(57)【要約】【課題】  人工関節術において、骨切除や骨髄腔の掘削作業あるいはコンポーネント設置などの作業を、術前計画に沿って短時間で的確に行うとともに、術者が直感的に把握することができるナビゲーションシステム及びガイド器具を提供する。【解決手段】  まず、相対角度検出器２４を設けた大腿骨側ガイド器具３０を、大腿骨頸部の該当箇所に押し付けて密着固定し、固定ガイド具１０の当接固定部１０Ａの端縁に沿って大腿骨頭の骨切りを行うとともに、大腿骨ステムの挿入中心点ＤＸを把握する。次に、術者は、相対角度検出器３３８を設けたステム側ガイド器具３００の把持部３０８を持ち、ラスプ３４０の先端を、前記ステムの挿入中心点ＤＸに立てる。この状態で、相対角度検出器２４，３３８の姿勢の様子を姿勢検出装置５００で把握し、ステム側ガイド器具３００の角度を修正しつつ、最適な姿勢で大腿骨１００の髄腔の掘削やステムの挿入を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工関節設置を行う際に、コンポーネントの適切な設置を術前計画に基づいて行うための人工関節設置ナビゲーションシステムであって、
前記コンポーネントを設置する骨側に固定される第１の姿勢検知手段，
前記コンポーネント設置のための作業を行う器具側に固定される第２の姿勢検知手段，
前記第１及び第２の姿勢検知手段の検知結果を比較して、前記器具の姿勢が、術前計画に基づいて定めた姿勢となるように誘導する姿勢誘導手段，
を備えたことを特徴とする人工関節設置ナビゲーションシステム。
【請求項２】
人工関節設置を行う際に、コンポーネントの適切な設置を術前計画に基づいて行うための人工関節設置ナビゲーションシステムであって、
骨に当接して固定される第１の器具，
前記骨に対して、コンポーネント設置のための作業を行う第２の器具，
前記第１の器具に設けられる第１の姿勢検知手段，
前記第２の器具に設けられる第２の姿勢検知手段，
前記第１及び第２の姿勢検知手段の検知結果を比較して、前記第２の器具の姿勢が、術前計画に基づいて定めた姿勢となるように誘導する姿勢誘導手段，
を備えたことを特徴とする人工関節設置ナビゲーションシステム。
【請求項３】
前記第１の器具が、
大腿骨頸部付近に当接して、器具自身を固定する当接固定部，
術前計画に基づいて、大腿骨頭の切除位置，大腿骨髄腔の掘削方向及び大腿骨ステムの挿入方向を指示する設置ガイド部，
を備えており、
前記当接固定部が、大腿骨頸部の転子間部分に当接する部位を含むことを特徴とする請求項１記載の人工関節設置ナビゲーションシステム。
【請求項４】
前記当接固定部の端縁が、大腿骨頚部における骨切り高位を示すことを特徴とする請求項２記載の人工関節設置ナビゲーションシステム。
【請求項５】
前記第１の器具が、前記大腿骨ステムの挿入深さもしくは前記髄腔の掘削深さを示す目盛手段を備えたことを特徴とする請求項３又は４記載の人工関節設置ナビゲーションシステム。
【請求項６】
前記第２の器具が、前記大腿骨の髄腔の掘削に使用するラスプの大きさに応じて、該ラスプの中心が前記術前計画におけるステムの挿入中心点となるように位置調整するラスプ位置ガイド手段を備えていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の人工関節設置ナビゲーションシステム。
【請求項７】
前記第１及び第２の姿勢検知手段が、三軸加速度センサ及びジャイロセンサをそれぞれ備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の人工関節設置ナビゲーションシステム。
【請求項８】
請求項２〜７のいずれか一項に記載の人工関節設置ナビゲーションシステムで使用し、前記第１の姿勢検知手段もしくは前記第２の姿勢検知手段を備えたことを特徴とする人工関節ガイド器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工関節設置手術においてコンポーネント（部品）を挿入ないし設置する際に使用するナビゲーションシステム及びそれで使用するガイド器具の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人工関節手術において、大腿骨ステムなどのコンポーネントの適切な挿入位置と設置アライメントは、人工関節に加わる応力を適切に骨に伝達させるために重要である。骨を正確に骨切りし、正確な場所（位置・角度）にコンポーネントを設置することで、良好な荷重分散が得られるとともに、コンポーネントの摩耗や緩みの発生が軽減され、人工関節の取り換え時期を遅くして長寿命化を図ることが可能となり、最終的にＱＯＬ（quality of life）の向上につながるようになる。
【０００３】
すなわち、人工関節コンポーネントを適切なアライメント位置へ設置することは、患者個々の骨あるいは骨髄腔に対して許容する至適サイズのコンポーネントを適合させ、安定化を図り、術後成績を左右する因子となるため、人工関節手術の要点の１つである。例えば、人工股関節置換術の場合を例に挙げると、
ａ，大腿骨頭の切除，
ｂ，大腿骨骨髄腔の掘削，
ｃ，大腿骨ステムの挿入固定ないし設置
という手順で行なわれる。最も重要な前記ｃにおける大腿骨ステムの挿入固定ないし設置を行う上で、前記ａの大腿骨頭の切除と、前記ｂの髄腔の掘削を適切に行う必要がある。
【０００４】
これらの操作は、術前計画に基づいて行うが、実際の手術において参考にできるのは、術野で直視できる皮膚切開部から展開された一部分の骨である。しかし、肥満のために術部の展開が限られる症例も多い。また、骨形態に変形が著しい場合には、通常のアナトミーとかけ離れていることから、術者が判断を誤り、術前計画とは異なる高さでの大腿骨頭の切除，異なる方向への髄腔の掘削，更には、異なる位置での大腿骨ステムの設置を行なってしまう恐れがある。このような場合、大腿骨ステムの挿入中に大腿骨が骨折する，あるいは術後に脱臼するなど、術中や術後において合併症が起きる可能性が想定される。現在、コンピュータ技術によって精密な術前計画を手術中に誘導するナビゲーション装置が開発されているが、一般的には普及しておらず、術者（医師）の経験や勘を頼りに設置位置決めや設置方向のアライメントを行っているのが実情であり、術前計画を正確に再現できる、より簡便で操作のしやすい手法や器具が求められている。
【０００５】
例えば、下記特許文献１には、大腿骨頸部付近に当接して、器具自身を固定する当接固定部と、術前計画に基づいて大腿骨ステムを適切に設置するためのガイドとなる設置ガイド部とを備えた人工股関節手術器具が開示されている。これによれば、前記当接固定部の端縁は大腿骨頚部における骨切り高位を示しており、前記設置ガイド部は大腿骨髄腔の掘削方向ないし大腿骨ステムの挿入方向や挿入中心点を示している。また、前記設置ガイド部に予め設定した姿勢で結合する補助具使用することで、結合状態で前記大腿骨ステムの中心方向を示すようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−４２８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した背景技術では、大腿骨髄腔の掘削方向ないし大腿骨ステムの挿入方向や挿入中心点の位置決めを、設置ガイド部に取り付けられる補助具を利用して行っており、ラスプによる掘削時のガイドには不向きである。また、器具の扱いに習熟していないと、その設置や位置決めに時間がかかってしまう。
【０００８】
本発明は、以上のような点に着目したもので、その目的は、骨切除あるいは、骨髄腔の掘削作業やコンポーネントの設置作業を、術前計画に沿って短時間で的確に行うことである。他の目的は、術者が直感的に把握することができ、設置作業も容易な簡便な構成の人工関節コンポーネント設置のためのナビゲーションシステム及びガイド器具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の人工関節設置ナビゲーションシステムは、人工関節設置を行う際に、コンポーネントの適切な設置を術前計画に基づいて行うための人工関節設置ナビゲーションシステムであって、前記コンポーネントを設置する骨側に固定される第１の姿勢検知手段，前記コンポーネント設置のための作業を行う器具側に固定される第２の姿勢検知手段，前記第１及び第２の姿勢検知手段の検知結果を比較して、前記器具の姿勢が、術前計画に基づいて定めた姿勢となるように誘導する姿勢誘導手段，を備えたことを特徴とする。他の発明の人工関節設置ナビゲーションシステムは、人工関節設置を行う際に、コンポーネントの適切な設置を術前計画に基づいて行うための人工関節設置ナビゲーションシステムであって、骨に当接して固定される第１の器具，前記骨に対して、コンポーネント設置のための作業を行う第２の器具，前記第１の器具に設けられる第１の姿勢検知手段，前記第２の器具に設けられる第２の姿勢検知手段，前記第１及び第２の姿勢検知手段の検知結果を比較して、前記第２の器具の姿勢が、術前計画に基づいて定めた姿勢となるように誘導する姿勢誘導手段，を備えたことを特徴とする。
【００１０】
主要な形態の一つによれば、前記第１の器具が、大腿骨頸部付近に当接して、器具自身を固定する当接固定部，術前計画に基づいて、大腿骨頭の切除位置，大腿骨髄腔の掘削方向及び大腿骨ステムの挿入方向を指示する設置ガイド部，を備えており、前記当接固定部が、大腿骨頸部の転子間部分に当接する部位を含むことを特徴とする。具体的には、前記当接固定部の端縁が、大腿骨頚部における骨切り高位を示すことを特徴とする。他の形態の一つは、前記第１の器具が、前記大腿骨ステムの挿入深さもしくは前記髄腔の掘削深さを示す目盛手段を備えたことを特徴とする。更に他の形態としては、前記第２の器具が、前記大腿骨の髄腔の掘削に使用するラスプの大きさに応じて、該ラスプの中心が前記術前計画におけるステムの挿入中心点となるように位置調整するラスプ位置ガイド手段を備えていることを特徴とする。また、前記第１及び第２の姿勢検知手段が、三軸加速度センサ及びジャイロセンサをそれぞれ備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の人工関節ガイド器具は、前記いずれかの人工関節設置ナビゲーションシステムで使用し、前記第１の姿勢検知手段もしくは前記第２の姿勢検知手段を備えたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、大腿骨に当接して固定される第１の器具と、大腿骨ステムの挿入又は髄腔の掘削を行う第２の器具とに、それぞれ姿勢検知手段を設け、それらの検知結果を比較して、前記第２の器具の姿勢が術前計画に基づいて定めた姿勢となるように誘導することとしたので、大腿骨髄腔の掘削作業や大腿骨ステムの挿入作業を、術前計画に沿って短時間で的確に行うことができる。また、構造も簡便で、術者が直感的に把握することができ、設置作業も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の実施例における大腿骨側ガイド器具を示す斜視図で、(A)は分解した状態を示し、(B)は組み立てた状態を示す。
【図２】本発明の実施例のステム側ガイド器具を分解して示す斜視図である。
【図３】前記ステム側ガイド器具３００の組み立てた状態を示す図である。
【図４】ラスプ中心の位置決めの様子を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例における大腿骨ステム挿入ナビゲーションシステムの全体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
以下、図１〜図５を参照しながら、本発明の実施例について説明する。図１(A)は、本実施例のガイド器具のうち、大腿骨側ガイド器具３０が分解して示されており、組み立てた状態が同図(B)に示されている。これらの図において、大腿骨側ガイド器具３０は、固定ガイド具１０と、センサ装置２０とによって構成されており、固定ガイド具１０は、
ａ，大腿骨に当接して密着し、大腿骨側ガイド器具３０の全体を固定するための当接固定部１０Ａ，
ｂ，大腿骨頭の切除位置，髄腔の掘削及び大腿骨ステムの挿入方向を指示する設置ガイド部１０Ｂ，
によって構成されている。
【００１６】
これらのうち、固定ガイド具１０は、上述した背景技術（特開2014-42818号公報）に開示されているものと実質的に同等である。当接固定部１０Ａの部位ＡＡは、大腿骨１００の大腿骨頚部の大転子に当接し、部位ＡＢは大腿骨頚部の小転子に当接する。また、大転子から小転子に至る転子間稜に引っかかる鈎部ＡＣを備えており、この鈎部ＡＣから大腿骨頚部に習った凹部ＡＤが延長形成されている。転子間稜を跨いで習う形状である鈎部ＡＣを当接固定部１０Ａに設けることで、少ない接触面積で安定した固定ガイド具１０の固定が可能となる。
【００１７】
上述した当接固定部１０Ａの凹部ＡＤの端縁は、大腿骨頚部の骨切り高位（切断位置）を示すように形成されている。骨切り高位は、患者の足の長さ，大腿骨１００の髄腔の形状，使用する大腿骨ステムのサイズ等を考慮して、術前計画の段階で医師が決定する。
【００１８】
次に、上述した当接固定部１０Ａには、設置ガイド部１０Ｂが形成されている。設置ガイド部１０Ｂは、直方体のブロックＢＡ，ＢＢ，ＢＣによって構成されており、ブロックＢＡ，ＢＢが交差し、その交差部と当接固定部１０ＡとがブロックＢＣによって接合された構造となっている。これらのブロックＢＡ，ＢＢ，ＢＣには、ワイヤ保持貫通孔（ＱＡのみ図示）がそれぞれ形成されている。ワイヤ保持貫通孔ＱＡには、図１(B)に示すように、ワイヤ（鋼線）１５０が挿通される。
【００１９】
以上のような形状・構造の固定ガイド具１０は、次のようにして製作される。
(1)，まず、人工股関節置換術を受ける患者の股関節部分のＣＴ（コンピュータ断層撮影）画像もしくはＭＲＩ（磁気共鳴）画像を取得する。
(2)，次に、コンピュータによって股関節部分の三次元画像を得るとともに、この三次元画像に基づいて、人工股関節置換術の術前計画を行う。このような人工股関節置換術用の三次元術前計画ソフトウエアとしては、例えば、株式会社レキシー製「ZedHip」がある。これにより、
ａ，患者の大腿骨１００の形状，
ｂ，使用する大腿骨ステムのサイズ，
ｃ，骨切り高位ＬＣ
ｄ，内反・外反，前捻・後捻，屈曲・伸展の各方向（ワイヤの方向）
ｅ，骨切り面１２０におけるステム（インプラント）挿入中心点ＤＸ
が決定される。
(3)，次に、３Ｄプリンタなどを用いたラピッドプロトタイピング技術を応用し、光樹脂等で固定ガイド具１０を製作する。固定ガイド具１０の当接固定部１０Ａは、前記ａの患者の大腿骨１００の形状，前記ｃの骨切り高位ＬＣによって、その形状が特定される。固定ガイド具１０の設置ガイド部１０Ｂは、前記ｄの各方向，前記ｅの骨切り面１２０におけるステム挿入中心点ＤＸによって、その形状が特定される。なお、固定ガイド具１０は、股関節部分の患者固有の骨性凹凸に対応しているため、患者毎に製作される。以上の点は、上述した背景技術と同様である。
【００２０】
ところで、本実施例では、大腿骨側ガイド器具３０に、センサ装置２０が設けられている。センサ装置２０は、設置ケース２２と相対角度検出器２４によって構成されている。設置ケース２２は、相対角度検出器２４を収納する収納部２２Ａと、これに収納された相対角度検出器２４の固定具２２Ｂと、固定用突起２２Ｃ，２２Ｄを備えている。固定用突起２２Ｃ，２２Ｄは、上述した設置ガイド部１０ＢのブロックＢＡのワイヤ貫通方向の両端を挟むように構成されている。固定用突起２２Ｃ，２２Ｄには、ワイヤ貫通穴２２Ｅ，２２Ｆがそれぞれ設けられており、設置ケース２２を前記ブロックＢＡに取り付けたときに、ワイヤ貫通穴２２Ｅ，２２Ｆとワイヤ保持貫通孔ＱＡとが一致するようになっている。
【００２１】
収納部２２Ａに相対角度検出器２４を収納して固定具２２Ｂを締めることで、相対角度検出器２４が収納部２２Ａに固定される。また、ワイヤ１５０が、ワイヤ貫通穴２２Ｅ，ワイヤ保持貫通孔ＱＡ，ワイヤ貫通穴２２Ｆを順に貫通することで、収納部２２Ａが固定ガイド具１０に固定される。このようにして、相対角度検出器２４が設置ガイド部１０Ｂに固定され、相対角度検出器２４の姿勢が大腿骨１００に対して固定されることとなる。図１(B)には、固定された状態が示されている。なお、ワイヤ１５０には、目盛１５２が設けられている。この目盛１５２を参照することで、ラスプによる掘削深さやステムの挿入深さを知ることができる。相対角度検出器２４に予め設定した直交座標軸をＸＨ，ＹＨ，ＺＨとすると、座標軸ＺＨ方向が、前記ワイヤ１５０の方向と一致している。他の座標軸ＸＨ，ＹＨは、前記術前計画における大腿骨ステム横断面の方向となっている。
【００２２】
次に、図２〜図４を参照しながら、ラスプで大腿骨を掘削したり、ステムを設置するためのステム側ガイド器具３００について説明する。図２には、ステム側ガイド器具３００を分解した状態が示されており、同図の矢印Ｆ３Ａ，Ｆ３Ｂから見て組み立てた状態が、それぞれ図３(A)，(B)に示されている。また、矢印Ｆ３Ｃから見た断面の様子が、図４に示されている。
【００２３】
これらの図において、ステム側ガイド器具３００は、長手の本体３０２を中心に構成されており、その上端にハンマーによって打撃される頭部３０４が設けられている。この頭部３０４の下部からは、抑えピン３０６が突出して形成されており、その下側には、本体３０２に沿って把持部３０８が設けられている。施術者は、抑えピン３０６を押えて回転を抑制するように、把持部３０８を本体３０２とともに握って、ラスプ３４０を把持・固定する。
【００２４】
本体３０２の中央付近には、センサ装置３３０が取り付けられるようになっている。センサ装置３３０は、本体３０２の長手方向における位置決めを行うための位置決めロッド３３２と、本体３０２が貫通するセンサ固定部３３４を備えている。位置決めロッド３３２の上端３３２Ａは、前記頭部３０４の下部であって、前記抑えピン３０６の反対側に固定されるようになっており、下端３３２Ｂは、前記センサ固定部３３４の内側において、本体３０２との間に挟まれるようになっている。一方、センサ固定部３３４は、本体３０２が挿通する枠３３４Ａの正面及び側面に、ネジ部３３４Ｂ（ボルト），３３４Ｃ（ナット）がそれぞれ設けられている。ネジ部３３４Ｂを締めることで、センサ固定部３３４が本体３０２に固定されるようになっている。すなわち、上述した位置決めロッド３３２の下端３３２Ｂに設けた凹凸と、枠３３４Ａの内側に設けた凹凸とが嵌りあうことで、本体３０２の長手方向に対する枠３３４Ａの位置決めが行われる。
【００２５】
センサ固定部３３４の枠３３４Ａの側面には、略コ字状のセンサ把持部３３６が凹凸の嵌め込みによって固定されるようになっており、このセンサ把持部３３６に相対角度検出器３３８が固定されるようになっている。すなわち、位置決めロッド３３２，センサ固定部３３４，センサ把持部３３６によって、ステム側ガイド器具３００に対して所定の姿勢で、相対角度検出器３３８が固定されている。相対角度検出器３３８に設定した直交座標軸をＸＳ，ＹＳ，ＺＳとすると、座標軸ＺＳがステム側ガイド器具３００の長手方向となっており、他の座標軸ＸＳ，ＹＳは、前記術前計画における大腿骨ステム横断面の方向となっている。
【００２６】
枠３３４Ａの外側には、図４の断面で見たときに略Ｌ字状の可動片３３９が設けられている。可動片３３９の先端には、上述したネジ部３３４Ｃ及びワイヤガイド３３９Ａが設けられており、前記ネジ部３３４Ｃを緩めることで、枠３３４Ａに対する可動片３３９の位置を調整できるようになっている。
【００２７】
ステム側ガイド器具３００の本体３０２の下端には、大腿骨を掘削するためのラスプ３４０が着脱自在に取り付けられている。本体３０２からラスプ３４０にかけては、大腿骨１００に沿って湾曲した形状となっている。ラスプ３４０は、各種のサイズのものが用意されており、これらを適宜交換することで、髄腔の掘削が行われるようになっている。ラスプ３４０は、上述した把持部３０８を押えることで、本体３０２にしっかりと固定されるようになっている。
【００２８】
ところで、ラスプ３４０を交換すると、その中心点が変動することとなる。そこで、この変動に合わせて、その中心点がステム挿入点ＤＸと一致するように、可動片３３９を移動させるようにする。図４には、その様子が示されている。同図(A)に示すワイヤ１５０とステム挿入点ＤＸとの関係に対し、掘削初期段階の比較的小さいラスプ３４０を使用するときは、同図(B)に示すように、可動片３３９が枠３３４Ａに近い位置となる。掘削後期段階の比較的大きなラスプ３４０を使用するときは、同図(C)に示すように、可動片３３９が枠３３４Ａから離れた位置となる。
【００２９】
使用するラスプ３４０の大きさと、可動片３３９と枠３３４Ａとの距離ないし間隔との関係は、術前計画で予め求められる。術者は、使用するラスプ３４０の大きさに応じて、ネジ部３３４Ｃを緩め、枠３３４Ａに対する可動片３３９の位置を調整する。そして、可動片３３９のワイヤガイド３３９Ａが、ワイヤ１５０に当接するようにすることで、ラスプ３４０の中心がステム挿入点ＤＸとなるように、位置決めを行うことができる。
【００３０】
次に、上述した相対角度検出器２４，３３８は、図５に示すような構成となっており、ジャイロセンサＳＡ，三軸加速度センサＳＢ，姿勢情報制御部ＳＣ，通信部ＳＤを備えている。ジャイロセンサＳＡで検出された角速度の検出信号や三軸加速度センサＳＢで検出された加速度の検知信号が姿勢情報制御部ＳＣに入力され、Bluetooth（登録商標）などの近距離無線通信の規格に対応した通信部ＳＤから検出器の姿勢情報として出力されるようになっている。
【００３１】
姿勢情報は、姿勢検出装置５００において受信されるようになっている。姿勢検出装置５００は、パソコンなどによって構成されており、通信部ＲＡ，姿勢情報比較部ＲＢ，姿勢表示部ＲＣ，警告音出力部ＲＤを備えている。相対角度検出器２４，３３８の通信部ＳＤからそれぞれ出力された姿勢情報は、姿勢検出装置５００の通信部ＲＡで受信され、姿勢情報比較部ＲＢで比較される。そして、相対角度検出器２４の姿勢を基準としたときの相対角度検出器３３８の姿勢の角度が三次元で検出され、検出結果が、姿勢表示部ＲＣに表示されるとともに、姿勢の相違に対応して周期が変化するビープ音が警告音出力部ＰＤから出力されるようになっている。相対角度検出器２４，３３８に対しては、ジャイロセンサＳＡの累積誤差を吸収するため、予めキャリブレーション処理を実行しておくようにする。
【００３２】
以上の相対角度検出器２４，３３８及び姿勢検出装置５００については、上述した背景技術や特開2014-113197号公報に詳述されているが、相対角度検出器２４，３３８の三次元における姿勢の差を検出できれば、各種の手段を用いてよい。
【００３３】
次に、本実施例の作用を説明する。まず、前記大腿骨側ガイド器具３０を、滅菌処理の後、大腿骨頸部の該当箇所に、転子間稜を跨ぐように、術者の手によって押し付け、骨表面に密着固定する。次に、術者は、固定ガイド具１０の当接固定部１０Ａの端縁に沿って、大腿骨頭を切断する。図１には、切断後の様子が示されている。続いて、術者は、大腿骨ステムの挿入中心点ＤＸ（図１参照）を把握する。挿入中心点ＤＸを把握する方法としては、例えば、前記背景技術のステム用補助具を利用する。また、必要があれば、挿入中心点ＤＸにおける大腿骨ステムの挿入方向に、小径のドリルを用いてパイロットホールを開けるようにする。大腿骨ステムの設置方向は、ワイヤ１５０によって示されている。
【００３４】
次に、術者は、術前計画に基づき、使用するラスプ３４０の大きさに合わせて、可動片３３９の位置を調整する。次に、ステム側ガイド器具３００の把持部３０８を持ち、可動片３３９のワイヤガイド３３９Ａが、ワイヤ１５０に当接するようにして、ラスプ３４０の先端を、前記ステムの挿入中心点ＤＸもしくは同位置に設けたパイロットホールに立てるようにする。この状態において、相対角度検出器２４，３３８の姿勢の様子が、姿勢検出装置５００の姿勢表示部ＲＣに表示され、両者の姿勢の差が表示される。
【００３５】
例えば、以下のような処理が行われる。
ａ，上述したように、大腿骨側の相対角度検出器２４に設定した直交座標はＸＨ，ＹＨ，ＺＨである。
ｂ，一方、ラスプ側の相対角度検出器３３８に設定した直交座標はＸＳ，ＹＳ，ＺＳである。
ｃ，相対角度検出器２４，３３８の座標軸の方向は姿勢表示部ＲＣに表示され、姿勢の差に応じたビープ音が警告音出力部ＲＤから出力される。
ｄ，術者は、これらの表示及びビープ音を参照しながら、ステム側ガイド器具３００の角度を修正する。
ｅ，そして、前記直交座標ＸＨ，ＹＨ，ＺＨと、直交座標ＸＳ，ＹＳ，ＺＳの方向が一致して、ステム側ガイド器具３００の姿勢が的確な方向となった状態で、ハンマー３５０により頭部３０４を打撃する。
【００３６】
これにより、大腿骨１００の髄腔の掘削がラスプ３４０によって行われる。その際に、ワイヤ１５０に設けた目盛１５２を参照し、術前計画で設定した深さまで、掘削を行う。以上の動作を、ラスプ３４０の大きさを変更しつつ、繰り返し行う。そして、術前計画に沿った髄腔の掘削が終了したら、予め術前計画で決めたステムをステム挿入用器具（図示せず）に取り付け、大腿骨１００の髄腔内に挿入する。このときも、必要であれば、ステム挿入用器具に相対角度検出器を設け、姿勢の調整を行うようにする。
【００３７】
以上のように、本実施例によれば、ステム挿入ガイド器具のうち、大腿骨側ガイド器具３０と、ステム側ガイド器具３００に、相対角度検出器２４，３３８をそれぞれ設け、両者の相対的な角度を見ながら器具を誘導（ナビゲーション）し、大腿骨１００の髄腔に対するラスプによる掘削やステムの挿入を行うこととしたので、次のような効果が得られる。
ａ，大腿骨頚部の骨切り，大腿骨髄腔の掘削，大腿骨ステムの挿入といった一連の作業を、術前計画に沿って短時間で的確に行うことができる。
ｂ，大腿骨髄腔の掘削，大腿骨ステムの挿入といった作業における器具の方向を、姿勢表示や警告音に基づいて術者が直感的に把握することができる。
ｃ，器具の構成が簡略化でき、設置作業も容易である。
【００３８】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した各器具の形状や構造は一例であり、同様の作用を奏するように適宜変更してよい。
(2)前記実施例では、大腿骨側の相対角度検出器２４に設定した直交座標軸を基準としたが、患者の骨盤に座標軸を設定し、これと相対角度検出器２４との角度，ラスプの掘削方向ないし大腿骨ステムの挿入方向との角度，を術前計画で予め求めるようにしてもよい。
(3)前記実施例は、人工股関節の場合であるが、人工膝関節の場合には、大腿骨コンポーネントおよび脛骨コンポーネントの座標軸を術前計画で設定し、骨側の相対角度検出器の方向と、切除器具ないしコンポーネント設置器具側の相対角度検出器の方向との角度を術前計画で予め求める。このように、骨側に一方の相対角度検出器を設け、器具側に他方の相対角度検出器を設け、両者の姿勢の差を検出することで、器具の姿勢を調整して行う各種の作業に本発明は適用可能である。
(4)人工関節としては、セメント型，セメントレス型があるが、いずれのタイプであっても、本発明は適用可能である。
(5)大腿骨頸部の切除，大腿骨髄腔の掘削，大腿骨ステムの挿入といった作業を、異なる器具を利用して行うことを妨げるものではない。例えば、大腿骨ステムの挿入は、上述したステム側ガイド器具とは異なるステムインパクター等（図示せず）を用いて行われる。患者の大腿骨側に一方の相対角度検出器を設けるとともに、大腿骨頸部の切除，大腿骨髄腔の掘削，あるいは大腿骨ステムの挿入を行うステムインパクターなどの器具側に他方の相対角度検出器を設け、両者の姿勢の差を検出することで、術前計画を正確に再現し、適正な位置や角度に大腿骨ステムを挿入固定、設置できる。
(6)前記実施例で示した各部の形状や構造は、同様の作用を奏するように、設計変更可能であり、これらも本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、骨側に一方の姿勢検知手段を設けるとともに、器具側に他方の姿勢検知手段を設けることによって、器具側の姿勢が術前計画に沿ったものとなるように誘導することとしたので、人工関節術における骨髄腔の掘削やコンポーネントの挿入ないし設置といった作業を、術前計画に沿って短時間で的確に行うことができ、各種の人工関節術に好適である。
【符号の説明】
【００４０】
１０：固定ガイド具
１０Ａ：当接固定部
１０Ｂ：設置ガイド部
２０：センサ装置
２２：設置ケース
２２Ａ：収納部
２２Ｂ：固定具
２２Ｃ，２２Ｄ：固定用突起
２２Ｅ，２２Ｆ：ワイヤ貫通穴
２４：相対角度検出器
３０：大腿骨側ガイド器具
１００：大腿骨
１２０：骨切り面
１５０：ワイヤ
１５２：目盛
３００：ステム側ガイド器具
３０２：本体
３０４：頭部
３０６：抑えピン
３０８：把持部
３３０：センサ装置
３３２：位置決めロッド
３３２Ａ：上端
３３２Ｂ：下端
３３４：センサ固定部
３３４Ａ：枠
３３４Ｂ，３３４Ｃ：ネジ部
３３６：センサ把持部
３３８：相対角度検出器
３３９：可動片
３３９Ａ：ワイヤガイド
３４０：ラスプ
３５０：ハンマー
５００：姿勢検出装置
ＡＡ：部位
ＡＢ：部位
ＡＣ：鈎部
ＡＤ：凹部
ＢＡ，ＢＢ，ＢＣ：ブロック
ＤＸ：挿入中心点
ＬＣ：高位
ＰＤ：警告音出力部
ＱＡ：ワイヤ保持貫通孔
ＲＡ：通信部
ＲＢ：姿勢情報比較部
ＲＣ：姿勢表示部
ＲＤ：警告音出力部
ＳＡ：ジャイロセンサ
ＳＢ：三軸加速度センサ
ＳＣ：姿勢情報制御部
ＳＤ：通信部
【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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