(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
力および回転検知用デバイスであって、
長手方向軸に沿って延在する細長いハウジングと、
前記ハウジングの遠位部分で前記ハウジングの相対する表面の間に及ぼされる力を測定するように構成された力センサと、
前記ハウジング上に位置付けされ、前記測定された力の値を視覚的に表現するように構成された力ディスプレイと、
前記ハウジング上に位置付けされ、前記長手方向軸を含む平面を画定し、さらに、前記平面に対し平行でかつ前記長手方向軸に直交するものとして屈曲／伸展軸を画定する、基準表面と、
前記ハウジングの屈曲／伸展位置を測定するように構成された第１の回転センサであって、前記屈曲／伸展位置が前記屈曲／伸展軸の周りの回転位置である、第１の回転センサと、
前記ハウジング上に位置付けされ、前記測定された屈曲／伸展位置の値を視覚的に表現するように構成された屈曲／伸展ディスプレイと、
前記遠位部分とは反対側の前記ハウジングの近位端部に位置付けされたゼロボタンであって、前記ハウジングの基準配向を設定するように構成されたゼロボタンと、
を含み、
前記第１の回転センサがさらに、前記基準配向に対する相対的回転として前記屈曲／伸展位置を測定するように構成されている、
力および回転検知用デバイス。
【請求項２】
前記屈曲／伸展ディスプレイは、前記ハウジングの前記近位端部に位置付けされている、請求項１に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項３】
前記屈曲／伸展ディスプレイが前記ゼロボタン上に位置付けされている、請求項２に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項４】
前記屈曲／伸展ディスプレイは、前記測定された屈曲／伸展位置の度単位の数値表現を表示するように構成されている、請求項１に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項５】
前記測定された屈曲／伸展位置の値に対応するデータを無線で伝送するように構成された回路をさらに含む、請求項１に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項６】
前記力ディスプレイは、前記ハウジングの相対する側から見える両面発光ダイオードディスプレイを含む、請求項１に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項７】
前記相対する表面が互いにおよび前記基準表面に対して平行である、請求項１に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項８】
前記基準表面が前記相対する表面の１つとして形成される、請求項１に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項９】
複数の異なる厚さのシムをさらに含み、各シムが、前記相対する表面のうちの一方の表面上で前記ハウジングの前記遠位部分に対し取外し可能な形で取付けでき、こうして前記力センサは前記シムと前記相対する表面のうちの他方の表面との間に及ぼされる力を測定するようになっている、請求項１に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項１０】
前記第１の回転センサは、加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項１１】
前記ハウジングの内反／外反位置を測定するように構成された第２の回転センサをさらに含み、前記内反／外反位置は前記長手方向軸の周りの回転位置である、請求項１に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項１２】
前記第２の回転センサはさらに、前記基準配向に対する相対的回転として前記内反／外反位置を測定するように構成されている、請求項１１に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項１３】
前記測定された内反／外反位置の値を視覚的に表現するように構成された内反／外反ディスプレイをさらに含む、請求項１２に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項１４】
前記内反／外反ディスプレイが、前記測定された内反／外反位置の度単位の数値表現を表示するように構成されている、請求項１３に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項１５】
前記屈曲／伸展ディスプレイおよび前記内反／外反ディスプレイが、前記遠位部分とは反対側の前記ハウジングの近位端部に位置付けされている、請求項１３に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項１６】
前記測定された屈曲／伸展位置の値および前記測定された内反／外反位置の値に対応するデータを無線で伝送するように構成された回路をさらに含む、請求項１１に記載の力および回転検知用デバイス。
【請求項１７】
力および回転検知用デバイスであって、
長手方向軸に沿って延在する細長いハウジングと、
前記ハウジングの遠位部分で前記ハウジングの相対する表面の間に及ぼされる力を測定するように構成された力センサと、
前記ハウジング上に位置付けされ、前記測定された力の値を視覚的に表現するように構成された力ディスプレイであって、前記ハウジングの相対する側から見える両面発光ダイオードディスプレイを含む力ディスプレイと、
前記ハウジング上に位置付けされ、相対する表面のうちの一方の表面として形成され、前記長手方向軸を含む平面を画定し、さらに、前記平面に対し平行でかつ前記長手方向軸に直交するものとして屈曲／伸展軸を画定する、基準表面と、
前記ハウジングの基準配向を設定するように構成された、前記ハウジング上のゼロボタンと、
前記ハウジングの屈曲／伸展位置を測定するように構成された第１の回転センサであって、前記屈曲／伸展位置が前記基準配向に対する前記屈曲／伸展軸の周りの相対的回転位置である、加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含む第１の回転センサと、
前記ハウジングの前記遠位部分とは反対側の近位端部に位置付けされ、前記測定された屈曲／伸展位置の値を視覚的に表現するように構成された屈曲／伸展ディスプレイと、
前記ハウジングの内反／外反位置を測定するように構成された第２の回転センサであって、前記内反／外反位置が前記基準配向に対する前記長手方向軸の周りの相対的回転位置であり、加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含む第２の回転センサと、
前記ハウジングの前記近位端部に位置付けされ、前記測定された内反／外反位置の値を視覚的に表現するように構成された内反／外反ディスプレイと、
前記測定された屈曲／伸展位置の値および前記測定された内反／外反位置の値に対応するデータを無線で伝送するように構成された回路と、
を含む、力および回転検知用デバイス。
【請求項１８】
複数の異なる厚さのシムをさらに含み、各シムが、前記相対する表面のうちの一方の表面上で前記ハウジングの前記遠位部分に対し取外し可能な形で取付けでき、こうして前記力センサは前記シムと前記相対する表面のうちの他方の表面との間に及ぼされる力を測定するようになっている、請求項１７に記載の力および回転検知用デバイス。
【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、全体が参照により本明細書に組込まれている、２０１７年２月２日出願の米国仮特許出願第６２／４５３，７７２号の利益を主張する。
【０００２】
本開示は、膝関節内の力を測定するのに好適である力および回転検知用デバイス、およびこのデバイスの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
膝手術手技において、外科医は最大屈曲位置と最大伸展位置を含めたこれらの位置間の１つ以上の位置に膝関節を手作業で位置付けすることができる。いくつかの手技において、外科医は、膝関節について角度位置を視覚的に推定することができる。
【発明の概要】
【０００４】
力および回転検知用デバイスの一実施例においては、細長いハウジングが長手方向軸に沿って延在することができる。力センサが、ハウジングの遠位部分でハウジングの相対する表面の間に及ぼされる力を測定できる。ハウジング上に力ディスプレイが位置付けされ得、測定された力の値を視覚的に表現することができる。ハウジング上に基準表面が位置付けされ得る。基準表面は、長手方向軸を含む平面を画定できる。基準表面はさらに、平面に対し平行でかつ長手方向軸に直交するものとして屈曲／伸展軸を画定することができる。第１の回転センサが、ハウジングの屈曲／伸展位置を測定することができる。屈曲／伸展位置は屈曲／伸展軸の周りの回転位置であり得る。屈曲／伸展ディスプレイがハウジング上に位置付けされ得、測定された屈曲／伸展位置の値を視覚的に表現することができる。
【０００５】
膝関節内の力を測定する方法の一実施例においては、膝関節内の切除された顆に対してハウジングの基準配向を設定することができる。膝関節内にハウジングの遠位部分を挿入することができる。ハウジングの遠位部分は力センサを含むことができる。屈曲位置と伸展位置を含めたこれらの位置間の複数の位置に膝関節を位置付けすることができる。複数の位置のうちの各位置において、ハウジングの屈曲／伸展位置の測定値をハウジング上のディスプレイから読取ることができる。複数の位置のうちの各位置において、ハウジングの遠位部分上に膝関節が及ぼす力の測定値をハウジング上のディスプレイから読取ることができる。
【０００６】
力および回転検知用デバイスの別の実施例においては、細長いハウジングが長手方向軸に沿って延在することができる。力センサが、ハウジングの遠位部分でハウジングの相対する表面の間に及ぼされる力を測定することができる。ハウジング上に力ディスプレイが位置付けされ得、測定された力の値を視覚的に表現することができる。力ディスプレイは、ハウジングの相対する側から見える両面発光ダイオードディスプレイを含むことができる。基準表面が、ハウジング上に位置付けされ得、相対する表面のうちの一方の表面として形成され得る。基準表面は、長手方向軸を含む平面を画定することができる。基準表面はさらに、平面に対し平行でかつ長手方向軸に直交するものとして屈曲／伸展軸を画定することができる。ハウジング上のゼロボタンが、ハウジングの基準配向を設定できる。第１の回転センサが、ハウジングの屈曲／伸展位置を測定し得る。屈曲／伸展位置は基準配向に対する屈曲／伸展軸の周りの相対的回転位置であり得る。第１の回転センサは、加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含むことができる。ハウジングの遠位部分とは反対側の近位端部に屈曲／伸展ディスプレイを位置付けすることができる。屈曲／伸展ディスプレイは、測定された屈曲／伸展位置の値を視覚的に表現することができる。第２の回転センサが、ハウジングの内反／外反位置を測定できる。内反／外反位置は、基準配向に対する長手方向軸の周りの相対的回転位置であり得る。第２の回転センサは、加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含むことができる。ハウジングの近位端部に位置付けされた内反／外反ディスプレイが、測定された内反／外反位置の値を視覚的に表現できる。回路が、測定された屈曲／伸展位置の値および測定された内反／外反位置の値に対応するデータを無線で伝送できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】いくつかの実施例に係る、力および回転検知用デバイスの斜視図を示す。
【図２】いくつかの実施例に係る、膝関節内の力を測定するための方法の流れ図を示す。
【図３】図２の方法を実行するに先立ち、切除およびフライス加工後の膝関節の一実施例を示す。
【図４】図２の方法の実行中の、切除された顆と接触した状態で位置付けされた基準表面を有するハウジングの一実施例を示す。
【図５】図２の方法の実行中の、ハウジングの基準配向を設定した後のハウジングの一実施例を示す。
【図６】図２の方法の実行中の、膝関節内に挿入されたハウジングおよびシムの一実施例を示す。
【図７】膝関節が屈曲状態にある、膝関節内に挿入されたハウジングおよびシムの一実施例を示す。
【図８】膝関節が伸展状態にある、膝関節内に挿入されたハウジングおよびシムの一実施例を示す。
【０００８】
対応する参照文字は、複数の図全体を通して対応する部品を表示する。図面中の要素は、必ずしも原寸に比例して描画されていない。図面中に示された構成は、単なる例であり、いかなる形であれ本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
力および回転検知用デバイスは、膝関節内の力を測定するために好適であり得る。力センサはハウジングの相対する表面の間に及ぼされる力を測定することができる。ハウジング上に位置付けされた力ディスプレイが、ハウジングの相対する側から見える両面発光ダイオードディスプレイなどを用いて測定された力の値を視覚的に表現することができる。第１の回転センサがハウジングの屈曲／伸展位置を測定することができる。屈曲／伸展ディスプレイが、測定された屈曲／伸展位置の値を視覚的に表現することができる。いくつの実施例においては、ゼロボタンがハウジングの基準配向を設定でき、こうして第１の回転センサは、基準配向に対する相対的回転として屈曲／伸展位置を測定することができる。いくつかの実施例では、回路が、測定された屈曲／伸展位置の値に対応するデータを無線で伝送することができ、こうして、ハウジングに繋がっていないデバイス上で値を表示することができるようになっている。
【００１０】
膝関節について角度位置を視覚的に推定することと比べて、力および回転検知用デバイスは、角度位置の決定精度を改善する。例えば、外科医が伸展状態で特定の角度に膝関節を位置付けする指示を受けるステップを含む手術手技については、純粋に外科医の視覚的な膝関節角度推定に依存するのではなくむしろ、実際の膝関節角度を測定し外科医に数値を提供できるデバイスを使用することが有利である。このような精度の改善は、手術の結果および再現性を改善し得る。
【００１１】
図１は、いくつかの実施例に係る、力および回転検知用デバイス１００の斜視図を示す。図１のデバイス１００は、膝関節内の力を測定するのに好適であり得る。図１の構成は一例にすぎず、他の好適な構成を使用することも可能である。
【００１２】
細長いハウジング１０２が、長手方向軸（ＬＡ）に沿って延在し得る。外科医は、ハウジング１０２をその近位部分１０４で把持し操作することができる。いくつかの実施例において、ハウジング１０２の近位部分１０４は、扁平な頂部部分１０６と丸味のある底部部分１０８を伴って、全体として円筒形の形状を含むことができる。一部の実施例では、扁平な頂部部分１０６および丸味のある底部部分１０８は、近位部分の厚みによって分離され得る。外科医は、手技の間、ハウジング１０２の遠位部分１１０を膝関節内に挿入することができる。
【００１３】
力センサ１１２は、ハウジング１０２の遠位部分１１０においてハウジング１０２の相対する表面１１４、１１６の間に及ぼされる力を測定することができる。いくつかの実施例において、相対する表面１１４、１１６は、平担でかつ互いに平行であり得る。いくつかの実施例において、相対する表面１１４、１１６は、ハウジング１０２の近位部分１０４の扁平な頂部部分１０６に平行であり得る。いくつかの実施例において、相対する表面１１４、１１６は、遠位部分の厚みによって分離され得る。いくつかの実施例において、遠位部分の厚みは、近位部分の厚みより小さいものであり得る。いくつかの実施例において、力センサ１１２は、力を測定する単一の要素を含むことができる。他の実施例において、力センサ１１２は、相対する表面１１４、１１６の部域を横断して分布させられた多数の素子を含むことができ、これらの素子が、合計された時に力を集合的に測定する。いくつかの実施例において、力センサ１１２は、１つ以上の圧力センサとして形成され得、これらの圧力センサは、相対する表面１１４、１１６の間に及ぼされる圧力を測定することができる。測定された圧力は、相対する表面１１４、１１６の部域上で統合されて力値を生成することができる。本明細書に関しては、力センサ１１２なる用語は、力を測定する１つ以上の素子および／または圧力を測定する１つ以上の素子を含むことができる。
【００１４】
ハウジング１０２上に力ディスプレイ１１８を位置付けすることができ、この力ディスプレイは、測定された力の値を視覚的に表現することができる。いくつかの実施例において、力ディスプレイ１１８は、測定された力を直接表示しなくてもよく、その代りに測定された力が１つ以上の規定の範囲またはビン(bins)内に入るか否かの視覚的表示を提供することができる。いくつかの実施例において、ビンは、便宜上第１、第２、第３、第４および第５の範囲としてラベリングされた５つの範囲を含むことができる。これらの実施例のいくつかにおいて、第３の範囲は、規定の医療手技にとって許容可能とみなされ得る力の範囲を表わすことができる。これらの実施例のいくつかにおいて、第２の範囲は、第３の範囲よりも低く第３の範囲に直接隣接する力の範囲を表わすことができる。これらの実施例のいくつかにおいて、第４の範囲は、第３の範囲よりも大きく第４の範囲に直接隣接する力の範囲を表わすことができる。これらの実施例のいくつかにおいて、第１の範囲は、ゼロ力（例えば非有界(unbounded)）から第２の範囲の下縁部まで延在することができる。これらの実施例のいくつかにおいて、第５の範囲は、第４の範囲の上縁部から上方（例えば同じく非有界(unbounded)）に延在することができる。これらは、規定の力値の範囲またはビンの一例にすぎず、他の好適な範囲も同様に使用可能である。
【００１５】
いくつかの実施例において、力ディスプレイ１１８は、ハウジング１０２の相対する側から見える両面発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイを含み得る。いくつかの実施例において、相対する側は、ハウジング１０２の頂部１２０と底部１２２である。以上で提示した５瓶例の場合、力ディスプレイ１１８は、ハウジング１０２に沿ったラインに配設された５つのＬＥＤ１２４Ａ〜Ｅを含むことができる。第１のビンに対応する第１のＬＥＤ１２４Ａは、ラインの近位端部に位置付けされ得る。第５のビンに対応する第５のＬＥＤ１２４Ｅは、ラインの遠位端部に位置付けされ得る。第２、第３、および第４のＬＥＤ１２４Ｂ〜Ｄは、第１および第５のＬＥＤ１２４Ａ、１２４Ｅの間で、ラインに沿って順次位置付けされ得る。いくつかの実施例において、ＬＥＤディスプレイは、各ビンについて規定の色を含むことができる。例えば、第３のビン（許容可能な力に対応する）は、緑色ＬＥＤに対応し得る（例えば、測定された力が第３の範囲内に入る場合、力ディスプレイ１１８はハウジング１０２上で緑色ＬＥＤを点灯させる）。第２および第４のビン（ほぼ許容可能な力に対応する）は、橙色または黄色のＬＥＤに対応し得る。第１および第５のビン（許容不可能な力に対応する）は、赤色のＬＥＤに対応し得る。手術手技中、外科医は、自らの周辺視野からＬＥＤの色を見ることができ、こうして、外科医は、力ディスプレイ１１８に対し大きな注意を払う必要なく力値を検知することができるようになっている。上述のカラースキームを用いて、外科医は、色を赤色から橙色または黄色そして究極的には緑色にまで移動させようとして膝関節を操作することができる。このカラースキームは、一例にすぎず、他の好適な色を使用することも可能である。いくつかの実施例において、ＬＥＤは、ハウジング１０２内の中央に位置付けされ得、ハウジング１０２の相対する側から見ることができる。他の実施例において、力ディスプレイ１１８は、各々ハウジング１０２の頂部１２０および底部１２２から見える２組のＬＥＤを含む。
【００１６】
基準表面１２６を、ハウジング１０２上に位置付けすることができる。いくつかの実施例において、基準表面１２６は、相対する表面１１４、１１６の一方または両方に平行であり得る。いくつかの実施例において、基準表面１２６は、相対する表面１１４、１１６のうちの一方として形成され得る。いくつかの実施例において、基準表面１２６は、長手方向軸（ＬＡ）を含む平面（Ｐ）を画定することができる。いくつかの実施例において、基準表面１２６は、ハウジング１０２の頂部１２０に平行であり得る。基準表面１２６はさらに、屈曲／伸展軸（ＦＥＡ）を、平面（Ｐ）に対し平行でかつ長手方向軸（ＬＡ）に直交するものとして画定することができる。
【００１７】
ハウジング１０２上の較正入力部１２８は、ハウジング１０２の基準配向を設定することができる。例えば、膝関節手術手技中、外科医は、ハウジング１０２の基準表面１２６を膝関節内の切除された顆に接して設置し、ハウジング１０２の基準配向を設定するために較正入力部１２８を使用することができる。外科医はこのとき、手技中に必要とされる通りにハウジング１０２を位置付けし直すことができる。ハウジング１０２が位置付けし直されるにつれて、ハウジング１０２上（またはハウジング１０２の外部のデバイス上）のディスプレイは、基準配向に対するハウジングの配向の角度的測定値を提供することができる。いくつかの実施例において、較正入力部１２８は、ハウジング１０２の近位端部に位置付けされ得るが、ハウジング１０２上の他の好適な場所を使用することもできる。いくつかの実施例において、較正入力部１２８はゼロボタンであり得、こうして、外科医がゼロボタンを押し下げた時点でハウジング１０２はハウジング１０２の基準配向を設定でき、基準配向との関係においてハウジング１０２の角運動を測定することができるようになっている。
【００１８】
第１の回転センサ１３０が、ハウジング１０２の屈曲／伸展位置を測定できる。屈曲／伸展位置は、基準配向に対する屈曲／伸展軸（ＦＥＡ）の周りの相対的回転位置であり得る。第１の回転センサ１３０は、加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１９】
屈曲／伸展ディスプレイ１３２は、測定された屈曲／伸展位置の値を視覚的に表現することができる。いくつかの実施例において、屈曲／伸展ディスプレイ１３２は、遠位部分１１０の反対側の、ハウジング１０２の近位端部１３４に位置付けされ得る。いくつかの実施例において、屈曲／伸展ディスプレイ１３２は、測定された屈曲／伸展位置の度単位の数値表現を表示することができる。較正入力部１２８がハウジング１０２の近位端部１３４に位置付けされたゼロボタンであるいくつかの実施例において、屈曲／伸展ディスプレイ１３２は、このゼロボタン上に位置付けされ得る。
【００２０】
図３〜８中に示され以下で論述されるもののようないくつかの実施例において、屈曲／伸展角度は、ゼロボタンが押された配向でゼロの値を有することができ、膝関節が伸展へと位置付けされるにつれて、値は増大し得る。これらの実施例については、外科医は、屈曲／伸展ディスプレイ１３２が１１０度などの規定値を示すまで、膝関節を位置付けすることができる。代替的には、屈曲／伸展ディスプレイ１３２上でゼロの値を達成するように膝関節を位置付けすることを外科医が選考する事例も存在し得る。このようなケースについては、屈曲／伸展角度は、ゼロボタンが押された配向で例えば１１０度など規定値を有することができ、膝関節が伸展へと位置付けされるにつれて、ゼロまで値が減少し得る。いくつかの実施例において、デバイスは、多数の角度構成を記憶でき、記憶された構成の間で切換えされ得る。他の好適な角度構成も同様に使用可能である。
【００２１】
第２の回転センサ１３６は、ハウジング１０２の内反／外反位置を測定することができる。内反／外反位置は、基準配向に対する長手方向軸（ＬＡ）の周りの相対的な回転位置であり得る。第２の回転センサ１３６は、加速度計またはジャイロスコープの少なくとも１つを含み得る。
【００２２】
内反／外反ディスプレイ１３８は、測定された内反／外反位置の値を視覚的に表現することができる。いくつかの実施例において、内反／外反ディスプレイ１３８は、ハウジング１０２の近位端部１３４上に位置付けされ得る。いくつかの実施例において、内反／外反ディスプレイ１３８は、屈曲／伸展ディスプレイ１３２に隣接して位置付けされ得る。いくつかの実施例において、内反／外反ディスプレイ１３８はハウジング１０２の近位端部１３４に位置付けされ得る。いくつかの実施例において、内反／外反ディスプレイ１３８は、測定された内反／外反位置の度単位の数値表現を表示することができる。
【００２３】
回路１４０が、測定された屈曲／伸展位置の値および測定された内反／外反位置の値に対応するデータを無線で伝送できる。いくつかの実施例において、値は、直接またはネットワークを通して、ハウジング１０２内の回路１４０に無線接続されたデバイス上に表示され得る。例えば、回路１４０は、無線でまたは有線接続を通してコンピュータに（直接またはネットワークを通して）接続でき、コンピュータはモニタ上に測定された値の一方または両方を表示することができる。
【００２４】
いくつかの手術手技について、外科医は、移植可能な大腿骨構成要素などの移植可能要素の厚さを決定するために、デバイス１００を使用することができる。これらの手技はさらに、異なる厚さの複数のシム１４２を使用することができる。各シム１４２は、相対する表面１１４、１１６のうちの一方の表面上でハウジング１０２の遠位部分１１０に取外し可能な形で取付けることができ、こうして、力センサ１１２はシム１４２と相対する表面１１４、１１６のうちの他方の表面との間に及ぼされる力を測定するようになっている。このような手技の間、外科医は、特定の厚さのシム１４２を取付け、デバイス１００とシム１４２を膝関節内に挿入し、最大屈曲と最大伸展の間の１つ以上の規定の位置に膝関節を位置付けし、１つ以上の規定の位置において力ディスプレイ１１８から測定された力を読取ることができる。測定された力が、１つ以上の規定の位置において過度に大きい場合、外科医はより薄いシム１４２で測定を反復することができる。同様にして、測定された力が１つ以上の規定の位置において過度に小さい場合、外科医は、より厚いシム１４２で測定を反復することができる。１つ以上の規定の位置において測定された力がひとたび許容可能範囲内に入った時点で、許容可能な結果を生成したシムの厚さは、膝関節のための移植片の好適なサイズを決定することができる。例えば凸状の外表面を有する移植可能な大腿骨構成要素用のものなどのいくつかの実施例において、各シム１４２は、移植可能な大腿骨構成要素の凸状外表面と接触するように位置付けされた対応する凹状表面を有していてよい。いくつかの実施例において、凹状湾曲は、一次元のみに沿ったものであり得、こうして、シム１４２の横断面は、ハウジング１０２の長手方向軸に沿ったシム１４２上のさまざまな場所について同じであり得るようになっている。いくつかの実施例において、シム１４２は、相対する表面１１４、１１６のうちの一方の表面上で、ハウジング１０２の遠位部分１１０上にスナップ式に取付け取外しされ得る。
【００２５】
図２は、いくつかの実施例に係る、膝関節内の力を測定するための方法２００の流れ図を示す。外科医は、移植可能な大腿骨構成要素などの膝関節内の移植可能要素の好適なサイズを決定するために、該方法を使用できる。図２の方法２００は、膝関節内部の力を測定するための１つの方法にすぎない。他の好適な方法も使用することができる。
【００２６】
方法２００を実行する前に、外科医は、脛骨切除、後大腿切除およびＯ形スピゴットフライス加工を完了することができる。図３は、方法２００を実行する前のこれらの切除およびフライス加工が行なわれた後の膝関節の一実施例を示す。
【００２７】
動作２０２では、外科医は、膝関節内の切除された顆に対するハウジングの基準配向を設定することができる。図４は、切除された顆と接触した状態で位置付けされた基準表面を有するハウジングの一実施例を示す。図５では、屈曲／伸展ディスプレイ（「Ｆ／Ｅ」とラベリングされている）および内反／外反ディスプレイ（「Ｖ／Ｖ」とラベリングされている）はまだ角度値を示していない。このとき、外科医は、ハウジングの基準配向を設定するためにハウジング上のゼロボタンを押下げることができ、こうして、基準配向との関係においてハウジングの角運動を測定できるようになっている。図５では、ゼロボタンが押下げられており、屈曲／伸展ディスプレイおよび内反／外反ディスプレイはゼロの角度値を示す。
【００２８】
ハウジングの基準配向を設定した後、外科医は、切除された大腿骨に仮の大腿骨構成要素を取付けることができる。仮の大腿骨構成要素は、脛骨に対面する凸状湾曲表面を有することができる。外科医は、特定の厚さのシムをハウジングの遠位部分に取付けることができる。
【００２９】
動作２０４において、外科医は、ハウジングの遠位部分を膝関節内に挿入でき、ハウジングの遠位部分は力センサを含む。外科医は、ハウジングとシムが固定されるまで、関節腔内にハウジングとシムを位置付けすることができる。図６は、膝関節内に挿入されたハウジングおよびシムの一実施例を示す。図６の実施例において、屈曲／伸展ディスプレイは、プラス６度の角度値を示し、内反／外反ディスプレイはマイナス３度の角度値を示す。
【００３０】
動作２０６において、外科医は、屈曲および伸展を含めたその間の複数の位置に膝関節を位置付けすることができる。
【００３１】
動作２０８において、外科医は、複数の位置のうちの各位置において、ハウジングの屈曲／伸展位置の測定値をハウジング上のディスプレイから読取ることができる。
【００３２】
動作２１０において、外科医は、複数の位置のうちの各位置において、ハウジングの遠位部分上に膝関節が及ぼす力の測定値をハウジング上のディスプレイから読取ることができる。
【００３３】
図７の実施例において、外科医は、屈曲状態に膝関節を位置付けしており、こうして、屈曲／伸展ディスプレイがゼロ度を読取るようになっている。この実施例において、内反／外反ディスプレイも同様にゼロ度を読取り、いくつかの実施例においては、外科医は内反／外反角度を監視し得るものの、内反／外反角度を積極的にゼロに設定するために膝関節を位置付けしなくてよい。
【００３４】
図８の実施例においては、外科医は膝関節を伸展状態に位置付けしており、こうして、屈曲／伸展ディスプレイはプラス９２度を読取るようになっている。この実施例では、内反／外反ディスプレイはプラス４度を読取る。
【００３５】
本明細書中で開示されているデバイスおよび関連する方法をさらに例示するため、実施例の非限定的なリストが以下で提供される。以下の非限定的な実施例の各々は、自立したものであり得、または、他の実施例のいずれか１つ以上との任意の置換または組合せの形で組合せ可能である。
【００３６】
実施例１において、力および回転検知用デバイスは、長手方向軸に沿って延在する細長いハウジングと、ハウジングの遠位部分でハウジングの相対する表面の間に及ぼされる力を測定するように構成された力センサと、ハウジング上に位置付けされ、測定された力の値を視覚的に表現するように構成された力ディスプレイと、ハウジング上に位置付けされ、長手方向軸を含む平面を画定し、さらに、平面に対し平行でかつ長手方向軸に直交するものとして屈曲／伸展軸を画定する、基準表面と、ハウジングの屈曲／伸展位置を測定するように構成された第１の回転センサであって、屈曲／伸展位置が屈曲／伸展軸の周りの回転位置である、第１の回転センサと、ハウジング上に位置付けされ、測定された屈曲／伸展位置の値を視覚的に表現するように構成された屈曲／伸展ディスプレイと、を含むことができる。
【００３７】
実施例２において、実施例１の力および回転検知用デバイスは任意には、ハウジング上の較正入力部をさらに含み、較正入力部はハウジングの基準配向を設定するように構成されており、第１の回転センサはさらに、基準配向に対する相対的回転として屈曲／伸展位置を測定するように構成されている。
【００３８】
実施例３において、実施例１〜２のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、屈曲／伸展ディスプレイが遠位部分とは反対側のハウジングの近位端部に位置付けされているように構成され得る。
【００３９】
実施例４において、実施例１〜３のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、較正入力部が、ハウジングの近位端部に位置付けされたゼロボタンであり、屈曲／伸展ディスプレイがゼロボタンの上に位置付けされているように構成され得る。
【００４０】
実施例５において、実施例１〜４のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、屈曲／伸展ディスプレイが測定された屈曲／伸展位置の度単位の数値表現を表示するように構成されているような形で構成され得る。
【００４１】
実施例６において、実施例１〜５のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、測定された屈曲／伸展位置の値に対応するデータを無線で伝送するように構成された回路をさらに含むことができる。
【００４２】
実施例７において、実施例１〜６のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、力ディスプレイがハウジングの相対する側から見える両面発光ダイオードディスプレイを含むように構成され得る。
【００４３】
実施例８において、実施例１〜７のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、相対する表面が互いにおよび基準表面に対して平行であるように構成され得る。
【００４４】
実施例９において、実施例１〜８のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、基準表面が相対する表面の１つとして形成されるように構成され得る。
【００４５】
実施例１０において、実施例１〜９のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、複数の異なる厚さのシムをさらに含むことができ、各シムは、相対する表面のうちの一方の表面上でハウジングの遠位部分に対し取外し可能な形で取付けでき、こうして力センサはシムと相対する表面のうちの他方の表面との間に及ぼされる力を測定するようになっている。
【００４６】
実施例１１において、実施例１〜１０のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、第１の回転センサが加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含むような形で構成され得る。
【００４７】
実施例１２において、実施例１〜１１のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、ハウジングの内反／外反位置を測定するように構成された第２の回転センサをさらに含むことができ、内反／外反位置は長手方向軸の周りの回転位置である。
【００４８】
実施例１３において、実施例１〜１２のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、ハウジング上の較正入力部をさらに含むことができ、較正入力部はハウジングの基準配向を設定するように構成されており、第１の回転センサがさらに、基準配向に対する相対的回転として屈曲／伸展位置を測定するように構成されており、第２の回転センサはさらに、基準配向に対する相対的回転として内反／外反位置を測定するように構成されている。
【００４９】
実施例１４において、実施例１〜１３のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、測定された内反／外反位置の値を視覚的に表現するように構成された内反／外反ディスプレイをさらに含むことができる。
【００５０】
実施例１５において、実施例１〜１４のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、内反／外反ディスプレイが、測定された内反／外反位置の度単位の数値表現を表示するように構成されているように構成され得る。
【００５１】
実施例１６において、実施例１〜１５のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、屈曲／伸展ディスプレイおよび内反／外反ディスプレイが、遠位部分とは反対側のハウジングの近位端部に位置付けされているように構成され得る。
【００５２】
実施例１７において、実施例１〜１６のいずれか１つの力および回転検知用デバイスは任意には、測定された屈曲／伸展位置の値および測定された内反／外反位置の値に対応するデータを無線で伝送するように構成された回路をさらに含むことができる。
【００５３】
実施例１８において、膝関節内部の力を測定する方法は、膝関節内の切除された顆に対するハウジングの基準配向を設定することと、膝関節内にハウジングの遠位部分を挿入することであって、ハウジングの遠位部分が力センサを含むことと、屈曲位置と伸展位置を含めたこれらの位置間の複数の位置に膝関節を位置付けすることと；複数の位置のうちの各位置において、ハウジングの屈曲／伸展位置の測定値をハウジング上のディスプレイから読取ることと；複数の位置のうちの各位置において、ハウジングの遠位部分上に膝関節が及ぼす力の測定値をハウジング上のディスプレイから読取ることと、を含むことができる。
【００５４】
実施例１９において、力および回転検知用デバイスは、長手方向軸に沿って延在する細長いハウジングと、ハウジングの遠位部分でハウジングの相対する表面の間に及ぼされる力を測定するように構成された力センサと、ハウジング上に位置付けされ、測定された力の値を視覚的に表現するように構成された力ディスプレイであって、ハウジングの相対する側から見える両面発光ダイオードディスプレイを含む力ディスプレイと、ハウジング上に位置付けされ、相対する表面のうちの一方の表面として形成され、長手方向軸を含む平面を画定し、さらに、平面に対し平行でかつ長手方向軸に直交するものとして屈曲／伸展軸を画定する、基準表面と、ハウジングの基準配向を設定するように構成された、ハウジング上のゼロボタンと、ハウジングの屈曲／伸展位置を測定するように構成された第１の回転センサであって、屈曲／伸展位置が基準配向に対する屈曲／伸展軸の周りの相対的回転位置である、加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含む第１の回転センサと、ハウジングの遠位部分と反対側の近位端部に位置付けされ、測定された屈曲／伸展位置の値を視覚的に表現するように構成された屈曲／伸展ディスプレイと、ハウジングの内反／外反位置を測定するように構成された第２の回転センサであって、内反／外反位置が基準配向に対する長手方向軸の周りの相対的回転位置であり、加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含む第２の回転センサと、ハウジングの近位端部に位置付けされ、測定された内反／外反位置の値を視覚的に表現するように構成された内反／外反ディスプレイと、測定された屈曲／伸展位置の値および測定された内反／外反位置の値に対応するデータを無線で伝送するように構成された回路と、を含むことができる。
【００５５】
実施例２０において、実施例１９の力および回転検知用デバイスは任意には、複数の異なる厚さのシムをさらに含むことができ、各シムは、相対する表面のうちの一方の表面上でハウジングの遠位部分に対し取外し可能な形で取付けでき、こうして力センサはシムと相対する表面のうちの他方の表面との間に及ぼされる力を測定するようになっている。
【００５６】
本発明について例示的設計を有するものとして説明してきたが、本発明は本開示の精神および範囲内でさらに修正可能である。したがって本出願は、本発明の一般的原理を使用した本発明の任意の変形形態、使用または適応を網羅するように意図されている。さらに、本出願は、本発明が関係する当該技術分野における公知のまたは慣習となっている実践の範囲内に入るような、かつ添付クレームの限界内に入る、本開示からの逸脱を網羅するように意図されている。
本明細書に開示される発明は以下の態様を含む。
〔態様１〕
力および回転検知用デバイスであって、
長手方向軸に沿って延在する細長いハウジングと、
前記ハウジングの遠位部分で前記ハウジングの相対する表面の間に及ぼされる力を測定するように構成された力センサと、
前記ハウジング上に位置付けされ、前記測定された力の値を視覚的に表現するように構成された力ディスプレイと、
前記ハウジング上に位置付けされ、前記長手方向軸を含む平面を画定し、さらに、前記平面に対し平行でかつ前記長手方向軸に直交するものとして屈曲／伸展軸を画定する、基準表面と、
前記ハウジングの屈曲／伸展位置を測定するように構成された第１の回転センサであって、前記屈曲／伸展位置が前記屈曲／伸展軸の周りの回転位置である、第１の回転センサと、
前記ハウジング上に位置付けされ、前記測定された屈曲／伸展位置の値を視覚的に表現するように構成された屈曲／伸展ディスプレイと、
を含む、力および回転検知用デバイス。
〔態様２〕
前記ハウジング上の較正入力部をさらに含み、前記較正入力部が前記ハウジングの基準配向を設定するように構成されており、前記第１の回転センサがさらに、前記基準配向に対する相対的回転として前記屈曲／伸展位置を測定するように構成されている、態様１に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様３〕
前記屈曲／伸展ディスプレイは、前記遠位部分とは反対側の前記ハウジングの近位端部に位置付けされている、態様２に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様４〕
前記較正入力部は、前記ハウジングの前記近位端部に位置付けされたゼロボタンであり、前記屈曲／伸展ディスプレイが前記ゼロボタン上に位置付けされている、態様３に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様５〕
前記屈曲／伸展ディスプレイは、前記測定された屈曲／伸展位置の度単位の数値表現を表示するように構成されている、態様１に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様６〕
前記測定された屈曲／伸展位置の値に対応するデータを無線で伝送するように構成された回路をさらに含む、態様１に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様７〕
前記力ディスプレイは、前記ハウジングの相対する側から見える両面発光ダイオードディスプレイを含む、態様１に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様８〕
前記相対する表面が互いにおよび前記基準表面に対して平行である、態様１に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様９〕
前記基準表面が前記相対する表面の１つとして形成される、態様１に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様１０〕
複数の異なる厚さのシムをさらに含み、各シムが、前記相対する表面のうちの一方の表面上で前記ハウジングの前記遠位部分に対し取外し可能な形で取付けでき、こうして前記力センサは前記シムと前記相対する表面のうちの他方の表面との間に及ぼされる力を測定するようになっている、態様１に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様１１〕
前記第１の回転センサは、加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含む、態様１に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様１２〕
前記ハウジングの内反／外反位置を測定するように構成された第２の回転センサをさらに含み、前記内反／外反位置は前記長手方向軸の周りの回転位置である、態様１に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様１３〕
前記ハウジングに較正入力部をさらに含み、前記較正入力部が前記ハウジングの基準配向を設定するように構成されており、前記第１の回転センサはさらに、前記基準配向に対する相対的回転として前記屈曲／伸展位置を測定するように構成されており、前記第２の回転センサはさらに、前記基準配向に対する相対的回転として前記内反／外反位置を測定するように構成されている、態様１２に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様１４〕
前記測定された内反／外反位置の値を視覚的に表現するように構成された内反／外反ディスプレイをさらに含む、態様１３に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様１５〕
前記内反／外反ディスプレイが、前記測定された内反／外反位置の度単位の数値表現を表示するように構成されている、態様１４に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様１６〕
前記屈曲／伸展ディスプレイおよび前記内反／外反ディスプレイが、前記遠位部分とは反対側の前記ハウジングの近位端部に位置付けされている、態様１４に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様１７〕
前記測定された屈曲／伸展位置の値および前記測定された内反／外反位置の値に対応するデータを無線で伝送するように構成された回路をさらに含む、態様１２に記載の力および回転検知用デバイス。
〔態様１８〕
膝関節内部の力を測定する方法であって、
膝関節内の切除された顆に対するハウジングの基準配向を設定することと、
前記膝関節内に前記ハウジングの遠位部分を挿入することであって、前記ハウジングの前記遠位部分が力センサを含むことと、
屈曲位置と伸展位置を含めたこれらの位置間の複数の位置に前記膝関節を位置付けすることと、
前記複数の位置のうちの各位置において、前記ハウジングの屈曲／伸展位置の測定値を前記ハウジング上のディスプレイから読取ることと、
前記複数の位置のうちの各位置において、前記膝関節が前記ハウジングの遠位部分上に及ぼす力の測定値を、前記ハウジング上のディスプレイから読取ることと、
を含む、方法。
〔態様１９〕
力および回転検知用デバイスであって、
長手方向軸に沿って延在する細長いハウジングと、
前記ハウジングの遠位部分で前記ハウジングの相対する表面の間に及ぼされる力を測定するように構成された力センサと、
前記ハウジング上に位置付けされ、前記測定された力の値を視覚的に表現するように構成された力ディスプレイであって、前記ハウジングの相対する側から見える両面発光ダイオードディスプレイを含む力ディスプレイと、
前記ハウジング上に位置付けされ、相対する表面のうちの一方の表面として形成され、前記長手方向軸を含む平面を画定し、さらに、前記平面に対し平行でかつ前記長手方向軸に直交するものとして屈曲／伸展軸を画定する、基準表面と、
前記ハウジングの基準配向を設定するように構成された、前記ハウジング上のゼロボタンと、
前記ハウジングの屈曲／伸展位置を測定するように構成された第１の回転センサであって、前記屈曲／伸展位置が前記基準配向に対する前記屈曲／伸展軸の周りの相対的回転位置である、加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含む第１の回転センサと、
前記ハウジングの前記遠位部分とは反対側の近位端部に位置付けされ、前記測定された屈曲／伸展位置の値を視覚的に表現するように構成された屈曲／伸展ディスプレイと、
前記ハウジングの内反／外反位置を測定するように構成された第２の回転センサであって、前記内反／外反位置が前記基準配向に対する前記長手方向軸の周りの相対的回転位置であり、加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含む第２の回転センサと、
前記ハウジングの前記近位端部に位置付けされ、前記測定された内反／外反位置の値を視覚的に表現するように構成された内反／外反ディスプレイと、
前記測定された屈曲／伸展位置の値および前記測定された内反／外反位置の値に対応するデータを無線で伝送するように構成された回路と、
を含む、力および回転検知用デバイス。
〔態様２０〕
複数の異なる厚さのシムをさらに含み、各シムが、前記相対する表面のうちの一方の表面上で前記ハウジングの前記遠位部分に対し取外し可能な形で取付けでき、こうして前記力センサは前記シムと前記相対する表面のうちの他方の表面との間に及ぼされる力を測定するようになっている、態様１９に記載の力および回転検知用デバイス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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