JP5560466B2 - 関節の表面を造形するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、完全または部分的膝関節形成術における、骨を切断し調整する際に使用するためのインプラントおよび器具に関する。そのような器具は、これに限定するものではないが、腰、肩、足首、肘、手の関節、手首の関節、足の関節、および側頭骨と下顎骨との関節、膝および腰等の連接関節、およびまた、脊椎の運動分節を含む、他の完全または部分的関節置換術に適用可能である。

足首、膝、腰、または肩等の関節は、概して、相互の関係を維持する、２つ以上の比較的剛な骨構造から成る。脊椎の場合には、運動分節は、概して、２つの椎体、１つの椎間板、および２つの面関節から成る。骨構造にまたがる軟組織構造は、骨構造を一体に保持し、１つの骨構造の他の骨構造に対する運動を画定することを補助する。例えば、膝では、骨構造は、大腿骨、脛骨、および膝蓋骨である。筋肉、靱帯、腱、半月板、および関節包等の、膝関節にまたがる軟組織構造は、力、支持、および安定性を提供して、膝の運動を助長する。膝関節にまたがる筋肉および腱構造は、身体の他の関節および脊椎の場合のように、制御された方式で関節を動かすための動力学を提供し、その一方で、規則正しい様式で機能するように関節を安定させる。関節は、関節を所望の方向に動かそうとする一次筋肉の収縮と、合成された関節荷重を、関節の骨構造に対して好ましい方向の限度内に向けようとする、拮抗する筋肉の収縮との組み合わせによって、動的に安定させられる。固有受容性フィードバックが、一次筋肉収縮と拮抗筋肉収縮との間の制御またはバランスの一部を提供すると考えられる。

連接関節では、関節軟骨から成る平滑で弾力性のある表面が骨構造を覆う。脊椎では、輪および核から成る椎間板が、隣接する椎体の間の空間を埋め、２つの面関節が、後方で連接を提供する。骨構造の関節面は、関節にまたがる軟組織構造と連携して動作し、構造間の運動の包絡面を画定するメカニズムを形成する。典型的な運動の包絡面内で、骨構造は、互いに対して所定のパターンで動く。軟組織の拘束の限界まで動かされるときに、運動は、骨構造間の運動の完全な包絡面を画定する。膝では、関節にまたがる軟組織構造は、脛骨大腿骨区分の関節面内の過剰な平行移動から膝を安定させる働き有する。そのような脛骨大腿骨の安定性は、大腿骨および脛骨が、規則正しい様式で互いに摺動および回転することを可能にする。膝蓋骨が、膝蓋靱帯によって脛骨から一定の距離を置いて結び付けられるために、膝蓋大腿区分における大腿骨に対する膝蓋骨の運動は、脛骨大腿骨運動と関連する。

関節面または運動分節を置換するインプラントを受容するための、関節を調整する現在の方法は、広範囲の外科的露出を伴う。従来の完全膝関節形成術では、外科的露出、靱帯解放、および前十字靱帯の犠牲は、のこぎり、バー、および他の粉砕デバイスの使用を誘導するための切断ブロック、ならびに人工表面または運動分節を置換するインプラント用の支持表面を提供するために軟骨および骨を切断または除去するための他の器具とともに、大腿骨、脛骨、または膝蓋骨の上、中、またはそれに取り付けられるガイドの導入を可能にするように、十分でなければならない。従来の単区分膝関節形成術では、外科的露出は、膝の内側または外側の脛骨大腿骨区分へのアクセスを可能にするように、より小さくてもよい。前十字靱帯は、概して保存される。従来の膝関節置換術においては、大腿骨の遠位端は、全て人工装具を受容する目的で、大腿骨の長さに略平行である平坦な前面および後面と、前面および後面に略垂直である平坦な端面と、上記の表面をつなぐ傾斜した平坦面とを有するように造形され得る。一般に、これらは、それぞれ、前切断部、後切断部、遠位切断部、および面取り切断部と呼ばれる。同様に、従来の単区分膝関節形成術では、全て人工装具を受容する目的で、大腿骨の長さに略平行である平坦な後面と、後面に略垂直である平坦な端面と、上記の表面をつなぐ傾斜した平坦面とを有するように造形され得る。

現在の膝関節形成術では、術前計画およびＸ線テンプレーティングによって、適正な膝整合が実現される。完全に伸ばした状態の膝の、前後（Ａ／Ｐ）および側面Ｘ線像が撮影される。脛骨および大腿骨の力学的軸が、Ａ／ＰＸ線上でマーキングされる。これらの線の間の角度は、矯正されるべき内反／外反変形の角度である。Ａ／Ｐ像では、大腿骨の力学的軸に対する遠位大腿骨切除の角度および深度、よって、大腿骨インプラントの角度および大腿顆の中へ位置付ける深度が、所与のインプラントシステムに対する外科技術ごとに事前判定される。同様に、脛骨の力学的軸に対する脛骨切除の角度、よって、脛骨インプラントの角度が、所与のインプラントシステムに対する外科技術ごとに事前判定される。大腿骨切除ガイドが、大腿骨の力学的軸に対して遠位大腿骨切除を位置付けるように、大腿骨上で整合され、脛骨切除ガイドが、脛骨の力学的軸に対して近位脛骨切除を位置付けるように、脛骨上で整合される。切断が正確に行われた場合には、大腿骨の力学的軸および脛骨の力学的軸は、Ａ／Ｐ像内で整合する。いったん大腿骨および脛骨が切除されると、内側および外側の側副靱帯は、膝の平衡を保つように解放され得る。軟組織の平衡化は、概して、完全に延ばした状態の膝で行われる。完全伸展時の大腿骨と脛骨との間の間隔は、靱帯解放を誘導して適切な伸展間隙を実現するために使用される。

典型的には、適切な伸展間隙は、脛骨プラトー切除に対する遠位大腿骨切除の平行位置関係によって、および部分的または完全膝関節形成術用の大腿骨および脛骨インプラントを収容するのに十分な間隙によって証明される。このアプローチは、完全伸展時の膝の整合および平衡化に対処する。９０°屈曲した状態での膝の整合および組織の平衡は、概して、外科医の判断に委ねられ、可動域の全体を通じた整合および組織の平衡は、過去には対処されてこなかった。９０°で膝を整合させる際に、外科医は、膝にまたがる靱帯の適正な張力を提供すると考えられる位置にまで、大腿骨構成要素を大腿骨の力学的軸の周囲に回転させる。

関節置換術用の現在のインプラントおよび器具は、多数の制約を有する。それは、手技の侵襲性と、外科的手技により適切な整合、軟組織平衡、および関節の動力学を達成することとに関連する。そのような困難は、全ての関節置換術に存在する。脊椎椎間板は連接関節ではないが、変性した椎間板の動力学的機能を修復することの関心が、金属および／またはプラスチック関節面を組み込む脊椎関節形成術につながった。脊椎椎間板機能を修復するために、ヒドロゲルおよびウレタンを含むポリマーも使用されている。そのような脊椎インプラントは、好ましくは、低侵襲外科的アプローチを介して設置され、運動および動力学を回復し、よって、インプラント構成要素の相互のあいだの正確な整合および配向を必要とする。加えて、脊椎の運動分節の動力学は、輪、核、前靱帯、後靱帯、面関節の連接、および運動分節にまたがる筋肉の関数である、椎間板にまたがる複合運動によって画定される。脊椎の運動分節は、隣接する椎体の間の運動である。

大腿骨または脛骨が複数の構成要素を用いて新たな表面を付けられる、モジュール式膝インプラントを植え込むことの困難さが、構成要素間の正しい関係の達成をもたらした。説明の簡略化のために、大腿骨構成要素のような構成要素を備える複数の構成要素を、副構成要素と呼ぶ。例えば、モジュール式大腿骨構成要素は、滑車（ｔｒｏｃｈｌｅａ）、外側大腿顆、および内側顆のための副構成要素を含み得、「大腿骨構成要素」への言及は、複数部品の大腿骨構成要素の場合には副構成要素を含む。

大腿骨遠位または脛骨近位に新たな表面を付ける、複数の副構成要素の場合には、副構成要素の相互のあいだの配向および整合は、大部分が対処されてこなかった。このことは、個別に、または組み合わせて使用される、独立区分置換術の外科的適用における、高い失敗率の主な原因となり得る。そのような区分置換術は、内側脛骨大腿骨区分、外側脛骨大腿骨区分、膝蓋大腿区分、およびそれらの組み合わせを含む。構成要素の不整合は、一部の臨床研究で実証されているように、完全膝インプラントに対して単区分インプラントのより高い失敗率の主な原因となり得る。２区分および３区分設計を考慮すると、副構成要素ならびに構成要素の配向および整合は、インプラントの不良な連接による加速した摩耗を回避するために重要である。

これまでの利用可能な手術器具は、大腿骨遠位、脛骨近位、および膝蓋骨後部が、副構成要素対副構成要素および構成要素対構成要素の正確な配向および整合のために備えられる、複数部品のインプラントを埋め込む際に、問題のない使用を提供してこなかった。現在の大腿骨整合ガイドは、大腿骨に対して大腿骨切除の方向付けを補助し、現在の脛骨整合ガイドは、脛骨に対して脛骨切除の方向付けを補助し、その一方で、それらは、正しい副構成要素対副構成要素の整合または配向に関連する限定された位置決めまたは誘導を提供する。そのような整合ガイドはいずれも、軟組織平衡に関連する誘導（すなわち、軟組織平衡を回復するための靱帯張力）を提供しない。さらに、それらは、大腿骨構成要素の正しい屈曲／伸展配向、大腿骨構成要素の正しい軸方向回転、脛骨構成要素の正しい後部傾斜、の何れとも関連しない、限定された位置決めまたは誘導を提供する。膝蓋大腿関節については、適正な脛骨大腿骨整合は、大腿四頭筋機構の外側引張によって画定されるような膝蓋骨の適正なトラッキングと、大腿膝蓋骨溝の関節面と、脛骨大腿骨関節線の維持とを、再確立するために必要とされる。最適な膝動力学、大腿骨構成要素の屈曲／伸展、および外転配向のために、脛骨構成要素の後部傾斜および関節にまたがる靱帯は連携して動作し、膝の可動域の全体を通じて軟組織平衡を維持する。

関節全体の置換を必要とするほどには関節が損傷または罹患していない患者を含む、関節面の置換を必要とする患者にとって、膝に使用可能なインプラントシステムは、単一の３区分大腿骨構成要素、単一脛骨構成要素、単一膝蓋骨構成要素、および手技を行うために広範囲の外科的露出を必要とする器具類を有する。

連接関節面への外科的アクセスを獲得するために骨構造を適切に調整するために、関節担面用の人工材料、例えば、金属、プラスチック、セラミック、または他の好適な材料を提供するために、ならびに、関連する筋肉、靱帯、または腱への実質的な損傷または外傷を全く伴なわず、かつ関節の広範囲の伸延（ｄｉｓｔｒａｃｔｉｏｎ）を伴なわずに手術部位を閉鎖するために採用され得る、外科手術方法および装置を提供することが望まれる。この目標を実現するために、低または最小侵襲性の装置および手技を使用して、関節の関節面が適切に造形されることを可能にし、かつ、関節腔の境界内にあって調整された骨支持表面と一致するアセンブリである、小切開を通じた挿入に適したインプラントで関節面を置換するための、インプラントおよび器具が必要とされる。

本発明は、低および最小侵襲性の完全膝置換術で使用するためのインプラントおよび器具に関連する。より具体的には、本発明は、骨を切断および調整するための器具に関する。そのような骨切断器具は、完全および部分的膝関節形成術に適用可能である。加えて、そのような器具は、これの限定するものではないが、腰、肩、足首、肘、手の関節、手首の関節、足の関節、および側頭骨と下顎骨との関節を含む、他の完全および部分的関節置換術に適用可能である。そのような器具はまた、これの限定するものではないが、脊椎椎間板および面関節を含む、脊椎の運動分節にも適用可能である。本書の目的で、関節という用語は、膝および腰等の連接関節、およびまた、脊椎の運動分節を指すために使用される。

本発明は、関節動力学を修復するための、部分的または完全関節置換術のためのシステムおよび方法を提供する。開示される器具およびインプラントは、正確な骨および軟組織の調整、解剖学的整合の修復、軟組織平衡、動力学、構成要素対構成要素の配向および整合、副構成要素対副構成要素の配向および整合、ならびに限定された外科的露出を通じたインプラント固定を達成する。

インプラント構成要素および副構成要素の適正な整合および位置決めは、膝の軟組織構造によって誘導される器具によって、患者特有の解剖学的整合および構成要素の配向に応じて骨切除を誘導することが可能となる。内側および外側の脛骨関節面および膝蓋骨関節面は、概して、平面切除により調整される。内側および外側の大腿顆および滑車は、動力学的に調整される。そのような器具類は、組織誘導手術（ＴＧＳ）と呼ばれ、米国特許第６，７２３，１０２号で説明されており、その全体として本明細書において参考として援用される。

大腿骨、脛骨、および膝蓋骨インプラントの適正な整合は、可動域の全体を通じた膝関節の適正な解剖学的整合を必要とする。骨切除を誘導するために膝をまたぐ軟組織構造を使用することによって、ＴＧＳ器具類は、可動域の全体を通じた適正な軟組織平衡化を確立した。ＴＧＳ膝手技は、これに限定するものではないが、内側または外側の脛骨大腿骨区分の単区分膝関節形成術、膝蓋大腿および内側または外側いずれかの脛骨大腿骨区分あるいは両方の脛骨大腿骨区分の２区分関節形成術、または膝蓋大腿関節および両方の脛骨大腿骨区分の３区分関節形成術を含む。そのような手技では、膝関節は、概して、小さい内側膝蓋骨切開を通じて露出される。前および後十字靱帯は無傷で残される。出願人らは、前十字靱帯が部分的または完全に損なわれた場合に、器具システムが機能すると考える。本明細書で説明される、本発明の内側および外側の脛骨大腿骨区分の２区分関節形成術の一実施形態では、内側および外側の脛骨関節面が、平面切除により除去される。骨スクライビング器具が、内側および外側の脛骨大腿骨区分の切除面上に設置される。各スクライビング器具は、膝が屈曲および伸展されるときに伸展され、その各顆に対して荷重を加えて浅い溝を刻む。次いで、一次骨造形器具が、内側および外側の脛骨大腿骨区分の切除面上に設置される。各一次造形器具は、伸展して、１つ以上の造形要素とは無関係に各脛骨大腿骨区分を伸延するように構成され、次いで、そのような造形要素は、切除された脛骨プラトーに対する深度まで、各大腿顆の中へ進められ、膝は、大腿顆内にガイド表面を動力学的に調整するために屈曲および伸展される。次いで、二次骨造形器具が、内側および外側の脛骨大腿骨区分の切除面上に設置される。各二次造形器具は、各大腿顆の調整されたガイド表面によって摺動可能に受容可能なガイド要素を伴って構成される。各二次造形器具は、伸展して、ガイド要素を通じて加えられる脛骨プラトーと大腿骨ガイド表面との間に印可される伸延力により、各脛骨大腿骨区分を伸延するように構成される。一実施形態では、二次造形器具は、ガイド要素担面から一定の距離を置いた１つ以上の造形要素を伴って構成され、その結果として、膝が屈曲および伸展されるときに、そのような造形要素は、一次造形器具によって大腿顆内に以前に調整されたガイド表面から所定の距離を置いて、各大腿顆上の表面を調整する。別の実施形態では、二次造形器具は、ガイド要素担面から可変距離を置いた１つ以上の造形要素を伴って構成され、そのような造形要素は、ガイド要素担面に対する所定の深度まで、各顆の中へ進められるように構成される。切断要素のそのような前進は、大腿顆を調整するために膝の屈曲および伸展を開始する前に行われる。代替案として、切断要素のそのような前進は、大腿顆を調整するために膝が屈曲または伸展されるときに行われる。

代替案として、膝は、特定の屈曲角度に置かれ得る。各膝屈曲角度において、各一次造形器具は、伸展して、１つ以上の造形要素とは無関係に各脛骨大腿骨関節を伸延するように構成される。次いで、そのような造形要素は、大腿顆内にガイド表面を動力学的に調整するために、切除された脛骨プラトーに対する深度まで、各大腿顆の中へ進められる。次いで、膝は、次の屈曲角度に回転させられ、該プロセスが繰り返される。次いで、二次骨造形器具が、内側および外側の脛骨大腿骨区分の切除面上に設置される。各二次造形器具は、各大腿顆の調整されたガイド表面によって摺動可能に受容可能なガイド要素を伴って構成される。各二次造形器具は、伸展して、ガイド要素を通じて加えられる脛骨プラトーと大腿骨ガイド表面との間に印可される伸延力により、各脛骨大腿骨区分を伸延するように構成される。二次造形器具は、ガイド要素担面から可変距離を置いた１つ以上の造形要素を伴って構成され、そのような造形要素は、インプラント支持表面を動力学的に調整するために、ガイド要素担面に対する所定の深度まで、各顆の中へ進められるように構成される。造形が停止され、膝が次の屈曲角度に回転させられ、プロセスが繰り返される。任意で、造形器具は、湾曲形状、半球状、または輪郭表面を調整するように構成され得、なぜならば、噛合単一大腿骨インプラントまたは複数の副構成要素を伴って構成される大腿骨インプラント上の、種々の支持表面に一致することが要求され得るからである。

大腿顆が一次造形器具によって造形されるときに、完全伸展時の内反／外反整合が周期的にチェックされる。一次造形器具の区分内伸延は、外反または内反矯正のために、それぞれ内側または外側の脛骨大腿骨区分に付勢され得る。代替案として、一次造形器具は、内側および外側の脛骨大腿骨区分の両方に設置され、各大腿顆は、適切なガイド表面深度が一方の顆で達成されるまで、同時に調整される。この区分内の一次造形器具は、スペーサで置換され、他方の大腿顆内のガイド表面の調整は、膝の解剖学的整合が実現されるまで継続される。大腿骨の力学的軸および脛骨の力学的軸が整合するときに、膝は適正に整合される。次いで、二次造形器具が、上記のように大腿顆内にインプラント支持表面を調整するために、各脛骨大腿骨区分の中に設置される。したがって、適正な膝の整合および軟組織平衡が、膝の可動域の全体を通じて実現される。

代替技術では、各脛骨大腿骨区分は、独立して調整される。膝関節は、上記のように露出される。脛骨大腿骨区分のうちの１つ、典型的には、より重症の病変があるものが、最初に調整される。各脛骨関節面は、上記のように切除される。脛骨大腿骨区分のうちの１つを調整するために、骨スクライビング器具、一次造形器具、および二次造形器具が上記のように使用される。適切なサイズの大腿骨および脛骨の試行物が、調整された骨表面上に設置され、他方の脛骨大腿骨区分が上記のように調整される。単区分膝関節形成術の場合には、罹患脛骨大腿骨区分は、調整される第１の脛骨大腿骨区分に対して上述されたように、調整される。膝蓋大腿関節形成術の場合には、膝蓋骨は、平面切除で切除され、一次造形器具は、伸展して、１つ以上の造形要素とは無関係に膝蓋大腿関節を伸延するように構成され、次いで、そのような造形要素は、膝蓋大腿連接によって誘導される経路に沿った滑車溝の関節面より下の所定の深度まで、大腿骨滑車溝の中へ進められる。そのような造形要素の前進は、切除された膝蓋骨上に一次造形器具を設置した後、および膝を屈曲および伸展し始める前に行われる。代替案として、造形要素のそのような前進は、大腿骨滑車溝にガイド表面を生成するために、膝が屈曲および伸展されている間に行われる。二次骨造形器具が、切除された膝蓋骨上に設置される。二次造形器具は、滑車の調整されたガイド表面によって摺動可能に受容可能なガイド要素を伴って構成される。二次造形器具は、伸展して、ガイド要素を通じて加えられる膝蓋骨と滑車ガイド表面との間に印可される伸延力により、膝蓋大腿関節を伸延するように構成される。一実施形態では、二次造形器具は、ガイド要素担面から一定の距離を置いた１つ以上の造形要素を伴って構成され、その結果として、膝が屈曲および伸展されるときに、そのような造形要素は、一次造形器具によって滑車内に以前に調整されたガイド表面から所定の距離を置いて、滑車上の表面を調整する。別の実施形態では、二次造形器具は、ガイド要素担面から可変距離を置いた１つ以上の造形要素を伴って構成され、そのような造形要素は、ガイド要素担面に対する所定の深度まで、滑車の中へ進められるように構成される。切断要素のそのような前進は、滑車を調整するために膝の屈曲および伸展を開始する前に行われる。代替案として、切断要素のそのような前進は、滑車を調整するために膝が屈曲または伸展されるときに行われる。膝蓋大腿関節および膝蓋大腿区分は、膝蓋骨および大腿骨滑車の組み合わせに対する交換可能な用語である。

膝蓋大腿関節を含む２区分および３区分膝関節形成術に対しては、一方または両方の脛骨大腿骨区分が、いずれの場合であろうとうとも、上記のように調整され、試験用大腿骨顆および脛骨構成要素が、膝動力学を確立するために設置される。次いで、膝蓋大腿区分が上記のように調整される。代替案として、膝蓋大腿関節が上記のように調整され、試験用膝蓋骨および滑車構成要素が膝動力学を確立するために設置される。次いで、一方または両方の脛骨大腿骨区分が、いずれの場合であろうとも、上記のように調整される。任意で、３区分膝関節形成術の場合には、大腿骨滑車および両大腿顆は、最初に内側および外側の脛骨プラトーおよび膝蓋骨を切除することによって、同時に調整され得る。次いで、膝蓋大腿関節および脛骨大腿骨区分に対して上記のように、スクライビング器具、一次造形器具、および二次造形器具が適用される。任意で、膝蓋大腿関節、内側脛骨大腿骨区分、および外側脛骨大腿骨区分を調整するための順序は、任意の順番または任意の組み合わせに変更され得る。代替案として、大腿骨滑車は、大腿骨遠位上または滑車の内側に設置される切断ガイドにより切除され得る。振動または往復運動のいずれかを行う外科用のこぎりが、大腿骨滑車を切除するために、切断ガイド上に、またはそれを通じて設置される。

代替案として、大腿顆および滑車は、同時に調整される。脛骨および膝蓋骨の関節面は、平面切除により切除される。骨造形器具は、内側および外側の脛骨切除ならびに膝蓋骨切除上に設置される。骨は、上記のように、大腿顆および滑車から切除される。切除深度は、各顆および滑車について監視される。１つの区分において適切な深度に到達すると、その造形器具はスペーサと置換され、残りの表面の造形が継続される。いったんスペーサが脛骨大腿骨区分のうちの一方の中に設置されると、所望の膝の整合が実現されるまで、他方の大腿顆の切除が継続される。滑車の切除の完了前に両大腿顆の切除が完了した場合には、残りの脛骨大腿骨区分の中の造形器具はスペーサと置換され、滑車の造形は適切な深度にまで継続される。

ＴＧＳ器具類を用いて実現される、大腿骨、脛骨、および膝蓋骨の骨切除は、解剖学的な膝の整合、軟組織平衡、および膝の可動域の全体を通じた動力学的機能に対して、適切に位置付けられ、かつ配向される。大腿骨、脛骨、および膝蓋骨構成要素を、それぞれ位置付け、かつ配向するためにこれらの骨支持表面を使用することは、解剖学的な膝の整合、軟組織平衡、および動力学的機能を維持する。一般に、脛骨および膝蓋骨切除は平面的であり、平面的な支持表面を有する、対応するインプラント構成要素の設置を単純にする。大腿骨切除は、平面的ではなく、外側顆、内側顆、および滑車切除の相互間の相対位置は、所与の患者の膝動力学の関数である。したがって、大腿骨インプラントは、この変動に適応するべきである。

代替的実施形態では、大腿骨、脛骨、および膝蓋骨を動力学的に調整して膝インプラント構成要素を支持するために、ＴＧＳ器具類と併せて手術ナビゲーションが使用される。このアプローチに適用可能な手術ナビゲーション技術は、これに限定するものではないが、画像および無画像ナビゲーションシステム、およびホール効果を用いたナビゲーションシステムを含む。膝関節は、上記のように露出される。ナビゲーション追跡装置が、大腿骨、脛骨、および膝蓋骨に取り付けられる。追跡装置を膝蓋骨に取り付けることができない場合には、膝蓋骨の追跡は、追跡スタイラスを用いて、手技中に周期的に、または離散点で行われる。膝の術前整合および動力学は、使用されるナビゲーションシステムのプロトコルごとに測定される。脛骨プラトーおよび膝蓋骨は、上記のように調整される。代替案として、ナビゲーションシステムは、内側および外側の脛骨関節面の切除のための脛骨切除ガイドを位置付けるために使用される。ナビゲーションシステムは、膝蓋骨の切除のための膝蓋骨切除ガイドを整合するために使用され得る。前および後十字靱帯は無傷で残される。膝の整合および動力学を監視する間、ナビゲーションシステムが可動域の全体を通じて、膝蓋大腿関節および各脛骨大腿骨区分の中の一次造形器具による大腿骨切除深度を監視および表示しながら、一次および二次骨造形器具が上記のように適用される。ナビゲーションシステムは、適切な切除深度が所与の大腿関節面上で実現された時を示し、その造形器具を試験用インプラントと置換するように外科医に合図する。大腿骨切除は、所望の膝の整合が実現されたことをナビゲーションシステムが示すまで継続される。手術ナビゲーションシステムは、滑車切除深度を監視し、所望の深度が実現されると外科医に通知する。大腿顆切除を完了する前に適切な滑車切除深度が実現された場合には、試験用インプラントが膝蓋大腿区分に設置され得、大腿顆切除が継続される。この技術は、膝の３つの区分を同時に調整するためにＴＧＳ器具類と併せて手術ナビゲーションを使用するステップを説明する。加えて、前述の順序および組み合わせで膝区分を調整するために、ＴＧＳ器具類と併せて手術ナビゲーションが使用され得る。

ＴＧＳ器具類の中の造形器具は、区分内伸延力および／または伸延距離を測定するために、センサを搭載し得る。そのような器具類は、全可動域の全体を通じて、一次造形中の軟組織平衡の監視を可能にする。力および／または変位センサが、軟組織平衡、伸延力および／または伸延変位の相補的測定として、膝をまたぐ靱帯に取り付けられ得る。機器を搭載した造形器具はまた、全可動域の全体を通じて、一次造形および／または二次造形中の切除深度の監視を可能にする。伸延力を測定するために、ロードセルが一次および／または二次造形器具の中に設置される。代替案として、一次または二次造形器具を伸展させるために油圧が使用される場合には、圧力センサが使用され、印加される圧力に油圧アクチュエータまたはブラダまたはバルーンの断面積を掛けることによって伸延力を測定する。伸延距離を測定するために、変位センサが一次または二次造形器具の中に設置される。代替案として、造形器具を伸展させるために油圧が使用される場合には、油圧アクチュエータまたはブラダまたはバルーンに送達される流体の体積変化は、変位対体積変化に関して伸延デバイスを較正することによる。伸延荷重および伸延変位読み出し値は、デジタル読み出し値、棒グラフ、または他のグラフ表示によって提供され得る。読み出し値はまた、手術ナビゲーションシステムディスプレイに表示され得る。そのような機器を搭載した造形器具は、上記の手技および実施形態のそれぞれにおいて使用され得る。油圧アクチュエータまたはブラダへの圧力は、注射器ポンプによって、あるいは、関節を伸延させるために使用されるアクチュエータまたはブラダを起動するために必要とされる動作可能な体積変化にわたって流体の比較的一定の圧力を維持するように設計される、事前装填された柔軟ブラダによって提供され得る。代替案として、伸延力は、ネジ式メカニズム、傾斜ランプ、鋏メカニズム、または他の機械的手段によって印加され得る。

より洗練された実施形態では、ＴＧＳ器具類は、手術ナビゲーション、区分内伸延および変位センサ、および大腿骨切除の同時閉ループ制御を提供するためのプログラム可能な制御器と一体化される。この用途特有のロボットシステムは、外科医が膝を屈曲および伸展させる間に、一次造形器具を用いて大腿顆および滑車を造形する。膝関節は、前述のようにアクセスされる。手術ナビゲーションシステムおよびナビゲーション追跡装置は、前述のように適用され、術前整合および膝動力学は、測定され保管される。脛骨および膝蓋骨は、前述のように切除される。一体的な伸延力および伸延変位センサを伴う、油圧で伸展する一次造形器具が、膝の３つの区分の中へ設置される。一次造形器具は、各大腿関節面を調整するために上記のように適用される。各区分内の区分内伸延力は、フィードバックとして伸延力を用いて、独立した閉ループ制御器によって制御され得る。代替案として、造形器具のうちの１つ以上の閉ループフィードバックのために、伸延変位が使用される。ロボットＴＧＳ器具システムは、内側および外側の脛骨大腿骨区分と、膝蓋大腿区分とに予備的な区分内伸延力を印加し、システムが大腿骨切除を開始する準備ができていることを外科医に示す。外科医が膝を繰り返して屈曲および伸展させ、その一方で、ロボットＴＧＳ器具システムは、一次造形器具の切除深度、膝の整合、全可動域の全体を通じた膝動力学を監視する。ロボットＴＧＳ器具システムは、各区分における切除深度を監視して、特定区分における一次造形の完了を評価し、その時点で、システムは、造形器具を試験用インプラントと置換するように外科医を促す。次いで、システムが膝の整合を監視し、その一方で、外科医は、所望の膝の整合が実現されたことをナビゲーションシステムが示すまで、引き続き膝を屈曲および伸展させる。事前設定された滑車切除深度が実現されると、膝蓋大腿一次造形器具のスペーサとの置換がシステムによって促され、それは、顆切除の完了の前または後に発生し得る。

本明細書では、膝へのＴＧＳ器具類システムの適用が詳細に説明されるが、ＴＧＳ器具類システムが、他の完全関節形成術および関節形成術に同様に適用可能であることは明白である。ＴＧＳ器具類のナビゲーションとの、ならびに閉ループ制御およびロボット工学との組み合わせは、他の関節における用途、および脊椎関節形成術用途を有し得る。

本発明は、通常は第２の骨と所定の方式で連接する、第１の骨の関節面を造形するための方法を含む。１つの方法は、第２の骨に１つ以上の一次骨造形器具または工具を固定するステップと、骨造形要素とは無関係に２つの骨の間に伸延力を印加するステップと、第１の骨の中へ１つ以上の骨造形要素を進め、かつ骨を相互に連接することによって、第１の骨の中にガイド表面を造形するステップと、第２の骨に１つ以上の二次骨造形器具を固定するステップと、第１の骨のガイド表面内で二次骨造形器具のガイド要素を摺動可能に受容するステップと、二次骨造形器具と第２の骨との間に伸延力を印加するステップと、ガイド要素に対する所定の深度まで１つ以上の骨造形要素を進めるステップと、骨を相互に連接することによって第２の骨の中にインプラント支持表面を造形するステップとを含む。任意で、第１の骨に対する特定の配向で第２の骨を位置付けることによって第１の骨の関節面を造形するステップと、第２の骨に１つ以上の一次骨造形器具を固定するステップと、骨造形要素とは無関係に第１および第２の骨の間に伸延力を印加するステップと、第１の骨の中へ１つ以上の骨造形要素を進め、かつ骨を相互に連接することによって、第１の骨の中にガイド表面を造形するステップと、第２の骨に１つ以上の二次骨造形器具を固定するステップと、第１の骨のガイド表面内で二次骨造形器具のガイド要素を摺動可能に受容するステップと、二次骨造形器具と第２の骨との間に伸延力を印加するステップと、第１の骨にインプラント支持表面を調整するために、ガイド要素に対する所定の深度まで１つ以上の骨造形要素を進めるステップとを含む。第２の骨は、第１の骨に対して別の位置に配向され、プロセスは、第１の骨に別のインプラント支持表面を提供するために繰り返される。

別の方法は、第２の骨に１つ以上の骨造形工具を固定するステップと、骨を相互に連接することによって第１の骨の関節面を造形するステップと、骨造形器具と第２の骨との間に伸延力を印加するステップとを含む。任意で、骨のうちの１つを他の骨に対して位置付けることによって第１の骨の関節面を造形するステップと、骨造形器具と第２の骨との間に伸延力を印加するステップとを含む。伸延力は、膝をまたぐ軟組織構造を引っ張り、かつ骨造形工具を第１の骨の中へ押し込むために印加され、この場合、力を印加するステップは、少なくとも部分的に荷重制御下で操作される。代替的方法は、第２の骨に１つ以上の骨造形工具を固定するステップと、骨のうちの１つを他の骨に対して連接するか、または位置付けることによって第１の骨の関節面を造形するステップと、膝をまたぐ軟組織構造を引っ張るために脛骨と大腿骨との間に第１の伸延力を印加するステップとを含む。第１の伸延力が印加されると、造形工具を第１の骨の中へ押し込むために、第１の伸延力とは無関係に、第２の伸延力が骨造形工具と第２の骨との間に印加される。第１の伸延力は、少なくとも部分的に荷重制御下で操作される。材料が大腿骨から除去されるにつれて、第２の伸延力は、少なくとも部分的に荷重制御下で操作され、該材料除去は、骨造形工具が第２の骨に対する所望の配向および位置に進められるまで継続する。

一部の方法では、伸延力を印加するステップは、加圧下の流体を適用するステップを含み、この場合、荷重制御は、流体圧力を制御するステップを含む。流体圧力を制御するステップは、種々の実施形態において、気体流体圧力または液体流体圧力を制御するステップを含み得る。方法は、２つの骨の間の荷重を測定するステップと、少なくとも部分的に測定した荷重の関数として伸延力を制御するステップとを含み得る。一部の方法では、力を印加するステップは、荷重制御下で制御され、変位限界に到達した後には、変位制御によって続けられる。変位制御は、変位の範囲を機械的に制限するステップを含み得る。

一部のそのような方法では、荷重制御は、少なくとも部分的に荷重の関数として伸延力を自動的に制御する自動制御器によって、少なくとも部分的に行われる。荷重制御は、少なくとも部分的に手動制御下で行われ得、その場合、少なくとも部分的に荷重の読み出し値に応じて、人間が伸延力を制御する。

一部の実施形態は、バレルカッターを利用する。１つの装置は、内側の空間および外側の外側領域を有するフレームと、フレーム内に回転可能に配置される複数の切断シリンダとを含む。駆動部材は、フレームの外側からの外部アクセスが可能であり得、駆動部材は、切断シリンダを回転するために動作可能に連結される。一部の実施形態では、筐体は、哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、後部領域の反対側の前部領域と、両方とも後部および前部領域の間に延在する、右側面および左側面とを有し、この場合、駆動部材は、右および／または左側面を貫通して筐体の外側に突出するシャフトである。

一部のバレルカッター実施形態では、駆動部材は、歯車を介して切断シリンダに動作可能に連結される。他の実施形態では、駆動部材は、可撓性駆動ループを介して切断シリンダに動作可能に連結される。他の実施形態では、駆動部材は、接続アームを介して切断シリンダに動作可能に連結される。一部の実施形態はまた、洗浄および組織残屑除去を提供するための、筐体内部と流体的に接続する流体入口ポートおよび出口ポートを含む。実施形態はまた、複数の入れ子式伸縮プラットフォームを含み得て、そのプラットフォームは、内部、伸展構成、および折り畳み構成を有し、この場合、プラットフォームは、プラットフォームの内部への流体圧力の直接または間接印加を通じて、折り畳み構成から伸展構成へと動かされ得る。一部の実施形態は、実質的に同じ平面内に並んで連結される、２つのバレルカッターデバイスを含み、それは、第１および第２のバレルカッターの間に印加されたトルクを伝えるように連結され得る。一部の実施形態では、２つのバレルカッターは、独立して動力供給され得る。

本発明はまた、ベルトカッターの実施形態を提供する。１つの装置は、哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、後部領域の反対側の前部領域とを有するフレームと、フレーム後部領域に回転可能に連結される後部ローラと、フレーム前部領域に回転可能に連結される前部ローラと、後部および前部ローラの両方の周囲でループを形成する切断ベルトとを含む。装置はさらに、前部ローラおよび切断ベルトを回転可能に駆動するために前部ローラに動作可能に連結される、駆動部材を含み得る。

一部のベルトカッターでは、切断ベルトは、それを通る複数の開口を含み、開口は、任意で隆起した後縁を有し得る。一部の実施形態はまた、切断ベルト後部領域から組織を保護するために、フレームに連結される後部組織保護具を含む。ベルトカッターは、フレーム前方部分に連結される、前部フレーム部材を有し得る。駆動部材は、フレームの外側から外部アクセス可能であり得、駆動部材は、種々の実施形態で、前部−後部軸に沿って配置されるか、または、前部−後部軸に対して直角に配置される。

一部のベルトカッター装置はさらに、切断ベルトの底部分から組織を保護するための、フレームに動作可能に連結される筐体基部を含む。一部の実施形態では、ベルト張力を調節するために、引張アームが前部および後部ローラに動作可能に連結され得る。

一部の実施形態の切断ベルトは、縦軸と、実質的に平坦な表面と、ベルト外面上に配置された複数の外側切断隆起とを有する。ベルトは、ベルト内面上に配置された、複数の内側隆起を有し得る。隆起は、一部の実施形態では、ベルト縦軸に対して実質的に垂直に配向され、他の実施形態では、縦軸に対して約２０と７０度との間の角度で配向される。ベルトは、ベルト外面上の第１組の実質的に平行な切断隆起と、ベルト外面上の第２組の実質的に平行な切断隆起とを有し得、ここで、第１および第２組の隆起は、互いに交差してダイヤモンド形パターンを形成する。一部のベルトでは、第１組の実質的に平行な隆起は、ベルト外面上に配置され、第２組の実質的に平行な隆起は、ベルト外面上に配置され、ここで、第１および第２組の隆起は、互いに対して少なくとも２０度の角度で配置される。切断ベルトは、張力を掛けられ、ローラ上で支持され得る。後部組織保護具が、一部の実施形態のデバイスに存在する。一部の切断ベルトは、おろし金を形成する穴後縁を有する。１つの切断ベルトは、ベルトを部分的に覆う交互に対向する傾斜隆起を伴う切断パターンを有する。切断歯は、切断中に大腿骨を前方向に押し進めるように、ベルトの移動方向の前方へ向けられ得る（すなわち、上面が概して前方向に移動するように、ベルトが回される）。

本発明はまた、種々の往復運動カッターの実施形態を提供する。そのような一実施形態は、哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、後部領域の反対側の前部領域と、切断面を有する実質的に平坦な上部切断要素とを有する、フレームを含む。装置はまた、実質的に平面内で動くように切断要素を駆動するために、カッター要素に動作可能に連結される駆動部材を含み、ここで、駆動部材はフレームの外側からアクセス可能である。一部の実施形態では、駆動部材の動作可能な連結は、オフセットまたは偏心カムを介する。一部の駆動部材は、前部−後部軸に沿って配置され、その一方で、他の駆動部材は、種々の実施形態では、前部−後部軸に対して直角に配置される。一部の実施形態は、少なくとも２つの上部切断要素を含み、それぞれが、実質的に同じ平面内で動作するように構成される。

一部の往復運動カッターでは、上部切断要素は、一方向に動かされたときのみに一義的に切断し、反対方向には切断しない。他の場合には、上部切断要素は、一方向およびまた反対方向に動かされたときに切断する。一部の実施形態は、互いに対して１８０°位相がずれた、隣接する副構成要素または副切断要素を有する。一部の実施形態は、２つ以上の副切断要素を有し、一部の実施形態は、４つから６つの副切断要素を有する。

本発明はまた、哺乳類の骨を切開するための拡張型装置を提供し、この場合、装置は、哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、後部領域の反対側の前部領域と、切断面を有する少なくとも１つの上部切断要素とを有する、フレームを含み得る。装置はまた、底部分に動作可能に連結される伸展型本体を含み、伸展型本体は第１の構成と第２の構成とを有し、この場合、装置は、第１の構成よりも第２の構成においてより大きな高さを有する。

一部の実施形態では、伸展型本体は筐体に直接的に連結され、その一方で、他の実施形態では、伸展型本体は少なくとも部分的に筐体内に受容される。一部の伸展型本体はベローズを含む。ベローズは、内方および／または外方の襞を含み得る。伸展型本体は、剛な最上部および底部と、内方および／または外方の襞を有する側板とを有する、拡張型筐体内に受容される、バルーンまたはブラダを含み得る。ブラダは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、ポリエチレン（ＰＥ）、ウレタン、または他の材料で形成され得る。伸展型本体は、筐体の中へ受容される少なくとも１つの脚を含み得る。伸展型本体は、別の構造物内で入れ子となり得る、拡張型エンベロープを含み得る。一部の実施形態は、少なくとも２つの入れ子式構造物を含み、一方は、少なくとも部分的に他方の内部の入れ子となる。入れ子式構造物は、入れ子式の伸縮構造物を含み得る。伸展型本体を有する切断要素は、切断シリンダ、切断ベルト、および往復運動切断平面から成る群のうちから選択される、切断要素を含み得る。

シェーバカートリッジ装置がまた、本発明によって提供される。装置は、哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、後部領域の反対側の前部領域と、取り外し可能なカートリッジとを有する、フレームを含み得る。取り外し可能なカートリッジは、カートリッジがフレームに摺動可能に連結されることでフレームに対する切断要素の移動を可能にする、複数の切断要素を支える上面と、カートリッジの往復運動を駆動するためにカートリッジに動作可能に連結される駆動部材とを有し得、ここで、駆動部材は、フレームの外側からアクセス可能である。一部の実施形態では、駆動部材は、偏心カムに回転可能に連結され、ここで、偏心カムは、取り外し可能なカートリッジの往復運動を駆動する。装置は、組織を保護するための、保護された非切断後部端を有し得る。

本発明はまた、哺乳類の骨の２つ以上の異なる領域を同時に切開するための装置を提供する。装置は、哺乳類の身体に挿入するための後部領域と後部領域の反対側の前部領域とを有する第１のフレームと、哺乳類の身体に挿入するための後部領域と後部領域の反対側の前部領域とを有する第２のフレームとを含み得る。第１および第２のフレームは、組織および骨を切開することが可能な上部切断面を含む、第１および第２のそれぞれの可動切断本体を有し得る。装置は、第１の切断本体に動作可能に連結される、第１の駆動部材と、第２の切断本体に動作可能に連結される、第２の駆動部材と、第１および第２のフレームを相互に離れて維持するための、少なくとも１つの接続部材とを含み得る。

一部の実施形態では、第１および第２の可動切断本体は、それぞれ切断面を有する回転シリンダであり、その一方で、他の実施形態では、第１および第２の可動切断本体は、それぞれ切断要素を持つ往復動切断面である。さらに他の実施形態では、第１および第２の可動 切断本体は、それぞれ切断要素を持つ閉ループベルトであり、ベルトは、縦方向に動くように駆動部材によって駆動される。

種々の実施形態では、種々の他の局面が本発明によって提供される。一部のデバイスは、連続ループである可撓性駆動ベルトによって駆動される。一部の切断表面は、切断歯または研削材を有する。一部のカッターは、伸縮プラットフォームを使用して高さを拡張し得る。一部の実施形態では、ガイド支柱が使用され得る。高さの拡張は、機械カム、ネジメカニズム、シザーズジャッキ、またはブラダを用いて達成され得る。これは、ブラダまたはピストン／シリンダにおける油圧を介したもの、機械的シザーズを介したもの、機械的カムを介したもの、あるいはスペーサまたはシムを介したものであり得る。一部の実施形態では、カッター本体より下または内側に設置され得る、独立した伸縮型あるいは他の伸展型セクションが使用される。本発明の一部の実施形態では、可動切断本体の位置とは無関係に高さを拡張し、拡張型筐体に対する可動切断本体の位置は、上記の高さ拡張メカニズムによって調節可能である。

本発明はまた、哺乳類の骨の２つの以上の異なる領域を同時に切開するための装置を提供する。装置は、哺乳類の骨を切開するための拡張型装置を含み得、装置は、哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、後部領域の反対側の前部領域と、切断面を有する少なくとも１つの上部切断要素とを有する、フレームと、哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、後部領域の反対側の前部領域と、少なくとも１つの伸展型本体とを有する、独立した伸縮形装置あるいは伸展形装置とを含み得る。切断装置は、哺乳類の骨の第１の異なる領域に設置される。伸縮セクションは、哺乳類の骨の第２の異なる領域に設置される。装置は、切断装置に動作可能に連結される駆動部材と、任意で、切断装置を伸縮装置から離れた位置関係に維持するための、少なくとも１つの接続部材とを含み得る。一部の実施形態では、伸縮セクションは、１つ以上の伸展型本体を含む。伸縮セクションは、筐体に直接的に連結される伸展型本体を有し得、その一方で、他では、伸展型本体は少なくとも部分的に筐体内に受容される。伸展型本体は、第１の構成および第２の構成を有し、ここで、装置は第１の構成よりも第２の構成においてより大きい高さを有する。一実施形態では、少なくとも１つの切断要素が伸展型本体とともに移動する。別の実施形態では、少なくとも１つの切断要素は基礎筐体とともに静止し、伸展型本体は、少なくとも１つの切断要素とは無関係に移動する。

一部のカッターは、主にステンレス鋼で作られる。フレームおよび筐体は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のような好適なプラスチックで作られ得る。

特に記述のない限り、本発明に従ったバレルカッター、往復運動、およびベルトカッターデバイスの一部の実施形態は、約１０ｍｍと９０ｍｍとの間のフレーム長さと、約１０ｍｍと５０ｍｍとの間の幅を有し得る。他は、約１０ｍｍと９０ｍｍとの間のフレーム長さと、約４０ｍｍと１００ｍｍとの間の幅を有する。さらに他は、約１０ｃｍ未満のフレーム長さと、１０ｃｍ未満の幅とを有し得る。さらに他は、約２ｃｍ未満のフレーム長さと、約１ｃｍ未満の幅とを有し得る。

特に記述のない限り、本発明に従ったバレルカッター、往復運動、およびベルトカッターデバイスの一部の実施形態は、２つ以上のカッターを同時に操作することによって使用され得る。１つのカッターは内側脛骨大腿骨区分に設置され、１つは外側脛骨大腿骨区分に設置され得る。１つのカッターは同様に、膝蓋大腿区分に設置され得る。これらの任意の組み合わせが使用され得る。カッターは共通の駆動部材を有し得、または、カッターは個別の駆動部材を有し得る。それらは、独立して伸延され得、または１組として伸延（すなわち、配備）され得る。それらは、少なくとも１つの切断要素がカッターの基部から一定の距離を維持した状態で伸延されるか、または、少なくとも１つの切断要素がカッターの伸展型筐体の先頭表面から一定の距離を維持した状態で伸延され得る。それぞれは、「荷重」制御下、または「変位」制御下、またはそれらの組み合わせの下で配備され得る。それぞれは、最初に「荷重」制御下で配備され、次いで「変位」制御下に変更され得、または逆も同様である。それらが配備されると、フレームは、切断要素をフレームの基部に平行な平面内に拘束し得、または、切断要素の平面がフレームの基部に対して角度を成すことができるようにし得る。フレームはカッターの基部と一体であり得、または、フレームはカッターの伸展型筐体と一体であり得る。

（外科的手技）
外科的手技は、筋肉構造を分裂することなく、あるいは膝蓋骨を反転または脱臼させることなく、小さな縦切開を通じて罹患脛骨大腿骨区分を露出させるステップを含む。罹患脛骨プラトーが、従来の脛骨切除ガイドおよび振動および／または矢状骨のこぎり（単数または複数）を用いて除去される。本明細書では一次造形器具と呼ばれる一次大腿骨カッターが、切除された脛骨プラトー上に設置され、関節腔を引っ張る荷重制御下で垂直に拡張される。次いで、外科医が膝を屈曲および伸展させる間に、本明細書では造形要素と呼ばれる切断要素が、起動されて大腿顆の中へ進められる。膝関節が屈曲されるときに、患者の十字および側副靱帯、膝蓋腱、および膝関節をまたぐ軟組織構造によって確立される患者の膝の個別生理学に依存する方式で、カッターが大腿骨の関節面を適切に切断する。カッターは、意図された脛骨および大腿骨インプラントの複合厚さよりも大きな高さにまで拡張する。その結果として、ガイド表面（米国仮特許出願ａｄｄ番号では、「ＳＧＧ」または「溝」と呼ばれる）が大腿顆に生成され、その天井は、大腿骨インプラントに対する動力学的に正しい基準位置を表す。一次造形器具は除去され、本明細書では二次造形器具と呼ばれる、二次大腿骨カッターと置換される。二次造形器具による残りの大腿顆の造形は、この溝によって誘導される。

二次造形器具は、関節腔を伸延するように構成され、それにより、十字および側副靱帯の機能として、整合、安定性、および均一な動力学的運動を提供する。伸延は、カッターの基部と切除した脛骨プラトーとの間の伸縮によって提供される。本明細書ではガイド要素と呼ばれるガイドバーは、調整されたガイド表面の天井に寄り添う。骨は、以前に大腿顆に調整されたガイド表面である溝の天井から下へ所定の深度にまで、ガイド表面の両側で顆から除去される。その結果として、関節腔内の大腿骨印プラントおよび脛骨インプラントの複合厚さを許容する、顆インプラントのために動力学的に調整された骨支持表面が得られる。ガイド表面の部分的深度は、骨セメントの相互嵌合のために、およびセメント固定用の顆構成要素上の矢状フィンに対するスペースのために、骨梁を露出したままにする。
本発明には、以下の項目の記載事項が含まれる。
（項目１）
通常は第２の骨と所定の方式で連接する第１の骨の関節面を造形する方法であって、
該第２の骨に骨造形工具を固定するステップと、
該第１の骨の該関節面を造形するステップと、
該骨造形工具を該第１の骨の中へ押し進めるために、該骨造形工具と該第２の骨の間に伸延力を印加するステップであって、該力の印加は少なくとも部分的に荷重制御下で操作される、ステップと、
を包含する、方法。
（項目２）
前記伸延力を印加する前記ステップは、加圧下の流体を適用するステップを含み、前記荷重制御は、流体圧力を制御するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
流体圧力を制御するステップは、気体の流体圧力を制御するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
流体圧力を制御するステップは、液体の流体圧力を制御するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記荷重制御は、前記２つの骨の間の荷重を測定するステップと、少なくとも部分的に該測定された荷重の関数として前記伸延力を制御するステップとを含む、項目１に記載の方法。
（項目６）
力を印加する前記ステップは、荷重制御下で制御され、変位限度に到達した後には、変位制御によって継続される、項目１に記載の方法。
（項目７）
前記変位制御は、変位の範囲を機械的に制限するステップを含む、項目６に記載の方法。
（項目８）
前記荷重制御は、少なくとも部分的に荷重の関数として前記伸延力を自動的に制御する自動制御器によって、少なくとも部分的に行われる、項目１に記載の方法。
（項目９）
前記荷重制御は、少なくとも部分的に手動制御下で行われ、少なくとも部分的に荷重の読み出し値に応じて、人間が前記伸延力を制御する、項目１に記載の方法。
（項目１０）
哺乳類の骨を切開するための装置であって、
内側の空間と、外側の外側領域とを有する、フレームと、
該フレーム内で回転可能に配置される、複数の切断シリンダと、
該フレームの外側から外部アクセスの可能な駆動部材であって、該切断シリンダを回転するために動作可能に連結される、駆動部材と、
を備える、装置。
（項目１１）
筐体が、哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、該後部領域の反対側の前部領域と、両方とも該後部および前部領域の間に延在する、右側面および左側面とを有し、前記駆動部材は、該右および／または左側面を通って該筐体の外側に突出するシャフトである、項目１０に記載の装置。
（項目１２）
前記駆動部材は、歯車を介して前記切断シリンダに動作可能に連結される、項目１０に記載の装置。
（項目１３）
前記駆動部材は、可撓性の駆動ループを介して前記切断シリンダに動作可能に連結される、項目１０に記載の装置。
（項目１４）
洗浄を提供するための、筐体内部と流体的に接続する流体の入口ポートおよび出口ポートをさらに備える、項目１０に記載の装置。
（項目１５）
複数の入れ子式伸縮プラットフォームをさらに備える、項目１０に記載の装置であって、該プラットフォームは、内部、伸展構成、および折り畳み構成を有し、該プラットフォームは、該プラットフォームの内部への流体圧力の直接的または間接的印加を通じて、該折り畳み構成から該伸展構成へと押し進められ得る、装置。
（項目１６）
項目１のバレルカッターを第１のバレルカッターとして参照し、該第１および第２のバレルカッターの間に印加されたトルクを伝達するために、該第１のバレルカッターに連結される第２のバレルカッターをさらに備える、項目１０に記載の装置。
（項目１７）
前記フレームは、約１０ｍｍと９０ｍｍとの間の長さと、約１０ｍｍと５０ｍｍとの間の幅とを有する、項目１０に記載の装置。
（項目１８）
前記フレームは、約１０ｍｍと９０ｍｍとの間の長さと、約４０ｍｍと１００ｍｍとの間の幅とを有する、項目１０に記載の装置。
（項目１９）
前記フレームは、約１０ｃｍ未満の長さと、１０ｃｍ未満の幅とを有する、項目１０に記載の装置。
（項目２０）
骨に対して項目１０に記載の装置を適用するステップを包含する、骨を除去する方法。
（項目２１）
哺乳類の骨を切開するための装置であって、
哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、該後部領域の反対側の前部領域とを有する、フレームと、
切断面を有する、少なくとも１つの上部切断要素と、
底部分に動作可能に連結される伸展型本体であって、該伸展型本体は、第１の構成と第２の構成とを有し、該装置は、該第１の構成よりも該第２の構成において大きな高さを有し、該伸展型本体は、側方向への移動に対して機械的に制限される、伸展型本体と、
を備える、装置。
（項目２２）
前記伸展型本体は、筐体に直接的に連結される、項目２１に記載の装置。
（項目２３）
前記伸展型本体は、少なくとも部分的に筐体内に受容される、項目２１に記載の装置。
（項目２４）
前記伸展型本体は、ベローズを含む、項目２４に記載の装置。
（項目２５）
前記ベローズは、内方および外方の襞を含む、項目２４に記載の装置。
（項目２６）
前記伸展型本体は、筐体の中に受容される少なくとも１つの脚を含む、項目２１に記載の装置。
（項目２７）
前記伸展型本体は、拡張型エンベロープを含む、項目２１に記載の装置。
（項目２８）
前記伸展型本体は、少なくとも２つの入れ子式構造物を含み、その一方は、少なくとも部分的に他方の内部で入れ子になる、項目２１に記載の装置。
（項目２９）
前記切断要素を動かすために、カッター要素に動作可能に連結される駆動部材をさらに備える、項目２１に記載の装置であって、該駆動部材は、前記フレームの外側からアクセス可能である、装置。
（項目３０）
前記切断要素は、切断シリンダ、切断ベルト、および往復運動切断平面、から成る群のうちから選択される切断要素を含む、項目２１に記載の装置。
（項目３１）
前記フレームは、約１０ｍｍと９０ｍｍと間の長さと、約１０ｍｍと５０ｍｍとの間の幅とを有する、項目２１に記載の装置。
（項目３２）
前記フレームは、約１０ｍｍと９０ｍｍとの間の長さと、約４０ｍｍと１００ｍｍとの間の幅とを有する、項目２１に記載の装置。
（項目３３）
前記フレームは、約１０ｃｍ未満の長さと、１０ｃｍ未満の幅とを有する、項目２１に記載の装置。
（項目３４）
骨に対して項目２１に記載の装置を適用するステップを包含する、骨を除去する方法。
（項目３５）
洗浄入口ポートと、洗浄出口ポートと、前記装置から骨および組織片を洗い流すように適合される、それらの間の洗浄流路とをさらに備える、項目２１に記載の装置。
（項目３６）
哺乳類の骨の２つの異なる領域を同時に切開するための装置であって、
哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、該後部領域の反対側の前部領域とを有する、第１のフレームと、
哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、前記後部領域の反対側の前部領域とを有する、第２のフレームであって、該第１のフレームは、組織および骨を切開することが可能な第１の上部切断面を含む第１の可動切断本体を有し、該第２のフレームは、組織および骨を切開することが可能な第２の上部切断面を含む第２の可動切断本体を有する、第２のフレームと、
該第１の切断本体に動作可能に連結される、第１の駆動部材と、
該第２の切断本体に動作可能に連結される、第２の駆動部材と、
相互に離れた位置関係で該第１および第２のフレームを維持するための、少なくとも１つの接続部材と、
を備える、装置。
（項目３７）
前記第１および第２の可動切断本体は、それぞれ、切断面を有する回転シリンダである、項目３６に記載の装置。
（項目３８）
前記第１および第２の可動切断本体は、それぞれ切断要素を持つ往復運動切断面である、項目３６に記載の装置。
（項目３９）
前記第１および第２の可動切断本体は、それぞれ、切断要素を持つ閉ループベルトであり、該ベルトは、縦方向に移動するように前記駆動部材によって駆動される、項目３６に記載の装置。
（項目４０）
哺乳類の骨を切開するための装置であって、
哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、該後部領域の反対側の前部領域とを有する、フレームと、
該フレームの後部領域に回転可能に連結される、後部ローラと、
該フレームの前部領域に回転可能に連結される、前部ローラと、
該後部および前部ローラの両方の周囲でループとなる、切断ベルトと、
該前部ローラおよび切断ベルトを回転可能に駆動するために、該前部ローラに動作可能に連結される、駆動部材と、
を備える、装置。
（項目４１）
前記切断ベルトは、それを通る複数の開口を含む、項目４０に記載の装置。
（項目４２）
前記切断ベルトの開口は、隆起した後縁を有する、項目４１に記載の装置。
（項目４３）
前記切断ベルトの後部領域から組織を保護するために、前記フレームに連結される後部組織保護具をさらに備える、項目４０に記載の装置。
（項目４４）
前記フレームの前方部分に連結される、前部フレーム部材をさらに備える、項目４０に記載の装置。
（項目４５）
前記駆動部材は、前記フレームの外側からの外部アクセスが可能であり、前記駆動部材は、前部−後部軸に沿って配置される、項目４０に記載の装置。
（項目４６）
前記駆動部材は、前記フレームの外側からの外部アクセスが可能であり、前記駆動部材は、前部−後部軸に対して垂直に配置される、項目４０に記載の装置。
（項目４７）
前記切断ベルトの底部分から組織を保護するための、前記フレームに動作可能に連結される筐体基部をさらに備える、項目４０に記載の装置。
（項目４８）
ベルト張力を調節するための、前記前部および後部ローラに動作可能に連結される引張アームをさらに備える、項目４０に記載の装置。
（項目４９）
項目１の装置を第１のベルトカッターとして参照し、該第１および第２のベルトカッターの間に印加されたトルクを伝達するために、該第１のベルトカッターに連結される第２のベルトカッターをさらに備える、項目４０に記載の装置。
（項目５０）
前記フレームは、約１０ｍｍと９０ｍｍとの間の長さと、約１０ｍｍと５０ｍｍとの間の幅とを有する、項目４０に記載の装置。
（項目５１）
前記フレームは、約１０ｍｍと９０ｍｍとの間の長さと、約４０ｍｍと１００ｍｍとの間の幅とを有する、項目４０に記載の装置。
（項目５２）
前記フレームは、約１０ｃｍ未満の長さと、１０ｃｍ未満の幅とを有する、項目４０に記載の装置。
（項目５３）
骨に対して項目４０に記載の装置を適用するステップを包含する、骨を除去する方法。
（項目５４）
洗浄入口ポートと、洗浄出口ポートと、前記装置から骨および組織片を洗い流すように適合される、それらの間の洗浄流路とをさらに備える、項目４０に記載の装置。
（項目５５）
前記切断ベルトは、縦軸と、実質的に平坦な表面と、該ベルトの外面上に配置される複数の外側切断隆起とを有する、項目４０に記載の装置。
（項目５６）
前記ベルトの内面上に配置される複数の内側隆起をさらに備える、項目５５に記載の装置。
（項目５７）
前記隆起は、前記ベルトの縦軸に対して実質的に垂直に配向される、項目５５に記載の装置。
（項目５８）
前記隆起は、前記縦軸に対して約２０度と７０度との間の角度で配向される、項目５５に記載の装置。
（項目５９）
前記ベルトは、該ベルトの外面上に第１組の実質的に平行な切断隆起を有し、該ベルトは、該ベルトの外面上に第２組の実質的に平行な切断隆起を有し、該第１および第２組の隆起は、互いに交差してダイヤモンド形パターンを形成する、項目４０に記載の装置。
（項目６０）
前記ベルトは、該ベルトの外面上に第１組の実質的に平行な隆起を有し、該ベルトは、該ベルトの外面上に第２組の実質的に平行な隆起を有し、該第１および第２組の隆起は、相手に対して少なくとも２０度の角度で配置される、項目５５に記載の装置。
（項目６１）
前記切断ベルトは、研削切断面を含む、項目４０に記載の装置。
（項目６２）
哺乳類の骨を切開するための装置であって、
哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、該後部領域の反対側の前部領域とを有する、フレームと、
切断面を有する、実質的に平坦な上部切断要素と、
実質的に平面内で動くように該切断要素を駆動するために、カッター要素に動作可能に連結される、駆動部材であって、該駆動部材は該フレームの外側からのアクセスが可能である、駆動部材と、
を備える、装置。
（項目６３）
前記駆動部材の動作可能な連結は、オフセットカムまたは偏心カムを介する、項目６２に記載の装置。
（項目６４）
前記駆動部材は、前部−後部軸に沿って配置される、項目６２に記載の装置。
（項目６５）
前記駆動部材は、前部−後部軸に直交して配置される、項目６２に記載の装置。
（項目６６）
それぞれ、実質的に同じ平面内で動作するように構成される、少なくとも２つの上部切断要素を備える、項目６２に記載の装置。
（項目６７）
前記上部切断要素は、一方向に動かされたときにのみ、一義的に切断し、反対方向では切断しない、項目６２に記載の装置。
（項目６８）
前記上部切断要素は、一方向に、およびまた反対方向に、動かされたときに切断する、項目６２に記載の装置。
（項目６９）
前記フレームは、約１０ｍｍと９０ｍｍとの間の長さと、約１０ｍｍと５０ｍｍとの間の幅とを有する、項目６２に記載の装置。
（項目７０）
前記フレームは、約１０ｍｍと９０ｍｍとの間の長さと、約４０ｍｍと１００ｍｍとの間の幅とを有する、項目６２に記載の装置。
（項目７１）
前記フレームは、約１０ｃｍ未満の長さと、１０ｃｍ未満の幅とを有する、項目６２に記載の装置。
（項目７２）
骨に対して項目６２に記載の装置を適用するステップを包含する、骨を除去する方法。
（項目７３）
洗浄入口ポートと、洗浄出口ポートと、前記装置から骨および組織片を洗い流すように適合される、それらの間の洗浄流路とをさらに備える、項目６２に記載の装置。
（項目７４）
哺乳類の骨を切開するための装置であって、
哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、該後部領域の反対側の前部領域とを有する、フレームと、
複数の切断要素を持つ上面を有する、取り外し可能なカートリッジであって、該カートリッジは、該フレームに摺動可能に連結され、該フレームに対する該切断要素の移動を可能にする、カートリッジと、
該カートリッジを往復運動に向けて駆動するために、該カートリッジに動作可能に連結される駆動部材であって、該駆動部材は、該フレームの外側からのアクセスが可能である、駆動部材と、
を備える、装置。
（項目７５）
前記駆動部材は、偏心カムに回転可能に連結され、該偏心カムは、前記取り外し可能なカートリッジを往復運動に向けて駆動する、項目７４に記載の装置。
（項目７６）
前記装置は、組織を保護するための、保護された非切断後部端領域を有する、項目７４に記載の装置。
（項目７７）
ａ．第１端および第２端と、頂面および底面と、該頂面内に摺動可能に受容可能なプラットフォームとを有する、細長い本体であって、該第２端は近位受容チャンバを含む、細長い本体と、
ｂ．該近位受容チャンバの中に受容される第１端と、第２のネジ式端と、その内側に配置されたアダプタ受容チャネルとを含む、アダプタと、
を備える、伸延要素であって、
該アダプタ受容チャネルは、骨造形器具を受容するように構成される、
伸延要素。
（項目７８）
前記プラットフォームは、器具を支持するための縦溝を有する支持表面を含む、項目７７に記載の伸延要素。
（項目７９）
前記プラットフォームは、バネ荷重式であるか、油圧駆動式であるか、または鋏メカニズムを備える、項目７７に記載の伸延要素。
（項目８０）
スクライビング器具と組み合わされた、項目７９に記載の伸延要素であって、該スクライビング器具は、前記円筒形本体受容チャネル内に受容可能であり、該スクライビング器具は、
やすりと、
該やすりを受容および固定するための開口部を有する、スクライビング本体と、
該伸延要素に該スクライビング器具を固定するための、前記アダプタの第２のネジ式端と係合可能なキャップと、
を備える、
伸延要素。
（項目８１）
前記やすりは、縦溝の中に動作可能に受容される、項目８０に記載のスクライビング器具。
（項目８２）
前記やすりの少なくとも片側は、鋸歯状である、項目８０に記載のスクライビング器具。
（項目８３）
前記やすりは、前記ハンドルが第２の位置にあるときに、第１の骨に押し付けられる、項目８２に記載のスクライビング器具。
（項目８４）
前記アダプタ受容チャネル内で受容可能な一次骨造形工具と組み合わされた、項目７９に記載の伸延要素であって、該一次骨造形工具は、
ａ．駆動シャフトを含むモータと、
ｂ．該駆動シャフトと係合可能な駆動管と、
ｃ．該駆動管の中に摺動可能に受容されるコレットと、
ｄ．該コレットと係合可能な造形要素と、
を備える、
伸延要素。
（項目８５）
前記造形要素は、前記縦溝の中で回転可能に受容可能である、項目８４に記載の一次骨造形工具。
（項目８６）
前記アダプタ受容チャネル内で受容可能な二次骨造形工具と組み合わされれた、項目７９に記載の伸延要素であって、該二次骨造形工具は、
ａ．基部と、
ｂ．該基部に動作可能に接続された駆動シャフトと、
ｃ．該駆動シャフトからトルクを受容するための、該駆動シャフトに動作可能に接続された複数のスプライン歯車と、
ｄ．該スプライン歯車に接続され、かつトルクが印加されると該スプライン歯車によって回転可能である、複数の切断要素と、
を備える、
伸延要素。
（項目８７）
前記複数の切断要素は、ガイド要素の反対側に置かれる、項目８６に記載の二次骨造形工具。
（項目８８）
前記ガイド要素は、一次造形工具によって調整された第１の骨の上のガイド表面内に受容される、項目８７に記載の二次骨造形工具。
（項目８９）
第１および第２の骨を有する関節において、第１の骨の関節面を造形するための装置であって、該装置は、少なくとも１つの造形要素と、該第２の骨と接触している基部とを含む、一次骨造形工具を備え、該一次骨造形工具は、該第１の骨を該第２の骨から離すように伸延するための平行伸延器を含み、該一次骨造形工具は、該基部から所定の距離に該少なくとも１つの造形要素を配置する、装置。
（項目９０）
基部からの造形要素の前記所定の距離は、調節可能である、項目８９に記載の一次骨造形工具。
（項目９１）
ａ．第１端および第２端と、頂面および底面と、該底面内に摺動可能に受容可能な、バネ荷重を負荷されたプラットフォームとを有する、細長い本体であって、該第２端は近位受容チャンバを含む、細長い本体と、
ｂ．該近位受容チャンバの中に受容される第１端と、第２のネジ式端と、その内側に配置されたアダプタ受容チャネルとを含む、アダプタと、
を備える、伸延要素であって、
該アダプタ受容チャネルは、骨造形器具を受容するように構成される、
伸延要素。
（項目９２）
前記頂面は、器具を支持するための縦溝を含む、項目９１に記載の伸延要素。
（項目９３）
前記プラットフォームと動作可能に係合するハンドルをさらに備える、項目９１に記載の伸延要素であって、該ハンドルは、前記プラットフォームが折り畳み位置にある第１の位置と、該プラットフォームが解放位置にある第２の位置との間で位置決め可能である、伸延要素。
（項目９４）
前記アダプタ受容チャネル内で受容可能な二次骨造形工具と組み合わされた、項目７９に記載の伸延要素であって、該二次骨造形工具は、
ａ．基部と、
ｂ．該基部に動作可能に接続されるカムシャフトと、
ｃ．該カムシャフトからトルクを受容するための、該カムシャフトに動作可能に接続される複数の接続アームと、
ｄ．該接続アームに接続され、かつトルクが印加されると該接続アームによって回転可能である、複数の切断要素と、
を備える、
伸延要素。
（項目９５）
閉ループ制御システムをさらに含む、項目７７に記載の伸延要素。
（項目９６）
前記閉ループ制御システムは、変位制御、荷重制御、またはそれらの組み合わせの下で動作する、項目９５に記載の伸延要素。

図１は、横方向に載置された回転式円筒形切断要素と、洗浄口と、駆動シャフトとを有する、バレルカッターの斜視図である。 図２は、例えば図１２の、一部のストリング駆動バレルカッターでの使用に適した、中央駆動陥凹部を有する円筒形切断要素の斜視図である。 図３は、例えば図１の、一部の端部駆動バレルカッターでの使用に適した、別の円筒形切断要素の斜視図である。 図４は、上部の実質的に平坦な切断要素を有する、往復運動カッターの斜視図である。 図５は、洗浄口および往復運動駆動シャフトメカニズムを示す、図４の往復運動カッターの分解図である。 図６は、図１のバレルカッターの斜視図である。 図７は、バレルカッターを駆動するためのかさ歯車駆動を示す、図１のバレルカッターの切断要素の中心を通る断面での、水平断面図である。 図８は、端部駆動カッター要素および歯車駆動系を示す、図１のバレルカッターの駆動歯車を通る断面での、垂直断面図である。 図９は、図１のバレルカッターの上部概略図である。 図１０は、図１のバレルカッターの側面図である。 図１１は、図１のバレルカッターの分解図である。 図１２は、底部伸縮プラットフォームと側面駆動シャフトとを有し、図２のカッター要素を使用し得る、ストリング駆動バレルカッターの斜視図である。 図１３は、駆動ループを通る断面での、図１２のストリング駆動バレルカッターの垂直断面図である。 図１４は、図１２のストリング駆動バレルカッターの分解図である。 図１５は、折り畳み構成で示された、図１２のストリング駆動バレルカッターの斜視図である。 図１６は、拡張された伸縮構成で示された、駆動ループを通る断面での、図１２のストリング駆動バレルカッターの垂直断面図である。 図１７は、伸縮プラットフォームが拡張構成で示された、図１２のストリング駆動バレルカッターの分解図である。 図１８は、切断ベルトを引っ張るためにネジメカニズムを使用する、直線状引張フレームを有するベルトカッターの斜視図である。 図１９は、直線状引張フレームを有する、図１８のベルトカッターの分解図である。 図２０は、切断ベルトを引っ張るために鋏メカニズムを使用する、ヒンジ引張フレームを有する別のベルトカッターの分解図である。 図２１は、実質的に平坦な上部切断要素と側面駆動シャフトとを有する、往復運動カッターの斜視図である。 図２２は、洗浄口およびプレナムと、内部の偏心カム往復運動メカニズムとを示す、図２１の往復運動カッターの分解図である。 図２３は、折り畳み構成で示された、拡張型伸縮ブラダの斜視図である。 図２４は、内部に図２３のブラダを受容するのに適した、拡張型筐体の斜視図である。 図２５は、折り畳み構成で示された、図２４のプラットフォーム内に配置された図２３のブラダの、切断斜視図および非切断斜視図である。 図２６は、拡張構成で示された、図２４のプラットフォーム内に配置された図２３のブラダの、切断斜視図および非切断斜視図である。 図２７は、膝関節に置かれている二重ベルトカッターの斜視図である。 図２８は、ベルトカッターの斜視図である。 図２９は、脛骨プラトーが切除された、膝関節の斜視図である。 図３０は、伸縮カッターが外側脛骨大腿骨関節に置かれている、膝の外側面図である。 図３１は、伸縮カッターが内側脛骨大腿骨関節に置かれている、膝の内側面図である。 図３２は、伸縮カッターが膝蓋大腿関節に置かれている、膝の外側面図である。 図３３は、往復運動駆動最上部切断要素および駆動シャフトの概略上面図である。 図３４は、脛骨大腿骨区分の中の位置に示された、図１２のバレルカッターと類似のものであり得る、二重バレルカッターの斜視図である。 図３５は、二重バレルカッター、例えば図１２のバレルカッターの、斜視図である。 図３６は、脛骨大腿骨区分の中の位置に示された、二重往復運動カッターの斜視図である。 図３７は、膝関節に置かれた二重バレルカッターの斜視図である。 図３８は、脛骨大腿骨区分の中の位置に示された、二重ベルトカッター、例えば図２０のベルトカッターの、斜視図である。 図３９は、二重ベルトカッター、例えば図２０のベルトカッターの、斜視図である。 図４０は、伸展構成の伸縮プラットフォームを有する、往復運動カッターの端面図である。 図４１は、収縮または折り畳み構成の伸縮プラットフォームを有する、図４０の往復運動カッターの端面図である。 図４２は、最上部切断要素を固定するための保持器を示す、図４０の往復運動カッターの分解図である。 図４３は、切断ベルトの直交図および斜視図を含む。 図４４は、切断ベルトの直交図を含む。 図４５は、切断ベルトの直交図を含む。 図４６は、切断ベルトの直交図を含む。 図４７は、骨を除去する際に使用するカートリッジの斜視図を含む。 図４８は、図４７のカートリッジの分解図を含む。 図４９は、直列伸延器、縦やすり要素を有するスクライビング挿入物、および脛骨の試験用基部を示す、骨スクライビング器具の分解図である。 図５０は、脛骨の試験用基部およびバネ荷重伸延プラットフォームが収縮されている、組み立てられた骨スクライビング器具の斜視図である。 図５１は、定位置にある骨スクライビング器具および大腿顆の中へ刻まれた線を示し、内側大腿顆を視認できる、外科的に露出された膝の説明図である。 図５２は、縦造形要素および遠位バネ荷重伸延プラットフォームを示す、一次造形器具の分解図である。 図５３は、収縮された遠位伸延プラットフォームを示す、図５２の一次造形器具の斜視図である。 図５４は、解放されかつ伸展された伸延プラットフォームを示す、図５３の一次造形器具の斜視図である。 図５５は、定位置にある一次造形器具および内側大腿顆の調整されたガイド表面を示し、内側大腿顆を視認できる、外科的に露出された膝の説明図である。 図５６は、モータ、造形要素、およびコレット繋止メカニズムを示す、図５２、図５３、図５４、図５９、図６０、図６１、および図６３の一次造形器具の、造形要素および駆動モータアセンブリの分解図である。 図５７は、図４９および図５０のスクライビング挿入物の分解図である。 図５８は、図４９、図５０、図５２、および図５３に示された直列伸延器の分解図である。 図５９は、並列伸延器および脛骨の試験用基部を有する、一次造形器具である。 図６０は、図５９の一次造形器具の分解図である。 図６１は、折り畳まれた伸延プラットフォームを示す、図５９の一次造形器具の側面図である。 図６２は、折り畳み位置の伸延プラットフォーム、および伸延力を提供するバネを示す、図６１の並列伸延器の中央セクションを通る断面図である。 図６３は、伸展された伸延プラットフォームを示す、図５９の一次造形器具の側面図である。 図６４は、伸展位置の伸延プラットフォーム、および伸延力を提供するバネを示す、図６３の並列伸延器、モータ、および脛骨の試験用基部の中央セクションを通る断面図である。 図６５は、図５９の並列伸延器の分解図である。 図６６は、一次造形器具での使用のための皿形伸延プラットフォームを示す、並列伸延器の別の実施形態の斜視図である。 図６７は、反対方向に回転する隣接する造形要素を有するバレル造形要素を示す、二次造形器具の斜視図である。 図６８は、二次造形器具のスプライン歯車駆動系を示す、図６７の二次造形器具のガイド要素の中心に沿った断面図である。 図６９は、図６７の二次造形器具の分解図である。 図７０は、同方向に回転する隣接する造形要素を有するバレル造形要素を示す、二次造形器具の別の実施形態の斜視図である。 図７１は、二次造形器具のクランクシャフトおよび接続アーム駆動系を示す、図７０の二次造形器具のガイド要素の中心に沿った断面図である。 図７２は、図７１の二次造形器具の分解図である。 図７３は、定位置にある二次造形器具および内側大腿顆の調整されたインプラント支持表面を示し、内側大腿顆を視認できる、外科的に露出された膝の説明図である。

本発明の一部の実施形態は、膝の関節面をインプラントで置換するステップを含む。支持情報は、本明細書において参考として援用される、ＵＳ ６，４８２，２０９号およびＵＳ ６，７２３，１０２号を含むように、現在の特許および特許出願に含まれる。

本特許出願は、大腿顆および滑車を調整するための骨スクライビング器具、一次造形器具、および二次造形器具の開示を含む。それぞれの種々の実施形態が提示される。造形器具、造形器具類、造形デバイス、造形装置、および骨造形工具は、相互に交換可能な用語である。組織誘導手術および造形デバイスの実施形態は、これに限定するものではないが、腰、肩、足首、ならびに椎間板および面関節を含む脊椎の運動分節を含む、体内の他の関節に適用可能であることが留意されるべきである。本明細書で説明される大腿骨カッター（造形デバイス）は、シェーバ（米国特許第６，４２８，２０９号で最初に説明されているような）、バレルカッター、往復運動カッター、およびベルトカッターを含む。それぞれの種々の実施形態が提示される。

図１は、複数の円筒形切断要素１０３を有するように設計されたバレルカッターを図示する。バレルカッターは、１つ以上の切断要素１０３を有するように設計され得る。一実施形態では、バレルカッターは、５つの切断要素２００を有するように（図１２で示されるように）設計される。

脛骨大腿骨および膝蓋大腿区分の骨表面の間の接触域は、膝が屈曲および伸展するときに、各区分内で大腿骨の表面に沿って移動する。この移動は、脛骨の回転のために、外側面においてより大きい。よって、接触域の位置が大腿骨の表面上を移動するように骨を除去するように、サイズ決定される切断面を有することが望ましい。一実施形態では、切断要素１０３は直径が小さく、ともに接近して配置される。図１に示されるような全体としての切断面領域は、切断面の長さ１０８と切断面の幅１０９とを有し、膝の屈曲および伸展中の内側または外側脛骨大腿骨の接触域の移動、および内側または外側大腿顆の幅に適応するようにサイズ決定される。一般に、一部の実施形態では、いずれかの脛骨大腿骨区分に設置されるように設計されるカッターの場合には、切断面の長さは約１０ｍｍから９０ｍｍまでの範囲であり得、切断面の幅は１０ｍｍから５０ｍｍまでの範囲であり得る。脛骨プラトーが切除される別の実施形態では、切断面の幅は、約４０ｍｍから１００ｍｍまでの範囲であり得る、大腿骨遠位の内外側幅と一致する。

図１、図６、図７、図８、図９、および図１０は、切断要素１０３がカッター筐体１０７および側板１０２によって支持される、バレルカッターの一実施形態を図示する。カッター筐体１０７は、スペーサ板１１１によって駆動筐体１０１から、およびスペーサ板１１０によって側板１０２から分離される。側板１０２は、締結具１０００（図１０で示される）を使用して固定され得る。側板１０２はまた、最上部取付穴９００（図９で示される）を含み得る。任意で、内側および外側の大腿顆を調整するために、２つのバレルカッターが同時に使用され得る。左膝では、示されたバレルカッターが内側脛骨大腿骨区分に設置される。示されたバレルカッターの鏡像として構成されるバレルカッター（図示せず）が、外側脛骨大腿骨区分に設置される。各バレルカッターは、４つの取付穴９００を伴って構成され、一方のバレルカッターを他方に対して安定させかつ配向するために、その取付穴にネジ式締結具（図示せず）で横棒（図示せず）が取り付けられ得る。代替案として、各バレルカッターは、ともに接続することなく、独立して各脛骨大腿骨区分に設置され得る。

駆動筐体１０１は、駆動シャフト１００を支持する。剛なまたは可撓性の駆動シャフト伸展部（図示せず）が、駆動シャフト１００と外科用動力ドリルまたはモータのような回転動力源との間に取り付けられ得る。図７は、かさ歯車セット７００および７０１（または図１１のかさ歯車１１００および１１０１）に取り付けられる駆動シャフト１００に、いかにして入力トルクが送達され得るかを図示する。図８は、いかにしてトルクがシャフト７０２によって駆動歯車８０５に伝達されるかを図示する。カッター駆動歯車８００から、トルクは、カッター駆動歯車８００に対する伝達歯車８０４に伝達される。遊び歯車８０３が、切断要素１０３のそれぞれにトルクを伝達するために、後続のカッター駆動歯車８００の間に設置される。繋止ピン８０２が、カッターに歯車を固定すために、歯車レリーフ８０１およびレリーフ３０３の中に設置される。一実施形態では、カッター駆動歯車８００は、カッターハブ３０２（図３で示される）にピンで留められる。図８および図１１を参照すると、バレルカッターは、かさ歯車１１００に接続される駆動シャフト１００により切断要素１０３を駆動するように構成される。かさ歯車１１００は、かさ歯車１１０１とかみ合い、それはシャフト１１０５に接続され、それは駆動歯車８０５に接続され、それは伝達歯車８０４とかみ合う。伝達歯車８０４は、カッター駆動歯車８００とかみ合い、それは遊び歯車８０３とかみ合い、トルクは、遊び歯車８０３と駆動歯車８００との組み合わせを介して各切断要素に伝達される。伝達歯車８０４および遊び歯車８０３は、シャフト１１０９によって支持される。シャフト１１０９は、側板１０２のクリアランスホール１１１４および面板１１０２のクリアランスホール１１１５を通過し、それらによって支持される。面板１０２は、側板１０２のクリアランスホール１１１６、面板１１０２のクリアランスホール１１１７を通過してカッター筐体１０７のネジ穴１１０６の中へと通るネジ式締結具（図示せず）によって、カッター筐体１０７とともに組み立てられる。

図３は、切断要素１０３が１つ以上の切断刃１０６を有することを図示し、一実施形態では、図３に示されるように、４つの切断刃１０６がある。切断要素１０３は、ハブ３０１によって一端を支持され、歯車ハブ３０２によって他端を支持される。カッターレリーフ ３００は、切断を促進するために切断刃１０６の後に従うように設計される。

図１、図６、および図１１は、手術中に大腿骨カッターから骨の残屑を有益にも流し出す特徴を図示する。この目的で、無菌食塩水または他の適切な流体が使用され得る。バレルカッターは、入力ポート１０４および出力ポート１０５を有するように設計される。洗浄流体は、筐体 １０１を通るポート１０４においてバレルカッターに取り付くように構成さたプラスチック管（図示せず）によって、バレルカッターに送達され、洗浄入力口１１０７を介して面板１１０３を通過し、各切断要素１０３のレリーフチャネル１１１２と接続する縦穴１１１１に至るチャネル１１０４の中へと運ばれる。洗浄流体は、切断要素１０３を越えて流れ、それと接続する縦穴１１１３の中で収集される。洗浄流体は、筐体１０１のポート１０５と接続する洗浄出力ポート１１０８を介して面板１１０３を通過し、筐体１０１に取り付くように構成されたプラスチック管（図示せず）の中へと流れる。

耐久性、鋭さ、および清掃可能性が、大腿骨カッターの機能および使用にとって重要である。大腿骨カッターの小型サイズを考慮すると、各手術症例において鋭い切断要素を提供するために、およびデバイスの耐久性を確保するために、一回使用のデバイスが好適である。費用は、一回使用のデバイスにおける重要な要素である。切断要素を駆動するための歯車の使用は、二つの理由、すなわち歯車の費用、および歯車の適正な機能のために公差を保つ機械加工の費用のためにコスト高となる。よって、より安価な駆動手段が望まれる。

図１３は、切断要素のそれぞれを駆動するためにストリング駆動が使用される、バレルカッターの別の実施形態を図示する。ストリング駆動は、各カッターの周囲および入力シャフトの周囲に巻装される連続ループであり、その結果として、入力シャフトが回転させられると各切断要素が回転する。ストリング駆動は、駆動ループ１３００を有するように設計され、駆動ループ１３００は、モノフィラメントストリング、マルチストランド編組ストリングまたはコード、単またはマルチストランドワイヤ、駆動ベルト、Ｖベルトまたはタイミングベルト、あるいは回転を付与するために切断要素の周囲または上に設置され得る他の可撓性バンドであり得る。駆動ループ１３００は、駆動シャフト１２０２の周囲に、示されるように１回巻装され、または別の実施形態では、複数の巻付けにより駆動ループとシャフトとの間の増加した摩擦を活用するために、複数回（図示せず）巻装される。駆動ループ１３００は、各切断要素２００の周囲に１回以上巻装され得る。

図２は、駆動ループ１３００を受容するための陥凹部２０３を有するように設計された切断要素２００を図示する。切断要素は、ハブ２０１によって支持され得る。切断要素２００は、切断 刃２０２と、この実施形態では円周溝として形成されるチップレリーフ２０４とを含む。切断要素２００は、１つ以上の切断刃２０２を有するように構成される。各切断刃２０２は、１つ以上のチップレリーフ２０４を有するように構成され、チップレリーフ２０４は、切断要素２００による大腿顆上に存在する関節軟骨の細断、および除去される骨の細断を向上させる。図１２、図１３、および図１４は、ストリング駆動が大腿骨カッターと一体化している実施形態を図示する。駆動シャフト１２０２および切断要素２００は、共通筐体１２００および１２０１によって支持され、ループ駆動１３００を引っ張るための手段が提供される。共通筐体１２００および１２０１は、穴１４００の中に摺動可能に受容される整合ピン１３０１によって、整合して保持される。共通筐体１２００および１２０１は、共通面１４０４と１４０５との間でともに接着結合されるように構成される。別の実施形態（図示せず）では、駆動シャフトは、別個の筐体の中で支持され、１つまたは２つの可撓管が、駆動シャフト筐体を切断要素筐体に接続する。１つの可撓管を使用する実施形態では、駆動ループは、駆動シャフトの周囲に１回以上巻装され、可撓管を通過してカッター筐体の中に入り、駆動ループは、各切断要素の周囲で１回以上巻装される。２つの可撓管を使用する実施形態では、駆動ループは、開ループとなり、その場合、ストリングは、１つの管を通過して切断要素筐体の中に入り、各切断要素の周囲で１回以上巻装され、切断要素筐体から出て、第２の管を通過して駆動シャフト筐体の中に入り、次いで、駆動シャフトの周囲で１回以上巻装され、駆動ループの他方の端に接続される。代替案として、１つまたは２つの管の実施形態について、可撓管は剛であり、鋼鉄、プラスチック、または他の適切な材料で作られ得る。

図１４は、駆動シャフト１２０２が、隆起１４０１および１４０２ならびに駆動ループ３００を誘導するための溝１４０３を有するように設計される、実施形態を図示する。筐体の対向面１４０４および１４０５は、穴１４００の中に挿入される整合ピン１３０１を介して接合され得る。

上記のように、膝蓋大腿区分および脛骨大腿骨区分内でカッターを拡張することが有益である。バレルカッターは、カッターの軸方向拡張を提供するためのシリンダを有するように設計される。図１３は、シリンダが、伸縮プラットフォーム１２０３を有する筐体１２００および１２０１内で定位置に保持される伸縮プラットフォーム１３０２、１３０３、および１３０４によって示されるような、複数の段階をとり得ることを図示する。図１３は、折り畳み位置にあるシリンダを示す。図１５、図１６、および図１７は、伸展位置にあるシリンダを示す。

図４および図５は、脛骨大腿骨区分および／または膝蓋大腿区分のいずれかの中に設置されるように設計された、往復運動カッターを図示する。切断要素４００は、頂面５００上に切断歯を有するように設計される。切断歯は、側端から側端まで連続しているか、または、切断要素の表面全体で均一な物質除去を提供するように、切断要素の表面上に互い違いになった個別カッターを含み得る。代替案として、頂面は、物質を除去するための研削形状を有し得る。いずれにしても、切断要素の表面は、連続的であり得、または大腿骨から除去された物質を通過させる穴を有し得る。

切断要素４００は、シャフト４０４にトルクを印加することによって、往復運動様式で駆動される。トルクは、外科用動力ドリルまたはモータによって供給され得る。外科用動力ドリルまたはモータを駆動シャフト４０４に接続するために、可撓性または固体の駆動シャフトが使用され得る。往復運動駆動溝５０６が、上突起５０５および下突起５０４によって形成され、上溝壁５０７および下溝壁５０８を有する。駆動シャフトが回転すると、往復運動駆動溝５０６は、切断要素４００に往復運動を付与する。ハブ５０２が、往復運動駆動溝５０６の中に入り込み、軸方向に移動し、カッターアーム５０１を介して切断要素４００を駆動する。駆動シャフト４０４は、往復運動駆動陥凹部５１０および駆動シャフト陥凹部５１２に隣接するハブ支持材５１１の中に受容される、端部ハブ５０９を含む。駆動シャフト４０４の遠位端は、駆動シャフト４０４の遠位端を整合し、かつ支持するためのハブ５０９を有するように構成される。駆動シャフト４０４は、駆動筐体４０２および駆動カバー４０１の中で支持され、それらは、それぞれ駆動シャフト４０４の遠位端を支持するためのハブ支持材５１１および駆動シャフト ４０４を支持するための駆動シャフト支持材５１２を有するように構成される。駆動筐体４０２および駆動カバー４０１内の、下突起５０４および上突起５０５に対する隙間は、陥凹部５１０によって提供される。図３３は、カム３３０２が突起３３０４および３３０５の間の溝３３０６の中に入り込み、そこで、駆動シャフト３３０３が回転すると、アーム３３０１および切断要素３３００の往復運動がもたらされることを図示する。切断要素４００は、駆動筐体４０２によって支持される。駆動シャフト４０４およびカッターアーム５０１は、駆動筐体４０２によって相対位置に保持され、駆動カバー４０１によって覆われる。

図４０、図４１、および図４２は、切断要素４００が往復運動するときに、切断要素４００の後面が有益に誘導され、切断要素４００が駆動筐体４０２の表面上に維持されることを示す。保持器４０００は、切断要素４００の裏面で視認される。保持器４０００は、空洞４２００の中へ嵌合し、溝４２０２の中へ嵌合する段部４２０１によって垂直に保持される。空洞は細長く、カッター要素４００の往復運動を可能にする。

図２１および図２２は、筐体基部２１０１上で支持されるように構成された切断要素２１００を有する、代替的実施形態を図示する。該筐体２１０１基部は、駆動シャフト２１０４を支持し、筐体キャップ２１０３で該駆動シャフト２１０４を覆うように構成される。駆動シャフト２１０４は、切断要素２１００を振動させるように構成される。オフセットカム２２００は、切断要素２１００のアーム２２０６の中のチャネル２２０５と接続する。筐体基部２１０１は、駆動シャフト２１０４の突起２２０１および２２０２に対する隙間を提供するようにチャンバ２２１４と共に構成される。駆動シャフト２１０４のシリンダ２２０４は、筐体基部中のチャネル２２０３の中に、および筐体キャップ２１０３中の隣接チャネル（図示せず）の中に摺動可能に受容される。突起２２０１および２２０２は、該チャネル２２０３を捉えて、駆動シャフト２１０４を摺動可能に維持する。駆動シャフト２１０４が回転するときに、カム２２００はチャネル２１０４内で回転および摺動し、それにより、筐体基部２１０１から突出する突起２２１５内で切断要素を前後に移動させる。切断面２２０７は、隣接骨に対して振動するときに、組織を除去するように構成される。切断面構造は、本明細書で説明される実施形態を含み、隆起、砂粒状表面、膨隆、または当業者に公知の他の適切な切断特徴を含む。往復運動カッターは、伸縮するように構成される。伸縮プラットフォーム２１０２は、筐体基部２１０１とともに摺動可能に組み立てられるように構成される。ガイド支柱２２０８は、穴２２１０の中に摺動可能に受容される。ガイド支柱２２０８の先端は、穴２２１０の内側で穴縁２２１６と係合する、スナップ式保持器２２０９を有するように構成される。大腿骨から除去された組織は、チャンバ２２１１に流れ込む。入力穴２２１２は、それを通って洗浄流体がチャンバ２２１１に流れ込む、管（図示せず）を取付可能に受容するように構成される。洗浄流体は、出口穴２２１３を通ってチャンバ２２１１の外へ輸送される。該出口穴２２１３は、真空システム（図示せず）に接続され得る管（図示せず）を取付可能に受容するように構成される。

図５は、ポート５１５が、開口部５１８を介して、切断要素４００の背後の空洞５１４の中へ洗浄流体を、例えば、無菌食塩水を運ぶことを図示する。流体は、開口部５１９およびポート５１６を介して空洞から排出する。前述のように、大腿骨切除からの残屑をカッターから洗い流すことは有益である。

図４および図５は、拡張し得る往復運動カッターを図示する。伸縮プラットフォーム４０３が、カッターの基部上に提供される。ガイド支柱５０３は、伸縮プラットフォーム４０３を整合し、スナップ取付式保持器５１７による動きを制限する。ガイド支柱５０３は、駆動筐体４０２の受容穴５１３の中へ嵌合し、嵌まり込むように設計される。

図４１は、完全折り畳み位置の往復運動カッターを図示する。折り畳まれた往復運動カッターは、脛骨大腿骨区分の中へ、または膝蓋大腿区分の中へ容易に嵌合する。靱帯および関節包を引っ張るために、往復運動カッターは、図４０に示されるように拡張され得る。伸縮プラットフォームの拡張は、機械カム、ネジメカニズム、またはシザーズジャッキ（図示せず）によって、またはブラダによって達成され得る。ブラダの設計が以下で説明される。

図１８は、さらに別の実施形態である、切断ベルト１８００を有する大腿骨カッターを図示する。切断ベルト１８００は、フレーム上で支持され、隣接する大腿顆または滑車にまたがって切断面を動かすように駆動される。切断ベルト１８００は、ローラ上で引っ張られ、支持され得る。または前述のような可撓性または剛な駆動シャフトを有する外科用ドリルまたはモータによって、トルクが駆動シャフト１８０３に印加される。ベルトカッターが脛骨大腿骨区分の中へ設置され、操作される際には、膝の奥の組織構造は保護される必要がある。組織保護具１８０４は、この目的のために筐体基部１８０１の一部として設計される。筐体端部キャップ１８０５が前端で見られ得る。

図１９は、図１８の大腿骨カッターを分解図で図示する。切断ベルト１８００は、内側で受容されるシャフト１９０７を有する遊びローラ１９０６と、内側で受容される駆動シャフトシリンダ１９０４を有する駆動ローラ１９０３との上で支持される。遊びローラ１９０６を通る穴１９２２は、シャフト１９０７をきっちりと受容し、シャフト１９０７を穴１９２２に圧入するように構成される。引張アーム１９００は、穴１９１３が通過する遠位端から突出するタブ１９１６を有するように構成される。遊びローラ１９０６は、タブ１９１６の間に置かれ、シャフト１９０７は、第１の穴１９１３を通して摺動可能に受容され、穴１９２２を通して遊びローラ１９０６に圧入され、第２の穴１９１３の中で摺動可能に受容される。駆動ローラ１９０３については、筐体フレーム１８０２および筐体端部キャップ１８０５が、接合面１８０７に沿って隣接する。穴１９１２は、接合面１８０７に沿って延在し、駆動シャフト１８０３を摺動可能に受容する。駆動ローラ１９０３を通る穴１９０５は、駆動シャフト１８０３をきっちりと受容し、駆動シャフト１８０３を穴１９０５に圧入するように構成される。駆動シャフト１８０３は、穴１９０５に圧入される。筐体フレーム１８０２から突出する突起１９１５は、筐体フレーム１８０２のチャネル１９１４の中に摺動可能に受容される。ネジ１９０８は、筐体フレーム１８０２のネジ穴１９０９に組み立てられる。組み立てた駆動ローラ１９０３および駆動シャフト１８０３は、筐体フレーム１８０２に形成された穴１９１２の部分によって摺動可能に受容される。スキッド１９０２は、該アセンブリ上に設置され、その組み合わせは、切断ベルト１８００の内側に設置され、該切断ベルトは、筐体フレーム１８０２から突出する突起１８０８の間に置かれる。ネジ１９０８は、切断ベルト１８００を適正に引っ張るように進められる。駆動シャフト１８０３は、筐体端部キャップ１８０４に形成された穴１９１２の部分によって固定される。筐体端部キャップ１８０４は、穴１９１７を通して摺動可能に受容され、筐体フレーム１８０２の受容穴（図示せず）にねじ込まれるネジ式締結具（図示せず）により、筐体フレームに組み立てられる。スキッド１９０１は、筐体基部１８０１の内側に設置され、組み合わせは、組み立てられた切断ベルト１８００、筐体フレーム１８０２、および筐体端部キャップ１８０５上に設置される。筐体基部１８０１は、筐体基部１８０１から突出するタブ１９１８の穴１９１９を通して摺動可能に受容されるネジ式締結具（図示せず）により、引張アーム１９００に組み立てられる。該ネジは、引張アーム１９００のネジ穴１９２０の中にねじ込み可能に受容される。筐体フレーム１８０２の穴１９２１は、プラスチック管を取付可能に受容するように構成され、そのプラスチック管には、組織および骨切断からの流体および組織残屑を除去するために、手術室の吸引が適用される。

切断ベルト１８００の切断面１８０６が大腿顆または滑車に対して動作するときには、圧縮力がベルトの下のスキッド１９０２によって坦持され、構造的支持が第２のスキッド１９０１によってフレームに提供される。組織は、切断ベルト１８００に構成された１つ以上の膨隆１９２３によって除去される。そのような膨隆１９２３は、切断ベルト１８００に形を刻印またはプレスすることによって、または切断ベルト１８００に形成または機械加工された膨隆を取り付けることによって形成される。接着剤、溶接、拡散結合、圧入、または他の取付可能な手段が、当技術分野で公知である。切断ベルト１８００は、ステンレス鋼、コバルト−クロム−モリブデン合金、または他の適切な金属から加工される。代替案として、切断ベルト１８００は、上記のような膨隆を組み込まれたゴム、ウレタン、または他の適切なポリマー材料から加工され得る。任意で、該ポリマー切断ベルトは、強度および耐久性を増加させるために、繊維、金属メッシュ、または他の好適な材料によって補強され得る。ポリマー切断ベルトは、膨隆を有する一体型金属切断要素を有し得る。代替案として、金属切断要素は、研削材であり得る。切断ベルト１８００を引っ張るために、筐体フレーム１８０２は、２つのネジ１９０８を回して引張アーム１９００を進めてベルトカッター上の張力を増加させることによって、調節可能である。ベルトは、駆動ローラ１９０３に取り付けられる駆動シャフト１８０３にトルクを印加することによって、図１９に示された方向に駆動される。ベルトは、上スキッド１９０２および下スキッド１９０１にまたがって摺動し、遊びローラ１９０６上で向きを変える。駆動シャフト１８０３にトルクを印加するために、前述のような可撓性駆動シャフトを有する外科用ドリルまたはモータが使用され得る。

大腿骨から物質を除去するために、切断ベルト１８００は、大腿骨に対して作動するときに、粗い縁となる穴１９１０を有するように設計される。代替案として、穴１８００の後縁１９１１は隆起して（図１９のベルト詳細を参照）、より活発な軟骨および骨の除去のためのおろし金を形成する。切断ベルトは、金属片または他の好適な材料に穴パターンを切断または刻印することによって、および端をともに溶接または結合してベルトを形成することによって形成される。代替案として、ベルト１８００の外面は、研削材であり得る。

図４３、図４４、および図４５は、ベルトまたはループ状に溶接または結合された（例えば、５３０７において）細片から加工される、代替的な切断ベルトの実施形態を図示する。代替的実施形態では、切断パターンは、切断ベルトの外面に化学的エッチング、刻印、または機械加工される。図４３に示されるように、隆起５３０２が、切断ベルトの外面５３００に形成される。外側隆起パターン５３０２は、ベルトの側面５３０３に対して垂直である。内面５３０１は、上記の駆動ローラによる牽引を強化するために、そこに化学的エッチング、刻印、または機械加工されたパターンを有し得、または、内面は、平滑または粗面であり得る。内側隆起パターン５３０４は、ベルトの側面５３０３に対して垂直である。ベルトは、ループに形成され、結合する両端５３０５および５３０６は、ともに溶接または結合される。

図４４は、切断ベルトの外面に切断パターンが化学的エッチング、刻印、または機械加工される、代替的実施形態を示す。隆起５４０２は、切断ベルトの外面５４００に形成される。外側隆起パターン５４０２は、ベルトの側面５４０３に対して傾斜している。内面５４０１は、上記の駆動ローラによる牽引を強化するために、そこに化学的エッチング、刻印、または機械加工されたパターンを有し得、または、内面は、平滑または粗面であり得る。内側隆起パターン５４０４は、ベルトの側面５４０３に対して傾斜している。ベルトは、ループに形成され、結合する両端５４０５および５４０６は、ともに溶接または結合される。

図４５は、切断ベルトの外面にベルトの切断パターンが化学的エッチング、刻印、または機械加工される、側面５５０３を有する代替的実施形態のベルトを示す。代替案として、ベルトの外面は、研削材であり得る。本明細書で使用されるような研削面は、砂粒吹き付け、プラズマスプレー、研削材の結合、または当業者に公知の他の加工方法によって形成される。隆起５５０２は、切断ベルトの外面５５００に形成される。外側隆起パターン５５０２は、ベルトを部分的に覆う、交互に対向する斜めの隆起である。内面５５０１は、上記の駆動ローラによる牽引を強化するために、そこに化学的エッチング、刻印、または機械加工されたパターンを有し得、または、内面は、平滑または粗面であり得る。内側隆起パターン５５０４は、ダイヤモンドパターンである。ベルトは、ループに形成され、結合する両端５５０５および５５０６は、ともに溶接または結合される。

図４６は、切断ベルト５６０５が深絞り缶５６００でできている、さらに別の実施形態を図示する。右のシリンダは、ステンレス鋼または他の適切な材料を深絞りすることによって形成される。缶５６００は、一方の端５６０１で開き、他方の端５６０３で閉じている。缶の閉鎖端は切断線５６０２に沿って除去されて、連続ベルト５６０４を形成し、そこに、上記のパターンが化学的エッチング、機械加工、または刻印され得る。例えば、垂直の隆起５６０７が、切断ベルト５６０５の外面に化学的エッチング、刻印、または機械加工される。駆動ローラによる牽引のために、隆起パターンがベルトの内面に形成され得る。内面上の垂直の隆起パターン５６０６が図４６に示されている。上記の外面および内面パターンは、任意の組み合わせで使用され得、前述のようなベルトを通る穴が追加され得ることが留意されるべきである。

図２０は、フレームおよび引張メカニズムがヒンジ連結フレームを使用する、代替的実施形態のベルトカッターを図示する。この実施形態では、支持表面２０５および穴２０４を有する前部引張フレーム２００１と、後部引張フレーム２００２とが、最初にヒンジを形成するように、１つのピン２００７でピン結合される。ピン２００７は、第１の穴２０１０を通って摺動可能に受容され、次いで、穴２０１４を通して圧入され、次いで、第２の穴２０１０の中に摺動可能に受容される。引張フレーム２００１および２００２は、駆動ローラ２００３内に受容される駆動シャフト２００６に圧入または取り付けられる駆動ローラ２００３、およびシャフト２００５上で回転する遊びローラ２００４を支持する。遊びローラ２００４は、後部引張フレーム２００２から突出するタブ２０２１の間に設置される。シャフト２００５は、第１の穴２０２０を通して摺動可能に受容され、遊びローラ２００４の穴２０１８を通して圧入され、次いで、第２の穴２０２０の中に摺動可能に受容される。駆動ローラ２００３は、タブ２０２２の間に設置される。駆動シャフト２００６は、第１の穴２０１９を通して摺動可能に受容され、駆動ローラ２００３の穴２０１７を通して圧入され、次いで、第２の穴２０１９の中に摺動可能に受容される。引張フレームは、切断ベルト２０００の中での引張フレームの設置を可能にするように、枢動ピン２００７の回りに角度をとる。いったん定位置につくと、引張フレームは直線位置に開放され、前部および後部引張フレーム、それぞれ２００１および２００２を整合させる。引張フレームは、前部引張フレーム２００１の受容穴２０１１と整合している後部引張フレーム２００２の受容穴２０１３の中へ繋止ピン２０１２を設置することによって、この位置に保持される。ピン２０１２は、第１の穴２０１３を通して摺動可能に受容され、次いで、穴２０１１を通して圧入され、次いで、第２の穴２０１３の中に摺動可能に受容される。組み立てられた引張フレームは、遠位組織保護具２００９と、支持表面２０１６を有する筐体基部２００８の中で支持される切断ベルトとを含む。筐体基部２００８の支持表面２０１６は、前部引張フレーム２００１上の隣接支持表面２０１５において、引張フレームアセンブリにスナップ嵌合するように構成される。

図２８は、フレーム２８００、駆動シャフト２８０３、およびシャフト２８０４を有するベルトカッター２８０１が、切断している間に大腿骨を後方へ押し進めるように、後方に向いた切断歯２８０２を有する、別の実施形態を図示する。

図２９は、隣接する大腿顆を調整するために組織誘導大腿骨カッターが設置される外側支持表面２９０２および内側支持表面２９０３を残して、関節面を切除することによって、いかにして脛骨プラトーが調整され得るかを図示する。内側２９０３および外側２９０２の支持表面は、同時に調整され得、それにより、内側および外側の大腿顆の同時調整を可能にする。任意で、内側２９０３または外側２９０２いずれかの支持表面が最初に調整され、その後に、隣接する大腿顆の調整が続き得る。スペーサが調整された脛骨大腿骨区分に設置され、その後に、隣接する脛骨支持表面の調整が続き、その後に、隣接する大腿顆の調整が続き得る。内側および外側の脛骨関節面は、図２９で示されるように独立して切除され得、その場合には、脛骨隆起２９０７は保存される。代替案として、脛骨隆起２９０７の前部分は、内側および外側の脛骨インプラントの間の架橋または接続を可能にするために切除され得、または、脛骨隆起２９０７は切除され得る。内側および外側の脛骨切除は、同一平面上であり得る。代替案として、内側および外側切除は、同一平面上でなく、平行であり得る。さらに別の実施形態では、内側および外側の脛骨切除は、同一平面上でも平行でもなくてもよい。大腿顆は、独立して、同時に、または大腿骨滑車と組み合わせて切除され得る。一実施形態では、大腿骨カッターは伸縮して関節を伸延させ、脛骨大腿骨区分および／または膝蓋大腿区分の一方または両方を伸延させる。そのような伸延は、一定の荷重の下で行われ得る。代替案として、そのような伸延は、離散的変位段階であるか、または、顆（単数または複数）および／または滑車切除にとって望ましい変位にまで伸延され得る。大腿顆の調整は、膝関節の動力学によって誘導される。脛骨２９０１は、大腿骨２９００の回りに所定の様式で動く。この運動は、膝をまたぐ軟組織構造によって決定される。前十字靱帯（ＡＣＬ）２９０５および後十字靱帯（ＰＣＬ）２９０７は、大腿顆内切欠から脛骨隆起２９０８にまで延在する。内側側副靱帯（ＭＣＬ）２９０６は、大腿骨の内側から脛骨の内側にまで延在する。外側側副靱帯（ＬＣＬ）２９０４は、大腿骨の外側から脛骨の外側にまで延在する。ＡＣＬ２９０５、ＰＣＬ２９０７、ＭＣＬ２９０６、およびＬＣＬ２９０４は、大腿骨に対する脛骨の運動を誘導する、一次靱帯構造である。

組織誘導手術では、大腿骨カッターが各脛骨大腿骨区分の中、および膝蓋大腿区分の中に設置され得る。切断要素は、大腿骨から骨を除去して滑車および／または顆インプラント用の支持表面を調整するために、膝が屈曲および伸展されている間に、大腿骨に対して保持される。最初は、膝をまたぐ靱帯および関節包を引っ張り、定位置にあるカッターとともに関節を安定化すること、および均一な運動を提供することが有益である。骨が除去されるにつれて、カッターを拡張し、膝をまたぐ靱帯および関節包に対する張力を維持することが有益である。カッターは、離散的高さで逐次的に、または一定の伸延力の下で可変的に、拡張され得る。「変位制御」と呼ばれる第１の場合には、カッターを拡張するためにスペーサがカッターの下に設置され得、または、膝蓋大腿区分の中、または脛骨大腿骨区分のいずれかの中でカッターを拡張するために、逐次的流体充填を有する油圧シリンダがカッターの中に設計され得る。「荷重制御」と呼ばれる第２の場合には、膝蓋大腿区分の中、または脛骨大腿骨区分のいずれかの中でカッターを拡張するために、圧力制御流体充填を有する油圧シリンダまたはブラダがカッターの中に設計され得る。

図３０、図３１、および図３２は、最初に外側大腿顆を調整するために外側脛骨大腿骨区分の中に設置された大腿骨カッター３００２で、内側および外側の大腿顆が独立して調整され得ることを図示する。スペーサが外側顆の調整後に外側脛骨大腿骨区分の中に設置され（図示せず）、内側脛骨大腿骨区分の中に大腿骨カッター３１０２を設置することによって、手技が繰り返される。ブラダ３００３または３１０３が、それぞれ外側または内側の大腿骨カッターと併用され得る。

図３２は、膝蓋骨上に大腿骨カッター３２０２を設置することによって大腿骨滑車が調整され得ることを図示する。カッターは、概して内側−外側方向の矢状面内で湾曲した、直線状表面を調整するように構成され得る。代替案として、図３２の差し込み図に示されるような切断要素３２０６であって、バレルカッター、ベルトカッター、往復運動カッター、またはシェーバを含む種々の切断要素を有するように構成されるカッターが、膝蓋骨溝の形状を模擬するように輪郭形成され得る。伸縮ベローズ３２０３が同様に使用され得る。

図３４および図３５は、互いに結び付けられた２つのバレルカッターを図示する。内側および外側の脛骨大腿骨区分を調整する際に、各区分の中に大腿骨カッターを設置し、内側および外側の大腿顆を同時に調整することが有益であり得る。バレルカッターの場合、２つのカッターは互いに結び付けられ、伸縮プラットフォーム３４０６を有する一方のカッター３４０２が外側脛骨大腿骨区分の中に設置され、伸縮プラットフォーム３４０５を有する他方のカッター３４０３が内側脛骨大腿骨区分の中に設置される。接続ブリッジ３４０４が、駆動シャフト３４０７からのトルクを２つの大腿骨カッターの間に伝達する。代替案として、２つのカッターは独立して動力供給され得る。接続ブリッジ３４０４は、剛でかつ一定の長さを有し得、または別の実施形態では、接続ブリッジ３４０４は可撓性であり、伸縮して各脛骨大腿骨区分内で大腿骨カッターの独立した位置決めを可能にする。

図３６および図３７は、互いに結び付けられた往復運動カッターを図示し、一方のカッター３６０２が外側脛骨大腿骨区分の中に設置され、他方のカッター３６０３が内側脛骨大腿骨区分の中に設置されている。接続ブリッジ３６０４は、駆動シャフト３６０５からのトルクを２つの大腿骨カッターの間に伝達する。代替案として、２つのカッターは、独立して動力供給され得る。接続ブリッジ３６０４は、剛でかつ一定の長さを有し得、または好適な実施形態では、接続ブリッジ３６０４は可撓性であり、伸縮して各脛骨大腿骨区分内で大腿骨カッターの独立した位置決めを可能にする。

図２７、図３８、および図３９は、二重ベルトカッター２７０７を形成するように互いに結び付けられた２つのベルトカッターを図示し、一方のカッター２７０２または３８０２が外側脛骨大腿骨区分の中（大腿骨２７００または３６００と脛骨２７０１または３６０１との間）に設置され、他方のカッター２７０６または３８０３が内側脛骨大腿骨区分の中に設置されている。接続ブリッジ２７０３または３８０４は、トルクを２つの大腿骨カッターの間に伝達する。代替案として、２つのカッターは、独立して動力供給され得る。接続ブリッジ２７０３または３８０４は、剛でかつ一定の長さを有し得、または好適な実施形態では、接続ブリッジ２７０３または３８０４は可撓性であり、伸縮して各脛骨大腿骨区分内で大腿骨カッターの独立した位置決めを可能にする。伸縮ブラダ２７０５が各ベルトカッターの下に設置され得る。

図２３は、折り畳まれた形で示されたブラダを図示する。上記のように、いったん大腿骨カッターが脛骨大腿骨区分のいずれかの中、または膝蓋大腿区分の中に設置されると、大腿骨カッターを伸展させることが望ましい。一実施形態では、関節腔内でブラダ−カッターの組み合わせを伸展させるために、液体または気体を充填したブラダが大腿骨カッターの下に設置される。図２３に示されるようなブラダ２３００は、これに限定するものではないが、ＰＥＴ、ナイロン、ポリエチレン、またはウレタンのような適切な材料で作られ得る。その折り畳まれた形では、ブラダ２３００は平坦であり、一端のポート２３０２および頸部２３０１を介して充填され得る。代替案として、流体がブラダに注入されるときに、空気がブラダから流出することを可能にするために、２つのポート（図示せず）があり得る。ブラダは、大腿骨カッターと脛骨との間または大腿骨カッターと膝蓋骨との間にいったん設置されると、全方向への拡張を可能にするように、柔軟であり得る。代替案として、ブラダは、ブラダの拡張を設計された体積に制約するように、非柔軟であり得る。

大腿関節面を調整する際に、大腿骨カッターは、独立ブラダによって提供されるものよりも大きな平行移動の安定性を必要とし得る。そのような安定性は、本明細書の上記のようにカッター内に伸縮デバイスを設計し、次いで、この伸縮セクション内にブラダを設置することによって提供され得る。加えて、ブラダは、外科的手技で使用される器具による、または骨支持表面による穿刺を受けやすい場合がある。よって、大腿骨カッターと脛骨または膝蓋骨との間に設置され得る拡張型プラットフォームの中に、ブラダを収納することが望まれ得る。

図２４、図２５、および図２６は、内部に収納された拡張型ブラダを有し得る、拡張型筐体を図示する。拡張型筐体は、金属、プラスチック、または他の適切な材料から加工され得る。頂板２４００および底板２４０１は、剛体または半剛体であり得る。側壁２４０２および２４０３は、互いに内に折り畳まれるか、または互いに外に折り畳まれるかのいずれかで、折り畳まれた状態での厚さを最小化し得る（図２５参照）。ブラダの頸部２３０１のために、開口部２４０４が提供される。

図２６は、内側のブラダが充填され、その結果として、拡張型筐体が設計された高さにまで伸縮するときの、筐体を図示する。無菌食塩水または非圧縮性の他の適切な流体で充填される場合には、拡張型筐体の高さは漸増または漸減されて、適切な大腿骨切除を助長し得る。代替案として、流体は圧力制御の下で拡張型筐体内のブラダ２３００に導入され得、その場合には、脛骨大腿骨または膝蓋大腿区分内の伸延力は、適切な大腿骨切除を助長するために制御され得る。

図４７および図４８は、脛骨大腿骨関節の中に設置されたシェーバを図示し、膝が屈曲および伸展されて、シェーバの切断要素の上で大腿顆を移動させて、顆から物質を除去する。別の実施形態では、膝が屈曲および伸展される間に、往復運動がシェーバに印加されて、顆からの物質除去を強化する。図４７および図４８に示されるように、内側または外側の脛骨大腿骨区分のいずれかで使用するために設計される大腿骨シェーバは、調整された脛骨プラトー上の支持のための、平坦な支持表面を有するフレーム５８０５を提供する。大腿顆は、カートリッジ５８００と一体化した１組の切断要素５８１０によって造形される。代替案として、切断要素５８１０は、カートリッジ５８００の中に嵌合する挿入物として設計され得る。剛なまたは可撓性の駆動シャフト伸展部（図示せず）が、駆動シャフト５８０２と外科用動力ドリルまたはモータのような回転動力源との間に取り付けられ得る。

大腿顆からの物質除去を促進するために、往復運動がカートリッジ５８００に印加され得る。図示されたカートリッジは、フレーム５８０５内のチャネル５８１３の中で軸方向に動くように設計される。一実施形態では、駆動カム５８０３が、カートリッジ５８００の横方向スロット５８１４の中で回転するオフセットカム５８０４を介して、駆動シャフト５８０２への回転入力を変換する。駆動カム５８０３は、フレーム５８０５の皿穴５８１２の中に設置された軸受５８０８の中で支持され、ワッシャ５８０６および保持器５８０７により定位置に保持される。

物質が大腿顆から除去されるときには、それに応じてシェーバの高さを増加させる、つまり、脛骨大腿骨区分内でシェーバを伸展させることが望ましい。カートリッジ５８００は、フレーム５８０５の中で垂直方向に自由に移動することができる。シェーバを伸展させるために、カートリッジ５８００とフレーム５８０５との間に、駆動カム５８０３の側面に沿って通るように設計される２つのアーム５８１１をそれぞれに有する、１つ以上のシム５８０１が設置され得る。

図４９、図５０、図５１、および図５７は器具を、すなわち、大腿遠位の関節面にガイド線を調整するか、または印付けるための、図５０で示されるような骨スクライビングアセンブリ４を図示する。図４９を参照すると、そのような器具は、骨スクライビング挿入物１、直列伸延器２、および脛骨の試験用基部３を含む。脛骨大腿骨および膝蓋大腿区分の骨表面の間の接触域は、膝が屈曲および伸展するときに、各区分内で大腿骨の表面に沿って移動する。脛骨プラトーの一方または両方が除去された後に、膝は屈曲状態に置かれ、脛骨の試験用基部３および骨スクライビングアセンブリ４が切除された骨表面上に設置され、各大腿顆に沿ってやすり５を適切な位置に置く。膝が伸展されるときに、やすり５は大腿顆に、以下で説明される一次造形器具によって辿られる経路を示す浅い溝を刻む。図５１で図示されるように、骨スクライビングアセンブリ４は、内側大腿顆７の表面にガイド線６を刻み、「２回測定して１回切断する」という格言と同様に、ガイド表面の調整に取り組む前に、外科医にガイド表面の場所およびインプラントの場所の指示を提供する。手術部位への露出は、組織開創器８および９によって実現される。同様の方法で、骨スクライビングアセンブリ（図示せず）は、本明細書で後述されるように、滑車にガイド表面を調整するために一次造形器具を使用する前に、大腿骨滑車にガイド線を調整するために、切除された膝蓋骨による支持のために構成され得る。

骨スクライビング挿入物１は、図４９、図５０、および図５７に示されるように、やすり５と、スクライビング本体１０と、スクライビングキャップ１１とを含む。やすり５は、穴１２の中に摺動可能に受容され、固定される。やすり５の少なくとも１つの表面は鋸歯状１３であり、隣接する骨の表面に沿って摺動すると軟骨および骨を除去する切断面を提供する。スクライビング本体１０は、直列伸延器２の受容チャンバ４８の中で解放可能に固定されるアダプタ４９の、チャネル１４の中で摺動可能に受容され、直列伸延器２上の外ネジ山１７と係合する内ネジ山１５によって、スクライビングキャップ１１によって定位置に固定される。やすり５は、支持表面２８の溝の中で縦方向に支持される。図５０、図５１、および図５８で図示されるように、骨スクライビングアセンブリ４は、脛骨切除と大腿顆との間の切除された脛骨プラトー上に設置される。伸延プラットフォーム３４は、ハンドル２６が患者に向かった前方位置にある時に、折り畳み位置に保持され、それにより、ピン３６を傾斜面４４の上方へ移動させてバネ３９を圧縮し、シリンダ４０を筐体２７の中へ引き込む。傾斜面４４の前方面は、伸延プラットフォーム３４を折り畳み位置に繋止するために平面４５を有するように構成される。骨スクライビングアセンブリ４が定位置にあると、ハンドル２４は、後方へと動かされ、伸延プラットフォーム３４を解放し、やすり５を大腿顆に押し付ける。屈曲した状態の膝から始めて、膝は伸展され、やすり５を大腿顆７の表面に沿って摺動し、顆に浅い溝６を調整する。溝６は、顆７の後続の造形のために、外科医に直列伸延器２の適正な位置決めの指示を提供する。

図５８を参照すると、バネ３９は、２〜２０ポンドの範囲の伸延力を提供する。バネ３９は、シリンダ４０内に含まれる。伸延プラットフォーム３４から延在する突起３５は、シリンダ４０のクリアランスホール（図示せず）を通過する。保持リング３８は、突起３５に固定して、伸延プラットフォーム３４をシリンダ４０に固定する。ピン３６は、ランプバー２４の開口部４３と係合することによってシリンダ４０を維持する。

スクライビング挿入物１は、アダプタ４９からスクライビングキャップ１１を抜き、脛骨大腿骨関節腔内に直列伸延器２を残すことによって、直列伸延器２から除去される。図５２および図５５を参照すると、モータ造形要素アセンブリ６１６２が、アダプタ４９の中に摺動可能に受容される。膝は屈曲状態に置かれる。モータが作動すると、造形要素５０の前方端６１６３が大腿顆７の中へと進められ、モータ造形要素アセンブリ６１６２は直列伸延器２に解放可能に固定される。組み立てられると、直列伸延器２およびモータ造形アセンブリ１６２は、一次造形器具の一実施形態を形成する。一次造形器具は、脛骨の試験用基部によって支持され、それは次に、切除された脛骨プラトーによって支持される。代替案として、一次造形器具は、切除された脛骨プラトー上で直接的に支持される。膝は伸展され、図５５に図示されるように、大腿顆７に初期ガイド表面４１を機械的に加工する。そのようなガイド表面は、顆７の関節面から均一な深度を有する。モータ造形要素アセンブリ６１６２は、直列伸延器２から解放および除去される。直列伸延器２は折り畳まれ、脛骨大腿骨関節から除去される。

図５４は、モータ造形要素アセンブリ１および脛骨の試験用基部３とともに組み立てられた、直列伸延器２の一実施形態を図示し、ここでは、伸延プラットフォーム３４が脛骨の試験用基部３によって支持されている。一次造形器具の一実施形態は、組み立てられた直列伸延器２およびモータ造形要素アセンブリ１によって形成される。この実施形態では、一次造形器具は、脛骨大腿骨関節を伸延させ、その一方で、大腿骨関節面より下の一定の深度に造形要素５０を配置し、それにより、顆表面よりも下の均一な深度で初期ガイド表面を生成する。そのような初期表面は、以下に記載されるように、図６０および図６５に示された並列伸延器１６４を有するように構成される一次造形器具の別の実施形態により、深められ、動力学的に調整される。代替案として、本明細書で後述されるような、二次造形器具が、直列伸延器２を有するように構成された一次造形器具によって調整される初期ガイド表面を使用して、大腿顆におけるインプラント骨支持表面の調整を誘導し得る。

図５４を参照すると、ハンドル２６は後方へと動かされ、伸延プラットフォーム３４を解放して、支持表面２８と接触して図５５に示されるように、脛骨伸延プラットフォーム３４と大腿顆７との間に伸延力を印加する。造形要素５０は、クランプナット５３および駆動管５７によって、コレット５５の中に解放可能に固定され支持される。駆動管５７は、バレル６１の穴６０に含まれる軸受５９によって、回転可能に支持される。バレル６１は、フランジ７０の中にありモータ７３の穴７２から延在するネジ式締結具（図示せず）により、モータ７３に固定される。アダプタ４９は、モータ造形アセンブリ６１６２のバレル６１の上で摺動可能に受容される。次いで、アダプタ４９は、直列伸延器２の本体２７の受容チャンバ４８の中へ通される。

図５６を参照すると、モータ造形要素アセンブリ６１６２の一実施形態は、モータ７３の駆動シャフト７１に駆動管５７を固定し、ネジ式締結具（図示せず）によりフランジ７０をネジ穴７２に取り付けることによって、組み立てられる。バレル穴６０の中で支持される軸受５９は、駆動管５７を支持する。コレット５５は、駆動管５７の中に摺動可能に受容され、駆動管５７にねじ止めされるクランプナット５３により繋止される。コレット５４は、六角取付部５１において、造形要素５０を解放可能に締め付ける。

一実施形態では、組織誘導手術は、荷重制御下で脛骨大腿骨関節を伸延させ、その一方で、切除された脛骨プラトーから所定の距離を置いて造形要素で大腿顆を造形することによって提供される。図５９〜図６４を参照すると、並列伸延器６１６４は、切除された脛骨プラトーと大腿顆との間に伸延力を印加する。伸延プラットフォーム７７は、ハンドル７４が患者に向かった前方位置にあるときには、折り畳み位置に保持され、それにより、ピン８３を傾斜面９７の下方へ動かしてバネ８１を圧縮し、シリンダ８０を筐体８４の中へ引き込む。傾斜面９７の前方面は、伸延プラットフォーム７７を折り畳み位置で繋止するために、平面９９を有するように構成される。バネ８１は、２〜２０ポンドの範囲の伸延力を提供する。バネ８１はシリンダ８０の中に含まれる。伸延プラットフォーム７７から延在する突起９８は、シリンダ８０のクリアランスホール１６５を通過する。保持リング８２は、突起９８に固定して、伸延プラットフォーム７７をシリンダ８０に固定する。ピン８３は、ランプバー９４の開口部９６に係合することによってシリンダ８０を維持する。

並列伸延器６１６４は、折り畳み位置に繋止される。膝が屈曲された状態で、脛骨の試験用基部３および並列伸延器６１６４は、切除された脛骨プラトー上に設置される。代替案として、並列伸延器６１６２は、切除された脛骨プラトー上に直接的に支持される。並列伸延器６１６４は、ハンドル７４を後方に患者から離れるように回転することによって解除され、脛骨と大腿骨との間に伸延力を印加する。モータ造形アセンブリ１６２のバレル６１は、アダプタ４９のチャネル１４の中に摺動可能に受容され、その中で解放可能に固定される。モータ造形要素アセンブリ６１６２は、大腿顆に以前に調整された初期ガイド表面と整合され、造形要素５０は、大腿顆の中へと進められる。アダプタ４９は、本体８４の受容チャンバ６１７２の中に摺動可能に受容され、その中で解放可能に固定される。組み立てた並列伸延器６１６４およびモータ造形要素アセンブリ６１６２は、本発明の一次造形器具の別の実施形態である。膝は伸展される。並列伸延器６１６４は、脛骨大腿骨の伸延力を維持し、それにより、膝の伸展中に、伸延の荷重制御を提供し、その一方で、切除された脛骨プラトーから所定の距離を置いて造形要素５０を支持する。動的な伸延力が脛骨と大腿骨との間に印加されると、前および後の十字靱帯、内側および外側の側副靱帯、および膝をまたぐ軟組織構造によって決定される膝動力学は、可動域の全体にわたり脛骨と大腿骨との間の分離を誘導する。切除された脛骨プラトーから一定の距離を置いた造形要素５０が、患者の膝動力学に従ってガイド表面を調整する。

図６１〜図６５を参照すると、並列伸延器６１６４およびモータ造形アセンブリ６１６２のアセンブリによって形成される一次造形器具の実施形態は、図６１および図６２に図示されるように、ハンドル７４を前方へ回転させてランプバー９４を後方へ摺動させ、それにより、穴６１６８の中でランプ９７に沿ってピン８３を摺動させて、本体８４に向かって伸延プラットフォーム７７押し進め、バネ８１を圧縮することによって、並列伸延器６１６４を折り畳むように構成される。ランプ９７の端における、図６３に示されるようなロック９９は、伸延プラットフォーム７７が折り畳み位置にある状態にピン８３を繋止する。

図６３および図６４を参照すると、後方へ動かされたハンドル７４は、ロック９９からピン８３を解除し、伸延プラットフォーム７７が大腿顆に荷重を印加することを可能にし、そのような荷重は、本体８４の底部と切除された脛骨プラトー上に支持される脛骨の試験用基部３との間に作用する。代替案として、本体８４は、切除された脛骨プラトー上で直接的に支持され得る。

二次造形器具は、以下で説明されるように、ガイド表面を参照して、ガイド表面から所定の距離を置いて大腿顆にインプラント支持表面を調整する。伸延プラットフォーム７７は、平坦であり得る。代替案として、図６６に示されるように、伸延プラットフォーム６１０１は、造形要素（図示せず）上で大腿顆を中心に誘導するように、シリンダ状に輪郭形成され得る。代替案として、伸延プラットフォームは、大腿顆をさらに捕捉して、造形要素の上で大腿顆を略中心位置に誘導するように、凹形または皿形であり得る。

図６７、図６８、および図６９は、切断要素６１０７および６１０８が基部６１２０およびカバー６１０４によって支持される、二次造形器具の一実施形態を図示する。１つ以上の切断要素６１０７または６１０８は、スロット６１２５内のフランジ６１２４の間で支持される、スプライン歯車６１１３によって駆動される。トルクは、ネジ式接合面６１０６によってアダプタ６１０９に、かつ駆動シャフト６１０５に解放可能に接続されるモータ（図示せず）によって印加される。駆動シャフト６１０５はかさ歯車６１１０と組み合わされ、それはかさ歯車６１１２とかみ合い、シャフト６１１６を介してトルクをスプライン歯車６１１５に伝達する。ブッシング６１１４は、シャフト６１１７および６１１６と基部６１２０およびカバー６１０４との接合面において、耐摩耗性を提供する。スプライン歯車６１１３によって形成される駆動系は、隣接する切断要素６１０７および６１０８を反対方向に回転させる。代替案として、遊びスプライン歯車（図示せず）がスプライン歯車６１１３の間で使用され得、隣接する切断要素６１０７および６１０８を同じ方向に回転させる。カバー６１０４は、ガイド要素６１０３を形成するように構成され、それは、スロット６１２５内のフランジ６１２４の間でスプライン歯車６１１３ならびに切断要素６１０７および６１０８を捉えるように構成される。

切断要素６１３０および６１３１が基部６１３９およびカバー６１２８によって支持される、二次造形器具の別の実施形態が、図７０、図７１、および図７２に図示される。１つ以上の切断要素６１３０または６１３１は、スロット６１７０内のフランジ６１５２の間で支持される接続バー６１３４および６１３５によって駆動される。トルクは、ネジ式接合面６１７３によってアダプタ６１３６に、かつ駆動シャフト６１３７に解放可能に接続されるモータ（図示せず）によって印加される。駆動シャフト６１３７は、かさ歯車６１４２と組み合わされ、それはかさ歯車６１４４とかみ合い、シャフト６１４６を介してトルクをスプライン歯車６１４３に伝達する。スプライン歯車６１４３はスプライン歯車６１５４とかみ合い、それはクランクシャフト６１４７と組み合わされる。クランクシャフト６１４７は、２つのカム６１４９および６１５０を有するように構成される。カム６１４９は、第１の接続バー６１３４の穴６１６９の中に摺動可能に受容される。カム６１５０は、第２の接続バー６１３５の中に摺動可能に受容される。クランクシャフト６１４７の回転は、接続バー６１３４および６１３５を駆動し、クランク６１３２を介してトルクを１つ以上の切断要素６１３０または６１３１に伝達する。クランク６１３２は、クランクシャフト６１４７のカム６１４９および６１５０とそれぞれ同期化するように配向される、２つのカム６１５９および６１６０を有するように構成される。クランク６１３２は、トルクを切断要素６１３０および６１３１に伝達するために切断要素６１３０および６１３１によって摺動可能に受容される、突起６１３３を有するように構成される。ブッシング６１４５および６１４８は、シャフト６１４６およびクランクシャフト６１４７と基部６１２０およびカバー６１０４との接合面において、耐摩耗性を提供する。２つの接続アーム６１３４および６１３５によって形成される駆動系は、２つ以上の切断要素６１３０および６１３１を同じ方向に回転させる。カバー６１２８がガイド要素６１２９を形成するように構成され、それは、スロット６１７０内のフランジ６１５２の間で接続アーム６１３４および６１３５ならびに切断要素６１３０および６１３１を捉えるように構成される。

図７３は、脛骨６１２８の切除された脛骨プラトー上で支持された二次造形器具を図示し、ガイド要素６１２９は、上記の一次造形器具によって以前に調整されたガイド表面４１内に摺動可能に受容されている。二次造形器具は、膝を屈曲および伸展させることによってインプラント骨支持表面６１５５を調整する。代替案として、二次造形器具は、本明細書で説明された伸延装置の各実施形態を含むか、またはそれを用いて動作するように構成され得る。一次造形器具の多数の実施形態は、本明細書で説明された伸延装置の各実施形態を組み込むことによって構成され得る。一次および二次造形器具の多数の実施形態は、本明細書で説明された造形要素またはカッター要素および駆動メカニズムのそれぞれの組み合わせを組み込むことによって構成され得る。

上記の説明は、本発明の種々の実施例および実施形態を示すために提供されたものであり、本発明の全ての組み合わせおよび変化例の網羅的なリストではない。本発明の精神および添付の請求項の範囲から逸脱することなく、それに種々の変更、適応、および修正がなされ得ることが理解されるべきである。本発明の範囲が、以下の請求項において提供される。

Claims (14)

1. 哺乳類の骨の表面を切開するための装置であって、該装置は、
   頂面と、底面と、内側の空間と、外側の外側領域とを有する、フレームであって、伸展型本体を含む、フレームと、
   該頂面の上方で該フレーム内に摺動可能に受容可能である、複数の切断シリンダであって、哺乳類の骨の表面を切断するように構成される切断表面を有する、切断シリンダと、
   該フレームの外側から外部アクセスの可能な駆動部材であって、該切断シリンダを回転させるように動作可能に連結される、駆動部材と、
   を備え、
   該駆動部材は、歯車、柔軟な駆動ループ、接続バー、接続アームまたは偏心カムから成る群のうちから選択される切断シリンダへの連結を含み、
   該伸展型本体は、複数の入れ子式伸縮プラットフォームを含み、該プラットフォームは、内部、伸展構成、および折り畳み構成を有し、該プラットフォームは、該プラットフォームの内部への流体圧力の直接的または間接的な適用を介して、該折り畳み構成から該伸展構成へと押し進められ得、該プラットフォームは、該フレームの該頂面から延在し、該フレームは、該フレームの該底面に平行な平面内に該切断シリンダを拘束する、装置。
2. 前記フレームは、哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、該後部領域の反対側の前部領域とを含み、
   前記伸展型本体は、該フレームの底部分に動作可能に連結され、該伸展型本体は、第１の構成と第２の構成とを有し、該装置は、該第１の構成よりも該第２の構成において大きな高さを有し、該伸展型本体は、側方向への移動に対して機械的に制限される、請求項１に記載の装置。
3. 前記伸展型本体は、ベローズ、拡張型エンベロープ、または、少なくとも２つの入れ子式構造物であって一方が少なくとも部分的にもう一方の中で入れ子になる構造物から選択される伸展型部材を含む、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記フレームは、
   哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、該後部領域の反対側の前部領域とを有する、第１のフレームと、
   哺乳類の身体に挿入するための後部領域と、該後部領域の反対側の前部領域とを有する、第２のフレームであって、該第１のフレームは、組織および骨を切開することが可能な第１の上部切断面を含む第１の可動切断本体を有し、該第２のフレームは、組織および骨を切開することが可能な第２の上部切断面を含む第２の可動切断本体を有する、第２のフレームと、
   をさらに備え、
   さらに、前記少なくとも１つの駆動部材は、
   該第１の切断本体に動作可能に連結される、第１の駆動部材と、
   該第２の切断本体に動作可能に連結される、第２の駆動部材と、
   相互に離れた位置関係で該第１および第２のフレームを維持するための、少なくとも１つの接続部材と、
   を備える、請求項１に記載の装置。
5. 前記切断シリンダを持つ上面を有する、取り外し可能なカートリッジをさらに備え、該カートリッジは、該フレームに摺動可能に連結され、該フレームに対する該切断シリンダの移動を可能にし、
   前記駆動部材は、該切断シリンダを作動させるように該カートリッジに動作可能に連結される、請求項１に記載の装置。
6. ａ．伸延要素であって、該伸延要素は、細長い本体を備え、該細長い本体は、第１端および第２端と、頂面および底面と、該頂面内に摺動可能に受容可能なプラットフォームとを有し、該第２端は近位受容チャンバを含む、伸延要素と、
   ｂ．アダプタであって、該アダプタは、該近位受容チャンバの中に受容される第１端と、第２のネジ式端と、該アダプタ内に配置されたアダプタ受容チャネルとを含む、アダプタと、
   を備える、装置であって、
   該アダプタ受容チャネルは、骨造形器具を受容するように構成され、
   該プラットフォームは、複数の入れ子式伸縮プラットフォームを含み、該プラットフォームは、内部、伸展構成、および折り畳み構成を有し、該プラットフォームは、該プラットフォームの内部への流体圧力の直接的または間接的な適用を介して、該折り畳み構成から該伸展構成へと押し進められ得、
   一次骨造形工具は、該アダプタ受容チャネル内で受容可能であり、該一次骨造形工具は、
   ａ．基部と、
   ｂ．該基部に動作可能に接続された駆動部材と、
   ｃ．トルクが適用されると、該駆動部材に動作可能に連結される１つ以上の切断要素と
   を備え、
   該駆動部材は、歯車、柔軟な駆動ループ、接続バー、接続アームまたは偏心カムから成る群のうちから選択される切断要素への連結を含み、さらに、該伸延要素は、該一次骨造形工具の造形運動とは独立して骨を伸延するように構成される、装置。
7. 前記プラットフォームは、バネ荷重式であるか、油圧駆動式であるか、または鋏メカニズムを備える、請求項６に記載の装置。
8. 前記アダプタ受容チャネル内で受容可能な二次骨造形工具をさらに備え、該二次骨造形工具は、
   ａ．駆動シャフトを含むモータと、
   ｂ．該駆動シャフトと係合可能な駆動管と、
   ｃ．該駆動管の中に摺動可能に受容されるコレットと、
   ｄ．該コレットと係合可能な造形要素と、
   を備える、請求項７に記載の装置。
9. 前記１つ以上の切断要素は、ガイド要素の反対側に配置され、該ガイド要素は、二次造形工具によって調整された第１の骨の上のガイド表面内に受容される、請求項６に記載の装置。
10. 第１および第２の骨を有する関節において、第１の骨の関節面を造形するための一次骨造形工具をさらに備え、
    該一次骨造形工具は、少なくとも１つの造形要素と、該第２の骨と接触している基部とを含み、該一次骨造形工具は、該第１の骨を該第２の骨から離すように伸延するための平行伸延器を含み、該一次骨造形工具は、前記フレームから１つ以上の所定の距離または調整可能な距離に該少なくとも１つの造形要素を配置する、請求項１に記載の装置。
11. ａ．伸延要素であって、該伸延要素は、細長い本体を備え、該細長い本体は、第１端および第２端と、頂面および底面と、該底面内に摺動可能に受容可能なバネ荷重式プラットフォームとを有し、該第２端は近位受容チャンバを含む、伸延要素と、
    ｂ．アダプタであって、該アダプタは、該近位受容チャンバの中に受容される第１端と、第２のネジ式端と、該アダプタ内に配置されたアダプタ受容チャネルとを含む、アダプタと、
    を備える、装置であって、
    該アダプタ受容チャネルは、骨造形器具を受容するように構成され、
    該バネ荷重式プラットフォームは、複数の入れ子式伸縮プラットフォームを含み、該プラットフォームは、内部、伸展構成、および折り畳み構成を有し、該プラットフォームは、該プラットフォームの内部への流体圧力の直接的または間接的な適用を介して、該折り畳み構成から該伸展構成へと押し進められ得、
    一次骨造形工具は、該アダプタ受容チャネル内で受容可能であり、該一次骨造形工具は、
    ａ．基部と、
    ｂ．該基部に動作可能に接続された駆動部材と、
    ｃ．トルクが適用されると、該駆動部材に動作可能に連結される１つ以上の切断要素と
    を備え、
    該駆動部材は、歯車、柔軟な駆動ループ、接続バー、接続アームまたは偏心カムから成る群のうちから選択される切断要素への連結を含み、さらに、該伸延要素は、該一次骨造形工具の造形運動とは独立して骨を伸延するように構成される、装置。
12. 前記伸延要素は、前記プラットフォームと動作可能に係合するハンドルをさらに備え、該ハンドルは、該プラットフォームが折り畳み位置にある第１の位置と、該プラットフォームが解放位置にある第２の位置との間で位置決め可能である、請求項１１に記載の装置。
13. 閉ループ制御システムをさらに含む、請求項１、２、３、６、７、８または１０に記載の装置。
14. 前記閉ループ制御システムは、変位制御、荷重制御、またはそれらの組み合わせの下で動作する、請求項１３に記載の装置。

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