JP2011517971A5 - - Google Patents

Description

追跡可能部材１２について考えられる別の特徴には、操作者または外科医にデータを提供する確認インジケータ２２がある。例えば、手術用ツールの適当な位置／方向に関する指示がツール上に直接提供されることで、ツールを扱う外科医／操作者の手順を容易にしてもよい。確認インジケータ２２は、ＣＡＳシステムから受信した信号もしくは命令に対応する、オンオフ式のＬＥＤ（例えば、赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤ）または別の適当な形態の小型電子ディスプレーを有する回路である。追跡可能部材１２が確認インジケータ２２を使用する実施形態において、送信機２１は、ＣＡＳシステムの処理システムから信号を受信する送受信機である。確認インジケータ２２は、送受信機の回路に接続されて信号を受信し、それら信号を操作者／外科医に提供する可視信号に変換する。

さらに図１を参照すると、追跡可能部材１２を組み込む追跡システムの全体が１００で示され、１個以上の追跡可能部材１２と共に使用される。追跡システムは、コンピュータ支援手術システム（ＣＡＳシステム）であってもよく、プロセッサを有するコンピュータを典型的に備える処理ユニット１０１を有する。処理ユニット１０１には受信機１０２が設けられ、追跡可能部材１２からの位置／方向データ信号を受信する。追跡可能部材１２が確認インジケータ２２を有する実施形態において、受信機１０２は、確認信号を追跡可能部材１２に送信する送受信機である。

図２を参照すると、追跡可能部材の一実施形態が１２’で示され、ここで自己閉鎖型処理ユニットは、追跡要素１０に接続される。追跡可能部材１２’は、追跡可能部材１２に関して上述した追跡回路２０、送受信機２１および確認インジケータ２２を有し、さらに制御部１０４、位置／方向計算部１０５、幾何学的データベース１０６、較正計算部１０９およびユーザインターフェース１１０も有し、これら全てを追跡要素１０に直接固定される小型の自己閉鎖ケーシング内に有する。従って、送受信機１０８は、外科手術中に併用される他の追跡可能部材１２’と情報を共有するために使用される。

場合によっては、骨と器具との間の方向（例えば軸線）だけが必要とされる。このような場合、追跡可能部材１２’の追跡回路２０は、ＣＡＰＡＳを活用する。

Claims (16)

1. 手術中に器具および骨を追跡するためのコンピュータ支援手術システムであって、
   方向ベースのデータを少なくとも作成する第１慣性センサユニットを有する第１追跡可能部材であって、前記骨に取り付けられる加速度計ベースのユニットであり、２自由度の方向に関する方向データを作成する第１追跡可能部材と、
   方向ベースのデータを少なくとも作成する第２慣性センサユニットを有する第２追跡可能部材であって、前記骨に取り付けられる加速度計ベースのユニットであり、２自由度の方向に関する方向データを作成する第２追跡可能部材と、
   前記複数の追跡可能部材から前記方向ベースのデータを受信する処理ユニットであって、
   前記両方の追跡可能部材の前記方向ベースのデータから、前記第１追跡可能部材に対する前記第２追跡可能部材の方向を計算する方向計算部であって、前記骨が移動した後に、前記第１慣性センサユニットおよび前記第２慣性センサユニットの角変化率を決定する方向計算部と、
   前記決定した角変化率を使用することにより、前記第１慣性センサユニットを基準に前記骨の方向を較正し、前記第１センサユニットの第３自由度の方向を決定する較正計算部と、
   を有し、これにより、前記骨は３自由度の方向で追跡可能である処理ユニットと、
   を備えるコンピュータ支援手術システム。
2. 前記第１追跡可能部材および前記第２追跡可能部材は、位置ベースのデータを作成し、前記処理ユニットは、前記骨に対する前記複数の追跡可能部材の少なくとも１つの幾何学的データと、前記器具に対する前記複数の追跡可能部材の他方の幾何学的データとを格納し、これにより前記方向計算部は、前記骨に対する前記器具の位置および方向を計算する請求項１に記載のコンピュータ支援手術システム。
3. 前記処理ユニットは、前記第２追跡可能部材の物理的な一部である請求項１に記載のコンピュータ支援手術システム。
4. 前記第２追跡可能部材は、前記第１追跡可能部材に対する前記第２追跡可能部材の方向を表示するためのユーザインターフェースを有する請求項３に記載のコンピュータ支援手術システム。
5. 前記複数の追跡可能部材の少なくとも１つは、前記処理ユニットから信号を受信し、前記少なくとも１つの追跡可能部材からの命令確認を視覚的に表示する、確認インジケータを有する請求項１に記載のコンピュータ支援手術システム。
6. 物体の３自由度の方向を追跡する方法であって、
   前記物体に取り付けられた加速度計ベースの基準追跡部材から、２自由度の方向に関する方向データを受信することと、
   前記物体に取り付けられた加速度計ベースの較正追跡部材から、２自由度の方向に関する方向データを受信することと、
   前記物体が、前記基準追跡部材の前記２自由度の方向のうち一方のみの軸線回りを回転している間に、前記基準追跡部材および前記較正追跡部材の角変化率を決定することと、
   前記決定した角変化率を使用することにより、前記基準追跡部材を基準に前記物体の方向を較正して、前記基準追跡部材の第３自由度の方向を決定することと、
   を含み、これにより、前記部材は３自由度の方向で追跡可能である方法。
7. 方向データを受信することは、骨に取り付けられた前記基準および較正追跡部材から方向データを受信することを含む請求項６に記載の方法。
8. 前記基準追跡部材および前記較正追跡部材の角変化率を決定することは、操作者に前記物体を移動させるために、前記基準追跡部材の前記２自由度の方向のうち、前記１つの軸線回りの角変化率に関するデータを表示することを含む請求項６に記載の方法。
9. 骨モデルまたは死体で前記方法を実行することをさらに含む請求項８に記載の方法。
10. 前記較正後に、前記物体の追跡を３自由度の方向でインターフェース上に表示することをさらに含む請求項６に記載の方法。
11. 角変化率を決定することは、前記軸線回りの方向が最大値を超えて変動する場合に、角変化率を拒絶することを含む請求項６に記載の方法。
12. 物体の３自由度の方向を追跡するシステムであって、
    前記物体に取り付けられる加速度計ベースの基準追跡部材であって、２自由度の方向に関する方向データを作成する基準追跡部材と、
    前記物体に取り付けられる加速度計ベースの較正追跡部材であって、２自由度の方向に関する方向データを作成する較正追跡部材と、
    前記基準追跡部材および前記較正追跡部材から前記方向データを受信する処理ユニットであって、
    前記物体が前記基準追跡部材の前記２自由度のうち一方のみの軸線回りを回転している間に、前記基準追跡部材および前記較正追跡部材の角変化率を決定する方向計算部と、
    前記決定した角変化率を使用することにより、前記基準追跡部材を基準に前記物体の方向を較正し、前記基準追跡部材の第３自由度の方向を決定する、較正計算部と、
    を備え、これにより、前記物体は３自由度の方向で追跡可能である処理ユニットと、
    を備えるシステム。
13. 前記システムはコンピュータ支援手術システムであり、前記物体は骨であり、前記基準追跡部材および前記較正追跡部材は前記骨に取り付けられる請求項１２に記載のシステム。
14. 操作者に前記物体を移動させるために、前記基準追跡部材の前記２自由度の方向のうち、前記一方のみの軸線周りの角変化率に関するデータを表示するユーザインターフェースをさらに備える請求項１２に記載のシステム。
15. 前記ユーザインターフェースは、較正後に、前記物体の追跡を３自由度の方向でインターフェース上に表示する請求項１４に記載のシステム。
16. 前記処理ユニットは、前記軸線回りの方向が最大値を超えて変動する場合に、角変化率を拒絶する請求項１２に記載のシステム。