(57)【要約】  外科用器具（２５）、特に外科用切断器具又は外科用穿孔器具であって、外科用器具（２５）は、駆動ユニットと、駆動ユニットと係合可能な切断工具又はドリルビット（５）と、切断工具又はドリルビット（５）によってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］を、時間に関して、かつ基準位置に対して、切断又はドリル経路に沿って測定するように構成されている測定装置（１）と、処理ｕｎと、デジタルデータ記憶装置と、を備え、デジタルデータ記憶装置には、遷移の範囲内の時間窓（１１）内の基準グラフＧＲｅｆを指定し、遷移（２１’）の基準点を画定する少なくとも１つのデータセットを含む基準データが記憶されており、時間窓（１１）は、遷移（２１’）の基準点の前の第１の期間と、遷移（２１’）の基準点の後の第２の期間とを含み、処理ユニット（１４）は、記録されたグラフＧを少なくとも１つの基準グラフＧＲｅｆと比較し、記録されたグラフＧ内の遷移（２１）の１つのライオン（1 lion）を見つけるように好適にプログラムされている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用器具（２５）、特に外科用切断器具又は外科用穿孔器具であって、
駆動ユニットと、
前記駆動ユニットと係合可能な切断工具又はドリルビット（５）と、
前記外科用器具（２５）に取り付けられた、又は前記外科用器具（２５）と一体の測定装置（１）であって、前記切断工具又は前記ドリルビット（５）によってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］を、時間に関して、かつ基準位置に対して、切断又はドリル経路に沿って測定するように構成されている、測定装置（１）と、
前記測定装置（１）に電子的に直接又は無線で接続され、前記切断工具又は前記ドリルビット（５）によってカバーされた前記距離［ｘ（ｔ）］のグラフＧを、切断又はドリル加工中に、前記基準位置に対して、かつ時間に関して記録するように好適にプログラムされた処理ユニット（１４）と、
デジタルデータ記憶装置と、を備え、
前記デジタルデータ記憶装置には、時間に関する、かつ切断又はドリル加工中の、第１の密度を有する第１の媒体から異なる第２の密度を有する第２の媒体への前記切断工具又は前記ドリルビット（５）の遷移の範囲の時間窓（１１）内の、切断工具又はドリルビット（５）によってカバーされた前記距離［ｘ（ｔ）］の基準グラフＧＲｅｆを指定する少なくとも１つのデータセットを含む基準データが記憶されており、前記少なくとも１つの基準グラフＧＲｅｆが、第１の媒体から第２の媒体への前記切断工具又は前記ドリルビット（５）の遷移（２１’）の基準点を画定し、前記時間窓（１１）は、遷移（２１’）の前記基準点の前の第１の期間と、遷移（２１’）の前記基準点の後の第２の期間と、を含み、
前記処理ユニット（１４）は、類似性尺度により、記録されたグラフＧを前記少なくとも１つの基準グラフＧＲｅｆと比較し、前記記録されたグラフＧ又は前記記録されたグラフＧの少なくとも１つの部分と前記少なくとも１つの基準グラフＧＲｅｆとの間の一致を定量化して、前記記録されたグラフＧ内の遷移（２１）の位置を見出すように好適にプログラムされていることを特徴とする、外科用器具（２５）。
【請求項２】
前記デジタルデータ記憶装置が、前記類似性尺度のための既定の閾値を更に記憶し、前記処理ユニット（１４）は、イベントをトリガし、類似性のための前記閾値に達した場合に遷移（２１）の前記位置ｘを報告するようにプログラムされている、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項３】
前記デジタルデータ記憶装置が、前記基準グラフＧＲｅｆの前記窓（１１）と少なくとも同じ大きさの前記距離［ｘ（ｔ）］の現在の前記グラフＧの実際の時間窓を保持するためのバッファとして構成されている、請求項２に記載の外科用器具。
【請求項４】
様々な穿孔又は切断特性を表す複数の基準グラフＧＲｅｆが前記デジタルデータ記憶装置に記憶されており、前記処理ユニット（１４）は、全ての記憶された基準グラフＧＲｅｆについての類似性尺度によって、前記記録されたグラフＧ又は前記記録されたグラフＧの前記少なくとも１つの部分と前記基準グラフＧＲｅｆとの間の前記一致を定量化し、グラフＧと全ての基準グラフＧＲｅｆとの間の全体的な最良の適合を見つけて、前記記録されたグラフＧにおける遷移（２１）の位置ｘを特定する工程を繰り返すように好適にプログラムされている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項５】
各基準グラフＧＲｅｆが、遷移（２１’）の前記基準点の後の前記第２の期間内の時間に関して続く、切断工具又はドリルビット（５）によってカバーされた前記距離［ｘ（ｔ）］の少なくとも１０の値、好ましくは少なくとも２０の値によって指定される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項６】
各基準グラフＧＲｅｆが、遷移（２１’）の前記基準点の前の前記第１の期間内の時間に関して続く、切断工具又はドリルビット（５）によってカバーされた前記距離［ｘ（ｔ）］の少なくとも３０の値、好ましくは少なくとも４０の値によって指定される、請求項５に記載の外科用器具。
【請求項７】
各基準グラフＧＲｅｆ内で、遷移（２１’）の前記基準点の後の前記第２の期間は、少なくとも０．１秒、好ましくは少なくとも０．３秒に達する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項８】
各基準グラフＧＲｅｆ内で、遷移（２１’）の前記基準点の前の前記第１の期間は、少なくとも０．３秒、好ましくは少なくとも０．４秒に達する、請求項７に記載の外科用器具。
【請求項９】
前記基準データが、遷移（２１’）の前記基準点に到達する前の前記第１の期間内に、前記切断工具又は前記ドリルビット（５）によってカバーされた単調に増加する距離［ｘ（ｔ）］を有する基準グラフＧＲｅｆを指定する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項１０】
前記外科用器具（２５）が、外科用切断装置又は外科用穿孔装置を更に含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項１１】
前記外科用穿孔装置が外科用動力ドリル（２）であり、前記駆動ユニットは、モータと、前記モータによって駆動可能であり、かつ、前記基準点がインプラント（２６）又は骨の表面によって画定可能であるように長手方向軸（７）を有するスピンドル（１３）と、を含む、請求項１０に記載の外科用器具。
【請求項１２】
前記処理ユニット（１４）が、モニタ付きのコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、スマートウォッチ、又はスマートグラスのうちの１つである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項１３】
前記処理ユニット（１）が、無線通信装置、好ましくはブルートゥースモジュールを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項１４】
前記外科用器具がハウジング（１２）を更に備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項１５】
前記測定装置（１）は、取り付け手段、好ましくは前記外科用動力ドリル（２）の前記ハウジング（１２）に取り外し可能に固定可能であるアダプタ（１５）を備える、請求項１４に記載の外科用器具。
【請求項１６】
前記測定装置（１）が、前記測定装置（１）を前記ハウジング（１２）に取り外し可能に固定するためのクランプを備える、請求項１４又は１５に記載の外科用器具。
【請求項１７】
前記アダプタ（１５）は、前記ハウジング（１２）に取り付け可能なフレーム構造体として構成され、好ましくは、プレス嵌めによって又はクランプカラーを介して前記ハウジング（１２）に固定される環状フレーム構造体として構成されている、請求項１５又は１６に記載の外科用器具。
【請求項１８】
前記測定装置（１）が前記ハウジング（１２）と一体である、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項１９】
前記記録されたグラフＧ内の遷移（２１）の前記位置ｘを見出すために、前記基準グラフＧＲｅｆに最良に適合する前記グラフＧの前記部分を選択するために適用される前記類似性尺度が、パターン認識アプローチ、好ましくは形状コンテキスト記述子である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項２０】
前記基準データが、切断又はドリル加工中に、第１の密度を有する第１の媒体から異なる第２の密度を有する第２の媒体への、切断工具又はドリルビット（５）の遷移の範囲で、複数の予測的に記録されたグラフＧの統計的表現を指定する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項２１】
前記基準データが、前記切断装置又は前記穿孔装置の使用中に連続的に補正される、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項２２】
前記基準データの前記補正が、機械学習アルゴリズムによって、好ましくはニューラルネットワークの使用を伴うことによって、実行される、請求項２１に記載の外科用器具。
【請求項２３】
前記測定装置（１）が非接触変位センサを備える、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項２４】
前記非接触変位センサが三角測量距離センサであり、光トランスミッタ及び対応するレシーバを備える、請求項２３に記載の外科用器具。
【請求項２５】
前記非接触変位センサがＬＥＤ光トランスミッタを備える、請求項２３又は２４に記載の外科用器具。
【請求項２６】
前記測定装置（１）が、レーザーモジュール（１８）と、１つ以上の電子光センサ（１９）、好ましくは変位評価のためにレーザー三角測量を行うための電荷結合装置（ＣＣＤ）と、を備えるレーザー装置を含む、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項２７】
前記非接触変位センサが、レーダー、好ましくはミリ波レーダーセンサに基づく、請求項２６に記載の外科用器具。
【請求項２８】
前記非接触変位センサが超音波距離センサである、請求項２６に記載の外科用器具。
【請求項２９】
前記非接触変位センサが、ドリルビット（５）に沿って摺動可能であり、インプラント（２６）、骨、又は器具に当接するように構成された反射器（２０）を備える、請求項２３〜２８のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項３０】
前記処理ユニット（１４）が、ディスプレイ（３０）又はラウドスピーカを更に備える、請求項１〜２９のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項３１】
前記測定装置（１）が、前記処理ユニット（１４）を封入するためのケーシング（１６）を備える、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項３２】
前記処理ユニット（１４）を封入する前記ケーシング（１６）が滅菌可能である、請求項３１に記載の外科用器具。
【請求項３３】
前記測定装置（１）が、
前記ハウジング（１２）に対して固定位置にある第１の部材（３）と、
前記第１の部材（３）に対して前記スピンドル（１３）の前記長手方向軸（７）の方向に本質的に変位可能であり、骨又はインプラント（２６）の表面に当接するのに好適な前端部（１０）を含む、長手方向の第２の部材（４）と、を備える、請求項１４〜３２のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項３４】
前記変位可能な第２の部材（４）が、前記長手方向軸（７）の方向に前記第２の部材（４）の前記前端部（１０）まで延びるドリルスリーブ（２３）を備える、請求項３３に記載の外科用器具。
【請求項３５】
前記測定装置（１）の前記第１の部材（３）及び好ましくは前記処理ユニット（１４）は、前記外科用動力ドリル（２）の前記ハウジング（１２）に配置された中空空間（３２）に挿入可能である、請求項３３又は３４に記載の外科用器具。
【請求項３６】
前記第１の部材（３）及び好ましくは前記処理ユニット（１４）は、前記外科用動力ドリル（２）を駆動するための電源（２２）及び／又はモータを更に備える電子モジュール（３１）の一部であり、前記電源（２２）は、前記第１の部材（３）及び好ましくは前記処理ユニット（１４）及び前記モータに電気エネルギーを供給するように構成されている、請求項３３〜３５のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項３７】
前記中空空間（３２）が、前記ハウジング（１２）のハンドル（３３）内に配置され、前記電子モジュール（３１）を受け入れるように構成されている、請求項７〜３６のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項３８】
前記ハウジング（１２）が、前記ディスプレイ（３０）を覆うための滅菌可能な窓（４５）を含む上部（３５）を備える、請求項３０〜３７のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項３９】
前記上部（３５）は、前記ハウジング（１２）と一体であり、前記ディスプレイ（３０）のためのケーシングを形成する、請求項３８に記載の外科用器具。
【請求項４０】
前記ハウジング（１２）が、少なくとも１つの滅菌窓（４２、４３）を備え、前記非接触変位センサによって放出された信号及び前記非接触変位センサによって受信可能な反射信号のための窓を提供する、請求項２６〜３９のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項４１】
前記滅菌窓（４２、４３）は、陥凹窓として構成されている、請求項４０に記載の外科用器具。
【請求項４２】
前記ケーシング（１６）は、アダプタ（１５）によって前記ハウジング（１２）に取り付け可能であり、前記電子モジュール（３１）を受け入れるように構成された空洞（３８）を備える、請求項３１〜４１のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項４３】
前記ケーシング（１６）は、前記ケーシング（１６）の後端部に配置され、前記ディスプレイ（３０）を覆うための滅菌可能な後部窓（４５）を含む蓋（５１）を備える、請求項３１〜４２のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項４４】
前記ケーシング（１６）が、前記非接触変位センサによって放出された信号及び前記非接触変位センサによって受信可能な反射信号のための窓を提供する、少なくとも１つの滅菌前方窓（４７）を備える、請求項３１〜４３のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項４５】
前記変位可能な第２の部材（４）が、可変直径を有する円筒形構造体に取り付けるためのクランプ部分（５６）を備える、請求項３３〜４４のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項４６】
前記変位可能な第２の部材（４）の前記クランプ部分（５６）は、ドリルビット（５）に摩擦嵌めを提供するように構成されている、請求項４５に記載の外科用器具。
【請求項４７】
前記測定装置（１）は、前記ハウジング（１２）に対して、前記非接触変位センサによって放射されたビームが前記スピンドル（１３）の前記長手方向軸（７）に対してオフセット角度で配向されるように位置決めされている、請求項２３〜４６のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項４８】
前記測定装置（１）の前記第１の部材（３）が、前記スピンドル（１３）の前記長手方向軸（７）に対して中心から外れて位置決めされている、請求項３３〜４７のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項４９】
前記測定装置（１）が、少なくとも１つの加速度計を備える、請求項１〜４８のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項５０】
前記測定装置（１）が、ジャイロスコープ及び／又は磁力計を更に備える、請求項１〜４９のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項５１】
前記外科用器具が、較正装置（２７）を更に備える、請求項１〜５０のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項５２】
前記処理ユニット（１４）は、リアルタイムで計算するようにプログラムされている、請求項１〜５１のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項５３】
前記処理ユニット（１４）は、好ましくは安全マージン、ねじ頭長さ、先端部分の長さ及びねじの長さの増分を含む、骨ねじ長さに関連するデータを記憶するためのデータメモリを備える、請求項１〜５２のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項５４】
前記処理ユニット（１４）は、前記外科用動力ドリル（２）の前記スピンドル（１３）の回転速度を制御するように、又は遷移（２１）の前記点が検出されたときに前記スピンドル（１３）を停止させるように、好適にプログラムされている、請求項１〜５３のいずれか一項に記載の外科用器具。
【請求項５５】
請求項１１〜５４のいずれか一項に記載の外科用動力ドリル（２）を使用した穿孔特性からの骨ねじ長さ推定のための方法であって、
Ａ）前記外科用動力ドリル（２）を前記スピンドル（１３）の前記長手方向軸（７）と同軸方向に前進させて、骨に穴を開け、穿孔方向における骨又はインプラント（２６）の表面に対する前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）の前記位置（ｘ）を時間に関して記録する工程と、
Ｂ）前記記録されたグラフＧ内の第１の媒体から第２の媒体への前記ドリルビット（５）の遷移（２１）の位置を見つけるために、前記記憶された基準データを使用して、前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）が骨の皮質を出るときに、骨又はインプラント（２６）の表面に対して前記ドリルビット（５）によってカバーされた前記距離［ｘ（ｔ）］を決定する工程と、
Ｃ）所定の安全マージンを考慮して、工程Ｂ）で決定された前記ドリルビット（５）によってカバーされた前記距離［ｘ（ｔ）］に対応する長さを有する骨ねじを選択する工程と、を含む、方法。
【請求項５６】
工程Ａ）の前に、
前記変位可能な第２の部材（４）の前記前端部（１０）及び前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）が骨又は物体の表面に当接するように、前記外科用動力ドリル（２）を骨に対して位置決めする工程と、
必要に応じて、前記データ記憶装置に記憶されたオフセット値を前記相対位置に追加する工程と、
前記相対位置を、穿孔方向における骨の表面に対する前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）の前記位置（ｘ）の測定のために、開始点（ｘ＝０）として時間に関して記憶する工程と、が実行される、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
工程Ａ）の前に、
前記変位可能な第２の部材（４）の前記前端部（１０）が、治療される骨を覆う前記軟組織に挿入されたドリルスリーブ（２３）に当接するように、前記外科用動力ドリル（２）を骨に対して位置決めする工程と、
前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）が骨の表面に当接するように、前記外科用動力ドリル（２）の係合手段に固定された前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）を前記変位可能な第２の部材（４）に対して調節する工程と、
必要に応じて、前記データ記憶装置に記憶されたオフセット値を前記相対位置に追加する工程と、
前記相対位置を、穿孔方向における骨又はインプラント（２６）の表面に対する前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）の前記位置（ｘ）の測定のために、開始点（ｘ＝０）として時間に関して記憶する工程と、が実行される、請求項５５に記載の方法。
【請求項５８】
工程Ａ）の前に、
較正装置（２７）を使用することによって、前記第２の部材（４）の前端部（１０）が前記較正装置（２７）の表面（２９）に接触し、前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）が、前記較正装置（２７）の前記表面（２９）から突出する停止部（２８）に当接するように、前記係合手段に固定された前記ドリルビット（５）を前記変位可能な第２の部材（４）に対して位置決めする工程と、
前記相対位置を、穿孔方向における骨又はインプラント（２６）の表面に対する前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）の前記位置（ｘ）の測定のために、開始点（ｘ＝０）として時間に関して記憶する工程と、
前記変位可能な第２の部材（４）の前記前端部（１０）が前記インプラント（２６）の表面に当接するように、前記外科用動力ドリル（２）をインプラント（２６）に対して位置決めする工程と、が実行される、請求項５５に記載の方法。
【請求項５９】
前記外科用器具の前記切断工具又は前記ドリルビット（５）によって貫通された前記第１の媒体が皮質骨又は骨梁骨である、請求項１〜５８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６０】
骨ねじ長さ推定のための、請求項１１〜５４のいずれか一項に記載の外科用動力ドリル（２）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項１のプリアンブルによる外科用器具、及び請求項５５のプリアンブルによる穿孔特性からの骨ねじ長さ推定のための方法に関する。
【０００２】
臨床観察から、整形外科手術及び外傷手術における１つの問題は、ねじを骨片に挿入する前に、必要なねじ長さ（例えば、二皮質ねじ配置）を決定することである。現在の機械的な深さゲージは、むしろ不正確で信頼性がなく、取り扱いが困難であり、結果として：
・手術時間が長引く、
・過度に長いねじの挿入により、軟組織の刺激、痛み、及び再操作がもたらされる、
・過度に短いねじの挿入により、骨形成不全、再操作がもたらされる、
・ねじを交換する必要が生じ、ねじが無駄になり、ハードウェアコストが増加する。
【背景技術】
【０００３】
外科用工具の前縁部が第１の媒体から第２の媒体へと通過するときを判定するための統合測定システムを含む外科用動力ドリルは、米国特許出願公開第２０１６／０３６７５６号（ＭＣＧＩＮＧＬＥＹら）から既知である。この既知の動力ドリルは、工具の前縁部の基準点に対する変位を表す変位信号を出力する変位センサと、変位信号に基づいて速度信号及び加速度信号を生成するための変位センサと動作可能に通信する計算モジュールと、変位信号、速度信号、及び加速度信号のみに基づいて、工具前縁部の第１の媒体から第２の媒体への通過の発生を判定するように構成された計算モジュールと動作可能に通信する処理モジュールと、を備えている。この既知の外科用動力ドリルの欠点は、第１の媒体から第２の媒体への工具の前縁部の遷移を判定するために使用される基準データが、工具の第１の媒体から第２の媒体への遷移の時点のみの、工具の変位、速度、及び加速度に関する瞬間の閾値のみを含むことである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、変位特性のみを使用して堅牢性の著しく高い数値的手順を含む切断又は穿孔加工中に、第１の密度を有する第１の媒体から異なる第２の密度を有する第２の媒体への切断工具又はドリルビットの遷移を判定する手段を備える外科用切断装置又は外科用穿孔装置を提供することである。
【０００５】
本発明は、請求項１に記載の特徴を含む外科用器具と、請求項５５に記載の特徴を含む穿孔特性からの骨ねじ長さ推定のための方法を用いて、問題を解決する。
【０００６】
外科用器具の利点は、本質的に、以下に見ることができる。
・切断工具又はドリルビットの遷移の判定は、切断工具又はドリルビットによってカバーされた距離の複数の基準グラフに基づくものであり、各基準グラフは、遷移の基準点の前の第１の期間と遷移の基準点の後の第２の期間とを含む時間窓内に延びて、外科用穿孔装置の場合、ドリルビットが骨の皮質を出る点の検出の有意性を改善することができる。
・処理ユニットは、ドリルビットの切削先端部が骨の近位皮質を出る位置、遠位皮質を出る位置それぞれで生じる、第１の媒体から第２の媒体へのドリルビットの遷移の位置に関する２つの値を報告することができる。次いで、外科医は、ユニコーティカル（unicortical）骨ねじ、又はバイコーティカル（bicortical）骨ねじのいずれが適用されるかを決定することができる。
・唯一の位置センサを使用することにより、測定ユニットは単純な構成を有し、したがって、標準的な外科用切断装置又は外科用穿孔装置に一時的に取り付けられ得る別個のユニットとして構成され得る。
【０００７】
本発明の更なる有利な実施形態は、以下のように解説することができる。
【０００８】
特別な実施形態では、デジタルデータ記憶装置は、類似性尺度のための既定の閾値を更に記憶し、処理ユニットは遷移イベントをトリガし、類似性のための閾値に達した場合に遷移の位置ｘを報告するようにプログラムされている。
【０００９】
更なる実施形態では、デジタルデータ記憶装置は、基準グラフＧＲｅｆの窓と少なくとも同じ大きさの距離［ｘ（ｔ）］の現在のグラフＧの実際の時間窓を保持するためのバッファとして構成されている。
【００１０】
更なる実施形態では、様々な穿孔又は切断特性を表す複数の基準グラフＧＲｅｆがデジタルデータ記憶装置に記憶されており、処理ユニットは、全ての記憶された基準グラフＧＲｅｆについての類似性尺度によって、記録されたグラフＧ又は記録されたグラフＧの少なくとも１つの部分と基準グラフＧＲｅｆとの間の一致を定量化し、グラフＧと全ての基準グラフＧＲｅｆとの間の全体的な最良の適合を見つけて、記録されたグラフＧにおける遷移の位置ｘを特定する工程を繰り返すように好適にプログラムされている。
【００１１】
別の実施形態では、各基準グラフＧＲｅｆは、遷移の基準点の後の第２の期間内の時間に関して続く、切断工具又はドリルビットによってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］の少なくとも１０の値、好ましくは少なくとも２０の値によって指定される。
【００１２】
再び別の実施形態では、各基準グラフＧＲｅｆは、遷移の基準点の前の第１の期間内の時間に関して続く、切断工具又はドリルビットによってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］の少なくとも３０の値、好ましくは少なくとも４０の値によって指定される。
【００１３】
遷移の基準点の前後の切断工具又はドリルビットによってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］の複数の値を使用することによって、アルゴリズムの堅牢性が改善されるという利点が得られる。これは、切断工具又はドリルビットの遷移の検出は、遷移点における特徴のみに限定されるものではなく、遷移点前後の切断工具又はドリルビットの動きを特徴付けることによって実行されるためである。これにより、間違った正イベントをフィルタリングし、排除することができる。
【００１４】
更なる実施形態では、各基準グラフＧＲｅｆ内で、遷移の基準点の後の第２の期間は、少なくとも０．１秒、好ましくは少なくとも０．３秒に達する。
【００１５】
更なる実施形態では、各基準グラフＧＲｅｆ内で、遷移の基準点の前の第１の期間は、少なくとも０．３秒、好ましくは少なくとも０．４秒に達する。
【００１６】
更なる実施形態では、基準データは、遷移の基準点に到達する前の第１の期間に、切断工具又はドリルビットによってカバーされた単調に増加する距離［ｘ（ｔ）］を有する基準グラフＧＲｅｆを指定する。ドリルビットが骨から出て、出てからはっきりと静止した時点で、ユーザが意図しない更なる運動を実行し、ドリルビットを更に前進させる。従来技術から既知の装置のうちの１つを使用して、遷移についての全ての基準が満たされ、その結果、遷移の点の間違った値が検出されて著しく長すぎる骨ねじが選択され、骨内に位置決めされる。切断工具又はドリルビットの一定の前進速度ｖ＞０の要件により、そのようなイベントは、フィルタリングされ、排除され得る。
【００１７】
再び更なる実施形態では、外科用器具は、外科用切断装置又は外科用穿孔装置を更に備える。
【００１８】
別の実施形態において、外科用穿孔装置は外科用動力ドリルであり、駆動ユニットは、モータと、モータによって駆動可能であり、かつ、基準点がインプラント又は骨の表面によって画定可能であるように長手方向軸を有するスピンドルと、を含む。処理ユニットによって実行されるプログラムは、穿孔特性のみに基づいて骨ねじ長さの推定を可能にする。
【００１９】
別の実施形態では、処理ユニットは、モニタ付きのコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、スマートウォッチ、又はスマートグラスのうちの１つである。
【００２０】
別の実施形態では、処理ユニットは、無線通信装置、好ましくはブルートゥースモジュールを含む。導出された情報、すなわち、時間に関するドリルビットの切削先端部の測定位置ｘ、並びに計算された遷移の点は、モニタ付きのコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、スマートウォッチ、又はスマートグラスなどの外部装置に無線で送信されてもよい。
【００２１】
更に別の実施形態では、外科用器具はハウジングを更に備える。
【００２２】
更なる実施形態では、測定装置は、取り付け手段、好ましくは外科用動力ドリルのハウジングに取り外し可能に固定可能であるアダプタを備える。この構成は、測定装置が、標準的な外科用動力ドリルに一時的に取り付けられ得る別個のユニットとして構成され得るという利点を可能にする。
【００２３】
更なる実施形態では、測定装置は、測定装置をハウジングに取り外し可能に固定するためのクランプを備える。
【００２４】
更なる実施形態では、アダプタは、ハウジングに取り付け可能なフレーム構造体として構成され、好ましくは、プレス嵌めによって又はクランプカラーを介してハウジングに固定される環状フレーム構造体として構成されている。
【００２５】
再び更なる実施形態では、測定装置はハウジングと一体である。
【００２６】
別の実施形態では、記録されたグラフＧの遷移の位置ｘを見出すために、基準グラフＧＲｅｆに最良に適合するグラフＧの部分を選択するために適用される類似性尺度は、パターン認識アプローチ、好ましくは形状コンテキスト記述子である。
【００２７】
別の実施形態では、基準データは、切断又はドリル加工中に、第１の密度を有する第１の媒体から異なる第２の密度を有する第２の媒体への、切断工具又はドリルビットの遷移の範囲で、複数の予測的に記録されたグラフＧの統計的表現を指定する。
【００２８】
更なる実施形態において、基準データは、切断装置又は穿孔装置の使用中に連続的に補正される。
【００２９】
更なる実施形態では、基準データの補正は、機械学習アルゴリズムによって、好ましくはニューラルネットワークの使用を伴うことによって、実行される。
【００３０】
別の実施形態では、測定装置は、非接触変位センサを備える。
【００３１】
好ましくは、非接触変位センサは三角測量距離センサであり、光トランスミッタ及び対応するレシーバを備える。
【００３２】
別の実施形態では、非接触変位センサはＬＥＤ光トランスミッタを備える。
【００３３】
更なる実施形態では、測定装置は、レーザーモジュールと、１つ以上の電子光センサ、好ましくは変位評価のためにレーザー三角測量を行うための電荷結合装置（ＣＣＤ）と、を備えるレーザー装置を含む。三角測量による変位評価のためのレーザー装置の使用による測定装置の構成は、変位可能部材とセンサとの間に機械的アームを有さない測定装置の単純な構成を可能にする。これにより、外科医の作業野は占有されず、視界も遮られない。非接触距離測定は、患者の汚染リスクを低減し、機械的接触測定とは対照的に、ドリル加工に影響を与えない。更に、様々な異なる長さのドリルビット及びドリルスリーブを使用することができるように、既知の装置の６．４ｃｍと比較して、例えば、１５ｃｍ〜３０ｃｍの著しく大きい測定範囲が達成される。
【００３４】
再び更なる実施形態では、非接触変位センサは、レーダー、好ましくはミリ波レーダーセンサに基づく。
【００３５】
別の実施形態では、非接触変位センサは、超音波距離センサである。
【００３６】
更なる実施形態では、非接触変位センサは、ドリルビットに沿って摺動可能であり、インプラント、骨、又は器具に当接するように構成された反射器を備える。
【００３７】
更なる実施形態では、処理ユニットは、ディスプレイ又はラウドスピーカを更に備える。導出された情報は、ドリル加工機にローカルに取り付けられたディスプレイ上に又はスピーカに提供されてもよく、主出力パラメータは、ドリルビットの切削先端部の現在位置ｘであり、これは、長手方向軸の方向及びインプラント、器具、又は骨の表面に対して、ハウジングによってカバーされた測定された距離ｘと一致する。前方に移動するドリルビットの現在の速度、及びドリルビットの第１の媒体から第２の媒体への遷移時におけるドリルビットの切削先端部の位置から適切なインプラントの長さが導き出され得る。
【００３８】
別の実施形態では、測定装置は、処理ユニットを封入するケーシングを備える。
【００３９】
好ましくは、処理ユニットを封入するケーシングは滅菌可能である。
【００４０】
別の実施形態では、測定装置は、ハウジングに対して固定位置にある第１の部材と、第１の部材に対してスピンドルの長手方向軸の方向に本質的に変位可能であり、骨又はインプラントの表面に当接するのに好適な前端部を含む長手方向の第２の部材と、を備える。
【００４１】
更に別の実施形態では、変位可能な第２の部材は、長手方向軸の方向に第２の部材の前端部まで延びるドリルスリーブを備える。
【００４２】
更なる実施形態では、測定装置の第１の部材及び好ましくは処理ユニットは、外科用動力ドリルのハウジングに配置された中空空間に挿入可能である。
【００４３】
再び更なる実施形態では、第１の部材及び好ましくは処理ユニットは、外科用動力ドリルを駆動するための電源及び／又はモータを更に備える電子モジュールの一部であり、電源は、第１の部材及び好ましくは処理ユニット及びモータに電気エネルギーを供給するように構成されている。
【００４４】
別の実施形態では、中空空間は、ハウジングのハンドル内に配置され、電子モジュールを受け入れるように構成されている。
【００４５】
別の実施形態では、ハウジングは、ディスプレイを覆うための滅菌可能な窓を含む上部を備える。
【００４６】
好ましくは、上部はハウジングと一体であり、ディスプレイのためのケーシングを形成する。
【００４７】
更なる実施形態では、ハウジングは、少なくとも１つの滅菌窓を備え、非接触変位センサによって放出された信号及び非接触変位センサによって受信可能な反射信号のための窓を提供する。
【００４８】
更なる実施形態では、滅菌窓は、陥凹窓として構成されている。重要な透明表面は滅菌中の機械的衝撃及び引っ掻きに対して保護され、光ビーム入口及び出口の漏洩を回避するよう扱われる。
【００４９】
再び更なる実施形態では、ケーシングは、アダプタによってハウジングに取り付け可能であり、電子モジュールを受け入れるように構成された空洞を備える。
【００５０】
別の実施形態では、ケーシングは、ケーシングの後端部に配置され、ディスプレイを覆うための滅菌可能な後部窓を含む蓋を備える。
【００５１】
別の実施形態では、ケーシングは、非接触変位センサによって放出された信号及び非接触変位センサによって受信可能な反射信号のための窓を提供する、少なくとも１つの滅菌前方窓を備える。
【００５２】
別の実施形態では、変位可能な第２の部材は、可変直径を有する円筒形構造体に取り付けるためのクランプ部分を備える。
【００５３】
別の実施形態では、変位可能な第２の部材のクランプ部分は、ドリルビットに摩擦嵌めを提供するように構成されている。これにより、反射器がドリルビットに沿って摺動することができるが、重力又は小さな衝撃に起因して移動しないという利点が達成され得る。このようにして、器具又はインプラントの形状を正確に適合させる必要なく、反射器が器具又はインプラントの表面に押し付けられる。
【００５４】
更なる実施形態では、測定装置は、ハウジングに対して、非接触変位センサによって放射されたビームがスピンドルの長手方向軸に対してオフセット角度で配向されるように位置決めされている。この構成により、変位可能な第２の部材の直径を減少させることができるという利点が可能となる。
【００５５】
更なる実施形態では、測定装置の第１の部材は、スピンドルの長手方向軸に対して中心から外れて位置決めされている。これにより、（放射され反射された）レーザービームが、ドリルビットによって妨害されないという利点が達成され得る。操作者の視界は妨害されにくい。
【００５６】
更なる実施形態では、測定装置は、少なくとも１つの加速度計を備える。これにより、装置は、ボタンではなくジェスチャによって操作され得る。実施例：下向きの垂直（限度内）に向けられた場合にのみ、タール分注（taring）が可能である。ドリルを上向きの垂直に向けることによって、タール分注モードに切り替え戻す。安全なエネルギーへの装置の動きによるスリープモード及び起動。
【００５７】
別の実施形態では、測定装置は、ジャイロスコープ及び／又は磁力計を更に含む。この構成により、ドリルの絶対配向を追跡して穿孔方向を制御することができるという利点が可能となる。
【００５８】
他の実施形態では、外科用器具は、較正装置を更に備える。
【００５９】
更なる実施形態では、処理ユニットは、リアルタイムで計算するようにプログラムされている。
【００６０】
更なる実施形態では、処理ユニットは、好ましくは安全マージン、ねじ頭部長さ、先端部分の長さ及びねじの長さの増分を含む、骨ねじ長さに関連するデータを記憶するためのデータメモリを備える。
【００６１】
更なる実施形態では、処理ユニットは、外科用動力ドリルのスピンドルの回転速度を制御するように、又は遷移の点が検出されたときにスピンドルを停止させるように、好適にプログラムされる。
【００６２】
本発明の更なる態様において、本発明による外科用動力ドリルを使用した穿孔特性からの骨ねじ長さ推定のための方法は、Ａ）外科用動力ドリルをスピンドルの長手方向軸線と同軸方向に前進させて、骨に穴を開け、穿孔方向における骨又はインプラントの表面に対するドリルビットの切削先端部の位置（ｘ）を時間に関して記録する工程と、Ｂ）記録されたグラフＧ内の第１の媒体から第２の媒体へのドリルビットの遷移の位置を見つけるために、記憶された基準データを使用して、ドリルビットの切削先端部が骨の皮質を出るときに、骨又はインプラントの表面に対しドリルビットによってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］を決定する工程と、Ｃ）所定の安全マージンを考慮して、工程Ｂ）で決定されたドリルビットによってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］に対応する長さを有する骨ねじを選択する工程と、を含む。
【００６３】
本方法の更なる実施形態では、工程Ａ）の前に、
変位可能な第２の部材の前端部及びドリルビットの切削先端部が骨又は物体の表面に当接するように、外科用動力ドリルを骨に対して位置決めする工程と、
必要に応じて、データ記憶装置に記憶されたオフセット値を相対位置に追加する工程と、
相対位置を、穿孔方向における骨の表面に対するドリルビットの切削先端部の位置（ｘ）の測定のために、開始点（ｘ＝０）として時間に関して記憶する工程と、が実行される。
【００６４】
この場合、第２の部材は、長手方向軸の方向に第２の部材の前端部まで延びるドリルスリーブを備える。
【００６５】
本方法の更なる実施形態では、工程Ａ）の前に、
変位可能な第２の部材の前端部が、治療される骨を覆う軟組織に挿入されたドリルスリーブに当接するように、外科用動力ドリルを骨に対して位置決めする工程と、
ドリルビットの切削先端部が骨の表面に当接するように、外科用動力ドリルの係合手段に固定されたドリルビットの切削先端部を変位可能な第２の部材に対して調節する工程と、
必要に応じて、データ記憶装置に記憶されたオフセット値を相対位置に追加する工程と、
相対位置を、穿孔方向における骨又はインプラントの表面に対するドリルビットの切削先端部の位置（ｘ）の測定のために、開始点（ｘ＝０）として時間に関して記憶する工程と、が実行される。
【００６６】
この場合、別個のドリルスリーブを使用することができる。
【００６７】
本方法の別の実施形態では、工程Ａ）の前に、
較正装置を使用することによって、第２の部材の前端部が較正装置の表面に接触し、ドリルビットの切削先端部が、較正装置の表面から突出する停止部に当接するように、係合手段に固定されたドリルビットを変位可能な第２の部材に対して位置決めする工程と、
相対位置を、穿孔方向における骨又はインプラントの表面に対するドリルビットの切削先端部の位置（ｘ）の測定のために、開始点（ｘ＝０）として時間に関して記憶する工程と、
変位可能な第２の部材の前端部がインプラントの表面に当接するように、外科用動力ドリルをインプラントに対して位置決めする工程と、が実行される。
【００６８】
好ましくは、外科用器具の切断工具又はドリルビットによって貫通された第１の媒体は、皮質骨又は骨梁骨である。
【００６９】
好ましくは、本発明による外科用動力ドリルは、骨ねじ長さ推定のために使用される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
具体例を挙げ、添付の図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態について以下で述べる。
【図１】本発明による装置の一実施形態の斜視図である。
【図２】基準データ及び処理ユニットによって実行される処理によって指定された基準グラフの略図である。
【図３】骨を貫通して穴を開ける場合の処理ユニットによって実行される処理の略図である。
【図４】本発明の一実施形態による装置の別の実施形態の斜視図である。
【図５】本発明による装置の更なる実施形態の斜視図である。
【図６】図５の実施形態の分解正面図である。
【図７】本発明による装置と共に使用するための較正装置の斜視図である。
【図８】本発明による装置のドリルビット及び変位可能な第２の部材の実施形態と共に、図７の較正装置の斜視図である。
【図９】ドリルビット及び本発明による装置の変位可能部材の実施形態と共に、ドリル加工の開始点における、骨上に位置決めされたインプラントの概略断面図である。
【図１０】ドリルビット及び本発明による装置の変位可能部材の実施形態と共に、ドリルビットが骨の表面に当接する点における、骨上に位置決めされたインプラントの概略断面図である。
【図１１ａ】本発明による装置の変位可能な第２の部材の異なる実施形態の斜視図である。
【図１１ｂ】本発明による装置の変位可能な第２の部材の異なる実施形態の斜視図である。
【図１１ｃ】本発明による装置の変位可能な第２の部材の異なる実施形態の斜視図である。
【図１１ｄ】本発明による装置の変位可能な第２の部材の異なる実施形態の斜視図である。
【図１１ｅ】本発明による装置の変位可能な第２の部材の異なる実施形態の斜視図である。
【図１２】本発明による装置の別の実施形態の斜視図である。
【図１３】図１２による装置の実施形態の測定装置の第１の部材の斜視図である。
【図１４】図１２による装置の実施形態の測定装置の第１の部材の別の斜視図である。
【図１５】図１２による装置の実施形態の正面からの斜視図である。
【図１６】本発明による装置の別の実施形態による測定装置の変位可能な第２の部材の斜視図である。
【図１７】ドリルスリーブ及び較正装置と共に、図１６による測定装置の変位可能な第２の部材を含むアセンブリの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
外科用器具２５の異なる実施形態の以下の説明は、限定するものではなく例示的に、外科用動力ドリル２として構成された外科用穿孔装置を対象としており、
・駆動ユニットは、モータと、モータによって駆動可能であり、ドリル経路が延びる方向に長手方向軸７を有するスピンドル１３とを含み、
・係合手段は、ドリルビット５をクランプすることを可能にするチャック６として構成され、
・基準位置は、インプラント２６又は骨の表面によって画定される。
【００７２】
測定装置１は、センサによって生成されたアナログ信号をデジタル化信号に変換するための信号調整器を備え得る。更に、処理ユニット１４は、相対位置ｘを時間に関して記録するためのタイマー又はクロックを備えてもよい。
【００７３】
定義
現在使用されている用語及び文言の以下の定義は、本明細書全体を通して使用されるときのその正確な意味を記載する。
【００７４】
骨又はインプラントの表面に対するドリルビットの切削先端部の位置ｘ：ドリル加工中、スピンドル１３の長手方向軸７の方向に、及び骨の表面又はインプラント２６の表面に対するハウジング１２によってカバーされた距離ｘは、ドリルビット５が外科用動力ドリル２のチャック６内にしっかりと固定され、以下に詳細に記載されるようにドリル加工の開始時に位置決めされるため、穿孔方向における骨又はインプラント２６の表面に対するドリルビット５の切削先端部９の位置ｘに関連する。
【００７５】
穴が開けられる物体、例えば骨に応じて、切断工具又はドリルビット５の、第１の媒体から第２の媒体への２つ以上の遷移の点２１、例えば皮質骨から海綿骨（スポンジ骨）への第１の遷移、及び皮質骨から周囲組織への第２の遷移が存在し得る。１つ以上の基準グラフＧＲｅｆに関して、遷移の基準点は参照番号２１’で示される。
【００７６】
図１は、本発明による外科用動力ドリル２の実施形態を示し、外科用動力ドリル２は、モータ及びモータに駆動されるスピンドル１３が収容されるハウジング１２と、ハウジング１２に取り外し可能に取り付けられるか又は固定された測定装置１と、測定装置１をハウジング１２に固定するアダプタ１５と、を本質的に含む。スピンドル１３は、長手方向軸７を有し、ドリルビット５をクランプするための前端部にチャック３を備える。測定装置１は、ハウジング１２に対して固定位置にある第１の部材３と、限定するものではなく例示的に、第１の部材３に対してスピンドル１３の長手方向軸７に平行又は同軸に変位可能である、長手方向の第２の部材４と、を備える。あるいは、測定装置１は、第２の部材４がスピンドル１３の長手方向軸７に対してある角度で変位可能であるように、ハウジング１２に配置することができる。このアンギュレーション（余弦誤差）によって生じる系統的誤差は、容易に補償することができる。この構成は、測定先端部をドリルビット５に近接して配置することができるように、反射器をより小さくすることができるという利点を有する。
【００７７】
変位可能な第２の部材４は、使用中、変位可能な第２の部材４の前端部１０が骨表面又はインプラント２６の表面（例えば骨プレート又はドリルスリーブ）に当接する前端部１０を有する。ドリルビット５は、チャック６内にクランプされてもよく、切削先端部９を備えている。更に、変位可能な第２の部材４は、長手方向軸７の方向に第２の部材４の前端部１０まで延びるドリルスリーブ２３を備えることができる。
【００７８】
測定装置１は、線形変位評価のためのレーザー装置を備える。このレーザー装置は、レーザー発光手段を有するレーザーモジュール１８と、ドリルビット５に沿って摺動可能である第２の部材４を形成するドリルスリーブ２３に取り付けられた反射器２０と、限定するものではなく例示的に、線形変位評価のためにレーザー三角測量を行うための電荷結合装置（ＣＣＤ）として構成されている、少なくとも１つの電子光センサ１９とを備える。
【００７９】
別の代替的な実施形態では、線形変位評価は、超音波位置センサを使用することによって実行される。
【００８０】
骨に孔を開けた後の深さ測定工程を排除するようドリル手順においてねじ長さ決定を組み込むために、測定装置１の構成は、穿孔の際に手持ち式ドリルでは避けられない属性として、ドリルビット５の切削先端部９が骨皮質を出るときに、ドリルビット５の加速ピークが発生するという事実に基づいている。つまり、外科用動力ドリル２のハウジング１２は、測定装置１の第１の部材３と共に同じ加速度に供される。
【００８１】
外科用器具２５は、処理ユニット１４及びデジタルデータ記憶装置を更に備える。処理ユニット１４は、測定装置１に電子的に直接又は無線で接続され、切断工具又はドリルビット５によってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］のグラフＧを、切断又はドリル加工中に、基準位置に対して、かつ時間に関して記録するように好適にプログラムされる。デジタルデータ記憶装置には、時間に関する、かつ切断又はドリル加工中の、第１の密度を有する第１の媒体から異なる第２の密度を有する第２の媒体への切断工具又はドリルビット５の遷移の範囲における時間窓１１内の、切断工具又はドリルビット５によってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］の基準グラフＧＲｅｆをそれぞれ指定する１つ以上のデータセットを含む、基準データが記憶されている。
【００８２】
図２に示すように、様々な穿孔又は切断特性を表す複数の基準グラフＧＲｅｆは、デジタルデータ記憶装置に記憶することができる。処理ユニット１４は、全ての記憶された基準グラフＧＲｅｆについての類似性尺度によって、記録されたグラフＧ又は記録されたグラフＧの少なくとも１つの部分と基準グラフＧＲｅｆとの間の一致を定量化し、グラフＧと全ての基準グラフＧＲｅｆとの間の全体的な最良の適合を見つけて、記録されたグラフＧにおける遷移２１の位置ｘを特定する工程を繰り返すように好適にプログラムされている。
【００８３】
１つ以上の基準グラフＧＲｅｆのそれぞれは、第１の媒体から第２の媒体への切断工具又はドリルビット５の遷移２１’の基準点を画定し、時間窓１１は、遷移２１’の基準点の前の第１の期間と、遷移２１’の基準点の後の第２の期間とを含む。処理ユニット１４は、類似性尺度により、記録されたグラフＧ又は記録されたグラフＧの少なくとも１つの部分を、少なくとも１つの基準グラフＧＲｅｆと比較し、記録されたグラフＧ又は記録されたグラフＧの少なくとも１つの部分と少なくとも１つの基準グラフＧＲｅｆとの間の一致を定量化して、記録されたグラフＧ内の遷移２１の位置を見出すように適切にプログラムされる。記録されたグラフＧの少なくとも１つの部分が比較のために使用される場合、記録されたグラフＧの少なくとも１つの部分は、少なくとも時間窓１１によって指定された時間内に延びる。処理ユニット１４は、リアルタイムで計算するようにプログラムされる。デジタルデータ記憶装置は、類似性尺度のための既定の閾値を更に記憶し、処理ユニット１４は、遷移イベントをトリガし、類似性のためのファイル閾値に達した場合に遷移２１の位置ｘを報告するようにプログラムされる。
【００８４】
骨を貫通して穴を開ける場合の処理ユニット１４によって実行される処理の模式図が、図３に示されている。処理ユニット１４は、ドリルビット９の切削先端部９が骨の近位皮質を出る位置［ｘ（ｔａ）］、遠位皮質を出る位置［ｘ（ｔｂ）］それぞれで発生する第１の媒体から第２の媒体へのドリルビット５の遷移２１の位置に関する２つの値を報告することができ、これにより、外科医は次に、ユニコーティカル骨ねじ又はバイコーティカル骨ねじのいずれが適用されるかを決定することができる。
【００８５】
デジタルデータ記憶装置は、特に、基準グラフＧＲｅｆの窓１１と少なくとも同じ大きさの距離［ｘ（ｔ）］の現在のグラフＧの実際の時間窓を保持するためのバッファとして構成される。限定するものではなく例示的に、各基準グラフＧＲｅｆは、切断工具又はドリルビット５によってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］について、遷移２１’の基準点の前の第１の期間内の時間に関して続く約３０の値と、切断工具又はドリルビット５によってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］について、遷移２１’の基準点の後の第２の期間内の時間に関して続く約１０の値によって指定される。例示的に、遷移２１’の基準点の前の第１の期間は約０．３秒になり、遷移２１’の基準点の後の第２の期間は約０．３秒になる。加えて、基準データは本質的に、遷移２１’の基準点に到達する前には、第１の期間における切断工具又はドリルビット５の正の前進速度ｖ＞０を必要とする。記録されたグラフＧにおける遷移２１の位置ｘを見出すために、基準グラフＧＲｅｆを最良に一致するグラフＧの部分を選択するために適用される類似性尺度は、例示的にはパターン認識アプローチであり得るが、形状コンテキスト記述子を制限するものではない。基準データは、切断又はドリル加工中に、第１の密度を有する第１の媒体から異なる第２の密度を有する第２の媒体への、切断工具又はドリルビット５の遷移の範囲で、複数の予測的に記録されたグラフＧの統計的表現を指定する。また、基準データは、切断装置又は穿孔装置の使用により連続的に補正され、基準データの補正は、機械学習アルゴリズムによって、好ましくはニューラルネットワークの使用を伴うことによって、実行することができる。
【００８６】
測定装置１は特に、変位可能な第２の部材４とハウジング１２に対して固定された第１の部材３との間の相対運動を測定及び記録する。ドリルビット５は、チャック６内にしっかりとクランプされるので、変位可能な第２の部材４と第１の部材３との間の相対運動は、変位可能な第２の部材４の前端部１０に対するドリルビット５の切削先端部９の相対運動と一致する。このため、計測装置１は、穿孔方向におけるドリルビット５の相対運動を、測定装置１の変位可能な第２の部材４の前端部１０が当接する骨表面又はインプラントの表面に対してリアルタイムで測定し記録する。測定装置１の変位可能な第２の部材４に対するドリルビット５の動きは、一次元の並進運動であり、変位可能な第２の部材４の前端部１０に対するドリルビット５の切削先端部９の位置ｘは、この場合は基準フレームを形成するｘ軸８に沿った切削先端部９のｘ座標によって常に与えられる。切削先端部９の位置ｘ又はｘ座標は、例えば、ドリルビット５の切削先端部９が変位可能な第２の部材４の前端部１０と面一であるときに、ドリル手順の開始時に０に設定される。
【００８７】
この目的で、ドリルビット５の切削先端部９の時間に関する位置ｘ又はｘ座標は、測定装置１の第１の部材３に一体化された処理ユニット１４によって記録される。
【００８８】
限定するものではなく例示的に、処理ユニット１４は、デジタル処理ユニットとして構成され、第１の部材３に対する第２の部材４の位置を記録するプロセッサレジスタを有するマイクロプロセッサを備える。上述したように、第１の部材３に対する第２の部材４の位置は、変位可能な第２の部材４の前端部１０に対するドリルビット５の切削先端部９の位置ｘ又はｘ座標と一致する。
【００８９】
第２の皮質からの出口までの穿孔距離、すなわち、切削先端部９が遠位皮質を出るときのドリルビット５の切削先端部９の位置ｘ又はｘ座標は、処理ユニット１４によって実行される処理に基づいて自動的に計算される。この位置ｘ又はｘ座標に基づいて、必要なねじの長さ、好ましくは安全マージンを含む長さを推定することができる。この目的で、処理ユニット１４は、好ましくは安全マージン、ねじ頭部長さ、先端部分の長さ及びねじの長さの増分を含む、骨ねじ長さに関連するデータを記憶するデータメモリを含み得る。
【００９０】
測定装置１、特に変位センサは、ハウジング１２に一体化されてもよく、又は一時的にハウジングに取り付け可能であってもよい。一時的に取り付け可能な構成では、測定装置１は、外科用動力ドリル２のハウジング１２に取り外し可能に固定可能なアダプタ１５の形態の取り付け手段を備える。このアダプタ１５は、例示的には、プレス嵌めによって又はクランプカラーを介してハウジング１２に取り付け可能な環状フレーム構造体として構成されるがこれに限定されない。あるいは、測定装置１は、測定装置１をハウジング１２に取り外し可能に固定するためのクランプを備えることができる。
【００９１】
測定装置１は、信号調整装置を有するブルートゥースモジュールとして例示的に構成された無線通信装置を備えることができる。無線通信装置を介して、データは、モニタ付きの外部コンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、スマートウォッチ、又はスマートグラスに無線で送信されて、導出された情報を計算又は指示することができる。すなわち、時間に関して、ドリルビットの切削先端部の測定された位置、時間に関して計算された速度、及び計算された遷移の点は、モニタ付きのコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、スマートウォッチ、又はスマートグラスなどの外部装置に無線で送信されてもよい。あるいは、導出されたデータは、外科用動力ドリル２にローカルに取り付けられたディスプレイ上に又はスピーカに提供されてもよい。
【００９２】
更に、測定装置１は、測定装置１用の処理ユニット１４、無線通信装置、及び電源２２を封入する滅菌可能なケーシング１６を備え、電源２２は、ケーシング１６内に配置可能な１つ以上の再充電可能又は非充電式電池を含む。
【００９３】
更に、装置２５は、図７及び図８に示されるように、較正装置２７を更に備えることができ、以下により詳細に記載される。
【００９４】
本発明による装置２５の別の実施形態は、図４に示されており、図２の装置２５は、処理ユニット１４が、外部ユニット、例えば、モニタ付きのコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、スマートウォッチ、又はスマートグラスであり、測定装置１は無線データ送信装置１７を備え、処理ユニット１４が、無線データ受信装置を含み、長手方向軸７の方向におけるインプラント２６又は骨の表面に対する、ハウジング１２によってカバーされた測定された距離ｘが、測定装置１から外部処理ユニット１４に伝達され、時間に関して記録され得ることが図１の実施形態とは異なる。外部処理ユニット１４は、図１の実施形態と同様のマイクロプロセッサを備えることができ、又は中央処理ユニットを備えてもよい。
【００９５】
発明による装置２５の更なる実施形態が図５及び図６に示されており、図５及び図６の実施形態の測定装置１は、レーザービームを放射するためのレーザーモジュール１８と、三角測量用のレシーバ、例えばフォトダイオード又は電荷結合装置（ＣＣＤ）の形態の電子光センサ１９と、を含む第１の部材３が電子モジュール３１の一部として構成されていることが、図１の実施形態とは異なる。この電子モジュール３１は、ハウジング１２のハンドル３３に形成された中空空間３２内に挿入可能であり、中空空間３２は、ハンドル３３の底部の開口部３４からハウジング１２の頂部３５まで延びている。開口部３４は、ハンドル３３の底部に取り付け可能なカバー３６によって閉じることができる。
【００９６】
第１の部材３から離れて、電子モジュール３１は、電子モジュール３１の上部３７に配置されたディスプレイ３０を備え、この上部３７は、ハウジング１２の頂部３５に構成されたそれぞれの空洞３８に適合するように成形及び寸法決めされる。更に、電子モジュール３１は、レーザーモジュール１８と、電子光センサ１９と、処理ユニット１４と、外科用電力ドリル２を駆動し、レーザーモジュール１８、光センサ１９、及び処理ユニット１４に電力供給するための電源２２とを含む下部４０を有する。例示的には、電源２２は、電池又はアキュムレータであり得る。電子モジュール３１の下部４０は、ハウジング１２のハンドル３３内の中空空間３２に適合するように成形及び寸法決めされる。レーザー窓４１は、電子モジュール３１の下部４０の前部及び上部３７の真下に配置され、レーザービーム及び電子光センサ１９をハウジング１２内のそれぞれの窓４２、４３（図６）と一致させる。
【００９７】
第１の滅菌窓４２及び第２の滅菌窓４３が、外科用動力ドリル２のハウジング１２内に配置されて、レーザーモジュール１８によって放射されたレーザービーム及び電子光センサ１９によって受光された反射ビームのための窓を提供する。第１の滅菌窓４２及び第２の滅菌窓４３は、ハウジング１２の前側に、かつ正面図で見るとスピンドル１３の長手方向軸７の下に配置されており、外科用動力ドリル２の長手方向軸７を含む中央面４４の両側に、中央面４４から、レーザービーム及び反射ビームが外科用動力ドリル２のスピンドル１３及びチャック６の側方を通過することを可能にする距離で、配置されている。
【００９８】
ハウジング１２の頂部３５は、ディスプレイ３０のケーシング１６を形成し、ケーシング１６は、限定するものではなく例示的に、外科用動力ドリル２のハウジング１２と一体であり、空洞３８を包囲する。このケーシング１６は、ディスプレイ３０を覆うための第３の滅菌窓４５を含む。更に、ケーシング１６は、外科用動力ドリル２のハンドル３３の反対側のハウジング１２に配置される。第３の滅菌窓４５は、スピンドル１３の長手方向軸７に直交する平面に対して角度をなし、ハウジング１２の後端部に向けられている。
【００９９】
限定するものではなく例示的に、測定装置１は、外科用動力ドリル２のスピンドル１３の回転速度を制御するように好適に構成されており、その結果、電力ドリル２の電気モータに供給される電力は、測定装置１によってピークが検出されたときに遮断され、それによってドリルビット５の突進を防止することができる。
【０１００】
再び、本発明による装置２５の別の実施形態が図１２〜図１５に示され、図１２〜図１５の実施形態の測定装置１は、第１の部材３が、レーザービームを放射するためのレーザーモジュール１８のほかに、三角測量用のレシーバ、例えば、フォトダイオード又は電荷結合装置（ＣＣＤ）の形態の電子光センサ１９、ディスプレイ３０を備える電子モジュール３１を含むことが図１の実施形態とは異なる。更に、電子モジュール３１は、測定装置１のための処理ユニット１４及び電源２２を備える。ディスプレイ３０は、電子モジュール３１の背面４６に配置されている。図１の実施形態と同様に、滅菌可能なケーシング１６は、外科用動力ドリル２に取り付け可能であり、電子モジュール３１を受け入れる空洞３８を備える。滅菌前方窓４７は、ケーシング１６の前面に配置されて、レーザーモジュール１８によって放射されたレーザービームと、測定装置１の第２の部材４に配置された反射器２０によって反射される反射ビームを通過させる。
【０１０１】
三角測量を行うために反射ビームを受光するレーザーモジュール１８及び電子光センサ１９は、組み立てられた第１の部材３の正面図で見たときにレーザービーム及び反射ビームがスピンドル１３の長手方向軸７の上を通過するように、電子モジュール３１内で互いに横方向に離して配置される。
【０１０２】
ケーシング１６は、測定装置１の第１の部材３をハウジング１２に固定するためのアダプタ１５を備え、アダプタ１５は、外科用動力ドリル２のハウジング１２に取り外し可能に固定可能である。このアダプタ１５は、限定するものではなく例示的に、クランプねじ４９によって、例えばスピンドル１３の固定部分に固定可能なクランプカラー４８によってハウジング１２に取り付け可能な環状フレーム構造体として構成される。
【０１０３】
クランプカラー４８は、ケーシング１６の長手方向中心面に対して横方向に中心から外れてケーシング１６に位置決めされ、レーザービーム及び反射ビームがドリルビット５の側方を通過することを可能にする。更に、アダプタ１５によって、ケーシング１６は、長手方向軸線７に対してある角度で外科用動力ドリル２に取り付けられ、それにより、レーザービームが長手方向軸線７に対してある角度で放射され、測定装置１の第２の部材４の反射器２０のサイズ低減が可能になる。
【０１０４】
ケーシング１６は滅菌可能であり、ハウジング１０の上部に配置された別個の部品として構成される。空洞３８は、ケーシング１６の背面に開口部を有し、ケーシング１６の下側に位置する軸を中心に回転可能であり、長手方向軸に直交して延びる蓋５１によって閉鎖することができる。蓋５１は、ディスプレイ３０を覆うための滅菌後部窓５２を備え、蓋５１が閉じられているとき、後部部窓５２は、スピンドル１３の長手方向軸７に直交する平面に対して傾斜し、ハウジング１２の後端部に向けられている。
【０１０５】
限定するものではなく例示的に、蓋５１が閉じているときに電源２２から測定装置１の電子部品にエネルギーが供給されるように、電子モジュール３１の電源スイッチ用のアクチュエータ５３を蓋５１の内部に配置することができる。処理ユニット１４、レーザーモジュール１８及び電子光センサ１９を動作させるために、１つ以上のボタン５４を電子モジュール３１の背面に配置することができる。滅菌後部窓５２には、蓋５１が閉位置にあるときに１つ以上のボタン５４を作動させることを可能にする、後部窓５２内に弱化領域を提供するように凹部を設けることができる。
【０１０６】
図１、図４〜図６及び図１２〜図１５の実施形態の処理ユニット１４は、マイクロプロセッサ又は中央処理ユニットを備え、マイクロプロセッサ又は中央処理ユニットは、ドリル加工中に、長手方向軸７の方向に、かつインプラント２６の表面又は骨の表面に対して、ハウジング１２によってカバーされた距離ｘを時間に関して記録するためのプロセッサレジスタを含む。
【０１０７】
現在のドリル深さのみのリアルタイムフィードバックは、外科医にとって重要な値であり得ることに留意されたい。更なる価値のある情報は、現在の穿孔速度によって送達される。これは、外科医が、骨の機械的又は熱的損傷を回避するために、外科医が自身の供給速度を制御するのに役立つか、又は骨の質を推定するために使用することができる。
【０１０８】
図１６は、ドリルスリーブ２３と一体ではなく、又はドリルスリーブ２３に取り付けられていない反射器２０の別の実施形態を示す。反射器２０は、ドリルビット５上で摺動することができるようにドリルビット５上にクランプ可能であり、反射器２０は、ドリルスリーブ２３の構成から独立している。反射器２０は、ディスク状部分５５を有し、その両側に隣接して、ドリルビット５に半径方向圧力を加えるのに好適な舌部を形成するように長手方向スロットを含む、クランプ部分５６を有する。
【０１０９】
穿孔特性からの骨ねじ長さ推定の方法は、Ａ）外科用動力ドリル２をスピンドル１３の長手方向軸と同軸方向に前進させて、骨に穴を開け、穿孔方向における骨又はインプラント２６の表面に対するドリルビット５の切削先端部９の位置（ｘ）を時間に関して記録する工程と、Ｂ）選択された基準グラフＧＲｅｆ及びドリルビット５の遷移２１’の基準位置を使用することによって、選択された基準グラフＧＲｅｆによって画定された第１の媒体から第２の媒体へと、ドリルビット５の切削先端部９が骨の皮質を出る時点を判定する工程と、Ｃ）工程Ｂ）で判定された時点で、ドリルビット５によってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］を決定する工程と、Ｄ）所定の安全マージンを考慮して、工程Ｃ）で決定されたドリルビット５によってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］に対応する長さを有する骨ねじを選択する工程と、を本質的に含む。
【０１１０】
上述したように、穿孔方向における骨又はインプラント２６の表面に対するドリルビット５の切削先端部９の位置ｘは、ドリル加工の開始時にゼロに設定される。しかしながら、ドリルビット５の切削先端部９のこのゼロ位置は、以下のファクタに依存する。
１）変位可能な第２の部材４は、図３、図４及び図１１ａ〜図１１ｅに示されるように、長手方向軸７の方向に第２の部材４の前端部１０まで延びるドリルスリーブ２３を備える。又は、
２）ドリルスリーブは、治療される骨を覆う軟組織に以前に挿入された別個の部材である。又は、
３）切削先端部９のゼロ位置は、インプラント２６（例えば骨プレート）に対して設定される。ドリルビット５がドリルスリーブ２３内で案内される場合、ドリルスリーブ２３は穿孔中に骨プレートに接触するか又は骨プレートに取り付けられ、したがって、ドリルビット５の切削先端部９が骨プレートの上面に当接することを可能にせず（図９）、骨プレートの上面に対応する高さでドリルスリーブ２３の内側に物理的停止部２８を提供する較正装置２７を使用して、測定の開始点を決定することができる（図８）。あるいは、ドリルビット５及びドリルスリーブ２３の長さが既知である場合、このデータから開始点を計算することができる。
【０１１１】
上記変形例１）の場合、方法は、工程Ａ）の前に、以下の工程、すなわち、
変位可能な第２の部材４の前端部１０及びドリルビット５の切削先端部９が骨の表面に当接するように、外科用動力ドリル２を骨に対して位置決めする工程と、
相対位置を、穿孔方向における骨の表面に対するドリルビット５の切削先端部９の位置ｘの測定のために、開始点（ｘ＝０）として時間に関して記憶する工程と、を含む。
【０１１２】
上記変形例２）の場合、方法は、工程Ａ）の前に、以下の工程、すなわち、
変位可能な第２の部材４の前端部１０が、治療される骨を覆う軟組織に挿入されたドリルスリーブ２３に当接するように、外科用動力ドリル２を骨に対して位置決めする工程と、
ドリルビット５の切削先端部９が骨の表面に当接するように、外科用動力ドリル２のチャック６に固定されたドリルビット５の切削先端部９を変位可能な第２の部材４に対して調節する工程と、
相対位置を、穿孔方向における骨の表面に対するドリルビット５の切削先端部９の位置ｘの測定のために、開始点（ｘ＝０）として時間に関して記憶する工程と、を含む。
【０１１３】
上記変形例３）の場合、方法は、工程Ａ）の前に、以下の工程（図９及び図１０を参照）、すなわち、
較正装置２７（図７及び図８）を使用することによって、第２の部材４の前端部１０が較正装置２７の表面２９に接触し、ドリルビット５の切削先端部９が較正装置２７の表面２９から突出する停止部２８に当接するように、チャック６に固定されたドリルビット５を変位可能な第２の部材４に対して位置決めする工程と、
相対位置を、穿孔方向における骨又はインプラント２６の表面に対するドリルビット５の切削先端部９の位置ｘの測定のために、開始点（ｘ＝０）として時間に関して記憶する工程と、
変位可能な第２の部材４の前端部１０がインプラント２６の表面に当接するように、外科用動力ドリル２を例えば骨プレートのようなインプラント２６に対して位置決めする工程（図９）と、を含む。
【０１１４】
図１７は、較正装置２７の更なる実施形態を示している。例えば、図７及び図８に示されている反射器２０及び較正装置２７は、単回使用のために作製することができる。他の実施形態では、図１１ａ〜図１１ｅ、図１６及び図１７に示される実施形態のうちの１つによるドリルスリーブ２３は、使い捨て部材として構成することができ、この目的で、所定の破断点を介して較正装置２７に接続することができる。
【０１１５】
本発明は、その特定の実施形態と共に記載されてきたが、多くの代替、変更及び変形形態が当業者には明白となることは明らかである。したがって、添付の請求項の範囲内にある全てのそのような代替、修正、及び変形を包含することが意図される。
【０１１６】
本発明の特定の特徴は、明確性のために別個の実施形態の文脈において記載されているが、これはまた、単一の実施形態において組み合わせて提示されてもよいことが理解されている。逆に、本発明の様々な特徴は、簡潔さのために、単一の実施形態の文脈において記載されているが、これはまた、別個に、若しくは任意の好適な部分的組み合わせで、又は本発明の任意のその他の記載される実施形態において、好適にもたらされてもよい。種々の実施形態の文脈において記載される特定の特徴は、その実施形態がそれらの要素なしには動作不可能である場合を除き、それらの実施形態の必須特徴であるとして考慮されるべきではない。
【０１１７】
〔実施の態様〕
（１）  外科用器具（２５）、特に外科用切断器具又は外科用穿孔器具であって、
駆動ユニットと、
前記駆動ユニットと係合可能な切断工具又はドリルビット（５）と、
前記外科用器具（２５）に取り付けられた、又は前記外科用器具（２５）と一体の測定装置（１）であって、前記切断工具又は前記ドリルビット（５）によってカバーされた距離［ｘ（ｔ）］を、時間に関して、かつ基準位置に対して、切断又はドリル経路に沿って測定するように構成されている、測定装置（１）と、
前記測定装置（１）に電子的に直接又は無線で接続され、前記切断工具又は前記ドリルビット（５）によってカバーされた前記距離［ｘ（ｔ）］のグラフＧを、切断又はドリル加工中に、前記基準位置に対して、かつ時間に関して記録するように好適にプログラムされた処理ユニット（１４）と、
デジタルデータ記憶装置と、を備え、
前記デジタルデータ記憶装置には、時間に関する、かつ切断又はドリル加工中の、第１の密度を有する第１の媒体から異なる第２の密度を有する第２の媒体への前記切断工具又は前記ドリルビット（５）の遷移の範囲の時間窓（１１）内の、切断工具又はドリルビット（５）によってカバーされた前記距離［ｘ（ｔ）］の基準グラフＧＲｅｆを指定する少なくとも１つのデータセットを含む基準データが記憶されており、前記少なくとも１つの基準グラフＧＲｅｆが、第１の媒体から第２の媒体への前記切断工具又は前記ドリルビット（５）の遷移（２１’）の基準点を画定し、前記時間窓（１１）は、遷移（２１’）の前記基準点の前の第１の期間と、遷移（２１’）の前記基準点の後の第２の期間と、を含み、
前記処理ユニット（１４）は、類似性尺度により、記録されたグラフＧを前記少なくとも１つの基準グラフＧＲｅｆと比較し、前記記録されたグラフＧ又は前記記録されたグラフＧの少なくとも１つの部分と前記少なくとも１つの基準グラフＧＲｅｆとの間の一致を定量化して、前記記録されたグラフＧ内の遷移（２１）の位置を見出すように好適にプログラムされていることを特徴とする、外科用器具（２５）。
（２）  前記デジタルデータ記憶装置が、前記類似性尺度のための既定の閾値を更に記憶し、前記処理ユニット（１４）は、イベントをトリガし、類似性のための前記閾値に達した場合に遷移（２１）の前記位置ｘを報告するようにプログラムされている、実施態様１に記載の外科用器具。
（３）  前記デジタルデータ記憶装置が、前記基準グラフＧＲｅｆの前記窓（１１）と少なくとも同じ大きさの前記距離［ｘ（ｔ）］の現在の前記グラフＧの実際の時間窓を保持するためのバッファとして構成されている、実施態様２に記載の外科用器具。
（４）  様々な穿孔又は切断特性を表す複数の基準グラフＧＲｅｆが前記デジタルデータ記憶装置に記憶されており、前記処理ユニット（１４）は、全ての記憶された基準グラフＧＲｅｆについての類似性尺度によって、前記記録されたグラフＧ又は前記記録されたグラフＧの前記少なくとも１つの部分と前記基準グラフＧＲｅｆとの間の前記一致を定量化し、グラフＧと全ての基準グラフＧＲｅｆとの間の全体的な最良の適合を見つけて、前記記録されたグラフＧにおける遷移（２１）の位置ｘを特定する工程を繰り返すように好適にプログラムされている、実施態様１〜３のいずれかに記載の外科用器具。
（５）  各基準グラフＧＲｅｆが、遷移（２１’）の前記基準点の後の前記第２の期間内の時間に関して続く、切断工具又はドリルビット（５）によってカバーされた前記距離［ｘ（ｔ）］の少なくとも１０の値、好ましくは少なくとも２０の値によって指定される、実施態様１〜４のいずれかに記載の外科用器具。
【０１１８】
（６）  各基準グラフＧＲｅｆが、遷移（２１’）の前記基準点の前の前記第１の期間内の時間に関して続く、切断工具又はドリルビット（５）によってカバーされた前記距離［ｘ（ｔ）］の少なくとも３０の値、好ましくは少なくとも４０の値によって指定される、実施態様５に記載の外科用器具。
（７）  各基準グラフＧＲｅｆ内で、遷移（２１’）の前記基準点の後の前記第２の期間は、少なくとも０．１秒、好ましくは少なくとも０．３秒に達する、実施態様１〜６のいずれかに記載の外科用器具。
（８）  各基準グラフＧＲｅｆ内で、遷移（２１’）の前記基準点の前の前記第１の期間は、少なくとも０．３秒、好ましくは少なくとも０．４秒に達する、実施態様７に記載の外科用器具。
（９）  前記基準データが、遷移（２１’）の前記基準点に到達する前の前記第１の期間内に、前記切断工具又は前記ドリルビット（５）によってカバーされた単調に増加する距離［ｘ（ｔ）］を有する基準グラフＧＲｅｆを指定する、実施態様１〜８のいずれかに記載の外科用器具。
（１０）  前記外科用器具（２５）が、外科用切断装置又は外科用穿孔装置を更に含む、実施態様１〜９のいずれかに記載の外科用器具。
【０１１９】
（１１）  前記外科用穿孔装置が外科用動力ドリル（２）であり、前記駆動ユニットは、モータと、前記モータによって駆動可能であり、かつ、前記基準点がインプラント（２６）又は骨の表面によって画定可能であるように長手方向軸（７）を有するスピンドル（１３）と、を含む、実施態様１０に記載の外科用器具。
（１２）  前記処理ユニット（１４）が、モニタ付きのコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、スマートウォッチ、又はスマートグラスのうちの１つである、実施態様１〜１１のいずれかに記載の外科用器具。
（１３）  前記処理ユニット（１）が、無線通信装置、好ましくはブルートゥースモジュールを含む、実施態様１〜１２のいずれかに記載の外科用器具。
（１４）  前記外科用器具がハウジング（１２）を更に備える、実施態様１〜１３のいずれかに記載の外科用器具。
（１５）  前記測定装置（１）は、取り付け手段、好ましくは前記外科用動力ドリル（２）の前記ハウジング（１２）に取り外し可能に固定可能であるアダプタ（１５）を備える、実施態様１４に記載の外科用器具。
【０１２０】
（１６）  前記測定装置（１）が、前記測定装置（１）を前記ハウジング（１２）に取り外し可能に固定するためのクランプを備える、実施態様１４又は１５に記載の外科用器具。
（１７）  前記アダプタ（１５）は、前記ハウジング（１２）に取り付け可能なフレーム構造体として構成され、好ましくは、プレス嵌めによって又はクランプカラーを介して前記ハウジング（１２）に固定される環状フレーム構造体として構成されている、実施態様１５又は１６に記載の外科用器具。
（１８）  前記測定装置（１）が前記ハウジング（１２）と一体である、実施態様１４〜１７のいずれかに記載の外科用器具。
（１９）  前記記録されたグラフＧ内の遷移（２１）の前記位置ｘを見出すために、前記基準グラフＧＲｅｆに最良に適合する前記グラフＧの前記部分を選択するために適用される前記類似性尺度が、パターン認識アプローチ、好ましくは形状コンテキスト記述子である、実施態様１〜１８のいずれかに記載の外科用器具。
（２０）  前記基準データが、切断又はドリル加工中に、第１の密度を有する第１の媒体から異なる第２の密度を有する第２の媒体への、切断工具又はドリルビット（５）の遷移の範囲で、複数の予測的に記録されたグラフＧの統計的表現を指定する、実施態様１〜１９のいずれかに記載の外科用器具。
【０１２１】
（２１）  前記基準データが、前記切断装置又は前記穿孔装置の使用中に連続的に補正される、実施態様１〜２０のいずれかに記載の外科用器具。
（２２）  前記基準データの前記補正が、機械学習アルゴリズムによって、好ましくはニューラルネットワークの使用を伴うことによって、実行される、実施態様２１に記載の外科用器具。
（２３）  前記測定装置（１）が非接触変位センサを備える、実施態様１〜２２のいずれかに記載の外科用器具。
（２４）  前記非接触変位センサが三角測量距離センサであり、光トランスミッタ及び対応するレシーバを備える、実施態様２３に記載の外科用器具。
（２５）  前記非接触変位センサがＬＥＤ光トランスミッタを備える、実施態様２３又は２４に記載の外科用器具。
【０１２２】
（２６）  前記測定装置（１）が、レーザーモジュール（１８）と、１つ以上の電子光センサ（１９）、好ましくは変位評価のためにレーザー三角測量を行うための電荷結合装置（ＣＣＤ）と、を備えるレーザー装置を含む、実施態様１〜２５のいずれかに記載の外科用器具。
（２７）  前記非接触変位センサが、レーダー、好ましくはミリ波レーダーセンサに基づく、実施態様２６に記載の外科用器具。
（２８）  前記非接触変位センサが超音波距離センサである、実施態様２６に記載の外科用器具。
（２９）  前記非接触変位センサが、ドリルビット（５）に沿って摺動可能であり、インプラント（２６）、骨、又は器具に当接するように構成された反射器（２０）を備える、実施態様２３〜２８のいずれかに記載の外科用器具。
（３０）  前記処理ユニット（１４）が、ディスプレイ（３０）又はラウドスピーカを更に備える、実施態様１〜２９のいずれかに記載の外科用器具。
【０１２３】
（３１）  前記測定装置（１）が、前記処理ユニット（１４）を封入するためのケーシング（１６）を備える、実施態様１〜２５のいずれかに記載の外科用器具。
（３２）  前記処理ユニット（１４）を封入する前記ケーシング（１６）が滅菌可能である、実施態様３１に記載の外科用器具。
（３３）  前記測定装置（１）が、
前記ハウジング（１２）に対して固定位置にある第１の部材（３）と、
前記第１の部材（３）に対して前記スピンドル（１３）の前記長手方向軸（７）の方向に本質的に変位可能であり、骨又はインプラント（２６）の表面に当接するのに好適な前端部（１０）を含む、長手方向の第２の部材（４）と、を備える、実施態様１４〜３２のいずれかに記載の外科用器具。
（３４）  前記変位可能な第２の部材（４）が、前記長手方向軸（７）の方向に前記第２の部材（４）の前記前端部（１０）まで延びるドリルスリーブ（２３）を備える、実施態様３３に記載の外科用器具。
（３５）  前記測定装置（１）の前記第１の部材（３）及び好ましくは前記処理ユニット（１４）は、前記外科用動力ドリル（２）の前記ハウジング（１２）に配置された中空空間（３２）に挿入可能である、実施態様３３又は３４に記載の外科用器具。
【０１２４】
（３６）  前記第１の部材（３）及び好ましくは前記処理ユニット（１４）は、前記外科用動力ドリル（２）を駆動するための電源（２２）及び／又はモータを更に備える電子モジュール（３１）の一部であり、前記電源（２２）は、前記第１の部材（３）及び好ましくは前記処理ユニット（１４）及び前記モータに電気エネルギーを供給するように構成されている、実施態様３３〜３５のいずれかに記載の外科用器具。
（３７）  前記中空空間（３２）が、前記ハウジング（１２）のハンドル（３３）内に配置され、前記電子モジュール（３１）を受け入れるように構成されている、実施態様７〜３６のいずれかに記載の外科用器具。
（３８）  前記ハウジング（１２）が、前記ディスプレイ（３０）を覆うための滅菌可能な窓（４５）を含む上部（３５）を備える、実施態様３０〜３７のいずれかに記載の外科用器具。
（３９）  前記上部（３５）は、前記ハウジング（１２）と一体であり、前記ディスプレイ（３０）のためのケーシングを形成する、実施態様３８に記載の外科用器具。
（４０）  前記ハウジング（１２）が、少なくとも１つの滅菌窓（４２、４３）を備え、前記非接触変位センサによって放出された信号及び前記非接触変位センサによって受信可能な反射信号のための窓を提供する、実施態様２６〜３９のいずれかに記載の外科用器具。
【０１２５】
（４１）  前記滅菌窓（４２、４３）は、陥凹窓として構成されている、実施態様４０に記載の外科用器具。
（４２）  前記ケーシング（１６）は、アダプタ（１５）によって前記ハウジング（１２）に取り付け可能であり、前記電子モジュール（３１）を受け入れるように構成された空洞（３８）を備える、実施態様３１〜４１のいずれかに記載の外科用器具。
（４３）  前記ケーシング（１６）は、前記ケーシング（１６）の後端部に配置され、前記ディスプレイ（３０）を覆うための滅菌可能な後部窓（４５）を含む蓋（５１）を備える、実施態様３１〜４２のいずれかに記載の外科用器具。
（４４）  前記ケーシング（１６）が、前記非接触変位センサによって放出された信号及び前記非接触変位センサによって受信可能な反射信号のための窓を提供する、少なくとも１つの滅菌前方窓（４７）を備える、実施態様３１〜４３のいずれかに記載の外科用器具。
（４５）  前記変位可能な第２の部材（４）が、可変直径を有する円筒形構造体に取り付けるためのクランプ部分（５６）を備える、実施態様３３〜４４のいずれかに記載の外科用器具。
【０１２６】
（４６）  前記変位可能な第２の部材（４）の前記クランプ部分（５６）は、ドリルビット（５）に摩擦嵌めを提供するように構成されている、実施態様４５に記載の外科用器具。
（４７）  前記測定装置（１）は、前記ハウジング（１２）に対して、前記非接触変位センサによって放射されたビームが前記スピンドル（１３）の前記長手方向軸（７）に対してオフセット角度で配向されるように位置決めされている、実施態様２３〜４６のいずれかに記載の外科用器具。
（４８）  前記測定装置（１）の前記第１の部材（３）が、前記スピンドル（１３）の前記長手方向軸（７）に対して中心から外れて位置決めされている、実施態様３３〜４７のいずれかに記載の外科用器具。
（４９）  前記測定装置（１）が、少なくとも１つの加速度計を備える、実施態様１〜４８のいずれかに記載の外科用器具。
（５０）  前記測定装置（１）が、ジャイロスコープ及び／又は磁力計を更に備える、実施態様１〜４９のいずれかに記載の外科用器具。
【０１２７】
（５１）  前記外科用器具が、較正装置（２７）を更に備える、実施態様１〜５０のいずれかに記載の外科用器具。
（５２）  前記処理ユニット（１４）は、リアルタイムで計算するようにプログラムされている、実施態様１〜５１のいずれかに記載の外科用器具。
（５３）  前記処理ユニット（１４）は、好ましくは安全マージン、ねじ頭長さ、先端部分の長さ及びねじの長さの増分を含む、骨ねじ長さに関連するデータを記憶するためのデータメモリを備える、実施態様１〜５２のいずれかに記載の外科用器具。
（５４）  前記処理ユニット（１４）は、前記外科用動力ドリル（２）の前記スピンドル（１３）の回転速度を制御するように、又は遷移（２１）の前記点が検出されたときに前記スピンドル（１３）を停止させるように、好適にプログラムされている、実施態様１〜５３のいずれかに記載の外科用器具。
（５５）  実施態様１１〜５４のいずれかに記載の外科用動力ドリル（２）を使用した穿孔特性からの骨ねじ長さ推定のための方法であって、
Ａ）前記外科用動力ドリル（２）を前記スピンドル（１３）の前記長手方向軸（７）と同軸方向に前進させて、骨に穴を開け、穿孔方向における骨又はインプラント（２６）の表面に対する前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）の前記位置（ｘ）を時間に関して記録する工程と、
Ｂ）前記記録されたグラフＧ内の第１の媒体から第２の媒体への前記ドリルビット（５）の遷移（２１）の位置を見つけるために、前記記憶された基準データを使用して、前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）が骨の皮質を出るときに、骨又はインプラント（２６）の表面に対して前記ドリルビット（５）によってカバーされた前記距離［ｘ（ｔ）］を決定する工程と、
Ｃ）所定の安全マージンを考慮して、工程Ｂ）で決定された前記ドリルビット（５）によってカバーされた前記距離［ｘ（ｔ）］に対応する長さを有する骨ねじを選択する工程と、を含む、方法。
【０１２８】
（５６）  工程Ａ）の前に、
前記変位可能な第２の部材（４）の前記前端部（１０）及び前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）が骨又は物体の表面に当接するように、前記外科用動力ドリル（２）を骨に対して位置決めする工程と、
必要に応じて、前記データ記憶装置に記憶されたオフセット値を前記相対位置に追加する工程と、
前記相対位置を、穿孔方向における骨の表面に対する前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）の前記位置（ｘ）の測定のために、開始点（ｘ＝０）として時間に関して記憶する工程と、が実行される、実施態様５５に記載の方法。
（５７）  工程Ａ）の前に、
前記変位可能な第２の部材（４）の前記前端部（１０）が、治療される骨を覆う前記軟組織に挿入されたドリルスリーブ（２３）に当接するように、前記外科用動力ドリル（２）を骨に対して位置決めする工程と、
前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）が骨の表面に当接するように、前記外科用動力ドリル（２）の係合手段に固定された前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）を前記変位可能な第２の部材（４）に対して調節する工程と、
必要に応じて、前記データ記憶装置に記憶されたオフセット値を前記相対位置に追加する工程と、
前記相対位置を、穿孔方向における骨又はインプラント（２６）の表面に対する前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）の前記位置（ｘ）の測定のために、開始点（ｘ＝０）として時間に関して記憶する工程と、が実行される、実施態様５５に記載の方法。
（５８）  工程Ａ）の前に、
較正装置（２７）を使用することによって、前記第２の部材（４）の前端部（１０）が前記較正装置（２７）の表面（２９）に接触し、前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）が、前記較正装置（２７）の前記表面（２９）から突出する停止部（２８）に当接するように、前記係合手段に固定された前記ドリルビット（５）を前記変位可能な第２の部材（４）に対して位置決めする工程と、
前記相対位置を、穿孔方向における骨又はインプラント（２６）の表面に対する前記ドリルビット（５）の前記切削先端部（９）の前記位置（ｘ）の測定のために、開始点（ｘ＝０）として時間に関して記憶する工程と、
前記変位可能な第２の部材（４）の前記前端部（１０）が前記インプラント（２６）の表面に当接するように、前記外科用動力ドリル（２）をインプラント（２６）に対して位置決めする工程と、が実行される、実施態様５５に記載の方法。
（５９）  前記外科用器具の前記切断工具又は前記ドリルビット（５）によって貫通された前記第１の媒体が皮質骨又は骨梁骨である、実施態様１〜５８のいずれかに記載の方法。
（６０）  骨ねじ長さ推定のための、実施態様１１〜５４のいずれかに記載の外科用動力ドリル（２）の使用。
【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９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１１ｄ】
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【図１１ｅ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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