(57)【要約】少なくとも１つのスマート器具、コンピュータシステム、及び、センサシステムを備えている手術システムである。センサシステムは、少なくとも１つのスマート器具の位置を無線で検知するとともに、位置情報をコンピュータシステムに送信するように適合されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術システムに使用するためのスマート器具であって、
ハウジングと、
ハウジングに連結され、独立して光るように適合される複数の発光ダイオードと、
手術システムと通信を行なうように適合されるトランシーバーと、
を含むスマート器具。
【請求項２】
スマート器具が、スマート器具に関係する情報を記憶するためのメモリ回路を含んでいる請求項１記載のスマート器具。
【請求項３】
スマート器具が、メモリ回路に記憶された情報を受信信号に応じてトランシーバーで送信するように適合される請求項２記載のスマート器具。
【請求項４】
スマート器具が、状態表示灯を含んでいる請求項１記載のスマート器具。
【請求項５】
スマート器具が、特定の目的のために適合される請求項１記載のスマート器具。
【請求項６】
スマート器具が、ポインターとして使われるように適合される請求項１記載のスマート器具。
【請求項７】
スマート器具が、メスとして使われるように適合される請求項１記載のスマート器具。
【請求項８】
スマート器具が、プローブとして使われるように適合される請求項１記載のスマート器具。
【請求項９】
スマート器具が、他のスマート器具のための検証用具として使われるように適合される請求項１記載のスマート器具。
【請求項１０】
スマート器具が、吸引装置として使われるように適合される請求項１記載のスマート器具。
【請求項１１】
スマート器具が、ピンとして使われるように適合される請求項１記載のスマート器具。
【請求項１２】
スマート器具が、クランプとして使われるように適合される請求項１記載のスマート器具。
【請求項１３】
スマート器具が、複数の一般的器具に交換可能に連結されるように適合される請求項１記載のスマート器具。
【請求項１４】
スマート器具が、患者追跡システムに交換可能に連結されるように適合される請求項１記載のスマート器具。
【請求項１５】
スマート器具が、患者追跡システム及び少なくとも１つの一般的器具と交換可能に連結されるように適合される請求項１記載のスマート器具。
【請求項１６】
スマート器具が、駆動ボタンを含んでいる請求項１記載のスマート器具。
【請求項１７】
スマート器具が、メモリ回路に記憶された情報を受信信号に応じてトランシーバーで送信するように適合される請求項１６記載のスマート器具。
【請求項１８】
前記情報が、駆動ボタンの状態を含んでいる請求項１７記載のスマート器具。
【請求項１９】
スマート器具が、手術システムを遠隔制御するための複数の制御ボタンを含んでいる請求項１記載のスマート器具。
【請求項２０】
スマート器具が、メモリ回路に記憶された情報を受信信号に応じてトランシーバーで送信するように適合される請求項１９記載のスマート器具。
【請求項２１】
前記情報が、制御ボタンの状態を含んでいる請求項２０記載のスマート器具。
【請求項２２】
スマート器具が、上昇ボタン、選択ボタン及び下降ボタンを含んでいる請求項１に記載のスマート器具。
【請求項２３】
ハウジングと、
ハウジングに連結され、独立して光るように適合される複数の発光ダイオードと、
手術システムと通信を行なうように適合されるトランシーバーと、
駆動ボタンと、
ハウジングに連結されたアダプターインターフェイスと、
アダプターインターフェイスに作動的に連結された解除ボタンと、
を含む、手術システムに使用するためのスマート器具であって、患者追跡システム及び少なくとも１つの一般的器具と交換可能に連結されるように適合されている、スマート器具。
【請求項２４】
スマート器具に関係する情報を記憶するためのメモリ回路を含んでいる請求項２３記載のスマート器具。
【請求項２５】
メモリ回路に記憶された情報が、手術システムによって更新される請求項２４記載のスマート器具。
【請求項２６】
メモリ回路に記憶された情報が、較正情報を含んでいる請求項２４記載スマート器具。
【請求項２７】
較正情報が、較正ステーションを用いて更新することのできるものである請求項２６記載のスマート器具。
【請求項２８】
スマート器具が、他のスマート器具を検証するための検証箇所を更に含んでいる請求項２４記載のスマート器具。
【請求項２９】
手術システムに使用するためのスマート器具であって、
ハウジングと、
ハウジングに連結され、独立して光るように適合される複数の発光ダイオードと、
手術システムと通信を行なうように適合されるトランシーバーと、
手術システムを遠隔制御するための複数の制御ボタンと、
ハウジングに連結された作用先端部と、
を含むスマート器具。
【請求項３０】
スマート器具に関係する情報を記憶するためのメモリ回路を含んでいる請求項２９記載のスマート器具。
【請求項３１】
メモリ回路に記憶された情報が、手術システムによって更新される請求項３０記載のスマート器具。
【請求項３２】
メモリ回路に記憶された情報が、較正情報を含んでいる請求項３０記載のスマート器具。
【請求項３３】
較正情報が、較正用具を用いて更新することのできるものである請求項３２記載のスマート器具。
【請求項３４】
スマート器具が、他のスマート器具を検証するための検証箇所を更に含んでいる請求項２９記載のスマート器具。
【請求項３５】
少なくとも１つのスマート器具と、
コンピュータシステムと、
少なくとも１つのスマート器具の位置を無線で感知してその位置情報を前記コンピュータシステムへ送信するように適合されたセンサシステムと、
を含む手術システム。
【請求項３６】
少なくとも１つのスマート器具が、そのスマート器具に関係する情報を記憶するための記憶回路を含むと共に、該情報をコンピュータシステムへ無線で送信するように適合される請求項３５記載の手術システム。
【請求項３７】
前記情報が、較正情報を含んでいる請求項３６記載の手術システム。
【請求項３８】
センサシステムが、赤外線信号を用いる請求項３５記載の手術システム。
【請求項３９】
センサシステムが、高周波信号を用いる請求項３５記載の手術システム。
【請求項４０】
センサシステムが、ＩＥＥＥ８０２．１１通信規格を用いる請求項３５記載の手術システム。
【請求項４１】
センサシステムが、センサ列を含んでいる請求項３５に記載の手術システム。
【請求項４２】
センサ列が、少なくとも１つの直線状ＣＣＤカメラと、赤外線トランシーバーとを含んでいる請求項３５に記載の手術システム。
【請求項４３】
センサ列が、３つの直線状ＣＣＤカメラと、少なくとも１つの赤外線トランシーバーとを含んでいる請求項３５に記載の手術システム。
【請求項４４】
コンピュータシステムが、モニターを含んでいる請求項３５に記載の手術システム。
【請求項４５】
コンピュータシステムが、患者の線図をそのモニターに表示するように適合される請求項４４に記載の手術システム。
【請求項４６】
線図が、患者の少なくとも一部の画像、映像、輪郭及び線画のうちの１つである請求項４５に記載の手術システム。
【請求項４７】
コンピュータシステムが、少なくとも１つのスマート器具の表現をその線図に表示するように適合される請求項４５に記載の手術システム。
【請求項４８】
少なくとも１つのスマート器具の表現が、線である請求項４７に記載の手術システム。
【請求項４９】
手術システムが、グラフィックである請求項４７に記載の手術システム。
【請求項５０】
コンピュータアセンブリが、
センサシステムに連結されたローカライザーと、
ローカライザーに連結されたコンピュータワークステーションと、
コンピュータワークステーションに連結されたモニターと、
を含んでいる請求項３５に記載の手術システム。
【請求項５１】
少なくとも１つのスマート器具が、複数の赤外線発光ダイオードを含んでいる請求項５０に記載の手術システム。
【請求項５２】
ローカライザーが、センサシステムから位置情報を受けて、複数の赤外線発光ダイオードのそれぞれの相対的位置を決定するように適合される請求項５１に記載の手術システム。
【請求項５３】
ローカライザーが、複数の赤外線発光ダイオードの相対的位置をコンピュータワークステーションへ送信するように適合される請求項５２に記載の手術システム。
【請求項５４】
ローカライザーが、少なくとも１つのスマート器具の相対的位置及び方位を複数の赤外線発光ダイオードの相対的位置の関数として決定し、その相対的位置及び方位をコンピュータワークステーションへ送信するように適合される請求項５２に記載の手術システム。
【請求項５５】
患者追跡システムと、
この患者追跡システムに連結されたユニバーサル式追跡装置と、
を含んでおり、
センサシステムが、ユニバーサル式追跡装置の位置を無線で感知してその位置情報を前記コンピュータシステムへ送信するように適合される請求項３５に記載の手術システム。
【請求項５６】
ユニバーサル式追跡装置が、検証箇所を含んでいる請求項５５に記載の手術システム。
【請求項５７】
検証箇所が、少なくとも１つのスマート器具を検証するために用いられる請求項５６に記載の手術システム。
【請求項５８】
手術システムであって、
少なくとも１つのスマート器具と、
患者追跡システムと、
患者追跡システムに連結されたユニバーサル式追跡装置と、
ローカライザーと、
ローカライザーに連結されたコンピュータワークステーションと、
コンピュータワークステーションに連結されたモニターと、
ローカライザーに連結され、かつ、前記少なくとも１つのスマート器具及び前記ユニバーサル式追跡装置の位置を無線で感知してその位置情報をローカライザーへ送信するように適合されているセンサシステムと、
を含む手術システム。
【請求項５９】
少なくとも１つのスマート器具が、第１組の複数の赤外線発光ダイオードを含むと共に、ユニバーサル式追跡装置が、第２組の複数の赤外線発光ダイオードを含み、ローカライザーが、センサシステムから位置情報を受けて、第１組及び第２組の複数の赤外線発光ダイオードのそれぞれの相対的位置を決定するように適合される請求項５８に記載の手術システム。
【請求項６０】
ローカライザーが、第１組及び第２組の複数の赤外線発光ダイオードの相対的位置をコンピュータワークステーションへ送信するように適合される請求項５９に記載の手術システム。
【請求項６１】
ローカライザーが、少なくとも１つのスマート器具及びユニバーサル式追跡装置の相対的位置及び方位を第１組及び第２組の複数の赤外線発光ダイオードの相対的位置の関数として決定し、少なくとも１つのスマート器具及びユニバーサル式追跡装置の相対的位置及び方位をコンピュータワークステーションへ送信するように適合される請求項５９に記載の手術システム。
【請求項６２】
手術システムであって、
少なくとも１つのスマート器具と、
患者追跡システムと、
検証箇所を有すると共に、患者追跡システムに連結されているユニバーサル式追跡装置と、
ローカライザーと、
ローカライザーに連結されたコンピュータワークステーションと、
コンピュータワークステーションに連結されたモニターと、
前記少なくとも１つのスマート器具の位置を無線で感知してその位置情報をローカライザーへ送信するように適合されたセンサシステムと、
を含み、検証箇所が、前記少なくとも１つのスマート器具を検証するために用いられる手術システム。
【請求項６３】
手術システムであって、
少なくとも２つのスマート器具と、
コンピュータシステムと、
前記少なくとも２つのスマート器具の位置を無線で感知してその位置情報を前記コンピュータシステムへ送信するように適合されたセンサシステムと、
を含む手術システム。
【請求項６４】
コンピュータシステムが、モニターを含んでいると共に、コンピュータシステムが、患者の線図をそのモニターに表示するように適合される請求項６３に記載の手術システム。
【請求項６５】
コンピュータシステムが、少なくとも２つのスマート器具のうちの１つの表現をその線図に表示するように適合される請求項６４に記載の手術システム。
【請求項６６】
少なくとも２つのスマート器具のうちの１つが、使われている請求項６５に記載の手術システム。
【請求項６７】
コンピュータシステムが、少なくとも２つのスマート器具の位置を二者択一的に決定するように適合される請求項６６に記載の手術システム。
【請求項６８】
コンピュータシステムが、少なくとも２つのスマート器具のうちの１つの位置を決定するようにだけ適合される請求項６６に記載の手術システム。
【請求項６９】
手術システムであって、
可撓性材料から作られ、１の側面に複数のマーカーを有しているシートと、
それらの複数のマーカーに接触して配置されるように適合されたスマート器具と、
コンピュータシステムと、
少なくとも１つのスマート器具の位置を無線で感知してその位置情報を前記コンピュータシステムへ送信するように適合されたセンサシステムと、
を含む手術システム。
【請求項７０】
可撓性材料が、メッシュである請求項６９に記載の手術システム。
【請求項７１】
可撓性材料から作られたシートが、別の側面に接着剤の層を含んでいる請求項６９に記載の手術システム。
【請求項７２】
手術システムにおけるスマート器具を検証するための検証用具であって、
基部と、
この基部に連結された４つの支柱と、
これら４つの支柱のうちの１つに連結された少なくとも１つの検証箇所と、及び
基部に連結された複数の赤外線発光ダイオードと、
を含む検証用具。
【請求項７３】
手術システムにおけるコンピュータ内蔵型用具を較正するための較正用具であって、
基部と、
この基部に連結された４つの支柱と、
基部に連結された複数の赤外線発光ダイオードと、及び
４つの支柱に摺動可能に連結され、それぞれが較正処理の際にコンピュータ内蔵型用具を収容するための開口を含んでいる上部プレート及び下部プレートと、を含む較正用具。
【請求項７４】
手術システムであって、
少なくとも１つのスマート器具と、
基部と該基部に連結された４つの支柱と少なくとも１つの検証箇所と基部に連結された複数の赤外線発光ダイオードとを含んでいる検証用具と、
コンピュータシステムと、
少なくとも１つのスマート器具及び較正用具の位置を無線で感知してその位置情報を前記コンピュータシステムへ送信するように適合されたセンサシステムと、
を含み、
検証用具が、少なくとも１つのスマート器具を検証するように適合されている手術システム。
【請求項７５】
手術システムであって、
少なくとも１つのスマート器具と、
基部と該基部に連結された４つの支柱と基部に連結された複数の赤外線発光ダイオードと４つの支柱に摺動可能に連結され各々が較正処理の際にコンピュータ内蔵型用具を収容するための開口を含んでいる上部プレート及び下部プレートとを含んでいる較正用具と、
コンピュータシステムと、
少なくとも１つのスマート器具及び較正ステーションの位置を無線で感知してその位置情報を前記コンピュータシステムへ送信するように適合されたセンサシステムとを含み、
較正ステーションが、少なくとも１つのスマート器具を較正するように適合されている手術システム。
【請求項７６】
手術システムであって、
可撓性材料から構成されていると共に、第１側面に複数の発光ダイオードを有しているスマート器具と、
コンピュータシステムと、
複数の発光ダイオードの位置を無線で感知してその位置情報を前記コンピュータシステムへ送信するように適合されたセンサシステムと、
を含む手術システム。
【請求項７７】
コンピュータシステムが、スマート器具の輪郭を決定すると共に既知の輪郭との表面照合を実行するように適合される請求項７６に記載の手術システム。
【請求項７８】
スマート器具が、動的基準枠の一部である請求項７６に記載の手術システム。
【請求項７９】
手術システムであって、
少なくとも１つの制御ボタンを有している少なくとも１つのスマート器具と、　コンピュータシステムと、
少なくとも１つのスマート器具の位置を無線で感知してその位置情報と少なくとも１つの制御ボタンの状態情報とを前記コンピュータシステムへ送信するように適合されたセンサシステムと、
を含み、
コンピュータシステムが、その制御ボタンの駆動と少なくとも１つのスマート器具の位置とに基づいて操作を実行するように適合されている手術システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に手術システムに関する。特に本発明は、患者の身体に対して位置決めされた、手術部位へ当てがう一組の器具を表示しかつ案内するためのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
昔から、患者の体内の操作区域における手術器具の位置を表示するために、画像誘導型の手術システムが使われている。器具を体内の標的へ移動させるのに必要なさまざまな処置の際に外科医を支援するため、枠付き及び枠なしの多くの定位固定システムが開発されてきた。外科医は、標的の位置を決定するために、また、外科的処置の際に器具を移動させる好ましい軌跡を決定するために、ＣＴスキャン、ＭＲＩスキャンあるいはＰＥＴスキャンを使って、身体の画像を解析するのが普通である。画像誘導型の手術システムには、手術器具の位置を決定するための位置決めシステムが含まれている。代表的な画像誘導型システムには、一組の手術器具、コンピュータシステム、カメラあるいは他の位置確認装置、モニター、同モニター及び同コンピュータを保持するためのキャビネットあるいはスタンド、及び接続用のさまざまな器材や付属品が含まれているのが普通である。コンピュータシステムは、手術部位の、先に取り込まれた画像あるいはリアルタイムの画像に対応させて器具の位置を演算するために使われる。この器具の位置はモニター上における手術部位の画像に表示される。モニター上におけるその画像によって、外科医は、手術器具が操作区域のうちのどこに置かれたかを、器具を直接観察することなく正確に知ることができる。画像誘導型システムによって、複雑で視野の悪い神経手術のような多くの外科的処置の精度及び効率が改善される。公知の枠なし定位固定システムは、光学的、ＲＦ的、磁気的、音声的システムあるいは他の信号システムを利用して、手術器具とコンピュータシステムとの間で通信を行なうものである。手術器具は普通、コンピュータシステムにつながれているかあるいはワイヤレスであるかのどちらかである。ワイヤレスの器具には、ＬＥＤシステムあるいはＲＦシステムとコンピュータシステムとの間の通信を行なう、システム互換性のあるエミッターあるいはセンサが搭載されている。つながれた器具によれば、器具の運動範囲が制限されることと、手術の際に経路を決めてその経路をうまく通り抜けるために余分の電信線とケーブルとが追加されることとから、そのシステムに複雑さが加わるおそれがある。器具の運動範囲は手術自体を行なう際にきわめて重要である。その制限は、外科医が克服しなければならず、また、手術中に不正確さを引き起こすおそれがある。
【０００３】
伝統的な画像誘導型システムには、使用者が、それによって、事前準備された画素の基準箇所の登録をし、器具の初期化と較正とを行ない、また、器具のための軌跡計画を登録する、長いセットアップ過程が必要である。器具の初期化と較正とは、システムの適切な操作のために重要であり、使用者による多数のステップと用手操作とが含まれる。伝統的なシステムの較正には、較正すべき器具のある所まで持ち運ばなくてはならない現場較正ユニットが含まれている。新規な器具を較正するためには、余分なソフトウェアをインストールする必要があることも多い。新規な器具が必要になったときや、器具を使用中に落としたり損傷したりしたときには、再較正が求められることも多い。ソフトウェアを最新のものに維持すること、また、手術の際に器具をすべて正常に動作するようにすることは、重要である。伝統的なシステムには、特定の型の器具を較正するための一組のソフトウェアコードも維持されている。しかしながら、製造上の欠陥により器具に欠陥があったり、使用中にできた欠陥があったりすれば、そのソフトウェアでは器具を認識することができず、それによって、器具は役に立たないものになる。
【０００４】
多くの伝統的なシステムでは、コンピュータシステムに初期化及び較正の情報を手入力することが必要である。この過程は長いものであり、また、適切に行なわないときには、画像システムに誤差が発生するおそれがある。
【０００５】
多くの伝統的な画像誘導型システムでは、手術の際に複数のオペレータが必要である。即ち、一人は器具を消毒領域の内側で操り、別の一人は、器材を交換すると共に、消毒領域の外側あるいは外科医による器具の操作の範囲外にあることが多いコンピュータシステムを操作する。複数のオペレータによれば、同システムに誤差をもたらしたり、操作が非効率であったりするおそれがある。
【０００６】
手術器材の消毒は、器具及び他の部品の有効性に昔から影響があったもう１つの要件である。公知の定位固定システムでは、いくつかの型の位置決めセンサあるいはエミッターが組み込まれるシステム仕様の手術器具を利用することが多い。これらの手術器具は、傷つき易い検知器材が損傷を受けないということを保証するために、注意深く消毒しなければならない。このような器材はコストが高いため、外科医は、使用する度に廃棄するセンサ部品あるいはエミッター部品とは異なり、手術器具を消毒して再利用しなければならない。器具の電池寿命もまた、消毒処理によって影響を受けるおそれがあり、電池寿命が限られているときには、器具の使用中に動力がなくなると、外科医は衝撃を受けることになる。
【０００７】
従って、これらの問題点を改善すると共に処理する、改善された画像誘導型システムが要望されている。改善されたシステムでは、器具の改善された制御、使用、寿命及び精度がもたらされ、また、システム全体のセットアップ及び使用がいっそう簡単になるであろう。改善されたシステムでは、部品の互換性及び交換可能性が高まり、また、画像誘導型手術システムの経済効率が改善されるであろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの目的は、画像誘導型手術器具の簡単で迅速かつ正確な初期化、較正及び制御が可能になる画像誘導型手術システムを提供することである。この目的は、いくつかの改良点のあるワイヤレス器具をもたらすことによって達成される。本発明の器具は、ワイヤレスであり、器具とコンピュータシステムとの間の通信をリアルタイムで行なうことのできる双方向性高速通信システムを備えている。その通信システムは、器具の中に配置された、高速で、特定周波数あるいは拡張周波数の、赤外線あるいは高周波型信号発生システムと、コンピュータに接続された第２信号発生システムとから構成されている。この器具には、器具自体がその器具に関する情報を記憶するともに、その情報を通信路を通してコンピュータシステムへ返送することのできる不揮発性メモリ回路部品が含まれている。この器具のメモリは、いつでも完全に最新のものにしあるいは交換することのできる更新可能なＥＥＲａｍ構造体からなっている。このような特徴によれば、本発明の器具は、長い間にシステムの設計が変化すると、改良されたソフトウェアパッケージで更新することができる。これによって、器具の寿命が改善され、また、画像誘導型手術システムの寿命コストが減少する。
【０００９】
この画像誘導型システムの通信路によって、器具からコンピュータシステムへの較正データのダウンロードとコンピュータシステムから器具への較正情報のアップロードとが可能になる。器具に対して洗浄のような機能を実行するように指示するための制御データを器具にダウンロードすることも可能である。本発明の患者追跡装置には、この追跡装置を器具アダプターあるいは基準枠に接続するための寸法交差のないアダプターインターフェイスが含まれている。これによって、消毒されていない器具で患者のセットアップ及び登録を行なうことが可能になる。
【００１０】
この改善された通信路によって、改良された器具を従来の器具よりもきわめて簡単にかつ速く較正することが可能になる。較正情報を器具自体に記憶することによって、本発明の画像誘導型システムでは、損傷を受けた器具あるいは不完全な器具を、複雑な現場較正過程によることなく、再較正することができる。本発明のコンピュータシステムでは、器具に存在する誤差が認識されて、現場較正用具から受けたデータに基づいて器具が再較正され、それによって、長い再較正処置を行なうために稼動中の器具を取り外すような必要性がなくなる。器具の較正値及びエミッター位置をそれぞれ個別の器具に記憶する性能によってもまた、伝統的に必要であった、器具を厳密な寸法公差で製造するという製造過程が緩和される。
【００１１】
この器具の通信性能及び記憶性能によってもまた、器具が位置決めシステムによって作り出された領域の中に置かれたときにコンピュータシステムがその器具を自動的に認識することができる。カメラ検知システムは、コンピュータシステムに取り付けられた可動センサ列アセンブリの中に配置された１つあるいは複数のカメラセンサからなっている。このカメラセンサには、カメラをコンピュータシステムから離すことのできる、それ自体の較正データが含まれている。このセンサ列によって検知領域が確立され、それによって、器具からの赤外線信号がそのセンサ列で受けられる。本発明の通信路によれば、その検知領域に入って来る新規な器具をほとんど即時に認知することができる。これによって、モニターに表示された手術部位の画像の上に、コンピュータシステムで、器具を直ちに認識して表示することが可能になる。このような特徴によって、使用者は、新規な器具を、コンピュータシステムに新規なソフトウェアや較正ファイルをインストールすることなく、直ちに使用することが可能になる。この器具通信システムはまた、器具の状況をコンピュータシステムに通信して、電池及びＬＥＤの状況のような器具状況情報を使用者に表示する。
【００１２】
本発明の別の目的は、器具を操作する使用者とコンピュータシステムとの間の制御インターフェイスを改良することである。本発明によれば、器具の中に組み込まれた操作制御部をもたらすことで、この目的が達成される。ワイヤレス通信システムと器具に配置された制御ボタンとを使用することで、使用者は、手術領域の外側でコンピュータを操作する余分なアシスタントを必要とすることなく、コンピュータシステムソフトウェアを手術領域から操作することができる。その制御ボタンは、同システムに接続された補助器材を制御するために使用することもできる。この器具のボタンの機能は、使用者がそれぞれの使用者のために器具をカスタマイズすることで特定の構成にすることができる。本発明の画像誘導型手術システムには、コンピュータシステムを手術領域の中から更に制御することのできる別個の遠隔制御ユニットも含まれている。この遠隔制御ユニットは、この器具のような通信システムを使って操作される。
【００１３】
本発明の付加的な目的は、コンピュータシステム、モニター、カメラ検知システム、複数の動力供給ケーブル及び複数の通信ケーブルを内蔵するための改良された画像誘導型手術コンピュータカートアセンブリを提供することである。本発明のコンピュータカートには、モニターからの通信ケーブルとコンピュータへのカメラ検知システムとを接続するためのインターフェイスが含まれている。更に、このカートシステムには、ネットワーク接続線、電話線、複数の顕微鏡及び他の手術室器材のような周辺器材を接続するためのインターフェイスが含まれている。カートには、低電圧電源、ビデオケーブル、音声ケーブル、及びこのカートから出る単一のシステム動力ケーブルの中へこのシステムから延びる制御ケーブルが含まれている。カートには、周辺器材のための複数の記憶位置決め手段もまた含まれている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図面を参照するに、作動の際には、本発明によって手術システム１００がもたらされるが、このシステム１００には少なくとも１つのスマート器具１０２が備わっている。手術システム１００には、センサシステム１０４とコンピュータシステム１０６とが含まれている。コンピュータシステム１０６にはモニター１０８が含まれている。コンピュータシステム１０６はコンピュータカートアセンブリ１１０の中に内蔵されているのが好ましい。
【００１５】
センサシステム１０４は、コンピュータシステム１０６に接続されており、また、その少なくとも１つのスマート器具１０２とコンピュータシステム１０６との間でデータを前後に無線送信し、かつ、その少なくとも１つのスマート器具１０２の位置を感知するように、適合されている（以下を参照のこと）。このセンサシステム１０４には、センサ列１１２が備わっているのが好ましい。
【００１６】
スマート器具１０２は、オペレータ１２０によって操作されて、患者１２２に対するスマート器具１０２の位置が、外科的処置の際にモニター１０８に表示された線図、例えば、画像（ＭＲＩあるいはＸ線のような）、絵、輪郭、線画の上に表示される。
【００１７】
図１２によれば、センサ列１１２には、スマート器具１０２のＸ、Ｙ及びＺ位置を感知するための第１、第２及び第３の位置センサ１２０２ａ、１２０２ｂ、１２０２ｃが含まれている。好適な実施形態では、第１、第２及び第３位置センサ１２０２ａ、１２０２ｂ、１２０２ｃは、スマート器具１０２によって生じた赤外線（ＩＲ）信号を検知するように適合された直線状ＣＣＤカメラである（以下を参照のこと）。
【００１８】
データをスマート器具１０２へ送信するために、またスマート器具１０２から送信するために、少なくとも１つの赤外線トランシーバー１２０４ａ、１２０４ｂが使われている。好適な実施形態では、センサ列１１２には、間隔を置いて配置された第１及び第２のトランシーバー１２０２ａ、１２０２ｂが含まれている。
【００１９】
スマート器具１０２とトランシーバー１２０４ａ、１２０４ｂとは、赤外線信号を介して通信が行なわれる。この赤外線信号には、６２．５ＫＨｚの好ましい周波数でボーレートが備わっており、かつ、データが１．５ＭＨｚの周波数で振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）変調法を用いて送信される。本発明は、ここでは赤外線信号を用いて無線で通信されるように説明されるが、他の型の無線技術もまた用いることができる。別の実施形態では、無線周波数信号が用いられる。更に別の実施形態では、スマート器具１０２とシステム１００との通信は、「ブルートゥース」と一般に称されるＩＥＥＥ８０２．１１標準規格を用いて達成される。
【００２０】
図１に戻ると、コンピュータシステム１０６は、スマート器具１０２に配置された一組の制御ボタン１１４によって遠隔制御することができる。コンピュータシステム１０６には、コンピュータシステム１０６を操作するためのキーボード１１６及びマウス１１８もまた含まれている。
【００２１】
示されたように、手術システム１００は、患者１２２に対する処置の際にオペレータ１２０が使用するように設計されている。患者１２２は手術用ベッドあるいはテーブル１２４の上に位置決めされているのが好ましい。
【００２２】
図２から図７によれば、好適な実施形態では、システム１００には、２種類のスマート器具１０２、図２から図５に示されたようなユニバーサル式追跡装置２００、及び図６〜図８に示されたようなポインター器具５００のような、専用に適合されあるいは特定の目的に適合された器具が含まれている。
【００２３】
図２から図５によれば、ユニバーサル式追跡装置２００が詳しく示されている。このユニバーサル式追跡装置２００によれば、いくつかの機能がもたらされる。
【００２４】
まず、ユニバーサル式追跡装置２００によれば、画像誘導型手術システム１００と共に一般的な手術器具を用いることができる。更に、図５に示されたように、患者追跡システム５０２（一部が示されている）の一部としてのユニバーサル式追跡装置２００は、患者１２２に中心が合わされた動的基準枠を初期化しかつ較正するために使われる。この動的基準枠は、患者１２２に対して固定状に残り、身体が動きあるいはそれに関して相対移動すると、手術室あるいはコンピュータシステム１０６に対して調節される。
【００２５】
更に、ユニバーサル式追跡装置２００は、他のスマート器具１０２を検証するために使われる（以下を参照のこと）。
【００２６】
特に図５によれば、ユニバーサル式追跡装置２００は、患者追跡システム５０２の一部として機能する。この患者追跡システム５０２には、追跡装置２００、アダプター５０４、及び追跡装置２００を患者基準枠５０８に取り付けるためのクランプ装置５０６が含まれている。好適なクランプ装置は、メイフィールドクランプとして当業者に知られている。患者基準枠５０８は、患者追跡システム５０２を患者１２２に連結するものであり、患者が動きあるいは移動されると患者と共に動くように適合されている。患者基準枠５０８の一例はハローである。
【００２７】
追跡装置２００は、手術器具とコンピュータシステム１０６との通信のための基準としても使われる。追跡装置２００は、金属材料から構成されており、位置決めシステムの精度を最大にするために設計された幾何学的配列が備わっている。
【００２８】
特に図２によれば、ユニバーサル式追跡装置２００には、複数の赤外線発光ダイオード２０２、通信トランシーバー２０４及び状態表示灯２０６が含まれている。好適な実施形態では、ユニバーサル式追跡装置２００には、第１、第２、第３、第４及び第５の発光ダイオード２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅが含まれている。
【００２９】
追跡装置２００には、電池（図示略）を保持するための電池ホルダー２０８も含まれている。追跡装置２００及び他のスマート器具１０２の電池は、事前消毒されて使用の直前に電池ホルダー２０８の中に装填されかつ再消毒されない普通のリチウム電池であるのが好ましい。
【００３０】
状態表示灯２０６は、電池が電池ホルダー２０８の中に置かれると、およそ３秒間、緑色に光ることで、追跡装置２００に通電され、かつ、自己診断検査に合格したことを表示する。追跡装置２００に通電されると、追跡装置は、寸法公差のないアダプターインターフェイス２１０と解除ボタン２１２とによってクランプ２５８に取り付けられる。次いで、追跡装置は、駆動ボタン２１４の押し込みによって、初期化の準備がされる。追跡装置２００には、他のスマート器具１０２を検証するための検証箇所２１６も含まれている。
【００３１】
特に図３によれば、ユニバーサル式追跡装置２００は、ポインターとして示された一般的器具３００と共に使われるように適合されて、示されている。プローブ、メス、吸引装置、ピンあるいはクランプを含むが、これらに限定されない任意の数の一般的手術器具は、ユニバーサル式追跡装置２００に取り付けることで、本発明によって追跡することができる。ユニバーサル式追跡装置２００を一般的器具３００に連結するために、ユニバーサル式追跡装置２００のアダプターインターフェイス２１０にアダプター３０２を接続し、一般的器具３００は、クランプねじ３０４によって取り付ける。ユニバーサル式追跡装置は、使用中には、取り付けられた器具３００とセンサ列１０４との間の連絡装置として役立つ。
【００３２】
図４によれば、ユニバーサル式追跡装置２００の組立図が示されている。追跡装置２００は一般に、ハウジング４０２、ＰＣ配電盤アセンブリ４０４、被覆板４０６、及び複数の固締具４１０によって相互結合された電池ハウジング４０８からなっている。複数の赤外線発光ダイオード２０２が、ハウジング４０２における複数のＬＥＤ窓４１２、４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄ、４１２ｅの中に納められて、複数のエポキシ樹脂製リング４１４、４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃ、４１４ｄ、４１４ｅにより定位置に保持されている。複数の電気リード線４１６によって、ダイオード２０２がＰＣ配電盤アセンブリ４０４に接続されている。
【００３３】
追跡装置２００の駆動ボタン２１４は、圧縮ばね４１８によってハウジング４０２の中で付勢されており、また、磁石４２０を含んでいる。
【００３４】
通信トランシーバー２０４には、ＩＲ窓４２２とガスケット４２４とが含まれている。ガスケット４２４は、ハウジング４０２の中に組み込まれたときにＩＲ窓４２２をシールするために役立つ。
【００３５】
状態表示灯２０６は、状態表示灯窓４２６を通して納められ、また、電気リード線４２８によってＰＣ配電盤アセンブリ４０４に接続されている。ガスケット４３０によってシールが形成されている。
【００３６】
ＰＣ配電盤アセンブリ４０４にはホール効果スイッチ４３２が取り付けられている。電池ハウジング４０８は、被覆板４０６に取り付けられ、また、電池正極端子ばね４３４、電池負極端子ばね４３６、及び電池（図示略）を電池ハウジング４０８の中に配置するための取り外し可能なキャップ４３を含んでいる。
【００３７】
ユニバーサル式追跡装置２００が患者追跡システム５０２の一部として使われるときには、磁石（図示略）によって別のホール効果スイッチ（図示略）が起動される。ユニバーサル式追跡装置２００が駆動されると（以下を参照のこと）、このホール効果スイッチの状態がシステム１００に送信される。これによって、システム１００は、ユニバーサル式追跡装置２００が患者追跡システム５０２の一部として使われているか、あるいは、ユニバーサル式追跡装置２００が一般的器具３００と共に使われているかの確認をすることが可能になる。機能上の区別を行なうために磁石を使用することもできる。即ち、ある追跡装置が患者追跡システム５０２の一部として使われているか、あるいはユニバーサル式追跡装置２００が一般的器具３００と共に使われているかを決定するために、追跡装置はその磁石の存在を感知するように適合されている。
【００３８】
このユニバーサル式追跡装置の電池及びダイオード２０２の状態はモニター１０８に表示することもできる。このような状態の特徴は、本発明のスマート器具のすべてに存在している。ユニバーサル式追跡装置２００のＰＣ配電盤と、すべてのスマート器具とには、唯一のＩＤ番号のようなその器具についての情報とその器具自体における較正情報とを記憶することのできる不揮発性メモリ回路（図示略）が含まれている。器具１０２に較正情報が記憶されると、その器具１０２は手術領域設定において再較正することができる。追跡装置２００のような器具１０２のメモリ回路には、いつでも更新しあるいは変更することのできる更新可能なメモリ（図示略）が含まれている。このような特徴によれば、追跡装置２００のようなスマート器具１０２の寿命は、画像誘導型システム１００が長い間に変化すると、改良されたソフトウェアパッケージで追跡装置２００を更新することができるので、それによって向上させることができる。長い間にわたって更新することができるので、追跡装置２００の寿命が向上すると共に、画像誘導型手術システム１００の寿命コストが減少する。追跡装置２００のような器具におけるマイクロプロセッサー基の回路部品と共に、ＥＥメモリによってもまた、センサ列１０４とコンピュータシステム１０６とが、手術領域に入っていく新規な器具を、その新規な器具１０２の使用に先立ってコンピュータシステム１０６に新規なソフトウェアプログラムを取り込むことなく、直ちに検知することができる。
【００３９】
幾何学的配列や機能的特徴のような、スマート器具１０２の特性は、他のスマート器具、手術器材及び手術領域に対する空間的及び機能的な関係を視覚的に表示できるようにするために、コンピュータのモニター１０８上に図式的に表示されるのが好ましい。
【００４０】
スマート器具はまた、コンピュータ内蔵型用具の作動部、即ち、患者に接触する同用具の先端部あるいは一部における特定の幾何学的配列を記憶するようにされていてもよく、あるいは、患者の組織を変えるために、エネルギー的、機械的、電気的、音声的、電磁的配列などのうちいくつかの種類を伝えるようにされていてもよい。スマート器具の作動部の幾何学的配列はメモリに記憶されるのが好ましい。
【００４１】
図６〜図８によれば、空間的に適合された形態にあるスマート器具１０２あるいは特定の目的を有する器具について、これから詳しく考察される。模範的な目的のためにだけ、スマート器具１０２はポインター器具６００として示されている。
【００４２】
ポインター器具６００にはハウジング６０２が備わっており、このハウジングは、金属材料から構成され、また、オペレータの手で保持されるような人間工学的デザインに形づくられている。ポインター器具６００には、複数の赤外線発光ダイオード６０４と、センサシステム１０４との間で通信を行なうための通信トランシーバー６０６とが備わっている。ポインター器具６００あるいは任意のスマート器具１０２には、これらの器具を任意の方向に使用することができるように、多数のトランシーバーが含まれていてもよい。スマート器具１０２には、そのスマート器具の特性と、その位置のために必要な解像力あるいは精度とに左右される、任意の数の発光ダイオード６０４が備わっていてもよい。図示されたポインター器具６００には、第１、第２、第３及び第４の発光ダイオード６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃ、６０４ｄが備わっている。
【００４３】
ポインター器具６００の制御ボタン１１４には、コンピュータシステム１０６をスマート器具１０２から遠隔制御するための上昇ボタン６０８、選択ボタン６１０及び下降ボタン６１２が含まれている。
【００４４】
これらのボタン６０８、６１０、６１２の機能は、特定のオペレータ１２０に合わせるために、専用に構成することができる。例えば、上昇ボタン６０８及び下降ボタン６１２は、コンピュータシステム１０６に実行されているソフトウェアを通して（上下にあるいは左右に）操縦するため、即ち、現在の操作状態で利用することのできる選択肢を通して操縦するために、一般に構成されている。選択ボタン６１０は、現在の選択を駆動するために、一般に使われる。しかしながら、特定のオペレータの好みによって、これらのボタンは、例えば上昇及び下降ボタン６０８、６１２の機能を交換するために、再度プログラムすることができる。
【００４５】
コンピュータシステム１０６をスマート器具１０２から制御すると、オペレータ１２０は、手術領域においてコンピュータシステム１０６への調整を続けることができ、それによって、操作の精度を向上させることができる。
【００４６】
ポインター器具６００には、ポインター６１４として示された作用先端部、状態表示灯６１６及び電池ホルダー６１８もまた含まれている。状態表示灯６１６は、２〜３秒ごとに点滅して、器具６００の操作が正常であることを表示する。
【００４７】
特に図７によれば、ポインター器具６００の部分組立図が示されている。ポインター器具６００には、ハウジング６０２、電池ハウジング７０２、及び複数の固締具７０６によって相互結合された基部アセンブリ７０４が含まれている。上昇ボタン６０８、選択ボタン６１０及び下降ボタン６１２は、複数のねじ付きピン７１４ａ、７１４ｂ及び圧縮ばね７１６ａ、７１６ｂ、７１６ｃによって、ハウジング６０２における関連した窓７０８、７１０、７１２にそれぞれ取り付けられている。それぞれのボタン６０８、６１０、６１２の下には、複数の磁石保持具７１８ａ、７１８ｂ、７１８ｃと磁石７２０ａ、７２０ｂ、７２０ｃとが取り付けられている。磁石７２０ａ、７２０ｂ、７２０ｃとばね７１６ａ、７１６ｂ、７１６ｃとによって、ボタン６０８、６１０、６１２は、ピン７１４ａ、７１４ｂの周りにトグル留めすることができる。
【００４８】
ボタン６０８、６１０、６１２の下には、ホールセンサをボタン６０８、６１０、６１２に対して正確に位置決めするために、フォームパッド７２２がある。電池ハウジング７０２は、基部アセンブリ７０４に設けられた溝７２４に取り付けられている。電池ハウジング７０２には、電池端子ばね７２６、７２８と、電池（図示略）を保持するためのキャップ７３０とが含まれている。
【００４９】
特に図８によれば、ポインター器具６００における別の部分組立図が示されている。ポインター器具６００には、固締具７０６によってＰＣ配電盤アセンブリ８０４に接続された被覆板８０２が含まれている。
【００５０】
ハウジング６０２の中には、複数のエポキシ樹脂製リング８０６と共に、発光ダイオード６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃ、６０４ｄが取り付けられており、これらのダイオードは、複数のリード線８０８によって、ＰＣ配電盤アセンブリ８０４に接続されている。ハウジング６０２の中には、同様に、エポキシ樹脂製リング８１０と共に、状態表示灯６１６が取り付けられており、この状態表示灯は、リード線８１２によって、ＰＣ配電盤アセンブリ８０４に接続されている。通信トランシーバー６０６には、ガスケット８１６でハウジング６０２に取り付けられたＩＲ窓８１４、一対の固締具７０６及び一対のスペーサー８１８が備わっている。ＰＣ配電盤アセンブリ８０４は、一対の電池リード線８２０によって電池（図示略）に接続されている。
【００５１】
図９によれば、本発明の１つの実施形態に係るコンピュータカートアセンブリ１１０が示されている。このコンピュータカートアセンブリ１１０はキャビネット９０２からなり、キャビネット９０２は４つの車輪９０４（３つだけが示されている）に取り付けられており、これらの車輪には、カートアセンブリ１１０が誤って動くのを防止して駆動するために、対応する４つの車輪ロック９０６が備わっている。キャビネット９０２には、モニター１０８が、モニター延長柱９０８と枢動可能なモニター延長アーム９１０とによって、取り付けられている。好適な発明のモニター１０８は、フラットパネル型高解像度モニターである。このモニター１０８は、モニター延長アーム９１０に沿って送られかつモニター延長柱９０８を貫通しているモニターケーブル９１２によって、コンピュータシステム１０６に接続されている。キャビネット９０２の上には、キーボード１１６及びマウス１１８をそれぞれ保持するためのキーボードトレイ９１４及びマウストレイ９１６が取り付けられている。
【００５２】
センサ列１１２は、センサ列延長柱９１８、枢動可能な垂直のセンサ列延長アーム９２０、及び枢動可能な水平のセンサ列延長アーム９２２によって、キャビネット９０２に取り付けられている。
【００５３】
キャビネット９０２には、第１及び第２の前面キャビネットドア９２４ａ、９２４ｂが含まれている。
【００５４】
図１０によれば、コンピュータカートアセンブリ１１０は、前面キャビネットドア９２４ａ、９２４ｂが開かれた状態で示されている。前面キャビネットドア９２４ａ、９２４ｂが開かれて、コンピュータワークステーションアセンブリ１００２、ディスクベイ・記憶装置アセンブリ１００４及びローカライザー１００６が明らかになっている。スイッチパネルアセンブリ１００８もまた、キーボードトレイ９１４の内部に取り付けられて示されている。
【００５５】
図１１によれば、コンピュータカートアセンブリ１１０の背面図が示されている。カートアセンブリ１１０の背面には、背面パネルアセンブリ１１０２、カバー１１０４及びスイッチボックスアセンブリ１１０６が取り付けられている。
【００５６】
図１２に戻ると、センサ列１１２の組立図が示されている。センサ列１１２は、複数の固締具１２０６によって、取付板１２０８及びユニバーサルマウント１２１０に接続されている。ユニバーサルマウント１２１０によって、センサ列１１２は水平なセンサ列延長アーム９２２に接続されている。
【００５７】
先に考察したように、センサ列１１２には、複数の位置センサ１２０２及び複数のトランシーバー１２０４が含まれている。好適な実施形態では、複数のセンサは赤外光を検知することのできるカメラであり、トランシーバー１２０４は赤外光を用いて通信を行なう。この代わりに、赤外線トランシーバー１２０４はＲＦトランシーバーであってもよい。
【００５８】
位置センサ１２０２には、ローカライザー１００６をコンピュータカートアセンブリ９０２におけるセンサ列１１２から離して配置することのできるそれ自体の較正情報が含まれている。センサ列１１２によって検知領域が決められ、それによって、スマート器具１０２からの信号はセンサ列１１２で受けられる。適切に機能するためには、スマート器具１０２は、コンピュータシステム１０６がスマート器具１０２の位置を認識するように、検知領域の内部に配置しなければならない。
【００５９】
図１３によれば、背面パネルアセンブリ１１０２の組立図が示されている。このパネルアセンブリ１１０２には、モニターインターフェイスアセンブリ１３０４とビデオ増幅器１３０６とを取り付けると共に複数の関連ケーブル、コード及びプラグ（以下に説明する）をまとめるためのハウジング１３０２が含まれている。パネルアセンブリ１１０２には、電話ケーブル１３１０に接続された外部モデムポート１３０８、パッチケーブル１３１４に接続されたデータポート１３１２、及びＳＣＳＩケーブル１３１８に接続されたＳＣＳＩポート１３１６が含まれている。パネルアセンブリ１１０２には、複数の通信ケーブル１３２０、及びパネルアセンブリ１１０２を通って送られかつモニターインターフェイスアセンブリ１３０４に接続されたビデオケーブル１３２２もまた含まれている。モニターインターフェイスアセンブリ１３０４には、モニターケーブルプラグ１３２４及びセンサ列プラグ１３２６が含まれている。パネルアセンブリ１１０２には、電源コード１３２８もまた含まれている。
【００６０】
図１４によれば、スイッチボックスアセンブリ１１０６が示されている。スイッチボックスアセンブリ１１０６には、上面パネル１４０２と前面パネル１４０４とが含まれており、前面パネル１４０４には、複数の通信ポート１４０６、複数の医療用等級コンセント１４０８、ヒューズ付き電源入力モジュール１４１０、ＡＣ電源出力モジュール１４１２及びＡＣ電源入力モジュール１４１４が含まれている。スイッチボックスアセンブリ１１０６及びパネルアセンブリ１１０４によって、コンピュータネットワーク、電話線、複数の顕微鏡及び他の複数の手術室器具（図示略）を接続することが可能になる。
【００６１】
図１５によれば、スイッチボックスアセンブリ１１０６が、背面パネル及び側面パネル（図示略）を取り外して示されている。ヒューズ付き電源入力モジュール１４１０、ＡＣ電源出力モジュール１４１２及びＡＣ電源入力モジュール１４１４は、相互に接続されて、複数の電信線１５０２によって複数の出口１４０８に接続されている。複数の出口１４０８は、複数の電信線２３０によって複数のユニバーサルインラインプラグ１５０４に接続されている。上面パネル１４０２には、ユニバーサルインラインプラグ１５０４を収容するカート電源制御アセンブリ１５０６が取り付けられている。カート電源制御アセンブリ１５０６には、画像誘導型カートＵＰＳマイクロコンピュータ１５０８及び画像誘導型カートスイッチインターフェイスマイクロコンピュータ１５１０もまた、収容されている。このスイッチボックスの内部にあるマイクロコンピュータによって、このコンピュータシステムの電源投入及び電源遮断を容易に行なうことができる。即ち、入ボタンを単に押すだけでこのシステムの電源が投入され、待機ボタンを押すとこのシステムの電源が遮断される。電源遮断の際に、これらのマイクロコンピュータによって、ウィンドウズ（登録商標）オペレーティングシステムが同調してシャットダウンし、また、システムのクラッシュを起こすことなく電源が投入される。
【００６２】
任意の数のスマート器具１０２は、いつでも駆動することができる。この手術システム１００は、追跡されるスマート器具１０２（ユニバーサル式追跡装置２００が含まれている）の数によって決定された長さの備わっている走査周期で操作される。好適な実施形態では、画像誘導型手術システム１００だけによって、オペレータが現在使っているスマート器具１０２の位置と作動中の任意のユニバーサル式追跡装置２００とが追跡される（以下を参照のこと）。
【００６３】
以下に説明するように、このシステム１００によって、モニター１０８に、患者１２２を表すコンピュータグラフィックあるいは患者の身体の一部が表示される。このグラフィックは、２次元、３次元あるいは多面体のものであって、例えば、患者１２２の映像、ｘ線、ＭＲＯ画像、輪郭、線画あるいは他の任意の表現からなるものであってもよい。コンピュータシステム１０６は、センサシステム１０４から、作動中のスマート器具の位置に関する情報を受けて、この位置を患者１２２が表されているグラフィックと比較する。１つの実施形態では、このシステム１００によって、モニター１０８に、作動中のスマート器具１０２を表す線が表示される。別の実施形態では、このシステム１００によって、作動中のスマート器具１０２を示すグラフィックが表示される。
【００６４】
図１６によれば、新規なスマート器具１０２の駆動が次に考察される。第１処理ブロック１６０２では、新規なスマート器具１０２が駆動可能状態に配置される。スマート器具１０２に電源が投入されると、即ち、電池が挿入されることで電源が投入されると、その器具は駆動可能状態になる。第２処理ブロック１６０２では、オペレータ１２０が駆動ボタン２１４あるいは選択ボタン６１０を作動させることで、画像誘導型手術システム１００によってスマート器具１０２が認識される。
【００６５】
それぞれのスマート器具１０２には、唯一の通し番号が備わっている。好適な実施形態における図１７によれば、新規なスマート器具１０２の駆動は、それぞれの走査周期の開始時点で行なうことができる。第３処理ブロック１７０２では、手術システム１００によって、任意の新規な用具をそれ自体が確認するように要請が出される。即ち、（トランシーバー１２０４ａ、１２０４ｂを通して）コンピュータシステム１０６により新規用具照会パッケージ信号が出されるのが好ましい。この新規用具照会パッケージ信号には、標的用具１０２のための通し番号確認と、その用具の通し番号のための要請とが含まれている。標的用具のための通し番号確認は、既定値、例えばゼロ（０）に設定されている。スマート器具１０２が駆動可能状態にありさえすれば、既定値に等しい通し番号が備わっているスマート器具への要請に応えて、その駆動ボタン２１４は作動される。
【００６６】
第４処理ブロック１７０４では、所定時間内に新規用具照会パッケージ信号に反応がないときには、システム１００によって、第５処理ブロック１７０６で通常の走査が続行される。
【００６７】
第６処理ブロック１７０６では、新規なスマート器具１０２が駆動可能状態にあれば、そのスマート器具１０２は新規用具照会パッケージ信号に応答し、システム１００によって走査が停止される。
【００６８】
第７処理ブロック１７０８では、その後に新規なスマート器具１０２及びコンピュータシステム１０６が前後に通信を行ない、それによって、新規なスマート器具１０２を初期化してそれを走査処理に組み入れるためにコンピュータシステム１０６に必要な情報を中継する。この処理が行われた後に、制御部によって第５処理ブロック１７０６で通常の走査周期が進められる。
【００６９】
このような処理は、処置の際に使われるスマート器具１０２のそれぞれについて遂行しなければならない。普通は、使われるスマート器具１０２のそれぞれは、処置の開始に先立って初期化される。しかしながら、新規なスマート器具１０２は、いつでも組み入れることができる。
【００７０】
次のものは、スマート器具１０２の内部に記憶することのできるデータの一覧表である。これらのデータのいくつかあるいはすべては、初期化処理の際にコンピュータシステム１０６に送信することができる（前記を参照のこと）。
【００７１】
通し番号：これは、スマート器具１０２に関する唯一の電子的通し番号であって、スマート器具１０２をシステム１００に確認するために用いられる。
【００７２】
型式番号：これは、スマート器具１０２の型式番号である。コンピュータシステム１０６は、この情報を利用して、スマート器具１０２が使われる間にモニター１０８に表示されるグラフィックのような、コンピュータシステム１０６に記憶された、スマート器具１０２に関する情報を検索することができる。
【００７３】
器具名：これは、スマート器具１０２の名前である。この器具名は、スマート器具１０２が使われる間にモニター１０８に表示されるのが普通である。
【００７４】
一般的用具情報：これは、スマート器具１０２の一般的な型式である。コンピュータシステム１０６は、この情報を利用して、型式番号の一致が見つからないときにグラフィック及び他の器具パラメーターを創り出すことができる。
【００７５】
一般的型式：これは、スマート器具の一般的な型式である。この一般的型式は、次のうちのいずれか１つ、即ち、未知のナビゲーション用具、較正用具、追跡装置、キーパッド、枠付き用具、機能的用具のうちのいずれか１つであるのが好ましい。
【００７６】
先端部型式：これは、同器具における先端部の型式である。先端部の型式には、円筒、球、円錐、円錐台及び鋸刃が含まれている。
【００７７】
最小ＬＥＤ：これは、センサシステム１０４によって観察しなければならない、認識されるスマート器具についてのＬＥＤの最小数である。
【００７８】
寸法データ：この寸法データは、スマート器具１０２の物理的寸法を表し、半径、ボタン半径、ボタン幅、長さ、頂部半径、頂部幅及び厚さを含むことができる。
【００７９】
ＬＥＤの数：これは、スマート器具１０２における赤外線発光ダイオードの全数である。
【００８０】
ＬＥＤ点灯時間：これは、赤外線ＬＥＤが駆動している時間の合計である。
【００８１】
先端部の位置：これは、器具の統合システムに対するスマート器具の先端部の位置である。この先端部の位置には、Ｘ、Ｙ、Ｚ、偏揺れ、縦揺れ及び横揺れの値が含まれるのが好ましい。
【００８２】
先端部の補正：先端部の補正とは、製造誤差及び／又は先端部の変位の結果としての先端部の位置に関する補正因子を表している。
【００８３】
ボタンのパラメーター：このボタンのパラメーターによって、スマート器具１２０に存在するボタンが規定される。このボタンのパラメーターには、ボタンの数、時刻遅延及びボタンの中断時間を含むことができる。
【００８４】
較正箇所の数：これは、スマート器具１０２における較正箇所の数である。
【００８５】
ＥＥＲＡＭの修正：これは、ＥＥＲＡＭに記憶された情報に関する修正水準である。
【００８６】
ＲＭＳの一致：これは、器具のＬＥＤの一致を演算するために用いられたパラメーターである。
【００８７】
ＬＥＤ位置：このパラメーターには、スマート器具の統合システムに関するＬＥＤの位置が含まれている。スマート器具１０２に含まれたそれぞれのＬＥＤについてのＬＥＤ位置があるのが普通である。このＬＥＤ位置には、Ｘ、Ｙ、Ｚ及び法線ベクトルのＸ、Ｙ及びＺ成分が含まれているのが好ましい。
【００８８】
ボタン機能：このパラメーターによって、スマート器具１０２におけるボタンの機能が規定される。
【００８９】
較正箇所：器具の統合システムに対するスマート器具における較正箇所の位置である。この較正箇所には、Ｘ、Ｙ、Ｚ及び半径の値が含まれているのが好ましい。
【００９０】
図１８によれば、動的基準枠における構成要素としてのユニバーサル式追跡装置２００の操作と、このユニバーサル式追跡装置２００を使って行なう別のスマート器具１０２の検証とについて、これから説明される。
【００９１】
第８処理ブロック１８０２では、ユニバーサル式追跡装置２００が患者追跡システム５０２に連結される。このユニバーサル式追跡装置２００は、発光ダイオード２０２とセンサ列１０４との最適な整合を保証するように、配置しなければならない。ユニバーサル式追跡装置２００はまた、システム１００の稼働容積の内部に配置しなければならない。ユニバーサル式追跡装置２００とセンサ列１１２との間の赤外光束を遮る障害物はあってはならない。更にまた、ユニバーサル式追跡装置２００は、手術部位への完全なアクセスができるように配置すべきである。
【００９２】
この時点で、コンピュータシステム１０６は初期化も行わなければならない。図１９によれば、コンピュータシステム１０６によって、モニター１０８にディスプレイスクリーン１９００が表示される。このディスプレイスクリーン１９００には、ボタンバー１９０２、情報部分１９０４及びディスプレイ部分１９０６が含まれている。好適な実施形態では、コンピュータシステム１０６が初期化されると、オペレータ１２０に追跡装置２００を駆動するように指示するバナー１９０８が表示される。
【００９３】
第９処理ブロック１８０４では、先に説明したように、ユニバーサル式追跡装置２００が定位置にあれば、オペレータ１２０は、駆動ボタン２１４を即座に押し込んで、ユニバーサル式追跡装置２００を駆動する。図２０によれば、ユニバーサル式追跡装置２００を駆動すると、このシステムで作動用具を見つけることができないということを指示するバナー２００２が表示される。
【００９４】
第１０処理ブロック１８０６では、スマート器具１０２を駆動しなければならない。図２０に戻れば、スマート器具１０２が駆動されると、スマート器具１０２のグラフィックあるいはピクトグラム２００４（通し番号、型式番号、一般的用具情報あるいは一般的型式に基づく）と、スマート器具１０２の名前とがディスプレイスクリーン１９００の情報部分１９０４に表示される。スマート器具１０２が駆動されると、赤いバナー２００２が消える。
【００９５】
スマート器具１０２が駆動された後に、スマート器具１０２は検証しなければならない。即ち、患者追跡システム５０２に対するスマート器具１０２の位置は検証しなければならない。図２１によれば、この検証手順における指示２１０２が、ディスプレイスクリーン１９００の情報部分１９０４に表示される。更にまた、グラフィック２００４の背景が赤色に表示されて、作動用具１０２が検証されなかったことが示される。
【００９６】
図２２によれば、スマート器具１０２の先端部を追跡装置２０２の検証箇所２１６の中心に置いて選択ボタン６１０を作動させることで、スマート器具１０２が検証される。選択ボタン６１０が駆動されると、センサシステム１０４によって、ダイオード６０４の発光が検知され、また、未修正の位置情報がコンピュータシステム１０６へ送られる。
【００９７】
１つの実施形態では、ローカライザー１００６によって、未修正の位置情報が個々のダイオード６０４の位置に変換されると共に、この情報がコンピュータシステム１０６へ送られる。コンピュータシステム１０６は、この情報を利用してスマート器具１０２の位置及び方位を決定する。別の実施形態では、ローカライザー１００６によって、未修正の位置情報がスマート器具１０２及び／又はコンピュータシステム１０６の位置及び方位の情報に変換されると共に、この情報がコンピュータシステム１０６へ送られる。ローカライザー１００６による未修正の位置情報の変換は、当業界においてよく知られているので、これ以上の考察は行わない。
【００９８】
この検証手順がうまく行くと、コンピュータシステム１０６は次のステップに進む。さもなければ、その検証手順を選択ボタン６１０の作動によって再実行することができ、あるいはスマート器具１０２を再較正することができる（以下を参照のこと）
図２３及び図２４によれば、システム１００は、ディスプレイスクリーン１９００に表示されたグラフィックに対する手術領域を正確に登録するために、患者の身体１２２の一部に配置された複数のマーカー２３０８ａ、２３０８ｂ、２３０８ｃ、２３０８ｄを利用することができる。第１１処理ブロック２４０２では、それぞれのマーカー２３０８ａ、２３０８ｂ、２３０８ｃ、２３０８ｄの位置が規定される。
【００９９】
特に図２３によれば、ディスプレイ部分１９０６は、第１、第２、第３及び第４の副部分２３０２ａ、２３０２ｂ、２３０２ｃ、２３０２ｄに分けられている。第１、第２及び第３の副部分２３０２ａ、２３０２ｂ、２３０２ｃには、患者の頭部のＭＲＩ画像が含まれている。第４の副部分２３０２ｄには、指示されたマーカー２３０８ａ、２３０８ｂ、２３０８ｃ、２３０８ｄの位置で患者の頭部を表すコンピュータ画像２３０４が含まれている。
【０１００】
この例では、第４の副部分２３０２ｄにおける番号１、２及び３によって表された３つのマーカーがある。これらのマーカー２３０８ａ、２３０８ｂ、２３０８ｃは、スティッカーあるいはねじ込み柱を含む、相異なるいくつかの型のものであってもよい。情報部分１９０４には、ねじ込み柱型あるいは骨マーカー２３０８ａ、２３０８ｂ、２３０８ｃを示しているグラフィック２３０６が示されている。このグラフィック２３０６は、情報にする目的だけのものであり、患者１２６の実際の映像ではない。
【０１０１】
加えて、図３３によれば、可撓性材料から作られたメッシュあるいはシート３３０２で、患者１２２の一部を包みあるいは覆うことができる。このメッシュ３３０２には、一方の側面に軽い接着剤の層があり、他方の側面に複数のマーカー３３０４がある。これらのマーカー３３０４は、既知の間隔で配置されている。このメッシュ３３０２は、接着剤を用いて患者１２２に張り付けられる。すると、マーカー３３０４は、ローカライザー１００６によって見つけることができ、また、患者の追跡と同様に、表面照合のためにシステム１００によって使用することができる。
【０１０２】
１つの実施形態では、マーカー３３０４はスティッカーであり、マーカー３３０４の位置をシステム１００の内部に登録するために、スマート器具１０２と共に使用することができる。
【０１０３】
別の実施形態では、シート３３０２はスマート器具であり、マーカー３３０４は発光ダイオードである。これらのダイオードの位置は現場で決定される。これらのダイオードは、ブレークアウトボックスに接続されると共に、異なった取付手段を用いて、患者の任意の組織、例えば骨あるいは皮膚に取り付けることができる。そして、シート３３０２の幾何学的配置は２つのモードに初期化することができる。その第１のモードは、これらのダイオードとセンサ列との空間的関係を決定した後に堅い組織を追跡するモードである。第２のモードは、長い期間にわたって柔らかい組織の変位あるいは変形を追跡するモードである。この第１モード（追跡すること）を用いると、シートにおけるダイオードの位置情報を利用して、追跡された患者の特徴を例えば表面照合法により画像データセット、例えばＣＴスキャンに登録することができる。
【０１０４】
図２３に戻れば、副部分２３０２ａ、２３０２ｂ、２３０２ｃ、２３０２ｄに含まれた画像を利用して、マーカー２３０８ａ、２３０８ｂ、２３０８ｃで表された基準箇所がシステム１００の中に規定される。一組の指示２３１０が情報部分１９０４に表示される。
【０１０５】
加えて、発光ダイオード（図示略）をマーカー２３０８ａ、２３０８ｂ、２３０８ｃにしっかりと取り付けて、これらのマーカーの位置をシステム１００の中に自動登録することができる。
【０１０６】
グラフィック２００４によって示されたように、作動中のスマート器具１０２はポインターである。マーカー２３０８ａ、２３０８ｂ、２３０８ｃの位置をシステムの中に規定するために、オペレータ１２０は、ポインター１０２の先端部をマーカーの上に置いて、選択ボタン６１０を駆動する。これらのマーカー２３０８ａ、２３０８ｂ、２３０８ｃは、指示された順序、即ち、１、２、３で規定しなければならない。しかしながら、１つのマーカー２３０８ａ、２３０８ｂ、２３０８ｃは、制御ボタン１１４を使ってスクロールすることによって、完全にスキップさせることができる。
【０１０７】
このシステム１００は、オペレータ１２０によってディスプレイ部分１９０６における画像を拡大／縮小しかつ回転させてこの処理を促進することができるようにされているのが好ましい。
【０１０８】
図２４に戻れば、第１２処理ブロック２４０４では、それぞれのマーカー２３０８ａ、２３０８ｂ、２３０８ｃがシステム１００の中に規定された後に、規定された位置の精度がチェックされる。好適な実施形態では、このことは、規定された位置と既知の位置との相対的一致を演算することで達成される。もし、規定された位置のいずれかが期待された位置と所定しきい値を超えて異なっているときには、マーカーの位置は再規定しなければならない。好適な実施形態では、所定しきい値は、皮膚マーカーについては１ミリメートル（ｍｍ）であり、骨マーカーについては２と１／２（２．５）ミリメートルである。しかしながら、これらの値は調整することができる。
【０１０９】
図２５によれば、演算された精度を表すディスプレイスクリーン１９００が示されている。マーカー２３０８ａ、２３０８ｂ、２３０８ｃによって表された箇所とそれらの偏差とが情報部分１９０４に一覧表示されている。規定された箇所が所定の偏差内にあるときでも、オペレータ１２０は、このシステム１００によりその箇所を再規定して、システム１００の精度を最適化することができる。
【０１１０】
図２６によれば、操作の際、情報部分１９０４にはメインメニュー２６０２が含まれる。このメインメニュー２６０２には、操作ボタン２６０４、誘導モードボタン２６０６、アプローチボタン２６０８、登録ボタン２６１０及び画面選択ボタン２６１２が含まれている。
【０１１１】
図２７によれば、操作ボタン２６０４を作動させると、情報部分１９０４には操作パネル２７０２が含まれる。この操作パネル２７０２には、軌跡部分２７０４、仮想先端部分２７０６、画像フリーズ切り換えボタン２７０８、スナップショット撮影ボタン２７１０、ズームインボタン２７１２、ズームアウトボタン２７１４及びメインメニューボタン２７１６が含まれている。
【０１１２】
軌跡部分２７０４には、スマート器具１０２の実際の位置と所望の操作箇所との間の距離に関する情報が含まれている。例えば、軌跡部分２７０４には、操作箇所へ到達するのに必要な軌跡２７２０の型、即ち、「一直線の」が説明されている。着色されたドット２７１８によって、軌跡を表すスクリーン２７２４に画像の色が表示されている。テキストボックス２７２２には、スマート器具１０２の実際の位置と所望の操作箇所との間の距離が含まれている。
【０１１３】
仮想先端部の特徴によって、オペレータ１２０は、スマート器具１０２の先端部をモニター１０８の上に仮想的に延ばすことができる。このことは、操作の際に細長い器具を視覚化するために普通に行なわれる。仮想先端部分２７０６には、距離テキストボックス２７２６、デクリメントボタン２７２８、インクリメントボタン２７３０及びリセットボタン２７３２が含まれている。距離テキストボックス２７２６には、スマート器具１０２の仮想的延長距離が含まれている。デクリメントボタン２７２８、インクリメントボタン２７３０及びリセットボタン２７３２は、そのスマート器具の仮想的延長距離をデクリメントし、インクリメントし、またゼロにセットするために使われると共に、マウス１１６や制御ボタン１１４によって操作することができる。
【０１１４】
仮想先端部の特徴は、案内された器具を予測した軌跡に沿って整合するために役に立つ。仮想先端部の特徴は、生検の深さを決定するためにも役に立つ。入口箇所に置かれたスマート器具１０２の先端部で、標的までの距離がテキストボックス２７２２に示されている。仮想先端部は次いで、この量だけ（標的へ）延長することができ、また、予測した軌跡に沿って器具の整合を容易に行なうことができる。
【０１１５】
図２８によれば、仮想先端部の延長が５０ｍｍであることが示されている。この先端部が延長されると、警告信号２８０２が表示されて、オペレータ１２０に仮想プローブが表示されるということを気づかせる。
【０１１６】
スマート器具１０２の実際の箇所から所望の操作箇所までの必要な軌跡は、破線２８０４によって表されている。スマート器具１０２の実際の先端部は、第１垂直線部分２８０６によって表されている。仮想先端部は、第２垂直線部分２８０８によって表されている。
【０１１７】
フリーズ画像切り換えボタン２７０８は、フリーズしあるいは固定したオンスクリーン画像とリアルタイム画像とを切り換えるために使われる。リアルタイム画像は正常な操作の際に表示される。
【０１１８】
スナップショット撮影ボタン２７１０によって、ディスプレイ部分１９０６に表示された画像が、画像ファイルに、好ましくはＴＩＦＦファイルフォーマットに取り込まれると共に、その画像が患者のアーカイブに記憶される。
【０１１９】
ズームインボタン２７１２及びズームアウトボタン２７１４は、ディスプレイ部分１９０６に表示された画像を拡大したり縮小したりするために使われる。
【０１２０】
メインメニューボタン２７１６は、システム１００をメインメニュー２６０２に復帰させるためのものである。
【０１２１】
図２９及び図３０によれば、誘導モードにおけるシステム１００の操作が、これから説明される。この誘導モードは、スマート器具１０２を既定の入口の中に挿入するのを誘導するために用いられる。ディスプレイ部分１９０６に既定の入口箇所２９０２が表示される。この入口箇所２９０２は、ディスプレイ部分１９０６の中央にとどまっているのが好ましい。第１標的２９０４が作動中のスマート器具１０２の先端部を表す。第２標的２９０６がスマート器具１０２の後端部を表す。目標は、第１標的２９０４と第２標的２９０６とが整列して、現在のスマート器具１０２が適切な方位に置かれていることを表示することである。この誘導モードは、少なくとも１つのアプローチ軌跡２９０８があるときに限って、選択することができる。
【０１２２】
図３１及び図３２によれば、アプローチボタン２６０８の作動によって、オペレータ１２０は既定の軌跡を見ることができる。特に図３１によれば、アプローチボタン２６０８を作動した後の情報部分１９０４には、すべての既定アプローチの一覧表３１０２が含まれている。この例では、ただ１つのアプローチ（「一直線の　１」）３１０４が規定されている。副部分２３０２ａ、２３０２ｂ、２３０２ｃ、２３０２ｄの１つ以上には、既定の入口箇所３１０６及び軌跡３１０８を表す患者１２２の画像あるいは表現が含まれている。入口箇所変更ボタンによって、オペレータ１２０は既定の入口箇所を変更することができる。
【０１２３】
特に図３２によれば、入口箇所変更ボタンを作動した後の情報部分１９０４には、入口箇所をどのようにして変更するかについての指示３２０２が含まれている。一般的には、オペレータ１２０は、作動中のスマート器具１０２の先端部を所望箇所に置き、スマート器具１０２の選択あるいは作用ボタン６１０を作動させ、それによって、入口箇所３１０６を再規定する。次いで、オペレータ１２０は、上昇（前進）ボタン６０８かあるいは下降（後退）ボタン６１２を作動させて、その変更を承認するかあるいは取り消す。
【０１２４】
図３４Ａ及び図３４Ｂによれば、較正及び検証用具３４００が示されている。この用具３４００は、４つの赤外線ＬＥＤ３４０２ａ、３４０２ｂ、３４０２ｃ、３４０２ｄ、電池（図示略）のための電池ホルダー３４０２、状態表示灯３４０６、赤外線トランシーバー３４０８及び駆動ボタン３４１０が備わっているスマート器具である。ユニバーサル式追跡装置が非誘導型用具に取り付けられると、この較正用具は、組み合わされた器具の先端部の位置をその追跡装置の中で較正するために使用することができる。この較正用具３４００はまた、スマート器具１０２を検証することができないとき（前記を参照のこと）、あるいはそのコンピュータ内蔵型用具１０２が損なわれたことが疑われるときには、別のスマート器具１０２を再較正するために使用することもできる。加えて、この較正用具３４００はまた、例えばユニバーサル式追跡装置２００の備わった患者追跡システム５０２を使わないときに、別のスマート器具１０２を検証するために使用することもできる。
【０１２５】
すべてのスマート器具１０２と同じように、この較正用具３４００は初期化しなければならない。較正用具３４００は、センサシステム１０４の観点から、ＬＥＤ３４０２ａ、３４０２ｂ、３４０２ｃ、３４０２ｄの備わったシステム１００における稼働容積の内部で堅牢な表面に置かなければならない。次いで、この較正用具は、駆動ボタン３４１０を作動して初期化される（前記を参照のこと）。
【０１２６】
較正用具３４００には、少なくとも１つの検証箇所３４１２が含まれている。好適な実施形態では、較正用具３４００には、さまざまな型式の用具先端部に適合した４つの検証箇所３４１２ａ、３４１２ｂ、３４１２ｃ、３４１２ｄが含まれている。これら４つの検証箇所３４１２ａ、３４１２ｂ、３４１２ｃ、３４１２ｄは、４つの支柱３４１４ａ、３４１４ｂ、３４１４ｃ、３４１４ｄの頂部に設けられている。４つの支柱３４１４ａ、３４１４ｂ、３４１４ｃ、３４１４ｄは基部３４１６に連結されている。４つの支柱３４１４ａ、３４１４ｂ、３４１４ｃ、３４１４ｄは、上部及び下部プレート３４１８、３４２０に摺動可能に連結されている。上部及び下部プレート３４１８、３４２０は、第１及び第２の上部プラットフォームねじ３４１８ａ、３４１８ｂと第１及び第２の下部プラットフォームねじ３４２０ａ、３４２０ｂとによって、４つの支柱３４１４ａ、３４１４ｂ、３４１４ｃ、３４１４ｄにそれぞれロックされている。
【０１２７】
上部プレート３４１８には第１開口３４２２がある。第１レバー３４２４が複数の第１フランジ３４２６に連結されている。この第１レバー３４２４は、複数の第１フランジ３４２６に作用して、第１開口３４２２を可変的に閉じかつ／又はその大きさを変える。
【０１２８】
下部プレート３４２０には第２開口３４２８がある。第２レバー３４３０が複数の第２フランジ３４３２に連結されている。この第２レバー３４３０は、複数の第２フランジ３４３２に作用して、第２開口３４２８を可変的に閉じかつ／又はその大きさを変える。
【０１２９】
図３５によれば、スマート器具１０２を較正するための処理がこれから説明される。第１３処理ブロック３５０２では、ステーション３４００が初期化される（前記を参照のこと）。第１４処理ブロック３５０４では、第１及び第２開口３４２２、３４２８が、第１及び第２レバー３４２４、３４３０によってそれぞれ充分に開かれる。
【０１３０】
第１５処理ブロック３５０６では、較正されるスマート器具１０２は次いで、第１及び第２開口３４２２、３４２８から、スマート器具１０２の先端部が基部３４１６に当たるまで、挿入される。
【０１３１】
第１６処理ブロック３５０８では、プラットフォームねじ３４１８ａ、３４１８ｂ、３４２０ａ、３４２０ｂがゆるめられて、上部及び下部プレート３４１８、３４２０は、スマート器具１０２の形状が認められるまで、滑り離される。
【０１３２】
第１７処理ブロック３４１０では、次いでプラットフォームねじ３４１８ａ、３４１８ｂ、３４２０ａ、３４２０ｂが締められる。
【０１３３】
第１８処理ブロック３４１２では、第１及び第２レバー３４２４、３４３０を使って、スマート器具１０２の周りで第１及び第２開口３４２２、３４２８が閉じられる。
【０１３４】
第１９処理ブロック３４１４では、オペレータ１２０は次いで、スマート器具１０２の駆動ボタン２１４あるいは選択ボタン６１０を押す。次いで、スマート器具１０２のＬＥＤ２０２、６０４がローカライザーシステムによって読み取られる。位置情報は、スマート器具１０２のための新しい較正情報を演算するコンピュータシステム１０６に中継される。好適な実施形態では、次いで、この新しい較正情報はスマート器具１０２に返送されてそれに記憶される。このスマート器具１０２がその後に駆動されるときにはいつでも、この新しい較正情報が、用いるコンピュータシステム１０６に送信される。
【０１３５】
スマート器具を較正した後にそれを検証することが推奨される。較正及び検証用具３４００は検証を行なうためにも使用することができる。スマート器具１０２を検証するための較正及び検証用具３４００の操作は、ユニバーサル式追跡装置２００の使用法と類似している。
【０１３６】
図３６によれば、このシステム１００には、オペレータ１２０が操作してモニター１０８のディスプレイスクリーン１９００から選択することのできる遠隔制御装置３６００が含まれている。この遠隔制御装置３６００は、消毒することができ、また、このシステムの稼動容積の中に配置することができる。
【０１３７】
遠隔制御装置３６００には、電池ホルダー３６０４の備わったハウジング３６０２が含まれている。オペレータ１２０は、複数の制御ボタン３６０６によって、このシステム１００、赤外線トランシーバー３６０８及び状態表示灯３６１０を制御することができる。好適な実施形態では、遠隔制御装置３６００には、上昇ボタン３６０６ａ、下降ボタン３６０６ｂ、次点ボタン３６０６ｃ、後退ボタン３６０６ｄ及び選択あるいは作用ボタン３６０６ｅが含まれている。
【０１３８】
先に考察したように、このシステム１００は、作動中のスマート器具１０２の数に基づいた長さのある走査周期で作動する。それぞれの周期の初めには、システム１００によって、任意の新規スマート器具１０２にそれ自体を識別することを要請する新規用具照会パッケージシステムが送信される（前記を参照のこと）。新規な用具が何もないときには、システム１００は、作動中のスマート器具１０２によってサイクル動作して、これらの器具の位置を決定する。
【０１３９】
スマート器具１０２の位置を決定するために、このシステム１００には、駆動されたスマート器具１０２のそれぞれにおけるＬＥＤの数が記憶されている。ＬＥＤ２０２、２０４のみが一度に読みとられることが出来る。
【０１４０】
好適な実施形態では、システム１００によって、スマート器具１０２を通し番号で識別してそのＬＥＤ２０２、６０４を発光させるために作成されるべきである初期信号がまず送信される。この初期信号には、標的にされたスマート器具１０２からの状態情報も必要である。この状態情報には、電池寿命、いくらかの故障、駆動された制御ボタンなどが含まれている。標的のスマート器具１０２によって、必要な状態情報がシステム１００に送信される。
【０１４１】
この初期信号には、スマート器具１０２についての指令もまた含まれていてもよい。例えば、洗浄器として適合されたスマート器具１０２は、オン指令及びオフ指令に応答することができる。
【０１４２】
次いで、このシステム１００で識別するために、このシステム１００によって、スマート器具１０２が一度にそれぞれのＬＥＤを消光するような要請が出される。
【０１４３】
１つの実施形態では、システム１００は、作動中のスマート器具によってサイクル動作して、これらの器具の位置を決定しようとする。
【０１４４】
別の実施形態では、システム１００は、患者追跡システム５０２と、オペレータによって現在使われているコンピュータ内蔵型用具１０２とに連結された任意のユニバーサル式追跡装置２００の位置だけを決定する。この実施形態では、オペレータ１２０が（既に駆動された）スマート器具１０２を手に取るときに、オペレータ１２０は駆動ボタン２１４あるいは選択ボタン６１０を作動しなければならない。このことは、このスマート器具１０２が現在使われているシステム１００へ信号として送られる。好適な実施形態では、システム１００は、作動中のすべてのスマート器具１０２によってサイクル動作するが、使われていないスマート器具１０２にＬＥＤの数を一時的にゼロ（０）に設定する。
【０１４５】
先に考察したように、制御ボタン１１４は、プログラムすることが可能なものであり、コンピュータシステム１０６に用いられているソフトウェアを操作するように、即ち、同ソフトウェアを介して案内するように適合されている。制御ボタン１１４はまた、先に考察したように、検証及び較正の操作にも使われる。例えば、図６に示されたスマート器具６００では、選択ボタン６１０は、スマート器具６００を検証し、同器具６００を較正し、更に同器具６００を駆動するために使われる。このシステム１００によれば、スマート器具６００の位置に基づいて正確な操作が行なわれる。例えば、スマート器具６００の位置によって、ポインター６１４がユニバーサル式追跡装置２００（あるいは検証用具３４００）の検証箇所２１６に置かれたことが表示されると、システム１００によって、選択ボタン６１０の駆動時に検証操作が行なわれる。スマート器具６００が較正用具３４００の中にあるときには、選択ボタン６１０が駆動されると、較正操作が行なわれる。このような特徴は、他の入力装置と共にシステム１００に用いることもできる。例えば、オペレータ１２０がキーボード１１６のボタンを押す必要に迫られたときには、オペレータ１２０は所望のキーの箇所を指して選択ボタン６１０を駆動するだけでよい。
【０１４６】
本発明の他の態様、目的及び特徴は、図面、開示内容及び請求の範囲を検討することによって取得できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の１つの実施形態に係る手術システムの斜視図である。
【図２】
図２は、本発明のユニバーサル式追跡装置の斜視図である。
【図３】
図３は、一般的な器具に適用されたそのユニバーサル式追跡装置の斜視図である。
【図４】
図４は、図２のユニバーサル式追跡装置の組立図である。
【図５】
図５は、図２のユニバーサル式追跡装置及び患者追跡システムの一部の斜視図である。
【図６】
図６は、本発明の１つの実施形態に係る、ポインター装置の形態にあるスマート器具の斜視図である。
【図７】
図７は、図６のスマート器具の部分組立図である。
【図８】
図８は、図６のポインター装置における別の部分組立図である。
【図９】
図９は、本発明のコンピュータカートアセンブリの斜視図である。
【図１０】
図１０は、図９のコンピュータカートアセンブリの前方部分組立図である。
【図１１】
図１１は、図９のコンピュータカートアセンブリの後方斜視図である。
【図１２】
図１２は、本発明の１つの実施形態に係る図１の手術システムに使用するためのセンサ列の組立図である。
【図１３】
図１３は、本発明の後方パネルアセンブリの組立図である。
【図１４】
図１４は、本発明のスイッチボックスアセンブリの斜視図である。
【図１５】
図１５は、本発明のスイッチボックスアセンブリの部分組立図である。
【図１６】
図１６は、本発明の１つの実施形態に係るスマート器具の駆動過程のフローダイアグラムである。
【図１７】
図１７は、本発明の１つの実施形態に係るスマート器具の駆動過程の第２フローダイアグラムである。
【図１８】
図１８は、本発明の１つの実施形態に係るユニバーサル式追跡装置を使用する患者追跡システムの駆動過程のフローダイアグラムである。
【図１９】
図１９は、本発明の１つの実施形態に係る、初期バナーのあるディスプレイスクリーンの線図式説明である。
【図２０】
図２０は、第２バナーのある図１９のディスプレイスクリーンの線図式説明である。
【図２１】
図２１は、用具検証指示のある情報部分が備わった図１９のディスプレイスクリーンの線図式説明である。
【図２２】
図２２は、検証処置の際におけるユニバーサル式追跡装置と別のスマート器具との斜視図である。
【図２３】
図２３は、位置決め過程の際における図１９のディスプレイスクリーンの線図式説明である。
【図２４】
図２４は、本発明の１つの実施形態に係る、手術システムにおける位置決め用マーカーのためのフローダイアグラムである。
【図２５】
図２５は、位置決め精度情報のある図１９のディスプレイスクリーンの線図式説明である。
【図２６】
図２６は、主要メニューのある図１９のディスプレイスクリーンの線図式説明である。
【図２７】
図２７は、操作モードの際における図１９のディスプレイスクリーンの線図式説明である。
【図２８】
図２８は、仮想先端部の特徴がある、操作モードの際における図１９のディスプレイスクリーンの線図式説明である。
【図２９】
図２９は、誘導モードの際における図１９のディスプレイスクリーンの線図式説明である。
【図３０】
図３０は、誘導モードの際における図１９のディスプレイスクリーンの第２線図式説明である。
【図３１】
図３１は、選択接近モードの際における図１９のディスプレイスクリーンの線図式説明である。
【図３２】
図３２は、選択接近モードの際における図１９のディスプレイスクリーンの第２線図式説明である。
【図３３】
図３３は、本発明の１つの実施形態に係る、複数のマーカーのある可撓性のシートあるいはメッシュの線図式説明である。
【図３４】
図３４Ａは、本発明の１つの実施形態に係る、較正及び検証の用具の斜視図であり、図３４Ｂは、図３４Ａの較正及び検証の用具の第２斜視図である。
【図３５】
図３５は、本発明の１つの実施形態に係る、図３４Ａ及び図３４Ｂの較正及び検証の用具を使用するスマート器具のための較正過程のフローダイアグラムである。
【図３６】
図３６は、本発明の１つの実施形態に係る遠隔制御装置の斜視図である。
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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