JP2013531544A - 手術用ターゲティングシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

医療用装置に対する医療用補助装置の位置決めのためのターゲティングシステムおよび装置であって、参照体がターゲティング装置結合部に対して再現性よく位置決めされるとともにターゲティングユニットに対して再現性よく位置決めされ、ターゲティングユニットがターゲティング方向を有するとともにターゲティング方向がターゲティング装置結合部に結合されることになる医療用装置の医療用補助装置受口を向くようにターゲティング装置に対して調整可能であり、画像化システムが、参照体および結合されることになる医療用装置の医療用補助装置受口の単一の２次元表示を画像化することができるように、ターゲティング装置に対して位置決め可能であり、評価ユニットが、単一の２次元表示の位置データを生成するとともに、位置データからターゲティング方向と結合されることになる医療用装置の医療用補助装置受口の受入方向との間の横方向の距離を決定するように適合される。

Description

本発明は、コンピュータ支援手術のための装置及び方法に関し、特に、状況の単一の２次元の表示を評価することによって医療用補助装置を医療用装置に対して配置するためのコンピュータ支援手術のための装置及び方法に関する。

インプラントを挿入するための手術中、挿入されたインプラントの位置を監視することも、サブインプラントが挿入されることおよびインプラントに対して位置決めされることを監視することも必要であり得る。インプラントを挿入するための現在の方法は、典型的には、インプラントを対応する解剖学的な位置に位置決めすることによって、およびそれぞれのサブインプラントを蛍光透視法を用いて挿入することによって実現される。しかし、これは、インプラントに対するサブインプラントの繰返される位置決めを必要とするとともに、サブインプラントがインプラントに対して、再位置決めされなければならないかどうか及びどの方向に再位置決めされなければならないかを監視するために複数の状況の蛍光透視画像を取ることを必要とする、繰り返し作業である。この繰返し作業の問題を克服するために、蛍光透視画像化システムの繰返される監視撮影なしに位置決めを実行することを可能にする３次元的な情報を持つために状況の３次元画像を提供するための幾つかの提案がある。この目的のために、特許文献１および特許文献２は、３次元情報が、３次元情報を生成するように、異なる視点位置、すなわち、角度から２つの異なる２次元画像をとることによって得られる、画像化を記載している。しかし、これは２つの２次元画像を取ることを必要とし、標準的なＣ−アーム蛍光透視画像化システムを使用する場合、異なる視点位置からの画像を得るために画像化システムの再位置決めを必要とする。しかし、これは、再位置決め中の画像化された状況の変位をもたらし得るので、得られる３次元情報は誤っているかもしれない。

米国特許公開第２０１０／００３０２１９号 米国特許公開第２００５／００２７３０４号

したがって、２つの２次元画像化撮影の間の変位の問題を克服するシステムおよび方法を提供すること、および／または第２の２次元画像化撮影を回避することが本発明の目的と見なされる。

本発明の目的は、独立請求項の主題にしたがった装置および方法によって解決され、さらなる実施形態が従属請求項に組み込まれる。

以下に記載された本発明の実施形態が、装置および方法並びにコンピュータプログラム要素およびコンピュータ可読媒体にも当てはまることに留意されたい。

本発明の例示的な実施形態によれば、医療用装置に対する医療用補助装置の位置決めのためのターゲティング装置、画像化システムおよび評価ユニットを有するターゲティングシステムが提供され、ターゲティング装置は、医療用装置結合部および医療用補助装置受口を有する医療用装置を一意的に結合するためのターゲティング装置結合部、参照体、およびターゲティングユニットを有し、参照体は、ターゲティング装置結合部に対して再現性よく位置決めされるとともにターゲティングユニットに対して再現性よく位置決めされ、ターゲティングユニットは、ターゲティング方向を有するとともにターゲティング方向がターゲティング装置結合部に結合されることになる医療用装置の医療用補助装置受口を向くようにターゲティング装置に対して調整可能であり、画像化システムは、画像化システムが参照体および結合されることになる医療用装置の医療用補助装置受口の単一の２次元表示を画像化することができるように、ターゲティング装置に対して位置決め可能であり、評価ユニットは、単一の２次元表示の位置データを生成するとともに、位置データからターゲティング方向と結合されることになる医療用装置の医療用補助装置受口の受入方向との間の横方向の距離を決定するように適合される。

したがって、参照体を用いて、参照体、医療用補助装置および医療用装置の単一の２次元画像を撮影する場合にそれらの空間的な位置に関する一意的な情報を提供することができる、ターゲティングシステムが提供され得る。特に、医療用装置が参照体に対してある程度の変位を有するとき、例えば、医療用装置またはインプラントがある程度の変形を有する場合、ターゲティングシステムのターゲティング方向および医療用補助装置のための受口の受入方向はもはや互いに一致しない。これは、例えば、ターゲティング装置を例えば髄内釘と組み合わせて使用する場合に発生する可能性があり、この釘はターゲティング装置であり得るまたはターゲティング装置に結合される。髄内釘を例えば患者の大腿骨の開放骨髄チャネル（ｏｐｅｎ ｍａｒｒｏｗ ｃｈａｎｎｅｌ）内に挿入する場合、例えば髄内釘は骨髄チャネル形状のために曲げられ得る。したがって、参照装置は、例えば、止めネジを受けるための釘の受口位置に完全に対応しない。主な偏差は曲げによる偏差であり得るので、受口は、ターゲティング方向に変位させられる、またはターゲティング方向に直交する方向および釘の長手方向の延長に直交する方向に変位させられる、または後者の組合せの方向に変位させられることが予想される。参照体および、例えば、止めネジを受けるための開口であり得る釘の受口の単一の２次元表示を撮影する場合、参照体および釘の既知の幾何形状の一意的な眺めのために、釘の変位が決定され得る。これは、偏差、特に、ターゲティング方向および釘の長手方向の延長の両方に直交する方向の偏差を補償するために使用され得る、補償手段の提供を可能にする。

ターゲティング方向は、ターゲティングユニットの中心から実質的に始まるとともに、ターゲティングユニットが標的にする標的への方向を有する指示と見なされる。受入方向は、受口の中心から実質的に始まるとともに、その方向から例えば止め要素が受口に受け入れられるように近づく方向を有する指示と見なされる。ターゲティングユニットは、参照体に固定して接続されることができ、ターゲティングユニットの調整性はターゲティング装置に対して事前に定義される。代替として、ターゲティングユニットは、参照体に対して調整可能であることができ、ターゲティングユニットの調整性はターゲティング装置および参照体それぞれに対して事前に定義される。受口は、止め受口としてまたは例えば、ネジ、ボルト、釘および他の要素等のための受口として機能し得る。

参照体は、例えば、ターゲティングシステムまたはターゲティング装置のターゲティング部分の一意的な形状であり得る。この形状は、任意の方向で画像化される場合、空間位置、特に位置および向きに関する情報をもたらす。しかし、参照体はまた、参照体の単一の２次元表示の中に一意的な画像をもたらすために、特定の基準目印も備え得る。空間位置の同じ決定が、幾何形状が良く知られている医療用装置から得られることができる。したがって、２つの可能な偏差方向のみがあることが与えられると、医療用装置の幾何学的形状および可能な位置が参照体に対して決定され得る。したがって、ターゲティング方向と医療用装置の医療用補助装置受口の受入方向との間の横方向の距離が、参照体および医療用装置の医療用補助装置受口の単一の２次元表示を評価することによって決定され得る。ターゲティングユニットは、受入方向およびターゲティング方向の互いの対応をもたらすように調整することによってこの横方向の距離が補償され得るように、調整可能である。対応は、ターゲティング方向および受入方向が互いに一致することを意味する。

本発明の例示的な実施形態によれば、参照体はターゲティングユニットに取り外し可能に結合される。

したがって、参照体のないターゲティング装置が、本発明によるターゲティング装置を形成するように、参照体内のプラグと組み合わされ得る。特に、外部ターゲティング装置はシャフトおよび結合要素を有することができ、この結合要素は、ターゲティング装置のターゲティングユニットと嵌合し得る。外部参照体はまた、別個のターゲティングユニットも有することができ、このターゲティングユニットは例えば、外部参照体の結合シャフトに同軸に設けられ得る。

本発明の例示的な実施形態によれば、ターゲティングユニットは、ターゲティング方向を横切る方向に調整可能である。

したがって、ターゲティングユニットは、医療用補助装置および医療用装置が嵌合するように医療用補助装置の受入方向に合うように調整され得る。

本発明の例示的な実施形態によれば、ターゲティングユニットは、ターゲティング装置結合部に結合されることになる医療用装置の延長と直交する方向に調整可能である。

したがって、特に、ターゲティング装置結合部に結合されることになる医療用装置の延長と直交する方向の一次元の曲げは、医療用補助装置が医療用装置と嵌合させることを可能にするために、対応するターゲティング方向および受入方向を実現するように補償され得る。

本発明の例示的な実施形態によれば、参照体は、複数の特定の基準目印を有し、複数の特定の基準目印は、任意の２次元の投影に画像化されるときに参照体の位置を一意的に特定するように、分布される。

したがって、画像化において可視にされる基準目印の特定の分布を提供することによって、画像化において適切なコントラストを示さないターゲティングシステムに対する材料を使用するとしても、参照体の空間位置は一意的に決定され得る。基準目印は、参照体が投影方向に関する参照体の向きに関して一意的である２次元投影を有するように、分布され得る。参照体はまた、基準目印なしで提供され得るが、参照体が画像化方向に関する参照体の向きに関して一意的である２次元画像を有するような幾何学的形状を持つ。後者は画像認識を用いることによってもたらされ得る。

本発明の例示的な実施形態によれば、医療用装置をさらに有する上述のターゲティングシステムが提供され、医療用装置は、ターゲティング装置結合部に一意的に適合する医療用装置結合部および医療用補助装置受口を有し、医療用補助装置受口は、ターゲティング方向と平行である受入方向を有する。

したがって、ターゲティング装置を持つターゲティングシステムだけでなく、医療用装置との組合せも提供されることができ、医療用装置のターゲティングシステムへの結合は、可能性がある自由度がターゲティング装置に対する医療用装置の曲げのみに限定され得ることを保証する。したがって、ターゲティング装置に対する医療用装置のこれ以上の変位または動きが排除され得る。

本発明の例示的な実施形態によれば、医療用装置は髄内釘であり、医療用補助装置受口は、医療用補助装置としての止めネジを受けるための開口である。

したがって、調節可能なターゲティングユニットを持つターゲティングシステムは、特に骨の骨髄チャネル挿入されたときの、髄内釘の曲げを補償することができる。特に、骨チャネルが、髄内釘がチャネルの形を正確にたどれないように変形される場合、髄内釘は、ターゲティング方向および受入方向がもはや対応しないように曲げられ得る。しかし、これは、ターゲティング方向および受入方向が対応し得るように、ターゲティングユニットを調整することによって補償され得る。

本発明の例示的な実施形態によれば、評価ユニットは、ターゲティング方向および受入方向の横方向の距離を補償するために必要な調整の程度を示すように適合される。

したがって、外科医は、ターゲティング方向および受入方向の横方向の距離を補償するために必要な調整の量に関する指示を直接受け得る。

本発明の例示的な実施形態によれば、ターゲティング装置は、ターゲティング方向と受入方向との間の決定された横方向の距離に基づいて、ターゲティング方向および受入方向を一致させるように自動再調整ができる駆動部を有する。

したがって、外科医は、受入方向に対するターゲティング方向の自動再調整を監視しさえすればよいので、外科医は、ターゲティング装置の正確に調整された位置に注意する必要なしにインプラントに対するサブインプラントの装着に集中することができる。

本発明の例示的な実施形態によれば、画像化システムは、放射線源およびセンサを有し、センサは放射線源に対して敏感であり、放射線源は実質的に点であり（一点に集中し）、評価ユニットは、２つの並進運動の自由度を区別するように、参照体のサイズに対する投影された医療用補助装置受口のサイズを評価することによって、ターゲティング方向および受入方向の横方向の距離を決定するように適合される。

したがって、システムは、ターゲティング方向および髄内釘の長手方向の延長の両方に直交する方向における曲げ成分を、ターゲティング方向における曲げ成分と区別し得る。

本発明の例示的な実施形態によれば、医療用補助装置を医療用装置の標的にするための方法を提供し、方法は、ターゲティング装置を提供するステップであって、ターゲティング装置は、医療用装置結合部および医療用補助装置受口を有する医療用装置を一意的に結合するためのターゲティング装置結合部、参照体、およびターゲティングユニットを有し、参照体は、ターゲティング装置結合部に対して再現性よく位置決めされるとともにターゲティングユニットに対して再現性よく位置決めされ、ターゲティングユニットは、ターゲティング方向を有するとともにターゲティング方向がターゲティング装置結合部に結合されることになる医療用装置の医療用補助装置受口を向くようにターゲティング装置に対して調整可能である、ステップと；画像化システムが、参照体および受入方向を有する医療用補助装置受口の２次元投影を画像化することができるように、画像化システムに対して、一意的に医療用装置に結合されるターゲティング装置を位置決めするステップと；参照体および医療用補助装置受口の単一の２次元表示を画像化するステップと；単一の２次元表示を評価するステップと；単一の２次元表示からターゲティング方向および受入方向の横方向の距離を決定するステップと；を有する。

したがって、上述のターゲティングシステムに対応する方法が提供され得る。

本発明の例示的な実施形態によれば、評価するステップは、画像処理によって参照体および医療用装置を検出するステップを有する。

したがって、特に、画像および／または物体認識を用いることによって、参照体の空間位置並びに医療用装置の空間位置が決定され得るので、ターゲティング方向と受入方向との間の横方向の距離が、画像処理および物体認識の評価された３次元的な状況から決定され得る。

本発明の例示的な実施形態によれば、ターゲティング方向および受入方向の横方向の距離を補償するための必要な調整の程度を指示するステップをさらに有する方法が提供される。

したがって、外科医は、必要とされる調整に気をつける必要はなく、再調整の基礎としての指示された程度を使用することができる。

本発明の例示的な実施形態によれば、ターゲティング方向および受入方向の決定された横方向の距離に基づいて、ターゲティング方向および受入方向を一致させるためにターゲティングユニットを自動的に再調整するように駆動部を制御するステップをさらに有する方法が提供される。

したがって、外科医は、手動調整または再調整の必要なしに、医療用装置に対する医療用補助装置の装着に直接集中することができる。

本発明の例示的な実施形態によれば、評価するステップは、参照体のサイズに対する画像化された受口のサイズを評価するステップを有し、決定するステップは、２つの並進運動の自由度を区別するために、ターゲティング方向および受入方向の横方向の距離を決定するステップを有する。

したがって、２つの並進運動の自由度、すなわち、ターゲティング方向への方向における曲げ並びに、ターゲティング方向および医療用装置の長手方向の延長の両方に直交する方向における曲げが、ターゲティングユニットの正しい調整を可能とするために区別され得る。

上述の特徴はまた組み合わせられ得ることを留意されたい。上述の特徴の組合せはまた、詳細が明記されていなくても、相乗効果をもたらし得る。本発明のこれらのおよび他の態様は、後述の実施形態から明らかになるとともに後述の実施形態を参照して説明される。

本発明の例示的な実施形態が以下の図面を参照して記載される。

図１は、本発明の例示的な実施形態による、ターゲティング装置、医療用装置、および医療用装置に接続されることになる医療用補助装置に関する外観を示す。 図２は、本発明の例示的な実施形態による、参照体を持つターゲティング装置の特定の部分を示す。 図３は、本発明の他の例示的な実施形態による、参照体を持つターゲティング装置の特定の部分を示す。 図４は、本発明の他の例示的な実施形態による、参照体および二重ターゲティングユニットを持つターゲティング装置の特定の部分を示す。 図５は、本発明の他の例示的な実施形態による、参照体内に栓を持つターゲティング装置の特定の部分を示す。 図６は、医療用装置の異なる位置に対する投射計画に関する概略図を示す。 図７は、本発明の例示的な実施形態による、髄内釘の形態の医療用装置および参照体の基準目印の単一の２次元表示を示す。 図８は、本発明の例示的な実施形態による、方法に関する概略図を示す。

図１は、そこに結合された医療用装置２００を有するターゲティング装置１００に関する外観を示す。医療用装置２００は、ターゲティング装置１００のターゲティング装置結合部１１０に結合される医療用装置結合部２１０を有する。ターゲティング装置はさらにターゲティングユニット１３０を有し、ターゲティングユニットは、ターゲティング装置１００に調整可能に取付けられる。ターゲティングユニット１３０は、ターゲティング装置に接続されている参照体１２０に対して再現性のある位置を有する。ターゲティングユニット１３０は、ツール４００を案内するために使用されることができ、ツール４００は、医療用補助装置２４０を医療用装置２００に接続するために使用され得る。ターゲティング方向としての案内方向は、医療用補助装置２４０の取付け方向に対応する。ターゲティング装置は、案内またはターゲティング方向１３１が、真っすぐに例えば医療用装置の受口２３０の方向に向くように設計される。したがって、ターゲティング方向１３１および受入方向２３１は互いに一致する。しかし、医療用装置２００が人体の中に、例えば骨の骨髄チャネルに導入される場合、骨髄チャネルは多少の変形を有し得るので、例えば髄内釘の形態の医療用装置２００は変形され得る。変形は、例えばＹ方向またはＸ方向への曲げの形態であり得る。この場合、医療用装置２００が曲げによって変形されるので、受口２３０は、ターゲティング装置またはターゲティングユニットに対して変位させられる。したがって、ターゲティング方向１３１は、もはや受入方向２３１に対応しない。図１に示された特定の場合では、Ｘ方向への曲げは、ターゲティング方向１３１と受入方向２３１との間の横方向の距離ｄを回避できない方法でもたらさない。受入方向２３１のある程度の最小の傾きがあったとしても、この小さい傾きは大抵、医療用装置２００がＸ方向にのみ曲げられる場合に医療用補助装置２４０が受口２３０に受け入れられ得るように、無関係のままである。しかし、医療用装置２００がＹ方向に曲げられる場合、ツールがターゲティングユニット１３０内に位置されるときにツール４００が医療用補助装置２４０を受口２３０の中にもはや入れ込むことができないように、受入方向２３１がＹ方向に変位させられるような、ターゲティング方向１３１と受入方向２３１との間のある量の横方向の距離ｄがある。ターゲティング方向は、ターゲティングユニットの中心から実質的に始まるとともに、ターゲティングユニットが標的にする標的への方向を有する指示と見なされる。同様に、受入方向は、受口の中心から実質的に始まるとともに、ここから医療用補助装置が受口に受け入れられるように近づく方向を有する指示と見なされる。

ターゲティング方向１３１と受入方向２３１との間のＹ方向への横方向の距離ｄは、調整手段１３２によってターゲティングユニット１３０を調整することにより補償され得るので、ターゲティング方向１３１をＹ方向にも調整することによって、ツール４００がターゲティングユニット１３０に使用されるときに、ツール４００が医療用補助装置２４０および受口２３０を結合することができるように、ターゲティング方向１３１および受入方向２３１が一致するようになる。

図１に示された例示的な実施形態では、変位はＸ方向、またはＹ方向、またはこれらの組合せにだけ予想され、医療用装置２００のねじれ変位、伸び、または長手方向の延長への変位は無視され得る。さらに、医療用装置の２００の弾性のために、主な変形はＹ方向およびＸ方向に予想される。一方のターゲティング装置およびターゲティングユニットの位置および他方の医療用装置２００の全般の寸法は良く知られている。医療用装置２００のＹ方向およびＸ方向への曲げのみが予想されることになるので、画像化システム３５０による単一の２次元撮影が、ターゲティング方向１３１と受入方向２３１との間の横方向の、特にＹ方向への距離ｄを決定するために使用され得る。画像化システム３５０は、例えば、人間の組織を部分的に透過するとともに参照体１２０の少なくとも幾つかのポイントおよび医療用装置２００によって吸収される放射線を放射することができる放射線源３５１を有し得る。センサ装置３５２によって記録された画像は、医療用装置２００の受口２３０に対するターゲティング装置およびターゲティングユニットの相対位置に関する情報を提供し得る。さらに、評価ユニット３６０が設けられ得る。この評価ユニットは、画像データを決定するように、検出された照射を評価することができ、この画像データはターゲティング方向１３１と受入方向２３１との間の横方向の距離を決定するために使用され得る。

参照体１２０は、放射線源３５１と放射線センサ３５２との間の放射線ビームに入れられているとき、一意的かつ特徴的な投影を有する。この一意的な投影は、例えば、画像化システムで画像化されるときに可視である参照体、特に外側形状を設計する場合に、または、基準目印１２１の特定の分布を提供することによって、達成され得る。この場合、このような参照体は、画像化システムの放射線に対して透過的である本体として設計されることができ、基準目印１２１のみが放射線を吸収する。

図２は、参照体１２０を持つターゲティング装置１００の特定の部分を示す。図２の参照体１２０は複数の基準目印を有するので、基準目印１２１を含む参照体の投影は、どの任意の投影方向においても一意的な投影を与える。図２は、ターゲティングユニット１３０が参照体１２０および基準目印に対してＹ方向に調整可能であるので、ターゲティング方向１３１と受入方向２３１との間の変位または横方向の距離ｄが一致させられ得ることを示す。医療用装置２００の受口２３０（図示せず）とともに、図２の幾何学的配置の単一の２次元画像を取る場合、外科医は、ターゲティング方向と受入方向との間の横方向の距離ｄを決定することができ、その後、ターゲティング方向１３１および受入方向２３１が一致させられない限り、ターゲティングユニット１３０をＹ方向に再調整することができる。

図３は本発明のさらなる例示的な実施形態を示し、ターゲティング装置１００は参照体１２０を有し、参照体１２０はまた、どの任意の投影方向においても一意的な投影を提供するための基準目印１２１を有する。図３に示された実施形態は、ターゲティングユニット１３０を調整するためにターゲティング装置１００に対して移動可能または調整可能である参照体１２０を示し、このターゲティングユニットは参照体に固定して取付けられる。ターゲティングユニットに固定された参照体（図３）を持つおよびターゲティング装置に固定された参照体（図２）を持つ、ターゲティング装置１００に対するターゲティングユニットの調整は、単一の２次元撮影を解析したときにさらなる画像化が必要とならないように、再現可能であり得る。したがって、医療用装置２００の受口２３０（図示せず）とともに、図３の特定の幾何学的配置を画像化する場合、外科医は、ターゲティング方向を受入方向と一致させるように、ターゲティングユニット１３０と一緒に参照体１２０を再調整するためにＹ方向への横方向の距離を決定することができる。図３はさらに、追加的な駆動装置１４０を示し、この追加的な駆動装置は、評価ユニットに結合される場合、決定された横方向の距離ｄに基づいて、ターゲティング装置１００に対してターゲティングユニット１３０を自動的に調整し得る。実際のところ、駆動部１４０はまた、図２に示された実施形態にも適用され得る。

図４は、参照体および二重ターゲティングユニット１３０を持つターゲティング装置の特定の部分を示す。それぞれのターゲティングユニットは参照体１２０に対して別々に調整され得る。しかし、両方のターゲティングユニット１３０は、結合され、そして参照体１２０に対して一緒に同調して調整されてもよい。ターゲティングユニットはまた、別々の参照体（図示せず）を備え得る。後者の場合、それぞれの参照体は、それぞれのターゲティングユニットに固定して接続され得るとともに、ターゲティング装置１００に対して別々に移動可能であり得る。この状況は図３に示されたものと同様であるが、２つの移動可能な参照体を持つ。２つより多いターゲティングユニット１３０もまた、それぞれの医療用補助装置のためのターゲティングユニットの必要な数を考慮して、設けられ得る。さらに、二重ターゲティングユニット１３０はまた、単一の参照体１２０内に設けられ得る。この単一の参照体は図３に示されるように、ターゲティング装置に対して移動可能である。

図５は、参照体内に栓を持つターゲティング装置の特定の部分を示す。ターゲティングユニット１３０は、外部ターゲティングユニット１３０’および参照体１２０’内の栓を結合するために、結合要素１３０を備え得る。したがって、ターゲティング装置１００に参照体を設ける必要はないが、共通のターゲティング装置を使用すること、および参照体１２０’に固定して接続される外部ターゲティングユニット１３０’を嵌め込むことを必要とする。外部ターゲティングユニットは、ターゲティングユニット１３０に対応するシャフト１３４’を有し、ターゲティングユニット１３０における結合要素１３５およびシャフト１３４’
における結合要素１３５’を含む。結合要素１３５および１３５’は、ターゲティングユニット１３０もまた参照体内の栓にセットされることなしに使用され得るように、設計され得る。例えば、ターゲッティング装置のターゲティングユニット１３０は結合要素１３５としての溝部を備えることができ、ツールを中に通すとともに回転させることを可能にし、参照体１２０’の栓の結合要素１３５’は、突出舌部として設けられ得る。結合要素１３５および１３５’はまた、例えば、異なる幅の溝部および舌部または、等しく分布されていない溝部および舌部等、一意的な適合を有するような分布または設計を有し得る。参照体１２０は複数の基準目印１２１’を有し得るが、その代わりまたはそれに加えて、画像の投影において一意的な識別を可能にする独特の形状も有し得る。複数のターゲティングユニット１３０の場合、それぞれが参照体１２０’を有する複数の外部ターゲティングユニット１３０’が設けられ得る。

図６は、ターゲティングユニット１３０および受口２３０を含む医療用装置２００の断面図に関する概略図を示す。ターゲティングユニット１３０と受口２３０との間の概略的な関係のみが図６に示されるべきなので、残りのターゲティング装置および特定の調整要素が省略されていることが留意されるべきである。図６は、配置の３つの特定の状況を示し、１つの状況は“ａ”とともに表示され、これはターゲティングユニット１３０ａおよび医療用装置２００ａ、並びに受口２３０ａの元の位置である。さらなる状況は、表示“ｂ”とともに示され、これは、医療用装置２００ｂおよび受口２３０ｂのＸ方向への、すなわちターゲティングユニット１３０に向かう医療用装置の、すなわちターゲティング方向への、変位を示す。第３の状況は、表示“ｃ”とともに示され、これは、医療用装置２００ｃおよび受口２３０ｃのＹ方向への変位を示し、この変位は横方向の距離ｄに対応する。図示された実施形態における画像化システム３５０の放射線源３５１はほとんど点放射線源であるので、システムは、投影された医療用装置２００ｃ／２００ｂの寸法を決定することによって、ｃで表示された変位とｂで表示された変位とを区別し得る。この投影された医療用装置の寸法は、投影ｐ_ｂおよび投影ｐ_ｃとなる。投影のサイズは、医療用装置と点放射線源との間の相対距離に依存する。投影ｐ_ｂおよび投影ｐ_ｃはセンサ３５２上でほとんど同じ位置にあるが、投影ｐ_ｂは投影ｐ_ｃより小さいとき、システムは、医療用装置２００ｃが放射線源３５１に医療用装置２００ｂより近いことを定量化するので、システムは、センサ３５２上の投影の位置および投影のサイズから、医療用装置２００ｃの変位がＹ方向である、および医療用装置２００ｂの変位がＸ方向であることを区別するとともに決定する。したがって、システムは、医療用装置の一般に異なる２つの変位を区別する。

変位がＹ方向である場合、元の受け入れ方向２３１ａも、変位された受け入れ方向２３１ｃを形成するように、横方向の距離ｄだけ変位される。システムおよび評価ユニット３６０がＹ方向への横方向の距離ｄを決定する場合、外科医はまた、ターゲティングユニット１３０ｃに達するようにターゲティングユニット１３０ａを横方向の距離ｄだけ変位させ得るので、ターゲティング方向１３１ｃおよび受け入れ方向２３１ｃは一致させられる。変位された医療用装置２００ｂおよび２００ｃは投影ｐ_ｂおよびｐ_ｃのサイズのみが異なるが、画像化システム３５０の検出装置３５２上において同一の位置を有することが留意されるべきである。

図７は医療用装置２００および参照体の基準目印１２１の単一の２次元画像を示す。互いに対する基準目印の相対位置並びに医療用装置２００および受口２３０に対する基準目印１２１の相対サイズは、横方向の距離ｄ（図６参照）の決定を可能にするので、ターゲティング方向１３１が受け入れ方向２３１（図７に示されていない）が一致させられるように、外科医はターゲティング装置（図７に示されていない）を調整し得るまたは自動装置がターゲティング装置を自動的に調整し得る。

図８は、標的にする（狙う）方法に関する概略を示す。方法は、ターゲティング装置１００を提供するステップＳ１であって、ターゲティング装置は、医療用装置結合部２１０および医療用補助装置受口２３０を有する医療用装置２００を一意的に結合するためのターゲティング装置結合部１１０、参照体１２０、およびターゲティングユニット１３０を有し、参照体は、ターゲティング装置結合部に対して再現性よく位置決めされるとともにターゲティングユニットに対して再現性よく位置決めされ、ターゲティングユニットは、ターゲティング方向１３１を有するとともにターゲティング方向がターゲティング装置結合部に結合されることになる医療用装置の医療用補助装置受口２３０を向くようにターゲティング装置に対して調整可能である、ステップＳ１と；画像化システムが参照体１２０および受入方向２３１を有する医療用補助装置受口２３０の２次元投影を画像化することができるように、画像化システム３５０に対して、一意的に医療用装置２００に結合されるターゲティング装置１３０を位置決めするステップＳ１０と；参照体１２０および医療用補助装置受口２３０の単一の２次元表示を画像化するステップＳ２０と；単一の２次元表示を評価するステップＳ３０と；単一の２次元表示からターゲティング方向１３１および受入方向２３１の横方向の距離ｄを決定するステップＳ４０と；を有する。オプションとして、評価ステップＳ３０は、画像処理によって参照体および医療用装置を検出するステップＳ３１を有する。さらなるオプションとして、この方法はさらに、ターゲティング方向１３１および受入方向２３１の横方向の距離ｄを補償するための必要な調整の程度を指示するステップＳ５０を有する。さらに、この方法は、ターゲティング方向１３１および受入方向２３１の決定された横方向の距離ｄに基づいて、ターゲティング方向１３１および受入方向２３１を一致させるためにターゲティングユニットを自動的に再調整するように駆動部１４０を制御するステップＳ６０を有し得る。加えて、評価するステップＳ３０は、参照体１２０のサイズに対する画像化された受口２３０のサイズを評価するステップＳ３２を有し、決定するステップＳ４０は、２つの並進運動の自由度を区別するために、ターゲティング方向および受入方向の横方向の距離ｄを決定するステップＳ４２を有する。

本発明の他の例示的な実施形態では、適切なシステム上で、前述の実施形態の１つによる方法の方法ステップを実行するように適合されることを特徴とする、コンピュータプラグラムまたはコンピュータプログラム要素が提供される。そのために、コンピュータプログラム要素は、コンピュータユニットに記憶され、このコンピュータユニットはまた本発明の実施形態の一部であり得る。このコンピュータユニットは、上述の方法のステップを実行するように適合され得るまたは上述の方法のステップの実行を含み得る。さらに、コンピュータユニットは、上述の装置の構成部品を動かすように適合され得る。コンピュータユニットは、自動的に動作するように適合され得るおよび／またはユーザの命令を実行するように適合され得る。コンピュータプラグラムは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされ得る。データプロセッサはしたがって、本発明の方法を実行するように備えられ得る。

この本発明の例示的な実施形態は、本発明を最初から用いるコンピュータプログラムおよび既存のプログラムを本発明を用いるプログラムに変えるアップデートを用いるコンピュータプログラムの両方を含む。これより先、コンピュータプラグラム要素は、上述の方法の例示的な実施形態の手順を満たす全ての必要なステップを提供することができてもよい。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、ＣＤ−ＲＯＭ等、コンピュータ可読媒体が示され、コンピュータ可読媒体はそこに記憶されたコンピュータプログラム要素を有し、このコンピュータプログラム要素は前節によって記載されている。しかし、コンピュータプログラムはまた、ワールドワイドウェブのようなネットワークを通して提供されてもよく、このようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされ得る。本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、ダウンロードするために利用可能なコンピュータプログラム要素を作るための媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は本発明の前述の実施形態の１つによる方法を実行するように構成される。

本発明の実施形態が異なる主題に関連して記載されていることに留意しなければならない。特に、いくつかの実施形態は、方法タイプの請求項に関連して記載されているのに対して、他の実施形態は、装置タイプの請求項に関連して記載されている。しかし、当業者は、上述のおよび以下の記載から、通知されない限り、ある種類の主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴の間の如何なる組み合わせも本出願に開示されていると見なされることを推測するであろう。しかし、すべての特徴は、特徴の単純な合計を超える相乗効果を提供するように組み合わされ得る。

本発明の例示的な実施形態が異なる手段に関連して記載されていることに留意されなければならない。特に、いくつかの実施形態は、器具タイプの請求項に関連して記載されているのに対して、他の実施形態は、方法タイプの請求項に関連して記載されている。しかし、当業者は、上述のおよび以下の記載から、通知されない限り、ある種類の主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴の間、特に器具タイプの請求項の特徴と方法タイプの請求項の特徴との間の如何なる組み合わせも、本出願に開示されていると見なされることを推測するであろう。

請求項において、単語「有する（“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”）」は、他の要素またはステップを排除するものではなく、不定冠詞“ａ”または“ａｎ”は複数を除外しない。単一のプロセッサまたは他のユニットが、請求項に列挙され幾つかの要素の機能を満たし得る。ある手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。

Claims (14)

1. 医療用装置に対する医療用補助装置の位置決めのためのターゲティング装置と、
   画像化システムと、
   評価ユニットと、を有する、
   ターゲティングシステムであって、
   前記ターゲティング装置は：
   医療用装置結合部および医療用補助装置受口を有する医療用装置を一意的に結合するためのターゲティング装置結合部と、
   参照体と、ターゲティングユニットと、を有し、
   前記参照体は、前記ターゲティング装置結合部に対して再現性よく位置決めされるとともに前記ターゲティングユニットに対して再現性よく位置決めされ；
   前記ターゲティングユニットは、ターゲティング方向を有するとともに、前記ターゲティング方向が前記ターゲティング装置結合部に結合されることになる前記医療用装置の前記医療用補助装置受口を向くように前記ターゲティング装置に対して調整可能であり、
   前記画像化システムは、前記画像化システムが前記参照体および結合されることになる前記医療用装置の前記医療用補助装置受口の単一の２次元表示を画像化することができるように、前記ターゲティング装置に対して位置決め可能であり、
   前記評価ユニットは、前記単一の２次元表示のデータを生成するとともに、前記データから前記ターゲティング方向と結合されることになる前記医療用装置の前記医療用補助装置受口の受入方向との間の横方向の距離を決定するように適合される、
   ターゲティングシステム。
2. 前記ターゲティングユニットは、前記ターゲティング方向に対して横方向に調整可能である、
   請求項１に記載のターゲティングシステム。
3. 前記ターゲティングユニットは、前記ターゲティング装置結合部に結合されることになる前記医療用装置の延長に直行する方向に調整可能である、
   請求項２に記載のターゲティングシステム。
4. 前記参照体は複数の基準目印を有し、前記複数の基準目印は、任意の２次元の投影に画像化されるときに前記参照体の位置を一意的に特定するように、分布される、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のターゲティングシステム。
5. 医療用装置をさらに有し、前記医療用装置は、
   前記ターゲティング装置結合部に一意的に適合する医療用装置結合部および、
   医療用補助装置受口を有し、
   前記医療用補助装置受口は、前記ターゲティング方向と平行である受入方向を有する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のターゲティングシステム。
6. 前記医療用装置は髄内釘であり、
   前記医療用補助装置受口は、前記医療用補助装置としての止めネジを受けるための開口である、
   請求項５に記載のターゲティングシステム。
7. 前記評価ユニットは、前記ターゲティング方向および前記受入方向の前記横方向の距離を補償するために必要な調整の程度を示すように適合される。
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載のターゲティングシステム。
8. 前記ターゲティング装置は、前記ターゲティング方向および前記受入方向の間の前記決定された横方向の距離に基づいて、前記ターゲティング方向および前記受入方向を一致させるように自動再調整ができる駆動部を有する、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載のターゲティングシステム。
9. 前記画像化システムは、放射線源およびセンサを有し、
   前記センサは前記放射線源に対して敏感であり、
   前記放射線源は実質的に一点に集中し、
   前記評価ユニットは、２つの並進運動の自由度を区別するように、前記参照体のサイズに対する投影された前記医療用補助装置受口のサイズを評価することによって、前記ターゲティング方向および前記受入方向の前記横方向の距離を決定するように適合される、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載のターゲティングシステム。
10. 医療用補助装置を医療用装置の標的にするための方法であって：
    ターゲティング装置を提供するステップであって、前記ターゲティング装置は、医療用装置結合部および医療用補助装置受口を有する前記医療用装置を一意的に結合するためのターゲティング装置結合部、参照体、およびターゲティングユニットを有し、前記参照体は、前記ターゲティング装置結合部に対して再現性よく位置決めされるとともに前記ターゲティングユニットに対して再現性よく位置決めされ、前記ターゲティングユニットは、ターゲティング方向を有するとともに前記ターゲティング方向が前記ターゲティング装置結合部に結合されることになる前記医療用装置の前記医療用補助装置受口を向くように前記ターゲティング装置に対して調整可能である、ステップと；
    画像化システムが、前記参照体および受入方向を有する前記医療用補助装置受口の２次元投影を画像化することができるように、前記画像化システムに対して、一意的に前記医療用装置に結合される前記ターゲティング装置を位置決めするステップと；
    前記参照体および前記医療用補助装置受口の単一の２次元表示を画像化するステップと；
    前記単一の２次元表示を評価するステップと；
    前記単一の２次元表示から前記ターゲティング方向および前記受入方向の横方向の距離を決定するステップと；を有する、
    方法。
11. 前記評価するステップは、画像処理によって前記参照体および前記医療用装置を検出するステップを有する、
    請求項１０に記載の方法。
12. 前記ターゲティング方向および前記受入方向の前記横方向の距離を補償するための必要な調整の程度を指示するステップをさらに有する、
    請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記ターゲティング方向および前記受入方向の決定された前記横方向の距離に基づいて、前記ターゲティング方向および前記受入方向を一致させるために前記ターゲティングユニットを自動的に再調整するように駆動部を制御するステップをさらに有する、
    請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記評価するステップは、前記参照体のサイズに対する画像化された前記受口のサイズを評価するステップを有し、
    前記決定するステップは、２つの並進運動の自由度を区別するために、前記ターゲティング方向および前記受入方向の前記横方向の距離を決定するステップを有する、
    請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
    
    

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