JP2023505164A

JP2023505164A - 医療処置を施行するために道具を軸と整列させるためのシステム及び方法

Info

Publication number: JP2023505164A
Application number: JP2022533100A
Authority: JP
Inventors: クズニーク，カイル; フォースタイン，ミカ; ボニー，ダニエル
Original assignee: シンクサージカル，インコーポレイテッド
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2023-02-08
Also published as: EP4065024A4; EP4065024A1; KR20220113730A; AU2020397911A1; US20230000558A1; WO2021113227A1

Abstract

医療処置を施行するために、道具を組織内の目標軸と整列させるためのシステム及び方法が提供されている。術前データに基づく目標軸のための計画された位置を含む医療計画が、コンピュータ支援医療システムを用いて組織の場所へ位置合わせされる。道具は、コンピュータ支援医療システムを用いて目標軸のための計画された位置と整列される。コンピュータ支援医療システムは、ハンドルと、道具を向き付けるためにハンドルに対して調節可能な作業部と、を有する手持ち型デバイスを含んでいる。医療計画を組織の場所へ位置合わせするため、組織及び医療計画に対して手持ち型デバイスを追跡するため、及び手持ち型デバイスの作業部を手持ち型デバイスのハンドルに対して調節するための、追跡システム及び制御システムを備えたコンピューティングシステムも提供されている。【選択図】図１

Description

関連出願

（係属中の先行特許出願への参照）
[0001]この特許出願は、「靭帯及び／又は腱の再建手術で使用される骨トンネルを作成するためのシステム及び方法」（ＳＹＳＴＥＭＡＮＤＭＥＴＨＯＤＦＯＲＣＲＥＡＴＩＮＧＢＯＮＥＴＵＮＮＥＬＬＳＦＯＲＵＳＥＩＮＬＩＧＡＭＥＮＴＡＮＤ／ＯＲＴＥＮＤＯＮＲＥＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＳＵＲＧＥＲＹ）についての、シンク・サージカル・インク社（ＴＨＩＮＫＳｕｒｇｉｃａｌ，Ｉｎｃ．）及びカイル・クズニック（ＫｙｌｅＫｕｚｎｉｋ）によって２０１９年１２月２日に出願された係属中の先行米国仮特許出願第６２／９４２，３４１号（弁護士件名整理番号ＣＵＲＥＸＯ－９ＰＲＯＶ）の恩典を主張し、同仮特許出願をこれにより参考文献として本明細書に援用する。

[0002]本発明は、概括的にはコンピュータ支援医療処置及び／又はロボット利用医療処置の分野に関し、より具体的には、医療処置を施行するためにコンピュータ支援医療デバイスの助けを借りて道具を組織内の目標軸と高精度に整列させるためのシステム及び方法に関する。

[0003]幾つかの医療処置は、医療処置を施行するために道具を軸と整列させることを必要とする。例えば、靭帯再建術は、骨に靭帯を受け入れるためのトンネルを形成するためにドリルを軸と整列させることを必要とし、生検は、生検されるべき組織の目標場所に到達するために針を軸と整列させることを必要とし、脊椎再建術は、椎骨の椎弓根内の軸に対して挿入される椎弓根ねじの使用を必要とし、また放射線治療は、がん療法のための目標組織場所に到達するように光子ビームを軸と整列させることを必要とする。これらの種類の医療処置はどれも功を奏する転帰を確約するうえで道具の精密且つ高精度な整列を頼みとする。

[0004]道具を軸と整列させることを必要とする１つの特定の医療用途は、前十字靭帯（ＡＣＬ）再建処置のために骨にトンネルを掘削することである。ＡＣＬの断裂は、最も頻度の高い膝関節への傷害の１つである。ＡＣＬ再建術は、膝関節を修復するために施行される一般的な整形外科的処置である。ＡＣＬ再建術による膝関節の早期安定化は更に他の重要な構造への傷害のリスクを下げる。

[0005]前十字靭帯（ＡＣＬ）再建処置（ならびに肘を含む他の関節を修復するのに用いられる他の同様の靭帯及び腱の修復）の目的は、断裂した靭帯又は腱を、膝（又は他の）関節の可動域を温存させ尚且つ天然の解剖学的構造の機械的安定性と同等の機械的安定性を提供する移植片で置き換えることである。しかしながら、膝の天然の十字結紮は非常に複雑であり、再建処置成功にとって幾つかの課題を提起する。

[0006]ＡＣＬ再建処置中、移植片は、断裂より前に天然のＡＣＬが占めていたのとほぼ同じ場所へ入れられる。移植片を用いたこの「同場所配置（colocation）」を実現するには、天然ＡＣＬの「フットプリント」に近似させるために大腿骨及び脛骨の軸に沿って孔（即ち、骨トンネル）が掘削される。これらのトンネルに移植片が設置され、何らかの手段（例えば、アンカー、クロスピンなど）によって両端の骨へ固定される。移植片は、可動域を維持しながらに傷ついた膝の安定性を復元することを意図している。

[0007]とはいえ、ＡＣＬ再建術における最も重要な課題は、典型的には、掘削される骨トンネル（即ち、移植片を受け入れるために大腿骨及び脛骨に掘削される孔）の厳密正確な設置を実現することである。孔が不正確に設置されたとき（即ち、骨内で精密正確な場所に掘削されなかったとき）、手術の転帰は有意に影響を受ける。限定するわけではないが一例として、劣悪な骨トンネル設置は、可動域の制限、膝関節の不安定さ、膝の滑膜の反応、及び／又は膝関節痛を引き起こしかねない。また、移植片のぶつかり（例えば、関節の運動中の大腿骨顆間窩内）及び／又は不適切な移植片張力は、病変発症を伴う潜在的な移植片機能不全を引き起こす可能性がある。「失敗した前十字靭帯再建術におけるトンネルの位置と移植片の向き：臨床及び画像解析」（アリ・ホセイニ他、インターナショナル・オーソピディクス、２０１２年４月、３６（４）、８４５－８５２）（“Ｔｕｎｎｅｌｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｇｒａｆｔｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｆａｉｌｅｄａｎｔｅｒｉｏｒｃｒｕｃｉａｔｅｌｉｇａｍｅｎｔｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：ａｃｌｉｎｉｃａｌａｎｄｉｍａｇｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓ”（ＡｌｉＨｏｓｓｅｉｎｉｅｔａｌ．，ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＯｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓ２０１２Ａｐｒｉｌ；３６（４）：８４５－８５２））と題された研究は、移植片トンネルの位置決めにおける技術的エラーがＡＣＬ再建術において発生する最も一般的な問題であることを確証した。研究は、ＡＣＬ再建術のやり直し手術（revision）を受けた患者での初期ＡＣＬ再建術の大腿骨及び脛骨トンネル位置及び関節内移植片向きを定量的に評価し、解剖学的に正しくない（即ち、不正確に位置決めされた）トンネル及び移植片向きが移植片機能不全の主たる原因であることを見出した。更に、失敗したＡＣＬ再建術の移植片については矢状方向仰角（６９．６°±１３．４°）が、ＡＣＬの天然の前内側束（ＡＭ）及び後外側束（ＰＬ）の矢状方向仰角（ＡＭ５６．２°±６．１°、ＰＬ５５．５°±８．１°）よりも有意に大きい（ｐ＜０．０５）ことが判明した。横断方向平面では、機能不全移植片の偏差角（３７．３°±２１．０°）は、天然ＡＣＬ束よりも有意に大きかった。

[0008]骨トンネル精密設置は、現在の外科的方法では実現するのが困難である。ＡＣＬ再建術のための従来の技法は、米国特許第４，２５７，４１１号、同第４，７３９，７５１号、及び同第７，９７２，３４１号に記載されている道具の様な、所望されるトンネル設置における手持ち型ドリルを整列させるための手持ち型計装（例えば、ドリルガイド）の使用を含んでいる。ＡＣＬ再建手術は主として関節鏡視下に施行され、したがって大腿骨と脛骨の両方へのアクセス（及びそれらの視覚化）は典型的に周囲の解剖学的構造によって制限されるので、手持ち型器械とドリルの整列は特に難しい。関節鏡は、解剖学的構造の限られたビューを提供し、外科医が重要な解剖学的構造の完全３Ｄビューを得ることを可能にしない。骨トンネル掘削中は、骨密度の変化及び／又は骨表面の不均一な及び／又は滑りやすい表面が手持ち型での掘削を困難にする。また、ＡＣＬ再建術は、一般に、高い学習曲線を示す外科的技量を必要とし、熟達は概して膨大な手術量と広範な経験からのみ達成可能である。したがって、ＡＣＬ再建術は、ほとんどの場合、経験豊富な整形外科医によって施行される。ＡＣＬ移植片の最大２０％が、ぶつかり、不適切な移植片張力、又は劣悪なトンネル設置に因り機能不全に陥るものと推定される。

[0009]ＡＣＬ再建術に加え、道具を１つ又はそれ以上の軸と整列させることを必要とする医療処置は他にも幾つかある。着目される例として、ａ）骨生検、脳生検、肺生検などについて、目標組織場所に到達するように生検針を軸と整列させること；ｂ）脳内、脊椎内、肺内などの目標組織場所への医薬品、マーカ、又は他の注入物質の送達について、目標組織場所に到達するようにシリンジ針を軸と整列させること；ｂ）脊椎用途、骨折プレート、骨再建術などについて、例えばピン、釘、又はねじの様な固定デバイスを軸に関して挿入すること；ｃ）１つ又はそれ以上の軸に沿っての、又は軸沿った１つ又はそれ以上の目標組織場所に到達するための、組織のレーザ治療、二酸化炭素治療、放射線治療、アブレーション治療、又は無線周波数治療、；及びｄ）医療処置を施行するために道具を１つ又はそれ以上の軸と整列させることを必要とする任意の他の処置、が挙げられる。これらの処置の何れについても、功を奏する転帰にとって確度と精度は最優先事項であり、コンピュータ支援医療システムがその成功を確約するうえで重要な役割を果たし得る。

米国仮特許出願第６２／９４２，３４１号（弁護士件名整理番号ＣＵＲＥＸＯ－９ＰＲＯＶ）米国特許第４，２５７，４１１号米国特許第４，７３９，７５１号米国特許第７，９７２，３４１号米国特許第６，０３３，４１５号米国特許第７，０４３，９６１号米国特許第８，０１０，１７７号米国特許第８，２８７，５２２号米国特許出願公開第２０１７／０２４５９４５号米国特許第５，０８６，４０１号米国特許第７，２０６，６２６号米国特許第８，８７６，８３０号米国特許第８，９６１，５３６号米国特許出願公開第２０１３／００６０２７８号米国特許出願第１５／７７８，８１１号（米国特許出願公開第２０１８／０３４４４０９号として公開）米国特許第６，０６１，６４４号米国特許第６，３２２，５６７号

「失敗した前十字靭帯再建術におけるトンネルの位置と移植片の向き：臨床及び画像解析」（アリ・ホセイニ他、インターナショナル・オーソピディクス、２０１２年４月、３６（４）、８４５－８５２）（"Ｔｕｎｎｅｌｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｇｒａｆｔｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｆａｉｌｅｄａｎｔｅｒｉｏｒｃｒｕｃｉａｔｅｌｉｇａｍｅｎｔｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：ａｃｌｉｎｉｃａｌａｎｄｉｍａｇｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓ"（ＡｌｉＨｏｓｓｅｉｎｉｅｔａｌ．，ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＯｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓ２０１２Ａｐｒｉｌ；３６（４）：８４５－８５２））

[0010]したがって、医療処置を施行するために道具と軸の高精度整列を容易にする新しい改善されたシステム及び方法に対するニーズが存在する。靭帯及び／又は腱の再建手術について、軸に沿って骨にトンネルを掘削するための、道具と軸の整列において、臨床転帰を改善する整列に対するより特定的なニーズが存在する。

[0011]本発明は、組織への医療処置を施行するために道具を軸と整列させるためのシステム及び方法の提供と使用を備える。

[0012]発明の１つの好適な形態では、組織への医療処置を施行するために、道具を目標軸と整列させるための方法が提供されており、方法は以下の工程を備え、即ち、
[0013]コンピュータ支援医療システムを使用して医療計画を組織の場所へ位置合わせする工程であって、医療計画は、処置前データに基づく目標軸のための計画された位置を含んでいる、医療計画を位置合わせする工程と、
[0014]コンピュータ支援医療システムを用いて、道具を、組織へ位置合わせされた目標軸のための計画された位置と整列させる工程と、
を備える。

[0015]本発明の別の好適な形態では、医療処置を施行するために道具を組織内の目標軸と整列させるためのシステムが提供されており、システムは以下を備え、即ち、
[0016]コンピュータ上で実行される計画ソフトウェアを用いて生成される医療計画であって、処置前データに基づく目標軸のための計画された位置を含む医療計画と、
[0017]道具を、目標軸のための計画された位置に対して整列させるための手持ち型デバイスであって、ハンドルと、道具を向き付けるためにハンドルに対して調節可能な作業部と、を備える手持ち型デバイスと、
[0018]追跡システム及び制御システムを備えたコンピューティングシステムであって、（ｉ）医療計画を組織の場所へ位置合わせし；（ｉｉ）組織及び医療計画に対して手持ち型デバイスを追跡し；（ｉｉｉ）道具が医療計画に定義された目標軸のための計画された位置と整列されるように、手持ち型デバイス上の作業部の位置を前記手持ち型デバイスのハンドルに対して調節する、コンピューティングシステムと、
を備える。

[0019]発明の別の好適な形態では、手持ち型デバイスであって、当該デバイスへ連結された道具を、医療処置を施行するために処置前データを使用して生成された組織のための医療計画に含まれる目標軸へ整列させるための手持ち型デバイスが提供されており、デバイスは以下を備え、即ち、
[0020]ハンドルと、
[0021]ハンドルへ接続されていて道具への取り外し可能な接続のためのカプラを含んでいる作業部であって、道具をハンドルに対して動かすために作業部の位置はハンドルの位置に対して調節可能である、作業部と、
[0022]医療計画を組織へ位置合わせすること及び組織及び医療計画に対するデバイスの場所を追跡することの可能なコンピューティングシステムから信号を受信するための受信器と、
[0023]道具が目標軸と整列されるように、受信された信号に基づいて作業部をハンドルに対して動かすための作動器と、
を備える。

[0024]本発明は添付図面に関して更に詳述され、図面は、本発明の特定の態様を示すことを意図しているが発明の実践に対する制限と解釈されてはならない。

２自由度関節式手持ち型デバイスを備えたコンピュータ支援医療システムを示す概略図である。図１に示されたコンピュータ支援医療システムの２自由度関節式手持ち型デバイスを示す概略図であり、第１の位置及び向きにある手持ち型デバイスを描いている。図１に示されたコンピュータ支援医療システムの２自由度関節式手持ち型デバイスを示す概略図であり、第２の位置及び向きにある手持ち型デバイスを描いている。組織構造の仮想表現を、目標軸のための計画された位置及び目標軸に対して定義された２つの交差する平面と共に示す概略図である。組織構造の仮想表現を、２つの目標軸のための計画された位置及びそれら目標軸に対して定義された３つの交差する平面と共に示す概略図である。一対の参照マーカを組織構造の中へ第１の平面と一致して設置するために使用されている手持ち型デバイスを示す概略図である。目標軸と整列された手持ち型デバイスを示す概略図であり、整列は一対の参照マーカ及び第２の平面を用いて達成されている。仮想骨モデル及び骨トンネルための計画された位置を示す概略図であり、仮想骨モデルの概略斜視図である。仮想骨モデル及び骨トンネルための計画された位置を示す概略図であり、仮想骨モデルの矢状方向図である。第１の骨ピン及び第２の骨ピンを骨の中へ挿入するために使用されている手持ち型デバイスを示す概略図である。第１の骨ピン及び第２の骨ピンへ取り付けられたガイドクランプを示す概略図である。第１の骨ピン及び第２の骨ピンへ取り付けられたガイドクランプの更なる詳細を示す概略図である。第３の骨ピンを、図８及び図９のガイドクランプ内のスロットを通して骨に挿入するために使用されている手持ち型デバイスを示す概略図である。骨ピンをガイドとして用いて骨トンネルを作成するために使用され得る外科用ディル（dill）を示す概略図である。

[0037]本発明は、医療処置を施行するために道具を軸と高精度に整列させるための新しい改善されたシステム及び方法の提供と使用を備える。例えば、道具を軸と整列させることは、靭帯及び／又は腱の再建手術で使用される骨のトンネルを作成するのに特に有用であるだろう。本発明は、臨床転帰を改善するために、靭帯及び／又は腱の再建手術で使用される骨のトンネルを高精度に掘削するのに使用され得る。これより、以下の実施形態を参照しながら本発明を説明してゆく。以下の説明によって明らかである様に、また当業者によって理解される様に、発明は異なる形態に具現化されることもでき、ここに示される実施形態に限定されるものと解釈されてはならない。限定するわけではないが一例として、本発明の１つの実施形態に関して例示されている特徴が本発明の他の実施形態へ組み入れられることもできるし、また本発明の或る特定の実施形態に関して例示されている特徴が本発明の当該の実施形態（又は他の実施形態）から省略されることもあり得る。加えて、ここに提案されている本発明の実施形態に対する数多くの変形及び追加が、現開示に照らして当業者には自明であるだろう。したがって、次に続く説明は、発明の幾つかの例としての好適な実施形態を示すことを意図しており、そのすべての順列、組み合わせ、及び変形を網羅的に特定しようとするものではない。

[0038]また、同じく理解されるべきこととして、ここに説明されているシステム及び方法は前十字靭帯（ＡＣＬ）再建処置に関連した実施例を提供しているが、本発明のシステム及び方法は、身体の他の組織つまり身体の硬組織及び軟組織の両方が関与する他のコンピュータ支援医療処置へも同様に適用され得る。限定するわけではないが一例として、本発明のシステム及び方法は、ａ）股関節、足首、肩、脊椎、顎、頭蓋骨、肘、手首、手、指、足、つま先などの骨を含む硬組織（例えば、骨、歯）に対して、そしてまた任意の関節又は骨の初期修復又は置換術のやり直し手術に対して施行される医療処置、及びｂ）脳、靭帯、腱、肺、心臓、皮膚などを含む軟組織（例えば、器官、筋肉、結合組織）に対して施行される医療処置へ適用され得る。ここに例示的に説明されているシステム及び方法を用いて施行され得る他の医療処置の例には、関節全置換術及び関節部分置換術；単区画関節形成術；骨折修復；骨切り術；脊椎再建術及び椎弓根ねじ設置；生検；放射線治療、レーザ治療、二酸化炭素治療、無線周波数治療、又はアブレーション治療；などが挙げられる。

[0039]本明細書での使用に際し、「処置前データ」という用語は、組織へ修正を加える前に医療処置を計画するのに使用されるデータをいう。処置前データは、以下のうちの１つ又はそれ以上、即ち、組織の画像データセット（例えば、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、磁気共鳴画像化法（ＭＲＩ）、超音波、Ｘ線、レーザスキャンなどを介して取得された画像データセット）、組織の仮想汎用モデル、組織の物理モデル、組織の画像データセットから生成された組織の仮想患者固有モデル、術中に組織上で直接的に収集されたデータのセット（普通は画像なしコンピュータ支援デバイスと共に使用）など、のうちの１つ又はそれ以上を含み得る。

[0040]本明細書での使用に際し、「デジタイザ」という用語は、３次元空間における物理的な点又は組織構造の場所を測定、収集、又は指定することのできるデバイスをいう。限定するわけではないが一例として、「デジタイザ」は、米国特許第６，０３３，４１５号（これにより参考文献として本明細書に援用）に記載されている高解像度電気機械式センサアームの様な受動的リンク及びジョイントを有する「機械式デジタイザ」；例えば米国特許第７，０４３，９６１号（これにより参考文献として本明細書に援用）に記載されている様な非機械式に追跡されるデジタイザプローブ（例えば、光学式に追跡、電磁式に追跡、音響式に追跡、及びそれらの等価物）；ロボット利用デバイスのエンドエフェクタ；又は、レーザスキャナーであるとしてもよい。

[0041]本明細書での使用に際し、「デジタル化」という用語は、デジタイザを使用して空間内の物理的な点又は組織構造の場所を収集、測定、及び／又は記録することをいう。

[0042]本明細書での使用に際し、「位置合わせ」（registration）という用語は、２つ又はそれ以上のオブジェクト間の空間的関係の決定、及び／又はそれらのオブジェクトと関連づけられる２つ又はそれ以上の座標系間の座標変換を決定することをいう。手術室（ＯＲ）で日常的に相互に位置合わせされるオブジェクトの例には、例示的に以下が挙げられ、即ち、コンピュータ支援医療システム／デバイス；組織構造（例えば、骨）；処置前データ（例えば、３－Ｄ仮想組織モデル）；医療計画データ（例えば、組織に対する目標軸の位置；目標軸に対する仮想平面の位置；他の軸、平面、又は境界；インプラント又はトンネルモデル；切削パラメータ、切削経路、速度、送り速度などの様な切削パラメータを有するコンピュータソフトウェア「カットファイル」；又は処置前データと関連づけられた又は処置前データに対して定義された任意の他の計画された幾何学形状又はオブジェクト；及び、（仮に存在するなら）組織と関連付けられた外部目印（例えば、組織へ付着された追跡用アレイ、解剖学的目印、骨上の指定された点／特徴など）が挙げられる。位置合わせの様々な方法が技術的に周知されており、例えば米国特許第６，０３３，４１５号、同第８，０１０，１７７号、及び同第８，２８７，５２２号に記載されており、それら特許はこれにより参考文献として本明細書に援用される。

[0043]本明細書での使用に際し、「リアルタイム」という用語は、計算値が演算開始から２秒以内に入手可能であるようにミリ秒内で入力データを処理することをいう。

[0044]本明細書での使用に際し、「光通信」という用語は、本願の譲受人へ譲渡されていて、その全体が参考文献として本明細書に援用される米国特許出願公開第２０１７／０２４５９４５号に記載されている様に、変調された赤外光又は可視光を介したワイヤレスデータ伝送をいう。

[0045]本明細書での使用に際し、「コンピュータ支援医療システム」又は「コンピュータ支援医療デバイス」という用語は、医療処置を手助けするためにコンピュータを必要とする任意のシステム又はデバイスをいう。コンピュータ支援医療システム又はデバイスの例には、参考文献として本明細書に援用される米国特許第５，０８６，４０１号；同第７，２０６，６２６号；同第８，８７６，８３０号；及び同第８，９６１，５３６号；ならびに米国特許出願公開第２０１３／００６０２７８号に記載されている様な、追跡システム、被追跡受動器械、能動的又は半能動的多関節手持ち型デバイス及び関連システム、自動又は半自動シリアルチェーンマニピュレータシステム、触覚シリアルチェーンマニピュレータシステム、パラレルロボティックシステム、又はマスタースレーブロボティックシステムが挙げられる。本明細書に記載の発明の方法の実施形態を実行するように装備された或る特定のコンピュータ支援医療システムは、本願の譲受人に譲渡されていて、その全体が参考文献として本明細書に援用される米国特許出願第１５／７７８，８１１号（米国特許出願公開第２０１８／０３４４４０９号として公開）に記載されている様な２自由度関節式手持ち型デバイス（本明細書では２－ＤｏＦデバイスと呼ばれる）を備える。２－ＤｏＦデバイスは、作業部と手持ち部を含むものとすることができ、作業部は、以下に図１、図２Ａ、及び図２Ｂを参照して更に説明される様に、手持ち部に対して２自由度で作動される。２自由度を超える他の関節式手持ち型デバイスであっても、特に、手持ち型デバイスが２自由度で動作するように１つ又はそれ以上の追加の自由度がロックされるならば、利用され得るものと理解しておきたい。

[0046]本明細書での使用に際し、「参照マーカ」という用語は、道具を軸と整列させるのを支援するために、ユーザー、ガイド、又はコンピュータ支援医療デバイスのための参照点の役目を果たす器具をいう。参照マーカは、解剖学的領域へ固定され、取り付けられ、接着され、接続され、又はそれ以外に付着され得る。解剖学的領域は、硬組織又は軟組織を含み得るが、２つ又はそれ以上の参照マーカが解剖学的領域へ組み付けられたときに参照マーカがそれらの位置及び相対関係を維持することができるように、解剖学的領域は十分に剛性でなければならない。参照マーカの例には、ピン、鋲、ねじ、釘、接着性マーカ、又は道具を軸と整列させるのを支援するための参照点としての役目を果たす任意の他の構造が挙げられる。

[0047]本明細書での使用に際し、「道具」という用語は、組織に影響を及ぼす、組織に接触する、組織に働きかける、又は組織へエネルギー、医薬品、又は他の成分を適用する器械をいう。道具の例には、ピン、ねじ、ドリルビット、参照マーカ、リーマ、ミル、カッタ、のこぎり、プローブ、組織リムーバ、鉗子、針、レーザ（例えば、集束された電磁放射、二酸化炭素）、無線周波数エミッタ、アブレーション器械、ウォータジェット、カニューレなどが挙げられる。

[0048]これより諸図を参照し、特に図１、図２Ａ、及び図２Ｂを参照すると、本発明のシステム及び方法の実施形態が、概して、道具を軸と整列させるのを支援する２－ＤｏＦデバイス１０２を備えたコンピュータ支援医療システムを備えている。図１は、２－ＤｏＦデバイス１０２、コンピューティングシステム１０４、及び追跡システム１０６を備えたコンピュータ支援医療システム１００を示す概略図である。

[0049]図２Ａ及び図２Ｂは、２－ＤｏＦデバイス１０２をより詳細に示す概略図である。より具体的には、図２Ａは、第１の作業位置及び向き（ＰＯＳＥ）にある２－ＤＯＦデバイス１０２を示し、図２Ｂは、第２の作業ＰＯＳＥにある２－ＤＯＦデバイス１０２を描いている。２－ＤｏＦデバイス１０２は、手持ち部２０２（又はハンドル）及び作業部２０４を備えている。手持ち部２０２は、ユーザー（例えば、外科医）によって保持され及び扱われることのできる人間工学に基づいた設計の外側ケーシング２０３を備えている。作業部２０４は、道具軸２０７を有する道具２０６を作業部２０４へ取り外し可能に接続するためのカプラ２０９を備えている。道具２０６は、作業部２０４へ取り外し可能に連結され、モータ２０５によって駆動されることができる。手持ち部２０２と作業部２０４は、以下に更に詳しく論じられる様に、手持ち部２０２に対する作業部２０４のピッチ及び並進運動を制御するために、例えば手持ち部２０２内の構成要素によって作動される前リニアレール２０８ａ及び後リニアレール２０８ｂによって互いへ接続されている。或る特定の実施形態では、作業部２０４は、異なる種類の作業部が手持ち部２０２へ組み付けられるのを許容するために、手持ち部２０２へ取り外し可能に接続されている。例えば、作業部２０４は、組織を治療するためのレーザを動作させる構成要素を有するレーザシステムであってもよい。

[0050]追跡システム１０６（図１）が作業部２０４のＰＯＳＥを追跡できるようにするために、技術的に周知されている類の３つ又はそれ以上の基準マーカを有する追跡用アレイ２１２が、作業部２０４へ望ましくは堅固に取り付けられている。３つ又はそれ以上の基準マーカは、代替的には、作業部２０４と直接に一体化されていてもよい。基準マーカは、発光ダイオード（ＬＥＤ）の様な能動的マーカであってもよいし、又は再帰反射性スフィアの様な受動的マーカであってもよい。２－ＤｏＦデバイス１０２は、トリガ（例えば、トリガ２１４）又は（単数又は複数の）ボタンの様な１つ又はそれ以上のユーザー入力機構を更に含んでいてもよい。ユーザー入力機構は、例示的には、モータ２０５を活動化又は非活動化させること：作業部２０４の作動を活動化又は非活動化させること；目標とする１つの仮想平面から次の仮想平面へ変更するようにコンピューティングシステム１０４に通知すること；医療処置を一時停止すること、を含む様々な機能をユーザーが遂行できるようにするものである。

[0051]なおも図２Ａ及び図２Ｂを見て、手持ち部２０２の外側ケーシング内には、前ボールねじ２１６ａにパワー供給する前作動器２１０ａと、後ボールねじ２１６ｂにパワー供給する後作動器２１０ｂとがある。作動器（前作動器２１０ａ、後作動器２１０ｂ）は、ボールねじ（２１６ａ、２１６ｂ）を双方向に回転させるサーボモータであるのが好ましい。リニアレール（前リニアレール２０８ａ、後リニアレール２０８ｂ）の第１端は、ヒンジ（２２０ａ、２２０ｂ）を介して作業部２０４へ取り付けられていて、ヒンジ（２２０ａ、２２０ｂ）は作業部２０４がリニアレール（２０８ａ、２０８ｂ）に対して枢動できるようにしている。リニアレール（２０８ａ、２０８ｂ）の第２端にはボールナット（２１８ａ、２１８ｂ）が取り付けられている。ボールナット（２１８ａ、２１８ｂ）は、ボールねじ（２１６ａ、２１６ｂ）と機械的に連通している。作動器（２１０ａ、２１０ｂ）がボールねじ（２１６ａ、２１６ｂ）にパワー供給し、するとボールねじ（２１６ａ、２１６ｂ）がボールナット（２１８ａ、２１８ｂ）をボールねじ（２１６ａ、２１６ｂ）の軸に沿って並進運動させる。ボールねじ２１６ａ、２１６ｂに沿ったボールナット２１８ａ、２１８ｂの並進運動はそれぞれ、前リニアレール２０８ａ及び後リニアレール２０８ｂそれぞれの並進運動を引き起こし、それによって、２－ＤｏＦデバイス１０２の（ａ）作業部２０４の手持ち部２０２に対する選択的直線運動及び（ｂ）作業部２０４の手持ち部２０２に対する選択的枢動が可能になる。したがって、作業部２０４の並進運動「ｄ」及びピッチ「α」（図２Ｂ）は、対応するボールねじ（２１６ａ、２１６ｂ）上の各ボールナット（２１８ａ、２１８ｂ）の位置に応じて調節され得る。リニアガイド２２２（図２Ａ）が、リニアレール（２０８ａ、２０８ｂ）の並進運動方向「ｄ」の動きを更に拘束し及び案内することができる。

[0052]２－ＤｏＦデバイス１０２は、入力／出力ポートを介し（例えば、外部パワー源から）パワーを受け取り、及び／又はオンボードバッテリ（図示せず）からパワーを受け取ることができる。

[0053]２－ＤｏＦデバイス１０２の作動器（２１０ａ、２１０ｂ）及び／又はモータ２０５は、様々な方法を用いて制御され得る。限定するわけではないが一例として、本発明の１つの方法によれば、制御信号が入力／出力ポートへの電気的接続を介して提供されてもよい。限定するわけではないが更なる例として、本発明の別の方法によれば、制御信号は２－ＤｏＦデバイス１０２へワイヤレス接続を介して伝達され、それによって電気配線の必要性が排除される。所望される場合は、ワイヤレス接続は光通信を介してなされてもよい。或る好適な実施形態では、２－ＤｏＦデバイス１０２は、コンピューティングシステム１０４（図１）から制御信号を受信するための受信器を含んでいる。受信器は、例えば、ワイヤード接続のための入力ポート（例えば、イーサネットポート、シリアルポート）、送信器、モデム、ワイヤレス受信器（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ受信器、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）受信器、無線周波数受信器、光学受信器（例えば、フォトセンサ、フォトダイオード、カメラ））、又はこれらの組合せとすることができる。受信器は、コンピューティングシステム１０４からの制御信号を直接に２－ＤｏＦデバイス１０２の作動器（２１０ａ、２１０ｂ）及び／又はモータ２０５へ送信してもよいし、又は受信器は、作動器（２１０ａ、２１０ｂ）及び／又はモータ２０５への送信前に制御信号を前処理するためにプロセッサ（例えば、以下に更に説明されているオンボードデバイスコンピュータ１０８）と通信していてもよい。

[0054]再度図１を見て、コンピューティングシステム１０４は、概して、医療処置を実行するためのハードウェア及びソフトウェアを含んでいる。限定するわけではないが一例として、本発明の１つの好適な形態では、コンピューティングシステム１０４は、道具軸２０７（図２Ｂ）を医療計画に定義された仮想平面と一致して維持するために、２－ＤｏＦ１０２デバイスの手持ち部２０２に対する作業部２０４の作動を制御するように構成されている。コンピューティングシステム１０４は、ａ）組織の場所に対する位置合わせされた医療計画の場所；ｂ）組織の被追跡場所；及びｃ）２－ＤｏＦデバイス１０２の被追跡ＰＯＳＥに基づいて、高精度に、道具軸２０７を医療計画に定義された仮想平面と一致して維持する。

[0055]コンピュータ支援医療システム１００のコンピューティングシステム１０４は、プロセッサを備えたデバイスコンピュータ１０８（又はマイクロコントローラ）；プロセッサを備えた計画コンピュータ１１０（又はマイクロコントローラ）；プロセッサを備えた追跡コンピュータ１１１（又はマイクロコントローラ）：及び、周辺デバイス、を含み得る。プロセッサは、コンピューティングシステム１０４内にて、演算を遂行し、発明のシステム及び方法と関連付けられたソフトウェアを実行するように動作する。デバイスコンピュータ１０８、計画コンピュータ１１０、及び追跡コンピュータ１１１は、図１に示されている様に別々のエンティティであってもよいし、又は、更に企図されることとして、コンピュータ支援医療システム１００の構成に依っては諸動作が１つ（又は２つ）のコンピュータ又はプロセッサ上で実行されてもよい。例えば、デバイスコンピュータ１０８の必要性なしに、追跡コンピュータ１１１が２－ＤｏＦデバイス１０２を制御するための動作データを有していてもよい。代替的には、所望される場合、計画コンピュータ１１０の必要性なしに、デバイスコンピュータ１０８が医療処置を計画するための動作データを含んでいてもよい。また、所望される場合、デバイスコンピュータ１０８、計画コンピュータ１１０、及び／又は追跡コンピュータ１１１の任意の組合せが、ワイヤード接続又はワイヤレス接続を介して一体に接続されてもよい。加えて、追跡コンピュータ１１１及びデバイスコンピュータ１０８によって集められるデータ及び／又は遂行される動作が協働して２－ＤｏＦデバイス１０２を制御するようになっていてもよく、そういうものとして２－ＤｏＦデバイス１０２を制御するために追跡コンピュータ１１１及びデバイスコンピュータ１０８によって集められるデータ及び／又は遂行される動作は、本明細書では「コントロールシステム」と呼ばれることもある。

[0056]周辺デバイスは、ユーザーがコンピューティングシステム１０４とインタフェースすることを可能にし、限定するわけではないが以下の１つ又はそれ以上、即ち、グラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）を表示するためのディスプレイ又はモニタ（１１２ａ、１１２ｂ）の様な１つ又はそれ以上のユーザーインタフェース；及び、キーボード１１４、マウス１２２、ペンダント１２４、ジョイスティック１２６、及びフットペダル１２８の様なユーザー入力機構、のうちの１つ又はそれ以上を含んでいてもよい。所望される場合、（単数又は複数の）モニタ（１１２ａ、１１２ｂ）はタッチスクリーン性能を有してもよく、及び／又は、２－ＤｏＦデバイス１０２は１つ又はそれ以上の入力機構（例えば、ボタン、スイッチなど）を含んでいてもよい。別の周辺デバイスは、位置合わせプロセスを支援するための被追跡デジタイザプローブ１３０を含み得る。追跡システム１０６が空間内でデジタイザプローブ１３０のＰＯＳＥを追跡できるようにするために、追跡用アレイ１２０ａがデジタイザプローブ１３０へ組み付けられる。デジタイザプローブ１３０は、コンピューティングシステム１０４への入力を提供するための１つ又はそれ以上のユーザー入力機構を更に含んでいてもよい。例えば、デジタイザプローブ１３０上のボタンが、組織構造を医療計画へ位置合わせするのを支援するために空間内の点を収集又は記録するようコンピューティングシステム１０４へユーザーが信号を送ることを可能にしていてもよい。

[0057]デバイスコンピュータ１０８は、２－ＤｏＦデバイス１０２の動作に関連する機能を遂行するために、１つ又はそれ以上のプロセッサ、コントローラ、ソフトウェア、データ、ユーティリティ、及び／又は、ＲＡＭ、ＲＯＭ又は他の不揮発性又は揮発性メモリの様な（単数又は複数の）記憶媒体を含んでいてもよい。限定するわけではないが一例として、デバイスコンピュータ１０８は、例えば作業部２０４のＰＯＳＥを制御する、追跡データを受信し及び処理する、モータ２０５の速度を制御する、位置合わせアルゴリズムを実行する、較正ルーチンを実行する、医療処置全般を通してユーザーへワークフローインストラクションを提供するためなど、２－ＤｏＦデバイス１０２を制御するためのソフトウェア、データ、及びユーティリティはもとより、本発明の実施形態による処置を成功裏に遂行するのに必要な任意の他の適切なソフトウェア、データ又はユーティリティも含むことができる。デバイスコンピュータ１０８は、図１に示されている様に２－ＤｏＦデバイス１０２とは別に位置を定められていてもよいし、又はデバイスコンピュータ１０８は、オンボード制御を提供するように２－ＤｏＦデバイス１０２の手持ち部２０２に収納されていてもよい。デバイスコンピュータ１０８が手持ち部２０２に収納されている場合、以下オンボードデバイスコンピュータと呼ばれるが、オンボードデバイスコンピュータは、ワイヤード接続又はワイヤレス接続を介して外部データ（例えば、追跡データ、情報データ、ワークフローデータなど）を受信するようになっていてもよい。同様に、オンボードデバイスコンピュータは、ワイヤード接続又はワイヤレス接続を介して内部データ（例えば、動作データ、作動器／ボールねじ位置データ、バッテリ寿命など）を送信するようになっていてもよい。或る好適な実施形態では、光通信を使用してワイヤレス式に、外部データが受信でき及び／又は内部データが送信される。２－ＤｏＦデバイス１０２と追跡システム１０６の間の双方向光通信についての詳細は以下で更に説明される。

[0058]計画コンピュータ１１０は、処置を計画することに専用とされているのが好ましい。限定するわけではないが一例として、計画コンピュータ１１０は、ハードウェア（例えば、プロセッサ、コントローラ、メモリなど）、計画ソフトウェア、データ、及び／又はユーティリティであって、医用画像化データを受信すること、読み取ること、及び／又は操作すること；画像データをセグメント化すること；３次元（３Ｄ）仮想モデルを構築し及び操作すること；骨ピンＣＡＤファイルの様なコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルを保存し及び提供すること；軸（例えば、目標軸、レーザ治療のための軸、癌組織場所に到達する軸）、平面、ねじ、ピン、インプラント、整列ガイド、骨トンネル、及び／又は３次元仮想靭帯又は仮想腱移植片の、処置前データに対するＰＯＳＥを計画すること；システム１００と共に使用するための医療計画データを生成すること；及び、医療処置を計画する際にユーザーを援助する他の様々な機能を提供すること、のできるハードウェア、計画ソフトウェア、データ、及び／又はユーティリティを格納していてもよい。計画コンピュータはまた、以下に更に説明される様に本発明の実施形態に関して仮想平面を定義すること専用のソフトウェアを格納している。最終的な医療計画データは、組織の画像データセット又は仮想モデル、組織位置合わせデータ、被術者識別情報、１つ又はそれ以上のピン、ねじ、インプラント、又は骨トンネルの組織に対するＰＯＳＥ、及び／又は定義された１つ又はそれ以上の軸及び仮想平面の組織に対するＰＯＳＥを含み得る。デバイスコンピュータ１０８と計画コンピュータ１１０は処置室内で直接に接続されていてもよいし、処置室の外に別々のエンティティとして存在していてもよい。最終的な医療計画は、デバイスコンピュータ１０８及び／又は追跡コンピュータ１１１へ、処置室内のワイヤード接続（例えば、電気的接続）又はワイヤレス接続（例えば、光通信）を通して容易に転送され、又は計画コンピュータ１１０が処置室の外に位置する場合（又はそれ以外に所望される場合）には、非一時的データ記憶媒体（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）又はポータブル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。上述の様に、コンピューティングシステム１０４は、１つ又はそれ以上のコンピュータ又はマイクロコンピュータを、デバイスコンピュータ１０８、追跡コンピュータ１１１、計画コンピュータ１１０、又はそれらの任意の組合せの諸機能を遂行することのできる複数のプロセッサと共に備えている。

[0059]本発明の追跡システム１０６（図１）は、概して、検出デバイスの位置に対してオブジェクトのＰＯＳＥを決定する検出デバイスを含んでいる。本発明の特定の実施形態では、追跡システム１０６は、米国特許第６，０６１，６４４号（これにより参考文献として本明細書に援用）に記載の光学式追跡システムの様な、剛性本体上に配置されるか又は被追跡オブジェクト上に直接一体化された基準マーカ１２１（図４）の位置を検出するための２つ又はそれ以上の光学式検出器（例えば、カメラ）を有する光学式追跡システムである。限定するわけではないが一例として、基準マーカ１２１は、ＬＥＤ又は電磁放射エミッタの様な能動的トランスミッタ、再帰反射性フィルム付きプラスチックスフィアの様な受動的反射器、又は、形状、線、又は他の記号の明確なパターン又はシーケンスを備え得る。剛性本体上に配置されるか又はデバイス上に一体化された基準マーカ１２１のセットは、本明細書ではときに追跡用アレイと呼ばれており、各追跡用アレイは、基準マーカ１２１の固有の幾何学形状／配置を備え、又は（マーカが能動的ＬＥＤである場合には）固有の送信波長／周波数を備えるので、追跡システム１０６は、被追跡オブジェクトの各々を見分けることができる。

[0060]所望される場合、追跡システム１０６は、処置室の照明１１８（図１）へ組み入れられるか、ブーム、スタンド上に置かれるか、又は、処置室の壁又は天井の中へ作り付けられていてもよい。追跡システムコンピュータ１１１は、ローカル又はグローバルな座標フレーム内のオブジェクト（例えば、組織構造、２－ＤｏＦデバイス１０２）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、及び／又はユーティリティを含んでいる。追跡システム１０６からの出力（即ち、３－Ｄ空間内のオブジェクトのＰＯＳＥ）は本明細書では追跡データと呼ばれ、この追跡データはワイヤード接続又はワイヤレス接続を通してデバイスコンピュータ１０８へ容易に通信され得る。特定の実施形態では、追跡コンピュータ１０６は、追跡データを処理し、処理された追跡データに基づいて、２－ＤｏＦデバイス１０２及び／又はデバイスコンピュータ１０８へ直接に制御信号を提供して、２－ＤｏＦデバイス１０２の作業部２０４の位置を手持ち部２０２に対して制御させる。

[0061]追跡データは、光学式検出器からの検出された基準マーカの位置と、画像処理、画像フィルタリング、三角測量アルゴリズム、幾何学的関係処理、位置合わせアルゴリズム、較正アルゴリズム、及び座標変換処理の様な動作／処理と、を用いて決定されるのが好ましい。

[0062]双方向光通信（例えば、ライトフィデリティ又はＬｉ－Ｆｉ）が、変調された光源（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））及び光センサ（例えば、フォトダイオード、カメラ）を介して２－ＤｏＦデバイス１０２と追跡システム１０６の間に起こってもよい。２－ＤｏＦデバイス１０２は、作業部２０４又は手持ち部２０２上に配置されたＬＥＤ及びフォトセンサ（即ち、受光器）を含んでいてもよく、その場合、ＬＥＤ及びフォトセンサはモデム又はオンボードデバイスコンピュータの様なプロセッサと通信している。２－ＤｏＦデバイス１０２によって内部的に生成されたデータが、ＬＥＤを変調することによって追跡システム１０６へ送信されてもよく、その場合、ＬＥＤの変調によって作成された光信号（例えば、赤外光、可視光）は、追跡システムの光学式検出器（例えば、カメラ）又は専用のフォトセンサによって検出され、追跡システムコンピュータ１１１によって処理される。追跡システム１０６は、同様に、追跡システム１０６と関連づけられた変調ＬＥＤを用いて、２－ＤｏＦデバイス１０２へデータを送信することができる。追跡システム１０６によって生成されるデータは、追跡システム１０６上のＬＥＤを変調することによって２－ＤｏＦデバイス１０２へ送信されてもよく、その場合、光信号は２－ＤｏＦデバイス１０２上のフォトセンサによって検出され、２－ＤｏＦデバイス１０２内のプロセッサによって処理される。追跡システム１０６から２－ＤｏＦデバイス１０２へ送信されるデータの例は、動作データ、医療計画データ、情報データ、制御データ、位置又は追跡データ、処置前データ、又は命令データを含む。２－ＤｏＦデバイス１０２から追跡システム１０６へ送信されるデータの例は、モータ位置データ、バッテリ寿命、動作状態、ログデータ、動作パラメータ、警告、又は障害を含み得る。

[0063]本発明の幾つかの実施形態では、他の追跡システムが医療システム１００と一体に組み入れられるものと理解されたい。限定するわけではないが一例として、医療システム１００は、電磁界追跡システム、超音波追跡システム、加速度計及びジャイロスコープ、及び／又は機械式追跡システムを備えてもよい。非機械式追跡システムを他の追跡システムと置き換えることは、本開示に鑑みて当業者には自明であるだろう。本発明の１つの形態では、本願の譲受人に譲渡されていて、その全体が参考文献として本明細書に援用される米国特許第６，３２２，５６７号に記載のコンピュータ支援外科システムの様な、使用される医療システムの種類に依っては、機械式追跡システムの使用が好都合であるかもしれない。

［２－ＤｏＦデバイスを使用して道具を軸と整列させる］
[0064]医療処置を施行するために道具を軸と整列させる医療処置は、医療処置計画から始まることになるだろう。限定するわけではないが一例として、計画ソフトウェアを使用して医療計画が生成されてもよい。典型的には、処置前データが、例えばコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、磁気共鳴画像化法（ＭＲＩ）、超音波、Ｘ線、又は蛍光透視法から導出された医用画像データから取得され及び／又は生成される。計画ソフトウェア内で技術的に知られている技法（例えば、セグメンテーション、マーチングキューブ法）を用いて医用画像データから仮想組織モデルが生成され得る。図３Ａは、組織表現「ＴＲ」を描いている概略図であり、表現は組織の画像データセット又は３－Ｄモデルの形態であり得る。計画ソフトウェアは、ユーザーが目標軸３０７のための所望位置を組織表現「ＴＲ」に対して指定できるようにする様々なツール又はウィジェットを含んでいてもよい。ユーザーは、更に、目標軸３０７に沿った１つ又はそれ以上の特定の目標場所「Ｘ」を指定してもよい。限定するわけではないが一例として、その様なツール又はウィジェットは、縮尺、次元、又は幾何学によって操作され得る仮想トンネルモデル、仮想道具モデル、又は仮想インプラント；仮想軸又は仮想点；スプライン又は線；目標軸、仮想平面、点、線、インプラント、ピン、ねじ、針、骨トンネル、又はインプラントのための寸法及び位置を定義するための描画ツールボックス；天然の靭帯又は腱を表す機械的特性を有する仮想靭帯又は仮想腱；又はそれらの組合せを含み得る。ユーザーが特定の目標場所「Ｘ」を指定さえすれば、計画ソフトウェアが自動的に目標軸３０７を定義して、２－ＤｏＦデバイス１０２が目標軸３０７に沿って特定の目標場所「Ｘ」に到達できるようにさせてもよい。代替的には、ユーザーが特定の目標場所「Ｘ」に到達するために目標軸３０７を定義してもよい。計画ソフトウェアは、更に、医療処置をシミュレートするための及び／又は組織機能をシミュレートするためのシミュレーション機能を含んでいてもよい。例えば、２つ又はそれ以上の仮想骨モデル間の可動域がシミュレートされてもよい。

[0065]組織表現「ＴＲ」に対して目標軸３０７の場所が定義された後、計画ソフトウェアは、目標軸３０７に対して第１の仮想平面３０４及び第２の仮想平面３０６を手動又は自動で定義するために使用される。仮想平面（３０４、３０６）は、処置中の２－ＤｏＦデバイス１０２にとっての整列目標であり、２－ＤｏＦデバイス１０２の作業部２０４へ連結された道具を１度に１つの平面と一致するよう維持するために作業部２０４の位置が手持ち部２０２に対して調節される。限定するわけではないが一例として、図３Ａは、目標軸３０７に対して定義された第１の仮想平面３０４及び第２の仮想平面３０６を有する組織表現「ＴＲ」の斜視図を描いている概略図である。第１の仮想平面３０４及び第２の仮想平面３０６は、幾つかの方法を用いて定義され得る。限定するわけではないが一例として、第１の仮想平面３０４は、目標軸３０７と１つの追加の点；又は、目標軸３０７に沿った点と２つの追加の点、のうちの少なくとも一方を用いて定義され得る。１つ又は２つの追加の点はユーザーによって定義されてもよいし、１つ又は２つの追加の点は計画ソフトウェアによって自動的に割り当てられてもよい。ユーザーは、組織表現「ＴＲ」に対する１つ又は２つの追加の点を処置中の組織の予想される露出に基づいて定義してもよい。１つ又は２つの追加の点は、ユーザーによって又は計画ソフトウェアによって定義された解剖学的目印であってもよい。計画ソフトウェアは、更に、以前の同種の医療処置からの履歴的な患者症例データを用いて第１の仮想平面３０４及び／又は追加の点を定義してもよい。図３Ａは、更に、組織表現「ＴＲ」に対して定義されていて第１の仮想平面３０４と交差している第２の仮想平面３０６を描いており、第１の仮想平面３０４と第２の仮想平面３０６の交差軸は目標軸３０７と一致している。第１の仮想平面３０４と第２の仮想平面３０６は、非平行であり、目標軸３０７周りに角度「θ」だけ角度的にオフセットされている。第１の仮想平面３０４と第２の仮想平面３０６の間の角度「θ」は、１０度～１７０度の間であってもよく、一方、他の実施形態では、角度は４５度～１３５度の間であり、また、更なる実施形態では、第１の仮想平面３０４は図３Ａに示されている様に第２の仮想平面３０６に対して直角（即ち、９０度）である。或る好適な実施形態では、第１の仮想平面３０４と第２の仮想平面３０６の間の角度「θ」は、第１の仮想平面３０４から第２の仮想平面３０６へ切り替えるときに、２－ＤｏＦデバイス１０２上の追跡用アレイ２１２が追跡システム１０６の視野内にある公算を改善するために、２０度～７０度又は１１０度～１６０度の間とされている。２つの仮想平面（３０４、３０６）及び目標軸３０７が組織表現「ＴＲ」に対して定義された後、医療計画は保存され及び／又は処置室内のコンピュータ支援医療システムへ転送され及び／又はアップロードされることができる。

[0066]図３Ｂを参照して、或る特定の実施形態では、複数の組織区域へ医療処置を施行するために２つ又はそれ以上の目標軸（３０７ａ、３０７ｂ）が定義されることがある。例えば、計画ソフトウェア内で２つの目標軸（３０７ａ、３０７ｂ）が定義されてもよく、その場合、道具が第１の軸と整列され、次いで第２の軸と整列されることになり、ここに第１の軸と第２の軸は交差していることもあれば交差していないこともある。第１の軸は２つの交差平面を用いて目標設定されてもよく、ここに、それらの平面の１つに第３の平面をプラスし、それらが第２の軸を目標設定するのに使用されてもよい。例えば、図３Ｂは、２つの目標軸（３０７ａ及び３０７ｂ）を示しており、２－ＤｏＦデバイス１０２が道具を各目標軸（３０７ａ又は３０７ｂ）と整列させることができるようにするためには３つの平面（３０４、３０５、及び３０６）が定義されればよい。第１の目標軸３０７ａは、平面３０４及び３０６を用いて目標設定され、第２の目標軸３０７ｂは、平面３０５及び３０６を用いて目標設定されてもよい。これは、道具を「ｎ－１」個の目標軸に整列させるには「ｎ」個の平面を有するものとして外挿され得る。３つの平面すべてが三角形の形に交わる場合、３つの軸が目標設定されることになる。加えて、２つ又はそれ以上の目標軸のために交差平面の対が定義されてもよく、ここに、各目標軸ごとに交差平面の非交差対が定義される。代替的には、交差平面の２つの対が４つの軸を目標設定するように交差してもよい。

[0067]次に図４及び図５を見ると、２－ＤｏＦデバイス１０２が組織「Ｔ」へ医療処置を実行していることが示されており、ここに組織「Ｔ」は、図３Ａに示されている組織表現「ＴＲ」内の同じ組織に対応している。追跡用アレイ１２０ｂが組織「Ｔ」へ固定され、医療計画は、技術的に知られている位置合わせ技術を用いて組織「Ｔ」へ位置合わせされる。

[0068]医療計画が組織「Ｔ」へ位置合わせされた後、次に図４を見て、第１の参照マーカ３０８が、組織「Ｔ」の第１の仮想平面３０４と一致する場所に付着されるために手持ち型２－ＤｏＦデバイス１０２へ連結される。第１の参照マーカ３０８を組織「Ｔ」へ付着させるために、２－ＤｏＦデバイス１０２は、ユーザーによって患者に向かって患者の周りに動かされ、制御システムが参照マーカ３０８を第１の仮想平面３０４と整列させるように２－ＤｏＦデバイス１０２の作業部２０４を手持ち部２０２に対して作動させる（例えば、ユーザーが２－ＤｏＦデバイス１０２を参照マーカ３０８が作業部２０４へ連結された状態で組織「Ｔ」に隣接して保持し、制御システムが作動器（２１０ａ、２１０ｂ）へ制御信号を提供して、参照マーカ３０８を第１の仮想平面３０４と一致して整列させるように作業部２０４の位置を手持ち部２０２に対して調節させる）。２－ＤｏＦデバイス１０２の作業部２０４は、（例えば、２－ＤｏＦデバイス１０２が追跡システム１０６の視野にあるときはいつでも）自動的に作動されるようになっていてもよいし、又はユーザーが、トリガ、ボタン、又はフットペダルの様な入力機構を介して作動を活動化／非活動化させる。第１の参照マーカ３０８が整列されたら、ユーザーは次に２－ＤｏＦデバイス１０２を動作させ（例えば、モータ２０５を活動化させ）、２－ＤｏＦデバイス１０２を組織「Ｔ」に向かって前進させて第１の参照マーカ３０８を組織「Ｔ」の中へ付着させる。次いで、第２の参照マーカ３１０が第１の参照マーカ３０８と同じやり方で第１の仮想平面３０４と一致して組織「Ｔ」へ付着されるが、第２の参照マーカ３１０は平面３０４に沿って第１の参照マーカ３０８から横方向にオフセットされる。

[0069]処置全体を通して、グラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）が、処置室のモニタ１１２ｂに表示されてもよい。ＧＵＩは、処置を支援するために以下の何れかを表示するようになっていてもよく、即ち、組織「Ｔ」の組織表現「ＴＲ」；組織「Ｔ」のリアルタイムビュー；仮想平面（３０４、３０６）；目標軸３０７；２－ＤｏＦデバイス１０２の表現を用いた２－ＤｏＦデバイス１０２のリアルタイムＰＯＳＥと２－ＤｏＦデバイス１０２の被追跡ＰＯＳＥ；組織「Ｔ」に位置合わせされた組織表現「ＴＲ」を用いた組織「Ｔ」のリアルタイムＰＯＳＥと組織「Ｔ」の被追跡ＰＯＳＥ；道具２０６の組織「Ｔ」に対するリアルタイム場所；又は、ａ）組織「Ｔ」に位置合わせされた組織表現「ＴＲ」、ｂ）組織「Ｔ」に位置合わせされた仮想平面（３０４、３０６）及び目標軸３０７、ｃ）組織「Ｔ」の被追跡ＰＯＳＥ、及びｃ）２－ＤｏＦデバイス１０２の表現又は映像がＧＵＩ上に表示するのに使用されている場合には２－ＤｏＦデバイス１０２の被追跡ＰＯＳＥを用いた、２－ＤｏＦデバイス１０２又は道具２０６のリアルタイム場所、仮想平面（３０４、３０６）又は目標軸３０７、及び組織「Ｔ」、のうちの何れかを表示することができる。

[0070]参照マーカ（３０８及び３１０）が組織「Ｔ」へ付着されたら、整列ガイド３１２（図８－図１０参照）が、第１の参照マーカ３０８と第２の参照マーカ３１０の間にスロット３１８を形成するように第１の参照マーカ３０８及び第２の参照マーカ３１０へ組み付けられてもよい。マーカ（３０８、３１０）へ組み付けられた整列ガイドは、以下に説明される様に２－ＤｏＦデバイス１０２が道具２０６を第２の仮想平面３０６と一致して整列させる間、第１の仮想平面３０４の向きに対する案内又は参照を提供する。

[0071]参照マーカ（３０８、３１０）が組織「Ｔ」へ付着された後、ユーザーは、２－ＤｏＦデバイス１０２が目標設定する平面を第１の仮想平面３０４から第２の仮想平面３０６へ変更するようにコンピューティングシステム１０２へ信号を送ってもよい。ユーザーは、この信号を、トリガ、ボタン、又はフットペダルの様な入力機構を用いてコンピューティングシステム１０２へ提供することができる。次に図５を見て、道具２０６は以下のやり方で目標軸３０７と整列されてもよい。ユーザーは、２－ＤｏＦデバイス１０２を動かして、道具２０６を第１の参照マーカ３０８及び第２の参照マーカ３１０と一線に整列させ（整列ガイドの援助の有無を問わない）、制御システムは、道具２０６を第２の仮想平面３０６と一致して整列させるように、２－ＤｏＦデバイス１０２の作業部２０４を手持ち部２０２に対して作動させる。整列ガイド３１２が使用されている場合、ユーザーは、道具２０６が整列ガイド３１２によって形成されたスロット３１８内に／スロット３１８と整列されるように２－ＤｏＦデバイス１０２を動かすことができ、制御システムは、道具２０６を第２の仮想平面３０６と一致して整列させるように２－ＤｏＦデバイス１０２の作業部２０４を手持ち部２０２に対して作動させる。次いで、道具２０６が、（２－ＤｏＦデバイス１０２の作業部２０４の作動を経て）第２の仮想平面３０６と一致し、（第１及び第２の参照マーカ（３０８、３１０）の参照及び／又は整列ガイド３１２によって形成されるスロット３１８の使用を経て）第１の仮想平面３０４と一致したとき、道具２０６は目標軸３０７と整列される。道具２０６が目標軸３０７に整列された状態で、道具２０６は目標組織軸２０７に沿って医療処置を施行するのに使用されることになる。特定の実施形態では、道具２０６は、以下のトンネル形成実施例の中で説明されている医療処置を支援するために組織「Ｔ」へ整列及び付着されていて目標軸３０７と一致している第３の参照マーカである。代替的には、道具２０６は、第３の参照マーカの必要性なしに直接に医療処置を施行するように構成されている。

[0072]上記システム及び方法は、医療処置を施行するために道具を軸と高精度に整列させるのに好都合である。ユーザーは、医療処置を施行するための精度と時間効率の両方を享受する。システム及び方法は、手持ち型デバイス、より具体的には２－ＤｏＦ手持ち型デバイスにとって特に好都合である。手持ち型デバイスは、操作するのが簡単で、すばやく軸との整列へ至らせることができる。加えて、１つの並進運動自由度と１つの回転自由度を有する２自由度で動作する手持ち型デバイスは、道具を平面と一致して整列させるのに特に適しており、本システム及び方法は道具を軸とよりいっそう整列させるために交差平面の使用を活かしている。これは、ユーザーが、道具と平面の整列に留まらずそれを越えて様々な異なる医療処置を施行するのを可能にする。平面の使用は、更に、ユーザーが、組織内のどこか目標平面と一致するところに参照マーカを設置する場合の柔軟性を提供する。したがって、ユーザーは、参照マーカが平面と一致して留まる限りにおいて、組織内で参照マーカを挿入するための特定の場所を選定することができる。発明のシステム及び方法の特定の実施例が以下に提供されている。

［実施例１：２－ＤｏＦデバイスを用いた骨トンネル作成］
[0073]以下は、骨にトンネルを作成するための発明のシステム及び方法の或る実施例であり、靭帯又は腱の再建手術に特に有用であり得る。この実施例では、前述の組織は骨であり、組織表現は骨の３Ｄ仮想モデルであり、参照マーカは骨ピンであり、ガイドクランプが整列ガイドとして使用され、骨ピンの形態をした第３の参照マーカが骨トンネルの形成を支援するために使用され、そして目標軸は骨に形成されるべきトンネルの中心長手方向軸である。

[0074]靭帯又は腱の再建手術は、術前手術計画（即ち、医療処置計画）から始まることになる。限定するわけではないが一例として、計画ソフトウェアを使用して術前手術計画（即ち、医療計画）が生成されてもよい。術前骨データ（即ち、処置前データ）は、典型的には、例えばコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、磁気共鳴画像化法（ＭＲＩ）、超音波、Ｘ線、又は蛍光透視法から導出された医用画像データから取得され及び／又は生成される。計画ソフトウェア内で、技術的に知られている技法（例えば、セグメンテーション、マーチングキューブ法）を使用して医用画像データから仮想骨モデルの形態をした組織表現が生成され得る。図６Ａ及び図６Ｂは、患者の骨のＣＴスキャンから生成された或る例示としての脛骨モデル３００を描いている概略図である。計画ソフトウェアは、ユーザーが脛骨モデル３００に対して１つ又はそれ以上のトンネル３０２のための所望位置を指定できるようにするための様々なツール又はウィジェットを含んでいてもよい。限定するわけではないが一例として、その様なツール又はウィジェットには、縮尺、次元、又は幾何学によって操作され得る（単数又は複数の）仮想トンネルモデル；仮想軸又は仮想点；スプライン又は線；骨トンネルのための形状及び位置を定義するための描画ツールボックス；天然の靭帯又は腱を表す機械的特性を有する仮想靭帯又は仮想腱；又はそれらの組合せを含み得る。トンネル３０２の中心長手方向軸３０７（即ち、目標軸）もまた、トンネル３０２のための所望位置を指定するのを支援するために表示され得る。計画ソフトウェアは、２つ又はそれ以上の仮想骨モデル間の可動域（例えば、脛骨モデル３００と大腿骨モデルの間の可動域）をシミュレートするためにシミュレーション機能を更に含んでいてもよく、それらの間の緊張する靭帯又は腱のシミュレーションの有無は問わない。

[0075]ユーザーが骨モデルに対して１つ又はそれ以上のトンネル３０２のための所望位置を指定した後、計画ソフトウェアは、１つ又はそれ以上のトンネル位置に対して第１の仮想平面３０４及び第２の仮想平面３０６を自動的に定義するようになっていてもよい。限定するわけではないが一例として、図６Ａは、トンネル３０２に対して定義された第１の仮想平面３０４を有する脛骨モデルの斜視図を描いている概略図である。第１の仮想平面３０４は、上述の方法の何れかを使用して定義され得る。図６Ｂは、トンネル３０２に対して定義された第２の仮想平面３０６を有する脛骨モデル３００の矢状方向図を描いている概略図である。第１の仮想平面３０４と第２の仮想平面３０６は交差していて、交差軸周りに角度的にオフセットされている。第１の仮想平面３０４と第２の仮想平面３０６の交差はトンネルの中心長手方向３０７と整列する。他の言い方をすれば、第１の仮想平面３０４と第２の仮想平面３０６の交差は、トンネル３０２の中心長手方向軸３０７と一致している。２つの仮想平面（３０４、３０６）及びトンネル３０２の位置が１つ又はそれ以上の仮想骨モデルに対して定義された後、手術計画は、保存され及び／又は手術室（ＯＲ）内のコンピュータ支援医療デバイスへ転送されることができる。或る特定の実施形態では、計画は、手術室（ＯＲ）内で起こってもよく、計画データを転送又はアップロードする必要なくコンピュータ支援医療デバイスにとって素早く利用可能になる。

[0076]次に図７－図１１を見ると、２－ＤｏＦデバイス１０２が脛骨「ＴＢ」への手術計画を実行していることが示されている。追跡用アレイ１２０ｂが脛骨「ＴＢ」へ取り付けられ、手術計画は、ＯＲ内の患者の実際の位置及び技術的に知られている位置合わせ技法を用いて脛骨「ＴＢ」へ位置合わせされる。

[0077]次に図７を見て、手術計画が脛骨「ＴＢ」へ位置合わせされた後、第１の取り外し可能な骨ピン３０８（即ち、第１の参照マーカ）が、脛骨「ＴＢ」の中へ第１の仮想平面３０４と一致する場所に挿入されるために手持ち型２－ＤｏＦデバイス１０２へ連結される。第１の骨ピン３０８を脛骨へ付着させるために、手持ち型２－ＤｏＦデバイス１０２は、ユーザーによって患者に向かって患者の周りに動かされ、制御システムが第１の骨ピン３０８を第１の仮想平面３０４と一致して整列させるように２－ＤｏＦデバイス１０２の作業部２０４を手持ち部２０２に対して作動させる（例えば、ユーザーが２－ＤｏＦデバイス１０２を骨ピン３０８が脛骨「ＴＢ」に隣接するようにして保持し、制御システムが作動器（２１０ａ、２１０ｂ）へ制御信号を提供して、第１の骨ピン３０８を第１の仮想平面３０４と一致して整列させるように作業部２０４の位置を手持ち部２０２に対して調節させる）。第１の骨ピン３０８が整列されたら、ユーザーは次いでモータ２０５を活動化させ、２－ＤｏＦデバイス１０２を動作させ、２－ＤｏＦデバイス１０２を脛骨「ＴＢ」に向かって前進させて第１の骨ピン３０８を脛骨「ＴＢ」の中へ挿入させる。次いで、第２の取り外し可能な骨ピン３１０（即ち、第２の参照マーカ）が第１の取り外し可能な骨ピン３０８と同じやり方で第１の仮想平面３０４と一致して脛骨「ＴＢ」に挿入されるが、第２の骨ピン３１０は第１の骨ピン３０８から横方向にオフセットされる。

[0078]次に図８を見ると、次いでガイドクランプ３１２（即ち、整列ガイド）がここで第１の骨ピン３０８及び第２の骨ピン３１０へ取り付けられる。本発明の１つの好適な形態では、ガイドクランプ３１２は、骨ピン（３０８、３１０）を締め付ける２枚の平行な板（３１４、３１６）（又はジョー）を備え、図９に更に詳細に示されている様に２枚の板（３１４、３１６）の間（及び第１の骨ピン３０８と第２の骨ピン３１０の間）に位置するスロット３１８が形成される。

[0079]次に図１０を見て、第３の骨ピン３２０（即ち、第３の参照マーカ）が、トンネルの中心長手方向軸３０７のための計画された位置と一致して脛骨「ＴＢ」の中へ挿入される。ユーザーは、第３の骨ピン３２０を２－ＤｏＦデバイス１０２の作業部２０４へ連結し、手持ち型２－ＤｏＦデバイス１０２を患者に向かって動かして第３の骨ピン３２０を、ガイドクランプ３１２によって形成されたスロット３１８の中へ挿入し、制御システムは、第３の骨ピン３２０を第２の仮想平面３０６と一致して整列させるように２－ＤｏＦデバイス１０２の作業部２０４を手持ち部２０２に対して作動させる。第３の骨ピン３２０は、スロット３１８内で第２の仮想平面３０６と一致して（且つそれによってトンネル３０２の中心長手方向軸３０７のための計画された位置と一致して）正しく整列されたら、２－ＤｏＦデバイス１０２を使用して脛骨「ＴＢ」の中へ挿入される。所望される場合、第３の骨ピン３２０は、ガイドクランプ３１２によって形成されたスロット３１８に第３の骨ピン３２０が嵌るための十分なクリアランスを提供するために、第１の骨ピン３０８及び第２の骨ピン３１０よりも小さい直径を有していてもよい。以上に論じられた処置の結果として、第３の骨ピン３２０の長手方向軸は、今や、計画された通りに骨トンネルの中心長手方向軸３０７（即ち、目標軸）と整列されている。

[0080]第３の骨ピン３２０が２－ＤｏＦデバイス１０２を使用して脛骨Ｔの中へ挿入された後、第３の骨ピン３２０をガイドとして使用しながら骨にトンネルが形成されてもよい。ガイドクランプ３１２、第１の骨ピン３０８、及び第２の骨ピン３１０は、脛骨Ｔから除去されて、図１１に示されている様に第３の骨ピン３２０だけが脛骨Ｔに残されてもよい。代替的には、トンネルの形成中はガイドクランプ３１２、第１の骨ピン３０８、及び第２の骨ピン３１０は骨上に留まっていてもよい。トンネルを形成するために、中空ドリルビット３２４を動作させる外科用ドリル３２２が第３の骨ピン３２０を、トンネルを掘削するためのガイドとして使用する。中空ドリルビット３２４が、第３の骨ピン３２０上へ又は骨ピン３２０を覆ってスライドし、ユーザーは骨の中へトンネルを掘り込んでゆく。プロセス中、中空ドリルビット３２４が退避され次第、第３の骨ピン３２０（及び任意の他の構成要素）は除去されてもよい。

[0081]或る特定の実施形態では、トンネルは、第３の骨ピン３２０の使用なしに形成されることもある。ガイドクランプ３１２が第１の骨ピン３０８及び第２の骨ピン３１０へ組み付けられた後、２－ＤｏＦデバイス１０２へ連結された道具２０６が、トンネルを骨の中へ直接掘削するのに使用されてもよい。ドリルビット又は他の骨除去器械の様な道具２０６が２－ＤｏＦデバイス１０２へ連結されてもよく、道具２０６が、（ガイドスロット３１８を使用して）第１の仮想平面３０４と一致され且つ（２－ＤｏＦデバイス１０２の作業部２０４の作動を経て）第２の仮想平面３０６と一致され、それにより道具２０６がトンネルの中心長手方向軸３０７と整列されたら、ユーザーは道具２０６を用いて骨にトンネルを直接掘削してもよい。

[0082]上記の処置は、第２の骨（例えば、大腿骨）について繰り返されてもよい。ＡＣＬ処置では、第１のトンネルが脛骨「ＴＢ」に作成され、第２のトンネルが大腿骨に作成される。２つのトンネルが作成された後、ユーザーは、２つのトンネル（即ち、脛骨「ＴＢ」に形成された第１の骨トンネルと大腿骨に形成された第２の骨トンネル）の中へ置換用（即ち、移植片）の靭帯を挿入すればよく、次いで、移植片靭帯は、技術的に周知されているやり方で（例えば、アンカー、クロスピンなどによって）骨へ固定されて、ＡＣＬ再建処置が終了する。

［実施例２：２－ＤｏＦデバイスを用いた脳生検］
[0083]以下は、生検のための組織を取り出すための発明のシステム及び方法の或る実施例であり、脳生検、骨生検などに特に有用であり得る。この実施例では、前述の組織は脳組織であり、組織表現は頭蓋骨及び脳の仮想モデルであり、参照マーカは鋲であり、整列ガイドが鋲へ組み付けられ、生検針が道具として使用され、目標軸は生検されるべき組織（即ち、特定の目標場所）から頭蓋骨の脳が露出されることになる箇所を通って外へ延びる軸である。

[0084]先に説明されている様に医療計画が生成されることになる。計画ソフトウェアが、脳の仮想モデルに対して目標軸を定義するのに使用される。生検されるべき組織の場所は更に軸に沿って定義される。次に、第１の仮想平面と第２の仮想平面が定義され、それら平面は目標軸にて交差する。医療計画は保存され、処置室内のコンピュータ支援医療システムに転送／アップロードされる。

[0085]追跡用アレイが頭蓋骨へ固定され、医療計画は、技術的に知られている位置合わせ技法を用いて処置室内の患者の頭蓋骨の実際の場所へ位置合わせされる。

[0086]医療計画が頭蓋骨へ位置合わせされた後、２－ＤｏＦデバイス１０２は、第１の鋲及び第２の鋲を頭蓋骨へ、先述の様に第１の仮想平面と一致して組み付ける。次いで、整列ガイド（例えば、ガイドクランプ３１２）が第１の鋲及び第２の鋲へ締め付けられ、それによって第１の鋲と第２の鋲の間にスロットが形成される。

[0087]次いで、２－ＤｏＦデバイス１０２によって作動される生検針が、以下のやり方で目標軸と整列される。ユーザーはまずトリガ、ボタン、又はフットペダルの様な入力機構を使用してコンピューティングシステム１０４へ信号を送って、２－ＤｏＦデバイスが目標設定する平面を変更させる（即ち、第１の仮想平面から第２の仮想平面へ変更させる）ことができる。ユーザーは、整列ガイドによって形成されたスロット内に生検針を整列させるように２－ＤｏＦデバイス１０２を動かし、制御システムは、生検針を第２の仮想平面に一致して整列させるように２－ＤｏＦデバイス１０２の作業部２０４を手持ち部２０２に対して作動させる。こうして、生検針は、生検針が（作業部２０４の手持ち部２０２に対する作動を経て）第２の仮想平面と一致され且つ（整列ガイドによって形成されるスロットを介して）第１の仮想平面と一致されたときに目標軸と整列される。生検針が目標軸と整列された状態で、生検針は脳の中へ進められる。脳内の針の場所をリアルタイムで表示するためにグラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）が使用されてもよい。ＧＵＩは、生検されるべき特定の組織場所を生検針に対して表示することもできる。生検針が場所に到達し次第、針を通して組織が取り出される。

[0088]生検のための組織を取り出す上記処置は、同様に、脳内及び脊椎、眼、心臓などの様な身体の他の区域内の組織へ医薬品又は他の注入物質を投与するのに使用され得るものと理解されたい。

[0089]脳内で２つの組織場所が生検される必要がある場合、２－ＤｏＦデバイス１０２が各場所を目標設定できるようにするために３つの平面が定義され得る。例えば、再び図３Ｂを参照して、ユーザーは、第１の目標軸３０７ａに沿った第１の組織場所に到達するために第１の目標軸３０７ａを、及び第２の目標軸３０７ｂに沿った第２の組織場所に到達するために第２の目標軸３０７ｂを、定義することができる。３つの平面（３０４、３０５、及び３０６）が第１の目標軸３０７ａ及び第２の目標軸３０７ｂに対して定義されて、２－ＤｏＦデバイス１０２が平面３０４及び３０６の助けを借りて第１の組織場所を目標設定し、平面３０５及び３０６の助けを借りて第２の組織位置を目標設定することが可能になる。

［他の実施形態］
[0090]少なくとも１つの例としての実施形態が上述の詳細な説明に提示されているが、数多の変形型が存在するものと理解されたい。また、例としての（単数又は複数の）実施形態は一例にすぎず、説明されている実施形態の範囲、適用可能性、又は構成を何ら限定するものではないことを理解されたい。むしろ、上述の詳細な説明は、例としての（単数又は複数の）実施形態を実施するための便利なロードマップを当業者に提供しようとするものである。諸要素の機能及び配置においては、付随の特許請求の範囲及びその法的等価物に示される範囲から逸脱することなく、種々の変更がなされ得ることを理解しておきたい。

１００コンピュータ支援医療システム
１０２２－ＤｏＦデバイス
１０４コンピューティングシステム
１０６追跡システム
１０８オンボードデバイスコンピュータ
１１０計画コンピュータ
１１１追跡コンピュータ
１１２ａ、１１２ｂディスプレイ又はモニタ
１１４キーボード
１１８照明
１２０ａ、１２０ｂ追跡用アレイ
１２１基準マーカ
１２２マウス
１２４ペンダント
１２６ジョイスティック
１２８フットペダル
１３０デジタイザプローブ
２０２手持ち部
２０３外側ケーシング
２０４作業部
２０５モータ
２０６道具
２０７道具軸、目標組織軸
２０８ａ前リニアレール
２０８ｂ後リニアレール
２０９カプラ
２１０ａ前作動器
２１０ｂ後作動器
２１２追跡アレイ
２１４トリガ
２１６ａ前ボールねじ
２１６ｂ後ボールねじ
２１８ａ、２１８ｂボールナット
２２０ａ、２２０ｂヒンジ
２２２リニアガイド
３００脛骨モデル
３０２トンネル
３０４、３０５、３０６仮想平面
３０７、３０７ａ、３０７ｂ目標軸
３０８、３１０参照マーカ
３１２整列ガイド、ガイドクランプ
３１４、３１６平行な板
３１８スロット
３２０第３の骨ピン
３２２外科用ドリル
３２４中空ドリルビット
α ピッチ
θ 仮想平面間の角度
ｄ並進運動
Ｔ組織
ＴＢ脛骨
ＴＲ組織表現
Ｘ目標場所

［他の実施形態］
[0090]少なくとも１つの例としての実施形態が上述の詳細な説明に提示されているが、数多の変形型が存在するものと理解されたい。また、例としての（単数又は複数の）実施形態は一例にすぎず、説明されている実施形態の範囲、適用可能性、又は構成を何ら限定するものではないことを理解されたい。むしろ、上述の詳細な説明は、例としての（単数又は複数の）実施形態を実施するための便利なロードマップを当業者に提供しようとするものである。諸要素の機能及び配置においては、付随の特許請求の範囲及びその法的等価物に示される範囲から逸脱することなく、種々の変更がなされ得ることを理解しておきたい。
〔態様１〕
医療処置を施行するために道具を組織内の目標軸と整列させるための方法であって、前記方法は、
コンピュータ支援医療システムを使用して医療計画を前記組織の場所へ位置合わせする工程であって、前記医療計画は、処置前データに基づく前記目標軸のための計画された位置を含んでいる、医療計画を位置合わせする工程と、
前記コンピュータ支援医療システムを用いて、前記道具を、前記組織へ位置合わせされた前記目標軸のための前記計画された位置と整列させる工程と、
を備える、方法。
〔態様２〕
態様１に記載の方法であって、
前記目標軸に沿って前記道具を用いて医療処置を施行する工程、を更に備える方法。
〔態様３〕
態様１に記載の方法において、
前記整列させる工程は、前記道具の軸を、前記組織へ位置合わせされた前記目標軸のための前記計画された位置と整列させる工程を含む、方法。
〔態様４〕
態様１に記載の方法であって、
コンピュータ上で実行される計画ソフトウェアを用いて前記医療計画を生成する工程と、
前記医療処置に先立って前記コンピュータ支援医療システムへ前記医療計画を転送する工程と、
を更に備える方法。
〔態様５〕
態様１に記載の方法において、
前記医療計画は、交差軸を形成するように第２の仮想平面と交差している第１の仮想平面を含み、前記第１の仮想平面及び前記第２の仮想平面は、前記交差軸が前記目標軸と一致するように前記目標軸のための前記計画された位置に対して定義される、方法。
〔態様６〕
態様５に記載の方法であって、
前記コンピュータ支援医療システムを用いて、第１の参照マーカを、前記組織へ位置合わせされた前記第１の仮想平面と一致して整列させる工程、
を更に備える方法。
〔態様７〕
態様６に記載の方法であって、
前記第１の参照マーカを前記組織へ前記第１の仮想平面と一致して付着させる工程と、
第２の参照マーカを前記組織へ前記第１の仮想平面と一致して整列させ及び付着させる工程であって、前記第２の参照マーカは前記第１の回復マーカからオフセットされる、第２の参照マーカを整列及び付着させる工程と、
を更に備える方法。
〔態様８〕
態様７に記載の方法であって、
前記第１の参照マーカ及び前記第２の参照マーカ上へ整列ガイドを取り付け、それによって前記第１の参照マーカと前記第２の参照マーカの間にスロットを形成する工程、を更に備える方法。
〔態様９〕
態様８に記載の方法において、
コンピュータ支援医療システムを使用して前記道具を前記第２の仮想平面と一致して整列させ且つ前記道具を前記整列ガイドによって形成された前記スロットと整列させることによって、前記道具は前記目標軸のための前記計画された位置と整列される、方法。
〔態様１０〕
態様１乃至９の何れか一項に記載の方法において、
前記組織は、股関節、足首、肩、頭蓋骨、顎、脊椎、肘、手首、手、指、足、又はつま先に見つけられる少なくとも１つの骨を含む骨である、方法。
〔態様１１〕
態様１乃至９の何れか一項に記載の方法において、
前記組織は、器官、結合組織、又は筋肉のうちの少なくとも１つを含む軟組織である、方法。
〔態様１２〕
態様１乃至１１の何れか一項に記載の方法において、
前記道具は、ピン、ねじ、参照マーカ、ドリルビット、リーマ、ミル、カッタ、のこぎり、プローブ、組織リムーバ、鉗子、針、レーザ、無線周波数エミッタ、アブレーション器械、ウォータジェット、又はカニューレのうちの少なくとも１つである、方法。
〔態様１３〕
態様６乃至１２の何れか一項に記載の方法において、
前記参照マーカは、ピン、鋲、ねじ、釘、又は接着性マーカのうちの少なくとも１つである、方法。
〔態様１４〕
態様８に記載の方法において、
前記方法は、医療処置を施行する工程に先立って、前記整列ガイド、前記第１の参照マーカ、及び前記第２の参照マーカを除去する工程を更に備える、方法。
〔態様１５〕
態様８に記載の方法において、
前記組織は骨であり、前記医療処置は骨内にトンネルを形成することであり、前記目標軸は前記トンネルの中心長手方向軸であり、前記医療計画は術前骨データに対して定義された前記トンネルのための計画された位置を備える、方法。
〔態様１６〕
態様１５に記載の方法において、
前記道具は第３の参照マーカであり、前記方法は、コンピュータ支援医療システムを使用して前記第３の参照マーカを前記第２の仮想平面と一致して整列させ且つ前記第３の参照マーカを前記整列ガイドによって形成された前記スロットを通して前記骨の中へ挿入することによって、前記第３の参照マーカを前記目標軸のための前記計画された位置と整列させる工程を更に備える、方法。
〔態様１７〕
態様１６に記載の方法において、
前記骨トンネルは、ドリル又は前記コンピュータ支援医療システムによって動作される中空道具を用いて形成され、前記中空道具の中空部が前記骨トンネルの前記形成を案内する前記第３の参照マーカ上へスライドする、方法。
〔態様１８〕
態様１７に記載の方法であって、
靭帯又は腱を前記トンネルに挿通し且つ前記靭帯又は前記腱の少なくとも一端を前記骨へ固定する工程、を更に備える方法。
〔態様１９〕
態様１乃至１８の何れか一項に記載の方法において、
前記コンピュータ支援医療システムは、追跡システムと、手持ち型デバイスとを備え、前記手持ち型デバイスは、ハンドルと、作業部であって当該作業部へ連結された前記道具を向き付けるために前記ハンドルに対して調節可能である作業部と、を備えている、方法。
〔態様２０〕
態様１９に記載の方法において、
前記作業部は前記ハンドルに対して２以下の自由度で調節可能であるか、又は、前記作業部は前記ハンドルに対して２自由度のみの調節へロックされている、方法。
〔態様２１〕
医療処置を施行するために道具を組織内の目標軸と整列させるためのシステムであって、前記システムは、
コンピュータ上で実行される計画ソフトウェアを用いて生成される医療計画であって、処置前データに基づく前記目標軸のための計画された位置を含む医療計画と、
前記道具を前記目標軸のための前記計画された位置に対して整列させるための手持ち型デバイスであって、ハンドルと、前記道具を向き付けるために前記ハンドルに対して調節可能な作業部と、を備える手持ち型デバイスと、
追跡システム及び制御システムを備えたコンピューティングシステムであって、（ｉ）前記医療計画を前記組織の場所へ位置合わせし；（ｉｉ）前記組織及び前記医療計画に対して前記手持ち型デバイスの場所を追跡し；（ｉｉｉ）前記道具が前記医療計画に定義された前記目標軸のための前記計画された位置と整列されるように前記手持ち型デバイス上の前記作業部の位置を前記手持ち型デバイスの前記ハンドルに対して調節する、コンピューティングシステムと、
を備える、システム。
〔態様２２〕
態様２１に記載のシステムにおいて、
前記道具は軸を含み、前記手持ち型デバイスは前記道具の軸を前記目標軸のための前記計画された位置に対して整列させる、システム。
〔態様２３〕
態様２１に記載のシステムにおいて、
前記医療計画は、交差軸を形成するように第２の仮想平面と交差している第１の仮想平面を含み、前記第１の仮想平面及び前記第２の仮想平面は、前記交差軸が前記目標軸と一致するように前記目標軸のための前記計画された位置に対して定義される、システム。
〔態様２４〕
態様２３に記載のシステムにおいて、
前記制御システムは、第１の参照マーカ及び第２の参照マーカを前記組織の中へ前記第１の仮想平面と一致して挿入するために前記手持ち型デバイスを動作させるように構成されており、前記第１の参照マーカと前記第２の参照マーカは互いから横方向にオフセットされる、システム。
〔態様２５〕
態様２４に記載のシステムであって、
前記第１の参照マーカ及び前記第２の参照マーカ上へ取り付け、それによって前記第１の参照マーカと前記第２の参照マーカの間にスロットを形成するための整列ガイド、を更に備えるシステム。
〔態様２６〕
態様２５に記載のシステムにおいて、
前記制御システムは、道具を前記第２の仮想平面と一致して整列させ且つ前記道具を前記整列ガイドによって形成された前記スロットと整列させることによって、前記道具の前記軸を前記目標組織軸のための前記計画された位置と整列させるように構成されている、システム。
〔態様２７〕
態様２５に記載のシステムにおいて、
前記組織は骨であり、前記医療処置は骨内にトンネルを形成することであり、前記目標軸は前記トンネルの中心長手方向軸であり、前記医療計画は術前骨データに対する前記トンネルのための計画された位置を備える、システム。
〔態様２８〕
態様２７に記載のシステムにおいて、
前記道具は第３の参照マーカであり、前記制御システムは、前記第３の参照マーカを前記第２の仮想平面と一致して整列させ且つ前記第３の参照マーカを前記整列ガイドによって形成された前記スロットを通して前記骨の中へ挿入することによって、前記第３の参照マーカを前記目標軸のための前記計画された位置と整列させるように構成されている、システム。
〔態様２９〕
態様２８に記載のシステムであって、
第２のドリルへ連結された中空ドリルビットを更に備え、前記中空ドリルビットは骨内の前記トンネルの前記形成を案内する前記第３の参照マーカ上へスライドする、システム。
〔態様３０〕
態様２１乃至２９の何れか一項に記載のシステムにおいて、
前記手持ち型デバイスの前記作業部は前記ハンドルに対して長手方向及び枢動方向に調節可能であり、前記制御システムは、前記道具が前記医療計画に定義された前記目標軸のための前記計画された位置と一致して整列されるように、前記作業部を長手方向又は枢動方向に調節する、システム。
〔態様３１〕
手持ち型デバイスであって、当該デバイスへ連結された道具を、医療処置を施行するために処置前データを使用して生成された組織のための医療計画に含まれる目標軸へ整列させるための手持ち型デバイスにおいて、前記デバイスは、
ハンドルルと、
前記ハンドルへ接続されていて前記道具への取り外し可能な接続のためのカプラを含んでいる作業部であって、前記道具を前記ハンドルに対して動かすために前記作業部の位置が前記ハンドルの位置に対して調節可能である、作業部と、
前記医療計画を組織へ位置合わせすること及び前記組織及び前記医療計画に対する前記デバイスの場所を追跡することの可能なコンピューティングシステムから信号を受信するための受信器と、
前記道具が前記目標軸と整列されるように、前記受信された信号に基づいて前記作業部を前記ハンドルに対して動かすための作動器と、
を備える、手持ち型デバイス。
〔態様３２〕
態様３１に記載の手持ち型デバイスにおいて、
前記道具は軸を含み、前記コントローラは、前記道具の前記軸を前記目標軸と整列させるために前記作業部を前記ハンドルに対して動かす、手持ち型デバイス。
〔態様３３〕
態様３１に記載の手持ち型デバイスにおいて、
前記医療計画は、交差軸を形成するように第２の仮想平面と交差している第１の仮想平面を含み、前記第１の仮想平面及び前記第２の仮想平面は、前記交差軸が前記目標軸と一致するように前記目標軸のための前記計画された位置に対して定義される、手持ち型デバイス。
〔態様３４〕
態様３１に記載の手持ち型デバイスにおいて、
前記作業部は前記ハンドルへ取り外し可能に接続される、手持ち型デバイス。
〔態様３５〕
態様３１に記載の手持ち型デバイスにおいて、
前記受信器はワイヤード接続又はワイヤレス接続によって信号を受信するように構成されている、手持ち型デバイス。
〔態様３６〕
態様３１に記載の手持ち型デバイスにおいて、
前記受信器は光通信を介して信号を受信するように構成されている、手持ち型デバイス。
〔態様３７〕
態様３１乃至３６の何れか一項に記載の手持ち型デバイスにおいて、
前記手持ち型デバイスの前記作業部は前記ハンドルに対して長手方向及び枢動方向に調節可能であり、前記作動器は、前記コンピューティングシステムからの前記受信された信号に基づいて、前記道具が前記目標軸と整列されるように前記作業部を長手方向又は枢動方向に調節する、手持ち型デバイス。

Claims

医療処置を施行するために道具を組織内の目標軸と整列させるための方法であって、前記方法は、
コンピュータ支援医療システムを使用して医療計画を前記組織の場所へ位置合わせする工程であって、前記医療計画は、処置前データに基づく前記目標軸のための計画された位置を含んでいる、医療計画を位置合わせする工程と、
前記コンピュータ支援医療システムを用いて、前記道具を、前記組織へ位置合わせされた前記目標軸のための前記計画された位置と整列させる工程と、
を備える、方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記目標軸に沿って前記道具を用いて医療処置を施行する工程、を更に備える方法。
請求項１に記載の方法において、
前記整列させる工程は、前記道具の軸を、前記組織へ位置合わせされた前記目標軸のための前記計画された位置と整列させる工程を含む、方法。
請求項１に記載の方法であって、
コンピュータ上で実行される計画ソフトウェアを用いて前記医療計画を生成する工程と、
前記医療処置に先立って前記コンピュータ支援医療システムへ前記医療計画を転送する工程と、
を更に備える方法。
請求項１に記載の方法において、
前記医療計画は、交差軸を形成するように第２の仮想平面と交差している第１の仮想平面を含み、前記第１の仮想平面及び前記第２の仮想平面は、前記交差軸が前記目標軸と一致するように前記目標軸のための前記計画された位置に対して定義される、方法。
請求項５に記載の方法であって、
前記コンピュータ支援医療システムを用いて、第１の参照マーカを、前記組織へ位置合わせされた前記第１の仮想平面と一致して整列させる工程、
を更に備える方法。
請求項６に記載の方法であって、
前記第１の参照マーカを前記組織へ前記第１の仮想平面と一致して付着させる工程と、
第２の参照マーカを前記組織へ前記第１の仮想平面と一致して整列させ及び付着させる工程であって、前記第２の参照マーカは前記第１の回復マーカからオフセットされる、第２の参照マーカを整列及び付着させる工程と、
を更に備える方法。
請求項７に記載の方法であって、
前記第１の参照マーカ及び前記第２の参照マーカ上へ整列ガイドを取り付け、それによって前記第１の参照マーカと前記第２の参照マーカの間にスロットを形成する工程、を更に備える方法。
請求項８に記載の方法において、
コンピュータ支援医療システムを使用して前記道具を前記第２の仮想平面と一致して整列させ且つ前記道具を前記整列ガイドによって形成された前記スロットと整列させることによって、前記道具は前記目標軸のための前記計画された位置と整列される、方法。
請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法において、
前記組織は、股関節、足首、肩、頭蓋骨、顎、脊椎、肘、手首、手、指、足、又はつま先に見つけられる少なくとも１つの骨を含む骨である、方法。
請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法において、
前記組織は、器官、結合組織、又は筋肉のうちの少なくとも１つを含む軟組織である、方法。
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の方法において、
前記道具は、ピン、ねじ、参照マーカ、ドリルビット、リーマ、ミル、カッタ、のこぎり、プローブ、組織リムーバ、鉗子、針、レーザ、無線周波数エミッタ、アブレーション器械、ウォータジェット、又はカニューレのうちの少なくとも１つである、方法。
請求項６乃至１２の何れか一項に記載の方法において、
前記参照マーカは、ピン、鋲、ねじ、釘、又は接着性マーカのうちの少なくとも１つである、方法。
請求項８に記載の方法において、
前記方法は、医療処置を施行する工程に先立って、前記整列ガイド、前記第１の参照マーカ、及び前記第２の参照マーカを除去する工程を更に備える、方法。
請求項８に記載の方法において、
前記組織は骨であり、前記医療処置は骨内にトンネルを形成することであり、前記目標軸は前記トンネルの中心長手方向軸であり、前記医療計画は術前骨データに対して定義された前記トンネルのための計画された位置を備える、方法。
請求項１５に記載の方法において、
前記道具は第３の参照マーカであり、前記方法は、コンピュータ支援医療システムを使用して前記第３の参照マーカを前記第２の仮想平面と一致して整列させ且つ前記第３の参照マーカを前記整列ガイドによって形成された前記スロットを通して前記骨の中へ挿入することによって、前記第３の参照マーカを前記目標軸のための前記計画された位置と整列させる工程を更に備える、方法。
請求項１６に記載の方法において、
前記骨トンネルは、ドリル又は前記コンピュータ支援医療システムによって動作される中空道具を用いて形成され、前記中空道具の中空部が前記骨トンネルの前記形成を案内する前記第３の参照マーカ上へスライドする、方法。
請求項１７に記載の方法であって、
靭帯又は腱を前記トンネルに挿通し且つ前記靭帯又は前記腱の少なくとも一端を前記骨へ固定する工程、を更に備える方法。
請求項１乃至１８の何れか一項に記載の方法において、
前記コンピュータ支援医療システムは、追跡システムと、手持ち型デバイスとを備え、前記手持ち型デバイスは、ハンドルと、作業部であって当該作業部へ連結された前記道具を向き付けるために前記ハンドルに対して調節可能である作業部と、を備えている、方法。
請求項１９に記載の方法において、
前記作業部は前記ハンドルに対して２以下の自由度で調節可能であるか、又は、前記作業部は前記ハンドルに対して２自由度のみの調節へロックされている、方法。
医療処置を施行するために道具を組織内の目標軸と整列させるためのシステムであって、前記システムは、
コンピュータ上で実行される計画ソフトウェアを用いて生成される医療計画であって、処置前データに基づく前記目標軸のための計画された位置を含む医療計画と、
前記道具を前記目標軸のための前記計画された位置に対して整列させるための手持ち型デバイスであって、ハンドルと、前記道具を向き付けるために前記ハンドルに対して調節可能な作業部と、を備える手持ち型デバイスと、
追跡システム及び制御システムを備えたコンピューティングシステムであって、（ｉ）前記医療計画を前記組織の場所へ位置合わせし；（ｉｉ）前記組織及び前記医療計画に対して前記手持ち型デバイスの場所を追跡し；（ｉｉｉ）前記道具が前記医療計画に定義された前記目標軸のための前記計画された位置と整列されるように前記手持ち型デバイス上の前記作業部の位置を前記手持ち型デバイスの前記ハンドルに対して調節する、コンピューティングシステムと、
を備える、システム。
請求項２１に記載のシステムにおいて、
前記道具は軸を含み、前記手持ち型デバイスは前記道具の軸を前記目標軸のための前記計画された位置に対して整列させる、システム。
請求項２１に記載のシステムにおいて、
前記医療計画は、交差軸を形成するように第２の仮想平面と交差している第１の仮想平面を含み、前記第１の仮想平面及び前記第２の仮想平面は、前記交差軸が前記目標軸と一致するように前記目標軸のための前記計画された位置に対して定義される、システム。
請求項２３に記載のシステムにおいて、
前記制御システムは、第１の参照マーカ及び第２の参照マーカを前記組織の中へ前記第１の仮想平面と一致して挿入するために前記手持ち型デバイスを動作させるように構成されており、前記第１の参照マーカと前記第２の参照マーカは互いから横方向にオフセットされる、システム。
請求項２４に記載のシステムであって、
前記第１の参照マーカ及び前記第２の参照マーカ上へ取り付け、それによって前記第１の参照マーカと前記第２の参照マーカの間にスロットを形成するための整列ガイド、を更に備えるシステム。
請求項２５に記載のシステムにおいて、
前記制御システムは、道具を前記第２の仮想平面と一致して整列させ且つ前記道具を前記整列ガイドによって形成された前記スロットと整列させることによって、前記道具の前記軸を前記目標組織軸のための前記計画された位置と整列させるように構成されている、システム。
請求項２５に記載のシステムにおいて、
前記組織は骨であり、前記医療処置は骨内にトンネルを形成することであり、前記目標軸は前記トンネルの中心長手方向軸であり、前記医療計画は術前骨データに対する前記トンネルのための計画された位置を備える、システム。
請求項２７に記載のシステムにおいて、
前記道具は第３の参照マーカであり、前記制御システムは、前記第３の参照マーカを前記第２の仮想平面と一致して整列させ且つ前記第３の参照マーカを前記整列ガイドによって形成された前記スロットを通して前記骨の中へ挿入することによって、前記第３の参照マーカを前記目標軸のための前記計画された位置と整列させるように構成されている、システム。
請求項２８に記載のシステムであって、
第２のドリルへ連結された中空ドリルビットを更に備え、前記中空ドリルビットは骨内の前記トンネルの前記形成を案内する前記第３の参照マーカ上へスライドする、システム。
請求項２１乃至２９の何れか一項に記載のシステムにおいて、
前記手持ち型デバイスの前記作業部は前記ハンドルに対して長手方向及び枢動方向に調節可能であり、前記制御システムは、前記道具が前記医療計画に定義された前記目標軸のための前記計画された位置と一致して整列されるように、前記作業部を長手方向又は枢動方向に調節する、システム。
手持ち型デバイスであって、当該デバイスへ連結された道具を、医療処置を施行するために処置前データを使用して生成された組織のための医療計画に含まれる目標軸へ整列させるための手持ち型デバイスにおいて、前記デバイスは、
ハンドルルと、
前記ハンドルへ接続されていて前記道具への取り外し可能な接続のためのカプラを含んでいる作業部であって、前記道具を前記ハンドルに対して動かすために前記作業部の位置が前記ハンドルの位置に対して調節可能である、作業部と、
前記医療計画を組織へ位置合わせすること及び前記組織及び前記医療計画に対する前記デバイスの場所を追跡することの可能なコンピューティングシステムから信号を受信するための受信器と、
前記道具が前記目標軸と整列されるように、前記受信された信号に基づいて前記作業部を前記ハンドルに対して動かすための作動器と、
を備える、手持ち型デバイス。
請求項３１に記載の手持ち型デバイスにおいて、
前記道具は軸を含み、前記コントローラは、前記道具の前記軸を前記目標軸と整列させるために前記作業部を前記ハンドルに対して動かす、手持ち型デバイス。
請求項３１に記載の手持ち型デバイスにおいて、
前記医療計画は、交差軸を形成するように第２の仮想平面と交差している第１の仮想平面を含み、前記第１の仮想平面及び前記第２の仮想平面は、前記交差軸が前記目標軸と一致するように前記目標軸のための前記計画された位置に対して定義される、手持ち型デバイス。
請求項３１に記載の手持ち型デバイスにおいて、
前記作業部は前記ハンドルへ取り外し可能に接続される、手持ち型デバイス。
請求項３１に記載の手持ち型デバイスにおいて、
前記受信器はワイヤード接続又はワイヤレス接続によって信号を受信するように構成されている、手持ち型デバイス。
請求項３１に記載の手持ち型デバイスにおいて、
前記受信器は光通信を介して信号を受信するように構成されている、手持ち型デバイス。
請求項３１乃至３６の何れか一項に記載の手持ち型デバイスにおいて、
前記手持ち型デバイスの前記作業部は前記ハンドルに対して長手方向及び枢動方向に調節可能であり、前記作動器は、前記コンピューティングシステムからの前記受信された信号に基づいて、前記道具が前記目標軸と整列されるように前記作業部を長手方向又は枢動方向に調節する、手持ち型デバイス。