KR20210128375A - 구와 관절의 설치를 지원하도록 구성된 측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

구와 관절의 설치를 지원하도록 구성된 측정 시스템 및 그 방법 Download PDF

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KR20210128375A
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KR
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sensor
load
curved surface
measurement
joint
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KR1020217013218A
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조너썬 트루스데일
조셉 데서스
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오소센서 인코포레이티드
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Abstract

하나 이상의 보철 구성요소를 포함하는 보철 관절의 운동 평가 및 준비를 제공하기 위한 시스템이 본 명세서에 개시되어 있다. 본 시스템은 하중, 곡면에서 하중의 위치, 관절 안정성, 동작 범위 및 충돌을 측정하도록 구성된 센서 및 회로를 포함하는 보철 구성요소를 포함한다. 일 실시형태에서, 본 시스템은 근골격계의 컵 및 볼 관절을 위한 것이다. 본 시스템은 정보의 신속한 동화를 지원하기 위해 정량적 측정 데이터를 그래픽으로 표시하도록 구성된 디스플레이를 갖는 컴퓨터를 더 포함한다. 운동 평가는 최종 관절 설치의 것에 유사한 하중하에서 관절 정렬을 측정한다. 운동 평가는 시험 또는 영구 보철 구성요소를 사용할 수 있다. 더욱이, 적용된 하중 크기, 하중의 위치 및 관절 정렬을 다양한 수단에 의해 조정하여 설치를 미세-조정할 수 있다.

Description

구와 관절의 설치를 지원하도록 구성된 측정 시스템 및 그 방법
관련 출원에 대한 교차-참조
본 출원은 2018년 10월 5일에 출원된 미국 가출원 번호 62/742,179 및 2018년 10월 5일에 출원된 미국 가출원 번호 62/742,207의 이익을 주장하며, 이들 모두는 본 명세서에 참고로 포함된다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 의료 및 수술 장치에 관한 것이고, 특히 근골격계에 관련된 매개변수 측정에 관한 것이다.
포유류의 근골격계는 환경, 유전적 특징, 식이요법, 사용 및 노화와 같은 많은 요인에 기인하여 파괴를 받는다. 근골격계의 관절은 전형적으로 상호 관련하여 운동하는 두 개 이상의 뼈를 포함한다. 운동은 관절에 부착된 근육 조직과 힘줄에 의해 가능하다. 인대는 하나 이상의 관절 뼈를 위치적으로 유지하고 안정화한다. 연골은 뼈-대-뼈 접촉을 방지하고 하중을 분산하고 마찰을 낮추는 마모 표면이다.
인간 근골격계의 복구에서 상당한 성장이 있었다. 일반적으로, 보철의 정형외과 관절은 동물 연구, 경험적 증거, 시뮬레이션 데이터, 기계적 프로토타입 및 환자 데이터를 사용하여 시간이 경과함에 따라 발전해 왔다. 정형외과 수술에 사용되는 도구는 수년에 걸쳐 개선되었지만 크게 변화되지 않았다. 따라서, 정형외과 관절의 교체를 위한 기본적 절차는 광범위한 인구 분포의 일반적인 요구를 충족시키기 위해 표준화되었다. 도구, 절차 및 인공 관절은 일반적인 요구를 충족하지만, 각 교체 절차는 환자마다 상당한 차이의 대상이 된다. 이들 개별적 차이의 교정은 특정 상황에 대해 이용 가능한 도구를 사용하여 교체 관절을 조정하고 맞추는 외과의사의 기술에 의존한다. 보철 구성요소 또는 보철 관절의 설치를 지원하기 위해 실시간으로 정량적 측정 데이터를 제공하는 것이 큰 이점이 될 것이다.
도 1은 예시적인 실시형태에 따른 보철 어깨 관절의 예시이고;
도 2는 예시적인 실시형태에 따른 보철 어깨 관절의 예시이고;
도 3은 예시적인 실시형태에 따른 어깨 관절 시스템에서 측정 장치의 예시이고;
도 4a는 예시적인 실시형태에 따른 도 3의 측정 장치를 사용한 어깨 관절 설치에 대한 흐름도이고;
도 4b는 예시적인 실시형태에 따른 도 3의 측정 장치를 사용한 어깨 관절 설치를 위한 도 4a로부터의 흐름도의 연속이고;
도 5는 예시적인 실시형태에 따른 구성요소를 예시하는 측정 장치의 분해도이고;
도 6은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치의 분해 측면도이고;
도 7은 예시적인 실시형태에 따른 하부 하우징에 결합된 상부 하우징의 예시이고;
도 8은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치의 단면도이고;
도 9는 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치의 인클로저의 기계적 특징의 예시이고;
도 10은 예시적인 실시형태에 따른 상부 하우징과 하부 하우징 사이의 센서를 예시하는 인클로저의 일부의 단면도이고;
도 11은 예시적인 실시형태에 따른 상부 하우징의 외부 곡면을 예시하는 측정 장치의 단면도이고;
도 12는 예시적인 실시형태에 따른 하부 하우징에 형성된 센서 스냅의 예시이고;
도 13은 예시적인 실시형태에 따른 솔더 홀을 예시하는 하부 하우징의 단면도이고;
도 14는 예시적인 실시형태에 따른 가요성 상호연결부에 결합하도록 구성된 하부 하우징에서의 지지 구조의 예시이고;
도 15는 예시적인 실시형태에 따른 상부 하우징, 하부 하우징 및 상완골 트레이의 일부의 단면도이고;
도 16은 예시적인 실시형태에 따른 상부 하우징을 하부 하우징에 결합하기 위한 측정 장치 상의 하우징 스냅의 예시이고;
도 17은 예시적인 실시형태에 따른 하부 하우징으로부터 연장되는 단단한 스냅의 예시이고;
도 18은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치에서 O-링의 예시이고;
도 19는 예시적인 실시형태에 따른 전자 회로를 갖는 하부 하우징의 예시이고;
도 20은 예시적인 실시형태에 따른 가요성 상호연결부의 예시이고;
도 21은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치의 예시이고;
도 22a는 예시적인 실시형태에 따른 컴퓨터의 디스플레이 상의 GUI의 예시이고;
도 22b는 예시적인 실시형태에 따른 충돌을 나타내는 GUI의 예시이고;
도 23은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치로부터의 동작의 범위와 관련된 센서 정보를 디스플레이하는 컴퓨터에 결합된 디스플레이 상의 GUI의 예시이고;
도 24는 예시적인 실시형태에 따른 옵션 스크린의 예시이고;
도 25는 예시적인 실시형태에 따른 GUI (380) 상의 동작 범위 (ROM) 오버레이의 예시이고;
도 26은 예시적인 실시형태에 따른 충돌 동작 범위 평가를 도시하는 GUI의 예시이고;
도 27a는 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치로부터의 측정 데이터의 예시이고;
도 27b는 예시적인 실시형태에 따라 측정 데이터를 컴퓨터로 전송하고 측정 데이터를 디스플레이 상에 디스플레이하는 측정 장치의 예시이고;
도 28은 예시적인 실시형태에 따른 21에 도시된 바와 같은 측정 장치의 외부 곡면의 단면도를 예시하고;
도 29a는 예시적인 실시형태에 따른 힘 및 위치를 계산하기 위한 구형 좌표계의 예시이고;
도 29b는 예시적인 실시형태에 따른 센서 위치와 관련된 힘 및 위치 계산의 예이고;
도 30은 예시적인 실시형태에 따른 센서로부터의 측정 데이터로부터 힘 크기 계산을 도시하는 다이어그램이고;
도 31은 예시적인 실시형태에 따른 센서로부터 측정 데이터를 이용하여 측정 장치의 외부 곡면 상에 적용된 하중 계산의 위치를 도시하는 도표이고;
도 32는 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치에서 전자 회로의 블록도이고;
도 33은 예시적인 실시형태에 따른 시스템 또는 컴퓨터의 블록도이고;
도 34는 예시적 실시형태에 따른 측정 및 보고를 위한 통신 네트워크의 예시이고;
도 35는 예시적인 실시형태에 따른 어깨 관절의 설치를 지원하는 로봇의 다이어그램이고;
도 36은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치이고;
도 37a는 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치의 상면도이고;
도 37b는 예시적인 실시형태에 따른 외부 곡면을 예시하는 측정 장치의 도면이고;
도 37c는 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치의 측면도이고;
도 37d는 예시적인 실시형태에 따른 심에 형성된 언더-컷을 예시하는 측정 장치의 정면도이고;
도 38은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치의 분해도이고;
도 39는 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치의 하부 하우징의 강의 도면이고;
도 40은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치의 단면도이고;
도 41a는 예시적인 실시형태에 따른 제1 심을 갖는 측정 장치를 예시하고;
도 41b는 예시적인 실시형태에 따른 제2 심을 갖는 측정 장치를 예시하고;
도 42는 예시적인 실시형태에 따른 외부 곡면의 소정 영역에 하중을 향하도록 변형된 상부 하우징의 외부 곡면의 단면도이고;
도 43은 예시적인 실시형태에 따른 측정 디바이스를 장입하는 블록도이고; 그리고
도 44는 예시적인 실시형태에 따른 상부 하우징의 외부 곡면의 상이한 영역을 예시하는 측정 장치의 예시이다.
실시형태(들)의 다음 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이고 결코 본 발명, 그 적용 또는 사용을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
예시(들)의 단순성과 명료성을 위해, 도면에서의 요소는 반드시 축척일 필요는 없으며, 단지 개략적이고 비-제한적이며, 달리 언급하지 않는 한, 다른 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다. 추가로, 잘-알려진 단계 및 요소에 대한 설명 및 세부사항은 설명의 단순화를 위해 생략된다. 한 도면에서 항목이 정의되면 다음 도면에서 논의하거나 추가로 정의하지 않을 수 있다.
청구범위 또는/및 상세한 설명에서 "제1", "제2", "제3" 등의 용어는 유사한 요소를 구별하기 위해 사용되고 순서를 시간적으로나 공간적으로, 순위 또는 기타 방식으로 기술하기 위해 반드시 필요한 것은 아니다. 그렇게 사용된 용어는 적절한 상황하에서 상호교환 가능하고 본 명세서에 기술된 실시형태는 본 명세서에 기술되거나 예시된 것과 다른 순서로 작동할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
당업자에 의해 알려진 바와 같은 프로세스, 기술, 장치 및 재료는 상세하게 논의되지 않을 수 있지만 적절한 경우 가능한 설명의 일부가 되도록 의도된다.
직교 데카르트 좌표의 x, y 및 z-축의 방향은 x 및 y 축이 주어진 위치에서 평면을 정의하고 z 축이 x-y 평면에 수직인 것으로 가정한다. 장치의 데카르트 축에 대한 회전의 축은 요(yaw), 피치 및 롤로 정의된다. 이 단락에서 정의된 데카르트 좌표의 방향을 사용하여, 회전의 요 축은 장치 본체를 통과하는 z-축이다. 피치는 장치의 세로 축의 방향을 변경한다. 롤은 장치의 세로 축을 중심으로 회전한다.
직교 데카르트 좌표의 X, Y, Z 축의 방향은 사용자가 가장 쉽게 관련할 수 있는 방향을 갖는 컴퓨터 스크린 상에 그래픽 디스플레이를 용이하게 하기 위해 선택된다. 따라서 장치 자체가 예를 들어 지표면에서 멀어져 상방으로 이동할 때마다 장치의 이미지가 컴퓨터 디스플레이 상에서 상방으로 이동한다. 왼쪽이나 오른쪽으로의 이동에도 동일하게 적용된다.
관성 센서가 실시형태의 설명에서 가능한 예로서 제공되지만, 임의의 추적 장치 (예를 들어, GPS 칩, 음향 범위, 가속도계, 자력계, 자이로스코프, 경사계, MEM 장치)가 기술된 실시형태의 범위 내에서 사용될 수 있다.
적어도 하나의 실시형태는 외과의사가 정형외과 임플란트의 실시간 정렬, 동작의 범위, 하중, 충돌 및 접촉점을 결정하는 데 도움을 주는 운동 정형외과 측정 시스템에 대한 것이다. 본 시스템이 임의의 정형외과 수술 (예를 들어, 척추, 어깨, 무릎, 엉덩이, 발목, 손목, 손가락, 발가락, 뼈, 근골격계, 등)에 대해 일반적이지만 다음 예는 본 발명의 실시형태의 비-제한적인 예로서 어깨 수술을 다룬다.
본 명세서에 기술된 비-제한적인 실시형태는 정량적 측정 기반 정형외과 수술에 관한 것이고 본 명세서에서 동역학 시스템으로 언급된다. 동역학 시스템은 외과의사나 수술 팀에게 시각적으로, 청각적으로 또는 촉각으로 제공할 수 있는 정량적 측정 데이터 및 피드백을 제공하는 센서 시스템을 포함된다. 동역학 시스템은 어깨 관절 상의 힘, 압력 또는 하중, 전체 동작의 범위를 통한 접촉 및 조화, 충돌에 대한 정보에 관한 실시간 동적 데이터를 외과의사에게 제공한다.
일반적으로, 동역학은 신체 또는 신체의 시스템의 동작시 힘의 영향에 대한 연구이다. 근골격계의 동역학 평가를 위한 시스템이 본 명세서에 개시된다. 동역학 시스템은 보철 구성요소의 설치 또는 근골격계에 영구적으로 설치된 구성요소의 모니터링 및 평가를 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 보철 구성요소의 설치는 장치 또는 구성요소를 수용하기 위해 하나 이상의 뼈 표면이 준비되어 지는 것을 요할 수 있다. 동역학 시스템은 적어도 하중, 하중의 위치 또는 최종 관절 설치의 것에 유사한 관절에 적용되는 힘과의 정렬의 정량적 측정을 하도록 설계되었다. 센서가 있는 측정 구성요소는 정량적 측정 데이터가 수집되는 동안 인대, 조직 및 뼈가 제자리에 있도록 설계되었다. 이것은 관절이 재조립되면 정렬, 하중 및 하중의 위치에서 동역학적 평가 및 후속 뼈 절단이 크게 변경될 수 있는 동역학 힘을 뼈 절단이 고려하기 때문에 유의미하다.
보철 관절 설치는 외과의사에게 보철 관절의 주관적인 피드백과 연계하여 정량적 측정 데이터로부터 이익을 얻을 수 있다. 정량적 측정은 최종 설치 이전에 뼈, 보철 구성요소 또는 조직에 대한 조정을 결정하는 데 사용될 수 있다. 영구 센서는 또한 임플란트 상태와 관련된 주기적인 데이터를 제공하기 위해 최종 보철 구성요소에 하우징될 수 있다. 수술 중 및 장기적으로 수집된 데이터는 외과적 설치를 위한 매개변수 범위를 결정하고 향후 보철 구성요소를 개선하는 데 사용될 수 있다. 관심 있는 물리적 매개변수 또는 매개변수들은 정렬, 하중, 힘, 압력, 위치, 변위, 밀도, 점도, pH, 가성의 촉진, 색상, 이동, 입자상 물질, 구조적 무결성 및 국부적인 온도의 측정을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 종종, 몇 가지 측정된 매개변수가 정량적 평가를 하는데 사용된다. 그래픽 사용자 인터페이스는 측정 데이터의 동화를 지원할 수 있다. 매개변수는 신체, 기기, 기구, 차량, 장비 또는 기타 물리적 시스템 상에 또는 그 안에 배치된 무선 감지 모듈 또는 장치에 의해 축 또는 축의 조합을 따라 방향화, 정렬, 지향, 변위 또는 위치뿐만 아니라 이동, 회전 또는 가속도에 관해 평가될 수 있다.
본 명세서는 신규한 것으로 간주되는 본 발명의 특징을 한정하는 청구범위로 귀결되지만, 같은 참조 번호가 이후 부여되는 도면과 연계하여 다음의 설명을 고려하면 본 발명이 더 잘 이해될 것으로 여겨진다.
아래 본 명세서에 도시된 측정 장치의 예시적인 실시형태는 단지 예시적인 것이고 신체의 다른 부분에 대한 사용을 제한하지 않는다. 측정 장치는 적어도 하나의 매개변수를 측정하거나 근골격계에 보철 구성요소의 설치를 지원하는 도구, 장비, 임플란트 또는 보철물일 수 있다. 측정 장치는 뼈, 무릎, 엉덩이, 발목, 척추, 어깨, 손, 손목, 발, 손가락, 발가락 및 근골격계의 기타 영역에 사용될 수 있다. 일반적으로, 본 명세서에 개시된 원리는 근골격계의 모든 위치에서 사용하기 위해 적용되는 것을 의미한다.
적어도 하나의 실시형태는: 뼈에 결합된 후 회전하도록 구성된 보철 구성요소; 센서가 있는 보철물이 보철 구성요소에 결합되도록 구성된 관절의 표면을 갖는 센서가 있는 보철물로, 여기서 상기 센서가 있는 보철물은 관절의 표면에 결합된 복수의 하중 센서 및 위치, 기울기, 회전, 또는 궤적을 측정하도록 구성된 위치 측정 시스템 및 원격 시스템이 관절의 표면을 표시하도록 구성된 센서가 있는 장착 보철물로부터 정량적 측정 데이터를 무선으로 수신하도록 구성된 원격 시스템을 갖는, 센서가 있는 보철물을 포함하는, 안정성을 위해 근골격 관절의 접촉 위치를 조정하거나 모니터링하기 위한 시스템에 대한 것이며, 여기서 상기 원격 시스템은 관절의 표면에 적용된 하중의 위치를 디스플레이하도록 구성되고, 상기 원격 시스템스템은 근골격 관절이 동작 범위 (ROM)를 통해 이동함에 따라 충돌을 보고하도록 구성된다.
일반적으로, 본 명세서에 개시된 관절 측정 시스템은 근골격계의 임의의 구와 관절에 대한 것이고 이를 위해 사용될 수 있다. 전형적으로, 첫 번째 뼈는 구-형상의 표면에서 종료하고 구를 수용하는 컵을 갖는 두 번째 뼈 내에 꼭 맞는다. 첫 번째 뼈는 첫 번째 뼈의 구가 두 번째 뼈의 컵 내에서 회전하도록 근육, 힘줄, 인대 및 조직에 의해 동기 부여되어 첫 번째 뼈를 움직인다. 구와 관절은 근골격계 내에서 상이한 관절의 가장 넓은 범위의 동작 중 일부를 가지고 있다. 예를 들어, 어깨 관절과 고관절은 구와 관절이다. 어깨 관절과 고관절은 활액이 있는 활액 관절이다. 아래에 본 명세서에 개시된 예는 역 보철 어깨 관절 또는 표준 보철 어깨 관절과 같은 어깨 관절 시스템에 대한 것이다. 역 보철 어깨와 표준 어깨에는 관절 시스템의 일부로 컵과 구를 갖는다. 전자 회로와 센서를 포함하는 측정 장치는 어깨 관절 시스템의 컵의 곡면 또는 구의 곡면에 맞게 조정될 수 있다. 본 명세서에 개시된 모든 어깨 관절 예는 또한 엉덩이에 대해 사용되고 크기 조정될 수 있다. 본 명세서에 개시된 측정 장치는 엉덩이의 관골구 컵의 곡면에 적합하거나 대퇴골 머리의 구의 곡면에 적합할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시형태에 따른 보철 어깨 관절 (100)의 예시이다. 타고난 어깨 관절은 근골격계의 다른 관절과 비교할 때 넓은 동작 범위 (ROM)를 지원한다. 어깨 관절은 상완골, 견갑골, 부리돌기, 견봉 및 쇄골을 포함한다. 어깨 관절은 어깨 관절을 윤활하고 영양분을 그 영역으로 순환시키는 활액을 생성하는 활액막에 의해 캡슐화된다. 견갑골은 관절강을 포함한다. 관절강은 곡면을 가지고 있다. 상완골의 근위 말단은 운동을 지원하고 어깨 관절의 동작 범위를 설정하기 위해 관절강에 결합하는 곡면을 가진 상완골 머리를 갖는다. 상완골 목은 상완골에서 연장되어 미리 정해진 각도로 상완골 머리에 연결된다. 근육, 힘줄 및 인대가 상완골, 견갑골 및 쇄골에 결합되어 어깨 관절을 제자리에 고정하고 견갑골과 관련하여 상완골을 움직인다.
보철 어깨 관절 (100)은 상완골 보철물 (102) 및 관절와가 있는 보철물 (114)를 포함한다. 상완골 보철물 (102)은 스템 (104), 목 (106) 및 머리 (108)를 포함한다. 머리 (108)는 보철 어깨 관절 (100)의 이동을 지원하도록 구성된 외부 곡면을 갖는다. 일 실시형태에서, 외부 곡면은 볼록하다. 상완골 (110)의 근위 말단은 상완골 보철물 (102)을 수용하도록 절단된다. 스템 (104)은 상완골 보철물 (102)을 상완골 (110)에 결합하기 위해 상완골 (110)의 수질 강 내로 삽입된다.
관절와가 있는 보철물 (114)은 관절와가 있는 구조 (118) 및 유지 구조 (116)를 포함한다. 견갑골 (112) 상의 관절와가 있는 강은 관절와가 있는 보철 (114)를 수용하도록 준비된다. 관절와가 있는 보철 (114)의 유지 구조 (116)는 견갑골 (112)에 결합되어 관절와가 있는 구조 (118)를 유지하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 관절와가 있는 구조 (118)는 관절와가 있는 강을 대체한다. 관절와가 있는 구조 (118)는 외부 곡면을 갖는다. 관절와가 있는 구조 (118)는 보철 어깨 관절 (100)의 이동을 지원하기 위해 상완골 보철물 (102)의 머리 (108)에 결합되도록 구성된다. 일 실시형태에서, 관절와가 있는 구조의 외부 곡면은 오목하다. 관절와가 있는 구조 (118)의 외부 곡면은 상완골 보철물 (102)에 의한 하중 하에서의 이동을 지원하기 위해 마찰이 낮다.
일 실시형태에서, 관절와가 있는 보철 (114)은 시험 측정 장치를 포함하는 시험 장치이다. 시험 측정 장치로 측정을 수행한 후 시험 장치를 제거하고 영구 보철물을 설치한다. 대안적으로, 관절와가 있는 보철물 (114)은 유지 구조 (116)에 결합된 트레이를 포함할 수 있다. 관절의 표면을 갖는 베어링이 트레이에 결합하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 베어링은 트레이에서 제거되고 시험 측정 장치로 교체될 수 있다. 추가 예는 시험 측정 장치로 대체될 수 있는 제거 가능한 상완골 머리 (108)이다. 일 실시형태에서, 상완골 보철물 (102) 상의 시험 측정 장치는 별도로 또는 관절와가 있는 구조 (118)를 대체하는 시험 측정 장치와 연계하여 작동할 수 있다. 일반적으로, 시험 측정 장치는 매개변수를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 가질 것이다. 시험 측정 장치는 관절와가 있는 보철물 (114) 또는 상완골 보철물 (102)에 유사한 외부 곡면 및 치수를 가질 것이다. 일 실시형태에서, 시험 측정 장치에 의해 취해진 측정은 보철 어깨 관절 (100) 동작 범위 및 안정성에 관련될 것이다.
도 2는 예시적인 실시형태에 따른 보철 어깨 관절 (120)의 예시이다. 보철 어깨 관절 (120)은 또한 역 보철 어깨 관절로 알려져 있다. 보철 어깨 관절 (120)은 상완골 보철물 (122)과 견갑골 보철물 (130)을 포함한다. 상완골 보철물 (122)은 스템 (124), 목 (126) 및 상완골 라이너 (128)를 포함한다. 상완골 (110)의 근위 말단은 상완골 보철물 (122)을 수용하기 위해 절단된다. 스템 (124)은 상완골 (110)의 수질 강 안으로 삽입된다.
관절와가 있는 보철물 (130)은 관절와가 있는 구체 (132) 및 유지 구조 (134)를 포함한다. 견갑골 (112)의 관절와가 있는 강은 관절와가 있는 보철물 (130)을 수용하기 위해 준비된다. 관절와가 있는 보철물 (130)의 유지 구조 (134)는 견갑골 (112)에 결합하여 관절와가 있는 구체 (132)를 그 위치에 유지하고 고정하여 상완골 보철물 (122)에 결합하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 관절와가 있는 구체 (132)는 견갑골 (112)의 표면에 결합하여 관절와가 있는 강을 대체하도록 구성된다. 관절와가 있는 구체 (132)는 상완골 보철물 (122)의 상완골 라이너 (128)에 결합하도록 구성된 곡면을 갖는다. 보철 어깨 관절 (120)은 상완골의 상완골 머리에 상응하는 관절와가 있는 구체가 견갑골에 결합되기 때문에 역 어깨이다. 또한, 견갑골 (112)의 관절와가 있는 강에 대응하는 상완골 라이너 (128)는 상완골 (110)에 대신 결합된다. 따라서, 관절 표면이 반전되었다. 일 실시형태에서, 상완골 라이너 (128)의 외부 곡면은 오목하다. 일 실시형태에서, 관절와가 있는 구체 (132)의 외부 곡면은 볼록하여 상완골 라이너 (128)에 결합하고 보철 어깨 관절 (120)의 이동을 지원한다. 상완골 라이너 (128)의 외부 곡면은 하중을 지원하고 보철 어깨 관절 (120)의 이동을 지원하도록 마찰이 낮다.
일 실시형태에서, 상완골 라이너 (128)는 제거되고 시험 측정 장치로 대체될 수 있다. 시험 측정 장치는 상완골 보철물 (122)의 목에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상완골 보철물 (122)의 목 (126)은 상완골 라이너 (128)를 수용하도록 구성된 트레이에서 종료될 수 있다. 상완골 라이너 (128)는 제거 가능하고 시험 측정 장치로 대체되도록 구성된다. 시험 측정 장치는 매개변수를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 가질 것이다. 시험 측정 장치는 상완골 라이너 (128)에 유사한 외부 곡면 및 치수를 가질 것이다. 일 실시형태에서, 시험 측정 장치에 의해 취해진 측정은 보철 어깨 관절 (130)에서 상완골 보철물 (122)의 이동, 하중 및 안정성과 관련될 것이다. 실시형태에서, 관절와가 있는 구체 (132)는 제거되고 적어도 하나의 센서를 갖는 제2 시험 측정 장치로 대체될 수 있다. 일 실시형태에서, 제2 시험 측정 장치는 보철 어깨 관절 (130)을 평가하기 위해 제1 시험 측정 장치 대신 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 및 제2 시험 측정 장치는 둘 모두 보철 어깨 관절 (130)을 평가하기 위한 측정 데이터를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 최종 보철 구성요소는 제1 또는 제2 시험 측정 장치를 사용한 후 설치된다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 최종 보철 구성요소는 매개변수를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서를 가질 수 있다.
도 3은 예시적인 실시형태에 따른 어깨 관절 시스템 (160)에서 측정 장치 (154)의 예시이다. 예시적인 실시형태에서, 역 어깨 관절이 근골격계에 예시되어 있다. 어깨 관절 시스템 (160)은 컴퓨터 (162), 관절와가 있는 구체 (152), 및 측정 장치 (154)를 포함하는 상완 보철물 (158)을 포함한다. 견갑골 (140)의 준비된 뼈 표면에 결합된 관절와가 있는 구체 (152)가 도시된다. 쇄골 (142) 및 부리돌기 (144)는 관절와가 있는 구체 (152)의 배치와 관련하여 도시된다. 일 실시형태에서, 견갑골 (140)의 관절와가 있는 강은 관절와가 있는 구체 (152)를 수용하도록 준비된다. 도시된 바와 같이, 관절와가 있는 구체 (152)는 견갑골 (140)의 준비된 뼈 표면 (146)에 결합한다. 관절와가 있는 구체 (152)는 견갑골 (140)의 부착을 지원하기 위한 앵커 또는 스템을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 관절와가 있는 구체 (152)를 견갑골 (140)에 결합하기 위해 나사가 사용된다. 관절와가 있는 구체 (152)는 측정 장치 (154)에 결합하도록 구성된 외부 곡면을 갖는다. 예에서, 관절와가 있는 구체 (152)는 볼록한 표면을 갖는다.
일 실시형태에서, 상완골 보철물 (158)은 상완골 (150)에 결합되도록 구성된다. 상완골 (150)의 근위 말단은 상완골 보철물 (158)을 수용하기 위해 준비된 뼈 표면 (148)을 갖도록 절단된다. 상완골 라이너는 낮은 마찰 표면을 가지고 어깨 관절 시스템 (160)의 이동을 지원하도록 구성된다. 상완골 라이너는 상완골 트레이 (156)를 결합하도록 구성된다. 예에서, 상완골 라이너는 상완골 보철물 (158)로부터 제거될 수 있도록 구성되고 도 3에서 제거되어 있다. 측정 장치 (154)는 상완골 트레이 (156)에서 상완골 라이너를 대체한다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)는 상완골 라이너와 치수적으로 동등하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)의 외부 곡면은 오목하고 관절와가 있는 구체 (152)의 외부 곡면에 결합하도록 구상된다. 측정 장치 (154)는 측정 프로세스를 제어하고 측정 데이터를 어깨 관절 시스템 (160)에 근접한 컴퓨터 (162)로 전송하도록 구성된 적어도 하나의 센서 및 전자 회로를 포함한다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)는 위치 또는 이동을 측정하도록 구성된 위치 측정 시스템을 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 센서는 어깨 관절 시스템 (160)의 설치를 지원하기 위해 관심 있는 매개변수를 측정할 것이다. 전형적으로, 컴퓨터 (162)는 어깨 관절 시스템 (160)이 설치되는 수술 현장 외부의 수술실에 있다. 디스플레이 (164)는 측정 데이터를 그래픽 방식으로 제공하는 것을 지원하는 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI)를 포함하며 여기서 수술 팀은 측정 데이터를 신속하게 동화하여 설치를 개선하는 변경을 확인, 조정 또는 변경할 수 있다.
일반적으로, 어깨 관절 시스템 (160)에서 적어도 하나의 구성요소는 측정 능력을 갖는다. 예에서, 어깨 관절 시스템 (160)은 측정 장치 (154)를 갖는 역 어깨 시스템이다. 측정 장치 (154)는 상완골 보철물 및 관절와가 있는 보철물을 포함하는 표준 어깨 관절 시스템에서 사용하도록 각색될 수 있다. 센서는 또한 표준 어깨 관절 시스템의 상완골 보철물과 관절와가 있는 보철물 중 하나 또는 둘 모두에 배치될 수 있다. 측정 장치 (154)는 어깨 관절치환술로 제한되지 않는다. 측정 장치 (154)는 엉덩이, 무릎, 척추, 뼈, 발목, 손목, 손가락, 발가락 및 근골격계의 다른 부분에 사용하도록 각색될 수 있다.
수술 도중 어깨 관절을 동역학적으로 평가하고 최적화하기 위해 정량적 측정 데이터가 요구된다. 측정 장치 (154)는 어깨를 가능하게 하고 어깨의 동작 범위에 영향을 주는 상이한 연조직에 대한 장력의 조정을 지원하는 정량적 측정 데이터를 외과의사 또는 수술 팀에 실시간으로 전달한다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)는 상응하는 영구 보철물에 치수적으로 실질적으로 동등한 임시 또는 시험 장치이다. 최종 보철 관절에서 측정 장치 (154)를 대체하는 영구 보철물은 측정 장치 (154)에 의해 제공된 측정 데이터에 유사하게 측정할 것이다.
어깨 관절 시스템 (160)은 측정 장치 (154)에 의해 측정되는 동작 범위 (ROM)를 통해 취해진다. 예를 들어, 상완골 (150)의 위치, 관절와가 있는 구체 (152)에 의해 측정 장치 (154)에 적용된 하중 크기 및 관절와가 있는 구체 (152)가 측정 장치 (154)에 결합하는 접촉 지점은 ROM을 통해 실시간으로 측정될 수 있다. 견갑골 노칭은 어깨 관절 설치에서 일반적인 합병증이다. 노칭은 폴리에틸렌 파편을 초래하는 골용해 반응을 야기하는 상완골 보철물 (158)과 하부 견갑골 목 사이의 반복적인 접촉에 의해 야기된다. 어깨 관절 시스템 (160)에 대한 조정은 견갑골 노칭이 발생하는 것을 방지하기 위해 충돌이 검출될 때 이루어질 수 있다. 어깨 이동을 가능하게 하는 다양한 연조직 요소의 장력을 조정할지 여부를 결정하기 위해 동작 및 하중 범위가 모니터링된다. 정량적 측정 데이터를 사용한 연조직에 대한 조정은 충돌을 줄이거나 제거하고, 어깨 관절에서 안정성을 더 높이고, 어깨의 동작 범위를 증가시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 안정성은 임플란트의 잘못된 위치화를 줄이고, 견갑하근의 질을 개선하고, 어깨 관절의 근육 긴장을 조정하는 측정을 사용하여 향상된다. 견갑상완 관절에서 연조직의 적절한 압축력은 역행성 어깨 관절치환술에서 안정성을 크게 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 더욱이, 상완골을 측면화하는 보철물 디자인은 회전근개를 더 잘 팽팽하게 하고 더 많은 삼각근을 감싸기 때문에 본질적으로 더 안정적이다.
도 4a는 예시적인 실시형태에 따른 도 3의 측정 장치 (154)를 사용하는 어깨 관절 설치를 위한 흐름도 (170)이다. 예에서, 흐름도 (170)에 개시된 측정 장치는 측정 장치 (154)에 상응하고 상완골 보철물 안으로 장착되도록 구성된다. 측정 장치는 적어도 하나의 센서를 포함하고 적어도 하나의 매개변수를 측정하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 측정 장치는 측정 데이터를 컴퓨터로 전송한다. 측정 데이터는 컴퓨터에 연결된 디스플레이 상에서 실시간으로 검토될 수 있다. 일 실시형태에서, 측정 장치는 또한 상완골 절단 직후와 같은 수술에서 초기에 기능성을 허용하도록 인장 장치와 호환성이 있다. 측정 장치는 단일 측정 장치가 인구의 상당 부분을 지원할 수 있는 상이한 크기의 근골격계 및 어깨 관절 시스템을 지원한다. 일 실시형태에서, 측정 장치는 특별한 도구 없이 상완골 시용 및 임플란트 안으로 삽입될 수 있다. 유사하게, 측정 장치는 특별한 도구 없이 상완골 시용 및 임플란트에서 제거될 수 있다.
모든 단계, 예를 들어 방법에서 사용될 수 있는 당업계에 알려진 단계가 나열되지 않을 수 있다. 또한, 본 명세서에 나열된 단계는 특정 순서를 의미하지 않으며 적용에 따라 상이한 순서로 실행될 수 있다. 단계 172에서, 어깨가 상완골에 접근하기 위해 노출된다. 단계 174에서, 상완골의 근위 말단을 절단하여 상완골의 측면을 준비한다. 일 실시형태에서, 절단은 미리 결정된 각도로 이루어진다. 일 실시형태에서, 상완골의 준비된 뼈 표면은 상완골 보철물을 수용하도록 구성된다. 상완골 보철물의 스템은 상완골의 수질 관 안으로 삽입되고 미리 정해진 위치에 배치된다. 상완골 보철물은 또한 스템 보호대를 포함할 수 있다. 단계 176에서, 이식을 위해 관절와가 있는 보철물이 준비된다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 뼈 절단 또는 뼈 변형이 관절와가 있는 보철물을 수용하기 위해 견갑골에 만들어진다. 단계 178에서, 관절와가 있는 보철물이 견갑골에 삽입되고 결합된다. 단계 180에서, 시용 임플란트가 상완골에 결합된다. 단계 182에서, 어깨 적용을 위한 측정 장치 크기가 결정된다. 일 실시형태에서, 상이한 크기의 측정 장치가 선택을 위해 제공될 수 있다. 대안적으로, 적절한 크기로 측정 장치를 조립하기 위해 상이한 어댑터가 제공될 수 있다. 단계 184에서, 측정 장치가 활성화된다. 단계 186에서, 측정 장치는 적절한 상완골 옵션을 위해 조립된다. 측정 장치는 상완골 보철물의 상완골 목 각도를 변경할 수 있도록 조정되도록 구성된다. 예를 들어 (0, 2.5 또는 5도)와 같은 상이한 오프셋을 선택하여 어깨 관절의 동작 범위에 영향을 줄 수 있다. 단계 188에서, 상완골 트레이 및 측정 장치가 상완골 보철물의 상완골 스템에 결합된다. 따라서, 측정 장치를 갖는 관절와가 있는 보철물과 상완골 보철물이 견갑골과 상완골에 각각 설치되었다. 단계 190에서, 어깨는 복위된다. 어깨는 측정 장치가 측정 데이터를 컴퓨터로 전송하는 제자리에 있다. 디스플레이는 컴퓨터에 연결되어 측정 데이터를 외과의사 또는 수술 팀에 실시간으로 표시한다.
단계 192에서, 어깨는 동작 범위 (ROM)를 통해 평가된다. 일 실시형태에서, 어깨는 하나 이상의 미리 결정된 동작을 통해 이동되어 측정 데이터를 통해 보철 어깨 관절 설치와 관련된 임의의 문제를 나타낸다. 측정 장치는 측정 장치에 있는 하나 이상의 센서로부터 컴퓨터로 측정 데이터를 전송한다. 측정 데이터는 외과의사 또는 수술 팀에게 실시간으로 표시된다. 일 실시형태에서, 측정 데이터의 일부는 컴퓨터에 의해 처리되고 컴퓨터의 디스플레이 상에 그래픽으로 표시되어 수술 팀에 의한 측정 데이터의 신속한 동화를 지원한다. 단계 194에서, 측정 장치로부터의 측정 데이터에 기초하여 임상적으로 적절한 조정이 이루어진다.
도 4b는 예시적인 실시형태에 따른 도 3의 측정 장치 (154)를 사용한 어깨 관절 설치를 위한 도 4a로부터의 흐름도 (170)의 연속이다. 단계 196에서, 상완골 트레이 시용 임플란트 및 측정 장치가 상완골 보철물로부터 제거된다. 단계 198에서, 상완골 보철물 상에 상완골 트레이 임플란트가 설치된다. 일 실시형태에서, 상완골 트레이 임플란트는 시험 장치가 아니라 최종 임플란트이다. 단계 200에서, 삽입물 측정 장치는 상완골 보철물에 결합된다. 일 실시형태에서, 측정 장치는 상완골 트레이 임플란트에 결합된다. 일 실시형태에서, 시험 임플란트는 상완골 트레이 임플란트와 치수적으로 유사하므로 상완골 트레이에서 측정 장치로 취한 측정 데이터는 측정 장치가 시험 임플란트에 있었을 때 취해진 측정 데이터와 실질적으로 동일해야 한다. 단계 202에서, 어깨 관절은 복위된다.
단계 204에서, 어깨는 ROM을 통해 이동된다. 측정 장치는 측정 데이터를 컴퓨터로 전송하고 디스플레이 상에 표시된다. 측정 데이터는 외과의사 또는 수술 팀에 의해 검토되어 상완골 보철물에 결합된 영구 상완골 트레이 임플란트를 사용하여 이전에 임상적으로 적절한 조정을 확인한다. 일 실시형태에서, ROM 결과 및 정량적 측정 데이터에 기초하여 어깨 관절을 한층 정교하게 하거나 개선하기 위해 임상적으로 적절한 추가 조정이 이루어질 수 있다. 단계 206에서, 측정 장치는 영구 상완골 트레이 임플란트에서 제거된다. 일 실시형태에서, 측정 장치는 수술이 완료된 후 폐기되는 일회용 장치이다. 단계 208에서, 상완골 라이너는 상완골 트레이 임플란트에 결합된다. 상완골 라이너는 관절와가 있는 임플란트에 결합하도록 구성된 곡면을 갖는다. 상완골 라이너는 측정 장치와 치수적으로 실질적으로 동일하다. 상완골 라이너는 동작 범위에 걸쳐 어깨에 가해지는 하중을 견딜 수 있는 낮은 마찰 표면을 갖는다. 단계 210에서, 어깨 관절이 복위된다. 단계 212에서, 영구적인 어깨 보철 구성요소를 제자리에 두고 상처를 닫는다. 영구적인 어깨는 측정 장치로 측정 및 조정된 것과 동일하게 수행할 것이다.
도 5는 예시적인 실시형태에 따른 구성요소를 예시하는 측정 장치 (154)의 분해도이다. 일반적으로, 측정 장치 (154)는 관절의 성과, 충돌, 안정성 및 동작 범위에 영향을 미치는 임상적 매개변수를 대상으로 하는 정량적 측정 데이터를 생성한다. 예에서, 측정 장치 (154)는 어깨 관절 그리고 보다 구체적으로는 역 어깨 관절에서 사용되도록 구성된다. 측정 장치 (154)는 역 어깨 관절에서 관찰되는 하중을 나타내는 기능적 하중 범위 및 최대 하중 범위를 측정하도록 구성된다. 측정 장치 (154)는 어깨 관절이 시험되어 질 때 상완골 라이너에 결합하는 관절와가 있는 구체에 관련된 관절 힘을 검출하고 보고하도록 구성된다. 측정 장치 (154)는 상완골 보철물의 동작 및 방향을 검출하기 위한 센서를 포함한다. 측정 장치 (154)는 상완골 라이너 상의 하위 충돌을 검출하도록 구성된다. 측정 장치 (154)는 상완골 라이너 상의 상위 충돌을 측정하도록 구성된다. 측정 장치는 어깨 관절에 연결된 연조직, 평가되어야 하는 연조직 및 연조직을 조정한 결과에 대한 이해를 지원한다. 일 실시형태에서, 어깨 관절에 결합된 상이한 연조직의 장력이 평가될 수 있고 최적의 안정성을 초래하는 미리 결정된 범위 내에서 개별적으로 조정될 수 있다. 측정 장치 (154)는 디스플레이를 갖는 컴퓨터에 연결되도록 구성된다. 일 실시형태에서, 컴퓨터 및 디스플레이는 측정 장치 (154)로부터 측정 데이터를 보고하기 위해 수술 팀의 관점에서 수술실 내에 있다. 전형적으로, 컴퓨터와 디스플레이는 수술실의 멸균 영역 외부에 배치된다. 측정 장치 (154)는 수술실 내의 통신을 지원하지만 수술실 외부의 고도로 감쇠된 신호를 지원하는 저전력 송수신기를 포함한다. 측정 데이터가 판독되는 것을 방지하기 위해 전송을 암호화함에 의해 통신을 보호할 수 있다.
측정 장치 (154) 및 컴퓨터는 최소한의 지연 또는 딜레이로 하중 및 동작 데이터를 제공한다. 일 실시형태에서, 지연 또는 딜레이는 전형적으로 2초 미만이다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)는 단일 사용으로 설계되고 멸균 포장으로 제공된다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154) 내의 전원은 단일 사용에 충분한 전력을 갖지만 두 번째 사용에 전력을 공급할 수 없다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)는 전원을 교체하기 위해 개방될 수 없다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)에 대한 기능적 수명은 수술 환경에서 대략적으로 1시간 내지 수 시간이다. 측정 장치 (154)는 생체 적합성 물질을 포함한다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)는 최적의 성능을 보장하기 위해 멸균 포장 전에 테스트되고 보정된다.
측정 장치 (154)는 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (222)을 포함한다. 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (222)은 함께 결합하여 밀폐하여 밀봉된 인클로저를 형성하도록 구성된다. 센서 (230), 전자 회로 (236) 및 PC 보드 (234)는 인클로저 내에서 밀폐하여 밀봉된다. 예에서, 상부 하우징 (220)은 어깨 관절의 이동을 지원하기 위해 관절와가 있는 구체의 외부 곡면에 결합하도록 구성된 외부 곡면 (224)을 갖는다. 상부 하우징 (220)은 외부 곡면 (224)에 결합하는 림 (242)을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (222)은 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 고정하기 위한 상응하는 유지 특징부를 갖는다. 대안적으로, 나사는 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (222)을 결합하도록 개구 (226)를 통해 배치될 수 있다. 하부 하우징 (222)은 상완골 보철물의 상완골 트레이에 결합하도록 구성된 장착 구조 (240)를 갖는다. 아교 또는 접착제가 또한 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 결합하는데 사용될 수 있다. 장착 구조 (240)는 인클로저를 상완골 보철물에 정렬하고 유지한다. 하부 하우징 (222)은 상부 하우징 (220)으로부터 구조를 수용하도록 구성된 개구 (254)를 포함한다. 개구 (254)는 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 고정하기 위해 나사를 수용하도록 구성된 강화 영역으로 종단된다. 가요성 상호연결부 (228)는 인쇄 회로 (PC) 보드 (234)에 결합하도록 구성된다. 가요성 상호연결부 (228)는 센서 (230)를 전자 회로 (236)에 결합한다. 일 실시형태에서, 전자 구성요소는 PC 보드 (234)에 장착된다. PC 보드 (234)는 측정 과정을 제어하고 측정 데이터를 전송하도록 구성된 전자 회로를 형성하는 전자 구성요소를 결합하는 상호연결부를 포함한다.
일 실시형태에서, 센서 (230)는 가요성 상호연결부 (228)에 형성된다. 센서 (230)는 가요성 상호연결부 (228) 내에 또는 그 위에 동시에 형성될 때 정확하게 복제될 수 있고 유사한 특성을 가질 수 있다. 기준 센서 (232)는 또한 가요성 상호연결부 (228) 내에 또는 그 위에 형성될 수 있다. 예를 들어, 센서 (230)는 하중 센서일 수 있다. 하중 센서는 탄성 축전지, MEM 장치, 기계 구조, 유압 구조, 공압 구조, 스트레인 게이지, 변환기 또는 압력-구조일 수 있다. 하중에 결합될 때 하중 센서는 하중를 가요성 상호 상호연결부 (228)를 통해 전자 회로 (236)에 제공되는 전기 신호로 변환한다. 대안적으로, 센서 (230)는 가요성 상호연결부 (228)에 결합되는 별도 센서일 수 있다. 예에서, 하중 센서로서 센서 (230)는 탄성 축전지, MEM 장치 또는 압력-구조이다. 센서 (230)는 상부 하우징 (220)과 하부 하우징 (222) 사이에 결합한다. 일 실시형태에서, 센서 (230)는 하부 하우징 (222)의 내부 표면 (244) 상의 융기 영역 (238)에 결합한다. 융기 영역 (238)은 각각 하부 하우징의 내부 표면 (244)과 동일 평면이 아닌 표면을 갖는다. 일 실시형태에서, 융기 영역 (238)과 동일한 수의 센서 (230)가 있다. 예를 들어, 외부 곡면 (224)에 적용된 하중을 측정하기 위해 3개의 하중 센서가 사용된다. 어깨 관절의 관절와가 있는 구체에 의해 상부 하우징 (226)의 표면 (224)에 적용된 하중은 센서 (230)를 압축하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 결합하는 개구 (226)에서의 나사는 센서 (230)를 사전장입하도록 조정될 수 있고 이에 의해 센서 (230)를 측정 장치 (154)에 적용되는 하중 범위에 대해 선형 작동 영역에 배치할 수 있다. 측정 장치 (154)는 또한 각 센서가 측정될 수 있는 최적의 성능을 보장하기 위해 교정 공정 및 하중 범위에 걸쳐 선형 작동을 보장하기 위해 센서 측정에 적용되는 보정을 통해 배치될 수 있다. 보정은 시스템의 각 센서를 보정하는 데 사용할 수 있는 메모리에 저장된다.
도 6은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (154)의 분해 측면도이다. 일 실시형태에서, 측면도는 상부 하우징 (220)이 장착 구조 (240)의 하부 표면에 대해 미리 결정된 각도로 하부 하우징 (222)에 결합한다는 것을 도시한다. 전자 회로 (236), PC 보드 (234), 가요성 상호연결부 (228), 및 센서 (230)는 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (222)에 의해 형성된 인클로저에 수용된다. 일 실시형태에서, 전자 회로 (236) 및 PC 보드 (234)는 하부 하우징 (222)의 내부 내의 강 내에 배치된다. 가요성 상호연결부 (228)는 센서 (230)를 전자 회로 (236)에 결합하기 위해 PC 보드 (234) 상에 장착된 커넥터에 결합한다. 상부 하우징 (220)의 내부 표면 (256)은 융기 영역 (252)을 포함한다. 융기 영역 (252)은 센서 (230)에 결합하도록 구성된 센서 패드이다. 융기 영역 (252)은 각각 상부 하우징 (220)의 내부 표면 (256)과 동일 평면이 아닌 표면을 갖는다. 일 실시형태에서, 센서 (230)와 동일한 수의 융기 영역 (252)이 존재한다.
상부 하우징 (220)은 나사, 유지 특징부, 접착제, 용접, 전기 수단, 자기 수단 또는 다른 밀봉 및 결착 방법론에 의해 하부 하우징 (222)에 결합될 수 있다. 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (222)은 폴리머, 세라믹, 금속, 금속 합금, 또는 근골격 관절의 하중을 지지할 수 있고 낮은 마찰 표면을 제공할 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 상부 하우징 (220)을 포함하는 재료는 외부 곡면 (224)이 낮은 마찰이 되도록 낮은 마찰이다. 대안적으로, 낮은 마찰 코팅은 낮은 마찰 외부 곡면 (224)을 제공하기 위해 상부 하우징 (220)에 접합되거나 적용될 수 있다. 상기 본 명세서에 도시된 예에서, 상부 하우징 (220)은 나사에 의해 하부 하우징 (222)에 결합한다. 상부 하우징 (220)은 도 5의 개구 (254)에 상응하는 구조 (250)를 포함한다. 일 실시형태에서, 구조 (250)는 형상이 원통형이다. 개구 (226)를 통해 배치된 나사는 상응하는 구조 (250)를 통해 결합한다. 구조 (250)는 나사를 수용하도록 구성된 상부 하우징 (220)의 강화 영역이다. 일 실시형태에서, 구조 (250)는 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 정렬한다. 상부 하우징 (220)은 상부 하우징 (220)의 구조 (250)가 하부 하우징 (222)의 표면 (244) 상의 개구 (254) 안으로 결합하도록 하부 하우징 (222)에 정렬한다. 일 실시형태에서, 개구 (254)는 하부 하우징 (222)의 강화 영역에 종결된다. 나사는 구조 (250)를 통해 하부 하우징 (222)의 강화 영역 안으로 결합하여 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 고정시킨다. 전술한 바와 같이, 나사는 최적의 성능을 위해 인클로저를 밀봉하고 센서 (230)를 사전장입하도록 조정될 수 있다.
도 7은 예시적인 실시형태에 따른 하부 하우징 (222)에 결합된 상부 하우징 (220)의 예시이다. 상부 하우징 (220)은 밑에 있는 전자 회로 (236), 가요성 상호연결부 (228) 및 센서 (230)를 보여주기 위해 투명성이다. 나사는 개구 (226)에 배치되고 하부 하우징 (222)에 결합하여 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 고정한다. 일 실시형태에서, 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 고정하기 위해 3개의 나사가 사용된다.
센서 (230)는 상부 하우징 (220)의 융기 영역 (252)에 결합하여 도시되어 있다. 도 6에 대해 간단히 참고하면, 융기 영역 (252)은 상부 하우징 (220)의 내부 표면 (256) 상에 형성된다. 도 5에 대해 간단히 참고하면, 센서 (230)는 또한 하부 하우징 (222)의 내부 표면 (244) 상의 융기 영역 (238)에 결합한다. 일 실시형태에서, 융기 영역 (252) 및 융기 영역 (238)은 센서 (230)의 면적보다 크거나 같은 면적을 갖는다. 가요성 상호연결부 (228)는 센서 (230)를 인클로저 내의 전자 회로 (236)에 결합한다. 일 실시형태에서, 센서 (230)는 상부 하우징 (220)의 외부 곡면 (224)에 적용되는 하중을 측정하도록 구성된 3개의 센서를 포함한다. 일 실시형태에서, 3개의 센서는 서로 등거리에 있고 외부 곡면 (224) 아래에 있는 상부 하우징 (220)의 림 (242)에 인접하게 위치한다. 각 센서 (230)는 외부 곡면 (224) 상의 미리 결정된 위치에 위치한다. 상부 하우징 (220)의 표면 (224)에 적용된 압력은 미리 결정된 위치에서 융기 영역 (252)과 융기 영역 (238) 사이에서 센서 (230)를 압축한다. 센서 (230)로부터의 측정 데이터는 측정 장치 (154)로부터 수술실 내에서 도 3에 도시된 컴퓨터 (162)로 전송된다. 교정 데이터는 전송 이전에 측정 장치 (154)에서 또는 도 3의 컴퓨터 (162)에서 센서 (230)의 측정된 출력을 조정하는데 사용될 수 있다. 컴퓨터 (162)는 측정 데이터에 관련된 정보를 제공하도록 구성된 디스플레이 (164)를 포함한다. 일 실시형태에서, 컴퓨터 (162)는 센서 (230)로부터의 측정 데이터로부터 외부 곡면 (224) 상의 접촉점에서 하중 크기를 계산하도록 구성된다. 예에서, 접촉점은 역 어깨 관절의 관절와가 있는 구체에 결합하는 외부 곡면 (224)의 영역 또는 구역이다. 컴퓨터 (162)는 센서 (230)로부터의 측정 데이터 및 외부 곡면 (224) 상의 센서의 위치로부터 외부 곡면 (224) 상의 접촉점의 위치를 추가로 계산한다. 일 실시형태에서, 측정 데이터는 위치 또는 동작 측정 시스템으로부터의 데이터를 포함할 수 있다. 위치 또는 동작 측정 시스템은 전자 회로 (236)의 일부이다. 일 실시형태에서, 위치 측정 시스템은 하나 이상의 관성 센서를 포함한다. 위치 측정 시스템으로부터의 데이터는 컴퓨터 (162)에 의해 수행되고 디스플레이 (164) 상에 표시되는 계산 및 제시를 지원하는 데 사용될 수 있다.
센서 (230)는 출력을 추가로 선형화하기 위해 측정 장치 (154)를 포장 및 멸균하기 이전에 테스트 및 교정될 수 있다. 교정 프로세스의 일부로서 나사는 센서 (230)를 예비-하중이 되도록 상이한 값으로 토크될 수 있다. 센서 (230)의 예비-하중화는 작동의 선형 영역에서 센서 (230)의 작동을 지원할 수 있다. 교정 데이터는 전자 회로 (236)의 일부로서 메모리에 저장될 수 있고 보다 정확한 측정 데이터를 제공하기 위해 센서 (230)의 비-선형성을 보정하는 데 사용될 수 있다. 교정 프로세스에서 센서는 외부 곡면 (224)이 하중이 없을 때 제로로 되거나 제로를 측정할 것이다.
도 8은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (154)의 단면도이다. 강 (260)은 상부 하우징 (220)이 하부 하우징 (222)에 결합할 때 형성된다. 인쇄 회로 기판 (234) 상의 전자 회로 (236)는 강 (260)에 배치된다. 강 (260)은 전자 회로 (236) 및 PC 보드 (234)를 정렬 및 유지하기 위한 적어도 하나의 유지 장치를 포함한다. 일 실시형태에서, 센서 (230)는 가요성 상호연결부 (238) 내에 또는 그 위에 형성된다. 가요성 상호연결부 (238)는 센서 (230)를 미리 결정된 위치에 배치하도록 패턴화되거나 형성된다. 도시된 바와 같이, 가요성 상호연결부 (238)는 상부 하우징 (222) 상의 융기 영역 (252)과 하부 하우징 (222) 상의 융기 영역 (238) 사이에서 결합하는 센서 (230)를 위치시킨다. 일 실시형태에서, 지지 구조 (262)는 가요성 상호연결부 (238)를 측정 장치 (154) 내에서 중앙으로 유지하기 위해 하부 하우징 (222)으로부터 상부 하우징 (220)을 향해 연장될 수 있다.
도 9는 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (154)의 인클로저의 기계적 특징의 예시이다. 측정 장치 (154)는 전자 회로 및 하나 이상의 센서를 위한 인클로저를 형성하는 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (222)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 상부 하우징 (220)은 하부 하우징 (222)에서 아래에 있는 특징을 보여주는 투명성 재료를 포함한다. 일 실시형태에서, 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (222)은 생체 적합성 재료를 포함한다. 일 실시형태에서, 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (222)은 폴리머 재료로 성형되거나 3D 인쇄될 수 있다.
융기 영역 (238)은 하부 하우징 (222)의 내부 표면 (244) 상에 형성된다. 융기 영역 (238)은 하부 하우징 (222)의 내부 표면 (244) 위로 연장되는 센서 플랫폼이다. 일 실시형태에서, 각각의 융기 영역 (238)은 대응하는 센서에 결합한다. 예에서, 3개의 융기 영역 (238)이 내부 표면 (244) 상에 형성된다. 일 실시형태에서, 센서 (230)는 가요성 상호연결부 (228)에 형성된 직경이 대략 4밀리미터인 축전지이다. 일 실시형태에서, 축전지는 가요성 상호연결부 (228) 내에서 유전체 재료에 의해 분리된 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 의해 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 유전체 재료는 폴리이미드일 수 있다. 일 실시형태에서, 축전지는 축전지에 대한 정전용량 또는 신호의 기생 커플링을 최소화하기 위해 차폐될 수 있다. 일 실시형태에서, 융기 영역 (238)은 센서 (230)를 지지하기 위해 4밀리미터 이상이다. 센서 스냅 (270)은 융기 영역 (238)에 근접한 하부 하우징 (222)의 내부 표면 (244) 상의 컷아웃이다. 센서 스냅 (270)의 컷아웃은 상응하는 융기 영역 (238) 상의 유지 센서 (230)를 지지한다.
솔더 홀 (272)은 인클로저 내에서 배터리를 결합하는 데 사용되는 상호연결부를 수용하기 위한 하부 하우징 (222)의 컷아웃이다. 플렉스 스냅 (274)은 하부 하우징 (222)에 도 6에 도시된 가요성 상호연결부 (228)를 유지하도록 구성된 유지 특징부이다. 일 실시형태에서, 플렉스 스냅 (274)은 지지 구조 (262) 상에 형성된 하나 이상의 컬럼을 포함한다. 가요성 상호연결부 (228)는 하나 이상의 컬럼에 상응하는 하나 이상의 개구를 갖는다. 플렉스 스냅 (274)은 가요성 상호연결부 (228)의 상응하는 개구를 통해 가압되어 가요성 상호연결부 (228)를 정렬하고 유지하여 구조 (262)를 지지한다. 일 실시형태에서, 가요성 상호연결부 (228)는 하부 하우징 (222)의 단단한 컷아웃 (282) 위에 현수된다. 일 실시형태에서, 단단한 컷아웃 (282)은 하부 하우징 (222)에서 큰 컷아웃 영역이다. 도 8에 도시된 바와 같은 전자 회로 (236) 및 PC 보드 (234)는 단단한 컷아웃 (282)에 배치될 수 있다. 단단한 스냅 (280)은 PC 보드 (234)를 하부 하우징 (222)에 유지하도록 구성된 유지 특징부이다. 일 실시형태에서, 단단한 스냅 (280)은 PC 보드 (234)를 정렬하고 유지하도록 PC 보드 (234)에서 하나 이상의 개구를 통해 결합하도록 구성된 하나 이상의 컬럼일 수 있다. 일 실시형태에서, 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (222)은 상부 하우징 (222)을 하부 하우징 (222)에 결합하기 위한 유지 특징부를 갖는다. 일 실시형태에서, O-링은 인클로저를 밀폐하여 밀봉하기 위해 사용된다. 일 실시형태에서, O-링은 원주 방향으로 하부 하우징 (222)에 결합한다. 일 실시형태에서, O-링은 하부 하우징 (222)에 고정된다. 일 실시형태에서, 하우징 스냅 (278)은 하부 하우징 (222)의 외부 상에 있는 하나 이상의 수형 유지 특징부이다. 하우징 스냅 (278)은 상부 하우징 (220) 상의 하나 이상의 상응하는 개구를 통해 결합하여 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 정렬하고 유지한다. 일 실시형태에서, O-링은 가요성 재료로 만들어지고 압축되어 하우징 스냅 (278)에 의해 유지될 때 상부 하우징의 표면 (220) 및 하부 하우징 (222)의 표면을 밀봉한다. 가요성 O-링은 상부 하우징 (220)의 표면과 하부 하우징 (222)의 표면을 압축하고 밀봉한다. 압축된 O-링은 하우징 스냅 (278)을 상부 하우징 (220)에서 상응하는 개구 내에 고정하는 힘을 가한다. 트레이 림 (276)은 도 3에 도시된 바와 같이 상완골 보철물 (158)의 상완골 트레이 (156)에 결합하고 측정 장치 (154)에 적용된 하중을 상완골 트레이로 전달하는 하부 하우징 (222) 상의 돌출부이다.
도 10은 예시적인 실시형태에 따른 상부 하우징 (220)과 하부 하우징 (222) 사이의 센서 (230)를 예시하는 인클로저의 일부의 단면도이다. 예에서, 상부 하우징 (220)의 외부 곡면 (224)은 도 3에 도시된 바와 같이 관절와가 있는 구체 (152)의 외부 곡면에 결합한다. 일 실시형태에서, 센서 (230)는 도 7에 도시된 바와 같이 가요성 상호연결부 (228) 안으로 통합된 탄성 용량성 센서이다. 일 실시형태에서, 탄성 용량성 센서는 대략 0.012 인치 두께이다. 센서 (230)는 측정의 영역을 최대화하기 위해 외부 곡면 (224) 아래에 있는 상부 하우징 (220)의 림 (242)에 인접하게 위치된다. 탄성 용량성 센서는 상부 하우징 (220)과 하부 하우징 (222)의 조립 후에 계합된다. 0.010 인치 두께의 갭은 상부 하우징 (220)과 하부 하우징 (222)이 함께 결합될 때 센서 (230)를 예비-하중을 가하도록 상부 하우징 (220)과 하부 하우징 (222) 안으로 설계된다. 일 실시형태에서, 상부 하우징 (220)의 내부 표면 (256) 상의 융기 영역 (252)은 평평하다. 센서 (230)는 융기 영역 (252)에 결합한다. 일 실시형태에서, 내부 표면 (244) 상의 융기 영역 (238)도 또한 평평하다. 센서 (230)는 융기 영역 (238)에 결합한다. 예에서, 센서 (230)는 상부 하우징 (220)이 하부 하우징 (222)에 결합될 때 센서 (230)가 0.002 인치만큼 압축되도록 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (220)의 각각의 융기 영역 (252 및 238) 사이에 결합된다. 융기 영역 (252 및 238)의 평평한 표면은 센서 (230)의 이력현상을 감소시켜 이에 의해 보다 정확한 하중 측정을 유도하는 것으로 밝혀졌다. 표면 거칠기가 하중 측정에 영향을 미친다는 것이 추가로 밝혀졌다. 일 실시형태에서, 평평한 표면은 측정 일관성을 개선하기 위해 매끄럽게 형성된다.
도 11은 예시적인 실시형태에 따른 상부 하우징 (220)의 외부 곡면 (224)을 예시하는 측정 장치 (154)의 단면도이다. 곡면 (224)은 도 3에 도시된 바와 같이 관절와가 있는 구체 (152)의 외부 곡면에 결합하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 센서 (230)는 상부 하우징 (220) 아래에 있는 3개의 센서를 포함한다. 3개의 센서는 상부 하우징 (220)의 림 (242) 근처에 외부 곡면 (224) 아래에 위치된다. 3개의 센서는 서로 등거리로 이격된다. 일 실시형태에서, 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (222) 상의 각각의 융기 영역 (252 및 238)은 상부 하우징 (220)의 외부 곡면 (224) 주위에 가능한 한 높게 센서 (230)를 위치시키기 위해 림 (242)에 근접하여 위치된다. 림 (242) 근처에 센서 (230)를 배치하는 것은 외부 곡면 (224) 상에서 측정될 수 있는 감지하는 영역을 최대화한다. 일 실시형태에서, 3개의 센서는 글레노-구체 축 (290)으로부터 44도에 배치된다. 외부 곡면 (224)의 축 (292)은 글레노-구체 축 (290)에 대해 도시된다. 예에서, 화살표 (294 및 296)는 글레노-구체 축 (290)으로부터 44도이고 센서 (230)의 위치를 나타낸다.
도 12는 예시적인 실시형태에 따른 하부 하우징 (222)에 형성된 센서 스냅 (270)의 예시이다. 센서 스냅 (270)은 컷아웃 (300) 및 날개 (302)를 포함한다. 센서 (230)는 측정 동안 이동을 방지하는 방식으로 하부 하우징 (222)에 결합된다. 센서 (230)의 임의의 이동은 측정 데이터에 오류를 유발할 것이다. 예에서, 가요성 상호연결부 (228)에 형성된 탄성 축전지 센서의 이동은 용량성 측정에 변동을 생성한다. 일 실시형태에서, 날개 (302)는 센서 (230)의 대향 측면 상의 가요성 상호연결부 (228)에 형성된다. 컷아웃 (300)은 하부 하우징 (222)의 내부 표면 (244)에 형성된다. 컷아웃 (300)은 센서 (230)에 근접하여 형성된 날개 (302)에 상응한다. 날개 (302)는 컷아웃 (300) 안으로 가압-장착되어 센서 (230)를 융기 영역 (238) 상에 정렬 및 유지하고, 측정 동안 센서 (230)의 이동을 방지한다. 컷아웃 (300) 안으로 날개 (302)를 가압 장착하는 것은 조립 시간을 줄이는 추가적인 이점을 갖는다. 컷아웃 (300)에 대한 대안으로서, 포스트가 하부 하우징 (222)의 내부 표면 (244)으로부터 연장하여 형성될 수 있다. 포스트는 센서 (230)에 근접한 센서 (230)의 대향 측면 상에 형성될 것이다. 포스트는 가요성 상호연결부 (228)에서 상응하는 개구에 결합하여 융기 영역 (238) 상에 센서 (230)의 이동을 정렬, 유지 및 방지한다. 이동을 방지하기 위한 추가 조치는 센서 (230)를 융기 영역 (238)에 접착하거나, 날개 (302)를 컷아웃 (300) 안으로 접착하거나, 센서 (230)와 날개 (302) 둘 모두를 각각 융기 영역 (238) 및 컷아웃 (300)에 접착하는 것일 것이다.
도 13은 예시적인 실시형태에 따른 솔더 홀 (272)을 예시하는 하부 하우징 (222)의 단면도이다. 솔더 홀 (272)은 솔더 배터리 연결부 (310)가 PC 보드 (234)에 결합하기 위한 하부 하우징 (222)에서 컷아웃이다. 도시된 바와 같이, 솔더 홀 (272)은 PC 보드 (234) 밑에 있다. 솔더 배터리 연결부 (310)는 배터리 (312)를 PC 보드 (234)의 하부 표면에 결합하여 전기 회로 (236)를 구동한다. 일 실시형태에서, 솔더 홀 (272)은 PC 보드 (234)가 하부 하우징 (222)의 내부 하부 표면 상에 평평하게 놓이도록 한다. 솔더 홀 (272)은 가요성 상호연결부 (223)의 결합이 구조 (262)를 지지할 수 있도록 배터리 (312)를 위치시킨다.
도 14는 예시적인 실시형태에 따른 가요성 상호연결부 (228)에 결합하도록 구성된 하부 하우징 (222) 내의 지지 구조 (262)의 예시이다. 일 실시형태에서, 지지 구조 (262)는 하부 하우징 (222)의 내부 하부 표면으로부터 연장된다. 지지 구조 (262)는 도 9에 도시된 바와 같이 단단한 컷아웃 (282)의 중앙으로 위치된다. 일 실시형태에서 가요성 상호연결부 (228)는 지지 구조 (262)에 견고하게 결합된다. 지지 구조 (262)는 플렉스 스냅 (274)을 포함한다. 플렉스 스냅 (274)은 지지 구조 (262)로부터 연장되는 컬럼이다. 가요성 상호연결부 (228)는 플렉스 스냅 (274)에 상응하는 개구를 갖는다. 일 실시형태에서, 플렉스 스냅 (274)은 상호연결부 (228)의 개구보다 큰 사이즈로 되거나 크다. 가요성 상호연결부 (228)의 개구는 가요성 상호연결부를 지지 구조 (262)에 가압하는 플렉스 스냅 (274) 상에서 밀린다.
대안적으로, 핀은 가요성 상호연결부 (228)를 지지 구조 (262)에 결합하는 데 사용될 수 있다. 지지 구조 (262)와 가요성 상호연결부 (228) 둘 모두는 개구를 갖는다. 핀은 가요성 상호연결부 (228)에서 개구를 통해 그리고 지지 구조 (262)에서 개구 안으로 결합하는 데 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 핀은 가요성 상호연결부 (228)를 지지 구조 (262)에 유지하기 위한 간섭 핏으로서 지지 구조 (262)의 개구에 강제로 결합한다. 접착제는 또한 핀을 지지 구조 (262)에 유지하는데 사용될 수 있다.
일 실시형태에서, 지지 구조 (262)의 표면은 평평하지 않거나 하부 하우징 (222)의 하부 표면에 평행하지 않다. 예에서, 지지 구조 (262)의 표면은 하부 하우징 (222)의 하부 표면에 대해 12.5도 각도로 가요성 상호연결부 (228)를 배치한다. 각도는 도 7에 도시된 바와 같이 센서 (230)의 배치를 지지하는 위치에 가요성 상호연결부 (228)를 배치한다. 지지 구조 (262)는 또한 PC 보드 (234) 상의 커넥터에 결합하는 위치에 가요성 상호연결부 (228)의 커넥터를 배치한다. 일 실시형태에서, 가요성 상호연결부 (228)는 하부 하우징 (222)의 하부 표면 위에 현수된다.
도 15는 예시적인 실시형태에 따른 상부 하우징 (220), 하부 하우징 (222), 및 상완골 트레이 (156)의 일부의 단면도이다. 예에서, 하부 하우징 (222)은 상완골 보철물 (158)의 상완골 트레이 (156)에 결합한다. 상완골 트레이 (156)는 전형적으로 스테인리스 스틸 또는 티타늄과 같은 금속을 포함한다. 하부 하우징 (222)은 측정 장치 (154)가 유지되지만 상완골 트레이 (156)로부터 제거될 수 있도록 상완골 트레이 (156)의 상응하는 유지 특징부에 결합하는 유지 특징부를 가질 수 있다. 예에서, 상부 하우징 (220)의 외부 곡면 (244)에 대한 하중은 하부 하우징 (222)으로 도 7에 도시된 바와 같은 센서 (230)를 통해 이전된다. 센서 (230)에 대한 하중 분배는 외부 곡면 (244)에 대한 힘의 궤적에 따라 동일하지 않을 수 있다. 하중은 하부 하우징 (222)을 통해 결합하고 상완골 트레이 (156)에 분배된다.
상부 하우징 (220)은 하부 하우징 (222)의 측벽 (328)에 결합하도록 구성된 측벽 (320)을 포함한다. 상부 하우징 (220)이 하부 하우징 (222)에 결합될 때 측벽 (320)은 하부 하우징 (222)의 측벽 (328)의 일부 위에 놓인다. 일 실시형태에서, 하부 하우징 (222)은 하부 하우징 (222)의 측벽 (328)에서 원주방향 홈 주위에 장착된 O-링 (322)을 갖는다. O-링 (322)은 인클로저를 밀폐하여 밀봉하도록 구성된다. 일 실시형태에서, O-링 (322)은 상부 하우징 (220)의 측벽 (320)이 하부 하우징 (222)의 측벽 (328) 위에 놓일 때 압축된다. 앞서 언급된 바와 같이, 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 결합하는 것은 하중이 부가되지 않은 외부 곡면 (244)에 상응하는 센서 (230)에 예비-하중을 가한다.
하부 하우징 (222)의 측벽 (328)은 측벽 (328)으로부터 부분적으로 또는 원주 방향으로 연장되는 돌출부 (325)를 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 돌출부 (325)의 제1 레지는 돌출부 (325) 위에서 상부 하우징 (220)의 측벽 (320)에 결합한다. 일 실시형태에서, 돌출부 (325)의 제2 레지는 돌출부 (325) 아래로부터 상완골 트레이 (156)의 림 (330)에 결합한다. 일 실시형태에서, 하중은 외부 곡면 (244)에, 하중 센서 하중을 통해, 림 (330) 및 상완골 트레이 (156)의 표면에 대해 하부 하우징 (222)의 측벽 (328)에 적용되어 측정 장치 (154) 및 상완골 보철물 (158)에 적용되는 하중을 분배한다. 상완골 트레이 (156)는 하부 하우징 (222)의 일부를 상완골 트레이 (156)에 정렬, 유지 및 밀봉하는 O-링 (332)을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 하부 하우징 (222)은 측정 장치 (154)가 상완골 트레이 (156) 안으로 눌려 질 때 O-링 (332)을 수용하는 상응하는 홈을 가질 수 있다.
도 16은 예시적인 실시형태에 따라 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 결합하기 위한 측정 장치 (154) 상의 하우징 스냅 (278)의 예시이다. 하우징 스냅 (278)은 하부 하우징 (222)의 측벽 (328)으로부터 연장되는 돌출부를 포함한다. 일 실시형태에서, 상부 하우징 (220)의 측벽 (320)은 휘어지도록 설계된다. 일 실시형태에서, 측벽 (320)은 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 유지하기 위해 하우징 스냅 (278)을 수용하도록 구성된 개구를 갖는다. 일 실시형태에서, 상부 하우징 (220)의 측벽 (320)이 하부 하우징 (222)의 측벽 (328) 위에 놓이도록 상부 하우징 (220)은 하부 하우징 (222) 상으로 미끄러진다. 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (222)은 측벽 (328) 상의 하우징 스냅 (278)이 상부 하우징 (220)의 측벽 (320) 내의 상응하는 개구를 통해 결합할 때까지 함께 압축된다. 일 실시형태에서, 하우징 스냅 (278)은 하우징 스냅 (278)이 상응하는 개구와 계합할 때까지 측벽 (320)이 휘어지고 돌출부 위로 미끄러지는 것을 용이하게 하는 각진 또는 경사진 벽 (340)을 갖는다. 일 실시형태에서, 하나 초과의 하우징 스냅 (278)이 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 유지하는데 사용된다. 대안적으로, 상부 하우징 (220)은 도 5-7에 개시된 바와 같이 하부 하우징 (222)에 나사결합될 수 있다.
도 17은 예시적인 실시형태에 따른 하부 하우징 (222)으로부터 연장되는 단단한 스냅 (280)의 예시이다. 단단한 스냅 (280)은 하부 하우징 (222)의 내부 하부 표면으로부터 연장되는 압입 컬럼이다. 일 실시형태에서, 단단한 스냅 (280)은 PC 보드 (234)에서 소형 개구에 상응한다. 예에서, PC 보드 (234)는 측정 프로세스를 제어하고 측정 장치 (154)로부터의 측정을 전송하기 위한 회로 또는 시스템을 형성하기 위해 전자 회로 (236)를 상호연결하는 다층 단단한 인쇄 회로 기판이다. 단단한 스냅 (280)은 PC 보드 (234)에서의 개구에 대해 정렬된다. 단단한 스냅 (280)이 PC 보드 (234)에서의 상응하는 개구를 통해 결합할 때까지 PC 보드 (234)에 압력이 가해진다. 단단한 스냅 (280)은 인클로저 내에 PC 보드 (234)를 정렬하고 유지한다. 보다 구체적으로, 단단한 스냅 (280)은 어깨 관절에 있는 동안 PC 보드 (234)의 이동을 방지한다. PC 보드 (234)의 이동은 PC 보드 (234)에 대해 결합하는 리드 또는 유연한 상호연결부로의 이동을 도입하여 이에 의해 측정에 영향을 미칠 수 있다.
도 18은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (154)에서의 O-링 (322)의 예시이다. 하부 하우징 (222)은 림 (352)을 갖는다. 하부 하우징 (222)의 측벽 (328)은 림 (352) 아래에 O-링 (322)을 유지하기 위해 둘레 주위에 홈 (350)을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, O-링 (322)은 대략 기슭 40의 경도를 갖는다. 상부 하우징 (220)의 림 (242)은 상부 하우징 (220)이 도 15에 도시된 바와 같이 하부 하우징 (222)에 결합할 때 O-링 (322) 위에 놓인다. O-링 (322)은 인클로저를 밀폐하여 밀봉하고 가스, 액체 또는 고체의 유입이 측정 장치 (154)로 들어가는 것을 방지한다. 측정 장치 (154)에 의한 하중 측정은 O-링 (322)에 의해 영향을 받지 않는다.
도 19는 예시적인 실시형태에 따른 전자 회로 (236)를 갖는 하부 하우징 (222)의 예시이다. 일 실시형태에서, PC 보드 (234)는 단단한 스냅 (280)을 통해 하부 하우징 (222)의 내부 하부 표면에 결합된 단단한 인쇄 회로 기판이다. 전자 회로 (236)는 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 디지털 로직 회로, 인터페이스 회로, 아날로그 회로, 완충기, 증폭기, 무선 주파수 회로, 센서, 수동 구성요소 및 기타 회로와 같은 전자 구성요소를 포함한다. 전자 구성요소는 PC 보드 (234)에 장착될 수 있다. PC 보드 (234)는 측정 프로세스를 제어하고 측정 데이터를 전송하는 회로를 형성하기 위해 전자 구성요소를 결합하기 위한 다중 층의 상호연결부를 갖는다. 가요성 상호연결부 (228)는 센서 (230)를 PC 보드 (234)에 결합한다. 일 실시형태에서, 가요성 상호연결부 (228)는 PC 보드 (234) 위에 현수되고 PC 보드 (234) 상에 장착된 플렉스 플러그 (362)에 결합한다. 플렉스 스냅 (274)은 가요성 상호연결부 (228)의 개구를 통해 결합하여 가요성 상호연결부 (228)의 이동을 유지, 정렬 및 방지한다. 가요성 상호연결부 (228)는 센서 이상 및 잘못된 데이터를 유발하는 것으로 관찰되었기 때문에 어떠한 각진 굴곡도 갖지 않는다. 일 실시형태에서, 가요성 상호연결부 (228)는 센서 (230) 및 상호연결부를 차폐하기 위한 차폐 층 (374)을 갖는다. 차폐 층 (374)은 상당한 노이즈 개선을 보인 센서 접지 외부에 있는 접지된 구리 층이다. 가요성 상호연결부 (228)는 PC 보드 (234)에 결합하는 플렉스 플러그 (362)에 결합하는 플러그 (372)를 갖는다. 플렉스 플러그 (362)는 센서 (230)를 전자 회로 (236)에 결합한다. 배터리 (312)는 도 13에 도시된 바와 같은 솔더 홀 (312)에서 PC 보드 (234) 아래에 있는 상호연결부 (310)를 통해 PC 보드 (234)에 결합한다. 일 실시형태에서, 배터리 (312)는 단일 동작을 위해 측정 장치 (154)에 전력을 공급하도록 구성된다. 안테나 (360)는 PC 보드 (234) 상의 송수신기 회로에 결합한다. 안테나 (360)는 도 3에 도시된 바와 같이 수술실 내의 측정 장치 (154)로부터 컴퓨터 (162)로 측정 데이터를 전송하여 실시간으로 외과의사가 사용할 측정 데이터를 제공한다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)는 어깨 수술이 완료된 후 적절한 방식으로 배치된다.
도 20은 예시적인 실시형태에 따른 가요성 상호연결부 (228)의 예시이다. 가요성 상호연결부 (228)는 측정 장치에 적용된 힘, 압력 또는 하중을 측정하도록 구성된 센서 (230)를 포함한다. 센서 (230)는 가요성 상호연결부 (228)에 결합되거나 가요성 상호연결부 (228)의 일부로서 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 센서 (230)는 상호연결부의 2개 이상의 층을 사용하여 가요성 상호연결부 (228)에 형성된 축전지이다. 축전지는 유전체 재료에 의해 분리된 제1 금속 영역 및 제2 금속 영역을 포함한다. 일 실시형태에서, 축전지는 잡음 결합을 방지하고 기생 결합을 감소시키기 위해 차폐된다. 일 실시형태에서, 축전지는 직렬로 결합되거나 병렬로 결합된 하나 초과의 축전지를 포함한다. 일 실시형태에서, 축전지는 하나 초과의 유전체 층을 포함할 수 있다. 일반적으로 축전지는 어깨 관절에서 볼 수 있는 작동의 범위에 걸쳐서 탄력적이다. 센서 (230)는 가요성 상호연결부 (228)에서의 상호연결부를 통해 플러그 (372)에 연결한다. 플러그 (372)는 도 19에 도시된 바와 같이 PC 보드 (234) 상의 플렉스 플러그 (362)에 연결하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 기준 센서 (370)가 가요성 상호연결부 (228)에 결합되거나 형성된다. 기준 센서 (370)는 측정 장치에 적용된 하중을 측정하도록 구성되지 않는다. 기준 센서 (370)는 센서 (230)와 동등하게 형성된다. 일 실시형태에서, 기준 센서 (370)는 센서 (230)에 대한 강한 온도 및 소음 보상을 보장하기 위해 센서 (230) 근처에 위치한다. 단일 기준 센서 (370)가 사용되는 경우 그것은 센서 (370)로부터 실질적으로 등거리에 위치될 수 있다. 대안적으로, 단일 기준 센서 (370)는 센서 (370) 중 하나에 근접하게 배치될 수 있다. 일 실시형태에서, 각 센서 (230)에 대한 기준 센서 (370)가 있다.
도 21은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (154)의 예시이다. 일반적으로, 외부 곡면 (224)에 결합된 보철 구성요소에 의해 적용된 하중은 측정 장치 (154)에서 하중을 측정하는 복수의 센서를 통하지 않는 한 접지 경로를 갖지 않을 것이다. 일 실시형태에서 측정 장치 (154)에서 하중을 적용하거나 희석하기 위한 평행 경로가 없을 것이다. 측정 장치 (154)는 보철 관절 안으로 설치하는 동안 또는 보철 관절에 설치될 때 외부 곡면 (224)에 적용되는 최대 하중하에서 작동하도록 설계된다. 측정 장치 (154)의 압축 강도는 하중 경로에 영향을 주지 않고 최대 하중을 수용할 수 있고 소성 변형 없이 최대 하중을 수용할 수 있다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)는 상완골 복위 동안 적용되는 토크를 견디도록 구성된다. 측정 장치 (154)는 보철 관절을 위한 표적 시험 임플란트와 일치하는 폼 팩터를 갖는다.
상부 하우징 (220)은 전원, 전자 회로, 및 하나 이상의 센서를 수용하기 위한 인클로저를 형성하기 위해 하부 하우징 (222)에 결합된다. 전원은 수동 저장 장치, 배터리 또는 기타 전원 공급 수단일 수 있다. 대안적으로, 전력은 측정 장치 (154)에 유선으로, 유도로 또는 RF 결합될 수 있다. 전원은 단일 관절 치환술을 위해 전자 회로 및 센서에 전력을 공급하기에 충분한 에너지를 갖는다. 상부 하우징 (220)은 상부 하우징 (220)의 측벽 (320)의 개구를 통해 결합하는 하부 하우징 (222)의 측벽 (328) 상의 하나 이상의 하우징 스냅 (278)에 의해 유지된다. 하우징 스냅 (278)은 하우징 스냅 (278)이 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 유지하기 위해 상부 하우징 (220)의 측벽 (320)에서의 개구를 통해 결합할 때까지 상부 하우징 (220)의 측벽 (320)이 휘어지고 하우징 스냅 (278) 위로 미끄러지는 것을 용이하게 하는 각지거나 경사진 벽 (340)을 갖는다. 예에서, 하우징 스냅 (278)은 하우징 (222)에 결합될 때 하중을 적용함이 없이 하우징 (220)을 센서 계합에 근접하게 유지하도록 구성된다.
예에서, 측정 장치 (154)는 상완골 보철물에 결합한다. 외부 곡면 (224)은 어깨의 이동을 지원하기 위해 견갑골에 결합된 관절와가 있는 구체에 결합한다. 일 실시형태에서, 측정 장치는 외부 곡면 (224) 상의 하중 및 하중의 위치를 측정하기 위해 3개의 센서를 사용한다. 일 실시형태에서, 적어도 하나의 기준 센서는 또한 각각의 센서로부터의 하중 측정의 정확도를 개선하기 위해 사용될 수 있다. 외부 곡면 (224)과 센서 (230) 사이의 인터페이스는 완전히 속박된다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)의 감지 구성은 모든 힘 벡터가 균형을 잡을 모멘트 없이 동일한 지점을 통과하도록 센서 (230)가 외부 곡면 (224)의 곡률 중심을 향해 배향되는 경우 완전 속박을 위해 정확히 3개의 하중 센서를 사용한다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)는 어깨 적용에 대해 10-60 lb의 범위에서 외부 곡면 (224)에 적용된 하중을 측정한다. 측정된 하중 크기의 정확도는 3.5 lb 이하이다. 일 실시형태에서, 범위 및 정확도는 유전체 두께 또는 센서 면적과 같은 축전지 센서의 매개변수를 변경함에 의해 조정될 수 있다. 측정된 정전용량 값은 외부 곡면 (224)에 적용되는 하중과 관련된다. 대안적으로, 축전지 대신에 MEM, 스트레인 게이지 또는 압력-센서와 같은 상이한 센서 유형이 사용될 수 있다. 측정 장치 (154)는 최대 하중 범위의 200 퍼센트의 안전 과하중으로 작동될 수 있다. 예에서, 외부 곡면 (224) 상의 관절와가 있는 구체의 적용된 하중 또는 접촉점의 위치는 2밀리미터 및 2도 이하의 정확도를 갖는다. 이 정확도는 기준용으로 제공되고 측정 장치의 적용 및 요구사항에 따라 변경되거나 개선될 수 있다. 어깨 관절은 동작 범위를 통해 이동될 수 있고 측정 장치 (154)는 측정 데이터를 실시간으로 제공할 것이다. 측정 데이터는 수술실의 컴퓨터 (162)로 전송되며 여기서 컴퓨터 (162)는 측정 데이터를 수신 및 처리하고, 측정 데이터를 외과의사와 수술 팀에 의해 신속하게 동화될 수 있는 형태로 디스플레이 (164) 상에 표시하여 정량적 측정 데이터로 검증 또는 조정을 지원한다.
도 22a는 예시적인 실시형태에 따른 컴퓨터 (162)의 디스플레이 (164) 상의 GUI (380)의 예시이다. 측정 장치 (154)는 어깨 관절에 있고 도 3에 도시된 바와 같이 측정 데이터를 전송한다. 도 3, 7, 8, 9 및 21의 구성요소는 측정 장치 (154)의 동작을 GUI (380)에 표시되는 것과 관련시키기 위해 아래 본 명세서의 논의에서 참조될 수 있다. 일반적으로, 외과의사는 어깨 관절의 안정성을 결정하기 위해 측정 데이터를 생성하는 자유 동작 범위를 통해 어깨를 움직인다. 측정 장치 (154)에서의 센서로부터 측정 데이터는 컴퓨터 (162)로 전송된다. 컴퓨터 (162)는 정보를 처리하고 정량적 측정 데이터가 외과의사 또는 수술 팀에 의해 빠르게 동화될 수 있는 방식으로 정보를 표시한다. 측정 데이터를 표시될 수 있거나 그래픽 또는 청각적으로 제시될 수 있다.
측정 장치 (154)의 일부의 사진이 디스플레이 (164) 상에 표시된다. 예에서, 표면 (384)은 도 21에 도시된 바와 같이 외부 곡면 (224)에 상응하는 디스플레이 (164) 상에 표시된다. 일 실시형태에서, 디스플레이 (164)는 구 또는 와 보철 관절 시스템의 곡면을 묘사한다. 일 실시형태에서, 하기 본 명세서에서 도 29a-31에 개시된 바와 같이 미리 결정된 위치에서 하중 센서로부터의 방사상 측정 데이터는 디스플레이 (164) 상의 접촉점 (384)을 결정하기 위해 사용된다. 환언하면, 접촉점 (384)의 이동은 평면 측정으로서 디스플레이 (164)에 대해 측정, 도시 또는 계산되지 않지만 곡면 상에서의 이동을 예시한다. 디스플레이 (164)는 측정 데이터 또는 그래픽을 추가로 부가하여 외부 곡면 (224) 상의 접촉점 (384)의 이동을 개시할 수 있다. 일 실시형태에서, 접촉점 (384)의 이동은 비-선형일 것이다. 일 실시형태에서, 디스플레이 (164)는 외과의사 또는 수술팀에게 외부 곡면 (224) 상의 접촉점 (384)의 위치를 예시하기 위해 3차원 유형의 애니메이션을 표시할 수 있다. 이것은 외과의사가 보철 관절 시스템의 구 또는 컵 상의 하중 또는 위치를 이해할 수 있게한다. 대안적으로, 외부 곡면 (224) 상의 접촉점 (384)의 위치를 더 잘 예시하기 위해 하나 초과의 외부 곡면 (224)의 뷰 또는 상이한 방향화가 디스플레이 (164) 상에 제공될 수 있다. 역 어깨 관절에서, 외부 곡면 (224)은 관절와가 있는 구체에 결합된다. 접촉점 (382) 또는 하중 중심 위치는 관절와가 있는 구체가 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224)에 하중을 적용하는 GUI (380) 상에 제시된다. 접촉점 (382)은 GUI (380)의 표면 (384) 상에 도시된다. 디스플레이 박스 (386)는 어깨 관절이 동작 범위를 통해 이동함에 따라 GUI (380)에서 실시간으로 하중 크기를 개시한다. 일 실시형태에서, 컴퓨터 (162) 또는 측정 장치 (154)는 측정 장치 (154)로부터 수신된 측정 데이터로부터 디스플레이 박스 (386)에 표시된 바와 같이 접촉점 (382) 및 하중 크기를 계산하는 하중 크기 알고리즘과 힘 위치를 갖는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 예에서, 측정 데이터는 외부 곡면 (224)에 적용된 하중을 측정하는 3개의 센서, 적어도 하나의 기준 센서 및 위치 측정 시스템으로부터의 정보를 포함한다. 위치 측정 시스템은 위치 또는 동작을 측정하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 위치 측정 시스템은 측정 장치 (154)에 수용되도록 구성된다. 일 실시형태에서, 위치 측정 시스템은 관성 측정 단위 (IMU)이다. 컴퓨터 (162) 또는 측정 장치 (154)는 이동 및 위치의 측정을 지원하기 위해 쿼터니언 및 동작 범위 알고리즘을 추가로 가질 수 있다. 교정 정보는 IMU 또는 하중 센서에 대해 접근될 수 있고 힘 위치, 하중 크기 및 충돌 측정과 함께 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 교정 정보 또는 교정 데이터는 측정 장치 (154) 상에서 측정을 테스트하는 것에 상응한다. 일 실시형태에서, 교정 데이터는 측정 장치 (154) 내의 EEPROM과 같은 비-휘발성 메모리에 저장될 수 있다. 어깨 관절이 미리 결정된 동작 범위를 통해 이동되기 때문에 미리 결정된 동작 범위에 대해 표면 (384) 상의 제1 위치에서 측정된 최소 하중 크기 및 제2 위치에서 측정된 최대 하중 크기가 있을 것이다. 최소 하중 크기는 더 낮은 값이 발생하는 경우에 지속적으로 업데이트되는 GUI (380) 상의 디스플레이 박스 (388)에 표시된다. 유사하게, 최대 하중 크기는 지속적으로 업데이트되는 GUI (380) 상의 디스플레이 박스 (390)에 표시된다. 일 실시형태에서, 힘 벡터 데이터는 충돌을 검출하기 위해 사용될 수 있다. GUI (380)는 청각적, 시각적 또는 촉각 적 수단에 의해 충돌이 감지될 때 외과의사 또는 수술 팀에 알릴 것이다. 일 실시형태에서, IMU는 하나 이상의 관성 센서를 포함하고 측정 장치 (154)에 수용된다. IMU는 위치, 동작을 추적할 수 있고, 또한 충돌을 결정하기 위해 힘 벡터 데이터와 연계하여 또는 단독으로 사용될 수 있다.
예에서, 종료 버튼 (492), LOG 버튼 (494), 제로 버튼 (496), 리셋 버튼 (392) 및 ROM 버튼 (470)이 GUI (380) 상에 제공된다. 일 실시형태에서, 종료 버튼 (492)은 측정 장치 (154)를 연결하는 것과 컴퓨터 (162)로부터 장치 (154)를 해제하는 것 사이를 토글한다. 일 실시형태에서, 종료 버튼 (492)은 측정 장치 (154)가 컴퓨터 (162)에 결합될 때 표시할 것이다. 일 실시형태에서, LOG 버튼 (494)을 활성화하는 것은 10초 동안 데이터를 기록한다. 일 실시형태에서, 제로 버튼 (496)을 활성화하는 것은 하중 데이터 오프셋을 제로화한다. 일 실시형태에서, 리셋 버튼 (392)을 활성화하는 것은 디스플레이 박스 (388) 및 디스플레이 박스 (390)를 현재 하중 크기 값으로 리셋한다. 일 실시형태에서, ROM 버튼 (370)을 활성화하는 것은 동작 범위 테스트를 시작한다. ROM 버튼 (370)은 동작 범위 테스트에 대한 IMU를 추가로 초기화한다. 배터리 표시기 (526)는 전원에 남아있는 전력량을 표시한다. 예에서, 전원은 하나 이상의 배터리이고 배터리 표시기 (526)는 측정 장치 (154)의 배터리에 남아있는 전력의 백분율을 표시하거나 배터리로부터의 평균 전류 소모에 기초하여 측정 장치 (154)의 작동 시간의 추정치를 제공한다. GUI (380)는 관절 동역학을 평가하기 위해 전체 동작 범위를 통해 접촉점 (382)의 동적 동작을 표시하는 추적 기능을 더 포함한다. GUI (380)는 또한 하중이 미리 결정된 임계값을 초과하는 위치 자취를 표시하거나 남길 수 있다.
도 22b는 예시적인 실시형태에 따른 충돌을 나타내는 GUI (380)의 예시이다. 도 3, 7, 8, 9 및 21의 구성요소는 측정 장치 (154)의 동작을 GUI (380)에 표시되는 것과 관련시키기 위해 아래 본 명세서의 논의에서 참고될 수 있다. GUI (380)는 측정 장치 (154)의 표면 (224) 상의 접촉점에 상응하는 표면 (384) 상의 접촉점 (382)을 나타낸다. 예에서, 접촉점 (382)은 측정 장치 (154)로부터의 정량적 측정 데이터로부터 계산되고 어깨 관절이 동작 범위를 통해 이동됨에 따라 실시간으로 업데이트된다.
측정 장치 (154)는 GUI (380) 상에 표시될 수 있는 컴퓨터 (162)에 결합한다. GUI (380) 상의 표시기 (528)는 측정 장치 (154)에 대한 무선 연결의 신호 강도를 나타낸다. 신호 강도는 측정 데이터를 컴퓨터 (162)로 전송하는 연결 및 능력의 표시를 제공하는 표시기 (528) 상에 표시된다. 일 실시형태에서, 무선 연결은 컴퓨터 (162) 사이의 연결 대화창을 임의의 블루투스 장치로 여는 블루투스 저에너지 연결이다. 컴퓨터 (162)는 연결을 위한 측정 장치 (154)를 선택하고 무선 연결을 시작하는데 사용된다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)로부터의 교정 데이터 및 장치 정보는 컴퓨터 (162)에 다운로드된다. 측정 장치 (154)는 컴퓨터 (162)에 결합하고 측정 데이터를 스트리밍하기 시작한다. 일 실시형태에서, GUI (380)는 임의의 하중 데이터를 제로화한 다음 디스플레이 박스 (386)의 접촉점 (382)에서 측정된 하중 크기를 표시하기 시작한다.
제1 단계에서, ROM 버튼 (470)은 측정 장치 (154)가 미리 결정된 동작 범위를 통해 이동함에 따라 어깨 관절을 측정할 준비를 할 수 있게 된다. 위치 측정 시스템은 측정이 가능하게 된다. 예에서 위치 측정 시스템은 관성 측정 단위이다. 제2 단계에서, 어깨 관절은 5초 동안 내전 0도에서 움직이지 않게 유지한다. 제3 단계에서, GUI (380)는 외전에서 이동을 시작하라는 알림을 표시하도록 구성된다. 제4 단계에서, 이동 중에 회전의 각도와 플롯이 업데이트될 것이다. 제5 단계에서, 이동의 말단 (예를 들어, 전체 외전)에서 사용자는 팔을 움직이지 않고 유지할 것이다. 제6 단계에서, 측정 데이터는 이동 중에 캡처될 것이고 ROM 버튼 (470)은 측정이 종료되었음을 표시할 것이다. 일 실시형태에서, ROM 버튼 (470)은 측정이 종료될 때 색상을 변경할 것이다.
충돌은 보철 관절이 뼈나 연조직에 충돌할 때 발생한다. 예에서, 견갑골 노칭은 보철 어깨 관절이 동작 범위에서 일부 지점으로 뼈에 충격을 줄 때 발생한다. 견갑골 노칭은 전형적으로 내전 운동 중에 발생한다. 충돌은 또한 보철 어깨 관절 주변의 연조직에서도 발생할 수 있다. 연조직 충돌은 종종 견봉 충돌로 불린다. 충돌 정보는 GUI (380) 상에 표시될 수 있다. 일 실시형태에서, 림 (520)은 충돌이 발생하는지 그리고 충돌이 발생하는 대략적인 위치를 보여주기 위해 사용된다. 림 (520)의 일부는 충돌이 발생하는 곳에 근접한 림 (520)의 일부에서 색상 변화 또는 그레이 스케일 변화에 의해 강조될 것이다. 일 실시형태에서, 충돌에 근접한 림 (520)의 부분은 충돌이 검출될 때 적색으로 변할 것이다. 일 실시형태에서, 플롯 (522)은 GUI (380) 상에 표시된다. 플롯 (522)은 접촉점 (382)에 대한 하중 대비 동작 범위 각도를 보여준다.
도 23은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (154)로부터의 동작 범위와 관련된 센서 정보를 표시하는 컴퓨터 (162)에 연결된 디스플레이 (164) 상의 GUI (380)의 예시이다. 예에서, 측정 장치 (154)는 도 3에 도시된 바와 같은 역 어깨 관절에 있다. 도 3, 7, 8, 9 및 21의 구성요소는 측정 장치 (154)의 동작을 GUI (380)에 표시되는 것에 관련시키기 위해 아래 본 명세서의 논의에서 참고될 수 있다. 측정 데이터는 외부 곡면 (224)에 적용되는 하중을 측정하기 위해 측정 장치 (154)에서 미리 결정된 위치에서 결합된 센서 (230)로부터의 데이터를 포함한다. 일 실시형태에서, 센서 (230)의 미리 결정된 위치는 외부 곡면 (224)에 적용되는 하중의 크기 및 하중의 위치를 계산하기 위해 사용된다. 일 실시형태에서, 측정 데이터는 위치 측정 시스템으로부터의 정보를 추가로 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 위치 측정 시스템은 위치 및 동작을 추적하기 위한 하나 이상의 관성 측정 단위를 포함한다.
컴퓨터 (162)는 측정 장치 (154)로부터의 측정 데이터를 외과의사 또는 수술 팀이 어깨 관절의 상태를 신속하게 평가할 수 있는 그래픽 형태로 변환한다. GUI (380)의 디스플레이 박스를 사용하여 매개변수 측정과 관련된 수치 정보를 제공할 수 있다. 예에서 어깨 관절은 특정 또는 미리 정해진 동작 범위를 통해 이동될 수 있다. 동작 바는 미리 결정된 동작 범위에 대한 정보를 제공하는 데 사용된다. 동작 바는 외과의사가 어깨 관절이 알려진 규범으로 기능하는지 또는 추가 최적화를 사용하여 하중 또는 동작 범위에 영향을 줄 수 있는지 결정하기 위해 이동을 신속하게 평가할 수 있게 하는 GUI 380의 도구이다. 대안적으로, 원형 그래픽은 그 주위를 회전하여 각도에 대해 판독하는 림 및 표시기와 함께 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 4개의 동작 바가 GUI (380) 상에 표시된다. 각 동작 바는 어깨 관절의 특정 이동에 해당한다. 어깨 예에서 각 동작 바는 내부 동작에 대한 최대 동작 범위와 특정 이동에 대한 외부 동작을 표시할 것이다. 도시된 바와 같이 내부 동작 최대는 동작 바의 좌측면 상에 표시되고 최대 내부 동작에 대한 수치는 좌측면 상의 동작 바 아래에 나열된다. 외부 동작 최대는 동작 바의 우측면 상에 표시되고 최대 내부 동작에 대한 수치는 우측면 상의 동작 바 아래에 나열된다. 내부 및 외부 동작 사이의 중심 또는 제로는 동작 바에 대한 중앙의 바에 의해 표시된다. 일반적으로, 외과의사가 측정 장치 (154)를 갖는 설치된 보철 관절을 움직일 때 실제 동작 범위는 내부 운동 최대 또는 외부 운동 최대보다 작을 것이다. 제1 디스플레이 박스는 측정 장치 (154)에 적용된 수치 하중 크기를 표시할 것이다. 제2 디스플레이 박스는 내부 운동 최대에 대한 (외과의사에 의한) 보철 관절의 내부 이동에 의해 달성된 최대 동작 범위를 (도 단위로) 나타낸다. 제2 디스플레이 박스는 동작 바의 좌측면과 동작 바의 위에 배치된다. 제3 디스플레이 박스는 외부 동작 최대에 대한 (외과의사에 의한) 보철 관절의 외부 이동에 의해 달성된 최대 동작 범위를 (도 단위로) 나타낸다. 제3 디스플레이 박스는 동작 바의 우측면과 동작 바 위에 배치된다.
GUI (380)에서 동작 바는 디스플레이 박스와 동일한 정보를 그래픽으로 표시하지만 평가 시간을 줄이기 위해 빠르게 동화될 수 있는 방식으로 표시된다. 일 실시형태에서, 외과의사는 하중 및 동작 범위가 수치 값을 보지 않고 허용 가능한 범위 내에 있는지 결정하기 위해 동작 바를 사용할 수 있다. 이미 언급된 바와 같이, 동작 바 길이는 내부 동작 최대에서 외부 동작 최대까지의 최대 범위를 나타낸다. 보철 관절의 외과의사에 의한 이동의 동작 범위는 동작 바 내의 색상 스케일 영역에 의해 표시될 수 있다. 외과의사의 이동의 동작 범위는 동작 바 내의 그레이 스케일 영역에 의해 표시될 수도 있다. 색상 스케일은 동작 바 내에서 사용되어 동작 범위 내의 여러 지점에서 하중의 크기를 나타낼 수 있다. 색상 스케일은 하중 크기이거나 동작 범위에 대한 미리 결정된 하중 크기 범위에 해당할 수 있다. 유사하게, 그레이 스케일 영역에서 그레이는 하중의 크기를 나타낼 수 있다. 각 그레이의 음영은 하중 크기이거나 미리 결정된 하중 크기 범위에 해당할 수 있다. 일 실시형태에서, 외과의사는 동작 범위에 걸쳐 각 지점에서 절대 하중 크기를 알 필요가 없지만 하중 크기가 동작 범위에 걸쳐 미리 결정된 범위 내에 있다는 것을 알 필요는 있다. 외과의사는 동작 바 내의 색상이 올바른지 또는 하중 또는 동작 범위가 올바르지 않은지를 "한눈에" 확인할 수 있다. 일 실시형태에서, 색상 또는 색상 스케일은 최적의 수행성을 제공하는 임상적 증거에 기초하여 어깨 관절에 대한 하중 크기의 허용 가능한 미리 결정된 범위에 상응한다. 일 실시형태에서, 동작 바에 표시된 색상 또는 그레이의 음영은 외과의사가 보철 관절의 특정 이동에 대해 모색하고 있는 패턴을 나타낸다. 예를 들어, 색상 스케일 또는 그레이 스케일은 이동이 내부 또는 외부 최대로 이동함에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 외과의사는 내부 이동과 외부 이동 사이의 중심에 있는 미리 결정된 범위에 대해 최적의 하중을 나타내는 그레이 스케일을 관찰할 수 있다. 최대 내부 이동 또는 최대 외부 이동을 향해 미리 결정된 범위를 벗어나 이동하면 최적보다 적은 증가되거나 감소된 하중을 초래한다. 일반적으로, 외과의사는 최적의 하중이 발생하는 위치와 동작 범위 내에 위치되는 위치를 "한눈에" 확인할 수 있다. 동작 바는 또한 해결해야 될 필요가 있는 동작 범위 문제 또는 하중을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하중이 내부/외부 이동 중심에 대해 비-대칭적이거나, 최적의 하중 범위가 충분한 이동 범위를 포함하지 않거나, 극한에 하중 문제가 있는 경우 조정이 이루어질 수 있다. 대안적으로, 외과의사가 하중 크기가 미리 결정된 범위 밖에 있는지와 이동의 어떤 범위 (예를 들어, 내부 동작 또는 외부 동작)에서 하중 크기가 미리 결정된 범위 밖에 있는지를 신속하게 평가할 수 있도록 색상 또는 그레이의 음영이 선택된다. 예를 들어 녹색은 하중 크기가 미리 결정된 범위 내에 있음을 나타낼 수 있다. 노란색/주황색은 하중 크기가 미리 결정된 범위를 벗어나는 경계에 있음을 나타낼 수 있다. 빨간색은 하중 크기가 허용치보다 높다는 것을 나타낼 수 있다. 파란색은 하중 크기가 허용치보다 낮다는 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 외과의사는 숫자를 검토할 필요가 없지만 동작 범위에 대한 하중 크기가 허용 가능한지 또는 조정되어야 할 필요가 있는지 한눈에 확인할 수 있다. 그런 다음 외과의사는 연조직 장력조절, 뼈 표면 변형, 임플란트의 위치 변경 또는 임플란트 보정과 같은 조정을 수행하여 하중 크기를 명목상 몇 가지 미리 결정된 범위 내로 되도록 변경할 수 있다.
전형적으로, 외과의사는 관절의 특정 이동의 내부 동작과 외부 동작에 대해 허용 가능한 동작 범위를 달성하려고 시도한다. 일 실시형태에서, 허용 가능한 동작 범위는 동작 바 상에 파선으로 표시될 수 있다. 제1 파선은 바의 내부 동작 면 상에 표시된다. 제2 파선은 바의 외부 동작 면 상에 표시된다. 외과의사는 색상 스케일 영역 또는 그레이 스케일 영역이 파선 위에 있거나 관절 이동의 내부 동작 또는 외부 동작에 대해 (파선에 의해 한정된) 허용 가능한 동작 범위에 미치지 못하는지를 동작 바로 한눈에 확인할 수 있다. 따라서, GUI (380)는 동작 범위 및 동작 범위에 걸친 하중과 관련하여 관절 상태의 신속한 평가를 지원한다. 일 실시형태에서, 컴퓨터 (162)는 측정 데이터를 분석하고 보철 관절의 동역학 평가를 위한 원하는 동작 범위 및 하중을 달성하기 위한 교정 또는 조정의 상세한 작업흐름을 제공할 수 있다.
어깨 관절의 예에서, ROM 버튼 (470)은 GUI (380) 상에서 동작 범위 측정을 개시하게 할 수 있다. 디스플레이 (164)는 터치 스크린, 원격 제어, 오디오 제어, 키보드 또는 기타 장치를 통해 작동될 수 있다. 예에서, GUI (380)는 ROM 버튼 (470)이 활성화된 후 디스플레이 (164) 상에 4개의 동작 바를 나타낸다. 4개의 동작 바는 동작 바 (400), 동작 바 (402), 동작 바 (404) 및 동작 바 (406)이다. 각각의 동작 바는 측정을 시작하거나 중지하기 위한 시작/중지 버튼을 갖는다. 예에는 4개의 동작 바가 표시되어 있지만 적용 또는 관절 유형에 따라 더 많거나 더 적게 표시될 수 있다. 예에서, 동작 바 (400), 동작 바 (402), 동작 바 (404) 및 동작 바 (406)는 각각 시작/중지 버튼 (430), 시작/중지 버튼 (432), 시작/중지 버튼 (434) 및 시작 중지 버튼 (436)을 갖는다. 각 동작 바는 측정된 보철 어깨 관절의 이동 유형을 제시한다. 동작 바 (400)는 제로도 외전에서의 내부/외부 회전을 포함하는 이동을 제시한다. 동작 바 (402)는 45도 외전에서의 내부/외부 회전을 포함하는 이동을 제시한다. 동작 바 (404)는 제로도 내전에서의 내부/외부 회전을 포함하는 이동을 제시한다. 동작 바 (404)는 연장 및 굴곡에서 어깨 관절의 이동을 제시한다.
예에서, 시작/중지 버튼 (432)으로 측정을 시작할 수 있다. 일 실시형태에서, 모든 다른 동작 범위 테스트는 시작/중지 버튼 (432)이 활성화될 때 비활성화된다. 일 실시형태에서, 새로운 테스트를 시작하면 완료된 테스트가 재설정되거나 다시 실행될 것이다. 바 (426)는 선택된 이동의 동작 범위 내에서 어깨 관절의 위치를 나타내기 위해 작동 바 (402)를 가로 질러 나타난다. 어깨 관절은 45도 외전에서 내부/외부 회전을 통해 이동된다. GUI (380)는 동작 바 (402)에 근접하여 그 위에 있는 디스플레이 박스 (414 및 416)를 더 포함한다. GUI (380)는 또한 각각 좌측 말단 및 하부 동작 바 (402) 및 우측 말단 및 하부 동작 바 (402)에서 도시된 내부 회전의 최대 회전 (70도) 및 외부 회전의 최대 회전 (90도)을 표시한다. 현실적으로, 내부 및 외부 둘 모두에서 최대 회전 또는 최대 이동은 종종 관절 설치에 대해 달성될 수 없다. 설치된 어깨 관절에 대한 허용 가능한 이동의 범위는 45도 외전에서 어깨 관절의 내부 회전에 상응하는 파선 (444) 및 45도 외전에서 어깨 관절의 외부 회전에 상응하는 파선 (446)에 의해 표시된다. 내부로부터 외부로의 실제 측정된 이동 범위는 동작 바 (402) 내의 색상 스케일 영역 또는 그레이 스케일 영역 (462)에 상응한다. 그레이 스케일 영역 (462)은 동작 바 (402)의 좌측면 상에 있는 파선 (444) 위에 있고 동작 바 (402)의 우측면 상에 있는 파선 (446) 위에 있다는 점에 유의한다. 그레이 스케일 영역 (462)은 설치된 보철 어깨 관절이 45도 외전에서 내부/외부 회전을 위한 허용 가능한 동작 범위를 가지고 있음을 나타낸다. 그레이 스케일 영역 (462)은 또한 45도 외전에서 어깨 관절의 동작 범위에 걸친 하중을 나타낸다. 현재 위치에 적용된 하중은 디스플레이 박스 (428)에 또한 도시된다. 그레이 스케일 영역 (462)에서 사용되는 그레이 스케일은 동작 범위의 다른 지점에서의 하중을 나타낸다. 외과의사는 그레이 스케일 영역 (462)을 한눈에 검토하여 내부 회전과 외부 회전 사이의 이동 중심 주변에서 하중이 올바른지, 이동 중심 주변의 충분한 동작 범위에 대해 하중이 올바른지, 그리고 어깨 관절의 내부 회전 최대 및 외부 회전 최대 하중에 대한 하중의 거동 또는 전이를 결정할 수 있다. 외과의사는 그 다음 동작 바 (402)에 의해 표시된 하중 프로필 및 동작 범위를 변경하기 위해 조정을 수행할 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 컴퓨터 (162)는 보다 최적의 하중 및 동작 범위를 생성하기 위해 동작 바 (402)와 관련된 측정 데이터에서 변화를 생성하기 위해 실시간으로 모니터링될 수 있는 조정을 제공하는 작업 흐름을 제공할 수 있다.
동작 바 (400, 404 및 406)는 GUI (380)의 동작 바 (402)에 대해 45도 외전에서 내부/외부 회전으로 어깨 동작 범위 측정 동안 비활성화된다. 동작 바 (400)는 시작/중지 버튼 (430)이 활성화될 때 제로도 외전에서의 내부/외부 회전을 갖는 어깨 동작 범위를 측정한다. 예에서, 최대 내부 회전은 70도이고 최대 외부 회전은 동작 바 (400)에 대해 80도이다. 파선 (440 및 442)은 각각 제로도 외전에서 내부/외부 회전에 대해 허용 가능한 동작 범위를 나타낸다. 파선 (440)은 내부 회전에 상응하는 좌측면 상에 동작 바 (400)를 통해 결합한다. 파선 (442)은 외부 회전에 상응하는 우측면 상에 동작 바 (400)를 통해 결합한다. 색상 스케일 또는 그레이 스케일 영역 (460)은 동작 바 (400)에 도시되어 있다. 제로도 내전에서 내부 회전의 측정된 동작 범위는 GUI (380) 상에 디스플레이 박스 (410)에 표시된다. 유사하게, 제로도 외전에서 외부 회전의 측정된 동작 범위는 디스플레이 박스 (412)에 표시된다.
동작 바 (404)는 시작/중지 버튼 (434)이 활성화될 때 제로도 내전에서 내부/외부 회전을 갖는 어깨 동작 범위를 측정한다. 예에서, 최대 내부 회전은 70도이고 최대 외부 회전은 동작 바 (404)에 대해 90도이다. 파선 (448 및 450)은 각각 제로도 내전에서 내부/외부 회전에 대한 허용 가능한 동작 범위를 나타낸다. 파선 (448)은 내부 회전에 상응하는 좌측면 상에 동작 바 (404)를 통해 결합한다. 파선 (450)은 외부 회전에 상응하는 우측면 상에 동작 바 (400)를 통해 결합한다. 색상 스케일 또는 그레이 스케일 영역 (464)은 동작 바 (404)에 도시되어 있다. 제로도 내전에서 내부 회전의 측정된 동작 범위는 GUI (380) 상에 디스플레이 박스 (418)에 표시된다. 유사하게, 제로도 내전에서 외부 회전의 측정된 동작 범위는 디스플레이 박스 (420)에 표시된다.
동작 바 (408)는 시작/중지 버튼 (436)이 활성화될 때 신장 및 굴곡에서 어깨 동작 범위를 측정한다. 예에서, 최대 신장은 45도이고 최대 굴곡은 동작 바 (408)에 대해 175도이다. 파선 (452 및 454)은 각각 어깨 관절의 신장 및 굴곡에 대해 허용 가능한 동작 범위를 나타낸다. 파선 (452)은 신장에서 어깨 관절에 상응하는 좌측면 상에 동작 바 (408)를 통해 결합한다. 파선 (454)은 굴곡에서 어깨 관절에 상응하는 우측면 상에 동작 바 (408)를 통해 결합한다. 색상 스케일 또는 그레이 스케일 영역 (466)은 동작 바 (408)에 도시되어 있다. 신장에서 어깨 관절의 측정된 동작 범위는 GUI (380) 상의 디스플레이 박스 (422)에 표시된다. 유사하게, 굴곡에서 어깨 관절의 측정된 동작 범위는 디스플레이 박스 (424)에 표시된다.
도 24는 예시적인 실시형태에 따른 옵션 스크린 (482)의 예시이다. 간단히 도 23을 참고하면, 옵션 버튼 (480)은 GUI (380) 상에서 눌려지고 옵션 스크린 (482)으로 돌아간다. 옵션 스크린 (482)은 사용자가 색상 스케일 (472) 또는 그레이 스케일을 관절의 측정된 하중에 관련시키는 동작 바 (474)에서 색상 스케일 (472) 또는 그레이 스케일 영역을 변경하게 할 수 있다. 디스플레이 박스 (476 및 478)는 각각 색상 스케일 (472) 또는 그레이 스케일 영역에 대한 낮은 및 높은 하중 값을 나타낸다. 일 실시형태에서, 각 색상 또는 그레이 음영에 대한 하중 범위를 설정하기 위한 4개의 값이 있다. 일 실시형태에서, 그라디언트 맵이 하중을 나타내기 위해 선택되면, 사용되거나 허용 가능한 하중의 값은 색상 범위 (472) 또는 그레이 스케일의 중간-점이어야 한다. 일 실시형태에서, 하중을 나타내기 위해 솔리드 맵이 선택되면, 사용된 값은 해당 색상 범위 또는 그레이 스케일에 대한 최대 하중을 나타내야 한다. 선택된 색상 스케일 (472) 또는 그레이 스케일 범위는 옵션 스크린 (482)을 종료한 후에 효과를 나타낼 것이다. 일 실시형태에서, 테스트의 재실행은 리턴 버튼 (470)을 활성화한 후 옵션 스크린 (384)에 입력된 새로운 색상 범위 또는 그레이 스케일로 동작 바 (474)를 다시 그리는 결과를 초래할 것이다.
도 25는 예시적인 실시형태에 따른 GUI (380) 상의 동작 범위 (ROM) 오버레이 (390)의 예시이다. 간단히 도 23을 참고하면, 어깨 관절은 4개의 상이한 동작을 통해 취해지고 측정 데이터가 저장된다. ROM 디스플레이 버튼 (490)을 활성화하는 것은 ROM 오버레이 (390)를 표시한다. 예에서, GUI (380)는 도 23에서 측정된 4개의 상이한 어깨 관절 이동의 각각에 대해 GUI (380) 상의 외부 곡면 (384)으로의 접촉점 (382)의 이동을 그래픽으로 표시한다. 이전에 언급된 바와 같이, 접촉점 (382)은 어깨 관절의 외부 곡면 (224) 상의 관절와가 있는 구체의 접촉점에 상응한다. 접촉점 (382)은 도 21에 도시된 바와 같이 측정 장치 (154)에서의 IMU 또는 하중 센서로부터의 측정 데이터로부터 계산된다. 미리 결정된 이동을 위한 접촉점 (382)의 이동은 하중 트랙이라고 지칭된다. 일 실시형태에서, 이것은 활성 스크린 또는 실시간 측정이 아니다. ROM 오버레이 (390)는 각각의 이동으로부터 저장된 측정 데이터를 사용한다. 하중 트랙 (500)은 제로도 외전에서의 내부 및 외부 이동에 상응한다. 하중 트랙 (502)은 45도 외전에서의 내부 및 외부 이동에 상응한다. 하중 트랙 (504)은 제로도 내전에서의 내부 및 외부 이동에 상응한다. 하중 트랙 (506)은 어깨 관절의 신장 및 굴곡에서의 이동에 상응한다. 따라서, 접촉점 (382)의 이동은 측정되고 이동에서의 특정 지점에서 하중 크기 및 이동의 패턴에 문제가 존재할 수 있는지를 결정하기 위해 사용되는 각각의 상이한 이동에 대해 이해될 수 있다. 일 실시형태에서, 하중 값은 색상 스케일 또는 그레이 스케일 음영에 의해 하중 트랙에 걸쳐 표시될 수 있다. 일 실시형태에서, 컴퓨터 (162)는 하중 트랙을 분석하고 정량적 측정 데이터에 기초하여 어깨 관절을 교정하거나 최적화하기 위한 작업흐름을 제공할 수 있다.
도 26은 예시적인 실시형태에 따른 동작 평가의 충돌 범위를 나타내는 GUI (380)의 예시이다. I-ROM 버튼 (512)을 활성화하면 트레이스 (510)가 연속적으로 활성인 그래프 (514)를 생성한다. 일 실시형태에서, 팔 및 어깨 관절은 "풍차" 동작으로 이동된다. 트레이스 (510)는 내전 (그래프 Y-축 ― 상완골 Z-축)에 대한 상완골의 위치에 상응하고 수평 굴곡 (그래프 X-축, 상완골 Y-축)이 렌더링된다. 트랙 버튼 (516)은 새로운 데이터 수집을 위해 트레이스 데이터를 수집하거나 트레이스를 재설정하도록 토글될 수 있다. 일 실시형태에서, 측정은 팔의 내부/외부 회전을 무시한다. 또한, 트레이스 (510)에 의해 커버되는 영역은 외전/내전 및 수평 굴곡의 한계이다.
도 27a는 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (154)로부터의 측정 데이터의 예시이다. 도 27b는 예시적인 실시형태에 따른 측정 데이터를 컴퓨터 (162)에 전송하고 디스플레이 (164) 상에 측정 데이터를 표시하는 측정 장치 (154)의 예시이다. 디스플레이 (164)는 측정 데이터의 신속한 동화를 지원하기 위해 GUI (380)를 포함한다. 하우징 (220)은 전자 회로 (236)와 센서 (530, 532, 및 534)의 배치를 보여주기 위해 투명성으로 만들어진다. 센서 (530, 532, 및 534)는 하우징 (220)의 외부 곡면 (224) 아래에 있다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)는 상방 위치 (580), 하방 위치 (582), 전방 위치 (586) 및 후방 위치 (584)와 같은 어깨 관절에 배치될 때 방향화를 나타낸다. 센서 앉히기는 센서 (530, 532 및 534)를 외부 곡면 (224)의 곡률 중심을 향하도록 구성된다. 센서 (530, 532 및 534)는 도 19에 도시된 바와 같이 센서 (230)에 상응하지만 어깨 관절의 상방 위치 (580), 하방 위치 (582), 전방 위치 (586) 및 후방 위치 (584)에 비해 측정 장치 (154) 내의 배치 또는 위치를 개시하도록 개별적으로 식별된다. 센서 (530, 532, 및 534)는 측정 장치 (154) 상에 각각 S3, S6 및 S8로 표지된다. 측정 장치 (154)는 또한 S5로 표지된 기준 센서 (536)를 갖는다. 이전에 언급된 바와 같이, 센서 (530, 532, 및 534)는 서로 등거리로 이격되고 측정 영역을 최대화하기 위해 가능한 한 림 (242)에 가깝게 위치된다. 도시된 바와 같이, 센서 (530)는 상방 위치 (580)에 근접하게 위치된다. 센서 (532)는 후방 위치 (584)와 하방 위치 (582) 사이에 위치된다. 센서 (534)는 전방 위치 (586)와 하방 위치 (582) 사이에 위치된다. 따라서, 각 센서로부터의 측정 데이터는 어깨 위치가 하중에 영향을 미치는 방법을 더 잘 이해하기 위해 이동에 상관될 수 있다. 센서 (530, 532, 534), 기준 센서 (536)로부터의 측정 데이터는 컴퓨터 (162)로 무선으로 전송된다. 센서 (530, 532, 및 534)로부터의 측정 데이터는 도 21의 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224) 상에 컴퓨터 (162)에 의해 하중 크기 및 접촉점을 계산하는 데 사용된다. 컴퓨터 (162)에 결합된 디스플레이 (164)는 외과의사와 수술 팀에 의해 관찰되는 접촉점 및 하중 크기를 표시할 수 있다.
예에서, 어깨 임플란트는 환자의 어깨에 설치된다. 측정 장치 (154)는 어깨 관절에 삽입되고 전원이 켜진다. 어깨는 미리 정해진 동작 범위를 통해 이동된다. 측정 장치 (154)로부터의 측정 데이터는 컴퓨터 (162)에 의해 캡처된다. 일 실시형태에서, 어깨는 중립 위치로부터 충돌로 강제될 수 있다. 디스플레이 (164)는 어깨 관절이 상이한 미리 결정된 동작을 통해 이동됨에 따라 센서 (530, 532, 534), 기준 센서 (536) 및 센서 (530, 532, 및 534)의 합으로부터의 하중 데이터를 보여주는 그래프 (572)를 제공한다. 그래프 (572)는 각 센서로부터의 측정 데이터가 그래픽으로 제공되었는지를 외과의사 또는 수술자가 볼 수 있는 것을 예시한다. 센서 (530, 562, 564 및 568)는 범례 (574)에 의해 표시된 바와 같이 그래프 (572) 상에서 상이한 색상, 그레이 스케일 음영 또는 패턴화된 선에 의해 제시된다. 범례 (574)에서, 센서 키 (560)는 센서 (530) (S3)와 관련된 그래프 (572) 상의 측정 데이터를 예시한다. 센서 키 (562)는 측정 장치 (154)의 상방 위치 (580)에 근접한 기준 센서 (536) (S5)와 관련된 그래프 (572) 상의 측정 데이터를 예시한다. 센서 키 (564)는 측정 장치 (154)의 후방 위치 (584)와 하방 위치 (582) 사이의 센서 (532) (S6)와 관련된 그래프 (572) 상의 측정 데이터를 예시한다. 센서 키 (568)는 측정 장치 (154)의 전방 위치 (586)와 하방 위치 (582) 사이의 센서 (534) (S8)에 관련된 그래프 (572) 상의 측정 데이터를 예시한다. 마지막으로, 합계 키 (570)는 센서 (530) (S3), (532) (S6) 및 (534) (S8)에 관련된 하중 측정 데이터의 합과 관련된 그래프 (572) 상의 측정 데이터를 예시한다.
그래프 (572)의 박스 (540)는 내전에서 중립 어깨 회전에 상응한다. 센서 (530) (S3), (532) (S6) 및 (534) (S8)로부터의 측정 데이터는 내전에서 중립 어깨 회전 동안 센서 (534)가 센서 (530) (S3) 및 센서 (532) (S6)보다 더 무겁게 하중됨을 나타낸다. 기준 센서 (536) (S5)는 예에서 하중되지 않는다. 센서 (534) (S8)에 대한 하중은 내전에서 중립 어깨 회전 동안 5 lb에서 17 lb 사이로 다양하다. 합 (570)은 센서 (530) (S3) 및 센서 (532) (S6)의 하중 기여도가 작기 때문에 내전에서 중립 어깨 회전 동안 센서 (534) (S8)와 유사하게 보인다. 일반적으로, 외과의사는 이동에 관하여 하중이 발생하는 위치와 각 센서가 내전에서 중립 어깨 회전에서 측정되는 것을 그래픽으로 볼 수 있다.
그래프 (572)의 박스 (542)는 내전에서 외부 어깨 회전에 상응한다. 센서 (530) (S3), (532) (S6) 및 (534) (S8)로부터의 측정 데이터는 내전에서 외부 어깨 회전 동안 센서 (530) (S3) 및 센서 (534) (S8)가 센서 (532) (S6)보다 적은 하중를 가짐을 나타낸다. 기준 센서 (536) (S5)는 예에서 하중되지 않는다. 센서 (532) (S6)에 대한 하중은 내전에서 외부 어깨 회전 동안 7 lb에서 15 lb 사이로 다양하다. 합 (570)은 센서 (530) (S3) 및 센서 (535) (S8)의 하중 기여도가 작기 때문에 내전에서 외부 어깨 회전 동안 센서 (532) (S6)와 유사하게 보인다. 일반적으로, 외과의사는 이동에 관하여 하중이 발생하는 위치와 각 센서가 내전에서 외부 어깨 회전에서 측정되는 것을 그래픽으로 볼 수 있다.
그래프 (572)의 박스 (544)는 내전에서 내부 어깨 회전에 상응한다. 센서 (530) (S3), (532) (S6) 및 (534) (S8)로부터의 측정 데이터는 모든 센서 (530) (S3), 센서 (532) (S6) 및 센서 (534) (S8)가 내전에서 내부 어깨 회전 동안 10 lb 초과의 상당한 하중을 가짐을 나타낸다. 기준 센서 (536) (S5)는 측정하는 동안 5 lb 만큼 높은 하중을 갖는 이 측정 동안 잡음이 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 이들은 측정의 예시적인 그래프일 뿐이다. 내전에서 내부 어깨 회전의 초기 부분에서, 센서 (534) (S8)는 그 후에 20 lb 미만으로 크게 감소되는 40 lb 초과의 판독 값을 갖는다. 반대로, 내전에서 내부 어깨 회전의 초기 부분, 센서 (530) (S3) 및 (532) (S6))는 무하중 및 그 후에 10 lb 초과의 하중의 판독을 갖는다. 센서 (532) (S6)에 대한 하중은 내전에서 외부 어깨 회전 동안 7 lb에서 15 lb 사이로 다양하다. 합 (570)은 회전의 부분에서 50 lb를 초과하는 내전에서 외부 어깨 회전 동안 센서 (530) (S3), (532) (S6) 및 (534) (S8)의 하중을 조합한다. 일반적으로, 외과의사는 이동에 관하여 하중이 발생하는 위치와 각 센서가 내전에서 내부 어깨 회전에서 측정되는 것을 그래픽으로 볼 수 있다.
그래프 (572)의 박스 (546)는 외전에서 중립 어깨 회전에 상응한다. 센서 (530) (S3), (532) (S6) 및 (534) (S8)로부터의 측정 데이터는 외전에서 중립 어깨 회전 동안 센서 (530) (S3) 및 센서 (534) (S8)가 센서 (532) (S6)보다 적게 하중되었음을 나타낸다. 기준 센서 (536) (S5)는 하중되지 않는다. 센서 (532) (S6)의 하중은 외전에서 중립 어깨 회전 동안 12 lb에서 40 lb 초과 사이로 다양하다. 합 (570)은 외전에서 중립 어깨 회전 동안 센서 (532) (S6)와 유사하게 보이지만, 센서 (530) (S3) 및 (534) (S8)의 하중 구성요소는 외전에서 중립 어깨 회전 동안에 합 (570)이 센서 키 (564)와 중첩하지 않도록 기여한다. 일반적으로, 외과의사는 이동에 관하여 하중이 발생하는 위치와 각 센서가 외전에서 중립 어깨 회전에서 측정되는 것을 그래픽으로 볼 수 있다.
그래프 (572)의 박스 (548)는 외전에서 외부 어깨 회전에 상응한다. 센서 (530) (S3), (532) (S6) 및 (534) (S8)로부터의 측정 데이터는 외전에서 외부 어깨 회전 동안 센서 (530) (S3) 및 센서 (534) (S8)가 센서 (532) (S6)보다 적게 하중되었음을 나타낸다. 기준 센서 (524) (S5)는 하중되지 않는다. 센서 (532) (S6) 상의 하중은 외전에서 외부 어깨 회전 동안 13-16 lb 사이로 다양하다. 합 (570)은 외전에서 외부 어깨 회전 동안 센서 (532) (S6)로부터의 하중 데이터와 유사하게 보이지만 센서 (530) (S3) 및 (534) (S8)로부터의 하중이 추가되기 때문에 다르다. 일반적으로, 외과의사는 이동에 관하여 하중이 발생하는 위치와 각 센서가 외전에서 외부 어깨 회전에서 측정되는 것을 그래픽으로 볼 수 있다.
그래프 (572)의 박스 (550)는 외전에서 내부 어깨 회전에 상응한다. 센서 (530) (S3), (532) (S6) 및 (534) (S8)로부터의 측정 데이터는 외전에서 내부 어깨 회전 동안 센서 (530) (S3) 및 센서 (534) (S8)가 센서 (532) (S6)보다 적게 하중되었음을 나타낸다. 기준 센서 (524) (S5)는 하중되지 않는다. 센서 (532) (S6)에 결합된 하중은 외전에서 내부 어깨 회전 동안 15-19 lb 사이로 다양하다. 합 (570)은 외전에서 외부 어깨 회전 동안 센서 (532) (S6)로부터의 하중 데이터와 유사하게 보이지만 센서 (530) (S3) 및 (534) (S8)로부터의 하중이 추가되기 때문에 다르다. 일반적으로, 외과의사는 이동에 관하여 하중이 발생하는 위치와 각 센서가 외전에서 내부 어깨 회전에서 측정되는 것을 그래픽으로 볼 수 있다.
도 28은 예시적인 실시형태에 따른 도 21에 도시된 바와 같은 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224)의 단면도를 예시한다. 예에서, 3개의 센서가 관절와가 있는 구체가 외부 곡면 (224)과 접촉하고 하중을 받는 하중 및 하중의 위치를 측정하는 데 사용된다. 3개의 센서는 서로 등거리에 있다. 센서 (530) 및 센서 (532)는 단면도로 도시되어 있다. 관절와가 있는 구체의 중심 (589)은 파선으로 표시된 관절와가 있는 구체의 축 (588)으로 도시되어 있다. 센서 (530)는 관절와가 있는 구체의 축 (588)으로부터 각도 φ
Figure pct00001
이다. 유사하게, 센서 (532)는 관절와가 있는 구체의 축 (588)으로부터 각도 φ이다. 일 실시형태에서, 측정된 힘 각도 α가 각도 φ보다 클 때 충돌이 검출된다. 대안적으로, 측정된 힘 각도 α가 적용된 힘이 외부 곡면 (224)에 수직이고, 반응 힘이 회전의 중심에 대해 검출되고, 모멘트 암이 없고, 단순한 힘 균형이 적용되는 것과 같은 가정과 상호관련이 없을 때 충돌이 감지될 수 있다. 일 실시형태에서, 위치 측정 시스템 또는 IMU를 사용하여 제1 각도 α를 측정할 수 있다. 제2 각도 α는 3개의 센서로부터 측정 데이터로 측정될 수 있다. 제1 및 제2 각도 α는 중복 검사로서 또는 충돌을 결정하기 위해 측정이 각도 φ를 벗어났는지 결정하기 위해 서로 비교될 수 있다.
도 29a는 예시적인 실시형태에 따른 힘 및 위치를 계산하기 위한 구형 좌표계 (600)의 예시이다. 일 실시형태에서, 구면 좌표계 (600)는 자연스럽고 도 21에 도시된 바와 같은 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224)을 수학적으로 설명하는데 사용될 수 있다. 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224)은 관절의 보철 구성요소에 결합하고 관절의 이동을 지원하도록 구성된다. 예에서, 구면 좌표계 (600)의 원점 (602)은 외부 곡면 (224)의 곡률 중심이다. 양의 Z-축은 원점 (602)에서 외부 곡면 (224)에 결합된 각 센서로부터 등거리에 있는 평면과 교차하는 외부 곡면 (224)으로 신장한다. 구면 좌표계 (600)에서 포인트는 도 29a에 도시된 바와 같이 반경 r, 각도 θ, 및 각도 φ에 의해 정의될 수 있다. 예에서, 반경 r은 곡면 (224)의 곡률 반경이다. 세타 (θ)는 반경 r에서 Z-축까지 측정된 각도이다. 파이 (φ)는 X-축과 파선 (604)으로부터 측정된 각도이다. 파선 (604)은 도 29a 상의 방정식 1 r×sin(φ)에 의해 계산될 수 있다. 파선 (604)은 X-Y 평면 상에 있다. 볼록한 외부 곡면 (컵 대신 관절의 구)은 유사하게 모델링될 수 있다는 것을 주지한다.
도 29b는 예시적인 실시형태에 따른 센서 위치와 관련된 힘 및 위치 계산의 예이다. 간단히 도 27b를 참고하면, 센서 (530, 532 및 534)는 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224)에 적용되는 힘, 압력 또는 하중을 측정하도록 구성된다. 이전에 언급된 바와 같이, 센서 위치와 힘 및 위치 계산은 구 형상의 보철 구성요소 또는 컵 형상의 보철 구성요소에 상응할 수 있다. 일반적으로, 센서 (530, 532, 및 534)는 서로 등거리에 배치되고 센서 (530, 532, 및 534)에 의해 한정된 외부 곡면 (224) 상에 원의 최대 반경을 갖는다. 간단히 도 27b 및 29b를 참고하면 센서 (530)는 본 명세서에서 측정 장치 (154)의 상단 센서로 지칭되는 상방 위치 (580)에 근접하게 위치된다. 센서 (532)는 후방 위치 (584)와 본 명세서에서 하부 좌측 센서로 지칭되는 하방 위치 (582) 사이에 있다. 센서 (534)는 전방 위치 (586)와 본 명세서에서 하부 우측 센서로 지칭되는 하방 위치 (582) 사이에 있다. 예에서, 반경 r은 원형 측정 장치 (154)에 대해 0.748 인치의 값이 제공된다. 센서 (530, 532 및 534)는 외부 곡면 (224) 상에 측정 영역을 최대화하기 위해 곡면 (224) 상의 X-Y 평면에 가능한 한 가깝게 위치된다.
예에서, 센서 (530, 532, 및 534)의 방사상 위치는 도 29b의 방정식 2에 기술되어 있다. 각도 θs는 각 센서 (530, 532, 및 534)가 파선 원 (606) 상에 위치되도록 Z-축으로부터 측정된 각도이다. 센서 (530, 532, 및 534)의 각도 위치는 도 29b의 방정식 3에서 정의된다. 각도 위치는 X-축을 기준으로 한다. 센서 (530)는 파선 원 (606) 상에 θ1 = π/2에 위치된다. 센서 (534)는 파선 원 (606) 상에 θ2 = 11π/6에 위치된다. 센서 (532)는 파선 원 (606) 상에 θ3 = 7π/6에 위치된다. 일 실시형태에서, 센서 단위 벡터는 센서로부터 원점 (602)까지의 방향을 나타낸다. 센서 단위 벡터는 센서 반응 힘의 가정된 방향이다. 센서 (530, 532, 및 534)와 관련된 단위 벡터에 대한 방정식은 센서 (530, 534, 및 532)가 각각 도 29b 상의 단위 벡터
Figure pct00002
1,
Figure pct00003
2 및
Figure pct00004
3에 상응하는 방정식 4에 의해 정의된다. 센서 (530)는 도 27b에 도시된 바와 같이 상단 센서인 극좌표에서 단위 벡터
Figure pct00005
1 = (0, -.695, -0.719)를 갖는다. 센서 (534)는 도 27b에 도시된 바와 같이 하부 우측 센서인 극좌표에서 단위 벡터
Figure pct00006
2 = (-0.602, 0.347, 0.719)를 갖는다. 센서 (532)는 도 27b에 도시된 바와 같이 하부 좌측 센서인 극좌표에서 단위 벡터
Figure pct00007
3 = (0.602, 0.347, -0.719)를 갖는다.
도 30은 예시적인 실시형태에 따른 센서 (530, 532 및 534)로부터의 측정 데이터로부터 힘 크기 계산을 나타내는 다이어그램이다. 힘 크기 계산은 측정 장치에 대해 구로 또는 측정 장치에 대해 컵으로 사용될 수 있다. 따라서, 측정 장치 (154)는 역 어깨, 보통 어깨, 엉덩이의 대퇴골 보철 구성요소의 대퇴골 두 또는 엉덩이의 관골구 컵에 대해 구현될 수 있다. 힘 크기와 적용된 힘의 위치를 계산할 때 도 21에 도시된 바와 같이 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224)에 마찰이 없다는 것이 가정된다. 도 27b에 도시된 바와 같이 외부 곡면 (224)과 센서 (530, 532, 및 534) 사이의 인터페이스는 완전히 속박된다. 일 실시형태에서, 모든 힘 벡터가 동일한 포인트를 통과하고 균형을 이룬 모멘트가 없도록 센서 (530, 532, 및 534)는 외부 곡면 (224)의 곡률 중심을 향해 배향되게 센서 (530, 532, 및 534)가 사용된다. 반응 힘 벡터는 외부 곡면 (224)에 수직인 것으로 가정되고, 따라서 곡률 중심인 원점 (602)에서 공간에서의 동일한 지점을 통과한다. 일반적으로, 센서 (530, 534, 및 532)는 상기 열거된 센서에 대해 스칼라 반응 힘이 각각 S1, S2 및 S3으로 표현되는 외부 곡면 (224)에 적용된 하중을 측정한다. 반응 힘 벡터
Figure pct00008
1,
Figure pct00009
2, 및
Figure pct00010
3은 도 30의 방정식 5에 의해 주어지며 여기서 i는 1, 2 또는 3이며 각각 센서 (530) (상단 센서), (534) (하부 우측 센서) 및 (532) (하부 좌측 센서)에 상응한다. 이전에 언급된 바와 같이, 반응 힘 벡터
Figure pct00011
1,
Figure pct00012
2, 및
Figure pct00013
3은 원점 (602)을 통해 결합한다. 총 반응 힘
Figure pct00014
r은 반응 힘 벡터
Figure pct00015
1,
Figure pct00016
2, 및
Figure pct00017
3의 합인 도 30의 식 6에 의해 주어진다. 힘의 균형은 외부 곡면 (224)에 적용된 적용된 힘 벡터
Figure pct00018
a가 도 30의 식 7에 도시된 바와 같이 총 반응 힘
Figure pct00019
r 의 음수와 동등하다는 것을 요한다. 적용된 힘 벡터
Figure pct00020
a는 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224) 상의 접촉점 (610)에 결합한다. 역 어깨 관절 예에서, 접촉점 (610)은 관절와가 있는 구체가 힘, 압력 또는 하중을 센서 (530, 532, 및 534)로부터의 측정 데이터를 위해 측정 장치 (154)에 적용하는 위치에 상응한다. 적용된 힘 벡터
Figure pct00021
a는 또한 꼬리가 연장되면 원점 (602)을 통해 결합한다. 결합된 힘 크기는 방정식 7에 상응하는 도 30의 방정식 8에 의해 도시된 바와 같이 하중 센서 (530, 532 및 534)에 의해 측정된 X-축, Y-축 및 Z-축 힘 구성요소로 분할될 수 있다. 외부 곡면 (224)에 적용된 하중 크기는 센서로부터의 측정 데이터로부터 계산될 수 있고 보다 구체적으로는 X-축, Y-축 및 Z-축 구성요소로 분할되고 합산된 센서 (530, 532, 및 534)의 스칼라 반응 힘으로부터 방정식 8에서 이전에 계산된 Fax, Fay 및 Faz로부터 계산될 수 있다. 센서 (530, 532, 및 534)로부터 측정 데이터를 사용하여 측정된 보고된 하중은 ll
Figure pct00022
all이고 계산된 Fax, Fay 및 Faz의 제곱의 합의 제곱근인 도 30의 방정식 9에 의해 계산될 수 있다. 따라서, 접촉점 (610)에서의 하중 크기는 센서 (530, 532 및 534)로부터의 측정 데이터로부터 실시간으로 계산될 수 있다.
도 31은 예시적인 실시형태에 따른 센서 (530, 532, 및 534)로부터의 측정 데이터를 사용하여 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224)에 적용된 하중 계산의 위치를 도시하는 다이어그램이다. 간단히 도 22a를 참고하면, 접촉점 (382)은 GUI (380)의 표면 (384) 및 디스플레이 (164) 상에 표시된다. 표면 (384)은 3차원 곡면의 2차원 이미지임을 주목한다. 3차원 곡면의 2차원 이미지 상의 접촉점의 정확한 배치는 GUI (380)에 대해 아래 본 명세서에 개시된다. 예에서, R3에서의 하중 적용의 포인트는 하중 위치를 표시하기 위해 X-Y 평면 상으로 투영된다. 예에서 포인트 (612) (xa, ya)는 X-Y 평면 상에 투영된 하중 위치이다. 일 실시형태에서, 적용된 힘 벡터
Figure pct00023
a는 도 31의 방정식 10에 도시된 바와 같이 r의 동일한 방향 및 크기를 갖는 위치 벡터
Figure pct00024
a로 변환된다. 위치 벡터
Figure pct00025
a는 접촉점 (610)에서 외부 곡면 (224)에 결합하고 또한 원점 (602)을 통해 결합한다. X-Y 평면 상으로
Figure pct00026
a의 투영은 (xa, ya) = (Pax, Pay)인 방정식 11에 의해 주어진다. 따라서, 접촉점 (610)은 외과의사 또는 수술 팀이 실시간으로 볼 수 있도록 2-차원 디스플레이 상에 정확하게 제시될 수 있다.
일 실시형태에서, 힘 센서 (530, 532 및 534)로부터의 측정 데이터는 도 22b에 상응하는 충돌을 검출하기 위해 사용된다. 예를 들어, 충돌로 인해 주변으로 반복 가능한 하중 스파이크가 발생했다. 충돌점 근처에서 발생하는 10-30 lb의 하중 스파이크는 측정 데이터에 캡처되고 충돌을 감지하는 데 사용된다. 보철 구성요소가 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224)을 결합하는 힘 크기 및 접촉점은 상기 본 명세서에 개시된 바와 같은 센서 (530, 532, 및 534)로부터의 측정 데이터로부터 계산된다. 위치 측정 시스템은 힘 크기 및 접촉점 측정을 지원하기 위해 측정 데이터를 또한 제공할 수 있다. 예에서, 계산에 특정한 가정을 한다. 센서 (530, 532, 및 534)는 센서에 의해 정의된 원의 반경을 최대화하는 위치에서 서로 등거리에 배치된다. 센서 (530, 532 및 534)는 센서 반응 힘이 외부 곡면 (224)의 곡률 중심으로 향하도록 배향된다. 일 실시형태에서, 마찰력 또는 무시할 수 있는 마찰력이 외부 곡면 (224) 상에나 센서 인터페이스에서 발생하지 않는 것으로 가정된다. 일 실시형태에서, 반응 힘 벡터는 외부 곡면 (224)에 수직인 것으로 가정되고 따라서 외부 곡면 (224)의 곡률 중심을 통과한다. 센서 (530, 532 및 534)에 적용된 힘을 사용하여 하중 크기 및 접촉점을 계산할 때 상기 본 명세서에 개시된 가정 중 하나 이상을 이용할 때 단지 가능한 힘의 특정 조합만이 있을 수 있다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 가정을 벗어나는 힘 조합은 측정된 힘 또는 센서 (530, 532 및 534)에 의해 측정된 힘이 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224)에 수직이 아닌 것을 의미할 수 있다. 대안으로, 힘 벡터는 외부 곡면 (224)의 곡률 중심을 통과하지 못할 수 있다. 본 명세서에 개시된 하나 이상의 가정에 의해 결정된 가능한 조합을 벗어난 센서 (530, 532, 및 534)에 의해 측정된 힘의 임의의 조합은 충돌로 검토되거나 간주되어야 한다. 더욱이, 센서 (530, 532, 및 534)로부터의 하중 데이터의 시간 기반 분석은 충돌을 검출하기 위해 알려진 충돌에 대해 사용되고 상관될 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 측정된 하중 벡터에서 갑작스러운 변화는 또한 충돌과 동일하다. 일 실시형태에서, IMU (관성 측정 유닛)와 같은 위치 측정 시스템은 이동을 모니터링하고 충돌을 나타내는 이상을 검출하기 위해 특정 동작에 대해 알려진 관절 이동에 대해 상관시키는 데 사용될 수 있다. 관절 형상은 또한 특정 방향에서 충돌에 민감할 수 있다. 그렇다면, 미리 결정된 이동을 관절 상에서 수행하여 충돌이 발생하는지 확인하고 정량적 측정 데이터를 기반으로 조정을 수행한다.
도 32는 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (154)에서 전자 회로 (236)의 블록도이다. 일반적으로, 전자 회로 (236)는 하나 이상의 매개변수를 측정하기 위해 하나 이상의 센서에 결합한다. 도 3, 5-21의 구성요소는 측정 장치 (154)의 작동을 전자 회로 (236)에 관련시키기 위해 아래 본 명세서에서의 논의에서 참고될 수 있다. 센서는 몇몇 예만 들면 높이, 길이, 폭, 기울기/경사, 위치, 방향, 하중 크기, 힘, 압력, 접촉점 위치, 변위, 밀도, 점도, pH, 빛, 색상, 소리, 광학, 혈관 흐름, 시각적 인식, 습도, 정렬, 위치, 회전, 관성 감지, 탁도, 골밀도, 유체 점도, 스트레인, 각도 변형, 진동, 토크, 탄성, 동작, 가속도, 감염, 통증 및 온도와 같은 매개변수를 측정할 수 있다. 예에서, 전자 회로 (236)는 측정 프로세스를 제어하고, 센서 (230)로부터 측정 데이터를 수신하고, 위치 측정 시스템 (742)으로부터 측정 데이터를 수신하고, 추가 분석 및 피드백을 위해 측정 데이터를 컴퓨터 (162)로 전송하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 센서 (230)는 외부 곡면 (224)의 미리 결정된 위치에서 힘, 압력 또는 하중을 측정한다. 미리 결정된 위치에서 센서 (230)는 도 27b에 도시된 바와 같이 센서 (530, 532 및 534)를 포함한다. 위치 측정 시스템 (742)은 위치, 이동, 회전, 속도, 가속도 또는 거리를 측정한다. 일 실시형태에서, 위치 측정 시스템은 9도의 자유를 측정하도록 구성된 관성 측정 단위 (IMU) (744)를 포함한다. IMU (744)는 하나 이상의 관성 센서를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 센서 (230) 및 위치 측정 시스템 (742)은 측정 장치 (154)에 수용된다.
전자 회로 (236)는 전력 관리 회로 (700), 제어 로직 (702), 메모리 (704), 인터페이스 회로 (706), 위치 측정 시스템 (742) 및 무선 통신 회로 (720)를 포함한다. 전원 (740)는 측정 프로세스에 전력을 공급하기 위해 전자 회로 (236)에 결합한다. 전원 (740)은 인덕터, 슈퍼 축전지, 저장 전지, 유선 전력, 무선 전력, 태양 전지, 에너지 수확 장치 또는 기타 에너지 저장 매체일 수 있다. 일 실시형태에서, 전원 (740)은 배터리 (312)를 포함한다. 전자 회로 (236)는 인체 내에 또는 그 위에 사용하고, 실시간으로 관심 있는 매개변수를 감지하고 전달하도록 구성된 기기, 장비, 장치, 보철 구성요소 또는 기타 물리적 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않는 광범위한 물리적 시스템 상에 또는 내부에 위치하거나, 계합되거나, 또는 내부에 또는 그에 부착되거나 첨부될 수 있는 송수신기를 더 포함한다. 전자 회로 (236)는 함께 결합되어 인쇄 회로 기판 (234) 상의 여러 층의 상호연결부를 사용하여 전자 시스템을 형성한다. 가요성 상호연결부 (228)는 원격으로 위치된 센서 (230)에 전자 회로 (236)를 결합하는 데 사용될 수 있다.
전자 회로 (236)는 측정 장치 (154)와 컴퓨터 (162) 사이의 양방향 통신을 제공하도록 구성될 수 있다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)는 어깨 관절 설치와 관련된 정량적 측정 데이터를 제공한다. 측정 장치 (154)는 하중 크기, 적용된 하중의 위치, 위치 및 회전과 관련된 정량적 측정 데이터를 제공하도록 구성된다. 측정 장치 (154)로부터의 측정 데이터는 최적의 하중, 균형, 안정성, 정렬, 동작의 범위를 보장하고 임상적 증거를 기반으로 수행성 및 신뢰성을 향상시키는 충돌을 줄이기 위해 보철 구성요소의 설치를 지원하기 위해 운동학적 평가에서 컴퓨터 (162)에 의해 사용된다.
전원 (740)은 전자 회로 (236) 및 센서 (230)에 전원을 제공한다. 전원 (740)은 일시적이거나 영구적일 수 있다. 일 실시형태에서, 전원은 재충전 가능하지 않다. 측정 장치 (154)는 단일 사용 후 간단히 처분할 수 있고 배터리 (312)의 전력은 두 번째 수술을 위해 불충분하다. 측정 장치 (154)는 사용 후에 파괴되거나 폐기될 것이다. 대안적으로, 전원 (740)은 재충전 가능할 수 있다. 측정 장치 (154)는 재사용되기 전에 살균될 것이다. 전원 (740)의 충전은 유선 에너지 전송 또는 근거리 무선 에너지 전송을 포함할 수 있다. 전원 (740)을 재충전하기 위한 충전 전원은 배터리 또는 배터리들, 교류 전원 공급장치, 무선 주파수 수신기, 전자기 유도 코일, 광전 전지 또는 전지들, 열전대 또는 열전대들, 또는 변환기 에너지 전달을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 일 실시형태에서, 전원 (740)이 수술을 완료하기에 불충분한 에너지를 갖는 경우 단일 적용 시나리오를 위해 전원 (740)으로의 에너지 전달이 허용될 수 있다. 더욱이, 측정 장치 (154)는 사용 중인 동안 또는 전자 회로 (236)가 아이들링 중일 때 전원 (740)의 전력 유출을 최소화하기 위해 전력 관리 회로 (700)를 이용할 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 측정 장치 (154)에서 전원 (740)은 배터리 (312)를 포함한다. 배터리 (312)는 상기 본 명세서에 개시된 방법에 의해 재충전될 수 있다. 대안적으로, 전원 (740)은 슈퍼 축전지, 인덕터 또는 다른 에너지 저장 장치일 수 있다. 외부 충전원이 유도 충전의 방식에 의해 전자기 유도 코일을 통해 재충전 가능한 배터리, 축전지 또는 유도 에너지 저장 장치에 무선으로 연결될 수 있다. 충전 작동은 전자 회로 (236) 내의 전력 관리 회로 (700)에 의해 제어될 수 있다. 일 실시형태에서, 전력 관리 회로 (700)는 충전 동안 측정 장치 (154)의 작동을 지원하여 이에 의해 전원 (740) 상의 낮은 전하가 검출되는 경우 수술을 계속할 수 있게 한다. 예를 들어, 전력은 효율적인 승압 및 강압 전압 변환 회로의 방식에 의해 배터리 (312), 용량성 에너지 저장 장치 또는 유도성 에너지 저장 장치로 전달될 수 있다. 이는 요구된 수행성 수준을 지원하기 위해 최소 전압 수준에서 회로 블록의 작동 전력을 보존한다.
전력 관리 회로 (700)는 심각한 전력 제약하에서 작동하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 전력 관리 회로 (700)는 파워 업, 파워 다운을 제어하고 작동 동안 전력 사용을 최소화한다. 전력 관리 회로 (700)는 시스템의 작동 동안 전력 손실을 감소시키도록 구성된다. 전력 관리 회로 (700)는 특정 작동에서 사용되지 않는 회로에 전달되는 전력을 끄거나 감소시킬 수 있다. 유사하게, 시스템이 유휴 상태이고 사용되지 않는 경우, 전력 관리 회로 (700)는 다음 측정이 이루어지기 전에 깨어나는 휴면 모드에서 다른 사용되지 않은 회로를 넣을 수 있다. 전력 관리 회로 (700)는 전자 회로 (236) 및 센서 (230)에 복수의 상이한 안정 전압을 제공하는 하나 이상의 전압 조절 회로를 포함할 수 있다.
일 구성에서, 전원 (740)의 충전 작동은 다운링크 데이터를 전자 회로에 전달하는 역할을 더할 수 있다. 예를 들어, 다운링크 제어 데이터는 에너지원 신호로 변조되고 그 후 전자 회로 (230)에서 인덕터로부터 복조될 수 있다. 이는 업링크 및 다운링크 작동 둘 모두에 대해 전자 회로 (230) 내에 내부 송수신기를 구성하는 대신 다운링크 데이터를 수신하는 더 효율적인 방식으로 작용할 수 있다. 일례로서, 다운링크 데이터는 측정 장치 (154)가 외부 위치 정보와 같은 측정을 수행할 때 또는 재교정 목적을 위해 사용하는 업데이트된 제어 매개변수를 포함할 수 있다. 그것은 또한 일련 번호 또는 기타 식별 데이터를 다운로드하는 데 사용될 수 있다.
제어 로직 (702)은 센서를 계합하고 측정 데이터를 사용 가능한 형식으로 변환하고 정보를 전송하는 측정 프로세스 또는 시퀀스를 제어한다. 제어 로직 (702)은 디지털 회로, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, ASIC (주문형 집적 회로), DSP (디지털 신호 처리), 게이트 어레이 구현, 표준 전지 구현 및 기타 회로를 포함할 수 있다. 제어 로직 (702)은 메모리 (704)에 결합한다. 메모리 (704)는 측정 데이터, 소프트웨어 루틴, 진단/테스트 루틴, 교정 데이터, 교정 알고리즘, 워크플로우 및 기타 정보 또는 프로그램을 저장하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 센서는 제어 로직 (702)에 대해 연속적으로 활성화되고 주기적으로 샘플링될 수 있다. 제어 로직 (702)은 측정 프로세스를 제어하고, 측정 데이터를 메모리에 저장하거나, 측정 데이터를 실시간으로 전송한다. 제어 로직 (702)은 측정 데이터를 지속적으로 수신하거나 높은 샘플 속도로 업데이트된 측정을 수신하기 위해 센서에 결합하는 전용 포트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 제어 로직 (702)은 측정될 센서를 선택할 수 있다. 예를 들어, 다수의 센서는 멀티플렉서를 통해 제어 로직 (702)에 연결될 수 있다. 제어 로직 (702)은 센서가 측정 데이터를 샘플링하고 출력하기 위해 멀티플렉서를 통해 결합되는 것을 제어한다. 다중화된 측정 데이터는 측정 데이터가 중요하지 않거나 필요에 따라 가끔 샘플링될 수 있을 때 잘 작동한다. 제어 로직 (702)은 또한 순차적으로 또는 병렬 채널을 통해 동시적으로 상이한 센서로부터 측정 데이터를 선택하고 수신할 수 있다. 제어 로직 (702)은 센서로부터의 측정 데이터를 모니터링하도록 구성될 수 있지만, 측정 데이터에서 변경이 발생할 때만 측정 데이터를 전송한다. 더욱이, 제어 로직 (702)은 측정 데이터를 컴퓨터 (162)로 전송하기 이전에 측정 데이터를 변형할 수 있다. 예를 들어, 측정 데이터는 교정 데이터를 사용하여 비-선형성에 대해 보정될 수 있다. 일 실시형태에서, 블루투스 저에너지 (BLE)를 갖는 마이크로컨트롤러는 아날로그 대 디지털 변환기와 함께 사용되어 아날로그 값을 디지털로 변환한다.
인터페이스 회로 (706)는 센서 (230)와 제어 로직 (702) 사이에 결합한다. 인터페이스 회로 (706)는 컴퓨터 (162)에 의해 수신될 수 있는 형태로 센서 출력의 변환을 지원한다. 인터페이스 회로 (706)는 디지털 회로 및 아날로그 회로를 포함한다. 아날로그 회로는 몇 가지 예를 들면 멀티플렉서, 증폭기, 완충기, 비교기, 필터, 수동 구성요소, 아날로그 대 디지털 변환기 및 디지털 대 아날로그 변환기를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 인터페이스 회로 (706)는 하나 이상의 멀티플렉서를 사용하여 제어 로직 (702)에 측정 데이터를 제공하기 위한 센서를 선택한다. 제어 로직 (702)은 멀티플렉서가 측정을 위해 센서를 선택할 수 있게 하는 제어 신호를 제공하도록 구성된다. 멀티플렉서는 제어 로직 (702), 메모리 (704)에 측정 데이터를 전달하거나 전송되도록 활성화될 수 있다. 전형적으로, 측정 데이터의 적어도 하나의 아날로그 대 디지털 변환 또는 디지털 대 아날로그 변환은 인터페이스 회로 (706)를 통해 발생한다.
센서 (230)는 인터페이스 회로 (706)를 통해 제어 로직 (702)에 결합한다. 대안적으로, 인터페이스 회로 (706)는 측정 데이터를 측정된 대로 전송하기 위해 회로에 직접적으로 결합할 수 있다. 센서 (230)에 의해 측정된 관심 있는 물리적 매개변수 또는 매개변수들은 본 명세서에 개시된 바와 같이 힘, 압력 또는 하중이지만 센서 (230)는 높이, 길이, 폭, 기울기/경사, 위치, 지향, 하중 크기, 힘, 압력, 접촉점 위치, 변위, 밀도, 점도, pH, 빛, 색상, 소리, 광학, 혈관 흐름, 시각적 인식, 습도, 정렬, 회전, 관성 감지, 탁도, 골밀도, 유체 점도, 스트레인, 각도 변형, 진동, 토크, 탄성, 동작 및 온도를 측정하는 다른 센서를 추가로 포함할 수 있다. 종종 측정된 매개변수는 다른 측정된 매개변수와 연계하여 사용되어 운동 및 정성적 평가를 한다. 관절 재건에서, 근골격계의 일부는 보철 구성요소를 수용할 준비가 된다. 준비는 하나 이상의 보철물과 결합시키기 위한 뼈 절단 또는 뼈 형성을 포함한다. 매개변수는 신체, 도구, 기기, 비히클, 장비 또는 기타 물리적 시스템 상에 또는 내부에 위치된 무선 감지 모듈 또는 장치에 의한 축 또는 축의 조합을 따라 지향, 안정성, 정렬, 충돌, 방향, 변위 또는 위치뿐만 아니라 이동, 회전 또는 가속도에 대하여 평가될 수 있다.
센서 (230)는 관심 있는 매개변수를 직접 또는 간접적으로 측정할 수 있다. 예를 들어, 측정 장치 (154)에서 하중 센서는 하중 센서에 하중가 적용될 때 압축할 수 있는 축전지, 압전-센서 또는 MEM 센서를 포함할 수 있다. 축전지로 하중을 측정하는 것은 축전지의 정전용량 값이 축전지에 적용된 하중의 양에 따라 변할 것이기 때문에 간접적인 형태의 감지이다. 용량성 측정 데이터는 추가 처리를 위해 컴퓨터 (162)로 전송될 수 있다. 컴퓨터 (162)는 탄성 축전지에 관련된 소프트웨어 및 교정 데이터를 포함할 수 있다. 하중 측정 데이터는 정전용량 값에서 하중 측정으로 변환될 수 있다. 컴퓨터 (162)는 작동의 범위에 걸쳐 센서의 비-선형 출력을 보상하고 곡선 맞춤에 사용될 수 있는 교정 데이터를 저장할 수 있다. 더욱이, 개별 센서 측정을 조합하여 컴퓨터 (162)에 의해 다른 측정 데이터를 생성할 수 있다. 하중 측정 데이터의 예에 따라 개별 하중 측정 데이터를 조합하거나 평가하여 하중 센서가 결합한 표면에 하중이 적용되는 위치를 결정할 수 있다. 측정 데이터는 외과의사가 측정 데이터를 빠르게 동화하는 것을 지원하는 디스플레이 상에 표시될 수 있다. 예를 들어, 표면에 가해지는 하중의 위치에 대한 계산된 측정 데이터는 외과의사에게 거의 또는 전혀 의미가 없을 수 있다. 반대로, 표면 상에 표시된 접촉점으로 하중되는 표면의 이미지는 접촉점에 문제가 있는지 확인하기 위해 외과의사에 의해 신속하게 동화될 수 있다.
일 실시형태에서, 어깨 관절 시스템 (160)은 무선으로 정보를 송수신한다. 무선 작동은 수술실 환경에서 데이터 수집, 저장 또는 디스플레이 장비가 있는 내부 전원이 있는 장치를 연결하는 케이블로 인한 물리적 간섭 가능성 또는 부과된 제한에 의해 발생하는 측정의 외과수술 영역 내의 혼란, 유선 왜곡 또는 제한을 감소시킨다. 전자 회로 (236)는 무선 통신 회로 (720)를 포함한다. 일 실시형태에서, 무선 통신 회로 (720)는 단거리 원격측정 및 배터리 작동을 위해 구성된다. 전형적으로, 측정 장치 (154) 및 컴퓨터 (162)는 측정 장치 (156)로부터 컴퓨터 (162)로의 측정 데이터의 전송이 10미터 미만이 되도록 수술실 내에 위치된다. 예시된 바와 같이, 예시적인 통신 시스템은 측정 장치 (154)의 무선 통신 회로 (720) 및 컴퓨터 (162)의 수신 시스템 무선 통신 회로 (722)를 포함한다. 무선 통신 회로 (720)는 안테나 (360), 매칭 네트워크 (716), 원격측정 송수신기 (714), CRC 회로 (712), 데이터 패킷화기 (710) 및 데이터 입력 (708)을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 무선 통신 회로 (720)는 도시된 구성요소의 수보다 많거나 적은 수를 포함할 수 있고 도시된 구성요소 또는 구성요소의 순서로 제한되지 않는다.
유사하게, 컴퓨터 (162)는 무선 통신 회로 (722)를 포함한다. 무선 통신 회로 (722)는 안테나 (724), 매칭 네트워크 (726), 원격측정 수신기 (728), CRC 회로 (730) 및 데이터 패킷화기 (732)를 포함한다. 현저하게는, 다른 인터페이스 시스템은 센서 데이터를 처리하고 렌더링하기 위해 데이터 패킷화기 (732)에 직접적으로 결합될 수 있다. 일반적으로, 전자 회로 (236)는 센서 (230)에 결합하고 정량적 측정 데이터를 실시간으로 컴퓨터 (162)로 전송하여 처리, 표시, 분석하고 피드백을 제공하도록 구성된다. 측정 장치 (154)는 외부 곡면 (224)에 적용된 하중을 측정하도록 구성된 복수의 하중 센서를 포함한다. 측정 장치 (154)는 하나 이상의 관성 센서 및 상기 본 명세서에 열거된 바와 같은 다른 매개변수 측정 센서를 포함하는 관성 측정 장치를 추가로 포함한다. 복수의 하중 센서 및 관성 센서로부터의 측정 데이터는 컴퓨터 (162)로 전송된다. 컴퓨터 (162)는 복수의 하중 센서로부터 외부 곡면 (224)에 적용된 하중 크기를 계산할 수 있다. 예에서 세 개의 하중 센서가 측정에 사용된다. 컴퓨터 (162)는 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224)에 적용된 하중의 위치 (접촉점)를 추가로 계산할 수 있다. 측정 장치 (154)는 위치 측정 시스템 (742)으로부터 측정 데이터를 추가로 사용하여 측정 장치 (154) 또는 보철 구성요소의 위치 및 이동을 모니터링할 수 있다. 위치 측정 시스템 (742)으로부터의 위치 또는 추적 데이터는 또한 컴퓨터 (162)로 전송된다. 결과는 또한 컴퓨터 (162)의 디스플레이 (164) 상에 표시될 수 있다. 일 실시형태에서, 위치 측정 시스템 (742)으로부터의 측정 데이터는 동작 범위, 정렬 및 충돌을 측정하는데 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 상이한 센서 또는 구성요소로부터의 측정 데이터의 전송은 상이한 채널 상에서 전송될 수 있거나, 측정 데이터는 동일한 채널 상에서 상이한 시간에 전송될 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 무선 통신 회로는 데이터 입력 (708), 데이터 패킷화기 (710), CRC 회로 (712) 원격측정 송수신기 (714), 매칭 네트워크 (716) 및 안테나 (718)를 포함한다. 일반적으로, 센서 (230)로부터의 측정 데이터는 무선 통신 회로 (720)의 데이터 입력 (708)에 제공된다. 일 실시형태에서, 센서 (230)로부터의 측정 데이터는 인터페이스 회로 (706)로부터, 메모리 (704)로부터, 제어 로직 (702)으로부터, 또는 경로의 조합으로부터 데이터 입력 (708)으로 직접적으로 올 수 있다. 일 실시형태에서, 측정 데이터는 데이터 입력 (708)에 제공되기 이전에 메모리 (704)에 저장될 수 있다. 데이터 패킷화기 (710)는 측정 데이터를 패킷으로 어셈블하고 제어 로직 (702)에 의해 수신되거나 처리된 센서 정보를 포함한다. 제어 로직 (702)은 측정 장치 (154)의 코어 신호 처리 기능을 효과적으로 수행하기 위한 특정 모듈을 포함할 수 있다. 제어 로직 (702)은 측정 장치 (154) 안으로 통합을 위한 치수 요건을 충족하기 위해 폼 팩터를 감소시키는 추가적인 이점을 제공한다.
일반적으로, 측정 장치 (154)로부터의 측정 데이터는 암호화된다. 일 실시형태에서, 데이터 패킷화기 (710)의 출력은 CRC 회로 (712)의 입력에 결합한다. CRC 회로 (712)는 패킷 데이터 상에 오류 코드 검출을 적용한다. 순환 중복 검사는 임의의 길이의 데이터 스트림 또는 패킷에 대한 검사합계를 계산하는 알고리즘을 기반으로 한다. 이들 검사합계는 전송 동안 간섭 또는 우발적인 데이터의 변경을 감지하는 데 사용될 수 있다. 순환 중복 검사는 특히 전기적 노이즈로 인한 오류를 감지하는 데 유용하고 따라서 높은 수준의 전자기 활성이 있는 환경에서 손상된 데이터의 부적절한 처리에 대한 강력한 보호를 가능하게 한다. CRC 회로 (712)의 출력은 원격측정 송수신기 (714)의 입력에 결합한다. 원격측정 송수신기 (714)는 그 다음 안테나 (360)의 방식에 의해 매칭 네트워크 (716)를 통해 CRC 인코딩된 데이터 패킷을 전송한다. 원격측정 송수신기 (714)는 하나 이상의 단계에서 반송파 주파수를 증가시킬 수 있고 측정 장치 (154)로부터의 정보 또는 측정 데이터를 반송파 주파수에 추가한다. 매칭 네트워크 (716)는 원격측정 송수신기 (714)와 안테나 (360) 사이의 최적의 통신 전력 효율을 달성하기 위한 임피던스 매칭을 제공한다.
안테나 (360)는 라디오 주파수 전송을 제공하기 위해 측정 장치 (154)의 구성요소와 통합될 수 있다. 안테나 (360) 및 전자 회로 (236)와의 전기적 연결을 위한 기판은 매칭 네트워크 (716)를 추가로 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 안테나 (360) 및 매칭 네트워크 (716)의 일부는 와이어일 수 있거나 전자 회로 (236)를 포함하는 구성요소를 상호연결하는 인쇄 회로 기판 (234)에 형성될 수 있다. 안테나와 전자장치의 이 통합 수준은 무선 장비의 크기와 비용을 줄일 수 있게 한다. 잠재적인 적용은 컴팩트 안테나가 사용될 수 있는 임의의 유형의 근골격 장비 또는 보철 구성요소를 포함될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 여기에는 폐기 가능한 모듈 또는 장치뿐만 아니라 재사용 가능한 모듈 또는 장치와 장기 사용을 위한 모듈 또는 장치가 포함된다.
무선 통신 회로 (722)를 수신하기 위한 프로세스는 송신 프로세스와 반대이다. 안테나 (724)는 무선 통신 회로 (720)로부터 전송된 측정 데이터를 수신한다. 무선 통신 회로 (720)는 수신 무선 통신 회로 (722)가 예를 들어 측정 데이터를 수신하기 위해 10미터 이내에 근접해야 하도록 저전력으로 전송할 수 있다. 안테나 (724)는 측정 데이터를 원격측정 송수신기 회로 (728)에 효율적으로 결합하는 매칭 네트워크 (726)에 결합한다. 측정 데이터는 무선 전송을 지원하는 반송파 신호 상으로 전송될 수 있다. 측정 데이터는 원격측정 송수신기 (728)에 의해 반송파 신호로부터 제거된다. 측정 데이터는 원격측정 송수신기 (728)로부터 CRC 회로 (730)에 의해 수신된다. CRC 회로 (730)는 측정 데이터가 전송 도중에 손상되지 않았음을 확인하기 위해 순환 중복 검사 알고리즘을 수행한다. CRC 회로 (730)는 체크된 측정 데이터를 데이터 패킷화기 (732)에 제공한다. 데이터 패킷화기 (732)는 USB 인터페이스 (734)에 제공되는 측정 데이터를 다시 어셈블링한다. USB 인터페이스 (734)는 추가 처리를 위해 측정 데이터를 컴퓨터 (162)에 제공한다.
측정 데이터의 측정, 전송, 수신 및 처리는 외과의사에 의한 어깨 관절의 설치를 지원하기 위한 사용을 위해 실시간으로 수행될 수 있다는 것을 인지해야 한다. 일 실시형태에서, 컴퓨터 (162)는 하나의 보철 구성요소의 적어도 일부를 표시한다. 예에서, 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224) 및 림 (242)은 컴퓨터 (162)에 결합된 디스플레이 (164) 상에 표시된다. 센서 (230) 및 위치 측정 시스템 (742)으로부터의 측정 데이터는 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (224) 상에 적용된 하중의 위치 및 하중 크기를 계산하는 데 사용된다. 각 하중 센서의 위치는 외부 곡면 (224)에 대해 알려져 있다. 적용된 하중의 위치는 상기 본 명세서에 상세히 기재되어 있는 바와 같이 각 하중 센서로부터의 위치 정보와 컴퓨터 (162)에 의해 각 위치에서의 하중 크기를 사용하여 계산될 수 있다. 적용된 하중의 위치는 디스플레이 (164)의 GUI (380) 상에서 접촉점 (382)이라고도 불린다. 유사하게, 접촉점 (382)에서의 하중 크기는 세 개의 하중 센서와 세 개의 하중 센서 위치로부터 계산될 수 있다. 전형적으로, 어깨 관절은 미리 결정된 동작 범위를 통해 이동된다. 최소 하중, 최대 하중 및 관절와 문자숫자식 위치에서 하중은 디스플레이 박스 (380, 390, 및 386)에서 각각 GUI (380) 상에 표시된다. 회전량 또는 동작 범위도 또한 표시될 수 있다. 이들 측정은 실시간으로 측정되거나 계산된다. 림 (242)은 또한 미리 결정된 동작 범위 동안 충돌을 나타내기 위해 강조될 수 있다. 일 실시형태에서, 림 (242)은 측정된 충돌에 근접한 림 (242)의 영역을 강조할 것이다. 정렬, 하중, 하중의 위치, 회전 또는 기타 매개변수에 영향을 미치고 디스플레이 (164) 상에 실시간으로 모니터링되는 조정이 수행될 수 있다. 조정은 측정된 매개변수가 정량적 측정 데이터로 보철 구성요소 설치를 미세 조정하도록 사양 내로 된 후에 최적화를 지원할 수 있다.
도 33은 예시적인 실시형태에 따른 시스템 또는 컴퓨터의 블록도이다. 일련의 명령어가 실행될 때, 그 안에서 시스템 (800)의 형태인 기계, 시스템 또는 컴퓨터의 예시적인 도식적 표현은 기계가 상기에 논의된 방법론 중 임의의 하나 이상을 수행하게 할 수 있다. 일부 실시형태에서, 기계는 독립형 장치로 작동한다. 일부 실시형태에서, 기계는 (예를 들어, 네트워크를 사용하여) 다른 기계에 연결될 수 있다. 네트워크 배치에서 기계는 서버-클라이언트 사용자 네트워크 환경에서 서버 또는 클라이언트 사용자 기계의 용량으로 작동하거나 피어-투-피어 (또는 분산) 네트워크 환경에서 피어 기계로 작동할 수 있다.
기계는 서버 컴퓨터, 클라이언트 사용자 컴퓨터, 개인용 컴퓨터 (PC), 태블릿 PC, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 제어 시스템, 논리 회로, 센서 시스템, ASIC, 집적 회로, 네트워크 라우터, 스위치 또는 브리지 또는 그 기계에 의해 수행되어 지는 작용을 특정하는 일련의 명령 (순차적 또는 기타)을 실행할 수 있는 임의의 기계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 장치는 음성, 비디오 또는 데이터 통신을 제공하는 임의의 전자 장치를 광범위하게 포함하는 것으로 이해될 것이다. 추가로, 단일 기계가 예시되어 있지만, 용어 "기계"는 또한 본 명세서에서 논의된 방법론 중 임의의 하나 이상을 수행하기 위해 일련 (또는 다중 세트)의 명령을 개별적으로 또는 연계하여 실행하는 임의의 기계 집합을 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
시스템 (800)은 버스 (808)를 통해 서로 통신하는 프로세서 (802) (예를 들어, 중앙 처리 장치 (CPU), 그래픽 처리 장치 (GPU 또는 둘 모두), 주 메모리 (804) 및 정적 메모리 (806)를 포함할 수 있다. 시스템 (800)은 비디오 디스플레이 단위 (810) (예를 들어, 액정 디스플레이 (LCD), 평면 패널, 고체 상태 디스플레이 또는 음극선 관 (CRT))을 더 포함할 수 있다. 시스템 (800)은 입력 장치 (812) (예를 들어, 키보드), 커서 제어 장치 (814) (예를 들어, 마우스), 디스크 드라이브 단위 (816), 신호 생성 장치 (818) (예를 들어, 스피커 또는 원격 제어) 및 네트워크 인터페이스 장치 (820)를 포함할 수 있다.
디스크 드라이브 단위 (816)는 플래시 메모리와 같은 다른 유형의 메모리일 수 있고, 그 위에 상기에서 예시된 이들 방법을 포함하여 본 명세서에 기재된 방법론 또는 기능 중 하나 이상을 구현하는 하나 이상의 세트의 명령 (824) (예를 들어, 소프트웨어)이 저장되어 있는 기계-판독 가능 매체 (822)를 포함할 수 있다. 명령 (824)은 또한 시스템 (800)에 의해 그의 실행 동안 주 메모리 (804), 정적 메모리 (806) 및/또는 프로세서 (802) 내에 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있다. 주 메모리 (804) 및 프로세서 (802)는 또한 기계-판독 가능 매체를 구성할 수 있다.
응용 특정 집적 회로, 프로그램 가능 로직 어레이 및 기타 하드웨어 장치를 포함하지만 이에 제한되지 않는 전용 하드웨어 구현은 마찬가지로 본 명세서에 기재된 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시형태의 장치 및 시스템을 포함할 수 있는 적용은 광범위하게 다양한 전자 및 컴퓨터 시스템을 포함한다. 일부 실시형태는 모듈 사이에서 또는 모듈을 통해 통신되는 관련 제어 및 데이터 신호를 사용하여 또는 주문형 집적 회로의 일부로서 2개 이상의 특정 상호연결된 하드웨어 모듈 또는 장치에서 기능을 구현한다. 따라서, 예시적 시스템은 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어 구현에 적용할 수 있다.
본 개시내용의 다양한 실시형태에 따라, 본 명세서에 기재된 방법은 컴퓨터 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어 프로그램으로서 동작하도록 의도된다. 더욱이, 소프트웨어 구현은 분산 프로세싱 또는 구성요소/객체 분산 프로세싱, 병렬 프로세싱, 또는 가상 머신 프로세싱이 또한 본 명세서에 기재된 방법을 구현하도록 구성될 수 있는 것을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 개시내용은 명령 (824)을 함유하는 기계 판독 가능 매체, 또는 전파된 신호로부터 명령 (824)을 수신하고 실행하여 네트워크 환경 (820)에 연결된 장치가 음성, 비디오 또는 데이터를 송수신하고 명령 (824)을 사용하여 네트워크 (826)에 걸쳐 통신할 수 있는 것을 고려한다. 명령 (824)은 네트워크 인터페이스 장치 (820)를 통해 네트워크 (826)에 걸쳐 추가로 전송 또는 수신될 수 있다.
기계-판독 가능 매체 (822)가 예시적인 실시형태에서 단일 매체인 것으로 도시되어 있지만, 용어 "기계-판독 가능 매체"는 하나 이상의 세트의 명령을 저장하는 단일 매체 또는 다중 매체 (예를 들어, 중앙 집중식 또는 분산 데이터베이스, 및/또는 관련 캐시 및 서버)를 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 용어 "기계-판독 가능 매체"는 또한 기계에 의한 실행을 위한 일련의 명령을 저장, 인코딩 또는 전달할 수 있고 기계가 본 개시내용의 방법론 중 임의의 하나 이상을 수행하게 하는 임의의 매체를 포함하는 것으로 간주된다.
용어 "기계-판독 가능 매체"는 따라서: 메모리 카드 또는 하나 이상의 판독-전용 (비-휘발성) 메모리를 수용하는 다른 패키지와 같은 고체-상태 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 또는 기타 재-기록 가능 (휘발성) 메모리; 디스크 또는 테이프와 같은 광자기 또는 광학 매체; 및 전송 매체에서 컴퓨터 명령을 구현하는 신호와 같은 반송파 신호를 포함하지만 이에 제한되지 않는 것으로 간주되고; 및/또는 이메일 또는 기타 자급식 정보 아카이브 또는 일련의 아카이브들에 대한 디지털 파일 첨부는 유형의 저장 매체에 동등한 배포 매체로 간주된다. 따라서, 본 개시내용은 본 명세서에 열거된 바와 같고 본 명세서에 소프트웨어 구현이 저장되는, 기술적으로 인정된 등가물 및 후속 매체를 포함하는, 기계-판독 가능 매체 또는 배포 매체 중 임의의 하나 이상을 포함하는 것으로 간주된다.
본 명세서는 특정 표준 및 프로토콜을 참조하여 실시형태에서 구현되는 구성요소 및 기능을 기술하지만, 본 개시내용은 이러한 표준 및 프로토콜에 제한되지 않는다. 인터넷 및 기타 패킷 교환 네트워크 전송에 대한 각각의 표준 (예를 들어, TCP/IP, UDP/IP, HTML, HTTP)은 최신 기술의 예를 나타낸다. 이러한 표준은 필수적으로 동일한 기능을 가진 더 빠르고 효율적인 등가물로 주기적으로 대체된다. 따라서, 동일한 기능을 갖는 대체 표준 및 프로토콜은 등가물로 간주된다.
도 34는 예시적인 실시형태에 따른 측정 및 보고를 위한 통신 네트워크 (900)의 예시이다. 간단히 말해서, 통신 네트워크 (900)는 다른 장치 또는 서비스에 대한 광범위한 데이터 연결을 신장한다. 예시된 바와 같이, 측정 및 보고 시스템 (902)은 통신 네트워크 (900) 및 임의의 관련 시스템 또는 서비스에 통신적으로 결합될 수 있다.
일례로서, 측정 시스템 (902)은, 예를 들어, 수술 상태 또는 결과에 대해 분석하거나 보고하기 위해 원격 서비스 또는 제공자와 그의 관심 있는 매개변수 (예를 들어, 각도, 하중, 균형, 거리, 정렬, 변위, 이동, 회전 및 가속도)를 공유할 수 있다. 이 데이터는 예를 들어 과정을 모니터링하기 위해 서비스 제공자와 공유되거나 수술 모니터링 목적 또는 효능 연구를 위해 계획 관리자와 공유될 수 있다. 통신 네트워크 (900)는 건강 정보 기술 관행을 구현하기 위해 전자 의료 기록 (EMR) 시스템에 추가로 연결될 수 있다. 다른 실시형태에서, 통신 네트워크 (900)는 HIS 병원 정보 시스템, HIT 병원 정보 기술 및 HIM 병원 정보 관리, EHR 전자 건강 기록, CPOE 컴퓨터 의사 주문 입력, 및 CDSS 컴퓨터 의사결정 지원 시스템에 통신적으로 결합될 수 있다. 이것은 서로 다른 정보 기술 시스템 및 소프트웨어 응용 프로그램이 통신하고, 데이터를 정확하고, 효과적이고, 일관적으로 교환하고, 교환된 데이터를 사용할 수 있는 기능을 제공한다.
통신 네트워크 (900)는 근거리 네트워크 (LAN) (904), 무선 근거리 네트워크 (WLAN) (910), 셀룰러 네트워크 (906) 및/또는 다른 라디오 주파수 (RF) 시스템에 걸쳐서 유선 또는 무선 연결을 제공할 수 있다 (도 4 참고). LAN (904) 및 WLAN (910)은, 예를 들어, 중앙 사무실을 통해 인터넷 (908)에 통신적으로 결합될 수 있다. 중앙 사무실에는 통신 서비스를 배포하기 위한 공용 네트워크 스위칭 장비를 수용할 수 있다. 통신 서비스는 기존의 POTS (기존 전화 서비스) 및 광대역 서비스 예컨대 케이블, HDTV, DSL, VoIP (인터넷 전화 통화 규약), IPTV (인터넷 프로토콜 텔레비전), 인터넷 서비스 등을 포함할 수 있다.
통신 네트워크 (900)는 회로-교환 및/또는 패킷-교환 통신을 지원하기 위해 공통 컴퓨팅 및 통신 기술을 이용할 수 있다. 인터넷 (908) 및 기타 패킷 교환 네트워크 전송에 대한 각각의 표준 (예를 들어, TCP/IP, UDP/IP, HTML, HTTP, RTP, MMS, SMS)은 최신 기술의 예를 나타낸다. 이러한 표준은 필수적으로 동일한 기능을 가진 더 빠르고 효율적인 등가물로 주기적으로 대체된다. 따라서, 동일한 기능을 갖는 대체 표준 및 프로토콜은 등가물로 간주된다.
셀룰러 네트워크 (906)는 GSM-GPRS, EDGE, CDMA, UMTS, WiMAX, 2G, 3G, WAP, 소프트웨어 정의 라디오 (SDR) 및 기타 알려진 기술과 같은 다수의 액세스 기술에 걸쳐서 음성 및 데이터 서비스를 지원할 수 있다. 셀룰러 네트워크 (906)는 모바일 장치 (914)와 통신하기 위한 주파수-재사용 계획하에 베이스 수신기 (912)에 결합될 수 있다.
베이스 수신기 (912)는 차례로 패킷 교환 링크에 걸쳐 모바일 장치 (914)를 인터넷 (908)에 연결할 수 있다. 인터넷 (908)은 측정 시스템 (902)으로부터 모바일 장치 (914)로 데이터를 배포하기 위한 애플리케이션 서비스 및 서비스 레이어를 지원할 수 있다. 모바일 장치 (914)는 또한 무선 통신 채널을 사용하여 인터넷 (908)을 통해 다른 통신 장치에 연결할 수 있다. 모바일 장치 (914)는 또한 WLAN (910)에 걸쳐 인터넷 (908)에 연결할 수 있다. 무선 로컬 액세스 네트워크 (WLAN)은 로컬 지리적 영역 내에서 무선 액세스를 제공한다. WLAN은 전형적으로 베이스 스테이션으로도 알려진 액세스 포인트 (AP) (916)의 클러스터로 구성된다. 측정 시스템 (902)은 베이스 스테이션 영역 내의 랩톱 (918)과 같은 다른 WLAN 스테이션과 통신할 수 있다. 전형적인 WLAN 구현에서, 물리적 레이어는 802.11b 또는 802.11g WLAN 기술과 같은 다양한 기술을 사용한다. 물리적 레이어는 적외선, 2.4 GHz 대역에서 주파수 도약 확산 스펙트럼, 2.4 GHz 대역에서 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 또는 기타 액세스 기술, 예를 들어 5.8 GHz ISM 대역 또는 더 높은 ISM 대역 (예를 들어, 24 GHz, 등)에서 액세스 기술을 사용할 수 있다.
통신 네트워크 (900)의 방법에 의해, 측정 시스템 (902)은 데이터를 교환하기 위해 네트워크 상의 원격 서버 (920) 및 다른 모바일 장치와의 연결을 설정할 수 있다. 원격 서버 (920)는 지엽적으로 또는 원격으로 저장되고 애플리케이션 특정 데이터를 함유할 수 있는 데이터베이스 (922)에 대한 액세스를 가질 수 있다. 원격 서버 (920)는 또한 직접적으로 또는 인터넷 (908)을 통해 애플리케이션 서비스를 호스팅할 수 있다.
도 35는 예시적인 실시형태에 따른 어깨 관절의 설치를 지원하는 로봇 (1000)의 도면이다. 일반적으로 로봇은 외과의사의 제어하에 어깨 관절의 설치를 지원하거나 보조할 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 측정 장치 (154)는 로봇 (1000)에 결합될 수 있다. 로봇의 일례는 로봇 보조 관절 설치 애플리케이션을 갖는 로봇의사 수술 로봇이다. 로봇 (1000)은 또한 수술 CNC 로봇, 수술 햅틱 로봇, 수술 원격-작동 로봇, 수술 핸드-헬드 로봇 또는 임의의 다른 수술 로봇을 포함할 수 있다. 측정 장치 (154)는 로봇 (1000)에 결합하고 이와 함께 작동하도록 자동화될 수 있으며, 이에 의해 외과의사에 의한 직접적인 손 제어를 대체할 수 있다. 측정 장치 (154)의 제어에서 로봇 (1000)에 의해 취해진 동작은 로봇 (1000)이 측정 데이터를 실시간으로 사용하고 후속 단계를 위해 측정 장치 (154)에 피드백을 제공함에 의해 보다 부드럽고 정확할 수 있다. 추가의 이점은 환자가 마취하에 있는 시간을 줄이는 수술의 시간을 단축하는 것일 수 있다.
로봇 (1000)은 컴퓨터-보조 수술, 및 보다 구체적으로는 측정 장치 (154)로 어깨 수술을 수행하도록 구성될 수 있다. 전형적으로, 로봇 (1000) 및 측정 장치 (154)는 성능, 정렬, 안정성, 동작 범위를 개선하고, 수술 시간을 줄이고, 보철 관절 및 특히 어깨 관절의 설치에서 충돌을 최소화하기 위해 컴퓨터-보조 수술에 사용된다. 일 실시형태에서, 로봇 (1000)은 측정 장치 (154)로부터 전송된 실시간 측정 데이터를 사용하여 주의를 분산시키고, 뼈 절단을 수행하고, 보철 구성요소를 정렬하고, 보철 구성요소를 재배치하고, 하중을 조정하고, 조직 방출을 수행하고, 동작 범위를 수행하고, 안정성을 개선할 수 있다.
일반적으로, 측정 장치 (154)로부터의 측정 데이터는 로봇 (1000)의 컴퓨터로 무선으로 전송될 수 있다. 대안적으로, 측정 데이터는 로봇 (1000)에 견고한 유선으로 연결될 수 있다. 측정 장치 (154)로부터의 측정 데이터의 예는 몇 가지 예들 들어 미리 결정된 이동을 위한 동작 범위, 충돌, 하중 크기, 하중의 위치, 위치 및 동작일 수 있다. 로봇 (1000)에 의해 수신된 측정 데이터는 정량적 측정 데이터에 기초하여 뼈 표면의 준비 또는 최종 보철 구성요소의 설치를 위해 외과의사가 필요로 하는 측정 데이터를 계산하고 표시하기 위해 추가로 처리될 수 있다. 준비된 뼈 표면은 최적의 동작 범위와 안정성을 위해 적절한 정렬을 지원하는 보철 구성요소를 수용할 것이다. 일 실시형태에서, 로봇 (1000)에서 컴퓨터는 수술의 다양한 단계에서 사용되는 하나 이상의 알고리즘을 포함한다. 측정 장치 (154)로부터의 측정 데이터는 로봇 (1000)의 알고리즘에 입력되고 알고리즘은 데이터를 뼈 절단, 핀 배치, 보철 구성요소 크기조정 등을 하기 위해 사용되는 로봇 행동에 대해 디스플레이 상에 표시된 정보로 변환하거나 외과의사가 취할 수 있는 행동에 대한 피드백을 제공할 수 있다. 피드백은 측정 데이터를 기반으로 한 행동을 지원하거나 저지하기 위해 로봇이 취한 주의산만 또는 후속 단계에 대해 외과의사를 안내하는 청각적, 시각적 또는 촉각적 피드백의 형태를 취할 수 있다. 피드백은 또한 수술에 해로울 수 있는 사용자에 의한 동작을 부드럽게 하거나 방지할 수 있다. 더욱이, 측정 데이터의 상태는 외과의사에 의해 후속적으로 또는 로봇 (1000)에 의해 자동적으로 구현되는 워크플로우를 생성하는 데 사용되어 어깨 관절 설치의 수행성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 36은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (1100)의 예시이다. 측정 장치 (1100)는 도 3-21에 도시된 바와 같은 측정 장치 (154)와 동일한 전자 회로 및 적어도 하나의 센서를 수용한다. 측정 장치 (1100)는 측정 데이터를 실시간으로 표시하기 위해 측정 데이터를 근접한 컴퓨터로 전송한다. 측정 장치 (1100)로부터의 측정 데이터는 상기 본 명세서에 개시된 바와 같이 도 22a 내지 도 27a에 도시된 바와 같은 GUI (380) 상에 제공될 수 있다. 예에서, 측정 장치 (1100)는 어깨 임플란트를 위해 구성된다. 일반적으로, 측정 장치 (1100)는 뼈, 조직, 인대, 힘줄 또는 관절과 같은 근골격계에서 사용하기 위해 적응될 수 있다. 도시된 바와 같이, 측정 장치 (1100)는 어깨 관절의 동작 범위, 안정성, 충돌, 하중 및 하중의 위치를 측정하기 위해 상완골 보철물에 결합하도록 구성된다. 어깨 관절의 관절와가 있는 구체는 측정 장치 (1100)의 외부 곡면 (1104)에 결합하도록 구성된다. 더욱이, 상기 본 명세서에서 측정 장치 (154)에 대해 언급된 실시형태 또는 사용은 측정 장치 (1100)에 적용될 수 있다.
측정 장치 (1100)는 상부 하우징 (1106) 및 하부 하우징 (1108)을 포함한다. 상부 하우징 (1106) 및 하부 하우징 (1108)은 함께 결합하여 전자 회로, 전원 및 센서를 수용하는 밀폐하여 밀봉된 인클로저를 형성한다. 상부 하우징 (1106)은 림 (1102) 및 외부 곡면 (1104)을 갖는다. 측정 장치 (1100)는 하부 하우징 (1108)에 결합하도록 구성된 심 (1110)을 추가로 포함한다. 심 (1110)은 상완골 보철물의 상완골 트레이에 결합하도록 구성된 측정 장치 (1110)의 제거 가능한 구조이다. 측정 장치 (1100)의 높이를 변경하기 위해 측정 장치 (1100)에 복수의 심이 제공된다. 일 실시형태에서, 심을 사용하여 측정 장치 (1100)의 높이를 증가시키는 것은 어깨 관절의 근육, 힘줄 또는 인대에 의해 적용된 하중을 증가시키는 데 사용될 수 있다. 반대로, 작은 높이의 심을 사용하여 측정 장치 (1100)의 높이를 감소시키는 것은 어깨 관절의 근육, 힘줄 또는 인대에 의해 적용된 하중을 감소시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (1100)가 어깨 관절에 결합될 때 관절와가 있는 구체에 제시하는 각도를 변경하는 복수의 심이 제공될 수 있다.
도 37a는 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (1100)의 상면도이다. 이전에 언급된 바와 같이, 심 (1110)은 하부 하우징 (1108)에 제거 가능하게 결합한다. 이것은 정량적 측정 데이터를 사용하여 어깨 관절에서 상완골 보철물의 최적 적합 또는 배치를 결정하기 위해 어깨 관절 설치 동안에 측정 장치 (1100)에 다른 심이 신속하게 결합되거나 이로부터 제거될 수 있게 한다. 절개부 (1112)가 하부 하우징 (1108)에 도시되어 있다. 일 실시형태에서, 유지 특징부 (1114) 밑에 있는 레지 또는 돌출부가 하부 하우징 (1108) 상에 형성된다. 유지 특징부 (1114)는 심 (1110)으로부터 연장되는 탭이다. 일 실시형태에서, 유지 특징부 (1114)는 하부 하우징 (1108)에 대해 심 (1110)을 유지하기 위한 힘 하에서 하부 하우징 (1108)의 레지 또는 돌출부에 결합한다. 일 실시형태에서, 유지 특징부 (1114)는 유지 특징부 (1114)가 하부 하우징 (1108)의 레지 또는 돌출부로부터 강제로 멀어져 하부 하우징 (1108)으로부터 심 (1110)을 해제할 수 있도록 가요성이다. 하부 하우징 (1108)에서의 절개부 (1112)는 하부 하우징 (1108)으로부터 떨어지는 유지 특징부 (1114)의 굴곡을 용이하게 하기 위해 접근을 허용한다.
도 37b는 예시적인 실시형태에 따른 외부 곡면 (1104)을 예시하는 측정 장치 (1100)의 도면이다. 일반적으로, 측정 장치 (1100)의 상부 하우징 (1106)은 림 (1102) 및 외부 곡면 (1104)을 포함한다. 이전에 언급된 바와 같이, 어깨 관절의 관절와가 있는 구체는 측정 장치 (1100)의 외부 곡면 (1104)에 결합한다. 일 실시형태에서, 복수의 센서는 외부 곡면 (1104) 아래에 있고 센서가 배치되는 각각의 위치에 적용된 힘, 압력 또는 하중을 측정하도록 구성된다. 복수의 센서로부터의 측정 데이터는 어깨 관절의 관절와가 있는 구체에 의해 외부 곡면 (1104)에 적용되는 하중 크기 및 관절와가 있는 구체에 의해 적용된 하중의 위치를 계산하기 위해 컴퓨터에 제공된다.
도 37c는 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (1100)의 측면도이다. 상부 하우징 (1106)은 하부 하우징 (1108)에 결합된다. 심 (1110)은 하부 하우징 (1108)에 결합된다. 측면도는 심 (1110)에서의 언더-컷 (1116) 및 언더-컷 (1118)을 예시한다. 일 실시형태에서, 언더-컷 (1118)은 또한 심 (1110)의 반대측 상에 있다. 언더-컷 (1116 및 1118)은 측정 장치 (1100)를 상완골 보철물의 임플란트 트레이에 대해 유지하고 정렬하는 데 사용된다. 일 실시형태에서, 임플란트 트레이에 형성된 상응하는 특징부는 언더-컷 (1116 및 1118)에 결합한다.
도 37d는 예시적인 실시형태에 따른 심 (1110)에 형성된 언더-컷 (1118)을 예시하는 측정 장치 (1100)의 전방도이다. 언더-컷 (1118)은 측정 장치 (1110)를 상완골 보철물의 임플란트 트레이에 대해 유지하고 정렬하는 데 사용된다.
도 38은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (1100)의 분해도이다. 가요성 상호연결부 (1120)는 복수의 센서를 전자 회로 (1130)에 결합하도록 구성된다. 복수의 센서는 가요성 상호연결부 (1120) 내에 또는 그 위에 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 복수의 센서는 센서 (1122), 센서 (1124) 및 센서 (1126)를 포함한다. 일 실시형태에서, 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 가요성 상호연결부 (1120)에 형성된다. 대안적으로, 센서는 가요성 상호연결부 (1120)에 결합될 수 있다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 기준 센서는 가요성 상호연결부 (1120)에 형성된다. 일 실시형태에서, 센서 (1122, 1124, 및 1126) 및 가요성 상호연결부 (1120)에서 상호연결부는 차폐된다. 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 외부 곡면 (1104)에 결합하도록 구성된다.
전자 구성요소 및 전원 (1132)은 인쇄 회로 기판 (1128)에 결합된다. 인쇄 회로 기판 (1128)은 측정 프로세스를 제어하고 측정 데이터를 전송하도록 구성된 전자 회로 (1130)를 형성하기 위해 전자 구성요소를 연결하는 하나 이상의 레벨의 상호연결부를 포함한다. 일 실시형태에서, 전원 (1132)은 측정 장치 (1100)에 전력을 공급하기 위한 배터리를 포함한다. 인쇄 회로 기판 (1128)은 가요성 상호연결부 (1120)에 결합하기 위한 커넥터를 포함하는 단단한 인쇄 회로 기판일 수 있다. 전자 회로 (1130), 가요성 상호연결부 (1120) 및 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 하부 하우징 (1108)의 강 (1136)에 배치된다. 상부 하우징 (1106)은 하부 하우징 (1108)에 결합하여 전자 회로 (1130), 가요성 상호연결부 (1120) 및 센서 (1122, 1124, 및 1126)를 위한 하우징을 형성한다. 일 실시형태에서, 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 상부 하우징 (1106)과 하부 하우징 (1108) 사이의 미리 결정된 위치에 배치되어 관절와가 있는 구체가 어깨 관절에 대한 측정 장치 (1100)의 외부 곡면 (1104)에 결합하는 적용된 하중 측정의 위치와 하중 크기를 지원한다. 이전에 언급된 바와 같이, 전자 회로 (1130), 기준 센서, 위치 측정 시스템 (예를 들어, IMU) 및 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 측정 장치 (154)에 대해 기술된 것과 유사하게 작동하고 (도 3 참고) 간결성을 위해 자세히 개시되지 않을 것이다. 더욱이, 측정 장치 (1100)는 측정 데이터를 컴퓨터 (162)로 전송하고 상기 본 명세서에 개시된 바와 같이 디스플레이 (164) 상에 표시된 측정 데이터를 가질 것이다. 측정 데이터는 측정 장치 (154)에 대해 논의된 것과 동일한 방식으로 측정 데이터의 동화 속도를 높이기 위해 그래픽 형태로 GUI (380) 상에 표시될 수 있다.
심 (1110)은 측정 장치 (1100)에 높이를 추가하기 위해 하부 하우징 (1108)에 결합한다. 복수의 심이 측정 장치 (1100)에 제공되며 여기서 복수의 심의 각 심은 상이한 두께를 갖는다. 따라서, 심 (1110)은 측정 장치 (1100)의 높이를 미리 결정된 양만큼 변화시키기 위해 복수의 심으로부터 다른 심들 중 하나로 제거되고 교체될 수 있다. 상부 하우징 (1106), 하부 하우징 (1108) 및 심 (1110)은 복합 재료, 폴리머, 플라스틱, 금속 또는 금속 합금과 같은 생물학적 호환성 재료로 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 상부 하우징 (1106), 하부 하우징 (1108) 및 심 (1110)은 폴리머 재료로 성형되거나 3D 인쇄될 수 있다.
임플란트 트레이 (1134)는 상완골 보철물의 구성요소이다. 일 실시형태에서, 임플란트 트레이 (1134)는 상완골 보철물에 결합한다. 일 실시형태에서, 임플란트 트레이 (1134)는 나사에 의해 상완골 보철물에 제자리에 고정되고 임플란트 트레이 (1134)는 나사를 제거함에 의해 제거될 수 있다. 심 (1110)은 동작 범위, 안정성, 충돌, 이동, 하중 또는 하중의 위치를 평가하기 위해 어깨 관절에 관련된 정량적 측정 데이터를 생성하기 위한 측정 장치 (1100)를 제자리에 고정하기 위해 임플란트 트레이 (1134)에 결합하도록 구성된다.
도 39는 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (1100)의 하부 하우징 (1108)의 강 (1136)의 도면이다. 예에서, 측정 장치 (1100)의 구성요소의 배치가 예시된다. 전자 구성요소가 있는 인쇄 회로 기판 (1128)은 하부 하우징 (1108)의 내부 표면에 결합된다. 인쇄 회로 기판 (1148)은 강 (1136) 내에 끼워지고 인쇄 회로 기판 스냅 (1142)에 의해 유지된다. 인쇄 회로 기판 스냅 (1142)은 이동을 방지하고 인쇄 회로 기판 (1128)을 강 (1136) 내에 정렬하는 간섭 끼움을 형성하도록 인쇄 회로 기판 (1128)에서의 개구를 통해 강제된다. 일 실시형태에서, 인쇄 회로 기판 스냅 (1142)은 하부 하우징 (1108)의 내부 표면으로부터 연장되고 인쇄 회로 기판 스냅 (1142)의 헤드는 인쇄 회로 기판 (1128)에서의 개구보다 크게 만들어진다. 인쇄 회로 기판 (1128)은 가요성 상호연결부 (1120)에 결합하는 커넥터 (1146)를 갖는다. 일 실시형태에서, 전원 (1132)은 인쇄 회로 기판 (1128)에 결합되고 이에 의해 유지된다. 전원 (1132)은 전자 회로 (1130) 및 센서 (1122, 1124, 및 1126)에 전력을 제공하여 완전한 어깨 대체 수술을 위한 측정 데이터를 제공한다.
센서 (1122, 1124, 및 1126)는 상부 하우징 (1106)의 외부 표면 (1104)에 대해 미리 결정된 위치에서 하부 하우징 (1108) 상의 표면 (1144)에 결합한다 (도 36 참고). 일 실시형태에서, 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 외부 곡면 (1106)의 방사상 위치 상에 위치된다. 일 실시형태에서, 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 서로 등거리로 이격된다. 일 실시형태에서, 기준 센서 (1148)는 센서 (1122, 1124, 및 1126)에 대해 가요성 상호연결부 (1120) 상에 또는 그 안에 중앙으로 위치될 수 있다. 대안적으로, 하나 초과의 기준 센서가 가요성 상호연결부 (1120) 상에 또는 그 안에 형성될 수 있다. 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 센서 스냅 (1140)에 의해 제자리에 유지된다. 센서 스냅 (1140)은 센서 (1122, 1124, 및 1126)에 근접한 개구를 통해 결합하여 센서 (1122, 1124, 및 1126)를 미리 정해진 위치에 정렬하고 유지한다. 일 실시형태에서, 센서 (1122, 1124, 및 1126) 아래에 있는 융기 영역이 형성된다. 융기 영역은 표면 (1144) 위로 연장되고 센서 (1122, 1124, 및 1126)를 지지하는 평면형 표면을 제공한다.
도 40은 예시적인 실시형태에 따른 측정 장치 (1100)의 단면도이다. 상부 하우징 (1104)은 하부 하우징 (1108)에 결합하는 것으로 도시되어 있다. 일 실시형태에서, 주변 홈 (1152)은 하부 하우징 (1108) 상에 원주방향으로 형성된다. 주변 텅 (1150)은 상부 하우징 (1106) 상에 원주방향으로 형성되고 하부 하우징 (1108) 상의 주변 홈 (1152)에 결합하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 아교 또는 접착제가 주변 홈 (1152)에서 사용되어 상부 하우징 (1106)을 하부 하우징 (1108)에 밀봉하고 유지할 수 있다. 대안적으로, 상부 하우징 (1106) 상의 하나 이상의 유지 구조물 및 하부 하우징 (1108) 상의 하나 이상의 상응하는 유지 구조는 상부 하우징 (1106)을 하부 하우징 (1108)에 결합하는 데 사용될 수 있다. 주변 텅 (1150)은 상부 하우징 (1106)이 하부 하우징 (1108)에 결합할 때 밀봉을 형성하는 등각 재료를 포함할 수 있다.
측정 장치 (1100)의 상단 측면 상의 유지 특징부 (1114)는 심 (1110)을 하부 하우징 (1108)에 결합하는 것으로 도시되어있다. 도시되지는 않았지만 심 (1110)을 하부 하우징 (1110)에 결합하는 하나 초과의 유지 특징부가 있을 수 있다. 하부 하우징 (1108)은 유지 특징부 (1114)를 수용하도록 구성된 절개부 (1156)를 갖는다. 유지 특징부 (1114)는 절개부 (1156)에 끼워지도록 구성된 상응하는 돌출부 (1154)를 갖는다. 이전에 언급된 바와 같이, 유지 특징부 (1114)는 가요성이고, 돌출부 (1154)가 심 (1110)을 하부 하우징 (1108)으로부터 제거되도록 허용하는 절개부 (1156) 외부에 있도록 하부 하우징 (1108)으로부터 떨어져 구부러질 수 있다.
인쇄 회로 기판 (1130)은 하부 하우징 (1108)의 내부 표면에 또는 그에 근접하여 유지된다. 가요성 상호연결부 (1120)는 인쇄 회로 기판 (1130) 상의 커넥터 (1146)에 결합되는 것으로 도시된다. 가요성 상호연결부 내에 형성되거나 그 위에 배치된 센서 (1122)는 상부 하우징 (1106)과 하부 하우징 (1108) 사이에 결합된다. 일 실시형태에서, 센서 (1122)는 상부 하우징 (1106)의 내부 표면 및 하부 하우징 (1108)의 내부 표면 상에 형성된 평면 표면에 결합한다. 센서 (1122)는 외부 표면 (1104)의 미리 결정된 위치의 아래에 있다. 센서 (1122, 1124, 및 1126)의 미리 결정된 위치는 측정 데이터로부터 적용된 하중의 위치와 하중 크기를 계산하는 데 사용된다. 가요성 상호연결부 (1120)는 상호연결부를 꼬는 어떠한 굴곡도 겪지 않는다는 점에 유의한다. 센서 스냅 (1140)은 미리 결정된 위치에 센서 (1120)를 유지하기 위해 가요성 상호연결부 (1120)를 통해 결합하는 것으로 도시되어 있다.
도 41a 및 41b는 예시적인 실시형태에 따른 2개의 상이한 심을 갖는 측정 장치 (1100)를 예시한다. 일반적으로, 측정 장치 (1100)는 복수의 심을 포함한다. 예에서, 2개의 상이한 심이 개시되어 있지만 2개 초과가 제공될 수 있다. 심 (1110)은 제로 높이 심이고 최소 높이에서 측정 장치 (1100)에 상응한다. 예에서, 상부 하우징 (1106) 및 하부 하우징 (1108)은 함께 결합되고 적어도 하나의 매개변수를 측정하도록 구성된다. 심 (1110)은 하부 하우징 (1108)에 결합하는 별도의 구성요소이다. 측정 장치 (1100)는 표준, 정상 또는 최소 높이에서 측정 장치 (1110)를 형성하기 위해 하부 하우징 (1110)에 결합된 심 (1100)으로 도시된다.
심 (1160)은 도 41a의 제로 높이 심 (1100)과 비교할 때 측정 장치 (1100)의 높이를 2.5 밀리미터 상승시키는 2.5 밀리미터 심이다. 예에서, 상부 하우징 (1106) 및 하부 하우징 (1108)은 함께 결합되고 적어도 하나의 매개변수를 측정하도록 구성된다. 심 (1160)은 하부 하우징 (1108)에 결합하는 별도의 구성요소이다. 측정 장치 (1100)는 2.5 밀리미터만큼 증가된 높이에서 측정 장치 (1110)를 형성하기 위해 하부 하우징 (1110)에 결합된 심 (1160)을 갖는 것으로 도시된다. 이전에 기술된 바와 같이, 측정 장치 (1100)에는 상이한 높이의 2개 초과의 심이 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 41a의 심 (1110)으로 감소될 때 어깨 관절은 측정 장치 (1100)에 의해 측정될 때 바람직한 것보다 낮은 하중을 가질 수 있다. 그 다음 심 (1110)은 제거되고 심 (1160)으로 대체될 수 있다. 측정 장치 (1160)에서 심 (1160)으로 어깨 관절을 감소시키면 어깨 관절의 근육에 대한 장력이 증가하고 이에 의해 측정 장치 (1100)에 적용된 하중이 증가할 것이다. 다른 근육, 인대, 또는 힘줄에 대한 장력을 조정하여 안정성을 달성하고, 동작 범위를 최대화하고, 충돌을 최소화하고, 정량적 측정 데이터를 기반으로 허용 가능한 범위 내에서 어깨 관절에 하중을 실을 수 있다. 예를 들어, 장력은 측정 장치 (1100) 내의 하중 센서에 의해 실시간으로 측정된 허용 가능한 범위 내에서 하중을 조정하기 위해 연조직 장력화를 사용하여 조정될 수 있다.
도 42는 예시적인 실시형태에 따른 외부 곡면 (1104)의 미리 결정된 영역으로 하중이 향하도록 변형된 상부 하우징 (1106)의 외부 곡면 (1104)의 단면도이다. 단면도는 외부 환경으로부터 전자 회로 (1130), 가요성 상호연결부 (1120) 및 센서 (1122, 1124, 및 1126)를 격리하고 밀폐하여 밀봉하기 위해 인클로저를 형성하기 위해 하부 하우징 (1108)에 결합된 상부 하우징 (1106)을 도시한다. 심 (1110)은 하부 하우징 (1108)에 결합한다. 상부 하우징 (1106)의 외부 곡면 (1104)에 결합하는 관절와가 있는 구체 (1194)의 부분도가 도시되어 있다. 일반적으로, 관절와가 있는 구체 (1194)에 의한 하중은 외부 곡면 (1104) 아래에 있는 복수의 하중 센서로 지향된다. 예에서, 하중은 센서 (1122), 센서 (1124) 및 센서 (1126) (예시에서 도시되지 않음)로 지향된다. 도시된 바와 같이, 센서 (1122 및 1124)는 각각 1104의 외부 곡면의 영역 (1172) 및 영역 (1174) 아래에 놓인다. 유사하게, 센서 (1126)는 도 42의 영역 (1176) 아래에 놓일 것이다. 이전에 언급된 바와 같이, 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 외부 곡면 (1104)의 미리 결정된 반경 위치에 위치된다. 일 실시형태에서, 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 또한 서로 등거리로 이격된다. 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 외부 곡면 (1104) 상의 측정 영역을 최대화하기 위해 가능하기로는 상부 하우징 (1106)의 림 (1102)에 가깝게 배치된다.
예에서, 관절와가 있는 구체 (1194)는 직경이 38 밀리미터이고 19 밀리미터 반경을 갖는다. 일 실시형태에서, 외부 곡면 (1104)은 관절와가 있는 구체 (1194)보다 더 큰 반경을 갖는다. 예에서, 외부 곡면의 반경은 38.15 밀리미터이다. 외부 곡면 (1104)은 관절와가 있는 구체 (1194)가 외부 곡면 (1104)의 영역 (1172, 1174, 및 1176)에만 결합하도록 변형된다. 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 각각 외부 곡면 (1104)의 영역 (1172, 1174, 및 1176) 아래에 놓인다. 따라서, 관절와가 있는 구체 (1194)에 의해 적용된 하중은 측정 장치 (1100)의 센서 (1122, 1124, 및 1126)로 지향되고 영역 (1172, 1174, 및 1176) 외면의 외부 곡면 (1104)의 영역으로 지향되지 않는다. 일반적으로, 관절와가 있는 구체 (1194)에 결합하지 않는 외부 곡면 (1104) 상에 두 개의 영역이 있다. 일 실시형태에서, 상부 하우징 (1106)의 외부 곡면 (1104)의 영역 (1192)은 관절와가 있는 구체 (1194)에 결합하지 않는다. 관절와가 있는 구체 (1194)와 영역 (1192)에서 외부 곡면 (1104) 사이에 갭이 도시되어 있음을 주목한다. 영역 (1192)은 센서 (1122, 1124 및 1126) 사이의 하중 측정 영역에 상응한다. 일 실시형태에서, 관절와가 있는 구체 (1194)와 영역 (1192)에서 외부 곡면 (1104) 사이에 갭은 대략 0.15 밀리미터이다. 일 실시형태에서, 영역 (1192)은 영역 (1192)에서 0.15 밀리미터 절개부를 갖는 것으로 성형될 수 있다. 대안적으로, 0.15 밀리미터의 재료가 영역 (1192)으로부터 제거될 수 있다.
일 실시형태에서, 상부 하우징 (1106)의 외부 곡면 (1104)의 영역 (1190)은 관절와가 있는 구체 (1194)에 결합하지 않는다. 관절와가 있는 구체 (1194)와 영역 (1130)에서 외부 곡면 (1104) 사이에 갭이 도시되어 있음을 주목한다. 영역 (1190)은 영역 (1192) 및 외부 곡면 (1104)의 영역 (1172, 1174, 및 1176) 외부의 영역에 상응한다. 일 실시형태에서, 관절와가 있는 구체 (1194)와 영역 (1190)에서 외부 곡면 (1104) 사이에 갭은 대략 0.10 밀리미터이다. 일 실시형태에서, 영역 (1190)에서 0.10 밀리미터 절개부를 갖는 것으로 성형될 수 있다. 대안적으로, 0.10 밀리미터의 재료가 영역 (1190)으로부터 제거될 수 있다.
도 43은 예시적인 실시형태에 따른 하중 측정 장치 (1100)의 블록도이다. 본 방법은 도 42에 열거된 구성요소를 참조할 것이다. 단계 1180에서, 어깨 관절의 관절와가 있는 구체 (1194)는 측정 장치 (1100)에 하중을 가한다. 예에서, 관절와가 있는 구체 (1194)는 견갑골에 결합하고 측정 장치 (1100)는 어깨 관절을 형성하기 위해 상완골 보철물에 결합한다. 단계 1182에서, 관절와가 있는 구체 (1194)는 영역 (1172, 1174 및 1176)에 직접적으로 결합한다. 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 각각 상부 하우징 (1106)의 외부 곡면 (1104)의 영역 (1172, 1174, 및 1176) 아래에 놓인다. 일 실시형태에서, 관절와가 있는 구체 (1194)는 상부 하우징 (1106)의 외부 곡면 (1104)의 영역 (1190 및 1192)에 결합하지 않는다. 관절와가 있는 구체 (1194)에 의해 적용된 하중은 센서 (1122, 1124, 및 1126)를 통해 결합되고 그 중에 분배된다. 단계 1186에서, 하중을 영역 (1172, 1174, 및 1176)을 통해 분배하고 이에 의해 센서 (1122, 1124, 및 1126)를 통해 분배함에 의해 예상되는 센서의 민감도는 정확하다. 일 실시형태에서, 관절와가 있는 구체 (1194)에 의해 측정 장치 (1100)에 적용된 하중은 센서 (1122, 1124, 및 1126)를 통해서만 결합한다.
도 44는 예시적인 실시형태에 따른 상부 하우징 (1106)의 외부 곡면 (1104)의 상이한 영역을 예시하는 측정 장치 (1100)의 예시이다. 일반적으로, 외부 곡면 (1104)은 각각 상이한 표면 높이를 갖는 3개의 상이한 영역을 갖는다. 제1 영역은 외부 곡면 (1104)에 적용된 힘, 압력 또는 하중을 측정하기 위한 센서의 위치에 상응한다. 제1 영역의 표면 높이 및 곡률은 구형 보철 구성요소를 수용하도록 구성된 반경에 상응한다. 예에서, 관절와가 있는 구체는 19 밀리미터의 반경을 가지고 센서 위치에 상응하는 제1 영역의 반경은 19.075 밀리미터이다. 일 실시형태에서, 외부 곡면 (1104)은 그것에 결합하는 구형 보철 구성요소보다 더 큰 반경을 갖는다.
외부 곡면 (1104)의 제2 영역은 외부 곡면 (1104)에 대한 구형 보철 구성요소의 적용된 하중의 위치에 상응한다. 일반적으로, 센서는 상부 하우징 (1106)의 림 (1102)에 인접하거나 그 근접하여 위치된다. 림 (1102)에 근접하여 센서를 배치하는 것은 센서가 적용된 하중의 위치를 정확하게 측정할 수 있는 영역을 최대화한다. 일 실시형태에서, 센서는 외부 곡면 (1104)의 방사상 위치에 위치된다. 일 실시형태에서, 센서는 서로 등거리로 이격된다. 일 실시형태에서, 제2 영역은 센서 위치 또는 그 아래에 위치될 수 있다. 일 실시형태에서, 제2 영역은 불규칙한 형상일 수 있다. 한 실시형태에서, 제2 영역은 하나 초과의 제2 영역을 포함할 수 있다. 예에서, 외부 곡면 (1104)의 제2 영역의 표면은 제1 영역의 표면 아래에 있다. 일 실시형태에서, 구형 보철 구성요소는 외부 곡면 (1104)에 결합될 때 제2 영역에 결합하지 않는다. 구형 보철 구성요소는 센서 위치에 상응하는 제1 영역에 결합한다.
외부 곡면 (1104)의 제3 영역은 센서에 근접하거나 외부 곡면 (1104)의 센서 위에 있는 적용된 하중의 위치에 상응한다. 일 실시형태에서, 외부 곡면 (1104)에 결합될 때 구형 보철 구성요소의 동작 범위는 전형적으로 상부 하우징 (1106)의 림 (1102) 근처에 적용된 하중의 위치를 배치하지 않는다. 일반적으로, 제3 영역은 보철 관절에 대한 동작 범위의 극단에 상응한다. 일 실시형태에서, 제3 영역은 센서 위치에 근접하거나 그 위에 위치될 수 있다. 일 실시형태에서, 제3 영역은 불규칙한 형상일 수 있다. 일 실시형태에서, 제3 영역은 하나 초과의 제3 영역을 포함할 수 있다. 예에서, 외부 곡면 (1104)의 제3 영역은 외부 곡면 (1104)의 제2 영역 외부에 있지만 제1 영역을 포함하지 않는다. 일 실시형태에서, 구형 보철 구성요소는 외부 곡면 (1104)에 결합할 때 제3 영역에 결합하지 않는다. 구형 보철 구성요소는 센서 위치에 상응하는 제1 영역에 결합한다. 예에서 제3 영역의 표면은 제1 영역의 표면 아래에 있다. 일 실시형태에서, 제2 영역의 표면은 제3 영역의 표면 아래에 있다.
예에서, 원 (1196)은 영역 (1190) 및 영역 (1192)을 식별하는 경계를 한정하기 위해 외부 곡면 (1104)에 그려져 있다. 영역 (1192)은 상기 본 명세서에 개시된 외부 곡면 (1104)의 제2 영역에 상응한다. 영역 (1192)은 원 (1196) 내에 있는 외부 곡면 (1104)의 영역이다. 영역 (1190)은 외부 곡면 (1104)의 제3 영역에 상응한다. 일 실시형태에서, 영역 (1190)은 원 (1196)의 외부에 있는 외부 곡면 (1104)의 영역이지만 림 (1102)까지의 영역 (1172, 1174, 및 1176)을 포함하지 않는다. 이전에 언급된 바와 같이, 도 39에 도시된 바와 같은 센서 (1122, 1124, 및 1126)는 각각 영역 (1172, 1174, 및 1176) 아래에 있다. 일 실시형태에서, 영역 (1172, 1174, 및 1174)은 센서 (1122, 1124, 및 1126)의 영역보다 크거나 같은 영역을 갖는다. 일 실시형태에서, 영역 (1172, 1174, 및 1176)은 도 42의 관절와가 있는 구체 (1194)와 상호 면하도록 구성된 곡면을 갖는다. 예에서, 영역 (1172, 1174, 및 1176)은 19.075 밀리미터의 반경에 상응하는 곡면을 갖는 반면 관절와가 있는 구체는 19 밀리미터의 반경을 갖는다. 외부 곡면 (1104)의 영역 (1192)의 표면은 영역 (1172, 1174, 및 1176)의 표면 아래에 있다. 예에서, 영역 (1192)의 표면은 도 42의 관절와가 있는 구체 (1194)는 관절와가 있는 구체 (1194)가 측정 장치 (1100)에 결합될 때 영역 (1192)에 결합하지 않도록 영역 (1172, 1174, 및 1176)의 표면 아래 0.15 밀리미터에 있다. 외부 곡면 (1104)의 영역 (1190)의 표면은 영역 (1172, 1174, 및 1176)의 표면 아래에 있다. 예에서, 영역 (1190)의 표면은 관절와가 있는 구체 (1194)가 측정 장치 (1100)에 결합될 때 관절와가 있는 구체 (1194)가 영역 (1190)에 결합하지 않도록 영역 (1172, 1174, 및 1176)의 표면 아래 0.10 밀리미터에 있다. 예에서, 영역 (1190)의 표면은 영역 (1172, 1174, 및 1176)에 관하여 영역 (1192)의 표면 위에 있다. 일 실시형태에서, 외부 곡면 (1104)의 영역 (1190, 1192, 1172, 1174, 및 1176)을 갖는 것은 센서 (1122, 1124, 및 1126)를 통해 관절와가 있는 구체 (1194)에 의해 적용된 하중을 지향하여 측정 시스템에 대한 예상된 민감도를 산출한다.
간략히 도 1-3을 참고하면, 제1 어깨 보철물 및 제2 어깨 보철물을 포함하는 어깨 관절 시스템 (160)이 개시된다. 일반적으로, 어깨 관절 시스템 (160)은 보철 역 어깨 또는 일반 보철 어깨에 사용될 수 있다. 전자 회로와 센서는 상완골에 결합하는 보철 구성요소, 견갑골에 결합하는 보철 구성요소 또는 둘 모두에 수용될 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 어깨 보철물은 상완골 (150)에 결합하도록 구성된 상완골 보철물 (158)이다. 상완골 보철물 (158)은 스템 (124), 목 (126) 및 트레이 (156)를 포함한다. 일 실시형태에서, 제2 어깨 보철물은 견갑골 (140)에 결합하도록 구성된 관절와가 있는 구체 (152)이다. 상완 보철물 (158) 및 관절와가 있는 구체 (152)는 각각 어깨 관절의 이동 및 회전을 지원하기 위해 함께 짝을 이루도록 구성된 외부 곡면을 갖는다. 대안적으로 일반 어깨 보철물에서, 제1 어깨 보철물은 관절와가 있는 보철물 (114)이고 제2 어깨 보철물은 상완골 보철물 (102)이다.
시험 과정 동안, 상완골 보철물 (158)의 상완골 라이너 (128)가 제거되고 측정 장치 (154)가 어깨 관절 시스템 (160)의 설치를 지원하기 위해 하나 이상의 측정을 수행하기 위해 상완골 라이너 (128)를 대체한다. 측정 장치 (154)는 관절와가 있는 구체 (152)와 짝을 이루고 어깨 관절 시스템의 이동을 지원하도록 구성된 외부 곡면을 갖는다. 일 실시형태에서, 측정 장치는 상완골 트레이 (156)에 결합하는 상완골 라이너와 치수적으로 동일할 것이다. 간략히 도 5-21을 참고하면, 전자 회로와 복수의 센서가 측정 장치 (154)에 도시되어 있다. 특히, 도 5 및 도 6은 상부 하우징 (220) 및 하부 하우징 (222)을 갖는 측정 장치 (154)를 예시한다. 상부 하우징 (220)의 외부 곡면 (224) 밑에 상이한 반경 방향 위치에서 위치된 3개의 센서 (230)가 예시되어 있다. 상부 하우징 (220)은 하부 하우징 (222)에 결합하여 전자 회로와 복수의 센서를 수용하는 밀폐형 밀봉을 형성한다. 일 실시형태에서, 밀폐형 밀봉은 상부 하우징 (220)과 하부 하우징 (222) 사이를 결합하는 O-링 또는 접착제에 의해 형성된다. 간략히 도 16을 참고하면, 하나 이상의 하우징 스냅 (279)은 상부 하우징 (220)을 측정 장치 (154)의 하부 하우징 (222)에 결합하는 데 사용된다. 일 실시형태에서, 하우징 스냅 (278)은 하부 하우징 (222)의 측벽 (328) 상에 형성된 돌출부 및 상부 하우징 (220) 상에 형성된 상응하는 개구를 포함한다. 개구를 갖는 상부 하우징 (220)의 영역은 개구가 상응하는 하우징 스냅 (278) 위에 놓일 때까지 상부 하우징 (220)이 하부 하우징 (222) 상으로 강제로 가압될 수 있도록 구부러지도록 구성된다. 하나 이상의 하우징 스냅 (278)은 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 결합할 때 복수의 센서를 사전장입한다. 간략히 도 29b를 참고하면, 복수의 센서는 각각 측정 장치 (154)의 외부 곡면에 대해 방사상 위치로 위치된다. 일 실시형태에서 3개의 센서는 3개의 상이한 방사상 위치에 위치된다. 간략히 도 31을 참고하면, 힘 센서 (530, 532, 및 534)는 반응 힘이 어깨 보철물의 회전의 중심으로 향하도록 배향된다. 측정 장치 (154)의 전자 회로 (236)의 블록도가 도 32에 개시되어 있다. 전자 회로 (236)는 측정 장치 (154)에서 복수의 센서에 작동적으로 결합한다. 전자 회로 (236)는 측정 프로세스를 제어하고 측정 데이터를 전송한다.
간략히 도 19를 참고하면, 가요성 상호연결부 (228)는 복수의 센서 (230)를 전자 회로 (236)에 연결한다. 간략히 도 14를 참고하면, 가요성 상호연결부 (228)는 상부 하우징 (220)의 외부 곡면에 대한 위치에 복수의 센서 (230)를 배치하기 위해 지지 구조 (262)를 결합한다. 일 실시형태에서, 가요성 상호연결부 (228)는 하부 하우징 (222)의 내부 표면 (244)에 결합된다. 일 실시형태에서, 가요성 상호연결부 (228)는 지지 구조 (262)의 표면이 하부 하우징 (222)의 내부 표면 (244)에 비-평행하도록 미리 결정된 각도로 지지 구조 (262)에 결합한다. 일 실시형태에서, 지지 구조 (262)는 상부 하우징 (220)과 하부 하우징 (222) 사이에 결합하도록 복수의 센서 (230)를 위치시킨다. 복수의 센서 (230)의 각각의 센서는 본 명세서에서 논의된 미리 결정된 위치에서 상부 하우징 (220)의 외부 곡면 아래에 놓인다. 복수의 센서 (230)의 각각의 센서는 각각 상부 하우징의 내부 상의 평면 표면 및 하부 하우징의 평면 표면에 결합한다. 일 실시형태에서, 3개의 하중 센서는 서로 등거리에 배치된다.
전자 회로 (236) 및 복수의 센서는 측정 데이터를 도 32의 컴퓨터 (162)로 전송한다. 컴퓨터 (162)는 측정 장치 (154)를 포함하는 어깨 관절 시스템으로부터 측정 데이터를 수신하도록 구성되지만 어깨 관절 시스템의 다른 구성요소에 센서를 포함할 수 있다. 제1 어깨 보철물과 컴퓨터 (162)의 전자 회로 (236)는 양방향 통신을 할 수 있다. 일 실시형태에서, 3개의 하중 센서가 제1 어깨 보철물에 적용된 하중을 측정하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 컴퓨터 (162)는 측정 장치 (154)의 외부 곡면 아래에 있는 제1, 제2 및 제3 센서의 측정 및 위치를 사용하여 힘 크기 및 적용된 힘의 위치를 계산하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 측정 장치 (154)의 외부 곡면에 적용된 힘은 외부 곡면에 수직이다. 일 실시형태에서, 디스플레이가 컴퓨터 (162)에 결합한다. 디스플레이는 제1 어깨 보철물의 외부 곡면에 적용된 하중 크기 중 적어도 하나를 실시간으로 보여 주도록 구성된다. 일반적으로 제2 어깨 보철물에 의해 제1 어깨 보철물에 적용된 힘은 제1 어깨 보철물의 외부 곡면에 수직이다. 일 실시형태에서, 복수의 하중 센서는 반응 힘이 중심 또는 회전으로 향하도록 배향된다.
간략히 도 22a를 참고하면, 컴퓨터 (162)에 결합된 디스플레이 (164)는 상부 하우징의 외부 곡면에 상응하는 외부 곡면 (384)을 그래픽으로 표시하도록 구성된다. 컴퓨터 (162)는 측정 장치 (154)로부터 측정 데이터를 수신하도록 구성된다. 컴퓨터 (162)는 하나 이상의 센서로부터 측정 데이터와 관련된 계산을 수행할 수 있다. 컴퓨터 (162)는 외과의사 또는 수술 팀이 측정 데이터를 신속하게 동화시킬 수 있도록 하는 그래픽 형태로 측정 데이터를 추가로 변환한다. 디스플레이 (164)는 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI) (380)를 갖는 컴퓨터 (162)에 결합된다. GUI (380)는 측정 장치 (154)의 외부 곡면 (384) 및 외부 곡면 (384)을 둘러싸는 림의 이미지를 제공하도록 구성된다.
디스플레이 (164)는 관절와가 있는 구체가 상부 하우징의 외부 곡면에 실시간으로 결합하는 상부 하우징의 접촉점 (382)을 그래픽으로 표시하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 관절와가 있는 구체 (152)는 외부 곡면 (224)에 수직인 측정 장치 (154)에 힘을 가한다. 더욱이, 디스플레이는 또한 제1 어깨 보철물의 외부 곡면 상의 접촉점을 나타낸다. 어깨가 다른 동작 범위를 통해 이동함에 따라 접촉점이 디스플레이 상에 실시간으로 이동할 것이다. 일 실시형태에서, 디스플레이 및 컴퓨터는 수술 팀에게 실시간으로 정보를 제공하기 위해 수술실 안에 있다. 어깨 관절 시스템 (160)으로 행해지는 다른 측정은 몇 가지 예를 들면 동작, 위치, 관절 안정성, 동작 범위, 또는 충돌이다. 간략히 도 22b를 참고하면, 컴퓨터 (162)는 측정 데이터로부터 충돌이 발생할 때를 계산하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 디스플레이 (164)는 상부 하우징의 외부 곡면의 림 (520)을 강조함에 의해 충돌이 발생할 때를 통지한다. 림 (520)은 충돌이 발생하는 림의 부분을 강조하거나 충돌이 발생하는 동작 범위의 방향의 종단에 상응한다.
일 실시형태에서, 하나 이상의 동작 바가 디스플레이 (164) 상에 표시된다. 하나 이상의 동작 바는 미리 결정된 동작을 통해 이동될 때 어깨 관절 시스템의 동작 범위를 그래픽으로 나타내도록 구성된다. 간략히 도 23을 참고하면, 4개의 동작 바 (400, 402, 404, 및 406)가 각각 특정 동작에 상응하여 개시되어 있다. 각각의 동작 바는 미리 결정된 동작에 대한 어깨 관절 시스템의 설치에서 달성된 동작 범위를 그래픽으로 예시한다. 각각의 동작 바에는 제1 말단과 제2 말단이 있다. 동작 바의 제1 말단 및 제2 말단을 미리 결정된 이동에 대한 최대 내부 회전 및 미리 결정된 이동에 대한 최대 외부 회전에 상응한다. 제1 말단과 제2 말단 사이에서, 동작 바는 미리 결정된 동작에 대한 허용 가능한 내부 동작 범위와 허용 가능한 외부 동작 범위를 나타내도록 구성된다. 동작 바는 또한 미리 결정된 이동의 중심을 나타내도록 구성된다. 일 실시형태에서, 바는 미리 결정된 이동 동안 어깨의 위치를 나타낸다. 예를 들어, 동작 바 (402)의 바 (426)는 45도 내전에서 I/E 회전에서 어깨 관절의 위치를 나타낸다. 디스플레이 상의 박스 (428)는 컬러 맵을 통해 미리 결정된 이동에 걸쳐 측정 장치의 외부 곡면에 적용된 하중을 나타낸다.
간략히 도 25를 참고하면, GUI (380) 상의 동작 범위 (ROM) 오버레이 (390)가 개시되어 있다. 도 23의 미리 정해진 동작으로부터 동작 데이터 및 하중 데이터는 메모리에 저장된다. 도 25에서, GUI (380)는 도 23에서 측정된 4개의 상이한 어깨 관절 이동의 각각에 대해 GUI (380) 상의 외부 곡면 (384)에 대한 접촉점 (382)의 이동을 그래픽으로 표시한다. 도 25에 도시된 바와 같이 측정 장치의 외부 곡면 상에서 미리 결정된 이동의 궤적은 ROM 오버레이이다. GUI (380)는 컴퓨터의 디스플레이 상의 측정 장치의 외부 곡면의 이미지 상에 적어도 하나의 ROM 오버레이를 제공하도록 구성된다. 달리 말하면 ROM 오버레이는 어깨 관절의 미리 결정된 이동에 상응하는 적어도 하나의 하중 트랙을 포함한다. 일 실시형태에서, 적용된 하중은 하중 트랙 상의 다른 지점에서 유의하게 변할 수 있다. 일 실시형태에서, GUI (380)는 외전/내전 및 수평 굴곡의 한계를 예시하는 궤적을 포함하는 적어도 하나의 충돌 ROM 평가를 제공하도록 구성된다.
일 실시형태에서, GUI (380)는 측정 장치의 외부 곡면 및 외부 곡면을 둘러싸는 림의 이미지를 제공하도록 구성된다. 충돌이 발생할 때 림의 부분이 강조표시되고 어깨 관절의 이동의 방향에 상응한다. GUI (380)는 외전/내전 및 수평 굴곡의 한계를 예시하는 궤적을 포함하는 적어도 하나의 충돌 ROM 평가를 제공하도록 구성된다.
간략히 도 3을 참고하면, 어깨 시스템 (160)이 개시되어 있다. 어깨 시스템 (160)은 제1 보철 구성요소 및 제2 보철 구성요소를 포함한다. 어깨 시스템 (160)은 측정 데이터를 컴퓨터 (162)로 전송하고 측정 데이터를 디스플레이 (164) 상에 표시하도록 구성된다. 제1 보철 구성요소 및 제2 보철 구성요소는 각각 어깨 시스템 (160)을 지지하기 위해 함께 결합하도록 구성된 곡면을 갖는다. 제1 및 제2 보철 구성요소의 곡면은 어깨 관절에 대한 광범위한 동작을 허용한다. 일 실시형태에서, 제1 보철 구성요소는 상완골 (150)에 결합하도록 구성된 상완골 보철물 (158)이다. 일 실시형태에서, 제2 보철 구성요소는 견갑골 (140)에 결합하도록 구성된 관절와가 있는 구체 (152)이다. 상완골 보철물 (158)은 상완골 트레이 (156)를 포함한다. 상완골 라이너 또는 측정 장치 (154)는 상완골 트레이 (156)에 결합하도록 구성된다. 간략히 도 36을 참고하면, 측정 장치 (1100)가 개시되어 있다. 측정 장치 (1100)는 상부 하우징 (1106), 하부 하우징 (1108) 및 심 (1110)을 절충한다. 측정 장치 (1100) 또는 측정 장치 (154)는 측정 데이터를 제공하기 위해 상완골 트레이 (156)에 결합하도록 구성된다. 심 (1110)은 측정 장치 (1100)의 높이를 조절하기 위한 탈착식 장치이다. 예를 들어, 높이를 부가하는 것은 관절에 배치될 때 측정 장치 (1100)에 적용된 힘을 증가시킬 수 있다. 반대로, 심을 제거하거나 심을 더 얇은 심으로 교체하면 관절에 배치될 때 측정 장치 (1100)에 적용된 힘을 감소시킬 것이다. 일 실시형태에서, 심 (1110)은 하부 하우징 (1108)에 결합하고 측정 장치 (1100)를 상완골 트레이 (156)에 유지시킨다. 상부 하우징 (1106)은 관절 이동을 지원하기 위해 다른 보철 구성요소에 결합하도록 구성된 외부 곡면 (1104)을 갖는다. 상부 하우징 (1106)은 하부 하우징 (1108)에 결합하여 밀폐적으로 밀봉된 인클로저를 형성한다. 밀폐적으로 밀봉된 인클로저는 측정 프로세스를 제어하고 측정 데이터를 전송하도록 구성된 적어도 하나의 센서와 전자 회로를 수용한다. 일 실시형태에서, 심 (1110)은 하부 하우징 (1108)을 결합하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 심 (1110)은 측정 장치 (1100)를 상완골 보철물의 상완골 트레이에 결합하도록 구성된다. 도시되지는 않았지만, 측정 장치 (154)의 경우, 심 (1110)은 보철 구성요소에 적용된 하중을 조정하기 위해 측정 장치 (154)의 높이를 변경하는 데 사용된다. 일 실시형태에서, 심 (1110)을 갖는 측정 장치 (1100)는 도 3의 상완골 트레이 (156)에 결합한다. 일 실시형태에서, 각각의 심이 측정 장치 (1100)의 높이를 조정하기 위한 상이한 높이를 갖는 복수의 심이 제공된다. 복수의 심의 각각의 심은 측정 장치 (1100)에 결합하도록 구성된다. 더욱이, 각각의 심은 보철 구성요소의 트레이에 결합하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 복수의 심의 각각의 심은 보철 구성요소의 트레이에 복수의 심의 심을 유지하기 위한 하나 이상의 절단부를 포함한다.
일반적으로, 상기 본 명세서에서 측정 장치 (154)에 대해 개시된 모든 것은 또한 측정 장치 (1100)에 적용된다. 달리 말하면, 측정 장치 (154)의 전자 회로, 센서 또는 구조가 또한 측정 장치 (1100)에 적용된다. 도시되지는 않았지만 상기 본 명세서에서 측정 장치 (154)에 대해 개시된 전자 회로는 또한 측정 장치 (1100) 내에 있다. 따라서, 측정 장치 (1100)에 대한 구조, 전자 회로 또는 센서를 논의할 때 측정 장치 (154)와 관련된 도면이 개시될 것이다. 전자 회로 (236)는 도 32에 개시되어 있다. 전자 회로 (236)는 하부 하우징 (1108)에 결합한 상부 하우징 (1106)에 의해 형성된 인클로저 내에 배치된다. 간략히 도 19를 참고하면, 제1 센서, 제2 센서 및 제3 센서는 하부 하우징 (1108)에 상응하는 하부 하우징 (222) 내에 위치된다. 제1, 제2 및 제3 센서는 센서 (230)에 상응한다. 도 5를 참고하면, 상부 하우징 (1106)에 상응하는 상부 하우징 (220)은 하부 하우징 (222)에 결합하기 이전에 도시된다. 상부 하우징 (220)을 하부 하우징 (222)에 결합하는 것은 제1, 제2 및 제3 센서를 각각 외부 곡면 (1104)에 상응하는 외부 곡면 (224)에 결합한다. 보다 구체적으로, 제1, 제2 및 제3 센서는 각각 하부 하우징 (222)에 결합될 때 제1 미리 결정된 방사상 위치, 제2 미리 결정된 방사상 위치 및 제3 미리 결정된 방사상 위치 상부 하우징 (220)에서 외부 곡면 (224)에 결합한다. 간략히 도 28을 참고하면, 센서 (530 및 532)의 예시가 방사상 위치를 예시하는 단면도로 도시되어 있다. 제3 센서 (도시되지 않음)는 3개의 센서가 모두 같은 거리로 이격되도록 이격되어 있다. 달리 말하면, 제1, 제2 및 제3 미리 결정된 방사상 위치는 곡률 중심으로부터 동일한 반경을 갖는다. 일 실시형태에서, 외부 곡면 (224) 상의 센서 (530, 532, 및 534)의 제1, 제2 및 제3 방사상 위치는 측정 장치 (154)에 결합하는 보철 구성요소의 외부 곡면의 반경보다 더 큰 반경을 갖는다. 일 실시형태에서, 제1, 제2 및 제3 센서는 외부 곡면의 림에 또는 그 근처에 위치된다. 일 실시형태에서, 제1, 제2 및 제3 센서의 위치는 외부 곡면에 대해 동일한 반경을 갖는다.
일반적으로, 측정 장치 (1100)는 어깨 관절 시스템과 관련된 측정 데이터를 생성하기 위해 제1 보철 구성요소에 결합한다. 제1 보철 구성요소의 측정 장치 (1100)는 도 1-3에 개시된 바와 같이 제2 보철 구성요소의 외부 곡면에 결합한다. 일 실시형태에서, 제2 보철 구성요소의 외부 곡면은 측정 장치 (154)의 상부 하우징 (220)의 외부 곡면에, 상부 하우징의 외부 곡면 아래에 놓인 제1, 제2 및 제3 센서의 위치에 각각 상응하는 제1, 제2 및 제3 미리 결정된 방사상 위치의 표면에서만 결합하도록 구성된다. 제2 어깨 보철물에 의해 제1 어깨 보철물에 적용된 힘은 제1, 제2 및 제3 센서를 통해 배향된다. 이전에 언급된 바와 같이 전자 회로 (236)는 제1, 제2 및 제3 센서에 결합한다. 전자 회로 (236)는 측정 프로세스를 제어하고 측정 데이터를 전송하도록 구성된다.
간략히 도 44를 참고하면, 측정 장치 (1100)는 상부 하우징 (1006)의 외부 곡면 (1104)의 상이한 영역을 개시하는 것으로 예시되어 있다. 본 명세서에 개시된 영역은 또한 측정 장치 (154)에 상응한다. 복수의 영역은 힘, 압력, 또는 하중이 측정되는 외부 곡면 (1104)의 위치에 상응한다. 일 실시형태에서, 복수의 영역은 외부 곡면 (1104) 아래에 있는 제1 센서, 제2 센서 및 제3 센서에 상응한다. 영역 (1172), 영역 (1174), 및 영역 (1176)은 외부 곡면 (1104)의 복수 영역에 상응하고 제1, 제2 및 제3 미리 결정된 방사상 위치에 위치된다. 일 실시형태에서, 영역 (1172, 1174, 및 1176)은 측정 장치 (1100)의 외부 곡면 (1104)의 제1, 제2 및 제3 미리 결정된 방사상 위치의 표면에 상응한다. 영역 (1172, 1174, 및 1176)은 방사상 위치 아래에 있는 제1 센서, 제2 센서 및 제3 센서의 영역과 같거나 그보다 크다. 외부 곡면 (1104)의 제1 영역은 도 44에 예시된 원 (1196)과 관련된다. 일 실시형태에서, 제1 영역은 측정 장치 (1100)의 외부 곡면 (1104)의 원 (1196) 내의 영역이다. 제1 영역은 영역 (1192)으로 예시된다. 일 실시형태에서, 영역 (1172, 1174, 및 1176)에 상응하는 제1, 제2 및 제3 미리 결정된 방사상 위치의 표면은 원 (1196) 내의 외부 곡면 (1104)의 제1 영역 (영역 (1192))의 표면 위에 있다. 측정 장치 (1100)의 외부 곡면 (1104)의 제2 영역은 원 (1196) 외부 영역에 상응하지만 영역 (1172, 1174, 및 1176)을 포함하지 않는다. 제2 영역은 영역 (1190)으로 예시되어 있다. 제2 영역은 영역 (1172, 1174, 및 1176)을 제외하고 원 (1196)으로부터 측정 장치 (1100)의 림 (1102)까지 연장한다. 일 실시형태에서, 영역 (1172, 1174, 및 1176)에 상응하는 제1, 제2 및 제3 미리 결정된 방사상 위치의 표면은 제2 영역 (영역 (1190))의 표면 위에 있다. 일 실시형태에서, 외부 곡면 (1104)의 제2 영역의 표면은 외부 곡면 (1104)의 제1 영역의 표면 위에 있는 영역을 포함한다. 일 실시형태에서, 측정 장치인 1100의 림 (1102)은 외부 곡면 (1104)의 최대 높이이다. 반대로, 원 (1196) 내의 표면의 영역에 상응하는 제1 영역은 측정 장치 (1100)의 외부 곡면 (1104)의 가장 낮은 부분이다.
어깨 관절 내의 측정 방법이 아래 본 명세서에 제공된다. 개시된 단계는 독립적으로 임의의 순서로 실행될 수 있다. 단계의 순서화는 순서 또는 서열을 나타내는 것이 아니고 단지 단계를 식별하기 위한 것이다. 제1 단계에서, 제1 어깨 보철물이 제2 어깨 보철물에 결합된다. 제1 어깨 보철물은 제2 어깨 보철물의 외부 곡면에 결합하도록 구성된 외부 곡면을 갖는다. 일 실시형태에서, 제1 어깨 보철물의 외부 곡면은 측정 프로세스를 제어하고 측정 데이터를 컴퓨터로 전송하도록 구성된 측정 장치이다. 컴퓨터는 측정 데이터를 표시하거나 측정 데이터에 관련된 정보를 그래픽으로 표시하기 위한 디스플레이를 포함한다. 제2 단계에서, 제2 어깨 보철물의 힘, 압력 또는 하중은 어깨 보철물의 제1 미리 결정된 방사상 위치의 표면, 제2 미리 결정된 방사상 위치의 표면 및 제3 미리 결정된 방사상 위치의 표면을 통해 지향된다. 제1 미리 결정된 방사상 위치의 표면, 제2 미리 결정된 방사상 위치의 표면 및 제3 방사상 위치 아래에 각각 제1 센서, 제2 센서 및 제3 센서가 있다. 제3 단계에서, 제1 센서, 제2 센서 및 제3 센서는 센서에 의해 한정된 원의 반경을 최대화하는 위치에서 서로 등거리에 배치된다. 제1, 제2 및 제3 센서는 센서 반응 힘이 제1 어깨 보철물의 외부 곡면의 곡률 중심으로 향하도록 배향된다. 일 실시형태에서, 무 마찰력 또는 무시할 수 있는 마찰력이 제1 어깨 보철물의 외부 곡면 상이나 센서 계면에서 발생한다고 가정된다. 일 실시형태에서, 반응 힘 벡터는 제1 어깨 보철물의 외부 곡면에 수직인 것으로 가정되고 따라서 제1 어깨 보철물의 외부 곡면의 곡률 중심을 통과한다.
이식된 정형외과 장치에는 데이터가 거의 존재하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 대부분의 데이터는 인간 대상체 또는 모의 사용에 사용된 정형외과 장치를 분석함에 의해 경험적으로 얻어진다. 마모 패턴, 재료 문제 및 고장 메커니즘이 연구된다. 이 유형의 연구를 통해 정보를 얻을 수 있지만 측정 관점에서 초기 설치, 수술-후 사용 및 장기 사용에 대한 실질적인 데이터를 산출하지는 않는다. 사람마다 다르듯이, 각 장치 설치는 초기 하중, 균형 및 정렬에서 변동이 있는 차이가 있다. 데이터를 측정하고 데이터를 사용하여 정형외과 장치를 설치하면 이식 절차의 일관성이 크게 향상시킬 것이고 이에 의해 재작업을 줄이고 장치의 수명을 최대화한다. 적어도 하나의 예시적인 실시형태에서, 측정된 데이터는 그것이 저장 및 분석될 수 있는 데이터베이스로 수집될 수 있다. 예를 들어, 측정된 데이터의 관련 샘플이 수집되면 그것은 이식된 정형외과 장치의 수명과 유용성을 최대화하기 위해 최적의 초기 측정된 설정, 형상 및 정렬을 한정하는 데 사용될 수 있다.
본 발명은 주파수 보상; 물리적 시스템의 제어 또는 경보; 또는 관심 있는 물리적 매개변수를 모니터링 또는 측정하는 것을 포함하나 이에 제한되지 않는 광범위한 의료 및 비의료 응용에 적용 가능하다. 매우 콤팩트한 측정 장치 또는 수술 기구에서 얻을 수 있는 정확도 및 반복성의 수준은 다양한 유체의 골밀도, 이동, 점도 및 압력, 혈관, 림프, 호흡기, 소화기 계통, 근육, 뼈 및 관절, 기타 연조직 부위 및 간질 액에 적용되는 국소 온도 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는 인체 전반에 걸친 생리적 매개변수를 모니터링하거나 측정하는 많은 의료적 응용에 적용 가능할 수 있다.
본 발명이 특정 실시형태를 참고하여 기술되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 여기에 많은 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 이들 실시형태 각각 및 그의 명백한 변형은 청구범위에 제시된, 청구된 발명의 사상 및 범주 내에 있는 것으로 고려된다. 본 발명의 주제가 실시형태의 특정 예로 기술되었지만, 전술한 도면 및 이의 설명은 주제의 전형적인 실시형태만을 도시하고 따라서 그 범주를 제한하는 것으로 간주되어서는 안되며, 많은 대안 및 변형이 당업자에게 명백할 것이다는 것이 분명하다. 따라서, 본 발명의 설명은 본질적으로 단지 설명적인 것이고, 따라서 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 변형은 본 발명의 실시형태의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 이러한 변형은 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나는 것으로 간주되어서는 안된다.
본 발명이 실시형태를 참고하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시형태에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 다음 청구범위의 범주는 모든 수정, 등가 구조 및 기능을 포괄하도록 가장 넓게 해석되어야 한다. 예를 들어, "직교", "수직"과 같은 단어가 사용되는 경우 의도된 의미는 각각 "실질적으로 직교" 및 "실질적으로 수직"이다. 부가적으로, 특정 숫자가 청구범위에 인용될 수 있지만, 언급된 숫자에 가까운 숫자도 또한 의도된 범위 내에 있는 것으로 의도되고, 즉, 임의의 언급된 숫자 (예를 들어, 90도)는 "약" 언급된 숫자의 값 (예를 들어, 약 90도)인 것으로 해석되어야 한다.
이후의 청구범위가 반영하는 바와 같이, 본 발명의 양태는 단일의 전술한 개시된 실시형태의 모든 특징보다 적을 수 있다. 따라서, 이후 표현된 청구범위는 본 도면의 상세한 설명에 명시적으로 통합되며, 각 청구범위는 발명의 별도 실시형태로서 그 자체로 존재한다. 더욱이, 본 명세서에 기재된 일부 실시형태는 다른 실시형태에 포함된 일부 특징을 포함하지만 다른 특징은 포함하지 않는 반면, 상이한 실시형태의 특징의 조합은 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 의도되고, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 상이한 실시형태를 형성하는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 근골격계의 구와 관절에 사용되도록 구성된 관절 측정 시스템으로서:
    측정 장치의 외부 곡면을 갖는 상부 하우징으로서, 상기 측정 장치는 구와 관절의 구 또는 구와 관절의 소켓에 결합하도록 구성되는, 상부 하우징;
    상부 하우징이 하부 하우징에 결합하여 밀폐적으로 밀봉된 인클로저를 형성하는 하부 하우징;
    제1 센서;
    제2 센서; 및
    제3 센서를 포함하는 측정 장치를 포함하고, 여기서 제1, 제2 및 제3 센서는 각각 제1 미리 결정된 방사상 위치, 제2 미리 결정된 방사상 위치 및 제3 미리 결정된 방사상 위치에서 상부 하우징의 외부 곡면에 결합하고, 여기서 제1, 제2 및 제3 방사상 위치는 동일한 반경을 갖는, 관절 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 센서에 작동 가능하게 결합된 전자 회로를 더 포함하고, 상기 전자 회로는 측정 프로세스를 제어하고 측정 데이터를 전송하도록 구성되고 전자 회로는 밀폐적으로 밀봉된 인클로저 내에 배치되는, 관절 측정 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 복수의 심을 더 포함하고, 상기 복수의 심의 각각의 심은 상이한 높이를 가지고 복수의 심의 심은 측정 장치의 하부 하우징에 결합하는, 관절 측정 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    측정 장치로부터 측정 데이터를 수신하도록 구성된 컴퓨터; 및
    측정 데이터를 표시하도록 구성된 컴퓨터에 결합된 디스플레이를 더 포함하는, 관절 측정 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 디스플레이는 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI)를 포함하며, 상기 GUI는 측정 장치의 외부 곡면의 이미지를 제공하도록 구성되고, 상기 GUI는 측정 데이터로부터 실시간으로 계산된 측정 장치의 외부 곡면의 이미지 상에 접촉점을 제공하도록 구성되는, 관절 측정 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 접촉점에서 하중 크기는 실시간으로 디스플레이 상에 제공되는, 관절 측정 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 GUI는 측정 장치의 외부 곡면을 둘러싸는 림을 제공하도록 구성되는, 관절 측정 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 림의 부분은 충돌이 발생할 때 강조표시되고, 강조표시되는 림의 부분은 충돌이 발생하는 위치에 상응하는, 관절 측정 시스템.
  9. 제5항에 있어서, 상기 GUI는 측정 장치의 외부 곡면의 이미지 상에 적어도 하나의 ROM 오버레이를 제공하도록 구성되고, 상기 ROM 오버레이는 구와 관절의 미리 결정된 이동에 상응하는 적어도 하나의 하중 트랙을 포함하는, 관절 측정 시스템.
  10. 제5항에 있어서, 상기 GUI는 미리 결정된 이동에 상응하는 동작 바를 제공하도록 구성되고, 상기 동작 바는 미리 결정된 이동을 통해 이동될 때 구와 관절의 동작 범위를 그래픽으로 나타내도록 구성되는, 관절 측정 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 동작 바는 실시간으로 미리 결정된 이동의 동작 범위 내에서 어깨 관절 위치를 표시하도록 구성되는, 관절 측정 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 힘, 압력 또는 하중은 측정 장치의 외부 곡면의 제1 미리 결정된 방사상 위치, 제2 미리 결정된 방사상 위치 및 제3 미리 결정된 방사상 위치에 수직으로 적용되고, 제1, 제2 및 제3 센서는 반응 힘이 회전 중심으로 향하도록 배향되는, 관절 측정 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 측정 장치는 구와 관절의 구를 대체하도록 구성되는, 관절 측정 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 측정 장치는 구와 관절의 소켓을 대체하도록 구성되는, 관절 측정 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 센서는 각각 측정 장치의 외부 곡면의 제1 미리 결정된 방사상 위치, 제2 미리 결정된 방사상 위치 및 제3 미리 결정된 방사상 위치 아래에 있고, 측정 장치의 외부 곡면의 제1 미리 결정된 방사상 위치, 제2 미리 결정된 방사상 위치 및 제3 미리 결정된 방사상 위치는 측정 장치의 외부 곡면의 나머지 부분 위에 있는, 관절 측정 시스템.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3229740B1 (en) * 2014-12-11 2020-02-05 Think Surgical, Inc. Surveying tibial trials for knee anthroplasty
US10524934B2 (en) * 2016-12-30 2020-01-07 Zimmer, Inc. Shoulder arthroplasty trial device
CN112078684B (zh) * 2020-08-28 2021-08-13 上海大学 面向四足机器人侧倒姿态自主恢复的势能调节仿生外壳
AU2021443990A1 (en) * 2021-05-07 2023-11-02 Macquarie University A surgical implant
US11512952B1 (en) * 2021-06-30 2022-11-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Enhanced detection of sensor misalignments by coordinating sensors utilizing multiple sensing modalities
WO2023018631A1 (en) * 2021-08-11 2023-02-16 Orthosensor, Inc. Joint measurement devices, systems, and methods
CN113884230A (zh) * 2021-09-29 2022-01-04 歌尔光学科技有限公司 一种头戴设备的夹持力测量装置
CN113925493A (zh) * 2021-10-12 2022-01-14 北京易迈医疗科技有限公司 一种基于人工全膝关节置换术的膝关节多参数测量系统
US20230109882A1 (en) * 2021-10-12 2023-04-13 Statera Medical Inc. Medical implant device
WO2023177897A2 (en) * 2022-03-17 2023-09-21 Arthrology Consulting, Llc System for balancing a hip during a hip arthroplasty
WO2024010766A1 (en) * 2022-07-08 2024-01-11 Biomet Manufacturing, Llc Stemless orthopedic implants with sensors

Family Cites Families (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6379386B1 (en) 1997-09-09 2002-04-30 Stryker Technologies Corporation Anatomic glenoid shoulder prosthesis together with methods and tools for implanting same
US6494913B1 (en) 1998-03-17 2002-12-17 Acumed, Inc. Shoulder prosthesis
FR2802799B1 (fr) 1999-12-23 2002-08-16 Depuy France Ensemble de prothese d'epaule
US6723102B2 (en) 2001-06-14 2004-04-20 Alexandria Research Technologies, Llc Apparatus and method for minimally invasive total joint replacement
US6711431B2 (en) 2002-02-13 2004-03-23 Kinamed, Inc. Non-imaging, computer assisted navigation system for hip replacement surgery
US8996169B2 (en) * 2011-12-29 2015-03-31 Mako Surgical Corp. Neural monitor-based dynamic haptics
US7175663B1 (en) 2003-10-08 2007-02-13 Biomet Manufacturing Corp. Shoulder implant assembly
DE60330719D1 (de) 2002-10-04 2010-02-04 Orthosoft Inc Vorrichtung zur Gewinnung einer Achse eines intramedullären Kanals
US9610092B2 (en) 2011-08-29 2017-04-04 Microsoft Orthopedics Holdings Inc. Precision hip replacement method
WO2004091419A2 (en) 2003-04-08 2004-10-28 Wasielewski Ray C Use of micro-and miniature position sensing devices for use in tka and tha
DE602004020759D1 (de) 2003-06-02 2009-06-04 Stephen B Murphy Verfahren zur bestimmung eines koordinatensystem für die hüftarthroplastie
US7559931B2 (en) 2003-06-09 2009-07-14 OrthAlign, Inc. Surgical orientation system and method
SE0400756D0 (sv) 2004-03-23 2004-03-23 Carl Ekholm Shoulder prosthesis and a system for implanting a shoulder prosthesis
AU2005237479B8 (en) 2004-04-21 2011-09-29 Smith & Nephew, Inc. Computer-aided methods for shoulder arthroplasty
US7794499B2 (en) * 2004-06-08 2010-09-14 Theken Disc, L.L.C. Prosthetic intervertebral spinal disc with integral microprocessor
FR2876899A1 (fr) 2004-10-25 2006-04-28 Depuy Ireland Ltd Prothese humerale modulaire pour prothese d'epaule inversee
US20100100011A1 (en) 2008-10-22 2010-04-22 Martin Roche System and Method for Orthopedic Alignment and Measurement
CN101287408A (zh) * 2005-03-29 2008-10-15 马丁·罗切 身体参数检测传感器和用于检测身体参数的方法
EP1868498B1 (en) 2005-03-29 2013-05-15 Martin Roche Body parameter detecting sensor and method for detecting body parameters
KR100706030B1 (ko) 2005-04-12 2007-04-11 한국과학기술원 참조기구를 이용한 비구컵 항행장치 및 이를 이용한 비구컵항행방법
CA2620247C (en) 2005-08-23 2014-04-29 Smith & Nephew, Inc. Telemetric orthopaedic implant
US8494805B2 (en) 2005-11-28 2013-07-23 Orthosensor Method and system for assessing orthopedic alignment using tracking sensors
US8337426B2 (en) 2009-03-24 2012-12-25 Biomet Manufacturing Corp. Method and apparatus for aligning and securing an implant relative to a patient
US20090030349A1 (en) 2006-08-04 2009-01-29 Cowin David J Angular Displacement Sensor for Joints And Associated System and Methods
CN100434185C (zh) 2006-09-07 2008-11-19 宋蜀江 离心机
US20080146969A1 (en) 2006-12-15 2008-06-19 Kurtz William B Total joint replacement component positioning as predetermined distance from center of rotation of the joint using pinless navigation
US9486321B1 (en) 2007-10-09 2016-11-08 Richard C. Smith Wedge-fixing implant
US20090125117A1 (en) 2007-11-14 2009-05-14 Francois Paradis Leg alignment and length measurement in hip replacement surgery
ES2784016T3 (es) 2007-11-19 2020-09-21 Blue Ortho Registro de implante de cadera en cirugía asistida por ordenador
EP2358310B1 (en) 2008-09-10 2019-07-31 OrthAlign, Inc. Hip surgery systems
US8588892B2 (en) 2008-12-02 2013-11-19 Avenir Medical Inc. Method and system for aligning a prosthesis during surgery using active sensors
US8661893B2 (en) 2010-06-29 2014-03-04 Orthosensor Inc. Prosthetic component having a compliant surface
US20130079668A1 (en) 2011-09-23 2013-03-28 Orthosensor Self-contained muscular-skeletal parameter measurement system having a first and second support structure
GB201004878D0 (en) * 2010-03-24 2010-05-05 Dawood Andrew J S A positioning guide for hip joint replacement/resurfacing prosthesis
US20130079670A1 (en) 2011-09-23 2013-03-28 Orthosensor Self-contained muscular-skeletal parameter measurement system having un-loaded or lightly loaded cavity
WO2011127306A1 (en) * 2010-04-07 2011-10-13 Sensortech Corporation Contact sensors, force/pressure sensors, and methods for making same
AU2011258241A1 (en) * 2010-05-26 2013-01-10 Orbis Medical Group Llc Implantable prostheses
US8603101B2 (en) 2010-12-17 2013-12-10 Zimmer, Inc. Provisional tibial prosthesis system
CA2849311C (en) 2011-09-29 2020-01-14 ArthroCAD, Inc. System and method for precise prosthesis positioning in hip arthroplasty
US9301812B2 (en) 2011-10-27 2016-04-05 Biomet Manufacturing, Llc Methods for patient-specific shoulder arthroplasty
US20130226036A1 (en) * 2012-02-27 2013-08-29 Orthosensor Inc. Measurement device for the muscular-skeletal system having an integrated sensor
US9649160B2 (en) 2012-08-14 2017-05-16 OrthAlign, Inc. Hip replacement navigation system and method
WO2014071193A1 (en) 2012-11-02 2014-05-08 Polaris Surgical Llc Systems and methods for measuring orthopedic parameters in arthroplastic procedures
US20140135773A1 (en) 2012-11-09 2014-05-15 Orthosensor Inc Prosthetic hip installation system
US11071635B2 (en) * 2013-03-08 2021-07-27 Mayo Foundation For Medical Education And Research Shoulder prosthesis with variable inclination humeral head component
WO2015038979A1 (en) * 2013-09-13 2015-03-19 Orthosensor, Inc. Kinetic assessment and alignment of the muscular-skeletal system and method therefor
US20150238691A1 (en) * 2014-02-25 2015-08-27 Elwha Llc Control systems for release of medication responsive to joint activity
US20170196507A1 (en) 2014-06-19 2017-07-13 Mirus Llc Systems and methods for measuring performance parameters related to artificial orthopedic joints
WO2017007929A1 (en) * 2015-07-08 2017-01-12 Zimmer, Inc. Sensor-based shoulder system and method
DE102015114406A1 (de) * 2015-08-28 2017-03-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. System zur drahtlosen Übertragung von Energie und/oder Signalen, der Wandlung der Energie und/oder Signale in andere Energieformen und/oder Signalformen sowie deren Applizierung und Detektion in peripheren Bereichen des Systems
KR102569444B1 (ko) * 2015-12-01 2023-08-22 삼성메디슨 주식회사 초음파를 이용하여 이미지를 획득하는 방법 및 장치
US10842636B2 (en) 2016-11-02 2020-11-24 Zimmer, Inc. Device for sensing implant location and impingement
EP3554425B1 (en) * 2016-12-14 2024-03-13 Zimmer, Inc. Shoulder arthroplasty trial assembly comprising sensors

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