特表 2022-507471 膝プロテーゼを設置するための切断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-18

(54)【発明の名称】膝プロテーゼを設置するための切断装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 17/15 20060101AFI20220111BHJP

【ＦＩ】

A61B17/15

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021526437

(86)(22)【出願日】2019-11-08

(85)【翻訳文提出日】2021-07-12

(86)【国際出願番号】 EP2019080704

(87)【国際公開番号】W WO2020099268

(87)【国際公開日】2020-05-22

(31)【優先権主張番号】1860423

(32)【優先日】2018-11-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521205205

【氏名又は名称】ピクシー メディカル

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】アンリ セバスチャン

(72)【発明者】

【氏名】キリアン パスカル

(72)【発明者】

【氏名】フィセッテ ロマン

【テーマコード（参考）】

4C160

【Ｆターム（参考）】

4C160LL12

4C160LL28

(57)【要約】

本発明は、ブラケット（４）及び上記ブラケット（４）に対して移動可能に取り付けられる切断ガイド（２）を備える膝プロテーゼの設置のための切断装置（１）に関し、ブラケット（４）は、その特定のための第１マーカ（４３）と、それを骨に固定するための固定要素（４２）と、を備え、切断ガイド（２）は、その特定のための第２マーカ（２３）と、切断工具を案内するのに適した切断面を規定するスロット（２１）と、を備える。本発明はまた補助装置及び切断装置を含むシステムに関する。本発明はさらに、補助方法及び、方法を実施するためのコンピュータプログラム製品及びデータ記憶媒体に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブラケット（４）と、前記ブラケット（４）に移動可能に取り付けられる切断ガイド（２）とを備える、膝プロテーゼの設置のための切断装置（１）であって、
前記ブラケット（４）は、
－その位置特定のための第１マーカ（４３）と、
－それを骨に固定するための固定要素（４２）と、
を有し、
前記切断ガイド（２）は、
－その位置特定のための第２マーカ（２３）と、
－切断工具を案内するのに適した切断面を規定するスロット（２１）と、
を有し、
前記第１マーカ（４３）及び前記第２マーカ（２３）は、少なくとも１つのパターンを含む矩形平面を有することを特徴とする、
切断装置（１）。

【請求項2】

前記切断ガイド（２）は、少なくとも１つの並進自由度に従って移動可能に前記ブラケット（４）に取り付けられる、先行する請求項に記載の切断装置（１）。

【請求項3】

前記切断ガイド（２）は、少なくとも２つの回転自由度に従って移動可能に前記ブラケット（４）に取り付けられる、先行する請求項のうちの１項に記載の切断装置（１）。

【請求項4】

前記切断ガイド（２）は、前記切断ガイド（２）の前記ブラケット（４）に対する移動を可能にする連接アセンブリ（５）を介して、前記ブラケット（４）に移動可能に取り付けられる、先行する請求項のうちの１項に記載の切断装置（１）。

【請求項5】

前記切断ガイド（２）は、それを骨に固定するための固定要素（２２）を備える、先行する請求項のうちの１項に記載の切断装置（１）。

【請求項6】

膝プロテーゼを設置するための切断補助装置であって、先行する請求項のうちの１項に記載の少なくとも１つの切断装置（１）と、測位点及びその位置特定のための第３マーカを有する少なくとも１つの点検査器具（６，７）と、を備える、ことを特徴とする切断補助装置。

【請求項7】

脛骨を切断するために設計される請求項１～５のうちの１項に記載の第１切断装置（１）と、大腿骨を切断するために設計される請求項１～５のうちの１項に記載の第２切断装置と、を備える先行する請求項に記載の切断補助装置。

【請求項8】

膝プロテーゼの設置を補助するための方法（１０００）であって、
－請求項１～５のうちの１項に記載の切断装置（１）であり、前記装置（１）の前記ブラケット（４）に対して３自由度で移動可能な切断ガイド（２）を備える切断装置（１）を位置決めする第１段階と、
－前記切断ガイド（２）の前記ブラケット（４）に対する位置決めを補助する第２段階であって、
ｉ．前記ブラケットの前記第１マーカの１つのカメラによる視覚化、及び前記第１マーカに対して規定される基準座標系［基準マーカ］の形成のステップと、
ｉｉ．前記第１マーカ及び前記第２マーカを視覚化するステップと、
ｉｉｉ．前記基準座標系［基準マーク］に対する切断ガイド、及び／またはその切断面の３次元的な相対的配置を手術者に伝達及び表示するステップと、
を含む、第２段階と、
を含むことを特徴とする補助方法。

【請求項9】

先行する請求項に記載の補助方法（１０００）であって、
前記基準座標系［基準マーカ］は２つの基準軸を有し、前記基準座標系［基準マーカ］の形成は、
－基準点を生成するステップと、
－前記基準点と、前記第１マーカに対して予め定められた点とを通る第１基準軸を形成するステップと、
－前記ブラケットの既知の軸を前記第１基準軸と垂直な面に投影することによって特定される第２基準軸を形成するステップと、
を含む補助方法（１０００）。

【請求項10】

先行する請求項に記載の補助方法（１０００）であって、脛骨の切断に適し、前記基準点は前記脛骨の機械軸に配置され、前記基準点の生成は、前記基準点の位置特定のための前記第１マーカに対して点検査器具の第３マーカを視覚化するステップによって実施される、ことを特徴とする補助方法（１０００）。

【請求項11】

請求項９に記載の補助方法であって、大腿骨の切断に適し、前記基準点は大腿骨の機械軸に配置され、前記基準点の生成は、前記脚の回転中心を特定するために患者の脚を動かすサブステップと、前記脚を動かしている間の第１マーカ及び患者の骨盤に対して固定される第３マーカの複数の画像を視覚化するサブステップと、を含む補助方法。

【請求項12】

請求項１～５のうちの１項に記載の切断装置（１）と、具体的には眼鏡または電話などの携帯用物体に取り付けられる移動可能な単眼カメラと、表示手段と、請求項８～１１のうちの１項に記載の補助方法を実施する手段と、を備えるプロテーゼの設置を補助するためのシステム（１００）であって、前記視覚化するステップは前記カメラによって実施され、前記伝達するステップは前記表示手段によって実施される、システム（１００）。

【請求項13】

コンピュータ読み取り可能な媒体に保存されるか、または通信ネットワークからコンピュータによってダウンロード可能なプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品であって、前記プログラムがコンピュータ上で実行されるとき、請求項８～１１の何れか１項に記載の方法のステップを実施するためのコンピュータプログラム製品。

【請求項14】

請求項８～１１の何れか１項に記載の方法を実施するためのプログラムコード命令を含むコンピュータプログラムが記録された、計算機またはコンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【発明の詳細な説明】

【0001】

本発明は、膝プロテーゼを設置するための切断装置に関する。本発明はまた、このような切断装置を備える切断補助装置に関する。本発明はまた、膝プロテーゼの設置及び上記装置の使用を補助する方法に関する。本発明はさらに、上記方法を実施する補助システム、上記方法を実施するコンピュータプログラム製品、及び上記方法のステップを含む記憶媒体に関する。

【0002】

膝プロテーゼを患者に設置するために、まず脛骨及び大腿骨を膝の近傍のそれらの端部で切断する必要がある。
骨の切断は繊細であり、手術者は、可能な限り小さく骨を除去するように注意しなければならないが、プロテーゼの構成部品を配置するための平面及び十分な空間を供給するために十分な骨を除去しなければならない。さらに、切断角度が非常に重要である。手術の精度不足は、患者が感じる痛み、不安定性、早期摩耗、または脱臼の重大なリスクを引き起こす。この目的のために、多数の補助器具を用いる非常に複雑な装置が存在し、これらのシステムは、非常に高価であり広くは利用可能でないという欠点を有する。

【0003】

本発明の目的は、膝プロテーゼの設置のために脛骨または大腿骨の切断面を特定するに当たり、手術者を補助する装置及び方法を提供することである。特に、本発明の目的は、精度の最適化によって切断面の特定を簡素化することである。

【0004】

第１の態様によれば、本発明は、ブラケットと、上記ブラケットに移動可能に取り付けられる切断ガイドとを備える、膝プロテーゼの設置のための切断装置に関し、ブラケットは、その位置特定のための第１マーカと、それを骨に取り付けるための固定要素と、を有し、切断ガイドは、その位置特定のための第２マーカと、切断工具を案内するのに適した切断面を規定するスロットと、を有する。

【0005】

一実施形態において、切断ガイドは、少なくとも１つの並進自由度に従って移動可能にブラケットに取り付けられる。
一実施形態において、切断ガイドは、少なくとも２つの回転自由度に従って移動可能にブラケットに取り付けられる。

【0006】

一実施形態において、切断ガイドは、切断ガイドのブラケットに対する移動を可能にする連接アセンブリを介して、ブラケットに移動可能に取り付けられる。
一実施形態において、第１マーカ及び第２マーカは、少なくとも１つのパターンを含む矩形平面を有する。

【0007】

一実施形態において、切断ガイドは、骨に取り付けるための固定要素を備える。
第２の態様によれば、本発明は、本発明の第１の態様による少なくとも１つの切断装置と、測位点とその位置特定のための第３マーカとを有する少なくとも１つの点検査器具と、を備える膝プロテーゼを設置するための切断補助装置に関する。

【0008】

一実施形態において、補助装置は、脛骨を切断するために設計される本発明の第１の態様による第１切断装置と、大腿骨を切断するために設計される本発明の第１の態様による第２切断装置とを備える。

【0009】

第２の態様によれば、本発明は、膝プロテーゼの設置を補助するための方法に関する。
本方法は、
－本発明の第１の態様による切断装置であり、この装置のブラケットに対して３自由度で移動可能な切断ガイドを備える切断装置を位置決めする第１段階と、
－切断ガイドのブラケットに対する位置決めを補助する第２段階であって、
・ブラケットの第１マーカの１つのカメラによる視覚化、及び第１マーカに対して規定される基準座標系［基準マーカ］の形成のステップと、
・第１マーカ及び第２マーカを視覚化するステップと、
・基準座標系［基準マーク］に対する切断ガイド及び／またはその切断面の３次元的な相対的配置を手術者に伝達及び表示するステップと、
を含む第２段階と、
を含む。

【0010】

一実施形態において、基準座標系［基準マーカ］は２つの基準軸を有する。
一実施形態において、上記基準座標系［基準マーカ］の形成は、
－基準点を生成するステップと、
－基準点と、第１マーカに対して予め定められた点とを通る第１基準軸を形成するステップと、
－ブラケットの既知の軸を第１基準軸と垂直な面に投影することによって特定される第２基準軸を形成するステップと、
を含む。

【0011】

一実施形態において、本方法は脛骨の切断に適し、基準点は脛骨の機械軸に配置される。一実施形態において、基準点の生成は、上記基準点の位置特定のための第１マーカに対して点検査器具の第３マーカを視覚化するステップによって実施される。

【0012】

一実施形態において、本方法は大腿骨の切断に適し、基準点は大腿骨の機械軸に配置される。一実施形態において、基準点の生成は、上記脚の回転中心を特定するために患者の脚を動かすサブステップと、脚を動かしている間の第１マーカ、及び患者の骨盤に対して固定される第３マーカの複数の画像を視覚化するサブステップと、を含む。

【0013】

第４の態様によれば、本発明は、プロテーゼの設置を補助するためのシステムに関する。このシステムは、本発明の第１の態様による切断装置と、具体的には眼鏡または電話などの携帯用物体に取り付けられる移動可能な単眼カメラと、表示手段と、本発明の第３の態様による補助方法を実施する手段と、を備える。

【0014】

一実施形態において、視覚化するステップは上記カメラによって実施され、伝達するステップは上記表示手段によって実施される。
第５の態様によれば、本発明は、コンピュータ読み取り可能な媒体に保存されるプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品であって、上記プログラムがコンピュータ上で実行されるとき本発明の第３の態様による方法のステップを実施するためのコンピュータプログラム製品に関し、または、通信ネットワークからダウンロード可能な、且つ／またはコンピュータ読み取り可能な媒体及び／またはコンピュータにより実行可能なデータキャリアに保存されるコンピュータプログラム製品であって、プログラムがコンピュータによって実行されるとき、コンピュータに本発明の第３の態様による方法を実施させる命令を含む、コンピュータプログラム製品に関する。

【0015】

第６の態様によれば、本発明はコンピュータによって読み取り可能で、本発明の第３の態様による方法を実施するためのプログラムコード命令を含むコンピュータプログラムが記録されるデータ記憶媒体、または、コンピュータによって実行されるとき、本発明の第３の態様による方法を実施するようにコンピュータを導く命令を含むコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。

【0016】

添付の図面は、一例として、本発明による切断装置の実施形態、及び本発明によるシステムの実施形態を示す。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態による切断装置の斜視図を示す。

【図2】本発明の一実施形態による切断装置の正面図を示す。

【図3】切断装置の正面図を示し、切断ガイドが連接アセンブリを動作させるための第１手段によって移動されている。

【図4】本発明の一実施形態による切断装置の側面図を示す。

【図5】本発明の一実施形態による装置の側面図を示し、切断ガイドが連接アセンブリを動作させるための第２手段によって移動されている。

【図6】本発明の一実施形態による方法を実施するためのポインタの斜視図を示す。

【図7】本発明の一実施形態による方法を実施するためのクランプの斜視図を示す。

【図8】図７のクランプの透視図を示す。

【図9】本発明の一実施形態による切断ガイドの斜視図を示す。

【図10】本発明の一実施形態による補助システムの模式図を示す。

【図11】本発明の一実施形態による補助システムのコンピュータによって実行されるステップの概略図を示す。

【図12】本発明の一実施形態による切断装置が取り付けられた脛骨の外形図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の一実施形態による膝プロテーゼを設置するための切断装置１の例が、図１を参照して以下に説明される。
切断装置１は、位置決めフレーム３及び切断ガイド２を備える。位置決めフレーム３は、装置１が切断される骨に固定されることを可能にし、移動可能な切断ガイド２はスロット２１を有し、切断工具が骨の切断を実施するためにそのスロット２１を通って案内されることを可能にする。

【0019】

位置決めフレーム３は、ブラケット４及び連接アセンブリ５を備える。ブラケット４は、切断される骨に取り付けられるように設計される。切断ガイド２は、上記ブラケット４に移動可能に取り付けられる。連接アセンブリ５は、ブラケット４に対して移動可能に、且つ切断ガイド２を支持するように設計される。

【0020】

ブラケット４は、ブラケット４と切断される骨との間に自由度の無い安定した取り付けをもたらすための取付手段４１を備える。
図１に示されるように、取付手段４１は、第１ねじ込みピンまたは釘を受容するように設計される少なくとも１つの第１孔４２を有してもよい。ブラケット４は、取付点で切断される骨に対して配置され、第１ねじ込みピンまたは釘は、ブラケット４の第１孔４２を通して骨に挿入される。

【0021】

有利には、ブラケット４は、位置決めフレーム３が以下に説明される切断ガイド２の切断面の近傍に固定されることを可能にする。
一実施形態において、ブラケット４は、ブラケット４を骨に固定するための第２ねじ込みピンまたは釘を受容するように設計される少なくとも１つの第２孔４４を有する。少なくとも１つの第２孔４４の長手方向の軸は、第１孔４２の長手方向の軸に対して傾斜している。換言すれば、第２孔４４は、その中に受容されるねじ込みピンまたは釘が、第１ねじの方向に対して傾斜した方向であるように設計される。このことは、傾斜した方向の少なくとも１つの第２孔４４が、一旦切断される骨に取り付けられたブラケット４の分離及び／またはがたつきを阻止することを有利に可能にする。第２孔４４は、第１孔４２の直径より小さい直径を有してもよい。

【0022】

ブラケット４は、位置決めフレーム３の連接アセンブリ５と機械的に接続される。ブラケット４と連接アセンブリ５との間の機械的な接続は、少なくとも１つの自由度を有する。好ましくは、ブラケット４と連接アセンブリ５との間の機械的な接続は、少なくとも１つの回転自由度を有し、好ましくは２つの回転自由度及び１つの並進自由度を有する。

【0023】

好ましくは、ブラケット４は、マスト４５を備える。マスト４５は、連接アセンブリ５を受容するように設計される長手方向延出部を有する。マスト４５は、連接アセンブリ５との摺動接続を形成する溝を有してもよい。好ましくは、マスト４５は、連接アセンブリ５のキャリッジ５３１を受容し、それによりキャリッジ５３１がマスト４５の長手方向の軸に沿って摺動可能となるように設計される。

【0024】

有利には、切断ガイド２のブラケット４に対する可動性は、切断ガイド２を骨の切断のために最適に配置するために、関連する骨に対する切断ガイド２の変位が制御されることを可能にする。

【0025】

一実施形態において、位置決めフレーム３は、ブラケットで連接アセンブリを制御するための少なくとも１つの手段を備える。上記制御手段は、少なくとも１つの自由度に従うブラケット４に対する連接アセンブリ５の変位を許可する。

【0026】

より一般的には、連接アセンブリ５及びブラケット４は、それぞれが、１つの自由度に従うブラケット４に対する連接アセンブリ５または切断ガイド２の可動性を制御することが可能な少なくとも２つ、または複数の制御手段を備える。

【0027】

上記少なくとも１つの制御手段は、少なくとも１つの回転または並進自由度に従うブラケット４に対する連接アセンブリ５の変位を許可する。
図１から５に示されるように、連接アセンブリ５は、連接アセンブリの第１軸Ｂに沿った回転を許可する第１制御手段５１と、連接アセンブリの第２軸Ｃに沿った回転を許可する第２制御手段５２と、第３軸Ａに沿った並進によってブラケットに対する連接アセンブリ５の可動性を許可する第３制御手段５３と、を備える。

【0028】

上記制御手段は、ロック機構、及び／またはラックを備えてもよい。
図２及び図３により詳細に示されるように、第１制御手段５１は、ねじ５１４に結合される駆動輪５１０を備える。可動要素５１３は、上記ねじ５１４のねじ部に配置される。ねじ５１４が回転されるとき、可動要素５１３は、それゆえに、ねじ５１４の回転方向に応じてねじ５１４の何れか一方に移動される。可動要素５１３の変位は、Ｂ軸に沿った連接アセンブリ５の図３に示される回転をもたらす。

【0029】

好ましくは、可動要素５１３のねじ５１４に沿った変位は、可動要素５１３と駆動要素５１２との間の摺動接続部５１１によって切断ガイド２の駆動要素５１２の回転変位に変換される。上記駆動要素５１２は、ピボット接続部５１６を介して切断ガイド２に機械的に接続されているので、ピボット接続部５１６を通る第１軸Ｂ（図４に示される）に沿ってその回転を引き起こす。

【0030】

第１制御手段５１は、好ましくは、ねじ５１４の駆動輪５１０を備え、非常に好ましくは、ねじ５１４の２つの駆動輪５１０をねじの両側に１つずつ備える。
図４及び５により詳細に示されるように、第２制御手段５２は駆動輪５２０と一体のねじ５２１を駆動する駆動輪５２０を備える。ねじ５２１の先端部５２２は、キャリッジ５３１に当接する。上記端部５２２は、好ましくは球形状である。上記球形状は、ねじ５２２の端部とキャリッジ４５との間の点接続を確実にすることを目的とする。

【0031】

第２制御手段５２は、傾斜ピボット５２４を備える。傾斜ピボット５２４は、ねじ部５２５を有する。ねじ５２１は、ねじ部５２５に螺合される。より具体的には、ねじ部５２５は、ねじ貫通孔を有してもよい。それゆえに、ねじ５２１の回転は、ねじ部５２５のねじ５２１に沿った長手方向の変位を引き起こす。傾斜ピボット５２４は、傾斜ピボット５２４の回転が切断ガイド２の回転を引き起こすような切断ガイド２への接続部をさらに有する。傾斜ピボット５２４はまた、ブラケット４またはキャリッジ５３１へのピボット接続部５２３も有する。上記ピボット接続部５２３は、好ましくは、ねじ部５２５と切断ガイドへの接続部との間に配置される。ねじ部５２５のねじ５２１に沿った長手方向の変位は、それゆえに、傾斜ピボット５２４のピボット５２３周りの回転運動、その結果として、図２に示されるような第２軸Ｃに沿った切断ガイド２の回転運動を引き起こす。上記第２軸は、ピボット５２３を通る。

【0032】

第１制御手段５１及び第２制御手段５２は、好ましくは、第１軸Ｂ及び第２軸Ｃが、ピボット点５２３にて直交する、且つ／または割線となるように配置される。
第３制御手段５３は、ブラケット４のマスト４５と、連接アセンブリ５のキャリッジ５３１との間の摺動接続部を備える。上記摺動接続部は上記並進を停止するための手段を備えてもよい。例えば、止めねじ５３２が、マスト４５の端部に配置される。

【0033】

止めねじ５３２は、並進軸Ａに沿って変位されるようにマスト４５の端部に螺合する。止めねじ５３２は、その後、所望の高さまたは位置にてキャリッジ５３１の１つの方向の並進を係止する。図示されない一実施形態において、第３制御手段５３は、止めねじ５３２とは反対方向のキャリッジ５３１の並進を阻止するための第２停止手段を備えてもよい。

【0034】

上記摺動接続部は、好ましくは、第１孔４２の長手方向の軸と平行な軸に沿った切断ガイド２の並進変位を可能にする。
図示されない一実施形態において、位置決めフレーム３は、ラックを形成する接続要素も備えてもよい。ラックは、連接アセンブリとブラケットの間の摺動接続部を有する。摺動接続部は、ねじが切られた第１アームと、第１アームと摺動接続する第２アームとを備える。ラックは、第１及び第２アームの間にギアを備え、ねじが切られた第１アーム周りのギアの回転運動は、上記第１アームに沿った直線運動に変換され、ギアの上記直線運動は、第２アームを駆動する。ラックはまた、ギアの完全な１回転が予め定められた距離の直線運動に対応するように設計されてもよい。

【0035】

それゆえに、切断ガイド２のブラケット４に対する可動性は、手術者が切断ガイド２を正確で安定した方法で所望の位置及び／または姿勢で配置することを可能にするように制御される。

【0036】

好ましくは、連接アセンブリ５及びブラケット４は取り外し可能である。実際に、一旦切断ガイド２が骨に取り付けられたら、連接アセンブリ５はブラケット４から取り外され得る。

【0037】

図９に示されるように、切断ガイド２はスロット２１を有する。スロット２１は、切断される骨と当接するように設計される。それは、切断工具が、骨を切断するために切断ガイド２を貫通することを可能とするよう設計される貫通路を形成する。スロット２１は、それゆえに、切断工具を、上記スロット２１を通して案内するのに適した切断面を規定する。続く説明において、上記スロットを通る平面は「切断面」と呼ばれ得る。

【0038】

連接アセンブリ５は、切断ガイド２との少なくとも１つの接続要素５４を備え、切断ガイド２は、連接アセンブリ５の少なくとも１つの接続要素５４を補完する少なくとも１つの接続要素２５、例えば雌雄手 段を備える。この固定接続は、切断ガイドが連接アセンブリ５によって動作されることを可能にする。

【0039】

好ましくは、この接続は、切断ガイド２が関連する骨に取り付けられたとき、連接アセンブリ５を切断ガイド２から取り外せるように取り外し可能である。連接アセンブリ５は、締付キー５１５を備えてもよい。上記締付キー５１５は、ブラケット４のマスト４５を通って接続要素５４または切断ガイド２まで延出するねじ（図示なし）と一体にされている。この締付キー５１５の目的は、切断ガイド２をその接続要素５４に固定することである。

【0040】

それゆえに、手術者は、骨の切断に先立って締付キー５１５を回して外すことによって、位置決めフレーム３（ブラケット４及び連接アセンブリ５）を骨から取り外し得る。このようにして、位置決めフレーム３を骨に固定するために用いられるピンまたは釘は取り外され、切断を妨げないであろう。

【0041】

一実施形態において、切断ガイド２もまた少なくとも１つの固定要素２２を備える。切断ガイドの固定要素２２は、切断ガイド２が切断される骨に固定されることを可能にする。このようにして、手術者が、連接アセンブリを介して切断ガイド２を所望の位置に一旦配置すると、手術者は骨の切断を実施するのに先立って切断ガイド２を骨に固定し得る。

【0042】

一実施形態において、切断ガイド２は、装置から取り外され得る。
切断ガイド２の固定要素２２は、骨の表面に配置されるように設計される面と、ブラケットの位置決めフレームと同じ方法で第１ねじを受容するように設計される第１孔と、を備えてもよい。好ましくは、切断ガイドの固定要素は、ねじが骨の切断を妨げないように配置される。

【0043】

好ましくは、切断ガイドは、少なくとも２つの固定要素を備え、固定要素のそれぞれは、切断される骨を貫通するために、ねじが通るための孔を有する。それぞれの孔は、切断ガイドの戻りを阻止するために異なる方向に延出してもよい。

【0044】

一実施形態において、切断ガイド２は、切断される骨の形態に適合される。脛骨の切断に適する切断ガイドの場合には、切断ガイドは非対称であってもよい。
切断ガイドは、さらに、物理的プローブ２４を取り付けるための少なくとも１つの手段を備えてもよい。

【0045】

加えて、ブラケット４は、その位置特定のための少なくとも１つの第１位置マーカ４３を備え、切断ガイド２は、その位置特定のための第２位置マーカ２３を備える。
第１マーカ４３及び第２マーカ２３は、カメラなどの光学センサによって位置特定されるように設計且つ配置される。

【0046】

カメラによって取得される位置マーカの画像は、その位置及び姿勢がアルゴリズムによって検出されることを可能にする。それぞれのマーカは、予め定められた大きさ、形状及びパターンを有する。アルゴリズムは、マーカの形状、大きさ、及び任意にパターンを識別する。これを行うために、アルゴリズムは、それが分析する要素のジオメトリを表すデジタルデータが保存される電子メモリへのアクセスを有する。具体的には、それらを画像上のマーカの形状、大きさ及びパターンと比較することによって、アルゴリズムは、その位置及び姿勢を推定することが可能である。例えば、マーカが正方形の表面パターンを有し、この同一のパターンが画像上で台形に見える場合に、台形の角度はアルゴリズムが上記表面の姿勢を推定することを可能にする。加えて、正方形の２つの対向する辺の間の画素数は、アルゴリズムがマーカとカメラとの間の距離を推定することを可能にする。それぞれのマーカは、異なるパターンを有することができ、アルゴリズムは、パターンを認識することによって、器具を位置マーカと、例えば切断ガイドを第２位置マーカと関連付け得る。位置マーカは、自由度無くツールに取り付けられるので、第１マーカ及び第２マーカの取得した画像は、それゆえに、第１及び第２マーカ、ひいてはブラケット及び切断ガイドのそれぞれの位置及び姿勢を特定するために用いられ得る。

【0047】

実際に、この種のマーカを用いることは、画像を取得する毎に１つ以上のカメラのリポジトリ内のその位置及びその３次元的な姿勢を改善することを可能にする。このマーカは、様々な寸法及び形状であり得る。

【0048】

パターンは、３次元または２次元であり得る。好ましくは、マーカは、例えばパターンを含むラベルを接着することによって、受信に適した平面を有する。別の例において、パターンは上記平面にスクリーン印刷される。パターンは白黒でもよいが、パターンはカラーでもよい。

【0049】

このパターンは、再利用可能であるといった点で、赤外線手術ナビゲーションシステムによって一般的に用いられるものとは異なる。実際に、オートクレーブによって滅菌可能である。このことは、消耗品の節約を可能にする。

【0050】

パターンは、単純または複雑な幾何学的な形状を有し得る。このことは、マーカの識別をより容易にする。このことはまた、１つ以上のカメラからの画像を処理することによってマーカの位置及び姿勢の改善された推定を可能にする。

【0051】

実際には、本明細書に記載の本発明の実施形態によるマーカは、少なくとも１つのパターンを含む矩形平面を有する。
第１マーカ及び第２マーカの特定の形状は、それゆえに、上述のように、ブラケット及び切断ガイドのそれぞれの位置及び姿勢を特定することを可能にする。これは、第１及び第２マーカ、ひいてはブラケット及び切断ガイドの位置決め及び姿勢決めの手段を簡易に構成する。

【0052】

マーカのこの特定の形状の有利な点は、ブラケット及び切断ガイドの位置及び姿勢の推定が、カメラなどの１つの光学センサにて実施され得ることでもある。
別の有利な点は、処理される画像が、好ましくは可視領域の１つの単眼光学センサ、具体的にはカメラによって取得され得ることである。「可視領域の光学センサ」とは、いわゆる「白黒」カメラ及びいわゆる「カラー」カメラを含む、人間の目に見える画像を記録する光学センサのことである。このことは、手術ナビゲーション装置によって一般的に用いられる赤外線カメラからなるシステムよりもより安価なカメラを選択することを可能にする。

【0053】

光学センサは、電話、タブレット、スマートグラス、または１つ以上のカメラが統合された任意の他のシステムなどの様々な装置と統合され得る。一連の手術ナビゲーションアルゴリズムは、埋め込みプラットフォームまたは遠隔コンピュータ上で実施され得る。

【0054】

しかしながら少なくとも１つのパターンもまた、マーカの形状の位置特定に用いられる単眼光学センサによって位置特定され得る。マーカの形状の画像処理と類似の方法によりパターンの画像を処理することによって、第１及び第２マーカ、ひいてはブラケット及び切断ガイドのそれぞれの位置及び姿勢もまた特定され得る。それゆえに、これが第１及び第２マーカ、ひいてはブラケット及び切断ガイドの位置決め及び姿勢決めの補完的手段を簡易に構成する。

【0055】

このパターンまたはこれらのパターンの有利な点は、第１及び第２マーカ、ひいてはブラケット及び切断ガイドの位置及び姿勢の推定が、２つの異なる手段によってなされることであり、このことは、第１及び第２マーカ、ひいてはブラケット及び切断ガイドの位置決め及び姿勢決めの精度をさらに向上させる。

【0056】

それゆえに、可視領域での１度のカメラ撮影で、第１及び第２マーカ、ひいてはブラケット及び切断ガイドのより良好な位置決め及び姿勢決めが実現される。
本発明はまた、膝プロテーゼを設置するための切断補助装置に関し、上述のような少なくとも１つの切断装置、及び測位点及びその位置特定のための第３マーカを有する以下に記載される少なくとも１つの点検査器具を備えることを特徴とする。この切断補助装置は、脛骨を切断するために設計される第１切断装置、及び大腿骨を切断するために設計される第２切断装置を備えてもよい。補助装置はまた、特定の位置、具体的には解剖学的な位置を位置特定するための、我々が「点検査器具」と称するであろう少なくとも１つの追加器具も備える。上記点検査器具もまた、第１マーカ及び／または第２マーカと類似のその位置特定のための第３マーカを有する。第３マーカは、アルゴリズムによる画像におけるその識別のための特定の形状及び固有のパターンを有する。

【0057】

図６に示される第１実施形態において、点検査器具はポインタ６である。
ポインタ６は、シャフト６１、接触点６２、及び第３位置マーカ６３を有する。アルゴリズムは、第３位置マーカ６３に対する接触点６２の位置を認識するためにポインタ６のジオメトリを表すデータを用いる。このデータは、後に説明するであろう補助システムの電子メモリに保存され得る。それゆえに、与えられた座標系［ランドマーク］において点を生成するために、記録する点を接触点６２で指し、その後、第３マーカ６３及び上記形成された座標系［ランドマーク］と関連する別のマーカの画像を取得すれば十分である。

【0058】

図７及び８に示される第２実施形態において、点検査器具はクランプ７である。
クランプ７は、ベース７０及びベース７０に対して移動可能な２つのアーム７１を備える。クランプ７のそれぞれのアーム７１は、位置決めのためにその端部にパッド７２を備えてもよい。上記パッド７２は、クランプのアーム７１とのピボット自由度を有してもよい。実施形態において、パッド７２は、好ましくは、足首の踝を受容するように設計される。

【0059】

クランプ７のベース７０は、第３位置決めマーカ７３を備える。上記マーカ７３は、ベース７０と一体にされる。
２つのアーム７１は、ピボット連結部７４によって互いに接続される。上記ピボット連結部は、中央溝７６内で摺動するように設計される中央ピニオン７５を備える。

【0060】

それぞれのアーム７１はさらにベース７０の側方ピニオン７８と連携するように設計される側方溝を備える。アーム７１がベース７０に対して移動するにつれて、側方ピニオン７８は、側方溝７７に沿って摺動する。

【0061】

側方溝７７及び中央溝７６は、中央溝７６の長手方向の軸と平行な軸ｘによるパッド７２の投影が、クランプ７のアーム７１の様々な動作の間一定となるように設計される。
加えて、中央ピボット連結部７４は、第２アームと同様の動作を第１アームに課す。それゆえに、２つのパッド７２の間の部分の中央に位置する点は、ベースに対して、ひいてはクランプの位置マーカに対して常に同じ位置にある。

【0062】

アーム７１が２つのパッド７２の間の距離を短くするように移動するとき、アーム７１のピボット連結部７４周りの回転運動は、側方ピニオン７８を側方溝７７に沿って移動させると共に、中央ピニオン７５を直線中央溝７６に沿って直線的に移動させ、その結果２つのパッドの間の部分の中央の点Ｏは、ベース７０に対して、ひいては第３マーカ７３に対して固定される。

【0063】

好ましくは、クランプ７は、中央ピニオン７５が中央溝７６の２つの端部のうちの１つ、非常に好ましくは、パッドに最も近接する端部にて支持されることを可能にする戻し要素（図示なし）を備える。上記要素は、溝内に配置される戻しばね、または、ゴムバンドであり得る。この戻し要素は、クランプの端部が互いに向かって戻ることを可能にする。

【0064】

アルゴリズムは、２つのパッド７２の間の部分の中央の点Ｏの、第３位置マーカ７３に対する位置データを用いる。それゆえに、与えられた基準座標系で点Ｏを生成するためには、パッド７２を配置し、第３マーカ７３及び上記与えられた基準座標系に関連する別のマーカを撮像すれば十分である。

【0065】

図示されない第３実施形態において、点検査器具は、平面に取り付けられたマーカを有する。
アルゴリズムは、第３位置マーカに対する上記平面上の点の位置を識別するために検査器具の構造のデータを用いる。

【0066】

本発明はそれゆえに、上述の切断装置及び上述の点検査器具を備える補助装置に関する。
アルゴリズムの与えられた基準座標系における平面の生成のためには、それゆえに、検査器具の平面を記録する面上に配置し、その後第３マーカ及び上記与えられた基準座標系に関連する別のマーカを撮像すれば十分である。

【0067】

切断装置１を備える補助システム１００の例が、図１０を参照して以下に説明される。
本発明は、上述の切断装置１、光学取込手段２００、具体的にはカメラ、及び情報伝達手段４００を備える補助システム１００に関する。

【0068】

有利には、本システムは、位置マーカを取り込むことによって、切断面のブラケットに対する位置、または検査対象のＯ、点検査器具の６２の位置を特定することを可能にする。
情報伝達手段４００が、切断面の位置及び姿勢についての情報を手術者に伝達するために用いられる。

【0069】

好ましくは、光学取込手段２００は、切断ガイドの位置がリアルタイムで監視され得るような動画取込手段である。光学取込手段は、カメラまたはスチルカメラであってもよい。
一実施形態において、補助システム１００は、好ましくは可視領域のただ１つの単眼取込手段を備える。「可視領域の取込手段」とは、いわゆる「白黒」カメラ及びいわゆる「カラー」カメラの両方を含む、人間の目に見える画像を記録する光学取込手段を意味する。

【0070】

補助システム１００もまた情報伝達手段４００を備える。上記情報伝達手段４００は、視覚または聴覚情報伝達手段であってもよい。
情報伝達手段４００は、光学取込手段２００によって撮像された画像からの切断面の位置及び／姿勢情報を手術者に伝達するための任意の手段であってもよい。

【0071】

情報伝達手段４００は、表示手段であってもよく、スクリーン、画像投影手段、スピーカ、オーディオヘッドホンを含んでもよい。
好ましくは、情報伝達手段４００は、手術者がかける眼鏡または単眼鏡を含む。上記眼鏡または単眼鏡は、例えば、フレームまたはアームと一体にされる１つのカメラの形態の光学取込手段２００を有してもよく、例えば眼鏡のレンズ上で手術者の視界に情報を投影する手段の形態の情報伝達手段４００を有してもよい。

【0072】

補助システム１００はまた、プロテーゼの設置を補助するためのアルゴリズムを含むデータ記憶媒体３０１と接続されるコンピュータ３００も備える。コンピュータ３００は、光学取込手段に接続されて撮像画像を受信し、情報伝達手段に接続されて上記情報伝達手段を制御する。

【0073】

補助システム１００はまた、手術者がソフトウェアと相互作用するための相互作用手段２５０も備えてもよい。相互作用手段２５０は、眼鏡または単眼鏡に配置されてもよい。この相互作用手段は、マイクロフォン、制御ボタン、触覚面、アイトラッキングカメラを含んでもよい。

【0074】

相互作用手段２５０は、ポインタ６を含んでもよい。一実施形態において、眼鏡または単眼鏡は、アイコンまたはピクトグラムを含むグラフィカルインタフェースを表示する。ユーザは、これらのアイコンまたはピクトグラムを操作することができ、それによりポインティングデバイスを介してソフトウェアと相互作用し得る。ポインティングデバイスは、ポインタ６、マウスなどを含んでもよい。ユーザはまた、ハンドジェスチャ認識システムまたは加速度計を介してグラフィカルインタフェースとも相互作用し得る。

【0075】

好ましくは、補助システムは、音声命令または体の動作、例えば頭の動作によって起動される。一旦システムが起動されると、眼鏡または単眼鏡は、アイコンまたはピクトグラムを含むグラフィカルインタフェースを表示する。ユーザは、これらのアイコンまたはピクトグラムを操作することができ、それゆえに、上述のポインタなどのポインティングデバイスを介して、またはハンドジェスチャ認識システムを介して補助システムソフトウェアと相互作用し得る。

【0076】

グラフィカルインタフェースは、仮想相互作用ボタンを含んでもよい。好ましくは、グラフィカルインタフェースはロゼット（ｒｏｓａｃｅ）を含み、仮想相互作用ボタンが上記ロゼットの中心周りにロゼット上に表される。ユーザは、ロゼットのボタンを操作することができ、それゆえに、上述のポインタなどのポインティングデバイスを介して、またはハンドジェスチャ認識システムを介してソフトウェアと相互作用し得る。

【0077】

本発明はまた、上述の切断装置１、及び／または補助システム１００を用いる膝プロテーゼの設置を補助する方法に関する。
本方法は、例えば、形成された座標系［基準マーク］に対する装置の切断面の位置及び／または姿勢に関する情報を手術者に提供することによって、手術者を補助することを目的とする。なお、本発明の補助方法は、それ自体は、外科的治療の上流のステップに関する。それは、今後の手術のための補助器具の正確な位置決めにのみ関する。それゆえに、この方法は、外科医が上記装置を使用せずに異なる方法で外科的治療を実施することを妨げることなく、装置の正しい使用にのみ関連付けられる。

【0078】

本方法は、上述の切断装置１の位置決めフレーム３の位置決めの第１段階を含む。このステップは、切断ガイド２を連接アセンブリ５に取り付けることだけでなく、少なくとも１つの固定要素を介して、ブラケット４を切断される骨に取り付けることを含む。

【0079】

本方法は、それから、可視領域の単眼カメラなどの光学取込手段２００を用いることを含み、それにより、上記カメラはブラケットの第１マーカ及び切断ガイドの第２マーカを検出し得る。情報伝達手段４００はまた、ユーザに情報を伝達し得るように配置される。

【0080】

切断装置１は、脛骨または大腿骨に対して配置される。切断装置は、上述の何れかの骨の膝の関節面に配置されてもよい。
切断装置は、切断面が２ｍｍから２０ｍｍの間、好ましくは６ｍｍから１０ｍｍの間の厚さで切断することを可能にするように脛骨または大腿骨に配置される。

【0081】

このようにしてブラケットは骨に固定され、切断ガイドは、ブラケットに対して、さらに上記ブラケットが固定される骨に対して移動可能なままである。
本方法は、それから、切断ガイドをブラケットに対して、ひいては骨に対して位置決めする補助の第２段階を含む。

【0082】

この目的のために、本方法は、光学取込手段によって第１マーカ４３及び第２マーカ２３を視覚化するステップを含む。
本方法は、光学取込手段によって撮像された画像中のマーカを認識するためのアルゴリズムを実施し得る。アルゴリズムは、マーカの特定の形状及び／またはマーカに付加された固有のパターンによって、３次元空間内の上記マーカの位置及び姿勢を特定し得る。

【0083】

視覚化するステップから、本方法は、その後座標系［ランドマーク］を形成するステップを含む。
形成された座標系［ランドマーク］は、２つまたは３つの直交する基準軸を有する座標系［ランドマーク］である。

【0084】

形成された座標系［ランドマーク］は、第１基準軸、第１基準軸と直交する第２基準軸、及び任意に第１基準軸及び第２基準軸と直交する第３基準軸を有する。
図１２に示される第１基準軸Ｎは、切断される骨の機械軸である。機械軸とは、問題になっている骨の機械的な力を支持する軸のことを意味する。機械軸は、関連する骨の骨幹に沿って延出する骨の解剖学的な、または長手方向の軸とは異なる。

【0085】

第１基準軸Ｎは、第１点及び第２点の位置を特定することによって形成される。
第１点の位置は、切断装置の第１マーカに対して生成される。実際に、切断装置のブラケットは基準位置にあり、これは、その第１マーカを通して視覚化される。それゆえに、アルゴリズムは、ブラケットの骨への固定を表す第１点を生成することができ、その位置は、ブラケットのマーカに対して固定される。第１点は、ブラケットに対して固定される。ブラケットはそれゆえに、ブラケットが骨に取り付けられるとき、第１点が切断される骨の機械軸を通るように設計される。

【0086】

脛骨の場合において、第２点の位置は、点検査器具を用いて特定され得る。脛骨１０の例について図１２に示されるように、第１点Ｋは、第１マーカの位置及び姿勢によって特定される。

【0087】

脛骨１０の機械軸は、関連する脚の左踝及び右踝の外側の点から等距離にある点を通る。外側の点とは、ここでは、脛骨の解剖学上の軸から最も離れた踝の表面上の点を意味する。
一実施形態において、第２点Ｍは、好ましくは上述のポインタ６を用いて患者のそれぞれの踝の外側の点を検査することによって生成される。これらの２つの点から、アルゴリズムは、患者のそれぞれの踝の外側の点から等距離に位置する点として第２点Ｍを生成する。

【0088】

別の一実施形態において、上述のクランプ７が、第２点Ｍを特定するために用いられる。クランプ７の２つのパッド７２は、それぞれの踝の外側の点にそれぞれ配置される。第２点Ｍは、それにより、クランプ７の２つのパッドから等距離にある点Ｏと一致する。このようなクランプは、それゆえに、２つの容易に位置特定可能な解剖学的領域上の２つの側方支持部のそれぞれから、１回の読み取りで、確実に、容易に、且つ自動的に中央（または内側）の解剖学的点を識別することを可能にする。記載された実施形態において、クランプは、足首のそれぞれの踝のそれぞれの２つの支持部として設計される。このようなクランプが、代わりに多数の他の解剖学的点の位置特定に用いられ得ることは言うまでもない。

【0089】

それゆえに、本発明は、体内の解剖学的点の位置特定の技術的問題の解決方法を、利用しやすく信頼性のある方法で提供する。
本解決方法は、人体の解剖学的領域上の位置決めを可能にするパッド７２をそれぞれ備える２つの連接アーム７１によって特徴付けられるクランプに基づくものである。クランプは、その位置を自動的に特定し、クランプの２つのパッド７２から推定可能な解剖学的な内部点を推定することを可能にする固定マーカ７３を備える。具体的には、本発明はベースと、それぞれパッドを備える第１アーム及び第２アームを備えるクランプに関し、第１アーム及び第２アームは、移動可能な連接接続部によって互いに接続され、それにより、１つのアームの動作が、移動可能な連接接続部を、２つのアームを接続する部分の中央がベースに対して固定されるよう、ベース内の溝に沿って移動させる。

【0090】

大腿骨の場合には、機械軸は大腿骨の大腿骨頭を通る。第２点を生成するために、我々は、大腿骨頭が大腿骨の回転中心を形成するという事実を、第２点の位置を推定するために用いる。

【0091】

第１ステップにおいて、ユーザは、患者の骨盤に対する固定支持部上に位置マーカを配置する。好ましくは、位置マーカは患者の骨盤上に配置されるが、患者がその上に横たわるテーブル上、またはカメラの視野内の別の固定支持部上にも配置され得る。

【0092】

第２ステップにおいて、カメラは、固定位置マーカ及び第１位置マーカの様々な画像を撮像する。それぞれの画像において、患者の膝は様々な位置に移動される。
それぞれの画像において、アルゴリズムは、第１位置マーカ４３の固定位置マーカに対する位置を特定することによって、大腿骨の機械軸上の第１点を生成し記録する。

【0093】

次に、アルゴリズムは一連の機械軸点を含む球を計算する。この球は、統計学的方法を介して全ての点に限りなく接近する球であり得る。
アルゴリズムは、さらに球の中心を第２基準点として特定する。

【0094】

第１位置マーカによる第２基準点の位置が、それゆえにメモリに保存される。
アルゴリズムは、その後、第１点及び第２点を通る、第１位置マーカに対する第１基準軸を生成する。

【0095】

第２基準軸は、ブラケット４の既知の軸を第１基準軸Ｎと垂直な面に投影することによって生成される。第２基準軸は、好ましくは、膝の中心または第１点Ｋを通る。
第１基準軸Ｎ及び第２基準軸は、それゆえに、第１基準マーカ４３によって特定される。このステップにてカメラによって撮像されるそれぞれの画像について、アルゴリズムは、それゆえに、第１基準マーカを撮像した画像から第１及び第２基準軸によって規定される正規直交座標系［正規直交基準座標系］を生成することができる。

【0096】

切断面の第１基準軸との交点は、切断される骨の機械軸に対する切断面の高さを評価することを可能にする。第１軸に投影される切断面は、切断厚さを特定するために用いられる。この目的のために、アルゴリズムは、切断面の第１基準軸との交点と、厚さ基準点との間の距離を特定する。

【0097】

厚さ基準点は、膝の関節面上、好ましくは関節の骨の表面の極値に配置される点である。大腿骨の例において、上記の点は、突出する顆のうちの１つの極値、つまり顆の突出する湾曲部の最遠位点に配置される。脛骨の例において、上記の点は、脛骨プラトーの椀状部の底の点、または凸状の外側顆の最遠位点である。

【0098】

第１実施形態において、厚さ基準点は、点検査器具によって生成される。ユーザがポインタで顆の極値を指す一方、カメラはポインタ位置マーカ及び第１位置マーカの画像を取り込む。第１マーカに対する厚さ基準点の位置がそれゆえに記録される。

【0099】

第２実施形態において、切断ガイドは物理的プローブ２４を備える。物理的プローブ２４は、その端部２６が顆の極値に置かれ得るように設計される。例えば、連接アセンブリ５が摺動接続部を介してブラケット４に対して移動するにつれて、機械軸Ｎへの切断面の投影は、プローブの端部２６が顆の極値に到達するまで変化する。図４に示されるように、プローブは、２つの端部２６，２７を有してもよい。プローブは、第１端部が凹部の極値に置かれてもよく、第２端部が凸部の極値に置かれてもよいように設計される。

【0100】

切断ガイドは、好ましくは、切断面の第１基準軸との交点が、上記プローブの先端から、ひいては厚さ基準点から予め定められた距離、好ましくは約９ｍｍにあるように設計される。切断ガイドは、この距離を６ｍｍから１０ｍｍの間で変更するための手段を備えてもよい。

【0101】

座標系［マーカ］は、それゆえに、第１位置マーカから形成される。
一旦座標系［マーカ］が形成されると、本方法は、上記形成された座標系［マーカ］または基準座標系［基準マーカ］に対する切断面の位置及び姿勢を特定する。好ましくは、切断ガイドの位置及び姿勢は、位置決めフレーム３の制御手段５１，５２，５３によって制御される。

【0102】

本方法は、第１位置マーカ及び切断ガイドの第２位置マーカを含む画像を撮像するステップを含む。
このような画像から、また２つのマーカの姿勢から、このステップは基準座標系における切断面の位置特定を可能にする。

【0103】

アルゴリズムは、第１マーカを識別し、基準座標系［基準マーカ］を推定する。同じ画像内で切断ガイドの第２マーカを識別することによって、基準座標系における切断ガイドまたは切断面の位置及び姿勢が特定される。

【0104】

本方法は、第１マーカが、切断面の位置及び姿勢に関する基準座標系［基準マーカ］として機能するという事実によって、それゆえに有利には、移動カメラまたは移動光学取込手段に対応する。

【0105】

一旦基準座標系［基準マーカ］が特定されると、切断面の位置及び姿勢が上記基準座標系において特定され、本方法は、上記基準座標系［基準マーカ］に対する切断ガイド面の位置及び／または姿勢の少なくとも１つのパラメータを生成する。

【0106】

パラメータは、基準座標系［基準マーカ］の第１基準軸に対する、且つ／または第２基準軸に対する、切断面の角度を示してもよい。少なくとも１つのパラメータを生成するステップは、好ましくは、コンピュータによって実施される。

【0107】

第１の生成されるパラメータは、例えば、内反／外反角度を表す、切断面と第２基準軸との間の角度、または角度に依存する値であってもよい。
第２の生成されるパラメータは、例えば、脛骨に対する膝の関節面の前方／後方の傾き、または大腿骨の屈曲／伸展パラメータを表す、切断面と第１基準軸との間の角度、または角度関数であってもよい。

【0108】

第３の生成されるパラメータは、切断厚さであってもよい。切断厚さは第１基準軸上に投影された切断面の座標、またはこの座標と上述の厚さ基準点との間の距離によって特定される。

【0109】

それゆえに、手術者が連接アセンブリによって、また制御手段によって切断ガイドを移動させるとき、カメラは第１位置マーカ及び第２位置マーカを記録する。撮像された画像及び基準座標系［基準マーカ］から、アルゴリズムは、リアルタイムで切断面の位置及び姿勢のパラメータを計算する。

【0110】

情報伝達手段が基準座標系［基準マーカ］を形成する軸の表示を含む一実施形態において、この表示は好ましくは、膝の実像に重ね合わされる。この表示は、複合現実眼鏡で生成され得る。

【0111】

さらに、本方法は、上述のパラメータを手術者に伝達するステップを含む。この伝達は、本発明による補助システム１００の情報伝達手段４００によってなされる。
光学取込手段は移動可能であってもよい。実際に、第１マーカ４３は基準として機能するので、カメラは本方法を過度に妨げることなく移動し得る。それゆえに、本方法は、携帯電話または眼鏡などの携帯用の物体に配置されるカメラの使用に対応する。

【0112】

本発明はまた、上述の方法の第２段階による切断面の追跡方法に関する。
切断面が手術者の所望の位置に配置された後、手術者は、切断ガイドアタッチメントを用いて切断ガイドを骨に取り付ける。位置決めフレーム３は、その後切断ガイド２から分離することができ、位置決めフレーム３は骨から取り外される。それゆえに、切断ガイド２のみが骨に取り付けられたまま残る。

【0113】

一実施形態において、このステップは、基準座標系［基準マーク］を置き換える先行するサブステップを含む。この目的のために、第１位置マーカに対して形成された上記基準座標系［基準マーカ］は、その後、唯一配置されたままの切断ガイドに関連する第２位置マーカに対して置き換えられる。このようにして、ブラケット及び第１マーカの取り外しに関わらず、基準座標系［基準マーカ］は補助システムによって維持される。

【0114】

本方法が実施された後で、手術者は、それから実際の外科治療及び、予め配置された切断ガイドを用いて切断面に従って骨の切断を実施し得る。
一実施形態において、骨が切断された後に、本方法は切断面を確認するステップを含む。

【0115】

確認ステップは、上述のような平面に取り付けられるマーカを含む点検査器具の供給を含む。器具の表面は、切断が完了した面上に配置される。第２位置マーカに対する器具のマーカの位置及び姿勢は、切断面と形成された座標系［ランドマーク］とを比較するために用いられる。アルゴリズムは、その後、上述のようにパラメータを計算し得る。手術者は、それゆえに、切断面が意図した通りの切断面に実際に類似することを有利に確認し得る。

【0116】

補助システムは、膝プロテーゼの設置を補助するための方法を実施または管理するハードウェア及び／またはソフトウェア要素を備える。具体的には、本システムは、膝プロテーゼの設置を補助する方法のステップを実施するハードウェア及び／またはソフトウェア要素を備える。これらの様々な要素は、ソフトウェアモジュールを含んでもよい。

【0117】

例えば、ハードウェア及び／ソフトウェア要素は、以下の、
－カメラなどの光学取込手段２００、
－少なくとも１つの本発明による切断装置１、
－相互作用装置２５０、
－コンピュータ３００、
－情報伝達手段４００、
－メモリまたはデータ記憶媒体３０１、
－ポインタ６またはクランプ７などの少なくとも１つの点検査器具、
の全て、またはいくつかを備えてもよい。

【0118】

一実施形態において、データ記憶媒体３０１は、図１１に示される以下の、
－第１マーカを含む第１画像を受信するステップ１１００、
－第１マーカの画像から直交座標系［マーカ］を形成するステップ１２００、
－第１マーカ及び第２マーカを含む第２画像を受信するステップ１３００、
－第２画像内の第１マーカに対する第２マーカの位置及び姿勢から形成された座標系［基準座標系］の空間において切断面を特定するステップ１４００、
－形成された座標系［マーカ］に対する切断面の少なくとも１つの位置及び／または姿勢パラメータを特定するステップ１５００、
－少なくとも１つの特定されたパラメータの情報を伝達手段に送信するステップ１６００、
を実施するための命令１０００を含む。

【0119】

一実施形態において、座標系［マーカ］を形成するステップ１２００は、以下の、
－第１マーカに対する空間において第１点を特定するサブステップ１２１０、
－切断される骨の機械軸上の空間において第２点を特定するサブステップ１２２０、
－第１点及び第２点を通る第１軸を作成するサブステップ１２３０、
－第１軸、及び、具体的には、ブラケットの既知の軸を第１軸と垂直な面に投影することによって形成される第２直交軸を含む座標系［基準座標系］を形成するサブステップ１２４０、
を含む。

【0120】

脛骨に適用される第１実施形態において、第２点を特定するサブステップは、以下の、
－第１マーカ及び第３マーカを含む少なくとも１つの画像を受信するステップ、
－画像内の第１マーカに対する第３マーカの位置に対する空間において第２点の位置を特定するステップ、
を含む。

【0121】

大腿骨に適する第２実施形態において、第２点を特定するサブステップは、以下の、
－それぞれが第１マーカ及び他のマーカを含む複数の画像を受信するステップ、
－画像から、他のマーカに対する第１マーカの回転中心を特定するステップ、
－第１マーカの回転中心として第２点を特定するステップ、
を含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【国際調査報告】