(57)【要約】【課題】人工臼蓋を患者の理想的な設置位置に一段と容易に設置できるとともに、設備コストを低減できる人工股関節置換術支援用治具及び人工股関節置換術支援システムを提供することにある。【解決手段】  患者の臼蓋に取付可能な小型で、かつ簡易な構成でなる人工股関節置換術支援用治具４に対して、手術室で一般的に用いられている既存の関節鏡３及び医療用ドリルを取付保持させることにより、関節鏡３で患者の現時点での臼蓋HCの正確な形状を容易に、かつ確実に把握できるとともに、第１の２次元座標及び第２の２次元座標を用いて医療用ドリルの掘削位置及び掘削方向を決定できるので、従来のような高価な専用特殊装置を用いることなく患者の臼蓋HCを正確に理想的な形状に整形でき、かくして人工臼蓋を患者の理想的な設置位置に一段と容易に設置できる。また高価な専用特殊装置が不要になる分だけ設備コストを低減できる。【選択図】  図６
2007068729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工股関節置換術の術中に大腿骨骨頭を脱転させて露出させた患者の臼蓋に治具本体を取付可能な脚部と、
前記治具本体に設けられ、前記患者の臼蓋とほぼ対向する対向水平面上を２次元座標で表す第１の位置決め部と、
前記治具本体に設けられ、前記第１の位置決め部よりも前記臼蓋から遠ざかった位置で前記患者の臼蓋とほぼ対向する対向水平面上を２次元座標で表す第２の位置決め部と、
前記第１の位置決め部及び前記第２の位置決め部にスライド自在に設けられ、前記患者の臼蓋を撮像するための撮像手段を保持する撮像用保持部と、
前記第１の位置決め部及び前記第２の位置決め部にスライド自在に設けられ、前記患者の臼蓋を掘削するための医療用掘削手段を保持する掘削用保持部と
を備えることを特徴とする人工股関節置換術支援用治具。
【請求項２】
前記撮像用保持部及び前記掘削用保持部は、一体的に構成され、前記撮像手段又は前記撮像手段に替えて前記医療用掘削手段を保持する
ことを特徴とする請求項１記載の人工股関節置換術支援用治具。
【請求項３】
人工股関節置換術支援装置と、人工股関節置換術支援用治具とから構成され、
前記人工股関節置換術支援用治具は、
人工股関節置換術の術中に大腿骨骨頭を脱転させて露出させた患者の臼蓋に治具本体を取付可能な脚部と、
前記治具本体に設けられ、前記患者の臼蓋とほぼ対向する対向水平面上を２次元座標で表す第１の位置決め部と、
前記治具本体に設けられ、前記第１の位置決め部よりも前記臼蓋から遠ざかった位置で前記患者の臼蓋とほぼ対向する対向水平面上を２次元座標で表す第２の位置決め部と、
前記第１の位置決め部及び前記第２の位置決め部にスライド自在に設けられ、前記患者の臼蓋を撮像するための撮像手段を保持する撮像用保持部と、
前記第１の位置決め部及び前記第２の位置決め部にスライド自在に設けられ、前記患者の臼蓋を掘削するための医療用掘削手段を保持する掘削用保持部と
を備え、
前記人工股関節置換術支援装置は、
前記人工股関節置換術の術前に予め術後の患者の理想臼蓋形状を３次元画像化させた術後臼蓋イメージ画像データを記憶する記憶手段と、
前記撮像手段で撮像した前記患者の臼蓋の実画像データを取得する画像取得手段と、
前記実画像データを３次元画像化し、前記第１の位置決め部及び前記第２の位置決め部における各前記２次元座標を対応付けた臼蓋３次元実画像データを作成する臼蓋３次元実画像データ作成手段と、
前記臼蓋３次元実画像データと前記記憶手段から読み出した前記術後臼蓋イメージ画像データとを一致させ、前記術後臼蓋イメージ画像データ中の前記理想臼蓋形状の所定位置を、前記第１の位置決め部及び前記第２の位置決め部における各前記２次元座標で特定する算出手段と
を備えることを特徴とする人工股関節置換術支援システム。
【請求項４】
前記人工股関節置換術支援用治具における前記撮像用保持部及び前記掘削用保持部は、一体的に構成され、前記撮像手段又は前記撮像手段に替えて前記医療用掘削手段を保持する
ことを特徴とする請求項３記載の人工股関節置換術支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人工股関節置換術支援用治具及び人工股関節置換術支援システムに関し、例えば患者の股関節を人工股関節に置換する手術（以下、これを人工股関節置換術と呼ぶ）に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、股関節をそのまま残しての治療が困難な患者に対しては、人工股関節置換術が一般に行われている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、この人工股関節置換術の術中における患者の股関節の管理については、ＬＥＤマーカ等の各種光学系の専用特殊装置を用いた位置感知システムが知られている。
【特許文献１】特開平９−１７３３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、かかる位置感知システムでは、専用特殊装置が大型であるため、限られたスペースしか有しない既存の手術室に新たに専用特殊装置を設置し難いとともに、複雑な専用特殊装置は高価であるため設備コストもかかるという問題があった。また、この専用特殊装置は、患者の股関節における臼蓋（股関節の骨盤側にある大腿骨骨頭を覆う部分）及び大腿骨等の各形状について把握できるものの、人工股関節置換術の術中における人工股関節の設置位置の決定には関与し得ず、結局、人工股関節を患者の理想的な設置位置に設置するには医師の熟練を要するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は以上の問題点を考慮してなされたもので、人工臼蓋を患者の理想的な設置位置に一段と容易に設置できるとともに、設備コストを低減できる人工股関節置換術支援用治具及び人工股関節置換術支援システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１記載の人工股関節置換術支援用治具は、人工股関節置換術の術中に大腿骨骨頭を脱転させて露出させた患者の臼蓋に治具本体を取付可能な脚部と、前記治具本体に設けられ、前記患者の臼蓋とほぼ対向する対向水平面上を２次元座標で表す第１の位置決め部と、前記治具本体に設けられ、前記第１の位置決め部よりも前記臼蓋から遠ざかった位置で前記患者の臼蓋とほぼ対向する対向水平面上を２次元座標で表す第２の位置決め部と、前記第１の位置決め部及び前記第２の位置決め部にスライド自在に設けられ、前記患者の臼蓋を撮像するための撮像手段を保持する撮像用保持部と、前記第１の位置決め部及び前記第２の位置決め部にスライド自在に設けられ、前記患者の臼蓋を掘削するための医療用掘削手段を保持する掘削用保持部とを備えるものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２記載の人工股関節置換術支援用治具は、前記撮像用保持部及び前記掘削用保持部は、一体的に構成され、前記撮像手段又は前記撮像手段に替えて前記医療用掘削手段を保持するものである。
【０００８】
さらに、本発明の請求項３記載の人工股関節置換術支援システムは、人工股関節置換術支援装置と、人工股関節置換術支援用治具とから構成され、前記人工股関節置換術支援用治具は、人工股関節置換術の術中に大腿骨骨頭を脱転させて露出させた患者の臼蓋に治具本体を取付可能な脚部と、前記治具本体に設けられ、前記患者の臼蓋とほぼ対向する対向水平面上を２次元座標で表す第１の位置決め部と、前記治具本体に設けられ、前記第１の位置決め部よりも前記臼蓋から遠ざかった位置で前記患者の臼蓋とほぼ対向する対向水平面上を２次元座標で表す第２の位置決め部と、前記第１の位置決め部及び前記第２の位置決め部にスライド自在に設けられ、前記患者の臼蓋を撮像するための撮像手段を保持する撮像用保持部と、前記第１の位置決め部及び前記第２の位置決め部にスライド自在に設けられ、前記患者の臼蓋を掘削するための医療用掘削手段を保持する掘削用保持部とを備え、前記人工股関節置換術支援装置は、前記人工股関節置換術の術前に予め術後の患者の理想臼蓋形状を３次元画像化させた術後臼蓋イメージ画像データを記憶する記憶手段と、前記撮像手段で撮像した前記患者の臼蓋の実画像データを取得する画像取得手段と、前記実画像データを３次元画像化し、前記第１の位置決め部及び前記第２の位置決め部における各前記２次元座標を対応付けた臼蓋３次元実画像データを作成する臼蓋３次元実画像データ作成手段と、前記臼蓋３次元実画像データと前記記憶手段から読み出した前記術後臼蓋イメージ画像データとを一致させ、前記術後臼蓋イメージ画像データ中の前記理想臼蓋形状の所定位置を、前記第１の位置決め部及び前記第２の位置決め部における各前記２次元座標で特定する算出手段とを備えるものである。
【０００９】
さらに、本発明の請求項４記載の人工股関節置換術支援システムは、前記人工股関節置換術支援用治具における前記撮像用保持部及び前記掘削用保持部は、一体的に構成され、前記撮像手段又は前記撮像手段に替えて前記医療用掘削手段を保持するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１記載の人工股関節置換術支援用治具によれば、患者の臼蓋に取付可能な小型で、かつ簡易な構成でなる人工股関節置換術支援用治具に対して、手術室で一般的に用いられている既存の撮像手段及び医療用掘削手段を取付保持させることにより、撮像手段で患者の現時点での臼蓋の正確な形状を容易に、かつ確実に把握できるとともに、各２次元座標を用いて医療用掘削手段の掘削位置及び掘削方向を決定できるので、従来のような高価な専用特殊装置を用いることなく患者の臼蓋を正確に理想的な形状に整形でき、かくして人工臼蓋を患者の理想的な設置位置に一段と容易に設置できる。また高価な専用特殊装置が不要になる分だけ設備コストを低減できる。
【００１１】
また、本発明の請求項２記載の人工股関節置換術支援用治具及び請求項４の人工股関節置換術支援用システムによれば、撮像手段及び医療用掘削手段毎にそれぞれ個別に保持手段を設ける必要がなく、その分部品点数を低減でき、かくして全体として簡易な構成にできる。
【００１２】
さらに、本発明の請求項３記載の人工股関節置換術支援システムによれば、人工股関節置換術支援装置で特定した各２次元座標を参考にして、人工股関節置換術支援用治具における掘削用保持部を調節して医療用掘削手段の掘削位置及び掘削方向を決定できるので、従来のような高価な専用特殊装置を用いることなく患者の臼蓋を正確に理想的な形状に整形でき、かくして人工臼蓋を患者の理想的な設置位置に一段と容易に設置できる。また高価な専用特殊装置が不要になる分だけ設備コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（１）人工股関節置換術支援システムの全体構成
先ず初めに、人工股関節置換術支援システムの概略について以下説明する。図１において、１は全体として本発明による人工股関節置換術支援システムを示し、人工股関節置換術の術前に患者の股関節にＸ線を照射することにより２方向からの股関節のＸ線画像を取得するＸ線照射機２と、人工股関節置換術の術中に大腿骨骨頭を脱転させて露出させた患者の臼蓋に直接取り付けられ、関節鏡３又は医療用ドリル（図示せず）を保持するための人工股関節置換術支援用治具４と、当該Ｘ線照射機２及び関節鏡３と電気的に接続可能な人工股関節置換術支援装置としてのパーソナルコンピュータ５とから構成されており、パーソナルコンピュータ５によってＸ線画像及び関節鏡３からの実画像データを基に各種処理を実効し、これにより人工股関節置換術に有用な情報を術中の医師に対して提供し得るようになされている。
【００１５】
実際上、人工股関節置換術支援システム１は、人工股関節置換術の術前に、予めＸ線照射機２によって得た例えば２方向からの患者の股関節のＸ線画像データをパーソナルコンピュータ５に送出し、当該パーソナルコンピュータ５によってこれら複数枚のＸ線画像データに基づき所定の画像処理を実行して患者の大腿骨、臼蓋及びこれら周辺の骨盤の形状を３次元画像化させた術前骨画像データを作成し得るようになされている。
【００１６】
そして、パーソナルコンピュータ５は、術前骨画像データと、患者に取付予定の人工臼蓋の人工臼蓋画像とに基づいて、人工股関節置換術により患者の臼蓋を掘削する等して骨盤に人工臼蓋を理想的に設置させたときの術後臼蓋イメージ画像データをオペレータ（例えば人工股関節置換術を行なう医師や助手）によって作成させ、これを人工股関節置換術の術前に各患者毎に予め記憶し得るようになされている。その後、人工股関節置換術支援システム１では、医師によって患者に対し人工股関節置換術が行なわれる。
【００１７】
人工股関節置換術支援用治具４は、関節鏡３が取付保持された状態で、人工股関節置換術の術中に露出させた患者の臼蓋に取り付け得るように構成されている。これにより関節鏡３は、患者の臼蓋を直接撮像し得、このとき得られた実画像データをパーソナルコンピュータ５に送出する。
【００１８】
これによりパーソナルコンピュータ５では、人工股関節置換術の術中、関節鏡３で撮像した実画像データに対して所定の演算処理を実行することにより、人工股関節置換術が行なわれている患者の現時点における臼蓋の立体的な３次元の画像（以下、これを臼蓋３次元実画像と呼ぶ）データを作成し、この臼蓋３次元実画像データと術後臼蓋イメージ画像データとを合成する。
【００１９】
さらに、パーソナルコンピュータ５は、所定の演算処理を実行し、人工股関節置換術支援用治具４に予め設定された所定の座標値で、術後臼蓋イメージ画像データに基づく術後臼蓋イメージ画像を表し、この結果をオペレータに提示する。
【００２０】
一方、人工股関節置換術支援用治具４では、人工股関節置換術の術中、関節鏡３に替えて医療用ドリルを取付保持させるとともに、パーソナルコンピュータ５から提示された座標値に基づき医療用ドリルの掘削位置及び掘削角度を決定し、この医療用ドリルにより患者の臼蓋を掘削して人工臼蓋が設置し易い理想的な臼蓋形状に整形し得るようになされている。
【００２１】
（２）人工股関節置換術支援用治具の構成
次に人工股関節置換術支援用治具４について以下説明する。この人工股関節置換術支援用治具４は、関節鏡３又は医療用ドリルを取付保持した状態で、人工股関節置換術の術中に露出させた患者の臼蓋に直接取り付け得る大きさ及び重さからなる。
【００２２】
実際上、この人工股関節置換術支援用治具４は、ほぼ円筒状からなる第１の筒部10及びこの第１の筒部10と別体で同一形状からなる第２の筒部11で構成された治具本体12と、第１の脚部13、第２の脚部14及び第３の脚部15とを有し、これら第１の脚部13、第２の脚部14及び第３の脚部15を臼蓋に打ち込むことにより治具本体12を臼蓋に立設させ得るようになされている。
【００２３】
図２に示すように、実際上、第１の筒部10の外周面には、同一形状の棒状でなる第１の脚部13、第２の脚部14及び第３の脚部15が等間隔で、かつ長手方向を互いに平行にさせた状態で固着され、第１の脚部13、第２の脚部14及び第３の脚部15の各尖った先端部13A,14A,15Aが第１の筒部下端から突出さている。
【００２４】
この実施の形態の場合、第１の筒部10及び第２の筒部11は、成人の臼蓋の直径寸法が一般的に約40乃至45mm程度であることから、これに対応させて外径が約36mm程度に選定されているとともに、隣接する第１の脚部13、第２の脚部14及び第３の脚部15を直線上に繋いだ距離が約40mmからなるように構成されている。
【００２５】
第１の脚部13、第２の脚部14及び第３の脚部15間には、第１の位置決め部20を介在させて第２の筒部11が嵌合され得るようになされている。
【００２６】
第１の位置決め部20は、図３に示すように、ほぼ帯状でなり長手方向（すなわち、図３中のｘ軸方向）に沿って一面22Aに目盛21が表示された第１の座標体22を有し、この第１の座標体22の両端部に穿設された貫通孔23,24に第１の脚部13、第２の脚部14及び第３の脚部15のうちいずれか２つが挿入され得るように構成されている。
【００２７】
第１の座標体22の両端部には、下部に突出した突出部25,26が形成されており、この突出部25,26が第１の筒部10に当接し、当該第１の筒部10の上部10Aに第１の位置決め部の一面22Aをほぼ水平状に設置させ得る。これに加えて、第１の座標体22の中央部には、ほぼ立方体でなる連結部材27がスライド自在に設けられている。
【００２８】
実際上、この連結部材27は、下部側に穿設された貫通孔（以下、これを第１の座標体用貫通孔と呼ぶ）28に第１の座標体22が挿通され、当該第１の座標体22の長手方向（図３中のｘ軸方向）に沿ってスライド移動し得るとともに、第１の座標体22の両端部において突出部25,26に当接することにより、当該第１の座標体22から脱落し得ないように構成されている。
【００２９】
また、この連結部材27は、上部側に第１の座標体用貫通孔28と直交するように穿設された貫通孔（以下、これを第２の座標体用貫通孔と呼ぶ）29を有し、この第２の座標体用貫通孔29に第２の座標体30が挿通され、当該第２の座標体30がスライド移動し得るようになされている。
【００３０】
第２の座標体30は、薄い板状でなり、一方の先端に筒状でなる保持部材31が一体成形されているとともに、一面30Aの長手方向に沿って目盛32が表示され、これにより当該目盛32の表示方向が第１の座標体22における目盛21の表示方向とほぼ直交する方向（ずなわち、図中のｙ軸方向）となるようになされている。
【００３１】
保持部材31は、第１の座標体22の目盛21及び第２の座標体30の目盛32からなる第１の２次元座標に基づいて、連結部材27が所定方向（ｘ軸方向及びｙ軸方向）に移動され上部のボルト33で固定されることにより、特定の位置に位置決めされる。
【００３２】
そして、第１の脚部13、第２の脚部14及び第３の脚部15間に嵌合された第２の筒部11の上部11Aにも、上述した第１の位置決め部20と同一構造でなる第２の位置決め部40が配置されている。
【００３３】
この第２の位置決め部40は、目盛41が表示された第１の座標体42と、保持部材51が先端に一体成形されているとともに、目盛52が表示された第２の座標体50と、第１の座標体42及び第２の座標体50を連結する連結部材47とで構成されており、第１の位置決め部20と同じように第１の脚部13、第２の脚部14又は第３の脚部15に配置され得る（図１）。
【００３４】
すなわち、図１に示したような場合、第１の脚部13及び第２の脚部14が第１の位置決め部20の貫通孔23,24に挿入されているときには、第１の脚部13及び第２の脚部14が第２の位置決め部40の貫通孔23,24に挿入され得る。
【００３５】
また、保持部材51は、第１の座標体42の目盛41及び第２の座標体50の目盛52からなる第２の２次元座標に基づいて、連結部材47が所定方向（ｘ軸方向及びｙ軸方向）に移動され上部のボルト33で固定されることにより、特定の位置に位置決めされる。
【００３６】
これにより第１の位置決め部２０における保持部材31と、第２の位置決め部４０における保持部材51とは、ほぼ一直線上に配置され、第２の筒部11の上部11Aで保持部材51をｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させ得るようになされている。
【００３７】
第２の筒部11には、図４に示すように、その内周面に第１の光源用管60、第２の光源用管61及び第３の光源用管63が等間隔で、かつ長手方向を互いに平行にさせた状態で固着されており、第１の光源用管、第２の光源用管及び第３の光源用管にそれぞれＬＥＤ等の光源（図示せず）が第１の筒部10側に向けて装着されている。かくして光源は、第１の筒部10側に光を照射し、これにより第１の筒部10に取り囲まれた領域を明るく照らすようになされている。
【００３８】
ここで、撮像用保持部及び掘削用保持部としての保持部材31,51には、筒状の管体65が挿入されて保持し得るように構成されており、この管体65には関節鏡３又は医療用ドリルが挿入されることによって、第１の位置決め部20及び第２の位置決め部40の間に関節鏡３又は医療用ドリルを取付保持し得るようになされている。
【００３９】
この場合、例えば管体65は、保持部材31,51の位置を調節させることにより、第１の筒部10及び第２の筒部11の中心軸に対して約３０度の角度で保持され得る。
【００４０】
これにより管体65は、撮像手段としての関節鏡３が上端開口部から挿入され、当該関節鏡３のカメラレンズが下端開口部に位置決めされることにより、第１の筒部10の中心軸に対して約３０度の角度方向から当該第１の筒部10下方を関節鏡３によって撮像させ得るようになされている。
【００４１】
そして、関節鏡３を約１２０度ずつ回転させることで、第１の筒部10の中心軸に対して約３０度の角度方向から当該第１の筒部10中心を撮像した実画像データを約１２０度毎に得ることができ、これにより３分割の実画像データをパーソナルコンピュータ５に記憶させ得る。
【００４２】
かかる構成に加えて、この管体65は、関節鏡３に替えて医療用ドリルを上端開口部から挿入させて第１の筒部10側の下端開口部から当該医療用ドリルのドリル先端を露出させ得るように位置決めし、保持部材31,51を移動させることによって当該医療用ドリルを所定位置及び所定角度に調節し得るようになされている。
【００４３】
（３）パーソナルコンピュータの構成
次にパーソナルコンピュータ５の構成について図５を用いて説明する。このパーソナルコンピュータ５は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスクドライブ等からなるマイクロコンピュータ構成の制御部70を有し、この制御部70にバス71を介して、画像取得手段としての関節鏡インターフェース72、Ｘ線画像取得インターフェース73、治具座標算出部74、複数種類の操作キーを備えるキーボードやマウス等からなる操作部75、液晶ディスプレイ等の表示部76、記憶手段としての術後臼蓋イメージデータベース77及び関節鏡３からの実画像データを記憶する実画像データベース78が接続されている。
【００４４】
この場合、ハードディスクドライブには、基本プログラムの他に、Ｘ線画像３次元作成プログラム、術後臼蓋イメージ画像作成プログラム、３次元実画像作成プログラム、画像マッチングプログラム及び治具座標算出プログラム等が格納されており、制御部70は、ハードディスクドライブに格納された各種プログラムを適宜読み出し、これをＲＡＭに展開することにより、パーソナルコンピュータ５の各種回路部を制御して各種処理を実行するようになされている。
【００４５】
この場合、例えば制御部70は、Ｘ画像取得インターフェース73を介してＸ線照射機２から当該Ｘ線照射機２によって得た２方向からの患者の股関節のＸ線画像をＸ線画像データとして取得する。
【００４６】
制御部70は、Ｘ線画像３次元作成プログラムに従って、Ｘ線画像データから得られる各種情報を用いて所定の演算処理を実行することにより患者の股関節（大腿骨、骨盤及び臼蓋）の形状を立体的に再現した３次元画像を作成し、これを３次元臼蓋データとして術後臼蓋イメージデータベース77に記憶する。
【００４７】
その後、制御部70は、オペレータにより操作部75を介して入力される操作命令に基づいて術後臼蓋イメージ画像作成プログラムを実行し、術後臼蓋イメージデータベース77に記憶された３次元臼蓋データを読み出して、当該３次元臼蓋データに基づく３次元臼蓋画像を表示部76に表示する。
【００４８】
続いて、制御部70は、オペレータにより操作部75を介して与えられる操作命令に応じて、患者に取付予定である人工臼蓋画像を３次元臼蓋画像と同時に表示部76に表示し、例えば表示部76に表示されたカーソルを介した画像伸縮命令等に基づいて、３次元臼蓋画像を伸縮、併進移動又は回転させて３次元臼蓋画像を変形させる。
【００４９】
このようにして、３次元臼蓋画像は、オペレータによって、解剖学的に人工臼蓋を取り付けるのに理想的な臼蓋の形状（以下、これを理想臼蓋形状と呼ぶ）に修正され、この修正した理想臼蓋形状に人工臼蓋を取り付けた術後のイメージ画像とされる。
【００５０】
そして、制御部70は、操作部75を介してオペレータにより作成された術後のイメージ画像を術後臼蓋イメージ画像データとして術後臼蓋イメージデータベース77に記憶する。
【００５１】
その後、臼蓋３次元実画像データ作成手段としての制御部70は、人工股関節置換術の術中に人工股関節置換術支援用治具４に取付保持された関節鏡３から実画像データを関節鏡インターフェース72を介して順次取得する。
【００５２】
制御部70は、３次元実画像作成プログラムに従って、関節鏡３から取得した複数の実画像データを基に臼蓋３次元実画像データを作成し、この臼蓋３次元実画像データに基づく臼蓋３次元画像を表示部76に表示する。
【００５３】
次に、制御部70は、画像マッチングプログラムに従って画像マッチング処理を実行することにより、術後臼蓋イメージ画像データを術後臼蓋イメージデータベースから読み出し、術後臼蓋イメージ画像データに基づく術後臼蓋イメージ画像を、臼蓋３次元実画像と同時に表示部76に表示する。
【００５４】
続いて、制御部70は、術後臼蓋イメージ画像中の理想臼蓋形状の辺縁と、臼蓋３次元画像中の臼蓋形状の辺縁とを一致させるように、術後臼蓋イメージ画像と臼蓋３次元実画像とを並進移動や回転等させ、各種画像合成処理を実行するようになされている。
【００５５】
これにより制御部70は、術後臼蓋イメージ画像の座標系と臼蓋３次元画像の座標系とを対応付け得るようになされている。
【００５６】
そして、制御部70は、術後臼蓋イメージ画像中の人工臼蓋画像の中心点と術後臼蓋イメージ画像中の理想臼蓋形状の中心点とを結んだ中心軸線を生成し、治具座標算出部74においてこの中心軸線が臼蓋３次元画像中で第１の位置決め部20及び第２の位置決め部40と交差する交点を特定する。
【００５７】
すなわち、算出手段としての治具座標算出部74は、中心軸線が第１の位置決め部20における第１の座標体22と交差する交点の目盛21の目盛値を算出するとともに、中心軸線が第１の位置決め部20における第２の座標体30と交差する交点の目盛32を算出し、第１の位置決め部20におけるこれら目盛21及び目盛32とからなる第１の２次元座標を特定する。
【００５８】
また治具座標算出部74は、中心軸線が第２の位置決め部40における第１の座標体42と交差する交点の目盛41の目盛値を算出するとともに、中心軸線が第２の位置決め部40における第２の座標体50と交差する交点の目盛52の目盛値を算出し、第２の位置決め部40におけるこれら目盛41及び目盛52からなる第２の２次元座標を特定する。
【００５９】
このようにして制御部70は、術後臼蓋イメージ画像に対して、人工股関節置換術支援用治具４における第１の２次元座標及び第２の２次元座標を対応付け得るようになされている。
【００６０】
（４）動作及び効果
以上の構成において、人工股関節置換術を行なう医師は、図６に示すように、術中に大腿骨骨頭を脱転させて露出させた患者の臼蓋HCに、人工股関節置換術支援用治具４の第１の脚部13、第２の脚部14及び第３の脚部15の各先端部13A,14A,15Aを打ち込み、当該臼蓋HCに人工股関節置換術支援用治具４を直接取り付ける。
【００６１】
ここで人工股関節置換術支援用治具４では、直交する目盛21及び目盛32を第１の位置決め部20に設けるとともに、直交する目盛41及び目盛52を第２の位置決め部40に設けるようにしたことにより、臼蓋HCとほぼ対向する対向水平面上の所定位置を第１の２次元座標と第２の２次元座標とで表すことができる。
【００６２】
このとき人工股関節置換術支援用治具４では、管体65が第１の筒部10の中心軸に対して約３０度の角度方向となるように第１の位置決め部20及び第２の位置決め部40が調節され、この管体65にパーソナルコンピュータ５に接続させた関節鏡３を挿入させるようにしたことにより、関節鏡３によって患者の臼蓋HC全体を約３０度の角度方向から確実に撮像できる。
【００６３】
また、人工股関節置換術支援用治具４では、患者の臼蓋HCに直接取り付けられた状態で関節鏡３を保持できるようにしたことにより、医師等が関節鏡３を直接保持する必要がなくなるので手ぶれを確実に防止でき、かくして患者の臼蓋HCの辺縁形状を鮮明に写した実画像データを容易に、かつ確実に取得できる。
【００６４】
そして、医師は関節鏡３を約１２０度ずつ回転させることで臼蓋HCの辺縁部分を３方向から撮像する。このようにして関節鏡３によって得られた３方向からの実画像データは、パーソナルコンピュータ５に順次送出され、当該パーソナルコンピュータ５の実画像データベース78に記憶される。
【００６５】
また、この人工股関節置換術支援用治具４では、第２の筒部11に第１の光源用管60、第２の光源用管61及び第３の光源用管62を設けて各ＬＥＤを発光させて患者の臼蓋HCに光を照らすようにしたことにより、比較的暗い体内のおくにある患者の臼該HCであっても関節鏡３の露出不足を防止して適切な露出で臼蓋HCを確実に撮影できる。
【００６６】
一方、パーソナルコンピュータ５では、オペレータが操作部75を介して所定の操作命令を与えると、これに応じて実画像データベース78に記憶した関節鏡３からの実画像データを読み出し、所定の演算処理を実行することにより臼蓋３次元画像を作成してこれを表示部76に表示する。
【００６７】
また、パーソナルコンピュータ５では、予め術後臼蓋イメージデータベース77に記憶しておいた術後臼蓋イメージ画像中の理想臼蓋形状の辺縁と、臼蓋３次元画像中の臼蓋形状の辺縁とを一致させた合成画像を作成し、これを表示部76に表示する。これにより人工股関節置換術の術中に医師は、術後の理想臼蓋形状と、患者の現時点における臼蓋HCの形状とを瞬時に対比させることができ、かくして医療用ドリルで掘削すべき臼蓋HC部位を視覚を介して容易に認識できる。
【００６８】
さらに、パーソナルコンピュータ５では、術後臼蓋イメージ画像中の人工臼蓋画像の中心点と術後臼蓋イメージ画像中の理想臼蓋形状の中心点とを結んだ中心軸線を生成し、この中心軸線が第１の位置決め部20及び第２の位置決め部40と交差する交点を、第１の２次元座標及び第２の２次元座標で表示するようにしたことにより、この結果から患者の臼蓋HCを掘削する掘削位置及び掘削方向を人工股関節置換術支援用治具４を基準に決定できる。
【００６９】
次いで、人工股関節置換術を行なっている医師は、人工股関節置換術支援用治具４の管体65から関節鏡３を抜き出し、当該関節鏡３に替えて医療用ドリルを管体65に挿入し取付保持させる。そして、医師は、パーソナルコンピュータ５で提示された各種座標情報と、人工股関節置換術支援用治具４における第１の２次元座標及び第２の２次元座標とに基づいて医療用掘削手段としての医療用ドリルの掘削位置及び掘削方向を決定し、患者の臼蓋HCを正確に、かつ容易に掘削してゆくことができる。
【００７０】
このように人工股関節置換術支援システム１では、従来から手術室で一般的に用いられている関節鏡３及び医療用ドリルと、パーソナルコンピュータ５と、患者の臼蓋HCに取付可能な小型の人工股関節置換術支援用治具４とを用いるようにしたことにより、大型の専用特殊装置等が別途必要とならないので、従来よりも設備コストを低減できる。
【００７１】
因みに、人工股関節置換術支援用治具４は、医療用ドリルで患者の臼蓋HCを整形した後に、当該臼蓋HCから取り外される。その後、医師は、患者の臼蓋に人工臼蓋を取り付け、この人工臼蓋に人工大腿骨を嵌合させ、通常の人工股関節置換術を行なう。
【００７２】
以上の構成によれば、第１の脚部13、第２の脚部14及び第３の脚部15を介して患者の臼蓋HCに治具本体12を取り付け、当該臼蓋HCとほぼ対向した対向水平面上を第１の２次元座標で表した第１の位置決め部20と、この第１の位置決め部20よりも臼蓋HCから遠ざかった位置で当該臼蓋HCとほぼ対向した対向水平面上を第２の２次元座標で表した第２の位置決め部40とに、関節鏡３又は医療用ドリルを取付保持するようにした。
【００７３】
このように、患者の臼蓋に取付可能な小型で、かつ簡易な構成でなる人工股関節置換術支援用治具４に対して、手術室で一般的に用いられている既存の関節鏡３及び医療用ドリルを取付保持させることにより、関節鏡３で患者の現時点での臼蓋HCの正確な形状を容易に、かつ確実に把握できるとともに、第１の２次元座標及び第２の２次元座標を用いて医療用ドリルの掘削位置及び掘削方向を決定できるので、従来のような高価な専用特殊装置を用いることなく患者の臼蓋HCを正確に理想的な形状に整形でき、かくして人工臼蓋を患者の理想的な設置位置に一段と容易に設置できる。また高価な専用特殊装置が不要になる分だけ設備コストを低減できる。
【００７４】
また、人工股関節置換術支援用治具４では、関節鏡３又は医療用ドリルを同じ一組の保持部材31,51を介して取付保持するようにしたことにより、関節鏡３及び医療用ドリル毎にそれぞれ個別に保持手段を設ける必要がなく、その分部品点数を低減でき、かくして全体として簡易な構成にできる。
【００７５】
さらに、人工股関節置換術支援システム１では、患者の臼蓋HCに取付可能な小型で、かつ簡易な構成でなる人工股関節置換術支援用治具４に対して、手術室で一般的に用いられている既存の関節鏡３を取付保持させ、患者の現時点での臼蓋HCの正確な形状を関節鏡３で撮像し、これを実画像データとしてパーソナルコンピュータ５へ送出してこれを基に当該パーソナルコンピュータ５によって術後臼蓋イメージ画像データ中の理想臼蓋形状の所定位置を、第１の位置決め部20及び前記第２の位置決め部40における第１の２次元座標及び第２の２次元座標で特定するようにした。
【００７６】
従って、パーソナルコンピュータ５で特定した第１の位置決め部20及び第２の位置決め部40における第１の２次元座標及び第２の２次元座標を参考にして、人工股関節置換術支援用治具４における保持部材31,51を調節して医療用ドリルの掘削位置及び掘削方向を決定できるので、従来のような高価な専用特殊装置を用いることなく患者の臼蓋HCを正確に理想的な形状に整形でき、かくして人工臼蓋を患者の理想的な設置位置に一段と容易に設置できる。また一般的なパーソナルコンピュータを用いるようにしたことにより、高価な専用特殊装置が不要になる分だけ設備コストを低減できる。
【００７７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載した事項の範囲内で種々の変形実施をすることができ、例えば撮像手段として他の種々のＣＣＤカメラを用いるようにしたり、医療用掘削手段として医療用リーマを用いるようにしても良い。
【００７８】
また、上述した実施の形態においては、関節鏡３及び医療用ドリルを同じ保持部材31,51を介して保持するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、関節鏡３及び医療用ドリルを異なる専用の保持部材を介してそれぞれ保持するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】人工股関節置換術支援システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】第１の筒部と、第１の脚部、第２の脚部及び第３の脚部と、第１の位置決め部との構成を示す斜視図である。
【図３】第１の位置決め部及び第２の位置決め部の全体構成を示す斜視図である。
【図４】第２の筒部の全体構成を示す斜視図である。
【図５】パーソナルコンピュータの回路構成を示すブロック図である。
【図６】人工股関節置換術支援用治具を患者の臼蓋に取り付けた様子を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  人工股関節置換術支援システム
３  関節鏡
４  人工股関節置換術支援用治具
５  パーソナルコンピュータ（人工股関節置換術支援装置）
12  治具本体
13  第１の脚部（脚部）
14  第２の脚部（脚部）
15  第３の脚部（脚部）
20  第１の位置決め部
40  第２の位置決め部
31,51  保持部材（撮像用保持部及び掘削用保持部）
70  制御部（臼蓋３次元実画像データ作成手段）
74  治具座標算出部（算出手段）
77  術後臼蓋イメージデータベース（記憶手段）
72  関節鏡インターフェース（画像取得手段）
【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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