(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボット手術に必要な外科用システムの位置合わせをチェックする方法を提供する。【解決手段】外科用システムのための位置合わせをチェックするシステム及び方法であって、外科用システムは、基準及び追跡マーカを含み、方法は、基準及び追跡マーカを使用して、外科用システムの３次元（３Ｄ）画像化空間を外科用システムの３Ｄ追跡空間と位置合わせすること、Ｘ線画像化システムの追跡固定具を使用して、Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間を３Ｄ追跡空間に位置合わせすること、３Ｄ追跡空間に対応する２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を得ること、２ＤＸ線画像内の対象点を識別すること、対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルを判定すること、及び／または、３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、もしくは場所及び配向に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせを評価することを含んでもよい。【選択図】図１７Ｂ
2018110841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用システムのための位置合わせをチェックする方法であって、前記外科用システムが、基準及び追跡マーカを備え、前記方法が、
前記基準及び前記追跡マーカを使用して、前記外科用システムの３次元（３Ｄ）画像化空間を前記外科用システムの３Ｄ追跡空間と位置合わせすることと、
Ｘ線画像化システムの追跡固定具を使用して、前記Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間を前記３Ｄ追跡空間に位置合わせすることと、
前記３Ｄ追跡空間に対応する２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を得ることと、
前記２ＤＸ線画像内の対象点を識別することと、
前記対象点を通過する前記３Ｄ追跡空間内のベクトルを判定することと、
前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルの場所、配向、または前記場所及び前記配向に基づいた、前記３Ｄ画像化空間と前記３Ｄ追跡空間との前記位置合わせを評価することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記外科用システムが、プロセッサを更に備え、
前記対象点を通過する前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルが、前記プロセッサによって判定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記外科用システムが、プロセッサを更に備え、
前記対象点を通過する前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルが、前記プロセッサによって判定され、
前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルの前記場所、前記配向、または前記場所及び前記配向に基づいた、前記３Ｄ画像化空間と前記３Ｄ追跡空間との前記位置合わせが、前記プロセッサによって評価される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記外科用システムが、プロセッサ及び表示器を更に備え、
前記対象点を通過する前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルが、前記プロセッサによって判定され、また、前記表示器に示され、
前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルの前記場所、前記配向、または前記場所及び前記配向に基づいた、前記３Ｄ画像化空間と前記３Ｄ追跡空間との前記位置合わせが、前記表示器を使用して、前記外科用システムの操作者によって評価される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
外科用システムのための位置合わせをチェックする方法であって、前記外科用システムが、基準及び追跡マーカを備え、前記方法が、
前記基準及び前記追跡マーカを使用して、前記外科用システムの３次元（３Ｄ）画像化空間を前記外科用システムの３Ｄ追跡空間と位置合わせすることと、
Ｘ線画像化システムの追跡固定具を使用して、前記Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間を前記３Ｄ追跡空間に位置合わせすることと、
前記３Ｄ追跡空間に対応する患者の２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を得ることと、
前記患者の対象点を識別することと、
前記対象点を前記２ＤＸ線画像にマッピングすることと、
前記対象点を通過する前記３Ｄ追跡空間内のベクトルを判定することと、
前記２ＤＸ線画像内の前記対象点の場所、前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルの場所、配向、もしくは前記場所及び前記配向、または、前記２ＤＸ線画像内の前記対象点の前記場所、かつ前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルの前記場所、前記配向、もしくは前記場所及び前記配向に基づいた、前記３Ｄ画像化空間と前記３Ｄ追跡空間との前記位置合わせを評価することと、を含む、方法。
【請求項６】
前記患者の前記対象点が、前記外科用システムの操作者によって識別される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記外科用システムが、プロセッサを更に備え、
前記対象点が、前記プロセッサによって２ＤＸ線画像にマッピングされる、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記外科用システムが、プロセッサを更に備え、
前記対象点を通過する前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルが、前記プロセッサによって判定される、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記外科用システムが、プロセッサを更に備え、
前記対象点を通過する前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルが、前記プロセッサによって判定され、
前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルの前記場所、前記配向、または前記場所及び前記配向に基づいて、前記３Ｄ画像化空間と前記３Ｄ追跡空間との前記位置合わせが、前記プロセッサによって評価される、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記外科用システムが、プロセッサ及び表示器を更に備え、
前記対象点が、前記プロセッサによって前記２ＤＸ線画像にマッピングされ、また、前記表示器に示され、
前記対象点を通過する前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルが、前記プロセッサによって判定され、また、前記表示器に示され、
前記２ＤＸ線画像内の前記対象点の前記場所、前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルの前記場所、前記配向、もしくは前記場所及び前記配向、または、前記２ＤＸ線画像内の前記対象点の前記場所、かつ前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルの前記場所、前記配向、もしくは前記場所及び前記配向に基づいた、前記３Ｄ画像化空間と前記３Ｄ追跡空間との前記位置合わせが、前記表示器を使用して、前記外科用システムの操作者によって評価される、請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
外科用システムのための位置合わせをチェックする方法であって、前記外科用システムが、基準及び追跡マーカを備え、前記方法が、
前記基準及び前記追跡マーカを使用して、前記外科用システムの３次元（３Ｄ）画像化空間を前記外科用システムの３Ｄ追跡空間と位置合わせすることと、
Ｘ線画像化システムの追跡固定具を使用して、前記Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間を前記３Ｄ追跡空間に位置合わせすることと、
前記３Ｄ追跡空間に対応する複数の２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を得ることと、
前記複数の２ＤＸ線画像内の共通対象点を識別することと、
前記共通対象点を通過する前記３Ｄ追跡空間内の点を判定することと、
前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルの場所、配向、または前記場所及び前記配向に基づいた、前記３Ｄ画像化空間と前記３Ｄ追跡空間との前記位置合わせを評価することと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記外科用システムが、プロセッサを更に備え、
前記対象点を通過する前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルが、前記プロセッサによって判定される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記外科用システムが、プロセッサを更に備え、
前記対象点を通過する前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルが、前記プロセッサによって判定され、
前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルの前記場所、前記配向、または前記場所及び前記配向に基づいた、前記３Ｄ画像化空間と前記３Ｄ追跡空間との位置合わせが、前記プロセッサによって評価される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記外科用システムが、プロセッサ及び表示器を更に備え、
前記対象点を通過する前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルが、前記プロセッサによって判定され、また、前記表示器に示され、
前記３Ｄ追跡空間内の前記ベクトルの前記場所、前記配向、または前記場所及び前記配向に基づいた、前記３Ｄ画像化空間と前記３Ｄ追跡空間との前記位置合わせが、前記表示器を使用して、前記外科用システムの操作者によって評価される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
外科用システムのための位置合わせをチェックする方法であって、前記外科用システムが、基準及び追跡マーカを備え、前記方法が、
前記基準及び前記追跡マーカを使用して、前記外科用システムの３次元（３Ｄ）画像化空間を前記外科用システムの３Ｄ追跡空間と位置合わせすることと、
Ｘ線画像化システムの追跡固定具を使用して、前記Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間を前記３Ｄ追跡空間に位置合わせすることと、
前記３Ｄ追跡空間に対応する複数の２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を得ることと、
前記３Ｄ画像化空間または前記３Ｄ追跡空間内の対象点を識別することと、
前記対象点を前記複数の２ＤＸ線画像にマッピングすることと、
前記２ＤＸ線画像内の前記対象点の場所に基づいた、前記３Ｄ画像化空間と前記３Ｄ追跡空間との前記位置合わせを評価することと、を含む、方法。
【請求項１６】
前記３Ｄ画像化空間または前記３Ｄ追跡空間内の前記対象点が、前記外科用システムの操作者によって識別される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記外科用システムが、プロセッサを更に備え、
前記３Ｄ画像化空間または前記３Ｄ追跡空間内の前記対象点が、前記プロセッサによって識別される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記外科用システムが、プロセッサを更に備え、
前記対象点が、前記プロセッサによって前記２ＤＸ線画像にマッピングされる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記外科用システムが、プロセッサを更に備え、
前記対象点が、前記プロセッサによって前記２ＤＸ線画像にマッピングされ、
前記２ＤＸ線画像内の前記対象点の前記場所に基づいた、前記３Ｄ画像化空間と前記３Ｄ追跡空間との前記位置合わせが、前記プロセッサによって評価される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記外科用システムが、プロセッサ及び表示器を更に備え、
前記対象点が、前記プロセッサによって前記２ＤＸ線画像にマッピングされ、また、前記表示器に示され、
前記２ＤＸ線画像内の前記対象点の前記場所に基づいた、前記３Ｄ画像化空間と前記３Ｄ追跡空間との前記位置合わせが、前記表示器を使用して、前記外科用システムの操作者によって評価される、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年４月１１日に出願された米国特許出願第１５／０９５，８８３号の一部継続出願である（米国特許出願公開第２０１６／０２２０３２０号Ａ１として公開される）。米国特許出願第１５／０９５，８８３号は、２０１３年１０月２４日に出願された米国特許出願第１４／０６２，７０７号の一部継続出願であり（米国特許出願公開第２０１４／０２７５９５５号Ａ１として公開される）、その米国特許出願は、２０１３年６月２１日に出願された米国特許出願第１３／９２４，５０５号の一部継続出願であり（米国特許出願公開第２０１３／０３４５７１８号Ａ１として公開され、米国特許出願公開第２０１６／０２４２８４９号Ａ９として訂正出願される）、その米国特許出願は、２０１２年６月２１日に出願された米国仮特許出願第６１／６６２，７０２号に対する優先権を主張するものであり、また、２０１３年３月１５日に出願された米国仮特許出願第６１／８００，５２７号に対する優先権を主張するものであり、これらの全ての内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
［技術分野］
本出願は、一般に、医療手技におけるロボットの使用に関し、特に、例えば、患者の解剖学的構造、及びそれらの解剖学的構造に関連する外科用器具の場所を表示デバイス上にグラフィカルに描写する、外科手技におけるロボットの使用に関する。
【０００３】
［背景技術］
種々の医療手技は、最適化された処置をもたらすために、身体内の外科用器具の３次元（３Ｄ）位置の正確な位置測定を必要とする。例えば、椎骨を融合させるためのいくつかの外科手技は、外科医が、ある場所において骨構造の中へ複数の穴を掘削することが必要とされる。融合システムにおける高レベルの機械的完全性を達成するために、かつ骨構造において生成される力のバランスをとるために、穴を正しい場所に掘削することが必要である。椎骨は、大部分の骨構造のように、正確かつ垂直な掘削を困難にする、非平面で湾曲した表面を含む、複雑な形状を有する。
【０００４】
従来、外科医は、現在利用可能なシステム及び方法を使用して、掘削器管の位置を患者の解剖学的構造、例えば、患者の骨構造の３次元画像の上へ重ね合わせるために、誘導システムを使用することによって、掘削器誘導管を手動で保持し、位置付ける。この手動プロセスは、面倒であり、時間がかかり、かつ誤りが生じやすい。更に、手術が成功したと考えることができるかどうかは、それを行う外科医の器用さに大きく依存する。このため、患者の解剖学的構造に関連する外科用器具をより正確に位置付け、それらの器具の位置をより正確に描写するためのロボット支援手術の使用に対する必要性が存在する。
【０００５】
現在、外科手技には、制限されたロボット支援が利用可能である。例えば、あるシステムは、ユーザがロボットアクチュエータを制御することを可能にする。これらのシステムは、手術を受けているときに外科用器具をより正確に位置付け、安定させるために、外科医の大きい移動をロボットアクチュエータの微小な運動に変換する。これらのシステムは、手の振戦の排除を助け得、小さい開口を通して作業するための改善された能力を外科医に提供してもよいが、今日の商業的に入手可能なロボットの多くのように、高価であり、目障りであり、かつ患者及びユーザ（例えば、外科医）に関連するロボットの厄介な設定を必要とする。更に、胸腰部の椎弓根ネジ挿入等のある手技について、これらの従来の方法は、誤りが生じやすく、かつ面倒であることが知られている。
【０００６】
現在のシステムは、限定されるものではないが、一度器具が患者の一部分内に埋没されると、外科用器具の自主的な移動及び精密な配置が、機械的フィードバックの欠如及び／または視覚的配置の喪失によって妨げられ得るという事実を含む、多くの欠点を有する。これらの欠点は、既存の外科用途の誤りを生じ易くさせ、外科手技の間に患者ならびに外科医に安全上の問題をもたらす。
【０００７】
加えて、現在のロボット支援システムは、他の不利な点に悩まされる。外科用器具が患者に挿入される経路及び角度（器具の軌道）は、ロボットアームの構成及びそれが移動することができる様態のため、制限される場合がある。例えば、一部の現在のシステムは、患者の中への配置に理想的な軌道に、及び／または外科医が手術を実施する行うための最適な視野を可能にする位置に外科用器具を配置するための十分な動きまたは運動の範囲を有しない場合がある。
【０００８】
本開示は、現在のロボット支援外科用途の不利な点を克服する。例えば、本開示は、開腹、経皮的、または最小侵襲手術（ＭＩＳ）手技において解剖学的構造を精密に位置付けること、及び手術の間に外科用器具またはインプラントを位置付けることを可能にする。加えて、本開示は、解剖組織の手術前のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャン、手術中のＣＴスキャン、または蛍光透視／Ｘ線に基づく画像に対する、硬い解剖学的構造の識別及び参照を可能にすることによって、定位的外科手技を改善してもよい。更に、本開示は、より正確で安全な様態で医療手技を行う際に外科医を支援するために、外科用ロボットアーム、局所位置付けシステム、動的参照基部、及びプラニングソフトウェアを統合してもよく、それによって、現在のロボット支援システム及び方法の誤りを生じ易くする特徴を低減させる。
【０００９】
ロボット支援手術の目的に画像誘導を使用することに関して、医療画像に関連する座標系は、ナビゲーション座標系で位置合わせされてもよい。位置合わせは、２つ以上の座標系間の変換の定量化することである。位置あわせ成功後、光学的に追跡される空間（ナビゲーション）等の、１つの座標系のツールまたは他の物体の位置が、医療画像空間等の、別の座標系で正確に表示され得る。
【００１０】
位置合わせ後、チェックを行って、位置合わせが成功裏に完了したかどうかを判定してもよい。位置合わせをチェックする１つの方式としては、定性的及び半定量的な解剖学的チェックが挙げられ、それによって、ユーザは、ナビゲートされるツール（例えば、光学追跡マーカを有するツール）を患者の解剖学的構造上の既知の点に接触させ、次いで、ロボットシステムによって提供されるコンピュータソフトウェアを使用することによって位置合わせの精密性を定性的に検証して、ツールのグラフィック表現が、コンピュータモニタ上で、解剖組織に対して正しい位置に重ね合わせられているかどうかを判定する。１つの例として、外科医は、ナビゲートされるプローブを、外科的に露出させた棘状突起の先端部に接触させてもよい。この骨性ランドマークを指している間、コンピュータモニタ上のツールのグラフィック表現は、医療画像量（ＣＴまたはＭＲＩ）上の画像化された棘状突起にその先端が隣接した状態で表示されなければならない。
【００１１】
解剖学的チェックは、ユーザが、該当する場合に、画像化された骨性突起に対するツールのグラフィックのオフセットを見ることができるので、半定量的である。医療画像の尺度が分かっているので、ユーザは、少なくとも骨の表面に対して垂直な方向において、ツールが骨からオフセットされる距離を大まかに評定することができる。
【００１２】
最小侵襲手術または内視鏡手術の場合において、外科医は、骨が露出されておらず、また、ナビゲートされるツールに直接接触しないため、ナビゲートされるプローブを骨に隣接して物理的に位置付けることができないので、上で説明した解剖学的チェックは、不利な点を有する場合がある。したがって、骨の解剖組織の解剖学的チェックは、直接の視覚的比較によって行われない場合があり、また、プローブを皮膚の表面に接触させ、骨の表面のどの場所が皮膚の表面に関連しているのかを評価することが必要になる。外科医は、位置合わせが正確であったかどうかを高度な確実性で検証することできない場合があるので、この評価は、欠点である。検証の欠如は、解剖組織に対するコンピュータモニタ上でのナビゲートされるツールの場所及び移動を判定する際に誤りにつながる場合がある。
【００１３】
したがって、例えば、最小侵襲手術、経皮的手術、または内視鏡手術における外科用システムのための位置合わせをチェックする正確な方法に対する必要性が存在する。
［発明の概要］
この及び他の必要性にかなうために、手術中の１つ以上のＸ線画像を使用して、外科医が骨の表面に接触することを必要としないランドマークのチェックを行うためのデバイス、システム、及び方法が提供される。加えて、そのようなチェックは、該当する場合に、位置合わせの誤りのより精密な定量的評価を可能にする。また、十分な及び／または相当な誤りを有することが見出された場合に、位置合わせを修復するための様態も提供される。
【００１４】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムのための位置合わせをチェックする方法であって、外科用システムは、基準及び追跡マーカを備え、方法は、基準及び追跡マーカを使用して、外科用システムの３次元（３Ｄ）画像化空間を外科用システムの３Ｄ追跡空間と位置合わせすること、Ｘ線画像化システムの追跡固定具を使用して、Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間を３Ｄ追跡空間に位置合わせすること、３Ｄ追跡空間に対応する２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を得ること、２ＤＸ線画像内の対象点を識別すること、対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルを判定すること、及び／または、３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、もしくは場所及び配向に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせを評価することを含んでもよい。
【００１５】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサを更に備えてもよい。対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルは、プロセッサによって判定されてもよい。
【００１６】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサを更に備えてもよい。対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルは、プロセッサによって判定されてもよい。３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、または場所及び配向に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせは、プロセッサによって評価されてもよい。
【００１７】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサ及び表示器を更に備えてもよい。対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルは、プロセッサによって判定されてもよく、また、表示器に示される。３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、または場所及び配向に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせは、表示器を使用して、外科用システムの操作者によって評価されてもよい。
【００１８】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムのための位置合わせをチェックする方法であって、外科用システムは、基準及び追跡マーカを備え、方法は、基準及び追跡マーカを使用して、外科用システムの３次元（３Ｄ）画像化空間を外科用システムの３Ｄ追跡空間と位置合わせすること、Ｘ線画像化システムの追跡固定具を使用して、Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間を３Ｄ追跡空間に位置合わせすること、３Ｄ追跡空間に対応する患者の２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を得ること、患者の対象点を識別すること、対象点を２ＤＸ線画像にマッピングすること、対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルを判定すること、及び／または、２ＤＸ線画像内の対象点の場所、３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、もしくは場所及び配向、または、２ＤＸ線画像内の対象点の場所、かつ３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、もしくは場所及び配向に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせを評価することを含んでもよい。
【００１９】
一部の例示的な実施形態において、患者の対象点は、外科用システムの操作者によって識別されてもよい。
【００２０】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサを更に備えてもよい。対象点は、プロセッサによって２ＤＸ線画像にマッピングされてもよい。
【００２１】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサを更に備えてもよい。対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルは、プロセッサによって判定されてもよい。
【００２２】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサを更に備えてもよい。対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルは、プロセッサによって判定されてもよい。３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、または場所及び配向に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせは、プロセッサによって評価されてもよい。
【００２３】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサ及び表示器を更に備えてもよい。対象点は、プロセッサによって２ＤＸ線画像にマッピングされてもよく、また、表示器に示されてもよい。対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルは、プロセッサによって判定されてもよく、また、表示器に示されてもよい。２ＤＸ線画像内の対象点の場所、３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、もしくは場所及び配向、または、２ＤＸ線画像内の対象点の場所、かつ３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、もしくは場所及び配向に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせは、表示器を使用して、外科用システムの操作者によって評価されてもよい。
【００２４】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムのための位置合わせをチェックする方法であって、外科用システムは、基準及び追跡マーカを備え、方法は、基準及び追跡マーカを使用して、外科用システムの３次元（３Ｄ）画像化空間を外科用システムの３Ｄ追跡空間と位置合わせすること、Ｘ線画像化システムの追跡固定具を使用して、Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間を３Ｄ追跡空間に位置合わせすること、３Ｄ追跡空間に対応する複数の２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を得ること、２ＤＸ線画像内の対象点を識別すること、対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルを判定すること、及び／または、３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、もしくは場所及び配向に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせを評価することを含んでもよい。
【００２５】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサを更に備えてもよい。対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルは、プロセッサによって判定されてもよい。
【００２６】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサを更に備えてもよい。対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルは、プロセッサによって判定されてもよい。３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、または場所及び配向に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせが、プロセッサによって評価されてもよい。
【００２７】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサ及び表示器を更に備えてもよい。対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルは、プロセッサによって判定されてもよく、また、表示器に示されてもよい。３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、または場所及び配向に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせは、表示器を使用して、外科用システムの操作者によって評価されてもよい。
【００２８】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムのための位置合わせをチェックする方法であって、外科用システムは、基準及び追跡マーカを備え、方法は、基準及び追跡マーカを使用して、外科用システムの３次元（３Ｄ）画像化空間を外科用システムの３Ｄ追跡空間と位置合わせすること、Ｘ線画像化システムの追跡固定具を使用して、Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間を３Ｄ追跡空間に位置合わせすること、３Ｄ追跡空間に対応する複数の二次元（２Ｄ）Ｘ線画像を得ること、３Ｄ画像化空間または３Ｄ追跡空間内の対象点を識別すること、対象点を２ＤＸ線画像にマッピングすること、及び／または、２ＤＸ線画像内の対象点の場所に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせを評価することを含んでもよい。
【００２９】
一部の例示的な実施形態において、３Ｄ画像化空間または３Ｄ追跡空間内の対象点は、外科用システムの操作者によって識別されてもよい。
【００３０】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサを更に備えてもよい。３Ｄ画像化空間または３Ｄ追跡空間内の対象点は、プロセッサによって識別されてもよい。
【００３１】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサを更に備えてもよい。対象点は、プロセッサによって２ＤＸ線画像にマッピングされてもよい。
【００３２】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサを更に備えてもよい。対象点は、プロセッサによって２ＤＸ線画像にマッピングされてもよい。２ＤＸ線画像内の対象点の場所に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせは、プロセッサによって評価されてもよい。
【００３３】
一部の例示的な実施形態において、外科用システムは、プロセッサ及び表示器を更に備えてもよい。対象点は、プロセッサによって２ＤＸ線画像にマッピングされてもよく、また、表示器に示される。２ＤＸ線画像内の対象点の場所に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせが、表示器を使用して、外科用システムの操作者によって評価されてもよい。
【００３４】
上の及び／または他の態様及び利点は、添付図面と関連してなされる以下の例示的な実施形態の詳細な説明から、より明らかになり、より容易に理解されるであろう。
【００３５】
［図面の簡単な説明］
［図１Ａ及び１Ｂ］一部の例示的な実施形態に係る外科用ロボットを例解する。
［図１Ｃ］一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタの並進及び配向の制御を伴う外科用ロボットの一部分を例解する。
［図１Ｄ］一部の例示的な実施形態に係る移動を較正及び追跡するために装着される複数の光学マーカを有する外科用ロボットの部分図を例解する。
［図２］一部の例示的な実施形態に係る患者上で動作する外科用ロボットを例解する。
［図３］一部の例示的な実施形態に係る外科用ロボットを例解する。
［図４］一部の例示的な実施形態に係る外科用ロボットの一部分を例解する。
［図５］一部の例示的な実施形態に係る外科用ロボットのブロック図を例解する。
［図６］一部の例示的な実施形態に係る外科用ロボットを例解する。
［図７Ａ〜７Ｃ］一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタを例解する。
［図８Ａ〜８Ｃ］一部の例示的な実施形態に係る器具及び器具アセンブリを例解する。
［図９Ａ及び９Ｂ］一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタを例解する。
［図１０Ａ及び１０Ｂ］一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタ及び器具アセンブリを例解する。
［図１１］一部の例示的な実施形態に係る器具及び誘導管を例解する。
［図１２Ａ〜１２Ｃ］一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタ及びロボットアームの一部分を例解する。
［図１３］一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタ及びロボットアームの一部分を例解する。
［図１４］一部の例示的な実施形態に係る動的参照アレイ、画像化アレイ、及び他の構成要素を例解する。
［図１５］一部の例示的な実施形態に係る位置合わせの方法を例解する。
［図１６Ａ及び１６Ｂ］一部の例示的な実施形態に係る画像化システムを例解する。
［図１７Ａ及び１７Ｂ］一部の例示的な実施形態に係る画像化システムを例解する。
［図１８］一部の例示的な実施形態に係る２ＤＸ線画像を例解する。
［図１９Ａ〜１９Ｄ］一部の例示的な実施形態に係る３Ｄ画像化空間の４つの視野を例解する。
［図２０］一部の例示的な実施形態に係る外科用システムのための位置合わせをチェックする第１の方法を例解する。
［図２１］一部の例示的な実施形態に係る外科用システムのための位置合わせをチェックする第２の方法を例解する。
［図２２］一部の例示的な実施形態に係る外科用システムのための位置合わせをチェックする第３の方法を例解する。
［図２３］一部の例示的な実施形態に係る外科用システムのための位置合わせをチェックする第４の方法を例解する。
【００３６】
［発明を実施するための形態］
ここで、例示的な実施形態が、添付図面を参照してより完全に説明される。しかしながら、実施形態は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、また、本明細書に記載される例示的な実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が完璧かつ完全であるように、及び本発明の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。図面において、層及び領域の厚さは、明確にするため誇張されてもよい。
【００３７】
ある要素が、別の構成要素「の上にある（ｏｎ）」、「に接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」、「に電気的に接続される（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」、または「に連結される（ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）」と称されているときには、別の構成要素の直接上にある、別の構成要素に直接接続される、電気的に接続される、または連結されてもよく、または介在構成要素が存在してもよいことが理解されるであろう。対照的に、構成要素が、別の構成要素「の直接上にある（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）」、「に直接接続される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」、「に直接電気的に接続される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」、または「に直接連結される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）」と称されているときには、いかなる介在構成要素も存在しない。本明細書において使用される際、「及び／または（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、関連する列記される項目の１つ以上のうちのいずれか及び全ての組み合わせを含む。
【００３８】
第１の、第２の、第３の、等の用語が、種々の要素、構成要素、領域、層、及び／または区分を説明するために本明細書で使用されてもよいが、これらの要素、構成要素、領域、層、及び／または区分は、これらの用語によって限定されるべきではないことが理解されるであろう。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、層、及び／または区分を、別の要素、構成要素、領域、層、及び／または区分と区別するためにのみ使用される。例えば、第１の要素、構成要素、領域、層、及び／または区分は、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層及び／または区分と呼ばれ得る。
【００３９】
「下の（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部の（ｂｅｌｏｗ）」、「上の（ａｂｏｖｅ）」、「上部の（ｕｐｐｅｒ）」、及び同類のもの等の空間的に相対的な用語は、図面に例解されるような、ある構成要素及び／もしくは特徴と、別の構成要素／もしくは特徴または他の構成要素（複数可）及び／もしくは特徴（複数可）との関係を説明するための説明を簡単にするために本明細書で使用されてもよい。空間的に相対的な用語は、図面に描写される配向に加えて、使用中または動作中のデバイスの異なる配向を包含することを意図することが理解されるであろう。
【００４０】
本明細書で使用される用語は、ある実施形態のみを説明することを目的とし、本発明を限定することを意図しない。本明細書において使用される際、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに指示のある場合を除き、複数形も含むことを意図する。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、及び／または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書において使用されるときに、明示された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／または構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／またはそれらの群の存在または追加を排除しないことが更に理解されるであろう。
【００４１】
例示的な実施形態は、理想的な例示的な実施形態（及び中間構造）の概略的な例解である断面の例解を参照して本明細書で説明されてもよい。そのようにして、例えば製造技法及び／または許容差の結果として、例解の形状からの変化形が予想される。このため、例示的な実施形態は、本明細書で例解される領域のある形状に限定されるものとして解釈されるべきではなく、例えば製造の結果として生じる、形状の偏差が含まれる。
【００４２】
別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、例示的な実施形態が属する分野の当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。一般的に使用される辞書において定義されるもの等の用語は、関連する技術分野の文脈における意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書においてそのように明示的に定義されていない限り、理想的な意味、または過度に形式的な感覚で解釈されるべきではないことが更に理解されるであろう。
【００４３】
ここで、添付図面に例解される例示的な実施形態に対して参照を行うが、全体を通して、同様の参照番号は、同様の構成要素を指してもよい。
【００４４】
図１Ａ、１Ｂ、及び１Ｄは、一部の例示的な実施形態に係る外科用ロボットシステム１００を例解する。外科用ロボットシステム１００は、外科用ロボット１０２、ロボットアーム１０４、基部１０６、筐体１０８、表示器１１０、エンドエフェクタ１１２、誘導管１１４、追跡アレイ１１６、及び追跡マーカ１１８を含んでもよい。
【００４５】
図１Ｃは、一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタ１１２の並進及び配向の制御を伴う、外科用ロボットシステム１００の一部分を例解する。
【００４６】
図１Ａ及び１Ｂに示されるように、外科用ロボット１０２は、表示器１１０及び筐体１０８を備えることができる。表示器１１０は、外科用ロボット１０２に取設することができ、一部の例示的な実施形態において、表示器１１０は、外科用ロボット１０２を伴う手術室内、または遠隔の場所のいずれかにおいて、外科用ロボット１０２から取り外すことができる。一部の実施形態において、筐体１０８は、ロボットアーム１０４及びエンドエフェクタ１１２を備えることができる。エンドエフェクタ１１２は、ロボットアーム１０４に連結されてもよく、少なくとも１つのモータによって制御されてもよい。一部の例示的な実施形態において、エンドエフェクタ１１２は、患者２１０に手術を実施するために使用される外科用器具を備えることができる。一部の例示的な実施形態において、エンドエフェクタ１１２は、外科用器具に連結することができる。本明細書において使用される際、「エンドエフェクタ」という用語は、「イフェクチュエータ要素」という用語と同義的に使用される。一部の実施形態において、エンドエフェクタ１１２は、所望の様態における外科用器具の移動をもたらすために任意の既知の構造を備えることができる。
【００４７】
図１Ｃは、一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタ１１２の並進及び配向の制御を伴う、外科用ロボット１０２の一部分を例解する。示されるように、一部の実施形態は、ｘ、ｙ、及びｚ軸（図１Ｃにおける１２６、１２８、１３０を参照されたい）に沿ってエンドエフェクタ１１２を移動させる能力を有する外科用ロボット１０２を使用することが可能な外科用ロボットシステム１００を含む。この実施形態において、ｘ軸１２６は、ｙ軸１２８及びｚ軸１３０に対して直角であり得、ｙ軸１２８は、ｘ軸１２６及びｚ軸１３０に対して直角であり得、ｚ軸１３０は、ｘ軸１２６及びｙ軸１２８に対して直角であり得る。一部の例示的な実施形態において、外科用ロボット１０２は、他方の軸とは独立に、一方の軸に沿ったエンドエフェクタ１１２の移動をもたらすように構成することができる。例えば、一部の例示的な実施形態において、外科用ロボット１０２は、ｙ軸１２８またはｚ軸１３０に沿ったエンドエフェクタ１１２のいかなる実質的な移動も引き起こすことなく、エンドエフェクタ１１２に、ｘ軸１２６に沿って５００ミリメートル（ｍｍ）以上の所与の距離を移動させることができる。この文脈において使用される際、「実質的な」は、意図される経路から２度もしくは２ｍｍ以上の偏差または外科用途に適切であり得る他の何らかの所定の偏差を意味し得る。
【００４８】
一部の例示的な実施形態において、エンドエフェクタ１１２は、（エンドエフェクタ１１２と関連付けられるオイラー角（例えば、ロール、ピッチ、及び／またはヨー）のうちの１つ以上を選択的に制御することができるように）ｘ軸１２６、ｙ軸１２８、及びＺフレーム軸１３０のうちの１つ以上の周りの選択的回転のために構成することができる。例えば、ロール１２２は、ｘ軸１２６もしくはＺフレーム軸１３０の周りまたはそれに沿った実質的な偏差を伴わない、ｙ軸１２８の周りの選択的回転であり、ピッチ１２０は、ｙ軸１２８もしくはＺフレーム軸１３０の周りまたはそれに沿った実質的な偏差を伴わない、ｘ軸１２６の周りの選択的回転である。一部の例示的な実施形態において、動作の間、エンドエフェクタ１１２及び／または外科用器具は、外科用ロボットシステム１００によって選択的に変動させ、監視することができる、（図１Ｃにおいて「Ｚ管」１２４と標識される）選択された配向軸と整列されてもよい。エンドエフェクタ１１２は、誘導管１１４をＺ管軸１２４方向に移動させる、直線アクチュエータを含んでもよい。
【００４９】
一部の例示的な実施形態において、エンドエフェクタ１１２の並進及び配向の選択的制御は、例えば、回転軸のみを備える６自由度のロボットアームを利用する従来のロボットと比較して、有意に改善された精密性でもって医療手技の実施を可能にすることができる。例えば、一部の例示的な実施形態において、図２に示されるように、外科用ロボットシステム１００は、患者２１０上で動作させるために使用されてもよく、ロボットアーム１０４は、患者２１０の身体の上に位置付けることができ、エンドエフェクタ１１２は、患者２１０の身体に向かってｚ軸に対して選択的に角度を付けられる。
【００５０】
一部の例示的な実施形態において、外科用器具の位置は、外科用ロボット１０２が、手技の間、常に外科用器具の場所を認識することができるように、動的に更新することができる。結果として、一部の例示的な実施形態において、外科用ロボット１０２は、患者２１０への最小の損傷を伴って、かつ医師からのいかなる更なる支援も伴わずに（医師がそのように所望しない限り）素早く所望の位置に外科用器具を移動させることができる。一部の更なる実施形態において、外科用ロボット１０２は、外科用器具が、選択された、事前に計画された軌道から外れた場合、外科用器具の経路を補正するように構成することができる。一部の例示的な実施形態において、外科用ロボット１０２は、エンドエフェクタ１１２及び／または外科用器具の移動の停止、修正、及び／または手動制御を可能にするように構成することができる。このため、使用中、例示的な実施形態において、医師または他のユーザは、外科用ロボットシステム１００を動作させることができ、エンドエフェクタ１１２及び／または外科用器具の自主的な移動を停止、修正、または手動で制御するオプションを有する。外科用ロボット１０２による外科用器具の制御及び移動を含む、外科用ロボットシステム１００の更なる詳細は、本出願が、米国特許法第１２０条の下、その優先権を主張するものであり、かつその全体として参照することにより本明細書に組み込まれる、同時係属米国特許出願第１３／９２４，５０５号において見出すことができる。
【００５１】
図１Ｂ及び１Ｄに示されるように、一部の例示的な実施形態において、外科用ロボットシステム１００は、３次元においてロボットアーム１０４、エンドエフェクタ１１２、及び／または外科用器具の移動を追跡するように構成された複数の追跡マーカ１１８を備えることができる。追跡マーカ１１８からの３次元位置情報は、高度の精密性を維持するように、外科用ロボット１０２の各軸上の絶対的もしくは相対的な従来の直線または回転エンコーダからの１次元の直線もしくは回転位置情報と併せて使用することができることが理解されるべきである。一部の例示的な実施形態において、複数の追跡マーカ１１８は、例えば、制限することなく、例えば、外科用ロボット１０２の基部１０６上、またはロボットアーム１０４上（例えば、図１Ｂを参照されたい）等の、外科用ロボット１０２の外表面に装着（またはそうでなければ固定）することができる。更に、一部の例示的な実施形態において、複数の追跡マーカ１１８は、外科医、外科用ツール、または外科用ロボット１０２の他のパーツによって遮られる可能性を低減するように、手術野２０８から離間して、外科用ロボット１０２の基部１０６上に位置付けることができる。一部の例示的な実施形態において、複数の追跡マーカ１１８のうちの少なくとも１つの追跡マーカ１１８は、エンドエフェクタ１１２に装着またはそうでなければ固定することができる（例えば、図１Ｄを参照されたい）。
【００５２】
一部の例示的な実施形態において、外科用ロボットシステム１００は、ｘ軸１２６、ｙ軸１２８、ｚ軸１３０、Ｚ管軸１２４、ならびにロール１２２及びピッチ１２０軸に沿ったエンコーダカウントに基づいて、管１１４内に保持された外科用器具の配向及び座標を計算するために、ロボット基部１０６に対して収集された追跡情報を使用することができる。
【００５３】
一部の例示的な実施形態において、追跡マーカ１１８のうちの１つ以上は、光学マーカであってもよく、少なくとも１つの光学マーカは、基部１０６上の他の追跡マーカ１１８の代わりに、またはそれに加えて、外科用ロボット１０２の基部１０６とエンドエフェクタ１１２との間で、外科用ロボット１０２上に位置付けてもよい。一部の実施形態において、エンドエフェクタ１１２上の１つ以上の追跡マーカ１１８の位置付けは、（基部１０６上の追跡マーカ１１８の位置情報、ならびにｚ軸１３０、ｘ軸１２６、ｙ軸１２８、ロール軸１２２、ピッチ軸１２０、及びＺ管軸１２４のエンコーダカウントから計算される）エンドエフェクタ１１２の位置をチェックまたは検証する役割を果たすことによって、位置測定値の精密性を最大化することができる。
【００５４】
一部の例示的な実施形態において、少なくとも１つの追跡マーカ１１８は、エンドエフェクタ１１２及び外科用器具がｘ軸１２６に沿って移動する際、少なくとも１つの追跡マーカ１１８が、ｘ軸１２６に沿って移動することを可能にするように、ｘ軸に沿ったエンドエフェクタ１１２及び／または外科用器具の移動をもたらす、外科用ロボット１０２の一部分に装着することができる（図１Ｄを参照されたい）。一部の例示的な実施形態において、説明されるような追跡マーカ１１８の配置は、外科医がカメラまたは検出デバイスから１つ以上の追跡マーカ１１８を遮断する可能性、または１つ以上の追跡マーカ１１８が手術への障害になる可能性を低減することができる。
【００５５】
一部の例示的な実施形態において、追跡マーカ１１８の１つ以上の出力及び／または各軸からのエンコーダカウントに基づく、エンドエフェクタ１１２の配向及び位置の計算の高い精密性により、エンドエフェクタ１１２の位置を非常に正確に判定することが可能であり得る。例えば、一部の例示的な実施形態において、（ｘ軸１２６と基部１０６との間にある）ｚ軸１３０に対する軸エンコーダのカウントの知識を必要とすることなく、ｘ軸１２６上の追跡マーカ１１８の位置、ならびにｙ軸１２８、ロール軸１２２、ピッチ軸１２０、及びＺ管軸１２４上のエンコーダのカウントのみを知ることは、エンドエフェクタ１１２の位置の算出を可能にすることができる。一部の実施形態において、外科用ロボット１０２のいずれかの中間軸上の追跡マーカ１１８の配置は、エンドエフェクタ１１２の正確な位置が、かかる追跡マーカ１１８の場所、及び追跡マーカ１１８とエンドエフェクタ１１２との間の軸（１２６、１２０、１２２、及び１２４）上のエンコーダのカウントに基づいて、計算されることを可能にすることができる。外科用ロボット１０２及び外科用器具の制御、移動、及び追跡を含む、外科用ロボットシステム１００の更なる詳細は、先に述べたように、本出願が、米国特許法第１２０条の下、その優先権を主張するものであり、かつその全体として参照することにより本明細書に組み込まれる、同時係属米国特許出願第１３／９２４，５０５号において見出すことができる。
【００５６】
一部の例示的な実施形態では、下でより詳細に説明されるように、１つ以上のマーカが外科用器具に連結されてもよい。一部の例示的な実施形態において、これらのマーカならびに追跡マーカ１１８は、従来の赤外発光ダイオード、またはＯｐｔｏｔｒａｋ（登録商標）等の商業的に入手可能な赤外光追跡システムを使用して追跡されることが可能なＯｐｔｏｔｒａｋ（登録商標）ダイオードを備えることができる。Ｏｐｔｏｔｒａｋ（登録商標）は、Ｎｏｒｔｈｅｒｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｃ．，Ｗａｔｅｒｌｏｏ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａの登録商標である。一部の例示的な実施形態において、追跡マーカ１１８は、Ｐｏｌａｒｉｓ  Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）等の商業的に入手可能な光学追跡システムを使用して追跡されることが可能な従来の反射性球体を備えることができる。Ｐｏｌａｒｉｓ  Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）も、Ｎｏｒｔｈｅｒｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｃ．の登録商標である。
【００５７】
図２を参照すると、外科用ロボットシステム１００が示され、カメラ２００、カメラアーム２０２、ならびにカメラアームジョイント２０４及び２０６を更に含む。図２は、手術野２０８及び患者２１０を更に描写する。
【００５８】
一部の例示的な実施形態において、追跡マーカ１１８及び外科用器具上のマーカから発出される、及び／またはそれによって反射される光は、カメラ２００によって読み取ることができ、また、ロボット１０２の場所及び移動を監視するために使用することができる（例えば、カメラアーム２０２上に装着され、図２に示されるカメラアームジョイント２０４及びカメラアームジョイント２０６を通した移動が可能なカメラ２００を参照されたい）。一部の例示的な実施形態において、追跡マーカ１１８及び外科用器具上のマーカは、無線周波及び／もしくは電磁リフレクタまたはトランシーバを備えることができ、カメラ２００は、無線周波及び／もしくは電磁トランシーバを含むこと、またはそれと置き換えることができる。
【００５９】
図３は、一部の例示的な実施形態と一致する、外科用ロボットシステム３００及びカメラスタンド３０２を例解する。外科用ロボットシステム３００は、表示器３０４、上部アーム３０６、下部アーム３０８、エンドエフェクタ３１０、垂直カラム３１２、キャスタ３１４、キャビネット３１６、タブレット引出し３１８、コネクタパネル３２０、制御パネル３２２、及びリング部３２４を備えてもよい。カメラスタンド３０２は、カメラ３２６を備えてもよい。これらの構成要素は、図５に関してより多く説明される。
【００６０】
図４は、一部の例示的な実施形態と一致する、基部４００を例解する。基部４００は、外科用ロボットシステム３００の一部分であってもよく、キャビネット３１６を備えてもよい。キャビネット３１６は、限定されるものではないが、バッテリ４０２、配電モジュール４０４、プラットフォームインターフェースボードモジュール４０６、コンピュータ４０８、追加的な構成要素４１０、ハンドル４１２、及びタブレット引出し４１４を含む、外科用ロボットシステム３００のある構成要素を収容してもよい。これらの構成要素の接続及び関係は、図５に関してより詳細に説明される。
【００６１】
図５は、外科用ロボットシステム３００の一部の例示的な実施形態のある構成要素のブロック図を例解する。外科用ロボットシステム３００は、プラットフォームサブシステム５０２、コンピュータサブシステム５０４、動き制御サブシステム５０６、及び追跡サブシステム５３２を備えてもよい。プラットフォームサブシステム５０２は、バッテリ４０２、配電モジュール４０４、プラットフォームインターフェースボードモジュール４０６、及びタブレット充電ステーション５３４を更に備えてもよい。コンピュータサブシステム５０４は、コンピュータ４０８、表示器３０４、及びスピーカ５３６を更に備えてもよい。動き制御サブシステム５０６は、駆動回路５０８、モータ５１０、５１２、５１４、５１６、５１８、安定器５２０、５２２、５２４、５２６、エンドエフェクタ３１０、及びコントローラ５３８を更に備えてもよい。追跡サブシステム５３２は、位置センサ５４０及びカメラ変換器５４２を更に備えてもよい。外科用ロボットシステム３００はまた、フットペダル５４４及びタブレット５４６を備えてもよい。
【００６２】
入力電力は、電力供給５４８を介してシステム３００に柔軟にされ、それは、配電モジュール４０４に提供されてもよい。配電モジュール４０４は、入力電力を受け取り、外科用ロボットシステム３００の他のモジュール、構成要素、及びサブシステムに提供される異なる電力供給電圧を発生するように構成される。配電モジュール４０４は、異なる電圧供給をプラットフォームインターフェースボードモジュール４０６に提供するように構成されてもよく、それは、例えば、コンピュータ４０８、表示器３０４、スピーカ５３６、ドライバ回路５０８等の他の構成要素に、例えば、電力モータ５１２、５１４、５１６、５１８及びエンドエフェクタ３１０、モータ５１０、リング部３２４、カメラ変換器５４２、ならびに外科用ロボットシステム３００のための他の構成要素、例えば、キャビネット３１６内の電気構成要素を冷却するための送風機に提供されてもよい。
【００６３】
配電モジュール４０４はまた、電力を他の構成要素、例えば、タブレット引出し３１８内に位置し得るタブレット充電ステーション５３４等に提供してもよい。タブレット充電ステーション５３４は、タブレット５４６を充電するためにタブレット５４６と無線または有線通信してもよい。タブレット５４６は、本開示と一致する及び本明細書に説明される外科医によって使用されてもよい。
【００６４】
配電モジュール４０４はまた、バッテリ４０２に接続されてもよく、そのバッテリは、万一配電モジュール４０４が電源５４８からの電力を受け取らなかった場合に、一時的な電源としての役割を果たす。他のときには、配電モジュール４０４は、必要な場合、バッテリ４０２を充電する役割を果たしてもよい。
【００６５】
プラットフォームサブシステム５０２の他の構成要素はまた、コネクタパネル３２０、制御パネル３２２、及びリング部３２４を含んでもよい。コネクタパネル３２０は、異なるデバイス及び構成要素を外科用ロボットシステム３００ならびに／または関連付けられた構成要素及びモジュールに接続する役割を果たしてもよい。コネクタパネル３２０は、異なる構成要素からの線路または接続を受け入れる１つ以上のポートを含んでもよい。例えば、コネクタパネル３２０は、外科用ロボットシステム３００を他の機器に接地し得る接地端子ポート、フットペダル５４４を外科用ロボットシステム３００に接続するためのポート、位置センサ５４０、カメラ変換器５４２、及びカメラスタンド３０２と関連付けられたカメラ３２６を備え得る追跡サブシステム５３２に接続するためのポートを有してもよい。コネクタパネル３２０はまた、他の構成要素、例えば、コンピュータ４０８等へのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、イーサネット（登録商標）、高解像度マルチメディアインターフェース（ＨＤＭＩ（登録商標））通信を可能にするために、他のポートを含んでもよい。
【００６６】
制御パネル３２２は、外科用ロボットシステム３００の動作を制御する種々のボタンもしくは指示器を提供してもよいし、及び／または外科用ロボットシステム３００に関する情報を提供してもよい。例えば、制御パネル３２２は、外科用ロボットシステム３００の電源をオンまたはオフにするためのボタン、垂直カラム３１２を上げるまたは下げるためのボタン、及び外科用ロボットシステム３００が物理的に移動することを係止するようにキャスタ３１４に係合するように計画され得る安定器５２０、５２２、５２４、５２６を上げるまたは下げるためのボタンを含んでもよい。万一緊急の場合には、他のボタンが外科用ロボットシステム３００を停止してもよく、それは、全てのモータ電力をなくし得、全ての動きの発生を停止するために機械的制動を加え得る。制御パネル３２２はまた、ユーザにあるシステム状況を通知する指示器、例えば、線路電力指示器等、またはバッテリ４０２用の充電の状態を通知する指示器を有してもよい。
【００６７】
リング部３２４は、外科用ロボットシステム３００のユーザに、外科用ロボットシステム３００が不十分に動作している異なるモード及び該ユーザへのある警告を通知するための視覚的指示器であってもよい。
【００６８】
コンピュータサブシステム５０４は、コンピュータ４０８、表示器３０４、及びスピーカ５３６を含む。コンピュータサブシステム５０４は、外科用ロボットシステム３００を動作させるためのオペレーティングシステム及びソフトウェアを含む。コンピュータサブシステム５０４は、情報をユーザに表示するために、他の構成要素（例えば、追跡サブシステム５３２、プラットフォームサブシステム５０２、及び／または動き制御サブシステム５０６）からの情報を受信及び処理してもよい。更に、コンピュータサブシステム５０４はまた、音声をユーザに提供するためにスピーカ５３６を含んでもよい。
【００６９】
追跡サブシステム５３２は、位置センサ５４０及びカメラ変換器５４２を含んでもよい。追跡サブシステム５３２は、図３に関して説明されたようなカメラ３２６を含むカメラスタンド３０２に対応してもよい。位置センサ５４０は、カメラ３２６であってもよい。追跡サブシステムは、外科手技の間にユーザによって使用される外科用ロボットシステム３００及び／または器具の異なる構成要素上に位置付けられる、ある一定のマーカの場所を追跡してもよい。この追跡は、それぞれ、アクティブまたはパッシブ要素、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）または反射性マーカ等の場所を追跡する赤外技術の使用を含む、本開示と一致する様態で行われてもよい。これらの種類のマーカを有する構造の場所、配向、及び位置は、表示器３０４上でユーザに表示され得るコンピュータ４０８に提供されてもよい。例えば、これらの種類のマーカを有し、（ナビゲーション空間として呼ばれ得る）この様態で追跡される外科用器具が、患者の解剖学的構造の３次元画像に関連してユーザに示されてもよい。
【００７０】
動き制御サブシステム５０６は、垂直カラム３１２、上部アーム３０６、下部アーム３０８を物理的に移動させる、またはエンドエフェクタ３１０を回転させるように構成されてもよい。物理的な移動は、１つ以上のモータ５１０、５１２、５１４、５１６、５１８の使用を通じて行われてもよい。例えば、モータ５１０は、垂直カラム３１２を垂直に上げるまたは下げるように構成されてもよい。モータ５１２は、図３に示されるように垂直カラム３１２との係合点の周囲に、上部アーム３０６を横に移動させるように構成されてもよい。モータ５１４は、図３に示されるように上部アーム３０６との係合点の周囲に、下部アーム３０８を横に移動させるように構成されてもよい。モータ５１６及び５１８は、一方がロールを制御し得、かつもう一方が傾きを制御し得るような様態で、エンドエフェクタ３１０を移動させるように構成されてもよく、それによって、エンドエフェクタ３１０が移動され得る複数の角度を提供する。これらの移動は、コントローラ５３８によって達成されてもよく、そのコントローラは、エンドエフェクタ３１０上に配置されたロードセルを通してこれらの移動を制御し得、ユーザが、これらのロードセルを係合することによって作動され得、所望の様態において外科用ロボットシステム３００を移動させる。
【００７１】
更に、外科用ロボットシステム３００は、ユーザが、（タッチスクリーン入力デバイスであってもよい）表示器３０４上に、表示器３０４上の患者の解剖組織の３次元画像上に外科用器具または構成要素の場所を指示することを通じて、垂直カラム３１２、上部アーム３０６、及び下部アーム３０８の自動移動を提供してもよい。ユーザは、フットペダル５４４を踏むことまたはいくらかの他の入力手段によって、この自動移動を開始してもよい。
【００７２】
図６は、一部の例示的な実施形態と一致する外科用ロボットシステム６００を例解する。外科用ロボットシステム６００は、エンドエフェクタ６０２、ロボットアーム６０４、誘導管６０６、器具６０８、及びロボット基部６１０を備えてもよい。器具６０８は、追跡アレイ６１２に取設されてもよく、また、関連付けられた軌道６１４を有してもよい。軌道６１４は、器具６０８が、一度それが誘導管６０６内に固定されると進むように構成される移動の経路、例えば、患者の中への器具６０８の挿入の経路を表現してもよい。一部の例示的な実施形態において、ロボット基部６１０は、外科用ロボットシステム６００が、患者上で動作している際に、ユーザ（例えば、外科医）を支援してもよいように、ロボットアーム６０４及びエンドエフェクタ６０２と電子通信するように構成されてもよい。外科用ロボットシステム６００は、前に説明した外科用ロボットシステム１００及び外科用ロボットシステム３００と一致してもよい。
【００７３】
追跡アレイ６１２は、器具６０８の場所及び配向を監視するために、器具６０８上に装着されてもよい。図８Ａに関して下で更に詳細に説明されるように、追跡アレイ６１２は、器具アセンブリ８０２に取設されてもよく、また、マーカ８０４を備えてもよい。器具アセンブリ８０２は、図８Ｂに関して下で更に詳細に説明されるように、器具６０８を収容してもよい。マーカ８０４は、例えば、本開示と一致して説明されるように、発光ダイオード及び／または他の種類のマーカであってもよい。追跡デバイスは、外科用ロボットシステムと関連付けられた１つ以上の見通し線デバイスであってもよい。例として、追跡デバイスは、外科用ロボットシステムと関連付けられたカメラであってもよいし、また、ロボットアーム、ロボット基部、及び／または患者に対する器具の定義された領域または相対的配向について追跡アレイ６１２を追跡してもよい。追跡デバイスは、カメラスタンド３０２及び追跡サブシステム５３２と併せて説明された構造のものと一致してもよい。
【００７４】
図７Ａ〜７Ｃは、一部の例示的な実施形態と一致するエンドエフェクタ６０２のそれぞれ、上面図、正面図、及び側面図を例解する。エンドエフェクタ６０２は、１つ以上のマーカ７０２を追加的に備えてもよい。マーカ７０２は、前に説明した発光ダイオードまたは他の種類のマーカであってもよい。
【００７５】
マーカ７０２は、マーカが、外科用ロボットシステムと関連付けられた１つ以上の追跡デバイスによって認識されることができるような様態で、エンドエフェクタ６０２上に配置してもよい。追跡デバイスは、追跡マーカ７０２の移動を追うことによって、エンドエフェクタ６０２を、それが異なる位置及び視野角に移動する際に、追跡してもよい。マーカ７０２及び／またはエンドエフェクタ６０２の場所は、外科用ロボットシステムと関連付けられた表示器、例えば、図１に示されるような表示器１１０及び／または図３に示される表示器３０４上に示されてもよい。この表示器は、ユーザが、エンドエフェクタ６０２が、ロボットアーム６０４、ロボット基部６１０、患者、及び／またはユーザに対する望ましい位置にあることを確保することを可能にし得る。
【００７６】
例えば、図７Ａに示されるように、マーカ７０２は、追跡デバイスが、手術野から離れて配置され、ロボットの方に向くように、かつ、手術野が、追跡デバイスに対するエンドエフェクタの共通配向の範囲を通してマーカ７０２のうちの少なくとも３つを見ることができるように、エンドエフェクタ６０２の表面の周囲に配置されてもよい。例えば、マーカの分配は、このようにして、エンドエフェクタ６０２が外科用ロボットシステムのｚ軸の周りに±１３５度回転されるときに、エンドエフェクタ６０２が追跡デバイスによって監視されることを可能にする。
【００７７】
加えて、一部の例示的な実施形態において、エンドエフェクタ６０２は、外部カメラがマーカ７０２を読み取る準備ができたときを検出することができる赤外（ＩＲ）受信機を装備してもよい。この検出の直後、エンドエフェクタ６０２は、次いで、マーカ７０２を照明してもよい。外部カメラがマーカ７０２を読み取る準備ができているというＩＲ受信機による検出は、外部カメラに、発光ダイオードであり得るマーカ７０２のデューティーサイクルを同期させる必要性を信号で伝えてもよい。これはまた、全体としてロボットシステムによる低電力消費を可能にし得、それによって、マーカ７０２が、連続的に照明される代わりに、適時にのみ照明されるであろう。更に、一部の例示的な実施形態において、マーカ７０２は、他のナビゲーションツール、例えば、異なる種類の外科用器具等との干渉を防ぐために、電源をオフにしてもよい。
【００７８】
図８Ａは、器具６０８及び器具アセンブリ８０２を描写する。器具アセンブリ８０２は、追跡アレイ６１２、マーカ８０４、外部スリーブ８０６、１つ以上の溝８０８、先端部８１０、及び開口部８１２を更に備えてもよい。器具６０８は、先端部８１４を含んでもよい。最後に、図１０Ａ及び１０Ｂに関してより詳細に説明されるように、器具６０８を収容し得る器具アセンブリ８０２は、誘導管６０６の中へ挿入されてもよい。
【００７９】
マーカ８０４は、限定されるものでないが、発光ダイオードまたは反射性球体を含む、本明細書に説明される任意の種類のものであってもよい。マーカ８０４は、外科用ロボットシステムと関連付けられた追跡デバイスによって監視され、カメラの１つ以上の見通し線であってもよい。カメラは、追跡アレイ６１２及びマーカ８０４の位置ならびに配向に基づいて、器具アセンブリ８０２の場所を追跡してもよい。ユーザ、例えば、外科医等は、追跡アレイ６１２及びマーカ８０４が、追跡デバイスによって十分に認識され、器具アセンブリ８０２及びマーカ８０４を、例えば、外科用ロボットシステム６００の表示器１１０上に表示させるような様態で、器具アセンブリ８０２を配向させてもよい。外科医が器具アセンブリ８０２を誘導管６０６の中へ配置し、器具アセンブリ８０２を調節し得る様態が、下で更に詳細に説明される。
【００８０】
器具アセンブリ８０２はまた、外部スリーブ８０６を含んでもよい。外部スリーブ８０６は、１つ以上の溝８０８及び先端部８１０を含んでもよい。下でより詳細に説明されるように、先端部８１０は、器具アセンブリ８０２を配向するために、溝８０８の１つと誘導管６０６のある特徴との整列を支援する、引き込み特徴を含んでもよい。ユーザが器具アセンブリ８０２を誘導管６０６の中へ挿入する様態は、図１０Ａ及び１０Ｂに関して更に詳細に説明される。
【００８１】
図８Ａはまた、器具６０８も描写する。器具６０８は、外科用ロボットシステムと関連付けられた外科用ツールまたは道具であってもよい。器具６０８は、先端部８１４を開口部８１２の中へ挿入することによって、器具アセンブリ８０２の中へ挿入されてもよい。一度器具アセンブリ８０２の内側に入ると、器具６０８は、そのシャフト軸の周りを自由に回転し、ユーザによって判定されるように軸方向に移動する。図８Ｂは、器具アセンブリ８０２の中へ挿入される器具６０８を描写する。図８Ｃは、器具アセンブリ８０２の中へ挿入される器具６０８の底面図を描写する。
【００８２】
図９Ａ及び９Ｂは、一部の例示的な実施形態と一致するエンドエフェクタ６０２を例解する。エンドエフェクタ６０２は、センサ９０２及びセンサカバー９０４を備えてもよい。外科用ロボットシステムは、器具（例えば、器具６０８）が誘導管６０６内にあるときに、ロボットアーム６０４が移動することを制限または防止するように構成される回路を含んでもよい。器具６０８または別の外科用器具が誘導管６０６内にある間のロボットアーム６０４の移動の制限または防止は、鋭利な器具が誘導管６０６内に係合されている間の患者及び／またはシステムのユーザに対する潜在的に危険な状況を防止し得る。
【００８３】
センサ９０２は、誘導管６０６内の器具の存在を検出するように構成されてもよい。図９Ａ及び９Ｂに示されるように、センサ９０２は、誘導管６０６の上部分に埋設されてもよい。センサ９０２は、誘導管６０６内の器具の存在を検出するために、器具の磁気特性を使用するホール効果センサであってもよい。センサ９０２は、図９Ａ及び９Ｂに示されるように、センサカバー９０４によって覆われてもよい。
【００８４】
センサ９０２は、誘導管６０６内の器具の存在を検出してもよい。例として、及びセンサが実装され得る様態を何ら制限することを意図せず、センサ９０２は、器具が誘導管６０６内に存在するときに、誘導管６０６の電気特性、例えば、そのインピーダンス等の変化を使用する、容量または抵抗センサであってもよい。更に、センサ９０２は、機械的スイッチ、例えば、作動式またはひずみゲージ等であってもよい。なお更に、センサ９０２は、誘導管６０６内の器具の存在を判定するための光学センサであってもよい。加えて、センサ９０２は、誘導管６０６内の器具の存在を判定するために磁場変化を使用する誘導センサであってもよい。
【００８５】
センサ９０２は、信号（センサ信号）を外科用ロボットシステムと関連付けられた回路に送信するように構成されてもよい。一度外科用ロボットシステムが、かかるセンサ信号を受信すると、外科用ロボットシステムは、器具が誘導管６０６の内側にある間のロボットアーム６０４の移動を制限または防止してもよい。
【００８６】
更なる実施形態において、外科用ロボットシステムはまた、センサ信号に応答して、追跡マーカ７０２を無効にしてもよい。この無効化応答は、特に、追跡マーカが発光ダイオードである場合、追跡マーカ７０２からの光学干渉及び部分遮蔽といった望ましくない状況を防止するであろう。
【００８７】
図１０Ａ及び１０Ｂは、器具アセンブリ８０２が例示的な実施形態と一致する誘導管６０６の内側にある間のエンドエフェクタ６０２の上面図を例解する。エンドエフェクタ６０２は、バネ１００２及びボール戻り止め１００４を更に備えてもよく、それらの両方が、誘導管６０６内またはその近くに配置されてもよい。図１０Ａ及び１０Ｂはまた、外部スリーブ８０６及び溝８０８も描写する。
【００８８】
器具６０８は、図１３に関して説明されるように器具アセンブリ８０２内に配置されてもよい。器具６０８が器具アセンブリ８０２内に配置されている間、器具アセンブリ８０２が誘導管６０６内に挿入されてもよい。追跡デバイスが、例えば、表示器１１０上に、器具アセンブリ８０２の場所を表示することができるように、誘導管６０６は、追跡アレイ６１２がロボットアーム６０４及びロボット基部６１０に対して本質的に同じ配向のままであるような様態で、器具アセンブリ８０２の移動を制限してもよい。器具６０８は、アレイの回転に影響を及ぼすことなく、そのシャフトの周りを自由に回転してもよく、また、軌道６１４と一致する方向に移動してもよい。
【００８９】
具体的には、器具アセンブリ８０２は（器具６０８がその中に挿入された後）、誘導管６０６の中へ挿入されてもよい。外部スリーブ８０６の先端部８１０上の構造は、溝８０８の１つをボール戻り止め１００４と整列及び係合させ得る。ボール戻り止め１００４は、力がボール戻り止め１００４に加えられたときに、それがバネ１００２に対して後方に移動することができるように、及び力が除去されたときに、バネ１００２がボール戻り止め１００４を前方向に移動させるように、バネ１００２と連通してもよい。ボール戻り止め１００４は、溝８０８に係合したときに、その溝８０８の中へ前方に移動してもよく、バネ１００２は、ボール戻り止め１００４がその溝８０８に向かって付勢されるように、十分な力をボール戻り止め１００４に加えてもよい。溝８０８の１つと整列及び係合されたボール戻り止め１００４によって、器具アセンブリ８０２が誘導管６０６の中へ更に挿入される。図１０Ｂは、ボール戻り止め１００４と係合された溝８０８を描写する。
【００９０】
器具６０８は、そのシャフトの周りを自由に回転してもよく、また、器具アセンブリ８０２内の軌道６１４の経路に沿って移動してもよい。器具アセンブリ８０２は、溝８０８がボール戻り止め１００４と係合されている間、誘導管６０６内での回転を制限されてもよい。誘導管６０６内の器具アセンブリ８０２の回転位置は、例えば、外科用ロボットシステムの表示器１１０上に、器具６０８の位置を適切に表示するために、追跡アレイ６１２が追跡デバイスに十分に認識できるように選択されてもよい。
【００９１】
誘導管６０６の内側での器具アセンブリ８０２の回転移動が制限されてもよい間、器具アセンブリ８０２の回転位置が調節されてもよい。例えば、器具アセンブリ８０２は、追跡アレイ６１２が追跡デバイスによって認識できるようなより良い位置にあるように調節されてもよい。一部の例示的な実施形態において、十分な回転力を器具アセンブリ８０２に加えて、溝８０８からボール戻り止め１００４を係合解除してもよい。ボール戻り止め１００４は、溝８０８と係合解除した時点で、後方へ移動してもよい。この係合解除は、図１０Ａに描写される。一度係合解除されると、器具アセンブリ８０２の回転位置は、ボール戻り止め１００４が、前方へ移動し、異なる溝８０８に係合するように調節されてもよい。
【００９２】
ボール戻り止め１００４及び１つ以上の溝８０８は、軌道６１４の経路に沿った移動が制限されないように構成されてもよい。この構成は、器具アセンブリ８０２が、軌道６１４の経路に沿って移動することを可能にし、一方で、誘導管６０６は、器具アセンブリ８０２の回転移動を制限して、追跡デバイスに対する追跡アレイ６１２の固定された配向を維持する。
【００９３】
ボール戻り止め１００４は、バネ１００２と関連して、及びバネプランジャ型の構造であることが説明されてきた。しかしながら、追跡アレイ６１２の配向を維持するために、他の構造を使用して、誘導管６０６内の器具アセンブリ８０２の回転移動を制限してもよいことが理解される。例えば、かかる構造は、コイルバネ、波形バネ、フレクスチャ、レバーに装着されたねじれバネ、または圧縮可能な材料を含んでもよく、また、それらに限定されない。更に、ボール戻り止め１００４及びバネ１００２は、誘導管６０６の一部であるように説明されてきたが、ボール戻り止め１００４及びバネ１００２は、器具アセンブリ８０２上に配置されてもよく、また、器具アセンブリ８０２の回転移動を同様に制限するために、エンドエフェクタ６０２または誘導管６０６と関連付けられた好意的な機構と係合させてもよい。
【００９４】
図１１は、一部の例示的な実施形態と一致するエンドエフェクタ６０２、器具６０８、器具アセンブリ１１０２、追跡アレイ１１０４、及び誘導管６０６を例解する。器具アセンブリ１１０２は、溝１１０６を更に備えてもよい。誘導管６０６は、チャネル１１０８を更に備えてもよい。
【００９５】
前に説明したように、器具アセンブリ８０２の回転移動は、それが誘導管６０６によって受け入れられるときに制限され得る。一部の例示的な実施形態において、誘導管の内側にある間、器具アセンブリの移動を制限するために、器具アセンブリ１１０２は、誘導管６０６によって受け入れられたときに、誘導管６０６のチャネル１１０８に係合して、器具アセンブリ１１０２の回転移動を同様に制限するように構成された溝１１０６を有してもよい。一度溝１１０６がチャネル１１０８と係合されると、器具アセンブリ１１０２は、器具アセンブリ１１０２が誘導管６０６の内側にある間、そのシャフト軸の周りの回転を制限される。
【００９６】
他の方法及び構成要素使用して、誘導管の内側にある間、器具アセンブリの回転移動を制限してもよい。例えば、１つ以上の円筒形ローラが使用されてもよく、該円筒形ローラは、回転し、軌道６１４の経路に沿った器具アセンブリの軸方向移動を可能にするために、器具シャフトに垂直なローラ軸を用いて構成されるが、誘導管６０６内で器具アセンブリを回転移動させる試みがなされたときに静止したままであるように構成される。この構成は、追跡アレイ６１２の配向を固定する効果を有するであろう。ローラは、可撓性材料で作製されてもよく、また、器具アセンブリの外部スリーブと係合するために誘導管６０６の中へ突出して強固に保持されてもよい。ローラはまた、硬い材料で作製され、バネ装荷されて、器具アセンブリと係合するために誘導管６０６の中へ押し込んでもよい。更に、ローラは、器具アセンブリ上に配置されてもよく、また、器具アセンブリが誘導管６０６に挿入されるときに誘導管６０６に係合してもよい。
【００９７】
一部の例示的な実施形態において、器具アセンブリの外部スリーブの回転は、回転が制限されてもよいが、外部スリーブ及び誘導管６０６のための異方性の表面テクスチャの使用を通して軸方向移動を可能にする。ユーザが、軌道６１４と一致する軸方向に器具アセンブリを移動させることと比較して、器具アセンブリを回転移動させるために比較的大きい力を加える必要があってもよいように、このテクスチャパターンは、外部スリーブの回転及び軸方向移動と関連付けられた異なる摩擦力を可能にしてもよい。
【００９８】
図１２Ａ〜１２Ｃは、一部の例示的な実施形態と一致するエンドエフェクタ６０２及びロボットアーム６０４を例解する。エンドエフェクタ６０２は、本体１２０２及びクランプ１２０４を更に備えてもよい。クランプ１２０４は、クランプハンドル１２０６、ボール１２０８、バネ１２１０、及びリップ部１２１２を備えてもよい。ロボットアーム６０４は、凹部１２１４、装着プレート１２１６、リップ部１２１８、及び磁石１２２０を更に備えてもよい。
【００９９】
エンドエフェクタ６０２は、１つ以上の連結を通して外科用ロボットシステム及びロボットアーム６０４と機械的にインターフェースを取ってもよいし、ならびに／または係合してもよい。例えば、エンドエフェクタ６０２は、位置決め連結及び／または補強連結を通してロボットアーム６０４と係合してもよい。これらの連結を通して、エンドエフェクタ６０２は、可撓性及び無菌バリアの外側のロボットアーム６０４と締結してもよい。一部の例示的な実施形態において、位置決め連結は、磁気運動学的装着であってもよく、補強連結は、５つの棒状オーバーセンタクランピングリンク機構であってもよい。
【０１００】
位置決め連結に関して、ロボットアーム６０４は、装着プレート１２１６を備えてもよく、それは、非磁気材料、１つ以上の凹部１２１４、リップ部１２１８、及び磁石１２２０であってもよい。磁石１２２０は、凹部１２１４のそれぞれの下に装着される。クランプ１２０４の一部分は、磁気材料を備えてもよく、１つ以上の磁石１２２０によって吸引されてもよい。クランプ１２０４及びロボットアーム６０４の磁気吸引を通して、ボール１２０８は、それぞれの凹部１２１４の中に着座されることになる。例えば、図１２Ｂに示すボール１２０８は、図１２Ａに示す凹部１２１４に着座される。この着座は、磁気的に支援された運動学的連結と考えられ得る。磁石１２２０は、エンドエフェクタ６０２の配向に関わらず、エンドエフェクタ６０２の全重量を支持するのに十分強いように構成されてもよい。位置決め連結は、６自由度を固有に抑制する任意の様式の運動学的装着であってもよい。
【０１０１】
補強連結に関して、クランプ１２０４の一部分は、固定接地リンクであるように構成されてもよく、そのように、クランプ１２０４は、５つの棒リンク機構としての役割を果たしてもよい。クランプハンドル１２０６を閉じることは、リップ部１２１２及びリップ部１２１８が、エンドエフェクタ６０２及びロボットアーム６０４を固定するような様態でクランプ１２０４に係合する際に、エンドエフェクタ６０２をロボットアーム６０４に締結し得る。クランプハンドル１２０６が閉じられると、バネ１２１０は、クランプ１２０４が係止位置にある間に伸長または加圧され得る。係止位置は、中心を過ぎたリンク機構を提供する位置であり得る。中心を過ぎた閉じた位置の理由で、リンク機構は、クランプ１２０４を解放するためにクランプハンドル１２０６に加えられる力がなければ開かない。このため、係止位置において、エンドエフェクタ６０２は、ロボットアーム６０４に強固に固定され得る。
【０１０２】
バネ１２１０は、張力における曲がり梁であってもよい。バネ１２１０は、高剛性及び高降伏ひずみを呈する材料、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）バージン材等から成ってもよい。エンドエフェクタ６０２及びロボットアーム６０４間のリンク機構は、エンドエフェクタ６０２及びロボットアーム６０４間に、２つの連結の締結を妨害せずに、無菌バリアを提供し得る。
【０１０３】
補強連結は、複数のバネ部材を用いるリンク機構であってもよい。補強連結は、カムまたは摩擦に基づく機構を用いて掛止めしてもよい。補強連結はまた、ロボットアーム６０４へのエンドエフェクタ６０２の締結を支持する十分に強力な電磁石であってもよい。補強連結は、エンドエフェクタ６０２及びロボットアーム６０４間の界面上を滑り、かつスクリュー機構、オーバーセンタリンク機構、またはカム機構を用いて締め付ける、エンドエフェクタ６０２及び／またはロボットアーム６０４のいずれかから完全に分離したマルチピースカラーであってもよい。
【０１０４】
図１３は、例示的な実施形態と一致する、エンドエフェクタ６０２とロボットアーム６０４との間の電力伝達を例解する回路図である。エンドエフェクタ６０２は、コイル１３０２、レジスタ１３０４、及びダイオード１３０６を備えてもよい。ロボットアーム６０４は、コイル１３０８及び電圧供給１３１０を備えてもよい。
【０１０５】
エンドエフェクタ６０２及びロボットアーム６０４は、エンドエフェクタ６０２及びエンドエフェクタ６０２と関連付けられた構成要素に給電するために、無線電力伝達を可能にする様態で構成されてもよい。一部の例示的な実施形態において、エンドエフェクタ６０２は、ロボットアーム６０４によって発生される電磁場を受信するコイル１３０２を備えてもよい。ロボットアーム６０４は、コイル１３０８を含んでもよく、それは、空隙を通じたロボットアーム６０４とエンドエフェクタ６０２との間の誘導電力伝達システム内の一次コイルとしての役割を果たしてもよい。一部の例示的な実施形態において、空隙は、０．１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であってもよい。コイル１３０８は、電磁場を発生させるために、電圧源１３１０に連結されてもよい。電磁場は、エンドエフェクタ６０２のコイル１３０２によって受信されて、電流を発生させてもよい。
【０１０６】
誘導電力の関係は、エンドエフェクタ６０２の構成要素、例えば、追跡マーカ７０２、センサ９０２、及びエンドエフェクタ６０２と関連付けられた他の電気構成要素等に給電し得る。無線給電を提供することによって、エンドエフェクタ６０２は、エンドエフェクタ６０２内に含まれる電子機器及び他の構成要素を給電している間、ロボットアーム６０４から物理的及び／または電気的に隔離されてもよい。
【０１０７】
抵抗器１３０４の抵抗は、いくらかの異なった状態の間で変動させてもよく、異なる電力消費を引き起こす。電力消費は、エンドエフェクタ６０２から外科用ロボット基部６１０に信号を無線で渡す手段として、外科用ロボットの側から測定してもよい。代替的に、バッテリを使用して電子機器に給電することができ、標準無線通信プロトコル、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を使用して、エンドエフェクタ６０２とロボット基部６１０との間で信号を交換してもよい。ロボット基部６１０に転移されるデータは、状態情報を含んでもよい。この情報は、エンドエフェクタ６０２がロボットアーム６０４から取り外されたかどうか、及び器具６０８が誘導管６０６内に存在するかどうかの判定を含んでもよい。
【０１０８】
ロボットアーム６０４とエンドエフェクタ６０２との間の電力伝送は、電磁気、光学、または超音波に基づいてもよい。これらの伝送の種類のそれぞれについて、エンドエフェクタ６０２上の対応する抵抗を変動させて、エンドエフェクタ６０２の状態を通信することができる。エンドエフェクタ６０２は、上述した原理のいずれかによって、無菌現場における他の品目、例えば、掘削器、スクリュードライバ、インプラント容器、または光源等に対して、電力を伝播してもよいし、または１つ以上の信号を受信してもよい。加えて、電力及び／または信号は、接点接続を介して、他の無菌品目に渡されてもよい。
【０１０９】
図１４及び１５を参照すると、外科手技の前または間に、ある位置合わせ手技が、ナビゲーション空間及び画像化空間の両方において、物体及び患者の対象の解剖学的構造を追跡するために行われてもよい。かかる位置合わせを行うために、位置合わせシステム１４００は、図１４に例解されるように使用されてもよい。
【０１１０】
患者固定器具１４０２は、患者の硬い解剖学的構造に固定されてもよく、動的参照基部（ＤＲＢ）１４０４は、患者固定器具１４０２に取設されてもよい。例えば、患者固定器具１４０２は、動的参照基部１４０４の開口部１４０６に挿入されてもよい。動的参照基部１４０４は、追跡デバイス、例えば、追跡サブシステム５３２等が認識できるマーカ１４０８を含んでもよい。これらのマーカは、本明細書に前に考察されたように、光学マーカまたは反射性球体であってもよい。
【０１１１】
患者固定器具１４０２は、患者の硬い解剖組織に取設され、外科手技全体を通して取設されたままであってもよい。一部の例示的な実施形態において、患者固定器具１４０２は、患者の硬い領域、例えば、外科手技を受ける対象の解剖学的構造から離れて位置付けられる骨に取設される。対象の解剖学的構造を追跡するために、動的参照基部１４０４は、対象の解剖学的構造の場所を用いて動的参照基部を位置合わせするために、対象の解剖学的構造上またはその近くに一時的に配置される位置合わせ固定具の使用を通して対象の解剖学的構造と関連付けられる。
【０１１２】
位置合わせ固定具１４１０は、枢動アーム１４１２の使用を通して、患者固定器具１４０２に取設される。枢動アーム１４１２は、位置合わせ固定具１４１０の開口部１４１４を通して患者固定器具１４０２を挿入することによって、患者固定器具１４０２に取設される。枢動アーム１４１２は、例えば、枢動アーム１４１２の開口部１４１８を通してノブ１４１６を挿入することによって、位置合わせ固定具１４１０に取設される。
【０１１３】
枢動アーム１４１２を使用して、位置合わせ固定具１４１０は、対象の解剖学的構造の上に配置されてもよく、その場所は、位置合わせ固定具１４１０上の追跡マーカまたは基準を使用して、画像空間及びナビゲーション空間において判定されてもよい。位置合わせ固定具１４１０は、ナビゲーション空間において認識できるマーカ１４２０の集合物を含んでもよい（例えば、マーカ１４２０は、追跡サブシステム５３２によって検出可能であってもよい）。マーカ１４２０は、本明細書において前に説明されるように、赤外光において認識できる光学マーカであってもよい。位置合わせ固定具１４１０はまた、画像化空間（例えば、３次元ＣＴ画像）において認識できる基準１４２２（例えば、玉軸受）の集合物を含んでもよい。図１５に関してより詳細に説明されるように、位置合わせ固定具１４１０を使用して、対象の解剖学的構造は、動的参照基部１４０４と関連付けられてもよく、それによって、ナビゲーション空間における物体の描写が、解剖学的構造の画像上に重ね合わされることを可能にする。対象の解剖学的構造から離れた位置に位置する動的参照基部１４０４は、参照点になり得、それによって、外科用領域からの位置合わせ固定具１４１０及び／または枢動アーム１４１２の取外しを可能にする。
【０１１４】
図１５は、一部の例示的な実施形態と一致する位置合わせのための例示的な方法１５００を提供する。方法１５００は、ステップ１５０２において始まり、そのステップにおいて、対象の解剖学的構造のグラフィカル表現（または画像（複数可））が、システム３００、例えば、コンピュータ４０８にインポートされてもよい。グラフィカル表現は、位置合わせ固定具１４１０及び基準１４２２の検出可能な画像化パターンを含む、患者の対象の解剖学的構造の３次元ＣＴまたは蛍光透視スキャンであってもよい。
【０１１５】
ステップ１５０４において、基準１４２２の画像化パターンが、画像化空間において検出され、かつ位置合わせされ、コンピュータ４０８内に記憶される。任意選択的に、このときに、ステップ１５０６において、位置合わせ固定具１４１０のグラフィカル表現が、対象の解剖学的構造の画像上に重ね合わされてもよい。
【０１１６】
ステップ１５０８において、位置合わせ固定具１４１０のナビゲーションパターンが、マーカ１４２０を認識することによって検出され、かつ位置合わせされる。マーカ１４２０は、位置センサ５４０を介して追跡サブシステム５３２によって赤外光を通してナビゲーション空間において認識される光学マーカであってもよい。このため、対象の解剖学的構造の場所、配向、及び他の情報が、ナビゲーション空間において位置合わせされる。したがって、位置合わせ固定具１４１０は、基準１４２２の使用による画像化空間とマーカ１４２０の使用によるナビゲーション空間の両方において認識されてもよい。ステップ１５１０において、画像空間内の位置合わせ固定具の位置合わせが、ナビゲーション空間に転移される。この転移は、例えば、マーカ１４２０のナビゲーションパターンの位置と比較して、基準１４２２の画像化パターンの相対位置を使用することによって、行われる。
【０１１７】
ステップ１５１２において、（画像空間を用いて位置合わせされた）位置合わせ固定具１４１０のナビゲーション空間の位置合わせが、患者固定器具１４０２に取設された動的参照基部１４０４のナビゲーション空間に更に転移される。このため、位置合わせ固定具１４１０は、取り外されてもよく、動的参照基部１４０４は、ナビゲーション空間が画像空間と関連付けられるので、ナビゲーション及び画像化空間の両方において、対象の解剖学的構造を追跡するために使用されてもよい。
【０１１８】
ステップ１５１４及び１５１６において、ナビゲーション空間は、ナビゲーション空間において認識できるマーカ（例えば、光学マーカを用いる外科用器具）を用いて、画像化空間及び物体上に重ね合わせてもよい。物体は、対象の解剖学的構造の画像上の外科用器具のグラフィカル表現を通して追跡されてもよい。
【０１１９】
図１６Ａ及び１６Ｂは、患者２１０の手術前、手術中、手術後、及び／またはリアルタイムの画像データを取得するためにロボットシステム１００、３００、６００と併せて使用され得る、一部の例示的な実施形態に係る画像化システムを例解する。典型的なＸ線システムにおいて必要とされ得る患者２１０の頻繁な手動の再位置付けを必要とせずに、いくらかの異なる位置から患者２１０のＸ線写真を取ることが望ましいであろう。図１６Ａは、「Ｃ」形状の両遠位端１６０６、１６０８において終端する細長いＣ形状部材１６０４を含むＣアーム１６０２を備える、Ｃアーム画像化デバイス１６００を例解する。Ｃアーム画像化デバイス１６００は、Ｃ形状部材１６０４上のＸ線源１６１０及び画像受信器１６１２を更に備えることができる。Ｃアーム１６０２内の空間は、Ｘ線支持構造１６１４からの実質的な干渉なしで患者２１０を診療するための余地を医師に提供し得る。図１６Ｂは、画像化デバイス支持構造１６２４、例えば、車輪１６２８、１６３０を有する移動可能カート１６２６等に取設されたガントリー筐体１６２２を備える、Ｏアーム画像化デバイス１６２０を例解する。Ｏアーム画像化デバイス１６２０は、画像捕捉部分（例解せず）を取り囲んでもよい。画像捕捉部分は、Ｘ線源及び／または発出部分ならびにＸ線受信及び／または画像受信部分を含んでもよく、それらは、互いから約１８０度に配置されてもよいし、画像捕捉部分の軌道に対してロータ（例解されない）上に装着されてもよい。画像捕捉部分は、画像取得の間に３６０度回転するように動作可能であってもよい。画像捕捉部分は、中心点及び／または軸の周囲に回転してもよく、患者２１０の画像データが、多方向からまたは複数の平面において取得されることを可能にする。図１６Ａ及び１６Ｂは、Ｃアーム画像化デバイス１６００及びＯアーム画像化デバイス１６２０を含む画像化システムを例解しているが、当業者によって任意の適切な画像化システムが選択されてもよいことが理解されるであろう。
【０１２０】
Ｃアーム画像化デバイス１６００及びＯアーム画像化デバイス１６２０を含む画像化システムは、例えば、外科用システムの３Ｄ画像化空間と外科用システムの３Ｄ追跡空間との手術中の位置合わせのために使用されてもよい。当業者によって理解されるように、外科用システムの３Ｄ画像化空間と外科用システムの３Ｄ追跡空間との手術前の位置合わせは、いくつかの手法、例えば、ポイントマッチング位置合わせ、ポイントクラウド位置合わせ、及び／または蛍光透視位置合わせ等を通して達成されてもよい。
【０１２１】
次に、図１７Ａ〜２３を参照して、前に考察されたように、ＣＴ支援のロボットまたは非ロボット外科用ナビゲーションは、光学、電磁、または他の追跡デバイス（例えば、Ｐｏｌａｒｉｓ  Ｓｐｅｃｔｒａ、Ｎｏｒｔｈｅｒｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｃ．、Ｗａｔｅｒｌｏｏ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ）を使用することによって、追跡されるツールの位置が解剖組織に対して知られるように、ＣＴ画像量をカメラ（またはナビゲーション）空間と位置合わせすることを必要とする。位置合わせに成功した後、追跡されるデータで任意のフレームにおいて、外科用ナビゲーションシステムは、患者に取り付けられる動的参照基部（ＤＲＢ）の追跡される位置を記録し、また、カメラの視野内にある任意のツールの追跡される位置を記録する。次いで、システムは、追跡カメラの座標系でツール及び患者の場所のための位置データを使用して、医療画像座標系でツールのグラフィック表現を示すために変換を行う。
【０１２２】
同時に追跡される放射線不透過性基準に対して既知の相対位置においてＣＴ画像及び光学追跡マーカ内で検出された放射線不透過性基準を使用した、（例えば、Ｏアームからの）手術中のＣＴ画像の、追跡またはナビゲーションカメラへの位置合わせを行うために使用されてもよいシステム、方法、及びデバイスは、上で述べたように前に説明してきた。また、他の方法を通して、手術前のＣＴ座標系または画像を、光学またはナビゲーション追跡座標系に位置合わせすることも可能であり得る。
【０１２３】
本開示と一致して、手術中の蛍光透視Ｘ線画像化システム、例えば、Ｃアーム等は、ＣＴ画像の、追跡またはナビゲーションシステムへの位置合わせが行われた後に使用されてもよい。手術中の蛍光透視ユニットは、患者の１つ以上のＸ線画像を取るように位置付けられてもよく、この蛍光透視ユニットはまた、画像増強管に取設された追跡固定具を有してもよい。かかる追跡される位置合わせ固定具は、上で説明したようなものであってもよく、また、互いに異なる平面に配設された軸受球（「ｂｂｓ」）のアレイ、異なる平面内の同心リング部、またはＸ線画像において検出可能であり、かつＸ線画像の、カメラ空間への位置合わせを可能にする他のマーキングを備えてもよい。
【０１２４】
蛍光透視Ｘ線画像が２次元であるという性質のため、蛍光透視位置合わせ固定具を伴っていても、単一のＸ線画像上に見られるある点が３Ｄ空間内の固有の点に対応するように数学的変換を確立することは、非常に困難であるか、または不可能であり得る。この固有性の欠如は、２Ｄ画像上に投影された点が３Ｄ空間内の画像平面からどのくらい離れて位置付けられているかを正確に知る能力がないことに起因し得る。
【０１２５】
本開示の原理と一致して、単一の２Ｄ画像のある点を使用して、２Ｄ画像上の点がそれに沿って位置付けられなければならない無限ベクトルの場所を正確に定量化してもよい。
【０１２６】
図１７Ａ及び１７Ｂは、一部の例示的な実施形態に係る画像化システムを例解する。
図１７Ａは、Ｘ線源１７００（点源として扱われる）及び画像増幅器１７０２を例解する。図１７Ａは、Ｘ線画像上に現れる点（複数可）の投影を示す。Ｘ線源１７００によって発出され、画像増幅器１７０２で受信されるＸ線の経路のマッピングは、円錐状に現れる。図１７Ａはまた、放射線不透過性点１７０４、１７０６、及び投影１７０８、１７１０も例解する。Ｘ線源１７００によって放射線不透過性点１７０４に向かって発出されたＸ線は、投影１７０８において画像増幅器１７０２上に陰影効果を生成する。同様に、Ｘ線源１７００によって放射線不透過性点１７０６に向かって発出されたＸ線は、投影１７１０において画像増幅器１７０２上に陰影効果を生成する。Ｘ線上に現れる点が正確にＸ線画像の中心である場合、ベクトルは、画像の中心を通り、かつＸ線投影平面に正確に垂直な線路である。点が画像の中心の横方向にある場合、ベクトルは、画像平面に垂直でなくなり、また、エミッタを出て、コレクタに向かって進むＸ線の円錐状分散に一致する。
【０１２７】
図１７Ｂは、Ｘ線源１７２０（点源として扱われる）、画像増幅器１７２２、追跡固定具１７２４、及び追跡アレイ１７２６を例解する。Ｘ線源１７２０によって発出され、画像増幅器１７２２で受信されるＸ線の経路のマッピングは、円錐状に現れる。図１７Ｂはまた、第１の放射線不透過性点１７２８、１７３０、１７３２、１７３４、第２の放射線不透過性点１７３６、１７３８、１７４０、１７４２、第１の投影１７４４、１７４６、１７４８、及び１７５０、ならびに第２の投影１７５２、１７５４、１７５６、及び１７５８も例解する。Ｘ線源１７２０によって第１の放射線不透過性点１７２８、１７３０、１７３２、１７３４に向かって発出されたＸ線は、第１の投影１７４４、１７４６、１７４８、及び１７５０において画像増幅器１７２２上にそれぞれの陰影効果を生成する。同様に、Ｘ線源１７２０によって第２の放射線不透過性点１７３６、１７３８、１７４０、１７４２に向かって発出されたＸ線は、第２の投影１７５２、１７５４、１７５６、及び１７５８において画像増幅器１７２２上にそれぞれの陰影効果を生成する。
【０１２８】
図１７Ｂにおいて、追跡固定具１７２４は、例えば、第１の放射線不透過性点１７２８、１７３０、１７３２、１７３４及び／または第２の放射線不透過性点１７３６、１７３８、１７４０、１７４２において放射線不透過性物体（例えば、軸受球）のアレイを含む、放射線半透過性材料のブロックであってもよい。アレイは、例えば、３Ｄアレイであってもよい。３Ｄアレイは、各平面内に複数の放射線不透過性物体を有する、２つ以上の平面を含んでもよい。平面は、既知の距離だけ離れていてもよい。各平面内の放射線不透過性物体は、あるパターンで配列されてもよい。パターンは、各平面内で同じまたは異なっていてもよい。当業者によって理解されるように、既知の距離だけ離れた異なる平面における異なるパターンの使用は、Ｘ線源１７２０、画像増幅器１７２２、追跡固定具１７２４、及び／または追跡アレイ１７２６の相対的な場所及び／または配向を判定するための幾何学的分析を単純化し得る。
【０１２９】
任意の所与の放射線不透過性点における放射線不透過性物体は、任意の他の放射線不透過性点のサイズと同じまたは異なるサイズであってもよい。図１７Ｂにおいて、第１の投影１７４４、１７４６、１７４８、及び１７５０における画像増幅器１７２２上の陰影効果は、第２の投影１７５２、１７５４、１７５６、及び１７５８における画像増幅器１７２２上の陰影効果よりも大きく現れる。当業者によって理解されるように、画像増幅器１７２２上の陰影効果のサイズは、Ｘ線源１７２０とある放射線不透過性物体との間の第１の距離、ある放射線不透過性物体の放射線断面、及びある放射線不透過性物体と増幅器１７２２との間の第２の距離の影響を受け得る。当業者によって理解されるように、異なる放射線断面の放射線不透過性物体の使用は、Ｘ線源１７２０、画像増幅器１７２２、追跡固定具１７２４、及び／または追跡アレイ１７２６の相対的及び／または絶対的な場所及び／または配向を判定するための幾何学的分析を単純化し得る。
【０１３０】
図１７Ｂにおいて、追跡アレイ１７２６は、複数の追跡マーカ１７６０を含む。追跡マーカ１７６０は、追跡固定具１７２４及び／または追跡アレイ１７２６の相対的及び／または絶対的な場所及び／または配向の判定を可能にする。追跡固定具１７２４が画像増幅器１７２２に取設される場合、追跡マーカ１７６０はまた、画像増幅器１７２２の相対的な場所及び／または配向の判定も可能にする。追跡固定具１７２４が画像増幅器１７２２に取設されない場合、画像増幅器１７２２に取設される追加的な追跡アレイが提供されてもよい（図示せず）。
【０１３１】
当業者によって理解されるように、Ｘ線画像化システム、例えば、Ｘ線源１７２０、画像増幅器１７２２、追跡固定具１７２４、及び追跡アレイ１７２６等は、画像化システム、例えば、Ｃアーム画像化デバイス１６００及び／またはＯアーム画像化デバイス１６２０等と、位置合わせシステム１４００（例えば、動的参照基部１４０４及び／または位置合わせ固定具１４１０）との手術前及び手術中の位置合わせを可能にし得る。このため、追跡アレイ１７２６（または追加的な追跡アレイ）の使用は、関連付けられたＸ線画像化システムのＸ線画像化空間の、外科用システムの３Ｄ追跡空間（例えば、ナビゲーション空間）への位置合わせを可能にし得る。
【０１３２】
本開示と一致して、例えばＣアーム上の位置合わせ固定具、及び患者上のＤＲＢを追跡している間に、患者の単一のＸ線像、例えば、横方向または前後方向のＸ線像等を取った後に、Ｘ線画像上の点が、カメラの座標系で３Ｄ無限ベクトルにマッピングされてもよい。ＤＲＢの位置を記録することはまた、患者の移動がある場合に患者と共にシフトすることも可能にし得、このマッピングを患者に対して有効なままにすることを可能にする。Ｘ線像上の点の、対応するベクトルへのかかるマッピングを生成するための１つの可能な様態は、図１７Ｂに示されるように、位置合わせ固定具上のｂｂｓを使用して、一組のベクトルを発生させ、次いで、Ｘ線像上に陰影を生成する点以外の、Ｘ線像平面上の識別された任意の点（例えば、対象点）について、これらのベクトル間を補間することである。一度Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間が３Ｄ追跡空間に位置合わせされると、Ｘ線画像化システムによって、３Ｄ追跡空間に対応する２ＤＸ線画像が得られ得る。次いで、対象点が、２ＤＸ線画像、３Ｄ画像化空間、または３Ｄ追跡空間内で識別され得る。対象点は、例えば、関連付けられた外科用システムの操作者によって、または（例えば、ソフトウェアベースのツールを使用する）外科用システムのプロセッサによって識別されてもよい。対象点は、例えば、患者２１０上または内の点であってもよい。患者２１０上または内の対象点は、２ＤＸ線画像にマッピングされてもよい。対象点は、例えば、外科用システムの表示器上に示されてもよい。
【０１３３】
追跡機の座標系に関して、２ＤＸ線画像上の任意の点を対応する無限３Ｄベクトルにマッピングすることができることで、ロボットシステムによって使用されるソフトウェアベースのツールは、前の３Ｄ位置合わせをチェックし得る。このツールを使用するために、ユーザは、有意であるＸ線画像上の点（対象点）、例えば、骨性突起の先端部等を選択してもよい。ロボットシステムは、対象点が存在する３Ｄ空間内に無限ベクトルを構築することが可能であり得る。３Ｄ医療画像空間がナビゲーション追跡カメラに位置合わせされるので、ベクトルが３Ｄ医療画像上に表示され、コンピュータモニタ上でユーザに示され得る。ユーザは、表示された３Ｄ医療画像を検証または検査して、ベクトルが正しい場所で解剖組織を横断することを確保してもよい（換言すれば、３Ｄ無限ベクトルが対象点を通過するかどうかを判定する）。ベクトルが３Ｄ画像量を正しく横断していない場合、この不一致は、位置合わせの誤りを示し得る。このベクトルのその予想される交差部から横へのオフセットは、３Ｄ医療画像量空間が、定義された１ミリメートルあたりのボクセル数で十分に較正され得るので、容易かつ正確に測定され得る。Ｘ線像のスケーリングが３Ｄ画像量のスケーリングのように明確に定義され得ないので、この正確な較正は、特に２ＤＸ線像に関して当てはまり、このため、オフセットの定量的評価が、３Ｄ医療画像量空間からより容易に得られ得る。しかしながら、３Ｄ追跡空間内のベクトルに沿った任意の垂直オフセットは、未定義であり得る。少なくともこれらの理由から、外科用システムのユーザは、最も重要なオフセットを出現させ易くなるように、画像化システム（例えば、Ｃアーム画像化デバイス１６００）を配向することが有利である。例えば、外科手術が骨用ネジを配置することを含む場合、ネジが正しい入口点に挿入されることを知ることとは対照的に、ネジが目標深さに到達することを前もって判定することはあまり重要でなくなり得る。Ｘ線像が、ネジの経路の下を目指すように配向された場合、３Ｄで発生されるベクトルは、ネジの経路にほぼ平行して延び、対象の解剖学的点に対して２Ｄと３Ｄとの間で見られる任意のオフセットは、ナビゲートされるネジにおいて、長手方向ではなく横にどのくらいの誤りが予想されるかを表現することになる。
【０１３４】
例として、ユーザは、ＣＴと追跡システムとの位置合わせを行うために、位置合わせ固定具によって手術中のＣＴを得てもよい。ＣＴが得られた後に、ＣＴ画像量が検索され、位置合わせ固定具の基準場所が識別される。位置合わせ固定具上の追跡されるマーカの既知の相対位置から、ＣＴ画像量座標系と追跡座標系との間の変換を確立してもよい。位置合わせの後に、追跡座標系が固定カメラ位置ではなく患者位置に基づくように、変換が患者上のＤＲＢに相対的であるように再割り当てされる。
【０１３５】
この例に加えて、位置合わせが確立された後に、かつ手術の間に、ユーザは、位置合わせの精密性が依然として正確であったかどうかを後で検証することを望み得る。精密性の喪失は、ＤＲＢが、その位置が意図された位置から外れるように、例えば、患者の解剖学的に左に向かって１０ｍｍシフトされるように衝突したときに起こり得る。次いで、Ｃアームに取設された蛍光透視位置合わせ固定具によって前後方向のＸ線像が取られ、かつ棘状突起の先端部上の点が識別された場合、この点を通過する３Ｄベクトルは、上で説明したツールを使用して構築することができる。このベクトルは、その現在シフトされた場所において、カメラに関してもよく、また、ＤＲＢに関連してもよい。しかしながら、３Ｄ位置合わせによって使用される、カメラ座標から３Ｄ画像量座標への変換は、このベクトルを３Ｄ空間内のベクトルとしてしか見なさず、患者の解剖組織の実際の位置に関連していない。変換を通してベクトルを処理し、ベクトルを３Ｄ画像量上に表示した後に、ベクトルは、患者の棘状突起の解剖学的に右に向かって約１０ｍｍの場所において解剖組織と交差することになり、位置合わせの誤りが存在することが明らかになるであろう。
【０１３６】
位置合わせの精密性をチェックすることは、ユーザが、ソフトウェアとの相互作用を通して、対象点が２ＤＸ線画像上に位置付けられる場所を識別することによって行われてもよい。換言すれば、ユーザは、タッチスクリーンまたはマウスを介して、Ｘ線画像上の場所を指し示し、次いで、マウスをクリックするか、タッチスクリーンから指を離して、その点を選択してもよい。次いで、システムは、計算を行い、（例えば、図１８で、下で更に詳細に説明されるように）点を通るベクトルが位置付けられる場所を３Ｄ画像量上に表示する。代替として、ユーザは、追跡されるツールを保持し、追跡カメラに対してツールを周囲に移動させることができる。システムは、ツール上の点、例えば、ツール先端部などの場所を追跡し、この点を２ＤＸ線画像にマッピングし、それを２ＤＸ線画像上に表示することができ、一方で、同時に、対応するベクトルを３Ｄ画像量上に表示する。例として、ユーザは、追跡されるプローブによって患者の背中の皮膚の表面を触り、コンピュータスクリーンを見て、２Ｄ画像上の投影及び３Ｄ画像量上のベクトルとしてどのくらいこの点を明示するかを見ることができる。図１８は、一部の例示的な実施形態に係る２ＤＸ線画像を例解する。２ＤＸ線画像１８００は、患者２１０の脊柱１８０２を示し、「＋」マーク１８０４は、棘状突起１８０６を示す。「＋」マーク１８０４を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルが判定され得る。
【０１３７】
図１９Ａ〜１９Ｄは、一部の例示的な実施形態に係る３Ｄ画像化空間の４つの視野を例解する。図１９Ａは、「＋」マーク１８０４を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトル１９０２の左側面図１９００を例解する。図１９Ｂは、「＋」マーク１８０４を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトル１９０２の上面図または底面図１９０４を例解する。図１９Ｃは、「＋」マーク１８０４を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトル１９０２の前面図または後面図１９０６を例解する。図１９Ｄは、「＋」マーク１８０４を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトル１９０２の左後外側の透視図１９０８を例解する。図１９Ａ〜１９Ｄは、２ＤＸ線画像内の対象点を、３ＤＣＴ画像量空間の異なるスライスを通って横断するベクトルまたは線路にどのように変換するかを示す。
【０１３８】
具体的には、図１９Ａ〜Ｄは、棘状突起を通って横断するベクトルとして、「プラス」マークに対応するＣＴ画像量画像を示す。図１９Ａ、１９Ｂ、及び１９Ｃは、ＣＴ画像量の相互に直交するスライス平面を表現し、また、図１９Ａ〜Ｂと同一平面上の、及び図１９Ｃに垂直な線路（ベクトル１９０２）を示す。図１９Ｄは、解剖組織の後外側の透視からのベクトル１９０２を示す３Ｄ視野を示す。本開示の原理と一致して、当業者は、ここで示されるスライスとは対照的に、実際には、視野がコンピュータモニタ上に事実上３Ｄで表示され得ることを認識するであろう。
【０１３９】
２つ以上の２ＤＸ線画像を取った場合、２つ以上のベクトルを３Ｄ画像化空間または３Ｄ追跡空間にマッピングすることが可能であり得る。２ＤＸ線画像のそれぞれ内の同じ対象点の識別の場合、３Ｄ追跡空間内のベクトルは、同じ点において３Ｄ追跡空間内で交差することが予想されるであろう。かかる点の知識は、全ての方向において、予想される場所からのオフセットの検出及び測定を可能にしなければならない。
【０１４０】
加えて、例示的な実施形態として、対象点は、３Ｄ画像化空間または３Ｄ追跡空間内で識別されてもよく、この対象点は、２ＤＸ線画像のそれぞれにマッピングされてもよい。２ＤＸ線画像内の対象点の場所に基づいて、３Ｄ画像空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせは、選択された点が入る正しい場所から（ピクセル単位で）どのくらい離れているかを評定することによって評価されてもよい。
【０１４１】
更に、２つ以上のＸ線画像を取り、かつ画像を異なる透視から取った場合、本開示の原理と一致して、ユーザは、いずれかまたは両方のＸ線画像上の点を操作して、この点を３Ｄ画像量内の点にどのように変換するかを見てもよい。両方のＸ線像の視野内でマークされた点は、３Ｄ画像量内の対応する点上に入らなければならない。例えば、ユーザが、ポインタが前方及び横方向の２ＤＸ線像透視から棘状突起の中間幅、中間高さの先端部を指し示すように、２つのＸ線視野上のグラフィックオブジェクトを操作する場合、この点は、３Ｄ画像量にマッピングし、ＣＴ画像量を通るスライス、またはＣＴ画像量の透視図として表示することができる。位置合わせの誤りは、この点が、３Ｄ画像量上の棘状突起の中間幅、中間高さの先端部からどのくらい離れているかをミリメートルで評定することができる。
【０１４２】
図２０は、一部の例示的な実施形態に係る外科用システムのための位置合わせをチェックする第１の方法を例解する。外科用システムのための位置合わせをチェックする第１の方法２０００において、外科用システムは、基準及び追跡マーカを備え、方法２０００は、基準及び追跡マーカを使用して、外科用システムの３次元（３Ｄ）画像化空間を外科用システムの３Ｄ追跡空間と位置合わせすること（２００２）、Ｘ線画像化システムの追跡固定具を使用して、Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間を３Ｄ追跡空間に位置合わせすること（２００４）、３Ｄ追跡空間に対応する２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を得ること（２００６）、２ＤＸ線画像内の対象点を識別すること（２００８）、対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルを判定すること（２０１０）、及び／または３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、または場所及び配向に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせを評価すること（２０１２）を含んでもよい。
【０１４３】
図２１は、一部の例示的な実施形態に係る外科用システムのための位置合わせをチェックする第２の方法を例解する。外科用システムのための位置合わせをチェックする第２の方法２１００であって、外科用システムは、基準及び追跡マーカを備え、方法２１００は、基準及び追跡マーカを使用して、外科用システムの３次元（３Ｄ）画像化空間を外科用システムの３Ｄ追跡空間と位置合わせすること（２１０２）、Ｘ線画像化システムの追跡固定具を使用して、Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間を３Ｄ追跡空間に位置合わせすること（２１０４）、３Ｄ追跡空間に対応する患者の２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を得ること（２１０６）、患者の対象点を識別すること（２１０８）、対象点を２ＤＸ線画像にマッピングすること（２１１０）、対象点を通過する３Ｄ追跡空間内のベクトルを判定すること（２１１２）、及び／または２ＤＸ線画像内の対象点の場所、３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、もしくは場所及び配向、または、２ＤＸ線画像内の対象点の場所、かつ３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、もしくは場所及び配向に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせを評価すること（２１１４）を含んでもよい。
【０１４４】
図２２は、一部の例示的な実施形態に係る外科用システムのための位置合わせをチェックする第３の方法を例解する。外科用システムのための位置合わせをチェックする第３の方法２２００であって、外科用システムは、基準及び追跡マーカを備え、方法２２００は、基準及び追跡マーカを使用して、外科用システムの３次元（３Ｄ）画像化空間を外科用システムの３Ｄ追跡空間と位置合わせすること（２２０２）、Ｘ線画像化システムの追跡固定具を使用して、Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間を３Ｄ追跡空間に位置合わせすること（２２０４）、３Ｄ追跡空間に対応する複数の２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を得ること（２２０６）、全ての２Ｄ画像内の共通対象点を識別すること（２２０８）、３Ｄ追跡空間の点を判定すること（２２１０）、及び／または３Ｄ追跡空間内のベクトルの場所、配向、または場所及び配向に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせを評価すること（２２１２）を含んでもよい。
【０１４５】
図２３は、一部の例示的な実施形態に係る外科用システムのための位置合わせをチェックする第４の方法を例解する。外科用システムのための位置合わせをチェックする第４の方法２３００であって、外科用システムは、基準及び追跡マーカを備え、方法２３００は、基準及び追跡マーカを使用して、外科用システムの３次元（３Ｄ）画像化空間を外科用システムの３Ｄ追跡空間と位置合わせすること（２３０２）、Ｘ線画像化システムの追跡固定具を使用して、Ｘ線画像化システムのＸ線画像化空間を３Ｄ追跡空間に位置合わせすること（２３０４）、３Ｄ追跡空間に対応する複数の２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を得ること（２３０６）、３Ｄ画像化空間または３Ｄ追跡空間内の対象点を識別すること（２３０８）、対象点を全ての２ＤＸ線画像にマッピングすること（２３１０）、及び／または２ＤＸ線画像内の対象点の場所に基づいた、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせを評価すること（２３１２）を含んでもよい。
【０１４６】
３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との間に位置合わせの誤りがある場合、ユーザは、位置合わせの修復を試みてもよい。第１の手法は、例えば、手術中のＣＴスキャンを使用して、新しい位置合わせを行うことであり得る。そのように、新しいＣＴは、位置合わせ固定具によって適所で得ることが必要になる。
【０１４７】
第２の手法は、新しい位置合わせに対する位置合わせチェックのために取ったＸ線画像を使用し得る。ユーザは、ＣＴフルオロ位置合わせで使用するための位置合わせチェックとして取ったＸ線画像または画像を使用し得る。かかる位置合わせは、２０１６年１０月１６日に出願された米国特許出願第１５／２８９，５３７号に関して説明されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。例えば、２つのＸ線像、例えば、前後方向のＸ線像及び横のＸ線像等は、フルオロ位置合わせ固定具の位置を追跡している間に得られる。得られたＸ線像は、ＣＴ量を通した単一の源からのＸ線像の投影を加算することを通して発生された、デジタル的に再構築されたＸ線像（ＤＲＲ）と比較されてもよい。異なる透視からのＤＲＲは、繰り返して発生されてもよく、配向パラメータは、２つのＸ線画像のピクセル強度及び空間制約に基づくコスト関数を最小化するように系統的に修正される。一度ＤＲＲが実際のＸ線画像に一致すると、２つのＸ線像の瞬間でのフルオロ位置合わせ固定具に対する解剖組織の位置が知られ、位置合わせが達成され得る。精密性チェックのために２つ以上のＸ線画像が既に取られた場合、位置合わせを修復するために、同じＸ線像がこの位置合わせアルゴリズムにおいて使用され得る。１つのＸ線像が取られ、位置合わせが外れていることが見出された場合、１つ以上のＸ線像が取られ得、アルゴリズムが動作され得る。
【０１４８】
開示される方法の少なくとも第１の利点は、方法が、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせの精密性チェックを行うために、骨表面の外科的露出を必要としないことである。これは、外科医ができる限り少なく身体内部を露出させることを好み得る、最小侵襲手術、経皮的手術、または内視鏡手術において特に有用であり得る。開示される方法の少なくとも第２の利点は、方法のユーザが静止画像に対処しているので、対象点が、より正確に定義され、思慮深く選択され得ることである。そのように、Ｘ線像が取られる平面を選択して、高い精密性で簡単なオフセットの識別（例えば、不適当な位置合わせ）の評定を達成し得る。開示される方法の少なくとも第３の利点は、位置合わせが適切でない場合に、３Ｄ画像化空間と３Ｄ追跡空間との位置合わせの精密性チェックに使用される同じＸ線像が、位置合わせを修復する際に使用され得ることである。
【０１４９】
上記は、一部の例示的な実施形態を例解するものであり、それを限定するものとして解釈されるべきではない。一部の例示的な実施形態が説明されてきたが、当業者は、本発明の概念の新規の教示及び利点から著しく逸脱することなく、例示的な実施形態において多くの修正が可能であることを容易に理解するであろう。したがって、全てのかかる修正は、特許請求の範囲において定義される本発明の概念の範囲内に含まれることが意図される。
【０１５０】
本明細書で説明される例示的な実施形態は、説明的な感覚のみで考慮されるべきであり、限定の目的ではないことが理解されるべきである。各例示的な実施形態内の特徴または態様の説明は、典型的には、他の例示的な実施形態の他の類似する特徴または態様に利用できるものとして考慮されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１Ａ】一部の例示的な実施形態に係る外科用ロボットを例解する。
【図１Ｂ】一部の例示的な実施形態に係る外科用ロボットを例解する。
【図１Ｃ】一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタの並進及び配向の制御を伴う外科用ロボットの一部分を例解する。
【図１Ｄ】一部の例示的な実施形態に係る移動を較正及び追跡するために装着される複数の光学マーカを有する外科用ロボットの部分図を例解する。
【図２】一部の例示的な実施形態に係る患者上で動作する外科用ロボットを例解する。
【図３】一部の例示的な実施形態に係る外科用ロボットを例解する。
【図４】一部の例示的な実施形態に係る外科用ロボットの一部分を例解する。
【図５】一部の例示的な実施形態に係る外科用ロボットのブロック図を例解する。
【図６】一部の例示的な実施形態に係る外科用ロボットを例解する。
【図７Ａ】一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタを例解する。
【図７Ｂ】一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタを例解する。
【図７Ｃ】一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタを例解する。
【図８Ａ】一部の例示的な実施形態に係る器具及び器具アセンブリを例解する。
【図８Ｂ】一部の例示的な実施形態に係る器具及び器具アセンブリを例解する。
【図８Ｃ】一部の例示的な実施形態に係る器具及び器具アセンブリを例解する。
【図９Ａ】一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタを例解する。
【図９Ｂ】一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタを例解する。
【図１０Ａ】一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタ及び器具アセンブリを例解する。
【図１０Ｂ】一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタ及び器具アセンブリを例解する。
【図１１】一部の例示的な実施形態に係る器具及び誘導管を例解する。
【図１２Ａ】一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタ及びロボットアームの一部分を例解する。
【図１２Ｂ】一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタ及びロボットアームの一部分を例解する。
【図１２Ｃ】一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタ及びロボットアームの一部分を例解する。
【図１３】一部の例示的な実施形態に係るエンドエフェクタ及びロボットアームの一部分を例解する。
【図１４】一部の例示的な実施形態に係る動的参照アレイ、画像化アレイ、及び他の構成要素を例解する。
【図１５】一部の例示的な実施形態に係る位置合わせの方法を例解する。
【図１６Ａ】一部の例示的な実施形態に係る画像化システムを例解する。
【図１６Ｂ】一部の例示的な実施形態に係る画像化システムを例解する。
【図１７Ａ】一部の例示的な実施形態に係る画像化システムを例解する。
【図１７Ｂ】一部の例示的な実施形態に係る画像化システムを例解する。
【図１８】一部の例示的な実施形態に係る２ＤＸ線画像を例解する。
【図１９Ａ】一部の例示的な実施形態に係る３Ｄ画像化空間の４つの視野を例解する。
【図１９Ｂ】一部の例示的な実施形態に係る３Ｄ画像化空間の４つの視野を例解する。
【図１９Ｃ】一部の例示的な実施形態に係る３Ｄ画像化空間の４つの視野を例解する。
【図１９Ｄ】一部の例示的な実施形態に係る３Ｄ画像化空間の４つの視野を例解する。
【図２０】一部の例示的な実施形態に係る外科用システムのための位置合わせをチェックする第１の方法を例解する。
【図２１】一部の例示的な実施形態に係る外科用システムのための位置合わせをチェックする第２の方法を例解する。
【図２２】一部の例示的な実施形態に係る外科用システムのための位置合わせをチェックする第３の方法を例解する。
【図２３】一部の例示的な実施形態に係る外科用システムのための位置合わせをチェックする第４の方法を例解する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【外国語明細書】
2018110841000001.pdf