(57)【要約】  ブリッジ形状のフレーム装置であって、該ブリッジに対して一義的に定められるが、外部環境に対しては脊椎とともに動くことができる位置に複数の椎骨を固定するための装置。かかるブリッジによって達成される固定は、手作業のナビゲーション及び追尾システムを用いて手術を施す椎骨に対する外科医の器具の位置を追跡するか、あるいは、前記ブリッジ上に取り付けられた予めプログラムされたロボットを用いて手術を行うかのいずれかのコンピュータ支援手術作業に特に有用である。前記ブリッジの代替的な実施態様は、脊椎の複数の椎骨に単一の作業で手術を行うために用いられるか、あるいは、脊椎の大部分又は全長に沿って整列参照を提供しつつ、脊椎に沿った異なる場所で手術を行うための参照フレームとして用いられる場合がある。【選択図】図６
2007507279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の脊椎の椎骨に施す手術用のブリッジであって、
前記患者の脊椎の第１の椎骨に一方の端で取り付けられる、第１の支持部材と、
前記患者の第２の骨に一方の端で取り付けられる、少なくとも１個の第２の支持部材と、
前記患者に取り付けられた前記第１および第２支持部材の前記一方の端から隔たった位置で、第１および第２支持部材に取り付けられる交差部材とを含み、該交差部材は前記患者の脊椎の近傍に配置される、手術用のブリッジ。
【請求項２】
前記患者の第２の骨は前記患者の脊椎の第２の椎骨である、請求項１に記載のブリッジ。
【請求項３】
前記患者の第２の骨は前記患者の頭蓋骨である、請求項１に記載のブリッジ。
【請求項４】
前記患者の第２の骨は前記患者の骨盤である、請求項１に記載のブリッジ。
【請求項５】
前記ブリッジは前記患者の脊椎の動きとともに自由に動く、請求項１ないし４に記載のブリッジ。
【請求項６】
前記第１の支持部材は、骨クランプによって、前記患者の脊椎の第１の椎骨に取り付けられる、請求項１ないし５に記載のブリッジ。
【請求項７】
前記第１の支持部材はＫ−ワイヤである、請求項１ないし５に記載のブリッジ。
【請求項８】
前記交差部材を前記脊椎の少なくとも１個の追加の椎骨に取り付けるための少なくとも１個の追加の支持エレメントを含み、第１の椎骨と、第２の骨と、前記少なくとも１個の追加の椎骨との前記ブリッジに対する相対位置が固定される、請求項１ないし７に記載のブリッジ。
【請求項９】
前記少なくとも１個の追加の支持エレメントはＫ−ワイヤである、請求項８に記載のブリッジ。
【請求項１０】
前記交差部材は外科用ロボットを搭載するように適合され、該ロボットは前記椎骨の少なくとも１個に手術作業を施す、請求項１ないし９に記載のブリッジ。
【請求項１１】
前記外科用ロボットは、前記交差部材に沿った複数の予め定められた位置のいずれかに搭載可能で、前記ロボットは前記椎骨の複数について手術作業を施すことができる、請求項１０に記載のブリッジ。
【請求項１２】
前記ロボットは単一のレジストレーション工程で前記椎骨の複数について前記手術作業を施すことができる、請求項１０又は１１に記載のブリッジ。
【請求項１３】
前記椎骨の１つに取り付けられた外科用ロボットを含み、該ロボットは前記椎骨の少なくとも１個について手術作業を施すことができる、請求項１ないし３に記載のブリッジ。
【請求項１４】
前記ロボットは単一のレジストレーション工程で前記椎骨の複数について手術作業を施すことができる、請求項１３に記載のブリッジ。
【請求項１５】
コンピュータ支援手術システムに連携するナビゲーション用位置プローブを含み、前記ブリッジ及び前記椎骨の位置が前記システムにわかる、請求項１ないし９に記載のブリッジ。
【請求項１６】
患者の脊椎の椎骨についての手術用ブリッジ組立体であって、
少なくとも１個の第１の脊椎ブリッジセクションと、少なくとも１個の第２の脊椎ブリッジセクションとを含み、
前記少なくとも１個の第１の脊椎ブリッジセクションは、２個の支持部材と、交差部材とを含み、該支持部材のそれぞれは前記脊椎の１個の椎骨に取り付けられ、該交差部材は、前記支持部材を連結し、前記支持部材が椎骨に取り付けられる端から隔たった位置で前記支持部材に取り付けられ、
前記少なくとも１個の第２の脊椎ブリッジセクションは、第１および第２の端を有し、第１の端は前記少なくとも１個の第１の脊椎ブリッジセクションに取り付けられ、第２の端は、患者の骨盤構造か、あるいは、頭蓋骨かのいずれかに支持部材によって取り付けられ、
前記支持部材は、前記ブリッジ組立体が前記脊椎の椎骨の近傍に配置されるように設置される、手術用ブリッジ組立体。
【請求項１７】
前記少なくとも１個の第２の脊椎ブリッジセクションは、２個の脊椎ブリッジセクションを含み、一方の脊椎ブリッジセクションは前記患者の骨盤構造に第２の端で取り付けられ、他方の脊椎ブリッジセクションは前記患者の頭蓋骨に第２の端で取り付けられ、前記ブリッジ組立体は前記脊椎の全長に沿って椎骨の近傍に配置される、請求項１６に記載のブリッジ組立体。
【請求項１８】
前記ブリッジは、腰部ブリッジセクションと、頸部ブリッジセクションと、少なくとも１個の胸部ブリッジセクションとを含む、請求項１７に記載のブリッジ組立体。
【請求項１９】
前記ブリッジ組立体は前記患者の脊椎の動きとともに自由に動く、請求項１６ないし１８に記載のブリッジ組立体。
【請求項２０】
前記ブリッジセクションは外科用ロボットを搭載するように適合され、該ロボットは前記椎骨の少なくとも１個について手術作業を施すことができる、請求項１６ないし１８に記載のブリッジ組立体。
【請求項２１】
前記外科用ロボットは前記ブリッジ組立体のブリッジセクションに沿った複数の予め定められた位置のいずれかに搭載可能で、該ロボットは前記椎骨の複数について前記手術作業を施すことができる、請求項２０に記載のブリッジ組立体。
【請求項２２】
前記外科用ロボットは単一のレジストレーション工程で前記椎骨の複数について前記手術作業を施すことができる、請求項２０又は２１に記載のブリッジ組立体。
【請求項２３】
前記椎骨の１つに取り付けられた外科用ロボットを含み、該ロボットは少なくとも１個の前記椎骨について手術作業を施すことができる、請求項１６ないし１９に記載のブリッジ組立体。
【請求項２４】
前記外科用ロボットは単一のレジストレーション工程で前記椎骨の複数について前記手術作業を施すことができる、請求項２３に記載のブリッジ組立体。
【請求項２５】
コンピュータ支援手術システムと連携するナビゲーション用位置プローブを含み、前記ブリッジ組立体のいずれかの部品と、前記椎骨との位置は前記システムにわかる、請求項１６ないし１９に記載のブリッジ組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の手順で複数の椎骨についての外科手術を容易に行うための装置及び方法の分野に関し、特に、前記手順のロボットによる実施、コンピュータ支援技術又は手作業によるフレーム整列（ｆｒａｍｅ−ａｌｉｇｎｅｄ）外科手術を用いる装置及び方法の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の外科手術では、外科医は、自分の手及び手術器具を正しく配置するために自分の視覚及び触覚を用いて臓器を手術する。しかし、コンピュータ支援手術（ＣＡＳ）では、手術器具の動きは術前の計画によって決定されるのが一般的で、実際の手術位置は術前のＸ線、ＣＴ、ＭＲＩその他の画像を用いて前もって計画される。しかし手術の際、一般的に、患者の座標系と、前記手術器具の位置と、術前計画によって提供されるデータとを相互に参照することによって、この計画情報を手術部位に移す必要がある。これは、レジストレーション作業として知られている。
【０００３】
しがたって、ナビゲーション／ロボットシステムに対する患者の位置についての正確な情報をコンピュータに提供することが重要である。これは、現在のＣＡＳ装置では、手術が施される身体の部分を前記レジストレーション工程の後、固定位置に保持することか、手術が施される身体の部分とともに移動して、専用追尾ソフトウェアにより望ましくない動きを補償する、動的参照装置を取り付けることかによって達成される。
【０００４】
脊椎外科のＣＡＳ作業では、該作業が２個又は３個以上の椎骨について施される場合には、従来技術によれば、脊椎の異なる領域の間か、異なる椎骨間かでの相対的な動きが検出及び補償可能なように、動的参照センサーを脊椎の各レベルか又は各椎骨に固定する必要がある。代替的には、明確に定められた位置を確保するために、手術予定の全ての椎骨が静止フレーム（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  ｆｒａｍｅ）に固定される。これらの選択肢の両方とも複雑で不便な作業である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、単一の装置によって単一の作業で複数の椎骨についてＣＡＳを実行できる方法を提供することに重要な必要性がある。
【０００６】
さらに、脊椎湾曲に関する病状を矯正又は治療するために外科手術が施されるときには、従来技術の方法によれば、外科医は、背中の異なるレベルの椎骨の位置を推定するために視覚的手段を用いるのが一般的である。かかる視覚的推定は、手術器具の手作業による操作に基づくものであれ、そのＣＡＳによる案内に基づくものであれ、不正確である可能性があり、外科医の技量に大きく依存する。したがって、脊椎の全長にわたって椎骨の相対位置についての情報を外科医に提供する参照方法を提供する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
本発明のさまざまな好ましい実施態様によると、新規なフレーム装置が提供され、該フレーム装置は、複数の椎骨を前記フレームに対して一義的に定められる位置にまとめて固定するのに使用される。かかる固定は、以下の２つの脊椎外科の用途に特に有用である。
【０００８】
（ｉ）手術される椎骨に対する外科医の器具の相対位置を追跡するために、手作業による（ｍａｎｕａｌ）ナビゲーションと追尾システムとを使うことか、予めプログラムされたロボットを使って手術を行うことかのいずれかにより、１つの作業で複数の椎骨について施される、コンピュータ支援外科手術用の参照フレームとしての用途。
【０００９】
（ｉｉ）脊椎の大部分又は脊椎全体の整列のための参照位置を提供することが必要なときに、患者の脊椎の全長か、その大部分かに沿った位置で手術作業を行うための参照フレームとしての用途。
【００１０】
本発明の第１の好ましい実施態様によると、複数の椎骨をまとめて固定して、これらの椎骨の全てについて単一の参照フレームを作る、参照ブリッジが提供される。このブリッジは、脊椎の上で固定され、前記椎骨に対して固定されるが、空間的に一体として移動でき、脊椎の動きは手術台に対する相対的なものである点で、従来技術の脊椎固定装置とは異なる。動的な参照センサーか、超小型ロボットか、機械的デジタイザとして作動する受動的な測定アームかが、この参照ブリッジに取り付け可能で、関係のある各椎骨は前記ブリッジに固定されるため、単一のレジストレーション作業が、術前のＣＴ又はＭＲＩ画像、術中のＸ線透視画像その他のいずれであるかに関係なく、手術計画環境に対する各椎骨及び前記フレーム自体の相対位置及び配向を定めるのに使用可能である。したがって、これは、各椎骨を個別にレジストレーションすることか、手術台に対して全ての椎骨を固定することかのいずれかの従来技術の必要性をなくす。
【００１１】
前記参照ブリッジは限られた数の椎骨にだけ固定されるのが一般的であるので、前記ブリッジに何らかの手段で固定された椎骨だけが該ブリッジに対して積極的に定められた位置を有するものと考えられる。しかし、隣接する椎骨間で許容される相対的な動きは小さいので、前記ブリッジに固定された椎骨の隣又は近傍にある固定されない椎骨であっても、前記ブリッジに対して十分明確に定められた位置を有すると考えられる場合がある。実施されるべき手術作業で要求される精度が、かかる固定されない「近隣の椎骨」の位置が十分正確に知られるべき程度を決定する。
【００１２】
本明細書及び請求の範囲で用いられる、「脊椎の上」、「椎骨の上」その他これらに類する用語は、絶対空間での位置を定めることを意図するのではなく、脊椎又は椎骨に対する一般的な相対的配置を示すことを意図するものである。脊椎外科の作業を行うための通常の体位は背臥位であるから、「上」という用語はこの一般的な配置を説明するために用いられるが、互いに垂直な相対位置の使用に本発明を限定することを意図するものではない。
【００１３】
椎骨は、相対的な位置がわかると、ナビゲーションシステムか、骨又はブリッジに取り付けられたロボットかのいずれかを使うことによって、正確に手術できる。骨又はブリッジに取り付けられたロボットが有利な実施態様であるが、それは、椎骨又はブリッジのいずれかに対する前記ロボットの位置がわかるため、この実施態様は椎骨が環境に対してどこにあるかを知る必要性がないからである。
【００１４】
本発明の別の好ましい実施態様によると、ブリッジはブリッジの外部にあるナビゲーションシステムと併用され、該ナビゲーションシステムでは、各椎骨の他の椎骨に対する相対的な参照位置がわかるだけでなく、各椎骨の絶対空間での参照位置もわかり、それによって、前記外部ナビゲーションシステムに対する相対的な参照位置もわかることをブリッジが担保する。
【００１５】
上記の用途（ｉ）のために用いられるとき、これらの好ましい実施態様によるブリッジは、該ブリッジに対して一般的に隣接するか、あるいは、近傍に配置された複数の椎骨の位置を固定するために機能する。上記の用途（ｉｉ）のために用いられるとき、前記ブリッジは骨盤から頭蓋骨まで、最大の形状（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）に伸びる長いフレームの形をとることが好ましく、頭蓋骨及び骨盤と、頭蓋骨及び骨盤の間の選択された複数の椎骨の点とで固定されることが好ましい。本発明のさらに好ましい実施態様によれば、前記長いフレームのブリッジは、脊椎の全長にわたって伸びない場合には、頭蓋骨から胸のレベルまでか、骨盤から頸椎レベルの底部までかのような、少なくとも脊椎の大部分にわたって伸びる場合がある。前記長いフレームの実施態様のいずれにおいても、ブリッジは複数の部分に分かれていることが好ましく、脊椎の胸部セクションをほぼカバーする少なくとも１個の中央セクションと、腰部領域をカバーする下部セクションと、頸部セクションをカバーする上部セクションとに分かれていることが好ましい。ブリッジが頭蓋骨に対して固定される実施態様では、
【００１６】
本発明が有利に適用できる徴候が複数あるが、かかる徴候は、以下のとおり、適用される脊椎の領域ごとに列挙される。
【００１７】
Ａ．頸部領域の外科的徴候
１．環軸椎不定症（Ａｔｌａｎｔｏａｘｉａｌ  Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ）、（Ｃ１−Ｃ２損傷）、経関節Ｃ１−Ｃ２スクリュー固定のＭａｇｅｒｌ法。
２．虚脱した神経孔内に出て行く神経根が捕捉されるために発症する神経根障害（Ｒａｄｉｃｕｌｏｐａｔｈｙ）
３．頸椎分節不安定性（ｓｅｇｍｅｎｔａｌ  ｃｅｒｖｉｃａｌ    ｓｐｉｎｅ  ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ）を原因とする椎骨動脈症候群（Ｓｙｎｄｒｏｍ  ａ  ｖｅｒｔｅｂｒａｌｉｓ）
４．椎体骨折
５．隣接椎体癒着を伴う椎体腫瘍（Ｓｐｉｎａｌ  ｖｅｒｔｅｂｒａｌ  ｂｏｄｙ  ｔｕｍｏｒ  ｗｉｔｈ  ａｄｊａｃｅｎｔ  ｖｅｒｔｅｂｒａｌ  ｂｏｄｙ  ｆｕｓｉｏｎ）
６．頸椎不安定症症候群を伴う減圧手術の失敗（椎弓切除術後状態（ｓｔａｔｕｓ  ｐｏｓｔ  ｌａｍｉｎｅｃｔｏｍｙ））
【００１８】
Ｂ．胸腰部領域の外科的徴候
１．物理的要因による腰痛
２．虚脱した神経孔内に出て行く神経根が捕捉されるために発症する神経根障害（Ｒａｄｉｃｕｌｏｐａｔｈｙ）
３．脊椎すべり症
４．椎体骨折
５．隣接椎体癒着を伴う椎体腫瘍（Ｓｐｉｎａｌ  ｖｅｒｔｅｂｒａｌ  ｂｏｄｙ  ｔｕｍｏｒ  ｗｉｔｈ  ａｄｊａｃｅｎｔ  ｖｅｒｔｅｂｒａｌ  ｂｏｄｙ  ｆｕｓｉｏｎ）
６．以前の癒着不全（Ｆａｉｌｅｄ  ｐｒｅｖｉｏｕｓ  ｆｕｓｉｏｎ、偽関節）
７．胸椎不安定症症候群を伴う減圧手術の失敗
８．脊柱側湾症の矯正
【００１９】
したがって、患者の脊椎の椎骨での外科手術に用いられるブリッジが本発明の実施態様によって提供され、該ブリッジは、（ｉ）一方の端を患者の脊椎の第１の椎骨に取り付けるための第１の支持部材と、（ｉｉ）一方の端を患者の第２の骨に取り付けるための少なくとも第２の支持部材と、（ｉｉｉ）患者に取り付けられる前記支持部材の端から隔たった位置で第１及び第２の支持部材に取り付けられる交差部材とを含み、該交差部材は患者の脊椎の近傍に位置する。患者の第２の骨は、患者の第２の椎骨か、頭蓋骨か、骨盤かであることが好ましい場合がある。本発明の上記の実施態様のいずれにおいても、ブリッジは、患者の脊椎の動きに伴って自由に動くことができることが望ましい。さらに、上記の実施態様のいずれにおいても、第１の支持部材は骨クランプによって患者の脊椎の第１の椎骨に取り付けられるか、第１の支持部材はＫワイヤかの場合がある。
【００２０】
さらなる好ましい実施態様によると、前記ブリッジは、前記交差部材を少なくとも１個の追加の脊椎の椎骨に取り付けるための少なくとも１個の追加の支持構成要素を含む場合もあり、第１の椎骨と、第２の骨と、前記少なくとも１個の追加の椎骨とは前記ブリッジに対する相対位置が固定される。前記少なくとも１個の追加の支持構成要素は好ましくはＫワイヤの場合がある。
【００２１】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によると、前記ブリッジにおいて、前記交差部材は外科用ロボットを搭載するように適合され、該ロボットは椎骨の少なくとも１個について手術作業を施すことができることが好ましい場合がある。好ましくは、前記外科用ロボットは、前記交差部材の複数の予め定められた位置のいずれかに搭載可能で、該ロボットが前記複数の椎骨に手術作業を施すことが可能である。かかる場合に、前記ロボットは単一のレジストレーション工程で複数の椎骨にこれらの手術作業を施すことができることが好ましい。代替的には、外科用ロボットは、前記椎骨の少なくとも１個について手術作業を施すことができるように、前記椎骨の少なくとも１個に取り付けられる場合があることが好ましい。これらの手術作業は、単一のレジストレーション工程で複数の椎骨について実行できることが好ましい。
【００２２】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によると、前記ブリッジは、前記ブリッジ及び椎骨の位置がコンピュータ支援外科システムにわかるように、該システムと連携するナビゲーション位置プローブを備える場合がある。
【００２３】
患者の脊椎外科用のブリッジ組立体が、さらに別の本発明の好ましい実施態様にしたがって提供され、該ブリッジ組立体は、（ｉ）少なくとも２個の支持部材と、該支持部材を連結する交差部材とを含み、前記支持部材のそれぞれが脊椎の１個の椎骨に取り付けられ、前記交差部材は前記支持部材が椎骨に取り付けられる端から隔たった位置で前記支持部材に取り付けられる、第１の脊椎ブリッジセクションと、（ｉｉ）少なくとも第１の脊椎ブリッジセクションに取り付けられる第１の端と、支持部材によって患者の骨盤構造か、頭蓋骨かのいずれかに取り付けられる第２の端との２つの端を有する少なくとも１個の第２の脊椎ブリッジセクションとを含み、前記支持部材は、前記ブリッジ組立体が前記脊椎の椎骨の近傍に位置するように配置される。本発明のさらに別の好ましい実施態様によると、かかるブリッジ組立体では、前記少なくとも１個の第２の脊椎ブリッジセクションは、２個の脊椎ブリッジセクションを含み、一方は第２の端で患者の骨盤構造に取り付けられ、他方は第２の端で患者の頭蓋骨に取り付けられて、前記ブリッジ組立体が脊椎の全長にわたって椎骨の近傍に配置される場合がある。かかる場合には、前記ブリッジは、胸部セクションと、頸部セクションと、少なくとも１個の胸部ブリッジセクションとを含む。本発明の前記実施態様のいずれにおいても、前記ブリッジ組立体は、患者の脊椎の動きに伴って自由に動くことが好ましい。
【００２４】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によると、前記ブリッジ組立体では、前記ブリッジセクションは外科用ロボットを搭載するように適合され、該ロボットが前記椎骨の少なくとも１個に手術作業を施すことができることが好ましい場合がある。好ましくは、前記外科用ロボットは、該ロボットが前記複数の椎骨に手術作業を施すことができるように、前記ブリッジ組立体のブリッジセクションに沿った複数の予め定められた位置のいずれかに搭載できる。かかる場合には、前記ロボットは単一のレジストレーション工程で複数の椎骨にこれらの手術作業を行うことができるのが好ましい。代替的には、外科用ロボットは、該ロボットが少なくとも１個の椎骨に手術作業を施すことができるように、椎骨の１つに取り付けられる場合があることが好ましい。これらの手術作業は、単一のレジストレーション工程で複数の椎骨について実施できることが好ましい。
【００２５】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によると、前記ブリッジ組立体は、前記ブリッジ組立体及び椎骨の位置がコンピュータ支援外科システムにわかるように該システムと連携するナビゲーション位置プローブを備える場合がある。
【００２６】
本明細書のこの項目及び他の項目で言及される文献の開示内容はその全体が引用により本明細書に取り込まれる。
【００２７】
患者の脊椎全体のモデルの概念図である図１を参照して、患者の脊椎１０に施す手術作業を容易にするために本発明のさまざまな好ましい実施態様に従って構築及び作動する、２個の参照ブリッジを示す。図１は、前述の用途（ｉ）で言及された第１の参照ブリッジ１２と、前述の用途（ｉｉ）で言及された第２の参照ブリッジ組立体とを示し、第１の参照ブリッジ１２は単一の作業で複数の椎骨の治療を可能にするために複数の腰椎骨を連結し、第２の参照ブリッジ組立体は、頭蓋骨２０及び骨盤２２とともに、脊椎の全長に沿った複数の椎骨１８に連結されるのが好ましい。図示される２個のブリッジは、互いの間では相対的な動きのない一体の連結したシステムとして用いられるか、あるいは、分離して独立に動くように用いられるかのいずれかであるのが一般的である。これらの実施態様のそれぞれが以下の図で説明される。
【００２８】
患者の脊椎の腰部セクションの概念図である図２を参照して、本発明の第１の好ましい実施態様に従った、複数の腰椎骨をいっしょに連結するブリッジを示す。本実施態様は腰椎骨に関して例示されるが、背中のどのレベルの椎骨のグループにでも適用できることを理解すべきである。図に示された好ましい実施態様では、参照孔３２を有する交差部材３０と、２個の垂直支持アーム３４とを含むブリッジ１２が、４個の隣接する椎骨１４の棘突起に連結される。実際の患者に適用されるとき、取り付ける作業は、患者の皮膚及び背中の組織の小さな切開（いずれの図にも示されない）を通しての侵襲が最小限になるように実施されるのが好ましい。本発明の例示される実施態様のほとんどでは交差部材３０は単純な平坦な構成要素として示されるが、レール、角度のついた輪郭形状、二重の細片（ｄｏｕｂｌｅ  ｓｔｒｉｐｓ）のようないかなる他の好ましい形状の場合もありうることを理解すべきであり、本発明で特許請求の範囲に記載される交差部材という用語はこのように理解されるべきである。２つの好ましい取り付け方法が図２に示され、支持アーム３４はクランプ３６によって外側の対の椎骨の棘突起上に取り付けられるのが好ましく、内側の椎骨は対応する棘突起に１．５−２ｍｍのＫ−ワイヤで交差部材３０に連結されるのが好ましい。
【００２９】
前記ブリッジが治療されるために前記椎骨に取り付けられると、交差部材３０は脊椎の近傍で脊椎の上に配置されるプラットホームを構成し、該プラットホームは連結される各椎骨に対して位置が固定され、前記椎骨とともに絶対空間で動く。以上に説明したとおり、当業者に予備的レジストレーションとして知られる作業は、動的参照センサーか、機械的デジタイザとして作動する受動的な測定アームかによって、前記フレーム自体に対する前記椎骨のそれぞれの相対位置及び配向を定めるために実施される場合がある。この作業が実施されると、前記椎骨のそれぞれの前記ブリッジに対する相対位置がわかり、適当なレジストレーション前の基準（ｆｉｄｕｃｉａｌ  ｐｏｉｎｔｓ）が用いられる場合には、術前のＣＴ又はＭＲＩ画像、術中のＸ線透視画像その他の画像のいずれかの手術計画環境に対する前記ブリッジ自体の相対位置がわかる。本実施態様のブリッジの１つの好ましい使用方法によると、本発明の発明者の１人が特許査定を受け、引用によりその全体が本明細書に取り込まれる、特許文献１に説明されるような超小型外科用ロボットが１個又は２個以上の参照孔３２に取り付けられる場合がある。その後、超小型ロボットが前記レジストレーション情報を利用して、椎骨に順番に作業する間に患者が動くか否かにかかわらず、前記椎骨のそれぞれに順番にねじ穴をドリルすることのような、正確に定位された作業を施すことができる。したがって、これは、椎骨がそれぞれ独立にレジストレーションされ手術されるか、あるいは、術前に連結される場合には、連結された椎骨が動かないようにするために、患者が手術台に対して固定されるか、といういずれかの先行技術と比べると、より便利で快適にかかる作業を施すことができる。
【特許文献１】米国特許出願第０９／９１２，６８７号明細書
【００３０】
別の好ましい手順によると、手術は外科医が、手持ち式の器具と、該器具の前記ブリッジ及び各椎骨に対する位置を関連づけるために用いられる外部追尾を用いて実施される場合がある。
【００３１】
患者の脊椎の腰部セクションの概念図である図３を参照して、図２の実施態様のブリッジと類似の機能を有するが、本発明の別の好ましい実施態様に従って構築され作動されるブリッジを示す。図２の特徴と共通する特徴には同じ参照符号で標識される。図３に示すブリッジは、図２に示すブリッジとは、該ブリッジの交差部材４０は、図６及び７に示されるタイプの超小型外科用ロボット４６の基部４８の取り付け孔に適合するように配置される取り付け孔４４を有する、一連の平坦面４２がある。前記ロボットは、前記ブリッジの中央位置に取り付けられる準備ができた状態で図３に示される。かかる好ましい取り付け方法は、前記レジストレーションの精度を維持しつつ、前記ロボットを必要なときにある位置から別の位置に動かすことを特に簡単にする。図３に示されるロボットは作業プラットホーム５０に手術器具を何も取り付けられていない状態で示されるが、特許文献１に説明されるようないずれかのかかる器具が取り付けられるのが好ましい場合があるものと理解されるべきである。
【００３２】
図３のブリッジは、該ブリッジの中央がクランプによって取り付けられ、外側の端が外側の椎骨の棘突起に取り付けられるＫ−ワイヤによって取り付けられるという、別の好ましい椎骨への取り付け方法を示す。
【００３３】
本発明の別の好ましい実施態様による脊椎全体のブリッジの構築及び動作の詳細を説明するために、図１を再び参照する。本実施態様によれば、ブリッジは、腰部、胸部及び頸部のセクションという３個の別々の連結した構成部分セクションに分かれていることが好ましい場合がある。しかし、この分離は、かかるブリッジを構築するための単に１つの便法にすぎず、本発明はこれによって限定されるつもりはないことを理解すべきである。他の好ましい構築も想定でき、胸部セクションから骨盤までをカバーする背中の下部のブリッジか、胸部セクションから頭蓋骨までをカバーする背中の上部のブリッジかのような、脊椎の３つのセクション全てが含まれない脊椎の一部のブリッジでさえも想定できる。
【００３４】
前記ブリッジの胸部セクション７６の下端は腰部セクション６０に連結され、胸部セクションの上端は１個又は２個以上のクランプ７８によって脊椎胸部領域からの１個又は２個以上の選択された椎骨の棘突起に連結される。代替的には、図１に具体的に示されてはいないが、前記腰部椎穀で用いられた図２に示すＫ−ワイヤと同じやり方で、１本又は２本以上の１．５−２ｍｍのＫ−ワイヤが脊椎胸部領域から１個または２個以上の選択された椎骨にドリル掘削されることが好ましい。以下により詳細に説明されるとおり、滑動キャリッジ（ｓｌｉｄｉｎｇ  ｃａｒｒｉａｇｅ）が前記ブリッジに取り付けられるのが好ましく、前記ブリッジの胸部セクションに沿ったいかなる所望の位置にでも移動可能で、関心のある領域の上で蝶ねじによって堅く錠止されることが好ましい。ロボットシステム又は動的参照プローブが、前記滑動キャリッジに取り付けられて、脊椎胸部領域に沿った所望のポイントのいずれかに到達するために、脊椎胸部の複数の定められた位置のいずれかに配置される場合がある。前記超小型外科用ロボットは、図６及び７に示されるやり方と類似のやり方で前記キャリッジのプラットホームの上に取り付けられるのが好ましい場合がある。
【００３５】
脊椎の頂端では、ブリッジ８０の頸部セクションが示される。ハローリング（ｈａｌｏ  ｒｉｎｇ）８１その他の慣用される固定装置が患者の頭蓋骨２０に堅く取り付けられる。本発明のこの局面は、骨構造に侵入するねじによって頭蓋骨に直接取り付けられるか、皮膚に侵入することなく皮膚を介して圧力を頭蓋骨に加えることにより、前記固定装置を頭蓋骨に対して堅く保持するクランプ機構によって該固定装置が頭蓋骨に取り付けられるかにかかわらず、適用可能であることを理解すべきである。本明細書では、これらのタイプの装置の両方が、患者の頭蓋骨に「取り付けられる」と説明され、特許請求の範囲に記載される。前記ブリッジの頸部セクション８０の頂端は、ハローリング８１に取り付けられることによって支持されることが好ましい。下端は前記ブリッジの胸部セクション７６の上端に取り付けられることによるか、あるいは、頸部領域下部の近傍に適当に配置される棘突起へのクランプ又は１個または２個以上のＫ−ワイヤによるかのいずれかで支持される。ブリッジの腰部セクション６０及び胸部セクション７６と同様に、滑動キャリッジが前記ブリッジに取り付けられ、前記ブリッジの胸部セクションに沿ったいかなる所望の位置に動くことができ、関心のある領域の上に堅く錠止できることが好ましい。ロボットシステム又は動的参照プローブが前記滑動キャリッジに取り付け可能で、脊椎頸部領域のいずれかの所望のポイントに到達するために複数の定められた位置のいずれかに配置できる。前記超小型外科用ロボットは、図６及び７に示すやり方と類似のやり方で前記キャリッジのプラットホームの上に取り付けられるのが好ましい場合がある。
【００３６】
前記ブリッジの頸部セクションは、前記キャリッジに取り付けられたロボットの作動ポイントが患者の脊椎の施術ポイントに近いままであるように、脊椎前湾（ｃｅｒｖｉｃａｌ  ｌｏｒｄｏｓｉｓ）を近似した形状８３の輪郭を有することが好ましい。
【００３７】
図１に示す脊椎ブリッジの好ましい実施態様では、該ブリッジの胸部セクション７６は頸部セクション８０及び腰部セクション６０の端に繋止されるように示されるが、本発明はこれに限定されるつもりはなく、前記ブリッジの各セクションの端が隣接するセクションの端としっかりと連結され、適用可能な場合には、前記ブリッジのセクション全てが脊椎のラインにほぼ平行な１個の剛構造を形成し、脊椎の椎骨に対してしっかりと配置されることを理解すべきである。したがって例えば、本発明の別の好ましい実施態様によると、胸部セクションのいずれか一方の端か、両方の端かが椎骨に直接連結され、頸部及び腰部セクションが胸部セクションに取り付けられることが好ましい。さらに、本発明は脊椎全体のブリッジの３個のセクションを用いて説明されたが、本発明はこれに限定されるつもりはなく、前記３個のセクションのうち２個の隣接するセクションを用いる実施態様も本発明の好ましい実施態様に含まれるものと理解される。
【００３８】
全脊椎ブリッジは、脊椎変形の矯正のために、かさ大腿骨（ｈａｌｏｆｅｍｏｒａｌ）長軸及び骨盤の牽引用に従来は使用されてきた。本発明の脊椎ブリッジは、側湾変形のような脊椎変形を矯正するのが一般的な、脊椎に施される外科的手順に使用するように適合される点で異なる。本発明の脊椎ブリッジの使用は、かかる変形を矯正するための挿入を取り付けるために椎弓根（ｐｅｄｉｃｌｅｓ）内へのねじ挿入が行われる際の精度を向上することによって、作業が実施される椎骨間の解剖学的関係を改善する。さらに、本発明は、隣接する椎骨相互の動きを減らすことを通じて、ロボットによるねじ挿入の精度の向上を提供する利点がある場合もあるが、これは、かかる相互の動きがねじ挿入の精度の劣化をもたらす場合があるためである。さらに、本発明の脊椎全体のブリッジの使用は、ドリル掘削か、鋸引きか、粉砕か、脊椎全体の椎骨に対し手術器具を単に案内するか、ロボットによって適用されるか、外科医によって手作業で適用されるかにかかわらず、前記手順が手術が施される椎骨のすべてに対して正確に実行されるように、これを用いて実行される多くの手術作業の精度を改善する。
【００３９】
図４及び５を参照すると、これらの図は、脊椎全体のブリッジの下端の詳細を示し、図１に示される詳細とともに見られるべきである。図４は、腰部セクションを患者の骨盤に繋止するための構成部分の部品を示す、前記ブリッジの腰部セクションの概念図である。図５は、図４に示す実施態様とは異なる代替的な前記ブリッジの腰部セクションの実施態様の概念図である。腰部ブリッジセクション６０は、患者の右側及び左側の両方の上後腸骨棘に挿入される、端がねじになった２本の釘６２を含むことが好ましい。棒６６が、前記２本の釘の間に堅牢な連結を作り上げて、前記脊椎ブリッジの腰部セクション６０のための繋止基部として機能するために、ねじ釘６２の両方に取り付けられるのが好ましい。前記ブリッジの腰部セクションの上端は、図１に示すクランプ６８か、あるいは、図４に示す、腰部脊椎領域の適当な位置の棘突起にドリル掘削されるＫワイヤ７０かのいずれかによって前記上部の腰椎骨の１つの棘突起に取り付けられることが好ましい。前記腰部ブリッジセクション及びその構成部分の部品は、個々の患者に適するように最大限の柔軟性を持って脊椎に対して前記ブリッジが配置されるように、調整可能な付属品（ｆｉｔｔｉｎｇｓ）によって互いに取り付けられるのが好ましい。
【００４０】
前記ブリッジに取り付けられるのは、該ブリッジの腰部セクションに沿ったいずれかの所望の位置に動くことができ、関心のある腰部脊椎領域の上に蝶ねじ７４によって強固に錠止される、滑動キャリッジ７２である。ロボットシステム又は動的参照プローブが前記滑動キャリッジに取り付けられ、腰椎に沿っていかなる所望の場所にでも到達するために、定められた複数の配向で配置される場合がある。超小型外科用ロボット又は動的参照プローブが図６及び７に示される前記キャリッジのプラットホームに取り付けられることが好ましい。
【００４１】
図５を参照すると、図５は、前記ブリッジの腰部セクションの構築と、該セクションの患者の骨盤への繋止とに好ましい代替的な配置を示す概念図である。図４の実施態様に示される部品と同じ機能を有する部品は、たとえ構造形状が異なる場合であっても、同一の参照符号で標識される。滑動キャリッジ７２は、超小型ロボットが取り付けられることが好ましいオフセットテーブル７５を有する点で、図４の滑動キャリッジと異なるが、かかるオフセットテーブルは、椎骨の側部へのアクセスがよく、経椎弓板（ｔｒａｎｓｌａｍｉｎａｒ）又は経関節面（ｔｒａｎｓｆａｃｅｔ）癒合術を実施するのに有利である。さらに、ブリッジの長さの調整は、骨盤側の端で実施され、上端では行われない。頂端の取り付けブロック７１は図４に示されるようにＫ−ワイヤによるか、あるいは、図１に示されるように棘突起クランプによるかのいずれかで脊椎に固定されるように適合される場合がある。
【００４２】
図６及び７を参照して、これらは、図１の実施態様に説明される脊椎全体のブリッジの好ましい実施態様の概念図であり、特許文献１に説明されるタイプの超小型外科用ロボット８２を示す。
【００４３】
図６では、ロボット８２は前記ブリッジの胸部セクション７６上の調整可能なプラットホーム７２に超小型外科用ロボット８４によって取り付けられている状態で示される。図示される好ましい超小型ロボットの頂板８６は、その動きがロボットのアクチュエータによって制御される表面である。その表面に取り付けられるのが好ましいのはツールフレーム８８で、該ツールフレームは示される実施態様では手術作業によって必要なところで外科医のドリルを正確に定位するためのドリルガイド９０を搬送する。本発明の別の好ましい実施態様によると、図７では、ロボット８２は、前記ブリッジの腰部セクション７６上の調整可能なプラットホーム７２に基部８４によって取り付けられている状態で示される。示される前記ロボットの頂板８６は、その動きが前記ロボットアクチュエータによって制御される表面で、この表面に取り付けられるのが好ましいのはツールフレーム８８で、示される実施態様では、ツールフレーム８８は手術手順で必要なときに外科医のドリルを正確に定位するためのドリルガイド９０を搬送する。
【００４４】
本発明は上記に具体的に示され、説明されたものに限定されないことは当業者によって理解される。むしろ、本発明の範囲は、以上に説明されたさまざまな特徴の組み合わせと、該特徴の下位概念の組み合わせ（ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）との両方と、以上の説明を読んだ当業者が想到する変更及び改良であって、先行技術にないものとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のさまざまな実施態様によって構築され作動される２個の参照ブリッジ、すなわち、脊椎全長をカバーする全脊椎ブリッジ組立体と、脊椎の腰部セクションの複数の椎骨をカバーする短いブリッジとを示す、患者の脊椎全体の概念図。
【図２】複数の腰椎をいっしょに連結する図１の短いブリッジを示す、患者の脊椎の腰部セクションの拡大概念図。
【図３】図２の実施態様のブリッジと類似の機能を有するが、本発明の別の好ましい実施態様によって構築及び作動するブリッジを示す、患者の脊椎の腰部セクションの概念図。
【図４】患者の骨盤に腰部セクションを繋止するための構成部分の部品を示す、腰部セクションブリッジの概念図。
【図５】図４に示す腰部セクションブリッジと類似の腰部セクションブリッジの代替的な好ましい実施態様の概念図。
【図６】図４及び５の実施態様の脊椎全体のブリッジ組立体の好ましい実施態様の概念図であって、該ブリッジの胸部セクションに取り付けられたロボットを示す概念図。
【図７】図４及び５の実施態様の脊椎全体のブリッジ組立体の好ましい実施態様の概念図であって、該ブリッジの腰部セクションに取り付けられたロボットを示す概念図。
【符号の説明】
【００４６】
１０    脊椎
１２    第１の参照ブリッジ
１４    腰椎骨
１６    第２の参照ブリッジ組立体
１８    椎骨
２０    頭蓋骨
２２    骨盤
３０、４０    交差部材
３２    参照孔
３４    垂直支持アーム
３６、６８、７８    クランプ
３８、７０    Ｋ−ワイヤ
４２    平坦面
４４    取り付け孔
４６、８２    超小型外科用ロボット
４８、８４    基部
５０    作業プラットホーム
６０    腰部セクション
６２    ねじ釘
６６    棒
７１    取り付けブロック
７２    滑動キャリッジ
７４    蝶ねじ
７５    オフセットテーブル
７６    胸部セクション
８０    ブリッジ
８１    ハローリング
８３    脊柱前湾近似形状
８６    頂板
８８    ツールフレーム
９０    ドリルガイド
【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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【国際調査報告】
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