(57)【要約】【課題】全股関節義足を埋め込む処置の間、より簡単に、より迅速に、及びより経済的に外科医を補助する外科手術装置を提供する。【解決手段】本発明に係る外科手術装置１は、所定の大腿義足方向の複数の位置を手術前に測定するため及び記憶するための手段と、これらの位置と埋め込まれる義足の運動円錐Pとを手術前に比較するための手段との両方を有し、この円錐Pの旋回軸C-Cの位置は、義足１０の埋め込みの間、義足の臼蓋窩１６が埋め込まれる骨盤Bの領域Cに対して調整可能である。この装置を使用することによって、外科医は、義足臼蓋窩１６を埋め込むための好ましい方向を外科手術の過程で容易かつ迅速に決定することができる。その結果、埋め込まれた義足１０がその後脱臼するリスクが減少する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全股関節義足を埋め込むための外科手術装置であって、所定の大腿骨義足方向（Y-Y）の複数の位置を手術前に測定するため及び記憶するための手段（２,３,２２）と、これらの位置と埋め込まれる義足（１０）の運動円錐とを手術前に比較するための手段（２）とを有し、この円錐の旋回軸（Z-Z）の位置が、義足の埋め込みの間、義足の臼蓋窩（１６）が埋め込まれる骨盤骨（B）の領域（C）に対して調整可能である装置。
【請求項２】
大腿骨義足方向（Y-Y）の位置と義足の運動円錐（P）とを比較して外科医に通信するための手段（７）を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記通信手段は、大腿骨義足方向（Y-Y）の位置及び義足の運動円錐（P）の位置のシンボル表現（Y1,...Y6,P）を表示するための手段（７）を有する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
義足の運動円錐（P）の軸（Z-Z）の少なくとも１つの好ましい位置（ZP-ZP）を外科医が選択するための又は計算記憶のための手段（２,８）を有する請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
一方では空間位置をつきとめるための手段が設けられた骨盤骨（B）の埋め込み領域（C）に義足（１０）の臼蓋窩（１６）を決定配置するための衝撃子を、他方ではこの衝撃子の打ち込み方向（I）と好ましい位置（ZP-ZP）とを比較するための手段（２）をさらに有する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記測定手段は、大腿骨義足方向（Y-Y）を画定するファントム大腿骨部品（２２）を有し、この大腿骨部品の、骨盤骨（B）の埋め込み領域（C）に対する位置は、義足の運動円錐（P）と比較される大腿骨義足方向（Y-Y）の位置に対応する請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
骨盤骨（B）のキャビティ（C）の中心（O）を決定するための手段を有し、骨盤骨のキャビティは骨盤骨の埋め込み領域を構成し、ファントム大腿骨部品（２２）の様々な位置が測定される際にこの部品を受け入れるように適合されている請求項６に記載の装置。
【請求項８】
大腿骨（F）に固定接続されて空間位置をつきとめるための手段（２１）を支承するように適合されたファントム大腿骨部品（２２）のためのサポート（２０）を有する請求項６又は７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記ファントム大腿骨部品（２２）は、骨盤骨（B）の埋め込み領域（C）に直接的に関節連結し、埋め込まれる義足（１０）の臼蓋窩（１６）の外表面に実質的に同一とするように適合された関節表面（２５）を画定する請求項６〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
義足の運動円錐（P）の軸（Z-Z）を再現するファントム臼蓋窩（３１）を有し、空間位置をつきとめるための手段（３３）が設けられた骨盤骨（B）の埋め込み領域（C）に対して手動操作を行うための手段（３２）が与えられている請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
手術前及びそれに引き続く全股関節義足の埋め込みのための外科手術方法であって、
-治療患者の大腿骨（F）及び骨盤骨（B）は空間位置をつきとめ、
-骨盤骨（B）のキャビティ（C）に対する所定の大腿骨義足方向（Y-Y）の複数の位置を測定及び記憶し、
-これらの測定済み位置と埋め込まれる義足（１０）の運動円錐（P）とを比較してこの円錐の旋回軸（Z-Z）の位置を外科手術の過程でキャビティ（C）に対して調整し、
-この旋回軸（Z-Z）の少なくとも１つの好ましい位置（ZP-ZP）を決定し、
-義足（１０）の臼状部分（１６）を前記好ましい位置（ZP-ZP）にある骨盤骨（B）のキャビティ（C）に打ち込む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全股関節義足埋め込みのための外科手術装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
全股関節義足は従来より、一方ではステムによって構成される大腿骨部分を有してその一端には略球形凸状関節表面が取り付けられ、他方では骨盤骨に取り付けられる臼状部分を有して、例えば半球形状の臼状金属カップを有して、その内部には大腿骨骨頭が関節連結するプラスチック材料又はセラミック製のインサートが収められる。
【０００３】
かかる全股関節義足がはめ込まれるときは、外科医は、一方では大腿骨に長手方向にくりぬかれたキャビティ内に大腿骨ステムを埋め込み、他方では骨盤骨にくりぬかれた略半球形状のキャビティに義足の臼状部分を埋め込む。大腿骨ステムの埋め込み方向は、大腿骨の細長い形状によって全体的に制限されるが、臼状部分を骨盤骨にくりぬかれたキャビティに埋め込む位置は、外科医が選択する余地が大きい。この位置を選択することは、埋め込まれた義足の運動に係る理論円錐の旋回軸の位置に直接的に影響を与え、この旋回軸は骨盤骨に接続する半球形状カップの旋回軸に事実上対応する。
【０００４】
留意されてきたことだが、骨盤骨の埋め込み領域の部位における臼蓋窩の位置は、埋め込まれた義足の機械的挙動に影響する。より詳しくは、義足が極端な偏角で運動する状態で、具体的には屈曲／伸長、外転／内転、及び／又は内旋／外旋の基本的な股関節の変位を組み合わせた運動状態で、関節連結している場合には、義足がその運動円錐（cone  of  mobility）の外側に促されることが生じ得る。この場合、義足の大腿骨骨頚と臼蓋窩縁との間には支承接触が引き起こされる。このような条件下では、義足は脱臼しかねない。
【０００５】
米国特許第６，２０５，４１１号明細書（US６，２０５，４１１B１）には、股関節義足をはめ込むための方法が提供されている。この方法は、外科医が義足を埋め込むのを補助し、その後の義足の脱臼のリスクを、義足を治療患者の解剖学的構造に適合させることによって制限しようとしている。この目的のために、一方ではその後埋め込まれる義足が仮想的に与えられる患者の股関節の生体機械的運動学に係る手術前シミュレータを使用することが提供され、他方では外科医が義足をはめ込む動作を手術前に案内するための装置を使用することが提供されている。この装置はシミュレータによって実行される生体機械的シミュレーションからの結果によって制御される。シミュレータが、埋め込まれる義足の適切な配置の決定を可能とするためには、シミュレータに患者の骨構造の完全で詳細なマッピングを、詳しくは無血断層撮影技術によって与えることが必要である。このようなデータはすべてコンピュータによって処理され、患者の解剖学的骨構造を仮想的に再現し、そして、依然手術前に、仮想義足を伴ったその挙動をシミュレートする。したがって、この方法は非常に多くのデータを処理する手段を必要とする。これは、患者の入院の期間及び費用を長引かせる大量の手術前データであると同時に高価である。
【特許文献１】米国特許第６，２０５，４１１号明細書
【特許文献２】国際特許公開第０２／０２０２８号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３／０１５３８２９号明細書
【特許文献４】仏国特許出願公開第２７７０１２８号明細書
【特許文献５】独国実用新案第２０２１３７１１号明細書
【特許文献６】国際公開第０２／０８０８２４号パンフレット
【特許文献７】米国特許出願公開第２００２／０７７５４０号明細書
【特許文献８】国際公開第２００４／００１５６９号パンフレット
【特許文献９】独国実用新案第２０３１５００５号明細書
【特許文献１０】独国実用新案第２０３０４１５３号明細書
【特許文献１１】独国実用新案第２００１６６３５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、全股関節義足を埋め込む処置の間、より簡単に、より迅速に、及びより経済的に外科医を補助する外科手術装置を提供し、義足を治療患者の解剖学的構造に可能な限り適合させて、その後生じる義足の脱臼のリスクを制限することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
その精神において、本発明は全股関節義足を埋め込むための外科手術装置に関するものであり、所定の大腿骨義足方向の複数の位置を手術前に測定するため及び記憶するための手段と、これらの位置と埋め込まれる義足の運動円錐とを手術前に比較するための手段とを有し、この円錐の旋回軸の位置が、義足の埋め込みの間、義足の臼蓋窩が与えられる骨盤骨の領域に対して調整可能であることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る装置を使用することによって、外科医は、本番の手術の間、埋め込まれる義足に関連付けられた義足の運動円錐と、考慮されている大腿骨義足方向の様々な測定済み位置とを比較することができる。これらの位置は好ましくは極端な関節配置、すなわち屈曲／伸長、外転／内転、及び／又は内旋／外旋の運動を組み合わせた関節配置に対応する。例えば脚を組んだ配置は、屈曲、外転、及び外旋の運動を組み合わせたものである。そして外科医は、義足をはめ込む外科手術の間、義足の臼蓋窩を埋め込むのに好ましい方向を選択し、その後このような極端な関節配置に及ぶまで義足を操作することが、それに係る脱臼のリスクを冒さずに可能となる。すなわち、本発明に係る外科手術装置によって、外科医は埋め込みに係るこのような単数又は複数の好ましい方向を決定することが可能となり、その後外科医は外科手術の最後において義足の臼蓋窩の埋め込みに関わることとなる。
【０００９】
この装置のその他の特徴は、個別で又は技術的に可能な組み合わせで取り上げると以下のようになる。
-この装置は、大腿骨義足方向の位置と義足の運動円錐とを比較して外科医に通信するための手段を有する。
-前記通信手段は、大腿骨義足方向の位置及び義足の運動円錐の位置のシンボル表現を表示するための手段を有する。
-この装置は、義足の運動円錐軸の少なくとも１つの好ましい位置を外科医が選択するための又は計算記憶のための手段を有する。
-この装置は、一方では空間位置をつきとめるための手段が設けられた骨盤骨の埋め込み領域に義足の臼蓋窩を決定配置するための衝撃子（impactor）を、他方ではこの衝撃子の打ち込み方向と好ましい位置とを比較するための手段をさらに有する。
-前記測定手段は、大腿骨義足方向を画定するファントム大腿骨部品を有し、この大腿骨部品の、骨盤骨の埋め込み領域に対する位置は、義足の運動円錐と比較される大腿骨義足方向の位置に対応する。
-この装置は骨盤骨のキャビティの中心を決定するための手段を有し、骨盤骨のキャビティは骨盤骨の埋め込み領域を構成し、ファントム大腿骨部品の様々な位置が測定される際にこの部品を受け入れるように適合されている。
-この装置は、大腿骨に固定接続されて空間位置をつきとめるための手段を支承するように適合されたファントム大腿骨部品のためのサポートを有する。このサポートは、例えば、大腿骨やすり、大腿骨ピン、若しくは義足ステムのすべて又は部分によって構成される。
-前記ファントム大腿骨部品は、骨盤骨の埋め込み領域に直接的に関節連結し、埋め込まれる義足の臼蓋窩の外表面に実質的に同一とするように適合された関節表面を画定する。
-この装置は、義足の運動円錐の軸を再現するファントム臼蓋窩を有し、空間位置をつきとめるための手段が設けられた骨盤骨の埋め込み領域に対して手動操作を行うための手段が与えられている。
【００１０】
本発明はまた、手術前及びそれに引き続く全股関節義足の埋め込みのための外科手術方法に関する。この方法においては、
-治療患者の大腿骨及び骨盤骨の空間位置をつきとめ、
-骨盤骨のキャビティに対する所定の大腿骨義足方向の複数の位置を測定及び記憶し、
-これらの測定済み位置と埋め込まれる義足の運動円錐とを比較してこの円錐の旋回軸の位置を外科手術の過程でキャビティに対して調整し、
-この旋回軸の少なくとも１つの好ましい位置を決定し、
-義足の臼状部分を前記好ましい位置にある骨盤骨のキャビティに打ち込む。
【００１１】
本発明は、単なる例として与えられ添付の図面を参照してなされる以下の説明を読めばさらに容易に理解されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
まず図面を参照すると、図１の外科手術装置１は、赤外線を発信及び受信するためのユニットに関連付けられたコンピュータ２を備える。このユニットはコンピュータに接続されたセンサ３と赤外線発信源４とを有し、赤外線発信源４は手術野をカバーする。手術野には治療患者の股関節が部分的に現れている。股関節は、大腿骨Fの上方部分、及び骨盤骨Bのそれに対応する部分を有する。
【００１３】
コンピュータ２で大腿骨F及び骨盤骨Bの空間位置を決めることを可能とするために、装置１は、センサ３の方向に赤外線を受動的に反射するマーカの各グループ５、６を有する。マーカ５、６の各グループは３次元のマーキング座標系を形成し、コンピュータ２／センサ３のアセンブリが大腿骨及び骨盤骨の各変位に空間で追従することを可能とする。かかるマーカの使用は整形外科領域では周知であるため、ここでは特に詳細には説明しない。
【００１４】
マーカ５、６の各グループは、１つ以上の剛性ピンによって大腿骨F又は骨盤骨Bに固定される。以下で理解されることだが、これらのピンは、股関節が（図１にあるように）整復されたり、脱臼されたりするいずれの場合であっても、マーカがセンサ３に対して可視のままとなるように配置される。
【００１５】
装置１のコンピュータ２はまた、１つ以上のスクリーン７に関連付けられている。スクリーン７は外科医にとって有用な情報、詳しくは骨F、Bの位置に関する情報及び以下で説明されるその他のデータを、好ましくは以下で詳述される３次元グラフィック表現の形態で表示するように適合されている。
【００１６】
装置１はまた、例えば外科医の足によって作動するように適合されたペダルの形態の制御手段８を有する。
【００１７】
外科手術装置１はその他の構成部品をさらに有し、それは図２に単独で示されている全股関節義足１０を埋め込むための装置の詳細な使用例の説明において以下に詳述される。この義足は、大腿骨Fに埋め込まれる大腿骨部分１１及び骨盤骨Bに埋め込まれる臼状部分１２によって構成されている。より詳しくは、大腿骨部分１１は、大腿骨Fの髄腔（medullary  cavity）にくりぬかれた骨幹キャビティに収められて保持されるように意図された、縦軸A-A方向のステム１３を有する。このステム１３の上方端は、頚部１４の形態で軸A-Aに関して傾斜する方向に延びる。頚部１４の自由端は、対称軸B-Bに係る切りつめられた球形状頭部１５に固定され、対称軸B-Bは頚部１４の縦軸にほぼ対応する。
【００１８】
臼状部分１２は、骨盤骨Bに接続されるように意図された略半球形状の金属カップの形態の臼蓋窩１６を有する。C-Cは臼蓋窩の凹状内表面の旋回軸を示す。このカップの内側には、プラスチック又はセラミック材料によって構成されたカップと同様の旋回軸C-Cに係る半球形状のインサート１７が固定して収められるように設けられている。インサート１７の内表面は大腿骨骨頭１５の外表面を実質的に補完する形状となっており、大腿骨骨頭１５は臼状アセンブリ１２に対して球窩関節のようにして関節連結する。
【００１９】
上述の義足１０は、単なる例として与えられたものであり、その他の様々な形状及び／又は性質の義足が、以下に説明する埋め込みに係る外科手術方法に従って装置１によって埋め込まれてもよい。詳しくは、本発明は義足のはめ込みに適用される。義足の臼状部分は１つの単独のカップが骨盤骨にセメント接着されて骨盤骨において義足の大腿骨骨頭が直接的に関節連結されることによって構成されるか、又は義足の臼状部分は骨盤骨に固定される第１金属カップに加えて、この第１カップに関節連結で取り付けられる第２カップを有する（この場合臼状アセンブリは二重運動性を有するといえる）。いずれの場合においても、義足の臼状部分は、軸C-Cに類似した、骨盤骨に固定されるカップの凹状内表面旋回軸を画定する。
【００２０】
第１ステップとして、外科医は患者を切開して、大腿骨F及び骨盤骨Bの解剖学的形状に関する所定の量のデータを収集する。この目的のために、このようなデータを収集するための様々な手段が考え出されてもよい。例えば、外科医は、事前に校正されてコンピュータ２／センサ３のアセンブリによって位置をつきとめられる触覚子（feeler）９を使用する。この触覚子は骨の注目すべき場所にわたって通過し、この各地点において外科医が制御ペダル８を作動させると、コンピュータ２は触覚子の位置を記録しその結果大腿骨F及び骨盤骨Bの解剖学的特徴を推測する。このようなデータ、及びマーカ５、６のトラッキングによって、コンピュータ２は大腿骨及び骨盤骨の空間位置をつきとめることが可能となる。
【００２１】
このデータ取得ステップの間、股関節が引き続いて脱臼されたり整復されたりしても、反射マーカ５、６はセンサ３にとって可視のままである。
【００２２】
第２ステップとして、大腿骨Fの解剖学的骨頭が必要に応じて切除される。
【００２３】
第３ステップとして、その後義足１０の大腿骨ステム１３を受け入れるように意図されたキャビティが、大腿骨Fの骨幹にくりぬかれる。この目的のために、外科医はまず、剛性ピン（図示せず）を使用する。外科医は剛性ピンを大腿骨の髄腔に引き入れて、例えばこのピンの所定の起伏を有する一端の触診を行うことによって、コンピュータ２／センサ３のアセンブリによって空間にその剛性ピンをマーキングする。そして外科医は、このようにマーキングされたピンを、義足の大腿骨部分１１の埋め込み軸を構成するように意図された骨幹方向X-Xにピンが延びるように配置する。この骨幹方向X-Xは、例えば、外科医によって大腿骨の形状及び状態に基づいて任意に選択される。このピンが適切に配置されたら、外科医は制御ペダル８を作動させ、コンピュータ２は軸X-Xの位置を、詳しくは大腿骨Fに対する位置を記憶する。
【００２４】
ピンを引き抜いた後で、外科医は次に、図３に破線で示される大腿骨やすり２０を使用する。このやすり２０は形状が大腿骨ステム１３と実質的に同一である動作表面を有する。やすり２０にはマーカ５、６に類似した反射マーカ２１のグループが与えられており、それによってコンピュータ２／センサ３のアセンブリは表示スクリーン７に大腿骨Fに対するやすりの位置を表示することが可能となる。したがって、外科医はこの情報を用いてやすりを軸X-X沿いに案内して所望の大腿骨キャビティをくりぬく。
【００２５】
やすりがけステップの最後に、大腿骨部分１１の埋め込みに係る軸X-Xは、やすりがけの軸がピンによって与えられた骨幹軸から離れた場合には、有効に作られたやすりがけの軸に置き換えられる。
【００２６】
第４ステップとして、上述の第２及び第３ステップとは独立して、したがってこれらと逆順になってもよいのだが、略半球形状のキャビティCが、図４に示されるように、義足１０の臼蓋窩１６が埋め込まれる骨盤骨Bの領域にくりぬかれる。くりぬかれたキャビティCの形状的特徴をコンピュータ２に識別させるために、いくつかの解決法が考え出されてもよい。第１の解決法は、キャビティをくりぬくためのミル（mill）を設けることにある。マーカ５、６に類似した反射マーカのアセンブリによって、このミルの骨盤骨内の進行が記録され、したがって、使用されるミルの形状的特徴を事前に識別しているコンピュータ２は、詳しくはミルによって削られたキャビティの中心Oの位置を決定することが可能となる。もう１つの解決法は、第１の解決法と組み合わせることも可能であるが、一旦くりぬかれたキャビティを触診することにある。第３の解決法は、マーカ５、６に類似した反射マーカが設けられたファントムカップを使用して、このファントムカップをミルで削られたキャビティの底に配置することにある。
【００２７】
いずれの場合においても、このステップの最後においては、コンピュータはキャビティCの中心Oの空間位置を識別する。同様に、可能であればこのキャビティに関するその他の形状的特徴、詳しくはその半径も識別する。
【００２８】
第５ステップとして、患者の整復された股関節の複数の構成が測定され記憶される。この目的のために、図５に示されるファントム大腿骨部品２２が使用される。ファントム大腿骨部品２２は、義足１０の大腿骨部分１１の上方端部にほぼ類似した形状をしているが、寸法はさらに大きい。より詳しくは、この大腿骨部品２２（以下では「メガヘッド」と称する）は、対称軸Y-Yを伴う実質的に半球形状の真正頭部（substantially  hemispherical  head  proper）２３を有する。頭部２３は、軸Y-Yに係る基本的に円筒形状の頚部２４に固定されている。頚部２４の自由端には、やすりがけのステップの最後に大腿骨Fの骨幹の所定の位置に残された、やすり２０の上方の自由端に接続するための手段が設けられている。
【００２９】
メガヘッド２２の頭部２３は、埋め込まれる義足１０の臼蓋窩１６の外表面と実質的に同一の関節表面２５を画定する。こうして、頭部２３は骨盤骨Bのミルで削られたキャビティCに直接的に関節連結することができる。メガヘッド２２の、詳しくは軸YーYの、空間位置は、コンピュータ２によってセンサ３を介して識別される。というのは、メガヘッド２２はやすり２０のハンドルによって支承されるからである。大腿骨Fに対するやすり２０の位置は、手術の第３ステップの間にコンピュータによって決定されて記憶されている。
【００３０】
メガヘッド２２がキャビティCの内側で関節連結されている間に、外科医は患者の股関節を操作して、引き続き患者の股関節が極端とみなされる複数の配置、すなわち局所的形態学が自然の限界として患者に強いる配置を占めるようにする。こうして、患者の股関節は、屈曲／伸長、外転／内転、及び／又は内旋／外旋の運動を組み合わせた１つ以上の配置になるように、例えば脚を組んだ配置に操作される。このような極端な配置の各々は、手術される患者の股関節に固有の関節偏角を、埋め込まれる義足１０がその後脱臼するリスクを冒すことなしに再現することができるようになっているという点において特徴がある。
【００３１】
外科医が股関節を操作してこのような極端な配置のうちの１つにするとき、外科医が制御ペダル８を作動させるとコンピュータ２／センサ３のアセンブリは骨盤骨Bに対するメガヘッド２２の軸Y-Yの位置を物理的に測定して記憶する。こうして、図６に示されているように、実際に測定された様々な位置、数でいえば例えば６箇所の位置がスクリーン７に、詳しくはシンボル棒（symbolic  bars）Y1，Y2，．．．Y6の形態で表示される。骨盤骨Bは平行６面体で模式的に表され、埋め込みのためのキャビティCはそれに対応する実質的に半球形状のキャビティC'で表される。これらの要素B’及びC’のグラフィック表現は骨盤骨B及びキャビティCの事前の測定に基づいている。
【００３２】
一旦これらの測定が行われると、股関節は脱臼されてメガヘッド２２は引き抜かれる。
【００３３】
第６ステップとして、外科医は、図７に示される臼状補助具３０を使用する。これは、マーカ５、６に類似した反射マーカが設けられた操作用剛性ハンドル３２に固定接続されたファントム臼蓋窩３１を有する。ファントム臼蓋窩３１は、埋め込まれる義足１０の臼蓋窩の外表面と実質的に同一の凸状関節表面３４を画定する半球形状をしている。このファントム臼蓋窩３１の生成軸（axis  of  generation）はZ-Zで示され、コンピュータ２／センサ３のアセンブリによって空間に永続的にマーキングされる。コンピュータは、事前にこの軸Z-Zとマーカ３３との間の固定された形状的関係を識別している。
【００３４】
ハンドル３２によって、ファントム臼蓋窩３１はミルで削られたキャビティCに収められるように操作され、その軸Z-Zはこのキャビティの中心Oを実質的に通過する。そして、図６に示されるように、コンピュータ２はそのスクリーン７に、ファントム臼蓋窩３１によってキャビティCに有効に占められた位置に基づいて、すなわちその軸Z-Zの位置に基づいて、埋め込まれる義足１０に係る義足の運動円錐PをY1〜Y6の棒に重ね合わせて表示する。実際には、コンピュータ２は事前に義足１０の構造的特徴、詳しくは義足の運動円錐の頂角を識別しており、ファントム臼蓋窩３１の軸Z-Zによってシミュレートされるこの円錐の旋回軸の位置のみが、外科医によって調整可能となる。
【００３５】
そして外科医は、患者の股関節の最大関節運動性を表す棒Y1〜Y6の位置と、ミルで削られたキャビティC内のファントム臼蓋窩３１の正確な位置と考えられる義足の運動円錐Pとを仮想的に比較する。図６にあるように、表示スクリーン７に現れているすべての棒Y1〜Y6が円錐P内にあれば、軸Z-Zの位置は許容可能とみなされる。すなわち、こうして埋め込まれる義足によって、患者は義足が脱臼するリスクを可能な限り制限することが可能となる。他方において、棒Y1〜Y6のうちの１つ以上が義足円錐Pの外側にあれば、外科医は、その後の義足１０が脱臼するリスクが相当制限される位置が見つかるまでファントム臼蓋窩３１を変位させる。この目的のために、この位置が迅速かつ容易に見つけられるように、棒Y1〜Y6及び軸Z-Zの各角度に関する補完的な情報が外科医に与えられる。さらに、図６において要素の観点に係るその他の角度が与えられると有利である。詳しくは、円錐Pが全体的に円形に現れる角度である。この場合の軸Z-Zのグラフィック表現は図面に対して垂直方向となる。
【００３６】
外科医は、ファントム臼蓋窩３１に対して満足な位置を見つけると、その軸Z-Zの位置をコンピュータ２によって記録する。この位置は図６においてはZP-ZPで示され、この場合、義足１０の臼状部分１２をその後埋め込むのに好ましい方向として選択される。
【００３７】
オプションとしては、軸Z-Zの好ましい方向の決定と平行して又はその後に、義足１０の大腿骨骨頭１５に実質的に同一の形状寸法を有する試験大腿骨骨頭（図示せず）を、やすり２０に設けることによってこの方向をモニタすることも可能である。そして、この試験骨頭は、義足１０のインサート１７内部の形状的特徴を再現するファントム臼蓋窩３１の内側で関節連結することが可能である。こうして、股関節はこの場合外科医によって様々な極端な関節配置に整復されてから操作され、詳しくは試験骨頭の頚部が、義足の脱臼が引き起こされるような骨盤骨Bの骨物質との接触にはならないことが確かめられる。
【００３８】
ファントム臼蓋窩３１を引き抜いた後、第７ステップとして、外科医は衝撃子（図示せず）を使用して義足１０の臼蓋窩１６を所定の位置に決定配置する。この臼蓋窩１６が、その軸C-Cが好ましい方向ZP-ZPに一致するようにして打ち込まれるようにするために、この補助具３０には空間にマーキングを行うための手段が設けられている。この手段によって、コンピュータ２／センサ３のアセンブリがスクリーン７にその打ち込み方向Iを表示することが可能になる。図８に示されているが、衝撃子は管I'で表されている。臼蓋窩１６に打ち込みの力を適用する前に、外科医は、臼蓋窩の軸C-Cに一致する方向Iが義足の運動円錐に係る軸の好ましい位置ZP-ZPと実質的に一直線となるように、衝撃子を配置する。この目的のために、コンピュータ２は仮想案内管Gを表示する。仮想案内管Gは部分的にくりぬかれており、IとZP-ZPとの方向を確実に整列させるために、仮想案内管Gの内部では衝撃子のシンボル表現I'が同軸上に配置される必要がある。その整列は、例えば色の変化や点滅のような視覚信号によって外科医に示される。
【００３９】
そして、インサート１７は埋め込まれた臼蓋窩に収められる。
【００４０】
一旦打ち込みが行われると、装置１の大腿骨部品のすべてが引き抜かれ、第８ステップとして、義足１０の大腿骨部分１１がそのステム１３の軸A-Aが大腿骨埋め込み軸X-Xと一致するように埋め込まれる。このステムを実質的に補完する骨幹キャビティがやすり２０によって形成される限りにおいては、従来の方法でステム１３を大腿骨Fに打ち込んで軸A-AとX-Xとの一致を得れば十分である。
【００４１】
こうして、本発明に係る装置１は、義足１０を最適な方法で配置し、手術を受ける患者の解剖学的股関節の運動能力を可能な限り再現することを可能とする。留意されることだが、上述の８つの手術前ステップは本番の外科手術の間に行われる。すなわち、その間患者は例えば麻酔をかけられている。
【００４２】
さらに、義足１０をはめ込む間に記録される様々なデータは手術後診断に使用してもよい。こうして、寛骨に埋め込まれた状態の義足の関節能力を正確に把握することができる。また、外科手術中の大腿骨Fと骨盤骨Bとの間の伸長を決定することも可能である。それにもかかわらず、留意されることだが、収集されるデータは、手術を受ける股関節の生体機械的シミュレータを作動させるのに必要なデータと比べて数量的に明らかに少ないので、本発明に係る装置の対応データ処理手段はより安価であり、操作がより簡単である。
【００４３】
なお、上述のように、埋め込み装置１は様々な形状の義足に容易に適用可能であるが、義足の運動性の特徴だけは円錐Pの表示を可能とするコンピュータ２に備えられている必要がある。様々な大きさ及び形状の複数のファントム寛骨臼３１の組み合わせと同様に、対応するミル及びやすりの組み合わせが、同じハンドル３２に接続するように適合されて与えられる。
【００４４】
上述の埋め込み装置１の、様々な構成及び変形例がさらに考えられてもよい。
【００４５】
詳しくは、臼状補助具３０は、義足の運動円錐に関するデータが事前にコンピュータによって識別されているので、不可欠というわけではない。義足１０がその後脱臼せずに機能するのを保証するために、骨盤骨BのキャビティCに対する軸Z-Zの位置のみは手術中に調整される必要がある。したがって、軸Z-Zの様々な位置に対応する、義足の運動に係る様々な円錐を表示することによって、外科医がこの軸Z-Zの位置を調整するための仮想表現のみを使用することも考えられる。例えば、適切なコンピュータインターフェースによって、仮想軸Z-Zの位置を修正して好ましい軸ZP-ZPを選択することが可能となる。
【００４６】
その他の変形例を以下に述べる。
-メガヘッド２２をサポートするために、やすり２０のハンドルは大腿骨ピン、又は埋め込まれる義足の大腿骨ステムに置き換えられてもよい。この場合、可能であればメガヘッドはその大腿骨サポートに一体化される。
-上述のメガヘッド２２は、寸法が義足の大腿骨骨頭の寸法と実質的に同一の頭部と、この頭部に関節連結されて寸法が義足の臼状部分の寸法と実質的に同一の半球形状ドームとによって構成されたファントム大腿骨部品に置き換えられてもよい。
-大腿骨F及び骨盤骨Bの位置をつきとめるための手段は赤外線を反射するマーカに限られない。例えば、超音波又は電磁波に反応するマーカを使用することも可能である。
-キャビティCは好ましい方向ZP-ZPを決定した後にミルで削られてもよい。この場合、様々な極端な関節配置を測定するために、股関節の解剖学的キャビティがメガヘッド２２のための関節ハウジングとして使用される。
-外科医に通信を行い極端な関節配置と義足の運動円錐との比較に関する情報を返すために、表示スクリーン以外の手段が考えられてもよい。音又は触覚による指示によって、この比較状況に関する情報を外科医に与え、好ましい方向ZP-ZPの決定を案内してもよい。
-好ましい方向ZP-ZPの決定は、円錐Pと手術前に測定された様々な極端な関節配置の測定値との比較から、及び計算及び外挿による比較から、コンピュータ２を含めた適切なソフトウェアによって統合的に確保されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る外科手術装置の一部が手術を受ける患者の股関節に適用される様子を示す模式図である。
【図２】図１の装置によって埋め込まれる全股関節義足の分解斜視図である。
【図３】本発明に係る装置の別の一部が患者の股関節の大腿骨に使用されている間の立面模式図である。
【図４】本発明に係る装置によって患者の骨盤骨にくりぬかれた臼状キャビティの断面図である。
【図５】本発明に係る装置のファントム大腿骨部品の、図４のキャビティ内部における配置を示す模式図である。
【図６】本発明に係る装置によって外科医の注意のために表示される模式的な斜視図である。
【図７】本発明に係る装置のファントム臼状部品の斜視図である。
【図８】本発明に係る装置によって外科医の注意のために表示される別の模式的な斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１        外科手術装置
２        コンピュータ
３        センサ
４        赤外線発信源
５、６    反射マーカ
７        表示スクリーン
８        制御ペダル
１０      全股関節義足
１１      大腿骨部分
１２      臼状部分
１３      大腿骨ステム
１５      大腿骨骨頭
１６      臼蓋窩
２０      やすり
２２      ファントム大腿骨部品（メガヘッド）
３０      臼状補助具
３１      ファントム臼蓋窩（寛骨臼）
３２      操作用剛性ハンドル
A-A      縦軸
B        骨盤骨
B-B      対称軸
C        キャビティ
C-C      旋回軸
F        大腿骨
G        仮想案内管
I        打ち込み方向
P        運動円錐
X-X      骨幹方向（対称軸）
Y1〜Y6  シンボル棒
Z-Z      仮想軸
ZP-ZP    好ましい仮想軸
【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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【図８】
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