JP6862506B2 - 動態位置合わせ並びに新規な大腿骨人工装具及び脛骨人口装具 - Google Patents
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Description
本出願は、2014年4月14日に出願された「大腿骨構成要素及び脛骨構成要素の動態位置合わせ」と題される米国仮特許出願第61/979,034号、2014年6月17日に出願された「大腿骨構成要素及び脛骨構成要素の動態位置合わせ」と題される米国仮特許出願第62/013,198号、及び2014年7月10日に出願された「大腿骨構成要素及び脛骨構成要素の動態位置合わせ」と題される米国仮特許出願第62/022,894号の利益を主張し、それぞれの出願の開示内容は参照により本願に組み入れられる。
によって表すことができ、ここで、
はフレーム{B}内のフレーム{A}の原点であり、また、(・・・・・)は、{B}の(z,y,x)軸周りの{A}の回転角度である。方向の別の表示は、四元数の3つの要素を使用することであり、オイラー角と四元数との間の変換は簡単である。
が与えられると、それが簡単な行列乗算
を用いて座標系{B}へ変換されてもよい。フレーム{A}に対するフレーム{B}の姿勢を表す同次行列は、{B}に対する{A}の姿勢のまさに逆、すなわち、
である。最後に、{B}に対する{A}の姿勢及び{C}に対する{B}の姿勢を知っていれば、行列乗算
によって{C}に対する{A}の姿勢が容易に与えられる。
によって表される。回転行列
は、
によって与えられ、ここで、それぞれ、β及びαは、x,y,z軸周りのモデルの回転角度であり、また、並進ベクトルは
である。したがって、ひいては、脛骨に対する大腿骨の相対的な姿勢が方程式
(同様に
)を使用して計算される。
その後、回転軸に対して平行及び垂直な並進の成分が計算される。
その後、ベクトルC0がスクリュー軸に対して計算される。
ここで、I3×3は、3×3単位行列である。なお、行列Mは非正則である。
この場合、C0Z及びKZはそれぞれ、ベクトルC0,Kのz成分である。ここで、sは、ベクトルKに沿うC0からXY平面までの距離である。点Pは、第1の位置で剛体のXY平面内にある。
第3の態様の更に他の詳細な実施形態において、大腿骨に対する膝蓋骨の相対動作を解析するステップは、透視法を使用して膝蓋骨と大腿骨との間の突き止められた接触点を解析するステップを含む。更に他の詳細な実施形態において、大腿骨に対する膝蓋骨の相対動作を解析するステップは、透視法を使用して大腿骨に対する膝蓋骨の突き止められた接触経路を解析するステップを含む。更に詳細な実施形態において、脛骨構成要素配置ガイドは、大腿骨の第1の軸及び大腿骨の第2の軸の方向を示す開口を含む。更に一層詳しい実施形態では、開口が貫通穴を備える。更に詳細な実施形態では、貫通穴がT形状の輪郭を成し、T形状の水平面が大腿骨の第1の軸の方向を示し、及び、T形状の垂直面が大腿骨の第2の軸の方向を示す。更なる詳細な実施形態では、貫通穴が+形状の輪郭を成し、+形状の水平面が大腿骨の第1の軸の方向を示し、及び、+形状の垂直面が大腿骨の第2の軸の方向を示す。他の更に詳細な実施形態では、開口が第1の貫通穴及び第2の貫通穴を備え、第1の貫通穴が大腿骨の第1の軸を示し、及び、第2の貫通穴が大腿骨の第2の軸の方向を示す。更なる他の更に詳細な実施形態では、開口が第1の切り欠き及び第2の切り欠きを備え、第1の切り欠きが大腿骨の第1の軸を示し、及び、第2の切り欠きが大腿骨の第2の軸の方向を示す。更なる他の更に詳細な実施形態では、大腿骨の第1の軸が大腿骨の後顆軸を備える。
外側の視点から、時計回りの回転は、右脛骨に関して伸長の前傾と呼ばれ、左脛骨に関して後傾又は屈曲と呼ばれる;(27)脛骨インプラントの内反/外反角:脛骨のAP軸周りの回転。前方の視点から、前頭面内で、時計回りの回転は、右脛骨に関して外反と呼ばれ、左脛骨に関して内反と呼ばれる;(28)骨脛骨インプラントの内/外回転:脛骨の機械軸周りの回転。軸方向面内での近位視点から、時計回りの回転は、右脛骨に関して外回転と呼ばれ、左脛骨に関して内回転と呼ばれる。システムは、AP軸又はPTAに対する脛骨回転を表す選択肢をユーザに与える;(29)脛骨の内側切除レベル:機械軸に沿う切断面と内側プラトー上の最遠位ポイントとの間の距離。したがって、切除レベルの増大又は減少は、切断面を機械軸に沿って並進させる;(30)脛骨の外側切除レベル:機械軸に沿う切断面と外側プラトー上の最遠位ポイントとの間の距離。したがって、切除レベルの増大又は減少は、切断面を機械軸に沿って並進させる。
Claims (35)
- 脛骨、膝蓋骨、及び、大腿骨を備える膝関節にかかわる膝関節形成処置で用いる脛骨構成要素配置ガイドを製造する方法であって、
投影軸の位置及び方向のうちの少なくとも一方を表す少なくとも1つの識別子と共に、切除された脛骨の形状及び外形のうちの少なくとも一方の特徴を表す脛骨構成要素配置ガイドを形成するステップを備え、
前記投影軸は、大腿骨後顆軸、大腿骨球軸、大腿骨円柱軸、及び脛骨に対する大腿骨螺旋軸のうちの少なくともいずれかである方法。 - 前記脛骨構成要素配置ガイドは、前記切除された脛骨の形状のうちの少なくとも1つの特徴を表し、前記脛骨構成要素配置ガイドはマスカスタマイズされたものである請求項1に記載の方法。
- 前記脛骨構成要素配置ガイドは、前記切除された脛骨の外形のうちの少なくとも1つの特徴を表し、前記脛骨構成要素配置ガイドはマスカスタマイズされたものである請求項1に記載の方法。
- 前記脛骨構成要素配置ガイドは、前記切除された脛骨の形状のうちの少なくとも1つの特徴を表し、前記脛骨構成要素配置ガイドが患者に固有のものである請求項1に記載の方法。
- 前記脛骨構成要素配置ガイドは、前記切除された脛骨の外形のうちの少なくとも1つの特徴を表し、前記脛骨構成要素配置ガイドが患者に固有のものである請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの識別子が前記大腿骨後顆軸の方向を表す請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの識別子が前記大腿骨後顆軸と平行に方向付けられる請求項6に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの識別子が前記脛骨に対する前記大腿骨螺旋軸の位置を表す請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの識別子の位置は、前記脛骨に対する前記大腿骨螺旋軸の投影位置を表す請求項8に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの識別子が前記大腿骨球軸の位置を表す請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの識別子が前記大腿骨円柱軸の方向を表す請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの識別子が前記大腿骨円柱軸の位置を表す請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記脛骨構成要素配置ガイドの形状及び外形のうちの少なくとも一方を定めて、前記切除された脛骨の形状及び外形のうちの少なくとも一方を近似するステップを更に備える請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記切除された脛骨の形状及び外形のうちの少なくとも一方を定めるステップは、仮想切除脛骨を生成するために脛骨モデルに関して仮想切除を行うステップを含む請求項13に記載の方法。
- 前記仮想切除脛骨は、仮想切除表面の二次元形状を生成するために解析され、前記仮想切除表面の二次元形状は、前記切除された脛骨の形状の特徴を表す請求項14に記載の方法。
- 前記仮想切除脛骨は、仮想切除表面の二次元外形を生成するために解析され、前記仮想切除表面の二次元外形は、前記切除された脛骨の外形の特徴を表す請求項14に記載の方法。
- 前記脛骨上に重ね合わされるときの大腿骨の投影軸の位置及び方向のうちの少なくとも一方を定めるステップを更に備える請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記脛骨構成要素配置ガイドは、前記投影軸の方向を示す開口を含む請求項1に記載の方法。
- 前記開口が貫通穴を備える請求項18に記載の方法。
- 前記貫通穴がT形状の輪郭を成し、
前記T形状の水平部と垂直部の少なくともいずれかが、前記投影軸の方向を示す、
請求項19に記載の方法。 - 前記貫通穴が+形状の輪郭を成し、
前記+形状の水平部と垂直部の少なくともいずれかが、前記投影軸の方向を示す、
請求項19に記載の方法。 - 前記開口が第1の貫通穴及び第2の貫通穴を備え、
前記第1の貫通穴が前記投影軸を示す、
請求項18に記載の方法。 - 前記開口が第1の切り欠き及び第2の切り欠きを備え、
前記第1の切り欠きが前記投影軸を示す、
請求項18に記載の方法。 - 前記投影軸は、前記大腿骨後顆軸である請求項18から23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記投影軸は、前記大腿骨螺旋軸である請求項18から23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記脛骨構成要素配置ガイドは、前記切除された脛骨と位置合わせされる輪郭外形を有する請求項18から25のいずれか一項に記載の方法。
- 前記輪郭外形が患者に固有である請求項26に記載の方法。
- 内側ガイド、外側ガイド、前記ガイドのサイズ、及び、特定の患者のうちの少なくとも2つを示す表示及び開口のうちの少なくとも一方を更に備える請求項18から27のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ガイドは、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、及び、ステンレス鋼合金のうちの少なくとも1つから製造される請求項18から28のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ガイドは、前記切除された脛骨に装着される貫通締結具を位置合わせするように構成される貫通開口を含む請求項18から29のいずれか一項に記載の方法。
- 前記貫通締結具がピンを備える請求項30に記載の方法。
- 前記貫通開口が複数の貫通開口を備え、
前記複数の開口のそれぞれが対応するピンを受けるように構成される、
請求項31に記載の方法。 - 前記脛骨構成要素配置ガイドがベースプレートを備える請求項18から32のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ベースプレートが該ベースプレートの外周に沿ってフランジを含む請求項33に記載の方法。
- 前記脛骨構成要素配置ガイドは、前記大腿骨の第2の前記投影軸の位置及び方向の少なくとも一方を示す表示及び開口のうちの少なくとも一方を更に備える請求項18から34のいずれか一項に記載の方法。
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