JP2021514772A - 追跡デバイスを用いたワークフローの制御 - Google Patents

Abstract

コンピュータ支援の外科処置中にワークフローを制御および実行するための方法およびシステムには、視野を備えておりワークフローと通信している光学追跡システムを提供するステップと、第１の追跡デバイスを視野内に導入するステップと、第１の追跡デバイスに関連する第１の参照メンバーに基づいた追跡システムを用いて第１の追跡デバイスを同定するステップと、第１の追跡デバイスの同定に基づいてワークフローにおける第１のステップを決定するステップと、グラフィカル・ユーザ・インタフェース上でユーザに第１のステップを表示するステップとが含まれる。追跡システムの視野において追跡装置のいずれかの存在または非存在を同定し、追跡装置の同定に基づいてワークフローのステップを決定し、決定されたステップをグラフィカル・ユーザ・インタフェース上に表示するようにワークフローに命令するための、ソフトウェアで実行可能な指示を備えたプロセッサを備えた、光学追跡システム。

Description

関連出願
本出願は、その内容が本明細書中に参考として組み込まれている、２０１８年３月７日に出願の米国仮出願第６２／６３９，６７２号の優先権を主張するものである。

本発明は、一般に、コンピュータ支援の手術の分野に関し、より詳細には、追跡デバイスを用いて外科ワークフローを制御するためのシステムおよび方法に関する。

外科ワークフローは、外科チームを導いて外科処置を終えさせるための複数のステップからなる。複数のステップのそれぞれは、そのステップの特定の動作を完了するための指示をユーザに提供する、または一部の例では単に情報をユーザに伝達する。指示または情報は、典型的には、手術室（ＯＲ）内のモニタ上に文字もしくは図形の形態で表示される、または一部の例では可聴形態もしくは触知形態で提供する。ワークフローには、ユーザが追加のタスクを行う、または外科ステップのうちの１つもしくは複数を繰り返すことを可能にする、複数のオプションまたは機能がさらに含まれ得る。たとえば、ロボット支援の全膝関節形成術（ＴＫＡ）用のワークフローは以下のステップからなり得る。第１のスクリーンが「皮膚の切開ならびに大腿遠位および脛骨近位の露出を行って患者の準備をしてください」と表示する。ユーザの確認後、第２のスクリーンが「大腿骨および脛骨を登録してください」と表示する。登録が成功した後、第３のスクリーンが「ロボットアームを骨の上部に導いてください」と表示する。アームが配置された後、第４のスクリーンが「切断の準備はできましたか？」と表示し、確認された後、ロボットアームが大腿骨および脛骨を切断して、術前の外科計画に従ってインプラントを受ける。

コンピュータ支援の手術の成功を収めて完了するためには外科ワークフローが絶対的に必要であるが、ワークフローを制御する現在の方法は時間がかかり、厄介であり、険しい学習曲線を必要とする。たとえば、多くのワークフローは、ユーザがワークフローと対話して制御する（たとえば、ステップを確認する、オプションメニューまでナビゲーションする、登録点を収集する）ことを許可するために、コントローラまたはペンダントの使用を必要とする。安全対策として、コントローラはコンピュータ支援デバイスに配線で接続されているが、さらなる配線が作業スペースを取り散らかすという犠牲がある。次善策として、ディスプレイモニタにタッチスクリーンが含まれ得る。しかし、ＯＲ内でのモニタの位置次第では、タッチスクリーンモニタを用いてワークフローと対話して制御することは困難であり得る、または、少なくとも、専任の外科チームメンバーがモニタの近くにいることを必要とする。さらに、現在のコントローラには、一般に、ワークフローをナビゲーションするためのいくつかのボタンが含まれる。ボタンの数が増えるにつれて、ワークフローを制御する多角性が増加する。しかし、学習曲線も増加し、誤ったボタンをアクティブ化するまたは押す確率も増加する。

したがって、コンピュータ支援の外科処置を完了するために、ワークフローをより効率的かつ有効に制御するためのシステムおよび方法の必要性が存在する。

手術部位の視野を備えておりワークフローと通信している光学追跡システムを提供するステップと、第１の追跡デバイスを視野内に導入するステップと、第１の追跡デバイスに関連する第１の参照メンバーに基づいた追跡システムを用いて第１の追跡デバイスを同定するステップと、第１の追跡デバイスの同定に基づいてワークフローにおける第１のステップを決定するステップと、グラフィカル・ユーザ・インタフェース上でユーザに第１のステップを表示するステップとが含まれる、コンピュータ支援の外科処置中にワークフローを制御する方法を提供する。

また、追跡システムの視野において追跡ディジタイザ・プローブまたは追跡外科デバイスのどちらかの存在または非存在を同定し、追跡ディジタイザ・プローブまたは追跡外科デバイスのどちらかの同定に基づいてワークフローにおけるステップを決定し、決定されたステップをグラフィカル・ユーザ・インタフェース上に表示するようにワークフローに命令するための、ソフトウェアで実行可能な指示を備えたプロセッサを備えた、光学追跡システムが含まれる、コンピュータ支援の外科処置中にワークフローを制御する方法を実行するための、コンピュータ支援の外科システムも提供する。

本発明の特定の側面を示すことを意図するが、本発明の実施に対する制限として解釈されるべきでない、以下の図面に関して、本発明をさらに詳述する。

本発明の実施形態に従った外科ワークフローを示す図である。 本発明の実施形態に従った登録ワークフローを示す図である。 本発明の実施形態に従ったいくつかの手術モードのワークフローを示す図である。図３Ａは第１の手術モードを示し、図３Ｂは第２の手術モードを示す。図３Ｃは第３の手術モードを示し、図３Ｄは第４の手術モードを示す。 本発明の実施形態に従った図１のワークフローを実装する外科システムを示す図である。 本発明の実施形態に従った追跡外科デバイスを示す図である。 本発明の実施形態に従った追跡ディジタイザ・プローブを示す図である。

本発明は、現在可能であるよりも優れた効率でコンピュータ支援の外科処置を行うためのワークフローを制御するためのシステムおよび方法として有用性を有する。以降、本発明を以下の実施形態を参照して説明する。これらの説明から明らかであるように、本発明は様々な形態で具現化することができ、本明細書中に記載の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全となるように提供し、本発明の範囲を当業者に完全に伝達するであろう。たとえば、一実施形態に関して例示した特長を他の実施形態内に組み込むことができ、特定の実施形態に関して例示した特長を実施形態から削除し得る。さらに、本明細書中で示唆した実施形態への数々の変形および追加が、開示に鑑みて当業者に明らかであろうし、また、本発明から逸脱しない。したがって、以下の明細書は、本発明の一部の具体的な実施形態を例示することを意図し、そのすべての順列、組合せ、および変形を徹底的に特定するものではない。

さらに、本明細書中に記載のシステムおよび方法は全膝関節形成術を参照しているが、システムおよび方法は、例示的には腰、足首、肘、手首、頭蓋骨、および脊椎を含めた身体内の他の骨および関節、ならびに、部分置換手順および前述の骨または関節のうちの任意のものの初回の修復または置換の修正を含む、他のコンピュータ支援の外科処置に適用し得ることを理解されたい。

さらに、本明細書中に開示したコンピュータ支援の外科処置のワークフローを効率的かつ有効に制御するためのシステムおよび方法の実施形態は、コンピュータ支援の外科処置のワークフローの制御の分野を占有しないことを理解されたい。

別段に定義しない限りは、本明細書中で使用するすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の技術者に一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書中における本発明の説明で使用した用語は、具体的な実施形態を説明する目的のみのものであり、本発明を限定することを意図しない。

明白にまたは内容により別段に指摘しない限りは、以下の用語は、以下に示すように本明細書中で使用する。

本発明の説明および添付の特許請求の範囲において使用する、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」には、内容により明らかにそうでないと示されない限りは、複数形も含まれることが意図される。

また、本明細書中で使用する「および／または」とは、関連する列挙した事項のうちの１つまたは複数の任意かつすべての可能な組合せ、およびその代替（「または」）で解釈した場合は組合せの欠如をいい、それが包含される。

本明細書中で使用する用語「術前骨データ」とは、実際の骨に変更を行う前に、手順を術前に計画するために使用する骨データをいう。術前骨データには、以下のうちの１つまたは複数が含まれ得る：骨の画像データ組（たとえば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）、超音波、Ｘ線、レーザースキャンなどによって獲得）、仮想の標準的骨モデル、物理的骨モデル、骨の画像データ組から作製した仮想の患者特異的骨モデル、手術中に骨上で直接収集したデータ組（一般的には無画像コンピュータ支援デバイスで使用）等。

本明細書中で使用する用語「登録」とは、位置および配向（ＰＯＳＥ）の決定、ならびに／または、コンピュータ支援デバイス、骨、術前骨データ、外科計画データ（すなわち、インプラントモデル、切断ファイル、仮想の境界、仮想の平面、術前骨データに関連するもしくはそれに関して定義される切断パラメータ）、および存在する場合は骨に関連する任意の外部の目印（たとえば追跡アレイ）などの、２つ以上のオブジェクトもしくは座標システム間の座標変換をいう。当技術分野で知られている慣用の登録方法は、米国特許第６，０３３，４１５号、第８，０１０，１７７号、および第８，２８７，５２２号に記載されている。

本明細書中で使用する用語「リアルタイム」とは、計算開始から１０秒以内に計算値が利用可能であるような、ミリ秒以内の入力データの処理をいう。

また、用語「光学通信」も本明細書中で使用され、これは、本出願の譲受人に譲受され、その全体で本明細書中に参考として組み込まれている米国特許出願第１５／５０５，１６７号に記載のように、赤外線または可視光を介した無線データ転送をいう。

さらに、以下の説明では、コンピュータ支援の外科システムを参照してコンピュータ支援の外科処置を行い、ここでは、コンピュータ支援の外科システム２００の例を、図４〜６を参照して以下に詳述する。コンピュータ支援の外科システム２００には、一般に、外科ワークフローと通信している光学追跡システム２０６と、外科ワークフローのうちの１つまたは複数のステップを表示するためのグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）を備えたディスプレイモニタ２１２と、２つ以上の追跡可能デバイス（たとえば、追跡ディジタイザ・プローブ２３０および追跡外科デバイス２０４）とが含まれる。より詳細には、光学追跡システム２０６には、追跡システム２０６が追跡可能デバイスのうちの１つまたは複数をＦＯＶにおいて追跡することを許可するための、手術部位の視野（ＦＯＶ）を備えた２つ以上の光学カメラが含まれる。特定の実施形態では、光学カメラは、意図的であるにせよ、そうでないにせよ、手術部位のＦＯＶを制限するように手術室（ＯＲ）内に位置する。たとえば、光学カメラは、手術部位の上方に位置する手術用ランプの内部に位置し得る。その場合、手術用ランプは手術の部位に直接向けられているため、手術部位のＦＯＶは制限される（たとえば、１本または２本の骨のみのＦＯＶ）。これは、すべてでなくても多数の追跡可能デバイスを同時に追跡するために広いＦＯＶを網羅するようにＯＲ内に光学追跡システムが位置する、他の外科システムとは対照的である。

ここで図を参照すると、図１は、コンピュータ支援の整形外科手順を行うための、高レベルの外科ワークフロー１００の流れ図を例示する。外科ワークフロー１００には、メイン・メニュー１０１を表示する第１のステップと、１つまたは複数の骨を登録するための指示を備えた登録モード１０２である第２のステップと、１つまたは複数の動作を１つまたは複数の骨に対して行う指示を備えた手術モード１０４である第３のステップと、解剖学の測定値を獲得するための解剖学的測定モード１０６である第４のステップと、手術を仕上げるためのインプラントの選択／手術の仕上げモード１０８である第５のステップとを含めた、複数のステップが含まれる。それぞれのステップは、以下にさらに記載するようにサブステップをさらに含み得る。さらに、第１、第２、第３などの用語は必ず順番をいい、むしろ、ワークフロー１００中の様々なステップを同定することを理解されたい。

外科ワークフロー１００はメイン・メニュー１０１から始まる。メイン・メニュー１０１は、１）追跡ディジタイザ・プローブ２３０を追跡システムのＦＯＶ内に入れること、２）追跡外科デバイス２０４を追跡システムのＦＯＶ内に入れること、３）ＧＵＩ上で「解剖学的測定」を選択すること、および４）ＧＵＩ上で「インプラント／仕上げ」を選択することを含めた、いくつかの利用可能なオプションをユーザに提供する。１つまたは複数の手術前ステップ（較正、診断、および設定）が完了した後、メイン・メニュー１０１が最初にユーザに表示される。その後、ユーザが利用可能なオプションのうちの１つを実行し得る。また、メイン・メニュー１０１には、手順の前またはその間にユーザがＦＯＶの境界を完全に把握するために、光学カメラから見えるとおりにＦＯＶをＧＵＩ上で見るためのオプションも含まれ得る。さらに、ユーザが画像ビューで光学カメラから見えるとおりのＦＯＶで画像を引き出すために、「ＦＯＶ視点」オプションを手順中に常時ＧＵＩ上に提供し得る。同様に、「ＦＯＶ投影」オプションをメイン・メニュー１０１および／またはＧＵＩ上に常時含めてよく、これは、ユーザがシステムとインターフェイスし、方法を実施しながら光学カメラのＦＯＶの境界を可視化できるように、アクティブ化されると有色光、たとえば赤色光を手術用ランプまたは光学カメラの領域から手順または手術の領域上に投影する。

ユーザが追跡ディジタイザ・プローブ２３０のみをＦＯＶ内に導入した場合は、登録モード１０２が表示される。より詳細には、ユーザが追跡ディジタイザ・プローブ２３０のみをＦＯＶ内に導入した場合、光学追跡システムが以下を行う：ａ）ディジタイザ・プローブ２３０に関連する参照メンバー（たとえば、ユニークな幾何学、ユニークな発光波長、またはユニークな発光シグナルを有する、取り付けられた追跡アレイ２２０ｃまたは基準マーカー３３０）に基づいて追跡ディジタイザ・プローブ２３０を同定すること、ｂ）外科ワークフロー１００中のどのステップが追跡ディジタイザ・プローブ２３０を利用するかを決定すること、およびｃ）登録モード１０２をユーザにＧＵＩ上で表示するようワークフローに命令すること。ユーザがその後、ディジタイザ・プローブ２３０をＦＯＶから取り除いたまたは隠した場合は、ワークフロー１００は警告を１つ出してメイン・メニュー１０１へと戻る。ユーザが登録モード１０２において登録手順を開始した場合（たとえば登録する骨を選択することによって）、ＦＯＶからディジタイザ・プローブ２３０を取り除くことはワークフロー１００がメイン・メニュー１０１へと転ずることを引き起こさず、むしろ、登録モード１０２はユーザが少なくとも１本の骨の登録を完了するまでアクティブのまま保たれる。したがって、登録が開始された後にディジタイザ・プローブ２３０が追跡システム２０６のＦＯＶから隠れた場合は、登録プロセスは早期かつ自動的に中止されない。登録モード１０２のさらなる詳細は、図２を参照して以下に提供する。

ユーザが追跡外科デバイス２０４のみをＦＯＶ内に導入した場合は、手術モード１０４が表示される。より詳細には、ユーザが追跡外科デバイス２０４のみをＦＯＶ内に導入した場合、光学追跡システム２０６が以下を行う：ａ）外科デバイス２０４に関連する参照メンバー（たとえば、ユニークな幾何学、ユニークな発光波長、またはユニークな発光シグナルを有する、取り付けられた追跡アレイまたは基準マーカー３１４）に基づいて追跡外科デバイス２０４を同定すること、ｂ）外科ワークフロー１００中のどのステップが外科デバイス２０４を利用するかを決定すること、およびｃ）手術モード１０４をユーザにＧＵＩ上で表示するようワークフローに命令すること。任意の時点で、ユーザが追跡外科デバイス２０４をＦＯＶから取り除いたまたは隠した場合は、ワークフロー１００はメイン・メニュー１０１へと戻る。手術モード１０４のさらなる詳細は、図３Ａ〜３Ｄを参照して以下にさらに記載する。

特定の本発明の実施形態では、追跡ディジタイザ・プローブ２３０および追跡外科デバイス２０４がＦＯＶ内に同時にある場合は、エラーメッセージ１１０がＧＵＩ上に表示される。エラーメッセージ１１０は、ディジタイザ２３０または外科デバイス２０４のどちらかを視野から取り除くようユーザに指示する。したがって、追跡システム２０６は、ユーザの意図に基づいてどのステップをワークフロー１００に表示するかを決定することができる。追跡ディジタイザ・プローブ２３０または外科デバイス２０４のどちらかをＦＯＶから取り除いた後、ワークフロー１００は正しいステップ（すなわち、登録モード１０２または手術モード１０４）を表示する。両方のデバイスがＦＯＶから取り除かれた場合は、ワークフロー１００はメイン・メニュー１０１を表示する。

ユーザがメイン・メニュー１０１からＧＵＩ上の解剖学的測定オプションを選択した場合は、解剖学的測定モード１０６にアクセスされる。解剖学的測定モード１０６は、ユーザが以下のオプションうちから選択することを許可する：ａ）屈曲−伸長の可動域、ｂ）内反−外反の弛緩、およびｃ）肢のアラインメント。屈曲−伸長オプションは、患者が準備された後の任意の時点（たとえば、骨（複数可）が露出されているが、必ずしも登録はされていない）で利用可能であり、内反−外反の弛緩は、１本の骨が登録された後にのみ利用可能であり、肢のアラインメントは、両方の骨が登録された後にのみ利用可能である。解剖学的測定値は、骨の切断および骨上でのインプラントの位置を調節または確認するために、ユーザに手術中の測定値を提供する。より詳細には、屈曲−伸長の測定のオプションでは、ワークフロー１００は肢の側面図をＧＵＩ上に表示する。第１の骨（たとえば大腿骨Ｆ）上に設置された第１の追跡アレイおよび第２の骨（たとえば脛骨Ｔ）上に設置された第２の追跡アレイの位置は屈曲の間中、追跡され、側面図は、両方の骨の現在の相対位置に一致するように更新される。どちらの骨も登録されていない場合、ワークフロー１００は、アプリケーションがマーカーに対する骨の位置を推定するために十分な屈曲が行われた後にのみ、屈曲の範囲を表示する。両方の骨が登録されている場合、ワークフロー１００は屈曲の範囲を即時に表示し、また、術前計画作成ワークステーションにて作成した術前計画に定義されている第１の骨および第２の骨の機械的軸を使用して、最大屈曲角度および最大伸長角度も表示する。また、ユーザは、測定された屈曲の範囲をリセットするオプションも有する。内反−外反の測定のオプションでは、ワークフロー１００は肢の冠状断像をＧＵＩ上に表示する。第１の追跡アレイおよび第２の追跡アレイの位置は冠状平面内での動作の間中、同様に追跡され、両方の骨の現在の相対位置に一致するように冠状断像を更新する。１本の骨のみが登録されている場合、ワークフロー１００は内反−外反の弛緩の範囲を表示する。両方の骨が登録されている場合、ワークフロー１００は内反−外反の動作の範囲を表示し、また、術前の外科計画に定義されている第１の骨および第２の骨の機械的軸を使用して、最大の外反の弛緩および最大の内反の弛緩も表示する。ユーザは、測定された内反−外反の弛緩の範囲をリセットするオプションを同様に有する。肢のアラインメントの測定のオプションでは、ワークフロー１００は肢の冠状断像をＧＵＩ上に表示する。術前の外科計画に定義されている第１の骨および第２の骨の機械的軸を使用して、第１の追跡アレイおよび第２の追跡アレイの位置を使用して現在の肢のアラインメントが表示される。

ユーザがメイン・メニュー１０１からＧＵＩ上の前記オプションを選択した場合は、インプラントの選択／手術の仕上げモード１０８にアクセスされる。手術の仕上げステップ１０８中、ワークフロー１００は計画されたインプラントに関する情報を表示する。解剖学的測定モード１０６も手術の仕上げモードのステップ１０８からアクセス可能である。ＧＵＩ上の「完了」ボタンを押すことでワークフロー１００が進行して、追跡アレイを患者から取り除く指示が表示される。また、手術の仕上げモード１０８におけるオプションは、ユーザにメイン・メニュー１０１へと戻ることを許可することである。ユーザが手術を仕上げた後、手術は完了し、データはアーカイブされ、手術後の締め括りのための任意の他の指示がＧＵＩ上に表示される（たとえば、追跡アレイを取り除く、分解の指示、滅菌の指示）。

ここで図２を参照すると、登録モード１０２がより詳細に示されており、登録モード１０２は、ユーザが外科計画または外科計画データを１つまたは複数の骨に登録する案内をする。登録モード１０２には、ユーザに登録する骨を選択するよう指示する登録モード・メニュー１１２が含まれる。具体的な実施形態では、ユーザは大腿骨Ｆまたは脛骨Ｔのどちらかを選択する。追跡ディジタイザ・プローブ２３０には、選択を支援するための、追跡システム２０６と光学通信している２つ以上のボタン（３３４ａ、３３４ｂ）が含まれていてよく、それぞれのボタン（３３４ａ、３３４ｂ）はそれぞれ大腿骨Ｆおよび脛骨Ｔに対応する。ユーザが大腿骨Ｆまたは脛骨Ｔのどちらかを選択した後、ワークフロー１００は大腿骨登録モジュール１１４または脛骨登録モジュール１１６のどちらかに向けられる。大腿骨登録モジュール１１４では、収集のための複数の登録点を備えた大腿遠位の画像がＧＵＩ上に表示される。同様に、脛骨登録モジュール１１６では、収集のための複数の登録点を備えた脛骨近位の画像がＧＵＩ上に表示される。その後、プローブ先端部３３６を骨上の指定された位置に配置し、ボタン（３３４ａ、３３４ｂ）のうちの１つをクリックすることによって、ユーザが大腿骨Ｆまたは脛骨Ｔ上の表示されている点のそれぞれを収集する。本発明の一部の実施形態によれば、登録点の収集において正確性を確実にするために、追跡ディジタイザ・プローブ２３０には、ユーザが追跡ディジタイザ・プローブ２３０を収集のための複数の登録点のそれぞれに近づく方へ動かしている場合、またはユーザが登録点の登録に成功した場合のいずれかでアクティブ化される、光、スピーカ、または振動要素などのフィードバック機構が含まれ得る。必要な場合、ユーザは、ボタン（３３４ａ、３３４ｂ）のうちの１つまたは複数を事前に決定された時間の間押し続けることによって、点を削除し得る。本発明の一部の実施形態にはプローブ先端部３３６のコンディション・モニタリングが含まれ、システムは、コンディションが事前に決定された閾値を下回った場合にＧＵＩ上でユーザに警報を出す。コンディションが事前に決定された閾値を下回ると決定された場合、ワークフローの制御システムはユーザに先端部をリコンディショニングするよう指示し、そのようなリコンディショニングの指示を提供する。登録が成功した後、追跡外科デバイス２０４がＦＯＶ内にある場合に、変換した外科計画データ（たとえば、骨に対する１つもしくは複数の標的平面の位置、外科デバイス２０４を制御するための作動データ、ならびに／または追跡システムからの骨（複数可）および外科デバイス２０４のＰＯＳＥデータ）を追跡外科デバイス２０４に光伝送する。所望する場合は、１本の骨の外科計画データを、第２の骨の外科計画データとは独立して伝送して、ユーザが１本の骨のみを登録および準備することを許可し得る。本発明の具体的な実施形態では、外科計画データを外科デバイス２０４に伝送した後、手術モード１０４中の１つまたは複数の外科ステップが自動的に選択される。たとえば、大腿骨Ｆのみが登録されている場合、システムは大腿の遠位切断を自動的に選択する。脛骨Ｔのみが登録されている場合、システムは脛骨の近位切断を自動的に選択し、大腿骨Ｆおよび脛骨Ｔの両方が登録されている場合、システムは大腿の遠位切断を自動的に選択する。

ここで図３Ａ〜３Ｄを参照すると、骨の登録ステータスに応じてワークフロー１００中の４つの潜在的な手術モード（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ）が示されている。図３Ａは、大腿骨も脛骨もどちらも登録されていない場合の第１の手術モード１０４ａ示す。ユーザは単に、外科デバイス２０４をＦＯＶから取り除くまたは隠し、少なくとも１本の骨を登録するよう指示される。その後、外科デバイス２０４を隠すまたは取り除いた後にワークフロー１００はメイン・メニュー１０１に戻る。図３Ｂは、大腿骨Ｆおよび脛骨Ｔがどちらも登録されている場合のワークフローを備えた第２の手術モード１０４ｂを示す。システムは、追跡外科デバイス２０４上に直接位置する選択入力機構３２２からの入力、またはＧＵＩ上で行われた選択のどちらかに基づいて、どの外科的動作を骨に行うかを決定する。特定の実施形態では、外科的動作は、本出願の譲受人に割り当てられており、本明細書中に参考として組み込まれている、現在は米国特許第１５／７７８８１１号であるＰＣＴ国際出願ＵＳ２０１６／０６２０２０号に記載のように、標的平面上にピンを挿入することを含む。その後、システムはどの平面が選択されているか１２２を決定し、どの平面が選択されているかに基づいて、システムは、必要なアクセサリー（たとえば、切断ガイド、骨ピン）のリストを含めた、その平面の外科的動作を完了するための指示を表示する。指示は、ａ）新しい平面が選択されるまで（「ＧＵＩ上で新しい平面を選択する」、もしくは外科デバイス２０４上の選択入力機構３２２を用いて（すなわち「デバイス平面選択サイクル」）のどちらか）、ｂ）異なる追跡可能デバイスがＦＯＶに入るまで（エラーメッセージ）、またはｃ）ユーザがＧＵＩ上で別の利用可能なオプションを選択するまで、までＧＵＩ上に保たれる。具体的に２−ＤＯＦの関節式外科デバイス２０４では、利用可能な切断平面には、遠位切断１２４、大腿仕上げ１２６、近位切断１２８、および脛骨仕上げとも呼ばれる前側−後側（Ａ−Ｐ）ライン１３０が含まれる。遠位切断１２４は、大腿遠位上に遠位切断平面を作成するための切断ガイドを受け入れるために、ピンを挿入する指示を提供する。大腿仕上げ１２６は、残りの大腿切断（たとえば、前側切断平面、後側切断平面、前側食付き切断平面、および後側食付き切断平面）を作成するための切断ガイドを受け入れるために、遠位切断平面上にピンを挿入する指示を提供する。近位切断１２８は、脛骨上に近位切断平面を作成するために、ピンを挿入する指示を提供する。また、Ａ−Ｐライン１３０は、脛骨構成要素の内部−外部の回転に印をつけるための指示を提供する。図３Ｃは、大腿骨のみが登録されている場合の第３の手術モード１０４ｃを示し、したがって、第２の手術モード１０４ｂからの大腿骨ワークフローの指示のみが含まれる。図３Ｄは、脛骨のみが登録されている場合の第４の手術モード１０４ｄを示し、したがって、第２の手術モード１０４ｂからの脛骨ワークフローの指示のみが含まれる。本発明の一部の実施形態には、外科デバイス２０４、特に外科デバイス２０４のツール３０６のコンディション・モニタリングが含まれ、システムは、コンディションが事前に決定されたツール３０６の閾値を下回った場合に、ＧＵＩ上でユーザに警報を出す。コンディションが事前に決定された閾値を下回ると決定された場合、ワークフローの制御システムはユーザにツールをリコンディショニングするよう指示し、そのようなリコンディショニングの指示を提供する。

コンピュータ支援の外科システム
前述のワークフロー１００は、様々なコンピュータ支援の外科システムおよび外科処置を用いて実装可能である。コンピュータ支援の外科システムの例には、すべてその全体で本明細書中に参考として組み込まれている、米国特許第７，２０６，６２６号、第８，８７６，８３０号、および第８，９６１，５３６号、第９，５６６，１２２号、米国特許出願第２０１３／００６０２７８号、ならびにＰＣＴ国際出願ＵＳ２０１６／０６２０２０号に記載のように、追跡１−自由度手持ち型外科システム、追跡自律連続チェーン・マニプレータ・システム、追跡触覚連続チェーン・マニプレータ・システム、追跡パラレル・ロボット・システム、またはマスタ−スレーブ・ロボット・システムが含まれる。

ここで図４および図５を参照すると、２−自由度（２−ＤＯＦ）の外科システム２００の本発明の特定の実施形態が示されており、これは、本出願の譲受人に割り当てられているＰＣＴ国際出願ＵＳ２０１６／０６２０２０号中により詳述されている。２−ＤＯＦの外科システム２００には、一般に、計算機システム２０２、関節式外科デバイス２０４、および追跡システム２０６が含まれる。外科システム２００は、対象の骨に対して定義されている標的ピン平面と合致するようユーザがピンを正確に配置することを、導くおよび支援することができる。標的平面は外科計画において定義されており、ピンは、様々な切断ガイドおよびアクセサリーのアセンブリが、外科医が大腿骨および脛骨上に切断を行って計画されたＰＯＳＥで人工装具インプラントを受け入れることを支援することを許可する。

ここで図５を参照すると、関節式外科デバイス２０４の構成要素がより詳細に示されている。外科デバイス２０４には手持ち部分３０２および作業部分３０４が含まれる。手持ち部分３０２には、ユーザが持って操作する人間工学的設計の外装が含まれる。作業部分３０４には、縦のツール軸を有するツール３０６が含まれる。ツール３０６は、チャック３０７でツールに付着しているモーター３０５によって駆動される。トリガ３０９がモーター３０５をアクティブ化し、他のユーザ入力を許可し得る。手持ち部分３０２および作業部分３０４は、作業部分３０４のピッチおよび並進を手持ち部分３０２に対して調節する、フロント・トランスミッション・アセンブリ３０８ａおよびバック・トランスミッション・アセンブリ３０８ｂによって接続されている。それぞれのトランスミッション・アセンブリ（３０８ａ、３０８ｂ）には、リニア・レール、リニア・ガイド、ボール・ナット、およびボールねじが含まれる。それぞれのリニア・レールの第１の末端は、作業部分３０４がトランスミッション・アセンブリ（３０８ａ、３０８ｂ）に対して旋回することを可能にするヒンジ（３１０ａ、３１０ｂ）を介して、作業部分３０４に付着している。ボール・ナットはリニア・レールの反対末端に付着しており、ボールねじと機械接続している。フロント・ボールねじはフロント・アクチュエータ３１２ａによって駆動され、リア・ボールねじはリア・アクチュエータ３１２ｂによって駆動される。アクチュエータ（３１２ａ、３１２ｂ）は、ボールねじを二方向に回転させるサーボモーターであり得る。アクチュエータ（３１２ａ、３１２ｂ）はボールねじに動力を与え、これにより、ボール・ナット、したがってリニア・レールがボールねじの軸に沿って並進させることが引き起こされる。したがって、作業部分３０４の並進およびピッチを、その対応するボールねじ上でのそれぞれのボール・ナットの位置に応じて調節し得る。さらに、リニア・ガイド２２２はリニア・レールの動作を並進方向に束縛および導き得る。

関節式デバイス３０２には、追跡システム２０６が作業部分３０４のＰＯＳＥを追跡することを許可するために、作業部分３０４に強固に付着しているまたは組み込まれている３つ以上の基準マーカー（３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄ）がさらに含まれる。基準マーカー（３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄ）は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの能動マーカーまたは再帰反射球などの受動マーカーであり得る。３つ以上の基準マーカー（３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄ）は、追跡システム２０６がＦＯＶ内の外科デバイス２０４を同定することを許可する、外科デバイス２０４に関連する参照メンバーとして働く。３つ以上の基準マーカー（３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄ）は、マーカー（３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄ）のユニークな幾何学、またはマーカー（３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄ）のユニークな発光波長／周波数いずれかに基づいて、外科デバイス３０４をユニークに同定し得る。本発明の特定の実施形態では、外科デバイス３０４には、外科デバイス「ホスト」プロセッサ（たとえば以下に記載の電子モジュール３２０）と光学追跡システム２０６またはナビゲーション・コンピュータ２０８などの他のサブシステムとの間でデータおよび命令を中継するためのシリアル・インタフェースを提供するために、光学通信モデム３１６がさらに含まれる。光学通信モデム３１６は、専用の赤外線ＬＥＤ３１６を介してデータを送信し、光ダイオード３１８を介してデータを受信し得る。外科デバイス３０４には、アクチュエータ（３１２ａ、３１２ｂ）を制御する取り外し可能なバッテリおよび電子モジュール３２０がさらに含まれ得る。電子モジュール３２０には、局所状態の制御を提供し、アクチュエータ制御の機能のほとんどを実装するためのマイクロコントローラが含まれる。マイクロコントローラは、光学通信モデム３１６を介して他のサブシステム（たとえば、光学追跡システム２０６、ナビゲーション・コンピュータ２０８、およびワークフロー１００）と通信する。データ・トランザクションには、ａ）計算機システム２０２からの標的平面を外科デバイス２０４で受信させること、ｂ）リアルタイム・マーカーＰＯＳＥを光学追跡システム２０６から受信すること、ｃ）ステータス／確認応答パケットを外科デバイス２０４から追跡システム２０６またはナビゲーション・コンピュータ２０８へと送信すること（たとえば、バッテリの電位、標的平面の選択、障害状態）、およびｄ）外科デバイス２０４からのデータ・ログをアップロードすることが含まれる。

外科デバイス２０４には、平面選択入力機構３２２、複数のフィードバック選択ＬＥＤ（３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ、３２４ｄ）、および電源／ステータスＬＥＤ３２６がさらに含まれる。平面選択入力機構３２２には、ユーザが上述の平面のうちの１つまたは複数（すなわち、遠位切断１２４、大腿仕上げ１２６、近位切断１２８、Ａ−Ｐライン１３０）を選択することを許可するための、１つまたは複数のボタン、もしくはスライド・トグルが含まれ得る。フィードバック選択ＬＥＤ（３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ、３２４ｄ）は、ユーザにどの平面が選択されているかを示す。電源／ステータスＬＥＤはステータス情報を中継する。たとえば、デバイスに電源が入っていない場合、ＬＥＤは消灯している。緑色の点滅は、電源は入っているが外科計画データがダウンロードされていないことを示し得る。緑色の常灯は使用できる状態であることを意味する。琥珀色の点滅はバッテリ電力低下を示し、赤色の常灯はハードウェアの障害を示す。

ここで図４に戻って参照して、本発明の一部の実施形態における計算機システム２０２には、プロセッサを含めたナビゲーション・コンピュータ２０８、プロセッサを含めた計画作成コンピュータ２１０、プロセッサを含めた追跡コンピュータ２１１、および周辺デバイスが含まれる。プロセッサは計算機システム２０２を操作して本発明のシステムおよび方法に関連する計算を行う。プロセッサの機能は、コンピュータ、遠隔サーバ、クラウドコンピュータ設備、またはその組合せの間で共有されていることを理解されたい。

本発明の具体的な実施形態では、ナビゲーション・コンピュータ２０８には、外科ワークフロー１００の制御に関連する機能を行ってユーザに手引きを与えるため、術前計画作成の外科的データを解釈するため、および標的平面位置を外科デバイス２０４に通信するために、１つまたは複数のプロセッサ、コントローラ、およびＲＡＭ、ＲＯＭ、または他の不揮発性もしくは揮発性メモリなどの任意の追加のデータ記憶媒体が含まれ得る。一部の実施形態では、ナビゲーション・コンピュータ２０８は、光学追跡システム２０６がＦＯＶ内の追跡可能デバイスを同定し得るように、およびナビゲーション・コンピュータ２０８が、追跡デバイスが何であるかに基づいてワークフロー１００をそれ相応に制御できるように、光学追跡システム２０６と直接通信している。しかし、ナビゲーション・コンピュータ２０８および追跡コンピュータ２１１は示すように別々の実体であり得ることを理解されたい、または、その操作は外科システム２００の構成に応じて１台もしくは２台のコンピュータ上でのみ実行され得ることが企図される。たとえば、追跡コンピュータ２１１は、ナビゲーション・コンピュータ２０８を必要とせずにワークフロー１００を直接制御するための作動データを備え得る。または、ナビゲーション・コンピュータ２０８には、追跡コンピュータ２１１を必要とせずに光学カメラから検出されたデータを直接読み取るための作動データが含まれ得る。いずれにせよ、周辺デバイスはユーザが外科システム２００とインターフェイスすることを可能にし、ディスプレイまたはモニタ２１２などの１つまたは複数のユーザ・インタフェースが含まれ得る。例示的にはキーボード２１４、マウス２２２、ペンダント２２４、ジョイスティック２２６、フットペダル２２８、またはモニタ２１２を含めた、様々なユーザ入力機構は、タッチスクリーン能力を有し得る。

計画作成コンピュータ２１０は、好ましくは、術前または術中のどちらかに手順の計画作成を行う専用のものである。たとえば、計画作成コンピュータ２１０は、医用画像データの受信および読み取り、画像データの分割、三次元（３Ｄ）仮想モデルの構築および操作、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルの記憶および提供、骨に対するインプラントのＰＯＳＥの計画作成、システム２００で使用するための外科計画データの作成、ならびにユーザが外科処置を計画作成することを支援するための他の様々な機能の提供が可能な、ハードウェア（たとえばプロセッサ、コントローラ、およびメモリ）、ソフトウェア、データ、およびユーティリティを含有し得る。また、計画作成コンピュータは、標的平面の定義専用のソフトウェアも含有する。最終外科計画データには、骨の画像データ組、骨登録データ、対象同定情報、骨に対するインプラントのＰＯＳＥ、骨に対して定義された１つまたは複数の標的平面のＰＯＳＥ、および任意の組織変更指示が含まれ得る。最終外科計画は、手術室（ＯＲ）内の有線もしくは無線の接続によってナビゲーション・コンピュータ２０８および／もしくは追跡コンピュータ２１１へと直ちに転送される、または、計画作成コンピュータ２１０がＯＲの外に位置する場合は、非一時データ記憶媒体（たとえば、コンパクト・ディスク（ＣＤ）、ポータブルのユニバーサル・シリアルバス（ＵＳＢドライブ））を介して転送される。その後、登録された外科計画データは、上述のように外科デバイス２０４へと光伝送される。

特定の実施形態では、追跡システム２０６は米国特許第６，０６１，６４４号に記載の光学追跡システムであり、これは強固なボディ（追跡アレイ）上に配置さている、または追跡デバイス内に直接組み込まれている、基準マーカーの位置を検出するための、２台以上の光学カメラを備えている（カメラは手術用ランプ２１８内部に位置しており、手術部位に向けられているため、示さず）。基準マーカーの例示的な例には、ＬＥＤもしくは電磁気放射線放出体などの能動トランスミッタ、再帰反射フィルムを備えたプラスチック球などの受動反射体、または、形状、ライン、もしくは他のキャラクタの明確なパターンもしくはシーケンスが含まれる。強固なボディ上に配置された基準マーカーの組は、本明細書中で追跡アレイ（２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ）と呼ぶが、基準マーカーは追跡デバイス内に直接組み込まれていてもよい。それぞれの追跡デバイス上のそれぞれの基準マーカー・アレイ（２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ）または基準マーカーの組は、追跡システム２０６が追跡オブジェクトのそれぞれ間を識別できるように、基準マーカーのユニークな幾何学／配置、またはマーカーがアクティブＬＥＤである場合はユニークな伝送波長／周波数を有しており、したがって、それぞれの追跡デバイスに関連する参照メンバーとして働く。

本発明の具体的な実施形態では、追跡システム１０６は手術用ランプ２１８内に内蔵されており、したがって光学カメラのＦＯＶが制限される。しかし、他の実施形態では、追跡システム２０６およびカメラは、ブーム、スタンド上に位置する、または手術室の壁もしくは天井にはめ込まれている。追跡システム・コンピュータ２１１には、ローカルまたはグローバルな座標フレームにおけるオブジェクト（たとえば、大腿骨Ｆおよび脛骨Ｔなどの骨、外科デバイス２０４）のＰＯＳＥを決定するための追跡ハードウェア、ソフトウェア、データ、およびユーティリティが含まれる。オブジェクトのＰＯＳＥは本明細書中ではＰＯＳＥデータと呼び、このＰＯＳＥデータは、有線または無線の接続によってナビゲーション・コンピュータ２０８および電子モジュール３２０へと直ちに通信される。

外科システム２００には、１つまたは複数の骨を登録するための、上述の追跡ディジタイザ・プローブ２３０がさらに含まれる。ここで図６を参照すると、追跡ディジタイザ・プローブ２３０の詳細な図が示されている。追跡ディジタイザ・プローブ２３０には、３つ以上の基準マーカー（３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ）、光学通信ＬＥＤ３３２、２つ以上の選択ボタン（３３４ａ、３３４ｂ）、およびプローブ先端部３３６が含まれる。基準マーカー・アレイ（３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ）は、追跡アレイ２２０ｃ上に存在し得る、または、追跡システム２０６が追跡ディジタイザ・プローブ２３０を同定することを許可するためにユニークな様式でプローブ２３０内に直接組み込まれていてよい。光学通信ＬＥＤ３３２は、プローブ２３０が追跡システム２０６および／またはナビゲーション・コンピュータ２０８と通信することを可能にする。２つ以上の選択ボタン（３３４ａ、３３４ｂ）は、ユーザが上述のように登録モード・メニュー１１２において大腿骨および脛骨から選択することを可能にする。また、ボタン（３３４ａ、３３４ｂ）は、ユーザが登録手順中に点をクリックして収集することも可能にする。

他の実施形態
少なくとも１つの例示的な実施形態を前述の詳細な説明中に提示したが、膨大な数の変形が存在することを理解されたい。また、例示的な実施形態または複数の例示的な実施形態は例のみであり、いかなる様式でも記載した実施形態の範囲、適用性、または構成を限定することを意図しないことも理解されたい。そうではなく、前述の詳細な説明は、例示的な実施形態または複数の例示的な実施形態を実装するための便利な手引きを当業者に提供するであろう。添付の特許請求の範囲およびその法的な均等物の範囲から逸脱せずに、様々な変更を要素の機能および配置に行い得ることを理解されたい。

１００ 外科ワークフロー
１０１ メイン・メニュー
１０２ 登録モード
１０４ａ〜ｄ 手術モード
１０６ 解剖学的測定モード
１０６ 追跡システム
１０８ インプラントの選択／手術の仕上げモード
１０８ 手術の仕上げステップ
１１０ エラーメッセージ
１１２ 登録モード・メニュー
１１４ 大腿骨登録モジュール
１１６ 脛骨登録モジュール
１２２ どの平面が選択されているか
１２４ 遠位切断
１２６ 大腿仕上げ
１２８ 近位切断
１３０ 前側−後側（Ａ−Ｐ）ライン
２００ コンピュータ支援の外科システム
２０２ 計算機システム
２０４ 追跡外科デバイス
２０６ 光学追跡システム
２０８ ナビゲーション・コンピュータ
２１０ 計画作成コンピュータ
２１１ 追跡コンピュータ
２１２ モニタ
２１２ ディスプレイモニタ
２１４ キーボード
２１８ 手術用ランプ
２２０ａ〜ｃ 追跡アレイ
２２２ マウス
２２２ リニア・ガイド
２２４ ペンダント
２２６ ジョイスティック
２２８ フットペダル
３０２ 手持ち部分
３０２ 関節式デバイス
３０４ 作業部分
３０４ 外科デバイス
３０５ モーター
３０６ ツール
３０７ チャック
３０８ａ フロント・トランスミッション・アセンブリ
３０８ｂ バック・トランスミッション・アセンブリ
３０９ トリガ
３１０ａ〜ｂ ヒンジ
３１２ａ フロント・アクチュエータ
３１２ｂ リア・アクチュエータ
３１４ａ〜ｄ 基準マーカー
３１６ 光学通信モデム
３１６ 赤外線ＬＥＤ
３１８ 光ダイオード
３２０ 電子モジュール
３２２ 選択入力機構
３２４ａ〜ｄ フィードバック選択ＬＥＤ
３２６ 電源／ステータスＬＥＤ
２３０ 追跡ディジタイザ・プローブ
３３０ 基準マーカー
３３０ａ〜ｃ 基準マーカー
３３２ 光学通信ＬＥＤ
３３４ａ ボタン
３３４ｂ〜ｂ ボタン
３３６ プローブ先端部
Ｆ 大腿骨
Ｔ 脛骨

Claims (21)

1. ワークフローと通信している、手術部位の視野を備えた光学追跡システムを提供するステップと、
   第１の追跡デバイスを前記視野内に導入するステップと、
   前記第１の追跡デバイスに関連する第１の参照メンバーに基づいた前記光学追跡システムを用いて前記第１の追跡デバイスを同定するステップと、
   第１の追跡デバイスの同定に基づいてワークフローにおける第１のステップを決定するステップと、
   前記第１のステップをユーザにグラフィカル・ユーザ・インタフェース上で表示するステップと
   を含む、コンピュータ支援の外科処置中にワークフローを制御する方法。
2. 前記第１の追跡デバイスが前記視野内に同時にあるままで第２の追跡デバイスを導入するステップと、
   前記第１の追跡デバイスまたは第２の追跡デバイスのうちの少なくとも１つを前記視野から取り除くよう、エラーメッセージを前記ユーザに前記グラフィカル・ユーザ・インタフェース上で表示するステップと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の追跡デバイスを前記視野から取り除くステップと、
   前記第２の追跡デバイスを前記視野内に導入するステップと、
   前記第２の追跡デバイスに関連する第２の参照メンバーに基づいて前記第２の追跡デバイスを同定するステップと、
   前記第２の追跡デバイスの同定に基づいてワークフローにおける第２のステップを決定するステップと、
   前記第２のステップをユーザにグラフィカル・ユーザ・インタフェース上で表示するステップと
   をさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１の追跡デバイスが前記視野内になく、かつ前記第２の追跡デバイスも前記視野内にない場合に、ワークフローのメイン・メニューをユーザに前記グラフィカル・ユーザ・インタフェース上で表示するステップ
   をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記第１のステップおよび前記第２のステップが逐次的または非逐次的のどちらかである、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１の追跡デバイスが追跡ディジタイザ・プローブであり、前記第２の追跡デバイスが追跡外科デバイスである、請求項４に記載の方法。
7. ワークフロー中の前記ステップには、前記追跡ディジタイザ・プローブを用いて骨を登録する指示が含まれる、請求項６に記載の方法。
8. 前記追跡ディジタイザ・プローブのみが前記視野内にある場合に、骨登録を開始するユーザ応答を要求するステップと、
   前記要求に応答するステップと、
   骨を登録するステップであって、前記登録が完了するまでは、前記視野から前記追跡ディジタイザ・プローブを取り除くことで、ワークフローが前記メイン・メニューを表示することを引き起こさないステップと
   をさらに含む、請求項６に記載の方法。
9. ワークフロー中の前記第２のステップには、前記追跡外科デバイスを用いて骨に対して少なくとも１つの動作を行う指示が含まれる、請求項６に記載の方法。
10. ワークフロー中の前記第２のステップが、第１の手術モード、第２の手術モード、第３の手術モード、および第４の手術モードを含む、請求項９に記載の方法。
11. 骨に対して行う前記少なくとも１つの動作が、少なくとも骨を切断することである、請求項９に記載の方法。
12. どの骨も登録されていない場合に前記第１の手術モードを開始し、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを介して、前記追跡外科デバイスを前記視野から取り除くまたは隠すようユーザに指示するステップと、
    第１の骨および第２の骨が登録されている場合に前記第２の手術モードを開始し、第１の骨および第２の骨に対して少なくとも１つの動作を行うよう、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを介して指示を提供するステップと、
    第１の骨のみが登録されている場合に前記第３の手術モードを開始し、第１の骨のみに対して少なくとも１つの動作を行うよう、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを介して指示を提供するステップと、
    第２の骨のみが登録されている場合に前記第４の手術モードを開始し、第２の骨のみに対して少なくとも１つの動作を行うよう、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを介して指示を提供するステップと
    をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
13. 第１の骨が大腿骨であり、第２の骨が脛骨である、請求項１２に記載の方法。
14. 前記追跡外科デバイスが、外科計画に従ってピンを大腿骨および脛骨内に挿入するための２−自由度の関節式外科デバイスである、請求項６から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記追跡外科デバイスが、外科計画に従って大腿骨または脛骨から物質を能動的に取り除くための、少なくとも５−自由度の外科ロボットである、請求項６から１３のいずれか一項に記載の方法。
16. グラフィカル・ユーザ・インタフェース上に表示可能な複数のステップを備えた外科ワークフローと通信している、手術部位の視野を備えた光学追跡システムと、
    追跡ディジタイザ・プローブと、
    追跡外科デバイスと
    を含み、
    前記光学追跡システムには、前記プロセッサによって実行された場合に、前記プロセッサが：
    前記追跡システムの前記視野内において前記追跡ディジタイザ・プローブまたは追跡外科デバイスのどちらかの存在または非存在を同定することと、
    前記追跡ディジタイザ・プローブまたは追跡外科デバイスのどちらかの前記同定に基づいて、ワークフローにおけるステップを決定することと、
    前記決定されたステップを前記グラフィカル・ユーザ・インタフェース上に表示するようワークフローに命令することと
    を引き起こす、ソフトウェアで実行可能な指示を備えた、プロセッサが含まれる、
    コンピュータ支援の外科システム。
17. 前記プロセッサによって実行された場合に、前記プロセッサが：
    前記追跡ディジタイザ・プローブおよび追跡外科デバイスの両方を前記視野で同時に同定することと、
    前記グラフィカル・ユーザ・インタフェース上に、前記追跡ディジタイザ・プローブまたは追跡外科デバイスのうちの少なくとも１つを前記視野から取り除くようユーザに指示するエラーメッセージを表示するようワークフローに命令することと
    を引き起こす、実行可能な指示をさらに含む、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記追跡外科デバイスが、１つまたは複数のピンを骨内に挿入するための２−自由度の関節式外科デバイスである、請求項１７に記載のシステム。
19. 外科計画内にある骨モデルに対して定義された複数の標的平面であって、前記２−自由度の関節式外科デバイスを用いて１つまたは複数のピンを骨内に挿入するための位置を指定している標的平面を備えた外科計画をさらに含む、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記関節式外科デバイスには、ユーザが前記複数の仮想平面間を切り替えることを許可するためのスイッチが含まれる、請求項１９に記載のシステム。
21. 骨内に挿入した１つまたは複数のピンへとアセンブルされる１つまたは複数の切断ガイドであって、外科鋸で骨上に平面切断を行うことを導くためのガイド・スロットを備えている切断ガイドをさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
    
    

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