(57)【要約】最適撮像ＰＯＶ介入システムは、介入器具３０、器具ガイド４０、１つ以上の力／トルクセンサ、及び最適撮像ＰＯＶコントローラ２０を使用する。動作中、器具ガイド４０は介入器具３０の計画軌道を確立し、力／トルクセンサは、介入器具３０が器具ガイド４０内に配置されたときに介入器具３０及び／又は器具ガイド４０に及ぼされる力並びに／又はトルクを感知する。最適撮像ＰＯＶコントローラ２０は、力／トルクセンサによって感知される介入器具３０及び／若しくは器具ガイド４０に対して加えられる力並びに／又はトルクの測定値から介入器具３０の撮像軸を導出することによって、介入器具３０の最適撮像ＰＯＶの決定を制御する。
2021529589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
介入器具と、
前記介入器具の計画軌道を確立する器具ガイドと、
前記介入器具が前記器具ガイド内に配置されたときに前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる力並びにトルクのうちの少なくとも一方を感知する少なくとも１つの力／トルクセンサと、
前記介入器具の最適撮像ＰＯＶの決定を制御するように動作可能な最適撮像ＰＯＶコントローラと、
を含み、
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、前記少なくとも１つの力／トルクセンサによって感知された前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる前記力並びに前記トルクのうちの少なくとも一方の測定から、前記介入器具の撮像軸を導出する、最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの力／トルクセンサは、前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に埋め込まれている、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項３】
前記介入器具の前記計画軌道を確立するように前記器具ガイドを配置するガイド位置決めシステムをさらに含み、
前記ガイド位置決めシステムは、前記少なくとも１つの力／トルクセンサを含む、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項４】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、前記少なくとも１つの力／トルクセンサを含む、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項５】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる前記力並びに前記トルクのうちの少なくとも一方の最大として、力測定及びトルク測定のうちの少なくとも一方を実行する、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項６】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、イベント後に前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる前記力並びに前記トルクのうちの感知された少なくとも一方として、力測定及びトルク測定のうちの少なくとも一方を実行する、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項７】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、ある期間にわたる前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる前記力並びに前記トルクのうちの少なくとも一方の平均として、力測定及びトルク測定のうちの少なくとも一方を実行する、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項８】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、前記介入器具が前記器具ガイド内に静止しているときに、前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる前記力並びに前記トルクのうちの少なくとも一方の平均として、力測定及びトルク測定のうちの少なくとも一方を実行する、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項９】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、前記計画軌道の標的位置に対する前記介入器具の近接度に基づいて、前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる前記力並びに前記トルクのうちの少なくとも一方の重み付け力測定及び重み付けトルク測定のうちの少なくとも一方を実行する、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項１０】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、前記器具ガイドの運動学的モデルに基づいて、前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる前記力並びに前記トルクのうちの少なくとも一方の重み付け力測定及び重み付けトルク測定のうちの少なくとも一方を実行する、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項１１】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、前記少なくとも１つの力／トルクセンサによって感知された前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる力／トルクベクトルの位置と、前記計画軌道と前記力／トルクベクトルとの外積によって形成される撮像座標系における撮像ベクトルとの関数として、前記撮像軸を計算する、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項１２】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、前記少なくとも１つの力／トルクセンサによって感知された前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる力ベクトルと、前記少なくとも１つの力／トルクセンサによって感知された前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされるトルクベクトルとの平均として、前記撮像軸を計算する、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項１３】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、前記撮像軸の介入撮像システムへの通信を制御することと、前記撮像軸に従う介入撮像システムの再配置を制御することとのうちの少なくとも１つを行う、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項１４】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、前記介入器具の位置及び前記計画軌道に対する前記介入器具の位置に関連する力並びにトルクのうちの少なくとも一方の測定値を示すモデルの視覚化を制御することと、前記介入器具の複数の撮像ＰＯＶ及び前記計画軌道に対する前記介入器具の位置に関連する力並びにトルクのうちの少なくとも一方の測定値を示すモデルの視覚化を制御することと、のうちの少なくとも１つを行う、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項１５】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、前記少なくとも１つの力／トルクセンサによって力イベントが感知された点を通過し、ＰＯＶ平面に平行な平面に前記介入器具の動きを整列させるために、画像誘導システムの動きを制御することと、前記少なくとも１つの力／トルクセンサによって感知された力ベクトルに沿って、画像誘導システムの動きを制御することと、のうちの少なくとも１つを行う、請求項１に記載の最適撮像ＰＯＶ介入システム。
【請求項１６】
器具ガイドによって、介入器具の計画軌道を確立するステップと、
少なくとも１つの力／トルクセンサによって、前記介入器具が前記器具ガイド内に配置されたときに、前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる力並びにトルクの少なくとも一方を感知するステップと、
最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記介入器具の最適撮像ＰＯＶの決定を制御するステップと、
を含み、
前記最適撮像ＰＯＶコントローラは、前記少なくとも１つの力／トルクセンサによって感知された前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる前記力並びに前記トルクの測定から、前記介入器具の撮像軸を導出する、
最適撮像ＰＯＶ介入方法。
【請求項１７】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記介入器具の前記最適撮像ＰＯＶの決定を制御するステップは、
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる前記力並びに前記トルクのうちの少なくとも一方の最大として、力測定及びトルク測定のうちの少なくとも一方を実行するステップと、
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、イベント後に前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる前記力並びに前記トルクのうちの感知された少なくとも一方として、力測定及びトルク測定のうちの少なくとも一方を実行するステップと、
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、ある期間にわたる前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる前記力並びに前記トルクのうちの少なくとも一方の平均として力測定及びトルク測定のうちの少なくとも一方を実行するステップと、
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記介入器具が前記器具ガイド内に静止しているときに前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる前記力並びに前記トルクのうちの少なくとも一方の平均として、力測定及びトルク測定のうちの少なくとも一方を実行するステップと、
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記計画軌道の標的位置への前記介入器具の近接度に基づいて、前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる前記力並びに前記トルクのうちの少なくとも一方の重み付き力測定及び重み付きトルク測定のうちの少なくとも一方を実行するステップと、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の最適撮像ＰＯＶ介入方法。
【請求項１８】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記介入器具の前記最適撮像ＰＯＶの決定を制御するステップは、
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記少なくとも１つの力／トルクセンサによって感知された前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる力／トルクベクトルの位置と、前記計画軌道と前記力／トルクベクトルとの外積によって形成される撮像座標系における撮像ベクトルとの関数として、撮像軸を計算するステップと、
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記少なくとも１つの力／トルクセンサによって感知された前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされる力ベクトルと、前記少なくとも１つの力／トルクセンサによって感知された前記介入器具及び前記器具ガイドのうちの少なくとも一方に及ぼされるトルクベクトルとの平均として、前記撮像軸を計算するステップと、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の最適撮像ＰＯＶ介入方法。
【請求項１９】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記介入器具の前記最適撮像ＰＯＶの決定を制御するステップは、
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記撮像軸の介入撮像システムへの通信を制御するステップと、
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記撮像軸に従う介入撮像システムの再配置を制御するステップと、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の最適撮像ＰＯＶ介入方法。
【請求項２０】
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記介入器具の前記最適撮像ＰＯＶの決定を制御するステップは、
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記介入器具の位置及び前記計画軌道に対する前記介入器具の位置に関連する力並びにトルクのうちの少なくとも一方の測定値を示すモデルの視覚化を制御するステップと、
前記最適撮像ＰＯＶコントローラによって、前記介入器具の複数の撮像ＰＯＶ及び前記計画軌道に対する前記介入器具の位置に関連する力並びにトルクのうちの少なくとも一方の測定値を示すモデルの視覚化を制御するステップと、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の最適撮像ＰＯＶ介入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に介入処置中の撮像視点に関する。本開示は、具体的には介入器具に加えられる力及びトルクに基づく新規かつ発明的な最適な撮像視点に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像誘導手術では、外科医が、ガイド位置決めシステムを用いて、術前外科治療計画を、３次元（「３Ｄ」）仮想モデルから患者の解剖学的構造上に直接転写する。ガイド位置決めシステムは、患者、器具を追跡し、手術計画を患者座標系に持ってくるために位置合わせを行う。多くの手術では、受動的又はロボット式の器具ガイドを使用して、ガイド位置決めシステムのフィードバックを使用する標的との位置決め及び位置合わせの際の安定性及び精度を提供する。特に、ナビゲーション支援が、最小侵襲手術（ＭＩＳ）において必要とされ、この場合、介入部位へのアクセスは、特別な器具（しばしば、チューブ、ロッド、又は針）のみを受け入れるために最小限に抑えられる。ＭＩＳは、例えば、治癒にかかる時間を短縮し、感染による合併症を低減し、失血を低減し、美容結果を向上させ、コストを削減する。ガイド位置決めシステムは、外科医がこのＭＩＳアプローチに起因する視覚的閉塞及び幾何学的アクセス制限を克服することを可能にし、解剖学的構造に対する器具の配置の精度を高める。
【０００３】
例えば、ＭＩＳ脊椎固定術は、外科的ナビゲーションによって可能にされる手術である。スクリューを配置するための従来のアプローチは、脊椎の表面にアクセスするために筋肉及び他の組織の広範な操作及び除去を必要とし、これに対して、ＭＩＳは、椎弓根スクリュー固定のための経皮的アプローチを可能にする。具体的には、外科医は、患者のコンピュータ断層撮影（「ＣＴ」）撮像された３Ｄモデルに椎弓根スクリューを配置することを計画し、椎弓根自体を見ることなく、皮膚を通して椎骨の椎弓根に器具を配置する。器具誘導システム（例えば、光学トラッカに基づく又はロボットポジショナ）は、患者及び器具を追跡して、皮膚の数センチメートル下の標的椎弓根の位置について外科医に視覚的誘導を提供する。手術の初期に、予備的３Ｄモデル及び手術計画を追跡された器具及び基準マーカーを用いて患者に位置合わせするために、幾つかの２Ｄ又は３ＤのＸ線画像が撮影されることが多い。器具の位置決めは、フリーハンド方式で、又は手動若しくはロボットで位置決めされた器具ガイドで行うことができる。位置決めアーム及びロボットで配置されたガイドは、皮膚、脂肪、筋肉、及び最終的には骨の層を通して患者に挿入される器具（例えば、椎弓根錐、ｋワイヤ）のための安定した軌道を提供する。ロボットガイドは、ガイドを自動的に計画位置に配置し、それにより、現在の器具位置に対する標的軌道の位置を解釈するための手と目との協調への依存を減らす。いくつかのプロトコルは、スクリューが椎弓根に挿入される前に、患者内に配置された器具（すなわち、針状ｋワイヤ）の確認用Ｘ線検査を含む。外科医は、Ｘ線画像において位置ずれが見られる場合、ｋワイヤを再挿入することを試みる。スクリューの固定後、切開部が閉じられる前に、追加の確認画像が撮影される。
【０００４】
類似のプロセスが、例えば、針様デバイスが患者の体内の標的塊に到達するために経皮的に患者に挿入される生検又は焼灼など、多くの画像誘導治療において見出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ナビゲーション及びロボット誘導を用いても、正確な位置決めは、特に、小さな切開部を通して使用される長くて細い器具（針、ドリルなど）の場合、誤差を生じやすい。これは、器具と接触する組織、皮膚、筋肉、及び骨が器具に及ぼす力、ならびに外科医によって加えられる力による器具又は組織の変位によるものである。剛性のロボットガイドシステム（例えば、Ｍａｚｏｒ  Ｘ）を用いても、これらの力は標的組織、ロボットマニピュレータ、及び器具自体を偏向させ、意図された標的経路からの逸脱をもたらし、手術ミスにつながる。この逸脱は、必ずしも容易に検出又は直ちに補正されるとは限らない。
【０００６】
多くの場合、軌道は、介入ステップが完了する直前に（例えば、椎弓根スクリューが移植される前の確認のためのｋワイヤ配置）、追加の撮像（Ｘ線）で確認され、多くの場合、このステップは、すべての計画された介入が適切に実行されたことを確認するために、処置の終わりに実行され、この場合、補正を是正するのは容易ではない。したがって、外科医は、器具の配置の間又は直後に、器具の荷重による潜在的な位置誤差が可能であることを知ることから恩恵を受けるであろう。さらに、この荷重方向は、潜在的な位置誤差又は角度誤差の方向を示すことができる。したがって、ナビゲーション／追跡システムによって検出されない位置誤差を評価するために、外科医が患者を撮像するのを支援する方法が必要とされる。
【０００７】
ナビゲーション／追跡システムによって検出されない位置誤差を改善するために、本開示の発明は、介入中に、介入器具（例えば、針、ドリル、スクリューなど）及び／又は器具ガイド（例えば、ハンドヘルド、受動位置決めアーム、又は完全に作動されたロボットポジショナ）に及ぼされる力／トルクを検出するための最適な撮像視点（Ｐｏｉｎｔ−ｏｆ−Ｖｉｅｗ：ＰＯＶ）介入システム及び方法を提供する。検出された力／トルクに起因する介入器具の位置決め誤差の可能性は、外科医に報告され、これにより、外科医が可能性のある位置決め誤差の最適な視野のために医用撮像システムのＰＯＶを調整するか、又は、これにより、本開示のコントローラが可能性のある位置決め誤差の最適な視野のために医用撮像のためのＰＯＶを自律的に調整する。本開示のシステム及び方法は、検出された力／トルクの方向及び／又は大きさ、ならびに解剖学的構造及び／又は治療計画に対する介入器具の位置及び向きから導出される確認撮像のための視点（例えば、Ｃアームの場合には撮像位置及び軸角度）を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の発明の一実施形態は、介入器具、器具ガイド、１つ以上の力／トルクセンサ、及び最適撮像ＰＯＶコントローラを使用する最適撮像ＰＯＶ介入システムである。動作中、器具ガイドは、介入器具の計画軌道を確立し、力／トルクセンサは、介入器具及び／又は器具ガイドに及ぼされる力並びに／又はトルクを感知する。最適撮像ＰＯＶコントローラは、力／トルクセンサによって感知された介入器具及び／若しくは器具ガイドに及ぼされる力並びに／又はトルクの測定値から、介入器具の撮像軸を導出することによって、介入器具の最適撮像ＰＯＶの決定を制御する。
【０００９】
本開示の発明の第２の実施形態は、（１）器具ガイドによって、介入器具の計画軌道を確立することと、（２）１つ以上の力／トルクセンサによって、介入器具が器具ガイド内に配置されたときに介入器具及び／若しくは器具ガイドに及ぼされる力並びに／又はトルクを感知することと、（３）最適撮像ＰＯＶコントローラによって、力／トルクセンサによって感知された介入器具及び／若しくは器具ガイドに及ぼされる力並びに／又はトルクの測定値から、介入器具の撮像軸を導出することによって、介入器具の最適撮像ＰＯＶの決定を制御することとを含む、最適撮像ＰＯＶ介入システムである。
【００１０】
一般的に、最適なＰＯＶは、作業（例えば、体への器具の装着）の過程にわたる最大の力及び／又はトルク（経験的に決定された相対的重みを伴う）に基づいている。
【００１１】
あるいは、ある期間にわたる平均力／トルクを比較する時間的フィルタを使用してもよい。このモードでは、最適撮像ＰＯＶコントローラは、（１）高い力／トルクを伴う短いイベント（ハンマーからの衝撃など）、（２）ｓ秒間にわたって測定された一定の力／トルクに関連するビュー、又は（３）ｓ秒間にわたる平均力／トルクに対応する複数のビューを提案する。
【００１２】
さらに、最適撮像ＰＯＶコントローラは、力−トルクを体内のツールの位置にリンクさせ、処置中に器具にかかる予想される力及びトルクを含む外科手術計画を考慮する。この計画からの逸脱を使用して、上述のようにＰＯＶを生成する。
【００１３】
他の最適なＰＯＶは、（皮膚から１ｃｍ下の）深さ又は（骨上の）組織への近接度など、体内の特定の関心領域における最大力及びトルクに関連付けられる。
【００１４】
器具が（例えば、スペクトル感知を使用して）組織を特徴付けることができる場合、（力／トルク測定からの）潜在的なＰＯＶ選択の優先順位付けは、体内の組織タイプ、又は、体内若しくは標的若しくは器具に対する位置によって決められる。
【００１５】
最適撮像ＰＯＶコントローラはまた、タスク中に外科医が選択した時間に、又はタスク中に外科医が選択した器具の事前記録された位置において、力／トルクから導出されたＰＯＶを選択するためのインターフェースを提供してもよい。
【００１６】
本開示の発明を説明し、特許請求するために：
（１）「介入処置」、「介入器具」、「器具ガイド」、「介入撮像システム」、「位置追跡システム」、「ガイド位置決めシステム」、「力センサ」、「トルクセンサ」、「力測定値」、及び「トルク測定値」を含むがこれらに限定されない本開示の技術分野の用語は、本開示の技術分野において知られているように広く解釈されるべきであり、本開示に例示的に記載されている。
（２）より具体的には、「介入処置」という用語は、患者の解剖学的構造の撮像、診断、及び／又は治療のための、本開示の技術分野において知られている、又は以下において想到されるすべての介入処置を広く包含する。
（３）より具体的には、「力／トルクセンサ」という用語は、介入器具及び器具ガイドに対して直接的又は間接的に及ぼされている力並びに／又はトルクを感知するための、本開示の技術分野において知られている、又は以下において想到されるすべての力センサ、トルクセンサ、又はそれらの組合せを広く包含する。
（４）「コントローラ」という用語は、本開示で後述される本開示の様々な発明原理の応用を制御するための特定用途向けメインボード又は特定用途向け集積回路の、本開示の技術分野において理解され、本開示において例示的に説明されるすべての構造構成を広く包含する。コントローラの構造構成は、プロセッサ、コンピュータ使用可能／コンピュータ可読記憶媒体、オペレーティングシステム、アプリケーションモジュール、周辺デバイスコントローラ、スロット及びポートを含むが、これらに限定されない。コントローラは、ワークステーション内に収容されていても、ワークステーションにリンクされていてもよい。「ワークステーション」の例としては、スタンドアロンコンピューティングシステム、サーバシステムのクライアントコンピュータ、デスクトップ、ラップトップ又はタブレットの形態の１つ以上のコンピューティングデバイス、ディスプレイ／モニタ、及び１つ以上の入力デバイス（例えば、キーボード、ジョイスティック及びマウス）のアセンブリが挙げられるが、これらに限定されない。
（５）本明細書において説明され、特許請求されるコントローラの記述ラベルは、「コントローラ」という用語に何らかの追加の限定を指定又は暗示することなく、本明細書において説明され、特許請求されるコントローラ間の区別を容易にする。
（６）「アプリケーションモジュール」という用語は、特定のアプリケーションを実行するための電子回路（例えば、電子コンポーネント及び／又はハードウェア）及び／又は実行可能プログラム（例えば、非一時的コンピュータ可読媒体及び／又はファームウェアに記憶された実行可能ソフトウェア）からなるコントローラ内に組み込まれるか、又はコントローラによってアクセス可能なアプリケーションを広く包含する。
（７）本明細書において説明され、特許請求されるアプリケーションモジュールの記述ラベルは、「コントローラ」という用語に何らかの追加の限定を指定又は暗示することなく、本明細書において記載され、特許請求されるアプリケーションモジュール間の区別を容易にする。
（８）「信号」、「データ」、及び「コマンド」という用語は、本開示で後述される本開示の様々な発明原理を応用することを支援して情報及び／又は命令を送信するための、本開示の技術分野において理解され、本開示において例示的に説明される検出可能な物理量又はインパルス（例えば、電圧、電流、又は磁場強度）のすべての形態を広く包含する。本開示の様々な構成要素は、任意のタイプの有線又は無線データリンクを介した信号／データ／コマンド送信／受信、及びコンピュータ使用可能／コンピュータ可読記憶媒体にアップロードされた信号／データ／コマンドの読み取りを含むが、これらに限定されない、本開示の技術分野において知られている任意の通信方法を含む。
（９）本明細書において説明され、特許請求される信号／データ／コマンドの記述ラベルは、「信号」、「データ」、及び「コマンド」という用語に何らかの追加の限定を指定又は暗示することなく、本明細書において説明され、特許請求される信号／データ／コマンド間の区別を容易にする。
【００１７】
本開示の発明の前述の実施形態及び他の実施形態、ならびに本開示の発明の様々な構造及び利点は、添付の図面と併せて読まれる本開示の発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。詳細な説明及び図面は、本開示の発明を単に例示するものであり、限定するものではなく、本開示の発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本開示の発明原理による最適撮像ＰＯＶ介入システムの例示的な実施形態を示す。
【図２Ａ−２Ｆ】図２Ａ−図２Ｆは、本開示の発明原理による例示的な最適撮像ＰＯＶ提案を示す。
【図３】図３は、本開示の発明原理による、図１の最適撮像ＰＯＶ介入システムの例示的な実施形態を示す。
【図４】図４は、本開示の発明原理による最適撮像ＰＯＶコントローラの例示的な実施形態を示す。
【図５】図５は、本開示の発明原理による最適撮像ＰＯＶ介入方法の例示的な実施形態を表すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本開示の様々な発明の理解を容易にするために、図１及び図２の以下の説明は、本開示の最適撮像ＰＯＶ介入システム及び方法に関連する基本的な発明原理を教示する。この説明から、当業者は、本開示の最適撮像ＰＯＶ介入システム及び方法の追加の実施形態を作成し、使用するために、本開示の発明原理をどのように適用するかを理解するであろう。
【００２０】
図１を参照すると、本開示の最適撮像ＰＯＶ介入システムは、介入器具３０と、器具ガイド４０と、介入撮像システム６０と、位置追跡システム７０とを使用する。
【００２１】
介入器具３０の例としては、血管介入ツール（例えば、ガイドワイヤ、カテーテル、ステントシース、バルーン、アテローム切除カテーテル、ＩＶＵＳ撮像プローブ、展開システムなど）、管腔内介入ツール（例えば、内視鏡、気管支鏡など）、及び整形外科介入ツール（例えば、ｋワイヤ及びスクリュードライバ）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２２】
実際には、器具ガイド４０は、例えば、ハンドヘルドガイドデバイス及びテンプレートなどの独立型ガイドである。また、実際には、器具ガイド４０は、例えば、受動ロボットプラットフォームのエンドエフェクタ又は能動ナビゲーションロボットのエンドエフェクタなど、ガイド位置決めシステムのエンドエフェクタである。能動ナビゲーションロボットの例としては、ｄｅ  Ｖｉｎｃｉ（登録商標）ロボットシステム、Ｍｅｄｒｏｂｏｔｉｃｓ  Ｆｌｅｘ（登録商標）ロボットシステム、Ｍａｇｅｌｌａｎ（登録商標）ロボットシステム、及びＣｏｒｅＰａｔｈ（登録商標）ロボットシステムが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２３】
介入撮像システム６０の例としては、スタンドアロンＸ線撮像システム、移動式Ｘ線撮像システム、超音波ボリュメトリック撮像システム（例えば、ＴＥＥ、ＴＴＥ、ＩＶＵＳ、ＩＣＥ）、コンピュータ断層撮影（「ＣＴ」）撮像システム（例えば、コーンビームＣＴ）、陽電子放出断層撮影（「ＰＥＴ」）撮像システム、及び磁気共鳴撮像（「ＭＲＩ」）システムが含まれるが、これらに限定されない。
【００２４】
位置追跡システム７０の例としては、電磁（「ＥＭ」）測定システム（例えば、Ａｕｏｒａ（登録商標）電磁測定システム）、光ファイバベースの測定システム（例えば、Ｆｉｂｅｒ−Ｏｐｔｉｃ  ＲｅａｌＳｈａｐｅ（商標）（「ＦＯＲＳ」）測定システム）、超音波測定システム（例えば、ＩｎＳｉｔｕ又は画像ベースのＵＳ測定システム）、光学測定システム（例えば、Ｐｏｌａｒｉｓ光学測定システム）、無線周波数識別測定システム、磁気測定システム、及び能動介入ロボットのエンコーダシステムが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２５】
一般に、本開示の技術分野において知られているように、介入処置中、器具ガイド４０、介入撮像システム６０、及び位置追跡システム７０は、解剖学的物体１０の標的位置への介入器具３０の１つ以上の軌道を描写する介入治療計画に従って、解剖学的物体１０に対する介入器具３０の画像誘導ナビゲーションをサポートする。
【００２６】
位置追跡システム７０は、介入処置中に非常に有益であることが分かっているが、本開示の発明は、解剖学的物体１０に対する介入器具３０の介入撮像システム６０の現在の撮像ＰＯＶからは検出できない、介入器具３０及び／又は器具ガイド４０に及ぼされる力／トルクに起因して生じる潜在的な位置誤差に対処する。このために、本開示の最適撮像ＰＯＶ介入システムは、最適ＰＯＶ撮像コントローラ２０及び１つ以上の力／トルクセンサ５０を使用して、本開示の最適撮像ＰＯＶ介入方法を実施する。
【００２７】
実際には、力／トルクセンサ５０は、介入器具３０又は器具ガイド４０に埋め込まれるか、器具ガイド４０を使用するガイド位置決めシステム内に組み込まれるか、及び／又は、最適ＰＯＶ撮像コントローラ２０（図示せず）の力／トルク制御モジュール２１内で具現化されて、介入器具３０及び／又は器具ガイド４０に直接的及び／又は間接的に加えられる１つ以上の力並びにトルクを測定する。
【００２８】
実際には、力／トルクセンサ５０は、１つ以上の自由度を有する。
【００２９】
一実施形態では、力／トルクセンサ５０は、器具ガイド４０と関連するガイド位置決めシステムとの間に位置決めされた６自由度（ＤＯＦ）（３軸力／３軸トルク）センサである。測定された力／トルクは、介入器具３０の重量に対して重力補償され、介入器具３０の推定先端位置で分解され、介入撮像システム６０の撮像座標系に変換される。
【００３０】
別の実施形態では、本開示の技術分野において知られているように、力／トルク制御モジュール２１は、介入器具３０及び／又は器具ガイド４０の撓み、器具ガイド４０に関連するガイド位置決めシステム内のモータ電流、又は介入器具３０及び／又は器具ガイド４０の圧力感知から、介入器具３０及び／又は器具ガイド４０に及ぼされる力／トルクを推測する。
【００３１】
最適撮像ＰＯＶ介入方法は、力／トルク制御モジュール２１による介入治療計画１１の入力と、力／トルク制御モジュール２１による力／トルクデータ５１、介入撮像データ６１及び介入位置データ７１のモニタリング及び記憶とを含む。
【００３２】
力／トルク制御モジュール２１は、標的位置及び向きが許容可能な閾値（例えば、１度、１ｍｍ）内にあるとき、すなわち、介入器具３０が標的軌道と整列し、器具ガイド４０を伝って動くとき、又は介入器具３０が患者の皮膚を貫通するとき（位置データ又は力センサイベントから導出される）に、力／トルク解析を開始する。その後、力／トルク制御モジュール２１は、力／トルク解析が経験的に事前定義された閾値を超えるときはいつでも、ビープ音又はグラフィカル警告で外科医に知らせる。
【００３３】
実際には、経験的に事前定義された閾値は、介入器具３０の現在のナビゲーション軌道が標的位置の許容可能な公差内にある、位置追跡システム７０によって検出されない位置誤差間、及び、介入器具３０の現在のナビゲーション軌道が標的位置の許容可能な公差内にない、位置追跡システム７０によって検出されない位置誤差間の境界から確立される。
【００３４】
警告に応答して、最適ＰＯＶ制御モジュール２２は、分解された力／トルクの位置によって定義される介入撮像システム６０の撮像座標系における新しい撮像軸と、標的軌道と力／トルクベクトルとの外積によって形成される介入撮像システム６０の画像座標系におけるベクトルとを計算する。その後、最適ＰＯＶ制御モジュール２２は、新しい撮像軸（位置及び角度）を外科医に伝達し、介入器具３０のより最適なビューを取得するために、新しいＰＯＶに介入撮像システム６０を再配置することを提案する。あるいは、最適ＰＯＶ制御モジュール２２は、新しいＰＯＶにおける介入撮像システム６０の再配置を自律的に制御してもよい。
【００３５】
例えば、図２Ａは、解剖学的物体１０内に黒丸で象徴される標的位置を有する、解剖学的物体１０のＸＹ平面撮像ＰＯＶ内の計画軌道１１ａを示す。介入器具３０ａが、ナビゲーション軌道に沿って標的位置に向けてナビゲートされると、力／トルク制御モジュール２１は、経験的に事前定義された閾値を考慮して、力／トルク解析を行う。
【００３６】
力／トルク解析結果が閾値よりも小さい場合、ＸＹ平面で見られるナビゲーション軌道１１ｂに沿った介入器具３０ａのナビゲーションは、力／トルク制御モジュール２１によって中断されずに標的位置に進む。図２Ｂは、経験的に事前定義された閾値よりも小さい介入器具３０ａに及ぼされる力ＦＺ１を示し、これにより、ＸＹ平面で見られるナビゲーション軌道１１ｂに沿った介入器具３０ａのナビゲーションは、力／トルク制御モジュール２１によって中断されずに、図２Ｃに示すように、標的位置に進む。この場合では、力ＦＺ１は、計画軌道１１ａとナビゲーション軌道１１ｂとの間に大きな差異を生じさせていない。
【００３７】
力／トルク解析結果が閾値を超えると、ＸＹ平面で見られるナビゲーション軌道１１ｂに沿った介入器具３０ａのナビゲーションは、力／トルク制御モジュール２１によって中断されて、より最適な撮像ＰＯＶが決定される。図２Ｄは、経験的に事前定義された閾値を超える介入器具３０ａに及ぼされる力ＦＺ２を示し、これにより、ＸＹ平面で見られるナビゲーション軌道１１ｂに沿った介入器具３０ａのナビゲーションは、力／トルク制御モジュール２１によって中断されて、より最適な撮像ＰＯＶが決定される。この例では、最適ＰＯＶ制御モジュール２２は、力ＦＺ２のＺ方向に基づいて、図２Ｅに示すように、より最適な撮像ＰＯＶはＺＹ平面であることを決定し、これにより、外科医又は最適ＰＯＶ制御モジュールは、それに応じて介入撮像システム６０を再配置する。この結果、計画軌道１１ａとナビゲーション軌道１１ｂとの差によって、外科医又は自律的な撮像誘導ガイド位置決めシステムが、計画軌道１１ｂに一致するように介入器具３０のナビゲーションを調整し、これにより、図２Ｆに示すように標的位置に到達する。この場合では、最適撮像ＰＯＶの決定によって、位置追跡システム７０によって検出されず、ＸＹ平面撮像ＰＯＶにおいて視覚的に確認できなかった計画軌道１１ａとナビゲーション軌道１１ｂとの間の、力ＦＺ２によって引き起こされる著しい差が対処される。
【００３８】
本開示の様々な発明のさらなる理解を容易にするために、図３〜図５の以下の説明は、本開示の最適撮像ＰＯＶ介入システム及び方法の例示的な実施形態について教示する。この説明から、当業者は、本開示の最適撮像ＰＯＶ介入システム及び方法の追加の実施形態を作成し、使用するために、本開示の発明原理をどのように適用するかを理解するであろう。
【００３９】
図３を参照すると、最適撮像ＰＯＶシステムは、Ｘ線撮像システム６３（例えば、図示のような可動Ｃアーム）、ロボットプラットフォーム４１（受動又は能動）、追跡発生器７２（例えば、ＥＭ発生器、光学発生器）、介入ワークステーション８０、及び制御ネットワーク９０を使用して、任意のタイプの介入処置中に、手術台ＯＴ上に横たわっている患者Ｐの解剖学的領域内に、ロボットプラットフォーム４１によって保持された介入器具３１を配備する。制御ネットワーク９０は、モニタコントローラ９１、介入コントローラ９２、及び最適ＰＯＶ撮像コントローラ２０（図１）を含む。
【００４０】
本開示の技術において知られているように、Ｘ線撮像システム６３は、一般にＸ線発生器６４、画像増強器６５、及びＸ線撮像システム６３を回転させるためのカラー６８を含む。当技術分野において知られている動作では、Ｘ線コントローラ６７が、Ｘ線撮像システム６３による、患者Ｐの解剖学的領域（例えば、低侵襲大動脈弁置換術中の患者Ｐの心臓、又は低侵襲スクリュー配置中の椎骨）のＸ線撮像に関する情報を提供するＸ線撮像データ６１の生成を制御する。
【００４１】
実際には、Ｘ線制御コントローラ６７は、Ｘ線撮像ワークステーション（図示せず）内に設置されていても、介入ワークステーション８０内に設置されていてもよい。
【００４２】
さらに図３を参照すると、ロボットプラットフォーム４１は、エンドエフェクタ４２の手動による又は制御された横方向の平行移動及び角度移動を提供する。ロボットプラットフォーム４１は、１つ以上のエンコーダ（図示せず）及び１つ以上の力／トルクセンサ（図示せず）をさらに含んでもよい。
【００４３】
エンコーダは、基準に対するロボットプラットフォーム４１の各アーム／リンクの位置及び／又は向きを知らせるロボット姿勢データ４３を生成し、これにより、患者Ｐの解剖学的領域内でロボットプラットフォーム４１によって保持される介入器具３１の姿勢の介入コントローラ９２による決定を容易にするための、本開示の技術分野において知られている任意のタイプのエンコーダである。
【００４４】
力／トルクセンサは、介入器具３１又はロボットプラットフォーム４１自体を介してロボットプラットフォーム４１によって患者Ｐの解剖学的領域内の組織に加えられる任意の力の程度を知らせる力トルクセンサデータ３５を生成するための、本開示の技術分野において知られている任意のタイプのセンサである。あるいは、力／トルクセンサは、本開示の技術分野において知られているように、介入器具３１内に埋め込まれていても、又は力／トルク制御モジュール２１の力／トルクアルゴリズムとして実装されてもよい。
【００４５】
さらに図３を参照すると、介入ワークステーション８０は、モニタ８１、キーボード８２、及びコンピュータ８３を使用するスタンドアロンコンピューティングシステムの既知の構成に組み立てられている。
【００４６】
制御ネットワーク９０は、コンピュータ８３にインストールされている。コンピュータ８３にインストールされて、ＰＯＶ撮像コントローラ２０の実施形態１２０は、図４に示すように、１つ以上のシステムバス１２６を介して相互接続されているプロセッサ１２１、メモリ１２２、ユーザインターフェース１２３、ネットワークインターフェース１２４、及び記憶装置１２５を含む。
【００４７】
図４を参照すると、各プロセッサ１２１は、メモリ又は記憶装置に記憶された命令を実行する、あるいはデータを処理する、本開示の技術分野において知られている、又は以下において想到される任意のハードウェアデバイスである。非限定的な例では、各プロセッサ１２１は、マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は他の同様のデバイスを含む。
【００４８】
メモリ１２２は、Ｌ１、Ｌ２、若しくはＬ３キャッシュ又はシステムメモリを含むが、これらに限定されない、本開示の技術分野において知られている、又は以下において想到される様々なメモリを含み得る。非限定的な例では、メモリ１２２は、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、又は他の同様のメモリデバイスを含み得る。
【００４９】
ユーザインターフェース１２３は、管理者などのユーザとの通信を可能にする、本開示の技術分野において知られている、又は以下において想到される１つ以上のデバイスを含み得る。非限定的な例では、ユーザインターフェース１２３は、ネットワークインターフェースを介して遠隔端末に提示されるコマンドラインインターフェース又はグラフィカルユーザインターフェースを含み得る。
【００５０】
ネットワークインターフェース１２４は、他のハードウェアデバイスとの通信を可能にする、本開示の技術分野において知られているように、又は以下において想到される１つ以上のデバイスを含み得る。非限定的な例では、ネットワークインターフェース１２４は、イーサネット（登録商標）プロトコルに従って通信するネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）を含み得る。さらに、ネットワークインターフェースは、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従って通信するためのＴＣＰ／ＩＰスタックを実装し得る。ネットワークインターフェースのための様々な代替若しくは追加のハードウェア又は構成が明らかであろう。
【００５１】
記憶装置１２５は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、又は同様の記憶媒体が含まれるが、これらに限定されない、本開示の技術分野において知られている、又は以下において想到される１つ以上の機械可読記憶媒体を含み得る。様々な非限定的な実施形態では、記憶装置１２５は、プロセッサによる実行のための命令、又はプロセッサが作用するデータを記憶する。例えば、記憶装置１２５は、ハードウェアの様々な基本動作を制御するための基本オペレーティングシステムを記憶する。本開示の発明の目的のために、記憶装置１２５は、本開示でさらに説明されるように、力／トルク制御モジュール１２８及び最適ＰＯＶ制御モジュール１２９の様々な機能を実施するための実行可能なソフトウェア／ファームウェアの形態の制御モジュール１２７を記憶する。
【００５２】
図３に戻って参照すると、モニタコントローラ９１及び介入コントローラ９２は、最適ＰＯＶ撮像コントローラ２０内で分離されていても、部分的又は全体的に統合されていてもよい。あるいは、モニタコントローラ９１及び介入コントローラ９２は、２つのワークステーション８０間で任意のやり方で分散されていてもよい。
【００５３】
動作中、モニタコントローラ９１は、本開示の技術分野において知られているように、Ｘ線画像データ６１を処理してＸ線画像６６を生成し、モニタ８１上でのＸ線画像６６の表示を制御する。モニタコントローラ９１はさらに、本開示の技術分野において知られているように、介入器具３１の計画軌道とナビゲーション軌道とのオーバレイのモニタ８１上での表示を制御する。
【００５４】
介入コントローラ９２は、ロボット位置データ３５及び介入位置データ７１を処理して、ロボットプラットフォーム４１の姿勢を制御し、患者Ｐの解剖学的領域内での介入器具３１のナビゲーションを容易にする。
【００５５】
力／トルク制御モジュール２１及び最適ＰＯＶ制御モジュール２２は、本開示の最適撮像ＰＯＶ介入方法を表すフローチャート２００を実行する。
【００５６】
図５を参照すると、フローチャート２００の段階Ｓ２０２は、力／トルク制御モジュール２１が、力／トルクデータ５１（図３）によって示される力／トルクベクトル、ロボット位置データ３５（図３）によって示される介入器具位置及び標的軌道位置、ならびに介入追跡データ７１（図３）及び計画治療によって示される標的位置をモニタリング及び記憶することを包含する。
【００５７】
また、段階Ｓ２０２の間に、力／トルク制御モジュール２１は、器具位置の履歴をモニタリング及び記憶し始め、これにより、器具位置の履歴及び３Ｄモデル内のそれらの位置に関連する力／トルクを表示するための３Ｄユーザインターフェースが、可能性のある位置誤差の警告と併せて、フローチャート２００の段階Ｓ２０８の間に生成される。生成された場合、外科医は、外科手術タスクの所与の時点での介入器具３１の位置及び力のベクトル（強度を示す長さ）を示す、ＶＣＲムービー再生（リプレイ）のように履歴を繰り返し表示させる。外科医は、力／トルクの荷重が処置に影響を及ぼしたと考えられる場面を選択し、この測定データを使用して、撮像軸を提案する。
【００５８】
さらに、３Ｄモデルは、対応する器具位置及び力／トルク測定解析結果に基づいて生成された視点を有する仮想Ｘ線画像の生成を容易にする。仮想画像は、実際の確認画像と並べて又は重ねられて比較される。場合によっては、投影画像の代わりに、ツールの位置及び力の方向、ならびに厚さによって定義される仮想スライスが提示されてもよい。仮想３Ｄモデルリプレイに加えて、対応する手術室ビデオ及びオーディオが（タイムスタンプを介して）同期され、力／トルク測定値及び器具位置データと共に提示される。
【００５９】
さらに図５を参照すると、フローチャート２００の段階Ｓ２０４は、力／トルク制御モジュール２１が、力／トルク解析を行うことを包含する。
【００６０】
実際には、力／トルク制御モジュール２１は、最大力／トルクを測定すること、イベント直後の力／トルクを測定すること、器具３０が動いていない期間の力／トルクを平均化すること、及び所与の期間の力／トルクを平均化することを含むが、これらに限定されない様々なモードで力／トルクを測定する。
【００６１】
さらに、力／トルク制御モジュール２１は、介入器具３０の解剖学的近接度に基づいて、力／トルクの重み付け測定を行ってもよい。より具体的には、体内への特定の器具挿入中に、いくつかの荷重イベントが生じる。例えば、針を体内に挿入するとき、横方向の力は、皮膚を通過するときは最初は低く、針が筋肉層に入ると、より多くの押すべき質量があるので増大する。この場合、解剖学的情報を使用して、解剖学的構造に対する器具の位置に基づいて、力／トルクの重要性に重み付けすることができる。所定の測定セットについて（又はリアルタイムで）、力は、解剖学的構造に対する関連する器具距離によって重み付けされ、これらの重み付けされた力／トルク測定値及び対応する位置の最大値が、撮像軸の計算に使用される。異なる力／トルクの閾値及び重みを、異なる器具、手順の異なるステップ及び異なる接近角度に対して使用してもよい。
【００６２】
さらに、力／トルク制御モジュール２１は、器具ガイドの運動学的モデルに基づいて、力／トルクの重み付け測定を行ってもよい。より具体的には、機械デバイスの剛性は、その所与の構成及び荷重方向によって変化する。ロボットプラットフォーム４１のアームが延長された場合、ロボットプラットフォーム４１の遠位端への所与の力は、アームが収縮された場合よりも、ロボットプラットフォーム４１のベースジョイントに大きなトルクを生じさせる。したがって、デバイスの機械的（又はモータの場合には電気的）コンプライアンスからの変位は、延長構成ではより高くなる。同様に、デバイスのコンプライアンスは非対称であってもよい。コンプライアンスのモデルを用いて、デカルト空間における力／トルク測定値を正規化する。例えば、ロボットプラットフォーム４１がＸ方向よりもＺ方向において硬い場合、Ｚ及びＸ方向に組織によって介入器具３１に加えられる力の大きさが同じであれば、Ｘ方向の力の大きさが小さいほど、Ｘ方向の変形が大きくなる。
【００６３】
フローチャート２００の段階Ｓ２０６は、閾値に対する力／トルク測定値の比較を介した位置誤差の検出を含む。検出されない場合、手順の完了時にフローチャート２００が終了するか、又は位置誤差が検出されるまで、段階Ｓ２０４が継続的に繰り返される。
【００６４】
フローチャート２００の段階Ｓ２０８は、最適ＰＯＶ制御モジュール２２が、撮像軸及び撮像装置位置を決定して最適ＰＯＶを取得することを包含する。
【００６５】
一実施形態では、最適ＰＯＶ制御モジュール２２は、力／トルク測定の位置によって規定されるＸ線撮像座標系における新しい撮像軸と、標的軌道と力ベクトルとの外積によって形成される画像座標系におけるベクトルとを計算する。
【００６６】
トルクのみが考慮される第２の実施形態では、トルクの軸及び器具位置が、提案される撮像軸として使用される。
【００６７】
第３の実施形態では、力及びトルクが測定される場合、２つ以上の異なる撮像軸が計算されてもよい。これを解決する１つの方法はこれらのベクトルの平均をとり、その撮像軸を外科医に提示することである。また、重み付けを使用してもよい。
【００６８】
第４の実施形態では、力とトルクとの間の大きさの最大値が、経験的に確立されたトルク変換係数：ｍａｘ＿ｏｆ（ｋ＊ｍａｇ（Ｔ），ｍａｇ（Ｆ））に基づいて、撮像軸として選択される 。
【００６９】
また、実際には、器具位置を使用する代わりに、最適ＰＯＶ制御モジュール２２は、推定された標的位置を使用して撮像軸を計算し、これにより、力／トルク位置は標的位置に変換される。
【００７０】
決定された撮像軸は、外科医に伝達されても、Ｘ線Ｃアームが、力イベントが検出された後に、位置が自動的に回転又は平行移動されてもよい。Ｘ線は、標的位置に到達したときに自動的に撮像のためにトリガさされる。
【００７１】
撮像角度又は位置が、不透明の物体によって遮られる領域を有する場合、代替のビューが提案される。このビューは、元々提案されていたビューイング軸の法線に出来るだけ近い。これは、運動計画に関連する当技術分野において知られている技法を使用して解決できる。このような調整は、外科医に伝達される。
【００７２】
さらに、実際には、動き制約が、力イベントがあった点を通過しＰＯＶ平面に平行である平面に器具の可能な動きを整列させるロボットに適用されてもよい。運動は、力ベクトルに沿って制約されてもよい。
【００７３】
調整されると、フローチャート２００は段階Ｓ２０４に戻る。
【００７４】
実際には、最大力／トルク負荷を探すための可能な探索空間を最小限に抑えるために、力／トルク及び位置測定値は、例えば、器具の作動／作動停止（例えば、骨に穴をあけること／それを止めること、センサによって検出される振動（打撃骨、ハンマー）による力イベントの検出、及び／又は器具動作の音響感知などの器具の作動と（時間的に同期して）タグ付けされる。外科医は、器具位置及び力／トルクの対応する仮想３Ｄビューと共に、上述のフィードバック方法のうちの１つ、又は力及び様々なイベントを示すタイムラインが提示される。
【００７５】
図１〜図５を参照すると、本開示の当業者は、介入器具及び／又は器具ガイドに及ぼされる力／トルクによる介入器具の潜在的な位置誤差を考慮して、撮像ＰＯＶを調整する能力を含むが、これに限定されない、本開示の発明の多くの利点を理解するであろう。
【００７６】
さらに、当業者は、本明細書に提供される教示を考慮して理解するように、本明細書の開示／明細書に記載され、及び／又は図面に示される構造、要素、構成要素などは、ハードウェア及びソフトウェアの様々な組合せで実装され、単一の要素又は複数の要素に組み合わされ得る機能を提供し得る。例えば、図に示され／図示され／描写されている様々な構造、要素、構成要素などの機能は、専用のハードウェアと、追加された機能性のための適切なソフトウェアと関連してソフトウェアを実行することができるハードウェアとを使用して提供することができる。プロセッサによって提供される場合、機能は、単一の専用プロセッサ、単一の共用プロセッサ、又は、そのうちのいくつかは共用及び／又は多重化され得る複数の個々のプロセッサによって提供され得る。さらに、用語「プロセッサ」又は「コントローラ」の明示的な使用は、ソフトウェアを実行可能なハードウェアを排他的に指すと解釈されるべきではなく、デジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」）ハードウェア、メモリ（例えば、ソフトウェアを記憶する読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ］）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、不揮発性ストレージなど）、ならびにプロセスを実行及び／又は制御可能である（及び／又は構成可能である）実質的にすべての手段及び／又は機械（ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、それらの組合せなどを含む）を暗黙的に含むことができるが、これらに限定されない。
【００７７】
さらに、本発明原理、態様、及び実施形態、ならびにその特定の実施例を列挙する本明細書におけるすべての記述は、その構造的及び機能的均等物の両方を包含することを意図している。さらに、そのような均等物は、現在知られている均等物と将来開発される均等物（例えば、構造にかかわらず、同じ又は実質的に同様の機能を行うことができる開発される任意の要素）の両方を含むことを意図している。したがって、例えば、本明細書で提供される教示を考慮して当業者に理解されるように、本明細書で提示される任意のブロック図は、本発明原理を具現化する例示的なシステム構成要素及び／又は回路の概念図を表す。同様に、当業者は、本明細書に提供される教示を考慮して、任意のフローチャート、フロー図などが、コンピュータ可読記憶媒体で実質的に表すことができ、したがって、コンピュータ、プロセッサ、又は処理能力を有する他のデバイスによって、そのようなコンピュータ又はプロセッサが明示的に示されているかどうかにかかわらず、実行される様々なプロセスを表すことを理解すべきである。
【００７８】
操縦可能なイントロデューサの新規かつ発明的な画像ガイダンス、ならびに操縦可能なイントロデューサのそのような画像ガイダンスを組み込むシステム及び方法の好ましい例示的な実施形態を説明したが（これらの実施形態は例示的であり、限定的ではないことが意図される）、図面を含む本明細書で提供される教示に照らして、修正及び変形が当業者によって行われ得ることに留意されたい。したがって、本開示の好ましい例示的な実施形態に、本明細書で開示される実施形態の範囲内にある変更を行うことができることを理解されたい。
【００７９】
さらに、デバイス／システムを組み込む及び／又は実装する、あるいは本開示によるデバイスにおいて／デバイスと共に使用／実装され得るような、対応する及び／又は関連するシステムも企図され、本開示の範囲内であると考えられる。さらに、本開示によるデバイス及び／又はシステムを製造及び／又は使用するための、対応する及び／又は関連する方法も企図され、本開示の範囲内であると考えられる。
【図１】
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【図２Ａ−２Ｆ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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