(57)【要約】【課題】次の段階からなる２つあるいはそれ以上のフィデューシャルマーカ（３）の予期する位置（５）を決定する方法：ワークピース（２）に関して、原点からの軌跡（４）の角度変位に関して非反復の様式で変化する原点からの半径をもつ軌跡を決める段階；そして予期する位置が決まった軌跡に沿った点に実質的にワークピースに関して場所付けられるようにそれぞれのフィデューシャルマーカの２つあるいはそれ以上の予期する位置を選択する段階。【選択図】図３
2010508110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の段階からなる２つあるいはそれ以上のフィデューシャルマーカの予期する位置を決定する方法であって：
ワークピースに関して、原点からの軌跡の角度変位に関して非反復の様式で変化する原点からの半径をもつ軌跡を決める段階；そして
予期する位置が決まった軌跡に沿った点に実質的にワークピースに関して場所付けられるようにそれぞれのフィデューシャルマーカの２つあるいはそれ以上の予期する位置を選択する段階。
【請求項２】
フィデューシャルマーカの予期する位置は軌跡に沿った隣接の予期する位置から何れか１つの予期する位置の角度変位が３６０°の互いに素でないように実質的にある請求項１に従う方法。
【請求項３】
軌跡がフィボナッチあるいは黄金螺旋である請求項１あるいは請求項２のいずれか１項に従う方法。
【請求項４】
軌跡が対数螺旋である請求項１あるいは請求項２のいずれか１項に従う方法。
【請求項５】
４つあるいはそれ以上の予期する位置はワークピースの場所が予期する位置の場所を調査することによって循環する不変性で決定されるように選択される請求項１からは請求項４のいずれか１項に従う方法。
【請求項６】
フィデューシャルマーカの予期する位置がワークピース上にある請求項１からは請求項５のいずれか１項に従う方法。
【請求項７】
予期する位置がワークピースに関して固定された場所に位置する１つあるいはそれ以上の表面上にある請求項１からは請求項６のいずれか１項に従う方法。
【請求項８】
次の段階からなるワークピース上に２つあるいはそれ以上のフィデューシャルマーカを配置する方法であって：
ワークピースに関して軌跡を決め、軌跡が原点から軌跡の角度変位に関して非反復の様式で変化する原点からの半径をもつ段階；
予期する位置が決まった軌跡に沿った点で実質的にワークピースに関する場所であるようにそれぞれのフィデューシャルマーカの２つあるいはそれ以上の予期する位置を選択する段階；そして
２つあるいはそれ以上の予期する位置のそれぞれに実質的にフィデューシャルマーカを配置する段階。
【請求項９】
フィデューシャルマーカの予期する位置は軌跡に沿った隣接の予期する位置から何れか１つの予期する位置の角度変位が３６０°の互いに素でないように実質的にある請求項８に従う方法。
【請求項１０】
軌跡がフィボナッチあるいは黄金螺旋である請求項８あるいは請求項９のいずれか１項に従う方法。
【請求項１１】
軌跡が対数螺旋である請求項８あるいは請求項９のいずれか１項に従う方法。
【請求項１２】
２つあるいはそれ以上の予期する位置のそれぞれに実質的にワークピースにフィデューシャルマーカを確保する段階からさらになる請求項８から請求項１１のいずれか１項に従う方法。
【請求項１３】
確保が２つあるいはそれ以上の予期する位置のそれぞれに実質的にワークピース内にフィデューシャルマーカを埋め込む段階からなる請求項１２に従う方法。
【請求項１４】
確保が２つあるいはそれ以上の予期する位置のそれぞれに実質的にワークピースにフィデューシャルマーカを貼り付ける段階からなる請求項１２に従う方法。
【請求項１５】
ワークピースに関して固定された場所に位置付けされた２つあるいはそれ以上の表面にフィデューシャルマーカを確保する段階からさらになる請求項８から請求項１１のいずれか１項に従う方法。
【請求項１６】
フィデューシャルマーカはワークピースの場所がフィデューシャルマーカの場所を調査することによって循環する不変性で決定されるような４つあるいはそれ以上の予期する位置に配置される請求項８から請求項１５のいずれか１項に従う方法。
【請求項１７】
２つあるいはそれ以上のフィデューシャルマーカはマーカがワークピースに関して決まった軌跡に実質的に位置されるように配置されるワークピースであって、軌跡が原点から軌跡の角度変位に関して非反復の様式で変化する原点からの半径をもつワークピース。
【請求項１８】
フィデューシャルマーカの位置は軌跡に沿った隣接の予期する位置から何れか１つの位置の角度変位が３６０°の互いに素でないように実質的にある請求項１７に従うワークピース。
【請求項１９】
軌跡が対数螺旋である請求項１７あるいは請求項１８のいずれか１項に従うワークピース。
【請求項２０】
軌跡がフィボナッチあるいは黄金螺旋である請求項１７あるいは請求項１８のいずれか１項に従うワークピース。
【請求項２１】
マーカがワークピースに確保される請求項１７から請求項２０のいずれか１項に従うワークピース。
【請求項２２】
マーカがワークピース内に埋め込まれる請求項２１に従うワークピース。
【請求項２３】
マーカがワークピースに貼り付けられる請求項２１に従うワークピース。
【請求項２４】
４つあるいはそれ以上のフィデューシャルマーカはワークピースの場所がフィデューシャルマーカの場所を調査することによって循環する不変性で決定されるようにワークピース上に配置される請求項１７から請求項２３のいずれか１項に従うワークピース。
【請求項２５】
請求項１から請求項７のいずれか１項の方法を実行するためプログラムされた計算機。
【請求項２６】
請求項１から請求項７のいずれか１項の方法に従う計算機を操作するためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は目的物にフィデューシャルマーカ（Ｆｉｄｕｃｉａｌ  Ｍａｒｋｅｒ）の配置の方法に関する。特に、本発明の実施態様は医療患者のようなワークピース上のフィデューシャルマーカの配置に関する。
【０００２】
ワークピースが作動されるとき、いかなる作業がワークピースの正しい部位で実施されているか確認するために画像でワークピースの実際の位置を登録することは時には必要である。例えば、ワークピースの内部構造の画像は、作業が特に見えないワークピースの内部構造の部分で実施されるとき案内役として要求されそして使用される。
【０００３】
このような例では、ワークピースの画像を取得するために使用される参照の枠はワークピース上あるいは中に器具を向けることが関心のある箇所（ワークピースの内部構造の部分のような）で作動するために可能なように参照のその時点の枠と一致されねばならない。器具は最初に取得されたワークピースの画像を利用し方向づけるけれども、しかしながら、ワークピースのその時の方向づけは最初の画像が取得されたときワークピースの方向づけと通常異なるので、この方法で器具を方向づけることは困難である。さらに、画像の形式はこのような作業の助けにならない。例えば、ワークピースの画像のスライスはその時の方向でワークピースを描くけれども、しかし、画像のスライス上に基づく器具の方向づけは容易な手順でない。
【０００４】
一般的に、ワークピースの実際の位置でワークピースの画像を登録するために、ワークピースの画像およびワークピースのその時の観察の両方で可視できるワークピースの特徴を利用することが必要である。
【０００５】
例えば、ワークピースの内部構造のＸ線画像は登録を達成するためにＸ線画像でまた可視できるワークピースの外部の特徴を参照して説明されなければならない。しかしながら、実際の特徴と画像の一致は特徴が空間で一致するときですら可能である特徴の種々の異なる方向のため困難である。
【０００６】
同様に、ロボットがワークピースに作動するとき、ワークピースの正確な方向および場所に対してロボットの参照の空間的な枠内で決定されることが必要である。もしワークピースの場所および方向がロボットの参照の枠内で決まらないならば、それなら、例えば、ロボットは仕事を完成するために作業の器具をワークピースと正確に一直線にできない。
【０００７】
ロボットがワークピースの仕事を完成するために利用されるある状況で、ロボットは正確に知られた寸法および形のワークピース上で操作するためプログラムされる。ワークピースはロボットに関して予め決められた場所でロボットに提供され、そしてかくしてワークピースはロボットの参照の空間枠内に決められる。例えば、自動モーター車装置ラインは、例えば、ロボットに対して既知の場所でモーター車を配置するための配列を含む。モーター車の寸法および形は基準でありそしてこの情報はロボット内にプログラムされる。それ故、ロボットは車に対して一連の仕事を実行する。
【０００８】
他方、もしワークピースがロボットに対して予め決められた場所にないか、あるいはワークピースが既知の寸法でないならば（あるいは両方）、それからワークピースの正確な場所、方向および寸法に対して、ワークロボットがワークピース上にいかなる仕事をもする前にロボットの参照の枠内で決定されることが必要である。
【０００９】
ロボットの参照の枠内のワークピースの定義の追加的問題は、ワークピースがロボットのプログラムが実行されたサンプルワークピースと大きく異なっているとき起きる。さらに、ある状況では、ワークピースはワークピース上でロボットによって行われる作業の間ロボットの参照の枠内で動く。このように、ワークピースは仕事が始まったときロボットの空間枠内で決められているけれども、作業が終了に近づく時間まで、ワークピースはロボットの参照の枠内で最早正確に決められない。
【００１０】
これらの問題を克服するためにフィデューシャルマーカは発展してきた。
【００１１】
フィデューシャルマーカを使用して、フィデューシャルマーカを含むワークピースの画像を取得しそして、例えば、計算機断層放射線写真（ＣＴ）、磁気共鳴（ＭＲ）および超音波画像のような方法を使用してワークピースの内部走査とワークピースの画像とを一致することが可能である。
【００１２】
これらのマーカはワークピースの外側に貼り付けるかあるいは少なくともマーカの部分がワークピースの外側から見えるかあるいは他の方法で検知できるようにワークピース内に埋め込まれる。ある例ではフィデューシャルマーカを含む枠がワークピースに貼り付けられる。枠はワークピースに接触するかあるいはワークピース中に埋め込まれる多数のピンを使用してワークピースに確保される。枠の使用は多数のフィデューシャルマーカをワークピースと接触する少数の実際の点を使用してワークピースに関して確実に固定される場所に位置付けられる。このように、ワークピースに対する潜在的損害は減らされる。さらに、実際のワークピースからマーカを離したりマーカを再び貼り付けることは要求なしに枠上のフィデューシャルマーカの場所を調整するため可能である。
【００１３】
大多数の例でフィデューシャルマーカ（あるいは枠）はロボットがその作業あるいは一連の作業を実行したあと、あるいは画像が適切である目的に対してワークピースと一致したあと取り外される。
【００１４】
フィデューシャルマーカの使用の実施例は医療手術の前に患者の脳の医療走査あるいは簡単な診断目的にある。代わりに、フィデューシャルマーカはこれらが動いたりあるいは緩んだりしないことを確かめるため患者の頭蓋骨に埋め込まれる。明らかなように、患者の頭蓋骨内へのフィデューシャルマーカの埋め込みは患者にとって不愉快である。通常、埋め込まれたフィデューシャルマーカは、貼り付けられたマーカの移動あるいは紛失が埋め込まれたフィデューシャルマーカの有害な影響より重大で顕著な問題を引き起こす状況においてのみ実際的である。上述のように、枠の使用は多数の個々の埋め込まれたフィデューシャルマーカに対する要求なく患者に関してマーカの確かな配置を確保するので望ましい。
【００１５】
埋め込まれそして貼り付けられたフィデューシャルマーカの両方に関連する問題は実施例の方法で以下に記述される。
【００１６】
患者の脳から脳腫瘍を切除する外科手術に先立って（あるいは、例えば、パーキンソン病の治療あるいはテンカンの研究のため患者の脳に電極を挿入する）、例えば、ＣＴ  Ｘ線走査、ＭＲ画像走査、あるいは超音波走査を使用して多数の画像を取得することが必要である。脳のこれらの画像は外科医に脳腫瘍の場所（あるいは関心のある他の箇所）そして引き続く手術の間、切除される必要のある部分（あるいは電極が設置されなければならない部分）を特定させる。
【００１７】
実際の手術の実施で、外科医は患者の健康な頭蓋骨および組織をできるだけ損傷を少なくし、一方脳腫瘍をできるだけ多く切除されることを確かめること（あるいは電極が正確な位置に設置されること）をなお理想として望んでいる。
【００１８】
それ故、患者の頭の外部の観察で脳の走査画像を一致するためのシステムの提供をすることが必要である。これを達成するためにフィデューシャルマーカが患者の頭蓋骨上に配置される。ロボットはフィデューシャルマーカを含む患者の頭蓋骨の多数の外部画像（例えば２つ）を取得するために使用されそして患者の頭の方向を事前に取得された脳の画像と一致するため使用され、かくして通常決められた参照の枠に関して患者の頭を登録する。
【００１９】
光学的画像案内外科手術の間、数多くのフィデューシャルマーカを含む枠は患者に（例えば、患者の頭に）確保される。患者のＭＲＩあるいはＣＴ  Ｘ線画像の枠そしてマーカは患者内の関心のある箇所を区別するために行われる。後の外科手術の間、器具は外科手術の役割を果たすために使用される；器具は追加的なフィデューシャルマーカを含みそして／あるいは枠に取り付けられる。２つのカメラが患者、フィデューシャルマーカをともなう枠そして器具上のフィデューシャルマーカの画像（そこに何かあれば）を捉えるため走査できるように位置づけられる。患者の画像は枠上のフィデューシャルマーカ、器具上のマーカ（そこに何かあれば）そして以前に取得された画像（例えば、ＭＲＩあるいはＣＴ  Ｘ線画像）に関して器具の直接使用（手動で−外科医によって−あるいは自動で−ロボットによって）のために利用される。このように、器具は周囲の脳組織に不必要な被害なしに正しい位置に向けられる。
【００２０】
もし何らかの理由でフィデューシャルマーカが移動しあるいは使用できなくなるならば、そうすれば患者の頭の外部画像を脳の内部画像と正確に一致することは不可能であることは明らかである。これは数多くの問題、例えば、手術の間に健康な脳組織を切除することになる。
【００２１】
他の問題がワークピース上のフィデューシャルマーカの配列の対称性によって起きる。例えば、フィデューシャルマーカの四角の模様はロボットの参照の枠内にワークピースの４つの表面の有効な方向を生じる。ある程度で、明らかな対称的な模様はマーカの配置の間避けることができる。しかしながら、１つの観察から非対称として現れる模様は他の観察で対称性を示す。さらに、１つあるいはそれ以上のマーカが使用できなくなるならば、それで残りのマーカは対称の模様を形成する。
【００２２】
本発明の目的は従来技術に関連する問題を改善することである。
【００２３】
本発明の観点に従って、次の段階からなる２つあるいはそれ以上のフィデューシャルマーカの予期する位置を決定する方法を提供する：ワークピースに関して、原点からの軌跡の角度変位に関して非反復の様式で変化する原点からの半径をもつ軌跡を決める段階；そして予期する位置が決まった軌跡に沿った点に実質的にワークピースに関して場所付けられるようにそれぞれのフィデューシャルマーカの２つあるいはそれ以上の予期する位置を選択する段階。
【００２４】
望ましくは、フィデューシャルマーカの予期する位置は軌跡に沿った隣接の予期する位置から何れか１つの予期する位置の角度変位が３６０°の互いに素でないように実質的にある。
【００２５】
便利に、軌跡はフィボナッチあるいは黄金螺旋である。
【００２６】
代わりに、軌跡は対数螺旋である。
【００２７】
望ましくは、４つあるいはそれ以上の予期する位置はワークピースの場所が予期する位置の場所を調査することによって循環する不変性で決定されるように選択される。
【００２８】
便利に、フィデューシャルマーカの予期する位置はワークピース上にある。
【００２９】
優位に、予期する位置はワークピースに関して固定された場所に位置する１つあるいはそれ以上の表面上にある。
【００３０】
本発明の他の観点は次の段階からなるワークピース上に２つあるいはそれ以上のフィデューシャルマーカを配置する方法を提供し、段階は：ワークピースに関して軌跡を決め、軌跡が原点から軌跡の角度変位に関して非反復の様式で変化する原点からの半径をもち；予期する位置が決まった軌跡に沿った点で実質的にワークピースに関する場所であるようにそれぞれのフィデューシャルマーカの２つあるいはそれ以上の予期する位置を選択し；そして２つあるいはそれ以上の予期する位置のそれぞれに実質的にフィデューシャルマーカを配置する。
【００３１】
優位に、フィデューシャルマーカの予期する位置は軌跡に沿った隣接の予期する位置から何れか１つの予期する位置の角度変位が３６０°の互いに素でないように実質的にある。
【００３２】
望ましくは、軌跡はフィボナッチあるいは黄金螺旋である。
【００３３】
代わりに、軌跡は対数螺旋である。
【００３４】
有利に、方法は２つあるいはそれ以上の予期する位置のそれぞれに実質的にワークピースにフィデューシャルマーカを確保する段階からさらになる。
【００３５】
望ましくは、確保は２つあるいはそれ以上の予期する位置のそれぞれに実質的にワークピース内にフィデューシャルマーカを埋め込む段階からなる。
【００３６】
便利に、確保は２つあるいはそれ以上の予期する位置のそれぞれに実質的にワークピースにフィデューシャルマーカを貼り付ける段階からなる。
【００３７】
有利に、方法はワークピースに関して固定された場所に位置付けされた２つあるいはそれ以上の表面にフィデューシャルマーカを確保する段階からさらになる。
【００３８】
望ましくは、フィデューシャルマーカはワークピースの場所がフィデューシャルマーカの場所を調査することによって循環する不変性で決定されるような４つあるいはそれ以上の予期する位置に配置される。
【００３９】
本発明の他の観点は、２つあるいはそれ以上のフィデューシャルマーカはマーカがワークピースに関して決まった軌跡に実質的に位置されるように配置されるワークピースであって、軌跡が原点から軌跡の角度変位に関して非反復の様式で変化する原点からの半径をもつことを提供する。
【００４０】
望ましくは、フィデューシャルマーカの位置は軌跡に沿った隣接の予期する位置から何れか１つの位置の角度変位が３６０°の互いに素でないように実質的にある。
【００４１】
有利に、軌跡は対数螺旋である。
【００４２】
代わりに、軌跡はフィボナッチあるいは黄金螺旋である。
【００４３】
便利に、マーカはワークピースに確保される。
【００４４】
望ましくは、マーカはワークピース内に埋め込まれる。
【００４５】
優位に、マーカはワークピースに貼り付けられる。
【００４６】
便利に、４つあるいはそれ以上のフィデューシャルマーカはワークピースの場所がフィデューシャルマーカの場所を調査することによって循環する不変性で決定されるようにワークピース上に配置される。
【００４７】
本発明の他の観点は上述の方法を実行するためプログラムされた計算機を提供する。
【００４８】
本発明の他の観点は上述に従う計算機を操作するためのプログラムを提供する。
【００４９】
本発明がさらに容易に理解されるためにその実施態様が付帯する図面を参照して実施例の方法で記述される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】多数のフィデューシャルマーカを含むワークピースを示す。
【図２】多数のフィデューシャルマーカを含む医療患者の頭を示す。
【図３】対数螺旋の近似を示す。
【００５１】
先行技術に関係する問題の上述の説明から明らかなように、フィデューシャルマーカの手当たり次第の配置はワークピースの画像が三次元空間でワークピースと一致するとき、ワークピースの方向あるいは場所に曖昧さはない。このように本発明の実施態様は、もし、マーカのいくつかが使用できなくなる（例えば、これらが剥がれたり、移動したりあるいは隙間を防がれたり）ならば、ワークピースの画像は実際のワークピースのワークピースあるいは他の画像に正確になお一致するようにフィデューシャルマーカがワークピース上に配置されるべき場所を決定する方法を提供する。
【００５２】
本発明は図１および図２を参照して説明される。本発明の実施態様に従って、もしワークピース２の表面１が平面（実質的に平面）ならば、そうすればフィデューシャルマーカ３は表面１に非反復パターンあるいは連続列で続く間隔で投影された数学的螺旋４上に配置される。
【００５３】
マーカ３は原点から角度の一定の変化に対して半径の変化の非反復列をもつ螺旋４に沿って配置される。
【００５４】
例えば、マーカ３は次の一般の極線式をもつ対数あるいは等角（式１および図３参照）螺旋４上に配置される。
ｒ＝ａ.ｅ（ｂθ）    （式１）
ここで、ｒ＝半径、ａ、ｂ＝常数、θ＝角度
【００５５】
常数“ａ”は比例常数および常数“ｂ”は如何に密にそしてどの方向に螺旋がプロットされるかを決定する。原点からの点の角度変位はθによって表示されそして螺旋４の半径がワークピース２上に問題であるあるいは関心のある箇所にワークピースをとり囲むに十分になるまで無限に増加する。
【００５６】
対数あるいは等角螺旋４への有益な近似はフィボナッチあるいは黄金螺旋を使用して達成される。これらの近似の何れかは本発明の実施態様に従って使用される。
【００５７】
対数螺旋およびその近似は、角度の一定の変化に対して半径が増加しつつそして非反復の形式で増加するので、ワークピース２上のフィデューシャルマーカ３の配置の決定に適している。
【００５８】
当業者は、他の方程式が角度の一定の変化に対して半径の変化の非反復列をもつ螺旋４に対して上述の与えられた基準にもまた適合することを認識している。これらの他の方程式は本発明の実施態様に従って使用される。
【００５９】
上述の螺旋４の１つがワークピース２の表面１上に投影されそして一定角度間隔で螺旋４の投影線上のワークピースの表面１に貼り付けられるならば、ワークピース２の画像が実際のワークピース２（あるいはそれの他の画像）に曖昧さなく一致することを防ぐ尺度の誤りは、もしいくつかのマーカ３が利用できなくなるならば起きる。この問題は３６０°で互いに素でない隣接のマーカ３に対して角度の分離を選択することによって改善される。
【００６０】
上述の方法に従ったワークピース２の平らな表面１にフィデューシャルマーカ３の貼り付けによって、ワークピース２の画像がワークピース２それ自身あるいはワークピース２の他の画像またはモデルに一致するとき、ワークピース２の不適切な配列（あるいは不適切な登録）を防ぐことが可能である。
【００６１】
多くのワークピース２は螺旋４が投影される平な表面からならないことは明らかである。それ故、本発明は三次元形上にマーカ３を位置づけるために予期する場所を決定する方法をまた提供する。
【００６２】
本発明の１つの観点に従って、上述の螺旋の１つが利用されそして予期するマーカの位置５が上述の方式でまた決定される。マーカ３の予期する位置５はそれから三次元のワークピース２上に投影され、そしてフィデューシャルマーカ３は投影された予期するマーク位置５とワークピース２の表面の間の交点に配置される。勿論、マーカ３の位置は螺旋４がワークピース２上に投影された後等しく計算できる。
【００６３】
三次元ワークピース２上にマーカ３の予期する位置５を投影する上述の方法は地図を作るために利用される立体図投影と同様であると理解されるが、しかし逆である。これはもし三次元ワークピース２が球面の部分であるならばさらに明らかである。
【００６４】
本発明の他の観点に従って上述の螺旋４を計算するために使用される方程式は深さの座標を含むように変換される（二次元空間に単純に操作されるよりむしろ）。かくして、螺旋４の深さは角度の関数としてまた変化する。
【００６５】
理想的にマーカ３はワークピース２内の関心のある如何なる箇所をも取り囲むため非平面配列に位置づけられるべきである；例えば、医療患者においてマーカ３は脳腫瘍のような可能性のある外科手術標的を取り囲む。
【００６６】
配列の画像の登録の改善された精度はもしフィデューシャルマーカ３がワークピース２内の関心のある箇所に一致する重心もつようなクラスター内に配列されるならば達成される。ある場合では、これは常に可能ではない；それ故、このようなシステムの精度のいくつかの改善はもしマーカ３のクラスターが関心のある箇所を通して切る如何なる面もマーカクラスターを通してまた切るようであれば達成される。
【００６７】
例えば、視床下核はしばしば医療患者の脳の関心のある箇所である。本発明の観点に従って配置されそしてこの箇所の画像の登録あるいは配列の精度を最適化する積もりであるマーカ３のクラスターはこれらの重心が視床下核上に実質的に落ちるように配置されるべきである。
【００６８】
螺旋４および予期するマーカ位置５は、例えば、光投影装置を使用して実際のワークピース２上に投影されるか、あるいは視覚的画像のワークピース上に投影される。視覚的ワークピースは異なる角度から２つあるいはそれ以上のワークピースの画像を取得しワークピース２の視覚的画像の三次元モデルを形成するための立体画像を使用することによって作られる。
【００６９】
いくつかの実施態様において、予期するマーカ位置５は、ワークピース２の視覚的画像の三次元モデルを使用して決定され、そして実際のフィデューシャルマーカ３の正確な配置を確かめるために使用されるワークピース２あるいは追加的な一時的フィデューシャルマーカ３（図示されない）（一時的マーカは実際のマーカ３の配置後除去される）の特徴の参照によって実際のワークピース２上の予期するマーカ位置５をそれから決定する。
【００７０】
フィデューシャルマーカ３は実際のワークピース２に貼り付けられるかあるいはワークピース２に関するそれぞれのマーカ３の位置にアームのような１つあるいはそれ以上の支持構造（図示されない）によって支持される。
【００７１】
事実、いくつかの実施態様において、マーカ３は上述のような螺旋４の線上の中空ドームあるいはコーンの形の外郭（図示されない）上に配置される。外郭はワークピース２（患者のような）に確保される枠に取り付けられる。外郭は関心のある特別の箇所上に位置される（そして確実に固定される）ように枠に関して移動できる。
【００７２】
例えば、ワークピースは患者の頭でありそして外郭はマーカ３の重心が患者の脳の関心のある場所上に位置するように配置される。
【００７３】
優位に、器具はまた枠に取り付けられる。望ましくは、器具は器具の位置を登録するために使用される追加的なフィデューシャルマーカを含む。
【００７４】
外郭は互いに接続される必要のないいくつかの表面からなることは明らかである。事実、マーカは枠から延びるアーム上に配置される。代わりに、外枠およびアームの両方が利用される。
【００７５】
このように、本発明の観点は上述した光学的トラック画像案内外科手術方法で利用される。
【００７６】
望ましくは、ワークピース２はヒトあるいは動物の身体（例えば、医療患者）の部分である。本発明の観点は脳外科、調査、あるいは他の処置（放射線治療あるいは電極配置のような）に先行してあるいは部分として患者の頭にフィデューシャルマーカ３の位置付けへの応用に適している。
【００７７】
本発明の実施態様が実際の状況に適用されるとき、決定された予期するマーカ位置５に従ってフィデューシャルマーカ３の正確な位置づけは可能でないことは明らかである。しかしながら、本発明の利点はマーカ３の実際の位置に対する近似として予期するマーカ位置５を使用することによってなお達成される。このように、実際のマーカ３は予期するマーカ位置５に近くに配置されそして本発明の利点はなお得られる。
【００７８】
上述のように、本発明の観点はワークピースの２つあるいはそれ以上の画像の配列あるいは登録、あるいはロボット（図示されない）の参照の枠でワークピース２の登録の目的のために利用される。本発明の観点はマーカ３の１つあるいはそれ以上が利用できなくなるときでさえ配列あるいは登録を許す。
【００７９】
例えば、上述の方法に従って、この実施例で、患者の頭であるワークピース２上に、フィデューシャルマーカ３が配置される。例えば、患者の脳の１つあるいはそれ以上の画像はＭＲ画像のような方法を使用して取得される；１つあるいはそれ以上の画像は患者の頭上のフィデューシャルマーカ３の位置の画像を含む。例えば、ＭＲ画像は外科手術あるいはさらなる調査のための箇所を確認するために使用される。患者の頭上の同じ場所のフィデューシャルマーカ３で（望ましくはしばらくの期間は除去されない）、患者は外科手術のために準備される。この実施例で、ロボットは外科手術工程に含まれそしてロボットは患者の頭の三次元モデルを構成するために患者の頭の少なくとも２つの画像を捉える。少なくとも２つの画像は患者の頭上のフィデューシャルマーカ３の画像を含む。ロボットはそれから早くに取得された脳のＭＲ画像で患者の頭の三次元モデルに一致し、配列しあるいは登録するために使用される。このように、患者の脳の配列された画像および頭のモデルの配列された画像を参照して患者の頭を観察することによって脳の外科手術に関心のある箇所の位置を決定することが可能である。
【００８０】
頭の三次元モデルは脳そしてモデルの画像および実質的に配列した画像の取得に先立って取得されることは明らかである。しかしながら、このような実施例において、患者の頭はロボットの参照の空間の枠内に最早登録されなくそして、かくして、ロボットの使用はロボットが参照の枠内で患者の頭の正確な位置を決定できないことに制約される（新しい画像からモデルの再構築なしに）。
【００８１】
上述の配列、登録あるいは一致はワークピース上の少なくとも４つのマーカ３の長さまでなお起きる。代わりに、幾らかの数のマーカ３でも利用されそしてワークピースの１つあるいはそれ以上の特徴が視覚的フィデューシャルマーカとして利用される。正確な配列は少なくとも４つのフィデューシャルマーカ３そして視覚的フィデューシャルマーカの合計に依存する。
【００８２】
本発明の利点はマーカ３が本発明の観点に従ってワークピース２上の、例えば、フィデューシャルマーカ３の位置間の対称でないようなワークピース２上の位置に配置されるので可能である−もしたとえ１つあるいはそれ以上のマーカが利用できるようになっても−。
【００８３】
詳細な説明および特許請求項で使用される用語“軌道”は直線部分のない曲線（あるいは螺旋）および螺旋に近似を決める一連の実質的直線の両方（あるいは１つあるいはそれ以上の曲線および１つあるいはそれ以上の直線のいずれかの組み合わせ）を含む。
【００８４】
この明細書および特許請求範囲で使用されるとき、用語“からなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）”および“からなっている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”およびその変形は明細化された特徴、段階あるいは完全体が含まれることを意味している。用語は他の特徴、段階あるいは構成要素の存在を排除することを意図されない。
【００８５】
特別の形式あるいは開示された機能を実施するための手段、あるいは開示された結果を適切に、かもしれない、個別に得るための方法あるいは過程、あるいはこのような特徴の組み合わせで記載された前記明細書、次の特許請求範囲あるいは付帯する図面に開示された特徴は種々な形式で発明を実現するために利用される。
【符号の説明】
【００８６】
１    表面
２    ワークピース
３    フィデューシャルマーカ
４    螺旋
５    予期される位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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