JP7052084B2 - 医療用ネジの挿入手術のための手術装置、及びこれを備えた手術ロボット - Google Patents

Description

本発明は、医療用ネジの手術装置、これを備えた手術ロボット、及び医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法に関するものであり、より詳細には、手術の過程が簡素化され、手術時間が短縮され、特に、椎弓根ネジの挿入手術を迅速かつ便利に行うことができ、手術の精度を向上させることができる医療用ネジの手術装置、これを備えた手術ロボット、医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法に関する。

一般に、人体を支持する脊椎は２４個の骨で構成され、骨と隣接する骨の間には、ディスクが備えられ、骨の中央には神経が通るようになっている。

そして脊椎は、人為的に損傷したり退行性または不適切な姿勢により損傷したり、ずれた場合、脊椎を通る神経を圧迫することにより、ひどい痛みを誘発するのに、痛みが軽微な場合には、理学療法を介した治療方法を使用しているが痛みがひどい場合には、椎弓根を固定する固定装置を挿入して、脊椎の位置をすぐにとるか神経を圧迫する部分を圧迫しないように、手術を行わなければならない。

椎弓根ネジの挿入手術は、複数の椎弓根に椎弓根ネジ（Ｐｅｄｉｃｌｅ ｓｃｒｅｗ）を挿入し、椎弓根ネジと隣接する椎弓根ネジをロッドに結合して、脊椎の癒合を行う。

椎弓根ネジの挿入手術は、神経を圧迫する椎弓根と隣接する椎弓根との間をロッドによって広げるように脊椎を矯正することで、椎弓根が神経を圧迫することを防げる。

また、椎弓根ネジの挿入手術に使用される椎弓根ネジはカップ形状に形成され、ロッドが安着されるように上部が開放された安着溝が形成されたネジのヘッドと、ネジのヘッドの下部に回動自在に結合され椎弓根にネジ締められることができるようにネジ山が形成されたネジのボディで構成されている。

一方、前述したように、椎弓根ネジの挿入手術は椎弓根ネジをドライバーと呼称されている締結工具を用いて、複数の椎弓根に挿入した後、椎弓根ネジのヘッドとの間にロッドを結合する方法で行われるが、椎弓根ネジを椎弓根に挿入するまでの手順が非常に複雑であり、多くの種類の手術器具が必要な限界を有している。

例えば、従来の椎弓根ネジの挿入手術の過程と手術器具について簡単に見てみると、椎弓根ネジの挿入のステップは、図１ａ及び図１ｂに示すように、複数の手術器具を用いて、図１ｃに示すように、椎弓根Ｐに椎弓根ネジｓを挿入することであり、図１ｄ及び図１ｅの多くの手順とステップを順次に行うことにより、完了することができる。

従来、椎弓根ネジの挿入手術において、椎弓根ネジの挿入過程は、放射線撮影装置を用いて撮影しながら、図１ｄおよび図１ｅに示すようにハンドル付けガイドピンｉ１（通常「ＶＰ Ｎｅｅｄｌｅ」という）ハンマーＴ３で打撃して椎弓根Ｐに挿入する第１のステップｓ１と、第１のステップｓ１を介して挿入されたガイドピンｉ１の針の部分に形成された中空を通じて椎弓根ネジｓの正確な挿入を案内するベースラインｉ２（Ｋ－Ｗｉｒｅ）を挿入する第２のステップｓ２と、ベースラインｉ２からガイドピンｉ１を除去する第３のステップｓ３と、ベースラインの外周面に介して第１のスリーブｉ３（Ｓｌｅｅｖｅ）を挿入する第４のステップｓ４と、第１のスリーブｉ３の外周面に第２のスリーブｉ４を挿入する第５のステップｓ５を行う。

以後、第２のスリーブｉ４の内部に位置する第１のスリーブｉ３を除去する第６のステップｓ６と、第２のスリーブｉ４の内部に拡孔ツールＴ１（操作工具）を挿入して、拡孔及びタッピングする第７のステップｓ７と、第７のステップの遂行を完了した拡孔ツールＴ１を分離して除去する第８のステップｓ８と、第２のスリーブｉ４の外部に第３のスリーブｉ５を挿入する第９のステップｓ９と、第３のスリーブｉ５の設置が完了すると第２のスリーブｉ４を除去する第１０のステップｓ１０と、椎弓根ネジｃを装着したドライバーＴ２を第３のスリーブｉ５の内部に挿入し、椎弓根Ｐに形成されたネジ締結孔Ｐ２に椎弓根ネジを搭載ｓ１１して締結動作ｓ１２を行う第１１のステップｓ１１、ｓ１２、ドライバーＴ２及び第３のスリーブｉ５を除去するなどの仕上げる第１２のステップｓ１３を行う。

前述したような従来の椎弓根ネジの挿入手術において、椎弓根ネジの挿入のステップは、１２のステップ程度であり、非常に複雑で、手術の手順が多すぎて、手術時間が長くかかり、反復的な作業を行うに伴う医療スタッフの疲労度が高くなる問題がでており、図１ａ及び図１ｂに示すように、手術時のガイドピンｉ１、ベースラインｉ２、第１のスリーブｉ３、第２のスリーブｉ４、第３のスリーブｉ５、拡孔ツールＴ１、ネジドライバーＴ２、ハンマーＴ３などの多くの種類の手術器具が必要であるだけでなく、これを管理及び維持しなければならなどの手術費の上昇を招くので、患者の医療費の負担を加重させる欠点があった。

特に、従来の椎弓根ネジの挿入手術において、椎弓根ネジの挿入はベースラインｉ２、各種スリーブｉ３、ｉ４、ｉ５などの手術器具の挿入経路の設定、位置及び姿勢の矯正、及び維持などを手作業に依存して行うので、医療スタッフのレベルに応じて、手術の精度、手術の品質、患者の回復の程度が異なるだけでなく、従来の椎弓根ネジの挿入手術は、第１のスリーブ乃至第３のスリーブなどを用いた拡孔過程やタッピング過程で、意図せずケイワイヤー（Ｋ－Ｗｉｒｅ）が他の手術器具と一緒に、より深く挿入される問題、ひどい場合には致命的な医療事故が発生するおそれが高い限界があった。

また、従来の椎弓根ネジの挿入手術はケイワイヤーｉ２などを挿入するための過程で反復的な放射線撮影を伴うことになるので、患者や医療スタッフが放射線に被曝される問題があった。

本発明は、前記内容に着目して提案されたもので、手術の過程が単純で、手術時間が短縮され、手術器具が簡潔であるので便利に手術を行うことができるだけでなく、医療費を低減するようにした医療用ネジの手術装置、これを備えた手術ロボット及び医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法を提供することにその目的がある。

本発明の他の目的は、椎弓根ネジの挿入手術をロボットを用いて迅速かつ便利に行うことができるだけでなく、手術の精度を向上させるようにした医療用ネジの手術装置、これを備えた手術ロボット及び医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明に係る医療用ネジの手術装置は、医療用ネジの手術装置において、棒状の本体の内部に挿入通路が形成された手術装置本体と、前記手術装置本体の下部に設置され、内部に案内孔が形成された拡張部材と、前記拡張部材の案内孔に移動可能に設置されるガイド部材と、前記手術装置本体の挿入通路に設置され、前記ガイド部材の上下移動を制御するガイド制御部材（以下、撃針部材）を含むことを特徴とする。

そして、本発明に係る医療用ネジの手術装置は、前記手術装置本体に締め付け力及び緩め力を印加する操作工具が接続されるように、前記手術装置本体の上部に設置される工具接続部材がさらに構成されることができる。

前記工具接続部材は、前記手術装置本体の上部に挿入されて、固定ボルト挿入孔が形成された本体接続部及び前記操作工具が接続される工具接続部からなる接続本体と、前記接続本体の固定ボルト挿入孔に挿入される固定ボルトを含めて、前記手術装置本体は前記固定ボルトが締結されるように、上部に固定ボルト締結孔が形成されることができる。

好ましくは、前記ガイド部材はピン形状のガイド本体の外周面にネジ山が形成されており、前記拡張部材はピン形状の拡張部材本体の外周面に前記ガイド部材のネジ山と反対方向のネジ山が形成されたことを特徴とする。

前記ガイド部材は、前記ガイド本体の上段にストッパー突起が形成され、前記拡張部材は、前記ストッパー突起の横断面形状と対応する横断面を有するように、前記案内孔と連通ように突起移動孔が形成されることができる。

前記拡張部材は、前記拡張部材本体の外面に段顎を有する切開部が形成され、前記手術装置本体の挿入通路には、前記切開部が挿入及び安着される切開部挿入孔が形成されることができる。

前記撃針部材は棒状に形成された撃針部材本体、前記撃針部材本体の下部に突出して前記ガイド部材の上端に接触する支持棒、及び前記撃針部材本体の上端に形成される移動片を含んで構成されることができ、手術装置本体には、前記移動片が上下に移動される移動溝と、前記移動片が係止されて定位するように前記移動溝に連通される係止溝が挿入通路と連通するように形成されることができる。

前記目的を達成するために、本発明に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットは、ロボットアームを備えた手術ロボットにおいて、前記ロボットアームに設置される支持アームと、前記支持アームに設置される手術装置固定部材と、前記手術装置固定部材に設置される前述した医療用ネジの手術装置を含むことを特徴とする。

好ましくは、前記支持アームは、屈曲部を有する支持アーム本体の端部に結束孔が形成された構造からなり、前記手術装置固定部材は、前記結束孔に挿入されて係止されてスリーブ挿入孔が形成されたスリーブ固定具と、前記スリーブ固定具に挿入されて手術装置挿入孔が形成されたスリーブを含んで構成されることができる。

一方、前記目的を達成するために、本発明に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法は、医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法でおいて、前記支持アームに前記手術装置固定部材を設置して、操作工具を結束した前記医療用ネジの手術装置を装着する手術装置の装着のステップと、前記撃針部材を正方向に操作してガイド部材を降下して固定し、前記操作工具を操作して、前記ガイド部材を手術部位に挿入するガイド部材の挿入のステップと、前記撃針部材を逆方向に操作して、前記ガイド部材の上昇動作が可能なように、前記ガイド部材に印加された拘束力を解除するガイド部材の解除のステップと、前記ガイド部材の解除のステップを行った後に、前記操作工具の締め付け力を印加し、前記拡張部材が手術部位に拡孔及びタッピングしてネジ挿入孔を形成する拡張部材の挿入のステップと、前記医療用ネジの手術装置を含む前記操作工具を除去し、医療用ネジを搭載したネジ締結工具を前記手術装置固定部材に設置して締め付け作業を行い、前記ネジ締結工具を除去する医療用ネジの挿入のステップを含むことを特徴とする。

好ましくは、前記ガイド部材の挿入のステップは、前記ガイド部材としてピン形状のガイド本体の外周面にネジ部が形成されたことを利用して、一方向に回動させる動作により行うことができる。

前記拡張部材の挿入のステップは、前記拡張部材としてピン形状の拡張部材本体の外周面にガイド部材と反対方向のネジ山が形成されたことを利用して、ガイド部材の挿入のための回動方向と反対方向に回動させる動作によって行うことができる。

本発明に係る医療用ネジの手術装置、これを備えた手術ロボット及び医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法によると、手術が簡潔であり、手術時間を短縮することができ、手術器具が簡潔且つ単純で、従来の手術時に要求されるガイドピン、ベースライン、第１のスリーブ、第２のスリーブ、第３のスリーブ、拡孔ツール、ハンマーなど過度に多くの種類の手術器具が必要なくなって、手術効率の向上と、管理コスト及び維持コストを低減することができので、医療の品質向上と患者の医療費の負担を低減することができる効果がある。

そして、本発明に係る医療用ネジの手術装置、これを備えた手術ロボット及び医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法によると、特別に工夫された医療用ネジの手術装置を手術ロボットのロボットアームに装着して医療用ネジを挿入するので、ハンマーなどを用いて、手作業に依存する過程を省略したり、簡潔化且つ単純化することができる。また、手術器具が意図せずに深く挿入されるなどの従来の問題を解消することができ、手術ロボットのガイド作用により医療用ネジが挿入されるので、手術の不良を未然に防げ、精度を確保することができるだけでなく、放射線撮影を最小限に抑えることができて、放射線被曝を低減することができる利点がある。

従来の椎弓根ネジの挿入手術に使用される手術器具を説明するための図である。 従来の椎弓根ネジの挿入手術に使用される手術器具を説明するための図である。 従来の椎弓根ネジの挿入手術を説明するための手術部位の横断面の構造を簡略化して示した図である。 従来の椎弓根ネジの挿入手術の手順を説明するための概略的な手順図である。 従来の椎弓根ネジの挿入手術の手順を説明するための概略的な手順図である。 本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置の手術装置本体を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置の拡張部材を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置のガイド部材を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを説明するための分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法を説明するための図であり、医療用ネジの手術装置の撃針部材が下降して、ガイド部材が固定された状態を示した斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。 本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法を説明するための図であり、医療用ネジの手術装置の撃針部材が上昇した状態を示す断面図であり、（ａ）の部分は撃針部材が上昇（ｈ高さだけ上昇）されてガイド部材が無負荷状態である場合を示したものであり、（ｂ）の部分はガイド部材が上昇した状態を示したものである。 本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法を説明するための図であり、手術の過程を順次に簡略して示した斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法を説明するための図であり、手術の過程を順次に簡略して示した斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法を説明するための図であり、手術の過程を順次に簡略して示した斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付された図２乃至図８ｃに基づいて詳細に説明し、図２乃至図８ｃにおいて同一の構成要素については、同一の参照番号を付与する。一方、各図面で一般的な技術から、この分野の従事者が容易に知ることができる構成とその作用及び効果についての図示及び詳細な説明は簡略したり省略して、本発明に関連する部分を中心に示した。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を示す斜視図であり、図３は本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を示す分離斜視図であり、図４ａは本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置の手術装置本体を示した斜視図であり、図４ｂは本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置の拡張部材を示す斜視図で拡大部は指示された部分の部分切開斜視図ある。図４ｃは本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置のガイド部材を示す斜視図である。

図２乃至図４ｃを参照すると、本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置１は、人体に医療用ネジｓを締結する手術に使用する装置に関するもので、手術装置本体１１、拡張部材１２、ガイド部材１３及び撃針部材１４（ｆｉｒｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒ）が備えられており、手術の過程が単純で、手術時間が短縮されるだけでなく、手術器具が簡潔であるので便利に手術を行えるようにした点に特徴がある。

また、本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置は、人体の様々な整形外科手術に適用することができるが、通常、椎弓根ネジ（Ｐｅｄｉｃｌｅ ｓｃｒｅｗ）などと呼称されている医療用ネジｓを椎弓根Ｐに挿入する椎弓根ネジの挿入手術に適用した例を基準に説明する。

手術装置本体１１は、図４ａに示すように骨格の機能を遂行する構成要素として棒状の本体１１１の内部に挿入通路１１２が形成されたもので、上部に後述する固定ボルト１５２が締結されるように固定ボルト締結孔１１５が形成されている。

そして、手術装置本体１１には、締め付け力及び緩め力を印加する操作工具Ｔ１（背景技術に示された拡孔ツールを適用することができる）が接続されるように、上部に工具連結部材１５が構成されている。

工具連結部材１５は、手術装置本体１１に一体に形成されることもできるが、本実施形態では、図３に示すように着脱可能に接続本体１５１と固定ボルト１５２で構成されている。

ここで、接続本体１５１は、手術装置本体１１の上部に挿入される本体接続部１５１１、操作工具Ｔ１などが接続される工具接続部１５１２からなるもので、本体接続部１５１１には、ピン形状の本体を横切って固定ボルト挿入孔１５１３が穿孔されて工具接続部１５１２との境界をなすようにリング状に突出した止めリング部１５１４が形成されている。

工具接続部１５１２は、接続される操作工具Ｔ１の接続部の構造に合わせて多様に形成されることができるが、本実施形態では、操作ツールとして、従来、椎弓根ネジの挿入手術に用いられる公知の拡張ツールＴ１（Ｄｉｌａｔｉｏｎ ｔｏｏｌ）や椎弓根ネジドライバーＴ２（Ｐｅｄｉｃｌｅ ｓｃｒｅｗ ｄｒｉｖｅｒ）に接続される操作ハンドル（図８ｂ（ｃ）参照）に示すように接続孔（図示せず）が形成された接続束Ｔ１１とこの接続束に結合されるハンドルＴ１２で構成される）の接続孔に挿入して接続して使用できるように端部に止め突起１５１５及び係止溝１５１６が形成された丸棒形状に形成されている。

固定ボルト１５２は、接続本体１５１の固定ボルト挿入孔１５１３に挿入されて締結される締結部と締め付け力を印加する頭部で構成された通常のボルト形状に形成されている。

一方、拡張部材１２は、図１ｃに示すように、椎弓根Ｐのような手術部位に医療用ネジｓを挿入するためのネジ挿入孔Ｐ２を形成するために拡孔及びタッピングの過程を行う構成要素として、手術装置本体１１の下部に設置されて丸棒形状を有する拡張部材本体１２１の内部に案内孔１２３が形成されている。

また、拡張部材１２は、後述されるガイド部材１３のストッパー突起１３３の横断面形状と対応する横断面を有するように案内孔１２３と連通するように突起移動孔１２４が形成されている。

ここで、突起移動孔１２４は、拡張部材本体１２１の上部にガイド部材１３の突出長さ（拡張部材１２の下段を介して外部に突出するガイド部材の突出長さを意味する）の範囲で形成されるものであり、ガイド部材１３のストッパー突起１３３が四角形の横断面を有するので、このストッパー突起１３３が移動可能に衡合するように四角形の横断面を有する孔で形成されている。

特に、前記拡張部材１２は、拡張部材本体１２１の下側部位に拡孔及びタッピングのためにネジ部が形成され、このネジ部は、ピン形状の拡張部材本体１２１の外周面に右ネジが形成されており、ガイド部材のネジ方向と反対方向のネジ山１２２で構成されることが重要である。

このように拡張部材１２のネジ部としてガイド部材のネジ方向と反対方向のネジ山１２２が形成される理由は、図７ａ乃至図８ｃに示すように、拡張部材１２がガイド部材１３と連動して回転しても、拡張部材とガイド部材が同じの方向に挿入して移動することを防止することにより、ガイド部材１３が意図せず、より深く挿入されることを防止するために、高度の技術的な考慮事項が内在されたものである。より具体的に説明すると、後述するように、ガイド部材１３のネジ部が左ネジ部１３２を形成するので、拡張部材１２が右ネジ部を形成しておらず、同じの方向である左ネジ部を形成すると拡孔及びタッピング時の拡張部材１２と一緒にガイド部材１３はまた、連動して回転されるので、意図せずに深く挿入され、手術の不良や失敗をもたらすからである。

また、前記拡張部材１２は、手術装置本体１１の内部に一部が挿入されて固定されるように拡張部材本体１２１の外面に段顎１２６を有する切開部１２７が形成されている。この時、切開部１２７は、拡張部材本体１２１の両側に対称構造で形成されることで、このように切開部１２７が両側に形成されることに応じて、この切開部が形成される部位の拡張部材１２の外観形状は略楕円形の断面形状を有するようになる。

さらに、前述した手術装置本体１１は、挿入通路１１２に切開部１２７が挿入されて位置する切開部挿入孔１１３が連通するように形成されたもので、この切開部挿入孔１１３は、手術装置本体１１の下端部から切開部の形状と一致するように略楕円形の断面形状の構造を有する孔で形成されている。

一方、ガイド部材１３は、手術の初期の手術部位に挿入され、ネジ挿入孔Ｐ２の形成の位置を設定するガイドピンの機能及び拡張部材を用いた拡孔及びタッピングの作業を容易にするための基礎の孔の生成機能を行う構成要素として、拡張部材１２の案内孔１２３及び突起移動孔１２４に移動可能に設置される。

そして、ガイド部材１３は、ピン形状のガイド本体１３１の下側部分に手術部位へ挿入されるネジ部が形成され、ガイド本体１３１の上端にストッパー突起１３３が形成されている。

このとき、ガイド部材１３に形成されるネジ部は左ネジを形成しており、拡張部材１２のネジ山と反対方向のネジ山１３２で構成される点に特徴があるもので、このように拡張部材１２のネジ山と反対方向のネジ山１３２で構成される理由は、前記拡張部材に右ネジ部１２２が形成された理由で知ることができるように、ガイド部材１３と拡張部材１２が連動して回転してもガイド部材と拡張部材が同じの方向に挿入して移動することを防止するためである。

ストッパー突起１３３は、拡張部材１２の突起移動孔１２４に沿って上下に移動することができるように四角形の横断面構造を有するように形成されている。

一方、撃針部材１４は、手術装置本体１１の挿入通路１１２に設置されてガイド部材１３の上下移動を制御するようにガイド部材１３に拘束力を印加または解除するために用意された構成要素として、棒状に形成された撃針部材本体１４１、撃針部材本体１４１の下部に突出してガイド部材１３の上段に接触されて、撃針部材本体１４１に比べて外径が小さい棒状の構造で形成された支持棒１４２および撃針部材本体１４１の上段に接続される移動片１４３で構成されている。

移動片１４３は、撃針部材１４を上下に移動させる外力を印加するために設けられたものであって、ユーザーが持って容易に移動させることができる構造であれば、形態に特別な制限はないが、本実施形態では、頭部とネジ部に形成されたハンドル用ネジの形で形成されており、撃針部材本体１４１の上段には、ハンドル用ネジが締結される締結孔１４１１が形成されている。

一方、手術装置本体１１には、前述した移動片１４３が上下に移動しながら、撃針部材１４の支持棒１４２がガイド部材１３の上段を加圧して拘束したり、拘束力を解除することができるよう移動溝１１７と係止溝１１８が、手術装置本体１１の挿入通路１１２と連通するように形成されている。

移動溝１１７は、移動片１４３の上下移動が可能なように、手術装置本体１１の挿入通路１１２と連通ように上下に切開されて形成されている。

係止溝１１８は、移動溝１１７と連通するように複数で構成することができるものであり、撃針部材１４の支持棒１４２がガイド部材１３の上段を加圧した状態を維持するために移動溝１１７の下段に直交する方向に形成された第１の係止溝１１８ａと、撃針部材の支持棒１４２がガイド部材１３の上段から離隔するように移動溝１１７の上段に直交する方向に形成された第２の係止溝１１８ｂで構成されている。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを説明するための図であり、医療用ネジの手術装置が装着される部分だけを示した斜視図であり、椎弓根Ｐは、概略的に模式化して示した。図６は、本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを説明するための分離斜視図である。

図５及び図６を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットは、前述した医療用ネジの手術装置１を搭載して手術を行う手術ロボットに関するものであり、ロボットアーム（図示せず）に設置される支持アーム２、支持アーム２に設置され、医療用ネジの手術装置１が搭載される手術装置固定部材３が備えられている。

前記支持アーム２は、手術部位に合わせて様々な形状に形成することができるものであり、本実施形態では、椎弓根ネジの挿入手術に適合するように屈曲部を有する支持アーム本体２１の端部に結束孔２２が形成された構造で構成されている。

前記手術装置固定部材３は、支持アーム２の結束孔２２に挿入されて係止されてスリーブ挿入孔３１２が形成されたスリーブ固定具３１と、このスリーブ固定具３１に挿入されて固定されて手術装置挿入孔が形成されたパイプ形状のスリーブ３２で構成されている。

スリーブ固定具３１は、結束孔２２の内部に挿入される円筒形状の固定具３１１と、この固定具３１１の上段にリング状に突出して支持アーム２の結束孔２２の周縁部に安着される安着顎３１３で構成されている。

一方、手術ロボット（図示せず）は、駆動部（図示せず）によって、ロボットアームをｘ軸、ｙ軸およびｚ軸方向に移動及び旋回などの手術動作を行うことができるように構成された公知の外科手術用ロボットを制限せずに選択して適用することができるので、これに対する具体的な説明を省略する。

図７ａ及び図７ｂは、本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法を説明するための図であり、図７ａは医療用ネジの手術装置の撃針部材が下降してガイド部材が固定された状態を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）であり、図７ｂは医療用ネジの手術装置の撃針部材が上昇した状態を示す断面図であって、（ａ）の部分は撃針部材が上昇（ｈ高さだけ上昇）されてガイド部材が無負荷状態である場合を示したものであり、（ｂ）の部分はガイド部材が上昇した状態を示したものである。

図８ａ乃至図８ｃは、本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法を説明するための図であり、手術の過程を順次に簡略して示した斜視図である。

一方、図７ａ乃至図８ｃを参照すると、本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法は、手術装置の装着のステップと、ガイド部材の挿入のステップと、ガイド部材の解除のステップと、拡張部材の挿入のステップと、医療用ネジの挿入のステップとを順次に行って医療用ネジｓを手術部位である椎弓根Ｐに設置する。

手術装置の装着のステップは、手術ロボットのロボットアームに支持アーム２を装着し、ロボットアームを動作させて手術部位に定位してから、スリーブ固定具３１を用いて、支持アーム２にスリーブ３２を組み立て、図２に示すように組み立てられた医療用ネジの手術装置１に図８ａの（ａ）部分に示すように、操作工具Ｔ１を結束した後に、図８ａの（ｂ）の部分に示すようにスリーブ３２に挿入して固定するステップである。

ガイド部材の挿入のステップは、図７ａ及び図８ｂに示すように、撃針部材１４の移動片１４３を正方向の下方に操作して、ガイド部材１３を降下して定位させ、操作工具に操作力を印加してガイド部材１３を手術部位に挿入するステップである。

より具体的に説明すると、図７ａの（ｂ）部分に示すように移動片１４３が移動溝１１７を経て下方に移動するようにした後、第１の係止溝１１８ａに引き込んで固定すると、撃針部材１４の支持棒１４２がガイド部材１３のストッパー突起１３３の上端を加圧して、ガイド部材の上方移動を遮断した状態を維持する。このとき、操作工具Ｔ１を反時計方向に回転させると、ガイド部材１３の左ネジ部１３２が椎弓根の内部で定められた深さだけ掘り下げて挿入される。

ガイド部材の解除のステップは、撃針部材１４を逆方向の上方に操作して、ガイド部材１３の上昇動作が可能なようにガイド部材に印加された拘束力を解除するステップである。すなわち、図７ｂの（ａ）部分に示すように移動片１４３を移動溝１１７を介して上方に移動するようにした後、第２の係止溝１１８ｂに引き込んで固定すると、撃針部材１４の支持棒１４２がガイド部材１３のストッパー突起１３３の上端から離脱され、拘束力が解除されるので、ガイド部材１３は上方移動が可能な無負荷状態になる。

拡張部材の挿入のステップは、操作工具Ｔ１に締め付け力を印加して、拡張部材１２が手術部位を拡孔及びタッピングしてネジ挿入孔Ｐ２を形成するステップであって、図８ｃの（ｅ）の部分に示すように操作工具Ｔ１を時計方向に回転させると、拡張部材１２の右ネジ部１２２が椎弓根の内部で定められた深さだけ掘り下げて挿入されるので、ネジ挿入孔を拡孔及びタッピングする。このとき、ガイド部材１３は、ガイド部材の解除のステップによって無負荷状態にあるだけでなく、左ネジ部１３２が形成されているので、操作工具Ｔ１に時計方向に回転させる過程で、意図せず、それ以上椎弓根の内部に挿入されなくて、図７ｂの（ｂ）の部分に示されたような状態にあるようになる。

医療用ネジ挿入のステップは、前述した医療用ネジの手術装置１を含む操作ツールＴ１を除去し、医療用ネジｓを搭載したネジ締結工具Ｔ２（通常ネジドライバーと呼称される）を手術装置固定部材３のスリーブ３２を介して挿入して締め付け作業を行って、医療用ネジｓの挿入が完了すると、ネジ締結工具Ｔ２を除去するステップである。

前述したように、本発明の第１の実施形態に係る医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法によって椎弓根ネジの挿入手術においての椎弓根ネジを挿入すると、手術装置の装着のステップ、ガイド部材の挿入のステップ、ガイド部材の解除のステップ、拡張部材の挿入のステップ、及び医療用ネジの挿入のステップからなる簡潔且つ単純なステップを通じて手術を行うことができる。

これにより、手術の手順と手術時間を大幅に短縮することができ、手術器具は、医療用ネジの手術装置１と拡孔ツールで使用される一般的な操作ツールＴ１とネジドライバーと呼称されているネジ締結工具Ｔ２だけ必要であるので、従来の手術時に要求されたガイドピン、ベースライン、第１のスリーブ、第２のスリーブ、第３のスリーブ、拡孔ツール、ハンマーなど多くの種類の手術器具が必要でなくて、管理コスト及び維持コストを低減することができて、患者の医療費の負担を低減することができる。

そして、椎弓根ネジの挿入手術時、手術ロボットのロボットアームに装着した支持アーム２に医療用ネジの手術装置１を組み立てて、前述したように、操作工具を組み立てて回転させた後、ネジ挿入孔を形成するので、従来のようにハンマーを用いて、ガイドピンを打撃するなどの手作業を省略することができ、ガイド部材１３が決まった深さだけ挿入されるので、意図せずに深く挿入されることに伴って発生する従来の問題を解消することができて、手術ロボットの案内作用を介して医療用ネジが挿入されるので、手術不良を未然に防げ、精度を確保することができるだけでなく、放射線撮影を最小限に抑えることができて、放射線被曝を低減することができる利点がある。

以上で説明したのは、本発明に係る医療用ネジの手術装置、これを備えた手術ロボット及び医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法を行うための一つの実施形態に過ぎないものであり、本発明は、前述した実施形態に限定されず、以下の特許請求の範囲で請求するように、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当該発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、誰でも様々な変更実施が可能な範囲まで本発明の技術的思想があるとすることである。

前述した実施形態で使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたもので、本発明を限定する意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに別の方法で意味ない限り、複数の表現を含んでいる。本出願では、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするのであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないことと理解されるべきである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 医療用ネジの手術装置において、
棒状の本体の内部に挿入通路が形成された手術装置本体と、
前記手術装置本体の下部に設置され、内部に案内孔が形成された拡張部材と、
前記拡張部材の案内孔に移動可能に設置されるガイド部材と、
前記手術装置本体の挿入通路に設置され、前記ガイド部材の上下移動を制御する撃針部材を含むことを特徴とする医療用ネジの手術装置。
［２］ 前記手術装置本体に締め付け力及び緩め力を印加する操作工具が接続されるように、前記手術装置本体の上部に設置される工具接続部材を含むことを特徴とする［１］に記載の医療用ネジの手術装置。
［３］ 前記工具接続部材は、前記手術装置本体の上部に挿入されて、固定ボルト挿入孔が形成された本体接続部及び前記操作工具が接続される工具接続部からなる接続本体と、前記接続本体の固定ボルト挿入孔に挿入される固定ボルトを含めて、
前記手術装置本体は、前記固定ボルトが締結されるように、上部に固定ボルト締結孔が形成されたことを特徴とする［２］に記載の医療用ネジの手術装置。
［４］ 前記ガイド部材はピン形状のガイド本体の外周面に形成されるネジ部を含み、
前記拡張部材はピン形状の拡張部材本体の外周面に前記ガイド部材と反対方向に形成されたネジ部を含むことを特徴とする［１］に記載の医療用ネジの手術装置。
［５］ 前記ガイド部材は、前記ガイド本体の上段にストッパー突起が形成され、
前記拡張部材は、前記ストッパー突起の横断面形状と対応する横断面を有するように、前記案内孔と連通するように突起移動孔が形成されたことを特徴とする［４］に記載の医療用ネジの手術装置。
［６］ 前記拡張部材は、前記拡張部材本体の外面に段顎を有する切開部が形成され、
前記手術装置本体の挿入通路には、前記切開部が挿入されて安着される切開部挿入孔が形成されたことを特徴とする［４］に記載の医療用ネジの手術装置。
［７］ 前記撃針部材は棒状に形成された撃針部材本体、前記撃針部材本体の下部に突出して前記ガイド部材の上端に接触する支持棒、及び前記撃針部材本体の上端に形成される移動片を含んで、
前記移動片が上下に移動される移動溝と、前記移動片が係止されて定位するように前記移動溝に連通される係止溝が前記手術装置本体の挿入通路と連通するように形成されたことを特徴とする［１］に記載の医療用ネジの手術装置。
［８］ ロボットアームを備えた手術ロボットにおいて、
前記ロボットアームに設置される支持アームと、
前記支持アームに設置される手術装置固定部材と、
前記手術装置固定部材に設置される［１］乃至［７］のうちいずれか一項の医療用ネジの手術装置を含むことを特徴とする医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボット。
［９］ 前記支持アームは、屈曲部を有する支持アーム本体の端部に結束孔が形成された構造からなり、
前記手術装置固定部材は、前記結束孔に挿入されて係止されてスリーブ挿入孔が形成されたスリーブ固定具と、前記スリーブ固定具に挿入されて手術装置挿入孔が形成されたスリーブを含むことを特徴とする［８］に記載の医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボット。
［１０］ ［８］の医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法において、
前記支持アームに前記手術装置固定部材を設置して、操作工具を結束した前記医療用ネジの手術装置を装着する手術装置の装着のステップと、
前記撃針部材を正方向に操作してガイド部材を降下して固定し、前記操作工具を操作して、前記ガイド部材を手術部位に挿入するガイド部材の挿入のステップと、
前記撃針部材を逆方向に操作して、前記ガイド部材の上昇動作が可能なように、前記ガイド部材に印加された拘束力を解除するガイド部材の解除のステップと、
前記ガイド部材の解除のステップを行った後に、前記操作工具の締め付け力を印加し、前記拡張部材が手術部位に拡孔及びタッピングしてネジ挿入孔を形成する拡張部材の挿入のステップと、
前記医療用ネジの手術装置を含む前記操作工具を除去し、医療用ネジを搭載したネジ締結工具を前記手術装置固定部材に設置して締め付け作業を行い、前記ネジ締結工具を除去する医療用ネジの挿入のステップを含むことを特徴とする医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法。
［１１］ 前記ガイド部材の挿入のステップは、前記ガイド部材としてピン形状のガイド本体の外周面にネジ部が形成されたことを利用して、一方向に回動させる動作により行い、
前記拡張部材の挿入のステップは、前記拡張部材としてピン形状の拡張部材本体の外周面にガイド部材と反対方向のネジ部が形成されたことを利用して、ガイド部材の挿入時に回動方向の反対方向に回動させる動作によって行うことを特徴とする［１０］に記載の医療用ネジの手術装置を備えた手術ロボットを用いた手術方法。

１：医療用ネジの手術装置
２：支持アーム
３：手術装置固定部材
１１：手術装置本体
１２：拡張部材
１３：ガイド部材
１４：撃針部材

Claims (9)

1. 医療用ネジの挿入手術のための手術装置において、
   棒状の本体の内部に挿入通路が形成された手術装置本体と、
   手術部位に前記医療用ネジを挿入するためのネジ挿入孔を形成するために拡孔及びタッピングの過程を行うように、前記手術装置本体の下部に設置され、内部に案内孔が形成された拡張部材と、
   手術の初期の手術部位に挿入され、前記ネジ挿入孔の形成の位置を設定するガイドピンの機能及び前記拡張部材を用いた拡孔及びタッピングの作業を容易にするための基礎の孔の生成機能を行うように、前記拡張部材の案内孔に移動可能に設置されるガイド部材と、
   前記手術装置本体の挿入通路に設置され、前記ガイド部材の上下移動を制御して、下方に操作時に、前記ガイド部材を降下して定位させて、上方に操作時に、前記ガイド部材に印加された拘束力が解除され、上昇移動が可能な無負荷状態になるようにするガイド制御部材を含むことを特徴とする医療用ネジの挿入手術のための手術装置。
2. 前記手術装置本体に締め付け力及び緩め力を印加する操作工具が接続されるように、前記手術装置本体の上部に設置される工具接続部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の医療用ネジの挿入手術のための手術装置。
3. 前記工具接続部材は、前記手術装置本体の上部に挿入されて、固定ボルト挿入孔が形成された本体接続部及び前記操作工具が接続される工具接続部からなる接続本体と、前記接続本体の固定ボルト挿入孔に挿入される固定ボルトを含めて、
   前記手術装置本体は、前記固定ボルトが締結されるように、上部に固定ボルト締結孔が形成されたことを特徴とする請求項２に記載の医療用ネジの挿入手術のための手術装置。
4. 前記ガイド部材はピン形状のガイド本体の外周面に形成されるネジ部を含み、
   前記拡張部材はピン形状の拡張部材本体の外周面に前記ガイド部材と反対方向に形成されたネジ部を含むことを特徴とする請求項１に記載の医療用ネジの挿入手術のための手術装置。
5. 前記ガイド部材は、前記ガイド本体の上段にストッパー突起が形成され、
   前記拡張部材は、前記ストッパー突起の横断面形状と対応する横断面を有するように、前記案内孔と連通するように突起移動孔が形成されたことを特徴とする請求項４に記載の医療用ネジの挿入手術のための手術装置。
6. 前記拡張部材は、前記拡張部材本体の外面に段顎を有する切開部が形成され、
   前記手術装置本体の挿入通路には、前記切開部が挿入されて安着される切開部挿入孔が形成されたことを特徴とする請求項４に記載の医療用ネジの挿入手術のための手術装置。
7. 前記ガイド制御部材は棒状に形成されたガイド制御部材本体、前記ガイド制御部材本体の下部に突出して前記ガイド部材の上端に接触する支持棒、及び前記ガイド制御部材本体の上端に形成される移動片を含んで、
   前記移動片が上下に移動される移動溝と、前記移動片が係止されて定位するように前記移動溝に連通される係止溝が前記手術装置本体の挿入通路と連通するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の医療用ネジの挿入手術のための手術装置。
8. ロボットアームを備えた手術ロボットにおいて、
   前記ロボットアームに設置される支持アームと、
   前記支持アームに設置される手術装置固定部材と、
   前記手術装置固定部材に設置される請求項１乃至請求項７のうちいずれか一項の医療用ネジの挿入手術のための手術装置を含むことを特徴とする医療用ネジの挿入手術のための手術装置を備えた手術ロボット。
9. 前記支持アームは、屈曲部を有する支持アーム本体の端部に結束孔が形成された構造からなり、
   前記手術装置固定部材は、前記結束孔に挿入されて係止されてスリーブ挿入孔が形成されたスリーブ固定具と、前記スリーブ固定具に挿入されて手術装置挿入孔が形成されたスリーブを含むことを特徴とする請求項８に記載の医療用ネジの挿入手術のための手術装置を備えた手術ロボット。

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