(57)【要約】【課題】術前計画通りにソケット設置軸の位置と方向とを術中に正確に再現する。【解決手段】ドリル用貫通孔11Ａを設けた柱状のドリルガイド11と、ドリルガイド11の先端側に設けた、ドリルガイド11の軸方向と直交する軸Ａ12を中心に延在方向が回動可能で、延在位置が調節可能な、臼蓋縁部に当接するための一対のアーム部12Ｌ，12Ｒを保持したアーム保持部12と、ドリルガイド11に取付けられ、その軸方向と直交する支柱14と、臼蓋に刺入するガイドピン用の貫通孔16Ａを設けた、先端を骨盤に当接するターゲットガイド16と、ターゲットガイド16をドリルガイド11と平行に保持してその軸方向位置を調整可能な、支柱14上をスライドするスライダ15とを備え、ドリルガイド11に対するアーム保持部12の回動角度、及びアーム部12Ｌ，12Ｒの各位置と、支柱14に対するスライダ15の位置と、スライダ15に対するターゲットガイド16の位置とを夫々調整及び固定可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリル用の貫通孔を設けた柱状のドリルガイドと、
上記ドリルガイドの先端側に設けられ、該ドリルガイドの軸方向と直交する軸を中心に延在方向が回動可能で、延在位置が調節可能な、臼蓋縁部に当接するための一対のアーム部を保持したアーム保持部と、
上記ドリルガイドに取付けられ、上記ドリルガイドの軸方向と直交し、且つ上記アーム保持部の回動軸と平行となる軸方向を有する支柱と、
臼蓋に刺入するガイドピンのための貫通孔を設けた、先端を骨盤に当接するターゲットガイドと、
上記ターゲットガイドを上記ドリルガイドと平行に保持し、該ターゲットガイドの軸方向の保持位置を調整可能な、上記支柱の軸方向に沿ってスライドするスライド部と
を具備し、上記ドリルガイドに対する上記アーム保持部の回動角度、及び上記一対のアーム部の各延在位置と、上記支柱に対する上記スライド部の位置と、上記スライド部に対する上記ターゲットガイドの位置とをそれぞれ調整及び固定可能としたことを特徴とする人工股関節置換術用ガイド器具。
【請求項２】
上記アーム保持部が保持する一対のアーム部は、それぞれ先端側に臼蓋縁部に係合する凸部または凹部を形成することを特徴とする請求項１記載の人工股関節置換術用ガイド器具。
【請求項３】
上記スライド部に固定され、上記支柱の軸方向に沿って延在された位置で上記ドリルガイドの軸方向と所定の角度となるように臼蓋に刺入するガイドピンのための貫通孔を設けたピン保持部を一体に構成したステー部と、
上記ピン保持部に貫通させたガイドピンに摺動自在に取付けられ、上記ドリルガイドと平行になるように補助ガイドピンを保持する角度変換アダプタと
をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の人工股関節置換術用ガイド器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に骨盤臼蓋側の人工股関節コンポーネントの設置に好適な人工股関節置換術用ガイド器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療用ナビゲーションシステムと称される医療機器を用い、３次元空間中での手術中の患者位置と手術器具の位置関係を複数のＣＣＤカメラを搭載したカメラユニットにより赤外線情報等で認識して表示することで、術前の計画に基づいて人工関節設置のための手術を実行する技術が確立されている。
【０００３】
しかしながら、医療用ナビゲーションシステムはそれ自体が高額であり、且つ手術室レベルで各機器を設置しなければならないなど、大規模なシステム展開となるため、導入が可能な施設が限定される。
【０００４】
上記医療用ナビゲーションシステムとは別に、人工関節設置のために患者の関節部形状に合致した形状のガイド部材を作成し、そのガイド部材に備えられるガイドピン保持部に応じて１本のガイドピンを患者の関節部近傍に設置し、設置したガイドピンを指標として人工関節設置のための施術を実行する技術が考えられている。（非特許文献１）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】THE INTERNATIONAL JOURNAL OF MEDICAL ROBOTICS AND COMPUTER ASSISTED SURGERY, Int. J Med Robotics Comp. Assist Surg. 2009;5:164-169. Tailor-made surgical guide based on rapid prototyping technique for cup insertion in total hip arthroplasty, Takehito Hananouchi, et al. Published online 26 February 2009 in Wiley InterScience (www.interscience.wiley.com). DOI: 10.1002/rcs.243
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記非特許文献に記載された技術は、ガイド部材により設置した１本のガイドピンを指標とした上で人工関節の設置、具体的には股関節の骨盤側臼蓋に対するリーミング等を行なうものである。しかしながら、上記ガイドピンはあくまでも設置の位置と方向とを施術者（執刀医師）に対して示す指標であり、ガイドピン設置後はガイド部材を取り外した上でリーミング等が行なわれる。そのため、３次元空間内において人工関節設置のために施術者がリーミング等の動作を行なう正確な位置及び方向が、上記ガイドピンを基準とした数値で与えられるようなものではなく、施術者の手術の習熟度に左右される。
【０００７】
また近年では、患者の３次元ＣＴ画像に基づいたコンピュータ支援技術による術前計画用ソフトウェアが実用化されている。この種のソフトウェアを使用することにより、骨盤側臼蓋に人工関節コンポーネントとしての半球カップ状のソケットの設置と、該ソケット設置のためのリーミング処理に先立ってドリリング処理により形成する孔の位置と方向を３次元画像データに対して適正に決定することができる。
【０００８】
しかしながら、上記術前計画用ソフトウェア上で上記ガイド孔の位置と方向とを決定できたとしても、実際の術中に患者の限られた術野内でそれらソケット設置用の孔の位置と方向とを再現することは困難であった。
【０００９】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、施術者個人の手術の習熟度に左右されず、術前計画通りにソケット設置軸の位置と方向とを術中に正確に再現することが可能な人工股関節置換術用ガイド器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、ドリル用の貫通孔を設けた柱状のドリルガイドと、上記ドリルガイドの先端側に設けられ、該ドリルガイドの軸方向と直交する軸を中心に延在方向が回動可能で、延在位置が調節可能な、臼蓋縁部に当接するための一対のアーム部を保持したアーム保持部と、上記ドリルガイドに取付けられ、上記ドリルガイドの軸方向と直交し、且つ上記アーム保持部の回動軸と平行となる軸方向を有する支柱と、臼蓋に刺入するガイドピンのための貫通孔を設けた、先端を骨盤に当接するターゲットガイドと、上記ターゲットガイドを上記ドリルガイドと平行に保持し、該ターゲットガイドの軸方向の保持位置を調整可能な、上記支柱の軸方向に沿ってスライドするスライド部とを具備し、上記ドリルガイドに対する上記アーム保持部の回動角度、及び上記一対のアーム部の各延在位置と、上記支柱に対する上記スライド部の位置と、上記スライド部に対する上記ターゲットガイドの位置とをそれぞれ調整及び固定可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、施術者個人の手術の習熟度に左右されず、術前計画通りにソケット設置軸の位置と方向とを術中に正確に再現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る人工股関節置換術用ガイド器具の構成を示す斜視図。
【図２】同実施形態に係る人工股関節置換術用ガイド器具の特にアーム保持部の構造を示す平面図。
【図３】同実施形態に係る実物大臼蓋石膏モデルを示す斜視図。
【図４】同実施形態に係る実物大臼蓋石膏モデルに対する人工股関節置換術用ガイド器具の設置状態を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る人工股関節置換術用ガイド器具１０の構成を示す斜視図である。同図で、人工股関節置換術用ガイド器具１０は、ドリルを挿入して選考するための貫通孔１１Ａを形成した四角柱状のドリルガイド１１の先端側にアーム保持部１２が設けられる。
【００１５】
このアーム保持部１２は、それぞれ矢印ＣＬ，ＣＲに沿って移動可能な１対のアーム部１２Ｌ，１２Ｒを備え、ドリルガイド１１の軸方向と直交する支持ピン１２Ｃの軸Ａ１２を中心として、ドリルガイド１１の軸方向に対しアーム部１２Ｌ，１２Ｒの各軸方向が直交した状態から矢印ＣＣで示すように例えば左右に各１０°の範囲内で回動自在に取付けられる。
【００１６】
またドリルガイド１１の略中央に支柱保持部１３が固定して取付けられ、この支柱保持部１３により、ドリルガイド１１の軸方向と直交し、且つ上記アーム保持部１２の支持ピン１２Ｃの軸Ａ１２と平行となる軸方向を有する支柱１４が設けられる。
【００１７】
この支柱１４に対してスライダ１５を設け、さらにスライダ１５がターゲットガイド１６をドリルガイド１１と平行となるように保持する。スライダ１５は、矢印ＣＶで示すように支柱１４に沿って移動可能であり、且つターゲットガイド１６は矢印ＣＨで示すようにその軸方向の位置が移動可能となる。
【００１８】
ターゲットガイド１６は、股関節置換術中に骨盤の臼蓋近傍に刺入するためのガイドピンを挿入する貫通孔１６Ａを形成した筒状の構成となっており、ターゲットガイド１６の先端１６Ｂを骨盤の臼蓋近傍に当接する。
【００１９】
さらに上記スライダ１５に対して、上記支柱１４と摺動し、且つほぼ同軸的となるステー部１７が固定的に設けられ、このステー部１７のスライダ１５とは反対側にピンホルダ部１７Ｂを一体にして形成している。このピンホルダ部１７Ｂは、上記ターゲットガイド１６に挿入するのと同等の２本のガイドピン１８Ａ，１８Ｂを挿入可能となる。ガイドピン１８Ａ，１８Ｂと、上記ドリルガイド１１の軸とは、一定角度、例えば４０°に設定される。
【００２０】
この一定の角度は、患者の臼蓋に設置するソケット平面（ソケット軸と直交）と、患者の骨盤平面とのなす内角に相当する。ここで骨盤平面とは、骨盤中の腸骨最外端、及び恥骨前端と、上記ターゲットガイド１６に代えてガイドピン１８Ａ，１８Ｂを臼蓋ＡＣ上端の約５［ｍｍ］程度さらに上方に当接される点位置を含む平面で規定される。
【００２１】
上記２本のガイドピン１８Ａ，１８Ｂは、上述したようにターゲットガイド１６の先端１６Ｂを当接するべき臼蓋上端部の形状によりガイドピンの設置が不適であると判断された場合に、代わってそのさらに上方約５［ｍｍ］程度の骨盤平面位置に揃えて刺入、設置するためのものである。
【００２２】
ガイドピン１８Ａ，１８Ｂの上記ピンホルダ部１７Ｂを挟んで後方側には、略変形５角柱状の角度変換アダプタ１９を取付け可能とし、この角度変換アダプタ１９に一対の補助ガイドピン２０Ａ，２０Ｂを取付けられるものとする。
【００２３】
角度変換アダプタ１９は、これら補助ガイドピン２０Ａ，２０Ｂが、上記ドリルガイド１１、ターゲットガイド１６と平行となるように設けられたブロック状の部材である。
【００２４】
上述した如くターゲットガイド１６の先端１６Ｂが当接する位置の形状が不適であると判断された場合、あるいは後のリーミング等の行程でターゲットガイド１６またはターゲットガイド１６により設置したガイドピンが位置的に不適であると判断される場合には、ターゲットガイド１６を用いて設置するガイドピンに代えて、ガイドピン１８Ａ，１８Ｂが使用され、その場合に正しいリーミングの軸方向、及びソケットの打ち込み方向を示すために角度変換アダプタ１９及び補助ガイドピン２０Ａ，２０Ｂが用いられる。
【００２５】
次に図２により、主としてアーム保持部１２の構造について説明する。同図において、上述した如くアーム保持部１２がドリルガイド１１に対して所定の角度範囲内で支持ピン１２Ｃの軸を中心として回動自在に設けられている。
【００２６】
アーム保持部１２のアーム部１２Ｌ，１２Ｒを保持する保持部本体１２Ｂからは、略ドリルガイド１１と沿った方向に支持部１２Ａを延在し、その先端側、支柱保持部１３近傍に円弧状の固定部１２Ｆを一体にして形成する。
【００２７】
支柱保持部１３からは固定部１２Ｆ上に張り出すように突出したねじ螺合部１３Ｆが一体形成され、ここでは図示しない固定ねじを用いてねじ螺合部１３Ｆと固定部１２Ｆとをドリルガイド１１に押し付けて締め付け固定することにより、アーム保持部１２のドリルガイド１１に対する回動角度を固定可能とする。
【００２８】
図２に示す如く、アーム部１２Ｌ，１２Ｒのそれぞれ端部には、上記支持部１２Ａが形成された側と反対側の前方に向けた突起１２Ｌ１，１２Ｒ１が形成される。アーム部１２Ｌ，１２Ｒはそれぞれ保持部本体１２Ｂに対する位置が矢印ＣＬ，ＣＲに示すように移動可能であり、上記突起１２Ｌ１，１２Ｒ１それぞれに位置、及び両者の間隔が調整可能となっている。
【００２９】
加えて、支持ピン１２Ｃに隣接して保持部本体１２Ｂの上記アーム部１２Ｌ，１２Ｒ位置上部に跨いで形成されたねじ孔１２Ｈに、ここでは図示しない固定ねじを用いて締め付けることにより、アーム部１２Ｌ，１２Ｒの位置を固定化できる。
【００３０】
なお図１では示さないが、スライダ１５に対してもターゲットガイド１６の位置に合わせたねじ孔１５Ｈを設け、ここでは図示しない固定ねじを用いて締め付けることにより、支柱１４に対するスライダ１５の位置と、スライダ１５に対するターゲットガイド１６の位置とを合わせて固定化できるものとする。
【００３１】
以上要するに人工股関節置換術用ガイド器具１０においては、ドリルガイド１１に対する上記アーム保持部１２の回動角度、アーム保持部１２の保持部本体１２Ｂに対する一対のアーム部１２Ｌ，１２Ｒの各延在位置、支柱１４に対するスライダ１５の位置、及びスライダ１５に対するターゲットガイド１６の位置を、それぞれ任意に調整及び固定することが可能となる。
【００３２】
次に上記実施形態に係る人工股関節置換術用ガイド器具１０の使用方法について説明する。  
図３は、術前計画において患者の患部の３次元画像データに基づいて３Ｄプリンタ装置を用いて作製された、臼蓋近傍を含む患者の骨盤の一部の実物大石膏モデルＰＢＭである。同図は、左側の臼蓋近傍を含む。
【００３３】
この実物大石膏モデルＰＢＭの、人工関節コンポーネントとしてのソケットを設置する臼蓋部ＡＣには、術前計画時にサイズを選定し、設置位置を決定したソケットの頂点を通過する軸位置と、実際に術中に用いるドリルの太さとに合わせたソケット設置軸（ＰＡＳＡ：Ｐｌａｎｎｅｄ  Ａｃｅｔａｂｕｌａｒ  Ｓｏｃｋｅｔ  Ａｘｉｓ）を示す、例えば直径５［ｍｍ］の孔ＴＨが予め形成されている。
【００３４】
施術者である医師は、臼蓋部ＡＣに形成された孔ＴＨの位置と方向とに合わせるようにして、アーム保持部１２のアーム部１２Ｌ，１２Ｒの長さを調整し、臼蓋部ＡＣの最も内径が大きくなるような前後縁端の内壁側から上記突起１２Ｌ１，１２Ｒ１が接するようにして、同時にアーム保持部１２のドリルガイド１１に対する角度も調整する。
【００３５】
これと共にスライダ１５の調整によりターゲットガイド１６の先端１６Ｂが実物大石膏モデルＰＢＭの臼蓋部ＡＣの上方で当接するように調整する。
【００３６】
図４は、こうして実物大石膏モデルＰＢＭに人工股関節置換術用ガイド器具１０を設置した状態を例示する。施術者として必要な調整を加えた上で適正な設置状態が実現できると判断した時点で、それら各可動部分を図示しないレンチによりねじ込んで固定する。
【００３７】
実物大石膏モデルＰＢＭに対して人工股関節置換術用ガイド器具１０は、アーム部１２Ｌ，１２Ｒの各先端部の突起１２Ｌ１，１２Ｒ１を形成した部分、及びターゲットガイド１６の先端１６Ｂの計３点が当接した状態で設置されることとなるもので、この３点は患部の形状に合わせてできるだけ固定性の良好な部位を選択することが望ましい。
【００３８】
またこのとき、ソケット設置軸の方向を示すため、ターゲットガイド１６の貫通孔１６Ａにより実物大石膏モデルＰＢＭの上方に例えば直径４［ｍｍ］のスタイマイピンをガイドピンとして刺入しておくことも術前のシミュレーションとして必要なステップとなる。
【００３９】
人工股関節置換術用ガイド器具１０の各調整部にゆるみがないことを確認した上で人工股関節置換術用ガイド器具１０全体を滅菌処理することで、術前の準備を終了する。
【００４０】
実際に手術で用いる際には、臼蓋リーミングを開始する直前に、実物大石膏モデルＰＢＭと同様の患部の臼蓋縁の前後縁にアーム部１２Ｌ，１２Ｒの各先端部の突起１２Ｌ１，１２Ｒ１を形成した部分を当接させ、且つ臼蓋条本にターゲットガイド１６の先端１６Ｂが当接するように位置合わせを行なう。
【００４１】
直径４［ｍｍ］のスタイマイピンをガイドピンとしてターゲットガイド１６の貫通孔１６Ａより刺入して固定させ、人工股関節置換術用ガイド器具１０を安定させた後、ソケット設置軸を作成するべくドリルガイド１１の貫通孔１１Ａより直径５［ｍｍ］のドリルを用いて臼蓋底部を穿孔する。臼蓋上方に上記ガイドピンを刺入して残したままの状態で人工股関節置換術用ガイド器具１０を取り去る。穿った孔には、マーカとなる直径５［ｍｍ］の円柱状ハイドロキシアパタイトを挿入しておくと、続くリーミング操作やソケットの設置時にソケット設置軸を示す手がかりとして有用となる。
【００４２】
最後に、臼蓋上方に刺入したままのガイドピンと平行となるように、図示しないソケット設置ガイド器具を用いてソケットを打ち込んで設置する。
【００４３】
なお、症例によって臼蓋部ＡＣの上部、ターゲットガイド１６の先端１６Ｂが当接される部分の形状が不適、具体的には骨構成量が少ないと判断された場合、あるいは後のリーミング等の行程でターゲットガイド１６またはターゲットガイド１６により設置したガイドピンが干渉して位置的に不適であると判断される場合には、ターゲットガイド１６を用いて設置するガイドピンに代えて、ガイドピン１８Ａ，１８Ｂが使用される。
【００４４】
その場合、正しいリーミングの軸方向、及びソケットの打ち込み方向を示すために角度変換アダプタ１９及び補助ガイドピン２０Ａ，２０Ｂが用いられる。
【００４５】
特に一対のガイドピン１８Ａ，１８Ｂを用いることにより、器具の回旋を防止することができると共に、一対の平行な補助ガイドピン２０Ａ，２０Ｂの間隔の略中央位置から、正しいリーミング軸、ソケット軸の位置を視認できるため、より正確な施術が可能となる。
【００４６】
以上詳述した如く本実施形態によれば、施術者である医師個人の手術の習熟度に左右されることなく、術前計画通りにソケット設置軸の位置と方向とを術中に正確に再現することが可能となる。
【００４７】
また、アーム保持部１２のアーム部１２Ｌ，１２Ｒの臼蓋縁部当接側に突起１２Ｌ１，１２Ｒ１を設けるものとしたため、特に臼蓋の前後縁端の位置合わせが容易となり、再現時の精度が向上する。
【００４８】
なお上記実施形態では、アーム部１２Ｌ，１２Ｒの臼蓋縁部当接側に突起１２Ｌ１，１２Ｒ１を設ける構成として説明したが、本発明はこれに限ることなく、臼蓋縁部の形状に合わせて当接位置がずれるのを防ぐような形状の凹部を設けるものとしても良い。
【００４９】
その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００５０】
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。  
請求項１記載の発明は、ドリル用の貫通孔を設けた柱状のドリルガイドと、上記ドリルガイドの先端側に設けられ、該ドリルガイドの軸方向と直交する軸を中心に延在方向が回動可能で、延在位置が調節可能な、臼蓋縁部に当接するための一対のアーム部を保持したアーム保持部と、上記ドリルガイドに取付けられ、上記ドリルガイドの軸方向と直交し、且つ上記アーム保持部の回動軸と平行となる軸方向を有する支柱と、臼蓋に刺入するガイドピンのための貫通孔を設けた、先端を骨盤に当接するターゲットガイドと、上記ターゲットガイドを上記ドリルガイドと平行に保持し、該ターゲットガイドの軸方向の保持位置を調整可能な、上記支柱の軸方向に沿ってスライドするスライド部とを具備し、上記ドリルガイドに対する上記アーム保持部の回動角度、及び上記一対のアーム部の各延在位置と、上記支柱に対する上記スライド部の位置と、上記スライド部に対する上記ターゲットガイドの位置とをそれぞれ調整及び固定可能としたことを特徴とする。
【００５１】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記アーム保持部が保持する一対のアーム部は、それぞれ先端側に臼蓋縁部に係合する凸部または凹部を形成することを特徴とする。
【００５２】
請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記スライド部に固定され、上記支柱の軸方向に沿って延在された位置で上記ドリルガイドの軸方向と所定の角度となるように臼蓋に刺入するガイドピンのための貫通孔を設けたピン保持部を一体に構成したステー部と、上記ピン保持部に貫通させたガイドピンに摺動自在に取付けられ、上記ドリルガイドと平行になるように補助ガイドピンを保持する角度変換アダプタとをさらに具備したことを特徴とする。
【符号の説明】
【００５３】
１０…人工股関節置換術用ガイド器具、１１…ドリルガイド、１１Ａ…貫通孔、１２…アーム保持部、１２Ａ…支持部、１２Ｂ…保持部本体、１２Ｃ…支持ピン、１２Ｆ…固定部、１２Ｈ…ねじ孔、１２Ｌ，１２Ｒ…アーム部、１３…支柱保持部、１３Ｆ…ねじ螺合部、１４…支柱、１５…スライダ、（１５Ｈ…ねじ孔）、１６…ターゲットガイド、１６Ａ…貫通孔、１６Ｂ先端、１７…ステー部、１８Ａ，１８Ｂ…ガイドピン、１９…角度変換アダプタ、２０Ａ，２０Ｂ…補助ガイドピン、ＡＣ…臼蓋部、ＰＢＭ…実物大石膏モデル、ＴＨ…（ソケット設置軸の）孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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