(57)【要約】【課題】正確かつ信頼できるように医療移植片の目印を標的にするための改善されたシステムおよび方法を提供すること。【解決手段】デバイス上で外科移植片などの目印を標的にするためのシステムが開示される。このシステムは、１つ以上の磁場を生成するための磁場発生器と、それらの磁場内に配置された整形外科用移植片と、少なくとも１つの目印を有する移植片と、第１の磁気センサを含む取外し可能なプローブと、目印識別子と、プロセッサとを含むことが可能である。目印識別子は、第２のセンサ、または、あるいは、磁場発生器を含むことが可能である。プロセッサは、（１つ以上の）センサの位置および方向を好ましくは６自由度で生成ならびに表示し、それによって、（１つ以上の）目印の位置および方向を生成ならびに表示するために、センサデータと、望ましい場合、磁場発生器と、その他の情報とを利用することが可能である。【選択図】図５１
2016005816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
整形外科用移植片上の目印を標的にするためのシステムであって、
加圧滅菌可能な筐体と、
前記筐体内に配置され、電磁場を生成する磁場発生器と、
前記生成された電磁場に応答してセンサデータを生成する、前記目印からの設定距離に配置するための第１の電磁センサと、
前記筐体に取外し可能に結合されたエレメントであって、前記生成された磁場の１つの軸を表す縦軸を画定するエレメントと、
を含み、
前記目印に対する前記エレメントの前記位置を決定するために、前記生成された電磁場の前記１つの軸を使用するように構成されたシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれている、２００９年４月２７日に出願した米国仮出願第６１／１７３，０６９号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本開示は、整形外科用移植片上の見えない目印（ｌａｎｄｍａｒｋｓ）を識別することに関する。
【背景技術】
【０００３】
インターロッキングネイルは、長骨骨折の骨髄内（ＩＭ）固定に関する範囲をかなり拡大した。ＩＭ釘を骨に固定することは、その構造を縦方向により安定させ、骨の内部で釘が回転するのを防ぐ。典型的なＩＭ釘固定手術は、遠位ネジ孔の位置を決めて、ドリルで孔を開け、ネジ孔内にネジを取り付けるために、ジグ、Ｘ線画像化、および手動の「視認（ｅｙｅ−ｂａｌｌｉｎｇ）」の組合せを必要とする。
【０００４】
ＩＭ釘固定手術において、ＩＭ釘は、折れた先端部分を一緒に固定するために、骨折した長骨の管内に挿入される。典型的には、近位固定がまず行われ、これは、通常、ジグを用いて行われる。しかし、骨髄内挿入の間の釘の歪みは、遠位ネジ用のジグを不正確にする可能性がある。実際に、遠位固定ネジの位置決めおよびドリルで遠位ネジ孔を開けるためのドリルの位置合わせは移植片手順の最も時間がかかり、最も困難なステップである。遠位固定における失敗の２つの主な理由は（１）骨上の入り口点が不正確であること、および（２）ドリルの方向が誤っていることである。これらの問題のいずれかが発生した場合、ドリルは、釘孔を通過しないことになる。不正確な入り口は、ドリルビットの回転先端が滑ることが多いこと、健康な骨を破損して、不正確な孔の隣に別のドリル孔を配置するのを困難にすること、などの問題も増やす。不正確な遠位固定は、釘孔を貫通した釘の破損による早期故障、ネジの破損、または骨内でのドリルビットの破損をもたらす可能性がある。
【０００５】
手動技法は、遠位ネジ孔を見つけるための最も一般的かつ最も受け入れられている技法である。手動の遠位標的技法（ｄｉｓｔａｌ  ｔａｒｇｅｔｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）の多くは、ドリルを導くガイドブッシングまたは筒状スリーブを用いる。ガイドブッシングを位置合わせして、それを適切な位置に維持する仕組みは異なる。外科医は、ドリルビットを固定させるために、縦方向に半分に切断されたガイドブッシングを使用する場合があり、または完全なガイドブッシングを使用する場合もある。いずれの状況においても、外科医は、患者を切開し、その切開部分からドリルを挿入することになる。手動技法は、主に外科医の器用さに基づき、ｘ線透視画像化およびメカニカルジグを活用する。
【０００６】
長い釘に関してこれを達成するためのもう１つの方法は、Ｃ型アームを用いる「パーフェクトサークル」と呼ばれる技法を使用することによる。これは、移植片を蛍光顕微鏡で見るとき、ネジが通過する孔が円の形に見えるように、患者とＣ型アームとを方向付けする場合である。Ｃ型アームが孔に対して直角でない場合、孔は楕円形に見えるか、または見えないことすらある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，６７５，４９１号明細書
【特許文献２】米国特許第７，２５３，６１１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
正確かつ信頼できるように医療移植片の目印を標的にするための改善されたシステムおよび方法が必要である。さらに、遠位固定ネジを正確な位置に配置して、ドリルで遠位ネジ孔を開けるためにドリルを位置合わせする必要がある。さらになお、そのシステムによって、構成要素が容易に殺菌されるか、または加圧滅菌されて、再使用されることが可能な、目印を標的にするための改善されたシステムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一般的な態様では、目印を識別するためのシステムは、電磁場を生成するための磁場発生器（ｆｉｅｌｄ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と目印識別子とを含む。磁場発生器および目印識別子は、共通の筐体内に配置され、磁場発生器、目印識別子、および共通の筐体は加圧滅菌可能である。このシステムは、電磁場内に配置された整形外科用移植片も含み、この整形外科用移植片は、少なくとも１つの目印を含む。第１の磁気センサはその少なくとも１つの目印と、設定された距離だけ離間しており、プロセッサが、第１のセンサからのセンサデータと目印識別子とを比較し、この設定距離を使用して、その少なくとも１つの目印に対する目印識別子の位置を計算する。
【００１０】
移植は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことが可能である。例えば、目印が、構造体、孔、空隙、突起、チャネル、戻り止め（ｄｅｔｅｎｔ）、フランジ、溝、部材、仕切り、段差、アパーチャ、ボア、空洞、くぼみ、ダクト、ギャップ、ノッチ、オリフィス、通路、スリット、およびスロットからなるグループから選択される。整形外科用移植片は、骨髄内釘であってよい。整形外科用移植片は、外表面と、カニューレ挿入部（ｃａｎｎｕｌａｔｉｏｎ）を形成する内表面とを有し、第１のセンサがそのカニューレ挿入部内に延びるプローブの遠位部分に取り付けられる。いくつかの実施形態では、共通の筐体は、ドリルモータも収納し、このドリルモータは、ドリルビットに結合可能である。この筐体は、ドリルスリーブを含むことが可能である。この筐体はディスク型であってよい。ドリルは、ディスク型の筐体から通常外側に延びる。このシステムは、整形外科用移植片に取外し可能に結合された挿入ハンドルを含むことも可能である。調整可能な止め具を移植片に結合することが可能であり、この止め具は、それを通じてプローブが延びるスロットを含む。この調整可能な止め具は、プローブを固定位置に保持するためのクランプ機構を含む。プローブは、離間した複数のマーキングを含むことが可能であり、調整可能な止め具は、プローブを１つのマーキング上の固定位置または２つのマーキングの間の固定位置に保持するためのクランプ機構を含む。
【００１１】
もう１つの一般的な態様では、目印を識別するステップは、少なくとも１つの目印を有する整形外科用移植片を有する整形外科用移植片アセンブリを提供するステップと、この整形外科用移植片アセンブリを患者の中に移植するステップと、プローブを移植片内に配置するステップとを含む。プローブは電磁センサを含む。目印を識別するステップは、センサおよび目印を包含する電磁場を生成するステップと、目印識別子を使用して、少なくとも１つの目印を識別するステップと、少なくとも１つの目印内に貫通エレメント（ｔｒａｎｓｆｉｘｉｏｎ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を取り付けるステップと、プローブを取り除くステップとをさらに含む。目印識別子は加圧滅菌可能な筐体内に配置される。
【００１２】
移植は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことが可能である。例えば、目印は、構造体、孔、空隙、突起、チャネル、戻り止め、フランジ、溝、部材、仕切り、段差、アパーチャ、ボア、空洞、くぼみ、ダクト、ギャップ、ノッチ、オリフィス、通路、スリット、およびスロットからなるグループから選択される。整形外科用移植片は、骨髄内釘であってよい。整形外科用移植片は、外表面と、カニューレ挿入部を形成する内表面とを有し、目印を識別するステップは、第１のセンサをカニューレ挿入部内に延びるプローブの遠位部分に取り付けるステップをさらに含む。磁場発生器および目印識別子は、共通の加圧滅菌可能な筐体内に配置され、目印を識別するステップは、筐体を加圧滅菌するステップも含む。磁場発生器および目印識別子は、ドリルモータを収納することも可能な共通の加圧滅菌可能な筐体内に配置され、ドリルモータはドリルビットに結合されており、目印を識別するステップは、筐体およびドリルを加圧滅菌するステップをさらに含む。筐体は、ドリルスリーブを含むことが可能である。筐体はディスク型であってよい。目印を識別するステップは、挿入ハンドルを整形外科用移植片に取外し可能に結合するステップ、および／またはプローブを固定位置にクランプで固定するステップも含む。プローブは、離間した複数のマーキングを含み、プローブは、１つのマーキング上の固定位置または２つのマーキングの間の固定位置にクランプで固定される。
【００１３】
もう１つの一般的な態様では、目印を識別するためのシステムは、電磁場を生成するための磁場発生器を収容する加圧滅菌可能な筐体と、目印識別子と、ドリルモータとを含む。整形外科用移植片は電磁場内に配置され、この整形外科用移植片は、少なくとも１つの目印を有する。プローブは、第１の電磁センサを含み、整形外科用移植片内に配置され、設定距離だけ少なくとも１つの目印から離間している。第１のセンサからのセンサデータと目印識別子とを比較するため、および少なくとも１つの目印に対する目印識別子の位置を計算するために設定距離を使用するためのプロセッサも含まれる。第１の電磁センサは、プローブを経由してプロセッサに結合される。
【００１４】
もう１つの一般的な態様では、医療移植片上の目印を識別するためのキットは、電磁場を生成するための磁場発生器を収容する加圧滅菌可能な筐体と、目印識別子とを含む。複数の整形外科用移植片も含まれ、そのうちの１つは電磁場内に配置される。それぞれの整形外科用移植片は、少なくとも１つの目印を含む。それぞれが電磁センサを含む複数のプローブが含まれる。移植片のサイズに基づいて選択されたプローブのうちの１つは、電磁場内に配置される。選択されたプローブは、電磁場内の移植片内に配置され、設定距離だけ少なくとも１つの目印から離間している。第１のセンサからのセンサデータと目印識別子とを比較するため、および少なくとも１つの目印に対する目印識別子の位置を計算するために設定距離を使用するためのプロセッサが含まれ、第１の電磁センサは、プローブを経由してプロセッサに結合される。
【００１５】
もう１つの一般的な態様では、整形外科用移植片の目印を標的にするためのシステムは、加圧滅菌可能な筐体と、電磁場を生成するために筐体内に配置された磁場発生器と、生成された電磁場に応答してセンサデータを生成する、目印から設定距離に配置するための第１の電磁センサと、筐体に取外し可能に結合されるエレメントであって、生成された磁場の１つの軸を表す縦軸を画定するエレメントとを含む。このシステムは、目印に対するそのエレメントの位置を決定するために、生成された電磁場の１つの軸を使用するように構成される。
【００１６】
実装形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことが可能である。例えば、このシステムは、近位部分、遠位部分、およびプローブの遠位部分上に配置された第１の電磁センサを有する第１のプローブと、第１の電磁センサを含む伸縮自在なプローブ、または第１の電磁センサおよび伸縮自在なプローブの少なくとも一部を含む筐体を含む伸縮自在なプローブとを含むことが可能である。第１のプローブの近位部分上に配置された第２の電磁センサを含むことも可能である。このシステムは、近位部分と、遠位部分と、第２のプローブの遠位末端上に配置された第３の電磁センサとを有する第２のプローブを含むことが可能であり、この場合、第２のプローブは、第１のプローブよりもさらに長い。このシステムは、第１の電磁センサからのセンサデータとエレメントとを比較して、目印に対するそのエレメントの位置を計算するために設定距離を使用するためのプロセッサを含むことも可能である。このシステムは、整形外科用移植片に接続可能な、調整可能な止め具を含むことが可能である。この調整可能な止め具は、スロットであって、それを通じて第１のプローブまたは第２のプローブが延びるとともに第１のプローブまたは第２のプローブを固定位置に保持するためのクランプ機構を含む、スロットを含むことが可能である。第１のプローブまたは第２のプローブは離間した複数のインジケータを含み、クランプ機構が第１のプローブまたは第２のプローブを１つのインジケータ上の固定位置もしくは複数のインジケータ同士の間の固定位置に保持するように選択的に設定可能とすることが可能である。ハンドルは、整形外科用移植片に取外し可能に結合されうる。加圧滅菌可能な筐体は、ディスク型であってよい。エレメントは、ドリルガイド、ドリルスリーブ、ドリル、ドリル先端、ドリル胴体、ドリルチャック、および固定エレメントのうちの１つを含むことが可能である。整形外科用移植片は、骨髄内釘、骨プレート、人工股関節、人工膝、人工脊髄、および人工肩のうちの１つを含むことが可能である。第１のプローブまたは第２のプローブは、整形外科用移植片内に配置されるのに先立って、コイル状態に巻くことも、または曲げることも可能である。第１の電磁センサは、近位末端と遠位末端とを含む。第１の電磁センサの遠位末端は、第１の電磁センサが整形外科用移植片の近位領域内に配置された少なくとも１つの目印から設定距離を離間するように、整形外科用移植片の近位末端に接続される。少なくとも筐体およびエレメントは再使用可能である。筐体は、セラミック、シリコン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ＰＴＦＥ樹脂、またはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、すなわち、アクリル）のうちの１つから作られる。
【００１７】
もう１つの一般的な態様では、整形外科用移植片の目印を標的にするための装置は、整形外科用移植片に取外し可能に取り付けできる挿入ハンドルと、アクチュエータを含む調整可能な止め具と、センサおよび複数のマーキングを含むプローブとを含み、整形外科用移植片に対して所望される位置にプローブとセンサを配置するのを支援する。
【００１８】
実装形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことが可能である。例えば、調整可能な止め具は、止め具が挿入ハンドルに接続されたとき、止め具が３自由度内に配置されるかまたは固定されるような噛合せ部分を含む。挿入ハンドルは、カニュレート挿入されたボルトを使用することによって、整形外科用移植片に取り付けられる。
【００１９】
もう１つの一般的な態様では、整形外科用移植片の目印を標的にするためのキットは、テープ本体と、テープ本体の基準点から所定の距離にテープ本体内またはテープ本体上に含まれたセンサとを含む近位標的プローブを含む。近位標的プローブは、整形外科用移植片の近位目印を標的にするために近位標的プローブが使用されることを示す第１のインジケータを含む。このキットは、近位標的プローブのテープ本体よりもさらに長いテープ本体と、遠位標的プローブの標的本体の第２の基準点から第２の所定の距離に遠位標的プローブのテープ本体内またはテープ本体上に含まれたセンサとを含む遠位標的プローブも含む。遠位標的プローブは、整形外科用移植片の遠位目印を標的にするために遠位標的プローブが使用されることになることを示す第２のインジケータを含む。
【００２０】
実施形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことが可能である。例えば、第１のインジケータは、色分けされたグリップを含み、第２のインジケータは、第１のインジケータとは異なる色の色分けされたグリップを含む。近位標的プローブは、近位標的プローブのテープ本体内またはテープ本体上に含まれたセンサから制御ユニットに信号を運ぶためのケーブルを含み、遠位標的プローブは、遠位標的プローブのテープ本体内またはテープ本体上に含まれたセンサから制御ユニットに第２の信号を運ぶための第２のケーブルを含む。近位標的プローブおよび遠位標的プローブのテープ本体内またはテープ本体上に含まれたこれらのセンサは、近位標的または遠位標的に関して近位標的プローブおよび遠位標的プローブが使用されるかどうかを識別する１つ以上のプログラマブル読出し専用メモリマイクロチップに接続される。近位標的プローブおよび遠位標的プローブのテープ本体は、整形外科用移植片の壁に対してテープ本体の少なくとも一部にバイアスをかけるための１つ以上の曲げ（ｂｅｎｄｓ）を含む。
【００２１】
もう１つの一般的な態様では、整形外科用移植片の目印を標的にする際に使用するためのプローブは、筐体と、筐体内に配置された伸縮自在または拡張可能な本体とを含む。この本体は、筐体から伸ばされたたとき、通常、真っすぐな形を形成するように構成される。センサは、本体内に配置されて、整形外科用移植片の近位目印を標的にするための第１の位置に配置可能である。このセンサは、整形外科用移植片の遠位目印を標的にするための第２の位置に配置可能である。本体は、層状の柔軟なステンレススチール製のばね帯金（ｓｐｒｉｎｇ  ｂａｎｄｓ）、弾性樹脂、またはゴムチューブもしくはゴムシートのうちの１つを含む。本体は、隣接するチューブ区分内でスライドさせることによって、伸縮できるチューブの複数の入れ子型区分を含む。
【００２２】
もう１つの一般的な態様では、整形外科用移植片の近位末端内に配置された目印を標的にするための装置は、挿入ハンドルと、挿入ハンドルが整形外科用移植片に取り付けられているとき、整形外科用移植片内で形成される近位固定アパーチャから所定の距離に挿入ハンドル内または挿入ハンドル上に配置されたセンサとを含む。このセンサは、パッシブ型であるか、または電動式である。このセンサは、単体である筐体内、または挿入ハンドルに統合された筐体内に取り付けられる。
【００２３】
開示される方法および装置は、いくつかの利点を有する。第１に、開示される方法および装置は、蛍光透視法と無関係に動作して、貫通エレメントを標的にするためのＸ線デバイスの必要性を除去し、それによって、ユーザおよび患者を放射線に曝すことを低減することが可能である。第２に、開示される方法および装置は、ユーザが、移植片の非駆動先端を固定する前に、移植片の駆動先端を固定するのを可能にする。すなわち、開示される方法および装置は、遠位固定に先立って、近位固定を必要とする移植片カニューレ挿入部の使用を必要としない。
【００２４】
その他の利点および特徴は、添付の図面と共に、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】目印を識別するためのシステムを例示する図である。
【図２】図１の整形外科用移植片の断面図である。
【図３】センサの取り付けを例示する、図１および２の移植片の部分断面図である。
【図４】移植片内に取り付けるもう１つのセンサの部分断面図である。
【図５】図４に例示されたセンサおよび移植片の断面図である。
【図６】もう１つの整形外科用移植片アセンブリを例示する図である。
【図７】取外し可能なリード線の部分的な平面図である。
【図８】図６に例示される整形外科用移植片アセンブリの上面図である。
【図９】ドリルスリーブを含む目印識別子を例示する図である。
【図１０】移植片の２つの点接触を例示する部分的な断面図である。
【図１１】別の移植片内の点接触を例示するもう１つの部分的な断面図である。
【図１２Ａ】クリンプ電気接続を例示する移植片の部分的な断面図である。
【図１２Ｂ】開示される移植片内の電気接続を例示する部分的な分解図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｂに例示された電気接続の側面図である。
【図１２Ｄ】もう１つの開示される移植片内の電気接続を例示する部分的な分解図である。
【図１３Ａ】開示される整形外科用移植片と開示される挿入ハンドルとを位置合わせするための代替の機構を例示する部分的な透視分解図である。
【図１３Ｂ】開示される整形外科用移植片と電気接続とを位置合わせするための代替機構を例示する部分的な透視分解図である。
【図１４】整形外科用移植片に対する挿入ハンドルの接続を例示する部分的な側面図である。
【図１５】目印を識別するためのもう１つのシステムを例示する図である。
【図１６】ビュー選択基準の略図である。
【図１７】固定手術中のビュー選択を例示する流れ図である。
【図１８】目印識別子を位置合わせするもう１つの方法の概略図である。
【図１９】目印識別子を位置合わせするもう１つの開示される方法の概略図である。
【図２０】例示的なビューを用いて、開示されるモニタを例示する図である。
【図２１】もう１つの開示される目印識別子を例示する図である。
【図２２】もう１つの開示される挿入ハンドルの部分図である。
【図２３】目印を識別するためのもう１つの開示されるシステムを例示する図である。
【図２４】さらにもう１つの開示される挿入ハンドルの部分図である。
【図２５】目印を識別するためのもう１つの開示されるシステムを例示する図である。
【図２６】骨髄内釘の部分的な断面図である。
【図２７】開示される移植片のパッケージングを例示する図である。
【図２８】目印識別子システムをネットワークに接続する方法を例示する図である。
【図２９】目印を識別するためのさらにもう１つの開示されるシステムを例示する図である。
【図３０】開示される目印識別システムを使用するための流れ図である。
【図３１】開示される目印識別システムを使用するためのもう１つの流れ図である。
【図３２】ドリル深さを追跡する概略図である。
【図３３Ａ】やはりドリル深さを追跡する概略図である。
【図３３Ｂ】やはりドリル深さを追跡する概略図である。
【図３４】ドリル深さを追跡するための開示されるデバイスの部分図である。
【図３５】もう１つの挿入ハンドルの透視図である。
【図３６】調整可能な止め具の上部透視図である。
【図３７】図３６に例示された調整可能な止め具の下部透視図である。
【図３８】システム較正を例示するもう１つの図である。
【図３９】磁場発生器とドリルスリーブとを収納し、殺菌可能であるか、または加圧滅菌手順を受けることが可能なもう１つの目印識別子の透視図である。
【図４０】骨と接触している、図３９の目印識別子／磁場発生器／ドリルスリーブの側面図である。
【図４１】スクリュードライバアタッチメントに結合された、図３９の目印識別子／磁場発生器／加圧滅菌可能な筐体の透視図である。
【図４２】挿入ハンドル、調整可能な止め具、およびプローブの平面図である。
【図４３】所望される位置にプローブを保持するための１つの例示的な調整可能な止め具の透視図である。
【図４４】もう１つの例示的な調整可能な止め具の透視図である。
【図４５】骨髄内釘、挿入ハンドル、調整可能な止め具、およびプローブの透視図である。
【図４６】別の骨髄内釘、挿入ハンドル、調整可能な止め具、およびプローブの透視図である。
【図４７】移植片の目印を標的にするために使用するための２つのプローブの透視図である。
【図４８】移植片の目印を標的にするために使用するためのもう１つのプローブの透視図である。
【図４９】伸縮自在なプローブの断面図である。
【図５０】骨髄内釘、挿入ハンドル、および調整可能な止め具の透視図である。
【図５１】移植片の目印を標的にするためのシステムを例示する図である。
【図５２】図５１のシステムを較正する際に使用するためのデバイスを例示する図である。
【図５３】調整可能な止め具を例示する図である。
【図５４】調整可能な止め具を例示する図である。
【図５５】調整可能な止め具を例示する図である。
【図５６】調整可能な止め具を例示する図である。
【図５７】調整可能な止め具を例示する図である。
【図５８】調整可能な止め具を例示する図である。
【図５９】調整可能な止め具を例示する図である。
【図６０】調整可能な止め具を例示する図である。
【図６１】調整可能な止め具を例示する図である。
【図６２】調整可能な止め具を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図面は原寸に比例しているとは限らず、開示される実装形態は、時として、概略的な部分図として例示されている点を理解されたい。場合によっては、本開示の理解に必要でない詳細、または他の詳細を理解するのを困難にする詳細は省略される場合がある。当然、本開示は本明細書に例示される特定の実装形態に限定されない点を理解されたい。
【００２７】
同様の参照符号が同様の要素を示す添付の図面を参照すると、図１は、目印を識別するための１つの開示されるシステム１０を例示する。システム１０は、プロセッサ１２と、磁場発生器１６と、目印識別子１８と、整形外科用移植片アセンブリ２８とを含むことが可能である。システム１０は、プロセッサ１２に電気的に接続されたモニタ１４、および整形外科用移植片アセンブリ２８に取外し可能に取り付けられた挿入ハンドル４０を含むことも可能である。プロセッサ１２は、図１では、デスクトップコンピュータとして示されるが、その他のタイプのコンピューティングデバイスを使用することが可能である。例として、プロセッサ１２は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、モバイルハンドヘルドデバイス、または専用デバイスであってよい。磁場発生器１６は、１０７  Ｃａｔａｍｏｕｎｔ  Ｄｒｉｖｅ、Ｍｉｌｔｏｎ  Ｖｅｒｍｏｎｔ、Ｕ．Ｓ．Ａ．のＡｓｃｅｎｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、１０３  Ｒａｎｄａｌｌ  Ｄｒｉｖｅ、Ｗａｔｅｒｌｏｏ、Ｏｎｔａｒｉｏ、ＣａｎａｄａのＮｏｒｔｈｅｒｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｃ．、または４０  Ｈｅｒｃｕｌｅｓ  Ｄｒｉｖｅ、Ｃｏｌｃｈｅｓｔｅｒ  Ｖｅｒｍｏｎｔ、Ｕ．Ｓ．ＡのＰｏｌｈｅｍｕｓから利用可能なデバイスである。当然、その他の発生器を使用することが可能である。例として、磁場発生器１６は、パルス直流電磁場または交流電流電磁場を提供することが可能である。システム１０は、磁場発生器１６に接続された制御ユニット（図示せず）を含むことも可能である。制御ユニットは、磁場発生器１６を制御して、小型モバイル誘導センサから信号を受信し、有線によってまたは無線でプロセッサ１２と通信する。制御ユニットは、ハードウェアまたはソフトウェアを介してプロセッサ１２に組込み可能である。
【００２８】
システム１０は、磁気位置追跡システムである。例示のために、システム１０は、空間磁気基準座標系（ｓｐａｔｉａｌ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｒａｍｅ）（すなわち、Ｘ、Ｙ、Ｚ）として機能する、適切に構成された電磁誘導コイルからなる磁場発生器１６を含むことが可能である。システム１０は、追跡されているオブジェクトに取り付けられた小型モバイル誘導センサを含むことも可能である。その他の改変形態に容易に対応できる点を理解されよう。小型モバイル誘導センサの位置および角度方向は、磁場発生器１６によって生み出されたソースフィールド（ｓｏｕｒｃｅ  ｆｉｅｌｄ）に対するその電磁結合から決定される。
【００２９】
磁場発生器１６は、そのそれぞれが小型モバイル誘導センサによって感知される、この場合、６個の異なる空間電磁場形状、または空間電磁場分布のシーケンスもしくはセットを生成する点に留意されたい。それぞれのシーケンスは、小型モバイル誘導センサによって信号のシーケンスが生み出されるのを可能にする。信号のシーケンスの処理は、小型モバイル誘導センサの位置および／または方向を決定することを可能にし、したがって、磁気基準座標系に対して小型モバイル誘導センサが取り付けられたオブジェクトの位置は、磁場発生器１６に対して一定の関係にある。プロセッサ１２または制御ユニットは、位置情報と方向情報とを含む変換行列を生み出すために、基準座標系と感知されたデータとを使用することが可能である。
【００３０】
目印識別子１８は、整形外科用移植片アセンブリ２８上の目印など、目印を標的にするために使用される。目印識別子１８は、１つ以上の小型モバイル誘導センサを含むことが可能であるか、または磁場発生器を含むことが可能である。目印識別子１８は、第２のセンサ２０を有する。目印識別子１８は、任意の数のデバイスであってよい。例として、目印識別子は、ユーザに隠れた目印の位置および方向を理解させる構造を含むデバイスであってよい。例えば、目印識別子は、ドリルガイド、ドリルスリーブ、ドリル、ドリル先端、ドリル胴体、ドリルチャック、または固定エレメントを含むことが可能である。いくつかの実装形態では、この構造は、開口部を有する筐体であってよく、または目印の位置および方向を表示するその他の構造であってもよい。図１では、目印識別子１８は、ドリルスリーブであり、センサ２０を含むが、図３９では、目印識別子２０１６は、中央アパーチャを有する筐体２０２０を含み、筐体２０２０内に磁場発生器（図示せず）を含む。目印識別子１８は、鋸歯先端２２、チューブ２４、およびハンドル２６のうちの１つ以上を含むことが可能である。チューブ２４は、ブッシング、シリンダ、ガイド、またはドリル配置ガイド／ネジ配置ガイドと呼ばれる場合もある。第２のセンサ２０は、チューブ２４の軸に対して方向付けられる。チューブ２４は、ドリルを受け入れることが可能である。チューブ２４からのセンサ２０のこのオフセットは、チューブの位置および方向が磁場発生器１６および／またはシステム内の別のセンサに対して６次元（３つの並進次元および３つの角度次元）で空間内に配置されるのを可能にする。プロセッサ１２は、第２のセンサ２０のオフセット距離に合わせて調整するように較正される必要がありうる。目印識別子１８および磁場発生器１６は、単一の構成要素に集約することができる。例えば、磁場発生器１６は、ハンドル２６内に組み込むことができる。
【００３１】
整形外科用移植片アセンブリ２８は、移植片３０と、１つ以上の小型モバイル誘導センサとを含むことが可能である。整形外科用移植片アセンブリ２８は、第１のセンサ３２を含む。図１では、移植片３０は、骨髄内釘の形であるが、その他のタイプの移植片を使用することが可能である。例として、移植片は、骨髄内釘、骨プレート、人工肩、人工股関節、または人工膝であってよい。第１のセンサ３２は、移植片３０上の１つ以上の目印に対して方向付けられ、当該目印に対して所定の位置にある。例として、目印は、構造体、空隙、突起、チャネル、戻り止め、フランジ、溝、部材、仕切り、段差、アパーチャ、ボア、空洞、くぼみ、ダクト、ギャップ、ノッチ、オリフィス、通路、スリット、孔、またはスロットであってよい。図１では、目印は貫通孔３１である。目印からの第１のセンサ３２のオフセットは、目印の位置が磁場発生器１６、または、第１のセンサ３２など、システム内の別のセンサに対して６次元（３つの並進次元および３つの角度次元）で空間内に配置されるのを可能にする。プロセッサは、第１のセンサ３２のオフセット距離に合わせて調整するために較正される必要がありうる。
【００３２】
第１のセンサ３２および第２のセンサ２０は、プロセッサ１２に結合される。これは、有線によってまたは無線で達成可能である。第１のセンサ３２および第２のセンサ２０は、それぞれのセンサの位置を、一般に、Ｘ、Ｙ、およびＺと呼ばれる３つの並進軸と、一般に、ピッチ、ヨー、ならびに、ロールと呼ばれる３つの角度方向とで表すように構成された６自由度センサであってよい。これらの基準座標系でセンサの位置を配置することによって、かつそれぞれのセンサの位置および方向を知ることによって、目印識別子１８を移植片３０上の目印に対して配置することが可能である。１つの特定の実装形態では、センサからの情報は、外科医が固定のための手術経路を計画して、ドリルを見えない固定孔３１と適切に位置合わせするのを可能にする。センサ３２、２０は、１０７  Ｃａｔａｍｏｕｎｔ  Ｄｒｉｖｅ、Ｍｉｌｔｏｎ  Ｖｅｒｍｏｎｔ、Ｕ．Ｓ．Ａ．のＡｓｃｅｎｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、１０３  Ｒａｎｄａｌｌ  Ｄｒｉｖｅ、Ｗａｔｅｒｌｏｏ、Ｏｎｔａｒｉｏ、ＣａｎａｄａのＮｏｒｔｈｅｒｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｃ．、または４０  Ｈｅｒｃｕｌｅｓ  Ｄｒｉｖｅ、Ｃｏｌｃｈｅｓｔｅｒ  Ｖｅｒｍｏｎｔ、Ｕ．Ｓ．ＡのＰｏｌｈｅｍｕｓからの６自由度センサである。当然、その他のセンサを使用することが可能である。
【００３３】
第１のセンサ３２は、移植片３０に取り付けられてよい。例えば、第１のセンサ３２は、外表面３７に取り付けられてよい。図１では、移植片３０は、溝３４および（図２に最も良好にみられる）ポケット３６を含むことも可能である。溝３４およびポケット３６は、移植片３０の壁内に配置される。第１のセンサ３２は、移植片３０に取り付けられて、移植片３０の耐用年数にわたって患者内に取り付けられることが意図される。さらに、整形外科用移植片アセンブリ２８は、ポケット３６および／または溝３４をカバーするためのカバー３８を含むことが可能である。カバー３８は、移植片３０の外表面３７と実質的に同一平面上にあってよい。したがって、移植片３０は、カバー３８を受け入れるために、第２の開口部３９（図２を参照されたい）を含むことが可能である。
【００３４】
第１のセンサ３２は、通信および電力のためのリード線につながれうる。このリード線およびセンサは、移植片３０に固定可能である。リード線５０は、第１のセンサ３２をプロセッサ１２または制御ユニットに接続するために使用可能である。リード線５０は、生体適合ワイヤで作られてよい。一例として、リード線５０は、Ｆｏｒｔ  Ｗａｙｎｅ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃｏｒｐ．、９６０９  Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ  Ｒｏａｄ、Ｆｏｒｔ  Ｗａｙｎｅ、Ｉｎｄｉａｎａ  ４６８０９から利用可能なＤＦＴ（登録商標）ワイヤで作ることができる。ＤＦＴ（登録商標）は、Ｆｏｒｔ  Ｗａｙｎｅ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃｏｒｐ．の登録商標である。第１のコネクタ５２は、移植片３０に対してリード線５０を配置するために使用可能である。第２のコネクタ５４は、リード線５０を、プロセッサ１２、制御ユニット、または挿入ハンドル４０など、別のデバイスに接続するために使用可能である。
【００３５】
第１のセンサ３２は、様々な高剛性接着剤またはエポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ＵＶ硬化性接着剤、シリコン、および医療グレードのシアノアクリレートを含むポリマーを使用して、ポケット３６内に固定可能である。一例として、Ｅｐｏｘｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１４  Ｆｏｒｔｕｎｅ  Ｄｒｉｖｅ、Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ  ０１８２１から利用可能なＥＰＯ−ＴＥＫ３０１を使用することが可能である。リード線５０は、類似の形で溝内に固定することも可能である。これらのタイプの固定方法は、電気部品のパフォーマンスに悪影響を及ぼすことはない。その後、カバー３８は、移植片３０上に配置されて、適切な位置に溶接されうる。例えば、カバーは、移植片内にレーザ溶接可能である。
【００３６】
モニタ１４は、その表示が互いに対するセンサ位置とセンサ方向との両方を外科医に示すことができるように、第１のセンサ３２および第２のセンサ２０の位置と方向とを表示するように構成可能である。プロセッサ１２は、目印識別子と移植片との相対的な位置をモニタ上にグラフィック表示できるユーザインターフェースに、有線によってまたは無線で位置データを送信することが可能である。モニタ１４上に表示されたビューは、外科医が目印識別子の延長としてユーザインターフェースを可視化できるように、目印識別子に対して方向付けできる。ユーザインターフェースは、外科医が手術野と同時にモニタを見ることができるように方向付けできる。
【００３７】
挿入ハンドル４０は、整形外科用移植片アセンブリ２８を取り付けるために使用可能であり、第１のセンサ３２からリード線を経路指定するために使用することも可能である。例えば、挿入ハンドル４０は、移植片３０とプロセッサ１２との間の通信リード線および電力リード線の両方を経路指定できる。
【００３８】
図１では、目印識別子１８および挿入ハンドル４０はそれぞれ、センサ２０、３２からプロセッサ１２にデータを無線で送信するための通信モジュール２１、２５を含むが、当業者は、有線など、その他の方法が使用可能である点を理解されよう。第２のコネクタ５４は、通信モジュール２５にプラグで接続する。あるいは、下でより詳細に説明されるように、移植片３０および挿入ハンドル４０は、構成要素が組み立てられるとき、第１のセンサ３２が通信モジュール２５に接続されるように、接続を形成する噛合い電気接触を有してよい。
【００３９】
移植片３０は、無線通信用の通信回路とアンテナをと含むことが可能である。第１のセンサ３２および／または通信回路向けの電源は、挿入ハンドル４０内に配置可能である。例えば、電池は第１のセンサ３２および／またはその他の電子装置に電力を送るために、挿入ハンドル４０内に配置可能である。あるいは、通信回路と、アンテナと、電池とを、挿入ハンドル４０内に配置可能であり、これらそれぞれは、第１のセンサ３２につながれうる。さらにもう１つの実施形態では、移植片３０は、通信回路に誘導的に電力供給して第１のセンサ３２からデータを通信するためのコイルを含むことが可能である。電源は、単一源モードであってよく、またはデュアルモードＡＣ／ＤＣであってもよい。
【００４０】
使用の際、整形外科用移植片アセンブリ２８は患者内に取り付けられる。例えば、内部固定の場合、骨髄内釘は骨髄内管内に配置される。選択的に、ユーザは、まず骨髄内釘の近位末端を固定するために、ネジなどの貫通エレメントを使用できる。オペレータは、標的デバイス１８と第１のセンサ３２とを使用して目印を識別する。例えば、骨髄内釘固定の場合、外科医は、標的デバイス１８を使用して見えない貫通孔３１を識別し、貫通エレメントを配置するためにドリルで孔３１を開ける。
【００４１】
図２は、図１に例示された移植片３０をさらに例示する。移植片３０は、第１のセンサ３２と、縦溝３４と、ポケット３６と、カバー３８と、第２の開口部３９とを含むことが可能である。例として、カバー３８は、金ホイルまたはチタンホイルからなりうる。移植片３０は、カニューレ挿入部３３を形成する内表面３５を含むことが可能である。移植片３０の外表面は３７で示される。
【００４２】
図３は、第１のセンサ３２の実装形態を例示する。第１のセンサ３２は、互いに対して十字状に重ねられ（ｃｒｏｓｓ−ｌａｙｅｒｅｄ）、角度αを有する、２つのコイルを含むことが可能である。
【００４３】
図４および５は、第１のセンサ３２のもう１つの実施形態を例示する。第１のセンサは、６自由度で方向と位置とを確立するために、互いに対して概ね直交する２つのコイルを含むことが可能である。第１のコイルは、移植片３０の長さに沿って方向付けることができる。第２のコイルは、移植片の外周周りに、例えば、溝内に巻きつけるか、または移植片３０の半径方向に沿って巻きつけて方向付けることができる。加えて、これらのコイルは互いに垂直であってよいものの、他の方向を使用することも可能であるが、これは計算がより複雑になる場合がある。さらに、これらのコイルは、移植片３０の周囲にらせん状に方向付けることもできる。そのような方向付けは、両方のコイルが移植片の全長と移植片３０の外周との両方に沿って配置された状態で、２つのコイルが互いに垂直に配置されるのを可能にする。
【００４４】
図６〜８は、整形外科用移植片アセンブリ６０の第２の実施形態を例示する。整形外科用移植片アセンブリ６０は、移植片３０を含むことが可能である。図６において、移植片３０は、貫通孔３１の形で目印を含むことが可能である。移植片３０は、縦方向の内部溝６６と取外し可能なリード線６４とを含むことが可能である。図８において、縦溝６６の直径は、カニューレ挿入部３３と交差するとして示されるが、その他の実施形態では、縦方向の内部溝の直径は、外表面３７と内表面３５との間に含まれる。取外し可能なリード線６４は、その遠位末端位置６５に第１のセンサ３２を含むことが可能である。第１のセンサ３２は、目印３１から既知のオフセットに配置される。図６〜８の移植片は、生体適合材料からなり、金属合金またはポリマーであってよい。縦溝６６は、定位置に機械加工されてよく、または溶接されてもよい。
【００４５】
使用の際、取外し可能なリード線を有する移植片３０は患者内に取り付けられる。例えば、内部固定の場合、骨髄内釘が骨髄内管内に配置される。選択的に、ユーザは、まず、骨髄内釘の近位末端を固定するために、ネジなどの貫通エレメントを使用することが可能である。縦溝６６の位置の故に、取外し可能なリード線６４は骨髄内釘の近位末端の固定を妨げない。オペレータは、目印３１を識別するために、標的デバイス１８と第１のセンサ３２とを使用する。例えば、骨髄内釘固定の場合、外科医は、標的デバイス１８を使用して見えない貫通孔３１を識別し、貫通エレメントを配置するためにドリルで孔３１を開ける。移植片３０が固定された後に、オペレータは、取外し可能なリード線６４を取り外し、リード線６４を廃棄できる。
【００４６】
目印を識別するための方法が開示される。この方法は、縦溝を備えた整形外科用移植片を有する整形外科用移植片アセンブリと、その縦溝内に位置する、電磁センサが取り付けられた取外し可能なリード線またはプローブとを提供するステップを含むことが可能である。整形外科用移植片は、近位末端部分と、遠位末端部分と、遠位末端部分上の少なくとも１つの目印とを含む。この方法は、整形外科用移植片アセンブリを患者内に移植するステップを含む。次いで、近位末端部分内に貫通エレメントが取り付けられる。目印識別子を使用して、少なくとも１つの遠位目印が識別される。貫通エレメントは、少なくとも１つの遠位目印内に取り付けられる。取外し可能なリード線またはプローブは、次いで、取り外すことができる。縦溝内の取外し可能なリード線またはプローブの位置は、遠位固定に先立って移植片の近位を固定することを可能にする。
【００４７】
図９は、図１の目印識別子１８を例示する。目印識別子１８は、センサ２０と、鋸歯先端２２と、チューブ２４と、ハンドル２６とを含むことが可能である。ドリル９０は、チューブ２４に隣接するマーキングセンサ１９と相互に作用するマーキング９２を有する。この相互作用は、マーキング９２とセンサ１９との間の位置が所定の距離に等しいという点で、デジタル計測キャリパの対に類似する。この距離は、骨内のドリル深さを決定し、最終的に、ドリルで開けられた孔の中に挿入されることになる骨ネジの長さを決定するために使用可能である。距離、またはドリル深さ、示度は、マーキング９２とセンサ１９とが互いに密に接近しているとき、すなわち、ドリル９０がチューブ２４内にあるときにだけ取得可能である。例示的な計測デバイスは、特許文献１および特許文献２に例示される。マーキングセンサ１９は、通信モジュール２１に接続される。あるいは、マーキングセンサ１９は、ワイヤによってプロセッサ１２に接続可能である。図９では、通信モジュール２１は、プロセッサ１２に対する電気接続のための第３のコネクタ２３を含むことが可能である。
【００４８】
図１０〜１２は、移植片３０を対応する電気接触を有する挿入ハンドル４０に電気的に接続する例示的な方法を示す。図１０において、バイアスエレメント７２は、接点７０を挿入ハンドル４０に向かって付勢している。図１１において、移植片３０は、エラストマー電気接点７４を有する。図１２Ａにおいて、リード線５０と別の構成要素との間に延びるワイヤは、ジャンクション７６において一緒に圧着される。一方法では、ワイヤは裂傷しないものであり、整形外科用移植片アセンブリ２８を取り付けた後に、ジャンクション７６において分離される。さらにもう１つの方法では、ワイヤは、整形外科用移植片アセンブリ２８を取り付けた後に、ジャンクション７６より上で切断される。図１２Ｂおよび１２Ｃにおいて、ワイヤハーネス５５をセンサに接続するために、２つのフレックスボード５３が１つ以上のパッド５７上にはんだ付けされる。ワイヤハーネス５５は、挿入ハンドル４０に取り付けられてよく、または挿入ハンドル４０のカニューレ挿入部内に取り付けられてもよい。示される実施形態では、４つのパッド５７がはんだ付けされている。固定タブ５９は、移植片挿入に関連する摩耗および引力に耐えるように、移植片３０と挿入ハンドル４０との間に挿まれる。挿入ハンドル４０が取り除かれると、すべての非生体適合材料がワイヤハーネス５５と共に引き抜かれるように、ワイヤハーネス５５を引き抜くことが可能である。図１２Ｄにおいて、リング６１、６３は製造中に接続される。移植の後に被覆ワイヤ６７を引き抜くことによって、両方のリング６１、６３が取り除かれる。
【００４９】
次に図１３Ａおよび１３Ｂを参照すると、移植片３０および／または挿入ハンドル４０は、１つ以上のアラインメントフィーチャ４４および噛合いノッチ８０またはアラインメントピン４６および噛合い孔８２を含むことが可能である。挿入ハンドルは、移植片の上部表面と整合するように構成可能である。一実施形態では、挿入ハンドルは、移植片上でスロットに噛み合うように構成されたキーを有してよい。その他のアラインメントガイドを使用することも可能である。加えて、このガイドは、移植片上の電気コネクタに噛み合うように構成された電気コネクタを有してよい。ガイドと移植片との間の接続は、電気コネクタ同士の間の電気接触を確実にするために装着されたばねであってよい。ガイドと移植片との間の接続が短絡するのを回避するために、電気コネクタは絶縁可能である。挿入ハンドルを移植片に電気的に接続するもう１つの例として、電気コネクタは、ポストとスリップリングとを含むことが可能である。これらのリングは移植片上に配置されてよく、これらのポストは挿入ハンドル上に配置されてよい。これらのポストは、リングに接続するように付勢される。かかる実施形態では、移植片の軸に対する挿入ハンドル４０の角度位置は固定されない。これは、挿入ハンドル４０が、角度位置に関係なく移植片に対して配置されるのを可能にする。
【００５０】
図１３Ｂに示されるもう１つの実施形態では、移植片３０および／または挿入ハンドル４０は、１つ以上のアラインメントピン４７および噛合せ孔８３を含むことが可能である。アラインメントピン４７は、１回だけ噛み合うように設計された、先端がスピア状のピン（ｓｐｅａｒ  ｔｉｐ  ｐｉｎｓ）であってよく、取り除かれるときには、すべての非生体適合材料をそれらのピンと共に取り除くように、ピンは移植片の一部にしっかりと噛み合っている。
【００５１】
上記の電気コネクタのうちのいずれかは、センサ較正に関するオフセット値を格納するためのメモリ記憶装置（図示せず）を含むことが可能である。
【００５２】
次に図１４を参照すると、移植片３０および挿入ハンドル４０は、構成要素が組み立てられたときまたは噛み合わされたときですら、スペースが第１のコネクタ５２用に依然として利用可能であるようなサイズであってよい。一例として、目印を識別するためのシステムは、移植された骨髄内釘の見えないネジ孔を標的にするために使用可能である。骨髄内釘は患者内に移植される。電磁場発生器がアクティブにされる。プロセッサは、骨髄内釘に取り付けられたセンサから、および、ドリルスリーブなどの目印識別子に取り付けられたセンサから信号を受信する。プロセッサ上で実行されているコンピュータプログラムは、それら少なくとも２つのセンサの情報を使用して、それらの情報をモニタ上の相対的な位置にグラフィック表示する。外科医は、プロセッサによって提供されたフィードバックを使用して、目印識別子を所定の位置に移動させる。目印識別子が適切な位置にあるとき、外科医は、ネジ孔を作るために、ドリルで骨と骨髄内釘とに孔を開ける。プロセッサは、ドリルで開けられた孔の深さに関するフィードバックを提供することが可能である。外科医は、次いで、ドリルで開けられた孔にネジを通して、骨髄内釘の見えない孔を固定することが可能である。
【００５３】
提供されたフィードバック情報は、音声、視覚、および触覚からなるグループから選択可能である。音声フィードバックは、スピーカ、ヘッドフォン、小型イヤホン、またはイヤホンを介して出力可能である。音声フィードバック信号は、有線を介して、または無線周波数または地上データ伝送を使用して無線で送信可能である。視覚フィードバックは、陰極線管、液晶ディスプレイ、またはプラズマディスプレイを介して出力可能である。視覚フィードバックデバイスは、例として、テレビモニタ、携帯情報端末、またはパーソナルメディアプレイヤーを含むことができる。視覚フィードバック信号は、有線を介して、または無線周波数または地上データ伝送を使用して無線で送信可能である。触覚フィードバックは、グローブ、器具、またはフロアマットを介して出力可能である。触覚フィードバック信号は、有線を介して、または無線周波数もしくは地上データ伝送を使用して無線で送信可能である。
【００５４】
図１５は、もう１つの実施形態において、目印を識別するためのシステム１１０を例示する。システム１１０は、プロセッサ１１２と、目印識別子１１８と、整形外科用移植片アセンブリ１２８とを含むことが可能である。システム１１０は、モニタ１１４と挿入ハンドル１４０とを含むことが可能である。
【００５５】
目印識別子１１８は、目印を標的にするために使用される。目印識別子１１８は、第２のセンサ１２０を含むことができる。図１５において、目印識別子１１８は、鋸歯先端１２２、チューブ１２４、およびハンドル１２６を備えたドリルスリーブである。第２のセンサ１２０は、ドリルを受け入れることができるチューブの軸に対して方向付けられる。チューブからのセンサのこのオフセットは、チューブの位置が送信機またはシステム内の別のセンサに対して６次元（３つの並進次元および３つの角度次元）で空間内に配置されるのを可能にする。プロセッサは、第２のセンサ１２０のオフセット距離に合わせて調整するように較正される必要がありうる。
【００５６】
整形外科用移植片アセンブリ１２８は、移植片１３０と磁石１３２とを含むことが可能である。磁石は、永久磁石または電磁石であってよい。磁石１３２は、整形外科用移植片１３０上の目印に対して所定の位置に方向付けられる。目印からの磁石のこのオフセットは、目印の位置が、送信機または第２のセンサなどのシステム内の別のセンサに対して６次元（３つの並進次元および３つの角度次元）で空間内に配置されるのを可能にする。プロセッサは、磁石１３２のオフセット距離に合わせて調整するために較正される必要がありうる。図１の移植片３０の場合のように、移植片１３０は、ポケット１３６とカバー１３８とを含むこともできる。電磁石の場合、リード線１５０は磁石１３２に接続して、溝１３４内に含まれる。
【００５７】
例として、目印を識別するためのシステムは、移植された骨髄内釘の見えないネジ孔を標的にするために使用可能である。骨髄内釘は、患者内に移植される。プロセッサは、ドリルスリーブなど、目印識別子に取り付けられたセンサから信号を受信する。プロセッサ上で実行されているコンピュータプログラムは、センサの情報を使用して、磁石に対する相対位置でセンサをモニタ上にグラフィック表示する。外科医は、プロセッサによって提供されたフィードバックを使用して、目印識別子を所定の位置に移動させる。目印識別子が適切な位置にあるとき、外科医は、ネジ孔を作るために、ドリルで骨と骨髄内釘とに孔を開ける。プロセッサは、ドリルで開けられた孔の深さに関するフィードバックを提供することができる。外科医は、次いで、ドリルで開けられた孔にネジを通して、骨髄内釘の見えない孔を固定することができる。
【００５８】
図１６は、目印識別子位置に対応するビューを選択するための方法を例示する。モニタ上に表示されるビューは、移植片に対する目印識別子の位置に依存する。移植片の直径は、セクタまたはフィールドに分割される。図１６において、この直径は、３つのフィールド、すなわち、（Ａ）１３５°から２２５°、（Ｂ）０°から１３５°、および（Ｃ）２２５°から３６０°に分割される。初期のビューは、移植片に対する目印識別子の方向に基づく。ユーザが目印識別子を移植片に向けて移動させるとき、モニタディスプレイは選択されたフィールドにズームインし、またはユーザが目印識別子を移植片から離して移動させるとき、モニタディスプレイは選択された移植片からズームアウトする。
【００５９】
図１７は、１つの目印のビュー選択およびビュー表示に関する流れ図である。複数の目印に関してこのプロセスを繰り返すことが可能である。プロセッサ１２は、以下のプロセスステップにおいて変換行列を使用する。ステップ２００において、目印識別子位置が相対センサの位置に基づいて移植片に対して計算され、目印識別子に最も近い目印が表示のために選択される。ステップ２１０において、選択された目印が適切なビューのために方向付けされた状態で、移植片全体を示すグローバルビューが画定される。グローバルビューは、ある距離を置いて移植片を見ることに類似する。ステップ２２０において、同じ方向を有する複数の目印が存在するかどうかを決定する。「Ｙｅｓ」である場合、ステップ２３０において、プロセッサは、どの目印がその目印識別子位置に最も近いかを計算し、その目印を見るために選択する。「Ｎｏ」である場合、ステップ２４０において、ローカルビューが画定されて、選択された目印に軸が置かれる。ローカルビューは、密に近接して移植片を見ることに類似する。いくつかの実施形態では、ローカルビューが画定されるとき、目印識別子を隠すことが望ましい場合がある。ステップ２５０、２６０、および２７０において、プロセッサ１２は、目印識別子から目印までの距離を識別して、行われた決定に応じて、目印識別子を隠すか、または表示する。ステップ２５０において、目印識別子から目印までの距離が計算されて、計算された距離Ｄとセット変数ＴＧｌｏｂａｌおよびＴＬｏｃａｌとが比較される。Ｄ＞ＴＧｌｏｂａｌである場合、ステップ２６０において、グローバルビューが選択され、プロセッサはステップ２８５に進む。Ｄ  ＜  ＴＬｏｃａｌである場合、ローカルビューが選択され、ステップ２７０において、目印に中心が合わされる。その後、プロセッサはステップ２７５に進む。オプションのステップ２７５において、目印識別子は隠される。そうでない場合、ステップ２８０において、グローバルビューからローカルビューへの円滑な推移を可能にするために、距離Ｄに基づいて、中間カメラ位置が計算される。ステップ２８５において、目印識別子が示される。ステップ２９０において、選択されたカメラ位置による眺めが表示される。
【００６０】
図１８は、目印識別子を位置合わせする第１の代替方法を例示する図である。少なくとも２つのセンサの情報を利用して、それらの情報をモニタ上の（第１のセンサに対する第２のセンサ）相対位置でグラフィック表示するために、プロセッサ上で実行しているコンピュータプログラムを使用することが可能である。これは、ユーザがこのシステムを利用して、目印識別子の配置を導くことを可能にする。ドリルで見えない骨髄内釘孔を開ける場合、システムは、ユーザがドリルスリーブを配置し、その後、骨髄内釘内にドリルで正確に孔を開けるように導く。グラフィカルユーザインターフェースは、自由度のそれぞれに関するアラインメントガイドを含むことが可能である。最低アラインメントレベルは、外科医が、自由度のそれぞれが目印識別子を効果的に配置するために最低アラインメントレベルを満たすまで、目印識別子を引き続き方向付けできるように設定可能である。図１８の例は、Ｙ方向の配置が要求される最低追跡配置を満たす例を示す。しかし、他の並進方向または回転方向のいずれも最低要件を満たさない。追跡の大きさはバーグラフとして例示されるが、色分けなど、その他のグラフィック表示を使用することも可能である。
【００６１】
図１９は、目印識別子を位置合わせする第２の代替方法を例示する図である。この実施形態では、ドリルを配置するために複数のＬＥＤを使用するグラフィカルインターフェースをドリルスリーブなどの目印識別子上に配置することができる。ドリルを軌道追跡するためにＬＥＤを使用することによって、外科医は、ドリルを見えない固定孔と位置合わせすることができる。軌道は、より多くの情報をシステムに追加するために、第２のディスプレイを追加的に使用することが可能である。例えば、調整の大きさに影響を及ぼすために、高周波点滅がより大きな調整を必要とし、一方、低周波点滅がより小さな調整を必要とするように、追跡は点滅ＬＥＤを含むことが可能である。同様に、色は、アラインメントに対する調整に関する情報を追加できる。
【００６２】
図２０は、例示的なビューを用いてモニタを例示する。第１の部分５００は、移植片のそれぞれの側面上にあるドリルの距離を表示する。これは、ユーザにドリル深さのより良好な理解をもたらし、適切なドリル深さが達成されているとき、いつ停止するかをユーザに警告することができる。第２の部分５１０は、ユーザにアラインメント情報を提供する。一例として、図９に例示された実施形態を使用して、ドリル深さデータを取得することが可能である。
【００６３】
図２１は、目印識別子の１つの代替実施形態を例示する。目印識別子は、ＬＥＤを用いて、適切なアラインメントに関する位置および軌道情報を表示するように構成される。ＬＥＤのサイズは、必要とされる調整の大きさに関する追加の情報を表示できる。軌道光は、位置合わせされた軌道と不正に位置合わせされた軌道との間の簡単なオン／オフトグルを表示できる。もう１つの例として、軌道ＬＥＤは、適切なアラインメントに関して必要な調整の大きさを示唆するために色分けされてよい。
【００６４】
図２２は、挿入ハンドル７００の第１の代替実施形態を例示する。挿入ハンドル７００は、弓型スロット７１０を含むことが可能である。この弓型スロットは、目印識別子１８、１１８の移動を作動領域内に制限する。見えないネジ孔を識別する場合、弓型スロットは、その位置を微調整するために、ドリルスリーブの移動を制限する。挿入ハンドル７００は、目印識別子を受け入れて、スロット７１０に入るキャリッジ７１２を含むことが可能である。
【００６５】
図２３は、第３の実施形態において、目印を識別するためのシステムを例示する。この実施形態では、整形外科用移植片８００は骨プレートであり、挿入ハンドル８１０は、この骨プレートに取り付けられた小さなガイドである。誘導センサは、１つ以上の目印に対して整形外科用移植片８００の表面上に配置される。ガイド８１０は、目印識別子８１８が、目印識別子を締結孔などの目印８０２と適切に位置合わせするためのガイドに対して並進および／または回転するのを可能にする。加えて、複数の固定孔が移植片にある場合、ガイド８１０上の追加のガイド孔８１２は、追加の固定孔の位置を概算するのに役立つ場合がある。
【００６６】
図２４は、挿入ハンドルの第２の代替実施形態を例示する。挿入ハンドル９００は、小型サーボモータ９２０、９２２、９２４を使用することを通じて目印識別子９１８の位置の微調整を含むことが可能である。サーボモータ９２０、９２２、９２４は、目印識別子９１８の方向および位置を調整することが可能である。サーボの制御は、自動的であってよく、または外科医によって制御されてもよい。
【００６７】
図２５は、骨１００と、目印を識別するためのもう１つのシステム１０１０とを例示する。システム１０１０は、制御ユニット１０１２と、磁場発生器１０１４と、目印識別子１０１６と、骨髄内釘１０２４と、プローブ１０２９とを含むことが可能である。目印識別子１０１６は、ターゲッタ（ｔａｒｇｅｔｅｒ）と呼ばれる場合もある。制御ユニット１０１２は、上で説明されたプロセッサの一部として含まれてよく、また別個のユニットであってもよい。骨髄内釘１０２４は骨１００内に挿入され、骨髄内釘１０２４は、孔、すなわち、目印１０２８を有する。磁場発生器１０１４は、制御ユニット１０１２に電気接続される。挿入ハンドル１０２２は、骨髄内釘１０２４に取外し可能に取り付けられる。挿入ハンドル１０２２および／または骨髄内釘１０２４は、カニューレ挿入部によって形成可能である。挿入ハンドル１０２２は、第３のセンサ１０３２を含むことが可能である。
【００６８】
目印識別子１０１６は、第２のセンサ１０２０を含むことが可能である。目印識別子１０１６は、ドリルビット１０１８を導くことが可能であり、ドリルビット１０１８はドリル（図示せず）に接続可能である。第２のセンサ１０２０は、有線によってまたは無線で制御ユニット１０１２に接続可能である。磁場発生器１０１４は目印識別子１０１６内、または目印識別子１０１６上に含めることが可能であり、その場合、第２のセンサ１０２０は省略されてよい。
【００６９】
プローブ１０２９は、ワイヤ１０３０と、テープ１０３４と、止め具１０３６とを含むことが可能である。テープ１０３４は、Ｓｙｃａｍｏｒｅ、ＩｌｌｉｎｏｉｓのＩｄｅａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｉｎｃ．から利用可能な幅０．１２５インチ（０．３１７５センチ）に厚さ約０．０６０インチ（０．１５２４センチ）の３００シリーズステンレススチール製フィッシュテープであってよい。しかし、当業者は、その他の材料およびその他のサイズを使用することが可能な点を理解されよう。例えば、任意の幅の狭いポリマーバンド、複合材料バンド、または金属バンドをテープ１０３４として使用することが可能であるが、非鉄金属を使用することが好ましい場合がある。テープ１０３４は、骨髄内釘１０２４内に配置する前に、コイル状に巻くことが可能である。テープ１０３４をコイル状に巻くことによって、テープ１０３４に自然な曲線を持たせることができる。テープ１０３４は、いくつかの実施形態では、骨髄内釘１０２４のカニューレ挿入部内に配置されるとき、テープを正しく方向付ける際に役立つ矩形状を有してよい。長円形状、正方形状、または円形状を使用することも可能である。ワイヤ１０３０は、テープ１０３４に動作可能に接続可能である。例えば、これは接着剤または締結装置を使用することによって達成可能である。テープ１０３４は、移植片内に挿入されるとき、テープの深さを示すために、目盛または戻り止めを含むことが可能である。
【００７０】
第１のセンサ１０２６は、有線によってまたは無線で制御ユニット１０１２に接続される。第１のセンサ１０２６は、ワイヤ１０３０とコネクタ１０３８とを使用することによって接続される。コネクタ１０３８は省略されてよい。第１のセンサ１０２６は、テープ１０３４の遠位末端に接続可能であり、止め具１０３６は、テープ１０３４の近位末端に接続可能である。
【００７１】
プローブ１０２９は、第１のセンサ１０２６を収納するためのセンサ筐体（図示せず）を含むことが可能である。センサ筐体は、テープ１０３４に取り付けられてよい。センサ筐体は、ポリマー、複合材料などの非鉄金属、または金属で作ることができる。センサ筐体は、ワイヤ１０３０を張力から保護するために適切な張力除去装置を含むことが可能である。センサ筐体は、第１のセンサ１０２６を保持するのに十分大きいが、挿入ハンドルまたは移植片のカニューレ挿入部をぴったり通るくらいに十分小さいように構築および構成することが可能である。さらに、センサ筐体は、骨髄内釘の曲げ、骨髄内釘の弓型部分（ｂｏｗ）、および／または関連する器具内の曲げを通過させるのを可能にするために十分長くなるように構築および構成することが可能である。センサ筐体のリーディング面およびトレーリング面（ｌｅａｄｉｎｇ  ａｎｄ  ｔｒａｉｌｉｎｇ  ｆａｃｅｓ）の形状は、センサ筐体が器具のカニューレ挿入部上または移植片上に引っかからないようにまたは乗り上げないように設計することが可能である。
【００７２】
止め具１０３６は、センサ１０２６およびプローブ１０２９の配置を制御するために使用可能である。テープ１０３４が固定長であり、挿入ハンドルの末端から孔１０２８までの距離が既知である場合、第１のセンサ１０２６の繰返し可能な配置を達成することが可能である。テープ１０３４は、センサ１０２６が孔１０２８と位置合わせされるように、孔１０２８に隣接するように、または孔１０２８からオフセットされるように、十分な長さのものであってよい。下で議論されるように、プローブ１０２９は、孔１０２８またはその他の目印を用いてセンサを配置するために使用可能である。
【００７３】
挿入ハンドル１０２２は省略されてよい。その場合、止め具１０３６が釘１０２４の一部または末端に噛み合うように、異なるテープ長を選択することが可能である。
【００７４】
図２６は、骨髄内釘１０２４、センサ１０２６、および孔１０２８の部分的な詳細図である。センサ１０２６は、孔１０２８と位置合わせされてよいか、孔１０２８に隣接してよいか、または孔１０２８からオフセットされてよい。センサ１０２６は、一般に、孔１０２８に隣接する。
【００７５】
使用の際、骨髄内釘１０２４は骨１００内に配置される。挿入ハンドル１０２２は、骨髄内釘１０２４に取り付けることが可能である。プローブ１０２９は、止め具１０３６が挿入ハンドル１０２２に噛み合うまで、挿入ハンドル１０２２のカニューレ挿入部を介して、骨髄内釘１０２４のカニューレ挿入部内に送られる。１つの特定の実施形態では、ワイヤ１０３０は制御ユニット１０１２に接続され、センサ１０２６、１０２０、および１０３２は、制御ユニット１０１２を使用して較正される。プローブ１０２９は、較正後に取り外すことができる。そうである場合、第２のセンサ１０２０の相対位置を識別し、したがって、目印識別子１０１６を識別するために、第３のセンサ１０３２と変換行列とを使用することが可能である。オプションで、ユーザは、まず骨髄内釘の近位末端を固定するために、ネジなどの貫通エレメントを使用できる。オペレータは、目印識別子１０１６と第１のセンサ１０２６とを使用して、目印１０２８を識別する。例えば、骨髄内釘固定の場合、外科医は、目印識別子１０１６を使用して、見えない貫通孔を識別して、貫通エレメントを配置するためにドリルで孔を開ける。
【００７６】
図２７は、パッケージング実施形態を例示する。一般に、骨髄内釘は、移植の前に殺菌されなければならない。殺菌に先立って、センサが骨髄内釘内に取り付けられる場合、特に、殺菌プロセスが放射線を伴う場合、センサは、殺菌プロセスの間、その較正を失う可能性がある。例えば、センサなど、密閉された構成要素を密閉して殺菌するために、ガンマ線を使用することが可能である。図２７に示される実施形態は、センサの再較正を可能にしながら、骨髄内釘の殺菌を維持する様式を例示する。図２７のパッケージは、第１のパッケージ１０４０と、第２のパッケージ１０４２と、第１のコネクタ１０４４と、第２のコネクタ１０４６と、ケーブル１０４８とを含むことが可能である。示される実施形態では、センサ（図示せず）および骨髄内釘１０２４は、第１のパッケージ１０４０内に配置される。あるいは、プローブ１０２９およびセンサは、第１のパッケージ１０４０内に配置される。さらに別の例では、センサだけが第１のパッケージ１０４０内に配置される。メモリデバイス（図示せず）をセンサに接続することが可能である。メモリデバイスは、較正変換行列（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｍａｔｒｉｘ）（ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｘ２、ｙ２、ｚ２）、ならびに、骨髄内釘またはプローブの長さおよびサイズなど、その他のデータを格納するために使用可能である。メモリデバイスは、骨髄内釘１０２４もしくはプローブ１０２９に取り付けられてよく、または骨髄内釘１０２４上もしくはプローブ１０２９上に配置されてもよい。第１のコネクタ１０４４は、第２のコネクタ１０４６に電気接続されているが取外し可能な状態で取り付けられる。第１のコネクタ１０４４は、センサまたはメモリデバイスにも電気接続される。第１のパッケージ１０４０は、中に保持されるデバイスの殺菌を維持する。ケーブル１０４８は、第２のコネクタ１０４６と記憶装置（図示せず）とに電気接続される。センサに関する較正は、記憶装置からダウンロードされて、コネクタ１０４４、１０４６を介して、センサまたはメモリデバイスに送信される。較正ステップは、システムの製造中に実行されてよく、または移植片の移植の直前に実行されてもよい。
【００７７】
図２８は、システム１０１０をネットワークに接続する一方法を例示する。図２８は、ネットワーク１０６０と、コンピューティングデバイス１０５０と、ケーブル１０４８と、第２のコネクタ１０４６と、第１のコネクタ１０４４と、骨髄内釘１０２４とを例示する。示される実施形態では、センサ（図示せず）は、骨髄内釘１０２４内に配置される。あるいは、センサは、プローブ１０２９に取り付けられてよく、または独立型であってもよい。骨髄内釘１０２４は、第１のパッケージ１０４０および／または第２のパッケージ１０４２など、パッケージに包まれてもよいが、常にそうであるとは限らない。メモリデバイス（図示せず）をセンサに接続することが可能である。メモリデバイスは、較正変換行列（ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｘ２、ｙ２、ｚ２）、ならびに、骨髄内釘またはプローブの長さおよびサイズなど、その他のデータを格納するために使用可能である。メモリデバイスは、骨髄内釘１０２４もしくはプローブ１０２９に取り付けられてよく、または骨髄内釘１０２４上もしくはプローブ１０２９上に配置されてもよい。ネットワーク１０６０はローカルエリアネットワークであってよく、または広域ネットワークであってもよい。コンピューティングデバイス１０５４は、ネットワーク１０６０に接続される。ネットワーク通信は、暗号化されうる。ケーブル１０４８は、コネクタ１０４４、１０４６を使用することによってコンピューティングデバイス１０５４をセンサまたはメモリデバイスに接続する。このようにして、センサ較正は、コンピューティングデバイス１０５４および／またはネットワーク１０６０からダウンロード可能である。示される実施形態は骨髄内釘内のセンサを例示するが、常にそうであるとは限らない。センサは、プローブに取り付けられてよく、または独立型であってもよい。メモリデバイスは、制御ユニット内に配置されてよく、制御ユニットは、較正データをダウンロードするために、ネットワークに接続される。
【００７８】
図２９は、第４の実施形態における、目印を識別するためのシステム１１１０を例示する。システム１１１０は、制御ユニット１１１２と、磁場発生器１１１４と、目印識別子１１１６と、骨髄内釘１１２４と、ドロップ１１３６と、プローブ１１２９とを含むことが可能である。制御ユニット１１１２は、上で説明されたプロセッサの一部として含まれてよく、または別個のユニットであってもよい。骨髄内釘１１２４は骨１００内に挿入され、骨髄内釘１１２４は、孔、すなわち目印１１２８を有する。磁場発生器１１１４は、有線によってまたは無線で制御ユニット１１１２に接続される。示された実施形態では、挿入ハンドル１１２２は、骨髄内釘１１２４に動作可能に取り付けられる。挿入ハンドル１１２２および／または骨髄内釘１１２４は、カニューレ挿入部を用いて形成可能である。挿入ハンドル１１２２は、第３のセンサ１１４４を含むことが可能である。ドロップ１１３６は、第４のセンサ１１３９を含むことが可能である。
【００７９】
目印識別子１１１６は、第２のセンサ１１２０を含むことが可能である。目印識別子１１１６は、ドリルビット１０１８を導くことが可能であり、ドリルビット１０１８は、ドリル（図示せず）に接続可能である。第２のセンサ１１２０は、有線によってまたは無線で制御ユニット１１１２に接続可能である。磁場発生器１１１４は、目印識別子１１１６内または目印識別子１１１６上に含まれることが可能であり、その場合、第２のセンサ１１２０は省略されてよい。
【００８０】
プローブ１１２９は、ワイヤ１１３０と、テープ１１３４と、止め具１１３６とを含むことが可能である。下で示されるように、プローブは、構造内でより統一されることも同様に可能である。テープ１１３４は、いくつかの実施形態では、テープが骨髄内釘１１２４のカニューレ挿入部内に配置されるとき、テープを正しく方向付ける際に役立つ矩形状を有してよい。ワイヤ１１３０は、テープ１１３４に動作可能に接続されうる。例えば、これは接着または締結装置を使用することによって達成可能である。第１のセンサ１１２６は、有線によってまたは無線で制御ユニット１１１２に接続される。第１のセンサ１１２６は、ワイヤ１１３０を使用することによって接続される。いくつかの実施形態では、取外し可能なコネクタを使用することが可能である。第１のセンサ１１２６は、テープ１１３４の遠位末端に接続可能であり、止め具１１３６は、テープ１１３４の近位末端に接続可能である。止め具１１３６は、センサ１１２６の配置を制御するために使用可能である。テープ１１３４が固定長であり、挿入ハンドルの末端から目印１１２８までの距離が知られている場合、第１のセンサ１１２６の繰返し可能な配置を達成することが可能である。テープ１１３４は、センサ１１２６が目印１１２８と位置合わせされるように、目印１１２８に隣接するように、または目印１１２８からオフセットされるように、十分な長さのものであってよい。
【００８１】
使用の際、骨髄内釘１１２４は骨１００内に配置される。挿入ハンドル１１２２は、骨髄内釘１１２４に取り付けることが可能である。プローブ１１２９は、止め具１１３６が挿入ハンドル１１２２に噛み合うまで、挿入ハンドル１１２２を介して、骨髄内釘１１２４内に送られる。１つの特定の実施形態では、ワイヤ１１３０は制御ユニット１１１２に接続され、センサ１１２６、１１２０、および１１３２は、制御ユニット１１１２を使用して較正される。プローブ１１２９は、較正後に取り外すことができる。その場合、第２のセンサ１１２０の相対位置を識別し、したがって、ターゲッタ１１１６を識別するために、第３のセンサ１１３２および／または第４のセンサ１１３９と、変換行列とを使用することが可能である。オプションで、ユーザは、まず骨髄内釘の近位末端を固定するために、ネジなどの貫通エレメントを使用できる。オペレータは、目印識別子１１１６と第１のセンサ１１２６とを使用して、目印１１２８を識別する。例えば、骨髄内釘固定の場合、外科医は、目印識別子１１１６を使用して、見えない貫通孔を識別して、貫通エレメントを配置するためにドリルで孔を開ける。
【００８２】
図３０は、目印を識別するために、このシステムを使用するための第１の方法を例示する。この方法は、ステップ１２１０で始まる。ステップ１２１２において、センサが釘内に配置される。ステップ１２１４において、挿入ハンドルは釘に接続され、ドロップが挿入ハンドルに取り付けられる。ステップ１２１６において、制御ユニットがセンサに接続される。ステップ１２１８において、センサは較正される。ステップ１２２０において、センサは孔と位置合わせされる。ステップ１２２２において、制御ユニットを使用することによって、センサ位置が記録される。ステップ１２２４において、センサは釘から取り外される。ステップ１２２６において、釘は骨内に移植される。ステップ１２２８において、ターゲッタを使用して、ドリルで孔が開けられる。この方法は、ステップ１２３０で終了する。
【００８３】
図３１は、目印を識別するために、このシステムを使用するための第２の方法を例示する。ステップ１３１０において、追跡システムがオンにされる。ステップ１３１２において、骨髄内釘が骨に挿入される。ステップ１３１４において、止め具１１３６と、プローブ１１２９の長さに沿って離間した戻り止めとを使用して、プローブ１１２９が、所定の位置および方向で骨髄内釘管内に挿入される。ステップ１３１６において、骨髄内釘が遠位の前に近位に固定される必要があるかどうかが決定される。「はい」である場合、ステップ１３２６において、ドロップが釘に取り付けられる。ステップ１３２８において、プローブとドロップとの間のオフセットが計算される。すなわち、変換行列が作成される。あるいは、ドロップは骨髄内に接続されないが、代わりに、オフセットを計算するために、挿入ハンドル内に取り付けられたセンサが使用される。ステップ１３３０において、プローブは釘から取り外される。ステップ１３３４において、釘は近位に固定される。これは、目印識別子、メカニカルジグを使用することによって、または手動操作によって達成可能である。ステップ１３３６において、ドリルの標的にするために、目印識別子が使用される。ステップ１３３８において、ドリルで遠位ネジ用の孔が開けられる。ステップ１３４０において、骨髄内釘が遠位に固定される。他方で、決定がまず遠位を固定することである場合、ステップ１３１８において、ドリルビットを標的にするために、目印識別子とプローブとが使用される。ステップ１３２０において、ドリルで遠位ネジ用の孔が開けられる。ステップ１３２２において、骨髄内釘が遠位に固定される。ステップ１３２４において、プローブが骨髄内釘から取り外される。ステップ１３２４において、骨髄内釘が近位で固定される。これは、目印識別子、メカニカルジグを使用することによって、または手動操作によって達成可能である。
【００８４】
図３２は、ドリルビット配置の深さを測定するためのシステムを例示する。システム１４００は、固定子１４１０とスライダ１４１２とを含むことが可能である。固定子１４１０およびスライダ１４１２は、相対運動を感知できる容量アレイを形成する。固定子１４１０とスライダ１４１２とを互いに対して直線関係で移動させることは、移動した距離を決定するために解釈および使用することが可能な電圧変動を引き起こす。いくつかの実施形態では、電子測定回路（図示せず）およびスライダ１４１２が目印識別子内に収納可能であり、ドリルビットは、固定子１４１０とスライダ１４１２とが互いに非常に密に線形近接するように、外表面に沿って固定子１４１０を有するように特別に構築されうる。ドリルビット固定子１４１０の線形運動は、電子測定回路によって距離測定と解釈される電圧を受入れスライダ１４１２内に誘導する。この距離測定は、制御ユニットに送信可能であり、かつ／またはモニタ上に表示可能である。容量センサは、湿気の影響を非常に受け易く、したがって、いくつかの実施形態は、体液などの液体が固定子１４１０とスライダ１４１２との間を移動することを防ぐように作られる。ドリルビットを実質的に乾燥状態に維持するために、Ｏリングまたは何らかのその他の類似形態の拭取り繊維（ｗｉｐｅｓ）を目印識別子に組み込むことが可能である。
【００８５】
図３３Ａおよび３３Ｂは、ドリルビット配置の深さを測定するためのもう１つのシステムを例示する。システム１５００は、反射コードホイールまたはストリップ１５１０と、レンズ１５１２と、エンコーダ１５１４とを含むことが可能である。レンズ１５１２は、コードストリップ１５１０のバー上に光の焦点を合わせる。コードストリップ１５１０が回転するにつれて、ウィンドウおよびバーによってそれぞれ投じられる光と影の交互パターンがエンコーダ１５１４の光ダイオードに当たる。エンコーダ１５１４は、このパターンを、コードストリップ直線運動を表すデジタル出力に変換する。エンコーダは、３５０  Ｗ  Ｔｒｉｍｂｌｅ  Ｒｏａｄ、Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｖａｇｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから利用可能なＡｖａｇｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＡＥＤＲ−８３００  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｎｃｏｄｅｒである。あるいは、Ａｖａｇｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＡＤＮＳ−５０００  Ｏｎｅ  Ｃｈｉｐ  ＵＳＢ  ＬＥＤ−ｂａｓｅｄ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍを使用することも可能である。その入力領域が目印識別子カニューレ挿入部内の「ウィンドウ」に向けて方向付けられるように、エンコーダとそのサポート電子装置とを目印識別子内に取り付けることが可能である。エンコーダに対するビットの可視性を強化するために、暗色のコンセントリックリングまたは明るい反射リングなどのマーキングをドリルビットに追加することが可能である。測定に関する開始ゼロ点を示すために、これらのマーキングを使用することも可能である。ドリルビットが目印識別子内を線状に移動するにつれて、エンコーダは、ドリルビットの移動を測定する。この距離測定は、制御ユニットに送信可能であり、かつ／またはモニタ上に表示可能である。
【００８６】
図３４は、ドリル深さ測定のためのさらに別のシステムを例示する。システム１６００は、線形可変差分変圧器（Ｌｉｎｅａｒ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）（ＬＶＤＴ）１６１２を利用する。ＬＶＤＴは、線形変異を測定するために使用されるあるタイプの電気変圧器である。ＬＶＤＴ１６１２は、示される実施形態では、目印識別子であるチューブ１６１０の周囲に端から端まで配置される複数のソレノイドコイル１６１８を含むことが可能である。図３４では、センタコイルは一次コイルであり、外側の２つのコイルは二次コイルである。ドリルビットなどの円筒強磁性コア１６１０は、チューブの軸に沿ってスライドする。交流電流１６１４は一次コイルを介して駆動され、電圧を一次コイルとのその相互インダクタンスに比例してそれぞれの二次コイル内に誘導する。ピックアップセンサ１６１６は、コアによって（最高でその移動限界まで）移動される距離に比例する出力電圧の大きさを測定する。電圧の位相は、変異の方向を示す。スライディングコアはチューブの内部に触れないため、スライディングコアは、摩擦を伴わずに移動することができ、ＬＶＤＴを非常に信頼性のあるデバイスにする。何の滑り接触または何の回転接触もないことは、ＬＶＤＴが環境に対して完全に密閉されることを可能にする。距離測定は、制御ユニットに送信可能であり、かつ／またはモニタ上に表示可能である。
【００８７】
図３５〜３７は、挿入ハンドル１７００（図３５）と調整可能な止め具１８００（図３７〜３８）とを例示する。挿入ハンドル１７００は、先端部１７１２において骨髄内釘（図示せず）など、移植片に接続する柄（ｓｔｅｍ）１７１０を有する。挿入ハンドル１７００は、ドロップ、近位標的デバイス、またはいくつかのその他の器具または装置に取り付けるためのクイックコネクト１７１６を含むことが可能である。挿入ハンドルは、孔および／またはアラインメントフィーチャを含みうる上部１７１４を含むことが可能である。調整可能な止め具１８００は、スロット１８１０と、アラインメント部材１８１２と、締結孔１８１４とを含むことが可能である。
【００８８】
図３５〜３７において、調整可能な止め具１８００は、ハンドル１７００の上部１７１４に取外し可能に取り付けできる。調整可能な止め具は、挿入ハンドル１７００と一体に形成可能である。さらにその他の実施形態では、調整可能な止め具は、挿入ハンドル１７００に永久的に取り付けできる。アラインメント部材１８１２は、調整可能な止め具の回転を防ぐために、上部のアラインメントフィーチャ内にぴったりと入る。調整可能な止め具を挿入ハンドル１７００に取り付けるために、締結孔１８１４を介して締結装置（図示せず）を配置することが可能である。テープ１０３４、１１３４は、スロット１８１０を介して、柄１７１０を介して、骨髄内釘カニューレ挿入部内に配置可能である。スロット１８１０は、その挿入を支援するために、またはテープの回転を防ぐために、テープおよび／もしくはプローブ１１２９の形状に一致する形を有してよい。テープ１０３４、１１３４、またはプローブ１１２９は、所与の釘長さに適した深さを示すためのマーキング、目盛、または戻り止めを含むことが可能である。調整可能な止め具１８００は、テープ１０３４、１１３４を特定の深さに一時的に固定するために、固定機構（図示せず）を含むことが可能である。その最も簡単な形態では、固定機構は、テープ１０３４、１１３４と摩擦するように噛み合う締結装置であってよい。
【００８９】
図３８は、目印を識別するためのシステムを較正するための方法を例示する。較正は精度のために必要である。この方法は、システムに電力供給するステップを含みうるステップ１９００で始まる。ステップ１９１０において、もしあれば、パッケージングからプローブと目印識別子とを取り外して、走査する。ドロップも走査される。走査は、バーコード読取装置を使用して、バーコードを読み取るステップを含むことが可能である。走査は、ステップ１９１２において、システムに、バーコードに対応するオフセットセンサ値をルックアップテーブルから取り出させる。ルックアップテーブルは、局所的であってよく、またはインターネットなど、ネットワークを介してアクセスされてもよい。あるいは、プローブおよび目印識別子は、通し番号またはその他の独自の識別子を含むことが可能であり、その独自の識別子は、オフセットセンサ値を取り出すために、ルックアップテーブルと共に使用される。オフセットセンサ値は、ステップ１９１４において、システムのローカルメモリ内に格納される。ステップ１９１６において、ユーザは、移植片に対してプローブを配置し、目印識別子を使用して、目印の追跡を試みる。ステップ１９１８において、較正が正しいかどうかが決定される。正しい場合、この方法はステップ１９２０で終了する。そうでない場合、ステップ１９１２において新しいオフセット値が取り出される。
【００９０】
図３９は、目印識別子と、磁場発生器と、ドリルスリーブとを組み合わせた実施形態を例示する。ハンドヘルド目印識別子２０１６は、適切な１つ以上の電磁場を生み出すための１つ以上の誘導コイルまたはその他のエレメントを含みうる電磁場発生器（図示せず）を収納する。電磁場発生器は、加圧滅菌可能な材料内または加圧滅菌可能な材料上に取り付けられて、容易に殺菌可能であり、ツールを用いて取外し可能に噛み合わせることができるシリコン筐体本体２０１８内にカプセル化される。１つ以上の電磁場の品質および強度と、識別子２０１６のセンサおよび重量、サイズ、フォームファクタおよび人間工学とのその相互作用との間のバランスを最適化するために、目印識別子２０１６内の誘導コイルまたはエレメントの相対的な方向および位置を選択することが可能である。少なくとも３つの誘導コイル（図示せず）は、加圧滅菌可能な材料内または加圧滅菌可能な材料上に取付け可能である。
【００９１】
加圧滅菌可能な材料は、加圧滅菌可能な材料、内部構成要素、または動作性能を劣化させずに、目印識別子２０１６が複数回殺菌されること、または加圧滅菌されることを可能にする。例えば、筐体２０１８は、コイルおよび／またはその他の電磁場生成構成要素が取り付けられる体内または取付け構造（図示せず）を含む。この体内は、生成された電磁場に不利に干渉せず、加圧滅菌を含めて、殺菌プロセスを受け入れることが可能な材料で作られる。例えば、体内は、ＮＥＭＡ等級Ｇ−１１ガラス強化されたエポキシ基板（ＶＥＴＲＯＮＩＴＥ  Ｇ１１）または均等物など、ガラス強化されたエポキシ基板から形成可能である。体内は、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｒｕｂｂｅｒ  ＆  Ｐｌａｓｔｉｃｓ、１１００  Ｘｅｎｉｕｍ  Ｌａｎｅ  Ｎ．、Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ、ＭＮ  ５５４４１から利用可能なＶＭＱシリコン材＃７１３８５Ｃのオーバーモルディングなど、第１の材料から形成された第１のカバリング２０１８ａによって覆われる。筐体２０１８は、筐体２０１８の外縁に追加の保護層または絶縁層を提供できる第２のカバリング２０１８ｂも含む。第２のカバリング２０１８ｂは、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｒｕｂｂｅｒ  ＆  Ｐｌａｓｔｉｃｓ、１１００  Ｘｅｎｉｕｍ  Ｌａｎｅ  Ｎ．、Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ、ＭＮ  ５５４４１から利用可能なＶＭＱシリコン材＃７１３２５Ｃのオーバーモルディングなど、第２の材料から形成可能である。筐体２０１８は、体内を通過し、１つ以上の取付け可能な構成要素を噛み合わせる結合部材２０１８ｃも含む。結合部材２０１８ｃは、ＧＥＨＲ  ＰＰＳＵポリフェニルサルフォンＲＡＬ９００５  Ｂｌａｃｋ（Ｓｏｌｖａｙ  Ｒａｄｅｌ  Ｒ−５５００）または均等物など、ポリスルフォンから形成可能であり、第１のカバリング２０１８ａによって少なくとも部分的に覆われうる。
【００９２】
図３９に例示される特定の目印識別子２０１６は、取外し可能なドリルスリーブアタッチメント２０２０と、鋸歯先端２０２４を備えたドリルスリーブ２０２２とを含むことも可能であるが、他の箇所で述べられるように、異なる構成要素および構造を含むことも可能である。スリーブアタッチメント２０２０およびドリルスリーブ２０２２は、単一のユニットとして形成されてよく、または接着剤もしくは当業者に知られているその他の接続手段によって互いに接続された別個のユニットとして形成されてもよい。例示のために、図３９に例示されるスリーブ２０２２はドリルスリーブであるが、スクリュードライバスリーブ、もしくは外科医によって選択されるその他のスリーブ、または本明細書で開示されるその他の構成要素など、より大きなサイズのスリーブであってもよい。スリーブまたはその他の構成要素を交換するには、外科医は、スリーブアタッチメントのネジを抜いて、それを最適な別のスリーブアタッチメントおよびその対応するスリーブと交換する。
【００９３】
図９に例示された目印識別子１８と異なり、グローバル空間（電磁場が生成される領域）の起源は目印識別子２０１６内に画定可能であるため、図３９〜４０に示される目印識別子２０１６は図９に例示された第２のセンサ２０を必要としない。グローバル空間座標系の１つの軸は、ドリルスリーブまたはその他の構成要素２０２２の縦軸であってよい。その状況では、グローバル空間座標系の他の２つの軸は、その縦軸に対して、かつ互いに対して直角な面によって画定可能である。磁場発生器を目印識別子２０１６内に組み込む利点は、磁場発生器は局所作業空間（ネジ配置に関する標的となる移植片孔などの目印を含みうる領域）内に持ち込むことが可能であり、したがって、より小さな電磁場を必要とするため、より小さなサイズの磁場発生器を含む。その磁場発生器と共に目印識別子２０１６を目印、移植片、またはプローブセンサ（図示せず）の近傍に持ち込むとき、グローバル空間および局所作業空間は、同じになるか、または少なくとも空間的により密に対応するようになる。電磁場サイズ要件がより小さいため、磁場発生器内の誘導コイルはより小さくてよく、これは、したがって、ハンドヘルド磁場発生器をハンドヘルド使用のためにさらに管理可能にするために、ハンドヘルド磁場発生器のサイズと重量とを低減させる。電力が目印識別子／磁場発生器／ドリル２０１６に供給されていることをユーザに示すために、領域２０２５など、目印識別子／磁場発生器／ドリル２０１６の領域内に光を提供することが可能である。図４１において、ドリルスリーブ２０２２は取り外されており、移植片を骨に固定するために、目印識別子２０１６はスクリュードライバ２１００と噛み合っている。図４１に示されるように、目印識別子２０１６の筐体２０１８は、ユーザが目印識別子２０１６周辺に自らの手を楽に配置することを可能にするために、指を配置するための１つ以上のくぼみ２０１８ｄを含むことが可能である。図４１に示される実施形態では、６つのくぼみが存在する。加えて、筐体２０１８の外面の組織および大きさは、ユーザが筐体２０１８を楽にしっかりと握ることを可能にするように構成可能である。加えて、またはその代わりに、目印識別子２０１６は、スクリュードライバ２１００の筐体など、ツールに取付け可能であってもよい。
【００９４】
磁場発生器を収納する図３９の目印識別子２０１６の材料選択は、複数の加圧滅菌サイクル後の重量および安定性に関して最適化されうる。任意の加圧滅菌可能な材料を使用することが可能であり、これらの材料は、電磁場への干渉を回避するためもしくは最小限に抑えるために、非磁性または弱磁性であることが好ましい。例示的な材料は、セラミックと、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリプロピレン共重合体（ＰＰＣＯ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、すなわち、アクリル）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、フルオロプロピレンエチレン（ＦＥＰ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリケトン（ＰＫ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリスルフォン（ＰＳＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、シリコン、または熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）などの加圧滅菌可能なポリマーと、上記の組合せを含めて、当業者に明らかであろう、さらにその他の加圧滅菌可能な材料とを含む。
【００９５】
図４２は、プローブ２１２９の本体２１２９ａ内または本体２１２９ａ上に配置された別の挿入ハンドル２１２２と、調整可能な止め具１８０１と、プローブ２１２９と、センサ２１２６とを例示する。挿入ハンドル２１２２は、骨髄内釘など、整形外科用移植片に取外し可能に取り付けられる。プローブ２１２９は、ケーブル２１３０と、骨髄内釘の目印、またはその他の移植片を標的にする際に使用するためのプロセッサに接続するためのコネクタ２１３１とを含む。プローブ２１２９は、ケーブル２１３０に加えられた張力がセンサ２１２６および／またはセンサ２１２６とケーブル２１３０との間の電気接続を破損するのを防ぐために、ケーブル２１３０を本体２１２９ａに固定するためのグリップ２１３２も含む。調整可能な止め具１８０１ならびに代替の止め具１８０３も図４３および４４に例示される。止め具１８０１および止め具１８０３はそれぞれ、プッシュボタンアクチュエータ１８０２を含む。止め具１８０１は、止め具１８０１を挿入ハンドルに取り付けるために、ネジボルト１８０７を回すのに使用されるサムホイール１８０６を含み、一方、止め具１８０３は、ネジボルト２５３１（図５８）にも接続されたノブクランプ１８０４を含む。プローブ２１２９は、ユーザがプローブ２１２９とセンサ２１２６とを正しい位置に配置するのを支援するための戻り止めまたはマーキングを装備できる。
【００９６】
このシステムは、企図される特定の外科手法に応じて、止め具１８０１、１８０３など、異なる止め具を含むことが可能である。例えば、骨髄内釘の逆行性（ｒｅｔｒｏｇｒａｄｅ）配置の場合、外科手法は止め具１８０１を利用する場合があり、骨髄内釘の順行性（ａｎｔｅｇｒａｄｅ）配置は、止め具１８０３の使用を好んで行う場合がある。その他の外科手法は、さらにその他の改変を必要とする可能性がある。
【００９７】
次に、図４５を参照すると、骨髄内釘２１２５に取り付けられた組立て構成の形で、調整可能な止め具１８０３と、挿入ハンドル２１２３と、プローブ２１２９とが例示される。挿入ハンドル２１２３の遠位部分２１２４は、骨髄内釘２１２５の近位ヘッド２１２６に取り付けられる。挿入ハンドル２１２３は、カニューレ挿入されたボルト（図示せず）を使用することによって、骨髄内釘２１２５に接続される。あるいは、挿入ハンドル２１２３は、クイックコネクト機構、またはその他の取付けデバイスを使用して、骨髄内釘２１２５に接続できる。
【００９８】
調整可能な止め具１８０３は、挿入ハンドル２１２３の近位表面２１２７に取り付けられる。調整可能な止め具１８０３は、止め具１８０３が挿入ハンドル２１２３に接続されたとき、止め具１８０３が３自由度範囲内で挿入ハンドル２１２３に対して配置されるか、または固定されるように、補完的な噛合い部分を有する。プローブ２１２９は、調整可能な止め具１８０３の孔１８０５を介して、挿入ハンドル２１２３の遠位部分２１２４を介して、カニューレ挿入されたボルトを介して、骨髄内釘２１２５のカニューレ挿入部（図示せず）内に挿入される。プローブ２１２９は、遠位末端（図示せず）に近位に配置されたセンサ２１２６（図４２）を含む。センサ２１２６（図４２）は、センサ２１２６（図４２）から制御ユニット（図示せず）に信号を送信するためのコネクタ２１３１を含むケーブル２１３０に電気接続される。
【００９９】
図４６は、骨髄内釘２１５５に取り付けられた組立て構成の形で、調整可能な止め具１８０１と、挿入ハンドル２１２２と、プローブ２１２９とを示す。調整可能な止め具１８０１は、挿入ハンドル２１２２内に形成されたネジ接続（図示せず）内にボルト１８０７（図４３）を通すためにサムホイール１８０６を回転させることによって、挿入ハンドル２１２２の近位表面２１４７に取り付けられる。調整可能な止め具１８０１は、止め具１８０１が挿入ハンドル２１２２に接続されたとき、止め具１８０１が３自由度範囲内で挿入ハンドル２１２２に対して配置されるかまたは固定されるように、補完的な噛合せ部分を有する。挿入ハンドル２１２２の遠位部分２１４４は、骨髄内釘２１５５のヘッド２１５６に取り付けられる。例えば、挿入ハンドル２１２２は、カニューレ挿入されたボルト（図示せず）を使用することによって、骨髄内釘２１２５に接続される。プローブ２１２９は、調整可能な止め具１８０１の孔１８０８を介して、挿入ハンドル２１２２の遠位部分２１４４を介して、カニューレ挿入されたボルトを介して、骨髄内釘２１５５のヘッド２１５６内に挿入される。
【０１００】
次に、図４７を参照すると、近位標的プローブ２１６１と遠位標的プローブ２１７１とが例示される。近位標的プローブ２１６１は、テープ本体２１６３と、テープ本体２１６３内またはテープ本体２１６３上に本体２１６３の基準点Ｒ１から所定の距離Ｄ１に配置されたセンサ２１６５とを含む。近位標的プローブ２１６１は、図４６の骨髄内釘２１５５など、整形外科用移植片の近位目印を標的にするためにプローブ２１６１を使用すべきであることを示す、色分けされたグリップ２１６７、およびセンサ２１６５から制御ユニット（図示せず）に信号を運ぶためのケーブル２１６９も含む。遠位標的プローブ２１７１は、近位標的プローブ２１６１の本体２１６３よりも長いテープ本体２１７３を含む。センサ２１７５は、テープ本体２１７３内またはテープ本体２１７３上に本体２１７３の基準点Ｒ２から第２の所定の距離Ｄ２に含まれる。遠位標的プローブ２１７１は、グリップ２１６７とは異なる色であり、図４６の骨髄内釘２１５５など、整形外科用移植片の遠位目印を標的にするためにプローブ２１７１を使用すべきであることを示す、色分けされたグリップ２１７７も含む。ケーブル２１７９は、センサ２１７５から制御ユニット（図示せず）に信号を送信するために含まれる。近位標的プローブ２１６１のテープ本体２１６３および／または遠位標的プローブ２１７１のテープ本体２１７３は、いくつかの実施形態では、骨髄内釘のカニューレ挿入部内に配置されるとき、テープ本体を正しく方向付ける際に役立つ矩形状を有してよい。長円形状、正方形状、または円形状を使用することも可能である。いくつかの実施形態では、テープ本体２１６３およびテープ本体２１７３は、中空金属チューブであってよい。色分けされたグリップの代わりに、いくつかの実施形態では、センサ２１６５および２１７５のそれぞれは、較正オフセット値を格納し、そのプローブが近位標的に関して使用されるか、または遠位標的に関して使用されるかを識別する識別子も格納するプログラマブル読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）マイクロチップに接続される。このようにして、センサ２１６５および２１７５が両方とも図５１のプロセッサ２３２７などのプロセッサに接続されるとき、プロセッサは、企図される標的のタイプを自動的に識別して、ディスプレイ２３２５などのディスプレイデバイス上にかかる情報を表示することが可能である。
【０１０１】
テープ本体２１６３およびテープ本体２１７３は、整形外科用移植片のカニューレ挿入部の壁に対してテープ本体２１６およびテープ本体２１７３の少なくとも一部にバイアスをかけるために、１つ以上の曲げを含むことが可能である。カニューレ挿入部の壁に対してテープ本体の一部にバイアスをかけることは、目印に対してセンサ２１６５と２１７５とを配置する繰返し精度を高める。あるいは、プローブ２１６１および／または２１７１は、カニューレ挿入部内のセンサの適切な位置が繰返し達成可能であるように、それと共にそれらのプローブが使用されることが意図される骨髄内釘またはその他の移植片のカニューレ挿入部の大きさにおよそ等しい大きさで形成可能である。
【０１０２】
図４８を参照して、図４７で例示されたプローブの対に対する代替として、標的プローブ２１８１は、整形外科用移植片の遠位目印と近位目印の両方を標的にするために使用可能である。プローブ２１８１は、チューブ状であり、ステンレススチールなど、非磁性金属で作られる。プローブ２１８１は、テープ本体２１８３と、テープ本体２１８３の遠位部分内に配置された第１のセンサ２１８５と、テープ本体２１８３の近位部分内に配置された第２のセンサ２１８６とを含む。第１のセンサ２１８５は、ノッチまたは戻り止めとして形成可能な本体２１８３の基準点Ｒ３からの距離Ｄ３に配置され、第２のセンサは、基準点Ｒ３からの第２の距離Ｄ４に配置される。
【０１０３】
使用の際、第１のセンサ２１８５は骨髄内釘の遠位固定アパーチャなど、整形外科用の移植片遠位目印を標的にするために使用され、第２のセンサ２１８６は、整形外科用釘の近位固定アパーチャなど、整形外科用移植片の近位目印を標的にするために使用される。いくつかの実施形態では、プローブ２１８１の構成は、第２のセンサ２１８６を追加することによって、遠位標的プローブ２１７１（図４７）に類似する場合がある。プローブ２１８１は、遠位標的プローブ２１７１と区別されるように、かつ移植片の遠位目印と近位目印の両方を標的にするためにプローブ２１８１が使用可能であることを示すために色分け可能なグリップ２１８７も含む。上で議論されたように、センサ２１８５および２１８６は両方とも、移植片の目印に対して目印識別子２０１６など、目印標識の位置を決定する際に使用するための基準値を格納するＰＲＯＭまたはその他の記憶装置に接続可能である。ＰＲＯＭは、プロセッサが、受信された信号が遠位センサ２１８５によって生成されたか、または近位センサ２１８６によって生成されたかを決定することを可能にする識別子も格納する。
【０１０４】
もう１つの代替プローブ２１９１が図４９に例示される。プローブ２１９１は、筐体２１９２と、筐体２１９２内にコイル状に巻くことができる伸縮自在な／拡張可能な本体２１９３とを含む。本体２１９３内に配置されたセンサ２１９５は、移植片の近位目印を標的にするために、第１の位置Ｐ１に配置可能であり、移植片の遠位目印を標的にするために、第２の位置Ｐ２に配置可能である。いくつかの実施形態では、本体２１９３は、筐体から伸ばされたとき、一般に真っすぐな形を維持する傾向があるが、筐体２１９２内にコイル状に巻くことが可能な凹面金属ストリップとして形成可能である。例えば、本体２１９３は、真っすぐにされたとき、一般に、真っすぐな方向を維持するために、弾力のある金属バンド内に張力を生み出すが、張力が軽減されたとき、筐体２１９２内にコイル状に巻く、層状の柔軟性のあるステンレススチール双安定ばね帯金から構成されうる。しかし、本体を形成するために、弾性プラスチックまたはゴムチューブもしくはゴムシートを含めて、その他のタイプの材料を使用することも可能である。もう１つの代替案は、隣接するチューブ区分内でスライドさせることによって、伸縮可能なチューブの入れ子型の区分から本体２１９２を形成することである。プローブ２１９１は、筐体２１９２から現在延びている本体２１９３の長さを決定するために、回転エンコーダ、光デバイス、またはその他の測定デバイスもしくは測定方法を含むことが可能である。決定された長さは、第１の位置Ｐｌまたは第２の位置Ｐ２など、センサ２１９５が所望される位置に配置されているかどうかを決定するために使用可能である。
【０１０５】
次に、図５０を参照すると、調整可能な止め具１８０１は、代替の挿入ハンドル２２１０に取り付けられる。挿入ハンドル２２１０は、（図４６にも示される）骨髄内釘２１５５のヘッド２１５６と噛み合う本体２２１１を含む。一例として、カニューレ挿入されたボルト（図示せず）は、挿入ハンドル２２１０をヘッド２１５６に接続するために使用可能である。挿入ハンドル２２１０は、近位固定アパーチャ２１５７など、釘２１５５の近位目印を標的にする際に使用するためのセンサ２２１３を含む。センサ２２１３は挿入ハンドルが釘２１５５に取り付けられているとき、本体２２１１内または本体２２１１上に近位固定アパーチャ２１５７から所定の距離Ｄ５に配置される。センサは、無給電であってよく、または内部電池（図示せず）もしくは外部の電力供給装置（図示せず）から電力供給されてもよい。センサ２２１３は単体である区画内、または外部区画２２１６など、本体２２１１に統合された区画内に取付け可能である。あるいは、センサ２２１３は、図５１に示される内部区画２２１３ａ内に配置されてもよい。挿入ハンドル２２１０はプラスチックで作られるが、代わりに、その他の材料が使用されてもよい。
【０１０６】
調整可能な止め具１８０１は、遠位アパーチャ２１５９（図５１）など、釘２１５５の遠位目印を標的にするために、プローブ２１２９（図４６）などのプローブと共に使用される。上で説明されたように、調整可能な止め具１８０１は、プローブが挿入ハンドル２２１０を介して、釘２１５５のカニューレ挿入部２１５５ａ（図５１）内に通過することを可能にする挿入ハンドル２２１０（図示せず）の孔を介して縦方向に位置合わせされたネジ孔２２１５に噛み合うボルト１８０７（図４３）によって挿入ハンドル２２１０に取り付けることが可能である。調整可能な止め具１８０１は、調整可能な止め具１８０１と挿入ハンドル２２１０との間の回転を防止するために本体２２１１と噛み合うアーム１８０９も含む。
【０１０７】
例示されないが、（図４５に示される）調整可能な止め具１８０３は、移植片の近位目印を標的にするために埋め込まれたセンサを含む挿入ハンドルと共に使用することも可能である。
【０１０８】
使用の際、骨髄内釘２１５５などの整形外科用移植片は、骨内に移植される。挿入ハンドル２２１０は、移植片の前または後に、整形外科用移植片に接続可能である。その後、整形外科用移植片の近位目印を標的にするために、目印識別子を使用することが可能である。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、近位目印に先立って、遠位目印が標的にされる。先に述べたように、挿入ハンドル２２１０は、移植の前または後に、整形外科用移植片に接続可能である。止め具１８０１または止め具１８０３は、挿入ハンドル２２１０に接続される。プローブは、挿入ハンドル２２１０を介して、止め具内に挿入されて、釘２１５５などの整形外科用移植片内に挿入される。遠位目印が標的にされ、整形外科用移植片を保持するために貫通エレメントが遠位目印内に配置され、プローブは取り外され、次いで、近位目印が標的にされる。
【０１１０】
次に、図５１を参照すると、整形外科用移植片の見えない目印を標的にするためのシステム２３００が例示される。システム２３００は、調整可能な止め具１８０１と、プローブ２１７１と、組み立てられて、破折Ｆを含む骨Ｂ内に移植された骨髄内釘２１５５に接続された挿入ガイド２２１０とを含む。骨髄内釘２１５５は、骨髄内釘２１５５から延び、固定締結装置（図示せず）を受け入れるように構成された遠位アパーチャ２１５９を含む。プローブ２１７１は、アパーチャまたは調整可能な止め具１８０１を介して、挿入ハンドル２２１０のカニューレ挿入部２２１０ａを介して、骨髄内釘２１５５のカニューレ挿入部２１５５ａ内に受け入れられる。プローブ２１７１は、センサ２１７５が遠位アパーチャ２１５９から知られている距離に配置されるように、止め具１８０１内で受け入れられる。知られている距離は、センサ２１７５から遠位アパーチャ２１５９または他の目印まで０ミリメートルから１０２ミリメートルまでの範囲であってよい。その他の実施形態では、知られている距離は、約２ミリメートルから約２５ミリメートルまで、または約３ミリメートルから約１０ミリメートルまでの範囲であってよい。示される実施形態では、知られている距離は、約５ミリメートルである。
【０１１１】
システム２３００は、ドリルビット２３１１を含むドリル２３１０などのツールも含む。目印識別子２０１６は、ドリル２３１０および／またはドリルビット２３１１の位置と方向とを決定するために、目印識別子２０１６の位置と方向とを使用できるように、ドリル２３１０および／またはドリルビット２３１１と噛み合うことが可能である。例えば、目印識別子２０１６の筐体は、ドリル２３１０、ストラップ、または目印識別子２０１６をドリル２３１０に少なくとも一時的に固定するためのその他の固定機構との摩擦フィット噛合せ（ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ｆｉｔ  ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）を含むことが可能である。その他の実施形態では、目印識別子２０１６は、ドリル２３１０、またはその他のツールと一体化されてよい。いくつかの実施形態では、ドリルスリーブ（図示せず）は、ユーザが患者に対してドリルスリーブの先端を配置することを可能にし、ユーザがドリルで孔を開けるために縦方向にドリルビットを移動することも可能にするために伸縮することが可能である。
【０１１２】
標的システム２３２０は、外科医などのユーザに、遠位アパーチャ２１５９に対する、ドリルビット２３１１を含むドリル２３１０などのツールの相対的な位置の表示を提供するように動作可能である。標的システム２３２０は、筐体２３２１と、第１のセンサポート２３２２と、第２のセンサポート２３２３と、磁場発生器ポート２３２４と、ディスプレイデバイス２３２５と、プロセッサ２３２７とを含む。第１のセンサポート２３２２は、標的システム２３２０がセンサ２１７５によって生成された信号を受信するように、プローブ２１７１のケーブル２１７９のコネクタを受け入れるように構成される。第２のセンサポート２３２３は、標的システム２３２０がセンサ２２１３によって生成された信号を受信するように、挿入ハンドル２２１０のセンサ２２１３に接続されたケーブル２２１４のコネクタを受け入れるように構成される。磁場発生器ポート２３２４は、標的システム２３２０が、目印識別子２０１６の磁場発生器の動作を制御するために、ケーブル２０１９を介して信号を送信するように、目印識別子２０１６のケーブル２０１９のコネクタを受け入れるように構成される。ディスプレイデバイス２３２５は、遠位アパーチャ２１５９、近位アパーチャ２１５７（図５０）、または別の目印など、骨髄内釘２１５５の目印の位置ならびに方向に対するドリル２３１０の位置および方向の表示を含む、グラフィカルユーザインターフェース２３２６のディスプレイを出力するように動作可能である。
【０１１３】
プロセッサ２３２７は、遠位センサ２１７５および／または近位センサ２２１３から信号を受信して、（１つ以上の）受信された信号に基づいて、骨髄内釘２１５５の選択された目印に対する目印識別子２０１６の現在の位置および方向を決定するように動作可能である。例えば、１つ以上の誘導電流など、遠位センサ２１７５から受信された信号の特徴は、センサ２１７５からの目印識別子２０１６の距離、ならびに目印識別子２０１６によって生成された磁場の磁気モーメントの方向を決定するために、プロセッサ２３２７によって使用可能である。例えば、センサ２１７５は、電流値を表示する信号と、複数の誘導コイルのうちのどれが関連する電流値を生み出したかを示す識別子とを送信することが可能である。プロセッサ２３２７は、受信された値と基準値との間の差を決定するために、受信された電流値を誘導コイルのそれぞれに関連する基準値と比較することが可能である。基準値は、目印識別子２０１６の基準磁場発生信号、基準位置、および基準方向に関連する誘導電流の値でありうる。プロセッサ２３２７は、受信された値と基準値との間のこれらの決定された差を使用して、基準磁場から目印識別子２０１６によって生成された磁場のいずれかの決定された差に基づいて、基準位置および基準方向からの目印識別子２０１６の位置ならびに方向の差を決定する。目印識別子２０１６の位置および方向と基準位置および基準方向との間の差に基づいて、センサ２１７５に対する目印識別子２０１６の現在の位置および方向をプロセッサ２３２７によって決定することが可能である。
【０１１４】
センサ２１７５に対する目印識別子２０１６の現在の距離および方向は、遠位アパーチャ２１５９からの目印識別子２０１６の現在の距離と、遠位アパーチャ２１５９の中心貫通軸（ｃｅｎｔｒａｌ  ｔｈｒｏｕｇｈ−ａｘｉｓ）に対して生成された磁場の磁気モーメントの現在の相対的方向とを決定するために使用される。例えば、プロセッサ２３２７は、遠位センサ２１７５に対する遠位アパーチャ２１５９の知られている位置および方向に基づいて、遠位アパーチャ２１５９に対する目印識別子２０１６の現在の距離と相対的な方向とを決定する。プロセッサ２３２７は、目印識別子２０１６の位置に対するドリル３２１０およびドリルビット２３１１の知られている位置ならびに方向と、目印識別子２０１６によって生成された磁場の磁気モーメントとに基づいて、遠位アパーチャ２１５９からのドリルビット２３１１を含むドリル２３１０の現在の位置、ならびに遠位アパーチャ２１５９の中心貫通軸に対するドリル２３１０およびドリルビット２３１１の現在の方向も決定する。目印識別子２０１６の場合、ドリルビット２３１１の縦軸は、目印識別子２０１６によって生成された磁場の磁気モーメントと同軸である。
【０１１５】
グラフィカルユーザインターフェース２３２６は、遠位アパーチャ２１５９に対するドリル２３１０およびドリルビット２３１１の決定された現在の位置ならびに方向に基づいて、または別の目印に対する別のツールの現在の位置および方向に基づいて、プロセッサによって生成される。グラフィカルユーザインターフェース２３２６は、骨髄内釘２１５５を表す骨髄内釘画像２１５５ｂを含む第１の部分２３２６ａを含み、遠位アパーチャ２１５９を表す遠位アパーチャ画像２１５９ａを含む。グラフィカルユーザインターフェース２３２６の第１の部分２３２６ａは、第１の円２３３１と、第２の円２３３３と、第１の円２３３１および第２の円２３３３のそれぞれの中央と交差するライン２３３５とを含む方向インジケータ２３３０も含む。ライン２３３５は、遠位アパーチャ２１５９の中心貫通軸に対するドリルビット２３１１の現在の方向の図示をユーザに提供する。特に、第１の円２３３１と第２の円２３３３が両方とも完全に遠位アパーチャ画像２１５９ａ内に配置されているとき、ドリルビット２３１１の縦軸は、図５１に示されるように、遠位アパーチャ２１５９の中央貫通軸と同軸である。グラフィカルユーザインターフェース２３２６は、骨髄内釘画像２１５５ｂおよびドリルビット画像２３３１ｂを含む第２の部分２３２６ｂも含む。骨髄内釘２１５５に対するドリルビット２３１１の現在の位置および方向は、グラフィカルユーザインターフェース２３２６の第２の部分２３２６ｂに例示されている。
【０１１６】
使用の際、１つ以上の構成要素が殺菌されていない場合、プローブ２１５５、挿入ハンドル２２１０、調整可能な止め具１８０１、目印識別子２０１６、ドリル２３１０、およびドリルビット２３１１は、加圧滅菌するステップなどによって、殺菌可能である。殺菌の際、プローブ２１５５は、標的システム２３２０の第１のセンサポート２３２２に接続され、挿入ハンドル２２１０は、標的システム２３２０の第２のセンサポート２３２３に接続される。プロセッサ２３２７は、遠位センサ２１７５と近位センサ２２１３の接続を検出して、オプションで、プローブ２１５５と挿入ハンドル２２１０の適切な（もしくは、不適切な）接続を表示させること、および／または遠位センサ２１７５と近位センサ２２１３の適切な（もしくは、不適切な）動作を表示させることが可能である。同様に、目印識別子２０１６は、磁場発生器ポート２３２４に接続され、プロセッサは、目印識別子２０１６の接続を検出して、目印識別子２０１６の適切な（もしくは、不適切な）接続および／または目印識別子２０１６の磁場発生器の適切な（もしくは、不適切な）動作を表示させることが可能である。センサ２１７５は、較正値を格納し、遠位標的センサとして、センサ２１７５を識別する識別子も格納するプログラマブル読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）マイクロチップに接続される。センサがプロセッサ２３２７に接続されるとき、プロセッサ２３２７は、企図される標的のタイプを自動的に識別して、識別されたタイプのセンサが接続されているという表示をグラフィカルユーザインターフェース２３２６上に表示することが可能である。
【０１１７】
挿入ハンドル２２１０は、骨髄内釘２１５５と噛み合い、調整可能な止め具１８０１は、挿入ハンドル２２１０と噛み合う。プローブ２１５５は、次いで、調整可能な止め具１８０１内に挿入されて、所望される位置に配置される。ボタン１８０２を操作して、プローブ２１５５が調整されることを可能にし、ボタン１８０２を解除して、プローブ２１５５を所望される位置にクランプで固定する。例えば、印刷されたマークもしくは戻り止めなどの基準マーク、またはその他の構造のプローブ２１５５が、調整可能な止め具１８０１の基準部分に対して正しく配置されるまで、プローブ２１５５を挿入することが可能である。プローブ２１５５の配置は、遠位センサ２１７５を遠位アパーチャ２１５９に対して正しい位置に配置させる。
【０１１８】
ドリルスリーブ２０２２が選択され、目印識別子２０１６のドリルスリーブアタッチメント２０２０と噛み合わされる。例えば、短いドリルスリーブおよび長いドリルスリーブのうちの１つが選択される。選択の表示は、グラフィカルユーザインターフェース２３２６のメニュー２３２６ｃとの相互作用によってなど、標的システム２３２０に入力される。加えて、特定の骨髄内釘２１５５、挿入ハンドル２２１０、調整可能な止め具１８０１、および／またはプローブ２１７１の表示は、特定の骨髄内釘２１５５、挿入ハンドル２２１０、調整可能な止め具１８０１、および／もしくはプローブ２１７１を確認するために、標的システム２３２０によって自動的に認識されない場合、標的システム２３２０に入力される。
【０１１９】
骨髄内釘２１５５の移植の前に、目印識別子２０１６を骨髄内釘２１５５の遠位アパーチャ２１５９上に直接配置することによって、標的システム２３２０の精度が点検され、これは、ドリルスリーブ２０２２の先端２０２４を遠位アパーチャ２１５９内に挿入することによって行うことができる。第２の円２３３３が遠位アパーチャ画像２１５９ａ内に示されている場合、かつライン２３３５の方向がドリルスリーブ２０２２の方向に対応する場合、標的システム２３２０は正確である。標的システムが正確でない場合、選択された構成要素および／またはプローブ２１７１の位置の入力表示が検査される。何の誤差も見つからない場合、標的システム２３２０は、図５２を参照して下で説明されるように再較正される。
【０１２０】
上で説明されたように、構成要素が組み立てられて点検されるとき、骨髄内釘２１５５は骨Ｂ内に移植される。骨髄内釘２１５５が所望される位置に配置されたとき、ドリルスリーブ２０２２の先端２０２４は遠位アパーチャ２１５９上に配置される。目印識別子２０１６がセンサ２１７５の近くに持ち込まれるとき、センサ２１７５によって生成された信号がプロセッサ２３２７によって受信され、遠位標的が試みられていることを決定するために、電流値など、１つ以上の信号と識別子とがプロセッサによって使用され、標的システム２３２０は、遠位標的モードに入る。骨Ｂ内に隠れている遠位アパーチャ２１５９に対する先端２０２４の位置特定は、遠位標的モードでグラフィカルユーザインターフェース２３２６に照会することによってユーザによって実行され、第１の円２３３１および第２の円２３３３の位置が遠位アパーチャ画像２１５９ａ内に特定されたとき、その位置特定は確認される。
【０１２１】
遠位アパーチャ２１５９の位置において皮膚が切断される。ドリルスリーブ２０２２は、次いで、骨Ｂに至るまでその切断部分に挿入される。目印識別子２０１６は、次いで、第１の円２３３１と第２の円２３３３とを完全に遠位アパーチャ画像２１５９ａ内に配置するためにユーザによって操作され、目印識別子２０１６の位置と方向とを維持すると同時に、ドリルビット２３１１はドリルスリーブ２０２２を介して挿入され、ユーザは、遠位アパーチャ２１５９を介して、骨Ｂの反対側の皮質までドリルで骨Ｂに孔を開ける。所望されるドリル深さは、第２の部分２３２６ｂを参照することによって、またはドリルビット２３１１上に含まれた１つ以上の基準マークを目印識別子２０１６の基準部分と比較することによって、ユーザによって達成可能である。
【０１２２】
次いで、ドリルビット２３１１は取り外されて、この場合も、第１の円２３３１と第２の円２３３３とを遠位アパーチャ画像２１５９ａ内に維持しながら、固定締結装置（図示せず）は、ドリルスリーブ２０２２を介して骨Ｂと遠位アパーチャ２１５９とに噛み合う。固定締結装置の所望される挿入深さは、グラフィカルユーザインターフェース２３２６の第２の部分２３２６ｂを参照することによって、または締結装置駆動ツール（図示せず）上の基準マーキングを目印識別子２０１６の基準部分と比較することによって、ユーザによって達成可能である。
【０１２３】
固定締結装置を遠位アパーチャ２１５９に噛み合わせることに加えて、骨髄内釘２１５５の近位目印を標的にするために、標的システム２３２０を使用することが可能である。例えば、固定締結装置を遠位アパーチャ２１５９と骨Ｂとに噛み合わせる前または後に、ユーザは、メニュー２３２６ｃからセンサ２２１３を選択することが可能であるか、または目印識別子２０１６をセンサ２２１３の所定の距離内に移動させることが可能であり、これは、標的システム２３２０に近位標的モードに入らせて、近位アパーチャ２１５７（図５０）など、骨髄内釘２１５５の近位目印に対するドリル２３００および／またはドリルビット２０１６の相対的な位置および方向の表示を出力させる。ユーザは、遠位アパーチャ２１５９を介してドリルで孔を開けること、および／または固定締結装置を遠位アパーチャ２１５９に噛み合わせることに関して上で説明されたのと同じような形で、締結装置もしくはその他のツールまたは移植片を近位目印と噛み合わせることができる。
【０１２４】
上述のように、遠位アパーチャ２１５９など、遠位目印を標的にする前または後に、標的システム２３２０とセンサ２２１３とを使用して近位目印を標的にすることが可能である。特に、調整可能な止め具１８０１内、挿入ハンドル２２１０内、および／または骨髄内釘２１５５内にプローブ２１７１を挿入する前に近位目印を標的にすることが可能である。プローブ２１７１を取り外した後で、またはプローブ２１７１が調整可能な止め具１８０１内、挿入ハンドル２２１０内、および／もしくは骨髄内釘２１５５内に挿入される間に、近位目印を標的にすることも可能である。例えば、上で議論されたように、近位アパーチャもしくはその他の近位目印とのドリルビット２３１１または締結装置の噛合せに干渉しない、骨髄内釘２１５５の部分を介して、プローブ２１７１を挿入することが可能である。加えて、プローブ２１７１がカニューレ挿入部２１５５ａ内に挿入され、近位アパーチャもカニューレ挿入部２１５５ａを通過する場合、カニューレ挿入部２１５５ａは、締結装置またはドリルビット２３１１とプローブ２１７１の両方を同時に収容するのに十分な大きさであってよい。例えば、プローブ２１７１は、カニューレ挿入部２１５５ａを画定する、ドリルビット２３１１と骨髄内釘２１５５の内壁との間のギャップ内に配置される大きさであってよい。同様に、遠位センサ２１８５と近位センサ２１８６の両方を有するプローブ２１８１（図４８）をカニューレ挿入部２１５５ａ内に挿入することが可能であり、プローブ２１８１の取外しまたは調整を伴わずに、骨髄内釘２１５５の遠位目印と近位目印の両方を標的にすることが可能である。
【０１２５】
あるいは、標的システム２３２０と、プローブ２１７１のセンサ２１７５またはプローブ２１６１のセンサ２１６５（図４７）のどちらかとを使用して、骨髄内釘２１５５の近位目印を標的にすることが可能である。例えば、遠位アパーチャ２１５９に固定締結装置を噛み合わせた後で、センサ２１７５を骨髄内釘２１５５の１つ以上の近位目印に対する所定の位置内に固定するために調整可能な止め具１８０１を使用して、プローブ２１７１を調整することが可能である。次いで、標的システム２３２０が（１つ以上の）近位目印に対してドリル２３１０および／またはドリルビット２３１１（または、その他のツールもしくは移植片）の位置および方向を表示するように動作可能であるように、近位標的モードを選択するために、メニュー２３２６ｃを使用することが可能である。同様に、特に、プローブ２１７１の一部を調整可能な止め具１８０１からある距離にわたって伸ばすことが望ましくない場合、センサ２１６５が骨髄内釘２１５５の１つ以上の近位目印に対して知られている位置に配置されるように、プローブ２１６１を標的システム２３２０に接続して、調整可能な止め具１８０１内に挿入することが可能である。いずれの場合も、上で説明されたように、次いで、標的システム２３２０を使用して、骨髄内釘の１つ以上の近位目印を標的にすることが可能である。その他の実施形態では、プローブ２１７１またはプローブ２１６１を使用して、遠位アパーチャ２１５９の前に、（１つ以上の）近位目印を標的にすることが可能である。
【０１２６】
次に、図５２を参照すると、標的システム２３２０を較正する際に使用するために、較正部材２３４０が目印識別子２０１６と骨髄内釘２１５５とに取り付けられる。例えば、骨髄内釘２１５５を挿入する前に標的システム２３２０の精度が点検され、誤差が見つかった場合、標的システム２３２０を再較正することが可能である。使用の際、較正部材２３４０は、目印識別子２０１６と噛み合う。次いで、較正部材２３４０の基準部分（図示せず）が骨髄内釘２１５５に隣接するまで、先端２３４１が遠位アパーチャ２１５９に挿入される。標的システム２３２０の再較正は、次いで、グラフィカルユーザインターフェース２３２６のメニュー２３２６ｃとの相互作用によって達成可能である。例えば、「再較正」オプションはメニュー２３２６ｃから選択可能であり、これは、標的システム２３２０に目印識別子２０１６の磁場発生器に駆動信号を送信させて、基準値として、プローブ２１７１のセンサ２１７５から受信された任意の電流値を格納させる。グラフィカルユーザインターフェース２３２６は、標的システム２３２０の成功理の再較正の表示を示すことができる。
【０１２７】
次に、図５３〜５７を参照すると、調整可能な止め具１８０１の詳細が例示される。調整可能な止め具１８０１は、クランプ部材スロット２４０２を含む筐体２４０１を含む。クランプ部材２４１１は、クランプ部材スロット２４０２内で受け入れられて、ばね２４１３によってバイアスがかけられる。クランプ部材２４１１は、ピン２４１５によって筐体２４０１内に維持される。クランプ部材２４１１は、アクチュエータスロット２４１７、リンケージアパーチャ（ｌｉｎｋａｇｅ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）２４１８、およびプローブアパーチャ２４１９も含む。
【０１２８】
ボタン１８０２は、動作シャフト２４２１と動作スロット２４２３とを含む。動作シャフト２４２１は筐体２４０１のアパーチャ２４０５内に受け入れられ、ばね２４２５によって筐体内の挿入物に対してバイアスがかけられる。組み立てられたとき、動作シャフト２４２１は、クランプ部材２４１１のアクチュエータスロット２４１７内に受け入れられて、筐体２４０１の開口部２４０３を介して、クランプ部材２４１１のリンケージアパーチャ２４１８を介して、動作シャフト２４２１の動作スロット２４２３内に挿入されたリンケージピン２４２７によって、筐体２４０１内に維持される。使用の際、ばね２４２５のバイアス力に対してボタン１８０２が押下されたとき、リンケージピン２４２７が動作スロット２４２３内で移動され、これはクランプ部材２４１１をばね２４１３に対して押下して、プローブが孔１８０８内にプローブアパーチャ２４１９を介して挿入されるのを可能にする。プローブが挿入されて、ボタン１８０２が解放されたとき、ばね２４１３および２４２５は、プローブの位置を孔１８０８内に維持するために、クランプ部材２４１１でプローブを圧迫する。
【０１２９】
サムホイール１８０６は筐体２４０１のサムホイールスロット２４０７内に受け入れられ、ボルト１８０７は筐体２４０１のボルトアパーチャ２４０９を介してサムホイール１８０６のネジアパーチャ２４３１内に螺入される。ボルト１８０７がボルトアパーチャ２４３１内に螺入された後で、ボルト１８０７をサムホイール１８０６に噛み合わせた状態に維持するために、サムホイール１８０６のアパーチャ２４３５（図５６）を介して、ボルト１８０７のスロット２４３７（図５６）内にピン２４３３を挿入する。
【０１３０】
次に、図５８〜６２を参照すると、調整可能な止め具１８０３の詳細が例示される。調整可能な止め具１８０３は、クランプ部材スロット２５０２を含む筐体２５０１を含む。クランプ部材２５１１は、クランプ部材スロット２５０２内に受け入れられて、ばね２５１３によってバイアスがかけられる。クランプ部材２５１１は、ピン２５１５によって筐体２５０１内に維持される。クランプ部材２５１１は、アクチュエータスロット２５１７、リンケージアパーチャ２５１８、およびプローブアパーチャ２５１９も含む。
【０１３１】
ボタン１８０２は、動作シャフト２４２１と動作スロット２４２３とを含む。動作シャフト２４２１は、筐体２４０１のアパーチャ２４０５内に受け入れられて、ばね２５２５によって、筐体内の挿入に対してバイアスがかけられる。組み立てられたとき、動作シャフト２４２１は、クランプ部材２５１１のアクチュエータスロット２５１７によって受け入れられ、筐体２４０１の開口部２５０３を介して、クランプ部材２５１１のリンケージアパーチャ２４１８を介して、動作シャフト２４２１の動作スロット２４２３内に挿入されたリンケージピン２５２７によって筐体２５０１内に維持される。使用の際、ボタン１８０２がばね２５２５のバイアス力に対して押下されるとき、リンケージピン２５２７は動作スロット２４２３内で移動され、これは、クランプ部材２５１１をばね２５１３に対して押下して、プローブが孔１８０５内にプローブアパーチャ２５１９を介して挿入されるのを可能にする。プローブが挿入されて、ボタン１８０２が解放されたとき、ばね２５１３および２５２５は、プローブの位置を孔１８０５内に維持するために、クランプ部材２５１１でプローブを圧迫する。
【０１３２】
クランプノブ１８０４のネジボルト２５３１は、調整可能な止め具１８０３を挿入ハンドルに固定するために、筐体２５０１のボルトアパーチャ２５０９に螺入される。
【０１３３】
システム較正は、製造中、流通後、または移植片の移植の直前に達成可能である。較正ステップは、コンピュータ支援手術の登録に類似する。較正は、様々な理由で必要とされる場合がある。例えば、センサ較正は、製造公差に関する補正のために必要とされる場合がある。このシステムは、コンピュータ支援設計モデルに基づいて設計可能であり、較正は、複数のセンサを互いに対して正確に配置するために使用される。プロセッサまたは制御ユニットは、グローバル座標系内のセンサの位置を突き止めるために、または互いに対して単に配置するために、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ピッチ、ヨー、およびロールのオフセット値を生成するためのソフトウェアを含むことが可能である。このシステムは、製造中に製造および較正されることが可能であり、通し番号、色コード、バーコード、またはＲＦＩＤタグなど、独自の識別子を割り当てることが可能である。システムを再較正する必要がある場合、局所的にまたはネットワークを介してオフセット値を取り出すために、独自の識別子を使用することが可能である。さらに、骨髄内釘のサイズ、または骨髄内釘および／もしくはプローブの長さなど、その他のデータを取り出すために、この独自の識別子を使用することも可能である。
【０１３４】
目印を識別するためのシステムは、移植された骨髄内釘の見えないネジ孔を標的にする以外の目的で使用することも可能である。これらの目的は、閉鎖ネジを標的にすること、およびガイドピンを位置合わせすることを含むが、これらに限定されない。１つの手順では、釘またはロッドの外側の接点で閉鎖（ポラー（ｐｏｌｌｅｒ））ネジを骨に直接挿入することが可能である。標的は、スクリーン上に、前部対後部、または内側対外側など、釘の相反する側のスクリーンに２つのラインとして、釘からある距離、例えば、２．５ミリメートル置いてオフセットされて示される。外科医は、外科医が閉鎖ネジを配置することを望む解剖側によって決定されるラインのうちの１つに目印識別子を位置合わせする。スクリーン上に示される標的として、その他の記号、もしくは、点などの印、的、またはそれらの組合せを使用することも可能である。この適用例の場合、プローブ、径違い継手（ｒｅｄｕｃｅｒ）または錐を含むが、これらに限定されない閉鎖ネジを標的とするための手段として、骨髄管内に挿入可能であり、１つ以上のセンサを装備したデバイスを使用することが可能である。目印を識別するための示されたシステムは、大腿骨釘の近位部分内にラグスクリューを配置するためのＡ−Ｐ面とＭ−Ｌ面の両方にガイドピンを位置合わせするかまたは中央に配置するために使用することも可能である。このシステムの１つの例示的な実施形態は、大腿部釘の近位部分に取外し可能に取り付けられた挿入ハンドルおよび／もしくはドリルガイドならびに／またはアラインメントジグに対する知られている方向と位置、あるいはそれらの中の知られている方向と位置を用いてセンサを配置することを含むことが可能である。
【０１３５】
図１は、第１のセンサを移植片に固定するためのポケットを例示するが、これらの品目を互いに固定するために、その他の構造および／または方法を使用することも可能である。例えば、図４２に例示されるように、第１のセンサを適切な位置内に配置するために、可変長のプローブを使用することが可能である。センサ２１２６を移植片３０内に正確に配置するために、図４１〜４２の調整可能な止め具１８０１、１８０３を使用することが可能ある。
【０１３６】
いくつかの実施形態だけが記載されているが、代替形態および修正形態は上の説明から当業者に明らかになるであろう。これらの代替形態およびその他の代替形態は、均等物と見なされ、本開示ならびに添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内であると見なされる。
【符号の説明】
【０１３７】
１０  システム
１２  プロセッサ
１４  モニタ
１６  磁場発生器
１８  目印識別子
１９  マーキングセンサ
２０  第２のセンサ
２１  通信モジュール
２２  鋸歯先端
２３  第３のコネクタ
２４  チューブ
２５  通信モジュール
２６  ハンドル
２８  整形外科用移植片アセンブリ
３０  移植片
３１  目印
３２  第１のセンサ
３３  カニューレ挿入部
３４  縦溝
３５  内表面
３６  ポケット
３７  外表目
３８  カバー
３９  第２の開口部
４０  挿入ハンドル
４４  アラインメントフィーチャ
４６  アラインメントピン
４７  アラインメントピン
５０  リード線
５２  第１のコネクタ
５３  フレックスボード
５４  第２のコネクタ
５５  ワイヤハーネス
５７  パッド
５９  固定タブ
６０  整形外科用移植片アセンブリ
６１  リング
６３  リング
６４  取外し可能なリード線
６５  遠位末端位置
６６  縦溝
６７  ジャケットワイヤ
７０  バイアス接触
７２  バイアスエレメント
７４  エラストマー電気接触
７６  接点
８０  噛合いノッチ
８２  噛合せ孔
８３  噛合せ孔
９０  ドリル
９２  マーキング
１００  骨
１１０  システム
１１２  プロセッサ
１１４  モニタ
１１８  目印識別子
１２０  第２のセンサ
１２２  鋸歯先端
１２４  チューブ
１２６  ハンドル
１２８  整形外科用移植片アセンブリ
１３０  移植片
１３２  磁石
１３４  溝
１３６  ポケット
１３８  カバー
１４０  挿入ハンドル
１５０  リード線
５００  第１の部分
５１０  第２の部分
７００  挿入ハンドル
７１０  弓型スロット
７１２  キャリッジ
８００  整形外科用移植片
８０２  目印
８１０  挿入ハンドル
８１２  追加のガイド孔
８１８  目印識別子
９００  挿入ハンドル
９１８  目印識別子
９２０  小型サーボモータ
９２２  小型サーボモータ
９２４  小型サーボモータ
１０１０  システム
１０１２  制御ユニット
１０１４  磁場発生器
１０１６  目印識別子
１０１８  ドリルビット
１０２０  第２のセンサ
１０２２  挿入ハンドル
１０２４  骨髄内釘
１０２６  第１のセンサ
１０２８  目印
１０２９  プローブ
１０３０  ワイヤ
１０３２  第３のセンサ
１０３４  テープ
１０３６  止め具
１０３８  コネクタ
１０４０  第１のパッケージ
１０４２  第２のパッケージ
１０４４  第１のコネクタ
１０４６  第２のコネクタ
１０４８  ケーブル
１０５０  コンピューティングデバイス
１０５４  コンピューティングデバイス
１０６０  ネットワーク
１１１０  システム
１１１２  制御ユニット
１１１４  磁場発生器
１１１６  目印識別子
１１４４  第３のセンサ
１１２０  第２のセンサ
１１２２  挿入ハンドル
１１２４  骨髄内釘
１１２６  第１のセンサ
１１２８  目印
１１２９  プローブ
１１３０  ワイヤ
１１３２  センサ
１１３４  テープ
１１３６  止め具
１１３９  第４のセンサ
１４００  システム
１４１０  固定子
１４１２  スライダ
１５００  システム
１５１０  反射コードホイール
１５１２  レンズ
１５１４  エンコーダ
１６００  システム
１６１０  チューブ
１６１２  線形可変差分変圧器
１６１４  交流電流
１６１６  ピックアップセンサ
１６１８  ソレノイドコイル
１７００  挿入ハンドル
１７１０  柄
１７１２  先端部
１７１４  上部
１７１６  クイックコネクト
１８００  調整可能な止め具
１８０１  調整可能な止め具
１８０２  プッシュボタンアクチュエータ
１８０３  調整可能な止め具
１８０４  クランプノブ
１８０６  サムホイール
１８０７  ネジボルト
１８０８  孔
１８０９  アーム
１８１０  スロット
１８１２  アラインメント部材
１８１４  締結孔
２０１６  目印識別子
２０１８  シリコン筐体本体
２０１８ａ  第１のカバリング
２０１８ｂ  第２のカバリング
２０１８ｃ  結合部材アタッチメント
２０１８ｄ  くぼみ
２０１９  ケーブル
２０２０  スリーブアタッチメント
２０２２  ドリルスリーブ
２０２４  鋸歯先端
２０２５  領域
２１００  スクリュードライバ
２１２２  挿入ハンドル
２１２３  挿入ハンドル
２１２４  遠位部分
２１２５  骨髄内釘
２１２６  センサ
２１２７  近位表面
２１２８  標的プローブ
２１２９  プローブ
２１２９ａ  本体
２１３０  ケーブル
２１３１  コネクタ
２１３２  グリップ
２１４４  遠位部分
２１４７  近位表面
２１５５  骨髄内釘
２１５５ａ  カニューレ挿入部
２１５５ｂ  骨髄内釘画像
２１５６  ヘッド
２１５７  近位固定アパーチャ
２１５９  遠位アパーチャ
２１５９ａ  遠位アパーチャ画像
２１６１  近位標的プローブ
２１６３  テープ本体
２１６５  センサ
２１６７  色分けされたグリップ
２１６９  ケーブル
２１７１  遠位標的プローブ
２１７３  テープ本体
２１７５  遠位センサ
２１７７  色分けされたグリップ
２１７９  ケーブル
２１８１  プローブ
２１８３  テープ本体
２１８５  第１のセンサ
２１８６  第２のセンサ
２１８７  グリップ
２１９１  代替のプローブ
２１９２  筐体
２１９３  伸縮自在な本体／拡張可能な本体
２１９５  センサ
２２１０  挿入ハンドル
２２１０ａ  カニューレ挿入部
２２１１  本体
２２１３  近位センサ
２２１３ａ  内部区画
２２１４  ケーブル
２２１５  ネジ孔
２２１６  外部区画
２３００  システム
２３１０  ドリル
２３１１  ドリルビット
２３２０  標的システム
２３２１  筐体
２３２２  第１のセンサポート
２３２３  第２のセンサポート
２３２４  磁場発生器ポート
２３２５  ディスプレイ
２３２６  グラフィカルユーザインターフェース
２３２６ａ  第１の部分
２３２６ｂ  第２の部分
２３２６ｃ  メニュー
２３２７  プロセッサ
２３３０  方向インジケータ
２３３１  第１の円
２３３１ｂ  ドリルビット画像
２３３３  第２の円
２３３５  ライン
２３４０  較正部材
２３４１  先端
２４０１  筐体
２４０２  クランプ部材スロット
２４０３  開口部
２４０５  アパーチャ
２４０７  サムホイールスロット
２４０９  ボルトアパーチャ
２４１１  クランプ部材
２４１３  ばね
２４１５  ピン
２４１７  アクチュエータスロット
２４１８  リンケージアパーチャ
２４１９  プローブアパーチャ
２４２１  動作シャフト
２４２３  動作スロット
２４２５  ばね
２４２７  リンケージピン
２４３１  アパーチャ
２４３３  ピン
２４３５  アパーチャ
２４３７  スロット
２５０１  筐体
２５０２  クランプ部材スロット
２５０３  開口部
２５０９  ボルトアパーチャ
２５１１  クランプ部材
２５１３  ばね
２５１５  ピン
２５１７  アクチュエータスロット
２５１８  リンクアパーチャ
２５１９  プローブアパーチャ
２５２５  ばね
２５２７  リンケージピン
２５３１  ネジボルト
【図１】
2016005816.tif 000003
【図２】
2016005816.tif 000004
【図３】
2016005816.tif 000005
【図４】
2016005816.tif 000006
【図５】
2016005816.tif 000007
【図６】
2016005816.tif 000008
【図７】
2016005816.tif 000009
【図８】
2016005816.tif 000010
【図９】
2016005816.tif 000011
【図１０】
2016005816.tif 000012
【図１１】
2016005816.tif 000013
【図１２Ａ】
2016005816.tif 000014
【図１２Ｂ】
2016005816.tif 000015
【図１２Ｃ】
2016005816.tif 000016
【図１２Ｄ】
2016005816.tif 000017
【図１３Ａ】
2016005816.tif 000018
【図１３Ｂ】
2016005816.tif 000019
【図１４】
2016005816.tif 000020
【図１５】
2016005816.tif 000021
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2016005816.tif 000026
【図２１】
2016005816.tif 000027
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2016005816.tif 000031
【図２６】
2016005816.tif 000032
【図２７】
2016005816.tif 000033
【図２８】
2016005816.tif 000034
【図２９】
2016005816.tif 000035
【図３０】
2016005816.tif 000036
【図３１】
2016005816.tif 000037
【図３２】
2016005816.tif 000038
【図３３Ａ】
2016005816.tif 000039
【図３３Ｂ】
2016005816.tif 000040
【図３４】
2016005816.tif 000041
【図３５】
2016005816.tif 000042
【図３６】
2016005816.tif 000043
【図３７】
2016005816.tif 000044
【図３８】
2016005816.tif 000045
【図４８】
2016005816.tif 000046
【図４９】
2016005816.tif 000047
【図５３】
2016005816.tif 000048
【図５４】
2016005816.tif 000049
【図５５】
2016005816.tif 000050
【図５６】
2016005816.tif 000051
【図５７】
2016005816.tif 000052
【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
2016005816.tif 000055
【図６１】
2016005816.tif 000056
【図６２】
2016005816.tif 000057
【図３９】
2016005816.tif 000058
【図４０】
2016005816.tif 000059
【図４１】
2016005816.tif 000060
【図４２】
2016005816.tif 000061
【図４３】
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【図４４】
2016005816.tif 000063
【図４５】
2016005816.tif 000064
【図４６】
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【図４７】
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【図５０】
2016005816.tif 000067
【図５１】
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【図５２】
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