KR20170026657A - 랜드마크를 식별하는 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 수술 임플란트와 같은 장치들 상의 랜드마크를 타겟팅하는 시스템이 개시되어 있다. 시스템은 하나 이상의 자기장을 발생시키는 필드 발생기, 자기 장 내에서 위치되고 적어도 하나의 랜드마크를 갖는 정형외과 임플란트, 제1 자기 센서를 갖는 제거가능한 프로브, 랜드마크 식별기, 및 프로세서를 포함할 수 있다. 랜드마크 식별기는 제2 센서 또는 대안적으로 필드 발생기를 포함할 수 있다. 프로세서는, 바람직하게 6개의 자유도에서 센서(들)의 위치 및 배향을 발생시키고 디스플레이하도록 그리고 이에 의해 랜드마크(들)의 위치 및 배향을 발생시키고 디스플레이하도록, 센서 데이터와 필요하다면 필드 발생기 및 다른 정보를 이용할 수 있다. 시스템은 하나 이상의 랜드마크의 블라인트 타겟팅을 허용한다. 랜드마크 식별기, 필드 발생기 및/또는 드릴 모터는 고압 살균 처리가능한 하우징 내에서 배치될 수 있다.

Description

랜드마크를 식별하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR IDENTIFYING A LANDMARK}

관련출원에 대한 상호참조

본 출원은 2009년 4월 27일자로 출원된 미국 임시 출원 제61/173,069호에 대한 우선권을 주장하고, 그 전체 내용은 참조로 여기에 합체되어 있다.

본 발명은 정형외과 임플란트(orthopaedic implant) 상의 블라인드 랜드마크(blind landmark)의 식별에 관한 것이다.

인터로킹 네일(interlocking nail)은 장관골 골절(long bone fracture)의 골수강내(IM: intramedullary) 고정에 대한 범주를 상당히 넓혔다. 뼈에 IM 네일을 고정하는 것은 구조가 길이 방향으로 더 안정되게 하고, 뼈 내에서의 네일의 회전을 정지시킨다. 전형적인 IM 네일 고정 수술은 말단 나사 구멍(distal screw hole)을 찾아내어 천공하고 나사 구멍 내에 나사를 설치하기 위해 지그(jig), x-선 촬영 및 직접적인 "눈대중(eye-balling)"의 조합을 수반한다.

IM 네일 고정 수술에서, IM 네일은 골절된 단부를 함께 고정하도록 골절된 장관골의 골수강(canal) 내로 삽입된다. 전형적으로, 근접 로킹(proximal locking)이 우선 수행되고, 대개 지그로 수행된다. 그러나, 골수강내 삽입 중의 네일 변형은 지그가 말단 나사에 대해 부정확해지게 한다. 사실상, 말단 로킹 나사의 위치 설정 그리고 말단 나사 구멍의 천공을 위한 드릴의 정렬은 매식 절차에서 가장 많은 시간이 소요되고 어려운 단계이다. 말단 로킹에서의 실패에 대한 2개의 주요 이유는 (1) 뼈 상의 부정확한 진입 지점 및 (2) 드릴의 잘못된 배향이다. 이들 문제점 중 어느 한쪽이 일어나면, 드릴이 네일 구멍을 통과하지 못할 것이다. 부정확한 진입 지점은 또한 드릴 비트(drill bit)의 둥근 단부가 종종 미끄러진다는 점에서 문제점을 악화시키고, 그에 의해 건강한 뼈를 손상시켜 부정확한 구멍 옆에 또 다른 드릴 구멍을 위치시키기 어렵게 한다. 부정확한 말단 로킹은 네일 구멍을 통한 네일의 파손, 나사의 파손 또는 뼈 내에서의 드릴 비트의 파손과 관련하여 조기 실패로 연결될 수 있다.

수동 기술이 말단 나사 구멍을 찾아내는 가장 흔하게 수용되는 기술이다. 대부분의 수동 말단 타겟팅 기술(manual distal targeting technique)은 드릴을 안내하는 안내 부싱(guide bushing) 또는 원통형 슬리브(cylindrical sleeve)를 채용한다. 안내 부싱을 정렬시키고 소정 위치에서 안내 부싱을 유지하는 기구는 상이하다. 수술의가 드릴 비트를 정상 상태로 유지하는 것을 돕도록 길이 방향으로 절반으로 절단된 안내 부싱 또는 온전한 안내 부싱을 사용하는 경우가 있다. 어떤 상황에서도, 수술의는 환자에게 절개를 수행하고, 절개부를 통해 드릴을 삽입할 것이다. 수동 기술은 주로 수술의의 손 기술을 기초로 하고, 방사성 x-선 촬영 및 기계식 지그를 이용한다.

긴 네일에 대해 이것을 성취하는 또 다른 방법은 C자형 암(arm)의 도움으로 "완벽한 원(perfect circle)"으로서 불리는 기술을 사용하는 것이다. 여기에서, 환자 및 C자-암은 형광 투시 방법으로(fluoroscopically) 임플란트를 관찰할 때에 나사가 통과할 구멍이 원의 형상 내에 있는 것처럼 보이도록 배향된다. C자-암이 구멍에 직각이지 않으면, 구멍이 직사각형 또는 심지어 존재하지 않는 것처럼 보인다.

의료용 임플란트의 랜드마크를 정확하게 그리고 신뢰성 있게 타겟팅하는 개선된 시스템 및 방법에 대한 필요성이 존재한다. 나아가, 말단 로킹 나사를 정확하게 위치시키고 말단 나사 구멍의 천공을 위해 드릴을 정렬시킬 필요성이 존재한다. 더 나아가, 구성 요소가 용이하게 살균 처리 또는 고압 살균 처리되어(autoclaved; 오토클레이브) 재차 재사용될 수 있도록 랜드마크를 타겟팅하는 개선된 시스템에 대한 필요성이 존재한다.

하나의 태양에서, 랜드마크를 식별하는 시스템은 전자기장을 발생시키는 필드 발생기(field generator) 그리고 랜드마크 식별자(landmark identifier)를 포함한다. 필드 발생기 및 랜드마크 식별자는 공통 하우징 내에 배치되고, 필드 발생기, 랜드마크 식별자 및 공통 하우징은 고압 살균 처리 가능하다. 이 시스템은 필드 발생기 내에 위치되는 정형외과 임플란트를 또한 포함하고, 정형외과 임플란트는 적어도 1개의 랜드마크를 포함한다. 제1 자기 센서가 설정 거리만큼 적어도 1개의 랜드마크로부터 이격되고, 프로세서가 제1 센서 및 랜드마크 식별자로부터의 센서 데이터를 비교하고, 적어도 1개의 랜드마크에 대한 랜드마크 식별자의 위치를 계산하는 데 설정 거리를 사용한다.

이들 실시예는 다음의 특징들 중 1개 이상을 포함할 수 있다. 예컨대, 랜드마크는 구조물(structure), 구멍(hole), 보이드(void), 보스(boss), 채널(channel), 디텐트(detent), 플랜지(flange), 홈(groove), 부재(member), 구획부(partition), 계단부(step), 구멍(aperture), 보어(bore), 공동(cavity), 딤플(dimple), 덕트(duct), 간극(gap), 노치(notch), 오리피스(orifice), 통로(passage), 슬릿(slit) 및 슬롯(slot)으로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 정형외과 임플란트는 골수강내 네일일 수 있다. 정형외과 임플란트는 외부 표면 그리고 삽관부(cannulation)를 형성하는 내부 표면을 갖고, 제1 센서는 삽관부 내로 연장되는 프로브(probe)의 말단 부분에 장착된다. 공통 하우징은 또한 일부 실시예에서 드릴 모터를 수용하고, 드릴 모터는 드릴 비트에 결합 가능하다. 하우징은 드릴 슬리브를 포함할 수 있다. 하우징은 디스크형일 수 있다. 드릴은 통상적으로 디스크형 하우징으로부터 외향으로 연장된다. 이 시스템은 정형외과 임플란트에 제거 가능하게 결합되는 삽입 핸들을 또한 포함할 수 있다. 조정 가능한 스톱(stop)이 임플란트에 결합될 수 있고, 프로브가 연장되는 슬롯을 포함한다. 조정 가능한 스톱은 고정된 위치에서 프로브를 보유하는 클램프 기구(clamp mechanism)를 포함한다. 프로브는 복수개의 이격된 마킹(marking)을 포함할 수 있고, 조정 가능한 스톱은 마킹 상의 또는 2개의 마킹 사이의 고정된 위치에서 프로브를 보유하는 클램프 기구를 포함한다.

또 다른 태양에서, 랜드마크를 식별하는 방법은 적어도 1개의 랜드마크를 보유하는 정형외과 임플란트를 갖는 정형외과 임플란트 조립체를 제공하는 단계, 환자에게 정형외과 임플란트 조립체를 매식하는 단계 그리고 임플란트 내에 프로브를 위치시키는 단계를 포함한다. 프로브는 전자기 센서를 포함한다. 랜드마크를 식별하는 방법은 센서 및 랜드마크를 포위하는 전자기장을 발생시키는 단계, 랜드마크 식별자를 사용하여 적어도 1개의 랜드마크를 식별하는 단계, 적어도 1개의 랜드마크 내에 천자 요소(transfixion element)를 설치하는 단계 그리고 프로브를 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 랜드마크 식별자는 고압 살균 처리 가능한 하우징 내에 배치된다.

이들 실시예는 다음의 특징들 중 1개 이상을 포함할 수 있다. 예컨대, 랜드마크는 구조물, 구멍, 보이드, 보스, 채널, 디텐트, 플랜지, 홈, 부재, 구획부, 계단부, 구멍, 보어, 공동, 딤플, 덕트, 간극, 노치, 오리피스, 통로, 슬릿 및 슬롯으로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 정형외과 임플란트는 골수강내 네일일 수 있다. 정형외과 임플란트는 외부 표면 그리고 삽관부를 형성하는 내부 표면을 갖고, 랜드마크는 식별하는 단계는 삽관부 내로 연장되는 프로브의 말단 부분에 제1 센서를 장착하는 단계를 추가로 포함한다. 필드 발생기 및 랜드마크 식별자는 공통 고압 살균 처리 가능한 하우징 내에 배치되고, 랜드마크를 식별하는 단계는 하우징을 고압 살균 처리하는 단계를 또한 포함한다. 필드 발생기 및 랜드마크 식별자는 드릴 모터를 또한 수용할 수 있는 공통 고압 살균 처리 가능한 하우징 내에 배치되고, 드릴 모터는 드릴 비트에 결합되고, 랜드마크를 식별하는 단계는 하우징 및 드릴을 고압 살균 처리하는 단계를 추가로 포함한다. 하우징은 드릴 슬리브를 포함할 수 있다. 하우징은 디스크형일 수 있다. 랜드마크를 식별하는 단계는 정형외과 임플란트에 삽입 핸들을 제거 가능하게 결합하는 단계 및/또는 고정된 위치에 프로브를 고정하는 단계를 또한 포함한다. 프로브는 복수개의 이격된 마킹을 포함할 수 있고, 프로브는 마킹 상의 또는 2개의 마킹 사이의 고정된 위치에 고정된다.

또 다른 태양에서, 랜드마크를 식별하는 시스템은 전자기장을 발생시키는 필드 발생기를 수용하는 고압 살균 처리 가능한 하우징, 랜드마크 식별자 그리고 드릴 모터를 포함한다. 정형외과 임플란트가 전자기장 내에 위치되고, 정형외과 임플란트는 적어도 1개의 랜드마크를 갖는다. 프로브가 제1 전자기 센서를 포함하고, 정형외과 임플란트 내에 위치되고, 설정 거리만큼 적어도 1개의 랜드마크로부터 이격된다. 제1 센서 및 랜드마크 식별기로부터의 데이터를 비교하고 적어도 1개의 랜드마크에 대한 랜드마크 식별자의 위치를 계산하는 데 설정 거리를 사용하는 프로세서가 또한 포함된다. 제1 전자기 센서는 프로브를 거쳐 프로세서에 결합된다.

또 다른 태양에서, 의료용 임플란트 상의 랜드마크를 식별하는 키트는 전자기장을 발생시키는 필드 발생기를 수용하는 고압 살균 처리 하우징 그리고 랜드마크 식별자를 포함한다. 복수개의 정형외과 임플란트가 또한 포함되고, 이들 중 하나가 전자기장 내에 위치된다. 각각의 정형외과 임플란트는 적어도 1개의 랜드마크를 포함한다. 전자기 센서를 각각 포함하는 복수개의 프로브가 포함된다. 프로브들 중 하나가 전자기장 내에 배치된 임플란트의 크기를 기초로 하여 선택된다. 선택된 프로브는 전자기장 내의 임플란트 내에 위치되고, 설정 거리만큼 적어도 1개의 랜드마크로부터 이격된다. 제1 센서 및 랜드마크 식별기로부터의 데이터를 비교하고 적어도 1개의 랜드마크에 대한 랜드마크 식별자의 위치를 계산하는 데 설정 거리를 사용하는 프로세서가 또한 포함되고, 제1 전자기 센서는 프로브를 거쳐 프로세서에 결합된다.

또 다른 태양에서, 정형외과 임플란트의 랜드마크를 타겟팅하는 시스템은, 고압 살균 처리 가능한 하우징, 전자기장을 발생시키도록 하우징 내에 배치되는 필드 발생기, 발생된 전자기장에 따라 센서 데이터를 발생시키도록 랜드마크로부터 설정 거리에 배치되는 제1 전자기 센서 그리고 하우징에 제거 가능하게 결합되는 요소로서, 요소는 발생된 자기장의 하나의 축을 표현하는 길이 방향 축을 한정하는, 요소를 포함한다. 이 시스템은 랜드마크에 대한 요소의 위치를 결정하는 데 발생된 전자기장의 하나의 축을 사용하도록 구성된다.

이들 실시예는 다음의 특징들 중 1개 이상을 포함할 수 있다. 예컨대, 이 시스템은 근접 부분 및 말단 부분을 갖는 제1 프로브, 프로브의 말단 부분 상에 배치되는 제1 전자기 센서, 제1 전자기 센서를 포함하는 후퇴 가능한 프로브 또는 제1 전자기 센서를 포함하는 후퇴 가능한 프로브 그리고 후퇴 가능한 프로브의 적어도 일부를 수용하는 하우징을 포함할 수 있다. 제1 프로브의 근접 부분 상에 배치되는 제2 전자기 센서가 또한 포함될 수 있다. 이 시스템은 근접 부분 및 말단 부분을 갖는 제2 프로브 그리고 제2 프로브의 말단 단부 상에 배치되는 제3 전자기 센서를 포함할 수 있고, 제2 프로브는 제1 프로브보다 길다. 이 시스템은 제1 전자기 센서 및 요소로부터의 센서 데이터를 비교하고 랜드마크에 대한 요소의 위치를 계산하는 데 설정 거리를 사용하는 프로세서를 또한 포함할 수 있다. 이 시스템은 정형외과 임플란트에 연결 가능한 조정 가능한 스톱을 포함할 수 있다. 조정 가능한 스톱은 제1 또는 제2 프로브가 연장되는 슬롯을 포함할 수 있고, 고정된 위치에서 제1 또는 제2 프로브를 보유하는 클램핑 기구를 포함한다. 제1 또는 제2 프로브는 클램핑 기구가 지시자에서의 또는 지시자들 사이의 고정된 위치에서 제1 또는 제2 프로브를 보유하도록 선택적으로 설정될 수 있도록 복수개의 이격된 지시자를 포함할 수 있다. 핸들이 정형외과 임플란트에 제거 가능하게 결합될 수 있다. 고압 살균 처리 가능한 하우징은 디스크형일 수 있다. 요소는 드릴 안내부(drill guide), 드릴 슬리브, 드릴, 드릴 노즈(drill nose), 드릴 배럴(drill barrel), 드릴 척(drill chuck) 및 고정 요소 중 하나를 포함할 수 있다. 정형외과 임플란트는 골수강내 네일, 뼈 판(bone plate), 엉덩이 보철물, 무릎 보철물, 척추 보철물 및 어깨 보철물 중 하나를 포함할 수 있다. 제1 또는 제2 프로브는 정형외과 임플란트 내로의 배치 전에 나선형으로 권취되거나 굽혀질 수 있다. 제1 전자기 센서는 근접 단부 및 말단 단부를 포함한다. 제1 전자기 센서의 말단 단부는 제1 전자기 센서가 정형외과 임플란트의 근접 영역 내에 배치되는 적어도 1개의 랜드마크로부터 설정 거리만큼 이격되도록 정형외과 임플란트의 근접 단부에 연결된다. 적어도 하우징 및 요소가 재사용 가능하다. 하우징은 세라믹, 실리콘, 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸펜텐(PMP), PTFE 수지 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA 또는 아크릴 수지) 중 하나로부터 제조된다.

또 다른 태양에서, 정형외과 임플란트의 랜드마크를 타겟팅하는 장치는 정형외과 임플란트에 제거 가능하게 부착 가능한 삽입 핸들, 작동기를 갖는 조정 가능한 스톱, 그리고 센서 그리고 정형외과 임플란트에 대한 요구된 위치에 프로브 및 센서를 위치시키는 것을 돕는 복수개의 마킹을 갖는 프로브를 포함한다.

이들 실시예는 다음의 특징들 중 1개 이상을 포함할 수 있다. 예컨대, 조정 가능한 스톱은 스톱이 삽입 핸들에 연결될 때에 스톱이 3개의 자유도 내에서 위치 또는 고정되도록 된 결합 부분을 포함한다. 삽입 핸들은 삽관 볼트의 사용을 통해 정형외과 임플란트에 부착된다.

또 다른 태양에서, 정형외과 임플란트의 랜드마크를 타겟팅하는 키트는 테이프 본체를 포함하는 근접 타겟팅 프로브 그리고 테이프 본체의 기준 지점으로부터 소정 거리에서 테이프 본체 내에 또는 테이프 본체 상에 포함되는 센서를 포함한다. 근접 타겟팅 프로브는 근접 타겟팅 프로브가 정형외과 임플란트의 근접 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용될 것을 지시하는 제1 지시자를 포함한다. 이 키트는 근접 타겟팅 프로브의 테이프 본체보다 긴 테이프 본체를 포함하는 말단 타겟팅 프로브 그리고 말단 타겟팅 프로브의 타깃 본체의 제2 기준 지점으로부터 제2 소정 거리에서 말단 타겟팅 프로브의 테이프 본체 내에 또는 테이프 본체 상에 포함되는 센서를 또한 포함한다. 말단 타겟팅 프로브는 말단 타겟팅 프로브가 정형외과 임플란트의 말단 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용될 것을 지시하는 제2 지시자를 포함한다.

이들 실시예는 다음의 특징들 중 1개 이상을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 지시자는 색상-코딩 파지부(color-coded grip)를 포함하고, 제2 지시자는 제1 지시자와 상이한 색상인 색상-코딩 파지부를 포함한다. 제1 지시자는 색상-코딩 파지부를 포함하고, 제2 지시자는 제1 지시자와 상이한 색상인 색상-코딩 파지부를 포함한다. 근접 타겟팅 프로브는 제어 유닛으로 근접 타겟팅 프로브의 테이프 본체 내에 또는 테이프 본체 상에 포함되는 센서로부터의 신호를 운반하는 케이블을 포함하고, 말단 타겟팅 프로브는 제어 유닛으로 말단 타겟팅 프로브의 테이프 본체 내에 또는 테이프 본체 상에 포함되는 센서로부터의 제2 신호를 운반하는 제2 케이블을 포함한다. 근접 및 말단 타겟팅 프로브의 테이프 본체 내에 또는 테이프 본체 상에 포함되는 센서는 근접 및 말단 타겟팅 프로브가 근접 또는 말단 타겟팅 중 어느 것에 사용될 지를 식별하는 1개 이상의 프로그래밍 가능한 판독-전용 메모리(ROM: Programmable Read-Only Memory) 마이크로칩에 연결된다. 근접 및 말단 타겟팅 프로브의 테이프 본체는 정형외과 임플란트의 벽에 대해 테이프 본체의 적어도 일부를 편의시키는 1개 이상의 벤드(bend)를 포함한다.

또 다른 태양에서, 정형외과 임플란트의 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용되는 프로브는 하우징 그리고 하우징 내에 배치되는 후퇴 가능한 또는 연장 가능한 본체를 포함한다. 본체는 하우징으로부터 연장될 때에 대체로 직선형의 형상을 형성하도록 구성된다. 센서가 본체 내에 배치되고, 정형외과 임플란트의 근접 랜드마크를 타겟팅하도록 제1 위치에 위치 가능하다. 센서는 정형외과 임플란트의 말단 랜드마크를 타겟팅하도록 제2 위치에 위치 가능하다. 본체는 적층 가요성 스테인리스강 스프링 밴드, 탄성 플라스틱, 또는 고무 튜브 또는 시트 중 하나를 포함한다. 본체는 인접한 튜브 세그먼트 내에서의 활주에 의해 연장 및 후퇴될 수 있는 튜브의 복수개의 장착 세그먼트를 포함한다.

또 다른 태양에서, 정형외과 임플란트의 근접 단부 내에 위치되는 랜드마크를 타겟팅하는 장치는 삽입 핸들 그리고 삽입 핸들이 정형외과 임플란트에 부착될 때에 정형외과 임플란트 내에 형성되는 근접 로킹 구멍으로부터 소정 거리에 삽입 핸들 내에 또는 삽입 핸들 상에 배치되는 센서를 포함한다. 센서는 수동식 또는 전동식이다. 센서는 삽입 핸들과 일체형인 하우징 내에 장착된다.

개시된 방법 및 장치는 여러 개의 진전 사항을 포함한다. 우선, 개시된 방법 및 장치는 형광 투시 방법과 독립적으로 동작될 수 있고, 천자 요소의 타겟팅을 위한 X-선 장치의 필요성을 없앨 수 있고, 그에 의해 방사선에 대한 사용자 및 환자의 노출을 감소시킨다. 둘째로, 개시된 방법 및 장치는 사용자가 임플란트의 비-구동 단부를 로킹하기 전에 임플란트의 구동-단부를 로킹하게 한다. 바꿔 말하면, 개시된 방법 및 장치는 말단 로킹 전에 근접 로킹을 요구하는 임플란트 삽관의 사용을 요구하지 않는다.

다른 장점 및 특징은 첨부 도면과 연계하여 이해될 때에 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

도1은 랜드마크를 식별하는 시스템을 도시하고 있다.
도2는 도1의 정형외과 임플란트의 단면도이다.
도3은 센서 장착부를 도시하는 도1 및 도2의 임플란트의 부분 단면도이다.
도4는 임플란트 내의 또 다른 센서 장착부의 부분 단면도이다.
도5는 도4에 도시된 센서 및 임플란트의 단면도이다.
도6은 또 다른 정형외과 임플란트 조립체를 도시하고 있다.
도7은 제거 가능한 리드(lead)의 부분 평면도이다.
도8은 도6에 도시된 정형외과 임플란트 조립체의 평면도이다.
도9는 드릴 슬리브를 포함하는 랜드마크 식별자를 도시하고 있다.
도10은 임플란트의 2개의 지점 접촉부를 도시하는 부분 단면도이다.
도11은 또 다른 임플란트 내의 접촉 지점을 도시하는 또 다른 부분 단면도이다.
도12a는 크림프 전기 연결부(crimp electrical connection)를 도시하는 임플란트의 부분 단면도이다.
도12b는 개시된 임플란트 내의 전기 연결부를 도시하는 부분 분해도이다.
도12c는 도12b에 도시된 전기 연결부의 측면도이다.
도12d는 또 다른 개시된 임플란트 내의 전기 연결부를 도시하는 부분 분해도이다.
도13a는 개시된 정형외과 임플란트 및 개시된 삽입 핸들을 정렬시키는 대체예의 기구를 도시하는 부분 분해 사시도이다.
도13b는 개시된 정형외과 임플란트 및 전기 연결부를 정렬시키는 대체예의 기구를 도시하는 부분 분해 사시도이다.
도14는 정형외과 임플란트로의 삽입 핸들의 연결을 도시하는 부분 측면도이다.
도15는 랜드마크를 식별하는 또 다른 시스템을 도시하고 있다.
도16은 관찰부 선택 기준부의 개략도이다.
도17은 고정 수술 중의 관찰부 선택을 도시하는 흐름도이다.
도18은 랜드마크 식별자를 정렬시키는 또 다른 방법의 개략도이다.
도19는 랜드마크 식별자를 정렬시키는 또 다른 개시된 방법의 개략도이다.
도20은 예시 관찰부를 갖는 개시된 모니터를 도시하고 있다.
도21은 또 다른 개시된 랜드마크 식별자를 도시하고 있다.
도22는 또 다른 개시된 삽입 핸들의 부분도이다.
도23은 랜드마크를 식별하는 또 다른 개시된 시스템을 도시하고 있다.
도24는 또 다른 개시된 삽입 핸들의 부분도이다.
도25는 랜드마크를 식별하는 또 다른 개시된 시스템을 도시하고 있다.
도26은 골수강내 네일의 부분 단면도이다.
도27은 개시된 임플란트를 위한 패키징을 도시하고 있다.
도28은 네트워크에 랜드마크 식별자 시스템을 연결하는 방법을 도시하고 있다.
도29는 랜드마크를 식별하는 또 다른 개시된 시스템을 도시하고 있다.
도30은 개시된 랜드마크 식별 시스템을 사용하는 흐름도이다.
도31은 개시된 랜드마크 식별 시스템을 사용하는 또 다른 흐름도이다.
도32는 드릴 깊이를 추적하는 개략도이다.
도33a 및 도33b는 또한 드릴 깊이를 추적하는 개략도이다.
도34는 드릴 깊이를 추적하는 개시된 장치의 부분도이다.
도35는 또 다른 삽입 핸들의 사시도이다.
도36은 조정 가능한 스톱의 평면 사시도이다.
도37은 도36에 도시된 조정 가능한 스톱의 저면 사시도이다.
도38은 또 다른 교정 시스템을 도시하고 있다.
도39는 필드 발생기 및 드릴 슬리브를 수납하고 살균될 수 있거나 고압 살균 처리 절차가 적용될 수 있는 또 다른 랜드마크 식별자의 사시도이다.
도40은 뼈와 접촉되는 도39의 랜드마크 식별자/필드 발생기/드릴 슬리브의 측면도이다.
도41은 나사 드라이버 부착부에 결합되는 도39의 랜드마크 식별자/필드 발생기/고압 살균 처리 가능한 하우징의 사시도이다.
도42는 삽입 핸들, 조정 가능한 스톱 및 프로브의 평면도이다.
도43은 요구된 위칭서 프로브를 보유하는 예시의 조정 가능한 스톱의 사시도이다.
도44는 또 다른 예시의 조정 가능한 스톱의 사시도이다.
도45는 골수강내 네일, 삽입 핸들, 조정 가능한 스톱 및 프로브의 사시도이다.
도46은 또 다른 골수강내 네일, 삽입 핸들, 조정 가능한 스톱 및 프로브의 사시도이다.
도47은 임플란트의 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용되는 2개의 프로브의 사시도이다.
도48은 임플란트의 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용되는 또 다른 프로브의 사시도이다.
도49는 후퇴 가능한 프로브의 단면도이다.
도50은 골수강내 네일, 삽입 핸들 및 조정 가능한 스톱의 사시도이다.
도51은 임플란트의 랜드마크를 타겟팅하는 시스템을 도시하고 있다.
도52는 도51의 시스템을 교정하는 데 사용되는 장치를 도시하고 있다.
도53-도62는 조정 가능한 스톱을 도시하고 있다.
도면은 반드시 일정한 비율로 되어 있을 필요는 없고 개시된 실시예는 종종 개략적으로 또는 부분도로 도시되어 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부의 경우에, 개시 내용의 이해를 위해 반드시 필요하지 않거나 다른 세부 사항을 인식하기 어렵게 하는 세부 사항이 생략되어 있을 수 있다. 이러한 개시 내용은 여기에서 도시된 특정 실시예에 제한되지 않는다는 것이 물론 이해되어야 한다.

동일한 도면 부호가 동일한 요소를 지시하는 첨부 도면을 참조하면, 도1은 랜드마크를 식별하는 하나의 개시된 시스템(10)을 도시하고 있다. 이 시스템(10)은 프로세서(12), 자기장 발생기(16), 랜드마크 식별자(18) 및 정형외과 임플란트 조립체(28)를 포함할 수 있다. 이 시스템(10)은 프로세서(12)에 전기적으로 연결되는 모니터(14) 그리고 정형외과 임플란트 조립체(28)에 제거 가능하게 부착되는 삽입 핸들(40)을 또한 포함한다. 프로세서(12)는 도1에서 데스크톱 컴퓨터로서 도시되어 있지만, 다른 형태의 계산 장치가 사용될 수 있다. 예로서, 프로세서(12)는 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 개인용 정보 단말기(PDA: personal data assistant), 이동식 휴대용 장치(mobile handheld device) 또는 전용 장치(dedicated device)일 수 있다. 자기장 발생기(16)는 어센션 테크놀로지 코포레이션(Ascension Technology Corporation)(미국, 버몬트 밀턴, 캐터마운트 드라이브 107); 노던 디지털 인크.(Northern Digital Inc.)(캐나다, 온타리오, 워털루, 랜들 드라이브 103); 또는 폴헤머스(Polhemus)(미국, 버몬트 콜체스터, 헤르쿨레스 드라이브 40)로부터 이용 가능한 장치이다. 물론, 다른 발생기가 사용될 수 있다. 예로서, 필드 발생기(16)는 펄스형 직류 전자기장 또는 교류 전자기장을 제공할 수 있다. 이 시스템(10)은 자기장 발생기(16)에 연결되는 (도시되지 않은) 제어 유닛을 또한 포함할 수 있다. 유선 또는 무선 중 어느 한쪽으로, 제어 유닛은 필드 발생기(16)를 제어하고, 소형 이동식 유도 센서로부터 신호를 수용하고, 프로세서(12)와 통신한다. 제어 유닛은 하드웨어 또는 소프트웨어 중 어느 한쪽을 통해 프로세서(12) 내로 합체될 수 있다.

이 시스템(10)은 자기 위치 추적 시스템이다. 예시 목적을 위해, 이 시스템(10)은 공간 자기 기준 프레임(즉, X, Y, Z)으로서 작용하는 적절하게 배열된 전자기 유도 코일로 구성되는 자기장 발생기(16)를 포함할 수 있다. 이 시스템(10)은 추적될 물체에 부착되는 소형 이동식 유도 센서를 또한 포함할 수 있다. 다른 변형예가 용이하게 수용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 소형 이동식 유도 센서의 위치 및 각도 배향은 자기장 발생기(16)에 의해 생성되는 소스 필드(source field)에 대한 그 자기 결합으로부터 결정된다.

자기장 발생기(16)는 소형 이동식 유도 센서에 의해 각각 감지되는 한 시퀀스 또는 세트(sequence, or, set)의 여기에서는 6개의 상이한 공간 자기장 형상 또는 분포를 발생시키고 주목되어야 한다. 각각의 시퀀스는 한 시퀀스의 신호가 소형 이동식 유도 센서에 의해 생성되게 한다. 한 시퀀스의 신호의 처리는 소형 이동식 유도 센서의 위치 및/또는 배향 그에 따라 소형 이동식 유도 센서가 자기장 발생기(16)에 대해 고정 관계에 있는 자기 좌표 기준 프레임에 대해 장착되는 물체의 위치의 결정을 가능케 한다. 프로세서(12) 또는 제어 유닛은 위치 및 배향 정보를 포함하는 변환 행렬(transformation matrix)을 생성하는 데 기준 좌표 시스템 및 감지된 데이터를 사용할 수 있다.

랜드마크 식별자(18)는 정형외과 임플란트 조립체(28) 상의 랜드마크 등의 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용된다. 랜드마크 식별자(18)는 1개 이상의 소형 이동식 유도 센서를 포함하거나, 필드 발생기를 포함할 수 있다. 랜드마크 식별자(18)는 제2 센서(20)를 갖는다. 랜드마크 식별자(18)는 임의의 개수의 장치일 수 있다. 예로서, 랜드마크 식별자는 은폐된 랜드마크의 위치 및 배향의 이해를 사용자에게 제공하는 구조물을 포함하는 장치일 수 있다. 예컨대, 랜드마크 식별자는 드릴 안내부, 드릴 슬리브, 드릴, 드릴 노즈, 드릴 배럴, 드릴 척 또는 고정 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 구조물은 개구를 갖는 하우징 또는 랜드마크의 위치 및 배향을 지시하는 다른 구조물일 수 있다. 도1에서, 랜드마크 식별자(18)는 드릴 슬리브이고, 센서(20)를 포함하고, 한편 도39에서, 랜드마크 식별자(2016)는 중심 구멍을 갖는 하우징(2020)을 포함하고, 하우징(2020) 내의 (도시되지 않은) 자기장 발생기를 포함한다. 랜드마크 식별자(18)는 톱니형 팁(22), 튜브(24) 및 핸들(26) 중 1개 이상을 포함할 수 있다. 튜브(24)는 부싱, 실린더, 안내부 또는 천공/나사 배치 안내부로서 또한 불릴 수 있다. 제2 센서(20)는 튜브(24)의 축에 대해 배향된다. 튜브(24)는 드릴을 수용할 수 있다. 튜브(24)로부터의 센서(20)의 이러한 오프셋은 튜브의 위치 및 배향이 자기장 발생기(16) 및/또는 시스템 내의 또 다른 센서에 대해 6개의 치수(3개의 선형 이동 치수 및 3개의 각도 배향 치수)로 된 공간 내에 위치되게 한다. 프로세서(12)는 제2 센서(20)의 오프셋 거리를 조정하도록 교정될 것이 필요할 수 있다. 랜드마크 식별자(18) 및 필드 발생기(16)는 단일 구성 요소로 결합될 수 있다. 예컨대, 필드 발생기(16)는 핸들(26) 내에 합체될 수 있다.

정형외과 임플란트 조립체(28)는 임플란트(30) 및 1개 이상의 소형 이동식 유도 센서를 포함할 수 있다. 정형외과 임플란트 조립체(28)는 제1 센서(32)를 포함한다. 도1에서, 임플란트(30)는 골수강내 네일의 형태로 되어 있지만, 다른 형태의 임플란트가 사용될 수 있다. 예로서, 임플란트는 골수강내 네일, 뼈 판, 어깨 보철물, 엉덩이 보철물 또는 무릎 보철물일 수 있다. 제1 센서(32)는 임플란트(30) 상의 1개 이상의 랜드마크에 대해 소정 위치에 배향된다. 예로서, 랜드마크는 구조물, 보이드, 보스, 채널, 디텐트, 플랜지, 홈, 부재, 구획부, 계단부, 구멍, 보어, 공동, 딤플, 덕트, 간극, 노치, 오리피스, 통로, 슬릿 및 슬롯일 수 있다. 도1에서, 랜드마크는 천자 구멍(31)이다. 랜드마크로부터의 제1 센서(32)의 오프셋은 랜드마크의 위치가 자기장 발생기(16) 또는 제2 센서(32) 등의 시스템 내의 또 다른 센서에 대해 6개의 치수(3개의 선형 이동 치수 및 3개의 각도 배향 치수)로 된 공간 내에 위치되게 한다. 프로세서는 제1 센서(32)의 오프셋 거리를 조정하도록 교정될 것이 필요할 수 있다.

제1 센서(32) 및 제2 센서(20)는 프로세서(12)에 결합된다. 이것은 무선 또는 유선에 의해 성취될 수 있다. 제1 센서(32) 및 제2 센서(20)는 일반적으로 X, Y 및 Z로서 불리는 3개의 선형 이동 축 그리고 일반적으로 피치(pitch), 요(yaw) 및 롤(roll)로서 불리는 3개의 각도 배향으로 각각의 센서의 위치를 설명하도록 구성되는 6개의 자유도를 갖는 센서일 수 있다. 이들 기준 프레임 내에 센서를 위치시켜 각각의 센서의 위치 및 배향을 인식함으로써, 랜드마크 식별자(18)가 임플란트(30) 상의 랜드마크에 대해 위치될 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 센서로부터의 정보는 수술의가 고정을 위한 수술 경로를 계획하게 하고 블라인드 고정 구멍(31)과 드릴을 적절하게 정렬시키게 한다. 센서(32, 20)는 어센션 테크놀로지 코포레이션(미국, 버몬트 밀턴, 캐터마운트 드라이브 107); 노던 디지털 인크.(캐나다, 온타리오, 워털루, 랜들 드라이브 103); 또는 폴헤머스(미국, 버몬트 콜체스터, 헤르쿨레스 드라이브 40)로부터의 6개의 자유도를 갖는 센서이다. 물론, 다른 센서가 사용될 수 있다.

제1 센서(32)는 임플란트(30)에 부착될 수 있다. 예컨대, 제1 센서(32)는 외부 표면(37)에 부착될 수 있다. 도1에서, 임플란트(30)는 (도2에 가장 잘 도시되어 있는) 홈(34) 및 포켓(pocket)(36)을 또한 포함할 수 있다. 홈(34) 및 포켓(36)은 임플란트(30)의 벽 내에 위치된다. 제1 센서(32)는 임플란트(30)에 부착되어 임플란트(30)의 사용 수명 동안 환자에게 설치되도록 의도된다. 나아가, 정형외과 임플란트 조립체(28)는 포켓(36) 및/또는 홈(34)을 덮는 커버(38)를 포함할 수 있다. 커버(38)는 임플란트(30)의 외부 표면(37)과 실질적으로 동일 평면 상에 있을 수 있다. 따라서, 임플란트(30)는 커버(38)를 수용하는 제2 개구(39)(도2)를 포함할 수 있다.

제1 센서(32)는 통신 및 전원을 위한 리드에 연결될 수 있다. 리드 및 센서는 임플란트(30)에 고정될 수 있다. 리드(50)가 프로세서(12) 또는 제어 유닛에 제1 센서(32)를 연결하는 데 사용될 수 있다. 리드(50)는 생체 적합성 와이어로부터 제조될 수 있다. 예로서, 리드(50)는 포트 웨인 메탈즈 리서치 프로덕츠 코프.(Fort Wayne Metals Research Products Corp.)(미국, 인디애나 46809, 포트 웨인, 인디애나폴리스 로드 9609)로부터 이용 가능한 DFT 와이어로 제조될 수 있다. DFT는 포트 웨인 메탈즈 리서치 프로덕츠 코프.의 등록 상표이다. 제1 커넥터(52)가 임플란트(30)에 대해 리드(50)를 위치시키는 데 사용될 수 있다. 제2 커넥터(54)가 프로세서(12), 제어 유닛 또는 삽입 핸들(40) 등의 또 다른 장치에 리드(50)를 연결하는 데 사용될 수 있다.

제1 센서(32)는 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에테르에테르케톤, UV 경화성 접착제, 실리콘 및 의료용 시아노아크릴레이트를 포함하는 다양한 고강성 접착제 또는 중합체를 사용하여 포켓(36) 내에 고정될 수 있다. 예로서, 에폭시 테크놀로지(Epoxy Technology)(미국, 매사추세츠 01821, 빌러리카, 포춘 드라이브 14)로부터 이용 가능한 EPO-TEK 301이 사용될 수 있다. 리드(50)는 유사한 방식으로 홈 내에 고정될 수 있다. 이들 형태의 고정 방법은 전기 구성 요소의 성능에 악영향을 미치지 않는다. 그 후에, 커버(38)가 임플란트(30) 상에 위치될 수 있고, 소정 위치에 용접될 수 있다. 예컨대, 커버는 임플란트에 레이저 용접될 수 있다.

모니터(14)는 제1 센서(32) 및 제2 센서(20)의 위치 및 배향을 표시하도록 구성될 수 있고, 그에 의해 디스플레이가 서로에 대한 센서 위치 및 배향의 양쪽 모두를 수술의에게 보여줄 수 있다. 프로세서(12)는 모니터 상에 랜드마크 식별자 및 임플란트의 상대 위치를 그래픽으로 표시할 수 있는 사용자 인터페이스에 유선 또는 무선 중 어느 한쪽으로 위치 데이터를 보낼 수 있다. 모니터(14) 상에 표시된 관찰부는 수술의가 랜드마크 식별자의 연장부로서 사용자 인터페이스를 시각화할 수 있도록 랜드마크 식별자에 대해 배향될 수 있다. 사용자 인터페이스는 또한 수술의가 수술 필드(surgical field)와 동시에 모니터를 관찰할 수 있도록 배향될 수 있다.

삽입 핸들(40)은 정형외과 임플란트 조립체(28)의 설치에 사용될 수 있고, 또한 제1 센서(32)로부터 리드를 안내하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 삽입 핸들(40)은 임플란트(30)와 프로세서(12) 사이의 통신 및 전원 리드의 양쪽 모두를 안내할 수 있다.

도1에서, 랜드마크 식별자(18) 및 삽입 핸들(40)은 센서(20, 32)로부터 프로세서(12)로 데이터를 무선으로 전송하는 통신 모듈(21, 25)을 각각 포함하지만, 당업자라면 유선 등의 다른 방법이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 제2 커넥터(54)는 통신 모듈(25) 내로 연결된다. 대체예에서 그리고 아래에서 더 상세하게 설명되는 것과 같이, 임플란트(30) 및 삽입 핸들(40)은 제1 센서(32)가 통신 모듈(25)에 연결되도록 구성 요소가 조립될 때에 연결부를 형성하는 결합 전기 접촉부를 가질 수 있다.

임플란트(30)는 무선 통신을 위한 통신 회로 및 안테나를 포함할 수 있다. 제1 센서(32) 및/또는 통신 회로를 위한 전원이 삽입 핸들(40) 내에 위치될 수 있다. 예컨대, 배터리가 제1 센서(32) 및/또는 다른 전자 장치로 전력을 전달하도록 삽입 핸들(40) 내에 위치될 수 있다. 대체예에서, 통신 회로, 안테나 및 배터리는 삽입 핸들(40) 내에 위치될 수 있고, 이들의 각각은 제1 센서(32)에 연결될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 임플란트(30)는 통신 회로에 유도 방식으로 전력을 공급하고 제1 센서(32)로부터의 데이터를 전송하는 코일을 포함할 수 있다. 전원은 단일 전원 모드일 수 있거나, 이중 모드 AC/DC일 수 있다.

사용 시에, 정형외과 임플란트 조립체(28)가 환자에게 설치된다. 예컨대, 내부 고정의 경우에, 골수강내 네일이 골수강 내에 위치된다. 선택 사항으로, 사용자는 우선 골수강내 네일의 근접 단부를 로킹하는 데 나사 등의 천자 요소를 사용할 수 있다. 조작자는 랜드마크를 식별하는 데 타겟팅 장치(18) 및 제1 센서(32)를 사용한다. 예컨대, 골수강내 네일 고정의 경우에, 수술의는 천자 요소의 배치를 위해 블라인드 천자 구멍(31)을 식별하여 구멍(31)을 천공하는 데 타겟팅 장치(18)를 사용한다.

도2는 도1에 도시된 것과 같은 임플란트(30)를 추가로 도시하고 있다. 임플란트(30)는 제1 센서(32), 길이 방향 홈(34), 포켓(36), 커버(38) 및 제2 개구(39)를 포함할 수 있다. 예로서, 커버(38)는 금 또는 티타늄 포일(foil)로 구성될 수 있다. 임플란트(30)는 삽관부(33)를 형성하는 내부 표면(35)을 포함할 수 있다. 임플란트(30)의 외부 표면(37)이 도시되어 있다.

도3은 제1 센서(32)의 실시예를 도시하고 있다. 제1 센서(32)는 서로에 교차-적층되고 각도(α)를 갖는 2개의 코일을 포함할 수 있다.

도4 및 도5는 제1 센서(32)의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 제1 센서는 6개의 자유도로 배향 및 위치를 설정하도록 서로에 대체로 직각인 2개의 코일을 포함할 수 있다. 제1 코일이 임플란트(30)의 길이를 따라 배향될 수 있다. 제2 코일은 임플란트의 원주부 주위에 예컨대 홈 내에 포위되는 방식 또는 임플란트(30)의 반경을 따라 포위되는 방식 중 어느 한쪽의 방식으로 배향될 수 있다. 추가로, 코일이 서로에 직각일 수 있지만, 수학적 관계가 더 복잡해질 수 있는 다른 배향이 사용될 수 있다. 나아가, 코일은 임플란트(30) 주위에 나선형으로 배향될 수 있다. 이러한 배향은 2개의 코일이 서로에 직각으로 위치되게 하고, 이 때에 코일의 양쪽 모두가 임플란트의 길이 그리고 임플란트(30)의 원주부의 양쪽 모두를 따라 위치된다.

도6-도8은 정형외과 임플란트 조립체(60)의 제2 실시예를 도시하고 있다. 정형외과 임플란트 조립체(60)는 임플란트(30)를 포함할 수 있다. 도6에서, 임플란트(30)는 천자 구멍(31)의 형태로 된 랜드마크를 포함한다. 임플란트(30)는 길이 방향 내부 홈(66) 및 제거 가능한 리드(64)를 포함할 수 있다. 도8에서, 길이 방향 홈(66)의 직경부가 삽관부(33)와 교차되는 것으로서 도시되어 있지만; 다른 실시예에서, 길이 방향 내부 홈의 직경부는 외부 표면(37)과 내부 표면(35) 사이에 수용된다. 제거 가능한 리드(64)는 그 말단 단부 부분(65)에서 제1 센서(32)를 포함할 수 있다. 제1 센서(32)는 랜드마크(31)로부터 알려진 오프셋 거리에 위치된다. 도6-도8에서의 임플란트는 생체 적합성 재료로 구성되고, 금속 합금 또는 중합체일 수 있다. 길이 방향 홈(66)은 소정 위치에 기계 가공 또는 성형될 수 있다.

사용 시에, 제거 가능한 리드를 갖는 임플란트(30)가 환자에게 설치된다. 예컨대, 내부 고정의 경우에, 골수강내 네일이 골수강 내에 위치된다. 선택 사항으로, 사용자는 우선 골수강내 네일의 근접 단부를 로킹하는 데 나사 등의 천자 요소를 사용할 수 있다. 길이 방향 홈(66)의 위치 때문에, 제거 가능한 리드(64)가 골수강내 네일의 근접 단부를 로킹하는 것을 간섭하지 않는다. 조작자는 랜드마크(31)를 식별하는 데 타겟팅 장치(18) 및 제1 센서(32)를 사용한다. 예컨대, 골수강내 네일 고정의 경우에, 수술의는 천자 요소의 배치를 위해 블라인드 천자 구멍(31)을 식별하여 구멍(31)을 천공하는 데 타겟팅 장치(18)를 사용한다. 임플란트(30)가 고정된 후에, 조작자가 제거 가능할 리드(64)를 제거하고, 제거 가능한 리드는 폐기될 수 있다.

랜드마크를 식별하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 길이 방향 홈 그리고 길이 방향 홈 내에 위치되는 그에 부착된 전자기 센서를 갖는 제거 가능한 리드 또는 프로브를 보유하는 정형외과 임플란트를 갖는 정형외과 임플란트 조립체를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 정형외과 임플란트는 근접 단부 부분, 말단 단부 부분 그리고 말단 단부 부분 상의 적어도 1개의 랜드마크를 포함한다. 이 방법은 환자에게 정형외과 임플란트 조립체를 매식하는 단계를 포함한다. 그 다음에, 근접 단부 부분 내의 천자 요소가 설치된다. 적어도 1개의 말단 랜드마크가 랜드마크 식별자를 사용하여 식별된다. 천자 요소가 적어도 1개의 말단 랜드마크 내에 설치된다. 제거 가능한 리드 또는 프로브가 그 다음에 제거될 수 있다. 길이 방향 홈 내로의 제거 가능한 리드 또는 프로브의 배치는 말단 로킹 전의 임플란트의 근접 로킹을 가능케 한다.

도9는 도1의 랜드마크 식별자(18)를 도시하고 있다. 랜드마크 식별자(18)는 센서(20), 톱니형 팁(22), 튜브(24) 및 핸들(26)을 포함할 수 있다. 드릴(90)은 튜브(24)에 인접한 마킹 센서(19)와 상호 작용하는 마킹(92)을 갖는다. 상호 작용은 마킹(92)과 센서(19) 사이의 위치가 소정 거리와 동일하다는 점에서 한 쌍의 디지털 측정 캘리퍼스(digital measuring calipers)와 유사하다. 이러한 거리는 뼈 내로의 드릴의 깊이 결국 천공된 구멍 내로 삽입될 뼈 나사의 길이를 결정하는 데 사용될 수 있다. 거리 또는 드릴 깊이 측정치는 단지 마킹(92) 및 센서(19)가 서로에 대해 밀접될 때에 즉 드릴(90)이 튜브(24) 내부측에 있을 때에 얻어질 수 있다. 예시의 측정 장치가 미국 특허 제6,675,491호 및 제 7,253,611호에 기재되어 있다. 마킹 센서(19)는 통신 모듈(21)에 연결된다. 대체예에서, 마킹 센서(19)는 프로세서(12)에 유선으로 연결될 수 있다. 도9에서, 통신 모듈(21)은 프로세서(12)로의 전기 연결을 위한 제3 커넥터(23)를 포함할 수 있다.

도10-도12는 대응 전기 접촉부를 갖는 삽입 핸들(40)에 임플란트(30)를 전기적으로 연결하는 예시 방법을 도시하고 있다. 도10에서, 편의 요소(biasing element)(72)가 삽입 핸들(40)을 향해 접촉부(70)를 편의시킨다. 도11에서, 임플란트(30)는 탄성 중합체 전기 접촉부(74)를 갖는다. 도12a에서, 리드(50)와 또 다른 구성 요소 사이에서 연장되는 와이어가 접합부(76)에서 함께 크림핑된다. 하나의 방법에서, 와이어는 정형외과 임플란트 조립체(28)의 설치 후에 접합부(76)에서 자유롭게 파열되어 분리된다. 또 다른 방법에서, 와이어는 정형외과 임플란트 조립체(28)의 설치 후에 접합부(76) 위에서 절단된다. 도12b 및 도12c에서, 2개의 가요성 보드(flex board)(53)의 1개 이상의 패드(57)가 센서에 와이어링 하니스(wiring harness)(55)를 연결하도록 함께 납땜된다. 와이어 하니스(55)는 삽입 핸들(40)에 또는 삽입 핸들(40)의 삽관부 내에 장착될 수 있다. 도시된 실시예에서, 4개의 패드(57)가 함께 납땜된다. 로킹 탭(locking tab)(59)이 임플란트 삽입과 관련된 마모 및 장력을 견디도록 임플란트(30)와 삽입 핸들(40) 사이에 개재된다. 삽입 핸들(40)이 제거되면, 와이어 하니스(55)는 모든 비-생체 적합성 재료가 그와 함께 견인되도록 견인될 수 있다. 도12d에서, 링(ring)(61, 63)이 제조 중에 연결된다. 매식 후에, 링(61, 63)의 양쪽 모두가 재킷 와이어(jacketed wire)(67)를 견인함으로써 제거된다.

이제부터, 도13a 및 도13b를 참조하면, 임플란트(30) 및/또는 삽입 핸들(40)은 1개 이상의 정렬 특징부(44) 및 결합 노치(80) 또는 정렬 핀(46) 및 결합 구멍(82)을 포함할 수 있다. 삽입 핸들은 임플란트의 상부 표면과 정렬되도록 구성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 삽입 핸들은 임플란트 상의 슬롯과 결합되도록 구성되는 키(key)를 가질 수 있다. 다른 정렬 안내부가 사용될 수 있다. 추가로, 안내부는 임플란트 상의 전기 커넥터에 결합되도록 구성되는 전기 커넥터를 가질 수 있다. 안내부와 임플란트 사이의 연결은 전기 커넥터들 사이의 전기 접촉을 보증하도록 스프링이 로딩될 수 있다. 안내부와 임플란트 사이의 단락 연결을 피하기 위해, 전기 커넥터가 절연될 수 있다. 임플란트에 삽입 핸들을 전기적으로 연결하는 또 다른 예로서, 전기 커넥터는 포스트(post) 및 슬립 링(slip ring)을 포함할 수 있다. 링은 임플란트 상에 위치될 수 있고, 포스트는 삽입 핸들 상에 위치될 수 있다. 포스트는 링과 접촉되도록 편의된다. 이러한 실시예에서, 임플란트의 축에 대한 삽입 핸들(40)의 각도 위치가 고정되지 않는다. 이것은 각도 위치와 무관하게 삽입 핸들(40)이 임플란트에 위치되게 한다.

도13b에 도시된 또 다른 실시예에서, 임플란트(30) 및/또는 삽입 핸들(40)은 1개 이상의 정렬 핀(47) 및 결합 구멍(83)을 포함할 수 있다. 정렬 핀(47)은 단지 1회 결합되도록 설계되는 스피어 팁 핀(spear tip pin)일 수 있고, 제거될 때에 핀은 그와 함께 모든 비-생체 적합성 재료를 제거하도록 임플란트의 일부를 파지한다.

위의 전기 커넥터들 중 임의의 커넥터는 센서 교정을 위한 오프셋 수치를 저장하는 (도시되지 않은) 메모리 저장 장치를 포함할 수 있다.

이제부터, 도14를 참조하면, 임플란트(30) 및 삽입 핸들(40)은 구성 요소가 조립 또는 결합될 때에도 제1 커넥터(52)를 위해 이용 가능한 공간이 남도록 된 크기로 형성될 수 있다. 예로서, 랜드마크를 식별하는 시스템은 매식된 골수강내 네일의 블라인드 나사 구멍을 타겟팅하는 데 사용될 수 있다. 골수강내 네일은 환자에게 매식된다. 전자기장 발생기가 작동된다. 프로세서는 골수강내 네일에 장착된 센서로부터 그리고 드릴 슬리브 등의 랜드마크 식별자에 장착된 센서로부터 신호를 수용한다. 프로세서에서 운영되는 컴퓨터 프로그램은 적어도 2개의 센서의 정보를 사용하고, 모니터 상에 상대 위치로 이들을 그래픽으로 표시한다. 수술의는 프로세서에 의해 제공되는 피드백을 사용하여 소정 위치로 랜드마크 식별자를 이동시킨다. 랜드마크 식별자가 적절한 위치에 있을 때에, 수술의가 나사 구멍을 생성하도록 뼈 및 골수강내 네일을 천공한다. 프로세서는 천공된 구멍의 깊이에 대한 피드백을 제공할 수 있다. 수술의는 그 다음에 골수강내 네일의 블라인드 구멍을 부착하도록 천공된 구멍을 통해 나사를 위치시킬 수 있다.

제공된 피드백 정보는 청각, 시각 및 촉각으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 청각 피드백은 스피커, 헤드폰, 이어 버드(ear bud) 또는 이어 피스(ear piece)를 통해 출력될 수 있다. 청각 피드백 신호는 무선 주파수 또는 지상파 데이터 전송을 사용하여 유선 또는 무선으로 전송될 수 있다. 시각 피드백은 음극선관, 액정 디스플레이 또는 플라즈마 디스플레이를 통해 출력될 수 있다. 시각 피드백 장치는 예로서 텔레비전 모니터, 개인용 정보 단말기(personal digital assistant) 또는 개인용 미디어 재생기(personal media player)를 포함할 수 있다. 시각 피드백 신호는 무선 주파수 또는 지상파 데이터 전송을 사용하여 유선 또는 무선으로 전송될 수 있다. 촉각 피드백은 장갑, 기구 또는 바닥 매트(floor mat)를 통해 출력될 수 있다. 촉각 피드백 신호는 무선 주파수 또는 지상파 데이터 전송을 사용하여 유선 또는 무선으로 전송될 수 있다.

도15는 또 다른 실시예에 따른 랜드마크를 식별하는 시스템(110)을 도시하고 있다. 이 시스템(110)은 프로세서(112), 랜드마크 식별자(118) 및 정형외과 임플란트 조립체(128)를 포함할 수 있다. 이 시스템(110)은 모니터(114) 및 삽입 핸들(140)을 또한 포함할 수 있다.

랜드마크 식별자(118)는 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용된다. 랜드마크 식별자(118)는 제2 센서(120)를 포함할 수 있다. 도15에서, 랜드마크 식별자(118)는 톱니형 팁(122), 튜브(124) 및 핸들(126)을 갖는 드릴 슬리브이다. 제2 센서(120)는 드릴을 수용할 수 있는 튜브의 축에 대해 배향된다. 튜브로부터의 센서의 이러한 오프셋은 튜브의 위치가 송신기 또는 시스템 내의 또 다른 센서에 대해 6개의 치수(3개의 선형 이동 치수 및 3개의 각도 배향 치수)로 된 공간 내에 위치되게 한다. 프로세서는 제2 센서(120)의 오프셋 거리를 조정하도록 교정될 것이 필요할 수 있다.

정형외과 임플란트 조립체(128)는 임플란트(130) 및 자석(132)을 포함할 수 있다. 자석은 영구 자석 또는 전자석일 수 있다. 자석(132)은 정형외과 임플란트(130) 상의 랜드마크에 대해 소정 위치에 배향된다. 랜드마크로부터의 자석의 이러한 오프셋은 랜드마크의 위치가 송신기 또는 제2 센서 등의 시스템 내의 또 다른 센서에 대해 6개의 치수(3개의 선형 이동 치수 및 3개의 각도 배향 치수)로 된 공간 내에 위치되게 한다. 프로세서는 자석(132)의 오프셋 거리를 조정하도록 교정될 것이 필요할 수 있다. 도1의 임플란트(30)와 같이, 임플란트(130)는 포켓(136) 및 커버(138)를 또한 포함할 수 있다. 전자석의 경우에, 리드(150)가 자석(132)에 연결되고, 홈(134) 내에 수용된다.

예로서, 랜드마크를 식별하는 시스템은 매식된 골수강내 네일의 블라인드 나사 구멍을 타겟팅하는 데 사용될 수 있다. 골수강내 네일은 환자에게 매식된다. 프로세서는 드릴 슬리브 등의 랜드마크 식별자에 장착된 센서로부터 신호를 수용한다. 프로세서에서 운영되는 컴퓨터 프로그램은 센서의 정보를 사용하고, 모니터 상에 자석에 대한 상대 위치로 센서를 그래픽으로 표시한다. 수술의는 프로세서에 의해 제공되는 피드백을 사용하여 소정 위치로 랜드마크 식별자를 이동시킨다. 랜드마크 식별자가 적절한 위치에 있을 때에, 수술의가 나사 구멍을 생성하도록 뼈 및 골수강내 네일을 천공한다. 프로세서는 천공된 구멍의 깊이에 대한 피드백을 제공할 수 있다. 수술의는 그 다음에 골수강내 네일의 블라인드 구멍을 부착하도록 천공된 구멍을 통해 나사를 위치시킬 수 있다.

도16은 랜드마크 식별자 위치에 대응하는 관찰부를 선택하는 방법을 도시하고 있다. 모니터 상에 표시된 관찰부는 임플란트에 대한 랜드마크 식별자의 위치에 의존한다. 임플란트의 직경부는 섹터 또는 필드로 분할된다. 도16에서, 직경부는 3개의 필드 즉 (A) 135˚ 내지 225˚, (B) 0˚ 내지 135˚ 및 (C) 225˚ 내지 360˚로 분할된다. 초기의 관찰부는 임플란트에 대한 랜드마크 식별자 배향을 기초로 한다. 사용자가 임플란트를 향해 또는 임플란트로부터 멀어지게 랜드마크 식별자를 이동시킴에 따라, 모니터 디스플레이가 선택된 필드를 확대 또는 축소한다.

도17은 1개의 랜드마크의 관찰부 선택 및 표시를 위한 흐름도이다. 이 과정은 다수개의 랜드마크에 대해 반복될 수 있다. 프로세서(12)는 다음의 과정 단계로 변환 행렬을 사용한다. 단계 200에서, 랜드마크 식별자 위치가 관련된 센서의 위치를 기초로 하여 임플란트에 대해 계산되고, 랜드마크 식별자에 가장 근접한 랜드마크가 표시를 위해 선택된다. 단계 210에서, 선택된 랜드마크가 적절한 관찰을 위해 배향된 상태의 전체 임플란트를 보여주는 전체 관찰부(global view)가 한정된다. 전체 관찰부는 소정 거리에서 임플란트를 관찰하는 것과 유사하다. 단계 220에서, 동일한 배향을 갖는 다수개의 랜드마크가 있는 지의 결정이 수행된다. 예이면, 단계 230에서, 프로세서는 어느 랜드마크가 랜드마크 식별자 위치에 가장 근접한 지를 계산하고, 관찰을 위해 가장 근접한 랜드마크를 선택한다. 아니오이면, 단계 240에서, 국부 관찰부가 선택된 랜드마크 상에 한정 및 중심 설정된다. 국부 관찰부는 밀접하게 임플란트를 관찰하는 것과 유사하다. 일부 실시예에서, 국부 관찰부가 한정될 때에 랜드마크 식별자를 은폐하는 것이 바람직할 수 있다. 단계 250, 단계 260 및 단계 270에서, 프로세서(12)는 랜드마크 식별자로부터 랜드마크까지의 거리를 식별하고, 수행된 결정에 따라, 랜드마크 식별자의 은폐 또는 렌더링 중 어느 한쪽을 수행한다. 단계 250에서, 랜드마크 식별자로부터 랜드마크까지의 거리가 계산되고, 계산된 거리(D)와 설정 변수(T_전체, T_국부) 사이의 비교가 수행된다. D>T_전체이면, 전체 관찰부가 단계 260에서 선택되고, 프로세서가 단계 285로 진행된다. D<T_국부이면, 국부 관찰부가 단계 270에서 선택되고 랜드마크 상에 중심 설정된다. 그 후에, 프로세서가 단계 275로 진행된다. 선택 사항인 단계 275에서, 랜드마크 식별자가 은폐된다. 그렇지 않으면, 중간 카메라 위치가 단계 280에서 전체 관찰부로부터 국부 관찰부로의 매끄러운 전이를 가능케 하도록 거리(D)를 기초로 하여 계산된다. 단계 285에서, 랜드마크 식별자가 보여진다. 단계 290에서, 선택된 카메라 위치를 갖는 장면이 렌더링된다.

도18은 랜드마크 식별자를 정렬시키는 제1 대체 방법을 도시하는 개략도이다. 프로세서에서 운영되는 컴퓨터 프로그램이 적어도 2개의 센서의 정보를 획득하여 모니터 상에 (제1 센서에 대한 제2 센서의) 상대 위치로 적어도 2개의 센서를 그래픽으로 표시하는 데 사용될 수 있다. 이것은 사용자가 랜드마크 식별자의 배치를 안내하는 데 이 시스템을 이용하게 한다. 블라인드 골수강내 네일 구멍을 천공하는 경우에, 이 시스템은 드릴 슬리브의 배치에서 그리고 후속적으로 골수강내 네일 내의 구멍을 정확하게 천공할 때에 사용자를 안내한다. 그래픽 사용자 인터페이스는 각각의 자유도를 위한 정렬 안내부를 포함할 수 있다. 최소 정렬 수준은 각각의 자유도가 랜드마크 식별자의 효과적인 배치를 위한 최소 정렬 수준을 충족시킬 때까지 수술의가 랜드마크 식별자를 계속하여 배향시키도록 설정될 수 있다. 도18의 예는 Y-방향으로의 배치가 최소 요구 추적 배치를 충족시키는 경우를 도시하고 있다. 그러나, 다른 선형 이동 또는 회전 배향 중 어느 것도 최소 요건을 충족시키지 못한다. 추적의 크기가 바 그래프(bar graph)로서 도시되어 있지만, 색상 코딩 등의 다른 그래픽 표현이 사용될 수 있다.

도19는 랜드마크 식별자를 정렬시키는 제2 대체 방법을 도시하는 개략도이다. 이러한 실시예에서, 드릴을 위치시키는 데 복수개의 LED를 사용하는 그래픽 인터페이스가 드릴 슬리브 등의 랜드마크 식별자 상에 위치될 수 있다. 드릴을 궤적 추적하는 데 LED를 사용함으로써, 수술의가 블라인드 고정 구멍과 드릴을 정렬시킬 수 있다. 추가예에서, 궤적은 시스템에 더 많은 정보를 추가하는 데 2차 디스플레이를 사용할 수 있다. 예컨대, 조정의 크기에 영향을 미치도록, 궤적은 고주파수 플래싱(high frequency flashing)이 더 큰 조정을 요구하고 한편 저주파수 플래싱이 더 작은 조정을 요구하도록 된 플래싱 LED를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 색상이 정렬에 조정에 대한 정보를 추가할 수 있다.

도20은 예시의 관찰부를 갖는 모니터를 도시하고 있다. 제1 부분(500)이 드릴이 임플란트의 양쪽 측면 상에 있는 거리를 지시한다. 이것은 사용자에게 드릴 깊이의 더 양호한 이해를 제공할 수 있고, 적절한 드릴 깊이가 성취된 때에 사용자에게 정지할 시기를 경고한다. 제2 부분(510)은 사용자에게 정렬 정보를 제공한다. 예로서, 드릴 깊이 데이터가 도9에 도시된 실시예를 사용하여 얻어질 수 있다.

도21은 랜드마크 식별자의 대체 실시예를 도시하고 있다. 랜드마크 식별자는 LED로 적절한 정렬을 위한 위치 및 궤적 정보를 표시하도록 구성된다. LED의 크기는 요구된 조정의 크기에 대한 추가 정보를 표시할 수 있다. 궤적 광은 정렬된 궤적과 오정렬된 궤적 사이에서 간단한 온/오프 토글을 표시할 수 있다. 또 다른 예로서, 궤적 LED는 적절한 정렬을 위해 필요한 조정의 크기를 제안하도록 색상 코딩될 수 있다.

도22는 삽입 핸들(700)의 제1 대체 실시예를 도시하고 있다. 삽입 핸들(700)은 아치형 슬롯(710)을 포함할 수 있다. 아치형 슬롯은 조작 공간 내에서의 랜드마크 식별자(18, 118)의 이동을 제한한다. 블라인드 나사 구멍을 식별하는 경우에, 아치형 슬롯이 그 위치의 미세한 조정을 위해 드릴 슬리브의 이동을 제한한다. 삽입 핸들(700)은 랜드마크 식별자를 수용하고 슬롯(710) 내에 올라타는 캐리지(carriage)(712)를 포함할 수 있다.

도23은 제3 실시예에 따른 랜드마크를 식별하는 시스템을 도시하고 있다. 이러한 실시예에서, 정형외과 임플란트(800)는 뼈 판이고, 삽입 핸들(810)은 뼈 판에 부착되는 작은 안내부이다. 유도 센서는 1개 이상의 랜드마크에 대해 정형외과 임플란트(800)의 표면 상에 위치된다. 안내부(810)는 체결구 구멍 등의 랜드마크(802)와 랜드마크 식별자를 적절하게 정렬시키도록 랜드마크 식별자(818)가 안내부에 대해 병진 이동 및/또는 회전하게 한다. 추가로, 다수개의 고정 구멍이 임플란트 상에 있는 경우에, 안내부(810) 상의 추가의 안내 구멍(812)이 추가의 고정 구멍의 위치에 접근하는 것을 도울 수 있다.

도24는 삽입 핸들의 제2 대체 실시예를 도시하고 있다. 삽입 핸들(900)은 소형 서보모터(servomotor)(920, 922, 924)의 사용을 통한 랜드마크 식별자(918)의 위치 면에서의 미세 조정부를 포함할 수 있다. 서보모터(920, 922, 924)는 랜드마크 식별자(918)의 배향 및 위치를 조정할 수 있다. 서보모터의 제어는 자동일 수 있거나, 수술의에 의해 제어될 수 있다.

도25는 뼈(100) 그리고 랜드마크를 식별하는 또 다른 시스템(1010)을 도시하고 있다. 이 시스템(1010)은 제어 유닛(1012), 필드 발생기(1014), 랜드마크 식별자(1016), 골수강내 네일(1024) 및 프로브(1029)를 포함할 수 있다. 랜드마크 식별자(1016)는 타겟터(targeter)로서 또한 불릴 수 있다. 제어 유닛(1012)은 위에서 설명된 프로세서의 일부로서 포함될 수 있거나, 별개의 유닛일 수 있다. 골수강내 네일(1024)은 뼈(100) 내로 삽입되고, 골수강내 네일(1024)은 구멍 또는 랜드마크(1028)를 갖는다. 필드 발생기(1014)는 제어 유닛(1012)에 전기적으로 연결된다. 삽입 핸들(1022)이 골수강내 네일(1024)에 제거 가능하게 부착된다. 삽입 핸들(1022) 및/또는 골수강내 네일(1024)에는 삽관부가 형성될 수 있다. 삽입 핸들(1022)은 제3 센서(1032)를 포함할 수 있다.

랜드마크 식별자(1016)는 제2 센서(1020)를 포함할 수 있다. 랜드마크 식별자(1016)는 드릴 비트(1018)를 안내할 수 있고, 드릴 비트(1018)는 (도시되지 않은) 드릴에 연결될 수 있다. 제2 센서(1020)는 유선 또는 무선 중 어느 한쪽으로 제어 유닛(1012)에 연결될 수 있다. 필드 발생기(1014)는 랜드마크 식별자(1016) 내에 또는 상에 포함될 수 있고, 이러한 경우에, 제2 센서(1020)가 생략될 수 있다.

프로브(1029)는 와이어(1030), 테이프(1034) 및 스톱(1036)을 포함할 수 있다. 테이프(1034)는 약 0.318 ㎝(0.125 인치)의 폭 및 약 0.152 ㎝(0.060인치)의 두께를 갖는 아이디얼 인더스트리즈, 인크(Ideal Industries, Inc.)(미국, 일리노이, 시커모어)로부터 이용 가능한 300 시리즈 스테인리스강 피시 테이프(fish tape)일 수 있다. 그러나, 당업자라면 다른 재료 및 다른 크기가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 중합체, 복합 재료 또는 금속의 임의의 협소한 밴드가 테이프(1034)로서 사용될 수 있지만, 비철금속을 사용하는 것이 양호할 수 있다. 테이프(1034)는 골수강내 네일(1024) 내로의 배치 전에 나선형으로 권취될 수 있다. 테이프(1034)의 나선형 권취는 테이프가 고유 곡률(natural curvature)을 갖게 한다. 테이프(1034)는 일부 실시예에서 골수강내 네일(1024)의 삽관부 내로 위치될 때에 테이프를 배향시키는 것을 돕는 직사각형 기하 형상을 가질 수 있다. 타원형, 정사각형 또는 원형 기하 형상이 또한 사용될 수 있다. 와이어(1030)는 테이프(1034)에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 예컨대, 이것은 접착제 또는 체결구의 사용을 통해 성취될 수 있다. 테이프(1034)는 임플란트 내로 삽입될 때에 테이프의 깊이를 지시하는 계단부(graduation) 또는 디텐트를 포함할 수 있다.

제1 센서(1026)가 유선 또는 무선 중 어느 한쪽으로 제어 유닛(1012)에 연결된다. 제1 센서(1026)는 와이어(1030) 및 커넥터(1038)의 사용을 통해 연결된다. 커넥터(1038)는 생략될 수 있다. 제1 센서(1026)는 테이프(1034)의 말단 단부에 연결될 수 있고, 스톱(1036)은 테이프(1034)의 근접 단부에 연결될 수 있다.

프로브(1029)는 제1 센서(1026)를 수납하는 (도시되지 않은) 센서 하우징을 포함할 수 있다. 센서 하우징은 테이프(1034)에 부착될 수 있다. 센서 하우징은 중합체, 복합 재료 또는 금속 등의 비철 재료로 제조될 수 있다. 센서 하우징은 응력으로부터 와이어(1030)를 보호하는 적절한 변형량 완화부를 포함할 수 있다. 센서 하우징은 제1 센서(1026)를 보유할 정도로 충분히 크지만 삽입 핸들 또는 임플란트의 삽관부를 통해 끼워질 정도로 충분히 작도록 구성 및 배열될 수 있다. 나아가, 센서 하우징은 골수강내 네일 벤드, 골수강내 네일 바우(bow) 및/또는 관련된 기구 내의 벤드의 통과를 가능케 할 정도로 충분히 길도록 구성 및 배열될 수 있다. 센서 하우징의 선행 및 후행 표면의 기하 형상은 센서 하우징이 기구 또는 임플란트의 삽관부 상에 포획(catch or snag)되지 않도록 설계될 수 있다.

스톱(1036)은 센서(1026) 및 프로브(1029)의 배치를 제어하는 데 사용될 수 있다. 테이프(1034)가 고정된 길이이고 삽입 핸들의 단부로부터 구멍(1028)까지의 거리가 알려져 있으면, 제1 센서(1026)의 반복 가능한 배치가 성취될 수 있다. 테이프(1034)는 센서(1026)가 구멍(1028)에 인접하거나 구멍(1028)으로부터 오프셋된 상태로 구멍(1028)과 정렬될 정도로 충분한 길이로 형성될 수 있다. 아래에서 논의되는 것과 같이, 프로브(1029)는 구멍(1028) 또는 다른 랜드마크에 대해 센서를 위치시키는 데 사용될 수 있다.

삽입 핸들(1022)은 생략될 수 있다. 이러한 경우에, 스톱(1036)이 네일(1024)의 일부 또는 단부와 결합되도록 된 상이한 테이프 길이가 선택될 수 있다.

도26은 골수강내 네일(1024), 센서(1026) 및 구멍(1028)의 부분 세부도이다. 센서(1026)는 구멍(1028)에 인접하거나 구멍(1028)으로부터 오프셋 상태로 구멍(1028)과 정렬될 수 있다. 센서(1026)는 구멍(1028)에 대체로 인접한다.

사용 시에, 골수강내 네일(1024)이 뼈(100) 내로 위치된다. 삽입 핸들(1022)은 골수강내 네일(1024)에 부착될 수 있다. 프로브(1029)는 스톱(1036)이 삽입 핸들(1022)과 결합될 때까지 삽입 핸들(1022)의 삽관부를 통해 그리고 골수강내 네일(1024)의 삽관부 내로 삽입된다. 하나의 특정 실시예에서, 와이어(1030)는 제어 유닛(1012)에 연결되고, 센서(1026, 1020, 1032)는 제어 유닛(1012)을 사용하여 교정된다. 프로브(1029)는 교정 후에 제거될 수 있다. 프로브(1029)가 제거되면, 제3 센서(1032) 및 변환 행렬이 제2 센서(1020) 그에 따라 랜드마크 식별자(1016)의 상대 위치를 식별하는 데 사용될 수 있다. 선택 사항으로, 사용자는 우선 골수강내 네일의 근접 단부를 로킹하는 데 나사 등의 천자 요소를 사용할 수 있다. 조작자는 랜드마크(1028)를 식별하는 데 랜드마크 식별자(1016) 및 제1 센서(1026)를 사용한다. 예컨대, 골수강내 네일 고정의 경우에, 수술의는 천자 요소의 배치를 위해 블라인드 천자 구멍을 식별하여 구멍을 천공하는 데 랜드마크 식별자(1016)를 사용한다.

도27은 패키징 실시예를 도시하고 있다. 일반적으로, 골수강내 네일은 매식 전에 살균 처리되어야 한다. 센서가 살균 처리 전에 골수강내 네일 내에 설치되면, 특히 살균 처리 공정이 방사선을 수반하면, 센서가 살균 처리 공정 중에 그 교정 상태를 상실할 수 있다. 예컨대, 감마 방사선이 센서 등의 밀봉된 구성 요소를 살균 처리하는 데 사용될 수 있다. 도27에 도시된 실시예는 센서의 재교정을 가능케 하면서 골수강내 네일의 살균 처리 상태를 유지하는 방식을 도시하고 있다. 도27의 패키지는 제1 패키지(1040), 제2 패키지(1042), 제1 커넥터(1044), 제2 커넥터(1046) 및 케이블(1048)을 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, (도시되지 않은) 센서 및 골수강내 네일(1024)이 제1 패키지(1040) 내에 위치된다. 대체예에서, 프로브(1029) 및 센서가 제1 패키지(1040) 내에 위치된다. 또 다른 예에서, 단지 센서가 제1 패키지(1040) 내에 위치된다. (도시되지 않은) 메모리 장치가 센서에 연결될 수 있다. 메모리 장치는 교정 변환 행렬(x1, y1, z1, x2, y2, z2) 그리고 또한 골수강내 네일 또는 프로브의 길이 및 크기 등의 다른 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있다. 메모리 장치는 골수강내 네일(1024) 또는 프로브(1029)에 장착될 수 있거나 위치될 수 있다. 제1 커넥터(1044)는 제2 커넥터(1046)에 전기적으로 연결되지만 제거 가능하게 부착된다. 제1 커넥터(1044)는 또한 센서 또는 메모리 장치에 전기적으로 연결된다. 제1 패키지(1040)는 그 내에 보유된 장치의 살균 처리 상태를 유지한다. 케이블(1048)은 제2 커넥터(1046) 및 (도시되지 않은) 저장 장치에 전기적으로 연결된다. 센서를 위한 교정 데이터는 저장 장치로부터 다운로딩되고, 커넥터(1044, 1046)를 통해 센서 또는 메모리 장치로 전송된다. 교정 단계는 시스템의 제조 중에 또는 임플란트의 매식 직전에 수행될 수 있다.

도28은 네트워크에 시스템(1010)을 연결하는 방법을 도시하고 있다. 도28은 네트워크(1060), 계산 장치(1050), 케이블(1048), 제2 커넥터(1046), 제1 커넥터(1044) 및 골수강내 네일(1024)을 도시하고 있다. 도시된 실시예에서, (도시되지 않은) 센서가 골수강내 네일(1024) 내에 위치된다. 대체예에서, 센서는 프로브(1029)에 부착될 수 있거나 단독으로 서 있을 수 있다. 골수강내 네일(1024)은 제1 패키지(1040) 및/또는 제2 패키지(1042) 등의 패키징 내에 포위될 수 있지만, 항상 그렇지는 않다. (도시되지 않은) 메모리 장치가 센서에 연결될 수 있다. 메모리 장치는 교정 변환 행렬(x1, y1, z1, x2, y2, z2) 그리고 또한 골수강내 네일 또는 프로브의 길이 및 크기 등의 다른 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있다. 메모리 장치는 골수강내 네일(1024) 또는 프로브(1029)에 장착될 수 있거나 위치될 수 있다. 네트워크(1060)는 로컬 영역 네트워크 또는 광역 네트워크일 수 있다. 계산 장치(1054)는 네트워크(1060)에 연결된다. 네트워크 통신은 암호화될 수 있다. 케이블(1048)은 커넥터(1044, 1046)의 사용을 통해 센서 또는 메모리 장치에 계산 장치(1054)를 연결한다. 이러한 방식으로, 센서 교정 데이터가 계산 장치(1054) 및/또는 네트워크(1060)로부터 다운로딩될 수 있다. 도시된 실시예는 골수강내 네일 내의 센서를 도시하고 있지만, 항상 그렇지는 않다. 센서는 프로브에 부착될 수 있거나 단독으로 서 있을 수 있다. 메모리 장치는 제어 유닛 내에 위치될 수 있고, 제어 유닛은 교정 데이터를 다운로딩하도록 네트워크에 연결된다.

도29는 제4 실시예에 따른 랜드마크를 식별하는 시스템(1110)을 도시하고 있다. 이 시스템(1110)은 제어 유닛(1112), 필드 발생기(1114), 랜드마크 식별자(1116), 골수강내 네일(1124), 드롭(drop)(1136) 및 프로브(1129)를 포함할 수 있다. 제어 유닛(1112)은 위에서 설명된 프로세서의 일부로서 포함될 수 있거나, 별개의 유닛일 수 있다. 골수강내 네일(1124)은 뼈(100) 내로 삽입되고, 골수강내 네일(1124)은 구멍 또는 랜드마크(1128)를 갖는다. 필드 발생기(1114)는 유선 또는 무선 중 어느 한 쪽으로 제어 유닛(1112)에 연결된다. 도시된 실시예에서, 삽입 핸들(1122)이 골수강내 네일(1124)에 제거 가능하게 부착된다. 삽입 핸들(1122) 및/또는 골수강내 네일(1124)에는 삽관부가 형성될 수 있다. 삽입 핸들(1122)은 제3 센서(1144)를 포함할 수 있다. 드롭(1136)은 제4 센서(1139)를 포함할 수 있다.

랜드마크 식별자(1116)는 제2 센서(1120)를 포함할 수 있다. 랜드마크 식별자(1116)는 드릴 비트(1018)를 안내할 수 있고, 드릴 비트(1018)는 (도시되지 않은) 드릴에 연결될 수 있다. 제2 센서(1120)는 유선 또는 무선 중 어느 한쪽으로 제어 유닛(1112)에 연결될 수 있다. 필드 발생기(1114)는 랜드마크 식별자(1116) 내에 또는 상에 포함될 수 있고, 이러한 경우에, 제2 센서(1120)가 생략될 수 있다.

프로브(1129)는 와이어(1130), 테이프(1134) 및 스톱(1136)을 포함할 수 있다. 아래에서 설명되는 것과 같이, 프로브는 또한 구조 면에서 더욱 일체형일 수 있다. 테이프(1134)는 일부 실시예에서 골수강내 네일(1124)의 삽관부 내로 위치될 때에 테이프를 배향시키는 것을 돕는 직사각형 기하 형상을 가질 수 있다. 와이어(1130)는 테이프(1134)에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 예컨대, 이것은 접착제 또는 체결구의 사용을 통해 성취될 수 있다. 제1 센서(1126)가 유선 또는 무선 중 어느 한쪽으로 제어 유닛(1112)에 연결된다. 제1 센서(1126)는 와이어(1130)의 사용을 통해 연결된다. 일부 실시예에서, 분리 가능한 커넥터가 사용될 수 있다. 제1 센서(1126)는 테이프(1134)의 말단 단부에 연결될 수 있고, 스톱(1136)은 테이프(1134)의 근접 단부에 연결될 수 있다. 스톱(1136)은 센서(1126)의 배치를 제어하는 데 사용될 수 있다. 테이프(1134)가 고정된 길이이고 삽입 핸들의 단부로부터 랜드마크(1128)까지의 거리가 알려져 있으면, 제1 센서(1126)의 반복 가능한 배치가 성취될 수 있다. 테이프(1134)는 센서(1126)가 랜드마크(1128)에 인접하거나 랜드마크(1128)로부터 오프셋된 상태로 랜드마크(1128)와 정렬될 정도로 충분한 길이로 형성될 수 있다.

사용 시에, 골수강내 네일(1124)이 뼈(100) 내로 위치된다. 삽입 핸들(1122)은 골수강내 네일(1124)에 부착될 수 있다. 프로브(1129)는 스톱(1136)이 삽입 핸들(1122)과 결합될 때까지 삽입 핸들(1122)을 통해 그리고 골수강내 네일(1124) 내로 삽입된다. 하나의 특정 실시예에서, 와이어(1130)는 제어 유닛(1112)에 연결되고, 센서(1126, 1120, 1132)는 제어 유닛(1112)을 사용하여 교정된다. 프로브(1129)는 교정 후에 제거될 수 있다. 프로브가 제거되면, 제3 센서(1132) 및/또는 제4 센서(1139) 및 변환 행렬이 제2 센서(1120) 그에 따라 타겟터(1116)의 상대 위치를 식별하는 데 사용될 수 있다. 선택 사항으로, 사용자는 우선 각각의 골수강내 네일의 근접 단부를 로킹하는 데 나사 등의 천자 요소를 사용할 수 있다. 조작자는 랜드마크(1128)를 식별하는 데 랜드마크 식별자(1116) 및 제1 센서(1126)를 사용한다. 예컨대, 골수강내 네일 고정의 경우에, 수술의는 천자 요소의 배치를 위해 블라인드 천자 구멍을 식별하여 구멍을 천공하는 데 랜드마크 식별자(1116)를 사용한다.

도30은 랜드마크를 식별하는 데 이 시스템을 사용하는 제1 방법을 도시하고 있다. 이 방법은 단계 1210에서 시작된다. 단계 1212에서, 센서가 네일 내에 위치된다. 단계 1214에서, 삽입 핸들이 네일에 연결되고, 드롭이 삽입 핸들에 부착된다. 단계 1216에서, 제어 유닛이 센서에 연결된다. 단계 1218에서, 센서가 교정된다. 단계 1220에서, 센서가 구멍과 정렬된다. 단계 1222에서, 센서 위치가 제어 유닛의 사용을 통해 기록된다. 단계 1224에서, 센서가 네일로부터 제거된다. 단계 1226에서 네일이 뼈 내에 매식된다. 단계 1228에서, 구멍이 타겟터를 사용하여 천공된다. 이 방법은 단계 1230에서 종료된다.

도31은 랜드마크를 식별하는 데 이 시스템을 사용하는 제2 방법을 도시하고 있다. 단계 1310에서, 추적 시스템이 온(on)된다. 단계 1312에서, 골수강내 네일이 뼈 내로 삽입된다. 단계 1314에서, 프로브(1129)가 프로브(1129)의 길이를 따라 이격된 스톱(1136) 및 디텐트를 사용하여 소정 위치 및 배향으로 골수강내 네일 내로 삽입된다. 단계 1316에서, 골수강내 네일이 말단부에 앞서 근접부에서 로킹될 것이 필요한 지의 결정이 수행된다. 예이면, 단계 1326에서, 드롭이 네일에 부착된다. 단계 1328에서, 프로브와 드롭 사이의 오프셋이 계산된다. 바꿔 말하면, 변환 행렬이 생성된다. 대체예에서, 드롭이 골수강내 네일에 연결되지 않고, 그 대신에 삽입 핸들 내에 장착되는 센서가 오프셋을 계산하는 데 사용된다. 단계 1330에서, 프로브가 네일로부터 제거된다. 단계 1334에서, 네일이 근접부에서 로킹된다. 이것은 랜드마크 식별자 및 기계식 지그의 사용을 통해 또는 수동 조작에 의해 성취될 수 있다. 단계 1336에서, 랜드마크 식별자가 드릴을 타겟팅하는 데 사용된다. 단계 1338에서, 말단 나사를 위한 구멍이 천공된다. 단계 1340에서, 골수강내 네일이 말단부에서 로킹된다. 반면에, 먼저 말단부에서 로킹될 것이 결정되면, 단계 1318에서, 랜드마크 식별자 및 프로브가 드릴 비트를 타겟팅하는 데 사용된다. 단계 1320에서, 말단 나사를 위한 구멍이 천공된다. 단계 1322에서, 골수강내 네일이 말단부에서 로킹된다. 단계 1324에서, 프로브가 골수강내 네일로부터 제거된다. 단계 1324에서, 골수강내 네일이 근접부에서 로킹된다. 이것은 랜드마크 식별자 및 기계식 지그의 사용을 통해 또는 수동 조작에 의해 성취될 수 있다.

도32는 드릴 비트 배치의 깊이를 측정하는 시스템을 도시하고 있다. 이 시스템(1400)은 고정부(1410) 및 활주부(1412)를 포함할 수 있다. 고정부(1410) 및 활주부(1412)는 상대 운동을 감지할 수 있는 용량성 어레이이다. 서로에 대해 선형 관계로 고정부(1410) 및 활주부(1412)를 이동시키는 것은 이동된 거리를 해석 및 결정하는 데 사용될 수 있는 전압 변동을 유발한다. 일부 실시예에서, (도시되지 않은) 전자 측정 회로 및 활주부(1412)는 랜드마크 식별자 내부측에 수납될 수 있고, 드릴 비트는 고정부(1410) 및 활주부(1412)가 서로에 선형으로 매우 밀접하도록 외부 표면을 따라 고정부(1410)를 갖도록 특별히 구성될 수 있다. 드릴 비트 고정부(1410)의 선형 이동은 거리 측정치로서 전자 측정 회로에 의해 해석되는 수용 활주부(1412) 내의 전압을 유도한다. 거리 측정치는 제어 유닛으로 보내질 수 있고 및/또는 모니터 상에 표시될 수 있다. 용량성 센서는 습기에 매우 민감하고, 그에 따라 일부 실시예는 체액 등의 액체가 고정부(1410)와 활주부(1412) 사이에서 이동되는 것을 방지하도록 실시될 수 있다. O-링 또는 어떤 다른 유사한 형태의 와이프(wipe)가 실질적으로 습기가 없는 상태로 드릴 비트를 유지하도록 랜드마크 식별자 내에 합체될 수 있다.

도33a 및 도33b는 드릴 비트 배치의 깊이를 측정하는 또 다른 시스템을 도시하고 있다. 이 시스템(1500)은 반사 코드 휠 또는 스트립(reflective code wheel or strip)(1510), 렌즈(1512) 및 인코더(encoder)(1514)를 포함할 수 있다. 렌즈(1512)는 코드 스트립(1510)의 바 상으로 광을 포커싱한다. 코드 스트립(1510)이 회전됨에 따라, 각각 창 및 바에 의해 생성되는 명부 및 암부의 교대 패턴이 인코더(1514)의 광다이오드 상에 출현된다. 인코더(1514)는 이러한 패턴을 코드 스트립 선형 이동을 나타내는 디지털 출력으로 변환한다. 인코더는 아바고 테크놀로지즈(Avago Technologies)(미국, 캘리포니아, 산 호세, 트림블 로드 350 W)로부터 이용 가능한 아바고 테크놀로지즈 AEDR-8300 반사 광학 인코더이다. 대체예에서, 아바고 테크놀로지즈 ADNS-5000 원 칩 USB LED-계열 내비게이션 시스템이 사용될 수 있다. 인코더 및 그 지원 전자 장치는 그 입력 영역이 랜드마크 식별자 삽관부 내의 "창"을 향해 배향되도록 랜드마크 식별자 내부측에 장착될 수 있다. 어두운 색상의 동심 링 또는 밝은 반사 링 등의 마킹이 인코더에 대한 비트의 가시성을 향상시키도록 드릴 비트에 추가될 수 있다. 이들 마킹은 또한 측정을 위한 출발 영점을 표시하는 데 사용될 수 있다. 드릴 비트가 랜드마크 식별자 내에서 선형으로 이동됨에 따라, 인코더가 드릴 비트의 이동을 측정한다. 거리 측정치는 제어 유닛으로 보내질 수 있고 및/또는 모니터 상에 표시될 수 있다.

도34는 드릴 깊이 측정을 위한 또 다른 시스템을 도시하고 있다. 이 시스템(1600)은 선형 가변 차동 변압기(LVDT: Linear Variable Differential Transformer)(1612)를 이용한다. LVDT는 선형 변위를 측정하는 데 사용되는 일종의 전기 변압기이다. LVDT(1612)는 도시된 실시예에서 랜드마크 식별자인 튜브(1610) 주위에 단부-대-단부 방식으로 위치되는 복수개의 솔레노이드 코일(1618)을 포함할 수 있다. 도34에서, 중심 코일은 1차 코일이고, 외부의 2개의 코일은 2차 코일이다. 드릴 비트 등의 원통형 강자성 코어(1610)가 튜브의 축을 따라 활주된다. 교류 전류(1614)가 1차 코일을 통해 공급되고, 그에 의해 전압이 1차 코일과 그 상호 인덕턴스에 비례하여 각각의 2차 코일 내에 유도되게 한다. 픽업 센서(pickup sensor)(1616)가 (그 이동 한계까지) 코어에 의해 이동된 거리에 비례하는 출력 전압의 크기를 측정한다. 전압의 위상은 변위의 방향을 지시한다. 활주 코어가 튜브의 내부측과 접촉되지 않기 때문에, 활주 코어가 마찰 없이 이동될 수 있고, 그에 의해 LVDT를 상당히 신뢰 가능하게 한다. 활주 또는 회전 접촉의 부존재는 LVDT가 환경에 대해 완전히 밀봉되게 한다. 거리 측정치는 제어 유닛으로 보내질 수 있고 및/또는 모니터 상에 표시될 수 있다.

도35-도37은 삽입 핸들(1700)(도35) 및 조정 가능한 스톱(1800)(도37-도38)을 도시하고 있다. 삽입 핸들(1700)은 단부 부분(1712)에서 (도시되지 않은) 골수강내 네일 등의 임플란트에 연결되는 스템(stem)(1710)을 포함한다. 삽입 핸들(1700)은 드롭 즉 근접 타겟팅 장치 또는 어떤 다른 기구 또는 장치로의 부착을 위한 신속 커넥트(quick connect)(1716)를 포함할 수 있다. 삽입 핸들은 구멍 및/또는 정렬 특징부를 포함할 수 있는 상부 부분(1714)을 포함할 수 있다. 조정 가능한 스톱(1800)은 슬롯(1810), 정렬 부재(1812) 및 체결구 구멍(1814)을 포함할 수 있다.

도35-도37에서, 조정 가능한 스톱(1800)은 핸들(1700)의 상부 부분(1714)에 제거 가능하게 부착될 수 있다. 조정 가능한 스톱은 삽입 핸들(1700)과 일체로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 조정 가능한 스톱은 삽입 핸들(1700)에 영구적으로 부착될 수 있다. 정렬 부재(1812)는 조정 가능한 스톱의 회전을 방지하도록 상부 부분의 정렬 특징부 내에 끼워진다. (도시되지 않은) 체결구가 삽입 핸들(1700)에 조정 가능한 스톱을 부착하도록 체결구 구멍(1814)을 통해 위치될 수 있다. 테이프(1034, 1134)는 슬롯(1810)을 통해, 스템(1710)을 통해 그리고 골수강내 네일 삽관부 내로 위치될 수 있다. 슬롯(1810)은 그 삽입을 돕도록 또는 테이프의 회전을 방지하도록 테이프 및/또는 프로브(1129)의 기하 형상에 정합되는 형상을 가질 수 있다. 테이프(1034, 1134) 또는 프로브(1129)는 주어진 네일 길이에 대해 적절한 깊이를 지시하는 마킹, 계단부 또는 디텐트를 포함할 수 있다. 조정 가능한 스톱(1800)은 특정 깊이에서 테이프(1034, 1134)를 임시로 로킹하는 (도시되지 않은) 로킹 기구를 포함할 수 있다. 그 가장 간단한 형태로, 로킹 기구는 테이프(1034, 1134)와 마찰 결합되는 체결구일 수 있다.

도38은 랜드마크를 식별하는 시스템을 교정하는 방법을 도시하고 있다. 교정은 정확성을 위해 필요하다. 이 방법은 시스템에 전력을 공급하는 단계를 포함할 수 있는 단계 1900에서 시작된다. 단계 1910에서, 프로브 및 랜드마크 식별자가 존재한다면 패키징으로부터 제거되고, 스캐닝된다. 드롭이 또한 스캐닝된다. 스캐닝은 바 코드 리더를 사용하여 바 코드를 읽는 단계를 포함할 수 있다. 스캐닝은 단계 1912에서 이 시스템이 검색 테이블로부터 바 코드에 대응하는 오프셋 센서 수치를 검색하게 한다. 검색 테이블은 로컬 영역 네트워크 또는 인터넷 등의 네트워크를 통해 접근될 수 있다. 대체예에서, 프로브 및 랜드마크 식별자는 일련 번호 또는 다른 고유 식별자를 포함할 수 있고, 고유 식별자는 오프셋 센서 수치를 검색하는 데 검색 테이블과 연계하여 사용된다. 오프셋 센서 수치는 단계 1914에서 시스템의 로컬 메모리 내에 저장된다. 단계 1916에서, 사용자가 임플란트에 대해 프로브를 위치시키고, 단계 1916에서의 랜드마크 식별자를 사용하여 랜드마크를 추적하려고 시도한다. 단계 1918에서, 교정이 정확한 지의 결정이 수행된다. 그렇다면, 방법이 단계 1920에서 종료된다. 그렇지 않으면, 새로운 오프셋 수치가 단계 1912에서 검색된다.

도39는 랜드마크 식별자, 필드 발생기 및 드릴 슬리브를 결합한 실시예를 도시하고 있다. 휴대용 랜드마크 식별자(2016)는 적절한 전자기장 또는 전자기장들을 생성하는 1개 이상의 유도 코일 또는 다른 요소를 포함할 수 있는 (도시되지 않은) 전자기장 발생기를 수납한다. 전자기장 발생기는 고압 살균 처리 가능한 재료 내에 또는 고압 살균 처리 가능한 재료 상에 장착되고, 용이하게 살균 처리될 수 있고 공구와 제거 가능하게 결합 가능한 실리콘 하우징 본체(2018) 내에 포위된다. 랜드마크 식별자(2016) 내에서의 유도 코일 또는 요소의 상대 배향 및 위치는 전자기장 또는 전자기장들의 품질과 강도 사이의 균형, 센서와의 그 상호 작용 그리고 식별자(2016)의 중량, 크기, 형태 인자 및 인체 공학을 최적화하도록 선택될 수 있다. (도시되지 않은) 적어도 3개의 유도 코일이 고압 살균 처리 가능한 재료 내에 또는 고압 살균 처리 가능한 재료 상에 장착될 수 있다.

고압 살균 처리 가능한 재료는 고압 살균 처리 가능한 재료, 내부 구성 요소 또는 동작 성능의 열화 없이 랜드마크 식별자(2016)가 다수회만큼 살균 처리 또는 고압 살균 처리되게 한다. 예컨대, 하우징(2018)은 코일 및/또는 다른 전자기장 발생 구성 요소가 장착되는 내부 본체 또는 장착 구조물(도시되지 않음)을 포함한다. 내부 본체는 발생된 전자기장을 역으로 간섭하지 않고 고압 살균 처리를 포함하는 살균 처리 공정이 적용될 수 있는 재료로 형성된다. 예컨대, 내부 본체는 네마(NEMA) 그레이드 G-11 유리 보강 에폭시 적층체[베트로나이트(VETRONITE) G11] 또는 그 등가물 등의 유리-보강 에폭시 적층체로부터 형성될 수 있다. 내부 본체는 미네소타 러버 & 플라스틱스(Minnesota Rubber & Plastics)(미국, MN 55441, 미네아폴리스, 제늄 레인 N. 1100)로부터 이용 가능한 VMQ 실리콘 재료 #71385C의 오버몰딩(overmolding) 등의 제1 재료로부터 형성되는 제1 커버링(2018a)에 의해 포위된다. 하우징(2018)은 하우징(2018)의 외부 모서리에서 추가의 보호층 또는 절연층을 제공할 수 있는 제2 커버링(2018b)을 또한 포함한다. 제2 커버링(2018b)은 미네소타 러버 & 플라스틱스(미국, MN 55441, 미네아폴리스, 제늄 레인 N. 1100)로부터 이용 가능한 VMQ 실리콘 재료 #71325C의 오버몰딩 등의 제2 재료로부터 형성될 수 있다. 하우징(2018)은 내부 본체를 통과하고 1개 이상의 부착 가능한 구성 요소와 결합되는 커플링 부재(2018c)를 또한 포함한다. 커플링 부재(2018c)는 GEHR PPSU 폴리페닐술폰 랄(RAL) 9005 블랙[솔베이 라델(Solvay Radel) R-5500] 또는 그 등가물과 같은 폴리술폰으로부터 형성될 수 있고, 제1 커버링(2018a)에 의해 적어도 부분적으로 커버될 수 있다.

도39에 도시된 특정 랜드마크 식별자(2016)는 제거 가능한 드릴 슬리브 부착부(2020) 그리고 톱니형 팁(2024)을 갖는 드릴 슬리브(2022)를 또한 포함할 수 있지만, 상이한 구성 요소 및 구성이 다른 곳에서 언급된 것과 같이 포함될 수 있다. 슬리브 부착부(2020) 및 드릴 슬리브(2022)는 단일 유닛, 또는 접착제 또는 당업자에게 공지된 다른 연결 수단에 의해 서로에 연결되는 별개의 유닛으로서 형성될 수 있다. 설명 목적을 위해, 도39에 도시된 슬리브(2022)는 드릴 슬리브이지만, 슬리브는 또한 나사 드라이버 슬리브 또는 수술의에 의해 선택되는 것과 같은 다른 슬리브 등의 더 큰 크기의 슬리브, 또는 여기에서 개시된 것과 같은 다른 구성 요소일 수 있다. 슬리브 또는 다른 구성 요소를 교환하기 위해, 수술의는 슬리브 부착부를 나사 결합 해제하고, 선택된 또 다른 슬리브 부착부 및 그 대응 슬리브로 슬리브를 교체한다.

도9에 도시된 랜드마크 식별자(18)와 달리, 도39-도40에 도시된 랜드마크 식별자(2016)는 전체 공간(전자기장이 발생되는 영역)의 원점이 랜드마크 식별자(2016) 내에 한정될 수 있기 때문에 도9에 도시된 제2 센서(20)를 요구하지 않는다. 전체 공간 좌표 시스템의 하나의 축이 드릴 슬리브 또는 다른 구성 요소(2022)의 길이 방향 축일 수 있다. 이러한 상황에서, 전체 공간 좌표 시스템의 다른 2개의 축은 길이 방향 축에 그리고 서로에 직각인 평면에 의해 한정될 수 있다. 랜드마크 식별자(2016) 내로 필드 발생기를 합체하는 것은 랜드마크 식별자가 국부 작업 공간(나사 배치를 위해 타겟팅될 임플란트 구멍 등의 랜드마크를 포함할 수 있는 영역) 내로 진입될 수 있고 그에 의해 더 작은 전자기장을 요구하기 때문에 필드 발생기의 크기를 더 작게 한다는 장점을 갖는다. 전체 공간 및 국부 작업 공간은 그 필드 발생기를 갖는 랜드마크 식별자(2016)가 (도시되지 않은) 랜드마크, 임플란트 또는 프로브의 부근 내로 진입될 때에 동일해지거나 적어도 공간적으로 더 근접하게 대응한다. 전자기장 크기 요건이 더 작기 때문에, 필드 발생기 내의 유도 코일이 더 작아질 수 있고, 이것은 휴대용 필드 발생기의 크기 및 중량을 감소시켜 휴대용으로 저 적합하게 한다. 광은 전력이 랜드마크 식별자/필드 발생기/드릴(2016)로 공급 중인 것을 사용자에게 지시하도록 영역(2025) 등의 랜드마크 식별자/필드 발생기/드릴(2016)의 영역 내에 제공될 수 있다. 도41에서, 드릴 슬리브(2022)가 제거되었고, 랜드마크 식별자(2016)가 뼈에 임플란트를 고정하는 나사 드라이버(2100)와 결합되었다. 도41에 도시된 것과 같이, 랜드마크 식별자(2016)의 하우징(2018)은 사용자가 랜드마크 식별자(2016) 주위에 손을 편안하게 위치시키게 하는 손가락 배치를 위한 1개 이상의 오목부(2018d)를 포함할 수 있다. 도41에 도시된 실시예에서, 6개의 오목부가 있다. 추가예에서, 하우징(2018)의 외부 표면의 질감 및 치수는 사용자가 하우징(2018)을 편안하게 그리고 확실하게 파지하게 하도록 구성될 수 있다. 추가예에서 또는 대체예에서, 랜드마크 식별자(2016)는 공구에 부착될 수 있고, 예컨대 나사 드라이버(2100)의 하우징에 부착될 수 있다.

필드 발생기를 수납하는 도39의 랜드마크 식별자(2016)를 위한 재료 선택은 다수회의 고압 살균 처리 사이클 후의 중량 및 안정성에 대해 최적화될 수 있다. 임의의 고압 살균 처리 가능한 재료가 사용될 수 있고, 재료는 바람직하게는 전자기장과의 간섭을 피하거나 최소화하도록 비자성 또는 약자성이다. 예시의 재료는 세라믹; 폴리프로필렌(PP), 폴리프로필렌 공중합체(PPCO), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA 또는 아크릴 수지), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE), 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE), 플루오로 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리에테르 이미드(PEI), 퍼플루오로알콕시(PFA), 폴리케톤(PK), 폴리페닐렌 산화물(PPO), 폴리술폰(PSF), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 실리콘 또는 열가소성 탄성 중합체(TPE) 등의 고압 살균 처리 가능한 중합체; 그리고 위의 재료의 조합을 포함하는 당업자에게 자명한 다른 고압 살균 처리 가능한 재료를 포함한다.

도42는 또 다른 삽입 핸들(2122), 조정 가능한 스톱(1801), 프로브(2129) 그리고 프로브(2129)의 본체(2129a) 내에 또는 상에 위치되는 센서(2126)를 도시하고 있다. 삽입 핸들(2122)은 골수강내 네일 등의 정형외과 임플란트에 제거 가능하게 부착된다. 프로브(2129)는 케이블(2130) 그리고 골수강내 네일 또는 다른 임플란트의 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용되는 프로세서로의 연결을 위한 커넥터(2131)를 포함한다. 프로브(2129)는 케이블(2130)에 가해지는 인장력이 센서(2126) 및/또는 센서(2126)와 케이블(2130) 사이의 전기 연결을 손상시키는 것을 방지하도록 본체(2129a)에 케이블(2130)을 고정하는 파지부(2132)를 또한 포함한다. 조정 가능한 스톱(1801) 및 대체예의 스톱(1803)이 또한 도43 및 도44에 도시되어 있다. 스톱(1801) 및 스톱(1803)은 푸시 버튼 작동기(1802)를 각각 포함한다. 스톱(1801)은 삽입 핸들에 스톱(1801)을 부착하는 나사산 볼트(1807)를 회전시키는 데 사용되는 섬 휠(thumb wheel)(1806)을 포함하고, 한편 스톱(1803)은 나사산 볼트(2531)(도58)에 또한 연결되는 노브 클램프(knob clamp)(1804)를 포함한다. 프로브(2129)에는 정확한 위치에 프로브(2129) 및 센서(2126)를 위치시킬 때에 사용자를 돕는 디텐트 또는 마킹이 제공될 수 있다.

이 시스템은 고려된 특정 수술 접근법에 따라 스톱(1801, 1803) 등의 상이한 스톱을 포함할 수 있다. 예컨대, 골수강내 네일의 후진 배치(retrograde placement)의 경우에서의 수술 접근법은 스톱(1801)을 이용할 수 있고, 반면에 골수강내 네일의 전진 배치(antegrade placement)의 경우에서의 수술 접근법은 스톱(1803)을 이용할 수 있다. 다른 수술 접근법은 다른 변형예를 요구할 수 있다.

이제부터, 도45를 참조하면, 조정 가능한 스톱(1803), 삽입 핸들(2123) 및 프로브(2129)가 골수강내 네일(2125)에 부착되는 조립된 구성으로 도시되어 있다. 삽입 핸들(2123)의 말단 부분(2124)이 골수강내 네일(2125)의 근접 헤드(2126)에 부착된다. 삽입 핸들(2123)은 (도시되지 않은) 삽관 볼트의 사용을 통해 골수강내 네일(2125)에 연결된다. 대체예에서, 삽입 핸들(2123)은 신속-연결 기구 또는 다른 부착 장치를 사용하여 골수강내 네일(2125)에 연결될 수 있다.

조정 가능한 스톱(1803)은 삽입 핸들(2123)의 근접 표면(2127)에 부착된다. 조정 가능한 스톱(1803)은 스톱(1803)이 삽입 핸들(2123)에 연결될 때에 스톱(1803)이 3개의 자유도 내에서 삽입 핸들(2123)에 대해 위치 또는 고정되도록 된 상보성 결합 부분을 갖는다. 프로브(2129)는 조정 가능한 스톱(1803)의 구멍(1805)을 통해, 삽입 핸들(2123)의 말단 부분(2124)을 통해, 삽관 볼트를 통해 그리고 골수강내 네일(2125)의 (도시되지 않은) 삽관부 내로 삽입된다. 프로브(2129)는 (도시되지 않은) 말단부에 인접하여 위치된 센서(2126)(도42)를 포함한다. 센서(2126)(도42)는 센서(2126)(도42)로부터 (도시되지 않은) 제어 유닛으로 신호를 전송하도록 커넥터(2131)를 포함하는 케이블(2130)에 전기적으로 연결된다.

도46은 골수강내 네일(2155)에 부착되는 조립된 구성으로 조정 가능한 스톱(1801), 삽입 핸들(2122) 및 프로브(2129)를 도시하고 있다. 조정 가능한 스톱(1801)은 삽입 핸들(2122) 내에 형성되는 (도시되지 않은) 나사산 연결부 내로 볼트(1807)(도43)를 나사산 결합하도록 섬 휠(1806)을 회전시킴으로써 삽입 핸들(2122)의 근접 표면(2147)에 장착된다. 조정 가능한 스톱(1801)은 스톱(1801)이 삽입 핸들(2122)에 연결될 때에 스톱(1801)이 3개의 자유도 내에서 삽입 핸들(2122)에 대해 위치 또는 고정되도록 된 상보성 결합 부분을 갖는다. 삽입 핸들(2122)의 말단 부분(2144)이 골수강내 네일(2155)의 헤드(2156)에 부착된다. 예컨대, 삽입 핸들(2122)은 (도시되지 않은) 삽관 볼트의 사용을 통해 골수강내 네일(2125)에 연결된다. 프로브(2129)는 조정 가능한 스톱(1801)의 구멍(1808)을 통해, 삽입 핸들(2122)의 말단 부분(2144)을 통해, 삽관 볼트를 통해 그리고 골수강내 네일(2155)의 헤드(2156) 내로 삽입된다.

이제부터, 도47을 참조하면, 근접 타겟팅 프로브(2161) 및 말단 타겟팅 프로브(2171)가 도시되어 있다. 근접 타겟팅 프로브(2161)는 테이프 본체(2163) 그리고 본체(2163)의 기준 지점(R1)으로부터 소정 거리(D1)에서 테이프 본체(2163) 내에 또는 상에 배치되는 센서(2165)를 포함한다. 근접 타겟팅 프로브(2161)는 프로브(2161)가 도46의 골수강내 네일(2155) 등의 정형외과 임플란트의 근접 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용될 것을 지시하는 색상-코딩 파지부(2167) 그리고 센서(2165)로부터 (도시되지 않은) 제어 유닛으로 신호를 운반하는 케이블(2169)을 또한 포함한다. 말단 타겟팅 프로브(2171)는 근접 타겟팅 프로브(2161)의 본체(2163)보다 긴 테이프 본체(2173)를 포함한다. 센서(2175)가 본체(2173)의 기준 지점(R2)으로부터 제2 소정 거리(D2)에서 테이프 본체(2173) 내에 또는 상에 포함된다. 말단 타겟팅 프로브(2171)는 파지부(2167)와 상이한 색상이고 프로브(2171)가 도46의 골수강내 네일(2155) 등의 정형외과 임플란트의 말단 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용될 것을 지시하는 색상-코딩 파지부(2177)를 또한 포함한다. 케이블(2179)이 센서(2175)로부터 (도시되지 않은) 제어 유닛으로 신호를 전송하도록 포함된다. 근접 타겟팅 프로브(2161)의 테이프 본체(2163) 및/또는 말단 타겟팅 프로브(2171)의 테이프 본체(2173)는 일부 실시예에서 골수강내 네일의 삽관부 내로 위치될 때에 테이프 본체를 배향시키는 것을 돕는 직사각형 기하 형상을 가질 수 있다. 타원형, 정사각형 또는 원형 기하 형상이 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 테이프 본체(2163) 및 테이프 본체(2173)는 중공 금속 튜브일 수 있다. 색상-코딩 파지부 대신에, 일부 실시예에서, 센서(2165, 2175)는 교정 오프셋 수치를 저장하고 또한 프로브가 근접 또는 말단 타겟팅 중 어느 것에 사용될 지를 식별하는 식별자를 저장하는 프로그래밍 가능한 판독-전용 메모리(PROM) 마이크로칩에 각각 연결된다. 이러한 방식으로, 센서(2165, 2175)의 양쪽 모두가 도51의 프로세서(2327) 등의 프로세서에 연결될 때에, 프로세서가 고려된 타겟팅의 형태를 자동적으로 식별하고, 디스플레이(2326) 등의 디스플레이 장치 상에 이러한 정보를 표시할 수 있다.

테이프 본체(2163) 및 테이프 본체(2173)는 정형외과 임플란트의 삽관부의 벽에 대해 테이프 본체(2163) 및 테이프 본체(2173)의 적어도 일부를 편의시키는 1개 이상의 벤드를 포함할 수 있다. 삽관부의 벽에 대해 테이프 본체의 일부를 편의시키는 것은 랜드마크에 대해 센서(2165, 2175)를 위치시키는 반복성을 증가시킨다. 대체예에서, 프로브(2161 및/또는 2171)는 삽관부 내에서의 센서의 적절한 위치가 반복 가능하게 성취될 수 있도록 골수강내 네일 또는 프로브가 사용되도록 의도되는 다른 임플란트의 삽관부의 치수와 대략 동일한 치수를 갖도록 형성될 수 있다.

도48을 참조하여 그리고 도47에 도시된 한 쌍의 프로브에 대한 대체예로서, 타겟팅 프로브(2181)가 정형외과 임플란트의 말단 및 근접 랜드마크의 양쪽 모두를 타겟팅하는 데 사용될 수 있다. 프로브(2181)는 튜브형이고, 스테인리스강 등의 비자성 재료로부터 제조된다. 프로브(2181)는 테이프 본체(2183), 테이프 본체(2183)의 말단 부분 내에 배치되는 제1 센서(2185) 그리고 테이프 본체(2183)의 근접 부분 내에 배치되는 제2 센서(2186)를 포함한다. 제1 센서(2185)는 노치 또는 디텐트로서 형성될 수 있는 본체(2183)의 기준 지점(R3)으로부터 소정 거리(D3)에 위치되고, 제2 센서는 기준 지점(R3)으로부터 제2 거리(D4)에 위치된다.

사용 시에, 제1 센서(2185)가 골수강내 네일의 말단 로킹 구멍 등의 정형외과 임플란트의 말단 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용되고, 제2 센서(2186)가 정형외과 네일의 근접 로킹 구멍 등의 정형외과 임플란트의 근접 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 프로브(2181)의 구성은 제2 센서(2186)의 추가로 말단 타겟팅 프로브(2171)(도47)와 유사할 수 있다. 프로브(2181)는 말단 타겟팅 프로브(2171)와 구별 가능하도록 그리고 프로브(2181)가 임플란트의 말단 및 근접 랜드마크의 양쪽 모두를 타겟팅하는 데 사용될 수 있다는 것을 지시하도록 색상-코딩될 수 있는 파지부(2187)를 또한 포함한다. 위에서 논의된 것과 같이, 센서(2185, 2186)는 임플란트의 랜드마크에 대한 랜드마크 식별자(2016) 등의 랜드마크 식별자의 위치를 결정하는 데 사용되는 기준 수치를 저장하는 PROM 또는 다른 저장 장치에 각각 연결될 수 있다. PROM은 또한 수용된 신호가 말단 센서(2185) 또는 근접 센서(2186) 중 어느 것에 의해 발생되는 지를 프로세서가 결정하게 하는 식별자를 저장한다.

또 다른 대체예의 프로브(2191)가 도49에 도시되어 있다. 프로브(2191)는 하우징(2192) 그리고 하우징(2192) 내에 나선형으로 권취될 수 있는 후퇴 가능한/연장 가능한 본체(2193)를 포함한다. 본체(2193) 내에 배치되는 센서(2195)가 임플란트의 근접 랜드마크를 타겟팅하도록 제1 위치(P1)에 위치될 수 있고, 임플란트의 말단 랜드마크를 타겟팅하도록 제2 위치(P2)에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 본체(2193)는 하우징으로부터 연장될 때에 대체로 직선형 형상을 유지하기 쉬운 오목한 금속 스트립으로서 형성될 수 있지만, 또한 하우징(2192) 내에서 나선형으로 권취될 수 있다. 예컨대, 본체(2193)는 펴질 때에 대체로 직선형 배향을 유지하도록 스프링 금속 밴드 내에 장력을 생성하고 장력이 완화될 때에 하우징(2192) 내에 나선형으로 권취되는 적층 가요성 스테인리스강 쌍안정 스프링 밴드로 구성될 수 있다. 그러나, 탄성 플라스틱 또는 고무 튜브 또는 시트를 포함하는 다른 종류의 재료가 본체를 형성하는 데 사용될 수 있다. 또 다른 대체예는 인접한 튜브 세그먼트 내에서의 활주에 의해 연장 및 후퇴될 수 있는 튜브의 장착 세그먼트로부터 본체(2192)를 형성하는 것이다. 프로브(2191)는 회전식 인코더, 광학 장치, 또는 하우징(2192)으로부터 현재에 연장 중인 본체(2193)의 길이를 결정하는 다른 측정 장치 또는 방법을 포함할 수 있다. 결정된 길이는 센서(2195)가 제1 위치(P1) 또는 제2 위치(P2) 등의 요구된 위치에 위치되어 있는 지를 결정하는 데 사용될 수 있다.

이제부터, 도50을 참조하면, 조정 가능한 스톱(1801)은 대체예의 삽입 핸들(2210)에 장착된다. 삽입 핸들(2210)은 (도46에 또한 도시된) 골수강내 네일(2155)의 헤드(2156)와 결합되는 본체(2211)를 포함한다. 예로서, (도시되지 않은) 삽관 볼트가 헤드(2156)에 삽입 핸들(2210)을 연결하는 데 사용될 수 있다. 삽입 핸들(2210)은 근접 로킹 구멍(2157) 등의 네일(2155)의 근접 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용되는 센서(2213)를 포함한다. 센서(2213)는 삽입 핸들이 네일(2155)에 부착될 때에 근접 로킹 구멍(2157)로부터 소정 거리(D5)에서 본체(2211) 내에 또는 상에 위치된다. 센서는 수동식일 수 있거나, (도시되지 않은) 내부 배터리 또는 (도시되지 않은) 외부 전원에 의해 전기적으로 작동될 수 있다. 센서(2213)는 외부 구획부(2216) 등의 본체(2211)와 일체형인 구획부 내에 장착될 수 있다. 대체예에서, 센서(2213)는 도51에 도시된 내부 구획부(2213a) 내에 위치될 수 있다. 삽입 핸들(2210)은 플라스틱으로 제조되지만, 다른 재료가 대체예에서 사용될 수 있다.

조정 가능한 스톱(1801)은 말단 구멍(2159)(도51) 등의 네일(2155)의 말단 랜드마크를 타겟팅하도록 프로브(2129)(도46) 등의 프로브와 사용된다. 위에서 설명된 것과 같이, 조정 가능한 스톱(1801)은 프로브가 삽입 핸들(2210)을 통과하여 네일(2155)의 삽관부(2155a)(도51) 내로 삽입되게 하는 (도시되지 않은) 삽입 핸들(2210)의 길이 방향 관통 구멍과 정렬되는 나사산 보어(2215)와 결합되는 볼트(1807)(도43)에 의해 삽입 핸들(2210)에 부착될 수 있다. 조정 가능한 스톱(1801)은 조정 가능한 스톱(1801)과 삽입 핸들(2210) 사이에서의 회전을 방지하도록 본체(2211)와 결합되는 암(1809)을 또한 포함한다.

도시되어 있지 않지만, (도45에 도시된) 조정 가능한 스톱(1803)이 또한 임플란트의 근접 랜드마크를 타겟팅하는 매설된 센서를 포함하는 삽입 핸들과 사용될 수 있다.

사용 시에, 골수강내 네일(2155) 등의 정형외과 임플란트가 뼈 내로 매식된다. 삽입 핸들(2210)이 매식 전에 또는 매식 후에 정형외과 임플란트에 연결될 수 있다. 그 후에, 랜드마크 식별자가 정형외과 임플란트의 근접 랜드마크의 타겟팅에 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 말단 랜드마크가 근접 랜드마크에 앞서 타겟팅된다. 이전과 같이, 삽입 핸들(2210)이 매식 전에 또는 매식 후에 정형외과 임플란트에 연결될 수 있다. 스톱(1801) 또는 스톱(1803)이 삽입 핸들(2210)에 연결된다. 프로브가 스톱 내로, 삽입 핸들(2210)을 통해 그리고 네일(2155) 등의 정형외과 임플란트 내로 삽입된다. 말단 랜드마크가 타겟팅되고, 천자 요소가 정형외과 임플란트를 보유하도록 말단 랜드마크 내에 위치되고, 프로브가 제거되고, 그 다음에 근접 랜드마크가 타겟팅된다.

이제부터, 도51을 참조하면, 정형외과 임플란트의 블라인드 랜드마크를 타겟팅하는 시스템(2300)이 도시되어 있다. 이 시스템(2300)은 조정 가능한 스톱(1801), 프로브(2171) 그리고 골절부(F)를 포함하는 뼈(B) 내에 매식되는 골수강내 네일(2155)에 조립 및 연결되는 삽입 안내부(2210)를 포함한다. 골수강내 네일(2155)은 골수강내 네일(2155)을 통해 연장되고 (도시되지 않은) 로킹 체결구를 수용하도록 구성되는 말단 구멍(2159)을 포함한다. 프로브(2171)는 구멍 또는 조정 가능한 스톱(1801)을 통해, 삽입 핸들(2210)의 삽관부(2210a)를 통해 그리고 골수강내 네일(2155)의 삽관부(2155a) 내에 수용된다. 프로브(2171)는 센서(2175)가 말단 구멍(2159)으로부터 알려진 거리에 위치되도록 스톱(1801) 내에 수용된다. 알려진 거리는 센서(2175)로부터 말단 구멍(2159) 또는 다른 랜드마크까지 0 내지 약 102 ㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 알려진 거리는 약 2 ㎜ 내지 약 25 ㎜ 또는 약 3 ㎜ 내지 약 10 ㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 도시된 실시예에서, 알려진 거리는 약 5 ㎜이다.

이 시스템(2300)은 드릴 비트(2311)를 포함하는 드릴(2310) 등의 공구를 또한 포함한다. 랜드마크 식별자(2016)는 랜드마크 식별자(2016)의 위치 및 배향이 드릴(2310) 및/또는 드릴 비트(2311)의 위치 및 배향을 결정하는 데 사용될 수 있도록 드릴(2310) 및/또는 드릴 비트(2311)와 결합 가능하다. 예컨대, 랜드마크 식별자(2016)의 하우징은 드릴(2310)과의 마찰 끼움 결합부, 스트랩(strap) 또는 드릴(2310)에 랜드마크 식별자(2016)를 적어도 일시적으로 고정하는 다른 고정 기구를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 랜드마크 식별자(2016)는 드릴(2310) 또는 다른 공구와 일체형일 수 있다. 일부 실시예에서, (도시되지 않은) 드릴 슬리브는 사용자가 환자에 대해 드릴 슬리브의 팁을 위치시키게 하도록 그리고 또한 사용자가 천공을 위해 길이 방향으로 드릴 비트를 이동시키게 하도록 삽통식으로 연장 및 후퇴될 수 있다.

타겟팅 시스템(2320)은 말단 구멍(2159)에 대한 드릴 비트(2311)를 포함하는 드릴(2310) 등의 공구의 상대 위치의 지시를 수술의 등의 사용자에게 제공하도록 동작 가능하다. 타겟팅 시스템(2320)은 하우징(2321), 제1 센서 포트(2322), 제2 센서 포트(2323), 필드 발생기 포트(2324), 디스플레이 장치(2325) 및 프로세서(2327)를 포함한다. 제1 센서 포트(2322)는 타겟팅 시스템(2320)이 센서(2175)에 의해 발생되는 신호를 수용하도록 프로브(2171)의 케이블(2179)의 커넥터를 수용하도록 구성된다. 제2 센서 포트(2323)는 타겟팅 시스템(2320)이 센서(2213)에 의해 발생되는 신호를 수용하도록 삽입 핸들(2210)의 센서(2213)에 연결되는 케이블(2214)의 커넥터를 수용하도록 구성된다. 필드 발생기 포트(2324)는 타겟팅 시스템(2320)이 케이블(2019)을 거쳐 신호를 전송하여 랜드마크 식별자(2016)의 필드 발생기의 동작을 제어하도록 랜드마크 식별자(2016)의 케이블(2019)의 커넥터를 수용하도록 구성된다. 디스플레이 장치(2325)는 말단 구멍(2159), 근접 구멍(2157)(도50) 또는 또 다른 랜드마크 등의 골수강내 네일(2155)의 랜드마크의 위치 및 배향에 대한 드릴(2310)의 위치 및 배향의 표현을 포함하는 그래픽 사용자 인터페이스(2326)의 표시를 출력하도록 동작 가능하다.

프로세서(2327)는 말단 센서(2175) 및/또는 근접 센서(2213)로부터 신호를 수용하도록 그리고 수용된 신호(들)를 기초로 하여 골수강내 네일(2155)의 선택된 랜드마크에 대한 랜드마크 식별자(2016)의 현재의 위치 및 배향을 결정하도록 동작 가능하다. 예컨대, 1개 이상의 유도 전류 등의 말단 센서(2175)로부터 수용되는 신호의 특징이 센서(2175)로부터의 랜드마크 식별자(2016)의 거리 그리고 또한 랜드마크 식별자(2016)에 의해 발생되는 필드의 자기 모멘트의 배향을 결정하는 데 프로세서(2327)에 의해 사용될 수 있다. 예컨대, 센서(2175)는 전류 수치를 지시하는 신호 그리고 복수개의 유도 코일 중 어느 것이 관련된 전류 수치를 생성하는 지를 지시하는 식별자를 전송할 수 있다. 프로세서(2327)는 수용된 수치와 기준 수치 사이의 차이를 결정하도록 각각의 유도 코일과 관련되는 기준 수치와 수용된 전류 수치를 비교할 수 있다. 기준 수치는 랜드마크 식별자(2016)의 기준 필드 발생 신호, 기준 위치 및 기준 배향과 관련되는 유도 전류의 수치일 수 있다. 프로세서(2327)는 기준 필드로부터 랜드마크 식별자(2016)에 의해 발생된 자기장 면에서의 임의의 결정된 차이를 기초로 하여 기준 위치 및 배향으로부터 랜드마크 식별자(2016)의 위치 및 배향 면에서의 차이를 결정하는 데 수용된 및 기준 수치들 사이의 이들 결정된 차이를 사용한다. 랜드마크 식별자(2016)의 위치 및 배향 그리고 기준 위치 및 배향 면에서의 차이를 기초로 하여, 센서(2175)에 대한 랜드마크 식별자(2016)의 현재의 위치 및 배향이 프로세서(2327)에 의해 결정될 수 있다.

센서(2175)에 대한 랜드마크 식별자(2016)의 현재의 거리 및 배향은 말단 구멍(2159)로부터의 랜드마크 식별자(2016)의 현재의 거리 그리고 말단 구멍(2159)의 중심 관통-축에 대한 발생된 자기장의 자기 모멘트의 현재의 상대 배향을 결정하는 데 프로세서(2327)에 의해 사용된다. 예컨대, 프로세서(2327)는 말단 센서(2175)에 대한 말단 구멍(2159)의 알려진 위치 및 배향을 기초로 하여 말단 구멍(2159)에 대한 랜드마크 식별자(2016)의 현재의 거리 및 상대 배향을 결정한다. 프로세서(2327)는 또한 랜드마크 식별자(2016)의 위치에 대한 드릴(3210) 및 드릴 비트(2311)의 알려진 위치 및 배향 그리고 랜드마크 식별자(2016)에 의해 발생된 필드의 자기 모멘트를 기초로 하여 말단 구멍(2159)로부터의 드릴 비트(2311)를 포함하는 드릴(2310)의 현재의 위치 그리고 또한 말단 구멍(2159)의 중심 관통-축에 대한 드릴(2310) 및 드릴 비트(2311)의 현재의 배향을 결정한다. 랜드마크 식별자(2016)의 경우에, 드릴 비트(2311)의 길이 방향 축이 랜드마크 식별자(2016)에 의해 발생된 자기장의 자기 모멘트와 동축이다.

그래픽 사용자 인터페이스(2326)는 말단 구멍(2159)에 대한 드릴(2310) 및 드릴 비트(2311)의 결정된 현재의 위치 및 배향을 기초로 하여 또는 또 다른 랜드마크에 대한 또 다른 공구의 현재의 위치 및 배향을 기초로 하여 프로세서에 의해 발생된다. 그래픽 사용자 인터페이스(2326)는 골수강내 네일(2155)을 표현하는 골수강내 네일 이미지(2155b)를 갖고 말단 구멍(2159)을 표현하는 말단 구멍 이미지(2159a)를 갖는 제1 부분(2326a)을 포함한다. 그래픽 사용자 인터페이스(2326)의 제1 부분(2326a)은 제1 원(2331), 제2 원(2333) 그리고 제1 원(2331) 및 제2 원(2333)의 각각의 중심을 교차하는 선(2335)을 갖는 배향 지시자(2330)를 또한 포함한다. 선(2335)은 말단 구멍(2159)의 중심 관통 축에 대한 드릴 비트(2311)의 현재의 배향에 대한 도식적 설명을 사용자에게 제공한다. 구체적으로, 제1 원(2331) 및 제2 원(2333)의 양쪽 모두가 전체적으로 말단 구멍 이미지(2159a) 내에 배치될 때에, 드릴 비트(2311)의 길이 방향 축이 도51에 도시된 것과 같이 말단 구멍(2159)의 중심 관통 축과 동축이다. 그래픽 사용자 인터페이스(2326)는 골수강내 네일 이미지(2155b) 및 드릴 비트 이미지(2331b)를 갖는 제2 부분(2326b)을 또한 포함한다. 골수강내 네일(2155)에 대한 드릴 비트(2311)의 현재의 위치 및 배향은 그래픽 사용자 인터페이스(2326)의 제2 부분(2326b) 내에 도시되어 있다.

사용 시에, 프로브(2155), 삽입 핸들(2210), 조정 가능한 스톱(1801), 랜드마크 식별자(2016), 드릴(2310) 및 드릴 비트(2311)가 구성 요소들 중 1개 이상이 살균 처리되어 있지 않으면 예컨대 고압 살균 처리에 의해 살균 처리될 수 있다. 살균 처리될 때에, 프로브(2155)가 타겟팅 시스템(2320)의 제1 센서 포트(2322)와 연결되고, 삽입 핸들(2210)이 타겟팅 시스템(2320)의 제2 센서 포트(2323)와 연결된다. 프로세서(2327)는 말단 센서(2175) 및 근접 센서(2213)의 연결을 검출하고, 선택 사항으로 프로브(2155) 및 삽입 핸들(2210)의 적절한(또는 부적절한) 연결의 지시 및/또는 말단 센서(2175) 및 근접 센서(2213)의 적절한(또는 부적절한) 동작의 지시의 표시를 처리할 수 있다. 마찬가지로, 랜드마크 식별자(2016)는 필드 발생기 포트(2324)와 연결되고, 프로세서는 랜드마크 식별자(2016)의 연결을 검출할 수 있고, 랜드마크 식별자(2016)의 적절한(또는 부적절한) 연결 및/또는 랜드마크 식별자(2016)의 필드 발생기의 적절한(또는 부적절한) 동작을 표시를 처리할 수 있다. 센서(2175)는 교정 수치를 저장하고 또한 말단 타겟팅 센서로서 센서(2175)를 식별하는 식별자를 저장하는 프로그래밍 가능한 판독-전용 메모리(PROM) 마이크로칩에 연결된다. 센서가 프로세서(2327)에 연결될 때에, 프로세서(2327)가 고려된 타겟팅의 형태를 자동적으로 식별하고, 그래픽 사용자 인터페이스(2326) 상에 식별된 형태의 센서가 연결되어 있다는 지시를 표시할 수 있다.

삽입 핸들(2210)이 골수강내 네일(2155)과 결합되고, 조정 가능한 스톱(1801)이 삽입 핸들(2210)과 결합된다. 프로브(2155)가 그 다음에 조정 가능한 스톱(1801) 내에 삽입되고, 요구된 위치에 위치된다. 버튼(1802)은 프로브(2155)가 조정되게 하도록 조작되고, 버튼(1802)은 요구된 위치에 프로브(2155)를 고정하도록 해제된다. 예컨대, 프로브(2155)는 프로브(2155)의 인쇄된 마크, 디텐트 또는 다른 구조물 등의 기준 마크가 조정 가능한 스톱(1801)의 기준 부분에 대해 정확하게 위치될 때까지 삽입될 수 있다. 프로브(2155)의 위치 설정은 말단 구멍(2159)에 대한 정확한 위치에 말단 센서(2175)를 위치시킨다.

드릴 슬리브(2022)가 선택되고, 랜드마크 식별자(2016)의 드릴 슬리브 부착부(2020)와 결합된다. 예컨대, 짧은 드릴 슬리브 및 긴 드릴 슬리브 중 하나가 선택된다. 선택의 지시가 예컨대 그래픽 사용자 인터페이스(2326)의 메뉴(2326c)와의 상호 작용에 의해 타겟팅 시스템(2320)으로 입력된다. 추가예에서, 특정 골수강내 네일(2155), 삽입 핸들(2210), 조정 가능한 스톱(1801) 및/또는 프로브(2171)의 지시가 특정 골수강내 네일(2155), 삽입 핸들(2210), 조정 가능한 스톱(1801) 및/또는 프로브(2171)를 확인하도록 타겟팅 시스템(2320)에 의해 자동적으로 인식되지 않으면 타겟팅 시스템(2320)으로 입력된다.

타겟팅 시스템(2320)의 정확성은 골수강내 네일(2155)의 말단 구멍(2159) 바로 위에 랜드마크 식별자(2016)를 위치시킴으로써 골수강내 네일(2155)의 매식 전에 점검되고, 이것은 말단 구멍(2159) 내에 드릴 슬리브(2022)의 팁(2024)을 삽입함으로써 수행될 수 있다. 제2 원(2333)이 말단 구멍 이미지(2159a) 내에 보이면 그리고 선(2335)의 배향이 드릴 슬리브(2022)의 배향에 대응하면, 타겟팅 시스템(2320)은 정확하다. 타겟팅 시스템이 정확하지 않으면, 선택된 구성 요소의 입력 지시 및/또는 프로브(2171)의 위치가 점검된다. 에러가 발견되지 않으면, 타겟팅 시스템(2320)이 도52를 참조하여 아래에서 설명되는 것과 같이 재교정된다.

구성 요소가 위에서 설명된 것과 같이 조립 및 점검된 때에, 골수강내 네일(2155)이 뼈(B) 내로 매식된다. 골수강내 네일(2155)이 요구된 위치에 위치될 때에, 드릴 슬리브(2022)의 팁(2024)이 말단 구멍(2159) 위에 위치된다. 랜드마크 식별자(2016)가 센서(2175) 근처에 진입된 때에, 센서(2175)에 의해 발생되는 신호가 프로세서(2327)에 의해 수용되고, 전류 수치 등의 1개 이상의 신호 특징 그리고 식별자가 말단 타겟팅이 시도되는 중인 것을 결정하는 데 프로세서에 의해 사용되고, 타겟팅 시스템(2320)이 말단 타겟팅 모드로 진입된다. 뼈(B) 내에 은폐되는 말단 구멍(2159)에 대해 팁(2024)을 위치시키는 것은 말단 타겟팅 모드에서 그래픽 사용자 인터페이스(2326)를 참조함으로써 사용자에 의해 수행되고, 제1 원(2331) 및 제2 원(2333)이 말단 구멍 이미지(2159a) 내에 위치될 때에 확인된다.

절개가 말단 구멍(2159)의 위치에서 피부에 수행된다. 드릴 슬리브(2022)가 그 다음에 뼈(B)까지 하방으로 절개부 내로 삽입된다. 랜드마크 식별자(2016)가 그 다음에 완전히 말단 구멍 이미지(2159a) 내에 제1 원(2331) 및 제2 원(2333)의 양쪽 모두를 배열하도록 사용자에 의해 조작되고, 랜드마크 식별자(2016)의 위치 및 배향을 유지하면서, 드릴 비트(2311)가 드릴 슬리브(2022)를 통해 삽입되고, 사용자가 뼈(B)를 통해, 말단 구멍(2159)을 통해 뼈(B)의 원위측 상의 피질부(cortex)까지 천공한다. 요구된 드릴 깊이가 제2 부분(2326b)을 참조함으로써 또는 랜드마크 식별자(2016)의 기준 부분에 드릴 비트(2311) 상에 포함되는 1개 이상의 기준 마크를 비교함으로써 사용자에 의해 성취될 수 있다.

드릴 비트(2311)가 그 다음에 제거되고, (도시되지 않은) 로킹 체결구가 말단 구멍 이미지(2159a) 내에 제1 원(2331) 및 제2 원(2333)을 재차 유지하면서 드릴 슬리브(2022)를 통해 뼈(B) 및 말단 구멍(2159)과 결합된다. 로킹 체결구의 요구된 삽입 깊이가 위에서 설명된 것과 같이 그래픽 사용자 인터페이스(2326)의 제2 부분(2326b)을 참조함으로써 또는 랜드마크 식별자(2016)의 기준 부분에 (도시되지 않은) 체결구 구동 공구 상의 기준 마킹을 비교함으로써 사용자에 의해 성취될 수 있다.

말단 구멍(2159)과 로킹 체결구를 결합하는 것에 추가하여, 타겟팅 시스템(2320)이 골수강내 네일(2155)의 근접 랜드마크를 타겟팅하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 말단 구멍(2159) 및 뼈(B)와 로킹 체결구를 결합하기 전에 또는 결합한 후에, 사용자는 메뉴(2326c)로부터 센서(2213)를 선택하거나 센서(2213)의 소정 거리 내에 랜드마크 식별자(2016)를 이동시킬 수 있고, 이것은 타겟팅 시스템(2320)이 근접 타겟팅 모드로 진입되게 하고 근접 구멍(2157)(도50) 등의 골수강내 네일(2155)의 근접 랜드마크에 대한 드릴(2300) 및/또는 드릴 비트(2016)의 상대 위치 및 배향의 표시를 출력하게 한다. 사용자는 그 다음에 말단 구멍(2159)을 통해 천공하는 단계 및/또는 말단 구멍(2159)과 로킹 체결구를 결합하는 단계에 대해 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로 근접 랜드마크와 체결구, 다른 공구 또는 임플란트를 결합할 수 있다.

위에서 언급된 것과 같이, 근접 랜드마크가 말단 구멍(2159) 등의 말단 랜드마크를 타겟팅하기 전에 또는 말단 구멍(2159) 등의 말단 랜드마크를 타겟팅한 후에 타겟팅 시스템(2320) 및 센서(2213)를 사용하여 타겟팅될 수 있다. 구체적으로, 근접 랜드마크가 조정 가능한 스톱(1801), 삽입 핸들(2210) 및/또는 골수강내 네일(2155) 내로의 프로브(2171)의 삽입 전에 타겟팅될 수 있다. 근접 랜드마크는 또한 프로브(2171)의 제거 후에 또는 프로브(2171)가 조정 가능한 스톱(1801), 삽입 핸들(2210) 및/또는 골수강내 네일(2155) 내로 삽입되어 있는 동안에 타겟팅될 수 있다. 예컨대, 위에서 논의된 것과 같이, 프로브(2171)는 근접 구멍 또는 다른 근접 랜드마크와의 드릴 비트(2311) 또는 체결구의 결합을 간섭하지 않는 골수강내 네일(2155)의 일부를 통해 삽입될 수 있다. 추가예에서, 프로브(2171)가 삽관부(2155a) 내로 삽입되고 근접 구멍이 또한 삽관부(2155a)를 통과하려면, 삽관부(2155a)가 체결구 또는 드릴 비트(2311) 및 프로브(2171)의 양쪽 모두를 동시에 수용할 정도로 충분히 커야 한다. 예컨대, 프로브(2171)는 드릴 비트(2311)와 삽관부(2155a)를 한정하는 골수강내 네일(2155)의 내부 벽 사이의 간극 내에 배치되도록 된 치수로 형성될 수 있다. 마찬가지로, 말단 센서(2185) 및 근접 센서(2186)의 양쪽 모두를 갖는 프로브(2181)(도48)가 삽관부(2155a) 내에 삽입될 수 있고, 골수강내 네일(2155)의 말단 및 근접 랜드마크의 양쪽 모두가 프로브(2181)의 제거 또는 조정 없이 타겟팅될 수 있다.

대체예에서, 골수강내 네일(2155)의 근접 랜드마크가 타겟팅 시스템(2320) 그리고 프로브(2171)의 센서(2175) 또는 프로브(2161)(도47)의 센서(2165) 중 어느 한쪽을 사용하여 타겟팅될 수 있다. 예컨대, 말단 구멍(2159)과 로킹 체결구를 결합한 후에, 프로브(2171)가 골수강내 네일(2155)의 1개 이상의 근접 랜드마크에 대해 소정 위치에 센서(2175)를 고정하도록 조정 가능한 스톱(1801)을 사용하여 조정될 수 있다. 메뉴(2326c)는 그 다음에 타겟팅 시스템(2320)이 근접 랜드마크(들)에 대한 드릴(2310) 및/또는 드릴 비트(2311)(또는 다른 공구 또는 임플란트(의 위치 및 배향을 표시하게 동작 가능하도록 근접 타겟팅 모드를 선택하는 데 사용될 수 있다. 마찬가지로 그리고 특히 조정 가능한 스톱(1801)으로부터 소정 거리만큼 연장되는 프로브(2171)의 일부를 갖는 것이 바람직하지 않은 경우에, 프로브(2161)는 센서(2165)가 골수강내 네일(2155)의 1개 이상의 근접 랜드마크에 대해 알려진 위치에 위치되도록 타겟팅 시스템(2320)에 연결되어 조정 가능한 스톱(1801) 내에 삽입될 수 있다. 어느 경우에나, 골수강내 네일의 1개 이상의 근접 랜드마크가 그 다음에 위에서 설명된 것과 같이 타겟팅 시스템(2320)을 사용하여 타겟팅될 수 있다. 다른 실시예에서, 근접 랜드마크(들)는 프로브(2171) 또는 프로브(2161)를 사용하여 말단 구멍(2159)에 앞서 타겟팅될 수 있다.

이제부터, 도52를 참조하면, 타겟팅 시스템(2320)을 교정하는 데 사용되는 교정 부재(2340)가 랜드마크 식별자(2016) 및 골수강내 네일(2155)에 부착된다. 예컨대, 타겟팅 시스템(2320)의 정확성이 골수강내 네일(2155)을 삽입하고 에러가 발견되기 전에 점검되면, 타겟팅 시스템(2320)이 재교정될 수 있다. 사용 시에, 교정 부재(2340)가 랜드마크 식별자(2016)와 결합된다. 그 다음에, 팁(2341)은 교정 부재(2340)의 (도시되지 않은) 기준 부분이 골수강내 네일(2155)과 맞닿을 때까지 말단 구멍(2159) 내로 삽입된다. 타겟팅 시스템(2320)의 재교정이 그 다음에 그래픽 사용자 인터페이스(2326)의 메뉴(2326c)와의 상호 작용에 의해 성취될 수 있다. 예컨대, "재교정" 선택 사항이 메뉴(2326c)로부터 선택될 수 있고, 이것은 타겟팅 시스템(2320)이 랜드마크 식별자(2016)의 필드 발생기로 구동 신호를 전송하게 하고 프로브(2171)의 센서(2175)로부터 수용되는 임의의 전류 수치를 기준 수치로서 저장하게 한다. 그래픽 사용자 인터페이스(2326)는 타겟팅 시스템(2320)의 성공적인 재교정의 지시를 표시할 수 있다.

이제부터, 도53-도57을 참조하면, 조정 가능한 스톱(1801)의 세부 사항이 도시되어 있다. 조정 가능한 스톱(1801)은 클램프 부재 슬롯(2402)을 갖는 하우징(2401)을 포함한다. 클램프 부재(2411)가 클램프 부재 슬롯(2402) 내에 수용되고, 스프링(2413)에 의해 편의된다. 클램프 부재(2411)는 핀(2415)에 의해 하우징(2401) 내에 보유된다. 클램프 부재(2411)는 작동기 슬롯(2417), 링키지 구멍(2418) 및 프로브 구멍(2419)을 또한 포함한다.

버튼(1802)은 작동 샤프트(2421) 및 작동 슬롯(2423)을 포함한다. 작동 샤프트(2421)는 하우징(2401)의 구멍(2405) 내에 수용되고, 스프링(2425)에 의해 하우징 내로의 삽입에 대해 편의된다. 조립될 때에, 작동 샤프트(2421)가 클램프 부재(2411)의 작동기 슬롯(2417) 내에 수용되고, 하우징(2401)의 개구(2403)를 통해 그리고 클램프 부재(2411)의 링키지 구멍(2418)을 통해 작동 샤프트(2421)의 작동 슬롯(2423) 내로 삽입되는 링키지 핀(2427)에 의해 하우징(2401) 내에 보유된다. 사용 시에, 버튼(1802)이 스프링(2425)의 편의력에 대해 눌려질 때에, 링키지 핀(2427)이 작동 슬롯(2423) 내에서 이동되고, 이것은 프로브가 구멍(1808) 내로 그리고 프로브 구멍(2419)을 통해 삽입되게 하도록 스프링(2413)에 대해 클램프 부재(2411)를 압박한다. 프로브가 삽입되고 버튼(1802)이 해제될 때에, 스프링(2413, 2425)은 구멍(1808) 내에서의 프로브의 위치를 유지하도록 클램프 부재(2411)가 프로브에 대해 지지되게 한다.

섬 휠(1806)은 하우징(2401)의 섬 휠 슬롯(2407) 내에 수용되고, 볼트(1807)는 하우징(2401)의 볼트 구멍(2409)을 통해 섬 휠(1806)의 나사산 구멍(2431) 내로 나사산 결합된다. 볼트(1807)가 볼트 구멍(2431) 내로 나사산 결합된 후에, 핀(2433)이 섬 휠(1806)과 결합 상태로 볼트(1807)를 보유하도록 섬 휠(1806)의 구멍(2435)(도56)을 통해 그리고 볼트(1807)의 슬롯(2437)(도56) 내로 삽입된다.

이제부터, 도58-도62를 참조하면, 조정 가능한 스톱(1803)의 세부 사항이 도시되어 있다. 조정 가능한 스톱(1803)은 클램프 부재 슬롯(2502)을 갖는 하우징(2501)을 포함한다. 클램프 부재(2511)가 클램프 부재 슬롯(2502) 내에 수용되고, 스프링(2513)에 의해 편의된다. 클램프 부재(2511)는 핀(2515)에 의해 하우징(2501) 내에 보유된다. 클램프 부재(2511)는 작동기 슬롯(2517), 링키지 구멍(2518) 및 프로브 구멍(2519)을 또한 포함한다.

버튼(1802)은 작동 샤프트(2421) 및 작동 슬롯(2423)을 포함한다. 작동 샤프트(2421)는 하우징(2401)의 구멍(2405) 내에 수용되고, 스프링(2525)에 의해 하우징 내로의 삽입에 대해 편의된다. 조립될 때에, 작동 샤프트(2421)가 클램프 부재(2511)의 작동기 슬롯(2517) 내에 수용되고, 하우징(2401)의 개구(2503)를 통해 그리고 클램프 부재(2511)의 링키지 구멍(2418)을 통해 작동 샤프트(2421)의 작동 슬롯(2423) 내로 삽입되는 링키지 핀(2527)에 의해 하우징(2501) 내에 보유된다. 사용 시에, 버튼(1802)이 스프링(2525)의 편의력에 대해 눌려질 때에, 링키지 핀(2527)이 작동 슬롯(2423) 내에서 이동되고, 이것은 프로브가 구멍(1805) 내로 그리고 프로브 구멍(2519)을 통해 삽입되게 하도록 스프링(2513)에 대해 클램프 부재(2511)를 압박한다. 프로브가 삽입되고 버튼(1802)이 해제될 때에, 스프링(2513, 2525)은 구멍(1805) 내에서의 프로브의 위치를 유지하도록 클램프 부재(2511)가 프로브에 대해 지지되게 한다.

클램프 노브(1804)의 나사산 볼트(2531)가 삽입 핸들에 조정 가능한 스톱(1803)을 고정하도록 하우징(2501)의 볼트 구멍(2509) 내로 나사산 결합된다.

시스템 교정이 제조 중에, 인도 후에 또는 임플란트 매식 직전에 성취될 수 있다. 교정 단계는 컴퓨터 이용 수술에서의 정합(registration)과 유사하다. 교정은 상이한 이유로 필요할 수 있다. 예컨대, 센서 교정은 제조 공차를 수정하는 데 필요할 수 있다. 이 시스템은 컴퓨터-이용-설계 모델을 기초로 하여 설계될 수 있고, 교정은 서로에 대해 센서를 정확하게 위치시키는 데 사용된다. 프로세서 또는 제어 유닛은 전체 좌표 시스템 또는 단순하게 서로에 대한 배치에서 센서를 위치시키도록 X, Y, Z, 피치, 요 및 롤 오프셋 수치를 발생시키는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 이 시스템은 제조 중에 교정될 수 있고, 이 시스템에는 일련 번호, 색상 코드, 바 코드 또는 RFID 태그 등의 고유 식별자가 할당될 수 있다. 이 시스템이 재교정될 것이 필요하면, 고유 식별자가 로컬 영역 네트워크 또는 광역 네트워크 중 어느 한쪽으로 오프셋 수치를 검색하는 데 사용될 수 있다. 나아가, 고유 식별자는 골수강내 네일의 크기 또는 골수강내 네일 및/또는 프로브의 길이 등의 다른 데이터를 검색하는 데 사용될 수 있다.

랜드마크를 식별하는 시스템은 매식된 골수강내 네일의 블라인드 나사 구멍을 타겟팅하는 것을 넘어 다른 목적에 사용될 수 있다. 이들은 블로킹 나사를 타겟팅하고 안내 핀을 정렬시키는 것을 포함하지만 이것에 제한되지 않는다. 하나의 절차에서, 블로킹[폴러(poller)] 나사가 네일 또는 로드에 대해 바로 외부측에서 그리고 접선 방향으로 뼈 내로 삽입될 수 있다. 타깃은 네일의 양쪽 측면 상의 화면 상에서 전방-후방 또는 내측-측방 등의 2개의 선으로서 보이고, 소정 거리 예컨대 2.5 ㎜에서 네일로부터 오프셋된다. 수술의는 블로킹 나사를 위치시키고 싶은 해부학적 측면에 의해 결정되는 것과 같이 선들 중 하나에 랜드마크 식별자를 정렬시킨다. 도트(dot), 불스-아이(bull's-eye) 또는 이들의 조합 등의 다른 기호 또는 표시부가 화면 상에 보이는 타깃으로서 사용될 수 있다. 이러한 적용 분야를 위해, 프로브, 리듀서(reducer) 또는 올(awl)을 포함하지만 이것들에 제한되지 않는 골수강 내에 삽입 가능하고 센서 또는 센서들과 사용되는 장치가 블로킹 나사를 타겟팅하는 수단으로서 사용될 수 있다. 랜드마크를 식별하는 도시된 시스템은 또한 대퇴골 네일의 근접 부분 내에서의 래그 나사(lag screw)의 배치를 위해 A-P 및 M-L 평면의 양쪽 모두 내에서 안내 핀을 정렬시키거나 중심 설정하는 데 사용될 수 있다. 이러한 시스템의 예시 실시예는 대퇴골 네일의 근접 단부에 제거 가능하게 부착되는 삽입 핸들 및/또는 드릴 안내부 및/또는 정렬 지그에 대한 그리고 삽입 핸들 및/또는 드릴 안내부 및/또는 정렬 지그 내에서의 알려진 배향 및 위치로 위치되는 센서를 포함할 수 있다.

도1은 임플란트에 제1 센서를 부착하는 포켓을 도시하고 있지만, 다른 구조 및/또는 방법이 이들 아이템을 함께 부착하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 다양한 길이의 프로브가 도42에 도시된 것과 같이 적절한 위치에 제1 센서를 위치시키는 데 사용될 수 있다. 도41-도42의 조정 가능한 스톱(1801, 1803)은 임플란트(30) 내에 센서(2126)를 정확하게 위치시키는 데 사용될 수 있다.

단지 일부 실시예가 설명되었지만, 대체예 및 변형예가 당업자에게 위의 설명으로부터 자명할 것이다. 이들 및 다른 대체예가 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주 그리고 그 등가물 내에서 고려될 수 있다.

Claims (15)

1. 정형외과 임플란트 상의 랜드마크를 타겟팅하기 위한 시스템이며,
   오토클레이브 가능 장치로서, 오토클레이브 가능 하우징, 하우징 내에 배치되는 장착 구조물, 및 장착 구조물에 장착되어 전자기장을 발생하는 필드 발생기를 포함하고, 오토클레이브 가능 장치의 오토클레이브 살균 후에 동작가능한, 오토클레이브 가능 장치;
   발생된 전자기장에 대응하여 센서 데이터를 발생시키는 랜드마크로부터 설정 거리에서의 배치를 위한 제1 전자기 센서; 및
   상기 하우징에 제거가능하게 결합되고, 발생된 전자기장의 하나의 축을 나타내는 종방향 축을 형성하는 요소를 포함하며,
   상기 시스템은 랜드마크에 대한 요소의 위치를 결정하도록 발생된 전자기장의 하나의 축을 사용하도록 구성되는
   랜드마크 타겟팅 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   근접부 및 말단부를 갖는 제1 프로브와,
   제1 전자기 센서를 포함하는 수축가능 프로브와,
   상기 수축가능 프로브의 적어도 일부분을 포함하는 하우징과 제1 전자기 센서를 포함하는 수축가능 프로브 중 적어도 하나를 추가로 포함하며,
   제1 전자기 센서는 프로브의 말단부 상에 배치되는
   랜드마크 타겟팅 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   제1 프로브의 근접부 상에 배치된 제2 전자기 센서를 추가로 포함하는
   랜드마크 타겟팅 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   근접부 및 말단부를 갖는 제2 프로브와 제2 프로브의 말단부 상에 배치된 제3 전자기 센서를 추가로 포함하며, 제2 프로브는 제1 프로브보다 더 긴
   랜드마크 타겟팅 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   제1 전자기 센서 및 요소로부터의 센서 데이터를 비교하고 랜드마크에 대한 요소의 위치를 계산하기 위해서 설정 거리를 이용하기 위한 프로세서를 추가로 포함하는
   랜드마크 타겟팅 시스템.
6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   정형외과 임플란트에 연결가능한 조정가능 스톱부를 추가로 포함하고,
   상기 조정가능 스톱부는 제1 프로브 또는 제2 프로브가 관통 연장하는 슬롯을 포함하고, 고정된 위치에서 제1 프로브 또는 제2 프로브를 유지하는 클램핑 기구를 포함하는
   랜드마크 타겟팅 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   제1 프로브 또는 제2 프로브는 클램핑 기구가 하나의 지시자에서 또는 두 개의 지시자들 사이에서 고정 위치에서 제1 프로브 또는 제2 프로브를 유지하도록 선택적으로 설정될 수 있도록 하는 복수의 이격된 지시자를 포함하는
   랜드마크 타겟팅 시스템.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   정형외과 임플란트에 제거가능하게 결합된 핸들을 추가로 포함하는
   랜드마크 타겟팅 시스템.
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   오토클레이브 가능 하우징은 디스크 형상인
   랜드마크 타겟팅 시스템.
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    요소는 드릴 안내부, 드릴 슬리브, 드릴, 드릴 노즈, 드릴 배럴, 드릴 척, 및 고정 요소 중 하나를 포함하는
    랜드마크 타겟팅 시스템.
11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    정형외과 임플란트는 골수강내 네일, 뼈 판, 엉덩이 보철물, 무릎 보철물, 및 어깨 보철물 중 하나를 포함하는
    랜드마크 타겟팅 시스템.
12. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 프로브 또는 제2 프로브는 정형외과 임플란트 내로의 배치 전에 나선형으로 권취되는
    랜드마크 타겟팅 시스템.
13. 제1항에 있어서,
    제1 전자기 센서는 근접 단부 및 말단 단부를 포함하고, 상기 제1 전자기 센서의 말단 단부는 제1 전자기 센서가 정형외과 임플란트의 근접 영역 내에 배치되는 적어도 하나의 랜드마크로부터 설정 거리만큼 이격되도록 정형외과 임플란트의 근접 단부에 연결되는
    랜드마크 타겟팅 시스템.
14. 제1항 내지 제4항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하우징 및 요소는 재사용 가능한
    랜드마크 타겟팅 시스템.
15. 제1항 내지 제4항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    하우징은 세라믹, 실리콘, 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸펜텐(PMP), PTFE 수지, 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA 또는 아크릴 수지) 중 하나로부터 제조되는
    랜드마크 타겟팅 시스템.
    

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