JP7116865B2

JP7116865B2 - 測定システム

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Publication number: JP7116865B2
Application number: JP2020105602A
Authority: JP
Inventors: ジャン－シャルル、ル、ユエック; エステル、デュボー; シルバン、ベッソン; フィリップ、オジュラット
Original assignee: アルファテックスパイン，インコーポレイテッド
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2035-07-23
Also published as: AU2015293731A1; WO2016012726A1; JP2020192331A; AU2020203563B2; CN106714720A; AU2020203563A1; US20170209085A1; US10524723B2; EP3171808A1; CN106714720B; US10524724B2; US20160022176A1; JP2017521222A

Description

本発明は脊柱の変位の測定に関する。

現在、患者の脊柱の曲率を評価するために放射線Ｘ線画像が使用されている。外科的手術の間、脊柱の湾曲は、自然変形、又は、外傷に起因するものを削減するように修正することが可能である。一般に、外科医は、外科手術の前に、前部、及び、側部の２つのＸ線写真を撮影し、歪みを測定し、外科手術後の２つのＸ線写真を用いて変形が減少していることを確認する。しかしながら、外科手術中において、外科医は視覚的に湾曲の矯正の評価を行うが、脊柱における椎骨の変位をリアルタイムで確認する手段を有していない。

米国特許出願第２００５／００９６５３５号明細書には、膝の手術中に得られるデジタルマーカーの二次元画像を記録する方法であって、患者の２次元Ｘ線画像を、対象の位置、及び、向きを測定することができる手術ナビゲーションシステムのメモリに取り込むステップと、マーカーをデジタル化するステップと、デジタル化されたマーカーの助けを借りて脚の軸の位置を測定するステップと、軸の２次元画像を記録し、記録された画像を表示するステップと、インプラントを受け入れるための骨を整形するために、マーカーの助けを借りてナビゲーションシステムを使用することにより、切断テンプレートの位置を膝関節の内側に誘導するステップと、を含む方法が開示されている。

さらに、このナビゲーションシステムは、脛骨の関心軸を測定するために、脛骨の中心、足首の内果部、及び、足首の外果部を通る平面を計算することができる。インポートされた患者の画像、及び、記録された軸の画像は、表示パネルの左側の隅に表示される。しかしながら、このナビゲーションシステムは、大腿骨表面へのアクセスを必要とするものであり、脊柱の表面へのアクセスが不可能な追完中手術の場合と必ずしも一致せず、脊柱内の椎骨の変位を測定するには適していない。

米国特許出願第２０１３／０２６８００７号明細書には、脊椎インプラント、特に、椎骨を連結するためのロッドの角度を測定する方法であって、測定面（矢状面）における角度を測定するように構成されたプローブを使用する方法が開示されている。プローブには、加速度計、及び、角度を測定するための磁気センサーを含むことが可能である。プローブは、インプラント状に配置され、インプラントの形状に適合するように構成された端部を有する。しかし、このシステムは、インプラントの角度を測定するものであり、椎体の変位を測定することはできない。故にリアルタイムに確認することができない。

国際公開ＷＯ２００３／０７３９４６号は、脊柱のバランスを制御する方法であって、脊椎の相対的な３次元位置を、Ｘ線写真上のデジタルな解剖学的観点から測定し、脊柱のセグメントの位置を測定し、椎骨が不均衡であるか否かを表示する方法が開示されている。各椎骨について、椎体を再現するために少なくとも４つの点が識別され、三角形を形成するために少なくとも３つの点が仙骨に対して識別される。次に、デジタル化された点がＸ線写真に組み込まれる。例えば、位置マーカーを備えてタッチプローブを使用し、椎骨の後弓の表面の害輪郭の仮想空間を再構築する。しかし、それは、脊柱手術のために十分に正確ではない２次元情報のみを提供する。さらに、リアルタイムでの椎体の変位を測定することは可能ではない。

米国特許出願第２００３／０１３０５７６号明細書は、器具の位置の指示と患者の画像とを含む画像を表示するための手術用撮像システムであって、手術中にナビゲーションのために両方の画像を表示するためのプロセッサを備えるシステムを開示している。このシステムは、蛍光透視鏡等のＸ戦争値と、プローブ等の手術器具に固定されたマーカーとを使用する。しかし、この文献は、Ｘ線写真上で器具をガイドするプロセスに関連し、他のものに対する骨の相対位置、又は、患者の椎体の変位を測定するものではない。

国際公開ＷＯ２００５／０８４１３１号は、傾斜計など物体の傾斜を測定するための装置を開示している。脊椎中の傾きは、各椎骨の棘突起を検出する電磁界プローブにより検出される。ハンドリングの原理は、一方の手で測定装置を保持し、それを患者の背中に対して垂直に維持することにある。まず、装置の半円形のアーチは、第７頸椎の脊椎プロセスの情報に配置される。次に、装置は、脊柱に沿って第１仙椎に移動する。プローブは、椎骨ごとに複数の画像を取得する。プローブに結合されたトラッカーを使用することも可能であり、プローブは、脊柱に沿って移動するトラッカーの位置、及び、傾きを測定する。さらに、本装置は、椎骨の傾斜角を識別して計算するために、３次元光学ナビゲーションシステムと協働するマーカーを備えていてもよい。しかしながら、測定装置は、脊柱の傾斜の測定を行うために、装置を脊柱に沿って移動しなくてはならず、脊柱の変形をリアルタイムで測定することができない。

米国特許出願第２００８／０２０８０５５号明細書は、骨折した骨の断片を整列させる方法を開示している。この方法は、位置マーカー、及び、各断片上に配置された位置マーカーを備えた超音波装置を使用する。この超音波装置は、骨片の円周上の特徴的な参照点を検出することを可能とする。この方法では、各マーカーの空間位置、及び／又は、向きが測定され、特定の基準に関して測定された位置から位置合わせが測定される。しかし、超音波イメージングのプロセスはあまり正確ではなく、解剖学的構造の特定のプロファイルを定義することができない。

米国特許第６１９０３２０号明細書は、画像処理方法であって、超音波のために不透明である構造のデジタル超音波画像の、超音波診断装置に結合された超音波トランスデューサーの助けを借りた取得をし、構造のアウトラインを抽出する方法が開示されている。しかしながら、システムは、椎骨の輪郭を抽出するために、複雑な画像処理アルゴリズムを必要とする。さらに、高精度な術前画像の使用を必要とする超音波エコー検査画像により作られるため、その測定はあまり正確ではない。

米国特許第６５１９３１９号明細書は、画像ディテクタ用のレチクルであって、平坦な透光部と、レチクルの中心を示す１対のマークであって、平坦部の表面に配置された第１マークと、平坦部の表面に配置された第２マークと、を備えたレチクルが開示されている。このレチクルは、ディテクタを患者の脊柱の椎間平面と位置合わせをすることを可能とする。さらに、レチクルは、外科器具のガイドをすることを可能とする。しかし、検出器上の特定のレチクルを使用し、手術道具を単一の平面内でガイドする必要があり、椎骨の全方向の変位を測定することは不可能である。

米国特許出願第２０１１／０１５７２３０号明細書は、平坦なＸ線写真から互いに対して椎骨の相対的な位置、及び、寸法の尺度を測定するための手段を開示している。この方法は、椎体の代表的な角を測定することを可能とする。しかし、２次元、かつ、リアルタイムではない情報でああって、脊柱手術のために十分に正確ではない情報しか提供しない。

本発明が解決しようとする課題は、上述の欠点を克服することであり、特に、脊柱の椎骨の変位を測定する方法を提供することである。

本発明の１態様では、脊柱の変位を測定する方法が提案されており、この脊柱は、少なくとも１つの椎骨を含むセグメントを有し、セグメント内のそれぞれの椎骨は、上部椎骨端板及び下部椎骨端板に区切られた本体を有し、セグメント内のそれぞれの椎骨は、それぞれに関連した位置マーカーを有し、位置マーカーは、椎骨に取り付けられ、ロケーションシステムの広域参照座標系における位置マーカーの向きを提供する。

この方法は、
－前記セグメントのそれぞれの椎骨について、
前記広域参照座標系における、前記セグメントの前記椎骨に関連する前記位置マーカーの初期の向きを検出するステップと、
前記広域参照座標系における、前記セグメントの前記椎骨の少なくとも１つの端板と平行な椎骨平面の初期の向きを測定するステップと、
前記セグメント内の前記椎骨に関連する幾何学的変換であって、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きと、関連する前記位置マーカーの前記初期の向きとを相関させる幾何学変換を計算するステップと、を備える初期ステップと、
－前記セグメント内の少なくとも１つの椎骨の変位の測定ステップであって、
前記広域参照座標系における、前記セグメント内の前記少なくとも１つの椎骨と関連する前記位置マーカーの現在の向きを検出するステップと、
前記広域参照座標系における、前記セグメント内の前記少なくとも１つの椎骨の前記椎骨平面の前記現在の向きを、関連する前記位置マーカーの前記現在の向きと、前記少なくとも１つの椎骨に関連する前記幾何学的変換と、から計算するステップと、を備える測定ステップと、
を備える。

このように、我々は、検出された位置マーカーの変位及び測定された椎骨平面の方向から、脊柱の椎骨の変位をトラックすることができる。このようなトラッキング処理は、手術中の例のように、実時間で実行することが可能である。

この方法は、前記初期ステップの後に、
－前記セグメント内の前記椎骨間の基準椎骨の選択ステップと、
－広域参照座標系において、少なくとも１つの基準面の初期の方向を検出するステップと、
－前記少なくとも１つの基準面の前記初期の方向と、前記基準椎骨に関連する前記位置マーカーの前記初期の方向とを相関させる前記少なくとも１つの基準面に関連した幾何学的変換を計算するステップと、
を備える識別ステップと、
さらに、前記測定ステップの後に、
－前記広域参照座標系において、前記基準椎骨に関連する前記位置マーカーの前記現在の向きと、前記少なくとも１つの基準面に関連する前記幾何学的変換と、から前記少なくとも１つの基準面の前記現在の向きを計算するステップと、
－前記セグメント内のそれぞれの椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面と、前記少なくとも１つの基準面と、の間の角度を計算するステップと、
－計算された前記角度を表示するステップと、
を備えていてもよい。

前記方法は、前記測定ステップの後に、
－椎骨平面のそれぞれの現在の向きについて、前記椎骨平面の前記現在の向きと、もう１つの椎骨平面の前記現在の向きと、の間の角度を計算するステップと、
－計算された前記角度を表示するステップと、
を備えていてもよい。

前記方法は、測定ステップの後にさらに、
－前記少なくとも１つの基準面内に、椎骨平面のそれぞれの現在の向きを投影するステップと、
－前記投影間の角度を計算するステップと、
－計算された前記角度を表示するステップと、
を備えていてもよい。

さらに、前記端板の向きに関連する解剖学的情報を構成する前記椎骨平面間の角度を表示してもよい。この解剖学的情報は、その後、脊柱のバランスを補正するために使用することもできる。有利なことに、これらの値は実時間で、例えば、脊柱の外科処理中に表示することもできる。

１実施形態によれば、前記方法は、前記ロケーションシステムに前記器具の部分の方向ベクトルを提供する位置マーカーを有する器具を備え、
－前記椎骨平面内に含まれる第１方向ベクトルを提供するために前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面内へ前記器具の前記部分を配置する、第１の位置決めステップと、
－前記椎骨平面内に含まれる第２方向ベクトルを提供するために前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面内へ前記器具の前記部分を配置する、第２の位置決めステップと、
－前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きを提供された前記第１ベクトル及び提供された前記第２ベクトルから測定するステップと、
を備える測定ステップを備える。

前記器具の前記部分は、Ｘ線に対して不透明なロッドを備えていてもよく、前記方向ベクトルは、前記ロッドの長手方向の向きを測定し、前記方法は、前記セグメント内の前記椎骨及び前記ロッドのＸ線画像を生成するＸ線エミッタとディテクタを備え、
－前記セグメント内の前記椎骨及び前記ロッドのＸ線画像を表示するステップと、
－前記セグメント内の前記椎骨の少なくとも１つの端板が前記Ｘ線画像において線で表されるように、前記Ｘ線エミッタ及びディテクタを前記セグメントに垂直に位置決めするステップと、
－前記器具の前記部分のそれぞれの位置決めについて、前記不透明なロッドが前記Ｘ線画像において前記少なくとも１つの端板を表す前記線と平行な線として表されるように前記不透明なロッドを位置決めするステップと、
を備える測定ステップを備える。

前記測定ステップは、
－前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面内に含まれる第１方向ベクトルを提供するために前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面へと前記器具の前記部分を位置決めする、第１の位置決めステップと、
－前記椎骨平面に垂直な平面に含まれる第２方向ベクトルを提供する前記垂直な平面へと前記器具の前記部分を位置決めする、第２の位置決めステップと、
－前記垂直な平面及び提供された前記第１方向ベクトルから前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きを測定するステップと、
を備えていてもよい。

もう１つの実施形態においては、前記方法は、前記ロケーションシステムに方向ベクトルを提供する位置マーカーを備えた器具であって、前記器具の部分に垂直である器具を備えていてもよく、前記測定ステップは、
－前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面と垂直な方向ベクトルを提供するために、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面へと前記器具の前記部分を位置付けするステップと、
－提供された前記方向ベクトルから前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きを測定するステップと、
を備える。

前記器具の前記部分はプレートであってもよい。

前記プレートは、Ｘ線に対して不透明であってもよく、前記方法は、前記セグメント内の前記椎骨及び前記プレートのＸ線画像を生成するＸ線エミッタ及びディテクタを備え、測定ステップは、
－前記セグメント内の前記椎骨及び前記プレートのＸ線画像を表示するステップと、
－前記セグメント内の前記椎骨の少なくとも１つのプレートが前記Ｘ線画像において線で表されるように、前記Ｘ線エミッタ及び前記ディテクタが前記セグメントと垂直になるように位置決めするステップと、
－前記プレートがＸ線画像において前記少なくとも１つの端板を示す前記線と平行になるような線として表されるように前記プレートを位置決めするステップと、
備える。

前記器具は、センサーであって、その各々が組織を検出し、骨組織と椎間板組織とを区別することが可能である少なくとも１つのセンサーを備えていてもよく、前記椎骨平面内の前記器具の前記部分の少なくとも１つの位置決めが、少なくとも１つの前記センサーが椎間板組織を検出するように実行される。

前記器具はまた、少なくとも１組の少なくとも２つのセンサーであって、各センサーが組織を検出し、骨組織と椎間板組織とを区別することが可能であるセンサーの組を備え、前記器具は、前記ロケーションシステムに前記少なくとも２つのセンサーにより形成された検出平面に垂直な方向ベクトルを提供する位置マーカーを備え、前記測定ステップは、－前記少なくとも２つのセンサーが椎間板組織を検出するために前記器具の位置決めをするステップと、
－提供された前記方向ベクトルから前記セグメントの前記椎骨平面の前記書金お向きを測定するステップと、
を備える。

さらに、前記器具は、少なくとも２つのセンサーの第１セットと、少なくとも２つのセンサーの第２セットと、を備えていてもよく、提供された前記方向ベクトルは、前記第１セット及び前記第２セットによりそれぞれ形成される前記検出平面に垂直であり、前記器具の前記セットは、異なる２つの組織を前記セットがそれぞれ検出するように位置決めされる。

さらに、測定ステップは、Ｘ線画像における基準線のグリッドの表示を備えていてもよく、前記基準線は、相互に平行であり、かつ、前記器具の前記不透明なロッドにも平行である。特に、そのようなグリッドは、前記不透明なロッドの前記椎骨平面への位置決めを容易にすることを可能とする。

前記器具の前記部分の少なくとも１つの位置決めは、前記ディテクタに対する前記ロッドの位置決めを備えていてもよい。

さらにもう１つの実施形態によれば、前記方法は、Ｘ線に対して不透明な部分と、前記セグメント内の前記椎骨及び前記不透明な部分のＸ線画像を生成するＸ線エミッタ及びディテクタと、を備えていてもよく、前記不透明な部分は、ディテクタ上を可動に設置され、前記器具はさらに、ロケーションシステムに前記不透明な部分の方向ベクトルと、前記ディテクタの平面の方向とを提供する位置マーカーを備え、前記測定ステップは、
－前記Ｘ線画像における線として前記セグメント内の前記椎骨の少なくとも１つの端板が表されるように前記セグメントに対して、前記Ｘ線エミッタ及び前記ディテクタが垂直になるように位置決めするステップと、
－前記Ｘ線画像において前記不透明な部分が前記少なくとも１つの端板を表す前記線と平行な少なくとも１つの線として表されるように前記器具の前記不透明な部分の位置決めをするステップと、を備え、
－前記ディテクタの前記平面の前記向きと前記不透明な部分の前記方向ベクトルとから、前記椎骨平面の前記初期の向きが測定される
測定ステップである。

さらに、測定ステップは、前記少なくとも１つのプレートを表す前記線の向きと、前記ロッドを表す前記線の向きと、前記線の前記向き間の為す角度と、を計算する画像処理操作ステップを備えていてもよい。

前記方法はさらに、複数の前記線の前記向きの為す角度を表示するステップを備えていてもよい。

前記セグメントの前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きは、複数の前記線の前記向き間の為す角度から修正されるものであってもよい。

もう１つの実施形態においては、前記器具の前記部分は、Ｘ線に対して不透明であり、前記方法は、前記セグメントの前記椎骨及び前記不透明な部分のＸ線画像を生成するＸ線エミッタ及びディテクタを備え、前記測定ステップは、
－前記セグメント内の前記椎骨及び前記不透明な部分のＸ線画像を表示するステップと、－前記Ｘ線画像において前記セグメント内の前記椎骨の少なくとも１つの端板が線として表されるように、前記ディテクタの前記Ｘ線エミッタを前記セグメントと垂直になるように位置決めするステップと、
－前記器具の前記部分の少なくとも１つの位置決めステップであって、前記不透明な部分が前記Ｘ線画像において線として表されるように前記不透明な部分の位置決めを備える位置決めステップと、
－前記少なくとも１つの端板を示す前記線の向きと、前記不透明な部分を表す前記線の向きと、複数の前記線の前記向き間が為す角度を計算する画像処理操作ステップと、
－計算された前記角度から前記椎骨平面の前記初期の向きを修正するステップと、
を備える。

もう１つの本発明の形態は、脊柱の変位の測定システムであり、前記脊柱が少なくとも１つの椎骨を備えるセグメントを有し、前記セグメント内のそれぞれの椎骨が上部椎骨端板と下部椎骨端板とにより区別される本体を有する、測定するシステムであって、
－ロケーションシステムと、
－位置マーカーであって、それらが関連づけられている前記セグメント内の前記椎骨上にそれぞれ取り付けられ、それぞれが前記ロケーションシステムの広域参照座標系における当該位置マーカーの向きを提供する位置マーカーと、を備え、
－前記ロケーションシステムは、前記広域参照座標系において、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨に関連する前記位置マーカーの初期の向き、及び、現在の向きを検出し、前記広域参照座標系内において、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の少なくとも１つの端板と平行である椎骨平面の初期の向きを測定するとともに、
－前記セグメント内の前記椎骨に関連する幾何学的変換であり、前記セグメントの各椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きと、前記関連する位置マーカーの前記初期の向きと、を相関させる幾何学的変換を計算し、前記広域参照座標系内において、前記セグメント内の少なくとも１つの椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨に関連する位置マーカーの前記現在の向き、及び、前記少なくとも１つの椎骨に関連する前記幾何学変換から前記セグメント内の前記少なくとも１つの椎骨の前記椎骨平面の現在の向きを計算する、計算手段をさらに備える測定システムを提案する。

前記測定システムは、
－前記セグメント内の前記椎骨の中から基準椎骨を選択し、
－前記広域参照座標系内において、少なくとも１つの基準面の初期の向きを測定し、
－前記少なくとも１つの基準面に関連した幾何学的変換であって、前記少なくとも１つの基準面の前記初期の向きと、前記基準椎骨に関連する前記位置マーカーの前記初期の向きの相関させる、幾何学的変換を計算し、
－前記広域参照座標系において、前記少なくとも１つの基準面の現在の向きを、前記基準椎骨と関連する前記位置マーカーの前記現在の向き、及び、前記少なくとも１つの基準面に関連する幾何学的変換から計算する、識別手段を備えていてもよく、
－前記ロケーションシステムは、前記セグメントなのそれぞれの椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面と、前記少なくとも１つの基準面との間の角度を計算する、処理ユニットを備え、
－前記計算された角度を表示する表示部
を備える。

前記ロケーションシステムは、椎骨平面のそれぞれの現在の向きについて、前記椎骨平面の前記現在の向きと、別の椎骨平面の前記現在の向きと、の間の角度を計算する処理ユニットを備えていてもよく、前記測定システムは、前記計算された角度を表示する表示部を備える。

前記測定システムは、
－前記セグメント内の前記椎骨の中から基準椎骨を選択し、
－前記広域参照座標系において、少なくとも１つの基準面の初期の向きを測定し、
－前記少なくとも１つの基準面の現在の向きを、前記基準椎骨に関連する前記位置マーカーの前記現在の向き、及び、前記少なくとも１つの基準面に関連する前記幾何学変換から計算し、
－前記広域参照座標形において、前記少なくとも１つの基準面の現在の向きを、前記基準椎骨に関連する前記位置マーカーの前記現在の向き、及び、前記少なくとも１つの基準面に関連する前記幾何学変換から計算し、
－前記少なくとも１つの基準面内へ、椎骨平面の現在の向きをそれぞれ投影する、識別手段を備え、
－前記ロケーションシステムは、前記投影された現在の向き間の為す角度を計算する、処理ユニットを備え、
－計算された角度を表示する、表示部を備える、
識別手段を備えていてもよい。

前記測定システムは、位置マーカーを有する器具であって、前記ロケーションシステムに当該器具の部分の方向ベクトルを提供する、器具を備えていてもよく、前記ロケーションシステムは、ローカライザであって、前記セグメントのそれぞれの椎骨について、
－前記椎骨平面内の前記器具の前記部分の第１の位置決めにより提供される前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面内に含まれる第１方向ベクトルと、
－前記椎骨平面内の前記器具の前記部分の第２の位置決めにより提供される前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面内に含まれる第２方向ベクトルと、
－提供された前記第１ベクトル及び提供された前記第２ベクトルにより測定される、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きと、
を受信するローカライザを備える。

前記器具の前記部分は、Ｘ線に対して不透明なロッドを備えていてもよく、前記方向ベクトルは、前記ロッドの長手方向に対応し、前記測定システムは、前記セグメント内の前記椎骨及び前記ロッドのＸ線画像を生成するためのＸ線エミッタ及びディテクタと、前記セグメント内の前記椎骨及び前記ロッドの画像を表示するための表示部と、を備え、前記Ｘ線エミッタと前記ディテクタは、前記セグメントと垂直に配置されて前記セグメント内の各椎骨の少なくとも１つの端板がＸ線画像において線として表され、前記器具の前記部分のそれぞれの位置決めのために、前記不透明なロッドは、前記Ｘ線画像において少なくとも１つの前記端板を表す前記線に平行な線として表されるように位置付けされる。

測定システムは、器具であって、当該器具の部分の方向ベクトルを前記ロケーションシステムへ提供する位置マーカーを備えた器具を備えていてもよく、前記ロケーションシステムは、前記セグメント内のそれぞれの椎骨について、
－前記椎骨平面内の前記器具の前記器具の前記部分の第１の位置決めにより提供される、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面内に含まれる、第１方向ベクトルと、
－前記垂直な平面内の前記器具の前記部分の第２の位置決めにより提供される、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面内に含まれる、第２方向ベクトルと、
－前記垂直な平面及び提供された前記第１の方向ベクトルから測定される、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きと、
を受信するローカライザを備える。

前記測定システムは、前記ロケーションシステムに、器具であって、当該器具の部分に垂直な方向ベクトルを提供する位置マーカーを備えた器具を備えてもよく、前記ロケーションシステムは、前記セグメント内の各椎骨について、
－前記椎骨平面内の前記器具の前記部分の位置決めにより提供される、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面に垂直な方向ベクトルと、
－前記提供された方向ベクトルから測定される前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きと、
を受信するローカライザを備える。

前記器具の前記部分は、Ｘ線に対して不透明なプレートであってもよく、前記測定システムは、前記セグメント内の前記椎骨及び前記プレートのＸ線画像を生成するＸ線エミッタ及びディテクタと、前記セグメント内の前記椎骨及び前記プレートのＸ線画像を表示する表示部と、を備え、前記セグメント内のそれぞれの椎骨の少なくとも１つの端板が前記Ｘ線画像において線で表されるように前記Ｘ線エミッタ及び前記ディテクタが前記セグメントに垂直に配置され、前記Ｘ線画像において前記少なくとも１つの端板を表す前記線と平行な線として前記プレートが表されるように前記プレートが配置される。

前記器具は、少なくとも１つのセンサーを備えていてもよく、各センサーは、組織を検出し、骨組織と椎間板組織とを区別することが可能であり、前記椎骨平面内の前記器具の前記部分の少なくとも１つの位置決めが、少なくとも１つの前記センサーが椎間板組織を検出するように実行される。

前記器具は、少なくとも１つのセンサーを備えていてもよく、各センサーは、組織を検出し、骨組織と椎間板組織とを区別することが可能であり、前記椎骨平面内の前記器具の前記部分の位置決めが、少なくとも１つの前記センサーが椎間板組織を検出するように実行される。

前記測定システムは、少なくとも１組の少なくとも２つのセンサーを備える器具を備えていてもよく、各センサーが所定の深さまでの組織の種類を検出し、骨組織と椎間板組織とを区別するように構成されており、前記器具は、少なくとも２つの前記センサーによって形成された検出平面に垂直な方向ベクトルを前記ロケーションシステムに提供する位置マーカーが設けられ、前記器具は、少なくとも２つの前記センサーが椎間板組織を検出するように配置され、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きは、提供された前記方向ベクトルから測定される。

前記器具は、少なくとも２つのセンサーの第１セットと、少なくとも２つのセンサーの第２セットと、を備えていてもよく、提供された前記方向ベクトルは、前記第１セット及び前記第２セットによりそれぞれ形成された前記検出平面に垂直であり、前記器具の前記セットは、異なる２つの組織を前記セットがそれぞれ検出するように位置決めされる。

前記表示部が、前記Ｘ線画像において、互いに平行であり、かつ、前記器具の不透明な前記ロッドを表す前記線と平行である基準線のグリッドを表示してもよい。

前記器具の前記部分の少なくとも１つの位置決めが、前記ロッドが前記ディテクタに接触するように為されてもよい。

前記測定システムは、Ｘ線に不透明な部分を有する器具と、前記セグメントにおける前記椎骨と前記不透明な部分のＸ線画像を生成するＸ線エミッタ及びディテクタを備えていてもよく、前記不透明な部分は、前記ディテクタ上に可動的に設置され、前記器具は、さらに前記不透明な部分の方向ベクトル及び前記ディテクタの平面の方向ベクトルを前記特定のシステムに提供する位置マーカーを備え、前記Ｘ線エミッタ及び前記ディテクタは、前記セグメント内のそれぞれの椎骨の少なくとも１つの端板が前記Ｘ線画像において線により表されるように前記セグメントに垂直に位置決めされ、前記器具の前記不透明な部分は、前記Ｘ線画像において前記少なくとも１つの端板を表す前記線に平行な線として表されるように位置決めされ、前記椎骨平面内の前記初期の向きは、前記ディテクタの前記平面の前記初期の向き及び前記不透明な部分の前記方向ベクトルから測定される。

前記ロケーションシステムは、前記セグメント内のそれぞれの椎骨について前記少なくとも１つの端板を表す前記線の向きと、前記ロッドを表す前記線の向きを計算する処理ユニットを備えていてもよく、前記測定システムはさらに、複数の前記線の前記向きの間の角度を計算する手段を備える。

前記表示部は、複数の前記線の前記向きの間の前記角度を表示してもよい。

前記ロケーションシステムは、前記セグメント内のそれぞれの椎骨について前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きを、複数の前記線の前記向き間の前記角度から直接的に測定する処理ユニットを備えていてもよい。

前記器具の前記部分は、Ｘ線に対して不透明であってもよく、前記セグメント内の前記椎骨及び前記不透明な部分のＸ線画像を生成する、Ｘ線エミッタ及びディテクタと、前記セグメントの前記椎骨及び前記不透明な部分のＸ線画像を表示する、表示部と、を備え、前記Ｘ線エミッタ及び前記ディテクタは、前記Ｘ線画像において前記セグメント内のそれぞれの椎骨の少なくとも１つの端板が線により表されるように前記セグメントと垂直に位置決めされ、前記器具の前記部分の少なくとも１つの位置決めは、前記Ｘ線画像において前記不透明な部分が線として表されるように、前記不透明な部分の位置決めをすることを含み、前記ロケーションシステムは、前記セグメントのそれぞれの椎骨について、前記少なくとも１つの端板を表す前記線の向きを計算する処理ユニットを備え、前記線の向きは、前記不透明な部分を表し、前記測定システムはさらに、複数の前記線の為す角度を計算する手段を備え、前記処理ユニットは、前記セグメント内のそれぞれの椎骨について複数の前記線の前記向きの為す角度から直接的に前記セグメントの前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きを測定する。

その他の有利な点や特徴は、以下に記載する個々の実施形態により、さらに明確にされ、本発明の実施形態は、拘束されない一例として与えられるものであり、以下の添付された図面により表される。
本発明による脊柱の変位を測定するための方法の主なステップを模式的に示す図。本発明による脊柱の変位を測定するための方法の主なステップを模式的に示す図。第１実施形態に係る測定方法を模式的に示す図。第１実施形態の変形例に係る測定方法を模式的に示す図。一実施形態に係る器具の位置決めのガイド手段を模式的に示す図。第２実施形態に係る測定方法を模式的に示す図。第２実施形態の変形例に係る測定方法を模式的に示す図。第２実施形態の変形例に係る測定方法を模式的に示す図。

図１及び図２は、脊柱１の変位を測定するための方法の主なステップを示す。脊柱１は、いくつかの椎骨Ｖ１～Ｖ５を備える。特に、この方法は、少なくとも１つの脊椎端板を含む椎骨の変位をトラックすることからなる。次に、少なくとも１つの椎骨Ｖ２～Ｖ４を含む脊柱１のセグメント２が選択され、このセグメントの各椎骨は上部端板ＰＳと下部端板ＰＩによって区切られた本体Ａ１～Ａ５を備える。セグメント内の椎骨の変位をトラックするために、椎骨平面Ｐ２～Ｐ４が、セグメント内の各椎骨、すなわち、セグメント内の椎骨に関連する平面に対して特定される。セグメント２内の椎骨の椎骨平面は、セグメント２内の当該椎骨の少なくとも１つの端板、例えば、上部端板ＰＳと平行な平面である。セグメント２内の椎骨の椎骨端板ＰＳ、ＰＩは、当該椎骨の本体Ａ２～Ａ４の側面に対応する。セグメント内の椎骨に関連する椎骨平面は、セグメント内の椎骨の変位を測定するために使用される仮想平面に対応する。図１は、５つの連続する椎骨Ｖ１～Ｖ５を含む脊柱１の区間を模式的に示している。セグメント２は、特に、手術中に変位がトラックされるべき椎骨に対応する３つの連続する椎骨Ｖ２～Ｖ４を含む。椎骨のセグメント２は、単一の椎骨Ｖ２、又は、複数の椎骨Ｖ２～Ｖ４を連続的に備えていてもよいし、仙骨のように連続していなくてもよい。例えば、セグメント２は、脊柱の下部に位置する単一の腰椎を備えていてもよい。あるいは、セグメント２は、脊柱の上部に位置する頚椎と、脊柱の中間部に位置する胸椎とを備える。もう１つの例では、セグメント２は、５つの連続する胸椎を備えるようにしてもよい。

さらに、セグメント２の各椎骨Ｖ２～Ｖ４は、椎骨Ｖ２～Ｖ４に取り付けられた関連位置マーカーＭ２～Ｍ４を備える。換言すると、各マーカーＭ２～Ｍ４は、それに関連する椎骨Ｖ２～Ｖ４に機械的に接続されている。セグメント２内の椎骨が変位すると、関連する位置マーカーも変位する。マーカーＭ２～Ｍ４は、セグメント２内の椎骨、例えば、椎体Ａ２～Ａ４上に直接接続してもよい。好ましくは、ねじ３～５がセグメント２の椎骨に取り付けられ、連結部材６、７がねじ３～５を互いに連結するようにしてもよい。ねじ３～５、及び、連結部材６、７は、脊柱１の湾曲、ひいては、セグメント２の椎骨Ｖ２～Ｖ４の位置、及び、向きを修正するために使用される。マーカーＭ２～Ｍ４は、図１に示すように、ねじ３～５にも取り付けてもよい。これらは、ねじ３～５にしっかりと取り付けられていると、連結部材６、７にも取り付けることができる。椎骨平面Ｐ２～Ｐ４を測定することが望まれるセグメント内の各椎骨には、関連づけられた位置マーカーＭ２～Ｍ４が実装されており、これらの椎骨は、器具付椎骨とも呼ばれる。

一般に、この方法は、セグメント内の各椎骨について、関連づけられた位置マーカーに対する椎骨の椎骨平面の初期の向きを測定する、初期ステップＳ１と、それに続いて、位置マーカーの変位をトラックすることにより、セグメント内の椎骨の変位、特に、セグメント内の少なくとも１つの椎骨の変位を測定する、ステップＳ２と、を備える。「平面の向き」は、平面に垂直なベクトルを意味する。同様に、「位置マーカーの向き」は、マーカーに関連する回転変換を意味する。脊柱の変位を測定するために、対象物の空間的位置、及び、向きを測定するロケーションシステム８が使用される。さらに、少なくとも１つの位置マーカー１０を備える器具９が、器具１１の一部の向きをロケーションシステム８に供給するために使用される。より詳しくは、位置マーカーＭ２～Ｍ４、及び、１０の各々は、少なくとも３つの位置センサーを備える。ロケーションシステム８は、セグメント内の椎骨に関連する各位置マーカーＭ２～Ｍ４、及び、器具９の位置マーカー１０により供給される位置、及び、方向を検出することができる。ロケーションシステム８は、例えば、光、又は、磁気ローカライザであり、位置マーカーＭ２、Ｍ４、及び、器具９の位置マーカー１０により提供される情報を有線又は無線による接続１３を介して受信するローカライザ１２を備える。ローカライザ１２は、椎骨に関連する各位置マーカーＭ２～Ｍ４の位置、及び、向き、並びに、器具９の位置マーカー１０の位置、及び、向きを実時間でトラッキングすることができる。換言すると、セグメント２内の椎骨に関連する各位置マーカーＭ１～Ｍ３、及び、器具９の位置マーカーは、ロケーションシステム８の広域参照座標系における少なくとも１つの位置マーカーの向きを提供する。すなわち、ロケーションシステム８は、位置マーカーＭ２～Ｍ３、１０の向きの全ての測定をするために、広域参照座標系として使用される。例えば、ロケーションシステム８は、光学カメラであってもよく、位置マーカーＭ２～Ｍ４、１０は、カメラによって特定されるように適合された特定の色、又は、形状を有する反射物、又は、マークである。位置マーカーＭ２～Ｍ４、及び、１０はまた、カメラによりローカライズ可能なＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備えていてもよい。

一般に、初期ステップＳ１は、セグメント２の各椎骨Ｖ２～Ｖ４に対して、
－広域参照座標系内におけるセグメント２内の椎骨に関連する位置マーカーＭ２～Ｍ４の初期の向きを検出するステップＳ１１と、
－広域参照座標系内におけるセグメント２内の椎骨の少なくとも１つの端板と平行な椎骨平面Ｐ２～Ｐ４の初期の向きを測定するステップＳ１２と、
－セグメント内の椎骨に関連する幾何学的変換であって、セグメント内の椎骨の椎骨平面の初期の向きと、それに関連する位置マーカーの初期の向きとを相関させる幾何学変換の演算ステップＳ１３と、を備える。

椎骨に関する幾何学的変換は、椎骨の椎骨平面の向きを、関連づけられた位置マーカーの椎骨の向きとリンクさせるために使用される。幾何学的変換には、回転、及び、並進変換を備える。換言すると、幾何学的変換は、関連する位置マーカーの向きに対する椎骨平面の相対的な向きを計算するために使用される。椎骨が回転、及び／又は、平行移動によって変位された時、関連する位置マーカーは、同じ変位を実行する。続いて、関連する椎骨の変位に起因する位置マーカーＭ２～Ｍ４の新しい向きが検出され（ステップＳ２１）、椎骨の椎骨平面の新しい向きＯ２～Ｏ４が、演算された幾何学的変換、及び、位置マーカーの新たな向きから計算される（ステップＳ２２）。位置マーカーＭ２～Ｍ４、及び、椎骨平面Ｐ２～Ｐ４の新しい向きは、現在の向きとも呼ばれる。測定ステップの計算ステップＳ２２は、経時的に器具付の椎骨の椎骨平面の向きＯ２～Ｏ４をトラッキングするために使用される。

さらに、この方法は、初期ステップＳ１の後に、１又は複数の基準面が識別される識別ステップＳ３を備えていてもよく、椎骨平面の現在の向きと、少なくとも１つの識別された基準面の現在の向きとの間のそれぞれの角度が計算される。椎骨平面の現在の向きは、各基準面内に投影してもよい。次に、各基準面において、得られた投影間の角度が求められる。特に、椎骨平面の角度は、別の椎骨平面に対して測定することができ、又は、各椎骨平面と椎骨基準面、例えば、仙骨に関連する椎骨平面との為す角度を測定することができる。「２つの平面の間の角度」は、それぞれの平面に垂直な２つのベクトルの間の角度を意味する。椎骨平面間の角度はまた、セグメント内の椎骨の椎骨端板間の角度に対応する。椎骨平面間の角度の計算は、特に、椎骨の端板間の角度を与える。さらに、解剖学的関心を有する各基準面において得られた投影の現在の向き同士の間の角度は、実時間で表示することが可能である。

識別ステップＳ３は、
－セグメント内の椎骨間の基準椎骨を選択するステップと、
－広域参照座標系内における、少なくとも１つの基準面の初期の向きを測定するステップと、
－前記少なくとも１つの基準面に関連する幾何学的変換を計算するステップであって、前記少なくとも１つの基準面の初期の向きと、基準椎骨に関連する位置マーカーの初期の向きとを相関させるステップとを備え、この方法は、さらに、測定ステップの後に、
－広域参照座標系において、前記少なくとも１つの基準面の現在の向きを、基準椎骨に関連する位置マーカーの現在の向き、及び、前記少なくとも１つの基準面に関連する幾何学的変換から計算するステップと、
－セグメントの各椎骨に対して、セグメント内の椎骨の椎骨平面と、前記少なくとも１つの基準面との間の角度を計算するステップと、
－計算された角度を表示するステップと、を備える。

特に、ロケーションシステム８は、処理ユニット１４を備えていてもよく、この処理ユニット１４は、例えば、椎骨平面と各基準面との間の角度、及び、椎骨平面間の角度、又は、椎骨平面の現在の向きの投影間の角度を計算する。ロケーションシステム８は、椎骨平面Ｐ２～Ｐ４の向きＯ２～Ｏ４を表示するための表示パネル１５に接続されていてもよい。

椎骨平面の初期の向きを測定するために、いくつかの実施形態を実施することができる。第１実施形態においては、図３及び図４に示すように、器具９が使用され、器具９は、器具の部分１１の方向ベクトルをロケーションシステム８に提供する位置マーカー１０を備えている。例えば、器具９は、ナビゲーションポインタであり、器具の部分はロッドである。ナビゲーションポインタ９は、脊柱の特定の解剖学的ポイントの位置を特定することを可能にし、特に、ロッド１１についての方向ベクトルをロケーションシステム８に提供するために、ロッドの向きは、器具の製造中に定められるか、又は、位置マーカー１０の位置センサーの位置、及び、向きに関連するキャリブレーションによって定められる。
セグメント内の椎骨の椎骨平面の向きを測定するために、ロッド１１は、セグメント内の椎骨平面Ｐ４内の第１位置２０に配置される。次に、例えば、器具９からトリガーされたロッド１１の方向ベクトルが取得され、ロケーションシステム８に椎骨平面Ｐ４に含まれる第１向きが与えられる。次に、ロッド１１はまた、椎骨平面Ｐ４内の第２位置２１に移動され、第２の取得が、椎骨平面Ｐ４に第２方向ベクトルを提供するようにトリガーされる。次に、ロケーションシステム８、特に、処理ユニット１４は、ナビゲーションポインタ９によって提供される両方の方向ベクトルから椎骨平面の初期の向きを測定する。図３は、第１実施形態の一例を示す。この例では、ロッド１１は、器具付椎骨Ｖ４の本体に当接して配置されるので、ロッド１１は椎骨平面内に配置される。ロッド１１を椎骨Ｖ４の端板ＰＩ、ＰＳのうち１つと平行に配置することにより、第１位置２０の位置決めを視覚的に行うことを可能とする。ロッド１１の位置決めは、後述するガイド手段を用いて改善することも可能である。次に、ロッド１１は、例えば、椎骨Ｖ４に当接するロッドの端部の接触を維持しながら、椎骨平面Ｐ４内の第２位置２１に旋回され、第２の取得は、椎骨平面Ｐ４に第２の方向ベクトルをロケーションシステム８に提供するようにトリガーされる。ローカライザ１２が２つの方向ベクトルを受信すると、それらは、処理ユニット１４に送信され、処理ユニット１４は、提供された２つの方向ベクトルから器具付椎骨Ｖ４の椎骨平面の初期の向きを測定する。特に、処理ユニット１４は、椎骨平面Ｐ４の初期の向きに対応して、提供される２つのベクトルに垂直なベクトルを測定する。例えば、オペレータによりロッド１１が脊柱１に接近し、ロッド１１の端部が器具付椎骨に接触すると、ナビゲーションポインタ９の位置マーカー１０は、ロッド１１の向きに関する情報データをローカライザ１２へと送信する。さらに、ロッド１１の端部は、椎骨の骨、ねじ３～５、連結部材６、７、又は、器具付椎骨Ｖ４に関連する位置マーカーと直接接続することが可能である。この接触はまた、椎骨が位置する点で皮膚と間接的に経皮接触することも可能である。ナビゲーションポインタ９のロッド１１の向きの取得は、ロッド１１が少なくとも１つの椎骨端板と平行となるようにすることで、接触することなく行うこともできる。

さらに、ナビゲーションポインタ９を使用し、識別ステップＳ３中に、矢状面、正面、及び、軸方向の基準面の向きを測定することができる。

あるいは、椎骨平面の向きの測定は、椎骨平面の測定をすることを備えることもでき、次に、椎骨平面に垂直なベクトルの測定をすることを備えることもできる。この法線ベクトルは、椎骨平面の向きに対応する。椎骨平面の測定は、椎骨平面内の点の位置の取得及び椎骨平面内のベクトルの向きの取得、椎骨平面内の３点の位置の取得、又は、上述したように、椎骨平面内における２ベクトルの方向の取得を備えることができる。

椎骨平面内におけるロッド１１の位置決めを改善するために、Ｘ線イメージャを使用することができ、このＸ線イメージャは、Ｘ線（ＲＸ指定）エミッタ１７と、放出されたＸ線のためのディテクタ１８とを備える。この場合、ナビゲーションポインタ９のロッド１１は、Ｘ線に関して不透明である。さらに、位置マーカー１０により提供される方向ベクトルは、ロッド１１の長手方向に対応する。エミッタ１７及びレシーバ１８は、セグメント内の椎骨、及び、不透明なロッド１１のＸ線画像を生成するために使用される。セグメント２内の各椎骨を測定するステップは、
－セグメント内の椎骨Ｖ２～Ｖ４、及び、不透明なロッド１１を表示パネル１５へと表示するステップと、
－Ｘ線エミッタ１７及びディテクタ１８が、セグメント内の椎骨の少なくとも１つの端板ＰＩ、ＰＳがＸ線画像内の線１９によって表されるように、セグメント２と垂直となるように位置決めをするステップと、
－器具の部分の各位置決めのステップのために、Ｘ線画像内において、不透明なロッド１１が少なくとも１つの端板を表す線１９と平行に表されるように配置するステップと、を備える。

線１９は、少なくとも１つの端板を表すとともにガイド線としても指定され、椎骨平面内において器具のロッドの位置決めを容易にするためのガイド手段として使用される。

エミッタ１７とディテクタ１８が垂直位置、いわゆる、脊柱のセグメント２に対して垂直な位置に配置されると、線１９が画像内に現れる。この垂直位置において、画像内の椎骨の少なくとも１つの端板は、線１９として表される。この線１９は、仮想である。具体的には、器具付椎体の２次元画像が表示され、器具付椎骨Ｖ２～Ｖ４の少なくとも１つの端板ＰＳ、ＰＩが、ガイド線１９に対応するほぼ直線状の曲線として表示される。実際に、エミッタ及びディテクタがセグメントに対して垂直に向けられていない場合、器具付椎骨の端板は、面として画像に現れ、一般に直線的な曲線としては現れず、画像内に脊椎の端板を線の形で配置することはできない。

器具の部分を位置決めするステップの間、ナビゲーションポインタ９のロッド１１は、第１位置２０の器具付椎骨Ｖ４上に配置され、ロッド１１の位置は、表示パネル１５上に表示される。オペレータは、表示パネル１５上において、ナビゲーションポインタ９のロッドがガイド線１９と平行な線２２として現れるように、ロッド１１の位置を調整する。
第１位置２０においては、ロッド１１の第１の向きが検出される。次に、オペレータは、表示パネル１５上において、ナビゲーションポインタのロッドがガイド線１９と平行な線、図において点線として表されている線２３として現れるように、第２位置２１へとナビゲーションポインタ９のロッド１１を移動させる。この結果、画像内のガイド線１９を配置することを可能とするイメージャ１６は、ロッドが器具付椎骨Ｖ４の椎骨平面Ｐ４内に位置するように、ナビゲーションポインタ９のロッド１１が異なる位置へガイドされることを可能とする。特に、脊柱のセグメント２の画像の表示は、椎骨平面の初期の向きの測定ステップＳ１２の間に実行される。エミッタ１７及びディテクタ１８を備えるイメージャ１６は、端板に対する器具９の位置を制御することを可能とする。この結果、オペレータは、ガイド線１９に対して器具の位置を修正することができる。

図４は、第１実施形態の２つの変形例を示す図である。第１変形例では、ナビゲーションポインタ９の不透明ロッド１１の第１の位置決めは、不透明ロッドの検出器１６に対する位置決めを備える。この結果、ロッド１１の向きを取得する際に、ロッド１１を椎骨平面に保持しておくことが容易になる。実際、ナビゲーションポインタを操作するオペレータは、ディテクタ１８をサポートとして使用することができる。次に、オペレータは、ディテクタをサポートとして使用する、すなわち、ロッド１１の端部とディテクタ１８との接触を保持することにより、ロッド１１を回転させ、ロケーションシステム８に第２の向きを提供するために、ロッド１１を第２の位置、すなわち、椎骨平面Ｐ４へと移動させる。この第１変形例においては、ナビゲーションポインタを器具付椎体上に配置する必要が無い。

第２変形例では、測定ステップは、
－前記椎骨平面内に第１の方向ベクトルを提供するために、セグメント内の椎骨の椎骨平面内における器具９の部分１１の第１の位置決めをするステップと、
－垂直平面内の第２の方向ベクトルを提供するために、前記椎骨平面に垂直な平面内における器具９の部分１１の第２の位置決めをするステップと、
－セグメント内の椎骨の椎骨平面の初期の向きが、提供される垂直平面及び第１の方向ベクトルから測定されるステップと、を備える。

この第２変形例によれば、第２の位置決めの間、ロッド１１は、第１位置とは異なる第２位置２４、特に、ロッド１１の第１の向きと整列していない位置にディテクタ１８に対して配置される。この場合、提供される２つの向きは、ディテクタが最初に、椎骨平面に垂直な平面内に配置されるため、椎骨平面に垂直な平面内にある。特に、提供された２つのベクトルにより形成される平面に対して垂直な平面であり、かつ、提供された第１の方向ベクトルを含む平面に対して垂直なベクトルに、椎骨平面の初期の向きは、対応する。

図５は、ナビゲーションポインタ９の不透明ロッド１１の位置決めをガイドする別の手段を示している。この手段は、互いに平行な基準線のグリッド２５を備える。グリッド２５は、処理ユニット１４により計算され、基準線が不透明ロッド１１と平行になるようにＸ線画像に表示される。オペレータが不透明ロッド１１の方向を変更すると、処理ユニット１４は、表示パネル１５上の基準線の方向もまた変更する。

器具９の位置決めをガイドするために別の手段を使用してもよい。この別の手段は、あるタイプの組織に対する少なくとも１つの検出センサーである。各検出センサーは、器具９に含まれ、骨組織と椎骨組織とを検出し、区別するように較正されている。特に、骨組織は、椎体の骨組織に対応し、椎間組織は、脊柱の２つの連続した椎骨の間の特定の組織に対応する。測定ステップＳ１２においては、器具９の部分１１は、器具９のセンサーが椎間組織、より具体的には器具付椎骨の端板に対する椎間組織を検出するように椎骨平面内に配置される。検出センサーは、器具９の位置決めの精度を向上させるために操作をガイドすることを可能とする。実際、検出センサーが椎間組織を検出する限り、器具９、特に、部分１１は、一般に、椎骨平面内に配置される。あるいは、器具の位置決めは、器具に少なくとも２つの検出センサーを実装することによって特定することもできる。この変形例においては、第１センサーが椎間組織を検出し、第２センサーが骨組織を検出する場合、器具の部分１１は、より高い精度で椎骨平面内に配置される。実際、器具の部分が椎骨平面の外側にあると、すなわち、椎骨端板に対して傾斜していると、双方の検出センサーは、骨組織を検出する。

図６及び図７は、この方法の第２実施形態の２つの例を示す。この第２実施形態においては、器具９の位置マーカー１０は、ロケーションシステム８に、器具の一部に垂直な方向ベクトルを提供する。さらに、測定ステップＳ１２は、
－セグメント内の椎骨の椎骨平面に垂直な方向ベクトルを提供するために、セグメント内の椎骨の椎骨平面内へ、器具９の部分１１を位置決めするステップと、
－セグメント内の椎骨の椎骨平面の初期の向きを、提供された方向ベクトルから測定するステップと、を備える。

したがって、椎骨平面の初期の向きは、器具９の位置マーカー１０によって提供される方向ベクトルに対応することから、直接的に得られる。次に、この方法を単純化する椎骨平面の向きを得るために、器具の単体の位置決めが実行され得る。

図６は、器具９がプレート３１を備える第２実施形態の第１例を示す。器具９の位置マーカー１０は、プレート３１の平面に垂直な方向ベクトルを提供する。測定ステップＳ１２は、セグメント内の椎骨の椎骨平面内へプレート３１を位置決めするステップを備える。さらに、器具付椎骨の椎骨平面内へプレート３１を視覚的に位置決めするために、オペレータをガイドすることができる。図６は、単純化のために、シート平面内、すなわち、セグメント内の椎骨の椎骨平面に垂直な平面内のプレート３１を示す。プレート３１を位置決めする際に、オペレータは、プレート３１をセグメント２の椎骨Ｖ２～Ｖ４の少なくとも１つの端板と平行な平面内に、すなわち、椎骨Ｖ２～Ｖ４の椎骨平面内に移動させるために、器具９を回転させる。例えば、プレート３１は、Ｘ線に対して不透明であり、イメージャ１６は、椎骨平面内にプレートを位置決めするようにガイドするために使用されうる。特に、器具の部分の位置決めは、前記少なくとも１つの端板を表す線１９に平行なＸ線画像内の線によって表されるように、プレート３１を位置決めすることを備える。この結果、上述のガイド手段を使用し、プレート３１の椎骨平面内への位置決めを改善することが可能となる。

図７は、少なくとも２つの検出センサー３４の第１セット３２を器具が含む第２実施形態の第２例を示す。各センサーは、組織を検出し、骨組織と椎間板組織とを区別することができる。特に、各検出センサーは、センサーの特性により特有の測定された深さまで組織のタイプを検出する。好ましくは、測定された深さは、脊柱の最大厚さに対応する。器具９は、超音波プローブ、電気インピーダンスプローブ、又は、テラヘルツセンサーであってもよい。器具の部分１１の位置決めは、少なくとも２つのセンサーの第１セット３２が椎間板組織を検出するように、第１セット３２の位置決めを備えている。器具９は、器具９が前記隣接する椎骨間の椎間板組織を検出するように、セグメント２の椎骨Ｖ４と、隣接する椎骨Ｖ５との間に位置決めされる。図７は、センサー３４によるこの検出を白丸で表している。さらに、器具９は、少なくとも２つのセンサーによって形成された検出平面に垂直な方向ベクトルをロケーションシステム８に提供する位置マーカー１０を備える。検出平面は、組織の種類を検出するためにセンサーの検出信号が伝播する平面に対応する。センサー３４のセット３２が椎間板組織を検出すると、検出平面は、器具付椎骨の少なくとも１つの端板と平行になる。図７において、検出平面は、シートの平面と垂直であり、点線Ｘにより表されている。器具９の位置決めのさらなる正確性の改善をするために、この器具は、少なくとも２つのセンサー３５の第２セットを備えていてもよく、この場合、位置マーカー１０は、第１セット及び第２セットのそれぞれにより形成された検出平面に垂直な方向ベクトルを提供する。特に、センサーのセットの検出平面は、相互に平行である。この結果、器具付椎骨の椎骨平面に垂直な方向ベクトルを提供するための器具９の位置決めは、セット３２、３３が、２つの異なる組織をそれぞれ検出するように実行される。図７において、センサー３４の第１セット３２は椎間板組織を検出し、椎間板組織の検出は、白丸で表されるセンサー３４により示され、センサー３６の第２セット３３は、骨組織を検出し、骨組織の検出は、中心に点を有する円で表されるセンサー３６により示される。少なくともセンサーの第１セット３２が椎間板組織を検出し、少なくともセンサーの第２セット３３が骨組織を検出すると、プローブは正確に、すなわち、センサー３４、３５により形成される検出平面が椎骨Ｖ５の端板のうち少なくとも１つと平行になるように配置される。そうすると、器具によって提供される方向ベクトルは、椎骨平面の初期の向きに対応する。さらに、いずれのセンサーのセットが椎間板組織を検出しない限り、器具は、正確に位置決めされず、センサーのセットを分離している平面は、セグメント２内の椎骨Ｖ５の少なくとも１つの端板と平行ではない。

図８は、椎骨平面Ｐ２～Ｐ４の初期の向きのための測定ステップＳ１２についてのさらにもう１つの実施形態を示す。この変形例においては、器具９は、Ｘ線に対して不透明な部分１１を備えて提供され、Ｘ線イメージャ１６は、セグメント内の椎骨、及び、不透明な部分のＸ線画像を生成するために使用される。さらに、不透明な部分１１は、ディテクタ１８上に可動的に取り付けられる。器具９は、ロケーションシステム８に不透明部分の方向ベクトルとディテクタの平面の向きを提供する、位置マーカーも備えられている。一般に、器具は、不透明部分の方向ベクトル、及び、ディテクタの平面の方向をロケーションシステム８に提供するように較正された任意のシステムとすることが可能である。例えば、不透明な部分１１は、ディテクタ１８のポイント４１に取り付けられたロッドであり、このポイント４１の周りを回旋することができる。あるいは、不透明な部分１１は、図８においてハッチングを施して示されているプレートであり、この部分は、ディテクタ１８上を平行に移動できるように取り付けられたスライドレール内をスライド可能である。
測定ステップＳ１２は、
－セグメント内の椎骨の少なくとも１つの端板がＸ線画像内の線によって表されるように、Ｘ線エミッタ、及び、ディテクタをセグメントに垂直になるように位置決めするステップと、
－前記少なくとも１つの端板を表す線に平行な、少なくとも１つの線によってＸ線画像内に表されるように、器具９の不透明な部分１１の位置決めをするステップと、
－椎骨平面の初期の向きを、ディテクタの平面の向き、及び、不透明な部分の方向ベクトルから測定するステップと、を備える。

不透明な部分１１は、可動であるので、オペレータは、前記少なくとも１つの端板を示す線１９に関連してその位置を調整することができる。不透明な部分を示す線が前記少なくとも１つの端板を示す線１９と平行であれば、検出平面は、椎骨平面と垂直であり、不透明な部分の方向ベクトルは、器具付椎骨の椎骨平面内に位置付けられる。椎骨平面の初期の向きは、不透明な部分の方向ベクトルと、ディテクタの平面の向きとに垂直なベクトルに対応する。

さらに、測定ステップＳ１２は、画像処理ステップを備えてもよく、このステップは、セグメント内の椎骨のＸ線画像から、セグメント２内の椎骨Ｖ２～Ｖ４の前記少なくとも１つの端板を示す線の方向を計算するために処理ユニット１４により実行される。画像処理ステップは、器具９の不透明な部分１１を示す線の方向を計算するためにも実行される。次に、セグメント内の各椎骨のために、前記線間の為す角度αが計算される。この角度αは、器具の不透明な部分の位置と、セグメント内の椎骨の端板を示す線１９との間の平行性の欠陥に対応する。角度αが０であれば、不透明な部分はガイド線１９と平行である。そして、その角度の値が、その平行性の欠陥を示し、かつ、オペレータが器具を正しく位置付けできるようにガイドするために、表示パネル１５に表示されてもよい。角度αの値は、セグメント内の椎骨の椎骨平面の初期の向きを修正するためにも使用されてもよい。この場合、処理ユニットは、計算された角度から椎骨平面の初期の向きを直接的に測定する。

上述した方法は、脊柱のバランスを修正するために脊柱の変位を評価するようにしてもよい。さらに、このような評価は、リアルタイムに実行されうる。

上記で説明され、添付の図面に示された本発明の実施形態に対して種々の変更が為されうることに留意されたい。それ故、上記の説明は、限定として考慮されるべきではなく、単に種々の実施形態の説明として考慮されるべきである。当業者は、添付の特許請求の範囲、及び、その精神の中で他の変更を考慮することが可能である。さらに、上記の各特許は、その全体を参照することにより組み込まれる。

Claims

脊柱の変位の測定システムであって、前記脊柱が少なくとも1つの椎骨を備えるセグメントを有し、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨が上部椎骨端板及び下部椎骨端板により区切られる本体を有し、
－ロケーションシステムと、
－関連付けられている前記セグメントのそれぞれの前記椎骨に取り付け可能であり、それぞれが前記ロケーションシステムの広域参照座標系における向きを提供することが可能である、位置マーカーと、
を備え、
前記ロケーションシステムは、前記広域参照座標系における前記セグメント内のそれぞれの椎骨について、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨に関連する前記位置マーカーの初期の向き、及び、現在の向きを検出し、前記広域参照座標系において、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の少なくとも一方の端板に平行である、椎骨平面の初期の向きを測定するとともに、
－前記セグメント内の前記椎骨に対する幾何学変換であって、前記セグメントのそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きと、前記関連する位置マーカーの前記初期の向きと、を相関させる幾何学変換を計算し、前記広域参照座標系において、前記セグメント内の少なくとも1つの椎骨について、前記セグメント内の前記少なくとも１つの前記椎骨平面の現在の向きを、前記関連する位置マーカーの現在の向き、及び、前記少なくとも1つの椎骨に関連する前記幾何学変換から、計算する、計算手段と、
－前記セグメント内の前記椎骨の中から基準椎骨を選択し、前記広域参照座標系において、少なくとも１つの基準面の初期の向きを測定し、前記少なくとも１つの基準面に関連する幾何学変換を、前記少なくとも１つの基準面の前記初期の向きと、前記基準椎骨に関連する前記位置マーカーの前記初期の向きと、を相関させることにより計算し、前記広域参照座標系において、前記少なくとも１つの基準面の現在の向きを、前記基準椎骨に関連する前記位置マーカーの前記現在の向き、及び、前記少なくとも１つの基準面に関連する前記幾何学変換から計算し、前記少なくとも１つの基準面内へ、椎骨平面の現在の向きのそれぞれを投影する、識別手段と、
を備え、
前記ロケーションシステムが、前記投影された現在の向き間の角度を計算する、処理ユニットを備え、
－計算された角度を表示する、表示部、
をさらに備える、測定システム。
脊柱の変位の測定システムであって、前記脊柱が少なくとも1つの椎骨を備えるセグメントを有し、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨が上部椎骨端板及び下部椎骨端板により区切られる本体を有し、
－ロケーションシステムと、
－関連付けられている前記セグメントのそれぞれの前記椎骨に取り付け可能であり、それぞれが前記ロケーションシステムの広域参照座標系における向きを提供することが可能である、位置マーカーと、
を備え、
前記ロケーションシステムは、前記広域参照座標系における前記セグメント内のそれぞれの椎骨について、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨に関連する前記位置マーカーの初期の向き、及び、現在の向きを検出し、前記広域参照座標系において、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の少なくとも一方の端板に平行である、椎骨平面の初期の向きを測定するとともに、
－前記セグメント内の前記椎骨に対する幾何学変換であって、前記セグメントのそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きと、前記関連する位置マーカーの前記初期の向きと、を相関させる幾何学変換を計算し、前記広域参照座標系において、前記セグメント内の少なくとも1つの椎骨について、前記セグメント内の前記少なくとも１つの前記椎骨平面の現在の向きを、前記関連する位置マーカーの現在の向き、及び、前記少なくとも1つの椎骨に関連する前記幾何学変換から、計算する、計算手段と、
前記位置マーカーを有する器具であって、前記ロケーションシステムに当該器具の部分の方向ベクトルを提供する、器具を備えており、
前記ロケーションシステムは、前記セグメントのそれぞれの椎骨について、
前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面内に含まれる第１方向ベクトルであって、前記椎骨平面内の前記器具の前記部分の第１の位置決めにより提供される、第１方向ベクトルと、
前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面内に含まれる第２方向ベクトルであって、前記椎骨平面内の前記器具の前記部分の第２の位置決めにより提供される、第２方向ベクトルと、
前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きであって、提供された第１ベクトル及び提供された第２ベクトルにより測定される、前記初期の向きと、
を受信する、ローカライザ、
を備える、測定システム。
前記器具の前記部分は、Ｘ線に対して不透明なロッドを備え、前記方向ベクトルは、前記ロッドの長手方向に対応し、
前記測定システムは、
前記セグメント内の前記椎骨及び前記ロッドのＸ線画像を生成するＸ線エミッタ及びディテクタと、
前記セグメント内の前記椎骨及び前記ロッドの画像を表示する表示部と、
を備え、
前記Ｘ線エミッタ及び前記ディテクタは、前記セグメントと垂直に配置されて前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨の少なくとも１つの端板が前記Ｘ線画像において線として表され、
前記器具の前記部分のそれぞれの位置決めのために、前記不透明なロッドは、前記Ｘ線画像において少なくとも１つの前記端板を表す前記線に平行な線として表されるように位置付けされる、
請求項２に記載の測定システム。
脊柱の変位の測定システムであって、前記脊柱が少なくとも1つの椎骨を備えるセグメントを有し、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨が上部椎骨端板及び下部椎骨端板により区切られる本体を有し、
－ロケーションシステムと、
－関連付けられている前記セグメントのそれぞれの前記椎骨に取り付け可能であり、それぞれが前記ロケーションシステムの広域参照座標系における向きを提供することが可能である、位置マーカーと、
を備え、
前記ロケーションシステムは、前記広域参照座標系における前記セグメント内のそれぞれの椎骨について、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨に関連する前記位置マーカーの初期の向き、及び、現在の向きを検出し、前記広域参照座標系において、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の少なくとも一方の端板に平行である、椎骨平面の初期の向きを測定するとともに、
－前記セグメント内の前記椎骨に対する幾何学変換であって、前記セグメントのそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きと、前記関連する位置マーカーの前記初期の向きと、を相関させる幾何学変換を計算し、前記広域参照座標系において、前記セグメント内の少なくとも1つの椎骨について、前記セグメント内の前記少なくとも１つの前記椎骨平面の現在の向きを、前記関連する位置マーカーの現在の向き、及び、前記少なくとも1つの椎骨に関連する前記幾何学変換から、計算する、計算手段と、
器具であって、当該器具の部分の方向ベクトルを前記ロケーションシステムへ提供する位置マーカーを備えた器具を備え、
前記ロケーションシステムは、前記セグメントのそれぞれの椎骨について、
前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面内に含まれる第１方向ベクトルであって、前記椎骨平面内の前記器具の前記部分の第１の位置決めにより提供される、第１方向ベクトルと、
前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面に垂直な平面に含まれる第２方向ベクトルであって、前記垂直な平面内の前記器具の前記部分の第２の位置決めにより提供される、第２方向ベクトルと、
前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きであって、前記垂直な平面及び提供された前記第１方向ベクトルから測定される、前記初期の向きと、
を受信する、ローカライザ、
を備える、測定システム。
脊柱の変位の測定システムであって、前記脊柱が少なくとも1つの椎骨を備えるセグメントを有し、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨が上部椎骨端板及び下部椎骨端板により区切られる本体を有し、
－ロケーションシステムと、
－関連付けられている前記セグメントのそれぞれの前記椎骨に取り付け可能であり、それぞれが前記ロケーションシステムの広域参照座標系における向きを提供することが可能である、位置マーカーと、
を備え、
前記ロケーションシステムは、前記広域参照座標系における前記セグメント内のそれぞれの椎骨について、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨に関連する前記位置マーカーの初期の向き、及び、現在の向きを検出し、前記広域参照座標系において、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の少なくとも一方の端板に平行である、椎骨平面の初期の向きを測定するとともに、
－前記セグメント内の前記椎骨に対する幾何学変換であって、前記セグメントのそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きと、前記関連する位置マーカーの前記初期の向きと、を相関させる幾何学変換を計算し、前記広域参照座標系において、前記セグメント内の少なくとも1つの椎骨について、前記セグメント内の前記少なくとも１つの前記椎骨平面の現在の向きを、前記関連する位置マーカーの現在の向き、及び、前記少なくとも1つの椎骨に関連する前記幾何学変換から、計算する、計算手段と、
位置マーカーを備えた器具であって、前記ロケーションシステムに当該器具の部分に垂直な方向ベクトルを提供する、器具を備え、
前記ロケーションシステムは、前記セグメント内の各椎骨について、
前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面に垂直な方向ベクトルであって、前記椎骨平面内の前記器具の前記部分の位置決により提供される、方向ベクトルと、
前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きであって、前記提供された方向ベクトルから測定される、前記初期の向きと、
を受信する、ローカライザ、
を備える、測定システム。
前記器具の前記部分は、プレートである、請求項５に記載の測定システム。
前記プレートは、Ｘ線に対して不透明であり、
前記セグメント内の前記椎骨及び前記プレートのＸ線画像を生成するＸ線エミッタ及びディテクタと、前記セグメント内の前記椎骨及び前記プレートのＸ線画像を表示する表示部と、を備え、
前記Ｘ線エミッタ及び前記ディテクタは、前記セグメント内のそれぞれの椎骨の少なくとも１つの端板が前記Ｘ線画像において線として表されるように、前記セグメントに対して垂直に位置付けされ、
前記プレートは、前記Ｘ線画像内に少なくとも１つの端板を表す前記線と平行な線として表されるように、配置される、
請求項６に記載の測定システム。
前記器具は、少なくとも１つのセンサを備えており、各センサは、組織を検出することが可能であり、骨組織と椎間板組織とを区別することが可能であり、
前記椎骨平面内の前記器具の前記部分の少なくとも１つの位置決めが、前記少なくとも１つのセンサが椎間板組織を検出するように実行される
請求項２に記載の測定システム。
前記器具は、少なくとも１つのセンサを備え、
それぞれのセンサは、組織を検出し、骨組織と椎間板組織とを区別し、
前記椎骨平面内の前記器具の前記部分の位置決めが、前記少なくとも１つのセンサが椎間板組織を検出するように実行される
請求項５に記載の測定システム。
脊柱の変位の測定システムであって、前記脊柱が少なくとも1つの椎骨を備えるセグメントを有し、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨が上部椎骨端板及び下部椎骨端板により区切られる本体を有し、
－ロケーションシステムと、
－関連付けられている前記セグメントのそれぞれの前記椎骨に取り付け可能であり、それぞれが前記ロケーションシステムの広域参照座標系における向きを提供することが可能である、位置マーカーと、
を備え、
前記ロケーションシステムは、前記広域参照座標系における前記セグメント内のそれぞれの椎骨について、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨に関連する前記位置マーカーの初期の向き、及び、現在の向きを検出し、前記広域参照座標系において、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の少なくとも一方の端板に平行である、椎骨平面の初期の向きを測定するとともに、
－前記セグメント内の前記椎骨に対する幾何学変換であって、前記セグメントのそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きと、前記関連する位置マーカーの前記初期の向きと、を相関させる幾何学変換を計算し、前記広域参照座標系において、前記セグメント内の少なくとも1つの椎骨について、前記セグメント内の前記少なくとも１つの前記椎骨平面の現在の向きを、前記関連する位置マーカーの現在の向き、及び、前記少なくとも1つの椎骨に関連する前記幾何学変換から、計算する、計算手段と、
少なくとも１組の少なくとも２つのセンサを備える器具を備え、各センサが所定の深さまでの組織の種類を検出し、骨組織と椎間板組織とを区別するように構成されており、
前記器具は、前記少なくとも２つのセンサによって形成された検出平面に垂直な方向ベクトルを前記ロケーションシステムに提供する位置マーカーが設けられており、
前記器具は、少なくとも２つの前記センサが椎間板組織を検出するように配置され、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きは、提供された前記方向ベクトルから測定される、
測定システム。
前記器具は、少なくとも２つのセンサの第１セットと、少なくとも２つのセンサの第２セットと、を備え、
提供された前記方向ベクトルは、前記第１セット及び前記第２セットによりそれぞれ形成される前記検出平面に垂直であり、前記器具の前記セットは、２つの異なる組織を前記セットがそれぞれ検出するように位置決めされる、
請求項１０に記載の測定システム。
前記表示部は、前記Ｘ線画像において、互いに平行であり、かつ、前記器具の不透明な前記ロッドを表す前記線と平行である基準線のグリッドを表示する、
請求項３に記載の測定システム。
前記器具の前記部分の少なくとも１つの位置決めが、前記ロッドが前記ディテクタに接触するように為される、
請求項３又は請求項１２に記載の測定システム。
脊柱の変位の測定システムであって、前記脊柱が少なくとも1つの椎骨を備えるセグメントを有し、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨が上部椎骨端板及び下部椎骨端板により区切られる本体を有し、
－ロケーションシステムと、
－関連付けられている前記セグメントのそれぞれの前記椎骨に取り付け可能であり、それぞれが前記ロケーションシステムの広域参照座標系における向きを提供することが可能である、位置マーカーと、
を備え、
前記ロケーションシステムは、前記広域参照座標系における前記セグメント内のそれぞれの椎骨について、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨に関連する前記位置マーカーの初期の向き、及び、現在の向きを検出し、前記広域参照座標系において、前記セグメント内のそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の少なくとも一方の端板に平行である、椎骨平面の初期の向きを測定するとともに、
－前記セグメント内の前記椎骨に対する幾何学変換であって、前記セグメントのそれぞれの前記椎骨について、前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きと、前記関連する位置マーカーの前記初期の向きと、を相関させる幾何学変換を計算し、前記広域参照座標系において、前記セグメント内の少なくとも1つの椎骨について、前記セグメント内の前記少なくとも１つの前記椎骨平面の現在の向きを、前記関連する位置マーカーの現在の向き、及び、前記少なくとも1つの椎骨に関連する前記幾何学変換から、計算する、計算手段と、
Ｘ線に不透明な部分を有する器具と、前記セグメント内の前記椎骨と前記不透明な部分のＸ線画像を作成するＸ線エミッタ及びディテクタを備えており、
前記不透明な部分は、前記ディテクタ上に可動的に設置され、前記器具はさらに、前記不透明な部分の方向ベクトル及び前記ディテクタの平面の方向ベクトルを前記ロケーションシステムに提供する位置マーカーを備え、
前記Ｘ線エミッタ及び前記ディテクタは、前記セグメント内のそれぞれの椎骨の少なくとも１つの前記端板が前記Ｘ線画像において線により表されるように前記セグメントに垂直に位置決めされ、前記器具の前記不透明な部分は、前記Ｘ線画像において前記少なくとも１つの端板を表す前記線に平行な線として表されるように位置決めされ、前記椎骨平面内の前記初期の向きは、前記ディテクタの前記平面の前記初期の向き及び前記不透明な部分の方向ベクトルから測定される、
測定システム。
前記ロケーションシステムは、前記セグメント内のそれぞれの椎骨について前記少なくとも１つの端板を示す前記線の向きと、前記ロッドを表す前記線の向きを計算する処理ユニットを備え、
前記測定システムはさらに、複数の前記線の前記向きの間の角度を計算する手段を備える、
請求項３に記載の測定システム。
前記表示部は、複数の前記線の前記向きの間の前記角度を表示する、
請求項１５に記載の測定システム。
前記ロケーションシステムは、前記セグメント内のそれぞれの椎骨について前記セグメント内の前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きを、複数の前記線の前記向き間の前記角度から直接的に測定する、処理ユニットを備える、
請求項１５に記載の測定システム。
前記器具の前記部分は、Ｘ線に対して不透明であり、前記セグメント内の前記椎骨及び前記不透明な部分のＸ線画像を生成する、Ｘ線エミッタ及びディテクタと、前記セグメントの前記椎骨及び前記不透明な部分のＸ線画像を表示する、表示部と、を備え、
前記Ｘ線エミッタ及び前記ディテクタは、前記Ｘ線画像において前記セグメント内のそれぞれの椎骨の少なくとも１つの端板が線により表されるように前記セグメントと垂直に位置決めされ、前記器具の前記部分の少なくとも１つの位置決めは、前記Ｘ線画像において前記不透明な部分が線として表されるように、前記不透明な部分の位置決めをすることを含み、前記ロケーションシステムは、前記セグメントのそれぞれの椎骨について、前記少なくとも１つの端板を表す前記線の向きを計算する処理ユニットを備え、前記線の向きは、前記不透明な部分を表し、
前記測定システムはさらに、複数の前記線の為す角度を計算する手段を備え、前記処理ユニットは、前記セグメント内のそれぞれの椎骨について複数の前記線の前記向きの為す角度から直接的に前記セグメント前記椎骨の前記椎骨平面の前記初期の向きを測定する、
請求項２に記載の測定システム。