、寛骨臼及び大腿骨コンポーネントは別々に骨（大腿骨及び骨盤）に挿入されるので、解剖学的同心球を維持するために使用される技術はなく、そして大腿骨頭部は寛骨臼カップのある所に「飛び入れ」られる。以前に議論されるように、患者の筋骨格構造は、股関節インプラントの中心ではなく、股関節の解剖学的中心の周りの骨盤に対して大腿骨を回転する記憶を保持するので、これらの技術はインプラントコンポーネントに対して、誘発されたせん断力、回転力、及び応力をもたらす。換言すれば、股関節インプラント中心と解剖学的中心とが一致していないことはインプラントコンポーネントに対して、せん断力、回転力、及び応力を誘発する。

図３及び４を参照して、コンピュータで補助される手術、ＭＲＩ、ＣＴ、Ｘ線透視法、超音波、Ｘ線等の様々な映像化診断法、及び骨ピンマーカー又は他のマーカー技術の利用、並びに手術内治具又はガイドの利用を含み得る、多くの方法が股関節の解剖学的球中心の位置を示すために使用され得る。これらの技術のいくつかに関連する、ある関心事としては、以下に限定されないが、（１）映像化技術及びコンピュータで補助される手術は手術前であり、外科医が手術前策定を行うことを要すること、（２）これらの技術は手術に追加の時間及び複雑さをもたらすこと、（３）これらの技術は手術に顕著な費用を追加すること、並びに（４）これらの技術は固有の誤差を有し、このため、外科医は股関節の解剖学的中心を精密に見つけられないであろうこと、を含む。

この後、より詳細に説明されるであろうように、股関節の解剖学的中心を見つけ、維持するための新規技術及び関連器具は、外科医が、股関節の解剖学的中心をより容易に見つけること、及び埋め込まれたコンポーネントが股関節の解剖学的中心を模倣するように位置付けることを可能にする、新規トライアルコンポーネントの利用を含む。この例示的な技術はＴＨＡ処置に顕著な追加の時間又は資金を追加せず、映像化診断法を用いた手術前策定を必要とせず、外科医がコンピュータで補助された外科的技術に関連するソフトウェアパッケージの使用法を学習することを必要としない。

図３で示されるように、最初に、外科医が任意の骨切断を行う前に、外科医は骨盤１４２に対しての患者の生得の大腿骨頭部１３８の向き及び形状を査定し、股関節の球中心の位置を示すであろう。以前に議論されるように、股関節の球中心は多くの様々な技術を用いて位置を示されることがある。しかし、本明細書で説明されるように股関節の球中心の位置を示すことは、手術に顕著な追加費用、過剰な時間、及び複雑さの上昇を導入することなく、好ましくなされるであろう。

図４で示されるように、外科医は骨盤１４２に対しての大腿骨１０８の相対的な向き及び位置の跡を保ち、このことは、骨盤上で画定される目印に対して大腿骨頚部１４４の角度の跡を保つこと、及び外科医により導入された様々な点での大腿骨と骨盤との間の距離を書き留めることを含むが、必ずしも規定されるものではない。任意の骨切断が行われる前に、外科医は股関節を備える２つの骨上に少なくとも４点１４８（２つは大腿骨１０８上、２つは骨盤１４２上に）印を付け、図４で距離Ａ及び距離Ｂとして特定される、対応する組の点の間の２つの距離の測定を記録する。しかしながら、４点１４８超が骨盤と大腿骨との間の２つ超の距離の測定を確立するために使用されることがあることが理解されるであろう。点１４８は対応の骨に挿入された又はそうでなければ取り付けられた物理的な又は虚像のピン又はマーカーを含むことがある。距離測定に加えて、１つ以上のピン又はマーカー１５０が、寛骨臼に対しての大腿骨球部及び大腿骨頚部の前傾等の、解剖学的角度を記録するために、大腿骨１０８及び／又は骨盤１４２に取り付けられることがある。距離測定及び角度測定が取られた後、大腿骨及び骨盤に以前に取り付けられた任意のピン又はマーカーは除去されることがある。しかし、任意の取り付け場所はピン又はマーカーの後の付着のために保存されることが好ましい。

ピン及び関連するスリーブを利用することもまた本発明の範囲内であり、スリーブは骨に挿入されるが、ピンはその後、そのスリーブに挿入される。このような状況では、各ピンは除去されることがあるが、このピン又はマーカーよりわずかに大きな又は小さな半径を有する、その関連するスリーブは対応の骨内に維持されるであろう。この骨内に保持されたスリーブは各ピンがいつでも置換されることを可能にする。

大腿骨頚部の角度を整列させるために使用され得る代替の方法はレーザ及び／若しくは光ビーム、又は更に３次元ホログラフィー映像の使用をとおしたものである。本質的に、外科医は手術室の台上にレーザ又はある他の光ビーム器具を有する。光ビームの使用はコンピュータで補助された整形外科手術に対して、比較的容易な、より費用のかからない、かつもっと複雑でない代替策を提供する。

図５及び１８を参照して、また更なる代替の方法は、関節分離の前及び任意の骨切断が行われる前に、大腿骨１０８及び骨盤１４２（具体的には、寛骨臼１１０）の向き及び位置を記録するために、手術台３０２上のレーザ又は他の光ビーム器具３００を利用する。レーザは土地開発及び大工仕事等の、他の産業で、並びに壁に絵を掛けるために家庭でさえも現在使用されているが、本発明者が知る限り、骨切断及び人工コンポーネントの埋め込みで援助するための外科的処置中で使用されているレーザはない。他の産業のためのこれらのレーザは市販品で購入され得るが、本特許で議論される医療適用のために、特殊化器具が開示される。

本質的に、レーザは、誘導された光子の放出に基づく、光増幅のプロセスをとおして光を放出（電磁放射）する装置である。用語「レーザ」は「Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（放射の誘導放出による光増幅）」の頭文字としてできた。放出されたレーザ光は、他の技術を用いては達成不能な、その高度な空間的及び時間的干渉性のために注目に値する。空間的干渉性は典型的に、回折限界である狭ビームである出力、多くの場合、いわゆる「ペンシルビーム」をとおして表される。レーザビームは非常に極めて小さな点に焦点を当てることができ、非常に高い放射照度を達成する。あるいは、レーザビームは遠い距離でその力を集中させるために、非常に低い発散度のビームに投じることができる。時間的（又は縦方向の）干渉性は単一の周波数での偏波を示唆し、この相はビームに沿って比較的遠い距離（可干渉距離）にわたり相互に関係する。熱性又は他の非干渉性光源により生成されたビームは、時間及び位置に対してランダムに変化する瞬間的振幅及び相、並びにそのため非常に短い可干渉距離を有する。ほとんどのいわゆる「単一波長」レーザは実際には、多くの場合、単一の偏光ではなく、わずかに異なる周波数（波長）を有する、いくつかのモードの放射を生成する。そして、時間的干渉性は単色性を示唆するが、広いスペクトルの光を放出する、又は異なる波長の光を同時に放出するレーザさえ存在する。単一空間モードではない、あるレーザが存在し、その結果、これらの光ビームは回折限界によって必要とされるより、多く発散する。しかしながら、全てのこれらの装置はその光、誘導放出を生成する方法に基づいて、「レーザ」として分類される。

本医療適用（単数又は複数）のために、レーザビーム又は光源は、解剖学的目印及び／又は骨若しくはインプラントコンポーネント角度を再現する骨上の非常に小さな点又は非常に薄い線に焦点を当てる。レーザは眼科手術のために現在使用されているが、本発明のための適用はかなり異なる。本発明は組織を切断する又は組織における任意の切断を行うために光を使用しない。むしろ、光を虚像の治具又は切断ガイドを作り出すために利用する。

現在のところ、外科医がＴＨＡのために適切に切断ガイドを整列することは困難である。レーザの使用は、外科医が器具を適切に定置すること、及び物理的ガイド及び／又は治具の使用を伴わずに精密な切断を行うことを可能にするので、虚像の治具又は切断ガイドを作り出すためのレーザの使用は股関節手術にとって革命である。それゆえ、この虚像の治具又は切断ガイドは外科医の仕方において物理的でなく、毎手術前に滅菌を必要としない。本発明では、１つ以上のレーザ又は光ビームの源又は発生器が手術室の台３０２上の投影装置３００に収納される（図１８を参照のこと）。他の産業におけるレーザの主要な使用はレーザ「ビーム」を投影することである。本適用の目的のために、投影されるものはレーザ「線」又はレーザ「形状」である。投影装置３００は、１．０ｍｍ〜５０ｃｍの次数の、可変距離を有する光線が作り出され、かつ解剖学的構造又は埋め込まれた構造上に投影され得るように、シャッター又は可変開放部もまた含む。実際に、この線は、機械軸等の、解剖学的軸を画定するために使用されることがあり、このことは、この投影されたレーザ線が２．０メートルの長さであることを必要とし得る。例示的な光線は図５で示される。これらの光線の厚み及び距離はシャッター又は可変開放部を用いて改変されることがある。このようにして、外科医は投影装置３００に通信可能に連結された制御機器を用いて、これらの線の厚みを制御することができる。制御機器が、外科医が言語命令により線の厚み、距離、及び／又は向きを変えることを可能にするために音声認識モジュールを組み込むこともまた、本発明の範囲内である。更に、投影装置３００は光線を投影することに限定されない。むしろ、投影装置３００は、非限定的に、物理的治具及び切断ガイドを複製する映像を含む、形状（２Ｄ及び３Ｄ）を投影するためにもまた動作可能である。

例えば、外科医は大腿骨頚部１４４上に現れるように光ビームの線（「光線」）を配向するために光ビーム器具３００を使用する。光ビーム器具３００は、線が例えば、骨盤１４２に対しての大腿骨頚部の適切な回転を模倣する、大腿骨頚部に対しての大腿骨頚部１４４の中央又は他の場所に現れるまで、外科医がこの光線を回転させ、平行移動させることを可能にする。外科医が光線の位置及び向きに満足した後、外科医は適切な頚部角度回転がいつでも画定されることを可能にするために、光線を通過して、骨盤１４２及び大腿骨１０８上に２つのピン１５２（「Ｃ」及び「Ｄ」とも記号付けられる）を取り付ける。このように、外科医は対応するピンとピンとの間の距離を記録し得るが、このことは頚部角度の向きを単に査定するときは必要でない。加えて、外科医は、この外科医が必要とする場合、追加のピン１５２（「Ａ」、「Ｂ」、「Ｅ」、「Ｆ」と記号を付けられる）を位置付けるために光ビーム器具３００を利用することがある。したがって、ＴＨＡ処置中いつでも、大腿骨１０８が骨盤１４２に対して何度も再配向された場合でさえも、外科医は光ビーム器具３００を点け、光線に対してピン１５２を整列させることにより、骨盤１４２に対して大腿骨１０８を再配向し、線（「Ｌ１」、「Ｌ２」、「Ｌ３」と記号を付けられる）のうちのいずれも再び作り出すことができる。

本出願は全股関節形成手術に対しての光ビーム器具の使用を説明するが、光ビーム器具は関節置換又は修正を超えた任意の形態の処置に加えて、外科的関節置換又は修正処置において直接的に使用され得ることに留意するべきである。

図６で示されるように、骨盤に対しての大腿骨の向きが記録された後、大腿骨頭部１３８の形状が股関節の解剖学的球中心の位置を示すために記録される。大腿骨頭部１３８の形状の記録は多くの仕方で達成することができる。以下の議論はこれらの多くの仕方の１つのサブセットを含むが、それゆえ、本明細書で開示される本発明をこれらの仕方のみに限定しないことが理解されるべきである。大腿骨頭部１３８の形状を記録する第１の例示的な方法は、プレートの全てと接触したままであり、かつ外科医が具体的には大腿骨頭部の表面上にプレートを平行移動し、かつ配向することを可能にするトライアル器具上のダイヤルを用いて、大腿骨頭部に対してプレートを圧縮することにより、大腿骨頭部の周りの変形可能なプレートを包むために、線状及び／又は球形であり、ピン／ロッド１５６に沿って再位置付け可能である、１連の変形可能なプレート１５４（例えば、４プレート）を使用することである。

この例では、４つのプレートが使用され、それぞれは大腿骨頭部の表面領域の１／４区画を再現する。これらのプレートは使い捨て又は再使用可能であることがあり、これらのプレートのうちの１つ以上はガイドされた器具にしっかりと締結されることがある（示されていない）。このガイドされた器具は、各プレートが骨表面に／骨表面から平行移動され、骨表面上で再配向されることを可能にする、ダイヤル及びレバーを有することがある。それゆえ、外科医は大腿骨頭部の末端に向かって、ピン／ロッドから離れて、これらのプレートを平行移動し、及び／又は配向することができる。プレート１５４が大腿骨頭部１３８に対して圧縮されたら、大腿骨頭部の向き、サイズ、及び傾斜度が記録され得る。外科医がどの大腿骨インプラント球部サイズを選択するかにより、事前に画定された曲率を有する代替のプレート１５４は、大腿骨頭部の適切な向き、サイズ、及び傾斜度を記録するために、ピン／ロッド１５６に固定され、別々に又は同時にダイヤルインされ得る。プレート１５６のそれぞれは独立に再位置付け可能であり得るが、プレートが大腿骨頭部１３８と接触するようになるまで、プレートを一致して再位置付けし、又は体系的に再位置付けすることもまた本発明の範囲内である。大腿骨頭部１３８の外側の幾何を画定することにより、大腿骨頭部及び頚部１４４が大腿骨から除去される前に、股関節の球中心の正確な場所の位置を示すことができる。

現在、ＴＨＡ中に使用されるトライアルコンポーネントは互いに整列されない。代わりに、外科医は、寛骨臼コンポーネント及び大腿骨コンポーネントを互いに整列させることなく、ルーチンにこれらのコンポーネントを定位置に定置する。対照的に、本発明は、置換される又は修正される患者の生得の股関節の球中心に従って整列される、１つ以上のトライアルコンポーネントを手術中に利用することがある。ＴＨＡトライアルコンポーネントは単一のピース又は多数のピースのいずれかであることができ、このトライアル大腿骨頭部が寛骨臼トライアルコンポーネントにしっかりと定置されることを可能にする。トライアル大腿骨頭部と寛骨臼トライアルコンポーネントとの間のこの相互作用は、大腿骨頭部が自由に回転し、この頭部をこの寛骨臼トライアルコンポーネントに挿入することにより定位置に「飛び」込むことを可能にする。更に、トライアルコンポーネントは一般的なものであることがあり、又は限定された適用範囲（性別又は人種特異的）を有することがあり、若しくは患者特異的であり得る。加えて、トライアルコンポーネントは再使用可能であることがあり、又は使い捨てであり得る。

ＴＨＡのために現在使用される技術及びトライアルとは対照的に、本発明は、１つの中心点を必ず有する単一球を利用する手段として、患者の大腿骨頭部座面及び寛骨臼カップ座面のうちの少なくとも１つのサイズ及び球曲率を複製するために、大腿骨頚部及び骨盤を間に置く解剖学的球を利用することがある。より具体的には、正しい寛骨臼球は、その解剖学的大腿骨頭部球表面が解剖学的寛骨臼球の歩行中の体重負荷部分との接触を維持するものである。図７を参照して、解剖学的球をサイズ調整するために、外科医は患者の生得の大腿骨頭部１３８の球形状を複製する切断ガイド１６０を使用する。例えば、ＴＫＡでは、ガイドは骨切断を行うためにルーチンに使用される。ＴＨＡでは、ガイドはルーチンに使用されない。この切断ガイド１６０は大腿骨１０８上に取り付けられ、生得の大腿骨頭部１３８及び可能性として大腿骨頚部１４４の任意の一部を除去する、大腿骨の球形又は均一な弓形の切断を提供する。ガイドはクランプ、ピンを用いて、又はこのガイドを大腿骨に固定するための別の方法として、大腿骨１０８上に取り付けることができる。外科医は、ハンドル上のダイヤルを使用することにより切断ガイドの周径のサイズ及び形状を変えることができる。ガイドの球形形状が大腿骨頭部の球形形状と整合したら、ガイドは大腿骨１０８に固定される。この切断が、大腿骨頭部周径の形状を再現する、球形又は円形であることが推奨されるが、この切断は大腿骨頚部の中心を通過して、大腿骨頭部を通る軸に直線的に垂直でもまたあり得る。この切断は任意の形状のものであり得るが、この切断のその弧が球形であることは有益である。

図８で示されるように、近位大腿骨１０８に対する切断は大腿骨頭部１３８及び大腿骨頚部１４４の一部を除去するために行われる。このとき、外科医は大腿骨頭部を視覚的に点検し、その曲率を検視することができる。大腿骨頭部周径及び／若しくは直径、並びに／又は形状を測定する測定器具を用いて、外科医はその後、適切な大腿骨頭部ガイドを選択することができる。大腿骨頭部の測定は、おそらく図７中の治具の形状で、大腿骨頭部上に定置された測定装置、ディジタル記録装置、又は装備された治具で行われることがあり、一方で、ダイヤルは、１つ以上が大腿骨頭部の表面領域と接触するまで、曲線状の突起を伸ばし、減じるために使用されることがある。切断後、近位大腿骨１０８は球を受容するようにサイズ調整された弓形陥凹１６４を含む。近位大腿骨１０８への切断は球形であり得る、又はこの切断は前側から後側にかけて一定の弓形プロファイルを有し得ることに留意するべきである。この一定の弓形プロファイルは球形切断とは異なり、前側から後側にかけて均一な断面を有するが、それにもかかわらず、この弓形切断が、大腿骨への球形切断を行うために使用されるであろう半径と同じ半径を有するならば、人工トライアル球を受容するために動作可能である。

図９〜１１を参照して、球形形状を有する位置ガイド１７０は寛骨臼１１０に挿入され、大腿骨頚部１４４と接触して位置付けられる。この例示的な実施形態では、この球形形状は互いに取り付けられ、かつ互いに除去可能な、２つの半球形セクションからなる。ガイド１７０が、球形ガイドの内側部分を寛骨臼及び大腿骨頚部の隣の外側部分に嵌合することにより適切に位置付けられたら、近位半球形セクションの外面から、寛骨臼１１０まで、外側へ放射状に伸びる１連のタブ１８２をとおして（タブを穴の軸ガイドとして用いて）１連の穴が開けられる。外科医は、位置及び向きが除去された大腿骨頭部の位置及び向きと整合するまで、ガイドを再配向することができる。このガイドは形状が完全な球形であることができ、又はこのガイドの内側部分は寛骨臼に対して解剖学的である形状のものであることができ、若しくはこの球の内側部分はほんの少量が寛骨臼に入る、単なる縁インサートであることができる。実際に、この球の内側部分は、それが寛骨臼に挿入される限り、どんな形状も帯び得るが、この形状が球形又は解剖学的であることは有益であり得る。ガイドの外側部分は近位大腿骨内の球形切断と一致させるために球形であることが推奨されるが、この外側部分は任意の形状のものであり得ることが理解されるべきである。例えば、外側部分は、外側縁部が大腿骨上の直線状の切断と接触し得る、箱のような形状を有することがある。箱のような形状が使用される場合、外科医又は別の人が、その箱が大腿骨頭部の周径及び直径を模倣するような形状に作られることを確実にするために、３つの主軸に沿って直径を測定することが好ましい。寛骨臼１１０に穴を開けた後、１連のピン１８０を、タブ１８２を通して寛骨臼１１０内の穴に挿入し（各穴について１つのピン）、それにより、ガイド１７０を寛骨臼に対して定位置に固着させる。ピン１８０を、タブ１８２を通して挿入した後、ガイド１７０を除去し、リーマー（示されていない）を使用して、整列ガイドとしてピン１８０を用いて寛骨臼１１０をリーミングする。リーマーを使用するために、より厳密なガイドピンがリーマーをガイドするために使用されることがある、あるいはガイドピンが中心ガイドピンを挿入するために使用されることがあり、それにより、リーマーが寛骨臼球の中心の主軸に沿って寛骨臼をリーミングして取り除くことを可能にする。理想的には、外側部分が除去されたとき、内側部分が寛骨臼カップを暗示するものであるように、大腿骨頭部ガイドの内側部分は形状が球形又は解剖学的なもののいずれかであり、そのため、外科医は、全ての最終的な寛骨臼切断が行われた後の埋め込まれたカップの位置及び向きに最終的になるであろう、大腿骨頭部ガイドカップの位置及び向きを視覚的に点検し得る。

例えば、関節炎により、寛骨臼が損傷した場合、ガイド１７０は近位大腿骨から最初は離れて整列され、寛骨臼に挿入されることがある。このように、近位大腿骨が損傷した場合、ガイド１７０は寛骨臼から、よりそのように離れて整列され、その後、近位大腿骨の隣に挿入されることがある。

図１２を参照して、寛骨臼１１０をリーミングした後、人工トライアル１９０の一部を、整列ガイドとしてピン１８０を用いて、寛骨臼１１０内に挿入する。このトライアル１９０内の球形頭部のサイズは、どのくらいの骨及び／又は軟骨がリーミングプロセス中に除去されたかにより、サイズ及び形状において可変であり得る。具体的には、この人工トライアル１９０は寛骨臼コンポーネント１９２及びその中に挿入された大腿骨球部１９４を含む。リーミングされた寛骨臼１１０に一時的に挿入され、かつ取り付けられるのは、寛骨臼コンポーネント１９２である。トライアル１９０の大腿骨球部１９４は、エンドプレート１９８を有する大腿骨頚部１９６に連結される。

図１２で示されるように、大腿骨球部１９４が寛骨臼コンポーネント１９２に対して再位置付け可能であり、かつ／あるいは大腿骨頚部１９６がエンドプレート１９８に対して再位置付け可能であるように、例示的なトライアル１９０はモジュラーであることがある。対照的に、寛骨臼コンポーネント１９２に対しての大腿骨球部１９４の向き及び位置が固定され、かつ／あるいはエンドプレート１９８に対しての大腿骨頚部１９６の向き及び位置が固定されるように、例示的なトライアル１９０は各コンポーネント間の運動を阻害するために、統合された又は単一のピースであることがある。更に、例示的なトライアル１９０は、中性形状位置（Ａ）を具体化し、又はより厚い基部（Ｂ）を有し、又は可変頚部長（Ｃ）を有し、又は不規則な基部形状（Ｄ）を有し、又は時計回りに回転する基部形状（Ｅ）を有し、又は反時計回りに回転する基部形状（Ｆ）を有し得る。

図１２〜１４を１度に参照して、様々なトライアル１９０が寛骨臼１１０に一時的に取り付けられ、適切な寛骨臼カップの向きを維持するためにピン１８０を用いて整列され得る。同時に、トライアル１９０の大腿骨局面は大腿骨１０８の向き及び位置を適切に維持するために外科医により使用される。

図１３及び１４を参照して、大腿骨１０８の向き及び位置がトライアル１９０を用いて骨盤１４２に対して固定された後、ガイドピン２００は大腿骨エンドプレート１９８を通って挿入され、適切な切断が行われることを可能にし、同心性解剖学球を維持する。このトライアル１９０の大腿骨部分が全ての３つの軸の周りを自由に回転し得る、あるいは大腿骨頚部の適切な向きが解剖学的大腿骨頚部と一致するとき、この角度が定位置に固着されるように、固着機構が使用され得る。寛骨臼コンポーネント１９２が以前に挿入されたガイドピン１８０を用いて、リーミングされた寛骨臼１１０内に挿入される一方で、外科医はトライアル１９０を用いて大腿骨頚部１４４の最終的な切断に印を付けることがいつでもできる。骨盤１４２に取り付けられたトライアル１９０を用いることにより、近位大腿骨１０８の最終的な切断のために生ずる印は、このトライアルの向き及び位置を説明し、同心球（解剖学的寛骨臼球及び大腿骨球）が維持されることを可能にする。トライアル１９０が近位大腿骨上で静止することが図１３及び１４で示されるが、それは近位大腿骨に挿入され、かつ／あるいは近位大腿骨の周りにガイドされることもまたあり得る。図１４及び１５を参照して、ガイドピン２００が大腿骨１０８に挿入された後、トライアル１９０は大腿骨１０８及び骨盤１４２の両方から除去される。その後、切断ガイド（示されていない）は、将来起こるべき大腿骨切断の整列を確実にするためのガイドとしてピン２００を用いて大腿骨１０８上に取り付けられる。

様々なテーパもまた図１２で示されるこのトライアルで実施されることがある。それゆえ、トライアルの寛骨臼カップ部分が寛骨臼に挿入されるとき、それは釘又は他の固定装置を用いて定位置に一時的に固定されることがある。その後、トライアルの大腿骨部分は大腿骨の上方局面に固定されることがある。次に、外科医は脚を多数の位置に操作し、衝突、起こり得る脱臼、及び生じ得る任意の他の関心事について視覚的に点検し、器具で測定することがある。外科医はその後、大腿骨コンポーネントが骨盤に対してどのように回転しているかを再び点検し、測定するために、様々なテーパを用いて、トライアルの大腿骨部分を置換することがある。

大腿骨の操作中、骨からの寛骨臼カップの引く力の量を測定する伸延装置もまた使用されることがある。インプラントが同心球を有する場合、伸延及びせん断力は非常に低いはずである。この大腿骨の操作中、寛骨臼カップが骨から引き離れることを視覚的に試みる場合、又は測定装置（単数又は複数）が不規則な量の伸延又はせん断力を検出する場合、様々なトライアルが使用されることがある。この伸延測定装置はバネ負荷機構、又は伸延距離を測定し、ニュートン運動方程式を用いた手術中の力に由来するヒト股関節の数学モデルに基づいて、この距離を力に変換する測定装置であり得る。ヒトの身体の数学的モデルは、骨からのカップ及び／又はカップからの大腿骨頭部のいずれかの３つの回転及び平行移動を測定する逆モデルとして誘導されることがある。その後、この運動を、３方向の力及び３方向の周りの回転力を決定するために、この数学的モデルに入れる。

図２４で示されるように、大腿骨１０８に印を付ける代替の方法は、寛骨臼部分が寛骨臼内に据え付けられ、かつ大腿骨部分が大腿骨頚部を覆うように位置付けられた整列／トライアル器具１７０を用いることを含む。外科医はその後、意図された近位大腿骨切断の適切な向きと整列させるために器具３００を再位置付けすることがある。整列／トライアル器具１７０は通常のインプラント形状及び厚みのものであることができ（１７０Ａ）、あるいはカップ及び大腿骨球部にとって適切な形状及び厚みのものであり得るが、大腿骨頚部及び近位大腿骨コンポーネントにとって、もっとより薄いものでもあり得る（１７０Ｂ、１７０Ｃ）。具体的には、整列／トライアル器具１７０Ｂ、１７０Ｃの大腿骨頚部部分は、この器具が精密な近位大腿骨切断を確実にするために近位大腿骨の頂部上に直接的に容易に定置され得るように、患者の近位大腿骨の外面の輪郭に近似するように輪郭を付けられた平坦なプレートを備える。この形状は本質的に解剖学的なものでもまたあり得る。

図１６〜１８を参照して、大腿骨１０８に印を付ける更なる代替の方法は、近位大腿骨及び遠位骨盤１４２上に様々な形状を重ね合わせることについて以前に議論された光ビーム器具３００を用いることを含む。当業者は、非限定的に、正方形、矩形、台形、及び人工股関節トライアルの輪郭等の、仮想的任意の２次元形状が近位大腿骨上に重ね合わされ得ることを理解するであろう。

３次元の、又はより平面の２次元の解剖学的骨形状が虚像の映像ライブラリ内に保存されるように、コンピュータアルゴリズムをこの器具３００と共に使用することができる。これらの映像は、非限定的に、ＭＲＩ、ＣＴ、超音波、及びＸ線を含む、１つ以上の映像化診断法を用いて作り出されることがある。これらの映像はサイズ、性別、及び民族性について様々なライブラリに保存されることもある。

手術中、外科医は非限定的に、好まれる目印、向き、及び距離を含む、外科的データを作成するためにハンドヘルド器具を使用する。この外科的データは、様々なライブラリ内のどの映像が、入れられたデータと最も良く整合するかを最初に選択するためにコンピュータアルゴリズムにより使用され、その後、虚像ライブラリ内に保存された１つ以上の映像を改変して、器具３００を用いて映像を作成し、この映像を患者の解剖学的骨（この場合、近位大腿骨）上に投影し得る。ライブラリ映像はその後、ライブラリ内の様々な映像上に重ね合わせ、それらと比較することができ、様々な骨から骨を作り出すために使用することができ、あるいは１つ又は多数のライブラリ映像から変形することができる。その後、器具３００に関連する制御機器を用いて、映像は患者の骨と最も良く整合するように、形状、サイズ、厚み、位置、及び／又は向きを改変するために微調整されることがある。例示的な形態では、器具３００は、各骨切断の理想的な場所を再現する患者の骨上に、虚像の治具、インプラント、及び／又は骨を投影する。加えて、又は代替として、この器具は患者の骨上に最終的なインプラント又はインプラントコンポーネントの映像を投影することがある。例えば、図１６は近位大腿骨１０８及び遠位骨盤１４２上に重ね合わせられた矩形形状２１０を描写し、一方、図１７は近位大腿骨及び遠位骨盤上に重ね合わせられた人工股関節トライアル２１２の輪郭を描写する。更に、手術中いつでも、外科医が全ての骨切断を行った後でさえも、外科医は光ビーム器具３００を点け、行われた骨切断を確かめる、又は意図されたインプラントの輪郭等の、特定の形状と整合するように骨切断を修正することがある。以前に議論されるように、大腿骨１０８が再位置付けされ、整列から外れた場合でさえも、外科医は、骨盤１４２に対して大腿骨を適切に配向させ、かつ位置付けるために、ピン１５２のうちの１つ以上を利用することがある。そして、大腿骨１０８及び骨盤１４２が整列された後、光ビーム器具３００は、適切な生体運動学並びに骨盤１４２及び大腿骨１０８の同心球を維持する、最も良い又は好ましい埋め込まれた大腿骨頚部形状及び／又は寛骨臼カップ及び／又は大腿骨頭部を再現する１つ以上の形状を重ね合わせるために利用されることがある。

この光ビーム器具３００はコンピュータで補助された整形外科手術に対して、比較的容易な、より費用のかからない、かつもっと複雑でない代替策を提供する。現在、多くの外科医は股関節の向き及び位置を画定するためにコンピュータナビゲーションを使用することを試みているが、この方法論は扱いにくく、学習が困難であり得る。本技術、光ビーム器具３００では、（ダイヤル及び／又はレバー等の）制御機器が、手術中の大腿骨及び／又は骨盤の角度及び／又は位置を再現するために、手術室台３０２上の器具から向けられた光ビーム（又は映像）の位置及び向きを変えるために使用されることがある。外科医はその後、器具３００からの光ビームを点け、光ビームの位置及び向きを手動で及び／又は可聴式で変え、解剖学的大腿骨頚部等の、骨の解剖学的特徴を画定することができる。光ビームが大腿骨頚部上に位置付けられ、その解剖学的位置及び向きを画定したら、２つ以上のピンが大腿骨及び／又は骨盤内に挿入されることがある。これらのピンを問題の解剖学的骨又は骨特徴を画定するために使用することがある。外科医により必要とされる限り多くの骨又は好まれる特徴を画定する、多数の光ビームもまた使用されることがある。それゆえ、手術中いつでも、外科医は器具３００からビームを点け、ビームが整列ピンを通過するまで骨を再配向することがある。

以前の実施例は２次元映像を投影するために光ビーム器具３００を利用するが、投影される映像はホログラフィー映像を用いる３次元でもまたあり得る。ホログラフィー映像化法は骨解剖学、骨目印、及びインプラントコンポーネントが光源を用いて骨上に投影されることを可能にするために利用されることがある。基準物体から拡散される光源は記録され、映像化システム（カメラ又は眼）が再構築されたビームを検視するとき、骨及び／又はインプラントコンポーネントの映像が、それが外科医の視界内にもはや存在しないときでさえも見られるように、後に再構築されるであろう。映像は、物体がまだ存在しているかのように、外科医が変える位置及び向きと全く同じ仕方で変わり、したがって、その映像は３次元で現れる。骨及び／又はインプラントコンポーネントの向き、映像の各視野は外科医により顕著に異なって現れうるが、それでも３次元の向き及び位置が正しい、正にその所で、外科医はこの効果を常時見ることができる。ホログラフィー記録それ自体は映像ではなく、それは変化する強度、密度いずれかの明らかにランダムな構造からなることに注意するべきである。

患者の骨上に２次元映像を投影するために使用される上記技術と同様に、コンピュータアルゴリズムは３次元映像を作成し、必要なものの上にこの映像を重ね合わせるために使用される。２次元映像投影とは異なって、外科医は全ての３方向の距離及び向きを測定する必要があるであろう。３次元映像を作り出すために、１連の事前に存在する３次元映像が虚像ライブラリ内に保存される。これらの映像はヒトの身体の構造の向き及び位置を画定する、適切な骨の目印及び距離を含有するであろう。これらの映像は厳密な又は変形可能な身体であり得る。手術中、ハンドヘルド装置が、問題の患者の骨上の解剖学的距離、位置、及び向きを画定するために使用され、その後、コンピュータアルゴリズムが最も良い最初の３次元骨嵌合を選択し、解剖学的骨上にこの３次元映像を投影する。２次元映像の使用とは異なり、光ビーム源器具の光ビーム源から解剖学的骨までの距離を、３次元映像を適切に投影するために知らなければならない。解剖学的骨上の多数の場所で、この距離を画定しなければ、３次元映像は適切に投影され得ない。それゆえ、全ての３方向に沿った３次元情報が測定され、コンピュータアルゴリズムに入れられなければならない。

コンピュータアルゴリズムによるプロセッシングのための測定及びデータ投入の例示的な方法は、外科医が関節腔を開いた後に、大腿骨頚部及び頭部等の、好まれる解剖学の多数の写真又は映像を撮るためにディジタルカメラ又は他の記録源を用いることを含む。これらの映像視野は近位、遠位、前側、後側、内側、及び／又は外側であり得るこれらの映像は、リアルタイムで光ビーム器具３００に送ることができ、本コンピュータアルゴリズムを用いて、ホログラフィー又は非ホログラフィーの３次元映像が骨映像の３次元ライブラリを用いて構築される。その後、最も良く嵌合する骨映像が患者の骨上に投影される。ダイヤル、レバー、又は他の制御機器を用いて、３次元映像は解剖学的骨上で再配向し、再サイズ調整し、及び／又は再位置付けすることができる。外科医がこの３次元映像を解剖学的骨の精密な再現であるとみなしたら、その特定の患者にとって理想的な好まれる目印及び骨切断を画定するために別のアルゴリズムが使用される。

３次元ホログラフィー映像を作り出すことは、いわゆる回折縞を生成する装置を利用し、それは予想可能な仕方でそれらを通過する光を曲げ得る、明暗の微細なパターンである。縞パターンの十分に密集した配列は、それぞれは異なる方向に光を曲げ、３次元物体の跳ね返る光の効果を刺激することができる。例示的な形態では、１つの例示的な市販の入手可能な技術は高さ約１メートル×直径５０センチのシリンダーを使用する。シリンダー内部で、つるまき線が高速で回る。２次元映像がこのつるまき線上に投影され、その後、この映像が骨上に投影される。この例の目的のために、映像は単純なＣＡＤ様図面であると仮定される。これらの単純な映像は以前に議論される多数のディジタルカメラ映像から構築される。使用され得る代替の方法及び技術は、特殊材料の立方体内部で互いに交差するビームを放出する１対のレーザを組み込む。この立方体内部のこの材料は交差点で光る。別の方法は、特殊材料の立方体内部で交差する２つのレーザを使用する。この材料は交差で光り、映像を作り出し、それはその後、骨上に投影され得る。

最初に、外科医はビームスプリッターに光ビーム器具３００のレーザを向け、それによりビームを２つのビームに分ける。レーザが問題の骨に当たるように、光ビーム器具３００内の鏡はスプリッターの経路に沿って構築される。光ビーム器具３００は鏡の前に分岐レンズもまた含み、そのため、それらを通過する２つのビームは規則的なビームよりむしろ広い光の帯になる。光（物体ビーム）のうちの１つが問題の骨から、光ビーム器具３００のホログラフィープレート上に反射するであろう。他の光（基準ビーム）はホログラフィープレートのみに当たるであろう。その後、外科医は手術中いつでも、問題の骨上に３次元ホログラフィー映像を投影する。

現在、外科医は手術中の使用のための器具及び治具の４〜１０個のトレイをルーチンに有する。毎手術前に、これらの器具及び治具は準備され、滅菌される必要がある。上記光ビーム器具は、骨上に、外科医により必要とされる、これらの器具及び治具を投影するために使用されることがある。各器具はレーザスキャナを用いてスキャンされる、あるいは３次元コンピュータモデルを用いて３次元固体物体に変換される。各器具及び様々なサイズが虚像の映像ライブラリに入れられたら、この映像は、固定基準座標系又は相対基準座標系のいずれかに対して光ビーム器具が回転し、平行移動することを教示する、コンピュータアルゴリズムを用いて、いつでも再配向し、表示することができる。ニュートン基準座標系はコンピュータアルゴリズム内で定義され、相対基準座標系は各器具について定義される。各回転及び平行移動の方向は逆方向モデルの関数として、又はフォワードソリューションモデルの一般化スピードとして定義される。表示された映像の方向又は回転の変化は、可聴式で、ダイヤル及び／若しくはレバー（すなわち、制御機器）の使用をとおして、又はタッチスクリーンモニターを用いて、外科医により行われ得る。実際に、平行移動行列に対する多くの変化もまた運動変化を定義するために入力されることがある。例えば、タッチスクリーン器具を用いて、外科医は虚像の器具又はガイドの絵に触れることができ、コンピュータアルゴリズムは光ビーム器具がそれを投影するように教示する。その後、２次的なライブラリがスクリーン上に現れ、一方で、外科医はこの映像の正しいサイズを選択することができる。その後、可聴式命令により、又はダイヤル及びレバーを用いて、又はスクリーン上で指を用いて、２次元又は３次元にかかわらず、映像を再位置付けすることができる。それゆえ、器具とニュートン基準座標系との間の相対変換行列は、器具がニュートン基準座標系内の原点に対して空間内で存在する所により変更され得る。外科医が器具又は治具を定位置に有したら、停止が設けられ、ニュートン基準座標系に対してのこの器具の相対基準座標系が記録され、この器具の今後の使用のために保存される。

それゆえ、コンピュータアルゴリズム内で、一般化スピードから定義される、一般化座標位置及び一般化位置が変えられ、全体座標変化に基づいて再定義される。この処置は、２次元又は３次元にかかわらず、各器具、治具、及び骨について行われることがある。これらの器具、治具、及び骨は外科的使用のために適切に画定され、位置付けられる点、軸、及び切断ガイドを有することがある。

以前に説明したように、このプロセスはホログラフィー又は非ホログラフィーの３次元映像について使用されることがある。以前に説明したように、ホログラフィーは、物体から伸延した光が記録され、後に、この物体が記録媒体に対してそれが記録されたときと同じ位置に存在するかのように、それが現れるように再構築されることを可能にする技術である。

視像システムの位置及び向きが、この物体がまだ存在しているかのように全く同じ仕方で変わると、映像が変わり、したがって、記録された映像（ホログラム）は３次元で現れる。ホログラムは他の種類の波動を用いても作ることができる。

３次元空間は我々が存在する物理的世界の幾何モデルである。３次元は通常、長さ、幅、及び深さ（又は高さ）と呼ばれるが、任意の３つの相互に直角の方向が３次元として働き得る。

数学では、カーテシアン幾何は、３座標の手段により３次元空間のあらゆる点を説明する。これは外科的使用のための器具、治具、及び骨の位置付け及び配向について以前に説明したプロセスである。３座標軸は、それらが交わる点である、原点で他の２つに対してそれぞれ直角に、与えられる。本発明者はケーン動力学の使用者である。したがって、定義される各本体又は質量のない座標系は３つの単位ベクター（又は相対軸）に割り当てられ、特定の基準座標系内の１、２、又は３軸のいずれかとして標識される。これらの軸に対して、３次元空間の任意の点の位置は規則的な実数の３倍により与えられ、各数はある軸に沿って測定された原点からのその点の距離を与え、それは他の２つの軸により決定される平面からのその点の距離と等しい。作り出された３次元ホログラフィー映像は「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｏｌｏｇｒａｍ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ」（ｗｗｗ．ｉｈｍａ．ｏｒｇ）内で会社、具体的には、「Ｔｈｅ Ｈｏｌｏｇｒａｍ Ｃｏｍｐａｎｙ」（ｓａｌｅｓ＠ｔｈｅｈｏｌｏｇｒａｍｃｏｍｐａｎｙ．ｃｏ．ｕｋ）及び「ＡＰＩ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｅｓ」（ｗｗｗ．ａｐｉｇｒｏｕｐ．ｃｏｍ）等の、会社から市販される発生器及び／又は他のコンポーネントを用いて構築されることがある。この経路で実行することを選択する場合、コンポーネント、及び完全なホログラフィープロジェクターでさえ、市販で購入することができる。その後、ホログラフィープロジェクター又はホログラフィーコンポーネントは、手術中に映像を作り出し、かつこの映像を適切な場所にサイズ調整し、位置付け、かつ配向するためにディジタル装置、器具類、及びコンピュータアルゴリズムと共に使用される。あるいは、特殊化ホログラフィープロジェクターが市販で入手可能なコンポーネントから作製されることがあり、ホログラフィー映像の解像度及び質が医療使用のために理想的であることを確実にする。２次元映像と同様に、ホログラフィー映像内の各光ビーム又は点は光ビーム器具に対して定義される、固定ニュートン基準座標系に対して定義される。２次元映像を動かすこととは異なって、ホログラフィー映像を動かすためには２つのプロセスが使用されることがある。各点を定義し、その後、ニュートン基準座標系の原点に対して再定義することができる、あるいはホログラフィー映像内の少なくとも３つの点をニュートン基準座標系に対して定義することができ、その後、ホログラフィー相対基準座標系を伴う３つの相対軸を構築することができ、これらの軸をニュートン基準座標系に対して配向し、位置付けることができる。再び、３次元映像が動くにつれて、相対変換行列は再定義されるであろう。３次元映像が外科医により、定位置に位置付けられたら、この相対変換行列の座標は定位置に固着され、外科医は手術中いつでも使用することができる。

図２５を参照して、３点がホログラフィー映像上で定義される場合、これらの点のうちの１つは、第１の２つの点が中に定義される平面の外に定義されなければならない。それゆえ、この例について、３つの点のそれぞれは、どの視野からも楕円の又は引き伸ばされた球の形状を取る３次元映像上のＰ１、Ｐ２、及びＰ２として定義される。この図では、点Ｏは、光ビーム器具内、又はホログラフィー映像投影が器具内で収納される所内の、ニュートン基準座標系の固定点を再現する。投影されている映像は本体Ａ及び単位を伴う相対基準座標系として定義される。

ベクターＡ１＞、Ａ２＞、及びＡ３＞が定義される。

単位ベクターＡ１＞は点Ｐ１及びＰ２を用いて線を作り出し、この線をその絶対値で割ることにより定義される。次に、第２の単位ベクターは点Ｐ２とＰ３との間の線の単位ベクターでベクターＡ１＞の交差積を行い、その絶対値でこの関数を割ることにより定義される。

最後に、第３の単位ベクターＡ３＞はＡ１＞及びＡ２＞の交差積を行うことにより定義される。次に、変換行列は図２６中に定義される３つの連続回転を用いて誘導することができ、一方で、基準座標系Ａは本体を再現するが、Ａ’及びＡ”基準座標系は本質的に中間体であり、質量のない基準座標系として定義される。

連続的な基準座標系は以下のように設定することができる。

その後、光ビーム器具内のニュートン基準座標系と相対基準座標系との間の続く相対変換である、行列乗算を用いて、３次元映像を以下のように説明することができる。

上記に列挙される変換行列では、θ１、θ２、及びθ３は光ビーム器具に対しての３次元映像の相対回転を再現し、これらの角度が変わると、３次元映像も変わる。これらの角度は手術前以前に定義されることがあり、一時的な又は依存性の関数と同等とされることがあり、あるいはダイヤル及び／若しくはレバーを用いて、可聴式で、又は別の測定装置をとおして手術中に変えられることがある。外科医が３次元映像をナビゲートするために３つの点Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３を動かすことを選択し、映像の向き、より具体的にはθ１、θ２、及びθ３を知りたい場合、これらの角度は以下の組の式を用いて数学的に誘導することができる。

上記９つの式は超決定子系を再現し、このことは単に３つの未知の量について多すぎる式が存在することを意味する。問題の３つの角度は以下の３つの式を用いてもまた誘導することができる。

本明細書で開示される３次元映像の使用はホログラフィー又は非ホログラフィー映像を参照するが、これらの映像は３次元映像を定義し、かつ作り出すための任意の技術を用いてかなり容易に構築することができる。また、３次元映像の適用は全股関節形成術の文脈で開示されるが、しかしながら、当業者は、これらの３次元映像及び関連する設備はヒト及び動物の身体内の任意の関節、器官、又は構造にもまた使用することができ、全関節手術以外の他の手術に使用することができることを理解するべきである。

図１９及び２０を参照して、遠位大腿骨が切断された後、最終的な大腿骨及び寛骨臼インプラントが骨盤１４２及び大腿骨１０８に取り付けられる。最終的な大腿骨インプラントの取り付けは光ビーム源器具の使用をとおして、ガイドピン２００又は虚像の器具類を利用することがある。例えば、大腿骨の骨髄内管の任意の前置きのリーミングが行われた（そして、このリーミングもまた整列のためにガイドピン２００を利用し得る）と仮定して、最終的に埋め込まれる大腿骨ステム２２０はガイドピン２００を用いて大腿骨１０８の骨髄内管に挿入される。最終的な大腿骨インプラントがモジュラーであると仮定して、最終的な大腿骨頚部２２４及び大腿骨球部２２６は埋め込まれた大腿骨ステム２２０に取り付けられる。この例示的な実施形態では、大腿骨ステム２２０は大腿骨１０８の外側近位表面上に坐するエンドプレート２２２を含む。加えて、大腿骨頚部２２４もまた、ステムに頚部を取り付けるために大腿骨ステムのエンドプレート２２２に連結するエンドプレート２２８を含む。

この例示的な実施形態では、大腿骨ステム２２０は大腿骨頚部２２４からずれている。ステム２２０と頚部２２４との間のずれはまれに起こり得るが、それは、ステム及びこの例示的なインプラントのモジュール性とは独立に頚部を再位置付けする能力を実証することが示されている。しかしながら、ある場合、頚部２２４に対してのステム２２０の可変の向き及び位置が不可能となるように、最終的なインプラントは統合された又は単一のピースであろう。

最終的な寛骨臼インプラントはガイドピン１８０を利用して骨盤１４２に取り付けられ得ることも注意するべきである。例えば、寛骨臼の全ての前置きのリーミングが完了した（そして、このリーミングもまた整列のためにガイドピン２００を利用し得る）と仮定して、最終的に埋め込まれる寛骨臼カップ及びカップインサート２３２はガイドピン１８０を用いて、リーミングされた寛骨臼１１０に挿入される。最終的な寛骨臼カップ及びカップインサートがモジュラーであると仮定して、他のコンポーネントに対しての各コンポーネントの向き及び位置に対する小改変が行われ得る。最終的な大腿骨及び寛骨臼コンポーネントの両方を埋め込み、留めた後、大腿骨球部２２６を寛骨臼カップインサート２３２に据え付ける。

図２１を参照して、大腿骨１０８の骨髄内管への挿入のための大腿骨スリーブ２４０を含むこともまた本発明の範囲内である。例示的なスリーブ２４０は大腿骨１０８に圧入され、又はセメントで固められることがある。対照的に、現在の技術は通常、大腿骨１０８内に大腿骨インプラントをセメントで固め、又は圧入する。この大腿骨ステムがこの既存技術を用いて骨に留められたら、修正手術のための除去は非常に困難である。本発明は大腿骨スリーブ２４０に滑り込む、モジュラータイプの大腿骨ステムを導入する。大腿骨ステム２２０（図１９を参照のこと）を多数の角度でスリーブに挿入することができるように、この大腿骨スリーブ２４０は内部の溝及び突起部２４２を伴って設計されることがある。スリーブは溝を伴わない、滑らかなものでもまたあり得る。溝が使用される場合、これらの溝及び突起部２４２は、スリーブに対しての大腿骨ステムの適切な向きを確実にするために、大腿骨ステム２２０上のパターンと一致するパターンを互い違いにし、又は含み得る。埋め込まれた大腿骨ステム２２０はスリーブ２４０内で、定位置に固着される。大腿骨１０８及び大腿骨ステム２２０を間に置くスリーブ２４０を用いることにより、それは、大腿骨ステムが任意の理由のために除去される必要がある場合、大腿骨ステムがスリーブから固着解除され、その後、骨髄内管への追加の損傷を引き起こすことなく、除去され得るという利点を提供する。その後、新規又は修正済み大腿骨ステムがスリーブ２４０に挿入され得る。したがって、永続的なスリーブ２４０の使用は、最初の大腿骨ステム整列が任意の大腿骨変形手術において維持されることを確実にする。また、ある理由のために、大腿骨ステムの向きがその患者にとって適切でないと見なされた場合、大腿骨からの大腿骨ステムの除去を行うよりむしろ、この患者の大腿骨インプラントを除去することができ、その後、変形角度を変えることができ、その後、大腿骨ステムをスリーブに戻して再位置付けする。

上記スリーブ２４０が大腿骨１０８に対して固定された向き及び位置を有すると説明したが、スリーブ２４０が可動性軸受機能性を含むこともまた本発明の範囲内である。この機能性は、内側（より小さな直径の）スリーブが内部の溝及び突起部２４２を含む、入れ子式の１対のスリーブの結果であり得る。この構造は内側スリーブが大腿骨１０８に対して回転することを可能にし、完全に３６０度の大腿骨ステム回転を遅らせるように制限され得る。

別の例示的な代替策は内部溝を全く有しない、かつ固着機構を含有するスリーブを含む。スリーブは大腿骨内にセメントで固められ、及び／又は圧入されることがある。

大腿骨ステムは円形又は楕円形の形状のものであり、スリーブ内で自由に回転する。大腿骨ステムがスリーブから除去され得るが、同心球を維持するために必要な、その縦軸又は任意の画定される軸の周りを自由に回転するように、大腿骨ステムは１方向に固着されることがある。

図２２及び２３を参照して、別の例示的な実施形態では、大腿骨ステム３９０は内部の縦ねじ（又は歯車機構）４００を有する。大腿骨ステム３９０が大腿骨内に埋め込まれた後、外科医は大腿骨ステムの上方局面上のねじ４００を回すことができ、このことはエレメント４０４を押してステムから骨に突き出させ、骨への大腿骨ステムのより優れた固定を導くであろう。ある理由のために、インプラントが修正手術中に除去される必要がある場合、外科医はねじ４００を反対方向に回すことができ、このことはエレメント４０４をステム３９０に引き戻すよう動作し、ステムがより容易に除去されることを可能にする。大腿骨ステムが大腿骨スリーブ２４０に挿入される予定の場合（図２１を参照のこと）、外科医はねじ４００を回し、ステムからスリーブ内の溝２４２へ突き出すようにエレメント４０４を再位置付けする。例示的な形態では、エレメント４０４は様々な形状及びサイズを帯び、大腿骨ステム及び／又はスリーブ２４０に沿った様々な位置で位置を示され得る。例えば、エレメント４０４は図２２の三角形のプロファイルを帯び、一方で、エレメントは図２３の矩形プロファイルを帯びる。

大腿骨ステム及び大腿骨スリーブは内面上及び外面上の両方で任意の数の形状を帯び得ることに注意するべきである。例えば、大腿骨スリーブの内側は楕円形であることができ、一方で、大腿骨ステムの外面は矩形である。このように、大腿骨スリーブの外面は矩形、楕円形、又は任意の他の横断面であり得る。

上記の説明及び発明の要旨にしたがって、本明細書で説明した方法及び装置は本発明の例示的な実施形態を構成するものであるが、本発明が上記に限定されず、その請求項により定義される本発明の範囲を逸脱しない限り、そのような実施形態に変化を加えることが可能であることは、当業者には明確であろう。加えて、本発明はその請求項によって定義されるものと理解されるべきであり、本明細書で述べた例示的な実施形態を描写する任意の制限又は要素は、そのような制限又は要素が明示的に記述されない限り、本請求項の任意の要素の解釈に組み込まれるべきでない。同様に、本発明がその請求項によって定義されるものであり、かつ、本明細書に明示的に記述されていなくとも本発明の元来の及び／又は予期せぬ利益が存在する可能性があるゆえに、任意の請求項の範囲に包含されるために、本明細書に開示された本発明の特定の利益又は物体のいずれか又は全てを満たす必要はないものと理解される。

〔実施の態様〕
（１） 全股関節形成術（total hip arthroplasty）で使用するためのトライアルであって、
第１の球形インサートであって、そこに取り付けられた複数のタブを有し、前記複数のタブのそれぞれが開口部を少なくとも部分的に画定する、第１の球形インサートを備える、トライアル。
（２） 前記第１の球形インサートが、互いに係合し、かつ係合解除する第１の半球形半分及び第２の半球形半分を含む、実施態様１に記載のトライアル。
（３） 前記第１の球形インサートが、リーミングされていない寛骨臼内に嵌合するようにサイズ調整される、実施態様１に記載のトライアル。
（４） 全股関節形成術で使用するための切断ガイドであって、
近位大腿骨に連結するための半球形切断ガイドであって、股関節の生得の大腿骨球部の弧を模倣する凹形セクションを含み、かつ前記近位大腿骨に前記切断ガイドを締結するための保持具を含む、半球形切断ガイドを備える、切断ガイド。
（５） 前記保持具が前記近位大腿骨の外面に隣接するように適合されたプレートを備え、前記プレートが締結具を受容するための少なくとも１つの貫通開口部を含む、実施態様４に記載の切断ガイド。

（６） 前記締結具がピン、ねじ、だぼ、及び釘のうちの少なくとも１つを含む、実施態様５に記載の切断ガイド。
（７） 前記保持具が前記近位大腿骨の外面に隣接するように適合された少なくとも２つのプレートを備え、前記プレートのうちの少なくとも１つが締結具を受容するための少なくとも１つの貫通開口部を含む、実施態様４に記載の切断ガイド。
（８） 前記締結具がピン、ねじ、だぼ、及び釘のうちの少なくとも１つを含む、実施態様７に記載の切断ガイド。
（９） 大腿骨球部の球中心を確立するためのガイドであって、
遠位大腿骨頭部の周囲の曲率に非常に、かつ集合的に近似するように互いに対して再位置付け可能な複数のプレートであって、前記遠位大腿骨頭部から取り外された後に、周囲の曲率のこの近似を保持するように動作可能である、複数のプレートを備える、ガイド。
（１０） 前記複数のプレートのうちの少なくとも１つが変形可能である、実施態様９に記載のガイド。

（１１） 前記複数のプレートが、前記複数のプレートの開口部を通って伸びる少なくとも１つのひも（line）を用いて互いに相互接続される、実施態様９に記載のガイド。
（１２） 前記複数のプレートが、前記遠位大腿骨頭部を取り囲むように扇形に広がる重複フライト（overlapping flights）を備える、実施態様９に記載のガイド。
（１３） 全関節形成術処置における使用のためのガイドセットであって、
ヒト寛骨臼及びヒト近位大腿骨を間に置くように適合された複数のガイドであって、そのそれぞれが部分的な大腿骨コンポーネントに取り付けられた寛骨臼カップを含み、前記部分的な大腿骨コンポーネントが前記ヒト近位大腿骨の外面、及び骨の切断前には露出されない前記ヒト近位大腿骨の一部のうちの少なくとも１つと接触するように適合されたエンドプレートを含む、複数のガイドを備える、ガイドセット。
（１４） 前記複数のガイドのうちの少なくとも２つがそれぞれ、前記部分的な大腿骨コンポーネントが、そこに取り付けられた寛骨臼カップに対して再位置付けされることを可能にする、実施態様１３に記載のガイドセット。
（１５） 前記複数のガイドのうちの少なくとも２つがそれぞれ、前記部分的な大腿骨コンポーネントが、そこに取り付けられた寛骨臼カップに対して再位置付けされることを可能にしない、実施態様１３に記載のガイドセット。

（１６） 前記複数のガイドのうちの少なくとも２つがそれぞれ、内側から外側にかけて不均一な厚みを有するエンドプレートを含む、実施態様１３に記載のガイドセット。
（１７） 前記複数のガイドのうちの少なくとも２つがそれぞれ、前側から後側にかけて不均一な厚みを有するエンドプレートを含む、実施態様１３に記載のガイドセット。
（１８） 前記複数のガイドのうちの少なくとも２つがそれぞれ、開口部を少なくとも部分的に画定する複数のタブを有する寛骨臼コンポーネントを含む、実施態様１３に記載のガイドセット。
（１９） 前記複数のガイドのうちの少なくとも２つがそれぞれ、複数の開口部を少なくとも部分的に画定するエンドプレートを含む、実施態様１３に記載のガイドセット。
（２０） 前記複数のガイドのうちの少なくとも２つがそれぞれ、前記部分的な大腿骨コンポーネントの一部として大腿骨球部を含み、
各大腿骨球部が対応のエンドプレートに取り付けられ、
各対応のエンドプレートが前記ヒト近位大腿骨の前記外面に近似するように輪郭を付けられる、実施態様１３に記載のガイドセット。

（２１） 前記複数のガイドのうちの少なくとも２つがそれぞれ、前記部分的な大腿骨コンポーネントの一部として大腿骨球部を含み、
各大腿骨球部が対応のエンドプレートに取り付けられ、
各対応のエンドプレートが４方向に自由に回転する、実施態様１３に記載のガイドセット。
（２２） 前記複数のガイドのうちの少なくとも２つがそれぞれ、前記部分的な大腿骨コンポーネントの一部として大腿骨球部を含み、
各大腿骨球部が対応のエンドプレートに取り付けられ、
各対応のエンドプレートが４つ未満の方向に自由に回転する、実施態様１３に記載のガイドセット。
（２３） 前記複数のガイドのうちの少なくとも２つがそれぞれ、前記部分的な大腿骨コンポーネントの一部として大腿骨球部を含み、
各大腿骨球部がその対応の寛骨臼カップに永続的に連結される、実施態様１３に記載のガイドセット。
（２４） 前記複数のガイドのうちの少なくとも２つがそれぞれ、前記部分的な大腿骨コンポーネントの一部として大腿骨球部を含み、
各大腿骨球部がその対応の寛骨臼カップに一時的に連結される、実施態様１３に記載のガイドセット。
（２５） 前記エンドプレートが前記ヒト近位大腿骨の解剖学的頚部の角度を模倣する、実施態様１３に記載のガイドセット。

（２６） 前記エンドプレートが前記大腿骨コンポーネントの好ましい形状を決定するための様々なテーパを含む、実施態様１３に記載のガイドセット。
（２７） 光ビーム器具であって、
光を生成するために動作可能な光源と、
光映像を作り出すために前記光源からの光を利用するためのレンズ及びマスクのうちの少なくとも１つと、
前記光ビーム器具及び光線のうちの少なくとも１つの３次元位置を記録するために動作可能な位置制御装置と、
前記光ビーム器具及び前記光線のうちの少なくとも１つを再位置付けするための位置アセンブリと、を備える、光ビーム器具。
（２８） 前記光源により生成された光がレーザ光である、実施態様２７に記載の光ビーム器具。
（２９） 前記光源により生成された光が赤外光である、実施態様２７に記載の光ビーム器具。
（３０） 前記光映像が人工トライアルの輪郭を含む、実施態様２７に記載の光ビーム器具。

（３１） 前記光源により生成された光がフィラメント光である、実施態様２７に記載の光ビーム器具。
（３２） 前記光源により生成された光が発光ダイオード光である、実施態様２７に記載の光ビーム器具。
（３３） 光ビーム器具であって、
光を生成するために動作可能な光源と、
光映像を作り出すために前記光源からの光を利用するためのレンズ及びマスクのうちの少なくとも１つと、
映像制御装置と、
前記映像制御装置に通信可能に連結された映像ライブラリと、を備える、光ビーム器具。
（３４） 前記光源により生成された光がレーザ光である、実施態様３３に記載の光ビーム器具。
（３５） 前記光映像が２次元映像を含む、実施態様３４に記載の光ビーム器具。

（３６） 前記２次元映像がホログラムを含む、実施態様３５に記載の光ビーム器具。
（３７） 前記光映像が３次元映像を含む、実施態様３４に記載の光ビーム器具。
（３８） 前記３次元映像がホログラムを含む、実施態様３７に記載の光ビーム器具。
（３９） 前記光源により生成された光が赤外光である、実施態様３３に記載の光ビーム器具。
（４０） 前記光映像が２次元映像を含む、実施態様３９に記載の光ビーム器具。

（４１） 前記２次元映像がホログラムを含む、実施態様４０に記載の光ビーム器具。
（４２） 前記光映像が３次元映像を含む、実施態様３９に記載の光ビーム器具。
（４３） 前記３次元映像がホログラムを含む、実施態様４２に記載の光ビーム器具。
（４４） 前記光映像が人工トライアルの輪郭を含む、実施態様３３に記載の光ビーム器具。
（４５） 前記光映像が２次元映像を含む、実施態様４４に記載の光ビーム器具。

（４６） 前記２次元映像がホログラムを含む、実施態様４５に記載の光ビーム器具。
（４７） 前記光映像が３次元映像を含む、実施態様４４に記載の光ビーム器具。
（４８） 前記３次元映像がホログラムを含む、実施態様４７に記載の光ビーム器具。
（４９） 前記光映像が骨切断治具を含む、実施態様３３に記載の光ビーム器具。
（５０） 前記光映像が２次元映像を含む、実施態様４９に記載の光ビーム器具。

（５１） 前記２次元映像がホログラムを含む、実施態様５０に記載の光ビーム器具。
（５２） 前記光映像が３次元映像を含む、実施態様４９に記載の光ビーム器具。
（５３） 前記３次元映像がホログラムを含む、実施態様５２に記載の光ビーム器具。
（５４） 人工インサートのためのスリーブであって、
骨の骨髄内管内に留められるように適合された支持構造であって、人工インプラントを受容するように適合された内面チャネルを画定する内側表面を含み、前記内側表面が、軸方向の挿入に際して前記支持構造と人工インプラントとの間の適切な向きを保証するために、前記人工インプラントの対応する特徴と整列するように適合された、２つの突起部及び２つの溝のうちの少なくとも１つを有する、支持構造を備える、スリーブ。
（５５） 前記内側表面が２つの突起部を含む、実施態様５４に記載のスリーブ。

（５６） 前記２つの突起部が線状及びらせん状のうちの少なくとも１つである、実施態様５５に記載のスリーブ。
（５７） 前記内側表面が２つの溝を含む、実施態様５４に記載のスリーブ。
（５８） 前記２つの溝が線状及びらせん状のうちの少なくとも１つである、実施態様５７に記載のスリーブ。
（５９） 前記支持構造が円形外面を含み、
前記支持構造が前記骨髄内管を画定する骨の壁と接触するように適合された２次的な支持構造により囲まれ、
前記支持構造が前記２次的な支持構造内で回転して再位置付け可能である、実施態様５４に記載のスリーブ。
（６０） 近位大腿骨人工装置であって、
大腿骨の骨髄内管内に据え付けられるように適合された大腿骨ステムと、
前記大腿骨ステムに取り付けられたエンドプレートであって、締結具の処理量（throughput）を少なくとも部分的に収容する複数のカットアウトを含む、エンドプレートと、を備える、装置。

（６１） 前記締結具がピン、ロッド、釘、及びねじのうちの少なくとも１つを備える、実施態様６０に記載の近位大腿骨人工装置。
（６２） 映像を投影する方法であって、
ヒトの解剖学的特徴上へ映像を投影することであって、前記映像が２次元映像及び３次元映像のうちの少なくとも１つを含み、前記解剖学的特徴が骨を備える、こと、を含む、方法。
（６３） 前記映像が人工コンポーネントの２次元映像及び３次元映像のうちの少なくとも１つを含む、実施態様６２に記載の方法。
（６４） 前記映像がホログラムを含む、実施態様６２に記載の方法。
（６５） 前記映像が切断治具の２次元映像及び３次元映像のうちの少なくとも１つを含む、実施態様６２に記載の方法。

（６６） 前記映像がホログラムを含む、実施態様６５に記載の方法。
（６７） 前記映像が可視光源を用いて投影される、実施態様６２に記載の方法。
（６８） 前記可視光源がレーザ光を投影する、実施態様６７に記載の方法。
（６９） 前記映像が赤外光源を用いて投影される、実施態様６２に記載の方法。
（７０） 前記赤外光源がレーザ光を投影する、実施態様６７に記載の方法。

（７１） ヒトの骨を整列させる方法であって、
第１の骨上に第１のマーカーを、第２の骨上に第２のマーカーを取り付け、一方で、前記第１の骨及び第２の骨が整列されることと、
前記第２の骨に対して前記第１の骨を再位置付けすることであって、前記再位置付けは、もはや、前記第１の骨及び前記第２の骨の整列をもたらさない、ことと、
前記第１の骨及び前記第２の骨のうちの少なくとも１つの上に映像を表示することと、
前記第２の骨に対して前記第１の骨を整列させるために、前記映像及び前記マーカーを用いて前記第２の骨に対して前記第１の骨を再位置付けすることと、
前記映像を表示した後に、前記第１の骨及び前記第２の骨のうちの少なくとも１つに対して切断を行うことと、を含む、方法。
（７２） ヒトの骨についてのデータを集める方法であって、
ヒトの骨の露出された部分の複数のディジタル写真を撮ることと、
前記露出された部分の虚像の輪郭を構築するために、前記複数のディジタル写真のうちの少なくとも１つに第１のアルゴリズムを適用することと、
光ビーム器具を用いて前記ヒトの骨の前記部分上に光で照らされた輪郭を表示するために、前記虚像の輪郭を用いることと、を含む、方法。
（７３） 前記ヒトの骨の前記解剖学的輪郭に、より良く近似する、改変された光で照らされた輪郭を作り出すために、前記光で照らされた輪郭を改変することと、
前記改変された光で照らされた輪郭の寸法を記録することと、
トライアル人工関節（trial prosthetic）及び骨切断治具のうちの少なくとも１つの虚像を構築するために、前記記録された寸法に第２のアルゴリズムを適用することと、
前記光ビーム器具を用いて前記ヒトの骨の前記部分上に光で照らされた映像を表示するために、前記虚像を用いることと、を更に含む、実施態様７２に記載の方法。
（７４） 全股関節形成術での使用のための切断ガイドであって、
近位大腿骨に連結するための弓形ガイドを備え、股関節の生得の大腿骨球部の弧を模倣する凹形セクションを含み、かつ前記近位大腿骨に前記切断ガイドを締結するための保持具を含む、切断ガイド。
（７５） 前記保持具が前記近位大腿骨の外面に隣接するように適合されたプレートを備え、前記プレートが締結具を受容するための少なくとも１つの貫通開口部を含む、実施態様７４に記載の切断ガイド。

（７６） 前記締結具がピン、ねじ、だぼ、及び釘のうちの少なくとも１つを含む、実施態様７５に記載の切断ガイド。
（７７） 前記保持具が前記近位大腿骨の外面に隣接するように適合された少なくとも２つのプレートを備え、前記プレートのうちの少なくとも１つが締結具を受容するための少なくとも１つの貫通開口部を含む、実施態様７４に記載の切断ガイド。
（７８） 前記締結具がピン、ねじ、だぼ、及び釘のうちの少なくとも１つを含む、実施態様７７に記載の切断ガイド。
（７９） 除去された大腿骨頭部の直径及び周径のうちの少なくとも１つを測定するための測定器具。
（８０） 寛骨臼カップ、寛骨臼インサート、及び大腿骨頭部のうちの少なくとも１つの、脚操作中の伸延力を決定するための伸延測定装置。

（８１） 前記実施態様１〜８０の任意の組み合わせ。

Claims (10)

1. 全股関節形成術で使用するためのトライアルであって、
   第１の球形インサートであって、そこに取り付けられた複数のタブを有し、前記複数のタブのそれぞれが開口部を少なくとも部分的に画定する、第１の球形インサートを備え、
   前記第１の球形インサートが、リーミングされていない寛骨臼内に嵌合するようにサイズ調整され、
   前記第１の球形インサートは、前記第１の球形インサートが前記リーミングされていない寛骨臼内に位置付けられたときに前記寛骨臼及び切除された大腿骨頚部に接触するように更にサイズ調整される、トライアル。
2. 前記第１の球形インサートが、互いに係合し、かつ係合解除する第１の半球形半分及び第２の半球形半分を含む、請求項１に記載のトライアル。
3. 前記第１の半球形半分が、前記第１の球形インサートの赤道に沿って前記第２の半球形半分に係合する、請求項２に記載のトライアル。
4. 前記複数のタブが、前記赤道に隣接して前記第１の半球形半分から外側に伸びる、請求項３に記載のトライアル。
5. 前記複数のタブそれぞれの前記開口部が、ピンを受容するようにサイズ調整される、請求項１に記載のトライアル。
6. 股関節形成術で使用するための外科用器具であって、
   第２のピースに除去可能に連結された第１のピースを含む本体であって、前記第１のピース及び前記第２のピースがそれぞれ、凸状で曲線状の外側表面を有する、本体と、
   前記本体から外側に伸びる複数のタブであって、各タブが、その中に画定された開口部を有し、前記開口部が、ピンを受容するようにサイズ調整され、前記本体が、リーミングされていない寛骨臼内に嵌合するようにサイズ調整され、前記本体は、前記本体が前記リーミングされていない寛骨臼内に位置付けられたときに前記寛骨臼及び切除された大腿骨頚部に接触するように更にサイズ調整される、複数のタブと、を備え、
   前記第１のピース及び前記第２のピースの前記凸状で曲線状の外側表面は、前記第１のピースが前記第２のピースに連結されると球を画定する、外科用器具。
7. 前記複数のタブのうちの各タブが、球状の外側表面の第１のセクションから外側に伸び、前記第２のピースは、前記複数のタブのいずれも持たない、請求項６に記載の外科用器具。
8. 股関節形成術で使用するための外科用器具であって、
   球を画定する外側表面を有する本体と、
   前記外側表面から外側へ放射状に伸びる複数のタブであって、各タブが、その中に画定された開口部を有し、前記開口部が、ピンを受容するようにサイズ調整され、前記本体の前記外側表面が、リーミングされていない寛骨臼内に嵌合するようにサイズ調整され、前記本体の前記外側表面は、前記本体が前記リーミングされていない寛骨臼内に位置付けられたときに前記寛骨臼及び切除された大腿骨頚部に接触するように更にサイズ調整される、複数のタブと、を備える、外科用器具。
9. 前記本体が、（ｉ）第１のピースと、（ｉｉ）前記第１のピースの円形縁部において前記第１のピースに除去可能に取り付けられる第２のピースと、を含む、請求項８に記載の外科用器具。
10. 前記複数のタブが、前記円形縁部において前記第１のピースから外側へ放射状に伸びる、請求項９に記載の外科用器具。

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