(57)【要約】【課題】再建される前十字靱帯に対する接着部の骨の接着面における位置決め装置を提供する。【解決手段】再建される前十字靱帯に対する接着部の骨の接着面における位置決め装置であって、この装置は少なくとも一つの骨の基準面（４）の位置決めを行うように構成された位置決め手段（５１、６１）と、前記基準面に対し前記接着面上における前記接着部の二次元位置を決定するように構成された案内手段（５３、５４）を備える。【選択図】図５
2009530004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再建される前十字靱帯の接着位置の、骨の接着面における位置決め装置であって、
少なくとも一つの前記骨の基準面について位置決めを行う位置決め手段と、
前記基準面に対し前記接着面上における前記接着位置を二次元的に決定する案内手段とを備えることを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記位置決め手段は第一と第二の骨の基準面となる位置を決め、第一と第二の次元で前記接着位置の場所を与えることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記接着面の位置について第三の次元が与えられ、これにより、前記接着位置が三次元で定義されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
脛骨上の接着位置を決めることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記位置決め手段は棘突起間隆起の位置を特定することを特徴とする請求項４に記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記位置決め手段は棘突起の外側面または内側面の位置を特定することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記位置決め手段は後部脛骨横断顆軸の位置を特定することを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか一に記載の位置決め装置。
【請求項８】
前記位置決め手段は脛骨プラトーの縁部の位置を特定することを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれか一に記載の位置決め装置。
【請求項９】
大腿骨上の接着位置を決めることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の位置決め装置。
【請求項１０】
前記位置決め手段は大腿骨顆部顆間窩の後縁部の横走隆起に位置することを特徴とする請求項９に記載の位置決め装置。
【請求項１１】
前記位置決め手段は前記大腿骨顆部顆間窩の天井部と側壁の少なくとも一つに位置することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の位置決め装置。
【請求項１２】
前記位置決め手段は前記大腿骨外側顆部の近位側の後面に位置するように設けられることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の位置決め装置。
【請求項１３】
前記案内手段は各繊維束に対し、二つの接着位置を決めるように設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一に記載の位置決め装置。
【請求項１４】
前記位置決め手段が前記基準面に接触するように設けられた位置決め面を有することを特徴とする器具を備える、請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の位置決め装置。
【請求項１５】
前記位置決め手段は二つの位置決め面を有し、前記位置決め面はそれぞれ前記基準面の一つに設けられることを特徴とする請求項２に従属する場合の請求項１４に記載の位置決め装置。
【請求項１６】
前記位置決め面は互いに４５度から６０度の角度を成す二つの部品で形成されることを特徴とする、請求項４に従属する場合の請求項１４または請求項１５に記載の位置決め装置。
【請求項１７】
前記器具はプロープを備え、
前記プロープは、
前記案内手段と、
前記プローブに接続されてプローブの位置調整を容易にするように設けられた調整手段とを有することを特徴とする、請求項１４乃至請求項１６のいずれか一に記載の位置決め装置。
【請求項１８】
前記案内手段が正しい位置に来た時、前記調整手段は、患者の解剖学的形状に合った位置に配置されるべき調整軸を決めることを特徴とする請求項１７に記載の位置決め装置。
【請求項１９】
前記調整手段は、延長部材を備えることを特徴とする請求項１８に記載の位置決め装置。
【請求項２０】
前記案内手段が正しい位置に来た時、前記調整手段は、患者の骨の長軸に沿った位置に設けられることを特徴とする請求項１７乃至請求項１９のいずれか一に記載の位置決め装置。
【請求項２１】
前記調整手段は接続手段によって前記プローブと接続されており、
前記接続手段は、前記案内手段が正しい位置に来た時、患者の解剖学的形状を回り込んで延在するように設けられたオフセット部を備えることを特徴とする、請求項１７乃至請求項２０のいずれか一に記載の位置決め装置。
【請求項２２】
前記位置決め手段は、前記骨の一部の位置に関連するデータから前記基準面の位置を決めることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の位置決め装置。
【請求項２３】
前記案内手段は案内装置に対する目標位置を決め、使用者が前記目標位置に前記案内装置を配置することができるように案内出力を提供することを特徴とする請求項２２に記載の位置決め装置。
【請求項２４】
再建される前十字靱帯の接着位置の、骨の接着面における位置決め方法であって、
少なくとも一つの前記骨の基準面について位置決めを行う工程と、
前記基準面に対し前記接着面上における前記接着位置を二次元的に決定する工程とを備えることを特徴とする位置決め方法。
【請求項２５】
再建される前十字靱帯に対する接着位置の位置決めを行う装置であって、一つ以上の添付図面を参照して実質的に説明された装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は前十字靱帯の再建に関し、特に再建される靱帯の接着部の位置決めに関する。
【背景技術】
【０００２】
前十字靱帯（ＡＣＬ）は大腿骨外側顆の内側面を始点とし、外側半月前角の内側にある脛骨プラトー内へ入っている。
【０００３】
ＡＣＬは膝を安定させるという重要な役割を有する丈夫な組織である。ＡＣＬは負傷しやすく、特にスポーツ活動時に損傷することが多いが、通常は完治しない。このような要因により、ＡＣＬが断裂した場合には通常再建手術が行われるが、この時、損傷したＡＣＬは腱移植によって置換される。従来のＡＣＬ再建では、単一の移植構成体が形成される。つまり、１本の膝蓋腱、もしくは膝腱を通常４本縒ったものから成る構成体のいずれかが使用される。このような移植片が膝関節の内部に配置され、ＡＣＬに置換される。これにより、移植片が定着して治癒し、新しいＡＣＬに再形成されることが期待されている。
【０００４】
新たな移植片を定着させるため、通常、外科医により大腿骨と脛骨の両方の接着部に移植トンネルが空けられる。このトンネルは通常、損傷したＡＣＬの解剖学上の接続領域に配置される。手術中、移植片をこのトンネルの中に引き入れて固定するが、この移植片を固定するための多くの装置が開発されてきた。
【０００５】
ＡＣＬ再建手術が失敗する主な理由は移植固定トンネルの位置精度不良である。これは膝関節の内部にＡＣＬが不適切に配置されることにより起こるもので、必要とされる正確な位置を判断することは最新の関節鏡カメラシステムによる観察をもってしても難しい。これを踏まえ、外科用機器は主観に左右されにくいトンネル位置の選択を可能にすべく進化してきたが、このアプローチはミスを防ぐところまでは進歩していない。
【０００６】
更なる要因は、ＡＣＬが複雑な繊維束から成る構造を持ち、骨の表面の非常に広い範囲に渡って接合する多数の繊維束となっていることである。このため、各繊維の長さがそれぞれ異なってしまう。また、この繊維は、膝の曲げ伸ばしや脛骨の長軸を中心とした回転に伴い緊張または弛緩する様々なパターンを有する。これを踏まえ、近年、「二重束」再建術が開発されている。これは通常、それぞれの骨に２つのトンネルを形成し、２つの移植片を使用するものである。この再建術はＡＣＬの断面における繊維の主要２部分におおよそ近似させようとしたものである［Ｇ・ファクリーとＴ・ギルギス、クリン・オーソップ（Ｃｌｉｎ  Ｏｒｔｈｏｐ）、１９７５年、１０６頁］。この繊維束は一般に「前内側」ＡＭ束（ＡＭＢ）と「後外側」ＰＬ束（ＰＬＢ）と呼ばれる。この名称は脛骨プラトーに接合する相対位置に由来する。一般にＰＬＢは膝を伸ばした時に緊張し、ＡＭＢは膝を曲げた状態で最も緊張することが知られている［ＪＷ・ゼロジアネス他、ニー・サージ・スポーツ・トラウマトル・アースロスク（Ｋｎｅｅ  Ｓｕｒｇ  Ｓｐｏｒｔｓ  Ｔｒａｕｍａｔｏｌ  Ａｒｔｈｒｏｓｃ）、１９９５年、３号、９−１３頁；Ｍ・サカネ他、ジェイ・オーソップ・レス（Ｊ  Ｏｒｔｈｏｐ  Ｒｅｓ．）、１９９７年、１５号、２８５−２９３頁；ＪＭ・バッハ他、ジェイ・バイオメック（Ｊ  Ｂｉｏｍｅｃｈ．）、１９９７年、３０号、２８１−２８３頁］。つまり、これらは個別に安定させるという役割を持っている。二重束手術の基本原理は、一重束再建術よりも本来のＡＣＬ組織により近い状態に再生し、かつ、本来の靱帯に近く機能させることである。アイソメトリック再建はＡＭＢを再生するが、膝が機能する時に、つまり膝をほぼ伸ばした状態で体重を支える際には、膝の安定が必要になる。つまり、次にはＰＬＢが必要となる。
【０００７】
負傷後の外科的ＡＣＬ再建術は過去１５年以上に渡り、かなり開発されてきた。主要な修復法や付加的な関節の施術法においては、膝の十分な安定性を再建することは困難であった［Ｔ．グロントヴェット他、ジェイ・ボーン・ジョイント・サージ（Ｊ  Ｂｏｎｅ  Ｊｏｉｎｔ  Ｓｕｒｇ）［Ａｍ］、１９９６年、７８−Ａ号、１５９−６８頁］、また、人工靱帯の使用は断念されている［Ｃ・フランクとＤＷ・ジャクソン、ジェイ・ボーン・ジョイント・サージ（Ｊ  Ｂｏｎｅ  Ｊｏｉｎｔ  Ｓｕｒｇ）［Ａｍ］、１９９７年、７９−Ａ号、１５５６−７６頁］。これらの技術は関節内移植片を使用する再建に置き換わってきている。すなわち、最近の外科的アプローチでは自家生物組織移植片を使用する生体学的再建が行われている。骨−膝蓋腱−骨移植（Ｂ−ＰＴ−Ｂ）により良好な治療結果が得られているが［ＬＳ・ゴリー他、エイエム・ジェイ・スポーツ・メド（Ａｍ  Ｊ  Ｓｐｏｒｔｓ  Ｍｅｄ）、１９９９年、２７号、４４４−５３頁］、ドナー部位の病状によっては、外科医の多くは四本の膝腱移植を支持することになるが、これには通常、半腱様筋と薄筋の腱とが二重にして使用される［Ｂ・クリステンとＲＰ・ジェイコブ、ジェイ・ボーン・ジョイント・サージ（Ｊ  Ｂｏｎｅ  Ｊｏｉｎｔ  Ｓｕｒｇ）［Ｂｒ］、１９９２年、７４−Ｂ号、６１７−１９頁；Ｊ・カルタス他、ニー・サージ・スポーツ・トラウマトル・アースロスク（Ｋｎｅｅ  Ｓｕｒｇ  Ｓｐｏｒｔｓ  Ｔｒａｕｍａｔｏｌ  Ａｒｔｈｒｏｓｃ）、１９９７年、５号、２２２−８頁］。
【０００８】
ラドフォードとアミスは二重束再建によって一重束再建よりも膝の屈曲範囲に渡って前部弛緩が良好に制御されると報告している［ジェイ・ボーン・ジョイント・サージ（Ｊ  Ｂｏｎｅ  Ｊｏｉｎｔ  Ｓｕｒｇ）、Ｂｒ、１９９０年、７２号、１０３８−１０４３頁］。ヤギ他は、生体力学的な結論の発見を報告しており、特に回転負荷において一重束再建に比べ二重束再建が優れうるとしており［エイエム・ジェイ・スポーツ・メド（Ａｍ  Ｊ  Ｓｐｏｒｔｓ  Ｍｅｄ．）、２００２年、  ３０号、６６０−６６６頁］、またマエ他も同様に、一般的な単一ソケットＡＣＬ再建に比べ、２つの大腿骨ソケットによる施術を使用した場合の前後安定性が良好であることを発見している［アーソロスコーピー（Ａｒｔｈｒｏｓｃｏｐｙ）、２００１年、１７号、７０８−７１６頁］。モーマースティーグ他は単に一繊維束を置き換えるだけではＡＣＬ再建を成功させられない場合があると示唆している［ジェイ・アナト（Ｊ  Ａｎａｔ．）、１９９５年、１８７号、４６１−４７１頁］。従来の内視鏡によるＡＣＬ移植片の配置では脛骨の回転弛緩を制御できない場合があり、「ミニピボット」という後遺症が残る場合がある［ＡＭＪ・ブル他、ジェイ・ボーン・ジョイント・サージ（Ｊ  Ｂｏｎｅ  Ｊｔ  Ｓｕｒｇ）、８４号、１０７５−１０８１頁，２００２年］。前部の弛緩はＡＣＬ再建の成功についての適切な尺度ではなく、回転の弛緩が重要であるという認識により、二重束法に対する関心が急速に広がった［ＡＡ・アミス他、オペラティブ・メソッズ・イン・スポーツ・メド（Ｏｐｅｒａｔｉｖｅ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｓｐｏｒｔｓ  Ｍｅｄ）、１５号、２９−３５頁、２００５年］。
【０００９】
レイスとアミスにより開発された二重束ＰＣＬ再建術［ジェイ・ボーン・ジョイント・サージ（Ｊ  Ｂｏｎｅ  Ｊｔ  Ｓｕｒｇ）、８０Ｂ号，１９９８年、１７３−１７９頁］は広く応用されていたが、その理由の一部はａ）ＰＣＬは等尺性の靱帯ではなかったこと、ｂ）等尺性のＰＣＬ再建では脛骨後部の弛緩の制御効果が低下したことがはっきり示されていたからである。
【００１０】
ＡＣＬ再建は負傷した靱帯の運動特性を正しく再生し、膝に対して通常の機能を回復させることを目的としている。現在、これは達成できていない。実験室での靱帯再建の生体力学的試験が、この運動特性の回復を達成するために広く行われてきた。Ｂ−ＰＴ−Ｂと４重膝腱移植が失敗した場合の最大負荷は健康なＡＣＬに対する報告されている最大負荷を超えているが、手術後の初期段階では、結合が弱いのは移植片の固定部分であることが確認されている［Ｍ・クロサカ他、エイエム・ジェイ・スポーツ・メド（Ａｍ  Ｊ  Ｓｐｏｒｔｓ  Ｍｅｄ）、１９８７年、１５号、２２５−９頁］。
【００１１】
ＡＣＬの固着は物理的に、または生物学的に行われる。リハビリ・プログラムの促進の重要性と機能の早期回復要求とにより、移植トンネルの治癒による生物学的固着が生じる前に、手術後の初期段階での安定した物理的固着が必要とされる。
【００１２】
ＡＣＬ再建術の進歩と共に、移植トンネル入口がＡＣＬ接着部内の解剖学的に正しい位置に配置されるように移植トンネルの位置を決めることができる器具を設計するため、接着部の人体構造上の正確で有用な記述が必要となる。臨床に適用可能な方法を使用した、ＡＣＬの２つの繊維束接着部における人体構造の解剖学的な記述はなされていない。大腿骨におけるＡＣＬ接着部の正確な形状記述は二重束法の開発のために、また、最適および準最適な移植位置設定について説明するための結果研究において重要である。
【００１３】
ＡＣＬ再建における大腿骨のトンネル位置設定の重要性は一重束法による移植に関して既に報告されている［ＡＡ・アミスとＲＰ・ジェイコブ、ニー・サージ・スポーツ・トラウマトル・アーソロク（Ｋｎｅｅ  Ｓｕｒｇ  Ｓｐｏｒｔｓ  Ｔｒａｕｍａｔｏｌ  Ａｒｔｈｒｏｓｃ）、１９９８年、６号追補版１、Ｓ２−１２］。ソマーは大腿骨の一重束の位置とＩＫＤＣ評価（インターナショナル・ニー・ドキュメンテーション・コミッティー・スコア：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｋｎｅｅ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｓｃｏｒｅ）の間に非常に相関があることを発見した［ニー・サージ・スポーツ・トラウマトル・アーソロク（Ｋｎｅｅ  Ｓｕｒｇ  Ｓｐｏｒｔｓ  Ｔｒａｕｍａｔｏｌ  Ａｒｔｈｒｏｓｃ）、２０００年、８号、２０７−２１３頁］。Ｘ線で見た移植位置が最も等尺性のある位置から離れるにつれ、ＩＫＤＣ評価は減少した。二重束法における最適な移植位置の設定は一重束法と全く同じように重要なものとなる。
【００１４】
欧州特許第０３６１７５６号では、大腿骨と脛骨において選択した位置間距離の変化を測定する装置について記述されている。この装置は移植トンネルの人体構造上の位置を特定する上で外科医を支援するものではなく、代わりに膝を曲げた時に一定の距離だけ離れている点、すなわち「等尺性」である点の特定に役立つものである。
【００１５】
欧州特許公報第０４４０９９１号Ａ１も「等尺性」である点の検出に言及している。これは既知の深さの開孔を開ける新しいタイプのドリルについても記述している。脛骨用ドリルガイドについても記述している。しかしながら、この装置は膝の内部における位置決めについては完全に外科医の判断に依存している。この装置の機構は、筒状のガイドが骨の方に鋭利な先端部が骨に引っ掛かるまでスライドすることによって、所望の位置でドリルガイドを安定させることができることである。この機構は多くのタイプのドリルガイドについて共通するものである。
【００１６】
欧州特許公報第０４９５４８７号Ａ２では、単に骨に開孔を開ける代わりに、芯を切り取るように開孔するドリルを開示しており、手術時、他の場所で使用される。「大腿骨顆部に試験的に開ける開孔位置を決めるためのガイド」を引用するが、これは芯取り／ドリルによる骨への開孔手段であり、トンネルの正確な位置決めを支援するものではない。
【００１７】
米国特許第４，８８３，０４８号では、広く使用されている機構、主にドリルをある範囲の方向から固定点へ管を通して案内することのできるアーチ形の機構が開示されている。しかしながら、開孔部の正確な位置の選択は、今も外科医に頼っており、この器具で最適な場所を決めてはいない。
【００１８】
米国特許第５，２６９，７８６号及び第５，４０９，４９４ではアーチ形の機構を採用しており、移植トンネルの正確な場所を決めるのを目的とするドリルガイドについて記述されているが、このドリルガイドは別の靱帯にＰＣＬを配置することにより位置決めを行うもので、骨の形状を利用していない。ＰＣＬは軟組織構造なので、本質的にデータとして不正確である。
【００１９】
米国特許第６，０１９，７６７号及び第５，３００，０７７号では、ドリルガイドの軸をプローブ先端と平行に設置し、このプローブ先端を大腿骨顆部顆間窩の天井部に位置させるという原理の装置について記述されている。つまり、移植片が顆間窩天井部と干渉することが確実に避けられる。従って、大腿骨を基準にして脛骨に開ける開口部の位置が決められる。これは大腿骨のトンネル位置決めには対応していない。
【００２０】
また、米国特許第５，３５０，３８３号ではアーチ形の機構が使用されているが、動く機構を「逆」にすることを試みている。今度も、外科医が目標開孔部をどこにすべきか判断する。
【００２１】
米国特許第５，５２０，６９３号、第６，３５２，５３８号、及び第６，８７８，１５０号では、ドリルガイド本体から突出した突起部を有する装置が提供され、このドリルガイドを骨の縁部に配置することにより、ドリル軸をその縁部から所定の距離に確実に固定するものである。しかしながら、これでは骨の縁部に沿ってどの位置にすればよいかは分からず、単に１つの方向／次元を制御するだけである。外科医は通常、プローブまたは突起部を大腿骨顆間窩の所望の「時刻」位置に配置する。
【００２２】
米国特許第５，６０３，７１６号では、膝内部の人体構造に基づく方向基準を使用してトンネル位置を決定する手段について記述されている。これは脛骨に窩を開ける方法であるが、窩をどこに穿つかについて正確に決定するには一切役立たない。
【００２３】
米国特許第６，２５４，６０４号と第６，２５４，６０５号が提供する装置は米国特許第５，３００，０７７号と類似したものであるが、後者は取り外し可能なガイド棒を追加して前頭面において視覚的に位置決めができるようにしている。この原理はガイド棒を水平に保持した場合、ドリルガイドが好適な方向に脛骨を横切って傾斜するようになっているというものである。これによりトンネルの方向が案内される。
【００２４】
欧州特許第０３８４０９８号による器具の原理は、２つのドリルガイドを両者間の相対位置を固定した状態で１つの器具の中で組み合わせて、膝の「正しい」位置に脛骨トンネルと大腿骨トンネルを形成しようとするものである。これは脛骨の後縁部に渡って位置するフックを有する。左膝または右膝内の傾斜したトンネルに対して大腿骨トンネルガイドが左または右に振れる間、脛骨トンネルは常に正中線状にある。大腿骨トンネルの位置は脛骨上のフックを基準にして決められる。
【００２５】
英国特許第２２６８６８８では、脛骨トンネルの位置決め装置が提供されている。この装置は単純に膝の中に正中面に対してある角度で設置され、プローブが膝蓋腱の片側を通るようになっている。屈曲部があることで、ドリルガイド本体を膝の外部にある斜面で保持しながら、プローブ先端部が正中面に沿って真っ直ぐにすることが可能となっている。
【００２６】
米国特許第４，２５７，４１１号には、骨の上にしっかり締めて固定するのに適したドリルガイドが記述されている。これには人体構造を基準にしてトンネルの位置を決めるような機構は無い。
【００２７】
米国特許第５，１１２，３３７号では、更なる脛骨トンネル位置決め装置について記述されている。これは外科医の判断に基づき、目標先端部を配置することにより骨の開孔位置を決めるものである。これはアーチ形の調整部を有し、トンネルの方向を変えることができる。また、ドリルガイドを、その先端が骨に引っ掛かかるまでスライドさせることもできる。このスライド式ドリルガイドは長さ表示部を有し、外科医が所望のトンネル長さを選択できるようになっている。
【００２８】
米国特許第４，８２３，７８０号、欧州特許第０１６２０２７号、及び米国意匠特許第２８９，４３６号では、空間中での相対位置を固定したトンネルを作成するための装置が提供されている。この装置は膝の中において、その正しい位置を決めるために外科医の判断を必要とし、位置決め機能を有していない。
【００２９】
内視鏡による一重束ＡＣＬ再建に続き、ヨーロッパの外科医による移植トンネル位置についての研究により、ＡＣＬ再建器具の全面的な改良が必要であることが明らかになった。その主たる目的は、骨にトンネルを開ける前の器具の位置決めについての判断する際の主観的要素を抑えることであった［Ｄ・コーン他、ニー・サージ・スポーツ・トラウマトル・アーソロク（Ｋｎｅｅ  Ｓｕｒｇ．  Ｓｐｏｒｔｓ  Ｔｒａｕｍａｔｏｌ．  Ａｒｔｈｒｏｓｃ．）、６号、追補版１、Ｓ１３−Ｓ１５、１９９８年］。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
本発明は臨床において満たされていない２つの要求に対応することを目的とする。その第１は主に移植トンネルの位置決めミスにより頻繁に起こるＡＣＬ再建の失敗であり、第２は従来の内視鏡による膝のＡＣＬ再建の後に残る回転弛緩の後遺症である。
【００３１】
本発明者は大腿骨と脛骨のＡＣＬ接着部の位置と範囲を測定した。これまでに発表された様々な方法を反映した、種々の異なる測定システムを使用した。そのうちの一部の測定法には関節鏡視下手術により関連づけるための修正が施されている。その中には、靱帯全体と各繊維束接着部の両方の中心の測定も含まれる。接着部の位置は器具の位置決めに適した骨特徴点を基準としている。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明は再建される前十字靱帯の接着位置の、骨の接着面における位置決め装置を提供する。この装置は少なくとも１つの骨の基準面の位置決めを行うように構成された位置決め手段と、この基準面に対し接着面上における接着位置を２次元的に決定するように構成された案内手段を備える。
【００３３】
本発明は再建される前十字靱帯の接着位置の、骨の接着面における位置決め方法を更に提供する。この位置決め方法は少なくとも１つの骨の基準面の位置決めを行う工程と、この基準面に対し接着面上における接着位置を２次元的に決定する工程を備える。
【００３４】
本発明の一部の実施形態はＡＣＬのＡＭ束とＰＬ束の接着位置の詳細な解剖学的測定に基づいた新しい器具の構成を提供する。これは一重束法と二重束法の両方において、ＡＣＬ移植再建に有用である。
【００３５】
一重束ＡＣＬ再建術は難しい。二重束法では、４つのトンネルが必要なため、外科的ミスの可能性も増大する。本発明の一部の実施形態は高精度の器具を提供し、これはトンネル位置についての主観的判断を低減または除去することができ、二重束ＡＣＬ再建を容易にする。
【００３６】
本発明は二重束再建術における技術の進歩と部分的に関連している。当然ながら、外科医を正しいトンネル位置に導くことができるような器具の設計を可能にするために、繊維束接着部の位置について理解することは不可欠である。また、本発明は外科用ガイダンス「ナビゲーション」システム用のソフトウェアの開発にも適用される。
【００３７】
膝関節内部の空洞の形状は複雑なため、適切な形状情報を提供することは難しい。解剖用検体での多くの測定結果に基づき、本発明は繊維束接着位置を決めるいくつかの異なるシステムを提供する。特に、これらの測定は骨の解剖学的構造の視覚的に特定可能な特徴に関連している。これが重要であるという理由は、骨の解剖学的構造はＡＣＬ負傷後もわずかに変化するだけであるが、負傷後に手術が遅れた場合、しばしばＡＣＬ自体が消失することがあるからである。従って、これらの測定は骨特徴点上に、または骨特徴点を基準にして位置決めを行う案内器具の設計する上での基礎を提供する。このことは現在利用可能な器具よりも格段に優れた再現性を提供し、トンネル位置についての主観による人的ミスを避ける。
【００３８】
これらの測定データは二重束再建における移植トンネルの位置決めだけでなく、従来の一重束再建術にも有用であると考えられる。大腿骨と脛骨の両方に対するＡＣＬ接着面全体の中心に関する測定データが新しい器具の設計に用いられる。
【００３９】
一実施形態において、本発明は解剖学的測定データと骨特徴点に基づく位置決めの原理を利用する器具を提供する。従来の大腿骨ドリルガイドをこのようにして位置決めするのは一般的なことであるが、それは一方向においてのみのことであり、必要とされる２次元的な位置方法ではない。そのような器具の一つに「オフセットドリルガイド」と呼ばれるものがある。これは大腿骨後部を横切る隆起部に渡って位置するフック状の延長部を有するもので、この器具の本体は隆起部（オフセット）から一定の距離だけ離れた所望のトンネル位置にピンを案内する。しかしながら、この器具は、この隆起部に沿ったどの位置に外科医はガイドを配置すべきかについては制御しない。
【００４０】
脛骨に対して、本発明は更に、膝から後方に伸びる、先端が下方に曲がっているプローブを有する外科用器具を提供する。このことで横断隆起部に渡って配置できるフックができ、ここから脛骨の表面は後十字靱帯ＰＣＬの接着位置に向かって下方に傾斜している。この機構により前後位置、すなわち前面から後面への位置を制御する。そして、内外方向の位置、すなわち左膝前部を見た場合の左右位置は内部脛骨結節と呼ばれる突起した骨棘に対してプローブの側面の位置を決めることにより制御される。こうして、この器具はトンネル位置を脛骨プラトーに渡って２次元で制御する。
【００４１】
大腿骨に対して、更なる実施形態では、横断隆起部の後部に渡って配置され、かつＡＣＬを接着する顆間窩の表面を囲うように延びるプロープを有する器具を提供する。このプローブも２次元的に位置が決まり、顆間窩周辺のトンネル位置を決める際の主観的判断を回避する。
【００４２】
本発明の更なる一態様では、外科医は通常、関節鏡を通して、何が起こっているのかを観察する。提供されるのは拡大像であるが１次元のため、深さ方向の視認性に限界がある。また、このことは肢節、大腿部、すねの全体的な配置と視野との関係がどうなっているかについて外科医が見ることができないことをも意味する。このような状況では、使用している器具が歪んだ方向で使用されてしまう可能性がある。これは特に、器具は通常膝の中に斜め方向に入り、中央に位置する大きい膝蓋腱のいずれか一方を通るためである。このように誤った方向になるのを回避するため、本発明では、この位置決め器具のシャフトに主軸にからずれた部分すなわち屈曲部が設けられ、これにより、「作動」先端部が膝関節内の正しい位置にあれば、外科医は肢節に沿って屈曲部を保持することができる。
【００４３】
本発明の別の態様では、この器具のシャフトは、位置決めを容易にする位置決めロッドを含み、この位置決めロッドを例えば、手足に平行に保持することにより位置決めを行う。
【００４４】
本発明の更なる別の態様では、測定データがあるので、関連する次元における器具のサイズの範囲を、一般大衆に存在する膝のサイズの範囲に合わせて設計することができる。この特徴により、個人の関節の大きさに関わらず正しいトンネル位置の決定を可能にしている。
【発明の効果】
【００４５】
本発明により、上述の臨床において満たされていない２つの要求に対応する位置決め装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明の好適な実施形態を、あくまで一例である添付図面を参照しながら以下に説明する。
【００４７】
図１は脛骨の上面である脛骨プラトーの構造を簡略化して表現した図である。本図は右膝の脛骨プラトーを見下ろしたものであり、人体の前方が図の下方に、後方が上方に、内側が右方に、外側が左方になる。主な関節支持領域は脛骨内側プラトー１と脛骨外側プラトー２とである。腓骨３の頭部は後外側部にある。プラトー１、２は、骨稜（内側脛骨棘突起４と外側脛骨棘突起５）に達するところでは、脛骨の中心に向かう範囲に限定される。溝、すなわち窩６は棘突起４、５の間にある棘突起間窩である。後部において、ＰＣＬは内側プラトー１と外側プラトー２の間の後部接着領域７で接着される。前部において、ＡＣＬは棘突起間窩６の内部の前部接着領域８で接着される。この接続領域８は２つの接続領域に別れることもあり、この場合、別々の繊維束接着部が存在し、１つは前内側部の繊維束接着領域９にあり、１つは後外側部の繊維束接着領域１０にある。棘突起間横走隆起１１は内側棘突起４と外側棘突起５の間を通り、骨の表面で前部斜面と後部斜面が交わる遷移部分を形成する。膝蓋腱１２は脛骨から膝の前部にある膝蓋骨へ垂直に通る強固な組織である。
【００４８】
図２は脛骨近位を前後方向から見た図であり、内側プラトー１と外側プラトー２、内側脛骨棘突起４、外側脛骨棘突起５、ＡＣＬ接着領域８を含む棘突起間窩（「顆間」窩とも呼ばれる）６を示している。棘突起間横走隆起１１は「輪郭」の中央部を形成する。膝蓋腱は遠位で脛骨結節１３に接着するが、本図では省略されている。
【００４９】
図３は中央矢状面で切断した脛骨の断面を示す側面図である。ＰＣＬは後方でＰＣＬ接着領域７に接着し、ＡＣＬは前方でＡＣＬ接着領域８に接着する。ＡＣＬ接着領域とＰＣＬ接着領域の間に棘突起間横走隆起１１がある。内側棘突起４は切断面の向こう側に見えている。脛骨結節１３は前方に突き出ており、膝蓋腱１２は膝蓋骨まで通っている。
【００５０】
ＡＣＬ繊維束接着領域は特定可能な骨特徴点を基準にした測定により位置決めをすることができる。このような骨特徴点は軟組織特徴点に比べ容易に変形せず、器具の使用に対しても変位するようなことが無いという利点があり、例えばＰＣＬからの固定距離を登録する器具に対するような不評もない。骨特徴点を使用する更なる利点は、慢性的にＡＣＬの断裂が起こる場合に、例えＡＣＬの遺残組織が消滅しても、骨特徴点は存続することである。図４は脛骨に対するＡＣＬ接着領域全体の位置、または、一例として図示されているように、前内側部繊維束または後外側部繊維束の位置のいずれかを決めるに使用できる実施可能ないくつかの方法を示している。線４１は後部脛骨横断顆軸であり、脛骨プラトーの最後部を通る線である。これは前側方向４２におけるＡＣＬ位置を決めるデータとして使用することができる。あるいは、または更には、脛骨プラトー縁部の前方データ位置４３から後方への距離４４を測定することにより、ＡＣＬは前方データ位置４３との相対位置に配置できる。好適な方法では、棘突起間横走隆起１１からの前方距離４５によりＡＣＬの位置決めを行う。内外方向の位置は、脛骨プラトーの内外方向の全幅４６を基準に決めることができ、例えば、この全幅に対する内側縁部からの割合４７との関係で決めることができる。あるいは、ＡＣＬ接着位置は膝の中にある特徴点を基準にして決めることもでき、例えば、内側棘突起４からの内外方向寸法４８を使用することができる。内側棘突起４の頂上部を特定するのは難しいので、その急峻な外側の面から外側への距離を測定するのが好ましい。前後方向と内外方向の測定の両方が、脛骨プラトーにおけるＡＣＬ接着位置を決めるのに必要である。
【００５１】
図５、６を参照すると、本発明の第１実施形態に係る脛骨用ドリルガイドは、脛骨プラトー上の所望の位置へＡＣＬ移植トンネルの経路を案内するよう意図されている。一重束再建用の１つのトンネルと二重束再建用の２つのトンネルの案内である。このドリルガイドは、シャフト状のハンドル５２に接続された関節内プローブ５１を備える。別のシャフト状の取り付け部６２はハンドル５２に対し直角に延在し、接続部材６３により互いに接続された２つのドリルガイド５５、５６を支えている。プローブ５１は本体部５１ａを通じて２つのガイド用開孔５３、５４を有する。また、プローブ５１は、その遠位端が約４５度曲げられ、プローブ先端で本体部に対して曲げられて位置決め部６１を形成し、本体部５１ａと位置決め部６１との間のプローブ５１を横切って延在する位置決め溝５１ｂを備える。本体部５１ａと位置決め部６１の下側部により、後述するように、脛骨の棘突起間横走隆起上に位置するよう配置された位置決め面が形成される。この位置決め面は２つの部分から成り、一方は本体部５１ａの下部に形成され、他方は位置決め部６１の下部に形成される。本実施形態では、これらの２つの部分は相互に約４５度を成しているが、３０度から７５度までの角度で良好に機能することが分かっており、６０度以下であることが好ましく、４５度以上がより好ましい。ドリルガイド５５、５６はそれぞれドリルガイド開口を規定する管状であり、ドリルガイド開口は、それぞれプローブ５１のガイド用開孔５３、５４に対応して配置される。
【００５２】
使用中、関節内プローブ５１は通常、膝蓋腱１２の内側の挿入孔を通って膝関節に入るものである。プローブ５１は約４５度でハンドル５２に向かって曲がっており、このプローブを前後方向に保持した場合、ハンドル５２が膝蓋腱１２の側面へ延在するようになっている。プローブ５１を基準にしてハンドル５２の方向を適切に変化させると、他の挿入孔を使用することも可能であり、膝蓋腱の外側、または膝蓋腱を通してもよい。プローブ５１の内側部５１ｃは外科医により図５に示すように内側脛骨棘突起４の外側面に対して位置決めが行われる。このプローブは、位置決め溝５１ｂを横走隆起１１の上部に位置させるため、その曲がった先端部６１が横走隆起１１の後部と噛み合うまで引っ張って前方向の位置決めを行う。このような手法により、プローブ５１は内外方向と前後方向の両方について位置決めが行われる。ドリル位置決め用開孔５３、５４は、ガイドワイヤの先端を受け止めるように配置されているが、このガイドワイヤはドリルガイド５５、５６を通して上方に導かれ、脛骨を通る開孔を開けられるように配置されているので、ＡＣＬ束接着領域９、１０内の正確な位置に現れることになる。この場合の管状ドリルガイド５５、５６は固定された状態でハンドル５２に接続される。但し、これらを調節可能に接続し、ガイドワイヤが脛骨内を貫通する角度を調節できるようにしてもよい。本実施形態の管状ドリルガイド５５、５６は脛骨の前後方向と縦方向の軸に関して、ある複合角で取り付けられている。すなわち、両方の軸に対して、前後方向の軸に対しては内側に典型的には３０度から７０度を向き、そして水平から典型的には４０度から６０度上方を向いた角度である。前内側部ドリルガイド５５、後外側部ドリルガイド５６の典型的な設定を図５、６に示す。
【００５３】
図６に示すドリルガイド５５、５６は、あくまでも一例として、取り付け部６２と接続部材６３を介してハンドル５２とプローブ先端部６１に対して固定状態で接続されている。調節手段により、例えば、ドリルガイド５５、５６は脛骨表面に向かう軸上を移動でき、あるいは尖った先端部を使用して骨に固定することもできる。あるいは、その方向を調節可能とし、ＡＣＬ束接着領域９、１０とガイド用開孔５３、５４の範囲内における脛骨プラトー表面上の適切な位置に必ず管状ガイドの軸を確実に向けさせるような回転機構を用いて、方向を変化させるようにすることもできる。
【００５４】
上記の実施形態の変形例においては、ドリルガイドは一重束再建用に構成される。この場合、プローブ５１のガイド用開孔は１つでよく、ドリルガイドも１つでよい。これらの位置も固定または調節可能とすることができる。
【００５５】
図７、８は右大腿骨遠位の人体構造全体を示す。図７は正中線で切断した大腿骨の断面を示す側面図であり、内側顆は除外されている。図７、８に示される突起した膨らみは内側顆８１と外側顆７１、８２である。大腿骨顆部顆間窩８３は顆８１と８２の間に位置し、大腿骨顆部顆間窩８３の外側壁７２は図７で露出している。ＡＣＬの前内側部繊維束７３と後外側部繊維束７４の接着領域が示されている。ＡＣＬの接着領域全体７３、７４は細長く、大腿骨骨幹部７５の軸方向に対し約３５度から４５度、斜めになっている。図８は大腿骨の端面図であり、外科医から見て膝を９０度曲げた場合である。ＡＣＬ接着部８４は実際の軸方向からでは、はっきり見えにくく、これは顆間窩の外側壁上にある。図８の顆間窩の上部領域は顆間窩の「天井」８５として知られる。これは、正中線断面図で僅かに曲がっている線７６として示され、この線は内外方向のＸ線撮影により、はっきりと見えるもので、「ブルーメンサート（Ｂｌｕｍｅｎｓａａｔ）線」として知られる。顆間窩天井部と大腿骨骨幹部の背面７７の結合部には横走隆起７８が形成され、これは顆間窩８３を通っており、容易にその位置が分かる。この横走隆起７８は、上記の脛骨の棘突起間横走隆起１１に対し使用された方法と同様の方法で、ＡＣＬドリルガイドの位置決めに使用することができる。この横走隆起７８の頂上部分はしばしばオーバーザトップ・ポジションとも呼ばれる。この大腿骨顆部顆間窩の「後部出口」は略半円状であるため、外科医はこの周囲の位置を「時刻」の位置で特定することができる。例えば最上部を１２時の位置というようにである。顆間窩の天井を示す線７６は大腿骨骨幹部７５の軸方向に対し、ある角度にあるので、顆間窩天井部８５は大腿骨端面図において下方に傾斜するように見える。外科医が横走隆起７８から遠位側方向、すなわち図７の左方に向かって動くと、顆間窩天井部８５が上方に向かにつれて時刻位置は不正確になる。このため、代替方法として、天井を示す線７６の傾斜に平行な顆間窩８３を通して見た場合の「時刻」位置を定義する方法がある。ＡＣＬ束の接着位置７３、７４を特定する別の方法は、外側方向から見た大腿骨外側上顆７９後部の円状の外形に円を合わせる工程と、この円をその中心から前後方向と近位遠位方向に案内する工程とを含む。この円の直径を１００％と定義して、接着領域の位置を１００分率で定義するので、様々な膝の大きさに対し標準となる。更なる方法として、顆間窩の側壁に基準グリッドを定義するものがあり、この場合、顆間窩の外側壁を図７ａのような矩形グリッドに分割することにより行われる。そして、この基準グリッドを使用してＡＣＬ接着位置を、顆間窩の天井線７６からの高さと顆間窩天井部に沿った一端からの距離の１００分率で定義する。図７ａに示す例では、矩形グリッドは天井を示す線７６上に定義された上辺と、顆間窩の側壁７２の底部に対する接線となる下辺と、関節軟骨との結合部における側壁７２に対する接線となる近位端と遠位端とにより定義される。この実施形態では、矩形グリッドは４行４列の１６の領域に分割されている。そして、これらの領域には１から１６までの番号が付けられており、最も近位の列の最上部から始まり、この列を下向きに数え、更に次の列を順に下向きに数えていくと、最下部の最も遠位の領域が１６となる。
【００５６】
この骨の形状情報を使用して、どのように大腿骨トンネル用ドリルガイドの位置決めを行えばよいかの一実施例は図９、１０に示す本発明の更なる実施形態に係るドリルガイドにより提供される。この器具は、２つの位置決め面９１ａ、９１ｂを有する屈曲したプローブ先端部９１を有し、この位置決め面は、互いにある角度で交わり、これらが結合するところにある位置決め溝９１ｃを形成する。これにより、顆間窩８３の横走隆起７８上で位置決めを行うように構成された深浅方向の位置決め機構が形成される。プローブ先端部９１に接続される屈曲側方部品１０１は高低方向位置決め機構を形成し、顆間窩外側壁７２と顆間窩天井部８５に対する位置決めを行うように構成されている。このようにしてプローブが形成され、屈曲側方部品１０１の一端には２つのドリルガイド用開孔９３、９４がＡＣＬ接着領域７３、７４の中心に位置するように構成され、この時、位置決め機構は、それぞれに対応する骨の特徴部分に位置している。ハンドル９２は側方部品１０１に取り付けられ、プローブが正しい位置に来た時、大腿骨骨幹部に平行に延在するように構成されている。
【００５７】
使用時には、屈曲したプローブ先端部９１を顆間窩の後部出口の横走隆起７８に接触させる。このような機構は多くの「オフセット」ドリルガイドに共通なものである。但し、これらは顆間窩周辺における位置を制御しないため、外科医は正しい「時刻」位置を主観に頼って判断しなければならない。また、本発明のこの実施形態では、側方部品１０１は顆間窩の外側壁７２周辺にも位置する。これにより、骨の表面におけるドリルガイド用開孔９３、９４の完全な２次元位置が与えられるので、全体で３次元位置が与えられる。
【００５８】
一重束再建用に構成する場合には、プローブは開孔を２つではなく、１つだけ備えればよい。
【００５９】
図１１に示す更なる実施形態では、図９の屈曲したプローブ先端部９１を屈曲した位置決め用延長部１１１に置き換えており、これは大腿骨顆部の背面１１２を覆うように構成され、ハンドル９２を引き寄せることによりドリルガイド用開孔９３、９４が、大腿骨の遠位端から見た時の深浅方向の正しい位置に来るようになっている。更に、ドリルガイド用開孔の高さを制御するために、顆間窩天井部によって位置が決まる屈曲機構１０１を組み込んでもよい。
【００６０】
別の実施形態を示す図１３を参照すると、図１１のハンドル９２を膝の前部から移動させ、代わりにハンドル１３１を屈曲した位置決め用延長部１１１の一端にある屈曲したプローブ先端部１１２に取り付け、プローブが正しい位置に来た時にハンドル１３１が外側方向を向くようになっている。そして、この器具は図１３に示す方法で後外側部の切開部から挿入することができる。これらの設計上の変形例の全てにおいて重要な特徴は、開孔９３、９４により示される目標開孔位置が本来のＡＣＬ接着領域の骨の表面上に２次元的に、すなわち、外科医により認識される深浅方向位置と高低方向において、常に位置決めされることである。
【００６１】
ドリルガイドの関節内部品の正しい配置を容易にするため、脛骨用ハンドル５２と大腿骨用ハンドル９２は、外科医の方向認識を支援するように適合される。移植トンネルは通常、骨の軸に対する複合角、すなわち、前後方向に関する角度差と骨の長手方向である主軸に対して垂直な方向に関する角度差の両方に基づいて開孔される。これは、外科的な処置理由によるもので、脆弱な解剖学的構造部を避け、十分な長さの開孔を確保するためである。脛骨において、このトンネルは通常、ほぼ図５、６に示される方向に外側から内側へ開けられる。すなわち、このトンネルは前内側面上で脛骨に入り、典型的には脛骨プラトーに対し遠位方向に２ｃｍから６ｃｍの位置から約４０度ないし６０度で上方を向いており、トンネルが所望のＡＣＬ接着領域内の中心となるようになっている。大腿骨においても同様な状態になっているが、トンネルを内側から外側へ、または外側から内側へ開けることが可能な点が異なる。内側から外側へ開口する場合、膝は通常、できるだけ曲げ、ガイドワイヤは前内側部の挿入孔から膝蓋腱の傍を通って膝の中に入れられる。そして、ガイドワイヤは膝の中を斜めに横切って目的とする開孔９３、９４に達し、これを通過した後、大腿骨外側顆を貫通し、図９の９５と図１０の１０２に一例として示されるような経路に沿って、通常、大腿部の前外側面上に現れるまで進められる。同様の内側から外側に向けて行う方法では、ガイドワイヤは最初に開けられた脛骨の移植トンネルを通って膝の中を通過する。大腿骨に内側から外側へ開口する場合、外科医は単に手作業でガイドワイヤの先端を開孔９３、９４に通して設置すればよく、ドリルガイドは不要である。逆に、大腿骨に外側から内側へ開口する場合、この器具本体はハンドル９２または１３１から膝の外側面周辺まで通過するように延在する必要がある。ここで、図５、６に示したドリルガイド５５、５６のような管状ガイドまたはバレル状ガイドが必要であり、これにより、ガイドワイヤが所望の移植接着位置７３、７４で膝関節内に現れるまで、固定軸９５、１０２に沿って大腿骨を確実に通過するようにし、その後、膝内部の位置決め部分の開孔９３、９４内を通過させることができる。
【００６２】
この器具の関節内部分の位置決めを膝の中で正しく確実に行うため、前面から膝に挿入するハンドル５２、９２は位置決めを容易にできるようになっている。これは対称性と平行度についての外科医の認識力に依存するものである。一部の実施例では、この器具は位置決め部品、すなわちプローブに取り付けるハンドル６２を備え、膝の曲げ角を９０度に固定して、図６に示すように正中線における矢状面でハンドルが脛骨の長軸方向と平行に保持される時、すなわち、図１４において最もよく分かるように脛骨の真正面にハンドルが来た時、関節内部品５１、６１が正しい方向を向くようになっている。これは特に大腿骨ドリルガイドの位置決め部１０１の「時刻」位置、および図９に示すような再建する靱帯を大腿骨に接着させるためのドリルガイド用開孔９３、９４の高さの制御を容易にする。
【００６３】
図１４に示すような一実施形態では、脛骨ドリルガイドのハンドル５２は屈曲または屈折した部品１４１を含み、これはプローブ先端部が正しい開孔位置にあり、位置決めハンドル６２が脛骨の正中線前方にある時、膝蓋腱１２の周辺すなわち、その片側を通るように構成される。屈曲した部品１４１は３つの角、すなわち屈折部１４２から１４４を含む。同様の構成を使用して大腿骨関節内器具が確実に正しい方向を向くようにすることができ、外側から内側への開孔軸を制御するための大腿骨関節内器具に対して固定されたドリルガイドを伴っても、伴わなくてもよい。
【００６４】
つまり、この実施形態では屈折部を含み、ハンドルは膝蓋腱周辺を通過するようになっている。このハンドルは正中線上に配置され、これを使用して方向の制御／判定ができるようになっている。
【００６５】
この器具が図１３に示すように後外側方向から膝の中に挿入器具されるように構成されている場合、膝の外側面周辺を通って前面に行く接合部品によって、この器具を適合させることができ、前面で、図１４のハンドルと同様な脛骨の軸方向と平行に構成されたハンドルに接合される。
【００６６】
図１５を参照すると、本発明の更なる実施形態は、ドリルガイドの使用する際に外科医を案内するためのコンピュータ制御によるナビゲーションシステムを備える。このシステムは、プローブ１０２とこれに開けられたドリルガイド用開孔１０４、１０６を備えるドリルガイド１００と、図６のガイドと同様な方法でドリルガイド用開孔１０４、１０６と一直線上に支持された２つの管状ガイド１０８、１１０を備える。ドリルガイドのプローブ１０２には、複数の位置決め用マーカー１１２が取り付けられており、位置決めシステム１１４は空間における各位置決め用マーカー１１２の絶対位置、すなわちプローブの位置と方向を検出することができる。これは例えば、反射型マーカーとステレオカメラを使用するブレインラボ（ドイツ）のシステムとすることができる。同様に、骨（大腿骨と脛骨）にマーカー１１３を取り付け、３次元空間でのこれらの位置をコンピュータにより計算できるようにもできる。位置決めシステムはコンピュータ１１６に接続され、更にコンピュータ１１６はディスプレイ１１８に接続されている。コンピュータ１１６には、実際の骨のサンプルに対する計測を基に、あらゆる異なった大腿骨と脛骨のサイズと形状のモデルを定義したデータが保存されている。ディスプレイ１１８に指示が表示され、外科医に指示するように構成されている。
【００６７】
使用にあたり、まず、このシステムは外科医にディスプレイ１１８を通じて、プローブ１０２の先端部１０２ａを、手術される骨上の種々の位置に移動させるよう指示を与える。この指示により、外科医がプローブ先端部１０２ａで触れることのできる骨上の複数の特定容易な位置の確認が行え、あるいは、単に外科医にプローブ先端部１０２ａを骨のある部分の表面上で移動させるよう指示してもよい。プローブを骨上の種々の位置に移動させると、コンピュータ１１６はプローブ先端部１０２ａの種々の位置をモニターし、これを位置データのセットとして保存する。そして、この位置データから、コンピュータ１１６は手術される骨の表面のモデルを形成するように構成されている。このモデルにはＡＣＬ再建における所望の開孔位置を見つけるために使用することができる複数の特徴点が含まれており、この場合、脛骨の棘突起４、５、棘突起間窩６、棘突起間隆起１１、大腿骨の顆８１、８２、顆間窩８３、横走隆起７８の位置を含んでいる。もちろん、プローブにより特定できる骨の表面上の実際の位置が多くなれば、この骨のモデルはより正確になる。
【００６８】
モデルが定義されると、コンピュータは、ドリル開孔部の位置決めに使用する骨特徴部の実際の空間での位置を特定し、それに基づいて実際の空間での所望の開孔位置を決定するように構成されている。これは複数の骨のサンプルに基づく、大腿骨と脛骨上のＡＣＬ接着部の実際の位置に関する保存データを使用して、選択された骨特徴部に鑑みて行われる。この所望の開孔位置と、プローブの形状とプローブのドリルガイド用開孔の位置に関するコンピュータに保存されたデータから、コンピュータ１１６はドリルまたはガイドワイヤを骨上の所望の位置に誘導するように実際の空間におけるドリルガイド１０２の所望の位置を決定する。そして、コンピュータ１１６は画像１２０を生成し、ここにガイド１０２の所望の位置を示すガイド・マーキング１２２という形でのガイド出力と、ガイド１０２の実際の位置を示すガイド位置マーキング１２４を表示する。この場合、２つの画像１２０が同時に生成、表示され、種々の角度から見た骨とプローブ１０２を表示し、外科医がプローブの所望の位置に対するその絶対位置を、より良好に判断できるようになっている。ディスプレイ１１８上の画像を見ることにより、外科医はガイド位置マーキング１２４によりガイド１００が所望の位置となったと示されるまで、ガイド１００を移動させればよい。そして、ガイド１００は開孔作業中、そのまま固定しておくことができる。
【００６９】
このシステムの別の変形例は、骨特徴部だけをデジタル化してドリルガイドの形状特徴はデジタル化しないで使用される追跡マーカー１１２を有する１つのプローブ１００を有するものである。骨の形状情報が決定されている場合、追跡機構の付いたドリルを膝の外側面に配置する。コンピュータ画面上の画像から外科医に指示が与えられ、ドリルが膝内部の接着位置に正しく向くようにさせる。
【００７０】
開孔位置を決めるために選択された特徴部は骨の表面における２次元位置を与えるために選択されている。例えば、上述のように同じ特徴部を脛骨と大腿骨に対して使用して、プローブの物理的位置を提供することができる。但し、当然のことながら、このようなタイプのシステムでは、骨の表面における所望の開孔位置の決定方法は、各特徴点からの２つの距離または角度を使用する場合よりも、非常に複雑になる可能性がある。例えば、理想的な開孔位置は最適化処理により決定することができるが、この場合、骨上の複数の異なる位置からの多くの異なる距離と方向を使用して最適な位置を決定する。但し、このような位置決め方法により、骨の表面上で２次元的に最適な開孔位置を定義することもできる。
【００７１】
更なる実施形態では、骨のモデルはプローブとの接触からではなく、複数の撮像装置を備える撮像システム、例えば、種々の角度から膝関節を撮像するように構成された蛍光透視撮像装置を用いて導出される。これにより、コンピュータによる骨の３次元モデルを形成することができ、このモデルを使用して最適な開孔位置を、故に最適なドリルガイド位置を決定することができる。そして、ガイド・マーキングを画像に重ねて、外科医にドリルガイドがどの位置にあればよいかを知らせることができ、更に現在、使用しているプローブのリアルタイム画像を提供し、これを外科医が観察することによって、いつプローブが所望の位置にあるかを判定することができる。
【００７２】
大腿骨のＡＣＬ接着部の測定
再建されるＡＣＬの接着用開孔部の最適位置を決定するため、死体の膝について多くの測定を行った。その目的は前十字靱帯の大腿骨における接着部の身体構造上の位置を表現することであり、その前内側ＡＭ束と後外側ＰＬ束の両方について、開孔を対応する位置に設定できるようにするためのものであった。多くの異なる測定方法を使用してＡＣＬの接着位置について最大限の情報を得た。
【００７３】
無傷の前十字靱帯を持つ２２体の死体の膝が測定された。両束の大腿骨における接着部を特定し、その特徴が記録された。デジタル写真を撮り、接着部を計測し、大腿骨の長軸に平行な方向と顆間窩天井部に平行な方向とを基準にした時刻位置により接着位置が記述された。両束の中心が、大腿骨後顆部の中心からの高低と深浅で表す方法を用いて、図７ａに示すような基準となるグリッド・システム内における位置に関して測定された。顆間窩天井部と平行な方向から見た時、ＡＭ束の大部分は９時と１１時の間の位置で接着し、ＰＬ束の大部分は８時と９時半の間の位置で接着していた。ＡＭ束は４分割にした場合で常にゾーン１にあり、ＰＬ束は常にゾーン７にあった。大腿骨後顆部の直径を基準にする方法を使用すると、ＡＭ束の中心は好ましくは深浅方向において６０％から７５％の範囲に位置し、高低方向において４５％から６０％の範囲に位置するとよい。ＰＬ束は好ましくは深浅方向において４０％から７０％の範囲に位置し、高低方向において４０％から７０％の範囲に位置するとよい。接着部は大腿骨の長軸方向に対し３７度の方向を向いていた。
【００７４】
脛骨のＡＣＬ接着部の計測
目的は関節鏡によるＡＣＬ再建用の脛骨トンネルの最も適切な配置を導出する測定法を見つけることである。これは膝毎に位置が大きく変動するのを避けるため信頼性のある身体特徴点を基にすべきものである。これを行うには、前方に向かう方向において「オーバーザバック」・ポジション、すなわち棘突起間横走隆起の頂部からの測定と、外側に向かう方向において内側脛骨棘突起の外側面からの測定とをすればよいことが分かった。
【００７５】
５５体の検体を使用して前十字靱帯の接着部を種々の骨特徴点を基準に測定した。後部脛骨軸と、前部脛骨表面と、内側脛骨棘突起の先端とを基準点として使用した場合、測定値のばらつきが大きくなることが分かった。脛骨棘突起間の「オーバーザバック」・ポジションとＡＣＬ接着部の最後部との間で、測定値のばらつきが最も少なかった。また、オーバーザバック特徴点により導出した場合、繊維束の中心に対する値のばらつきも最も少なかった。後外側束の接着部と前内側束の接着部は、それぞれオーバーザバック特徴点の前方８ｍｍから１２ｍｍ、および１２ｍｍから２０ｍｍにあり、内側脛骨棘突起の外側面の外側に向かって３ｍｍから７ｍｍの範囲にあった。膝を伸ばした場合に顆間窩が当たるのを避けるためには、移植トンネルをＡＣＬ脛骨繊維束の後方に配置するとよい。つまり、ＰＬトンネルは顆間横走隆起の前方８ｍｍから１０ｍｍの範囲に、ＡＭトンネルは１４ｍｍから１９ｍｍの範囲にするとよい。後部脛骨軸を基準にした場合、これらの寸法はそれぞれＰＬ束接着部については２４ｍｍから３５ｍｍ、ＡＭ束接着部については３１ｍｍから４４ｍｍとなる。対応するトンネルは後外側トンネルについては２３ｍｍから３４ｍｍ、前内側トンネルについては３０ｍｍから４４ｍｍの範囲にあるとよい。脛骨の後面と「オーバーザバック」・ポジションから繊維束接着部の中心までの距離は、脛骨プラトーの外内方向の幅と前後方向の深さに対し非常に相関関係があり、トンネル位置の中心までの距離とも同様の関係があった。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】脛骨プラトーの上面図である。
【図２】脛骨近位の前後方向の図である。
【図３】脛骨近位の外内方向の断面図である。
【図４】図１の脛骨プラトー上の位置を特定するのに使用する種々の寸法を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る脛骨ドリルガイドの一部を示す。
【図６】図５のドリルガイドの側面図である。
【図７】図７は大腿骨遠位の側面から見た部分断面図である。
【図７ａ】図７ａは、図７と同様の図に大腿骨における靱帯の接着位置を定義するための基準グリッドを重ねたものである。
【図８】図７の大腿骨の端面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るドリルガイドの一部を示す側面図である。
【図１０】図９のドリルガイドの端面図である。
【図１１】本発明の更なる実施形態に係るドリルガイドの一部を示す側面図である。
【図１２】図１１のドリルガイドの上面図である。
【図１３】本発明の更なる実施形態に係るドリルガイドの一部を示す上面図である。
【図１４】本発明の更なる実施形態に係るドリルガイドの上面図である。
【図１５】本発明の更なる実施形態に係るコンピュータ・ガイダンス・システムを示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１    脛骨内側プラトー
２    脛骨外側プラトー
３    腓骨
４    棘突起
５    棘突起
６    棘突起間窩
７    後部接着領域
８    前部接着領域
９    前内側部繊維束接着領域
１０    後外側部繊維束接着領域
１１    棘突起間横走隆起
１２    膝蓋腱
１３    脛骨結節
４１    後部脛骨横断顆軸
４２    ＡＣＬ−後部脛骨横断顆軸間距離
４３    前方データ位置
４４    ＡＣＬ−脛骨プラトー前縁部間距離
４５    ＡＣＬ−隆起１１間距離
４６    脛骨プラトーの内外方向の全幅
４７    全幅４６に対するＡＣＬ−内側縁部間の割合
４８    ＡＣＬ−内側棘突起４間距離
５１    関節内プローブ
５１ａ  本体部
５１ｂ  位置決め溝
５１ｃ  プローブ５１の内側部
５２    ハンドル
５３    ガイド用開孔
５４    ガイド用開孔
５５    ドリルガイド
５６    ドリルガイド
６１    位置決め部
６２    取り付け部
６３    接続部
７１    外側顆
７２    外側壁
７３    前内側部繊維束
７４    後外側部繊維束
７５    大腿骨骨幹部
７６    ブルーメンサート線
７７    大腿骨骨幹部背面
７８    横走隆起
７９    大腿骨外側上顆
８１    内側顆
８２    外側顆
８３    大腿骨顆部顆間窩
８４    ＡＣＬ接着部
８５    顆間窩天井部
８６    横走隆起
９１    プローブ先端部
９１ａ  位置決め面
９１ｂ  位置決め面
９１ｃ  位置決め溝
９２    ハンドル
９３    ドリルガイド用開孔
９４    ドリルガイド用開孔
９５    固定軸
１００    ドリルガイド
１０１    屈曲側方部品
１０２    固定軸
１０２    プローブ
１０２ａ  プローブ先端部
１０４    ドリルガイド用開孔
１０６    ドリルガイド用開孔
１０８    管状ガイド
１１０    管状ガイド
１１１    位置決め用延長部
１１２    プローブ先端部
１１２    位置決め用マーカー
１１３    マーカー
１１４    位置決めシステム
１１６    コンピュータ
１１８    ディスプレイ
１２０    画像
１２２    ガイド・マーキング
１２４    ガイド位置マーキング
１３１    ハンドル
１４１    屈折部品
１４２    屈折部
１４３    屈折部
１４４    屈折部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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