JP2002510214A - 基準および局所化フレームを備える外科用案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、体に施される医科または外科的処置中使用するためのシステムに関する。本発明のシステムは、処置前または処置中スキャナにより生成されるスキャンを使用して、１または複数の体要素１０，２０，３０の位置を表わす像を生成する。像データセットは、各体要素に対する基準点１０Ａ〜１０Ｃを有し、ある体要素に対する基準点は、体要素に対して固定の空間関係を有する。システムは、表示されるべき各体要素の各基準点の相対位置を識別するための装置１０８を備える。システムはまた、処置中各基準点の識別された相対関係にしたがって像データセットを変更するためのプロセッサ１０４を備える。また、本発明は、当該デバイスと通信してその位置を識別するセンサアレイ１１０，１１２を有する外科用案内システムと使用するためのデバイスも提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 基準および局所化フレームを備える外科用案内装置 ［関連出願］ 本発明のシステムおよびフレームは、1993年４月26日の米国特許出願第08/053 ,076号および1955年９月７日付のその継続出願第08/529,981号に記述されるシス テムに関する改良である。それゆえ、この両出願の記述は参照として本願に組み 込まれる。加えて、本発明は、1994年10月７日付の米国特許出願第08/319,615号 の発明の改良である。それゆえ、この出願の記述も参照として本願に組み込まれ る。加えて、本発明は、1995年９月８日付米国特許出願の仮特許出願の発明の改 良である。それゆえ、この特許出願の記述も参照として本願に組み込まれる。 ［利用分野］ 本発明は、医学的および外科的処置中、処置の実行を補助し種々の体部位や機 器の相対位置を指示するような像を生成し利用するシステムに関する。特に、本 発明は、医学的および外科的処置前または処置中取られたスキャンに基づき、か つ処置中の体部位および機器の現在の位置に基づいて、処置中に像を生成するた めのシステムに関する。 像により案内される医学的および外科的処置は、医学的または外科的処置前ま たは処置中のいずれかに得られたスキャンが、処置中医師を案内するために像を 生成するのに使用される技術より成る。この分野への関心の最近の高まりは、走 査技術、特にコンピュータトモグラフィ（ＣＴ）または磁気共鳴撮像(MRI)のよ うな、体部位の三次元的像を生成するためにコンピュータを利用する装置におけ る最近の進歩の直接的結果である。 図式的撮像における進歩の大部分は、大形となる傾向があり、撮像されつつあ る体部位を取り囲みかつ高価となる装置に関係する。これらの装置により生成さ れるスキャンは、検査下にある身体部位を高い解像度と十分の空間的忠実度で描 くけれども、それは高価であるので、処置の遂行中使用される装置の専用化は普 通阻害される。それゆえ、像案内式外科手術は、通常手術前に取られた像を使用 して遂行される。 手術前の像への依存は、主として頭蓋に対する像案内に焦点を置いた。頭蓋は 、脳を包囲することにより、撮像と手術間において解剖構造の変化をほとんど抑 止する剛体として働く。頭蓋はまた、基準または規準システムを取り付けること ができる比較的容易な規準点を提供するから、処置前の像と処置中の仕事空間と の整合は処置の開始時、処置中あるいは全処置を通じて簡単になすことができる 。整合は、外科手術を受けつつある解剖構造の処置前または処置中のスキャンを 対応する解剖構造の外科的または医学的位置に関係づけるプロセスとして定義さ れる。例えば、米国特許第5,383,454号（米国特許出願第07/909,097号）。 撮像と外科手術間の剛体的固定と、解剖構造の移動の不存在のこの状況は、頭 蓋骨と頭蓋骨内の中身に特有であり、図１に示されるような簡単な１対１の整合 プロセスを可能にする。医学的処置または外科手術中の位置は、走査の時点から 処置の時点までの解剖構造の動きの不存在のため、処置前の像データセットと整 合下にある。実際に、頭蓋とその頭蓋ない内容物は、「剛体」すなわち、内部的 に変形しない物体を構成する。体の殆どの他の各部位には、解剖構造内に十分の 移動の機会がある。これは、処置前のスキャンが処置中の解剖構造を描く忠実度 を劣化する。それゆえ、像案内を頭蓋以外の身体の残部に適用するには追加の革 新が必要である。 像案内式外科手術の確実性は、処置前または処置中に取られるスキャンと、処 置中の体部位の現在の位置と形状に基づいて医学的または外科的処置中に像を生 成できる能力に依存する。ここでは、２形式の体部位が扱われる。すなわち(1) 形状を変えず、圧縮もせず、撮像と医学的処置間で変形もしない体内の構造体。 これは「剛体」と称され、骨格の骨がその例として挙げられる。(2)形状を変化 し、撮像のプロセスと医学的処置間で変形することがある体内構造体。これは、 「半剛体」と称され、肝臓や前立腺が例として挙げられる。両形式の身体部位は 、同様に、治療、融合、切除、生検あるいは放射線治療のための医学的または外 科的処置の対象である。それゆえ、スキャン上に処置前に描かれた体部位と、処 置中に検出されるこれらの同じ体部位の位置および形状との間に整合を遂行する 技術が必要である。この技術は、間接により接続される骨や折れた骨の断片のよ うな剛体的にに接合されない身体部分の間には移動が起こり得ること、および肝 臓や前立腺のような半剛性体に対しては形状の変形が起こり得ることを考慮に入 れなければならない。特に、この技術は、局所化および表示のために使用される 変更された像データセットが医学的または外科的処置中関係のある体部位の位置 および／または形状に対応するように走査された像データセットを変更できねば ならない。この対応性を達成するための鍵は、医学的または外科的処置中関係の ある体部位（単数または複数）の位置および／または形状を正確に検出し追跡で きること、そしてまた上記の処置中に使用される機器または放射線を追跡できる ことに係る。 ［発明の概要］ 本発明の目的は、処置前の像に描かれる体部位と外科手術中に追跡される体部 位との間の整合を可能にするシステムを提供することである。 本発明の他の目的は、処置前の像に描かれる肝臓のような半剛性の体と外科手 術中に検出されるそのような半剛性の体との間の整合を可能にするシステムを提 供することである。 本発明の他の目的は、処置前の像に描かれる前立腺要素のような複数のからだ 部位と外科手術中に検出されるそのような複数の体部位との間の整合を可能にす るシステムを提供することである。 本発明の他の目的は、撮像と処置の間で変形することがある半剛性の体を局所 化でき、かつその変形形状にある体の処置中ディスプレイを提供するシステムを 提供することである。 本発明の他の目的は、撮像と処置の間で相互に動く複数の剛性の体を局所化で き、体の処置中それらの変位位置でディスプレイを提供するシステムを提供する ことである。 本発明の他の目的は、体に関する医学的または外科的処置中に使用するための システムであって、処置前または処置中にスキャナにより生成されるスキャンに 基づいて処置中１または複数の体要素の位置を表示するディスプレイを生成シス テムを提供することである。 本発明の他の目的は、体に関する医学的または外科的処置中に使用するための システムであって、処置中における各要素の識別された位置に従って処置前また は処置中に取られたスキャンを変更するシステムを提供することである。 本発明の他の目的は、体に関する医学的または外科的処置中に使用するための システムであって、処置中における各要素の識別された形状に従って像データセ ットを変更するシステムを提供することである。 本発明の他の目的は、処置中における体要素（単数または複数）に関する医学 的または外科的機器の位置を表示するディスプレイを生成するシステムを提供す ることである。 本発明の他の目的は、像で案内される医学的または外科的処置中に使用するた めのシステムであって、処置の実行中医師または外科医により容易に採用される システムを提供することである。 本発明のさらに他の目的は、体要素の輪郭に基づき医学的または外科的処置中 体要素の相対位置および／または形状を決定し、体要素を露出する必要を避ける ことができるシステムを提供することである。 本発明の他の目的は、体要素の三次元における相対位置および／または形状を 決定するために、体要素の１または複数の二次元蛍光透視またはＸ線像を採用す るシステムを提供することである。 本発明のさらに他の目的は、処置前に発生される体の要素についての像データ セットに基づいて処置中に体要素の位置を表わすディスプレイを採用する医学的 または外科的処置について開示することである。 本発明のさらに他の目的は、医学的または外科的処置システムおよび方法であ って、処置中体要素の再位置づけを可能にし、しかも体要素の相対位置を示す像 の生成を可能にするシステムおよび方法を提供することである。 本発明の他の目的は、医学的または外科的処置システムおよび方法であって、 処置中体要素の再整形を可能にし、しかも体要素の位置および現在形状を示す像 を生成することを可能にするシステムおよび方法を提供することである。 本発明のさらに他の目的は、体の要素を局所化でき、処置中、鉗子、顕微鏡ま たはレーザのような機器が体要素に関して正確に位置づけできるように、機器に 関する体要素の位置のディスプレイを生じさせるシステムを提供することである 。 本発明の他の目的および特徴については、後で明らかになるものもあり、特に 指摘するものもある。 本発明は、患者の体についての医学的または外科的処置中に使用するためのシ ステムより成る。本システムは、処置前にスキャナにより生成され、関係する各 体要素に対して少なくとも一つの基準点を有するスキャンを使用して、処置中１ または複数の体要素の位置または像を表示する１または複数の像を発生する。こ れらの二次元スキャンは、一緒に取られて、体の三次元描写を構成し、そしてこ れは像データセットと呼ばれる。特定の体要素の基準点は、特定の体要素に関す る空間的関係を有する。システムは、医学的または外科的処置中、システムによ り表示されるべき各体要素の基準点の位置を識別するための手段を備える。シス テムはまた、医学的または外科的処置中、識別手段と称される、各体要素の基準 点の識別された位置に従って像データセットを変更するためのプロセッサを備え る。これは識別手段と称される。プロセッサは、処置中体要素の位置および形状 を表わす変更された（変位および／または変形された像）データセットを使用し て像を発生する。任意的に、プロセッサは、これらの体要素に関する医学的また は外科的処置の位置を決定する。システムはまた、二次元像により処置中におけ る体要素の位置および形状と、そして任意的に体要素に関する医学的または外科 的機器の決定された位置を示すために、プロセッサにより発生される変更された 像データセットを利用するディスプレイを備える。 本発明はまた、処置中に使用するための方法を構成する。本方法は、処置前に 生成され各体要素に対して基準点を有するスキャンに基づいて処置中１または複 数の体要素の位置および形状を表わす像を発生する。本方法は、 処置中、表示されるべき各体要素の基準位置を識別し、 処置中体要素の位置を表わす変更された（変位および／または変形された）像 データセットを発生するために、処置中各体要素の基準点の識別された位置に従 って像データセットを変更し、 任意的に、体要素に関する医学的または外科的機器、プローブまたは照射ビー ムの位置を決定し、そして 処置中変更された像データセットに基づいて体要素の位置および形状、および 任意的に体要素に関する医学的または外科的機器の位置を示すディスプレイを生 成する 諸段階を含む。 本発明はまた、各々基準点を有する２またはそれ以上の体要素と使用するため の方法を構成する。本方法は、処置に先立ち体要素の相対位置を固定するために 、体要素をフレームに入れ、そして固定された体要素を走査する諸段階を含む。 処置中、本方法は、体要素が走査中相対的に同じ相対位置を有するように、体要 素をフレーム内に入れ、 基準手段に関する体要素上の基準点の位置を決定し、 基準手段に関する医学的または外科的機器の位置を決定し、 体要素に関する医学的または外科的機器の位置を決定し、 処置前の走査に基づき、体要素に関する医学的または外科的機器の決定された 位置を示すディスプレイを生成する 諸段階を含む。 本発明はまた、当該デバイスと通信してその位置を識別するセンサアレイを有 する外科用案内システムと使用するためのデバイスであって、カテーテルを案内 するのに使用するためのものであり、外科用案内システムに接続されかつデバイ スを賦活する信号を供給するためのケーブルと係合するデバイスを構成する。ハ ンドルがその中にキャビティを有している。ハンドル上の複数の発光ダイオード が、賦活されるとき、外科案内システムのセンサアレイと通信するための光を放 射する。ハンドルに取りつけられ、かつ外科用案内システムに接続されるケーブ ルと係合するように適合されたコネクタが、ダイオードを賦活するための信号を 受信する。ハンドルのキャビティ内に位置づけられコネクタと発光ダイオードを 電気的に接続するワイヤが、コネクタにより受信される信号をダイオードに伝送 する。ハンドルに連結される案内部材が、カテーテルに案内する。 本発明はまた、当該デバイスと通信してその位置を識別するセンサアレイを有 する外科用案内システムと使用するためのデバイスを構成する。ベース部材がそ の中にキャビティを有している。ベース部材上の複数の発光ダイオードが、賦活 されるとき、外科用案内システムのセンサアレイと通信するための光を放射する 。ダイオードに接続された賦活回路が、ダイオードを賦活するための信号を供給 する。ベース部材のキャビティ内に配置され電源装置と発光ダイオードを電気的 に接続するワイヤが、ダイオードを賦活するための信号を伝送する。 本発明はまた、当該デバイスと通信してその位置を識別するセンサアレイを有 する外科用案内システムと使用すためのデバイスであって、体部位に関して既知 の基準を提供するように体部位に取りつけられた構造体または体部位に対して既 知の関係にある機器と係合し、外科用案内システムに接続されかつデバイスを賦 活するための信号を供給するケーブルと係合するためのコネクタを有するデバイ スを構成する。ベース部材がその中にキャビティを有する。ベース部材上の結合 機構が、ベース部材を体部位に対して固定関係で維持し、それにより固定の基準 を提供するため、構造体と係合する。ベース部材上の複数の発光ダイオードが、 付勢されるとき、外科用案内システムのセンサアレイと通信する光を発する。ベ ース部材に取りつけられ、外科用案内システムに接続されるコネクタが、ダイオ ードを賦活するための信号を受信する。ベース部材のキャビティ内に配置され、 コネクタと発光ダイオードを電気的に接続するワイヤが、コネクタにより受信さ れる信号をダイオードに伝送してダイオードを賦活する。 本発明はまた、当該デバイスと通信してその位置を識別するセンサアレイを有 する外科用案内システムと使用するためのデバイスであって、体部位と係合する ための機器を体部位に関して既知の位置に位置づけるように当該機器を案内する ためのものであり、外科用案内システムに接続されかつデバイスを賦活するため の信号を供給するケーブルと係合するためのコネクタを有するデバイスを構成す る。ハウジングがその中にキャビティを有している。ハウジング上の構造体が、 機器をハウジングに関してある関係に維持するように機器を案内する。ハウジン グ上の複数の発光ダイオードが、賦活されるとき、外科案内用システムのセンサ アレイと通信するための光を放射する。ハウジングに取り付けられかつ外科用案 内システムに接続されるケーブルと係合するように適合されたコネクタが、ダイ オードを賦活するための信号を受信する。ハンドルのキャビティ内に配置されコ ネクタと発光ダイオードを電気的に接続するワイヤが、コネクタにより受信され る信号をダイオードに伝送する。 さらに、本発明は、 コントローラと、 センサアレイと、 アレイと通信して当該基準フレームの位置を識別する基準フレームと、 アレイと通信して当該局所化フレームの位置を識別する局所化基準フレームで あって、機器を体部位に関し既知の位置に位置づけるように機器を体部位と係合 するよう案内し、かつ当該局所化フレームを賦活するための信号を供給するため のコントローラに接続される局所化フレームと を備える外科用案内システムより成る。 ［図面の簡単な説明］ 図１は、撮像と外科手術間の剛体的固定と動きの不存在によって外科手術前の スキャンと外科手術の位置間の１：１の整合が可能になる従来形式のシステムの 例示する線図である。 図２Ａは、処置中の位置を表わす変位および／または変形データセットを発生 するため処置前の像データセットが処置中の位置に従って変更される本発明の動 作を示す線図である。 図２Ｂは本発明に従うシステムの好ましい具体例のブロック図である。 図３は走査中の３体要素の治療前の整列を例示する線図である。 図４は外科手術中の３体要素の治療中の整列を例示する線図である。 図５は一つが整合プローブとの組み合わせられてそれに取りつけられた基準フ レームを有する、３体要素を例示する線図である。 図６は放射器が仮想基準として超音波体に、任意的に実際基準としての患者の 体に取りつけられた超音波整合を例示する線図である。 図７は体要素の像の投射を提供する本発明の蛍光透視ローカライザを例示する 線図である。 図８は体要素に関するドリル案内の位置が表示され得る本発明のドリル案内機 器を例示する線図である。 図９および図１０はクランプされた基準フレームおよびワイヤ接続基準フレー ムをそれぞれ例示する線図である。 図１１は本発明に従う頭蓋外科用案内システムの好ましい１具体例の概略線図 である。 図１１Ａは本発明に従う頭蓋基準アークフレームの好ましい１具体例の平面図 である。 図１１Ｂは本発明の頭蓋基準アークフレームの好ましい１具体例の一部断面の 側面図である。 図１１Ｃは本発明の頭蓋基準アークフレームの好ましい１具体例の配線図であ る。 図１２Ａは本発明に従う背骨基準アークフレームの好ましい１具体例の平面図 である。 図１２Ｂは本発明に従う背骨基準アークフレームの好ましい１具体例の、一部 断面の正面図である。 図１２Ｃは本発明に従う背骨基準アークフレーム好ましい１具体例の側面図で ある。 図１２Ｄは本発明に従う胸部−腰部取付け台の好ましい１具体例の平面図であ る。 図１２Ｅは本発明に従う胸部−腰部取付け台の好ましい１具体例の一部断面の 平面図である。 図１２Ｆは本発明に従う胸部−腰部取付け台の好ましい１具体例の側面図であ る。 図１２Ｇは本発明に従う背骨基準アークフレームの好ましい具体例の配線図で ある。 図１３Ａは本発明に従う生検案内局所化フレームの好ましい１具体例の平面図 である。 図１３Ｂは本発明に従う生検案内局所化フレームの好ましい１具体例の、一部 断面の側面図である。 図１３Ｃは本発明に従う生検案内局所化フレームの好ましい１具体例の正面図 である。 図１３Ｄは本発明に従うドリル案内局所化フレームの好ましい１具体例の平面 図である。 図１３Ｅは本発明に従うドリル案内局所化フレームの好ましい１具体例の、一 部断面の側面図である。 図１３Ｆは本発明に従うドリルヨーク案内局所化フレームの好ましい１具体例 の上面図である。 図１３Ｇは本発明に従うドリルヨーク局所化フレームの好ましい１具体例の、 一部断面の側面図である。 図１３Ｈは本発明に従う統合局所化フレームを含む脳室造瘻プローブの好まし い１具体例の上面図である。 図１３１は本発明に従う統合局所化フレームを含む脳室造瘻プローブの好まし い１具体例の一部断面の側面図である。 図１３Ｊは本発明に従う局所化フレームの好ましい１具体例の配線図である。 全図を通じて、対応する参照符号は対応する部材を指示する。 ［具体例の詳細な説明］ 図２を参照すると、本発明に従うシステムの好ましい１具体例の動作の外観が 例示されている。特定の処置に先立ち、処置の一部となる体要素が、それらの整 列、すなわちそれらの手術前位置を決定するように走査される。例えば、整列は 図３に例示されるようになすことができるが、この図において、体要素１０，２ ０および３０がだいたい並列に整列される図。これらの体要素は、骨またはその 他の剛性体とし得る。図３において、三次元骨格要素１０，２０，３０が、四角 い脊柱１１，２１，３１、小さな方形の茎１２，２２，３３および三角形のとげ 状突起１３，２２，３３を有する高度に様式化した背骨体として二次元で描かれ ている。撮像中、スキャンは、図３に示されるように、参照番号４０により総括 的に言及される９本の直線により、体部位１０，２０，３０中をある間隔で行わ れる。各体要素中には少なくとも１本の走査線が得られねばならず、一緒に取ら れたスキャンは、三次元の処置前の像データセットを構成する。 図２Ｂは、本発明に従うシステムのブロック図である。スキャナインターフェ ース１０２は、プロセッサ１０４が、スキャナにより生成される処置前像データ セットを得て、処置前像データセットメモリ１０６にデータセットを格納するこ とを可能にする。好ましくは、撮像後、プロセッサ１０４は、処置前像データセ ットに弁別プロセスを適用するのがよく、それにより体要素１０，２０，３０の みがメモリ１０６内に残るようにする。もしも弁別プロセスが採用されるならば 、メモリ１０６に格納のためデータがスキャナからスキャナインターフェースを 介して転送されつつある間に、プロセッサ１０４は弁別プロセスを実行してよい 。代わりに、メモリ１０６は、非弁別データを格納するために使用してよく、そ の場合、弁別データを格納するために別個のメモリ（図示せず）を提供してよい 。この代替例においては、プロセッサ１０４は、スキャナからのデータセットを スキャナインターフェース１０２を介してメモリ１０６に転送し、ついでメモリ １０６に格納されたデータを弁別して、弁別された像データセットを生成し、こ れを別個のメモリに格納することになろう。 体要素１０，２０，３０が弁別され、各々単一の剛性体として定義されると、 それらは変移された像データセットを形成するように設定されたソフトウエアア ルゴリズムによって再位置づけできる。 各剛性体要素１０，２０，３０は、処置前像上に見ることができる少なくとも三 つの認識可能な基準点を有さねばならない。これらの基準点は、処置中に正確に 検出されねばならない。体部位１０に対して、基準点１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは とげ状突起１３上に配置され、体部位２０に対して、基準点２０Ａ，２０Ｂは椎 骨２１上に配置され、基準点２０Ｂはとげ状突起２３上に配置され体部位３０に 対して、基準点３０Ａおよび３０Ｂはとげ状突起３３上に配置され、基準点３０ Ｃは脊柱３１上に配置される。整合の最大の正確さは、基準点をできるだけと多 くに分離することによって達成されるけれども、１以上の基準点を骨を通る各ス キャン上に選択してよい。例えば、背部脊柱手術の場合、基準点１０Ａ，１０Ｂ ，１０Ｃをこの種の手術中普通露出されるとげ状突起上に選択するのが好ましい かもしれない。システムソフトウェアは、体要素１０，２０，３０の像上のこれ らの同じ点の手動的または自動化識別を可能にすることが企画される。図３は三 次元プロセスの二次元投影であるから、基準点は図示されるように完全な矢上平 面に限定されていない。 撮像後、骨格体要素１０，２０，３０は、間接または骨折線にて相互に動くこ とがある。手術室や、医学的処置が遂行される室のような処置室において、患者 を手術室に位置づけた後、体要素は図４に図示される幾何形態のように異なる幾 何形態を取ることになる。 この動きの結果、骨格要素中のスキャンより成るメモリ１０６内に格納される 処置前像データセットは、図４に示されるように、骨格要素の手術位置を描写し ていない。しかしながら、骨格要素中のスキャンにより描写される骨格要素の像 は、それらが剛性の体であるから、図４における各要素中の線４０により指示さ れるように、撮像と処置中一貫している。それゆえ、像データセットは、骨格要 素の処置中幾何形態を描くように変形されねばならない。この変更は、処置空間 における各骨格要素の各基準点の位置を識別することによって遂行される。図２ Ａに線図で図示されるように、ローカライザ１０８（より詳細には以下の図１３ 参照）が、処置前データが変位データセットに変形または再位置づけされ得るよ うに、位置を識別しこの情報を提供する。その結果、変位されたデータセットが 、要素１０，２０，３０の処置中位置と整合している。一度基準点の位置がロー カライザ１０８により決定されると、ワークステーションの一部として働くプロ セッサ１０４は、処置室における実際要素の位置を反映するように骨格要素の像 を再位置づけするソフトウェアを実施でき、それにより変位されたセットを形成 し、変位されたセットと処置中位置間の整合を達成する。 好ましくは、処置中の要素１０，２０，３０の位置および空間を決定するため に、三次元ディジタイザをローカライザ１０８として使用するのがよい。一般に 、デジタイザは、一連の放射器からの放射線を受信する基準アレイ１１０を含む のがよい。普通、放射線は、光、音響または電磁放射線のようなある種のエネル ギより成る。基準アレイ１１０は、局所化されつつある要素に適用され該要素と 調整関係に位置づけられる放射器から離間しており、放射器の位置を決定する。 明らかなように、放射器は、要素に対して離間して配置してよく、基準アレイ１ １０は局所化されつつある要素に取り付けてよい。 図２を参照して、体要素が剛性ではないが体要素の形状の変形が起こり得る場 合における本発明にしたがうシステムの好ましい代替具体例について記述する。 特定の処置前、処置の一部である体要素は、それらの手術前位置および形状を決 定するように走査される。例えば、整列は図３に例示されるようになされ、この 場合、体要素１０，２０，３０はだいたい並列に整列されており、限定された形 状を有する。これらの体要素は、前立腺またはその他の半剛性のからだのような 軟質組織とし得る。 撮像後、体要素１０，２０，３０は、相互に動いて、それらの形状が変形する ことがある。手術室や医学的処置が遂行される室のような処置室において、患者 を手術室に位置付け後、体要素は図４に描かれれる幾何形態のような異なる幾何 形態を取ることがある。図４においては、幾何形態は、体要素の整列（位置）と 形状を描写している。 幾何形態がここのように変化する結果、メモリ１０６に格納される処置前デー タセットは、図４に図示されるような体要素の手術形態を描写しない。実際に、 要素を通る走査線により描かれる体要素の形状は、それらが半剛性の体であるか ら、撮像と処置間で変わっていしまうことがある。それゆえ、像データセットは 、体要素の現在の幾何形態を描写するように変更されねばならない。変更は、処 置空間における各体要素の基準点の位置を識別することによって遂行される。図 ２に線図で例示されるように、ローカライザ１０８は、恐らくプロセッサ１０４ と通信下にあり、基準点の位置を識別しこの情報を提供し、処置データセットが 変位されたデータセットに変形され得るようになされている。基準点の位置が決 定されると、ワークステーションの一部であるプロセッサ１０４は、処置室内の 実際の要素の幾何形態を反映するように体要素の像を変更するソフトウェアを実 行でき、それにより変位されたデータセットを形成し、変位されたデータセット と処置中位置間の整合を達成する。その結果、変位されたデータセットは、体要 素１０，２０，３０の処理中幾何形態と整合状態にある。 本発明の一つの好ましい具体例においては、基準フレーム１１６が処置の開始 時に体要素１０の一つに取り付けられる。種々の基準フレームの具体例が、以下 の図１１および１２に詳細に例示されている。基準フレーム１１６は複数の放射 器１１４を備えており、そしてこれらの放射器は、相俟って体要素１０に関する 三次元処置中座標系を定める。従来技術では、基準フレーム１１６は、体要素１ ０に関して走触性空間を定める。放射器１１４は、処置室に配置され基準フレー ム１１６および患者から離間された基準アレイ１１０上センサ１１２と通信する 。もしも患者の体が外科手術中不動化されないと、各体要素に関して外科用空間 を形成するため、各体要素に対して複数の基準フレームが必要とされよう。外科 用空間は、代わりに、骨格要素１０，２０，３０へ直接（または例えば皮膚に間 接的に）フレーム放射器１１４を剛体的に固定することにより形成してもよい。 いずれの場合にも、放射器１１４は信号を放射し、これがセンサ１１２により受 信される。受信された信号は、例えば三角測量により位置を計算するようにディ ジタル化される。このような情報により、ローカライザ１０８またはローカライ ザの一部であるデジタル化装置は、センサ１１２に関するフレーム放射器１１４ の正確な三次元位置を決定し得る。それにより、ローカライザ１０８またはプロ セッサ１０４は、局所化中、例えば基準化フレーム１１６上の放射器１１４の賦 活およびプローブ放射器１１４の賦活中を除き自由に移動できるアレイに関する 基準フレーム１１６の位置を正確に決定し得る。基準フレーム１１６の放射器１ １４は、センサ１１２に放射線を供給するように付勢され、そしてこの放射線は 、アレイ１１０に関するフレーム１１６の位置を決定するため、受信されローカ ライザ１０８に供給される信号を発生する。 次に、例えば骨格要素である体要素１０の位置を決定することが必要であるが 、これには、基準フレーム１１６が固定されあるいは該要素に関して位置づけら れている。特に、基準フレーム１１６に関する体要素１０の位置が決定され、そ れにより基準フレーム１１６により定められる外科空間内における体要素１０の 位置を決定し得る。外科的切開による基準点１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの露出後、 基準点は放射器１２０を具備する整合プローブ１１８の先端により触れられる。 各基準点１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃがプローブ１２０の先端により触れられるとき 、放射器は付勢されて、基準アレイ１１０のセンサ１１２と通信する。この通信 により、ローカライザ１０８は整合プローブ１２０の位置を決定することができ 、それにより整合プローブの位置を決定し、プローブの先端の位置を決定し、そ れによりチップが位置づけられている基準点１０Ａの位置を決定できる。処置中 に包含される各体要素１０，２０，３０上の基準点１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに触 れることによって、処置中の幾何形態データが、生成されメモリ１２１に格納さ れる。このデータは、変換を誘導するためのソフトウェアを採用するプロセッサ １０４により同じ要素の処置前像上の対応する基準点に関係づけられるが、この 変換により、各体要素の外科空間における正確な処置前位置、配向および形状の 決定が可能となり、それによりメモリ１０６に格納される処置前データセットを 変更して、変位された像データセットを生成し、これがメモリ１２２に格納され る。メモリ１２２内のこの変位されたデータセットは、処置中の実際の要素１０ ，２０，３０の幾何形態を反映している。プロセッサ１０４は、ディスプレイ１ ２４上に変位された像データセットを表示し、処置中の体要素１０，２０，３０ の幾何形態の可視的描写を提供する。この像は、処置を補助するために処置中に 使用される。加えて、処置中に使用されるであろう鉗子、レーザ、顕微鏡、エン ドスコープまたは放射線供給システムのような器機を放射器の追加によって変更 することが企画される。この変更されたデバイスは、体要素１０，２０，３０の 領域に移動されるとき、その放射器が基準アレイ１１０と通信し、それによりロ ーカライザ１０８が機器の位置を決定することを可能にするように賦活される。 その結果、プロセッサ１０４は、例えばカーソルを体要素１０，２０，３０に関 して位置づけることにより、機器の位置または機器の焦点を指示するようにディ スプレイ１２４を変更することになろう。 さらに、器機（作用子）上の放射器の追加は、器機およびその位置を能動的（ ロボットの場合）または受動的に制御または監視するように閉鎖ループ帰還路を 形成するために、システムとともに使用することも企画される。この種の制御ル ープは、処置の目的が器機の焦点を安全帯域すなわち予定された処置計画内に維 持することであるところで、放射線の体への供給やドリルの使用のようなある種 の処置の監視を可能にする。この種の制御ループはまた、器機の位置を制御する ためにロボットがプロセッサ１０４により（直接または間接的に）駆動され得る ようなところで、ロボット的に制御される器機の動作を制御することができよう 。例えば、プロセッサは、ロボットアームに命令して、レーザの位置を制御でき よう。レーザ位置は、例えばレーザ上の放射器により監視されよう。プロセッサ は、レーザが予定された経路に正確に従うように、レーザに対する制御パラメー タでプログラムされることになろう。 基準フレーム１１６は、各体要素１０，２０，３０の位置を再整合することを 要せずに、患者が処置中に移動されることを可能にする。処置中、体要素は相互 に固定されるものと仮定される。基準フレーム１１６は体要素１０に（直接また は間接的に）固定されるから患者の動きは基準フレーム１１６の対応する動きを もたらす。周期的にまたは患者の各移動後に、ローカライザ１０８が基準フレー ム１１６の位置を決定することができるようにするため、アレイ放射器１１４は 、基準アレイ１１０のセンサ１１２と通信するように付勢できる。基準フレーム １１６は要素１１０に対して基地の位置にあり、要素２０および３０は要素１０ に対して固定位置にあることが仮定されるから、ローカライザ１０８および／ま たはプロセッサ１０４は要素の位置を決定し、それにより整合を維持できる。 プローブ１１８の尖端で基準点Ａ，Ｂ，Ｃに触れる代わりは、放射器１２６ｂ が取り付けられた輪郭スキャナ１２６ａを使用することであろう。放射され、輪 郭により反射され、そして感知される音響または光のようなある形式のエネルギ を使用するこの種のデバイスは、体要素１０，２０，３０の輪郭の抽出を可能に し、これが整合が取られることを可能にする複数の基準点として作用することに なろう。整合プロセスは、以下にて超音波抽出輪郭に対して記述されるプロセス と類似である。 ある状況においては、処置前像データセットの変位された像データセットへの 変換を可能にするために基準点としてのマーカーを皮膚表面上に使用してもよい 。代わりに、、撮像中幾何形態を整合させるため体を再位置づけするのに、撮像 時に供給される皮膚表面上の基準点を使用することができるが、これについては 後述する。 体要素１０，２０，３０の局所化は、これらの体要素上の基準点Ａ，Ｂ，Ｃの 処置中の露出なしでなされることが所望されよう。脊柱が最小に露出される例と しては、脊柱の経皮的生検、または椎間板除去、脊柱固定、内視鏡術、経皮的脊 柱植込み挿入、経皮的融合、薬剤供給系の挿入および放射線投与等がある。この 状況においては、体要素上における基準点の局所化は、上にある軟質組織を介し て局所化したり、回りの組織および構造体を弁別できるようなある形式の撮像に より決定できねばならない。現在のところ、手術室の外科医や処置室の医師にと って利用可能な２種の撮像技術があり、そしてこれらは、低価額や携帯性のニー ズを満足するものである。両撮像技術、すなわち超音波検査法および放射線撮影 法は、二次または三次元像を生成し得るが、これは骨格要素のような３次元形態 を整合させるためにここで記述される態様で採用できる。 米国特許出願第07/858980号および題08/053,076号（参照として本願に組み込 まれる）に記述されるように、三次元ディジタイザの超音波デバイスのプローブ への結合は、処置作業空間すなわち外科空間に三次元座標を画定する基準システ ムに直接関係づけることができる輪郭を得ることができるという点で利益がある 。本発明の概念においては、患者は、処置前像データセットを生成するように処 置前に撮像され、そしてこのデータセットがメモリ１０６に格納される。処置室 において、患者の体は、体要素１０，２０，３０間の空間的関係を安定化するよ うに不動化される。体に対する処置基準空間、すなわち外科空間が、基準フレー ム１１６を体要素の一つに取りつけることによって、あるいは他の方法として上 述のように患者または体要素に放射器を取りつけることによって、あるいは体要 素の一つを追跡できるデバイスに放射器を取り付け、それにより体要素に関して 既知の関係を形成することによって設定される。例えば、これは、皮膚が処置中 体要素に関して認め得るほどに動かないという仮定に基づいて、図６に示される ように、上述の基準フレームに類似の基準フレームの経皮的配置、体要素への放 射線不透過性マーカーのねじ込み、あるいは皮膚上への放射器１３０の直接の配 置によって遂行できよう。 ついで、少なくとも三つの放射器１３０を具備する超音波プローブ１２８を、 関係のある体要素上に配置する。ついで、超音波プローブ１２８を使用して体要 素の輪郭（二次元または三次元のいずれかとし得る）を得る。この輪郭は、基準 系（外科空間）により画定される処置座標で直接または間接的に表現できる。放 射器１３０は基準アレイ１１０のセンサ１１２と通信して、超音波プローブ１２ ８の位置を指示する。プローブ１２８を付勢する超音波スキャナ１３０が、関係 があり走査されつつある体要素の輪郭を決定する。この輪郭情報は、処置中幾何 形態データメモリ１２１に格納のためプロセッサ１０４に供給される。 メモリ１２１に格納される処置中輪郭は、輪郭整合アルゴリズムにより、メモ リ１０６に格納されている処置前像データセットから抽出される対応する輪郭と 比較される。代わりに、処置前輪郭データセットは、処置前にスキャナインター フェース１０２を介してメモリ１３４に入力された処置前超音波スキャンに基づ いてメモリ１３４に格納してもよい。この比較プロセスは、要素の各一つに対し て整合が見出されるまで継続する。この輪郭整合プロセス中、各体要素の像と、 処置空間における各要素の対応する像との間に整合が得られ、それにより局所化 とディスプレイのために使用される変位された像データセットの形成を可能にす る。整合プロセスに使用される輪郭は、精確な整合を達成するに十分同一である だけでよいことに留意されたい。すなわち、輪郭は、体要素と同じ広がりを有す ることを要しない。 ある例においては、上述の超音波整合は、応用できない。例えば、超音波は骨 に浸透せず、上にある骨の存在は、下にある骨格要素の整合を疎外することにな る。さらに、超音波の解像度は、撮像されつつある組織の深さが増大するにつれ 減退し、そして骨格要素が正確な超音波的に生成された輪郭を得ることを阻止す るほど深くなると、有用でなくなることがある。これらの環境においては、より 大きな浸透力のあるＸ線を利用する放射線法が指示される。 手術前撮像が通常のように行われ、骨格要素は、上述の像データセットにおい て軟質組織から弁別できる。特に、処置前に骨格要素１０，２０，３０のＣＴス キャンを行うことができよう。プロセッサ１０４は、骨格要素を弁別し、処置前 像データセットをメモリ１０６に格納できる。次いで、患者は処置のため不動化 される。関係のある骨格解剖構造の放射線写真が、ディジタイザにより検出可能 な放射器を具備する放射線写真デバイスにより取られる。例えば、蛍光透視ロー カライザ１３６が図７に例示されている。ローカライザ１３６は、管１３８のよ うなＸ線を放射するデバイスと、Ｘ線が通過するとき像を生ずるＸ線感知性のス クリーン１４０とを備える。このスクリーンは蛍光透視プレートと称される。放 射器１４２は、管１３８上または蛍光透視プレート上、または両者上に配置して よい。管１３８がプレート１４０上に剛体的に取り付けられるデバイスの場合、 エミッタは管またはプレートのいずれかの上に提供されればよい。代わりに、基 準アレイ１０を、管またはプレート上に取り付けてよく、それによりこの要素上 への放射器の必要性を除去する。関係のある骨格要素１４１中にＸ線を通すこと によって、骨密度に基づく二次元像をプレートにより生成し、記録することがで きる。蛍光透視ローカライザ１３６により生成される像は、プレート１４０に関 する管１３８の角度と、両者間における骨格要素の位置によって決定され、処置 座標（外科空間）に関して定義できる。蛍光透視ローカライザ１３６はプロセッ サを備えており、そして該プロセッサが、プレート１４０上の像をディジタル化 し、あり得る処理および処置中幾何形態データメモリ１２１への後続の格納のた め、ディジタル化像をプロセッサ１０４に供給する。プロセッサ１０４は、メモ リ１０６に格納される像データセットで弁別された三次元骨格要素の一連の２次 元投射を創成することによってこの二次元Ｘ線像の発生を疑似し得る。各２次元 投射は、特定の角度および距離における体中のＸ全ビームの通過を表わすであろ う。変位されたデータセットを形成し整合を達成するために、メモリ１２１に格 納される実際の放射線写真像に最も近く整合する変移されたデータセットによる 二次元投射を選択する対話プロセスが使用される。上述のプロセスは、１または それ以上の放射線写真像を利用できる。プロセッサ１０４は、蛍光透視ローカラ イザがその上に放射器１４２を備えており、これがローカライザ１０８と通信し ているのでその位置を知っているので、処置中の骨格要素の正確な位置が決定さ れる。 上述のように、体に対する処置基準システムあるいは外科空間は、体要素の一 つを検出、追跡する、すなわち識別するデバイスに放射器を取り付け、それによ り体要素に関して既知の関係を形成することによって設定できる。例えば、超音 波プローブ１２８上の放射器は、一緒に、かつ患者の体上の三つの放射器なしに 、図６に図示されるようなある形式の基準フレーム１１６を形成する。この基準 フレームは、処置前メモリ１０６に記録される体要素１０の輪郭に整合するよう にプロセッサ１０４が使用する処置中幾何形態データメモリに格納される体要素 １０の超音波輪郭を連続的にまたは周期的に更新し、それによりメモリ１２２内 の変位された像データセットを連続的または周期的に更新することによって、体 要素に仮想的に取り付けることができる。その結果、体要素の処置位置との整合 が維持されるようになる。仮想的基準フレームは、放射線写真デバイス（蛍光透 視鏡）、エンドスコープまたは輪郭スキャナのような体要素を検出、追跡する任 意数のデバイスを使用されることが企画される。 上述の解決法は、処置の時点における骨格要素の変位に整合するメモリ１２２ に格納される変移された像データセットの形成により整合を達成する。整合を達 成する代替技術は、処置中の骨格要素の位置が撮像時に見出されるものに同一で あることを保証することである。これは、患者位置を調節しかつ不動化するフレ ームの使用により達成できる。この技術では、撮像前に少なくとも三つのマーカ を皮膚上に配置する。これらのマー力は、採用される撮像技術により検出可能で なければならず、基準点と称される。正確性を増すために複数の基準点が望まし い。 処置中、患者の体は正確な位置付けを可能にするフレーム上に配置される。こ の種のフレームは、一般に脊柱の外科手術に使用され、撮像中にはそれらの使用 を可能にするように変更でき、手術中患者を再位置付けするのに使用されよう。 これらのフレームは、体を種々の位置を通って緩やかに動かすことを可能にする 駆動機構を具備し得よう。撮像時に設置された基準点は、放射器で置き換えられ る。フレーム上の駆動機構を賦活することによって、放射器の正確な位置を処置 中に求めることができ、これをメモリ１０６に格納すされる処置前像データセッ トと比較できる。一度放射器が像データセットの基準点の幾何形態と同一の幾何 形態を取ると、骨格要素は、処置前の走査中の位置と同一の幾何的関係を回復し ていると考えられ、メモリ１０６に格納される非変更の像データセットを使用し て処置を遂行できる。 一般に骨格の処置中に採用される機器は、頭蓋の応用に使用するのと若干異な る。骨格に関する外科手術は、現在位置と関係づけられるというものではなく、 普通、骨中にハードウェアを設置し、骨中の生検を行い、あるいは断片を除去す ることより成る。それゆえ、機器はこの応用のためには特殊化されねばならない ° 一般的に使用される一つの機器は、ドリルである。外科ドリル上に放射器を配 置し、ドリルボディとその先端（普通尖端）間に固定の関係をもたせることによ って、ドリル尖端の方向および位置を決定できる。たいていのドリルは複雑な三 次元形状を有するから、少なくとも三つの放射器がドリル上に必要とされるであ ろう。代わりに、放射器８０２を有するドリル案内管８００上に放射器を配置し 、ねじが置かれているあるいは穴が開けられている方向８０４は、デジタイザに より決定し、像データセット上に指示できよう（図８）。骨格要素８０６はまた 、その位置を指示するようにその上に放射器を有してよい。 既存の機器に加えて、新機器は、上に論述したように外科用の基準システムを 用意することが必要である。少なくとも三つの放射器を具備するこれらの基準フ レームは、移動または回転を防ぐ骨への固定を必要とする。 開放外科手術のためには、図９に描写されるようなクランプ状の配置を使用し 得る。クランプ９００は、骨格要素の突起９１０へ固着できる少なくとも二つの ポイント９０２，９０４，９０６，９０８を具備する。少なくとも二つの点固着 を使用することによって、基準フレームとして機能するクランプ９００は骨格要 素に関して回転しない。クランプは放射器９１２，９１４，９１６を具備してお り、アレイと通信して、骨格要素が処置中に動くときその位置を指示する。 多くの処置は骨の断片９４０を取り扱うが、この断片は、外科手術中露出され ず、皮膚９５４を介して導入されるワイヤまたはねじ９５０，９５２のいずれか に単に固定される。図１０は、皮膚９５４から突出するこの種のワイヤまたはね じ９５０，９５２に取り付けられる基準台板を描写している。台板９５６は複数 の放射器９５８，９６０，９６２，９６４を具備しており、これがアレイと通信 して、骨断片９４０が処置中移動するときその位置を指示する。 基準フレームは、基準システムを設定するために突出ねじまたはワイヤ上を活 動し得るか、またはそれに取り付けることができる。代わりに、ただ１本のワイ ヤに取りつけてもよい。ただし、フレームのねじまたはワイヤへの取り付け法で 回転を防ぎ、ワイヤまたはねじが取りつけられた骨格要素内で回転できないこと を条件とする。 ［基準および局所化フレーム］ 図１１は、本発明に従う頭蓋手術案内システムの一つの好ましい具体例の概略 線図である。携帯用システムキャビネット１０２は、システムを使用する外科医 または技術者による観察を可能にするように支持された外科用ワークステーショ ン１０４を備える。ワークステーション１０４は、種々のスキャンを表示するた めのスクリーン１０６を具備し、モニタ１０６を制御するためのパーソナルコン ピュータ１０８に接続されている。システムはまた、カメラアレイ１１０を含む 光学的ディジタイザ、患者から離間されかつ患者と同一視線にアレイを指示する ためのカメラ取付け用スタンド１１２と、形態可能なシステムキャビネット１０ ２上に配置されコンピュータ１０８に接続されるディジタイザ制御ユニット１１ ４と、システムの動作を制御するためのフートスイッチ１１６と、フートスイッ チ１１６とディジタイザ制御ユニット１１４を相互接続するためのブレークアウ トボックスを備える。 また、ブレークアウトボックス１１８を介して基準フレームアセンブリ１２０ が接続されているが、このアセンブリ１２０は、ブレークアウトボックス１１８ に接続されるケーブルを有する基準フレーム１２２と、垂直支持部材２４と、ヘ ッドクランプアタッチメント１２６と、水平支持部材１２８とを備える。オプテ ィカルプローブ１３０（局所化フレーム）も、ケーブルを介しブレークアウトボ ックス１１８を経てディジタイザ制御ユニット１１４に接続されている。 動作において、患者の頭（または他の剛性の体要素）は、ヘッドクランプアタ ッチメント１２６に固定される。ヘッドクランプアタッチメント１２６内にある 頭に関するオプティカルプローブ１３０の位置を決定するために、外科医は、基 準フレーム１２２の放射器を付勢するようにペダル１１６を踏む。放射器は光信 号を発生し、これがカメラアレイ１１０によりピックアップされ、頭の位置を決 定するように三角測量される。オプチカルプローブ１３０の放射器が、光信号を 放射するように付勢され、これがオプチカルプローブ１３０の位置を決定するよ うにカメラアレイによりピックアップされる。頭とプローブ１３０の相対位置に 基づいて、制御ボックス１１４はモニタ１０６のスクリーン上に手術前スキャン を表示する。これは、頭に関する、および／または頭内におけるプローブの位置 を表示する。 図１１Ａは、本発明に従う頭蓋基準アークフレーム１２２の好ましい１具体例 の平面図である。基準フレーム１２２は、カメラアレイ１１０のようなセンサア レイを有する、図１１に例示されるような外科用案内システムと使用するための ものである。カメラアレイ１１０は基準フレーム１２２と通信し、その位置を識 別する。基準フレーム１２２は、上部ベース１３４とベースプレート１３６を有 するベース部材１３２を具備し、そしてこれらの上部ベースおよびベースプレー トは各々半円形の形態を有しており、ねじ１３８により一緒に結合されてその間 にキャビティ１４０を形成している。上部ベースおよびベースプレートは、陽極 酸化アルミニウムまたはその他のオートクレーブ可能な材料より成る。丈夫ベー スの上面は、Leyla収縮アームと係合するための１または複数のクランプ１４２ を具備してよい。図１１Ａに図示されるように、上部ベースは５つのスプリング クランプ１４２を具備している。 基準フレーム１２２の両端部は、これまたLeyla収縮器と係合するクランプと 係合するためのバヨネット嵌合具１４４を具備している。基準フレーム１２２の 一端部または両端部はまた、半径方向凸部１４６に賦型されており、そして該凸 部は、基準フレームを図１１に図示されるヘッドクランプ１２６またはMayfield クランプのようなヘッドクランプに固定するのに使用されるねじ１４８とクラン クハンドル１５０を支持する。これにより、基準フレームは頭に関して固定位置 に配置されることが可能となり、頭の移動は基準フレーム１２２の対応する移動 をもたらすようになる。 半径方向凸部１４６、ねじ１４８およびハンドル１５０は、体部位（頭）に取 り付けられた構造体と係合するための結合機構をベース部材１３２上に構成し、 それにより、ベース部材１３２を頭に関して固定関係に維持するように頭に関し て固定の基準を提供する。 基準フレーム１２２の回りには、カメラアレイ１１０と通信するための複数の ＬＥＤ１５２が等間隔で離間配置されている。ＬＥＤ１５２はキャビティ１４０ と連通している上部ベース１３４の穴１５４に取り付けられている。ワイヤ１５ ６が、ＬＥＤ１５２の各端子に接続されており、キャビティ１４０内に配置され ている。ワイヤの他端部は、外科用案内システムのディジタイザ１１４と接続さ れるケーブルと係合するためのコネクタ１５８に接続されている。ケーブルはＬ ＥＤ１５２を賦活するための信号を提供する。コネクタ１５８は，ベースプレー ト１３６から突出する支持凸部１６０上に取り付けられる。この支持凸部１６０ は、ワイヤがコネクタ１２８に接続されることを可能にするチャンネルを有して いる。図１１Ｃは、本発明に従う基準フレーム１２２の好ましい１具体例の配線 図である。図１１Ｃに例示されるように、各ＬＥＤ端子は、コネクタ１５８の別 個のピンに接続されている。本発明はケーブルと係合するコネクタを有するもの として例示されているけれども、基準フレームは、ケーブルを必要としないよう に、電池作動としてもよい。 基準フレーム１２２は、実質的に半円形アークであるから、患者の頭の回りに 嵌合し、基準フレーム１２２上の複数のＬＥＤ１５２とカメラアレイ１１０との 通信を可能にする。基準フレーム１２２上の複数のＬＥＤ１５２は、正確に既知 の幾何的配置で位置づけられており、デジタイザ１１４により計算されるところ のＬＥＤの幾何的位置を正確に既知の幾何位置と比較することによってカメラア レイ１１０の較正が連続的にチェックされ得るようになされている。この情報の 不一貫性は、基準フレーム１２２がカメラアレイ１１０とより正確に通信し得る ように、システムを再較正しあるいは基準フレーム１２２を再位置づけする必要 性を指示する。フレーム１２２はまた、較正用ディボット１６２を具備する。特 に、ディボット１６２は上部ベース１３４内の正確に位置づけられた凹部であり 、医学的または外科的処置中プローブの尖端の位置を較正しあるいは較正をチェ ックするのに使用される。較正用ディボット１６２に関する各ＬＥＤ１５２の正 確な位置は既知である。それゆえ、較正用ディボット１６２における局所化フレ ーム尖端の位置づけは、下記の態様でプローブの較正または較正チェックを可能 にする。プローブの尖端を較正用ディボット１６２内に位置づけ、プローブ上の ＬＥＤをカメラアレイ１１０に光信号を供給するように付勢する。基準フレーム １２２上のＬＥＤもカメラアレイ１１０と通信するように付勢する。ディジタイ ザ１１４により計算された各ＬＥＤ１５２の位置に関するディボットの既知の位 置を使用して、較正用ディボット１６２の位置を、プローブ上のＬＥＤを使用し てディジタイザにより計算されたプローブ尖端の位置に比較し、もってディボッ ト１６２に関してプローブ尖端に歪みがないことを確認する。プローブ尖端の歪 みは、それがカメラアレイ１１０とより正確に通信するように、あるいはプロー ブを再較正しあるいはプローブを引っ込める必要性を指示する。 図１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、脊柱基準アークフレーム２００の形式の基準フ レームの他の好ましい具体例を例示する。基準フレーム１２２の場合と同様に、 脊柱基準アークフレーム２００は、上部ベース２０２を有し、そして該上部ベー スがベースプレート２０４と係合してその間にキャビティ２０６を形成する。図 １２Ａに示されるように、脊柱基準アームフレーム２００はほぼＵ字上の形態を 有しており、ＬＥＤ２０８がＵ字上部材の脚部２０９の端部と、Ｕ字上部材の脚 部と基部２１１の交差点とに位置づけられている。図１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆに 例示されるような胸部−腰部取付け台２１２と係合するための結合部２１が基部 ２１１から横方向に突出している。基部２１１上にはまた較正用のディボット２ １４が配置されているが、これは基準フレーム１２２の較正用ディボット１６２ と同じ目的を有する凹部である。結合部は、胸部−腰部取付け台の２４の均等に 離間された歯２１８と係合するための円形パターンで配置された２４の均等に離 間された歯２１６を有している。これにより、脊柱基準アークフレーム２００は 、取付け台２１２に関して種々の角度を形成するように位置づけることができる 。脊柱アークフレーム２００および取付け台２１２を結合するために他の可変の 位置コネクタを使用することも企画される。ベースプレート２０４は、ディジタ イザ制御ユニット１１４へのケーブルを受け入れるためのコネクタと係合するた めの開口を有している。ＬＥＤ２０８は、図１２Ｇの線図に例示されるように線 ２２２によりコネクタ２２０に接続される。 図１２Ｄ，１２Ｅ，ｌ２Ｆを参照すると、この図において、胸部−腰部取付け 台２１２は、軸線方向くり穴を有するクランプシャフト２２４を備えており、そ のくり穴内に作動シャフト２２６が位置づけられている。作動シャフト２２６は 、クランプシャフト２２４の端部を越えて延びる作動ノブ２２８に連結されてい る。作動シャフト２２６の作動ノブ２２８と反対の端部は、内部ねじ付き穴２３ ０を有しており、これが作動ねじ２３２の外部ねじ山と係合している。ねじ２３ ２のＵ字状頭部２３４が両脚部間にピボットピン２３６を支持している。ピボッ トピンはあご部２３８を貫通しおり、あご部がピボットピン２３６の回りに回転 し、相互に移動して受入れ領域２４０を形成していて、脊柱の骨やその他の体部 位はその中にクランプできる。あご部２３８は、脊柱の骨やその他の体部位と係 合するためのは２３９を有し、バネ負荷され、スプリングプランジャ２４２によ りそれらの開放位置に保持される。作動ノブ２２８が作動ねじ２３２のねじ山と 係合するように回転されるとき、ねじ２３２は穴２３０中に引かれ、あご部をハ ウジング２４６中に引く。この結果、あご部がハウジング中に引かれるとき、ハ ウジング２４６のカム作用面２４４があご部２３８の從節面２４８と係合するこ ととなり、あご部を閉じ、受入れ領域２４０を閉鎖する。 クランプシャフト２２４の他端は、歯２１８を支持する垂直凸部２５０を有し ており、そしてこの歯は、脊柱基準アークフレーム２００の結合部２１０の歯２ １６と係合する。脊柱基準アーククランプねじ２５２は、歯のアレイ２１８を通 過し、フレーム２００の結合部２１０内のねじ付き開口２５４と係合する。ねじ ２５２は間口２５４と係合し、歯２１６および２１８を一緒にロックし、脊柱基 準アークフレーム２００と胸部−腰部取付け台２１２との間の角度を固定する。 その結果、取付け台２１２が、骨を受入れ領域２４０に入れ作動ノブ２２８を回 転してあご部２３８と受入れ領域を閉鎖することによって骨に結合されるとき、 フレームは、あごが係合する骨に関して固定位置にある。骨が動くと、フレーム ２００が動き、これがカメラアレイ１１０により検出できる。 図１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを参照すると、この図には局所化生検案内フレーム ３００の好ましい具体例が例示されている。一般に、フレーム３００は局所化フ レーム３０２を備えており、そしてこの局所化フレームは、生検案内３０４と支 持ピン３０６を支持している。局所化フレーム３０２は、上部ベース３０８とベ ースプレート３１０より成り、両者は結合してキャビティ３１２を形成し、キャ ビティ内にＬＥＤ３１６を接続するワイヤ３１４が位置づけられている。図１３ Ａに図示されるように、局所化フレームは、細長の部分３１８と脚部３２２およ び３２４を有するほぼＶ宇上の部分３２０とを有している。各脚部の端部にはＬ ＥＤ３１６が配置され、また細長の部分３１８の端部にはＬＥＤ３１６が配置さ れている。その結果、４個のＬＥＤは矩形状のアレイを形成している。しかしな がら、下にある局所化フレーム３０２は矩形形態を有しておらず、それが、図１ ３Ｄ，１３Ｅに関して例示、説明されるドリル案内アセンブリのような他の用途 に適合されることを可能にしている。一般に、Ｖ字状部分３２０は、ＬＥＤ３１ ６の矩形形態を実現するために細長の部分３１８から横方向に延びている。ＬＥ Ｄ３１６に対する矩形形態は必要とされず、実際には局所化フレーム３０２の配 向を一意的に区別するためにＬＥＤ３１６に対しては梯形形態が好ましいかもし れないことに留意されたい。支持ピン３０６は上部ベース３０８中を通り、実質 的に、細長の部分３１８により画定される直線軸線に平行である。支持ピンの目 的３０６は、クランプが支持ピンと係合することを可能にし、それにより局所化 生検案内フレーム３００が、生検針（ニードル）を案内するように、体部位に関 して特定の位置に置かれ得るようにする。 生検針を案内するために、局所化フレーム３０２は生検案内３０４と嵌合する が、この生検案内は、上部ベース３０８の頂部に取り付けられクランプ３２８に より適所に保持されている。クランプ３２８は４本のねじ３３０により上部ベー ス３０８に係合し、取り付けられている。上部ベース３０８は、生検案内３２６ を受容するためのシートを形成する半円形のチャンネル３３２を具備している。 案内３０４は、一端にカラーを有する中空管３３４を備え、そしてこのカラーは 、止め螺子３３８を受容するための螺子付の半径方向開口を有している。 ベースプレート３１０は、ＬＥＤ３１６を付勢するための信号を供給するため のディジタイザ１１４に接続されるケーブルと係合するためのコネクタ３４０と 嵌合している。図１２Ｇは、コネクタ３４０と４個のＬＥＤを相互接続する配線 の好ましい具体例を例示している。局所化フレーム３０２は、基準フレーム１２ ２と同じ材料、すなわちオートクレーブ可能なULTEM 1000ブラックより成る。生 検案内３０４は、ステンレススチールまたは他の任意のオートクレーブ可能な金 属またはプラスチック材料とし得る。基準フレームの場合と同様に、局所化フレ ームは電池作動とし得、それによりケーブルまたはケーブルと係合するためのコ ネクタの必要性を排除する。 図１３Ｄ，１３Ｅは、局所化ドリル案内アセンブリ３５０の形式の他の局所化 デバイスを例示する。アセンブリ３５０は、支持ピンを有しない以外、局所化生 検案内フレーム３００に使用されたフレームと同じ局所化フレーム３０２を備え ている。フレームは、生検案内管アセンブリ３０４の代わりにハンドルおよびド リル案内アセンブリ３５４を受け入れる半円形のチャンネル３３２を上部ベース ３０８に有している。アセンブリ３５４は、処置を行う技術者または看護婦によ り使用されるハンドル３５６を備える。ハンドル３５６は、半円形チャンネル３ ３２内に座着されるシャフト３６０を受容するためのくり穴３５８を有している 。シャフトは、ドリル案内管３６４を支持する一体のカラー３６２に終端する。 ドリル案内管３６４の軸線は、シャフト３６０の軸線に関してある角度に配置さ れており、ドリル先端が患者の体に入っていく点に関してドリル案内管３６４を 整列するのを補助する。一つの好ましい１具体例において、ハンドルおよびドリ ル案内アセンブリ３５４は、標準の棚卸し機器であり、これが局所化フレーム３ ０２のチャンネル３３２に装着される。ハンドルおよびドリル案内アセンブリ３ ５４は、Sofamor Danek Part870-705とし得る。ねじ３６６（高温度RTVコンパ ウンドで絶縁されたヘッドを有する）が、シャフト３６を局所化フレーム３０２ の上部ベース３０８に取り付け、それをチャンネル３３２内の適所に保持する。 上述のように、局所化フレーム３０２のＶ字状部分３２０は、その脚部３２２お よび３２４間に開口３６８を形成するから、ドリル案内管３６４は、両者間に位 置づけられ、局所化フレーム３０２によりほぼ画定される平面から下方に突出す る。これにより、外科医は、管中を覗くことによってドリル案内管３６４の位置 を照準合せすることができる。コネクタ３７０はコネクタ３４０と類似である。 ただし、局所化ドリル案内アセンブリ３５０のより大きな運動の自由度を可能に するようにケーブルに関してある角度の係合をなすことが異なる。上述の局所化 の場合と同様に、フレームそれ自体はオートクレーブ可能なULTEM1000より成る 。ハンドル案内は、木、プラスチックまたは任意の他のオートクレーブ可能な材 料でよく、ドリルは、金属、プラスチックまたはステンレススチールのような他 のオートクレーブ可能な材料でよい。図１３Ｊは、局所化ドリル案内アセンブリ ３５０用の配線の好ましい具体例を例示する。 図１３Ｆおよび１３Ｇは、ドリルヨーク局所化フレーム４００の形式の他の局 所化デバイスを例示するものである。このフレーム４００は、局所化生検案内フ レーム３００および局所化ドリル案内アセンブリ３５０に対する局所化フレーム と同じ構造の局所化フレームを備える。ベースプレート３１０の下側から支持部 材４０２が突出しており、そしてこの支持部材４０２はまたドリルヨーク４０４ を、局所化フレーム３０２により画定される平面に実質的に垂直な平面に支持し ている。ヨーク４０４は、実質的に、Rexドリルのハウジング上に嵌合しかつ止 めねじ４０６によりそれに固定されたカラーである。ドリルヨーク局所化フレー ム４００は、ドリルハウジングが外科手術中に使用のため正確に位置づけられる ことを可能にする。 支持部材４０２はまた、ディジタイザ制御ユニット１１４に接続されるケーブ ル４０８を受け入れるためのコネクタ４０８を支持している。支持部材４０２は 、中空のチャンネルを有しているから、コネクタ４０８はＬＥＤ３１６に接続す るワイヤ４１０に接続し得る。図１３Ｊは、ＬＥＤ３１６とコネクタ４０８間の 配線の好ましい１具体例を例示するものである。 図１３Ｈおよび１３１は、脳室造瘻プローブ５００の形式の他の局所化デバイ スを例示する。プローブ５００は、支持シャフト５０６を受け入れるためのくり 穴５０４を有するハンドル５０２を備え、そしてこの支持シャフト５０６は、ハ ンドル５０２の軸線に平行な軸線に沿ってカテーテル案内管５０８を支持してい る。ハンドルは、その上面にカメラアレイ１１０と通信するための三つのＬＥＤ ５１０を具備する。ハンドル５０２は、コネクタ５１４を受け入れるためのくり 穴５１２で終端する中空のチャンネルを有する。コネクタ５１４は、ＬＥＤ５１ ０の端子に接続されるワイヤ５１６に接続されている。図１３Ｊは、コネクタ５ １４とＬＥＤ５１０を相互接続するための配線の好ましい１具体例を例示してい る。動作において、管５８は体例えば脳内に位置づけられ、カテーテルが体内に 挿入されるようになされる。管５０８は、カテーテルが挿入されることを可能に する頂部スロット５１８を備えている。好ましくは、管の中心における管の尖端 は三つの全ＬＥＤ５１０のチップ高さと同一直線状にあり、それによりその間に 直線軸線が形成されるのがよい。この軸線と、尖端およびＬＥＤ５１０間の距離 の予定された知識に基づいて、カメラ１１０とディジタイザ１１４とは、外科ま たは医科的処置中任意の時点における尖端の位置を決定できる。 本発明のシステムは、下記の態様で使用できる。基準フレームを体部位に取り 付ける。例えば、頭蓋基準アークフレーム１２２はMayfieldクランプのようなヘ ッドクランプにより頭に直接取り付けることができ、あるいは脊柱基準アークフ レーム２００は胸部−要部取付け台２１２により脊柱の骨に直接取り付けること ができる。その後、体部位の動きは、取り付けられたフレームに対応する動きを 生じさせる。体部位の位置は、基準フレームのＬＥＤを付勢してカメラアレイ１ １０に信号を供給し、その結果カメラアレイが、基準フレームの位置、したがっ て体部位の位置を決定、追跡できるようにして追跡できる。 局所化フレームは、機器を体部位に関して正確に位置づけるのに使用される。 例えば、局所化生検案内フレーム３００は、生検針を体部位に関して位置づける のに使用できる。代わりに、局所化ドリル案内アセンブリ３５０は、ドリル尖端 を体部位に関して位置づけるのに使用できる。代わりに、ドリルヨーク局所化フ レーム４００は、ドリルを体部位に関して位置づけるのに使用できる。代わりに 、脳室造瘻プローブ５００は、カテーテルを体部位に関して位置づけるように使 用できる。機器の位置は、局所化フレームのＬＥＤを付勢してカメラアレイ１１ ０に信号を供給し、その結果カメラアレイが局所化フレームの位置、したがって 機器の位置を決定、追跡できるようにして、追跡できる。 システムの較正中、体部位に関する基準フレームの位置が決定される。処置前 走査中に使用されるマーカーは、基準フレームにより画定される外科空間の座標 に位置づけられ、識別される。マーカーとして解剖構造的目標を使用できること に留意されたい。これは処置前走査空間と外科空間との間の関係を提供する。一 度この関係が設定されると、システムは基準フレームに関する処置前スキャンの 位置を知り、それにより体部位に関する局所化フレームと機器の体部位に関する 位置を示すスキャンを生成する。換言すると、システムは像案内外科手術を遂行 する。システムは、理想的には、小さい、深く根づく管の障害や腫瘍を見出し、 かつ顕微鏡外科手術の程度を低減するように適合されるのがよい。これは境界を 識別するのにも有用である。例えば、医者は通常の脳と大きなテント上の神経膠 腫間の境界を識別使用とすることが想像されるが、これは処置前のスキャンに明 瞭に示されるが、処置中に手術室で可視的に見つけるのが難しい場合がある。外 科医は、局所化プローブを採用し、それを境界の点に位置づける。基準フレーム および局所化フレームのＬＥＤを、フートスイッチ１１６を使用することによっ て点火する。その結果、モニタ１０６は、処置前のスキャンに関するプローブの 位置を示すスクリーンを提示することになる。外科医は、モニタを参照すること によって、プローブが境界を一層正確に位置決めする方向を決定できる。一度境 界が決定されれば、マイクロコットノイドマーカーを、切除が開始される前に、 モニタ上に表示される腫瘍の境界に付けることができる。特に小心室を有する患 者や１回のパスを望ましくする潜在的血液凝固障害（例えば肝臓疾患、後天的免 疫欠乏シンドロームなど）を有する患者において、側路、脳室造瘻あるいは貯蔵 器官に対する室カテーテルの取付けも、システムの使用により容易となる。シス テムはまた、走触性生検を遂行するにも有用である。本システムに関する追加の 情報として、下記の論文を参照されたい。 Germano,Isabelle M．The NeuroStation System for Image-Guided，Frameles s Stereotaxy，Neurosurgery，Vol．37，No.2，1995年８月。 Smith et al．The Neurostation^TM-A Highly accurate，Minimally Invasive Solution to Frameless Stereotactic Neurosurgery，Commputerized Medical I maging and Graphics ，Vol．18，No．4，pp．247-256，1994。 上の説明から、本発明の数種の目的が達成され、かつ他の有利な結果がもたら されることが理解されよう。 本発明の技術思想から逸脱することなく、上述の構造、製品および方法に種々 の変更をなし得るから、上述の説明および添付の図面に含まれる内容は、例示と して解釈されるべきものであり、制限的意味を有するものではない。

【手続補正書】 【提出日】平成１１年２月２２日（１９９９．２．２２） 【補正内容】 請求の範囲 (1)体上への医科的または外科的処置中使用するためのシステムであって、特定 の体要素に対する基準点がその特定の体要素に対して既知の空間的関係を有する ように、各体要素に対する基準点を有し、処置前にスキャナにより体について取 られるスキャンに基づいて、処置中１または複数の体要素の位置を表わすディス プレイを生成するものにおいて、 処置中、表示されるべき各体要素の基準点の位置を識別するための手段と、 該識別手段により識別されるところの、処置中の基準点の識別された位置にし たがって像データセットを変更するプロセッサであって、処置中の体要素（１ま たは複数）の位置および幾何形態を表示する変位された像データセットを生成す るプロセッサと、 プロセッサにより生成される変位された像データセットを利用して、処置中体 要素（１または複数）の位置および幾何形態を表示するディスプレイと を備えることを特徴とする医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (2)医科または外科的機器、プローブまたは放射線投与システムと 処置中、１または複数の体要素に関する医科または外科的機器の位置を識別す るための手段 を備え、前記ディスプレイが、医科または外科的機器位置識別識別手段に応答し て、処置中、医科または外科的機器またはその焦点に関する体要素の相対位置を 表示する 請求項１記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (3)前記医科または外科的機器位置識別手段が、体要素に関する医科または外科 的機器の配向を決定し、 前記ディスプレイが体要素に関する医科または外科的機器の配向を表示する請 求項２記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (4)前記識別手段が、 体外に基準を提供するための位置を有する基準アレイと、 基準アレイに関する表示されるべき体要素の基準点の位置を決定するための手 段を備える 請求項１記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (5)基準アレイと通信する整合プローブを備え、 前記決定手段が、基準アレイに関する整合プローブ尖端の位置を決定するよう に適合されており、体要素の基準点の位置を整合プローブの尖端位置を各基準点 に位置づけることによって決定し得る 請求項４記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (6)基準アレイがセンサを備えており、 前記整合プローブが、基準アレイのセンサと通信して、基準アレイに関する整 合プローブの位置を指示する放射器を備える 請求項５記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (7)整合プローブがセンサを備えており、 前記基準アレイが、整合プローブのセンサと通信して、基準アレイに関する整 合プローブの位置を指示する放射器を備える 請求項５記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (8)体要素の一つと既知の関係にある位置を有し、基準アレイと通信する基準フ レームを備え、かつ 基準アレイに関する基準フレームの位置を決定するための手段を備え、 処置中、体要素を相互に固定関係に、基準フレームに関して既知の関係に維持 しながら体を移動でき、それにより各体要素の各基準点の相対位置を再度識別す ることなく、移動後体各要素の位置を決定し得る 請求項４記載の医学または外科的処置中使用するためのシステム。 (9)基準アレイがセンサを備え、 前記基準フレームが体要素の一つに取り付けられ、かつ基準アレイのセンサと 通信して、基準アレイに関する基準フレームの位置を指示する 請求項８記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (10)基準アレイがセンサを備え、 前記基準アレイが体要素の一つに取り付けられ、かつ基準フレームのセンサと 通信して、基準アレイに関する基準フレームの位置を指示する 請求項８記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (11)各体要素を定義する像データサブセットを作り出すことによって、像データ セットの体要素を弁別するための手段を備える 請求項１記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。(12) 前記識別手段が、処置中各体要素の輪郭の位置を決定するためのデバイスを 備え、 前記プロセッサが、該デバイスにより決定されるところの処置中の各体要素の 輪郭の位置を、像データサブセットにより表示されるところの処置前の各体要素 の輪郭の位置に比較する 請求項１１記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。(13) 前記識別手段が、処置中各体要素の輪郭の位置を決定するための超音波プロ ーブを備え、 前記プロセッサが、該デバイスにより決定されるところの処置中の各体要素の 輪郭の位置を、像データサブセットにより表示されるところの処置前の各体要素 の輪郭の位置に比較し、体要素の輪郭を体要素を露出する必要なしに決定し得る 請求項１２記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。(14) 前記識別手段が、処置中各体要素の輪郭の位置を決定するためのスキャナを 備え、 前記プロセッサが、該デバイスにより決定されるところの処置中の各体要素の 輪郭の位置を、像データサブセットにより表示されるところの処置前の各体要素 の輪郭の位置に比較する 請求項１２記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。(15) 前記識別手段が、処置中各体要素の投射の位置を決定するための蛍光透視デ バイスを備え、 前記プロセッサが、処置中の各体要素の投射の位置を処置前の各体要素の投射 の位置と比較する 請求項４記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。(16) 蛍光透視デバイスが蛍光透視板とそれと固定関係にある蛍光透視管より成り 、処置中各体要素の投射の位置を決定するため両者間に体要素が位置づけられ、 前記プロセッサが、処置中の各体要素の投射の位置を処置前の各体要素の投射 の位置と比較する 請求項１５記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。(17) 前記基準アレイがセンサを備え、 前記基準フレームが、１または複数の体要素を連続的または周期的に検出、追 跡し得るデバイスより成り、基準アレイのセンサと通信して、基準アレイに関す る基準フレームの位置を指示する放射器を備える 請求項８記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。(18) 前記プロセッサが、処置前の体要素の位置および形状を表わす各像データサ ブセットを処置中体要素の位置および形状を表わすように変換し、変位されたデ ータセットを変換された像データサブセットで構成する 請求項１１記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。(19) 前記プロセッサが、機器、プローブまたは放射線投与システムの位置を監視 し、監視される位置が予め定められた安全帯域外にあることを指示するとき、そ れを賦活解除する 請求項２記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。(20) 機器、プローブまたは放射線投与システムの位置を制御するためのロボット 機構を備え、 前記プロセッサが、機器の位置を監視し、それを予定の態様で制御するように ロボット機構に命令する 請求項２記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。(21) 当該デバイスと通信してその位置を識別するセンサアレイを有する外科用案 内システムと使用するためのデバイスであって、 キャビティを有するベース部材と、 該ベース部材上に設けられ、作動されるとき、外科用案内システムのセンサア レイと通信するための光を放射する複数の発光ダイオードと、 前記ダイオードに接続され、ダイオードを賦活するための信号を供給するため の賦活回路と、 前記ベース部材のキャビティ内に位置づけられ、電源と発光ダイオードを電気 的に相互接続し、ダイオードを賦活するための信号を伝送するためのワイヤと を備えることを特徴とする外科用案内システムと使用するためのデバイス。(22) 当該デバイスと通信してその位置を識別するセンサアレイを有する外科用案 内システムと使用するためのデバイスであって、体部位に関して基地の基準を提 供するように体部位に取りつけられた構造体または体部位に既知の関係にある機 器と係合し、外科用案内システムに接続されデバイスを賦活する信号を供給する ためのケーブルと係合するためのコネクタを有するものにおいて、 キャビティを有するベース部材と、 該ベース部材上にあって、体部位に固定関係でベース部材を維持して固定の基 準を提供するため、前記構造体と係合する結合部と、 作動されるとき、外科用案内システムのセンサアレイと通信するための光を放 射する複数の発光ダイオードと、 前記ベース部材に取り付けられ、前記外科用案内システムに接続されされたケ ーブルと係合するように適合され、ダイオードを賦活するための信号を受信する コネクタと、 前記ベース部材のキャビティ内に位置づけられ、前記コネクタと発光ダイオー ドを電気的に相互接続し、ダイオードを賦活するためコネクタにより受信される 信号をダイオードに伝送するためのワイヤと を備えることを特徴とする外科用案内システムと使用するためのデバイス。(23) 前記ベース部材がアーク状部材であり、 前記結合部が患者の頭に係合するように適合されたMayfieldクランプのような ヘッドクランプと係合するための取付け具より成る 請求項２２記載の外科用案内システムと使用するためのデバイス。(24) 当該デバイスと通信してその位置を識別するセンサアレイを有する外科用案 内システムと使用するためのデバイスであって、体部位と係合するための機器を 体部位に関して既知の位置に位置づけるように機器を案内し、外科用案内システ ムに接続されデバイスを賦活する信号を供給するためのケーブルと係合するため のコネクタを有するものにおいて、 キャビティを有するハウジングと、 該ハウジング上にあって、ハウジングに関して所定の関係で前記機器を維持す るため、機器と係合する構造体と、 作動されるとき、外科用案内システムのセンサアレイと通信するための光を放 射する複数の発光ダイオードと、 前記ハウジング部材に取り付けられ、前記外科用案内システムに接続されるケ ーブルと係合するように適合され、ダイオードを賦活するための信号を受信する コネクタと、 前記ハウジングのキャビティ内に位置づけられ、前記コネクタと発光ダイオー ドを電気的に相互接続し、ダイオードを賦活するためコネクタにより受信される 信号をダイオードに伝送するためのワイヤと を備えることを特徴とする外科用案内システムと使用するためのデバイス。(25) 当該デバイスと通信してその位置を識別するセンサアレイを有する外科用案 内システムと使用するためのデバイスであって、カテーテルを案内するのに使用 し、外科用案内システムに接続されデバイスを賦活するための信号を供給するた めのケーブルと係合するデバイスにおいて、 キャビティを有するハンドルと、 作動されるとき、外科用案内システムのセンサアレイと通信するための光を放 射する複数の発光ダイオードと、 前記ハンドルに取り付けられ、前記外科用案内システムに接続されるケーブル と係合するように適合され、ダイオードを賦活するための信号を受信するコネタ タと、 前記ハンドルのキャビティ内に位置づけられ、前記コネクタと発光ダイオード を電気的に相互接続し、コネクタにより受信される信号をダイオードに伝送する ためのワイヤと を備えることを特徴とする外科用案内システムと使用するためのデバイス。(26) コントローラと、 センサアレイと、 該センサアレイと通信して、その位置を識別する基準フレームと、 前記センサアレイと通信して、当該局所化フレームの位置を識別するための局 所化フレームであって、体部位と係合するための機器を体部位に関して既知の位 置に位置づけるように機器を案内し、局所化フレームを賦活するための信号を供 給するコントローラに接続されている局所化フレームと を備えることを特徴とする外科用案内システム。(27) 前記基準フレームが、 キャビティを有するベース部材と、 作動されるとき、外科用案内システムのセンサアレイと通信するための光を放 射する複数の発光ダイオードと、 前記ダイオードに接続され、ダイオードを賦活する信号を供給するための賦活 回路と、 前記ベース部材のキャビティ内に位置づけられ、電源と発光ダイオードを電気 的に相互接続し、ダイオードを賦活する信号を伝送するためのワイヤ を備える請求項２６記載の外科用案内システム。(28) 前記局所化フレームが、 キャビティを有するハウジングと、 該ハウジング上にあって、前記機器をハウジングに関して所定の関係に維持す るため機器を案内するための構造体と、 作動されるとき、外科用案内システムのセンサアレイと通信するための光を放 射する複数の発光ダイオードと、 前記ハウジングに取り付けられ、外科用案内システムに接続されたケーブルと 係合するように適合され、ダイオードを賦活する信号を受信するコネクタと、 前記ハウジングのキャビティ内に位置づけられ、前記コネクタと発光ダイオー ドを電気的に相互接続し、ダイオードを賦活するためコネクタにより受信される 信号をダイオードに伝送するためのワイヤ を備える請求項２６記載の外科用案内システム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ブショルツ，リチャード ディー. アメリカ合衆国 63112 ミズーリ，セン トルイス，キングズバリー ナンバー３ （番地なし) (72)発明者 フォーリー，ケビン ティー. アメリカ合衆国 テネシー，ジャーマンタ ウン，ハンターズ フォレスト 2771 (72)発明者 スミス，カート アール. アメリカ合衆国 コロラド，ボールダー, エルドラドー スプリングス ドライブ 3400 (72)発明者 バス，ダニエル アメリカ合衆国 94002 カリフォルニア, ベルモント，ケイ オールド カウンティ ー ロード 735 (72)発明者 ヴィーデンマイアー，トマス アメリカ合衆国 94403 カリフォルニア, サン マテオー，アナポリス ドライブ 1089 (72)発明者 ポープ，トッド アメリカ合衆国 94070 カリフォルニア, サン カーロス，インダストリアル ロー ド 871，ユニットエイ (72)発明者 ヴィーデンマイアー，ウードー アメリカ合衆国 94070 カリフォルニア, サン カーロス，インダストリアル ロー ド 871，ユニットエイ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 (1)体上への医科的または外科的処置中使用するためのシステムであって、特定 の体要素に対する基準点がその特定の体要素に対して既知の空間的関係を有する ように、各体要素に対する基準点を有し、処置前にスキャナにより体について取 られるスキャンに基づいて、処置中１または複数の体要素の位置を表わすディス プレイを生成するものにおいて、 処置中、表示されるべき各体要素の基準点の位置を識別するための手段と、 該識別手段により識別されるところの、処置中の基準点の識別された位置にし たがって像データセットを変更するプロセッサであって、処置中の体要素（１ま たは複数）の位置および幾何形態を表示する変位された像データセットを生成す るプロセッサと、 プロセッサにより生成される変位された像データセットを利用して、処置中体 要素（１または複数）の位置および幾何形態を表示するディスプレイと を備えることを特徴とする医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (2)医科または外科的機器、プローブまたは放射線投与システムと 処置中、１または複数の体要素に関する医科または外科的機器の位置を識別す るための手段 を備え、前記ディスプレイが、医科または外科的機器位置識別識別手段に応答し て、処置中、医科または外科的機器またはその焦点に関する体要素の相対位置を 表示する 請求項１記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (3)前記医科または外科的機器位置識別手段が、体要素に関する医科または外科 的機器の配向を決定し、 前記ディスプレイが体要素に関する医科または外科的機器の配向を表示する請 求項２記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (4)前記識別手段が、 体外に基準を提供するための位置を有する基準アレイと、 基準アレイに関する表示されるべき体要素の基準点の位置を決定するための手 段を備える 請求項１記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (5)基準アレイと通信する整合プローブを備え、 前記決定手段が、基準アレイに関する整合プローブ尖端の位置を決定するよう に適合されており、体要素の基準点の位置を整合プローブの尖端位置を各基準点 に位置づけることによって決定し得る 請求項４記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (6)基準アレイがセンサを備えており、 前記整合プローブが、基準アレイのセンサと通信して、基準アレイに関する整 合プローブの位置を指示する放射器を備える 請求項５記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (7)整合プローブがセンサを備えており、 前記基準アレイが、整合プローブのセンサと通信して、基準アレイに関する整 合プローブの位置を指示する放射器を備える 請求項５記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (8)体要素の一つと既知の関係にある位置を有し、基準アレイと通信する基準フ レームを備え、かつ 基準アレイに関する基準フレームの位置を決定するための手段を備え、 処置中、体要素を相互に固定関係に、基準フレームに関して既知の関係に維持 しながら体を移動でき、それにより各体要素の各基準点の相対位置を再度識別す ることなく、移動後体各要素の位置を決定し得る 請求項４記載の医学または外科的処置中使用するためのシステム。 (9)基準アレイがセンサを備え、 前記基準フレームが体要素の一つに取り付けられ、かつ基準アレイのセンサと 通信して、基準アレイに関する基準フレームの位置を指示する 請求項８記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (10)基準アレイがセンサを備え、 前記基準アレイが体要素の一つに取り付けられ、かつ基準フレームのセンサと 通信して、基準アレイに関する基準フレームの位置を指示する 請求項８記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (11)各体要素を定義する像データサブセットを作り出すことによって、像データ セットの体要素を弁別するための手段を備える 請求項１記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (12)前記プロセッサが、各像データサブセットを処置前の体要素の位置から処置 中の体要素の位置に変換し、変位されたデータセットを変換された像データサブ セットから構成する 請求項１１記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (13)前記識別手段が、処置中各体要素の輪郭の位置を決定するためのデバイスを 備え、 前記プロセッサが、該デバイスにより決定されるところの処置中の各体要素の 輪郭の位置を、像データサブセットにより表示されるところの処置前の各体要素 の輪郭の位置に比較する 請求項１１記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (14)前記識別手段が、処置中各体要素の輪郭の位置を決定するための超音波プロ ーブを備え、 前記プロセッサが、該デバイスにより決定されるところの処置中の各体要素の 輪郭の位置を、像データサブセットにより表示されるところの処置前の各体要素 の輪郭の位置に比較し、体要素の輪郭を体要素を露出する必要なしに決定し得る 請求項１３記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (15)前記識別手段が、処置中各体要素の輪郭の位置を決定するためのスキャナを 備え、 前記プロセッサが、該デバイスにより決定されるところの処置中の各体要素の 輪郭の位置を、像データサブセットにより表示されるところの処置前の各体要素 の輪郭の位置に比較する 請求項１３記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (16)前記超音波プローブがその上に基準アレイと通信する放射器を備え、 前記決定手段が、各体要素の輪郭の位置を決定し得るように、基準アレイに関 する超音波プローブの位置を決定するように適合された 請求項１４記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (17)前記基準アレイがその上に超音波プローブと通信する放射器を備え、 前記決定手段が、各体要素の輪郭の位置を決定し得るように、基準アレイに関 する超音波プローブの位置を決定するように適合された 請求項１４記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (18)前記スキャナがその上に基準アレイと通信する放射器を備え、 前記決定手段が、各体要素の輪郭の位置を決定し得るように、基準アレイに関 するスキャナの位置を決定するように適合された 請求項１５記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (19)前記基準アレイがその上にスキャナと通信する放射器を備え、 前記決定手段が、各体要素の輪郭の位置を決定し得るように、基準アレイに関 するスキャナの位置を決定するように適合された 請求項１５記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (20)前記識別手段が、処置中各体要素の投射の位置を決定するための蛍光透視デ バイスを備え、 前記プロセッサが、処置中の各体要素の投射の位置を処置前の各体要素の投射 の位置と比較する 請求項４記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (21)蛍光透視デバイスが蛍光透視板とそれと固定関係にある蛍光透視管より成り 、処置中各体要素の投射の位置を決定するため両者間に体要素が位置づけられ、 前記プロセッサが、処置中の各体要素の投射の位置を処置前の各体要素の投射 の位置と比較する 請求項２０記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (22)前記蛍光透視管または前記蛍光透視板がその上に基準アレイと通信する放射 器を備え、 前記決定手段が、各体要素の投射の位置を決定し得るように、基準アレイに関 する管および板の位置を決定するように適合された 請求項２１記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (23)前記基準アレイがその上に蛍光透視管または蛍光透視板と通信する放射器を 備え、 前記決定手段が、各体要素の投射の位置を決定し得るように、基準アレイに関 する管および板の位置を決定するように適合された 請求項２１記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (24)処置前に生成され、各体要素に対する基準点を有する像データセットに基づ き手術中１または複数の体要素の位置を表示するディスプレイを生成する処置中 に使用するための方法であって、 処置中、表示されるべき各体要素の基準点の相対位置を識別し、 処置中の体要素の位置を表わす変位された像データセットを生成するために、 処置中各基準点の識別された相対位置にしたがって像データセットを変更し、 変位された像データセットに基づいて処置中体要素の相対位置を表示するディ スプレイを生成する 諸段階を含むことを特徴とする処置中使用するための方法。 (25)処置中の体要素の位置を表示する変位されたデータセットに基づくディスプ レイが、処置前に生成される像データセットに基づくディスプレイと実質的に同 じであるように、体要素の位置を再位置づけし、再位置づけ後の体要素の位置が 、像データセットが生成された処置前の体要素の位置と実質的に同じであるよう にする 請求項２４記載の処置中使用するための方法。 (26)基準点が体要素の一部であり、そして 医科または外科的機器を用意し、 処置中、１または複数の処置中体要素に関する医科または外科的機器の位置を 識別し、医科または外科的機器の位置に基づき、処置中の体要素および医科また は外科的機器の相対位置を表示するディスプレイを生成する ことを含む請求項２４記載の処置中使用するための方法。 (27)体要素に関する医科または外科的機器の配向を決定し、 体要素に関する医科または外科的機器の配向を表示するディスプレイを生成す る ことを含む請求項２６記載の処置中使用するための方法。 (28)体外に基準を提供するための位置を有する基準アレイを用意し、 基準アレイに関する表示されるべき体要素の基準点の位置を決定する ことを含む請求項２４記載の処置中使用するための方法。 (29)基準アレイと通信する整合プローブを用意し、 体要素の基準点の位置を整合プローブの尖端を各基準点に位置づけることによ って決定する ことを含む請求項２８記載の処置中使用するための方法。 (30)体要素の一つと固定関係にある位置を有し、基準アレイと通信する基準フレ ームを用意し、 基準アレイに関する基準フレームの位置を決定し、処置中、体要素を相互にか つ基準フレームに対して固定関係に維持しながら体を移動でき、それにより各体 要素の各基準点の相対位置を再度識別することなく、移動後体各要素の位置を決 定し得る 請求項２８記載の処置中使用するための方法。 (31)各体要素を定義する像データサブセットを作り出すことによって、像データ セットの体要素を弁別する ことを含む請求項２４記載の処置中使用するための方法。 (32)各像データサブセットを処置前の体要素の位置から処置中の体要素の位置に 変換し、変位されたデータセットを変換された像データサブセットから構成する ことを含む３１記載の処置中使用するための方法。 (33)処置中各体要素の輪郭の位置を決定し、 処置中の各体要素の輪郭の位置を、像データサブセットにより表示されるとこ ろの処置前の各体要素の輪郭の位置に比較する ことを含む請求項３１記載の処置中使用するための方法。 (34)前記識別段階が、 蛍光透視管と該蛍光透視管と固定関係にある蛍光透視板との間に体要素を位置 づけ、 蛍光透視管を付勢して、蛍光透視板上に各体要素の投射を生成し、 処置中各体要素の蛍光透視投射の相対位置を決定し、 処置中の各体要素の蛍光透視投射により表わされる位置を処置前の体要素の相 対位置に比較する ことを含む請求項２４記載の処置中使用するための方法。 (35)各々基準点を有する２またはそれ以上の体要素と使用するための方法であっ て、処置前に、 体要素をそれらの相対位置を固定するためにフレームに配置し、 固定された体要素を走査し、 処置中、 体要素が走査中のそれらの位置と同じ相対位置を有するように、体要素を前記 フレームに配置し、 基準手段に関する体要素上の基準点の位置を決定し、 基準手段に関する医科または外科的機器の位置を決定し、 体要素に関する医科または外科的機器の位置を決定し、 処置前の走査に基づき、体要素に関する医科または外科的機器の決定された位 置を表示するディスプレイを生成する 諸段階を含むことを特徴とする体要素と使用するための方法。 (36)フレームを体要素を動かすように賦活でき、そして 処置中の体要素の相対位置を決定し、 処置中の体要素の相対位置が処置前の走査中の体要素の相対位置に対応するよ う体要素を動かすようにフレームを賦活する ことを含む請求項３５記載の体要素と使用するための方法。 (37)前記基準アレイがセンサを備え、 前記基準フレームが、１または複数の体要素を連続的または周期的に検出、追 跡し得るデバイスより成り、基準アレイのセンサと通信して、基準アレイに関す る基準フレームの位置を指示する放射器を備える 請求項８記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (38)前記プロセッサが、処置前の体要素の位置および形状を表わす各像データサ ブセットを処置中体要素の位置および形状を表わすように変換し、変位されたデ ータセットを変換された像データサブセットで構成する 請求項１１記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (39)前記プロセッサが、機器、プローブまたは放射線投与システムの位置を監視 し、監視される位置が予め定められた安全帯域外にあることを指示するとき、そ れを賦活解除する 請求項２記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (40)機器、プローブまたは放射線投与システムの位置を制御するためのロボット 機構を備え、 前記プロセッサが、機器の位置を監視し、それを予定の態様で制御するように ロボット機構に命令する 請求項２記載の医科または外科的処置中使用するためのシステム。 (41)当該デバイスと通信してその位置を識別するセンサアレイを有する外科用案 内システムと使用するためのデバイスであって、 キャビティを有するベース部材と、 該ベース部材上に設けられ、作動されるとき、外科用案内システムのセンサア レイと通信するための光を放射する複数の発光ダイオードと、 前記ダイオードに接続され、ダイオードを賦活するための信号を供給するため の賦活回路と、 前記ベース部材のキャビティ内に位置づけられ、電源と発光ダイオードを電気 的に相互接続し、ダイオードを賦活するための信号を伝送するためのワイヤとを 備えることを特徴とする外科用案内システムと使用するためのデバイス。 (42)当該デバイスと通信してその位置を識別するセンサアレイを有する外科用案 内システムと使用するためのデバイスであって、体部位に関して基地の基準を提 供するように体部位に取りつけられた構造体または体部位に既知の関係にある機 器と係合し、外科用案内システムに接続されデバイスを賦活する信号を供給する ためのケーブルと係合するためのコネクタを有するものにおいて、 キャビティを有するベース部材と、 該ベース部材上にあって、体部位に固定関係でベース部材を維持して固定の基 準を提供するため、前記構造体と係合する結合部と、 作動されるとき、外科用案内システムのセンサアレイと通信するための光を放 射する複数の発光ダイオードと、 前記ベース部材に取り付けられ、前記外科用案内システムに接続されされたケ ーブルと係合するように適合され、ダイオードを賦活するための信号を受信する コネクタと、 前記ベース部材のキャビティ内に位置づけられ、前記コネクタと発光ダイオー ドを電気的に相互接続し、ダイオードを賦活するためコネクタにより受信される 信号をダイオードに伝送するためのワイヤと を備えることを特徴とする外科用案内システムと使用するためのデバイス。 (43)前記ベース部材がアーク状部材であり、 前記結合部が患者の頭に係合するように適合されたMayfieldクランプのような ヘッドクランプと係合するための取付け具より成る 請求項４２記載の外科用案内システムと使用するためのデバイス。 (44)前記アーク状部材上にあって、収縮アームと係合しかつ頭と係合して、頭に 施される医科または外科的処置を補助するためのばねクランプを備える 請求項４３記載の外科用案内システムと使用するためのデバイス。 (45)患者の脊柱と係合するように適合された胸部一要部取付け台と係合し、 前記ベース部材がほぼＵ字状の部材より成り、 前記Ｕ字状部材が取付け台に関して種々の角度を形成するよう位置づけること ができるように、前記結合部が胸部−要部取付け台と係合するための可変位置コ ネクタより成る 請求項４２記載の外科用案内システムと使用するためのデバイス。 (46)当該デバイスと通信してその位置を識別するセンサアレイを有する外科用案 内システムと使用するためのデバイスであって、体部位と係合するための機器を 体部位に関して既知の位置に位置づけるように機器を案内し、外科用案内システ ムに接続されデバイスを賦活する信号を供給するためのケーブルと係合するため のコネクタを有するものにおいて、 キャビティを有するハウジングと、 該ハウジング上にあって、ハウジングに関して所定の関係で前記機器を維持す るため、機器と係合する構造体と、 作動されるとき、外科用案内システムのセンサアレイと通信するための光を放 射する複数の発光ダイオードと、 前記ハウジング部材に取り付けられ、前記外科用案内システムに接続されるケ ーブルと係合するように適合され、ダイオードを賦活するための信号を受信する コネクタと、 前記ハウジングのキャビティ内に位置づけられ、前記コネクタと発光ダイオー ドを電気的に相互接続し、ダイオードを賦活するためコネクタにより受信される 信号をダイオードに伝送するためのワイヤと を備えることを特徴とする外科用案内システムと使用するためのデバイス。 (47)ハウジング上に取り付けられ、生検機器を受け入れるための案内管と 前記ハウジングから突出し、ハウジングを相対的に固定位置に維持するクラン プと係合するための支持部材 を備える請求項４６記載の外科用案内システムと使用するためのデバイス。 (48)ハウジングに取り付けられるハンドルと、 ドリル尖端を受け入れるための開口を有する案内部材 を備える請求項４６記載の外科用案内システムと使用するためのデバイス。 (49)ハウジングに取り付けられ、ドリル尖端を受け入れるための開口を有するヨ ークを備える請求項４６記載の外科用案内システムと使用するためのデバイス。 (50)ハウジングに取り付けられ、カテーテルを受け入れるための開口を有する案 内管を備える請求項４６記載の外科用案内システムと使用するためのデバイス。 (51)システムおよびデバイスを較正するため外科用案内システムと組合せで使用 されるプローブを受け入れるための凹部をハウジングに備える 請求項４６記載の外科用案内システムと使用するためのデバイス。 (52)当該デバイスと通信してその位置を識別するセンサアレイを有する外科用案 内システムと使用するためのデバイスであって、カテーテルを案内するのに使用 し、外科用案内システムに接続されデバイスを賦活するための信号を供給するた めのケーブルと係合するデバイスにおいて、 キャビティを有するハンドルと、 作動されるとき、外科用案内システムのセンサアレイと通信するための光を放 射する複数の発光ダイオードと、 前記ハンドルに取り付けられ、前記外科用案内システムに接続されるケーブル と係合するように適合され、ダイオードを賦活するための信号を受信するコネク タと、 前記ハンドルのキャビティ内に位置づけられ、前記コネクタと発光ダイオード を電気的に相互接続し、コネクタにより受信される信号をダイオードに伝送する ためのワイヤと を備えることを特徴とする外科用案内システムと使用するためのデバイス。 (53)コントローラと、 センサアレイと、 該センサアレイと通信して、その位置を識別する基準フレームと、 前記センサアレイと通信して、当該局所化フレームの位置を識別するための局 所化フレームであって、体部位と係合するための機器を体部位に関して既知の位 置に位置づけるように機器を案内し、局所化フレームを賦活するための信号を供 給するコントローラに接続されている局所化フレームと を備えることを特徴とする外科用案内システム。 (54)前記基準フレームが、 キャビティを有するベース部材と、 作動されるとき、外科用案内システムのセンサアレイと通信するための光を放 射する複数の発光ダイオードと、 前記ダイオードに接続され、ダイオードを賦活する信号を供給するための賦活 回路と、 前記ベース部材のキャビティ内に位置づけられ、電源と発光ダイオードを電気 的に相互接続し、ダイオードを賦活する信号を伝送するためのワイヤ を備える請求項５３記載の外科用案内システム。 (55)前記局所化フレームが、 キャビティを有するハウジングと、 該ハウジング上にあって、前記機器をハウジングに関して所定の関係に維持す るため機器を案内するための構造体と、 作動されるとき、外科用案内システムのセンサアレイと通信するための光を放 射する複数の発光ダイオードと、 前記ハウジングに取り付けられ、外科用案内システムに接続されたケーブルと 係合するように適合され、ダイオードを賦活する信号を受信するコネクタと、 前記ハウジングのキャビティ内に位置づけられ、前記コネクタと発光ダイオー ドを電気的に相互接続し、ダイオードを賦活するためコネクタにより受信される 信号をダイオードに伝送するためのワイヤ を備える請求項５３記載の外科用案内システム。