JP2023043189A - 頭蓋外科手術用のロボット外科手術用プラットフォーム - Google Patents
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Abstract
Description
本開示のいくつかの実施形態による、5つの主要構成要素:ロボットベースステーション(以下に示される)、カメラスタンド(以下に示される)、患者安定化スタンド(以下に示される)、器具、及び頭蓋ソフトウェアモジュールを含む、ExcelsiusGPS頭蓋モジュールとも称され得る、頭蓋外科手術計画システム。
・術中CT(ICT)位置合わせ
・CT-蛍光透視位置合わせ
・Leksellフレーム位置合わせ
・CRWフレーム位置合わせ。
1.検証される器具の先端を、交換可能なガイドエンドエフェクタ、CDRB、又はFRAにおける検証ディボット内に配置する。
1.患者基準がカメラによって視認可能である。
本開示の様々な実施形態の上記説明において、本開示の態様は、任意の新規かつ有用なプロセス、機械、製造、又は組成物、又はそれらの任意の新規かつ有用な改良を含む多数の特許可能なクラス又は文脈のいずれかにおいて本明細書に例示及び説明され得る。したがって、本開示の態様は、完全にハードウェア、完全にソフトウェア(ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む)、又はソフトウェアとハードウェアを組み合わせた実装で実施されてもよく、これらはすべて、本明細書において概して「回路」、「モジュール」、「構成要素」、又は「システム」と称され得る。更に、本開示の態様は、その上に具現化されたコンピュータ可読プログラムコードを有する1つ以上のコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品の形態を取り得る。
Claims (20)
- 頭蓋外科手術計画システムであって、
放射線画像スキャナによって生成された放射線患者画像を取得するために接続可能な少なくとも1つのネットワークインターフェースと、
ディスプレイデバイスと、
少なくとも1つのプロセッサと、
前記少なくとも1つのプロセッサによって実行されて、
前記少なくとも1つのネットワークインターフェースを介して、第1の平面に沿って患者の頭蓋構造の第1の放射線患者画像を取得し、前記第1の平面に対して角度的にオフセットされる第2の平面に沿って前記患者の前記頭蓋構造の第2の放射線患者画像を取得することと、
前記第1及び第2の放射線患者画像を画像座標系にマージすることと、
前記マージされた第1及び第2の放射線患者画像内でキャプチャされた、前記患者の頭蓋骨上の進入点及び前記患者の脳内の標的点を画定する外科手術軌道計画を取得することと、を行うように動作を実施するプログラムコードを記憶する、少なくとも1つのメモリと、を備える、頭蓋外科手術計画システム。 - 前記第1及び第2の放射線患者画像が、90°~30°の範囲で角度的にオフセットされる、請求項1に記載の頭蓋外科手術計画システム。
- 前記第1及び第2の放射線患者画像を前記画像座標系にマージするために、前記少なくとも1つのプロセッサが、
前記第1及び第2の放射線患者画像内でキャプチャされた頭蓋構造の前記画像座標系に三次元グラフィック表現を生成することを行うように動作を実施する、請求項1に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 前記マージされた第1及び第2の放射線患者画像内でキャプチャされた、前記患者の頭蓋骨上の前記進入点及び前記患者の脳内の前記標的点を画定する前記外科手術軌道計画を取得するために、前記少なくとも1つのプロセッサが、
前記画像座標系に対して画定された、前記患者の頭蓋骨上の前記進入点及び前記患者の脳内の前記標的点のユーザ指定を受信することと、
前記外科手術軌道計画内の前記進入点及び前記標的点の前記ユーザ指定を記憶することと、を行うように動作を実施する、請求項1に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 前記マージされた第1及び第2の放射線患者画像内でキャプチャされた、前記患者の頭蓋骨上の前記進入点及び前記患者の脳内の前記標的点を画定する前記外科手術軌道計画を取得するために、前記少なくとも1つのプロセッサが、
前記画像座標系に対して画定された前記患者の脳内の前記標的点のユーザ指定を受信することと、
前記標的点及び頭蓋外科手術処置の知識ベースに基づいて、事前設定された軌道のセットを生成することと、
前記事前設定された軌道のうちの1つのユーザ選択を受信することと、
前記事前設定された軌道のうちの選択された1つに基づいて、前記患者の頭蓋骨上の前記進入点を決定することと、
前記標的点の前記ユーザ指定及び前記決定された前記進入点に基づいて前記外科手術軌道計画を生成することと、を行うように動作を実施する、請求項1に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 前記少なくとも1つのプロセッサが、
前記第1及び第2の放射線患者画像上にオーバーレイとして前記軌道のグラフィック表現を表示することによって、前記標的点及び頭蓋外科手術処置の知識ベースに基づいて、事前設定された軌道のセットを生成することと、
前記軌道の前記表示されたグラフィック表現のうちの1つの前記ユーザ選択を受信することによって、前記事前設定された軌道のうちの1つの前記ユーザ選択を受信することと、を行うように動作を実施する、請求項5に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 前記標的点の前記ユーザ指定及び前記決定された前記進入点に基づいて前記外科手術軌道計画を生成するために、前記少なくとも1つのプロセッサが、
前記画像座標系に対する場所として前記外科手術軌道計画内の前記標的点及び前記進入点を画定することを行うように動作を実施する、請求項5に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 前記標的点の前記ユーザ指定及び前記決定された前記進入点に基づいて前記外科手術軌道計画を生成するために、前記少なくとも1つのプロセッサが、
前記第1及び第2の放射線患者画像に対する場所として前記外科手術軌道計画内の前記標的点及び前記進入点を画定することを行うように動作を実施する、請求項5に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 前記マージされた第1及び第2の放射線患者画像内でキャプチャされた、前記患者の頭蓋骨上の前記進入点及び前記患者の脳内の前記標的点を画定する前記外科手術軌道計画を取得するために、前記少なくとも1つのプロセッサが、
前記患者上の頭蓋外科手術処置中に使用される物理的外科手術用器具を表すグラフィック外科手術用器具を表示することと、
ユーザ入力の受信に応答して、前記マージされた第1及び第2の放射線患者画像内でキャプチャされた、前記患者の頭蓋骨上の前記進入点及び前記患者の脳内の前記標的点に対して表示された前記グラフィック外科手術用器具の角度配向及び場所を制御することと、
前記外科手術軌道計画内の前記グラフィック外科手術用器具の前記角度配向及び場所の指標を記憶することと、を行うように動作を実施する、請求項1に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 前記少なくとも1つのプロセッサは、
マーカ追跡カメラが、頭蓋蛍光透視位置合わせ固定物上にある反射マーカを追跡し得るときに、第1の条件の発生を決定し、前記マーカ追跡カメラが、外科手術用ロボットのロボットアーム及び/又はエンドエフェクタに取り付けられた動的基準ベースマーカを追跡し得るときに、第2の条件の発生を決定することと、
前記第1及び第2の条件が発生し続けている間、動作が、第1の平面に沿って前記患者の頭蓋構造の前記第1の放射線患者画像を取得するために、かつ前記第1の平面に対して角度的にオフセットされる第2の平面に沿って前記患者の前記頭蓋構造の前記第2の放射線患者画像を取得するために、実施されることを可能にすることと、を行うように動作を実施する、請求項1に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 前記少なくとも1つのプロセッサは、
位置合わせ固定物が、基準物を含み、前記患者の頭蓋構造に取り付けられた後、第1の平面に沿って前記患者の頭蓋構造及び前記基準物の前記第1の放射線患者画像を取得するように、かつ前記第1の平面に対して角度的にオフセットされる第2の平面に沿って前記患者の前記頭蓋構造及び前記基準物の前記第2の放射線患者画像を取得するように動作を実施する、請求項1に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 前記少なくとも1つのプロセッサが、
位置合わせフレーム上の前記基準物の場所を、前記第1及び第2の放射線患者画像内でキャプチャされた前記基準物の場所に位置合わせすることと、
前記第1及び第2の放射線患者画像内でキャプチャされた前記基準物の前記場所への前記位置合わせフレーム上の前記基準物上の前記場所の前記位置合わせに基づいて、前記第1及び第2の放射線患者画像内でキャプチャされた頭蓋構造の三次元グラフィック表現上にオーバーレイされた前記位置合わせ固定物の三次元グラフィック表現を表示することと、を行うように動作を実施する、請求項11に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 前記位置合わせ固定物が、反射マーカを更に含み、
前記少なくとも1つのプロセッサが、
光学座標系に対してカメラ追跡システムによって追跡された前記反射マーカの場所を受信することと、
前記画像座標系内の前記位置合わせフレーム上の前記基準物の場所を、前記光学座標系内の前記反射マーカの場所に位置合わせすることと、を行うように動作を更に実施する、請求項12に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 前記少なくとも1つのプロセッサは、
位置合わせ固定物が、前記患者の頭蓋構造に取り付けられた後、第1の平面に沿って前記患者の頭蓋構造及び前記位置合わせ固定物の前記第1の放射線患者画像を取得するように、かつ前記第1の平面に対して角度的にオフセットされる第2の平面に沿って前記患者の前記頭蓋構造及び前記位置合わせ固定物の前記第2の放射線患者画像を取得するように動作を実施する、請求項1に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - ロボットベース、前記ロボットベースに結合されたロボットアーム、前記ロボットアームに結合されたエンドエフェクタを有する外科手術用ロボットであって、前記エンドエフェクタが、外科手術用器具の動きをガイドするように構成されている、外科手術用ロボットと、
前記外科手術用ロボット上の反射マーカの場所、及び前記患者の頭蓋構造に取り付けられた位置合わせ固定物上の反射マーカの場所を示す追跡情報を出力するように構成されたカメラ追跡システムと、を更に備え、
前記少なくとも1つのプロセッサが、前記患者に対する前記第1及び第2の患者画像を取得することと、前記カメラ追跡システムからの前記追跡情報に基づいて、前記第1及び第2の患者画像内でキャプチャされた頭蓋構造に対する前記エンドエフェクタの姿勢を追跡することと、を行うように動作を実施する、請求項1に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 前記少なくとも1つのプロセッサが、前記外科手術軌道計画を受信することと、前記外科手術軌道計画に基づいて、前記ロボットベースに対して前記ロボットアームを動かすように動作可能に接続された少なくとも1つのモータの動きを制御することと、を行うように動作を実施する、請求項15に記載の頭蓋外科手術計画システム。
- 前記少なくとも1つのプロセッサが、
前記外科手術軌道計画に基づいて、前記エンドエフェクタの標的姿勢を決定することと、
前記外科手術軌道計画のための前記標的姿勢及び前記追跡情報によって示された前記エンドエフェクタの現在追跡された姿勢に基づいて、ステアリング情報を生成することであって、前記ステアリング情報が、前記エンドエフェクタが前記患者の前記頭蓋構造に対して動かされることを必要とする場所を示す、生成することと、を行うように動作を実施する、請求項16に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 前記少なくとも1つのプロセッサは、
前記エンドエフェクタが前記患者の前記頭蓋構造に対して前記標的姿勢と位置決めされることになるように、前記ステアリング情報に基づいて、前記少なくとも1つのモータの動きを制御して、前記エンドエフェクタの動きをガイドするように動作を実施する、請求項17に記載の頭蓋外科手術計画システム。 - 頭蓋外科手術計画システムを動作させる方法であって、前記方法が、
第1の平面に沿って患者の頭蓋構造の第1の放射線患者画像を取得し、前記第1の平面に対して角度的にオフセットされる第2の平面に沿って前記患者の前記頭蓋構造の第2の放射線患者画像を取得することと、
前記第1及び第2の放射線患者画像を画像座標系にマージすることと、
前記マージされた第1及び第2の放射線患者画像内でキャプチャされた、前記患者の頭蓋骨上の進入点及び前記患者の脳内の標的点を画定する外科手術軌道計画を取得することと、を含む、方法。 - 頭蓋外科手術計画システムを動作させるためのコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品が、
第1の平面に沿って患者の頭蓋構造の第1の放射線患者画像を取得し、前記第1の平面に対して角度的にオフセットされる第2の平面に沿って前記患者の前記頭蓋構造の第2の放射線患者画像を取得することと、
前記第1及び第2の放射線患者画像を画像座標系にマージすることと、
前記マージされた第1及び第2の放射線患者画像内でキャプチャされた、前記患者の頭蓋骨上の進入点及び前記患者の脳内の標的点を画定する外科手術軌道計画を取得することと、を行うように動作を実施する少なくとも1つのプロセッサによって実行可能な命令を記憶する、非一時的コンピュータ可読媒体を備える、コンピュータプログラム製品。
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