JP7158810B2 - 脊椎手術用リファレンスフレーム体固定具 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 平成２９年１０月２日に、赤塚啓一が、鳥取市立病院にて、赤塚啓一が発明した脊椎手術用リファレンスフレーム体固定具について、その性能確認試験を行った。

特許法第３０条第２項適用 平成２９年１０月２４日に、赤塚啓一が、鳥取市立病院にて、赤塚啓一が発明した脊椎手術用リファレンスフレーム体固定具について、その性能確認試験を行った。

特許法第３０条第２項適用 平成２９年９月２２日に、赤塚啓一が、第２４回日本脊椎・脊髄神経手術手技学会にて、赤塚啓一が発明した脊椎手術用リファレンスフレーム体固定具について公開した。

特許法第３０条第２項適用 平成２９年９月６日に、赤塚啓一、谷浦晴二郎、森下嗣威および三木由誉が、第２４回日本脊椎・脊髄神経手術手技学会プログラム及び抄録第２３１頁にて、赤塚啓一が発明した脊椎手術用リファレンスフレーム体固定具について公開した。

本発明は、ナビゲーションシステムを利用して脊椎、特に頸椎またはその近傍を前側（椎体側）から手術する際に、リファレンスフレームを好適に固定する固定具に関する。

従来、頸椎またはその近傍を手術する際、メスその他の手術器具の進入深さや進入角度を正確に知るため、いわゆるナビゲーションシステムが利用されている。これは、手術器具の３次元空間上の位置や向きを計測すると共に、ターゲットとする頸椎の３次元空間上の位置や向きを、当該頸椎から延伸して固定した基準点を計測することにより、相互の相対位置関係を把握するシステムである。特に、近年では、Ｏ－Ａｒｍ（メドトロニック社の登録商標）との併用により、患者の頸椎部分の高精細な３Ｄ画像と手術器具の先端位置や向き等をリアルタイムで把握可能となっている。

より具体的には、概ね同一平面上に広がったフレーム体に基準点を複数配置したリファレンスフレームが用いられる（図４ａ）。リファレンスフレームは、アーム体の先端に取り付けられ、基端側はクランプ状になっており（図４ｂ）、これが棘突起を挟持し全体を固定する。手術中に腹臥位となった患者の首が動くようなことがあっても、リファレンスフレームは相対的な位置関係を保ったまま頸椎の動きに追従するので、手術部位の正確な位置関係を持続的に把握可能となる。

しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
従来、頸椎手術についてアーム体は、棘突起を挟持するものしかなく、首の後ろ側からの手術しかナビゲーションシステムが使えないという問題点があった。また、クランプは、表面に凹凸が設けてあり強力に棘突起を挟持するが、それでも棘突起の表面形状は千差万別であり、十分挟持させたとおもっていても手術中にずれてしまうことがあり、再度の固定や０点調整ないし同期に時間がかかり患者の負担が大きくなるという問題点があった。

特開２００２－３４５８４０

力武正浩ら「側頭骨領域ナビゲーション手術のための低侵襲リファレンスフレーム」第１０回耳鼻咽喉科ナビゲーション研究会 耳鼻咽喉科展望Ｖｏｌ．５２（２００９），Ｎｏ．５，Ｐ３４４－３４６

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、椎骨特に頸椎部を椎体側から手術する際に、リファレンスフレームを好適に固定する固定具を提供することを目的とする。

請求項１に記載のフレーム体固定具は、椎間開大器に対して固定されるフレーム体の基準点を計測することにより手術部位の位置を把握するナビゲーションシステムに適用するフレーム体固定具であって、椎間開大器は、椎骨に刺入したスクリューを包持する足体二本の一方が、長手の四角柱である軸体に固定され、他方が当該軸体に対してスライドすることにより足体が離間して椎骨を開大するものであって、一方向に延伸したアームの先端にてフレーム体を取り付け固定するアーム体と、アーム体を保持する保持体と、により構成され、保持体は、四角孔である軸通孔を有し椎間開大器の軸体に挿通することにより軸方向に移動可能とし所望位置にてネジ固定する基台部であって、継手部の配向方向である前記軸体に対する仰角を所望角度にして継手部をネジ固定する基台部と、前記仰角を９０°進めた方向に延びる軸周りに取付部を首振可能かつ所望方向にてネジ固定する継手部と、アーム体の基端側を挿通しまたはアーム体の基端側に挿通し、アーム体を挿通方向の所望の延伸長さにてネジ固定する、中空管と挿通軸との関係にある取付部と、を有することを特徴とする。

すなわち、請求項１にかかる発明は、汎用の椎間開大器を利用してフレーム体を所望の位置および姿勢に固定でき配置自由度を高めることができる。そして、軸体を利用した強固かつ安定的な固定が可能となる。

フレーム体とはいわゆるリファレンスフレームをいい、基準点の計測方法、すなわちトラッキング方法としては光学式を挙げることができるが、これに限定されない。ナビゲーションシステムは医療用ナビゲーションシステム、すなわち、手術中の患者位置と手術器具の位置関係を表示することを目的とした医療機器をいう。
椎間開大器の軸体には、滑り防止の歯形または開大調整のための歯形ないしレールが形成されていても良い。足体の一方が軸体に固定され、とは、必ずしも固着を意味せず、スクリューに対する足体の挿通包持の便のために回動機構や首振機構が基端側に備わっていても良い。同機構は足体の中途に備わっていても良く、また、他方の足体にも同様に備わっていても良いものとする。
スクリューとはネジということもできる。刺入も、椎骨に配した状態を表現するのであれば特に限定されず、螺入、打ち込む、と表現しても良い。
アームとは、一方に長く延伸した棒体であればよく、中途で曲がっていても、全体的にアーチを描くように曲がっていても良く、手術の際に邪魔にならない程度に長手が確保されていれば太さや厚みは特に限定されない。先端は先端側を意味し、必ずしも端部自体が
取り付け固定機構となっていなくても良い。
仰角を決定する軸と首振りの軸とは直交する関係にあり、基台部と継手部との関係は赤道儀の可動機構に類する。
なお、請求項に挙げる固定方法は特に限定されず、たとえば、ノブ付螺合ネジであっても、レバーロックすなわち回動レバーによる押しつけ固定であってもよい。
アーム体の基端側を挿通しまたはアーム体の基端側に挿通し、とは、軸通させるにあたり、アーム体側が軸（取付部側に挿通孔）または取付部側が軸（アーム体側に挿通孔）となっていることを意味する。

基台部には、軸体に挿通する孔と、固定機構（ネジ）などを設ける。

請求項２に記載のフレーム体固定具は、請求項１に記載のフレーム体固定具と椎間開大器とにより構成されるフレーム体固定器具フレーム体固定器具である。

すなわち、請求項２にかかる発明は、各固定機構を統一し、また、軸体の長さをフレーム体固定器具の取付を前提として設計でき、操作性、取扱性に優れる。

本発明によれば、汎用の椎間開大器を用いて、リファレンスフレームを好適に固定でき、ナビゲーションシステムを用いた椎骨手術、特に、頸椎前側からの手術を実現できる。

本発明のフレーム体固定器具の外観構成を示した説明図である。 本発明のフレーム体固定具を中心に示した説明図である。 リファレンスフレームに本発明のフレーム体固定具を装着して使用した様子を示した写真である。 従来のリファレンスフレームの頸椎への固定方法について説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、頸椎の前側すなわち椎体にスクリューを刺入し、首の前側から手術するためにフレーム体固定器具を配する例について説明する。
図１は、本発明のフレーム体固定器具の外観構成を示した説明図である。図２は、このうち、フレーム体固定具を中心に示した説明図である。このうち図２ａは、椎間開大器の
軸に垂直は方向から、図２ｂは当該軸方向から示した図である。図３は、リファレンスフレームに本発明のフレーム体固定具を装着して使用した様子を示した写真である。
なお、各図において必ずしも縮尺は統一しておらず、また、説明ないし描画の便宜上、適宜構成を省略してある。

フレーム体固定器具１は、フレーム体固定具１０と椎間開大器２０とにより構成される。

椎間開大器２０は、軸２１と、固着足２２と、スライド足２３とにより構成される。固着足２２とスライド足２３は、略同型の棒体であって中途で概ね直角に折れ曲がりスクリュー包持部２２１，２３１を形成している。このスクリュー包持部２２１，２３１は円柱状すなわち内部が空洞であって、ここに椎体に刺入したスクリューを差し入れ包持する。

固着足２２の基端側は固着足２２の延伸方向に直交するように、長手の四角柱である軸２１の片端が固着されている。スライド足２３の基端側、ちょうど固着足２２の軸２１との固着位置に対応した部分には軸通孔２３２があけてあり、軸２１に対してスライド足２３を挿通できるようにしている。軸通孔２３２の孔形状は軸２１の断面形状と同様の四角形であり、スライド足２３が固着足２２に対してぶれないようにしている。

軸２１の一面には山切歯形２１１が形成され、ペグねじ２３３の回転により内部の螺合ネジ（図示せず）が回転し、スライド足２３が軸２１に対して開大する（または狭められる）。

椎間開大器２０は、椎体に予め打たれたスクリュー２本にスクリュー包持部２２１，２３１をはめ込み、軸２１およびペグねじ２３３を介してスライド足２３を固着足２２から所定長さ離間させて図示しない固定ネジで固定し、これにより椎体を開大する。

なお、椎間開大器としては、軸をスライドさせ足を離間させるものであれば汎用のものを用いることができる。ただし、汎用品は軸に更に他のものを取り付けることを想定していないので、位置決め自由度を高めるべく、椎間開大器２０は軸長を汎用品より長くしてある。

次に、フレーム体固定具１０について説明する。
フレーム体固定具１０は、アーム体１１と、アーム体１１を（従ってリフレンスフレーム３０を）所望の姿勢に保持する保持体１２と、により構成される。

アーム体１１は、アーム１１１とフレーム固定ネジ１１２とからなる。
アーム１１１は全長約１２ｃｍで先端４ｃｍが約４０°曲げられた「くの字」の円柱であり、フレーム固定ネジ１１２がアーム１１１先端に固着されている。リファレンスフレーム３０は、手術部位に従った取付用のアタッチメントが各種提供されているが、フレーム固定ネジ１１２は、当該アタッチメントと同一の合着構造を有し、リファレンスフレーム３０を十全に取り付ける。
なお、アーム体１１は、リファレンスフレーム３０の供給元の仕様に従ってあらゆる合着構造を採用し、複数本用意するようにする。これにより、各社のリファレンスフレームを取り付けることができる。なお、ここでは、便宜的にネジと表現したが、必ずしも螺合して合着させる構造に限定されない。

保持体１２は、椎間開大器２０の軸２１への取り付けを担う基台部５１と、フレーム体固定具１０を取り付ける取付部５３と、基台部５１と取付部５３との間に介在する継手部５２と、により構成される。

基台部５１は、椎間開大器２０の軸２１を挿通させる軸通孔５１１があけられている。軸通孔５１１は、軸通孔２３２と略同形の四角孔であって、内側部分には山切歯形２１１と同形の歯形（図示せず）が形成されており、六角ネジ（図示せず）により、基台部５１を軸２１上の所望位置にて強固に固定できるようにしている。

基台部５１の上部には、軸２１の軸方向と軸２１上面の法線方向とに直交する方向に、ねじ溝が切られた軸孔５１３が設けられている。ここに、ノブねじ５１４を挿通螺合させることにより継手部５２が所望の仰角にて固定される。

継手部５２は、下方に軸孔（図示せず）が設けてあり、上述したようにノブねじ５１４を挿通螺合し、基台部５１に対して継手部５２を所定仰角にて固定する。
継手部５２の上方には、軸孔５１３の軸方向に直交し軸２１の軸方向と同一平面にある、ねじ溝が切られた軸孔（図示せず）が設けられている。ここに、ノブねじ５２３を挿通螺合させることにより取付部５３が所望の方向に首振りして固定される。
なお、基台部５１と継手部５２とはいわば赤道儀と同様の機構であり、基台部５１の仰角を赤緯とした場合に、継手部５２は取付部５３を赤経の方向に首振りさせる（仰角＋９０°方向に延びる軸周りに首振りさせる）構成となっている。

取付部５３は、手前側に軸孔５３１が設けてあり、上述したようにノブねじ５２３を挿通螺合し、継手部５２に対して取付部５３を所定の首振り角度にて固定する。
取付部５３は全体としては先端が開口した角管であって、中空部５３２にアーム体１１を基端側から挿通し、蝶ねじ５３３により所望長さにてアーム体１１を固定する。

なお、リファレンスフレーム３０は、赤外線を発信する光学式の基準点が複数配され、これをトラッキングすることにより、イメージ空間とサージカル空間とを一致させ、手術部位を視認できない部分まで正確に認識可能としている。なお、Ｏ－Ａｒｍ撮像システムと併用すればリアルタイムで術野の詳細を認識できる。なおトラッキングができるのであれば光学式（赤外線式）には限定されない。

手術は特に限定されないが、特に、椎間板ヘルニアや頸椎後縦靱帯骨化症に対する、頸椎前方からの手術に本発明のフレーム体固定器具は好適である。

本発明は、椎体側から使用するのに好適であるが、椎弓側すなわち首の後ろ側から使用することも当然に可能である。頸椎に限定されず、他の椎骨またはその周辺に対しておこなう手術にも適用可能である。

１ フレーム体固定器具
１０ フレーム体固定具
１１ アーム体
１１１ アーム
１１２ フレーム固定ネジ
１２ 保持体
５１ 基台部
５１１ 軸通孔
５１３ 軸孔
５１４ ノブねじ
５２ 継手部
５２３ ノブねじ
５３ 取付部
５３１ 軸孔
５３２ 中空部
５３３ 蝶ねじ
２０ 椎間開大器
２１ 軸
２１１ 山切歯形
２２ 固着足
２２１ スクリュー包持部
２３ スライド足
２３１ スクリュー包持部
２３２ 軸通孔
２３３ ペグねじ
３０ リファレンスフレーム

Claims (2)

1. 椎間開大器に対して固定されるフレーム体の基準点を計測することにより手術部位の位置を把握するナビゲーションシステムに適用するフレーム体固定具であって、
   椎間開大器は、椎骨に刺入したスクリューを包持する足体二本の一方が、長手の四角柱である軸体に固定され、他方が当該軸体に対してスライドすることにより足体が離間して椎骨を開大するものであって、
   一方向に延伸したアームの先端にてフレーム体を取り付け固定するアーム体と、
   アーム体を保持する保持体と、
   により構成され、
   保持体は、
   四角孔である軸通孔を有し椎間開大器の軸体に挿通することにより軸方向に移動可能とし所望位置にてネジ固定する基台部であって、継手部の配向方向である前記軸体に対する仰角を所望角度にして継手部をネジ固定する基台部と、
   前記仰角を９０°進めた方向に延びる軸周りに取付部を首振可能かつ所望方向にてネジ固定する継手部と、
   アーム体の基端側を挿通しまたはアーム体の基端側に挿通し、アーム体を挿通方向の所望の延伸長さにてネジ固定する、中空管と挿通軸との関係にある取付部と、
   を有することを特徴とするフレーム体固定具。
2. 請求項１に記載のフレーム体固定具と椎間開大器とにより構成されるフレーム体固定器具。
   

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