JP2023508453A - 位置決めツール、ロボットアームシステム、手術システム、ならびに登録および位置合わせ方法 - Google Patents

位置決めツール、ロボットアームシステム、手術システム、ならびに登録および位置合わせ方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2023508453000001
本発明は、位置決めツール、ロボットアームシステム、手術システム、登録および位置合わせ方法を提供する。位置決めツールは、ツール本体、登録先端および追跡部品を有し、ツール本体の一端はロボットアームの先端に固定され、ツール本体の他端は登録先端に接続され、登録先端は、予め設けられた位置に当接し、追跡部品は、ナビゲーション追跡装置と通信でき、ツール本体、登録先端またはロボットアームに設けられている。本発明に係る位置決めツールは、一体化された登録および位置決めツールであり、登録および位置合わせツールを交換する必要がなく、ロボットアームおよび手術対象物を登録できる。また、位置決めツールにおけるターゲットは、遮蔽や衝突を起こすことがなく、取り付けおよび取り外しを繰り返す必要がない。
【選択図】図１

Description

本発明は、医療機器の技術分野に関し、特に位置決めツール、ロボットアームシステム、手術システム、ならびに登録および位置合わせ方法に関する。
手術ナビゲーションシステムは、手術中に手術器械の位置をリアルタイムで観察できる特性を有することにより外科手術、特に整形外科手術において使用されることがますます多くなってきている。たとえば、ＭＡＫＯ整形外科手術ナビゲーションシステムやＲｏｂｏｄｏｃ整形外科手術ナビゲーションシステム等は、いずれもロボットアームと赤外線光学式ナビゲーション装置との組み合わせを利用し、医者の術前計画と、術中の登録および位置合わせ技術とを組み合わせることに基づいて、ロボットによる医者への支援を実現する。ここで、登録および位置合わせ技術は、ロボットとナビゲーション装置を接続するための重要な技術である。ロボットは、登録および位置合わせ技術により操作が必要な手術領域の位置を把握し、手術計画に基づいて能動的に位置決めや手術の支援を行う。しかしながら、現在の一般的な登録ツールや登録方法には、以下のような問題点が存在する。
（１）プロセスが煩雑で、エクストラ手術時間が増える。通常のロボットアームの登録方法は、ロボットアームの先端に登録用ターゲットを取り付け、登録完了後にロボットアームから登録用ターゲットを取り外す。ターゲットの取り付けには信頼性が求められ、そのほとんどが固設の方法によりロボットアームとターゲットとを接続するため、取り外しも取り付けも手間がかかる。さらに、骨を登録する際には、他の種類のターゲットに置き換えて登録および位置合わせをする必要がある。一方で、整形外科の手術において、感染のリスクを減らすためには、出来る限り手術領域の露出を最小限に抑える必要がある。従来の登録方法は、プロセスが煩雑であるため、手術時間が増える。
（２）信頼性が低く、リアルタイム性が低い。登録が完了すると、手術の過程で先端のターゲットに対して遮蔽や衝突が生じうるため、通常は登録用ターゲットを取り外す。取り外した後、ロボットアームのある関節において故障が生じると、ロボットアームの先端位置が正しくない問題を引き起こす。この場合、一般的には他のツールを用いてロボットアームの先端についてキャリブレーションを繰り返すため、リアルタイム性および信頼性がともに低くなる。
本発明は、従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、外科手術を行う際、ロボットアームの登録および手術対象物の登録プロセスが煩雑で、信頼性およびリアルタイム性が低い問題を解決できる位置決めツール、ロボットアームシステム、手術システム、登録および位置合わせ方法を提供することを目的とする。
上記目的と達成するための本発明に係る位置決めツールは、ツール本体、登録先端および追跡部品を有し、前記ツール本体の一端はロボットアームの先端に固定され、前記ツール本体の他端は前記登録先端に接続され、前記登録先端は、予め設けられた位置に当接し、前記追跡部品は、ナビゲーション追跡装置と通信でき、前記ツール本体、前記登録先端または前記ロボットアームに設けられている。
さらに、前記位置決めツールは、少なくとも三つの前記追跡部品を有する。
さらに、前記追跡部品は、光反射マーカである。
さらに、前記ツール本体は、手術器械の設置や位置決めに用いられる取付特徴構造を有する。
さらに、前記追跡部品は、前記ロボットアームの非先端関節に設けられている。
さらに、前記ロボットアームは、基部関節および複数の可動関節を備え、前記複数の可動関節は、肩関節、肘関節、前腕関節、手首関節および回転関節を含み、前記追跡部品は、前記複数の可動関節のうちのいずれかに設けられている。
上記目的を達成するための本発明に係るロボットアームシステムは、ロボットアームと、上記の位置決めツールと、を備える。
さらに、前記ロボットアームは、複数の可動関節を備え、前記追跡部品は、前記可動関節のいずれかにマーキングされている。
上記目的を達成するための本発明に係る手術システムは、ナビゲーション追跡装置、制御装置および上記のロボットアームシステムを備え、
前記ナビゲーション追跡装置は、前記追跡部品をリアルタイムで追跡し、前記追跡部品の空間位置情報を収集し、
前記制御装置は、前記追跡部品の空間位置情報を取得し、前記ロボットアームを制御することにより前記位置決めツールを駆動し、
前記制御装置は、
前記ロボットアームが所定の登録姿勢にあるとき、収集された前記ロボットアームの対応する関節の空間位置情報および前記ナビゲーション装置によって収集された前記追跡部品の空間位置情報に基づいて、前記ロボットアームを登録するための前記登録先端の空間位置を確定し、
前記登録先端がある対象物の特徴点に当接しているとき、収集された前記ロボットアームの対応する関節の空間位置情報および前記ナビゲーション装置によって収集された前記追跡部品の空間位置情報に基づいて、前記対象物を登録するための前記登録先端の空間位置を確定する。
さらに、前記手術システムは、手術用カートを備え、前記制御装置および前記ロボットアームのうちの少なくとも一方は、前記手術用カート上に設けられている。
さらに、前記手術システムは、ナビゲーションカートを備え、前記制御装置および前記ナビゲーション追跡装置のうちの少なくとも一方は、前記ナビゲーションカート上に設けられている。
さらに、前記手術システムは、基準座標系を提供する基部追跡部品を備えている。
上記目的を達成するための本発明に係る位置決めツールを用いた登録および位置合わせ方法は、
前記ロボットアームを所定の登録姿勢に調整した際の前記追跡部品の空間位置情報および前記ロボットアームの対応する関節の空間位置情報を収集し、収集した情報に基づいて、前記ロボットアームを登録するための前記登録先端の空間位置を確定するステップと、
前記登録先端がある対象物の特徴点に当接しているとき、前記追跡部品の空間位置情報および前記ロボットアームの対応する関節の空間位置情報を収集し、収集した情報に基づいて、前記対象物を登録するための前記登録先端の空間位置を確定するステップと、
を含む。
さらに、前記追跡部品は、前記ロボットアームの先端関節、前記ツール本体または前記登録先端に設けられ、前記ロボットアームの対応する関節は、前記ロボットアームの先端関節である。
さらに、前記追跡部品は、前記ロボットアームの非先端関節に設けられ、前記ロボットアームの対応する関節は、前記追跡部品の位置する関節、前記先端関節、前記追跡部品の位置する関節と前記先端関節との間の関節を含む。
本発明はまた、プロセッサおよびメモリを備える電子機器を提供し、前記メモリにはコンピュータプログラムが格納され、前記コンピュータプログラムが前記プロセッサによって実行されると、上記の登録および位置合わせ方法が実行される。
本発明はさらに、内部にコンピュータプログラムが記憶された読み取り可能な記憶媒体を提供し、前記コンピュータプログラムがプロセッサによって実行されると、上記の登録および位置合わせ方法が実行される。
本発明に係る位置決めツール、ロボットアームシステム、手術システム、登録および位置合わせ方法によれば、位置決めツールは、ツール本体、登録先端および追跡部品を有し、ツール本体の一端はロボットアームの先端に固定され、ツール本体の他端は登録先端に接続され、登録先端は、予め設けられた位置に当接し、追跡部品は、ナビゲーション追跡装置と通信でき、ツール本体、登録先端またはロボットアームに設けられている。すなわち、本発明に係る位置決めツールは、一体化された登録および位置決めツールであり、位置決めツールを用いてロボットアームおよび手術対象物を登録でき、ロボットアームが所定の登録姿勢にあるとき、追跡部品の空間位置情報を収集してロボットアームを登録し、登録先端が手術対象物の特徴点に当接しているとき、追跡部品の空間位置情報を収集して手術対象物を登録でき、途中で手術プロセスが簡略化され、手術時間を短縮できる。また、位置決めツールの追跡部品は、ツール本体、登録先端またはロボットアームに設けられるため、手術遮蔽や衝突を起こすことがなく、取り付けおよび取り外しを繰り返す必要がなく、手術の全プロセスにおいて、ナビゲーション装置がリアルタイムで位置決めツールの空間位置を効果的に監視でき、手術の可視化程度が向上され、安全性が高まる。
本発明の一実施形態において、ターゲットを登録先端に設けた場合の様子を示す図である。 本発明の一実施形態において、ターゲットをツール本体に設けた場合の様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係る位置決めツールを取り外した場合の様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係る他の一種の位置決めツールを示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットアームシステムを示す図である。 本発明の一実施形態に係る手術システムを示す図である。 本発明の一実施形態に係る登録および位置合わせ方法の処理フローを示す図である。 本発明の一実施形態において、ターゲットをロボットアームの異なる位置に設けた場合の様子を示す図である。 本発明の一実施形態において、ターゲットをロボットアームの異なる位置に設けた場合の様子を示す図である。 本発明の一実施形態において、ターゲットをロボットアームの異なる位置に設けた場合の様子を示す図である。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る位置決めツール、ロボットアームシステム、手術システム、登録および位置合わせ方法について、さらに詳細に説明する。なお、図面は、非常に簡略化されて示され、正確な縮尺を採用せず、本発明の実施形態を便利かつ明確に説明することを目的として示していることに留意されたい。さらに、図面に示される構造は、実際の構造の一部であることが多く、特に、各図面において示すべき要点がことなるため、異なる縮尺が用いられている。
本発明に係る位置決めツール、手術システム、登録および位置合わせ方法、手術方法は、その応用シーンについて特に限定せず、たとえば、人工膝関節置換に適用でき、他の外科手術方法、たとえば、関節手術、脊椎手術および脳手術などにも適用できる。以下の説明において、人工膝関節置換への応用を例に挙げており、それに伴い、上記で説明した予め設けられた位置／対象物は、以下の説明における骨となるが、本発明はこれに限定されない。
本発明の主な目的の一つは、登録および位置合わせの統合であり、同じツールによってロボットアームおよび手術対象物の登録を実現し、途中でターゲット／追跡部品を交換する必要がなく、手術プロセスの簡略化と手術時間の短縮を実現する。さらに、当該ツールによって登録および位置合わせを行う際、ターゲットを取り外す必要がないため、手術の全プロセスにおいて、ナビゲーション装置によりリアルタイムでターゲットを効果的に監視でき、手術の可視化程度が向上され、安全性が高まる。
図１、図２および図５に示すように、上記目的を達成するための本発明の実施形態に係る位置決めツール１１は、ツール本体１１１、登録先端１１２およびターゲット／追跡部品１１３を有する。ツール本体１１１の一端はロボットアーム１２の先端に固定され、ツール本体１１１の他端は登録先端１１２に接続されている。
図１に示すように、ツール本体１１１は、取付フランジ２００によってロボットアーム１２の先端に固定されてもよい。図３に示すように、本実施形態において、ツール本体１１１と登録先端１１２とは着脱可能に接続されていることが好ましい。着脱可能な接続は、ねじ締め接続やマグネット接続などを含み、同じ登録先端１１２を異なる手術タイプのツール本体に適用できるように構成されている。なお、他の実施形態において、ツール本体１１と登録先端１１２とは、たとえば一体化されて接続され、非着脱可能に接続されてもよい。
登録先端は、骨の登録を実現するために予め設けられた位置に対して当接している。図１、図２に示すように、登録先端１１２はテーパ構造を有し、先端が骨に刺さることができる。とうぜんでありながら、先端を有する他の構造であってもよい。
ターゲット１１３は、ツール本体１１１、登録先端１１２またはロボットアーム１２に設けられ、ナビゲーション追跡装置１３によってリアルタイムにその空間位置情報が収集される。収集された空間位置情報は、位置情報および姿勢情報を含む。具体的には、ロボットアーム１２が所定の登録姿勢にあるとき、ターゲット１１３の空間位置情報を用いてロボットアーム１２を登録し、登録先端１１２が骨の特徴点に当接しているとき、ターゲット１１３の空間位置情報を用いて骨を登録する。ターゲット１１３を繰り返し取り付けたり、取り外したりする必要がないため、手術の全プロセスにおいて、ナビゲーション追跡装置１３によりリアルタイムで位置決めツール１１の空間位置を効果的に監視でき、手術の可視化程度を向上できるとともに、安全性が高まる。ここで、図１は、ターゲット１１３を登録先端１１２に設けた一例を示し、図２は、ターゲット１１３をツール本体１１１に設けた一例を示している。
本実施形態において、好ましくは、ターゲット１１３は、マーキング式ターゲット、すなわち、マークの方式によって位置決めツール１１またはロボットアーム１２に設けられる。機械的に固定されたターゲットに比べて、マーキング式のターゲットは、取り付けの手間が省けるとともに、登録および位置合わせする際の衝突によるターゲットの緩みを回避できる。さらに、ターゲット１１３は、ナビゲーション追跡装置１３と組み合わせて使用されるため、具体的にはナビゲーション追跡装置１３の種類に応じて選択されてもよく、たとえばナビゲーション追跡装置１３が光学式ナビゲーション装置／光センシングシステムである場合、ターゲット１１３は、光学式ナビゲーション装置に光信号を送信できる光反射マーカを採用してもよい。
本実施形態において、ターゲット１１３の数は少なくとも３つあり、ターゲット１１３は、たとえば円周方向または直線的に分布される。なお、他の実施形態においては、少なくとも１つのターゲット１１３を確実に捕捉できるように、ターゲットを非直線的に設けてもよい。
本実施形態において、ツール本体１１１は、図１に示すような構造を採用してもよく、ツール本体は、骨切り溝または骨切り穴などの取付特徴構造３００を含むことにより、手術器械の設置または位置決めに用いられる。たとえば、スイングソー（ｓｗｉｎｇ ｓａｗ）を通過させる。しかしながら、図１に示された構造は本発明を限定するものではなく、実際において、一部の実施形態において、ツール１１１は、たとえば図４に示されるような他の骨切り誘導構造を採用してもよく、当該他のツール本体も骨切り穴、ガイドスルー溝などの取付特徴構造３００を含み、たとえば、穿設タイプの他の手術器械の誘導に用いられる。
位置決めツール１１に基づいて、本発明の実施形態に係るロボットアームシステムは、ロボットアーム１２および上記の位置決めツール１１を含む。
通常、外科手術用のロボットアーム１２は複数の関節を有し、一例として図５に示すように、ロボットアーム１２は、基部関節１２１、肩関節１２２、肘関節１２３、前腕関節１２４、手首関節１２５および回転関節１２６を含む。肩関節１２２、肘関節１２３、前腕関節１２４、手首関節１２５および回転関節１２６は、いずれも可動関節であり、これらの関節の具体的な空間位置は登録先端１１２の空間位置と関連付けられており、ターゲット１１３の空間位置を取得することによって登録先端１１２の空間位置を取得する際、ターゲット１１３がロボットアーム１２上に設けられている場合、好ましくは、ターゲットをこれらの可動関節上に設ける。
本発明の目的をさらに明らかにするため、図６に示すように、本発明の実施形態に係る外科手術システムは、ナビゲーション追跡装置１３、制御装置（図示せず）、ロボットアーム１２および上記の位置決めツール１１を備える。
ナビゲーション追跡装置１３は、ターゲット１１３をリアルタイムで追跡し、ターゲット１１３の空間位置情報を収集する。
制御装置は、ナビゲーション追跡装置１３からターゲット１１３の空間位置情報を取得し、これに基づいて、ロボットアーム１２が位置決めツール１１を動かすようにロボットアーム１２の動きを制御する。なお、制御装置により取得される空間位置情報は、位置情報および姿勢情報を含む。
制御装置は、ロボットアーム１２が所定の登録姿勢や登録先端１１２が骨の特徴点と当接（接触）する際、収集されたロボットアーム１２の対応する関節の空間位置情報およびナビゲーション追跡装置１３により収集されたターゲット１１３の空間位置情報に基づいて、登録先端１１２の空間位置を確定し、ロボットアーム１２を登録する。また、登録先端１１２が骨の特徴点と当接する際、収集されたロボットアーム１２の対応する関節の空間位置情報およびナビゲーション追跡装置１３により収集されたターゲット１１３の空間位置情報に基づいて、登録先端１１２の空間位置を確定し、骨を登録する。
本実施形態において、手術システムはさらに、手術用カート１４およびナビゲーションカート１５を含み、ナビゲーション追跡装置１３は、ナビゲーションカート１５上に設けられてもよく、制御装置は、手術用カート１４内に設けられてもよく、ナビゲーション追跡装置１３が収集したターゲット１１３の空間位置情報を取得するために、ナビゲーション追跡装置１３との間で通信を確立する。一部の実施形態において、制御装置は、ナビゲーションカート１５内に設けられてもよく、または、少なくとも一部が手術用カート１４またはナビゲーションカート１５内に設けられてもよい。他の一部の実施形態において、制御装置は他の独立した装置に設けられてもよく、本発明はこれについて特に限定しない。ロボットアーム１２の基部関節１２１は、手術用カート１４に固定され、手術用カート１４にはまた、手術システム全体に給電する給電装置が設けられている。さらに、手術用カート１５は、基準座標系を提供する基部ターゲットの設置にも用いられ、当該基部ターゲットは、手術用カート１５上にマーキングされてもよい。
システムの視覚装置としてのナビゲーション追跡装置１３は、ターゲット１１３が取り付けられた全ての装置を監視でき、光学式ナビゲーション追跡装置１３、磁気式ナビゲーション追跡装置および慣性ナビゲーション追跡装置１３などを含むが、これらに限定されない。ナビゲーション追跡装置１３が光学式ナビゲーション追跡装置である場合、ターゲット１１３は、これに対応して光反射マーカである。
さらに、本実施形態に係る手術システムに基づいて、図７に示すように、本実施形態に係る登録および位置合わせ方法は、以下のステップを含む。
（ステップＳ１１）
ロボットアーム１２を所定の登録姿勢に調整する。
（ステップＳ１２）
ロボットアーム１２に対する登録を完了させる。ロボットアーム１２を所定の登録姿勢に調整した際、ターゲット１１３の空間位置情報およびロボットアーム１２の対応する関節の空間位置情報を収集し、収集された情報に基づいて、ロボットアーム１２を登録するための登録先端１１２の空間位置を確定する。
（ステップＳ１３）
登録先端の位置を調整して骨の特徴点と当接（接触）させる。
（ステップＳ１４）
骨の登録を完了させる。登録先端１１２が骨の特徴点と当接する際、ターゲット１１３の空間位置情報およびロボットアーム１２の対応する関節の空間位置情報を収集し、収集された情報に基づいて、骨を登録するための登録先端１１２の空間位置を確定する。
なお、骨の登録を行う際、ユーザが位置決めツール１１を把持することにより、登録先端１１２を骨の特徴点と当接させてもよい。
以下、本発明の実施形態に係る登録および位置合わせ方法について例示的に説明する。
＜実施例１＞
対応する関節は、ロボットアーム１２の先端関節である。図１に示すように、ターゲット１１３は登録先端１１２に設けられ、登録プロセスにおいて、ナビゲーション追跡装置１３によりターゲット１１３の空間位置情報を収集し、制御装置により回転関節１２６の空間位置情報を取得する。登録先端１１２が回転関節１２６の姿勢と一致するため、ターゲット１１３の空間位置情報および回転関節１２６の姿勢情報を収集することにより登録先端１１２の空間位置を算出でき、ロボットアーム１２および骨の登録プロセスを実現する。
＜実施例２＞
対応する関節は、ロボットアーム１２の先端関節である。図２または図４に示すように、ターゲット１１３はツール本体１１１に設けられている。登録プロセスにおいて、ナビゲーション追跡装置１３によりターゲット１１３の空間位置情報を収集し、制御装置により回転関節１２６の空間位置情報を取得する。ターゲット１１３と登録先端１１２との相対位置が既知であり、かつ、登録先端１１２が回転関節１２６の姿勢と一致するため、収集されたターゲット１１３の空間位置情報および回転関節１２６の空間位置情報に基づいて、登録先端１１２の空間位置を算出でき、ロボットアーム１２および骨の登録プロセスを実現する。
＜実施例３＞
対応する関節は、ロボットアーム１２の先端関節である。図８に示すように、ターゲット１１３はロボットアーム１２の先端の回転関節１２６に設けられている。登録プロセスにおいて、ナビゲーション追跡装置１３によりターゲット１１３の空間位置情報、すなわち手首関節の出力軸の空間位置を収集し、制御装置により回転関節１２６の空間位置情報を取得する。ターゲット１１３と登録先端１１２との相対位置が既知であるため、収集されたターゲット１１３の空間位置情報および回転関節１２６の空間位置情報に基づいて、登録先端１１２の空間位置を算出でき、ロボットアーム１２および骨の登録プロセスを実現する。
＜実施例４＞
対応する関節は、ロボットアーム１２の非先端関節である。図９に示すように、ターゲット１１３はロボットアーム１２の先端の手首関節に設けられている。登録プロセスにおいて、ナビゲーション追跡装置１３によりターゲット１１３の空間位置情報、すなわち前腕関節１２４の出力軸の空間位置情報を収集し、制御装置により手首関節および回転関節１２６の空間位置情報を取得する。ターゲット１１３と登録先端１１２との相対位置が既知であるため、収集されたターゲット１１３の空間位置情報および手首関節、回転関節１２６の空間位置情報に基づいて、登録先端１１２の空間位置を算出でき、ロボットアーム１２および骨の登録プロセスを実現する。
また、ターゲット113が肩関節122、肘関節123および前腕関節124に設けられている場合にも、同様に登録を行うことができる。例えば、図10に示されるように、ターゲット113が前腕関節124の延伸部分に設けられている場合、対応する関節は、前腕関節124、手首関節および回転関節126を含み、その登録プロセスは、ターゲット113を手首関節に設けた場合と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
さらに、上述した登録および位置合わせ方法を用いてロボットアーム１２の登録および手術対象物の登録を完了した後、目標位置情報に基づいて、登録先端１１２が目標位置に移動するまで、ロボットアーム１２を介して位置決めツール１１を移動させるようにロボットアーム１２の動きを制御してもよい。この場合、医者は骨切り用電動ソー（ｏｓｔｅｏｔｏｍｙ ｓａｗ）を持って、位置決めツールによる誘導のもとで骨を切断する。
本発明の実施形態に係る登録および位置合わせ方法に基づいて、本発明はさらに、プロセッサおよびメモリを備える電子機器を提供し、メモリにはコンピュータプログラムが格納され、コンピュータプログラムがプロセッサによって実行されると、上記の登録および位置合わせ方法が実行される。本発明はさらに、内部にコンピュータプログラムが記憶された読み取り可能な記憶媒体を提供し、コンピュータプログラムがプロセッサによって実行されると、上記の登録および位置合わせ方法が実行される。
以上のとおり、本発明に係る位置決めツール、ロボットアームシステム、手術システム、登録および位置合わせ方法は、外科手術を行う際、ロボットアームの登録および手術対象の登録のプロセスの煩雑さ、信頼性およびリアルタイム性が低い問題を解決できる。
上記の説明は、本発明のより良い実施形態の説明に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではなく、上記説明に基づいていわゆる当業者が行ういかなる変更や改良は、本発明の特許請求の範囲に属する。
１１ 位置決めツール、
１１１ ツール本体、
１１２ 登録先端、
１１３ ターゲット、
１２ ロボットアーム、
１３ ナビゲーション追跡装置、
２００ 取付フランジ、
３００ 取付特徴構造、
１２１ 基部関節、
１２２ 肩関節、
１２３ 肘関節、
１２４ 前腕関節、
１２５ 手首関節、
１２６ 自転関節、
１４ 手術用カート、
１５ ナビゲーションカート。

Claims (16)

  1. ツール本体、登録先端および追跡部品を有し、
    前記ツール本体の一端はロボットアームの先端に固定され、前記ツール本体の他端は前記登録先端に接続され、
    前記登録先端は、予め設けられた位置に当接し、
    前記追跡部品は、ナビゲーション追跡装置と通信でき、前記ツール本体、前記登録先端または前記ロボットアームに設けられている、位置決めツール。
  2. 前記位置決めツールは、少なくとも３つの前記追跡部品を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の位置決めツール。
  3. 前記追跡部品は、光反射マーカである、ことを特徴とする請求項１に記載の位置決めツール。
  4. 前記ツール本体は、手術器械の設置や位置決めに用いられる取付特徴構造を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の位置決めツール。
  5. 前記追跡部品は、前記ロボットアームの非先端関節に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の位置決めツール。
  6. 前記ロボットアームは、基部関節および複数の可動関節を備え、前記複数の可動関節は、肩関節、肘関節、前腕関節、手首関節および回転関節を含み、前記追跡部品は、前記複数の可動関節のうちのいずれかに設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の位置決めツール。
  7. ロボットアームと、請求項１～６のいずれか１項に記載の位置決めツールと、を備える、ロボットアームシステム。
  8. ナビゲーション追跡装置、制御装置および請求項７に記載のロボットアームシステムを備える手術システムであって、
    前記ナビゲーション追跡装置は、前記追跡部品をリアルタイムで追跡し、前記追跡部品の空間位置情報を収集し、
    前記制御装置は、前記追跡部品の空間位置情報を取得し、前記ロボットアームを制御することにより前記位置決めツールを駆動し、
    前記制御装置は、
    前記ロボットアームが所定の登録姿勢にあるとき、収集された前記ロボットアームの対応する関節の空間位置情報および前記ナビゲーション装置によって収集された前記追跡部品の空間位置情報に基づいて、前記ロボットアームを登録するための前記登録先端の空間位置を確定し、
    前記登録先端がある対象物の特徴点に当接しているとき、収集された前記ロボットアームの対応する関節の空間位置情報および前記ナビゲーション装置によって収集された前記追跡部品の空間位置情報に基づいて、前記対象物を登録するための前記登録先端の空間位置を確定する、手術システム。
  9. 手術用カートを備え、前記制御装置および前記ロボットアームのうちの少なくとも一方は、前記手術用カート上に設けられている、ことを特徴とする請求項８に記載の手術システム。
  10. ナビゲーションカートを備え、前記制御装置および前記ナビゲーション追跡装置のうちの少なくとも一方は、前記ナビゲーションカート上に設けられている、ことを特徴とする請求項８に記載の手術システム。
  11. 基準座標系を提供する基部追跡部品を備えている、ことを特徴とする請求項８に記載の手術システム。
  12. 請求項１～６のいずれか１項に記載の位置決めツールを用いた登録および位置合わせ方法であって、
    前記ロボットアームを所定の登録姿勢に調整した際の前記追跡部品の空間位置情報および前記ロボットアームの対応する関節の空間位置情報を収集し、収集した情報に基づいて、前記ロボットアームを登録するための前記登録先端の空間位置を確定するステップと、
    前記登録先端がある対象物の特徴点に当接しているとき、前記追跡部品の空間位置情報および前記ロボットアームの対応する関節の空間位置情報を収集し、収集した情報に基づいて、前記対象物を登録するための前記登録先端の空間位置を確定するステップと、
    を含む、登録および位置合わせ方法。
  13. 前記追跡部品は、前記ロボットアームの先端関節、前記ツール本体または前記登録先端に設けられ、前記ロボットアームの対応する関節は、前記ロボットアームの先端関節である、ことを特徴とする請求項１２に記載の登録および位置合わせ方法。
  14. 前記追跡部品は、前記ロボットアームの非先端関節に設けられ、前記ロボットアームの対応する関節は、前記追跡部品の位置する関節、前記先端関節、前記追跡部品の位置する関節と前記先端関節との間の関節を含む、ことを特徴とする請求項１２に記載の登録および位置合わせ方法。
  15. プロセッサとメモリとを備え、前記メモリにはコンピュータプログラムが格納され、前記コンピュータプログラムが前記プロセッサによって実行されると、請求項１２～１４のいずれか１項に記載の方法が実行される、電子機器。
  16. 内部にコンピュータプログラムが記憶された読み取り可能な記憶媒体であって、前記コンピュータプログラムがプロセッサによって実行されると、請求項１２～１４のいずれか１項に記載の方法が実行される、読み取り可能な記憶媒体。
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