(57)【要約】【課題】  本発明は、外科ナビゲーションシステムで使用できる整形外科用コンポーネントインサータを提供する。【解決手段】  外科ナビゲーションシステムの使用中に整形外科用コンポーネントを手術患者の手術部位に挿入するための整形外科用コンポーネントインサータは、整形外科用コンポーネント係合端部であって該整形外科用コンポーネント係合端部に対して所定の既知の関係で取り外し可能に整形外科用コンポーネントを受け入れる整形外科用コンポーネント係合端部を備える本体を有する。インサータは更に、外科ナビゲーション機構と機械式アライメント機構とを有する。【選択図】      図１
2005218861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科ナビゲーションシステムの使用中に整形外科用コンポーネントを手術患者の手術部位に挿入するための整形外科用コンポーネントインサータにおいて、
整形外科用コンポーネント係合端部であって、該整形外科用コンポーネント係合端部に対して所定の既知の関係で整形外科用コンポーネントを取り外し可能に受け入れる整形外科用コンポーネント係合端部を有する本体と、
前記本体に対して一定の関係で前記本体に取り外し可能に接続するための手段を有する第１の外科ナビゲーション機構であって、前記本体の前記整形外科用コンポーネント係合端部に取り付けられた整形外科用コンポーネントの位置と方位をコンピュータが識別できるように、前記外科ナビゲーションシステムによって追跡可能である第１の外科ナビゲーション機構と、
前記本体に対して一定の関係で前記本体に取り外し可能に接続するための手段を有する機械式アライメント機構であって、前記整形外科用コンポーネントを手術部位に対する所望の方位に配置するために、使用者により患者の解剖学的構造の一部分と視覚的に位置調整可能な少なくとも１つの要素を有する機械式アライメント機構と、
を有する、整形外科用コンポーネントインサータ。
【請求項２】
更に、前記外科ナビゲーションシステムが前記第１の外科ナビゲーション機構に対する前記整形外科用コンポーネント係合端部の場所を特定することを可能すべく、前記整形外科用コンポーネント係合端部に取り外し可能に接続するための手段を備える第２の外科ナビゲーション機構を有する、請求項１に記載の整形外科用コンポーネントインサータ。
【請求項３】
前記第２の外科ナビゲーション機構は、前記整形外科用コンポーネントインサータを取り外し可能に係合するための手段を有するキャリブレーションブロック上に取り付けられる、請求項２に記載の整形外科用コンポーネントインサータ。
【請求項４】
更に、シャフトの前記整形外科用コンポーネント係合端部に取り外し可能に接続するための手段を有するキャリブレーションチップを有し、該キャリブレーションチップが前記キャリブレーションブロックと係合するための手段を有する、請求項３に記載の整形外科用コンポーネントインサータ。
【請求項５】
シャフトの前記整形外科用コンポーネント係合端部は、円筒形部分と端面とを有し、前記キャリブレーションチップは、前記円筒形部分のまわりに緊密に係合する大きさにされた円筒穴と、前記キャリブレーションチップを前記整形外科用コンポーネント係合端部に対して所定の位置に配置すべく前記整形外科用コンポーネント係合端部の前記端面と当接する内部端壁とを有する、請求項４に記載の整形外科用コンポーネントインサータ。
【請求項６】
前記キャリブレーションチップは、半球形状突起を有し、前記キャリブレーションブロックは、前記半球形状突起と係合するための円錐状凹部を有し、該円錐状凹部の中で前記キャリブレーションチップが自動的にセンタリングされる、請求項５に記載の整形外科用コンポーネントインサータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外科ナビゲーションシステム(surgical navigation system)で使用可能な装置に関する。特に、本発明は、整形外科手術中に患者の手術部位に整形外科用コンポーネントを挿入するための整形外科用コンポーネントインサータ(orthopaedic component inserter)に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの外科手術は現在、手術部位における対象物、例えば外科器具、インプラント(移植物；implant)、または患者身体部分に対して既知の関係において取り付けられる追跡要素(tracking elements)をセンサで検出する外科ナビゲーションシステムを使って行われている。センサ情報はコンピュータに送られ、コンピュータは、外科ナビゲーションシステム座標系内の追跡要素の位置を三角法(triangulate)で特定する。こうして、コンピュータは、対象物の位置と方位を解析し、この位置と方位を外科医誘導用に表示することができる。例えば、位置と方位を、Ｘ線、ＣＴスキャン、超音波または他の撮像技術によって得られた患者の解剖学的構造の画像に重ね合わせて示すことができる。
【０００３】
整形外科手術中、骨を調製する器具の形態の整形外科用コンポーネント、大きさを照合確認する暫定的コンポーネント、インプラントコンポーネントおよび／または他の適当なコンポーネントが手術部位に置かれる。多くの場合、これらのコンポーネントには、最適な性能の引き出す上で好ましい位置と方位がある。整形外科用コンポーネントインサータは、整形外科用コンポーネントを把持し、それを手術部位に配置する機構を提供する。インサータは、更に、整形外科用コンポーネントを所望の方位に位置調整するための機構を提供することもできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、外科ナビゲーションシステムで使用可能な整形外科用コンポーネントインサータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一形態では、外科ナビゲーションシステムの使用中に整形外科用コンポーネントを手術患者の手術部位に挿入するための整形外科用コンポーネントインサータは、整形外科用コンポーネント係合端部であって該整形外科用コンポーネント係合端部に対して所定の既知の関係で取り外し可能に整形外科用コンポーネントを受け入れる整形外科用コンポーネント係合端部を備える本体を有する。インサータは更に、外科ナビゲーション機構と機械式アライメント機構(機械式位置調整機構；mechanical alignment mechanism)とを有する。
【０００６】
本発明の別の形態では、外科ナビゲーションシステムの使用中に整形外科用コンポーネントを手術患者身体の手術部位に挿入するための整形外科用コンポーネントインサータは、整形外科用コンポーネント係合部分であって該整形外科用コンポーネント係合部分に対して所定の既知の関係で取り外し可能に整形外科用コンポーネントを受け入れる整形外科用コンポーネント係合部分を備える本体を有する。インサータは更に、第１および第２の外科ナビゲーション機構を有する。第２の外科ナビゲーション機構は、これを本体の整形外科用コンポーネント係合部分に取り外し可能に接続する手段を有し、外科ナビゲーションシステムが第１の外科ナビゲーション機構に対する本体の寛骨臼コンポーネント係合部分の位置を特定することを可能にする。
【０００７】
本発明の別の形態では、外科ナビゲーションシステムの使用中に寛骨臼コンポーネントを手術患者の骨盤の寛骨臼に挿入するための寛骨臼コンポーネントインサータは、寛骨臼コンポーネントを取り外し可能に受け入れる寛骨臼コンポーネント係合端部を備えるシャフトを有する。インサータは更に、シャフトに接続された第１の外科ナビゲーション機構を有する。外科ナビゲーション機構は、シャフトの寛骨臼コンポーネント係合端部に取り付けられた寛骨臼コンポーネントの位置と方位をコンピュータが識別できるように外科ナビゲーションシステムによって追跡可能である。
【０００８】
本発明の別の形態では、外科ナビゲーションシステムの使用中に寛骨臼コンポーネントを手術患者の骨盤の寛骨臼に挿入するための寛骨臼コンポーネントインサータは、寛骨臼コンポーネントを取り外し可能に受け入れる寛骨臼コンポーネント係合端部を備えるシャフトを有する。インサータは更に、外科ナビゲーション機構、機械式アライメント機構、および各アライメント機構をシャフトに択一的に接続する手段を有し、寛骨臼コンポーネントインサータを機械式アライメント機構の構成と外科ナビゲーションアライメント機構の構成との間で転換できるようになっている。
【０００９】
本発明の別の形態では、整形外科用コンポーネントを外科ナビゲーションシステムと協働して手術患者の手術部位に挿入する方法は、
整形外科用コンポーネントを取り外し可能に係合する整形外科用コンポーネント係合部分を備える本体を有する整形外科用コンポーネントインサータを提供するステップと、
外科ナビゲーションシステムが本体に接続された整形外科用コンポーネントの方位を識別できるように、外科ナビゲーションシステムによって追跡可能な外科ナビゲーションアライメント機構を提供するステップと、
本体に接続された整形外科用コンポーネントを手術部位に対する所望の方位に置くために、使用者により患者の解剖学的構造の一部分と視覚的に位置調整可能な少なくとも１つの要素を有する機械式アライメント機構を提供するステップと、
外科ナビゲーションアライメント機構と機械式アライメント機構のうち一方を選択するステップと、
選択した機構を本体に取り付けるステップと、
整形外科用コンポーネントを本体に取り付けるステップと、
整形外科用コンポーネントを手術部位に挿入するステップと、
選択したアライメント機構を使って整形外科用コンポーネントを位置調整するステップと、
を有する。
【００１０】
本発明の別の形態では、整形外科用コンポーネントを外科ナビゲーションシステムと協働して手術患者の手術部位に挿入する方法は、
整形外科用コンポーネントを取り外し可能に係合する整形外科用コンポーネント係合部分を備える本体を有する整形外科用コンポーネントインサータを提供するステップと、
外科ナビゲーションシステムが本体に接続された整形外科用コンポーネントの方位を識別できるように、外科ナビゲーションシステムによって追跡可能な外科ナビゲーションアライメント機構を提供するステップと、
外科ナビゲーションアライメント機構を本体に接続するステップと、
本体の整形外科用コンポーネント係合部分と係合することができ且つ外科ナビゲーションシステムによって追跡可能なキャリブレーション機構を提供するステップと、
キャリブレーション機構を、本体の整形外科用コンポーネント係合部分と係合するステップと、
外科ナビゲーションシステムを使って、外科ナビゲーションアライメント機構に対する本体の整形外科用コンポーネント係合部分の位置と方位を識別するステップと、
を有する。
【００１１】
本発明の多様な実施形態を添付図面を参照して説明する。これらの図面は、本発明の例示的な実施形態を示すにすぎず、その範囲を限定することを意図するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
整形外科用コンポーネントインサータの実施形態は、適当な任意の手術部位のための切開器具、リーマ加工器具(reaming instruments)、暫定的インプラント(provisional implants)、インプラント、および／または他のコンポーネントを含む多様な整形外科用コンポーネントと係合し、位置決めするように構成されうる。例えば手術部位には、股関節、膝関節、椎骨関節、肩関節、肘関節、足関節、手足の指節間関節、骨折部位、腫瘍部位、および／または他の適当な整形外科手術部位が含まれる。図１には、寛骨臼コンポーネントと係合し、該コンポーネントを患者の寛骨臼において位置決めし、それを所望の方位に定めることを容易にするように形成された例示的な整形外科用コンポーネントインサータ２０が示される。この示されたインサータ２０は、例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではない。
【００１３】
多部分型寛骨臼インプラント(multi-part acetabular implant)の寛骨臼シェルコンポーネント１０と係合する例示的なインサータ２０が示されている。但し、インサータ２０は、他のコンポーネント、例えば寛骨臼リーマ加工器具、暫定的寛骨臼インプラント、多部分型寛骨臼インプラントの寛骨臼支持コンポーネント、単一型寛骨臼インプラント(unitary acetabular implant)および／または他の適当なコンポーネントと係合するように形成されてもよい。例示されているインサータ２０は、寛骨臼シェルコンポーネント１０のネジ付き極穴(threaded polar hole)１２と係合するためのネジ式係合機構を備える。但し、ネジ式接続の雄雌が逆であってもよい。さらに、寛骨臼コンポーネントと係合する他の機構として、例えば圧入係合、スナップ式係合、クランプ式係合、および／または他の適当な係合が考えられる。同様に、係合機構は、摩擦係合および／または積極的な係合を介して寛骨臼コンポーネント内部および／または寛骨臼コンポーネント外部と係合してもよい。係合機構は、コンポーネントの極、赤道、および／または任意の中間位置に配置された表面、穴、ノッチ、溝、および／または他の適当な要素と係合してもよい。
【００１４】
図１に例示された実施形態においては、インサータ２０は、寛骨臼コンポーネント係合端部２４とハンドル２８に接続されるグリップ端部２６とを備えるシャフト２２を有する。寛骨臼コンポーネント係合端部２４とハンドル２８とは軸線３０に沿って同一線上にあり、故に、ハンドル２８に加えられた挿入力は直線的に寛骨臼コンポーネント１０に伝達され、寛骨臼コンポーネント１０を傾かせてしまうことは一切ない。例示されたシャフト２２は、手術傷の縁に対して隙間がもたらされるように、中間部分３２が軸線３０から離れる方向にオフセットされる。但し、軸線３０に沿った直線状のシャフトも本発明の範囲内である。例示されたインサータ２０は、シャフト２２の寛骨臼コンポーネント係合端部２４に軸線方向に取り付けられたネジ付きスタッド３４を含む係合機構３３を有する。ネジ付きスタッド３４は、寛骨臼コンポーネント１０をインサータ２０に固定すべく、寛骨臼コンポーネント１０のネジ付き極穴１２と係合可能である。係合機構３３は更に、ネジ付きスタッド３４を回転ハンドル４２に接続する一連のリンク３６、３８、４０（図５）を有する。リンク３６、３８、４０は、回転ハンドル４２に入力された捩じり力をシャフトのオフセット部を通してネジ付きスタッド３４に伝達可能とし、ネジ付きスタッド３４を寛骨臼コンポーネント１０のネジ付き極穴１２と係合させるべく、ユニバーサルジョイント３７、３９を介して互いに接続される。リンク３６、３８、４０は、ネジ付きスタッド３４の軸線方向の平行移動を可能にするとともにネジ付きスタッド３４に回転を伝達すべく、スプラインジョイント(splined joint)４４を介してネジ付きスタッド３４に接続される。ネジ付きスタッド３４が寛骨臼コンポーネント１０との係合が解かれるとき、ネジ付きスタッド３４がネジ付き極穴１２から引っ込むように、バネ４６が、ネジ付きスタッド３４を寛骨臼コンポーネント１０から離れる方向に付勢する。寛骨臼コンポーネントがネジ付きスタッド３４から不必要に脱落するのを防ぐために、係合機構３３をロックするロックレバー４８がシャフト２２に取り付けられる。ロックレバー４８が解除されるまで、ネジ付きスタッドが回転するのを妨げるために、ロックレバー４８は、カムフォロワ(cam follower)５２をリンク４０の１つに押し付けるように回転できるカム５０に接続される。シャフト２２の寛骨臼コンポーネント係合端部２４は、寛骨臼コンポーネント１０をしっかりとした固定でシャフト２２と係合させるためにネジ付きスタッド３４を締めていくときに、寛骨臼コンポーネント１０を押圧する当接面５４を有する。寛骨臼コンポーネント１０がシャフト２２と係合した状態で、インサータ２０は、寛骨臼コンポーネント１０を寛骨臼内に位置決めするために使用されうる。ハンドル２８は、軸力が寛骨臼コンポーネント１０に向くように、インサータ２０を把持することを可能にする。更に、ハンドル２８の端部の打撃面５６は、寛骨臼コンポーネント１０を寛骨臼と係合定着させるように動かすべく、槌によりインサータに衝撃を加えることを可能にする。
【００１５】
インサータ２０は、寛骨臼コンポーネント１０の位置と方位を決めることを助力する複式アライメント機構を有する。寛骨臼コンポーネント１０が寛骨臼に対する所望の方位に置かれたときにコンピュータがこれを識別できるように、外科ナビゲーション機構６０は、外科ナビゲーションシステムによって追跡可能である。寛骨臼コンポーネント１０を寛骨臼に対する所望の方位に置くために、機械式アライメント機構８０は、外科医による患者の解剖学的構造の一部分との視覚的位置調整が可能である。図１に例示された実施態様において、複式アライメント機構６０、８０は、インサータ２０を外科ナビゲーション機構の構成と機械式アライメント機構の構成との間で転換できるようにするために、シャフト２２に交互に取り外し可能に接続できるものとして示されている。但し、機構６０、８０は、シャフト２２に取り外し可能に接続できる単一の多目的機構に組み合わされてもよく、および／または、機構６０、８０の一方または両方がシャフト２２に恒久的に接続されてもよい。
【００１６】
シャフト２２は、アライメント機構６０、８０を受け入れるアライメント機構係合部分９０を有する。例示された実施形態においては、係合部分９０は、蟻継ぎ式(dovetail)マウントブロック９４を備えたライザ(立ち上がり部あるいは突出した柱状部；riser)９２を有する。例示された実施形態では、アライメント機構６０、８０の蟻継ぎ式係合部９４がシャフト２２の一部に直接接続されているが、他の接続方法も考えられる。アライメント機構６０、８０は、例えば、ボルト締め、溶接、クランプ式、および／または他の様式で、直接的または間接的にシャフト２２に接続されてもよい。アライメント機構６０、８０は、ハンドル２８、寛骨臼コンポーネント係合端部２４および／またはインサータ２０の他の部分に接続されることにより、間接的にシャフト２２に接続されてもよい。アライメント機構６０、８０を寛骨臼コンポーネント１０に対して既知の関係において結合させる限り、アライメント機構６０、８０は、寛骨臼コンポーネント１０の位置決めに使用されうる。
【００１７】
外科ナビゲーションアライメント機構６０は、インサータ２０を所定の方位において係合するためのマウント部分６４と追跡要素配列物６２とを有する。例示された実施形態では、マウント部分６４は、蟻継ぎ式マウントブロック９４と係合する雌形蟻継ぎ６６を有する。追跡要素６２は、該追跡要素の三次元位置を外科ナビゲーション座標系に関連させ得るように、外科ナビゲーションシステムによって検出可能である。例えば、外科ナビゲーションシステムは、追跡要素６２の位置情報をコンピュータに送る多重センサを既知の場所に有してもよい。コンピュータは、多重センサからの位置情報を使って、外科ナビゲーション座標系内の各追跡要素の位置を三角法で特定しうる。外科ナビゲーションシステムは、追跡要素の位置と方位を検出し、追跡要素とインサータ２０との既知の関係からインサータ２０の位置と方位を解析することにより、インサータ２０の位置と方位を求めることができる。
【００１８】
追跡要素は、撮像型、音響型、電磁型または他の適当な検出手段によって検出可能とされうる。更に、追跡要素は、能動型であっても受動型であってもよい。例えば能動型追跡要素の場合は、撮像システムにおいては発光ダイオードを、音響システムにおいては超音波エミッタを、また、電磁システムにおいては電磁界エミッタを有してもよい。例えば受動型追跡要素の場合は、反射面(reflective surface)を備える要素を有してもよい。
【００１９】
機械式アライメント機構８０は、寛骨臼コンポーネント１０を所望の方位に置くために、使用者により患者の解剖学的構造の一部分と視覚的に位置調整し得る少なくとも１つの要素を有する。例えば、例示された機械式アライメント機構８０は、軸線３０から約４５°の角度で外向きに傾斜された1対のアーム８２を有する。一方のアーム８２が左股関節部に使用され、他方が右股関節部に使用される。ライザ９２は、シャフト軸線に対する垂線から離れる方向に約２０°だけ傾斜する。従って、アーム８２の一方を患者の身体に平行に位置決めすることにより、寛骨臼コンポーネント１０は、所望の４５°外転、２０°前方屈曲の位置に置かれる。インプラント、外科技術および解剖学的リファレンスにとって適切であるような、他の適当な角度が使用されてもよい。外科ナビゲーション機構６０と機械式アライメント機構８０の両方を単一のインサータで使用できるように提供することにより、外科医は、器具を交換することなく、所与の状況に最も適したアライメント機構を選択できることになる。
【００２０】
外科ナビゲーションアライメント機構６０を使用するときに、インサータを外科ナビゲーションシステムに対して較正しうる。製造公差、手術中の組立と取り外しにおける偏差、手術後の掃除における偏差、および／または他の要因における偏差による、外科ナビゲーションアライメント機構６０と寛骨臼コンポーネント係合端部２４との厳密な関係は、把握していなくともよい。キャリブレーション（較正）用の追跡要素配列物を所定の既知の関係において寛骨臼コンポーネント係合端部２４と係合することにより、外科ナビゲーションシステムは、外科ナビゲーションアライメント機構６０とキャリブレーション用の追跡要素配列物とを検出し、外科ナビゲーションアライメント機構６０と寛骨臼コンポーネント係合端部２４との関係を特定することができる。この関係をナビゲーションシステムのメモリに記憶し、これを使って、インサータ２０に接続された寛骨臼コンポーネント１０の位置と場所を解析しうる。インサータ２０に取り付けられた特定の寛骨臼コンポーネント１０の場所よりむしろ寛骨臼コンポーネント係合端部２４の場所を記録することにより、各寛骨臼コンポーネント１０ごとに再較正をする必要なしに、インサータをいかなる形状の寛骨臼コンポーネント１０とでも使用することが可能となる。可能性のある各寛骨臼コンポーネント１０の形状は、システムメモリに記憶され、寛骨臼コンポーネント係合端部２４に接続されたときの寛骨臼コンポーネント１０の位置と方位を解析する必要が生じたとき、呼び出される。システムが、各寛骨臼コンポーネント１０の位置と方位を正確に解析できるのは、キャリブレーション機構コンポーネント、寛骨臼コンポーネントおよび係合機構の精密な製造と再現可能な組み立てを可能にする単純かつ精密なキャリブレーション機構と取付け機構を使用するからである。例えば、キャリブレーション用の配列物をシャフト２２の寛骨臼コンポーネント係合端部２４と係合することにより、キャリブレーション用の配列物に対する当接面５４と軸線３０との位置を正確に求めることができる。このキャリブレーション段階すなわち較正段階が、外科ナビゲーション機構６０と寛骨臼コンポーネント係合端部２４との間の器具の製造または組立のいかなる偏差も打ち消す。当接面５４は、比較的容易に当接面５４を精密製造できるように、（図に示すように）円筒の端部のような単純な形状とされうる。寛骨臼コンポーネント１０はまた、比較的容易に精密製造を可能にする半球体のような単純な形状とされうる。スタッド３４を寛骨臼コンポーネント１０の極穴１２にねじ込み、寛骨臼コンポーネント１０を当接面５４と接触させるように引き寄せることにより、寛骨臼コンポーネント１０を精密かつ再現可能にインサータ２０に取り付けることができる。そこで、既知の各寛骨臼コンポーネント１０の形状ごとに、外科ナビゲーションシステムは、寛骨臼コンポーネント１０の位置と方位を、製造公差または組立の偏差による誤差もほとんどなしに解析することができる。
【００２１】
図１に例示された実施形態では、キャリブレーションチップ(calibration tip)１００が基準の配列物を係合するための係合機構の一部として設けられている。図２および図３は、キャリブレーションチップ１００を、より詳細に示す。キャリブレーションチップ１００は、外面１０２、内面１０４、インサータ係合端部１０６、およびキャリブレーション用配列物係合端部１０８を備える中空円筒体を有する。円筒形状突起１１０の形式のキャリブレーション用配列物係合部は、キャリブレーション用配列物係合端部１０８から延び、半球体状チップ１１２で終わる。外面１０２に形成されたフィンガーグリップ溝(finger grip grooves)１１４は、キャリブレーションチップ１００の把持および取り扱いを容易にする。キャリブレーションチップ１００の内部は、インサータ２０の寛骨臼コンポーネント係合端部２４を受け入れるべく、インサータ係合端部１０６において外向きに開口する。内部端面１１６が、少なくとも部分的にキャリブレーション用配列物係合端部１０８を閉じる。キャリブレーションチップ１００は、当接面５４と接触した状態の内部端面１１６と同軸の配置でインサータ２０の寛骨臼コンポーネント係合端部２４にわたり係合する。キャリブレーションチップ１００は、単純な円筒形状であるので、精密な寸法に容易に仕上げることができる。
【００２２】
図４は、例示的なキャリブレーションブロック１３０を示す。キャリブレーションブロック１３０は、外科ナビゲーションシステムにより追跡可能な追跡要素配列物１３４を支持する本体１３２を有する。本体１３２は、様々なスロット１３６、穴１３８、ピン１４０および他の係合要素を、追跡要素配列物１３４に対して既知の関係において有しうる。これらの係合要素により、較正を必要とする器具を、較正を可能にする既知の関係においてキャリブレーションブロックと係合させることができる。特に、キャリブレーションチップ１００の円筒形状突起１１０の半球体状チップ１１２と係合するための円錐穴１４２が設けられる。キャリブレーションブロック１３０を把持しやすくするために、ハンドル１４４が設けられる。
【００２３】
使用時に、使用者は、外科ナビゲーション機構６０と機械式アライメント機構８０のいずれを使用するのが望ましいか決定する。例示された実施形態のように、これらの機構が別個のモジュラーピースとして提供される場合、使用者は、適切な方の機構をインサータに取り付ける。機械式アライメント機構を使用する場合は、寛骨臼コンポーネント１０をインサータ２０の寛骨臼コンポーネント係合端部２４に取り付ける。例示された実施形態では、ネジ付きスタッド３４を寛骨臼コンポーネント１０の極穴１２にねじ込み、寛骨臼コンポーネント係合機構３３を回転させることにより、当接面５４に当接させる。ロックレバー４８を回転させて係合機構３３をロックし、カムフォロワ５２を回転リンク４０の１つに押し付け、それが回転しないようにくさび締めする。そこで、アセンブリ（組立体）を手術傷に挿入することにより、寛骨臼コンポーネント１０を寛骨臼の中で位置決めする。寛骨臼コンポーネント１０を所望の方位に置くために、患者の解剖学的構造の一部分と機械式アライメント機構８０の１つの要素を視覚的に位置調整する。例えば、寛骨臼コンポーネント１０を所望の外転位置、所望の前方屈曲位置に置くために、アーム８２の１つを患者の身体に平行に位置調整しうる。更に、ハンドル２８の端部の打撃面５６を叩くことにより、寛骨臼コンポーネント１０を定着しうる。寛骨臼コンポーネント１０の方位が決められ、定着させられたら、ロックレバー４８を解除し、係合機構３３を回転させ、ネジ付きスタッド３４と寛骨臼コンポーネント１０との係合を解く。スタッド３４が回転すると、バネ４６は、寛骨臼コンポーネント１０との係合をはずすようにスタッドを付勢する。インサータ２０が寛骨臼コンポーネント１０との係合から解かれると、インサータを取り外し、その先の手順、すなわち、他のコンポーネントの挿入、傷口の閉合、および／または他の必要な段階に進んでよい。
【００２４】
外科ナビゲーションアライメント機構６０を使用する場合は、インサータ２０の較正のためにキャリブレーション用の配列物をインサータ２０の寛骨臼コンポーネント係合端部２４と係合する。例えば、キャリブレーションチップ１００を、インサータ２０の寛骨臼コンポーネント係合端部２４に取り付けてから、キャリブレーションブロック１３０と係合する。キャリブレーションチップ１００の半球体状チップ１１２をキャリブレーションブロック１３０の円錐穴１４２内に押し込むと、半球体状チップ１１２は、円錐穴１４２の軸線に自動的にセンタリング（中心合わせ）され、所定の距離だけ挿入される。こうして、チップ１１２は、キャリブレーションブロックの追跡要素１３４に対する正確な既知の場所に配置される。外科ナビゲーションシステムは、キャリブレーションブロックの追跡要素とアライメント機構６０の追跡要素６２を比較することにより、当接面５４と軸線３０の場所を正確に解析することができる。インサータ２０とアライメント機構６０の呼び形状寸法をメモリに保存することにより、システムは、その呼び形状寸法を使って、チップ１１２があるべき場所を予測することができる。この予測されたチップ１１２の場所をキャリブレーションブロック１３０における円錐穴１４２の現実の場所と比較することにより、システムは、チップ１１２の現実の場所を特定するだけでなく、軸線３０の現実の方位も特定することができる。こうして、システムは、当接面５４の場所と方位を確定し得る。この情報と、インサータ２０で使用される様々な寛骨臼コンポーネント１０の形状寸法とにより、ナビゲーションシステムは、インサータ２０に取り付けられた寛骨臼コンポーネント１０の位置と方位を正確に特定することができる。器具が較正された状態で、寛骨臼コンポーネント１０をインサータ２０に取り付け、寛骨臼の中に置く。外科ナビゲーションシステムは、寛骨臼コンポーネント１０の位置と方位についてのフィードバックを提供する。例えば、外科ナビゲーションシステムは、寛骨臼コンポーネント１０のグラフィック表現をＸ線、ＣＴまたは他の医学画像データに重ね合わせ、合成画像をコンピュータモニタに表示する。寛骨臼コンポーネント１０が、外科ナビゲーションシステムによって指示されたような所望の位置と方位にあるとき、手動アライメント機構に関して上述したような手順を完了しうる。
【００２５】
例示された実施形態では、キャリブレーション用の配列物と係合するための機構の１つを示した。しかしながら、本発明の範囲内で他の機構も考えられる。例えば、中間のキャリブレーションチップ１００は、インサータ２０の寛骨臼コンポーネント係合端部２４にわたりスナップ式係合し、キャリブレーションブロック１３０に自動的にセンタリングされ、使い勝手が良く便利であるが、他方、これを省略し、キャリブレーション用の配列物を直接インサータ２０と係合してもよい。例えば、キャリブレーションブロック１３０は、シャフト２２の寛骨臼コンポーネント係合端部２４と係合するための開口部を有してもよい。同様に、例示された実施形態では、外科ナビゲーションアライメント機構と機械式アライメント機構６０、８０は、交互に使用されるものとして示されている。しかしながら、これらを同時にインサータ２０に取り付け、一緒に使用してもよい。例えば、外科ナビゲーション機構６０を精密位置決めに使用する一方、機械式アライメント機構を、ナビゲーションシステムが正しく働いていることを全体として確認するのに使用してもよい。
【００２６】
整形外科用コンポーネントインサータとその使用の実施形態を詳細に説明し、図示したが、これは、図解と例示だけを目的としており、限定するためのものでないことは理解されるべきである。従って、インサータとその使用について様々な代替や変形があることは当業者には明白であろう。特許請求の範囲の各請求項は、そのようなすべての変更物および均等物を網羅することを意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】複式アライメント機構および取り外し可能なキャリブレーション装置を有する、本発明による例示的な整形外科用コンポーネントインサータの斜視図である。
【図２】図１のキャリブレーション装置の斜視図である。
【図３】図１のキャリブレーション装置の、もう一つの斜視図である。
【図４】図１のインサータで使用される例示的なキャリブレーションブロックの斜視図である。
【図５】図２のキャリブレーションブロックと係合状態にある、図１のインサータの側断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０    寛骨臼コンポーネント
２０    インサータ
２４    寛骨臼コンポーネント係合端部
６０    外科ナビゲーション機構（外科ナビゲーションアライメント機構）
８０    機械式アライメント機構
１００    キャリブレーションチップ
【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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