(57)【要約】  本発明は、患者の肢の機械的軸を決定するための装置及び方法を提供する。装置は、肢の上に光のビームを投射するよう配置される主光源を含む。ビームは、肢の機械的軸の評価を可能にするために、関心の平面を描くように調節される。
2010540126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の肢の整列を決定するための装置であって、
肢の上に光のビームを投射するよう配置される主光源を含む光源を含み、
前記ビームは、肢の整列の評価を可能にするために、関心の平面を描くように調節される、
装置。
【請求項２】
前記主光源は、患者に対して移動可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記主光源を受け入れるよう構成される、実質的に剛的な主部材をさらに含む、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記主光源は、前記実質的に剛的な部材に沿って移動可能である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記主光源の前記相対的な整列を決定するための装置をさらに含む、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記主光源は、表面に対する前記主光源に関する整列を可能にするよう調節可能である、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記主光源は、前記主軌道に沿って移動可能である、請求項２乃至６のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記主軌道は、各主光源を前記主軌道に沿って移動するよう構成される歯車付き構成を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記主光源は、前記主光源の移動を容易化するよう配置されるハンドルをさらに含む、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記光源は、少なくとも１つの追加的な光源を含み、前記少なくとも１つの光源は、前記主光源ビームと平行な少なくとも１つの光のビームを生成するよう構成される、請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの追加的な光源は、２つの独立した光の源を含み、該２つの独立した光の源の各々によって生成される光のビームは、固定地点に集束するよう構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記光源は、前記主光源に対して垂直な光のビームを生成するよう構成される第三の追加的な光源を含む、請求項１乃至１１のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記追加的な光源は、前記追加的な光源の整列を可能にするよう移動可能である、請求項１０乃至１２のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記追加的な光源は、軌道に沿ってそれぞれ移動可能である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記軌道は、前記追加的な光源の各々を前記軌道に沿って移動するよう構成される歯車付き構成を含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
各追加的な光源は、別個の軌道の上に配置される、請求項１４又は１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記追加的な光源は、さらに、前記追加的な光源の移動を容易化するために配置されるハンドルを含む、請求項１０乃至１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ハンドルは、取り外し可能である、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記ハンドルは、殺菌可能であるよう構成される、請求項１７又は１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記追加的な光源は、表面に対する整列を可能にするよう調節可能である、請求項１０乃至１９のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記追加的な光源の前記相対的整列を決定するためのモジュールをさらに含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記モジュールは、水準器である、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記追加的な光源を受け入れるよう構成される、追加的な実質的に剛的な部材をさらに含む、請求項１０乃至２２のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記追加的な実質的に剛的な部材は、前記主要な実質的に剛的な部材に接続される、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記追加的な実質的に剛的な部材は、ユニットを形成するよう、前記主要な実質的に剛的な部材に対して垂直であるよう接続される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記ユニットは、前記ユニットを適切な向きに維持するよう配置されるカウンタウェイトに接続される、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記ユニットは、取付けユニットに接続される、請求項２５又は２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記取付けユニットは、前記ユニットを表面に対して移動するよう調節可能である、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記取付けユニットは、床、スタンド、テーブル、又は、天井のいずれか１つに接続可能である、請求項２７又は２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記光源は、コヒーレント光源である、請求項１乃至２９のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】
前記コヒーレント光源は、レーザである、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記レーザは、ダイオードレーザである、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記光のビームは、ラインとして投射される、請求項１乃至３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記追加的な光のビームの各々は、各光のビームの識別を容易化するために、異なる周波数で提供される、請求項１０乃至３３のうちのいずれか１項に従属する従属項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
前記主要な光のビームは、前記主要な光のビームの識別を容易化するために、前記追加的な光のビームのいずれか１つと異なる周波数で提供される、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記光源は、フットペダルを介して動作される、請求項１乃至３５のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３７】
前記関心の平面波、股関節の回転の中心を横断する傍矢状面である、請求項１乃至３６のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３８】
当該装置は、殺菌に適した材料で構成される、請求項１乃至３７のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３９】
当該装置が前頭面整列を測定することを可能にするよう配置される高さ測定装置及び半径スケールをさらに含む、請求項１乃至３８のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項４０】
当該装置を用いて遂行される医療措置の文書化を容易化するよう配置されるカメラをさらに含む、請求項１乃至３９のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項４１】
患者の肢の整列を補助するための方法であって、
患者の肢の上の適切な地点に印を付けるステップと、患者の肢の上に軸方向の光のビームを投射するステップと、患者の肢を最大の程度の受動内転に配置するステップと、両方のラインが前記適切な地点で集束するまで、患者の肢を横断して２つの追加的な光のラインを投射するステップと、肢を外転するステップと、光の全てのラインが前記適切な地点の上で整列するまで、前記光の軸方向のラインを調節するステップとを含む、
方法。
【請求項４２】
請求項１に記載の装置を利用して、患者の肢の整列を補助するための方法であって、
患者の肢の上の適切な地点に印を付けるステップと、患者の肢の上に軸方向の光のビームを投射するために前記装置を使用するステップと、患者の肢を最大の程度の受動内転に配置するステップと、両方のラインが前記適切な地点の上で集束するまで、患者の肢を横断して２つの追加的な光のラインを投射するステップと、肢を外転するステップと、全ての光のラインが前記適切な地点の上で整列するまで、前記軸方向の光のラインを調節するステップとを含む、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体の関節及び肢の整列を助けるための装置に関する。本発明は、医学的評価のためのツールとして、或いは、外科的介入の場合には、肢の解剖学的又は機能的な整列の回復を助けるために、専用ではないが特別の使用を提供する。
【背景技術】
【０００２】
適切な義肢学及び外科的介入の使用を通じた損傷した軟骨の交換の増大する関心がある。
【０００３】
人工膝関節構成部品の挿入のための一般的なプロセスは、人工構成部品の取付けのための場所を提供するために、ある量の下に位置する骨と共に、膝関節領域における関節表面上の損傷した軟骨の外科的除去を含む。骨切除の量は、人工器官の厚さ、並びに、関節が解剖学的に機能すること、及び、肢の機械的軸に沿って関節に加えられる荷重を股関節の中心から膝関節の中心を通じて踝関節及び足に伝達することを補償するために、関節を取り囲む靱帯構造に対する適切な量の張力を回復するにことよって決定される。
【０００４】
外科医のための重要な目的は、肢の機械的軸が挿入されるべき人工器官のために正しいことを保証することである。これは不可逆的な骨切除が実施される前に行われなければならない。正しい整列を得ることにおける誤差は、靱帯不均衡及び人工構成部品の不整列を招き、人工装置の不十分な機能及び初期故障を引き起こし得る。
【０００５】
外科医が正しい整列を確信するために、彼は機械的軸の起源、即ち、大腿骨／寛骨臼関節を決定し得なければならないのに対し、手術部位は離れている。例えば、股関節及び体の残部が殺菌ドレープによって覆われている間に、膝関節を手術することが外科的処理中に必要である。膝人工器官外科器具の構成部品として機械的整列ロッドと組み合わされる中心股関節を決定するＸ線画像化を使用し得る。
【０００６】
そのようなアプローチの不利点は相当であり、患者及びスタッフをＸ線装置からのより大きいレベルの放射線に晒すこと、整列ロッドの屈曲の潜在性、及び、Ｘ線整列における視誤差を含む。また、画像化プロセスは、手術時間を増大し、感染の危険性を増大する。他の技法は、手術内に殺菌ドレープの下から外科医によって触られ得る大腿骨頭の上に触診可能なＸ線撮影用マーカを手術前に配置することを含む。手術中の患者の移動、皮膚漸動、又は、マーカの偶発的な移動の故に、これは極めて不正確である。肢の手術前画像化及び機械的軸に対する大腿骨随内管の相対的角度の測定が大腿骨構成部品の整列のために使用されているが、これは大腿骨に限定され、膝関節についての靱帯弛緩のような可変性の故に、十分な肢整列をもたらさない。
【０００７】
随内ロッド整列は、脂肪塞栓症、皮質貫通、骨折のような、合併症の危険性の関連する増大も有する。より最近では、コンピュータ補助外科ナビゲーションが利用されている。
【０００８】
このシステムは、フレームに付着されるマーカを使用し、フレームは、骨ピン又はネジのような外科的手段によって骨に付着されなければならない。この付着物の必要は、手術時間、関連する外傷、及び、罹患率を増大する。基準フレーム付着場所での感染、血腫、及び、骨折は、この技法の公表されている合併症である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は従来技術の問題点を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
文書、動作、材料、装置、物品、及び、類似物は、本発明の脈絡を提供する目的のためだけに、この明細書に含まれている。これらの事柄の何れか或いは全てが、従来技術ベースの一部を形成すること、或いは、この出願の優先日前に存在するような本発明に関する分野における普通の一般的知識であることは、提案も表示もされていない。
【００１１】
第一の特徴では、患者の肢の整列を決定するための装置が提供され、当該装置は、肢の上に光のビームを投射するよう配置される主光源を含む光源を含み、ビームは、肢の整列の評価を可能にするために、関心の平面を描くように調節される。
【００１２】
関心の平面は、患者の股関節の回転中心を横断する傍矢状面であり得る。
【００１３】
換言すれば、股関節の回転中心を横断する傍矢状面を決定するために装置を利用し得る。装置は、ある実施態様では、股関節の通常の動作及び非侵襲的な方法で体の上に投射される可視光の使用による幾何学的三角法を利用する。装置は、好ましくは、可視光の投射によって、その平面の外部可視化を可能にする。次に、肢の機械的軸を評価するために、この平面を操作者による案内として使用し得る。
【００１４】
主光源は、患者に対して移動可能であることができ、主光源を受け入れるよう構成される、実質的に剛的な主部材をさらに含み得る。
【００１５】
装置は、表面に対する前記主光源に関する整列を可能にするよう、主光源が主光源の相対的な整列を決定するためのモジュールも含み得る。
【００１６】
主光源は、主要部材の上に配置される主軌道に沿って移動可能であり得るし、主軌道は、主光源を軌道に沿って移動するよう構成される歯車付き構成を含み得る。主光源は、移動を容易化するよう、ハンドルも含み得る。
【００１７】
光源は、少なくとも１つの追加的な光源を含み、少なくとも１つの光源は、主光源ビームと平行な少なくとも１つの光のビームを生成するよう構成され得る。少なくとも１つの追加的な光源は、２つの独立した光の源を含み得る。２つの独立した光の源の各々によって生成される光のビームは、固定地点に集束するよう構成される。
【００１８】
光源は、さらに、主光源に対して垂直な光のビームを生成するよう構成される第三の追加的な光源を含み得る。
【００１９】
何れかの或いは全ての追加的な光源は、追加的な光源の整列を可能にするよう移動可能であり得る。追加的な光源が軌道に沿って移動することを可能にするよう、軌道の提供によって移動を行い得る。
【００２０】
軌道は、追加的な光源の各々を軌道に沿って移動するよう構成される歯車付き構成を含み得る。各追加的な光源は、別個の軌道の上に配置され得る。
【００２１】
何れかの或いは全ての追加的な光源は、さらに、追加的な光源の移動を容易化するために配置されるハンドルを含み得る。ハンドルは、殺菌又は他の目的のために、取り外し可能であり得る。
【００２２】
追加的な光源は、表面に対する整列を可能にするよう調節可能であり得るし、追加的な光源の相対的整列を決定するためのモジュールも含み得る。モジュールは、水準器であり得る。
【００２３】
装置は、追加的な光源を受け入れるよう構成される、追加的な実質的に剛的な部材をさらに含み得る。追加的な実質的に剛的な部材は、主要な実質的に剛的な部材に直接的に或いは間接的に接続され得る。１つの実施態様では、追加的な実質的に剛的な部材は、ユニットを形成するよう、主要な実質的に剛的な部材に対して垂直であるよう接続される。
【００２４】
ユニットは、ユニットを適切な向きに維持するよう配置されるカウンタウェイトに接続され得るし、さらに、ユニットは、取付けユニットに接続され得る。取付けユニットは、ユニットを表面に対して移動するよう調節可能であり得る。取付けユニットは、床、スタンド、テーブル、又は、天井の何れか１つに接続可能であり得る。
【００２５】
ある実施態様において、光源は、レーザのようなコヒーレント光源である。１つの具体的な実施多様では、コヒーレント光源は、ダイオードレーザである。
【００２６】
光のビームは、ラインとして投射され得る。
【００２７】
追加的な光のビームの各々は、各光のビームの識別を容易化するために、異なる周波数で提供され得る。その上、光の主要ビームは、主要な光のビームの識別を容易化するために、追加的な光のビームのいずれか１つと異なる周波数で提供され得る。
【００２８】
ある実施態様において、光源は、フットペダルを介して作動される。
【００２９】
装置は、殺菌に適した材料で構成され得る。
【００３０】
装置は、装置が前頭面整列を測定することを可能にするよう配置される高さ測定装置及び半径スケールも含み得る。
【００３１】
他の実施態様において、装置は、装置を用いて遂行される医療措置の文書化を容易化するよう配置されるカメラを含み得る。
【００３２】
上記に説明されたように、装置は、股関節の回転の中心を横断する傍矢状面を決定するために利用され得る。より詳細には、装置は、股関節の通常動作及び非侵襲的な方法で体の上に投射される可視光の使用による幾何学的三角法を利用する。その場合には、装置は、可視光の投射によって、その平面の外部可視化を可能にする。その場合には、この平面は、肢の機械的軸を評価するために、操作者による案内として使用され得る。
【００３３】
第二の特徴では、本発明に従う請求項１に記載の装置を利用して、患者の肢の整列を補助するための方法が提供され、当該方法は、患者の肢の上の適切な地点に印を付けるステップと、患者の肢の上に軸方向の光のビームを投射するために装置を使用するステップと、患者の肢を最大の程度の受動内転に配置するステップと、両方のラインが適切な地点の上で集束するまで、患者の肢を横断して２つの追加的な光のラインを投射するステップと、肢を外転するステップと、全ての光のラインが適切な地点の上で整列するまで、軸方向の光のラインを調節するステップとを含む。
【００３４】
第三の特徴では、患者の肢の整列を補助するための方法が提供され、当該方法は、患者の肢の上の適切な地点に印を付けるステップと、患者の肢の上に軸方向の光のビームを投射するステップと、患者の肢を最大の程度の受動内転に配置するステップと、両方のラインが適切な地点で集束するまで、患者の肢を横断して２つの追加的な光のラインを投射するステップと、肢を外転するステップと、光の全てのラインが適切な地点の上で整列するまで、光の軸方向のラインを調節するステップとを含む。
【００３５】
付属の図面を参照して、一例のみによって、本発明の全ての特徴を組み込む実施態様を今や記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】体の解剖学的平面を示す概略図である。
【図２】下肢の通常解剖学的整列を示す概略図である。
【図３】股関節を示す横断面図である。
【図４】大腿骨の運動の幾何を示す概略図である。
【図５】手術時に患者に対して位置付けられる装置の実施態様を示す概略図である。
【図６】図５のモジュール及びモジュール軌道を詳細に示す等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
記載の目的のために、本発明の例示的な提供として人間の下肢を使用するが、このことは人間又は他の種の他の関節及び肢への適用を排除しない。
【００３８】
記載される実施態様は、関節の回転中心、この実施例では、大腿骨頭（１７）の中心を決定する方法を提供する。
【００３９】
大腿骨−寛骨臼関節は、下肢の重量支持機械的軸（４）の起源を提供する。
【００４０】
装置は、股関節回転の中心（１７）又は回転中心を通じる平面的横切を決定するために、股関節の通常解剖学的動作及び幾何学的三角法を利用する。外科医が肢の整列を矯正することを可能にするよう、１つ又はそれよりも多くの平面内でこの整列を投射するために、ダイオードレーザ線生成器のような可視光投射装置が使用される。
【００４１】
（機能の幾何学的根拠）
股関節、大腿骨−寛骨臼関節（図３）は、ボール及びソケット継手として効果的に機能する。ボールの中心は、地点（１７）によって示されている。二次元における円（１９）又は三次元における球の円弧の半径を描く線（１８）によって大腿骨（２０）を表示し得る。
【００４２】
大腿骨頭（４）の中心、膝関節の大腿顆間ノッチ（５）の中間地点、及び、中間踝地点（６）を通過する線によって、下肢の重量支持機械的軸（４）を効果的に表し得る（図２）。
【００４３】
遠位大腿骨上の如何なる固定地点も、回転中心（１７）について移動されるとき、１つの平面内で移動されるならば（図３）、円の区画（１９）を転記し、或いは、２つの平面内で移動されるときには（図４）、球の円錐区画を転記する。球の表面上の如何なる３つの地点（ｔ，ｕ，ｖ）も平面を定める（図４）。３つの地点は、以下の円関係に従う円（ｃ１）を定め、
【数１】
2010540126.tif 000003
ここで、ｘ及びｙは、平面的な座標であり、ｒ（ｒ１）は、円の半径である。円（ｃ１）の中心を通る垂直線（ｙ）は、球の中心、この場合には、大腿骨頭（２３）の中心を通過する。
【００４４】
もし３つの地点（ｔ，ｕ，ｖ）が、直径（ｔ−ｖ）／垂直半径（ｕ）と同等の既知の空間分離を伴って、球の表面上に配置されるならば、円の中心を通じる垂直線（ｙ）は、等しい距離（ｄ，ｅ，ｆ）の３つの線によってその表面上の３つの地点（ａ，ｂ，ｃ）を接続する如何なる既知の距離（ｄ）によっても分離される遠隔の同一平面上の円（ａ，ｂ，ｃ）を通じる垂直軸と一致する（図４）。従って、球の中心の軸を遠隔の円の中心から突出することができ、もし所要のパラメータが定量化可能であるならば、その底辺（ａｂ）＝２×垂直高さ（ｙｃ）である三角形によって、それを表し得る。
【００４５】
弦より上の弧（ｔｖ）の高さを測定し、且つ、以下の等式を適用することによって、回転の中心（２３）から遠位基準地点（ｔ）までの大腿骨の長さ（ｒ）＝（２３）−（ｔ）を計算し得る。
【数２】
2010540126.tif 000004
ここで、ｃ＝弦の長さ（ｔｖ）であり、ｍ＝弦より上の弧の高さ（ｄ−ｋｗ）である。
【００４６】
この用途の実施態様において、装置は、実質的に剛的な主要部材（３８）から成り、主要部材（３８）は、操作テーブル（３１）の上に調節可能に位置付けられる。主要部材は、その中に配置される光源モジュール（５０）の摺動可能な位置決めを可能にするよう軌道（トラック）として機能する。主要部材は、金属、ポリマ、又は、複合材料から構成可能であり、本体の長軸に対して垂直に配置され、股関節に対して本体の軸に沿う高さ及び距離について調節可能である。好適実施態様では、主要部材は、操作テーブル（３４）上の側方取付けレールに接続されるスタンドのような取付けユニットに取り付けられている。スタンドは、自立型、天井懸垂型、又は、床取付け型であってもよい。スタンドの垂直構成部材（３６）は、装置の撓み又は屈曲を防止するよう十分な弾性を有し、且つ、その軸についての回転に抗する断面形状、例えば、正方形を有する、入れ子式の管状構造で構成される。装置の水平区画の重量は、入れ子式の垂直構成部材内に収容されるカウンタウェイトによって相殺される。
【００４７】
カウンタウェイトは、操作者による垂直位置の調節の容易性を可能にする。代替的に、バネ又は水圧シリンダのような他の手段によっても重量を相殺し得る。水平構成部品（３７）は、本体の軸に沿って、垂直構成部品からそれに対して垂直に突出している。水平構成部品は、入れ子式構造によって、長さについて同様に調節可能である。取付け区画は、殺菌場より上の装置を、使用者にとって便利でありながら、手術のために必要とされる肢の移動又は手術光と干渉しない高さに位置付ける。
【００４８】
ライン発生器を備えるダイオードレーザエミッタ（主光源）（４５）が、光の線を、軸方向平面内で本体の長軸に対して垂直に、軌道に取り付けられるモジュール（７４，８０）の直ぐ下に投射するような方法で、主要部材（モジュール軌道）（４９）の端部に取り付けられる。モジュール軌道は、操作テーブルのような表面に対する水準整列を容易化するよう、その軸に沿って向けられ且つそれに対して垂直にも向けられる水準器の形態のモジュールも備える。
【００４９】
２つのレーザモジュール（追加的な光源）（７４，８０）が、それらが弾性部材の長さに沿って摺動することを可能にする方法で、モジュール軌道に取り付けられている。各モジュールは、好ましくは、異なる波長（色）放射、例えば、１つの赤色、１つの緑色を有する、２つのダイオードレーザエミッタを含む。エミッタは、弾性部材と平行な向きにあるエミッタの分離を用いて一定距離だけ分離される。エミッタは、モジュール軌道に対して垂直な線を生成するよう、ライン発生器を備える。ビームが弾性部材より下の事前設定距離（５６，８２）で一致するように、レーザエミッタは互いに対してある角度に傾斜される。各モジュールは、それらのビームが同じ距離で集束するよう構成される。使用者による弾性部材に沿うモジュールの移動を容易化するために、ハンドル（５４，５７）がモジュールに取り付けられている。ハンドルは、弾性部材の上でモジュールの位置を係止し得る。ハンドルは、殺菌手術場のおける使用のために殺菌を可能にするよう取り外し可能であり得るし、或いは、殺菌カバーを受け入れるよう構成され得る。
【００５０】
各モジュールは、１つの縁部の上にギヤ歯付きラック（５１，６８）を具備するバーを備え、縁部は、モジュール軌道の長さに沿ってモジュール軌道の反対側にあるモジュールに向かって向けられている。スロット付きバーは、軌道の中心地点と重なり合う十分な長さを有し、バーが互いにずれ合い且つ反対のモジュールに衝突しないような方法で配置される。
【００５１】
プロジェクタ取付けブロック（６６）が、２つのモジュールの間で軌道に取り付けられている。それは同様の方法でモジュールに取り付けられ、ブロックが軌道に沿って摺動することを可能にしている。取付けブロックの上方表面は、軌道に対して垂直な垂直心軸（６２）を備える。この心軸は歯車（６２）を備え、その歯は、モジュールに取り付けられるバーの上の歯付きラックと係合する。１つのモジュールからのラックは、歯車の１つの側面と係合し、他のモジュールからのラックは、反対側（８６）と係合する。
【００５２】
各々の或いは何れかのモジュールは軌道に沿う位置のために調節されるので、構造はプロジェクタ取付けブロックを２つのモジュールの間の中心位置に維持する。
【００５３】
プロジェクタ取付けブロックは、モジュール軌道と同じ材料及び構造で構成される垂直延長部（５７）を備える。垂直延長部は、頭部（３８）に向かって向けられている。延長部は、レーザモジュール（６１）の形態の第三光源を備え、第三光源は、弾性部材に取り付けられるエミッタと同じエミッタを備える。エミッタのライン発生器は、弾性部材に取り付けられるモジュールのエミッタのライン発生器に対して垂直に向けられている。弾性部材から最も遠い延長部の端部は、プロジェクタ取付けブロック上の心軸と平行な心軸（５８）を備える。心軸は、プロジェクタ取付けブロック（６３）上の歯車と類似の構造の歯車（５８）を備える。
【００５４】
歯車の歯プロファイルと対応する歯付き駆動ベルト（５９）が、歯の係合を維持するのに十分な張力を伴って、２つの歯車の間に接続される。
【００５５】
延長部に適合されるモジュール（６１）は、弾性部材上のモジュールの分離の距離の半分に比例してその長さに沿う位置において１つの側部（６０）上で駆動ベルトに取り付けられる。駆動ベルト接続は、弾性部材上のモジュールが移動されるときには何時でも、延長部上のモジュールの同時動作を生み、この動作は、円形の傍前頭面の半径／直径比率内に維持される（図４）（ａ，ｂ，ｃ）。
【００５６】
レーザモジュールが軌道に沿って移動されるとき、モジュール軌道は、プロジェクタ取付けブロックを垂直整列に維持する。プロジェクタ取付けブロック（６６）は、レーザラインプロジェクタ（７９）用の取付け部を備える。レーザライン発生器は、その向きが可視光の投射をモジュール軌道に対して垂直に且つ股関節から踝まで肢の全長に亘って視覚化し得る光の線を傍矢状面（８４）に投射するような方法で軌道の傍前頭面から下に角度付きに維持するよう、ブロックに機械的に固定される（図５）（４２）。
【００５７】
各レーザモジュールは、その電力を自蔵電池から引き出し得るし、或いは、モジュール軌道は、モジュールがモジュール軌道上を摺動するときにストリップとの接触を維持する接続を介してレーザモジュールへの低電圧電流の供給を促進するよう、導電性ストリップ（４７，５２，７１）を備え得る。電源は、支持スタンドを通じて電池又は被絶縁低電圧源（２７）にケーブル接続される。
【００５８】
レーザモジュール電気回路は、電源に接続（２８）されたフットペダルスイッチ（２９）によって制御される。これは必要とされるときに外科医／操作者がレーザを作動しながら、手術に対応するために両手を自由にすることを可能にする。
【００５９】
当業者を助けるために、装置を全人工膝関節置換術において利用する方法を記載する。
【００６０】
装置は、テーブル上の標準的な側方レールを介して手術テーブルに取り付けられる（図５）（３４）。取付け地点は、手術部位から離れ、標準的な殺菌技法を用いた患者を覆うことを許容するように設計される。
【００６１】
患者（３５）は、手術テーブル上に仰向けに位置付けられ、骨盤は、脚の移動に伴う骨盤シフトに抗する標準的な患者位置決め装置を使用して安定化される。
【００６２】
患者の股関節は、９０度まで屈曲される（図４）。基準地点が、膝蓋の上で膝の皮膚上に印され、膝関節の外科的露出の場合には、遠位大腿骨上に印される如何なる地点も基準として使用し得る。
【００６３】
大腿骨がテーブルに対して概ね垂直な状態で、フットスイッチ（２９）を使用してレーザ配列が作動され、調節ハンドル（４４）を使用することによって、遠位大腿骨の上のモジュール軌道の位置を調節するための基準として使用される。次に、脚が最大度の受動内転位に配置される。最内側のレーザモジュールは、弾性部材に沿って移動され、モジュールのエミッタからの両方のライン及び軸方向ビームが事前設定地点上に集束するまで下げられる（８２）＝（ｔ）。
【００６４】
次に、このモジュールは、制動バー（６５）を作動するハンドルを回転することによって所定位置に係止される。股関節の撓みが維持された状態で、脚は次に外転される。
【００６５】
横方向モジュールの内側−外側位置及び大腿骨の外転の程度は、横方向モジュールのレーザ及び軸方向ビームが同じ事前設定基準地点上に集束するまで調節される。集束はモジュール及び取り付けられる整列ビームプロジェクタの幾何学的位置をもたらす。歯車機構は、大腿骨頭（４２）の回転中心を横断する傍矢状面内で整列ビームプロジェクタの自動芯出しをもたらす。
【００６６】
回転の中心が必要とされる場合、膝関節は、整列ビーム（８４）が遠位大腿骨上の基準印上で中心化されるまで弧の中心に戻される。次に、股関節が屈曲され、モジュール軌道の近位−遠位位置が、モジュール（６１）に取り付けられる延長部のビームが基準地点上に集束するまで調節される。これは、整列ビームプロジェクタ（８３，４０）の軸回転を、大腿骨頭の回転の中心の直ぐ上に置く。
【００６７】
前頭面を描くためにも本装置を使用し得ることが理解されよう。大腿骨の半径（最遠位地点に対する大腿骨頭の回転の中心）を計算するために、高さ測定装置をプロジェクタ取付けブロックに取り付けることによって、回転の弧に対する幾何学的弦の上の弧より高さを測定し得る。装置はプロジェクタ取付けブロックと複合的であり得るし、或いは、取り外し可能に取り付けられ得る。高さ測定装置は、プロジェクタ取付けブロック内に収容されるライン発生器を備える２つのダイオードレーザエミッタで構成される（７２）。一方のエミッタは、モジュール軌道に対して垂直な平面内に固定され、他方はそれに対して傾斜して調節可能であり、一定距離だけそれから分離される。傾斜の程度は、ハンドル（７７）を回転することによって調節可能であり、外科医による手術を可能にするようハンドルを殺菌し得る。傾斜の程度は、レーザビームが集束する距離を読み取るために幾何学的三角法によって較正されるスケール（７６）によって表示される。前述されたように較正によって大腿骨の半径を決定し得る。弦の長さ（ｔｖ）に対して幾何学的に対応するモジュールの分離を決定するために、モジュール軌道に取り付けられる線形スケールが使用される（図４）。
【００６８】
装置の垂直直立部（３６）に適合される半径スケールは、レーザラインプロジェクタ（３３）を前頭面（１）内で体に対して横方向に位置付けることを可能にする。垂直直立部は、スケールに対するプロジェクトの摺動可能な調節を可能にするよう、スロット付き軌道を備える。
【００６９】
プロジェクタ取付けブロック（又は装置上の任意の他の場所）は、カメラを備え得る。カメラは、整列の正確な文書化を可能にするよう、レーザの投射ビームと整列して固定される。カメラは、レーザモジュールに電力供給するために使用される電気接点に類似する弾性部材上の電気接点を摺動することによって、電力供給され且つ制御され得る。
【００７０】
本実施態様は、膝関節内への人工関節の挿入に関連する関節炎又は外傷に起因する変形の矯正のために、手術中に、下肢の機械的軸整列を決定する手段を提供することが主として構想されている。臨床評価、骨折整復、骨切除、又は、他の手術における下肢及び上肢を含む他の用途にも本装置を利用し得るが、それらに限定されない。
【００７１】
本発明のこの実施態様は、外科医／内科医が前頭面（１）及び矢状面（３）内の下肢の機械的軸を非外傷的及び非侵襲的な方法で決定し且つ予測し得る手段を提供することによって、伝統的な手術技法に関連する多くの合併症を回避する。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月8日(2009.12.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の股関節の回転の中心を決定するための装置であって、
光源を含み、該光源は、光のビームを股関節の前記回転の中心を横断する平面内に投射するよう配置される少なくとも１つの主光源を含み、
当該装置は、患者と物理的に接触しない、
装置。
【請求項２】
前記主光源は、患者に対して移動可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記主光源を受け入れるよう構成される、実質的に剛的な主部材をさらに含む、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記主光源は、前記実質的に剛的な部材に沿って移動可能である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記主光源の前記相対的な整列を決定するための装置をさらに含む、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記主光源は、表面に対する前記主光源に関する整列を可能にするよう調節可能である、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記主光源は、前記主軌道に沿って移動可能である、請求項２乃至６のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記主軌道は、各主光源を前記主軌道に沿って移動するよう構成される歯車付き構成を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記主光源は、前記主光源の移動を容易化するよう配置されるハンドルをさらに含む、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記光源は、少なくとも１つの追加的な光源を含み、前記少なくとも１つの光源は、前記主光源ビームと平行な少なくとも１つの光のビームを生成するよう構成される、請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの追加的な光源は、２つの独立した光の源を含み、該２つの独立した光の源の各々によって生成される光のビームは、固定地点に集束するよう構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記光源は、前記主光源に対して垂直な光のビームを生成するよう構成される第三の追加的な光源を含む、請求項１乃至１１のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記追加的な光源は、前記追加的な光源の整列を可能にするよう移動可能である、請求項１０乃至１２のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記追加的な光源は、軌道に沿ってそれぞれ移動可能である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記軌道は、前記追加的な光源の各々を前記軌道に沿って移動するよう構成される歯車付き構成を含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
各追加的な光源は、別個の軌道の上に配置される、請求項１４又は１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記追加的な光源は、さらに、前記追加的な光源の移動を容易化するために配置されるハンドルを含む、請求項１０乃至１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ハンドルは、取り外し可能である、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記ハンドルは、殺菌可能であるよう構成される、請求項１７又は１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記追加的な光源は、表面に対する整列を可能にするよう調節可能である、請求項１０乃至１９のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記追加的な光源の前記相対的整列を決定するためのモジュールをさらに含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記モジュールは、水準器である、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記追加的な光源を受け入れるよう構成される、追加的な実質的に剛的な部材をさらに含む、請求項１０乃至２２のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記追加的な実質的に剛的な部材は、前記主要な実質的に剛的な部材に接続される、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記追加的な実質的に剛的な部材は、ユニットを形成するよう、前記主要な実質的に剛的な部材に対して垂直であるよう接続される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記ユニットは、前記ユニットを適切な向きに維持するよう配置されるカウンタウェイトに接続される、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記ユニットは、取付けユニットに接続される、請求項２５又は２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記取付けユニットは、前記ユニットを表面に対して移動するよう調節可能である、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記取付けユニットは、床、スタンド、テーブル、又は、天井のいずれか１つに接続可能である、請求項２７又は２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記光源は、コヒーレント光源である、請求項１乃至２９のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】
前記コヒーレント光源は、レーザである、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記レーザは、ダイオードレーザである、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記光のビームは、ラインとして投射される、請求項１乃至３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記追加的な光のビームの各々は、各光のビームの識別を容易化するために、異なる周波数で提供される、請求項１０乃至３３のうちのいずれか１項に従属する従属項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
前記主要な光のビームは、前記主要な光のビームの識別を容易化するために、前記追加的な光のビームのいずれか１つと異なる周波数で提供される、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記光源は、フットペダルを介して動作される、請求項１乃至３５のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３７】
前記関心の平面波、股関節の回転の中心を横断する傍矢状面である、請求項１乃至３６のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３８】
当該装置は、殺菌に適した材料で構成される、請求項１乃至３７のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３９】
当該装置が前頭面整列を測定することを可能にするよう配置される高さ測定装置及び半径スケールをさらに含む、請求項１乃至３８のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項４０】
当該装置を用いて遂行される医療措置の文書化を容易化するよう配置されるカメラをさらに含む、請求項１乃至３９のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項４１】
患者の肢の整列を補助するための方法であって、
患者の肢の上の適切な地点に印を付けるステップと、患者の肢の上に軸方向の光のビームを投射するステップと、患者の肢を最大の程度の受動内転に配置するステップと、両方のラインが前記適切な地点で集束するまで、患者の肢を横断して２つの追加的な光のラインを投射するステップと、肢を外転するステップと、光の全てのラインが前記適切な地点の上で整列するまで、前記光の軸方向のラインを調節するステップとを含む、
方法。
【請求項４２】
請求項１に記載の装置を利用して、患者の肢の整列を補助するための方法であって、
患者の肢の上の適切な地点に印を付けるステップと、患者の肢の上に軸方向の光のビームを投射するために前記装置を使用するステップと、患者の肢を最大の程度の受動内転に配置するステップと、両方のラインが前記適切な地点の上で集束するまで、患者の肢を横断して２つの追加的な光のラインを投射するステップと、肢を外転するステップと、全ての光のラインが前記適切な地点の上で整列するまで、前記軸方向の光のラインを調節するステップとを含む、
方法。
【国際調査報告】
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