(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨折等により２以上に分断された骨部分のそれぞれに固定されたピンなどの支持部材を相対的に動かすロボットアームを備えた骨の修復・治療装置であって、
フレキシブルなロッドと、
これを前記骨部分に挿通するロボットアームと、
前記骨部分に挿通された前記フレキシブルなロッドの先端を前記支持部材に固定する係合手段と、
前記フレキシブルなロッドと前記支持部材の間に張力を加える手段を有し、
フレキシブルなロッドの先端が前記支持部材に固定された状態で、前記フレキシブルなロッドと前記支持部材の間に張力を加え、前記骨部分の軸を揃えることを特徴とする骨の修復・治療装置。
【請求項２】
少なくともロボットアームの１つが３軸方向の移動と旋回が可能であることを特徴とする請求項１に記載の修復・治療装置。
【請求項３】
分断された骨部分を支持部材を介して相対的に引き離し、必要により前記支持部材を介して旋回した後、骨の軸線を揃える動きをプログラムされた請求項１または２に記載の修復・治療装置。
【請求項４】
前記フレキシブルなロッドは中空部を備え、骨が修復された位置に達したときに前記フレキシブルなロッドの中空内部に小径ロッドを挿入する手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の修復・治療装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分断した体内の骨を外部に露出させることなく、移動および／または旋回をさせ、正常位置に修復・治療する装置に関し、詳しくは、骨折して断列した骨を元通りの位置まで移動することが可能な治療装置に関し、さらに詳しくは、四肢のなかでも特に大腿骨や脛骨に好適に用いられる治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、骨折などの治療は、患部を広く切開し骨折した骨を露出させた状態で修復するのが一般的であった。そのため、切開部の癒合に時間がかかり、また、大きな傷跡が残るため、患者にとっては大きな苦痛があった。
【０００３】
切開せずにレントゲンによる画像で確認しながら元通りに修復することも検討されているが、脚の骨の場合には脚全体を引っ張ったり旋回したりせねばならず、強制の確認のために頻回のレントゲン透視を行う必要があり、微調整が難しく熟練者といえども実行が困難である。さらに、術者や従業者の放射線被爆も大きな問題である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のように大きな切開をせずに、最小限の切開で修復できる装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】
請求項１に記載の発明は、骨折等により２以上に分断された骨部分のそれぞれに固定されたピンなどの支持部材を相対的に動かすロボットアームを備えた骨の修復・治療装置であって、フレキシブルなロッドと、これを前記骨部分に挿通するロボットアームと、前記骨部分に挿通された前記フレキシブルなロッドの先端を前記支持部材に固定する係合手段と、前記フレキシブルなロッドと前記支持部材の間に張力を加える手段を有し、フレキシブルなロッドの先端が前記支持部材に固定された状態で、前記フレキシブルなロッドと前記支持部材の間に張力を加え、前記骨部分の軸を揃えることを特徴とする骨の修復・治療装置。
支持部材はピンの形態をとることが好ましいが、これに限定されず、また、ロボットアームの先端自体がピンなどの支持部材を構成していてもよい。
【０００６】
ピンなどの支持部材を骨に固定するには、これを骨に挿通することが好ましいが、これに限定されず、骨に表面に接着したり、その他の固定手段を適宜採用できる。
【０００７】
ピンなどの支持部材は、それぞれの骨における損傷を受けていない部位すなわち負荷をかけることができる部位に固定する。固定されたピンは少なくとも一部が体外に露出しており、この露出したピンをロボットアームで操作して修復作業を行う。
【０００８】
ロボットアームは、相対的に移動できれば良いから、例えば、２つのロボットアームを備える装置の場合は、一方のロボットアームが移動および旋回が可能で有れば、他方のロボットアームは不動であってそれが支持する骨部分を単に固定するだけの機能を有するものでも良い。
【０００９】
請求項１の発明によれば、骨の移動を機械が行うので、骨に対して大きな力をかけながらも骨の微量の移動が可能であり、したがって、骨の正確な位置あわせができて、修復作業がいっそう容易となる。
【００１０】
以上のような作業を円滑に行うには、請求項２に記載のように、少なくともロボットアームの１つが３軸方向の移動と旋回が可能であることが好ましい。
【００１１】
さらに、この発明においては、画像処理システム（いわゆる骨のナビゲーションシステム）を用いることにより、いったん記憶させたデータに基づいて骨の位置関係がモニター上で観察できるようになすことができる。また、必要があれば移動自体もプログラムにより機械が自動的に行うようにすることができる。
【００１２】
すなわち、一般的に、大腿骨などは骨折すると全体の長さが縮むので、請求項３に記載のように、分断された骨部分をピンなどの支持部材を用いて相対的に引き離し、必要により旋回させた後、骨の軸線を揃える動きをプログラムしておくと良い。なお、プログラムは、これに限らず、種々の症状に応じて最適なものが選択できるようにしておくのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、実施例によりこの発明を具体的に説明する。なお、実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
【００１４】
この発明の骨の修復・治療装置は、図１に示すように、レントゲンイメージ撮影装置および光学式赤外線カメラ１０と、ディスプレイ１２と、コンピュータ１４と、制御装置１６と、ロボット１８とで構成されている。ロボット１８は、それぞれ不図示の、少なくとも２つのロボットアームと、これらロボットアームの少なくとも１つを３軸方向に移動させ且つ３軸の各々の周りに旋回させる複数の駆動モータとから構成されている。
【００１５】
レントゲンイメージ撮影装置と光学式赤外線カメラとは、これらを組み合わせることで、２方向（正面および側面など一方向と、それと直交する方向）のレントゲンイメージを用いて、手術ナビゲーションができるものであり、その一例はフルオロナビ（商標）として知られている。
【００１６】
まず、図２に示す実施例につき説明する。
【００１７】
２６，２８はこの発明の骨の修復・修理装置（不図示）に設けられた２つのロボットアームあり、各ロボットアーム２６，２８はそれぞれピン３０，３２を保持している。（なお、図２は、ピン３０が骨に打ちこまれた状態を示している。打ち込み前は、ピン３０もアーム２８に類似のアーム（不図示）により保持され、このアームにより骨に打ち込まれる。）
例えば、大腿骨Ａが骨端を除いた部位で２つに折れたとする。骨の支えがなくなった大腿部は筋肉の力で収縮し図２（ａ）のように短くなる。取りあえず、この状態でレントゲンを２方向以上から撮影し、骨の位置関係を把握する。このデータは、前記のレントゲンイメージ撮影装置と光学式赤外線カメラに適用することにより、患部を動かしても常時骨の位置関係を追尾できるようになる。骨のどこへピンを打てば骨をロボットアームで操作しやすいかを判断し、体外から２つの骨部分ａ１，ａ２にピン３０，３２を打つ。このとき、例えば直径５ｍｍ程度の金属製ピン３０，３２を通すために若干、切開する。ピンを打つ最適位置は、画像データをもとにコンピュータに計算させても良い。例えば、図１の３０，３２のように骨の軸に垂直方向に打つ。ピンは横滑りしないように外表面にネジ山を刻んでも良い。貫通させた場合は、馬蹄形の部材３４で両端を固定しても良い。
【００１８】
ピン３０，３２はロボットアーム２６，２８により互いに離れる方向へ移動する。その後、骨部分ａ１，ａ２にねじれがある場合には、ロボットアーム３を旋回させ、骨部分ａ１，ａ２を正しい位置関係にもたらし、その後、図２（ｂ）のように二つの骨部分ａ１，ａ２を貫通するロッド３６を骨端３８付近から骨Ａに挿入することにより骨Ａは固定される。このとき、患者の脚へは、数ヶ所の小さな穴をあけるだけで修復作業が完了する。
【００１９】
ロボットアームの動作を自動的に行わせるにはつぎのようにする。レントゲンイメージ撮影装置と光学式赤外線カメラとにより把握された骨折した骨の位置関係はディスプレイ１２上に表示されると共に、この位置関係に関する情報はコンピュータ１４により記憶されるされる。コンピュータ１４は、ピンの３軸方向の移動量、旋回量を定め、制御装置１６を介してロボット１８の駆動モータへ制御信号を送って各モータを駆動する。そして、各モータに取り付けられたエンコーダがコンピュータ１４によって指示された値にまでモータを駆動したことを検出すると、各モータの駆動が停止する。
【００２０】
図３に示す実施例においては、ピン及びそれを保持するロボットアームは図２の場合と同じものを使用する。
【００２１】
図２の場合と同様に骨折したとする。このとき、体外からピン１３０，１３２を打つ。このとき、ピン１３０は図２のピン３０と同様に打ち込むが、ピン１３２は、骨Ａの軸線方向に近い角度から、ある程度の長さ打ち込む。ピン１３２は、ロボットアーム１２８で固定しておき、ピン１３０を他のロボットアーム（不図示）で移動させて骨の軸を揃える。骨が正しく移動した後はピン１３２を図２のロッド３６の代わりに押し込み、骨を固定する。
【００２２】
図４の実施例の装置においては、図２および図３の実施例の場合と同様のピン２３０，２３２を把持するロボットアーム（不図示）を有しているが、フレキシブルかつ中空のロッド２４０を供給する別のロボットアーム２４２を有している点で図２および図３の実施例とは異なる。
【００２３】
この場合においても、図２の実施例の場合と同様に骨折したとする。このとき、体外からピン２３０，２３２を図２の実施例のピン３０，３２の場合と同様に打ち込む。ついで、ロボットアーム２４２よりフレキシブルなロッド２４０が挿入され、ピン２３０に先端を固定する。ピン２３０，２３２が互いに離れるように移動した後、ロッド２４０とピン２３０の間にテンションをかけると、ロッド２４０は直線化し、骨折した骨部分ａ１，ａ２の軸が揃う。この状態で、図４（ｂ）に示すのと同様に、ロッド２４０の中空内部に小径ロッド（不図示）を挿入して、これを骨Ａ内に留置することができる。
【００２４】
なお、挿通するピンは、骨を固定したり移動したりできるものであれば、ピン以外の治具によるものでも良い。また、ピンまたはピン以外の治具の数、角度、形状、材質などは必要により適宜選択すればよい。
【００２５】
また、図示しないが、プログラムを実施せず、モニターを監視しながら遠隔操作でロボットアームを動かすようにしても良い。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、大腿骨などの骨折治療が、数カ所の小さな切開をするだけで行なえる。また、ロボットで制御するので大きな力が出せる上、微小な動きが可能であり、位置合わせが容易に行える。
【００２７】
また、ナビゲーションシステムを用いれば、常に骨の位置関係が確認でき、実際の処置が適切に行われていることを確認できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の装置の一実施例の全体構成を示すブロック図
【図２】この発明の装置の一実施例を示す要部概略図
【図３】他の実施例を示す前図同様の図
【図４】さらに他の実施例を示す同様の図
【符号の説明】
Ａ 骨
ａ１ 骨部分
ａ２ 骨部分
２６，２８，１２８，２４２，３４２ ロボットアーム
３０，３２，１３０，１３２，２３０，２３２，３３０，３３２ ピン
２４０，３４０ ロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003735751.tif 000004
【図４】
0003735751.tif 000005