(57)【要約】  ロボット（４０）が、器具または道具（４６）を運搬する制御可能なアーム（４３、４４）を有する。ロボット（４０）は、加工対象物上に存在するマーカー（２）およびインジケーター（２２）の画像を含む加工対象物の画像を取得するためのカメラ（４５）を備える。ロボット（４０）は、ロボット（４０）の空間基準座標系内のマーカー（２）の位置を決定するために画像を処理する工程を有する。ロボット（４０）は、加工対象物に対して相対的にアーム（４３、４４）が運搬する器具または道具（４６）の既定の動きを実行するため制御される。マーカー（２）が隠れているときにインジケーター（２２）の位置を決定しロボット（４０）の空間基準座標系内のインジケーター（２２）の動きに反応して、インジケーター（２２）の新しい位置およびそれにより加工対象物の新しい位置を決定するため、さらにプロセッサーが配置される。その後ロボット（４０）は、加工対象物の新しい位置に対して相対的に制御され、加工対象物に対して相対的に既定の動きを実行する。【選択図】図６
2008544795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットであって、ロボットが、器具または道具を運搬する制御可能なアームを備えており、ロボットが、加工対象物上に存在するマーカーおよびインジケーターの画像を含む加工対象物の視覚画像を取得するための視覚画像取得装置を備えており、ロボットが、画像を処理するためのプロセッサーを含んでおり、プロセッサーが、ロボットの空間基準座標系における加工対象物の位置を決定するためロボットの空間基準座標系内のマーカーの位置を決定し、加工対象物に対して相対的にアームが運搬する器具または道具の既定の動きを実行するためにロボットを制御するよう設定されており、プロセッサーがさらに、マーカーが隠れているときに上記のインジケーターの位置を決定しロボットの空間基準座標系内の前記インジケーターの動きに反応して、インジケーターの新しい位置およびそれにより加工対象物の新しい位置を決定し、その結果加工対象物に対して相対的に既定の動きを実行し続けるようロボットを制御するもの。
【請求項２】
ロボットが、加工対象物およびマーカーの一または複数の画像の形式によるかまたは当該画像に由来するデータならびに既定の動きに関する情報を受け取るよう設定されており、既定の動きが、マーカーに対して相対的な基準座標系内で定められる、請求項１に従ったロボット。
【請求項３】
外科医による使用のための請求項１または請求項２に従ったロボットであって、制御可能なアームが外科医の器具または道具を運搬するため改造されるもの。
【請求項４】
加工対象物に装置を接続するため加工対象物を固定する要素を備えた装置と組み合わせられた請求項１に従ったロボットであって、その装置が前記インジケーターを支えるもの。
【請求項５】
インジケーターが取り外しできるように前記装置に接続された、請求項４に従ったロボット。
【請求項６】
インジケーターが平坦な面を定めるヘッドを有し、その面には面を横切って通る軸を示すため印が付けられ、ヘッドはステムにより運搬され、ステムは装置上のソケットで受け止められる、請求項５に従ったロボット。
【請求項７】
ロボットに対して相対的に加工対象物を登録する方法であって、その方法が、視覚的なマーカーを含む加工対象物の一または複数の画像を取得する段階、加工対象物上の少なくとも１個の点を識別する段階、前記の点に道具または器具を運ぶためにロボットが運搬する道具または器具が辿るべき進路をロボットが定めるため制御信号を生成する段階、画像取得装置をロボットに取り付ける段階、マーカーの画像を取得するために画像取得装置を利用する段階、前記画像取得装置を使用して取得された画像を処理し前記進路に沿って道具または器具を動かすためにロボットを制御するためプロセッサーを利用する段階、マーカーに対して相対的な既定の空間的位置を有するインジケーターを提供する段階、インジケーターの位置を決定するため前記画像取得装置からの画像をプロセッサー内で処理する段階、マーカーを隠す段階、インジケーターの位置を監視する段階、ならびに道具または器具が上記の進路に沿って動き続けるようロボットを制御することによりロボットの基準座標系に対して相対的にインジケーターの動きに反応する段階を含むもの。
【請求項８】
インジケーターが加工対象物に固定された装置上に取り外しできるよう装着される請求項７に従った加工対象物を登録する方法であって、その方法が、マーカーを隠す前に前記装置からインジケーターを取り外す段階、およびマーカーを隠した後にインジケーターを同一であるが滅菌されたインジケーターと交換する段階を含むもの。
【請求項９】
マーカーを隠すことが加工対象物に滅菌ドレープをあてがうことにより実行される、請求項７または請求項８に従った方法。
【請求項１０】
一または複数の画像を取得する段階がＸ線またはＮＭＲまたは超音波の装置を利用することにより実行される、請求項７乃至９のいずれかに従った加工対象物を登録する方法。
【請求項１１】
画像を処理する段階が、画像を分析し加工対象物上の前記の少なくとも１個の点を識別するためにポインターを使用するため人間オペレーターを使用して実行される、請求項７乃至１０のいずれかに従った加工対象物を登録する方法。
【請求項１２】
実質的に添付の図面を参照して本書中で説明され添付の図面に示されるロボット。
【請求項１３】
実質的に添付の図面を参照して本書中で説明される加工対象物を登録する方法。
【請求項１４】
本書中で開示される新規の特徴または特徴の組合せ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットに関し、またロボットを登録する方法に関する。
【０００２】
ロボットが加工対象物に作用するときは、ロボットが加工対象物に対し正確に作動し加工対象物上の正確に既定された点で望ましい機能を遂行することができるよう、加工対象物の正確な方向および位置がロボットの空間基準座標系内で決定されることが必要である。
【０００３】
ロボットが使用される多くの状況において、ロボットは、正確に知られている寸法および形の加工対象物に作動するようプログラムされ、加工対象物は、ロボットに対して相対的な既定の位置でロボットに提示される。そのような状況の一例が、ロボットが自動車の組立てライン上で作動する場合であり、この場合、各加工対象物は、正確に知られている寸法および形を有し、正確に定められた作業台に置かれる。そのような状況において、ロボットは、ロボットが遂行すべき作業に特有の一連の動きを遂行するよう事前にプログラミングすることができる。
【０００４】
しかしながら、ロボットが作業を遂行できるときまでに加工対象物が既定の位置にない場合、ロボットが加工対象物に対して相対的な動きを遂行できるときまでに、加工対象物の正確な方向および位置をロボットの基準座標系内で決定することが必要である。加工対象物の寸法および形ならびにその他の特性が大まかに知られているが正確な詳細が標本ごとに異なっている状況でロボットが加工対象物に対し作業を遂行しなければならない場合もある。実例は、手作りの品目および半剛体材料もしくは変形可能材料から作られた品目を含む場合があるが、特定の実例は、例えば、生体組織が患者の一部を構成する場合および外科医が使用する特定の器具またはその他の道具を保持または誘導するために手術室内でロボットが使用される場合における生体組織である。
【０００５】
ロボットが手術室内で使用される場合、ロボットの作業が、特定の内部のターゲットまたは経路に到達するために「加工対象物」または患者を貫通する段階を伴うことは珍しいことではない。多くの場合、特にロボットが手術室内のヒト患者に作用する状況において、内部のターゲットまたは経路は、加工対象物または患者の表面から全く見ることができない。しかしながら、ロボットが正確に内部のターゲットまたは経路に到達することは不可欠である。
【０００６】
こうした種類の作業のためのロボットに適切な座標および命令を指定するために使用されてきた従来の方法は、画像誘導法の使用を伴う。この技術を利用するにあたり、Ｘ線、磁気共鳴画像法、超音波画像診断または他のいくつかの類似技術を使用することにより、「加工対象物」（これは患者の一部のみ、例えば患者の頭部でもよい）の画像が取得される。利用する画像技術は、内部のターゲットまたは経路が明らかとなるかまたはこれを決定できるように選択する。
【０００７】
内部のターゲットまたは経路の絶対位置を決定するために使用することができる空間基準座標系が存在するよう、生成された画像内で見ることができる一連の「マーカー」が患者の関連部分に取り付けられる。マーカーは、例えば、患者の頭部に取り付けられた小型の金属性マーカーでもよい。
【０００８】
それにより患者の関連部分の画像が生成され、画像は、コンピューター処理されて人間オペレーターにとって便利な形式で表示することができる。オペレーターの選択および内部のターゲットまたは経路の性質に応じて、加工対象物を通る一連の「スライス」として、または指定された点を通る３面図として、または代替的に３次元再構成として、画像を表示することができる。この目的のために利用できる多種の画像処理アルゴリズムが存在する。
【０００９】
マウスなどの適切な位置指示装置を使用して、人間オペレーターは次に、ターゲットが位置する患者の関連部分のコンピューター処理された画像上で指定することができる。ターゲットは、例えば腫瘍でもよい。オペレーターは、ロボットがターゲットに到達するための適切な進入路を指示することもできる。ターゲットまたは要求される進入路は、基準座標系に対して相対的に効果的に定められ、これが３次元空間座標の組合せを構成するが、マーカーの位置も、同一の基準座標系または同一の空間座標を基準として定められる。
【００１０】
望ましい進入路の主要点の座標に加えターゲット自体も、オペレーターが位置指示装置を用いて指定したピクセル（平面画素）またはボクセル（立体画素）から容易に決定することができる。
【００１１】
一旦ターゲットおよび経路が定められると、ロボットの制御装置が利用することができる一連の命令を生成することができ、この結果ロボットは、ロボットが運搬する器具またはエンド・エフェクターにターゲットへの望ましい進路を辿らせるよう適切な動きを実行する。
【００１２】
しかしながら、命令は、患者の関連部分の画像の基準座標系を参照し、ロボットは、自らの「内部の」基準座標系を有する。
【００１３】
従って、ロボットを利用してロボット制御装置が与える命令を実行するときまでに、患者の関連部分の画像の基準座標系にロボットの内部の基準座標系を「登録」または相関させるための「登録」処理を行わなければならない。このようにして、ロボットが命令を実行するときに、ロボットが実行する器具またはエンド・エフェクターが実際に正確な進路を辿り適切な動きを実行することを確実とすることができる。
【００１４】
ロボットを提供し、最初に患者の関連部分のコンピューター処理された画像を作成するときに使用されるマーカーの画像を取得することができるロボットの一部の上に取り付けたカメラを使用することにより、患者の一部などの対象に対して相対的にロボットの位置を登録する（ＷＯ９９／４２２５７を参照）ことが提案されてきた。その結果、ロボット上のカメラは、マーカーの画像を取得することができ、ロボットの内部基準座標系または内部空間座標の中でそれらのマーカーの正確な位置を決定することができる。しかしながら、最初の画像を取得するときに使用される基準座標系または空間座標に対して相対的にマーカーの位置が知られているため、患者の基準座標系はロボットの基準座標系に相関させることができ、これにより患者の画像の基準座標系で定められたターゲットまたは進路の正確な座標は、ロボットの基準座標系中の対応する座標に「翻訳」することができ、これによりロボットが適切な一連の命令に従うことが可能となる。
【００１５】
この種の装置が利用されるときは、手術が行われる患者の部分を定位置にしっかりと固定し、次にロボットの内部基準座標系を患者の関連部分の画像の基準座標系に効果的に相関させることによりロボットを調整することが通常である。ロボットの主要部分と患者の関連部分が両方とも定位置でしっかりと固定されているため、ロボットはその後、作成された命令の組合せに従い、既定の方法で正確に器具またはエンド・エフェクターを動かすことができる。
【００１６】
しかしながら、患者の関連部分が万一移動した場合、患者の関連部分の基準座標系とロボットの基準座標系との間の相関がないため、もはやロボットを使用することができない。典型的には患者の関連部分が滅菌ドレープに覆われておりロボットが運搬するカメラからマーカーを見ることができなくなっているため、この段階で相関を再び生み出すことはできない。
【００１７】
本発明は、改良されたロボットおよび改良された方法を提供することを求める。
【００１８】
本発明の１つの態様に従いロボットが提供され、ロボットは、器具または道具を運搬する制御可能なアームを備えており、ロボットは、加工対象物上に存在するマーカーおよびインジケーターの画像を含む加工対象物の視覚画像を取得するための視覚画像取得装置を備えており、ロボットは、画像を処理するためのプロセッサーを含んでおり、プロセッサーは、ロボットの空間基準座標系における加工対象物の位置を決定するためロボットの空間基準座標系内でマーカーの位置を決定し、加工対象物に対して相対的にアームが運搬する器具または道具の既定の動きを実行するためにロボットを制御するよう設定されており、プロセッサーはさらに、マーカーが隠れているときに前記インジケーターの位置を決定しロボットの空間基準座標系内の前記インジケーターの動きに反応して、インジケーターの新しい位置およびそれにより加工対象物の新しい位置を決定し、その結果加工対象物に対して相対的に既定の動きを実行し続けるようロボットを制御する。
【００１９】
好ましくは、ロボットは、加工対象物およびマーカーの一または複数の画像の形式によるかまたは当該画像に由来するデータならびに既定の動きに関する情報を受け取るよう設定されており、既定の動きは、マーカーに対して相対的な基準座標系内で定められる。
【００２０】
好都合には、ロボットは、外科医による使用のためのものであり、制御可能なアームは、外科医の器具または道具を運搬するため改造される。
【００２１】
有利には、ロボットは、加工対象物に装置を接続するため加工対象物を固定する要素を備えた装置と組み合わせられ、その装置が前記インジケーターを支える。
【００２２】
好都合には、インジケーターは、取り外しできるように前記装置に接続される。
【００２３】
好ましくは、インジケーターは、平坦な面を定めるヘッドを有し、その面には面を横切って通る軸を示すため印が付けられ、ヘッドはステムにより運搬され、ステムは装置上のソケットで受け止められる。
【００２４】
本発明の別の態様に従い、ロボットに対して相対的に加工対象物を登録する方法が提供され、その方法は、視覚的なマーカーを含む加工対象物の一または複数の画像を取得する段階、加工対象物上の少なくとも１個の点を識別する段階、前記の点に道具または器具を運ぶためにロボットが運搬する道具または器具が辿るべき進路をロボットが定めるため制御信号を生成する段階、画像取得装置をロボットに取り付ける段階、マーカーの画像を取得するために画像取得装置を利用する段階、前記画像取得装置を使用して取得された画像を処理し前記進路に沿って道具または器具を動かすためにロボットを制御するためプロセッサーを利用する段階、マーカーに対して相対的な既定の空間的位置を有するインジケーターを提供する段階、インジケーターの位置を決定するため前記画像取得装置からの画像をプロセッサー内で処理する段階、マーカーを隠す段階、インジケーターの位置を監視する段階、ならびに道具または器具が前記進路に沿って動き続けるようロボットを制御することによりロボットの基準座標系に対して相対的にインジケーターの動きに反応する段階を含む。
【００２５】
好都合には、インジケーターは、加工対象物に固定された装置上に取り外しできるよう装着され、方法は、マーカーを隠す前に前記装置からインジケーターを取り外す段階、およびマーカーを隠した後にインジケーターを同一であるが滅菌されたインジケーターと交換する段階を含む。
【００２６】
有利には、マーカーを隠すことは、加工対象物に滅菌ドレープをあてがうことにより実行する。
【００２７】
好ましくは、一または複数の画像を取得する段階は、Ｘ線またはＮＭＲまたは超音波の装置を利用して実行される。
【００２８】
好都合には、画像を処理する段階は、画像を分析し加工対象物上の前記の少なくとも１個の点を識別するためにポインターを使用するため人間オペレーターを使用して実行される。
【００２９】
本発明がより容易に理解されるよう、またその追加の特徴が認識されるよう、ここで、以下の添付する図面を参照して実施例により本発明を説明する：
【００３０】
図１は、患者の頭部の形の「加工対象物」の画像を描くための装置の線図であり、
【００３１】
図２は、ブロック線図であり、
【００３２】
図３は、インジケーターを備えた定位フレームの図であり、
【００３３】
図４は、患者の頭部にあてがった定位フレームの図であり、
【００３４】
図５は、定位フレームを付けた患者の図であり、定位フレームは手術台に固定されており、図はロボットも図示しており、
【００３５】
図６は、定位フレーム上に装着されたインジケーターを示す図５のものと同様の図であり、
【００３６】
図７は、インジケーターが突き出した、ドレープされたときの患者を示す図６に対応する図であり、
【００３７】
図８は、ブロック図であり、かつ
【００３８】
図９は、追加のブロック図である。
【００３９】
最初に添付の図の図１を参照すると、コンピューター制御されたロボットを用いて手術される加工対象物は、ヒトの頭部の形で図示されている。頭部に装着されているのは、複数のマーカー２である。マーカーは、見ることができるマーカーであり、容易に見ることができるよう頭部の外側に装着されている。マーカーは、この実施形態においては、放射線不透過性である。
【００４０】
頭部または加工対象物１は、Ｘ線源３とＸ線感受性スクリーン４との間で、画像取得装置において定位置で図示される。こうして頭部のＸ線画像を描くことができ、画像は当然のことながら放射線不透過性のマーカー２を含む。
【００４１】
Ｘ線源およびスクリーンに対して相対的な相異なる位置に加工対象物または頭部を置いて複数の画像が描かれ、これにより、結果として生じた画像の組合せが処理され、マーカーを加えた加工対象物の３次元の再現、または３面画像を描くことができると予想される。もちろん画像作成装置は、連続する側断面図すなわち「スライス」に相当する一連の画像を描くＣＡＴ（コンピューター体軸断層撮影）装置でもよく、ここまでＸ線画像の作成に関連して本発明を説明してきたが、ＮＭＲおよび超音波技術を含む他の多くの画像作成技術を利用することができると理解すべきである。
【００４２】
次に図２を参照すると、５で複数の画像が作成された後、ヒトの頭部１内のターゲットを識別するため画像が処理される。ターゲットは、例えば腫瘍でもよい。ターゲットの識別、図２で示す段階６は、複数の画像を検討することにより、また選択的にコンピューターにより画像を処理することにより、行うことができる。ターゲットは、上述したように、ポインターを使用する人間オペレーターが明確に識別することができる。
【００４３】
ターゲットの識別の後、一連の命令がロボットのため７で生成され、命令は、ロボットが運搬する器具または道具（４６）の移動の望ましい進路を指示する。命令は、３次元空間においてロボットが運搬する道具または器具の既定の動きを定めるよう生成され、その結果、３次元空間が基準座標系または空間座標の組合せにより識別され、同一の基準座標系および空間座標の組合せがマーカー２のそれぞれの正確な位置を決定するために使用される。これにより命令は、マーカー２に対して相対的な道具または器具の特定の既定の動きを効果的に決定する。
【００４４】
その後、患者の頭部に定位フレームを備え付ける。図３は、典型的な定位フレームを図示するが、定位フレームの多くの型が存在すると理解すべきである。
【００４５】
図３を参照すると、図示された定位フレーム８は、患者の頭部上に装着されるよう配置されたベース・リング９を備えている。ベース・リング９は、後部バー１２が相互に連結する実質的に水平のサイド・アーム１０、１１を含む。後部バー１２には、取付けねじ１３が付いている。サイド・アーム１０および１１の前端は、ヨーク１４が相互に連結し、ヨーク１４は、患者の顎の前面に位置する前に突き出たＵ字型部分１５を有している。ヨークは、Ｕ字型部分１５の両端で直立アーム１６、１７を備え、それぞれの直立アームには、その上端に取付けねじ１８、１９が付いている。
【００４６】
Ｕ字型ヨークは、インジケーター２２のステム２１を受けるためのソケット２０を備えている。インジケーター２２は、ステム２１およびヘッド２３から構成され、ヘッド２３は、ヘッドの正確な方向を示すため平坦な面を横切って通る軸を示すためヘッドの平坦な面の上に標識２４を備えている。理解されるように、インジケーターの正確な設計は、本発明にとって不可欠ではないが、インジケーターの視覚画像を分析することにより３次元空間におけるインジケーターの正確な位置および方向を決定することが可能となるようインジケーターを設計する必要がある。説明する実施形態において、インジケーターは、取り外しできるよう定位フレームに接続される。
【００４７】
図示した定位フレームは、２個のサイド・アーム１０および１１上で上に延びる弓形の半円状の輪２５を備え、半円状の輪２５は、スライドできるようにして道具の運搬具２６を支える。
【００４８】
インジケーター２２が定位フレーム上で定位置に装着されるとき、インジケーターのヘッド２３は、定位フレームの台に対して相対的に３次元空間における正確な既定の位置を有すると理解すべきである。定位フレームが頭部１に対して相対的に取り付けられ、それによりマーカー２に対して相対的に固定されるため、インジケーター２２のヘッド２３は、マーカー２との間で正確に決定された空間的関係を有する。従って、インジケーターのヘッド２３の正確な位置および方向が特定の基準座標系において知られているなら、マーカー２が隠れていても、当該基準座標系内のマーカーの位置を容易に決定することができる。
【００４９】
患者の頭部上にベース・リングを配置し、その後患者の頭蓋の骨部分に噛み合うまで取付けねじ１３、１８および１９を締めることにより、上述のように定位フレームが患者の頭部１上に装着されると理解すべきである。これにより定位フレームは、患者の頭部に対して相対的に定位置でしっかりと装着される。
【００５０】
次に患者を手術台３０に置くことができ、定位フレームは、適切な締め具３１により手術台に固定することができる。これにより定位フレームは、しっかりと定位置で固定される。
【００５１】
この段階では、マーカー２を見ることができる。
【００５２】
ロボット４０が提供される。ロボット４０は、定位置に固定され、従って手術台３０に留められた定位フレーム８と既定の空間的関係にあるハウジング４１を含む。ハウジング４１は、垂直支柱４２を支え、垂直支柱の上端は、中間アーム４３を枢動可能な状態で支え、中間アームは次に、その自由端において、枢動可能な状態で装着された道具または器具の運搬アーム４４を支える。道具または器具の運搬アーム４４には、カメラ４５を装着する。道具または器具の運搬アーム４４は、道具または器具４６を支えると図示される。もちろん、多くの異なる種類のロボットを本発明に使用するため構想することができる。
【００５３】
カメラ４５は、テレビ・カメラ、デジタル・カメラ、ＣＣＤ装置、その他などいかなる形態のカメラでもよい。カメラは、患者の頭部１およびマーカー２の視覚画像を取得するよう改造され、以下で説明するように、インジケーター２２の視覚画像も取得するよう改造される。
【００５４】
図６は、定位フレームに装着されたインジケーター２２を図示した図５に対応する図である。インジケーター２２のヘッド２３は、患者の頭部との間で既定の空間的関係を有する。図７は、患者が滅菌ドレープで覆われたときに存在する状況を図示している；これによりマーカー２は隠れるが、滅菌インジケーターは露出したままとなる。
【００５５】
患者が最初に手術台に置かれたとき、ロボットに対して相対的に患者を「登録」することが必要であり、その結果ロボットが運搬する道具または器具が辿るべき進路を識別するよう生成された命令をロボット自体の基準座標系または空間座標に「翻訳」することができると理解すべきである。従って、最初にカメラ４５は、カメラが特定の位置にあるとき頭部１の画像を取得し、カメラからの画像は、図８に示すようにプロセッサーに送られる。プロセッサー８は、図１の画像取得装置から得られる画像またはデータも受け取り、プロセッサーは、図１の画像取得装置で利用される基準座標系をロボットの基準座標系に効果的に相関させる。これによりプロセッサーは、ロボットの制御装置に信号を送ることができ、この結果、ロボットの器具運搬アーム４４が運搬する道具または器具は、患者に対して相対的に望ましい操作を実行する。
【００５６】
ここで図９を参照すると、プロセッサーは、ロボット・カメラ４５から画像を受け取ると同時に、ロボットの基準座標系におけるマーカー２の位置を効果的に決定する。マーカーの位置は、画像取得装置の基準座標系に関して知られているため、プロセッサーは、２つの基準座標系を相関させることができ、またロボットの内部的な基準座標系において適切な命令を作成することができる。
【００５７】
プロセッサーはその後、インジケーターが定位フレーム上に装着されたときに、ロボットの内部的な基準座標系に関してインジケーター２２の位置を決定する。インジケーター２２が定位フレームに対して、またマーカー２に対しても、既定の空間的関係を有しているため、プロセッサーは、インジケーター２２と図１の画像取得装置が利用する患者の基準座標系との間の絶対的な空間的関係を決定することができる。
【００５８】
従って、患者に覆いが掛けられ（図７参照）、マーカー２がロボット・カメラ４５の視界から隠れているとき、ロボット・カメラ４５は、インジケーター２２（これはロボット・カメラから見ることができる）の画像を捉えることができ、これらの画像により、プロセッサーは、ロボットの基準座標系におけるマーカー２の位置を決定することができる。
【００５９】
マーカー２が隠れているときにインジケーター２２の位置を決定しロボットの空間基準座標系内のインジケーター２２の動きに反応して、インジケーター２２の位置およびそれにより患者の新しい位置を決定するようプロセッサーが設定されると理解すべきである。その後プロセッサーは、患者の新しい位置に基づき、患者に対して相対的に既定の動きを実行し続けるためロボットを制御することができる。
【００６０】
インジケーター２２の最初の画像が取得されるとき、インジケーター２２は、患者が覆いを掛けられる前に定位フレーム上に適切に装着された滅菌インジケーターでもよい。患者がドレープを掛けられるときにインジケーターを定位置に残して、滅菌インジケーターを患者を覆うドレープ上に突き出したままにしてもよい。
【００６１】
しかしながら、代替的に、図６で図示する手順中に利用するインジケーターは非滅菌インジケーターでもよく、これをドレーピングの前に除去し、滅菌ドレープが定位置に置かれた後、滅菌ドレープ中の適切な開口部を通じて挿入される滅菌インジケーターに置き換えることができる。この手段を利用する場合、インジケーター２２のステム２１を受ける定位フレーム中のソケット２０は、ある特定の方向で、かつある特定の挿入の程度においてのみインジケーター２２のステム２１をソケット２０に置くことができるものとすることが不可欠である。そのような方法で、非滅菌インジケーターは、ロボットに備え付けられたカメラ４５がインジケーターの画像の取得のため使用することができ、このインジケーターは、ドレーピング手順が完了した後に、絶対的に同一であるが滅菌されたインジケーターに置き換えることができる。滅菌インジケーターのヘッドは次に、非滅菌インジケーターのヘッドと全く同一の定位フレームに対して相対的な位置を占める。
【００６２】
カメラ４５は、患者に対し手術が行われている間、インジケーターの画像を取得し続ける。プロセッサーは、定期的な時間間隔でコンピューターの基準座標系内のインジケーターの位置を決定し、インジケーターが動いたかどうかを決定するようプログラムされる。患者の頭部の望ましくない動きの結果（または患者の頭部の望ましくかつ必要な動きの結果であったとしても）インジケーターが動いた場合、プロセッサーは、カメラ４５からその新しい位置におけるインジケーターの画像を受け取ると同時に、マーカー２が隠れているときのロボットの基準座標系内のインジケーターの絶対的な位置を決定するようプログラムされ、インジケーターと患者の頭部上にあるマーカーとの間の絶対的な空間的関係が知られているため、プロセッサーは、ロボットを効果的に再調整し、患者の頭部の現在の位置を考慮して、図１に示す最初の画像取得装置の基準座標系に基づき作成された命令を、ロボットの基準座標系内で適切な命令に翻訳することができる。
【００６３】
主として患者の頭部の形の加工対象物に関して本発明を説明してきたが、本発明は、膝や肘といった患者の他の部分に対して行われる手術に関して同様に使用することができ、または患者の部分でない「加工対象物」に対して使用することができると理解すべきである。特定の形の定位フレームに関して本発明を説明してきたが、適切な形の固定フレームまたはクランプを利用することができる。
【００６４】
本発明は、患者の外科手術中に使用することができ、ロボットが運搬する器具４６は、手術器具でもよい。
【００６５】
この明細書および請求において使用される場合、「含む」（“ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ”および“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”）の用語ならびにその語尾変化は、指定された特徴、段階または整数が含まれることを意味する。用語は、他の特徴、段階または構成物の存在を除外すると解釈してはならない。
【００６６】
必要に応じて、開示された機能または開示された結果を得るための方法もしくは工程を実行するための特定の形態においてまたは当該工程を実行するための手段に関して表現された、前記の説明もしくは以下の請求項または添付の図で開示された特徴は、個別に、または当該特徴の組合せにおいて、本発明の異なる形態において本発明を実現するために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】患者の頭部の形の「加工対象物」の画像を描くための装置の概略図。
【図２】そのブロック線図である。
【図３】インジケーターを備えた定位フレームの図。
【図４】患者の頭部にあてがった定位フレームの図。
【図５】定位フレームを付けた患者の図であり、定位フレームは手術台に固定されており、図はロボットも図示しいう。
【図６】定位フレーム上に装着されたインジケーターを示す図５のものと同様の図である。
【図７】インジケーターが突き出した、ドレープされたときの患者を示す図６に対応する図である。
【図８】そのブロック図である。
【図９】追加のブロック図である。
【符号の説明】
【００６８】
（２）          マーカー
（２２）        インジケーター
（４０）        ロボット
（４３，４４）  制御可能なアーム
（４５）        カメラ
（４６）        器具または道具
【図１】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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