(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者への低侵襲外科手術のためのシステムであって、
組織係合部分と当該組織係合部分に結合する受容部分とを備える少なくとも１つの組織アンカーと、
近位ハンドル部と当該近位ハンドル部から延在する挿入アームとを備える挿入機器と、
前記患者にインプラントするための接続要素であって、前記挿入アームに開放可能に係合する接続要素と、
前記少なくとも１つの組織アンカーの前記受容部分での標的デバイスと、前記接続要素での追跡デバイスとを備える電子式案内システムであって、当該追跡デバイスが前記患者の組織を介して当該標的デバイスと電気的に通信するように動作可能であって当該接続要素と当該受容部分との間の相対的位置に応じて変化する電気信号を提供する、電子式案内システムと、を備え、
前記電子式案内システムは、前記電気信号を受信するプロセッササブシステムであって、前記受容部分と前記接続要素との間の相対的位置の変化を前記電気信号に基づいて決定するようにプログラミングされたプロセッササブシステムをさらに備え、
前記電子式案内システムは、前記接続要素が前記患者の組織を介して案内されるにつれて、前記相対的位置の前記変化を伝送するように動作可能なフィードバックデバイスをさらに備え、
前記接続要素は、先端と反対側の後端とを備え、当該後端は前記挿入機器に結合し、当該接続要素は当該後端から当該先端に延在し、当該先端は前記追跡デバイスを備え、
前記追跡デバイスは、アノードとカソードのいずれか一方を備え、
前記接続要素と前記標的デバイスとを受容するための目標位置を備える前記受容部分は当該目標位置に位置し、
前記標的デバイスは、前記アノードと前記カソードの他方を含み、
前記接続要素の前記先端が前記患者の組織と接触すると、電流が流れる経路が、当該患者の組織を介して前記アノードと前記カソードとの間に形成され、
前記接続要素の前記先端が前記少なくとも１つの受容部分に近づくにつれて、前記アノードと前記カソードとの間の電流が増加し、
前記接続要素の先端が前記受容部分から離れると、前記アノードと前記カソードとの間の電流が減少し、
プロセッササブシステムは、前記電流に対応する信号を受信し、当該信号に基づいて前記先端と前記受容部分との前記相対的位置を決定するようにプログラミングされ、当該相対的位置に関するデータを前記フィードバックデバイスに提供する、システム。
【請求項２】
請求項１のシステムにおいて、
前記少なくとも１つの組織アンカーは、骨アンカーを含み、
前記組織係合部分は、骨組織に係合するように構成される骨係合部分を含む、システム。
【請求項３】
請求項２のシステムにおいて、
前記接続要素は、先端と反対側の後端との間に延在する本体を備える硬い脊椎ロッドであり、当該後端は前記挿入アームに係合し、当該接続要素は当該挿入アームから離れて当該先端に延在し、
前記追跡デバイスは、前記先端に備えられる、システム。
【請求項４】
請求項１のシステムにおいて、
前記少なくとも１つの組織アンカーは、２つ以上の組織アンカーと、２つ以上のアンカーの細長い延長部とを備え、
前記アンカーの細長い延長部のそれぞれは、前記２つ以上の組織アンカーの対応する１つに開放可能に取り付けられる、システム。
【請求項５】
請求項４のシステムにおいて、
前記２つ以上の組織アンカーは、骨アンカーを備え、
前記組織係合部分は、骨組織に係合するように構成される骨係合部分を備える、システム。
【請求項６】
請求項１のシステムにおいて、
前記フィードバックデバイスは、視覚出力および聴覚出力の少なくとも１つによって通信する、システム。
【請求項７】
請求項１のシステムにおいて、
前記目標位置は、前記少なくとも１つの組織アンカーの周囲が遮蔽されて、隣接する組織への電流の消失を防ぎ、当該目標位置で前記アノードおよび前記カソードの１つに電流を導く、システム。
【請求項８】
請求項７のシステムにおいて、
前記遮蔽は、前記追跡デバイスの前記アノードと前記カソードのいずれか１つの電荷に対応して、前記標的デバイスの周囲に電荷を備え、前記電荷は第１の電圧を有し、
前記追跡デバイスは、前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を有する電荷を備える、システム。
【請求項９】
請求項１のシステムにおいて、
前記接続要素は、当該接続要素に接続される運動センサを備え、
前記運動センサは、前記患者の組織を介して前記接続要素の動きに関連するデータを検出するように動作可能であり、
前記運動センサは、前記プロセッササブシステムに結合され、前記動きデータを当該プロセッササブシステムに伝送し、
前記プロセッササブシステムは、前記接続要素が当該接続要素を前記受容部分の方向へ導くための目標挿入経路を演算するようにプログラムされた、システム。
【請求項１０】
患者への低侵襲外科手術のためのシステムであって、
組織係合部分と当該組織係合部分に結合する受容部分とを備える少なくとも１つの組織アンカーと、
近位ハンドル部と当該近位ハンドル部から延在する挿入アームとを備える挿入機器と、
前記患者にインプラントするための接続要素であって、前記挿入アームに開放可能に係合する接続要素と、
前記少なくとも１つの組織アンカーの前記受容部分での標的デバイスと、前記接続要素での追跡デバイスとを備える電子式案内システムと、を備え、
前記標的デバイスは、前記受容部分での目標位置の周囲に明白な周波数帯域で電界を生成するように動作可能であり、
前記追跡デバイスは、前記接続要素が前記目標位置方向に移動しおよび離れると、前記周波数帯域の変化に影響を及ぼすように動作可能なセンサを備え、
前記電子式案内システムはプロセッササブシステムをさらに備えて、少なくとも前記標的デバイスが前記周波数帯域の前記変化に対応する信号を伝送するように動作可能であり、
前記プロセッササブシステムは、前記受容部分と前記接続要素との間の相対的位置の変化を、当該信号に基づいて決定するようにプログラミングされ、
前記電子式案内システムは、前記接続要素が前記患者の組織を介して案内されるにつれて、前記相対的位置の前記変化を伝送するように動作可能であるフィードバックデバイスをさらに備え、前記センサはインピーダンスセンサである、システム。
【請求項１１】
請求項１０のシステムにおいて、
前記少なくとも１つの組織アンカーは、骨アンカーを含み、
前記組織係合部分は、骨組織に係合するように構成される骨係合部分を含む、システム。
【請求項１２】
請求項１０のシステムにおいて、前記センサは磁気センサである、システム。
【請求項１３】
請求項１０のシステムにおいて、
前記受容部分で前記目標位置は接地され、
前記標的デバイスは、前記目標位置の周囲で前記電界を生成する交流電流信号を含む、システム。
【請求項１４】
患者への低侵襲外科手術のためのシステムであって、
前記患者の解剖学的構造を係合するためのアンカー手段であって、当該アンカー手段が当該解剖学的構造に係合すると当該アンカー手段が当該解剖学的構造から延在する受容部分を備え、当該受容部分が当該アンカー手段に関連する目標位置を提供する標的手段を備える、アンカー手段と、
近位ハンドル部と当該近位ハンドル部から延在する挿入アームとを備える挿入機器と、
前記患者の組織を介してインプラントするための接続要素であって、当該接続要素が前記挿入アームに開放可能に係合し、前記標的手段と追跡手段との間の相対的位置に基づいて変化する電気信号を連続的に生成するために前記標的手段と電気的に通信する当該追跡手段を備える、接続要素と、
前記接続要素が前記患者の組織を介して前進するにつれて、前記電気信号を受信して前記相対的位置の変化を示す出力を生成する処理手段と、を備え、
前記標的手段は、前記目標位置の周囲の遮蔽手段を備え、
前記遮蔽手段は、前記目標位置の周囲の組織に電流を消失させることを防ぐ、システム。
【請求項１５】
請求項１４のシステムにおいて、
前記接続要素が前記患者の組織を介して進むにつれて、前記相対的位置の前記変化を使用者に伝えるフィードバック手段をさらに備える、システム。
【請求項１６】
請求項１４のシステムにおいて、
前記接続要素は、前記患者の前記組織を介して前記接続要素の動きを測定するセンサ手段をさらに備え、
前記処理手段は、前記測定された動きに対応する信号を受信し、
前記処理手段は、前記標的手段と前記追跡手段との間の前記相対的位置に基づく目標軌道を決定する手段を備え、
前記接続要素が前記目標軌道に沿って前記組織を介して前進すると、当該目標軌道によって当該接続要素は前記受容部分に配置される、システム。
【請求項１７】
請求項１４のシステムにおいて、
前記目標手段は、前記目標位置の周囲に電界を生成する手段を備え、
前記追跡手段は、前記標的手段と前記追跡手段との間の前記相対的位置に基づいて前記電界に影響を与える手段を備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
多様なデバイスおよび方法が、低侵襲外科手術に関連して使用されてきた。低侵襲外科手術の例には、長骨および脊柱などの骨構造を安定化するための安定化技術が含まれる。大腿骨または上腕骨などの細長い骨の骨折は、骨折部を横断するプレートを骨折した骨に固定することによって安定化できる。プレートは骨折した領域を横断して延在し、所望の位置で骨の骨折した構成要素を相互に安定化する。骨折が治療されると、使用されるプレートの種類によるが、プレートは除去でき、または適切な位置に残される。別の種類の安定化技術では、脊柱の椎骨などの骨構造の構成要素の間に延在する、１つまたは複数の細長いロッドを使用し、骨構造を固定して構成要素を相互に安定させる。骨構造の構成要素は露出され、１つまたは複数の骨係合要素がそれぞれの要素に固定される。次に、骨構造の構成要素を安定化するために、細長いロッドが骨係合要素に固定される。
【０００２】
上述の安定化技術に関連する１つの問題は、デバイスが挿入されるべき位置に外科医がアクセスするために、外科手術部位の周囲の皮膚および組織を切断、除去および／または元の位置に戻さなければならないことである。この組織の再配置のために、心的外傷、損傷および／または組織の瘢痕化が引き起こされる。組織の感染、または手術後に組織が治癒するまでに長い回復期間が必要になる危険もある。
【０００３】
体内の深い位置へアクセスする必要があり、生命に係わる組織が存在する、たとえば、脊椎、血管、および脳神経外科用途で特に低侵襲外科技術は望ましい。経皮、低侵襲手術の発達によって、たとえあったとしても、最小限の筋肉の切開が要求され、局所麻酔のもとに実施できるので、回復期間の短縮および手術後の痛みに大幅な改善が引き起こされた。低侵襲技術の利益によって、組織破壊および／または心的外傷を最小化することが望ましい、身体の中で隣接する他の位置の外科手術用途も見出された。インプラントおよび器具を挿入するための現在の技術は、Ｘ線、蛍光透視および／または磁気共鳴画像を利用して、目標位置およびインプラントされた目的物の２次元可視化像を提供する。しかしながら、これらの技術では、インプラント手術中に、外科医が目的物および器具の相対的な３次元位置を解釈するには困難がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、患者の体内でインプラント、デバイスおよび器具を外科医が所望の位置に配置することを支援する、低侵襲外科技術のための器具および方法をさらに改良する需要が存在する。
【課題を解決するために手段】
【０００５】
低侵襲外科手術で、接続要素を解剖学的構造に隣接して配置させるためのシステムおよび方法は、挿入機器と解剖学的組織に係合可能である１つまたは複数のアンカーを備える。挿入機器は接続要素に係合でき、低侵襲外科手術中に、接続要素を患者の組織を介して１つまたは複数のアンカーに隣接する位置に挿入するために利用される。電子式案内システムは、アンカーに関連する標的デバイスと、接続要素に関連する追跡デバイスを備える。標的デバイスおよび追跡デバイスはお互いに連通して、接続要素とアンカーとの間の相対的位置を示す信号を提供して、低侵襲外科手術中に患者の組織を介して接続要素をアンカーの方向に案内するように外科医を支援する。
【０００６】
関連する特徴、態様、実施形態、目的および利点は、以下の記載から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】少なくとも１つのアンカーおよび接続要素と関連する電子式案内システムとともに、アンカー、アンカー延長部、挿入機器および接続要素を備えるシステムの斜視図である。
【図２】電子式案内システムの一実施形態を示す図１のシステムの一部の線図である。
【図３】図１のシステムのアンカーおよびアンカー延長部並びに挿入機器の遠位部分から延在する接続要素、それらに関連する電子式案内システムのそれぞれの部分の部分断面図である。
【図４】少なくとも２つのアンカーの間に位置する接続要素と、図１のシステムの一部を示す図である。
【図５】図１のシステムのアンカーおよびアンカー延長部の別の実施形態の部分側面図、および電子式案内システムの別の実施形態の関連する部分に沿った接続要素の別の実施形態の正面図である。
【図６】電子式案内システムの別の実施形態の関連する部分に沿った、１対のアンカーと接続要素の正面図である。
【図７】患者にインプラントされた少なくとも１つのアンカーに対して、患者の所望の位置に、接続要素を位置させるように案内するためのアルゴリズムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の原理の理解を促進する目的で、参照される図面および特定の言語で説明された実施形態が、同一物を記述するために使用される。しかしながら、それによって本発明の範囲が制限されることは意図されないことを理解するべきである。記載されたデバイスのいかなるそうした代替形態およびさらなる変更形態、並びに明細書に記載された本発明の原理のそうしたさらなる用途は、本発明に関する当業者であれば通常は想到するであろうことが企図される。
【０００９】
解剖学的組織に係合する１つまたは複数のアンカーと接続するために、接続要素を挿入するシステムおよび方法が提供される。１つの形態では、システムは、解剖学的構造の要素に係合する、少なくとも１つのアンカーから延在する少なくとも１つのアンカー延長部を備える。他の形態では、延長部は１つまたは複数のアンカーのためには提供されない。挿入機器は接続要素に係合する。アンカーおよび接続要素に関連する電子式案内システムは、接続要素と少なくとも１つのアンカーとの間の相対的位置データを外科医に提供し、患者の組織を介して、接続要素をアンカーに案内するように外科医を支援する。これに限定されるものではないが、相対的位置データは、接続要素がアンカーに向かって移動するか、または離れて移動するかの指示を含む。一旦、接続要素がアンカーに隣接する適切な位置、またはアンカーの中に入れば、接続要素はアンカーに固定できる。
【００１０】
１つの形態では、システムおよび方法は、患者の脊柱または他の解剖学的構造に係合する、少なくとも１つのアンカーを備える。接続要素は挿入機器に係合し、挿入機器は電子式案内のもとで、外科医によって移動可能であり、接続要素をアンカーに隣接して位置させる。標的デバイスと追跡デバイスは、それぞれアンカーおよび接続要素の１つに結合し、接続要素とアンカーとの相対的位置に関するデータを、処理サブシステムに提供する。処理サブシステムは位置データを処理し、位置データを外科医に中継するフィードバックシステムに結合し、それによって患者の組織を介して、アンカーの目標位置に接続要素を正確に案内できるように外科医の能力を強化する。
【００１１】
さらなる形態では、接続要素は、組織を介して接続要素の動きに関するデータを供給する運動センサを備える。その挿入経路に沿った接続要素の動きは、接続要素とアンカーとの間の目標軌道と比較される。挿入経路の軌跡が、接続要素とアンカーとの間の目標軌道からズレると、プロセッサは接続要素の推奨される動きを演算し、目標軌道に沿うように接続要素を合わせる。フィードバックシステムは、外科医に挿入経路位置からの推奨される動きを提供して、目標軌道に沿うように接続要素を合わせる。
【００１２】
さらなる形態では、システムおよび方法は、少なくとも１つの椎骨の本体または他の解剖学的構造に係合可能である、少なくとも１つのアンカーと、少なくとも１つのアンカーから延長部の近位端に近位に延在する延長部を備える。挿入機器は、それに係合する接続要素を備え、挿入機、または延長部に機械的に係合または電気的に関連する接続要素が無くとも、接続要素が患者の体内に位置すると、組織を介して接続要素を、少なくとも１つのアンカーに隣接する位置に配置するように操作可能である。接続要素とアンカーは、アンカーでインプラントするために、接続要素が組織を介して前進するにつれて、接続要素とアンカーとの相対的位置に関するフィードバックを、外科医に提供する電子式案内システムを備える
【００１３】
さらにもう一つの形態では、システムおよび方法は、３つ以上の椎骨本体または他の解剖学的構成要素のそれぞれに係合可能である３つ以上のアンカーと、アンカーのそれぞれからそれぞれの延長部の近位端に近位に延在する、延長部を備える。挿入機器は、それに係合する接続要素を備え、３つ以上のアンカーの少なくとも１つと接続要素は、接続要素が組織を介して前進して、連続的に少なくとも３つのアンカーに隣接する位置の間に前進すると、接続要素と少なくとも１つのアンカーとの間の相対的位置に関するフィードバックを提供するように、動作可能である電子式案内システムを備える。
【００１４】
電子式案内システムは、少なくとも１つのアンカーに関連する少なくとも１つの標的デバイスと、接続要素に関連する追跡デバイスを備える。標的デバイスは、１つまたは複数のアンカー、アンカー延長部、または可能ならばその両方に結合できることが意図されている。標的デバイスは不可欠な部分であって、すなわちアンカーおよび／またはアンカー延長部に埋め込まれてもよく、手術後に患者の中にインプラントされた状態で残る。標的デバイスは、アンカーおよび／またはアンカー延長部に関連して取り外し可能であってもよく、手術後に除去される。追跡デバイスは、不可欠な部分であって、すなわち手術後に患者にインプラントするための接続要素に埋め込まれてもよく、接続要素および／または挿入機器に、手術後に除去されるように取り外し可能に結合してもよく、または挿入機器の一部であってもよい。埋め込まれてアンカーまたは接続要素の不可欠な部分になると、標的デバイスおよび／または追跡デバイスは、次の手術で使用されることができ、接続要素とアンカーとの相対的位置を決定する。インプラントされた標的デバイスと追跡デバイスも使用されることができ、接続要素と、手術後の他のインプラント、目的物、器具および患者の解剖学的特徴でのアンカーとの、相対的位置を決定し、それによって手術後の状態の評価、およびインプラントされたデバイスの位置、および次の修正手術の計画を補助する。取り外し可能な標的デバイスおよび／または追跡デバイスは、殺菌後に他の手術で再使用することができ、または代わりに廃棄されてもよい。
【００１５】
１つの形態では、電子式案内システムは、アノードとカソードのいずれか１つである標的デバイスと、標的デバイスとは逆に帯電した追跡デバイスとを備える。電流が接続要素追跡デバイスに印加され、接続要素追跡デバイスとアンカー標的デバイスとの間の組織が、それらの間に流れる電流の導電性経路を提供し、組織が電気回路を形成して、接続要素追跡デバイスとアンカー標的デバイスは、アノードおよびカソードとして機能する。接続要素がアンカーに近づくにつれて、電流経路に沿った組織による抵抗が減少し、それによって標的デバイスと追跡デバイスとの間の電流が増加する。電流データは、電子式案内システムの処理サブシステムに伝送され、次に電流データを解析してフィードバックデバイスに出力する。フィードバックデバイスは、接続要素が目標位置に向かって移動しているかまたは目標位置から遠ざかっていることを示す、聴覚、視覚および触覚による１つまたは複数の指示を外科医に提供する。挿入データが外科医によって使用され、アンカーに向かう所望の軌跡に対応する挿入経路に沿って、接続要素を移動させる。外科医は接続要素の挿入経路の軌跡を、その挿入中に適切に調節することができ、アンカーの目標位置方向に接続要素を移動する。
【００１６】
一実施形態では、目標位置でアンカーは電荷で帯電する一方で、アンカーに隣接する部分は反対電荷で遮蔽され、接続要素とアンカーとの間の電流は、目標位置に集中して、アンカー周囲の組織または他の目的物へは分流しない。
【００１７】
別の実施形態では、アンカーの標的デバイスは、交流電流を有して、アンカーの周囲に電界を発生する。グランドはアンカーの目標位置に位置するので、電界強度は目標位置で低減または除去される。接続要素は、目標位置に向かう軌跡から接続要素がズレると、アンカー周囲の電界強度に影響を与える、インピーダンスセンサまたは磁気センサ追跡デバイスを備える。電界強度の変動に関するデータが、伝送デバイスによって、データ処理サブシステムに伝送され、データ処理サブシステムはデータを分析して、接続要素とアンカーとの間の相対的位置の出力を生成する。フィードバックデバイスで聴覚、視覚、および触覚フィードバックの１つまたは複数によって、出力が外科医に伝えられるので、外科医は接続要素の挿入経路を適切に調節することができ、それをアンカーの目標位置に合わせる。
【００１８】
本発明は、一般に患者に低侵襲外科手術を実施するための、システムおよび方法に関する。本発明の１つの形態では、低侵襲外科手術は、多様な解剖学的構造に関連する組織に係合する、少なくとも１つのアンカーの使用を含む。本発明の目的のために、用語「組織」とは、広く軟組織と骨組織の両方をいう。軟組織としては、たとえば、筋肉組織、血管または心臓組織、靱帯組織、臓器組織、神経または脳組織、または当業者には容易に想到される他のいずれかの種類の柔組織が挙げられる。骨組織としては、たとえば、長骨または他のタイプの骨に関連する骨格組織、椎骨の構造および構成要素に関連する脊椎組織、軟骨組織、歯組織、または当業者には容易に想到される他のいずれかの種類の骨組織が挙げられる。
【００１９】
図１を参照すると、そこに示される低侵襲外科システム１０は、挿入機器２２０、４つのアンカー延長部１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ（集合的におよび個々に、本明細書ではアンカー延長部１００と称する）および細長い接続要素２００を備える。アンカー延長部１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、アンカー３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ（集合的におよび個々に、本明細書ではアンカー３００と称する。）の１つに、それぞれ着脱可能に取り付け可能である。アンカー３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄは、椎骨Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の１つにそれぞれに係合する。１つの手術では、アンカー３００は、椎弓根に係合し、外科システム１０は、患者の組織を介して、接続要素２００をアンカー３００に案内するために使用される、挿入機器２２０を備え、それによって、脊椎後部に関連する介在筋肉組織および神経系を切断、および／または引き込む必要がなくなり、外科医が素早く、正確にアンカー３００に対して接続要素を所望の位置に配置することも補助する。延長部１００は、それぞれのアンカー３００から近位に延在する長さを備えることができ、少なくともその近位端は、対応する患者の創傷または切開部の外側に位置し、それを介してそれぞれのアンカー３００はそれぞれの椎骨と係合するように配置される。外科システム１０では、１つまたは複数のアンカー３００が、それに結合する延長部１００が無い手術用途が有る。
【００２０】
外科システム１０は、１つまたは複数のアンカー３００と接続要素２００に関連する案内システム５００をさらに備え、低侵襲手術中に、接続要素２００を患者の組織を介して、１つまたは複数のアンカー３００案内することで、外科医を支援する。図２にも示すように、外科システム１０は、接続要素２００と関連している追跡デバイス２１０と、アンカー３００と関連している標的デバイス３１０とを備える。標的デバイス３１０は、接続要素２００が位置すべきアンカー３００の目標位置を示す。追跡デバイス２１０は、患者の組織を介して、標的デバイス３１０と電気的に接続され、接続要素２００とアンカー３００の目標位置との相対的位置を示す信号を生成し、接続要素２００は組織を介して移動する。追跡デバイス２１０は、通信リンク２１２を介して、案内システム５００のプロセッササブシステム５２０と接続され、標的デバイス３１０は、通信リンク３１２を介して、案内システム５００のプロセッササブシステム５２０と接続されている。
【００２１】
案内システム５００は、追跡デバイス２１０と標的デバイス３１０の一方または両方から受信した信号、およびデータを処理するための、処理サブシステム５２０をさらに備える。案内システム５００は、さらに、接続要素２００とアンカー３００との相対的位置データを、外科医または使用者に通信するための、１つまたは複数のフィードバックデバイス５１０を備えてもよい。フィードバックデバイス５１０は、処理サブシステム５２０と結合して、プロセッサ出力信号に応じて動作してもよく、その信号は接続要素２００およびアンカー３００にそれぞれ関連する、追跡デバイス２１０と標的デバイス３１０からの信号に応じて生成される。１つの形態では、フィードバックデバイス５１０は、光、発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光灯、白熱灯、および／またはネオン出力、および他の光源の形態での、１つまたは複数の視覚標識を備えてもよい。いずれの形態でも、接続要素２００からアンカー３００に向かう、相対的位置および／またはアプローチが、たとえば、個々のはい／いいえ標識、色の変化、点滅順序、または識別状態の他の変化で示されてもよい。代替形態では、フィードバックデバイス５１０は、比色片、聴覚／音声信号の形態で、接続要素２００とアンカー３００との間の距離を示す出力を提供し、またはアプローチの距離および角度のデジタル表示を提供してもよい。フィードバックデバイス５１０を備える実施形態では、フィードバックデバイス５１０は、接続要素２００がアンカー３００に近づいているか否かを示す、肯定的または否定的表示に加えて、接続要素が挿入された距離、接続要素の角度方向、接続要素の目標挿入経路からのズレ、および接続要素の挿入速度などの情報を提供するように構成されてもよい。他の実施形態では、フィードバックデバイス５１０として、陰極線管（ＣＲＴ）タイプ、液晶ディスプレー（ＬＣＤ）タイプ、プラズマタイプ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）タイプ、または他のタイプのフィードバックデバイスを想定することができる。または、あるいはそれに加えて、たとえば、プリンター、１つまたは複数のスピーカ、またはヘッドホンなどの１つまたは複数の操作者に対する他の出力デバイスを利用することができる。
【００２２】
案内システム５００は、たとえば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、市街ネットワーク（ＭＡＮ）、インターネットなどのワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、医用診断デバイス、別の治療デバイス、医用画像デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）デバイス、デジタル静止画またはビデオカメラ、および／またはオーディオデバイスなどのコンピュータネットワークに接続することに適した、１つまたは複数の通信インターフェースを備えることもできる。案内システム５００は、外科医または使用者の制御下にある、他の情報を示すように配置することもできる。
【００２３】
処理サブシステム５２０は、アナログタイプまたはデジタルタイプのインターフェース電気回路５２２、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）５２４、データプロセッサ５２６、およびメモリ５２８を備えてもよい。インターフェース電気回路５２２は、ＤＳＰ５２４からの制御信号に応答して、対応するアナログ刺激信号を、挿入機器２００に提供するようにすることができる。少なくともインターフェース電気回路５２２とＤＳＰ５２４のいずれか１つは、１つまたは複数のデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）および１つまたは複数のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を備え、本明細書に記載の方法で案内システム５００の操作を支援してもよい。プロセッサ５２６は、ＤＳＰ５２４に結合して双方向で通信し、選択的にフィードバックデバイス５１０に出力し、選択的に操作者による入力デバイス５３０からの入力に応答することができる。
【００２４】
ＤＳＰ５２４および／またはプロセッサ５２６は、プログラム可能なタイプ、専用の配線状態マシン、またはそれらの組み合わせであってもよい。ＤＳＰ５２４およびプロセッサ５２６は、ソフトウェアプログラミング命令、ファームウェア、専用ハードウェア、これらの組み合わせ、または当業者であれば容易に想到する異なる方法で決定される、動作論理に従って実行する。プログラム可能な形態のＤＳＰ５２４またはプロセッサ５２６では、少なくとも動作論理の一部は、メモリ５２８に記憶された命令によって決定される。ＤＳＰ５２４および／またはプロセッサ５２６のプログラミングは、ニューラルネットワーク、専門家支援学習、ファジー理論、またはそれらの組み合わせのいずれかによって提供される標準的な静止タイプ、適応タイプであってもよい。
【００２５】
メモリ５２８はプロセッサ５２６と関連して示されている。しかしながら、メモリ５２８は分離していても、または少なくとも部分的に１つまたは複数のＤＳＰ５２４およびプロセッサ５２６に含まれていてもよい。メモリ５２８は、少なくとも１つの取り外し可能なメモリデバイス（ＲＭＤ）５２８ａを備える。メモリ５２８は、固体類、電磁類、光類、またはそれらの組み合わせのいずれであってもよい。さらに、メモリ５２８は、揮発性、不揮発性、またはそれらの混合物であってもよい。メモリ５２８は、少なくとも部分的に電気回路５２２、ＤＳＰ５２４および／またはプロセッサ５２６と一体となっていてもよい。ＲＭＤ５２８ａは、取り外し可能な電磁的記録媒体形態のフロッピーディスク（登録商標）、カートリッジ、またはテープ、ＣＤまたはＤＶＤタイプなどの光ディスク、電気的に再プログラム可能な固体状態タイプの不揮発性メモリ、および／または当業者であれば容易に想到する他の種類であってもよい。なお他の実施形態では、ＲＭＤ５２８ａは除去されてもよい。
【００２６】
電気回路５２２、ＤＳＰ５２４、およびプロセッサ５２６は、本明細書に記載する動作に好適な、いずれかのタイプの１つまたは複数の構成要素から構成されてもよい。さらに、電気回路５２２、ＤＳＰ５２４、およびプロセッサ５２６のすべて、または何れかの部分は、共通デバイスとして一体化されてもよく、および／または多重処理ユニットとして提供されてもよいことが理解されるべきである。ＤＳＰ５２４またはプロセッサ５２６の多重処理ユニットの形態では、分散化、パイプライン化および／または並列処理を必要に応じて利用することができる。一実施形態では、電気回路５２２は、専用集積回路形態のＤＳＰ５２４に結合する、１つまたは複数の構成要素として提供され、プロセッサ５２６は、標準バス接続を通じて、ＤＳＰ５２４とインターフェースする１つまたは複数の汎用中央演算処理装置の形態で提供され、メモリ５２８は、ＤＳＰ５２４とプロセッサ５２６の中に集積される専用メモリ電気回路と、取り外し可能なディスク形態のＲＭＤ５２８ａを含む、１つまたは複数の外部メモリ構成要素を備える。電気回路５２２、ＤＳＰ５２４、および／またはプロセッサ５２６は、１つまたは複数の信号フィルタ、リミッタ、発振器、フォーマット変換器（ＤＡＣまたはＡＤＣなど）、電源、または本明細書に記載の方法で案内システム５００を動作させるために適切な、他の信号演算器または調節器を、備えることができる。
【００２７】
一実施形態では、接続リンク２１２、接続リンク３１２は、反対側の一端が案内システム５００装置に電気的に接続されている、フレキシブルケーブルの形態を含む。リンク２１２、リンク３１２は、装置から、信号デバイス２１０、信号デバイス３１０のそれぞれに接続される反対端に延在する。接続リンク２１２、接続リンク３１２は、さらに、またはフレキシブルケーブルの代わりに、１つまたは複数の金属線、コード、無線リンク、赤外線構成要素、ブルートゥース（登録商標）、および／または他の通信リンクの形態を含んでもよい。さらに、他の構成要素、デバイス、およびシステム、たとえば、内視鏡システム、カテーテルシステム、画像システム、照明システムおよび／または、ビデオカメラシステムなどが、案内システム５００に一体化されてもよいことが理解されるべきである。接続リンク２１２は、追跡デバイス２１０、接続要素２００および／または挿入機器２２０に結合することができる。接続リンク２１２は、１つまたは複数のこれらの構成要素に取り外し可能に結合することができ、または１つまたは複数のこれらの構成要素に永久に固定することができる。接続リンク３１２は、標的デバイス３１０、アンカー３００および／またはアンカー延長部１００に結合することができる。接続リンク３１２は、取り外し可能に１つまたは複数のこれらの構成要素に結合することができ、または１つまたは複数のこれらの構成要素に対して永久に固定することができる。
【００２８】
使用中には、延長部１００および／またはアンカー３００から遠い位置から始まり、患者の皮膚および組織を介して、１つまたは複数のアンカー３００に隣接する位置の接続要素２００位置まで延在する、経皮挿入経路に沿って、挿入機器２２０を移動できる。少なくとも初期挿入中は、接続要素２００を使わずに、また挿入機器２２０を延長部１００のいずれにも、機械的に係合または機械的に関連させないで、挿入機器２２０を接続要素２００に配置させるように操作可能である。しかしながら、挿入機器２２０と延長部１００との、機械的係合および／または接続を無くすことはできない。図３に示すように、挿入中は、追跡デバイス２１０と標的デバイス３１０は、アノード／カソードタイプの配置が提供され、患者の組織Ｔを介してそれらの間で電流が送信される。追跡デバイス２１０が標的デバイス３１０に近づくにつれて、組織から提供される電流に対する抵抗が低減し、電流が増加して、接続要素２００が、標的デバイス３１０によって識別される、アンカー３００目標位置に近づいていることが示される。反対に、接続要素２００がアンカー３００目標位置から離れて移動すれば、追跡デバイス２１０と標的デバイス３１０との間の多くの組織によって提供される、抵抗の増加によって、追跡デバイス２１０と標的デバイス３１０との間の電流は低減する。リンク２１２とリンク３１２は、デバイス２１０とデバイス３１０との間の電気回路を確立するために、必要な電流を供給するために採用され、処理サブシステム５２０に対して、電流に関する情報を伝送する。次に、このデータはプロセッサ５２６によって解析され、接続要素２００の挿入中に、外科医または使用者に伝達され、接続要素２００の挿入経路に対して、外科医または使用者が適切な調節をすることができる。
【００２９】
さらなる実施形態では、標的デバイス３１０に隣接する延長部１００および／またはアンカー３００の、１つまたは複数の部分が、逆に帯電したノード３１４によって遮蔽されることが意図される。逆に帯電したノード３１４は、完全にまたは部分的に目標位置を覆い、目標位置の電荷とは電気的に逆の電荷によって、標的デバイス３１０の電荷が意図せずに周囲の組織に消失することを防ぐ。さらなる実施形態では、逆に帯電したノード３１４は、追跡デバイス２１０の電荷とは異なった電圧であり、標的デバイス３１０と追跡デバイス２１０との間により好ましい電流を生成する。
【００３０】
一実施形態では、アンカー３００は導電性材料から製造されるので、電流を流し、それによってアンカー３００は、電気的に帯電した標的デバイス３１０を構成することが可能になる。アンカー３００および／または延長部１００のすべてまたは一部は、絶縁されまたは遮蔽されてもよく、組織から絶縁されていない目標位置を通って電流を通電させる。別の実施形態では、アンカー３００は非導電性または低導電性材料から製造され、標的デバイス３１０は、電流源または電流通路に電気的に結合する電極、または他の電気的に帯電した構造である。なお他の実施形態では、標的デバイス３１０は、アンカー３００によって決定される目標位置に位置して、単独で帯電する電極であるが、アンカー３００の一部ではない。
【００３１】
接続要素２００は、細長い留め具、ロッドまたはシャフトであってもよく、一般にその長さに沿って直線状または湾曲し、３つ以上のアンカーの間に留置することを容易にする。一実施形態では、接続要素２００は導電性材料から製造されるので、電流を流し、それによって、接続要素２００は電気的に帯電した追跡デバイス２１０を構成することが可能になる。すべてまたは一部の接続要素２００は、絶縁されまたは遮蔽され、先端２０２を介して電流を流す。別の実施形態では、接続要素２００は非導電性または低導電性材料から製造され、追跡デバイス２１０は、接続要素２００の先端の電極または他の電気的に帯電した構造であって、電流源または電流経路に電気的に結合する。
【００３２】
他の実施形態では、接続要素２００は、その長さのすべてまたは一部に沿って湾曲することを想定している。接続要素２００が、挿入機器２２０を使用して挿入可能であり、および少なくともアンカー３００の１つに係合可能である限り、接続要素２００は、ロッド、インプラント、またはファスナーという如何なる既知の構成を備えることもできることを意図している。さらに、接続要素２００は非剛体、弾性体および／または超弾性体であり得て、連結、案内、または他の外科手術に使用されるケーブル、バンド、ワイヤ、または人工靭帯の形態であり得る。アンカー３００が患者の体内の解剖学的構造に係合すると、接続要素２００は、挿入機器２２０を用いて、経皮的または非経皮的に、１つまたは複数のアンカー３００に隣接する位置に挿入される。
【００３３】
図示した実施形態では、接続要素２００は、硬い、直線状ロッドであり、接続要素２００によって決定される軸Ｉに沿った、挿入機器２２０の挿入アーム２２２の延長部を形成する。しかしながら、接続要素２００は、その長さ方向に沿って変化しまたは作られる、１つまたは複数のオフセット部分、および／または湾曲部を備えることを意図している。図示した実施形態では、挿入機器２２０は、挿入アーム２２２の近位端で、軸Ａに沿って延在するハンドル部２２４を備える（図１）。一実施形態では、軸Ａは一般に軸Ｉに平行であり、挿入アーム２２２は、ハンドル部２２４と接続要素２００との間で湾曲する。ハンドル部２２４と挿入アーム２２２との間の他の配置も想定され、軸Ａが軸Ｉの延長部に対して斜め方向、または垂直の配置も含まれる。
【００３４】
接続要素２００（図１）は、挿入機器２２０を介してアンカー３００に隣接する位置に挿入され、そこで接続要素２００がアンカー３００に係合することができ、椎骨Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４のそれぞれを安定化させる。さらに電子式案内システム５００の使用によって、接続要素２００の挿入は、蛍光透視画像技術、手触りおよび表示、機械的結合配置、および／または他の適切な配置によって案内され得る。画像技術の例は、たとえば、参照によってその内容の全体が本明細書に援用される米国特許第６，２２６，５４８号に開示される。
【００３５】
図１では、接続要素２００の先端２０２が、アンカー３００ａにアプローチするように示され、接続要素２００の後端２０４は、挿入アーム２２２の遠位端２４０に係合する。延長部１００ａは、接続要素２００を受容するために、アンカー３００ａに隣接する空間１０２ａを形成する。ハンドル部２２４を保持することによって、外科医は先端２０２と接続要素２００を、患者の組織および空間１０２ａを介して、延長部１００ｂとアンカー３００ｂとの間に形成される、空間１０２ｂの方向に配置するために操作することができ、接続要素２００の挿入を案内するために、電子式案内システム５００によって外科医へフィードバックが提供される。接続要素２００は、延長部１００ｃと延長部１００ｄとの間に形成される、空間１０２ｃおよび空間１０２ｄを介して、連続して前進するので、それぞれのアンカー３００ｃ、アンカー３００ｄは連続することができ、接続要素２０がそれぞれのアンカーに固定されることができる。接続要素２００が、所望の数のアンカーの間に配置されると、接続要素２００は、取り付けねじ、ナット、キャップ、または他のタイプの係合部材などの、適切な係合部材によってアンカーに係合される。さらなる実施形態では、接続要素２００をアンカー３００に係合する前に、接続要素２００は１つまたは複数の延長部１００の働きによって、アンカーに対して配置される。該配置は脊椎整復手術の場合に実施され、１つまたは複数の椎骨が引っ張られ、および／またはお互いに配列するように移動されて、次にアンカー３００を介した接続要素２００のそれらへの係合によって、該配列に係合および維持される。
【００３６】
一実施形態では、図３に示すように、１つまたは複数の延長部１００ａ〜１００ｄのそれぞれは、それぞれのアンカー３００を係合するための、第１の部材１０４と、アンカー３００をアンカー延長部１００に固定するために、第１の部材１０４に対して移動可能な第２の部材１０６を備える。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のアンカー延長部１００は、１つまたは複数のアンカー３００と係合するために、第２の部材１０６が短くなり、または接続要素２００を着座させるように構成される。接続要素２００がアンカーと、それぞれの延長部との間のそれぞれの空間１０２に配置された後に、短くすることができる１つまたは複数のアンカー延長部１００が操作され、第２の部材１０６とアンカー３００がお互いに対して移動し、接続要素２００をアンカー３００に対して着座させる。係合部材は、それぞれの延長部を介して届けられることができ、接続要素２００をそれぞれのアンカー３００に係合する。
【００３７】
アンカー３００は、組織係合部分３０２と接続要素係合部分３０４を備える。図示した実施形態では、組織係合部分３０２は骨ネジであり、ネジ付きシャンクを含み、下部の椎骨Ｖの骨構造に係合する。接続要素係合部分３０４は、挿入軸Ｉに沿って配列可能な長手方向の通路を規定する、１対の対向するアームによって、Ｕ字形状に形成された受容部を形成することができ、接続要素２００を受容するための目標位置を形成する。アームはさらに近位／遠位に延在する開口部を規定し、開口部はアームの近位端で開口し、取り付けねじ（図示せず）を受容し、それぞれのアンカー３００から挿入軸Ｉに沿って延在する、接続要素２００とともに接続要素２００を経路に固定する。組織係合部分３０２は、その遠位開口部を介して、接続要素係合部分３０４に回転可能に受容され、または結合することができ、それと相互作用するように構成され、接続要素係合部分３０４に対して、選択された数の位置、または無数の位置の組織係合部分３０２のどちらかを有することができる多軸能アンカー３００を提供する。
【００３８】
一軸および平面骨ネジを含む他の形態のアンカー３００も想定される。骨係合部分３０２は、スパイク、ステープル、融合デバイス、カニューレネジ、有窓ネジ、椎体間デバイス、イントラボディーデバイス、クランプ、プレート、縫合アンカー、ボルト、ピンまたは他の骨係合部材の形態であってもよい。接続要素係合部分３０４は、サドル、ヨーク、アイボルトまたは貫通孔、側面開口部材、底面開口部材、上部開口部材、アイレット、または、接続要素と係合可能なその他の構造の形態であってもよい。
【００３９】
さまざまな低侵襲外科手術および技法が、システム１０を使用することによって完成できる。外科技術の一つのタイプでは、脊椎を安定化させるために、１つまたは複数の椎骨レベルに沿って、細長い接続要素を配置するための脊椎外科手術を対象とする。装備されるまたは治療されるべき椎骨レベルの個数に応じて、アンカー３００の数が選択される。たとえば、単一レベルの手術では、２つの椎骨のそれぞれに係合するアンカーを備えてもよく、２レベルの手術では、３つの椎骨のそれぞれに係合するアンカーを備えてもよい。
【００４０】
所望の数のレベルが選択されると、アンカー３００はそれぞれの椎骨に係合する。脊椎後方外科技術では、アンカー３００は、椎弓根の中に係合するネジを形成することができる。たとえば、切開部、カニューレ、または開創システムで形成された、１つまたは複数の低侵襲アクセス口を介して、アンカー３００を患者の中に位置させることができる。アンカーが椎骨に係合した後に、延長部１００をアンカーにクランプさせることができる。または、アンカーを延長部にクランプさせることができ、次にそれぞれの椎骨との係合のためにアンカーを、アクセス口（単数または複数）を介して届けることができる。たとえば、案内ワイヤ、画像案内外科手術システム、蛍光透視画像、コンピュータ補助による外科案内、Ｘ線、ＣＴスキャン、内視鏡観察システム、顕微鏡観察システム、拡大鏡、および／または裸眼による可視化を通じて、アンカーの配置を支援することができる。
【００４１】
アンカー３００が椎骨に係合して、延長部１００がそこから延在すると、延長部１００は患者の外側に延在するのに十分な長さを有するので、保持および旋回、すなわちアンカー３００の接続要素係合部分３０４の配列を容易にするために、加えられる力に延長部１００の近位端が利用しやすくなる。たとえば、伸延、圧縮またはねじれ力が、１つまたは複数の延長部１００に供給され、アンカーの間に接続要素を配置する前または後のいずれかに、椎骨に所望の効果をもたらす。他の技術では、延長部１００は設けられず、または１つまたは複数のアンカー３００には取り付けられない。
【００４２】
接続要素２００は、経皮的に、またはアンカー３００から遠い侵入位置から、引き込まれた開口部を介して患者に入ることができる。接続要素２００は、組織を介して最寄りのアンカー３００に隣接する位置、およびそれによって決定された目標位置の中に、外科医によって案内される。次に接続要素は、他のアンカー３００によって決定された空間１０２などの他の目標位置を介して、連続的に前進でき、２つ以上の椎骨に係合する２つ以上のアンカーの間を延在する（図４）。接続要素２００の挿入は、電子式案内システム５００によって支援される。電子式案内システム５００は、接続要素２００の中または上の１つまたは複数の追跡デバイス２１０と、１つまたは複数のアンカー３００によって提供される、接続要素２００のための標的挿入位置に関連する、１つまたは複数の標的デバイス３１０とを備える。追跡デバイス２１０と標的デバイス３１０は、接続要素２００が患者に挿入されている間は、追跡して接続要素の相対的位置データ、およびアンカーの目標位置を提供するように機能する。さらに、接続要素２００の先端はテーパ形状であってもよく、すなわち皮膚および患者の組織の穿刺および／または穴あけを補助し、経路を形成するか、またはトロカールまたは他のデバイスによって形成される経路に沿って挿入されることが想定される。
【００４３】
接続要素２００は、挿入機器２２０を操作して、それを接続要素２００から開放することによって、挿入機器２２０から遠隔で取り外し可能である。次に挿入機器２２０は、ハンドル部２２４で、それを挿入経路に沿った反対方向に引っ張ることによって、患者から取り出すことができる。取り付けねじまたは他の係合部材は駆動装置によって、アンカー３００に送ることができ、アンカー３００のそれぞれの部分に係合し、接続要素２００をアンカー３００に固定する。次に延長部１００を開放することができ、それぞれのアンカー３００から除去することができる。
【００４４】
１つまたは複数の他の接続要素は同様に、同一の椎骨レベル（単数または複数）、または他の椎骨のレベルに沿って脊柱に係合することができる。安定化手術とともに、椎間板切除、椎体間固定、人工椎間板交換、骨除去、組織除去、椎間整復、関節交換、環状修復（ａｎｎｕｌａｒｒｅｐａｉｒ）、および／またはその他の脊椎外科手術を含む他の手術も完成される。
【００４５】
追跡デバイス２１０と標的デバイス３１０は、患者の組織を介して、電気的にお互いに通信するように構成されるので、処理サブシステム５２０はアンカー３００に対する接続要素２００の位置を決定できる。代替形態では、追跡デバイス２１０と標的デバイス３１０は、接続要素２００とアンカー３００の一方または両方の外側に配置してもよく、接続要素２００とアンカー３００の一方または両方に対して、埋め込まれ、すなわち内部に配置してもよく、または接続要素２００とアンカー３００の一方または両方に対して、一部が内部および一部が外部に配置してもよいことが理解されるべきである。
【００４６】
図５を参照すると、そこに示される案内システム５００の別の実施形態は、追跡デバイスと標的デバイスを備える。アンカー３００は、代替標的デバイス３１０ａを含み、代替標的デバイス３１０ａは目標位置３１４の周囲に交流電流信号３１２を含み、目標位置３１４は接地される。交流電流信号３１２は、目標位置３１４の周囲に、明白な周波数帯域で電界を生成する。接続要素２００ａは、インピーダンスセンサ２１０ａを備える。別の代替形態では、接続要素２００ｂは、磁気センサ２１０ｂを備える。接続要素２１０ａまたは２１０ｂが組織の中に位置することで、交流電流信号３１２を含む回路の電流の大きさ、または周波数の大きさの変化が測定されて、プロセッササブシステム５２０に伝送される。これらの変化が測定されて、接続要素２１０ａ、２１０ｂが目標位置３１４に近づいているか否かを示す指示を提供する。さらに、目標挿入経路Ｔａ、Ｔｂからの挿入経路Ｉａ、Ｉｂのズレの方向は、特定の方向への周波数源の変化を記録することで示されることができる。方向のズレ情報は、プロセッササブシステム５２０によって処理でき、外科医に提供されて、それぞれの目標経路Ｔａ、Ｔｂ、それぞれに沿って、接続要素２００ａ、２００ｂの挿入経路が調節されることができる。
【００４７】
代替または追加の検出機構として、電磁放射が使用され、接続要素２００の位置を示すものとして検出されて、識別される方法で、放射を反射、妨害、および／または拡散することで、アンカー３００に対する接続要素２００の位置が検出される。この代替アプローチの特定の実装形態では、接続要素２００は経路に沿って導かれるので、接続要素２００が該経路に沿って移動する場合に、経路を横切るように導かれる光ビームが途切れ／遮断される。その結果、光ビーム変化状態に応答する光検出器からの出力信号は、接続要素の存在を示す。同様に、超音波などの音響エネルギーが、アンカー３００に対する接続要素２００の位置を検出するために使用されてもよい。
【００４８】
図６に示すように、案内システム５００のさらに別の実施形態では、接続要素２００ｃは、運動センサ５０６を備える。運動センサ５０６は、たとえば、加速度計、光センサ、電磁センサ、無線周波数放出器、および角度センサのいずれか、またはその組み合わせを含む。本明細書で上述した、追跡デバイスおよび標的デバイスによって決定される、接続要素２００ｃと１つまたは複数のアンカー３００ａ、３００ｂの目標位置との間の相対的位置データとともに、接続要素２００ｃの移動方向および距離の少なくとも１つに関するデータを、運動センサ５０６は提供する。運動データと相対的位置データは、プロセッササブシステム５２０に伝送することができ、実際の挿入経路Ｉｃと目標挿入経路Ｔｃを計算するために使用される。目標挿入経路からの実際の挿入経路のズレが計算される。実際の挿入経路ＩＣに対して、推奨される調節が外科医に提供され、接続要素２００ｃを目標挿入経路Ｔｃに沿って並べる動作を提案する。実際の位置および軌跡データおよび演算された調節量が、挿入手術中に作成されて連続して更新されるので、外科医は目標位置への接続要素２００の挿入を最適化するためのフィードバックを利用できる。
【００４９】
図７は、患者の目標位置へ接続要素を配置することを案内するために、動きおよび相対的位置を決定する電子式案内システムを用いて、外科手術方法を実行する、処理サブシステム５２０での、プログラム可能なアルゴリズムの例を示す。ルーティン６００が開始されて、ステップ６０２では外科医の使用者が患者の組織の中に接続要素を移動させる。ステップ６０４では、アンカーに関連する接続要素と目標位置との間の相対的位置が決定される。明細書に記載された、いずれかの標的デバイスと追跡デバイスを使用して、目標位置への動き、またはそれから離れる接続要素の動きが測定されて、一方または両方の通信リンク２１２、３１２を介して、処理サブシステム５２０に伝送される。同時にステップ６０６では、接続要素に関連する１つまたは複数の運動センサが、接続要素の方向、位置または接続要素に関連する他の所望の動きデータの、１つまたは複数の変化を測定する。ステップ６０８では、現在測定された動きデータが、以前に測定された動きデータに追加され、接続要素の挿入経路軌跡が決定される。
【００５０】
ステップ６１０では、接続要素とアンカーに関連する目標位置との間の目標軌道が演算される。この目標軌道は挿入経路軌跡と比較され、接続要素を目標軌道に沿って配置する挿入経路軌跡から動きの推奨を決定する。たとえば、動きの推奨には、接続要素の方向、距離および角度調節量いずれかまたはその組み合わせを含み、目標軌道に沿って接続要素を並べる。ルーティン６００はステップ６０２に戻って、接続要素が組織を介して移動するにつれて、位置データおよび動きデータが更新されて、改定された動きを案内する連続ループを提供する。
【００５１】
本発明は、図面および上述の記載について、詳細に説明され、記述されてきたが、同一のものは例示的であるものと見なされ、性質において制限的ではなく、本発明の精神の範囲内のすべての変形形態および修正形態は、保護されるべきであると望まれることが理解されるであろう。
本発明は下記のように構成することもできる。
［形態１］
患者への低侵襲外科手術のためのシステムであって、
組織係合部分と当該組織係合部分に結合する受容部分とを備える少なくとも１つの組織アンカーと、
近位ハンドル部と当該近位ハンドル部から延在する挿入アームとを備える挿入機器と、
前記患者にインプラントするための接続要素であって、前記挿入アームに開放可能に係合する接続要素と、
前記少なくとも１つの組織アンカーの前記受容部分での標的デバイスと、前記接続要素での追跡デバイスとを備える電子式案内システムであって、当該追跡デバイスが前記患者の組織を介して当該標的デバイスと電気的に通信するように動作可能であって当該接続要素と当該受容部分との間の相対的位置に応じて変化する電気信号を提供する、電子式案内システムと、を備え、
前記電子式案内システムは、前記電気信号を受信するプロセッササブシステムであって、前記受容部分と前記接続要素との間の相対的位置の変化を前記電気信号に基づいて決定するようにプログラミングされたプロセッササブシステムをさらに備え、
前記電子式案内システムは、前記接続要素が前記患者の組織を介して案内されるにつれて、前記相対的位置の前記変化を伝送するように動作可能なフィードバックデバイスをさらに備える、システム。
［形態２］
形態１のシステムにおいて、
前記少なくとも１つの組織アンカーは、骨アンカーを含み、
前記組織係合部分は、骨組織に係合するように構成される骨係合部分を含む、システム。
［形態３］
形態２のシステムにおいて、
前記接続要素は、先端と反対側の後端との間に延在する本体を備える硬い脊椎ロッドであり、当該後端は前記挿入アームに係合し、当該接続要素は当該挿入アームから離れて当該先端に延在し、
前記追跡デバイスは、前記先端に備えられる、システム。
［形態４］
形態１のシステムにおいて、
前記少なくとも１つの組織アンカーは、２つ以上の組織アンカーと、２つ以上のアンカーの細長い延長部とを備え、
前記アンカーの細長い延長部のぞれぞれは、前記２つ以上の組織アンカーの対応する１つに開放可能に取り付けられる、システム。
［形態５］
形態４のシステムにおいて、
前記２つ以上の組織アンカーは、骨アンカーを備え、
前記組織係合部分は、骨組織に係合するように構成される骨係合部分を備える、システム。
［形態６］
形態１のシステムにおいて、
前記接続要素は、先端と反対側の後端とを備え、当該後端は前記挿入機器に結合し、当該接続要素は当該後端から離れて当該先端に延在し、当該先端は前記追跡デバイスを備え、
前記追跡デバイスは、アノードとカソードのいずれか一方を備え、
前記接続要素と前記標的デバイスとを受容するための目標位置を備える前記受容部分は当該目標位置に位置し、
前記標的デバイスは、前記アノードと前記カソードの他方を含み、
前記接続要素の前記先端が前記患者の組織と接触すると、電流が流れる経路が、当該患者の組織を介して前記アノードと前記カソードとの間に形成され、
前記接続要素の前記先端が前記少なくとも１つの受容部分に近づくにつれて、前記アノードと前記カソードとの間の電流が増加し、
前記接続要素の先端が前記受容部分から離れると、前記アノードと前記カソードとの間の電流が減少し、
処理サブシステムは、前記電流に対応する信号を受信し、当該信号に基づいて前記先端と前記受容部分との前記相対的位置を決定するようにプログラミングされ、当該相対的位置に関するデータを前記フィードバックデバイスに提供する、システム。
［形態７］
形態６のシステムにおいて、
前記フィードバックデバイスは、視覚出力および聴覚出力の少なくとも１つによって通信する、システム。
［形態８］
形態６のシステムにおいて、
前記目標位置は、前記少なくとも１つの組織アンカーの周囲が遮蔽されて、隣接する組織への電流の消失を防ぎ、当該目標位置で前記アノードおよび前記カソードの１つに電流を導く、システム。
［形態９］
形態８のシステムにおいて、
前記遮蔽は、前記追跡デバイスの前記アノードと前記カソードのいずれか１つの電荷に対応して、前記標的デバイスの周囲に電荷を備え、前記電荷は第１の電圧を有し、
前記追跡デバイスは、前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を有する電荷を備える、システム。
［形態１０］
形態１のシステムにおいて、
前記接続要素は、当該接続要素に接続される運動センサを備え、
前記運動センサは、前記患者の組織を介して前記接続要素の動きに関連するデータを検出するように動作可能であり、
前記運動センサは、前記プロセッササブシステムに結合され、前記動きデータを当該プロセッササブシステムに伝送し、
前記プロセッササブシステムは、前記接続要素が当該接続要素を前記受容部分の方向へ導くための目標挿入経路を演算するようにプログラムされた、システム。
［形態１１］
患者への低侵襲外科手術のためのシステムであって、
組織係合部分と当該組織係合部分に結合する受容部分とを備える少なくとも１つの組織アンカーと、
近位ハンドル部と当該近位ハンドル部から延在する挿入アームとを備える挿入機器と、
前記患者にインプラントするための接続要素であって、前記挿入アームに開放可能に係合する接続要素と、
前記少なくとも１つの組織アンカーの前記受容部分での標的デバイスと、前記接続要素での追跡デバイスとを備える電子式案内システムと、を備え、
前記標的デバイスは、前記受容部分での目標位置の周囲に明白な周波数帯域で電界を生成するように動作可能であり、
前記追跡デバイスは、前記接続要素が前記目標位置方向に移動しおよび離れると、前記周波数帯域の変化に影響を及ぼすように動作可能なセンサを備え、
前記電子式案内システムはプロセッササブシステムをさらに備えて、少なくとも前記標的デバイスが前記周波数帯域の前記変化に対応する信号を伝送するように動作可能であり、
前記プロセッササブシステムは、前記受容部分と前記接続要素との間の相対的位置の変化を、当該信号に基づいて決定するようにプログラミングされ、
前記電子式案内システムは、前記接続要素が前記患者の組織を介して案内されるにつれて、前記相対的位置の前記変化を伝送するように動作可能であるフィードバックデバイスをさらに備える、システム。
［形態１２］
形態１１のシステムにおいて、
前記少なくとも１つの組織アンカーは、骨アンカーを含み、
前記組織係合部分は、骨組織に係合するように構成される骨係合部分を含む、システム。
［形態１３］
形態１１のシステムにおいて、前記センサは磁気センサである、システム。
［形態１４］
形態１１のシステムにおいて、前記センサはインピーダンスセンサである、システム。
［形態１５］
形態１１のシステムにおいて、
前記受容部分で前記目標位置は接地され、
前記標的デバイスは、前記目標位置の周囲で前記電界を生成する交流電流信号を含む、システム。
［形態１６］
患者への低侵襲外科手術のためのシステムであって、
前記患者の解剖学的構造を係合するためのアンカー手段であって、当該アンカー手段が当該解剖学的構造に係合すると当該アンカー手段が当該解剖学的構造から延在する受容部分を備え、当該受容部分が当該アンカー手段に関連する目標位置を提供する標的手段を備える、アンカー手段と、
近位ハンドル部と当該近位ハンドル部から延在する挿入アームとを備える挿入機器と、
前記患者の組織を介してインプラントするための接続要素であって、当該接続要素が前記挿入アームに開放可能に係合し、前記標的手段と追跡手段との間の相対的位置に基づいて変化する電気信号を連続的に生成するために前記標的手段と電気的に通信する当該追跡手段を備える、接続要素と、
前記接続要素が前記患者の組織を介して前進するにつれて、前記電気信号を受信して前記相対的位置の変化を示す出力を生成する処理手段と、を備える、システム。
［形態１７］
形態１６のシステムにおいて、
前記接続要素が前記患者の組織を介して進むにつれて、前記相対的位置の前記変化を使用者に伝えるフィードバック手段をさらに備える、システム。
［形態１８］
形態１６のシステムにおいて、
前記標的手段は、前記目標位置の周囲の遮蔽手段を備え、
前記遮蔽手段は、前記目標位置の周囲の組織に電流を消失させる、システム。
［形態１９］
形態１６のシステムにおいて、
前記接続要素は、前記患者の前記組織を介して前記接続要素の動きを測定するセンサ手段をさらに備え、
前記処理手段は、前記測定された動きに対応する信号を受信し、
前記処理手段は、前記標的手段と前記追跡手段との間の前記相対的位置に基づく目標軌道を決定する手段を備え、
前記接続要素が前記目標軌道に沿って前記組織を介して前進すると、当該目標軌道によって当該接続要素は前記受容部分に配置される、システム。
［形態２０］
形態１６のシステムにおいて、
前記目標手段は、前記目標位置の周囲に電界を生成する手段を備え、
前記追跡手段は、前記標的手段と前記追跡手段との間の前記相対的位置に基づいて前記電界に影響を与える手段を備える、システム。
【図１】
0005524966.tif 000002
【図２】
0005524966.tif 000003
【図３】
0005524966.tif 000004
【図４】
0005524966.tif 000005
【図５】
0005524966.tif 000006
【図６】
0005524966.tif 000007
【図７】
0005524966.tif 000008