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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6359628
(24)【登録日】2018年6月29日
(45)【発行日】2018年7月18日
(54)【発明の名称】寛骨臼カッププロテーゼのアラインメントシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
A61F 2/46 20060101AFI20180709BHJP
A61F 2/34 20060101ALI20180709BHJP
【ＦＩ】
A61F2/46
A61F2/34
【請求項の数】10
【全頁数】29
(21)【出願番号】特願2016-500450(P2016-500450)
(86)(22)【出願日】2014年2月27日
(65)【公表番号】特表2016-510662(P2016-510662A)
(43)【公表日】2016年4月11日
(86)【国際出願番号】US2014018889
(87)【国際公開番号】WO2014149487
(87)【国際公開日】20140925
【審査請求日】2017年1月16日
(31)【優先権主張番号】13/834,993
(32)【優先日】2013年3月15日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】513069064
【氏名又は名称】デピュイ・シンセス・プロダクツ・インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100088605
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 公延
(74)【代理人】
【識別番号】100130384
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 孝文
(72)【発明者】
【氏名】シャーマン・ジェーソン・ティー
(72)【発明者】
【氏名】バークベック・アレック・エイ
(72)【発明者】
【氏名】フリーマン・ロバート・アール
【審査官】
伊藤 孝佑
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２０１３／００５３８５９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特表２００７−５０３２８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／０１５７８８７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２００２／００７７５４０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／０３１６５６７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２０１０／０１０００８１（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｆ ２／４６
Ａ６１Ｆ ２／２８
Ａ６１Ｂ ３４／２０
Ａ６１Ｂ １７／５６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
患者の外科的準備処置が施された寛骨臼内で寛骨臼プロテーゼコンポーネントを整列させるためのシステムであって、
前記患者の骨の解剖学的構造に固定可能な基準センサモジュールであって、（ｉ）第１のキー構造を有するハウジングと、（ｉｉ）３次元での前記患者の骨の解剖学的構造の向きを示す第１のセンサデータを生成するように構成された第１の向きセンサと、（ｉｉｉ）前記第１のセンサデータを送信するための第１の通信回路と、を含む、基準センサモジュールと、
寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に固定可能な挿入器センサモジュールであって、（ｉ）第２のキー構造を有するハウジングと、（ｉｉ）３次元での前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器の向きを示す第２のセンサデータを生成するように構成された第２の向きセンサと、（ｉｉｉ）前記第２のセンサデータを送信するための第２の通信回路と、（ｉｖ）アラインメントインジケータと、を含む、挿入器センサモジュールと、
前記基準センサモジュール及び前記挿入器センサモジュールとは別のディスプレイモジュールであって、（ｉ）ディスプレイと、（ｉｉ）前記第１のセンサデータ及び前記第２のセンサデータを受信するように構成された第３の通信回路と、（ｉｉｉ）前記第１のセンサデータ及び前記第２のセンサデータに基づいて、前記患者の骨の解剖学的構造に対する、前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に連結された寛骨臼プロテーゼコンポーネントの向きを決定し、前記寛骨臼プロテーゼコンポーネントの前記決定された向きの印を前記ディスプレイに表示し、前記決定された向きが、基準となる向きの閾値量の範囲内にあることに反応して、前記挿入器センサモジュールと通信して前記アラインメントインジケータを作動させるための処理回路と、を含む、ディスプレイモジュールと、を備え、
前記第１のキー構造と前記第２のキー構造とが嵌合する１つの向きで前記基準センサモジュールと前記挿入器センサモジュールとを互いに連結することができるように、前記第１のキー構造と前記第２のキー構造とが互いに調和しており、
前記第１のキー構造が前記基準センサモジュールの前記ハウジングの上面から上方に延びる隆起プラットフォームを有し、前記第２のキー構造が前記挿入器センサモジュールの前記ハウジングの上面に画定された凹部を有し、前記基準センサモジュールと前記挿入器センサモジュールとが前記１つの向きで互いに連結されるときに、前記隆起プラットフォームが前記凹部内に受容される、システム。
前記患者の骨の解剖学的構造に固定可能な基準センサモジュールであって、（ｉ）第１のキー構造を有するハウジングと、（ｉｉ）３次元での前記患者の骨の解剖学的構造の向きを示す第１のセンサデータを生成するように構成された第１の向きセンサと、（ｉｉｉ）前記第１のセンサデータを送信するための第１の通信回路と、を含む、基準センサモジュールと、
寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に固定可能な挿入器センサモジュールであって、（ｉ）第２のキー構造を有するハウジングと、（ｉｉ）３次元での前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器の向きを示す第２のセンサデータを生成するように構成された第２の向きセンサと、（ｉｉｉ）前記第２のセンサデータを送信するための第２の通信回路と、（ｉｖ）アラインメントインジケータと、を含む、挿入器センサモジュールと、
前記基準センサモジュール及び前記挿入器センサモジュールとは別のディスプレイモジュールであって、（ｉ）ディスプレイと、（ｉｉ）前記第１のセンサデータ及び前記第２のセンサデータを受信するように構成された第３の通信回路と、（ｉｉｉ）前記第１のセンサデータ及び前記第２のセンサデータに基づいて、前記患者の骨の解剖学的構造に対する、前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に連結された寛骨臼プロテーゼコンポーネントの向きを決定し、前記寛骨臼プロテーゼコンポーネントの前記決定された向きの印を前記ディスプレイに表示し、前記決定された向きが、基準となる向きの閾値量の範囲内にあることに反応して、前記挿入器センサモジュールと通信して前記アラインメントインジケータを作動させるための処理回路と、を含む、ディスプレイモジュールと、を備え、
前記第１のキー構造と前記第２のキー構造とが嵌合する１つの向きで前記基準センサモジュールと前記挿入器センサモジュールとを互いに連結することができるように、前記第１のキー構造と前記第２のキー構造とが互いに調和しており、
前記第１のキー構造が前記基準センサモジュールの前記ハウジングの上面から上方に延びる隆起プラットフォームを有し、前記第２のキー構造が前記挿入器センサモジュールの前記ハウジングの上面に画定された凹部を有し、前記基準センサモジュールと前記挿入器センサモジュールとが前記１つの向きで互いに連結されるときに、前記隆起プラットフォームが前記凹部内に受容される、システム。
【請求項2】
前記第１の向きセンサが、第１の３軸ジャイロスコープ及び第１の３軸加速度計を有し、
前記第２の向きセンサが、第２の３軸ジャイロスコープ及び第２の３軸加速度計を有する、請求項１に記載のシステム。
前記第２の向きセンサが、第２の３軸ジャイロスコープ及び第２の３軸加速度計を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記基準センサモジュール及び前記挿入器センサモジュールのそれぞれが、対応するセンサモジュールをオンにするように選択可能な電源ボタンを含み、前記基準センサモジュール及び前記挿入器センサモジュールのそれぞれは、前記対応するセンサモジュールがオンにされた後に前記電源ボタンの選択によってオフにされることができない、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記アラインメントインジケータが、第１のアラインメントインジケータ及び第２のアラインメントインジケータを含み、
前記ディスプレイモジュールの前記処理回路は、（ｉ）前記決定された向きが、前記基準となる向きの第１の閾値量の範囲内にあることに反応して、前記挿入器センサモジュールと通信して前記第１のアラインメントインジケータを作動させ、かつ、（ｉｉ）前記決定された向きが、前記第１の閾値量よりも小さい、前記基準となる向きの第２の閾値量の範囲内にあることに反応して、前記挿入器センサモジュールと通信して前記第２のアラインメントインジケータを作動させるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記ディスプレイモジュールの前記処理回路は、（ｉ）前記決定された向きが、前記基準となる向きの第１の閾値量の範囲内にあることに反応して、前記挿入器センサモジュールと通信して前記第１のアラインメントインジケータを作動させ、かつ、（ｉｉ）前記決定された向きが、前記第１の閾値量よりも小さい、前記基準となる向きの第２の閾値量の範囲内にあることに反応して、前記挿入器センサモジュールと通信して前記第２のアラインメントインジケータを作動させるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記第２のアラインメントインジケータは、前記第１のアラインメントインジケータによって境界が形成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記ディスプレイモジュールの前記処理回路が、前記患者の骨の解剖学的構造に対する前記寛骨臼プロテーゼコンポーネントの傾斜角度及び前傾角度を決定し、前記傾斜角度及び前記前傾角度を前記ディスプレイに表示するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記ディスプレイモジュールの前記処理回路が、前記決定された傾斜角度及び前傾角度に基づいた位置において、前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器のグラフィック表現を前記ディスプレイに表示するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記ディスプレイモジュールの前記処理回路が、前記第２のセンサデータを前記挿入器センサモジュールの座標系から前記患者の骨の解剖学的構造の患者座標系に変換するための座標系変換係数を決定するとともに、前記座標系変換係数を用いて、前記患者の骨の解剖学的構造に対する前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器の向きを決定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
フレーム本体と、複数の接触足と、クレードルとを有するアラインメントフレームを更に備え、前記接触足を前記フレーム本体に対して動かすことが可能であり、前記クレードルが、前記挿入器センサモジュールを受容するようにサイズ決めされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
患者の外科的準備処置が施された寛骨臼内で寛骨臼プロテーゼコンポーネントを整列させるためのシステムであって、
前記患者の骨の解剖学的構造に固定可能な基準センサモジュールであって、（ｉ）第１のキー構造を有するハウジングと、（ｉｉ）前記ハウジング内に配置され、３次元での前記患者の骨の解剖学的構造の向きを示す第１のセンサデータを生成するように構成された第１の向きセンサと、（ｉｉｉ）前記第１のセンサデータを送信するための第１の通信回路と、を含む、基準センサモジュールと、
寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に固定可能な挿入器センサモジュールであって、（ｉ）第２のキー構造を有するハウジングと、（ｉｉ）３次元での前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器の向きを示す第２のセンサデータを生成するように構成された第２の向きセンサと、（ｉｉｉ）前記第２のセンサデータを送信するための第２の通信回路と、（ｉｖ）アラインメントインジケータと、を含む、挿入器センサモジュールと、を備え、
前記第１のキー構造と前記第２のキー構造とが嵌合する１つの向きで前記基準センサモジュールと前記挿入器センサモジュールとを互いに連結することができるように、前記第１のキー構造と前記第２のキー構造とが互いに調和しており、
前記第１のキー構造が、前記基準センサモジュールの前記ハウジングの上面から上方に延びる隆起プラットフォーム、及び、前記挿入器センサモジュールの前記ハウジングの上面に画定された凹部の内の一方を有し、前記第２のキー構造が、前記基準センサモジュールの前記ハウジングの上面から上方に延びる隆起プラットフォーム、及び、前記挿入器センサモジュールの前記ハウジングの上面に画定された凹部の内の他方を有し、前記基準センサモジュールと前記挿入器センサモジュールとが前記１つの向きで互いに連結されるときに、前記隆起プラットフォームが前記凹部内に受容される、システム。
前記患者の骨の解剖学的構造に固定可能な基準センサモジュールであって、（ｉ）第１のキー構造を有するハウジングと、（ｉｉ）前記ハウジング内に配置され、３次元での前記患者の骨の解剖学的構造の向きを示す第１のセンサデータを生成するように構成された第１の向きセンサと、（ｉｉｉ）前記第１のセンサデータを送信するための第１の通信回路と、を含む、基準センサモジュールと、
寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に固定可能な挿入器センサモジュールであって、（ｉ）第２のキー構造を有するハウジングと、（ｉｉ）３次元での前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器の向きを示す第２のセンサデータを生成するように構成された第２の向きセンサと、（ｉｉｉ）前記第２のセンサデータを送信するための第２の通信回路と、（ｉｖ）アラインメントインジケータと、を含む、挿入器センサモジュールと、を備え、
前記第１のキー構造と前記第２のキー構造とが嵌合する１つの向きで前記基準センサモジュールと前記挿入器センサモジュールとを互いに連結することができるように、前記第１のキー構造と前記第２のキー構造とが互いに調和しており、
前記第１のキー構造が、前記基準センサモジュールの前記ハウジングの上面から上方に延びる隆起プラットフォーム、及び、前記挿入器センサモジュールの前記ハウジングの上面に画定された凹部の内の一方を有し、前記第２のキー構造が、前記基準センサモジュールの前記ハウジングの上面から上方に延びる隆起プラットフォーム、及び、前記挿入器センサモジュールの前記ハウジングの上面に画定された凹部の内の他方を有し、前記基準センサモジュールと前記挿入器センサモジュールとが前記１つの向きで互いに連結されるときに、前記隆起プラットフォームが前記凹部内に受容される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は一般的には埋め込み型整形外科用プロテーゼに関し、より詳細には、埋め込み型寛骨臼プロテーゼ、並びに埋め込み中に寛骨臼プロテーゼを整列させるためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
関節形成術は、病変した関節及び／又は損傷した天然関節を人工関節に置換する、周知の外科手術である。例えば、股関節形成術では、患者の自然の股関節の臼状関節を部分的又は全体的に人工股関節で置換する。一般的な人工股関節は、寛骨臼プロテーゼコンポーネント及び大腿骨頭プロテーゼコンポーネントを含んでいる。寛骨臼プロテーゼコンポーネントは、一般的に、患者の寛骨臼と係合するように構成された外側シェルと、シェルと結合されかつ大腿骨頭と係合するように構成された内側ベアリング又はライナーとを有している。大腿骨頭プロテーゼコンポーネントと、寛骨臼コンポーネントの内側ライナーとは、自然の股関節に近い臼状関節を形成する。
【0003】
自然関節の人工股関節による置換を容易にするため、整形外科医は、例えばリーマー、ドリルガイド、ドリル、ポジショナー及び／又は他の手術器具などの様々な整形外科用の手術器具を使用することができる。寛骨臼コンポーネントは、一般的に、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器を用いて患者の寛骨臼に挿入される。患者の骨の解剖学的構造に対して寛骨臼プロテーゼコンポーネントがうまく整列されないと、時間が経つにつれてコンポーネントの緩み及び／又は転位が生じ、人工股関節の使用につながり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
一態様によれば、患者の外科的準備処置が施された寛骨臼内で寛骨臼プロテーゼコンポーネントを整列させるためのシステムは、患者の骨の解剖学的構造に固定可能な基準センサモジュールと、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に固定可能な挿入器センサモジュールと、基準センサモジュール及び挿入器センサモジュールとは別のディスプレイモジュールとを含む。基準センサモジュールは、（ｉ）３次元での患者の骨の解剖学的構造の向きを示す第１のセンサデータを生成するように構成された第１の向きセンサと、（ｉｉ）第１のセンサデータを送信するための第１の通信回路とを含む。挿入器センサモジュールは、（ｉ）３次元での寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器の向きを示す第２のセンサデータを生成するように構成された第２の向きセンサと、（ｉｉ）第１のセンサデータを送信するための第２の通信回路と、（ｉｉｉ）アラインメントインジケータとを含む。ディスプレイモジュールは、（ｉ）ディスプレイと、（ｉｉ）第１のセンサデータ及び第２のセンサデータを受信するように構成された第３の通信回路と、（ｉｉｉ）第１のセンサデータ及び第２のセンサデータに基づいて、患者の骨の解剖学的構造に対する、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に連結された寛骨臼プロテーゼコンポーネントの向きを決定し、寛骨臼プロテーゼコンポーネントの決定された向きの印をディスプレイに表示し、決定された向きが、基準となる向きの閾値量の範囲内にあることに反応して、挿入器センサモジュールと通信してアラインメントインジケータを作動させるための処理回路とを含む。
【0005】
いくつかの実施形態では、第１の向きセンサは、第１の３軸ジャイロスコープ及び第１の３軸加速度計を含むことができる。これに加えるか、又はこれに代えて、第２の向きセンサは、第２の３軸ジャイロスコープ及び第２の３軸加速度計を含むことができる。いくつかの実施形態では、基準センサモジュール及び挿入器センサモジュールのそれぞれが、対応するセンサモジュールをオンにするように選択可能な電源ボタンを含み得る。このような実施形態では、基準センサモジュール及び挿入器センサモジュールのそれぞれは、対応するセンサモジュールがオンにされた後に電源ボタンの選択によってオフにされることができなくともよい。
【0006】
いくつかの実施形態では、アラインメントインジケータは、第１のアラインメントインジケータ及び第２のアラインメントインジケータを含むことができる。このような実施形態では、ディスプレイモジュールの処理回路は、（ｉ）決定された向きが、基準となる向きの第１の閾値量の範囲内にあることに反応して、挿入器センサモジュールと通信して第１のアラインメントインジケータを作動させ、かつ、（ｉｉ）決定された向きが、第１の閾値量よりも小さい、基準となる向きの第２の閾値量の範囲内にあることに反応して、挿入器センサモジュールと通信して第２のアラインメントインジケータを作動させるように構成することができる。更に、いくつかの実施形態では、第２のアラインメントインジケータは、第１のアラインメントインジケータによって境界が形成されてもよい。
【0007】
更に、いくつかの実施形態では、ディスプレイモジュールの処理回路は、患者の骨の解剖学的構造に対する寛骨臼プロテーゼコンポーネントの傾斜角度及び前傾角度を決定し、傾斜角度及び前傾角度をディスプレイに表示するように構成することができる。これに加えるか、又はこれに代えて、ディスプレイモジュールの処理回路は、決定された傾斜角度及び前傾角度に基づいた位置において、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器のグラフィック表現をディスプレイに表示するように構成することもできる。
【0008】
いくつかの実施形態では、ディスプレイモジュールの処理回路は、第１のセンサデータを挿入器センサモジュールの座標系から患者の骨の解剖学的構造の患者座標系に変換するための座標系変換係数を決定するとともに、座標系変換係数を用いて、患者の骨の解剖学的構造に対する寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器の向きを決定するように構成することができる。更に、いくつかの実施形態では、基準センサモジュールが第１のキー構造を有するハウジングを含み、挿入器センサモジュールが第２のキー構造を有するハウジングを含んでもよい。第１のキー構造と第２のキー構造とが嵌合する１つの向きで基準センサモジュールと挿入器センサモジュールとを互いに連結することができるように、第１のキー構造と第２のキー構造とが互いに調和してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第１のキー構造は、基準センサモジュールのハウジングの上面から上方に延びる隆起プラットフォームとして実施することができ、第２のキー構造は、挿入器センサモジュールのハウジングの上面に形成された凹部として実施することができ、基準センサモジュールと挿入器センサモジュールとが１つの向きで互いに連結されるときに、隆起プラットフォームが凹部内に受容される。
【0009】
更に、いくつかの実施形態では、システムは、アラインメントフレームを含むことができる。アラインメントフレームは、フレーム本体と、複数の接触足と、クレードルとを有することができる。いくつかの実施形態では、接触足をフレーム本体に対して動かすことが可能であってもよい。これに加えるか、又はこれに代えて、クレードルは、挿入器センサモジュールを受容するようにサイズ決めされ得る。
【0010】
別の態様によれば、患者の外科的準備処置が施された寛骨臼内で寛骨臼プロテーゼコンポーネントを整列させるための方法は、基準センサモジュールを患者の骨の解剖学的構造に固定することと、挿入器センサモジュールを寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に固定することと、基準センサモジュールにより、３次元での患者の骨の解剖学的構造の向きを示す第１のセンサデータを生成することと、挿入器センサモジュールにより、３次元での寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器の向きを示す第２のセンサデータを生成することと、ディスプレイモジュールにより、第１のセンサデータ及び第２のセンサデータを受信することと、ディスプレイモジュールにより、第１のセンサデータ及び第２のセンサデータに基づいて、患者の骨の解剖学的構造に対する、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に連結された寛骨臼プロテーゼコンポーネントの向きを決定することと、ディスプレイモジュールに、ディスプレイモジュールのディスプレイに寛骨臼プロテーゼコンポーネントの決定された向きの印を表示することと、決定された向きが、基準とする向きの閾値量の範囲内にあることに反応して、ディスプレイモジュールからの制御信号を挿入器センサモジュールに送信することによって挿入器センサモジュールのアラインメントインジケータを作動させることとを含む。
【0011】
いくつかの実施形態では、基準センサモジュールを患者の骨の解剖学的構造に固定することは、基準センサモジュールを取付けフレームに取り付けることと、取付けフレームを患者の骨の解剖学的構造に固定することとを含み得る。更に、いくつかの実施形態では、本方法は、対応する生成されたセンサデータのバイアスオフセットを補償するために、基準センサモジュール及び挿入器センサモジュールを初期化することを更に含み得る。例えば、基準センサモジュール及び挿入器センサモジュールを初期化することは、基準センサモジュール及び挿入器センサモジュールのそれぞれを、互いに対する固定位置に配置することを含み得る。いくつかの実施形態では、基準センサモジュール及び挿入器センサモジュールのそれぞれを、互いに対する固定位置に配置することは、基準センサモジュールのハウジングのキー機構を、挿入器センサモジュールのハウジングの対応するキー機構と嵌合することを含み得る。これに加えるか、又はこれに代えて、基準センサモジュール及び挿入器センサモジュールを初期化することは、基準センサモジュール及び挿入器センサモジュールのそれぞれからの識別データをディスプレイモジュールに送信し、識別データをディスプレイモジュールのディスプレイに表示することを含み得る。
【0012】
いくつかの実施形態では、本方法は、挿入器センサモジュールを患者の骨の解剖学的構造の患者座標系と位置合わせすることを更に含み得る。例えば、挿入器センサモジュールを患者座標系と位置合わせすることは、挿入器センサモジュールを患者の脊椎と整列させることと、挿入器センサモジュールを、患者の骨の解剖学的構造の上前腸骨棘点によって規定される患者の解剖学的軸と整列させることとを含み得る。このような実施形態では、本方法は、挿入器センサモジュールにより、患者の脊椎と整列された状態における挿入器センサモジュールの現時点の向きを示す第１のアラインメントデータを生成することと、挿入器センサモジュールにより、患者の解剖学的軸と整列された状態における挿入器センサモジュールの現時点の向きを示す第２のアラインメントデータを生成することと、挿入器センサモジュールにより生成されたセンサデータを挿入器センサモジュールの座標系から患者の骨の解剖学的構造の患者座標系に変換するための座標系変換係数を、第１及び第２のアラインメントデータに基づいて生成することとを更に含み得る。例えば、寛骨臼プロテーゼコンポーネントの向きを決定することは、第１のセンサデータ及び座標系変換係数に基づいて、患者の骨の解剖学的構造に対する寛骨臼プロテーゼコンポーネントの向きを決定することを含み得る。
【0013】
いくつかの実施形態では、挿入器センサモジュールを患者座標系と位置合わせすることは、アラインメントフレームの第１の接触足が患者の第１の上前腸骨棘点と向かい合い、アラインメントフレームの第２の接触足が患者の第２の上前腸骨棘点と向かい合い、アラインメントフレームの第３の接触足が患者の恥骨結合部と向かい合うような位置において、患者にアラインメントフレームを配置することを含み得る。このような実施形態では、本方法は、挿入器モジュールをアラインメントフレームに連結することを更に含み得る。
【0014】
更に、いくつかの実施形態では、寛骨臼プロテーゼコンポーネントの向きを決定することは、患者の骨の解剖学的構造に対する寛骨臼プロテーゼの傾斜角度及び前傾角度を決定することを含み得る。これに加えるか、又はこれに代えて、寛骨臼プロテーゼコンポーネントの決定された向きの印を表示することは、傾斜角度及び前傾角度をディスプレイモジュールのディスプレイに表示することを含み得る。例えば、寛骨臼プロテーゼコンポーネントの決定された向きの印を表示することは、決定された傾斜角度及び前傾角度に基づいた位置において、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器のグラフィック表現をディスプレイに表示することを含み得る。
【0015】
更なる一態様によれば、患者の外科的準備処置が施された寛骨臼内で寛骨臼プロテーゼコンポーネントを整列させるためのシステムは、患者の骨の解剖学的構造に固定可能な基準センサモジュールと、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に固定可能な挿入器センサモジュールとを含み得る。基準センサモジュールは、（ｉ）第１のキー構造を有するハウジングと、（ｉｉ）ハウジング内に配置され、３次元での患者の骨の解剖学的構造の向きを示す第１のセンサデータを生成するように構成された第１の向きセンサと、（ｉｉｉ）第１のセンサデータを送信するための第１の通信回路とを含み得る。挿入器センサモジュールは、（ｉ）第２のキー構造を有するハウジングと、（ｉｉ）３次元での寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器の向きを示す第２のセンサデータを生成するように構成された第２の向きセンサと、（ｉｉ）第１のセンサデータを送信するための第２の通信回路と、（ｉｉｉ）アラインメントインジケータを有するハウジングとを含み得る。第１のキー構造と第２のキー構造とが嵌合する１つの向きで基準センサモジュールと挿入器センサモジュールとを互いに連結することができるように、第１のキー構造と第２のキー構造とが互いに調和してもよい。
【0016】
いくつかの実施形態では、第１のキー構造は、基準センサモジュールのハウジングの上面から上方に延びる隆起プラットフォームとして実施することができる。更に、第２のキー構造は、挿入器センサモジュールのハウジングの上面に形成された凹部として実施することができ、基準センサモジュールと挿入器センサモジュールとが１つの向きで互いに連結されるときに、隆起プラットフォームが凹部内に受容される。
【図面の簡単な説明】
【0017】
詳細な説明では特に以下の図面を参照する。【図1】患者の外科的準備処置が施された寛骨臼内で寛骨臼プロテーゼコンポーネントを整列させるためのシステムの簡略図である。
【図8A】患者の外科的準備処置が施された寛骨臼内で寛骨臼プロテーゼコンポーネントを整列させるための方法の簡略フロー図である。
【図8B】患者の外科的準備処置が施された寛骨臼内で寛骨臼プロテーゼコンポーネントを整列させるための方法の簡略フロー図である。
【図11A】挿入器センサモジュールの座標系から患者の骨の解剖学的構造の患者座標系に変換するための座標系変換係数を決定するための方法の簡略フロー図である。
【図11B】挿入器センサモジュールの座標系から患者の骨の解剖学的構造の患者座標系に変換するための座標系変換係数を決定するための方法の簡略フロー図である。
【図13】各センサモジュールのハウジングのキー機構を用いて互いに連結されたシステムの基準センサモジュール及び挿入器センサモジュールの簡略図である。
【図17】患者の骨の解剖学的構造の患者座標系の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本開示の概念には様々な改変及び代替的形態が考えられるが、その特定の実施形態を図面に例として示し、本明細書において詳細に述べる。ただし、本開示の概念を、開示される特定の形態に限定することは本開示の意図するところではなく、その逆に、その意図するところは、本開示並びに添付の「特許請求の範囲」に包含されるすべての改変物、均等物、及び代替物を網羅することにある点は理解されるべきである。
【0019】
本明細書において「一実施形態」、「実施形態」、「例示的実施例」などと言う場合、述べられるその実施形態が、特定の要素、構造、又は特徴を含み得るが、すべての実施形態が、その特定の要素、構造、又は特徴を必ずしも含むわけではないことを示す。更に、このような語句は、必ずしも同じ実施形態を指しているとは限らない。更に、特定の要素、構造、又は特徴がある実施形態に関連して述べられる場合、このような要素、構造、又は特徴を他の実施形態と関連して実施することは、明示されるか否かによらず、当業者の知識の範囲内であると考えられる。
【0020】
図面において、一部の構造的又は方法の要素を特定の配置及び／又は順序で示す場合がある。しかしながら、このような特定の配置及び／又は順序は、必要ではない場合もある点は認識されるはずである。むしろ、実施形態によっては、こうした要素は、説明図に示されるものとは異なる形態及び／又は順序で配置されてもよい。更に、特定の図に構造的又は方法の要素が含まれている場合、このような要素がすべての実施形態において必要であることを示唆するものではなく、実施形態によっては含まれずともよく、又は他の要素と組み合わせることが可能である。
【0021】
前、後、内側、外側、上、下など、解剖学的構造の基準を表す用語は、本開示の全体を通じて、本明細書に述べられる整形外科用インプラント及び患者の天然の解剖学的構造の両方について使用され得る。こうした用語は、解剖学的構造の研究及び整形外科学の分野の両方でよく理解された意味を有するものである。本明細書及び「特許請求の範囲」におけるこれらの解剖学的基準用語の使用は、特に断らないかぎり、それらの広く理解された意味に一致するものとする。
【0022】
ここで図１を参照すると、患者の外科的準備処置が施された寛骨臼内で寛骨臼プロテーゼを整列させるためのシステム１００は、基準センサモジュール１０２、挿入器センサモジュール１０４、及び小型ディスプレイモジュール１０６を含んでいる。使用時には、基準センサモジュール１０２は、取付けブラケット１１０を用いて患者の骨の解剖学的構造に対して固定され、基準センサモジュール１０２の向き、したがって、患者の骨の解剖学的構造の向きを３次元で（すなわち、各座標軸ｘ、ｙ、及びｚを中心とした回転）示すセンサデータを生成する。同様に、挿入器センサモジュール１０４は、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０に取り付けられ、挿入器センサモジュール１０４の向き、したがって、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０の向きを３次元で示すセンサデータを生成する。センサモジュール１０２、１０４のそれぞれは、生成されたセンサデータをディスプレイモジュール１０６に送信する。ディスプレイモジュール１０６は、下記により詳細に述べるように、患者の骨の解剖学的構造に対する、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０の遠位端１３２に固定された寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の向きを決定する。
【0023】
図２〜４に示されるように、センサモジュール１０２、１０４のそれぞれは、ほぼ長方形の形状を有する、対応するハウジング２０２、２０４を含んでいる。説明図において、各ハウジング２０２、２０４は複数部品からなるハウジングとして実施されている。しかしながら、他の形状及び構成を有するハウジングを他の実施形態で使用することもできる。
【0024】
基準センサモジュール１０２のハウジング２０２は、上面２１０、下面２１２、前面パネル２１４、側面２１６、２１８、及び後面２２０を含む。基準センサモジュール１０２は、前面パネル２１４に画定された電源ボタン２３０を更に含む。電源ボタン２３０は、基準センサモジュール１０２をオンにするように選択可能である。しかしながら、実施形態によっては、基準センサモジュール１０２は、センサモジュール１０２が問題なくオンにされた後、オフにされなくともよい。すなわち、電源ボタン２３０を再度選択しても基準センサモジュール１０２はオフにされないということである。その代わり、基準センサモジュール１０２は、下記により詳細に述べるように、基準センサモジュール１０２の電源（例えば内部電池）が消耗するまでオンの状態に維持される。いくつかの実施形態では、電源ボタン２３０は、基準センサモジュール１０２がオンにされて基準センサモジュール１０２の電源がオンにされているという視覚的表示が与えられるときに、バックライトで照らされる。
【0025】
図３に示されるように、基準センサモジュール１０２のハウジング２０２は、上面２１０に画定されたキー構造２４０を更に含んでいる。図に示される実施形態では、キー構造２４０は、挿入器センサモジュール１０４の対応したキー構造２８０に調和されている。下記により詳細に述べられるように、キー構造２４０、２８０は、基準センサモジュール１０２と挿入器センサモジュール１０４との互いに対する連結を容易にする。キー構造２４０、２８０の調和する構成により、センサモジュール１０２、１０４は、キー構造２４０、２８０が互いに嵌合する、互いに対して１つの向きにおいてのみ互いに連結され得る。図の実施形態では、キー構造２４０は、上面２１０から上方に延びる隆起プラットフォーム２４２として実施されている。隆起プラットフォーム２４２はほぼ「Ｙ」字状の平面プロファイルを有し、隆起プラットフォーム２４２の幅が前面パネル２１４に向かって大きくなり、後面２２０に向かって狭くなるように構成されている。他の実施形態では、キー構造２４０、２８０が嵌合する１つの向きにおいてセンサモジュール１０２、１０４の連結を可能とするようなキー構造２４０の他の構成を用いることもできる点は言うまでもない。例えば、いくつかの実施形態では、キー構造２４０は、凹部、更なる隆起プラットフォーム、及び／又は他の構造として実施するか、又はこれらを含むことができる。
【0026】
基準センサモジュール１０２は、図４に示されるようなマウント２４４を更に含む。マウント２４４は、取付けブラケット１１０への取付けを容易にする。説明図において、マウント２４４は、取付けタブ２４６及び複数のアラインメントタブ２４８を含んでいる。マウント２４４は、他の実施形態において、基準センサモジュール１０２の取付けブラケット１１０への固定を容易にするための他の、又は更なる構造及び／又は要素を有し得る点は言うまでもない。特定の構成によらず、基準センサモジュール１０２は、マウント２４４を用いて、取付けブラケット１１０のセンサマウント台１１２に取り付けることができる。例えば、図の実施形態において、取付けタブ２４６はセンサマウント台１１２の対応する穴に受容され、取付けタブ２４８がセンサマウント台１１２の側面に留め付けられることで、基準センサモジュール１０２を取付けブラケット１１０に固定する。図１に示されるように、取付けブラケット１１０は、センサマウント台１１２から骨マウント台１１６に延びる細長いロッド１１４を更に含んでいる。骨マウント台１１６は、取付けブラケット１１０の、患者の骨の解剖学的構造への取付けを容易にするように構成され、取付けブラケット１１０を患者の骨の解剖学的構造に取り付けるための、骨ねじなどの対応する固定装置１２０を受容するように構成された１つ又は２つ以上の取付け穴１１８を含むことができる。
【0027】
挿入器センサモジュール１０４は、基準センサモジュール１０２と似ている。挿入器センサモジュール１０４のハウジング２０４は、上面２５０、下面２５２、前面パネル２５４、側面２５６、２５８、及び後面２６０を含む。挿入器センサモジュール１０４は、前面パネル２５４に画定された電源ボタン２７０及びアラインメントインジケータ２７２を更に含む。基準センサモジュール１０２の電源ボタン２３０と同様、電源ボタン２７０は、挿入器センサモジュール１０４をオンにするために選択可能であるが、その後に挿入器センサモジュール１０４をオフにするために選択可能とはなっていない。すなわち、基準センサモジュール１０２に関して上記に述べたように、実施形態によっては、電源ボタン２７０を再び選択することで挿入器センサモジュール１０４はオフにされない。その代わり、挿入器センサモジュール１０４は、下記により詳細に述べるように、基準センサモジュール１０４の電源（例えば内部電池）が消耗するまでオンの状態に維持される。基準センサモジュール１０２と同様、挿入器センサモジュール１０４の電源ボタン２７０は、挿入器センサモジュール１０４の電源がオンにされて、挿入器センサモジュール１０４がオンにされているという視覚的表示が与えられるときに、バックライトで照らされる。
【0028】
下記により詳細に述べるように、アラインメントインジケータ２７２は、現時点における寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０のアラインメントが標的アラインメントの基準閾値の範囲内であるか否かについての視覚的フィードバックを整形外科医に与える。図の実施形態では、アラインメントインジケータ２７２は、第１の閾値アラインメントインジケータ２７４及び第２の閾値アラインメントインジケータ２７６を含んでいる。第１の閾値アラインメントインジケータ２７４は、円形の光源、円形の発光ダイオードの配列、円形の光フィルターなどの円形の視覚的インジケータとして実施されている。第１の閾値アラインメントインジケータ２７４は、１個の光源、１個の発光ダイオードなどの単一の視覚的インジケータとして実施された、第２の閾値アラインメントインジケータ２７６の境界を形成している。使用時には、第１の閾値アラインメントインジケータ２７４は、寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０のアラインメントが基準アラインメントの第１の閾値の範囲内にあることに反応して点灯され、第２の閾値アラインメントインジケータ２７６は、寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０のアラインメントが、第１の閾値よりも小さい基準アラインメントの第２の閾値の範囲内にあることに反応して点灯される。すなわち、第２の閾値アラインメントインジケータ２７６が点灯される場合、寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０のアラインメントは、第１の閾値アラインメントインジケータ２７４のみが点灯される場合よりも基準アラインメントにより近くなっている。他の実施形態では、アラインメントインジケータ２７２は、他のインジケータ、又は更なるインジケータを含んでもよいことは言うまでもない。
【0029】
図３に示されるように、挿入器センサモジュール１０４のハウジング２０４は、上面２５０に画定されたキー構造２８０を更に含んでいる。上記に述べたように、キー構造２８０は、基準センサモジュール１０２の対応したキー構造２４０に調和されている。図の実施形態では、キー構造２８０は、ハウジング２０４の上面２５０に画定された凹部２８２として実施されている。図において、凹部２８２は基準センサモジュール１０２の隆起プラットフォーム２４２の形状に対応した形状を有しており、これにより隆起プラットフォーム２４２は、下記に述べられるようにセンサモジュール１０２、１０４が互いに連結されるときに、凹部２８２内に受容され得る。図の実施形態では、凹部２８２はほぼ「Ｙ」字状の平面プロファイルを有し、凹部２８２の幅が前面パネル２５４に向かって大きくなり、後面２６０に向かってより狭くなるように構成されている。他の実施形態では、キー構造２４０、２８０が嵌合する１つの向きにおいてセンサモジュール１０２、１０４の連結を可能とするようなキー構造２８０の他の構成を用いることもできる点は言うまでもない。例えば、いくつかの実施形態では、キー構造２４０は、隆起プラットフォーム、更なる凹部、及び／又は他の構造として実施するか、又はこれらを含むことができる。
【0030】
基準センサモジュール１０２と同様、挿入器センサモジュール１０４も図４に示されるようなマウント１０４を含んでいる。マウント２９０は、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０への挿入器センサモジュールの取付けを容易にする。マウント２９０は基準センサモジュール１０２のマウント２４４と似たものであり、取付けタブ２９２及び複数のアラインメントタブ２９４を含む。マウント２９０は、他の実施形態において、挿入器センサモジュール１０４の寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０への固定を容易にするための他の、又は更なる構造及び／又は要素を有し得る点は言うまでもない。図の実施形態では、センサモジュール１０４は、カップラ１３４の使用により、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０に取付け可能である。取付けブラケット１１０と同様、カップラ１３４は、挿入器センサモジュール１０４のマウント２９０を受容するセンサマウント台１３６を含む。カップラ１３４は、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０のハンドル１３８に固定可能である。挿入器ロッド１４０がハンドル１３８から延びており、挿入時に寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０が取り付けられる遠位端１３２を含む。他の実施形態において、異なる構成を有する寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器を使用することもできる点は言うまでもない。更に、他の実施形態では、異なる機構及び構造を使用して、挿入器センサモジュール１０４を寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０に取り付けることもできる。
【0031】
次に図５を参照すると、センサモジュール１０２、１０４のそれぞれは、センサ回路５００を含んでいる。図のセンサ回路５００は、プロセッサ回路５０２、メモリ５０４、向きセンサ５０６、ディスプレイ５０８、通信回路５１０、及び電源回路５１２を含んでいる。各センサモジュール１０２、１０４は、図５では説明を分かりやすくするために示されていない、検知要素において一般的に見られる更なる要素又は他の要素を含みうることは言うまでもない。
【0032】
プロセッサ回路５０２は、１つ又は２つ以上のプロセッサ及び関連する要素及び／又は回路として実施することができる。こうしたプロセッサは、本明細書に述べられる機能を実行することが可能な任意の種類のプロセッサとして実施することができる。例えば、プロセッサ回路５０２のプロセッサは、１つ又は２つ以上のプロセッサコアを有するシングル若しくはマルチコアプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、又は他のプロセッサ若しくは処理／制御回路として実施することができる。同様に、メモリ５０４は、本明細書に述べられる機能を実行することが可能な任意の種類の揮発性若しくは不揮発性メモリ又はデータストレージとして実施することができる。動作時には、メモリ５０４は、例えば向きセンサ５０６によって生成される方向データの一時的格納を含む、センサモジュール１０２、１０４の動作時に用いられる様々なデータ及び／又はソフトウェア／ファームウェアを格納することができる。メモリ５０４、及びセンサ回路５００の他の要素は、Ｉ／Ｏサブシステム、制御ハブ／バス、ファームウェアデバイス、通信リンク、並びに／又は入力／出力動作を助けるための他の要素及びサブシステムなどの様々な相互接続要素を介して、プロセッサ回路５０２及び／又は他の要素に接続することができる。
【0033】
向きセンサ５０６は、センサモジュール１０２、１０４の３次元での向きを示すセンサデータを生成するように構成されている。図の実施形態では、向きセンサ５０６は、３軸ジャイロスコープ５２０及び３軸加速度計５２２として実施されるか又はこれらを含んでいる。３軸ジャイロスコープ５２０は、対応するセンサモジュール１０２、１０４の３つの座標軸を中心とした回転を測定することが可能な任意の種類のジャイロスコープセンサとして実施することができる。例えば、３軸ジャイロスコープ５２０は、１個の３軸ジャイロスコープ５２０又は複数の１軸ジャイロスコープとして実施することができる。３軸加速度計５２２は、センサモジュール１０２、１０４の３つの座標軸に沿った加速度を測定することが可能な任意の種類の加速度計として実施することができる。３軸ジャイロスコープ５２０と同様、３軸加速度計５２２は、１個の３軸加速度計又は複数の１軸加速度計として実施することができる。３軸加速度計５２２は、こうした加速度による３軸ジャイロスコープ５２０の出力のバイアスを補正するために用いられる加速度データを生成する。図の実施形態では、向きセンサ５０６により生成される向きセンサデータは、四元数測定値として表される。しかしながら、他の実施形態では、向きセンサ５０６は、他のフォーマットでセンサデータを生成してもよい。
【0034】
ディスプレイ５０８は、例えば、発光ダイオード、フィラメント光源、及び／又は照明可能な他の装置などの１つ又は２つ以上の照明装置として実施される。ディスプレイ５０８は、センサモジュール１０２、１０４がオンにされるときに、電源ボタン２３０、２７０を照明するためにセンサモジュール１０２、１０４の電源ボタン２３０、２７０の背後に配置されている。挿入器センサモジュール１０４に関し、ディスプレイ５０８は、上記に述べたようなアラインメントインジケータ２７２を更に含む。
【0035】
通信回路５１０は、センサモジュール１０２、１０４とディスプレイモジュール１０６との通信を可能とするための１つ又は２つ以上のデバイス及び／又は回路として実施することができる。通信回路５１０は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの短距離無線通信プロトコル又は他の無線通信プロトコルをはじめとする、ディスプレイモジュール１０６と通信するための任意の適当な無線通信プロトコルを用いるように構成することができる。
【0036】
電源回路５１２は、センサモジュール１０２、１０４の作動を制御する。詳細には、上記に述べたように、電源回路５１２は、電源ボタン２３０、２７０の選択に反応して、センサモジュール１０２、１０４の他の要素に電力を供給する。しかしながら、電源ボタン２３０、２７０が、センサモジュール１０２、１０４をオンにするように選択された後では、電源回路５１２は、電源ボタン２３０、２７０の更なる選択とは無関係に各要素にこうした電力を供給し続ける。すなわち、電源回路５１２によって、電源回路５１２の電源（図示せず）が消耗するまで、センサモジュール１０２、１０４の各要素に電力が継続的に供給されることになる。このように、電源回路５１２によって、センサモジュール１０２、１０４は、複数の手術において再使用することができない１回使用の装置となる。
【0037】
いくつかの実施形態では、センサ回路５００は、更なるセンサ５１４を更に含んでもよい。更なるセンサ５１４は、向きセンサ５０６により生成される向きセンサデータの精度を高めることが可能な任意の数及び種類のセンサを含むことができる。例えば、更なるセンサ５１４は、いくつかの実施形態では温度センサを含むことができる。このような温度センサのセンサ出力は、温度による、向きセンサ５０６により生成されたセンサデータのあらゆるバイアスを更に補正するために用いられる。センサ回路５００は、他の実施形態において、生成された向きセンサデータの精度を更に高めるための更なるセンサ又は他のセンサを含み得ることは言うまでもない。
【0038】
次に図６を参照すると、ディスプレイモジュール１０６は、整形外科医の手に保持され、整形外科手術の施術中に使用されるようにサイズ決めされたハウジング６００を含んでいる。このように、ディスプレイモジュール１０６は、移動可能に構成される。ディスプレイモジュール１０６は、患者の骨の解剖学的構造に対する、寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の向きの視覚的表示が外科医に対して表示されるディスプレイ６０２を更に含む。例えば、実際の患者の骨の解剖学的構造に対する寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の現時点の配置を示す、仮想的な患者の骨の解剖学的構造に対して所定の位置にある仮想挿入器を示した視覚的グラフィック６５０が、ディスプレイ６０２に表示され得る。これに加えるか、又はこれに代えて、ディスプレイ６０２は、下記により詳しく述べるように、患者の骨の解剖学的構造に対する寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の傾き及び／又は前傾の測定された程度又は量を示す向きデータ６５２を含んでもよい。
【0039】
ディスプレイモジュール１０６は、説明図では、ディスプレイ６０２の下に配置された複数のユーザ入力ボタン６０４、６０６、６０８を含んでいる。ユーザ入力ボタン６０４、６０６、６０８は、ディスプレイ６０２に表示される特定のユーザインターフェースに応じてその機能を変更することが可能な「ソフト」ボタンとすることができる。更に、ディスプレイモジュール１０６は、電源ボタン６１０を含んでいる。電源ボタン６１０は、ディスプレイモジュール１０６がオンにされている場合に視覚的表示を与える電源インジケータ６１２を含んでもよい。図の実施形態では、電源ボタン６１０は、入力ボタン６０４、６０６、６０８の列の下に配置されているが、他の実施形態では、ボタン６０４、６０６、６０８は、他の形態及び／又は向きで配置されてもよい。
【0040】
図７に示されるように、ディスプレイモジュール１０６は、ハウジング６００内に配置された制御回路７００を含んでいる。制御回路７００は、プロセッサ回路７０２及び記憶装置７０４を含む。プロセッサ回路７０２は、本明細書に述べられる機能を実行するように構成可能な任意の種類のプロセッサ及び関連する回路として実施することができる。例えば、プロセッサ回路７０２のプロセッサは、１つ又は２つ以上のプロセッサコアを有するシングル若しくはマルチコアプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、又は他のプロセッサ若しくは処理／制御回路として実施することができる。同様に、メモリデバイス７０４は、本明細書に述べられる機能を実行することが可能な任意の種類の揮発性若しくは不揮発性メモリ又はデータストレージとして実施することができる。動作時には、メモリ７０４は、ディスプレイモジュール１０６の動作時に用いられる様々なデータ及び／又はソフトウェア／ファームウェアを格納することができる。
【0041】
制御回路７００は、外部電源入力回路７０６、再充電式電池などの再充電式電源７０８、及び電源回路７１０を更に含む。外部電源入力回路７０６は、「壁充電器」のような充電器のプラグを受容するように構成され、電源回路７１０に通信可能に接続された再充電式電源７０８に通信可能に接続されている。電源回路７１０は、プロセッサ回路７０２及び電源ボタン６１０に通信可能に接続されている。電源回路７１０は、電力制御、分配、及びフィルター回路を含んでもよく、再充電式電源７０８の電力をプロセッサ７回路７０２、及び制御回路７００の他のデバイス又は要素に供給又は分配するように構成されている。
【0042】
制御回路７００は、ディスプレイ６０２を駆動及び／又は制御するためのディスプレイ回路７１２を更に含む。ディスプレイ回路７１２は、プロセッサ回路７０２及びディスプレイ６０２の機能を制御するために、これらに通信可能に接続されている。
【0043】
上記に述べたように、ディスプレイモジュール１０６は、センサモジュール１０２、１０４のそれぞれからセンサデータを受信するように構成されている。このため、制御回路７００は、通信回路７２０及びアンテナ７２２を含む。通信回路７２０は、プロセッサ回路７０２及びアンテナ７２２に通信可能に接続されている。通信回路７２０は、これに限定されるものではないが、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロトコルなどの短距離無線プロトコルを含む、センサモジュール１０２、１０４と通信するための任意の種類の無線通信プロトコル、規格、又は技術を用いるように構成することができる。下記により詳細に述べられるように、ディスプレイモジュール１０６は、センサモジュール１０２、１０４のそれぞれからの向きセンサデータを受信する以外に、寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の現時点の向きが患者の骨の解剖学的構造に対する基準閾値アラインメントの範囲内にあることが決定されることに反応して、アラインメントインジケータ２７２を作動させるために、通信回路７２０を用いて挿入器センサモジュール１０４と通信するように構成することもできる。
【0044】
制御回路７００は、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）インターフェース７３０を更に含む。ＵＳＢインターフェース７３０は、プロセッサ回路７０２に通信可能に接続されている。ＵＳＢインターフェース７３０は、向きデータなどのデータを、ディスプレイモジュール１０６からコンピュータなどの別のデバイスにダウンロードするために使用することができる。更に、ＵＳＢインターフェース７３０は、制御回路７００のソフトウェア又はファームウェアを更新するために使用することもできる。
【0045】
次に図８Ａ〜８Ｂを参照すると、使用時には、システム１００を用いて、寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０を患者の外科的準備処置が施された寛骨臼内において整列させるための方法８００を実施することができる。本方法は、整形外科医が手術部位を露出させるブロック８０２で開始する。次に、ブロック８０４において、基準センサモジュール１０２及び挿入器センサモジュール１０４が初期化される。例えば、図９に示されるように、方法９００を用いてセンサモジュール１０２、１０４を初期化することができる。方法９００は、センサモジュール１０２、１０４のそれぞれがディスプレイモジュール１０６と組み合わされるブロック９０２で開始する。例えば、センサモジュール１０２、１０４とディスプレイモジュール１０６との間で通信を行うために用いられる通信プロトコルの種類に応じて、任意の適当な種類の組み合わせ法を用いて、一対のセンサモジュール１０２、１０４とディスプレイモジュール１０６とを組み合わせることができる。
【0046】
ブロック９０４において、センサモジュール１０２、１０４が確認される。例えば、図の実施形態では、各センサモジュール１０２、１０４は、識別データ（例えばシリアル番号、ＭＡＣアドレス、グローバル一意識別子など）をディスプレイモジュール１０６に送信するように構成されている。これに反応して、ディスプレイモジュール１０６は、整形外科医又は他の医療従事者が現在のセンサモジュールが使用されていることを確認できるように（例えば、表示された識別データを、センサモジュール１０２、１０４のハウジング２０２、２０４に、又は付属のパッケージング内などにラベル表示された識別データと比較することにより）、受信した識別データを表示する。
【0047】
ブロック９０４においてセンサモジュール１０２、１０４が確認された後、センサモジュール１０２、１０４は、ブロック９０６において、向きセンサ５０６のすべてのバイアスオフセットを補償するために初期化することができる。例えば、実施形態によっては、ブロック９０８において、各センサモジュール１０２、１０４を、互いに対する既知の固定位置に配置する（例えば平らな表面上で固定位置に置く）ことができる。図の実施形態では、基準センサモジュール１０２と挿入器センサモジュール１０４とは、ブロック９１０において、センサモジュール１０４、１０６を初期化するために、キー構造２４０、２８０を使用して固定位置で互いに連結される。例えば、図１２及び１３に示されるように、センサモジュール１０２、１０４は、基準センサモジュール１０２のキー構造２４０を挿入器センサモジュール１０４のキー構造２８０と嵌合させることにより、互いに連結することができる。例えば、図の実施形態では、基準センサモジュール１０２の隆起プラットフォーム２４２が、挿入器センサモジュール１０４の対応する凹部２８２内に受容される。このように連結されるとき、図１３に示されるように、基準センサモジュール１０２の上面２１０が挿入器センサモジュール１０４の上面２５０と当接する。
【0048】
いくつかの実施形態では、センサモジュール１０２、１０４は、一定時間の間、又はディスプレイモジュール１０６が、センサモジュール１０２、１０４が適切に初期化されたことを示すまで、こうした嵌合形態に互いに連結することができる。他の実施形態では、センサモジュール１０２、１０４は、センサモジュール１０２、１０４が互いに連結されるまで、最初はオンにされない。例えば、ブロック９０６は、方法９００のブロック９０２、９０４よりも前に実行されてもよい。
【0049】
再び図８Ａ〜８Ｂの方法８００を参照すると、センサモジュール１０２、１０４がブロック８０４において初期化された後、基準センサモジュール１０２は、ブロック８０６において患者の骨の解剖学的構造に固定される。これを行うためには、上記に述べられ、図１４及び１５に示されるように、基準センサモジュール１０２を、センサモジュール１０２のハウジング２０２のマウント２４４を介して取付けブラケット１１０のセンサマウント台１１２に取り付けることができる。次いで取付けブラケット１１０を、固定装置１２０を用いて、骨マウント台１１６を介して患者の骨の解剖学的構造に固定することができる。図の実施形態では、図１５に示されるように、基準センサモジュール１０２は、整形外科手術の近くで患者の骨の解剖学的構造に固定されている。例えば、取付けブラケット１１０は、図１５に示されるように患者の寛骨臼１５００の近くに固定することができる。
【0050】
再び図８Ａ〜８Ｂの方法８００を参照すると、ブロック８０６において基準センサモジュール１０２が患者の骨の解剖学的構造に固定された後、挿入器センサモジュール１０４が患者の骨の解剖学的構造の座標系に位置合わせされる。図１６に示されるように、挿入器センサモジュール１０４は、センサ座標系１６００を含んでいる。挿入器センサモジュール１０４によって生成される向きセンサデータは、センサ座標系１６００を基準としたものである。しかしながら、図１７に示されるように、患者の骨の解剖学的構造は、センサ座標系１６００とは整列していない別の座標系１７００を有している。これにより、挿入器センサモジュール１０４は、挿入器センサモジュール１０４によって生成された向きセンサデータが患者座標系１７００に変換され、患者の骨の解剖学的構造に対する寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の向きが決定されて、整形外科医に対して表示されるように、患者座標系１７００に対して位置合わせされる。図１６、１７に示される座標系１６００、１７００は、システム１００において用いられる例示的な座標系である。しかしながら、他の実施形態では、他の座標系（例えば異なる軸を有する座標系）を用いることができる点は認識されるはずである。
【0051】
図１０を参照すると、挿入器センサモジュール１０４を患者座標系と位置合わせするための方法１０００が示されている。方法１０００は、挿入器センサモジュール１０４が寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０に固定されるブロック１００２で開始する。上記に述べたように、挿入器センサモジュール１０４は、カップラ１３４を用いて寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０に固定することができる。例えば、挿入器センサモジュール１０４のマウント２９０を、カップラ１３４のセンサマウント台１３６に取り付けることができる。次に、カップラ１３４を挿入器ハンドル１３８に取り付けることができる。しかしながら、上記に述べたように、他の実施形態では、他の機構及び構造を使用して、挿入器センサモジュール１０４を寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０に取り付けることもできる。
【0052】
ブロック１００４において、挿入器センサモジュール１０４が取り付けられた寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０が、患者の脊柱と整列される。これを行うには、図１８に示されるように、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０を、患者の脊椎により規定される軸とほぼ同一直線上となるように挿入器１３０を配置することによって、患者の脊椎と整列させることができる。このように整列された後、センサモジュール１０４は、ブロック１００６において、アラインメントセンサデータ（すなわち現時点における向きセンサデータ）をディスプレイモジュール１０６に送信する。次に、ブロック１００８において、挿入器センサモジュール１０４が取り付けられた寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０が、患者の上前腸骨棘（ＡＳＩＳ）軸と整列される。これを行うには、図１９に示されるように、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０を、患者の上前腸骨棘標認点１８０２、１８０４により規定される患者の解剖学的軸１８００と整列させることができる。このように整列された後、センサモジュール１０４は、ブロック１０１０において、アラインメントセンサデータ（すなわち現時点における向きセンサデータ）をディスプレイモジュール１０６に送信する。
【0053】
他の実施形態では、挿入器センサモジュール１０４は、１工程の位置合わせプロセス（ブロック１００４及び１００８の二重のアラインメントではなく）を用いて、患者座標系と位置合わせすることができる。これを行うには、図２６に示されるようなアラインメントフレーム２６００を使用することができる。アラインメントフレーム２６００は、患者のＡＳＩＳ点と接触するように構成された一対のＡＳＩＳ接触足２６０４、２６０６を有するフレーム本体２６０２を含む。特定の実施形態では、接触足２６０４、２６０６は、異なるサイズの患者にアラインメントフレーム２６００を使用することができるように、フレーム本体２６０２に対して動かすことができるようになっている。アラインメントフレーム２６００は、フレーム本体２６０２から遠位方向に延びるとともにフレーム本体２６０２に対して動かすことができる恥骨結合部アーム２６０８を更に含む。恥骨結合部アーム２６０８は、患者の恥骨結合部と接触するように構成された接触脚２６１０を含む。接触足２６０４、２６０６と同様、接触脚２６１０は、異なるサイズの患者に適合し、アラインメントフレーム２６００を患者により簡単に連結できるように、恥骨結合部アーム２６０８に加えて、動かすことができるようになっている。アラインメントフレーム２６００は、挿入器センサモジュール１０４を受容するように構成されたクレードル２６１２を更に含む。これにより、挿入器センサモジュール１０４を患者座標系と位置合わせするには、接触足２６０４、２６０６が患者のＡＳＩＳ点上に置かれ、接触足２６１０が患者の恥骨結合部上に置かれるか又はそこに接触するように、アラインメントフレーム２６００を患者に連結するか又は患者の上に置くことができる。このように配置された後、挿入器センサモジュール１０４をクレードル２６１２内に配置して、患者座標系と位置合わせすることができる。ブロック１００６、１０１０と同様、挿入器センサモジュール１０４は、挿入器センサモジュール１０４を患者座標系に位置合わせするためにアラインメントフレーム２６００に固定された状態で、アラインメントセンサデータ（すなわち、現時点における向きセンサデータ）をディスプレイモジュール１０６に送信する。
【0054】
再び図１０を参照すると、ブロック１００６、１０１０において挿入器センサモジュール１０４からアラインメントセンサデータを受信した後、ディスプレイモジュール１０６は、ブロック１０１２において座標系変換係数を決定する。座標系変換係数は、挿入器センサモジュール１０４から受信した向きセンサデータを、センサ座標系１６００から患者座標系１７００に変換するために使用することができる。座標系変換係数は、このような機能を実行するために使用可能な任意のデータとして実施することができる。例えば、センサモジュール１０２、１０４が四元数のフォーマットでセンサデータを生成する図の実施形態では、ディスプレイモジュール１０６は、座標系変換係数を決定して、向きセンサデータを、センサ座標系１６００から患者座標系１７００に変換するための図１１Ａ〜１１Ｂに示されるような方法１１００を実行することができる。方法１１００は、ブロック１００６、１１００において受信されたアラインメント方向データ（四元数フォーマットで受信される）が回転行列に変換されるブロック１１０２で開始する。方向データの四元数フォーマットは、一般的に以下の形である。Ｑ＝ｑｗ＋ｉ＊ｑｘ＋ｊ＊ｑｙ＋ｋ＊ｑｚ（式中、Ｑは、ベクトル［Ｑｘ，Ｑｙ，Ｑｚ］を中心とした角度２＊ｃｏｓ−１（Ｑｗ）の回転を示す）。
【0055】
この四元数フォーマットを回転行列に変換するため、ディスプレイモジュール１０６は、図２０に示されるような回転行列方程式２０００を利用する。次に、ブロック１１０４において、ブロック１１０２で生成された回転行列に、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０のアラインメント軸（すなわち、患者の脊椎軸及びＡＳＩＳ軸）が乗じられる。これを行うため、ディスプレイモジュール１０６は、図２１に示されるような脊椎軸ベクトル方程式２１００及びＡＳＩＳベクトル方程式２１０２を利用することができる。第３の軸は、ブロック１１０６において、脊椎軸及びＡＳＩＳ軸と互いに直交するものとして求められる。ディスプレイモジュール１０６は、図２１に示されるベクトル方程式２１０４を利用して互いに直交する第３の軸を求めることができる。次に、ブロック１１０８において、ディスプレイモジュール１０６は、図２２に示されるベクトル方程式２２００を用いて、脊椎軸、及びブロック１１０６において計算された第３の軸に互いに直交するものとしてＡＳＩＳベクトルを更新する。いくつかの実施形態では、更新されたＡＳＩＳ軸ベクトルがその前のＡＳＩＳ軸ベクトルと基準閾値量だけ異なっている場合、ディスプレイモジュール１０６は、整形外科医に、挿入器センサモジュール１０４を患者座標系１７００に対して再び位置合わせする選択肢を与えることができる。
【0056】
ブロック１１１０において、基準センサモジュール１０２のセンサ座標系から患者座標系１７００に変換するための回転行列が求められる。これを行うため、ディスプレイモジュール１０６は、図２３に示されるような回転方程式２３００を利用する。ブロック１１１２において、次にディスプレイモジュールは、図２４に示されるような四元数方程式２４００を用いて、ブロック１１１０において求められた回転行列を四元数座標系変換係数に変換する。次に、整形外科手術の施術中、及び下記により詳細に述べるように、挿入器センサモジュール１０４から受信された向きデータ（Ｑ２）が、ブロック１１１４において、図２５に示される四元数変換方程式を用いてセンサ座標系１６００から患者座標系１７００に変換され得る。言うまでもなく、他の実施形態では、向きセンサ５０６、及び／又はこうしたセンサ５０６によって生成される向きデータの種類に基づいて、他の座標系変換係数を計算するか又は決定することが可能である点は認識されるはずである。
【0057】
再び図８Ａ〜８Ｂの方法８００を参照すると、ブロック８０８において、挿入器センサモジュール１０４が患者座標系と位置合わせされた後、整形外科医は、ブロック８１０において、行うべき整形外科手術の種類を選択することができる。これを行うため、ディスプレイモジュール１０６のディスプレイ６０２に、異なる手術の選択肢が整形外科医に対して表示され得る。整形外科医は、表示された選択肢から適当な手術の種類を選択するか、又はディスプレイモジュール１０６に入力を与えることによって、望ましい手術の種類又は特徴を選択又は定義することができる。例えば、ブロック８１２において、外科医は、患者の骨の解剖学的構造に対する寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の目標とする向きを整形外科医が選択するか又は与える、目標とする外科的アプローチを選択することができる。これを行うため、整形外科医は、ブロック８１２において、例えば、所望の傾斜角度及び／又は所望の前傾角度を入力することができる。また、ブロック８１４において、整形外科医は、寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器１３０を用いて所望の最終的な向きで、患者の寛骨臼内に寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０を手動で配置することもできる。そのように配置された後、ディスプレイモジュール１０６は、寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０が所望の位置に置かれた状態で、寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の向きデータ（例えば傾斜角度及び前傾角度）を捕捉することができる。このような方向データは、整形外科手術中に寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の目標とする向きとして後で用いることができる。他の実施形態では、整形外科医は、整形外科手術の前に、目標とする向きが予め設定されてもいなければ与えられてもいないブロック８１６において、カスタム手術方法を選択することができる。むしろ、外科医は、整形外科手術中にディスプレイモジュール１０６によって表示される向きデータを、適正な向き（すなわち、適正な傾斜角度及び前傾角度）を選択する際にフィードバックとして利用することができる。
【0058】
ブロック８１０において手術方法が選択又は決定された後、方法８００は、整形外科医がシステム１００を用いて整形外科手術を行うブロック８１８に進む。整形外科手術の施術中、ディスプレイモジュール１０６は、ブロック８２０において、基準センサモジュール１０２及び挿入器センサモジュール１０４のそれぞれから向きセンサデータを受信する。ブロック８２２において、ディスプレイモジュール１０６は、挿入器センサモジュール１０４から受信した向きセンサデータを、方法１１００に関して上記に述べた座標系変換係数を用いてセンサ座標系１６００から患者座標系１７００に変換する。これにより、寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の向きを、挿入器センサモジュール１０４から受信した向きセンサデータの変換に基づいて、患者座標系１７００に対して決定することができる。
【0059】
ブロック８２４において、ディスプレイモジュール１０６は、患者の骨の解剖学的構造に対する寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の向きの印をディスプレイ６０２に表示する。上記に述べたように、印は、寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の決定された向き、並びに／又は相対傾斜角度及び／若しくは前傾角度などの向きの数値を与える文字向きデータ６５２に基づいて、患者の仮想的な骨の解剖学的構造に対して位置決めされた仮想挿入器のグラフィック６５０として実施することができる。
【0060】
ブロック８２６において、ディスプレイモジュール１０６は、寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の決定された向きが、目標とする向き（ブロック８１０で定義された目標とする向き）の基準閾値の範囲内にあるか否かを決定する。基準値の閾値内にある場合、方法８００は、ディスプレイモジュール１０６が挿入器センサモジュールと通信してアラインメントインジケータ２７２を作動させるブロック８２８に進む。上記に述べたように、実施形態によっては、アラインメントインジケータは、第１の閾値アラインメントインジケータ２７４及び第２の閾値アラインメントインジケータ２７６を含んでもよい。このような実施形態では、ディスプレイモジュール１０６は、寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の決定された向き及び目標とする向きに基づいてどちらのインジケータ２７２を点灯させるか（すなわち、どちらの定義された閾値量が満たされたか）を決定して、挿入器センサモジュールと通信して、対応するアラインメントインジケータ２７２を作動させる。第１の閾値アラインメントインジケータ２７４及び第２の閾値アラインメントインジケータ２７６に対応するアラインメント閾値は、任意の種類の閾値（例えば、比率（％）又は未処理量）として定義することができ、整形外科医、患者の解剖学的構造、整形外科手術によって、又は他の基準に基づいて決定することができる。これとは関係なく、ブロック８２８においてアラインメントインジケータが作動された後、方法８００はブロック８３０に進む。
【0061】
ブロック８２６において、ディスプレイモジュール１０６がその代わりに、寛骨臼プロテーゼコンポーネント１６０の決定された向きが、目標とする向き（例えばブロック８１０において定義された目標とする向き）の基準閾値の外側にあると決定した場合、又は、ディスプレイモジュール１０６が、目標とする向きの基準閾値が設定されていないと決定した場合には、方法８００はブロック８３０に進む。ブロック８３０において、整形外科手術が完了したか否かが決定される。完了していない場合、方法８００はブロック８１８に戻り、整形外科医は整形外科手術を継続して行う。
【0062】
〔実施の態様〕（１） 患者の外科的準備処置が施された寛骨臼内で寛骨臼プロテーゼコンポーネントを整列させるためのシステムであって、
前記患者の骨の解剖学的構造に固定可能な基準センサモジュールであって、（ｉ）３次元での前記患者の骨の解剖学的構造の向きを示す第１のセンサデータを生成するように構成された第１の向きセンサと、（ｉｉ）前記第１のセンサデータを送信するための第１の通信回路と、を含む、基準センサモジュールと、
寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に固定可能な挿入器センサモジュールであって、（ｉ）３次元での前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器の向きを示す第２のセンサデータを生成するように構成された第２の向きセンサと、（ｉｉ）前記第１のセンサデータを送信するための第２の通信回路と、（ｉｉｉ）アラインメントインジケータと、を含む、挿入器センサモジュールと、
前記基準センサモジュール及び前記挿入器センサモジュールとは別のディスプレイモジュールであって、（ｉ）ディスプレイと、（ｉｉ）前記第１のセンサデータ及び前記第２のセンサデータを受信するように構成された第３の通信回路と、（ｉｉｉ）前記第１のセンサデータ及び前記第２のセンサデータに基づいて、前記患者の骨の解剖学的構造に対する、前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に連結された寛骨臼プロテーゼコンポーネントの向きを決定し、前記寛骨臼プロテーゼコンポーネントの前記決定された向きの印を前記ディスプレイに表示し、前記決定された向きが、基準となる向きの閾値量の範囲内にあることに反応して、前記挿入器センサモジュールと通信して前記アラインメントインジケータを作動させるための処理回路と、を含む、ディスプレイモジュールと、を備える、システム。
（２） 前記第１の向きセンサが、第１の３軸ジャイロスコープ及び第１の３軸加速度計を有し、
前記第２の向きセンサが、第２の３軸ジャイロスコープ及び第２の３軸加速度計を有する、実施態様１に記載のシステム。
（３） 前記基準センサモジュール及び前記挿入器センサモジュールのそれぞれが、対応するセンサモジュールをオンにするように選択可能な電源ボタンを含み、前記基準センサモジュール及び前記挿入器センサモジュールのそれぞれは、前記対応するセンサモジュールがオンにされた後に前記電源ボタンの選択によってオフにされることができない、実施態様１に記載のシステム。
（４） 前記アラインメントインジケータが、第１のアラインメントインジケータ及び第２のアラインメントインジケータを含み、
前記ディスプレイモジュールの前記処理回路は、（ｉ）前記決定された向きが、前記基準となる向きの第１の閾値量の範囲内にあることに反応して、前記挿入器センサモジュールと通信して前記第１のアラインメントインジケータを作動させ、かつ、（ｉｉ）前記決定された向きが、前記第１の閾値量よりも小さい、前記基準となる向きの第２の閾値量の範囲内にあることに反応して、前記挿入器センサモジュールと通信して前記第２のアラインメントインジケータを作動させるように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（５） 前記第２のアラインメントインジケータは、前記第１のアラインメントインジケータによって境界が形成されている、実施態様４に記載のシステム。
【0063】
（６） 前記ディスプレイモジュールの前記処理回路が、前記患者の骨の解剖学的構造に対する前記寛骨臼プロテーゼコンポーネントの傾斜角度及び前傾角度を決定し、前記傾斜角度及び前記前傾角度を前記ディスプレイに表示するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。（７） 前記ディスプレイモジュールの前記処理回路が、前記決定された傾斜角度及び前傾角度に基づいた位置において、前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器のグラフィック表現を前記ディスプレイに表示するように構成されている、実施態様６に記載のシステム。
（８） 前記ディスプレイモジュールの前記処理回路が、前記第１のセンサデータを前記挿入器センサモジュールの座標系から前記患者の骨の解剖学的構造の患者座標系に変換するための座標系変換係数を決定するとともに、前記座標系変換係数を用いて、前記患者の骨の解剖学的構造に対する前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器の向きを決定するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（９） 前記基準センサモジュールが第１のキー構造を有するハウジングを含み、前記挿入器センサモジュールが第２のキー構造を有するハウジングを含み、
前記第１のキー構造と前記第２のキー構造とが嵌合する１つの向きで前記基準センサモジュールと前記挿入器センサモジュールとを互いに連結することができるように、前記第１のキー構造と前記第２のキー構造とが互いに調和している（keyed to each other）、実施態様１に記載のシステム。
（１０） 前記第１のキー構造が前記基準センサモジュールの前記ハウジングの上面から上方に延びる隆起プラットフォームを有し、前記第２のキー構造が前記挿入器センサモジュールの前記ハウジングの上面に画定された凹部を有し、前記基準センサモジュールと前記挿入器センサモジュールとが前記１つの向きで互いに連結されるときに、前記隆起プラットフォームが前記凹部内に受容される、実施態様９に記載のシステム。
【0064】
（１１） フレーム本体と、複数の接触足と、クレードルとを有するアラインメントフレームを更に備え、前記接触足を前記フレーム本体に対して動かすことが可能であり、前記クレードルが、前記挿入器センサモジュールを受容するようにサイズ決めされる、実施態様１に記載のシステム。（１２） 患者の外科的準備処置が施された寛骨臼内で寛骨臼プロテーゼコンポーネントを整列させるための方法であって、
基準センサモジュールを前記患者の骨の解剖学的構造に固定することと、
挿入器センサモジュールを寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に固定することと、
前記基準センサモジュールにより、３次元での前記患者の骨の解剖学的構造の向きを示す第１のセンサデータを生成することと、
前記挿入器センサモジュールにより、３次元での前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器の向きを示す第２のセンサデータを生成することと、
ディスプレイモジュールにより、前記第１のセンサデータ及び前記第２のセンサデータを受信することと、
前記ディスプレイモジュールにより、前記第１のセンサデータ及び前記第２のセンサデータに基づいて、前記患者の骨の解剖学的構造に対する、前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に連結された寛骨臼プロテーゼコンポーネントの向きを決定することと、
前記ディスプレイモジュールに、前記ディスプレイモジュールのディスプレイに前記寛骨臼プロテーゼコンポーネントの前記決定された向きの印を表示することと、
前記決定された向きが、基準とする向きの閾値量の範囲内にあることに反応して、前記ディスプレイモジュールからの制御信号を前記挿入器センサモジュールに送信することによって前記挿入器センサモジュールのアラインメントインジケータを作動させることと、を含む、方法。
（１３） 前記基準センサモジュールを前記患者の骨の解剖学的構造に固定することが、
前記基準センサモジュールを取付フレームに取り付けることと、
前記取付フレームを前記患者の骨の解剖学的構造に固定することと、を含む、実施態様１２に記載の方法。
（１４） 前記対応する生成されたセンサデータのバイアスオフセットを補償するために、前記基準センサモジュール及び前記挿入器センサモジュールを初期化することを更に含む、実施態様１２に記載の方法。
（１５） 前記基準センサモジュール及び前記挿入器センサモジュールを初期化することが、前記基準センサモジュールのハウジングのキー機構を、前記挿入器センサモジュールのハウジングの対応するキー機構と嵌合することを含む、実施態様１４に記載の方法。
【0065】
（１６） 前記基準センサモジュール及び前記挿入器センサモジュールを初期化することが、前記基準センサモジュール及び前記挿入器センサモジュールのそれぞれからの識別データを前記ディスプレイモジュールに送信し、前記識別データを前記ディスプレイモジュールの前記ディスプレイに表示することを含む、実施態様１４に記載の方法。（１７） 前記挿入器センサモジュールを前記患者の骨の解剖学的構造の患者座標系と位置合わせすることを更に含む、実施態様１２に記載の方法。
（１８） 前記挿入器センサモジュールを前記患者座標系と位置合わせすることが、
前記挿入器センサモジュールを前記患者の脊椎と整列させることと、
前記挿入器センサモジュールを、前記患者の骨の解剖学的構造の上前腸骨棘点によって規定される前記患者の解剖学的軸と整列させることと、を含む、実施態様１７に記載の方法。
（１９） 前記挿入器センサモジュールにより、前記患者の前記脊椎と整列された状態における前記挿入器センサモジュールの現時点の向きを示す第１のアラインメントデータを生成することと、
前記挿入器センサモジュールにより、前記患者の前記解剖学的軸と整列された状態における前記挿入器センサモジュールの現時点の向きを示す第２のアラインメントデータを生成することと、
前記挿入器センサモジュールにより生成されたセンサデータを前記挿入器センサモジュールの座標系から前記患者の骨の解剖学的構造の患者座標系に変換するための座標系変換係数を、前記第１及び第２のアラインメントデータに基づいて生成することと、を更に含む、実施態様１８に記載の方法。
（２０） 前記寛骨臼プロテーゼコンポーネントの向きを決定することが、前記第１のセンサデータ及び前記座標系変換係数に基づいて、前記患者の骨の解剖学的構造に対する前記寛骨臼プロテーゼコンポーネントの向きを決定することを含む、実施態様１９に記載の方法。
【0066】
（２１） 前記挿入器センサモジュールを前記患者座標系と位置合わせすることが、アラインメントフレームの第１の接触足が前記患者の第１の上前腸骨棘点と向かい合い、前記アラインメントフレームの第２の接触足が前記患者の第２の上前腸骨棘点と向かい合い、前記アラインメントフレームの第３の接触足が前記患者の恥骨結合部と向かい合うような位置において、前記患者に前記アラインメントフレームを配置することと、
前記挿入器モジュールを前記アラインメントフレームに連結することと、を含む、実施態様１７に記載の方法。
（２２） 前記寛骨臼プロテーゼコンポーネントの向きを決定することが、前記患者の骨の解剖学的構造に対する前記寛骨臼プロテーゼコンポーネントの傾斜角度及び前傾角度を決定することを含み、
前記寛骨臼プロテーゼコンポーネントの前記決定された向きの印を表示することが、前記傾斜角度及び前記前傾角度を前記ディスプレイモジュールの前記ディスプレイに表示することを含む、実施態様１２に記載の方法。
（２３） 患者の外科的準備処置が施された寛骨臼内で寛骨臼プロテーゼコンポーネントを整列させるためのシステムであって、
前記患者の骨の解剖学的構造に固定可能な基準センサモジュールであって、（ｉ）第１のキー構造を有するハウジングと、（ｉｉ）前記ハウジング内に配置され、３次元での前記患者の骨の解剖学的構造の向きを示す第１のセンサデータを生成するように構成された第１の向きセンサと、（ｉｉｉ）前記第１のセンサデータを送信するための第１の通信回路と、を含む、基準センサモジュールと、
寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器に固定可能な挿入器センサモジュールであって、（ｉ）第２のキー構造を有するハウジングと、（ｉｉ）３次元での前記寛骨臼プロテーゼコンポーネント挿入器の向きを示す第２のセンサデータを生成するように構成された第２の向きセンサと、（ｉｉ）前記第１のセンサデータを送信するための第２の通信回路と、（ｉｉｉ）アラインメントインジケータを有するハウジングと、を含む、挿入器センサモジュールと、を備え、
前記第１のキー構造と前記第２のキー構造とが嵌合する１つの向きで前記基準センサモジュールと前記挿入器センサモジュールとを互いに連結することができるように、前記第１のキー構造と前記第２のキー構造とが互いに調和している、システム。
（２４） 前記第１のキー構造が前記基準センサモジュールの前記ハウジングの上面から上方に延びる隆起プラットフォームを有し、前記第２のキー構造が前記挿入器センサモジュールの前記ハウジングの上面に画定された凹部を有し、前記基準センサモジュールと前記挿入器センサモジュールとが前記１つの向きで互いに連結されるときに、前記隆起プラットフォームが前記凹部内に受容される、実施態様２３に記載のシステム。