JP2023545112A - 棘突起クランプ - Google Patents

Abstract

ヒンジ軸線（８８）を定めるヒンジ（８４）と、可動ジョー及び固定ジョーであって、固定ジョーの場所が固定ジョーの蛍光透視画像から識別可能であるように予め決められた部分をＸ線不透明にした上記固定ジョーを含む一対の対向するジョー（８０Ａ，８０Ｂ）とで構成される装置。対向するジョーは、近位及び遠位領域で終端し、近位領域は、可動ジョーが閉鎖状態と開放状態の間でヒンジの周りに回転するようにヒンジに接続される。ジョーは、閉鎖状態でジョーが椎骨のセクションを把持するように、ヒンジ軸線と平行な平面内で湾曲し、かつ遠位領域での狭窄端部で終端する。装置はまた、ヒンジ及び一対の対向するジョーを保持する支持構造体（６０）と、対向するジョーのそれぞれの内面上に配置された多数の先鋭歯（９８）とを有する。【選択図】 図４Ａ

Description

〔関連出願への相互参照〕
この出願は、引用によって本明細書に組み込まれている２０１７年１２月７日出願の米国仮特許出願第６２／５９５、５９８号の利益を主張するものである。

この出願は、引用によって本明細書に組み込まれている２０１８年９月４日出願の米国特許出願第１６／１２０、４８０号の一部継続出願である。

本発明は、一般的にクランプに関連し、特に、生体の脊椎に取り付けられる場合があるクランプに関する。

画像誘導手術中に、手術が行われている患者の要素と画像を発生している機器とを位置合わせすることが重要である場合がある。これは、典型的には、実際の各部分に位置合わせしている患者の各部分の画像を発生する手術ナビゲーションシステムを手術が備えている場合である。画像誘導手術に使用される場合がある一部の従来技術参考文献を以下に提供する。

Ｍａｎｇｉａｒｄｉ他に付与された米国特許第５、６６５、０９２号明細書は、患者に対して可能な限り痛みを与えない方式で手術医が手術すべき箇所に正確にマーキングすることを可能にする手術手順のためのマーカーを説明している。

Ｊｕｔｒａｓ他に付与された米国特許第７、１０７、０９１号明細書は、相互依存的可動骨要素のモニタを容易にすると主張する画像誘導手術システムとの併用に適応した手術デバイスを説明している。

Ｊａｓｃｏｂ他に付与された米国特許第８、２７１、０６９号明細書は、非侵襲性動的座標系及び／又は基準マーカー、センサ先端付き器具、及びアイソレータ回路を含むことができる患者の領域をナビゲートするための手術ナビゲーションシステムを説明している。動的座標系は、器具を誘導するために正確な位置で患者上の置くことができる。

Ｈａｒｔｍａｎｎ他に付与された米国特許第８、７３７、７０８号明細書は、器具を追跡してナビゲートすることができる患者空間を患者が定めると主張している。画像空間は、患者空間に対して位置合わせすることができる画像データによって定められる。追跡デバイスは、画像データ内に画像点を発生させる撮像可能部分を含む公知の方法で部材に接続することができる。選択された画像スライス又は部分は、再構成画像データを患者空間に対して位置合わせするのに使用することができる。

Ｍｏｓｋｏｗｉｔｚ他に付与された米国特許第８、７８４、４５０号明細書は、隣接棘突起を留める／融合する胸部／腰部及び頸部棘突起ステープルを説明している。

Ｂｒｕｎｄｏｂｌｅｒ他に付与された米国特許第９、００５、２１１号明細書は、ガイドチューブ固着デバイスを患者の脊椎構造に位置決めする方法を説明している。この方法は、取り付け要素を脊椎構造に取り付ける段階と、取り付けの前に較正されているガイドチューブを取り付け要素に取り付ける段階と、ガイドチューブの一部を患者のターゲット領域に関連する予め決められた場所までナビゲートする段階とを備える。

Ｂｅｒｔａｇｎｏｌｉ他に付与された米国特許第９、０１１、４４１号明細書は、埋め込み可能デバイスを受け入れる棘間空間を準備する方法を説明している。

Ｌａｗｓｏｎ他に付与された米国特許第９、０６０、７５７号明細書は、隣接椎骨を伸転及び／又は圧迫するための器具を説明している。この器具は、ヨークと、ヨークに可動に装着された第１のブレードと、ヨークに装着された第２のブレードと、調節システムとを備える。

Ｎｕｃｋｌｅｙ他に付与された米国特許第９、０８４、６３５号明細書は、例えば椎弓根ネジの正確な配置を容易にするために手術中に椎骨を位置合わせして固定するためのいくつかの脊椎安定化デバイスを説明している。１つの安定化デバイスは、締め付けて閉じるように付勢され、それによっていくつかの椎骨を受動的に係合させる一対のスパイク付きレールを備える。

Ｒｏｓｓｎｅｒに付与された米国特許出願第２０１５／０２８２７３５号明細書は、接続ユニットと、接続ユニットに取り外し可能に取り付けられたマーカー担持ユニットと、デバイスを患者の身体部分に固定するために接続ユニットに接続された取り付けユニットとを含む手術ナビゲーションシステムのためのデバイス及び方法を説明している。

Ｎｅｈｌｓに付与された米国特許出願第２０１６／００２２２８７号明細書は、互いに同心であり、かつ骨を突き通すように構成された第１及び第２の貫通部材を有する一時的Ｘ線不透明骨マーカーを説明している。

Ｈｏｌｔｈｕｉｚｅｎ他に付与された米国特許出願第２０２０／０３９０５０２号明細書は、脳室ドレイン顔面マスク上のＸ線不透明基準の配置を説明している。

Ｏｎａｔｉｖｉａ Ｂｒａｖｏ他に付与された米国特許出願第２０２０／０１２９２６４号明細書は、同じくＸ線不透明球体を含むことができる基準クランプを説明している。

米国特許第５、６６５、０９２号明細書 米国特許第７、１０７、０９１号明細書 米国特許第８、２７１、０６９号明細書 米国特許第８、７３７、７０８号明細書 米国特許第８、７８４、４５０号明細書 米国特許第９、００５、２１１号明細書 米国特許第９、０１１、４４１号明細書 米国特許第９、０６０、７５７号明細書 米国特許第９、０８４、６３５号明細書 米国特許出願第２０１５／０２８２７３５号明細書 米国特許出願第２０１６／００２２２８７号明細書 米国特許出願第２０２０／０３９０５０２号明細書 米国特許出願第２０２０／０１２９２６４号明細書 米国特許第９、９２８、６２９号明細書

本発明の実施形態は、
ヒンジ軸線を定めるヒンジと、
可動ジョーとその予め決められた部分をＸ線不透明にした固定ジョーとを含み、そのために固定ジョーの場所が固定ジョーの蛍光透視画像から識別可能である一対の対向するジョーであって、対向するジョーが、それぞれの近位領域及び遠位領域で終端し、近位領域が、ヒンジに接続され、そのために可動ジョーが、ジョーの閉鎖状態と開放状態の間でヒンジの周りに回転するように構成され、ジョーが、ヒンジ軸線と平行なそれぞれの平面内で湾曲し、かつそれぞれの遠位領域でのそれぞれの狭窄端部で終端し、閉鎖状態では、ジョーが、椎骨の１又は２以上のセクションを把持するように構成される上記一対の対向するジョーと、
ヒンジと一対の対向するジョーとを保持するように構成された支持構造体と、
対向するジョーのそれぞれの内面上に配置された多数の先鋭歯と、
で構成される装置を提供する。

開示する実施形態では、予め決められた部分は、第１のＸ線不透明度を有する固定ジョーの第１の部分と、第１のＸ線不透明度とは異なる第２のＸ線不透明度を有する固定ジョーの第２の部分とを含み、第１の部分は、第１の部分の蛍光透視画像が固定ジョーの場所を提供するように構成される。第１の部分は、第２の部分内の予め決められた場所に複数の孔を含む場合がある。これに代えて又はこれに加えて、第１の部分は、第２の部分内の予め決められた場所の中に組み込まれた複数のビーズを含む場合がある。更にこれに代えて又はこれに加えて、第１の部分は、固定ジョーの内面上の予め決められた場所に配置された複数の先鋭歯を含む場合があり、第２の部分は、第１の部分が欠如した固定ジョーを有する場合がある。

更に開示する実施形態では、固定ジョーは、単一Ｘ線不透明度と予め決められた形状とを有し、予め決められた形状は、蛍光透視画像が固定ジョーの場所を提供するように構成される。典型的には、可動ジョーは、単一Ｘ線不透明度とは異なる可動ジョーＸ線不透明度を有する。

本発明の実施形態により、
ヒンジ軸線を定めるヒンジと、
可動ジョーとその予め決められた部分をＸ線不透明にした固定ジョーとを含み、そのために固定ジョーの場所が固定ジョーの蛍光透視画像から識別可能である一対の対向するジョーであって、対向するジョーが、それぞれの近位領域及び遠位領域で終端し、近位領域が、ヒンジに接続され、そのために可動ジョーが、ジョーの閉鎖状態と開放状態の間でヒンジの周りに回転するように構成され、閉鎖状態では、ジョーが、椎骨の１又は２以上のセクションを把持するように構成される上記一対の対向するジョーと、
を含むクランプを与える段階と、
画像誘導手術手順中にクランプを使用する段階と、
で構成される方法を更に提供する。

代替実施形態では、画像誘導手術手順中にクランプを使用する段階は、クランプが椎骨の１又は２以上のセクションを把持する間に閉鎖状態でクランプの蛍光透視走査を実行する段階と、固定ジョーと椎骨の１又は２以上セクションとのそれぞれの場所を走査から識別する段階とを備える。

本方法はまた、識別された場所に応答して固定ジョーの座標系を椎骨の１又は２以上のセクションの座標系と位置合わせする段階を含む場合がある。本方法は、更に、光学反射体を有するマーカーを固定ジョーに取り付ける段階と、位置合わせされた座標系に応答して椎骨の１又は２以上のセクションを追跡するためにマーカーの取得された光学画像に応答してマーカーの場所を追跡する段階とを含む場合がある。

本発明は、図面と共にその実施形態の以下の詳細説明からより完全に理解されるであろう。

本発明の実施形態による医療手順の概略図である。 本発明の実施形態により医療手順内でクランプが挿入されて調節された後の状況を概略的に示す図である。 本発明の実施形態により位置決めマーカーがクランプに取り付けられる方法を概略的に示す図である。 本発明の実施形態による位置決めマーカーを概略的に示す図である。 本発明の実施形態によるクランプの選択された要素を示す概略図である。 本発明の実施形態によるクランプの選択された要素を示す概略図である。 本発明の実施形態によるクランプの選択された要素を示す概略図である。 本発明の実施形態によるクランプの選択された要素を示す概略図である。 本発明の実施形態によるクランプの選択された要素を示す概略図である。 本発明の実施形態によるクランプの更に別の要素を示す概略図である。 本発明の実施形態によるクランプの更に別の要素を示す概略図である。 本発明の実施形態によるクランプへのマーカーの取り付けを示す概略図である。 本発明の実施形態によるクランプへのマーカーの取り付けを示す概略図である。 本発明の実施形態によるクランプへのマーカーの取り付けを示す概略図である。 本発明の実施形態により図１の手順に対して実行される段階の流れ図である。 本発明の実施形態による流れ図の段階の１つを示す概略図である。 本発明の代替実施形態によるクランプを示す概略図である。 本発明の代替実施形態によるクランプを示す概略図である。 本発明の更に別の代替実施形態によるクランプを示す概略図である。 本発明の更に別の代替実施形態によるクランプを示す概略図である。 本発明の更に別の代替実施形態によるクランプを示す概略図である。 本発明の代替実施形態による位置決めマーカーを示す概略図である。 本発明の実施形態により図８Ａ及び８Ｂのクランプ又は図８Ｃ、８Ｄ、及び８Ｅのクランプのようなクランプと図９のマーカーとを使用して実行される段階の流れ図である。

本発明の実施形態は、本明細書では例示的に従来技術のクランプとは対照的に２つの湾曲ジョーを有する棘突起クランプであると仮定するクランプとして使用することができる装置を提供する。ジョーを湾曲させることにより、クランプは患者の２又は３以上の棘突起の上に締結することができ、比較的小さい切開部を通して患者に挿入することができる。

ヒンジが２つのジョーを結合し、一方のジョーはヒンジの周りに回転するように可動であり、他方のジョーはヒンジに対して固定される。固定ジョーは、固定ジョーの予め決められた部分をＸ線不透明にすることにより、固定ジョーの蛍光透視画像から識別可能である固定ジョーの場所を有するように構成される。

固定ジョーの予め決められた部分をＸ線不透明になるように構成することにより、ジョーを棘突起上に締結した後の固定ジョーの蛍光透視走査は、固定ジョー及び従ってクランプの場所が棘突起と位置合わせされることを可能にする。

ヒンジはヒンジ軸線を定め、各ジョーはヒンジ軸線と平行なそれぞれの平面内で湾曲する。更に、各ジョーは、それぞれの狭窄領域で終端し、狭窄領域は、切開部を通したクランプのジョーを患者に挿入しやすくする。

各ジョーは先鋭歯を有するように構成され、それにより、クランプが閉じた場合に棘突起に切り込むと共にそれを実質的に把持することができる。

クランプ支持構造体が２つのジョーとヒンジを保持する。ジョーを患者に挿入した後に、支持構造体を使用してジョーを操作することができるので、ジョーが患者の１又は２以上の棘突起を把持する一方、支持構造体は患者の外部に留まる。

ジョーが患者の棘突起を把持した状態で、クランプの支持構造体は、患者の脊椎に対して動くことのない位置決めマーカーを取り付けることができる剛性プラットフォームを提供する。マーカーを取り付けたクランプは、手順を行う専門家が手術ナビゲーションシステムを使用する画像誘導手術手順中に使用することができる。

クランプと棘突起との上述の位置合わせにより、手術ナビゲーションシステムは、システムの座標系内でマーカーの及び従ってクランプと患者との位置及び向きを見つけることができる。すなわち、患者及び／又は専門家の移動によって生じる場合がある患者とシステムの間のあらゆる相対的な移動を補償することができる。

位置合わせ過程に対してクランプの固定ジョーを使用することは、視野の狭い蛍光透視鏡が位置合わせに使用される走査を実行することを可能にする。これは、広い視野を有する蛍光透視鏡を必要とするか、又は蛍光透視鏡の狭い視野を受け入れるために中間段階を必要とするか、又は個別の位置合わせマーカーを必要とする従来技術のシステムとは対照的に位置合わせの過程を簡略化する。

詳細説明
以下では、全ての方向参照（例えば、上側、下側、上向き、下向き、左、右、上部、底部、上方、下方、垂直、及び水平）は、本発明に対して読者の理解を助けるために識別の目的に使用されるに過ぎず、特に本発明の実施形態の位置、向き、又は用途に関して制限を発生させるものではない。

ここで図１を参照すると、これは、本発明の実施形態による医療手順の概略図である。専門家２２によって行われる手順中に、専門家は、手順の実施で専門家を支援する手術ナビゲーションシステム２０を使用する。手術ナビゲーションシステム２０はプロセッサ２６を備え、これは、システムの要素を操作し、専門家２２によって着用され、システムに組み込まれた拡張現実アセンブリ２４と通信する。アセンブリ２４は特に、本明細書ではカメラ７２とも呼び、視野７４を有し、可視スペクトルの画像を取り込むように構成された画像取り込みデバイス７２を備える。システム２０、プロセッサ２６、及びデバイス７２の機能を以下に説明する。拡張現実アセンブリ２４と類似のアセンブリ及びその作動は、Ｂｅｎｉｓｈｔｉ他に付与された米国特許第９、９２８、６２９号明細書に説明されており、その開示は引用によって本明細書に組み込まれている。

ここに例示する医療手順は、患者３０に対して実施され、手順の初期段階で専門家２２が患者の背中に切開３２を行う。次に専門家は、棘突起クランプ５０を切開部に挿入し、クランプの対向するジョーが棘突起の両側に位置付けられるようにする。次に専門家は、クランプを椎弓板上で滑らせ、クランプを調節して自身が選択した患者の１又は２以上の棘突起を把持するようにする。以下でより詳細に説明するように、クランプのジョーの歯の先鋭縁部は、前方を向き、筋肉を棘突起まで切断するように構成され、クランプの挿入を容易にする。それにより、ジョーの下側は椎弓板上を滑ることができる。

図２Ａは、本発明の実施形態によりクランプ５０が挿入されて調節された後の状況を概略的に示している。この図は、患者３０の脊椎４０を把持するために、具体的には脊椎の椎骨の棘突起４２及び４４を把持するためにクランプ５０が取り付けられていることを示している。図２Ａに示すように、クランプ５０はスタッド５４を備え、本明細書では一例としてクランプの支持構造体６０の近位面５８から突出する４つのスタッド５４が存在する。

図２Ｂは、本発明の実施形態により位置決めマーカー６６（より詳しく図２Ｃに示す）がクランプ５０に取り付けられる方法を概略的に示している。以下で説明するように、マーカー６６は、互いに既知の位置合わせ状態にあるＸ線不透明で光学的に可視の要素を備える。すなわち、マーカーの蛍光透視画像及び可視スペクトル画像を使用して、マーカーの及びマーカーが取り付けられたクランプの蛍光透視及び可視スペクトル座標系を位置合わせすることができる。

図２Ｂに概略的に示すように、クランプ５０のスタッド５４は、マーカー６６の開口６２に嵌合するように構成され、そのために嵌合すると、マーカーは面５８上の多数の選択可能な位置の１つに着座する。本明細書に説明する実施形態では、２つの選択可能な位置が存在し、図２Ｂは、それらの位置の１つに、クランプの左側に取り付けられたマーカーを示している（図５Ｃは、クランプの右側に取り付けられたマーカーを示す）。しかし、マーカー６６を面５８上に着座させることができる２よりも多い選択可能な位置が存在するようにスタッド及び開口を構成することができることは理解されるであろう。

図２Ｃは、本発明の実施形態によるマーカー６６を概略的に示している。マーカー６６は、位置決めネジ１２６（図４Ｂを参照して以下で説明する）へのアクセス孔１６４を備えるほぼ矩形の中実基板１７４から形成され、この孔は、クランプに対するマーカーの取り付け方向に関係なく、マーカーを取り付けた後で孔１６４の１つを通して位置決めネジへのアクセス方法が存在するように構成される。

専門家２２によって実行される手順中に、マーカー６６は、アセンブリ２４に対するクランプ５０のあらゆる見かけの移動の追跡を容易にし、かつその移動を補償する基準として使用される。マーカーはまた、マーカーの可視スペクトル座標系とマーカーのＣＴ座標系との位置合わせを可能にするためにも使用される。

基準として作用するように、マーカー６６は、基板１７４の上面１７２に定められたパターンに配置された多数の反射体１６８を備える。反射体１６８は可視光を反射し、基板１７４は、典型的に可視スペクトルでは不透明である。手術ナビゲーションシステム２０のプロジェクタ（図示せず）及び／又は周囲可視光によって反射体が照明された状態で、画像取り込みデバイス７２は反射体の画像を形成し、その画像はプロセッサ２６に転送される。

位置合わせデバイスとして作用するように、マーカー６６はまた、多数のＸ線不透明要素１７０を備え、それらは、反射体１６８に対して既知の予め決められた物理的関係に配置され、典型的に基板１７４に埋め込まれる。例示的に、要素１７０は、反射体１６８の直下の予め設定された距離にあると仮定され、図２Ｃは、球体のような４つの要素を示している。基板１７４の材料は、蛍光透視の下で透明になるように選択される。

一部の実施形態では、反射体１６８及びＸ線不透明要素１７０は、上述のように別々のエンティティを備えるのではなく、可視光で反射性であると共にＸ線不透明である複合型の単一要素で構成される。例えば、反射体１６８は、アルミニウム円盤から形成することができる。

図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、及び３Ｅは、本発明の実施形態によりクランプ５０の選択された要素を示す概略図である。クランプ５０は、２つの対向するジョー８０Ａ、８０Ｂを備え、それらは、ジョーの近位領域でヒンジピン８４によって接続される。ジョー８０Ａ、８０Ｂを本明細書ではジョー８０とも呼ぶ。ジョーの少なくとも１つは、ヒンジピン８４の周りに回転することができ、図では、ジョー８０Ａがヒンジピンの周りに回転するように示しているのに対して、ジョー８０Ｂはピンに対して固定されている。回転により、ジョー８０は、図３Ａに示すジョーの開放状態と図３Ｂに示すジョーの閉鎖状態との間を連続的に移行することができる。

ヒンジピン８４はヒンジ軸線８８を定め、各ジョー８０はヒンジ軸線と平行なそれぞれの平面に存在する。図３Ｃはジョー８０Ｂを示しており、この図は、図３Ｃの紙面がジョー８０Ｂの存在する平面に対応するように示している。

各ジョー８０は、それぞれの平面内で湾曲している。従って、図３Ｃに示すように、ジョー８０Ｂは、第１の実質的に真っ直ぐな近位領域９０、第２の実質的に真っ直ぐな遠位領域９４、及びこの２つの真っ直ぐな領域を固定的に接続する湾曲中間セクション９７を備える。近位領域９０と遠位領域９４は両方とも、ジョー８０Ｂの終端領域である。ジョー８０Ａは、ジョー８０Ｂの場合のように２つの同様な領域と、接続された同様な中間セクションとを備える。典型的には、ジョーの遠位領域は十分に長いので、複数の隣接する棘突起を同時に締結することができる。開示する実施形態では、ジョーの長さは約７ｃｍである。

実施形態では、２つの真っ直ぐなセクションの交差が成す角度θは約９０°である。しかし、他の実施形態では、角度θは、約７０°～９０°の範囲にあるものとすることができる。

典型的には、各ジョー８０は、ジョーの内面に多数の歯９８を有し、２つのジョーの歯は互いに対向するように構成される。実施形態では、対向する歯は、図３Ｄに示すように、ジョーが閉鎖状態にある時に互いに噛み合うように構成される。

開示する実施形態では、歯は、図３Ｅに示すように角錐状の形状を有し、角錐の縁部は先鋭である。各歯の角錐は、次に、先鋭先端９４で終端するように構成され、それにより、歯は棘突起を把持しやすくなる。

これに加えて、クランプを挿入する時に棘突起間の筋肉を切断することができるように、歯９８毎に角錐の１つの縁部９６は先鋭であるように及び前方を向くように構成される。更に、クランプを取り外す時に棘突起間の筋肉を切断することができるように、各歯９８の角錐の別の縁部１００も先鋭であるが、後方を向くように構成される。角錐形状歯の前方を向く先鋭縁部が患者３０へのクランプ挿入を容易にし、角錐形状歯の後方を向く先鋭縁部が患者からのクランプ取り外しを容易にすることは理解されるであろう。

ジョー８０Ａ及び８０Ｂの各遠位セクションの遠位終端１０２は、ジョーの遠位先端が先鋭とならないように僅かに切り取られて丸めることによって狭窄化される。この構成により、筋肉又は脂肪のような軟らかい体組織へのクランプ挿入が容易になる。代替実施形態では、ジョーの挿入中に組織を貫通しやすくするためにも、終端１０２の内面１０６の縁部１０４は先鋭である。

実施形態では、ジョー８０は、陽極酸化アルミニウム、典型的には生体適合性に関して黒色陽極酸化アルミニウムで形成される。他の実施形態では、ジョー８０は、アルミニウムと実質的に同じ物理特性を有する複合材を含む他の金属又は非金属材料によって形成することができる。

ジョー８０Ｂの近位領域は、ジョー８０Ｂに固定されてかつ次に遮蔽開口１２２を備えるベース１１８を保持する支持構造体を備える（図３Ａ、３Ｂ）。ベース１１８及び開口１２２の機能は、以下で説明する。

クランプ５０はまた、クランプ上の既知で予め定められた固定位置に位置付けられた検証点１０８を備え、本明細書では、例として非可動ジョー８０Ｂに固定されると仮定する。しかし、検証点１０８は、支持構造体６０のようなクランプ５０の他の固定部分に位置付けることができる。

点１０８は、クランプが患者３０に挿入された後に可視光で照明された時に検証点が専門家２２に見えるようにクランプ５０上に置かれる。専門家２２に見えることに加えて、検証点は、クランプ５０のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像のような蛍光透視画像内で典型的には画像分割によって識別可能であるように構成される。

上述のように識別可能であるように、検証点１０８は、ジョー８０Ｂに隆起及び／又は窪みを含むことができ、隆起及び／又は窪みは、円柱のようないずれかの好都合な形状の形態にある。これに代えて又はこれに加えて、検証点１０８は、点の材料が蛍光透視画像内で、更に可視光で見た場合にクランプの材料から区別可能である限り、点が位置付けられたクランプ５０の材料とは異なる材料を含むことができる。例えば、ジョー８０Ｂがアルミニウムから形成される場合に、点１０８は、ジョーに挿入されてジョーから突出する球状ビーズのようなチタン要素から形成することができる。別の例として、点１０８は、ジョー８０Ｂ内に球状エアポケットのような空隙を含むことができ、点の位置は、ジョーの面上のペイントスポットのような光学的に可視のマーキングによって可視化することができる。

本明細書に説明する組合せ及び部分組合せを含むがこれらに限定されない検証点１０８を形成する他の方法は、当業者に明らかであり、そのような方法は全て本発明の範囲に含まれるものと見なされる。

以下でより詳細に説明するように、検証点１０８は、システム２０の異なる要素が位置合わせされていることを検証するために専門家２２によって使用される。

図４Ａ及び４Ｂは、本発明の実施形態によるクランプの更に別の要素を示す概略図である。図４Ａは、組立時のクランプを示し、ジョー８０及びヒンジ８４を保持して起動する支持構造体６０を示している。図４Ｂは、構造体のカバー１１４を構造体の他の要素から平行移動させた支持構造体６０を示している。カバー１１４は、ベース１１８を保持する支持構造体に固定的に取り付けられる（図３Ａ、３Ｂ）。

支持構造体６０は、遮蔽開口１２２とカバー１１４内の開放開口１３０とによって保持されてその中で回転する位置決めネジ１２６を備える。ネジ１２６は、ナット１３４の雌ネジと対になる雄ネジを有し、ナットの側面は、カバー１１４の壁と接触し、かつその内部で摺動する。従って、ネジ１２６を回転させると、ナット１３４がカバー１１４内を垂直方向に平行移動する。

ナット１３４は、レバー機構１３６によってジョー８０Ａに接続される。機構１３６は、第１のヒンジピン１４０、レバーロッド１４４、及び第２のヒンジピン１４８を備える。ロッド１４４は、その近位端で第１のヒンジピン１４０を通してナット１３４内の開口１５２に接続し、ロッドが第１のヒンジピンの周りに回転することができるようにする。ロッド１４４は、その遠位端で第２のヒンジピン１４８を通してジョー８０Ａの開口１５６に接続する（開口１５６は、図３Ａ、３Ｂにも示している）。

レバー機構１３６は、位置決めネジ１２６を回転させることによって作動される。ナット１３４が構造体６０内で上方向に平行移動するようにネジを回転させるとヒンジ１４８及び開口１５６が位置決めネジに向けて引き寄せられるので、ジョー８０は、図３Ａに示す開放状態になる。ナット１３４が構造体６０内で下方向に平行移動するように位置決めネジ１２６を回転させるとヒンジ１４８及び開口１５６が位置決めネジから遠ざかるので、ジョー８０は、図３Ｂに示す閉鎖状態になる。

位置決めネジ１２６は、レバー機構１３６に作用する時に、位置決めネジの回転に従ってジョー８０をあらゆる望ましい構成に固定的に維持することは理解されるであろう。従って、ネジ１２６の第１の回転は、ジョーを開放状態に固定的に維持することができ、第２の回転は、ジョーを閉鎖状態に固定的に維持することができる。

上述の手順中に、その閉鎖状態では、ジョーは、典型的に１又は２以上の棘突起を把持する。それらの閉鎖状態で突起を確実に把持するために、実施形態では、ジョーの材料選択及びジョーの寸法選択により、ジョーは曲がるように構成され、ジョーのそれぞれの遠位終端１０２が、突起を把持していない時のジョー構成から１ｍｍだけ撓むようにする。ジョーが棘突起を把持する時の曲がりによる撓みを模式的に図７に示している。

上述のクランプ５０の説明から、ジョーの狭窄遠位セクションと、それらの湾曲形状と、真っ直ぐな遠位セクションの比較的大きい長さとの組合せは、切開部３２が小さくてもクランプ５０を操作して患者３０の複数の棘突起を実質的に掴めることを意味することは認められるであろう。

図５Ａ、５Ｂ、及び５Ｃは、本発明の実施形態によるクランプ５０へのマーカー６６の取り付けを示す概略図である。図５Ａは、クランプのスタッド５４に嵌合するマーカーの開口６２を示し、図５Ｂ及び５Ｃは、それらを取り付けた時のマーカー及びクランプを示している。図示の実施形態では、マーカー６６は、図５Ｂに示すようにマーカーがクランプの左側に又は図５Ｃに示すようにクランプの右側にくるようにクランプ５０に取り付けることができる。マーカーは、ネジ１６０でクランプに取り付けられる。

手順中に、専門家２２は、患者への最良のアクセスを得るためにマーカー６６がどの方向にあるかを選択することができる。典型的には、ジョー８０を患者に挿入した後に、支持構造体６０は患者の脊椎に対してほぼ垂直である。

上述のように、マーカー６６は、位置決めネジ１２６へのアクセス孔１６４を備え、この孔は、クランプに対するマーカーの取り付け方向に関係なく、マーカーを取り付けた後で孔１６４の１つを通して位置決めネジへのアクセス方法が存在するように構成される。

同じく上述のように、専門家２２は、患者３０に対して行われている手順中に手術ナビゲーションシステム２０（図１）を使用することができ、マーカー６６は、患者とシステム間のあらゆる相対移動を補償することを可能にする基準としてシステムによって使用される場合がある。基準として機能するために、手術ナビゲーションシステムのプロセッサ２６は、画像取り込みデバイス７２を使用してマーカー自体の画像、又はマーカーの反射体１６８のような光学要素の画像を認識することができる。

すなわち、手術ナビゲーションシステム２０のプロジェクタ（図示せず）及び／又は周囲可視光によって反射体が照明された状態で、画像取り込みデバイス７２は反射体の画像を形成し、その画像はプロセッサ２６に転送される。プロセッサ２６は、取り込まれた画像を使用して、システムが定める座標系内でマーカー６６及びクランプ５０の位置及び向き、及び従ってクランプ５０がその上に締結された患者の脊椎の位置及び向きを見つける。結果として、プロセッサ２６は、患者３０及び／又は専門家２２の移動によって生じる潜在的なマーカーとシステム間のあらゆる相対移動を補償することができ、この補償により、プロセッサは、専門家２２に示されている画像を調節し、調節された画像が患者の脊椎に対して安定して見えるようにすることができる。

患者３０の移動を補償するためにマーカー６６を使用する他の方法は、当業者に明らかであり、そのような方法は全て本発明の範囲に含まれると見なされる。

図６は、システム２０の作動での専門家２２及びプロセッサ２６によって実行される段階の流れ図であり、図７は、本発明の実施形態による段階の１つを示す概略図である。最初の段階２００では、上述のように、クランプ５０が患者３０に挿入され、患者の１又は２以上の棘突起に取り付けられる。マーカー６６は、図５Ａ、５Ｂ、５Ｃを参照して上述したようにクランプ５０に取り付けられる。

クランプ及びマーカーが取り付けられた状態で、患者、クランプ、及びマーカーのＣＴ画像が取得され、プロセッサ２６がその画像を保存する。ＣＴ画像は検証点１０８の蛍光透視画像を備える。

光学撮像段階２０４では、専門家は、カメラ７２を起動してマーカーの光学画像を取得し、プロセッサ２６はその光学画像を保存する。

位置合わせ段階２０６では、プロセッサ２６は、段階２００で取得されたマーカー６６のＣＴ画像によって定められる座標系と段階２０４で取得されたマーカー６６の光学画像によって定められる座標系とを本発明の技術分野で公知の方法によって位置合わせする。光学画像で見える反射体１６８とＣＴ画像で見えるＸ線不透明要素１７０とが互いに対して既知の物理的関係にあるので、位置合わせが実行可能であることは理解されるであろう。

仮想画像段階２０８では、プロセッサ２６は、カメラ７２を使用して専門家２２が見る場面の仮想画像を発生し、本明細書では、クランプ５０、マーカー６６、及び患者３０の脊椎を備えると仮定する。プロセッサは、仮想画像の座標系を位置合わせされたＣＴ及び光学座標系と位置合わせし、かつ位置合わせされた仮想画像を専門家に見えるように拡張現実アセンブリ２４に投影する。

段階２０６及び／又は２０８で生成された位置合わせは不正確である場合があり、流れ図の次に続く段階により、専門家２２は位置合わせの精度を検査し、必要に応じて位置合わせを修正することができる。

図７は、患者３０に挿入されたクランプ５０を概略的に示し、患者内にあるクランプの下側部分７８が破線で描かれるように示している。簡単にするために、患者の棘突起は図に示していない。ジョー８０Ｂが棘突起を把持する時にジョーの遠位領域の曲がりよって引き起こされるジョー８０Ｂの終端１０２の撓みＤ、典型的には約１ｍｍが図に概略的に示されている。ジョー８０Ａは、類似の曲がり及び終端撓みを受けることになる。

図７はまた、カメラ７２と視野７４を概略的に示している。カメラ７２によって形成された画像は、クランプ５０の上側部分とマーカー６６の画像を含むが、下側部分７８の画像を含まないことは理解されるであろう。

ツール提示段階２１０では、専門家２２は、ツール２３０（図７）をカメラ７２の視野７４の中に導入する。ツール２３０は、ツール上の予め定められた位置に位置付けられた１又は２以上の光学追跡要素２３４を有し、この要素は、カメラ７２が発生したツール２３０及び要素２３４の画像により、プロセッサ２６がツールの遠位先端２３８の位置を追跡することができるように構成される。

プロセッサは、ツール２３０の仮想画像を発生し、拡張現実アセンブリ２４にツール仮想画像を投影してそれが専門家２６に見えるようにする。

検証段階２１４では、専門家２６は、遠位先端２３８を検証点１０８に接触させる。この段階は、アセンブリ２４が生成する仮想画像をオン又はオフに切り換えて実行することができる。

判断段階２１８では、専門家は、遠位先端２３８と検証点１０８の画像が一致するか否かを観察する。実施形態では、段階２００で取得されたＣＴ画像から決定される検証点１０８の位置は、アセンブリ２４によって専門家に示されている位置合わせ画像に組み込まれる。これに代えて、専門家が一致を検査するのではなく、プロセッサ２６が一致を検査する。

判断段階２１８が肯定を戻す場合に、すなわち、２つの画像が一致する場合に、上述のシステムの位置合わせは成功したと見なされ、流れ図は終了する。

判断段階２１８が否定を戻す場合に、段階２０６及び／又は２０８の位置合わせは十分に正確ではなく、制御は、最初に位置合わせ調節段階２２０へ続き、そこから判断段階２１８へ続く。

位置合わせ調節段階２２０では、プロセッサは、カメラ７２が発生した画像を使用してマーカー６６の光学座標系での遠位先端２３８及び検証点１０８の３Ｄ座標値を決定する。これらの座標値には、判断段階２１８の否定的な戻しに示すように、２値間のギャップに対応する差が存在する。その場合に、プロセッサは、ギャップを低減するように段階２０６及び２０８で実行された位置合わせを調節し、反復的に判断段階２１８に戻る。判断段階２１８と調節段階２２０の反復は、判断段階２１８が肯定を戻すまで続く。

図８Ａ及び８Ｂは、本発明の代替実施形態によるクランプ３５０を示す概略図であり、図８Ｃ、８Ｄ、及び８Ｅは、本発明の更に別の代替実施形態によるクランプ４５０を示す概略図である。図９は、本発明の代替実施形態に従ってクランプ３５０又はクランプ４５０と共に使用される位置決めマーカー３６６を示す概略図である。以下に説明する相違点は別として、クランプ３５０及び４５０及びマーカー３６６の作動は、クランプ５０及びマーカー６６の作動とほぼ同様であり、クランプ及びマーカーで同じ参照番号で示される要素は、構造及び作動がほぼ同様である。

図８Ａ及び８Ｂを参照すると、ベース１１８及びジョー８０Ｂを保持する支持構造体とは別々であるが、それに固定的に接続されている支持構造体６０のカバー１１４を有するクランプ５０とは対照的に、クランプ３５０では、ジョー８０Ｂ、カバー１１４、及びベース１１８は１つの単一片として形成され、本明細書ではジョーアサンブラージュ８０Ｃと呼ぶ。クランプ３５０の作動中に、ジョー８０Ａは、ヒンジ８４の周りに回転するのに対して、ジョーアサンブラージュ８０Ｃに備えられたジョー８０Ｂは、ヒンジに対して固定される。ジョーアサンブラージュ８０Ｃを本明細書では固定ジョーアサンブラージュ８０Ｃとも呼び、ジョー８０Ｂを本明細書では固定ジョー８０Ｂとも呼ぶ。

本発明の開示する実施形態では、ジョー８０Ｂは、ジョーの選択部分３５２がジョーの残余とは異なるＸ線不透明度を有するように構成される。選択部分３５２がジョー８０Ｂ内で予め決められた空間関係にある場合に、選択部分のＸ線不透明度の差は、ジョー８０Ｂの蛍光透視画像内で選択部分の画像が残余の画像から区別することができる程度のものであり、そのためにジョー８０Ｂの場所は、ジョーの選択部分３５２の蛍光透視画像から推測することができる。

選択部分３５２は、典型的にジョー８０Ｂに組み込まれた複数の要素を備える。部分３５２の要素の数、場所、及び形状は、要素の蛍光透視画像によってジョー８０Ｂの場所の推測が可能になるように選択される。

開示する実施形態の第１の例として、選択部分３５２は、ジョー８０Ｂの予め決められた場所に形成された複数の遮蔽円筒孔３５８を備える。この第１の例では、孔３５８は大気に開放されており、従って空気が詰まっている。ジョー８０Ｂ及びアサンブラージュ８０Ｃの残余は、アルミニウム、又はアルミニウムとほぼ同じ物性を有する複合材を含む他の金属又は非金属材料のようなあらゆる適切な材料から形成することができる。開示する実施形態では、本発明者は７つの孔３５８を使用するが、本発明の実施形態は、より多数又はより少数の孔を使用することができる。ジョー８０Ｂの残余及びアサンブラージュ８０Ｃの残余のＸ線不透明度は、選択部分３５２、すなわち、孔３５８のＸ線不透明度とは異なることは理解されるであろう。

開示する実施形態の第２の例として、選択部分３５２は、ビーズが孔の予め決められた場所にあるように孔３５８の中に固められた複数のビーズ３５４を備える。図８Ａは、孔３５８から取り外したビーズ３５４を示す分解組立図である。ビーズ３５４、すなわち、選択部分３５２の材料は、ビーズのＸ線不透明度がジョー８０Ｂ及びアサンブラージュ８０Ｃの残余のＸ線不透明度とは異なるように選択される。開示する実施形態では、本発明者は７つのビーズ３５４を使用するが、本発明の実施形態は、より多数又はより少数のビーズを使用することができる。開示する実施形態では、ビーズ３５４はチタン合金から形成され、ジョー８０Ｂの残余とアサンブラージュ８０Ｃの残余は、アルミニウムのようなチタンとは異なるＸ線不透明度を有する材料から形成される。実施形態では、ビーズ３５４は球状ボールとして形成されるが、ビーズ３５４は、いずれかの好都合な形状を備えることができることは理解されるであろう。

開示する実施形態の第３の例として、選択部分３５２は、ジョー８０Ｂの内面上の予め決められた場所に形成された複数の歯９８Ｂを備え、歯９８Ｂは、歯９８に備えられる。複数の歯９８Ｂ、すなわち、選択部分３５２の材料は、歯のＸ線不透明度がジョー８０Ｂの残余及びジョーアサンブラージュ８０Ｃの残余のＸ線不透明度とは異なるように選択される。典型的には、ジョー８０Ｂの残余及びジョーアサンブラージュ８０Ｃの残余の材料は、ジョー８０Ａの材料と同じ材料になるように選択される。ジョー８０Ａは、ジョー８０Ａの内面に形成された歯９８Ａを備え、歯９８Ａは、歯９８に備えられる。

第３の例では、その歯９８Ａを含むジョー８０Ａと、ジョー８０Ｂの残余と、アサンブラージュ８０Ｃの残余とを同じ材料から形成することにより、次にクランプ３５０の蛍光透視画像内で、歯９８Ｂの画像は、クランプの残りの画像から区別可能である。すなわち、ジョー８０Ｂの場所をクランプの蛍光透視画像から推測することができる。開示する実施形態では、歯９８Ｂはチタン合金から形成され、上述のクランプ３５０の他のセクションは、アルミニウムのようなチタンとは異なるＸ線不透明度を有する材料から形成される。

上記に与えた例の組合せを含む残余のＸ線不透明度とは異なるＸ線不透明度を有するジョーの選択部分を含むジョー８０Ｂの他の例は、当業者に明らかであり、そのような他の例は全て本発明の範囲に含まれるものと見なされる。

本発明の代替実施形態では、ジョー８０Ｂ及びジョーアサンブラージュ８０Ｃは、共通のＸ線不透明度を有する１又は２以上の材料から形成され、そのためにこの代替実施形態では、異なるＸ線不透明度を有する部分３５２が存在しない。この代替実施形態では、その１又は２以上の材料は、クランプが手術手順に使用される時にクランプ３５０に近接する要素とは異なるＸ線不透明度を有するように選択される。例えば、クランプ３５０を使用して棘突起を締結する場合に、代替実施形態の１又は２以上の材料は、棘突起のＸ線不透明度とは異なる共通のＸ線不透明度を有する。

この代替実施形態では、ジョー８０Ｂは、予め決められた３次元（３Ｄ）形状３６２に形成され、その形状は、クランプの蛍光透視画像からジョーの場所を決定することができるように構成される。実施形態では、ジョー８０Ｂはアルミニウムから形成される。

図８Ｃ、８Ｄ、及び８Ｅを参照すると、図８Ｃ及び８Ｄはクランプ４５０の斜視図であり、図８Ｅはクランプ４５０の一部分の側面図である。クランプ５０及び３５０の場合と同様に、クランプ４５０は、ジョーの近位領域でヒンジピン８４によって接続された２つの対向するジョー４５４Ａ及び４５４Ｂを備える。ジョー４５４Ａ及び４５４Ｂを本明細書ではジョー４５４とも呼ぶ。

クランプ５０及び３５０のジョー８０と同様に、クランプ４５０のジョー４５４Ａ及び４５４Ｂも、本明細書で領域４５８とも呼ぶそれぞれの実質的に真っ直ぐな近位領域４５８Ａ及び４５８Ｂを備える。しかし、ジョー８０とは対照的に、ジョー４５４は、真っ直ぐな遠位領域を備えず、湾曲した中間セクションも備えない。むしろ、ジョー４５４Ａ及び４５４Ｂは、本明細書で脚４６２とも呼ぶそれぞれの遠位「足状」領域４６２Ａ及び４６２Ｂを備え、これらの領域は、ヒトの足の形状の外形を有する。すなわち、脚４６２Ａは、踵セクション４６６Ａ、爪先セクション４７０Ａ、及び踵セクションと爪先セクションを接続する弧状セクション４７４Ａを備える。同様に、脚４６２Ｂは、踵セクション４６６Ｂ、爪先セクション４７０Ｂ、及び踵セクションと爪先セクションを接続する弧状セクション４７４Ｂを備える。爪先セクションは、足状領域の狭窄領域である。

ジョー４５４Ａは、踵セクション４６６Ａを真っ直ぐな領域４５８Ａの遠位終端に直接にかつほぼ直交して接続することによって形成され、そのために脚４６２Ａと真っ直ぐな領域４５８Ａとは共通平面に存在し、１つの単一片を形成する。同様に、ジョー４５４Ｂは、踵セクション４６６Ｂを真っ直ぐな領域４５８Ｂの遠位終端に直接にかつほぼ直交して接続することによって形成され、そのために脚４６２Ｂと真っ直ぐな領域４５８Ｂとは共通平面に存在し、以下に説明する他の要素と共に１つの単一片を形成する。各ジョー４５４は、ヒンジ軸線８８に平行なそれぞれの平面に存在する。図８Ｅは、特にジョー４５４Ｂを示しており、この図は、図８Ｅの紙面がジョー８０Ｂの存在する平面に対応するように示している。

クランプ３５０と同様にかつ図８Ｅに示すように、クランプ４５０内で、ジョー４５４Ｂ、カバー１１４、及びベース１１８は、本明細書でジョーアサンブラージュ４５４Ｃと呼ぶ１つの単一片として形成される。クランプ４５０の作動中に、ジョー４５４Ａはヒンジ８４の周りに回転するのに対して、ジョーアサンブラージュ８０Ｃに備えられたジョー４５４Ｂは、ヒンジに対して固定され、本明細書では固定ジョー４５４Ｂとも呼ぶ。

典型的には、クランプ４５０の各ジョー４５４は、ジョーの内面に多数の歯４７４を有し、２つのジョーの歯は互いに対向するように構成される。実施形態では、対向する歯は、ジョーがそれらの閉鎖状態にある時に互いに噛み合うように構成される。

以下で説明するように、クランプ４５０は、患者の骨の上に締結された状態で、それは、患者と位置合わせされる。位置合わせは、クランプと患者を蛍光透視撮像し、その画像からクランプの場所を決定することによって行われる。

本発明の開示する実施形態では、ジョー４５４Ｂ及びジョーアサンブラージュ４５４Ｃは、共通のＸ線不透明度を有する１又は２以上の材料によって形成され、そのために異なるＸ線不透明度を有する部分が存在しない。その１又は２以上の材料は、クランプが手術手順に使用される時にクランプ４５０に近接する要素とは異なるＸ線不透明度を有するように選択される。例えば、クランプ４５０を使用して棘突起を締結する場合に、１又は２以上の材料は、棘突起のＸ線不透明度とは異なる共通のＸ線不透明度を有する。共通のＸ線不透明度をクランプに近接する要素のＸ線不透明度とは異なるように形成することにより、蛍光透視画像からのクランプ場所の決定が容易になる。

この開示する実施形態では、ジョー４５４Ｂは、予め決められた３次元（３Ｄ）形状４８２Ｂに形成され、その形状は、クランプの蛍光透視画像からジョーの場所を決定することができるように構成される。実施形態では、ジョー４５４Ｂはアルミニウムから形成される。

これに代えて、ジョー４５４Ｂは、複数の異なるＸ線不透明度を有するように形成することができ、例えば、クランプ３５０に関して上述したようにビーズ又は孔を含むことができる（図８Ａ及び８Ｂ）。

図９に移ると、マーカー６６とは対照的に、マーカー３６６はＸ線不透明要素１７０を含むのではなく、むしろ反射体１６８だけを備える。反射体１６８は、マーカー３６６が追跡のための基準として機能することを可能にするが、その理由は、マーカー６６に対して上述したように、このマーカーが依然として面５８（図４Ａ，８Ａ）と嵌合するからである。しかし、マーカー３６６にはＸ線不透明要素１７０が存在しないので、このマーカーは位置合わせデバイスとして機能を果たさず、ここでは位置合わせの機能は、以下の流れ図で説明するように、クランプ３５０に対して固定ジョー８０Ｂの蛍光透視画像、及びクランプ４５０に対して固定ジョー４５４Ｂの蛍光透視画像を使用して実施される。

図１０は、本発明の実施形態によりクランプ３５０又はクランプ４５０のようなクランプとマーカー３６６とを使用してシステム２０の作動時にプロセッサ２６を実行する段階の流れ図である。図１０は、図８Ａ～８Ｅのクランプに関して説明しているが、それは、本明細書に説明する複数又は単一のＸ線不透明度を有するあらゆる他のクランプと関連する場合がある。

本明細書に説明する多Ｘ線不透明度特徴（例えば、図８Ａ及び８Ｂのクランプのように孔又はビーズを含むことによる）又は単一Ｘ線不透明度特徴（クランプ形状を使用する）を様々な形状及びクランプ機構を有する他のクランプに必要な修正を加えて実施することができることは認められるであろう。すなわち、図８Ａ～８Ｅのクランプは単なる例であり、上述のそのような他のクランプは、全て本発明の範囲に含まれるものと見なされる。

図１０を参照すると、最初に専門家２２がクランプ３５０又はクランプ４５０を患者３０に挿入し、本明細書では例示的にクランプ５０に関して上述したように患者の棘突起であると仮定している患者の椎骨の１又は２以上のセクションにクランプを取り付ける。専門家２２は、ジョー８０Ｂ又はジョー４５４Ｂの場所を識別するのに使用されるデータをプロセッサ２６に入力する。すなわち、ジョー８０Ｂに対しては、ジョー８０Ｂの選択要素３５２の場所又は固定ジョーの予め決められた形状３６２であり、ジョー４５４Ｂに対しては、予め決められた形状４８０Ｂである。そのようなデータは、クランプの製造段階で予め定めることができることは理解されるであろう。これに代えて、データは、クランプに関連付けることができ、使用するクランプのタイプを専門家が選択した状態でプロセッサに入力することができる。

クランプ３５０又はクランプ４５０を患者に取り付けた状態で、最初の段階４００では、プロセッサ２６は、上述の識別データにアクセスし、クランプ及び患者の蛍光透視画像、典型的にはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像にもアクセスする。任意的に、プロセッサは撮像デバイスを通してＣＴ画像を取得する。一般的に、画像を取得するＣＴ蛍光透視鏡は視野が狭いので、クランプ３５０及びクランプ４５０の比較的扁平なプロファイルにより、ＣＴ画像の取得が容易になることは理解されるであろう。

位置合わせ段階４０４では、プロセッサ２６は、段階４００で取得された画像を分析してアクセスした画像を段階４００で入力された選択要素３５２の位置、又はジョー８０Ｂの予め決められた形状３６２、又はジョー４５４Ｂの予め決められた形状４８２Ｂと比較することにより、ジョー８０Ｂ又はジョー４５４Ｂの場所を識別する。識別された場所とクランプ３５０又はクランプ４５０が取り付けられる棘突起の画像とを使用して、プロセッサは、ジョー８０Ｂ又はジョー４５４Ｂの座標系を患者３０の座標系と位置合わせする。典型的には、位置合わせは、ジョーの場所とクランプがそれに取り付けられる棘突起との間の第１のベクトルを決定する段階を備える。

次に、専門家２２は、面に嵌合した時に図２Ｂを参照して上述した面上の多数の選択可能な既知の位置の１つにマーカーが着座するようにマーカー３６６を面５８に取り付ける。

作動段階４１２では、マーカー３６６及びその要素の既知の寸法から及びアサンブラージュ８０Ｃ又は４５４Ｃに対するマーカーの既知の位置に起因して、プロセッサ２６は、段階４０４で計算された第１のベクトルから、マーカー３６６の場所と締結された棘突起との間の第２のベクトルを決定する。

プロセッサ２６は、カメラ７２を使用してマーカー３６６及び患者３０の光学画像を取得する。プロセッサは、マーカー３６６の画像を分析してマーカーを追跡し、すなわち、上述のようにシステム２０の座標系内のその位置及び向きを含むその場所を決定する。上述の位置合わせ段階及び取り付け段階で生成された第２のベクトルを使用して、プロセッサは、クランプ３５０又はクランプ４５０によって締結された棘突起の場所をマーカー場所から決定し、決定された棘突起場所を使用して患者３０を追跡する。

プロセッサはまた、カメラ７２が取得した光学画像を使用して、専門家２２が見るシーンの仮想画像を発生することができる。プロセッサは、実質的に図６の流れ図の仮想画像段階２０８で上述したように、仮想画像を取得された光学画像と位置合わせするように仮想画像を患者３０の座標系と位置合わせする。

次に、プロセッサは、専門家２２が見るために、位置合わせされた仮想画像を拡張現実アセンブリ２４に投影する。図７の段階２１０を参照して上述したように、専門家は追跡可能なツール２３０をカメラ７２の視野の中に導入することができ、この場合に、プロセッサはツールの仮想画像を発生し、その仮想画像をアセンブリ２４に投影して専門家に見えるようにする。

以上の実施形態は、例として挙げたものであり、本発明は、上記で特に図示して説明したものに限定されないことは認められるであろう。むしろ、本発明の範囲は、以上の様々な特徴の組合せ及び部分組合せの両方と、以上の説明を読めば当業者に想起され、従来技術に開示されていないそれらの変形及び修正とを含む。

５０ 棘突起クランプ
６０ 支持構造体
８０Ａ，Ｂ 対向するジョー
８４ ヒンジピン
１０８ 検証点

Claims (20)

1. ヒンジと、Ｘ線不透明にした予め決められた部分を有する固定ジョー及び該ジョーの開放状態及び閉鎖状態の間で該ヒンジの周りに回転可能な可動ジョーを備える一対の対向ジョーと、を備えるクランプが、椎骨の１又は２以上のセクションを把持する間に、画像誘導手術手順中に該クランプを使用するコンピュータ化された方法であって、
   前記閉鎖状態で前記クランプの蛍光透視走査にアクセスする段階と、
   前記固定ジョーの場所と椎骨の前記１又は２以上のセクションの場所とを前記走査から識別する段階と、
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記固定ジョーの識別された場所と椎骨の前記１又は２以上のセクションの識別された前記場所とに応答して該固定ジョーの座標系を椎骨の該１又は２以上のセクションの座標系と位置合わせする段階を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 位置合わせされた前記座標系に応答して椎骨の前記１又は２以上のセクションを追跡するために、前記固定ジョーに取り付けられたマーカーの光学画像にアクセスする段階に応答して、該マーカーの場所を追跡する段階を備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記手順を実行している手術医によって観察されるシーンの仮想画像を発生させる段階と、追跡された前記マーカーの場所と位置合わせされた前記座標系とに応答して、該仮想画像を該手術医によって着用された拡大現実アセンブリ内の該シーンの光学画像と位置合わせする段階とを備えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記予め決められた部分は、第１のＸ線不透明度を有する前記固定ジョーの第１の部分と、該第１のＸ線不透明度とは異なる第２のＸ線不透明度を有する該固定ジョーの第２の部分とを備え、
   前記第１の部分は、該第１の部分の蛍光透視画像が前記固定ジョーの前記場所を提供するように構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記第１の部分は、そこの予め決められた場所に複数の孔を備えることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記第１の部分は、そこの予め決められた場所の中に組み込まれた複数のビーズを備えることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記第１の部分は、前記固定ジョーの内面上の予め決められた場所に配置された複数の先鋭歯を備え、
   前記第２の部分は、前記第１の部分が欠如した前記固定ジョーを備える、
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
9. 前記固定ジョーは、単一Ｘ線不透明度と予め決められた形状とを有し、
   前記予め決められた形状は、前記蛍光透視走査が前記固定ジョーの前記場所を提供するように構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記可動ジョーは、前記単一Ｘ線不透明度とは異なる可動ジョーＸ線不透明度を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. ヒンジ軸線を定めるヒンジと、
    可動ジョー及び固定ジョーを備える一対の対向するジョーであって、該固定ジョーの場所が該固定ジョーの蛍光透視画像から識別可能であるように該固定ジョーがＸ線不透明にした予め決められた部分を有し、該対向するジョーが、それぞれの近位領域及び遠位領域で終端し、該近位領域が、該可動ジョーが該ジョーの閉鎖状態と開放状態との間で前記ヒンジの周りに回転するように構成されるように該ヒンジに接続され、該ジョーが、前記ヒンジ軸線と平行なそれぞれの平面内で湾曲し、かつそれぞれの該遠位領域でのそれぞれの狭窄端部で終端し、該閉鎖状態では、該ジョーが、椎骨の１又は２以上のセクションを把持するように構成される、前記一対の対向するジョーと、
    前記ヒンジ及び前記一対の対向するジョーを保持するように構成された支持構造体と、
    前記対向するジョーのそれぞれの内面上に配置された多数の先鋭歯と、
    を備えることを特徴とする装置。
12. 前記予め決められた部分は、第１のＸ線不透明度を有する前記固定ジョーの第１の部分と、該第１のＸ線不透明度とは異なる第２のＸ線不透明度を有する該固定ジョーの第２の部分とを備え、
    前記第１の部分は、該第１の部分の前記蛍光透視画像が前記固定ジョーの前記場所を提供するように構成される、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記第１の部分は、そこの予め決められた場所に複数の孔を備えることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記第１の部分は、そこの予め決められた場所の中に組み込まれた複数のビーズを備えることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
15. 前記第１の部分は、前記固定ジョーの内面上の予め決められた場所に配置された複数の前記先鋭歯を備え、
    前記第２の部分は、前記第１の部分が欠如した前記固定ジョーを備える、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
16. 前記固定ジョーは、単一Ｘ線不透明度と予め決められた形状とを有し、
    前記予め決められた形状は、前記蛍光透視画像が前記固定ジョーの前記場所を提供するように構成される、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
17. 前記可動ジョーは、前記単一Ｘ線不透明度とは異なる可動ジョーＸ線不透明度を有することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. ヒンジ軸線を定めるヒンジ、及び
    可動ジョー及び固定ジョーを備える一対の対向するジョーであって、該固定ジョーの場所が該固定ジョーの蛍光透視画像から識別可能であるように該固定ジョーがＸ線不透明にした予め決められた部分を有し、該対向するジョーが、それぞれの近位領域及び遠位領域で終端し、該近位領域が、該可動ジョーが該ジョーの閉鎖状態と開放状態との間で前記ヒンジの周りに回転するように構成されるように該ヒンジに接続され、該閉鎖状態では、該ジョーが、椎骨の１又は２以上のセクションを把持するように構成される、前記一対の対向するジョー、
    を備えるクランプを与える段階と、
    椎骨に対する医療手順中において前記椎骨の前記１又は２以上のセクションの座標系との前記固定ジョーの座標系の位置合わせのための前記クランプを使用する段階と、
    を備えることを特徴とする方法。
19. 位置合わせされた前記座標系に応答して椎骨の前記１又は２以上のセクションを追跡するために、光学反射体を備えるマーカーを前記固定ジョーに取り付け、それによって該マーカーの取得された光学画像に応答して該マーカーの場所を追跡することを可能にする段階を備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. ヒンジ軸線を定めるヒンジと、
    可動ジョー及び固定ジョーを備える一対の対向するジョーであって、該固定ジョーの場所が該固定ジョーの蛍光透視画像から識別可能であるように該固定ジョーが予め決められた形状及び単一Ｘ線不透明度を有し、該対向するジョーが、それぞれの近位領域及び遠位領域で終端し、該近位領域が、該可動ジョーが該ジョーの閉鎖状態と開放状態との間で前記ヒンジの周りに回転するように構成されるように該ヒンジに接続され、該ジョーが、前記ヒンジ軸線と平行なそれぞれの平面に存在し、かつそれぞれの該遠位領域でのそれぞれの狭窄端部で終端し、該閉鎖状態では、該ジョーが、椎骨の１又は２以上のセクションを把持するように構成される、前記一対の対向するジョーと、
    前記ヒンジと前記一対の対向するジョーとを保持するように構成された支持構造体と、
    を備えることを特徴とする装置。

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