JP2005523067A - Casドリルガイドおよびドリルトラッキングシステム - Google Patents
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Abstract
先端(62)と、チャックから延在する所定長部とを備えるビット部(54)に係合するチャックを有する穿孔具(50)のためのドリルガイドアセンブリ(10)であって、前記ドリルガイドアセンブリは、第1部材(14)と、第2部材(12)と、追跡可能部材(16)とを備える。第1部材(14)は、ワークピース面に当接するようになされ、前記ビット部を受容するようになされた貫通中央開口部(19)を画成する。第2部材(12)は、前記第1部材に対して軸方向に変位するようになされて、前記第1部材から軸方向に付勢され、前記ビット部を受容するようになされた貫通中央開口部(11)を画成する。前記第2部材に固定される追跡可能部材(16)は、3次元空間内で位置を特定、追跡されることによって第2部材すなわち穿孔具のビット部の位置および動きが定義されるようになされた検出可能エレメント(35)を有する。
Description
本発明は外科手術装置に関し、より詳細には、コンピュータ支援外科手術システムと併用する場合に、穿孔具を案内、追跡するようになされたドリルガイドに関する。
外科手術処置、特には整形外科手術で用いられている手術処置は多くの場合、患者の骨を穿孔する必要がある。このような穿孔には外科手術用ドリルが長年使われている。また様々な機械的案内機器があり、それらによって外科医は周辺組織を傷つける虞もなく適正な深さまで正確に穿孔することができる。かかるドリルガイドは、多くの場合、目視による深さ(デプス)ゲージを備え、外科医は穿孔の深さを機器の目盛りから隔って読み取る必要がある。
1999年4月20日発行のSchenk他の米国特許第5,895,389号は、こうしたドリルガイドおよび測定機器を開示している。このガイドは全体的に、スリーブと、スリーブ内で伸縮するプランジャとを備え、両方ともが、ドリルチャックから突出する穿孔具の一部を収容し、かつ案内するようになされた軸方向穴を有する。プランジャ前端部の複数のフィンガーはスリーブ内壁によって内方に付勢され、摩擦を伴う滑り嵌合をもたらす。従って、プランジャおよびスリーブは部分的に収縮した後、相対伸縮位置を保持する。プランジャ側面の目盛りは、スリーブに対するプランジャの相対的動き、すなわちドリルの貫入深さを表す。好ましくは、スリーブはドリルガイドを調節する小型ハンドルを有する。合わせ穴がスリーブおよびプランジャ穴の中心軸と平行にハンドルを貫通して延びている。合わせ穴を備えるハンドルを、ワークピースに予め挿入したガイドワイヤに摺動させることで、平行ワイヤに、そこから所定間隔を隔てて、ドリルガイドを揃えることができる。
コンピュータ支援外科手術(CAS)の出現と普及に伴い、多くの外科手術処置で精度が飛躍的に向上した。現在、実際の処置前に、外科医がコンピュータで生成した患者の3Dモデルに、例えば穿孔の理想の位置、方向、深さをマーキングすることができる。手術中は、身体各部のスキャン画像に対する機器の位置をモニタ上に表示して、処置の間に外科医を案内する。
現在採用されているCASシステムのひとつは、異なる固定基準点に配置した少なくとも2台のカメラの使用を含み、これらのカメラは、移動する3点軸の位置を同時に記録する。基準点の位置を得ることにより、3点軸の空間内でのユニーク(一意の)位置すなわち軸が固定された任意のオブジェクト、も一意に定義されるので、精確に追跡できる。
かかる計測トラッキングシステムは用途によってはうまく動作するが、視覚トラッキングシステムを用いる特定の外科手術では今だに問題を抱えている。カメラが3点トラッカ軸の同時画像を正確に記録し、軸の各点の位置をそれに応じて正確に計算処理するためには、軸線の視覚画像が相対的に歪みのないままであることが不可欠である。従って、外科手術具に固定されたトラッカ軸が外科手術具に対して変位すると、その正しい3次元(3D)空間位置を不正確に計算してしまうので、コンピュータモニタ上で、患者に対する手術器具の位置を正確に表すことができない。従って、トラッカ軸を手術具に固定配置するための取付ブラケットおよび固定アダプタは複雑になってしまうことが多い。
従来、ピン埋め込みおよびプロテーゼの固定といった手術処置の際に、CASシステムを外科手術用ドリルと併用して、患者の骨の穿孔位置および深さをモニタしていた。かかる用途では、CASの3点トラッカ軸はドリルへ直に固定されていた。
CASトラッカ軸を穿孔具に固定する現行の装着方法に伴う主要な問題は、多くの病院で著しく異なる穿孔システムを採用していることである。従って、CASトラッカ軸を様々なタイプのドリルに固定させるには、数多くの部品や、ドリル毎に全く異なるセットの複雑な固定アダプタを要する。そのため、CASトラッカ軸を様々なタイプの外科手術用ドリルにそれぞれ固定するには、特注で取付けなくてはならないので、病院では元々高額であるCASシステムに更に相当な費用が上乗せされる。それに加え、CASトラッカ軸をドリルに強固に固定するために必要なブラケット類を追加すると、ドリルを操作する際の外科医の動きを不必要に制限してしまう。
従って、手術中に穿孔用機器を、正確かつ実時間で視覚的または電磁的に追跡することは非実用的で、あらゆるタイプの外科用穿孔システムに普及させるにはコスト高であった。
CASシステムが、ワークピースに対するドリルビットを正確に視覚表示し、それによって外科医は、どのようなタイプの穿孔具システムを使っても、穿孔した孔の位置、深さ、方向を正確かつ確実に確認できるような、あらゆるタイプの外科用穿孔システムに利用できるよう改良したユニバーサル穿孔器具に対するニーズがある。
本発明の目的は、CASドリルトラッキングを許容するユニバーサル機器を提供することである。
本発明の別の目的は、改良した外科用ドリルガイドを提供することである。
本発明の更なる目的は、CASのトラッキング軸を含む外科用ドリルガイドを提供することである。
本発明の更なる目的は、CASで追跡される、使い易い外科用ドリルガイドを提供することである。
本発明の更なる目的は、改良された穿孔正確度を持つ外科用ドリルガイドを提供することである。
本発明の更なる目的は、改良された穿孔精度を持つ外科用ドリルガイドを提供することである。
本発明の更なる目的は、より精確に孔深さを表示できる外科用ドリルガイドを提供することである。
従って、本発明によれば、先端と、チャックから延在する所定長部とを備えるビット部に係合するチャックを有する穿孔具のためのドリルガイドアセンブリが提供され、前記ドリルガイドアセンブリは:ワークピース面に当接するようになされ、前記穿孔具の前記ビット部を受容するようになされた貫通中央開口部を画成する、第1部材と;前記第1部材に対して軸方向に変位するようになされて、前記第1部材から軸方向に付勢され、前記穿孔具のビット部を受容するようになされた貫通中央開口部を画成する、第2部材と;前記第2部材に固定される追跡可能部材であって、3次元空間内で位置を特定、追跡されることによって第2部材すなわち穿孔具のビット部の位置および動きが定義されるようになされた検出可能エレメントを有する前記追跡可能部材と;を備える。
本発明によれば、ドリルと、ドリルガイドアセンブリとを備える穿孔システムが提供され、前記ドリルは、先端を有してチャックから所定長さ延在するビット部と係合するチャックを有し、前記ドリルガイドアセンブリは、穿孔具のビット部を受容するようになされた貫通中央開口部を画成するガイド部材と、前記ガイド部材を密に受容できる寸法を有する貫通中央開口部を画成するカラー部材とを備え;前記カラー部材および前記ガイド部材は、軸方向に付勢され、相互に伸縮するようになされ;前記ガイド部材および前記カラー部材のうちの一方は、ワークピース面に当接するようになされ;前記ガイド部材および前記カラー部材のうちの他方は、前記ガイド部材および前記カラー部材のうちの前記一方に対して軸方向に変位するようになされ;そして前記ガイド部材および前記カラー部材のうちの前記他方に固定され、3次元空間内で位置を特定、追跡されるようになされた検出可能エレメントを有する追跡可能部材を備え;前記検出可能エレメントは、前記ガイド部材および前記カラー部材のうちの前記他方の位置および動きを定義することによって穿孔具のビット部の位置および動きを定義する。
更に本発明によれば、チャックに係合するビット部を有するドリルの位置および動きを定義する方法が提供され、この方法は:ドリルのビット部を受容するようになされたドリルガイドを提供するステップ;検出可能エレメントを備える追跡可能部材を前記ドリルガイドの可動部に固定するステップであって、前記検出可能エレメントは、前記追跡可能部材すなわち前記ドリルガイドの3次元空間におけるユニーク(一意の)位置および方向を定義し;ドリルのビット部を前記ドリルガイドに挿入するステップ;ビット部をワークピース面上に位置決めし、前記ワークピース面と、ビット部および前記ドリルガイドのうち一方の先端とを係合させるステップ;前記ドリルガイドに固定された前記追跡可能部材の位置を特定してその動きを追跡することによってビット部の位置を特定してその動きを追跡するステップを含む。
本発明の更なる特徴および利点は、付帯図面と併せて以下の詳細な説明から明らかになろう。
コンピュータ支援外科手術(CAS)ドリルガイドアセンブリ10は全体的に、カラー部材12と、ガイド部材14と、追跡可能部材16とを備える。ガイド部材14は、スリーブカラー部材12内を縦方向に伸縮するようになされている。
全体的に、図1a、図1bおよび図2で示すアセンブリを参照すると、ガイド部材14は、患者の骨または他のワークピース面と摩擦係合するようになされた歯17を有する先端で、ワークピースに当接する。穿孔具50のチャック部52は、カラー部材12のエンドキャップ26に当接する末端突出部56を有するドリルビット54を保持する。全体として、スプリング20により抵抗が生じ、カラー部材12がガイド部材14によって付勢される。一般的に、カラー部材12は内側ボア11を画成し、外側円筒面13を有する。カラー部材12の外面13から半径方向に突出する円形フランジ38は、スプリング20の反作用点となる。エンドキャップ26は、カラー部材12の開口端部に被って嵌合し、ドリルビット54を受容する中央円形開口部27を内部に画成する。図4cで詳細に示すドリルビット54のシャフト58は、カラー部材12およびガイド部材14の両方の内側ボアを通って延在するようになされており、ドリルビットの切削フロント部60の先端62が、ガイド部材14の先端17近傍に位置するのが好ましい。
本発明の意図するCASドリルガイドは、カメラのネットワークを用いてマーカー32の位置を特定する光学トラッキングシステムと併用することによって、手術中にマーカーの位置および動きを追跡することが好ましい。手術前に行なう患者のコンピュータ断層撮影(CT)スキャンによって、3次元の解剖モデルを生成して、手術中にモニタに表示し、患者の特定身体部位またはターゲット要素を正確に外科医に表示する。また、磁気共鳴像(MRI)装置によるスキャン画像を用いて、患者の3-D仮想モデルを生成する。手術開始時に、表示された患者モデルに対する穿孔具の位置を実時間でグラフィック表示できるように、解剖学的位置合わせを行って患者の解剖学的組織とモニタに表示される3-Dデジタルモデルとを整合させる。
全体的に、図1a、図1bおよび図2で示すアセンブリを参照すると、ガイド部材14は、患者の骨または他のワークピース面と摩擦係合するようになされた歯17を有する先端で、ワークピースに当接する。穿孔具50のチャック部52は、カラー部材12のエンドキャップ26に当接する末端突出部56を有するドリルビット54を保持する。全体として、スプリング20により抵抗が生じ、カラー部材12がガイド部材14によって付勢される。一般的に、カラー部材12は内側ボア11を画成し、外側円筒面13を有する。カラー部材12の外面13から半径方向に突出する円形フランジ38は、スプリング20の反作用点となる。エンドキャップ26は、カラー部材12の開口端部に被って嵌合し、ドリルビット54を受容する中央円形開口部27を内部に画成する。図4cで詳細に示すドリルビット54のシャフト58は、カラー部材12およびガイド部材14の両方の内側ボアを通って延在するようになされており、ドリルビットの切削フロント部60の先端62が、ガイド部材14の先端17近傍に位置するのが好ましい。
本発明の意図するCASドリルガイドは、カメラのネットワークを用いてマーカー32の位置を特定する光学トラッキングシステムと併用することによって、手術中にマーカーの位置および動きを追跡することが好ましい。手術前に行なう患者のコンピュータ断層撮影(CT)スキャンによって、3次元の解剖モデルを生成して、手術中にモニタに表示し、患者の特定身体部位またはターゲット要素を正確に外科医に表示する。また、磁気共鳴像(MRI)装置によるスキャン画像を用いて、患者の3-D仮想モデルを生成する。手術開始時に、表示された患者モデルに対する穿孔具の位置を実時間でグラフィック表示できるように、解剖学的位置合わせを行って患者の解剖学的組織とモニタに表示される3-Dデジタルモデルとを整合させる。
ドリルビット長は、ドリルチャックをドリルガイドのエンドキャップ26に押し付けたときに、ドリルビットがドリルガイドを通ってワークピース面にちょうど当たるように選ぶことが好ましい。短いドリルビットも収容可能であるが、ゼロ点すなわちドリルビット先端が、ワークピース面に接触したときのトラッカ位置は、その後で穿孔した孔の深さを正確に測定する上で明らかになっていなければならない。追跡可能部材が上に係合されたドリルガイドの可動部を、ワークピースに向けて速やかに移動させ、ドリルビット先端がワークピース面と接触したときをゼロ点とする。以下で更に詳細に説明する追跡可能部材が急停止したときのその位置をゼロ位置と定義する。従って、CASシステムはこの点を基準点として用い、この基準点から孔深さを算出する。従って、ドリルがワークピース面方向に更に移動した場合、CASシステムは、ワークピースが穿孔されていると認識することになる。またこれによって、患者の骨の3次元デジタルモデルに対して、ドリルビットがCASモニタに表示されるように、CASシステムは、ドリルビット先端の位置を合わせることが可能になる。また、使用するドリルビット長は、外科医またはCASシステムオペレータがCASソフトウェアのドリルビットタイプのリストから予め選択できる。その場合、ドリルガイドをひと度登録しておけば、ドリルガイドに対するドリルビット先端の位置が分かり、骨モデルと関連付けてCASモニタに表示できる。
ワークピースの穿孔深さはCASシステムで算出され、CASシステムのモニタ上に視覚表示できるので、孔深さを外科医に正確かつ実時間で示すことができる。このCAS計算による深さは、後述の、ドリルガイド上に設けた視覚用深さ照尺でクロスチェックすることにより、孔深さがモニタ上で正確に表示されていることを確認できる。CASシステムでは先ず、マウス、フットペダル、または類似する他の選択装置を使って、孔挿通点位置を3-Dデジタルモデルの外面上で選択する必要がある。次に、ドリルビット先端と、選択した挿通点との間の測定距離を計算して求めることができ、この距離がドリルビット先端のワークピース内移動深さを示す。
また、CASシステムで算出した孔深さをCASソフトフェアで利用して、使用に適したサイズのネジを選択できる。孔深さを計算するアルゴリズムを、ネジまたは他のインプラント装置の固定方法に関するデータベースにリンクさせて、穿孔サイズおよび深さに基づいて、最適タイプのネジおよびそのサイズを選択して外科医に推奨する。推奨ネジは3-D視覚表現として表示したり、最も有望なネジ長さを示すテキストフォーマットで表示したりすることができる。
カラー部材のスロット36は目視用深さ照尺を提供し、カラー部材が、伸縮自在か否かに拘わらずガイド部材上を摺動するとき、サイトゲージスロット36を通してガイド部材14の末端位置が目視できるようになっている。従って、ドリルビットによるワークピースへの穿孔深さは、先に記載した好ましい長さを有するドリルビットを用いる場合、ガイド上でのカラーの移動距離にそのまま一致し、カラー部材12の外面13に設けた目盛り34から直接読み取ることができるので、外科医は孔深さを視覚的に検証でき、モニタに表示されたCASによる計算結果のダブルチェックや校正に用いることもできる。
オフセットする対向孔40は、カラー部材12の前端近傍の側壁に穿たれている。両孔は洗浄孔の役目を果たし、水または他の洗浄液をカラー内に注入して、どのような砕片も確実かつ容易に洗い流すことができる。これによって、砕片が堆積する虞がなくなり、カラー部材は滑らかにガイド部材上を摺動することになる。追跡可能部材16は全体として、支持ロッド28と、トラッカヘッド30とを備え、略放射状に延びるアーム部31を有するトラッカヘッドは、各アーム31の端部に検出可能エレメント取付ポスト32を含む。各取付ポスト32は、光学的検出可能球体35が脱着自在に固定されている。検出可能球体は、例えば軸照光による赤外線センサで検出されるように逆反射層でコーティングされている。これによってCASシステムのカメラは、赤外線を照射される各光学的検出可能球体35の位置をそれぞれ検出できる。各検出可能エレメント35は、CASシステムが採用するタイプのセンサで検出されることができれば、発光ダイオードまたは検出可能な電磁式表示器等のいずれの位置表示器であってもよい。
支持ロッド28は、エンドキャップ26のところでカラー部材12に固定されるが、この場合、カラー部材すなわちドリルおよびドリルビットの全ての動きを追跡可能部材16が複製する。
ドリルガイド部材14は、カラー部材12の内側ボア11に密に嵌合するようになした円周上半径方向に延びる端部フランジ15を有する。ガイド部材の端部フランジ15は、スプリングが完全に伸長すると、カラー部材12内に配置した内側ストップ42に当接する。ガイド部材は、穿孔具のドリルビットを受容し得る寸法を持つ中央ボア19を有する。スプリング20に第2反作用点を与えるクランプ24は、スプリングに十分なプリロードを付与する箇所で、先端近傍のガイド部材14の外面に固定される。クランプは、軸方向に突出する外側部材25を備える。これによって、使用するCASシステムに応じて、CAS測定具校正ツールの装着箇所が与えられる。
略半径方向に延びるハンドル部材18はクランプ24に固定され、外科医はドリルガイドの方向をより細かく調整できる。ハンドル18は、てこの作用を効かせることができ、ドリルガイドアセンブリの調節を著しく改善することが可能となる。ハンドルが固定されたクランプ24を回転して、ハンドル部材18をカラー部材12周りに選択的に位置決めできる。従って、外科医は、追跡可能部材のトラッカマーカーと、ドリルガイドの位置を定めるために使う位置特定カメラとの間の最適な視覚的接触を維持したまま、適切な穿孔位置を見つけるためにドリルガイドを中心にしてハンドルを容易に回転することができる。
代替の実施の形態では、追跡可能部材の支持ロッド28が固定されたエンドキャップ26を回転させ、追跡可能部材をカラー部材12周りに選択的に位置決めできる。エンドキャップのラチェット機構は、追跡可能部材の固定回転を可能とするので、外科医は、トラッカマーカー間の最適な視覚的接触を維持するために、ドリルガイド軸を中心に追跡可能部材を容易に回転させることができる。
半径方向に延在するガイトダブ21は、ガイド部材14の端部フランジ15から突出している。タブ21は、カラー部材12の深さサイトスロット36内でサイトゲージマーカーとなり、更には、カラー部材内でのガイド部材の回転を阻止する。半径方向内側に突出するストップ42が画成する内側ボア44は、ガイド部材を密に受容するようになっている。そのとき、カラー部材12は、ガイド部材14の外面上を実質的に同軸変位して軸方向に並進する。これを確実に行なうために、カラー部材12内の先端部に金属ブッシュ22を更に設ける。
ワークピースに当接する第1部材およびドリルチャックのドリルビットに当接する第2部材は、実施の形態の具体例では、それぞれガイド部材14およびカラー部材12と称する。これらは全体として略細長い形状で、互いに伸縮することが好ましい。しかしながら、第1および第2部材は、外科医にとっての実用性と使い易さという点を満たせば、どのような形状でもよく、ドリルビットの通路と実質的に同等の通路に沿って、相対的に移動さえできればよい。両部材は互いに係合する必要はなく、従って、ワークピースに当接する部材と、ドリルチャックに当接する部材との間に相対運動が生じるのであれば、第3の中間部材によって離間させてもよい。
好ましい実施の形態では、圧縮コイルスプリング20をドリルガイドアセンブリ10の外側に設ける。ワークピースに当接する部材は、伸縮するアセンブリのガイド部であり、その一方でドリルチャックに当接する部材は外側カラー部材である。しかしながら、言うまでもなく、本発明は、カラー部材およびガイド部材を入れ替えても、スプリングをアセンブリ内部に設けても、同等の機能を有することになろう。しかし、スプリングをアセンブリの外側に設けると、洗浄を容易に行なえる。そのため、骨片またはその他のものが、スプリングの圧縮すなわちカラー部材のガイド部材上での移動を防げる可能性が極めて低くなる。これによって確実に、ドリルビットはワークピース内を滑動できる。また、スプリングはこれ以外に、バネバサミ型機構等の伸長付勢部材で代用してもよい。
ヘリカルバネの定数は、必ず非圧縮状態を保つものでなくてはならない。スプリングを外側に設けることにより、末端のスプリング作用点であるフランジ38をカラー部材の任意の位置に設けることができる。これによって、スプリングの非圧縮長をカラー部材上で最小限にすることができ、スプリングを内部に設けた場合のように、この長さ分だけ、器具の全長を延ばす必要がない。従って、スプリングを外部に設けることで、更に器具の全長を短くでき、その結果、外科医にとって使い易さが向上する。
本発明による、軸方向に付勢されたアセンブリを備えることで、半径方向に、つまり摩擦を伴って、相互に付勢される部材を有するドリルガイドアセンブリは著しい利点を持つことになる。かかるアセンブリでは、チャックに当接する部材は、それが完全に伸長した位置に自動的に戻るのではなく、最大に圧縮された位置に留まる。これによって穿孔後に穿孔深さサイトを読み取ることができる一方、相次いで複数の孔を穿孔する場合には実用的でなく、更に時間がかかってしまう。本発明による軸方向に付勢されたスプリングシステムは、各孔を穿孔した後、ドリルガイドを完全に伸長した静止位置まで戻すので、複数孔の穿孔が容易である。それと同時にCASシステムは、穿孔された各孔の深さを正確に計測する。
上記発明の実施の形態は、あくまでも一例である。従って、本発明の範囲は、付帯する特許請求の範囲によってのみ限定される。
Claims (35)
- 先端と、チャックから延在する所定長部とを備えるビット部に係合するチャックを有する穿孔具のためのドリルガイドアセンブリであって、
ワークピース面に当接するようになされ、前記穿孔具の前記ビット部を受容するようになされた貫通中央開口部を画成する第1部材と、
前記第1部材に対して軸方向に変位するようになされて、前記第1部材から軸方向に付勢され、前記穿孔具のビット部を受容するようになされた貫通中央開口部を画成する第2部材と、
前記第2部材に固定される追跡可能部材であって、3次元空間内で位置を特定、追跡されることによって前記第2部材すなわち前記穿孔具のビット部の位置および動きが定義されるようになされた検出可能エレメントを有する前記追跡可能部材とを備えるドリルガイドアセンブリ。 - 前記第1および第2部材は細長い形状で、互いに伸縮する、
請求項1のドリルガイドアセンブリ。 - 前記穿孔具のビット部の長さは、前記第1および第2部材が付勢されて完全に伸長したときに、先端が前記ワークピース面に当たるように選定される、
請求項1のドリルガイドアセンブリ。 - 前記細長い第2部材の、前記細長い第1部材に対する伸縮距離は、前記穿孔具のビット部による前記ワークピースへの穿孔深さに一致する、
請求項2のドリルガイドアセンブリ。 - 前記検出可能エレメントは、視覚的に位置を特定される3点軸を備える、
請求項1のドリルガイドアセンブリ。 - 前記第2部材の前記中央開口部は、前記細長い第1部材を密に受容する寸法を有する、
請求項1のドリルガイドアセンブリ。 - 前記第2部材は、前記第1部材からバネ負荷を受ける、
請求項1のドリルガイドアセンブリ。 - 外側クランプは前記第1部材と係合し、
円形フランジは前記第2部材から半径方向に延在し、
前記クランプおよび前記フランジは、前記バネ負荷を受ける第2部材を提供するヘリカルバネの端部反作用点を与える、
請求項7のドリルガイドアセンブリ。 - 前記ドリルガイドアセンブリがハンドルエレメントを備える、
請求項1のドリルガイドアセンブリ。 - 前記ハンドルエレメントは、前記第1および第2部材から略半径方向に延在する部分を少なくとも備える、
請求項9のドリルガイドアセンブリ。 - 前記追跡可能部材がコンピュータ支援外科手術システムのセンサに検出されるような接触を維持するために、前記ハンドルエレメントは、前記ドリルガイドアセンブリを中心にして選択的に回転される、
請求項9のドリルガイドアセンブリ。 - 前記ハンドルエレメントは前記第1部材と係合する、
請求項10のドリルガイドアセンブリ。 - 前記第2部材の先端部はブッシュを備える、
請求項1のドリルガイドアセンブリ。 - 前記検出可能エレメントは光学的検出可能球体を備える、
請求項1のドリルガイドアセンブリ。 - 前記光学的検出可能球体は脱着自在に前記追跡可能部材と係合する、
請求項14のドリルガイドアセンブリ。 - ドリルと、ドリルガイドアセンブリとを備える穿孔システムであって、前記ドリルは、先端を有してチャックから所定長さ延在するビット部と係合するチャックを有し、前記ドリルガイドアセンブリは、
穿孔具のビット部を受容するようになされた貫通中央開口部を画成するガイド部材と、
前記ガイド部材を密に受容できる寸法を有する貫通中央開口部を画成するカラー部材とを備え、
前記カラー部材および前記ガイド部材は、軸方向に付勢され、相互に伸縮するようになされ、
前記ガイド部材および前記カラー部材のうちの一方は、ワークピース面に当接するようになされ、前記ガイド部材および前記カラー部材のうちの他方は、前記ガイド部材および前記カラー部材のうちの前記一方に対して軸方向に変位するようになされ、そして
前記ガイド部材および前記カラー部材のうちの前記他方に固定され、3次元空間内で位置を特定、追跡されるようになされた検出可能エレメントを有する追跡可能部材を備え、
前記検出可能エレメントは、前記ガイド部材および前記カラー部材のうちの前記他方の位置および動きを定義することによって穿孔具のビット部の位置および動きを定義するように成した穿孔システム。 - 前記穿孔具のビット部は好ましくは、前記ガイドおよびカラー部材が付勢されて完全に伸長したときに、先端が前記ワークピース面に当たるような長さを持つ、請求項16のドリルガイドアセンブリ。
- 前記第2カラー部材の前記中央開口部は、前記ガイド部材を密に受容できる寸法を有する、
請求項16のドリルガイドアセンブリ。 - 前記カラー部材は、前記ガイド部材からバネ負荷を受ける、
請求項16のドリルガイドアセンブリ。 - 外側クランプは前記ガイド部材および前記カラー部材のうちの前記一方に固定され、
円形フランジは前記ガイド部材および前記カラー部材のうちの前記他方から半径方向に延在し、
前記クランプおよび前記フランジは、前記バネ負荷を受けるカラー部材を提供するヘリカルバネの端部反作用点を与える、
請求項19のドリルガイドアセンブリ。 - 前記ドリルガイドアセンブリがハンドルエレメントを備える、
請求項16のドリルガイドアセンブリ。 - 前記ハンドルエレメントは、前記カラーおよびガイド部材から略半径方向に延在する部分を少なくとも備える、
請求項21のドリルガイドアセンブリ。 - 前記追跡可能部材がコンピュータ支援外科手術システムのセンサに検出されるような接触を維持するために、前記ハンドルエレメントは、前記ドリルガイドアセンブリを中心にして選択的に回転される、
請求項16のドリルガイドアセンブリ。 - 前記ハンドルエレメントは、前記ガイド部材と前記カラー部材のうちの前記一方と係合する、
請求項21のドリルガイドアセンブリ。 - 前記カラー部材の先端部はブッシュを備える、
請求項16のドリルガイドアセンブリ。 - 前記検出可能エレメントは光学的検出可能球体を備える、
請求項16のドリルガイドアセンブリ。 - 前記光学的検出可能球体は脱着自在に前記追跡可能部材と係合する、
請求項26のドリルガイドアセンブリ。 - チャックに係合するビット部を有するドリルの位置および動きを定義する方法であって、
ドリルのビット部を受容するようになされたドリルガイドを提供するステップと、
検出可能エレメントを備える追跡可能部材を前記ドリルガイドの可動部に固定するステップであって、前記検出可能エレメントは、前記追跡可能部材、すなわち前記ドリルガイドの3次元空間におけるユニーク位置および方向を定義し、
ドリルのビット部を前記ドリルガイドに挿入するステップと、
ビット部をワークピース面上に位置決めし、前記ワークピース面と、ビット部および前記ドリルガイドのうち一方の先端とを係合させるステップと、
前記ドリルガイドに固定された前記追跡可能部材の位置を特定してその動きを追跡することによってビット部の位置を特定してその動きを追跡するステップとを含む方法。 - ドリルのビット部の長さを校正するステップを更に含む、
請求項28による方法。 - ドリルのビット部の先端が前記ワークピース面と接触したときに急停止するまで、前記ドリルガイドに当接するドリルチャックを押すことにより前記ドリルガイドの前記可動部をワークピース面に向けて速やか移動させ、前記急停止を検出してゼロ位置を定義するステップを更に含む、
請求項29よる方法。 - 前記追跡可能部材を用いて、前記追跡可能部材の移動距離を確定するステップを更に含む、
請求項28による方法。 - 前記距離を利用して、ドリルのビット部による穿孔深さを計算するステップを更に含む、
請求項31よる方法。 - コンピュータ支援トラッキングシステムによって前記追跡可能部材の位置を特定し、その動きを追跡するステップを更に含む、
請求項28による方法。 - 前記追跡可能部材の位置を特定し、その動きを追跡するステップは、光学式コンピュータ支援トラッキングシステムによって行われる、
請求項33よる方法。 - 前記追跡可能部材がコンピュータ支援外科手術システムのセンサに検出されるような接触を維持するために、前記追跡可能部材を、前記ドリルガイドの前記可動部を中心にして選択的に回転するステップを更に含む、
請求項28よる方法。
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