JP2021079119A - 運動学的にアライメントされた個人適合式の人工膝関節全置換を容易にするための方法及びそのデバイス - Google Patents
運動学的にアライメントされた個人適合式の人工膝関節全置換を容易にするための方法及びそのデバイス Download PDFInfo
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Abstract
Description
本技術は、人工膝関節全置換(TKR:total knee replacement)に関し、より詳細には、運動学的にアライメントされた個人適合式のTKRを容易にするための方法及びデバイスに関する。
人工膝関節全置換(TKR)のための理想的なアライメントは、考えられる最も高い患者報告アウトカムを、所定期間にわたるこれらの結果の永続性を維持しながら提供する。現在のところ、機械的アライメントは、TKRをアライメントさせるために使用される標準的なアライメント法である。このアライメント法は、大腿骨及び脛骨コンポーネントを大腿骨及び脛骨の機能軸に直角に設置し、肢が直線になるようアライメントさせようと試みる。しかし、TKRの最適アライメントの概念は、膝関節の解剖学及び病理解剖学に関する最近の科学ならびに新しい臨床情報に基づいて進化している。
運動学的にアライメントされた個人適合式の人工膝関節全置換(TKR)を容易にするための方法は、選択された人工的補てつ物についての人工的補てつ物データを取得することを含む。特定の患者についての解剖学的データ及び病理解剖学的データが決定される。解剖学的データは、少なくとも、患者に特有である冠状面機械的大腿骨遠位外側角(mLDFA:mechanical lateral distal femoral angle)及び後顆軸を含む。骨及び軟骨切除データは、人工的補てつ物データ、解剖学的データ、及び病理解剖学的データに少なくとも部分的に基づいて決定される。骨及び軟骨切除データは、患者の大腿骨の冠状面機能軸に対する大腿骨コンポーネント冠状面アライメント角、大腿骨の冠状面解剖軸に対する大腿骨コンポーネント冠状面アライメント角、大腿骨遠位内側切除厚、大腿骨遠位外側切除厚、大腿骨コンポーネント軸周り外旋角、大腿骨後内側切除厚、大腿骨後外側切除厚、患者の脛骨の冠状面機能軸に対する脛骨コンポーネント冠状面アライメント角、脛骨内側切除厚、脛骨外側切除厚、及び脛骨矢状面傾斜角を含む。患者についての推奨される3次元TKR外科医プランは、グラフィカルインタフェースを介して出力される。推奨される3次元TKR外科医プランは、患者内への人工的補てつ物の埋め込みを容易にするために骨及び軟骨切除データを含む。本技術の一例において、1つまたは複数の個人適合式運動学的人工膝関節全置換ガイドは、推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランに従って作られる。
図1を参照すると、例示的なネットワーク環境10を含むブロック図が示されており、例示的なネットワーク環境10は、通信ネットワーク(複数可)18を介して外科医クライアントコンピューティングデバイス14及び撮像デバイス16に結合され、かつ他の通信ネットワーク(複数可)24を介してアウトカムデータベース22を有するサーバコンピューティングデバイス20に結合された、個人適合式運動学的人工膝関節全置換(TKR)解析コンピューティングデバイス12を包含するが、これらのデバイスの1つまたは複数は、他のトポロジーを介して共に結合され得る。更に、ネットワーク環境10は、単に例として、当業者に知られておりここでは述べられない、1つまたは複数のルータ及び/またはスイッチ等の他のネットワークデバイスを含んでもよい。
本出願において使用される定義は、例証のためであり、本発明の範囲を限定しない。
この例において、外科医は、推奨される3次元TKR外科医プランを使用して、標準的なまたは改良型の従来機器を使用して実施される患者のための手術を計画し得る。特に、長いアライメントロッドが、大腿骨遠位端から髄内管内に設置される。大腿骨遠位外反切除角用のガイドが、その後、推奨される3次元TKR外科医プランの解剖軸に対する大腿骨外反角に基づいて設定される。
別の例において、推奨される3次元TKR外科医プランは、製造業者のコンピュータプランニングツール及び患者特有ガイド(複数可)と共に使用され、骨カット及び切除角度を計画して、外科医が好む個人適合式運動学的プランを達成し得る。この例において、推奨される3次元TKR外科医プランは、製造業者のコンピュータプランニングツールにエキスポートされて、外科医に提示され得る最終プラン及びインプラントのサイジングを決定し得る。特に、外科医は、製造業者コンピュータプランを検討し、患者特有ガイドの作製前にそのプランを修正または承認する。ガイドは、その後、特定の患者の厳密な解剖学的構造に正確に適合するように製造され、骨の正確なカットを可能にするように精密に作製されて、外科医が好む個人適合式運動学的プランを達成する。手術時に、減菌ガイドが、手術現場で開けられ、正しい患者に属する患者特有の識別子を通して識別される。
更に別の例において、推奨される3次元TKR外科医プランは、コンピュータナビゲーションシステムの状況で利用され得る。この例において、コンピュータナビゲーションシステムは、大腿骨の回旋中心を計算し、膝関節面の解剖学的構造及び境界ならびに足首境界を検出し得、それらは、mLDFA、後顆軸、及び脛骨傾斜角を含む解剖学的入力及び病理解剖学的入力を提供するために使用され得る。
別の例において、外科医プランにおいて各骨切除について適切な深さ及び角度を可能にしながら、大腿骨及び脛骨における切除の範囲を制限するために設定されるロボットアームを使用するコンピュータナビゲーションシステムが、例えば、触覚システムを使用して使用され得る。推奨される3次元TKR外科医プランは、ロボットアームシステム内にロードされ得、ロボットアームシステムが、その後使用されて、バー、鋸、または他の方法によって骨切除を作成し、推奨される3次元TKR外科医プランによって詳述される精密な場所内への脛骨及び大腿骨コンポーネントの設置を可能にする。
[本発明1001]
運動学的にアライメントされた個人適合式の人工膝関節全置換を容易にするための方法であって、
選択された人工的補てつ物についての人工的補てつ物データを取得すること、
特定の患者についての解剖学的データ及び病理解剖学的データを決定することであって、前記解剖学的データは、少なくとも、前記患者に特有である冠状面機械的大腿骨遠位外側角及び後顆軸を含む、前記決定すること、
前記人工的補てつ物データ、前記解剖学的データ、及び前記病理解剖学的データに少なくとも部分的に基づいて骨及び軟骨切除データを生成することであって、前記骨及び軟骨切除データは、前記患者の大腿骨の冠状面機能軸に対する大腿骨コンポーネント冠状面アライメント角、大腿骨の冠状面解剖軸に対する大腿骨コンポーネント冠状面アライメント角、大腿骨遠位内側切除厚、大腿骨遠位外側切除厚、大腿骨コンポーネント軸周り外旋角、大腿骨後内側切除厚、大腿骨後外側切除厚、前記患者の脛骨の冠状面機能軸に対する脛骨コンポーネント冠状面アライメント角、脛骨内側切除厚、脛骨外側切除厚、及び脛骨矢状面傾斜角を含む、前記生成すること、ならびに
グラフィカルインタフェースを介して前記患者についての推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランを出力することであって、前記推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランは、前記患者内への前記人工的補てつ物の埋め込みを容易にするために前記骨及び軟骨切除データを含む、前記出力すること
を含む、前記方法。
[本発明1002]
前記解剖学的データは、前記患者の、大腿骨の冠状面大腿骨機能軸、大腿骨の冠状面解剖軸、冠状面脛骨機能軸、冠状面大腿骨機能軸−解剖軸角度、矢状面脛骨近位傾斜角、膝蓋骨厚、または脛骨結節の位置のうちの1つまたは複数を含み、
前記病理解剖学的データは、股関節−膝関節−足関節角度、推定の冠状面内側ジョイントライン摩耗パーセンテージ、推定の冠状面外側ジョイントライン摩耗パーセンテージ、推定の冠状面大腿骨内側顆摩耗、推定の冠状面大腿骨外側顆摩耗、推定の膝蓋大腿関節亜脱臼(patellofemoral subluxation)、または拡大率調整された矢状面のX線写真から調整された矢状面膝蓋骨厚のうちの1つまたは複数を含む、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記人工的補てつ物データは、大腿骨遠位内側、遠位外側、後内側厚、後外側人工的補てつ物厚、脛骨人工的補てつ物厚、人工的補てつ物サイズ、または推奨傾斜角を含む、本発明1001の方法。
[本発明1004]
前記患者についての人口統計学的情報と、可動域データ、1つもしくは複数のアウトカムスコア、患者満足度データ、または再手術データのうちの1つまたは複数とを含む、前記患者についてのアウトカムデータを取得すること、ならびに
データベースに、少なくとも前記骨及び軟骨切除データならびに実際の骨及び軟骨切除データに相関付けられた前記アウトカムデータを記憶すること
を更に含む、本発明1001の方法。
[本発明1005]
前記取得することは、選好データ及び患者についての観測データを取得することを更に含み、前記骨及び軟骨切除データは、前記選好データ及び観測データに基づいて更に生成される、本発明1001の方法。
[本発明1006]
前記選好データは、前記人工的補てつ物と前記患者の肢とのアライメントを、前記患者の大腿骨、脛骨、及び肢の機能軸からの所定の度数以内に制限する、本発明1005の方法。
[本発明1007]
前記選好データ、前記観測データ、前記人工的補てつ物データ、前記解剖学的データ、または前記病理解剖学的データのうちの1つまたは複数に基づいて、1つまたは複数の特別な考慮が適用可能である場合を決定することを更に含み、前記特別な考慮は、1つもしくは複数の切離し、大腿骨コンポーネントの更なる外旋、または前記人工的補てつ物と同じ系列の比較的狭いコンポーネントについての必要性が存在するかどうかを少なくとも含み、前記特別な考慮が適用可能であることを前記決定することが示すときに前記3次元人工膝関節全置換外科医プランは前記特別な考慮の指示を含む、本発明1005の方法。
[本発明1008]
前記選好データを取得することは、通信ネットワークを通じて外科医に関連付けられたクライアントデバイスに提供される質問表グラフィカルインタフェースを介して前記選好データを受信することを更に含む、本発明1005の方法。
[本発明1009]
解剖軸または機能軸に対する大腿骨外反角、及び後顆軸に対する前記人工的補てつ物の大腿骨コンポーネントの回旋に、それぞれ少なくとも部分的に基づいて設定された、1つまたは複数の大腿骨ガイドを使用して、前記患者の大腿骨をカットすること、ならびに
脛骨内反角、脛骨内側カット厚、脛骨外側カット厚、及び脛骨矢状面傾斜角に少なくとも部分的に基づいて設定された、1つまたは複数の脛骨ガイドを使用して、前記患者の脛骨をカットすること
を含む、前記患者についての前記推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランを実施することを更に含む、本発明1001の方法。
[本発明1010]
前記実施することは、コンピュータナビゲーションデバイス、加速度計を備えるピンレス(pinless)ナビゲーションシステム、または前記人工的補てつ物の製造業者のコンピュータプランニングツールを使用して、前記推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランに従った複数の骨切除及び角度に外科医を誘導することを更に含む、本発明1009の方法。
[本発明1011]
前記3次元人工膝関節全置換外科医プランを実施することに続いて、測定データを取得すること、
前記骨及び軟骨切除データのサブセットが、前記測定データの対応するサブセット及び所定のカーフ(kerf)から、既定の大腿骨閾値または脛骨閾値だけ逸脱している場合を決定すること、ならびに
前記決定することが、前記骨及び軟骨切除データの前記サブセットが前記測定データの対応するサブセット及び前記所定のカーフから前記既定の大腿骨閾値または脛骨閾値だけ逸脱していることを示すとき、1つまたは複数の推奨を検索し出力すること
を更に含む、本発明1009の方法。
[本発明1012]
前記選好データは、最大大腿骨遠位外反角を含み、前記方法は、
90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角が、前記最大大腿骨遠位外反角より大きい場合を決定すること、
前記決定することが、90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角が前記最大大腿骨遠位外反角より大きいことを示すとき、前記大腿骨コンポーネント軸周り外旋角が、90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角と前記最大大腿骨遠位外反角との差に一致するように、前記差に基づいて前記骨及び軟骨切除データの一部分または複数部分を修正すること
を更に含む、本発明1005の方法。
[本発明1013]
本発明1001の前記推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランに従って作られた個人適合式人工膝関節全置換ガイド。
[本発明1014]
前記患者に特有であり、かつ、前記患者の大腿骨及び脛骨それぞれのカッティングを容易にして、前記人工的補てつ物の埋め込みの際に前記患者の肢の運動学的アライメントを容易にするように構成される、1つもしくは複数の大腿骨ガイドまたは1つもしくは複数の脛骨ガイドを更に備える、本発明1013の個人適合式人工膝関節全置換ガイド。
[本発明1015]
運動学的にアライメントされた個人適合式の人工膝関節全置換を容易にするための記憶された命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、実行可能コードがハードウェアプロセッサによって実行されると、
選択された人工的補てつ物についての人工的補てつ物データを取得すること、
特定の患者についての解剖学的データ及び病理解剖学的データを生成することであって、前記解剖学的データは、少なくとも、前記患者に特有である冠状面機械的大腿骨遠位外側角及び後顆軸を含む、前記生成すること、
前記人工的補てつ物データ、前記解剖学的データ、及び前記病理解剖学的データに少なくとも部分的に基づいて骨及び軟骨切除データを生成することを含む、前記患者の脛骨及び大腿骨に対して行われる複数のカットを容易にする1つまたは複数のガイドのアライメントを決定することであって、前記骨及び軟骨切除データは、1つまたは複数の大腿骨コンポーネント冠状面アライメント角、1つまたは複数の大腿骨遠位厚、大腿骨コンポーネント軸周り外旋角、1つまたは複数の大腿骨後部切除厚、前記患者の脛骨の冠状面機能軸に対する脛骨コンポーネント冠状面アライメント角、1つまたは複数の脛骨切除厚、及び脛骨矢状面傾斜角を含む、前記決定すること、ならびに
グラフィカルインタフェースを介して前記患者についての推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランを出力することであって、前記推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランは、前記患者内への前記人工的補てつ物の埋め込みを容易にするために前記骨及び軟骨切除データを含む、前記出力すること
を含むステップを前記プロセッサに実施させる前記実行可能コードを含む、前記非一時的コンピュータ可読媒体。
[本発明1016]
前記解剖学的データは、前記患者の、大腿骨の冠状面大腿骨機能軸、大腿骨の冠状面解剖軸、冠状面脛骨機能軸、冠状面大腿骨機能軸−解剖軸角度、矢状面脛骨近位傾斜角、膝蓋骨厚、または脛骨結節の位置のうちの1つまたは複数を含み、
前記病理解剖学的データは、股関節−膝関節−足関節角度、推定の冠状面内側ジョイントライン摩耗パーセンテージ、推定の冠状面外側ジョイントライン摩耗パーセンテージ、推定の冠状面大腿骨内側顆摩耗、推定の冠状面大腿骨外側顆摩耗、推定の膝蓋大腿関節亜脱臼、または拡大率調整された矢状面のX線写真から調整された矢状面膝蓋骨厚のうちの1つまたは複数を含む、本発明1015の非一時的コンピュータ可読媒体。
[本発明1017]
前記人工的補てつ物データは、大腿骨遠位内側、遠位外側、後内側厚、後外側人工的補てつ物厚、脛骨人工的補てつ物厚、または推奨傾斜角を含む、本発明1015の非一時的コンピュータ可読媒体。
[本発明1018]
前記実行可能コードは、前記プロセッサによって実行されると、
前記患者についての人口統計学的情報と、可動域データ、1つもしくは複数のアウトカムスコア、患者満足度データ、人工的補てつ物サイズ、または再手術データのうちの1つまたは複数とを含む、前記患者についてのアウトカムデータを取得すること、ならびに
データベースに、少なくとも前記骨及び軟骨切除データならびに実際の骨及び軟骨切除データに相関付けられた前記アウトカムデータを記憶すること
を含む少なくとも1つの更なるステップを前記プロセッサに更に実施させる、本発明1015の非一時的コンピュータ可読媒体。
[本発明1019]
前記取得することは、選好データ及び患者についての観測データを取得することを更に含み、前記骨及び軟骨切除データは、前記選好データ及び観測データに基づいて更に生成される、本発明1015の非一時的コンピュータ可読媒体。
[本発明1020]
前記選好データは、前記人工的補てつ物と前記患者の肢とのアライメントを、前記患者の大腿骨、脛骨、及び肢の機能軸からの所定の度数以内に制限する、本発明1019の非一時的コンピュータ可読媒体。
[本発明1021]
前記実行可能コードは、前記プロセッサによって実行されると、
前記選好データ、前記観測データ、前記人工的補てつ物データ、前記解剖学的データ、または前記病理解剖学的データのうちの1つまたは複数に基づいて、1つまたは複数の特別な考慮が適用可能である場合を決定することであって、前記特別な考慮は、1つもしくは複数の切離し、大腿骨コンポーネントの更なる外旋、または前記人工的補てつ物と同じ系列の比較的狭いコンポーネントについての必要性が存在するかどうかを少なくとも含み、前記特別な考慮が適用可能であることを前記決定することが示すときに前記3次元人工膝関節全置換外科医プランは前記特別な考慮の指示を含む、前記決定すること
を含む少なくとも1つの更なるステップを前記プロセッサに更に実施させる、本発明1019の非一時的コンピュータ可読媒体。
[本発明1022]
前記選好データを取得することは、通信ネットワークを通じて外科医に関連付けられたクライアントデバイスに提供される質問表グラフィカルインタフェースを介して前記選好データを受信することを更に含む、本発明1019の非一時的コンピュータ可読媒体。
[本発明1023]
前記選好データは最大大腿骨遠位外反角を含み、前記実行可能コードは、前記プロセッサによって実行されると、
90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角が、前記最大大腿骨遠位外反角より大きい場合を決定すること、
前記決定することが、90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角が前記最大大腿骨遠位外反角より大きいことを示すとき、前記大腿骨コンポーネント軸周り外旋角が、90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角と前記最大大腿骨遠位外反角との差に一致するように、前記差に基づいて前記骨及び軟骨切除データの一部分または複数部分を修正すること
を含む少なくとも1つの更なるステップを前記プロセッサに更に実施させる、本発明1019の非一時的コンピュータ可読媒体。
[本発明1024]
プロセッサ及び前記プロセッサに結合されたメモリを備える、個人適合式運動学的人工膝関節全置換(TKR)解析コンピューティングデバイスであって、前記プロセッサは、プログラムされた命令を実行することが可能であるように構成され、前記プログラムされた命令は、
選択された人工的補てつ物についての人工的補てつ物データを取得すること、
特定の患者についての解剖学的データ及び病理解剖学的データを生成することであって、前記解剖学的データは、少なくとも、前記患者に特有である冠状面機械的大腿骨遠位外側角及び後顆軸を含む、前記生成すること、
前記人工的補てつ物データ、前記解剖学的データ、及び前記病理解剖学的データに少なくとも部分的に基づいて骨及び軟骨切除データを生成することを含む、前記患者の脛骨及び大腿骨に対して行われる複数のカットを容易にする1つまたは複数のガイドのアライメントを決定することであって、前記骨及び軟骨切除データは、1つまたは複数の大腿骨コンポーネント冠状面アライメント角、1つまたは複数の大腿骨遠位厚、大腿骨コンポーネント軸周り外旋角、1つまたは複数の大腿骨後部切除厚、前記患者の脛骨の冠状面機能軸に対する脛骨コンポーネント冠状面アライメント角、1つまたは複数の脛骨切除厚、及び脛骨矢状面傾斜角を含む、前記決定すること、ならびに
グラフィカルインタフェースを介して前記患者についての推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランを出力することであって、前記推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランは、前記患者内への前記人工的補てつ物の埋め込みを容易にするために前記骨及び軟骨切除データを含む、前記出力すること
を含む、前記個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
[本発明1025]
前記解剖学的データは、前記患者の、大腿骨の冠状面大腿骨機能軸、大腿骨の冠状面解剖軸、冠状面脛骨機能軸、冠状面大腿骨機能軸−解剖軸角度、矢状面脛骨近位傾斜角、膝蓋骨厚、または脛骨結節の位置のうちの1つまたは複数を含み、
前記病理解剖学的データは、股関節−膝関節−足関節角度、推定の冠状面内側ジョイントライン摩耗パーセンテージ、推定の冠状面外側ジョイントライン摩耗パーセンテージ、推定の冠状面大腿骨内側顆摩耗、推定の冠状面大腿骨外側顆摩耗、推定の膝蓋大腿関節亜脱臼、または拡大率調整された矢状面のX線写真から調整された矢状面膝蓋骨厚のうちの1つまたは複数を含む、本発明1024の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
[本発明1026]
前記人工的補てつ物データは、大腿骨遠位内側、遠位外側、後内側厚、後外側人工的補てつ物厚、脛骨人工的補てつ物厚、人工的補てつ物サイズ、または推奨傾斜角を含む、本発明1024の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
[本発明1027]
前記プロセッサは、少なくとも1つの更なるプログラムされた命令を実行することが可能であるように更に構成され、前記プログラムされた命令は、
前記患者についての人口統計学的情報と、可動域データ、1つもしくは複数のアウトカムスコア、患者満足度データ、または再手術データのうちの1つまたは複数とを含む、前記患者についてのアウトカムデータを取得すること、ならびに
データベースに、少なくとも前記骨及び軟骨切除データならびに実際の骨及び軟骨切除データに相関付けられた前記アウトカムデータを記憶すること
を含む、本発明1024の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
[本発明1028]
前記取得することは、選好データ及び患者についての観測データを取得することを更に含み、前記骨及び軟骨切除データは、前記選好データ及び観測データに基づいて更に生成される、本発明1024の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
[本発明1029]
前記選好データは、前記人工的補てつ物と前記患者の肢とのアライメントを、前記患者の大腿骨、脛骨、及び肢の機能軸からの所定の度数以内に制限する、本発明1028の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
[本発明1030]
前記プロセッサは、少なくとも1つの更なるプログラムされた命令を実行することが可能であるように更に構成され、前記プログラムされた命令は、
前記選好データ、前記観測データ、前記人工的補てつ物データ、または前記解剖学的データ、または前記病理解剖学的データのうちの1つまたは複数に基づいて、1つまたは複数の特別な考慮が適用可能である場合を決定することであって、前記特別な考慮は、1つもしくは複数の切離し、大腿骨コンポーネントの更なる外旋、または前記人工的補てつ物と同じ系列の比較的狭いコンポーネントについての必要性が存在するかどうかを少なくとも含み、前記特別な考慮が適用可能であることを前記決定することが示すときに前記3次元人工膝関節全置換外科医プランは前記特別な考慮の指示を含む、前記決定すること
を含む、本発明1028の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
[本発明1031]
前記選好データを取得することは、通信ネットワークを通じて外科医に関連付けられたクライアントデバイスに提供される質問表グラフィカルインタフェースを介して前記選好データを受信することを更に含む、本発明1028の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
[本発明1032]
前記選好データは最大大腿骨遠位外反角を含み、前記プロセッサは、少なくとも1つの更なるプログラムされた命令を実行することが可能であるように更に構成され、前記プログラムされた命令は、
90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角が、前記最大大腿骨遠位外反角より大きい場合を決定すること、
前記決定することが、90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角が前記最大大腿骨遠位外反角より大きいことを示すとき、前記大腿骨コンポーネント軸周り外旋角が、90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角と前記最大大腿骨遠位外反角との差に一致するように、前記差に基づいて前記骨及び軟骨切除データの一部分または複数部分を修正すること
を含む、本発明1028の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
Claims (32)
- 運動学的にアライメントされた個人適合式の人工膝関節全置換を容易にするための方法であって、
選択された人工的補てつ物についての人工的補てつ物データを取得すること、
特定の患者についての解剖学的データ及び病理解剖学的データを決定することであって、前記解剖学的データは、少なくとも、前記患者に特有である冠状面機械的大腿骨遠位外側角及び後顆軸を含む、前記決定すること、
前記人工的補てつ物データ、前記解剖学的データ、及び前記病理解剖学的データに少なくとも部分的に基づいて骨及び軟骨切除データを生成することであって、前記骨及び軟骨切除データは、前記患者の大腿骨の冠状面機能軸に対する大腿骨コンポーネント冠状面アライメント角、大腿骨の冠状面解剖軸に対する大腿骨コンポーネント冠状面アライメント角、大腿骨遠位内側切除厚、大腿骨遠位外側切除厚、大腿骨コンポーネント軸周り外旋角、大腿骨後内側切除厚、大腿骨後外側切除厚、前記患者の脛骨の冠状面機能軸に対する脛骨コンポーネント冠状面アライメント角、脛骨内側切除厚、脛骨外側切除厚、及び脛骨矢状面傾斜角を含む、前記生成すること、ならびに
グラフィカルインタフェースを介して前記患者についての推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランを出力することであって、前記推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランは、前記患者内への前記人工的補てつ物の埋め込みを容易にするために前記骨及び軟骨切除データを含む、前記出力すること
を含む、前記方法。 - 前記解剖学的データは、前記患者の、大腿骨の冠状面大腿骨機能軸、大腿骨の冠状面解剖軸、冠状面脛骨機能軸、冠状面大腿骨機能軸−解剖軸角度、矢状面脛骨近位傾斜角、膝蓋骨厚、または脛骨結節の位置のうちの1つまたは複数を含み、
前記病理解剖学的データは、股関節−膝関節−足関節角度、推定の冠状面内側ジョイントライン摩耗パーセンテージ、推定の冠状面外側ジョイントライン摩耗パーセンテージ、推定の冠状面大腿骨内側顆摩耗、推定の冠状面大腿骨外側顆摩耗、推定の膝蓋大腿関節亜脱臼(patellofemoral subluxation)、または拡大率調整された矢状面のX線写真から調整された矢状面膝蓋骨厚のうちの1つまたは複数を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記人工的補てつ物データは、大腿骨遠位内側、遠位外側、後内側厚、後外側人工的補てつ物厚、脛骨人工的補てつ物厚、人工的補てつ物サイズ、または推奨傾斜角を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記患者についての人口統計学的情報と、可動域データ、1つもしくは複数のアウトカムスコア、患者満足度データ、または再手術データのうちの1つまたは複数とを含む、前記患者についてのアウトカムデータを取得すること、ならびに
データベースに、少なくとも前記骨及び軟骨切除データならびに実際の骨及び軟骨切除データに相関付けられた前記アウトカムデータを記憶すること
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記取得することは、選好データ及び患者についての観測データを取得することを更に含み、前記骨及び軟骨切除データは、前記選好データ及び観測データに基づいて更に生成される、請求項1に記載の方法。
- 前記選好データは、前記人工的補てつ物と前記患者の肢とのアライメントを、前記患者の大腿骨、脛骨、及び肢の機能軸からの所定の度数以内に制限する、請求項5に記載の方法。
- 前記選好データ、前記観測データ、前記人工的補てつ物データ、前記解剖学的データ、または前記病理解剖学的データのうちの1つまたは複数に基づいて、1つまたは複数の特別な考慮が適用可能である場合を決定することを更に含み、前記特別な考慮は、1つもしくは複数の切離し、大腿骨コンポーネントの更なる外旋、または前記人工的補てつ物と同じ系列の比較的狭いコンポーネントについての必要性が存在するかどうかを少なくとも含み、前記特別な考慮が適用可能であることを前記決定することが示すときに前記3次元人工膝関節全置換外科医プランは前記特別な考慮の指示を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記選好データを取得することは、通信ネットワークを通じて外科医に関連付けられたクライアントデバイスに提供される質問表グラフィカルインタフェースを介して前記選好データを受信することを更に含む、請求項5に記載の方法。
- 解剖軸または機能軸に対する大腿骨外反角、及び後顆軸に対する前記人工的補てつ物の大腿骨コンポーネントの回旋に、それぞれ少なくとも部分的に基づいて設定された、1つまたは複数の大腿骨ガイドを使用して、前記患者の大腿骨をカットすること、ならびに
脛骨内反角、脛骨内側カット厚、脛骨外側カット厚、及び脛骨矢状面傾斜角に少なくとも部分的に基づいて設定された、1つまたは複数の脛骨ガイドを使用して、前記患者の脛骨をカットすること
を含む、前記患者についての前記推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランを実施することを更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記実施することは、コンピュータナビゲーションデバイス、加速度計を備えるピンレス(pinless)ナビゲーションシステム、または前記人工的補てつ物の製造業者のコンピュータプランニングツールを使用して、前記推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランに従った複数の骨切除及び角度に外科医を誘導することを更に含む、請求項9に記載の方法。
- 前記3次元人工膝関節全置換外科医プランを実施することに続いて、測定データを取得すること、
前記骨及び軟骨切除データのサブセットが、前記測定データの対応するサブセット及び所定のカーフ(kerf)から、既定の大腿骨閾値または脛骨閾値だけ逸脱している場合を決定すること、ならびに
前記決定することが、前記骨及び軟骨切除データの前記サブセットが前記測定データの対応するサブセット及び前記所定のカーフから前記既定の大腿骨閾値または脛骨閾値だけ逸脱していることを示すとき、1つまたは複数の推奨を検索し出力すること
を更に含む、請求項9に記載の方法。 - 前記選好データは、最大大腿骨遠位外反角を含み、前記方法は、
90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角が、前記最大大腿骨遠位外反角より大きい場合を決定すること、
前記決定することが、90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角が前記最大大腿骨遠位外反角より大きいことを示すとき、前記大腿骨コンポーネント軸周り外旋角が、90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角と前記最大大腿骨遠位外反角との差に一致するように、前記差に基づいて前記骨及び軟骨切除データの一部分または複数部分を修正すること
を更に含む、請求項5に記載の方法。 - 請求項1に記載の前記推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランに従って作られた個人適合式人工膝関節全置換ガイド。
- 前記患者に特有であり、かつ、前記患者の大腿骨及び脛骨それぞれのカッティングを容易にして、前記人工的補てつ物の埋め込みの際に前記患者の肢の運動学的アライメントを容易にするように構成される、1つもしくは複数の大腿骨ガイドまたは1つもしくは複数の脛骨ガイドを更に備える、請求項13に記載の個人適合式人工膝関節全置換ガイド。
- 運動学的にアライメントされた個人適合式の人工膝関節全置換を容易にするための記憶された命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、実行可能コードがハードウェアプロセッサによって実行されると、
選択された人工的補てつ物についての人工的補てつ物データを取得すること、
特定の患者についての解剖学的データ及び病理解剖学的データを生成することであって、前記解剖学的データは、少なくとも、前記患者に特有である冠状面機械的大腿骨遠位外側角及び後顆軸を含む、前記生成すること、
前記人工的補てつ物データ、前記解剖学的データ、及び前記病理解剖学的データに少なくとも部分的に基づいて骨及び軟骨切除データを生成することを含む、前記患者の脛骨及び大腿骨に対して行われる複数のカットを容易にする1つまたは複数のガイドのアライメントを決定することであって、前記骨及び軟骨切除データは、1つまたは複数の大腿骨コンポーネント冠状面アライメント角、1つまたは複数の大腿骨遠位厚、大腿骨コンポーネント軸周り外旋角、1つまたは複数の大腿骨後部切除厚、前記患者の脛骨の冠状面機能軸に対する脛骨コンポーネント冠状面アライメント角、1つまたは複数の脛骨切除厚、及び脛骨矢状面傾斜角を含む、前記決定すること、ならびに
グラフィカルインタフェースを介して前記患者についての推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランを出力することであって、前記推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランは、前記患者内への前記人工的補てつ物の埋め込みを容易にするために前記骨及び軟骨切除データを含む、前記出力すること
を含むステップを前記プロセッサに実施させる前記実行可能コードを含む、前記非一時的コンピュータ可読媒体。 - 前記解剖学的データは、前記患者の、大腿骨の冠状面大腿骨機能軸、大腿骨の冠状面解剖軸、冠状面脛骨機能軸、冠状面大腿骨機能軸−解剖軸角度、矢状面脛骨近位傾斜角、膝蓋骨厚、または脛骨結節の位置のうちの1つまたは複数を含み、
前記病理解剖学的データは、股関節−膝関節−足関節角度、推定の冠状面内側ジョイントライン摩耗パーセンテージ、推定の冠状面外側ジョイントライン摩耗パーセンテージ、推定の冠状面大腿骨内側顆摩耗、推定の冠状面大腿骨外側顆摩耗、推定の膝蓋大腿関節亜脱臼、または拡大率調整された矢状面のX線写真から調整された矢状面膝蓋骨厚のうちの1つまたは複数を含む、請求項15に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。 - 前記人工的補てつ物データは、大腿骨遠位内側、遠位外側、後内側厚、後外側人工的補てつ物厚、脛骨人工的補てつ物厚、または推奨傾斜角を含む、請求項15に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記実行可能コードは、前記プロセッサによって実行されると、
前記患者についての人口統計学的情報と、可動域データ、1つもしくは複数のアウトカムスコア、患者満足度データ、人工的補てつ物サイズ、または再手術データのうちの1つまたは複数とを含む、前記患者についてのアウトカムデータを取得すること、ならびに
データベースに、少なくとも前記骨及び軟骨切除データならびに実際の骨及び軟骨切除データに相関付けられた前記アウトカムデータを記憶すること
を含む少なくとも1つの更なるステップを前記プロセッサに更に実施させる、請求項15に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。 - 前記取得することは、選好データ及び患者についての観測データを取得することを更に含み、前記骨及び軟骨切除データは、前記選好データ及び観測データに基づいて更に生成される、請求項15に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記選好データは、前記人工的補てつ物と前記患者の肢とのアライメントを、前記患者の大腿骨、脛骨、及び肢の機能軸からの所定の度数以内に制限する、請求項19に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記実行可能コードは、前記プロセッサによって実行されると、
前記選好データ、前記観測データ、前記人工的補てつ物データ、前記解剖学的データ、または前記病理解剖学的データのうちの1つまたは複数に基づいて、1つまたは複数の特別な考慮が適用可能である場合を決定することであって、前記特別な考慮は、1つもしくは複数の切離し、大腿骨コンポーネントの更なる外旋、または前記人工的補てつ物と同じ系列の比較的狭いコンポーネントについての必要性が存在するかどうかを少なくとも含み、前記特別な考慮が適用可能であることを前記決定することが示すときに前記3次元人工膝関節全置換外科医プランは前記特別な考慮の指示を含む、前記決定すること
を含む少なくとも1つの更なるステップを前記プロセッサに更に実施させる、請求項19に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。 - 前記選好データを取得することは、通信ネットワークを通じて外科医に関連付けられたクライアントデバイスに提供される質問表グラフィカルインタフェースを介して前記選好データを受信することを更に含む、請求項19に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記選好データは最大大腿骨遠位外反角を含み、前記実行可能コードは、前記プロセッサによって実行されると、
90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角が、前記最大大腿骨遠位外反角より大きい場合を決定すること、
前記決定することが、90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角が前記最大大腿骨遠位外反角より大きいことを示すとき、前記大腿骨コンポーネント軸周り外旋角が、90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角と前記最大大腿骨遠位外反角との差に一致するように、前記差に基づいて前記骨及び軟骨切除データの一部分または複数部分を修正すること
を含む少なくとも1つの更なるステップを前記プロセッサに更に実施させる、請求項19に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。 - プロセッサ及び前記プロセッサに結合されたメモリを備える、個人適合式運動学的人工膝関節全置換(TKR)解析コンピューティングデバイスであって、前記プロセッサは、プログラムされた命令を実行することが可能であるように構成され、前記プログラムされた命令は、
選択された人工的補てつ物についての人工的補てつ物データを取得すること、
特定の患者についての解剖学的データ及び病理解剖学的データを生成することであって、前記解剖学的データは、少なくとも、前記患者に特有である冠状面機械的大腿骨遠位外側角及び後顆軸を含む、前記生成すること、
前記人工的補てつ物データ、前記解剖学的データ、及び前記病理解剖学的データに少なくとも部分的に基づいて骨及び軟骨切除データを生成することを含む、前記患者の脛骨及び大腿骨に対して行われる複数のカットを容易にする1つまたは複数のガイドのアライメントを決定することであって、前記骨及び軟骨切除データは、1つまたは複数の大腿骨コンポーネント冠状面アライメント角、1つまたは複数の大腿骨遠位厚、大腿骨コンポーネント軸周り外旋角、1つまたは複数の大腿骨後部切除厚、前記患者の脛骨の冠状面機能軸に対する脛骨コンポーネント冠状面アライメント角、1つまたは複数の脛骨切除厚、及び脛骨矢状面傾斜角を含む、前記決定すること、ならびに
グラフィカルインタフェースを介して前記患者についての推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランを出力することであって、前記推奨される3次元人工膝関節全置換外科医プランは、前記患者内への前記人工的補てつ物の埋め込みを容易にするために前記骨及び軟骨切除データを含む、前記出力すること
を含む、前記個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。 - 前記解剖学的データは、前記患者の、大腿骨の冠状面大腿骨機能軸、大腿骨の冠状面解剖軸、冠状面脛骨機能軸、冠状面大腿骨機能軸−解剖軸角度、矢状面脛骨近位傾斜角、膝蓋骨厚、または脛骨結節の位置のうちの1つまたは複数を含み、
前記病理解剖学的データは、股関節−膝関節−足関節角度、推定の冠状面内側ジョイントライン摩耗パーセンテージ、推定の冠状面外側ジョイントライン摩耗パーセンテージ、推定の冠状面大腿骨内側顆摩耗、推定の冠状面大腿骨外側顆摩耗、推定の膝蓋大腿関節亜脱臼、または拡大率調整された矢状面のX線写真から調整された矢状面膝蓋骨厚のうちの1つまたは複数を含む、請求項24に記載の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。 - 前記人工的補てつ物データは、大腿骨遠位内側、遠位外側、後内側厚、後外側人工的補てつ物厚、脛骨人工的補てつ物厚、人工的補てつ物サイズ、または推奨傾斜角を含む、請求項24に記載の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
- 前記プロセッサは、少なくとも1つの更なるプログラムされた命令を実行することが可能であるように更に構成され、前記プログラムされた命令は、
前記患者についての人口統計学的情報と、可動域データ、1つもしくは複数のアウトカムスコア、患者満足度データ、または再手術データのうちの1つまたは複数とを含む、前記患者についてのアウトカムデータを取得すること、ならびに
データベースに、少なくとも前記骨及び軟骨切除データならびに実際の骨及び軟骨切除データに相関付けられた前記アウトカムデータを記憶すること
を含む、請求項24に記載の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。 - 前記取得することは、選好データ及び患者についての観測データを取得することを更に含み、前記骨及び軟骨切除データは、前記選好データ及び観測データに基づいて更に生成される、請求項24に記載の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
- 前記選好データは、前記人工的補てつ物と前記患者の肢とのアライメントを、前記患者の大腿骨、脛骨、及び肢の機能軸からの所定の度数以内に制限する、請求項28に記載の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
- 前記プロセッサは、少なくとも1つの更なるプログラムされた命令を実行することが可能であるように更に構成され、前記プログラムされた命令は、
前記選好データ、前記観測データ、前記人工的補てつ物データ、または前記解剖学的データ、または前記病理解剖学的データのうちの1つまたは複数に基づいて、1つまたは複数の特別な考慮が適用可能である場合を決定することであって、前記特別な考慮は、1つもしくは複数の切離し、大腿骨コンポーネントの更なる外旋、または前記人工的補てつ物と同じ系列の比較的狭いコンポーネントについての必要性が存在するかどうかを少なくとも含み、前記特別な考慮が適用可能であることを前記決定することが示すときに前記3次元人工膝関節全置換外科医プランは前記特別な考慮の指示を含む、前記決定すること
を含む、請求項28に記載の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。 - 前記選好データを取得することは、通信ネットワークを通じて外科医に関連付けられたクライアントデバイスに提供される質問表グラフィカルインタフェースを介して前記選好データを受信することを更に含む、請求項28に記載の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
- 前記選好データは最大大腿骨遠位外反角を含み、前記プロセッサは、少なくとも1つの更なるプログラムされた命令を実行することが可能であるように更に構成され、前記プログラムされた命令は、
90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角が、前記最大大腿骨遠位外反角より大きい場合を決定すること、
前記決定することが、90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角が前記最大大腿骨遠位外反角より大きいことを示すとき、前記大腿骨コンポーネント軸周り外旋角が、90度から減算された前記機械的大腿骨遠位外側角と前記最大大腿骨遠位外反角との差に一致するように、前記差に基づいて前記骨及び軟骨切除データの一部分または複数部分を修正すること
を含む、請求項28に記載の個人適合式運動学的TKR解析コンピューティングデバイス。
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