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NAVIGATION DEVICE FOR JOINT REPLACEMENT OPERATION, AND OPERATION ASSISTANCE APPARATUS

Patent code P150011341
File No. S2012-1018-N0
Posted date Feb 18, 2015
Application number P2012-178914
Publication number P2014-036700A
Patent number P6123061
Date of filing Aug 10, 2012
Date of publication of application Feb 27, 2014
Date of registration Apr 14, 2017
Inventor
  • (In Japanese)若山 俊隆
  • (In Japanese)鬼頭 縁
  • (In Japanese)清徳 則雄
  • (In Japanese)半田 隆志
  • (In Japanese)吉澤 徹
Applicant
  • (In Japanese)アルスロデザイン株式会社
  • (In Japanese)学校法人埼玉医科大学
  • (In Japanese)埼玉県
Title NAVIGATION DEVICE FOR JOINT REPLACEMENT OPERATION, AND OPERATION ASSISTANCE APPARATUS
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve downsizing and simplification of a device configuration and satisfactorily perform artificial joint replacement by reducing burden on patients and operators.
SOLUTION: A CT image of the vicinity of a pelvis is acquired before an operation, and a three-dimension model of a pelvis portion is created on a computer. Using the virtual three-dimensional bone model, the installation position of a guide instrument and the like are planned, and a virtual three-dimensional operative site model including the guide instrument is constructed. Next, during the operation, the guide instrument is installed, a three-dimensional image of an operative site is acquired, and a measured three-dimensional operative site model including the guide instrument is acquired. The virtual three-dimensional operative site model and the measured three-dimensional operative site model are compared to detect an error between an ideal guide instrument installation position and an actual guide instrument installation position, and an operator is guided such that the error decreases.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

膝や股の人工関節置換を行うに当たって、人工関節のコンポーネント(部品)の設置を精度よく行うため、コンピュータによる支援ないしナビゲーションが利用されており、大きく分けて以下のような手法がある(下記非特許文献1参照)。

(1)CT(コンピュータ断層撮影)などによる関節部位の画像情報を利用せず、関節を動かすことで得られる運動情報等を利用してナビゲーションを行う方法。

(2)CTなどによる画像情報を利用して3D(3次元)骨形状モデルを作製し、術中の骨形状との位置合わせを行って、ナビゲーションを行う方法。

これらのうち、前記(1)の方法は、術前における画像取得のための処理を必要としないものの、ナビゲーションの正確さにおいて満足し得るものとはいえない。一方、前記(2)の方法は、CTやMRI(磁気共鳴画像)などによって精度の高い3D骨形状モデルを作製することができ、ナビゲーションの精度の向上を図ることができる。

例えば、下記特許文献1の「手術支援装置、方法及びプログラム」は、術前に撮影した患者のMRI画像に基づいて3Dモデルを予め生成しておき、術中においては、患者の表面をレーザ光で走査し反射したレーザ光を検出することで、表面の各個所の3D座標を測定し、表面の各個所の術前MRI画像との対応付けを行うようにしている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、ガイド器具を用いて人工股関節コンポーネントを設置する際にコンピュータによる支援ないしナビゲーションを行う際に好適なガイド器具設置誤差検出装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
関節置換術を行う際に手術器具の位置案内を行うガイド器具の設置位置の誤差を、手術支援装置で検出するガイド器具設置誤差検出装置であって、
前記ガイド器具は、
患者の臼蓋の外縁に設置されるアンカービットと、このアンカービットに対して角度を任意に調整可能なガイドポールを備えており、ガイド器具自体を骨盤に対して固定支持する固定支持部,
前記臼蓋の形状、及び、前記アンカービットの位置を計測するためのレーザ光を出力する形状測定器具もしくは手術を施す手術器具を取り付ける操作部,
前記形状測定器具からのレーザ光の前記臼蓋及び前記アンカービットによる反射光を検出する撮像部,
前記固定支持部に対する前記操作部及び前記撮像部の位置を調整するための位置調整アーム部,
前記固定支持部のガイドポールに取り付けられる第一の角度センサ,
前記形状測定器具に取り付けられる姿勢検出センサ,
を備えており、
前記手術支援装置は、
術前においては、患者の画像データに基づいて、術対象の関節部位の仮想の3次元骨形状を演算するとともに、該仮想の3次元骨形状に基づいて、前記ガイド器具の理想的な設置位置を演算し、
術中においては、実際に設置したガイド器具における前記第一の角度センサ,前記姿勢検出センサ,及び前記撮像部による検出信号に基づいて、術対象の臼蓋の実際の3次元骨形状及び前記アンカービットの実際の設置位置を取得し、
前記仮想の3次元骨形状,前記ガイド器具の理想的な設置位置,前記実際の3次元骨形状,前記アンカービットの実際の設置位置を比較し、前記ガイド器具の実際の設置位置と理想的な設置位置との誤差を検出する
ことを特徴とするガイド器具設置誤差検出装置。

【請求項2】
 
前記手術支援装置は、演算で得た患者の臼蓋の形状と、実際に計測した患者の臼蓋の形状とが一致するとの前提を利用し、前記仮想の3次元骨形状と前記実際の3次元骨形状の画像の回転・移動を行うことで両者を一致させて、前記ガイド器具の実際の設置位置と理想的な設置位置との誤差を検出することを特徴とする請求項1記載のガイド器具設置誤差検出装置。

【請求項3】
 
前記操作部に、前記形状測定器具に代わって取り付ける手術器具に第二の角度センサを設けるとともに、
前記手術支援装置は、
前記誤差に基づく前記ガイド器具の位置調整後における前記第一の角度センサの出力を基準としたときの前記第二の角度センサの出力との差をモニタリングすることを特徴とする請求項1又は2記載のガイド器具設置誤差検出装置。

【請求項4】
 
前記仮想の3次元骨形状を、患者のCT画像データもしくはMRI画像データに基づいて演算することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のガイド器具設置誤差検出装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2012178914thum.jpg
State of application right Registered


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