JP6116079B2 - 骨切断補助部材の製造方法、骨切断補助部材作成用プログラム、及び骨切断補助部材 - Google Patents

骨切断補助部材の製造方法、骨切断補助部材作成用プログラム、及び骨切断補助部材 Download PDF

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Description

本発明は、骨折等により変形した骨を切断する際に用いられる骨切断補助部材、当該骨切断補助部材の製造方法、及び当該骨切断補助部材作成用プログラムに関する。
人体における骨折変形等の治療に対しては、二次元画像であるＸ線、ＣＴ（コンピューター断層撮影）、透視画像を用いて術前計画及び骨切、矯正手術が行われている。しかしながら、実際の人骨の変形は三次元的であるので、術前に実際の状況に合わせた骨切・矯正手術を正確にシミュレーションすることは困難である。このため、実際の手術では、目標から多少外れた位置で骨切りされる、矯正が不十分になる等の問題がある。この問題を考慮して、骨折変形等の治療の手術時に、異常態様に変形した骨を切断して分割した各骨片を、正常態様の骨を構成する位置に移動させるために用いる骨切断補助部材が提案されている。特許文献１に示される発明によれば、矯正のための術時に異常態様の骨を分割切断するとき、経験の浅い術者であっても、当該分割した各骨片を、矯正の目標とする位置まで容易に移動できる効果を奏する。
特開２０１１−１７２９７７号公報
上記骨切断補助部材は、骨切断時に、処置対象とする骨の表面において切断面に対応する位置に取り付ける必要がある。この骨切断補助部材は、処置対象とする骨の表面に嵌合する嵌合面を有し、当該嵌合面が骨表面の形状に適合する位置に骨切断補助部材を取り付けることで、骨切断補助部材が切断面に対応する位置に取り付けられる。しかしながら、術時に術者が実際に直面する処置現場では、このような人体を処置対象とする骨の処置は、骨の状態が予測した状態とは異なることが多く、上記嵌合面による骨切断補助部材の骨への位置決めが必ずしも正確に行われるとは限らない。このため、処置対象とする骨に対して位置決めを更に正確に行うことにより、処置対象とする骨に対して更に正確な処置を可能にすることが望まれる。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、特殊な技術や術者の経験に頼ることなく、従来よりも更に正確に、異常態様に変形した骨を正常な態様に矯正する施術を容易に行えるようにすることを目的とする。
本発明の一局面に係る切断補助部材の製造方法は、異常態様に変形した骨を切断するために用いる骨切断補助部材を製造する方法であって、処置対象とする骨の三次元データを取得し、当該取得した三次元データに基づいて、当該処置対象とする骨を表す三次元の骨モデルを作成する骨モデル作成ステップと、前記骨モデルに対して矯正用の切断面を設定し、当該切断面で前記骨モデルを切断した各骨片モデルであって、前記処置対象とする骨の矯正目的とする骨を示す目的骨モデルに近似する目標矯正位置まで移動又は回転可能となる各骨片モデルを作成する骨片モデル作成ステップと、前記処置対象とする骨における計画通りの位置に前記骨切断補助部材が配置されていることを担保するために用いられる第１ロッドの形状を示す第１ロッドモデルを、当該第１ロッドモデルを突き刺す位置として決定されている前記骨モデルにおける特徴点に取り付けた状態とした、当該第１ロッドモデルの位置を算出する第１ロッドモデル位置算出ステップと、前記目標矯正位置にあるとした前記各骨片モデルのそれぞれに第２ロッドモデルを取り付けた状態にある当該各第２ロッドモデルの位置から、当該各骨片モデルが前記骨モデルの位置にあるとした場合における当該各第２ロッドモデルの位置を算出する第２ロッドモデル位置算出ステップと、
前記骨モデルの表面に嵌合する嵌合面と、前記切断面に対応する位置に形成されて切断治具を当該切断面に向けて案内する切断用スリットと、前記算出された第１ロッドモデルの位置に形成された当該第１ロッドモデルを挿入するための第１ガイド孔と、前記算出された第２ロッドモデルの位置に形成された当該第２ロッドモデルを挿入するための第２ガイド孔とを有する骨切断補助部材を示す骨切断補助部材モデルを生成する骨切断補助部材モデル生成ステップと、前記骨切断補助部材モデル生成ステップで生成された骨切断補助部材モデルを示す作成用三次元データを出力する作成用データ出力ステップと、前記出力された作成用三次元データに従って、骨切断補助部材を作成する骨切断補助部材作成ステップと、を有するものである。
また、本発明の他の一局面に係る骨切断補助部材作成用プログラムは、処置対象とする骨の三次元データを取得し、当該取得した三次元データに基づいて、当該処置対象とする骨を表す三次元の骨モデルを作成する骨モデル作成部と、前記骨モデルに対して矯正用の切断面を設定し、当該切断面で前記骨モデルを切断した各骨片モデルであって、前記処置対象とする骨の矯正目的とする骨を示す目的骨モデルに近似する目標矯正位置まで移動又は回転可能となる各骨片モデルを作成する骨片モデル作成部と、前記処置対象とする骨における計画通りの位置に前記骨切断補助部材が配置されていることを担保するために用いられる第１ロッドの形状を示す第１ロッドモデルを、当該第１ロッドモデルを突き刺す位置として決定されている前記骨モデルにおける特徴点に取り付けた状態とした、当該第１ロッドモデルの位置を算出する第１ロッドモデル位置算出部と、前記目標矯正位置にあるとした前記各骨片モデルのそれぞれに第２ロッドモデルを取り付けた状態にある当該各第２ロッドモデルの位置から、当該各骨片モデルが前記骨モデルの位置にあるとした場合における当該各第２ロッドモデルの位置を算出する第２ロッドモデル位置算出部と、前記骨モデルの表面に嵌合する嵌合面と、前記切断面に対応する位置に形成されて切断治具を当該切断面に向けて案内する切断用スリットと、前記算出された第１ロッドモデルの位置に形成された当該第１ロッドモデルを挿入するための第１ガイド孔と、前記算出された第２ロッドモデルの位置に形成された当該第２ロッドモデルを挿入するための第２ガイド孔とを有する骨切断補助部材を示す骨切断補助部材モデルを生成する骨切断補助部材モデル作成部と、前記骨切断補助部材モデル作成部で生成された骨切断補助部材モデルを示す作成用三次元データを出力する作成用データ出力部と、してコンピューターを機能させるものである。
また、本発明の更に他の一局面に係る骨切断補助部材は、異常態様に変形した骨を切断分割するための骨切断補助部材であって、当該骨切断補助部材が前記骨の表面に接触している状態において、前記切断分割が行われる切断面に対応する位置に形成され、切断治具を当該切断面に向けて案内する切断用スリットと、当該骨切断補助部材が前記骨の表面に接触している状態において、前記処置対象とする骨における計画通りの位置に前記骨切断補助部材が配置されていることを担保するために当該骨に挿入する第１ロッドを、当該第１ロッドを突き刺す位置として決定されている当該骨における特徴点に向けて案内する第１ガイド孔と、前記骨切断補助部材が前記骨の表面に接触している状態において、当該骨に挿入する第２ロッドを、当該骨に向けて案内する第２ガイド孔と、を有するものである。
また、本発明の更に他の一局面に係る骨切断補助部材は、上記骨切断補助部材であって、前記補正の対象とされる骨に対向する部分に形成され、当該骨の表面に嵌合する嵌合面を更に備え、前記切断用スリットは、前記嵌合面が前記骨の表面に嵌合している状態において、前記切断面に対応する位置に形成され、前記第１ガイド孔は、前記嵌合面が前記骨の表面に嵌合している状態において、前記第１ロッドを前記特徴点に向けて案内し、前記第２ガイド孔は、前記嵌合面が前記骨の表面に嵌合している状態において、当該骨に挿入する第２ロッドを、当該骨が前記切断面で切断された各骨片を正常な態様での位置関係に矯正した後に、当該各骨片に突き刺された前記第２ロッド同士が予め定められた位置関係となるように案内するものである。
本発明に係る骨切断補助部材を用いることで、特殊な技術を要したり、術者の経験に頼ることなく、従来よりも更に正確に、異常態様に変形した骨を正常な態様に矯正する施術を容易に行うことが可能になる。
本発明の一実施形態に係る骨切断補助部材を示す斜視図である。 図１における矢印Ａ方向から見た状態を示す骨切断補助部材の斜視図である。 処置対象とされる骨を示す斜視図である。 処置対象とされる骨を切断して各骨片に分割した状態を示す斜視図である。 ブロック体を示す斜視図である。 図５における矢印Ｄ方向から見たブロック体を示す斜視図である。 骨切断補助部材作成用プログラムがインストールされた情報処理装置の構成を示すブロック図である。 情報処理装置による骨切断補助部材作成用データの作成処理を示すフローチャートである。 作成した骨モデルを表示する表示画面の例を示す図である。 第１ロッドモデルを表示する表示画面の例を示す図である。 図第１ロッドモデルが骨モデルの特徴点を通る状態を表示する表示画面の例を示す図である。 骨モデル及び目的骨モデルの近位側を重ね合わせた状態を表示する表示画面の例を示す図である。 切断面画像及び骨モデルを表示する表示画面の例を示す図である。 各骨片モデルを骨モデルに代えて表示した状態を表示する表示画面の例を示す図である。 各骨片モデル組み合わされてなる形状を表示する表示画面の例を示す図である。 各第２ロッドモデルが各骨片モデルのそれぞれに突き刺された状態を表示する表示画面の例を示す図である。 処置対象骨の施術手順を示す図であり、骨切断補助部材をその嵌合面が処置対象骨の表面において嵌合可能となる部分に嵌め合わせて密着させた状態を示す図である。 処置対象骨の施術手順を示す図であり、骨切断補助部材の第１ガイド孔に第１ロッドを挿入し、処置対象骨に突き刺した状態を示す図である。 処置対象骨の施術手順を示す図であり、骨切断補助部材の全ての第２ガイド孔に第２ロッドを挿入して処置対象骨Ｂに突き刺した状態を示す図である。 処置対象骨の施術手順を示す図であり、各骨片に第２ロッドが突き刺さっている状態を示す図である。 処置対象骨の施術手順を示す図であり、目標矯正位置まで各骨片を移動させた状態を示す図である。 ブロック体の差込孔に各骨片に突き刺されている第２ロッドを通して各骨片にあてがった状態を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る骨切断補助部材を示す斜視図である。 骨切断補助部材作成用プログラムがインストールされた情報処理装置による骨切断補助部材作成用データの作成処理の他の例を示すフローチャートを示す。
以下、本発明の一実施形態に係る骨切断補助部材の製造方法、骨切断補助部材作成用プログラム、及び骨切断補助部材について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る骨切断補助部材を示す斜視図である。図２は、図１における矢印Ａ方向から見た状態を示す骨切断補助部材を示す斜視図である。図３は、処置対象とされる骨を示す斜視図である。図４は処置対象とされる骨を切断して各骨片に分割した状態を示す斜視図である。
骨切断補助部材１は、異常態様に変形した骨Ｂを予め定められた切断面で切断して分割する部材である。また、骨切断補助部材１により骨Ｂが切断分割されて各骨片ＢＰ１，ＢＰ２とされる。各骨片ＢＰ１，ＢＰ２は、術者により、いずれか又は両方が、正常な態様を示す目標矯正位置に移動又は／及び回転（以下、単に移動という）される。骨切断補助部材１は、後述する骨切断補助部材作成用プログラムにより作成されて出力される立体三次元モデルデータに基づいて、光造形などのラピッドプロトタイピング等により作成される。骨切断補助部材１は、例えば樹脂により形成される。
骨切断補助部材１は、本体１１と、嵌合面１２と、切断用スリット１３と、第１ガイド孔１４と、第２ガイド孔１５とを有する。
本体１１は、処置対象となる骨の表面の形状に沿った形状に形成されている。本体１１の側面部であって、処置対象となる骨Ｂに対向する面に嵌合面１２が形成されている。嵌合面１２は、骨Ｂの表面形状に合致する形状とされている。嵌合面１２は、当該骨ＢをＣＴ等により撮影して得た骨Ｂの立体三次元データに基づいて形成される。
当該骨Ｂの立体三次元データを取得するデバイスとしては、対象物の三次元モデルを得ることができる限りどのようなデバイスを用いても可能である。例えば、ＣＣＤカメラ、光学カメラ、レントゲン撮影、ＣＴ、ＭＲＩ（磁気共鳴像）などの手段を用いることができる。但し、これらに限定されない。
切断用スリット１３は、嵌合面１２が上記骨の表面に嵌合した状態とされて骨切断補助部材１が骨Ｂに取り付けられているときに、切断治具を予め定められた切断面に向けて案内するスリットである。切断用スリット１３は、本体１１の側面部１１Ａに形成される。なお、切断治具は、電気ノコギリ等である。上記切断面は、例えば平面とされ、骨Ｂの表面上における位置と、当該骨Ｂの表面に対する角度により特定される。この切断面は、処置対象となる骨Ｂの術前に、術者により予め設定される。切断用スリット１３は、切断治具を電気ノコギリとした場合、その歯部分を挿入可能な形状とされ、上記骨Ｂに対して上記位置及び角度で特定された切断面に当該歯を案内する。
第１ガイド孔１４は、骨Ｂに挿入するための第１ロッド（図示は後述）を、骨Ｂにおける特徴点に向けて案内する長孔形状である。第１ロッドは、本実施形態では、棒状の部材 からなる。第１ロッドは、例えば、先端部を尖らせて骨に挿入することが可能とされた金属製とされる。第１ロッドは、第１ガイド孔１４と同径又は僅かに小さい径を有している。
第１ガイド孔１４は、第１ロッドと同径又は僅かに大きい径とされ、内部に第１ロッドが挿入される。第１ガイド孔１４は、第１ロッドが挿入される方向に一定の幅を有し、挿入された第１ロッドを支持する。
上記特徴点は、予め術者によって定められる骨Ｂの一部分である。処置対象となる骨Ｂが例えば図３に示すような形状を有する場合、術者が術前に、骨Ｂにおいて第１ロッドを通す部分を特徴点として決定する。特徴点としては、上肢領域では茎状突起先端・上腕骨内上顆などが好適である。第１ロッドは、骨Ｂに対して、この特徴点を通ることを前提に、骨Ｂに突き刺される際の骨Ｂに対する位置及び角度が予め定められる。第１ガイド孔１４は、骨Ｂに対して当該位置及び角度で第１ロッドを案内する形状とされている。
すなわち、第１ガイド孔１４は、第１ロッドを骨Ｂに上記位置及び角度で突き刺した場合に、第１ロッドの通る道筋に、上記長孔が延びるように形成される。第１ガイド孔１４は、第１ロッドが挿通されて骨Ｂに突き刺されたときに、上記特徴点を通るように位置及び角度が設定されている。
第２ガイド孔１５は、嵌合面１２が上記骨の表面に嵌合した状態とされて骨切断補助部材１が骨Ｂに取り付けられているときに、骨Ｂに挿入するための第２ロッド（図示は後述）を、予め定められた突き刺し位置に案内する形状である。第２ロッドは、本実施形態では、上記第１ロッドと同様の形状とされる。第２ロッドは、第２ガイド孔１５と同径又は僅かに小さい径を有している。第２ガイド孔１５は、第２ロッドを骨Ｂに突き刺した場合に、第２ロッドの通る道筋において延びるように形成される。
この第２ロッドの突き刺し位置は、処置対象とされる骨Ｂを上記切断面で切断した各骨片ＢＰ１，ＢＰ２を、正常な態様での骨を構成する目標矯正位置まで移動させたときに、当該各骨片ＢＰ１，ＢＰ２に突き刺された第２ロッド同士が予め定められた位置関係となる位置に設定されている。
本実施形態では、骨片ＢＰ１に４本の第２ロッドを突き刺し、骨片ＢＰ２に３本の第２ロッドを挿入するために、骨片ＢＰ１用に４つの第２ガイド孔１５が本体１１に形成されている。また、骨片ＢＰ２用に３つの第２ガイド孔１５が本体１１に形成されている。但し、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２用に形成される第２ガイド孔１５の数は特に限定されない。
次に、ブロック体２について説明する。図５はブロック体２を示す斜視図である。図６は図５における矢印Ｄ方向から見たブロック体２を示す斜視図である。
ブロック体２は、上記目標矯正位置まで移動された各骨片ＢＰ１，ＢＰ２にあてがわれるものである。ブロック体２は、本体２１と、嵌合面２２と、差込孔２３とを有する。ブロック体２は、例えば金属により形成される。
本体２１は、目標矯正位置に位置する各骨片ＢＰ１，ＢＰ２により構成される矯正後の骨の表面に沿う形状に形成される。本体２１の側面部であって、当該矯正後の骨に対向する面に嵌合面２２が形成されている。嵌合面２２は、矯正前の上記骨Ｂの形状を示す三次元データに基づいて算出される当該矯正後の骨の表面形状に合致する形状に形成されている。
差込孔２３は、ブロック体２がその嵌合面２２が矯正後の骨（各骨片ＢＰ１，ＢＰ２により構成される）の表面形状に嵌合するようにしてあてがわれたときに、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２に突き刺された第２ロッドモデルの位置に対応する位置に形成されている。差込孔２３は、第２ロッドと同径又は若干大きな径とされ、内部に第２ロッドが挿通される。
このため、差込孔２３に、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２に突き刺された第２ロッドの全てが差込可能となったときは、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２が目標矯正位置まで移動して矯正後の骨ＢＲ（図２１，図２２）を構成していることになる。そして、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２に突き刺された第２ロッドの全てが差込孔２３に差込不可能であれば、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２は、矯正後の骨ＢＲを構成する位置まで移動していないことになる。
すなわち、本実施形態では、第２ロッドをそれぞれ突き刺した各骨片ＢＰ１，ＢＰ２を移動させ、一方の骨片に突き刺された第２ロッドと、他方の骨片に突き刺された第２ロッドとが予め定められた位置関係（詳細は後述）になった場合に、これら第２ロッドの全てがブロック体２の差込孔２３に挿通するため、これをもって、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２同士が目標矯正位置にあると判断できるように構成している。
次に、骨切断補助部材１及びブロック体２の製造に用いる骨切断補助部材作成用プログラムを説明する。骨切断補助部材１は、骨切断補助部材作成用プログラムにより作成されて出力される立体三次元モデルデータを用いて、光造形などのラピッドプロトタイピングで作成される。骨切断補助部材作成用プログラムは、情報処理装置にインストールされて用いられる。
図７は、骨切断補助部材作成用プログラムがインストールされた情報処理装置の構成を示すブロック図である。
情報処理装置１０は、制御ユニット１００と、ＲＯＭ１１０と、ＲＡＭ１１１と、メモリ１１３と、表示部１１４と、通信インターフェイス１１５と、入力部１１６とを備える。これら各部は、互いにＣＰＵバスによりデータ又は信号の送受信が可能とされている。
制御ユニット１００は、ＣＰＵ等からなる。ＲＯＭ１１０は、情報処理装置１０の基本動作についての動作プログラムを記憶する。ＲＡＭ１１１は、制御ユニット１００の動作領域等として使用される。
メモリ１１３は、上記撮影装置から骨切断補助部材１及びブロック体２の作成用に送られてくる立体三次元モデルデータ等のデータを記憶するための記憶媒体である。
ＨＤＤ１１７は、上記骨切断補助部材作成用プログラムがインストールされる記憶領域である。
制御ユニット１００は、制御部１０１と、骨モデル作成部１０２と、第１ロッドモデル位置算出部１０３と、骨片モデル作成部１０４と、第２ロッドモデル位置算出部１０６と、骨切断補助部材モデル作成部１０７と、作成用データ出力部１０８と、ブロック体モデル作成部１０９と、ブロック体作成用データ出力部１２０とを備える。
なお、制御ユニット１００は、上記ＨＤＤ１１７にインストールされている骨切断補助部材作成用プログラムに従って動作することにより、制御部１０１と、骨モデル作成部１０２と、第１ロッドモデル位置算出部１０３と、骨片モデル作成部１０４と、第２ロッドモデル位置算出部１０６と、骨切断補助部材モデル作成部１０７と、作成用データ出力部１０８と、ブロック体モデル作成部１０９と、ブロック体作成用データ出力部１２０として機能し、これら各部を備える。
但し、制御部１０１、骨モデル作成部１０２、第１ロッドモデル位置算出部１０３、骨片モデル作成部１０４、第２ロッドモデル位置算出部１０６、骨切断補助部材モデル作成部１０７、作成用データ出力部１０８、ブロック体モデル作成部１０９、及びブロック体作成用データ出力部１２０は、当該骨切断補助部材作成用プログラムに基づく動作によらず、それぞれハード回路により構成されるものとしてもよい。以下、特に触れない限り、各実施形態について同様である。
制御部１０１は、情報処理装置１０の全体的な動作制御を司る。例えば、制御部１００は、表示部１１４の表示制御を行う。
骨モデル作成部１０２は、処置対象とされる上記の骨Ｂを撮影するＣＴ等の画像撮影装置から、通信インターフェイス１１５を介して、当該骨の立体三次元データを取得する。骨モデル作成部１０２は、当該取得した三次元データに基づいて、当該骨Ｂを表す三次元の骨モデルを作成する。当該骨モデルは、コンピューターグラフィックにより示される立体画像である。
第１ロッドモデル位置算出部１０３は、骨モデル作成部１０２によって作成された上記骨モデルにおける上記特徴点に対応する位置に向けて突き刺された状態とされた第１ロッドモデルの位置（骨モデルの位置）を算出する。ここで、第１ロッドモデルとは、上記第１ロッドの形状を示すコンピューターグラフィックによる立体画像である。第１ロッドモデルを示す三次元データは、第１ロッドモデル位置算出部１０３が保有している。
骨片モデル作成部１０４は、上記骨モデルに対して設定された矯正用の切断面で当該骨モデルを切断した各骨片モデルを作成する。例えば、制御部１０１が表示部１１４に、上記骨モデルを示すグラフィック画像と、当該骨モデルの長さ方向における軸に対して一定の角度を有し、骨モデルの長さ方向に並ぶ複数の切断面を示すグラフィック画像を表示させる。なお、当該一定の角度は、入力部１１６に入力される操作者からの指示に従って設定される。操作者は、当該表示されている複数の切断面を示すグラフィック画像の内、骨モデルに対して所望の位置にある切断面を示すグラフィック画像を、入力部１１６の操作により指定する。この指定が入力されると、骨片モデル作成部１０４は、当該指定されたグラフィック画像の示す切断面が表示されている座標位置の座標位置情報を取得する。操作者は、上記操作により、切断により作成される各骨片モデルが、矯正目的とする骨を示す目的骨モデルに近似する目標矯正位置まで移動可能となるように、骨モデルに対する切断面を設定する。各骨片モデルは、どのような角度又は位置での切断面により切断されるかに応じて形状が異なることになる。
制御部１０１は、上記切断によって作成された各骨片モデルを表示させ、この状態で、入力部１１６に入力される操作者からの指示に従って、グラフィック上において、各骨片モデルの位置を変更して表示させる。これにより、操作者は、作成された骨片モデルを上記目標矯正位置まで移動可能となるかをシミュレートでき、上記切断面を最も好適な位置に設定することが可能とされている。
第２ロッドモデル位置算出部１０６は、上記目標矯正位置にある各骨片モデルのそれぞれに第２ロッドモデルを取り付けた状態にある各第２ロッドモデルの位置を取得し、この位置に基づいて、当該各骨片モデルが上述した骨モデルを構成する位置まで移動した場合における、対応する骨片モデルに対する各第２ロッドモデルの位置を算出する。例えば、本実施形態に示すように、第２ロッドモデルは、上記目標矯正位置にある各骨片モデルのそれぞれに複数の第２ロッドモデルが取り付けられる。但し、各骨片モデルのそれぞれに取り付けられる第２ロッドモデルは、単数であってもよい。また、各骨片モデルのそれぞれに複数の第２ロッドモデルが取り付けられる場合には、各骨片モデルに取り付けられる複数の第２ロッドモデルは平行に取り付けられてもよい。第２ロッドモデルとは、上記第２ロッドの形状を示すコンピューターグラフィックによる立体画像である。第２ロッドモデルを示す三次元データは、第２ロッドモデル位置算出部１０６が保有している。
さらに、第２ロッドモデル位置算出部１０６は、上記目標矯正位置にある各骨片モデルを、上記処置対象（矯正前の）の骨モデルの位置まで移動させた場合における各骨片モデル及び対応する第２ロッドモデルの位置を、各骨片モデルに対する第２ロッドモデル位置として算出する。第２ロッドモデル位置算出部１０６は、各骨片モデルに対する第２ロッドモデルの位置を、第１ロッドモデル位置の算出と同様にして算出する。なお、これに限られず、各骨片モデルに挿入する第２ロッドモデルの数は限定されない。
骨切断補助部材モデル作成部１０７は、上記作成された骨モデルと、上記設定された切断面の位置と、上記算出された第１ロッドモデルの位置と、更に、上記算出された第２ロッドモデルの位置とに基づいて、骨切断補助部材モデルを生成する。この骨切断補助部材モデルは、上記骨切断補助部材１をグラフィック画像により示した三次元画像である。骨切断補助部材モデルは、上記骨切断補助部材１の本体１１を示す本体モデルと、嵌合面１２を示す嵌合面モデルと、切断用スリット１３を示す切断用スリットモデルと、上記第１ロッドモデルの位置に配置され、当該第１ロッドモデルを挿入するための第１ガイド孔を示す第１ガイド孔モデルと、上記算出された第２ロッドモデルの位置に配置され、当該第２ロッドモデルを挿入するための第２ガイド孔を示す第２ガイド孔モデルとを有する。
作成用データ出力部１０８は、骨切断補助部材モデル作成部１０７で生成された骨切断補助部材モデルを示す三次元データを、骨切断補助部材１の作成用三次元データとして、通信インターフェイス１１５を介して、USBメモリ、他の情報処理装置、又はNC工作機械等に出力する。当該作成用三次元データを用いて、骨切断補助部材や当該骨切断補助部材作成用の金型等の作成が可能になる。
ブロック体モデル作成部１０９は、上記ブロック体を示すブロック体モデルを生成する。ブロック体モデル作成部１０９は、上記第２ロッドモデル位置算出部１０６により取得された第２ロッドモデルを挿通可能となる位置に、差込孔を示す差込孔モデルを形成し、上記目標矯正位置にある各骨片モデルの表面形状に合致する形状を有する嵌合面モデルを形成して、ブロック体モデルを生成する。
ブロック体作成用データ出力部１２０は、ブロック体モデル作成部１０９で生成されたブロック体モデルを示すブロック体作成用三次元データを、通信インターフェイス１１５を介して、USBメモリ、他の情報処理装置、又はNC工作機械等に出力する。当該ブロック体モデルを示す作成用三次元データを用いて、ブロック体や当該ブロック体作成用の金型等の作成が可能になる。
但し、制御ユニット１００のこれら骨モデル作成部１０２と、第１ロッドモデル位置算出部１０３と、骨片モデル作成部１０４と、第２ロッドモデル位置算出部１０６と、骨切断補助部材モデル作成部１０７と、作成用データ出力部１０８と、ブロック体モデル作成部１０９と、ブロック体作成用データ出力部１２０は、上記骨切断補助部材作成用プログラムに基づく動作にはよらずに、それぞれハード回路により構成されてもよい。また、制御ユニット１００は、以下に示す実施形態において必要となる限りで、制御部１０１と、ブロック体モデル作成部１０９と、ブロック体作成用データ出力部１２０とを有していれば足りる。
表示部１１４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等からなり、制御部１０１による表示制御により、上述した画像の表示や、各種データの内容、情報処理装置１０を操作するユーザに対する操作案内等が表示される。
通信インターフェイス１１５は、例えばUSBインターフェイス等を有し、情報処理装置１０に接続される外部メモリ、他の情報処理装置、NC工作機械等に、上記骨切断補助部材作成用データ及びブロック体作成用データを出力する。また、通信インターフェイス１１５は、ＣＴ等の撮影装置又はUSBメモリ等から、上記三次元データを取得するインターフェイスとして機能する。
入力部１１６は、情報処理装置１０に設けられたキーボードやマウスポインタ、表示部１１４の表示画面部分に設けられたタッチパネル機構等から構成され、操作者から各種の操作指示が入力される。
次に、上記骨切断補助部材作成用プログラムがインストールされた情報処理装置１０による、骨切断補助部材作成用データの作成方法を説明する。図８は情報処理装置１０による骨切断補助部材作成用データの作成処理を示すフローチャートである。
最初に、矯正手術を受ける患者における処置対象とする骨Ｂ部分をＣＴ、ＭＲＩ等の撮影装置により撮影する。例えば、ＣＴによる断層撮影の場合、撮影装置は、当該撮影により得られる断層画像上の位置情報（Ｘ方向及びＹ方向の位置情報とする）と、患者の背丈方向（Ｚ方向とする）における各撮影位置の組からなる三次元データが得られる。また、当該患者の正常な骨部分（例えば、健側の骨部分、すなわち、上記処置対象とする骨を矯正する目的とする形状を有する骨部分）も当該撮影装置により撮影して、その三次元データを取得する。
情報処理装置１０においては、上記の骨切断補助部材作成用プログラムを起動し、制御ユニット１００を上述した骨モデル作成部１０２からブロック体作成用データ出力部１２０までの各部として機能させる。操作者は、上記撮影装置で取得した上記処置対象とする骨Ｂ部分を撮影した三次元データと、正常な骨部分を撮影した三次元データとを、ＵＳＢメモリを介して、又はＵＳＢ接続により、通信インターフェイス１１５から情報処理装置１０に入力する。骨モデル作成部１０２は、通信インターフェイス１１５を介して、上記撮影装置から上記三次元データを取得する（Ｓ１）。
骨モデル作成部１０２は、当該取得した処置対象とする骨Ｂの三次元データを用いて、当該骨Ｂを示す骨モデルＢＭを作成する（Ｓ２）。
さらに、骨モデル作成部１０２は、上記正常な骨部分の三次元データを用いて、目的骨モデル画像を作成する（Ｓ３）。例えば、腕部分の骨を矯正対象として上記骨モデルを用いている場合は、このように目的骨モデル画像を作成するが、他の部位の骨を矯正対象とする場合には、このような目的骨モデルを作成せずに以降の処理を進めるようにすることが可能である。
情報処理装置１０の制御部１０１は、上記作成した骨モデルＢＭを表示部１１４に表示させる（Ｓ４）。このときの表示部１１４における表示画面の例を図９に示す。制御部１０１は、入力部１１６に入力される操作者からの指示に従って、骨モデルＢＭの表示角度及び表示位置を異ならせて表示させる。
ここで、例えば、第１ロッドモデル位置算出部１０３は、入力部１１６に入力される操作者からの指示に基づいて、表示部１１４に、上記第１ロッドモデルＬＭ１を示す画像を 表示させる（Ｓ５）。このときの表示部１１４における表示画面の例を図１０に示す。
入力部１１６に入力される操作者からの指示に従って、制御部１０１は、第１ロッドモデルＬＭ１の位置を変更して表示させる。操作者は、入力部１１６の操作により、当該第１ロッドモデルＬＭ１が骨モデルＢＭに対して所望の位置、例えば、図１１に示すように、第１ロッドモデルＬＭ１が、骨モデルＢＭの示す形状部分のうち操作者にとって認識し易い形状部分を示す特徴点Ｖを通るようにして骨モデルＢＭに突き刺された状態として、第１ロッドモデルＬＭ１及び骨モデルＢＭを制御部１０１に表示させる（Ｓ６）。このとき、図１１に示すように、操作者は、骨モデルＢＭに対する第１ロッドモデルＬＭ１の姿勢が、骨モデルＢＭの表面にできるだけ沿う姿勢（平行に近い姿勢）となるようにして、第１ロッドモデルＬＭ１の位置を設定すると、この場合、後に骨切断補助部材１を用いて骨に第１ロッドを挿入するときに、特徴点に第１ロッドを案内しやすくなる。これにより、本体１１により第１ロッド３１を確実に支持して、第１ロッド３１を特徴点に更に正確に案内することができる。
この状態で操作者から位置情報取得指示が入力されると、第１ロッドモデル位置算出部１０３は、第１ロッドモデルＬＭ１が表示されている骨モデルＢＭに対する位置を、第１ロッドモデルＬＭの位置として、その座標位置情報を取得する（Ｓ７）。なお、制御部１０１により、当該骨モデルに対して第１ロッドモデルが挿入された状態を示す画像をこのまま表示させておくことにより、操作者はこの第１ロッドを挿入する位置を避けて、骨モデルに対して第２ロッドモデルが挿入される位置を設定できるといった効果を得ることができる。
続いて、操作者は、入力部１１６から指示を入力して、制御部１０１に、目的骨モデルＴＢＭを表示部１１４に表示させる（Ｓ８）。ここで、操作者は、入力部１１６から指示を入力して、図１２に例を示すように、制御部１０１に、骨モデルＢＭ及び目的骨モデルＴＢＭの近位側を重ね合わせて表示させる。
そして、入力部１１６に入力される操作者からの指示に従って、制御部１０１は、表示部１１４に、上記第１ロッドモデルＬＭ１、骨モデルＢＭ、及び目的骨モデルＴＢＭとに加えて、更に切断面を示す上記複数の切断面画像ＣＭとを表示させる（Ｓ９）。操作者が、入力部１１６の操作により、骨モデルＢＭに対して所望の位置に表示されている切断面画像ＣＭを指定することにより、操作者から位置情報取得指示が入力されると、骨モデル作成部１０２は、当該指定された切断面画像ＣＭが表示されている骨モデルＢＭに対する位置（図１０参照）を、切断面画像ＣＭの位置としてその座標位置情報を取得する（Ｓ１０）。
骨片モデル作成部１０４は、骨モデルＢＭを切断面画像ＣＭの示す位置で切断して分割した画像を作成し、当該作成した各々の画像をそれぞれ骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２として作成する（Ｓ１１）。
制御部１０１は、上記作成した各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２を、図１４に例を示すように、骨モデルＢＭに代えて、表示部１１４に更に表示させる（Ｓ１２）。なお、図１４及び後述の図１５には、説明を簡単にするために、目的骨モデルＴＢＭを図示していないが、目的骨モデルＴＢＭは、透過表示等により、操作者にとって各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２の視認性を損なわない表示方式で表示される。制御部１０１は、入力部１１６に入力される操作者からの指示に従って、骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２の表示角度及び表示位置を異ならせて表示させる。操作者は、入力部１１６の操作により、各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２が組み合わされてなる形状と、目的骨モデルＴＢＭとの形状差が小さくなる位置まで各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２を移動させ（Ｓ１３）、制御部１０１はその状態を表示部１１４に表示させる。
図１５に例を示すように、操作者は、例えば、各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２が組み合わされてなる形状と、目的骨モデルＴＢＭとの形状差が例えば最も小さくなるようにする。この時点で、操作者が位置情報取得指示を入力すると、骨切断補助部材モデル作成部１０７は、この時点での各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２が表示されているグラフィック上の座標位置を、各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２を移動させる目標矯正位置として、各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２についてその座標位置情報を取得する（Ｓ１４）。なお、制御部１０１は、当該各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２の座標位置情報が取得された時点で、目的骨モデルＴＢＭを非表示とする。但し、ここに示した目標矯正位置の取得方法は単なる一例であり、目標矯正位置の取得に他の方法を用いることも可能である。
ここで、例えば、第２ロッドモデル位置算出部１０６は、入力部１１６に入力される操作者からの指示に基づいて、表示部１１４に、第２ロッドモデルＬＭ２を表示させる（ここでは、骨片モデルＢＰＭ１につき４本，ＢＰＭ２につき３本を表示する例を示す）。第２ロッドモデル位置算出部１０６は、操作者からの指示に従って、グラフィック上で、各第２ロッドモデルＬＭ２の位置を変更して表示させる。操作者の操作で、第２ロッドモデルＬＭ２が各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２に対して操作者所望の位置、例えば、各第２ロッドモデルＬＭ２が、各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２のそれぞれに突き刺された（挿入された）状態で表示されるようにする（Ｓ１５）。なお、制御部１０１は、当該各骨片モデルに第２ロッドモデルが突き刺された状態を示す画像を、このまま表示させておく。例えば、図１６に示すように、複数の第２ロッドモデルＬＭ２が各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２のそれぞれに突き刺された状態で表示される。
このとき、骨片モデルＢＰＭ１に第１ロッドモデルＬＭ１が突き刺さった状態が表示されるようにすれば、操作者は、当該第１ロッドモデルＬＭ１の位置を避けて、各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２に対して第２ロッドモデルＬＭ２を挿入する位置を設定することが容易に可能である。
このように各第２ロッドモデルＬＭ２が各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２のそれぞれに突き刺された状態で表示されている時に、操作者が位置情報取得指示を入力すると、第２ロッドモデル位置算出部１０６は、この時点での各第２ロッドモデルＬＭ２が表示されているグラフィック上の座標位置を、目標矯正位置にある各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２に対する各第２ロッドモデルＬＭ２の位置として、各第２ロッドモデルＬＭ２についてその座標位置情報を取得する（Ｓ１６）。
続いて、第２ロッドモデル位置算出部１０６は、上記目標矯正位置にある各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２に対する各第２ロッドモデルＬＭ２の位置から、当該各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２が上述した骨モデルＢＭを構成する位置まで移動した場合における、各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２に対する各第２ロッドモデルＬＭ２の位置を示す座標位置情報を算出する（Ｓ１７）。
なお、操作者は、Ｓ１５において、第２ロッドモデルＬＭ２のいずれかを、表示されている第１ロッドモデルＬＭ１に重ねて表示させ（Ｓ１５）、第１ロッドモデルＬＭ１と同じ位置として、当該第２ロッドモデルＬＭ２の座標位置情報を取得するようにしてもよい（Ｓ１６）。この場合、後述する第２ガイド孔モデルの作成処理（Ｓ１８６）では、当該第２ロッドモデルＬＭ２に対応する第２ガイド孔モデルの作成位置は、第１ガイド孔モデルの位置と同一の位置とされ、当該第２ガイド孔モデルは作成されず、当該第２ガイド孔モデルとして、第１ガイド孔モデルが用いられる。
また、第１ロッドモデル位置及び第２ロッドモデル位置の算出は、上記に限定されない。例えば、上記のＳ５〜Ｓ７を、Ｓ９〜Ｓ１６の後に行うようにして、第１ロッドモデル位置の算出を、第２ロッドモデル位置の算出よりも後に行うようにしてもよい。この場合、第１ロッドモデルＬＭ１の位置を、第２ロッドモデルＬＭ２の位置を避けて設定することが容易になる。
そして、骨切断補助部材モデル作成部１０７は、骨切断補助部材モデルを作成する（Ｓ１８）。骨切断補助部材モデル作成部１０７は、骨モデルＢＭの三次元データを用いて、骨モデルＢＭの表面形状に沿う形状を有する嵌合面を示す嵌合面モデルを作成する（Ｓ１８２）。
更に、骨切断補助部材モデル作成部１０７は、操作者からの指示に従って、上記嵌合面モデルを有する、骨切断補助部材１の本体部１１に対応する部分を示す本体部モデルを作成する（Ｓ１８３）。
そして、骨切断補助部材モデル作成部１０７は、上記本体部モデルにおいて、上記Ｓ１０で取得した切断面の位置情報が示す位置及び角度で、予め定められた厚み、幅及び長さを有する切断用スリットを示す切断用スリットモデルを生成する（Ｓ１８４）。この場合、骨切断補助部材モデル作成部１０７は、当該スリットモデルの外側に予め定められた厚さからなる支持部を作成する。
また、骨切断補助部材モデル作成部１０７は、Ｓ７で取得された第１ロッドモデルの位置情報を用いて、この位置にある第１ロッドモデルを挿入するための第１ガイド孔を示す第１ガイド孔モデルを、上記本体モデル上に作成する（Ｓ１８５）。例えば、骨切断補助部材モデル作成部１０７は、上記Ｓ７で取得した第１ロッドモデルの位置情報が示す本体モデルにおける位置に、第１ロッドモデルと同一の径又は若干大きい径と、予め定められた長さを示す第１ガイド孔モデルを生成する。骨切断補助部材モデル作成部１０７は、第１ガイド孔モデルとして、上記径を有する孔部と、当該孔部の周囲に予め定められた厚みを有する支持部とを有するモデルを作成する。
さらに、骨切断補助部材モデル作成部１０７は、Ｓ１７で取得された第２ロッドモデルの位置情報を用いて、この位置にある第２ロッドモデルを挿入するための第２ガイド孔を示す第２ガイド孔モデルを、上記本体モデル上に作成する（Ｓ１８６）。例えば、骨切断補助部材モデル作成部１０７は、上記Ｓ１７で取得した第２ロッドモデルの位置情報が示す本体モデルにおける位置に、第２ロッドモデルと同一の径又は若干大きい径と、予め定められた長さを示す第２ガイド孔モデルを生成する。骨切断補助部材モデル作成部１０７は、第２ガイド孔モデルとして、上記径を有する孔部と、当該孔部の周囲に予め定められた厚みを有する支持部とを有するモデルを作成する。
これにより、骨切断補助部材モデル作成部１０７は、図１及び図２に示したような、本体１１に、嵌合面１２と、切断用スリット１３と、第１ガイド孔１４と、第２ガイド孔１５とを備える骨切断補助部材１を示す骨切断補助部材モデルＭを作成する。
続いて、ブロック体モデル作成部１０９が、ブロック体モデルを生成する（Ｓ１９）。ブロック体モデル作成部１０９は、立体形状の画像モデルの作成（Ｓ１９１）と、上述したＳ１８２及びＳ１８３と同様にして、目標矯正位置にある各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２により構成される矯正目標とする骨切断補助部材の形状を示す矯正骨モデルＲＢＭの表面形状に沿う形状を有して矯正骨モデルＲＢＭにあてがわれる嵌合面モデルの作成（Ｓ１９２）と、本体モデルの作成（Ｓ１９３）とを行う。この本体モデルは、矯正骨モデルＲＢＭを構成する各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２を跨ぐ位置に作成される。
そして、ブロック体モデル作成部１０９は、上記Ｓ１６で取得した第２ロッドモデルの位置情報が示す本体モデルにおける位置に、Ｓ１８６と同様にして、差込孔モデルを生成する（Ｓ１９４）。但し、ブロック体モデル作成部１０９は、挿通される第２ロッドの長さ方向における第２ガイド孔モデルの厚みを、本体モデルの厚みと同様とする。このようにして、ブロック体モデル作成部１０９は、差込孔モデル及び嵌合面モデルを有するブロック体モデルを生成する。
続いて、操作者からの指示に基づいて、作成用データ出力部１０８は、Ｓ１８１〜Ｓ１８６により骨切断補助部材モデル作成部１０７で生成された骨切断補助部材モデルを示す作成用三次元データを、通信インターフェイス１１５を介して、USBメモリ、他の情報処理装置、又はNC工作機械等に出力する（Ｓ２０）。同様に、ブロック体作成用データ出力部１２０は、Ｓ１９１〜Ｓ１９４によりブロック体モデル作成部１０９で生成されたブロック体モデルを示す作成用三次元データを出力する（Ｓ２１）。
この後、操作者は、上記出力された骨切断補助部材モデル及びブロック体モデルを示す各作成用三次元データを用いて、NC工作機械に、図１及び図５に例を示したような骨切断補助部材１及びブロック体２を形成させ、又は、骨切断補助部材１及びブロック体２を光造形などのラピッドプロトタイピングで形成する。或いは、上記各三次元データに従って生成した金型を用いた樹脂成形等により骨切断補助部材１及びブロック体２を形成してもよい。
例えば、操作者は、各作成用三次元データに基づいて、光造形などの任意の成型方法により素材（例えば、金属、プラスチック、セラミックなど）を成型することによって作製することができる。光造形とは、液状の紫外線硬化樹脂（紫外線に反応し、硬化する液体）を光造形装置の紫外線レーザーを使用して硬化させ、積層することで３Ｄのデーターとほぼ同一の精密な立体物を、短時間で作成する技術である。
具体的には、例えば、ＣＡＤでデザインされた三次元モデルのデータをＳＴＬ形式で出力し、三次元モデルを、０．０５〜０．２５ｍｍピッチにスライスして、光造形用の等高線データに変換する。この等高線データに基づき、半導体レーザーがタンク内樹脂液の表面に断面形状を描き、レーザー光線が当たった部分は化学反応を起こし、固体に硬化させる。１つの層が形成されると、形成された造形品を乗せている基板がスライスピッチ分沈み込み、その上に次の断面部分がレーザースキャンにより形成され、積層される。連続的に薄い断面体が積層されていくことにより、液面下に三次元モデルが形成され、その後、洗浄等の後処理が施され、完成する。
なお、術後には、ブロック体２を体内に残したままで患者の患部を閉じるため、ブロック体２は金属製であることが好ましい。
上記に示した骨切断補助部材の作成により、患者及びその骨に応じたカスタムメイドの骨切断補助部材１及びブロック体２を簡単に作成することができ、各患者に応じた最適な骨矯正を行うことが可能になる。
次に、上記のようにして形成した骨切断補助部材１及びブロック体２等を用いた処置対象骨の施術を説明する。
(1)まず、患者の患部を切開し、処置対象とする骨の切断対象部分を露出させる。
(2)続いて、図１７に示すように、骨切断補助部材１を、その嵌合面１２が、処置対象とする骨Ｂの表面において嵌合可能となる部分に嵌め合わせて密着させる。これにより、処置対象とする骨Ｂの表面において、骨切断補助部材１を上記切断面に合わせた狙いの位置に取り付けられることになる。
(3)そして、図１８に示すように、上記取り付けられた骨切断補助部材１の第１ガイド孔１４に第１ロッド３１を挿入し、処置対象骨Ｂに挿入する。このとき、術者は、例えば、前もって、電気ドリルの先端部等を第１ガイド孔１４に挿し入れて、第１ガイド孔１４によって案内される角度及び位置で骨切断補助部材１に、第１ロッド３１突き刺し用の孔を形成しておく。また、術者は、骨Ｂにおける上記特徴点Ｖに達するために必要な深さで第１ロッド３１を骨切断補助部材１に対して挿入する。ここで、第１ロッド３１は、上述した第１ロッドモデルＬＭ１と同サイズとされた、先端が尖状の棒状の部材である。
第１ロッド３１が上記特徴点Ｖを通って突き刺されているかどうかは、患部を当該特徴点Ｖ部分が露出するまで切開して目視で確認するか、当該特徴点Ｖ部分をＸ線で撮影してＸ線画像により確認する。第１ロッド３１が、第１ガイド孔１４及び骨Ｂを通って特徴点Ｖに到達していることをもって、骨切断補助部材１が骨Ｂに対して計画通りの位置に配置されていることが担保される。
(4)続いて、図１９に示すようにして、この状態にある骨切断補助部材１の全ての第２ガイド孔１５に対して、第１ロッド３１の挿入及び突き刺し時と同様にして、第２ロッド３２を挿入して処置対象骨Ｂに挿入する。このとき、術者は、骨Ｂにおいて第２ロッド３２が固定される程度の深さで骨切断補助部材１に第２ロッド３２を挿し入れる。ここで、第２ロッド３２は、第１ロッド３１と同様の部材である。本実施形態では、第２ガイド孔１５は、この後に処置対象骨Ｂを切断して得られる各骨片のそれぞれに対して設けられているため、第２ロッド３２は、処置対象骨Ｂを切断して得られる各骨片の一方に相当する位置に３本、他方の骨片に相当する位置に４本が挿し入れられる。
(5)次に、術者は、切断用スリット１３に電動のこぎり等の切断治具を挿し入れて動作させ、骨Ｂを切断分離する。このとき、第１ロッド３１が切断に支障を生じる位置に存在するようであれば、この切断前に、第１ロッド３１を骨Ｂ及び骨切断補助部材１から取り外しておく。また、第２ロッド３２が切断に支障を生じる位置に存在するようであれば、この切断前に、第２ロッド３２を骨Ｂ及び骨切断補助部材１から取り外し、(4)での突き刺しにより骨Ｂにできた孔に、当該切断後に再度第２ロッド３２を骨Ｂに挿し差し込んでもよい。なお、この切断時、第２ロッド３２が切断面に差し掛かっている場合は第２ロッド３２も切断する。
(6)上記切断後、第１ロッド３１を取り外し、第２ロッドは残したままで骨Ｂから骨切断補助部材１を取り外す。図２０に示すように、本実施形態では、この時点で、処置対象骨Ｂは、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２に分割され、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２にはそれぞれ第２ロッド３２が突き刺さっている状態となる。但し、上述したＳ１８における骨切断補助部材モデル生成処理で、第２ガイド孔モデルと併用される第１ガイド孔モデルが作成されている場合（Ｓ１８６）、術者は、第１ロッド３１を骨Ｂに突き刺した状態にしておく。当該第１ロッド３１は、下記(7)において第２ロッド３２として用いられる。
(7)次に、術者は目測で、予め定めておいた上記目標矯正位置まで上記各骨片ＢＰ１，ＢＰ２を移動させる（図２１）。この移動後、術者は、ブロック体２を用い、図２２に示すようにして、差込孔２３に各骨片ＢＰ１，ＢＰ２に突き刺されている第２ロッド３２を通して、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２にあてがう。上述したように、差込孔２３は、目標矯正位置にある各骨片ＢＰ１，ＢＰ２に突き刺された第２ロッド３２に対応するブロック体２上に形成されていることになる。術者は目視で各骨片ＢＰ１，ＢＰ２を目標矯正位置まで移動させた後、全ての第２ロッド３２がブロック体２の対応する各差込孔２３に挿入可能となるように、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２の位置を再度調整する。各骨片ＢＰ１，ＢＰ２に突き刺された第２ロッド３２が対応する各差込孔２３に挿入されたとき、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２は、正確に目標矯正位置に位置していることになる。すなわち、ブロック体２の差込孔２３への第２ロッド３２の挿入により、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２同士の相対的な関係位置が、目標矯正位置の示す位置関係に補正される。
(8)最後に、術者は、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２が目標矯正位置にある状態で、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２を、ブロック体２を用いて互いに連結及び固定する。なお、各骨片ＢＰ１，ＢＰ２間に隙間が生じる場合は、この隙間に移植片を挿入する。当該移植片は、コンピューターによって設計することができる。コンピューターによって設計された移植片は、実際に３Ｄ切削、ＮＣ加工などの任意の成型方法により素材（例えば、金属、プラスチック、セラミックなど）を成型することによって作製することができる。なお、当該連結及び固定の処置後、ブロック体２は体内に残したままで患者の患部を閉じる。
各骨片ＢＰ１，ＢＰ２を接合する工程もまた、当該分野において周知の任意の手段を用いて実施することができる。骨片の接合は、プレート、スクリュー、ワイヤー、髄内釘などの内固定材料により行われ、骨欠損部である上記隙間には、リン酸カルシウムを補填したり、骨移植を行うことができる。例えば、補填は、リン酸カルシウム（例えば、ハイドロキシアパタイト）、βＴＣＰ、リン酸カルシウムペーストのような生体適合性の材料を用いて行うことができる。あるいは、骨欠損部は、骨移植により補填され得る。
各骨片ＢＰ１，ＢＰ２を接合した後は、その状態を長期間保持することが好ましい。矯正した状態が保持され、矯正効果が確実なものとなるからである。
このように構成した本実施形態によれば、骨切断補助部材１及びブロック体２を用いることにより、この種の矯正骨切手術において、予めコンピュータシミュレートにより算出された適切な切断面に沿って骨を切断でき、さらに切断後の骨片をコンピュータシミュレートにより設定した適切な目的矯正位置に移動させることが容易にできる。従って、従来のように医師の経験、熟練性や技術に頼ることなく、確実かつ容易な矯正骨切手術が可能となる。
また、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、骨切断補助部材１に切断用スリット１３を１つ形成する例を示して説明しているが、切断用スリット１３は１つに限られず複数形成されてもよい。この場合、骨モデル作成部１０２等は、上述したＳ９〜Ｓ１０，Ｓ１８，Ｓ１９において複数の切断用スリット１３を作成する。これにより、図２３に示すように、切断用スリット１３を例えば２つ有する骨切断補助部材１Ｂを作成できる。この骨切断補助部材１Ｂによれば、骨Ｂを３つ以上に分割したり、あるいは部分的に切除したりしなければならない場合にも対応して骨Ｂを矯正可能となる。なお、この骨切断補助部材１Ｂでは、切断により生じる複数の各骨片の全てに対して第２ロッド３２を突き刺し可能となるように、各骨片の全てに対しての第２ガイド孔１５が骨切断補助部材１に形成される。この場合、上述したＳ１５〜Ｓ１７では複数の第２ロッドモデルの位置情報が取得され、骨モデル作成部１０２は、Ｓ１８，Ｓ１９において複数の第２ガイド孔モデルを作成する。
さらには、骨切断補助部材１は、以下に示すものであってもよい。図２４に、骨切断補助部材作成用プログラムがインストールされた情報処理装置１０による骨切断補助部材作成用データの作成処理の他の例としてのフローチャートを示す。なお、上記図８を用いて説明した処理と同様の処理は説明を省略する。
情報処理装置１０においては、上記図８を用いて説明した処理と同様にして、上記三次元データの取得（Ｓ５１）、骨モデルＢＭの作成（Ｓ５２）、骨モデルＢＭの表示部１１４への表示（Ｓ５３）、及び上記第１ロッドモデルＬＭ１の表示（Ｓ５４）が行われる。
さらに、入力部１１６に入力される操作者からの指示に従って、制御部１０１は、第１ロッドモデルＬＭ１の位置を変更して表示させる。操作者は、入力部１１６の操作により、当該第１ロッドモデルＬＭ１が骨モデルＢＭに対して所望の位置、例えば、上記図１１に示したように、第１ロッドモデルＬＭ１が、骨モデルＢＭの示す形状部分のうち操作者にとって認識し易い形状部分を示す特徴点Ｖを通るようにして骨モデルＢＭに突き刺された状態として、第１ロッドモデルＬＭ１及び骨モデルＢＭを制御部１０１に表示させる（Ｓ５５）。この状態で操作者から位置情報取得指示が入力されると、第１ロッドモデル位置算出部１０３は、第１ロッドモデルＬＭ１が表示されている骨モデルＢＭに対する位置を、第１ロッドモデルＬＭ１の位置として、その座標位置情報を取得する（Ｓ５６）。
そして、制御部１０１は、第２ロッドモデルＬＭ２を表示部１１４に表示させ（Ｓ５７）、入力部１１６に入力される操作者からの指示に従って、第１ロッドモデルＬＭ１の位置を変更して表示させる。ここで、操作者は、入力部１１６の操作により、当該第２ロッドモデルＬＭ２が骨モデルＢＭに対して所望の位置を通るようにして骨モデルＢＭに突き刺された状態として、第２ロッドモデルＬＭ２及び骨モデルＢＭを制御部１０１に表示させる（Ｓ５８）。この状態で操作者から位置情報取得指示が入力されると、第２ロッドモデル位置算出部１０６は、第２ロッドモデルＬＭ２が表示されている骨モデルＢＭに対する位置を、第２ロッドモデルＬＭ２の位置として、その座標位置情報を取得する（Ｓ５９）。
この後、操作者が、入力部１１６に指示を入力して上記切断面を設定すると（Ｓ６０，Ｓ６１）、骨片モデル作成部１０４が骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２を作成し（Ｓ６２）、制御部１０１が骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２を表示部１１４に表示させる（Ｓ６３）。
制御部１０１は、入力部１１６に入力される操作者からの指示に従って、骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２の表示角度及び表示位置を異ならせて表示させる（Ｓ６４）。これにより、Ｓ６４において、操作者は、上記切断面での切断で作成された各骨片モデルＢＰＭ１，ＢＰＭ２を、操作者が目標矯正位置と想定する位置に移動させられるかをシミュレーションすることが可能になる。この後、図８に示したＳ１８，Ｓ２０と同様の処理が行われ、出力された骨切断補助部材作成用三次元データを用いて、骨切断補助部材１が作成される。
これにより、異常態様に変形した骨を切断分割し、分割された骨の位置関係を変えて正常な態様での位置関係に矯正するための骨切断補助部材１であって、切断用スリット１３と、第１ガイド孔１４と、第２ガイド孔１５とを有する骨切断補助部材１が作成される。
このように形成した骨切断補助部材１を用いた処置対象骨の施術を説明する。なお、上述した施術と同様の事項は説明を省略する。
(1)まず、患者の患部を切開し、処置対象とする骨の切断対象部分を露出させる。
(2)続いて、骨切断補助部材１を、処置対象とする骨Ｂの表面に密着させる。
(3)そして、上記取り付けられた骨切断補助部材１の第１ガイド孔１４に第１ロッド３１を挿入し、処置対象骨Ｂに挿入する。
(4)続いて、この状態にある骨切断補助部材１の全ての第２ガイド孔１５に対して、第２ロッド３２を挿入して処置対象骨Ｂに挿入する。
(5)次に、術者は、切断用スリット１３に電動のこぎり等の切断治具を挿し入れて動作させ、骨Ｂを切断分離する。
(6)上記切断後、操作者は、各骨片各骨片ＢＰ１，ＢＰ２を、目標矯正位置と想定する位置に移動させる。
ここに示した骨切断補助部材１によれば、第１ガイド孔１４を通しての第１ロッド３１の処置対象骨Ｂへの突き刺しにより、処置対象骨Ｂに対して骨切断補助部材１を正確な位置に配置でき、また、第２ガイド孔１５を通しての第２ロッド３２の処置対象骨Ｂへの突き刺しにより、処置対象骨Ｂに対して骨切断補助部材１を確実に固定可能となる。このため、正確な切断面で処置対象骨Ｂを切断可能である。
なお、図１乃至図２４を用いて上記各実施形態に示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の構成及び処理はこれに限定されるものではない。
本実施形態において処置の対象とする骨は、四肢のものであることが通常であるが、それに限定されず、本発明では、任意の骨を対象とすることができる。人体であれば、人体内に存在する２００個程度の骨すべてが対象であり、例えば、長骨（ｌｏｎｇ ｂｏｎｅ；例えば、四肢）、短骨（ｓｈｏｒｔｂｏｎｅ）、扁平骨（ｆｌａｔ ｂｏｎｅ；胸骨、肋骨、肩甲骨、腸骨など）、種子骨（ｓｅｓａｍｏｉｄｂｏｎｅ；膝蓋骨）、不規則骨（ｉｒｒｅｇｕｌａｒｂｏｎｅ；顔面頭蓋、椎骨）などが挙げられるがそれらに限定されない。長骨（例えば、四肢）の矯正が本発明の矯正において適切である。本発明の治療対象は、代表的に変形治癒した骨である。
なお、骨切断補助部材作成用プログラムは、任意の形態でユーザに提供され得る。例えば、そのプログラムを記録した記録媒体を配布する形態でそのプログラムをユーザに提供してもよいし、ネットワークを介してサーバから端末装置にそのプログラムをダウンロードする形態でそのプログラムをユーザに提供してもよい。骨切断補助部材作成用プログラムの提供は、有償であるか無償であるかを問わない。そのプログラムを記録する記録媒体としては、フレキシブルディスク、ＭＯディスク、ＤＶＤなどの任意の記録媒体が使用され得る。ネットワークとしては、インターネットなどの任意のネットワークが使用され得る。
本明細書において「三次元表示」は、通常直交系表示を用いて行われるが、三次元を表示することができる系であれば任意の系を用いることができる。
本明細書において「骨」とは、脊椎動物の支持器官であって、内骨格の個々の構成要素をいう。脊椎動物の骨は、円口類及び軟骨魚類を除いて主に骨組織からなる。本明細書では、「骨」には、軟骨が含まれる。本明細書において、脊椎動物の骨格の大部分を形づくる硬い結合組織を特に区別するときは、「硬骨」と呼ぶ。なお、本明細書では、骨が例示されているが、骨以外の他の身体の一部であっても同様に処置を設計し、実施することができることが理解される。
本明細書において、骨に関する三次元方向のパラメータは、使用する三次元表示において、各次元を表示する要素であり、例えば、正規直交系で空間を表現したときに、ｘ、ｙ及びｚ軸に関する各々の要素（例えば、ベクトルなど）をいう。ｘ、ｙ及びｚ軸で表現される空間は、代替的に、回転軸、回転角度及び距離で表すことができる。
本明細書において骨の「処置」とは、骨に対して物理的に作用を与えることをいい、例えば、回転、切除、切断、移植片の挿入、延長、固定などをいうがそれらに限定されない。
本明細書において「患者」とは、被験体であり、本実施形態で示した処置が適用される生物をいう。患者または被験体は、好ましくは、ヒトであり得る。
本明細書において、骨の「切断」とは、骨を２以上の部分に分けるような処置を行うことをいう。代表的には、骨の切断は、骨切デバイス（例えば、ボーンソーなど）を用いて行われる。本明細書において、骨の切断が行われる部分は、「骨切り部」とも称される。
本明細書において、骨（骨片）の「固定」とは、ある骨の処置を行った後に、その処置の状態を実質的に保持させる行為をいう。骨の固定は、一般的に対象となる骨のみで行われ得る。

Claims (10)

  1. 異常態様に変形した骨を切断するために用いる骨切断補助部材を製造する方法であって、
    処置対象とする骨の三次元データを取得し、当該取得した三次元データに基づいて、当該処置対象とする骨を表す三次元の骨モデルを作成する骨モデル作成ステップと、
    前記骨モデルに対して矯正用の切断面を設定し、当該切断面で前記骨モデルを切断した各骨片モデルであって、前記処置対象とする骨の矯正目的とする骨を示す目的骨モデルに近似する目標矯正位置まで移動又は回転可能となる各骨片モデルを作成する骨片モデル作成ステップと、
    前記処置対象とする骨における計画通りの位置に前記骨切断補助部材が配置されていることを担保するために用いられる第１ロッドの形状を示す第１ロッドモデルを、当該第１ロッドモデルを突き刺す位置として決定されている前記骨モデルにおける特徴点に取り付けた状態とした、当該第１ロッドモデルの位置を算出する第１ロッドモデル位置算出ステップと、
    前記目標矯正位置にあるとした前記各骨片モデルのそれぞれに第２ロッドモデルを取り付けた状態にある当該各第２ロッドモデルの位置から、当該各骨片モデルが前記骨モデルの位置にあるとした場合における当該各第２ロッドモデルの位置を算出する第２ロッドモデル位置算出ステップと、
    前記骨モデルの表面に嵌合する嵌合面と、前記切断面に対応する位置に形成されて切断治具を当該切断面に向けて案内する切断用スリットと、前記算出された第１ロッドモデルの位置に形成された当該第１ロッドモデルを挿入するための第１ガイド孔と、前記算出された第２ロッドモデルの位置に形成された当該第２ロッドモデルを挿入するための第２ガイド孔とを有する骨切断補助部材を示す骨切断補助部材モデルを生成する骨切断補助部材モデル生成ステップと、
    前記骨切断補助部材モデル生成ステップで生成された骨切断補助部材モデルを示す作成用三次元データを出力する作成用データ出力ステップと、
    前記出力された作成用三次元データに従って、骨切断補助部材を作成する骨切断補助部材作成ステップと、を有する骨切断補助部材の製造方法。
  2. 前記第２ロッドモデル位置算出ステップにおいて、前記第２ロッドモデルの取付位置として、前記第１ロッドモデルの取付位置と同一の位置を算出し、
    前記骨切断補助部材モデル生成ステップでは、当該算出された第２ロッドモデルの取付位置に従って、前記第２ガイド孔のいずれかを前記第１ガイド孔として併用する骨切断補助部材を示す骨切断補助部材モデルを生成する請求項１に記載の骨切断補助部材の製造方法。
  3. 前記目標矯正位置にある前記各骨片モデルに対する、前記取り付けられた前記第２ロッドモデルに対応する位置に、当該第２ロッドモデルを挿入するための差込孔が形成されたブロック体を示すブロック体モデルを生成するブロック体モデル生成ステップと、
    前記ブロック体モデル生成ステップで生成されたブロック体モデルを示すブロック体作成用三次元データを出力するブロック体作成用データ出力ステップと、
    前記出力されたブロック体作成用三次元データに従って、ブロック体を作成するブロック体作成ステップと、を更に有する請求項１又は請求項２に記載の骨切断補助部材の製造方法。
  4. 前記ブロック体モデル生成ステップにおいて、前記目標矯正位置にある前記骨片モデルに対して取り付けられた前記第１ロッドモデルと、前記各第２ロッドモデルのそれぞれに対応する位置に当該第１及び第２ロッドモデルを挿入するための差込孔が形成されたブロック体を示すブロック体モデルを生成し、
    前記ブロック体作成用データ出力ステップにおいて、前記ブロック体モデル生成ステップで生成されたブロック体モデルを示すブロック体作成用三次元データを出力し、
    前記ブロック体作成ステップにおいて、前記ブロック体作成用データ出力ステップにより出力されたブロック体作成用三次元データに従ってブロック体を作成する請求項３に記載の骨切断補助部材の製造方法。
  5. 処置対象とする骨の三次元データを取得し、当該取得した三次元データに基づいて、当該処置対象とする骨を表す三次元の骨モデルを作成する骨モデル作成部と、
    前記骨モデルに対して矯正用の切断面を設定し、当該切断面で前記骨モデルを切断した各骨片モデルであって、前記処置対象とする骨の矯正目的とする骨を示す目的骨モデルに近似する目標矯正位置まで移動又は回転可能となる各骨片モデルを作成する骨片モデル作成部と、
    前記処置対象とする骨における計画通りの位置に前記骨切断補助部材が配置されていることを担保するために用いられる第１ロッドの形状を示す第１ロッドモデルを、当該第１ロッドモデルを突き刺す位置として決定されている前記骨モデルにおける特徴点に取り付けた状態とした、当該第１ロッドモデルの位置を算出する第１ロッドモデル位置算出部と、
    前記目標矯正位置にあるとした前記各骨片モデルのそれぞれに第２ロッドモデルを取り付けた状態にある当該各第２ロッドモデルの位置から、当該各骨片モデルが前記骨モデルの位置にあるとした場合における当該各第２ロッドモデルの位置を算出する第２ロッドモデル位置算出部と、
    前記骨モデルの表面に嵌合する嵌合面と、前記切断面に対応する位置に形成されて切断治具を当該切断面に向けて案内する切断用スリットと、前記算出された第１ロッドモデルの位置に形成された当該第１ロッドモデルを挿入するための第１ガイド孔と、前記算出された第２ロッドモデルの位置に形成された当該第２ロッドモデルを挿入するための第２ガイド孔とを有する骨切断補助部材を示す骨切断補助部材モデルを生成する骨切断補助部材モデル作成部と、
    前記骨切断補助部材モデル作成部で生成された骨切断補助部材モデルを示す作成用三次元データを出力する作成用データ出力部と、してコンピューターを機能させる骨切断補助部材作成用プログラム。
  6. 前記第２ロッドモデル位置算出部が、前記第２ロッドモデルの取付位置として、前記第１ロッドモデルの取付位置と同一の位置を算出し、
    前記骨切断補助部材モデル作成部では、当該算出された第２ロッドモデルの取付位置に従って、前記第２ガイド孔を前記第１ガイド孔として併用する前記骨切断補助部材を示す骨切断補助部材モデルを生成するように、コンピューターを更に機能させる請求項５に記載の骨切断補助部材作成用プログラム。
  7. 前記目標矯正位置にある前記各骨片モデルに対する、前記取り付けられた前記第２ロッドモデルに対応する位置に、当該第２ロッドモデルを挿入するための差込孔が形成されたブロック体を示すブロック体モデルを生成するブロック体モデル作成部と、
    前記ブロック体モデル作成部で生成されたブロック体モデルを示すブロック体作成用三次元データを出力するブロック体作成用データ出力部として、更にコンピューターを機能させる請求項５又は請求項６に記載の骨切断補助部材作成用プログラム。
  8. 前記ブロック体モデル作成部において、前記目標矯正位置にある前記各骨片モデルに対して取り付けられた前記第１ロッドモデルと、前記各第２ロッドモデルのそれぞれに対応する位置に当該第１及び第２ロッドモデルを挿入するための差込孔が形成されたブロック体モデルを生成し、
    前記ブロック体作成用データ出力部が、前記ブロック体モデル作成部で生成されたブロック体モデルを示すブロック体作成用三次元データを出力するように、コンピューターを更に機能させる請求項７に記載の骨切断補助部材作成用プログラム。
  9. 異常態様に変形した骨を切断分割するための骨切断補助部材であって、当該骨切断補助部材が前記骨の表面に接触している状態において、
    前記切断分割が行われる切断面に対応する位置に形成され、切断治具を当該切断面に向けて案内する切断用スリットと、
    当該骨切断補助部材が前記骨の表面に接触している状態において、前記処置対象とする骨における計画通りの位置に前記骨切断補助部材が配置されていることを担保するために当該骨に挿入する第１ロッドを、当該第１ロッドを突き刺す位置として決定されている当該骨における特徴点に向けて案内する第１ガイド孔と、
    前記骨切断補助部材が前記骨の表面に接触している状態において、当該骨に挿入する第２ロッドを、当該骨に向けて案内する第２ガイド孔と、を有する骨切断補助部材。
  10. 前記補正の対象とされる骨に対向する部分に形成され、当該骨の表面に嵌合する嵌合面を更に備え、
    前記切断用スリットは、前記嵌合面が前記骨の表面に嵌合している状態において、前記切断面に対応する位置に形成され、
    前記第１ガイド孔は、前記嵌合面が前記骨の表面に嵌合している状態において、前記第１ロッドを前記特徴点に向けて案内し、
    前記第２ガイド孔は、前記嵌合面が前記骨の表面に嵌合している状態において、当該骨に挿入する第２ロッドを、当該骨が前記切断面で切断された各骨片を正常な態様での位置関係に矯正した後に、当該各骨片に突き刺された前記第２ロッド同士が予め定められた位置関係となるように案内する請求項９に記載の骨切断補助部材。
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