JP7814032B2 - Template manufacturing method - Google Patents
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特許法第30条第2項適用 令和4年10月17日 第31回日本脊椎インストゥメンテーション学会学術集会抄録集 第83頁,SY4-4にて公開Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies. October 17, 2022. Published in the Abstracts of the 31st Annual Meeting of the Japanese Society of Spinal Instrumentation, page 83, SY4-4.
特許法第30条第2項適用 令和4年11月25日 第31回日本脊椎インストゥメンテーション学会学術集会にて発表Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applied. Presented at the 31st Annual Meeting of the Japanese Society of Spinal Instrumentation on November 25, 2022.
本発明は、脊柱の各椎骨に装着され、体内埋没材として構成されるロッドを患者の体内に設置する前段階で使用され、ロッドの弯曲の程度を教示するテンプレートの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a template that is attached to each vertebra of the spinal column and is used prior to placing a rod configured as an implant material inside a patient's body, and that indicates the degree of curvature of the rod.
従来から、患者の背中の正中を大きく切開して、その切開部分から椎弓根スクリュ及びロッド等を体内に挿入しつつ、脊柱に装着することで、脊柱の安定性を高めたり、脊柱変形を矯正するなど、脊柱を安定化させる外科的治療が行われている。このような、脊柱変形矯正固定術では、チタン合金、コバルトクロム合金などの生体親和材料にて製造されたロッドを、椎弓根にねじ込ませた椎弓根スクリュなどで保持することによって、脊柱を矯正して固定する。ロッドは、通常、手術中、すなわち椎弓根スクリュに保持される直前にベンダーなどの手術器具を利用して、術者の手によって曲げられ、しかも、椎弓根スクリュに強固に保持される前(仮止め状態)においても、必要に応じて、術者の手によってロッドの弯曲が微調整されることもある。 Conventionally, surgical treatments for stabilizing the spine involve making a large incision down the midline of the patient's back, inserting pedicle screws and rods through the incision, and attaching them to the spine to improve spinal stability or correct spinal deformities. In spinal deformity correction and fixation procedures, rods made of biocompatible materials such as titanium alloys and cobalt-chromium alloys are held in place by pedicle screws threaded into the pedicles, thereby correcting and fixing the spine. The rods are typically manually bent during surgery, using a surgical instrument such as a bender, just before being firmly attached to the pedicle screws. Furthermore, even before the rods are firmly attached to the pedicle screws (temporarily attached), the surgeon may manually fine-tune the curvature of the rod, if necessary.
そして、曲げられたロッドの形状(ロッドの弯曲)によって、矯正後の脊柱の状態が概ね決定する。そのため、ロッドの弯曲は、脊柱変形矯正固定術において重要な要素となる。これまでの脊柱変形矯正固定術では、手術中に、術者や手術スタッフによって直線状のロッドが専用の手術器具により適宜曲げられているが、そのロッド全体の弯曲の程度、すなわち弯曲方向や角度等は、術者を含む手術スタッフの経験や勘に依存され、術者や手術スタッフ次第で微妙に変わり、患者にとって最適な矯正効果が得られるものではなかった。要するに、従来では、ロッドを患者の体内に設置する前段階にて、術者や手術スタッフに対して、患者にとって最適な矯正効果が得られるロッド全体の弯曲の程度を教示するものが一切存在しなかった。 The shape of the bent rod (rod curvature) largely determines the state of the spine after correction. Therefore, rod curvature is an important factor in spinal deformity correction and fixation surgery. In previous spinal deformity correction and fixation surgeries, the surgeon or surgical staff bent the straight rod appropriately using specialized surgical instruments during surgery. However, the degree of curvature of the entire rod, i.e., the direction and angle of the curvature, depended on the experience and intuition of the surgeon and other surgical staff, and could vary slightly depending on the surgeon or surgical staff, making it difficult to achieve the optimal correction for the patient. In other words, until now, there was no way to instruct the surgeon or surgical staff on the degree of curvature of the entire rod that would achieve the optimal correction for the patient before placing the rod inside the patient's body.
また、近年では、低侵襲手術として、患者の背中から経皮的に(数個の小切開孔から)、椎弓根スクリュ及びロッド等を体内に挿入して各椎骨に固定し、脊柱を安定化させる術式が採用されている。このような経皮的な術式によって脊柱を安定化させる方法は、背中を大きく切開する術式に比べて、手術に伴う出血量が減少して、手術時間も短縮することができ、しかも、手術部位感染も減少するなど、多くの点で患者にとって有利となる。このような、低侵襲手術では、前述した、ロッドの弯曲に対する課題が顕著になり、大きな問題となる。それは、このような低侵襲手術でも、患者の背中を大きく切開する術式と同様に、ロッドが、患者の体内に挿入される前段階にて、専用の手術器具を利用して術者を含む手術スタッフによって適宜曲げられているが、当該曲げられたロッドを経皮的に体内に挿入した後は、ロッドの弯曲を調整することが容易にできないためである。 In recent years, minimally invasive surgery has been adopted, in which pedicle screws and rods are inserted percutaneously (through several small incisions) into the patient's back and fixed to each vertebra, stabilizing the spine. Compared to procedures requiring large back incisions, percutaneous spinal stabilization offers many advantages to patients, including reduced blood loss, shorter surgery times, and reduced surgical site infections. In such minimally invasive surgery, the aforementioned issue of rod curvature becomes more pronounced and becomes a major problem. This is because, just like in procedures requiring large back incisions, even in such minimally invasive surgery, the rods are bent appropriately by the surgeon and other surgical staff using specialized surgical instruments before being inserted into the patient's body. However, once the bent rods are inserted percutaneously, it is not easy to adjust the curvature of the rods.
また、患者の背中を大きく切開する術式は、脊椎骨組織に付着している筋肉や靭帯類全てを剥離し、術野を展開して、脊柱のアライメントを脊柱安定化システム(椎弓根スクリュやロッド等を含む)により矯正しているために、ロッドへの負荷が小さく、ロッドの、体内への設置前の弯曲状態に対する設置後の弯曲状態の変形量が小さくなる。これに対して、経皮的な術式は、脊椎骨組織に付着している筋肉や靭帯類を剥離せずに、脊柱のアライメントを脊柱安定化システムにより矯正しているために、ロッドへの負荷が大きく、ロッドの、体内への設置前の弯曲程度に対する設置後の弯曲程度の変形量が大きくなる。そのために、経皮的な術式では、患者の背中を切開する術式にて得た、設置前のロッドの弯曲の程度についての経験や勘が全く通用せず、経皮的な術式においても、設置前のロッドの詳細な弯曲の程度があらためて重要となる。 In addition, procedures that involve large incisions in the patient's back involve releasing all of the muscles and ligaments attached to the vertebral tissue, opening the surgical field, and correcting the spinal alignment using a spinal stabilization system (including pedicle screws and rods). This places less stress on the rods, and the amount of deformation of the rods after placement is smaller than the amount of deformation before placement. In contrast, percutaneous procedures do not release the muscles and ligaments attached to the vertebral tissue, and instead correct the spinal alignment using a spinal stabilization system. This places more stress on the rods, and the amount of deformation after placement is greater than the amount of deformation before placement. For this reason, the experience and intuition gained from procedures that involve opening the patient's back about the degree of rod curvature before placement is completely useless in percutaneous procedures. Therefore, even in percutaneous procedures, the precise degree of rod curvature before placement becomes even more important.
なお、特許文献1には、外科的ロッドを受け入れるための受け入れ領域を形成するハンドル、ハンドルに回動可能に連結されるレバー、及び曲げ軸心を中心にして外科的ロッドを曲げるためのテンプレートとして使用され得る曲がった形を有するテンプレートロッドを保持するために構成され、前記受け入れ領域と隣接する位置で前記ハンドル、及び前記レバーのうちの1つに取り付けられるテンプレートロッドホルダーを備える、外科的ロッドを曲げるための器具が開示されている。 Patent Document 1 discloses an instrument for bending surgical rods, which includes a handle that forms a receiving area for receiving a surgical rod, a lever that is rotatably connected to the handle, and a template rod holder that is configured to hold a template rod having a bent shape that can be used as a template for bending the surgical rod around a bending axis, and is attached to one of the handle and the lever at a position adjacent to the receiving area.
しかしながら、特許文献1に記載の外科的ロッド曲げ器具では、テンプレートロッドを保持するためのテンプレートロッドホルダーを備えているが、このテンプレートロッドは、単に、外科的ロッドを局所的に曲げるためのものであって、術者や手術スタッフに対して、患者によって最適な矯正効果が得られる外科的ロッド全体の弯曲方向や正確な角度を教示するものではない。すなわち、特許文献1に記載のテンプレートロッドでは、術者や手術スタッフに対して、患者固有の骨盤の形態角(PI)に基づいた外科的ロッド全体の最適な弯曲を教示していないので、当該テンプレートロッドに沿って弯曲させた外科用ロッドにより、脊柱変形に対して矯正、固定したとしても、患者によって最適な矯正効果が得られることは困難となる。 However, while the surgical rod bending instrument described in Patent Document 1 is equipped with a template rod holder for holding a template rod, this template rod is simply used to locally bend the surgical rod and does not instruct the surgeon or surgical staff on the overall curvature direction or exact angle of the surgical rod that will provide the optimal correction effect for each patient. In other words, the template rod described in Patent Document 1 does not instruct the surgeon or surgical staff on the optimal curvature of the entire surgical rod based on the patient's specific pelvic morphological angle (PI). Therefore, even if a surgical rod bent along the template rod is used to correct and fix a spinal deformity, it will be difficult to achieve the optimal correction effect for each patient.
要するに、特許文献1に記載のテンプレートロッドにおいても、患者の背中を大きく切開する術式や、経皮的な術式(低侵襲手術)における脊柱変形矯正固定術において、術者を含む手術スタッフが、患者の体内に設置する前段階にてロッドを弯曲させる際、患者にとって最適な矯正効果が得られる、ロッドの弯曲の程度、すなわち詳細な弯曲方向や角度を取得することは難しい。 In short, even with the template rod described in Patent Document 1, when performing spinal deformity correction and fixation surgery using a procedure that involves a large incision in the patient's back or a percutaneous procedure (minimally invasive surgery), it is difficult for the surgeon and other surgical staff to determine the degree of curvature of the rod, i.e., the precise direction and angle of curvature, that will provide the optimal correction effect for the patient when curving the rod before placing it inside the patient's body.
そして、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、術者を含む手術スタッフの経験や勘等に依存することなく、術者を含む手術スタッフに対して、体内に設置する前段階において、患者にとって最適な矯正効果が得られるロッドの弯曲の程度を教示するテンプレートの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and aims to provide a method for manufacturing a template that instructs the surgical staff, including the surgeon, on the degree of rod curvature that will achieve the optimal correction effect for the patient before the template is placed inside the body, without relying on the experience or intuition of the surgical staff, including the surgeon.
参考として、テンプレートに係る第1態様は、脊柱の各椎骨に装着され、体内埋没材として構成されるロッドを患者の体内に設置する際に使用されるテンプレートであって、前記ロッドを体内に設置する前段階にて、術者を含む手術スタッフに対して、患者固有の骨盤の形態角に対応した前記ロッド全体の弯曲の程度を教示することを特徴とするものである。
このテンプレートに係る第1態様では、テンプレートにより、体内にロッドを設置する前段階にて、術者を含む手術スタッフに対して、患者固有の形態角に対応したロッド全体の弯曲の程度を教示することができる。その結果、テンプレートに沿って弯曲させたロッドにて、脊柱変形に対して矯正、固定することで、患者にとって最適な矯正効果を得ることができる。
For reference, the first aspect of the template is a template that is attached to each vertebra of the spine and is used when placing a rod configured as an implant material inside the patient's body, and is characterized in that, prior to placing the rod inside the body, the template instructs the surgical staff, including the surgeon, on the degree of curvature of the entire rod that corresponds to the morphological angle of the pelvis unique to the patient.
In the first aspect of this template , the template allows the surgeon and other surgical staff to learn the degree of curvature of the entire rod corresponding to the patient's specific morphological angle before the rod is placed inside the body. As a result, by correcting and fixing the spinal deformity with the rod curved according to the template, it is possible to obtain the optimal correction effect for the patient.
なお、骨盤の形態角(PI)は、患者固有の角度であって、当該形態角を基準に、解剖学的に正常な脊柱の矢状面アライメント(椎骨の配列)が構築されることになる。すなわち、形態角の違いによって、胸椎の後弯角度、腰椎の前弯角度が異なり、骨盤の形態に応じて、胸椎及び腰椎が矢状面においてバランスをとった結果となる。 The pelvic morphological angle (PI) is an angle specific to each patient, and anatomically normal sagittal alignment (vertebral arrangement) of the spine is established based on this morphological angle. In other words, differences in the morphological angle result in different kyphosis angles of the thoracic spine and lordosis angles of the lumbar spine, resulting in the thoracic and lumbar vertebrae being balanced in the sagittal plane depending on the morphology of the pelvis.
そして、このテンプレートに係る第1態様では、テンプレートにより、患者固有の骨盤の形態角に対応した、最適なロッド形状、すなわち最適な弯曲を有するロッド形状を教示できるので、術者を含む手術スタッフの経験や勘等に依存することなく、テンプレートにより教示された最適な弯曲を有するロッドによって、脊柱変形に対して矯正、固定することで、正常な脊柱のアライメントに近づくことが可能になる、すなわち、各患者にとって最適な矯正効果を得ることができる。要するに、このテンプレートに係る第1態様では、術者を含む手術スタッフにより、テンプレートに基づいて、各患者固有の形態角に対応した最適なロッド形状に沿ってロッドを弯曲させるので、各患者に対して、セミオーダーメイド治療が実現されることになる。 In the first aspect of this template , the template can teach the optimal rod shape corresponding to the morphological angle of the pelvis unique to each patient, i.e., the rod shape having the optimal curvature, so that by correcting and fixing the spinal deformity using the rod having the optimal curvature taught by the template without relying on the experience or intuition of the surgical staff, including the surgeon, it is possible to approach normal spinal alignment, that is, to obtain the optimal correction effect for each patient. In short, in the first aspect of this template , the surgical staff, including the surgeon, can curve the rod according to the optimal rod shape corresponding to the morphological angle unique to each patient based on the template, thereby realizing semi-customized treatment for each patient.
また、当該テンプレートは、患者へのアプローチの違い(患者の背中を大きく切開する術式や経皮的な術式等)、ロッドの材質(チタン製やコバルトクロム合金製等)の違い、またロッドの外径の違いに対して適宜用意する必要がある。 In addition, the templates must be prepared appropriately for different patient approaches (such as procedures involving a large incision in the patient's back or percutaneous procedures), different rod materials (such as titanium or cobalt-chromium alloy), and different rod outer diameters.
テンプレートに係る第2態様は、第1態様において、前記テンプレートは、前記ロッド全体の弯曲の程度を二次元にて示したロッド形状を表示した表示部を備えることを特徴とするものである。
このテンプレートに係る第2態様では、術者を含む手術スタッフは、テンプレートの表示部に示されたロッド形状に沿うようにロッドを容易に曲げ加工することができる。
A second aspect of the template is the first aspect, characterized in that the template has a display section that displays the rod shape showing the degree of curvature of the entire rod in two dimensions.
In the second aspect of the template , the surgical staff, including the surgeon, can easily bend the rod to conform to the rod shape shown on the display section of the template.
テンプレートに係る第3態様は、第2態様において、前記テンプレートは、板材の表面に前記表示部を設けてなることを特徴とするものである。
このテンプレートに係る第3態様では、板材の表面、すなわち上面及び/または下面に表示部が設けられており、この板材を容易に手術室内に持ち込めるので、その取り扱いが良好になる。
A third aspect of the template is the second aspect, characterized in that the template is formed by providing the display portion on a surface of a plate material.
In the third aspect of this template , a display unit is provided on the surface of the plate, i.e., the upper surface and/or the lower surface, and this plate can be easily brought into the operating room, making it easy to handle.
テンプレートに係る第4態様は、第2態様において、前記表示部には、前記ロッド形状の変曲点が表示されていることを特徴とするものである。
このテンプレートに係る第4態様では、テンプレートにより弯曲させたロッドにおいて、脊柱変形に対してロッド固定による矢状面矯正の指標の一つとして変曲点(腰椎前弯と胸椎後弯との境目である変曲点)の位置を把握することができるので、術者が、術後の患者の矯正位置をイメージすることができる。
A fourth aspect of the template is the second aspect, characterized in that the display unit displays an inflection point of the rod shape.
In the fourth aspect of this template , the position of the inflection point (the inflection point that is the boundary between lumbar lordosis and thoracic kyphosis) can be grasped as one of the indicators for sagittal plane correction by rod fixation for spinal deformity when the rod is curved using the template, allowing the surgeon to imagine the corrected position of the patient after surgery.
テンプレートに係る第5態様は、第1態様において、前記テンプレートは、前記ロッド全体の弯曲の程度を二次元または三次元にて曲げ加工されたテンポラリロッドにて構成されることを特徴とするものである。
このテンプレートに係る第5態様では、ロッド全体の弯曲の程度(ロッド形状)が三次元の場合には、特に、有効である。
A fifth aspect of the template is the first aspect, characterized in that the template is made of a temporary rod that has been bent in two or three dimensions to change the degree of curvature of the entire rod.
The fifth aspect of the template is particularly effective when the degree of curvature of the entire rod (rod shape) is three-dimensional.
請求項1のテンプレートの製造方法に係る発明は、脊柱の各椎骨に装着され、体内埋没材として構成されるロッドを患者の体内に設置する前段階にて弯曲させる際、術者を含む手術スタッフに対して、その弯曲の程度を教示するテンプレートの製造方法であって、過去の多数の症例に基づいて、体内に設置された状態で弯曲したロッド形状、及び体内に設置前に曲げ加工されたロッド形状をそれぞれデータとして取得するロッド形状取得工程と、該ロッド形状取得工程にて取得した、多数の、体内に設置された状態で弯曲したロッド形状を、患者固有の骨盤の形態角ごとの群に分類する形態角分類工程と、該形態角分類工程にて、骨盤の形態角ごとの群に分類された多数のロッド形状に基づいて、骨盤の形態角ごとに近似曲線を算出し、当該曲線を有する単一のロッド形状を取得する近似ロッド形状取得工程と、前記ロッド形状取得工程にて取得した、同一患者に対して、体内に設置された状態で弯曲したロッド形状と、体内に設置前に曲げ加工されたロッド形状とを比較して、形態角ごとにロッドの変形量を算出するロッド変形量算出工程と、該ロッド変形量算出工程によって形態角ごとに算出した変形量を、前記近似ロッド形状取得工程において取得した形態角ごとのロッド形状に加味して、形態角ごとに最適な弯曲を有するロッド形状を導き、当該ロッド形状に基いてテンプレートを製造するテンプレート製造工程と、を含むことを特徴とするものである。
請求項1の発明では、患者固有の骨盤の形態角ごとに、最適なロッド形状、すなわち最適な弯曲を有するロッド形状をそれぞれ導いて、形態角に対応したロッド全体の弯曲の程度を教示するテンプレートを製造することができる。その結果、術者を含む手術スタッフの経験や勘等に依存することなく、テンプレートにより教示されたロッドを脊柱変形に対して矯正、固定することで、各患者にとって最適な矯正効果を得ることができる。
The invention of claim 1 relating to the method for manufacturing a template is a method for instructing surgical staff, including an operator, on the degree of curvature of a rod, which is attached to each vertebra of the spine and configured as an implant material , when the rod is bent before being placed inside a patient's body, and the method includes a rod shape acquisition step of acquiring data on the shape of the rod bent when placed inside the body and the shape of the rod bent before being placed inside the body based on many past cases, a morphological angle classification step of classifying the many rod shapes bent when placed inside the body acquired in the rod shape acquisition step into groups according to the morphological angle of the pelvis unique to the patient, and a method for classifying the many rod shapes classified in the morphological angle classification step into groups according to the morphological angle of the pelvis. and a rod deformation amount calculation step of calculating the deformation amount of the rod for each morphological angle by comparing the rod shape acquired in the rod shape acquisition step for the same patient, the rod shape curved when placed in the body, with the rod shape bent before being placed in the body, and calculating the deformation amount of the rod for each morphological angle. The method is characterized by including: an approximate rod shape acquisition step of calculating an approximate curve for each morphological angle of the pelvis based on the shape of the pelvis, for each morphological angle, and acquiring a single rod shape having the curve; a rod deformation amount calculation step of calculating the deformation amount of the rod for each morphological angle by adding the deformation amount calculated for each morphological angle by the rod deformation amount calculation step to the rod shape for each morphological angle acquired in the approximate rod shape acquisition step, to derive a rod shape having an optimal curvature for each morphological angle, and manufacturing a template based on the rod shape .
In the invention of claim 1 , it is possible to derive the optimal rod shape, i.e., the rod shape with the optimal curvature, for each pelvic morphological angle specific to a patient, and to manufacture a template that teaches the degree of curvature of the entire rod corresponding to the morphological angle. As a result , by correcting and fixing the spinal deformity using the rod taught by the template, it is possible to obtain the optimal correction effect for each patient without relying on the experience or intuition of the surgical staff, including the surgeon.
なお、各患者の脊柱変形の矯正に対する硬軟程度や、手術環境下、例えば、椎体間にLIFケージを設置後の手術環境下の場合、各患者において、形態角が略同じ程度であっても、体内に設置された状態で弯曲したロッド形状と、体内に設置前に曲げ加工されたロッド形状とを比較すると、ロッドの変形量が大幅に相違する場合がある。 In addition, depending on the degree of flexibility in correcting each patient's spinal deformity and the surgical environment, for example, the surgical environment after placing an LIF cage between vertebral bodies, even if the morphological angle is approximately the same for each patient, the amount of deformation of the rod may differ significantly when comparing the curved rod shape while placed in the body with the shape of the rod bent before being placed in the body.
このような事情に鑑み、請求項1の発明では、特に、ロッド形状取得工程にて取得した、体内に設置された状態で弯曲したロッド形状と、体内に設置前に曲げ加工されたロッド形状とを比較して、形態角ごとにその変形量を算出するロッド変形量算出工程と、該ロッド変形量算出工程によって形態角ごとに算出した変形量を、近似ロッド形状取得工程において取得した形態角ごとのロッド形状に加味して、形態角ごとに最適なロッド形状を導き、当該ロッド形状に基いてテンプレートを製造するテンプレート製造工程と、を備えているので、各患者にとって最適な弯曲を有するロッド形状を得るべくその精度を高めることができる。 In consideration of these circumstances, the invention of claim 1 particularly comprises a rod deformation amount calculation process in which the rod shape curved when placed in the body, acquired in the rod shape acquisition process, is compared with the rod shape bent before being placed in the body, and the deformation amount is calculated for each morphological angle; and a template manufacturing process in which the deformation amount calculated for each morphological angle in the rod deformation amount calculation process is added to the rod shape for each morphological angle acquired in the approximate rod shape acquisition process to derive an optimal rod shape for each morphological angle, and a template is manufactured based on the rod shape, thereby improving the accuracy of obtaining a rod shape with an optimal curvature for each patient.
請求項2のテンプレートの製造方法に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記形態角分類工程と、前記近似ロッド形状取得工程との間に、骨盤の形態角ごとの群に分類された多数のロッド形状に基づいて、各形態角において、ロッドの、設定された複数の全長ごとの群に分類するロッド長分類工程を備え、前記近似ロッド形状取得工程では、前記形態角分類工程及び前記ロッド長分類工程にて取得した、各形態角において、ロッドの全長ごとの群にそれぞれ分類された多数のロッド形状に基づいて近似曲線を算出して、当該曲線を有する単一のロッド形状を取得することを特徴とするものである。
請求項2の発明では、ロッド長分類工程では、各形態角において、ロッド長ごとの群に分類してロッド形状を得ているので、さらに各患者にとって最適なロッド形状を得るべくその精度を高めることができる。
The invention relating to the template manufacturing method of claim 2 is the invention of claim 1 , further comprising, between the morphological angle classification step and the approximate rod shape acquisition step, a rod length classification step of classifying, at each morphological angle, the multiple rod shapes classified into groups for each morphological angle of the pelvis, into groups for each of a plurality of set total lengths of the rod, based on the multiple rod shapes classified into groups for each morphological angle of the pelvis, and the approximate rod shape acquisition step is characterized in that an approximate curve is calculated based on the multiple rod shapes classified into groups for each rod total length at each morphological angle acquired in the morphological angle classification step and the rod length classification step, and a single rod shape having the curve is acquired.
In the invention of claim 2 , in the rod length classification step, the rod shapes are obtained by classifying the rods into groups according to rod length at each morphological angle, so that the accuracy can be further improved to obtain the optimal rod shape for each patient.
請求項3のテンプレートの製造方法に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記変形量は、腰椎前弯角度の差を含むことを特徴とするものである。
請求項3の発明では、少なくとも、ロッドの変曲点から腰椎側の腰椎前弯角(LL)の差を算出することで、変形量を精度良く算出することができる。
A third aspect of the present invention relates to a template manufacturing method according to the first aspect of the present invention, wherein the deformation amount includes a difference in lumbar lordosis angle.
In the invention of claim 3 , the amount of deformation can be calculated with high accuracy by calculating at least the difference in the lumbar lordosis angle (LL) on the lumbar side from the inflection point of the rod.
請求項4のテンプレートの製造方法に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記テンプレート製造工程では、前記形態角が40°~49°の範囲では、最適な弯曲を有するロッド形状が複数設定され、また、前記形態角が50°~59°の範囲でも、最適な弯曲を有するロッド形状が複数設定されることを特徴とするものである。
請求項4の発明では、各患者の脊柱変形の矯正に対する硬軟程度や、特殊な手術環境下、例えば、隣接する椎体間にLIFケージを設置後の手術環境下などを考慮して、最適な弯曲を有するロッド形状を選択することができ、この点からも、各患者にとって最適なロッド形状を得るべくその精度を高めることができる。
The invention relating to the template manufacturing method of claim 4 is the invention described in claim 1 , characterized in that in the template manufacturing process, when the configuration angle is in the range of 40° to 49°, multiple rod shapes having optimal curvatures are set, and also when the configuration angle is in the range of 50° to 59°, multiple rod shapes having optimal curvatures are set.
In the invention of claim 4 , a rod shape with an optimal curvature can be selected taking into consideration the degree of hardness or softness in correcting each patient's spinal deformity, and special surgical environments, such as the surgical environment after installing an LIF cage between adjacent vertebrae. This also makes it possible to improve the accuracy in obtaining the optimal rod shape for each patient.
参考であるテンプレートでは、術者を含む手術スタッフの経験や勘等に依存することなく、術者を含む手術スタッフに対して、体内に設置する前段階において、患者にとって最適な矯正効果が得られるロッドの弯曲の程度を教示することができる。また、本発明に係るテンプレートの製造方法では、過去の多数の症例に基づいて、患者の骨盤の形態角ごとに、最適な弯曲を有するロッド形状をそれぞれ導いて、当該ロッド形状に基づいてテンプレートを製造することができる。 The reference template can teach the surgical staff, including the surgeon, the degree of rod curvature that will provide the optimal correction effect for the patient before the rod is placed inside the body, without relying on the experience or intuition of the surgical staff, including the surgeon. Furthermore, the template manufacturing method of the present invention can derive rod shapes with optimal curvatures for each morphological angle of the patient's pelvis based on many past cases, and can manufacture templates based on these rod shapes.
以下、本発明を実施するための形態を図1~図13に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、例えば、患者の後方から経皮的にアプローチして、脊柱変形を矯正、固定する経皮的脊柱安定化システム1は、成人脊柱変形症であって、例えば、変性後側弯症や、腰椎すべり症、転位性脊椎腫瘍等様々な外科的治療に採用される。当該経皮的脊柱安定化システム1は、脊柱の各椎骨の椎弓根を介して椎体にねじ込まれる複数の椎弓根スクリュ2と、脊柱の頭尾方向に沿って配置され、各椎弓根スクリュ2の頭部2Aに連結されるロッド3と、を備え、脊柱変形を矯正、固定して安定化させるものである。本実施形態では、これら椎弓根スクリュ2及びロッド3はチタン製である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
As shown in Figure 1, a percutaneous spinal stabilization system 1, which corrects and stabilizes spinal deformities by percutaneously approaching a patient from behind, is used in various surgical treatments for adult spinal deformities, such as degenerative kyphoscoliosis, lumbar spondylolisthesis, and dislocated spinal tumors. The percutaneous spinal stabilization system 1 includes multiple pedicle screws 2 that are screwed into the vertebral bodies via the pedicles of each vertebra in the spine, and rods 3 that are arranged along the craniocaudal direction of the spine and connected to the heads 2A of each pedicle screw 2, thereby correcting, fixing, and stabilizing spinal deformities. In this embodiment, the pedicle screws 2 and rods 3 are made of titanium.
図1に示す経皮的脊柱安定化システム1は、患者の背中から経皮的に(数個の小切開孔から)椎弓根スクリュ2及びロッド3等を体内に挿入して各椎骨に固定して、脊柱変形を矯正、固定するものである。図1に示す経皮的脊柱安定化システム1には、隣接する腰椎間に介装されるLIFケージ4が備えられる。なお、LIFケージ4は、側方経路腰椎椎体間固定術(LLIF)に採用されるケージである。図1では、LIFケージ4は3箇所介装されている。そして、経皮的脊柱安定化システム1の構成であるロッド3は、経皮的に体内に設置される前段階にて、患者にとって最適な矯正効果が得られるように曲げ加工される。この曲げ加工は、術者を含むスタッフが、後述するテンプレート10の表示部12に示される各ロッド形状に基づいて行っている。ロッド3を適宜曲げる際には、例えば、プレートベンダー等の専用の手術器具が使用される。なお、本実施形態では、椎弓根スクリュ2、ロッド3及びLIFケージ4が体内埋没材に相当する。 The percutaneous spinal stabilization system 1 shown in Figure 1 corrects and stabilizes spinal deformities by inserting pedicle screws 2 and rods 3 into the patient's body percutaneously (through several small incisions) from the back and fixing them to each vertebra. The percutaneous spinal stabilization system 1 shown in Figure 1 is equipped with LIF cages 4 interposed between adjacent lumbar vertebrae. The LIF cages 4 are used in lateral lumbar interbody fusion (LLIF). In Figure 1, three LIF cages 4 are interposed. The rods 3, which are components of the percutaneous spinal stabilization system 1, are bent before being placed percutaneously in the body to achieve optimal correction for the patient. This bending is performed by staff, including the surgeon, based on the shape of each rod shown on the display section 12 of the template 10 (described below). A dedicated surgical instrument, such as a plate bender, is used to appropriately bend the rods 3. In this embodiment, the pedicle screw 2, rod 3, and LIF cage 4 correspond to the implant material.
そして、本発明の実施形態に係るテンプレート10を図2及び図3に基づいて説明する。本実施形態に係るテンプレート10は、ロッド3を患者の体内に設置する前段階にて、術者を含む手術スタッフに対して、ロッド3全体の弯曲の程度を教示するものである。詳しくは、本実施形態に係るテンプレート10は、ロッド3を体内に設置する前段階にて、術者を含む手術スタッフに対して、患者固有の骨盤の形態角(PI)(後で詳述する)に対応したロッド3全体の弯曲の程度を教示するものである。本実施形態に係るテンプレート10は、薄い板材11の表面、すなわち板材11の上面(図2参照)及び下面(図3参照)に、患者にとって最適な矯正効果を得ることが可能な、各形態角(PI)ごと(後で詳述する図12に示すパターン1~6ごと)のロッド形状を表示している表示部12を設けてなる。各形態角(PI)ごと(図12に示すパターン1~6ごと)のロッド形状は、ロッド3全体の弯曲を二次元にて示したものである。板材11は、金属製や合成樹脂製等で構成される。板材11は、滅菌に対応できる材質であれば、これらに限定されることはない。 The template 10 according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to Figures 2 and 3. The template 10 according to this embodiment instructs the surgical staff, including the surgeon, on the degree of overall curvature of the rod 3 prior to placing the rod 3 inside the patient's body. Specifically, the template 10 according to this embodiment instructs the surgical staff, including the surgeon, on the degree of overall curvature of the rod 3 corresponding to the patient's specific pelvic morphological angle (PI) (described in detail below) prior to placing the rod 3 inside the patient's body. The template 10 according to this embodiment includes a display unit 12 on the surface of a thin plate 11, i.e., on the upper surface (see Figure 2) and lower surface (see Figure 3) of the plate 11, that displays the rod shape for each morphological angle (PI) (for each of patterns 1 to 6 shown in Figure 12, described in detail below) that can achieve the optimal correction effect for the patient. The rod shape for each morphological angle (PI) (for each of patterns 1 to 6 shown in Figure 12, described in detail below) represents the overall curvature of the rod 3 in two dimensions. Plate material 11 is made of metal, synthetic resin, etc. However, plate material 11 is not limited to these materials as long as it is sterilizable.
詳しくは、テンプレート10の表示部12(板材11の上面及び下面)には、ロッド3の全長(図2及び図3のものは285mm)及びロッド3の外径(図2及び図3のものは5.5mm)は同じであって、後で詳述している各形態角(PI)ごと、すなわちパターン1~6(図12に示す最終ロッド形状における腰椎前弯角(LL)に相当する45°、50°、55°、60°、65、70)ごとにロッド形状が表示されている。これらパターン1~6ごとのロッド形状は、図13に示す、最終的に算出したロッド軸線に基づいて表示されている。テンプレート10の表示部12である上面には、図2に示すように、上から順に形態角(PI)が30°~39°の範囲(パターン1)のロッド形状、形態角(PI)が40°~49°の範囲(パターン2)のロッド形状、形態角(PI)が50°~59°の範囲(パターン3)のロッド形状がそれぞれ表示されている。一方、テンプレート10の表示部12である下面には、図3に示すように、上から順に形態角(PI)が40°~49°の範囲(パターン4)のロッド形状、形態角(PI)が50°~59°の範囲(パターン5)のロッド形状、形態角(PI)が60°以上の範囲(パターン6)のロッド形状がそれぞれ表示されている。 Specifically, the display section 12 of the template 10 (the upper and lower surfaces of the plate material 11) displays rod shapes for each configuration angle (PI) described in detail below, i.e., patterns 1 to 6 (45°, 50°, 55°, 60°, 65°, and 70°, which correspond to the lumbar lordosis angle (LL) in the final rod shape shown in FIG. 12 ), with the rods having the same overall length (285 mm in FIGS. 2 and 3 ) and outer diameter (5.5 mm in FIGS. 2 and 3 ). These rod shapes for patterns 1 to 6 are displayed based on the finally calculated rod axis shown in FIG. 13 . As shown in FIG. 2 , the upper surface of the display section 12 of the template 10 displays, from top to bottom, rod shapes for a configuration angle (PI) range of 30° to 39° (Pattern 1), a configuration angle (PI) range of 40° to 49° (Pattern 2), and a configuration angle (PI) range of 50° to 59° (Pattern 3). On the other hand, as shown in Figure 3, the bottom surface of the template 10, which is the display unit 12, displays, from top to bottom, rod shapes with a configuration angle (PI) in the range of 40° to 49° (pattern 4), rod shapes with a configuration angle (PI) in the range of 50° to 59° (pattern 5), and rod shapes with a configuration angle (PI) in the range of 60° or more (pattern 6).
また、表示部12に表示された各ロッド形状には、ロッド3を体内に設置した際の脊柱の胸椎(T10)~仙骨(S2)の位置と、ロッド3の全長に対する1/4基準線(3本)と、頂点の位置と、変曲点(IP)の位置と、がそれぞれ示されている。また、表示部12には、ロッド3の全長と、ロッド3の外径とが表示されている。そこで、ロッド形状の変曲点(IP)、すなわち腰椎前弯と胸椎後弯との境目である変曲点(IP)は、患者の形態角(PI)が大きいほど頭側に位置する事が知られており、腰椎前弯の頂椎の位置も同様に形態角(PI)が大きいほど頭側に位置する。 In addition, each rod shape displayed on the display unit 12 shows the position of the thoracic vertebra (T10) to the sacrum (S2) of the spine when the rod 3 is placed inside the body, three 1/4 reference lines for the total length of the rod 3, the position of the apex, and the position of the inflection point (IP). The display unit 12 also displays the total length and outer diameter of the rod 3. It is known that the inflection point (IP) of the rod shape, i.e., the inflection point (IP) that marks the boundary between lumbar lordosis and thoracic kyphosis, is located closer to the head the greater the patient's morphological angle (PI), and similarly, the position of the apex vertebra of the lumbar lordosis is located closer to the head the greater the morphological angle (PI).
そして、術者が、ロッド固定による矢状面矯正の指標の一つとして変曲点及び頂椎の位置を把握する事は、術後の患者の矯正位置をイメージする事にも繋がる。また、変曲点が必要以上に頭側に寄る(胸椎T12より頭側)と、術後の固定椎から上位の非固定椎の圧壊や矯正損失等(専門的にはPJK・PJF(Proximal Junctional Kyphosis/Failure)と言及される)と関連する事が知られており、前述した変曲点及び頂椎の位置の把握は、適切な矯正固定位の判断に重要な要素となる。また、ロッド3の全長に対する1/4基準線(3本)の位置は、ロッド形状に沿ってロッド3を曲げ加工する際に、例えば、プレートベンダー等の専用の手術器具にて支持する位置となる。そして、前述したテンプレート10は、ロッド3の全長が、例えば、後述するように285mm、295mm、305mm、320mmの4種類設定されているので、ロッド3の全長それぞれに対応して全4枚用意される。 Knowing the location of the inflection point and apical vertebra, which serve as indicators for sagittal plane correction using rod fixation, helps the surgeon visualize the patient's postoperative correction position. Furthermore, if the inflection point is located more cranially than necessary (more cranial than thoracic vertebra T12), it is known to be associated with postoperative collapse of the non-fixed vertebrae above the fused vertebrae and loss of correction (technically referred to as PJK or PJF (Proximal Junctional Kyphosis/Failure)). Therefore, understanding the location of the inflection point and apical vertebra is an important factor in determining the appropriate corrective fixation position. Furthermore, the position of the three 1/4 reference lines relative to the entire length of the rod 3 is the position at which the rod 3 is supported by a dedicated surgical instrument, such as a plate bender, when bending the rod 3 to conform to its shape. The aforementioned template 10 is available in four lengths for the rod 3: 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm, as described below. Therefore, a total of four templates are prepared, one for each length of the rod 3.
なお、本実施形態に係るテンプレート10では、板材11の上面及び下面に、表示部12としてパターン1~6ごとのロッド形状が表示されているが、板材11のいずれか一方の面(上面)に、表示部12としてパターン1~6ごとのロッド形状をそれぞれ表示してもよい。また、本実施形態に係るテンプレート10では、板材11の上面及び下面に、ロッド形状が線にて表示されているが、ロッド形状に沿って、ロッド径とほぼ同じ幅を有する凹部を形成してもよい。この実施形態の場合には、ロッド3を弯曲させた後、当該ロッド3を、教示されたロッド形状の凹部に嵌め込んで確認することができる。他の実施形態に係るテンプレート10Aとして、図4に示すように、ロッド3全体の弯曲の程度を三次元にて予め曲げ加工されたテンポラリロッド15にて構成してもよい。 In the template 10 according to this embodiment, the rod shapes for patterns 1 to 6 are displayed as display units 12 on the top and bottom surfaces of the plate 11. However, the rod shapes for patterns 1 to 6 may be displayed as display units 12 on either one surface (the top surface) of the plate 11. In addition, in the template 10 according to this embodiment, the rod shapes are displayed as lines on the top and bottom surfaces of the plate 11. However, recesses having a width approximately equal to the rod diameter may be formed along the rod shapes. In this embodiment, after bending the rod 3, the rod 3 can be fitted into the recess of the taught rod shape to confirm the degree of bending. As shown in FIG. 4, a template 10A according to another embodiment may be constructed using a temporary rod 15 that has been bent in three dimensions in advance to determine the degree of curvature of the entire rod 3.
次に、本発明の実施形態に係るテンプレート10の製造方法を説明する。なお、当該テンプレート10の製造方法では、特に、図2及び図3に示すテンプレート10の表示部12に表示されている、各形態角(PI)ごと、すなわち後で詳述しているパターン1~6ごとのロッド形状を導く方法を詳しく説明する。以下に説明するパターン1~6ごとのロッド形状を導く方法は、本実施形態では、ロッド3がチタン製であり、その外径が5.5mmのものが採用されている。テンプレート10の表示部12には、過去の多数の症例に基づいて、患者固有の骨盤の形態角(PI)ごとに、最適な弯曲を有するロッド形状をそれぞれ導いて表示している。なお、前述しているように、図5及び図6に示す骨盤の形態角(PI)は、患者固有の角度であって、当該形態角(PI)を基準に、解剖学的に正常な脊柱の矢状面アライメント(椎骨の配列)が構築されることになる。すなわち、形態角(PI)の違いによって、胸椎の後弯角度(TK)、腰椎の前弯角度(LL)が異なり、骨盤の形態に応じて、胸椎及び腰椎が矢状面においてバランスをとった結果となる。 Next, a method for manufacturing a template 10 according to an embodiment of the present invention will be described. This method for manufacturing the template 10 will be described in detail, particularly the method for deriving the rod shape for each morphological angle (PI) displayed on the display unit 12 of the template 10 shown in Figures 2 and 3, i.e., for each of patterns 1 to 6, as described in detail below. In this embodiment, the method for deriving the rod shape for each of patterns 1 to 6 described below uses a titanium rod 3 with an outer diameter of 5.5 mm. Based on numerous past cases, the display unit 12 of the template 10 derives and displays a rod shape with the optimal curvature for each patient-specific pelvic morphological angle (PI). As previously mentioned, the pelvic morphological angle (PI) shown in Figures 5 and 6 is a patient-specific angle, and an anatomically normal sagittal alignment (vertebral arrangement) of the spine is established based on this morphological angle (PI). In other words, differences in the morphological angle (PI) result in different kyphosis angles (TK) of the thoracic spine and different lordosis angles (LL) of the lumbar spine, resulting in the thoracic and lumbar vertebrae being balanced in the sagittal plane depending on the morphology of the pelvis.
詳しく説明すると、本実施形態に係るテンプレート10の製造方法は、図7に示すように、ロッド形状取得工程S1→形態角分類工程S2→ロッド長分類工程S3→近似ロッド形状取得工程S4→ロッド変形量算出工程S5→テンプレート製造工程S6をこの順序で実施する。まず、ロッド形状取得工程S1では、過去の多数の症例に基づいて、体内に設置された状態で弯曲したロッド形状、及び体内に設置前に曲げ加工されたロッド形状をそれぞれデータとして取得する。 To explain in more detail, the manufacturing method of the template 10 according to this embodiment, as shown in Figure 7, involves carrying out the following steps in this order: rod shape acquisition process S1 → morphology angle classification process S2 → rod length classification process S3 → approximate rod shape acquisition process S4 → rod deformation amount calculation process S5 → template manufacturing process S6. First, in the rod shape acquisition process S1, data is acquired based on numerous past cases of the rod shape curved while placed inside the body and the rod shape bent before being placed inside the body.
ロッド形状取得工程S1において、まず、体内に設置前に曲げ加工されたロッド形状のデータを取得する。具体的には、設置前に曲げ加工されたロッド3の画像をCAD(Computer Aided Design)に読み込む。続いて、CADに読み込んだロッド3の中心軸線に沿って所定間隔で手動にて複数プロットする。続いて、複数プロットした各座標を計測して、その各座標を基に近似曲線(3次式)を算出する。続いて、当該近似曲線を中心軸線としたロッド形状(2次元)を算出する。続いて、データとして蓄積した曲げ加工された多数のロッド形状に対して、それぞれ変曲点の座標を算出する。 In the rod shape acquisition process S1, data on the shape of the rod bent before placement inside the body is first acquired. Specifically, an image of the rod 3 bent before placement is loaded into CAD (Computer Aided Design). Next, multiple plots are manually made at predetermined intervals along the central axis of the rod 3 loaded into CAD. Next, the coordinates of each of the multiple plots are measured, and an approximation curve (cubic equation) is calculated based on these coordinates. Next, the rod shape (two-dimensional) is calculated using this approximation curve as the central axis. Next, the coordinates of the inflection points are calculated for each of the many bent rod shapes stored as data.
また、ロッド形状取得工程S1において、次に、体内に設置された状態で弯曲したロッド形状のデータを取得する。具体的に、ロッド3を含む椎弓根スクリュ2が患者の脊柱に装着された状態のX線画像をCADに読み込む。続いて、ロッド3と、椎弓根スクリュ2の頭部2Aとの連結部分、詳しくは、ロッド3と椎弓根スクリュ2の頭部2Aとが重なった部位の中心位置を手動にて複数プロットする(椎弓根スクリュ2と同じ数量)。続いて、複数プロットした各座標を計測して、その各座標を基に近似曲線(3次式)を算出する。続いて、当該近似曲線を中心軸線としたロッド形状(2次元)を算出する。続いて、データとして蓄積した、体内に設置後の多数のロッド形状に対して、それぞれ変曲点の座標を算出する。 Next, in the rod shape acquisition step S1, data on the curved rod shape when placed inside the body is acquired. Specifically, an X-ray image of the pedicle screw 2 including the rod 3 attached to the patient's spine is loaded into CAD. Next, multiple central positions of the connection between the rod 3 and the head 2A of the pedicle screw 2, specifically the overlapping portion of the rod 3 and the head 2A of the pedicle screw 2, are manually plotted (the same number as the pedicle screw 2). Next, the coordinates of each of the multiple plots are measured, and an approximate curve (cubic equation) is calculated based on these coordinates. Next, the rod shape (two-dimensional) is calculated with the approximate curve as the central axis. Next, the coordinates of the inflection points are calculated for each of the numerous rod shapes after placement inside the body that have been accumulated as data.
次に、形態角分類工程S2を実施する。形態角分類工程S2では、ロッド形状取得工程S1にて取得した、多数の、体内に設置された状態で弯曲したロッド形状を、患者固有の骨盤の形態角(PI)ごとの群に分類する。骨盤の形態角(PI)は、例えば、30°~39°の範囲、40°~49°の範囲、50°~59°の範囲、60°以上の範囲の4種類に設定される。次に、ロッド長分類工程S3を実施する。ロッド長分類工程S3では、形態角(PI)ごと(前述した4種類)に、ロッド3の、設定された全長ごとの群に分類する。ロッド3の全長は、例えば、285mm、295mm、305mm、320mmの4種類に設定される。なお、本実施形態では、ロッド3の全長が、285mm、295mm、305mm、320mmの4種類に設定されているが、この4種類に限定されることはない。 Next, the morphological angle classification step S2 is performed. In the morphological angle classification step S2, the numerous rod shapes curved while placed inside the body, acquired in the rod shape acquisition step S1, are classified into groups based on the patient's specific pelvic morphological angle (PI). The pelvic morphological angle (PI) is set to four types, for example, 30° to 39°, 40° to 49°, 50° to 59°, and 60° or greater. Next, the rod length classification step S3 is performed. In the rod length classification step S3, the morphological angles (PI) (the four types mentioned above) are classified into groups based on the set total length of the rod 3. The total length of the rod 3 is set to four types, for example, 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm. Note that in this embodiment, the total length of the rod 3 is set to four types: 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm, but is not limited to these four types.
詳しく、そのロッド長によって分類する方法を説明する。すなわち、X線画像にて取得したロッド形状は、ロッド3と、各椎弓根スクリュ2の頭部2Aとの連結部位を複数プロットして得たものであり、そのロッド形状の全長が、設定された各ロッド3の全長に沿うようにして適宜ロッド形状をそれぞれ算出する。例えば、X線画像から取得したロッド形状の全長が275mm程度であれば、当該ロッド形状をその全長が285mm、295mm、305mm、320mmになるように適宜相似比により拡大させて、全長285mm、295mm、305mm、320mmのロッド形状をそれぞれ算出する。また、例えば、X線画像から取得したロッド形状の全長が300mm程度であれば、当該ロッド形状をその全長が285mm、295mm、305mm、320mmになるように適宜相似比により拡縮させて、全長285mm、295mm、305mm、320mmのロッド形状をそれぞれ算出する。このように、X線画像から得た全てのロッド形状の全長を285mm、295mm、305mm、320mmの4種類の全長になるように適宜相似比により拡縮させることで、X線画像から得た全てのロッド形状を4種類の全長にそれぞれ分類している。 The method for classifying rods by length will now be described in detail. Specifically, the rod shapes obtained from X-ray images are obtained by plotting multiple connection points between the rod 3 and the head 2A of each pedicle screw 2. The appropriate rod shapes are calculated so that the overall length of each rod 3 matches the set overall length of each rod 3. For example, if the overall length of the rod shape obtained from the X-ray image is approximately 275 mm, the rod shape is appropriately scaled using a similarity ratio to obtain total lengths of 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm, respectively. Furthermore, if the overall length of the rod shape obtained from the X-ray image is approximately 300 mm, the rod shape is appropriately scaled using a similarity ratio to obtain total lengths of 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm, respectively, and the rod shapes are calculated to obtain total lengths of 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm, respectively. In this way, all rod shapes obtained from X-ray images are appropriately scaled using a similarity ratio to have four different total lengths: 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm, and all rod shapes obtained from X-ray images are classified into four different total lengths.
そして、ロッド形状取得工程S1にて取得した、多数の、体内に設置された状態で弯曲したロッド形状は、形態角(PI)ごとに4種類、さらにロッド3の全長ごとに4種類、全16種類に分類される。なお、図8(a)では、X線画像にて取得したロッド形状(中心軸線)が、形態角(PI)30°~39°の範囲において、ロッド3の全長4種類(285mm、295mm、305mm、320mm)に分類された多数のロッド形状(中心軸線)が図示されている。 The numerous rod shapes curved while placed inside the body, acquired in the rod shape acquisition step S1, are classified into four types based on the morphological angle (PI) and four types based on the total length of the rod 3, for a total of 16 types. Note that Figure 8(a) illustrates numerous rod shapes (central axes) acquired from X-ray images, classified into four total lengths of the rod 3 (285 mm, 295 mm, 305 mm, 320 mm) within the morphological angle (PI) range of 30° to 39°.
次に、近似ロッド形状取得工程S4を実施する。近似ロッド形状取得工程S4では、ロッド形状取得工程S1、及び形態角分類工程S2及びロッド長分類工程S3にて取得した、全16種類ごとに分類された多数のロッド形状(中心軸線)に基づいて、全16種類ごとにロッド形状の近似曲線(平均曲線)を算出し、全16種類ごとに当該曲線を有する単一のロッド形状を取得している。図8(b)では、形態角(PI)30°~39°の範囲において、ロッド3の全長4種類(285mm、295mm、305mm、320mm)に分類された多数のロッド形状(中心軸線)に基づいて、単一のロッド形状(中心軸線)が図示されている。要するに、ロッド形状取得工程S1、形態角分類工程S2、ロッド長分類工程S3及び近似ロッド形状取得工程S4を経て、全16種類ごとに単一のロッド形状が導かれる。 Next, the approximate rod shape acquisition process S4 is carried out. In the approximate rod shape acquisition process S4, an approximate curve (average curve) for each of the 16 types of rod shapes is calculated based on the numerous rod shapes (central axes) classified into 16 types acquired in the rod shape acquisition process S1, morphological angle classification process S2, and rod length classification process S3, and a single rod shape having this curve is acquired for each of the 16 types. Figure 8(b) illustrates a single rod shape (central axis) based on numerous rod shapes (central axes) classified into four total lengths of rod 3 (285 mm, 295 mm, 305 mm, 320 mm) in the morphological angle (PI) range of 30° to 39°. In short, a single rod shape is derived for each of the 16 types through the rod shape acquisition process S1, morphological angle classification process S2, rod length classification process S3, and approximate rod shape acquisition process S4.
図10には、ロッド形状取得工程S1、形態角分類工程S2、ロッド長分類工程S3及び近似ロッド形状取得工程S4を経て取得した、例えば、形態角(PI)40°~49°全長305mmのロッド形状を示している。なお、全16種類ごとに算出されたロッド形状に対して、その変曲点の座標(位置)を算出しておく。また、全16種類ごとに算出されたロッド形状に対して、X線画像を基に、特有の算出方法を用いることで、T10-L1後弯角、腰椎前弯角(LL)及び下位腰椎前弯角(LLL)等を算出しておく。そこで、図11は、ロッド形状取得工程S1、形態角分類工程S2、ロッド長分類工程S3及び近似ロッド形状取得工程S4を経て取得した、形態角(PI)ごとのロッド形状に対する、T10-L1後弯角、腰椎前弯角(LL)、下位腰椎前弯角(LLL)及び変曲点の位置を示している。なお、近似ロッド形状取得工程S4では、形態角(PI)ごと、及びロッド長ごとの全16種類のロッド形状が算出されているが、形態角(PI)ごとの、T10-L1後弯角、腰椎前弯角(LL)及び下位腰椎前弯角(LLL)及び変曲点の位置は、ロッド長(4種類)に関わらず一定である。 Figure 10 shows rod shapes, for example, with a morphological angle (PI) of 40° to 49° and a total length of 305 mm, obtained through the rod shape acquisition process S1, morphological angle classification process S2, rod length classification process S3, and approximate rod shape acquisition process S4. The coordinates (positions) of the inflection points are calculated for each of the 16 types of rod shapes calculated. Furthermore, for each of the 16 types of rod shapes calculated, the T10-L1 kyphosis angle, lumbar lordosis angle (LL), and lower lumbar lordosis angle (LLL), etc., are calculated using a specific calculation method based on X-ray images. Therefore, Figure 11 shows the T10-L1 kyphosis angle, lumbar lordosis angle (LL), lower lumbar lordosis angle (LLL), and inflection point positions for the rod shape for each morphological angle (PI) acquired through the rod shape acquisition process S1, morphological angle classification process S2, rod length classification process S3, and approximate rod shape acquisition process S4. Note that in the approximate rod shape acquisition process S4, a total of 16 types of rod shapes are calculated for each morphological angle (PI) and each rod length, but the T10-L1 kyphosis angle, lumbar lordosis angle (LL), lower lumbar lordosis angle (LLL), and inflection point positions for each morphological angle (PI) are constant regardless of the rod length (4 types).
次に、ロッド変形量算出工程S5を実施する。ロッド変形量算出工程S5は、ロッド形状取得工程S1にて取得した、同一患者に対して、体内に設置された状態で弯曲したロッド形状と、体内に設置前に曲げ加工されたロッド形状とを比較して、形態角(PI)ごとにロッド3の変形量を算出する。具体的には、ロッド形状取得工程S1にて取得済みである、同一の患者において、X線画像における体内に設置された状態で弯曲したロッド形状と、体内に設置前に曲げ加工されたロッド形状(図に描いたもの)とを、CAD上で互いの変曲点が一致するように重ね合わせる。続いて、CAD上において、X線画像における体内に設置された状態で弯曲したロッド形状と、体内に設置前に曲げ加工されたロッド形状とにおいて、その変形量として腰椎前弯角(LL)(図9参照)の差を算出する。この変形量を図12に示している。この変形量は、形態角(PI)ごと、すなわち図12のパターン1~6では、腰椎前弯角(LL)の差として5°~15°で推移している。 Next, the rod deformation calculation step S5 is performed. In the rod deformation calculation step S5, the rod shape curved while placed in the body of the same patient, acquired in the rod shape acquisition step S1, is compared with the rod shape bent before placement in the body to calculate the deformation amount of the rod 3 for each morphological angle (PI). Specifically, the rod shape curved while placed in the body in the X-ray image of the same patient acquired in the rod shape acquisition step S1 and the rod shape bent before placement in the body (drawn in the diagram) are superimposed on the CAD so that their inflection points coincide. Next, the difference in the lumbar lordosis angle (LL) (see Figure 9) is calculated as the deformation amount between the rod shape curved while placed in the body in the X-ray image and the rod shape bent before placement in the body. This deformation amount is shown in Figure 12. This deformation amount varies between 5° and 15° as a difference in lumbar lordosis angle (LL) for each morphological angle (PI), i.e., for patterns 1 to 6 in Figure 12.
次に、テンプレート製造工程S6を実施する。テンプレート製造工程S6では、ロッド変形量算出工程S5によって、形態角(PI)ごとに算出した変形量(腰椎前弯角(LL)の差)を、近似ロッド形状取得工程S4において取得した形態角(PI)ごと(及びロッド長ごと)に算出した単一のロッド形状に加味して、形態角(PI)ごと(及びロッド長ごと)にロッド形状を導き、当該ロッド形状に基いてテンプレート10を製造する。詳しくは、図12を参照して、パターン1(形態角(PI):30°~39°)では、変形量が10°であるので、目標患者矯正後の腰椎前弯角(LL)35°に変形量10°を加算して、最終ロッド形状の腰椎前弯角(LL)を45°とする。そして、近似ロッド形状取得工程S4にて取得した、形態角(PI)30°~39°の範囲における、全長285mm、295mm、305mm、320mm全てのロッド形状において、その腰椎前弯角(LL)を45°に設定する。パターン1(形態角(PI):30°~39°)では、最終ロッド形状の変曲点は第2腰椎(L2)の位置となる。 Next, the template manufacturing process S6 is carried out. In the template manufacturing process S6, the deformation amount (difference in lumbar lordosis angle (LL)) calculated for each morphological angle (PI) in the rod deformation amount calculation process S5 is added to the single rod shape calculated for each morphological angle (PI) (and for each rod length) acquired in the approximate rod shape acquisition process S4 to derive a rod shape for each morphological angle (PI) (and for each rod length), and the template 10 is manufactured based on that rod shape. For more details, referring to Figure 12, in pattern 1 (morphological angle (PI): 30°-39°), the deformation amount is 10°, so the lumbar lordosis angle (LL) of 35° after the target patient correction is added, resulting in a lumbar lordosis angle (LL) of 45° for the final rod shape. Then, for all rod shapes acquired in the approximate rod shape acquisition step S4, with total lengths of 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm in the morphological angle (PI) range of 30° to 39°, the lumbar lordosis angle (LL) is set to 45°. For pattern 1 (morphological angle (PI): 30° to 39°), the inflection point of the final rod shape is at the position of the second lumbar vertebra (L2).
また、パターン2(形態角(PI):40°~49°)では、変形量が5°であるので、目標患者矯正後の腰椎前弯角(LL)45°に変形量5°を加算して、最終ロッド形状の腰椎前弯角(LL)を50°とする。そして、近似ロッド形状取得工程S4にて取得した、形態角(PI):40°~49°の範囲における、全長285mm、295mm、305mm、320mm全てのロッド形状において、その腰椎前弯角(LL)を50°に設定する。さらに、パターン4(形態角(PI):40°~49°)では、変形量が15°であるので、目標患者矯正後の腰椎前弯角(LL)45°に変形量15°を加算して、最終ロッド形状の腰椎前弯角(LL)を60°とする。そして、近似ロッド形状取得工程S4にて取得した、形態角(PI)40°~49°の範囲における、全長285mm、295mm、305mm、320mm全てのロッド形状において、その腰椎前弯角(LL)を60°に設定する。パターン2及び4(形態角(PI):40°~49°)では、最終ロッド形状の変曲点は第1腰椎(L1)の位置となる。 Furthermore, in pattern 2 (morphological angle (PI): 40°-49°), the deformation amount is 5°, so the deformation amount of 5° is added to the lumbar lordosis angle (LL) of 45° after the target patient correction, to set the lumbar lordosis angle (LL) of the final rod shape to 50°. Then, for all rod shapes with total lengths of 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm in the morphological angle (PI): range of 40°-49° obtained in the approximate rod shape acquisition process S4, the lumbar lordosis angle (LL) is set to 50°. Furthermore, in pattern 4 (morphological angle (PI): 40°-49°), the deformation amount is 15°, so the deformation amount of 15° is added to the lumbar lordosis angle (LL) of 45° after the target patient correction, to set the lumbar lordosis angle (LL) of the final rod shape to 60°. Then, for all rod shapes acquired in the approximate rod shape acquisition step S4, with total lengths of 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm in the morphological angle (PI) range of 40° to 49°, the lumbar lordosis angle (LL) is set to 60°. For patterns 2 and 4 (morphological angle (PI): 40° to 49°), the inflection point of the final rod shape is at the position of the first lumbar vertebra (L1).
なお、パターン2及び4では、同じ形態角(PI):40°~49°において、変形量が5°と15°とに相違することから、最終のロッド形状の腰椎前弯角(LL°)を50°または60°に設定することになるが、これらは、各患者の脊柱変形の矯正に対する硬軟程度や、手術環境下、例えば、椎体間にLIFケージ4を設置後の手術環境下の場合などの事情に鑑みて適宜設定したものになる。そこで、形態角(PI):40°~49°の範囲であるパターン2または4において、例えば、患者の脊柱変形の矯正に対して硬い(矯正しづらい)と判断された場合などには、パターン4の最終ロッド形状が採用される。 In addition, in patterns 2 and 4, the amount of deformation differs between 5° and 15° at the same configuration angle (PI): 40° to 49°, so the lumbar lordosis angle (LL°) of the final rod shape is set to 50° or 60°. However, this is set appropriately taking into consideration the degree of flexibility in correcting each patient's spinal deformity and the circumstances of the surgical environment, for example, the surgical environment after placing the LIF cage 4 between the vertebral bodies. Therefore, if, for example, pattern 2 or 4, which has a configuration angle (PI): range of 40° to 49°, is determined to be too rigid (difficult to correct) for correcting the patient's spinal deformity, the final rod shape of pattern 4 is adopted.
さらに、パターン3(形態角(PI):50°~59°)では、変形量が5°であるので、目標患者矯正後の腰椎前弯角(LL)50°に変形量5°を加算して、最終ロッド形状の腰椎前弯角(LL)を55°とする。そして、近似ロッド形状取得工程S4にて取得した、形態角(PI):50°~59°の範囲における、全長285mm、295mm、305mm、320mm全てのロッド形状において、その腰椎前弯角(LL)を55°に設定する。さらにまた、パターン5(形態角(PI):50°~59°)では、変形量が10°(または15°)であるので、目標患者矯正後の腰椎前弯角(LL)55°(または50°)に変形量10°(または15°)を加算して、最終ロッド形状の腰椎前弯角(LL)を65°とする。そして、近似ロッド形状取得工程S4にて取得した、形態角(PI):50°~59°の範囲における、全長285mm、295mm、305mm、320mm全てのロッド形状において、その腰椎前弯角(LL)を65°に設定する。パターン3及び5(形態角(PI):50°~59°)では、最終ロッド形状の変曲点は第1腰椎(L1)の位置となる。 Furthermore, in pattern 3 (morphological angle (PI): 50°-59°), the deformation amount is 5°, so the deformation amount of 5° is added to the lumbar lordosis angle (LL) of 50° after the target patient correction, resulting in a lumbar lordosis angle (LL) of 55° for the final rod shape. Then, for all rod shapes with total lengths of 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm in the morphological angle (PI): 50°-59° range obtained in the approximate rod shape acquisition process S4, the lumbar lordosis angle (LL) is set to 55°. Furthermore, in pattern 5 (morphological angle (PI): 50°-59°), the deformation amount is 10° (or 15°), so the deformation amount of 10° (or 15°) is added to the lumbar lordosis angle (LL) of 55° (or 50°) after the target patient correction, resulting in a lumbar lordosis angle (LL) of 65° for the final rod shape. Then, for all rod shapes acquired in the approximate rod shape acquisition step S4, with total lengths of 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm in the morphological angle (PI) range of 50° to 59°, the lumbar lordosis angle (LL) is set to 65°. For patterns 3 and 5 (morphological angle (PI): 50° to 59°), the inflection point of the final rod shape is at the position of the first lumbar vertebra (L1).
なお、パターン3及び5では、同じ形態角(PI):50°~59°において、変形量が5°と10°(15°)とに相違することから、最終のロッド形状の腰椎前弯角(LL)を55°または65°に設定することになるが、これらは、各患者の脊柱変形の矯正に対する硬軟程度や、手術環境下、例えば、椎体間にLIFケージ4を設置後の手術環境下の場合などの事情に鑑みて適宜設定したものになる。そこで、形態角(PI):50°~59°の範囲であるパターン3または5において、例えば、患者の脊柱変形の矯正に対して硬い(矯正しづらい)と判断された場合などには、パターン5の最終ロッド形状が採用される。 In addition, in patterns 3 and 5, the amount of deformation differs between 5° and 10° (15°) at the same configuration angle (PI): 50° to 59°, so the lumbar lordosis angle (LL) of the final rod shape is set to 55° or 65°. However, this is set appropriately taking into consideration the degree of flexibility in correcting each patient's spinal deformity and the circumstances of the surgical environment, for example, the surgical environment after placing the LIF cage 4 between the vertebral bodies. Therefore, if, for example, pattern 3 or 5, which has a configuration angle (PI): in the range of 50° to 59°, is judged to be too rigid (difficult to correct) for correcting the patient's spinal deformity, then the final rod shape of pattern 5 is adopted.
さらにまた、パターン6(形態角(PI):60°以上)では、変形量が10°であるので、目標患者矯正後の腰椎前弯角(LL)60°に変形量10°を加算して、最終ロッド形状の腰椎前弯角(LL)を70°とする。そして、近似ロッド形状取得工程S4にて取得した、形態角(PI):60°以上における、全長285mm、295mm、305mm、320mm全てのロッド形状において、その腰椎前弯角(LL)を70°に設定する。パターン6(形態角(PI):60°以上)では、最終ロッド形状の変曲点は第1腰椎(L1)の位置となる。そして、図13には、パターン1~6において、全長285mm、295mm、305mm、320mm全てのロッド形状に対して、最終的に算出、導かれたロッド形状(中心軸線)が示されている。なお、本実施形態では、パターン1~6において、近似ロッド形状取得工程S4にて算出された全16種類(実質的には形態角(PI)相違による4種類)のロッド形状の腰椎前弯角(LL)、すなわち図12の体内設置後ロッド形状(患者)腰椎前弯角LL(°)の欄の値(パターン1~6の値)は参考値であり、最終ロッド形状を算出する際に直接的に考慮されない。 Furthermore, in pattern 6 (morphological angle (PI): 60° or more), the deformation amount is 10°, so the lumbar lordosis angle (LL) of the final rod shape is set to 70° by adding the deformation amount of 10° to the lumbar lordosis angle (LL) of 60° after the target patient correction. Then, for all rod shapes with total lengths of 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm at a morphological angle (PI): 60° or more obtained in the approximate rod shape acquisition process S4, the lumbar lordosis angle (LL) is set to 70°. In pattern 6 (morphological angle (PI): 60° or more), the inflection point of the final rod shape is the position of the first lumbar vertebra (L1). Figure 13 shows the final calculated and derived rod shapes (central axes) for all rod shapes with total lengths of 285 mm, 295 mm, 305 mm, and 320 mm in patterns 1 to 6. In this embodiment, for patterns 1 to 6, the lumbar lordosis angle (LL) of all 16 types of rod shapes (effectively 4 types due to differences in morphological angle (PI)) calculated in the approximate rod shape acquisition step S4, i.e., the values (values for patterns 1 to 6) in the column for lumbar lordosis angle LL (°) of rod shape (patient) after placement in the body in Figure 12, are reference values and are not directly taken into consideration when calculating the final rod shape.
続いて、テンプレート製造工程S6では、前述したように最終的に算出、導かれた各ロッド形状に基づいてテンプレート10を製造する。すなわち、テンプレート製造工程S6では、図13に示すパターン1~6ごとに、最終的に算出、導かれた中心軸線に沿うロッド形状を、板材11の表面、すなわち上面及び下面における表示部12に表示してテンプレート10を製造している。その詳細な表示形態は、前述しているためにここでの説明を省略する。 Next, in the template manufacturing process S6, the template 10 is manufactured based on the final calculated and derived rod shapes as described above. That is, in the template manufacturing process S6, the final calculated and derived rod shapes along the central axis for each of patterns 1 to 6 shown in FIG. 13 are displayed on the display units 12 on the surfaces of the plate material 11, i.e., the upper and lower surfaces, to manufacture the template 10. The detailed display format has been described above, so a detailed explanation will be omitted here.
なお、本実施形態では、ロッド変形量算出工程S5にて、CAD上において、X線画像における体内に設置された状態で弯曲したロッド形状と、体内に設置前に曲げ加工されたロッド形状とを比較して得たロッド3の変形量を、腰椎前弯角(LL)の差にて算出したが、変形量の精度を上げるために、変形量として、腰椎前弯角(LL)の差と、ロッド3の変曲点から胸椎側のT10-L1後弯角の差とを考慮して算出しても良い。また、本実施形態では、変形量の評価指標として、腰椎前弯角(LL)の差や、T10-L1後弯角の差を採用しているが、他の評価指標を採用してもよい。 In this embodiment, in the rod deformation amount calculation step S5, the deformation amount of the rod 3 obtained by comparing the curved rod shape in an X-ray image while placed inside the body with the shape of the rod bent before being placed inside the body on CAD is calculated as the difference in the lumbar lordosis angle (LL). However, to improve the accuracy of the deformation amount, the deformation amount may be calculated taking into account the difference in the lumbar lordosis angle (LL) and the difference in the T10-L1 kyphosis angle on the thoracic side from the inflection point of the rod 3. Furthermore, although the difference in the lumbar lordosis angle (LL) and the difference in the T10-L1 kyphosis angle are used as evaluation indices for the deformation amount in this embodiment, other evaluation indices may also be used.
また、本実施形態に係るテンプレート10の製造方法では、ロッド長分類工程S3を備え、取り扱い(販売戦略等)の観点から最良の形態であるが、最終ロッド形状を設定する過程として、ロッド長分類工程3を必ずしも備える必要はない。すなわち、近似ロッド形状取得工程S4にて算出された、形態角(PI)ごとの、T10-L1後弯角、腰椎前弯角(LL)及び下位腰椎前弯角(LLL)は、ロッド長(4種類)に関わらず一定であり、また、テンプレート製造工程S6では、最終ロッド形状を設定する際、パターン1~6(形態角(PI)の相違)に対して、腰椎前弯角(LL)がそれぞれ相違されており、ロッド長は関与しないので、ロッド長分類工程S3を必ずしも備える必要はない。要するに、図12及び図13における最終ロッド形状に対して、設定されるロッド長に対応して適宜相似比により拡縮させて、設定されるロッド長ごとにロッド形状を導いてもよい。 In addition, the manufacturing method of the template 10 according to this embodiment includes the rod length classification step S3, which is the best mode from the perspective of handling (sales strategy, etc.), but the rod length classification step S3 is not necessarily included in the process of setting the final rod shape. That is, the T10-L1 kyphosis angle, lumbar lordosis angle (LL), and lower lumbar lordosis angle (LLL) for each morphological angle (PI) calculated in the approximate rod shape acquisition step S4 are constant regardless of the rod length (four types). Furthermore, when setting the final rod shape in the template manufacturing step S6, the lumbar lordosis angle (LL) is different for each of patterns 1 to 6 (different morphological angles (PI)), and rod length is not involved. Therefore, the rod length classification step S3 is not necessarily included. In other words, the final rod shapes in FIGS. 12 and 13 may be appropriately scaled using a similarity ratio to correspond to the set rod length, and a rod shape may be derived for each set rod length.
そして、以上説明した本実施形態に係るテンプレート10は、ロッド3を体内に設置する前段階にて、術者を含む手術スタッフに対して、患者固有の骨盤の形態角(PI)に対応したロッド全体の弯曲の程度を教示することができる。これにより、術者を含む手術スタッフの経験や勘等に依存することなく、本実施形態に係るテンプレート10により教示された最適な弯曲を有するロッド3によって、脊柱変形に対して矯正、固定することで、各患者にとって最適な矯正効果を得ることができる。 The template 10 according to this embodiment, as described above, can teach the surgeon and other surgical staff the degree of curvature of the entire rod that corresponds to the patient's specific pelvic morphological angle (PI) before the rod 3 is placed inside the body. This makes it possible to achieve optimal correction effects for each patient by correcting and fixing spinal deformities using the rod 3 with the optimal curvature taught by the template 10 according to this embodiment, without relying on the experience or intuition of the surgeon and other surgical staff.
また、本実施形態に係るテンプレート10は、ロッド全体の弯曲の程度を二次元にて示したロッド形状を表示した表示部12を備えている。これにより、術者を含む手術スタッフは、テンプレート10の表示部12に示されたロッド形状に沿うようにロッド3を容易に曲げ加工することができる。 The template 10 according to this embodiment also includes a display unit 12 that displays the rod shape, showing the degree of curvature of the entire rod in two dimensions. This allows the surgeon and other surgical staff to easily bend the rod 3 to conform to the rod shape shown on the display unit 12 of the template 10.
さらに、本実施形態に係るテンプレート10は、板材11の表面、すなわち上面及び/または下面に表示部12を設けてなる。これにより、この板材11を容易に手術室内に持ち込めるので、その取り扱いが良好になる。なお、板材11を滅菌対応の合成樹脂製に構成すれば軽量化することができ、その取り扱いがさらに良好になる。 Furthermore, the template 10 according to this embodiment has a display unit 12 provided on the surface of the plate 11, i.e., on the top and/or bottom surface. This allows the plate 11 to be easily brought into the operating room, making it easier to handle. Furthermore, if the plate 11 is made of sterilizable synthetic resin, it can be made lighter, making it even easier to handle.
さらにまた、本実施形態に係るテンプレート10の表示部12には、ロッド全体の弯曲の程度を二次元にて示したロッド形状に対して変曲点が表示されている。これにより、本実施形態に係るテンプレート10により弯曲させたロッド3において、脊柱変形に対してロッド固定による矢状面矯正の指標の一つとして変曲点の位置を把握することができるので、術後の患者の矯正位置をイメージすることができる。 Furthermore, the display unit 12 of the template 10 according to this embodiment displays inflection points for the rod shape, which shows the degree of curvature of the entire rod in two dimensions. This allows the position of the inflection points to be grasped as one of the indicators for sagittal plane correction of spinal deformity by rod fixation in the rod 3 curved using the template 10 according to this embodiment, making it possible to visualize the corrected position of the patient after surgery.
さらにまた、本実施形態に係るテンプレート10は、術者を含む手術スタッフに対して、経皮的脊柱安定化システム1に採用されるロッド3の弯曲の程度を教示するのに最適である。すなわち、経皮的な術式(低侵襲手術)と、背中を大きく切開する術式とでは、ロッド3への負荷が異なるためにロッド3の変形量が変わり、背中を大きく切開する術式に対応するロッド3の弯曲を教示することができない。しかしながら、背中を大きく切開する術式においても、本実施形態に係るテンプレート10の製造方法を採用し、図12に相当する分析結果を得て最終ロッド形状を導いてテンプレート10を製造することができる。このテンプレート10は、あくまでも背中を切開する術式に対応するロッド3の弯曲を教示するものであって、経皮的な術式に対応するロッド3の弯曲を教示するものではない。 Furthermore, the template 10 according to this embodiment is ideal for instructing surgical staff, including surgeons, on the degree of curvature of the rod 3 used in the percutaneous spinal stabilization system 1. In other words, the load on the rod 3 differs between percutaneous procedures (minimally invasive surgery) and procedures involving a large back incision, resulting in a different amount of deformation of the rod 3. Therefore, it is not possible to instruct the curvature of the rod 3 that corresponds to procedures involving a large back incision. However, even in procedures involving a large back incision, the manufacturing method for the template 10 according to this embodiment can be adopted, and analysis results equivalent to those shown in Figure 12 can be obtained to derive the final rod shape and manufacture the template 10. This template 10 is intended solely to instruct the curvature of the rod 3 that corresponds to procedures involving a back incision, and not to instruct the curvature of the rod 3 that corresponds to percutaneous procedures.
さらにまた、他の実施形態に係るテンプレート10Aでは、ロッド全体の弯曲の程度を三次元にて曲げ加工されたテンポラリロッド15にて構成される。これにより、ロッド全体の弯曲の程度(ロッド形状)が三次元の場合に、特に、有効となる。 Furthermore, the template 10A according to another embodiment is constructed from a temporary rod 15 that has been bent in three dimensions to match the degree of curvature of the entire rod. This makes it particularly effective when the degree of curvature of the entire rod (rod shape) is three-dimensional.
一方、以上説明した本実施形態に係るテンプレート10の製造方法によれば、過去の多数の症例に基づいて、患者固有の骨盤の形態角(PI)ごとに、最適な弯曲を有するロッド形状をそれぞれ導き、当該ロッド形状に基づきテンプレート10を製造している。これにより、術者を含む手術スタッフの経験や勘等に依存することなく、経皮的な術式において経験が浅くても、テンプレート10により教示された最適な弯曲を有するロッド3を脊柱変形に対して矯正、固定することで、各患者にとって最適な矯正効果を得ることができる。 On the other hand, with the manufacturing method of the template 10 according to this embodiment described above, a rod shape with the optimal curvature is derived for each patient's specific pelvic morphological angle (PI) based on numerous past cases, and the template 10 is manufactured based on this rod shape. This allows even those with little experience in percutaneous surgical procedures to obtain the optimal correction effect for each patient by correcting and fixing the spinal deformity using the rod 3 with the optimal curvature taught by the template 10, without relying on the experience or intuition of the surgical staff, including the surgeon.
また、本実施形態に係るテンプレート10の製造方法によれば、特に、ロッド変形量算出工程S5を備え、当該ロッド変形量算出工程S5による算出結果を、テンプレート製造工程S6における最終のロッド形状に反映させているので、各患者の脊柱変形の矯正に対する硬軟程度や、手術環境下、例えば、椎体間にLIFケージ4を設置後の手術環境下の場合、各患者(形態角(PI)が同じであっても)にとって最適なロッド形状を得ることができる。 Furthermore, the manufacturing method for the template 10 according to this embodiment particularly includes a rod deformation amount calculation step S5, and the calculation results in this rod deformation amount calculation step S5 are reflected in the final rod shape in the template manufacturing step S6. This makes it possible to obtain an optimal rod shape for each patient (even if the morphological angle (PI) is the same) depending on the degree of stiffness or softness with respect to the correction of each patient's spinal deformity and the surgical environment, for example, the surgical environment after the LIF cage 4 has been placed between the vertebral bodies.
さらに、本実施形態に係るテンプレート10の製造方法では、ロッド長分類工程S3を備え、ロッド長分類工程S3では、各形態角(PI)において、ロッド長ごとの群に分類してロッド形状を得ているので、さらに各患者にとって最適なロッド形状を得るべくその精度を高めることができる。 Furthermore, the manufacturing method for the template 10 according to this embodiment includes a rod length classification process S3, in which rod shapes are obtained by classifying the rods into groups according to rod length at each morphological angle (PI), thereby further improving the accuracy of obtaining the optimal rod shape for each patient.
さらにまた、本実施形態に係るテンプレート10の製造方法では、テンプレート製造工程S6において、患者固有の形態角(PI)が40°~49°の範囲では、最適な弯曲を有するロッド形状が2タイプ設定され、また、形態角(PI)が50°~59°の範囲でも、最適な弯曲を有するロッド形状が2タイプ設定される。これにより、患者固有の形態角(PI)が同じであっても、各患者の脊柱変形の矯正に対する硬軟程度や、特殊な手術環境下、例えば、椎体間にLIFケージ4を設置後の手術環境下などをから各患者にとって最適なロッド形状を選択することができ、この点からも、各患者にとって最適なロッド形状を得るべくその精度を高めることができる。 Furthermore, in the manufacturing method of the template 10 according to this embodiment, in the template manufacturing step S6, when the patient-specific morphological angle (PI) is in the range of 40° to 49°, two types of rod shapes with optimal curvatures are set. Also, when the morphological angle (PI) is in the range of 50° to 59°, two types of rod shapes with optimal curvatures are set. This makes it possible to select the optimal rod shape for each patient, even if the patient-specific morphological angle (PI) is the same, based on the degree of flexibility in correcting the spinal deformity of each patient, as well as the special surgical environment, such as the surgical environment after the LIF cage 4 has been placed between the vertebrae. This also improves the accuracy with which the optimal rod shape can be obtained for each patient.
なお、以上説明した本実施形態に係るテンプレート10は、経皮的な術式において、ロッド3の材質がチタンであって、その外径が5.5mmの場合に適用されるが、テンプレート10を、適用される患者へのアプローチ、適用されるロッド3の材質及び外径に対応して適宜用意する必要がある。 The template 10 according to this embodiment described above is applicable to percutaneous procedures in which the rod 3 is made of titanium and has an outer diameter of 5.5 mm. However, the template 10 must be prepared appropriately depending on the approach to the patient and the material and outer diameter of the rod 3 to be used.
また、以上説明した本実施形態に係るテンプレート10は、経皮的脊柱安定化システム1のロッド3を体内に設置する前段階にて、術者を含む手術スタッフに対して、患者固有の骨盤の形態角(PI)に対応したロッド全体の弯曲の程度を教示するものであるが、本実施形態に係るテンプレート10を、例えば、成人脊柱変形症等の外科的治療であって、経皮的脊柱安定化システム1を採用する手術等において、特に、経皮的な術式における脊柱変形矯正固定術の経験が浅い医者や手術スタッフに対する教育ツール、特に、術前のロッド3の弯曲の程度を教育するための教育ツールとして使用してもよい。 Furthermore, the template 10 according to the present embodiment described above is used to instruct the surgical staff, including the surgeon, on the degree of curvature of the entire rod corresponding to the patient's specific pelvic morphological angle (PI) prior to placing the rod 3 of the percutaneous spinal stabilization system 1 inside the body. However, the template 10 according to the present embodiment may also be used as an educational tool for doctors and surgical staff with little experience in percutaneous spinal deformity correction and fixation surgery, particularly for educating them on the degree of curvature of the rod 3 before surgery, for example, in surgical treatment of adult spinal deformity, etc., using the percutaneous spinal stabilization system 1.
3 ロッド,10、10A テンプレート,11 板材,12 表示部,15 テンポラリロッド 3 Rod, 10, 10A Template, 11 Plate, 12 Display, 15 Temporary Rod
Claims (4)
過去の多数の症例に基づいて、体内に設置された状態で弯曲したロッド形状、及び体内に設置前に曲げ加工されたロッド形状をそれぞれデータとして取得するロッド形状取得工程と、
該ロッド形状取得工程にて取得した、多数の、体内に設置された状態で弯曲したロッド形状を、患者固有の骨盤の形態角ごとの群に分類する形態角分類工程と、
該形態角分類工程にて、骨盤の形態角ごとの群に分類された多数のロッド形状に基づいて、骨盤の形態角ごとに近似曲線を算出し、当該曲線を有する単一のロッド形状を取得する近似ロッド形状取得工程と、
前記ロッド形状取得工程にて取得した、同一患者に対して、体内に設置された状態で弯曲したロッド形状と、体内に設置前に曲げ加工されたロッド形状とを比較して、形態角ごとにロッドの変形量を算出するロッド変形量算出工程と、
該ロッド変形量算出工程によって形態角ごとに算出した変形量を、前記近似ロッド形状取得工程において取得した形態角ごとのロッド形状に加味して、形態角ごとに最適な弯曲を有するロッド形状を導き、当該ロッド形状に基いてテンプレートを製造するテンプレート製造工程と、
を含むことを特徴とするテンプレートの製造方法。 A method for manufacturing a template that instructs a surgical staff member, including a surgeon, on the degree of curvature when a rod that is attached to each vertebra of the spine and configured as an implant material is bent before being placed inside a patient's body, comprising:
a rod shape acquisition step for acquiring data on the shape of the rod bent when placed in the body and the shape of the rod bent before being placed in the body, based on many past cases;
a morphological angle classification step of classifying the shapes of the rods curved when placed in the body, which are acquired in the rod shape acquisition step, into groups according to the morphological angles of the pelvis specific to the patient;
an approximate rod shape acquisition step of calculating an approximate curve for each pelvic morphological angle based on the multiple rod shapes classified into groups for each pelvic morphological angle in the morphological angle classification step, and acquiring a single rod shape having the curve;
a rod deformation amount calculation step of comparing the rod shape curved when placed in the body of the same patient, acquired in the rod shape acquisition step, with the rod shape bent before being placed in the body, and calculating the deformation amount of the rod for each morphological angle;
a template manufacturing step of adding the deformation amount calculated for each configuration angle in the rod deformation amount calculation step to the rod shape for each configuration angle acquired in the approximate rod shape acquisition step to derive a rod shape having an optimal curvature for each configuration angle, and manufacturing a template based on the rod shape;
A method for manufacturing a template, comprising:
前記近似ロッド形状取得工程では、前記形態角分類工程及び前記ロッド長分類工程にて取得した、各形態角において、ロッドの全長ごとの群にそれぞれ分類された多数のロッド形状に基づいて近似曲線を算出して、当該曲線を有する単一のロッド形状を取得することを特徴とする請求項1に記載のテンプレートの製造方法。 Between the morphological angle classification step and the approximate rod shape acquisition step, a rod length classification step is provided for classifying the rods into a plurality of groups for each set total length at each morphological angle based on the many rod shapes classified into groups for each pelvis morphological angle,
2. The method for manufacturing a template according to claim 1, characterized in that in the approximate rod shape acquisition process, an approximate curve is calculated based on a large number of rod shapes classified into groups based on the total length of the rod at each morphological angle acquired in the morphological angle classification process and the rod length classification process, and a single rod shape having the curve is acquired.
前記形態角が40°~49°の範囲では、最適な弯曲を有するロッド形状が複数設定され、
また、前記形態角が50°~59°の範囲でも、最適な弯曲を有するロッド形状が複数設定されることを特徴とする請求項1に記載のテンプレートの製造方法。 In the template manufacturing process,
In the range of the configuration angle of 40° to 49°, a plurality of rod shapes having optimal curvatures are set,
The template manufacturing method according to claim 1 , further comprising the step of setting a plurality of rod shapes having optimum curvatures even when the configuration angle is in the range of 50° to 59°.
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