(57)【要約】位置確認装置における表示方法及び表示装置であって、前記位置確認装置によって追跡されるポインタ先端のこの位置確認装置によって特定される基準位置に対する近接度合いに応じて、例えば拡大率が相違する別の画像を表示するための方法及び装置。この表示方法及び装置は、ＡＣＬ修復手術において大腿骨トンネルを穿孔するための位置の特定に使用される外科手術用のガイドシステムへと組み込むことができる。
2006510401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準位置を特定する位置確認装置とともに使用するための表示を生成する方法であって、
ポインタ先端と前記基準位置との間の距離を監視するステップと、
前記監視した距離に基づいて、複数の画像のうちの１つを表示するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記監視ステップが、少なくとも、
前記ポインタ先端と前記基準位置との間を延びるベクトルの大きさを計算するステップ、
を有することを特徴とするもの。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
前記監視ステップが、少なくとも、
前記ポインタ先端を前記位置確認装置によって追跡するステップ、
をさらに有することを特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
前記表示ステップが、少なくとも、
前記複数の画像のうちの第１の画像を表示するステップと、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第１の距離よりも小さい距離にあるとき、前記第１の画像から前記複数の画像のうちの第２の画像へと切り替えを行なうステップと、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第２の距離よりも大きい距離にあるとき、前記第２の画像から前記第１の画像へと切り替えを行なうステップと、
を有することを特徴とするもの。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、
表示の際、前記第１及び第２の画像が前記位置確認装置と関連付けられたモニタ上に表示されることを特徴とするもの。
【請求項６】
請求項４に記載の方法において、
前記第１及び第２の距離が相違していることを特徴とするもの。
【請求項７】
請求項４に記載の方法において、
前記第１の距離が約２ミリメートルであり、前記第２の距離が約１０ミリメートルであることを特徴とするもの。
【請求項８】
請求項４に記載の方法において、
前記第２の画像が、前記第１の画像よりも大きい拡大率を有することを特徴とするもの。
【請求項９】
請求項４に記載の方法において、
前記第１の画像が、少なくとも、
前記基準位置へと達するために前記ポインタ先端が移動しなければならない方向を示す表示用矢印を備えた位置合わせシステムを含むことを特徴とするもの。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
前記第１の画像が、少なくとも、
前記基準位置と関連付けられた対象物の画像
をさらに含むことを特徴とするもの。
【請求項１１】
請求項４に記載の方法において、
前記第２の画像が、少なくとも、前記基準位置の近傍の表面の拡大画像と、該第２の画像の中央に位置する仮想のガイドとを含み、かつ、
前記第２の画像の中央が、前記ポインタ先端に対応すること、
を特徴とするもの。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記仮想のガイドの色が、前記ポインタ先端と前記位置確認装置によって割り出された第２の基準位置との間の距離に基づいて変化することを特徴とするもの。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法において、
前記表示ステップが、少なくとも、
前記複数の画像のうちの第１の画像を表示するステップと、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第１の距離よりも小さい距離に第１の所定の時間にわたって存在するとき、前記第１の画像から前記複数の画像のうちの第２の画像へと切り替えを行なうステップと、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第２の距離よりも大きい距離に第２の所定の時間にわたって存在するとき、前記第２の画像から前記第１の画像へと切り替えを行なうステップと、
を有することを特徴とするもの。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法において、
前記基準位置が、大腿骨トンネルを穿孔するための大腿骨上の位置であって、計算によって得られる等尺性が最良になる位置であることを特徴とするもの。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、
少なくとも、前記位置確認装置からのフィードバックにもとづき、前記基準位置の近傍で大腿骨トンネルを穿孔するための最適位置を選択するステップ、
をさらに有することを特徴とするもの。
【請求項１６】
基準位置を特定する位置確認装置であって、
ポインタ先端と関連付けられたマーカを追跡するためのセンサと、
モニタと、
前記ポインタ先端と前記基準位置との間の距離を監視し、該監視距離に基づいて複数の画像から前記モニタ上に表示する画像を選択するための前記センサ及び前記モニタと組み合わされたコンピュータと、
を有することを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置において、
前記コンピュータが、少なくとも、
前記ポインタ先端と前記基準位置との間を延びるベクトルの大きさを計算するための手段を有することを特徴とするもの。
【請求項１８】
請求項１６に記載の装置において、
前記コンピュータが、少なくとも、
前記複数の画像のうちの第１の画像を表示するための手段と、
前記ポインタ先端が前記基準位置まで第１の距離よりも小さい距離にあるときに、前記第１の画像から前記複数の画像のうちの第２の画像へと切り替えを行なうための手段と、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第２の距離よりも大きい距離にあるときに、前記第２の画像から前記第１の画像へと切り替えを行なうための手段と、
を有することを特徴とするもの。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置において、
前記第１及び第２の距離が相違していることを特徴とするもの。
【請求項２０】
請求項１８に記載の装置において、
前記第２の画像が、前記第１の画像よりも大きい拡大率を有することを特徴とするもの。
【請求項２１】
請求項１８に記載の装置において、
前記第１の画像が、少なくとも、
前記基準位置へと達するために前記ポインタ先端が移動しなければならない方向を示す表示用矢印を備えた位置合わせシステムを含むことを特徴とするもの。
【請求項２２】
請求項１８に記載の装置において、
前記第２の画像が、少なくとも、
前記基準位置の近傍の表面についての前記ポインタ先端の位置を中心とした拡大画像を含むことを特徴とするもの。
【請求項２３】
請求項１６に記載の装置において、
前記コンピュータが、少なくとも
前記複数の画像のうちの第１の画像を表示するための手段と、
前記ポインタ先端が前記基準位置まで第１の距離よりも小さい距離に第１の所定の時間にわたって存在するときに、前記第１の画像から前記複数の画像のうちの第２の画像へと切り替えを行なうための手段と、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第２の距離よりも大きい距離に第２の所定の時間にわたって存在するときに、前記第２の画像から前記第１の画像へと切り替えを行なうための手段と、
を有することを特徴とするもの。
【請求項２４】
請求項１６に記載の装置において、
前記基準位置が、大腿骨トンネルを穿孔するための大腿骨上の位置であって、計算によって得られる等尺性が最良である位置であることを特徴とするもの。
【請求項２５】
基準位置を特定する位置確認装置に画像を表示するためのコンピュータ・プログラム製品であって、
コンピュータで読み出し可能な媒体に具現化されたコンピュータで読解可能なプログラム・コードを含み、かつ
前記コンピュータで読解可能なプログラム・コードが、少なくとも、ポインタ先端と前記基準位置との間の距離を監視するためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、前記監視距離に応じて複数の画像のうちの１つを表示するためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、を含む製品。
【請求項２６】
請求項２５に記載の製品において、
前記監視のためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードが、少なくとも、
前記ポインタ先端と前記基準位置との間を延びるベクトルの大きさを計算するためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードを含むことを特徴とするもの。
【請求項２７】
請求項２５に記載の製品において、
前記表示のためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードが、少なくとも、
前記複数の画像のうちの第１の画像を表示するためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、
前記ポインタ先端が前記基準位置まで第１の距離よりも小さい距離にあるときに、前記第１の画像から前記複数の画像のうちの第２の画像へと切り替えを行なうためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第２の距離よりも大きい距離にあるときに、前記第２の画像から前記第１の画像へと切り替えを行なうためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、
を含むことを特徴とするもの。
【請求項２８】
請求項２５に記載の製品において、
前記表示のためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードが、少なくとも
前記複数の画像のうちの第１の画像を表示するためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、
前記ポインタ先端が前記基準位置まで第１の距離よりも小さい距離に第１の所定の時間にわたって存在するときに、前記第１の画像から前記複数の画像のうちの第２の画像へと切り替えを行なうためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第２の距離よりも大きい距離に第２の所定の時間にわたって存在するときに、前記第２の画像から前記第１の画像へと切り替えを行なうためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、
を含むことを特徴とするもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用の設備に関し、さらに詳しくは位置確認装置の情報を表示するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
位置確認装置が、例えば前十字靱帯（ＡＣＬ）修復手術などの外科手術の実施において、外科医を補助するために開発されてきている。ＡＣＬ手術に使用される場合、骨へと取り付けられたマーカを立体カメラ・システムによって観測することができ、立体カメラ・システムへと接続されたデータ処理システムが、それぞれの骨について座標参照系を設定するため、空間内におけるマーカの位置を記録する。追加のマーカが、骨の特定の目印を触診（接触）するように使用され、骨の座標参照系における当該目印の位置が確認される。手術において外科医のガイドに使用すべく、座標参照系及び目印にもとづく骨の画像を表示するため、モニタが使用される。或る特定の位置確認装置についての説明が、Ｃｉｎｑｕｉｎらの米国特許第６，３８５，４７５号に開示されており、この米国特許は、ここでの言及によって全体が本明細書に組み込まれたものとする。
【０００３】
ＡＣＬ手術の一ステップにおいては、置換用ＡＣＬの一端を収容するための脛骨トンネルが穿孔されたのち、ＡＣＬの他端を取り付けるための穴、すなわち大腿骨トンネルを穿孔するため、位置確認装置が大腿骨表面の基準位置を計算する。特に、大腿骨トンネルは、修復されたＡＣＬに最良の等尺性がもたらされる（すなわち、膝関節の屈伸の全範囲にわたって、修復ＡＣＬの脛骨への挿入位置と大腿骨への挿入位置との間の距離の変化が最小である）位置に配置されなければならない。最良の等尺性にのみもとづく基準位置は、大腿骨トンネルにとって最適な位置でない場合もある。大腿骨トンネルの最適位置の決定においては、他の条件も考慮しなければならない。大腿骨上で等尺性が最大である点の近傍にある他の点が、適切な等尺性をもたらしうる。したがって、外科医は、通常は、すべての条件間の最も良好な妥協がもたらされる大腿骨トンネルのための最適位置を、基準位置の近傍で選択する。
【０００４】
現在のところ、外科医は、大腿骨トンネルのための最適位置を、位置確認装置の助けによって選択している。外科医は、ポインタの先端を、位置確認装置からの指示及び手術についての自身の知識にもとづき、基準位置のほぼ近傍に配置する。ポインタは、位置確認装置によって追跡できるマーカを有している。位置確認装置は、マーカに対するポインタ先端の向き及び位置を示すデータでプログラムされている。マーカを観測することによって、位置確認装置は、大腿骨表面に対するポインタ先端の位置を割り出すことができる。
【０００５】
位置確認装置は、大腿骨表面の一部分について拡大された視覚画像を、大腿骨表面上のポインタ先端の位置を表すインジケータとともに、モニタ上に表示する。さらに、位置確認装置は、大腿骨上のポインタ先端に対応する位置についての等尺性を、大腿骨トンネルの最適位置の割り出しのための他の公知の条件に関する情報とともに表示する。最初に、視覚画像及び表示された等尺性をガイドとして使用し、外科医は、大腿骨表面を巡ってポインタ先端を動かし、等尺性が最大である基準位置の周囲の領域に位置しているであろう等尺性が良好な領域を、物理的に探索する。次いで、外科医は、位置確認装置からフィードバックされた等尺性及び他の条件についての情報を確認しつつ、基準位置のほぼ近傍、例えば１０ｍｍの範囲で、ポインタ先端を移動させる。最後に、外科医は、確認したフィードバックに基づいて、大腿骨トンネルのための最適位置を選択する。
【０００６】
基準位置の近傍の領域を探索し、基準位置近傍の各点を調査するために必要な程度の正確さをもたらすため、位置確認装置によって表示される拡大視覚画像の領域は、ポインタ先端の周囲の約１センチメートルの直径の領域を提示する。実際の骨の表面は、この表示領域に比べて大きく、したがって基準位置へと達するためにポインタを動かすべき方向を判断することが困難であり、外科医の側に試行錯誤を強いている。すなわち、拡大された表示領域を使用して基準位置を探し当てることは、外科医にとって厄介であり、時間がかかる。
【特許文献１】米国特許第5,564,437号
【特許文献２】米国特許第5,638,819号
【特許文献３】米国特許第6,385,475号
【特許文献４】米国特許第6,466,815号
【特許文献５】国際公開第WO01/39683号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、基準位置の探索を補助する表示方法及び表示装置へのニーズが存在する。本発明は、何よりもこのニーズを満足する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、位置確認装置によって追跡される器具と位置確認装置によって特定される基準位置との近接度合いに応じて異なる画像を表示することによって、前記課題を解決する表示方法及び表示装置を提供する。この位置確認装置は、当該位置確認装置によって特定された基準位置と当該位置確認装置によって追跡されるポインタの先端との間の距離に応じて、例えば倍率の異なる別の画像を表示する。ポインタ先端と基準位置との近接度合いに応じて異なる画像を表示することで、基準位置の効率的な探索において外科医を補助できる画像が提示される。例えば、まず外科医に、ポインタ先端の大まかな位置決めに使用するための粗い画像を提示でき、ポインタ先端が基準位置から或る所定の距離の範囲内に位置するとき、外科医に、ポインタ先端の詳細な位置決めに使用するための精緻な画像を提示できる。本発明は、これに限られるわけではないが、ＡＣＬ修復手術において大腿骨トンネルを穿孔するための最適位置を外科医が効率的に選択できるようにする用途に、特によく適している。
【０００９】
本発明の一態様は、基準位置を特定する位置確認装置とともに使用するための表示を生成する方法である。この方法は、ポインタ先端と基準位置との間の距離を監視すること、及び監視した距離に応じて、複数の画像のうちの１つを表示することを含む。
【００１０】
本発明の別の態様は、基準位置を特定する位置確認装置である。この位置確認装置は、ポインタ先端に関連付けられたマーカを追跡するためのセンサ、モニタ、及びポインタ先端と基準位置との間の距離を監視しかつ監視した距離に基づいて複数の画像からモニタ上に表示する画像を選択するためのセンサ及びモニタに組み合わされているコンピュータを有している。
【００１１】
本発明の更に別の態様は、基準位置を特定する位置確認装置に画像を表示するためのコンピュータ・プログラム製品である。このコンピュータ・プログラム製品は、コンピュータで読み出し可能な媒体に具現化されたコンピュータで読解可能なプログラム・コードを含んでいる。このコンピュータで読解可能なプログラム・コードが、ポインタ先端と基準位置との間の距離を監視するためのコンピュータで読解可能なプログラム・コード、及び監視した距離に応じて複数の画像のうちの１つを表示するためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の方法を使用することができる位置確認装置１１０を示している。説明の目的で、ＡＣＬ修復手術において、置換用ＡＣＬを接続するための脛骨トンネルを穿孔したのちの大腿骨１０４内のトンネルのための位置の選択に関して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
【００１３】
図１には、脚１０２のＡＣＬ修復手術を受ける患者１００が、手術台１０８に横たわった状態で概略的に示されている。位置確認装置１１０は、外科手術のナビゲーションのためのソフトウェアが搭載されているコンピュータ１１２、マーカ１１６を検出することができる例えばカメラなどのセンサ１１４、及び大腿骨トンネルの穿孔位置の選択を助けるべく外科医に外科手術ナビゲーション情報を表示するためのモニタ１１８を備えている。センサ１１４は、患者の脚１０２がセンサ１１４の視野内にあるよう、患者１００の上方かつ側方に配置されている。一般に、マーカ１１６が骨及び手術用の器具類に動かぬように取り付けられ、位置確認装置１１０によって、マーカ１１６が取り付けられている骨及び手術用器具類の正確な位置及び向きを追跡し、座標系を割り出すことができる。適切な位置確認装置１１０についての説明を、発明者の１人が本件出願と同じであって、本件出願と同じ団体に譲渡されているCinquin et al.の米国特許第6,385,475号に見つけることができる。
【００１４】
図２には、ポインタ２０２及び図１の大腿骨１０４の一部分２０４が示されており、図１及び図２において、同じ構成要素には同一の番号が付されている。ポインタ２０２は、位置確認装置１１０による追跡のためマーカ２０８を収容することができる。位置確認装置は、マーカ２０８に対するポインタ先端２１０の向き及び位置を示すデータがプログラムされている。マーカ２０８を観測することによって、位置確認装置１１０は、位置確認装置１１０にとって既知である他の点に対して、ポインタ先端２１０の位置及び向きを割り出すことができる。ポインタ２０２が、基本的には、空間内の一点を特定できる任意の装置であってよく、ポインタ先端２１０が、基本的には、そのような装置に組み合わされた特定可能な任意の位置であってよいことを、当業者であれば理解できるであろう。
【００１５】
最初に、位置確認装置１１０によって基準位置２０６が特定される。説明の目的のため、基準位置２０６が大腿骨の一部分２０４に図として描かれているが、基準位置２０６の表示が大腿骨１０４上に実際に存在するわけではないことは、理解できるであろう。好ましくは、基準位置２０６は、位置確認装置１１０を使用して公知のやり方で前もってナビゲートされた脛骨トンネル（図示されていない）に関連して特定され、位置確認装置１１０が、脛骨のＡＣＬ挿入位置などの脛骨トンネルに関する情報を保持している。位置確認装置を使用すると、基準位置２０６は、次のようにすることにより特定することができる。即ち、最初に、大腿骨１０４において置換用ＡＣＬの大腿骨への挿入位置として通常使用される領域、すなわち大腿骨１０４の顆間窩２１２内の領域をデジタル化し、公知の補間技術を用いて当該領域の連続画像を生成する。第２に、大腿骨座標系におけるＡＣＬ脛骨挿入位置の軌跡が、脚１０２（図１）の屈伸の際に記録される。最後に、前記連続画像の各点に関して、その点とＡＣＬ脛骨挿入領域の屈伸の際の軌跡との距離の差に相当する値が計算され、最小の差（すなわち、等尺性が最良）に相当する点が、基準位置として特定される。基準位置を特定するための方法の１つを、Bainville et al.の「膝の十字靱帯の大腿骨上への固定位置の決定のための方法及びシステム（Method and System for Determining the Fixation Point on the Femur of a Crossed Ligament of the Knee）」という名称の米国特許第5,564,437号に見つけることができ、この米国特許は、ここでの言及によってすべてが本明細書に組み込まれたものとする。
【００１６】
図２、３Ａ及び３Ｂを参照すると、好ましい実施の形態においては、基準位置が特定されたのち、図３Ａに描かれている粗い画像３００などの第１の画像が、ポインタ先端２１０の粗い配置のため、モニタ１１８（図１）上で外科医に提示される。位置確認装置からの指示、提示された画像３００、及び手術についての外科医の知識にもとづき、外科医は、ポインタ先端２１０を、例えば大腿骨２０４の顆間窩の基準位置２０６のほぼ近傍に位置させる。
【００１７】
図３Ａに示した画像において、大腿骨の画像３０２及び位置決めシステム３０４が表示されている。位置決めシステム３０４は、ポインタ先端２１０を基準位置２０６へと届けるための位置決めにおいて、十字線３０５ならびに下向き矢印３０６及び左向き矢印３０８などの矢印を使用して、外科医をガイドする。矢印は、大腿骨２０４の顆間窩に対するポインタ先端２１０の現在の位置を示している。好ましい実施の形態においては、上向き及び下向きの矢印が、それぞれ大腿骨２０４の顆間窩の基準位置２０６の右及び左の位置に相当する（すなわち、表示されている大腿骨画像３０２に対して直角）。例えば、粗い画像３００に表示された下向きの矢印３０６は、ポインタ先端２１０が基準位置２０６の左側にあり、基準位置２０６へと達するために右側に動かす必要があることを、外科医に対して知らせている。好ましい実施の形態においては、左向き及び右向きの矢印が、それぞれ大腿骨２０４の顆間窩内の基準位置２０６の下方及び上方の位置に相当する方向を示している。例えば、左向きの矢印３０８は、ポインタ先端２１０が基準位置２０６よりも下方にあり、基準位置２０６へと達するために上方へと動かす必要があることを、外科医に対して知らせている。
【００１８】
或る実施の形態においては、粗い画像３００内の大腿骨の画像３０２に関し、その位置及び向きが、粗い画像３００内で変化することがない。他の実施の形態においては、大腿骨の画像３０２の位置、向き、及び／又は拡大率を、大腿骨２０４に対するポインタ先端２１０の位置に基づいて変化させることが考えられる。
【００１９】
ポインタ先端２１０が、基準位置２０６から例えば２ｍｍである第１の所定の距離の範囲内に移動したとき、図３Ｂに示した精緻な画像３１０などの第２の画像が、モニタ１１８（図１）上で外科医に提示される。精緻な画像３１０は、ポインタ先端２１０の周囲の大腿骨２０４の表面の拡大画像３１２を描いており、ポインタ先端２１０の詳細な位置決めに使用される。精緻な画像３１０には、大腿骨トンネルの切削に使用するドリルビット（図示されていない）の仮想の先端を表わす円３１４が表示されている。この円の中心がポインタ先端２１０に相当し、ドリルビットの中心を表わしており、この円の直径が、ドリルビットの直径を表わしている。
【００２０】
一実施の形態においては、精緻な画像３１０に表示された拡大画像３１２が、ポインタ先端２１０が大腿骨２０４の表面に沿って動かされると更新され、画面の中央が、大腿骨２０４の表面のポインタ先端２１０が位置している位置に対応する。他の実施の形態においては、画面の中央が基準位置２０６に対応し、円３１４が、基準位置２０６に対するポインタ先端２１０の位置に応じて移動する。
【００２１】
精緻な画像３１０が表示されたとき、外科医は、例えば１０ｍｍの範囲など基準位置２０６の近傍でポインタ先端２１０を動かし、基準位置２０６に対するポインタ先端２１０の現在の位置に対応する位置確認装置からのフィードバックを観察し、大腿骨トンネルのための最適位置を割り出す。好ましくは、精緻な画像３１０に表示された円３１４の色が、ポインタ先端２１０によって特定されている位置の、すでに穿孔されている脛骨トンネル（詳細はすでに説明済み）に基づいて位置確認装置によって計算される等尺性に応じて変化する。例えば、等尺性が１．５ｍｍ以下である場合、円が緑色で表示され、２．５ｍｍ以下であるが１．５ｍｍよりも大である場合には、円が黄色で表示され、２．５ｍｍよりも大である場合には、円が赤色で表示される。外科医は、大腿骨トンネルのための最適位置を、観測された等尺性、位置確認装置から入手できる他の情報、ならびに訓練及び／又は経験に基づいて外科医が身につけたその他の理由に基づいて選択する。外科医は、ポインタ先端２１０を選択された最適位置に置き、足踏みペダル１１５を操作することなどによって、その位置を記録するよう位置確認装置１１０に指示して、選択された位置を位置確認装置１１０に記録させる。
【００２２】
ポインタ先端２１０が、基準位置２０６から前記第１の所定の距離の範囲内に位置し、精緻な画像３１０が表示されたのち、この画像は、ポインタ先端が基準位置２０６から例えば約１０ｍｍである第２の所定の距離を超えて位置するまでは、粗い画像３００には戻らない。好ましくは、前記第１の所定の距離と第２の所定の距離とは異なっており、ポインタ先端２１０が基準位置２０６から第１又は第２の所定の距離の近傍に位置しているときに両画像間の急な切り替えが生じないよう、第２の距離が第１の距離よりも大きい。例えば、粗い画像３００において、ポインタ先端２１０が基準位置２０６から第１の所定の距離（例えば、２ｍｍ）の範囲内に進入したとき、画像が、粗い画像３００から精緻な画像３１０へと切り替わる。一方で、精緻な画像３１０においては、画像は、ポインタ先端２１０が基準位置２０６から第１の所定の距離（例えば、２ｍｍ）ではなく、第２の所定の距離（例えば、１０ｍｍ）よりも遠く離れるまでは、粗い画像３００には戻らない。したがって、ポインタ先端２１０が基準位置２０６から２ｍｍの範囲内に進入して画像が粗い画像３００から精緻な画像３１０へと切り替わったとき、ポインタ先端２１０が３ｍｍの位置へと移動して、次いで２ｍｍの範囲内に戻っても、画像の切り替えは生じず、これにより画像間の頻繁な前後の切り替わりを回避することができる。
【００２３】
図４は、図１の位置確認装置１１０のモニタ１１８上に第１及び第２の画像（図３Ａ及び３Ｂ）のどちらを表示するのかを判断するためのフローチャート４００を示している。ブロック４０２において、位置確認装置によって基準位置２０６（図２）が特定される。
【００２４】
ブロック４０４において、ポインタ先端２１０（図２）と基準位置２０６との間の距離が、位置確認装置によって監視される。好ましい実施の形態においては、位置確認装置が、基準位置２０６とポインタ先端２１０の現在の位置との間を延びるベクトルの大きさを繰り返し計算することによって、この距離を監視する。この距離は、現時点におけるポインタ先端と基準位置との間の距離を反映させるため、フローチャート４００の残りの全ステップを通じて連続的に更新される。
【００２５】
ブロック４０６において、例えば図３Ａの粗い画像３００である第１の画像が、位置確認装置によってモニタ上に表示される。
【００２６】
ブロック４０８において、監視されブロック４０４によって割り出された距離が、第１の所定の距離（例えば、約２ｍｍ）と比較される。割り出された距離が、第１の所定の距離よりも大きい場合、処理はブロック４０６へと進行し、第１の画像の表示が続けられる。割り出された距離が、第１の所定の距離よりも小さい場合、処理はブロック４１０へと進み、例えば図３Ｂの精緻な画像３１０である第２の画像が表示される。
【００２７】
ブロック４１２において、監視されブロック４０４によって割り出された距離が、第２の所定の距離（例えば、約１０ｍｍ）と比較される。割り出された距離が、第２の所定の距離よりも小さい場合、処理はブロック４１０へと進み、第２の画像の表示が続けられる。割り出された距離が、第２の所定の距離よりも大きい場合、処理はブロック４０６へと進み、例えば図３Ａの粗い画像３００である第１の画像が表示される。
【００２８】
図４のフローチャート４００に記載したステップを達成するためのプログラムは、当業者であれば容易に理解できるであろう。さらに、図４に示したステップを、コンピュータで読み出し可能な媒体に具現化されたコンピュータで読解可能なプログラム・コードを実行するコンピュータによって実施できることも、当業者であれば理解できるであろう。あるいは、本発明を、状態機械、デジタル信号プロセッサ、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は命令を実行するための本質的に任意の処理回路によって実行することができる。
【００２９】
他の実施の形態では、時間が、いつ表示画面間の切り替えを行なうかを決定する因子となる。第１の画像において、ポインタ先端２１０が基準位置２０６から例えば２ｍｍである第１の所定の距離の範囲内に移動し、例えば０．１秒である所定の時間期間を超えて位置したとき、第２の画像がモニタ１１８（図１）上で外科医に提示される。ポインタ先端２１０が、基準位置２０６から第１の所定の距離の範囲内に、例えば０．１秒未満など瞬間的にのみ位置した場合には、依然として第１の画像が外科医に提示され続ける。同様に、第２の画像において、ポインタ先端２１０が基準位置２０６から例えば１０ｍｍである第２の所定の距離を超えて移動し、例えば０．１秒である所定の時間期間にわたって位置したとき、第１の画像がモニタ１１８（図１）上で外科医に提示される。ポインタ先端２１０が、例えば０．１秒未満など瞬間的に、基準位置２０６から第２の所定の距離を超えて離れた場合は、依然として第２の画像が外科医に提示され続ける。この実施の形態は、筋肉の痙攣など不慮の動きの影響を最小にする。
【００３０】
本発明を、大腿骨トンネルを穿孔するための手術に関して説明したが、本発明を、基準位置とポインタ先端との間の距離が公知であるあらゆる場面において画面表示を改善するために使用できることは、理解できるであろう。さらに、本発明を２つの画面表示を使用する（例えば粗い画像と精緻な画像の２つの表示モードを有している）ものとして説明したが、本質的に任意の数の表示モードを使用できることは、当業者であれば容易に理解できるであろう。例えば、１倍、５倍、１０倍などの拡大など、種々の拡大量をもたらす複数の表示画面を使用することができる。
【００３１】
以上、本発明のいくつかの特定の実施の形態を説明したが、当業者であれば、種々の変更、改変、及び改善を容易に行なうことができる。本明細書の開示から明らかであるそのような変更、改変、及び改善は、たとえ明確に述べられていなくても本明細書の一部であり、本発明の技術的思想及び技術的範囲に包含されるものである。したがって、以上の説明は、あくまで例であって本発明を限定するものではない。本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の定めるところによってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による位置確認装置を使用したＡＣＬ修復手術を受けようとしている患者の図である。
【図２】図１の大腿骨の一部分及び本発明によって大腿骨上の点を触診するためのポインタ装置の拡大図である。
【図３Ａ】本発明による図２の大腿骨の粗い画像及び精緻な画像をそれぞれ示している。
【図３Ｂ】本発明による図２の大腿骨の粗い画像及び精緻な画像をそれぞれ示している。
【図４】どの画像を表示するかを選択するための本発明によるステップを示したフローチャートである。
【図１】
2006510401.tif 000003
【図２】
2006510401.tif 000004
【図３Ａ】
2006510401.tif 000005
【図３Ｂ】
2006510401.tif 000006
【図４】
2006510401.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月27日(2004.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準位置を特定する位置確認装置とともに使用するための表示を生成する方法であって、
ポインタ先端と前記基準位置との間の距離を監視するステップと、
前記監視した距離に基づいて、複数の画像のうちの１つを表示するステップと、
を有するものにおいて、
前記表示ステップが、少なくとも、
前記複数の画像のうちの第１の画像を表示するステップと、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第１の距離よりも小さい距離にあるとき、前記第１の画像から前記複数の画像のうちの第２の画像へと切り替えを行なうステップと、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第２の距離よりも大きい距離にあるとき、前記第２の画像から前記第１の画像へと切り替えを行なうステップと、
を有すること、及び、
前記第１及び第２の距離が相違していること、
を特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記監視ステップが、少なくとも、
前記ポインタ先端と前記基準位置との間を延びるベクトルの大きさを計算するステップ、
を有することを特徴とするもの。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
前記監視ステップが、少なくとも、
前記ポインタ先端を前記位置確認装置によって追跡するステップ、
をさらに有することを特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の方法において、
表示の際、前記第１及び第２の画像が前記位置確認装置と関連付けられたモニタ上に表示されることを特徴とするもの。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法において、
前記第１の距離が約２ミリメートルであり、前記第２の距離が約１０ミリメートルであることを特徴とするもの。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法において、
前記第２の画像が、前記第１の画像よりも大きい拡大率を有することを特徴とするもの。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の方法において、
前記第１の画像が、少なくとも、
前記基準位置へと達するために前記ポインタ先端が移動しなければならない方向を示す表示用矢印を備えた位置合わせシステムを含むことを特徴とするもの。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、
前記第１の画像が、少なくとも、
前記基準位置と関連付けられた対象物の画像
をさらに含むことを特徴とするもの。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の方法において、
前記第２の画像が、少なくとも、前記基準位置の近傍の表面の拡大画像と、該第２の画像の中央に位置する仮想のガイドとを含み、かつ、
前記第２の画像の中央が、前記ポインタ先端に対応すること、
を特徴とするもの。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
前記仮想のガイドの色が、前記ポインタ先端と前記位置確認装置によって割り出された第２の基準位置との間の距離に基づいて変化することを特徴とするもの。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法において、
前記表示ステップが、少なくとも、
前記複数の画像のうちの第１の画像を表示するステップと、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第１の距離よりも小さい距離に第１の所定の時間にわたって存在するとき、前記第１の画像から前記複数の画像のうちの第２の画像へと切り替えを行なうステップと、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第２の距離よりも大きい距離に第２の所定の時間にわたって存在するとき、前記第２の画像から前記第１の画像へと切り替えを行なうステップと、
を有することを特徴とするもの。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法において、
前記基準位置が、大腿骨トンネルを穿孔するための大腿骨上の位置であって、計算によって得られる等尺性が最良になる位置であることを特徴とするもの。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、
少なくとも、前記位置確認装置からのフィードバックにもとづき、前記基準位置の近傍で大腿骨トンネルを穿孔するための最適位置を選択するステップ、
をさらに有することを特徴とするもの。
【請求項１４】
基準位置を特定する位置確認装置であって、
ポインタ先端と関連付けられたマーカを追跡するためのセンサと、
モニタと、
前記ポインタ先端と前記基準位置との間の距離を監視し、該監視距離に基づいて複数の画像から前記モニタ上に表示する画像を選択するための前記センサ及び前記モニタと組み合わされたコンピュータと、
を有するものにおいて、
前記コンピュータが、少なくとも、
前記複数の画像のうちの第１の画像を表示するための手段と、
前記ポインタ先端が前記基準位置まで第１の距離よりも小さい距離にあるときに、前記第１の画像から前記複数の画像のうちの第２の画像へと切り替えを行なうための手段と、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第２の距離よりも大きい距離にあるときに、前記第２の画像から前記第１の画像へと切り替えを行なうための手段と、
を有すること、及び、
前記第１及び第２の距離が相違していること、
を特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、
前記コンピュータが、少なくとも、
前記ポインタ先端と前記基準位置との間を延びるベクトルの大きさを計算するための手段を有することを特徴とするもの。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の装置において、
前記第２の画像が、前記第１の画像よりも大きい拡大率を有することを特徴とするもの。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれかに記載の装置において、
前記第１の画像が、少なくとも、
前記基準位置へと達するために前記ポインタ先端が移動しなければならない方向を示す表示用矢印を備えた位置合わせシステムを含むことを特徴とするもの。
【請求項１８】
請求項１４〜１７のいずれかに記載の装置において、
前記第２の画像が、少なくとも、
前記基準位置の近傍の表面についての前記ポインタ先端の位置を中心とした拡大画像を含むことを特徴とするもの。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれかに記載の装置において、
前記コンピュータが、少なくとも
前記複数の画像のうちの第１の画像を表示するための手段と、
前記ポインタ先端が前記基準位置まで第１の距離よりも小さい距離に第１の所定の時間にわたって存在するときに、前記第１の画像から前記複数の画像のうちの第２の画像へと切り替えを行なうための手段と、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第２の距離よりも大きい距離に第２の所定の時間にわたって存在するときに、前記第２の画像から前記第１の画像へと切り替えを行なうための手段と、
を有することを特徴とするもの。
【請求項２０】
請求項１４〜１９のいずれかに記載の装置において、
前記基準位置が、大腿骨トンネルを穿孔するための大腿骨上の位置であって、計算によって得られる等尺性が最良である位置であることを特徴とするもの。
【請求項２１】
基準位置を特定する位置確認装置に画像を表示するためのコンピュータ・プログラム製品であって、
コンピュータで読み出し可能な媒体に具現化されたコンピュータで読解可能なプログラム・コードを含み、かつ、
前記コンピュータで読解可能なプログラム・コードが、少なくとも、ポインタ先端と前記基準位置との間の距離を監視するためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、前記監視距離に基づいて複数の画像のうちの１つを表示するためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、
前記ポインタ先端が前記基準位置まで第１の距離よりも小さい距離にあるときに、前記第１の画像から前記複数の画像のうちの第２の画像へと切り替えを行なうためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第２の距離よりも大きい距離にあるときに、前記第２の画像から前記第１の画像へと切り替えを行なうためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、
を含むこと、及び、
前記第１及び第２の距離が相違していること、
を特徴とする製品。
【請求項２２】
請求項２１に記載の製品において、
前記監視のためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードが、少なくとも、
前記ポインタ先端と前記基準位置との間を延びるベクトルの大きさを計算するためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードを含むことを特徴とするもの。
【請求項２３】
請求項２１又は２２に記載の製品において、
前記表示のためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードが、少なくとも
前記複数の画像のうちの第１の画像を表示するためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、
前記ポインタ先端が前記基準位置まで第１の距離よりも小さい距離に第１の所定の時間にわたって存在するときに、前記第１の画像から前記複数の画像のうちの第２の画像へと切り替えを行なうためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、
前記ポインタ先端が前記基準位置から第２の距離よりも大きい距離に第２の所定の時間にわたって存在するときに、前記第２の画像から前記第１の画像へと切り替えを行なうためのコンピュータで読解可能なプログラム・コードと、
を含むことを特徴とするもの。
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月1日(2005.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
基準位置の近傍の領域を探索し、基準位置近傍の各点を調査するために必要な程度の正確さをもたらすため、位置確認装置によって表示される拡大視覚画像の領域は、ポインタ先端の周囲の約１センチメートルの直径の領域を提示する。実際の骨の表面は、この表示領域に比べて大きく、したがって基準位置へと達するためにポインタを動かすべき方向を判断することが困難であり、外科医の側に試行錯誤を強いている。すなわち、拡大された表示領域を使用して基準位置を探し当てることは、外科医にとって厄介であり、時間がかかる。
【特許文献１】米国特許第5,564,437号
【特許文献２】米国特許第5,638,819号
【特許文献３】米国特許第6,385,475号
【特許文献４】米国特許第6,466,815号
【特許文献５】国際公開第WO01/39683号
【特許文献６】米国特許公開第2001/0016684 A1号
【特許文献７】米国特許第5,037,426号
【国際調査報告】
2006510401.tif 000008
2006510401.tif 000009
2006510401.tif 000010