JP6534940B2

JP6534940B2 - Surgical support device, surgical support system and program

Info

Publication number: JP6534940B2
Application number: JP2016012975A
Authority: JP
Inventors: 則雄清徳; 省雄清徳
Original assignee: Lexi Co Ltd
Current assignee: Lexi Co Ltd
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2019-06-26
Anticipated expiration: 2036-01-27
Also published as: JP2017131361A

Description

本発明は、人工関節置換術を支援する手術支援装置、手術支援システム及びプログラムに関する。 The present invention relates to a surgery support device, a surgery support system, and a program that support artificial joint replacement.

従来、股関節や膝関節などを金属やセラミックス製の人工関節に置き換える置換手術が知られている。例えば、人工股関節置換術では、骨盤固定器を用いて骨盤を挾持して固定した上で、患者の臼蓋及び大腿骨頭部を切除して、臼蓋カップ及び大腿骨ステムを設置するようになっている。 Conventionally, replacement surgery is known in which a hip joint or a knee joint is replaced with a metal or ceramic artificial joint. For example, in total hip arthroplasty, after holding and fixing the pelvis using a pelvic fixation device, the patient's acetabulum and femoral head are removed, and the acetabular cup and femoral stem are installed. ing.

ところで、骨盤は術中に様々な要因から、前後の傾斜・回旋或いは側方回旋等が生じ、臼蓋カップの設置方向の誤差を生じさせる大きな原因となっている。
そこで、術中に骨盤固定器を用いて固定されている骨盤のＸ線撮影を行い、骨盤の角度を確認したり（例えば、特許文献１参照）、コンピュータナビゲーションシステムを用いて、骨盤や大腿骨に固定されたマーカの位置を光学的に追跡することで前骨盤平面（ＡＰＰ平面）の向きを特定したりするようになっている（例えば、特許文献２参照）。 By the way, the pelvis causes inclination, rotation or lateral rotation, etc. from back and forth due to various factors during operation, which is a major cause of errors in the placement direction of the acetabular cup.
Therefore, X-ray imaging of the pelvis fixed using a pelvic fixation device during the operation is performed to check the angle of the pelvis (see, for example, Patent Document 1), or the pelvis or femur using a computer navigation system. The orientation of the anterior pelvic plane (APP plane) is specified by optically tracking the position of the fixed marker (see, for example, Patent Document 2).

特開２０００−６０８８３号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-60883 特開２００５−５１８２６４号公報JP 2005-518264 A

しかしながら、上記特許文献１の場合、手術室にＸ線撮影装置を持ち込まなければならず、術中に何度もＸ線撮影を行うと煩雑である。
また、上記特許文献２の場合、マーカが取り付けられた太いロッドを骨の健常部分に複数本刺すため、化膿したり骨折したりする虞がある。さらに、マーカの追跡のために光路を確保する必要があるため、手術の執刀医や助手などの立ち位置や向きが制限されてしまうといった問題がある。加えて、コンピュータナビゲーションシステムは、高額で装置自体も大きいといった問題もある。 However, in the case of Patent Document 1 described above, the X-ray imaging apparatus has to be brought into the operating room, and it is troublesome if X-ray imaging is performed many times during the operation.
Further, in the case of Patent Document 2 described above, since a plurality of thick rods to which markers are attached are pierced in a healthy part of the bone, there is a risk of suppuration or fracture. Furthermore, since it is necessary to secure an optical path for tracking a marker, there is a problem that the standing position and direction of a surgeon or an assistant of the operation are limited. In addition, computer navigation systems are expensive and the devices themselves are large.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、手術台上で固定されている患者の骨の向きや位置の特定を無侵襲で簡便に行うことができる手術支援装置、手術支援システム及びプログラムを提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and the subject of the present invention can easily specify the direction and position of the bone of a patient who is fixed on a surgical table in a non-invasive manner. It is providing a surgery support device, a surgery support system, and a program.

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の手術支援装置は、
人工関節置換術前に患者の人工関節が取り付けられる予定の骨が撮像された骨基準画像を取得する第１取得手段と、
手術台上に所定状態で固定されている患者の前記骨の互いに異なる一部分が経皮的に撮像された複数の骨部分画像を取得する第２取得手段と、
前記第２取得手段により取得された複数の骨部分画像を前記第１取得手段により取得された骨基準画像と照合して、手術台上に所定状態で固定されている患者の前記骨の向き及び位置のうち、少なくとも一方を特定する特定手段と、
を備えることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned subject, the surgery support device of the invention according to claim 1 is
A first acquisition unit for acquiring a bone reference image obtained by imaging a bone to which the patient's artificial joint is to be attached before the total joint replacement surgery;
A second acquisition unit for acquiring a plurality of bone partial images in which different portions of the bone of the patient fixed in a predetermined state on the operating table are percutaneously imaged;
The orientations of the bones of the patient fixed in a predetermined state on the operating table by collating the plurality of bone partial images acquired by the second acquisition unit with the bone reference image acquired by the first acquisition unit. Specifying means for specifying at least one of the positions;
It is characterized by having.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の手術支援装置において、
前記骨部分画像は、手術台上に所定状態で固定されている患者の前記骨の一部分の表面が超音波により経皮的に撮像された画像であることを特徴としている。 The invention according to claim 2 relates to the surgery support device according to claim 1.
The bone partial image is characterized in that the surface of a part of the bone of a patient fixed in a predetermined state on an operating table is an image which is percutaneously imaged by ultrasonic waves.

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の手術支援装置において、
前記骨は、骨盤であり、
前記第２取得手段は、手術台上に骨盤固定器を用いて側臥位状態で固定されている患者の骨盤の上前腸骨棘及び恥骨結合が撮像された上前腸骨棘画像及び恥骨結合画像を取得することを特徴としている。 The invention according to claim 3 relates to the surgery support device according to claim 1 or 2;
The bone is the pelvis,
The second acquisition means is an upper anterior iliac crest image and a pubic joint obtained by imaging the superior anterior iliac crest and the pubic joint of the patient's pelvis fixed in the lateral position using the pelvic fixation device on the operating table It is characterized by acquiring an image.

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の手術支援装置において、
前記上前腸骨棘画像及び前記恥骨結合画像は、前記骨盤固定器に取付けられた超音波探触子を用いて前記骨盤の上前腸骨棘及び恥骨結合が撮像された画像であることを特徴としている。 The invention according to claim 4 relates to the surgery support device according to claim 3;
The upper anterior iliac crest image and the pubic joint image are images obtained by imaging the superior anterior iliac crest and pubic joint of the pelvis using an ultrasonic probe attached to the pelvic fixation device. It is characterized.

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の手術支援装置において、
前記特定手段により特定された前記骨の向き及び位置に基づいて、人工関節の取付け方向及び位置のうち、少なくとも一方を案内する案内手段を更に備えることを特徴としている。 The invention according to claim 5 is the surgical support device according to any one of claims 1 to 4.
It is characterized by further comprising guiding means for guiding at least one of the attaching direction and the position of the artificial joint based on the direction and the position of the bone specified by the specifying means.

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の手術支援装置において、
前記特定手段により特定された前記骨の向き及び位置に基づいて、前記人工関節置換術にて使用される手術機械の向き及び位置のうち、少なくとも一方を制御する制御手段を更に備えることを特徴としている。 The invention according to claim 6 relates to the surgery support apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The apparatus further comprises control means for controlling at least one of the direction and the position of the surgical machine used in the total joint replacement based on the direction and the position of the bone specified by the specifying means. There is.

請求項７に記載の発明は、
手術台上に患者を所定状態で固定する骨盤固定器と、手術支援装置とを備えた手術支援システムであって、
前記骨盤固定器には、超音波探触子が取り付けられ、
前記手術支援装置は、
人工股関節置換術前に患者の人工関節が取り付けられる予定の骨盤が撮像された骨基準画像を取得する第１取得手段と、
手術台上に前記骨盤固定器を用いて固定されている患者の骨盤の互いに異なる一部分が前記超音波探触子を用いて経皮的に撮像された複数の骨部分画像を取得する第２取得手段と、
前記第２取得手段により取得された複数の骨部分画像を前記第１取得手段により取得された骨基準画像と照合して、手術台上に前記骨盤固定器を用いて固定されている患者の骨盤の向き及び位置のうち、少なくとも一方を特定する特定手段と、
を備えることを特徴としている。 The invention according to claim 7 is
A surgery support system comprising a pelvic fixation device for fixing a patient in a predetermined state on an operating table, and a surgery support device,
An ultrasound probe is attached to the pelvic fixation device,
The surgery support device is
A first acquisition unit for acquiring a bone reference image obtained by imaging a pelvis to which a patient's artificial joint is to be attached before total hip arthroplasty;
A second acquisition for acquiring a plurality of bone partial images in which different portions of the patient's pelvis fixed on the operating table using the pelvic fixation device are percutaneously imaged using the ultrasound probe Means,
The patient's pelvis fixed on the operating table using the pelvic fixation device by comparing a plurality of bone partial images acquired by the second acquisition unit with the bone reference image acquired by the first acquisition unit. Specifying means for specifying at least one of the direction and position of
It is characterized by having.

請求項８に記載の発明のプログラムは、
手術支援装置のコンピュータを、
人工関節置換術前に患者の人工関節が取り付けられる予定の骨が撮像された骨基準画像を取得する第１取得手段、
手術台上に所定状態で固定されている患者の前記骨の互いに異なる一部分が経皮的に撮像された複数の骨部分画像を取得する第２取得手段、
前記第２取得手段により取得された複数の骨部分画像を前記第１取得手段により取得された骨基準画像と照合して、手術台上に所定状態で固定されている患者の前記骨の向き及び位置のうち、少なくとも一方を特定する特定手段、
として機能させることを特徴としている。 The program of the invention according to claim 8 is
Computer of surgery support device,
A first acquisition unit for acquiring a bone reference image obtained by imaging a bone to which the patient's artificial joint is to be attached before the total joint replacement;
A second acquisition unit for acquiring a plurality of bone partial images in which different portions of the bone of the patient fixed in a predetermined state on the operating table are percutaneously imaged;
The orientations of the bones of the patient fixed in a predetermined state on the operating table by collating the plurality of bone partial images acquired by the second acquisition unit with the bone reference image acquired by the first acquisition unit. Specifying means for specifying at least one of the positions;
It is characterized in that it functions as

本発明によれば、手術台上で固定されている患者の骨の向きや位置の特定を無侵襲で簡便に行うことができる。 According to the present invention, the direction and position of the bone of the patient fixed on the operating table can be specified non-invasively and easily.

本発明を適用した一実施形態の手術支援装置の機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing functional composition of a surgery support device of one embodiment to which the present invention is applied. 図１の手術支援装置が用いられる人工股関節置換術を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the total hip replacement surgery in which the surgery assistance apparatus of FIG. 1 is used. 図１の手術支援装置を用いた手術支援処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation | movement which concerns on the surgery assistance process using the surgery assistance apparatus of FIG. 変形例１の手術支援装置の機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the surgery assistance apparatus of the modification 1. FIG.

以下に、本発明について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the illustrated example.

図１は、本発明を適用した一実施形態の手術支援装置１００の機能的構成を示すブロック図である。また、図２は、手術支援装置１００が用いられる人工股関節置換術を説明するための斜視図であり、手術台２００上に骨盤固定器２１を用いて患者Ｐが側臥位状態で固定されている様子を模式的に表している。
なお、図２には、手術台２００上に固定されている患者Ｐの一部分、骨盤Ｂ１及び大腿骨Ｂ２を二点鎖線で模式的に表している。 FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a surgery support apparatus 100 according to an embodiment to which the present invention is applied. FIG. 2 is a perspective view for explaining a total hip replacement using the surgery support device 100, in which the patient P is fixed in a lateral recumbent position on the operating table 200 using the pelvic fixation device 21. The situation is represented schematically.
In FIG. 2, a part of the patient P fixed on the operating table 200, the pelvis B1 and the femur B2 are schematically represented by a two-dot chain line.

手術支援装置１００は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等から構成され、手術台２００上に患者Ｐを所定状態で固定する骨盤固定器２１とともに手術支援システムを形成している。
具体的には、手術支援装置１００は、図１に示すように、中央制御部１と、メモリ２と、記憶部３と、操作部４と、超音波探触子５と、表示部６とを備えている。また、手術支援装置１００の各部は、バス７を介して接続されている。 The surgery support apparatus 100 is formed of, for example, a PC (Personal Computer) or the like, and forms a surgery support system together with a pelvic fixation device 21 that fixes the patient P in a predetermined state on the operating table 200.
Specifically, as shown in FIG. 1, the surgery support apparatus 100 includes a central control unit 1, a memory 2, a storage unit 3, an operation unit 4, an ultrasound probe 5, and a display unit 6. Is equipped. Further, each part of the surgery support device 100 is connected via the bus 7.

中央制御部１は、当該手術支援装置１００の各部を制御するものである。すなわち、中央制御部１は、図示は省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、ＣＰＵは、記憶部３に記憶されているシステムプログラム及びアプリケーションプログラムのうち、指定されたプログラムを読み出し、メモリ２のワークエリアに展開し、当該プログラムに従って各種処理を実行する。その際に、中央制御部１のＣＰＵは、メモリ２内に各種処理結果を格納させ、必要に応じてその処理結果を表示部６に表示させる。 The central control unit 1 controls each part of the surgery support device 100. That is, although not shown, central control unit 1 includes a CPU (Central Processing Unit), and CPU reads out a designated program among the system program and the application program stored in storage unit 3 to obtain a memory Expand to work area 2 and execute various processing according to the program. At that time, the CPU of the central control unit 1 stores various processing results in the memory 2 and causes the display unit 6 to display the processing results as necessary.

メモリ２は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等により構成され、中央制御部１のＣＰＵにより読み出された各種のプログラムやデータを一時的に格納するワークエリアを有している。 The memory 2 is configured of, for example, a dynamic random access memory (DRAM) or the like, and has a work area for temporarily storing various programs and data read by the CPU of the central control unit 1.

記憶部３は、例えば、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等により構成され、データ及びプログラムを書き込み及び読み出し可能な記憶部である。
また、記憶部３は、２次元断層画像データＩ、術前計画用プログラム３ａ、第１画像取得プログラム３ｂ、第２画像取得プログラム３ｃ、特定プログラム３ｄを記憶している。 The storage unit 3 includes, for example, a flash memory, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), an HDD (Hard Disk Drive), and the like, and is a storage unit capable of writing and reading data and programs.
The storage unit 3 also stores two-dimensional tomographic image data I, a preoperative planning program 3a, a first image acquisition program 3b, a second image acquisition program 3c, and a specific program 3d.

２次元断層画像データＩは、例えば、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging system）装置などの医療用断層画像診断装置（図示略）により患者Ｐの人工関節により置換される患部が撮像された画像データである。すなわち、２次元断層画像データＩは、例えば、人工股関節置換術前に、医療用断層画像診断装置により患者Ｐの人工股関節が取り付けられる予定の骨盤Ｂ１の少なくとも左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１を含み、大腿骨Ｂ２の遠位端側（膝関節側）までが撮像された画像データである。
なお、上記した２次元断層画像データＩは、一例であってこれに限られるものではなく、患者Ｐの患部（例えば、膝関節等）に応じて適宜任意に変更可能である。 Two-dimensional tomographic image data I is, for example, an affected area to be replaced by an artificial joint of a patient P by a medical tomographic image diagnostic apparatus (not shown) such as an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus or an MRI (Magnetic Resonance Imaging system) apparatus. Is the captured image data. That is, the two-dimensional tomographic image data I is, for example, at least left and right upper anterior iliac crests B11 and B11 of the pelvis B1 to which the artificial hip joint of the patient P is to be attached by the medical tomographic image diagnostic apparatus before artificial hip joint replacement surgery. And the distal end side (the knee joint side) of the femur B2 is image data captured.
The two-dimensional tomographic image data I described above is an example and is not limited to this, and can be arbitrarily changed as appropriate according to the affected area (for example, a knee joint or the like) of the patient P.

術前計画用プログラム３ａは、人工股関節置換術の術前計画処理に係る機能を実現させるプログラムである。
すなわち、中央制御部１のＣＰＵは、記憶部３から術前計画用プログラム３ａを読み出して、この術前計画用プログラム３ａに従って、取付け予定の人工股関節（臼蓋カップや大腿骨ステム等）の形状や寸法、骨盤Ｂ１の臼蓋のリーミング位置やリーミング量、大腿骨Ｂ２の骨切り位置等をシミュレーションにより特定する。 The preoperative planning program 3a is a program for realizing the function related to the preoperative planning process of total hip arthroplasty.
That is, the CPU of the central control unit 1 reads out the preoperative planning program 3a from the storage unit 3, and according to the preoperative planning program 3a, the shape of the artificial hip joint (the acetabular cup, the femoral stem, etc.) to be attached The dimensions, the reaming position and reaming amount of the acetabulum of the pelvis B1, the osteotomy position of the femur B2, and the like are specified by simulation.

なお、術前計画処理については、本出願人により出願されて公開済みの国際公開第２０１１／０６５３７８号に記載されているため、詳細な説明は省略するが、例えば、中央制御部１のＣＰＵは、上記した２次元断層画像データＩから患者Ｐの骨盤Ｂ１や大腿骨Ｂ２（図２参照）の３次元形状を表す画像データを生成する。また、中央制御部１のＣＰＵは、表示部６に表示された骨盤Ｂ１及び大腿骨Ｂ２の３次元モデル上で参照点から座標系をそれぞれ構築し、臼蓋カップ及び大腿骨ステムの設置位置等をシミュレーションして特定する。
また、中央制御部１のＣＰＵは、手術支援用治具２２（図２参照）のベース治具２２１の３次元画像データを記憶部３から読み出して、側臥位状態の患者Ｐの左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１と恥骨結合Ｂ１２で構成される前骨盤平面（ＡＰＰ平面）を基準としてベース治具２２１を設置した画像を表示部６に表示させる。ここで、骨盤固定器２１の左右の上前腸骨棘接触部２１１、２１１が骨盤Ｂ１の左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１に接触し、且つ、恥骨結合接触部２１２が骨盤Ｂ１の恥骨結合Ｂ１２に接触する位置に調整することで、ＡＰＰ平面に対するベース治具２２１の平面の傾きを決定する。
また、中央制御部１のＣＰＵは、手術支援用治具２２の方向指示治具２２２の３次元画像データを記憶部３から読み出して、ベース治具２２１の平面の法線ベクトルと臼蓋法線ベクトルとの関係から、手術支援用治具２２の方向指示治具２２２の指示方向、すなわち、臼蓋のリーミング方向及び臼蓋カップの取付け方向を決定する。さらに、中央制御部１のＣＰＵは、方向指示治具２２２の第１角設定器２２２ａ及び第２角設定器２２２ｂの各々の角度をパラメータとして算出する。 The preoperative planning process is described in WO 2011/065378 filed by the present applicant and published, so detailed description will be omitted, but for example, the CPU of the central control unit 1 Image data representing the three-dimensional shape of the pelvis B1 and femur B2 (see FIG. 2) of the patient P is generated from the two-dimensional tomographic image data I described above. Further, the CPU of the central control unit 1 constructs a coordinate system from the reference points on the three-dimensional model of the pelvis B1 and the femur B2 displayed on the display unit 6, and the installation positions of the acetabular cup and the femoral stem Simulate and identify.
In addition, the CPU of the central control unit 1 reads three-dimensional image data of the base jig 221 of the jig 22 for surgery support (see FIG. 2) from the storage unit 3 and An image in which the base jig 221 is installed on the basis of the anterior pelvic plane (APP plane) configured by the iliac crests B11 and B11 and the pubic bone joint B12 is displayed on the display unit 6. Here, the left and right upper anterior iliac crest contact portions 211 and 211 of the pelvic fixation device 21 contact the left and right upper anterior iliac crests B11 and B11 of the pelvis B1, and the pubic joint contact portion 212 is the pubic bone of the pelvis B1. The inclination of the plane of the base jig 221 with respect to the APP plane is determined by adjusting the position to contact the coupling B12.
In addition, the CPU of the central control unit 1 reads three-dimensional image data of the direction indication jig 222 of the surgery support jig 22 from the storage unit 3, and the normal vector of the plane of the base jig 221 and the acetabular normal From the relationship with the vector, the instruction direction of the direction indication jig 222 of the operation support jig 22, that is, the reaming direction of the acetabular and the attaching direction of the acetabular cup are determined. Furthermore, the CPU of the central control unit 1 calculates the angle of each of the first angle setting device 222 a and the second angle setting device 222 b of the direction indication jig 222 as a parameter.

第１画像取得プログラム３ｂは、骨基準画像を取得する第１取得処理に係る機能を実現させるプログラムである。
すなわち、中央制御部１のＣＰＵは、記憶部３から第１画像取得プログラム３ｂを読み出して、この第１画像取得プログラム３ｂに従って、第１取得処理を行う。ここで、中央制御部１のＣＰＵは、第１画像取得プログラム３ｂとの協働により、第１取得手段として機能する。
具体的には、中央制御部１のＣＰＵは、人工股関節置換術前に医療用断層画像診断装置により撮像された２次元断層画像データＩを記憶部３から取得し、患者Ｐの人工股関節が取り付けられる予定の骨盤Ｂ１や大腿骨Ｂ２の３次元形状を表す骨基準画像の画像データを生成して取得する。 The first image acquisition program 3 b is a program for realizing a function related to a first acquisition process for acquiring a bone reference image.
That is, the CPU of the central control unit 1 reads the first image acquisition program 3b from the storage unit 3 and performs the first acquisition processing according to the first image acquisition program 3b. Here, the CPU of the central control unit 1 functions as a first acquisition unit in cooperation with the first image acquisition program 3b.
Specifically, the CPU of the central control unit 1 acquires from the storage unit 3 two-dimensional tomographic image data I captured by the medical tomographic imaging apparatus before total hip arthroplasty, and the total hip prosthesis of the patient P is attached. Image data of a bone reference image representing the three-dimensional shape of the planned pelvis B1 or femur B2 is generated and acquired.

第２画像取得プログラム３ｃは、複数の骨部分画像を取得する第２取得処理に係る機能を実現させるプログラムである。
すなわち、中央制御部１のＣＰＵは、記憶部３から第２画像取得プログラム３ｃを読み出して、この第２画像取得プログラム３ｃに従って、第２取得処理を行う。ここで、中央制御部１のＣＰＵは、第２画像取得プログラム３ｃとの協働により、第２取得手段として機能する。
具体的には、中央制御部１のＣＰＵは、手術台２００上に所定状態（例えば、側臥位状態等）で固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の互いに異なる一部分が経皮的に撮像された複数の骨部分画像を取得する。例えば、人工股関節置換術中に、手術台２００上に骨盤固定器２１を用いて側臥位状態で固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１並びに恥骨結合Ｂ１２のそれぞれが超音波探触子５を用いて経皮的に撮像されると、各超音波探触子５は、患者Ｐの内部での反射波の受信データを中央制御部１に出力する。中央制御部１のＣＰＵは、超音波探触子５から出力されて入力された反射波の受信データから左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１並びに恥骨結合Ｂ１２の表面形状を表す左右の上前腸骨棘画像並びに恥骨結合画像（骨部分画像）を生成して取得する。
なお、超音波のデータから画像を生成する手法は、公知の技術であるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、第２取得処理では、必ずしも左右両方の上前腸骨棘画像を取得する必要はなく、例えば、何れか一方の上前腸骨棘画像と恥骨結合画像とを取得するようにしても良い。 The second image acquisition program 3c is a program for realizing a function related to a second acquisition process for acquiring a plurality of bone partial images.
That is, the CPU of the central control unit 1 reads the second image acquisition program 3c from the storage unit 3 and performs the second acquisition processing according to the second image acquisition program 3c. Here, the CPU of the central control unit 1 functions as a second acquisition unit in cooperation with the second image acquisition program 3c.
Specifically, the CPU of the central control unit 1 is configured to percutaneously image different parts of the pelvis B1 of the patient P fixed on the operating table 200 in a predetermined state (for example, the lateral recumbent state or the like). Acquire multiple bone partial images. For example, during hip replacement surgery, right and left superior anterior iliac crests B11 and B11 of the pelvis B1 of the patient P fixed on the operating table 200 in the lateral recumbent position on the operating table 200, and pubic joint B12 respectively Each of the ultrasound probes 5 outputs the reception data of the reflected wave inside the patient P to the central control unit 1 when the ultrasound imaging is performed percutaneously using the ultrasound probe 5. The CPU of the central control unit 1 determines from left and right upper front iliac crests B11 and B11 and surface shapes of the pubic bone connection B12 from the reception data of the reflected wave output from the ultrasonic probe 5 and input. An iliac crest image and a pubic joint image (bone partial image) are generated and acquired.
In addition, since the method of producing | generating an image from the data of an ultrasonic wave is a well-known technique, detailed description is abbreviate | omitted here. Furthermore, in the second acquisition process, it is not necessary to acquire both left and right upper anterior iliac crest images, for example, it may be possible to acquire one of the upper anterior iliac crest images and the pubic joint image .

特定プログラム３ｄは、患者Ｐの骨の向きや位置を特定する特定処理に係る機能を実現させるプログラムである。
すなわち、中央制御部１のＣＰＵは、記憶部３から特定プログラム３ｄを読み出して、この特定プログラム３ｄに従って、特定処理を行う。ここで、中央制御部１のＣＰＵは、特定プログラム３ｄとの協働により、特定手段として機能する。
具体的には、中央制御部１のＣＰＵは、第２取得処理にて取得された複数の骨部分画像（例えば、左右の上前腸骨棘画像並びに恥骨結合画像等）を第１取得処理にて取得された骨基準画像（例えば、骨盤Ｂ１を表す骨基準画像等）と照合して、手術台２００上に所定状態で固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の向き及び位置のうち、少なくとも一方を特定する。例えば、中央制御部１のＣＰＵは、左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１の表面形状を表す左右の上前腸骨棘画像並びに恥骨結合Ｂ１２の表面形状を表す恥骨結合画像の各々が、骨盤Ｂ１の３次元形状を表す骨基準画像内で合致する部分を探索する。そして、中央制御部１のＣＰＵは、探索結果から、左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１並びに恥骨結合Ｂ１２に対応する各々の超音波探触子５の３次元空間内での位置を特定し、その結果から骨盤Ｂ１の向き及び３次元空間内での位置を特定する。
なお、骨部分画像と骨基準画像とを照合する手法は、公知の技術であるので、ここでは詳細な説明を省略する。 The identification program 3d is a program for realizing a function related to identification processing for identifying the direction and position of the bone of the patient P.
That is, the CPU of the central control unit 1 reads the specific program 3d from the storage unit 3 and performs a specific process in accordance with the specific program 3d. Here, the CPU of the central control unit 1 functions as specifying means in cooperation with the specific program 3d.
Specifically, the CPU of the central control unit 1 performs a first acquisition process on a plurality of bone partial images (for example, left and right upper anterior iliac crest images and a pubic bone combined image) acquired in the second acquisition process. At least one of the orientation and the position of the pelvis B1 of the patient P who is fixed in a predetermined state on the operating table 200 in comparison with a bone reference image (for example, a bone reference image representing the pelvis B1) Identify For example, the CPU of the central control unit 1 controls the left and right upper anterior iliac crest images representing the surface shapes of the left and right upper anterior iliac crests B11 and B11 and each of the pubic bone joint images representing the surface shapes of the pubic bone joint B12 A matching portion is searched for in the bone reference image representing the three-dimensional shape of B1. Then, the CPU of the central control unit 1 specifies the positions in the three-dimensional space of the respective ultrasonic probes 5 corresponding to the left and right upper anterior iliac crests B11 and B11 and the pubic joint B12 from the search result. From the result, the orientation of the pelvis B1 and the position in the three-dimensional space are specified.
In addition, since the method of collating a bone partial image and a bone reference | standard image is a well-known technique, detailed description is abbreviate | omitted here.

案内プログラム３ｅは、人工関節の取付け方向及び位置のうち、少なくとも一方を案内する案内処理に係る機能を実現させるプログラムである。
すなわち、中央制御部１のＣＰＵは、記憶部３から案内プログラム３ｅを読み出して、この案内プログラム３ｅに従って、案内処理を行う。
具体的には、中央制御部１のＣＰＵは、特定処理にて特定された骨盤Ｂ１の向き及び位置に基づいて、術前計画処理にて決定された骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面に対するベース治具２２１の平面の傾きの補正データを算出する。すなわち、手術台２００に骨盤固定器２１を用いて側臥位状態で患者Ｐを固定する場合、実際の患者Ｐの骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面と、術前計画処理にて決定された骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面とにズレが生じている場合がある。また、例えば、術中にトライアル用の臼蓋カップや大腿骨ステムを設置して、患者Ｐの足を動かして臼蓋カップと大腿骨ステムとのインピンジメント（干渉）や動作を確認する際に、患者Ｐの骨盤Ｂ１の位置がズレてしまい、結果として、患者Ｐの骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面と、術前計画処理にて決定された骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面とにズレが生じる虞もある。
そこで、術前計画処理にて決定された骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面に対するベース治具２２１の平面の傾きを補正する必要があるため、中央制御部１のＣＰＵは、例えば、補正データとして、後述する手術支援用治具２２の第１スライダ部材２２１ｂ、２２１ｂ並びに第２スライダ部材２２１ｄの前後方向の位置を表す位置補正データを算出する。また、中央制御部１のＣＰＵは、補正後の骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面に対するベース治具２２１の平面の傾きを基準として、術前計画処理にて決定された臼蓋のリーミング方向及び臼蓋カップの取付け方向を補正し、補正後の臼蓋のリーミング方向及び臼蓋カップの取付け方向（後述する方向指示ロッド２２２ｃの延在方向）を表示部６に表示させる。このとき、術前計画処理にて臼蓋カップの取付け位置が決定されている場合には、中央制御部１のＣＰＵは、臼蓋カップの取付け位置を補正し、補正後の臼蓋カップの取付け位置を表示部６に表示させても良い。
ここで、中央制御部１のＣＰＵ及び表示部６は、特定された骨盤Ｂ１の向き及び位置に基づいて、人工股関節の取付け方向及び位置のうち、少なくとも一方を案内する案内手段を構成している。 The guidance program 3e is a program for realizing a function related to guidance processing for guiding at least one of the attachment direction and the position of the artificial joint.
That is, the CPU of the central control unit 1 reads the guidance program 3e from the storage unit 3 and performs guidance processing according to the guidance program 3e.
Specifically, the CPU of the central control unit 1 controls the base jig 221 with respect to the APP plane of the pelvis B1 determined in the preoperative planning process based on the direction and position of the pelvis B1 specified in the specific process. Calculate the correction data of the inclination of the plane. That is, when the patient P is fixed in the lateral position using the pelvic fixation device 21 on the operating table 200, the APP plane of the pelvis B1 of the actual patient P and the APP plane of the pelvis B1 determined in the preoperative planning process There may be a gap between In addition, for example, when installing a trial acetabular cup or a femoral stem during surgery and moving the foot of the patient P to confirm an impingement (interference) or movement between the acetabular cup and the femoral stem, The position of the pelvis B1 of the patient P may shift, and as a result, there may be a shift between the APP plane of the pelvis B1 of the patient P and the APP plane of the pelvis B1 determined in the preoperative planning process.
Therefore, since it is necessary to correct the inclination of the plane of the base jig 221 with respect to the APP plane of the pelvis B1 determined in the preoperative planning process, the CPU of the central control unit 1 performs an operation described later as correction data, for example. Position correction data representing the positions of the first slider members 221b and 221b of the support jig 22 and the second slider member 221d in the front-rear direction is calculated. In addition, the CPU of the central control unit 1 determines the acetabular reaming direction and the acetabular cup determined in the preoperative planning process based on the inclination of the plane of the base jig 221 with respect to the APP plane of the pelvis B1 after correction. The mounting direction is corrected, and the display unit 6 displays the reaming direction of the acetabulum and the mounting direction of the acetabular cup (extension direction of the direction indication rod 222c described later) after correction. At this time, if the mounting position of the acetabular cup is determined in the preoperative planning process, the CPU of the central control unit 1 corrects the mounting position of the acetabular cup, and mounts the acetabular cup after correction. The position may be displayed on the display unit 6.
Here, the CPU of the central control unit 1 and the display unit 6 constitute guiding means for guiding at least one of the attaching direction and the position of the artificial hip joint based on the identified direction and position of the pelvis B1. .

なお、上記した案内処理では、例えば、臼蓋リーマや臼蓋カップ打ち込み器等の手術機械の向きや３次元空間内での位置をナビゲーションするようにしても良い。すなわち、例えば、当該手術支援装置１００と、臼蓋リーマや臼蓋カップ打ち込み器とを所定の通信回線（例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）やBluetooth（登録商標）等）を介して通信可能に接続するとともに、臼蓋リーマや臼蓋カップ打ち込み器に位置検出用センサ（図示略）を搭載する。そして、案内処理にて、中央制御部１のＣＰＵは、補正後の臼蓋カップの取付け位置に臼蓋カップが取り付けられるように、臼蓋リーマや臼蓋カップ打ち込み器の向きや３次元空間内での位置をナビゲーションする。 In the above-described guidance processing, for example, the orientation of a surgical machine such as an acetabular reamer or an acetabular cup driving device or the position in a three-dimensional space may be navigated. That is, for example, the surgery support device 100 and the acetabular reamer or acetabular cup driving device can be communicated via a predetermined communication line (for example, wireless LAN (Local Area Network), Bluetooth (registered trademark), etc.) While connecting, a position detection sensor (not shown) is mounted on the acetabular reamer or acetabular cup driving device. Then, in the guiding process, the CPU of the central control unit 1 sets the orientation of the acetabular reamer or the acetabular cup driving device or in a three-dimensional space so that the acetabular cup is attached to the mounting position of the acetabular cup after correction. Navigate the position at.

操作部４は、例えば、数値、文字等を入力するためのデータ入力キーや、データの選択、送り操作等を行うための上下左右移動キーや各種機能キー等によって構成されるキーボードやマウス等を備え、これらの操作に応じて所定の操作信号を中央制御部１に出力する。 The operation unit 4 has, for example, a keyboard, a mouse, etc. configured by data input keys for inputting numerical values, characters, etc., up / down / left / right And outputs a predetermined operation signal to the central control unit 1 according to these operations.

超音波探触子５は、患者Ｐの内部に超音波を照射し、内部での反射波（エコー）を受信して、受信データを中央制御部１に出力するものである。この超音波探触子５は、手術台２００の骨盤固定器２１に取付けられている（図２参照）。 The ultrasound probe 5 irradiates the inside of the patient P with ultrasound, receives a reflected wave (echo) inside, and outputs received data to the central control unit 1. The ultrasound probe 5 is attached to the pelvic fixation device 21 of the operating table 200 (see FIG. 2).

具体的には、図２に示すように、手術台２００には、側臥位状態の患者Ｐの骨盤Ｂ１を経皮的に前後から挾持する骨盤固定器２１が取り付けられている。この骨盤固定器２１は、骨盤Ｂ１の左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１に経皮的に接触する左右の上前腸骨棘接触部２１１、２１１と、骨盤Ｂ１の恥骨結合Ｂ１２に経皮的に接触する恥骨結合接触部２１２と、骨盤Ｂ１の仙骨部に経皮的に接触する仙骨接触部２１３とを備えている。
左右の上前腸骨棘接触部２１１、２１１並びに恥骨結合接触部２１２の各々は、前後上下左右に位置調整自在に設けられ、各接触部が接触する位置や仙骨接触部２１３とともに骨盤Ｂ１を挾持した状態での押圧の強度を調整自在となっている。
また、左右の上前腸骨棘接触部２１１、２１１並びに恥骨結合接触部２１２の皮膚との接触面の各々には、超音波探触子５が取り付けられている。これにより、患者Ｐの骨盤Ｂ１が骨盤固定器２１により挾持された状態で、患者Ｐの皮膚の左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１並びに恥骨結合Ｂ１２に対応する位置の各々に超音波探触子５が接触した状態となる。
なお、患者Ｐの皮膚と超音波探触子５との接触は、皮膚と超音波探触子５との間の空気を少なくして身体の中に超音波が伝わり易くなるようにゼリーを介在させて行われても良い。また、前後上下左右の各方向は、解剖学的正位を基準としたものである。 Specifically, as shown in FIG. 2, the operating table 200 is attached with a pelvic fixation device 21 for percutaneously holding the pelvis B1 of the patient P in the lateral position from the front and back. The pelvic fixation device 21 is percutaneously attached to the left and right upper anterior iliac crest contact portions 211 and 211 which come in percutaneous contact with the left and right upper anterior iliac crests B11 and B11 of the pelvis B1 and the pubic joint B12 of the pelvic B1. And the sacral contact portion 213 which is in percutaneous contact with the sacral portion of the pelvis B1.
The left and right upper anterior iliac crest contact portions 211 and 211 and the pubic joint contact portions 212 are provided so as to be adjustable in position in the front, rear, upper, lower, left and right, and hold the pelvis B1 with the contact positions and sacral contact portions 213 It is possible to adjust the strength of the pressure in the closed state.
In addition, the ultrasound probe 5 is attached to each of the contact surfaces of the left and right upper anterior iliac crest contact portions 211 and 211 and the pubic joint contact portion 212 with the skin. Thereby, in a state where the pelvis B1 of the patient P is held by the pelvic fixation device 21, ultrasonic probe is performed on each of the positions corresponding to the left anterior superior iliac crest B11 and B11 and the pubic joint B12 on the skin of the patient P The child 5 comes into contact.
In addition, the contact between the skin of the patient P and the ultrasound probe 5 interposes a jelly so that the air between the skin and the ultrasound probe 5 is reduced and the ultrasound is easily transmitted into the body. It may be done. Moreover, each direction of front and rear, upper and lower, right and left is based on the anatomical correct position.

また、骨盤固定器２１には、臼蓋のリーミング方向及び臼蓋カップの取付け方向を指示する手術支援用治具２２が取り付けられている。この手術支援用治具２２は、ベース治具２２１と、臼蓋のリーミング方向及び臼蓋カップの取付け方向を表す方向指示治具２２２とを備えている。 In addition, a surgery support jig 22 is attached to the pelvic fixation device 21 for instructing the reaming direction of the acetabulum and the mounting direction of the acetabular cup. The surgery support jig 22 includes a base jig 221, and a direction indication jig 222 that indicates the reaming direction of the acetabular lid and the mounting direction of the acetabular cup.

ベース治具２２１は、左右方向に延在する第１レール部材２２１ａの両端側に、移動及び固定自在な第１スライダ部材２２１ｂ、２２１ｂがそれぞれ配設され、これら第１スライダ部材２２１ｂ、２２１ｂは、左右の上前腸骨棘接触部２１１、２１１に接続されたピン部２１ａにその軸方向に沿って前後方向に移動及び固定自在に取付けられている。
また、第１レール部材２２１ａの略中央から上下方向に延在する第２レール部材２２１ｃが第１レール部材２２１ａに直交するように取付けられている。第２レール部材２２１ｃには、移動及び固定自在な第２スライダ部材２２１ｄが設けられ、この第２スライダ部材２２１ｄは、恥骨結合接触部２１２に接続されたピン部２１ａにその軸方向に沿って移動及び固定自在に取付けられている。
そして、患者Ｐの左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１の間隔に対応させて骨盤固定器２１の左右の上前腸骨棘接触部２１１、２１１を移動させることに伴って、第１スライダ部材２２１ｂ、２２１ｂが第１レール部材２２１ａに沿って左右方向に移動し、左右方向の位置が調整される。また、患者Ｐの左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１を結んだ線から恥骨結合Ｂ１２上部までの距離に対応させて骨盤固定器２１の恥骨結合接触部２１２を移動させることに伴って、第２スライダ部材２２１ｄが第２レール部材２２１ｃに沿って上下方向に移動し、上下方向の位置が調整される。
また、術前計画処理にて決定された骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面に対するベース治具２２１の平面の傾きとなるように、第１スライダ部材２２１ｂ、２２１ｂ並びに第２スライダ部材２２１ｄの各々をピン部２１ａの軸方向に沿って移動させることで前後方向の位置が調整される。 In the base jig 221, movable and fixable first slider members 221b and 221b are respectively disposed at both ends of a first rail member 221a extending in the left-right direction. The first slider members 221b and 221b are It is attached to pin parts 21a connected to the left and right upper anterior iliac crest contact parts 211, 211 so as to be movable and fixed in the front-rear direction along its axial direction.
In addition, a second rail member 221c extending in the vertical direction from substantially the center of the first rail member 221a is attached to be orthogonal to the first rail member 221a. The second rail member 221c is provided with a movable and fixed second slider member 221d, which moves along the axial direction to the pin portion 21a connected to the pubic joint contact portion 212. And fixedly attached.
Then, the first slider member is moved along with the movement of the upper anterior iliac crest contact portions 211, 211 of the pelvic fixation device 21 corresponding to the interval between the left and right upper anterior iliac crests B11, B11 of the patient P. The 221b and 221b move in the left and right direction along the first rail member 221a, and the position in the left and right direction is adjusted. In addition, in accordance with the movement of the pubic joint contact portion 212 of the pelvic fixation device 21 corresponding to the distance from the line connecting the left and right upper anterior iliac crests B11 and B11 of the patient P to the upper part of the pubic joint B12, The two-slider member 221d moves up and down along the second rail member 221c, and the position in the up and down direction is adjusted.
Further, each of the first slider members 221b and 221b and the second slider member 221d is provided with the pin portion 21a so that the plane of the base jig 221 is inclined with respect to the APP plane of the pelvis B1 determined in the preoperative planning process. The longitudinal position is adjusted by moving along the axial direction.

なお、第１スライダ部材２２１ｂ、２２１ｂ並びに第２スライダ部材２２１ｄの位置調整は、例えば、手動で行われても良いし、中央制御部１のＣＰＵの制御によりモータや歯車等の動力伝達機構（図示略）を介して自動的に行われても良い。 The position adjustment of the first slider members 221 b and 221 b and the second slider member 221 d may be performed manually, for example, or a power transmission mechanism (such as a motor or gear) under the control of the CPU of the central control unit 1 (shown It may be automatically performed via

方向指示治具２２２は、略半円形状の第１角設定器２２２ａの径方向に沿って、扇形状の第２角設定器２２２ｂが立設されている。この第２角設定器２２２ｂに対して、その径方向が任意に調整できるように方向指示ロッド２２２ｃが当該第２角設定器２２２ｂの周側面から延在している。
そして、ベース治具２２１に対して第１角設定器２２２ａを取付けた上で、術前計画処理にて算出された第１角設定器２２２ａに対する第２角設定器２２２ｂの第１角度αと、第２角設定器２２２ｂに対する方向指示ロッド２２２ｃの第２角度βを再現することで、方向指示ロッド２２２ｃによって臼蓋法線ベクトルと平行な方向が再現される。
ここで、方向指示治具２２２は、特定された骨盤Ｂ１の向き及び位置に基づいて、臼蓋カップの取付け方向を案内する案内手段を構成している。 In the direction indication jig 222, a fan-shaped second angle setter 222b is provided upright along the radial direction of the substantially semicircular first angle setter 222a. With respect to the second angle setter 222b, the direction indication rod 222c extends from the circumferential side surface of the second angle setter 222b so that the radial direction can be arbitrarily adjusted.
Then, after the first angle setter 222a is attached to the base jig 221, the first angle α of the second angle setter 222b with respect to the first angle setter 222a calculated by the preoperative planning process, By reproducing the second angle β of the direction indication rod 222c with respect to the second angle setter 222b, a direction parallel to the acetabular normal vector is reproduced by the direction indication rod 222c.
Here, the direction indication jig 222 constitutes a guiding means for guiding the mounting direction of the acetabular cup based on the identified direction and position of the pelvis B1.

なお、第１角設定器２２２ａ及び第２角設定器２２２ｂの位置調整は、例えば、手動で行われても良いし、中央制御部１のＣＰＵの制御によりモータや歯車等の動力伝達機構（図示略）を介して自動的に行われても良い。 The position adjustment of the first angle setting device 222a and the second angle setting device 222b may be performed manually, for example, or a power transmission mechanism (such as a motor or a gear) (shown in FIG. It may be automatically performed via

表示部６は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等から構成されている。また、表示部６には、中央制御部１のＣＰＵから出力されて入力される表示信号の指示に従って、各種画面を表示する。
具体的には、表示部６は、例えば、特定処理にて特定された骨盤Ｂ１の向き及び３次元空間内での位置や、案内処理にて補正された臼蓋のリーミング方向及び臼蓋カップの取付け方向等を表示する。 The display unit 6 is configured of, for example, an LCD (Liquid Crystal Display), an organic EL (Electro-Luminescence) display, or the like. In addition, various screens are displayed on the display unit 6 in accordance with instructions of display signals output from the CPU of the central control unit 1 and input.
Specifically, the display unit 6 indicates, for example, the orientation of the pelvis B1 identified in the identification process and the position in the three-dimensional space, the reaming direction of the acetabula corrected in the guidance process, and the acetabular cup Display the mounting direction etc.

＜手術支援処理＞
以下に、人工股関節置換術における手術支援処理について、図３を参照して説明する。
図３は、手術支援装置１００を用いた手術支援処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。 <Operation support processing>
In the following, the surgery support process in total hip arthroplasty is described with reference to FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation related to the surgery support process using the surgery support apparatus 100.

図３に示すように、手術支援処理では、中央制御部１のＣＰＵは、事前に骨盤Ｂ１の骨基準画像を取得し（ステップＳ１；第１取得処理）、人工股関節置換術の術前計画処理を行う（ステップＳ２）。
すなわち、中央制御部１のＣＰＵは、記憶部３から第１画像取得プログラム３ｂを読み出して、この第１画像取得プログラム３ｂに従って、医療用断層画像診断装置により撮像された２次元断層画像データＩを記憶部３から取得し、患者Ｐの人工股関節が取り付けられる予定の骨盤Ｂ１や大腿骨Ｂ２の３次元形状を表す骨基準画像の画像データを生成して取得する。なお、取得された骨基準画像の画像データは、メモリ２に出力されて一時的に格納されても良い。
そして、中央制御部１のＣＰＵは、記憶部３から術前計画用プログラム３ａを読み出して、この術前計画用プログラム３ａに従って、骨盤Ｂ１の臼蓋のリーミング方向やリーミング位置やリーミング量、臼蓋カップの取付け方向及び取付け位置、大腿骨Ｂ２の骨切り位置、大腿骨ステムの取付け方向等をシミュレーションにより特定する。また、中央制御部１のＣＰＵは、臼蓋のリーミング方向及び臼蓋カップの取付け方向を表す方向指示治具２２２の第１角設定器２２２ａ及び第２角設定器２２２ｂの各々の角度をパラメータとして算出する。 As shown in FIG. 3, in the surgery support process, the CPU of the central control unit 1 acquires a bone reference image of the pelvis B1 in advance (step S1; first acquisition process), and performs preoperative plan processing of total hip arthroplasty. (Step S2).
That is, the CPU of the central control unit 1 reads the first image acquisition program 3b from the storage unit 3, and according to the first image acquisition program 3b, the two-dimensional tomographic image data I captured by the medical tomographic image diagnostic apparatus Image data of a bone reference image which is acquired from the storage unit 3 and which represents a three-dimensional shape of the pelvis B1 and the femur B2 to which the artificial hip joint of the patient P is to be attached is generated and acquired. The image data of the acquired bone reference image may be output to the memory 2 and temporarily stored.
Then, the CPU of the central control unit 1 reads out the preoperative planning program 3a from the storage unit 3 and according to the preoperative planning program 3a, the reaming direction, reaming position or reaming amount of the acetabulum of the pelvis B1, acetabulum The mounting direction and mounting position of the cup, the osteotomy position of the femur B2, the mounting direction of the femoral stem, etc. are specified by simulation. Further, the CPU of the central control unit 1 uses the angles of the first angle setting device 222a and the second angle setting device 222b of the direction indication jig 222, which indicate the reaming direction of the acetabular lid and the mounting direction of the acetabular cup, as parameters. calculate.

その後、手術台２００上に骨盤固定器２１を用いて患者Ｐを側臥位状態で固定した後（ステップＳ３）、左右の上前腸骨棘接触部２１１、２１１並びに恥骨結合接触部２１２の各々の超音波探触子５が、患者Ｐの骨盤Ｂ１の左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１並びに恥骨結合Ｂ１２を経皮的に撮像して、患者Ｐの内部での反射波の受信データを中央制御部１に出力する（ステップＳ４）。中央制御部１のＣＰＵは、記憶部３から第２画像取得プログラム３ｃを読み出して、この第２画像取得プログラム３ｃに従って、超音波探触子５から出力されて入力された反射波の受信データから左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１並びに恥骨結合Ｂ１２の表面形状を表す左右の上前腸骨棘画像並びに恥骨結合画像を生成して取得する（ステップＳ５；第２取得処理）。 Thereafter, the patient P is fixed in the lateral position using the pelvic fixation device 21 on the operating table 200 (step S3), and then the left and right upper anterior iliac crest contact portions 211 and 211 and the pubic joint contact portion 212 are respectively fixed. The ultrasound probe 5 percutaneously images the left anterior superior iliac crest B11 and B11 and the pubic joint B12 on the left and right of the pelvis B1 of the patient P, and centralizes the received data of the reflected wave inside the patient P It outputs to the control part 1 (step S4). The CPU of the central control unit 1 reads the second image acquisition program 3c from the storage unit 3, and according to the second image acquisition program 3c, from the reception data of the reflected wave that is output from the ultrasound probe 5 and input. The right and left upper anterior iliac crest images representing the surface shapes of the left and right upper anterior iliac crests B11 and B11 and the pubic joint B12 and the pubic joint image are generated and acquired (step S5; second acquisition processing).

続けて、中央制御部１のＣＰＵは、記憶部３から特定プログラム３ｄを読み出して、この特定プログラム３ｄに従って、第２取得処理にて取得された左右の上前腸骨棘画像並びに恥骨結合画像を第１取得処理にて取得された骨盤Ｂ１の骨基準画像と照合して、手術台２００上に固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の向き及び３次元空間内での位置を特定する（ステップＳ６）。
次に、中央制御部１のＣＰＵは、記憶部３から案内プログラム３ｅを読み出して、この案内プログラム３ｅに従って、人工股関節である臼蓋カップの取付け方向及び位置を案内する（ステップＳ７；案内処理）。具体的には、中央制御部１のＣＰＵは、例えば、手術支援用治具２２の第１スライダ部材２２１ｂ、２２１ｂ並びに第２スライダ部材２２１ｄの前後方向の位置を表す位置補正データを算出して、術前計画処理にて決定された骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面に対するベース治具２２１の平面の傾きを補正する。そして、中央制御部１のＣＰＵは、補正後の骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面に対するベース治具２２１の平面の傾きを基準として、術前計画処理にて決定された臼蓋のリーミング方向、臼蓋カップの取付け方向及び取付け位置を補正した後、補正後の臼蓋のリーミング方向及び臼蓋カップの取付け方向としての方向指示ロッド２２２ｃの延在方向を表示部６に表示させたり、臼蓋カップの取付け位置を表示部６に表示させたりする。 Subsequently, the CPU of the central control unit 1 reads the specific program 3d from the storage unit 3, and according to the specific program 3d, the left and right upper anterior iliac crest images and the pubic joint image acquired in the second acquisition processing The orientation of the pelvis B1 of the patient P fixed on the operating table 200 and the position in the three-dimensional space are specified by collating with the bone reference image of the pelvis B1 acquired in the first acquisition processing (step S6) ).
Next, the CPU of the central control unit 1 reads the guide program 3e from the storage unit 3 and guides the mounting direction and the position of the acetabular cup which is an artificial hip joint according to the guide program 3e (step S7; guiding process) . Specifically, the CPU of the central control unit 1 calculates, for example, position correction data representing the positions of the first slider members 221 b and 221 b and the second slider member 221 d of the surgery support jig 22 in the front-rear direction, The inclination of the plane of the base jig 221 with respect to the APP plane of the pelvis B1 determined in the preoperative planning process is corrected. Then, the CPU of the central control unit 1 determines the acetabular reaming direction and the acetabular cup determined in the preoperative planning processing based on the inclination of the plane of the base jig 221 with respect to the APP plane of the pelvis B1 after correction. After correcting the mounting direction and the mounting position, the display unit 6 displays the extension direction of the direction indication rod 222c as the reaming direction of the acetabulum after correction and the mounting direction of the acetabular cup, or the mounting position of the acetabular cup Are displayed on the display unit 6 or the like.

以上のように、本実施形態の手術支援装置１００によれば、手術台２００上に側臥位状態で固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の互いに異なる一部分の表面形状が超音波により経皮的に撮像された複数の骨部分画像を取得し、取得された複数の骨部分画像を人工股関節置換術前に患者Ｐの骨盤Ｂ１が撮像された骨基準画像と照合して、手術台２００上に側臥位状態で固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の向きや位置を特定するので、従来のように、Ｘ線撮影装置やコンピュータナビゲーションシステムを必要とせず、実際に手術台２００上に固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の互いに異なる一部分を複数撮像するだけで、当該骨盤Ｂ１の向きや位置を簡便に特定することができる。具体的には、手術台２００上に骨盤固定器２１を用いて側臥位状態で固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の左右の上前腸骨棘Ｂ１１、Ｂ１１並びに恥骨結合Ｂ１２を骨盤固定器２１に取付けられている超音波探触子５を用いて撮像することで左右の上前腸骨棘画像並びに恥骨結合画像を取得して、取得された左右の上前腸骨棘画像並びに恥骨結合画像を骨盤Ｂ１の骨基準画像と照合して、患者Ｐの骨盤Ｂ１の向きや位置を特定することができる。
このように、人工股関節置換術前にて、手術台２００上で固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の向きや位置の特定を無侵襲で簡便に行うことができる。 As described above, according to the surgery support device 100 of the present embodiment, the surface shapes of different parts of the pelvis B1 of the patient P fixed in the lateral recumbent state on the operating table 200 are percutaneously transferred by ultrasonic waves. A plurality of imaged bone partial images are acquired, and the acquired plurality of bone partial images are collated with the bone reference image in which the pelvis B1 of the patient P is imaged prior to total hip arthroplasty, and a scoliosis on the operating table 200 Since the direction and position of the pelvis B1 of the patient P fixed in the position state are specified, it is actually fixed on the operating table 200 without requiring an X-ray imaging apparatus and a computer navigation system as in the prior art The direction and position of the pelvis B1 can be easily specified simply by imaging a plurality of mutually different parts of the pelvis B1 of the patient P. Specifically, the pelvic fixation device 21 is used to fix the left and right upper anterior iliac crests B11 and B11 and the pubic joint B12 of the pelvis B1 of the patient P who is fixed in the lateral position using the pelvic fixation device 21 on the operating table 200. The left and right upper anterior iliac crest images and the pubic joint image are acquired by imaging using the ultrasound probe 5 attached to the left and right superior anterior iliac crest images and the pubic joint image acquired Can be matched with the bone reference image of the pelvis B1 to specify the direction and position of the pelvis B1 of the patient P.
As described above, the direction and position of the pelvis B1 of the patient P fixed on the operating table 200 can be specified non-invasively and easily before the total hip replacement surgery.

また、特定された骨盤Ｂ１の向き及び位置に基づいて、臼蓋カップの取付け方向や取付け位置を案内することができる。すなわち、実際に手術台２００に骨盤固定器２１を用いて側臥位状態で固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面と、術前計画処理にて決定された骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面とにズレが生じている場合であっても、特定された骨盤Ｂ１の向き及び位置に基づいて、術前計画処理にて決定された骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面に対するベース治具２２１の平面の傾きを補正することができる。そして、補正後の骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面に対するベース治具２２１の平面の傾きを基準として、術前計画処理にて決定された臼蓋のリーミング方向や臼蓋カップの取付け方向や取付け位置を補正し、補正後の臼蓋のリーミング方向や臼蓋カップの取付け方向を方向指示ロッド２２２ｃで表したり、補正後の臼蓋のリーミング方向、臼蓋カップの取付け方向や取付け位置を表示部６に表示させたりする。これにより、術者は、方向指示ロッド２２２ｃや表示部６に表示されている情報を確認しながら、人工股関節置換術を適正に行うことができる。
さらに、例えば、臼蓋リーマや臼蓋カップ打ち込み器等の手術機械の向きや３次元空間内での位置をナビゲーション（案内）することもでき、これにより、人工股関節置換術における術者にかかる負担をより軽減することができる。 Further, based on the identified direction and position of the pelvis B1, the mounting direction and mounting position of the acetabular cup can be guided. That is, there is a gap between the APP plane of the pelvis B1 of the patient P actually fixed in the lateral recumbent position on the operating table 200 using the pelvic fixation device 21 and the APP plane of the pelvis B1 determined in the preoperative planning process. Correction of the inclination of the plane of the base jig 221 with respect to the APP plane of the pelvis B1 determined in the preoperative planning process based on the identified orientation and position of the pelvis B1 even when Can. Then, based on the inclination of the plane of the base jig 221 with respect to the APP plane of the pelvis B1 after correction, the acetabular reaming direction and the acetabular cup attachment direction and attachment position determined in the preoperative planning process are corrected. Display the reaming direction of the acetabulum after correction and the mounting direction of the acetabular cup with the direction indication rod 222c, or display the reaming direction of the acetabulum after correction and the mounting direction and mounting position of the acetabular cup on the display unit 6 To Thereby, the operator can properly perform the artificial hip joint replacement while confirming the information displayed on the direction indication rod 222c and the display unit 6.
Furthermore, for example, it is possible to navigate (guide) the orientation of a surgical machine such as an acetabular reamer or an acetabular cup driving device or the position in a three-dimensional space, which causes the burden on the operator in total hip arthroplasty. Can be reduced more.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
以下に、手術支援装置１００の変形例について説明する。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and design changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
Below, the modification of the surgery assistance apparatus 100 is demonstrated.

＜変形例１＞
図４は、変形例１の手術支援装置１００Ａの機能的構成を示すブロック図である。
なお、以下に説明する以外の点は、上記実施形態の手術支援装置１００と略同様の構成及び機能をなし、その具体的な説明は省略する。 <Modification 1>
FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the surgery support device 100A of the first modification.
In addition, points other than those described below have substantially the same configuration and function as the surgery support device 100 of the above embodiment, and the specific description thereof will be omitted.

変形例１の手術支援装置１００Ａは、特定処理にて特定された骨の向き及び位置に基づいて、人工関節置換術にて使用される手術機械（例えば、ロボットアーム等；図示略）の向き及び位置を制御する。
具体的には、図４に示すように、変形例１の手術支援装置１００Ａの記憶部３には、２次元断層画像データＩ、術前計画用プログラム３ａ、第１画像取得プログラム３ｂ、第２画像取得プログラム３ｃ、特定プログラム３ｄ、案内プログラム３ｅに加えて、制御プログラム３ｆが記憶されている。 The surgery support device 100A of the modification 1 is directed to the direction of the surgical machine (eg, robot arm etc .; not shown) used in the artificial joint replacement based on the direction and position of the bone specified in the specific process. Control the position.
Specifically, as shown in FIG. 4, the storage unit 3 of the surgery support apparatus 100A of the first modification includes two-dimensional tomographic image data I, a preoperative planning program 3a, a first image acquisition program 3b, and a second A control program 3 f is stored in addition to the image acquisition program 3 c, the specific program 3 d, and the guidance program 3 e.

制御プログラム３ｆは、手術機械（例えば、ロボットアーム等）の向き及び位置のうち、少なくとも一方を制御する制御処理に係る機能を実現させるプログラムである。
すなわち、中央制御部１のＣＰＵは、記憶部３から制御プログラム３ｆを読み出して、この制御プログラム３ｆに従って、制御処理を行う。ここで、中央制御部１のＣＰＵは、制御プログラム３ｆとの協働により、制御手段として機能する。
具体的には、中央制御部１のＣＰＵは、特定処理にて特定された患者Ｐの骨盤Ｂ１の向き及び位置に基づいて、骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面を特定し、特定されたＡＰＰ平面を基準として、例えば、臼蓋リーマや臼蓋カップ打ち込み器が取り付けられたロボットアームの向きや位置を調整するためのモータや歯車等の動力伝達機構（図示略）を制御する。例えば、術前計画処理にて臼蓋のリーミング方向、臼蓋カップの取付け方向及び取付け位置等が決定されている場合には、中央制御部１のＣＰＵは、特定されたＡＰＰ平面を基準として、術前計画処理にて決定された臼蓋のリーミング方向、臼蓋カップの取付け方向及び取付け位置を補正し、モータ等を制御してロボットアームの向き及び位置を調整する。
このとき、中央制御部１のＣＰＵは、例えば、手術台２００や骨盤固定器２１やロボットアーム自体に取り付けられた位置検出用センサ（図示略）からの出力信号も利用して、ロボットアームの向き及び位置を調整するためのモータ等を制御しても良い。 The control program 3 f is a program that realizes a function related to control processing for controlling at least one of the direction and the position of a surgical machine (for example, a robot arm or the like).
That is, the CPU of the central control unit 1 reads the control program 3 f from the storage unit 3 and performs control processing according to the control program 3 f. Here, the CPU of the central control unit 1 functions as control means in cooperation with the control program 3 f.
Specifically, the CPU of the central control unit 1 identifies the APP plane of the pelvis B1 based on the orientation and position of the pelvis B1 of the patient P identified in the identification process, and uses the identified APP plane as a reference For example, it controls a power transmission mechanism (not shown) such as a motor or a gear for adjusting the direction or position of a robot arm on which an acetabular reamer or an acetabular cup driving device is attached. For example, when the reaming direction of the acetabulum, the mounting direction and mounting position of the acetabular cup, etc. are determined in the preoperative planning process, the CPU of the central control unit 1 uses the specified APP plane as a reference. The reaming direction of the acetabulum, the mounting direction and position of the acetabular cup determined in the preoperative planning process are corrected, and the motor and the like are controlled to adjust the direction and position of the robot arm.
At this time, the CPU of the central control unit 1 also uses, for example, an output signal from a position detection sensor (not shown) attached to the operating table 200, the pelvic fixation device 21 or the robot arm itself to orient the robot arm. And a motor for adjusting the position may be controlled.

従って、変形例１の手術支援装置１００Ａによれば、実際に手術台２００上に固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の向き及び位置に基づいて、例えば、臼蓋リーマや臼蓋カップ打ち込み器が取り付けられたロボットアームの向きや位置を調整することができ、人工股関節置換術における術者にかかる負担を大幅に軽減することができる。 Therefore, according to the surgery support device 100A of the first modification, for example, the acetabular reamer or the acetabular cup driving device is based on the direction and position of the pelvis B1 of the patient P actually fixed on the operating table 200. The orientation and position of the attached robot arm can be adjusted, and the burden on the operator in total hip arthroplasty can be greatly reduced.

なお、上記変形例１にあっては、記憶部３に記憶されている案内プログラム３ｅに従って中央制御部１のＣＰＵが案内処理を実行可能に構成された手術支援装置１００Ａを例示したが、必ずしも案内処理を行う必要はない。すなわち、記憶部３に案内プログラム３ｅを記憶するか否かは適宜任意に変更可能である。 In the first modification, the operation support apparatus 100A is configured such that the CPU of the central control unit 1 can execute the guidance process according to the guidance program 3e stored in the storage unit 3. There is no need to do any processing. That is, whether or not the guidance program 3e is stored in the storage unit 3 can be arbitrarily changed as appropriate.

また、上記実施形態にあっては、手術台２００上に固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の向きや位置の特定に、骨盤固定器２１に取付けられた超音波探触子５を用いるようにしたが、一例であってこれに限られるものではなく、例えば、上記した変形例１のロボットアームに超音波探触子（図示略）を取り付けても良い。すなわち、事前に手術台２００に対するロボットアームの３次元的な位置をキャリブレーションしておき、術中にロボットアームに取り付けられている超音波探触子を用いて患者Ｐの骨盤Ｂ１周辺、例えば、腸骨稜や仙骨周辺等を経皮的に探索して複数の骨部分画像（例えば、左右の腸骨稜画像や仙骨画像等）を取得し、これらの骨部分画像を骨基準画像と照合することで、患者Ｐの体内における骨盤Ｂ１の向きや位置を３次元的に特定するようにしても良い。 Further, in the above embodiment, the ultrasonic probe 5 attached to the pelvic fixation device 21 is used to specify the direction and position of the pelvis B1 of the patient P fixed on the operating table 200. However, this is merely an example, and the present invention is not limited to this. For example, an ultrasonic probe (not shown) may be attached to the robot arm of the first modification described above. That is, the three-dimensional position of the robot arm with respect to the operating table 200 is calibrated in advance, and around the pelvis B1 of the patient P, for example, the intestine using the ultrasound probe attached to the robot arm during surgery. Detecting a plurality of bone partial images (e.g., right and left iliac crest images, sacral images, etc.) percutaneously searching for an osteophyte or the periphery of a sacrum, and collating these bone partial images with a bone reference image Then, the direction and position of the pelvis B1 in the body of the patient P may be specified three-dimensionally.

さらに、上記実施形態にあっては、人工股関節置換術において、手術台２００上に固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の向きや位置を特定するようにしたが、一例であってこれに限られるものではなく、例えば、大腿骨Ｂ２の向きや位置を特定するようにしても良い。すなわち、例えば、大腿骨Ｂ２の遠位端側（膝関節側）に超音波探触子（図示略）を装着し、大腿骨Ｂ２の３次元的な位置を把握するようにしても良い。ここで、上記した変形例１と同様に、中央制御部１のＣＰＵは、大腿骨ステムの設置位置の調整の際にロボットアームの向き及び位置を制御しても良い。 Furthermore, in the above-described embodiment, the direction and position of the pelvis B1 of the patient P fixed on the operating table 200 are specified in the total hip replacement surgery, but this is an example, and the present invention is limited thereto. For example, the direction or position of the femur B2 may be specified. That is, for example, an ultrasonic probe (not shown) may be attached to the distal end side (the knee joint side) of the femur B2, and the three-dimensional position of the femur B2 may be grasped. Here, as in the first modification described above, the CPU of the central control unit 1 may control the direction and position of the robot arm when adjusting the installation position of the femoral stem.

また、上記実施形態にあっては、臼蓋のリーミング方向及び臼蓋カップの取付け方向を手術支援用治具２２の方向指示ロッド２２２ｃの延在方向により表すようにしたが、一例であってこれに限られるものではなく、例えば、指向性の高いレーザー光を用いて表しても良いし、拡張現実（augmented reality:ＡＲ）技術を用いて仮想的に方向を指示するようにしても良い。
ここで、人工股関節置換術においては、術者によっては臼蓋のリーミング方向と臼蓋カップの取付け方向とが必ずしも同一方向となるとは限らない。すなわち、骨盤Ｂ１の臼蓋をリーミングする際に、臼蓋カップの取付け方向と同一方向から行うと、臼蓋リーマが滑ってしまったり、皮質骨を貫通しないように調整するのが困難な場合がある。そこで、例えば、術前計画処理にて、臼蓋のリーミング方向と臼蓋カップの取付け方向とを互いに異なる方向として決定した場合には、手術支援用治具２２の方向指示ロッド２２２ｃの延在方向により臼蓋カップの取付け方向を表し、且つ、指向性の高いレーザー光や拡張現実技術等を用いて臼蓋のリーミング方向を表すようにしても良いし、方向指示ロッド２２２ｃを用いることなく、指向性の高いレーザー光や拡張現実技術等を用いて互いに異なる臼蓋のリーミング方向と臼蓋カップの取付け方向とをそれぞれ表すようにしても良い。 Further, in the above embodiment, the reaming direction of the acetabular lid and the attaching direction of the acetabular cup are represented by the extending direction of the direction indication rod 222c of the operation support jig 22, but this is an example. For example, the light may be represented using a highly directional laser beam, or the direction may be virtually indicated using an augmented reality (AR) technology.
Here, in total hip arthroplasty, depending on the operator, the reaming direction of the acetabulum and the mounting direction of the acetabular cup may not necessarily be the same direction. That is, when reaming the acetabulum of the pelvis B1, if it is performed from the same direction as the acetabular cup mounting direction, the acetabular reamer may slip or it may be difficult to adjust so as not to penetrate the cortical bone is there. Therefore, for example, when the reaming direction of the acetabulum and the mounting direction of the acetabular cup are determined to be different from each other in the preoperative planning process, the extending direction of the direction indication rod 222c of the surgery support jig 22 To indicate the mounting direction of the acetabular cup, and to indicate the reaming direction of the acetabular lid by using highly directional laser light, augmented reality technology or the like, or without using the direction indication rod 222c. It is also possible to indicate the reaming direction of the acetabulum and the mounting direction of the acetabular cup, which are different from each other, by using a high-quality laser beam, an augmented reality technique or the like.

さらに、上記実施形態にあっては、左右の上前腸骨棘画像並びに恥骨結合画像（骨部分画像）の各々を骨盤Ｂ１の３次元形状を表す骨基準画像と照合するようにしたが、一例であってこれに限られるものではなく、人工関節が取り付けられる予定の骨の表面形状を特徴的に表す部分の画像であれば適宜任意に変更可能である。ここで、骨盤Ｂ１の３次元形状を表す骨基準画像との照合では、例えば、超音波探触子５から出力された反射波のデータから骨部分画像を生成することなく、当該反射波のデータを直接用いて照合しても良い。 Furthermore, in the above embodiment, each of the left and right upper anterior iliac crest images and the pubic bone joint image (bone partial image) is checked against the bone reference image representing the three-dimensional shape of the pelvis B1. However, the present invention is not limited to this, and any image of a portion characteristically representing the surface shape of a bone to which an artificial joint is to be attached can be arbitrarily changed. Here, in the comparison with the bone reference image representing the three-dimensional shape of the pelvis B1, for example, without generating a bone partial image from the data of the reflected wave output from the ultrasound probe 5, the data of the reflected wave You may collate directly using.

また、上記実施形態にあっては、股関節を例示して人工関節置換術を説明したが、一例であってこれに限られるものではない。例えば、膝関節を置換する人工膝関節置換術の場合、仰臥位で膝を屈曲させた状態で大腿骨を固定し、大腿骨や脛骨の向きや位置を特定して、大腿骨や脛骨の骨切り平面を案内したり、人工膝関節の回旋方向を制御したりしても良い。このとき、例えば、大腿骨を固定するための骨固定器（図示略）に超音波探触子を取り付けて、患者Ｐの大腿骨を経皮的に撮像しても良いし、上記したロボットアームに超音波探触子を取り付けて、患者Ｐの大腿骨や脛骨を経皮的に撮像しても良い。 Moreover, in the said embodiment, although the hip joint was illustrated and the artificial joint replacement was demonstrated, it is an example and it is not restricted to this. For example, in the case of total knee arthroplasty in which the knee joint is replaced, the femur is fixed with the knee flexed in the supine position, and the orientation and position of the femur and tibia are identified, and the femur and tibia bone are identified. The cutting plane may be guided or the rotation direction of the artificial knee joint may be controlled. At this time, for example, the ultrasonic probe may be attached to a bone fixer (not shown) for fixing the femur, and the femur of the patient P may be percutaneously imaged, or the robot arm described above An ultrasound probe may be attached to the skin of the patient's P femur and tibia.

さらに、上記実施形態にあっては、手術台２００上にて側臥位状態で固定されている患者Ｐを例示したが、一例であってこれに限られるものではなく、手術台２００上における患者Ｐの状態は適宜任意に変更可能である。例えば、患者Ｐは手術台２００上に仰臥位状態で固定されていても良く、この場合、手術台２００上の所定位置に超音波探触子５を設置し、その上に患者Ｐの骨盤Ｂ１が載るような形態としても良い。 Furthermore, in the above embodiment, although the patient P fixed in the lateral position on the operating table 200 is illustrated, the present invention is not limited to this and the patient P on the operating table 200 is an example. The state of can be arbitrarily changed as appropriate. For example, the patient P may be fixed in a supine position on the operating table 200. In this case, the ultrasound probe 5 is placed at a predetermined position on the operating table 200, and the pelvis B1 of the patient P is placed thereon. It is good also as a form to which.

また、上記実施形態や変形例１にあっては、特定処理にて特定された手術台２００上に固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の向き及び位置に基づいて、臼蓋カップの取付け方向や取付け位置を案内したり、臼蓋リーマや臼蓋カップ打ち込み器等の手術機械の向きや３次元空間内での位置をナビゲーションしたり、ロボットアームの向きや位置を制御したりするようにしたが、一例であってこれに限られるものではない。
すなわち、例えば、トライアル用の臼蓋カップと大腿骨ステムとのインピンジメントや動作を確認する際に、患者Ｐの骨盤Ｂ１の位置が大きくズレてしまった場合等には、手術台２００上での骨盤固定器２１による患者Ｐの骨盤Ｂ１の固定位置を調整しても良い。具体的には、特定処理にて特定された手術台２００上に固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の向き及び位置に基づいて、患者Ｐの骨盤Ｂ１の向きや位置のズレを補正するように骨盤固定器２１の左右の上前腸骨棘接触部２１１、２１１や恥骨結合接触部２１２を患者Ｐの骨盤Ｂ１に接触させる位置を特定して案内したり、術前計画処理にて決定された骨盤Ｂ１のＡＰＰ平面の傾きとなるように、骨盤固定器２１を用いて固定されるべき患者Ｐの骨盤Ｂ１の向きや位置を案内したりしても良い。 Further, in the embodiment and the first modification, the mounting direction of the acetabular cup or the mounting direction of the acetabular cup is determined based on the direction and the position of the pelvis B1 of the patient P fixed on the operating table 200 specified in the specific process. Although the installation position is guided, the orientation of the operation machine such as the acetabular reamer and the acetabular cup driving device or the position in the three-dimensional space is navigated, and the orientation and the position of the robot arm are controlled. , It is an example and it is not limited to this.
That is, for example, when checking the impingement and operation of the trial acetabular cup and the femoral stem, if the position of the pelvis B1 of the patient P has largely deviated, etc. on the operating table 200 The fixed position of the pelvis B1 of the patient P by the pelvic fixation device 21 may be adjusted. Specifically, based on the direction and the position of the pelvis B1 of the patient P fixed on the operating table 200 specified in the specific process, the deviation of the direction or the position of the pelvis B1 of the patient P is corrected The position where the left anterior superior iliac crest contact parts 211 and 211 and the pubic joint contact part 212 of the pelvic fixation device 21 are brought into contact with the pelvis B1 of the patient P is specified and guided or determined by the preoperative planning process The orientation and position of the pelvis B1 of the patient P to be fixed may be guided using the pelvic fixation device 21 so that the APP plane of the pelvis B1 is inclined.

また、上記実施形態にあっては、左右の上前腸骨棘画像並びに恥骨結合画像等の骨部分画像を超音波により撮像するようにしたが、一例であってこれに限られるものではなく、経皮的に無侵襲で撮像可能なものであれば適宜任意に変更可能である。 Further, in the above embodiment, bone partial images such as left and right upper anterior iliac crest images and pubic bone joint images are imaged by ultrasonic waves, but this is an example and the present invention is not limited to this. As long as it can be imaged non-invasively percutaneously, it can be arbitrarily changed arbitrarily.

さらに、上記実施形態にあっては、手術台２００上に固定されている患者Ｐの骨盤Ｂ１の向き及び位置の両方を特定するようにしたが、一例であってこれに限られるものではなく、例えば、骨盤Ｂ１の向き及び位置のうち、少なくとも一方を特定すれば良い。 Furthermore, in the above embodiment, both the orientation and position of the pelvis B1 of the patient P fixed on the operating table 200 are specified, but this is an example, and the present invention is not limited to this. For example, at least one of the direction and the position of the pelvis B1 may be specified.

加えて、上記した手術支援装置１００の構成は、一例であってこれらに限られるものではない。
例えば、手術支援装置１００にあっては、第１取得手段、第２取得手段及び特定手段としての機能が、中央制御部１のＣＰＵにより所定のプログラム等が実行されることにより実現されるようにしたが、所定のロジック回路により実現されても良い。 In addition, the configuration of the above-described surgery support device 100 is an example and is not limited thereto.
For example, in the surgery support apparatus 100, the functions of the first acquisition unit, the second acquisition unit, and the identification unit are realized by the CPU of the central control unit 1 executing a predetermined program or the like. However, it may be realized by a predetermined logic circuit.

さらに、上記の各処理を実行するためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な媒体として、ＲＯＭやハードディスク等の他、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記憶媒体を適用することも可能である。また、プログラムのデータを所定の通信回線を介して提供する媒体としては、キャリアウェーブ（搬送波）も適用される。 Furthermore, as a computer-readable medium storing a program for executing each of the above-mentioned processes, a portable storage medium such as a non-volatile memory such as a flash memory or a CD-ROM besides a ROM and a hard disk Is also possible. Also, as a medium for providing program data via a predetermined communication line, carrier wave (carrier wave) is also applied.

加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 In addition, the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.

１００、１００Ａ手術支援装置
１中央制御部（第１取得手段、第２取得手段、特定手段、制御手段）
３記憶部
３ａ術前計画用プログラム
３ｂ第１画像取得プログラム
３ｃ第２画像取得プログラム
３ｄ特定プログラム
３ｅ案内プログラム
３ｆ制御プログラム
５超音波探触子
６表示部（案内手段）
２００手術台
２１骨盤固定器
２１１上前腸骨棘接触部
２１２恥骨結合接触部
２２手術支援用治具
２２１ベース治具
２２２方向指示治具（案内手段）
Ｂ１骨盤
Ｂ１１上前腸骨棘
Ｂ１２恥骨結合
Ｂ２大腿骨 100, 100A surgery support device 1 central control unit (first acquisition means, second acquisition means, identification means, control means)
3 storage unit 3a preoperative planning program 3b first image acquisition program 3c second image acquisition program 3d specific program 3e guidance program 3f control program 5 ultrasound probe 6 display unit (guidance means)
200 operating table 21 pelvic fixation device 211 upper front iliac crest contact portion 212 sham joint contact portion 22 jig for operation support 221 base jig 222 direction indication jig (guide means)
B1 Pelvis B11 Upper anterior iliac crest B12 pubic joint B2 femur

Claims

A first acquisition unit for acquiring a bone reference image obtained by imaging a bone to which the patient's artificial joint is to be attached before the total joint replacement surgery;
A second acquisition unit for acquiring a plurality of bone partial images in which different portions of the bone of the patient fixed in a predetermined state on the operating table are percutaneously imaged;
The orientations of the bones of the patient fixed in a predetermined state on the operating table by collating the plurality of bone partial images acquired by the second acquisition unit with the bone reference image acquired by the first acquisition unit. Specifying means for specifying at least one of the positions;
A surgical support device comprising:

The bone part image is an image in which the surface of the bone part of the patient fixed in a predetermined state on the operating table is percutaneously imaged by ultrasonic waves. Surgery support device.

The bone is the pelvis,
The second acquisition means is an upper anterior iliac crest image and a pubic joint obtained by imaging the superior anterior iliac crest and the pubic joint of the patient's pelvis fixed in the lateral position using the pelvic fixation device on the operating table The operation support device according to claim 1 or 2, wherein an image is acquired.

The upper anterior iliac crest image and the pubic joint image are images obtained by imaging the superior anterior iliac crest and pubic joint of the pelvis using an ultrasonic probe attached to the pelvic fixation device. The surgery support device according to claim 3, characterized in that

The guide according to any one of claims 1 to 4, further comprising guiding means for guiding at least one of the attaching direction and the position of the artificial joint based on the direction and the position of the bone specified by the specifying means. The surgery support device according to one item.

The apparatus further comprises control means for controlling at least one of the direction and the position of the surgical machine used in the total joint replacement based on the direction and the position of the bone specified by the specifying means. The surgery assistance apparatus as described in any one of Claims 1-4.

A surgery support system comprising a pelvic fixation device for fixing a patient in a predetermined state on an operating table, and a surgery support device,
An ultrasound probe is attached to the pelvic fixation device,
The surgery support device is
A first acquisition unit for acquiring a bone reference image obtained by imaging a pelvis to which a patient's artificial joint is to be attached before total hip arthroplasty;
A second acquisition for acquiring a plurality of bone partial images in which different portions of the patient's pelvis fixed on the operating table using the pelvic fixation device are percutaneously imaged using the ultrasound probe Means,
The patient's pelvis fixed on the operating table using the pelvic fixation device by comparing a plurality of bone partial images acquired by the second acquisition unit with the bone reference image acquired by the first acquisition unit. Specifying means for specifying at least one of the direction and position of
A surgery support system comprising:

Computer of surgery support device,
A first acquisition unit for acquiring a bone reference image obtained by imaging a bone to which the patient's artificial joint is to be attached before the total joint replacement;
A second acquisition unit for acquiring a plurality of bone partial images in which different portions of the bone of the patient fixed in a predetermined state on the operating table are percutaneously imaged;
The orientations of the bones of the patient fixed in a predetermined state on the operating table by collating the plurality of bone partial images acquired by the second acquisition unit with the bone reference image acquired by the first acquisition unit. Specifying means for specifying at least one of the positions;
A program characterized by acting as