(57)【要約】【課題】骨盤内への寛骨臼カップの位置付けをガイドするためのコンピュータ援用外科手術システム１７０、方法および器具３００を提供すること。【解決手段】骨盤の寛骨臼横断靭帯の位置および骨盤の寛骨臼関節唇の位置を測定する。寛骨臼関節唇および寛骨臼横断靭帯を含む寛骨臼面の向きを計算する。寛骨臼カップの入口面が寛骨臼面にほぼ平行である寛骨臼カップ用の計画位置を決める。器具３００は、この器具を患者に取付けるための取付け具と、支持体３０２と、長さ方向軸を定めるガイドであって、寛骨臼カップインプラントを支持している他の器具を収容するための、ガイド３０６と、調節機構３２０とを備えている。調節機構により、ガイドの角度方向を少なくとも二つの異なる軸を中心にして調節でき、それにより長さ方向軸の傾斜および回転あるいは前傾を変えることができる。【選択図】図５
2008534208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の骨盤内における寛骨臼カップの位置付けをガイドするためのコンピュータ援用外科手術システムにおいて、
データ処理装置と、
コンピュータプログラム命令を格納しているメモリと、
を備え、
前記コンピュータプログラム命令は、前記データ処理装置に、
前記骨盤の寛骨臼横断靭帯の位置を測定させ、
前記骨盤の寛骨臼関節唇の位置を側定させ、
前記寛骨関節唇および前記寛骨臼横断靭帯を含む寛骨臼面の向きを計算させ、かつ、
前記寛骨臼カップの入口面が前記寛骨臼面にほぼ平行となる前記寛骨臼カップの計画位置を決定させる、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記メモリは、
前記データ処理装置に、前記寛骨臼の形状を示す寛骨臼形状データから前記寛骨臼の大きさに最も一致する寛骨臼カップテンプレートを特定させる、コンピュータプログラム命令、
をさらに格納している、システム。
【請求項３】
請求項１あるいは２に記載のシステムにおいて、
前記メモリは、
前記データ処理装置に、前記寛骨臼面の前記向きの視覚表示を表示させる、コンピュータプログラム命令、
をさらに格納している、システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、
前記メモリは、
コンピュータプログラム命令であって、前記データ処理装置に、
寛骨臼カップテンプレートの位置を決定させ、かつ、
前記寛骨臼カップテンプレートの視覚表示を表示させる、
コンピュータプログラム命令、
をさらに格納している、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記メモリは、
前記データ処理装置に、前記寛骨臼カップの記憶された計画位置を変えるためのデータを受信させる、コンピュータプログラム命令、
をさらに格納している、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記メモリは、
コンピュータプログラム命令であって、前記データ処理装置に、
リーミング装置の現在位置を測定させ、かつ、
前記リーミング装置の前記現在位置の視覚表示を表示させる、
コンピュータプログラム命令、
をさらに格納している、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記メモリは、
コンピュータプログラム命令であって、前記データ処理装置に、
寛骨臼カップインプラントの現在位置を測定させ、かつ、
前記寛骨臼カップインプラントの前記現在位置の視覚表示を表示させる、
コンピュータプログラム命令、
をさらに格納している、システム。
【請求項８】
患者の骨盤内における寛骨臼カップの位置付けをガイドするコンピュータ援用外科手術方法において、
前記骨盤の寛骨臼横断靭帯の位置を測定することと、
前記骨盤の寛骨臼関節唇の位置を測定することと、
前記寛骨関節唇および前記寛骨臼横断靭帯を含む寛骨臼面の向きを計算することと、
前記寛骨臼カップの入口面が前記寛骨臼面にほぼ平行である、前記寛骨臼カップの計画位置を決定することと、
を含む、方法。
【請求項９】
コンピュータプログラムコードにおいて、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の前記システム、あるいは請求項８に記載の前記方法を提供するためにデータ処理装置で実行可能である、コンピュータプログラムコード。
【請求項１０】
コンピュータプログラム製品において、
コンピュータで読み出し可能な媒体と、
請求項９に記載のコンピュータプログラムコードと、
を含む、コンピュータプログラム製品。
【請求項１１】
寛骨臼カップインプラントの位置付けをガイドするための器具において、
前記器具を患者の身体の一部に取り付けるための取り付け具と、
前記取り付け具に接続された支持体と、
長さ方向軸を定めるガイドであって、前記寛骨臼カップインプラントを支える他の器具を前記長さ方向軸に沿って受入れるための、ガイドと、
調節機構であって、前記調節機構により、前記ガイドの角度方向が少なくとも二つの異なる軸を中心にして調節されることができ、前記長さ方向軸の傾斜および回転あるいは前傾を、前記患者の骨盤に対して変えられるようにすることができる、調節機構と、
を備える、器具。
【請求項１２】
請求項１１に記載の器具において、
前記ガイドの向きは、ロック機構を操作することにより固定されることができる、器具。
【請求項１３】
請求項１１あるいは１２に記載の器具において、
前記調節機構は、ボールソケット継手を含む、器具。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の器具において、
前記ガイドと前記支持体との間の間隔を調節するために操作されうる、さらなる調節機構、
を含む、器具。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の器具において、
前記ガイドの高さを調節するために操作されうる、さらに他の調節機構、
を含む、器具。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の器具において、
前記ガイドは、異なる大きさの器具を受入れるように再構成されることができる、器具。
【請求項１７】
器具において、
寛骨臼カップインプラントの位置付けをほぼ上述したようにガイドするための、器具。
【請求項１８】
部品のキットにおいて、
請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の器具と、
前記ガイド内で係合されうる、長さ方向軸を有する本体を備えたさらなる器具であって、前記関節唇および前記寛骨臼横断靭帯により定められる面の向きを決めるのに使用されることができる特徴部を含む寛骨臼構成要素を支持する、さらなる器具と、
を含む、部品のキット。
【請求項１９】
請求項１８に記載の部品のキットにおいて、
前記特徴部は、平面を定める構造体である、部品のキット。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の分野〕
本発明は寛骨臼カップ(acetabular cup)の位置付けに関し、特に人工股関節（prosthesis hip）用に寛骨臼(acetabulum)内へ寛骨臼カップを植え込むための位置および向きの決定に関する。
【０００２】
〔発明の背景〕
人工股関節置換手術(hip replacement surgery)の一つの方法は、骨盤の寛骨臼内に配される寛骨臼カップの使用である。寛骨臼カップは、使用時に大腿骨頭あるいは人工の大腿骨頭(prosthetic femoral head)の関節面(articulating surface)を支えることのできる人工関節面を提供する。置換する人工関節が自然の関節をできるだけきっちりと模写することを確実にするためには、寛骨臼カップを正確に位置させる際に考慮すべき要素が多々ある。これらの要素には、寛骨臼内の寛骨臼カップの位置が含まれ、また寛骨臼内での寛骨臼カップの角度方向(angular orientation)も含まれる。従って、寛骨臼カップの位置および向きの双方と人工関節の結果として生じる性能との間に複雑な相互作用がある。
【０００３】
寛骨臼カップの開口面（plane of the mouth）の向きは、寛骨臼カップの軸と、骨盤の主要な解剖学的面(cardinal anatomic planes)、即ち矢状あるいは中央状面(saggital or medial plane)、冠状面あるいは前額面(coronal or frontal plane)、および横平面（tranverse plane）との間の角度によって定められてよい。骨盤の横平面(transverse pelvic plane)と寛骨臼カップの軸との間で外転角(abduction angle)、即ち傾斜を測定する。約４０〜５０度の範囲内の外転角が実用上一般的には推奨されているが、外転角を決定するのに使われる寛骨臼カップの軸について明確な定義がない。回転角(version angle)は、骨盤の前額面(frontal pelvic plane)と寛骨臼カップの軸との間で測定され、実用上一般的に約２０〜３０度の範囲が推奨されている。しかし、やはり寛骨臼カップの軸をどのように定めるのかについて明確な定義がない。従って、外転角および回転角について一般的に許容される範囲はいくつかあるものの、骨盤の主要面に対するそれらの角度をどのように決めるかについては正確な定義がない。
【０００４】
さらに、寛骨臼カップの開口の向きは、通常骨盤のローカル平面(local planes)に対して定められるが、多くの整合装置と外科医は、整合軸として脊椎の正中矢状軸（mid-saggital axis）を使用している。
【０００５】
現在の寛骨臼カップの位置付け方法にはほかにも矛盾するところがある。いくつかの方法では、寛骨臼の骨縁を整合の基準として使用している。しかし、寛骨臼縁(rim of the acetabulum)で寛骨臼の構造的な入口面（structural inlet plane）を定めることができるが、必ずしも寛骨臼の機能的な入口面を定めるわけではない。さらに、寛骨臼縁は病気の経過により変形することもあるので、信頼性のある基準点とすることができない。
【０００６】
寛骨臼カップの向きは、３次元空間全体にわたって変えることができるので、その向きを独自に特定するには少なくとも二つの角度が必要である。しかし、これらの角度を測定するための信頼できる基準(reference)あるいは基準点(datum points)を有することも必要である。全身の主要な解剖学的面(anatomical planes)（矢状、冠状および横平面）をグローバル平面(global planes)と呼ぶことにし、一方骨盤の同じ主要解剖学的面をローカル平面(local planes)と呼ぶことにする。
【０００７】
骨盤は人体の他の部分に対して動けるので、グローバルおよびローカル平面は必ずしも一致していない。グローバルおよびローカル平面の空間的関係は可変である。例えば、解剖学の教科書では、腰椎−仙椎間の角度(lumbar-sacral angle)は３０度とされ、腰椎の前彎角度は、３０度〜５０度の範囲で広い変化を有するとされている。従って、グローバル平面とローカル平面との間の角関係は著しく変化する。これらの平面は外部標識点(external landmarks)を使って特定できないので、X線照射あるいは手術のために患者を正確に位置付けるのは不可能でないにしても難しい。
【０００８】
さらに、健康な腰椎は非常に可動性があり、最大６０度の屈曲、３５度の伸張ならびに、２０度の横方向屈曲および角度の変化ができる。股関節整復手術を受ける患者の全員が、腰椎が動く範囲で、完全に可動性の腰椎を有する訳ではないが、骨盤の身体に対する動きの潜在能力により、グローバル平面に対してローカル平面を正確に位置させることがさらに複雑になっている。
【０００９】
現在の術中技術(intra-operative techniques)では、患者が手術台上にいる状態で患者の骨盤のX線写真から骨盤のローカル平面を導き出し、同時に患者のグローバル平面の場所は目視で評価している。しかし、これらのものはともに粗雑な評価(crude assessments)で、患者の骨盤が動いてしまったときには手術中に関係が変わる可能性もある。
【００１０】
従って、現在の方法は、寛骨臼カップの向きをどのように定めるかという点と、手術中に正しい向きと位置とを達成する主観的な方法の点でも欠陥がある。
【００１１】
寛骨臼内で寛骨臼カップを、より確実に位置させることができれば有益である。
【００１２】
〔発明の概要〕
本発明は、寛骨臼横断靭帯（transverse acetabular ligament）および／または寛骨臼関節唇（acetabular labrum）の位置に基づいて寛骨臼カップを整合させることを基本にしている。このようにして、股関節の本来の動きをより完全に再現するために寛骨臼カップを物理的な寛骨臼ではなくて機能的な寛骨臼と、より正確に整合させる。
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、患者の骨盤内における寛骨臼カップの位置付けをガイドするためのコンピュータ援用外科手術システムを提供する。前記システムは、データ処理装置と、コンピュータプログラム命令を格納しているメモリとを備えることができる。前記コンピュータプログラム命令は前記データ処理装置を、前記骨盤の寛骨臼横断靭帯の位置の測定と、前記骨盤の寛骨臼関節唇の位置の側定と、前記寛骨関節唇および前記寛骨臼横断靭帯を含む寛骨臼面の向きの計算と、前記寛骨臼カップの開口面が前記寛骨臼面にほぼ平行となる前記寛骨臼カップの予定位置の決定と、を行なうように構成することができる。前記カップの入口面を前記寛骨臼面にほぼ平行にすることができる。
【００１４】
前記寛骨臼横断靭帯および寛骨臼関節唇を、寛骨臼カップインプラントの正しい位置を決めるためのローカルな標識として使用しているので、前記コンピュータ援用外科手術システムでは患者の股関節の機能的な動きをより高い信頼性をもって再現できる。さらに、この方法は骨盤あるいは患者の身体の解剖学的面を測定する必要に依拠していない。さらに、この方法はモデルあるいは想定された動きに基づくのではなく患者個人の解剖学的構造に依拠しているので、各患者に特異的（patient specific）な方法である。
【００１５】
前記メモリは、前記データ処理装置に、前記寛骨臼の形状を示す寛骨臼形状データから前記寛骨臼の大きさに最も一致する（best matching）寛骨臼カップテンプレートを特定させるコンピュータプログラム命令をさらに格納していてよい。従って、形状データを使って患者の解剖学的構造に最もよく一致したカップテンプレートを自動的に識別できる。
【００１６】
前記メモリは、前記データ処理装置に、前記寛骨臼面の向きの視覚表示を行なわせるコンピュータプログラム命令をさらに格納していてよい。この視覚表示は寛骨臼カップインプラントをより正確に位置付けるために外科医が使用することができる、視覚的な手がかり(visual cue)となる。従って、イメージガイド手術(IGS)システムが提供されうる。
【００１７】
前記メモリは、前記データ処理装置に、寛骨臼カップテンプレートの位置を決定させ、かつ前記寛骨臼カップテンプレートの視覚表示をさせるコンピュータプログラム命令をさらに格納していてよい。従って、外科医あるいは使用者は前記テンプレートの位置と前記寛骨臼面で定められている意図された位置とを目視で比較できる。
【００１８】
前記メモリは、前記データ処理装置に、前記寛骨臼カップの記憶してある計画位置を変えるためのデータを受信させるコンピュータプログラム命令をさらに格納していてよい。従って、前記記憶している位置を微調整するため、あるいは特定の手術部位におけるすべての異常を考慮に入れるために、外科医が手動でその記憶してある計画位置を変えることができる。
【００１９】
前記メモリは、前記データ処理装置に、リーミング装置（reaming device）の現在位置を測定させる、および／あるいは前記リーミング装置の現在位置を視覚表示させる、コンピュータプログラム命令をさらに格納していてよい。従って、外科医による寛骨臼の腔のリーミングをガイドするための視覚的機構(visual mechanism)が提供される。
【００２０】
前記メモリは、前記データ処理装置に、寛骨臼カップインプラントの現在位置を測定させる、および／あるいは前記寛骨臼カップインプラントの現在位置を視覚表示させる、コンピュータプログラム命令をさらに格納していてよい。従って、前記寛骨臼カップインプラントの位置付けを支援するための視覚的ガイドを提供することができる。
【００２１】
本発明のさらに他の態様によれば、患者の骨盤内における寛骨臼カップの位置付けをガイドするためのコンピュータ援用外科手術方法を提供する。前記方法は、寛骨臼横断靭帯の少なくとも一部の位置を測定することと、前記骨盤の寛骨臼関節唇の少なくとも一部の位置を測定することと、前記寛骨関節唇および前記寛骨臼横断靭帯を含む寛骨臼面の向きを計算することと、前記寛骨臼カップの予定位置を決定することとを含むことができる。前記寛骨臼カップの入口面は、前記寛骨臼面にほぼ平行であってよい。
【００２２】
前記コンピュータ援用外科手術方法は、前記コンピュータ援用外科手術システムで得られるのと同じ様な利点を有する。
【００２３】
前記方法は、前記寛骨臼の形状を示す寛骨臼形状データから前記寛骨臼の大きさに最も一致する寛骨臼カップテンプレートを特定することをさらに含むことができる。
【００２４】
前記方法は、前記寛骨臼面の向きの視覚表示を行なうことをさらに含むことができる。これにより寛骨臼カップインプラントを正しい位置付けを容易にすることができる。
【００２５】
前記方法は、寛骨臼カップテンプレートの位置を決定することと、前記寛骨臼カップテンプレートの視覚表示をすることと、をさらに含むことができる。
【００２６】
前記方法は、前記寛骨臼カップの、記憶されている計画位置を変えるためのデータを受信することをさらに含むことができる。このようにして、外科医は計画位置を手動で変えることができる。
【００２７】
前記方法は、リーミング装置の現在位置を測定することと、前記リーミング装置の現在位置を視覚表示することと、をさらに含むことができる。
【００２８】
前記方法は、寛骨臼カップインプラントの現在位置を測定すること、および／あるいは前記寛骨臼カップインプラントの現在位置を視覚表示することをさらに含むことができる。
【００２９】
本発明のさらなる態様によれば、患者の骨盤内における寛骨臼カップの位置付けをガイドする方法を提供する。前記方法は、骨盤の寛骨臼関節唇および寛骨臼横断靭帯により定められる寛骨臼面の向きを測定することと、前記寛骨臼カップの入口面を前記寛骨臼面に対してほぼ平行にした状態で、前記寛骨臼カップを前記骨盤の寛骨臼内に植え込むこととを含むことができる。
【００３０】
前記方法は、前記寛骨臼の形状と最も一致する寛骨臼カップテンプレートを決定することをさらに含むことができる。
【００３１】
前記方法は、前記最も一致する寛骨臼カップテンプレートまたはインプラントを利用して前記寛骨臼カップインプラントの位置を計画することをさらに含むことができる。
【００３２】
前記寛骨臼カップは、前記入口面が前記寛骨臼面の内側にある位置に植え込まれてよい。前記入口面は、前記寛骨臼面の内側１ミリ〜４ミリのところとすることができる。寛骨臼カップは、寛骨臼横断靭帯(TAL)の内側縁があったであろうところから約１ミリ〜４ミリ下、好ましくは約２ミリ〜３ミリ下に植え込まれてよい。
【００３３】
前記寛骨臼カップは、前記寛骨臼カップの縁部が前記寛骨臼横断靭帯に負荷を加えたであろう位置に植え込まれてよい。
【００３４】
前記寛骨臼面の向きを測定することには、追跡可能な器具を使って前記寛骨臼関節唇上および前記寛骨横断靭帯上の少なくとも３点を識別することを含ませることができる。
【００３５】
前記寛骨臼面の向きを測定することには、前記寛骨臼関節唇および／あるいは前記寛骨臼横断靭帯を観察、検査および／あるいは評価することを含ませることができる。
【００３６】
前記方法は、追跡可能な器具を使って前記寛骨臼の内表面上の複数点を識別することをさらに含むことができる。
【００３７】
前記方法は、前記寛骨臼関節唇の少なくとも一部を含む寛骨臼の画像を取り込み、前記寛骨臼面の測定前にどのような外科手術を用いるかを決めるために前記関節唇を評価することをさらに含むことができる。
【００３８】
本発明のさらに他の態様によれば、本発明の前記システムの態様あるいは本発明の前記方法の態様のうちのいずれかを実施するためにデータ処理装置で実行可能なコンピュータプログラムコードを提供する。コンピュータで読み出し可能な媒体および上記のようなコンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品も本発明は提供する。
【００３９】
本発明のさらに他の態様によれば、寛骨臼カップインプラントの位置付けをガイドするための器具を提供する。前記器具は、前記器具を患者の身体の一部に取り付けるための取り付け具（mounting）と、前記取り付け具に接続した支持体と、長さ方向軸を定めるガイドと、前記ガイドの角度方向を少なくとも二つの異なる軸を中心にして調節できる調節機構とを含むことができる。前記ガイドを２自由度で旋回させることを可能にすることにより、前記長さ方向軸の傾斜および回転(version)あるいは前傾(anteversion)を前記患者の骨盤に対して変えることができる。
【００４０】
従って、前記器具を、前記ガイド内に置かれ試行寛骨臼構成要素を載せているさらに他の器具と共に使用して、寛骨臼関節唇および寛骨臼横断靭帯が定める面に対し、前記試行寛骨臼構成要素の向きに基づいて前記ガイドの向きを調節できる。このようにして、前記ガイドを使って寛骨臼カップ構成要素を、ガイドで捉えられる正しい傾きおよび回転／前傾で植え込むことができるように、寛骨臼関節唇／寛骨臼横断靭帯面の方向を機械的に捉えることができる。
【００４１】
前記身体部分は骨であることが好ましく、また寛骨臼に対しほぼ固定した位置関係にある骨が好ましい。前記骨は骨盤の一部であるのが好ましい。
【００４２】
前記器具の一部は、ゲージ(gauge)、標識あるいは基準点(datum)を与えることができ、これらは、前記のさらに他の器具上のマーキングあるいはグラデーションと共に使用されて、寛骨臼関節唇および／あるいは寛骨臼横断靭帯を切除する前に前記試行構成要素を使って寛骨臼インプラントの深さを計画することができる。
【００４３】
前記ガイドの向きはロック機構を操作することにより固定できることが好ましい。これにより、ガイドを弛めて旋回させることができ、前記関節唇／TAL面の方向を捉えるためにガイドの向きが固定される前に、前記長さ方向軸を前記関節唇／TAL面に直交するように整合させる。
【００４４】
前記調節機構は、ボールソケット継手を含むことができる。ボールソケット継手は、少なくとも２つの角度自由度を可能にする簡単な機構を与える。ボールソケット継手により、前記ガイドはその軸を中心に回転できる。
【００４５】
前記器具は、前記ガイドと前記支持体との間の間隔を調節するために操作できるさらに他の調節機構を含むことができる。これにより、前記ガイドを調節して前記長さ方向軸を寛骨臼の中心にすることができ、これには、前記器具を患者から取り外す必要がない。
【００４６】
前記器具は、前記ガイドの高さを調節するために操作できるさらに他の調節機構を含むことができる。これにより、前記ガイドを寛骨臼に近づけること、および寛骨臼から遠ざけることができ、開業医による使いやすさや使用の精度が向上する。
【００４７】
前記ガイドは異なる大きさの器具を受入れるように再構成できる。前記ガイドはガイド自体の軸を中心に回転させることで再構成できることが好ましい。
【００４８】
前記ガイドはさらなる他の器具を受け入れるための通路を定めるのが好ましい。前記通路は開放あるいは閉鎖通路でもよい。開放通路は前記さらなる他の器具を前記ガイドに係合させるのを容易にするので、好ましい場合がある。前記通路は二つの部材で定めることができ、対向する２対の部材で定めるのが好ましい。
【００４９】
本発明のさらに他の態様によれば、本発明による前述の態様にしたがった器具と、長さ方向軸を有し前記ガイド内に係合できまた前記寛骨関節唇および寛骨横断靭帯が定める面の向きを決めるのに使用できる寛骨臼構成要素を載せている本体を備えたさらに他の器具と、を含む部品のキットを提供する。前記さらに他の器具は挿入器でよい。前記寛骨臼構成要素は、試行構成要素または人工装具インプラント構成要素であってよい。前記寛骨臼構成要素は、半球状の構成要素あるいは扁平な構成要素でもよく、好ましくは円板である。
【００５０】
本発明の実施例を、以下に添付図面を参照して例として説明する。
【００５１】
〔発明の詳細な説明〕
異なる図面における同じ様な部材は、特に指示しない限り共通の参照符号が付けられている。
【００５２】
図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ人間の骨盤１００の正面図および側面図である。人間の骨盤の解剖学的構造はよく知られており、腸骨(ilium)１０２、仙骨(sacrum)１０４、恥骨(pubis)１０６、左寛骨臼１０８および右寛骨臼１１０を含んでいる。破線１１２は、骨盤のローカルな矢状面あるいは中央面を表わしている。破線１１４は、骨盤のローカルな横平面を表わしている。破線１１６は、骨盤のローカルな冠状面あるいは前額面を表わしている。ローカルな矢状面、横平面および前額面は互いに直角で、図２において箱１２０で示すように、これらの面に平行な壁を持ち、骨盤が収容されていると考えることができる長方形の「箱」をこれらの面の間で定めている。軸１２２、１２４および１２６は、骨盤のローカルな主要面の「方向」を示し、これらの方向においてローカルな矢状面は軸１２２および１２６により定められる面に平行であり、ローカルな横平面は軸１２４および１２６により定められる面に平行であり、またローカルな前額面が軸１２２および１２４により定められる面に平行である。
【００５３】
本発明においては、寛骨臼は、開口面または入口面(mouth or inlet plane)と、その開口面または入口面に直角で開口面／入口面の中心を通る寛骨臼軸とを有する半球状のカップ(cup)で近似されると考えられている。これは、図２において半球状のカップ１２８と寛骨臼軸を表わす破線１３０とで示されている。骨盤内の寛骨臼の向き、即ち角度配置（angular disposition）は、外転角あるいは傾斜角と回転角とにより定めることができる。外転角は、寛骨臼軸１３０と横平面(transverse plane)１１４とにより定められた角１３２である。回転角は、寛骨臼軸１３０と前額面(frontal plane)１１６とにより定められた角１３４である。従って、寛骨臼カップインプラントの向きを整合させるべき寛骨臼の向きは、回転角および外転角により定められる。
【００５４】
寛骨臼カップをどのように正確に植え込むかを決めるためには、寛骨臼カップを正確な向きで寛骨臼内に位置させるために寛骨臼内の正しい位置を決めることも必要である。寛骨臼カップの位置は、寛骨臼内の深さと尾方−頭蓋方向の高さとで決まる。寛骨臼カップの寛骨臼内への挿入深さは、寛骨臼の軸にほぼ沿っていて、これにより大腿骨と骨盤の筋肉とを含むてこ(lever system)の支点位置が決まる。高さによって股関節の回転中心が決まるので、股関節(hip)の生体力学(bio-mechanics)を定める点で高さは重要である。図３において、破線１４０は所望の高さおよび深さの寛骨臼カップの計画された植え込み位置を示す。破線１４２は、寛骨臼カップ１４４の正しい向きを定める計画位置での寛骨臼の軸を示す。寛骨臼カップ１４４は寛骨臼軸１４６を有し、図３に示すように寛骨臼カップ１４４の向きは計画位置の向きと整合している。このように整合すると、寛骨臼カップ１４４の入口面(inlet plane)は寛骨臼の入口面とほぼ平行である。
【００５５】
寛骨臼カップ１４４の位置を計画位置１４０と整合させるために、矢印１５０の方向における寛骨臼カップの高さは変えることができる。矢印１５２の方向における寛骨臼カップの深さも変えることができる。深さは、通常寛骨臼の軸と平行な方向における平行移動である。しかし、寛骨臼の軸の外転が実質的にゼロでなければ、深さ方向ベクトル１５２の横方向成分１５４と高さ方向成分１５６への分解で示すように、寛骨臼カップ１４４の深さを変えることによっても寛骨臼カップの高さが変わる。従って、寛骨臼カップ１４４を計画位置１４０に整合させるときに、最も正確な整合にするには寛骨臼カップの高さに対する寛骨臼内の深さの影響を考慮する必要がある。
【００５６】
図１Ｂは寛骨臼１１０の月状面(lunate surface)１６０と寛骨臼切痕１６２も示している。図１Ｂはまた寛骨臼切痕を横切って月状面(facies lunata)の二つの端部を結ぶ靭帯である寛骨臼横断靭帯(transverse acetabular ligament)(TAL)１６４も示す。さらに、図１Ｂは寛骨臼骨縁が線維軟骨状(fibro-cartilaginous)に伸びている寛骨臼関節唇(acetabular labrum)(AL)１６６も示している。寛骨臼関節唇１６６により、寛骨臼の効果的な深さ、従って寛骨臼内の大腿骨頭(femoral head)の深さが増すが、骨の範囲(bony coverage)が増すことはない。従って、関節唇は大腿骨の頸部により係合されると変形できるので、大腿骨の運動範囲が広がる。
【００５７】
本発明は、人工寛骨臼カップを植え込む正確な位置の決定のための解剖学的標識点(anatomical landmarks)としてTALおよびALを使用する。寛骨臼の骨縁ではなくて、TALとALとの間で寛骨臼の機能的な入口面が定められると考えられている。TALとALとは、一般的に各患者に特有なものなので、人工寛骨臼カップの植え込みをガイドするために他の解剖学的標識点に頼る必要なく、TALとALを使って、寛骨臼カップインプラントのための正しい位置の各患者特有の表示を与えることができる。一般に、TALは人工寛骨臼カップの回転角、挿入深さおよび高さを決めるための標識点として、ALは外転角を決定するための標識点として使用する。
【００５８】
TALとALを標識点として使って正確な植え込み位置を決定する手術方法(surgical methods）は、コンピュータ援用手術(CAS)あるいは非CAS法であってよい。CAS法は、手術技法の精度を上げるためにイメージガイド手術(image guided surgery)(IGS)処置を行なうことで、外科医に正確な位置付けについて指示を与えることができる。非CAS法は、本発明を利用することができ、この場合、TALおよびALを標識点として使って、人工寛骨臼カップの正確な植え込み位置を決めるのに外科医は彼らの技量と経験を生かす。
【００５９】
図４は、本発明によるCASシステム１７０を示す。CASシステムは、患者の解剖学的構造（骨盤など）、外科医が使う器械、器具、テンプレート、インプラントなどの適宜に標識を付けた部分を追跡するための追跡サブシステム１７２を含む。図示の実施例では、一対の画像取り込み装置１７４が、追跡対象に取付けられた赤外線反射球体(IR reflective spheres)の星形配列１７６、１７７の画像を取り込む赤外線利用システムを使っている。適切な赤外線利用追跡システムはブレーンＬＡＢ  ＡＧ（BrainLAB AG）からVectorVisionの名前で提供されている。他の実施例においては他の形の追跡技術が利用できる。例えば、ワイヤ使用の追跡を使用することができ、また音響による追跡、および電磁あるいは磁界に基づく追跡などの他の形態の無線追跡を利用できる。
【００６０】
磁界に基づく追跡システムでは、多数のコイルを使って３次元磁界分布を動作量(operating volume)において生成することができる。磁界成分を測定するために互いに直交する三つのセンサーコイルを含むセンサーを使って、追跡対象をマークできる。センサーの搭載電子機器(onboard electronics)によりセンサーコイルからの信号が無線で追跡システムに送り返され、追跡ソフトウエアで処理されて、センサーを取付けた追跡対象のCASシステムの基準フレーム内で位置および向き(orientation)を測定する。
【００６１】
追跡ソフトウエア１７８は、取り込んだ画像を処理して、CASシステムの基準フレーム内での追跡対象の実時間位置および向きを示す追跡データを得る。CASシステム１７０は、追跡対象の位置、骨盤などの患者の身体部分、および計画位置の視覚表示を外科医に対して示す視覚表示装置１７９も含む。表示装置は、外科医がCASシステムと相互に伝達しCASシステムを操作するグラフィカルユーザーインターフェースももたらす。表示装置は、外科医が表示装置のスクリーンに触れることでコマンドを入力し、かつオプションを選択できるようにタッチセンサーディスプレイ(touch sensitive display)であってよい。
【００６２】
CASシステムは、IGSソフトウエア１８０であって、患者および／あるいは画像のCASシステム１８への登録を処理するためのモジュール１８１と、植え込み位置の誘導計画(navigated planning)、寛骨臼の誘導リーミング(navigated reaming)、および人工寛骨臼カップの誘導植え込み(navigated implantation)を含む作業の流れを定めるIGS処理を行うためのモジュール１８２と、を含むことができる、IGSソフトウエア１８０を含む。
【００６３】
図５は、図４のCASシステム１７０を使って外科医がおこなう手術方法１９０を説明するフローチャートを示す。前述したように、CAS法を使う必要はなく、その代わりに本発明の他の実施例では非CAS法あるいはCASへの依存度が低い手術方法を利用することができる。
【００６４】
手術方法１９０を開始し、ステップ１９２で、患者の骨盤のX線画像を取り込む。TALはX線画像上には見えないが、軟組織構造なので、TAL直近のX線画像の骨の間には関連（link）があり、これは後でTALを本来の位置で（in situ）確認する可能性を示すものである。次に、ステップ１９４では処置が患者に適しているかどうかを判断するために、外科医がX線画像に基づいてTALの外観の評価を行なうことができる。TALは症例のうち９５％を超えて存在することが判明している。TALの評価のために、格付けスキーム(grading scheme)が開発されている。TALは、無傷で、かつはっきりと見えるならば、タイプ１と類別できる。もしTALが軟組織で覆われているが、無傷で、かつ軟組織を取除いた後に見えるならば、タイプ２と類別できる。TALが骨棘で覆われているが、無傷でかつ骨棘を取り除いた後に明瞭に見えるのならば、タイプ３と類別できる。TALが無いか、あるいは不完全である時は、タイプ４と類別できる。TALの視覚的評価でTALがタイプ４と類別された場合には、外科医は本発明の処置は不適であると判断でき、寛骨臼カップの位置決定に別の外科処置を選択することができる。
【００６５】
ステップ１９２と１９４は、随意選択のもので実施例によっては省略してもよい。
【００６６】
ステップ１９６では、外科医は寛骨臼にアクセスでき、TAL、およびALの残存物(remnants)を目で確認する。次に、ステップ１９８では、骨盤の位置をCASシステムで登録できまたその位置を追跡できるように外科医が追跡マーカーを骨盤に取り付ける。登録には、CASシステムの基準フレーム内の実際の身体部分の位置を登録することを伴う。次に、ステップ２００で、追跡可能なポインターを使って外科医がTAL上の少なくとも二点を特定する。特に、TALの挿入および原点(origin points)の位置を、追跡可能なポインターを使って外科医が特定し、CASシステムはその位置を測定し記憶する。挿入および原点位置が距離を定める。原点および挿入位置はTALの終点である。原点は、恥骨上の寛骨臼縁端部に向かっていて、人体の正中線のより近くにある。挿入点は、腸骨上の寛骨臼縁端部に向かっていて、人体の正中線から離れている点である。
【００６７】
外科医はまた、追跡可能なポインターを使って、ALの残存物上、または外科医の判断によって、ALが少しは、もしくは全く残っていないにしても、ALがあったであろう場所で、少なくとも１点、普通は複数の点を特定する。関節唇上、好ましくは背部および上部上の点を集めるが、他の点も利用できる。次に、寛骨臼の内面形状をディジタル化するため、外科医が追跡可能なポインターを使って寛骨臼の内表面上の複数の点を特定する。
【００６８】
より詳細に後述するように、CASシステムは、寛骨臼の大きさに最も良くフィットするテンプレート寛骨臼カップ(template acetabular cup)を決め、またTALおよびALの位置から寛骨臼の入口面の向き、ならびにその面に直角な寛骨臼の軸を決定する。最も良くフィットするテンプレートカップは追跡可能で、そのカップの位置はCASシステムで追跡され、その向きと位置、および寛骨臼の入口面の向きの視覚表示がCASシステムの画像表示装置上に表示される。ステップ２０２では、外科医は寛骨臼内のテンプレートを操作し、寛骨臼の向きの視覚表示を利用してテンプレートの向きを整合する。
【００６９】
外科医はまた、テンプレートを操作してそのテンプレートの高さと深さとを変える。
【００７０】
テンプレートの高さは、TALがTALに単にわずかに接しているか、またはTALより過剰に上にあるのではなく、テンプレートカップが確実にTALを僅かにそらすか、またはTALに負荷をかけることによって決められる。例えば、図７ＡはTAL２７２に負荷がかかっていないので、テンプレートカップ２７０が高すぎる場合を示す。
【００７１】
テンプレートの深さは、テンプレートが丁度の深さ、即ちTALおよびALが形成する縁の内側になることを確実にすることによって決められる。特に、テンプレートの入口面が上記縁より約３〜４ミリ低くなるような深さにテンプレートを位置付けると良い結果が得られることが分かっている。例えば、図７Ｂはテンプレートカップの入口面２７４がTAL２７２より遥かに低すぎるので、テンプレートカップが深すぎる場合を示す。
【００７２】
テンプレートカップが寛骨臼内で正しい向きで正しい位置にあると外科医が判断した時には、CASシステムは実際の人工寛骨臼カップの計画位置を記憶する。ステップ２０４では、外科医が計画位置を再検討でき、必要に応じてコマンドを入力してその計画位置を手動で調節するか、あるいは変えることができる。次に、ステップ２０６では手術が進行し、外科医は寛骨臼関節唇を切除し、リーミングのために寛骨臼を準備する。次に、ステップ２０８で外科医は追跡可能なリーマ(reamer)を使って寛骨臼をリーミングする。CASシステムはリーマの正しい向きと最終位置とを決定し、リーマの現在位置と正しい最終位置（correct end position）との実時間の視覚表示を示して、寛骨臼カップインプラントを正しく収納するように寛骨臼をリーミングするために外科医が正確にリーマを誘導できるようにする。
【００７３】
次に、ステップ２１０では外科医が追跡可能な人工寛骨臼カップを得、CASシステムを使って、リーミングされた寛骨臼内の正しい向きおよび位置に人工寛骨臼カップを誘導し、人工寛骨臼カップを計画位置に植え込む。その後、外科医はステップ２２０で、股関節整復処置が完了するまで残りのステップを続ける。
【００７４】
図６は、本発明によるCAS法２３０を提供するためソフトウエアで制御してCASシステムにより行なわれる動作を示すプロセスフローチャートを示す。前述したように、CASシステム１７０はIGSモジュールおよび追跡モジュール１７８を含む。追跡モジュールは追跡システムからの入力を受け、CASシステムの基準フレーム内でのさまざまな追跡可能対象の実時間の、現在の向きおよび位置を示すデータをIGSモジュールに与える。IGSシステムは、外科医が実行する外科手術処置を設計するワークフローを定め、この外科手術処置の間、CASシステムが追跡対象の位置と計画位置とを視覚表示を与え、器械およびインプラントを正しい位置および向きに誘導するよう、表示された画像が外科医を導くようにする。
【００７５】
外科医はCAS法２３０を開始し、ステップ２３２でCASの基準フレーム内での骨盤に付けたマーカーの位置および向きを示すデータを、追跡モジュールから受ける。マーカーは、骨盤の所定位置、あるいはマーカーが付けてあったことを外科医がCASシステムに対して特定できる骨盤上の位置のいずれかに付けることができる。寛骨臼の標識点（TALおよび関節唇の点）の位置を骨盤骨マーカーの座標系に記録できる。さらに、追跡システムは、手術中に患者の骨盤が動いても寛骨臼の標識点の位置を維持するように骨盤マーカーを連続して追跡できる。
【００７６】
次に、ステップ２３４で計画モジュール（planning module）は、追跡システムから、外科医の使う追跡可能なポインターを追跡することで得たTAL上の点の追跡システムの基準フレーム内の位置を示すデータを受信し、TALの位置データを記憶する。次に、ステップ２３６で計画モジュールは、追跡システムから、外科医の使う追跡可能なポインターを追跡することで得たAL上の点の追跡システムの基準フレーム内の位置を示すデータを受信し、ALの位置データを記憶する。次に、ステップ２３８で計画モジュールは、追跡システムから、外科医の使う追跡可能なポインターを追跡することで得た寛骨臼の内表面上の点の追跡システムの基準フレーム内の位置を示すデータを受信し、寛骨臼の形状位置データを記憶する。
【００７７】
次に、ステップ２４０で、TALおよびALの位置データを使って、TALおよびALの位置を含んだ面が計算される。次に、ステップ２４２で、半球を、その入口面あるいは開口がTAL−AL面に平行となるように、寛骨臼の形状に合わせ、直径は寛骨臼の形状位置データから得られる寛骨臼の幅および深さにより決定される。そして寛骨臼の軸を、TAL−AL面に直角な半球の中心を通る軸として定めることができる。その後、CASシステムは合わせた半球を多数の寛骨臼カップテンプレートの大きさと比較し、寛骨臼の形状に最もよく一致したテンプレートを決定する。この最もよく一致したテンプレートは、インプラント位置の計画を終えるために、そのテンプレートを次に使用する外科医に対して表示あるいは特定される。
【００７８】
ステップ２４４では、TAL−AL面の計算された位置の視覚表示が示され、外科医の誘導を助ける。追跡モジュールが追跡されるテンプレートの位置および向きを表わすデータを与え、ステップ２４６で計画モジュールが追跡可能なテンプレートの現在の位置および向きを表示する。TAL−AL面、ならびにテンプレートの位置および向きが共に表示されると、外科医が表示された情報を利用して、テンプレートの寛骨臼軸が寛骨臼の軸と平行になるように、あるいは同等に、テンプレートの入口面が寛骨臼の入口面と平行になるように、テンプレートを操作し位置付けるのを助ける。ステップ２４８では、テンプレートの位置が最終決定されたかどうかをCASシステムがチェックし、もしそうでなければ、作業の流れはステップ２４６に戻って処理を繰返す。
【００７９】
外科医がテンプレートは正しい位置にあることを示すためにコマンドを入力すると、プロセスフローがステップ２５０に進む。CASシステムは、回転、外転、高さ、あるいは深さを手動で調節するためにコマンドを入力するためのオプションを与える。テンプレートカップの入口面は計算したTAL−AL面に平行でなければならないが、外科医による目視検査でテンプレートカップの向きが特定の骨盤に最適でないのを認めることができる。例えば、図７Ｄはテンプレートカップ２７６の向きが前傾している場合を示し、図７Ｅはテンプレートカップ２７８の向きが後傾している場合を示す。外科医は、テンプレートカップの整合に満足するまで回転角を変えるようにコマンドを入力できる。特に、回転角は、カップの入口面をＴＡＬと平行にするものでなければならない。
【００８０】
外科医は、テンプレートカップの入口面がＡＬあるいはその残存物に平行であると考えられるまで外転角を手動で変えるためのコマンドも入力できる。外科医は、カップの高さを調節するためのコマンドも入力できる。カップの高さは丁度TALに負荷がかかる程度でなければならない。X線あるいはCTスキャン画像など事前に取り込んでいた画像から、あるいは一般的なモデルから得た寛骨臼およびTALの登録視覚表現も外科医に対して表示することができる。外科医はまたコマンドを入力してテンプレートカップの深さを変えることができる。テンプレートカップの入口面は、TALの内側縁より約２〜３ミリ下（±１ミリ）でなければならない。例えば、図７Ｂはテンプレートカップ２７４が深すぎる場合を示している。図７Ｃはテンプレートカップ２８０の位置および向きが共に正しい場合を示している。
【００８１】
カップの位置２５０の手動による調節は、外科医が、その位置が計画した最終カップ位置であることを示すコマンドを入力し、そしてその計画されたカップの位置を記憶するステップ２５２に処理が進むまで、続けることができる。次に、ステップ２５４では計画したカップ位置を示すデータを使って、リーマの正しい軌線、即ち向き、およびその方向に沿ったリーミングの深さが決定される。前述したように、リーミングの深さは寛骨臼カップインプラントを正しい深さおよび高さに位置させるものでなければならない。ステップ２５６では、リーマの計画された軌線の視覚表示が、追跡モジュールからのリーマ追跡データより得たリーマの実時間での現在位置と共に表示される。この視覚情報は、外科医がリーマを誘導して正しい深さ、高さおよび向きを有する腔をリーミングすることができるように外科医をガイドするのに役立つ。ステップ２５８でリーミングが完了していないと判断されると、プロセスフローはステップ２５６に戻り処理を繰返す。
【００８２】
リーミングが終わると、寛骨臼カップインプラントの計画された位置および向きがステップ２６０で表示される。次に、ステップ２６２で追跡モジュールから与えられた人工器官追跡データより得た人工寛骨臼カップの実時間での現在位置が、計画された位置と共に表示される。この視覚情報は、外科医が正しい深さ、高さおよび向きを有する植え込み位置に人工器官を誘導できるように外科医をガイドするのに役立つ。リーミングされた腔は、正しい高さおよび深さを確実にするのに役立つ必要があり、この視覚情報は、ＡＬが視覚的整合にもはや利用できないので、植え込まれたカップが正しい向きを有することを確実にするのに特に役立つ。ステップ２６４でカップの位置付けが終わっていないと判断されると、プロセスフローはステップ２６２に戻り処理を繰返す。カップが正しく位置付けられると、CAS法のこの部分を終わることができ、必要ならば手術処置を終わらせるのに他のCAS処理を使うことができる。
【００８３】
上述したように、本発明の利点を得るためにCASシステムを使用することは必要ではない。非CAS法では、適切な器械を、骨盤に取付け、ALの切除前にTAL-AL面に整合させることができ、その後カップテンプレートあるいは人工カップを器械が定める面と整合させることができる。カップテンプレートあるいは人工カップの深さおよび高さは、上述した基準を用いてTALに対するカップテンプレートあるいは人工カップの位置を目視検査することにより決定できる。
【００８４】
本発明は、従来の寛骨臼カップの位置付け方法に比べて多くの利点を持っている。
【００８５】
本発明の方法は、寛骨臼の骨縁ではなくてTAL−AL面が股関節の機能的な面(functional plane)を定めることの認識に基づいているので、患者の本来の可動性をより正確に再現すると考えられる。
【００８６】
さらに、本発明の方法は、患者に特異的(patient specific)なものであり、患者毎に最適化することができる。
【００８７】
本発明の方法は、TAL靭帯が症例のうち９５％を超えて十分に識別可能であると分かっているので大多数の患者に適用できる。
【００８８】
本発明の方法によれば、CAS処置として提供されると著しい利点が得られる。TALおよびALの解剖学的標識点に対する整合が達成されるので、骨盤の主要な面を識別する必要がない。標識点にアクセスできて骨盤の主要な面の識別が可能なように特別な位置を使用しなければならないのではなく、TALおよびALへのアクセスが可能であるあらゆる位置に患者を位置付けることができる。手術中に患者の骨盤が移動したときには、グローバルな面に対する外転および回転の判定に基づく方法の場合と同様に、骨盤の患者身体との再整合の必要はない。
【００８９】
図８および図９に関して、本発明による器具３００の概略斜視図、ならびに調整およびガイド部の平面図がそれぞれ示されている。図８に示すように、器具３００は、遠位端部に骨ねじ３０４を有する円形ロッド３０２を含む。ロッド３０２は支持要素となり、骨ねじ３０４は、使用時には支持要素３０２を患者の身体部分に取り付けることのできる取り付け具（mounting）となる。異なるタイプの取付け機構を使用できることは分かるであろう。例えば、クランプタイプの機構を使って支持要素を患者の身体部分に取付けることができる。必要なことは、より詳細に後述するように、取り付け具が、使用時に器具の位置付けのガイドが可能となるのに十分な強度で、支持部材を解除自在に患者の骨、例えば骨盤の一部に取付け可能とすることである。
【００９０】
器具３００は、中央取付け手段あるいはハブ３０８に取付けた四つの傾斜したアーム３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃ、３０７ｄを含むガイド要素３０６も含む。図９に最もよく示されているように、対向するアーム対の間の角度は、第２の直角方向におけるよりも第１の方向における方が大きい。従って、ガイドを９０度回転させると、ガイドは、図９に示すように、異なる直径の器具３１０および３１２を受入れることができる。図８に示すように、上下のアーム対がガイドの長さ方向軸３１４を定め、ガイドのアームにより定められた長さ方向軸に沿って器具を方向付けるためにガイドの傾斜アームが定める開放チャンネル内に器具を収容できる。
【００９１】
器具３００は、ガイド３０６の角度方向および位置を、患者の骨盤に対して調節あるいは変化させることができるいろいろな調節機構も含む。この器具は、ボールソケット継手などのロック可能な球状継手の形の第１調節機構を含む。この調節機構により、ガイドの角度方向を、２回転自由度あるいは２旋回自由度を与える二つの互いに直交する軸を中心にして変化できる。第３の回転自由度は、ガイドを図９に示す２つの異なる形状で使用できるように、ガイドをそれ自身の長さ方向軸（ガイド軸３１４ではなくて）を中心に回転させることができるボールソケット継手により与えられる。第１調整機構３２０は、弛めてガイドの角度方向を調節可能にし、その後締付けてガイドの角度方向を固定できる環状の、刻みをつけたねじ付き部材を含む。
【００９２】
上記器具は、ガイド３０６と支持要素３０２との間の間隔を両方向矢印３２４が示すように変えることができる第２調節機構を含む。第２調節機構は、第１調節機構３２０のソケット部の後側に接続しているロッド３２８のねじ付きシャンクを受け入れるねじ付きの円形通路を有するブロック３２６の形をしている。ロッド３２８を回転させることで、ブロック３２６内のねじ山の作用がガイドを支持要素３０２から離れたり近づいたりして移動させ、それにより支持要素とガイドとの間の間隔をほぼ水平方向において調節できる。他の調節機構を用いてガイドと支持要素３０２との間の間隔を調節できることは分かるであろう。
【００９３】
ブロック３２６は、ガイド３０６の高さを調節できる第３の調節機構の要素も提供する。ブロック３２６は、ねじ付き通路にほぼ直交し支持要素３０２のロッドを受け入れる円形通路を含む。ボルト３２８を弛め、ブロック３２６をロッド３０２に沿って滑らせ、そしてボルト３２８を締めてガイドを適切な高さで締め付けることにより、患者の身体に対するガイドの高さが調節できるように、刻みを付けた頭部３２８を有するねじ付きボルトを操作してロッド３０２に対して締め付けることができる。
【００９４】
器具３００は、例えば外科グレードのステンレススチールなどの金属または合金等の任意の適切な生体適合材料で作ることができる。
【００９５】
図８はまた、関節唇および寛骨臼横断靭帯を含む寛骨臼カップ３３０の簡略図を示す。
【００９６】
使用時には、取付け具３０４を使って器具を患者の骨盤に取付け、ガイドの高さおよび間隔を、ガイド３０６が最初の作業位置に達するまで調節する。球状継手のロック３２２を弛めてガイド３０６の角度位置(angular position)を調節できるようにする。次に、意図したカップインプラントの直径を有する半球状構成要素、あるいはカップまたは単なる円板でよい、挿入部材あるいは試行寛骨臼構成要素を有するリーマなどのさらに他の器具３４０が、その器具の本体がガイドの顎(jaws)に受け入れられてガイドの長さ方向軸３１４に沿って案内されるようにガイドの通路に係合する。その後、寛骨臼試行構成要素、器具およびガイドは、その寛骨臼試行構成要素の平面が、寛骨臼関節唇および寛骨臼横断靭帯により定められる面にほぼ平行であるように開業医(practitioner)により操作されることができる。これにより、軸３１４の方向が定める試行構成要素の患者の骨盤に対する傾斜、および／または回転あるいは前傾を効果的に変化させることができる。
【００９７】
軸３１４が寛骨臼関節唇および寛骨臼横断靭帯で定められる面にほぼ直交するようにガイドの向きが正しくなったならば、球状継手をロックしてガイドを所定の位置に固定する。分かるように、試行構成要素を寛骨臼カップの面と整合させることは、ガイドの角度方向および／またはその高さ、ならびに／あるいは支持要素３０２からのガイドの間隔のいずれかあるいは全部の調節の繰返しを必要とする反復手順でありえる。
【００９８】
さらに、さらに他の器具および寛骨臼試行構成要素を軸３１４に沿って移動させて寛骨臼内に導入すること、およびさらに他の器具の本体上のマーキングあるいはグラデーションを利用してインプラントの深さを、例えばハブ部３０８などのガイド上の基準点(datum)を使って測定することにより、インプラントの計画した深さを決定できる。
【００９９】
ガイドの向きが固定されたならば、外科医は関節唇、寛骨臼横断靭帯を取除いて寛骨臼の腔(acetabular cavity)をリーミングすることができる。その後、軸３１４に沿って方向付けられるようにガイド器具の顎内で係合した挿入器具を使って、完全な試行カップ（full trial cup）を、リーミングされた寛骨臼に挿入できる。挿入器具は、リーミングされた寛骨臼の腔への試行カップの挿入深度を測るためにその本体に沿ってグラデーションあるいは他の標識をここでも有することができる。試行インプラントの深さは、ガイドの中央ハブ３０８により与えられる同じ基準点に対して器具上のマーキングを読取ることで測定できる。
【０１００】
次に、同様なマーキングを有する同じあるいは類似の器具を使ってインプラント自体を、挿入深さが試行インプラントについて求めたものと対応するように、かつ寛骨臼カップインプラントの角度方向が最初に測定したものと対応するように、挿入できる。
【０１０１】
他の実施例においては、器具３００を、前述したCASシステムに関連して使うことができ、また追跡可能なマーカーをガイドに付けてガイドの位置および／または向きを測定し表示することできる。寛骨臼カップ試行品またはインプラント、ならびに／あるいはそれらを載せたさらなる器具は、その器具および／もしくは寛骨臼試行品またはインプラントの位置および／あるいは向きが測定されIGS処置の一部として表示されるように、付加的にあるいは代替的に追跡可能なマーカーを備えることができる。
【０１０２】
上述のフローチャートは例として示したに過ぎず、本発明は例示したステップのすべてを必ずしも含む必要がなく、それらステップのいくつかは組み合わせてひとつのステップにもでき、ステップのうち他のものをサブステップに細分化することもでき、またさらなるステップが付け加えられてもよく、あるいは当業者には明らかであるとして説明されていない。本発明のさまざまな変形および改造は上述の本発明の原理の説明を考慮すれば当業者には明らかであろう。
【０１０３】
〔実施の態様〕
（１）患者の骨盤内における寛骨臼カップの位置付けをガイドするためのコンピュータ援用外科手術システムにおいて、
データ処理装置と、
コンピュータプログラム命令を格納しているメモリと、
を備え、
前記コンピュータプログラム命令は、前記データ処理装置に、
前記骨盤の寛骨臼横断靭帯の位置を測定させ、
前記骨盤の寛骨臼関節唇の位置を側定させ、
前記寛骨関節唇および前記寛骨臼横断靭帯を含む寛骨臼面の向きを計算させ、かつ、
前記寛骨臼カップの入口面が前記寛骨臼面にほぼ平行となる前記寛骨臼カップの計画位置を決定させる、システム。
（２）実施の態様１に記載のシステムにおいて、
前記メモリは、
前記データ処理装置に、前記寛骨臼の形状を示す寛骨臼形状データから前記寛骨臼の大きさに最も一致する寛骨臼カップテンプレートを特定させる、コンピュータプログラム命令、
をさらに格納している、システム。
（３）実施の態様１あるいは２に記載のシステムにおいて、
前記メモリは、
前記データ処理装置に、前記寛骨臼面の前記向きの視覚表示を表示させる、コンピュータプログラム命令、
をさらに格納している、システム。
（４）実施の態様３に記載のシステムにおいて、
前記メモリは、
コンピュータプログラム命令であって、前記データ処理装置に、
寛骨臼カップテンプレートの位置を決定させ、かつ、
前記寛骨臼カップテンプレートの視覚表示を表示させる、
コンピュータプログラム命令、
をさらに格納している、システム。
（５）実施の態様１に記載のシステムにおいて、
前記メモリは、
前記データ処理装置に、前記寛骨臼カップの記憶された計画位置を変えるためのデータを受信させる、コンピュータプログラム命令、
をさらに格納している、システム。
（６）実施の態様１に記載のシステムにおいて、
前記メモリは、
コンピュータプログラム命令であって、前記データ処理装置に、
リーミング装置の現在位置を測定させ、かつ、
前記リーミング装置の前記現在位置の視覚表示を表示させる、
コンピュータプログラム命令、
をさらに格納している、システム。
（７）実施の態様１に記載のシステムにおいて、
前記メモリは、
コンピュータプログラム命令であって、前記データ処理装置に、
寛骨臼カップインプラントの現在位置を測定させ、かつ、
前記寛骨臼カップインプラントの前記現在位置の視覚表示を表示させる、
コンピュータプログラム命令、
をさらに格納している、システム。
（８）患者の骨盤内における寛骨臼カップの位置付けをガイドするコンピュータ援用外科手術方法において、
前記骨盤の寛骨臼横断靭帯の位置を測定することと、
前記骨盤の寛骨臼関節唇の位置を測定することと、
前記寛骨関節唇および前記寛骨臼横断靭帯を含む寛骨臼面の向きを計算することと、
前記寛骨臼カップの入口面が前記寛骨臼面にほぼ平行である、前記寛骨臼カップの計画位置を決定することと、
を含む、方法。
（９）実施の態様８に記載の方法において、
前記寛骨臼の形状を示す寛骨臼形状データから前記寛骨臼の大きさに最も一致する寛骨臼カップテンプレートを特定すること、
をさらに含む、方法。
（１０）実施の態様８あるいは９に記載の方法において、
前記寛骨臼面の前記向きの視覚表示を表示すること、
をさらに含む、方法。
【０１０４】
（１１）実施の態様１０に記載の方法において、
寛骨臼カップテンプレートの位置を測定することと、
前記寛骨臼カップテンプレートの視覚表示を表示することと、
をさらに含む、方法。
（１２）実施の態様８に記載の方法において、
前記寛骨臼カップの記憶された計画位置（planned position）を変えるためのデータを受信すること、
をさらに含む、方法。
（１３）実施の態様８に記載の方法において、
リーミング装置の現在位置を測定することと、
前記リーミング装置の前記現在位置の視覚表示を表示することと、
をさらに含む、方法。
（１４）実施の態様８に記載の方法において、
寛骨臼カップインプラントの現在位置を測定することと、
前記寛骨臼カップインプラントの前記現在位置の視覚表示を表示することと、
をさらに含む、方法。
（１５）患者の骨盤内における寛骨臼カップの位置付けをガイドする方法において、
前記骨盤の寛骨臼関節唇および寛骨臼横断靭帯により定められる寛骨臼面の向きを測定することと、
前記寛骨臼カップの入口面が前記寛骨臼面に対してほぼ平行な状態で、前記寛骨臼カップを前記骨盤の寛骨臼内に植え込むことと、
を含む、方法。
（１６）実施の態様１５に記載の方法において、
前記寛骨臼の形状と最も一致する寛骨臼カップテンプレートを特定すること、
をさらに含む、方法。
（１７）実施の態様１６に記載の方法において、
前記最も一致する寛骨臼カップインプラントを利用して前記寛骨臼カップインプラントの位置を計画すること、
をさらに含む、方法。
（１８）実施の態様１５に記載の方法において、
前記寛骨臼カップは、前記入口面が前記寛骨臼面の内側にある位置で植え込まれる、方法。
（１９）実施の態様１８に記載の方法において、
前記入口面は、前記寛骨臼面の内側１ミリ〜４ミリのところにある、方法。
（２０）実施の態様１７に記載の方法において、
前記寛骨臼カップは、前記寛骨臼カップの縁部が前記寛骨臼横断靭帯に負荷を加える位置で植え込まれる、方法。
【０１０５】
（２１）実施の態様１５に記載の方法において、
前記寛骨臼面の前記向きを測定することは、追跡可能な器具を使って前記関節唇上および前記寛骨臼横断靭帯上の少なくとも３点を識別することを含む、方法。
（２２）実施の態様１５に記載の方法において、
追跡可能な器具を使って前記寛骨臼の内表面上の複数点を識別すること、
をさらに含む、方法。
（２３）実施の態様１５に記載の方法において、
前記関節唇の少なくとも一部を含む寛骨臼の画像を取り込むことと、
前記寛骨臼面の前記向きを測定することの前に、どのような外科手術を用いるかを評価するために前記関節唇を評価することと、
をさらに含む、方法。
（２４）コンピュータプログラムコードにおいて、
実施の態様１〜７のいずれかに記載の前記システム、あるいは実施の態様８〜１５のいずれかに記載の前記方法を提供するためにデータ処理装置で実行可能である、コンピュータプログラムコード。
（２５）コンピュータプログラム製品において、
コンピュータで読み出し可能な媒体と、
実施の態様２４に記載のコンピュータプログラムコードと、
を含む、コンピュータプログラム製品。
（２６）寛骨臼カップインプラントの位置付けをガイドするための器具において、
前記器具を患者の身体の一部に取り付けるための取り付け具と、
前記取り付け具に接続された支持体と、
長さ方向軸を定めるガイドであって、前記寛骨臼カップインプラントを支える他の器具を前記長さ方向軸に沿って受入れるための、ガイドと、
調節機構であって、前記調節機構により、前記ガイドの角度方向が少なくとも二つの異なる軸を中心にして調節されることができ、前記長さ方向軸の傾斜および回転あるいは前傾を、前記患者の骨盤に対して変えられるようにすることができる、調節機構と、
を備える、器具。
（２７）実施の態様２６に記載の器具において、
前記ガイドの向きは、ロック機構を操作することにより固定されることができる、器具。
（２８）実施の態様２６あるいは２７に記載の器具において、
前記調節機構は、ボールソケット継手を含む、器具。
（２９）実施の態様２６〜２８のいずれかに記載の器具において、
前記ガイドと前記支持体との間の間隔を調節するために操作されうる、さらなる調節機構、
を含む、器具。
（３０）実施の態様２６〜２９のいずれかに記載の器具において、
前記ガイドの高さを調節するために操作されうる、さらに他の調節機構、
を含む、器具。
【０１０６】
（３１）実施の態様２６〜３０のいずれかに記載の器具において、
前記ガイドは、異なる大きさの器具を受入れるように再構成されることができる、器具。
（３２）器具において、
寛骨臼カップインプラントの位置付けをほぼ上述したようにガイドするための、器具。
（３３）部品のキットにおいて、
実施の態様２６〜３１のいずれかに記載の器具と、
前記ガイド内で係合されうる、長さ方向軸を有する本体を備えたさらなる器具であって、前記関節唇および前記寛骨臼横断靭帯により定められる面の向きを決めるのに使用されることができる特徴部を含む寛骨臼構成要素を支持する、さらなる器具と、
を含む、部品のキット。
（３４）実施の態様３３に記載の部品のキットにおいて、
前記特徴部は、平面を定める構造体である、部品のキット。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１Ａ】骨盤の概略前面図を示す。
【図１Ｂ】図１に示す骨盤の概略側面図を示す。
【図２】骨盤の主要面、および骨盤の主要面と寛骨臼カップの向きとの間の関係の視覚表現を示す。
【図３】寛骨臼カップの高さと深さとの間の関係を例示する視覚表現を示す。
【図４】本発明によるコンピュータ援用外科手術システムを示す。
【図５】本発明による外科手術方法を例示するフローチャートを示す。
【図６】本発明によるコンピュータ援用外科手術方法用のプロセスフローチャートを示す。
【図７Ａ】寛骨臼内で寛骨臼カップの位置が高すぎる場合を示す。
【図７Ｂ】寛骨臼内で寛骨臼カップの位置が深すぎる場合を示す。
【図７Ｃ】寛骨臼内で寛骨臼カップの位置が正しい場合を示す。
【図７Ｄ】寛骨臼内で寛骨臼カップの位置が前傾である場合を示す。
【図７Ｅ】寛骨臼内で寛骨臼カップの位置が後傾である場合を示す。
【図８】寛骨臼カップインプラントの配置をガイドするのに使用するための器具の概略図を示す。
【図９】図８に示す器具の一部を示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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