(57)【要約】  ベースであって、そこを通って配置される、ベースを骨盤に取り付けるためのピンを受容するための少なくとも１つのチャネルを有する、ベース、を含む股関節ナビゲーションシステムが提供される。取付特徴が上面に配置される。記録治具は、ベースと連結し、且つ解剖学上のランドマークを係合するように構成される。いくつかの態様において、特定の患者の寛骨臼骨輪郭と密接に結合するように形成された係合面と、治具が特定の患者の寛骨臼骨輪郭と連結されるとき、患者の臼蓋窩に対して所定の配向にあるように構成された記録特徴と、を含む、股関節置換のための患者特有治具システムが提供される。他の態様において、このシステムを使用する方法が提供される。
2018506361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の骨盤に固定されるように構成された固定ベースを備える治具と、前記治具に連結され、且つ前記固定ベースに対して少なくとも１つの自由度を有する光学的構成要素と、を備え、
前記光学的構成要素が、前記患者の肢の一部分に向けて光を投影するように構成され、
前記光学的構成要素が、手術前に及び／又は手術後に前記肢の配向を決定するように構成される、股関節ナビゲーションシステム。
【請求項２】
前記治具に連結され、且つ前記固定ベースに対して少なくとも１つの自由度を有する慣性センサーをさらに備える、請求項１に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項３】
前記光学的構成要素及び前記慣性センサーが、別個の構成要素である、請求項２に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項４】
前記光学的構成要素及び前記慣性センサーが、単一のハウジングに統合される、請求項２に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項５】
前記慣性センサーが、前記慣性センサーと前記固定ベースとの間の多軸運動を可能にするように前記治具に連結される、請求項２に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項６】
前記光学的構成要素が、前記光学センサーと前記固定ベースとの間の多軸運動を可能にするように前記治具に連結される、請求項２に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項７】
前記光学的構成要素が、前記多軸運動に加えて、軸の周りを回転可能である、請求項６に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項８】
前記光学的構成要素が、前記慣性センサーから独立して位置付けられるように構成される、請求項２に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項９】
前記光学的構成要素が、前記光学センサーと前記固定ベースとの間の多軸運動を可能にするように前記治具に連結される、請求項１に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項１０】
前記光学的構成要素が、前記多軸運動に加えて、軸の周りを回転可能である、請求項９に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項１１】
前記光学的構成要素がレーザーを備える、請求項１に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項１２】
前記光学的構成要素が、前記肢に沿って光の位置を調整するために、ピッチで上下に移動するように構成される、請求項１に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項１３】
前記光学的構成要素が、前記肢に沿って光を掃引するために、前記骨盤に向かって及び前記骨盤から離れて傾くように構成される、請求項１に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項１４】
前記光学的構成要素が、前記肢に亘って光を掃引するために、左右に旋回するように構成される、請求項１に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項１５】
前記光学的構成要素が、前記肢に対する平面の配向を変更するために、回るように構成される、請求項１に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項１６】
前記治具に連結されるプローブをさらに備える、請求項１に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項１７】
股関節置換手術を実施する方法であって、
患者の肢を延在位置に配置するステップと、
光学的構成要素を股関節に隣接する骨盤に取り付けるステップと、
前記股関節から離れた前記肢の一部分を照らすために前記肢に光を投影するステップと、
前記光の入射位置を記録するステップと、
前記股関節、又はその一部分を人工股関節で置換するステップと、
前記骨盤に対する大腿骨の配向を確認するために前記肢に前記光を投影するステップと、を含む、方法。
【請求項１８】
前記股関節に隣接する大腿近位部の一部分を記録するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
脚長さ及び／又は関節オフセットを確認するために、前記股関節に隣接する前記大腿近位部の一部分を記録するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記大腿近位部の一部分を記録するステップが、前記大腿骨を大転子で記録することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
多関節部材を前記骨盤に取り付け、前記光学的構成要素を前記多関節部材と連結させるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記多関節部材が、ボールジョイントを備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
レーザー光を前記肢の一部分に向けるために、前記光学的構成要素を関節接合するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
関節式部材を固定構造にロックし、前記股関節を置換している間、前記固定構造を維持するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
記録するステップが、前記光と一致した前記肢の表面にポイントをマーク付けするステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２６】
記録するステップが、前記光及び前記肢の写真画像を捕捉するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
前記骨盤に対する前記大腿骨の配向を確認するために前記光を前記肢に投影するステップが、前記肢を光の入射と合わせることによって前記記録された位置を再現するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
前記光の投影中、下肢に対する足部の動きを拘束するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２９】
前記光学的構成要素が、慣性測定ユニットを含むハウジング内に配置される、請求項１７に記載の方法。
【請求項３０】
前記光学的構成要素及び前記慣性測定ユニットを治具に連結することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項３１】
前記光学的構成要素を前記慣性測定ユニットに対して独立して調整するステップをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記光学的構成要素及び前記慣性測定ユニットが、別個の構成要素である、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記治具を前記骨盤に連結するステップをさらに含み、前記慣性測定ユニットが前記骨盤に対して少なくとも１つの自由度を有する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記光学的構成要素が、前記骨盤に対して追加の自由度を有する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記治具を前記骨盤に連結するステップをさらに含み、前記光学的構成要素が前記骨盤に対して少なくとも１つの自由度を有する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】
股関節置換手術を実施する方法であって、
光学的構成要素を股関節に隣接する骨盤に取り付けるステップと、
前記股関節に隣接する大腿近位部の一部分を記録するステップと、
大腿骨及び前記骨盤の手術前の配向と前記大腿骨及び前記骨盤の手術後の配向との一致を確認するために、前記光学的構成要素からの光を肢に投影するステップと、
手術後の脚長さ及び／又は関節オフセットを確認するために、前記股関節に隣接する前記大腿近位部の一部分を記録するステップと、を含む、方法。
【請求項３７】
前記光学的構成要素及び慣性測定ユニットを治具に連結することをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記光学的構成要素を前記慣性測定ユニットに対して独立して調整するステップをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記光学的構成要素及び前記慣性測定ユニットが、別個の構成要素である、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記治具を前記骨盤に連結するステップをさらに含み、前記慣性測定ユニットが前記骨盤に対して少なくとも１つの自由度を有する、請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
前記光学的構成要素が、前記骨盤に対して追加の自由度を有する、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記治具を前記骨盤に連結するステップをさらに含み、前記光学的構成要素が前記骨盤に対して少なくとも１つの自由度を有する、請求項３７に記載の方法。
【請求項４３】
ベースを通って配置される、前記ベースを骨盤に取り付けるための留め具を受容するための少なくとも１つのチャネルを備えるベースであって、その表面上に配置された取付特徴を備えるベースと、
前記ベースと連結し、且つ解剖学上のランドマークを係合するように構成される記録治具と、
を備える、股関節ナビゲーションシステム。
【請求項４４】
前記ベースが、前記骨盤上に配置されるように構成される下面を有し、
前記少なくとも１つのチャネルが前記骨盤と係合するための留め具を受容するための２つのチャネルを備える、請求項４３に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項４５】
前記取付特徴が、タワーを前記ベースに着脱自在に固定するためのラッチ特徴を備える、請求項４３に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項４６】
前記タワーが、前記取付特徴に固定するように構成される下端部と、慣性センサーアセンブリに固定するように構成される上端部と、を備える、請求項４５に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項４７】
前記上端部が、前記タワーの前記下端部に対して約３５度の角度で配置される、請求項４６に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項４８】
二次的な取付特徴が、前記タワーの前記下端部と前記上端部との間に配置され、前記二次的な取付特徴が、前記記録治具と連結されるように構成される、請求項４６に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項４９】
前記取付特徴が、タワーを前記ベースに着脱自在に固定するためのボールジョイントを備える、請求項４３に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項５０】
前記タワーが、前記取付特徴に固定するように構成される下端部と、慣性センサーアセンブリに固定するように構成される上端部と、を備える、請求項４９に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項５１】
前記上端部が、前記タワーの前記下端部に対して約３５度の角度で配置される、請求項５０に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項５２】
二次的な取付特徴が、前記タワーの前記下端部と前記上端部との間に配置され、前記二次的な取付特徴が、前記記録治具と連結されるように構成される、請求項５０に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項５３】
前記記録治具が、前記ベースと連結されるように構成される細長い部材と、前記細長い部材に対して少なくとも２つの自由度を有するハウジングと、前記ハウジングを通ってスライド可能に配置されるプローブと、を含む、請求項４３に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項５４】
前記プローブが、その近位部分に対して傾斜された遠位部分を備える、請求項５３に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項５５】
前記プローブが、その長さに沿って略直線である、請求項５３に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項５６】
前記プローブが、その側面に配置された機械可読特徴を含む、請求項５３に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項５７】
前記機械可読特徴が、２進コード又は他のシンボルを含む、請求項５６に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項５８】
前記記録治具の前記ハウジングが、前記機械可読特徴を読み取るためのセンサーユニットを位置付けるために、前記センサーユニットに解放可能に取り付けるように構成されるセンサー取付部を含む、請求項５６に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項５９】
前記センサー取付部と連結されたときに前記プローブ上の前記機械可読特徴を光学的に検出するように適合されるセンサーユニットをさらに含む、請求項５８に記載の股関節ナビゲーションシステム。
【請求項６０】
大腿骨の近位面と確実に連結するように構成されるベースであって、前記ベースが複数の記録ポイントを含む、ベースと、
前記複数の記録ポイントと接触するように構成される基準座標系部材と、を備える、大腿骨治具。
【請求項６１】
前記ベースが、ベースを通る少なくとも１つの孔であって、前記ベースを前記大腿骨に固定するための１つ又は複数の留め具を受容するように構成される少なくとも１つの孔を有する、請求項６０に記載の大腿骨治具。
【請求項６２】
前記基準座標系部材が、細長い直立部材と、前記大腿骨の長軸に概して沿って配向されるように構成された傾斜部分と、を備える、請求項６０に記載の大腿骨治具。
【請求項６３】
前記ベースが、股関節の脱臼前に切開内で大腿近位部に取り付けられるように構成される、請求項６０に記載の大腿骨治具。
【請求項６４】
前記基準座標系部材が、使用中、骨盤と連結される、請求項６０に記載の大腿骨治具。
【請求項６５】
請求項６０から６４のいずれか一項に記載の大腿骨治具と、
股関節の手術前及び手術後の解剖学上の配置を比較するためのモジュールと、
を備える、システム。
【請求項６６】
前記モジュールが、寛骨臼縁部から得られる解剖学上のランドマーク情報を使用して、前記股関節の手術前及び手術後の解剖学上の配置を比較するように適合される、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６７】
前記モジュールが、前記股関節の回転中心（ＣＯＲ）を計算するために、寛骨臼シェルインプラントの縁部に複数の記録ポイントを含むように適合される、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６８】
前記モジュールが、骨盤と前記大腿骨との間の角度における変化、脚長さにおける変化、及び関節オフセットのうちの少なくとも１つを計算するように適合される、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６９】
関節角度、脚長さ、又はオフセットの閾値を超える場合に、前記システムが、前記大腿骨を再度位置付けることに関するガイダンスと共にエラーメッセージを表示する、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７０】
前記ガイダンスが、前記大腿骨を外転／内転させる、屈曲／伸展させる、及び／又は内旋／外旋させるように使用者にアドバイスする、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７１】
前記ベース及び前記基準座標系部材が、同じ部材の反対側に配置される、請求項６０に記載の大腿骨治具。
【請求項７２】
前記同じ部材が、薄板構造を備える、請求項７１に記載の大腿骨治具。
【請求項７３】
前記部材が、前記大腿骨に合わせて薄型であるように構成される、請求項７１に記載の大腿骨治具。
【請求項７４】
細長い構造を有するハウジングと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された慣性センサーと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置されたカメラであって、前記カメラが、前記ハウジングの長手方向軸に対して横断して配向される、カメラと、
を備える、整形外科的ナビゲーションのためのセンサーユニット。
【請求項７５】
整形外科的ナビゲーションの方法であって、
慣性センサーを使用してプローブの配向又は位置を検出するステップと、
カメラを使用してプローブの延在を検出するステップと、
を含み、
前記カメラが前記プローブの真上に位置付けられる、方法。
【請求項７６】
特定の患者の寛骨臼の骨輪郭と密接に結合するように形成された係合面と、
治具が前記特定の患者の寛骨臼の骨輪郭と連結されるとき、前記患者の臼蓋窩に対して所定の配向にあるように構成される記録特徴と、
を備える、股関節置換のための患者特有治具システム。
【請求項７７】
解剖学上の係合部分と、
前記解剖学上の係合部分の外側に配置された記録部分であって、寛骨臼縁部の外側の領域に配置される記録部分と、
前記記録部分の前方面から前記記録部分の後方面に向けて延在する記録チャネルと、
をさらに備える、請求項７６に記載の患者特有治具システム。
【請求項７８】
前記臼蓋窩に隣接する骨盤と連結されるように構成されるが、前記係合面が寛骨臼の骨輪郭と係合しているときは、前記治具の最も近い部分から離隔されるように構成される取付ベースと、
慣性センサー装置と、をさらに備える、請求項７６に記載の患者特有治具システム。
【請求項７９】
前記記録特徴が、前記治具の露出面から延在する凹部を備える、請求項７６に記載の患者特有治具システム。
【請求項８０】
前記治具の前方面から後側に延在するチャネルをさらに備え、前記チャネルが、ナビゲーションシステムの取付ピンを受容するように構成される、請求項７６に記載の患者特有治具システム。
【請求項８１】
前記治具の前方面から後側に延在する少なくとも２つのチャネルをさらに備え、前記チャネルが、ナビゲーションシステムの取付ピンを受容するように構成される、請求項８０に記載の患者特有治具システム。
【請求項８２】
前記チャネルが、臼蓋窩の平面に対してある配向で配置される、請求項８１に記載の患者特有治具システム。
【請求項８３】
患者特有の方法であって、
患者特有治具を臼蓋窩の縁部に連結するステップと、
前記患者特有治具と連結された慣性センサー装置を使用して、寛骨臼縁部の平面の代理の配向を記録するステップと、
前記患者特有治具を前記臼蓋窩から取り外すステップと、
インパクタ及び慣性センサー装置を使用して前記臼蓋窩内の寛骨臼シェルを配向するステップであって、配向中、前記慣性センサー装置からの慣性データが、前記寛骨臼シェルの適切な配向を確認するために使用される、ステップと、
を含む、患者特有の方法。
【請求項８４】
前記慣性センサー装置が、第１の慣性検知装置であり、ベースを前記臼蓋窩に隣接する骨盤上に取り付けるステップと、第２の慣性検知装置を前記ベースに連結するステップとをさらに含み、前記第２の慣性検知装置が、前記骨盤に対して固定される、請求項８３に記載の患者特有の方法。
【請求項８５】
前記ベースが、前記患者特有治具から独立した位置で取り付けられる、請求項８４に記載の患者特有の方法。
【請求項８６】
前記第２の慣性検知装置が、前記骨盤の動きを追跡し、且つ前記骨盤の運動に起因する誤差を除去する出力を生成するように構成される、請求項８４に記載の患者特有の方法。
【請求項８７】
前記第２の慣性検知装置が、ユーザーインターフェースを提供するディスプレイを含む、請求項８６に記載の患者特有の方法。
【請求項８８】
前記第１の慣性検知装置の配向データを前記第２の慣性検知装置の基準座標系に関連付けるために、前記第１の慣性検知装置を前記ベースと連結するステップをさらに含む、請求項８４に記載の患者特有の方法。
【請求項８９】
前記ベースを取り付けるステップが、少なくとも固定ピンを、前記患者特有治具を通じて、前記第２の慣性検知装置の前記基準座標系に対応する事前に規定された角度で配置された軸に沿って挿入するステップを含む、請求項８４に記載の患者特有の方法。
【請求項９０】
前記ベースを取り付けるステップが、少なくとも２つの固定ピンを、前記患者特有治具を通じて、前記第２の慣性検知装置の前記基準座標系に対応する事前に規定された角度で配置された軸に沿って挿入するステップを含む、請求項８４に記載の患者特有の方法。
【請求項９１】
前記記録するステップが、前記慣性センサー装置をインパクタと連結し、且つ前記インパクタを前記患者特有治具と連結するステップを含む、請求項８３に記載の患者特有の方法。
【請求項９２】
前記記録するステップが、前記インパクタの遠位部分を特定の事前に規定された角度位置で前記治具の記録特徴と連結するステップを含む、請求項９１に記載の患者特有の方法。
【請求項９３】
前記記録するステップが、前記インパクタを前記患者特有治具と連結する前に、前記慣性検知装置を前記患者特有治具上の配向シンボルと位置合わせするステップを含む、請求項９１に記載の患者特有の方法。
【請求項９４】
前記慣性センサー装置を前記インパクタと連結するステップをさらに含む、請求項８３に記載の患者特有の方法。
【請求項９５】
前記インパクタの配向を、前記慣性検知装置によって生成された前記慣性データを反映する出力に応答して変更するステップをさらに含む、請求項８３に記載の患者特有の方法。
【請求項９６】
前記寛骨臼シェルを目標前傾角度に位置合わせするステップをさらに含む、請求項８３に記載の患者特有の方法。
【請求項９７】
前記寛骨臼シェルを目標傾斜角度に位置合わせするステップをさらに含む、請求項８３に記載の患者特有の方法。
【請求項９８】
前記寛骨臼シェルを目標前傾角度に位置合わせするステップをさらに含む、請求項９７に記載の患者特有の方法。
【請求項９９】
股関節置換手術を実施する方法であって、
［ａ］股関節の脚を延在位置にした状態で患者を仰臥位に配置するステップと、
［ｂ］レーザー投影装置を前記股関節に隣接する骨盤に取り付けるステップと、
［ｃ］前記股関節から離れた脚の一部分を照らすために、レーザー光を前記脚に投影するステップと、
［ｄ］前記レーザー光の入射位置を記録するステップと、
［ｅ］前記股関節に隣接する大腿近位部の一部分を記録するステップと、
［ｆ］前記股関節を人工股関節で置換するステップと、
［ｇ］前記骨盤に対する大腿骨の配向を確認するために、前記脚及び／又は足部に前記レーザー光を投影するステップと、
［ｈ］脚長さ及び／又はオフセットを確認するために、前記股関節に隣接する前記大腿近位部の一部分を記録するステップと、
を含む、股関節置換手術を実施する方法。
【請求項１００】
多関節部材を前記骨盤に取り付け、前記レーザー投影装置を前記多関節部材に連結するステップをさらに含む、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０１】
前記多関節部材が、ボールジョイントを備える、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
前記レーザー光を前記脚の足部の一部分に向けるために、前記レーザー投影装置を関節接合するステップをさらに含む、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０３】
関節式部材を固定構造にロックし、少なくともステップ［ｃ］からステップ［ｇ］まで前記固定構造を維持するステップをさらに含む、請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０４】
記録するステップが、前記レーザー光と一致した前記脚及び足部の表面上に３つのポイントをマーク付けすることを含む、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０５】
前記記録するステップが、前記レーザー光並びに前記脚及び／又は足部の写真画像を捕捉することを含む、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０６】
前記大腿近位部の一部分を記録するステップが、前記大腿骨を大転子で記録することを含む、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０７】
ステップ［ｇ］が、光の入射を前記脚及び又は足部と合わせることによって、前記記録された位置を再現するステップを含む、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０８】
ステップ［ｄ］及び［ｇ］のうちの少なくとも１つにおいて、脚の下方に対する足部の動きを拘束するステップをさらに含む、請求項９８に記載の方法。
【請求項１０９】
前記レーザー投影装置が、慣性測定ユニットを含むハウジング内に配置される、請求項９９に記載の方法。
【請求項１１０】
股関節置換手術を実施する方法であって、
［ａ］レーザー投影装置を股関節に隣接する骨盤に取り付けるステップと、
［ｂ］前記股関節に隣接する大腿近位部の一部分を記録するステップと、
［ｃ］大腿骨及び前記骨盤の手術前の配向と前記大腿骨及び前記骨盤の手術後の配向との一致を確認するために、前記レーザー投影装置からのレーザー光を脚及び／又は足部に投影するステップと、
［ｄ］脚長さ及び／又はオフセットを確認するために、前記股関節に隣接する前記大腿近位部の一部分を記録するステップと、
を含む、股関節置換手術を実施する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［先出願を参照することによる組み込み］
外国又は米国の優先権を主張するためのいずれかの出願又は全ての出願は、本願と共に提出された出願データシートで確認されており、この出願は２０１５年２月２０日に提出された米国仮出願第６２／１１８９８７号及び２０１５年３月１０日に提出された米国非仮出願第１４／６４３８６４号を含んでいる。これらの出願は、連邦規則法典第３７巻第１．５７によって本願に組み込まれる。
【０００２】
この出願は、股関節置換の分野に向けられており、特に、外科手術具及び外科手術具と関連して骨の前処理を案内するための方法に向けられる。
【背景技術】
【０００３】
股関節置換手術は一般であり、年ごとに一般的になってきている。股関節置換手術とともに存在し続ける一の問題は、人工股関節のカップ構成要素及びボール構成要素の不適切な配置の比較的高い発生率である。例えば、カップ構成要素は、骨盤の臼蓋窩縁部を含む平面との特定の位置合わせにおいて最適に配置される。様々な理由により、複数の患者のうち許容できないほど高い割合の患者は、この平面との位置合わせの範囲外に人工股関節のカップ構成要素を有する。
【０００４】
不幸なことに、不整合は、移植手術の一年以内のすぐに股関節の脱臼に導く場合がある。このことは、股関節手術からの回復に何か月も要する場合があるので特に問題となる。最初の移植後すぐに修正を受ける患者は、確実に患者のケアに不満を抱かせ、追加の冗長的な手術を受けるであろう。当然ながら、全ての手術は、ある程度のリスクを持っている。それらの不適切な結果は、患者にとって満足できたものではなく、全体として、健康管理システムにとって役に立たない。
【０００５】
また、完全股関節形成術におけるカップ配置において、傾斜角度及び前傾角度は、（２つの上前腸骨棘（ＡＳＩＳ）及び恥骨結合によって形成された平面として規定される）前方骨盤平面に対している。患者が仰臥位である場合に、それらの解剖学上の特徴が可視／触診可能であるのに対して、全股関節置換手術の大部分は、患者が側臥位のいくつかの変形例にある状態で、後外側アプローチを介して遂行される。この場合において、それらのランドマークの多くは、アクセス不可能であり、可視できない。歴史的に、後方アプローチ股関節置換手術のためのナビゲーションは、前方骨盤平面の解剖学上の特徴を記録することによって遂行される。患者が初めに仰臥位であり、この平面がナビゲーションコンピュータによって記録されると、股関節手術を実施するために患者を側臥位に移動させる。それにより、ナビゲーションが直接的に記録された前方骨盤平面に対して実行される。股関節ナビゲーションに対するこのアプローチは、手術の流れにとって次善の方法である。なぜならば、仰臥位から側臥位への患者の余分な動きが、より多くの外科医及びスタッフの時間をとらせ、無菌状態を壊すことを要求し、再度のドレーピングを必要とするからである。このことは、なぜ股関節ナビゲーションが市場の大部分で採用されないかの重要な理由の１つである。
【０００６】
さらに、変更された脚長さは、股関節置換手術から生じる一般的な患者の病状であり、股関節置換手術から生じる医療過誤訴訟の一般的な原因とされる。股関節置換手術の一部が、患者の脚長さ及び関節オフセットの正確な測定を要求しており、それらの脚長さ及び関節オフセットが従来の設備を利用して視覚化することが多くの頻度で難しいとされるので、コンピュータ技術を使用してそれらの測定の外科医の能力を改善するための機会が存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８，１１８，８１５号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／００７６５０５号
【特許文献３】米国特許第８，０５７，４７９号
【特許文献４】米国特許出願第１３／０１１８１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
股関節置換手術中に患者の解剖学的構造と股関節の構成要素の適切な位置合わせを提供するための改善されたシステム及び方法の必要性が存在する。このことは、薄型（ｌｏｗ  ｐｒｏｆｉｌｅ）構成要素を有するモジュール式システムを含むことができる。このことは、長さ測定を読み取るように設計されるカメラ構成要素を含むことができる。このことは、脚長さ及び関節オフセットを測定するための技術を含むことができる。このことは、固定した大腿骨トラッカー上に１つ又は複数のポイントを置くための技術を含むことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
いくつかの実施形態において、股関節ナビゲーションシステムが提供される。股関節ナビゲーションシステムは、患者の骨盤に固定されるように構成される固定ベースを備える治具を含むことができる。股関節ナビゲーションシステムは、治具に連結され、且つ固定ベースに対して少なくとも１つの自由度を有する光学的構成要素を含むことができる。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、患者の肢の一部分に向けて光を投影するように構成される。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、手術前及び／又は手術後に肢の配向を決定するように構成される。
【００１０】
股関節ナビゲーションシステムは、治具に連結され、且つ固定ベースに対して少なくとも１つの自由度を有する慣性センサーを含むことができる。いくつかの実施形態において、光学的構成要素及び慣性センサーは別個の構成要素である。いくつかの実施形態において、光学的構成要素及び慣性センサーは、単一のハウジングに統合される。いくつかの実施形態において、慣性センサーは、慣性センサーと固定ベースとの間の多軸運動を可能にするように治具に連結される。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、光学センサーと固定ベースとの間の多軸運動を可能にするように治具に連結される。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、多軸運動に加えて、軸の周りを回転可能である。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、慣性センサーから独立して位置付けられるように構成される。
【００１１】
いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、光学センサーと固定ベースとの間の多軸運動を可能にするように治具に連結される。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、多軸運動に加えて、軸の周りを回転可能である。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、レーザーを備える。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、肢に沿って光の位置を調整するために、ピッチで上下に移動するように構成される。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、肢に沿って光を掃引するために、骨盤に向かって及び骨盤から離れて傾くように構成される。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、肢に亘って光を掃引するために、左右に旋回するように構成される。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、肢に対する平面の配向を変更するために、回るように構成される。股関節ナビゲーションシステムは、治具に連結されるプローブを含むことができる。
【００１２】
いくつかの実施形態において、股関節置換手術を実施する方法が提供される。この方法は、患者の肢を延在位置に配置するステップを含むことができる。この方法は、光学的構成要素を股関節に隣接する骨盤に取り付けるステップを含むことができる。この方法は、股関節から離れた肢の一部分を照らすために肢に光を投影するステップを含むことができる。この方法は、光の入射位置を記録するステップを含むことができる。この方法は、股関節、又はその一部分を人工股関節で置換するステップを含むことができる。この方法は、骨盤に対する大腿骨の配向を確認するために肢に光を投影するステップを含むことができる。
【００１３】
この方法は、股関節に隣接する大腿近位部の一部分を記録するステップを含むことができる。この方法は、脚長さ及び／又は関節オフセットを確認するために、股関節に隣接する大腿近位部の一部分を記録するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、大腿近位部の一部分を記録するステップは、大腿骨を大転子で記録することを含む。この方法は、多関節部材を骨盤に取り付け、光学的構成要素を多関節部材と連結させるステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、多関節部材は、ボールジョイントを備える。この方法は、レーザー光を肢の一部分に向けるために、光学的構成要素を関節接合するステップを含むことができる。この方法は、関節式部材を固定構造にロックし、股関節を置換している間、その固定構造を維持するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、記録するステップは、光と一致した肢の表面にポイントをマーク付けすることを含む。いくつかの実施形態において、記録するステップは、光及び肢の写真画像を捕捉することを含む。いくつかの実施形態において、骨盤に対する大腿骨の配向を確認するために光を肢に投影するステップは、肢を光の入射と合わせることによって記録された位置を再現することを含む。この方法は、光の投影中、下肢に対する足部の動きを拘束するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、慣性測定ユニットを含むハウジング内に配置される。この方法は、光学的構成要素及び慣性測定ユニットを治具に連結するステップを含むことができる。この方法は、光学的構成要素を慣性測定ユニットに対して独立して調整するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、光学的構成要素及び慣性測定ユニットは、別個の構成要素である。本方法は、治具を骨盤に連結するステップを含むことができ、ここで慣性測定ユニットは、骨盤に対して少なくとも１つの自由度を有する。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、骨盤に対して追加の自由度を有する。この方法は、治具を骨盤に連結するステップを含むことができ、ここで光学的構成要素は、骨盤に対して少なくとも１つの自由度を有する。
【００１４】
いくつかの実施形態において、股関節置換手術を実施する方法が提供される。この方法は、光学的構成要素を股関節に隣接する骨盤に取り付けるステップを含むことができる。この方法は、股関節に隣接する大腿近位部の一部分を記録するステップを含むことができる。この方法は、大腿骨及び骨盤の手術前の配向と大腿骨及び骨盤の手術後の配向との一致を確認するために、光学的構成要素からの光を肢に投影するステップを含むことができる。この方法は、手術後の脚長さ及び／又は関節オフセットを確認するために、股関節に隣接する大腿近位部の一部分を記録するステップを含む。
【００１５】
この方法は、光学的構成要素及び慣性測定ユニットを治具に連結するステップを含むことができる。この方法は、光学的構成要素を慣性測定ユニットに対して独立して調整するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、光学的構成要素及び慣性測定ユニットは、別個の構成要素である。本方法は、治具を骨盤に連結するステップを含むことができ、ここで慣性測定ユニットは、骨盤に対して少なくとも１つの自由度を有する。いくつかの実施形態において、光学的構成要素は、骨盤に対して追加の自由度を有する。この方法は、治具を骨盤に連結するステップを含むことができ、ここで光学的構成要素は、骨盤に対して少なくとも１つの自由度を有する。
【００１６】
いくつかの実施形態において、股関節ナビゲーションシステムが提供される。股関節ナビゲーションシステムは、ベースであって、そこを通って配置される、ベースを骨盤に取り付けるためのピンを受容するための少なくとも１つのチャネルと、上表面に配置される取付特徴とを備える、ベースを含むことができる。股関節ナビゲーションシステムは、ベースと連結し、且つ解剖学上のランドマークを係合するように構成される記録治具を含むことができる。いくつかの実施形態において、股関節ナビゲーションシステムが提供される。股関節ナビゲーションシステムは、ベースであって、そこを通って配置される、ベースを骨盤に取り付けるための留め具を受容するための少なくとも１つのチャネルを備える、ベースを含むことができ、このベースは、その表面に配置される取付特徴を備える。股関節ナビゲーションシステムは、ベースと連結し、且つ解剖学上のランドマークを係合するように構成される記録治具を含むことができる。
【００１７】
いくつかの実施形態において、ベースは、骨盤上に配置されるように構成される下面であって、少なくとも１つのチャネルが骨盤と係合するためのねじ式部材を受容するための２つのチャネルを備える、下面、を有する。いくつかの実施形態において、ベースは、骨盤上に配置されるように構成される下面であって、少なくとも１つのチャネルが骨盤と係合するための留め具を受容するための２つのチャネルを備える、下面、を有する。いくつかの実施形態において、取付部は、タワーをベースに着脱自在に固定するためのラッチ特徴を備える。いくつかの実施形態において、取付特徴は、タワーをベースに着脱自在に固定するためのラッチ特徴を備える。いくつかの実施形態において、タワーは、取付部に固定するように構成される下端部と、慣性センサーアセンブリに固定するように構成される上端部とを備える。いくつかの実施形態において、上端部は、タワーの下端部に対してある角度（例えば、３５度）で配置される。いくつかの実施形態において、上端部は、タワーの下端部に対して約３５度の角度で配置される。いくつかの実施形態において、取付特徴が、タワーの下端部と上端部との間に配置され、この取付特徴は、記録治具と連結されるように構成される。いくつかの実施形態において、二次的な取付特徴が、タワーの下端部と上端部との間に配置され、この二次的な取付特徴は、記録治具と連結されるように構成される。いくつかの実施形態において、取付特徴は、タワーをベースに着脱自在に固定するためのボールジョイントを備える。いくつかの実施形態において、タワーは、取付部に固定するように構成される下端部と、慣性センサーアセンブリに固定するように構成される上端部とを備える。いくつかの実施形態において、上端部は、タワーの下端部に対して約３５度の角度で配置される。いくつかの実施形態において、二次的な取付特徴が、タワーの下端部と上端部との間に配置され、この二次的な取付特徴は、記録治具と連結されるように構成される。いくつかの実施形態において、記録治具は、ベースと連結されるように構成される細長い部材と、細長い部材に対して少なくとも２つの自由度を有するハウジングと、ハウジングを通ってスライド可能に配置されるプローブとを含む。いくつかの実施形態において、プローブは、その近位部分に対して傾斜された遠位部分を備える。いくつかの実施形態において、プローブは、その長さに沿って略直線である。いくつかの実施形態において、プローブは、その側面に配置された機械可読特徴を含む。いくつかの実施形態において、機械可読特徴は、２進コード又は他のシンボルを含む。いくつかの実施形態において、記録治具のハウジングは、可読特徴を読み取るためのセンサーユニットを位置付けるために、センサーユニットに解放可能に取り付けるように構成されるセンサー取付部を含む。股関節ナビゲーションシステムは、センサー取付部と連結されたときにプローブ上の機械可読特徴を光学的に検出するように適合されるセンサーユニットを含むことができる。
【００１８】
いくつかの実施形態において、大腿骨治具が提供される。大腿骨治具は、大腿骨の近位面と確実に連結するように構成されたベースを含むことができる。大腿骨治具は、複数の基準座標系目標を有する、ベースの上に配置されるように構成された基準座標系部材を含むことができる。いくつかの実施形態において、大腿骨治具が提供される。大腿骨治具は、大腿骨の近位面と確実に連結するように構成されたベースを含むことができ、このベースは、複数の記録ポイントを含む。大腿骨治具は、複数の記録ポイントと接触するように構成された基準座標系部材を含むことができる。いくつかの実施形態において、ベースは、そこを通る少なくとも１つの孔であって、ベースを大腿骨に固定するためのねじ式ピンを受容するように構成される孔、を有する。いくつかの実施形態において、ベースは、そこを通る少なくとも１つの孔であって、ベースを大腿骨に固定するための１つ又は複数の留め具を受容するように構成される孔、を有する。いくつかの実施形態において、部材は、ベースに着脱自在に取り付け可能であり、細長い直立部材と、大腿骨の長軸に沿って一般的に配向されるように構成された傾斜部分とを備える。いくつかの実施形態において、基準座標系部材は、細長い直立部材と、大腿骨の長軸に概して沿って配向されるように構成された傾斜部分とを備える。いくつかの実施形態において、ベースは、股関節の脱臼前に切開内で大腿近位部に取り付けられるように構成される。いくつかの実施形態において、基準座標系部材は、使用中、骨盤と連結される基準プローブによってアクセス可能である。いくつかの実施形態において、基準座標系部材は、使用中、骨盤と連結される。
【００１９】
いくつかの実施形態において、システムは大腿骨治具を含み、股関節の手術前及び手術後の解剖学上の配置を比較するためのモジュールが提供される。いくつかの実施形態において、このモジュールは、寛骨臼縁部から得られる解剖学上のランドマーク情報を使用して、股関節の手術前及び手術後の解剖学上の配置を比較するように適合される。いくつかの実施形態において、このモジュールは、股関節の回転中心（ＣＯＲ）を計算するために、寛骨臼シェルインプラントの縁部に複数の記録ポイントを含むように適合される。いくつかの実施形態において、このモジュールは、骨盤と大腿骨との間の角度における変化、脚長さにおける変化、及び関節オフセットのうちの少なくとも１つを計算するように適合される。いくつかの実施形態において、関節角、脚長さ、又はオフセットの閾値を超える場合に、このシステムは、大腿骨を再度位置付けることに関するガイダンスと共にエラーメッセージを表示する。いくつかの実施形態において、このガイダンスは、大腿骨を外転／内転させる、屈曲／伸展させる、及び／又は内旋／外旋させるように使用者にアドバイスする。いくつかの実施形態において、ベース及び基準座標系部材は、同じ部材の反対側に配置される。いくつかの実施形態において、この同じ部材は、薄板構造を備える。いくつかの実施形態において、この部材は、大腿骨に合わせて薄型であるように構成される。
【００２０】
いくつかの実施形態において、整形外科的ナビゲーションのためのセンサーユニットが提供される。このセンサーユニットは、細長い構造を有するハウジングを含むことができる。このセンサーユニットは、ハウジング内に少なくとも部分的に配置された慣性センサーを含むことができる。このセンサーユニットは、ハウジング内に少なくとも部分的に配置されるカメラを含むことができ、当該カメラは、ハウジングの長手方向軸に対して横断して配向される。一実施形態において、センサーユニットは、その側面上に透明領域を有する。
【００２１】
ハウジング内にカメラが配置されたセンサーユニットは、１つ又は複数のシステム内の１つ又は複数の他の構成要素と組み合わされることができる。センサーユニットを含むシステムは、カメラによって観察されるべき装置に対して固定されたセンサーユニットを保持するカプラーを含む治具と連結されることができる。センサーユニットは、拡張可能なプローブに沿って延在するその幅又は高さで配向されることができる。治具は、プローブが、ある範囲に沿って、且つカメラが向けられる視野領域を通過するために移動されながら、移動されることを可能にするための滑り軸受を含むことができる。プローブは、２進コード又はカメラが読み取ることができる他のシンボルを含むことができる。別のシステムにおいて、センサーユニットは、ユーザーインターフェース装置と連結される。ユーザーインターフェース装置は、使用中、手術野内に位置することができる。ユーザーインターフェース装置は、使用中、骨、例えば、骨盤に取り付けられるように構成される治具と連結されることができる。
【００２２】
いくつかの実施形態において、整形外科的ナビゲーションの方法が提供される。この方法は、慣性センサーを使用してプローブの配向又は位置を検出するステップを含むことができる。この方法は、カメラを使用してプローブの延在を検出するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、カメラは、プローブの真上に位置付けられる。
【００２３】
いくつかの実施形態において、股関節置換のための患者特有治具システムが提供される。この患者特有治具システムは、特定の患者の寛骨臼の骨輪郭と密接に結合するように形成された係合面を含むことができる。この患者特有治具システムは、治具が特定の患者の寛骨臼の骨輪郭と連結されるとき、患者の臼蓋窩に対して所定の配向にあるように構成される記録特徴を含むことができる。
【００２４】
この患者特有治具システムは、解剖学上の係合部分を含むことができる。この患者特有治具システムは、解剖学上の係合部分の外側に配置された記録部分であって、寛骨臼縁部の外側の領域に配置される記録部分を含むことができる。患者特有治具システムは、記録部分の前方表面から記録部分の後方面に向けて延在する記録チャネルを含むことができる。
【００２５】
この患者特有治具システムは、臼蓋窩に隣接する骨盤と連結されるが、係合面が寛骨臼骨輪郭と係合しているときは、治具の最も近い部分から離隔されるように構成される取付ベースを含むことができる。この患者特有治具システムは、慣性センサー装置を含むことができる。いくつかの実施形態において、記録特徴は、治具の露出面から延在する凹部を備える。この患者特有治具システムは、治具の前方面から後側に延在するチャネルを含むことができ、当該チャネルは、ナビゲーションシステムの取付ピンを受容するように構成される。この患者特有治具システムは、治具の前方面から後側に延在する少なくとも２つのチャネルを含むことができ、当該チャネルは、ナビゲーションシステムの取付ピンを受容するように構成される。いくつかの実施形態において、チャネルは、臼蓋窩の平面に対してある配向で配置される。
【００２６】
いくつかの実施形態において、患者特有の方法が提供される。この方法は、患者特有治具を臼蓋窩の縁部に連結するステップを含むことができる。この方法は、患者特有治具と連結された慣性センサー装置を使用して、寛骨臼縁部の平面の代理の配向を記録するステップを含むことができる。この方法は、患者特有治具を臼蓋窩から取り外すステップを含むことができる。この方法は、インパクタ及び慣性センサー装置を使用して臼蓋窩内の寛骨臼シェルを配向するステップを含むことができ、配向中、慣性センサー装置からの慣性データは、寛骨臼シェルの適切な配向を確認するために使用される。
【００２７】
いくつかの実施形態において、慣性センサー装置は、第１の慣性検知装置であり、ベースを臼蓋窩に隣接する骨盤上に取り付けること、及び第２の慣性検知装置をベースに連結することをさらに含み、当該第２の慣性検知装置は骨盤に対して固定される。いくつかの実施形態において、ベースは、患者特有治具から独立した位置で取り付けられる。いくつかの実施形態において、第２の慣性検知装置は、骨盤の動きを追跡し、且つ骨盤の運動に起因する誤差を除去する出力を生成するように構成される。いくつかの実施形態において、第２の慣性検知装置は、ユーザーインターフェースを提供するディスプレイを含む。この方法は、第１の慣性検知装置の配向データを第２の慣性検知装置の基準座標系に関連付けるために、第１の慣性検知装置をベースと連結するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、ベースを取り付けることは、少なくとも固定ピンを、患者特有治具を通じて、第２の慣性検知装置の基準座標系に対応する事前に規定された角度で配置された軸に沿って挿入することを含む。いくつかの実施形態において、ベースを取り付けることは、少なくとも２つの固定ピンを、患者特有治具を通じて、第２の慣性検知装置の基準座標系に対応する事前に規定された角度で配置される軸に沿って挿入することを含む。いくつかの実施形態において、記録することは、慣性センサー装置をインパクタと連結し、インパクタを患者特有治具と連結することを含む。いくつかの実施形態において、記録することは、インパクタの遠位部分を特定の事前に規定された角度位置で治具の記録特徴と連結することを含む。いくつかの実施形態において、記録することは、インパクタを患者特有治具と連結する前に、慣性検知装置を患者特有治具上の配向シンボルと位置合わせすることを含む。この方法は、慣性センサー装置をインパクタと連結するステップを含むことができる。この方法は、インパクタの配向を、慣性検知装置によって生成された慣性データを反映する出力に応答して変更するステップを含むことができる。この方法は、寛骨臼シェルを目標前傾角度に位置合わせするステップを含むことができる。この方法は、寛骨臼シェルを目標傾斜角度に位置合わせするステップを含むことができる。この方法は、寛骨臼シェルを目標前傾角度に位置合わせするステップを含むことができる。
【００２８】
いくつかの実施形態において、股関節置換手術を実施する方法が提供される。この方法は、股関節の脚を延在位置にした状態で患者を仰臥位に配置するステップを含むことができる。この方法は、レーザー投影装置を股関節に隣接する骨盤に取り付けるステップを含むことができる。この方法は、股関節から離れた脚の一部分を照らすために、レーザー光を脚に投影するステップを含むことができる。この方法は、レーザー光の入射位置を記録するステップを含むことができる。この方法は、股関節に隣接する大腿近位部の一部分を記録するステップを含むことができる。この方法は、股関節を人工股関節で置換するステップを含むことができる。この方法は、骨盤に対する大腿骨の配向を確認するために、脚及び／又は足部にレーザー光を投影するステップを含むことができる。この方法は、脚長さ及び／又はオフセットを確認するために、股関節に隣接する大腿近位部の一部分を記録するステップを含むことができる。
【００２９】
この方法は、多関節部材を骨盤に取り付け、レーザー投影装置を多関節部材に連結するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、多関節部材は、ボールジョイントを備える。この方法は、レーザー光を脚の足部の一部分に向けるために、レーザー投影装置を関節接合するステップを含むことができる。この方法は、関節式部材を固定構造にロックし、少なくとも、股関節から離れた脚の一部分を照らすためにレーザー光を脚に投影するステップから、骨盤に対する大腿骨の配向を確認するために、脚及び／又は足部にレーザー光を投影するステップまで、この固定構造を維持するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、記録することは、レーザー光と一致した脚及び足部の表面に３つのポイントをマーク付けすることを含む。いくつかの実施形態において、記録することは、レーザー光並びに脚及び／又は足部の写真画像を捕捉することを含む。いくつかの実施形態において、大腿近位部の一部分を記録することは、大腿骨を大転子で記録することを含む。いくつかの実施形態において、骨盤に対する大腿骨の配向を確認するためにレーザー光を脚及び／又は足部に投影するステップは、光の入射を脚及び又は足部と合わせることによって記録された位置を再現することを含む。この方法は、レーザー光の入射位置を記録するステップ、並びに骨盤に対する大腿骨の配向を確認するために脚及び／又は足部にレーザー光を投影するステップのうちの少なくとも１つにおいて、脚の下方に対する足部の動きを拘束するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、レーザー投影装置は、慣性測定ユニットを含むハウジング内に配置される。
【００３０】
いくつかの実施形態において、股関節置換手術を実施する方法が提供される。この方法は、レーザー投影装置を股関節に隣接する骨盤に取り付けるステップを含むことができる。この方法は、股関節に隣接する大腿近位部の一部分を記録するステップを含むことができる。この方法は、大腿骨及び骨盤の手術前の配向と大腿骨及び骨盤の手術後の配向との一致を確認するために、レーザー投影装置からのレーザー光を脚及び／又は足部に投影するステップを含むことができる。この方法は、脚長さ及び／又はオフセットを確認するために、股関節に隣接する大腿近位部の一部分を記録するステップを含むことができる。
【００３１】
それらの特徴、態様及び利点並びに他の特徴、態様及び利点は、図面を参照して以下に記載される。このことは図示することを意図しているが、本願発明を制限するものではない。図面において、同様の参照符号は、類似の実施形態を通じて一貫して対応する特徴を表示する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】人工股関節の移植の後で、脚長さ及び／又は関節オフセットの測定を図示する、患者に適用された股関節ナビゲーションシステムの斜視図である。
【図２】図１のナビゲーションシステムによって人工股関節をナビゲートする方法において使用されることができる、解剖学上のランドマークのいくつかの例を図示する股関節の解剖学的構造のイメージである。
【図３】第１の解剖学上のランドマーク、この場合患者の骨盤上の腸骨と連結されたナビゲーションベースアセンブリを示す図である。
【図４】図３のベースアセンブリと連結された第１の配向検出装置及び第２の配向検出装置を図示する斜視図である。
【図５】図１のナビゲーションシステムの複数の配向及び／位置検出装置を同期化させるための技術を図示する、ナビゲーションシステムの斜視図である。
【図６】大腿骨を切除する前に、大腿骨のランドマークを記録する段階を図示する、骨盤と連結した図１のナビゲーションシステムの斜視図である。
【図７】大腿骨骨頭が切除された後の解剖学的構造及びナビゲーションシステムの複数の慣性センサーを同期化させる任意選択的な段階を示す図である。
【図８】骨盤上の寛骨臼縁部に関して配置された解剖学上のランドマークを記録する段階を図示する図である。
【図９】骨盤の寛骨臼縁部に関して配置された他の解剖学上のランドマークを記録する段階を図示する図である。
【図１０】臼蓋窩におけるインパクタの初期配置を図示する図である。
【図１１】慣性検知装置を含む人工股関節配置システムを図示する図である。
【図１１Ａ】インパクタアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図１１Ｂ】インパクタアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図１１Ｃ】インパクタアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図１２】人工股関節のカップ部分の配置をナビゲートする段階を図示する図である。
【図１３】股関節ナビゲーションシステムの他の実施形態の斜視図である。
【図１４】カメラが記録アームの線形位置を記録する状態の図１３のシステムの部分詳細図である。
【図１５】回転方向及び線形位置が、半径方向のスケールを見るカメラによって取得されることができる図１３及び図１４の実施形態の変形例を示す図である。
【図１６】カメラが少なくとも１つの回転位置を追跡することを可能にするために適合された傾斜／回転機構を示すアセンブリの分解図である。
【図１７】後方アプローチの股関節置換手術をナビゲートするために構成された変更システムを図示する図である。
【図１７Ａ】後方アプローチの股関節置換手術をナビゲートするために構成された変更システムを図示する図である。
【図１７Ｂ】後方アプローチの股関節置換手術をナビゲートするために構成された変更システムを図示する図である。
【図１７Ｃ−１】後方アプローチの股関節置換手術をナビゲートするために構成された変更システムを図示する図である。
【図１７Ｃ−２】後方アプローチの股関節置換手術をナビゲートするために構成された変更システムを図示する図である。
【図１８】患者に適用された股関節ナビゲーションシステムの斜視図である。
【図１９】図１８のシステムの固定ピンの斜視図である。
【図２０Ａ】図１８の固定ベースの実施形態を図示する図である。
【図２０Ｂ】図１８の固定ベースの実施形態を図示する図である。
【図２０Ｃ】図１８の固定ベースの実施形態を図示する図である。
【図２０Ｄ】図１８の固定ベースの実施形態を図示する図である。
【図２０Ｅ】図１８の固定ベースの実施形態を図示する図である。
【図２０Ｆ】図１８の固定ベースの実施形態を図示する図である。
【図２０Ｇ】図１８の固定ベースの実施形態を図示する図である。
【図２０Ｈ】図１８の固定ベースの実施形態を図示する図である。
【図２１Ａ】図１８の第１のアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図２１Ｂ】図１８の第１のアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図２１Ｃ】図１８の第１のアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図２１Ｄ】図１８の第１のアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図２１Ｅ】図１８の第１のアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図２１Ｆ】図１８の第１のアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図２１Ｇ】図１８の第１のアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図２２Ａ】図１８の第２のアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図２２Ｂ】図１８の第２のアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図２２Ｃ】図１８の第２のアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図２２Ｄ】図１８の第２のアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図２２Ｅ】図１８の第２のアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図２２Ｆ】図１８の第２のアセンブリの実施形態を図示する図である。
【図２３Ａ】図１８の配向検知装置の実施形態を図示する図である。
【図２３Ｂ】図１８の配向検知装置の実施形態を図示する図である。
【図２３Ｃ】図１８の配向検知装置の実施形態を図示する図である。
【図２４Ａ】図１８の大腿骨トラッカーの実施形態を図示する図である。
【図２４Ｂ】図１８の大腿骨トラッカーの実施形態を図示する図である。
【図２５Ａ】患者に適用された股関節ナビゲーションシステムの図である。
【図２５Ｂ】患者に適用された股関節ナビゲーションシステムの図である。
【図２５Ｃ】患者に適用された股関節ナビゲーションシステムの図である。
【図２６Ａ】図２５Ａの固定ベースの実施形態を図示する図である。
【図２６Ｂ】図２５Ａの固定ベースの実施形態を図示する図である。
【図２６Ｃ】図２５Ａの固定ベースの実施形態を図示する図である。
【図２７Ａ】図２５Ｃの大腿骨トラッカーの実施形態を図示する図である。
【図２７Ｂ】図２５Ｃの大腿骨トラッカーの実施形態を図示する図である。
【図２７Ｃ】図２５Ｃの大腿骨トラッカーの実施形態を図示する図である。
【図２７Ｄ】図２５Ｃの大腿骨トラッカーの実施形態を図示する図である。
【図２７Ｅ】図２５Ｃの大腿骨トラッカーの実施形態を図示する図である。
【図２８Ａ】図２５Ｃの大腿骨トラッカーの実施形態を図示する図である。
【図２８Ｂ】図２５Ｃの大腿骨トラッカーの実施形態を図示する図である。
【図２８Ｃ】図２５Ｃの大腿骨トラッカーの実施形態を図示する図である。
【図２９】手術前のＸ線を示す図である。
【図３０】後方アプローチ技術のための患者の手術前の位置を図示する図である。
【図３１】図１８のシステムの構造を図示する図である。
【図３２】いくつかの実施形態中に記録された解剖学上のランドマークを図示する図である。
【図３３】シェルの縁部上の第１の組のポイントを図示する図である。
【図３４】前方アプローチ股関節置換手術及びそのような手術の様々な態様のために構成された股関節置換ナビゲーションシステムを図示する図である。
【図３５】前方アプローチ股関節置換手術及びそのような手術の様々な態様のために構成された股関節置換ナビゲーションシステムを図示する図である。
【図３６Ａ】前方アプローチ股関節置換手術及びそのような手術の様々な態様のために構成された股関節置換ナビゲーションシステムを図示する図である。
【図３６Ｂ】前方アプローチ股関節置換手術及びそのような手術の様々な態様のために構成された股関節置換ナビゲーションシステムを図示する図である。
【図３７】前方アプローチ股関節置換手術及びそのような手術の様々な態様のために構成された股関節置換ナビゲーションシステムを図示する図である。
【図３８】前方アプローチ股関節置換手術及びそのような手術の様々な態様のために構成された股関節置換ナビゲーションシステムを図示する図である。
【図３９】前方アプローチにおける図１８のシステムの位置を図示する図である。
【図４０】前方アプローチにおける別の股関節ナビゲーションシステムの位置を図示する図である。
【図４１】前方アプローチにおける別の股関節ナビゲーションシステムの位置を図示する図である。
【図４２】前方アプローチにおける別の股関節ナビゲーションシステムの位置を図示する図である。
【図４３】患者特有の位置付け治具を含む方法の様々な態様を図示する図である。
【図４４】患者特有の位置付け治具を含む方法の様々な態様を図示する図である。
【図４５】患者特有の位置付け治具を含む方法の様々な態様を図示する図である。
【図４６】患者特有の位置付け治具を含む方法の様々な態様を図示する図である。
【図４７】患者特有の位置付け治具を含む方法の様々な態様を図示する図である。
【図４８】患者特有の位置付け治具を含む方法の様々な態様を図示する図である。
【図４９】患者特有の位置付け治具を含む方法の様々な態様を図示する図である。
【図５０】患者特有の位置付け治具を含む方法の様々な態様を図示する図である。
【図５１】患者特有の位置付け治具を含む方法の様々な態様を図示する図である。
【図５２】患者特有の位置付け治具を含む方法の様々な態様を図示する図である。
【図５３】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図５４】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図５５】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図５６Ａ】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図５６Ｂ】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図５６Ｃ】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図５６Ｄ】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図５６Ｅ】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図５６Ｆ】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図５７】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図５８Ａ】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図５８Ｂ】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図５９】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図６０】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図６１Ａ】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図６１Ｂ】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図６２】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図６３】患者特有の位置付け治具を含む方法の態様を図示する図である。
【図６４】股関節配置手術において患者特有の安全圏を画定する方法を図示する図である。
【図６５】近距離光学的追跡のためのシステムの実施形態を示す図である。
【図６６】ランドマークによってナビゲートすることを含む様々な方法において使用されることができる様々な解剖学上のランドマークを図示する図である。
【図６７】ランドマークによってナビゲートすることを含む様々な方法において使用されることができる様々な解剖学上のランドマークを図示する図である。
【図６８】患者特有のデータを提供することによって、股関節置換手術において位置合わせを高めるように使用されることができる手術前のイメージである。
【図６９】後方アプローチにおいて骨盤に適用された股関節置換手術ナビゲーションシステムの図である。
【図７０】後方アプローチにおいて骨盤に適用された股関節置換手術ナビゲーションシステムの図である。
【図７１】前方アプローチにおいて骨盤に適用された、修正された図３７〜３８の股関節置換手術ナビゲーションシステムの図である。
【図７２】前方アプローチにおいて骨盤に適用された、修正された図３７〜３８の股関節置換手術ナビゲーションシステムの図である。
【図７３】ピン固定装置の第１の実施形態を図示する図である。
【図７３Ａ】ピン固定装置の第１の実施形態を図示する図である。
【図７４】ピン固定装置の第２の実施形態を図示する図である。
【図７４Ａ】ピン固定装置の第２の実施形態を図示する図である。
【図７４Ｂ】ピン固定装置の第２の実施形態を図示する図である。
【図７５】ピン固定装置の第３の実施形態を図示する図である。
【図７５Ａ】ピン固定装置の第３の実施形態を図示する図である。
【図７５Ｂ】ピン固定装置の第３の実施形態を図示する図である。
【図７６】光学的構成要素を有するモジュール式システムを図示する図である。
【図７７】光学的構成要素を有するモジュール式システムを図示する図である。
【図７８】光学的構成要素を有するモジュール式システムを図示する図である。
【図７９】光学的構成要素を有するモジュール式システムを図示する図である。
【図８０】光学的構成要素を有するモジュール式システムを図示する図である。
【図８１】光学的構成要素を有するモジュール式システムを図示する図である。
【図８２】光学的構成要素を有するモジュール式システムを図示する図である。
【図８３】光学的構成要素を有するモジュール式システムを図示する図である。
【図８４】光学的構成要素を有するモジュール式システムを図示する図である。
【図８５】光学的構成要素を有するモジュール式システムを図示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
股関節の適切な配置の可能性を増加させることによって、患者の結果を改善するために使用されることができる様々なシステム及び方法が以下に議論される。それらのシステムは、慣性ナビゲーション技術、近距離の光学的ナビゲーション、又は、慣性ナビゲーション及び光学的ナビゲーションの組み合わせに焦点を合わせることができる。
【００３４】
［Ｉ．慣性センサーを使用する股関節ナビゲーション］
以下に記載されたシステム及び方法は、複数の解剖学上のランドマークを参照することに関連して、ナビゲーションを使用して人工股関節の配置を改善することができ、撮像及び手術前の撮像及びランドマーク参照の組み合わせに基づいて手術前の特別に適合された治具を組み込む。それらの股関節置換手術は、カップ又は臼蓋窩の周りの骨上の大腿骨頚部の衝突に起因して、又は人工股関節の次善の配向に関連した他の理由に起因して、脱臼の可能性を最小化させる臼蓋窩内の配向に対する人工股関節を一般的に案内する。様々な技術は、適切な配置の母集団の平均を利用するのに対して、他方は、患者特有の修正を受け入れる。同様に、移植前及び移植後の大腿骨の位置及び／又は配向を記録し、確認するための様々な技術は、本願明細書に議論される。このことは、手術の終りに脚長さ及び関節オフセットを制御するのに役に立つ。
【００３５】
［Ａ．複数の慣性センサー及び後方アプローチによる解剖学上のランドマークを参照するための治具を使用するナビゲーション］
現在、多数の股関節置換手術は、後方アプローチから実行される。このアプローチにおいて、患者は、彼又は彼女の側に位置付けられ、前方骨盤平面が垂直に、例えば患者が位置付けられる手術台の平面に対して垂直に方向付けられる。股関節置換手術を実施している多数の外科医は、このアプローチに精通しており、患者がこの位置にある場合に、解剖学的構造の配向に関して高められた革新的な利益をすぐに認識するであろう。
【００３６】
［１．後方アプローチ：プローブに連結された配向検知装置を用いたシステム］
図１及び図４は、股関節ナビゲーションシステム１００を示す。この股関節ナビゲーションシステム１００は、必ずしも除外する必要はないが、手術前撮像又は以下で議論されるものを除いた他の入力を必要とすることなく、解剖学上のランドマークを参照して股関節手術をナビゲートするように構成される。後方アプローチにおいて骨盤に取り付けられた股関節ナビゲーションシステム１００は、図１に示される。図４は、関節が脱臼される前であるが、股関節ナビゲーションシステム１００が骨盤に取り付けられた後の手術の早期の段階を示す。図１は、股関節ナビゲーションシステム１００が適合される技術のうちのいくつかの変形例の後期を示す。以下にさらに議論されるように、そのような変形例は、大腿骨の相対的な位置及び／又は配向の態様、例えば脚長さ、関節オフセット、及び大腿骨頚部の回転配向を確認するために、関節が置換される前及び後で、大腿骨を記録することを含む。
【００３７】
股関節ナビゲーションシステム１００は、記録治具１０４と、位置合わせアセンブリ１０８と、ランドマーク取得アセンブリ１１２と、を含む。位置合わせアセンブリ１０８は、図示した構造において股関節に強固に接続されており、それによって、股関節の動きは、以下で議論されるように、位置合わせアセンブリ１０８におけるセンサーの対応する動きを引き起こす。この動きを検知することは、股関節ナビゲーションシステム１００がナビゲーションにおける誤差の原因として患者の動きを除外することができる。ランドマーク取得アセンブリ１１２は、最大範囲の制御された動きと、位置合わせアセンブリ１０８におけるセンサーと共同して、動きを追従することができる最大範囲のセンサーと、を提供する。システム、装置、センサー、及び方法についての追加の詳細は、米国特許第８，１１８，８１５号、；米国特許出願第２０１０／００７６５０５号、及び米国特許第８，０５７，４７９号に記載されており、それらは全て、全ての目的のために、全体として参照によって本願に組み込まれる。位置合わせアセンブリ１０８及びランドマーク取得アセンブリ１１２におけるセンサーは好ましくは、それらの間でデータを転送しており、いくつかの場合において、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ｗｉｆｉ（登録商標）、又は他の標準的なワイヤレステレメトリプロトコルを使用して外部装置及びモニタに無線でデータを転送する。
【００３８】
記録治具１０４は、遠位端部を有する固定カニューレ１２４を含み、当該遠位端部は、解剖学上の位置又は解剖学上のランドマーク若しくは他の選択された位置で骨盤骨へ進行させることができる。図示された技術において、固定カニューレ１２４は、固定カニューレ１２４を通じて骨盤上の腸骨内へ駆動されるピン１３２によって固定される（図３に見られる）。ピン１３２の遠位端部１２８は、図１に示される。
【００３９】
さらに以下に議論するように、固定カニューレ１２４は、後方アプローチによって、他の技術において他の骨と連結されることができる。例えば、固定カニューレ１２４は、他の技術において座骨又は恥骨と連結されることができる。いくつかの技術において、固定カニューレ１２４は、ランドマークではなく骨盤骨に取り付けられる。図１７〜図１７Ｃ−２に関連して以下に議論される股関節ナビゲーションシステム４５０は、固定部材４６６が寛骨臼縁部上の最も上方のポイントより上方のポイントで連結されるように使用されることができる。特定の技術において、固定部材４６６は、寛骨臼縁部上の最も上方のポイントの上方約１０ｍｍである。そのような技術において、寛骨臼の周りに配置された３つ又はそれ以上の解剖学上のランドマークは、以下に議論されるように、取得されることができる。固定カニューレ１２４がランドマークと連結される場合に、２つの追加のランドマークは、以下に議論されるようないくつかの実施形態において取得される。他の変形例において、クランプは、ピン１３２が固定カニューレ１２４を通じて骨内に駆動されることを必要とせずに、骨と連結するように使用されることができる。例えば、システム１００が固定されるべき領域で骨がより薄くなっている場合、ピンを配置することは不利とされる場合がある。図２は、座骨上のポイント「Ａ」の下にクランプが使用されることができる領域を示す。ランドマークから離れて固定カニューレ１２４を取り付ける又は挟持する１つの理由は、股関節を脱臼させる前にランドマークが視認できない又はアクセス可能ではない場合があるからである。臨床医が（以下に議論されるように）大腿骨を参照するためにシステム１００を使用したい場合、ランドマークから離れて固定カニューレ１２４を取り付ける又は挟持することが、必要とされる場合がある。
【００４０】
図１は、以下に詳細に議論された、ナビゲートされた股関節移植手術の終りに向けた段階を図示する。いくつかの先行する段階は、以下に詳しく述べるように、置換されるべき関節を除去する段階と、股関節をナビゲートする段階と、人工関節のための移植位置を準備する段階と、関節を配置する段階とを含む。以下にさらに議論されるように、図１は、それらの段階が適切に実行されることを確認するための技術を図示する。
【００４１】
図２は、本願の様々な方法及びシステムに関連したいくつかの解剖学的構造を示す。いくつかの実施形態において、ナビゲーションシステム１００は、人工股関節の適切な配置を支援するために、適切な解剖学上の特徴を決めるように構成される。例えば、患者の寛骨臼縁部の少なくとも一部を含む平面は、システム１００を使用して位置することができる。実際に、寛骨臼縁部は、骨棘（ｏｓｔｅｏｐｈｙｔｅ）の発達に起因して平らではない場合がある。つまり、本願に関連して、解剖学上の平面を決めること、例えば平面の推定は、実際の起伏状況（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）の近似とされることができ、当該平面は、実質的な破片（ｆｒａｃｔｉｏｎ）、例えば寛骨臼縁部の表面の大部分、又は適切な解剖学上の特徴を推定するいくつかの他の方法を含む。好ましくは、決められた解剖学上のランドマークは、少なくともカップの正確な配置を確認するために、好ましくは完全な人工股関節の正確な配置を確認するために使用される。
【００４２】
図２はまた、寛骨臼縁部又は寛骨臼縁部に関連した他の平面を近似するために使用されることができる複数の解剖学上のランドマークの例示を示す。多くの患者において、寛骨臼縁部は怪我、関節炎の進行段階、又は他の状態に起因してうまく画定されていない。それ故に、それらの患者のための寛骨臼縁部を近似することは、システム１００において、実際の寛骨臼縁部のほとんど又は全てを参照するが、実際の寛骨臼縁部のほとんど又は全てを含まない場合がある平面を計算することを含む。画定された平面は、寛骨臼縁部に隣接して位置するが、より重要なのは、前方骨盤平面に対して周知の前傾角度及び後傾角度を有することである。例えば、３つのポイントは、寛骨臼縁部の平面を推定するために使用されることができる。一の技術において、図２に図示された、いくつかのポイント又は全てのポイントは使用される。
【００４３】
図２に図示されるように、３つのランドマークは、「Ａ」、「Ｂ」、及び「Ｈ」で定義される。ランドマーク「Ｈ」は、怪我、関節炎の進行段階、又は他の状態に起因して、不規則な骨の成長を避けるのに十分な量だけ、例えば寛骨臼縁部上の最も上方のポイントより１ｃｍだけ上方に寛骨臼縁部から離れて離隔される位置で、腸骨上に位置する。ランドマーク「Ａ」及び「Ｂ」は、座骨及び恥骨上にそれぞれ位置することができ、損傷領域／罹患領域を避けるために、寛骨臼縁部から同様に離隔されることができる。それらのランドマークのそれぞれは好ましくは、寛骨臼縁部に十分に近接している。しかしながら、標準的な解放領域、例えば外科的切除によって露出された領域内にあるため、寛骨臼縁部に十分に近接している。使用されることができる他のランドマークは、座骨に対する寛骨臼横靱帯の前方挿入ポイント、寛骨臼切痕の下面の中間ポイント、上前腸骨棘、下前腸骨棘、臼蓋窩及び下前腸骨棘の集合（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）、及び、図６６及び図６７に図示された他のランドマークを含む。以下で議論された技術において、腸骨、恥骨、及び座骨の全ては、寛骨臼縁部を決めるために使用される。ナビゲーションシステム１００は、データを受け取り、それらのポイントからそれらの（又は他の）解剖学上のランドマークの相対的な位置を決定する１つ又は複数のプロセッサを有する。データは、本願明細書の至る所で議論されるように、複数の慣性センサーによって、又は他の種類のセンサーによって発生することができる。好ましくは、センサーは、携帯式ハウジングに又は当該ハウジング内に取り付けられるのに十分小さく、又は、器具に埋め込まれるのに十分に小さい。ナビゲーションシステム１００は好ましくは、それらのポイントの位置又は適切な配向データを少なくとも一時的に記憶させるために、記録装置も有する。
【００４４】
図３は、記録治具１０４のさらなる詳細及び人工股関節をナビゲートする方法のさらなる態様を示す。ピン１３２の近位端部は、プラットフォーム１３６と連結される、又はプラットフォーム１３６の上方に配置される。このプラットフォーム１３６は、位置合わせアセンブリ１０８及び／又はランドマーク取得アセンブリ１１２と連結するように構成される。図１に示されるように、プラットフォーム１３６は、位置合わせアセンブリ１０８及びランドマーク取得アセンブリ１１２の両方に同時に接続されることができる。プラットフォーム１３６は、図示した実施形態において、ピン１３２及び／又はカニューレ１２４の近位端部に固定された剛体バーを備える。プラットフォーム１３６は、複数の取付特徴１４０Ａ及び１４０Ｂ、例えば、プラットフォームの２つの横方向端部１４４Ａ及び１４４Ｂのそれぞれにおける取付特徴を含む。取付特徴１４０Ａは、位置合わせアセンブリ１０８に対する回転しない取付を可能にするために構成される。
【００４５】
図３は、記録治具１０４が左側及び右側股関節手術で使用されるように構成されること、例えば、各股関節のための専用取付特徴１４０Ａを有することを図示する。好ましくは、取付特徴１４０Ａは、治療されるべき股関節から離れて離隔されたポストを提供しており、それによって、位置合わせアセンブリ１０８は、可能な限り股関節から遠くに離れて取り付けられることができる。図５は、このポスト及び露出された他のポスト上の位置合わせアセンブリ１０８を示す。露出されたポストは、図５に図示された股関節の手術中に使用されない。しかしながら、患者の他の股関節が治療される場合に、プラットフォーム１３６は反対向きとなり、図５において露出されたポストは、位置合わせアセンブリ１０８と連結されるであろう。もう１つの方法で述べると、プラットフォーム１３６の長手方向軸は、２つの取付ポストの間で延在しており、２つの取付ポストのそれぞれは、患者の内側−外側の中央平面の一方の側での股関節に専用とされることができる。
【００４６】
取付特徴１４０Ｂは、ランドマーク取得アセンブリ１１２の回転取付を可能にする。例えば、取付特徴１４０Ｂは、回動可能に取り付けられた治具１４８を含むことができる。当該治具１４８は、以下に議論されるように、配向検知装置と結合するように構成された自由端部まで上向きに突出している。この治具１４８は、例えば細長い部材２２４などの、以下に議論されるような記憶アームが異なる高さで複数のランドマークと接触するように、下向きに傾斜されることを可能にする。
【００４７】
一の技術において、記録治具１０４は事前組立されており、適切な解剖学上のランドマーク内、例えば腸骨内で駆動される。他の技術において、アンカー治具は、取得されるべきランドマークからオフセットされて取り付けられることができる。腸骨は、従来の手段によって、例えばＸ線検査法によって、又は、切除し、骨盤を視認検査することによって、前もって確認されるであろう。一の技術において、カニューレ１２４、ピン１３２、及びプラットフォーム１３６は分離可能であり、それによって、その後になってピンは配置され、プラットフォーム１３６は、ピンに連結される。カニューレ１２４は、様々な変形例において他のランドマークと連結されることができる。
【００４８】
図４は、様々な技術のさらなる段階を図示する。例えば、位置合わせアセンブリ１０８は、取付特徴１４０Ａと連結されることができる。一の実施形態において、位置合わせアセンブリ１０８は剛体延在部１６０を含み、当該剛体延在部１６０は、取付特徴１４０Ａに着脱可能に取り付けられるように適合される。剛体延在部１６０は、第１の端部１６４及び第２の端部１６８を有する。第２の端部１６８は、外科的配向装置１７２に着脱可能に取り付け可能であり、当該外科的配向装置１７２は、基準座標系に対して外科的配向装置１７２の配向及び回転を検出する。外科的配向装置１７２は好ましくは、少なくとも１つのソースのないセンサー（ｓｏｕｒｃｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ）、例えば加速度計、ジャイロスコープ、それらのセンサーと他のセンサーとの組み合わせを備える。一の好ましい実施形態において、配向装置は、重力に対する配向を検出するための３軸の加速度計と、回転を検出するために複数のジャイロスコープと、を含む。他のセンサーは、様々な変更において使用されることができる。具体的なセンサーの組み合わせの例は、数ある中でも、アナログデバイス社のＡＤＩＳ  １６４４５及びインベンセンス社のＭＰＵ−６０５０又はＭＰＵ−９１５０を含む。他のアプローチにおいて、配向装置１７２は使い捨てとされてもよく、それに故に、センサーは好ましくは、より安いセンサーとされる。ランドマーク取得アセンブリ１１２上のセンサーは、いくつかの構造において再利用可能であり、それに故に、より高価で、より頑丈な又はより正確なセンサーを組み込んでもよい。
【００４９】
着脱可能な延在部の第１の端部１６４は、様々な機能を提供する。第１の端部１６４は、確実な方法であるが剥離可能な方法で取付特徴１４０Ａを係合するための装置を有する。剛体延在部１６０とプラットフォーム１３６との間の係合は、ナビゲーション手術中に任意の機械的な相対的な動きを避けるために、それらの間の相対的な動きを最小化し、又は妨げる。それによって、配向装置１７２の動きは、股関節の動きに対応する。第１の端部１６４はまたドッキング装置を有し、当該ドッキング装置は、以下にさらに議論されるように、配向装置１７２に対してランドマーク取得アセンブリ１１２を位置付けるために、安定した且つ制御された方法を提供する。
【００５０】
図４はまた、ランドマーク取得アセンブリ１１２が、例えば取付特徴１４０Ｂで、プラットフォーム１３６にしっかりと連結されることができることを図示する。一の実施形態において、ランドマーク取得アセンブリ１１２は、ジンバル型治具２００と、配向検知装置２０４と、を含む。ジンバル型治具２００は、プラットフォーム１３６の取付特徴１４０Ｂと着脱可能に連結するためのカプラー２０８を含む。このカプラー２０８は、スライド支持部２１２に回動可能に接続される。スライド支持部２１２は、細長い部材２２４のスライド可能な延在を可能にするスロットを含む。このスライド可能な延在は、細長い部材の遠位端部２２８の動きの範囲が複数のランドマークの取得を容易にすることを可能にし、これらのランドマークは、以下にさらに議論されるように、カニューレ１２４の取付位置から異なる距離にある。言い換えると、遠位端部２２８はスライド支持部２１２の軸から離れて延在されることができる、又はスライド支持部２１２の軸に近接する位置まで後退させることができる。
【００５１】
図４及び図６は、２つの位置の間でプラットフォーム１３６に対するランドマーク取得アセンブリ１１２の可動性を図示する。図４において、細長い部材２２４は、延在部１６０の第１の端部１６４から離れて遠位端部２２８を移動させるように、カニューレ１２４の長手方向軸に対して平行とされることができる軸回りに揺動される。これは、ジンバル型治具２００の可動構造とされる。カプラー２０８とスライド支持部２１２との間の回動連結によって可能とされた回転に加えて、回動可能に取り付けられたジョイント１４８は、細長い部材２２４がカニューレ１２４の軸に対して平行ではない軸回りに回動することを可能にする。ジョイント１４８の回転軸は、スライド支持部２１２の回転軸に対して垂直とされることができる。この回転可能性は、細長い部材２２４の遠位残部２２８が、上記で議論されたように、解剖学上のランドマークと接触するまで下がって回動することを可能にする。さらに、上記で議論されたような、スライド部材２１２内における細長い部材２２４のスライド可能性は、同一平面における解剖学上のランドマークに到達するが、カニューレ１２４又はピン１３２の遠位端部に近接するように、又は当該遠位端部からさらに遠くなるように遠位端部２２８が移動することを可能にする。図６は、より高い高さで又はより近い位置で、例えば大腿骨の外側側面上で、複数のランドマークを参照するためのプラットフォーム１３６に近接して位置付けられた細長い部材２２４の遠位端部２２８を示す。
【００５２】
図４はまた、遠位端部２２８が傾斜した長さを含み、当該傾斜した長さは、細長い部材２２４が、記録されている解剖学上のランドマークに隣接する高さで、小さな不規則性を避けることを可能にすることも示す。そのような不規則性は、通常の解剖学的構造とされる場合があり、あるいは、骨棘又は様々な種類の不規則な骨成長とされる場合がある。
【００５３】
図５は、ランドマーク取得アセンブリ１１２の停止構造２６０を図示する。特に、細長い部材２２４の一部は、直立延在部１６０の第１の端部１６４で配置されたラッチ２６２内に移動される。停止構造２６０は、ナビゲーションシステム１００が、いくつかの慣性センサーで混合することができる誤差を管理することを可能にする。例えば、一の実施形態において、配向装置１７２及び配向検知装置２０４におけるジャイロスコープセンサーは、安定した周知の配向が検出される場合に、同期化されることができる。そして、１つ又は複数のジャイロスコープ、例えば配向検知装置２０４のジャイロスコープは、条件が満たされた後にゼロに設定されることができる。停止構造２６０に採用されるさらなる技術は、以下にさらに議論されるであろう。システム４５０と関連して以下にさらに議論されるように、いくつかの治具は、アンカー治具の遠位端部又は骨接続部位に隣接する記録ポイントを有する。システム４５０は、一のモードにおいて配向検知装置２０４で動作している加速度計のみに基づいたランドマークの正確な取得を可能にする。そのようなモードにおいて、記録特徴は、例えば、システムにおいて検知装置の精度を高めるために、停止構造に類似機能を提供することができる。
【００５４】
システム１００の停止構造の他の例示が提供されることができる。例えば、停止構造は有利には、実質的に相対的な動きがないので、配向装置１７２及び配向検知装置２０４を安定的に位置付け、且つ保持する能力を含む。１つのアプローチにおいて、配向検知装置２０４は、剛体延在部１６０に取り付けられる。他の配置構成は、剛体延在部１６０に隣接してプラットフォーム１３６上の取付ポストを含むことができる。
【００５５】
誤差管理が問題とならない場合に、停止構造２６０は、外科手術の分野において望まれていない揺れ又は他の動きを防止するのになお有益とされることができる。
【００５６】
一の基本的な方法において、上述された治具は骨盤骨に接続され、システム１００は停止構造２６０となり、センサーは初期化される。初期化は、少なくとも２つのセンサーを同期化することを含むことができる。いくつかの場合において、初期化は、１つ以上のセンサーをゼロに設定することを含むことができる。これに関連して、「ゼロに設定する」は、システムにおける蓄積された誤差を除外する方法、センサーのリセットの任意の形態を含む方法、及び／又は、一の装置で、他の装置からのデータが少なくとも一定の期間、信頼できることを確認する方法を含む広い用語である。
【００５７】
図６は、股関節置換手術と関連して大腿骨のランドマークを取得する任意の段階を図示する。股関節は、中立の屈曲／外転位置に位置付けされる。ランドマーク取得アセンブリ１１２は、例えばプラットフォーム１３６及び大腿近位部のランドマークから比較的短い距離に適応させるために、スライド支持部２１２をスライドすることによって、細長い部材２２４が移動した状態での引込構造２６６とされる。一の技術において、遠位端部２２８の先端部は、大転子の一部又は大体近位部上のその他の部分と接触状態になる。ランドマークが発見及び／又は接触された後で、臨床医は、大腿骨上に、ボビーマーク（ｂｏｖｉｅ  ｍａｒｋ）、ペンによるマーク（ｐｅｎ  ｍａｒｋ）、縫合糸、又は他の耐久性のある表示などのマークＦｍを付けることができる。遠位端部２２８の先端が所望のランドマークと接触すると、ナビゲーションシステム１００は、１つ又は複数のセンサーからのデータを処理し、配向検知装置２０４における１つ又は複数のセンターの配向を記憶させる。さらに、いくつかの実施形態において、細長い部材２２４には、例えばカニューレ１２４に対して、又は、患者又はシステム１００の他のいくつかの適切な固定特徴に対して、細長い部材２２４の先端の位置を示すスケール２２６が設けられている。臨床医によって読み取られるべきスケール２２６を提供することによって、システムは単純化され、費用効率が高くなる。
【００５８】
図６に図示される任意の段階の後で、大腿近位部は、それに本来のボールを取り除くために切除されることができる。
【００５９】
図７は、一の有利な技術において、使用者がシステム１００を停止構造２６０に戻すことを図示する。この段階は任意選択的に、大腿骨の切除のタイミング及びセンサーに応じている場合がある。この位置において、配向検知装置１７２及び２０４におけるセンサーは再び初期化されることができる、例えばゼロに設定されることができる。上記で議論されたように、これは、いくつかの慣性センサーにおける誤差の蓄積を最小化するための一の技術である。この任意の段階を提供することによって、安価なセンサーは使用されることができ、これにより、システム１００が非常に正確な股関節置換を実現することを可能にするとともに、患者、医療機関、及び健康管理システムにとって費用を一般に管理するのを手助けする。
【００６０】
図８は、大腿近位部の切除後に第２の解剖学上のランドマークが取得される又は参照される段階において提供された第１の延在構造２６４を図示する。特に、細長い部材２２４は延在されることができ、適切なランドマークと接触状態になるように治具１４８によって回転されることができる。一の技術において、接触は遠位端部２２８と座骨との間で行われる。最大限の精度を提供するために、この接触は、短期間内に、例えば停止構造２６０から解放された２０秒間の間に提供される場合がある。接触が行われると、システム１００は、検知装置２０４の配向を記憶させるように構成される。一の構造において、配向は、配向装置１７２上のボタン又は他の直接的な手段が押された後で記憶される。配向を取得することに加えて、位置の値は、システムに入力される。例えば、細長い部材２２４上のスケール２２６は使用者によって読み取られることができ、そのスケールの値はシステムに入力される。スケール２２６が読み取られ、使用者によって入力される一の技術において、配向装置１７２は、そのような変数を入力するための入力装置を有するユーザーインターフェースを有する。図面において見られ得るように、スケール２２６は実際に、２つの異なるスケールとされることができ、それらの２つのスケールは、引込構造２６６及び延在構造のそれぞれのために使用される。代替的には、スケール２２６は、図１３及び図１４に示されるように、臨床医又はシステムによって読み取られることができる位置のより広い範囲を提供するために、細長い部材２２４の全長に亘って延在することができる。
【００６１】
延在構造２６４は、細長い部材２２４の遠位端部２２８が、患者の内側の頭側−尾側の平面と骨盤の臼蓋窩との間に位置した解剖学上のランドマークと接触するように構成されるものである。
【００６２】
使用したセンサー及び図８のランドマーク取得段階のタイミングに応じて、使用者はシステム１００を停止構造２６０に戻すことができ、再びシステム１００を初期化する、ゼロに設定することもできる。
【００６３】
図９は、大腿近位部の切除の後で、第３の解剖学上のランドマークが取得される又は参照される段階で提供される第２の延在構造２７２を図示する。第３の解剖学上のランドマークはいくつの技術において、第２の解剖学上のランドマークより前に取得されることができる。第２の延在構造において、細長い部材２２４の遠位端部２２８は、恥骨などのランドマークと接触するように移動される。最大限の精度を提供するために、この接触は、短期間内に、例えば停止構造２６０から解放された２０秒間の間に提供される場合がある。接触が行われると、システム１００は、検知装置２０４の配向を記憶させることができる。配向は、ボタン又は他のユーザーインターフェース装置を押すことによって記憶されることができる。いくつかの技術において、配向及び位置は、システムに入力される。例えば、細長い部材２２４上のスケール２２６は使用者によって読み取られることができ、スケールの値はシステムに入力される。スケール２２６が読み取られ、使用者によって入力される一の技術において、配向装置１７２は、そのような変数を入力するためのユーザーインターフェースなどの入力装置を有する。
【００６４】
延在構造２７２は、細長い部材２２４の遠位端部２２８が、臼蓋窩の前側に位置した解剖学上のランドマークと接触するように構成されるものである。
【００６５】
複数のランドマークが取得されると、システム１００は、ピンが適切なランドマークに取り付けられた場合に、カニューレ１２４の取付位置の挙動（ｂｅａｒｉｎｇ）を含む３つのランドマークの挙動（ｂｅａｒｉｎｇ）を決定することができる。システムは、それらの３つのランドマーク（又は、他の方法において、他のグループの３つ又はそれ以上のランドマーク）を含む平面に対して配向装置１７２の配向を計算することができる。このことから、様々な後処理が実施されることができる。例えば、配向（前傾及び／又は外転）は、骨盤の解剖学上の基準平面から、それらの３つのランドマーク（又は、使用される場合に、他の３つ又はそれ以上のランドマーク）を含む平面の配向を知る手段に基づいて調整されることができる。
【００６６】
システム１００の一の変形例は、使用者が、上記の計算における使用のためのランドマークの複数のセットの間で選択することを可能にする。上記で議論された方法は、寛骨臼縁部からの３つのポイントの使用を利用する。それらのポイントは、病気又は変形に起因する場合がある寛骨臼縁部における局所的な突起によってより少ない影響を与えられる。それ故に、それらは、手術中の計画的ではない作業を必要とする低い可能性を有する。一方、ランドマークの他のセットは、寛骨臼縁部が変形から解放されるように選択されることができる。このことは、手術前に確認される場合がある。例えば、２つ又は３つのポイントは、ランドマーク取得のために寛骨臼縁部上で選択されることができる。寛骨臼縁部上のランドマークは、それらが小さな切除を通じてアクセスすることを容易にする点で有利である。例えば、寛骨臼縁部上のポイントは、寛骨臼横靱帯の後方挿入の中心、寛骨臼横靱帯の前方挿入の中心、及び、寛骨臼縁部上の最も上方のポイントを含むことができる。１つ又は複数の寛骨臼以外のランドマークを含む解剖学上のランドマークのグループは、腸骨（記録治具１０４又は他のアンカー部材が挿入されることができる）、座骨の寛骨臼溝における最下ポイント、及び、上方骨盤枝（ｓｕｐｅｒｉｏｒ  ｐｅｌｖｉｓ  ｒａｍｕｓ）の突起を含むことができる。
【００６７】
いくつかの技術は、第４のポイントを参照することを含む。第４のポイントは、患者特有の記録のいくつかの形態と関連して使用されることができる。第４のポイントは、寛骨臼以外とされることができる、又は、寛骨臼縁部上に配置されることができる。解剖学上のランドマークの例は、寛骨臼切痕とされる。例えば図３４及び図３５に関連して他のランドマークは本願明細書で議論される。
【００６８】
後方アプローチシステムは、寛骨臼縁部上のポイントと寛骨臼縁部以外のポイントとの間の手術中の選択を可能にするように有利に構成される。例えば、寛骨臼縁部は、手術前に変形がないように見えるが、露出された場合に手術前の状態と違った状態を示しており、外科医は、寛骨臼縁部ではないランドマークのセットを選択することができる。
【００６９】
検知された複数のランドマークと、前方骨盤平面又は臼蓋窩の角度などの計算された解剖学上の特徴の位置との間の関係の精度を高めるための様々な技術は、採用されることができる。例えば、治療されるべき股関節が患者の左側であるか又は右側であるか、及び、患者が男性であるか又は女性であるかを示す使用者の入力は、集められることができる。モデルのより正確な推定は、研究グループの特徴付けに基づいて提供されることができる。例えば、３０歳以上の患者のグループの股関節は、一のアプローチでアクセスされることができる特徴と、アクセスされることができないより外科的な関連の解剖学上の特徴との間の対応を確認するように研究されることができる。対象のグループは、性別、年齢、体重、身長、又は関連のある人々における他の変化するものなどの複数の人口統計学の特徴について研究されることができる。それらのサブグループにとって、測定されたパラメータと測定されることができないが知ることが望ましいパラメータとの間の相関性又は変換が、生じることができる。そのような相関性又は変換が確立されると、測定した特徴を測定することができないが有益な特徴へ変換することが、プロセッサ上のソフトウェアを操作することによって達成されることができる。このソフトウェアは、１つ又は２つの角度、例えば、代理の寛骨臼平面などの記録された骨盤平面に基づく傾斜及び前傾を計算するようにプログラミングされることができる。そのようなシステムは、股関節のソケット構成要素を配置する際に、解剖学的構造に対する、例えば寛骨臼に対するフリーハンドの器具の角度をリアルタイムで発生させるように使用されることができる。
【００７０】
さらに、手術前の撮像又は位置（以下に議論される）の使用からのデータは、それらの計算の精度を高めるために使用されることができる。それ故に、後方アプローチシステムは好ましくは、配向装置１７２上のボタンを作動させることによって、フラッシュメモリー装置などの補助的なデータ記憶装置をシステムに接続することによって、又は、数ある中でもｗｉｆｉ（登録商標）接続、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、インターネット接続を含むシステムとの他の通信手段によって、使用者が直接的に入力するように構成される。
【００７１】
いくつかの技術において、本願に記載された後方アプローチシステムは、股関節置換において、適切な脚長さ及び関節オフセット結果を決定し、監視し、且つ確認するように適合される。例えば、システム１００は、脚長さ測定基準の成分、例えば上方−下方の軸（脚長さ）に沿ったベクトル及び／又は内側−外側の軸（オフセット）に沿ったベクトルを計算し、且つ記憶させることができる。一のアプローチにおいて、装置１７２は、大腿骨が手術前及び手術後の同一の位置にある場合を示すディスレイを有する。例えば、それは、脚長さにおける変化を引き起こす変位がないことを意味する「ゼロ（０）」を示すことができる。「ゼロ（０）」とは、手術前及び手術後の患者の頭側−尾側の中央平面からさらに離れる大腿骨の移動がないことを示す。向上した精度にとって、複数のポイント、例えば３つのポイントは取得してマーク付けされることができる、及び／又は、大腿骨にマーク付けされることができる。これらのポイントは、増大した精度を提供するのに十分な量だけ離隔されることができる。それらのポイントは、外転、回転、及び屈曲における大腿骨の適切な配置を確認するために使用されることができる。
【００７２】
一の改善は、股関節を移植した後で大腿骨が適切に回転して位置付けられることを保証するために、大腿骨頚部を参照することを含む。例えば、大転子などの大腿骨の特徴が、大腿骨骨頭の回転中心を通じて延在する軸であって、臼蓋窩の平面に対して垂直である軸に対して同じ回転配向に存在することを確実にすることが、所望される場合がある。移植後における実質的に変化しない回転配向を保証するために、システム１００は、移植前及び移植後の大腿骨頚部上の１つ又は複数のポイント、例えば３つポイントを記録することができる。（図１８〜図２４Ｂに関連して以下に議論される）後方アプローチ又は前方アプローチのいずれかから使いやすい３つのポイントは、大転子、小転子、及び、外閉鎖筋の挿入とされる。
【００７３】
前述したものは、ナビゲートされた股関節置換手術において有益である様々なパラメータを決定し、且つ記憶させるために使用されることができるいくつかの段階である。それらの段階のいくつか又は全てが実施された後で、一の実施形態において、臼蓋窩は、カップを受容するために準備されることができる。例えば、臼蓋窩は、従来の方法で広げられることができる。いくつかの実施形態において、リーマーは、リーミング加工を案内するために慣性センサーを含む配向装置と連結されることができる。これは、２０１０年３月２５日に発行されたＵＳ２０１０／００７６５０５号においてある程度詳細に議論される。この文献はこの目的及びそこにおける全ての開示のために、その全体を参照することによって本願に組み込まれる。
【００７４】
図１０は、リーミング後に、インパクタ３００が人工股関節のカップを配置するために使用されることができることを示す。インパクタハンドル３０４は、おおよその正確な配向において位置付けられることができる。例えば、インパクタの長手方向が上方でナビゲートされた平面又はナビゲートされた平面に基づいて決定された平面に対して垂直に配置される。図１０は、システム１００が停止構造２６０とされる場合にその最初の配置が行われることを示す。インパクタ３００は、視覚的検査に基づいて、この時点で実質的に位置合わせされることができる。図１０において図示される段階の一部として、又は、その後すぐに、センサーは、上記で議論したように、初期化されることができる、例えば、ゼロに設定されることができる。
【００７５】
図１１は、その後の段階において、配向検知装置２０４が細長い部材２２４の近位端部２３０から切り離され、その後インパクタ３００に連結されることができることを示す。好ましくは、この段階は、適切な位置合わせに近接してインパクタ３００が股関節上の適所に配置される間に実施される。他の実施形態において、配向検知装置２０４に類似する第３の検知装置は、インパクタと連結されることができ、例えばインパクタに事前に取付されることができ、上記で集めたデータが第３の装置へ転送される。インパクタ３００及び検知装置２０４は、カップ配向ナビゲーションシステムを含む。好ましくは、インパクタ３００は円筒状のシェル３１２を有し、その円筒状のシェル３１２はハンドル３０４の内部シャフト３１６に対して移動可能である。シェルはドッキング装置３２０を有し、そのドッキング装置３２０は検知装置２０４のドッキング装置を受容することができる。シェルの可動性は、インパクタ３００を通じて伝えられた力から検知装置を分離するのを支援する。それらの力は、マレット（ｍａｌｌｅｔ）又は、カップを適所に強制的に移動させるための他の装置によって適用される。シェル３１２と検知装置との間に少なくともいくつかの力分離（ｆｏｒｃｅ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を提供することによって、検知装置２０４におけるセンサーのインパクトは、減少されることができる。検知装置２０４に適用された過度の力は、例えば、装置１７２と同期化するまで、検知装置２０４を非稼働にさせることができる。
【００７６】
図１１Ａはインパクタ３００Ａのさらなる実施形態を図示する。このさらなる実施形態において、シェル３１２Ａの移動が複数のばね部材３４０、３４４によって緩和され、これらのばね部材３４０、３４４がインパクタ３００Ａのインパクトの衝撃の少なくともいくつかを吸収するように構成される。インパクタ３００Ａはまた、複数の股関節人工関節のいずれかに適するために修正されるように構成される。例えば、複数の先端構成要素３４８は、各先端構成要素がインパクタ３００Ａのシャフト３１６Ａの遠位端部に取り付け可能であり、且つ当該遠位端部に着脱可能であるキットにおいて提供されることができる。
【００７７】
図１１Ｂ〜図１１Ｃは、インパクタ３００Ａの遠位特徴の詳しい詳細を示す。特に、先端構成要素３４８は、インパクタ３００Ａのシャフト３１６Ａから取り外し可能である。図１１Ｃは、先端構成要素３４８が、その近位側部に形成された凹部３５２と、その遠位側部に形成された係合装置３５６と、を有することができることを示す。凹部３５２は、シャフト３１６Ａの遠位端部上の複数の平坦部３５０Ｂに対応する複数の平坦部３５０Ａを備えることができる。複数の平坦部は、シャフト３１６Ａの遠位端部上における凹部３５２の近位−遠位のスライドを可能にする。好ましくは、戻り止め装置又は他の機構は、先端構成要素３４８とシャフト３１６Ａとの間に設けられており、それ故に、先端構成要素がシャフトから落下しない。これらの平坦部は、先端構成要素３４８がシャフト３１６Ａに対して回転することを防止する。係合装置３５６は、一の実施形態におけるねじ山を備え、それによって、人工股関節のカップ３６０は、先端構成要素３４８の遠位端部にねじ止めされることができる。シャフト３１６Ａ上の先端構成要素３４８のスライド係合は重要である。なぜならば、インパクタ３００Ａが様々な製造者の人工股関節とともに使用されるように意図されるからである。多くの場合、カップ３６０は、準備された臼蓋窩にカップを固定するための孔パターンを有するであろう。この準備された臼蓋窩は、製造者に特有であり、且つ解剖学的構造によって要求される。それらの平坦部は、シャフト３１６Ａに対する先端構成要素３４８（それ故に、カップ３６０）の多くの個別の交互に起きる相対的な角度位置（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ａｌｔｅｒｎａｔｅ  ｒｅｌａｔｉｖｅ  ａｎｇｕｌａｒ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ）を可能にする。先端構成要素３４８の外側表面上の複数の溝部又は長い軸方向のリッジ３４６は、シャフト３１６Ａ上に先端構成要素を取り付けるために、且つ当該先端構成要素を取り外すために、使用者が、先端構成要素を確実に把持することを可能にする。
【００７８】
図１２は、解剖学的構造に隣接する図１１Ａ〜図１１Ｃのカップ配向配置ナビゲーションアセンブリを示す。この図面はまた、フリーハンドナビゲーション構造２７４を図示する。このナビゲーション２７４構造において、少なくとも配向装置１７２及び２０４が互いに対して６度の動きを可能にする。図１１Ａ〜図１１Ｃの変形例のいずれかは、図示において代わりに用いられることができる。特に、ハンドル３０４は、所望されるように配向される。一の実施形態において、システム１００は、上記で議論したように取得される、ナビゲートされた平面に対するカップの角度をリアルタイムで表示する。表示されることができる角度は例えば、前傾及び外転のうちの１つ又は複数を含む。好ましくは、臨床医は、短い一定時間内に、例えば約２０秒間以内に、カップの位置を確認することができる。一の実施形態において、表示された角度は、約４０度の外転と約２０度の前傾によって調整されることができる。それらの角度は重要ではなく、それらは脚の動きの範囲に関連する。外転及び前傾における動きがそれらの角度のいずれかの側面に延在するので、それらの角度に近接することは好ましい。本願で議論されたシステムが、通常それらの角度の１０度以内として記載される、それらの角度に近接する「安全圏」における患者の割合を増加させることができると考えられる。対照的に、研究は、従来の技術が、「安全圏」の外側の複数の患者のうちの５０％に近接して影響を及ぼすことを示す。
【００７９】
センサー及び図１２のカップ配置ステップのタイミングに応じて、使用者は、検知装置２０４を細長い部材２２４に再び取り付けることができ、システム１００を停止構造２６０に戻すことができ、またシステム１００を初期化又はゼロに設定することができる。
【００８０】
システム１００は、手術台の角度に対する手術前及び／又は手術後の角度の推定を提供するように構成されることができる。後方アプローチにおいて、患者は彼又は彼女の側に配置される。このアプローチにおいて、手術中にシフトするために患者の位置のためのより多くの機会が存在する。一の実施形態において、位置合わせロッドは、検知装置２０４と連結されることができ、手術台の平面と位置合わせされることができる。そのように位置合わせされる場合に、検知装置２０４の配向は、システムに記録される。手術における後期において、一又は複数の角度は、骨盤が移動しない仮定に基づいて計算され、使用者に表示される。そのような後期の段階で、検知装置２０４の配向は、患者が移動したかどうかについての情報を提供するために、手術に対して再び確認されることができる。移動がないとの仮定が崩れるような著しい移動が起こった場合に、いくつかのランドマーク取得段階又は全てのランドマーク取得段階は、繰り返されることができる。代替的には、骨盤の移動は、検知装置によって追跡されることができ、訂正されることができる。ランドマーク取得による手術台の配向を組み込む方法は、以下により詳細に議論される。
【００８１】
使用者は、大腿近位部において置換股関節の人工関節ボールを配置し、その後、カップ内にボールを配置することができ、上記で議論したような技術を使用して適切に方向付けられる。
【００８２】
図１は、その後、使用者がシステム１００を使用して配向及び／又は脚長さを任意選択的に確認することができることを示す。組み立てられた人工股関節を有する脚は、中立の屈曲、及び／又は外転、及び／又は回転位置に配置される。取得アセンブリ１１２は、引込構造２６６で配置されることができる。細長い部材２２４の遠位端部２２８は、図６において取得された同一のランドマークとされてもよいランドマークと接触する状態になることができる。このランドマーク（例えば、ボビーマーク）との接触が行われると、検知装置２０４の配向は、システム１００によって決定される。また、細長い部材２２４のスケール２２６によって示された距離は、上記で議論したような方法（例えば、手動で、又は検知により）のいずれかでシステムに入力される。システム１００はその後、Ｓ−Ｉ軸（脚長さ）又はＭ−Ｌ軸（オフセット）に沿ったベクトルの成分を計算することができる。
【００８３】
脚長さ及びオフセットが手術後に決定されると、それらは、股関節置換手術を完成させる前に調整を行うべきかどうか外科医に知らせるために、手術前の測定（図６）と比較されることができる。
【００８４】
図１３及び図１４は、上記で議論した複数の特徴のいずれかを含むことができる股関節ナビゲーションシステム４００の他の実施形態を示す。さらに、システム４００は、一の構造においてフリーハンド配向装置２０４Ａを取り付けるように使用されることができるフリーハンドセンサーマウント４０４を含む。フリーハンド配向装置２０４Ａは好ましくは、本願明細書の以前に記載した慣性センサーと同様の慣性センサーを含む。配向装置２０４Ａは好ましくは、カメラ４１２も含む。視野は、フリーハンド配向装置２０４Ａのベースから下向きに投影している円錐によって図示される。図１４は、視野がスライド支持部４２０における窓４１８を含むことを示す。窓４１８は、スケール２２５がその窓４１８を通じて見られることを可能にする。
【００８５】
股関節置換手術は、露出した組織の実質的な量及び血液の実質的な量と共に開かれた手術野を含むので、スケールに対するカメラ４１２の視野方向は、遮られた状態になる場合がある。一の実施形態において、フードは、窓４１８の上方に設けられる。フードは、血液及び組織の大部分を、カメラがスケールを見る空間の外側に維持する。さらに、スクラバー構成要素、例えば薄いゴム製部材は、組織又は流体が視野内に横方向から入ることを防止するために、（以下に議論するように）スケール２２６及び２２６Ａの上方に設けられることができる。
【００８６】
システム４００における一の利点は、カメラ４１２が窓４１８を通じて捕捉された画像を自動的に加工することができ、それによって、スライド支持部４２０に対して細長い部材２２４の位置を決定することができることである。これのさらなる利点は、ナビゲーション工程から一の段階を除外すること、例えば、システム４００に長さ寸法を入力する必要性を除外することである。段階の除外は、時間を減少させることができ、及び／又は、手術室における人数も減少させることができる。また、カメラ４１２は、臨床医によって読み取られることができる解像度よりも非常に高い解像度を読み取るように構成されることができる。このことは、システム全体においてより高精度を提供することができる。それだけではなく、カメラは、位置を読み取る際にわずかに間違えるように、又は全く間違えないように構成されることができる。このことは、結果全体を改善することができる。例えば、小型カメラは、ＪＰＥＧ形式又は他の画像形式のデータを生み出すことができ、配向装置１７２及び２０４Ａのうちの一方又は両方におけるプロセッサが細い部材２２４の線形位置を抽出するように処理することができる。
【００８７】
さらに変更された実施形態は図１５に記載される。この実施形態は、細長い部材２２４の下の構造に位置付けられることができる弓状のスケール２２６Ａ、例えば、ページの外へ延在する軸に対して回転可能に固定された配向装置２０４Ａの下の構造に位置付けられることができる弓状のスケール２２６Ａを示す。図１６は、この配置構成を有する一の構造を示す。回動部４４０は、スライド支持部４２０がページの上向きに延在する軸に関して回転することを可能にする。回動部４４０がこの上向きに延在する軸に固定されるけれども、それは回動部４４０に関して回転することができる。細長い部材２２４における窓４１８Ａは、回動部４４０の弓状の特徴又は円盤状の特徴に配置されたスケール２２６Ａを見るために、カメラが支持部を通じて見ることを可能にする。スケール２２６Ａは、細長い部材２２４の回転位置の精密測定を提供するために、カメラ４１２又は第２のカメラによって読み取られることができる。これは、配向装置２０４Ａにおける複数のセンサーのうちの１つが除外される、又は作動させないことを可能にすることができる。他の実施形態において、スケール２２６Ａから得られたカメラデータは、配向装置２０４Ａにおける複数のセンサーからデータを確認するために使用されることができる。好ましくは、スケール２２６Ａは、約１５度から約９０度の範囲に亘って、例えば、約３０度から約６０度の範囲に亘って、例えば約４０度から約５０度の範囲に亘って、マークキングを有する。
【００８８】
［２．加速度計の感度のために適合された後方アプローチシステム］
図１７〜図１７Ｃ２は、さらなる実施形態を図示する。システム４５０は、後方アプローチから股関節置換手術をナビゲートするために適合される。このシステム４５０は、アンカー治具４５４と、位置合わせシステム４５８と、ランドマーク取得アセンブリ４６２と、を含む。これらの構成要素は、上記で議論した構成要素に関して同様とされてもよく、その説明は、矛盾がない場合にこの実施形態に組み込まれる。
【００８９】
アンカー治具４５４は、中空固定部材４６６と、骨盤に複数の装置を連結するためのプラットフォーム４６８とを含む。プラットフォーム４６８は略Ｔ字状の構造を有し、この略Ｔ字状の構造は、中空固定部材４６６の近位端部と連結された第１の部分４６８Ａと、第１の部分４６８Ａに横断方向に配置された第２の部分４６８Ｂと、を含む。第１の部分４６８Ａは、さらに以下で議論されたクレードル４７６のための支持部を提供する。第２の部分４６８Ｂは、配向装置１７２と直接的に又は間接的に連結するための複数のドッキング装置４６９を含むことができる。Ｔ字状の構造は、ドッキング装置４６９が、システム１００を有する場合より、手術部位からさらに離れて配置されることができるとの利点を提供する。このことは、作業視野内への配向装置１７２の任意の侵入を減少させる。
【００９０】
いくつの場合において、固定部材４６６は、システム４５０を骨盤に固定する際に十分な安定性を提供する。他の状況において、アンカー治具４５４は、第２の部分４６８Ｂから骨盤と連結されることができる。例えば、スロット４７０は、第１の部分４６８Ａが第２の部分４６８Ｂから延在する位置の一方の側又は両側で、第２の部分４６８Ｂに形成されることができる。スロット４７０は、第２の部分４６８Ｂの横方向縁部から、第１の部分４６８Ａが第２の部分４６８Ｂから延在する位置に向けて延在することができる。スロット４７０は複数のチャネル４７１を含むことができ、当該チャネル４７１は、骨盤内に進行させることができる複数の固定ピン（例えば、スタインマンピン）を受容するように構成される。複数のチャネル４７１は、固定部材４６６に対して略平行に延在する。複数の固定ピンは、クランプ装置４７２によって複数のチャネル４７１において第２の部分４６８Ｂにしっかりと固定されることができる。クランプ装置はねじを含むことができ、当該ねじは、互いに向けてスロット４７０の両側で第２の部分４６８Ｂの部分を引き付けるように構成され、それ故に複数のスロット４７１においてピンに大きな摩擦力を生み出すように構成される。
【００９１】
スロット４７０は好ましくは、平面がそれらの長さに沿った複数のスロット４７０の両方に沿って延在するように位置合わせされる。複数のスロット４７０が長く、幅が狭いので、この平面は、Ｘ線撮像画像において容易に視覚化されることができる。複数のスロット４７０に沿って延在する平面が（例えば、内側−外側平面と患者の横断方向中央平面との交差）患者の軸に対して垂直になるように、アンカー治具４５４が骨盤に位置合わせされることが好ましい。この特徴は、一の実施形態におけるアンカー治具４５４の適切な位置付けを視覚的に確認する便利な方法を提供する。
【００９２】
固定部材４６６は、記録特徴４７３と、その遠位端部に隣接する足部４７４と、プラットフォーム４６８に接続するためのその近位端部に隣接する連結部４７５とを含む。足部４７４は、その遠位端部から延在する複数の離隔したスパイクを含む。それらのスパイクは、固定部分４６６が骨盤に接続される場合に、アンカー治具４５４の回転を防止する、又は制限することができる。図１７は、骨盤に治具４６２を固定することが、固定部材４６６を通じてピン又は他の骨係合装置を位置付けることを含むことができることを示す。ピン及び足部４７４から延在する複数のスパイクは、骨盤と接触する３つ又はそれ以上の接触点を提供することができ、治具４６２の確実な取付を提供することができる。
【００９３】
連結部４７５は一般的に、プラットフォーム４６８を固定部材４６６に固定する。いくつかの実施形態において、連結部４７５は回転能力を有し、この回転能力は、プラットフォームがピン４６６の長手方向軸に関して選択的な位置で位置付けられることを可能にする、例えば、プラットフォーム４６８が、正しい配向において最初に位置付けられることを可能にする、又は、他の出術器具のための空間を作り出すために、手術中又は手術後に移動されることを可能にする。一の配置構成は、固定部材４６６の長手方向軸に対して平行に延在する整合スプライン（ｍａｔｃｈｉｎｇ  ｓｐｌｉｎｅｓ）を提供する。この配置構成は、連結部４７５の上部上のスプラインが連結部４７５の下部におけるスプラインから解除されることを可能にするであろう。解除された場合に、プラットフォーム４６８及び連結部４７５の上部は、連結部４７５の下部に対して回転することができる。スプラインはその後、再係合されることができる。
【００９４】
治具４５４はクレードル４７６を含み、このクレードル４７６はプローブアーム４７７を保持するために使用されることができる。クレードル４７６はＵ字状の凹部を含み、この凹部は、ランドマーク取得システム４６２のアーム４７７の幅に略等しい２つの直立部材の間に幅を有する。図１７は、上記で議論されたように停止構造におけるプローブアーム４７７を示す。センサー２０４が蓄積された誤差の原因となりやすい構成要素とともに動作する場合に、停止構造は、そのような誤差を除外するために使用されることができる。上記で議論されるように、システム４５０は、配向装置１７２に対するセンサー２０４の位置及び／又は配向が知られるように構成されることができる。それ故に、アーム４７７がクレードル４７６内にある場合に、センサー２０４の成分の蓄積された誤差は除外されることができる。
【００９５】
たとえセンサー２０４における検知装置が蓄積された誤差の原因の影響下にあったとしても、クレードル４７６は、他の便利な機能を提供することができる。本願明細書の至る所で議論されるように、システムの精度の確認のために、又はランドマーク取得を必要としない単純化した基準座標系の提供するために、患者が横たわる手術台の平面を推定するために、プローブアーム４７７及びセンサー２０４を使用することは、手術のいくつかのポイントにおいて望ましい場合がある。上記で議論したように、治具４５４が骨盤に取り付けられた場合に、スロット４７０と交差する平面が、患者の軸に対して垂直に方向付けられる場合、クレードルは、患者の軸に対して平行となるであろう。固定部材４６６が垂直に方向付けられる場合に、アーム４７７は、クレードル４７６内にある場合に手術台の平面に対して平行となるであろう。システム４５０はそれ故に、ランドマークを記録することなく、カップの配置を案内するための基準座標系として手術台の平面を使用することができる。あるいは、手術台の平面はカップをナビゲートする精度を増加させるために、上記で議論したように寛骨臼縁部に関する解剖学的構造を記録することと組み合わせて使用されることができる。
【００９６】
クレードル４７６はまた、アーム４７７を他の手術器具の邪魔にならないところに、且つ静止した状態に保つための便利な定位置を提供する。図１７Ａは、クレードル４７６から引き出され、且つランドマークと接触する状態になるように自由に動くプローブアーム４７７を図示する。
【００９７】
治具４５４はまた、水平方向に配置された回動特徴４７８を含む。図１７Ｂは、回動特徴４７８が２つの水平方向の孔４８０を含むことを示す。２つの水平方向の孔４８０のうち一方の孔は、クレードル４７６を形成する同一構造において形成されるが、クレードル４７６の下の高さに形成される。他方の孔４８０は、クレードル４７６と固定部材４６６の突出部との間に形成される。図１７Ａは、プローブアーム４７７が、孔を通じて延在するシャフト４８２によって回動特徴４７８に接続されることを示す。移動装置は、シャフト４８２とアーム４７７との間に設けられ、それによって、アームの遠位先端部が、垂直軸に関して回転させることができ、且つ固定された治具４５４に対して直線的に進行させることができる。移動装置の一の回転軸Ａは、プラットフォーム４６８に対して平行に配置され、且つプラットフォーム４６８より上の高さで配置される。他の回転軸Ｂは、回転軸Ａに対して略垂直に配置される。アーム４７７のスライドは、ハウジングＣ内において、アームのとまりばめ（ｓｎｕｇ  ｆｉｔ）によって可能とされるが、アームの滑りばめによって可能とされる。この方法で回転軸Ａを方向付けることによって、臼蓋窩に関する小さな角運動基準ポイントに対するセンサー２０４における加速度計の感度は、高くなる、又は最大化される。これは、単に加速度計に基づくシステム４５０によるランドマークの取得を可能にする。このことは有利には、蓄積された誤差の影響を受けず、ランドマーク取得工程を単純化することができる。
【００９８】
記録特徴４７３は、センサー２０４の精度を高めるための便利な方法である。特に、上記で議論された方法の一の変形例において、プローブアーム４７７の遠位先端部は、記録特徴４７３と接触した状態になる。一の実施形態において、記録特徴４７３は、先端部を受容し、且つ一時的に保持するように構成されたノッチである。その後、使用者は、センサー２０４内の加速度計を初期化するために、配向装置１７２と相互に作用することができる。その後、取得されるべき複数のポイントは結果として接触されることができ、センサー２０４の配向及び位置はシステム４５０内に結果的に記録されることができる。加速度計が取得されるべき複数のポイントに近接して初期化されるので、加速度計のスケール係数（ｓｃａｌｅ  ｆａｃｔｏｒ）における誤差から生じる角度誤差が記録特徴からの小さな弧に起因して最小化され、それ故に、読み取りの精度は高められる。例えば、治具４５４は、ランドマーク取得アセンブリ４５８が、いくつかの実施形態において初期位置又は定位置からの約４５度より少なく移動することによって、記録されるべき全てのポイントに到達することを可能にするように構成される。他の実施形態において、治具４５４は、ランドマーク取得アセンブリ４５８が、初期位置からの約２５度より少なく移動することによって、記録されるべき全てのポイントに到達することを可能にするように構成される。他の実施形態において、治具４５４は、ランドマーク取得アセンブリ４５８が、初期位置からの約１５度より少なく移動することによって、記録されるべき全てのポイントに到達することを可能にするように構成される。
【００９９】
治具４５４はまた、後方アプローチにおいて手術部位の周りに配置される軟組織とうまく相互に作用するように構成される。このアプローチにおいて、切除が可能な限り小さな状態を保つように、切除は軟組織において行われる。一のアプローチにおいて、固定部材４６６は、切除の端部に位置付けられる。切除が可能な限り最小になるように行われると、治具４５４は、開創器として機能することもできる。第２の部分４６８Ｂが手のひらにある状態で、プラットフォーム４６８の第１の部分４６８Ａが使用者の中指と薬指との間に受容されることができるので、Ｔ字状の構造は、この機能に特に適している。足部４７４が骨盤を把持する状態で、治具４５４は、組織を引っ込めるために、股関節から離れるようにプラットフォーム４６８から傾斜されることができる。
【０１００】
図１７Ｃ−１及び図１７Ｃ−２は、固定部材４６６Ａの遠位端部に隣接して配置された取付装置４８８を有する後方アプローチ治具４５４Ａのさらなる実施形態を図示する。それらの図面において、それ以外は、固定部材４６６と同様とされる。固定部材４６６Ａは、固定部材４６６Ａと連結された管状体４９０を含む。この実施形態において、当該管状体４９０は、第１の固定部材として作用する。管状体４９０は、固定部材４６６Ａのルーメンに対して傾斜されたルーメンに沿って延在する。管状体４９０のルーメンは、図１７Ｃ−２に図示されるように、９０度の角度で骨内に駆動されることができる固定ピン４９２を受け入れるために構成される。固定ピン４９２は、固定部材４６６Ａによって提供された固定を補う。固定ピン４９２は、例えば腸骨内に、又はこの任意選択のための代替物として、チャネル４７１を通じて延在する任意選択の長いピンと併せて使用されることができる。固定ピン４９２は、手術において関節にアクセスするために形成された主切除内に位置するので、肌における追加の孔を必要としないとの利点を有する。固定ピン４９２は、一の実施形態において骨と係合するようにねじ山を切られることができる。いくつかの実施形態において、ロック装置４９４は、管状体４９０のルーメン内に固定ピン４９２を固定するために設けられることができる。止めねじは、使用されることができるロック装置４９４の一例である。ロック装置４９４は、固定ピン４９２がヘッドレスとされることを可能にする。このことは、固定ピン４９２が挿入される骨における孔のねじ山のすり減り問題を避ける。
【０１０１】
［３．後方アプローチ：ワークフロー検討］
上述したように、ワークフロー問題は、典型的な股関節置換手術において発生しており、その問題とは、より容易に参照されることができる解剖学上の特徴が、関節の手術のための伝統的な後方アプローチにおいて利用できないというものである。
【０１０２】
たくさんの人間の骨盤に関するＣＴベースの研究を実行することによって、本願の譲受人は、後方アプローチの股関節置換手術中にアクセス可能とされる臼蓋窩における様々なポイント、臼蓋窩上の様々なポイント、又は臼蓋窩の周りの様々なポイントによって生成された複数の平面（各平面、「寛骨臼平面」）と、前方骨盤平面との間の、集団ベースの平均的な関係を計算することができる。本願明細書に開示されたいくつかの実施形態のための後方股関節ナビゲーション複数の重要な特徴のうちの１つは、モジュールの能力であり、例えば、一の基準座標系から他の基準座標系への変換を計算するために、コンピュータとされ得るプロセッサに組み込まれたソフトウェア、又は、配向装置１７２及びセンサー２０４のうちの一方又は両方に組み込まれたソフトウェアである。本願明細書の至る所で詳細に記載されるように、様々なポイントは、臼蓋窩において、臼蓋窩上に、又は臼蓋窩の周りで参照され、これらのポイントから、代理の寛骨臼平面（ｐｒｏｘｙ  Ａｃｅｔａｂｕｌａｒ  Ｐｌａｎｅ）は計算される。
【０１０３】
次に、本願明細書に記載されるある実施形態において、例えば配向装置１７２及びセンサー２０４のうちの一方又は両方におけるソフトウェアを単独で又は別個のコンピュータと共に実行することによって、アルゴリズムを処理するために動作可能であるモジュールは、代理の寛骨臼平面から前方骨盤平面への変換を計算することができる。アプローチは、直接的な仰臥位の記録とその後の患者の動き、並びに標準的なナビゲーションにおける再度のドレーピングの必要性を必要とすることなく、前方骨盤平面を間接的に記録する。本願明細書に記載されたある実施形態におけるモジュールはその結果、前方骨盤平面に対して股関節手術器具（例えば、インパクタ３００、３００Ａ）の配向のリアルタイムのナビゲーションデータを使用者に提供することができる。
【０１０４】
本願明細書に記載されたあるシステムにおいて、さらなる利点は、これらのシステムが、外科医が記録するために選択する複数の代理の寛骨臼平面のうちの１つから前方骨盤平面を計算するための平面変換アルゴリズムを実施することができることである。このことは、あるランドマークの性質又はアクセス可能性を考慮するために、外科医が、寛骨臼平面のランドマーク選択におけるより大きな適応性を有することを可能にする。例えば、寛骨臼縁部の周りの最小の変形の場合において、外科医は、寛骨臼縁部の周りの複数のランドマークを記録することを選択することができ、これらのランドマークは、容易にアクセスすることができる。寛骨臼縁部上の大きな変形又は高い骨棘の存在がある場合において、外科医はその代わりに、病気又は以前の股関節置換手術によって変化しない縁部の外側で、寛骨臼以外のランドマーク（若しくは、本願明細書で「縁部ではない」と記載される）に基づく寛骨臼平面を記録することを選択することができる。
【０１０５】
解剖学上のランドマークの例は、代理の寛骨臼平面を生成するために使用されることができ、図２に示されるが、以下のものに限定されない。
【０１０６】
寛骨臼以外のランドマーク（座骨／腸骨／恥骨）
・（Ａ）座骨の寛骨臼溝の最下点
・（Ｂ）恥骨上枝の突起
・（Ｇ）下前腸骨棘（ＡＩＩＳ）と寛骨臼縁部の外側境界線との合流部
【０１０７】
寛骨臼縁部ランドマーク
・（Ｅ）寛骨臼横靱帯の前方挿入の中心
・（Ｆ）寛骨臼横靱帯の後方挿入の中心
・（Ｈ）寛骨臼縁部の最も上方のポイント
【０１０８】
追加的なポイントは、上記のリスト化されたポイントのグループのいずれかと組み合わせることができる。例えば、一の実施形態において、ポイント「Ｄ」は使用される。ポイントＤは、寛骨臼切痕の下方縁の中間点とされる。以下で図３６と関連して議論されるように、ポイントＤは、ライン３８２を形成するために使用された底部ランドマーク３８０Ｂに対応する。ポイントＤは、患者特有の改良点を位置付けに提供するためにそのアプローチにおいて使用される。
【０１０９】
本願明細書で議論されたある実施形態のさらなる重要な利点は、前述の平面変換能力が、使用者が所定の患者特有の情報、例えば性別などを入力することによって、記録された代理の寛骨臼平面と一般的な集団の平均データ上の前方骨盤平面との間の変換の精度を増加させることである。
【０１１０】
さらに、１つ又は複数の配向装置１７２、センサー２０４、又は、別個のコンピュータを含むシステムの所定の実施形態は、使用者が、代理の寛骨臼平面と、外科医が手術前の撮像に基づいて測定された前方骨盤平面との間の角度関係又は平面関係を入力することを可能にするために、例えばソフトウェアを処理することによって動作可能であるモジュールを有してもよく、これにより、集団データというよりもむしろ患者特有のデータに基づいた部分的又は全体的な平面変換を可能にする。例として、外科医は、（ａ）Ａ／Ｐ骨盤ｘ線で両方視ることができ、且つ後方股関節置換手術中に参照されることができる複数のランドマーク、及び、（ｂ）Ａ／Ｐ骨盤ｘ線で両方視ることができ、且つ前方骨盤平面における傾斜測定と直接的に関連した複数のランドマーク、によって形成された角度を手術前に測定することを選択することができる。この角度関係が、１つ又は複数の配向装置１７２、センサー２０４、又は、別個のコンピュータを含むシステムのモジュールに入力される場合に、このモジュールは、計算処理ソフトウェアによって行うことができ、外科医は（ａ）において記載されたランドマークを記録し、傾斜ナビゲーションが集団平均というよりも患者特有のデータに基づいているだろう。上記でリスト化されたランドマーク（Ｄ）及び（Ｈ）は、Ａ／Ｐ骨盤ｘ線で両方視ることができ、且つ後方股関節置換手術における代理の寛骨臼平面を形成するために参照されることができるランドマークの例とされる。
【０１１１】
後方アプローチの股関節置換手術のために適合されたシステムのそれらの態様は、そのような手術においてワークフロー及び精度の両方を非常に高めることができる。
【０１１２】
［４．後方アプローチ：配向検知装置及びカメラを用いたさらなるシステム］
図１８は、解剖学上のランドマークを参照して股関節手術をナビゲートするように適合された股関節ナビゲーションシステム６００を示す。図１８では、後方アプローチにおいて骨盤に取り付けられたシステム６００が示される。図１８は、関節が脱臼される前であるが、システム６００が骨盤に取り付けられた後の手術の早期の段階を示す。システム６００は様々な技術に適合されることができる。以下にさらに議論されるように、そのような変形例は、大腿骨の相対的な位置及び／又は配向の態様、例えば脚長さ、関節オフセット、及び大腿骨頚部の回転配向を確認するために、関節が置換される前及び後で、大腿骨を記録することを含む。システム６００は、本願明細書に記載されるいかなる構成要素も含むことができる。システム６００は、本願明細書に記載されるいかなる技術又は方法においても使用されることができる。
【０１１３】
システム６００は、固定ベース６０２と、第１のアセンブリ６０４と、第２のアセンブリ６０６と、を含むことができる。第１のアセンブリ６０４は、図示した構造において股関節に強固に接続されており、それによって、股関節の動きは、以下で議論されるように、第１のアセンブリ６０４におけるセンサーの対応する動きを引き起こす。この動きを検知することは、システム６００がナビゲーションにおける誤差の原因として患者の動きを除去することを可能にする。第２のアセンブリ６０６は、最大範囲の制御された動きと、第１のアセンブリ６０４におけるセンサーと共同して、動きを追跡することができるセンサーと、を提供する。システム、装置、センサー、及び方法についての追加の詳細は、米国特許第８，１１８，８１５号、米国特許出願公開第２０１０／００７６５０５号、及び米国特許第８，０５７，４７９号に記載されており、それらは全て、全ての目的のために、全体として参照によって本願明細書に組み込まれる。アセンブリ６０４、６０６におけるセンサーは好ましくは、それらの間でデータを転送しており、いくつかの場合において、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ｗｉｆｉ（登録商標）、又は他の標準的なワイヤレステレメトリプロトコルを使用して、外部装置及びモニタへ無線でデータを転送する。
【０１１４】
システム６００は、１つ又は複数の固定ピンを含むことができる。図示された実施形態においては、第１の固定ピン６１０及び第２の固定ピン６１２が示される。（例えば、１つの固定ピン、３つの固定ピン、４つの固定ピンなど）他の構造が企図される。固定ピン６１０、６１２は、細長い構造とされることができる。図１９は、固定ピン６１０を示す。いくつかの実施形態において、固定ピン６１０、６１２は、同一又は実質的に同様である。いくつかの実施形態において、固定ピン６１０、６１２は異なり、異なる解剖学的位置に挿入されるように適合されることができる。
【０１１５】
固定ピン６１０は、図１９に示されるように、略円筒状とされることができる。固定ピン６１０は、解剖学上の位置若しくはランドマーク又は他の選択された位置で骨盤骨へ進行させることができる遠位端部６１４を有することができる。図示された実施形態において、遠位端部６１４はねじ式である。遠位端部６１４は、骨を穿孔するように設計された鋭い先端部を含むことができる。固定ピン６１０は、近位端部６１６を有することができる。近位端部６１６は、固定ピン６１０をドライバと連結するために取付特徴を含むことができる。図示された実施形態において、近位端部６１６は、トライフラットソケットと連結するように設計されたトライフラット形状を含む。固定ピン６１０は、固定ピン６１０の長さに沿って１つ又は複数のマーキングを含むことができる。マーキングは、固定ピン６１０に対する固定ベース６０２の配向を示すことができる。
【０１１６】
図１８に戻って参照すると、各固定ピン６１０、６１２は、骨盤上の腸骨内へ駆動されることができる。以下にさらに議論されるように、各固定ピン６１０、６１２は、他の技術において、他の骨と連結されることができる。例えば、固定ピン６１０、６１２のうちの１つは、座骨又は恥骨と連結されることができる。いくつかの技術において、固定ピン６１０、６１２のうちの１つは、ランドマークではなく骨盤骨に取り付けられる。固定ピン６１０、６１２のうちの１つは、寛骨臼縁部上の最も上方のポイントより上方のポイントで連結されることができる。いくつかの技術において、固定ピン６１０、６１２のうちの１つは、寛骨臼縁部上の最も上方のポイントの上方約１０ｍｍである。いくつかの技術において、臼蓋窩の周りに配置された３つ又はそれ以上の解剖学上のランドマークが、以下に議論されるように、取得されることができる。固定ピン６１０、６１２のうちの１つがランドマークと連結される場合、２つのみの追加のランドマークが、以下に議論されるようないくつかの実施形態において取得される。固定ピン６１０、６１２をランドマークから離して取り付ける１つの理由は、股関節を脱臼させる前にランドマークが視認できない又はアクセス可能ではない場合があるからである。臨床医が、以下に議論されるように、大腿骨を参照するためにシステム６００を使用したい場合、固定ピン６１０、６１２をランドマークから離して取り付けることが必要とされる場合がある。
【０１１７】
システム６００は、図２０Ａ〜図２０Ｈに示されるように、固定ベース６０２を含むことができる。固定ベース６０２は、１つ又は複数の固定ピン６１０、６１２とのクランプとして機能することができる。図２０Ａは、固定ベース６０２の分解図を示す。図２０Ｂ〜図２０Ｄは、固定ベース６０２の他の図を示す。固定ベース６０２は、プラットフォーム６２０及び支持部６２２を含むことができる。プラットフォーム６２０は、クランプとして機能するために、支持部６２２と相互作用することができる。図示された実施形態において、固定ベース６０２は、１つ又は複数の固定装置６２４を含むことができる。図示された実施形態において、２つの固定装置が示されるが、（例えば、１つ、３つ、４つなど）他の構造が企図される。固定装置６２４は、１つ又は複数のねじ部を含むことができる。図示された実施形態において、固定装置６２４は、ヘッド及びねじ式シャンクを有するねじである。プラットフォーム６２０は、１つ又は複数の孔を含むことができる。支持部６２２は、１つ又は複数の孔を含むことができる。固定装置６２４は、支持部６２２内の１つ又は複数の孔を通過する、又は係合することができる。いくつかの実施形態において、支持部６２２内の各孔は、ねじ式である。固定装置６２４は、プラットフォーム６２０内の１つ又は複数の孔を通過する、又は係合することができる。いくつかの実施形態において、プラットフォーム６２０内の各孔は、ねじ式である。固定装置６２４の回転は、支持部６２２をプラットフォーム６２０に向かって移動させる、及び／又はプラットフォーム６２０を支持部６２２に向かって移動させることができる。
【０１１８】
プラットフォーム６２０及び支持部６２２は、図２０Ｃに示されるように、その間に１つ又は複数のチャネルを形成する。チャネルの数は、固定ピンの数に対応することができる。図示された実施形態において、第１のチャネル６２６及び第２のチャネル６２８が示される。チャネルは、プラットフォーム６２０及び／又は支持部６２２の上面からプラットフォーム６２０及び／又は支持部６２２の底面まで延在する。チャネル６２６、６２８は、固定装置６２４がプラットフォーム６２０及び支持部６２２と係合されるときには、固定装置６２４の方向に対して横断した方向に延在する。第１のチャネル６２６は、第１の固定ピン６１０を受け入れるようにサイズ決定され、第２のチャネル６２８は、第２の固定ピン６１２を受け入れるようにサイズ決定される。固定装置６２４の回転は、支持部６２２をプラットフォーム６２０に向かって移動させることができる。チャネル６２６、６２８は、固定装置６２４の回転と共に直径が減少することができる。固定装置６２４の回転時、各固定ピン６１０、６１２は、プラットフォーム６２０と支持部６２２との間に保持される。固定ベース６０２は、ディボット６３０を含むことができる。ディボット６３０は、本願明細書に記載されるように、停止構造又は定位置と関連付けられることができる。ディボット６３０は、システム６００に配置された記録特徴の例である。
【０１１９】
固定ベース６０２は、第１のカプラー６３２を含むことができる。第１のカプラー６３２は、システム６００の１つ又は複数の構成要素に連結することができる。いくつかの実施形態において、第１のカプラー６３２は、汎用カプラーである。第１のカプラー６３２は、細長いポスト６３５を含むことができる。いくつかの実施形態において、第１のカプラー６３２は、規則形状（例えば、円筒状）を有することができる。いくつかの実施形態において、第１のカプラー６３２は、不規則形状（例えば、三角形、涙のしずく形状、楕円形、矩形）を有することができる。不規則形状は、固定ベース６０２のプラットフォーム６２０とシステム６００の他の構成要素との位置合わせを促進する場合がある。図示された実施形態において、システム６００の他の構成要素は、単一の配向で第１のカプラー６３２と結合することができる。
【０１２０】
第１のカプラー６３２は、スロット６３４を含むことができる。スロット６３４は、第１のカプラー６３２の長手方向軸に対して横断とされることができる。スロット６３４は、長手方向軸に対して横断する軸とある角度を形成することができる。この角度は、およそ１０°、５°〜１５°、０°〜２０°などとされることができる。スロット６３４は、本願明細書に記載されるように、システム６００の他の構成要素の戻り止めと相互作用するように設計されることができる。第１のカプラー６３２は、先細表面６３６を含むことができる。先細表面６３６は、システム６００の他の構成要素内で第１のカプラー６３２の進入を促進することができる。先細表面６３６は、第１のカプラー６３２が他の構成要素内のインサータであるとき、システム６００の他の構成要素の戻り止めを移動させることができる。図２０Ａに示されるように、第１のカプラー６３２は、プラットフォーム６２０の上面の孔に連結される細長いポスト６３５を含むことができる。図２０Ｅに示されるように、代替の実施形態において、第１のカプラー６３２Ａは、プラットフォーム６２０と一体形成される。ポスト６３２Ｂは、第１のカプラー６３２Ａを支持するためにプラットフォーム６２０の底面から挿入されることができる。
【０１２１】
システム６００は、図２１Ａ〜図２１Ｇに示される第１のアセンブリ６０４を含むことができる。第１のアセンブリ６０４は、骨盤ブラケット６３８を含むことができる。図示された実施形態において、骨盤ブラケット６３８は、図１８に示されるように、略垂直とされることができる。第１のアセンブリ６０４は、固定ベース６０２の第１のカプラー６３２と連結するように設計されることができる。第１のアセンブリ６０４は、ロックレバー６４０を含むことができる。ロックレバー６４０は、回動ピンを用いて骨盤ブラケット６３８に連結されることができる。ロックレバー６４０は、骨盤ブラケット６３８に対して回動されることができる。いくつかの実施形態において、第１のカプラー６３２の先細表面６３６が、ロックレバー６４０の回動を引き起こす。いくつかの実施形態において、外科医が、ロックレバー６４０の回動を引き起こす。ロックレバー６４０は、戻り止め６４２を含むことができる。戻り止め６４２は、スロット６３４内で受容されるようにサイズ決定及び成形される。戻り止め６４２及びスロット６３４の係合は、第１のアセンブリ６０４を固定ベース６０２と強固に連結することができる。
【０１２２】
第１のアセンブリ６０４は、延在部６４４を含むことができる。延在部６４４は、骨盤ブラケット６３８に連結されることができる。延在部６４４は、外科的配向装置１７２と連結するように設計された取付部６４６を含むことができる。図示された実施形態において、取付部６４６は、延在部６４４に対して回動することができるロック及びリリースレバーを含む。外科的配向装置１７２は、ロック及びリリースレバーと結合するための特徴を含むことができる（図示されない）。他の構造が企図される。外科的配向装置１７２は、取付部６４６と係合されるときに延在部６４４に強固に連結される。外科的配向装置１７２は、図１８に示されるように、第１のアセンブリ６０４に連結されるときに傾斜されることができる。外科的配向装置１７２は、水平軸からおよそ３５°傾斜されることができる。水平軸からの他の角度が企図される（例えば、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、又は８５°、３０°〜４０°、２５°〜４５°）。いくつかの実施形態において、外科的配向装置１７２の角度が視認性を改善する。この角度は、外科的配向装置１７２を外科医に向かって上に傾けることと、患者の向かい側にいる別の外科医又は外科助手が依然としてディスプレイを見ることを可能にすることとの折衷である。外科的配向装置１７２を傾斜する１つの理由は、前方アプローチでは、外科医は、寛骨臼インプラントを押し込む間、患者の足部を向いて立つために水平ディスプレイでは見にくいからである。
【０１２３】
外科的配向装置１７２は、基準座標系に対する装置１７２の配向及び回転を検出する。外科的配向装置１７２は好ましくは、少なくとも１つのソースのないセンサー（ｓｏｕｒｃｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ）、例えば、加速度計、ジャイロスコープ、又はそれらのセンサーと他のセンサーとの組み合わせを備える。いくつかの実施形態において、外科的配向装置１７２は、重力に対する配向を検出するための３軸の加速度計と、回転を検出するための複数のジャイロスコープと、を含む。他のセンサーは、様々な変更において使用されることができる。具体的なセンサーの組み合わせの例は、数ある中でも、アナログデバイス社のＡＤＩＳ１６４４５及びインベンセンス社のＭＰＵ−６０５０又はＭＰＵ−９１５０を含む。いくつかのアプローチにおいて、外科的配向装置１７２は使い捨てとされてもよく、それ故に、センサーは好ましくは、より安いセンサーである。いくつかの実施形態において、外科的配向装置１７２は使い捨てである。
【０１２４】
延在部６４４は、第２のカプラー６４８を含むことができる。いくつかの実施形態において、第２のカプラー６４８は、汎用カプラーである。第２のカプラー６４８は、本願明細書に記載される第１のカプラー６３２と実質的に同様とされることができる。第２のカプラー６４８は、第２のアセンブリ６０６と連結されるように設計されることができる。カプラー６３２、６４８は、確実な方法であるが解放可能な方法でシステム６００の他の構成要素に固定するように設計される。カプラー６３２と第１のアセンブリ６０４との間の係合は、ナビゲーション手術中に任意の機械的な相対的な動きを避けるために、それらの間の相対的な動きを最小化し、又は妨げ、それによって、外科的配向装置１７２の動きは、股関節の動きに対応する。第２のカプラー６４８は、第２のアセンブリ６０６を第１のアセンブリ６０４に対して位置付けるために、安定した方法を提供する。
【０１２５】
システム６００は、図２２Ａ〜図２２Ｆに示される第２のアセンブリ６０６を含むことができる。第２のアセンブリ６０６は、プローブブラケット６５２を含むことができる。図示された実施形態において、プローブブラケット６５２は、図１８に示されるように、使用中、骨盤ブラケット６３８に対して実質的に傾斜されることができる。第２のアセンブリ６０６は、第１のアセンブリ６０４の第２のカプラー６４８と連結するように設計されることができる。第２のアセンブリ６０６は、ロックレバー６５４を含むことができる。ロックレバー６５４は、回動ピンを用いてプローブブラケット６５２に連結されることができる。ロックレバー６５４は、プローブブラケット６５２に対して回動されることができる。いくつかの実施形態において、第２のカプラー６４８の先細表面が、ロックレバー６５４の回動を引き起こす。いくつかの実施形態において、外科医が、ロックレバー６５４の回動を引き起こす。ロックレバー６５４は、戻り止め６５６を含むことができる。戻り止め６５６は、第２のカプラー６４８のスロット内で受容されるようにサイズ決定及び成形される。戻り止め６５６及びスロットの係合は、第２のアセンブリ６０６を第１のアセンブリ６０４と強固に連結することができる。
【０１２６】
図示された実施形態において、第２のアセンブリ６０６は、取付部６５８を含む。取付部６５８は、プローブブラケット６５２に連結されて、それらの間の相対的な動きを可能にする。取付部６５８は、プローブブラケット６５２内の開口部内に受容されることができる。取付部６５８は、プローブブラケット６５２に対する取付部６５８の長手方向軸の周りの回転を可能にすることができる。
【０１２７】
第２のアセンブリ６０６は、ドック６６２を含むことができる。ドック６６２は、取付部６５８に連結されて、それらの間の相対的な動きを可能にする。ドック６６２は、１つ又は複数の回動ピン６６０を用いて取付部６５８に連結されることができる。ドック６６２は、プローブブラケット６５２に対して２つの自由度を有することができる（例えば、回転運動及び回動運動）。ドック６６２は、スルールーメン６６４を有するスライド支持部を含むことができる。スルールーメン６６４は、プローブ６７８を受け入れるようにサイズ決定される。プローブ６７８は、本願明細書に記載されるように、複数の位置に接触するように設計される遠位端部６８０を有する。遠位端部６８０は、図２２Ａに示されるように、直線とされることができる。他の実施形態において、遠位端部６８０は、例えば、図４及び図１７に示されるように、勾配又は湾曲される。
【０１２８】
ドック６６２のスルールーメン６６４は、プローブ６７８のスライド可能な延在を可能にする。ドック６６２は、プローブブラケット６５２に対して（例えば、取付部６５８の回転及び回動ピン６６０の回動を介して）移動可能である。ドック６６２は、取付部６５８の長手方向軸の周りを、固定ピン６１０、６１２の取付位置に対して異なる回転位置まで回転されることができる。これは、プローブブラケット６５２に対する回転方法において、取付部６５８の動きを必要とする場合がある。ドック６６２は、回動ピン６６０の長手方向軸の周りを、固定ピン６１０、６１２の取付位置に対して異なる位置まで回動されることができる。これは、取付部６５８に対する回動方法において、ドック６６２の動きを必要とする場合がある。
【０１２９】
プローブ６７８は、ドック６６２に連結されることができ、それによって、プローブ６７８は、プローブブラケット６５２に対して（例えば、取付部６５８の回転及び回動ピン６６０の回動を介して）移動可能である。この操作性が、本願明細書に議論されるように、プローブ６７８の遠位端部６８０が回動又は回転して、解剖学上のランドマークに接触することを可能にする。プローブ６７８は、固定ピン６１０、６１２の取付位置に対して異なる並進位置まで、ドック６６２に対してスライドされることができる。ドック６６２内でのプローブ６７８のスライド可能性は、遠位端部６８０が、プローブ６７８の同一平面にあるが遠位端部６８０により近い又はより離れた解剖学上のランドマークに到達するように移動することを可能にする。
【０１３０】
第２のアセンブリ６０６は、以下にさらに議論されるように、固定ピン６１０、６１２の取付位置から異なる距離にある複数のランドマークの取得を促進するようなプローブ６７８の遠位端部６８０の動きの範囲を可能にする。言い換えると、プローブ６７８の遠位端部６８０は、ドック６６２のスライド支持部の軸から離れて延在されることができるか、又は、ドック６６２のスライド支持部の軸により近い位置まで後退されることができる。
【０１３１】
ドック６６２は、第３のカプラー６６８を含むことができる。いくつかの実施形態において、第３のカプラー６６８は、汎用カプラーである。いくつかの実施形態において、第３のカプラー６６８は、第２のカプラー６４８と同一又は実質的に同様である。これは、配向検知装置２０４が、本願明細書に記載されるように、第２のカプラー６４８又は第３のカプラー６６８のいずれかに連結することを可能にする。いくつかの実施形態において、第３のカプラー６６８は、本願明細書に記載される第１のカプラー６３２と実質的に同様とされることができる。第３のカプラー６６８は、配向検知装置２０４と連結するように設計されることができる。図２３Ａ〜図２３Ｃは、配向検知装置２０４の実施形態を図示する。第２のアセンブリ６０６は、延在部６７０を含むことができる。延在部６７０は、ドック６６２の第３のカプラー６６８に連結することができる。第３のカプラー６６８と延在部６７０との間の係合は、ナビゲーション手術中に任意の機械的な相対的な動きを避けるために、それらの間の相対的な動きを最小化する、又は妨げる。延在部６７０は、配向検知装置２０４と連結するように設計された取付部６７２を含むことができる。図示された実施形態において、取付部６７２は、延在部６７０に対して回動することができるロック及びリリースレバーを含む。配向検知装置２０４は、ロック及びリリースレバーと結合するための特徴を含むことができる。他の構造が企図される。配向検知装置２０４は、取付部６７２と係合されるとき、延在部６７０に強固に連結される。
【０１３２】
配向検知装置２０４は、図１８に示されるように、第２のアセンブリ６０６に連結されるときに傾斜されることができる。配向検知装置２０４は、水平軸からおよそ３５°傾斜されることができる。水平軸からの他の角度（例えば、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、又は８５°、３０°〜４０°、２５°〜４５°）が企図される。いくつかの実施形態において、配向検知装置２０４の角度が視認性を改善する。
【０１３３】
配向検知装置２０４は、本願明細書に記載されるように、プローブ６７８の配向及び回転を検出する。配向検知装置２０４は好ましくは、少なくとも１つのソースのないセンサー、例えば、加速度計、ジャイロスコープ、又はそれらのセンサーと他のセンサーとの組み合わせを備える。いくつかの実施形態において、配向検知装置２０４は、重力に対する配向を検出するための３軸の加速度計と、回転を検出するための複数のジャイロスコープと、を含む。他のセンサーは、様々な変更において使用されることができる。いくつかの実施形態において、配向検知装置２０４は、再利用可能である。
【０１３４】
図２２Ａ及び図２２Ｃに戻って参照すると、プローブ６７８は、マーキング６８２を含むことができる。マーキング６８２は、ドック６６２に対するプローブ６７８の長さ又は延在を示すことができる。マーキング６８２は、スケールを含むことができる。いくつかの実施形態において、マーキング６８２は、約８インチ、１０インチ、１２インチ、およそ８〜１２インチなどの範囲に亘るとされることができる。マーキング６８２は、プローブ６７８上に印刷されることができる。いくつかの実施形態において、マーキング６８２は、プローブインレー６７６などの別個の構成要素上にあり得る。プローブインレー６７６は、プローブ６７８の一部の中に受容されることができる。いくつかの実施形態において、プローブインレー６７６は、プローブ６７８の遠位端部６８０から距離を離される。
【０１３５】
図２３Ｃを参照すると、システム６００は、カメラ６８４を含むことができる。カメラ６８４は、マーキング６８２の画像を捕捉することができる。いくつかの実施形態において、カメラ６８４及び／又は配向検知装置２０４は、マーキング６８２を照らすための光を含むことができる。いくつかの実施形態において、この光はＬＥＤである。いくつかの実施形態において、ドック６６２は、カメラ６８４が画像を捕捉することを可能にするための窓を含む。他の実施形態において、カメラ６８４は、ドック６６２を超えて延在するマーキング６８２の画像を捕捉する。カメラ６８４は、マーキング６８２を読み取って、ドック６６２に対するプローブ６７８の並進位置の正確な決定を提供する。これは、配向検知装置２０４内のセンサーのうちの１つが除去又は無効化されることを可能にすることができる。別の実施形態において、マーキング６８２から得たカメラデータは、配向検知装置２０４内のセンサーからのデータを確認するために使用されることができる。
【０１３６】
いくつかの実施形態において、カメラ６８４は、配向検知装置２０４と一体形成される。いくつかの実施形態において、カメラ６８４は、配向検知装置２０４とは別個の構成要素である。カメラ６８４は、ドック６６２に対して固定位置に保持されることができる。マーキング６８２は、プローブ６７８がスルールーメン６６４内に位置付けられるとき、カメラ６８４の真下のプローブ６７８上に位置付けられることができる。カメラ６８４は、マーキング６８２の真上とされることができる。カメラ６８４は、ドック６６２のスルールーメン６６４に対して固定されることができる。ドック６６２、カメラ６８４、及び配向検知装置２０４は、プローブ６７８の位置付けを可能にするように一体となって移動することができる。システム６００において図示されるように配向検知装置２０４を配向する１つの利点は、改善された視認性である。構造物が薄型であるほど、使用者の視野を妨げる可能性は低くなる。システム６００において図示されるように配向検知装置２０４を配向する１つの利点は、製造の容易さである。カメラ６８４は、回路基板上に埋め込まれることができる。カメラ６８４が画像を捕捉することを可能にすることができる、配向検知装置２０４のハウジング内の対応する透明窓（図示されない）は、型引っ張り方向に配向される。また、マーキング６８２までの距離が短いほど、短焦点を有する利用可能なカメラを良好に適応させる。いくつかの実施形態において、カメラ６８４は、ドック６６２内のルーメン（図示されない）を通じて画像を捕捉する。カメラ６８４にルーメンを通じてマーキング６８２を読み取らせる１つの利点は、これが、カメラ６８４を外側の光源から保護することである。ＯＲ光などの光は、マーキング６８２の画像を捕捉する機能などのカメラ機能を妨げる場合がある。他の実施形態において、カメラ６８４は、環境光を遮断するためのシュラウド特徴を組み込んでもよい。いくつかの実施形態において、カメラ６８４は、配向検知装置２０４の背面から下の方へ向けられる。いくつかの実施形態において、配向検知装置２０４は、カメラ６８４を光から保護する。
【０１３７】
システム６００は、図２４Ａ〜図２４Ｂに示されるように、大腿骨トラッカー６８６を含むことができる。大腿骨トラッカー６８６は、図１８に示されるように、大腿骨に連結されることができる。大腿骨トラッカー６８６は、手術中に大腿骨の位置を追跡するために使用されることができる。大腿骨トラッカー６８６は、１つ又は複数の固定構造を含むことができる。図示された実施形態において、固定構造は、孔６８８である。孔６８８は、留め具（例えば、ねじ、ピン、Ｋワイヤなど）がそこを通ることを可能にするようにサイズ決定される。大腿骨トラッカー６８６は、１つ又は複数のポイント６９０を含むことができる。ポイント６９０は、本願明細書に記載され、且つ図２４Ａに示されるようなポイントＡ、Ｂ、Ｃを含むことができる。大腿骨トラッカー６８６は、３つのポイント６９０を含むことができる。（例えば、１つのポイント、２つのポイント、４つのポイント、５つのポイントなど）他の構造が企図される。ポイント６９０は、図２４Ａに示されるように、ディボットを含むことができる。ポイント６９０は、マーキングを含むことができる。大腿骨トラッカー６８６は、マーキング大腿骨よりも一貫した繰り返し可能な結果を提供することができる。大腿骨トラッカー６８６は、大腿骨に対して固定されるポイント６９０を提供することができる。大腿骨トラッカー６８６は、複数のポイント６９０を提供することができる。大腿骨上に複数のポイントを記録することの１つの利点は、外科的配向装置１７２内のソフトウェアが次いで、ベースライン測定と後の測定との間の骨盤に対する大腿骨角における変化を補正することができるということである。ベースライン測定は、手術前の測定とされることができる。後の測定は、シェルが臼蓋窩内に位置付けられた後とされることができる。いくつかの実施形態において、ポイント６９０は、大腿骨トラッカー６８６上に位置する。いくつかの実施形態において、１つ又は複数のポイントは、大腿骨Ｆｍ上に直接位置するマークであり、１つ又は複数のポイントは、大腿骨トラッカー６８６上に位置する。いくつかの実施形態において、１つ又は複数のポイントは、大腿骨Ｆｍ上に直接位置するマークである。大腿骨トラッカー６８６を使用することの１つの利点は、繰り返しの記録の場合にマークが見つけやすいことである。大腿骨トラッカー６８６を使用することの１つの利点は、ポイント６９０を互いから既知の距離で離隔することによって、正しいポイント６９０が正しい順序で記録されていることをソフトウェアチェックが検証することを可能にすることである。大腿骨トラッカー６８６を使用することの１の利点は、ポイント６９０を互いから既知の距離で離隔することによって、大腿骨及び骨盤がポイント記録の間に移動されていないことをソフトウェアチェックが検証することを可能にすることである。大腿骨Ｆｍ上に直接位置するマークを使用することの１つの利点は、構成要素が大腿骨に固定されないことである。マークは、いかなるドリル孔又は留め具も必要としない。これが、大腿骨の近位端部への将来の挫傷又は損傷を防ぎ得る。大腿骨トラッカー６８６は、一体化構造とされることができる。大腿骨トラッカー６８６は、薄型構成要素とされることができる。大腿骨トラッカー６８６は、手術の間中、大腿骨に連結されることができる。大腿骨トラッカー６８６は、大腿骨トラッカー６８６が軟組織を引っかけるのを防ぐなめらかな表面を形成することができる。大腿骨トラッカー６８６は、大腿骨トラッカー６８６が骨内でゆるむのを防ぐなめらかな表面を形成することができる。
【０１３８】
図１８は、プローブ６７８の停止構造又は定位置を図示する。いくつかの実施形態において、遠位端部６８０の一部分は、プラットフォーム６２０との係合内へ移動される。いくつかの技術において、プローブ６７８の遠位端部６８０は、プラットフォーム６２０のディボット６３０を係合する。停止構造は、ナビゲーションシステム６００が、いくつかの慣性センサーで混合することができる誤差を管理することを可能にする。例えば、停止構造は有利に、実質的に相対的な動きがないように、装置１７２、２０４を位置付け、その安定を保つ能力を含む。また、第１及び第２のアセンブリ６０４、６０６と連結されたときの装置１７２、２０４内のセンサーの相対的な位置は、第１のアセンブリ６０４及び第２のアセンブリの６０６の幾何学的配置から知ることができる。例えば、一実施形態において、外科的配向装置１７２及び配向検知装置２０４におけるジャイロスコープセンサーは、安定した既知の配向が検出されるときに同期されることができ、ジャイロスコープのうちの１つ又は複数、例えば、配向検知装置２０４内のジャイロスコープは、条件が満たされた後にゼロに設定されることができる。停止構造を用いたさらなる技術がさらに以下に議論される。
【０１３９】
外科医の裁量により、システム６００は、股関節置換の前に大腿骨の状態をナビゲートするために使用されることができる。配向検知装置２０４は、図１８のように、プラットフォーム６２０上の停止構造に戻るように配置されることによって、初期化される、又はゼロに設定されることができる。その後、プローブ６７８の遠位端部６８０は、ポイント６９０と接触状態とされることができる。配向検知装置２０４は、ドック６６２に対して静止状態とされることができる。外科的配向装置１７２は、骨盤に対して静止状態とされることができる。外科的配向装置１７２は、配向検知装置２０４の配向を記録するために信号を送信されることができる。カメラ６８４は、ドック６６２に対するプローブ６７８の延在を記録することができる。カメラ６８４からプローブ６７８の遠位端部６８０までの距離、又はシステム６００から記録されている解剖学的構造までの距離は、次いで、外科的配向装置１７２に記録されることができる。この位置は、マーキング６８２のカメラ６８４による読み取りに基づくとされることができる。この距離は、カメラ６８４によって自動的に捕捉されることができる。他の実施形態において、使用者が、マーキング６８２から測定を読み取り、この距離を外科的配向装置１７２に入力する。
【０１４０】
システム６００は、外科医にとって顕著な利点を提供する特徴を含むことができる。システム６００は、モジュール機器を含むことができる。いくつかの実施形態において、固定ベース６０２は、薄型プラットフォーム６２０及び薄型支持部６２２を含むことができる。薄型固定ベース６０２は、手術野の妨害を防ぐことができる。固定ベース６０２は、使用されていないときは、容易に取り外されることができる。プラットフォーム６２０と支持部６２２との間の挟持作用は、固定ベース６０２が固定ピン６１０、６１２から容易に取り外されることを可能にする。図示された実施形態において、固定装置６２４の回転は、支持部６２２をプラットフォーム６２０から離れるように移動させることができる。チャネル６２６、６２８は、直径が増大することができる。プラットフォーム６２０及び支持部６２２は、固定ピン６１０、６１２から分離されることができる。
【０１４１】
１つ又は複数の固定ピン６１０、６１２は、互いから離隔されることができる。これは、固定ピン６１０、６１２が患者の解剖学的構造上の異なる位置内へ駆動されることを可能にする。図示された実施形態において、２つの固定ピン６１０、６１２が提供される。２つ又はそれ以上の固定ピンの利用は、固定ベース６０２にさらなる安定を提供する場合がある。固定ピン６１０、６１２は、システム６００を固定させるときに外科医により一層の柔軟性を可能にする。外科医は、配置の位置及び／又は深さにおいて柔軟性を有する。外科医は、貫入角度を最適化することができる。いくつかの技術において、外科医は、より垂直に骨に進入することができる。固定ピン６１０、６１２は、傷つきやすい解剖学上の構造を避けるような位置に配置されることができる。
【０１４２】
システム６００は、１つ又は複数のカプラーを含むことができる。システム６００は、固定ベース６０２のプラットフォーム６２０に連結される第１のカプラー６３２を含むことができる。第１のカプラー６３２は、図１８に示されるように、固定ベース６０２を第１のアセンブリ６０４に連結することができる。第１のカプラー６３２は、固定ベース６０２をシステム６００の任意の他の構成要素に連結することができる。システム６００は、第１のアセンブリ６０４に連結される第２のカプラー６４８を含むことができる。第２のカプラー６４８は、図１８に示されるように、第１のアセンブリ６０４を第２のアセンブリ６０６に連結することができる。第２のカプラー６４８は、本願明細書に記載されるように第１のアセンブリ６０４を延在部６７０に連結することができる。第２のカプラー６４８は、第１のアセンブリ６０４をシステム６００の任意の他の構成要素に連結することができる。システム６００は、第２のアセンブリ６０６のドック６６２に連結される第３のカプラー６６８を含むことができる。第３のカプラー６６８は、図１８に示されるように、ドック６６２を延在部６７０に連結することができる。第３のカプラー６６８は、第２のアセンブリ６０６をシステム６００の任意の他の構成要素に連結することができる。
【０１４３】
本願明細書に記載されるツール又はアセンブリなど、他のツール又はアセンブリは、１つ又は複数のカプラーを含むことができる。カプラーは、構成要素が強固に連結することを可能にする。カプラーが不規則形状を有するいくつかの実施形態において、カプラーは、単一の配向で構成要素を連結することができる。第１のカプラー６３２のスロット６３４など、カプラーのスロットは、水平軸に対して傾斜されることができる。これにより、カプラーからの構成要素の意図しない脱離を防ぐことができる。
【０１４４】
システム６００は、カメラ６８４を含むことができる。カメラ６８４は、配向検知装置２０４の構成要素とされることができる。配向検知装置２０４は、第３のカプラー６６８を用いてドック６６２に連結されることができる。カメラ６８４は、プローブ６７８に対して固定位置にあり得る。カメラ６８４は、プローブ６７８が移動されるときに適所に固定されたままであることができる。カメラ６８４は、カメラ６８４がマーキング６８２を向くように配向されることができる。加えて、配向検知装置２０４は、プローブ６７８に対して固定位置にあり得る。配向検知装置２０４は、プローブ６７８が移動されるときに適所に固定されたままであることができる。配向検知装置２０４は、配向検知装置２０４の平坦な背面がマーキング６８２を向くように配向されることができる。
【０１４５】
カメラ６８４は、マーキング６８２の画像を捕捉することができる。この画像は、プローブ６７８の距離と一致することができる。プローブ６７８がドック６６２のスルールーメン６６４を通ってスライドすると、距離は変化する。いくつかの実施形態において、カメラ６８４は、マーキング６８２の２進コードを読み取ることができる。いくつかの実施形態において、カメラ６８４は、スケール又は他のマーキングを読み取ることができる。カメラ６８４は、マーキング６８２の真上に位置付けられることができる。
【０１４６】
プローブ６７８の延在部に関連する距離は、配向検知装置２０４からの配向及び位置データと併せて使用されることができる。外科的配向装置１７２は、カメラ６８４からの長さ測定及び配向検知装置２０４からのデータを使用して、プローブ６７８の遠位端部６８０の位置を決定することができる。
【０１４７】
図２５Ａ〜図２５Ｃは、解剖学上のランドマークを参照して股関節手術をナビゲートするように適合された股関節ナビゲーションシステム６００Ａを示す。図２５Ａ〜図２５Ｃでは、後方アプローチで骨盤に取り付けられたシステム６００Ａが示される。システム６００Ａは、システム６００に関して上に記載された特徴のいずれか、及び本願明細書に記載される任意の構成要素を含むことができる。システム６００Ａは、本願明細書に記載される任意の技術又は方法ステップにおいて使用されることができる。一例として、システム６００Ａは、本願明細書に記載される外科的配向装置１７２を含むことができる。別の例として、システム６００Ａは、本願明細書に記載される配向検知装置２０４を含むことができる。ある例として、システム６００Ａは、本願明細書に記載されるカメラ６８４を含むことができる。
【０１４８】
システム６００Ａは、固定ベース６０２Ａと、第１のアセンブリ６０４Ａと、第２のアセンブリ６０６Ａと、を含むことができる。第１のアセンブリ６０４Ａは、以下に議論されるように、股関節の動きが第１のアセンブリ６０４Ａ内のセンサーの対応する動きを引き起こすように、図示された構造で股関節に強固に接続される。この動きを検知することは、システム６００Ａがナビゲーションの誤差の原因として患者の動きを除去することを可能にする。第２のアセンブリ６０６Ａは、最大範囲の制御された動きと、第１のアセンブリ６０４Ａにおけるセンサーと共同して、動きを追跡することができるセンサーと、を提供する。
【０１４９】
システム６００Ａは、図２６Ａ〜図２６Ｃに示されるように、固定ベース６０２Ａを含むことができる。固定ベースは、プラットフォーム６２０Ａを含むことができる。プラットフォーム６２０Ａは、１つ又は複数の孔６１１Ａを含むことができる。孔６１１Ａは、図２５Ｂに示される、固定ベース６０２Ａを骨に固定するための留め具６１３Ａを受け入れるようにサイズ決定されることができる。プラットフォーム６２０Ａは、１つ又は複数のスパイク６１５Ａを含むことができる。スパイク６１５Ａは、固定ベース６０２Ａを骨に固定することができる。固定ベース６０２Ａは、ディボット６３０Ａを含むことができる。ディボット６３０Ａは、図２５Ｂに示されるように、停止構造又は定位置と関連付けられることができる。ディボット６３０Ａは、システム６００の記録特徴とされることができる。
【０１５０】
図２５Ｂを参照すると、各留め具６１３Ａは、骨盤上の腸骨内へ駆動されることができる。以下にさらに議論されるように、各留め具６１３Ａは、他の技術において、他の骨と連結されることができる。例えば、留め具６１３Ａのうちの１つは、座骨又は恥骨と連結されることができる。いくつかの技術において、留め具６１３Ａのうちの１つは、ランドマークではなく骨盤骨に取り付けられる。留め具６１３Ａのうちの１つは、寛骨臼縁部上の最も上方のポイントより上方のポイントで連結されることができる。いくつかの技術において、留め具６１３Ａのうちの１つは、寛骨臼縁部上の最も上方のポイントの上方約１０ｍｍである。いくつかの技術において、臼蓋窩の周りに配置された３つ又はそれ以上の解剖学上のランドマークが、以下に議論されるように、取得されることができる。留め具６１３Ａのうちの１つがランドマークと連結される場合、２つのみの追加のランドマークが、以下に議論されるようないくつかの実施形態において取得される。留め具６１３Ａをランドマークから離して取り付ける１つの理由は、股関節を脱臼させる前にランドマークが視認できない又はアクセス可能ではない場合があるからである。臨床医が、以下に議論されるように、大腿骨を参照するためにシステム６００Ａを使用したい場合、留め具６１３Ａをランドマークから離して取り付けることが必要とされる場合がある。
【０１５１】
固定ベース６０２Ａは、第１のカプラー６３２を含むことができる。第１のカプラー６３２は、システム６００Ａの１つ又は複数の構成要素に連結することができる。システム６００Ａは、図２５Ａ〜図２５Ｂに示される第１のアセンブリ６０４Ａを含むことができる。第１のアセンブリ６０４Ａは、骨盤ブラケット６３８Ａを含むことができる。図示された実施形態において、骨盤ブラケット６３８Ａは、図２５Ａに示されるように、使用中、略垂直とされることができる。第１のアセンブリ６０４Ａは、固定ベース６０２Ａの第１のカプラー６３２と連結するように設計されることができる。システム６００Ａの骨盤ブラケット６３８Ａは、システム６００の骨盤ブラケット６３８よりも長いとされることができる。
【０１５２】
システム６００Ａは、図２５Ａに示される第２のアセンブリ６０６Ａを含むことができる。プローブ６７８Ａの遠位端部６８０Ａは、本願明細書に記載されるプローブ６７８Ａと同様に、回動又は回転して、解剖学上のランドマークと接触することができる。遠位端部６８０は、傾斜、勾配、又は湾曲されることができる。プローブ６７８Ａの遠位端部６８０Ａの湾曲は、ランドマーク又は本願明細書に記載されるような他のポイントの取得を促進することができる。プローブ６７８Ａは、固定ベース６０２Ａの取付位置に対して異なる並進位置までスライドされることができる。第２のアセンブリ６０６Ａは、固定ベース６０２Ａの取付位置とは異なる位置である複数のランドマークの取得を促進するようなプローブ６７８Ａの遠位端部６８０Ａの動きの範囲を可能にする。
【０１５３】
システム６００Ａは、図２５Ｃに示されるように、大腿骨トラッカー６８６Ａを含むことができる。大腿骨トラッカー６８６Ａは、図２５Ｃに示されるように、大腿骨ベース６８７Ａに連結されることができる。大腿骨トラッカー６８６Ａは、手術中、大腿骨の位置を追跡するために使用されることができる。大腿骨ベース６８７Ａは、１つ又は複数の固定構造を含むことができる。図示された実施形態において、固定構造は、図２８Ｃに示される孔６８８Ａである。孔６８８Ａは、留め具（例えば、ねじ、ピン、Ｋワイヤなど）がそこを通ることを可能にするようにサイズ決定される。大腿骨ベース６８７Ａは、図２８Ａ〜図２８Ｂに示されるように、スパイク６８５Ａを含むことができる。スパイク６８５Ａは、大腿骨ベース６８７Ａを大腿骨に固定することができる。
【０１５４】
大腿骨トラッカー６８６Ａ及び／又は大腿骨ベース６８７Ａは、１つ又は複数のポイント６９０を含むことができる。ポイント６９０は、本願明細書に記載されるようなポイントＡ、Ｂ、Ｃを含むことができる。大腿骨トラッカー６８６Ａ及び／又は大腿骨ベース６８７Ａは、３つのポイント６９０を含むことができる。図示された実施形態において、大腿骨ベース６８７Ａは１つのポイント６９０を含み、大腿骨トラッカー６８６Ａは２つのポイント６９０を含む。他の構造が企図される（例えば、大腿骨ベース６８７Ａ上に１つのポイント、大腿骨ベース６８７Ａ上に２つのポイント、大腿骨ベース６８７Ａ上に３つのポイント、大腿骨ベース６８７Ａ上に４つのポイント、大腿骨ベース６８７Ａ上に５つのポイント、大腿骨トラッカー６８６Ａ上に１つのポイント、大腿骨トラッカー６８６Ａ上に２つのポイント、大腿骨トラッカー６８６Ａ上に３つのポイント、大腿骨トラッカー６８６Ａ上に４つのポイント、大腿骨トラッカー６８６Ａ上に５つのポイントなど）。ポイント６９０は、ディボットを含むことができる。ポイント６９０は、マーキングを含むことができる。大腿骨トラッカー６８６Ａ及び大腿骨ベース６８７Ａは、別個の構成要素とされることができる。他の実施形態において、大腿骨トラッカー６８６Ａ及び大腿骨ベース６８７Ａは、一体化構造とされることができる。
【０１５５】
大腿骨トラッカー６８６Ａは、図２７Ａ〜図２７Ｃに示されるように、ブラケット６８９Ａを含むことができる。図示された実施形態において、ブラケット６８９Ａは、図２５Ｃに示されるように、使用中、略垂直とされることができる。大腿骨トラッカー６８６Ａは、ロックレバー６９１Ａを含むことができる。ロックレバー６９１Ａは、回動ピンを用いてブラケット６８９Ａに連結されることができる。ロックレバー６９１Ａは、ブラケット６８９Ａに対して回動されることができる。大腿骨トラッカー６８６Ａは、延在部６９３Ａを含むことができる。延在部６９３Ａは、ポイント６９０を含むことができる。
【０１５６】
大腿骨ベース６８７Ａは、図２８Ａ〜図２８Ｃに示されるように、第５のカプラー６９５Ａを含むことができる。大腿骨トラッカー６８６Ａは、大腿骨ベース６８７Ａの第５のカプラー６９５Ａと連結するように設計されることができる。いくつかの実施形態において、第５のカプラー６９５Ａの先細表面が、ロックレバー６９１Ａの回動を引き起こす。いくつかの実施形態において、外科医が、ロックレバー６９１Ａの回動を引き起こす。ロックレバー６９１Ａは、スロット６９７Ａ内で受容されるようにサイズ決定及び成形される戻り止めを含むことができる。戻り止め及びスロット６９７Ａの係合は、大腿骨トラッカー６８６Ａを大腿骨ベース６８７Ａと強固に連結することができる。
【０１５７】
図２５Ｂは、プローブ６７８Ａの停止構造又は定位置を図示する。いくつかの実施形態において、遠位端部６８０Ａの一部分は、プラットフォーム６２０Ａとの係合内へ移動される。いくつかの技術において、プローブ６７８Ａの遠位端部６８０Ａは、プラットフォーム６２０Ａのディボット６３０Ａを係合する。外科医の裁量により、システム６００Ａは、股関節置換の前に大腿骨の状態をナビゲートするために使用されることができる。
【０１５８】
システム６００Ａは、外科医にとって顕著な利点を提供する特徴を含むことができる。システム６００Ａは、モジュール機器を含むことができる。いくつかの実施形態において、固定ベース６０２Ａは、薄型プラットフォーム６２０Ａを含むことができる。薄型固定ベース６０２Ａは、手術野の妨害を防ぐことができる。第１のアセンブリ６０４Ａは、使用されていないときは、容易に取り外されることができる。プローブ６７８Ａの遠位端部６８０Ａは、１つ若しくは複数のランドマーク又はポイントの取得を促進するために、傾斜、屈曲、又は湾曲されることができる。プローブ６７８Ａの遠位端部６８０Ａは、定位置に達するように屈曲又は湾曲されることができる。大腿骨トラッカー６８６Ａは、大腿骨ベース６８７Ａに解放可能に連結されることができる。大腿骨トラッカー６８６Ａは、使用されていないときは、容易に取り外されることができる。大腿骨トラッカー６８６Ａ及び／又は大腿骨ベース６８７Ａは、複数の平面上にポイントを提供することができる。
【０１５９】
［５．後方アプローチ：配向検知装置及びカメラを用いた方法］
図１８及び図２５Ａは、以下に詳細に議論される、ナビゲートされた股関節移植手術のステップを図示する。先行するステップのうちのいくつかは、以下に詳しく述べるように、置換されるべき関節を取り外すステップと、股関節をナビゲートするステップと、人工関節のための移植位置を準備するステップと、関節を配置するステップとを含む。以下にさらに議論されるように、図１８及び図２５Ｂは、それらのステップが適切に実行されることを確認するための技術を図示する。
【０１６０】
図２に戻って参照すると、ポイントＡ〜Ｈは、本願明細書における様々な方法及びシステムに関連し得る解剖学的構造上の位置である。いくつかの実施形態において、ナビゲーションシステム６００、６００Ａは、人工股関節の適切な配置を支援するために、適切な解剖学上の特徴を決めるように構成される。いくつかの方法において、手術前の撮像技術が使用される。いくつかの使用の方法において、外科医は、立位又は仰臥位前後方向（ＡＰ）骨盤Ｘ線を使用することができる。図２９は、中立の回旋位で且つ肩幅に開いて両足で立っている患者において撮られた立位ＡＰ放射線を示す。Ｘ線管からフィルムまでの距離は１２０ｃｍとし、十字線は、恥骨結合の上縁と上前腸骨棘（ＡＳＩＳ）をつないで引かれた線との間の中間点を中心とする。尾骨は恥骨結合に合わせて中央に置かれ、腸骨翼、閉鎖孔、及び放射線涙滴は外観が対称でなければならない。適切な骨盤傾斜のため、尾骨の先端と恥骨結合の上縁との間に１〜３ｃｍの空隙が見られなければならない。この位置決めは、患者特有の縁部涙痕（Ｒｉｍ  Ｔｅａｒｄｒｏｐ、ＲＴ）角を測定するのに重要とされることができる。
【０１６１】
ＡＰ骨盤Ｘ線から患者特有の縁部涙痕（ＲＴ）角を得るために、外科医は、以下のステップのうちの１つ又は複数を完了することができる。外科医は、涙痕の底部を結ぶＸ線上に線を引くことができる。外科医は、手術側の臼蓋窩（Ｒ）の縁部上の最も外側のポイントから涙痕（Ｔ）の底部を通って水平の涙痕間線まで線を引くことができる。縁部（Ｒ）上に骨棘が存在する場合、外科医は、最も外側の骨棘を通って線を引くことができる。外科医は、涙痕間線と引いたばかりのＲＴ線との間の角度を測定することができる。この患者特有のＲＴ傾斜角度は、システム６００、６００Ａの入力値とされることができる。
【０１６２】
図３０は、後方股関節アプローチのための患者位置付けを示す。後方股関節アプローチでは、患者は、側臥位に配置されなければならない。手術前に患者を位置付けるとき、外科医は、手術台の長辺と平行の垂直面において前方骨盤ランドマーク（ＡＳＩＳ及び恥骨結節の両方）を注意して位置合わせしなければならない。外科医は、骨盤が、ペグボード又はバイス型患者ポジショナなどの適切な位置付け装置によって確実に保持されることを確かめなければならない。
【０１６３】
外科的配向装置１７２及び配向検知装置２０４は、オンにされなければならない。異なるプログラムが存在する場合、外科医は、股関節手術プログラムを選択しなければならない。異なるプログラムが存在する場合、外科医は、後方股関節アプローチを選択しなければならない。外科医は、患者が標準の側臥位に位置付けられていることを検証することができる。外科的配向装置１７２は、ディスプレイ画面を含むことができる。ディスプレイ画面は、外科的配向装置１７２と配向検知装置２０４との間の通信を確認することができる。
【０１６４】
システム６００、６００Ａは、図３１に示されるように、キャリブレーションのために部分的に組み立てられることができる。骨盤ブラケット６３８は、別個の構成要素である場合、延在部６４４に連結されることができる。外科的配向装置１７２は、取付部６４６に連結されることができる。いくつかの技術において、延在部６７０は、第２のカプラー６４８に連結されることができる。配向検知装置２０４は、取付部６７２に連結されることができる。外科的配向装置１７２及び配向検知装置２０４は、概してＶ字型の構造を形成する。配向検知装置２０４は、外科的配向装置１７２に対して適所に固定されることができる。
【０１６５】
外科的配向装置１７２及び配向検知装置２０４は、較正されることができる。アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ａ、６０６Ａは、外科的配向装置１７２の背面が平坦面にあるように前方に傾斜されることができる。外科医は、アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ａ、６０６Ａを、外科的配向装置１７２が終了を示すまで安定状態に保つことができる。アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ａ、６０６Ａは、配向検知装置２０４の背面が平坦面にあるように後方に傾斜されることができる。外科医は、アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ａ、６０６Ａを、外科的配向装置１７２が終了を示すまで安定状態に保つことができる。アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ａ、６０６Ａは、外科的配向装置１７２の左側が平坦面にあるように左側に置かれることができる。外科医は、アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ａ、６０６Ａを、外科的配向装置１７２が終了を示すまで安定状態に保つことができる。アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ａ、６０６Ａは、キャリブレーションを検証するために外科的配向装置１７２の背面が平坦面にあるように前方に傾斜されることができる。外科医は、アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ａ、６０６Ａを、外科的配向装置１７２が終了を示すまで安定状態に保つことができる。いくつかの実施形態において、表示された角度は、キャリブレーションを検証するために、２°未満、１°未満、およそ０°などでなければならない。
【０１６６】
延在部６７０は、第２のカプラー６４８から分離されることができる。第２のアセンブリ６０６、６０６Ａは、図２２Ｂ及び図２５Ａに示されるように組み立てられることができる。取付部６５８は、プローブブラケット６５２に連結されることができる。取付部６５８は、プローブブラケット６５２に対して回転することができる。取付部６５８は、ドック６６２に連結されることができる。ドック６６２は、取付部６５８に対して１つ又は複数の回動ピン６６０の周りを回動することができる。延在部６７０は、ドック６６２の第３のカプラー６６８に連結されることができる。配向検知装置２０４は、取付部６７２に連結されることができる。プローブブラケット６５２は、第２のカプラー６４８に連結されることができる。第１のアセンブリ６０４、６０４Ａは、図１８及び図２５Ａに示されるように、第２のアセンブリ６０６、６０６Ａに連結されることができる。
【０１６７】
プローブ６７８は、ドック６６２のスルールーメン６６４内に挿入されることができる。マーキング６８２は、カメラ６８４の真下とされることができる。外科医は、カメラ６８４が、プローブ６７８を異なる位置にスライドさせることによってマーキング６８２の測定を捕捉していることを検証することができる。外科的配向装置１７２は、プローブ６７８が移動されると、プローブ６７８の異なる位置を表示することができる。プローブ６７８Ａは、図２５Ａに示されるように、第２のアセンブリ６０６Ａ内に同様に位置付けられることができる。
【０１６８】
システム６００、６００Ａは、骨盤に取り付けられることができる。固定ピン６１０、６１２は、骨内へ挿入されることができる。いくつかの技術において、固定ピン６１０、６１２のうちの１つ又は複数は、寛骨臼縁部上の最も上方のポイントの上方およそ１０ｍｍに位置付けられる。固定ピン６１０、６１２は、患者の長軸に垂直とされることができる。固定ピン６１０、６１２は、ドライバの使用によって挿入されることができる。他の実施形態において、固定ピン６１０、６１２は、遠位端部が骨内に完全に据え付けられるまで、マレット（ｍａｌｌｅｔ）で骨内へ駆動される。
【０１６９】
固定ピン６１０、６１２は、固定ピン６１０、６１２が骨内へ駆動される前又は後に、チャネル６２６、６２８内へ挿入されることができる。支持部６２２は、プラットフォーム６２０に近づけられ、それによりチャネル６２６、６２８の直径を減少させることができる。固定ピン６１０、６１２は、固定ベース６０２に固定されることができる。第１のアセンブリ６０４は、第１のカプラー６３２に連結されることができる。外科的配向装置１７２は、第１のアセンブリ６０４に連結されることができる。第２のアセンブリ６０６は、第２のカプラー６４８に連結されることができる。配向検知装置２０４は、第２のアセンブリ６０６に連結されることができる。システム６００は、図１８に示されるように、位置付けられることができる。固定ベース２０２Ａは、図２５Ｂに示されるように、留め具６１３Ａを用いて固定されることができる。システム６００Ａは、図２５Ｂに示されるように位置付けられることができる。
【０１７０】
大腿骨トラッカー６８６、６８６Ａは、大腿骨に連結されることができる。大腿骨トラッカー６８６は、大転子上に位置付けられることができる。大腿骨トラッカー６８６の湾曲端は、患者の頭の方を指すことができる。１つ又は複数の固定装置は、大腿骨トラッカー６８６の各孔６８８を通って配置されて、大腿骨トラッカー６８６を大腿骨に固定することができる。大腿骨トラッカー６８６は、図１８に示されるように位置付けられることができる。大腿骨ベース６８７Ａは、大転子上に位置付けられることができる。大腿骨トラッカー６８６Ａは、図２５Ｃに示されるように組み立てられることができる。大腿骨トラッカー６８６Ａは、本願明細書に記載されるように大腿骨ベース６８７Ａに連結されることができる。
【０１７１】
異なるプログラムが存在する場合、外科医は、どの股関節が手術を受けるかを選択しなければならない（例えば、右又は左の股関節）。外科医は、患者が標準の側臥位に位置付けられていることを検証することができる。異なるプログラムが存在する場合、外科医は、手術を受ける患者の性別を選択しなければならない（例えば、男性又は女性）。異なるプログラムが存在する場合、外科医は、目標カップ傾斜角度を選択しなければならない。この角度は、放射線傾斜角度に基づいて選択されることができる。異なるプログラムが存在する場合、外科医は、目標カップ前傾角度を選択しなければならない。この角度は、放射線前傾角度に基づいて選択されることができる。異なるプログラムが存在する場合、外科医は、ＲＴ傾斜角度を選択しなければならない。この角度は、Ａ／Ｐ骨盤Ｘ線からなど、放射線ＲＴ傾斜角度に基づいて選択されることができる。
【０１７２】
外科医は、停止構造又は定位置を記録することができる。いくつかの技術において、プローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａは、プラットフォーム６２０、６２０Ａ上のポイントと係合されることができる。プラットフォーム６２０、６２０Ａは、ディボット６３０、６３０Ａを含むことができる。ディボット６３０、６３０Ａは、プローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａを受け入れるようにサイズ決定されることができる。この位置は、図１８及び図２５Ｂに示される。プローブ６７８、６７８Ａは、定位置において垂直に対して傾斜されることができる。ドック６６２は、定位置において垂直に対して傾斜されることができる。ドック６６２に連結された配向検知装置２０４は、定位置において垂直に対して傾斜されることができる。外科的配向装置１７２もまた、定位置において垂直に対して傾斜されることができる。
【０１７３】
配向検知装置２０４は、手術台を記録する、言い換えると、台記録を実施することができる。患者は、骨盤の矢状面が平坦であるように位置付けられることができる。外科医は、プローブ６７８、６７８Ａを水平線と位置合わせすることができる。プローブ６７８、６７８Ａは、前頭面と平行とされることができる。システム６００、６００Ａは、患者の骨盤が台記録中に正確に位置付けられるという仮定に基づいてカップ角度を計算することができる。
【０１７４】
大腿骨は、屈曲、外転、及び回転に関して中立の参照位置に位置付けられることができる。この中立の位置は、患者の立位を表すことができる。大腿骨は、図２４Ａ及び図２５Ｃに示されるように、ポイントＡ、Ｂ、及びＣなどのポイント６９０の初期記録中、この位置に維持されなければならない。外科医は、配向検知装置２０４がドック６６２に連結されることを確認することができる。外科医は、プローブの遠位端部６８０、６８０Ａをポイント６９０のうちのポイントＡに位置付けることができる。いくつかの方法において、遠位端部６８０、６８０Ａは、大腿骨トラッカー６８６、大腿骨ベース６８７Ａ上のポイントＡでディボット内に配置される。外科医は、ポイントＡを記録するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。外科的配向装置１７２は、ポイントＡが記録されたことを示すことができる。外科医は、プローブの遠位端部６８０、６８０Ａをポイント６９０のうちのポイントＢに位置付けることができる。いくつかの方法において、遠位端部６８０、６８０Ａは、大腿骨トラッカー６８６、６８６Ａ上のポイントＢでディボット内に配置される。外科医は、ポイントＢを記録するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。外科的配向装置１７２は、ポイントＢが記録されたことを示すことができる。外科医は、プローブの遠位端部６８０、６８０Ａをポイント６９０のうちのポイントＣに位置付けることができる。いくつかの方法において、遠位端部６８０、６８０Ａは、大腿骨トラッカー６８６、６８６Ａ上のポイントＣでディボット内に配置される。外科医は、ポイントＣを記録するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。外科的配向装置１７２は、ポイントＣが記録されたことを示すことができる。
【０１７５】
外科医は、プローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａを様々な解剖学上のランドマークに位置付けることができる。図３２は、いくつかの技術で利用されることができる４つのランドマークを図示する。１つの技術において、ポイント１は、縁部の最も上方のポイントである。外科医は、ポイント１の記録前のこのランドマークからいかなる骨棘も除去すべきでない。ポイント１が記録されたランドマークは、手術前のＸ線上で識別される解剖学的構造と一致すべきである。いくつかの方法において、プローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａは、ポイント１に配置される。外科医は、ポイント１を記録するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。外科的配向装置１７２は、ポイント１が記録されたことを示すことができる。
【０１７６】
ポイント２は、寛骨臼切痕の最も下方のポイントとされることができる。外科医は、ポイント２の記録前のこのランドマークからいかなる骨棘も除去すべきでない。ポイント２が記録されたランドマークは、手術前のＸ線上で識別される解剖学的構造と一致すべきである。寛骨臼横靱帯（ＴＡＬ）は、骨性の臼蓋窩の下極限をまたぐ。それは、強力な耐荷重構造であり、正常な股関節においては、関節唇と共同して、大腿骨頭のための耐荷重面の一部を提供する。いくつかの方法において、プローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａは、ポイント２に配置される。外科医は、ポイント２を記録するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。外科的配向装置１７２は、ポイント２が記録されたことを示すことができる。
【０１７７】
ポイント３は、寛骨臼横靱帯（ＴＡＬ）の後方挿入とされることができる。外科医は、ポイント３の記録前のこのランドマークからいかなる骨棘も除去すべきである。これが、ランドマークの本来の解剖学的構造を明らかにする、又は再現する。いくつかの方法において、プローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａは、ポイント３に配置される。外科医は、ポイント３を記録するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。外科的配向装置１７２は、ポイント３が記録されたことを示すことができる。
【０１７８】
ポイント４は、一実施形態において、寛骨臼横靱帯（ＴＡＬ）の前方挿入である。外科医は、ポイント４の記録前のこのランドマークからいかなる骨棘も除去すべきである。これが、ランドマークの本来の解剖学的構造を明らかにする、又は再現する。いくつかの方法において、プローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａは、ポイント４に置かれる。外科医は、ポイント４を記録するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。外科的配向装置１７２は、ポイント４が記録されたことを示すことができる。
【０１７９】
解剖学上のポイント又は大腿骨トラッカー６８６上のポイント６９０を記録するとき、カメラ６８４は、マーキング６８２の画像を捕捉する。カメラ６８４は、マーキング６８２を読み取って、ドック６６２に対するプローブ６７８の並進位置の正確な決定を提供する。カメラ６８４は、マーキング６８２の真上とされることができる。いくつかの方法において、カメラ６８４は、マーキング６８２の２進コードを読み取ることができる。
【０１８０】
いくつかの方法において、配向検知装置２０４は、カメラ６８４の画像をプローブ６７８の延在測定に変換する。いくつかの実施形態において、外科的配向装置１７２は、カメラ６８４の画像をプローブ６７８の延在測定に変換する。プローブ６７８の延在部に関連する距離は、配向検知装置２０４からの配向及び位置データと併せて使用されることができる。外科的配向装置１７２は、カメラ６８４からの長さ測定及び配向検知装置２０４からのデータを使用して、プローブ６７８の遠位端部６８０の位置を決定することができる。いくつかの実施形態において、外科医は、配向検知装置２０４からデータを収集するために入力値を入力する（例えば、ボタンを押す）。いくつかの方法において、外科医は、カメラ６８４からデータを収集するために入力値を入力する（例えば、ボタンを押す）。いくつかの実施形態において、外科医は、配向検知装置２０４及びカメラ６８４から同時にデータを収集するために入力値を入力する（例えば、ボタンを押す）。いくつかの方法において、配向検知装置２０４及び／又はカメラ６８４は、配向検知装置２０４が安定している、又は移動していない場合にのみ、外科的配向装置１７２にデータを送信する。ポイント６９０は、ポイント６９０が記録されるときにプローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａを安定させるためのディボットを含むことができる。
【０１８１】
外科医は、カップの角度を設定することができる。手術の後期において、外科医は、角度が設定された後にカップ角度をチェックすることができる。外科医は、第２のアセンブリ６０６、６０６Ａを第１のアセンブリ６０４、６０４Ａから取り外すことができる。外科医は、延在部６７０を第３のカプラー６６８から取り外すことができる。外科医は、図５６Ａ〜図５６Ｆに示されるように、延在部６７０をインパクタ３００Ｂに連結することができる。インパクタ３００Ｂは、第４のカプラー３３８Ｂを有することができる。いくつかの実施形態において、第４のカプラー３３８Ｂは、汎用カプラーである。いくつかの実施形態において、第４のカプラー３３８Ｂは、第２のカプラー６４８及び第３のカプラー６６８と同一又は実質的に同様である。これは、配向検知装置２０４が、本願明細書に記載されるように、第２のカプラー６４８、第３のカプラー６６８、又は第４のカプラー３３８Ｂのいずれかに連結することを可能にする。第４のカプラー３３８Ｂは、本願明細書に記載される第１のカプラー６３２と同様とされることができる。第４のカプラー３３８Ｂは、インパクタ３００Ｂの側面から延在することができる。第４のカプラー３３８Ｂは、インパクタ３００Ｂの長手方向軸に垂直に延在することができる。延在部６７０は、第４のカプラー３３８Ｂに連結することができる。取付部６７２は、配向検知装置２０４に連結されることができる。寛骨臼シェルは、図１１Ｃと同様に、シェルアダプタにねじ込みされることができる。シェルアダプタは、図１１Ｂと同様に、インパクタ３００Ｂの端部に留められることができる。
【０１８２】
寛骨臼シェルは、臼蓋窩内へ挿入され、所望の角度で位置付けられることができる。外科的配向装置１７２は、外科医が適切なカップ角度を設定するように案内することができる。外科的配向装置１７２は、配向検知装置２０４が以前に入力された傾斜及び前傾角度に位置するとき、図で表示することができる。外科的配向装置１７２は、配向検知装置２０４が移動されると、傾斜及び前傾角度を図で表示することができる。外科医は、所望の角度を設定するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。外科的配向装置１７２は、放射線の規定に従って、全ての傾斜及び前傾角度を出力することができる。前傾（放射線的前傾）は、寛骨臼軸と前頭面との間の角度である。傾斜（放射線的傾斜）は、寛骨臼軸と身体の長手方向軸との間の角度の前頭面投影である。配向検知装置２０４がインパクタ３００Ｂに連結されると、外科的配向装置１７２は、放射線的傾斜及び前部骨盤平面に対するインパクタ３００Ｂの前傾角度を表示することができる。
【０１８３】
傾斜及び前傾カップ角度は、静的に表示されることができる。解剖学上の角度は、骨盤のランドマーク記録に基づいてシステム６００によって計算されるものである。台角度は、台記録中の骨盤の初期位置に基づいてシステム６００によって計算されるものである。いくつかの実施形態において、配向検知装置２０４は、プローブ６７８、６７８Ａを水平線と位置合わせすることによって、手術台を記録することができる。いくつかの実施形態において、水平面上へのプローブ６７８、６７８Ａの突出の方向のみが使用される。プローブ６７８、６７８Ａは、水平線から無数の角度にあり得、それが同じソフトウェア結果をもたらす。これは、システム６００の回動構造によって課せられる機械的拘束に起因して便利である。表示される角度は、解剖学的基準点と台の基準点との間の平均とされることができる。傾斜角度は、解剖学的基準点と台の基準点との間の平均に基づいて計算される。前傾角度は、台の基準点に基づいて計算される。外科医は、角度が設定された後にカップ角度をチェックすることができる。
【０１８４】
外科医は、股関節中央を記録することができる。外科医は、図１８及び図２５Ａに示されるように、第２のアセンブリ６０６、６０６Ａを第１のアセンブリ６０４、６０４Ａに連結することができる。取付部６７２は、配向検知装置２０４に連結されることができる。取付部６４６は、外科的配向装置１７２に連結されることができる。外科医は、システム６００、６００Ａの構成要素が強固に連結されることを確認することができる。外科医は、図３３に示されるように、記録されるべきシェル３６０の縁部上の第１の組のポイントを選択することができる。図示された方法において、第１の組のポイントは、シェルの縁部上で選択される。外科医は、プローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａを図３３に示される第１の組のポイントの各々に配置することができる。いくつかの方法において、外科医は、記録されるべきシェルの縁部上の第２の組のポイントを選択することができる。図示された方法において、第２の組のポイントは、シェルの縁部上で選択される。外科医は、プローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａを第２の組のポイントの各々に配置することができる。いくつかの方法において、外科医は、記録されるべきシェルの縁部上の第３の組のポイントを選択しなければならない。図示された方法において、第３の組のポイントは、シェルの縁部上で選択される。外科医は、プローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａを第３の組のポイントの各々に配置しなければならない。いくつかの方法において、ポイント間に許される最小分離距離は２５ｍｍである。いくつかの方法において、ポイント間に許される最大分離距離は６５ｍｍである。
【０１８５】
シェルの傾斜及び前傾角度は、外科的配向装置１７２に表示される。これらの角度は、縁部上に記録された３つのポイントによって決定される平面に基づく。外科医は、使用されるライナーのオフセットを入力することができる。オフセットは、シェル正面の中心から大腿骨頭の中心までの距離である。シェルが半球状であり且つ大腿骨頭及びシェルが同中心である場合、外科医はゼロ入力することができる。いくつかの方法において、オフセットは、０ｍｍ〜１０ｍｍである。ライナーオフセットが手術において後で変更される場合、外科医は、このステップを繰り返すことができる。外科的配向装置１７２は、シェルの縁部上のポイントのセットを使用して股関節の回転中心（ＣＯＲ）を計算することができる。
【０１８６】
外科医は、寛骨臼シェルの移植後に脚長さ及びオフセットを記録することができる。外科医は、図１８及び図２５Ａに示されるように、第２のアセンブリ６０６、６０６Ａを第１のアセンブリ６０４、６０４Ａに連結することができる。取付部６７２は、配向検知装置２０４に連結されることができる。取付部６４６は、外科的配向装置１７２に連結されることができる。外科医は、システム６００、６００Ａの構成要素が強固に連結されることを確認することができる。大腿骨は、手術前の位置から＋／−２０°以内に屈曲して再度位置付けられることができる。大腿骨は、手術前の位置から＋／−１５°以内に外転して再度位置付けられることができる。大腿骨は、手術前の位置から＋／−２０°以内に回転して再度位置付けられることができる。
【０１８７】
いくつかの方法において、プローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａは、ポイント６９０のうちのポイントＡでディボット内に配置される。外科医は、ポイントＡを記録するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。外科医は、プローブの遠位端部６８０、６８０Ａをポイント６９０のうちのポイントＢに位置付けることができる。外科医は、ポイントＢを記録するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。外科医は、プローブの遠位端部６８０、６８０Ａをポイント６９０のうちのポイントＣに位置付けることができる。外科医は、ポイントＣを記録するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。外科的配向装置１７２は、ポイントＡ、Ｂ、及びＣが記録されたことを示すことができる。ポイントＡ、Ｂ、及びＣを使用して、外科的配向装置１７２は、脱臼前の初期記録以降の骨盤と大腿骨との間の角度における変化を計算することができる。外科的配向装置１７２は、大腿骨のポイント、ポイントＡ、Ｂ、及びＣを、股関節の回転中心（ＣＯＲ）の周りで機械的に回転させて、大腿骨をその初期位置と位置合わせすることができる。大腿骨のポイント、ポイントＡ、Ｂ、及びＣの重心の新しい位置が、初期位置と比較される。大腿骨のポイント、ポイントＡ、Ｂ、及びＣは、大腿骨トラッカー６８６、６８６Ａ、又は大腿骨ベース６８７上に位置することができる。
【０１８８】
脚長さ及びオフセットが、外科的配向装置１７２に表示される。脚長さにおける変化は、近位遠位方向にある。関節オフセットは、内側外側方向にある。大腿骨と骨盤との間の角度が、任意の軸においてハードコードされた限界より大きく変化している場合、外科的配向装置１７２は、エラーメッセージを表示することができる。ハードコードされた限界は、１５°、１０〜２０°、５〜２５°などとされることができる。外科的配向装置１７２は、大腿骨を再度位置付けること（例えば、大腿骨を外転させる、大腿骨を屈曲させるなど）についてガイダンスを表示することができる。外科医は、脚長さ及びオフセットを調整するために、シェルを交換する、又は再度位置付けることができる。外科医は、手術前のテンプレート又は画像からのターゲットに基づいて、シェルを交換する、又は再度位置付けることができる。所望し且つ可能である場合、脚長さ及びオフセットは、外科医の標準的な外科手術に従って調整されてもよい。
【０１８９】
外科医は、定位置を記録することができる。外科医は、図１８及び図２５Ａに示されるように、第２のアセンブリ６０６、６０６Ａを第１のアセンブリ６０４、６０４Ａに連結することができる。取付部６７２は、配向検知装置２０４に連結されることができる。取付部６４６は、外科的配向装置１７２に連結されることができる。外科医は、システム６００、６００Ａの構成要素が強固に連結されることを確認することができる。外科医は、停止構造又は定位置を検証することができる。プローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａは、プラットフォーム６２０、６２０Ａ上のポイントと係合されることができる。プラットフォーム６２０、６２０Ａは、ディボット６３０、６３０Ａを含むことができる。ディボット６３０、６３０Ａは、プローブ６７８、６７８Ａの遠位端部６８０、６８０Ａを受け入れるようにサイズ決定されることができる。この位置は、図１８及び図２５Ｂに示される。定位置における変化は、外科的配向装置１７２に表示される。数字は、機械的な遊び及び／又はセンサーノイズに起因してゼロではない場合がある。表示された数字が３ｍｍより大きい場合、外科医は、システム６００、６００Ａの構成要素間の確実な接続を検証することを望む場合がある。
【０１９０】
［Ｂ．前方アプローチによる解剖学上のランドマークを参照するための治具及び慣性センサーを使用するナビゲーション］
［１．前方アプローチ：プローブに連結された配向検知装置を用いたシステム］
図３４〜図３８は、前方アプローチから股関節置換手術をナビゲートするように適合された股関節ナビゲーションシステム５００を図示する。股関節置換手術に対する前方アプローチは有利には、後方アプローチより少ない侵襲とされる場合がある。特に、前方アプローチは、小さな切除、軟組織におけるより少ない切開、及び、患者にとっての短い回復期間を可能にする。このシステム５００は、アンカーシステム５０４と、位置合わせアセンブリ５０８と、ランドマーク取得アセンブリ５１２と、を含む。
【０１９１】
図３４は、アンカーシステム５０４をより詳細に示す。このアンカーシステム５０４は、ナビゲーションシステム５００を股関節にしっかりと連結するように構成される。それによって、システムと股関節との間の動きが最小化される、又は除外される。アンカーシステム５０４はカニューレ５１６を含み、このカニューレ５１６は、遠位端部５２０と、近位端部５２４と、遠位端部と近位端部との間に延在しているルーメン５０２と、を有する。カニューレ５１６の近位端部５２４は、プラットフォーム５３６と連結される、例えばプラットフォームにおける一の横方向端部に隣接して連結される。プラットフォーム５３６は本願明細書において前述されたプラットフォームと類似であり、近位端部５２４及びプラットフォーム５３６が接続される位置から離れて配置された複数のドッキング装置５３８、５３８Ａを有する。
【０１９２】
ドッキング装置５３８は、センサーをアンカーシステム５０４にしっかりと連結するが、センサーをアンカーシステム５０４に一時的に連結する着脱可能な取付装置と連結するように構成される。プラットフォーム５３６の上部表面上の２つのドッキング装置５３８は、アンカーシステム５０４が、左側股関節手術又は右側股関節手術のいずれかのために使用されることを可能にする。図３４に示されるように、患者の内側平面に最も近いプラットフォーム５３６の側面におけるドッキング装置５３８は好ましくは、ドッキングのために使用される。図３４において使用されない上側のドッキング特徴は実際、患者の他の側から手術を実施する際に使用されるであろう。プラットフォーム５３６の側面におけるドッキング装置５３８Ａは、プラットフォーム５３６に対するセンサーの手術中の一時的な取付のために設けられる。以下にさらに議論されるように、この一時的な取付は、手術中に互いに対して２つのセンサーの周知な配向及び／又は位置を提供する。このことは、システム５００がある種類のセンサーによる誤差の原因を制御することを可能にする。
【０１９３】
プラットフォーム５３６はまた、カニューレ５１６から離れて配置されたチャネル５４０を有することができる。チャネル５４０は、カニューレ５１６のルーメン５３２に対して実質的な平行な軸に沿って配置されたルーメンを有することができる。一の実施形態において、アンカーシステム５０４は、２つの離隔したピン５４４Ａ、５４４Ｂの配置によって、プラットフォーム５３６を股関節にしっかりと連結するために構成される。図３４は、ピン５４４Ａがカニューレ５１６を通じて進行させ、それによって、ピン５４４Ａの遠位端部が接触し、骨盤の骨隆起を穿孔することができることを示す。一の技術において、ピン５４４Ａは、骨盤の上前腸骨棘（ＡＳＩＳ）に位置付けられ、又は、骨盤の上前腸骨棘（ＡＳＩＳ）にできる限り近づいて位置付けられる。ピン５４４Ｂは、上前腸骨棘（ＡＳＩＳ）からオフセットした位置で、チャネル５４０を通じて骨盤内に進行させる。ピン５４４Ａとピン５４４Ｂとの間の距離及びピン５４４Ｂの正確な位置付けは重要ではないが、プラットフォーム５３６に対するカニューレ５２０の接続の位置及びチャネル５４０の位置によって決定される。
【０１９４】
ピン５４４Ａ、５４４Ｂは、適切な形態をとることができるが、好ましくはカニューレ５２０におけるルーメン及びチャネル５４０におけるルーメンと同じ断面輪郭を有する。例えば、それらは、円形状の断面とされることができる。ピン５４４Ａ、５４４Ｂは、改良されたスタインマンピン、例えば、プラットフォーム５３６の上に少なくとも約５ｃｍ延在するように構成され、且つ約４ｍｍの直径を有するピンとされることができる。
【０１９５】
アンカー装置５０４はまた、プラットフォーム５３６をピン５４４Ａ、５４４Ｂに固定するためのロック装置５５６を有する。一の実施形態において、ピンの周りに配置されたプラットフォームの部分は内側部分５６０Ｍ及び外側部分５６０Ｌを備え、それらの内側部分５６０Ｍ及び外側部分５６０Ｌは、ピン５４４Ａ、５４４Ｂを解放するために互いから離れるように移動することができ、又は、ピンを摩擦係合するために互いに向けて移動することができる。例えば、一対の六角駆動ねじは、それらを互いに向けて又は互いから離れるようにそれぞれ並進移動させるために、内側部分５６０Ｍ及び外側部分５６０Ｌを係合することができる。ロック装置５５６は好ましくは、ピンから素早く且つ容易に取り除かれ、それによって、Ｘ線診断装置又は他の診断装置などの他の器具が手術中に手術野の付近に至ることができる。好ましくは、ピン５４４Ａ、５４４Ｂは、それらの長さに沿ったマーキングを有する。それによって、プラットフォーム５３６が撮像又は他の理由のために取り除かれる場合に、同じ高さで素早く再度位置付けられることができる。
【０１９６】
カニューレ５２０はまた、ランドマークが取得される場合に、ランドマーク取得システム５１２の遠位プローブの位置と比較する場合に、アンカーシステム５０４の不均一な貫通深さに起因して生じ得る誤差を最小化するために、又は当該誤差を除外するために、遠位端部５２８に隣接して、又は遠位端部５２８で足部５６８を有する。足部５６８は、カニューレ５２０の外側に配置された環状突出部を含むことができる。好ましくは、足部５６８は、カニューレ５２０の壁厚さと等しい距離又は当該壁厚さより大きい距離だけカニューレ５２０の外側表面から横方向に延在する。いくつかの実施形態において、足部の下の表面積は、足部５６８が位置しない位置における断面、例えば、足部５６８に関する高さにおける断面において見た場合に、カニューレの表面積と等しい、又は当該表面積より大きい。
【０１９７】
位置合わせアセンブリ５０８は、前述されたアセンブリと類似とされる。位置合わせアセンブリ５０８は、ドッキング装置５３８に配向装置１７２を着脱可能に固定するように構成された剛体延在部５７０を有することができる。
【０１９８】
ランドマーク取得アセンブリ５１２は、前述されたアセンブリと類似とされるが、患者の骨盤に対して前方の軟組織によって使用時に遮断されないように構成される。一の実施形態において、延在部５７８は、回動スライド機構５８２を隆起するように設けられる。回動スライド機構は、プローブアーム５８４が延在部５７８から離れて取得されるべきランドマークの位置に向けてスライドすることを可能にする。回動スライド機構５８２は、上記で議論された機構のいずれかと類似とされることができる。延在端部５７８の遠位端部（下端部）は、任意の適切な方法でプラットフォーム５３６に連結されることができる。例えば、遠位端部はピン状の突出部を含むことができ、当該ピン状の突出部は、同じ形状を有する開口部５７８Ａ内に受容される、例えば当該開口部５７８Ａ内に摩擦係合（ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ｆｉｔ）される。戻り止め又は他のロック特徴は、開口部５７８Ａにおいて延在部をプラットフォーム５３６にしっかりと接続するように設けられることができる。図３５は、開口部５７８Ａが、ピン５４４Ａがそれを通じて延在するプラットフォーム５３６の一部分と比較して隆起されたプラットフォーム５３６の一部分に形成されることができることを示す。この部分は、遊びを最小化するために、十分な支持係合を提供するように隆起される。それはまた、プラットフォーム５３６の上部表面に略平行なスロットを有しており、このスロットは、延在部５７８の下端部にボール状の戻り止めを係合する機能を果たす。
【０１９９】
プローブアーム５８４は、以下に議論される、複数のマークキングを有する細長い部材として構成されることができる。プローブアーム５８４の遠位端部は傾斜先端部５８６を含むことができ、この傾斜先端部５８６は、いくつかの技術において、厳密な解剖学的構造を調べることを、例えば、脚長さ及び大腿骨骨頭位置付け確認のための大腿骨の部分を調べることを支援する。後方アプローチにおいて、傾斜先端部５８６は、解剖学的構造に直接的に接触するために使用される。
【０２００】
前方アプローチにおいて、傾斜先端部５８６は、選択した解剖学的構造と接触するように構成されたプローブ延在部５９０と連結される。プローブ延在部５９０は直立部材５９２を有しており、この直立部材５９２は、前方アプローチにおいて、プローブ５８４の高さの間で、調べられるべき組織の高さに向けて下に延在するように構成される。直立部材５９２の遠位端部（下端部）上の足部５９４は、ピン５４４Ａの取付ポイントと足部５９４の取付ポイントとの間の不均一な組織圧縮に起因する誤差を最小化する方法で組織と係合するように構成される。例えば、足部５９４は、使用時にランドマーク取得システム５１２によって適用された力又は圧力を広げる十字構造を有することができる。延在部５９０の近位端部は連結部５９６を含み、この連結部５９６は、プローブアーム５８４の遠位端部を直立部材５９２と接続する。好ましくは、連結部５９６は、プローブアーム５８４に対する接続を修正するために、使用者によって容易に操作可能である。連結部は、プローブアーム５８４の先端部５８６を受容するために構成された孔を有するＬ字状の部材を含むことができる。止めねじは、適所でプローブアーム５８４を固定するために、Ｌ字状の部分を通じて進行させることができる。Ｌ字状の部分はプローブアーム５８４に連結するように構成され、それによって、傾斜先端部５８６の先端部は、直立部材５９２の長手方向軸の突出部上に載置する。
【０２０１】
［２．前方アプローチ：プローブに連結された配向検知装置を用いた方法］
システム５００は、以下の方法で前方アプローチからナビゲートするために使用されることができる。配向装置１７２及びセンサー２０４は、互いに無線通信するように一対にされることができる。このことは、配向装置１７２及びセンサー２０４のうちの一方又は他方が他方を制御すること、他方からのデータを記憶させること、且つ／又は他方の信号に基づいて情報を表示することを可能にする。一の方法において、配向装置１７２はディスプレイを有しており、このディスプレイは、外科医に、センサー２０４によって検知されたデータに基づいた所定の角度を確認させる。一対にしている配向装置１７２及びセンサー２０４は、それらを一緒に連結すること、及び、複数の配向で、例えば水平、垂直、及び３０度の角度で、２つの装置の間のセンサー出力を比較すること、を含むことができる。それらの位置のいくつかは、複数の姿勢、例えば左側を上にする状態における垂直姿勢、右側を上にする状態における垂直姿勢、及び、上側を上にする状態における垂直姿勢で、繰り返されることができる。
【０２０２】
上述したように、本願明細書で議論された構成要素は、外科医が、異なる外科手術的アプローチの間、例えば後方アプローチと前方アプローチとの間で選択することを可能にするキットとして提供されることができる。配向装置１７２及びセンサー２０４は、それらの異なるアプローチにおいて異なって操作することができる。それ故に、一の方法において、使用者は、アプローチが使用されている配向装置１７２及びセンサー２０４のうちの一方又は両方を考慮する（ｅｎｔｅｒ  ｉｎｔｏ）であろう。このことは、選択したアプローチに対応する配向装置１７２におけるソフトウェアモジュールを実行するであろう（又は、センサー２０４において、ソフトウェアを実行するプロセッサがそこに配置される）。
【０２０３】
前方アプローチに適している様々な実施形態において、配向装置１７２及びセンサー２０４は両方とも、複数の電源不要のセンサーを有することができる。それらの構成要素は、いくつかの実施形態において、加速度計及びジャイロスコープを有することができる。いくつかのジャイロスコープは、それらの方法に関連して時間フレームで重要とされ得る蓄積された誤差の影響を受ける。それに応じて、様々な方法は、そのような誤差が、システム５００によって外科医に表示された角度の精度及び信頼性に影響を与えることを防止するために提供される。いくつかのアプローチは、加速度計のみによって実行されることができる。例えば、前方アプローチの変形例は、やや低い精度の加速度計によって実施されることができるが、加速度計のみを使用する場合の精度は許容可能である。加速度計の精度における減少は、いくつかのジャイロスコープによって生じる蓄積された誤差を除外する利益とのバランスを保つ。加速度計の分解能は、ナビゲートされたポイントが比較的離れているので十分である。
【０２０４】
システム５００によって実行された計算は、いくつかの実施形態において治療される股関節に特有とされており、そしてシステムは治療される股関節の入力を受容する。
【０２０５】
足部５６８は、選択された解剖学上の位置に、例えば、上記で議論されるような上前腸骨棘に配置される。カニューレ５２０が略垂直な配向とされた場合に、プラットフォーム５３６は股関節に固定される。プラットフォーム５３６を股関節に固定することは、２つの離隔したスタインマンピンなどの任意の適切な方法で行われることができる。その後、配向装置１７２及びセンサー２０４は、図３６Ａに示される方法でプラットフォーム５３６に取り付けられる。センサー２０４において分散された検知装置の本質に応じて、この手術のポイントでセンサーを初期化することは有利とされる場合がある。上記で議論されるように、ある慣性センサー（例えば、いくつかのジャイロスコープ）は、蓄積された誤差の影響を受ける。この誤差の原因を管理するための１つの技術は、この誤差を定期的に初期化すること、又はゼロ設定することである。いくつかの技術は、このポイントで初期化することを含む。
【０２０６】
いくつかの実施形態において、手術台の平面に基づく座標系は、システム５００内に入力されることができる。手術台座標系は、二次的な座標系とされることができる。一の技術において、センサー２０４は、図３６Ａのプラットフォームドッキング位置から図３４に示されるようなプローブアーム５８４上のナビゲート位置へ移動される。プローブアーム５８４はその結果、機構５８２によって回動される。それによって、アームは、患者の内側−外側の中央平面に対して平行な方向に向けられ、傾斜先端部５８６は上方に（一般的に患者の頭に向けて）向けられる。プローブアーム５８４はまた、手術台の平面に対して略平行に保持される。この方向及び配向によって、使用者は、センサー２０４の配向を捕捉するために、配向システム５０８へ信号を送るように配向装置１７２上のユーザーインターフェースと相互作用する。この配向は、前方骨盤平面の配向の推定を提供する。この推定は、システム５００において追跡されることができ、肉眼によって案内された個別の操作を含むナビゲートされない股関節置換手術における先行技術に対する改善を単独で提供することができる。
【０２０７】
外科医の裁量により、システム５００は、股関節置換手術の前に大腿骨の状態をナビゲートするために使用されることができる。マークＦｍは、大腿近位部に形成されることができる。その後、センサー２０４は、例えば（図３６Ａのように）プラットフォーム上のドッキング位置に戻るように配置されることによって、初期化されることができる、又はゼロに設定されることができる。その後、プローブ先端部５８６は、大腿骨マークＦｍと接触状態とされることができ、そのような接触状態で適所に固定されることができる。図３７を参照する。センサー２０４は、プローブ５８４の近位端部に移動されることができ、配向装置１７２は、センサー２０４の配向を記録するために信号を送ることができる。カニューレ５２０の取付ポイントから大腿骨のマークされた位置に対する上前腸骨棘までの距離はその後、配向装置１７２において記録されることができる。その位置は、プローブ５８４のメモリ付マークを読み取ることに基づくことができる、又は、カメラシステム又はシステム５００内に組み込まれたセンサーによって自動的に捕捉されることができる。一の実施形態において、メモリ付マークは、回動スライド機構５８２のスライド部分の湾曲部内で、直立縁部５９８で読み取られる。
【０２０８】
図３６Ａは、前方骨盤平面をナビゲートするさらなるステップを図示する。示されるように、センサー２０４は、プラットフォーム２０４にドッキングされる。この位置において、いくつかのセンサーと関連した任意の蓄積された誤差は、除外されることができる。前述のステップにおいて、延在部５９０は、プローブ５８４の遠位部分と連結される。足部５９４は、対側性上前腸骨棘（ｃｏｎｔｒａｌａｔｅｒａｌ  ＡＳＩＳ）と接触状態になる。その後、センサー２０４は、図３４に示されるように、プローブ２８４の近位端部に取り付けられることができる。ランドマーク取得システム５１２は固定されることができ、センサー２０４の配向は、配向装置１７２のメモリ内に記録されることができる。さらに、プローブ５８４が対側性上前腸骨棘と接触するように延在される距離は、配向装置１７２内に記録されることができる。上述したように、その距離は、直立縁部５９８でプローブ５８４の目盛りから読み取ることができる。
【０２０９】
対側性上前腸骨棘を記録する工程は、１つ又は複数のさらなるポイントのために繰り返されることができる。センサー２０４は、蓄積された誤差の原因を除外するために、図３６Ａのようなプラットフォームにドッキングされることができる。プローブ５８４は次いで、足部５９４を恥骨結節と接触状態にさせるために移動することができる。プローブ５８４は固定されることができ、図３６Ｂに示されるように、センサーは近位端部と連結されることができる。その後、センサー２０４の配向及び恥骨結節までの距離を示すデータは、上記で議論された方法のいずれかで配向装置１７２に記録される。
【０２１０】
骨盤の前述のポイントがナビゲートされ、且つデータが配向装置１７２内に記録されると、前方骨盤平面は、ナビゲートされたポイントを示すデータから計算されることができる。前方骨盤平面の配向は、人工股関節のカップ部分の配置のためのベースラインである。
【０２１１】
センサー２０４及び配向装置１７２は、このポイントで、規定された配向においてカップ３６０の配置を案内するために使用されることができる。配置の前に、インパクタ３００、３００Ａは提供される。例えば、インパクタ３００Ａは、シャフト３１６Ａの遠位端部に適切な先端構成要素３４８を選択することによって提供されることができる。先端構成要素３４８は、例えば、ねじによって、カップ３６０と連結される。最も便利な付与された孔パターン及びセンサー２０４の位置であるシャフト３１６Ａに対するカップ３６０の回転配向は、必要に応じて、平坦部３５０Ａ、３５０Ｂを組み合わせることによって選択される。インパクタ３００を提供する工程中に、センサー２０４は、プラットフォーム５３６にドッキングされることができ、蓄積された誤差の原因は、臼蓋窩内の適所にカップ３６０をナビゲートする寸前に、除外されることができる。
【０２１２】
一の技術において、カップ３６０は、臼蓋窩内に挿入され、おおよそ正しい配向に配置される。その後、センサー２０４は、図１１Ａに示されるように、インパクタ上のドッキング装置３３８に接続される。配向装置１７２は、カップの配向を示す角度、例えば前方骨盤平面に対して傾斜角度及び前傾角度を表示するために作動される。表示された角度は、上記で議論された手術台の座標系に直接的に反映することができる。表示された角度は、ランドマークの取得から座標系を直接的に反映することができる。いくつかの場合において、手術台座標系とランドマーク座標系との両方を直接的に反映する角度は、表示されることができる。他の実施形態において、手術台座標系は表示されていないが、むしろ、２つの座標系によって発生した角度の間の不一致に起因してランドマークを再度取得するための方向などの取扱説明を配向装置１７２に表示させる。
【０２１３】
手術台座標系及びランドマーク座標系の前述の組み合わせのいずれかは、使用者に提供された角度情報が正確で、信頼できることを確実にする冗長性を提供し、それによって、実施されている手術が「安全圏」内に良好に含まれるであろう。
【０２１４】
正しい角度が達成される場合に、工具は、所望の角度で適所にカップ３６０をはめ込むようにインパクタ３００の近位端部をたたくために使用される。いくつかの技術において、センサー２０４は、インパクタ３００の近位端部をたたくより前に取り除かれる。システム５００は、センサー２０４からの信号を監視するモジュールを含む。読み取りにおける大きな偏差（ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）が生じた場合に、モジュールは、配向装置のディスプレイ上の角度を変更することを防止する。ディスプレイにおけるこの「フリージング（ｆｒｅｅｚｉｎｇ）」は、衝撃に起因する大きな力がセンサー２０４の精度に影響を及ぼす場合があるので、安全性及び精度の両方の予防措置とされる。
【０２１５】
本来の股関節を分離する前に、手術において大腿骨のランドマークが取得された場合に、股関節の置換が患者の胴体からの脚の長さ、脚のオフセット、又はそれらの両方を変化させていないことを確認するために、人工関節が配置された後で同じランドマークは取得されることができる。例えば、センサー２０４は、図３６Ａに示されるように、ドッキング装置５３８Ａにドッキングされることができる。蓄積された誤差の原因は、センサー２０４を初期化することによって除外されることができる。その後、プローブアーム５３８は、手術において早期に取得された同じランドマーク（例えばＦｍ）と接触状態になることができる。図３８を参照する。プローブアーム５３８は、適所に固定されることができ、その後、センサー２０４は、プローブアーム５３８の近位端部と連結されることができる。センサーの配向及びプローブアーム５３８までの距離は、配向装置１７２へ入力されることができる。それらのデータは、配向装置１７２が脚長さ及び脚オフセットにおける変化量を出力することを可能にする。
【０２１６】
一の変形例において、複数のポイント、例えば大腿骨における３つのポイントは、関節が置換される前及び後で取得される。このアプローチは、臼蓋窩の平面に対して垂直なカップ３６０の中心を通じて延在する軸に対する大腿骨頚部の回転配向が手術後に変化していないとのさらなる確認を可能にする。
【０２１７】
当然ながら、大腿骨記録処置は、本来の股関節における大腿骨頚部の過度の脚長さオフセット、関節オフセット、及び、不良の配向を含む診断された変形の訂正を可能にする。言い換えると、外科医は、手術後の患者の骨の位置及び／又は配向を改善するために、ある程度のオフセットを追加する又は回転配向を変更する意図で、手術を始めることができる。
【０２１８】
［３．前方アプローチ：配向検知装置及びカメラを用いたシステム］
図３９は、前方アプローチからの解剖学上のランドマークを参照して股関節手術をナビゲートするように適合されたシステム６００を示す。システム６００は、上記のように、図３９には図示されない配向検知装置２０４を含むことができる。システム６００は、上記のような後方アプローチ、又は前方アプローチのいずれかに適合されることができる。
【０２１９】
図４０〜図４２は、前方アプローチからの解剖学上のランドマークを参照して股関節手術をナビゲートするように適合された股関節ナビゲーションシステム６００Ｂを示す。上述したように、前方アプローチでは、患者は仰臥位にある。システム６００Ｂは、システム６００を参照したものを含め、上記の特徴のいずれかを含むことができる。システム６００Ｂは、本願明細書に記載されるいかなる技術又は方法においても使用されることができる。システム６００Ｂは、本願明細書に記載される外科的配向装置１７２を含むことができる。システム６００Ｂは、本願明細書に記載される配向検知装置２０４を含むことができる。システム６００Ｂは、本願明細書に記載されるカメラ６８４を含むことができる。
【０２２０】
外科的配向装置１７２及び配向検知装置２０４は、手術が始まる前にオンにされることができる。このシステムが後方又は前方アプローチで使用されることができる場合、一方法は、外科医がそのアプローチに対応するモジュールを選択することを含むことができる。例えば、外科医は、外科的配向装置１７２において、前方股関節アプローチモジュール又は後方股関節アプローチモジュールを選択することができる。いくつかの実施形態において、この方法は、外科技術を外科的配向装置１７２に入力するステップを含むことができる。外科医は、患者が適切な位置、例えば、仰臥位に位置付けられていることを検証することができる。外科的配向装置１７２は、ディスプレイ画面を含むことができる。ディスプレイ画面は、外科的配向装置１７２と配向検知装置２０４との間の通信を確認することができる。
【０２２１】
システム６００、６００Ｂは、キャリブレーションのために部分的に組み立てられることができる。いくつかの実施形態において、第１のアセンブリ６０４は組み立てられることができる。骨盤ブラケット６３８は、別個の構成要素である場合、延在部６４４に連結されることができる。外科的配向装置１７２は、取付部６４６に連結されることができる。いくつかの技術において、延在部６７０は、第２のカプラー６４８に連結されることができる。配向検知装置２０４は、取付部６７２に連結されることができる。外科的配向装置１７２及び配向検知装置２０４は、図３１に示される配向と同様に、概してＶ字型の構造を形成する。配向検知装置２０４は、外科的配向装置１７２に対して適所に固定されることができる。
【０２２２】
外科的配向装置１７２及び配向検知装置２０４は、較正されることができる。外科的配向装置１７２は、ディスプレイが上向きの状態で、平坦な水平面に置かれることができる。外科医は、アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ｂ、６０６Ｂを、外科的配向装置１７２が終了を示すまで安定状態に保つことができる。外科的配向装置１７２は、ディスプレイが横向きの状態で、平坦な垂直面に置かれることができる。外科医は、アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ｂ、６０６Ｂを、外科的配向装置１７２が終了を示すまで安定状態に保つことができる。アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ｂ、６０６Ｂは、外科的配向装置１７２の左側が平坦面にあるように左側に配置されることができる。外科医は、アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ｂ、６０６Ｂを、外科的配向装置１７２が終了を示すまで安定状態に保つことができる。アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ｂ、６０６Ｂは、キャリブレーションを検証するために前方に傾斜されることができる。外科医は、アセンブリ６０４、６０６又は６０４Ｂ、６０６Ｂを、外科的配向装置１７２が終了を示すまで安定状態に保つことができる。
【０２２３】
延在部６７０は、本願明細書に記載されるように、第２のカプラー６４８から分離されることができる。第２のアセンブリ６０６は、図３９及び図４０に示されるように組み立てられることができる。第１のアセンブリ６０４、６０４Ｂは、図３９及び図４０に示されるように、第２のアセンブリ６０６、６０６Ｂに連結されることができる。プローブ６７８、６７８Ｂは、ドック６６２、６６２Ｂのスルールーメン内に挿入されることができる。マーキング６８２は、カメラ６８４の真下とされることができる。外科医は、カメラ６８４が、プローブ６７８、６７８Ｂを異なる位置にスライドさせることによってマーキング６８２の測定を捕捉していることを検証することができる。エラーメッセージは、カメラ６８４がマーキング６８２を読み取っていない場合に表示されることができる。
【０２２４】
システム６００、６００Ｂは、骨盤に取り付けられることができる。固定ピン６１０、６１２は、骨内へ挿入されることができる。いくつかの技術において、固定ピン６１０、６１２のうちの１つ又は複数が、手術側のＡＳＩＳに亘って位置付けられる。いくつかの技術において、固定ピン６１０、６１２のうちの１つ又は複数が、腸骨稜に位置付けられる。固定ピン６１０、６１２は、ほぼ垂直とされることができる。固定ピン６１０、６１２は、ドライバの使用によって挿入されることができる。固定ベース６０２、６０２Ｂは、図２０Ｃに示されるように、固定ピン６１０、６１２をチャネル６２６、６２８内に配置するために、必要な場合には回転されることができる。支持部６２２は、プラットフォーム６２０に近づけられ、それによりチャネル６２６、６２８の直径を減少させることができる。固定ピン６１０、６１２は、固定ベース６０２、６０２Ｂに固定されることができる。
【０２２５】
第１のアセンブリ６０４、６０４Ｂは、本願明細書に記載されるように第１のカプラー６３２に連結されることができる。外科的配向装置１７２は、第１のアセンブリ６０４、６０４Ｂに連結されることができる。第２のアセンブリ６０６、６０６Ｂは、本願明細書に記載されるように第２のカプラー６４８に連結されることができる。配向検知装置２０４は、第２のアセンブリ６０６に連結されることができる。システム６００は、図３９及び図４１に示されるように位置付けられることができる。
【０２２６】
外科医は、図４１に示されるように、停止構造又は定位置を記録することができる。いくつかの技術において、プローブ６７８、６７８Ｂの遠位端部６８０、６８０Ｂは、プラットフォーム６２０又はカニューレ６２１Ｂ上のポイントと係合されることができる。プラットフォーム６２０又はカニューレ６２１Ｂは、本願明細書に記載されるようなディボット６３０を含むことができる。ディボット６３０は、プローブ６７８、６７８Ｂの遠位端部６８０、６８０Ｂを受け入れるようにサイズ決定されることができる。プローブ６７８、６７８Ｂの遠位端部６８０、６８０Ｂは、図３９及び図４０に示されるように、解剖学上のランドマーク又はポイントを置くことを促進するために、湾曲又は屈曲されることができる。プローブ６７８、６７８Ｂは、定位置において垂直とされることができる。配向検知装置２０４は、定位置において垂直とされることができる。
【０２２７】
配向検知装置２０４は、前方アプローチのために、手術台を記録する、又は台記録を実施することができる。患者は、骨盤の前頭面が平坦であるように位置付けられることができる。いくつかの実施形態において、外科医は、プローブ６７８、６７８Ｂを水平線と位置合わせすることができる。いくつかの実施形態において、水平面上へのプローブ６７８、６７８Ａの突出の方向のみが使用される。プローブ６７８、６７８Ａは、水平線から無数の角度にあり得、それが同じソフトウェア結果をもたらす。これは、システム６００の回動構造によって課せられる機械的拘束に起因して便利である。プローブ６７８、６７８Ｂは、矢状面と平行とされることができる。システム６００、６００Ｂは、患者の骨盤が台記録中に正確に位置付けられるという仮定に基づいてカップ角度を計算することができる。
【０２２８】
外科医の裁量により、システム６００、６００Ｂは、股関節置換の前に大腿骨の状態をナビゲートするために使用されることができる。マークＦｍは、大腿近位部上に作成されてもよい。その後、配向検知装置２０４は、本願明細書に記載されるように、定位置に戻るように配置されることによって、初期化される、又はゼロに設定されることができる。その後、プローブ６７８、６７８Ｂの遠位端部６８０、６８０Ｂは、大腿骨マークＦｍと接触状態とされることができる。外科的配向装置１７２は、配向検知装置２０４の配向を記録するために信号を送信されることができる。次いで、固定ピン６１０、６１２の取付のポイントから大腿骨上のマークされた位置までの距離が、外科的配向装置１７２において記録されることができる。この位置は、配向検知装置２０４からの慣性データと併せて、カメラ６８４によってマーキング６８２、プローブ６７８、６７８Ｂ、又はプローブインレー６７６を捕捉することに基づくことができる。
【０２２９】
大腿骨は、屈曲、外転、及び回転に関して中立の参照位置に位置付けられることができる。この中立の位置は、患者の立位を表すことができる。
【０２３０】
外科医は、プローブ６７８、６７８Ｂの遠位端部６８０、６８０Ｂを様々な解剖学上のランドマークに位置付けることができる。外科医は、股関節の安定を保つことができる。いくつかの方法において、システムのポイント１は、１つ又は複数の固定ピン６１０、６１２の取付ポイントである。図３９に戻って参照すると、各固定ピン６１０、６１２は、骨盤内へ駆動されることができる。いくつかの技術において、固定ピン６１０、６１２のうちの１つは、ランドマークで骨盤骨に取り付けられる。固定ピン６１０、６１２のうちの１つがランドマークと連結される場合、２つのみの追加のランドマークが、以下に議論されるようないくつかの実施形態において取得される。いくつかの方法において、プローブ６７８、６７８Ｂの遠位端部６８０、６８０Ｂは、対側ＡＳＩＳランドマークに配置される。外科医は、ポイント２を記録するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。外科的配向装置１７２は、ポイント２が記録されたことを示すことができる。プローブ６７８、６７８Ｂは、固定されることができ、配向検知装置２０４の配向は、外科的配向装置１７２によって記録されることができる。加えて、対側ＡＳＩＳに接触するためにプローブ６７８、６７８Ｂが延在される距離は、カメラ６８４によって捕捉されると、配向装置１７２によって記録されることができる。
【０２３１】
対側ＡＳＩＳを記録するプロセスは、１つ又は複数の追加ポイントにおいて繰り返されることができる。いくつかの方法において、プローブ６７８、６７８Ｂの遠位端部６８０、６８０Ｂは、恥骨結節に配置される。外科医は、ポイント３を記録するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。外科的配向装置１７２は、ポイント３が記録されたことを示すことができる。いくつかの方法において、いずれかの恥骨結節が基準として使用されてもよい。プローブ６７８、６７８Ｂは、固定されることができ、配向検知装置２０４の配向は、外科的配向装置１７２によって記録されることができる。加えて、恥骨結節に接触するためにプローブ６７８、６７８Ｂが延在される距離は、カメラ６８４によって捕捉されると、配向装置１７２によって記録されることができる。
【０２３２】
解剖学上のポイントを記録するとき、カメラ６８４は、マーキング６８２の画像を捕捉する。カメラ６８４は、マーキング６８２を読み取って、ドック６６２に対するプローブ６７８、６７８Ｂの並進位置の正確な決定を提供する。カメラ６８４は、マーキング６８２の真上とされることができる。いくつかの方法において、カメラ６８４は、マーキング６８２の２進コードを読み取ることができる。
【０２３３】
いくつかの方法において、配向検知装置２０４は、カメラ６８４の画像をプローブ６７８、６７８Ｂの延在測定に変換する。いくつかの実施形態において、外科的配向装置１７２は、カメラ６８４の画像をプローブ６７８、６７８Ｂの延在測定に変換する。プローブ６７８、６７８Ｂの延在部に関連する距離は、配向検知装置２０４からの配向及び位置データと併せて使用されることができる。外科的配向装置１７２は、カメラ６８４からの長さ測定及び配向検知装置２０４からのデータを使用して、プローブ６７８、６７８Ｂの遠位端部６８０、６８０Ｂの位置を決定することができる。いくつかの実施形態において、外科医は、配向検知装置２０４からデータを収集するために入力値を入力する（例えば、ボタンを押す）。いくつかの方法において、外科医は、カメラ６８４からデータを収集するために入力値を入力する（例えば、ボタンを押す）。いくつかの実施形態において、外科医は、配向検知装置２０４及びカメラ６８４から同時にデータを収集するために入力値を入力する（例えば、ボタンを押す）。いくつかの方法において、配向検知装置２０４及び／又はカメラ６８４は、配向検知装置２０４が安定している、又は移動していない場合にのみ、データを送信する。
【０２３４】
骨盤の前述のポイントがナビゲートされ、且つデータが外科的配向装置１７２内に記録されると、前方骨盤平面は、ナビゲートされたポイントを示すデータから計算されることができる。前方骨盤平面の配向は、人工股関節のカップ部分の配置のためのベースラインである。
【０２３５】
配向検知装置２０４及び外科的配向装置１７２は、このポイントで、既定された配向においてカップの配置を案内するために使用されることができる。外科医は、カップの角度を設定することができる。手術の後期において、外科医は、角度が設定された後にカップ角度をチェックすることができる。外科医は、第２のアセンブリ６０６を第１のアセンブリ６０４から取り外すことができる。外科医は、延在部６７０を第３のカプラー６６８から取り外すことができる。外科医は、図５６Ａ〜図５６Ｆに示されるように、延在部６７０をインパクタ３００Ｂに連結することができる。インパクタ３００Ｂは、第４のカプラー３３８Ｂを有することができる。これは、配向検知装置２０４が第４のカプラー３３８Ｂに連結することを可能にする。寛骨臼シェルは、図１１Ｃと同様に、シェルアダプタにねじ込みされることができる。シェルアダプタは、図１１Ｂと同様に、インパクタ３００Ｂの端部に留められることができる。
【０２３６】
寛骨臼シェルは、臼蓋窩内へ挿入され、所望の角度で位置付けられることができる。外科的配向装置１７２は、外科医が適切なカップ角度を設定するように案内することができる。外科的配向装置１７２は、配向検知装置２０４が外科医によって入力された傾斜及び前傾角度に位置するとき、図で表示することができる。外科的配向装置１７２は、配向検知装置２０４が移動されると、傾斜及び前傾角度を図で表示することができる。外科医は、所望の角度を設定するために入力値を入力することができる（例えば、外科的配向装置１７２上のボタンを押す）。
【０２３７】
傾斜及び前傾カップ角度は、静的に表示されることができる。解剖学上の角度は、骨盤のランドマーク記録に基づいてシステム６００によって計算されるものである。台角度は、台記録中の骨盤の初期位置に基づいてシステム６００によって計算されるものである。外科医は、角度が設定された後にカップ角度をチェックすることができる。
【０２３８】
本来の関節を分離する前に、手術において大腿骨のランドマークＦｍが取得された場合に、関節の置換が患者の胴体からの脚の長さ、脚のオフセット、又はそれらの両方を変化させていないことを確認するために、人工関節が配置された後で同じランドマークが取得されることができる。その後、プローブ６７８、６７８Ｂの遠位端部６８０、６８０Ｂは、手術において早期に取得された同じランドマーク（例えば、Ｆｍ）と接触状態になることができる。配向検知装置２０４の配向及びプローブ６７８、６７８Ｂの延在は、外科的配向装置１７２に入力されることができる。それらのデータは、外科的配向装置１７２が脚長さ及び脚オフセットにおける変化量を出力することを可能にする。
【０２３９】
システム６００、６００Ｂと接続状態にある上記の一変形例及び図２４Ａにおいて、大腿骨上の複数のポイント、例えば、３つのポイントは、例えば大腿骨トラッカー６８６を使用して、関節が置換される前及び後で取得される。このアプローチは、臼蓋窩の平面に対して垂直なカップの中心を通じて延在する軸に対する大腿骨頚部の回転配向が手術後に変化していないとのさらなる確認を可能にする。
【０２４０】
外科医は、定位置を記録することができる。外科医は、図３９及び図４０に示されるように、第２のアセンブリ６０６、６０６Ｂを第１のアセンブリ６０４、６０４Ｂに連結することができる。取付部６７２は、本願明細書に記載されるように、配向検知装置２０４に連結されることができる。取付部６４６は、本願明細書に記載されるように、外科的配向装置１７２に連結されることができる。外科医は、システム６００、６００Ｂの構成要素が強固に連結されることを確認することができる。外科医は、停止構造又は定位置を検証することができる。プローブ６７８、６７８Ｂの遠位端部６８０、６８０Ｂは、プラットフォーム６２０、又はカニューレ６２１Ｂ上のポイントと係合されることができる。プラットフォーム６２０又はカニューレ６２１Ｂは、本願明細書に記載されるようなディボット６３０を含むことができる。ディボット６３０は、プローブ６７８、６７８Ｂの遠位端部６８０、６８０Ｂを受け入れるようにサイズ決定されることができる。定位置における変化は、外科的配向装置１７２に表示される。
【０２４１】
［Ｃ．手術前の撮像及び患者特有の治具を使用するナビゲーション］
前述のアプローチが現在の配置における治療基準を改善することができるけれども、精度のさらなる増加、より良い成果、及び手術の簡素化は、システムが患者特有の解剖学的変化性を考慮するように構成された場合に提供されることができる。
【０２４２】
［１．患者特有の治具：患者特有の治具を通って取り付けられる固定ピンを使用するナビゲーション］
図４３は、臼蓋窩に隣接するピン７３２上の股関節移動追跡センサー２０４の配置を示す。この位置は限定されないが、股関節移動追跡センサー２０４は骨盤のいずれかの場所に取り付けられることができる。しかし、臼蓋窩に隣接する位置は便利である。ピン７３２は、患者特有の股関節の手術前特徴付けを用いて配置される。それらの方法において、ピン７３２は、手術中のランドマーク取得の必要なしに配置される。
【０２４３】
一のアプローチにおいて、手術前の臼蓋窩の３次元特徴付けは、ＣＴスキャン又はＭＲＩなどの適切な技術を使用して実行される。この手術前の行為は、骨盤、いくつかの場合において大腿近位部を完全に特徴付けるために実行されることができる。その後、臼蓋窩の形状、位置、及び配向は、周知である。同様に、臼蓋窩の周りの骨の特徴も周知である。このデータから、カスタム治具７００は、患者特有に製造されることができる。カスタム治具７００は、個々の患者の解剖学的構造に特有とされる特徴を有するだけでなく、臼蓋窩の平面及び前方骨盤平面に対する周知の配向とされるであろう記録特徴７０２を有する。
【０２４４】
図４４は、カスタム治具７００の例を示す。カスタム治具７００は、前方面７０４及び後方面７０８を有する。後方面７０８は、確実な方法で臼蓋窩の少なくとも１つの特徴と結合するように構成された寛骨臼部分７１２で形成される。例えば、寛骨臼部分７１２は、後方面７０８の中央部分が臼蓋窩内に位置付けられた状態で、寛骨臼縁部に亘ってぴったりと適合することができる。カスタム治具７００は好ましくは、一の事前規定された配向のみを有する。治具の後方部分上の表面は、移植後のカップの好ましい配向角度に対応する平面を規定することができる。１つ又は複数のチャネル７１６は、後方面７０８に形成されることができ、これらのチャネル７１６は、カスタム治具７００が適切な位置及び配向にある場合に限って、寛骨臼縁部の局所的な骨突出部を受容する。他のアプローチにおいて、カスタム治具７００の記録特徴７０２は、インプラントのシェル又はカップにとって所望された配向において方向付けられる面又は孔を有する。それ故に、カスタム治具７００が配置されると、検知装置２０４は面又は表面に対して位置付けられることができ、ピン７３２が連結された場合に、ピンが孔内に挿入されることができる。そのように配置された場合に、装置の配向から、寛骨臼縁部の配向又はその代理は、装置１７２、２９４のうちの一方又は両方で記録されることができる。孔７０２は好ましくは、カスタム治具７００の前方面７０４から後方面７０８へ延在する。前方面７０４と後方面７０８の間の距離は、特定の方向に沿った特定の解剖学的構造にピンを案内するのに十分とされる孔７０２の深さを提供する。
【０２４５】
図４５は、解剖学的構造に対するカスタム治具７００の適合によって指示された配向における、臼蓋窩内のカスタム治具７００の初期配置を示す。チャネル（複数のチャネル）７１６を含む後方面７０８の外観は、臼蓋窩で、及び臼蓋窩の周りで、骨の局所的な突出部及び凹部を含む患者特有の寛骨臼縁部を受容する。孔７０２は、カスタム治具７００の周囲突出部７２０に位置する。周囲突出部７２０の構造は、股関節の特定の骨又は骨領域に亘って配置されるようになっている。この例において、周囲突出部７２０は、臼蓋窩に対して上方の骨に亘って配置されるように構成される。臼蓋窩の周りの骨の他の領域は、手術中に外科医の動作を妨げないように、十分厚く、又は十分強度があり、且つ便利な位置にある場合に使用されることができる。選択された周囲突出部７２０の正確な位置は、手術前の撮像によって決定されることができ、カスタム治具７００の形成に組み込まれることができる。
【０２４６】
図４６は、治具が配置された後で、ピン７３２が孔７０２を通じて配置されることができることを示す。ピン７３２は、治具７００の前方面７０４の上方に延在する長さを有し、それによって、センサー２０４はそれに取り付けられることができる。センサー２０４がピンに取り付けられると、センサーは、手術中に骨盤の任意の移動を追跡することができる。臼蓋窩及び／又は前方骨盤平面に対するピンの位置及び配向が手術前の撮像から周知とされるので、この技術においてランドマークの記録の必要はない。
【０２４７】
図４７は、プラグ７００が有利には、ピン７３２上のセンサー２０４の回転配向を制御するために、位置合わせガイド７３６を含むことができることを示す。位置合わせガイド７３６は、記録特徴７０２に対して特定の方向に沿って延在するラインとされることができる。上述したように、センサー２０４の内側の検知装置は、重力の方向に対して感応とされることができる。ピン７３２に関するセンサーの傾斜は、それらの検知装置の読み取りを変更することができる。この感度と関連した誤差の原因を除外するために、センサー２０４を組み込むナビゲーションシステムは、センサーがピン７３２の長手方向軸に関する特定の回転位置にあるであろうことを仮定するためにプログラミングされることができる。センサー２０４は、この仮定が使用時に満足されることを保証するために、ガイドマーク７３８と機械的に又は視覚的に位置合わせされてもよい。一の変形例において、センサー２０４は、治具７００上に投影するレーザーを有し、位置合わせを容易にするためにマーク７３６と位置合わせされることができる。代替的には、ピン７３２は、特有の配向（例えば、非対称の非円形断面）において孔のみに入るように構成され、（非対称の連結特徴を含むことによって）特有の配向においてピンにセンサーを取り付けることを可能にするように構成される。
【０２４８】
センサー２０４がピン７３２に取り付けられると、治具７００は、外科手術領域から取り外されることができる。例えば、治具７００は、治具の横方向縁部においてライン７４２に沿って切断されることができる材料から製造されることができる。のこぎり又は骨鉗子は、治具７００を通じて切断されるように使用されることができる。その後、治具７００の本体の大部分は、外科手術領域から取り外されることができる。図４９は、センサー２０４の位置及び配向が中断させないように、いくつかの方法において突出部７２０が適所に残ることを示す。
【０２４９】
第２のセンサー２０４は、図１１Ａ〜１１Ｃにおけるインパクタと同様のものとされ得る、カップインパクタに取り付けられる。インパクタは、骨盤上のピン７３２に取り付けられたセンサー２０４からの信号を参照して、カップの配置を案内する。インパクタ上のセンサーからの信号は、股関節の移動がピン７３２上のセンサーによって検出された場合に修正されることができる。
【０２５０】
図５０〜図５２は、カニューレ式ガイド供給方法を実施する一の方法を図示する。カニューレ式方法は、ガイド部材が取り付けられると、配向の追跡が単純化される点、及び、蓄積された誤差、センサードリフト又は、関心としての他の種類の間違った読み取りを除外することができるいくつかの場合において、配向の追跡がもはや必要ない場合がある点で有利である。
【０２５１】
カスタム治具７５０は、治具７００と関連して上記に議論されたプロセスによって形成される。カスタム治具７５０は、治具７００の構成要素と同じ構成要素を多く有しており、前方面７５４と後方面７５８との間に延在する記録特徴７５２を含む。ガイドマーク７３８は、ピン７３２に関して回転可能にセンサー２０４を位置合わせするように前方面７５４に設けられることができる。カスタム治具７５０はまた、カスタム治具７５０において略中央に位置したガイドチャネル７６２を有する。ガイドチャネル７６２は、前方面７４に前方開口部と、後方面７５８に後方開口部と、それらの開口部の間に延在する壁と、を有する。壁は、中央軸Ａに関して配置される。中央軸Ａの位置及び配向は、臼蓋窩の手術前の特徴付けに基づいて決定されることができる。一の実施形態において、ＭＲＩ又はＣＴスキャンは、それに沿って人工関節のカップを供給するための最適な軸を明らかにする。ガイドチャネル７６２を形成する壁は、軸Ａに関して形成されおり、この軸Ａは、治具７５０が特定の患者の臼蓋窩に配置された場合に最適な軸と一致する。
【０２５２】
図５１は、インパクタ３００Ａが次いで、軸Ａに沿ってガイドチャネル７６２内に進行させることができることを示す。インパクタ３００Ａ上の遠位に面するショルダー７６６は、事前規定された方法で前方面７５４及びチャネル７６２に対する入口と結合することができ、そのように結合された場合に、インパクタ３００Ａ上のセンサー２０４の配向が記録されることができる。この技術において、治具７５０は、インパクタ３００Ａを受容するために構成されたチャネル７６２を有するカニューレである。患者の移動が可能とされる場合に、ピン７３２上のセンサー２０４は、そのような移動を追跡するために適所に保持されることができる。そうではない場合、ピン７３２上のセンサー２０４は取り除かれることができる。インパクタ３００Ａ上のセンサー２０４は、メモリ内に軸Ａの配向を記憶させるであろう。そして、この軸からインパクタの不一致を使用者に知らせることができるであろう。いくつかのセンサー、例えば、ある程度安価なジャイロスコープ、の蓄積された誤差（例えば、ドリフト）に起因して、短時間において、インパクタ３００Ａ上のセンサー２０４によって記憶された配向のみが正確とされるので、センサー２０４をピン７３２上に保持することは、好ましい。
【０２５３】
一の変形例において、インパクタがガイドチャネル７６２内に配置され、且つショルダー７６６が前方面７５４と当接される場合に、インパクタ３００Ａは、軸Ａと一致する中央チャネルを有する。ガイドピンは、このチャネルを通じて臼蓋窩内に進行させることができる。ガイドピンは、臼蓋窩のベースに埋め込むことができる。ピン７３２によって骨盤と連結されたセンサー２０４は、インパクタ３００Ａのチャネルを通じて配置されたガイドピンが、股関節の動きを追従する機械的な方法を提供するので、取り除かれることができる。その後、それに取り付けられたカップを有するインパクタ３００Ａは、臼蓋窩において適所までガイドピン上をスライドすることができる。
【０２５４】
さらなる変形例において、インパクタ３００Ａと連結されたセンサー２０４も取り除かれることができる。このさらなる変形例において、ガイドピンは、軸Ａに対して人工関節のカップの傾斜を防止するようにカップに沿って構成される。特に、ガイド部材と人工股関節のカップとの間の接合面は、軸Ａに沿った十分な長さを有するように形成されることができ、それにより、傾斜はこの接合面によって防止される。いくつかの場合において、カップ３６０は、インパクタ３００、３００Ａに連結される。インパクタ３００、３００Ａの変形例は管状とされてもよく、例えば骨盤においてガイドピンに沿って追跡することと整合するための他の特徴を有することができる。
【０２５５】
［２．患者特有治具：インパクタに取り付けられた慣性センサーを使用したナビゲーション］
図５３〜図６０は、カスタム治具の別の実施形態を示す。本願明細書に記載されるシステムは、図５５に示されるように、患者特有治具１０００と共に使用されることができる。いくつかの実施形態において、システム６００、６００Ａ、６００Ｂ、又はそれらの構成要素は、患者特有治具１０００と共に使用されることができる。
【０２５６】
図５３を参照すると、システム６００Ａは、固定ベース６０２Ａを含むことができる。固定ベース６０２Ａは、プラットフォーム６２０Ａを含むことができる。プラットフォーム６２０Ａは、１つ又は複数の孔６１１Ａを含むことができる。孔６１１Ａは、固定ベース６０２Ａを骨盤に固定するための留め具６１３Ａを受け入れるようにサイズ決定されることができる。固定ベース６０２Ａは、ディボット６３０Ａを含むことができる。ディボット６３０Ａは、停止構造又は定位置と関連付けられた記録特徴とされることができる。各留め具６１３Ａは、骨盤上の腸骨内へ駆動されることができる。以下にさらに議論されるように、各留め具６１３Ａは、他の技術において、他の骨と連結されることができる。例えば、留め具６１３Ａのうちの１つは、座骨又は恥骨と連結されることができる。留め具６１３Ａのうちの１つは、寛骨臼縁部上の最も上方のポイントより上方のポイントで連結されることができる。いくつかの技術において、留め具６１３Ａのうちの１つは、寛骨臼縁部上の最も上方のポイントの上方約１０ｍｍである。
【０２５７】
固定ベース６０２Ａは、第１のカプラー６３２を含むことができる。第１のカプラー６３２は、システム６００Ａの１つ又は複数の構成要素に連結することができる。システム６００Ａは、図５４に示される第１のアセンブリ６０４Ａを含むことができる。第１のアセンブリ６０４Ａは、以下に議論されるように、股関節の動きが第１のアセンブリ６０４Ａ内のセンサーの対応する動きを引き起こすように、図示された構造で股関節に強固に接続される。第１のアセンブリ６０４Ａは、骨盤ブラケット６３８Ａを含むことができる。図示された実施形態において、骨盤ブラケット６３８Ａは、図５４に示されるように、使用中、略垂直とされることができる。第１のアセンブリ６０４Ａは、固定ベース６０２Ａの第１のカプラー６３２と連結するように設計されることができる。
【０２５８】
第１のアセンブリ６０４Ａは、延在部６４４Ａを含むことができる。延在部６４４は、骨盤ブラケット６３８Ａに連結されることができる。延在部６４４Ａは、外科的配向装置１７２と連結するように設計された取付部（図示されない）を含むことができる。外科的配向装置１７２は、取付部と結合するための特徴を含むことができる（図示されない）。外科的配向装置１７２は、取付部と係合されるとき、延在部６４４Ａに強固に連結される。
【０２５９】
システム６００Ａは、第２のアセンブリ６０６Ａ又はその一部分を含むことができる。第２のアセンブリ６０６Ａは、延在部６７０を含むことができる。延在部６７０は、第２のカプラー６４８に連結されることができる。第２のカプラー６４８と延在部６７０との間の係合は、ナビゲーション手術中に任意の機械的な相対的な動きを避けるために、それらの間の相対的な動きを最小化する、又は妨げる。延在部６７０は、配向検知装置２０４と連結するように設計された取付部６７２を含むことができる。図示された実施形態において、取付部６７２は、延在部６７０に対して回動することができるロック及びリリースレバーを含む。配向検知装置２０４は、ロック及びリリースレバーと結合するための特徴を含むことができる。他の構造が企図される。配向検知装置２０４は、取付部６７２と係合されるとき、延在部６７０に強固に連結される。いくつかの使用の方法において、システム６００又はその一部分は、システム６００Ａの代わりに骨盤に連結される。
【０２６０】
外科医は、外科的配向装置１７２を使用して股関節（例えば、右又は左）を選択することができる。外科医は、目標カップ傾斜角度を外科的配向装置１７２に入力することができる。傾斜角度は、本願明細書に記載されるような放射線的傾斜とされることができる。外科医は、目標カップ前傾角度を外科的配向装置１７２に入力することができる。前傾角度は、本願明細書に記載されるような放射線的前傾とされることができる。
【０２６１】
第２のアセンブリ６０６は、図２３Ａに示されるように、延在部６７０及び取付部６７２を含む。配向検知装置２０４は、取付部６７２に連結されることができる。延在部６７０は、第２のカプラー６４８に連結されることができる。配向検知装置２０４及び外科的配向装置１７２は、本願明細書に記載されるように較正されることができる。システム６００は、図５４に示されるシステム６００Ａと同様に取り付けられることができる。配向検知装置２０４を第２のカプラー６４８と連結する方法ステップは、配向検知装置２０４の配向データを外科的配向装置１７２の基準座標系に関連付けることができる。
【０２６２】
いくつかの実施形態において、臼蓋窩の手術前の３次元特徴付けは、ＣＴスキャン又はＭＲＩなどの任意の好適な技術を使用して実行される。この手術前の行為は、骨盤、いくつかの場合において大腿近位部を完全に特徴付けるために実行されることができる。その後、臼蓋窩の形状、位置、及び配向は、周知である。同様に、臼蓋窩の周りの骨の特徴も周知である。このデータから、患者特有治具１０００は、患者特有に製造されることができる。患者特有治具１０００は、個々の患者の解剖学的構造に特有とされる特徴を有するだけでなく、臼蓋窩の平面及び前方骨盤平面に対する周知の配向とされるであろう図５５に示される記録特徴１００２を有する。
【０２６３】
図５５は、患者特有治具１０００の例を示す。患者特有治具１０００は、前方面１００４及び後方面１００８を有する。後方面１００８は、確実な方法で臼蓋窩の少なくとも１つの特徴と結合するように構成された３次元形状で形成される。例えば、後方面１００８の中央部分が臼蓋窩内に位置付けられた状態で、寛骨臼縁部に亘ってぴったりと適合する寛骨臼突出部１０１２が提供されることができる。患者特有治具１０００は好ましくは、１つの事前に規定された配向のみを有する。患者特有治具１０００の後方面１００８上の表面は、移植後のカップの好ましい配向角度に対応する平面を規定することができる。１つ又は複数のチャネル１０１６は、後方面１００８に形成されることができ、これらのチャネル１０１６は、患者特有治具１０００が適切な位置及び配向にある場合に限って、寛骨臼縁部の局所的な骨突出部を受容する。
【０２６４】
いくつかの実施形態において、患者特有治具１０００の記録特徴１００２は、凹部、孔、又は突出部を含むことができる。図示された実施形態を使用する１つの方法において、図示されないが本願明細書に記載される配向検知装置２０４は、インパクタ３００Ｂに連結される。インパクタ３００Ｂは、記録特徴１００２内へ挿入されることができる。それ故に、患者特有治具１０００が配置されると、配向検知装置２０４は、記録特徴１００２に対して周知の配向に位置付けられることができる。そのように配置された場合に、配向検知装置２０４の配向から、寛骨臼縁部の配向又はその代理は、装置１７２、２０４のうちの一方又は両方で記録されることができる。記録特徴１００２は好ましくは、患者特有治具１０００の前方面１００４から後方面１００８へ延在する。前方面１００４と後方面１００８との間の距離は、インパクタ３００Ｂに確実に連結するのに十分とされる記録特徴１００２の深さを提供する。他の実施形態において、記録特徴１００２は、治具１０００の前方面１００４の前側に、例えば、突出部又はポストとして、延在する。
【０２６５】
図５６Ａ〜図５６Ｆは、インパクタ３００Ｂを示す。インパクタ３００Ｂは、本願明細書に記載されるインパクタと実質的に同様とされることができ、本願明細書に記載されるインパクタのいかなる特徴も含むことができる。シャフト３１６Ｂは、図５６Ｆに示されるように、シャフト３１６Ｂの遠位端部上に複数の平坦部３５０Ｂを含むことができる。平坦部３５０Ｂは、図５７に示されるように、特徴１００２を出入りするシャフト３１６Ｂの遠位端部に亘って患者特有治具１０００の記録特徴１００２の近位−遠位スライドを可能にする。いくつかの実施形態において、戻り止め装置３５１Ｂ又は他のロック機構が、シャフト３１６Ｂと記録特徴１００２との間に提供される。この機構は、患者特有治具１０００のインパクタ３００Ｂからの意図しない解放を防ぎ得る。平坦部は、シャフト３１６Ｂが患者特有治具１０００に対して回転することを防ぐ。平坦部３５０Ｂは、シャフト３１６Ｂに対する患者特有治具１０００の多くの個別の交互に起きる相対的な角度位置（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ａｌｔｅｒｎａｔｅ  ｒｅｌａｔｉｖｅ  ａｎｇｕｌａｒ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ）を可能にすることができる。患者特有治具１０００に対するインパクタ３００Ｂの配向の数は、平坦部の数に依存することができる。
【０２６６】
図５８Ａ及び図５８Ｂは、解剖学的構造に対する患者特有治具１０００の適合によって指示された配向における、臼蓋窩内の患者特有治具１０００の初期配置を示す。この方法は、患者特有治具１０００を臼蓋窩の縁部に連結するステップを含むことができる。図５５に示されるチャネル（複数のチャネル）１０１６を含む後方面１００８の外観は、臼蓋窩で、及び臼蓋窩の周りで、骨の局所的な突出部及び凹部を含む特定の患者の寛骨臼縁部を受容する。寛骨臼突出部１０１２は、患者特有治具１０００の周囲突出部とされることができる。寛骨臼突出部１０１２の構造は、股関節の特定の骨又は骨領域に亘って配置されるようになっている。この例において、寛骨臼突出部１０１２は、臼蓋窩に対して上方の骨に亘って配置されるように構成される。臼蓋窩の周りの他の骨の領域は、十分厚く、又は十分強度があり、且つ手術中に外科医の動作を妨げないように便利な位置にある場合に使用されることができる。選択された寛骨臼突出部１０１２の正確な位置は、手術前の撮像によって決定されることができ、患者特有治具１０００の形成に組み込まれることができる。
【０２６７】
インパクタ３００Ｂは、患者特有治具１０００が臼蓋窩内に配置される前又は後に、記録特徴１００２内に配置されることができる。インパクタ３００Ｂは、患者特有治具１０００の前方面１００４の上方に延在する長さを有し、それによって、センサー２０４はそれに取り付けられることができる。図５４に戻って参照すると、配向検知装置２０４は、第２のカプラー６４８から切り離されることができる。その後、配向検知装置２０４は、インパクタ３００Ｂの第４のカプラーに連結されることができる。第４のカプラーは、図５８Ｂに示される。
【０２６８】
患者特有治具１０００は、インパクタ３００Ｂ上の配向検知装置２０４の回転配向を制御するために、位置合わせガイド１０３８を含むことができる。位置合わせガイド１０３８は、記録特徴１００２に対して特定の方向に沿って延在する線とされることができる。上述したように、配向検知装置２０４は、重力の方向に対して感応とされることができる。インパクタ３００Ｂの周りの配向検知装置２０４の回転は、それらの検知装置の読み取りを変更することができる。この感度と関連した誤差の原因を除去するために、配向検知装置２０４を組み込むナビゲーションシステムは、配向検知装置２０４がインパクタ３００Ｂの長手方向軸に対する特定の回転位置にあるであろうことを仮定するためにプログラミングされることができる。位置合わせガイド１０３８は、所望の回転位置配向検知装置２０４に対応することができる。
【０２６９】
図示された実施形態において、第４のカプラー３３８Ｂは、この仮定が使用時に満足されることを保証するために、位置合わせガイド１０３８と機械的に又は視覚的に位置合わせされてもよい。図示された実施形態において、位置合わせガイド１０３８は、細長い矢印である。細長い矢印は、第４のカプラー３３８Ｂの長手方向軸と位置合わせすることができる。外科医は、インパクタ３００Ｂを近位端部から遠位端部まで見下ろすことができる。外科医は、位置合わせガイド１０３８と第４のカプラー３３８Ｂとの位置合わせを検証することができる。位置合わせガイド１０３８と第４のカプラー３３８Ｂとの位置合わせは、第３の自由度において配向検知装置２０４を制約する。外科的配向装置１７２は、インパクタ３００Ｂが患者特有治具１０００に連結されるとき、配向検知装置２０４のこの周知の角度でプログラミングされることができる。いくつかの実施形態において、外科医は、患者特有治具１０００がインパクタ３００Ｂ及びそれに連結された配向検知装置２０４と共に据え付けられるとき、入力値を入力する（例えば、ボタンを押す）。外科的配向装置１７２は、入力値が入れられると、骨盤に対する外科的配向装置１７２の配向を計算することができる。このステップは、本願明細書に議論されるように、プローブを用いて骨盤のランドマークを記録することと置き換えてもよい。
【０２７０】
いくつかの実施形態において、配向検知装置２０４は、患者特有治具１０００上に投影し、且つ位置合わせを促進するために位置合わせガイド１０３８と位置合わせされることができるレーザーを有する。代替的に、インパクタ３００Ｂは特有の配向（例えば、非対称の非円形断面）において記録特徴１００２のみに入るように構成され、（非対称の連結特徴を含むことによって）特有の配向において患者特有治具１０００に配向検知装置２０４を取り付けることを可能にするように構成されてもよい。
【０２７１】
配向検知装置２０４がインパクタ３００Ｂに取り付けられると、外科医は、配向検知装置２０４を安定状態に保つことができる。いくつかの実施形態において、外科医は、配向検知装置２０４からデータを収集するために、入力値を入力する（例えば、ボタンを押す）。データは、インパクタ角度を含むことができる。インパクタ角度は、この角度が、システムにとって、又は股関節移植構成要素の配置を指示することにおける方法において周知とされることができるように、この方法の間、固定されることができる。いくつかの実施形態において、インパクタ角度は、１０°傾斜、２０°傾斜、３０°傾斜、４０°傾斜、５０°傾斜、６０°傾斜、７０°傾斜、８０°傾斜、９０°傾斜、３０°〜７０°傾斜、４０°〜６０°傾斜などとされることができる。いくつかの実施形態において、インパクタ角度は、１０°前傾、２０°前傾、３０°前傾、４０°前傾、５０°前傾、６０°前傾、７０°前傾、８０°前傾、９０°前傾、０°〜４０°前傾、１０°〜３０°前傾などとされることができる。図示された実施形態において、インパクタ角度は、５０°傾斜、２０°前傾である。インパクタ角度は、患者特有治具１０００に対する記録特徴１００２の配向に基づくことができる。インパクタ角度は、患者特有治具１０００の製造中に設定されることができる。いくつかの実施形態において、インパクタ角度は、外科的配向装置１７２のソフトウェアによって知られていなければならない。いくつかの実施形態において、インパクタ角度は、全ての治具において一定であり、外科的配向装置１７２にハードコードされる。いくつかの実施形態において、インパクタ角度は、手術時に使用者によって入力されることができる。外科医は、本願明細書に記載されるようなユーザーインターフェースを使用して、インパクタ角度を外科的配向装置１７２に入力することができる。
【０２７２】
配向検知装置２０４は、配向及び位置データを外科的配向装置１７２に送信することができる。外科的配向装置１７２は、配向検知装置２０４が患者特有治具１０００に連結されるときに、ガイド角度を記録することができる。いくつかの方法において、外科的配向装置１７２は、バイアス除去ステップを実行することができる。外科的配向装置１７２は、骨盤の動きを追跡し、骨盤の動きに起因する誤差を除外する出力を生成することができる。外科的配向装置１７２は、ユーザーインターフェースを提供するディスプレイを含むことができる。この方法は、患者特有治具１０００と連結された配向検知装置２０４を使用して、寛骨臼縁部の平面の代理の配向を記録するステップを含むことができる。
【０２７３】
配向検知装置２０４は、手術中、骨盤のいかなる動きも追跡することができる。臼蓋窩及び／又は前方骨盤平面に対するインパクタ３００Ｂ及び／又は配向検知装置２０４の位置及び配向は、手術前の撮像から周知であるため、この技術においてはランドマークの記録は必要とされない。骨盤に対する配向検知装置２０４の周知の配向から、システムは、骨盤に対する外科的配向装置１７２の配向を計算することができる。
【０２７４】
外科医は、図５９に示されるように、患者特有のガイド１０００を患者から取り外すことができる。外科医は、インパクタ３００Ｂを患者特有のガイド１０００から取り外すことができる。外科医は、臼蓋窩を準備することができる。いくつかの実施形態において、外科医は、臼蓋窩をリーミングすることができる。インパクタ３００Ｂは、シェルを臼蓋窩内に位置付けるために使用されることができる。シャフト３１６Ｂは、図５６Ｆに示されるように、シャフト３１６Ａの遠位端部上に複数の平坦部３５０Ｂを含むことができる。図１１Ｂ及びＣ並びに図６０を参照すると、本願明細書に記載されるインパクタは、先端構成要素３４８と連結されることができる。図１１Ｃは、先端構成要素３４８が、その近位側に形成された凹部３５２を有することができることを示す。凹部３５２は、シャフト３１６Ｂの遠位端部上の複数の平坦部３５０Ｂに対応する複数の平坦部３５０Ｂを含むことができる。平坦部３５０Ｂは、シャフト３１６Ｂの遠位端部に亘って凹部３５２の近位−遠位スライドを可能にする。好ましくは、先端構成要素３４８が離脱しないように、戻り止め装置又は他の機構が、先端構成要素３４８とシャフト３１６Ｂとの間に提供される。平坦部３５０Ｂは、先端構成要素３４８がシャフト３１６Ｂに対して回転することを防ぐ。一実施形態において、係合装置３５６は、人工股関節のカップが先端構成要素３４８の遠位端部上にねじ止めされることができるようにねじを含む。平坦部は、シャフト３１６Ｂに対する先端構成要素３４８（それ故に、カップ）の多くの個別の交互に起きる相対的な角度位置を可能にする。先端構成要素３４８の外側表面上の複数の溝又は細長い軸方向のリッジ３６４は、シャフト３１６Ｂ上に先端構成要素を取り付けるため、且つ取り外すために、使用者が先端構成要素を確実に把持することを可能にする。外科医は、カップを臼蓋窩内に位置付けることができる。外科医は、インパクタ３００Ｂを安定状態に保つことができる。
【０２７５】
配向中、配向検知装置２０４からの慣性データは、寛骨臼カップの正しい配向を確認するために使用されることができる。外科的配向装置１７２は、カップが臼蓋窩内に位置付けられるときに、ガイド角度を記録することができる。いくつかの実施形態において、外科医は、配向検知装置２０４からデータを収集するために、入力値を入力する（例えば、ボタンを押す）。外科的配向装置１７２は、カップ角度を表示することができる。外科医は、傾斜角度を変更するためにカップを移動させることができる。外科医は、前傾角度を変更するためにカップを移動させることができる。外科医は、傾斜角度及び前傾角度が手術前の角度と一致するまでシェルを移動させることができる。この方法は、インパクタ３００Ｂの配向を、配向検知装置２０４によって生成された慣性データを反映する出力に応答して変更するステップを含むことができる。図示された実施形態において、手術前のインパクタ角度は、５０°傾斜、２０°前傾とされることができる。いくつかの方法において、外科的配向装置１７２は、バイアス除去ステップを実行することができる。いくつかの方法において、外科的配向装置１７２は、ジャイロ準備ステップを実行することができる。バイアス除去ステップ及びジャイロ準備ステップの例は、２０１１年１月２１日に提出された米国特許出願第１３／０１１８１５号に議論されており、それはこの目的及び全ての他の目的のために参照により本願に組み込まれる。外科的配向装置１７２及び／又は配向検知装置２０４は、本願明細書に記載されるソフトウェアアルゴリズムのいずれかを含むことができる。
【０２７６】
外科医は、インパクタ３００Ｂを使用してカップを臼蓋窩内に据え付けることができる。外科的配向装置１７２は、第１のアセンブリ６０４に連結されたままであることができる。配向検知装置２０４は、図６０に示されるように、インパクタ３００Ｂ上の第４のカプラー３３８Ｂに連結されることができる。
【０２７７】
いくつかの実施形態において、外科医は、配向検知装置からデータを収集するために、入力値を入力する（例えば、ボタンを押す）。データは、インパクタ角度を含むことができる。インパクタ角度は周知とされることができる。このステップでは、インパクタ角度は、５０°傾斜、２０°前傾とされることができる。インパクタ角度は、患者特有治具１０００に対する記録特徴１００２の配向に基づくことができる。インパクタ角度は、患者特有治具１０００の製造中に設定されることができる。いくつかの実施形態において、インパクタ３００Ｂは、記録特徴１００２内で所定数の位置まで回転されることができる。インパクタ３００Ｂは、インパクタ３００Ｂの特徴を位置合わせガイド１０３８と位置合わせするために、外科医によって回転されることができる。第４のカプラー３３８Ｂは、位置合わせガイド１０３８と位置合わせされることができる。インパクタ３００Ｂは、第４のカプラー３３８Ｂが上方に向くことができるように位置付けられることができる。他の実施形態において、インパクタ３００Ｂは、記録特徴１００２内で単一の配向を有する。したがって、配向検知装置２０４がインパクタ３００Ｂに連結されるとき、配向検知装置２０４の位置は、患者特有治具１０００に対して周知とされることができる。外科的配向装置１７２は、骨盤に対する外科的配向装置１７２の配向を計算及び記録することができる。
【０２７８】
インパクタ３００Ｂは、移植片を据え付けるために打ち付けられてもよい。いくつかの実施形態において、配向検知装置２０４は、インパクタ３００Ｂが打ち付けられるため、インパクタ３００Ｂ上に留まる。図６０を参照すると、インパクタ３００Ｂは、シャフト３１６Ｂに対して移動可能であるシェル３１２Ｂを有する。シェル３１２Ｂは、配向検知装置２０４に連結することができる第４のカプラー３３８Ｂを含むことができる。シェル３１２Ｂの可動性は、インパクタ３００Ｂを通じて伝えられた力から配向検知装置２０４を分離するのを支援する。それらの力は、マレット又はカップを適所に強制的に移動させるための他の装置によって適用される。シェル３１２と配向検知装置２０４との間に少なくともいくらかの力分離（ｆｏｒｃｅ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を提供することによって、配向検知装置２０４におけるセンサーのインパクトは、減少されることができる。配向検知装置２０４に適用された過度の力は、例えば、外科的配向装置１７２と同期化するまで、配向検知装置２０４を非稼働にさせることができる。シェル３１２Ｂの動きは、インパクタ３００Ｂに対するインパクトの衝撃の少なくともいくらかを吸収するように構成される複数のばね部材３４０Ｂ、３４４Ｂによって緩和される。
【０２７９】
［３．カスタム治具：カスタム治具を通って取り付けられる固定ピンを使用したナビゲーション］
図６１〜図６３は、カスタム治具１１００の例を示す。治具１１００は、前方面１１０４及び後方面１１０８を有する。後方面１１０８は、確実な方法で臼蓋窩の少なくとも１つの特徴と結合するように構成された寛骨臼部分１１１２で形成される。治具１１００は好ましくは、１つの事前に規定された配向のみを有する。いくつかの実施形態において、治具１１００の記録特徴１１０２は、複数の、例えば、２つの孔を有する。記録特徴１１０２は、寛骨臼部分１１１２又はカスタム治具１１００上の任意の他の部分に位置することができる。孔は、システム６００の固定ピン６１０、６１２を受け入れるようにサイズ決定される。図４４〜図５２の変形例において、患者特有ガイドは、単一の孔を含む記録特徴を備えることができる。孔は、固定ピン６１０を患者に対して又はカスタム治具１１００に対して単一の配向に受け入れることができる。この方法は、少なくとも固定ピン６１０を、患者特有治具７００又は治具１１００を通じて、外科的配向装置１７２の基準座標系に対応する事前に規定された角度に配置された軸に沿って挿入するステップを含むことができる。
【０２８０】
記録特徴１１０２の第１の孔１１０５は、固定ピン６１０を受け入れることができ、第２の孔１１０７は、固定ピン６１２を受け入れることができる。システム６００は、カスタム治具１１００に対して単一の配向に配置されることができる。それ故に、治具１１００が配置されると、外科的配向装置１７２及び／又は配向検知装置２０４は、周知の配向に位置付けられることができる。いくつかの実施形態において、そのように配置された場合に、システム６００の配向から、寛骨臼縁部の配向又はその代理は、装置１７２、２０４のうちの一方又は両方で記録されることができる。いくつかの実施形態において、基準座標系は、前方骨盤平面などのより一般的な骨盤のランドマークに直接基づくことができる。寛骨臼縁部又は代理は、より一般的な骨盤のランドマークに直接基づく基準座標系を得るための中間ステップとして使用されることができる。記録特徴１１０２は好ましくは、治具１１００の前方面１１０４から後方面１１０８へ延在する。前方面１１０４と後方面１１０８との間の距離は、固定ピン６１０、６１２を特定の方向に沿って特定の解剖学的構造へ案内するのに十分とされる孔１１０５、１１０７の深さを提供する。この方法は、少なくとも２つの固定ピン６１０、６１２を、患者特有治具１１００を通じて、外科的配向装置１７２の基準座標系に対応する事前に規定された角度に配置された軸に沿って挿入するステップを含むことができる。
【０２８１】
装置１７２、２０４がシステム６００に取り付けられると、センサーは、手術中、骨盤のいかなる動きも追跡することができる。臼蓋窩及び／又は前方骨盤平面に対する固定ピン６１０、６１２の位置及び配向は、手術前の撮像から周知であるため、この技術においてはランドマークの記録は必要とされない。
【０２８２】
［４．慣性センサー及び手術前の撮像を使用するナビゲーション］
広範囲ではない撮像（ｌｅｓｓ  ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  ｉｍａｇｉｎｇ）を使用する他の技術において、１つ以上の長さ寸法と角度との間の対応は、精度を高めるために利用されることができる。例えば、臨床医は、前方骨盤平面の画像を提供するために、Ｘ線又は他の標準的な放射線撮像装置を使用することができる。この画像は、前方骨盤平面の位置及び解剖学的構造の寸法を導きさすために読み取られることができる。例えば、臼蓋窩（以下にさらに記載する）及び座骨横断ライン又は他の解剖学的な内側−外側基準ラインの周りの上部ランドマークと底部ランドマークの間の角度は、少なくとも１つの関連ある角度、例えば外転角度における患者間の変化を最小化させるために、有益な患者特有の変数とされることができる。
【０２８３】
患者特有のデータは、最も良い医療的判断に基づいて、外科医による使用のために提供されることができる。例えば、本願明細書に記載のシステムのいずれかは、幅広い集団研究に基づいたモードで使用されることができる。そのような研究は、現在の世話の基準に対する著しい改善を可能にするのに十分な明確性及び詳細を有する患者の分布を規定することができる。一のモードにおいて、放射線写真又はＣＴから得られた寸法は、患者特有の調整が考慮されるべきかどうかを外科医に知らせるために使用されることができる。代替的には、患者特有の調整は、医者にとってそれらが明白になるように、本明細書に記載されるシステム内にコード化されることができる。そのような調整は、装置１７２、２０４のうちの一方又は両方に、又は、装置１７２、２０４と無線で通信する別個のモニタあるいは制御装置に、ダウンロードされることができる。それ故に、本明細書に記載されるシステムは、患者特有の調整、例えば、前傾、外転、脚長さ、関節オフセット、又は他のパラメータのための調整を完全に実施することができ、又は、外科医がそのような調整を行うかどうかを判断することを可能にすることができる。
【０２８４】
図６８は、一の技術において使用されることができる手術前の撮像の例を図示する。ライン３８０は、手術中に使用され、且つ前方骨盤放射線画像において視認可能であるランドマークに向けられる。上部ランドマーク３８０Ａは、臼蓋窩の最も上方のポイントに対して約１ｃｍ上方である。他のアプローチにおいて、上部ランドマーク３８０Ａは、寛骨臼縁部上の最も上方のポイントとされることができる。底部ランドマーク３８０Ｂは、寛骨臼切痕（涙のしずく形状）に隣接する、又は寛骨臼切痕（涙のしずく形状）に位置する。ライン３８２とライン３８４との間の角度は、ランドマークによって形成されたラインの患者特有の外転とされ、この角度は、患者特有の座標系を提供するために、手術時にシステム１００（又は、本願明細書の他のシステム）のインターフェースに入力されることができる。ライン３８４は、解剖学上の内側−外側基準ラインとされてもよい。例示は、座骨横断ライン及び（図６８に示される）閉鎖孔の下側縁部を横断するラインを含む。
【０２８５】
［５．ドリフト無感慣性センサーを使用するナビゲーション］
一の変形例において、装置１７２、２０４のうちの一方又は両方は、加速度計のみを備えることができ、且つ、傾斜計として構成されることができ、又は、それらの装置は、加速度計のデータが最も信頼されるモードになることができ、又は、そうでなければ、データの統合から生じる蓄積された誤差に対して無感とされるように構成されることができる。患者が再現できる位置及び安定的な位置にあるとき、患者の動き及び誤った配向は除外されることができる。これは、いくつかの方法が速度センサーのデータを使用することなく実行されることを可能にする。この傾斜計アプローチの一の変形例において、センサー１７２、２０４のうちの一方又は両方は、上方位置合わせの結果をもたらすであろうランドマーク取得アプローチを示唆する状態が検知されるかどうかを外科医に知らせるように構成されることができる。この方法は有利には、フリーハンドの動きのような複雑な動きを要求しない手術のために使用されることができる。フリーハンドの動きが含まれる場合に、頭部方向のいくつかの表示（ジャイロスコープ、磁力計、又は他の頭部方向の表示）を組み合わせることは有益とされるであろう。
【０２８６】
［６．患者特有の安全圏を規定するために、動きを追跡するように慣性センサーを使用するナビゲーション］
図６４に図示された他の技術において、患者特有の「安全圏」は、１つ又は複数の患者の関節の本来の可動範囲を記録することによって規定される。例えば、股関節置換手術が実施される場合、患者の可動範囲は手術前に記録されることができる。置換されるべき股関節が重度の関節炎ではない場合に、可動範囲は、置換されるべき股関節で決定されることができる。置換されるべき股関節の可動範囲が疾病状態に起因して不自然である場合に、反対側の股関節が特徴付けられることができる。
【０２８７】
一の股関節置換技術において、センサーＳは大腿骨と連結される。センサーは、膝における動きが測定に影響を与えることを防止するために、膝の上方に連結されることができる。センサーＳは、膝が固定された場合に、膝の下に接続されることができる。センサーＳは初期化されることができ、そうでなければ、正確な読み取りを記録するために準備されることができる。その後、股関節の１つ又は複数の動きは、記録され、且つ処理されたセンサーの出力により実行されることができる。この動きは例えば、可動範囲の最大限の範囲における前方方向及び後方方向（Ａ−Ｐ方向）における移動、及び、可動範囲の最大限の範囲まで内側方向及び外側方向（Ｍ−Ｌ方向）における移動を含むことができる。それらの動きは、それらの平面における患者の本来の可動範囲を規定する。
【０２８８】
前方−後方方向及び内側−外側方向における動きの範囲に基づいて、円錐状の動きＣＭは規定されることができる。この円錐状の動きＣＭは、大腿骨骨頭の回転中心として規定されたポイントで開始するように、且つ臼蓋窩から外側に、センサーの取付ポイントまでの距離と等しい、回転中心からの距離に位置する円形のベースまで延在するように規定されることができる。円形状のベースは、前方−後方方向及び内側−外側方向における平均的な可動範囲に等しい半径を有するように規定されることができる。図６４において、円錐状の動きは、明確性のために反対側に示される。上述したように、円錐状の動きを推定するために集められたデータは、治療されるべき脚又は反対側の脚に基づいていることができる。
【０２８９】
人工股関節のカップの配置は、円錐状の動き内における中心のいくつかの測定基準（ｍｅｔｒｉｃ）によって影響される。例えば、カップは、カップの入口の平面に対して垂直に延在する軸が円錐の中心における正確な円錐状の動きの円形状のベースを横断するように、中心に配置されることができる。いくつかのシステムにおいて、カップの配向は制御され、それによって、そのように突出している軸の横断ポイントが円形状のベースの周囲より円形状のベースの中心に近くなる。他のシステムにおいて、カップの配向は制御され、それによって、そのように突出している軸の横断ポイントが、円形状のベースの半径の２５％未満である中心点からの距離内にある。
【０２９０】
患者のクラスにおいて、股関節の動きは、前方−後方方向及び内側−外側方向のそれぞれにおいて対称的とされない。それ自体は、円錐状の動きは、より複雑な幾何学形状を有することができる。例えば、円錐状の動きは、大腿骨骨頭の回転中心で始められ、楕円形状を有するベースまで延在することができ、例えばその楕円形状は、内側方向で短くなるが、外側方向、前方方向、及び／又は後方方向で大きくなることができる。「安全圏内」の様々な測定基準は、それらの不規則な形状の円錐に基づいて規定されることができる。例えば、複雑なベース形状の幾何学的な中心は計算されることができ、人工股関節のカップは、カップの入口の平面に対して垂直に延在する軸が円錐の重心の最大距離で、又は当該最大距離内で、円錐状の動きの不規則な形状のベースを横断するように、中心に配置されることができる。
【０２９１】
動きの任意の適切なセットは、大腿骨頭の回転中心及び／又は円錐状の動きのベースの境界線を得るために使用されることができる。慣性センサーを使用して大腿骨骨頭の回転の中心を決定する方法の例は、米国特許第８，１１８，８１５号で議論されており、この文献は、この目的又は他の全ての目的のために参照によって本願明細書に組み込まれる。円錐状の動きのベースのより完全な外周は、位置及び配向の両方を追跡することを可能にするセンサーを使用して直接的に記録されることができる。例えば、前方−後方方向と内側−外側方向との間の様々な他のポイントは、６個、８個、１０個、１２個、又はそれ以上の個数が記録されるように採用されることができる。他の実施形態において、円錐状の動きの全てのベース又はベースの一部に沿った正確な動きは、追従され、且つ記録されることができる。センサーＳの様々な自由度が制約されるので、センサーはいくつかのアプローチにおいて加速度計のみに基づいて動作することができる。このことは、センサーＳを単純化し、使い捨て可能にさせ、且つ安価で実現することができる。そのようなアプローチは、垂直軸に関する回転が最小化される又は除外される場合に、最も正確とされてもよい。
【０２９２】
一の実施形態において、図６４に図示された手術は、カップ配置システムに入力されることができる原点及び方向を発生させる。原点は、大腿骨頭骨の回転中心とされることができ、人工関節のソケットの対応する回転中心とされることができる。方向は、原点及び円錐状の動きのベースと交差するポイントを接続するラインとされることができる。このデータは、カップ配置システム、例えば上述したような配置システムのいずれかに変換される。例えば、インパクタ３００Ａは、このデータが保存されるセンサー２０４を含むことができる。その後、インパクタ３００Ａの動きは、カップの適切な配置を保証するために、この原点及び方向を参照して追跡されることができる。そのような配置は例えば、骨盤にピン留めされた患者の動きを追跡するセンサーを用いることができる。
【０２９３】
他の実施形態において、カニューレ式システムは、慣性センサーが使用される間のステップの数を最小化するように使用されることができる。例えば、回転中心及び円錐状の動きのベースとの交差に接続する軸の原点及び方向が決定されると、ガイド部材は、カニューレ式インパクタ（又は、他のカニューレ）を介して配置されることができる。ガイド部材は、インパクタに取り付けられたカップとドッキングすることができる。カップは、臼蓋窩内の位置へガイド部材上をスライドすることができる。図６４に図示されたステップで集められた方向情報及び原点情報は、ガイド部材によって、且つガイド部材及び／又は人工関節のカップ上の傾斜防止特徴によって保存される。
【０２９４】
患者の関節が広範囲に及ぶ疾病の影響を受ける場合、円錐状の動きは、図６４と関連した上記で議論された動きと類似の動きで集められたデータ及び手術前撮像のデータの組み合わせによって確立されることができる。例えば、Ｘ線は、円錐状の動きを規定するデータポイントのいくつかを補うために、大腿骨頚部が寛骨臼縁部に近接して移動される場合に得られることができる。それ故に、円錐状の動きは、本来の解剖学的構造を特徴付けるように、慣性検知により部分的に確立されることができ、撮像により部分的に確立されることができる。
【０２９５】
［Ｄ．前方アプローチ又は後方アプローチのための適用可能なシステム］
本願明細書に記載されるシステムは、前方アプローチ、後方アプローチ、又は前方アプローチ及び後方アプローチの両方における使用に適合されることができる。一例として、本願明細書においては、図１８では後方アプローチ用に、図３９では前方アプローチ用に、及び図６３では患者特有治具と組み合わせて取り付けられたシステム６００が示される。
【０２９６】
図６９〜図７２は、股関節置換手術をナビゲートするためのシステム９００を図示する。システム９００は、前方アプローチ及び後方アプローチの両方における使用に適合されることができる。システム９００は、上記で議論されたシステムのいくつかと類似とされることができる。しかし、前述のシステムのいくつかが特定のアプローチにとって特化されているけれども、システム９００は、後方アプローチのために適合された第１のサブシステム９００Ａと前方アプローチのために適合された第２のサブシステム９００Ｂとを含む。以下にさらに議論されるように、サブシステム９００Ａ及び９００Ｂの両方は、蓄積された誤差（ドリフト）の影響を受けるジャイロスコープ又は他のセンサーを必要とすることなく、ナビゲーションが行われることを可能にするように構成される。この改良点は、より多くの患者に幅広い設定で実施し、且つ使用するために、システムをより単純にさせる。
【０２９７】
サブシステム９００Ａは、後方アプローチからの股関節ナビゲーションのために適合された治具９０４Ａを含む。この治具９０４Ａは、いくつかの態様において治具４５４と類似とされており、その矛盾のない説明が本願明細書に組み込まれる。治具９０４Ａは、プラットフォーム９０８と、カニューレ連結装置９１２と、記録治具取付特徴９１４と、を含む。プラットフォーム９０８は、任意の形状を有することができるが、いくつかの実施例において、細長くされてもよく、例えば第１の端部９１６及び第２の端部９２０を有することができる。細長い形状は、治具９０４Ａの少なくとも１部を一の方向において、薄型（ｌｏｗ  ｐｒｏｆｉｌｅ）にさせることを可能にし、連結装置のための長さに沿った複数の位置を治具に提供することを可能にする。ナビゲーション治具が患者に適用される場合に、第１の端部９１６は下方に方向付けられるように構成され、第２の端部９２０は、上方に方向付けられるように構成される。内側−外側寸法又は範囲は、手術野又は外科医を妨げないように最小化されることができる。
【０２９８】
カニューレ連結装置９１２は、第１の端部９１６に隣接して配置され、カニューレ９２４がプラットフォーム９０８の底面に隣接して保持されることを可能にするように構成される。カニューレ９２４は、プラットフォーム９０８の底面に接続された上面を有することができる。それらの構成要素の間の接続は、プラットフォーム９０８内で上方に又はプラットフォーム９０８の下に配置された装置によって固定されることができる。一の形態において、カニューレ連結装置９２４の近位の構造は、プラットフォーム９０８の底部凹部内に受容されることができ、止めねじＳなどの圧縮装置によって凹部内に保持されることができる。カニューレ連結装置９１２の様々な変形例の詳細は、図７３〜図７５Ｂに関連して以下に議論される。股関節に隣接する骨に対する接続は、カニューレ９２４を通じて行われる。例えば、ピン９２８は、プラットフォーム９０８及びカニューレ９２４を通じて骨内に配置されることができる。
【０２９９】
前方アプローチカニューレ９２６は図７１及び図７２に示され、カニューレ５１６に類似とされる。この説明は本願明細書に組み込まれる。カニューレ連結装置９１２の説明は、後方アプローチのためのカニューレ９２４及び前方アプローチのためのカニューレ９２６に等しく適用される。
【０３００】
記録治具取付特徴９１４は、第１の端部９１６に隣接してプラットフォーム９０８の上面９３２に配置される。一の形態において、取付特徴９１４は、プラットフォームの隆起部分を含む。取付特徴は１つ又は複数の凹部、例えば２つの凹部を含むことができ、これらの凹部にピンが受容されることができる。一の実施形態において、隆起部分は、正しい配置を確認にするためにそのようなピンを見るための窓、例えば貫通孔を含む。図７３に図示されるように、一の変形例において、円形状の凹部は、第１のピンのために設けられることができ、Ｕ字状のスロットは、他のピン又は部材のために設けられることができる。
【０３０１】
股関節ナビゲーション治具９０４Ａはまた、記録治具９４０を含む。この記録治具９４０は、上記で議論された記録治具と類似のいくつかの特徴を有することができる。記録治具９４０は、直立部材９４２と、回転可能部材９４８と、プローブ９５２とを含む。直立部材９４２は、記録治具取付特徴９１４でプラットフォーム９０８に着脱可能に連結されるように構成される。例えば、複数のピン（例えば２つのピン）は、直立部材９４２の下面から突出することができ、これらのピンは、記録治具取付特徴９１４における対応凹部内に受容されるように構成される。そのようなピンのうちの１つは、図７０に見られるように、記録治具取付特徴９１４の窓を通じて視認可能である。直立部材９４２は、第１の部分９４４と、第１の部分９４４の上に配置された第２の部分９４６とを含む。記録治具９４０が記録治具取付特徴９１４に取り付けられる場合に、第１の部分９４４は実質的に垂直とされ、第２の部分９４６の高さを増加させる。第２の部分９４６は、第１の部分９４４の垂直な長手方向軸から離れて傾斜される。第２の部分９４６の傾斜は、複数の利点を提供する。以下に議論されるように、それは、直立部材９４２がプローブ９５２の動きの範囲の邪魔にならないところに存在することを可能にする。プローブ９５２が複数の解剖学的特徴に容易に且つ迅速に到達することを可能にしなければならないので、このことは重要である。
【０３０２】
第２の部分９４６の傾斜はまた、垂直軸に対する回転可能部材９４８の回転角度を傾斜させるための単純な方法を提供する。回転可能部材９４８は、軸Ａに関する回転のために直立部材９４２と連結され、この軸Ａは、治具が股関節に隣接する骨に取り付けられ、且つ直立部材が略垂直に配置される場合に垂直ではない。この配置構成は、慣性センサーを採用するナビゲーションシステムが、センサードリフトを管理する必要性を除外することを可能にする一の方法である。上述されるように、ジャイロスコープなどの所定のセンサーは、蓄積された誤差（ドリフト）の影響を多く受ける。軸Ａの配向は、治具９０４が、加速度計及び、垂直ではない軸回りに作動され、且つ移動される場合に、十分に感応である他のセンサーを含むシステムで使用されることを可能にする。
【０３０３】
上述された記録治具のように、回転及び位置の他の自由度は、記録治具９４０に設けられることができ、そのような説明は本願明細書に組み込まれる。
【０３０４】
プローブ９５２は、解剖学的構造と係合するための先端部９５６を有する。解剖学的構造係合先端部９５６は、軸に関する回転のための回転可能部材と連結された細長い本体９６０の遠位端部に配置される。プローブの細長い部材９６０の配向及び位置は、ランドマーク取得処置中に、解剖学的構造係合先端部が複数の解剖学上のランドマークと接触状態になるように調整されることができる。そのような調整は、前述したそれらと同様のスライド支持部を通じてスライドすることによって行われることができる。
【０３０５】
直立部材９４２はクレードル９５４を含むことができ、当該クレードル９５４は、手術中に使用されない場合にプローブ９５２の細長い本体９６４が適所に保持されることを可能にする。クレードル９５４は、上述されるように、センサー２０４をラッチするために使用されることができる。様々な実施例において、しかしながら、センサーが実質的にドリフトに対して無感となるように構成されるので、システム９００は、ゼロに設定するステップを必要としない。ドリフトに対する感応性を除外することは、傾斜計としてセンサー２０４を構成することによって、及び／又は、手術時間中にドリフトに起因する過度の誤差を取り入れないであろう種類の慣性センサーを使用することによって、達成されることができる。それ自体は、手術中にそれらの誤差の蓄積が十分なレベルに到達しない限り、ドリフトを有するセンサーでさえも使用されることができる。クレードル９５４は、手術が思いがけなく長引いた場合に、又はセンサーがいくつかのドリフトの影響を受ける場合に、誤差をゼロに設定するために使用されることができる。一の有利な実施形態において、センサー２０４は、加速度計からの信号のみで動作することができる。この加速度計はドリフトに対して無感とされる。
【０３０６】
図６９〜図７２は、システム９００Ａ、９００Ｂがプローブ９５２の配向を検出するための１つ又は複数のセンサーを含むことができることを示す。センサーは任意の形態とされることができ、例えば、上述されるような外科的配向装置１７２及びセンサー２０４を含むことができる。それ故に、治具９０４は、プラットフォーム９０８に配置されたセンサー取付特徴９６２を含むことができる。プラットフォームが細長い場合、センサー取付特徴９６２は、第２の端部９２０に配置されることができる。治具９０４Ａ、９０４Ｂの他の利点は、対称的であり、且つ両方の股関節に使用されることができる点である。治具９０４Ａ、９０４Ｂはそれ故に、対称的な平面に配置された単一のセンサー取付特徴を有することができる。プラットフォーム９０８が細長い場合、センサー取付特徴９６２は、プラットフォームの垂直な中央平面に位置することができる。本願における「垂直」とは、後方アプローチ又は前方アプローチにおいて股関節に適用された場合の治具９０４Ａ、９０４Ｂの配向について言及する。
【０３０７】
記録治具９４０は、プローブ９５２と共に移動するために、それに配置されたセンサー取付特徴９６４を含むことができる。例えば、センサー取付特徴９６４は、細長い本体９６０の近位端部に位置することができる。近位端部にセンサー２０４を配置するこの位置は、好都合なことの１つである。しかしながら、センサー取付特徴９６４及びセンサー２０４は、細長い本体９６０の側面に位置することができる。
【０３０８】
本願で議論されるように、回転可能部材９４８の回転軸Ａの配向は、センサー２０４の配向の変化が水平面以外になることを可能にする。このことは、垂直方向以外に軸Ａを方向付けることによって達成される。この配置構成により、構成要素の配向を表示する信号、例えばプローブ９５２の配向を表示する信号を出力するように、主に加速度計を使用する、又は、加速度計のみを使用することで、傾斜計としてセンサー２０４を少なくとも構成することが可能になる。提供されることができる軸Ａの角度の例又は角度の範囲は、水平方向から約２０度、水平方向から約３０度、水平方向から約４５度、及び、水平方向から約６０度未満の角度を含む。
【０３０９】
図７０は、治具９０４Ａ及びカニューレ９２４を含むシステム９００Ａのさらなる特徴を示す。カニューレ９２４は、後方アプローチのために適合され、中空固定部材４６６と類似又は同一とされる。カニューレ９２４の上端部又は第１の端部は、例えば上述したような止めねじによって、カニューレ連結装置９１２と連結するように構成される。カニューレ９２４の第２の端部は、股関節に隣接する骨と連結するように構成される。骨は、固定部材４６６又は上記の任意の実施形態において議論された他の類似の構造を連結するために、上記で議論したそれらのいずれかとされることができる。ホームポイント特徴９６８は、カニューレ９２４の第２の端部（下端部）と隣接して配置される。ホームポイント特徴９６８は事前に規定された周知の位置にあり、プローブ９５２の解剖学的構造係合先端部９５６を受容することができる。それらの構造が接触した場合に、それらは、事前に規定された位置及び配向とされる。ホームポイント特徴９６８は、上記で議論した記録特徴４７３と類似していることができる。
【０３１０】
システム９００が後方アプローチ又は前方アプローチのため（以下に議論される）に適合されることができるので、カニューレ９２４は、手術室におけるプラットフォーム９０８から取り除かれるべきであり、又は、外科医の準備のための背面テーブルで取り除かれるべきである。例えば、カニューレ９２４とプラットフォーム９０８との間の接続は、特定の配向とされることができる。これは、外科医のエラーの潜在的な原因を減少させる。すなわち、ホームポイント特徴９６８は、寛骨取付位置から手術野に向けて常に面している、例えば、治具９０４が手術野の上方位置に取り付けられる場合に下方に面している。例えば、カニューレ９２４の近位部分における突出部、及びプラットフォーム９０８の下面の凹部における対応する突出部は、それらの構成要素が連結されることができるプラットフォームに対するカニューレの一の回転配向のみを規定することができる。
【０３１１】
上記で議論したように、カニューレ９２６は、外科医が前方アプローチに切り替えることを可能にするために、システム９００に設けられる。前方アプローチは、図３４〜図４２と関連して上記に非常に詳細に議論される。この説明は、同様に本願明細書に組み込まれる。システム９００Ｂは、上記で議論されるように、システム９００Ｂにおける回転軸Ａの配向が垂直ではない点でシステム５００と異なる。例えば、複数のセンサーは、システム５００に比較して非常に単純化されることができる。カニューレ９２６は、ホームポイント特徴９６８Ｂを有する。ホームポイント特徴９６８Ｂは、事前に規定された周知の位置にあり、プローブ９５２の解剖学的構造係合先端部９５６を受容することができる。それらの構造が接触した場合に、それらは、事前に規定された位置及び配向とされる。ホームポイント特徴９６８Ｂは、上記で議論した記録特徴４７３と類似していることができる。カニューレ９２６及びプラットフォーム９０８は、取付の制限された回転位置、例えば１つの回転位置のみのために構成されることができる。これは、治具９０４Ｂが手術室又は背面テーブルで組み立てられる場合に、治具９０４Ｂが適切に組み立てられるであろうことを確実にする
【０３１２】
ランドマーク取得の精度を最大化させるための一の方法において、治具９０４Ｂは、前方アプローチで患者と連結される。先端部９５６は、ホームポイント特徴９６８Ｂと接触状態になる。その後、ユーザー入力は、先端部９５６がホームポイント特徴９６８Ｂとなることを示すように、外科的配向装置１７２Ａに適用されることができる。その後、システムは、上記で議論した方法で移動及びランドマーク取得を記録する。それらのデータは、上記で議論したように、人工関節のカップの配置を案内するための根拠を提供する。
【０３１３】
インパクタ３００Ａなどの装置を使用する人工関節のカップの配置は、複数の慣性センサーから利益を得る動作とされることができ、それらの複数の慣性センサーは、１つ又は複数のドリフト感応センサー、例えばジャイロスコープを含む場合がある。システム９００は、外科的配向装置１７２Ａに対する周知で一定の位置及び配向においてセンサー２０４を連結するためのキャリブレーション取付９９８を提供する。キャリブレーション取付９９８は、蓄積された誤差の潜在的な原因を除外するステップ、例えば、ドリフト感応センサーをゼロに設定するステップの直前に、センサー２０４を位置付けるドッキング装置とされる。図６９〜図７０は、それらのシステム９００Ａが２つのセンサー２０４を含むことができること、及び、一方のセンサーが記録治具９４０に取り付けられ、他方のセンサーがキャリブレーション取付９９８に取り付けられることを示す。それらの２つのセンサー２０４は同一とされることができる、又は、それらの特定の機能のため専用とされることができる。図７１及び図７２は、１つのセンサー２０４のみを示す。このシステムにおいて、単一のセンサー２０４は、寛骨臼インプラントを配置するために、ランドマークデータを収集するために、又はインパクタ３００Ａと組み合わせて動作するために使用される。
【０３１４】
図７３〜図７５Ｂは、プラットフォーム９０８に複数の構造を挟持するための様々な特徴を図示する。特に、それらの図面は、プラットフォーム９０８内に組み込まれた固定ピン固定装置９７０を示す。固定ピン固定装置９７０は、手術野における他の工具の邪魔にならないところにあるように、目立たない状態（ｌｏｗ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を有することができる。図７３〜図７３Ａは、圧縮部材９７２を含むピン固定装置９７０の一の実施形態を示す。カニューレ連結装置９１２は、カニューレ９２４を通じて配置されたピンを挟持するために類似の機構を含むことができる。プラットフォーム９０８は、その表面、例えば上面に形成された１つのスロット又は複数のスロットを含む。スロット９７４は、少なくとも１つの方向において圧縮部材９７２より大きくなっている。それにより、圧縮部材は、スロット内に適合することができ、その中における大きな範囲まで移動することができる。圧縮部材９７２は、先細チャネル９７６を有する。先細チャネル９７６における先細部材９７８の垂直方向の移動は、圧縮部材９７２とプラットフォームの剛体特徴との間の間隙Ｇを狭めるために、圧縮部材９７２を移動させる。この間隙Ｇは、圧縮部材９７２の湾曲した側面とプラットフォーム９０８の湾曲面との間とされることができる。
【０３１５】
一の方法において、ピン又は他の固定部材は、間隙Ｇを通じて骨内へ進行させる。プラットフォーム９０８は、適切な高さで固定部材に位置付けられ、ピン固定装置９７０は固定部材に固定される。固定部材は、スタインマンピン又は他の類似の装置とされることができる。一の技術において、先細部材９７８はねじ山付きの細長い本体とされ、このねじ山付きの細長い本体は、間隙Ｇを狭めるために、圧縮部材９７２を横方向に移動させるように、その先細表面が先細表面９７６に作用するまで、プラットフォーム９０８に形成された雌ねじに沿って進行される。先細部材９７８のさらなる進行は、固定部材の固定を高めるために、圧縮部材９７２をさらに移動させる。その方法は、一のピンがカニューレ９２４を通じて延在し、且つ一のピンがカニューレ９２４に対して平行に延在するが、患者においてそこから上方にオフセットしている場合に第２のピンのために繰り返されることができる。
【０３１６】
図７４〜図７４Ｂは、固定ピン固定装置９７０Ａに対する他のアプローチを図示する。この固定ピン固定装置９７０Ａは、プラットフォーム９０８に回動可能に取り付けられた圧縮部材９７２Ａを備える。図７４Ａは、２つの圧縮部材９７２Ａを示す。これらの圧縮部材９７２Ａのそれぞれは、ピン又はシャフト９８０に関して回動するように取り付けられる。図７４Ａの左側の固定装置９７０Ａは、固定部材がこの機構において間隙Ｇを通じて自由に通過することができる構造に対応する。図７４Ａの右側の固定装置９７０Ａは、間隙Ｇが狭くなり、間隙Ｇに配置された固定部材がしっかりと挟持され、プラットフォーム９０８に対して移動することができない構造に対応する。圧縮部材と一緒に回動する圧縮部材９７２の反対側のプラットフォーム９０８の剛体面は、適所で固定部材を保持する。
【０３１７】
一の方法において、ピン又は他の固定部材は、固定ピン固定装置９７０Ａ及びカニューレ連結装置９１２内に配置される。図示した実施形態において、それらの装置は、類似の挟持機構を採用することができる。その後、ねじ９８２は、圧縮部材９７２Ａの挟持面とプラットフォーム９０８の剛体面との間に設けられた間隙Ｇがより大きくなる第１の位置から、間隙Ｇがより小さくなる第２の位置へピン又はシャフト９８０に関して圧縮部材９７２を回動させるために進行させる。第２の位置は、固定部材のための挟持位置であり、ねじ９８２が間隙Ｇを拡大させて引っ込めさせるまで適所にプラットフォーム９０８を保持するであろう。
【０３１８】
図７５〜図７５Ｂは、固定ピン固定装置が、固定部材における外側表面の複数の区画を挟持するために構成された圧縮部材９７２Ｂを備える固定ピン固定装置９７０Ｂに対する他のアプローチを図示する。プラットフォーム９０８は、プラットフォームの上面から上向きに延在する複数の突出部９８４を含む。複数の突出部はねじ山が切られている。各突出部は、固定部材を受容するために寸法決めされた内部ルーメンを有するそれに配置されたコレット９８６又は類似の装置を含む。複数のスロットは、コレット９８６の上面から下向きに延在しており、角度付き表面９８８は、そのようなスロットのうちの一対のスロットの間に規定された各部材の上端部の間に配置される。対応する角度付き表面９９０は、カップ９９２の内側に設けられる。カップ９９２は雌ねじを有し、これらの雌ねじは、角度付き表面９８８上で角度付き表面９９０を進行させるために、突出部９８４のねじに作用する。さらなる進行は、固定部材の外側表面に関して圧縮を引き起こすコレット９８６のスロットをつぶす。図７５は、このアプローチが固定ピン固定装置９７０Ｂのために、及び／又はカニューレ連結装置９１２のために使用されることができることを示す。
【０３１９】
上記で議論されたシステムが特定のアプローチにとって非常に適切とされるけれども、システム９００は、後方アプローチ又は前方アプローチのために適合されることができる。これは、外科医に大きな柔軟性を提供し、汎用キットに対する最小限の追加的な構成要素だけを追加する。回転の軸Ａの配向（図７０及び図７２に見られる）は、加速度計及び他のセンサードリフト無感構成要素を組み込むシステムの感度を高める。ホームポイント特徴９６８Ａ、９６８Ｂは、ホームポイント位置に対する近距離の複数の解剖学上のランドマークのための位置データ及び配向データの取得を可能にすることによって、外科医が最大限の精度を得ることができる。これは、システムが、精度を高めるために取得されるポイントに隣接するセンサーを初期化させることを可能にする。
【０３２０】
［ＩＩ．光学的構成要素を使用したナビゲーション］
前述のシステムの多くは有利には、手術のナビゲーションを支援するために慣性センサーを使用する。本願明細書に議論される特定の実施形態は有利には、追加の特徴及び利点を提供するために、光学的技術を、単独、又は本願明細書に議論される慣性センサーシステムと組み合わせて使用することができる。
【０３２１】
［Ａ．システム構成要素の光学的追跡］
図６５は、近距離の光学的追跡能力を含むシステム８００の一の実施形態を図示する。この文脈において、「近距離」との用語は、手術台の境界線の内部において、骨盤上の直接的な手術野であって、外科医の頭の下の手術野などの、患者に隣接することを意味する広義語である。この用語は、カメラが手術野の外側にあるシステムを排除するために意図される。近距離は、伝統的な光学ナビゲーションを苦しめる「視線」問題を非常に減少させる、又は除外する。
【０３２２】
図示された実施形態において、治具システム８０４は、患者の骨に接続するために提供される。治具システム８０４は、本願明細書で議論された治具システムのいずれかにおける複数の特徴のいずれかを含むことができる。簡単にするために、治具システムは、図１のシステムを用いて図示されており、例えばカニューレ１２４及びプラットフォーム１３６を含む。外科的配向装置１７２Ａは、プラットフォーム１３６に取り付けられる。配向装置１７２Ａは、本願明細書に前述されたものと類似していることができるが、１つ又は複数のカメラ８１２も含む。好ましくは、配向装置１７２Ａは、双眼鏡データ（ｂｉｎｏｃｕｌａｒ  ｄａｔａ）の捕捉を可能にする２つのカメラ８１２を含む。カメラは好ましくは、小さなカメラとされる。例えば、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｐｔｉｎａ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｓｏｃ／ｍｔ９ｔ１１１ｄ００ｓｔｃ／のウェブページで議論されるＡｐｔｉｎａ社のＭＴ９Ｔ１１１とされる。配向装置１７２Ａの下側から投影している円錐形状は、カメラ１８２の視野の方向を概略的に表す。
【０３２３】
このデータは、スタイラス８１６の向きを決定するために、及びいくつかの場合においてスタイラス８１６の６自由度を決定するために少なくとも使用されることができる。このスタイラスは、上述したように、ランドマーク取得処理の一部としてランドマークに接触するように構成された遠方端部８２８を有する。スタイラス８１６の近位部分８３２（又は他の部分）は、トラッカー８３６のアレイを有する。このトラッカー８３６のアレイは、配向、位置、向き、姿勢、又は連結されたスタイラス８１６又は解剖学的構造の一部分の特定の特徴付けの他の組み合わせを提供するためにカメラ８１２によって追跡されることができる。
【０３２４】
カメラ８１２は、任意の追加のセンサーなしで、例えば慣性センサーなしで動作することができる。いくつかの実施形態において、カメラ８１２は、センサーの精度を確認するために、又は精度を改善するために、慣性センサーと共同して使用される。例えば、速度センサーにおけるドリフト、例えば蓄積された誤差は、カメラから見た位置と速度センサーの出力を比較することによって監視されることができる。システムは、センサーがあまりに多くのドリフトを出力した場合に介在することができる。例えば、速度センサーを再設定することを使用者に知らせる。
【０３２５】
レーザー放射器又は赤外線放射器８１４などの他の光学的装置は、配向装置１７２Ａに提供されることができる。赤外線放射器は、手術野における強烈な光の下で、カメラによって非常に容易に着脱可能とされるために、受託者（ｆｉｄｕｃｉａｒｉｅｓ）に光を当てるのに有益とされることができる。
【０３２６】
［Ｂ．大腿骨追跡のための光学的構成要素］
図７６〜図７８は、光学的構成要素６７４を含むシステム６００の実施形態を図示する。この文脈において、光学的構成要素という用語は、広義語である。外科的配向装置１７２は、外科的配向装置１７２の上側、底側、又は側壁に位置することができる光学的構成要素６７４を備えることができる。光学的構成要素６７４は、外科的配向装置１７２に統合された透明窓を備えることができる。窓は、可視光（例えば、レーザー光）が外科的配向装置１７２の光学的構成要素６７４から発光することを可能にすることができる。光学的構成要素６７４は、骨盤に対する大腿骨の元の位置を再現するために視覚的ガイドを提供することができる。
【０３２７】
引き続き図７６を参照して、光学的構成要素６７４は、上記の窓を通じてレーザー光を投影するように構成されることができる１つ又は複数のレーザーを備えることができる。例えば、光学的構成要素６７４は、前方レーザーを備えることができる。レーザー光は、点、面、及び又は十字線を、解剖学上の特徴又はランドマークを含むがそれらに限定されないターゲット上に投影するために使用されることができる。
【０３２８】
光学的構成要素６７４は、外科的配向装置１７２の配向に関して、代替又は追加の配向情報を外科医に提供することができる。例えば、レーザー光は、切除線を示すために骨の一部分に面を投影するために使用されることができ、十字線レーザーパターンは、２つの垂直な軸に沿った位置合わせを確実にするために使用されることができる。特定の実施形態において、光学的構成要素６７４は、解剖学上の特徴又はランドマークの位置合わせを決定するために使用されることができる。例えば、光学的構成要素６７４は、レーザー光を解剖学上の特徴などのターゲットに投影することができる。外科医は、光学的構成要素６７４の投影線に沿って１つ又は複数のポイントをマーク付けすることができる。外科医は、本願明細書に記載される任意のステップを完了することができる。その後、外科医は、１つ又は複数のポイントが光学的構成要素６７４の投影線に沿っていることを検証することができる。
【０３２９】
図示された実施形態において、光学的構成要素６７４は、外科的配向装置１７２の構成要素である。他の構造が企図される。光学的構成要素６７４は、固定ベース６０２の構成要素とされることができる。光学的構成要素６７４は、１つ又は複数の固定ピン６１０、６１２の構成要素とされることができる。光学的構成要素６７４は、システム６００の任意の構成要素の不可欠な特徴とされることができる。光学的構成要素６７４は、システム６００の任意の構成要素とは別個の構成要素とされることができる。光学的構成要素６７４は、骨盤に取り付けるスタンドアローン装置とされることができる。
【０３３０】
システム６００は、光学的構成要素６７４を収容するように修正されることができる。固定ベース６０２Ｃは、図７９及び図８０に示されるように、プラットフォーム６２０Ｃを含むことができる。プラットフォーム６２０Ｃは、ヘッド６０９Ｃを含むことができる。ヘッド６０９Ｃは、プラットフォーム６１１Ｃ及び支持部６１３Ｃに連結されることができる。プラットフォーム６１１Ｃ及び支持部６１３Ｃは、ヘッド６０９Ｃとのクランプとして機能することができる。図８０は、固定ベース６０２Ｃの分解図を示す。
【０３３１】
図示された実施形態において、固定ベース６０２Ｃは、１つ又は複数の固定装置６１５Ｃを含むことができる。図示された実施形態において、１つの固定装置６１５Ｃが示されるが、（例えば、２つ、３つ、４つなど）他の構造が企図される。固定装置６１５Ｃは、１つ又は複数のねじ部を含むことができる。図示された実施形態において、固定装置６１５Ｃは、ヘッド及びねじ式シャンクを有するねじである。プラットフォーム６１１Ｃは、１つ又は複数の孔を含むことができる。支持部６１３Ｃは、１つ又は複数の孔を含むことができる。固定装置６１５Ｃは、支持部６１３Ｃ内の１つ又は複数の孔を通過する、又は係合することができる。いくつかの実施形態において、支持部６１３Ｃ内の各孔は、ねじ式である。固定装置６１５Ｃは、プラットフォーム６１１Ｃ内の１つ又は複数の孔を通過する、又は係合することができる。いくつかの実施形態において、プラットフォーム６１１Ｃ内の各孔は、ねじ式である。固定装置６１５Ｃの回転は、支持部６１３Ｃをプラットフォーム６１１Ｃに向かって移動させる、及び／又はプラットフォーム６１１Ｃを支持部６１３Ｃに向かって移動させることができる。プラットフォーム６１１Ｃ及び支持部６１３Ｃは、チャネル６１７Ｃを形成する。チャネル６１７Ｃは、ヘッド６０９Ｃを受け入れるようにサイズ決定されることができる。プラットフォーム６１１Ｃ及び支持部６１３Ｃが分離されるとき、ヘッド６０９Ｃは、回動又は多軸運動を有することができる。プラットフォーム６１１Ｃ及び支持部６１３Ｃが固定装置６１５Ｃによって結合されるとき、ヘッド６０９Ｃは適所に固定されることができる。
【０３３２】
プラットフォーム６１１Ｃは、本願明細書に記載される第１のカプラー６３２を含むことができる。第１のカプラー６３２は、本願明細書に記載されるように第１のアセンブリ６０４に連結されることができる。図１８では、第１のカプラー６３２は、ピン６１０、６１２に平行とされることができる。図７６では、第１のカプラー６３２は、ピン６１０、６１２に対して傾斜されることができる。前方アプローチでは、ピン６１０、６１２は、垂直からオフセットとされることができる。プローブ６７８（図示されない）は、本願明細書に記載されるように屈曲又は湾曲されることができる。プローブ６７８の形状は、前方アプローチにおいて、ポイント又は解剖学上のランドマークの接触を促進することができる。
【０３３３】
図７６に示されるアセンブリは、外科的配向装置が患者の解剖学的構造に対して移動されることを可能にすることができる。プラットフォーム６１１Ｃ及び支持部６１３Ｃの挟持は、手術中、外科的配向装置１７２の位置を固定することができる。外科的配向装置１７２のディスプレイは、光学的構成要素６７４がオンであるか、又はオフであるかを示すことができる。外科的配向装置１７２のディスプレイは、光学的構成要素６７４を使用する方法に関連した指示を含むことができる。
【０３３４】
好ましい配置において、外科的配向装置１７２は、光学的構成要素６７４がビームを解剖学的構造の一部分に投影するまで、位置付けられる、及び／又は移動されることができる。この中央化を達成するために、光学的構成要素６７４は、レーザービームを外科的配向装置１７２から遠心に発光することができる。このレーザービームは、大腿骨の一部分を照らすことができる。このレーザービームは、膝関節の一部分を照らすことができる。このレーザービームは、脛骨の一部分を照らすことができる。このレーザービームは、足首の一部分を照らすことができる。このレーザービームは、足部の一部分を照らすことができる。このレーザービームは、位置決めブーツ内に拘束された足部の一部分を照らすことができる。外科的配向装置１７２は、レーザービームが少なくとも１つの解剖学上の領域と位置合わせされるまで移動されることができる。いくつかの方法において、レーザービームは、小さな軟組織を有する少なくとも１つの解剖学上の領域と位置合わせされる。軟組織は、下層の骨に対して移動する場合がある。外科医は、皮膚が下層の骨に近い場所をマーク付けするために位置を選択することができる。
【０３３５】
光学的構成要素６７４は、本願明細書に記載される前方アプローチ及び後方アプローチと併せて使用されることができる。脚長さ及び横方向の関節オフセットにおける変化を測定するとき、見た目の変化は、骨盤に対する大腿骨の配向における変化に対して感応的である。この変化は、外転角度に特に感応的である。この変化は、大腿骨の機械軸の周りの回転に中度に感応的である。外科医が利用できる方法は２つ存在する場合がある。第１の方法は、骨盤に対する大腿骨の配向が手術前のベースライン測定が行われたときと同じであるように、変化を測定する前に大腿骨を再度位置付けすることである。外科医は、第１の方法を使用することを試みるが、この方法はあまり正確ではない。この方法が正確ではないのは、主に、患者の骨盤が軟組織及び手術用ドレープによって隠され、外科医が患者の骨盤に対して低視認性を有するためである。
【０３３６】
第２の方法は、手術前のベースライン中及び手術後に骨盤に対する大腿骨の配向を測定し、次いで大腿骨の手術後の回転中心の周りの仮想回転を行うことによって配向における変化を補正することである。第２の方法は、後方アプローチ及び前方アプローチに関して本願明細書に記載される。第２の方法は、図２４Ａ及び図２５Ｃに示されるポイント６９０などの大腿骨の３つのポイントを取得することを必要とする場合がある。第２の方法は、図３３に示されるように、シェルの縁部上のポイントのセットを使用して股関節の回転中心（ＣＯＲ）を計算することを必要とする場合がある。第２の方法は通常、ナビゲーションシステムにおいて使用されるが、さらなるステップを追加する。上記の後方アプローチの場合には、例えば、大腿骨上の３つのポイント６９０、大腿骨トラッカー６８６、６８６Ａ、又は大腿骨ベース６８７Ａは、手術前に、及び次いで手術後には脚長さが測定される度に、大腿骨配向を決定するために記録されなければならない。また、回転中心が決定されなければならず、それは、寛骨臼カップ上の３つのポイントを、それが挿入された後に記録することによって行われる。
【０３３７】
光学的構成要素６７４は、記録の数を減少させることができる。光学的構成要素６７４は、骨盤に取り付けられることができる。光学的構成要素６７４の配向は、手術の間ずっと固定されることができる。光学的構成要素６７４は、脚上にビームを遠位に投影することができる。外科医は、１つ又は複数のポイントをマーク付けすることができる。それらのマークは、脚長さ測定が必要とされる度に外科医が骨盤に対する大腿骨の配向を再現するように案内することができる。
【０３３８】
いくつかの実施形態において、光学的構成要素６７４は、「扇」型のレーザー投影とされることができる。光学的構成要素６７４は、脚上に線又はパターンを投影することができる。この方法は、変形例において、以下のステップのいずれかを含む。以下の方法は、図７６に示されるように、患者が仰臥位である前方アプローチの文脈において説明される。この方法は、立位をシミュレートするために手術の脚を完全に延在位置に位置付けることを含むことができる。この方法は、レーザーを脚の前方表面上に足部に及ぶまで投影することを含むことができる。レーザーは、図７９に示されるように、ロック可能なボールジョイント上に取り付けられて、レーザーを揃えるための調整を促進し、次いでそれを適所にロックし得る。この方法は、レーザー線と一致した脚及び足部の表面上に１つ又は複数のマークＬｍをマーク付けすることを含むことができる。この方法は、できる限り回転中心の近くの大腿骨の露出した骨に対してベースライン脚長さ測定又は記録を実行することを含む。これが誤差を最小限にし得る。このステップは、本願明細書に記載されるように、マークＦｍを大腿骨に亘って皮膚上に配置することを含むことができる。例えば、大腿骨遠位に配置されたマークは、その遠位の関節の動きに起因する誤差を除去することによって高められた正確性を提供し得る。そのような位置はまた、膝及び足首を含む遠位関節を拘束する必要性を除去することによって、正確な手術を単純化し得る。この方法は、股関節置換を実行することを含むことができる。この方法は、１つ又は複数のマークＬｍをレーザー線と再度揃えることによって大腿骨の配向を再現することを含むことができる。この方法は、手術後の脚長さ測定を実行して、脚長さ及び横方向オフセットにおける変化を決定することを含むことができる。このステップは、本願明細書に記載されるように、マークＦｍを大腿骨上に記録することを含むことができる。
【０３３９】
本願明細書に記載される方法は、大腿骨トラッカー６８６、６８６Ａ、又は大腿骨ベース６８７Ａを大腿骨に追加する必要性を減少させることができる。本願明細書に記載される方法は、大腿骨トラッカー６８６、６８６Ａ又は大腿骨ベース６８７Ａを取り付けるために大腿骨に孔をあける必要性を減少させることができる。これにより、大腿骨への挫傷又はさらなる損傷を防ぐことができる。いくつかの方法において、光学的構成要素６７４は、カメラと組み合わせて使用される。カメラは、本願明細書に記載されるカメラ６８４とされることができる。カメラは、本願明細書に記載されるカメラ８１２とされることができる。カメラは、レーザー又はレーザービームの写真画像を捕捉することができる。カメラは、１つ又は複数のマークＬｍの写真画像を捕捉することができる。カメラは、脚及び／又は足部の写真画像を捕捉することができる。本願明細書に記載されるような外科的配向装置１７２及び／又は配向検知装置２０４は、写真画像を患者の解剖学的構造の配向及び／又は位置情報に変換することができる。
【０３４０】
［Ｃ．解剖学上の追跡のための光学的構成要素］
図８１〜図８５は、光学的構成要素１２０２を含むシステム１２００の実施形態を図示する。この文脈において、光学的構成要素という用語は、広義語である。光学的構成要素１２０２は、可視光、紫外光、及び赤外光などの光を投影するように設計された任意の装置とされることができる。光学的構成要素１２０２は、非常に狭いスペクトル、例えば単一の光の色、を有する光を発するレーザーとされることができる。光学的構成要素１２０２は、小さな点などの単一の位置に光の焦点を集めることができる。光学的構成要素１２０２は、線に沿って光の焦点を合わせることができる。光学的構成要素１２０２は、１つ又は複数のポイント、線、面、形状、色、及び／又はパターンを投影することができる。図８１及び図８２は、表面に対する入射が２本の交差する線として目に見えるときの光の投影を示し、そのパターンは、本願明細書では、十字線と呼ばれる場合がある。光学的構成要素１２０２は、解剖学上の特徴又はランドマークを含むがそれらに限定されないターゲット上に光を投影することができる。いくつかの実施形態において、光は、平坦又は実質的に平坦な局所に投影されることができ、そのように投影されるとき、十字線を形成する。いくつかの実施形態において、光は、湾曲した又は実質的に湾曲した局所に投影されることができる。いくつかの使用の方法において、表面の形状は、光の投影、例えば十字線の交差を変化させない。いくつかの使用の方法において、表面の形状は、本願明細書に記載されるようなアプローチの利用を変化させない。
【０３４１】
システム１２００は、本願明細書に記載されるシステムのいかなる追加の構成要素も含むことができる。システム１２００は、図８１及び図８２に示されるような外科的配向装置１７２を含むことができる。光学的構成要素１２０２は、外科的配向装置１７２とは別個の構成要素とされることができる。光学的構成要素１２０２は、患者と連結される取付具に隣接する、例えば、患者の骨盤により近い、外科的配向装置１７２の下に位置することができる。他の構造が企図される。光学的構成要素１２０２は、外科的配向装置１７２の横、又はそれに隣接して、又はそれの上に位置することができる。外科的配向装置１７２のディスプレイは、光学的構成要素１２０２への電力がオンであるか、又はオフであるかを示すことができる。外科的配向装置１７２のディスプレイは、光学的構成要素１２０２を使用する方法に関連した指示を含むことができる。
【０３４２】
光学的構成要素１２０２は、ハウジング１２０４を含むことができる。ハウジング１２０４は、ハウジング１２０４内に配置された光源１２０６を保護することができる。図８３は、ハウジング１２０４が取り外された状態の光学的構成要素１２０２を示す。図８１及び図８２に戻って参照すると、ハウジング１２０４は窓１２０８を含むことができる。窓１２０８は、光源１２０６がハウジング１２０４から光を投影することを可能にすることができる。窓１２０８は、ハウジング１２０４の上側、底側、又は側壁に位置することができる。窓１２０８は透明とされることができる。光学的構成要素１２０２は、１つ又は複数の窓１２０８を含むことができる。窓１２０８は、ハウジング１２０４と一体形成されることができるか、又はハウジング１２０４に連結された別個の構成要素とされることができる。窓１２０８は、可視光（例えば、レーザー光）が光学的構成要素１２０２から発光することを可能にすることができる。いくつかの実施形態において、ハウジング１２０４は、１つ又は複数の開口部を含むことができる。例えば、開口部によって可視光が別のスペクトルでハウジング１２０４から発光されることが可能になる場合は、窓１２０８は存在する必要がない。
【０３４３】
光学的構成要素１２０２は、図８３に示されるように、１つ又は複数の光源１２０６を含むことができる。光学的構成要素１２０２は、ハウジング１２０４内に１つ又は複数の光源及び対応する数の１つ又は複数の窓１２０８又は開口部を含むことができる。１つ又は複数の光源１２０６は、ハウジング１２０４内の単一の窓１２０８又は単一の開口部を通じて光を投影することができる。いくつかの実施形態において、ハウジング１２０４及び光源１２０６は、光を所望の位置に向けて位置付けるために、外科的配向装置１７２に対して、又はハウジング１２０４が連結される取付具に対して、一体となって移動する。光源１２０６は、本願明細書に記載されるように、レーザーとされることができる。光源１２０６は、図８１及び図８２に示されるように、光学的構成要素１２０２から外向きに光を投影することができる。
【０３４４】
図８３を参照すると、光学的構成要素１２０２は、１つ又は複数の電子的構成要素１２１０を含むことができる。電子的構成要素１２１０は、光の発光を制御することができる。いくつかの実施形態において、電子的構成要素１２１０は、光の発光を制御するためのプロセッサ又はマイクロプロセッサを含むことができる。電子的構成要素１２１０は、電源を光源１２０６に接続することができる。光学的構成要素１２０２は、光学的構成要素１２０２がオンであるか、又はオフであるかのインジケータを含むことができる。このインジケータは、インジケータライトとされることができる。このインジケータは、外科医が光源１２０６を有効にするために動かす又は押すオン／オフスイッチとされることができる。光学的構成要素１２０２は、光源１２０６に電力を提供するための電源１２１２を含むことができる。電源１２１２は、バッテリとされることができる。バッテリは、ハウジング１２０４内、又は光学的構成要素１２０２の別個のハウジング内に配置されることができる。光学的構成要素１２０２は、外科的配向装置１７２に電気接続されて、それによって電力供給又は制御されることができる。光学的構成要素１２０２又はシステム１２００の別の構成要素は、図８１に示されるように、光学的構成要素１２０２の位置を示すための位置合わせガイド１２７４を含むことができる。位置合わせガイド１２７４は線として示されるが、他の構造が企図される。位置合わせガイド１２７４は、光学的構成要素の位置を視覚的に示す１つ又は複数のマーキングとされることができる。例えば、位置合わせガイド１２７４は、本願明細書に記載されるような、治具、又は第１のアセンブリなどの他の取付具に対するハウジング１２０４の回転を示すことができる。位置合わせガイド１２７４は、回転の度合いを示すためのスケールを含むことができる。
【０３４５】
光学的構成要素１２０２は、所望の位置に光を投影するように位置付けられることができる。光学的構成要素１２０２は、本願明細書に記載されるように、解剖学上の特徴の別の解剖学上の特徴に対する元の位置を再現するために視覚的ガイドを提供することができる。光学的構成要素１２０２が骨盤に取り付けられる方法において、光学的構成要素１２０２は、骨盤に対する脚又はその一部分の元の位置を再現するために視覚的ガイドを提供することができる。光学的構成要素１２０２は、脚に対する骨盤の配向に関して、代替又は追加の配向情報を外科医に提供することができる。いくつかの使用の方法において、光は、解剖学的構造に関する情報を提供する。光学的構成要素１２０２は、解剖学上の軸又は面を投影することができる。光学的構成要素１２０２は、機械軸又は回転中心を投影することができる。光学的構成要素１２０２は、切除線を示すために骨の一部分に光の線又は面を投影することができる。光学的構成要素１２０２は、２本の垂直軸を示すために十字線形状の光を投影することができる。
【０３４６】
いくつかの使用の方法において、光学的構成要素１２０２は、解剖学上の特徴又はランドマークの位置合わせを決定するために使用されることができる。光学的構成要素１２０２は、解剖学上の特徴に取り付けられることができる。本願明細書に記載されるように、いくつかの使用の方法において、光学的構成要素１２０２は、患者の骨盤に取り付けられる。光学的構成要素１２０２は、治具又は他の取付具に取り付けられることができる。外科的配向装置１７２は治具に取り付けられることができる。光学的構成要素１２０２は、外科手術中、適所に固定されることができる。光学的構成要素１２０２は、外科手術中、同じ位置から光を投影することができる。光学的構成要素１２０２は、解剖学的構造の一部分に光の線又は面を投影することができる。外科医は、光の線又は面に沿って１つ又は複数のポイントをマーク付けすることができる。外科医は、本願明細書に記載される任意の方法ステップを完了することができる。その後、光学的構成要素１２０２は、同じ光の線又は面を投影することができる。外科医は、１つ又は複数のポイントが光の線又は面に沿って位置合わせされているか検証することができる。外科医は、１つ又は複数のポイントを光の線又は面に沿って位置合わせするために解剖学的構造を再度位置付けることができる。いくつかの使用の方法において、光学的構成要素１２０２は、骨盤に対して固定される。外科医は、大腿骨、脛骨、膝、足首、及び／又は足部などの脚を骨盤に対して再度位置付けることができる。外科医は、１つ又は複数の方法ステップの後に、大腿骨、脛骨、膝、足首、及び／又は足部を骨盤に対して位置合わせすることができる。
【０３４７】
図８１及び図８２を参照すると、治具は、本願明細書に記載される第１のアセンブリの特徴など、本願明細書に記載される任意の特徴を含むことができる。システム１２００は、固定ベース１２５０及び第１のアセンブリ１２５２を含むことができる。固定ベース１２５０及び第１のアセンブリ１２５２は、図示した構造において患者の股関節に強固に接続されることができ、それによって、股関節の動きは、本願明細書に議論されるように、第１のアセンブリ１２５２におけるセンサーの対応する動きを引き起こす。この動きを検知することは、システム１２００がナビゲーションにおける誤差の原因として患者の動きを除去することを可能にする。
【０３４８】
図８４は、システム１２００の固定ベース１２５０及び遠位端部を示す。固定ベース１２５０は、プラットフォーム１２５４を含むことができる。プラットフォーム１２５４は、１つ又は複数の孔１２５６を含むことができる。孔１２５６は、固定ベース１２５０を骨に固定するための取付ピンなどの留め具（図示されないが、図３９に示されるピン６１０に類似する）を受け入れるようにサイズ決定されることができる。固定ベース１２５０は、１つ又は複数の取付ピンとのクランプとして機能することができる。固定ベース１２５０は、支持部１２５８を含むことができる。プラットフォーム１２５４は、クランプとして機能するために、支持部１２５８と相互作用することができる。１つ又は複数の固定装置１２４８の回転は、支持部１２５８をプラットフォーム１２５４に向かって移動させる、及び／又はプラットフォーム１２５４を支持部１２５８に向かって移動させることができる。いくつかの実施形態において、プラットフォーム１２５４は、１つ又は複数のスパイク（図示されない）を含むことができる。１つ又は複数のスパイクは、１つ又は複数の取付ピンに加えて、又はその代替として、固定ベース１２５０を骨に固定することができる。
【０３４９】
プラットフォーム１２５４は、関節接合１２６０を含むことができる。関節接合１２６０は、プラットフォーム１２５４と第１のアセンブリ１２５２の第１のセグメント１２６２との間の運動を可能にすることができる。関節接合１２６０は、ボール及びソケットジョイントとされることができる。関節接合１２６０は、軸、軸さや、軸受、軸受筒、及び／又はスイベルを含むことができる。関節接合１２６０は、１つ又は複数の平面又は軸の周りの動きを可能にする任意のジョイント又は接続とされることができる。関節接合１２６０は、所定の位置に移動されると、プラットフォーム１２５４に対する第１のセグメント１２６２の位置を維持するのに十分に強固とされることができる。図示された実施形態において、第１のアセンブリ１２５２の第１のセグメント１２６２は、ボールを含み、プラットフォーム１２５４は、ソケットを含む。他の構造が企図される。
【０３５０】
いくつかの使用の方法において、固定ベース１２５０は、股関節に隣接して取り付けられる。固定ベース１２５０は、本願明細書に記載されるように、骨盤に取り付けられることができる。第１のアセンブリ１２５２の第１のセグメント１２６２の位置は、関節接合１２６０によって調整されることができる。第１のアセンブリ１２５２の第２のセグメント１２６４の位置は、関節接合１２６０によって調整されることができる。光学的構成要素１２０２は、本願明細書に記載されるように、第１のアセンブリ１２５２に連結されることができる。光学的構成要素１２０２の位置は、関節接合１２６０によって調整されることができる。いくつかの実施形態において、光学的構成要素１２０２の位置は、関節接合１２６０の位置によって部分的に決定される。システム１２００は、本願明細書に記載されるように、光学的構成要素１２０２を位置付けるための追加の特徴を有してもよい。他の実施形態において、光学的構成要素１２０２の位置は、関節接合１２６０の位置によって完全に決定される。
【０３５１】
図８２に戻って参照すると、第１のアセンブリ１２５２の第１のセグメント１２６２は、使用中、例えば、プラットフォーム１２５４から垂直又は略垂直に、上方へ延在することができる。第１のセグメント１２６２は、骨盤ブラケット６３８の特徴を含む、取付具のセグメントに属する本願明細書に記載された任意の特徴を含むことができる。第１のアセンブリ１２５２は、第２のセグメント１２６４を含むことができる。第２のセグメント１２６４は、延在部６４４及び取付部６４６の特徴を含む、取付具のセグメントに属する本願明細書に記載された任意の特徴を含むことができる。第２のセグメント１２６４は、外科的配向装置１７２と連結するように設計される。外科的配向装置１７２は、第２のセグメント１２６４（図示されない）と結合するための特徴を含むことができる。外科的配向装置１７２は、使用中、第２のセグメント１２６４によって第１のセグメント１２６２に強固に連結されることができる。いくつかの実施形態において、外科的配向装置１７２は、直接、第１のセグメント１２６２に強固に連結されることができる。第１のセグメント１２６２及び第２のセグメント１２６４は、一体形成されることができるか、又は別個の構成要素とされることができる。
【０３５２】
外科的配向装置１７２は、第１のアセンブリ１２５２に連結されるとき、第１のアセンブリ１２５２の長手方向軸に対して、及び／又は水平面などの固定された基準に対して、傾斜されることができる。外科的配向装置１７２は、水平面からおよそ３５°傾斜されることができる。水平面からの他の角度が企図される（例えば、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、又は８５°、３０°〜４０°、２５°〜４５°）。関節接合１２６０は、外科的配向装置１７２の角度を調整することができる。いくつかの実施形態において、外科的配向装置１７２の角度が視認性を改善する。この角度は、外科的配向装置１７２を外科医に向かって上に傾けることと、患者の向かい側にいる別の外科医又は外科助手が依然としてディスプレイを見ることを可能にすることとの折衷である。外科的配向装置１７２を傾斜する１つの理由は、前方アプローチでは、外科医は寛骨臼インプラントを押し込む間、患者の足部に向かって立つために、水平に配向されたディスプレイはこの視点からは見にくいからである。
【０３５３】
システム１２００は、光学的構成要素１２０２の位置付けを促進するための追加の特徴を含むことができる。追加の特徴は、光学的構成要素１２０２の独立した調整を可能にすることができる。光学的構成要素１２０２は、関節接合１２６６を含むことができる。関節接合１２６６は、光学的構成要素１２０２と第１のアセンブリ１２５２との間の運動を可能にすることができる。関節接合１２６６は、ボール及びソケットジョイントを含むことができる（図示されない）。関節接合１２６６は、軸さや、軸受、軸受筒、及び／又はスイベルを含むことができる。関節接合１２６６は、１つ又は複数の平面又は軸の周りの運動を可能にする任意のジョイントとされることができる。関節接合１２６６は、所定の位置に移動されると、第１のアセンブリ１２５２に対する光学的構成要素１２０２の位置を維持するのに十分に強固とされることができる。
【０３５４】
関節接合１２６６は、軸を含むことができる。この軸は、光学的構成要素１２０２と第１のアセンブリ１２５２との間に延在することができる。関節接合１２６６は、第１のアセンブリ１２５２に対する光学的構成要素１２０２の位置付けを可能にすることができる。図示された実施形態において、この軸は、第１のアセンブリ１２５２に垂直又は略垂直に配置される。他の実施形態において、この軸は、第１のアセンブリ１２５２に対して平行、略平行、又は任意の角度である。
【０３５５】
第１のセグメント１２６２及び／又は第２のセグメント１２６４は、関節接合１２６６を係合するための係合特徴を含むことができる。係合特徴は、第１のアセンブリ１２５２の第１のセグメント１２６２及び／又は第２のセグメント１２６４を少なくとも部分的に通って延在する開口部を含むことができる。第２のセグメント１２６４は、関節接合１２６６が第２のセグメント１２６４を通過することを可能にするように構成される開口部を含むことができる。いくつかの実施形態において、関節接合１２６６は、第２のセグメント１２６４に対して自在に回転することができる。いくつかの実施形態において、第２のセグメント１２６４は、第２のセグメント１２６４のいずれかの側で関節接合１２６６を係合することができる。図８２では、光学的構成要素１２０２は、第２のセグメント１２６４の横方向に（例えば、ターゲットの視点から右側に）取り付けられる。関節接合１２６６は取り外されることができ、光学的構成要素１２０２は、第２のセグメント１２６４の左側に取り付けられることができる。
【０３５６】
図８５を参照すると、システム１２００は、調整特徴１２６８を含むことができる。調整特徴１２６８は、第１のアセンブリ１２５２に対する光学的構成要素１２０２の回転を引き起こすことができる。調整特徴１２６８は、つまみとされることができる。調整特徴１２６８は、軸の回転を引き起こすために軸に連結されることができる。調整特徴１２６８は、ハウジング１２０４の回転を引き起こすためにハウジング１２０４に連結されることができる。ハウジング１２０４は、軸の周りに適合するように設計された軸さや又は管状部分１２７０を含むことができる。ハウジング１２０４は、軸及び／又は調整特徴１２６８を係合するための嵌合構造（図示されない）を含むことができる。この嵌合構造は、光学的構成要素１２０２のハウジング１２０４の回転を引き起こすために、調整特徴１２６８の回転を可能にする。この嵌合構造は、対応するフランジ及びスロットを含むことができる。いくつかの実施形態において、ハウジング１２０４又はハウジング１２０４に連結された構成要素は、図８３に示されるように、スロット１２１４を含む。軸及び／若しくは調整特徴１２６８、又はそこに連結された構成要素は、フランジを含むことができる。このスロットは、１つ又は複数の構造（例えば、１つの配向、２つの配向、３つの配向など）にあるフランジを受け入れることができる。スロット及びフランジは、軸及び／又は調整特徴１２６８とハウジング１２０４との間のトルクを伝達するように設計される。トルクを伝達するための他の嵌合構造が企図される。
【０３５７】
いくつかの実施形態において、光学的構成要素１２０２は、第１のアセンブリ１２５２に対する複数の個別の位置のうちのいずれか１つに位置付けられることができる。例えば、システム１２００は、光学的構成要素１２０２と隣接する構造体との間に複数のスプライン１２７２を含むことができる。複数のスプライン１２７２は、鋸歯状の板とされることができる。隣接する構造体は、第１のアセンブリ１２５２に連結されることができる。図８２及び図８５は、第２のセグメント１２６４の左側にスプライン１２７２を示す。いくつかの実施形態において、図８５に示されるように、スプライン１２７２の同様又は同一のセットが、第２のセグメント１２６４の右側に位置する。この構造は、光学的構成要素１２０２が取付具の右側又は左側のいずれかに取り付けられることを可能にすることができる。複数のスプライン１２７２は、第１のアセンブリ１２５２に対する光学的構成要素１２０２の位置を保持することができる。他の実施形態において、光学的構成要素１２０２は、第１のアセンブリ１２５２に対する無数の位置又は一連の運動に沿った選択位置に配向されることができる。光学的構成要素１２０２と第１のアセンブリ１２５２との間の接続は、所定の位置に移動されると、第１のアセンブリ１２５２に対する光学的構成要素１２０２の位置を維持するのに十分に強固とされることができる。
【０３５８】
システム１２００は、図２２Ａに示される第２のアセンブリ６０６の特徴を含む、本願明細書に記載される特徴のいずれかを有することができる第２のアセンブリを含むことができる。第２のアセンブリは、最大範囲の制御された動きと、第１のアセンブリ１２５２におけるセンサーと共同して、動きを追跡することができるセンサーと、を提供する。第１のアセンブリ１２５２の第２のセグメント１２６４は、図８５に示されるような第２のカプラー６４８を含むことができる。いくつかの実施形態において、第２のカプラー６４８は、本願明細書に記載されるように、汎用カプラーである。
【０３５９】
システム１２００は、プローブを含むことができる。プローブは、図２２Ｂ及び図２２Ｃに示されるプローブ６７８の特徴を含む、本願明細書に記載される特徴のいずれかを有することができる。プローブは、プローブが第２のアセンブリに対して移動可能であるように、第２のアセンブリに連結されることができる（例えば、図２２Ａを参照されたい）。この操作性が、本願明細書に議論されるように、解剖学上のランドマークに接触するためにプローブの遠位端部が回動又は回転することを可能にする。この操作性が、本願明細書に記載される大腿骨トラッカー６８６などの大腿骨トラッカー上のポイントに接触するためにプローブの遠位端部が回動又は回転することを可能にする。大腿骨トラッカーは、手術中に大腿骨の位置を追跡するために使用されることができる。大腿骨トラッカーは、大腿骨に対して固定される１つ又は複数のポイントを含むことができる。第２のアセンブリは、固定ベース１２５０の取付位置とは異なる距離である複数のランドマーク又はポイントの取得を促進するようなプローブの遠位端部の動きの範囲を可能にする。第２のアセンブリ及び／又はプローブの位置は、本願明細書に記載されるように、関節接合１２６０によって調整されることができる。
【０３６０】
光学的構成要素１２０２は、関節接合１２６６を介した独立した関節接合を可能にするように取り付けられることができる。光学的構成要素１２０２は、手術ナビゲーションユニット１７２から独立して位置付けられることができる。光学的構成要素１２０２は、プローブから独立して位置付けられることができる。光学的構成要素１２０２は、システム１２００の任意の他の構成要素から独立して位置付けられることができる。光学的構成要素１２０２は、脚の一部分などの所望の解剖学上の位置に光を投影するために独立して位置付けられることができる。
【０３６１】
光学的構成要素１２０２は、関節接合１２６６の周りの回転によってなど、ピッチで調整されることができる。いくつかの実施形態において、光学的構成要素１２０２は、前後に傾くように調整されることができる（ピッチ）。いくつかの実施形態において、光学的構成要素１２０２は、左右に旋回するように調整されることができる（ヨー）。いくつかの実施形態において、光学的構成要素１２０２は、横に回動するように調整されることができる（ロール）。いくつかの実施形態において、光学的構成要素１２０２は、上下に並進移動するように調整されることができる。いくつかの実施形態において、光学的構成要素１２０２は、左右に並進移動するように調整されることができる。いくつかの実施形態において、光学的構成要素１２０２は、前後に並進移動するように調整されることができる。
【０３６２】
他の構造が企図される。光学的構成要素１２０２は、１つ又は複数の軸又は平面の周りの独立した運動を可能にするように取り付けられることができる。光学的構成要素１２０２は、多軸運動を可能にするように取り付けられることができる。光学的構成要素１２０２は、関節接合１２６０などのボール及びソケットジョイントを含むように取り付けられることができる。光学的構成要素１２０２は、第１のアセンブリ１２５２に対して１つの自由度を有することができる。光学的構成要素１２０２は、第１のアセンブリ１２５２に対して２つ以上の自由度（例えば、２つ、３つ、４つ、５つなど）を有することができる。
【０３６３】
他の構造が企図される。光学的構成要素１２０２は、固定ベース１２５０の構成要素とされることができる。光学的構成要素１２０２は、システム１２００の任意の構成要素の不可欠な特徴とされることができる。光学的構成要素１２０２は、骨盤に取り付けるスタンドアローン装置とされることができる。
【０３６４】
システム１２００は、光学的構成要素１２０２が患者の解剖学的構造に対して移動されることを可能にすることができる。骨盤に連結した固定ベース１２５０を含む方法において、光学的構成要素１２０２は、骨盤に対して移動されることができる。システム１２００の剛性は、手術中、所定の位置に移動されると、光学的構成要素１２０２の位置を固定することができる。
【０３６５】
いくつかの使用の方法において、光学的構成要素１２０２は、光学的構成要素１２０２が解剖学的構造の一部分に光を投影するまで、位置付けられる、及び／又は移動されることができる。光学的構成要素１２０２は、線、面、又は形状などの光を外科的配向装置１７２から離して発することができる。この光は、大腿骨の一部分を照らすことができる。この光は、膝関節の一部分を照らすことができる。この光は、脛骨の一部分を照らすことができる。この光は、足首の一部分を照らすことができる。この光は、足部の一部分を照らすことができる。この光は、位置決めブーツ内に拘束された足部の一部分を照らすことができる。光学的構成要素１２０２は、光が少なくとも１つの解剖学上の領域に投影されるまで移動されることができる。いくつかの使用の方法において、この光は、小さな軟組織を有する少なくとも１つの解剖学上の領域上に投影される。軟組織は、下層の骨に対して移動する場合がある。外科医は、皮膚が下層の骨に近い場所を照らすために位置を選択することができる。
【０３６６】
使用の方法は、患者を患者の脚が延在される位置に配置するステップを含むことができる。使用の方法は、患者の骨盤を固定位置に配置するステップを含むことができる。使用の方法は、患者の大腿骨を固定位置に配置するステップを含むことができる。使用の方法は、患者の脛骨を固定位置に配置するステップを含むことができる。使用の方法は、患者の膝を固定位置に配置するステップを含むことができる。使用の方法は、患者の足部を固定位置に配置するステップを含むことができる。
【０３６７】
使用の方法は、後方アプローチを含むことができる。使用の方法は、患者を横向きに位置付けることを含むことができる。使用の方法は、前方骨盤平面を垂直に配向することを含むことができる。使用の方法は、患者が位置付けられる台の平面に対して垂直に前方骨盤平面を配向することを含むことができる。
【０３６８】
使用の方法は、前方アプローチを含むことができる。使用の方法は、患者を仰臥位に位置付けることを含むことができる。使用の方法は、前方骨盤平面を水平に配向することを含むことができる。使用の方法は、患者が位置付けられる台の平面に対して平行に前方骨盤平面を配向することを含むことができる。
【０３６９】
使用の方法は、骨盤に固定ベース１２５０を固定するステップを含むことができる。使用の方法は、固定ベース１２５０に対して第１のアセンブリ１２５２を調整するステップを含むことができる。使用の方法は、固定ベース１２５０に対して第１のアセンブリ１２５２を調整するためにボールジョイントを調整するステップを含むことができる。使用の方法は、固定ベース１２５０に対して光学的構成要素１２０２を調整するステップを含むことができる。使用の方法は、固定ベース１２５０に対して光学的構成要素１２０２を調整するためにボールジョイントを調整するステップを含むことができる。使用の方法は、第１のアセンブリ１２５２に対して光学的構成要素１２０２を調整するステップを含むことができる。使用の方法は、固定ベース１２５０に対して光学的構成要素１２０２のピッチを調整するステップを含むことができる。使用の方法は、光学的構成要素１２０２を股関節に隣接する患者の骨盤に取り付けるステップを含むことができる。使用の方法は、１つ又は複数の自由度で骨盤に対して光学的構成要素１２０２を調整するステップを含むことができる。
【０３７０】
使用の方法は、光学的構成要素１２０２から光を投影するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節から離れた脚の一部分を照らすために、光を患者の脚に投影するステップを含むことができる。使用の方法は、光を大腿骨に投影するステップを含むことができる。使用の方法は、光を膝の直近位にある大腿骨に投影するステップを含むことができる。使用の方法は、光を膝に投影するステップを含むことができる。使用の方法は、光を脛骨に投影するステップを含むことができる。使用の方法は、光を足首に投影することを含むことができる。使用の方法は、光を足部に投影するステップを含むことができる。
【０３７１】
使用の方法は、光の位置を記録するステップを含むことができる。使用の方法は、光の位置をマーク付けするステップを含むことができる。使用の方法は、光の線に沿って２つ又はそれ以上のポイントをマーク付けするステップを含むことができる。使用の方法は、光の線に沿って線を引くステップを含むことができる。使用の方法は、光の入射の画像を捕捉するステップを含むことができる。使用の方法は、光の入射を捕捉するためにカメラを利用するステップを含むことができる。
【０３７２】
使用の方法は、股関節に隣接する大腿近位部の一部分を記録するステップを含むことができる。使用の方法は、プローブを用いて複数のポイントに接触するステップを含むことができる。使用の方法は、プローブが１つ又は複数のポイントに接触するときにプローブの位置を記録するステップを含むことができる。使用の方法は、大腿骨プレートを固定するステップを含むことができる。使用の方法は、プローブを用いて大腿骨プレート上の２つ又はそれ以上のポイントに接触するステップを含むことができる。使用の方法は、プローブを用いて大腿骨プレート上の３つのポイントに接触するステップを含むことができる。使用の方法は、プローブが大腿骨プレート上の１つ又は複数のポイントに接触するときにプローブの位置を記録するステップを含むことができる。
【０３７３】
使用の方法は、股関節又はその一部分を置換するステップを含むことができる。使用の方法は、人工股関節を取り付けるステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換するステップの間、光学的構成要素１２０２が骨盤に対して静止状態のままであることを確実にするステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換するステップの間、外科的配向装置１７２が骨盤に対して静止状態のままであることを確実にするステップを含むことができる。
【０３７４】
使用の方法は、股関節を置換した後、大腿近位部の一部分を記録するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後、プローブを用いて複数のポイントに接触するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後、プローブが１つ又は複数のポイントに接触したときにプローブの位置を記録するステップを含むことができる。使用の方法は、プローブが１つ又は複数のポイントに接触したときのプローブの位置を、股関節を置換する前に記録された位置と比較するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後、プローブを用いて大腿骨プレート上の２つ又はそれ以上のポイントに接触するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後、プローブを用いて大腿骨プレート上の３のポイントに接触するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後、プローブが大腿骨プレート上の１つ又は複数のポイントに接触したときにプローブの位置を記録するステップを含むことができる。使用の方法は、プローブが大腿骨プレート上の１つ又は複数のポイントに接触したときのプローブの位置を、股関節を置換する前に記録された位置と比較するステップを含むことができる。
【０３７５】
使用の方法は、股関節を置換した後、脚長さを確認するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後、関節オフセットを確認するステップを含むことができる。脚長さ及び／又は横方向の関節オフセットにおける変化を測定するとき、見た目の変化は、骨盤に対する大腿骨の配向における変化に対して感応的である。この変化は、外転角度に特に感応的である。この変化は、大腿骨の機械軸の周りの回転に中度に感応的である。光学的構成要素１２０２は、股関節を置換する前及び後に、骨盤に対する脚の配向を検証するために使用されることができる。
【０３７６】
脚長さ及び／又は関節オフセットを確認するステップは、大腿骨の３つのポイントを取得するステップを含むことができる。使用の方法は、シェルの縁部上のポイントのセットを使用して股関節の回転中心（ＣＯＲ）を計算するステップを含むことができる。使用の方法は、手術前に、及び次いで手術後に脚長さが測定される度に、大腿骨配向を決定するために３つのポイントを記録するステップを含むことができる。
【０３７７】
使用の方法は、股関節を置換した後、光を投影するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換する前後に光の位置を比較するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後の光の入射を、股関節を置換する前に作成された１つ又は複数のマークと比較するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後の光の入射を、股関節を置換する前に作成された２つ又はそれ以上のマークと比較するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後の光の入射を、股関節を置換する前に作成された線と比較するステップを含むことができる。
【０３７８】
使用の方法は、股関節を置換した後、骨盤に対する脚の位置を確認するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後、骨盤に対する大腿骨の位置を確認するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後、骨盤に対する脛骨の位置を確認するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後、骨盤に対する膝の位置を確認するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後、骨盤に対する足首の位置を確認するステップを含むことができる。使用の方法は、股関節を置換した後、骨盤に対する足部の位置を確認するステップを含むことができる。
【０３７９】
光学的構成要素１２０２は、手術前のベースライン中及び手術後に、骨盤に対する脚の配向を測定するのに役立つことができる。外科医は、光に基づいて脚を再度位置付けることによって配向の変化を補正することができる。それらのマークは、脚長さ測定又は関節オフセット測定が必要とされる度に外科医が骨盤に対する脚の配向を再現するように案内することができる。光学的構成要素１２０２は、本願明細書に記載される前方アプローチ及び後方アプローチと併せて使用されることができる。
【０３８０】
それらの発明が、ある好ましい実施形態及び例示の内容において開示されるけれども、この出願が明確に開示された実施形態を超えて他の代替的な実施形態及び／又は発明の使用、及び自明な変更、並びにそれらの均等物まで拡大することは、当業者によって理解されるであろう。さらに、発明の複数の変形例が示され、詳細に記載されるけれども、発明の技術的範囲内にある他の修正は、この開示に基づいて当業者にとって容易に明白とされるであろう。実施形態における特定の特徴及び態様の様々な組み合わせ及び部分的な組み合わせが、出願の技術的範囲内で行われる場合がある、且つ依然として含まれる場合があることも、熟考される。例えば、出願は、単独で、又は別個の態様を備えることができる他のモジュールのいずれかと組み合わせて、接続ハブを熟考する。あるいは、いずれかのモジュール又はモジュールの組み合わせは、別の別個の態様を形成するために、傘状ハブ又はオーバーヘッド支持部に直接的に接続されることができる。それ故に、開示された実施形態の様々な特徴及び態様が開示された実施形態の変更モードを形成するために、互いと組み合わせることができる、又は互いのために取り換えられることができることは、理解されるべきである。それ故に、本願発明の技術的範囲が、上述されたような開示された特定の実施形態によって限定されるべきではないが、以下の特許請求の範囲の公正な解釈によってのみ決定されるべきであることは、意図されている。
【０３８１】
同様、開示のこの方法は、請求項が、その請求項に明確に記載されるものより多くの特徴を必要とする意図を反映するものとして解釈されるべきではない。それどころか、以下特許請求の範囲が反映されるので、進歩性を有する態様は、単一の前述の実施形態の全ての特徴より少ない組み合わせに置かれる。それ故に、詳細の説明に続く特許請求の範囲は、詳細な説明に本願によって明確に組み込まれており、各クレームが別個の実施形態として独立している。
【符号の説明】
【０３８２】
１００  股関節ナビゲーションシステム
１０４  記録治具
１０８  位置合わせアセンブリ
１１２  ランドマーク取得アセンブリ
１２４  固定カニューレ
１３６  プラットフォーム
１４０  剛体延在部
１７２  外科的配向装置
２０４  配向検知装置
２２４  細長い部材
３００  インパクタ
３００Ｂ  インパクタ
３１２Ｂ  シェル
３１６Ａ  シャフト
３１６Ｂ  シャフト
３３８Ｂ  第４のカプラー
３４０Ｂ  ばね部材
３４４Ｂ  ばね部材
３４８  先端構成要素
３５０Ｂ  平坦部
３５１Ｂ  戻り止め装置
３５２  凹部
３５６  係合装置
３６０  シェル
３６４  リッジ
６００  股関節ナビゲーションシステム
６００Ａ  股関節ナビゲーションシステム
６００Ｂ  股関節ナビゲーションシステム
６０２  固定ベース
６０２Ａ  固定ベース
６０２Ｂ  固定ベース
６０２Ｃ  固定ベース
６０４  第１のアセンブリ
６０４Ａ  第１のアセンブリ
６０４Ｂ  第１のアセンブリ
６０６  第２のアセンブリ
６０６Ａ  第２のアセンブリ
６０６Ｂ  第２のアセンブリ
６０８  ヘッド
６０８Ｃ  ヘッド
６０９Ｃ  ヘッド
６１０  第１の固定ピン
６１１Ａ  孔
６１１Ｃ  プラットフォーム
６１２  第２の固定ピン
６１３Ａ  留め具
６１３Ｃ  支持部
６１４  遠位端部
６１５Ａ  スパイク
６１５Ｃ  固定装置
６１６  近位端部
６１７Ｃ  チャネル
６２０  プラットフォーム
６２０Ａ  プラットフォーム
６２０Ｃ  プラットフォーム
６２１Ｂ  カニューレ
６２２  支持部
６２４  固定装置
６２６  第１のチャネル
６２８  第２のチャネル
６３０  ディボット
６３０Ａ  ディボット
６３２  第１のカプラー
６３２Ａ  第１のカプラー
６３２Ｂ  ポスト
６３４  スロット
６３５  細長いポスト
６３６  先細表面
６３８  骨盤ブラケット
６３８Ａ  骨盤ブラケット
６４０  ロックレバー
６４２  戻り止め
６４４  延在部
６４４Ａ  延在部
６４６  取付部
６４８  第２のカプラー
６５２  プローブブラケット
６５４  ロックレバー
６５６  戻り止め
６５８  取付部
６６０  回動ピン
６６２  ドック
６６２Ｂ  ドック
６６４  スルールーメン
６６８  第３のカプラー
６７０  延在部
６７２  取付部
６７４  光学的構成要素
６７６  プローブインレー
６７８  プローブ
６７８Ａ  プローブ
６７８Ｂ  プローブ
６８０  遠位端部
６８０Ａ  遠位端部
６８０Ｂ  遠位端部
６８２  マーキング
６８４  カメラ
６８５Ａ  スパイク
６８６  大腿骨トラッカー
６８６Ａ  大腿骨トラッカー
６８７Ａ  大腿骨ベース
６８８  孔
６８８Ａ  孔
６８９Ａ  ブラケット
６９０  ポイント
６９１Ａ  ロックレバー
６９３Ａ  延在部
６９５Ａ  第５のカプラー
６９７Ａ  スロット
７００  カスタム治具
９００  システム
１０００  患者特有治具
１００２  記録特徴
１００４  前方面
１００８  後方面
１０１２  寛骨臼突出部
１０１６  チャネル
１０３８  位置合わせガイド
１１００  カスタム治具
１１０２  記録特徴
１１０４  前方面
１１０５  第１の孔
１１０７  第２の孔
１１０８  後方面
１１１２  寛骨臼部分
１２００  システム
１２０２  光学的構成要素
１２０４  ハウジング
１２０６  光源
１２０８  窓
１２１０  電子的構成要素
１２１２  電源
１２１４  スロット
１２４８  固定装置
１２５０  固定ベース
１２５２  第１のアセンブリ
１２５４  プラットフォーム
１２５６  孔
１２５８  支持部
１２６０  関節接合
１２６２  第１のセグメント
１２６４  第２のセグメント
１２６６  関節接合
１２６８  調整特徴
１２７０  管状部分
１２７２  スプライン
１２７４  位置合わせガイド
【図１】
2018506361.tif 000003
【図２】
2018506361.tif 000004
【図３】
2018506361.tif 000005
【図４】
2018506361.tif 000006
【図５】
2018506361.tif 000007
【図６】
2018506361.tif 000008
【図７】
2018506361.tif 000009
【図８】
2018506361.tif 000010
【図９】
2018506361.tif 000011
【図１０】
2018506361.tif 000012
【図１１】
2018506361.tif 000013
【図１１Ａ】
2018506361.tif 000014
【図１１Ｂ】
2018506361.tif 000015
【図１１Ｃ】
2018506361.tif 000016
【図１２】
2018506361.tif 000017
【図１３】
2018506361.tif 000018
【図１４】
2018506361.tif 000019
【図１５】
2018506361.tif 000020
【図１６】
2018506361.tif 000021
【図１７】
2018506361.tif 000022
【図１７Ａ】
2018506361.tif 000023
【図１７Ｂ】
2018506361.tif 000024
【図１７Ｃ−１】
2018506361.tif 000025
【図１７Ｃ−２】
2018506361.tif 000026
【図１８】
2018506361.tif 000027
【図１９】
2018506361.tif 000028
【図２０Ａ】
2018506361.tif 000029
【図２０Ｂ】
2018506361.tif 000030
【図２０Ｃ】
2018506361.tif 000031
【図２０Ｄ】
2018506361.tif 000032
【図２０Ｅ】
2018506361.tif 000033
【図２０Ｆ】
2018506361.tif 000034
【図２０Ｇ】
2018506361.tif 000035
【図２０Ｈ】
2018506361.tif 000036
【図２１Ａ】
2018506361.tif 000037
【図２１Ｂ】
2018506361.tif 000038
【図２１Ｃ】
2018506361.tif 000039
【図２１Ｄ】
2018506361.tif 000040
【図２１Ｅ】
2018506361.tif 000041
【図２１Ｆ】
2018506361.tif 000042
【図２１Ｇ】
2018506361.tif 000043
【図２２Ａ】
2018506361.tif 000044
【図２２Ｂ】
2018506361.tif 000045
【図２２Ｃ】
2018506361.tif 000046
【図２２Ｄ】
2018506361.tif 000047
【図２２Ｅ】
2018506361.tif 000048
【図２２Ｆ】
2018506361.tif 000049
【図２３Ａ】
2018506361.tif 000050
【図２３Ｂ】
2018506361.tif 000051
【図２３Ｃ】
2018506361.tif 000052
【図２４Ａ】
2018506361.tif 000053
【図２４Ｂ】
2018506361.tif 000054
【図２５Ａ】
2018506361.tif 000055
【図２５Ｂ】
2018506361.tif 000056
【図２５Ｃ】
2018506361.tif 000057
【図２６Ａ】
2018506361.tif 000058
【図２６Ｂ】
2018506361.tif 000059
【図２６Ｃ】
2018506361.tif 000060
【図２７Ａ】
2018506361.tif 000061
【図２７Ｂ】
2018506361.tif 000062
【図２７Ｃ】
2018506361.tif 000063
【図２７Ｄ】
2018506361.tif 000064
【図２７Ｅ】
2018506361.tif 000065
【図２８Ａ】
2018506361.tif 000066
【図２８Ｂ】
2018506361.tif 000067
【図２８Ｃ】
2018506361.tif 000068
【図２９】
2018506361.tif 000069
【図３０】
2018506361.tif 000070
【図３１】
2018506361.tif 000071
【図３２】
2018506361.tif 000072
【図３３】
2018506361.tif 000073
【図３４】
2018506361.tif 000074
【図３５】
2018506361.tif 000075
【図３６Ａ】
2018506361.tif 000076
【図３６Ｂ】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６Ａ】
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【図５６Ｂ】
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【図５６Ｃ】
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【図５６Ｄ】
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【図５６Ｅ】
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【図５６Ｆ】
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【図５７】
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【図５８Ａ】
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【図５８Ｂ】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１Ａ】
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【図６１Ｂ】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７３Ａ】
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【図７４】
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【図７４Ａ】
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【図７４Ｂ】
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【図７５】
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【図７５Ａ】
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【図７５Ｂ】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【国際調査報告】
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