JP4056791B2 - 骨折整復誘導装置 - Google Patents
骨折整復誘導装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4056791B2 JP4056791B2 JP2002147185A JP2002147185A JP4056791B2 JP 4056791 B2 JP4056791 B2 JP 4056791B2 JP 2002147185 A JP2002147185 A JP 2002147185A JP 2002147185 A JP2002147185 A JP 2002147185A JP 4056791 B2 JP4056791 B2 JP 4056791B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fracture
- reduction
- bone fragment
- movement
- bone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
- A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
- A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws or setting implements
- A61B17/60—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws or setting implements for external osteosynthesis, e.g. distractors, contractors
- A61B17/66—Alignment, compression or distraction mechanisms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Orthopedics, Nursing, And Contraception (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、骨折した患部における骨片ずれを修復する骨折整復誘導装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人体の骨折患部の治療は、患者をベッドに寝かせた状態で、患者の骨折患部を複数回Ｘ線撮影（例えば、上下、左右の撮影）して骨片のずれを確認した後、牽引することで骨折患部を整復し、骨折患部の整復位置が適正かどうかを再度Ｘ線撮影して確認している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の骨折整復治療では、骨折患部のＸ線撮影画像に基づいて術者が骨折患部を牽引して適正な接合位置に整復するものであるが、骨折した骨片の牽引方向や牽引力等は定量性がなく、各術者の経験によるところが大きい。また術者の肉体労働を強いていることになる。そのため、術者の技量によって骨折治療の完治期間にずれが生じてしまうという問題がある。更に、Ｘ線撮影を頻繁に行うため、患者及び術者に対する被爆の問題がある。
【０００４】
本発明はこのような問題を解決するものであり、骨折整復治療における定量性を確保して整復作業の作業性及び作業効率の向上を図った骨折整復誘導装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の骨折整復誘導装置は、骨折患部を撮影する骨折患部撮影手段と、該骨折患部撮影手段が撮影した撮影画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から該接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定する整復シミュレーション設定手段と、前記骨折患部における一方の骨片に保持して移動可能な骨片移動手段と、前記整復シミュレーション設定手段が設定した骨片の移動軌跡及び移動量に基づいて前記骨片移動手段の移動順序、移動量、移動方向を設定する制御量設定手段とを具えた骨折整復誘導装置において、前記骨折患部撮影手段として３次元の画像が合成可能なＸ線透視装置を用い、該Ｘ線透視装置にマーカを付けて該マーカの３次元位置を計測する３次元計測装置を設け、前記骨折患部に対して複数箇所の３次元撮影画像と前記マーカの３次元位置・方向座標により整復に必要な範囲の骨全体の画像に作成する画像処理手段を設け、更に、前記骨片移動手段が保持した一方の骨片にマーカを付ける骨片マーカ付着手段と、該骨片マーカ付着手段が付けたマーカの３次元位置を計測する３次元計測装置とを設け、前記制御量設定手段は、該３次元計測装置が測定したマーカの移動軌跡及び移動量と、前記整復シミュレーション設定手段が設定した骨片の移動軌跡及び移動量との誤差を検出し、この誤差が所定値を越えたときには前記骨片移動手段の補正量を設定することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明の骨折整復誘導装置では、前記画像処理手段は作成した骨折患部の３次元画像に基づいて骨片の分離を行って各骨片の３次元画像を作成し、前記整復シミュレーション設定手段は、該骨片の３次元画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定することを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明の骨折整復誘導装置では、前記整復シミュレーション設定手段は、前記骨折患部撮影手段が撮影した撮影画像と予め記憶した骨正常位置とを比較して前記骨折断端の接合位置を指定することを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明の骨折整復誘導装置では、前記整復シミュレーション設定手段は、術者の手に装着されるデータグローブを有し、該術者は前記骨折患部撮影手段が撮影した撮影画像に基づいて該データグローブを操作して骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から該接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定することを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明の骨折整復誘導装置では、前記整復シミュレーション設定手段と前記制御量設定手段との間でデータを送受信可能なデータ送受信機を設けたことを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１に本発明の第１実施形態に係る骨折整復誘導装置の概略構成、図２に本実施形態の骨折整復誘導装置による整復方法を表すフローチャート、図３乃至図５に本実施形態の骨折整復誘導装置により整復方法を表す概略を示す。
【００２０】
本実施形態の骨折整復誘導装置は、図１に示すように、骨折患部を撮影する骨折患部撮影手段としての３次元画像が合成可能なＸ線透視装置１１と、骨折した骨片に付ける骨片マーカ１２ａと、Ｘ線透視装置１１に付ける装置マーカ１２ｂと、この骨片マーカ１２ａと装置マーカ１２ｂの３次元位置を計測する３次元計測装置１３と、Ｘ線透視装置１１で合成された骨片の３次元画像を用いて３次元計測装置１３が計測したマーカの３次元位置から骨片の３次元位置を推定し、整復シミュレーション及び整復制御量を出力する整復誘導装置１８と、骨折患部における一方の骨片に保持して移動可能な骨片移動手段としての牽引装置１５とから構成されている。この整復誘導装置１８は骨片の３次元画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定する整復シミュレーション設定装置１６と、この整復シミュレーション設定装置１６が設定した骨片の移動軌跡及び移動量に基づいて牽引装置１５の位置・姿勢操作量を設定する制御量設定装置１７とから構成されている。
【００２１】
Ｘ線透視装置１１は、例えば、骨折患部としての大腿部の外周部に位置してリング形状をなすＣ字形アームであって、大腿部の周方向に回動自在であると共に、長手方向に移動可能であり、骨折患部を複数の位置や角度からＸ線撮影可能となっており、３次元画像を生成する。骨片マーカ１２ａは、骨折患部にて骨折した側の骨片に刻設すると共に、皮膚に皮膚マーカを貼着するものである。装置マーカ１２ｂは、Ｘ線透視装置１１に付設するものである。３次元計測装置１３は、この骨片マーカ１２ａの３次元位置と装置マーカ１２ｂの３次元位置を計測するものである。
【００２２】
Ｘ線透視装置１１で骨折患部周辺を、位置を変えて複数箇所撮影するが、Ｘ線透視装置１１の位置は装置マーカ１２ｂを３次元計測装置１３で計測されて画像処理装置１４に入力される。この画像処理装置１４は、Ｘ線透視装置１１からの骨折患部周辺の複数箇所の３次元画像により手術する骨部全体を合成する。また、画像処理装置１４は、３次元計測装置１３が計測した各マーカの３次元位置（３次元座標）から骨片の３次元位置を推定する。
【００２３】
整復シミュレーション設定装置１６は、Ｘ線透視装置１１が撮影した撮影画像に基づいて画像処理装置１４が作成した骨片の３次元画像から骨折断端の接合位置を指定し、骨片がずれた骨折位置から骨片が適正に接触する接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定するものである。この場合、骨片の適正な接合位置は、骨折していない側の大腿部のＸ線撮影画像や平均的な骨の接合形状とのマッチングにより行うことが望ましい。
【００２４】
制御量設定装置１７は、整復シミュレーション設定装置１６が設定した骨片の移動軌跡及び移動量に基づいて牽引装置１５の位置・姿勢の操作量を演算することで、実際の骨折患部にて牽引装置１５が保持した骨片をずれた骨折位置から適正な接合位置まで移動指示するものである。この場合、制御量設定装置１７は、３次元計測装置１３が計測した各マーカの３次元位置に基づいて画像処理装置１４が推定した骨片の実移動軌跡及び実移動量と、整復シミュレーション設定装置１６が設定した骨片の移動軌跡及び移動量との誤差を検出し、この誤差が減少するように牽引装置１５を補正制御する。
【００２５】
そして、牽引装置１５は、ベッドに横になった患者の骨折した足に履かせて保持するブーツと、このブーツを６自由度（３次元方向への直線移動、３次元方向に沿った軸回りの回動）の移動動作を可能とする移動機構とを有しており、骨片を６自由度の方向に牽引可能となっている。
【００２６】
ここで、本実施形態の骨折整復誘導装置による骨折整復方法について、図２に記載したフローチャートと図３乃至図５に記載した骨折患部の概略に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
図２に示すフローチャートにて、ステップＳ１では、Ｘ線透視装置１１を用いて大腿部の周方向に回動すると共に長手方向に移動し、骨折患部を異なる位置でＸ線撮影を行い、図３(ａ)に示すように、複数の３次元画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを取得する。ステップＳ２では、３次元画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応する装置マーカ１２ｂの位置データを用いて、図３(ｂ)に示すように、術部全体が把握できるように骨折患部周辺の３次元画像を作成する。そして、ステップＳ３では、図３(ｃ)に示すように、この骨折患部周辺の３次元画像に基づいて、骨折した各骨片ごとの分離を行って各骨片（骨折の断端）の３次元画像を作成する。
【００２８】
ステップＳ４にて、整復シミュレーション設定装置１６は、画像処理装置１４が作成した分離骨片の３次元画像にて、図４(ａ)に示すように、骨片の適正な接合位置を指定するが、この場合、予め骨折していない側の大腿部のＸ線撮影画像を取得し、骨折患部の分離骨片に対応する３次元画像を記憶しておき、骨折していない大腿部の３次元画像に基づいて、骨折した大腿部における骨片の接合位置を指定する。そして、図４(ｂ)に示すように、３次元画像上で骨片を指定した接合位置までシミュレーション移動することで骨折患部の整復状態を確認し、移動軌跡及び移動量を設定する。予め骨折していない側の大腿部のＸ線画像が得られない場合、図４(ｃ)に示すように、骨折断端に接合位置（ａ，ｂ，ｃ）、（ａ′，ｂ′，ｃ′）を設定し、この接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定し、この移動軌跡及び移動量に基づいて骨片のシミュレーション移動し、骨片の整復状態を確認することもできる。
【００２９】
このように整復シミュレーション設定装置１６にて、接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量が設定されたら、ステップＳ５にて、制御量設定装置１７は、牽引装置１５による制御量、即ち、骨片の移動軌跡及び移動量に対応したブーツにおける６方向の移動順序、移動量、移動速度等を換算する。そして、ステップＳ６にて、牽引装置１５は、図５(ａ)(ｂ)に示すように、ブーツを設定した移動順序、移動量、移動方向等に基づいて移動されて骨片をずれた骨折位置から適正な接合位置まで移動する。なお、牽引装置１５は自動で駆動される必要はなく、手動で操作してもよい。
【００３０】
この場合、予め骨片マーカ１２ａが刻設されると共に皮膚にマーカが貼着され、ステップＳ７にて、３次元計測装置１３が各マーカの３次元位置を計測している。そして、ステップＳ８では、３次元計測装置１３が計測した各マーカの３次元位置に基づいて画像処理装置１４が推定した骨片の実移動軌跡及び実移動量と、整復シミュレーション設定装置１６が設定した骨片の移動軌跡及び移動量とを比較し、牽引装置１５の作動によって移動する骨片が指定した軌跡上にあるかどうかをリアルタイムで判定している。
【００３１】
従って、ステップＳ８にて、骨片の実移動軌跡と骨片の設定移動軌跡とを比較し、その誤差が所定値を越えたときには牽引装置１５の作動によって移動する骨片が指定した軌跡上にないと判定し、ステップＳ９にてこの誤差が減少するように牽引装置１５を位置補正し、ステップＳ６に戻る。一方、骨片の実移動軌跡と骨片の設定移動軌跡との誤差が所定値以内であれば、移動する骨片が指定した軌跡上にあると判定し、ステップＳ１０に移行する。ここに、ステップＳ９の位置補正は制御量設定装置１７にて実施される。
【００３２】
このステップＳ１０では、骨片の実移動軌跡及び実移動量と、骨片の設定移動軌跡及び設定移動量とを比較し、牽引装置１５の作動によって移動する骨片が指定した接合位置に移動したかどうかを判定する。このステップＳ１０で、骨片の実移動軌跡及び実移動量と、骨片の設定移動軌跡及び設定移動量とが一致していなければ、骨片がまだ指定した接合位置に移動していないものと判定し、ステップＳ６に戻って処理を繰り返す。
【００３３】
一方、骨片の実移動軌跡及び実移動量と設定移動軌跡及び設定移動量とが一致していれば、骨片が指定した接合位置に移動したものと判定する。そして、ステップＳ１１にて、Ｘ線透視装置１１により骨折患部を撮影し、ステップＳ１２で、骨片が所定の接合位置に移動して適正に整復されているかどうかを判定し、骨片が所定の接合位置に移動せずに適正に整復されていなければ、ステップＳ４に戻って全ての処理を繰り返す一方、骨片が所定の接合位置に移動して適正に整復されていることが確認されたら整復作業を完了する。そして、図示しないが、骨折患部の手術やギブスによる固定などの適切な処置を行う。
【００３４】
このように本実施形態の骨折整復誘導装置にあっては、Ｘ線透視装置１１により骨折患部を撮影し、骨片の３次元画像を作成し、画像処理装置１４が撮影した複数の３次元撮影画像を座標変換して手術する骨全体に合成し、整復シミュレーション設定装置１６が作成した骨片の３次元画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定し、制御量設定装置１７は骨片の移動軌跡及び移動量に基づいて牽引装置１５の操作量、操作方向を設定し、これに基づいて牽引装置１５を駆動して骨折患部を整復するようにしている。
【００３５】
従って、骨片を予め設定した移動軌跡及び移動量に基づいて牽引装置１５により接合位置まで移動して整復するため、骨折した骨片の牽引方向や牽引力は定量的なものとなり、術者の経験に拘らずほぼ一定な技量となり、骨折治療の完治期間にずれが生じることはなく、その結果、骨折整復治療における定量性を確保して整復作業の作業性及び作業効率を向上できる。
【００３６】
また、骨片マーカ１２ａが骨片に刻設されると共に皮膚にマーカを貼着し、３次元計測装置１３が計測した各マーカの３次元位置に基づいて推定した骨片の実移動軌跡及び実移動量と、整復シミュレーション設定装置１６が設定した骨片の実移動軌跡及び実移動量とを比較し、両者の誤差が減少するように牽引装置１５を補正制御しており、骨片の移動を常時監視して早期に修正することができる。更に、患者及び術者に対してＸ線透視装置１１の使用回数を減少することで、Ｘ線被爆を防止することができる。
【００３７】
図６乃至図８に本発明の第２〜４実施形態に係る骨折整復誘導装置の概略構成を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３８】
第２実施形態の骨折整復誘導装置において、図６に示すように、整復シミュレーション設定装置２１は、Ｘ線透視装置１１が撮影した撮影画像に基づいて画像処理装置１４が作成した骨片の３次元画像を映し出すディスプレイ２２と、術者の手に装着されるデータグローブ２３と、このデータグローブ２３の作動を検出する各種センサ類２４と、この各種センサ類２４の出力に基づいて骨片の移動位置を推定する演算装置２５とを有している。なお、この各種センサ類２４は磁気センサあるいは光学センサであって、データグローブ２３の６自由度（３次元方向への直線移動、３次元方向に沿った軸回りの回動）の移動動作を検出できるセンサであればどれでもよい。
【００３９】
従って、この整復シミュレーション設定装置２１では、ディスプレイ２２に骨折患部における骨片の３次元画像が映し出された状態で、術者がデータグローブ２３を操作、つまり、骨片を保持していると仮定して骨折断端の接合位置まで移動させると、センサ類２４がこのデータグローブ２３の移動軌跡及び移動量を検出し、演算装置２５がこの移動軌跡及び移動量に基づいて骨片の移動位置を推定し、ディスプレイ２２に表示される。そして、術者が骨片を骨折位置から適正な接合位置まで移動させたときの骨片の移動軌跡及び移動量を、骨折位置から接合位置までの骨片の設定移動軌跡及び設定移動量として設定する。
【００４０】
そして、整復シミュレーション設定装置２１にて、接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量が設定されたら、前述の実施形態と同様に、制御量設定装置１７が牽引装置１５による操作量、即ち、骨片の移動軌跡及び移動量に対応した牽引装置１５の６方向の移動順序、移動量、移動方向等を換算し、これに基づいて牽引装置１５を駆動して骨片をずれた骨折位置から適正な接合位置まで移動する。
【００４１】
このように本実施形態の骨折整復誘導装置にあっては、整復シミュレーション設定装置２１にて、術者がデータグローブ２３を操作して骨片を骨折位置から適正な接合位置まで移動させて設定移動軌跡及び設定移動量を設定している。従って、骨片の接合位置を適正に設定することができ、整復作業の作業性及び作業効率を向上できる。
【００４２】
第３実施形態の骨折整復誘導装置では、図７に示すように、第２実施形態で説明した演算装置２５と整復誘導装置１８とをデータ送受信装置３１，３２に接続し、両者間でデータの送受信を可能としている。
【００４３】
従って、患者がいる病院に熟練の術者が不在であるときは、Ｘ線透視装置１１が撮影した撮影画像に基づいて画像処理装置１４が作成した骨片の３次元画像を熟練の術者がいる病院にデータ送受信装置３１，３２を用いて送信する。熟練の術者は受信したデータをディスプレイ２２に表示しながらデータグローブ２３を操作し、骨片を骨折位置から適正な接合位置まで移動させて設定移動軌跡及び設定移動量を設定する。そして、骨片の設定移動軌跡及び設定移動量を患者がいる病院にデータ送受信装置３１，３２を用いて送信すると、制御量設定装置１７による操作量、即ち、骨片の移動軌跡及び移動量に対応した６方向の移動順序、移動量、移動方向等を換算し、これに基づいて牽引装置１５を駆動して骨片をずれた骨折位置から適正な接合位置まで移動する。
【００４４】
このように本実施形態の骨折整復誘導装置にあっては、骨片の３次元画像や骨片の設定移動軌跡及び設定移動量をデータ送受信装置３１，３２により送受信可能とすることで、熟練の術者が不在である遠隔地などの病院であっても、骨折患部を適正に修復することができる。
【００４５】
第４実施形態の骨折整復誘導装置では、図８に示すように、第１実施形態で説明した制御量設定装置１７に音声指示装置４１を接続している。
【００４６】
従って、制御量設定装置１７が牽引装置１５を駆動制御して骨片をずれた骨折位置から適正な接合位置まで移動しているとき、骨片の実移動軌跡及び実移動量と設定移動軌跡及び設定移動量とに誤差が発生したときには、音声指示装置４１から制御量設定装置１７に音声で指示を送ることで、骨片の修正移動を早期に実行することができ、また、不測の事態には牽引装置１５を緊急停止することができる。なお、第３実施形態で説明したように、音声指示装置４１と整復誘導装置１８とをデータ送受信装置３１，３２に接続し、遠隔地より熟練の術者が音声で指示する方法も可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の骨折整復誘導装置によれば、骨折患部を撮影する骨折患部撮影手段と、撮影した撮影画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定する整復シミュレーション設定手段と、骨折患部における一方の骨片に保持して移動可能な骨片移動手段と、整復シミュレーション設定手段が設定した骨片の移動軌跡及び移動量に基づいて骨片移動手段の移動順序、移動量、移動方向を設定する制御量設定手段とを設けたので、骨片を予め設定した移動軌跡及び移動量に基づいて接合位置まで移動して整復することとなり、骨折した骨片の移動方向や移動力は定量的なものとなり、術者の経験に拘らずほぼ一定な技量となり、骨折治療の完治期間にずれが生じることはなく、その結果、骨折整復治療における定量性を確保して整復作業の作業性及び作業効率を向上することができるだけでなく、骨折患部撮影手段として３次元の画像が合成可能なＸ線透視装置を用い、このＸ線透視装置にマーカを付けて３次元位置を計測する３次元計測装置を設け、骨折患部に対して複数箇所の３次元撮影画像とマーカの３次元位置・方向座標により整復に必要な範囲の骨全体の画像に作成する画像処理手段を設けたので、患者の術部全体を把握することで骨折の様子を適切に認識することができ、しかも、骨片移動手段が保持した一方の骨片にマーカを付ける骨片マーカ付着手段と、骨片マーカ付着手段が付けたマーカの３次元位置を計測する３次元計測装置とを設け、制御量設定手段は、３次元計測装置が測定したマーカの移動軌跡及び移動量と、整復シミュレーション設定手段が設定した骨片の移動軌跡及び移動量との誤差を検出し、この誤差が所定値を越えたときには骨片移動手段の補正量を設定するので、骨片移動手段による骨片移動ルートの逸脱を早期に検出して適切な骨片の移動制御を可能とすることができる。
【００４９】
請求項２の発明の骨折整復誘導装置によれば、画像処理手段は骨折患部の３次元画像に基づいて骨片の分離を行って各骨片の３次元画像を作成し、整復シミュレーション設定手段は骨片の３次元画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定するので、簡単な制御により骨片の整合位置を設定することができる。
【００５０】
請求項３の発明の骨折整復誘導装置によれば、整復シミュレーション設定手段は骨折患部撮影手段が撮影した撮影画像と予め記憶した骨正常位置とを比較して骨折断端の接合位置を指定するので、簡単な制御により骨片の整合位置を適切に設定することができる。
【００５２】
請求項４の発明の骨折整復誘導装置によれば、整復シミュレーション設定手段は術者の手に装着されるデータグローブを有し、術者は骨折患部撮影手段が撮影した撮影画像に基づいてデータグローブを操作して骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定するので、骨片の接合位置を適正に設定することができ、整復作業の作業性及び作業効率を向上できる。
【００５３】
請求項５の発明の骨折整復誘導装置によれば、整復シミュレーション設定手段と制御量設定手段との間でデータを送受信可能なデータ送受信機を設けたので、熟練の術者が不在である遠隔地などの病院であっても、骨折患部を適正に修復することができる。
【００５４】
請求項７の発明の骨折整復誘導装置によれば、制御量設定手段に音声指示装置を接続したので、骨片移動手段による骨片移動ルートの逸脱に対して早期に骨片の移動修正を可能とすることができる。
【００５５】
請求項８の発明の骨折整復誘導装置によれば、制御量設定手段と音声指示装置との間でデータを送受信可能なデータ送受信装置を設けたので、遠隔地より熟練の術者が音声で指示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る骨折整復誘導装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態の骨折整復誘導装置による整復方法を表すフローチャートである。
【図３】本実施形態の骨折整復誘導装置により整復方法を表す概略図である。
【図４】本実施形態の骨折整復誘導装置により整復方法を表す概略図である。
【図５】本実施形態の骨折整復誘導装置により整復方法を表す概略図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る骨折整復誘導装置の概略構成図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る骨折整復誘導装置の概略構成図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る骨折整復誘導装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１１ Ｘ線透視装置（骨折患部撮影手段）
１２ 骨片マーカ付着装置
１３ ３次元計測装置
１４ 画像処理装置
１５ 牽引装置（骨片移動手段）
１６，２１ 整復シミュレーション設定手段
１７ 制御量設定装置
２２ ディスプレイ
２３ データグローブ
２４ 演算装置
３１，３２ データ送受信装置
４１ 音声指示装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、骨折した患部における骨片ずれを修復する骨折整復誘導装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人体の骨折患部の治療は、患者をベッドに寝かせた状態で、患者の骨折患部を複数回Ｘ線撮影（例えば、上下、左右の撮影）して骨片のずれを確認した後、牽引することで骨折患部を整復し、骨折患部の整復位置が適正かどうかを再度Ｘ線撮影して確認している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の骨折整復治療では、骨折患部のＸ線撮影画像に基づいて術者が骨折患部を牽引して適正な接合位置に整復するものであるが、骨折した骨片の牽引方向や牽引力等は定量性がなく、各術者の経験によるところが大きい。また術者の肉体労働を強いていることになる。そのため、術者の技量によって骨折治療の完治期間にずれが生じてしまうという問題がある。更に、Ｘ線撮影を頻繁に行うため、患者及び術者に対する被爆の問題がある。
【０００４】
本発明はこのような問題を解決するものであり、骨折整復治療における定量性を確保して整復作業の作業性及び作業効率の向上を図った骨折整復誘導装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の骨折整復誘導装置は、骨折患部を撮影する骨折患部撮影手段と、該骨折患部撮影手段が撮影した撮影画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から該接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定する整復シミュレーション設定手段と、前記骨折患部における一方の骨片に保持して移動可能な骨片移動手段と、前記整復シミュレーション設定手段が設定した骨片の移動軌跡及び移動量に基づいて前記骨片移動手段の移動順序、移動量、移動方向を設定する制御量設定手段とを具えた骨折整復誘導装置において、前記骨折患部撮影手段として３次元の画像が合成可能なＸ線透視装置を用い、該Ｘ線透視装置にマーカを付けて該マーカの３次元位置を計測する３次元計測装置を設け、前記骨折患部に対して複数箇所の３次元撮影画像と前記マーカの３次元位置・方向座標により整復に必要な範囲の骨全体の画像に作成する画像処理手段を設け、更に、前記骨片移動手段が保持した一方の骨片にマーカを付ける骨片マーカ付着手段と、該骨片マーカ付着手段が付けたマーカの３次元位置を計測する３次元計測装置とを設け、前記制御量設定手段は、該３次元計測装置が測定したマーカの移動軌跡及び移動量と、前記整復シミュレーション設定手段が設定した骨片の移動軌跡及び移動量との誤差を検出し、この誤差が所定値を越えたときには前記骨片移動手段の補正量を設定することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明の骨折整復誘導装置では、前記画像処理手段は作成した骨折患部の３次元画像に基づいて骨片の分離を行って各骨片の３次元画像を作成し、前記整復シミュレーション設定手段は、該骨片の３次元画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定することを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明の骨折整復誘導装置では、前記整復シミュレーション設定手段は、前記骨折患部撮影手段が撮影した撮影画像と予め記憶した骨正常位置とを比較して前記骨折断端の接合位置を指定することを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明の骨折整復誘導装置では、前記整復シミュレーション設定手段は、術者の手に装着されるデータグローブを有し、該術者は前記骨折患部撮影手段が撮影した撮影画像に基づいて該データグローブを操作して骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から該接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定することを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明の骨折整復誘導装置では、前記整復シミュレーション設定手段と前記制御量設定手段との間でデータを送受信可能なデータ送受信機を設けたことを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１に本発明の第１実施形態に係る骨折整復誘導装置の概略構成、図２に本実施形態の骨折整復誘導装置による整復方法を表すフローチャート、図３乃至図５に本実施形態の骨折整復誘導装置により整復方法を表す概略を示す。
【００２０】
本実施形態の骨折整復誘導装置は、図１に示すように、骨折患部を撮影する骨折患部撮影手段としての３次元画像が合成可能なＸ線透視装置１１と、骨折した骨片に付ける骨片マーカ１２ａと、Ｘ線透視装置１１に付ける装置マーカ１２ｂと、この骨片マーカ１２ａと装置マーカ１２ｂの３次元位置を計測する３次元計測装置１３と、Ｘ線透視装置１１で合成された骨片の３次元画像を用いて３次元計測装置１３が計測したマーカの３次元位置から骨片の３次元位置を推定し、整復シミュレーション及び整復制御量を出力する整復誘導装置１８と、骨折患部における一方の骨片に保持して移動可能な骨片移動手段としての牽引装置１５とから構成されている。この整復誘導装置１８は骨片の３次元画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定する整復シミュレーション設定装置１６と、この整復シミュレーション設定装置１６が設定した骨片の移動軌跡及び移動量に基づいて牽引装置１５の位置・姿勢操作量を設定する制御量設定装置１７とから構成されている。
【００２１】
Ｘ線透視装置１１は、例えば、骨折患部としての大腿部の外周部に位置してリング形状をなすＣ字形アームであって、大腿部の周方向に回動自在であると共に、長手方向に移動可能であり、骨折患部を複数の位置や角度からＸ線撮影可能となっており、３次元画像を生成する。骨片マーカ１２ａは、骨折患部にて骨折した側の骨片に刻設すると共に、皮膚に皮膚マーカを貼着するものである。装置マーカ１２ｂは、Ｘ線透視装置１１に付設するものである。３次元計測装置１３は、この骨片マーカ１２ａの３次元位置と装置マーカ１２ｂの３次元位置を計測するものである。
【００２２】
Ｘ線透視装置１１で骨折患部周辺を、位置を変えて複数箇所撮影するが、Ｘ線透視装置１１の位置は装置マーカ１２ｂを３次元計測装置１３で計測されて画像処理装置１４に入力される。この画像処理装置１４は、Ｘ線透視装置１１からの骨折患部周辺の複数箇所の３次元画像により手術する骨部全体を合成する。また、画像処理装置１４は、３次元計測装置１３が計測した各マーカの３次元位置（３次元座標）から骨片の３次元位置を推定する。
【００２３】
整復シミュレーション設定装置１６は、Ｘ線透視装置１１が撮影した撮影画像に基づいて画像処理装置１４が作成した骨片の３次元画像から骨折断端の接合位置を指定し、骨片がずれた骨折位置から骨片が適正に接触する接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定するものである。この場合、骨片の適正な接合位置は、骨折していない側の大腿部のＸ線撮影画像や平均的な骨の接合形状とのマッチングにより行うことが望ましい。
【００２４】
制御量設定装置１７は、整復シミュレーション設定装置１６が設定した骨片の移動軌跡及び移動量に基づいて牽引装置１５の位置・姿勢の操作量を演算することで、実際の骨折患部にて牽引装置１５が保持した骨片をずれた骨折位置から適正な接合位置まで移動指示するものである。この場合、制御量設定装置１７は、３次元計測装置１３が計測した各マーカの３次元位置に基づいて画像処理装置１４が推定した骨片の実移動軌跡及び実移動量と、整復シミュレーション設定装置１６が設定した骨片の移動軌跡及び移動量との誤差を検出し、この誤差が減少するように牽引装置１５を補正制御する。
【００２５】
そして、牽引装置１５は、ベッドに横になった患者の骨折した足に履かせて保持するブーツと、このブーツを６自由度（３次元方向への直線移動、３次元方向に沿った軸回りの回動）の移動動作を可能とする移動機構とを有しており、骨片を６自由度の方向に牽引可能となっている。
【００２６】
ここで、本実施形態の骨折整復誘導装置による骨折整復方法について、図２に記載したフローチャートと図３乃至図５に記載した骨折患部の概略に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
図２に示すフローチャートにて、ステップＳ１では、Ｘ線透視装置１１を用いて大腿部の周方向に回動すると共に長手方向に移動し、骨折患部を異なる位置でＸ線撮影を行い、図３(ａ)に示すように、複数の３次元画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを取得する。ステップＳ２では、３次元画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応する装置マーカ１２ｂの位置データを用いて、図３(ｂ)に示すように、術部全体が把握できるように骨折患部周辺の３次元画像を作成する。そして、ステップＳ３では、図３(ｃ)に示すように、この骨折患部周辺の３次元画像に基づいて、骨折した各骨片ごとの分離を行って各骨片（骨折の断端）の３次元画像を作成する。
【００２８】
ステップＳ４にて、整復シミュレーション設定装置１６は、画像処理装置１４が作成した分離骨片の３次元画像にて、図４(ａ)に示すように、骨片の適正な接合位置を指定するが、この場合、予め骨折していない側の大腿部のＸ線撮影画像を取得し、骨折患部の分離骨片に対応する３次元画像を記憶しておき、骨折していない大腿部の３次元画像に基づいて、骨折した大腿部における骨片の接合位置を指定する。そして、図４(ｂ)に示すように、３次元画像上で骨片を指定した接合位置までシミュレーション移動することで骨折患部の整復状態を確認し、移動軌跡及び移動量を設定する。予め骨折していない側の大腿部のＸ線画像が得られない場合、図４(ｃ)に示すように、骨折断端に接合位置（ａ，ｂ，ｃ）、（ａ′，ｂ′，ｃ′）を設定し、この接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定し、この移動軌跡及び移動量に基づいて骨片のシミュレーション移動し、骨片の整復状態を確認することもできる。
【００２９】
このように整復シミュレーション設定装置１６にて、接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量が設定されたら、ステップＳ５にて、制御量設定装置１７は、牽引装置１５による制御量、即ち、骨片の移動軌跡及び移動量に対応したブーツにおける６方向の移動順序、移動量、移動速度等を換算する。そして、ステップＳ６にて、牽引装置１５は、図５(ａ)(ｂ)に示すように、ブーツを設定した移動順序、移動量、移動方向等に基づいて移動されて骨片をずれた骨折位置から適正な接合位置まで移動する。なお、牽引装置１５は自動で駆動される必要はなく、手動で操作してもよい。
【００３０】
この場合、予め骨片マーカ１２ａが刻設されると共に皮膚にマーカが貼着され、ステップＳ７にて、３次元計測装置１３が各マーカの３次元位置を計測している。そして、ステップＳ８では、３次元計測装置１３が計測した各マーカの３次元位置に基づいて画像処理装置１４が推定した骨片の実移動軌跡及び実移動量と、整復シミュレーション設定装置１６が設定した骨片の移動軌跡及び移動量とを比較し、牽引装置１５の作動によって移動する骨片が指定した軌跡上にあるかどうかをリアルタイムで判定している。
【００３１】
従って、ステップＳ８にて、骨片の実移動軌跡と骨片の設定移動軌跡とを比較し、その誤差が所定値を越えたときには牽引装置１５の作動によって移動する骨片が指定した軌跡上にないと判定し、ステップＳ９にてこの誤差が減少するように牽引装置１５を位置補正し、ステップＳ６に戻る。一方、骨片の実移動軌跡と骨片の設定移動軌跡との誤差が所定値以内であれば、移動する骨片が指定した軌跡上にあると判定し、ステップＳ１０に移行する。ここに、ステップＳ９の位置補正は制御量設定装置１７にて実施される。
【００３２】
このステップＳ１０では、骨片の実移動軌跡及び実移動量と、骨片の設定移動軌跡及び設定移動量とを比較し、牽引装置１５の作動によって移動する骨片が指定した接合位置に移動したかどうかを判定する。このステップＳ１０で、骨片の実移動軌跡及び実移動量と、骨片の設定移動軌跡及び設定移動量とが一致していなければ、骨片がまだ指定した接合位置に移動していないものと判定し、ステップＳ６に戻って処理を繰り返す。
【００３３】
一方、骨片の実移動軌跡及び実移動量と設定移動軌跡及び設定移動量とが一致していれば、骨片が指定した接合位置に移動したものと判定する。そして、ステップＳ１１にて、Ｘ線透視装置１１により骨折患部を撮影し、ステップＳ１２で、骨片が所定の接合位置に移動して適正に整復されているかどうかを判定し、骨片が所定の接合位置に移動せずに適正に整復されていなければ、ステップＳ４に戻って全ての処理を繰り返す一方、骨片が所定の接合位置に移動して適正に整復されていることが確認されたら整復作業を完了する。そして、図示しないが、骨折患部の手術やギブスによる固定などの適切な処置を行う。
【００３４】
このように本実施形態の骨折整復誘導装置にあっては、Ｘ線透視装置１１により骨折患部を撮影し、骨片の３次元画像を作成し、画像処理装置１４が撮影した複数の３次元撮影画像を座標変換して手術する骨全体に合成し、整復シミュレーション設定装置１６が作成した骨片の３次元画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定し、制御量設定装置１７は骨片の移動軌跡及び移動量に基づいて牽引装置１５の操作量、操作方向を設定し、これに基づいて牽引装置１５を駆動して骨折患部を整復するようにしている。
【００３５】
従って、骨片を予め設定した移動軌跡及び移動量に基づいて牽引装置１５により接合位置まで移動して整復するため、骨折した骨片の牽引方向や牽引力は定量的なものとなり、術者の経験に拘らずほぼ一定な技量となり、骨折治療の完治期間にずれが生じることはなく、その結果、骨折整復治療における定量性を確保して整復作業の作業性及び作業効率を向上できる。
【００３６】
また、骨片マーカ１２ａが骨片に刻設されると共に皮膚にマーカを貼着し、３次元計測装置１３が計測した各マーカの３次元位置に基づいて推定した骨片の実移動軌跡及び実移動量と、整復シミュレーション設定装置１６が設定した骨片の実移動軌跡及び実移動量とを比較し、両者の誤差が減少するように牽引装置１５を補正制御しており、骨片の移動を常時監視して早期に修正することができる。更に、患者及び術者に対してＸ線透視装置１１の使用回数を減少することで、Ｘ線被爆を防止することができる。
【００３７】
図６乃至図８に本発明の第２〜４実施形態に係る骨折整復誘導装置の概略構成を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３８】
第２実施形態の骨折整復誘導装置において、図６に示すように、整復シミュレーション設定装置２１は、Ｘ線透視装置１１が撮影した撮影画像に基づいて画像処理装置１４が作成した骨片の３次元画像を映し出すディスプレイ２２と、術者の手に装着されるデータグローブ２３と、このデータグローブ２３の作動を検出する各種センサ類２４と、この各種センサ類２４の出力に基づいて骨片の移動位置を推定する演算装置２５とを有している。なお、この各種センサ類２４は磁気センサあるいは光学センサであって、データグローブ２３の６自由度（３次元方向への直線移動、３次元方向に沿った軸回りの回動）の移動動作を検出できるセンサであればどれでもよい。
【００３９】
従って、この整復シミュレーション設定装置２１では、ディスプレイ２２に骨折患部における骨片の３次元画像が映し出された状態で、術者がデータグローブ２３を操作、つまり、骨片を保持していると仮定して骨折断端の接合位置まで移動させると、センサ類２４がこのデータグローブ２３の移動軌跡及び移動量を検出し、演算装置２５がこの移動軌跡及び移動量に基づいて骨片の移動位置を推定し、ディスプレイ２２に表示される。そして、術者が骨片を骨折位置から適正な接合位置まで移動させたときの骨片の移動軌跡及び移動量を、骨折位置から接合位置までの骨片の設定移動軌跡及び設定移動量として設定する。
【００４０】
そして、整復シミュレーション設定装置２１にて、接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量が設定されたら、前述の実施形態と同様に、制御量設定装置１７が牽引装置１５による操作量、即ち、骨片の移動軌跡及び移動量に対応した牽引装置１５の６方向の移動順序、移動量、移動方向等を換算し、これに基づいて牽引装置１５を駆動して骨片をずれた骨折位置から適正な接合位置まで移動する。
【００４１】
このように本実施形態の骨折整復誘導装置にあっては、整復シミュレーション設定装置２１にて、術者がデータグローブ２３を操作して骨片を骨折位置から適正な接合位置まで移動させて設定移動軌跡及び設定移動量を設定している。従って、骨片の接合位置を適正に設定することができ、整復作業の作業性及び作業効率を向上できる。
【００４２】
第３実施形態の骨折整復誘導装置では、図７に示すように、第２実施形態で説明した演算装置２５と整復誘導装置１８とをデータ送受信装置３１，３２に接続し、両者間でデータの送受信を可能としている。
【００４３】
従って、患者がいる病院に熟練の術者が不在であるときは、Ｘ線透視装置１１が撮影した撮影画像に基づいて画像処理装置１４が作成した骨片の３次元画像を熟練の術者がいる病院にデータ送受信装置３１，３２を用いて送信する。熟練の術者は受信したデータをディスプレイ２２に表示しながらデータグローブ２３を操作し、骨片を骨折位置から適正な接合位置まで移動させて設定移動軌跡及び設定移動量を設定する。そして、骨片の設定移動軌跡及び設定移動量を患者がいる病院にデータ送受信装置３１，３２を用いて送信すると、制御量設定装置１７による操作量、即ち、骨片の移動軌跡及び移動量に対応した６方向の移動順序、移動量、移動方向等を換算し、これに基づいて牽引装置１５を駆動して骨片をずれた骨折位置から適正な接合位置まで移動する。
【００４４】
このように本実施形態の骨折整復誘導装置にあっては、骨片の３次元画像や骨片の設定移動軌跡及び設定移動量をデータ送受信装置３１，３２により送受信可能とすることで、熟練の術者が不在である遠隔地などの病院であっても、骨折患部を適正に修復することができる。
【００４５】
第４実施形態の骨折整復誘導装置では、図８に示すように、第１実施形態で説明した制御量設定装置１７に音声指示装置４１を接続している。
【００４６】
従って、制御量設定装置１７が牽引装置１５を駆動制御して骨片をずれた骨折位置から適正な接合位置まで移動しているとき、骨片の実移動軌跡及び実移動量と設定移動軌跡及び設定移動量とに誤差が発生したときには、音声指示装置４１から制御量設定装置１７に音声で指示を送ることで、骨片の修正移動を早期に実行することができ、また、不測の事態には牽引装置１５を緊急停止することができる。なお、第３実施形態で説明したように、音声指示装置４１と整復誘導装置１８とをデータ送受信装置３１，３２に接続し、遠隔地より熟練の術者が音声で指示する方法も可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の骨折整復誘導装置によれば、骨折患部を撮影する骨折患部撮影手段と、撮影した撮影画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定する整復シミュレーション設定手段と、骨折患部における一方の骨片に保持して移動可能な骨片移動手段と、整復シミュレーション設定手段が設定した骨片の移動軌跡及び移動量に基づいて骨片移動手段の移動順序、移動量、移動方向を設定する制御量設定手段とを設けたので、骨片を予め設定した移動軌跡及び移動量に基づいて接合位置まで移動して整復することとなり、骨折した骨片の移動方向や移動力は定量的なものとなり、術者の経験に拘らずほぼ一定な技量となり、骨折治療の完治期間にずれが生じることはなく、その結果、骨折整復治療における定量性を確保して整復作業の作業性及び作業効率を向上することができるだけでなく、骨折患部撮影手段として３次元の画像が合成可能なＸ線透視装置を用い、このＸ線透視装置にマーカを付けて３次元位置を計測する３次元計測装置を設け、骨折患部に対して複数箇所の３次元撮影画像とマーカの３次元位置・方向座標により整復に必要な範囲の骨全体の画像に作成する画像処理手段を設けたので、患者の術部全体を把握することで骨折の様子を適切に認識することができ、しかも、骨片移動手段が保持した一方の骨片にマーカを付ける骨片マーカ付着手段と、骨片マーカ付着手段が付けたマーカの３次元位置を計測する３次元計測装置とを設け、制御量設定手段は、３次元計測装置が測定したマーカの移動軌跡及び移動量と、整復シミュレーション設定手段が設定した骨片の移動軌跡及び移動量との誤差を検出し、この誤差が所定値を越えたときには骨片移動手段の補正量を設定するので、骨片移動手段による骨片移動ルートの逸脱を早期に検出して適切な骨片の移動制御を可能とすることができる。
【００４９】
請求項２の発明の骨折整復誘導装置によれば、画像処理手段は骨折患部の３次元画像に基づいて骨片の分離を行って各骨片の３次元画像を作成し、整復シミュレーション設定手段は骨片の３次元画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定するので、簡単な制御により骨片の整合位置を設定することができる。
【００５０】
請求項３の発明の骨折整復誘導装置によれば、整復シミュレーション設定手段は骨折患部撮影手段が撮影した撮影画像と予め記憶した骨正常位置とを比較して骨折断端の接合位置を指定するので、簡単な制御により骨片の整合位置を適切に設定することができる。
【００５２】
請求項４の発明の骨折整復誘導装置によれば、整復シミュレーション設定手段は術者の手に装着されるデータグローブを有し、術者は骨折患部撮影手段が撮影した撮影画像に基づいてデータグローブを操作して骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定するので、骨片の接合位置を適正に設定することができ、整復作業の作業性及び作業効率を向上できる。
【００５３】
請求項５の発明の骨折整復誘導装置によれば、整復シミュレーション設定手段と制御量設定手段との間でデータを送受信可能なデータ送受信機を設けたので、熟練の術者が不在である遠隔地などの病院であっても、骨折患部を適正に修復することができる。
【００５４】
請求項７の発明の骨折整復誘導装置によれば、制御量設定手段に音声指示装置を接続したので、骨片移動手段による骨片移動ルートの逸脱に対して早期に骨片の移動修正を可能とすることができる。
【００５５】
請求項８の発明の骨折整復誘導装置によれば、制御量設定手段と音声指示装置との間でデータを送受信可能なデータ送受信装置を設けたので、遠隔地より熟練の術者が音声で指示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る骨折整復誘導装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態の骨折整復誘導装置による整復方法を表すフローチャートである。
【図３】本実施形態の骨折整復誘導装置により整復方法を表す概略図である。
【図４】本実施形態の骨折整復誘導装置により整復方法を表す概略図である。
【図５】本実施形態の骨折整復誘導装置により整復方法を表す概略図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る骨折整復誘導装置の概略構成図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る骨折整復誘導装置の概略構成図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る骨折整復誘導装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１１ Ｘ線透視装置（骨折患部撮影手段）
１２ 骨片マーカ付着装置
１３ ３次元計測装置
１４ 画像処理装置
１５ 牽引装置（骨片移動手段）
１６，２１ 整復シミュレーション設定手段
１７ 制御量設定装置
２２ ディスプレイ
２３ データグローブ
２４ 演算装置
３１，３２ データ送受信装置
４１ 音声指示装置
Claims (5)
- 骨折患部を撮影する骨折患部撮影手段と、該骨折患部撮影手段が撮影した撮影画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から該接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定する整復シミュレーション設定手段と、前記骨折患部における一方の骨片に保持して移動可能な骨片移動手段と、前記整復シミュレーション設定手段が設定した骨片の移動軌跡及び移動量に基づいて前記骨片移動手段の移動順序、移動量、移動方向を設定する制御量設定手段とを具えた骨折整復誘導装置において、前記骨折患部撮影手段として３次元の画像が合成可能なＸ線透視装置を用い、該Ｘ線透視装置にマーカを付けて該マーカの３次元位置を計測する３次元計測装置を設け、前記骨折患部に対して複数箇所の３次元撮影画像と前記マーカの３次元位置・方向座標により整復に必要な範囲の骨全体の画像に作成する画像処理手段を設け、更に、前記骨片移動手段が保持した一方の骨片にマーカを付ける骨片マーカ付着手段と、該骨片マーカ付着手段が付けたマーカの３次元位置を計測する３次元計測装置とを設け、前記制御量設定手段は、該３次元計測装置が測定したマーカの移動軌跡及び移動量と、前記整復シミュレーション設定手段が設定した骨片の移動軌跡及び移動量との誤差を検出し、この誤差が所定値を越えたときには前記骨片移動手段の補正量を設定することを特徴とする骨折整復誘導装置。
- 請求項１において、前記画像処理手段は作成した骨折患部の３次元画像に基づいて骨片の分離を行って各骨片の３次元画像を作成し、前記整復シミュレーション設定手段は、該骨片の３次元画像に基づいて骨折断端の接合位置を指定することを特徴とする骨折整復誘導装置。
- 請求項１において、前記整復シミュレーション設定手段は、前記骨折患部撮影手段が撮影した撮影画像と予め記憶した骨正常位置とを比較して前記骨折断端の接合位置を指定することを特徴とする骨折整復誘導装置。
- 請求項１において、前記整復シミュレーション設定手段は、術者の手に装着されるデータグローブを有し、該術者は前記骨折患部撮影手段が撮影した撮影画像に基づいて該データグローブを操作して骨折断端の接合位置を指定して骨折位置から該接合位置までの骨片の移動軌跡及び移動量を設定することを特徴とする骨折整復誘導装置。
- 請求項４において、前記整復シミュレーション設定手段と前記制御量設定手段との間でデータを送受信可能なデータ送受信機を設けたことを特徴とする骨折整復誘導装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002147185A JP4056791B2 (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 骨折整復誘導装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002147185A JP4056791B2 (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 骨折整復誘導装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003339725A JP2003339725A (ja) | 2003-12-02 |
| JP4056791B2 true JP4056791B2 (ja) | 2008-03-05 |
Family
ID=29766465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002147185A Expired - Fee Related JP4056791B2 (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 骨折整復誘導装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4056791B2 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8944070B2 (en) | 1999-04-07 | 2015-02-03 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Non-force reflecting method for providing tool force information to a user of a telesurgical system |
| CA2553842A1 (en) * | 2004-01-22 | 2005-08-04 | Smith & Nephew, Inc. | Methods, systems, and apparatuses for providing patient-mounted surgical navigational sensors |
| FR2880791B1 (fr) | 2005-01-18 | 2007-04-06 | Perception Raisonnement Action | Procede et dispositif d'assistance par ordinateur pour la reduction d'une fracture |
| US9789608B2 (en) | 2006-06-29 | 2017-10-17 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Synthetic representation of a surgical robot |
| ATE540634T1 (de) | 2005-06-06 | 2012-01-15 | Intuitive Surgical Operations | Laparoskopisches ultraschall-robotersystem für chirurgische zwecke |
| US11259870B2 (en) | 2005-06-06 | 2022-03-01 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Interactive user interfaces for minimally invasive telesurgical systems |
| US8398541B2 (en) | 2006-06-06 | 2013-03-19 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Interactive user interfaces for robotic minimally invasive surgical systems |
| CN104688281B (zh) | 2006-06-13 | 2017-04-19 | 直观外科手术操作公司 | 微创手术系统 |
| US9718190B2 (en) | 2006-06-29 | 2017-08-01 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Tool position and identification indicator displayed in a boundary area of a computer display screen |
| US10258425B2 (en) | 2008-06-27 | 2019-04-16 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing an auxiliary view of articulatable instruments extending out of a distal end of an entry guide |
| US12357400B2 (en) | 2006-06-29 | 2025-07-15 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Synthetic representation of a surgical robot |
| US10008017B2 (en) | 2006-06-29 | 2018-06-26 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Rendering tool information as graphic overlays on displayed images of tools |
| US20090192523A1 (en) | 2006-06-29 | 2009-07-30 | Intuitive Surgical, Inc. | Synthetic representation of a surgical instrument |
| US9089256B2 (en) | 2008-06-27 | 2015-07-28 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing an auxiliary view including range of motion limitations for articulatable instruments extending out of a distal end of an entry guide |
| US9138129B2 (en) | 2007-06-13 | 2015-09-22 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Method and system for moving a plurality of articulated instruments in tandem back towards an entry guide |
| US9084623B2 (en) | 2009-08-15 | 2015-07-21 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Controller assisted reconfiguration of an articulated instrument during movement into and out of an entry guide |
| US8620473B2 (en) | 2007-06-13 | 2013-12-31 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system with coupled control modes |
| US9469034B2 (en) | 2007-06-13 | 2016-10-18 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Method and system for switching modes of a robotic system |
| US12239396B2 (en) | 2008-06-27 | 2025-03-04 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing an auxiliary view including range of motion limitations for articulatable instruments extending out of a distal end of an entry guide |
| US8864652B2 (en) | 2008-06-27 | 2014-10-21 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing computer generated auxiliary views of a camera instrument for controlling the positioning and orienting of its tip |
| US12266040B2 (en) | 2009-03-31 | 2025-04-01 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Rendering tool information as graphic overlays on displayed images of tools |
| US9492927B2 (en) | 2009-08-15 | 2016-11-15 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Application of force feedback on an input device to urge its operator to command an articulated instrument to a preferred pose |
| US8918211B2 (en) | 2010-02-12 | 2014-12-23 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing sensory feedback indicating a difference between a commanded state and a preferred pose of an articulated instrument |
| KR101214849B1 (ko) | 2011-06-10 | 2012-12-24 | 한국과학기술원 | 절삭아암을 갖는 로봇을 이용한 관절수술에 이용되는 뼈의 위치 재탐색장치, 그 재탐색장치를 이용한 뼈의 위치 재탐색방법, 그 재탐색장치를 갖는 관절수술용 로봇 및 그 관절수술용 로봇을 이용한 관절수술방법 |
| KR101373066B1 (ko) | 2012-05-02 | 2014-03-11 | 조선대학교산학협력단 | 치과 임플란트 시술 로봇 시스템 및 이를 이용한 임플란트 시술 방법 |
| JP6362592B2 (ja) * | 2012-07-12 | 2018-07-25 | アーオー テクノロジー アクチエンゲゼルシャフト | 選択可能な術前、術中、または術後ステータスで少なくとも１つの解剖学的構造のグラフィカル３ｄコンピュータモデルを動作するための方法 |
| KR101433242B1 (ko) | 2012-11-16 | 2014-08-25 | 경북대학교 산학협력단 | 정복 시술 로봇 및 그의 구동 제어 방법 |
| US10507066B2 (en) | 2013-02-15 | 2019-12-17 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Providing information of tools by filtering image areas adjacent to or on displayed images of the tools |
| WO2014200016A1 (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-18 | Tanji Atsushi | 外科手術支援システム、外科手術支援装置、外科手術支援方法、外科手術支援プログラムおよび情報処理装置 |
| CN103690183B (zh) * | 2014-01-14 | 2017-01-04 | 四川聚能核技术工程有限公司 | 四肢骨折复位系统 |
| JP6951116B2 (ja) * | 2016-05-11 | 2021-10-20 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | 医用画像処理装置、医用画像診断装置、及び画像処理方法 |
| EP3421001A1 (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-02 | Koninklijke Philips N.V. | Transformation determination for anatomically aligning fragments of a broken bone |
| CN107252364B (zh) * | 2017-07-06 | 2023-09-12 | 武汉市黄陂区人民医院 | 一种3d打印的肱骨模型及其制备方法 |
| KR101961682B1 (ko) * | 2017-07-13 | 2019-07-17 | 재단법인대구경북과학기술원 | 골절 교정을 위한 내비게이션 장치 및 방법 |
| CN111329571B (zh) * | 2020-03-10 | 2021-08-31 | 河北医科大学第三医院 | 一种下肢骨折复位系统 |
| KR102304595B1 (ko) * | 2020-11-26 | 2021-09-23 | 유진상 | 임플라트 시술 임플란트 자외선살균방법 |
| CN114681055B (zh) * | 2020-12-30 | 2025-08-08 | 杭州三坛医疗科技有限公司 | 手术导航定位系统、装置及存储介质 |
| KR20240086002A (ko) * | 2022-12-09 | 2024-06-18 | 주식회사 에어스 | 골절된 뼈의 좌표계의 정보를 처리하는 전자 장치와 그 동작 방법 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0670924A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-03-15 | Toshiba Corp | Ｘ線ｔｖ装置 |
| JP2751787B2 (ja) * | 1993-05-31 | 1998-05-18 | 株式会社島津製作所 | 医療画像表示装置 |
| JPH11197159A (ja) * | 1998-01-13 | 1999-07-27 | Hitachi Ltd | 手術支援システム |
| SE9802052L (sv) * | 1998-04-01 | 1999-10-02 | Stig Lindequist | Förfarande och anordningar för håltagning och bestämning av riktning vid håltagning |
| US6033415A (en) * | 1998-09-14 | 2000-03-07 | Integrated Surgical Systems | System and method for performing image directed robotic orthopaedic procedures without a fiducial reference system |
| JP2003527880A (ja) * | 1999-03-31 | 2003-09-24 | ウルトラガイド・リミテッド | 医療診断ならびに医療誘導インターベンションおよび治療のための装置および方法 |
| JP3735751B2 (ja) * | 2000-07-05 | 2006-01-18 | 隆弘 越智 | 骨の修復・治療装置 |
-
2002
- 2002-05-22 JP JP2002147185A patent/JP4056791B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003339725A (ja) | 2003-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4056791B2 (ja) | 骨折整復誘導装置 | |
| CN109998687B (zh) | 骨折复位手术机器人系统及方法 | |
| JP6538234B2 (ja) | 外科処置に備えて手術室内で複数の対象物を手配するためのシステム | |
| JP7399982B2 (ja) | 手術中の３次元可視化 | |
| KR102119534B1 (ko) | 수술 로봇 및 그 제어방법 | |
| KR101661318B1 (ko) | 로봇 아암 | |
| JP4220780B2 (ja) | 手術システム | |
| US20240180637A1 (en) | Surgical robot with passive end effector | |
| US5546942A (en) | Orthopedic robot and method for reduction of long-bone fractures | |
| Viant et al. | A computer assisted orthopaedic surgical system for distal locking of intramedullary nails | |
| CN112043382A (zh) | 一种外科手术导航系统及其使用方法 | |
| EP3474284A1 (en) | Orthopedic fixation with imagery analysis | |
| CN110621253A (zh) | 用于导航手术中的增强现实显示的系统和方法 | |
| WO2017017443A1 (en) | Apparatus for performing fracture reduction | |
| EP3797715A1 (en) | Surgical robot with passive end effector | |
| EP2753253A1 (en) | A system for anatomical reduction of bone fractures | |
| KR20230079492A (ko) | 구강 및 상악안면 수술들을 수행하기 위한 방법들 및 관련 시스템 | |
| US20210093333A1 (en) | Systems and methods for fixating a navigation array | |
| Lee et al. | 3d image-guided robotic system for bone fracture reduction | |
| WO2024042468A1 (en) | Surgical robotic system and method for intraoperative fusion of different imaging modalities | |
| EP3305233A1 (en) | Surgical path setting device, surgical robot system comprising same and surgical path setting method for surgical robot | |
| EP3977949B1 (en) | Systems for fixating a navigation array | |
| Zhu et al. | Development of a surgeon and patient-friendly orthopedic surgical robot | |
| KR20230013716A (ko) | 영상형 골절치료계획을 이용한 C-arm 인터페이스 기반 수술 네비게이팅 시스템 | |
| Zhi-jiang et al. | A novel fluoroscopy-guided robot-assisted orthopaedic surgery system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050512 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050519 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050519 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050519 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061220 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061226 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070223 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070904 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071102 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071204 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071212 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111221 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121221 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131221 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |