(57)【要約】  コンピュータ支援外科手術中に機器検出を使用する自動ソフトウェアフローのためのシステム、方法、及び装置。本発明の実施形態に従う少なくともシステムは、ディスプレイ・スクリーン及び少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムを含む。このシステムは、各アレイがそれぞれの外科手術器具に関連付けられる複数のアレイを検出することができるプロセッサを含むことができる。このプロセッサは、センサを使用して少なくとも１つのアレイを検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられた外科手術処置を更に決定することができる。さらに、プロセッサは、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連する少なくとも１つのユーザインタフェースをスクリーンを介して出力することができる。
2008521573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲー
ションシステムであって、
各アレイがそれぞれの外科手術器具と関連付けられる、複数のアレイを検出することと、
前記センサを使用して少なくとも１つのアレイを検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置を決定することと、
それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースを前記スクリーンを介して出力することと、ができるプロセッサを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記複数のアレイと関連付けられた特性が各アレイを独特に認識し得るものである、請求項１、１５または１７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３】
前記特性が形状、寸法、タイプ、あるいは信号の少なくとも１つから選択される、請求項２、１６または１８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項４】
前記複数のアレイが基準部材、センサ、赤外線センサ、あるいはマーカの少なくとも１つを備える、請求項１、１５または１７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の外科手術器具が、遠位大腿骨切断ガイド、脛骨切断ガイド、組合せドリルガイド、切断ガイド、ドリル、ツール、整形外科手術処置で使用される器具、あるいは外科手術処置で使用される器具の少なくとも１つを備える、請求項１、１５または１７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記外科手術処置が、遠位大腿骨切断処置、脛骨切断処置、切断、一連の切断、外科手術処置における一連のステップ、膝交換処置、あるいは整形外科手術処置の少なくとも１つを備える、請求項１、１５または１７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記ユーザインタフェースが、患者の体に関する外科手術器具のディスプレイ、外科手術処置に関連付けられたインストラクション、外科手術処置に関連付けられた測定の選択、あるいは外科手術処置に関連付けられたコマンドの少なくとも１つを備える、請求項１、１５または１７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲー
ションシステムで行う方法であって、
複数のアレイを複数の外科手術器具と関連付ける段階であって、各アレイはそれぞれの外科手術器具と関連付けられている、前記段階と、
前記複数の外科手術器具を複数の外科手術処置と関連付ける段階であって、各外科手術器具はそれぞれの外科手術処置と関連付けられている、前記段階と、
前記複数の外科手術処置を複数のユーザインタフェースと関連付ける段階であって、各外科手術処置は少なくとも１つのそれぞれのユーザインタフェースと関連付けられている、前記段階と、
少なくとも１つのアレイを検出する段階と、
前記センサを使用して前記アレイを検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置を決定する段階と、
それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースを前記スクリーンを介して出力する段階と、を備えることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記複数のアレイと関連付けられた特性が各アレイを独特に認識し得るものである、請求項８、１６または１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記特性が形状、寸法、タイプ、あるいは信号の少なくとも１つから選択される、請求項９、１７または１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数のアレイが基準部材、センサ、赤外線センサ、あるいはマーカの少なくとも１つを備える、請求項８、１６または１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の外科手術器具が、遠位大腿骨切断ガイド、脛骨切断ガイド、組合せドリルガイド、切断ガイド、ドリル、ツール、整形外科手術処置で使用される器具、あるいは外科手術処置で使用される器具の少なくとも１つを備える、請求項８、１６、１８、１９、２０または２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記外科手術処置が、遠位大腿骨切断処置、脛骨切断処置、切断、一連の切断、外科手術処置における一連のステップ、膝交換処置、あるいは整形外科手術処置の少なくとも１つを備える、請求項８、１６または１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ユーザインタフェースが、患者の肉体に関する外科手術器具のディスプレイ、外科手術処置に関連付けられたインストラクション、外科手術処置に関連付けられた測定の選択、あるいは外科手術処置に関連付けられたコマンドの少なくとも１つを備える、請求項８、１６または１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲー
ションシステムであって、
各アレイがそれぞれの外科手術器具と関連付けられる、複数のアレイの一部を複数の外科手術器具とコンタクトさせることができるプローブと、
それぞれの外科手術器具と関連付けられた少なくとも１つのアレイのコンタクト部分を検出することと、
前記センサを使用してそれぞれの外科医療器具と関連付けられた前記アレイのコンタクト部分を検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置を決定することと、
それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースを前記スクリーンを介して出力することと、ができるプロセッサと、を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムで行う方法であって、
各アレイがそれぞれの外科手術器具と関連付けられている、複数のアレイを複数の外科手術器具と関連付ける段階と、
各外科手術器具がそれぞれの外科手術処置と関連付けられている、前記複数の外科手術器具を複数の外科手術処置と関連付ける段階と、
各外科手術処置が少なくとも１つのそれぞれのユーザインタフェースと関連付けられている、前記複数の外科手術処置を複数のユーザインタフェースと関連付ける段階と、
プローブを具備する少なくとも１つのアレイの一部をコンタクトさせる段階と、
前記アレイのコンタクト部分を検出する段階と、
前記センサを使用して前記アレイの前記コンタクト部分を検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置を決定する段階と、
それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースを前記スクリーンを介して出力する段階と、を備えることを特徴とする方法。
【請求項１７】
表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲー
ションシステムであって、
患者の体の一部を検出することと、
各アレイがそれぞれの外科手術器具と関連付けられている、前記複数の外科手術器具と関連付けられている複数のアレイを検出することと、
それぞれの外科手術器具と関連付けられている少なくとも１つのアレイの位置を検出することと、
前記センサを使用して前記患者の体も前記一部に対する前記アレイの位置を検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられた特定のアレイの位置に関連付けられたそれぞれの外科手術処置を決定する段階と、
それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースを前記スクリーンを介して出力することと、をすることができるプロセッサを備えることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムで行う方法であって、
各アレイがそれぞれの外科手術器具又は患者の体と関連付けられている、複数のアレイを複数の外科手術器具と関連付ける段階と、
各外科手術器具がそれぞれの外科手術処置と関連付けられている、前記複数の外科手術器具を複数の外科手術処置と関連付ける段階と、
各外科手術処置が少なくとも１つのユーザインタフェースと関連付けられている、前記複数の外科手術処置を複数のユーザインタフェースと関連付ける段階と、
患者の体と関連付けられた少なくとも１つのアレイを検出する段階と、
前記センサを使用して外科手術器具と関連付けられた前記アレイに対する前記患者の体の一部に関連付けられた前記アレイの位置を検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置を決定する段階と、
それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースを前記スクリーンを介して出力する段階と、を備えることを特徴とする方法。
【請求項１９】
表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムと共同して行う外科手術方法であって、
アレイが前記少なくとも１つのセンサによって検出し得る、前記アレイと関連付けられた外科手術器具を手動操作する段階と、
前記特定のアレイを手動操作することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置と関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースを前記スクリーンを介して受信する段階と、を備える方法。
【請求項２０】
表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムと共同して行う外科手術方法であって、
アレイが前記少なくとも１つのセンサによって検出し得る、前記アレイと関連付けられた外科手術器具を手動操作する段階と、
プローブをアレイとのコンタクトが前記少なくとも１つのセンサによって検出し得る、前記プローブを前記アレイの一部とコンタクトさせる段階と、
前記プローブの前記アレイとのコンタクトを検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置と関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースを前記スクリーンを介して受信する段階と、を備える方法。
【請求項２１】
表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムと共同して行う外科手術方法であって、
第１アレイが前記少なくとも１つのセンサによって検出し得る、前記第１アレイと関連付けられた患者の体の一部を手動操作する段階と、
第２アレイが前記少なくとも１つのセンサによって検出し得る、前記第２アレイと関連付けられた外科手術器具を手動操作する段階と、
前記患者の体の前記一部に対する前記外科手術器具の位置に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置と関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースを前記スクリーンを介して受信する段階と、を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照文献として本願明細書に援用されている、２００４年１２月２日に出願
された”機器検出を使用する自動ソフトウェアフロー(Automatic Software Flow Using Instrument Detection)”という名称の米国仮出願第６０／６３２，６２８号に基づく優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、一般的には、コンピュータ支援手術に関するシステム、方法および装置に関し、より具体的には、コンピュータ支援手術中に機器検出を使用する自動ソフトウェアフロー(automatic software flow using instrument detection during a computer-aided surgery)のためのシステム、方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの手術手続きが、機器および他の手術品目の広いアレイを必要とする。そのような
品目は、非限定的に、エントリ器具、作業チャネル、ドリルガイド、および組織プロテク
タとして作用するスリーブ；メス；エントリ突き錐；ガイドピン；リーマ；レジューサ；
ディストラクタ；ガイドロッド；内視鏡；関節鏡；のこぎり；ドリル；ねじドライバ；突
き錐；タップ；骨刀、レンチ、試行移植片、および切断ガイドを含むことが可能である。
整形外科の手続きを含めて多くの手術手続きでは、これらの品目のいくつかまたはすべて
をナビゲーション基準点を組み込むガイドおよび／またはハンドルと関連付け、機器がコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムと共に使用されることを可能にすることが望ましい可能性がある。
【０００４】
いくつかの製造業者が、コンピュータ支援手術ナビゲーションシステムを現在生産して
いる。Medtronic Surgical Navigation Technologies, Inc.によって製造されたFLUORONAV（商標）ソフトウェアを有するTREON（商標）システムおよびION（商標）システムは、そのようなシステムの例である。BrainLAB VECTORVISION（商標）システムは、そのような手術ナビゲーションシステムの他の例である。コンピュータ支援手術を履行するシステムおよびプロセスはまた、２００２年２月２７日に出願され、「Total Knee Arthroplasty Systems and Processes」という名称のＵＳＳＮ １０／０８４０１２；２００２年２月２７日に出願され、「Surgical Navigation Systems and Processes for Unicompartmental Knee Arthroplasty」という名称のＵＳＳＮ １０／０８４２７８；２００２年２月２７日に出願され、「Surgical Navigation Systems and Processes for High Tibial Osteotomy」という名称のＵＳＳＮ １０／０８４２９１；２００２年２月２７日に出願され、「Total Knee Arthroplasty Systems and Processes」という名称の国際出願ＵＳ０２／０５９５５；２００２年２月２７日に出願され、「Surgical Navigation Systems and Processes for Unicompartmental Knee Arthroplasty」という名称の国際出願ＵＳ０２／０５９５６；「Surgical Navigation Systems and Processes for High Tibial Osteotomy」という名称の国際出願ＵＳ０２／０５７８３；２００２年２月１１日に出願され、「Image Guided Fracture Reduction」という名称のＵＳＳＮ ６０／３５５８８６に対する優先権を主張する２００３年２月１１日に出願され、「Image Guided Fracture Reduction」という名称のＵＳＳＮ １０／３６４８５９；２００１年２月２７日に出願され、「Image Guided System for Arthroplasty」という名称のＵＳＳＮ ６０／２７１８１８；および２００２年８月２７日に出願され、「Image Computer Assisted Knee Arthroplasty」という名称のＵＳＳＮ １０／２２９３７２においても開示されており、これらのそれぞれの全内容は、全内容が本願明細書に参考文献として援用されている。
【０００５】
これらのシステムおよびプロセスは、立体視的に作用する赤外線センサ、または身体の
部分と、用具、計測、試行人工器官、人工器官構成要素などの手術関連品目と、骨ランド
マークの指示に基づいて計算されて記憶されている回転軸などの仮想構成または基準との
位置を追跡するためにナビゲーション基準点と関連して作用する他のセンサなど、位置および／または配向追跡センサを使用する。カメラ、検出器、および他の同様のデバイスなどのセンサが、身体部分および手術関連品目の位置および／または配向を受け取る、感知する、またはそうでない場合は検出するために、通常、身体部分および手術関連品目に関してオーバーヘッドに取り付けられる。独立型、ネットワーク型、またはその他に関係なく、任意の所望の形態のコンピュータ機能などの処理能力が、関連ナビゲーション基準点の位置および配向に基づいて、あるいは記憶されている位置および／または配向情報に基づいて、位置感知場（手術の場のすべてまたは一部あるいはすべて以上に一般的または具体的に対応することが可能である）の様々な品目に関する位置および配向の情報を考慮する。処理機能は、各物体についてこの位置および配向の情報と、コンピュータで処理された蛍光透視像化ファイル、機器構成要素、試行人工器官、または実際の人工器官の表示をレンダリングするためのワイヤフレームデータファイル、あるいは基準、機械軸、回転軸、もしくは他の軸、または他の仮想構成もしくは基準に関するコンピュータ生成ファイルなどの記憶情報とを相関させる。次いで、処理能力は、像の情報、あるいは基準、機械軸、回転軸、もしくは他の軸、または他の仮想構成もしく基準などのナビゲーション情報と組み合わせて、スクリーン、モニタなどのレンダリング機能にこれらの物体の位置および配向を表示する。したがって、これらのシステムまたはプロセスは、ナビゲーション基準点の位置を感知することによって、手術機器、身体の部分、手術関連品目、移植片、およびナビゲーション、評価に使用され、ならびにそうでない場合は手術または他の動作の実施に使用される仮想構成の予測される、または実際の位置および配向に関する有用なデータを表示する、またはそうでない場合は出力することができる。
【０００６】
これらのシステムにおいて使用されるナビゲーション基準点のいくつかは、後に赤外線センサによって検出される赤外光を放出または反射することが可能である。基準は、赤外線、視覚、音声、磁気、電磁、Ｘ線、またはあらゆる他の所望の技法によって、能動的または受動的に感知することが可能である。能動基準はエネルギーを放出し、受動基準は単にエネルギーを反射する。いくつかのナビゲーション基準点は、基準の位置および配向、ならびに従って関連する機器、品目、移植片構成要素、または基準が添付される他の物体の位置および配向を決定するために、赤外線センサによって追跡されるマーカまたは基点を有することが可能である。
【０００７】
固定基点を有するナビゲーション基準点の他に、互いに独立に配置することが可能であるモジュール基点が、座標システムの点を参照するために使用されることが可能である。モジュール基点は、２つ、時にはより多くのセンサによって追跡することが可能である反射要素を含むことが可能であり、センサの出力は、モジュール基点が添付される品目の位置および配向を幾何学的に計算するために、関連処理機能によって連携して処理することが可能である。同様の固定基点ナビゲーション基準点、モジュール基点、およびセンサは、赤外線スペクトルに限定される必要はなく、任意の電磁、静電、光、音声、無線周波数、または他の所望の技法が使用されることが可能である。同様に、モジュール基点は、赤外線または他の形態のエネルギーを「受動的に」反射するのとは対照的に、基準情報を追跡システムに「能動的に」送信することが可能である。
【０００８】
上記で識別されたナビゲーションシステムと共に使用可能なナビゲーション基準点が、上述された手術機器および他の品目を含めて、任意の所望の構造に固定することが可能である。ナビゲーション基準点は、参照される機器または品目に直接固定することが可能である。しかし多くの場合、ナビゲーション基準点を機器または他の品目に固定することは、実用的ではない、または望ましくない。むしろ多くの環境では、機器または他の品目を受けるように構成されたハンドルおよび／またはガイドにナビゲーション基準点を固定することが好ましい。たとえば、ナビゲーション機器を回転機器に直接固定することによって、ドリルビットおよび他の回転機器を追跡することはできないが、その理由は、基準が機器と共に回転するからである。むしろ、回転する機器を追跡する好ましい方法は、機器または品目のガイドまたはハンドルにナビゲーション基準点を関連付けるものである。
【特許文献１】米国仮出願第６０／６３２６２８号明細書
【特許文献２】ＵＳＳＮ  １０／０８４０１２明細書
【特許文献３】ＵＳＳＮ  １０／０８４２７８明細書
【特許文献４】ＵＳＳＮ  １０／０８４２９１明細書
【特許文献５】国際出願ＵＳ０２／０５９５５明細書
【特許文献６】国際出願ＵＳ０２／０５９５６明細書
【特許文献７】国際出願ＵＳ０２／０５７８３明細書
【特許文献８】ＵＳＳＮ  ６０／３５５８８６明細書
【特許文献９】ＵＳＳＮ  １０／３６４８５９明細書
【特許文献１０】ＵＳＳＮ  ６０／２７１８１８明細書
【特許文献１１】ＵＳＳＮ  １０／２２９３７２明細書
【特許文献１２】米国特許第５３８３４５４号明細書
【特許文献１３】米国特許第５８７１４４５号明細書
【特許文献１４】米国特許第６１４６３９０号明細書
【特許文献１５】米国特許第６１６５８１号明細書
【特許文献１６】米国特許第６２３５０３８号明細書
【特許文献１７】米国特許第６２３６８７５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記に開示されたコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムの幾つかまたは全ては、外科手術中に外科手術に関連する情報を提供するために様々な外科手術と共同して使用することができる。たとえば、幾つかのコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムは、特定の外科手術中に外科手術に関連する情報を提供するための一連のユーザインタフェースを有するディスプレイ・スクリーンを含むことができる。このディスプレイ・スクリーン及びユーザインタフェースは、実行されている外科手術に関連付けられた特定の情報を提供することができるとともに、外科手術処置中に利用し得る器具のような外科手術に関連する品目の視覚的に示す表示も行うことができる。しかしながら、コンピュータ支援外科手術中の或る例では、外科医または他の外科手術関係者のようなユーザは
ディスプレイ・スクリーンのユーザインタフェースを通じてスクロールまたは、さもなければ、ナビゲートするためにコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムに」関連付けられたボタンまたはフットペダルを押圧しなければならない。関連するソフトウェアはユーザ入力を受け入れ、これに応じて、該ユーザ入力に従ってユーザインタフェースを表示する。コンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムとのこのタイプのユーザ相互作用は時間の掛かるものとすることができる。幾つかの例では、正しくない入力またはコマンドがユーザによって入力されると、ユーザはユーザインタフェースを通じて後向きにスクロールまたはナビゲートし、かつ正しい入力又はコマンドを再入力しなければならず、これにより、外科手術処置に時間を加えるものとなる。他の例では、ディスプレイ・スクリーン上のユーザインタフェースに関連付けられた予め定められた１組の段階を所望する場合、ユーザはユーザインタフェースを通じてスクロールまたはナビゲートしなければならないか、あるいは、さもなければ、所望のユーザインタフェースを得るために所望の外科手術処置を手動で入力しなければならず、これにより、外科手術処置に時間を加えるものとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の様々な実施形態によるシステムおよび方法は、上記の事項およびその組合せの
いくつかまたはすべてに対処する。システムおよび方法は、整形外科の移植デバイス、骨、及び／又は骨移植又は構造体を含む外科手術処置中に機器検出を使用する自動ソフトウェアフローを供するためのコンピュータ支援外科手術システム、方法および外科手術方法、及び装置を供することによって、それを実施する。コンピュータ支援手術中、コンピュータ支援手術システムおよび方法は、外科医又は他の外科関連の従事者のようなユーザのための外科手術処置と関連付けられたユーザインタフェースを自動的に供し得る。そのようなシステムおよび方法は、患者の身体内に整形外科構成要素を装備する外科医にとって特に有用であり、コンピュータ支援手術ナビゲーションシステムは、特定の外科手術器具、器具の位置、あるいは患者の体に対する器具の近接又は位置が検出されるか又はさもなければシステムによって認定されるときに、対象とする外科手術処置と関連付けられたユーザインタフェースを自動的に表示し得る。
【００１１】
本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、および装置の一態様は、表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションを対象とする。システムは、センサを使用して、各アレイがそれぞれの外科手術器具と関連付けられる、複数のアレイを検出することができるプロセッサを含み得る。プロセッサは、さらに、少なくとも１つのアレイを検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置を決定することができる。さらに、プロセッサは、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースを前記スクリーンを介して出力することができる。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、および装置は、表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムで行う方法を含む。この方法は、各アレイがそれぞれの外科手術器具と関連付けられている、複数のアレイを複数の外科手術器具と関連付ける段階を含み得る。さらに、この方法は、各外科手術器具がそれぞれの外科手術処置と関連付けられている、複数の外科手術器具を複数の外科手術処置と関連付ける段階を含み得る。さらにまた、この方法は、各外科手術処置が少なくとも１つのそれぞれのユーザインタフェースと関連付けられている、複数の外科手術処置を複数のユーザインタフェースと関連付ける段階を含み得る。なおさらに、この方法は、各外科手術処置が少なくとも１つのそれぞれのユーザインタフェースと関連付けられている、複数の外科手術処置を複数のユーザインタフェースと関連付ける段階を含み得る。おまけに、この方法は、少なくとも１つのアレイを検出する段階を含み得る。この方法は、センサを使用してアレイを検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置を決定する段階を含み得る。さらに、この方法は、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースを前記スクリーンを介して出力する段階を含み得る。
【００１３】
本発明の更に別の態様によれば、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、および装置は、表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムを含み得る。このシステムは、各アレイがそれぞれの外科手術器具と関連付けられた、複数のアレイの一部を複数の外科手術器具とコンタクトさせることができるプローブを含み得る。さらに、このシステムは、それぞれの外科手術器具と関連付けられた少なくとも１つのアレイのコンタクト部分を検出することができるプロセッサを含み得る。このプロセッサは、センサを使用してそれぞれの外科医療器具と関連付けられたアレイのコンタクト部分を検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置を決定することもできる。このプロセッサは、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースを前記スクリーンを介して出力することができる。
【００１４】
本発明の更に別の態様によれば、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、および装置は、表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムによって行われる方法を含み得る。この方法は、各アレイがそれぞれの外科手術器具と関連付けられている、複数のアレイを複数の外科手術器具と関連付ける段階を含み得る。さらに、この方法は、各外科手術器具がそれぞれの外科手術処置と関連付けられている、複数の外科手術器具を複数の外科手術処置と関連付ける段階を含み得る。さらにまた、この方法は、各外科手術処置が少なくとも１つのそれぞれのユーザインタフェースと関連付けられている、複数の外科手術処置を複数のユーザインタフェースと関連付ける段階を含み得る。なおさらに、この方法は、プローブとコンタクトされるアレイの一部を検出する段階を含み得る。この方法は、センサを使用してアレイのコンタクト部分を検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置を決定する段階も含み得る。さらにまた、この方法は、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースをスクリーンを介して出力する段階を含み得る。
【００１５】
本発明の更に別の態様によれば、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、および装置は、表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムを含み得る。このシステムは、患者の体の一部に関連付けられたアレイを検出することができるプロセッサを含み得る。さらに、このプロセッサは、各アレイがそれぞれの外科手術器具と関連付けられている、前記複数の外科手術器具と関連付けられている複数のアレイを検出することができる。さらにまた、このプロセッサは、それぞれの外科手術器具と関連付けられている少なくとも１つのアレイの位置を検出することができる。なおさらに、このプロセッサは、センサを使用して患者の体の一部に対するアレイの位置を検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられた特定のアレイの位置に関連付けられたそれぞれの外科手術処置を決定することができる。さらにまた、このプロセッサは、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースをスクリーンを介して出力することができる。
【００１６】
本発明の更に別の態様によれば、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、および装置は、表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムによって行われる方法を含み得る。この方法は、各アレイがそれぞれの外科手術器具又は患者の体の一部と関連付けられている、複数のアレイを複数の外科手術きぐと関連付ける段階も含み得る。さらに、この方法は、各外科手術器具がそれぞれの外科手術処置と関連付けられている、複数の外科手術器具を複数の外科手術処置と関連付ける段階を含み得る。さらに、この方法は、各外科手術処置が少なくとも１つのユーザインタフェースと関連付けられている、複数の外科手術処置を複数のユーザインタフェースと関連付ける段階を含み得る。さらに、この方法は、外科手術器具と関連付けられた少なくとも１つのアレイを検出する段階を含み得る。さらにまた、この方法は、センサを使用して外科手術器具と関連付けられたアレイに対する患者の体の一部に関連付けられたアレイの位置を検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置を決定する段階を含み得る。この方法は、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースをスクリーンを介して出力する段階も含み得る。
【００１７】
本発明の更に別の態様によれば、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、および装置は、表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムによって行われる外科手術方法を含み得る。この外科手術方法は、アレイが少なくとも１つのセンサによって検出し得る、アレイと関連付けられた外科手術器具を手動操作する段階を含み得る。この外科手術方法は、特定のアレイを手動操作することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置と関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースをスクリーンを介して受信する段階を含み得る。
【００１８】
本発明の更に別の態様によれば、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、および装置は、表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムと共同して行われる外科手術方法を含み得る。さらに、この外科手術方法は、プローブをアレイとのコンタクトが少なくとも１つのセンサによって検出し得る、プローブをアレイの一部とコンタクトさせる段階を含み得る。さらにまた、この外科手術方法は、プローブのアレイとのコンタクトを検出することに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置と関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースをスクリーンを介して受信する段階を含み得る。
【００１９】
本発明の更に別の態様によれば、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、および装置は、表示スクリーンおよび少なくとも１つのセンサを有するコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムと共同して行われる外科手術方法を含み得る。この外科手術方法は、第１アレイが少なくとも１つのセンサによって検出し得る、第１アレイと関連付けられた患者の体の一部を手動操作する段階を含み得る。さらに、この外科手術方法は、第２アレイが少なくとも１つのセンサによって検出し得る、第２アレイと関連付けられた外科手術器具を手動操作する段階を含み得る。さらにまた、この外科手術方法は、患者の体の一部に対する外科手術器具の位置に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置と関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースをスクリーンを介して受信する段階を含み得る。
【００２０】
本発明の様々な実施形態による様々なシステム、方法、および装置の目的、特徴、およ
び利点は、
（１）コンピュータ支援外科手術処置中に機器検出を使用してソフトウェアフローを自動化する能力を供すること；
（２）コンピュータ支援外科手術処置中に機器検出を使用してコンピュータ支援システムにおけるソフトウェアフローを自動化する能力を供すること；
（３）コンピュータ支援外科手術処置中にユーザが外科手術器具を手動操作し、かつ、外科手術処置と関連付けられた一連のユーザインタフェースを通じてフローを自動化する能力を供すること；
（４）コンピュータ支援外科手術処置中にユーザが外科手術器具の一部にプローブをコンタクトさせ、かつ外科手術処置と関連付けられた一連のユーザインタフェースを通じてフローを自動化する能力を供すること；
（５）コンピュータ支援外科手術処置中にユーザが患者の体の一部に対して外科手術器具を手動操作し、かつ外科手術処置と関連付けられた一連のユーザインタフェースを通じてフローを自動化する能力を供すること；を含む。
【００２１】
本発明による、システム、方法および装置の様々な態様及び実施形態の他の態様、特徴、および利点は、本文書の他の部分から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の様々な実施形態によるシステム、方法および装置は、上記の事項およびその組合せのいくつかまたはすべてに対処する。システムおよび方法は、股関節置換など、コンピュータ支援手術手続き中に寛骨臼カップまたは構成要素を患者の骨盤骨と位置合わせするのを改善することができるコンピュータ支援手術システムおよび方法を提供することによって、それを実施する。そのようなシステムおよび方法は、寛骨臼カップまたは構成要素などの整形外科構成要素を患者の身体内に装備する外科医にとって特に有用であり、コンピュータ支援手術ナビゲーションシステムは、患者の骨盤骨に対して寛骨臼カップまたは構成要素を位置合わせして取り付ける最中に外科医が参照する該当平面を識別および表示することができる。
【００２３】
図１は、この場合は膝関節の関節形成である膝関節に対する手術など、本発明のいくつ
かの実施形態によるコンピュータ支援手術ナビゲーションシステムを使用するための環境
を示す概略図である。本発明のいくつかの実施形態によるシステムおよびプロセスは、ナ
ビゲーションセンサ１００を物理的、仮想的になど埋め込む、添付する、または関連付け
ることが可能である脛骨１０１および大腿骨１０２などの様々な身体部分を追跡することができる。
【００２４】
ナビゲーションセンサ１００は、身体部分、身体部分の軸、用具、計測、試行構成要素、および人工器官構成要素の位置を決定および追跡するために使用することが可能である。ナビゲーションセンサ１００は、赤外線、電磁気、静電、光、音声、無線周波数、または他の所望の技法を使用することが可能である。
【００２５】
ナビゲーションセンサ１００は、ナビゲーション基準点１０４、およびしたがってナビゲーション基準１０４が関連付けられる品目の位置および配向を感知するために使用することが可能である。ナビゲーション基準点１０４は、コンピュータ支援手術ナビゲーションシステムのナビゲーションセンサによって感知することができるマーカ要素などの基点マーカを含むことができる。ナビゲーションセンサ１００は、ナビゲーション基準点１０４から能動信号または受動信号を感知することが可能である。信号は、電気、磁気、電磁気、音声、物理、無線周波数、光学または視覚、あるいは他の能動的または受動的な技法とすることが可能である。たとえば一実施形態では、ナビゲーションセンサ１００は、受動タイプのナビゲーション基準点の存在を視覚的に検出することができる。他の実施形態の例では、ナビゲーションセンサ１００は、能動タイプのナビゲーション基準点によって提供された能動信号を受信することができる。手術ナビゲーションシステムは、ナビゲーション基準点１０４、ならびに従ってナビゲーション基準点１０４が添付されるまたは関連付けられる１０１および１０２などの品目または身体部分の位置および配向に関するデータを記憶、処理、および／または出力することができる。
【００２６】
図１に示された実施形態では、１つまたは複数のコンピュータプログラムなどの計算機
能１０８が、任意の所望の規格、アーキテクチャ、インタフェース、および／またはネッ
トワークトポロジを介して、独立型または分散型であるかに関係なく、処理機能、メモリ
機能、入力／出力機能を含むことができる。一実施形態では、計算機能１０８は、グラフ
ィックス、データ、および他のユーザインタフェースが手術中に外科医に提示されること
が可能である表示スクリーンまたはモニタ１１４に接続することができる。表示スクリー
ンまたはモニタ１１４は、所望であればキーボードおよびマウスの従来のインタフェース
に加えて、またはその代わりに、外科医が触覚スクリーン入力のために表示スクリーンま
たはモニタ１１４の上において指し示し、クリックすることが可能であるように、触覚ユ
ーザインタフェースを有することが好ましい。
【００２７】
さらに、ある構成要素が適切に配向または位置合わせされているとき、とりわけ位置／
配向情報を得るために、外科医、看護師、または他の使用者が機能１０８を制御する、ま
たは機能１０８に指図することを可能にするために、あらゆる他の無線または有線のイン
タフェースに接続することができるのと同じように、フットペダル１１０または他の便利
なインタフェースが計算機能１０８に結合されることが可能である。試行構成要素、計測
構成要素などの品目１１２が、１つまたは複数のナビゲーション基準点１０４を使用して、身体部分１０１および１０２に対する位置および配向について追跡されることが可能である。
【００２８】
図１に示す計算機能１０８は、所望の外科手術処置に従ってディスプレイ・スクリーン又はモニタ１１４によって１つ以上のユーザインタフェースの表示を容易にもし得る。たとえば、１つ以上のユーザインタフェースページ又はスクリーンは計算機能１０８に関連付けられたメモリに記憶し得る。また、ページは編制し得るか又はさもなければ特定の外科手術処置に依存して、ユーザインタフェースページ又はスクリーンが関連付けられる、特定の外科手術処置に依存して予め決められた順序で表示し得る。１つ以上のユーザインタフェースページ又はスクリーンを供することができる適切なソフトウェアは、(米国)メンフィスのSmith＆Nephewによって分配されているAchieve CAS Knee Version 2.0である。一実施形態では、遠位大腿骨切断処置と関連付けられた、グラフィックス、データ、コマンド、あるいは他の情報を有するユーザインタフェースは必要に応じて記憶および表示し得る。別の実施形態では、近位脛骨切断処置と関連付けられた、グラフィックス、データ、コマンド、あるいは他の情報を有するユーザインタフェースは、必要に応じて記憶および表示し得る。また別の実施形態では、大腿骨穴あけ処置と関連付けられたグラフィックス、データ、コマンド、あるいは他の情報を有するユーザインタフェースは、必要に応じて記憶および表示し得る。何れの場合にも、外科手術処置の何れかの外科手術処置又はステップに関連付けられたグラフィックス、データ、コマンド、あるいは他の情報を有するユーザインタフェースは必要に応じて記憶および表示し得る。
【００２９】
計算機能１０８は、身体部分１０１および２０２ならびに品目１１２の他の構成要素に
全体的または部分的に対応する様々な形態のデータを処理し、記憶し、表示スクリーンま
たはモニタ１１４に出力することができるが、これは必要ではない。たとえば身体部分１
０１および１０２は断面において示すことができ、あるいは骨管および表面構造などの身
体部分の少なくとも様々な内部態様は、蛍光透視像を使用して示すことができる。これら
の像は、ナビゲーション基準点１０４に添付されたＣアームなど、イメジャ１１３を使用して得ることができる。たとえば脛骨１０１および大腿骨１０２などの身体部分も、添付
されたナビゲーション基準点１０４を有することができる。ナビゲーション基準点１０４を有するＣアームを使用して蛍光透視像が得られるとき、ナビゲーションセンサ１００は、蛍光透視ヘッドの位置、ならびに脛骨１０１および大腿骨１０２の位置および配向を「見て」、追跡する。コンピュータは、この位置／配向情報と共に蛍光透視像を記憶し、それにより、該当する１つまたは複数の身体部分に対する蛍光透視像の位置と配向を相関させる。これにより、脛骨１０１および対応するナビゲーション基準点１０４が移動するとき、コンピュータは、脛骨１０１の空間における新しい位置を自動的に対応して感知し、
脛骨１０１の像に対して用具、機器、基準、試行、および／または移植片をモニタ１１
４上で対応して移動させることができる。同様に、身体部分の像を移動させることができ
、身体部分およびそのような品目の両方を移動させることが可能であり、または外科医な
どの好みに合わせ、かつ所望される撮像を実施するために、スクリーン上の像が提示され
ることが可能である。同様に、追跡されているスタイラス、切断ブロック、リーマ、ドリ
ル、のこぎり、髄外ロッド、髄内ロッド、あるいはあらゆる他のタイプの品目または機器
などの品目１１２が移動するとき、その像は、モニタ１１４上を移動し、それによりモニ
タ１１４は、脛骨１０１に対して品目１１２を適切な位置および配向でモニタ１１４上
に示す。これにより、品目１１２は、外科医が品目１１２を適切にナビゲートおよび配置
するために身体の中を見ることができるかのように、脛骨１０１の機械軸および他の特
徴に対して適切または不適切な位置合わせにおいてモニタ１１４の上に出現することがで
きる。
【００３０】
計算機能１０８はまた、手術において使用される関節置換人工器官、用具、計測、試行
構成要素、移植片構成要素、および他の品目など、品目１１２の構成、サイズ、および他
の特性に関するデータを記憶することもできる。それらが位置／配向センサ１００の場に
導入されるとき、計算機能１０８は、ナビゲーション、配置、評価、および他の使用のた
めに、関節置換人工器官、用具、計測構成要素、試行構成要素、移植片構成要素、および
他の品目１１２のコンピュータ生成像を生成し、身体部分１０１および１０２の蛍光透視
像と重ね合わせて、またはそれと組み合わせて表示することができる。
【００３１】
身体部分の蛍光透視像、ＭＲＩ像、または他の実際の像の代わりに、またはそれと組み
合わせて、計算機能１０８は、手術機器または身体部分の位置および配向など、手術場に
おける品目の感知された位置および配向に基づいて、ナビゲーション構成データまたは仮
想構成データを記憶および出力することが可能である。たとえば表示スクリーンまたはモ
ニタ１１４は、切除平面、解剖学的軸、機械軸、前／後基準平面、内側／側方基準平面、
回転軸、またはあらゆる他のナビゲーション基準点、あるいは手術を実施するのに有用であるまたは所望される可能性がある情報を出力することができる。基準平面の場合、たとえば、表示スクリーンまたはモニタ１１４は、位置および配向がナビゲーションセンサ１００によって追跡されている切断ガイドによって画定された切除平面に対応する切除平面を出力することができる。他の実施形態では、表示スクリーンまたはモニタ１１４は、リーマの感知された位置および配向に基づいて切断トラックを出力することができる。他の仮想構成も、外科医または他の使用者が手術手続きの段階のいくつかまたはすべてを計画するのを支援するために、手術場の任意の手術機器または他の品目の感知された位置および配向に基づいて、表示スクリーンまたはモニタ１１４に出力することができ、関連する手術機器と共にまたはそれを伴わずに表示することができる。
【００３２】
本発明のいくつかの実施形態では、計算機能１０８は、１つまたは複数のナビゲーショ
ン基準１０４に関連付けられた１つまたは複数の手術機器の感知された位置および配向に
基づいて、１つまたは複数の移植片構成要素の投影された位置および配向を表示スクリー
ンまたはモニタ１１４に出力することができる。たとえばシステムは、切除される身体部
分の一部に対して切断ブロックがナビゲートされる際、切断ブロックの位置および配向を
追跡することが可能である。計算機能１０８は、前／後平面および内側／側方平面を示す
軸と共に、たとえば頸骨および／またはひざの機械軸と組み合わせて、切断ブロックの感
知された位置および配向に基づいて身体部分における移植片の投影位置を計算し、表示ス
クリーンまたはモニタ１１４に出力することができる。いくつかの実施形態では、身体部
分の蛍光透視像、ＭＲＩ像、または他の実際の像は表示されないが、その理由は、関連す
る軸および／または他のナビゲーション情報が表示される場合、コンピュータ支援手術の
文脈では、そのような撮像は不必要で非生産的であることが成り立つことがあるからであ
る。さらにいくつかのシステムは、データ点を適合させるように形状を変化させる「モー
フィング」像を使用し、あるいはデータ点が比較的正確な位置において表示された、また
は全く表示されていない一般的なグラフィックスまたは線アート像を使用する。外科医ま
たは他の使用者が移植片の投影位置に不満足である場合、外科医は、投影された移植片の
位置および配向に対する影響を評価するために、切断ブロックを再配置することが可能で
ある。
【００３３】
図１に示されたコンピュータ機能１０８はまた、特定の機器に関連付けられたナビゲー
ション基準１０４によって、ある手術機器または他の物体を認識することもできる。一実
施形態では、これは、特定の手術機器に関連する情報をコンピュータ機能１０８のメモリ
に記憶し、１０４などの離散または固有のナビゲーション基準点を手術機器と関連付けることによって、達成することができる。１０４などのナビゲーション基準点は、１つのナビゲーション基準を他から一意に識別することができる特徴を有することができる。特徴は、非限定的に、形状、サイズ、タイプ、または信号を含むことができる。そのような特徴は、コンピュータ機能１０８によって記憶することができ、コンピュータ機能１０８が１０４などのナビゲーション基準点について特定の以前記憶された特徴を検出するとき、コンピュータ機能１０８は、ナビゲーション基準点に関連付けられた手術機器を識別することができる。
【００３４】
それぞれの外科手術器具と関連付けられたナビゲーション基準点間で独特に認定且つ区別し得る、長さのような、特性の実例は、図２〜図４に関して示されている。例えば、図２に示すように、遠位大腿骨ガイド」のためのナビゲーション基準点は３脚アレイ及び２脚の端部に隣接して位置づけられた基準点、及び３脚の中心交差部を含み得る。基準点を有する２脚の長さはＡｍｍのような予め決められた長さである。図３に示すような、近位脛骨ガイドのためのナビゲーション基準点は２脚の端部に隣接して位置する３脚アレイ及び基準点、及び３脚の中心交差部に位置する第３基準点も含み得る。基準点を有する２脚の長さは、Ａ＋５ｍｍのような、遠位大腿骨ガイドの類似する脚とは異なる長さとし得る。図４に示す大腿骨穴あけガイドのような他のナビゲーション基準点は、Ａ＋１０ｍｍのような、遠位大腿骨ガイド及び近位脛骨ガイドから成る類似する脚とは異なる長さとし得る。アレイは、たとえば、異なる数の基準点、異なる基準点形状、あるいは、さもなくば、システムによって互いに対して区別し得るように構造的に異なるように、可変ともし得る。他の寸法、形状、形状構成、あるいは特性はナビゲーション基準点間を区別するために使用し得る。このように、計算機能１０８は、それぞれの外科手術器具と関連づけられたアレイ又はナビゲーション基準点間を区別し得る。
【００３５】
図１に示す計算機能１０８は、外科手術器具と外科手術処置との間の関連も記憶し得る。たとえば、図２に示す遠位大腿骨ガイドのような外科手術器具は遠位大腿骨切断処置のような外科手術処置における１つ以上の段階と関連付け得る。上述したように、各外科手術処置は、１つ以上の予め記憶されたページ又はスクリーンと関連付け得る。こうして、外科手術器具が１０４のような関連付けされたアレイ又はナビゲーション基準点を介して計算機能によって認識されるか又は、さもなければ、検出される場合、計算機能１０８は外科手術器具と関連付けられた特定の外科手術処置を決定且つ認定し、及び外科手術処置と関連付けられた１つ以上の予め記憶したユーザインタフェースページ又はスクリーンをも決定且つ認定し得る。このように、ユーザは図１に示すようなコンピュータ支援外科手術システムの観点から外科手術器具を手動操作し得る。処理機能は、ユーザインタフェースページ又はスクリーンが関連付けられる特定の外科手術処置に依存して、１１４のようなディスプレイ・スクリーン又はモニタによって予め決められた順序で一連のユーザインタフェースページ又はスクリーンを供し得る。上述したように、こうしたユーザインタフェースページ又はスクリーンは、外科手術処置又はステップに関連付けられたグラフィックス、データ、コマンド、あるいは他の情報を供し得る。
【００３６】
さらにコンピュータ機能１０８は、指示子またはプローブ１１６を使用することによっ
てなど、ナビゲーションセンサ１００の場のあらゆる点を追跡することができる。プロー
ブはまた、ナビゲーション基準点１０４を含む、またはナビゲーション基準点１０４に添付することもできる。外科医、看護師、または他の使用者は、プローブ１１６の先端を骨構造の上のランドマークなどの点に接触させ、フットペダル１１０を作動させる、またはそうでない場合はランドマーク位置に留意するようにコンピュータ１０８に命令する。ナビゲーションセンサ１００は、ナビゲーション基準点１０４の位置および配向を「見て」、プローブの先端１１６がそのナビゲーション基準点１０４に対して位置する場所を「認識し、それにより、フットペダル１１０が踏まれるとき、または他のコマンドが与えられるとき、プローブ１１６によって特定された点または他の位置を計算および記憶し、所望されるときはいつでも、かつどのような形態または方式あるいは色であっても、表示スクリーンまたはモニタ１１４に表示することができる。したがって、プローブ１１６は、コンピュータ１０８が、ナビゲーション基準点１０４の移動に対して、あらゆる他の仮想または実際の構成または基準に加えて、大腿骨１０２、脛骨１０１、および他の身体部分の後傾軸１１８、解剖学的軸１２０、および機械軸１２２などの仮想情報または論理情報を記憶および追跡することを可能にするために、骨構造上のランドマークを特定するために使用することができる。
【００３７】
一実施形態では、プローブ１１６と、１０４のような、アレイまたはナビゲーション基準点とのコンタクトは図１に示されたコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムに関連付けられたセンサまたは位置センサによって検出することができる。上述した機能性を使用して、コンピュータ機能１０８は関連付けられたアレイまたはナビゲーション基準点１０４を認定または、さもなければ、決定することができる。コンピュータ機能１０８は外科手術に関連付けられた特定の外科手術処置を決定及び認定することができ、かつ、外科手術処置に関連付けられた１つ以上の以前に記憶されたユーザインタフェースページまたはスクリーンを決定及び認定することもできる。このように、ユーザは、プローブを手動操作し、かつ、アレイの一部またはナビゲーション基準点を、図１に示すようなコンピュータ支援外科手術システムの視点から外科手術器具にコンタクトさせることができる。処理機能は、ユーザインタフェースページまたはスクリーンが関連付けられる特定の外科手術処置に応じて、１１４のようなディスプレイ・スクリーンまたはモニタによって予め決められた順序で一連のユーザインタフェースページまたはスクリーンを供することができる。上述したように、こうしたユーザインタフェースページまたはスクリーンは、グラフィックス、データ、コマンド、あるいは外科手術処置に関連付けられた他の情報を供することができる。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態によるシステムおよびプロセスは、BrainLAB VectorVisio
nシステム、OrthoSoft Navitrack System、Stryker Navigationシステム、Medtronic Surgical Navigation Technologies, Inc.によって提供されるFluoroNavシステム、およびMedtronic Sofamor Danek Technologiesによって提供されるソフトウェアなど、適切なコンピュータ支援手術システムおよびプロセスと通信することができる。そのようなシステムまたはシステムの態様は、米国特許第５３８３４５４号；第５８７１４４５号；第６１４６３９０号；第６１６５８１号；第６２３５０３８号、および第６２３６８７５号、ならびに関係する（米国特許法セクション１１９および／または１２０の下において）特許において開示されており、これらはすべてこの参照によって本明細書に組み込まれている。撮像、データの記憶、身体部分および品目の追跡、ならびに他の目的で、あらゆる他の所望のシステムおよびプロセスを上述されたように使用することができる。
【００３９】
これらのシステムは、３つまたは４つ、およびいくつかの場合は５つの要素を有する基
準フレームタイプの基点を使用することを必要とする可能性があり、これらの要素は、基
点、したがって追跡されている身体部分、用具、計測、試行構成要素、移植片構成要素、
あるいは他のデバイスまたは構造の位置／配向について、センサによって追跡される。そ
のようなシステムはまた、外科医が、プローブを適宜配置し、たとえばプローブの先端の
位置に留意するようにコンピュータにシグナリングするまたはコマンド命令することによ
って、アナトミー上の１つまたは複数の点あるいは他の位置を選択する、指定する、登録
する、またはそうでない場合はシステムに知らせるために使用することができる少なくと
も１つのプローブを使用することもできる。これらのシステムはまた、センサによって追
跡される位置／配向情報に適合された蛍光透視像を得て記憶するために基点が添付されて
いる身体部分の蛍光透視像を得るために使用されるＣアームの位置および配向を追跡する
ことも可能であるが、これは必要ではない。したがって、表示スクリーンまたはモニタは
、ナビゲーション、骨の切除、評価、および他の目的で、手術と関連して使用される用具
、計測構成要素、試行構成要素、移植片構成要素、および他の品目と共に、仮想構成およ
び基準のコンピュータ生成像と組み合わせて、骨の蛍光透視像をレンダリングすることが
できる。
【００４０】
別の実施形態では、患者の体の一部は、１０４のような１つ以上のアレイまたはナビゲーション基準点と関連付けることができる。患者の体の一部は図１に示されているコンピュータナビゲーションシステムに関連付けられたセンサまたは位置センサ１００によって検出することができる。上述したように、外科手術器具は、１０４のような関連付けられたアレイまたはナビゲーション基準点を介した計算機能１０８によっても認定または、さもなければ、検出することができる。これらの両方は関連付けられたアレイまたはナビゲーション基準点によって検出されるかまたは。さもなければ、認定される、外科手術器具に対する患者の体の一部の位置に基づいて、計算機能１０８は特定の外科手術処置を決定及び認定することができる。別の実施形態では、外科手術は、外科手術器具に対する患者の体の一部の近接性に少なくとも基づいて計算機能１０８によって選択または、さもなければ、決定することができる。次いで、計算機能１０８は選択された外科手術処置に関連付けられた１つ以上の以前に記憶したユーザインタフェースページまたはスクリーンを決定及び認定することができる。このように、ユーザは、図１に示すように、コンピュータ支援外科手術システムの視点から患者の一部に対してまたは該一部に近接して外科手術器具を手動操作することができる。計算機能１０８は、ユーザインタフェースページまたはスクリーンが関連付けられる特定の外科手術処置に応じて、１１４のようなディスプレイ・スクリーンまたはモニタによって予め決められた順序で一連のユーザインタフェースページまたはスクリーンを供することができる。上述したように、こうしたユーザインタフェースページまたはスクリーンは、グラフィックス、データ、コマンド、あるいは外科手術処置に関連付けられた、その他の情報を供することができる。
【００４１】
更に別の実施形態では、コンピュータ機能１０８は、外科手術処置１０８を実行するユーザによって、１１２のような、外科手術器具、整形外科装置、あるいは品目のナビゲーションを可能にするデータを供することができる。データは、非限定的に、テキスト、グラフィックス、コマンド、スクリーン表示、あるいは他の情報を含むことができる。たとえば、外科医のようなユーザが品目１１２を手動操作するとき、コンピュータ機能１０８は、品目１１２に関連付けられた位置情報を受信することができる。コンピュータ機能１０８は、位置情報を処理することができ、かつ、患者の体に対してまたは外科手術において品目１１２をナビゲートするための指示または他の方向をユーザに与えるために、以前に記憶したデータ、あるいはソフトウェア・プログラムまたはルーチンによって位置情報を座標化することができる。別の実施形態では、コンピュータ機能１０８は外科手術処置を決定するためのデータを供することができる。この実例では、外科医のようなユーザが品目１１２を手動操作するとき、コンピュータ機能１０８は、品目１１２に関連付けられた外科手術処置を決定するために、品目１１２に関連付けられた位置情報を受信することができる。コンピュータ機能１０８は、以前に記憶したデータ、あるいはソフトウェア・プログラムまたはルーチンによって位置情報を利用することができる。
【００４２】
図２〜図４は、本発明の実施形態に従う外科手術装置の実施形態を例示する。図２〜図４に示された装置の各々は、図１に示されたコンピュータナビゲーションシステムと共同して使用することができる。さらにまた、図２〜図４に示された装置の各々は、外科手術、あるいは膝の関節形成術のような外科手術の分離または重複段階で使用することができる。外科手術装置の他の実施形態は本発明の他の実施形態に従って存在することができる。
【００４３】
特に、図２は本発明の実施形態に従う遠位大腿骨ガイド及びアレイ装置である。遠位大腿骨ガイド及びアレイ装置２００は、遠位大腿骨ガイド２０２及びアレイまたはナビゲーション基準点２０４の組合せとし得る。図２に示されたアレイまたはナビゲーション基準点２０４は、２つの脚部２０８、２１０の端部に隣接して位置する基準点２１２、２１４と、３つの脚部２０６、２０８、２１０の中心交差部に隣接して位置する第３基準点２１６と、を有する一連の３つの脚２０６、２０８、２１０を含む。第３脚部２０６は遠位大腿骨ガイド２０２の一部に向かって延在し、かつ該一部に取り付けられる。
【００４４】
図３は、本発明の実施形態に従う近位脛骨ガイド及びアレイ装置である。近位脛骨ガイド及びアレイ装置３００は近位脛骨ガイド３０２及びアレイまたはナビゲーション基準点３０４の組合せとし得る。図３に示されたアレイまたはナビゲーション基準点３０４は、２つの脚部３０８、３１０の端部に隣接して位置する基準点３１２、３１４と、３つの脚部３０６、３０８、３１０の中心交差部に隣接して位置する第３基準点３１６と、を有する一連の３つの脚３０６、３０８、３１０を含む。第３脚部３０６は近位脛骨ガイド３０２の一部に向かって延在し、かつ該一部に取り付けられる。
【００４５】
図４は、本発明の実施形態に従う大腿骨組合せガイド及びアレイ装置である。大腿骨組合せガイド及びアレイ装置４００は大腿骨組合せガイド４０２及びアレイまたはナビゲーション基準点４０４の組合せとし得る。図４に示されたアレイまたはナビゲーション基準点４０４は、２つの脚部４０８、４１０の端部に隣接して位置する基準点４１２、４１４と、３つの脚部４０６、４０８、４１０の中心交差部に隣接して位置する第３基準点４１６と、を有する一連の３つの脚４０６、４０８、４１０を含む。第３脚部４０６は大腿骨ガイド４０２の一部に向かって延在し、かつ該一部に取り付けられる。
【００４６】
図５は、図１に示されたコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムによって実施される方法を示す。図１において記述されたシステムは、表示スクリーンまたはモニタ１１４および少なくとも１つのセンサまたは位置センサ１００を含む。他のシステム実施形態を本発明の他の実施形態に従った方法５００と共に使用することができる。他の方法実施形態は、本発明の他の実施形態に従って、より少数またはより多数の要素を有することができる。方法５００は、ブロック５０２において開始される。
【００４７】
ブロック５０２において、各アレイがそれぞれの外科手術器具に関係付けられる、複数のアレイが複数の外科手術器具と関係付けられる。図５に示された実施形態では、図１の１０８のようなプロセッサが、たとえば図１の１０４のようなナビゲーション基準点の特徴のような、複数のアレイまたはナビゲーション基準点に関連付けられた情報を記憶することができる。次いで、各それぞれのアレイまたはナビゲーション基準点は、遠位大腿骨ガイド、近位脛骨ガイド、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけガイドのような、それぞれの外科手術器具と関連付けることができる。この関連情報は、プロセッサ１０８によって記憶することができる。
【００４８】
ブロック５０２にはブロック５０４が続き、各アレイがそれぞれの外科手術処置に関連付けられる、前記複数の外科手術器具が複数の外科手術処置に関連付けられる。図５に示された実施形態では、図１の１０８のようなプロセッサは、遠位大腿骨ガイド、近位脛骨ガイド、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけガイドのような、複数の外科手術器具に関連付けられた情報を記憶することができる。次いで、各外科手術器具は、一連の外科手術段階のような、それぞれの外科手術処置に関連付けることができる。たとえば、外科手術処置は、遠位大腿骨切断処置、近位脛骨切断処置、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけ処置を含むことができるがこれらに限定されない。この関連情報は、プロセッサ１０８によって記憶することができる。
【００４９】
ブロック５０４にはブロック５０６が続き、各外科手術処置が少なくとも１つのそれぞれのユーザインタフェースに関連付けられる、前記複数の外科手術処置が複数のユーザインタフェースに関連付けられる。図５に示された実施形態では、図１の１０８のようなプロセッサは、遠位大腿骨処置、近位脛骨処置、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけ処置のような、複数の外科手術処置に関連付けられた情報を記憶することができる。この関連情報は、図１の１１４のようなディスプレイ・スクリーンまたはモニタによって表示することができる一連のユーザインタフェースに記憶または、さもなければ、供されたグラフィックス、テキスト、コマンド、あるいは何れか他の情報を含むことができる。
【００５０】
ブロック５０６にブロック５０８が続き、少なくとも１つのアレイが検出される。図５に示された実施形態では、図１の１００のようなセンサまたは位置センサは、特定の外科手術器具に関連付けられた、１０４のような、アレイまたはナビゲーション基準点を検出することができる。
【００５１】
ブロック５０８にブロック５１０が続き、センサを使用してアレイを検出するのに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置が決定される。図５に示された実施形態では、プロセッサ１０８は、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれのアレイの検出または認定に基づく特定の外科手術処置を決定または、さもなければ、認定するために以前に記憶した関連情報を検索することができる。たとえば、遠位大腿骨ガイドに関連付けられた、１０４のような、特定のアレイまたはナビゲーション基準点の認定に基づいて、プロセッサ１０８は、遠位大腿骨切断処置または他の一連の外科手術処置段階を決定または、さもなければ、認定することができる。
【００５２】
ブロック５１０にブロック５１２が続き、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースがスクリーンを介して出力される。図５に示された実施形態では、プロセッサ１０８は、１１４のようなデュスプレイ・スクリーンまたはモニタによって、グラフィックス、テキスト、コマンド、あるいはそれぞれの外科手術処置に関連付けられた何れか他の情報を出力することができる。たとえば、遠位大腿骨切断処置または他の一連の関連する外科手術処置段階に関連付けられた情報を収集または散在させるためにプロセッサ１０８は、ディスプレイ・スクリーンまたはモニタ１１４によって一連のユーザインタフェースを表示することができる。
【００５３】
方法５００は、ブロック５１２において終了する。
【００５４】
図６は、図１に示されたコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムによって実施される別の方法を示す。図１において記述されたシステムは、表示スクリーンまたはモニタ１１４および少なくとも１つのセンサまたは位置センサ１００を含む。他のシステムの実施形態を本発明の他の実施形態による方法６００と共に使用することができる。他の方法の実施形態は、本発明の他の実施形態によれば、より少数またはより多数の要素を有することができる。方法６００は、ブロック６０２において開始される。
【００５５】
ブロック６０２において、各アレイがそれぞれの外科手術器具に関係付けられる、複数のアレイが複数の外科手術器具と関係付けられる。図６に示された実施形態において、図５に上述した実施形態に類似して、図１の１０８のようなプロセッサが、たとえば図１の１０４のようなナビゲーション基準点の特徴のような、複数のアレイまたはナビゲーション基準点に関連付けられた情報を記憶することができる。次いで、各それぞれのアレイまたはナビゲーション基準点は、遠位大腿骨ガイド、近位脛骨ガイド、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけガイドのような、それぞれの外科手術器具と関連付けることができる。この関連情報は、プロセッサ１０８によって記憶することができる。
【００５６】
ブロック６０２にはブロック６０４が続き、各外科手術器具がそれぞれの外科手術処置に関連付けられる、前記複数の外科手術器具が複数の外科手術処置に関連付けられる。図６に示された実施形態では、図５に上述した実施形態に類似して、図１の１０４のようなプロセッサは、遠位大腿骨ガイド、近位脛骨ガイド、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけガイドのような、複数の外科手術器具に関連器具と関連付けられた情報を記憶することができる。次いで、各外科手術器具は、一連の外科手術段階のような、それぞれの外科手術処置に関連付けることができる。たとえば、外科手術処置は、遠位大腿骨切断処置、近位脛骨切断処置、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけ処置を含むことができるがこれらに限定されない。この関連情報は、プロセッサ１０８によって記憶することができる。
【００５７】
ブロック６０４にはブロック６０６が続き、各外科手術処置が少なくとも１つのそれぞれのユーザインタフェースに関連付けられる、前記複数の外科手術処置が複数のユーザインタフェースに関連付けられる。図６に示された実施形態では、図５に上述した実施形態に類似して、図１の１０８のようなプロセッサは、遠位大腿骨処置、近位脛骨処置、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけ処置のような、複数の外科手術処置に関連付けられた情報を記憶することができる。この関連情報は、図１の１１４のようなディスプレイ・スクリーンまたはモニタによって表示することができる一連のユーザインタフェースに記憶または、さもなければ、供されたグラフィックス、テキスト、コマンド、あるいは何れか他の情報を含むことができる。
【００５８】
ブロック６０６にブロック６０８が続き、少なくとも１つのアレイの一部が検出される。図６示された実施形態では、図１の１００のようなセンサまたは位置センサは、プローブに関連付けられた、１０４のような、アレイまたはナビゲーション基準点を検出することができる。
【００５９】
ブロック６０８にブロック６１０が続き、センサを使用してアレイのコンタクト部分を検出するのに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたれたそれぞれの外科手術処置が決定される。図６に示された実施形態では、図５に上述した実施形態に類似して、プロセッサ１０８は、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれのアレイの検出または認定に基づく特定の外科手術処置を決定または、さもなければ、認定するために、以前に記憶した関連情報を検索することができる。たとえば、遠位大腿骨ガイドに関連付けられた、１０４のような、特定のアレイまたはナビゲーション基準点の認定に基づいて、プロセッサ１０８は、遠位大腿骨切断処置または他の一連の外科手術処置段階を決定または、さもなければ、認定することができる。
【００６０】
ブロック６１０にはブロック６１２が続き、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースがスクリーンを介して出力される。図６に示された実施形態では、図５に上述した実施形態に類似して、プロセッサ１０８は、１１４のようなデュスプレイ・スクリーンまたはモニタによって、グラフィックス、テキスト、コマンド、あるいはそれぞれの外科手術処置に関連付けられたコマンドを含むユーザインタフェースを出力することができる。たとえば、遠位大腿骨切断処置または他の一連の関連する外科手術処置段階に関連付けられた情報を収集または散在させるためにプロセッサ１０８はディスプレイ・スクリーンまたはモニタ１１４によって一連のユーザインタフェースを表示することができる。
【００６１】
方法６００は、ブロック６１２において終了する。
【００６２】
図７は、図１に示されたコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムと関連して実施される更に別の方法を示す。図１において記述されたシステムは、表示スクリーンまたはモニタ１１４および少なくとも１つのセンサまたは位置センサ１００を含む。他のシステムの実施形態を本発明の他の実施形態による方法７００と共に使用することができる。他の方法の実施形態は、本発明の他の実施形態によれば、より少数またはより多数の要素を有することができる。方法７００は、ブロック７０２において開始される。
【００６３】
ブロック７０２において、各アレイがそれぞれの外科手術器具または患者の体の一部
に関係付けられる、複数のアレイが複数の外科手術器具と関係付けられる。図６に示された実施形態において、図５に上述した実施形態に類似して、図１の１０８のようなプロセッサが、たとえば図１の１０４のようなナビゲーション基準点の特徴のような、複数のアレイまたはナビゲーション基準点に関連付けられた情報を記憶することができる。一連のアレイまたはナビゲーション基準点は、遠位大腿骨ガイド、近位脛骨ガイド、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけガイドのような、複数の外科手術器具と関連付けることができる。この関連情報は、プロセッサ１０８によって記憶することができる。他の一連のアレイまたはナビゲーション基準点は、脛骨または大腿骨のような患者の体の一部に関連付けることができる。
【００６４】
ブロック７０２にはブロック７０４が続き、各外科手術器具がそれぞれの外科手術処置に関連付けられる、前記複数の外科手術器具が複数の外科手術処置に関連付けられる。図７に示された実施形態では、図５及び図６に上述した実施形態に類似して、図１の１０８のようなプロセッサは、遠位大腿骨切断処置、近位脛骨切断処置、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけ処置のような、複数の外科手術器具に関連付けられた情報を記憶することができる。次いで、各外科手術器具は、一連の外科手術段階のような、それぞれの外科手術処置に関連付けることができる。たとえば、外科手術処置は、遠位大腿骨切断処置、近位脛骨切断処置、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけ処置を含むことができるがこれらに限定されない。この関連情報は、プロセッサ１０８によって記憶することができる。
【００６５】
ブロック７０４にはブロック７０６が続き、各外科手術処置が少なくとも１つのユーザインタフェースに関連付けられる、前記複数の外科手術処置が複数のユーザインタフェースに関連付けられる。図７に示された実施形態では、図５及び図６に上述した実施形態に類似して、図１の１０８のようなプロセッサは、遠位大腿骨切断処置、近位脛骨切断処置、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけ処置のような、複数の外科手術処置に関連付けられた情報を記憶することができる。この関連情報は、図１の１１４のようなディスプレイ・スクリーンまたはモニタによって表示することができる一連のユーザインタフェースに記憶または、さもなければ、供されたグラフィックス、テキスト、コマンド、あるいは何れか他の情報を含むことができる。
【００６６】
ブロック７０６にはブロック７０８が続き、患者の体の一部の少なくとも１つのアレイが検出される。図７に示された実施形態では、図１の１００のようなセンサまたは位置センサは、患者の体の一部に関連付けられた、１０４のような、アレイまたはナビゲーション基準点を検出することができる。
【００６７】
ブロック７０８にブロック７１０が続き、外科手術器具に関連付けられた少なくとも１つのアレイの一部が検出される。図７に示された実施形態では、図１の１００のようなセンサまたは位置センサは、特定の外科手術器具に関連付けられた、１０４のような、アレイまたはナビゲーション基準点を検出することができる。
【００６８】
ブロック７１０にブロック７１２が続き、センサを使用して外科手術器具に関連付けられたアレイに対する患者の体の一部に関連付けられたアレイの位置を検出するのに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたれたそれぞれの外科手術処置を決定する。図７に示された実施形態では、図５及び図６に上述した実施形態に類似して、プロセッサ１０８は、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれのアレイの位置の検出または認定に基づく特定の外科手術処置を決定または、さもなければ、認定するために、以前に記憶した関連情報を検索することができる。たとえば、遠位大腿骨ガイドに関連付けられた、１０４のような、特定のアレイの位置またはナビゲーション基準点の認定に基づいて、プロセッサ１０８は、遠位大腿骨切断処置または他の一連の外科手術処置段階を決定または、さもなければ、認定することができる。
【００６９】
ブロック７１２にはブロック７１４が続き、それぞれの外科手術器具に関連付けられたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースがスクリーンを介して出力される。図７に示された実施形態では、図５及び図６に上述した実施形態に類似して、プロセッサ１０８は、１１４のようなデュスプレイ・スクリーンまたはモニタによって、グラフィックス、テキスト、コマンド、あるいはそれぞれの外科手術処置に関連付けられたコマンドを含むユーザインタフェースを出力することができる。たとえば、遠位大腿骨切断処置または他の一連の関連する外科手術処置段階に関連付けられた情報を収集または散在させるためにプロセッサ１０８はディスプレイ・スクリーンまたはモニタ１１４によって一連のユーザインタフェースを表示することができる。
【００７０】
方法７００は、ブロック７１４において終了する。
【００７１】
図８は、図１に示されたコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムと関連して実施される外科手術方法を示す。図１において記述されたシステムは、表示スクリーンまたはモニタ１１４および少なくとも１つのセンサまたは位置センサ１００を含む。他のシステムの実施形態を本発明の他の実施形態による方法８００と共に使用することができる。他の方法の実施形態は、本発明の他の実施形態によれば、より少数またはより多数の要素を有することができる。方法８００は、ブロック８０２において開始される。
【００７２】
ブロック８０２において、アレイを少なくとも１つのセンサによって検出することができる、アレイと関連付けられた外科手術器具が手動操作される。図８に示された実施形態では、図１の１０８のようなプロセッサが、たとえば図１の１０４のような、ナビゲーション基準点の特徴のような、複数のアレイまたはナビゲーション基準点と関連付けられた情報を記憶することができる。遠位大腿骨ガイド、近位脛骨ガイド、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけガイドのような、それぞれの外科手術器具と関連付けることができる。この関連情報は、プロセッサ１０８によって記憶することができる。外科医のようなユーザが図１に示すようなコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムと関連付けられたセンサの視野にあるアレイに関連付けられた外科手術器具を使用するとき、アレイはセンサによって検出することができ、ユーザによる外科手術器具の運動または他の手動操作はセンサによって検出することができる。
【００７３】
一実施形態では、１０８のようなプロセッサが、遠位大腿骨切断処置、近位脛骨切断処置、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけ処置のような、複数の外科手術処置と関連付けられた情報を記憶することができる。この関連情報は、グラフィックス、テキスト、コマンド、あるいは図１の１１４のような、ディスプレイ・スクリーンまたはモニタによって表示することができる一連のユーザインタフェースに記憶または、さもなければ、供された何れか他の情報を含むことができる。次に、各それぞれの外科手術器具は、それぞれの外科手術処置と関連付けることができる。１０８のようなプロセッサはこの情報を引き続く検索及び処理のために記憶することができる。
【００７４】
ブロック８０２にブロック８０４が続き、特定のアレイを手動操作するのに少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたれたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースがスクリーンを介して受信される。図８に示された実施形態では、プロセッサ１０８は、１１４のようなディスプレイ・スクリーンまたはモニタによって、グラフィックス、テキスト、あるいはそれぞれの外科手術処置に関連付けられたコマンドを含むユーザインタフェースを出力することができる。たとえば、遠位大腿骨切断処置または他の一連の関連する外科手術処置段階に関連付けられた情報を収集または散在させるためにプロセッサ１０８はディスプレイ・スクリーンまたはモニタ１１４によって一連のユーザインタフェースを表示することができる。
【００７５】
この方法８００は、ブロック８０４において終了する。
【００７６】
図９は、図１に示されたコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムと関連して実施される別の外科手術方法を示す。図１において記述されたシステムは、表示スクリーンまたはモニタ１１４および少なくとも１つのセンサまたは位置センサ１００を含む。他のシステムの実施形態を本発明の他の実施形態による方法９００と共に使用することができる。他の方法の実施形態は、本発明の他の実施形態によれば、より少数またはより多数の要素を有することができる。方法９００は、ブロック９０２において開始される。
【００７７】
ブロック９０２において、アレイを少なくとも１つのセンサによって検出することができる、アレイと関連付けられた外科手術器具が手動操作される。図９に示された実施形態では、図８に上述した実施形態に類似して、図１の１０８のようなプロセッサが、たとえば図１の１０４のような、ナビゲーション基準点の特徴のような、複数のアレイまたはナビゲーション基準点と関連付けられた情報を記憶することができる。遠位大腿骨ガイド、近位脛骨ガイド、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけガイドのような、それぞれの外科手術器具と関連付けることができる。この関連情報は、プロセッサ１０８によって記憶することができる。外科医のようなユーザが図１に示すようなコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムと関連付けられたセンサの視野にあるアレイに関連付けられた外科手術器具を使用するとき、アレイはセンサによって検出することができ、ユーザによる外科手術器具の運動または他の手動操作はセンサによって検出することができる。
【００７８】
一実施形態では、図８に上述した実施形態に類似して、１０８のようなプロセッサが、遠位大腿骨切断処置、近位脛骨切断処置、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけ処置のような、複数の外科手術処置と関連付けられた情報を記憶することができる。この関連情報は、グラフィックス、テキスト、コマンド、あるいは図１の１１４のような、ディスプレイ・スクリーンまたはモニタによって表示することができる一連のユーザインタフェースに記憶または、さもなければ、供された何れか他の情報を含むことができる。次に、各それぞれの外科手術器具は、それぞれの外科手術処置と関連付けることができる。１０８のようなプロセッサはこの情報を引き続く検索及び処理のために記憶することができる。
【００７９】
ブロック９０２にブロック９０４が続き、プローブのアレイとのコンタクトが少なくとも１つのセンサによって検出することができる、プローブが外科手術器具に関連付けられたれたアレイの一部とコンタクトされる。図９に示された実施形態では、プローブと、図１の１００のようなセンサまたは位置センサは、患者の体と関連付けられた１０４のような、アレイまたはナビゲーション基準点との間のコンタクトを検出することができる。
【００８０】
ブロック９０４にブロック９０６が続き、プローブのアレイとのコンタクトが少なくとも１つのセンサによって検出することができる、プローブが外科手術器具に関連付けられたれたアレイの一部とコンタクトされる。図９に示された実施形態では、プローブと、図１の１００のようなセンサまたは位置セ図９に示された実施形態では、図８に上述した実施形態に類似して、プロセッサ１０８は、１１４のようなディスプレイ・スクリーンまたはモニタによって、グラフィックス、テキスト、あるいはそれぞれの外科手術処置に関連付けられたコマンドを含むユーザインタフェースを出力することができる。たとえば、遠位大腿骨切断処置または他の一連の関連する外科手術処置段階に関連付けられた情報を収集または広めるために、プロセッサ１０８はディスプレイ・スクリーンまたはモニタ１１４によって一連のユーザインタフェースを表示することができる。
【００８１】
この方法９００は、ブロック９０６において終了する。
【００８２】
図１０は、図１に示されたコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムと関連して実施される更に別の外科手術方法を示す。図１において記述されたシステムは、表示スクリーンまたはモニタ１１４および少なくとも１つのセンサまたは位置センサ１００を含む。他のシステムの実施形態を本発明の他の実施形態による方法１０００と共に使用することができる。他の方法の実施形態は、本発明の他の実施形態によれば、より少数またはより多数の要素を有することができる。この方法１０００は、ブロック１００２において開始される。
【００８３】
ブロック１００２において、第１アレイと関連付けられた患者の体の一部を手動操作して、第１アレイは少なくとも１つのセンサによって検出することができる。図１０に示された実施形態では、図１の図１の１０８のようなプロセッサが、たとえば図１の１０４のような、ナビゲーション基準点の特徴のような、複数のアレイまたはナビゲーション基準点と関連付けられた情報を記憶することができる。１つ以上のアレイまたはナビゲーション基準点は、大腿骨または脛骨のような、患者の体の一部と関連付けることができる。この関連情報は、プロセッサ１０８によって記憶することができる。外科医のようなユーザが図１に示すようなコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムと関連付けられたセンサの視野にあるアレイに関連付けられた患者の体の一部を手動操作するとき、アレイはセンサによって検出することができ、ユーザによる患者の体の一部の手動操作はセンサによって検出することができる。
【００８４】
一実施形態では、図８及び図９に上述した実施形態に類似して、１０８のようなプロセッサが、遠位大腿骨切断処置、近位脛骨切断処置、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけ処置のような、複数の外科手術処置と関連付けられた情報を記憶することができる。この関連情報は、グラフィックス、テキスト、コマンド、あるいは図１の１１４のような、ディスプレイ・スクリーンまたはモニタによって表示することができる一連のユーザインタフェースに記憶または、さもなければ、供された何れか他の情報を含むことができる。次に、各それぞれの外科手術器具は、それぞれの外科手術処置と関連付けることができる。１０８のようなプロセッサはこの情報を引き続く検索及び処理のために記憶することができる。
【００８５】
ブロック１００２にブロック１００４が続き、外科手術器具が患者の体の一部に対して手動操作されると、第２アレイは少なくとも１つのセンサによって検出することができる。１つ以上のアレイまたはナビゲーション基準点は、遠位大腿骨ガイド、近位脛骨ガイド、あるいは大腿骨組み合わせ穴あけガイドのような、それぞれの外科手術器具と関連付けることができる。この関連情報は、プロセッサ１０８によって記憶することができる。外科医のようなユーザが図１に示すようなコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムと関連付けられたセンサの視野にあるアレイに関連付けられた外科手術器具を使用するとき、アレイはセンサによって検出することができ、ユーザによる患者の体の一部に対する外科手術器具の運動または他の手動操作はセンサによって検出することができる。
【００８６】
ブロック１００４にブロック１００６が続き、患者の体の一部に対する外科手術器具の位置に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの外科手術器具に関連付けられたれたそれぞれの外科手術処置に関連付けられた少なくとも１つのユーザインタフェースがスクリーンを介して受信される。図１０に示された実施形態では、図８及び図９に上述した実施形態に類似して、プロセッサ１０８は、１１４のようなディスプレイ・スクリーンまたはモニタによって、グラフィックス、テキスト、あるいはそれぞれの外科手術処置に関連付けられたコマンドを含むユーザインタフェースを出力することができる。たとえば、遠位大腿骨切断処置または他の一連の関連する外科手術処置段階に関連付けられた情報を収集または広めるために、プロセッサ１０８はディスプレイ・スクリーンまたはモニタ１１４によって一連のユーザインタフェースを表示することができる。
【００８７】
この方法１０００はブック１００６において終了する。
【００８８】
上記の説明は多くの詳細を含むが、これらの詳細は、本発明の範囲に対する限定として
ではなく、単に開示された実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者なら、添
付された特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内にある多くの他の可能な変形
形態を構想するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施形態による、コンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムの例示的な周囲を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による外科手術装置を示す図である。
【図３】本発明の実施形態による、別の外科手術装置を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による、更に別の外科手術装置を示す図である。
【図５】図１に示されたコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムを使用するための方法に対するフローチャートである。
【図６】本発明の別の実施形態によるコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムを使用するための方法に対するフローチャートである。
【図７】本発明の更に別の実施形態によるコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムを使用するための方法に対するフローチャートである。
【図８】図１に示されたコンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムと共同して使用された外科手術方法に対するフローチャートである。
【図９】本発明の別の実施形態による、コンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムと共同して使用された別の外科手術方法に対するフローチャートである。
【図１０】本発明の更に別の実施形態による、コンピュータ支援外科手術ナビゲーションシステムと共同して使用された別の外科手術方法に対するフローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１００  位置センサ
１０１  身体部分
１０２  大腿骨
１０４  基準点
１０８  コンピュータ機能（プロセッサ）
１１０  フットペダル
１１２  品目
１１４  モニタ
１１６  メモリ
１１８  後傾軸
１２０  解剖学的軸
１２２  機械軸
２００  遠位大腿骨ガイド及びアレイ装置
２０２  遠位大腿骨ガイド
２０４  アレイ装置
２０６、２０８、２１０  脚部
２１２、２１４  基準点
２１６  第３基準点
３００  近位脛骨ガイド及びアレイ装置
３０２  近位脛骨ガイド
３０４  アレイ装置
３０６、３０８、３１０  脚部
３１２、３１４  基準点
３１６  第３基準点
４００  大腿骨組合せガイド及びアレイ装置
４０２  大腿骨組合せガイド
４０４  アレイ装置
４０６、４０８、４１０  脚部
４１２、４１４  基準点
４１６  第３基準点
【図１】
2008521573.tif 000003
【図２】
2008521573.tif 000004
【図３】
2008521573.tif 000005
【図４】
2008521573.tif 000006
【図５】
2008521573.tif 000007
【図６】
2008521573.tif 000008
【図７】
2008521573.tif 000009
【図８】
2008521573.tif 000010
【図９】
2008521573.tif 000011
【図１０】
2008521573.tif 000012
【国際調査報告】
2008521573.tif 000013
2008521573.tif 000014
2008521573.tif 000015
2008521573.tif 000016