JP3735751B2 - Bone repair / treatment device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分断した体内の骨を外部に露出させることなく、移動および/または旋回をさせ、正常位置に修復・治療する装置に関し、詳しくは、骨折して断列した骨を元通りの位置まで移動することが可能な治療装置に関し、さらに詳しくは、四肢のなかでも特に大腿骨や脛骨に好適に用いられる治療装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、骨折などの治療は、患部を広く切開し骨折した骨を露出させた状態で修復するのが一般的であった。そのため、切開部の癒合に時間がかかり、また、大きな傷跡が残るため、患者にとっては大きな苦痛があった。
【0003】
切開せずにレントゲンによる画像で確認しながら元通りに修復することも検討されているが、脚の骨の場合には脚全体を引っ張ったり旋回したりせねばならず、強制の確認のために頻回のレントゲン透視を行う必要があり、微調整が難しく熟練者といえども実行が困難である。さらに、術者や従業者の放射線被爆も大きな問題である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のように大きな切開をせずに、最小限の切開で修復できる装置を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】
請求項1に記載の発明は、骨折等により2以上に分断された骨部分のそれぞれに固定されたピンなどの支持部材を相対的に動かすロボットアームを備えた骨の修復・治療装置で あって、フレキシブルなロッドと、これを前記骨部分に挿通するロボットアームと、前記骨部分に挿通された前記フレキシブルなロッドの先端を前記支持部材に固定する係合手段と、前記フレキシブルなロッドと前記支持部材の間に張力を加える手段を有し、フレキシブルなロッドの先端が前記支持部材に固定された状態で、前記フレキシブルなロッドと前記支持部材の間に張力を加え、前記骨部分の軸を揃えることを特徴とする骨の修復・治療装置。
支持部材はピンの形態をとることが好ましいが、これに限定されず、また、ロボットアームの先端自体がピンなどの支持部材を構成していてもよい。
【0006】
ピンなどの支持部材を骨に固定するには、これを骨に挿通することが好ましいが、これに限定されず、骨に表面に接着したり、その他の固定手段を適宜採用できる。
【0007】
ピンなどの支持部材は、それぞれの骨における損傷を受けていない部位すなわち負荷をかけることができる部位に固定する。固定されたピンは少なくとも一部が体外に露出しており、この露出したピンをロボットアームで操作して修復作業を行う。
【0008】
ロボットアームは、相対的に移動できれば良いから、例えば、2つのロボットアームを備える装置の場合は、一方のロボットアームが移動および旋回が可能で有れば、他方のロボットアームは不動であってそれが支持する骨部分を単に固定するだけの機能を有するものでも良い。
【0009】
請求項1の発明によれば、骨の移動を機械が行うので、骨に対して大きな力をかけながらも骨の微量の移動が可能であり、したがって、骨の正確な位置あわせができて、修復作業がいっそう容易となる。
【0010】
以上のような作業を円滑に行うには、請求項2に記載のように、少なくともロボットアームの1つが3軸方向の移動と旋回が可能であることが好ましい。
【0011】
さらに、この発明においては、画像処理システム(いわゆる骨のナビゲーションシステム)を用いることにより、いったん記憶させたデータに基づいて骨の位置関係がモニター上で観察できるようになすことができる。また、必要があれば移動自体もプログラムにより機械が自動的に行うようにすることができる。
【0012】
すなわち、一般的に、大腿骨などは骨折すると全体の長さが縮むので、請求項3に記載のように、分断された骨部分をピンなどの支持部材を用いて相対的に引き離し、必要により旋回させた後、骨の軸線を揃える動きをプログラムしておくと良い。なお、プログラムは、これに限らず、種々の症状に応じて最適なものが選択できるようにしておくのが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、実施例によりこの発明を具体的に説明する。なお、実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
【0014】
この発明の骨の修復・治療装置は、図1に示すように、レントゲンイメージ撮影装置および光学式赤外線カメラ10と、ディスプレイ12と、コンピュータ14と、制御装置16と、ロボット18とで構成されている。ロボット18は、それぞれ不図示の、少なくとも2つのロボットアームと、これらロボットアームの少なくとも1つを3軸方向に移動させ且つ3軸の各々の周りに旋回させる複数の駆動モータとから構成されている。
【0015】
レントゲンイメージ撮影装置と光学式赤外線カメラとは、これらを組み合わせることで、2方向(正面および側面など一方向と、それと直交する方向)のレントゲンイメージを用いて、手術ナビゲーションができるものであり、その一例はフルオロナビ(商標)として知られている。
【0016】
まず、図2に示す実施例につき説明する。
【0017】
26,28はこの発明の骨の修復・修理装置(不図示)に設けられた2つのロボットアームあり、各ロボットアーム26,28はそれぞれピン30,32を保持している。(なお、図2は、ピン30が骨に打ちこまれた状態を示している。打ち込み前は、ピン30もアーム28に類似のアーム(不図示)により保持され、このアームにより骨に打ち込まれる。)
例えば、大腿骨Aが骨端を除いた部位で2つに折れたとする。骨の支えがなくなった大腿部は筋肉の力で収縮し図2(a)のように短くなる。取りあえず、この状態でレントゲンを2方向以上から撮影し、骨の位置関係を把握する。このデータは、前記のレントゲンイメージ撮影装置と光学式赤外線カメラに適用することにより、患部を動かしても常時骨の位置関係を追尾できるようになる。骨のどこへピンを打てば骨をロボットアームで操作しやすいかを判断し、体外から2つの骨部分a1,a2にピン30,32を打つ。このとき、例えば直径5mm程度の金属製ピン30,32を通すために若干、切開する。ピンを打つ最適位置は、画像データをもとにコンピュータに計算させても良い。例えば、図1の30,32のように骨の軸に垂直方向に打つ。ピンは横滑りしないように外表面にネジ山を刻んでも良い。貫通させた場合は、馬蹄形の部材34で両端を固定しても良い。
【0018】
ピン30,32はロボットアーム26,28により互いに離れる方向へ移動する。その後、骨部分a1,a2にねじれがある場合には、ロボットアーム3を旋回させ、骨部分a1,a2を正しい位置関係にもたらし、その後、図2(b)のように二つの骨部分a1,a2を貫通するロッド36を骨端38付近から骨Aに挿入することにより骨Aは固定される。このとき、患者の脚へは、数ヶ所の小さな穴をあけるだけで修復作業が完了する。
【0019】
ロボットアームの動作を自動的に行わせるにはつぎのようにする。レントゲンイメージ撮影装置と光学式赤外線カメラとにより把握された骨折した骨の位置関係はディスプレイ12上に表示されると共に、この位置関係に関する情報はコンピュータ14により記憶されるされる。コンピュータ14は、ピンの3軸方向の移動量、旋回量を定め、制御装置16を介してロボット18の駆動モータへ制御信号を送って各モータを駆動する。そして、各モータに取り付けられたエンコーダがコンピュータ14によって指示された値にまでモータを駆動したことを検出すると、各モータの駆動が停止する。
【0020】
図3に示す実施例においては、ピン及びそれを保持するロボットアームは図2の場合と同じものを使用する。
【0021】
図2の場合と同様に骨折したとする。このとき、体外からピン130,132を打つ。このとき、ピン130は図2のピン30と同様に打ち込むが、ピン132は、骨Aの軸線方向に近い角度から、ある程度の長さ打ち込む。ピン132は、ロボットアーム128で固定しておき、ピン130を他のロボットアーム(不図示)で移動させて骨の軸を揃える。骨が正しく移動した後はピン132を図2のロッド36の代わりに押し込み、骨を固定する。
【0022】
図4の実施例の装置においては、図2および図3の実施例の場合と同様のピン230,232を把持するロボットアーム(不図示)を有しているが、フレキシブルかつ中空のロッド240を供給する別のロボットアーム242を有している点で図2および図3の実施例とは異なる。
【0023】
この場合においても、図2の実施例の場合と同様に骨折したとする。このとき、体外からピン230,232を図2の実施例のピン30,32の場合と同様に打ち込む。ついで、ロボットアーム242よりフレキシブルなロッド240が挿入され、ピン230に先端を固定する。ピン230,232が互いに離れるように移動した後、ロッド240とピン230の間にテンションをかけると、ロッド240は直線化し、骨折した骨部分a1,a2の軸が揃う。この状態で、図4(b)に示すのと同様に、ロッド240の中空内部に小径ロッド(不図示)を挿入して、これを骨A内に留置することができる。
【0024】
なお、挿通するピンは、骨を固定したり移動したりできるものであれば、ピン以外の治具によるものでも良い。また、ピンまたはピン以外の治具の数、角度、形状、材質などは必要により適宜選択すればよい。
【0025】
また、図示しないが、プログラムを実施せず、モニターを監視しながら遠隔操作でロボットアームを動かすようにしても良い。
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、大腿骨などの骨折治療が、数カ所の小さな切開をするだけで行なえる。また、ロボットで制御するので大きな力が出せる上、微小な動きが可能であり、位置合わせが容易に行える。
【0027】
また、ナビゲーションシステムを用いれば、常に骨の位置関係が確認でき、実際の処置が適切に行われていることを確認できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の装置の一実施例の全体構成を示すブロック図
【図2】この発明の装置の一実施例を示す要部概略図
【図3】他の実施例を示す前図同様の図
【図4】さらに他の実施例を示す同様の図
【符号の説明】
A 骨
a1 骨部分
a2 骨部分
26,28,128,242,342 ロボットアーム
30,32,130,132,230,232,330,332 ピン
240,340 ロッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for moving and / or turning to a normal position without exposing the fractured bone inside to the outside, and more particularly, to a normal position of a fractured and disconnected bone. More particularly, the present invention relates to a therapeutic device that is preferably used for the femur and tibia among the limbs.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the treatment of fractures and the like, it has been common to repair in a state where the affected part is widely opened and the fractured bone is exposed. Therefore, it takes time to unite the incision, and a large scar remains, which causes great pain for the patient.
[0003]
It is also being considered to restore the original shape while confirming with an X-ray image without incision, but in the case of the leg bone, the entire leg must be pulled or swiveled. It is necessary to perform X-ray fluoroscopy frequently, and fine adjustment is difficult and even an expert is difficult to perform. Furthermore, radiation exposure of surgeons and employees is also a major problem.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a device that can be repaired with a minimal incision without making a large incision as in the prior art.
[0005]
[Means and Actions for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, a repair-treatment device for bones with a robot arm to move relative to the support member, such as a fixed pin in the respective divided bone portion into two or more by fracture or the like A flexible rod, a robot arm through which the bone portion is inserted, an engagement means for fixing a distal end of the flexible rod inserted through the bone portion to the support member, the flexible rod and the support Means for applying tension between the members, and applying tension between the flexible rod and the support member in a state where the tip of the flexible rod is fixed to the support member, aligns the axis of the bone portion Bone repair and treatment device characterized by this.
The support member preferably takes the form of a pin, but is not limited to this, and the tip of the robot arm itself may constitute a support member such as a pin.
[0006]
In order to fix a support member such as a pin to the bone, it is preferable to insert the support member into the bone. However, the present invention is not limited to this, and any other fixing means can be used as appropriate.
[0007]
A support member such as a pin is fixed to an undamaged site in each bone, that is, a site where a load can be applied. At least a part of the fixed pin is exposed to the outside of the body, and this exposed pin is operated by a robot arm to perform repair work.
[0008]
The robot arm only needs to be able to move relatively. For example, in the case of an apparatus having two robot arms, if one robot arm can move and turn, the other robot arm does not move. It may have a function of simply fixing the bone portion supported by the.
[0009]
According to the invention of
[0010]
In order to smoothly perform the above operation, it is preferable that at least one of the robot arms is capable of moving and turning in three axis directions as described in
[0011]
Furthermore, in the present invention, by using an image processing system (a so-called bone navigation system), it is possible to observe the positional relationship of the bone on the monitor based on the data stored once. Further, if necessary, the machine can automatically perform the movement itself by a program.
[0012]
That is, generally, when the femur etc. is fractured, the entire length contracts. Therefore, as described in claim 3, the separated bone portion is relatively separated using a support member such as a pin, and if necessary, It is good to program the motion to align the bone axis after turning. Note that the program is not limited to this, and it is preferable that an optimal program can be selected according to various symptoms.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. In addition, an Example does not limit the scope of the present invention.
[0014]
As shown in FIG. 1, the bone repair / treatment device of the present invention comprises an X-ray imaging apparatus and optical
[0015]
The X-ray imaging device and the optical infrared camera can be used to perform surgical navigation using X-ray images in two directions (one direction such as the front and side surfaces and a direction perpendicular thereto) by combining them. An example is known as FluoroNavi ™.
[0016]
First, the embodiment shown in FIG. 2 will be described.
[0017]
For example, it is assumed that the femur A is broken in two at the site excluding the epiphysis. The thigh where the bone is no longer supported contracts by the force of the muscles and becomes shorter as shown in FIG. For the time being, X-rays are taken from two or more directions in this state to grasp the positional relationship of the bones. By applying this data to the X-ray imaging apparatus and the optical infrared camera, the positional relationship of the bone can be tracked at all times even when the affected part is moved. It is judged where the pin is to be pinned and the bone can be easily operated by the robot arm, and the
[0018]
The
[0019]
The robot arm is automatically operated as follows. The positional relationship of the fractured bone grasped by the X-ray imaging apparatus and the optical infrared camera is displayed on the
[0020]
In the embodiment shown in FIG. 3, the same pins and the robot arm that holds them are used as in FIG.
[0021]
Assume that a fracture has occurred as in the case of FIG. At this time, the
[0022]
4 has a robot arm (not shown) that holds the
[0023]
Even in this case, it is assumed that the fracture has occurred in the same manner as in the embodiment of FIG. At this time, the
[0024]
The pin to be inserted may be a jig other than the pin as long as it can fix or move the bone. Further, the number, angle, shape, material, etc. of the pins or jigs other than the pins may be appropriately selected as necessary.
[0025]
Although not shown, the robot arm may be moved remotely by monitoring the monitor without executing the program.
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, a fracture such as a femur can be treated with a few small incisions. In addition, since it is controlled by a robot, a large force can be produced, and a minute movement is possible, so that positioning can be performed easily.
[0027]
Further, if the navigation system is used, the positional relationship between the bones can always be confirmed, and it can be confirmed that the actual treatment is appropriately performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the apparatus of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of the main part showing an embodiment of the apparatus of the present invention. Fig. 4 is a similar diagram showing another embodiment [Explanation of symbols]
A Bone a1 Bone part
Claims (4)
フレキシブルなロッドと、
これを前記骨部分に挿通するロボットアームと、
前記骨部分に挿通された前記フレキシブルなロッドの先端を前記支持部材に固定する係合手段と、
前記フレキシブルなロッドと前記支持部材の間に張力を加える手段を有し、
フレキシブルなロッドの先端が前記支持部材に固定された状態で、前記フレキシブルなロッドと前記支持部材の間に張力を加え、前記骨部分の軸を揃えることを特徴とする骨の修復・治療装置。 A rehabilitation and treatment device of a bone which includes a robot arm to move relative to the support member, such as a fixed pin in the respective divided bone portion into two or more by fracture or the like,
A flexible rod,
A robot arm that passes this through the bone part;
Engagement means for fixing a distal end of the flexible rod inserted through the bone portion to the support member;
Means for applying tension between the flexible rod and the support member;
An apparatus for repairing and treating bone, wherein a tension is applied between the flexible rod and the support member in a state where a distal end of the flexible rod is fixed to the support member to align the axis of the bone portion.
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