(57)【要約】  医療用インプラントの移植用の骨領域に対して所望の方位に移動可能な医療ツールと、患者の骨領域に対して固定された第１の場所と医療ツール上の第２の場所との間で移行可能な電子方位センサと、を含み、第１の場所において、方位センサは、患者の骨領域の基準方位を記録するように構成され、第２の場所において、方位センサは、基準方位に対する医療ツールの方位を決定するように構成され、基準方位を記録することは、方位センサに対する重力ベクトルを測定することを含む、装置。
2019534136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
医療用インプラントの移植用の骨領域に対して所望の方位に移動可能な医療ツールと、
患者の前記骨領域に対して固定された第１の場所と前記医療ツール上の第２の場所との間で移行可能な電子方位センサと、を含み、
前記第１の場所において、前記電子方位センサは、前記患者の前記骨領域の基準方位を記録するように構成され、前記第２の場所において、前記電子方位センサは、前記基準方位に対する前記医療ツールの方位を決定するように構成され、
前記基準方位を記録することは、
前記電子方位センサに対する重力ベクトルを測定することを含む、装置。
【請求項２】
前記基準方位を記録することはさらに、
前記患者の人体の横断ベクトルを決定することと、
前記決定された重力ベクトルと前記決定された横断ベクトルとに基づいて長手方向ベクトルを決定することと、を含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記横断ベクトルは、前記患者の人体上の２つの左右対称点に対する前記電子方位センサの方位に基づいて決定される請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記人体上の前記２つの左右対称点は左及び右の上前腸骨棘である請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記重力ベクトルは、前記患者が仰臥位または腹臥位にある状態で前記電子方位センサに対して測定される請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記基準方位を記録することはさらに、前記患者が側臥位にある状態で前記電子方位センサに対して前記重力ベクトルを測定することを含み、前記横断ベクトルは、前記患者が側臥位にある状態での前記電子方位センサに対する前記重力ベクトルの測定値に基づいて推定される請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記横断ベクトルは、前記重力ベクトルに対する前記患者の方位の変化に基づいて決定される請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記骨領域は頸骨または大腿骨である請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記基準方位を記録することはさらに、
前記重力ベクトルに対する前記患者の方位の変化に基づいて前記患者の長手方向ベクトルを決定することと、
前記決定された重力ベクトルと前記決定された長手方向ベクトルとに基づいて前記患者の横断ベクトルを決定することと、を含む請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記方位の変化は前記長手方向ベクトルの周りの前記骨領域の回転を含む請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置は第１のマウントを含み、前記第１のマウントは、前記電子方位センサ及び前記骨領域の両方を嵌合させ、前記電子方位センサが前記第１の場所に配置されているときに前記電子方位センサ及び前記骨領域の位置を互いに対して取り外し可能に固定するように構成されている請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置は第２のマウントを含み、前記第２のマウントは、前記電子方位センサ及び前記医療ツールの両方を嵌合させ、前記電子方位センサが前記第２の場所に配置されているときに前記電子方位センサ及び前記医療ツールの位置を互いに対して取り外し可能に固定するように構成されている請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記電子方位センサは、３次元空間における前記基準方位に対する前記医療ツールの方位を決定するように構成された請求項１から１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記電子方位センサは、１つ以上の重力場センサ及び／または１つ以上の加速度計及び／または１つ以上の磁界センサを含む請求項１から１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記電子方位センサは１つ以上のジャイロスコープを含む請求項１から１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記医療ツールの前記決定された相対方位及び／または前記記録された基準方位についての情報を臨床医または他のユーザに与えるように構成された出力装置を含む請求項１から１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記電子方位センサはスマートフォンまたはタブレットコンピュータに含まれる請求項１から１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
寛骨臼カップインパクタを位置決めする方法であって、
患者の骨領域に対して固定された第１の場所に電子方位センサを配置することと、
前記第１の場所に配置された前記電子方位センサを用いて、前記患者の骨領域の基準方位を記録することを、
前記電子方位センサに対する重力ベクトルを測定することと、
前記第１の場所から医療ツール上の第２の場所へ前記電子方位センサを移すことであって、前記医療ツールは、医療用インプラントの移植用の前記患者の骨領域に対して所望の方位に移動可能である、前記移すことと、
前記第２の場所に配置された前記電子方位センサを用いて前記基準方位に対する前記医療ツールの方位を決定することと、によって行うことと、を含む方法。
【請求項１９】
前記基準方位を記録することはさらに、
前記患者の人体の横断ベクトルを決定することと、
前記決定した重力ベクトルと決定した前記横断ベクトルとに基づいて長手方向ベクトルを決定することと、を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記横断ベクトルは、前記第１の場所における前記骨領域に対する前記電子方位センサの方位に基づいて決定される請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記重力ベクトルは前記患者が側臥位にある状態で測定される請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記基準方位を記録することはさらに、前記患者が仰臥位にある状態で前記電子方位センサに対する前記重力ベクトルを測定することを含み、前記横断ベクトルを、前記患者が前記仰臥位にある状態での前記電子方位センサに対する前記重力ベクトルの測定値に基づいて推定する請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記横断ベクトルは前記左及び右の上前腸骨棘と交差する請求項１８から２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記横断ベクトルを前記重力ベクトルに対する前記患者の方位の変化に基づいて決定する請求項１９に記載の装置。
【請求項２５】
前記骨領域は頸骨または大腿骨である請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記基準方位を記録することはさらに、
前記重力ベクトルに対する前記患者の方位の変化に基づいて前記患者の長手方向ベクトルを決定することと、
前記決定した重力ベクトルと前記決定した長手方向ベクトルとに基づいて前記患者の横断ベクトルを決定することと、を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
前記方位の変化は前記長手方向ベクトルの周りの前記骨盤領域の回転を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
寛骨臼カップインパクタの方位を決定する方法であって、
患者の骨領域の基準方位を、前記骨領域に対して固定された第１の場所に配置された電子方位センサを用いて記録することを、
前記電子方位センサに対する重力ベクトルを測定することと、
前記電子方位センサが前記医療ツール上の第２の場所に配置されることが、前記第１の場所から前記第２の場所に移行された後に行われたときに、前記電子方位センサを用いて前記基準方位に対する医療ツールの方位を決定することであって、前記医療ツールは、医療用インプラントの移植用の前記骨領域に対して所望の方位に移動可能である、前記決定することと、によって行うことを含む方法。
【請求項２９】
コンピューティング装置にインストールされたときに、前記コンピューティング装置に請求項２８に記載の方法を実行させるソフトウェア。
【請求項３０】
人体に接続された方位センサの基準方位を決定する方法であって、前記基準方位は前記人体に対するものであり、前記方法は、
前記方位センサを前記人体上の２つの左右対称点と交差する横断ベクトルと位置合わせすることと、
前記人体が仰臥位または腹臥位にある状態で重力ベクトルを前記方位センサによって測定することと、
前記測定した重力ベクトルと前記横断ベクトルとに基づいて、前記方位センサに対する前記人体の長手方向ベクトルを決定することと、を含む方法。
【請求項３１】
前記人体上の前記２つの左右対称点は左及び右の上前腸骨棘を含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
さらに、
前記横断ベクトルと前記重力ベクトルとの間の角度を決定することと、
前記角度が９０度に等しくないと決定したら、前記角度と９０度との間の差に基づいて補正係数を記録することと、を含む請求項３０または３１に記載の方法。
【請求項３３】
人体に接続された方位センサの基準方位を決定する方法であって、前記基準方位は前記人体に対するものであり、前記方法は、
前記人体が仰臥位または腹臥位にある状態で前記方位センサによって重力ベクトルを測定することと、
前記人体をその長手軸の周りに回転させながら前記方位センサを用いて前記方位センサの方位を測定することによって、前記方位センサに対する前記人体の長手方向ベクトルを決定することと、
前記決定した前後方向及び長手方向ベクトルに基づいて、前記方位センサに対する前記人体の横断ベクトル決定することと、を含む方法。
【請求項３４】
さらに、
前記長手方向ベクトルと前記重力ベクトルとの間の角度を決定することと、
前記角度が９０度に等しくないと決定したら、前記角度と９０度との間の差に基づいて補正係数を記録することと、を含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
人体に接続された方位センサの基準方位を決定する方法であって、前記基準方位は前記人体に対するものであり、前記方法は、
前記人体が仰臥位または腹臥位にある状態で、前記方位センサによって重力ベクトルを測定することと、
前記人体が側臥位にある状態で、前記方位センサによって前記重力ベクトルを測定することと、
前記側臥位で測定した前記重力ベクトルに基づいて、前記方位センサに対する前記人体の横断ベクトルを決定することと、
前記決定した重力及び横断ベクトルに基づいて、前記方位センサに対する前記人体の長手方向ベクトルを決定することと、を含む方法。
【請求項３６】
さらに、
前記人体が仰臥位または腹臥位にある状態での前記方位センサに対する前記重力ベクトルと、前記人体が側臥位にある状態での前記方位センサに対する前記重力ベクトルとの間の角度を決定することと、
前記角度が９０度に等しくないと決定したら、前記角度と９０度との間の差に基づいて補正係数を記録することと、を含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
さらに、
側臥位にある前記人体の骨領域を上方からＸ線画像で画像化することと、
前記Ｘ線画像を用いて前記骨領域の矢状傾斜を測定することと、を含む請求項３５または３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記長手方向ベクトル、前記重力ベクトル、及び前記横断ベクトルはすべて実質的に垂直である請求項３０から３７のいずれかに記載の方法。
【請求項３９】
人体に接続された方位センサの基準方位を決定する方法であって、前記基準方位は前記人体に対するものであり、前記方法は、
前記人体が仰臥位または腹臥位にある状態での前記人体上の２つの左右対称点と交差する横断ベクトルと、重力ベクトルとに対する前記方位センサの方位を示す位置合わせデータを受け取ることと、
前記測定した重力ベクトルに基づいて前記方位センサに対する前記人体の前後方向ベクトルを決定することと、
前記測定した重力ベクトルと前記横断ベクトルとに基づいて前記方位センサに対する前記人体の長手方向ベクトルを決定することと、を含む方法。
【請求項４０】
人体に接続された方位センサの基準方位を決定する方法であって、前記基準方位は前記人体に対するものであり、前記方法は、
前記人体が仰臥位または腹臥位にある状態での重力ベクトルと、前記方位センサに対する前記人体の長手方向ベクトルとに対する前記方位センサの方位を示す位置合わせデータを受け取ることと、
前記測定した重力ベクトルに基づいて前記方位センサに対する前記人体の前後方向ベクトルを決定することと、
前記決定した前後方向及び長手方向ベクトルに基づいて、前記方位センサに対する前記人体の横断ベクトル決定することと、を含む方法。
【請求項４１】
人体に接続された方位センサの基準方位を決定する方法であって、前記基準方位は前記人体に対するものであり、前記方法は、
前記人体が仰臥位または腹臥位にある状態での重力ベクトルと、前記人体が側臥位にある状態での前記重力ベクトルとに対する前記方位センサの方位を示す位置合わせデータを受け取ることと、
前記測定した重力ベクトルに基づいて前記方位センサに対する前記人体の前後方向ベクトルを決定することと、
前記側臥位において測定した前記重力ベクトルに基づいて、前記方位センサに対する前記人体の横断ベクトルを決定することと、
前記決定した前後方向及び横断ベクトルに基づいて前記方位センサに対する前記人体の長手方向ベクトルを決定することと、を含む方法。
【請求項４２】
命令が記憶された機械可読媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに請求項２１から４１のいずれか１項に記載の方法を実行させる機械可読媒体。
【請求項４３】
前記方位センサは前記第１の場所にある前記骨領域に固定されるか、または前記方位センサは前記第１の場所にある手術台に固定される請求項１から４２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４４】
前記骨領域は前記患者の骨盤領域を含み、前記医療ツールは寛骨臼カップインパクタを含み、前記医療用インプラントは寛骨臼カップを含む請求項１から４３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４５】
前記第１の場所において、前記電子方位センサはさらに、前記患者の最大後部傾斜と前記患者の最大前方骨盤傾斜との間の差に基づいて患者の骨盤傾斜範囲を測定するように構成された請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
前記測定した骨盤傾斜範囲に基づいて前記骨盤領域に対する前記寛骨臼カップの前捻角及び傾斜角を決定するように構成された処理手段をさらに含む請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記医療ツールは手術用ドリルを含み、前記医療用インプラントは椎弓根ネジまたは浅窩コンポーネントを含む請求項１から４３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４８】
前記骨領域は前記患者の大腿骨または頸骨を含み、前記医療ツールはガイドワイヤまたは手術用ドリルを含み、前記医療用インプラントはＡＣＬ移植片を含む請求項１から４３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４９】
前記医療ツールは千枚通しまたはガイドワイヤを含む請求項１から４３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５０】
股関節形成装置であって、
寛骨臼カップの移植用の患者の骨盤領域に対して所望の方位に移動可能な寛骨臼カップインパクタと、
前記患者の骨盤領域上の第１の場所と前記寛骨臼カップインパクタ上の第２の場所との間で移行可能な電子方位センサと、
前記患者の骨盤の一部と所定の方位で嵌合するように構成された嵌合部品と、を含み、
前記第１の場所において、前記電子方位センサは前記嵌合部品に結合されているかまたは一体化され、また前記患者の骨盤領域の基準方位を記録するように構成され、前記第２の場所において、前記電子方位センサは、前記基準方位に対する前記寛骨臼カップインパクタの方位を決定するように構成されている、股関節形成装置。
【請求項５１】
前記患者の骨盤の前記一部は前記患者の骨盤の寛骨臼を含む請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記電子方位センサは、前記第１の場所と、前記第２の場所と、前記第１の場所とは異なる前記患者の骨盤領域上の第３の場所との間で移行可能である請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記嵌合部品は、前記患者の骨盤の前記一部と実質的に適合するように予め成形されている請求項５０から５２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５４】
前記嵌合部品は付加製造を用いて製造される請求項５０から５３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５５】
前記嵌合部品は前記患者の骨盤の３Ｄスキャンを用いて製造される請求項５０から５４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５６】
寛骨臼カップインパクタを位置決めする方法であって、
嵌合部品を患者の骨盤領域上の第１の場所に配置することであって、前記嵌合部品は、前記第１の場所において前記患者の骨盤領域の一部と嵌合するように構成され、前記嵌合部品には電子方位センサが結合されている、前記配置することと、
前記第１の場所に配置された前記電子方位センサを用いて前記患者の骨盤領域の基準方位を記録することと、
前記電子方位センサを前記第１の場所から寛骨臼カップインパクタ上の第２の場所へ移すことであって、前記寛骨臼カップインパクタは、寛骨臼カップの移植用の前記患者の骨盤領域に対して所望の方位に移動可能である、前記移すことと、
前記第２の場所に配置された前記電子方位センサを用いて、前記基準方位に対する前記寛骨臼カップインパクタの方位を決定することと、を含む方法。
【請求項５７】
前記患者の骨盤の前記一部は前記患者の骨盤の寛骨臼を含む請求項５６に記載の装置。
【請求項５８】
前記電子方位センサを前記第２の場所へ移す前に、前記電子方位センサを前記第１の場所から前記第１の場所とは異なる前記患者の骨盤領域上の第３の場所へ移すことをさらに含む請求項５６に記載の装置。
【請求項５９】
前記嵌合部品は、前記患者の骨盤の前記一部に実質的に適合するように予め成形されている請求項５６から５８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６０】
前記嵌合部品は付加製造を用いて製造される請求項５６から５９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６１】
前記嵌合部品は前記患者の骨盤の３Ｄスキャンを用いて製造される請求項５６から６０のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は手術で用いる位置合わせ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用インプラントを伴う外科的処置では、患者の人体に対するインプラントの方位が、このような処置を成功させるためには重要である可能性がある。
【０００３】
たとえば、股関節形成には股関節を人工装具インプラントと置換することを伴う。人工装具インプラントは、寛骨臼（股関節ソケット）内に配置するようにデザインされた寛骨臼カップを含む異なる部分からなる可能性がある。寛骨臼カップは、寛骨臼カップインパクタを用いて所定の位置に配置される。寛骨臼カップインパクタは一般的に、細長いロッドの一端にカップを有する形を取り、寛骨臼内にカップを挿入して配向するために用いられる。寛骨臼カップが正しく機能して、著しく摩耗することも患者に損傷をもたらすこともないことを確実にするためには、カップを寛骨臼内で正しく配向させて位置決めすることが重要である。
【０００４】
本明細書に含まれる文献、作用、材料、装置、物品などのどの説明も、これらの事柄の一部または全部が、本出願の各請求項の優先日の前に存在していたために、先行技術基準の一部を形成しているかまたは本開示に関連する分野で良く知られた一般知識であったと認めていると理解してはならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の種々の態様によって、外科的処置で用いる装置及び方法であって、患者の人体に対するインプラントの正確な方位がこのような処置の成功にとって重要である外科的処置で用いる装置及び方法が提供される。いくつかの態様は、寛骨臼カップインパクタを用いて寛骨臼カップを患者の骨盤領域の寛骨臼に移植する処置に関する。装置を、寛骨臼カップインパクタ及び／または患者の骨盤領域上にマウントすることができる。この装置は、インパクタ及び骨盤領域の相対的な角変位を検知して、所望の方位への寛骨臼カップインパクタのガイダンスを助けるように構成されている。他の態様は、椎弓根ネジを患者の脊椎骨にねじ込む処置に関する。このような処置にとってネジの傾斜及び前捻は重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様によれば、本開示によって、装置であって、医療用インプラントの移植用の骨領域に対して所望の方位に移動可能な医療ツールと、患者の骨領域に対して固定された第１の場所と医療ツール上の第２の場所との間で移行可能な電子方位センサと、を含み、第１の場所において、方位センサは、患者の骨領域の基準方位を記録するように構成され、第２の場所において、方位センサは、基準方位に対する医療ツールの方位を決定するように構成され、基準方位を記録することは、方位センサに対する重力ベクトルを測定することを含む装置が提供される。
【０００７】
別の態様によれば、本開示によって、寛骨臼カップインパクタを位置決めする方法であって、患者の骨領域に対して固定された第１の場所に電子方位センサを配置することと、第１の場所に配置された電子方位センサを用いて、患者の骨領域の基準方位を記録することを、方位センサに対する重力ベクトルを測定することと、第１の場所から医療ツール上の第２の場所へ電子方位センサを移すことであって、医療ツールは、医療用インプラントの移植用の患者の骨領域に対して所望の方位に移動可能である、移すことと、第２の場所に配置された方位センサを用いて基準方位に対する医療ツールの方位を決定することと、によって行うことと、を含む方法が提供される。
【０００８】
さらに別の態様によれば、本開示によって電子方位センサが提供される。センサは、患者の骨盤領域上の第１の場所から寛骨臼カップインパクタ上の第２の場所に移行可能であり、寛骨臼カップインパクタは、寛骨臼カップの移植用の患者の骨盤領域に対して所望の方位に移動可能である。第１の場所において、方位センサは、患者の骨盤領域の基準方位を記録するように構成され、第２の場所において、方位センサは、基準方位に対する寛骨臼カップインパクタの方位を決定するように構成されている。
【０００９】
別の態様によれば、本開示によって、寛骨臼カップインパクタの方位を決定する方法であって、骨領域に対して固定された第１の場所に配置された電子方位センサを用いて患者の骨領域の基準方位を記録することを、方位センサに対する重力ベクトルを測定することと、電子方位センサが医療ツール上の第２の場所に配置されることが、第１の場所から第２の場所に移行された後に行われたときに、電子方位センサを用いて基準方位に対する医療ツールの方位を決定することであって、医療ツールは、医療用インプラントの移植用の骨領域に対して所望の方位に移動可能である、決定することと、によって行うことを含む方法が提供される。
【００１０】
さらに別の態様によれば、本開示によって、コンピューティング装置にインストールされたときに、コンピューティング装置に直前の態様の方法を実行させるソフトウェアが提供される。
【００１１】
別の態様によれば、本開示によって、人体に接続された方位センサの基準方位を決定する方法であって、基準方位は人体に対するものであり、本方法は、方位センサを人体上の２つの左右対称点と交差する横断ベクトルと位置合わせすることと、人体が仰臥位または腹臥位にある状態で重力ベクトルを方位センサによって測定することと、測定した重力ベクトルと横断ベクトルとに基づいて、方位センサに対する人体の長手方向ベクトルを決定することと、を含む方法が提供される。
【００１２】
さらに別の態様によれば、本開示によって、人体に接続された方位センサの基準方位を決定する方法であって、基準方位は人体に対するものであり、本方法は、人体が仰臥位または腹臥位にある状態で重力ベクトルを方位センサによって測定することと、人体をその長手軸の周りに回転させながらセンサを用いてセンサの方位を測定することによって、方位センサに対する人体の長手方向ベクトルを決定することと、決定した前後方向及び長手方向ベクトルに基づいて、センサに対する人体の横断ベクトルを決定することと、を含む方法が提供される。
【００１３】
別の態様によれば、本開示によって、人体に接続された方位センサの基準方位を決定する方法であって、基準方位は人体に対するものであり、本方法は、人体が仰臥位または腹臥位にある状態で、重力ベクトルを方位センサによって測定することと、人体が側臥位にある状態で、重力ベクトルを方位センサによって測定することと、側臥位で測定した重力ベクトルに基づいて、センサに対する人体の横断ベクトルを決定することと、決定した重力及び横断ベクトルに基づいて、センサに対する人体の長手方向ベクトルを決定することと、を含む方法が提供される。
【００１４】
別の態様によれば、本開示によって、人体に接続された方位センサの基準方位を決定する方法であって、基準方位は人体に対するものであり、本方法は、人体上の２つの左右対称点と交差する横断ベクトルと、人体が仰臥位または腹臥位にある状態での重力ベクトルとに対する方位センサの方位を示す位置合わせデータを受け取ることと、測定した重力ベクトルに基づいて方位センサに対する人体の前後方向ベクトルを決定することと、測定した重力ベクトルと横断ベクトルとに基づいて方位センサに対する人体の長手方向ベクトルを決定することと、を含む方法が提供される。
【００１５】
別の態様によれば、本開示によって、人体に接続された方位センサの基準方位を決定する方法であって、基準方位は人体に対するものであり、本方法は、人体が仰臥位または腹臥位にある状態での重力ベクトルと、センサに対する人体の長手方向ベクトルとに対する方位センサの方位を示す位置合わせデータを受け取ることと、測定した重力ベクトルに基づいてセンサに対する人体の前後方向ベクトルを決定することと、決定した前後方向及び長手方向ベクトルに基づいて、センサに対する人体の横断ベクトルを決定することと、を含む方法が提供される。
【００１６】
別の態様によれば、本開示によって、人体に接続された方位センサの基準方位を決定する方法であって、基準方位は人体に対するものであり、本方法は、人体が仰臥位または腹臥位にある状態での重力ベクトルと、人体が側臥位にある状態での重力ベクトルとに対する方位センサの方位を示す位置合わせデータを受け取ることと、測定した重力ベクトルに基づいてセンサに対する人体の前後方向ベクトルを決定することと、側臥位で測定した重力ベクトルに基づいて、センサに対する人体の横断ベクトルを決定することと、決定した前後方向及び横断ベクトルに基づいてセンサに対する人体の長手方向ベクトルを決定することと、を含む方法が提供される。
【００１７】
別の態様によれば、本開示によって、股関節形成装置であって、寛骨臼カップの移植用の患者の骨盤領域に対して所望の方位に移動可能な寛骨臼カップインパクタと、患者の骨盤領域上の第１の場所と寛骨臼カップインパクタ上の第２の場所との間で移行可能な電子方位センサと、患者の骨盤の一部と所定の方位で嵌合するように構成された嵌合部品と、を含み、第１の場所において、方位センサは嵌合部品に結合されているかまたはこれと一体化され、また患者の骨盤領域の基準方位を記録するように構成され、第２の場所において、方位センサは、基準方位に対する寛骨臼カップインパクタの方位を決定するように構成されている、股関節形成装置が提供される。
【００１８】
別の態様によれば、本開示によって、寛骨臼カップインパクタを位置決めする方法であって、嵌合部品を患者の骨盤領域上の第１の場所に配置することであって、嵌合部品は第１の場所において患者の骨盤領域の一部と嵌合するように構成され、嵌合部品には電子方位センサが結合されている、配置することと、第１の場所に配置された電子方位センサを用いて患者の骨盤領域の基準方位を記録することと、電子方位センサを第１の場所から寛骨臼カップインパクタ上の第２の場所へ移すことであって、寛骨臼カップインパクタは、寛骨臼カップの移植用の患者の骨盤領域に対して所望の方位に移動可能である、移すことと、第２の場所に配置された方位センサを用いて、基準方位に対する寛骨臼カップインパクタの方位を決定することと、を含む方法が提供される。
【００１９】
一実施形態では、方位センサは、取り外し可能な固定手段を介して寛骨臼カップインパクタ上（たとえば、インパクタの柄部の遠位端）にマウントされているかまたはマウントされるように構成されている。装置は、方位センサ及びインパクタの両方を嵌合させて、方位センサ及びインパクタの互いに対する位置を取り外し可能に固定するように構成されたマウントを含んでいてもよい。マウントは、２つのクランプ部分（たとえば、方位センサ及びインパクタにそれぞれクランプするように構成されている）を含んでいてもよい。同様に、方位センサは、取り外し可能な固定手段を介して骨盤領域上にマウントされているかまたはマウントされるように構成されていてもよい。装置は、方位センサ及び骨盤領域の両方を嵌合させて、方位センサ及び骨盤領域の互いに対する位置を取り外し可能に固定するように構成されたマウントを含んでいてもよい。マウントは、２つのクランプ部分（たとえば、方位センサ及び骨盤領域にそれぞれクランプするように構成されている）を含んでいてもよい。全般的に、骨盤領域及びインパクタ上の第１または第２の場所にそれぞれ配置されたときに、方位センサは、骨盤領域またはインパクタに直接接触してもよいしそうでなくてもよい。しかし、方位センサの方位を骨盤領域またはインパクタに対して実質的に固定してもよい。
【００２０】
方位センサを、３次元空間における基準方位に対する寛骨臼カップインパクタの方位を決定するように構成してもよい。寛骨臼カップインパクタの柄部及びシャフトの長手軸の相対方位を決定してもよい。相対方位を、座標系の３つの直交軸の周りの相対回転の度合いとして（たとえば、オイラー角または他のものとして）決定してもよい。基準方位をローカルな座標系に対して与えてもよい。
【００２１】
方位センサは、方位の変化を、たとえば、重力場、磁界、及び／または加速度に基づいて決定してもよい。方位センサは、指定された基準方位に対するインパクタの方位の計算を、骨盤領域上の第１の場所からインパクタ上の第２の場所に移行するときに、またインパクタの任意の以後の動きの間に動くときに、複数の軸の周りの回転度をモニタすることによって行ってもよい。方位センサは、ジャイロスコープ、磁界センサ、加速度計、角度位置センサ、及び／または回転センサ、及び／または１つ以上の他のタイプの運動または絶対位置もしくは相対位置センサのうちの１つ以上を含んでいてもよい。
【００２２】
装置及び／または方位センサは、インパクタの相対方位及び／または臨床医もしくは他のユーザに対して、基準方位についての情報を、たとえば、テキスト、グラフィックス、オーディオ、及び／または触覚フィードバックを介してもたらすように構成された出力装置を含んでいてもよい。出力装置は、たとえば、ディスプレイ、スピーカ、及び／またはバイブレーターを含んでいてもよい。
【００２３】
装置及び／または方位センサは、基準方位及び／または基準方位に対するインパクタの相対方位を決定するように構成されたプロセッサを含んでいてもよい。
【００２４】
装置及び／または方位センサは、臨床医または他のユーザから入力を受け取るように構成された入力装置を含んでいてもよい。入力装置は、１つ以上のボタン、キーボード、タッチ感応スクリーン、音声検出器、または他のものを含んでいてもよい。入力装置は、ユーザからインパクタの所望の方位（たとえば、所望の前捻角及び／または傾斜角）及び／または測定した方位データ（たとえば、測定した前捻角及び／または傾斜角）についての入力を受け取ってもよい。入力装置は、方位センサが骨盤領域上に配置されたときを示す入力をユーザから受け取ってもよい。方位センサが骨盤領域上に配置されたときを示す入力を与えることによって、方位センサによる基準方位の記録をトリガしてもよい。
【００２５】
インパクタの所望の方位は、寛骨臼カップの最適な移植方位に対応してもよい。最適な方位を、たとえば、傾斜（外転）及び／または前捻角によって規定してもよい。所望の方位は、所望の前捻角もしくは所望の傾斜角または前捻角及び傾斜角の所望の組み合わせであってもよい。前捻角及び傾斜角は、解剖学的基準系を用いるか、Ｘ線画像基準系を用いるか、または動作基準系を用いるかに応じて別々に規定することができる。本明細書における説明では、別段の指定がない限り、所望の及び測定した前捻角及び傾斜角を解剖学的基準系について規定する。しかしながら、説明した技術は、この基準系に対して規定した角度のみを用いることには限定されない。
【００２６】
インパクタの所望の方位は、患者の生体構造及び外科医の選好を含む手術の状況に依存してもよい。通常の所望の前捻角は約２０°であり、通常の所望の傾斜角は約４５°である。しかしながら、所望の前捻は、たとえば−３５°〜６０°または０°〜４０°のどこでもよく、所望の傾斜は、たとえば２５°〜６０°または３５°〜５０のどこでもよい。
【００２７】
一実施形態では、方位センサ、プロセッサ、入力装置、及び出力装置のいずれか１つ以上が、単一の電子装置（たとえば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、または同様のもの）に含まれていてもよい。電子装置は、これらの要素のうちの１つ以上を制御するように構成されたソフトウェアプログラムまたはソフトウェア「アプリ」を実行してもよい。
【００２８】
前述したように、電子方位センサを用いて寛骨臼カップインパクタの方位を決定することができるが、電子方位センサを用いて手術中の骨盤領域における方位の変化をモニタしてもよい。
【００２９】
詳細には、一態様によれば、本開示によって、患者の骨盤領域上に配置可能な電子方位センサを含む股関節形成装置であって、方位センサは、患者の骨盤領域の基準方位を記録して、その後に基準方位に対する骨盤領域の方位の変化をモニタするように構成されている股関節形成装置が提供される。
【００３０】
別の態様によれば、本開示によって、手術中の骨盤領域の方位の変化をモニタする方法であって、患者の骨盤領域上に電子方位センサを配置して、電子方位センサを用いて患者の骨盤領域の基準方位を記録することと、方位センサを用いて、基準方位に対する骨盤領域の方位の変化をモニタすることと、を含む方法が提供される。
【００３１】
さらに別の態様によれば、本開示によって電子方位センサが提供される。センサは患者の骨盤領域上に配置可能であり、そこではセンサは患者の骨盤領域の基準方位を記録して基準方位に対する骨盤領域の方位の変化をモニタするように構成される。
【００３２】
別の態様によれば、本開示によって、手術中の骨盤領域の方位の変化をモニタする方法であって、患者の骨盤領域上に配置された電子方位センサを用いて患者の骨盤領域の基準方位を記録することと、基準方位に対する骨盤領域の方位の変化をモニタすることと、を含む方法が提供される。
【００３３】
さらに別の態様によれば、本開示によって、コンピューティング装置にインストールされたときに、コンピューティング装置に直前の態様の方法を実行させるソフトウェアが提供される。
【００３４】
方位センサを、以前の態様に対して前述したように構成してもよい。装置及び／または方位センサは、以前の態様に対して前述したように、出力装置及び／または入力装置を含んでいてもよい。
【００３５】
骨盤領域の方位の変化のモニタリングを、以前の態様に対して記載したような寛骨臼カップインパクタの方位を決定することとは独立に、またはそれとともに用いてもよい。
【００３６】
全般的に、骨盤領域は手術の間に動く可能性があり、これによって、骨盤領域の基準方位に対して寛骨臼カップインパクタの方位を決定する処置に誤差が持ち込まれる可能性がある。実際には、骨盤領域が動くと、記録した基準方位が不正確となる可能性がある。骨盤領域の方位の変化をモニタすることによって、補正を適用することができる。一実施形態では、方位センサを骨盤領域上に配置して、別の方位センサを、骨盤領域の基準方位を記録した後に、寛骨臼カップインパクタ上に配置する。骨盤領域上に配置された方位センサは、寛骨臼カップインパクタ上に配置された方位センサと、たとえば無線でまたは他の方法で通信して、骨盤領域の方位の変化についての情報をもたらして、記録した基準方位を補正することができるように構成されている。補正は実質的に「リアルタイム」で行ってもよい。
【００３７】
また本開示の他の種々の態様によって、股関節形成で用いる装置及び方法であって、寛骨臼カップインパクタを用いて患者の骨盤領域の寛骨臼に寛骨臼カップを移植する装置及び方法が提供される。画像取込装置を、寛骨臼カップインパクタ及び患者の骨盤領域の一方にマウントすることができる。画像取込装置は、寛骨臼カップインパクタ及び骨盤領域の他方の画像を取り込むように構成されている。画像はディスプレイ上に示すことができ、また１つ以上の印（たとえば、マーカー）を含むことができる。画像内の１つ以上の印の観察を通して、寛骨臼カップインパクタを所望の方位にガイドすることができる。
【００３８】
一態様によれば、本開示によって、股関節形成装置であって、寛骨臼カップインパクタ及び患者の骨盤領域の一方にマウントされるように構成された画像取込装置であって、寛骨臼カップインパクタは、寛骨臼カップの移植用の患者の骨盤領域に対して所望の方位に移動可能であり、画像取込装置は、寛骨臼カップインパクタ及び患者の骨盤領域の他方の画像、たとえば寛骨臼カップインパクタ及び骨盤領域のその他方に位置する１つ以上の第１のマーカー、を取り込むように構成されている、画像取込装置と、画像取込装置に接続されたディスプレイ装置であって、画像取込装置から取り込まれた画像を表示するように構成されたディスプレイ装置と、プロセッサであって、ディスプレイ装置が表示する画像内に１つ以上の第２のマーカーの重ね合わせを生じさせて、表示画像内に示された第１のマーカーのうちの１つ以上が、表示画像内で重ね合わされた第２のマーカーのうちの１つ以上と実質的に位置合わせされたときに、寛骨臼カップインパクタが所望の方位に配向されるように構成されたプロセッサと、を含む股関節形成装置が提供される。
【００３９】
別の態様によれば、本開示によって、寛骨臼カップインパクタを位置決めする方法であって、寛骨臼カップインパクタ及び患者の骨盤領域の一方に画像取込装置をマウントすることであって、寛骨臼カップインパクタは、寛骨臼カップの移植用の患者の骨盤領域に対して所望の方位に移動可能である、マウントすることと、画像取込装置を用いて、寛骨臼カップインパクタ及び患者の骨盤領域の他方の画像（寛骨臼カップインパクタ及び骨盤領域のその他方に位置する１つ以上の第１のマーカーを含む）を取り込むことと、画像取込装置から取り込まれた画像を、画像取込装置に接続されたディスプレイ装置上に表示することと、ディスプレイ装置が表示する画像内で１つ以上の第２のマーカーを重ね合わせて、表示画像内に示された第１のマーカーのうちの１つ以上が、表示画像内で重ね合わされた第２のマーカーのうちの１つ以上と実質的に位置合わせされたときに、寛骨臼カップインパクタが所望の方位に配向されるようにすることと、を含む方法が提供される。
【００４０】
一実施形態では、画像取込装置は、寛骨臼カップインパクタ上にマウントされているかまたはマウントされるように構成され、また画像取込装置は、患者の骨盤領域の画像（たとえば、患者の骨盤領域に位置する１つ以上の第１のマーカー）を取り込むように構成されている。装置は、画像取込装置及びインパクタの両方を嵌合させて、画像取込装置及びインパクタの互いに対する位置を取り外し可能に固定するように構成されたマウントを含んでいてもよい。マウントは、たとえば、画像取込装置及びインパクタにそれぞれクランプするように構成された２つのクランプ部分を含んでいてもよい。
【００４１】
この実施形態では、１つ以上の第１のマーカーは１つ以上の解剖学的ランドマークを含んでいてもよい。たとえば、１つ以上の解剖学的ランドマークは上前腸骨棘の一方または両方を含んでいてもよい。一実施形態では、１つ以上の第１のマーカーは、上前腸骨棘間を延びるベクトル線を含んでいる。ベクトル線は上前腸骨棘間の想像線であってもよいし、または患者の骨盤領域上に引かれたラインであってもよい。代替的に、ベクトル線は、骨盤に接続されるかまたは隣接して位置するマーカー要素（たとえば、ロッド、バール、または他の装置）の縁部、チャネル、または視覚的特徴上に引かれるかまたはそれらによって与えられるラインであってもよい。
【００４２】
装置は傾斜センサを含んでいてもよい。傾斜センサを、寛骨臼カップインパクタ及び／または画像取込装置に対して固定してもよい。インパクタ及び／または画像取込装置の傾斜を、画像取込装置が動いたときに、たとえば、寛骨臼カップインパクタを動かした結果として、決定することができる。傾斜を、たとえば、水平面に対して測定してもよい。
【００４３】
ディスプレイ装置、プロセッサ、及び傾斜センサのいずれか１つ以上に加えて、画像取込装置を、単一の電子装置（たとえばスマートフォン、タブレットコンピュータ、または同様のもの）に含めてもよい。電子装置は、本開示の装置及び方法によりディスプレイ装置、プロセッサ及び／または傾斜センサを制御するように構成されたソフトウェアプログラムまたはソフトウェア「アプリ」を実行してもよい。
【００４４】
装置のマウントを、電子装置及びインパクタの両方を嵌合させて、電子装置及びインパクタの互いに対する位置を取り外し可能に固定するように構成してもよい。マウントは、２つのクランプ部分（たとえば、電子装置及びインパクタにそれぞれクランプするように構成されている）を含んでいてもよい。
【００４５】
インパクタの所望の方位は、寛骨臼カップの最適な移植方位に対応してもよい。最適な方位を、たとえば、傾斜角（外転）及び／または前捻によって規定することができる。所望の方位は、所望の前捻角もしくは所望の傾斜角または前捻角及び傾斜角の所望の組み合わせであってもよい。
【００４６】
プロセッサは、インパクタに関する方位データを受け取るように構成してもよい。方位データは、インパクタの所望の方位（たとえば、所望の前捻角及び／または傾斜角）、及び／または測定した方位データ（たとえば、測定した前捻角及び／または傾斜角）を含んでいてもよい。受け取った方位データに基づいて、プロセッサは、画像内に表示された１つ以上の第２のマーカーに対する適切な位置及び／または方位を決定してもよい。通常の所望の前捻角は約２０°であり、通常の所望の傾斜角は約４５°である。しかしながら、患者の生体構造及び外科医の選好を含む状況に応じて、所望の前捻は０°〜４０°または−３５°〜６０°のどこでもよく、所望の傾斜は３５°〜５０または２５°〜６０°のどこでもよい。
【００４７】
一態様によれば、本開示によって、股関節形成処置における寛骨臼カップインパクタの位置決めをガイドする方法であって、寛骨臼カップインパクタ及び患者の骨盤領域の一方にマウントされるように構成された画像取込装置であって、寛骨臼カップインパクタは、寛骨臼カップの移植用の患者の骨盤領域に対して所望の方位に移動可能であり、画像取込装置は、寛骨臼カップインパクタ及び患者の骨盤領域の他方の画像、たとえば寛骨臼カップインパクタ及び骨盤領域のその他方に位置する１つ以上の第１のマーカー、を取り込むように構成されている、画像取込装置と、画像取込装置に接続されたディスプレイ装置であって、画像取込装置から取り込まれた画像を表示するように構成されたディスプレイ装置と、プロセッサであって、ディスプレイ装置が表示する画像内に１つ以上の第２のマーカーの重ね合わせを生じさせて、表示画像内に示された第１のマーカーのうちの１つ以上が、表示画像内で重ね合わされた第２のマーカーのうちの１つ以上と実質的に位置合わせされたときに、寛骨臼カップインパクタが所望の方位に配向されるように構成されたプロセッサと、を含む股関節形成装置とともに用いることに適応され、本方法は、寛骨臼カップインパクタの所望の方位角度と寛骨臼カップインパクタの測定した方位角度とのデータを含む受け取った方位データに基づいて、ディスプレイ装置が表示する画像内で重ね合わせるべき１つ以上の第２のマーカーに対する位置及び方位を決定すること、を含む方法が提供される。
【００４８】
一実施形態では、受け取った方位データは、寛骨臼カップインパクタの所望の前捻角とインパクタの測定した傾斜角とを含んでいる。別の実施形態では、受け取った方位データは、寛骨臼カップインパクタの所望の傾斜角とインパクタの測定した前捻角とを含んでいる。別の実施形態では、受け取った方位データは、寛骨臼カップインパクタの所望の前捻角及び傾斜角と、インパクタの測定した前捻角及び傾斜角とを含んでいる。
【００４９】
一実施形態では、測定した角度のうちの１つ以上を、少なくとも部分的に特徴認識プロセスを通して取得してもよい。たとえば、画像内の第１のマーカーのうちの１つ以上の位置決めを決定することによって、寛骨臼カップインパクタの前捻角及び傾斜角の１つ以上を測定してもよい。
【００５０】
それに加えてまたはその代わりに、測定した方位角度を少なくとも部分的に傾斜センサによって取得することを、特に傾斜センサがインパクタに対する所定の位置に固定されたときに行ってもよい。傾斜センサは重力場を参照して傾斜を決定し得るため、傾斜センサがインパクタに対して測定した前捻角を与えるかまたは測定した傾斜角を与えるかは、手術中の患者の方位（たとえば、仰臥位または横方向横臥位にあるか否か）に依存する可能性がある。
【００５１】
一実施形態では、傾斜センサは前捻角及び傾斜角のうちの一方の測定値を与えてもよい。測定値をディスプレイ上（または異なるディスプレイ上）に示して継続的に更新することができる。このことから、第２のマーカーを用いて、前捻角及び傾斜角のうちの他方に対するインパクタの配向のみをガイドしてもよい。したがって、外科医はインパクタの配向を、単純に傾斜センサからの表示測定値の変化を観察してそれに応じてインパクタを動かすことによって所望の前捻角及び所望の傾斜角のうちの一方を有するように行ってもよいし、また外科医はインパクタの配向を、表示画像内に示された第１のマーカーのうちの１つ以上を、表示画像内で重ね合わされた第２のマーカーのうちの１つ以上と位置合わせすることによって、所望の前捻角及び所望の傾斜角の他方を有するように行ってもよい。
【００５２】
１つ以上の第２のマーカーに対する位置及び／または方位を決定するステップを、プロセッサが行ってもよい。
【００５３】
一態様では、本開示によって、先行する態様の方法をプロセッサに実行させるソフトウェアが提供される。ソフトウェアは、プロセッサを含む電子装置上にインストールされたときに、先行する態様の方法をプロセッサに実行させてもよい。
【００５４】
示したように、プロセッサを電子装置（たとえば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、パーソナルコンピュータ、または他のもの）に含めてもよい。電子装置は、前述した装置の他の特徴（たとえば画像取込装置、表示装置、及び／または傾斜センサ）を含んでいてもよい。ソフトウェアは、アプリケーションソフトウェア（たとえば、「アプリ」）という形を取ってもよい。アプリケーションソフトウェアは、メディアライブラリ（たとえば、ｉＴｕｎｅｓ（登録商標）またはＡｎｄｒｏｉｄ（登録商標）メディアライブラリ、または他のもの）からダウンロード可能であってもよい。
【００５５】
それにもかかわらず、より全般的に、本明細書で開示したプロセッサまたは処理装置は、装置の１つ以上のコンポーネントを制御するための多くの制御または処理モジュールを含んでいてもよく、また所望の角度データ、測定した角度データ、方位データ、及び／または患者データなどを記憶するための１つ以上の記憶要素を含んでいてもよいことが理解される。モジュール及び記憶要素は１つ以上の処理装置及び１つ以上のデータ記憶装置を用いて実施することができる。モジュール及び／または記憶装置は、１つの場所にあってもよいし、または複数の場所に渡って分散して１つ以上の通信リンクによって相互接続してもよい。処理装置としては、タブレット、スマートフォン、ラップトップコンピュータ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、及び他のタイプの電子装置（たとえば、本開示による方法を行うために特に製造されたシステム）を挙げてもよい。
【００５６】
さらに、処理モジュールを、コンピュータプログラム、またはプログラム命令を含むプログラムコードによって実施することができる。コンピュータプログラム命令は、説明したステップをプロセッサに実行させるように動作可能であるソースコード、オブジェクトコード、マシンコード、または任意の他の記憶データを含むことができる。コンピュータプログラムは、任意の形態のプログラミング言語（たとえば、コンパイルまたはインタープリットされた言語）で書き込むことができ、また任意の形態で（たとえば、スタンドアロンプログラムとして、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、もしくは他のユニットであってコンピューティング環境で用いるのに適したものとして）実施することができる。データ記憶装置（複数可）としては、好適なコンピュータ可読媒体、たとえば揮発性（たとえば、ＲＡＭ）及び／または不揮発性（たとえば、ＲＯＭ、ディスク）メモリ、または他のものを挙げてもよい。
【００５７】
プロセッサを、受け取った方位データに応じて、ディスプレイ装置が表示する画像内で重ね合わされた１つ以上の第２のマーカーの方位を調整するように構成してもよい。たとえば、プロセッサを、測定した方位データに応じて、ディスプレイ装置が表示する画像内で重ね合わされた１つ以上の第２のマーカーの方位を継続的に調整するように構成してもよい。１つ以上の第２のマーカーはラインを含んでいてもよく、ラインの方位（表示画像の全部または一部に渡ってラインが延びる角度）を調整してもよい。代替的な実施形態において、１つ以上の第２のマーカーは、ドット、形状、段階的なシェーディング及び／または着色などを含んでいてもよい。
【００５８】
ディスプレイ装置が表示する画像内で重ね合わされる１つ以上の第２のマーカーの方位は、少なくとも部分的に、それらが重ね合わされる画像内の位置に依存してもよい。たとえば、第２のマーカーのうちの１つを、画像の下部領域（下部領域は、画像取込装置の視野の下方部分または角度に対して生成された画像部分に対応する）の方に重ね合わせる場合、その第２のマーカーの配向を、第２のマーカーのうちの１つを画像の上部領域（上部領域は、画像取込装置の視野の上方部分または角度に対して生成された画像部分に対応する）の方に重ね合わせるときの方位とは異なるものとするように、プロセッサを構成することができる。プロセッサを、画像の異なる位置（たとえば、画像取込装置の視野の中心（０°）軸から異なる距離にある）に対して、その位置で重ね合わせるべき第２のマーカーに対する適切な方位を、所望の及び測定した前捻角及び／または傾斜角に応じて、継続的に決定するように構成してもよい。全般的に、このアプローチでは次のことを認めている。すなわち、画像取込装置の視野は、画像取込装置が取り込んだ画像内に見られる物品の角度範囲（したがって方位）を必然的にカバーし、画像取込装置がマウントされるインパクタに対して、カメラの視野内でこれらの物品が配置される場所に部分的に依存する。プロセッサは、第２のマーカーを重ね合わせるべき画像内の複数の位置に対して複数の異なる第２のマーカー方位角度を決定するように構成してもよく、またプロセッサを、それに応じて画像内で複数の第２のマーカーを重ね合わせるように構成してもよい。
【００５９】
一実施形態では、患者は仰臥位にある。画像取込装置及び傾斜センサをインパクタ上にマウントする。傾斜センサは、インパクタの前捻角を測定して、測定した前捻角をプロセッサに継続的に与えるように構成されている。またプロセッサは、インパクタの所望の傾斜角に関して、データ入力を受け取るように構成されているかまたは予めプログラムされている。継続的に測定した前捻角及び所望の傾斜角に部分的に基づいて、プロセッサは、画像上に重ね合わせるべき複数の第２のマーカーの各１つの適切な方位を、画像内の異なる位置（たとえば、画像取込装置の視野の中心軸からの画像内の異なる距離）に対して継続的に決定するように構成され、またプロセッサは、それに応じて画像内で第２のマーカーを重ね合わせるように構成されている。第２のマーカーに対する適切な方位はインパクタの傾斜（測定した前捻）に応じて変化するため、画像内の第２のマーカーの方位は、外科医がインパクタを動かすときに実質的に「リアルタイム」で変化してもよい。一方で、プロセッサは、測定した前捻角をディスプレイ上に示し、測定した前捻角が変化したときにディスプレイを継続的に更新するように構成されている。
【００６０】
この実施形態では、画像内で可視の少なくとも１つの第１のマーカーが、その最も近い第２のマーカーまたは第２のマーカー（複数）と実質的に位置合わせされたときに、インパクタは実質的に所望の傾斜角で配向される。同時に、所望の前捻角を、ディスプレイ上に示された測定した前捻角を観察し、それに応じてインパクタを動かすことによって実現することができる。
【００６１】
代替的な実施形態では、患者は横方向横臥位にある。画像取込装置及び傾斜センサはインパクタにマウント／固定されている。したがって、先行する実施形態とは対照的に、傾斜センサは、インパクタの傾斜角を測定して、測定した傾斜角をプロセッサに継続的に与えるように構成されている。またプロセッサは、インパクタの所望の前捻角に関して、データ入力を受け取るように構成されているかまたは予めプログラムされている。継続的に測定した傾斜角及び所望の前捻角に部分的に基づいて、プロセッサは、画像上に重ね合わせるべき複数の第２のマーカーの各１つの適切な方位を、画像内の異なる位置（たとえば、画像取込装置の視野の中心軸からの画像内の異なる距離）に対して継続的に決定するように構成され、またプロセッサは、それに応じて画像内で第２のマーカーを重ね合わせるように構成されている。第２のマーカーに対する適切な方位は、インパクタの傾斜（測定した傾斜）に応じて変化するため、画像内の第２のマーカーの方位は、外科医がインパクタを動かすときに実質的に「リアルタイム」で変化してもよい。一方で、プロセッサは、測定した傾斜角をディスプレイ上に示し、測定した傾斜角が変化するときにディスプレイを継続的に更新するように構成されている。
【００６２】
この実施形態では、画像内で可視の少なくとも１つの第１のマーカーが、その最も近い第２のマーカーまたは第２のマーカー（複数）と実質的に位置合わせされたときに、インパクタは実質的に所望の前捻角で配向される。同時に、所望の傾斜角を、ディスプレイ上に示された測定した傾斜角を観察し、それに応じてインパクタを動かすことによって実現することができる。
【００６３】
代替的な実施形態では、画像取込装置は、骨盤領域（たとえば、骨盤骨）上にマウントされているかまたはマウントされるように構成されており、また画像取込装置は、寛骨臼カップインパクタの画像（たとえば、寛骨臼カップインパクタ上に位置する１つ以上の第１のマーカー）を取り込むように構成されている。装置は、画像取込装置及び骨盤領域の両方を嵌合させて、画像取込装置及び骨盤領域の位置を取り外し可能に固定するように構成されたマウントを含んでいてもよい。マウントは、２つのクランプ部分（画像取込装置及び骨盤領域にそれぞれクランプするように構成されている）を含んでいてもよい。
【００６４】
この実施形態では、１つ以上の第１のマーカーは、寛骨臼カップインパクタの１つ以上の特徴部及び／または寛骨臼カップインパクタに取り付けられた１つ以上のナビゲーション要素を含んでいてもよい。たとえば、インパクタは概ね細長くてもよく、長手軸を規定してもよい。１つ以上の第１のマーカーは、長手軸に沿って延びるベクトル線を含んでいてもよい。ベクトル線は想像線、インパクタ上に引かれたライン、または縁部によって与えられるライン、インパクタのチャネルもしくは他の視覚的特徴であってもよい。それに加えてまたはその代わりに、他のタイプのマーカーを用いてもよい。たとえば、１つ以上の円、部分円、楕円、部分楕円、球体、または他の形状を、インパクタに対する固定位置に与えてもよい。複数の第１のマーカーを与える場合、たとえば、インパクタの長手軸に沿った異なる距離にマーカーを位置決めしてもよい。
【００６５】
この実施形態は、前捻角及び傾斜角の一方を継続的に決定するために傾斜センサを利用してもよいという点で、前述した実施形態のうちの１つ以上と異なっていてもよい。特に、画像取込装置及び傾斜センサが一体化されて単一装置になっているとき、画像取込装置は骨盤領域（インパクタを動かすときに重力場に対して実質的に静止したままである）にマウントされているため、傾斜センサはインパクタの前捻または傾斜の変化のモニタリングには利用できない場合がある。それにもかかわらず、手術の前、最中、及び／または後に骨盤の方位を決定するために、位置合わせツールとして傾斜センサを用いてもよい。
【００６６】
校正手順を用いて、表示画像上に重ね合わせるべき１または第２のマーカーに対する適切な位置を決定して、表示画像内に示された第１のマーカーのうちの１つ以上が、表示画像内で重ね合わされた第２のマーカーのうちの１つ以上と実質的に位置合わせされたときに、寛骨臼カップインパクタが所望の方位に配向されるようにしてもよい。校正手順を行って、画像取込装置に対するインパクタの旋回点、インパクタの長さ、及び／またはインパクタ上での１つ以上のマーカーの位置を概ね決定してもよい。これらの詳細に基づいて、プロセッサは、インパクタを所望の方位に位置決めすることをガイドするために、１つ以上の第２のマーカーを画像内のどこに重ね合わせるべきかを決定してもよい。
【００６７】
校正手順を、インパクタ及び寛骨臼カップが骨盤領域の股関節ソケット内で嵌合された状態で行ってもよく、及び／または骨盤領域から遠くで行ってもよい。
【００６８】
校正手順の間、プロセッサは、画像上に１つ以上の第３のマーカーを重ね合わせてもよい。第３のマーカーは、校正手順の間に第１のマーカーのうちの１つ以上を配置すべき１つ以上の位置を示す。それに応じて位置決めするとき、プロセッサにさらなる情報を与えるようにユーザ行為が必要であってもよい。たとえば、第１のマーカーのうちの１つが第３のマーカーのうちの１つと位置合わせされたときに、ユーザは、ディスプレイ上で、第１のマーカーのうちの異なる１つの場所及び／またはインパクタのシャフトの場所を特定する必要があってもよい。特定は、ディスプレイにタッチすることによって（タッチスクリーンディスプレイを用いている場合）または画像内で可視カーソルを動かして「クリックする」ことによって、行ってもよい。この第３のマーカーとの位置合わせプロセスと以後の場所の特定とを複数回（たとえば、２回、３回、４回、またはそれ以上の回数）繰り返してもよいが、１つ以上の第３のマーカーを各場合の画像内で別々に配置する。
【００６９】
いくつかの実施形態では、第２のマーカーを画像上に重ね合わせなくてもよく、他のタイプの印を用いてもよい。インパクタの前捻角及び傾斜角の両方を表す印を、ディスプレイ上で実質的に「リアルタイム」で移動させて、たとえば、表示角度に対する変化の観測に基づいて、外科医がインパクタを所望の方位に動かすことができてもよい。
【００７０】
このことから、一態様によれば、本開示によって、股関節形成装置であって、寛骨臼カップインパクタ及び患者の骨盤領域の一方にマウントされるように構成された画像取込装置であって、寛骨臼カップインパクタは、寛骨臼カップの移植用の患者の骨盤領域に対して所望の方位に移動可能であり、画像取込装置は、寛骨臼カップインパクタ及び患者の骨盤領域の他方の画像、たとえば寛骨臼カップインパクタ及び骨盤領域のその他方に位置する１つ以上の第１のマーカー、を取り込むように構成されている、画像取込装置と、画像取込装置に接続されたディスプレイ装置であって、画像取込装置から取り込まれた画像を表示するように構成されたディスプレイ装置と、寛骨臼カップインパクタを所望の方位にガイドするために、ディスプレイ装置が表示する画像内に１つ以上の印を与えるように構成されたプロセッサと、を含む股関節形成装置が提供される。
【００７１】
別の態様によれば、本開示によって、寛骨臼カップインパクタを位置決めする方法であって、寛骨臼カップインパクタ及び患者の骨盤領域の一方に画像取込装置をマウントすることであって、寛骨臼カップインパクタは、寛骨臼カップの移植用の患者の骨盤領域に対して所望の方位に移動可能である、マウントすることと、画像取込装置を用いて、寛骨臼カップインパクタ及び患者の骨盤領域の他方の画像（寛骨臼カップインパクタ及び骨盤領域のその他方に位置する１つ以上の第１のマーカーを含む）を取り込むことと、画像取込装置から取り込まれた画像を画像取込装置に接続されたディスプレイ装置上に表示することと、ディスプレイ装置が表示する画像内に１つ以上の印を与えて、寛骨臼カップインパクタを所望の方位にガイドすることと、を含む方法が提供される。
【００７２】
さらに別の態様によれば、本開示によって、股関節形成処置における寛骨臼カップインパクタの位置決めをガイドする方法であって、寛骨臼カップインパクタ及び患者の骨盤領域の一方にマウントされるように構成された画像取込装置であって、寛骨臼カップインパクタは、寛骨臼カップの移植用の患者の骨盤領域に対して所望の方位に移動可能であり、画像取込装置は、寛骨臼カップインパクタ及び患者の骨盤領域の他方の画像、たとえば寛骨臼カップインパクタ及び骨盤領域のその他方に位置する１つ以上の第１のマーカー、を取り込むように構成されている、画像取込装置と、画像取込装置に接続されたディスプレイ装置であって、画像取込装置から取り込まれた画像を表示するように構成されたディスプレイ装置と、寛骨臼カップインパクタを所望の方位にガイドするために、ディスプレイ装置が表示する画像内に１つ以上の印を与えるように構成されたプロセッサと、を含む股関節形成装置とともに用いることに適応され、本方法は、少なくとも画像内の１つ以上の第１のマーカーの位置決めに基づいて、寛骨臼カップインパクタの方位データを決定することと、決定した方位に基づいて、ディスプレイ装置が表示する画像内に１つ以上の印を与えて、寛骨臼カップインパクタを所望の方位にガイドすることと、を含む方法が提供される。
【００７３】
さらに別の態様によれば、本開示によって、股関節形成装置であって、寛骨臼カップの移植用の患者の骨盤領域に対して所望の方位に移動可能な寛骨臼カップインパクタと、患者の骨盤領域上の第１の場所と寛骨臼カップインパクタ上の第２の場所との間で移行可能な電子方位センサと、患者の骨盤の一部と所定の方位で嵌合するように構成された嵌合部品と、を含み、第１の場所において、方位センサは嵌合部品に結合されているかまたは一体化され、また患者の骨盤領域の基準方位を記録するように構成され、第２の場所において、方位センサは、基準方位に対する寛骨臼カップインパクタの方位を決定するように構成されている、股関節形成装置が提供される。
【００７４】
さらに別の態様によれば、本開示によって、寛骨臼カップインパクタを位置決めする方法であって、嵌合部品を患者の骨盤領域上の第１の場所に配置することであって、嵌合部品は、第１の場所において患者の骨盤領域の一部と嵌合するように構成され、嵌合部品には電子方位センサが結合されている、配置することと、第１の場所に配置された電子方位センサを用いて患者の骨盤領域の基準方位を記録することと、電子方位センサを第１の場所から寛骨臼カップインパクタ上の第２の場所へ移すことであって、寛骨臼カップインパクタは、寛骨臼カップの移植用の患者の骨盤領域に対して所望の方位に移動可能である、移すことと、第２の場所に配置された方位センサを用いて、基準方位に対する寛骨臼カップインパクタの方位を決定することと、を含む方法が提供される。
【００７５】
本明細書の全体にわたって、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、または変形たとえば「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」もしくは「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語には、記載した要素、完全体、もしくはステップ、または要素、完全体、もしくはステップのグループを含むが、任意の他の要素、整数、もしくはステップ、または要素、完全体、もしくはステップのグループを排除しないという意味が含まれるものと理解される。
【００７６】
単に一例として、次に添付図面を参照して実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】電子装置が第１の場所にある本開示の実施形態による装置を示す図である。
【図２】電子装置が第２の場所にある図１の装置を示す図である。
【図３】図１の電子装置の要素の概略図を示す図である。
【図４】図１の電子装置からの骨盤校正表示スクリーンを示す図である。
【図５】患者の骨盤にマウントされた図１の電子装置を示す図である。
【図６】寛骨臼の内部と一致するように成形された一時的なインプラントに結合された電子装置を示す図である。
【図７ａ】図５に示す骨盤が患者の長手軸の周りに回転する様子を示す図である。
【図７ｂ】図５に示す骨盤が患者の長手軸の周りに回転する様子を示す図である。
【図７ｃ】図５に示す骨盤が患者の長手軸の周りに回転する様子を示す図である。
【図８ａ】仰臥位にある図５の骨盤及び電子装置を示す図である。
【図８ｂ】側臥位にある図５の骨盤及び電子装置を示す図である。
【図９】図１の電子装置からのインパクタ方位表示スクリーンを示す図である。
【図１０】本開示の別の実施形態で用いる電子装置からのディスプレイスクリーンを示す図である。
【図１１】本開示の別の実施形態による装置を示す図である。
【図１２】本開示の別の実施形態による装置を示す図である。
【図１３】図１２の装置のカメラによって取り込まれた骨盤領域の画像を示す図である。
【図１４】図１２の装置で用いる電子装置の要素の概略図を示す図である。
【図１５】図１３の画像によって覆われた領域のアウトラインを示す図であり、領域内の異なる場所にガイドラインが位置し、ガイドラインはカメラの視野内の１０°間隔に対応する領域内の位置を示す図である。
【図１６】複数のマーカーラインであって、各マーカーラインは図１５のガイドラインのうちの１つを参照して位置し、マーカーラインは図１２の装置の寛骨臼カップインパクタの位置決めをガイドするためのものである複数のマーカーラインを示す図である。
【図１７】図１０の画像上に図１６の複数のマーカーラインが重ね合わされた様子を示す図であり、寛骨臼カップインパクタが骨盤領域に対する第１の位置にある図である。
【図１８】図１０の画像上に図１６の複数のマーカーラインが重ね合わされた様子を示す図であり、寛骨臼カップインパクタが骨盤領域に対する第２の位置にある図である。
【図１９】本開示の別の実施形態による装置を示す図である。
【図２０】図１９の装置のカメラによって取り込まれた寛骨臼カップインパクタの画像を示す図である。
【図２１】図１９の装置で用いる電子装置の要素の概略図を示す図である。
【図２２ａ】図１９の装置のカメラによって取り込まれた画像上に重ね合わされた校正マーカーを示す図である。
【図２２ｂ】図１９の装置のカメラによって取り込まれた画像上に重ね合わされた校正マーカーを示す図である。
【図２２ｃ】図１９の装置のカメラによって取り込まれた画像上に重ね合わされた校正マーカーを示す図である。
【図２２ｄ】図１９の装置のカメラによって取り込まれた画像上に重ね合わされた校正マーカーを示す図である。
【図２３】図１９の装置のカメラによって取り込まれた画像上に重ね合わされた位置合わせマーカーを示す図である。
【図２４】本開示の別の実施形態による装置を示す図である。
【図２５】図２４の装置のカメラによって取り込まれた寛骨臼カップインパクタの画像を示す図である。
【図２６ａ】図２４の装置のカメラによって取り込まれた画像上に重ね合わされた校正マーカーを示す図である。
【図２６ｂ】図２４の装置のカメラによって取り込まれた画像上に重ね合わされた校正マーカーを示す図である。
【図２６ｃ】図２４の装置のカメラによって取り込まれた画像上に重ね合わされた校正マーカーを示す図である。
【図２６ｄ】図２４の装置のカメラによって取り込まれた画像上に重ね合わされた校正マーカーを示す図である。
【図２７】図２４の装置のカメラによって取り込まれた画像上に重ね合わされた位置合わせマーカーを示す図である。
【図２８ａ】脊椎骨に結合された図１の電子装置を示す図である。
【図２８ｂ】脊椎骨に結合された図１の電子装置を示す図である。
【図２９】医療用インプラントのための脊椎骨内のパイロット孔に穿孔するために用いられる手術用ドリルに結合された図１の電子装置を示す図である。
【図３０ａ】前十字靭帯（ＡＣＬ）再構築のための穿孔角度を例示するＸ線画像である。
【図３０ｂ】前十字靭帯（ＡＣＬ）再構築のための穿孔角度を例示するＸ線画像である。
【図３１ａ】前十字靭帯（ＡＣＬ）再構築のための穿孔角度を例示する関節鏡画像である。
【図３１ｂ】前十字靭帯（ＡＣＬ）再構築に対する穿孔角度を例示するＸ線画像である。
【図３１ｃ】前十字靭帯（ＡＣＬ）再構築に対する穿孔角度を例示するＸ線画像である。
【図３２ａ】ＡＣＬ再構築手術の間に大腿骨孔を位置合わせするために図１の電子装置を用いる様子を例示する図である。
【図３２ｂ】ＡＣＬ再構築手術の間に大腿骨孔を位置合わせするために図１の電子装置を用いる様子を例示する図である。
【図３２ｃ】ＡＣＬ再構築手術の間に大腿骨孔を位置合わせするために図１の電子装置を用いる様子を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
図１及び２に本開示の実施形態による装置を示す。装置は、寛骨臼カップインパクタ１（寛骨臼カップ１１を駆動して患者の骨盤骨１２の寛骨臼の位置に移植するように構成されている）と、電子装置２とを含んでいる。電子装置２は、骨盤領域上の第１の場所（図１を参照）に配置され、その後に寛骨臼カップインパクタ１上の第２の場所（図２を参照）に配置されるように構成されている。
【００７９】
また図３を参照して、電子装置２は、プロセッサ２４に接続されたジャイロスコープ２１、磁界センサ２２、及び加速度計２３を含むことによって、少なくとも部分的に方位センサとして働く。代替的な実施形態では、これらのセンサのうちの１つ以上を除外してもよい。たとえば、加速度計２３を除外してもよいしそうでなくてもよい。電子装置２はさらに、プロセッサ２４に接続された入力装置を含む。入力装置はタッチスクリーンディスプレイ２５の形態である。またタッチスクリーンディスプレイ２５はスピーカ２６とともに出力装置にもなる。メモリ２７がデータ記憶及び取り出しのために設けられている。この実施形態では電子装置２はスマートフォン（たとえば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標））であるが、種々の異なる電子装置を用いてもよい。さらに、センサ、プロセッサ、入力及び出力装置を一体化して単一装置にする必要はない。たとえば、一実施形態では、ディスプレイ及びスピーカは、骨盤領域及びインパクタから離れた場所に保持してもよく、プロセッサ２４と有線または無線で通信してもよい。
【００８０】
寛骨臼カップインパクタ１は、寛骨臼カップ／骨盤領域から遠位に延びるシャフト１３と、シャフトの遠位端にある柄部１４とを含んでいる。この実施形態では、図２に示す第２の場所において、電子装置２は柄部１４の遠位端に取り外し可能に固定されて、電子装置の平坦な面（ディスプレイ２５を含む）は、インパクタシャフト１３と実質的に直交する方位に固定される。マウント（図示せず）が、柄部１４に電子装置２をクランプするように構成されている。電子装置２をプラスチック被覆で覆ってもよい。プラスチック被覆は電子装置２を密封してもよい。
【００８１】
電子装置のジャイロスコープ２１、磁界センサ２２、及び加速度計２３は、プロセッサ２４と組み合わさって方位センサを形成する。方位センサは、電子装置２の方位（したがって、マウントされると寛骨臼カップインパクタ１の方位）を追跡することができる。周囲の重力場及び磁界内での電子装置２の動き、及び任意的に装置２の加速及び減速も検知することによって、座標系の３つの直交軸の周りの方位の変化をモニタすることができる。
【００８２】
使用時、校正プロセスの一部として、図１に示すように人体の骨盤領域上の第１の場所に電子装置２をマウントする。詳細には、患者が仰臥位にあるこの実施形態では、電子装置は、その底部エッジが実質的に骨盤骨１２の右及び左の上前腸骨棘（ＡＳＩＳ）間を延びるベクトル線（本明細書では、骨盤の「横断ベクトル」とも言う）と並ぶようにマウントされる。それに加えてまたはその代わりに、装置２の異なる縁部及び／または他の特徴部（たとえば、延長部材２０２）を横断ベクトルＴと位置合わせすることができる。同様に、縁部が横断ベクトルに対して異なる角度（たとえば、４５度の角度）となるように、電子装置をマウントしてもよい。いずれの場合でも、位置合わせを外科医が視覚的に行ってもよく、及び／または患者の左及び右のＡＳＩＳ１２０１間を部分的にまたは全体的に延び得るガイド（図示せず）に対して装置２を位置決めすることによって行ってもよい。骨盤に対して特定の方位に電子装置２をマウントすることによって、装置２は解剖学的基準系に対するその方位を決定することができ、その結果、装置２の方位及び動きの以後の変化（たとえば、第２の位置へ）を決定することができる。解剖学的基準系には以下が含まれていてもよい。（ｉ）横断軸（全般的に骨盤の横断ベクトルと平行に延びる）、（ｉｉ）長手軸（患者は横たわっていると想定して、全般的に患者の上位−下位方向に延びる）、及び（ｉｉ）前後方向軸（全般的に患者の前側及び後側の間を延びる）。横断、長手、及び前後方向軸は互いに垂直である。
【００８３】
図１及び以後の図では、簡単にするために、患者の骨盤骨を任意の他の人体部分または体内組織とは独立に表す。実際には、他の人体部分及び体内組織が当然のことながら存在している。
【００８４】
電子装置２が第１の場所にあるとき、図４に表すようにディスプレイ２５は骨盤校正スクリーン３を表示するように構成されている。３つのタッチスクリーンボタンがスクリーン３上に設けられている。１つのボタン３１によって患者の股関節サイドの入力が可能になる結果、特に、股関節置換が左の股関節に対して行われているのか右の股関節に対して行われているのかを、臨床医または他のユーザが示すことができる。別のボタン３３によって患者の位置決めの入力が可能になる結果、特に、患者が仰臥方位にあるのか側臥方位にあるのかを、臨床医または他のユーザが示すことができる。しかし、いくつかの実施形態では、電子装置２は磁界センサ２２から得た重力測定値を用いて、患者が仰向けなのかまたは側臥位なのかを検出する。最後に、ゼロボタン３２が設けられている。ゼロボタン３２は、患者及び股関節サイドの位置決めが入力されたら、及び電子装置２が第１の場所に（すなわち、適切な校正位置に）しっかりと位置決めされたら、押圧すべきものである。ゼロボタン３２が押圧されると、電子装置２がその方位（したがって、骨盤領域の方位）を記録して、これを、電子装置２の方位の以後のすべての変化を比較する基準方位として用いる。
【００８５】
前述の実施形態では、装置２は横断（ＡＳＩＳ）ベクトルに対して位置合わせされているため、横断（ＡＳＩＳ）ベクトルに対するその方位は分かっている。次に前後方向軸を、装置２の磁界センサ２２を用いて重力ベクトルｇを測定することによって決定することができる。骨盤が仰臥方位にあるとき（図５に示すように）、磁界センサ２２が測定する重力ベクトルｇは、左及び右のＡＳＩＳ１２０１間の横断ベクトルＴと実質的に垂直であり、患者が横たわっている面が重力ベクトルと実質的に垂直ならば患者の前後方向軸を表す。このような場合には、重力ベクトルｇ及び横断ベクトルＴを電子装置２が記録して、電子装置が用いて長手方向ベクトルを決定してもよい。長手方向ベクトルは、必然的に横断及び重力ベクトルＴ、ｇの両方に垂直に延びる。ある場合には、骨盤骨における非対称に起因して、横断（ＡＳＩＳ）ベクトルは、磁界センサ２２が測定した重力ベクトルに正確に垂直ではない場合がある。このような状況では、２つのベクトル間の角度（またはその角度と９０°との間の差）を記憶して、及び／またはこれらの骨盤非対称性を補正するために用いてもよい。いずれの場合でも、校正時の装置２の「ゼロ」方位を患者の長手軸ならびに横断軸に対して計算することができ、寛骨臼カップを配向するときの精度の向上につながる。
【００８６】
横断（ＡＳＩＳ）ベクトル及び重力ベクトルの測定角度の前述の不一致を補正するために、両ベクトルに垂直なベクトルを、重力ベクトル及びＡＳＩＳベクトルのクロス積を計算することによって決定してもよい。この計算したベクトルは、患者の長手軸（長手方向ベクトル）に平行である。そして、計算した長手方向ベクトルと重力ベクトルとのクロス積が「補正されたＡＳＩＳベクトル」となる。
【００８７】
前述の位置合わせプロセスの変形を図６に示す。この実施形態では、装置２は、寛骨臼の内部と一致するように成形された一時的なインプラント３５に結合されているかまたはそれと一体化されている。インプラント３５を寛骨臼内に挿入してもよく、インプラント３５に対する装置２の方位は分かっているため、骨盤に対する装置２の方位も分かっている。したがって、装置２によって測定した方位データから基準系を計算することができる。インプラント３５を寛骨臼に挿入した状態で、装置のゼロ（または基準）方位を測定することができる。次に電子装置２の方位の以後のすべての変化をこの基準方位と比べてもよい。
【００８８】
当然のことながら、寛骨臼を調製（リーマ仕上げ）して、寛骨臼人工装具（カップ）にフィットするようにさらなる動作ステップを行う前に、インプラント３５を寛骨臼から取り外さなければならない。骨盤に対する基準系（装置２によって測定する）を維持するために、装置２においてゼロ方位を記録した後で、何らかのさらなる動作ステップを取る前に、装置２を寛骨臼から取り外して、寛骨臼の邪魔にならないような骨盤の異なる領域（たとえば、骨盤のＡＳＩＳ）に固定してもよい。寛骨臼からＡＳＩＳ（または他の骨盤領域）への装置２の方位変換を記録することによって、３次元基準系を維持することができる。装置２がインプラント３５と一体化している場合、前述のプロセスではユニット全体（インプラント３５及び装置２）を動かしてもよい。そうでない場合には、装置２を動かしてインプラント３５を廃棄してもよい。
【００８９】
前述したように、インプラント３５は寛骨臼の内部と一致するように製造されている。いくつかの実施形態では、インプラント３５を特定の患者の寛骨臼の生体構造と正確にマッチするように製造してもよい。そうするために、患者の骨盤領域の３次元（３Ｄ）スキャンを行ってもよく、患者の寛骨臼のスキャンに基づいてインプラント３５を製造してもよい。インプラント３５は付加製造技術（たとえば、３Ｄプリンティング）などを用いて製造してもよい。
【００９０】
前述の実施形態では、インプラント３５は寛骨臼と嵌合するように構成されている。他の実施形態では、インプラント３５を骨盤の生体構造の別の一部と一致するように製造してもよい。選択した骨盤領域が外科領域の邪魔にならないならば、調製及び移植のステップを行う前のインプラントを取り出すステップは必要でない場合がある。このような状況では、装置２によって測定した基準方位が、寛骨臼カップ方位に対する骨盤の基準系の基礎を形成する。
【００９１】
前述した実施形態において、骨盤１２の右及び左のＡＳＩＳ１２０１間のベクトル線に対して電子装置２を正確に位置決めすることが、電子装置がインパクタ１の端部の第２の位置に配置されたときの寛骨臼カップインパクタ１の方位の以後の測定の精度を確実にするために必要である。しかし、骨盤に対する電子装置の位置決めが不正確だと、カップインパクタ１の端部の第２の位置に移すときの装置２の位置の推定が不正確になる場合がある。以下の技術では、骨盤上に装置２を不正確にマウントすることの校正に対する影響を減らす。
【００９２】
図７ａ〜７ｃを参照して、装置２は、図示では、患者の骨盤１２に取り付けられている。装置は、骨盤１２に対する方位が未知または非正確である。図７ａに示すように患者が平坦面上の仰臥（または腹臥）位にあるときに、重力ベクトルｇを磁界センサ２２によって測定してもよい。重力ベクトルは骨盤の前後方向軸に対応する。次に患者を図７ｂに示すようにその右側の方に回転させ、図７ｃに示すようにその左側の方に回転させる（特別な順序なしに）。このような回転を好ましくは、患者が横たわっている手術台を長手方向に回転させることによって行って、患者を背部サポートなしで回転させたら生じるであろうわずかな矢状骨盤傾斜も阻止する。患者が回転するときに、電子装置２は重力ベクトルに対するその方位を測定及び記録する。次に収集データを用いて患者の骨盤の回転軸（長手方向ベクトル）を計算することができる。骨盤の長手方向ベクトル及び重力ベクトル（したがって、骨盤の前後方向軸）が分かっていれば、横断（ＡＳＩＳ）ベクトルを計算することができる。ベクトルは必然的に、長手方向及び前後方向軸の両方に垂直に延びる。したがって、患者（特に患者の骨盤）の解剖学的基準系（基準系には患者の前後方向軸、長手軸、ならびに横断軸が含まれる）を、再び決定することができる。
【００９３】
前述した例において、患者は２つの方向（たとえば、その左側及びその右側上）に回転させられるが、これは長手方向ベクトルを決定するために必要ではないことが分かる。長手方向ベクトルを決定するために、患者をただ一方向に（すなわち、開始位置と回転位置との間で）回転させればよい。しかし当然のことながら、患者を回転させる角度が大きいほど、長手方向ベクトルの決定を正確に行なうことができる。
【００９４】
前述の変形において、テーブルの回転を頭を下にして（トレンデレンブルグ）及び頭を上にして（逆トレンデレンブルグ）行って、横断軸及びそれに応じて計算される長手軸を規定することができる。
【００９５】
状況によっては、測定した長手方向ベクトルは、測定した重力ベクトルに正確に垂直ではない場合がある。たとえば、患者を位置決めする面が重力ベクトルに正確に垂直ではない場合がある。この場合、重力ベクトルと長手方向ベクトルとの間の角度（またはその角度と９０°との間の差）を記憶して、これらの骨盤非対称性を補正するための将来の計算において用いてもよい。たとえば、与えられた横断ベクトルに対して、重力ベクトルと長手方向ベクトルとのクロス積を計算することができる。横断ベクトルと重力ベクトルとのクロス積によって、補正された長手方向ベクトルが得られる。代替的に、横断ベクトルと長手方向ベクトルとのクロス積を計算して、補正された前後方向ベクトルを得ることができる。
【００９６】
次に、電子装置２に対する３次元基準系を決定するためのさらなる技術について、図８ａ及び８ｂを参照して説明する。患者が仰臥位にあって、図８ａに示すように骨盤に電子装置２が取り付けられている間に、装置に対する重力ベクトルを測定及び記録する。患者が仰臥位にあるときに、患者が横たわっている面が重力ベクトルに垂直ならば、重力ベクトルは骨盤の前後方向軸に対応する。患者を次に、図８ｂに示すように９０°回転させて側臥位にして、電子装置に対する重力ベクトルを再び測定及び記録する。患者の骨盤が側臥方位にあるとき、患者が横たわっている面が重力ベクトルと実質的に垂直ならば、重力ベクトルは患者の横断ベクトルに直接対応する。したがって、患者が側臥方位にある間に記録した重力ベクトルが骨盤の横断ベクトルに平行であると想定すると、仰臥位及び側臥位の両方における骨盤の長手軸を装置２に対して決定することができる。こうして、３次元での装置の相対方位を決定することができる。
【００９７】
当然のことながら、患者の矢状骨盤傾斜は骨盤の仰臥及び側臥方位の間で変動する場合があり、その結果、誤差（詳細には、仰臥位及び側臥位で測定した長手方向ベクトルの不一致）が導入される場合がある。したがって、図８ａ及び８ｂを参照して前述した技術の精度をさらに向上させることが、患者の真下にＸ線プレートを置いて垂直ビームを用いて側臥位で骨盤のＸ線を取ることによって可能である。側臥位における矢状骨盤傾斜の決定をＸ線画像から行ってもよい。たとえば、左及び右のＡＳＩＳが画像内で位置合わせされない場合に、骨盤の横断ベクトルと重力ベクトルとの間の不一致をＸ線画像から決定してもよい。次に矢状骨盤傾斜及びＡＳＩＳ位置合わせの両方に関するＸ線画像から得られる情報を用いて、基準軸を補正または調整することができる。補正は臨床医が手動で行ってもよいしまたは自動的に行ってもよい。
【００９８】
患者の矢状骨盤傾斜の範囲を用いて、寛骨臼カップの移植の前捻及び傾斜を決定してもよい。矢状骨盤の柔軟性が比較的高い（最大の前及び後骨盤傾斜間の関節可動域が高い）患者の場合、寛骨臼カップの移植は好ましくは、矢状骨盤の柔軟性が比較的低い（最大の前及び後骨盤傾斜間の関節可動域が低いかまたはゼロ）患者の場合よりも大きい前捻かつ小さい傾斜で行う。したがって、いくつかの実施形態では、電子装置２を第１の位置から再配置する前だが、装置２において３次元基準方位を決定した後に、医師が装置２を用いて患者の矢状骨盤の柔軟性を記録してもよい。これを、胴体を静止状態に保ちながら患者の脚部を手動で曲げて真っ直ぐにすることによって行ってもよい。次に患者に対する矢状傾斜範囲の値を装置２上に表示及び／または記憶してもよい。以下に詳細に説明するように、矢状傾斜範囲値を用いて、ユーザに表示された出力傾斜／前捻を校正してもよい。
【００９９】
電子装置２を解剖学的基準系に対して校正（「ゼロイング」）した後で、電子装置２を骨盤領域上の第１の場所からインパクタ１上の第２の場所（詳細には、図２に示すような柄部１４の遠位端）へ移す。そこでは、図９に表すようなインパクタ方位スクリーン４が表示される。校正位置から移るときに、電子装置２は基準方位に対するその方位の変化を継続的にモニタして、柄部１４上にマウントされたときに基準方位に対するその方位（したがって、インパクタシャフト１３の方位）を即座に知る。したがって、電子装置２はスクリーン４上に、基準方位に対するインパクタシャフト１３の方位（この実施形態では前捻角４１及び傾斜角４２の点で）を表示することができ、またその後にインパクタ１とともに動いたときにスクリーン上で方位をモニタして更新することができる。したがって、臨床医または他のユーザは、前捻角及び傾斜角をディスプレイ上で「リアルタイム」で観察することができ、自分で寛骨臼カップインパクタ１を所望の方位に動かすことができる。所望の方位は、前捻が２０°及び傾斜が４５°または他の角度であってもよい。完了したら、または基準方位の再校正が望ましいものであった場合には、ボタン４３を押圧して処置を再開することができる。
【０１００】
この実施形態または他の実施形態で用いてもよい計算例を以下に述べる：
ＲＩ＝Ｘ線画像の傾斜骨盤基準系
ＲＡ＝Ｘ線画像の前捻骨盤基準系
ＡＩ＝解剖学的傾斜骨盤基準系
ＡＡ＝解剖学的前捻骨盤基準系
ｒｉ＝Ｘ線画像の傾斜重力基準系
ｒａ＝Ｘ線画像の前捻重力基準系
ａｉ＝解剖学的傾斜重力基準系
ａａ＝解剖学的前捻重力基準系
ｙ’−ｙ＝ヨー
ｒ＝ロール
Ｐ＝骨盤ロール
骨盤ロールがないことを想定して、
ヨーはＸ線画像の傾斜（ＲＩ）を与える
ロールはＸ線画像の前捻（ＲＡ）を与える
Ｍｕｒｒａｙ（Ｄ．Ｗ．Ｍｕｒｒａｙ：Ｔｈｅ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ａｃｅｔａｂｕｌａｒ  ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｊ  Ｂｏｎｅ  Ｊｏｉｎｔ  Ｓｕｒｇ［Ｂｒ］１９９３；７５−Ｂ：２２８−３２）によって解剖学的前捻（ＡＡ）及び解剖学的傾斜（ＡＩ）に変換するために：
Ｔａｎ（ＡＡ）＝Ｔａｎ（ＲＡ）／ｓｉｎ（ＲＩ）
Ｃｏｓ（ＡＩ）＝Ｃｏｓ（ＲＩ）＊Ｃｏｓ（ＲＡ）
したがって
解剖学的前捻＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎ（ｒ）／ｓｉｎ（ｙ’−ｙ））
解剖学的傾斜＝ａｒｃｏｓ（ｃｏｓ（ｙ’−ｙ）＊ｃｏｓ（ｒ））
骨盤ロールがある場合、回転させた垂直軸の周りに「ヨー」を計算し、同じ軸に対してロールを計算する。
右の股関節における右に骨盤ロールを伴う仰臥位、
ＡＡ−Ｐ＝ａａ
ＡＡ＝ａａ＋Ｐ
ＡＩ＝ａｉ
ｒａ＝ｒ
ｒｉ＝ｙ’ｙ
Ｃｏｓ（ＡＩ）＝ｃｏｓ（ａｉ）
＝Ｃｏｓ（ｒｉ）＊Ｃｏｓ（ｒａ）
ＡＩ＝ａｒｃｃｏｓ（ｃｏｓ（ｙ’−ｙ）＊ｃｏｓ（ｒ））
ＡＡ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎ（ｒ）／ｓｉｎ（ｙ’−ｙ））＋Ｐ
及び左の股関節に対して、
ＡＩ＝ａｒｃｃｏｓ（ｃｏｓ（ｙ−ｙ’）＊ｃｏｓ（ｒ））
ＡＡ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎ（ｒ）／ｓｉｎ（ｙ−ｙ’））−Ｐ
【０１０１】
本開示の別の実施形態では、図１〜４を参照して前述した装置は、手術の間の骨盤領域の方位の変化を追跡する際に用いるのに適合されている。電子装置を骨盤に、たとえば図１に表すようにマウントする。しかし、図４を参照して説明したように校正プロセスを行った後で、電子装置２を骨盤領域上の所定の位置に維持して、骨盤領域の動きを少なくとも２つの回転軸（ピッチ（傾斜）及びロール）または好ましくは３つの回転軸（ピッチ、ロール、及びヨー）において追跡するために用いる。装置２は、図１０に示した骨盤追跡スクリーン５を表示するように構成されている。骨盤追跡スクリーン５は、外科的処置の間に骨盤の現在の方位を実質的に「リアルタイム」で示す。電子装置２は、外科的処置の全体にわたって骨盤の動きをメモリ２７に記録するように構成されている。一実施形態では、骨盤の動きの度合いに対する所定の限界を臨床医が電子装置２に入力し、これらの限界を超えたら、スピーカ２６または他のタイプのアラームを用いた音響信号を警告として与える。
【０１０２】
さらに他の実施形態では、２つの先行する実施形態に関して説明したアプローチを、２つの電子装置２ａ、２ｂを設けることによって組み合わせる。図１１を参照して、１番目である電子装置２ａを前述したように用いて、第２の場所へ移す前に骨盤領域の基準方位を記録する。第２の場所では、基準方位に対するインパクタ１の方位を決定する。さらに、２番目である電子装置２ｂを前述したように用いて骨盤領域の基準方位を記録した後で、骨盤領域上に保持して手術の間の骨盤領域の方位の変化を追跡する。第２の電子装置２ｂは、第１の電子装置２ａと無線で通信して骨盤領域の方位の変化に関する情報を与えて、第１の電子装置２ａが記録した基準方位を補正することが実質的に「リアルタイム」でできるように構成されている。
【０１０３】
２つの電子装置２ａ、２ｂ用いる前述のアプローチの変形では、基準方位を記録するために、第１及び第２の電子装置２ａ、２ｂのうちの一方のみを最初に骨盤領域と位置合わせする必要がある。たとえば、第２の電子装置２ｂを前述したように用いて骨盤領域の基準方位を記録してもよい。第１の装置２ａを次に、第２の装置２ｂに対する固定場所に位置付けてもよく、たとえば、第１の装置、骨盤領域、患者の別の部分、または患者が横たわり得る手術台に取り付けてもよい。患者、第１の装置２ａ、及び第２の装置２ｂの位置を固定した状態で、３つすべてを次に、重力ベクトルに平行でない任意の軸の周りに回転させることが、軸が分かっている限りは可能である。第１及び第２の装置２ａ、２ｂが同じ軸または軸（複数）の周りに回転しているため、また両方の装置２ａ、２ｂとも重力ベクトルを測定することができるため、第１の装置２ａを第２の装置２ｂのそれと同じ座標系に対して校正してもよく、逆もまた同様である。したがって、前述のアプローチでは、２つの装置及び骨盤領域に対する共通の基準方位を記録する簡単な方法を提案している。２つの装置２ａ、２ｂを位置合わせした後で、手術の間にいずれかの装置を骨盤領域に取り付けたままにして前述のように骨盤領域の方位の変化を記録してもよい。次に装置の他方を、前述したようなカップインパクタ１上の位置に動かしてもよい。
【０１０４】
前述したことを考慮して、第２の電子装置２ｂを骨盤領域と位置合わせすることを、第１の装置２ａを位置合わせする前に行う必要はないことが分かる。言い換えれば、装置の共通の基準方位の記録を装置２ａ、２ｂの単一の同期された回転によって同時に行ってもよい。
【０１０５】
図１２に本開示の実施形態による装置を示す。装置は、寛骨臼カップインパクタ１０（寛骨臼カップ１１０を駆動して、患者の骨盤骨１２０の寛骨臼の位置に移植するように構成されている）と、電子装置２０とを含んでいる。電子装置２０はインパクタ１０上にマウントされている。また図１４を参照して、電子装置２０は、ビデオカメラ２１０の形態の画像取込装置、デジタルディスプレイ２２０、傾斜センサ２３０、プロセッサ２４０、タッチキーパッド２５０、及びデータ記憶及び取り出しのためのメモリ２６０を含んでいる。この実施形態では、電子装置２０はスマートフォン（たとえば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標））であるが、種々の異なる電子装置を用いてもよい。カメラ２１０、ディスプレイ２２０、傾斜センサ２３０、及びプロセッサ２４０を一体化して単一装置２０にする必要も、インパクタ１０上にマウントする必要もない。たとえば、一実施形態では、ディスプレイ及び／またはプロセッサをインパクタ１０から遠くに配置してもよい。
【０１０６】
電子装置２０は、電子装置のカメラが骨盤骨１２０（より全般的には、患者の骨盤領域）に面するように、マウント３０を介してインパクタ１０のシャフト１３０に取り外し可能に固定されている。マウント３０は、少なくとも部分的にインパクタシャフト１３０の周りに延びるスリーブ部分３１０を設けることによって、インパクタ１０のシャフト１３０にクランプするように構成されている。またマウント３０は、１つ以上のアーム３２０を設けることによって電子装置２０にクランプするように構成されている。アーム３２０は、スリーブ部分３１０から突き出て、電子装置２０の対向する側面または縁部に当接する。電子装置２０をプラスチック被覆で覆ってもよい。プラスチック被覆は電子装置２０を密封してもよい。
【０１０７】
電子装置２０のカメラ２１０は、患者の骨盤領域の複数の画像を連続して取り込む（すなわち、患者の骨盤領域をビデオ録画する）ように構成され、画像はディスプレイ２２０上に実質的に「リアルタイム」で示される。骨盤１２０上には第１のマーカー１４０（より詳細には、右及び左の上前腸骨棘（ＡＳＩＳ）１２１間を延びるベクトル線１４０）が含まれる。第１のマーカー１４０は、ＡＳＩＳ１２１間の骨及び／または組織上に画像化または描画される。図１３を参照して、ディスプレイ２２０上に示される画像例（フレーム）２７０が示されているが、ＡＳＩＳベクトル線１４０が画像２７０内に示されている。図１２及び以後の図において、簡単にするために、患者の骨盤骨１２０を任意の他の人体部分または体内組織とは独立に表す。実際には、他の人体部分及び体内組織が当然のことながら存在している。
【０１０８】
電子装置１０のプロセッサ２４０は、インパクタ１０（及び寛骨臼カップ１１０）に関する方位データを受け取るように構成されている。この実施形態では、患者は仰臥位で置かれ、プロセッサ２４０が受け取る方位データには、インパクタに対する所望の傾斜角とインパクタに対する測定した前捻角とが含まれる。所望の傾斜角（この例では４５°）を、タッチスクリーンキーパッド２５０を用いて電子装置２０に入力する。前捻角を電子装置２０の傾斜センサを用いて継続的に測定する。
【０１０９】
受け取った方位データに基づいて、また図１４及び１５を参照して、プロセッサ２４０は、ディスプレイ装置２２０が表示する画像２７０ａ、２７０ｂ内で１つ以上の第２のマーカー（より詳細には、位置合わせライン２７１ａ〜ｅ）を重ね合わせて、ＡＳＩＳベクトル線１４０が、画像内に見られるように、位置合わせライン２７１ａ〜２７１ｅの１つ以上と実質的に位置合わせされたときに、寛骨臼カップインパクタ１０が所望の傾斜角で配向されるように構成されている。
【０１１０】
傾斜角に対するこのガイダンスを提供するために、プロセッサ２４０は、複数の位置合わせライン２７１ａ〜ｅが画像２７０内の対応する位置に重ね合わされたときの、それらに対する適切な方位を決定するように構成されている。画像内で重ね合わされたときの位置合わせライン２７１ａ〜ｅの適切な方位は、カメラの視野の角度範囲に起因して、それらを重ね合わせるべき画像内の位置に部分的に依存している。これは、画像内に見られる物品（たとえば、ＡＳＩＳベクトル線１４０）の方位が、インパクタ１０に対するそれらの実際の方位だけでなく、カメラの視野内でこれらの物品が位置する場所にも依存することを意味する。
【０１１１】
この実施形態では、プロセッサ２４０は、カメラ２１０の視野の垂直軸に沿って等間隔に配置された角距離に従って画像２７０ａ、２７０ｂ内で５つの位置合わせライン２７１ａ〜ｅを重ね合わせるように構成されている。この実施形態では、カメラ２１０の視野は約５０°〜６０°であり、位置合わせラインは配置されて、それらの方位は、カメラの視野の中心水平軸から、垂直軸における角距離−２０°、−１０°、０°、＋１０°、及び＋２０°について決定される。これらの角距離は、図１５のガイドライン２７２ａ〜ｅによって表される。図１５では、図１３の画像２７０によって覆われる領域のアウトライン２７３を示している。
【０１１２】
等式１を用いて、プロセッサ２４０は、カメラの視野内の中心水平線からの各角距離（ｄ）に対して、また測定した前捻角（ｘ）及び所望の傾斜角（ｙ）に対して、ディスプレイ上に示された画像内で重ね合わせるべき位置合わせライン２７１ａ〜ｅを配向する角度（ｇ）を決定するように構成されている。
ｔａｎ  ｇ  ＝  ｔａｎ（ｙ）・ｓｉｎ（ｘ＋ｄ）……………………  等式１
【０１１３】
角距離（ｄ）のそれぞれに対して等式１を用いて求めた位置合わせライン２７１ａ〜ｅに対する方位例を図１６に示す。各位置合わせライン２７１ａ〜ｅは、対応するガイドライン２７２ａ〜２７２ｅの隣に重ね合わされている。測定した前捻角（ｘ）が前述のように変化する結果、方位角度（ｇ）が継続的に変化する可能性があり、したがって、インパクタ１が動くと位置合わせライン２７１ａ〜ｅがスクリーン内で回転するのを見ることができる。
【０１１４】
図１６に示すのは、プロセッサ２４０によって位置合わせライン２７１ａ〜２７１ｅが重ね合わされたときに外科医がディスプレイ上に見る第１の画像２７０ａである。画像２７０ａの隅に、測定した前捻角２７４が示され、インパクタ１０が動くと継続的に更新される。
【０１１５】
インパクタ１０の所望の傾斜角は、ＡＳＩＳベクトル線１４０が、最も近い位置合わせラインまたはライン２７１ａ〜ｅと実質的に位置合わせされたときに実現される。図１６では、画像２７０ａ内で、一番上の２つの位置合わせライン２７１ａ、２７１ｂの最も近くに位置決めされたベクトル線１４０を見ることができる。ベクトル線１４０は、これらの位置合わせライン２７１ａ、２７１ｂとの位置合わせが実質的にずれている。これはインパクタ１０が所望の傾斜角ではないことを示している。さらに、ディスプレイ上に示された前捻角２７４は所望の角度の２０°ではなくて２３°である。
【０１１６】
しかし、インパクタ１０の動き及びディスプレイ２２０の観察を通して、外科医はインパクタ１０を図１７の画像２７０ｂ内に示した位置まで動かすことができる。この画像２７０ｂでは、ベクトル線１４０は最も近い位置合わせライン２７１ａ、２７１ｂに実質的に位置合わせされており（すなわち、実質的に平行であり）、ディスプレイ上に示される前捻角２７４は所望の角度２０°である。この時点で、インパクタ１０の所望の方位（したがって、インパクタ１０に接続された寛骨臼カップ１１０）が実現されている。
【０１１７】
示したように、この実施形態では患者が仰臥位にある。しかし、前述したアプローチは、患者が横方向横臥位である場合にも、必要な変更を加えて行うことができる。この変形では、傾斜センサによってインパクタの傾斜角が得られ、位置合わせラインを代わりに用いて所望の前捻角に達する。より詳細には、画像内に見られるＡＳＩＳベクトル線が位置合わせラインのうちの１つ以上と実質的に位置合わせされたときに、寛骨臼カップインパクタが所望の前捻角に配向される。
【０１１８】
等式１の代わりに等式２を利用することができる。詳細には、等式２を用いて、プロセッサは、カメラの視野内の中心水平線からの各角距離（ｄ）に対して、また測定した傾斜角（ｙ）及び所望の前捻角（ｘ）に対して、ディスプレイ上に示された画像内で重ね合わせるべき位置合わせラインを配向する角度（ｇ）を決定するように構成されている。
ｔａｎ  ｇ  ＝  ｔａｎ（ｘ）・ｓｉｎ（ｙ＋ｄ）………………………  等式２
【０１１９】
図１９は本開示の別の実施形態による装置を示す図である。装置は、寛骨臼カップインパクタ１０（寛骨臼カップ１１０を駆動して、患者の骨盤骨１２０の寛骨臼の位置に移植するように構成されている）と、電子装置２００とを含んでいる。電子装置２００は骨盤領域（たとえば、骨盤骨１２０上）にマウントされている。また図２１を参照して、電子装置２００は、ビデオカメラ２０１の形態の画像取込装置、デジタルディスプレイ２０２、プロセッサ２０３、タッチキーパッド２０４、及びデータ記憶及び取り出しのためのメモリ２０５を含んでいる。また傾斜センサを含めてもよい。この実施形態では、電子装置２００はタブレット（たとえば、ｉＰａｄ（登録商標））であるが、種々の異なる電子装置を用いてもよい。カメラ２０１、ディスプレイ２０２、及びプロセッサ２０３を一体化して単一装置２００にする必要も、すべてを骨盤領域上にマウントする必要もない。たとえば、一実施形態では、ディスプレイ及び／またはプロセッサを骨盤領域から遠くに配置してもよい。
【０１２０】
電子装置２００のカメラ２０１がインパクタ１０に面するように、電子装置２００はマウント（図示せず）を介して骨盤骨１２０または骨盤領域に取り外し可能に固定されている。電子装置２００をプラスチック被覆で覆ってもよい。プラスチック被覆は電子装置２００を密封してもよい。
【０１２１】
電子装置２００のカメラ２０１はインパクタ１０の複数の画像を連続して取り込むように構成され、画像はディスプレイ２０２上に実質的に「リアルタイム」で示される。
【０１２２】
２つの円形ディスク４１０、４２０（スペーサ４３０によって互いに接続されている）の形態のナビゲーション要素４０は、インパクタ１０の遠位端に取り外し可能にマウントされている。２つのディスク４１０、４２０は同心であり、ディスク４１０、４２０の中心はインパクタ１０の長手軸と位置合わせされている。インパクタ１０に最も近いディスク４１０の直径はインパクタ１０から最も遠いディスク４２０よりも小さい。ディスクの縁部４０１、４０２によって、２つの第１のマーカーを与える円が規定されている。図２０を参照して、ディスプレイ２０２上に示される画像例（フレーム）２０６を示す。２つの第１のマーカー４０１、４０２が画像２０６内に見える。
【０１２３】
電子装置２００のプロセッサ２０３は、インパクタ１０（及び寛骨臼カップ１１０）に関する方位データを受け取るように構成されている。この実施形態では、患者は仰臥位で置かれ、プロセッサが受け取る方位データにはインパクタに対する所望の傾斜角及び所望の前捻角が含まれる。所望の傾斜角及び前捻角（それぞれ４５°と２０°）は、この例では、タッチスクリーンキーパッド２０４を用いて電子装置２００に入力される。
【０１２４】
この実施形態では、校正手順を行って、カメラ２０１に対するインパクタ１０の旋回点とインパクタの長手軸に沿った第１のマーカーの位置１０とを決定する。図２２ａを参照して、校正手順の間に、プロセッサ２０３は、ディスプレイ装置２０２が表示する画像２０６ａ内の第１の位置において第３のマーカー２０８を重ね合わせるように構成されている。インパクタ１０を次に、外科医が、概ね矢印２０９で示す方向に動かして、ディスクのうちの１つ（この実施形態では特に大きい方のディスク４０２）を第３のマーカー２０８と位置合わせする。位置合わせしたら、ユーザは、他のディスク（この実施形態では特に小さい方のディスク４０１）が配置される画像内の位置で、スクリーンにタッチするかまたはスクリーン上でカーソルを「クリックする」必要がある。図２２ｂ〜２２ｄの画像２０６ｂ〜２０６ｄ内に示すように、このプロセスを第３のマーカー２０８のいくつかの異なる位置（たとえば、第２〜第４の位置）に対して繰り返す。これによって、画像２０６ａ〜２０６ｄにおける２つの第１のマーカー４０１、４０２の正確な位置及び相対位置を決定することができ、また三角関数を適用することによって、カメラに対するインパクタの旋回位置を含む校正データと、インパクタの長手軸に沿った第１のマーカーの位置も決定することができる。
【０１２５】
校正データ及び受け取った方位データ（すなわち、所望の傾斜角及び前捻角）に基づいて、プロセッサ２０３は、所望の傾斜角及び前捻角を有するようにインパクタをガイドするために第２のマーカー２１１を配置すべき表示画像内の場所を決定するように構成されている。この実施形態では、図２３を参照して、プロセッサ２０３は、ディスプレイ装置２０２が表示した画像２０６ｅ内で第２のマーカー２１１を重ね合わせて、画像内に見られるようにより大きいディスク４０２が第２のマーカー２１１と実質的に位置合わせされたときに、寛骨臼カップインパクタ１０が所望の方位に配向されるように構成されている。
【０１２６】
この実施形態の変形では、プロセッサは、特徴検出を用いて画像２０６内の第１のマーカー４０１、４０２の位置及び形状を決定するように構成されている。ユーザが第１のマーカー４０１のうちの１つの位置上でタッチまたは「クリック」してそのマーカーの位置を特定する必要がある代わりに、特徴検出を用いてもよい。代替的に、特徴検出を用いて校正手順に対する必要性を完全に取り除いてもよい。
【０１２７】
より詳細には、カメラ２０１の中心とインパクタ１０の長手軸との位置合わせがずれている限り、画像２０６内で第１のマーカー４０１、４０２は楕円に見える。楕円の形状（たとえば、短軸対長軸比）及び相対位置決めは、インパクタ１０を配置する角度に依存している。このことから、特徴検出を用いてインパクタ１０に対する傾斜角及び前捻角を決定することができ、またこれらの角度をプロセッサ２０３によって実質的に「リアルタイム」で画像２０６上に（たとえば、図２０に示すように画像２０６内のボックス２０１１ａ、２０１１ｂ内に）示すことができる。これによって、外科医がインパクタ１０を所望の方位に動かすことが、表示角度に対する変化を観察することに基づいて可能になる。その代わりにまたはそれに加えて、特徴検出と所望の傾斜角及び前捻角のユーザ入力とに基づいて、第２のマーカーを画像上で重ね合わせてインパクタ１０の動きを所望の方位にガイドすることができる。
【０１２８】
図２４を参照して、代替的な実施形態では、図１９に示す装置と実質的に同一だが、異なるタイプのナビゲーション要素（詳細には、インパクタ１０の遠位端に取り外し可能にマウントされた球体４００の形状のナビゲーション要素）を用いる装置が提供される。球体４００は第１のマーカーを与える。図２５を参照して、ディスプレイ上に示される画像例（フレーム）２１２を示す。第１のマーカー４００が画像２１２内に見える。
【０１２９】
再び、この実施形態では、校正手順を行って、カメラ２０１に対するインパクタの旋回点とインパクタ１０の長手軸に沿った第１のマーカー４００の位置とを決定する。図２６ａを参照して、校正手順の間に、プロセッサ２０３は、ディスプレイ装置が表示する画像２１２ａ内の第１の位置において第３のマーカー２１３を重ね合わせるように構成されている。インパクタ１０を次に、外科医が、概ね矢印２１４で示すように動かして、第１のマーカー４００を第３のマーカー２１３と位置合わせする。位置合わせしたら、ユーザは、スクリーンにタッチするか、またはスクリーン上に重ね合わされた複数のガイドライン２１５ａ〜２１５ｅのうちの１つを「クリックする」必要がある。画像２１２ａ内に見られるように、ガイドライン２１５ａ〜２１５ｅはシャフト１３０の延長部分の角度に最も近い角度関係を有する。図２６ｂ〜２６ｄの画像２１２ｂ〜２１２ｄ内に示すように、このプロセスを第３のマーカー２１３のいくつかの異なる位置（たとえば、第２〜第４の位置）に対して繰り返す。これによって、第１のマーカー４００の位置決めと画像内のインパクタ１０のシャフト１３０の延長部分の角度とを決定することができ、また三角関数を適用することによって、カメラに対するインパクタの旋回位置を含む校正データと、インパクタの長手軸に沿った第１のマーカーの位置も決定することができる。
【０１３０】
校正データ及び受け取った方位データ（すなわち、所望の傾斜角及び前捻角）に基づいて、プロセッサ２０３は、所望の傾斜角及び前捻角を有するようにインパクタ１０をガイドするために第２のマーカー２１６を配置すべき画像内の場所を決定するように構成されている。この実施形態では、図２４を参照して、プロセッサ２０３は、ディスプレイ装置２２０が表示した画像２１２ｅ内で第２のマーカー２１６を重ね合わせて、画像内に見られるような球体４００が第２のマーカー２１６と実質的に位置合わせされたときに、寛骨臼カップインパクタ１０が所望の方位に配向されるように構成されている。
【０１３１】
画像取込装置が骨盤領域にマウントされている場合に、ナビゲーション要素、特徴検出、及び校正ステップなどを用いることについて、図１９〜２７とともに説明しているが、画像取込装置がインパクタ１０上にマウントされたときには（たとえば、図１２に示すように）、実質的に同じナビゲーション要素、特徴検出、及び校正ステップなどを、必要な変更を加えて用いてもよい。この変形では、たとえば、図１７〜２４に説明したものと同様のナビゲーション要素を骨盤領域上にマウントしてもよい。
【０１３２】
前述した実施形態では、電子装置２の校正を、股関節形成処置のための骨盤の３次元基準系を決定する目的で、患者の骨盤に対して装置２を固定することによって行う。しかし、本開示の態様は、股関節に対する処置に限定されることも関節形成処置に限定されることもない。たとえば、いくつかの実施形態では、装置２を患者の骨盤に固定する代わりに、装置２を患者の他の骨領域（たとえば、脊椎骨、頭蓋骨、仙骨、肩甲骨、または膝（大腿骨または頸骨））に固定してもよい。いくつかの実施形態では、装置２を患者に直接固定しなくてもよく、その代わりに患者に対して固定してもよい。たとえば、患者が校正の間に手術台または椅子に対して安定して保持されるならば、装置を手術台または椅子に固定してもよい。
【０１３３】
それに加えてまたはその代わりに、装置２を校正したら（「ゼロにしたら」）、いくつかの実施形態では、装置２をインパクタ１以外の装置に移してもよい。いくつかの実施形態では、装置２を用いて、寛骨臼カップインパクタ以外の医療ツール（たとえば、手術用ドリル、外科千枚通し、またはガイドワイヤ）を位置合わせしてもよい。このような状況では、装置２をこれらの装置のうちの１つに、インパクタ１に関して前述したものと同様の方法で結合する。
【０１３４】
図２８ａ及び２８ｂに示すのは、装置２を用いて股関節形成以外に適用する実施形態である。詳細には、図２８ａ及び２８ｂに示すのは、人体の脊椎骨２８４の棘突起２８２に結合された装置２である。装置２を脊椎骨２８４に固定した状態で、図４〜８を参照して前述した校正プロセスを行って、脊椎骨２８４に対する装置２に対する基準系を取得してもよい。
【０１３５】
電子装置２を脊椎骨２８４に対して校正したら、装置２を次に、図２９に示すように、棘突起２８２上の固定場所から手術用ドリル２９２上の固定場所に移してもよい。次に、棘突起２８２に対するドリルの傾斜角及び前捻角を、図９〜１４を参照してカップインパクタ１に対して前述したものと同様の方法でモニタしてもよい。ドリル２９２に結合された装置２を用いて、外科医は、脊椎骨内にドリルするときに、ドリルビット２９４（または椎弓根ネジ）の軌跡の角度を正確に決定することができる。
【０１３６】
本発明の実施形態は前十字靭帯（ＡＣＬ）再構築手術において応用される。ＡＣＬ再構築手術の間、ＡＣＬ移植片が取り付けられる頸骨及び大腿骨に孔が穿孔される。ＡＣＬ移植片は、本来の損傷を受けたＡＣＬの機能を再現するために設ける。ＡＣＬ移植片を取り付ける脛骨孔及び大腿骨孔の位置及び角度を正確に制御して、膝の顆間窩及び後十字靱帯上でＡＣＬ移植片の衝突が生じることを阻止することが重要である。患者ごとに膝関節の伸展が異なるので、必要な孔角度及び位置も異なる。
【０１３７】
これを図３０ａ及び３０ｂに例示する。図では、異なる膝伸展及び蓋角度を有する２つの異なる膝のＸ線画像を示す。図３０ａのＸ線画像に示す膝は過伸展しておらず、Ｘ線画像上に重ね合わせた黒線が示すように比較的水平な顆間窩（ほぼ４３°）を有する。この解剖学的組み合わせを伴う膝にＡＣＬ移植片を配置した場合、脛骨孔が前方に現れるが蓋衝突は生じない。対照的に、図３０ｂのＸ線画像内に示した膝は過伸展しており、比較的垂直の顆間窩（ほぼ３０°）を有する。この解剖学的組み合わせを伴う膝にＡＣＬ移植片を配置した場合、蓋衝突を回避するために脛骨孔をより後部に配置する必要がある。
【０１３８】
図３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃは、ＡＣＬ再構築の間に脛骨孔を穿孔するための従来の方法の関節鏡及びＸ線画像である。脛骨孔ガイドワイヤ３１２が、外科医によって、膝における切開部を通して孔ノッチ３１４内にガイドされる（図３１ａ）。チェックポイントは、後十字靱帯（ＰＣＬ）の下半分と交差することなく、ノッチの横半分の頂点と底辺との間の中間でガイドワイヤを中心に位置決めすることである。図３１ｂに示すように、ガイドワイヤ３１２はまた、頸骨内側関節線に対して約６３°（範囲６０°〜６５°）の角度を形成すべきである。図３１ｃにさらなるチェックポイントを、顆間窩に対して４〜５ｍｍ後部で平行であるガイドワイヤ３１２と、最大伸展にある膝との位置合わせとして示す。
【０１３９】
前述したことを考慮して、装置２を用いて、膝の部分（たとえば、大腿骨または頸骨）に対するガイドワイヤ３１２の相対角度及びずれを正確に決定してもよいことが分かる。図３２ａは、人体の大腿骨３２２に接続された装置２の概略図である。
【０１４０】
装置２を大腿骨３２２に固定した状態で、図４〜８を参照して前述した校正プロセスを行って、大腿骨３２２に対する装置２に対する基準系を取得してもよい。
【０１４１】
それに加えてまたはその代わりに、股関節に対する脚部の動きを用いて、大腿骨３２２に対する装置２に対する基準系を得てもよい。たとえば、先の図７ａに示すように患者が平坦面上で仰臥（または腹臥）位にあるときに、大腿骨に取り付けた装置２を用いて、重力ベクトルｇを磁界センサ２２によって測定してもよい。重力ベクトルは骨盤の前後方向軸に対応する。次に脚部（したがって、大腿骨３２２）を、股関節の周りに動かしても（揺らすかまたは回転させても）よい。脚部を股関節の周りに動かしている間、装置２はその方位の測定及び記録する。次に収集データを用いて装置２の回転／振動の中心を計算することができる。仰臥位にある患者に対するその当初の位置に大腿骨３２２を再び置いて、装置２と回転／振動の計算した中心との間のベクトルに基づいて、大腿骨３２２の長手方向ベクトルを推定してもよい。大腿骨の長手方向ベクトル及び重力ベクトル（したがって、大腿骨の前後方向軸）が分かっていれば、横断ベクトル（大腿骨に渡る）を計算することができる。ベクトルは必然的に、長手方向及び前後方向軸の両方に垂直に延びる。したがって、患者（特に患者の大腿骨）の解剖学的基準系（基準系には前後方向軸、患者の長手軸、ならびに横断軸が含まれる）を決定することができる。
【０１４２】
電子装置２を大腿骨３２２に対して校正したら、装置２を次に、図３２ｂ及び３２ｃに示すように、大腿骨３２２上の固定場所から手術用ドリル３２４または他の器具上の固定場所に移してもよい。次に、大腿骨３２２に対するガイドワイヤ３１２の角度を、図９〜１４及び２８ａ〜２９を参照してカップインパクタ１及び棘突起２８２に対して前述したものと同様の方法でモニタしてもよい。ドリル３２４に結合された装置２を用いて、外科医は、大腿骨３２２に大腿骨孔を穿孔するときに、ガイドワイヤ３１２の軌跡の角度を正確に決定することができる。
【０１４３】
当業者であれば分かるように、本開示の広い一般的な範囲から逸脱することなく、前述した実施形態に対して多くの変形及び／または変更を行ってもよい。したがって、本実施形態をすべての点において例示的であり限定的ではないと考えるべきである。
【符号の説明】
【０１４４】
１  寛骨臼カップインパクタ
２  電子装置
２ａ  第１の電子装置
２ｂ  第２の電子装置
３  骨盤校正スクリーン
４  インパクタ方位スクリーン
５  骨盤追跡スクリーン
１０  寛骨臼カップインパクタ
１１  寛骨臼カップ
１２  骨盤骨
１３  インパクタシャフト
１４  柄部
２０  電子装置
２１  ジャイロスコープ
２２  磁界センサ
２３  加速度計
２４  プロセッサ
２５  タッチスクリーンディスプレイ
２６  スピーカ
２７  メモリ
３０  マウント
３１  ボタン
３２  ゼロボタン
３３  ボタン
３５  インプラント
４０  ナビゲーション要素
４１  前捻角
４２  傾斜角
４３  ボタン
６０  範囲
１１０  寛骨臼カップ
１２０  骨盤骨
１３０  インパクタシャフト
１４０  ＡＳＩＳベクトル線／第１のマーカー
２００  電子装置
２０１  ビデオカメラ
２０２  ディスプレイ装置
２０３  プロセッサ
２０４  タッチスクリーンキーパッド２０５  メモリ
２０６  画像例（フレーム）
２０６ａ  画像
２０６ｂ  画像
２０６ｃ  画像
２０６ｄ  画像
２０６ｅ  画像
２０８  第３のマーカー
２０９  矢印
２１０  ビデオカメラ
２１１  第２のマーカー
２１２  画像例（フレーム）
２１２ａ  画像
２１２ｂ  画像
２１２ｃ  画像
２１２ｄ  画像
２１２ｅ  画像
２１３  第３のマーカー
２１４  矢印
２１５ａ  ガイドライン
２１５ｂ  ガイドライン
２１５ｃ  ガイドライン
２１５ｄ  ガイドライン
２１５ｅ  ガイドライン
２１６  第２のマーカー
２２０  ディスプレイ装置
２３０  傾斜センサ
２４０  プロセッサ
２５０  タッチスクリーンキーパッド
２６０  メモリ
２７０  画像例（フレーム）
２７０ａ  第１の画像
２７０ｂ  画像
２７１ａ  ライン
２７１ｂ  ライン
２７１ｃ  ライン
２７１ｄ  ライン
２７１ｅ  ライン
２７２ａ  ガイドライン
２７２ｂ  ガイドライン
２７２ｃ  ガイドライン
２７２ｄ  ガイドライン
２７２ｅ  ガイドライン
２７３  アウトライン
２７４  前捻角
２８２  棘突起
２８４  脊椎骨
２９２  手術用ドリル
２９４  ドリルビット
３１０  スリーブ部分
３１２  脛骨孔ガイドワイヤ
３１４  孔ノッチ
３２０  アーム
３２２  大腿骨
３２４  手術用ドリル
４００  第１のマーカー／球体
４０１  第１のマーカー／ディスク
４０２  第１のマーカー／ディスク
４１０  円形ディスク
４２０  円形ディスク
４３０  スペーサ
２０１１ａ  ボックス
２０１１ｂ  ボックス
【図１】
2019534136.tif 000003
【図２】
2019534136.tif 000004
【図３】
2019534136.tif 000005
【図４】
2019534136.tif 000006
【図５】
2019534136.tif 000007
【図６】
2019534136.tif 000008
【図７ａ】
2019534136.tif 000009
【図７ｂ】
2019534136.tif 000010
【図７ｃ】
2019534136.tif 000011
【図８ａ】
2019534136.tif 000012
【図８ｂ】
2019534136.tif 000013
【図９】
2019534136.tif 000014
【図１０】
2019534136.tif 000015
【図１１】
2019534136.tif 000016
【図１２】
2019534136.tif 000017
【図１３】
2019534136.tif 000018
【図１４】
2019534136.tif 000019
【図１５】
2019534136.tif 000020
【図１６】
2019534136.tif 000021
【図１７】
2019534136.tif 000022
【図１８】
2019534136.tif 000023
【図１９】
2019534136.tif 000024
【図２０】
2019534136.tif 000025
【図２１】
2019534136.tif 000026
【図２２ａ】
2019534136.tif 000027
【図２２ｂ】
2019534136.tif 000028
【図２２ｃ】
2019534136.tif 000029
【図２２ｄ】
2019534136.tif 000030
【図２３】
2019534136.tif 000031
【図２４】
2019534136.tif 000032
【図２５】
2019534136.tif 000033
【図２６ａ】
2019534136.tif 000034
【図２６ｂ】
2019534136.tif 000035
【図２６ｃ】
2019534136.tif 000036
【図２６ｄ】
2019534136.tif 000037
【図２７】
2019534136.tif 000038
【図２８ａ】
2019534136.tif 000039
【図２８ｂ】
2019534136.tif 000040
【図２９】
2019534136.tif 000041
【図３０ａ】
2019534136.tif 000042
【図３０ｂ】
2019534136.tif 000043
【図３１ａ】
2019534136.tif 000044
【図３１ｂ】
2019534136.tif 000045
【図３１ｃ】
2019534136.tif 000046
【図３２ａ】
2019534136.tif 000047
【図３２ｂ】
2019534136.tif 000048
【図３２ｃ】
2019534136.tif 000049
【国際調査報告】
2019534136.tif 000050
2019534136.tif 000051
2019534136.tif 000052
2019534136.tif 000053
2019534136.tif 000054