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図面 (20)

課題

整形外科用システムを提供する。

解決手段

整形外科用システムは、患者の関節の関節力を決定するためのセンサモジュールと、様々な脛骨トライアルコンポーネントをセンサモジュールに連結するためのアダプタと、を含む。センサモジュールは、アダプタが連結するように構成される脛骨パドルを含む。アダプタ及び脛骨パドルは、アダプタが脛骨パドルに取り付け可能な向きを制御する構造を含む。いくつかの脛骨トライアルコンポーネントは、脛骨パドルに対する脛骨トライアルコンポーネントの回転を促進する可動の向きで、又は脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限する固定された向きで、アダプタを覆って位置付けることができる。

概要

背景

整形外科人工関節は、整形外科医により患者移植されて、例えば、患者の骨及び/若しくは軟組織喪失外傷による損傷、並びに/又は骨の変形を矯正するか、又は別の方法で軽減する。整形外科の人工関節は、患者の関節の一部又は全部を置き換えることができる。例えば、整形外科の人工関節は、患者の、股、肩、足、又は他の関節を置き換えることができる。膝を置き換える場合、整形外科の人工膝関節は、脛骨トレー大腿骨コンポーネント、及び脛骨トレーと大腿骨コンポーネントとの間に位置付けられるポリマー挿入物又はベアリングを備えてもよい。ある場合においては、人工膝関節は、人工膝骨コンポーネントも含んでよく、このコンポーネントは、手術により準備された患者の膝蓋骨の後側面に固定される。

整形外科処置の間、外科医は最初に、整形外科の人工関節を受容するために患者の骨を準備する。例えば、膝を置き換える整形外科処置の場合、外科医は、脛骨トレーを取り付ける患者の脛骨近位の一部、大腿骨コンポーネントを取り付ける患者の大腿遠位の一部、及び/又は膝蓋骨コンポーネントを取り付ける患者の膝蓋骨の一部を切除する場合がある。このような処置中、外科医は、天然の関節の動きに似た関節運動を生じさせるために、患者の関節の関節力バランスをとる又は他の方法で分配するよう試みる場合がある。そうするために、外科医は、外科経験を用いて、手作業で適切な関節力のバランスを「感じる」ことができる。更に、又はあるいは、整形外科医は、膝置換処置の場合は靱帯平衡器のような外科器具を用いて、関節力のバランス又は分配を補助する場合もある。

更に、最低限の侵襲性整形処置のようないくつかの外科処置では、外科医はコンピュータ支援整形外科(CAOS)システム信頼して、外科医が操作領域を見る能力を改善する、骨の切断面の位置合わせを改善する、及びこのような切断面の再現性を改善することができる。コンピュータ支援整形外科システムは、例えば、実行される外科処置の外科工程を図示する画像、及び患者の該当する骨のレンダリングされた画像を表示することにより、整形外科処置の実行において、外科医を支援する。更に、コンピュータ支援整形外科(CAOS)システムは、患者の骨、インプラント、及び/又は外科用具の一部を追跡並びに表示することにより、外科医に外科ナビゲーションを提供する。

概要

整形外科用システムを提供する。 整形外科用システムは、患者の関節の関節力を決定するためのセンサモジュールと、様々な脛骨トライアルコンポーネントをセンサモジュールに連結するためのアダプタと、を含む。センサモジュールは、アダプタが連結するように構成される脛骨パドルを含む。アダプタ及び脛骨パドルは、アダプタが脛骨パドルに取り付け可能な向きを制御する構造を含む。いくつかの脛骨トライアルコンポーネントは、脛骨パドルに対する脛骨トライアルコンポーネントの回転を促進する可動の向きで、又は脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限する固定された向きで、アダプタを覆って位置付けることができる。

目的

更に、コンピュータ支援整形外科(CAOS)システムは、患者の骨、インプラント、及び/又は外科用具の一部を追跡並びに表示することにより、外科医に外科ナビゲーションを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

患者の関節の関節力を決定するための整形外科用システムであって、前記整形外科用システムは、患者の脛骨近位大腿骨遠位との間に位置付けられるような形状の脛骨パドル、前記脛骨パドルに固定される細長ハンドル、及び前記脛骨パドルに位置付けられ、かつ前記患者の脛骨と大腿骨との間の関節力を示すセンサ信号を発生させるように構成されるセンサアレイを含み、前記脛骨パドルは中央に配置された開口部を画定する内側側壁を含む、センサモジュールと、前記センサモジュールの前記脛骨パドルに取り付け可能かつ前記脛骨パドルから取り外し可能なアダプタであって、前記アダプタを前記脛骨パドルに取り付けるために、前記中央に配置された開口部に受容可能な複数の下方保持具クリップを含む、アダプタと、を含む、整形外科用システム。

請求項2

前記アダプタは、ハブを更に含み、前記複数の下方保持具クリップのそれぞれは、(i)前記ハブから下方に延在する軸部、及び(ii)前記軸部それぞれの遠位端で外側に延在するリップを含み、前記それぞれの下方保持具クリップの前記リップは、前記脛骨パドルの前記中央に配置された開口部の前記内側側壁に係合して、前記アダプタを前記内側側壁に固定するように構成される、請求項1に記載の整形外科用システム。

請求項3

前記脛骨パドルは、前記脛骨パドルに画定される第1のアライメント開口部及び第2のアライメント開口部を更に含み、前記アダプタは、前記複数の下方保持具クリップが下方に延在するハブと、前記ハブから下方に延在する第1のアライメントタブと、前記ハブから下方に延在する第2のアライメントタブと、を含み、前記アダプタが前記センサモジュールの前記脛骨パドルに連結されるとき、前記第1のアライメントタブは、前記第1のアライメント開口部に受容されるように構成され、前記第2のアライメントタブは、前記第2のアライメント開口部に受容されるように構成される、請求項1に記載の整形外科用システム。

請求項4

前記第1のアライメント開口部は、前記脛骨パドルの前側面に向かって配置され、前記第2のアライメント開口部は、前記脛骨パドルの後側面に向かって配置され、前記中央に配置された開口部は、前記第1のアライメント開口部と前記第2のアライメント開口部との間に配置される、請求項3に記載の整形外科用システム。

請求項5

前記第1のアライメント開口部及び第2のアライメント開口部のそれぞれが、前記脛骨パドルの対応する内側側壁によって画定され、前記対応する内側側壁は、前記脛骨パドルによって画定される面において湾曲している、請求項3に記載の整形外科用システム。

請求項6

前記第1のアライメントタブ及び前記第2のアライメントタブのそれぞれは、前記アダプタが単一の向きにおいて前記脛骨パドルに取り付け可能なように調整される、請求項3に記載の整形外科用システム。

請求項7

前記第1のアライメントタブは、前記第2のアライメントタブよりも大きい、請求項6に記載の整形外科用システム。

請求項8

前記第1のアライメントタブは、前記第2のアライメントタブよりも大きい長さを有する、請求項7に記載の整形外科用システム。

請求項9

前記第1のアライメント開口部は、前記脛骨パドルの表面上に、前記第2のアライメント開口部よりも大きい開口部を有する、請求項7に記載の整形外科用システム。

請求項10

前記アダプタの前記ハブは円形を有し、前記第1のアライメント開口部は、前記脛骨パドルの前側面に向かって配置され、前記第2のアライメント開口部は、前記脛骨パドルの後側面に向かって配置され、前記中央に配置された開口部は、前記第1のアライメント開口部と前記第2のアライメント開口部との間に配置される、請求項9に記載の整形外科用システム。

請求項11

前記アダプタの前記ハブは円形を有し、前記アダプタは、前記アダプタが前記脛骨パドルに連結されるとき、前記脛骨パドルによって画定される面に平行な軸に沿って、前記ハブから延在する回転防止突出部を更に含む、請求項3に記載の整形外科用システム。

請求項12

前記第1のアライメントタブ及び前記第2のアライメントタブのそれぞれは、第1の角度の付いた側壁及び第2の角度の付いた側壁を含み、前記第1のアライメント開口部及び前記第2のアライメント開口部のそれぞれは、第1の角度の付いた側壁及び第2の角度の付いた側壁を含み、前記第1のアライメントタブ及び第2のアライメントタブの前記角度の付いた側壁と、前記第1のアライメント開口部及び第2のアライメント開口部の前記角度の付いた側壁は協働して、前記アダプタに適用されるトルク基準量に反応して、前記脛骨パドルから前記アダプタを取り外す、ある量のリフトオフ力をもたらす、請求項1に記載の整形外科用システム。

請求項13

前記脛骨パドルの前記内側側壁は、前記リフトオフ力に反応して、前記複数の下方保持具クリップに、ある量の力を内側に適用するように構成される、角度の付いた区分を含む、請求項12に記載の整形外科用システム。

請求項14

前記アダプタは、前記複数の下方保持具クリップが下方に延在するハブを含み、前記ハブから上方に延在する複数の上方保持具クリップを更に含む、請求項1に記載の整形外科用システム。

請求項15

前記上方保持具クリップは、前記上方保持具クリップが前記脛骨パドルの前記中央に配置された開口部内へ挿入可能でないような形状である、請求項14に記載の整形外科用システム。

請求項16

前記アダプタは、前記アダプタが前記脛骨パドルに連結されるとき、前記脛骨パドルによって画定される面に平行な軸に沿って、前記ハブから延在する回転防止突出部を更に含む、請求項14に記載の整形外科用システム。

請求項17

前記上方保持具クリップを介して前記アダプタに連結するように構成される整形外科用器具を更に含む、請求項16に記載の整形外科用システム。

請求項18

前記アダプタを覆って位置付け可能な脛骨トライアルコンポーネントを更に含み、前記脛骨トライアルコンポーネントは、第1の開口部、及び前記第1の開口部と流体連通する第2の開口部を画定する内側側壁を含み、前記脛骨トライアルコンポーネントが前記アダプタを覆って位置付けられるとき、前記第1の開口部は、前記アダプタの前記ハブを受容するように構成され、前記第2の開口部は、前記回転防止突出部を受容するように構成される、請求項17に記載の整形外科用システム。

請求項19

前記脛骨トライアルコンポーネントは、前記脛骨トライアルコンポーネントが前記脛骨パドルに対して回転できる第1の向き、及び前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限する第2の向きで、前記アダプタを覆って位置付け可能である、請求項18に記載の整形外科用システム。

請求項20

前記回転防止突出部は、前記脛骨トライアルコンポーネントが前記第1の向きで前記アダプタを覆って位置付けられるとき、前記第2の開口部に受容され、前記第2の開口部は、前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限するような大きさである、請求項19に記載の整形外科用システム。

請求項21

前記脛骨トライアルコンポーネントは、前記第1の開口部と流体連通する第3の開口部を含み、前記第2の開口部は、(i)前記脛骨トライアルコンポーネントが前記第2の向きで前記アダプタを覆って位置付けられるとき、前記回転防止突出部を受容するように構成され、かつ(ii)前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を可能にするような大きさである、請求項18に記載の整形外科用システム。

請求項22

患者の関節の関節力を決定するための整形外科用システムであって、前記整形外科用システムは、患者の脛骨近位と大腿骨遠位との間に位置付けられるような形状の脛骨パドルと、前記脛骨パドルに固定される細長いハンドルと、前記脛骨パドルに位置付けられ、かつ前記患者の脛骨と大腿骨との間の関節力を示すセンサ信号を発生させるように構成されるセンサアレイとを含み、前記脛骨パドルは中央に配置された開口部を画定する内側側壁を含む、センサモジュールと、前記センサモジュールの前記脛骨パドルに取り付け可能かつ該脛骨パドルから取り外し可能なアダプタであって、前記アダプタは、ハブと、前記ハブから下方に延在し、かつ前記脛骨パドルに前記アダプタを取り付けるために前記中央に配置された開口部に受容可能である、複数の下方保持具クリップと、前記ハブから上方に延在し、前記中央に配置された開口部に受容可能でないような大きさの複数の上方保持具クリップと、を含む、アダプタと、脛骨トライアルコンポーネントであって、前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限する第1の向き、及び前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を可能にする第2の向きで、前記アダプタを覆って位置付け可能である、脛骨トライアルコンポーネントと、を含む、整形外科用システム。

請求項23

前記アダプタは、前記アダプタが前記脛骨パドルに連結されるとき、前記脛骨パドルによって画定される面に平行な軸に沿って、前記ハブから延在する回転防止突出部を更に含み、前記脛骨トライアルコンポーネントは、前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限するような大きさの第1の開口部を画定する内側側壁を含み、前記回転防止突出部は、前記脛骨トライアルコンポーネントが前記第1の向きで前記アダプタを覆って位置付けられるとき、前記第1の開口部に受容される、請求項22に記載の整形外科用システム。

請求項24

前記アダプタは、前記アダプタが前記脛骨パドルに連結されるとき、前記脛骨パドルによって画定される面に平行な軸に沿って、前記ハブから延在する回転防止突出部を更に含み、前記脛骨トライアルコンポーネントは、前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を可能にするような大きさの第1の開口部を画定する内側側壁を含み、前記回転防止突出部は、前記脛骨トライアルコンポーネントが前記第2の向きで前記アダプタを覆って位置付けられるとき、前記第1の開口部に受容される、請求項22に記載の整形外科用システム。

請求項25

脛骨トライアルコンポーネントをセンサモジュールの脛骨パドルに連結するためのアダプタであって、前記アダプタは、上部側及び底部側を有する中央ハブ、前記脛骨パドルへの開口部に受容されるような大きさの複数の下方保持具クリップであって、前記下方保持具クリップはそれぞれ、前記中央ハブから下方に延在する軸部、及び前記対応する軸部の遠位端から外側に延在するリップを含む、複数の下方保持具クリップ、前記脛骨パドルの前記開口部内で受容可能でないような大きさの複数の上方保持具クリップであって、前記上方保持具クリップはそれぞれ、前記中央ハブから上方に延在する軸部、及び前記対応する軸部の遠位端から外側に延在するリップを含む、複数の上方保持具クリップ、前記中央ハブから下方に延在する第1のアライメントタブ、及び前記中央ハブから下方に延在する第2のアライメントタブであって、前記第1のアライメントタブの長さよりも大きい長さを有する、第2のアライメントタブを含む、アダプタ。

技術分野

0001

(関連出願の相互参照
2012年3月31出願のJason T.Shermanによる米国実用特許出願第13/436855号、発明の名称「ORTHOPAEDICSENSORODLEAND SYSTEMFOR DETERMINING JOINTFORCESOF A PATIENT’S KNEE JOINT」、2012年3月31日出願のJason T.Shermanによる米国実用特許出願第13/436859号、発明の名称「SYSTEM AND METHOD FOR VALIDATING AN ORTAPEDIC SURGICALPLAN」、2009年3月31日出願のJason T.Shermanによる米国実用特許出願第12/415,225号、発明の名称「DEVICE AND METHOD FOR DISPLAYING JOINT FORCE DATA」、2009年3月31日出願のMick Rockの米国実用特許出願第12/415,290号、発明の名称「METHOD FOR PERFORMING AN ORTHOPAEDIC SURGICAL PROCEDURE」、2009年3月31日出願のJason T.Shermanの米国実用特許出願第12/415,172号、発明の名称「DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING FORCES OF A PATIENT’S JOINT」、2009年3月31日出願のJason Shermanの米国特許出願第12/415,365号、発明の名称「SYSTEM AND METHOD FOR DISPLAYING JOINT FORCE DATA」及び2009年3月31日出願のJason T.Shermanの米国特許出願第12/415,350号、「DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING FORCES OF A PATIENT’S KNEE JOINT」を相互参照し、その全体は参照により本明細書に援用する。

0002

(発明の分野)
本発明は、一般的に、整形外科器具、より具体的には、関節力のデータを測定及び表示するためのシステム、装置及び方法に関する。

背景技術

0003

整形外科人工関節は、整形外科医により患者移植されて、例えば、患者の骨及び/若しくは軟組織喪失外傷による損傷、並びに/又は骨の変形を矯正するか、又は別の方法で軽減する。整形外科の人工関節は、患者の関節の一部又は全部を置き換えることができる。例えば、整形外科の人工関節は、患者の、股、肩、足、又は他の関節を置き換えることができる。膝を置き換える場合、整形外科の人工膝関節は、脛骨トレー大腿骨コンポーネント、及び脛骨トレーと大腿骨コンポーネントとの間に位置付けられるポリマー挿入物又はベアリングを備えてもよい。ある場合においては、人工膝関節は、人工膝骨コンポーネントも含んでよく、このコンポーネントは、手術により準備された患者の膝蓋骨の後側面に固定される。

0004

整形外科処置の間、外科医は最初に、整形外科の人工関節を受容するために患者の骨を準備する。例えば、膝を置き換える整形外科処置の場合、外科医は、脛骨トレーを取り付ける患者の脛骨近位の一部、大腿骨コンポーネントを取り付ける患者の大腿遠位の一部、及び/又は膝蓋骨コンポーネントを取り付ける患者の膝蓋骨の一部を切除する場合がある。このような処置中、外科医は、天然の関節の動きに似た関節運動を生じさせるために、患者の関節の関節力のバランスをとる又は他の方法で分配するよう試みる場合がある。そうするために、外科医は、外科経験を用いて、手作業で適切な関節力のバランスを「感じる」ことができる。更に、又はあるいは、整形外科医は、膝置換処置の場合は靱帯平衡器のような外科器具を用いて、関節力のバランス又は分配を補助する場合もある。

0005

更に、最低限の侵襲性整形処置のようないくつかの外科処置では、外科医はコンピュータ支援整形外科(CAOS)システムを信頼して、外科医が操作領域を見る能力を改善する、骨の切断面の位置合わせを改善する、及びこのような切断面の再現性を改善することができる。コンピュータ支援整形外科システムは、例えば、実行される外科処置の外科工程を図示する画像、及び患者の該当する骨のレンダリングされた画像を表示することにより、整形外科処置の実行において、外科医を支援する。更に、コンピュータ支援整形外科(CAOS)システムは、患者の骨、インプラント、及び/又は外科用具の一部を追跡並びに表示することにより、外科医に外科ナビゲーションを提供する。

課題を解決するための手段

0006

一態様によると、患者の関節の関節力を決定するための整形外科用システムは、センサモジュールと、このセンサモジュールの脛骨パドルに取り付け及びこの脛骨パドルから取り外し可能なアダプタと、を含み得る。センサモジュールは、患者の脛骨近位と大腿骨遠位との間に位置付けられるような形状の脛骨パドル、脛骨パドルに固定される細長ハンドル、及び脛骨パドルに位置付けられ、かつ患者の脛骨と大腿骨との間の関節力を示すセンサ信号を発生させるように構成されるセンサアレイを含み得る。脛骨パドルは中央に配置された開口部を画定する内側側壁を含み得る。

0007

追加として、アダプタは、アダプタを脛骨パドルに取り付けるために、中央に配置された開口部に受容可能な複数の下方保持具クリップを含み得る。いくつかの実施形態では、アダプタはハブを更に含んでもよく、複数の下方保持具クリップのそれぞれは、ハブから下方に延在する軸部、及びそれぞれの軸部の遠位端で下方に延在するリップを含んでもよい。それぞれの下方保持具クリップのそれぞれのリップは、脛骨パドルの中央に配置された開口部の内側側壁に係合して、アダプタを内側側壁に固定するように構成されてもよい。

0008

いくつかの実施形態では、脛骨パドルは、この脛骨パドルに画定される第1のアライメント開口部及び第2のアライメント開口部を更に含んでもよい。このような実施形態では、アダプタは、そこから複数の下方保持具クリップが延在するハブと、このハブから下方に延在する第1のアライメントタブと、ハブから下方に延在する第2のアライメントタブとを含み得る。第1のアライメントタブは、アダプタがセンサモジュールの脛骨パドルに連結されるとき、第1のアライメントタブは、第1のアライメント開口部に受容されるように構成されてもよく、並びに第2のアライメントタブは、第2のアライメント開口部に受容されるように構成される。いくつかの実施形態では、第1のアライメント開口部は、脛骨パドルの前側面に向かって配置されてもよく、第2のアライメント開口部は、脛骨パドルの後側面に向かって配置されてもよく、中央に配置された開口部は、第1のアライメント開口部と第2のアライメント開口部との間に配置されてもよい。追加として、第1の開口部及び第2の開口部のそれぞれは、脛骨パドルの対応する内側側壁によって画定されてもよく、対応する内側側壁は、脛骨パドルによって画定される面において湾曲している。

0009

更に、いくつかの実施形態では、第1のアライメント開口部及び第2のアライメント開口部のそれぞれは、アダプタが単一の向きにおいて脛骨パドルに取り付け可能なように調整されてもよい。例えば、第1のアライメントタブは、第2のアライメントタブよりも大きくてもよい。いくつかの実施形態では、第1のアライメントタブは、第2のアライメントタブよりも大きい長さを有してもよい。更に、第1のアライメント開口部は、脛骨パドルの表面上に、第2のアライメント開口部よりも大きい開口部を有してもよい。いくつかの実施形態では、アダプタのハブは円形を有してもよく、第1のアライメント開口部は、脛骨パドルの前側面に向かって配置されてもよく、第2のアライメント開口部は、脛骨パドルの後側面に向かって配置されてもよく、中央に配置された開口部は、第1のアライメント開口部と第2のアライメント開口部との間に配置されてもよい。更に、アダプタは、アダプタが脛骨パドルに連結されるとき、脛骨パドルによって画定される面に平行な軸に沿って、ハブから延在する回転防止突出部を更に含んでもよい。

0010

いくつかの実施形態では、第1のアライメントタブ及び第2のアライメントタブのそれぞれは、第1の角度の付いた側壁及び第2の角度の付いた側壁を含んでもよく、第1のアライメント開口部及び第2のアライメント開口部のそれぞれは、第1の角度の付いた側壁及び第2の角度の付いた側壁を含む。そのような実施形態では、第1のアライメントタブ及び第2のアライメントタブの角度の付いた側壁と、第1のアライメント開口部及び第2のアライメント開口部の角度の付いた側壁は協働して、アダプタに適用されるトルク基準量に反応して、脛骨プレートからアダプタを取り外す、ある量のリフトオフ力をもたらすことができる。追加として、脛骨パドルの内側側壁は、リフトオフ力に反応して、複数の下方保持具クリップにある量の力を内側に適用するように構成される、角度の付いた区分を含んでもよい。

0011

アダプタは、いくつかの実施形態では、複数の下方保持具クリップが下方に延在するハブと、ハブから上方に延在する複数の上方保持具クリップと、を含んでもよい。そのような実施形態では、上方保持具クリップは、これが脛骨パドルの中央に配置された開口部内へ挿入可能でないような形状又は寸法であってもよい。更に、アダプタは、アダプタが脛骨パドルに連結されるとき、脛骨パドルによって画定される面に平行な軸に沿って、ハブから延在する回転防止突出部を更に含んでもよい。

0012

いくつかの実施形態では、整形外科用システムは、上方保持具クリップを介してアダプタに連結するように構成される整形外科用器具を更に含み得る。整形外科用システムはまた、アダプタを覆って位置付け可能である脛骨トライアルコンポーネントを含んでもよい。脛骨トライアルコンポーネントは、第1の開口部、及びこの第1の開口部と流体連通する第2の開口部を画定する内側側壁を含んでもよい。第1の開口部は、アダプタのハブを受容するように構成されてもよく、第2の開口部は、脛骨トライアルコンポーネントがアダプタを覆って位置付けられるとき、回転防止突出部を受容するように構成される。いくつかの実施形態では、脛骨トライアルコンポーネントは、脛骨パドルに対する脛骨トライアルコンポーネントの回転を可能にする第1の向き、及び脛骨パドルに対する脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限する第2の向きで、アダプタを覆って位置付け可能である。更に、いくつかの実施形態では、回転防止突出部は、脛骨トライアルが第1の向きでアダプタを覆って位置付けられるとき、第2の開口部に受容され、第2の開口部は、脛骨パドルに対する脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限するような大きさであってもよい。更に、いくつかの実施形態では、脛骨トライアルコンポーネントは、第1の開口部と流体連通する第3の開口部を含んでもよい。かかる実施形態では、第2の開口部は、脛骨トライアルコンポーネントが第2の向きでアダプタを覆って位置付けられ、かつ脛骨パドルに対する脛骨トライアルコンポーネントの回転を可能にするような大きさであるとき、回転防止突出部を受容するように構成されてもよい。

0013

他の態様によると、患者の関節の関節力を決定するための整形外科用システムは、センサモジュールと、このセンサモジュールの脛骨パドルに取り付け及びこの脛骨パドルから取り外し可能なアダプタと、アダプタを覆って位置付け可能に構成される脛骨トライアルコンポーネントと、を含み得る。センサモジュールは、患者の脛骨近位と大腿骨遠位との間に位置付けられるような形状の脛骨パドル、脛骨パドルに固定される細長いハンドル、及び脛骨パドルに位置付けられ、かつ患者の脛骨と大腿骨との間の関節力を示すセンサ信号を発生させるように構成されるセンサアレイを含み得る。脛骨パドルは中央に配置された開口部を画定する内側側壁を含み得る。更に、アダプタは、ハブと、ハブから下方に延在し、かつ脛骨パドルにアダプタを取り付けるために中央に配置された開口部に受容可能である、複数の下方保持具クリップと、ハブから上方に延在し、中央に配置された開口部に受容可能でないような大きさの複数の上方保持具クリップと、を含んでもよい。脛骨トライアルコンポーネントは、脛骨パドルに対する脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限する第1の向き、及び脛骨パドルに対する脛骨トライアルコンポーネントの回転を可能にする第2の向きで、アダプタを覆って位置付け可能である。

0014

いくつかの実施形態では、アダプタは、アダプタが脛骨パドルに連結されるとき、脛骨パドルによって画定される面に平行な軸に沿って、ハブから延在する回転防止突出部を更に含んでもよい。更に、脛骨トライアルコンポーネントは、脛骨パドルに対する脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限するような大きさの第1の開口部を画定する内側側壁を含んでもよい。そのような実施形態では、回転防止突出部は、脛骨トライアルコンポーネントが第1の向きでアダプタを覆って位置付けられるとき、第1の開口部に受容されてもよい。更に、いくつかの実施形態では、脛骨トライアルコンポーネントは、脛骨パドルに対する脛骨トライアルコンポーネントの回転を可能にするような大きさの第1の開口部を画定する内側側壁を含んでもよい。そのような実施形態では、回転防止突出部は、脛骨トライアルコンポーネントが第2の向きでアダプタを覆って位置付けられるとき、第1の開口部に受容されてもよい。

0015

更なる態様によると、脛骨トライアルコンポーネントをセンサモジュールの脛骨パドルに連結するためのアダプタは、上部側及び底部側を有する中央ハブ、脛骨パドルへの開口部に受容されるような大きさの複数の下方保持具クリップ、複数の上方保持具クリップであって、この上方保持具クリップが脛骨パドルの開口部内で受容可能でないような大きさの複数の上方保持具クリップ、中央ハブから下方に延在する第1のアライメントタブ、及び中央ハブから下方に延在する第2のアライメントタブであって、第1のアライメントタブの長さよりも大きい長さを有する、第2のアライメントタブを含んでもよい。それぞれの下方保持具クリップは、中央ハブから下方に延在する軸部、及び対応する軸部の遠位端から外側に延在するリップを含んでもよい。同様に、それぞれの上方保持具クリップは、中央ハブから上方に延在する軸部、及び対応する軸部の遠位端から外側に延在するリップを含んでもよい。追加として、第2のアライメントタブは、第1のアライメントタブの長さよりも大きい長さを有してもよい。

図面の簡単な説明

0016

発明を実施するための形態においては特に以下の図面を参照する。
患者の関節の関節力のデータを測定及び表示するためのシステムの1つの実施形態の略図。
図1のシステムのセンサモジュールの1つの実施形態の斜視図。
図2のセンサモジュールの上面の平面図。
図2のセンサモジュールの底面の平面図。
図2のセンサモジュールの分解透視図。
図2のセンサモジュールのハンドル端部の正面図。
図2のセンサモジュールのディスプレイ用の点灯構成ディスプレイプロトコルの1つの実施形態のグラフ
図2のセンサモジュールのセンサアレイの1つの実施形態の略図。
図2のセンサモジュールの電気回路の1つの実施形態の単純化されたブロック図。
図2のセンサモジュールにより遂行することができる、関節力のデータを決定し、表示する方法の1つの実施形態の単純化されたフローチャート
図2のセンサモジュールにより遂行することができる相対的関節力のデータを表示する方法の1つの実施形態の単純化されたフローチャート。
図1のシステムのディスプレイモジュールの1つの実施形態の斜視図。
図12のディスプレイモジュールの平面図。
図12のディスプレイモジュールの電気回路の1つの実施形態の単純化されたブロック図。
図12のディスプレイモジュールにより遂行することができる相対的関節力のデータを表示する方法の1つの実施形態の単純化されたフローチャート。
図12のディスプレイモジュール上に、ユーザに対して表示され得る例示的スクリーンショット
図12のディスプレイモジュール上に、ユーザに対して表示され得る例示的スクリーンショット。
図12のディスプレイモジュール上に、ユーザに対して表示され得る例示的スクリーンショット。
図2のセンサモジュールを使用する、トライアルシステムの1つの実施形態の斜視図。
図19のシステムのアダプタの斜視図。
図19のシステムのアダプタの斜視図。
図19のシステムのアダプタの斜視図。
図19のシステムのアダプタの斜視図。
図19のシステムのアダプタの斜視図。
図2のセンサモジュールに連結された図20のアダプタの斜視図。
図21のアダプタ及びセンサモジュールの断面図。
非回転方向にある図21のセンサモジュール及びアダプタに連結された、図19スペーサブロックの平面図。
回転方向にあり、かつ最大回転位置まで回転している、図21のセンサモジュール及びアダプタに連結された、図23のスペーサブロックの平面図。
回転方向にあり、かつ図24に対して反対側の最大回転位置まで回転している、図21のセンサモジュール及びアダプタに連結された、図23のスペーサブロックの平面図。
回転キー開口部を有する、図19可動式脛骨トライアルの底面図。
回転キー開口部を有する、固定された脛骨トライアルの底面図。
図1のシステムのコンピュータ支援外科システムの1つの実施形態の単純化したブロック図。
図28のコンピュータ支援外科システムを用いて整形外科処置を実行する方法の1つの実施形態の単純化されたフローチャート。
図28のコンピュータ支援外科システムにより遂行することができる、ナビゲーション及び関節力のデータを決定、並びに表示する方法の1つの実施形態の単純化されたフローチャート。
図28のコンピュータ支援外科システムにより遂行することができる患者の関節の屈曲角及び力データを決定並びに表示する方法の1つの実施形態の単純化されたフローチャート。
図1のシステムを用いて整形外科処置を実行する方法の1つの実施形態の単純化されたフローチャート。
図2のセンサモジュールを用いる整形外科処置中の伸展状態にある患者の関節の斜視図。
伸延具及び図1のセンサモジュールを用いる整形外科処置中の患者の関節の斜視図。
図2のセンサモジュールを用いる整形外科処置中の屈曲状態にある患者の関節の別の斜視図。
図2のセンサモジュールを用いる整形外科処置中の伸展状態にある患者の関節の別の斜視図。
図2のセンサモジュールを用いる整形外科処置中の屈曲状態にある患者の関節の別の斜視図。

実施例

0017

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、その特定の代表的な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を何ら意図するものではなく、その逆に、本発明は、添付の「特許請求の範囲」において定義される発明の趣旨及び範囲に包含される全ての改変物、均等物及び代替物網羅することを意図するものである点は理解されるべきである。

0018

解剖学的参照を表す前側、後側、内側、外側、上、下等の用語は、本開示全体にて、本明細書に記載する整形的インプラントと、患者の天然の解剖学的構造との両方に関して使用され得る。これらの用語は、解剖学的構造の研究及び整形外科学の分野のいずれにおいても広く理解された意味を有するものである。明細書及び特許請求の範囲におけるこれらの解剖学的参照用語の使用は、特に言及しない限り、それらの十分理解された意味と一致することが意図される。

0019

ここで図1を参照すると、1つの実施形態では、整形外科処置中に患者の関節の関節力を決定し、表示するためのシステム10は、センサモジュール12及び手持ち式ディスプレイモジュール14を含む。いくつかの実施形態では、システム10はまた関節伸延具16を含んでもよく、これは以下に説明されるように、センサモジュール12を受容するように構成される。更に、いくつかの実施形態では、システム10はコンピュータ支援外科システム(CAOS)システム18を含んでもよい。以下に更に詳細に説明するに、センサモジュール12は、患者の膝関節に挿入されるように構成され、膝関節力の内側−外側のバランスの視覚的指標を整形外科医に提供する。センサモジュール12はまた、無線通信リンク20を介して手持ち式ディスプレイモジュール14に、及び/又は無線通信リンク22を介してコンピュータ支援外科システム18に、関節力のデータを送信するように構成されてもよい。それに応答して、ディスプレイモジュール14及び/又はコンピュータ支援外科システム18は、関節力のデータ、又はそれに由来するデータを整形外科医に表示するように構成される。更に、全又は部分膝関節形成処置のような整形外科処置の実行中、センサモジュール12は関節伸延具16に連結されて、伸延中の患者の関節の関節力の視覚的指標を提供することができる。

0020

ここで図2〜11を参照すると、センサモジュール12は、センサ筐体30及びセンサ筐体30に連結された細長いハンドル32を含む。センサ筐体30は、患者の関節に位置付けられるような大きさ及び形状である。例示的実施形態では、センサ筐体30は、脛骨パドル34として具体化され、これは患者の膝関節に位置付けられるような形状である。しかしながら、センサ筐体30は、他の実施形態では、患者の他の関節に用いられるように構成されてもよい。

0021

使用中、脛骨パドル34は、患者の切除された脛骨の平坦部近位上に位置付けられるように構成される(例えば、図33〜37を参照)。以下に詳細に説明するように、脛骨パドル34は、患者の脛骨に接触して定置されてもよく、介在するプラットホーム又は他の部材上に定置されてもよい。更に、より詳細に以下に記載されるように、脛骨パドル34は、アダプタ502(図19を参照)、及びスペーサブロック、平衡器/採寸器具整形外科トライアル、及び/又はトライアル組立品など様々な他の整形外科器具と共に使用するために設計されている。

0022

センサモジュール12は、患者の左膝に用いてもよく、又は右膝に用いてもよい。例えば、センサモジュール12を、脛骨パドル34が内側被膜切開(medial capsular incision)を介して患者の左膝に挿入される、内側外アプローチを介して患者の左膝に用いてもよい。このような位置では、以下に論じるように、ハンドル32は、内側被膜切開から延在する。あるいは、センサモジュール12を単純に反転させる又はひっくり返すことにより、モジュール12は、脛骨パドル34が外側被膜切開を介して患者の左膝に挿入される、外側外科アプローチを介して患者の左膝に用いてもよい。再び、このような位置では、ハンドル32は、外側被膜切開から延在する。

0023

よって、センサモジュール12は、内側又は外側外科アプローチを用いて、患者の左膝又は右膝に使用できることを理解すべきである。記載を明確にするために、センサモジュール12及びシステム10は、内側外科アプローチを用いる(すなわち、患者の関節に接近するために内側被膜切開を用いる)整形外科処置を参照して以下で論じる。しかしながら、このような記載は同様に外側外科アプローチ処置にも適用可能であることを理解すべきである。よって、いくつかの構造は、モジュール12が外側外科アプローチ処置で用いられるとき、このような参照が反転又は切り換えられるという了解の下で、特定の解剖学的参照(例えば、外側及び内側)を用いて記載する。例えば、脛骨パドル34の「内側」は、外側外科アプローチ処置で用いられるとき、脛骨パドル34の「外側」になる。

0024

脛骨パドル34は、平面であるか、又は実質的に平面であり、一般的に、患者に移植される整形外科人工関節の形状に対応する形状を有する。例えば、例示の実施形態では、脛骨パドル34は、一般的に特定の大きさの人工膝関節に対応する形状を有する。しかしながら、他の実施形態では、パドル34(又はセンサ筐体30)は、一般的に人工股関節人工肩関節人工足関節人工脊椎、又は人工膝蓋骨のような他の種類の整形外科人工器官に対応する形状を有してもよい。

0025

例示の脛骨パドル34は、湾曲した前側面36、湾曲した外側面38、湾曲した内側面40、及び湾曲した後側面42を備え、それぞれ整形外科人工膝関節の脛骨ベアリングの形状に近似した形状である。再び、上記で論じたように、外側面38及び内側面40は、それぞれ、センサモジュール12が外側外科アプローチ処置で用いられる実施形態では、外及び内側面である。後側面42は、後側切り込み43を備えて、脛骨パドル34を後側十字靱帯のような患者の関節の軟組織の周りに位置付けることができる。

0026

脛骨パドル34は、内側側壁44を含み、これは脛骨パドル34を通る垂直開口部、すなわち経路45を画定する。開口部45は、脛骨パドル34上で中央に配置され、以下により詳細に説明されるように、様々な脛骨トライアル及びトライアル組立品をセンサモジュール12に取り付けるために、アダプタ502(図19を参照)を受容するような形状であり、かつそのように構成される。図22に関して以下でより詳細に記載されるように、内側側壁44は、アダプタ502の取り付け及び取り外しを支援する、内側に傾いた区分47を含む。

0027

脛骨パドル34はまた、前側アライメント開口部46及び後側アライメント開口部48を含む。前側アライメント開口部46は、開口部45の前側に配置され(すなわち、湾曲した前側面36)、後側アライメント開口部48は開口部45の後側に配置されている(すなわち、後側切り込み43に向かって)。アライメント開口部46、48は、横断面(すなわち脛骨パドル34によって画定される平面)において内側に湾曲し、一般的に開口部45と同心の円に沿って位置する。例示的に、アライメント開口部46、48は、前側アライメント開口部46が後側アライメント開口部48よりも大きな幅(すなわち内側から外側の幅)を有するように「適合されて」いる。以下により詳細に記載されるように、アライメント開口部46、48の「適合」は、アダプタ502、又は他の機器若しくは装置が、所定の向きでセンサモジュール12に連結されるのを可能にする。当然ながら、他の機構及び/又は構造体が他の実施形態で使用されて、センサモジュール12への「適合」による連結を提供してもよい。例えば、他の実施形態では、後側アライメント開口部48は、前側アライメント開口部46よりも大きい幅を有してもよく、より多い又はより少ないアライメント開口部が使用されてもよく、異なる「適合する」形状を有するアライメント開口部が使用されてもよく、及び/又は同様の状況があり得る。

0028

いくつかの実施形態では、脛骨パドル34は、前側−後側軸線の印41(例えば印刷線)を含んでもよく、これは脛骨パドル34の前側−後側二等分軸線59の視覚的指標を提供する。使用時に、整形外科医又は他の医療提供者は、患者の膝関節内の脛骨パドル34の位置合わせを支援するために印41を使用してもよい。更に、いくつかの実施形態では、脛骨パドル34は、アダプタ印49、例えば印刷線を含んでもよく、これはセンサモジュール12の脛骨パドル34に連結するときに、アダプタ502の正確な位置合わせの視覚的指標を提供する。

0029

脛骨パドル34の全体の大きさは、患者の具体的な解剖学的構造に基づいて選択することができる。例えば、いくつかの実施形態では、脛骨パドル34は、様々な大きさの患者に適合するように種々の大きさで提供されてもよい。パドル34(及びセンサ筐体30)の一般的な形状及び大きさは、パドル34又は筐体30が、周囲の軟組織に悪影響を及ぼすことのないように、パドル34又は筐体30は関連する患者の骨の解剖学的構造に対して著しく突き出さないよう設計及び選択される。

0030

ハンドル32は、ハンドル32の遠位端部54に連結される1対のディスプレイ50、52を含む。遠位端部54に対向するハンドル32の他方の端部56は、脛骨パドル34に連結される。図2の例示的実施形態では、ハンドル32及び脛骨パドル34は、実質的にモノリシック構造である。しかしながら、他の実施形態では、脛骨パドル34は、好適な連結装置等を介してハンドル32に取り外し可能に連結されてもよい。

0031

図3及び図4に示すように、細長いハンドル32は、脛骨パドル34の側部から延在し、長手方向軸線57を画定し、この長手方向軸線57は、ゼロよりも大きい角度55が軸線57と59との間で画定されるように、脛骨パドル34の前側−後側二等分軸線59からオフセットされる。例示的実施形態では、ハンドル32は、内側面40(これは、センサモジュール12が外側外科アプローチ処置で用いられるとき外側面である)から延在する。ハンドル32はパドル34の側面から延在するため、脛骨パドル34は、患者の膝蓋骨を亜脱臼又は外転させる必要なく患者の膝関節に位置付けることができることを理解すべきである。つまり、脛骨パドル34は、天然の位置では、患者の膝蓋骨を用いて患者の脛骨近位と大腿遠位との間に適切に位置付けられ得る。

0032

整形外科医により用いられる具体的な外科アプローチに応じて、外科医は、脛骨パドル34が関連する被膜切開を通して患者の膝関節に挿入されるように、センサモジュール12を適切な向きに反転させてもよい。いずれの向きにおいても、ハンドル32は被膜切開から延在し、整形外科医はディスプレイ50、52の少なくとも1つを見ることができる。例えば、整形外科医が患者の左膝に内側外科アプローチを用いている場合、整形外科医は、脛骨パドル34が膝関節に挿入され、整形外科医がディスプレイ50を見ることができるとき、ハンドル32が患者の膝の内側面から延在するように(内側被膜切開を通して)、図3に例示する向きでセンサモジュール12を位置付けることができる。あるいは、整形外科医が患者の左膝に外側外科アプローチを用いている場合、整形外科医は、脛骨パドル34が膝関節に挿入され、整形外科医がディスプレイ52を見ることができるとき、ハンドル32が患者の膝の外側面から延在するように(外側被膜切開を通して)、図4に例示する向きでセンサモジュール12を位置付けることができる。

0033

上記のように、センサモジュール12は、整形外科処置の実行中整形外科医を支援するように構成される。よって、センサモジュール12は、生体適合性材料から形成される外部筐体58を含む。例えば、外部筐体58は、生体適合性プラスチック又はポリマーから形成されてもよい。1つの具体的な実施形態では、センサモジュール12は単回使用のために構成され、よって無菌形態で提供される。例えば、センサモジュール12は、無菌包装で提供されてもよい。しかしながら、脛骨パドル34がハンドル32に取り外し可能に連結されるそれらの実施形態では、脛骨パドル34は単回使用のために設計してもよく、ハンドル32はオートクレーブ処置等を介して再利用可能に構成されてもよい。

0034

図5に例示するように、センサモジュール12の外部筐体58は、上方筐体60及び下方筐体62を含み、これらは互いに連結される。いくつかの実施形態では、上方筐体60及び下方筐体62は、互いに鏡像である。上方筐体60は、筐体60、62が互いに連結されるときに、下方筐体62の内面63に直面するか、ないしは別の方法で内面63を向く内面61を含む。更に、上方筐体60は、上方脛骨パドル筐体64及び上方ハンドル筐体66を含む。同様に、下方筐体62は、下方脛骨パドル筐体68及び下方ハンドル筐体70を含む。上方脛骨パドル筐体64は、平面若しくは実質的に平坦な外面65を有し、脛骨パドル34を通じて延びる垂直開口部45の一部を画定する、内側側壁72を含む。同様に、下方脛骨パドル筐体68は、平面若しくは実質的に平坦な外面69を有し、垂直開口部45を部分的に画定する内側側壁74を含む。

0035

ディスプレイ50は、上方筐体60の遠位端部54に連結され、ディスプレイ52は下方筐体62の遠位端部54に連結される。図6に例示するように、ディスプレイ50、52のぞれぞれは、発光ダイオードの列又はアレイとして例示的に具体化される。しかしながら、他の実施形態では、ディスプレイ50、52は、液晶ディスプレイ、分割ディスプレイ等のような他の種類のディスプレイとして具体化されてもよい。図6の例示的実施形態では、ディスプレイ50、52はそれぞれ、5つの別々の発光ダイオード80、82、84、86、88を含む。以下により詳細に論じるように、中央の発光ダイオード84は、患者の膝関節の内側−外側関節力がほぼ等しいときに点灯する。更に、発光ダイオード80及び/又は82は、患者の膝関節の内側関節力が所定の閾値だけ外側関節力より大きいとき点灯し、発光ダイオード86及び88は、患者の膝の外側関節力が所定の閾値だけ内側関節力より大きいとき点灯する(再び内側外科アプローチと見なす)。図6に示すように、ディスプレイ50、52の発光ダイオード80、82、84、86、88は、向きにかかわらず(すなわち、上方筐体60又は下方筐体62のいずれかが上方を向くかどうかにかかわらず)、発光ダイオード80、82が脛骨パドル34の内側面40に対応し、発光ダイオード86、88が脛骨パドル34の外側面38に対応するよう配置される。

0036

以下により詳細に論じるように、発光ダイオード80、82、84、86、88は、所定のディスプレイプロトコルによって、複数の照明構成のうちの1つで照明され、相対的な内側−外側関節力のバランスの視覚的指標を外科医に提供することができる。発光ダイオード80、82、84、86、88のうち1つ以上が作動するか、又は点灯することにより、整形外科医は、患者の関節のどちらの側がより大きな量の力を及ぼしているか、及び患者の膝関節の対向する面に対するこのような力の全体的な規模視覚的に決定することができる。例えば、1つの例示のディスプレイプロトコルを図7のグラフ170に提示し、これは9つの別々の照明構成を含む。例示のディスプレイプロトコル170によると、内側力成分が85%〜100%であり、かつ外側力成分が0%〜15%である場合、発光ダイオード80のみが点灯する。しかしながら、発光ダイオード80及び82の両方は、内側力成分が75%〜84%であり、かつ外側力成分が16%〜25%である場合、点灯する。内側力成分が65%〜74%であり、かつ外側力成分が26%〜35%である場合、発光ダイオード82のみが点灯する。内側力成分が55%〜64%であり、かつ外側力成分が36%〜45%である場合、発光ダイオード82及び84の両方が点灯する。内側力成分が46%〜54%であり、かつ外側力成分が46%〜54%である場合、発光ダイオード84のみが点灯し、これは内側力及び外側力の比較的等しいバランスを意味する。内側力成分が36%〜45%であり、かつ外側力成分が55%〜64%である場合、発光ダイオード84及び86の両方が点灯する。内側力成分が26%〜35%であり、かつ外側力成分が65%〜74%である場合、発光ダイオード86のみが点灯する。内側力成分が26%〜35%であり、かつ外側力成分が75%〜84%である場合、発光ダイオード86及び88の両方が点灯する。そして、内側力成分が0%〜15%であり、かつ外側力成分が85%〜100%である場合、発光ダイオード88のみが点灯する。このように、患者の膝の相対的な内側−外側関節のバランスの視覚的指標が整形外科医に提供される。無論、他の実施形態では、他のディスプレイプロトコルを用いて、ディスプレイ50、52を制御及び点灯させることもできる。

0037

センサモジュール12は、脛骨パドル34に位置付けられるセンサアレイ90を含み、ハンドル32に位置付けられる制御回路92に通信的に連結される。センサアレイ90は、上方筐体片60と下方筐体片62との間に「挟まれて」おり、かつ、センサモジュール12の外部筐体58の上方筐体60及び下方筐体62が一緒に連結されるとき、それを通じて垂直開口部、すなわち経路45が延在する、中央に配置された開口部91を含む。センサモジュール12の外部筐体58の上方筐体60及び下方筐体62が一緒に連結されるとき、前側アライメント開口部46及び後側アライメント開口部48も開口部91を通じて延在する。上方筐体片60及び下方筐体片62は離間して、センサアレイ90を、脛骨パドル34に適用される関節力により圧縮させる。例えば、図6に例示するように、上方筐体64は外縁94を備え、下方筐体66は外側縁96を備え、これは上方筐体64の外縁94から距離98だけ離間している。関節力が脛骨パドル34に適用されるとき、外縁94、96は、センサアレイ90が圧縮されるとき、互いに向かって移動する。

0038

センサアレイ90は、センサアレイ90に適用される関節力を示すセンサ信号を発生させるように構成された複数の圧力センサ又はセンサ要素100を含む。例示的実施形態では、圧力センサ100は、静電容量式圧力センサとして具体化されるが、他の実施形態では他の種類のセンサとして具体化されてもよい。センサアレイ90の圧力センサ100は特定の構成で配置され得る。例えば、図8に示されるような一実施形態では、センサアレイ90は、関節力の内側−前側コンポーネントを測定するように構成される1セットの内側−前側センサ180と、関節力の外側−前側コンポーネントを測定するように構成される外側−前側センサ182のセットと、関節力の内側−後側コンポーネントを測定するように構成される内側−後側センサ184と、関節力の外側−後側成分を測定する外側−後側センサ186と、を含む。例示として、内側−前側センサ180のセットは、最前側センサ102、最前側センサ102から後側に、かつセンサアレイ90の中央に向けて配置されるセンサ104、及び最前側センサ102から後側に配置され、かつセンサアレイ90の内側190に向かって配置されるセンサ106を含む。外側−前側センサ182のセットは、最前側センサ108、最前側センサ108から後側に、かつセンサアレイ90の中央に向けて配置されるセンサ110、及び最前側センサ108から後側に配置され、かつセンサアレイ90の外側192に内側に向かって配置されるセンサ112を含む。内側−後側センサ184は、最後側センサ114、最後側センサ114から前側に、かつセンサアレイ90の中央に向かって配置されるセンサ116、及び最後側センサ114から前側に配置され、かつセンサアレイ90の内側190に向かって配置されるセンサ118を含む。外側−後側センサ186は、最後側センサ120、最後側センサ120から前側に配置され、かつセンサアレイ90の中央に向けて配置されるセンサ122、及び最後側センサ120から前側に配置され、かつセンサアレイ90の外側192に向かって配置されるセンサ124を含む。

0039

内側−前側センサ180及び外側−前側センサ182のセットは前側センサ194を形成し、内側−後側センサ184及び外側−後側センサ186のセットは後側センサ195のセットを形成する。同様に、内側−前側センサ180及び内側−後側センサ184のセットは内側センサ196を形成し、外側−前側センサ182及び外側−後側センサ186のセットは外側センサ197のセットを形成する。図8の例示の実施形態において、内側−前側センサ180のそれぞれは、外側−前側センサ182のそれぞれの表面積に等しい、又は実質的に等しい表面積を有する。同様に、内側−後側センサ184のそれぞれは、外側−後側センサ186の表面積に等しい、又は実質的に等しい表面積を有する。加えて、いくつかの実施形態では、前側センサ194のそれぞれは、後側センサ195のそれぞれよりも小さい表面積を有する。例えば、1つの具体的な実施形態では、前側センサ194のそれぞれは、約1.123cm2(0.174インチ2)に等しい表面積を有し、後側センサ195のそれぞれは、約1.206cm2(0.187インチ2)に等しい表面積を有する。更に、他の具体的な実施形態では、前側センサ194のそれぞれは、約1.568cm(0.243インチ2)に等しい表面積を有し、後側センサ195のそれぞれは、約1.697cm2(0.263インチ2)に等しい表面積を有する。勿論、他の実施形態では、センサアレイ90は、同様又は異なる寸法、位置、及び/又は向きを有する、追加又はより少ないセンサ若しくは検出要素を含んでもよい。

0040

図9を参照すると、制御回路92は、プロセッサ130及び記憶装置132を含む。プロセッサ130は、本明細書に記載の機能を実行するように構成される任意の種類のプロセッサとして具体化されてもよい。例えば、プロセッサ130は、別々の集積回路又は電子装置集合として具体化されてもよい。更に、プロセッサは、単一又は複数コアプロセッサであってもよい。単一プロセッサ130のみを図10に例示するが、他の実施形態では、制御回路92は任意の数の追加のプロセッサを含んでもよいことを理解すべきである。記憶装置132は、1つ以上の読み取り専用記憶装置及び/又はランダムアクセス記憶装置として具体化されてもよい。例えば、記憶装置132は、電気的消去書込み可能な読取り専用記憶装置(EEPROM)、ダイナミックランダムアクセス記憶装置(DRAM)、同期型ランダムアクセス記憶装置(SDRAM)、ダブルデータレートダイナミックランダムアクセス記憶装置(DDR SDRAM)、及び/又は他の揮発性若しくは非揮発性記憶装置として具体化されてもよく、又は別の方法でそれらを備えてもよい。更に、単一の記憶装置のみを図9に例示するが、他の実施形態では、制御回路92は追加の記憶装置を含んでもよいことを理解すべきである。

0041

プロセッサ130は、信号経路134を介して記憶装置132に通信的に連結される。信号経路134は、プロセッサ130と記憶装置132との間の通信を促進することができる任意の種類の信号経路として具体化されてもよい。例えば、信号経路134は、任意の数のワイヤプリント回路基板配線ビアバス、介在装置等として具体化されてもよい。プロセッサ130はまた、信号経路136を介してセンサアレイ90に通信的に連結される。信号経路134と同様に、信号経路136は、例えば、任意の数のワイヤ、プリント回路基板配線、ビア、バス、介在装置等を含む、プロセッサ130とセンサアレイ90との間の通信を促進することができる任意の種類の信号経路として具体化されてもよい。更に、信号経路136は、センサアレイ90のプラグ端140を受容するように構成された連結装置138(図5を参照)を含んでもよい。

0042

制御回路92はまた、電源142及び関連する電源制御回路144も含む。電源142は、センサモジュール12に適応するような大きさの多数の電池として具体化されてもよい。電源142は、信号経路146を介して電源制御回路144に電気的に連結され、電源制御回路144は信号経路148を介してプロセッサ130及び制御回路92の他の装置に電気的に連結される。信号経路146、148は、例えば、任意の数のワイヤ、プリント回路基板配線、ビア、バス、介在装置等を含む、任意の種類の信号経路として具体化されてもよい。電源回路144は、電源制御、分配、及びフィルタ回路を含んでもよく、電源142からプロセッサ130及び制御回路92の他の装置若しくはコンポーネントに提供又は分配されるように構成される。より詳細に以下に説明されるように、「オン」に入れられた後、電源142が枯渇するまで、電源回路144は、プロセッサ130、及び制御回路92の他のコンポーネントに電力を連続して供給するように構成されてもよい。すなわち、いくつかの実施形態において、最初にモジュール12を「オン」にした後、ユーザーはセンサモジュール12を「オフ」にすることができない。このような機能性は、例えば、センサモジュール12がそれに続く手術で、再使用されないのを確実にする。

0043

制御回路92はまた、信号経路152を介してプロセッサ130に通信的に連結されたユーザ制御150も含む。ユーザ制御150は、ディスプレイ50、52上に位置し、センサモジュール12の電源を入れるためにユーザにより選択可能な電源ボタン154(図6を参照)として具体化される。しかしながら、例示的実施形態では、センサモジュール12の電源が入った後、制御回路92は、電源ボタン154又は他の制御を介してセンサモジュール12の電源がユーザー切られることを防ぐ、又は他の方法でユーザの能力を制限するように構成される。つまり、いったん電源が入ると、制御回路92は、電源142が消耗するまで、電源が入った状態で保持されるように構成される。このような構成は、センサモジュール12が単一整形外科処置中に用いられ、複数の処置では他の方法で再利用可能ではないことを確定的にする。

0044

信号経路152は信号経路134と類似しており、例えば、任意の数のワイヤ、プリント回路基板配線、ビア、バス、介在装置等を含む、ユーザ制御150とプロセッサ130との間の通信を促進することができる任意の種類の信号経路として具体化されてもよい。

0045

制御回路92はまた、ディスプレイ50、52を駆動及び/又は制御するためのディスプレイ回路156を含む。ディスプレイ回路156は、信号経路158を介してプロセッサ130に、及び信号経路160を介してディスプレイ50、52に通信的に連結される。上記信号経路134と同様に、信号経路158、160は、それぞれ、プロセッサ130とディスプレイ回路156、及びディスプレイ回路156とディスプレイ50、52との間の通信を促進することができる任意の種類の信号経路として具体化されてもよい。例えば、信号経路158、160は、任意の数のワイヤ、プリント回路基板配線、ビア、バス、介在装置等として具体化されてもよい。上記のように、例示的実施形態では、ディスプレイ50、52は、発光ダイオード80、82、84、86、88の配置として具体化される。

0046

いくつかの実施形態では、センサモジュール12は、力データをディスプレイモジュール14及び/又はコンピュータ支援整形外科(CAOS)システム18に送信するように構成される。このような実施形態では、制御回路92は、送信機回路162及びアンテナ164を含む。送信機回路162は、信号経路166を介してプロセッサ130に、及び信号経路168を介してアンテナ164に通信的に連結される。信号経路166、168は、それぞれ送信機回路162とプロセッサ130及びアンテナ164との間の通信を促進することができる任意の種類の信号経路として具体化されてもよい。例えば、信号経路134と同様に、信号経路166、168は、任意の数のワイヤ、プリント回路基板配線、ビア、バス、介在装置等として具体化されてもよい。送信機回路162は、任意の種類の無線通信プロトコル標準、又は技術を用いて、関節力のデータをディスプレイモジュール14及び/又はコンピュータ支援整形外科(CAOS)システム18に送信するように構成されてもよい。例えば、送信機回路162は、無線ネットワーキングプロトコル、符号分割多重アクセス(CDMA)プロトコルのようなセルラ通信プロトコル、Bluetooth(登録商標)プロトコル又は他の無線通信プロトコル、標準、若しくは技術を用いるように構成されてもよい。

0047

ここで図10及び11を参照すると、使用中、制御回路92は、患者の関節の関節力のデータを決定し、患者の膝関節の関節力の内側−外側のバランスの視覚的指標を提供するための方法200を実行するように構成される。方法200は、制御回路92が初期化されるブロック202で始まる。例えば、ブロック202では、制御回路92は、任意の数のシステムチェックを実行し、プロセッサ130の任意のレジスタ消去し、並びに/又は他の初期化及び/若しくはインテグリティチェックを実行することができる。更に、いくつかの実施形態では、制御回路92は、手持ち式ディスプレイ装置14及び/又はコンピュータ支援整形外科(CAOS)システム18を用いて、ブロック204でハンドシェイクルーチンを実行するように構成される。ハンドシェイクルーチン中、制御回路92及び手持ち式ディスプレイ装置14、並びに/又はコンピュータ支援整形外科的(CAOS)システム18は、通信プロトコルを決定し、及び/又は他の方法でセンサモジュール12から装置14若しくはシステム18に関節力のデータを送信するための任意の種類の通信手順確立するように構成されてもよい。

0048

ブロック206では、制御回路92は、センサアレイ90からセンサ信号又はデータを受信する。上記のように、センサアレイ90は、パドル34が患者の膝関節に位置付けられるとき、脛骨パドル34に適用される関節力を示すセンサ信号を発生させる。ブロック208では、制御回路92のプロセッサ130は、センサアレイ90から受信されたセンサ信号に基づいて関節力のデータを決定する。関節力のデータは、患者の膝関節の関節力を示す。いくつかの実施形態では、関節力のデータは、内側関節力成分値、外側関節力成分値、前側関節力成分値、及び/又は後側関節力成分値のような特定の関節力値として実施されてもよく、それぞれの力はニュートン又は同様に力測定単位で決定されている。そのような実施形態では、内側関節力成分は、内側センサ196のセットからのセンサ信号に基づき決定されてもよく、外側関節力成分は、外側センサ197のセットからのセンサ信号に基づき決定されてもよい。更に、前側関節力成分は、前側センサ194のセットに基いてもよく、後側関節力成分は、後側センサ195のセットからのセンサ信号に基づいてもよい。続いて、ブロック210では、制御回路92はディスプレイ50、52を制御又は別の方法で作動させて、ブロック208で決定された関節力のデータを表示させる。例えば、1つ以上の特定の関節力が決定される実施形態では、プロセッサ130は決定関節力又はその印をディスプレイ50、52に表示してもよい。

0049

更に、又は別の方法としては、制御回路92は、関節力の内側−外側のバランスを決定し、ブロック208、210で、ディスプレイ50、52上にこのような内側−外側のバランスの印を表示するように構成されてもよい。例えば、図11に例示するように、制御回路92は、患者の膝関節の関節力の内側−外側のバランスを決定するための方法220を実行してもよい。ブロック222では、制御回路92は、内側センサ196のセットから受信したセンサ信号に基づいて内側関節力のデータを決定する。同様に、ブロック224では、制御回路92は、外側センサ197から受信したセンサ信号に基づいて外側関節力のデータを決定する。内側及び外側関節力のデータは、ニュートンで決定される具体的な関節力として具体化されてもよく、又はその何らかの表現として具体化されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、内側及び外側関節力のデータは電気容量で測定される。更に、ブロック222及び224はいずれの順序で実行されてもよいことを理解すべきである。

0050

ブロック226では、制御回路92は、患者の関節の関節力の相対的な内側−外側のバランスを決定する。そうするために、制御回路92は、内側力データ及び外側力データを比較する。例えば、1つの実施形態では、制御回路92は、内側力データと外側力データを合成することにより、総力値を決定するように構成される。制御回路92は、その後、内側力データを総力値で除することにより内側百分率値を、外側力データを総力値で除することにより外側百分率値を決定する。よって、患者の関節の内側及び外側力が釣り合う場合、内側百分率値は約50%であると決定され、外側百分率値は約50%であると決定される。無論、いくつかの実施形態では、制御回路92は、内側及び外側百分率値の1つのみを決定するように構成されてもよく、残りの1つは既知であるか、又は単純に100%から減じることにより決定される。

0051

ブロック228では、制御回路92はディスプレイ50、52を作動させるか、又は制御して、患者の関節の関節力の相対的な内側−外側のバランスの視覚的指標を提供する。例えば、ディスプレイ50、52が発光ダイオードとして具体化される実施形態では、制御回路92は1つ以上の発光ダイオードを作動させるか、又は点灯させて、関節力の内側−外側のバランスの視覚的指標を提供するように構成される。制御回路92は、このような関節力の適切な指標を整形外科医に提供する発光ダイオードの任意のディスプレイプロトコル又は点灯構成を使用してもよい。例えば、1つの具体的な実施形態では、制御回路92は図7に図示され、それに関して上記したディスプレイプロトコル170に従って、ディスプレイ50、52を制御するように構成される。

0052

このように、センサモジュール12は、患者の関節の相対的な内側−外側力の視覚的指標を、整形外科医に提供する。以下により詳細に論じるように、整形外科医は、ディスプレイ50、52を介して内側及び外側力の現在のバランスを監視しながら、患者の膝関節に釣り合わせ処置を実施して、特定の患者に対して所望のバランスを達成することができる。更に、センサモジュール12は各側にディスプレイ50、52を含むため、整形外科医は、外科医が患者の左膝で作業しようと右膝で作業しようと、関節力の視覚的指標を提供される。

0053

図12振り返ると、ディスプレイ50、52を作動させてブロック210で関節力の視覚的指標を提供することに加えて、センサモジュール12はブロック212で関節力のデータを送信するように構成されてもよい。上記のように、センサモジュール12は、ブロック212で、関節力のデータを、手持ち式ディスプレイ14及び/又はコンピュータ支援整形外科(CAOS)システム18に送信することができる。送信された関節力のデータは、例えばニュートンで測定された具体的な関節力として具体化されてもよく、又はその表現であってもよい。例えば、センサアレイ90から受信されたセンサ信号又はこのような信号の水準の電気的表現を、ブロック212で送信することができる。あるいは、センサモジュール12は、患者の関節の関節力の内側−外側のバランスを決定する関節力のデータ標示を送信してもよい。

0054

ここで図12〜18を参照すると、手持ち式ディスプレイモジュール14は、整形外科医の手で把持され、整形外科的処置の実行中使用されるような大きさの筐体300を含む。このように、ディスプレイモジュール14は可動性であるように構成される。ディスプレイモジュール14はまた、筐体300の上方側面304に連結されたディスプレイ302を含む。複数の入力ボタン306、308、310はまた、ディスプレイ302の下方の筐体300の上方側面304上に位置付けられる。ディスプレイモジュール14はまた、電源ボタン312を含む。図20〜26の例示的実施形態では、電源ボタン312は、入力ボタン306、308、310の列の下方に位置付けられるが、ボタン306、308、310、312は、他の実施形態では、他の構成及び/又は向きで位置付けられてもよい。

0055

上記のように、手持ち式ディスプレイモジュール14は、センサモジュール12と共に用いられて、モジュール12から関節力のデータを受信し、患者の関節の関節力を示す印をディスプレイ302に表示するように構成される。センサモジュール12と同様に、ディスプレイモジュール14は、患者の関節の関節力の相対的な内側−外側のバランス及び/又は前側−後側のバランスを決定し、ディスプレイ302にこのようなバランスの印を表示するように構成されてもよい。更に、ディスプレイモジュール14は、患者の関節の関節力の前側−後側のバランスを決定し、ディスプレイ302にこのようなバランスの印を表示するように構成されてもよい。更に、ディスプレイモジュール14はまた、ディスプレイ302に表示するとき患者の関節力のスクリーンショット及びデータを保存する、及びこのようなデータを他の装置にダウンロードする等の他の機能を実行するように構成されてもよい。

0056

図14に例示するように、手持ち式ディスプレイモジュール14は、筐体300に位置付けられる制御回路320を含む。制御回路320は、プロセッサ322及び記憶装置324を含む。プロセッサ322は、本明細書に記載の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として具体化されてもよい。例えば、プロセッサ322は、別々の集積回路又は電子装置の集合として具体化されてもよい。更に、プロセッサは単一又は複数コアプロセッサであってもよい。単一プロセッサ322のみを図14に例示するが、他の実施形態では、制御回路320は任意の数の追加のプロセッサを含んでもよいことを理解すべきである。記憶装置324は、読み取り専用記憶装置及び/又はランダムアクセス記憶装置として具体化されてもよい。例えば、記憶装置324は、電気的消去書込み可能な記憶装置(EEPROM)、ダイナミックランダムアクセス記憶装置(DRAM)、同期型ランダムアクセス記憶装置(SDRAM)、ダブルデータレートダイナミックランダムアクセス記憶装置(DDR SDRAM)、及び/又は他の揮発性若しくは非揮発性記憶装置として具体化されてもよく、又は別の方法でそれらを含んでもよい。更に、単一の記憶装置のみを図14に例示するが、他の実施形態では、制御回路320は追加の記憶装置を含んでもよいことを理解すべきである。

0057

プロセッサ322は、信号経路326を介して記憶装置324に通信的に連結される。信号経路326は、プロセッサ322と記憶装置324との間の通信を促進することができる任意の種類の信号経路として具体化されてもよい。例えば、信号経路326は、任意の数のワイヤ、プリント回路基板配線、ビア、バス、介在装置等として具体化されてもよい。

0058

プロセッサ322はまた、信号経路328を介してユーザ入力ボタン306、308、310及び信号経路344を介して電源表示器314に通信的に連結される。信号経路326と同様に、信号経路328、344は、それぞれ、プロセッサ322と、ユーザ入力ボタン306、308、310、及び電源表示器314間の通信を促進することができる任意の種類の信号経路として具体化されてもよい。例えば、信号経路328、344は、任意の数のワイヤ、プリント回路基板配線、ビア、バス、介在装置等を含んでもよい。ユーザ入力ボタン306、308、310は、ソフトウェア又は「ソフト」ボタンであり、これらのそれぞれの機能性をディスプレイ302に表示される特定のスクリーンに基づいて決定することができる。

0059

制御回路320はまた、外部電源入力回路330、再充電可能な電池等のような再充電可能な電源332、及び電源回路334を含む。外部電源入力回路330は、「壁充電器」のような充電器のプラグを受容し、信号経路336を介して再充電可能な電源332に通信的に連結されるように構成される。再充電可能な電源332は、信号経路338を介して電源回路334に通信的に連結される。電源回路334は、信号経路340を介してプロセッサ332に、及び信号経路342を介して電源ボタン312に通信的に連結される。信号経路336、338、340、342は、例えば、任意の数のワイヤ、プリント回路基板配線、ビア、バス、介在装置等を含む、任意の種類の信号経路として具体化されてもよい。電源回路334は、電源制御、分配、及びフィルタ回路を備えてもよく、再充電可能な電源332の電力をプロセッサ322及び他の装置若しくは制御回路320のコンポーネントに提供又は分配するように構成される。

0060

制御回路320はまた、ディスプレイ392を駆動及び/又は制御するためのディスプレイ回路346も含む。ディスプレイ回路346は、信号経路348を介してプロセッサ322に、及び信号経路350を介してディスプレイ302に通信的に連結される。信号経路348、350は、それぞれ、プロセッサ322とディスプレイ回路346及びディスプレイ回路346とディスプレイ302間の通信を促進することができる任意の種類の信号経路として具体化されてもよい。例えば、信号経路348、350は任意の数のワイヤ、プリント回路基板配線、ビア、バス、介在装置等として具体化されてもよい。

0061

上記のように、手持ち式ディスプレイモジュール14は、センサモジュール12から関節力のデータを受信するように構成される。このような制御回路320は、受信機回路352及びアンテナ354を含む。受信機回路352は、信号経路356を介してプロセッサ322に、及び信号経路358を介してアンテナ354に通信的に連結される。信号経路356、358は、それぞれ、受信機回路352と、プロセッサ322及びアンテナ354との間の通信を促進することができる任意の種類の信号経路として具体化されてもよい。例えば、信号経路356、358は、任意の数のワイヤ、プリント回路基板配線、ビア、バス、介在装置等として具体化されてもよい。受信機回路352は、センサモジュール12から関節力のデータを受信するために、任意の種類の無線通信プロトコル、標準、又は技術を用いるように構成されてもよい。例えば、センサモジュール12に関して上述したように、ディスプレイモジュール14は、無線ネットワーキングプロトコル、符号分割多重アクセス(CDMA)プロトコルのようなセルラ通信プロトコル、Bluetooth(登録商標)プロトコル又はセンサモジュール12と通信する他の無線通信プロトコル、標準、又は技術へと構成されてもよい。

0062

制御回路320はまた、ユニバーサルシリアル・バス(USB)インタフェース360も含む。USBインタフェース360は、信号経路362を介してプロセッサ322に通信的に連結され、それはUSBインタフェース360とプロセッサ322との間の通信を促進することができる任意の種類の信号経路として具体化されてもよい。例えば、信号経路362は、任意の数のワイヤ、プリント回路基板配線、ビア、バス、介在装置等として具体化されてもよい。USBインタフェース360を用いて、ディスプレイモジュール14からコンピュータのような別の装置に、関節力のデータ又はスクリーンショットデータのようなデータをダウンロードしてもよい。更に、USBインタフェース360を用いて、制御回路320のソフトウェア又はファームウェアアップデートしてもよい。

0063

ここで図23〜26を参照すると、使用中、制御回路320は、患者の関節に関する関節力のデータを決定し、整形外科医に表示するための方法400を遂行するように構成される。方法400は、制御回路320が初期化されるブロック402で始まる。例えば、ブロック402では、制御回路320は、任意の数のシステムチェックを実行し、プロセッサ322の任意のレジスタを消去し、並びに/又は他の初期化及び/若しくはインテグリティチェックを実行することができる。更に、いくつかの実施形態では、制御回路320は、センサモジュール12を用いてブロック404でハンドシェイクルーチンを実行するように構成される。このハンドシェイクルーチン中、制御回路320及びセンサモジュール12は、通信プロトコルを決定し、及び/又は他の方法でセンサモジュール12から装置モジュール14に関節力のデータを送信するための任意の種類の通信手順を確立するように構成されてもよい。

0064

ブロック406では、制御回路320は、センサモジュール12から関節力のデータを受信する。上記のように、関節力のデータは、センサモジュール12のセンサアレイ90により発生するセンサ信号により示されるとき、患者の膝の関節力を示す。ブロック408では、制御回路320は、ブロック406において受信される関節力のデータに基づいて、内側関節力値及び外側関節力値を決定する。内側関節力値は、内側センサ196のセットに基き、外側関節力値は、外側センサ197のセットに基づく。ブロック410では、制御回路320は、内側及び外側関節力値に基いて患者の関節の関節力の内側/外側のバランスを決定する。上述のように、内側/外側のバランスは、百分率値によって示すことができる。関節力の内側/外側のバランスは、ブロック412内のディスプレイ302に実質的に表示される。例えば、図24、25、及び26でスクリーンショット450、452、454に例示するように、内側関節力成分の百分率値430はディスプレイ302の内側に指定された側460に向かって表示され、外側関節力成分の百分率値432はディスプレイ302の外側に指定された側面462に側に向かって表示される。

0065

ブロック414、416では、制御回路320は、整形外科医がどのモードを選択したかを決定する。例示的実施形態では、整形外科医は、患者の関節力の内側−外側のバランスのみの印がディスプレイ302に表示される第1モード、又は患者の関節力の内側−外側及び前側−後側のバランスの印がディスプレイ302に表示される第2モードを選択してもよい。ユーザは、適切なユーザ入力ボタン306、308、310を選択することにより、2つのモードの間を切り換えることができる。

0066

整形外科医が内側−外側のみのモードを選択した場合、方法400はブロック418に進行し、そこで患者の膝関節の関節力の内側−外側のバランスの印がディスプレイ302に表示される。そうするために、図16に例示するように、スクリーンディスプレイ450は、ディスプレイモジュール14のディスプレイ302上に提示される。スクリーンディスプレイ450は、背景画像470を含み、これは切除された脛骨の近位端の画像として例示的に具体化される。制御回路320は、患者の関節の関節力の相対的な内側−外側のバランスを示す位置に、背景画像470上にバランスバー472を、バランスバー472上にアイコン474を表示する。例えば、例示のスクリーンディスプレイ450において、丸みをおび矩形として具体化されるアイコン474は、スクリーンディスプレイ450の外側面462(すなわち、切除された脛骨画像470の外側面に対応するディスプレイ302の側面であり、これはディスプレイ302の右側に例示的に対応する)に向かってバランスバー472上に表示される。このような位置は、患者の膝関節の総関節力の外側力成分は、内側関節力成分より大きいことを示す。バランスバー472の中心からアイコン474が位置する距離が離れるにつれて、それぞれの内側又は外側力成分がより大きくなる。いくつかの実施形態では、背景画像470は、アイコン474がアイコン476の境界内に位置するとき、患者の膝の内側関節力及び外側関節力は釣り合っているか、又は互いの所定の閾値内であるように、例示的に丸みをおびた矩形外形として具体化され、背景画像470上に位置付けられる、「バランスのとれている」アイコン476を含む。更に、いくつかの実施形態では、スクリーンディスプレイ450は、合計力充填バー434を含んでもよく、これは、ディスプレイ450の特定の構成によって、合計力バランスが増加又は減少するときに充填されるか、無充填となり得る。

0067

しかしながら、整形外科医が内側−外側及び前側−後側モードを選択した場合、方法400はブロック420に進行し、そこで患者の膝の関節力の内側−外側及び前側−後側のバランスの印はディスプレイ302に表示される。そうするために、図17に例示するように、スクリーンディスプレイ452は、ディスプレイモジュール14のディスプレイ302上に提示される。スクリーンディスプレイ450は、バランスバー472上に重ね合わされる背景画像470を含む。更に、制御回路320は、患者の関節の関節力の相対的な内側−外側のバランスを示す1つのバランスバー472においてアイコン474を表示する。しかしながら、更に、バランスバー472の内側端480及びバランスバー472の外側端482は、対応する前側−後側のバランスに基づいて位置付けられる。例えば、バランスバー472の内側端480は、内側関節力の前側−後側のバランスに基づいて、ディスプレイ302の後側面464又はディスプレイ302の前側面466に向かって位置付けられる。上述のように、内側関節力成分の前側−後側のバランスは、内側−前側センサ180のセット及び内側−後側センサ184からのセンサ信号に基いて決定され得る。同様に、バランスバー472の外側端482は、外側関節力の前側−後側のバランスに基づいて、ディスプレイ302の後側面464又はディスプレイ302の前側面466に向かって位置付けられる。上述のように、外側関節力成分の前側−後側のバランスは、外側−前側センサ182のセット及び外側−後側センサ186のセットからのセンサ信号に基いて決定され得る。

0068

図18の例示的スクリーンディスプレイ452では、バランスバー472の内側端480は、ディスプレイ302の前側面466に向かって位置付けられ、バランスバー472の外側端482はディスプレイ302の後側面464に向かって位置付けられる。このような位置付けは、内側力成分の前側力成分が、内側力成分の後側力成分より大きく、外側力成分の後側力成分が外側力成分の前側力成分より大きいことを示す。前側−後側中心から端480、482への距離が離れるにつれて、それぞれの前側又は後側力成分がより大きくなる。

0069

図15を振り返ると、いったん関節力のバランスの適切な印がディスプレイ302に表示されると、制御回路320は、整形外科医がブロック422で現在のディスプレイのスナップ写真撮影したいかどうかを決定する。整形外科医は、適切なユーザ入力ボタン306、308、310を選択することにより、ディスプレイ302のスクリーンショットを撮影することができる。更に、スクリーンショットは、ブロック424で記憶装置324に記憶され、その後ディスプレイモジュール14からダウンロードされてもよい。

0070

スクリーンショットを保存するとき、アイコン484はディスプレイ302の下方右角部に現れる。アイコン484に加えて、いくつかの実施形態では、スクリーンショットが記憶されるとき、対応する垂直なバランス線486がディスプレイ302に表示される。バランス線486は、関連する記憶されたスクリーンショットに表示される関節力の内側−外側のバランスの視覚的指標を提供する。更に、整形外科医が内側−外側及び前側−後側モードを選択した場合、前側−後側のバランス線488がディスプレイ302に表示される。バランス線488は、関連する保存されたスクリーンショットに表示される患者の膝関節の内側及び外側力の前側−後側のバランスの視覚的指標を提供する。

0071

ここで図19〜27を参照すると、いくつかの実施形態では、センサモジュール12は、脛骨トライアルシステム500と共に使用されてもよい。脛骨トライアルシステム500は、以下により詳細に説明されるように、アダプタ502、及び脛骨パドル34上のアダプタ502を覆って位置付けられるように構成される、1つ以上の脛骨トライアルコンポーネントを含む。例示の実施形態では、システム500の脛骨トライアルコンポーネントは、例えば1つ以上のトライアルシム504、このトライアルシム504に連結され得る脛骨ベアリング面トライアル505、及び/又は1つ以上の脛骨ベアリングトライアル部506を含んでもよい。いくつかの実施形態では、脛骨ベアリングトライアル506は、図26及び図27に関して以下に記載されるように、アダプタ502を受容するように構成されてもよく、一方、脛骨ベアリング面トライアル505は、選択されたトライアルシム504に連結するように構成されてもよい。例えば、脛骨ベアリング面トライアル505は、トライアルシム504の一対の対応する開口部508に受容され、脛骨ベアリング面トライアル(tibial bearing trial surface tral)505を、トライアルシム504に連結し、これによってモジュール式脛骨ベアリングトライアルを形成するような形状であり、かつそのように配置された一対のラグ又は凸部(図示せず)を含んでもよい。

0072

上記のように、アダプタ502は、センサモジュール12の脛骨パドル34に取り付けられるか、ないしは別の方法で接続されるように構成される。図20A〜20Eに示されるように、アダプタ502は、アダプタ502が脛骨パドル34に連結する際にこれに接触するか、ないしは別の方法で直面する底部側512、及び底部側512と反対側の上部側514を有する、ハブ510を含む。例示として、ハブ510は環状の形、又はほぼ環状の形を有する。しかしながら、他の実施形態では、ハブ510は、以下でより詳細に説明されるように、取り付けられた回転可能な脛骨トライアルコンポーネントの回転を促進することができる他の幾何学的形状を有するように形成されてもよい。更に、例示のアダプタ502は、プラスチック材料から形成されるが、クリップを、脛骨パドル34及び任意の脛骨トライアルコンポーネントに連結できるようにする一方で、そのような連結を使用中に保持する、十分な可撓性を有する他の材料から形成されてもよい。

0073

一対の上方保持具クリップ516は、上部側514から上方へ延在する。それぞれの上方保持具クリップ516は、ハブ510に結合された細長い軸部518、及び細長い軸部518の遠位端に取り付けられたリップ、すなわちナブ520を含む。細長い軸部518は、ハブ510から上方に延在し、付随するリップ520は、細長い軸部518の遠位端から外側に延在する。上方保持具クリップ516のそれぞれは、横断面(すなわち、アダプタ502が脛骨パドル34の面に連結したときは、脛骨パドル34の面)において内側に湾曲し、全体的に円を画定するように配置される。更に、リップ、すなわちナブ520はそれぞれ、湾曲した、すなわち丸くなった外面を有する。以下により詳細に説明されるように、上方保持具クリップ516は、外科的処置中にスペーサブロック832及び/又は関節伸延具16の取り付け及び取り外しを促進するような形状であり、かつそのように構成される。例示のアダプタ502は、3つの上方保持具クリップ516を含み、追加又はより少ない上方保持具クリップ516は他の実施形態で使用されてもよい。

0074

上方保持具クリップ516と同様に、下方保持具クリップ522のセットは底部側512から下方に延在する。それぞれの下方保持具クリップ522は、ハブ510に結合された細長い軸部524、及び細長い軸部524の遠位端に結合されたリップ、又はナブ526を含む。細長い軸部524は、ハブ510から下方に延在し、付随するリップ526は、細長い軸部524の遠位端から外側に延在する。下方保持具クリップ522のそれぞれは、横断面において内側に湾曲し(すなわち、アダプタ502が脛骨パドル34の面に連結されるときは、脛骨パドル34の面)、かつ全体的に円を画定するように配置される。更に、それぞれのリップ、すなわち526は、選択される角度で交差する所定の数の実質的に平坦な外面を有する。他の実施形態では、ナブ526は、湾曲した、すなわち丸い外面を含み得る。以下でより詳細に説明されるように、下方保持具クリップ522は、センサモジュール12の脛骨パドル34に対して、アダプタ502の取り付け及び取り外しを促進するような形状であり、かつそのように構成される。そのようにするために、下方保持具クリップ522は、脛骨パドル34の垂直開口部45に受容される。例示のアダプタ502は、3つの下方保持具クリップ522を含み、追加又はより少ない下方保持具クリップ522が他の実施形態で使用されてもよい。

0075

上方保持具クリップ516及び下方保持具クリップ522は、アダプタ502が単一の垂直な向きにおいて、脛骨パドル34に連結可能であるように「適合」される。例示の実施形態では、上方保持具クリップ516は、上方保持クリップ516が脛骨パドル34の垂直開口部45内に挿入できないように、下方保持具クリップ522よりも大きい。例えば、上方保持具クリップ516は、下方保持具クリップ522(図20Dを参照)によって全体的に画定される円552よりも大きい直径を有しながら、全体的に円550(図20Eを参照)を画定する。もちろん、脛骨パドル34に対してアダプタ502を「適合する」ために、機構の他の構造体が他の実施形態で使用されてもよい。

0076

図20Bで示されるように、アダプタ502はまた、前側アライメントタブ530及び後側アライメントタブ532を含み、これらは底側514から下方に延びる。より詳細に以下に記載されるように、アライメントタブ530、532は、アダプタ502が脛骨パドル34に連結されるときに、脛骨パドル(図19を参照)の対応するアライメント開口部46、48に受容されるように構成される。アライメントタブ530、532は、アダプタ502が単一方向において脛骨パドル34に取り付け可能であるように、「適合」される。例えば、例示の実施形態では、前側アライメントタブ530は、後側タブ532の幅、すなわち弧長536(図20Dを参照)よりも大きい幅、すなわち弧長534を有する。同様に、上記のように、脛骨パドル34の前側アライメント開口部46は、後側アライメント開口部48よりも大きい幅、すなわち弧長を有する。このため、前側アライメントタブ530が前側アライメント開口部46に受容され、かつ後側アライメントタブ532が後側アライメント開口部48に受容される向きにおいて受容される方向においてのみ、アダプタ502は脛骨パドル34に取り付け可能である。アライメントタブ530、532のそれぞれは、横断面において内側に湾曲しており、角度の付いた側面538、540をそれぞれ含み、これらは、以下でより詳細に説明されるように、アダプタ502にかかる過剰なトルクに反応して、脛骨パドル34からアダプタ502を自動的に取り外すのを容易にする。

0077

アダプタ502はまた、ハブ510から外側に延在する、回転防止キー、すなわち突出部542を含む。回転防止キー542は、ハブ510の底部側512と同一平面にある底面544を含み、これによって、アダプタ502がセンサモジュール12に連結されるとき、回転防止キー542が脛骨パドル34の上になり、接触し、なしいしは別の方法で直面する。例示的な実施形態では、回転防止キー542は、矩形の形状を有するが、他の実施形態では他の形状を有してもよい。以下により詳細に記載されるように、回転防止キー542は、非可動式脛骨トライアルの回転を防止するか、又はこれを制限し、かつ可動式脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限する。

0078

上記のように、アダプタ502は、図21において示されるように、センサモジュール12の脛骨パドル34に取り付けられるように構成される。そうするために、下方保持具クリップ522は脛骨パドル34の垂直開口部45内に挿入され、図22に示すように、アダプタ502は、前側アライメントタブ530が前側アライメント開口部46に受容され、後側アライメントタブ532が脛骨パドル34の後側アライメント開口部48に受容されるように、位置合わせされる。下方保持具クリップ522は、脛骨パドル34へのアダプタ502の取り付けを可能にするように、内側にわずかに屈曲するように構成される。良好な挿入によって、下方保持具クリップ522は、それらの通常の又は通常に近い位置に戻り、所定の量のリフトオフ耐性をもたらし、これによってアダプタ502を脛骨パドル34に固定する。図22に示されるように、リップすなわちナブ526は、脛骨パドル34の内側側壁44の内側に傾いた区分47と内側で接触し、これはアダプタ502に所定の量のリフトオフ耐性をもたらす。しかしながら、過剰なトルクがアダプタ502に適用される場合、脛骨パドル34の内側側壁44の内側に傾いた区分47は、以下でより詳細に説明されるように、下方保持具クリップ522を内側に押し付けることによって、アダプタ502の取り外しを促進する。

0079

図23図25に示されるように、トライアルシム504は、アダプタ502及びセンサモジュール12に、固定された(図23)又は可動の(図24及び25)の向きで連結されてもよい。そのような向きを促進するために、トライアルシム504はアダプタ502のハブ510を受容するような大きさ及び形状である中央開口部560を含む。更に、トライアルシム504は、回転防止開口部562及び回転を可能にする開口部564を含み、それぞれは中央開口部560と流体連通する。図23で示されるように、回転防止開口部562は、回転防止キー542が回転防止開口部562で受容可能なように、アダプタ502の回転防止キー542よりもわずかに大きい幅566を有する。一方、回転を可能にする開口部564は、全体的に台形の形状、及び回転防止キー542の幅よりも実質的に大きい弧長568を有する。

0080

図23で示されているように、アダプタ502の回転防止キー542がトライアルシム504の回転防止開口部562内に受容されるように、トライアルシム504は、固定された向きにおいてアダプタ502及びセンサモジュール12に連結されてもよい。回転防止開口部562は、回転防止キー542よりもわずかに大きいだけであるため、脛骨パドル34に対するトライアルシム504の実質的な回転は制限されるか、ないしは別の方法で阻止される。あるいは、図34及び35で示されているように、アダプタ502の回転防止キー542が、トライアルシム504の、回転を可能にする開口部564内に受容されるように、トライアルシム504は可動の向きにおいてアダプタ502及びセンサモジュール12に連結されてもよい。回転を可能にする開口部564は、回転防止キー542よりも実質的に大きいため、脛骨パドル34に対するトライアルシム504の回転は促進されるか、ないしは別の方法で可能になる。

0081

固定又は可動の向きのいずれかにおいて、アダプタ502にかけられた過剰なトルクは、アダプタ502を脛骨パドル34から外させる。すなわち、過剰なトルクがアダプタ502にかけられるとき、アライメントタブ530、532の角度の付いた側面538、540は、アライメント開口部46、48の対応する角度の付いた側面に係合し、これはリフトオフ力を生じさせる。リフトオフ力は、同じく、下方保持具クリップ522を、脛骨パドル34の内部側壁44の内側に傾いた区分47を介して、内側に押し付けさせる。このため、アダプタ502は、脛骨パドル34から自動で外れる。この方法で、アダプタ502及びセンサモジュール12への損傷は回避され得る。

0082

上述のように、脛骨ベアリングトライアル506は、アダプタ502に連結するように構成されてもよい。脛骨ベアリングトライアル506は、固定又は可動のベアリングトライアルとして実施されてもよい。例えば、図26に示されるように、可動脛骨ベアリングトライアル570は、アダプタ502のハブ510を受容するような大きさ及び形状の中央開口部572と、この中央開口部572と流体連通する回転を可能にする開口部574と、を含む。トライアルシム504の回転を可能にする開口部564と同様に、回転を可能にする開口部574は、全体的に台形の形状と、回転防止キー542の幅よりも実質的に大きい弧長576と、を有する。このため、可動脛骨ベアリングトライアル570がアダプタ502及びセンサモジュール512に連結されるとき、センサモジュール512の脛骨パドル34に対する可動脛骨ベアリングトライアル570の回転が促進されるか、ないしは別の方法で可能になる。

0083

あるいは、脛骨ベアリングトライアル506は、図27に示されるように、固定された脛骨ベアリングトライアル580として実施されてもよい。固定された脛骨ベアリングトライアル580は、アダプタ502のハブ510を受容するような大きさ及び形状の中央開口部582と、この中央開口部582と流体連通する回転防止開口部584と、を含む。トライアルシム504の回転防止開口部562と同様に、回転防止開口部584は、回転防止キー542が回転防止開口部562に受容可能であるように、アダプタ502の回転防止キー542の幅よりもわずかに大きい幅を有する。このため、固定された脛骨ベアリングトライアル580は、アダプタ502及びセンサモジュール512に連結されるとき、センサモジュール512の脛骨パドル34に対する、固定された脛骨ベアリングトライアル580の回転が制限されるか、ないしは別の方法で阻止される。

0084

図28〜31を参照すると、いくつかの実施形態では、センサモジュール12は、コンピュータ支援整形外科(CAOS)システム18と共に使用するように構成されてもよい。このような実施形態では、センサモジュール12は、関節力のデータをシステム18に送信するように構成される。図28に例示するように、コンピュータ支援整形外科(CAOS)システム18は、コンピュータ600、ディスプレイ602、及びカメラユニット604を含む。コンピュータ600は、信号経路606を介してディスプレイ602及び信号経路608を介してカメラユニット604に通信的に連結される。信号経路606、608は、それぞれ、コンピュータ600及びディスプレイ602並びにコンピュータ600及びカメラユニット604間の電気的通信を促進することができる任意の種類の信号経路として具体化されてもよい。例えば、信号経路は、任意の数のワイヤ、プリント回路基板配線、ビア、バス、介在装置等として具体化されてもよい。

0085

ディスプレイ602は、液晶ディスプレイモニタ陰極線管(CRT)ディスプレイモニタ等のような任意の種類の装置として具体化されてもよい。更に、いくつかの実施形態では、ディスプレイ602は、「ヘッドアップ」ディスプレイとして具体化されてもよい。このような実施形態では、信号経路606は、有線又は無線信号経路として具体化されてもよい。カメラユニット604は、2つ以上のカメラ610を備え、これらは患者612の該当する骨に連結される反射配列620が、カメラ610の視野614内にあるように位置する。

0086

コンピュータ600は、プロセッサ622、記憶装置624、及び受信機又は受信機回路626を含む。プロセッサ622は、本明細書に記載の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として具体化されてもよい。例えば、プロセッサ622は、別々の集積回路又は電子装置の集合として具体化されてもよい。更に、プロセッサは単一又は複数コアプロセッサであってもよい。単一プロセッサ622のみを図28に例示するが、他の実施形態では、コンピュータ600は任意の数の追加のプロセッサを備えてもよいことを理解すべきである。記憶装置624は、読み取り専用記憶装置及び/又はランダムアクセス記憶装置として具体化されてもよい。例えば、記憶装置624は、電気的消去書込み可能な記憶装置(EEPROM)、ダイナミックランダムアクセス記憶装置(DRAM)、同期型ランダムアクセス記憶装置(SDRAM)、ダブルデータレートダイナミックランダムアクセス記憶装置(DDR SDRAM)、及び/又は他の揮発性若しくは非揮発性記憶装置として具体化されてもよく、又は別の方法でそれらを備えてもよい。更に、単一の記憶装置のみを図28に例示するが、他の実施形態では、コンピュータ600は追加の記憶装置を備えてもよいことを理解すべきである。

0087

受信機回路626は、センサモジュール12から関節力のデータを受信するために、任意の種類の無線通信プロトコル、標準、又は技術を用いるように構成されてもよい。例えば、センサモジュール12に関して上述したように、コンピュータ600は、無線ネットワーキングプロトコル、符号分割多重アクセス(CDMA)プロトコル、Bluetooth(登録商標)プロトコル又はセンサモジュール12と通信する他の無線通信プロトコル、標準、又は技術のようなセルラ通信プロトコルを用いて通信するように構成されてもよい。

0088

使用中、コンピュータ支援整形外科(CAOS)システム18は、反射配列620が連結され、ある量の外科処置ウォークスルーを提供する、患者の該当する骨の解剖学的構造(例えば、患者の脛骨及び大腿骨)の位置を追跡及び表示することにより、外科ナビゲーションを提供するように構成される。更に、コンピュータ支援整形外科(CAOS)システム18は、センサモジュール12から関節力のデータを受信し、ディスプレイ602に患者の関節の関節力のデータ又は関節力の他の印を表示するように構成される。

0089

そうするために、コンピュータ600は、図29に例示するような整形外科処置を実行するための方法700を遂行してもよい。方法700は、システム18が初期化されるブロック702で始まる。例えば、ブロック702では、コンピュータ600は、任意の数のシステムチェックを実行し、プロセッサ622の任意のレジスタを消去し、並びに/又は他の初期化及び/若しくはインテグリティチェックを実行することができる。更に、CAOSシステム18の任意の数の設定、プリファレンス、及びキャリブレーションを、ブロック702で確立し、実行してもよい。例えば、ディスプレイ602のビデオ設定を選択してもよく、コンピュータ600に表示される言語を選択してもよく、ディスプレイ装置602のタッチスクリーンを、適用可能な場合、ブロック702でキャリブレーションしてもよい。

0090

ブロック704では、整形外科処置の選択及びプリファレンスは、外科医により選択される。このような選択は、実行されるべき整形外科処置の種類(例えば、全膝関節形成)、用いられる整形的インプラントの種類(例えば、製造、モデル、大きさ、固定化の種類等)、操作の順序(例えば、脛骨又は大腿骨を最初に)等を含んでもよい。いったん整形外科処置をブロック704で設定すると、患者の骨はブロック706で登録される。そうするために、反射配列620は、患者の該当する骨(例えば、患者の脛骨及び大腿骨)と連結される。更に、このような骨の輪郭は、適切な登録ツールを用いて登録される。そうするために、このようなツールのポインタは、登録されるべき骨の種々の領域に触れられる。登録に応答して、コンピュータ600は、骨の位置及び向きがそれに連結された反射配列に基づいて決定され、骨の輪郭が登録された点に基づいて決定される、骨のレンダリングされた画像を表示する。更に、1つ以上の外科ツールを、ブロック706でコンピュータ支援整形外科(CAOS)システムを用いて登録してもよい。

0091

いったん適当な骨をブロック706で登録すると、コンピュータ600は、カメラユニット604と協働して、ブロック708で整形外科処置及び関連するナビゲーションデータ(例えば、外科ツールの位置)の外科工程の画像を表示する。そうするために、ブロック708は、各外科的処置工程が関連するナビゲーションデータと共に順番に整形外科医に表示される、任意の数のサブ工程を含んでもよい。更に、ブロック710では、コンピュータ600は、センサモジュール12から関節力のデータを受診する。上記のように、関節力のデータは、センサモジュール12のセンサアレイ90により発生するセンサ信号により示されるとき、患者の膝の関節力を示す。

0092

ブロック712では、コンピュータ600は、ディスプレイ602上に、関節力のデータ又は患者の関節の関節力を示すそれから由来する他のデータを表示する。コンピュータ600は、ブロック712で関節力のデータに基づいて任意の1つ以上の関節力値を決定するように構成されてもよい。例えば、手持ち式ディスプレイモジュール14と同様に、コンピュータ600は、ブロック710で受診された関節力のデータに基づいて内側関節力成分値及び外側関節力成分値を決定するように構成されてもよい。再び、このような内側関節力値は、圧力センサ102、104、106、108、120、124から受信されるセンサ信号に基づき、外側関節力値は、内側センサ196のセット及び外側センサ197のセットに基づく。いくつかの実施形態では、コンピュータ600はまた、内側関節力値及び外側関節力値に基づいて平均内側/外側力値を決定することもできる。このような実施形態では、内側関節力値、外側関節力値、及び平均関節力値は、その後、ブロック712でディスプレイ602に表示される。更に、コンピュータ600は、関節力のデータに基づいて関節力の内側−外側及び/又は前側/後側のバランスを決定し、手持ち式ディスプレイモジュール14と同様の方式でディスプレイ602に関節力のバランスの印を表示するように構成されてもよい。例えば、コンピュータ600は、ブロック412で、それぞれ図16、17及び18に関して例示及び記載したディスプレイ450、452、454と同様のディスプレイを提示することができる。

0093

いくつかの実施形態では、コンピュータ支援外科(CAOS)システム18は、ナビゲーションデータに関連してディスプレイ602上で関節力のデータを決定し表示するように構成されてもよい。例えば、コンピュータ600は、図30に例示するように、ナビゲーションデータに関連する関節力のデータを表示するための方法720を遂行してもよい。方法720は、コンピュータ600がセンサモジュール12から関節力のデータを受診するブロック722を含む。再び、関節力のデータは、センサモジュール12のセンサアレイ90により発生するセンサ信号により示されるとき、患者の膝の関節力を示す。ブロック724では、コンピュータ600は、ブロック722で受診した関節力のデータに基づいて、内側、外側、及び/又は平均関節力値を決定する。

0094

ブロック722における関節力値の決定と同時に、コンピュータ600は、ブロック724で患者の膝が整形外科処置を受けている実施形態では、患者の大腿骨及び脛骨のような患者の該当する骨の位置及び向きを決定する。その後、ブロック728で、コンピュータ600は、ブロック722で決定された関節力値及びブロック728で決定された膝関節の画像を表示する。よって、コンピュータ600を用いて、例えば、患者の膝の内側及び外側顆の屈曲及び伸長ギャップを表示し、同時に患者の膝の関連する内側、外側、及び/又は平均関節力値を表示することができる。屈曲及び伸長ギャップ、並びに関連する関節力値を監視することにより、整形外科医は特定の整形処置のために適切な量のギャップ又は関節力を決定することができる。

0095

更に、いくつかの実施形態では、コンピュータ600はまた、ブロック726で決定された患者の骨の向き及び位置に基づいて他の解剖学的データを決定し、関連する関節力値と共にこのような解剖学的データを表示するように構成されてもよい。例えば、1つの実施形態では、コンピュータ600は、患者の膝の内反外反角を決定し、関連する内側及び外側関節力を表示するように構成される。更に、コンピュータ600は、内側及び外側力値に基づいてロードされた顆を決定し、ディスプレイ602上で整形外科医にロードされた顆を確認させるように構成されてもよい。更に、いくつかの実施形態では、コンピュータ600は、記憶装置624又は他の保存装置に、互いに関連する、解剖学的データ、関節力値、及び/又はインプラントの種類、大きさ、患者の識別データ、等のような他の外科データを保存するように構成されてもよい。

0096

コンピュータ600はまた、いくつかの実施形態では、屈曲角及び関連する関節力値のグラフを決定し、表示するように構成されてもよい。そうするために、コンピュータ600は、図31に例示するように、方法730を遂行する。方法730は、コンピュータ600がセンサモジュール12から関節力のデータを受診するブロック732を含む。再び、関節力のデータは、センサモジュール12のセンサアレイ90により発生するセンサ信号により示されるとき、患者の膝の関節力を示す。ブロック734では、コンピュータ600は、ブロック732で受診した関節力のデータに基づいて、内側、外側、及び/又は平均関節力値を決定する。

0097

ブロック732における関節力値の決定と同時に、コンピュータ600はブロック736で患者の膝の屈曲角を決定する。そうするために、コンピュータ600は、患者の脛骨及び大腿骨の相対的な位置を決定し、これらの位置に基づいてそれらの間で画定される屈曲角を決定する。ブロック738では、コンピュータ600は、ブロック734で決定される関節力のデータ、及びブロック738で決定される屈曲角データを保存する。方法は、ブロック732、734、736を繰り返して、データ及び屈曲の所望の範囲内の各又は全ての所定の屈曲角を収集する。このようなデータを収集した後、方法730は、コンピュータ600が関節力値対屈曲角のグラフを表示するブロック740に進行する。このようなグラフは、内側及び外側関節力値を含んでもよく、又は整形外科医の嗜好に応じて平均関節力値を含んでもよい。

0098

図32〜37を参照すると、センサモジュール12を用いて、整形外科処置の実行中、患者の関節力の相対的な内側−外側のバランスを監視することができる。例えば、センサモジュール12を用いて全膝関節形成術を実行するための外科方法800を、図32に例示する。方法800は、患者の脛骨近位900が切除されるブロック802で始まる。患者の脛骨900を切除することにより、切除された平面表面又は平坦部は、脛骨近位端上に確立される。いくつかの実施形態では、コンピュータ支援外科(CAOS)システム18が用いられないこれらの実施形態のように、患者の大腿骨902の遠位端はブロック804で切除されてもよい。

0099

ブロック806では、患者の膝は伸展状態にある。その後、ブロック808では、患者の膝は伸展状態にありながら伸延され、関節力は釣り合っている。そうするために、整形外科医は、患者の膝関節にセンサモジュール12の脛骨パドル34を定置してもよい。具体的には、脛骨パドル34は、図33に例示するように、患者の近位脛骨の切除された平坦部850上に定置される。脛骨パドル34は、患者の脛骨に接触して定置してもよく、又は膜若しくは他の介在性部材上に定置されてもよい。図33に示されるように、スペーサブロック832は、伸展状態で所望の量で患者の膝を伸展するのに使用されてもよく、これはいくつかの実施形態では、アダプタ502の上方保持具クリップ516を介してセンサモジュール12に連結されてもよい。あるいは、センサモジュール12は関節伸延具16に連結されてもよく、これは患者の膝関節に挿入され、所望の量関節を伸延するように操作されてもよい。典型的には、患者の膝関節は、ほぼ矩形の関節ギャップ(すなわち、患者の大腿骨の切除された遠位端とおよそ平行である患者の脛骨の切除された平坦部850)を確立するのに必要な量、伸展状態で伸延される。

0100

いったんほぼ矩形の関節ギャップが確立されると、整形外科医は内側及び外側関節力のバランスを取ることができる。そうするために、整形外科医は、靱帯放出又はバランス処置を実行して、患者の膝の内側又は外側力を低下させることができる。そうしている間、整形外科医は、センサモジュール12及び/又は手持ち式ディスプレイモジュール14のディスプレイ50、52を監視して、どちら側が放出され、いつ内側及び外側力がおよそ等しいか(例えば、中央の発光ダイオード84が明るくなったとき)を決定することができる。無論、整形外科医は、45%〜55%内側−外側関節力のバランスのような、例えば、患者の年齢、患者の性別、患者の関節の軟組織の損傷の程度、患者の関節の術前変形の程度等のような基準に基づいて特定の患者に望ましい代替の関節力のバランスを決定できる。更に、いくつかの実施形態では、コンピュータ支援外科(CAOS)システム18を用いる実施形態のように、患者の大腿骨902の遠位端をブロック810で切除してもよい。

0101

整形外科医が伸展状態にある患者の関節の内側−外側関節力を適切に釣り合わせた後、患者の関節をブロック812で屈曲状態におく。その後、ブロック814では、患者の膝は、屈曲状態にありながら、関節力の所望のバランスに伸延される。そうするために、整形外科医は、再び、患者の近位脛骨900の切除された平坦部850上に、センサモジュール12の脛骨パドル34を定置してもよい。脛骨パドル34は、患者の脛骨に接触して定置してもよく、又は膜若しくは他の介在性部材上に定置されてもよい。整形外科医は、内側及び外側関節力がおよそ等しくなるまで、伸延具16、又は異なる量患者の大腿骨の各顆を伸延するための他の伸延具を用いて、患者の膝を伸延してもよい。内側及び外側関節力を等しくすることにより、大腿骨の回転が確立される。

0102

患者の関節が伸延されて、ブロック814で所望の内側−外側のバランスが達成された後、多数の追加切除をブロック816で患者の遠位大腿骨902で実行する。そうするために、図34に例示するように、切断ブロック860は関節伸延具16に連結され、患者の関節を屈曲状態で伸延しながら、患者の遠位大腿骨902上の前側大腿骨切断、後側大腿骨切断、及び/又は面取り切断を実行することができる。1つの具体的な実施形態では、切断ブロック860は、患者の膝が上記のように屈曲状態で伸延されながら、前側及び後側大腿骨切断が脛骨切断に対して実質的に平行であるように、位置付けられる。他の実施形態では、切断ブロック860は、前側及び後側大腿骨切断の角が意図するインプラントの特定の角に一致するように位置付けられてもよい。よって、前側及び後側大腿骨切断は、大腿骨を所望の位置に回転させながら実行される。切断ブロック860の位置はまた、整形的インプラントで屈曲ギャップを前側又は後側に調節して設定してもよい。

0103

あるいは、いくつかの実施形態では、屈曲状態にある大腿骨の回転は、後側顆、ホワイトサイド線、及び/又は経上顆軸線(transepicondylar axis)のような解剖学的基準に基づいて決定される。前側大腿骨切断、後側大腿骨切断、及び/又は面取り切断は、所定の大腿骨の回転に基づいて、患者の遠位大腿骨902上で実行される。図35に例示するように、スペーサブロック854を用いて、このような面取り切断をチェック又は確認することができる。更に、整形外科医は靱帯放出を用いて、所望の内側−外側関節力のバランスを取るか、又は画定することができる。このような実施形態では、整形外科医はまた、屈曲状態で実行される靱帯放出が伸展状態で関節力のバランスに悪影響を及ぼさないことを検証することもできる。

0104

患者の遠位大腿骨の最終切除が完了した後、患者の膝関節の関節力のバランスがブロック818で確認される。そうするためには、整形外科医は、図19〜27に関して上記の脛骨トライアルシステム500を使用してもよい。例えば、図36及び37で示されているように、トライアルシム504は、センサモジュール12上のアダプタ502の上に位置付けられてもよく、脛骨表面トライアル505は、トライアルシム504に固定されてもよい。トライアル大腿骨コンポーネント864はまた、患者の大腿骨902の遠位端に一時的に連結されてもよい。患者の膝は、次いで、整形外科医がセンサモジュール12のディスプレイ50、52により、又はディスプレイモジュール14のディスプレイ302に示されるような関連する関節力のバランスを監視して、所望の関節力のバランスが患者の関節の屈曲全体にわたって維持されることを確認しながら、図37に例示するように、屈曲の種々の程度に移動させてもよい。トライアルシム504は、固定されたトライアルの向き又は可動のトライアルの向きのいずれかにおいて、図23〜25に関して上記のように、センサモジュール12の脛骨パドル34上に配置されてもよいということが理解されるべきである。他の実施形態において、固定又は可動の脛骨ベアリングトライアル506は、アダプタ502及びセンサモジュール12と共に使用されてもよい。

0105

システム10は、関節力の測定、決定、及び表示に関連して上記されている。このような関節力は、一般的に、画定された領域上の患者の関節の関節圧に対応する。よって、他の実施形態では、センサモジュール12、手持ち式ディスプレイモジュール14、及びコンピュータ支援外科システム18は、患者の関節力に加えて又はその代わりに患者の相対的な関節圧を測定、決定、及び表示するように構成されてもよい。例えば、1つの実施形態では、患者の関節圧は、センサアレイ90の圧力センサ又はセンサ要素100の各センサの既知の領域に基づいて決定することができる。

0106

以上、図面及び上記の説明文において本開示内容を詳細に図示、説明したが、こうした図示、説明はその性質上、例示的なものとみなすべきであって、限定的なものとみなすべきではなく、あくまで例示的実施形態を示し、説明したにすぎないのであって、本開示の趣旨の範囲に含まれる変更並びに改変は全て保護されることが望ましい点は理解されよう。

0107

本明細書に記載の装置、システム、及び方法の様々な特性から本開示の複数の利点が生ずることに留意する。本開示の装置、システム、及び方法の代替実施形態は、記載された特性の全てを含んでいない場合もあるが、それでも依然としてこのような特性の利点の少なくともいくらかから恩恵を享受していることが留意される。当業者であれば、本発明の1つ以上の特徴を取り入れた、特許請求の範囲において定義される本開示の趣旨及び範囲に包含される装置、システム、及び方法を独自に実施することが容易に可能であろう。

0108

〔実施の態様〕
(1)患者の関節の関節力を決定するための整形外科用システムであって、前記整形外科用システムは、
患者の脛骨近位と大腿骨遠位との間に位置付けられるような形状の脛骨パドル、前記脛骨パドルに固定される細長いハンドル、及び前記脛骨パドルに位置付けられ、かつ前記患者の脛骨と大腿骨との間の関節力を示すセンサ信号を発生させるように構成されるセンサアレイを含み、前記脛骨パドルは中央に配置された開口部を画定する内側側壁を含む、センサモジュールと、
前記センサモジュールの前記脛骨パドルに取り付け可能かつ前記脛骨パドルから取り外し可能なアダプタであって、前記アダプタを前記脛骨パドルに取り付けるために、前記中央に配置された開口部に受容可能な複数の下方保持具クリップを含む、アダプタと、を含む、整形外科用システム。
(2) 前記アダプタは、ハブを更に含み、前記複数の下方保持具クリップのそれぞれは、(i)前記ハブから下方に延在する軸部、及び(ii)前記軸部それぞれの遠位端で外側に延在するリップを含み、前記それぞれの下方保持具クリップの前記リップは、前記脛骨パドルの前記中央に配置された開口部の前記内側側壁に係合して、前記アダプタを前記内側側壁に固定するように構成される、実施態様1に記載の整形外科用システム。
(3) 前記脛骨パドルは、前記脛骨パドルに画定される第1のアライメント開口部及び第2のアライメント開口部を更に含み、
前記アダプタは、前記複数の下方保持具クリップが下方に延在するハブと、前記ハブから下方に延在する第1のアライメントタブと、前記ハブから下方に延在する第2のアライメントタブと、を含み、前記アダプタが前記センサモジュールの前記脛骨パドルに連結されるとき、前記第1のアライメントタブは、前記第1のアライメント開口部に受容されるように構成され、前記第2のアライメントタブは、前記第2のアライメント開口部に受容されるように構成される、実施態様1に記載の整形外科用システム。
(4) 前記第1のアライメント開口部は、前記脛骨パドルの前側面に向かって配置され、前記第2のアライメント開口部は、前記脛骨パドルの後側面に向かって配置され、前記中央に配置された開口部は、前記第1のアライメント開口部と前記第2のアライメント開口部との間に配置される、実施態様3に記載の整形外科用システム。
(5) 前記第1のアライメント開口部及び第2のアライメント開口部のそれぞれが、前記脛骨パドルの対応する内側側壁によって画定され、前記対応する内側側壁は、前記脛骨パドルによって画定される面において湾曲している、実施態様3に記載の整形外科用システム。

0109

(6) 前記第1のアライメントタブ及び前記第2のアライメントタブのそれぞれは、前記アダプタが単一の向きにおいて前記脛骨パドルに取り付け可能なように調整される(keyed)、実施態様3に記載の整形外科用システム。
(7) 前記第1のアライメントタブは、前記第2のアライメントタブよりも大きい、実施態様6に記載の整形外科用システム。
(8) 前記第1のアライメントタブは、前記第2のアライメントタブよりも大きい長さを有する、実施態様7に記載の整形外科用システム。
(9) 前記第1のアライメント開口部は、前記脛骨パドルの表面上に、前記第2のアライメント開口部よりも大きい開口部を有する、実施態様7に記載の整形外科用システム。
(10) 前記アダプタの前記ハブは円形を有し、前記第1のアライメント開口部は、前記脛骨パドルの前側面に向かって配置され、前記第2のアライメント開口部は、前記脛骨パドルの後側面に向かって配置され、前記中央に配置された開口部は、前記第1のアライメント開口部と前記第2のアライメント開口部との間に配置される、実施態様9に記載の整形外科用システム。

0110

(11) 前記アダプタの前記ハブは円形を有し、前記アダプタは、前記アダプタが前記脛骨パドルに連結されるとき、前記脛骨パドルによって画定される面に平行な軸に沿って、前記ハブから延在する回転防止突出部を更に含む、実施態様3に記載の整形外科用システム。
(12) 前記第1のアライメントタブ及び前記第2のアライメントタブのそれぞれは、第1の角度の付いた側壁及び第2の角度の付いた側壁を含み、前記第1のアライメント開口部及び前記第2のアライメント開口部のそれぞれは、第1の角度の付いた側壁及び第2の角度の付いた側壁を含み、前記第1のアライメントタブ及び第2のアライメントタブの前記角度の付いた側壁と、前記第1のアライメント開口部及び第2のアライメント開口部の前記角度の付いた側壁は協働して、前記アダプタに適用されるトルクの基準量に反応して、前記脛骨パドルから前記アダプタを取り外す、ある量のリフトオフ力をもたらす、実施態様1に記載の整形外科用システム。
(13) 前記脛骨パドルの前記内側側壁は、前記リフトオフ力に反応して、前記複数の下方保持具クリップに、ある量の力を内側に適用するように構成される、角度の付いた区分を含む、実施態様12に記載の整形外科用システム。
(14) 前記アダプタは、前記複数の下方保持具クリップが下方に延在するハブを含み、前記ハブから上方に延在する複数の上方保持具クリップを更に含む、実施態様1に記載の整形外科用システム。
(15) 前記上方保持具クリップは、前記上方保持具クリップが前記脛骨パドルの前記中央に配置された開口部内へ挿入可能でないような形状である、実施態様14に記載の整形外科用システム。

0111

(16) 前記アダプタは、前記アダプタが前記脛骨パドルに連結されるとき、前記脛骨パドルによって画定される面に平行な軸に沿って、前記ハブから延在する回転防止突出部を更に含む、実施態様14に記載の整形外科用システム。
(17) 前記上方保持具クリップを介して前記アダプタに連結するように構成される整形外科用器具を更に含む、実施態様16に記載の整形外科用システム。
(18) 前記アダプタを覆って位置付け可能な脛骨トライアルコンポーネントを更に含み、前記脛骨トライアルコンポーネントは、第1の開口部、及び前記第1の開口部と流体連通する第2の開口部を画定する内側側壁を含み、前記脛骨トライアルコンポーネントが前記アダプタを覆って位置付けられるとき、前記第1の開口部は、前記アダプタの前記ハブを受容するように構成され、前記第2の開口部は、前記回転防止突出部を受容するように構成される、実施態様17に記載の整形外科用システム。
(19) 前記脛骨トライアルコンポーネントは、前記脛骨トライアルコンポーネントが前記脛骨パドルに対して回転できる第1の向き、及び前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限する第2の向きで、前記アダプタを覆って位置付け可能である、実施態様18に記載の整形外科用システム。
(20) 前記回転防止突出部は、前記脛骨トライアルコンポーネントが前記第1の向きで前記アダプタを覆って位置付けられるとき、前記第2の開口部に受容され、前記第2の開口部は、前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限するような大きさである、実施態様19に記載の整形外科用システム。

0112

(21) 前記脛骨トライアルコンポーネントは、前記第1の開口部と流体連通する第3の開口部を含み、前記第2の開口部は、(i)前記脛骨トライアルコンポーネントが前記第2の向きで前記アダプタを覆って位置付けられるとき、前記回転防止突出部を受容するように構成され、かつ(ii)前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を可能にするような大きさである、実施態様18に記載の整形外科用システム。
(22)患者の関節の関節力を決定するための整形外科用システムであって、前記整形外科用システムは、
患者の脛骨近位と大腿骨遠位との間に位置付けられるような形状の脛骨パドルと、前記脛骨パドルに固定される細長いハンドルと、前記脛骨パドルに位置付けられ、かつ前記患者の脛骨と大腿骨との間の関節力を示すセンサ信号を発生させるように構成されるセンサアレイとを含み、前記脛骨パドルは中央に配置された開口部を画定する内側側壁を含む、センサモジュールと、
前記センサモジュールの前記脛骨パドルに取り付け可能かつ該脛骨パドルから取り外し可能なアダプタであって、前記アダプタは、ハブと、前記ハブから下方に延在し、かつ前記脛骨パドルに前記アダプタを取り付けるために前記中央に配置された開口部に受容可能である、複数の下方保持具クリップと、前記ハブから上方に延在し、前記中央に配置された開口部に受容可能でないような大きさの複数の上方保持具クリップと、を含む、アダプタと、
脛骨トライアルコンポーネントであって、前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限する第1の向き、及び前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を可能にする第2の向きで、前記アダプタを覆って位置付け可能である、脛骨トライアルコンポーネントと、を含む、整形外科用システム。
(23) 前記アダプタは、前記アダプタが前記脛骨パドルに連結されるとき、前記脛骨パドルによって画定される面に平行な軸に沿って、前記ハブから延在する回転防止突出部を更に含み、
前記脛骨トライアルコンポーネントは、前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を制限するような大きさの第1の開口部を画定する内側側壁を含み、
前記回転防止突出部は、前記脛骨トライアルコンポーネントが前記第1の向きで前記アダプタを覆って位置付けられるとき、前記第1の開口部に受容される、実施態様22に記載の整形外科用システム。
(24) 前記アダプタは、前記アダプタが前記脛骨パドルに連結されるとき、前記脛骨パドルによって画定される面に平行な軸に沿って、前記ハブから延在する回転防止突出部を更に含み、
前記脛骨トライアルコンポーネントは、前記脛骨パドルに対する前記脛骨トライアルコンポーネントの回転を可能にするような大きさの第1の開口部を画定する内側側壁を含み、
前記回転防止突出部は、前記脛骨トライアルコンポーネントが前記第2の向きで前記アダプタを覆って位置付けられるとき、前記第1の開口部に受容される、実施態様22に記載の整形外科用システム。
(25) 脛骨トライアルコンポーネントをセンサモジュールの脛骨パドルに連結するためのアダプタであって、前記アダプタは、
上部側及び底部側を有する中央ハブ、
前記脛骨パドルへの開口部に受容されるような大きさの複数の下方保持具クリップであって、前記下方保持具クリップはそれぞれ、前記中央ハブから下方に延在する軸部、及び前記対応する軸部の遠位端から外側に延在するリップを含む、複数の下方保持具クリップ、
前記脛骨パドルの前記開口部内で受容可能でないような大きさの複数の上方保持具クリップであって、前記上方保持具クリップはそれぞれ、前記中央ハブから上方に延在する軸部、及び前記対応する軸部の遠位端から外側に延在するリップを含む、複数の上方保持具クリップ、
前記中央ハブから下方に延在する第1のアライメントタブ、及び
前記中央ハブから下方に延在する第2のアライメントタブであって、前記第1のアライメントタブの長さよりも大きい長さを有する、第2のアライメントタブを含む、アダプタ。

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