JP7168613B2 - 椎体間インプラントのためのロボットナビゲーションシステム - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は２０１９年７月１０日出願の米国仮特許出願第６２／８７２，２７８号の利益を主張し、すべての目的のために参照としてその全体が本明細書に組み込まれる。

本開示は、本開示は、ロボット補助手術を改善するためのシステムおよび方法に関し、特に、椎体間固定装置のアクセス、準備、および／または、配置のための、誘導された外科手術器具に関する。

位置認識システムは、３次元（３Ｄ）における特定のオブジェクトの位置を決定し、それを追跡するために使用される。ロボット支援手術では、例えば、外科用器具のような特定のオブジェクトは、器具がロボットまたは医師によって位置決めされ、動かされるとき、高度の精度で追跡される必要がある。

赤外線信号に基づく位置認識システムは、オブジェクトを追跡するために能動および／または受動センサまたはマーカーを使用することができる。受動センサまたはマーカーでは、追跡されるオブジェクトは、反射球状ボールのような受動センサを含むことができ、受動センサは、追跡されるオブジェクトの戦略的位置に配置される。赤外線送信機は信号を送信し、反射球状ボールは信号を反射して、オブジェクトの３次元位置を決定するのを助ける。能動センサまたはマーカーにおいて、追跡されるオブジェクトは、発光ダイオード（ＬＥＤ）などのアクティブ赤外線送信機を含み、したがって、３Ｄ検出のためにそれ自身の赤外線信号を生成する。

能動または受動追跡センサのいずれかを用いて、システムは、一つまたは複数の赤外線カメラ、デジタル信号、能動および／または受動センサの既知の位置、距離、応答信号を受信するのに要した時間、他の既知の変数、またはそれらの組み合わせからの情報、またはそれらへの情報に基づいて、能動および／または受動センサの３次元位置を幾何学的に解決する。

例えば、ロボット支援による外科手術、外科手術器具の誘導の改善、および／または、椎体間固定配置にアクセスし、準備し、および／または、配置するための、改善されたハードウェアおよびソフトウェアのための、改善されたシステムおよび方法を提供する必要がある。

こうした、およびその他のニーズを満たすため、椎体間固定装置にアクセスし、準備し、および配置するための装置、システム、および方法が提供されている。一つまたは複数の外科手技についてユーザを支援する外科手術ロボットシステムが提供されている。誘導されることが可能な器具を含む、誘導可能器具の使用と、ナビゲーションソフトウェアによって、椎体間固定装置またはその他の外科手術装置を誘導して配置することが可能となる。椎体間インプラントナビゲーションは、アクセス器具（例えば、拡張器、リトラクタ、ポート）、椎間板準備器具、試験器具、インサータ器具、等の誘導を伴う場合がある。システムによって、開かれた最小限の侵襲的（ＭＩＳ）手技において解剖学的構造を配置し、外科手術器具および椎体間固定装置を誘導することができる。

一実施形態によれば、外科手術ロボットシステムは、基部を有し、コンピュータと、コンピュータに電子結合されたディスプレイと、コンピュータに電子結合され、コンピュータによって処理された指令に基づいて可動であるロボットアームと、 ロボットアームに電子結合されたエンドエフェクタであって、クイックコネクタを含むエンドエフェクタと、クイックコネクタによってエンドエフェクタに結合された第一の端と、第二の端とを有する関節動作アームと、関節動作アームの第二の端に結合されたアクセス器具と、一つまたは複数の追跡マーカーを検知するよう構成されたカメラと、を含む、ロボットを含む。アクセス器具は、例えば、リトラクタまたはアクセスポートであってもよい。

外科手術ロボットシステムは、以下の特徴のうち一つまたは複数を含みうる。エンドエフェクタは、ロボットアームに取り付けられたときにロボットアームの動きを防ぐように構成されたモーションロックエンドエフェクタであってもよい。クイックコネクタは、関節動作アームの第一の端内の雌部分内に受容可能な雄部分を含みうる。関節動作アームは、関節動作アームがエンドエフェクタに素早く脱着することが可能となるように構成されたリリースボタンを含んでもよい。エンドエフェクタは、滅菌アームドレープの上でクランプすることによって、ロボットアームに接続しうる。関節動作アームの第二の端は、アクセス器具に取り付けるための、ねじ山付き取付けマウントを含みうる。関節動作アームは、ロックノブによってロックおよびロック解除されるように構成された、複数の接合部を含みうる。

一実施形態によれば、ロボットナビゲーションシステムは、ロボットと、少なくとも一つの誘導可能な器具とを含む。ロボットは、基部を有し、コンピュータと、コンピュータに電子結合されたディスプレイと、コンピュータに電子結合され、コンピュータによって処理された指令に基づいて可動であるロボットアームと、ロボットアームに電子結合されたエンドエフェクタであって、クイックコネクタを含むエンドエフェクタと、クイックコネクタによってエンドエフェクタに結合された第一の端と、第二の端とを有する関節動作アームと、関節動作アームの第二の端に結合されたアクセス器具と、一つまたは複数の追跡マーカーを検知するよう構成されたカメラと、を含む。誘導可能な器具は、カメラによって追跡可能な追跡マーカーのアレイを含みうる。誘導可能な器具は、椎体間インプラントにアクセスし、準備し、および／または配置するように構成されうる。例えば、誘導可能な器具は、試験、カップキュレット、リングキュレット、コブ、エレベータ、オステオトーム、ラスプ、レーキ、サイザー、シェーバー、パドルディストラクタ、スクレーパー、拡張器、またはインサータでありうる。

一実施形態によると、ロボットナビゲーションの方法は、初期拡張器を含む拡張器と、複数の追跡マーカーを有する追跡アレイとを、ロボットからの出力に基づいてある位置まで誘導することであって、ロボットが、コンピュータと、コンピュータに電子結合されたディスプレイと、追跡マーカーを検知するよう構成されたカメラとを含む、誘導することと、追跡アレイを初期拡張器から取り除くことと、次の拡張器を挿入して、アクセス空間を準備することと、拡張器の一つに追跡アレイを再取付けして、アクセス空間においてアクセス器具を配置している間、位置を追跡することと、ロボットのアームに取り付けられたエンドエフェクタに結合された関節動作アームにアクセス器具を接続することと、のうちの一つまたは複数を含みうる。この方法では、初期拡張器を直接誘導し、アクセス器具を外科手術部位まで間接誘導してもよい。

別の実施形態によれば、ロボットナビゲーションシステムは、ロボットと、誘導可能なインサータとを含む。誘導可能なインサータは、長手方向軸を有するスリーブと、スリーブに結合された回転可能な本体と、回転可能な本体に接続された追跡マーカーのアレイとを含みうる。回転可能な本体は、カメラがアレイを確認できるように、長手方向軸を中心に回転するよう構成されてもよい。インサータは、例えば、ねじ山付き、または分岐形状のインサータであってもよい。ねじ山付きインサータは、ねじ山付きロッドと、本体およびスリーブを通して配置可能なドライバシャフトを含みうる。ねじ山付きロッドは、インプラントと係合するように構成された遠位ねじ山付き先端で終結しうる。分岐形状のインサータは、本体およびスリーブを通して配置可能な分岐形状のロッドを含みうる。分岐形状のロッドは、インプラントと係合するように構成された遠位分岐形状の先端で終結しうる。

インサータは、以下の特徴のうちの一つまたは複数を含みうる。回転可能な本体は、テーパ状キーを含む、並進部材を収容するくぼみを含みうる。テーパ状キーは、インサータのスリーブ内の一つまたは複数のキーシートと嵌合するように構成されうる。ばねは、並進部材に沿って位置付けられてもよく、ばねは、キーシート内のキーを保持する力を提供してもよい。回転可能な本体はボタンを含みうる。ボタンが押下されると、ばねが圧縮され、テーパ状キーがキーシートから離れて並進移動し、それによって、回転可能な体とアレイが回転可能となる。ボタンが解除されると、キーはキーシートと係合し、それによって、回転可能な本体とアレイをロックする。アレイは、第一のインデックス位置と、第一のインデックス位置に１８０度対向した第二のインデックス位置とを有してもよい。回転可能な本体は、ロックナットと、長手方向軸と同心の軸方向に配置されたばねとを含みうる。回転可能な本体は、二つのテーパ状面を含んでもよく、スリーブは、テーパ状面が共に嵌合するときに、回転可能な本体およびアレイがロックされるように、二つの対応するテーパ状面を含んでもよい。ロックナットが下向きの位置にある場合、テーパ状面が嵌合し、回転可能な本体およびアレイがロックされ、ロックナットが上向きの位置にある場合、テーパ状面は分離し、回転可能な本体およびアレイが自在に回転する。

別の実施形態によれば、ロボットナビゲーションの方法は、長手方向軸を有するスリーブと、スリーブに連結された回転可能な本体と、回転可能な本体に接続された追跡マーカーのアレイとを備えるインサータを、コンピュータと、コンピュータに電子的に結合されたディスプレイと、追跡マーカーを検出するよう構成されたカメラと、を備えるロボットからの出力に基づいた位置まで誘導することと、追跡マーカーがカメラの視界に入るように回転可能な本体とアレイを回転させることと、を含みうる。アレイは、例えば、互いに１８０度対向する二つのインデックス位置のうちの一つ、または、互いに９０度離間した四つのインデックス位置のうちの一つまで移動されてもよい。

別の実施形態によれば、ロボットナビゲーションシステムは、ロボットと、誘導可能な器具とを含む。誘導可能な器具は、長手方向軸を有するハンドルと、ハンドルに連結された本体と、アレイポストに接続された追跡マーカーのアレイと、外科手術機能を実施するように構成された着脱可能なシャフトおよび／または着脱可能な先端とを含みうる。例えば、先端は、試験、カップキュレット、リングキュレット、コブ、エレベータ、オステオトーム、ラスプ、レーキ、サイザー、シェーバー、パドルディストラクタ、またはスクレーパーでありうる。

誘導可能な器具は、以下の特徴のうちの一つまたは複数を含みうる。シャフトは、ハンドル内の孔に受けられるように構成された延長部を含み、シャフトは、半径方向の肩部と、半径方向肩部と延長部との間の移行部とを含みうる。移行部は、ハンドル内の一つまたは複数のスロットに受けられるように構成されたクロスピンを含みうる。肩部は一つまたは複数のテーパ状面を含んでもよく、ハンドルは一つまたは複数の対応するテーパ状面を含んでもよい。シャフトがハンドルに接続されると、テーパ状面が係合し、それによってハンドルに対するシャフトの動きを制限する。延長部は、凹部を含んでもよく、ハンドルは、凹部内に位置付けられるように構成されたラッチを含んでもよく、それによってハンドルをシャフトにロックする。

さらに別の実施形態によれば、誘導可能な試験は、試験シャフトおよび着脱可能な試験ヘッドを含む。試験シャフトは、ピンおよび可動プランジャーがシャフトを通って延びるフックを、その遠位端に含む。試験ヘッドは、可動プランジャーを受けるように構成された第一の開口部と、フックのピンを受けるよう構成された第二の開口部とを含む。プランジャーが試験ヘッドの第一の開口部内に位置付けられる場合、試験ヘッドは所定位置にロックされる。試験ヘッドは、フックおよびプランジャーによって回転式に固定され、これによって、試験を椎間板腔内で操作できるようにする。

さらに別の実施形態によれば、誘導可能な試験は、試験シャフトおよび拡張可能な試験ヘッドを含む。誘導可能な試験は、複数の固定マーカーおよび可動マーカーが、拡張可能な試験ヘッドの高さについてのフィードバックを提供する、予め決定された経路内で摺動するよう構成されたアレイを含み、可動マーカーの並進は試験ヘッドの高さに対応しうる。

また、誘導可能な拡張器と、誘導可能なアクセスと試験器具と、誘導可能なインサータと、リトラクタおよびアクセスポートと、可変のタイプおよびサイズのインプラントおよび固定装置と、ｋワイヤと、手技を実施するためのその他の構成要素とを含むキットも提供されている。

図１は、例示的な実施形態による外科手術ロボットシステムを示す。 図２は、患者に手術を行うために構成された、図１の外科手術ロボットシステムの拡大図を提供する。 図３は、関節動作アームを外科手術ロボットシステムに接続するためのエンドエフェクタである。 図４Ａは、図３のエンドエフェクタを外科手術ロボットのロボットアームに結合する工程を示している。 図４Ｂは、図３のエンドエフェクタを外科手術ロボットのロボットアームに結合する工程を示している。 図４Ｃは、図３のエンドエフェクタを外科手術ロボットのロボットアームに結合する工程を示している。 図５は、外科手術ロボットのロボットアームと、リトラクタまたはアクセスポートなどのアクセス器具との間のリンクとして機能する関節動作アームの実施形態を図示する。 図６Ａは、ロボットシステムと併用するために構成されたクイック接続機能を有する、誘導可能な器具およびアレイハンドル組立品の実施形態を示す。 図６Ｂは、ロボットシステムと併用するために構成されたクイック接続機能を有する、誘導可能な器具およびアレイハンドル組立品の実施形態を示す。 図７Ａは、椎間板準備および試験器具を含む、複数の様々な器具またはキットのうちの１つを示す。 図７Ｂは、椎間板準備および試験器具を含む、複数の様々な器具またはキットのうちの１つを示す。 図７Ｃは、椎間板準備および試験器具を含む、複数の様々な器具またはキットのうちの１つを示す。 図７Ｄは、椎間板準備および試験器具を含む、複数の様々な器具またはキットのうちの１つを示す。 図７Ｅは、椎間板準備および試験器具を含む、複数の様々な器具またはキットのうちの１つを示す。 図７Ｆは、椎間板準備および試験器具を含む、複数の様々な器具またはキットのうちの１つを示す。 図７Ｇは、椎間板準備および試験器具を含む、複数の様々な器具またはキットのうちの１つを示す。 図７Ｈは、椎間板準備および試験器具を含む、複数の様々な器具またはキットのうちの１つを示す。 図７Ｉは、椎間板準備および試験器具を含む、複数の様々な器具またはキットのうちの１つを示す。 図７Ｊは、椎間板準備および試験器具を含む、複数の様々な器具またはキットのうちの１つを示す。 図７Ｋは、椎間板準備および試験器具を含む、複数の様々な器具またはキットのうちの１つを示す。 図７Ｌは、椎間板準備および試験器具を含む、複数の様々な器具またはキットのうちの１つを示す。 図８Ａは、アレイハンドル組立品の代替的実施形態を示す。 図８Ｂは、アレイハンドル組立品の代替的実施形態を示す。 図８Ｃは、アレイハンドル組立品の代替的実施形態を示す。 図８Ｄは、アレイハンドル組立品の代替的実施形態を示す。 図８Ｅは、アレイハンドル組立品の代替的実施形態を示す。 図９Ａは、直線ハンドルおよびＴハンドルを含む、複数の様々なアレイハンドルまたはキットのうちの１つを示す。 図９Ｂは、直線ハンドルおよびＴハンドルを含む、複数の様々なアレイハンドルまたはキットのうちの１つを示す。 図９Ｃは、直線ハンドルおよびＴハンドルを含む、複数の様々なアレイハンドルまたはキットのうちの１つを示す。 図９Ｄは、直線ハンドルおよびＴハンドルを含む、複数の様々なアレイハンドルまたはキットのうちの１つを示す。 図９Ｅは、直線ハンドルおよびＴハンドルを含む、複数の様々なアレイハンドルまたはキットのうちの１つを示す。 図９Ｆは、直線ハンドルおよびＴハンドルを含む、複数の様々なアレイハンドルまたはキットのうちの１つを示す。 図１０Ａは、様々なインデックス位置の椎体間インサータの実施形態を示す。 図１０Ｂは、様々なインデックス位置の椎体間インサータの実施形態を示す。 図１０Ｃは、様々なインデックス位置の椎体間インサータの実施形態を示す。 図１０Ｄは、様々なインデックス位置の椎体間インサータの実施形態を示す。 図１０Ｅは、様々なインデックス位置の椎体間インサータの実施形態を示す。 図１０Ｆは、様々なインデックス位置の椎体間インサータの実施形態を示す。 図１０Ｇは、様々なインデックス位置の椎体間インサータの実施形態を示す。 図１１Ａは、様々な器具接続特徴を有する椎体間インサータを含む、複数の様々な椎体間インサータ器具またはキットのうちの１つを提供する。 図１１Ｂは、様々な器具接続特徴を有する椎体間インサータを含む、複数の様々な椎体間インサータ器具またはキットのうちの１つを提供する。 図１１Ｃは、様々な器具接続特徴を有する椎体間インサータを含む、複数の様々な椎体間インサータ器具またはキットのうちの１つを提供する。 図１１Ｄは、様々な器具接続特徴を有する椎体間インサータを含む、複数の様々な椎体間インサータ器具またはキットのうちの１つを提供する。 図１１Ｅは、様々な器具接続特徴を有する椎体間インサータを含む、複数の様々な椎体間インサータ器具またはキットのうちの１つを提供する。 図１２Ａは、ねじ山付きスタイルのコネクタを有する誘導可能なインサータ組立品の実施形態を示す。 図１２Ｂは、ねじ山付きスタイルのコネクタを有する誘導可能なインサータ組立品の実施形態を示す。 図１３Ａは、分岐形状スタイルのコネクタを有する誘導可能なインサータ組立品の実施形態を示す。 図１３Ｂは、分岐形状スタイルのコネクタを有する誘導可能なインサータ組立品の実施形態を示す。 図１４Ａは、初期拡張器を有する、誘導可能な拡張器アレイの実施形態を提供する。 図１４Ｂは、初期拡張器を有する、誘導可能な拡張器アレイの実施形態を提供する。 図１４Ｃは、初期拡張器を有する、誘導可能な拡張器アレイの実施形態を提供する。 図１４Ｄは、初期拡張器を有する、誘導可能な拡張器アレイの実施形態を提供する。 図１４Ｅは、初期拡張器を有する、誘導可能な拡張器アレイの実施形態を提供する。 図１４Ｆは、初期拡張器を有する、誘導可能な拡張器アレイの実施形態を提供する。 図１４Ｇは、初期拡張器を有する、誘導可能な拡張器アレイの実施形態を提供する。 図１５Ａは、使用前に誘導可能な器具を検証するのに適したインサータ検証アダプタの実施形態を提供する。 図１５Ｂは、使用前に誘導可能な器具を検証するのに適したインサータ検証アダプタの実施形態を提供する。 図１５Ｃは、使用前に誘導可能な器具を検証するのに適したインサータ検証アダプタの実施形態を提供する。 図１５Ｄは、使用前に誘導可能な器具を検証するのに適したインサータ検証アダプタの実施形態を提供する。 図１６Ａは、椎体間インサータの検証の実施形態を示す。 図１６Ｂは、椎体間インサータの検証の実施形態を示す。 図１６Ｃは、椎体間インサータの検証の実施形態を示す。 図１７Ａは、動的基準基部（ＤＲＢ）の実施形態を示す。 図１７Ｂは、動的基準基部（ＤＲＢ）の実施形態を示す。 図１８Ａは、ロボット支援外科手術を計画し、実施する際に使用されうる、一つまたは複数のステップを示す。 図１８Ｂは、ロボット支援外科手術を計画し、実施する際に使用されうる、一つまたは複数のステップを示す。 図１８Ｃは、ロボット支援外科手術を計画し、実施する際に使用されうる、一つまたは複数のステップを示す。 図１８Ｄは、ロボット支援外科手術を計画し、実施する際に使用されうる、一つまたは複数のステップを示す。 図１９Ａは、ロボット支援外科手術を実施する際に使用されうる、一つまたは複数のステップを示す。 図１９Ｂは、ロボット支援外科手術を実施する際に使用されうる、一つまたは複数のステップを示す。 図１９Ｃは、ロボット支援外科手術を実施する際に使用されうる、一つまたは複数のステップを示す。 図２０Ａは、外科手技の器具計画、設定、アクセス、および／または全体のナビゲーションのために利用されうる、ソフトウェアユーザインターフェースの実施例を図示する。 図２０Ｂは、外科手技の器具計画、設定、アクセス、および／または全体のナビゲーションのために利用されうる、ソフトウェアユーザインターフェースの実施例を図示する。 図２０Ｃは、外科手技の器具計画、設定、アクセス、および／または全体のナビゲーションのために利用されうる、ソフトウェアユーザインターフェースの実施例を図示する。 図２０Ｄは、外科手技の器具計画、設定、アクセス、および／または全体のナビゲーションのために利用されうる、ソフトウェアユーザインターフェースの実施例を図示する。 図２０Ｅは、外科手技の器具計画、設定、アクセス、および／または全体のナビゲーションのために利用されうる、ソフトウェアユーザインターフェースの実施例を図示する。 図２０Ｆは、外科手技の器具計画、設定、アクセス、および／または全体のナビゲーションのために利用されうる、ソフトウェアユーザインターフェースの実施例を図示する。 図２０Ｇは、外科手技の器具計画、設定、アクセス、および／または全体のナビゲーションのために利用されうる、ソフトウェアユーザインターフェースの実施例を図示する。 図２１Ａは、ナビゲーション拡張器ホルダの別の実施形態を提供する。 図２１Ｂは、ナビゲーション拡張器ホルダの別の実施形態を提供する。 図２１Ｃは、ナビゲーション拡張器ホルダの別の実施形態を提供する。 図２１Ｄは、ナビゲーション拡張器ホルダの別の実施形態を提供する。 図２１Ｅは、ナビゲーション拡張器ホルダの別の実施形態を提供する。 図２１Ｆは、ナビゲーション拡張器ホルダの別の実施形態を提供する。 図２１Ｇは、ナビゲーション拡張器ホルダの別の実施形態を提供する。 図２１Ｈは、ナビゲーション拡張器ホルダの別の実施形態を提供する。 図２２Ａは、取外し可能な置換ツールおよび／または器具先端を有する誘導可能な器具の実施形態を図示する。 図２２Ｂは、取外し可能な置換ツールおよび／または器具先端を有する誘導可能な器具の実施形態を図示する。 図２２Ｃは、取外し可能な置換ツールおよび／または器具先端を有する誘導可能な器具の実施形態を図示する。 図２３Ａは、ナビゲーション器具のためのクイック接続および解除機構の実施形態を図示する。 図２３Ｂは、ナビゲーション器具のためのクイック接続および解除機構の実施形態を図示する。 図２３Ｃは、ナビゲーション器具のためのクイック接続および解除機構の実施形態を図示する。 図２３Ｄは、ナビゲーション器具のためのクイック接続および解除機構の実施形態を図示する。 図２３Ｅは、ナビゲーション器具のためのクイック接続および解除機構の実施形態を図示する。 図２４Ａは、回転位置の間にインデックスを付け、所望のカメラ位置に器具を整列させるようアレイが構成された、ナビゲーション器具ハンドルの実施形態を示す。 図２４Ｂは、回転位置の間にインデックスを付け、所望のカメラ位置に器具を整列させるようアレイが構成された、ナビゲーション器具ハンドルの実施形態を示す。 図２５Ａは、回転可能なアレイ機構を有するナビゲーション器具ハンドルの別の実施形態を提供する。 図２５Ｂは、回転可能なアレイ機構を有するナビゲーション器具ハンドルの別の実施形態を提供する。 図２５Ｃは、回転可能なアレイ機構を有するナビゲーション器具ハンドルの別の実施形態を提供する。 図２６Ａは、回転可能なアレイ機構を有する誘導可能なインプラントインサータの別の実施形態を示す。 図２６Ｂは、回転可能なアレイ機構を有する誘導可能なインプラントインサータの別の実施形態を示す。 図２６Ｃは、回転可能なアレイ機構を有する誘導可能なインプラントインサータの別の実施形態を示す。 図２７Ａは、回転可能なアレイ機構の別の実施形態を提供する。 図２７Ｂは、回転可能なアレイ機構の別の実施形態を提供する。 図２７Ｃは、回転可能なアレイ機構の別の実施形態を提供する。 図２８Ａは、インラインアレイを使用した器具配向の識別の実施形態を提供する。 図２８Ｂは、インラインアレイを使用した器具配向の識別の実施形態を提供する。 図２８Ｃは、インラインアレイを使用した器具配向の識別の実施形態を提供する。 図２８Ｄは、インラインアレイを使用した器具配向の識別の実施形態を提供する。 図２９Ａは、誘導可能なモジュラー試験の実施形態を含む。 図２９Ｂは、誘導可能なモジュラー試験の実施形態を含む。 図２９Ｃは、誘導可能なモジュラー試験の実施形態を含む。 図２９Ｄは、誘導可能なモジュラー試験の実施形態を含む。 図２９Ｅは、誘導可能なモジュラー試験の実施形態を含む。 図２９Ｆは、誘導可能なモジュラー試験の実施形態を含む。 図２９Ｇは、誘導可能なモジュラー試験の実施形態を含む。 図３０Ａは、誘導可能な固定試験の実施形態を示す。 図３０Ｂは、誘導可能な固定試験の実施形態を示す。 図３１Ａは、誘導可能な拡張可能試験の実施形態を示す。 図３１Ｂは、誘導可能な拡張可能試験の実施形態を示す。 図３２Ａは、誘導可能なオール先端タップの実施形態を示す。 図３２Ｂは、誘導可能なオール先端タップの実施形態を示す。

本開示は、その適用において、本明細書の説明に記載された、または図面に示された構成の詳細およびコンポーネントの配置に限定されないことを理解されたい。本開示の教示は、他の実施形態において使用され、実施され、様々な方法で実施され、または実行されてもよい。また、本明細書で使用される表現および用語は、説明のためのものであり、限定的であると見なされるべきではないことを理解されたい。本明細書中の「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有す（ｈａｖｉｎｇ）」の使用およびそれらの変形は、その後に列挙されるアイテムおよびその等価物ならびに追加のアイテムを含むことを意味する。別段に特定または限定されていない限り、「装着される（ｍｏｕｎｔｅｄ）」、「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「支持される（ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ）」および「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語およびそれらの変形は、広範に使用され、直接的および間接的な取り付け、接続、支持および結合の両方を包含する。さらに、「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」および「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」は、物理的または機械的な接続または結合に限定されない。

以下の議論は、当業者が本開示の実施形態を作成し使用することを可能にするために提示される。例解された実施形態に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかであり、本明細書の原理は、本開示の実施形態から逸脱することなく他の実施形態およびアプリケーションに適用することができる。したがって、実施形態は、示された実施形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示された原理および特徴と一致する最も広い範囲が与えられるべきである。以下の詳細な説明は、図面を参照して読まれるべきであり、異なる図における同様の要素は、同様の参照番号を有する。必ずしも縮尺通りではない図面は、選択された実施形態を示しており、実施形態の範囲を限定するものではない。当業者は、本明細書で提供される例が多くの有用な代替物を有し、実施形態の範囲内に入ることを認識するであろう。

ここで図面を参照すると、図１および図２は、例示的な実施形態による外科手術ロボットシステム１０を示す。外科手術ロボットシステム１０は、例えば、外科手術ロボット１２と、一つまたは複数のロボットアーム１４と、ベース１６と、ディスプレイまたはモニター２０（および任意の無線タブレット）と、例えば関節動作アーム２４を固定するためのエンドエフェクタ２２と、一つまたは複数の追跡マーカー１８とを含みうる。外科手術ロボットシステム１０は、患者２に直接（例えば、患者２の骨に）固定されるように適合された一つまたは複数の追跡マーカー１８を含む、患者追跡装置２６を含むことができる。

外科手術ロボットシステム１０は、例えば、カメラスタンド３２上に配置されたカメラ３０を利用することもできる。カメラスタンド３２は、カメラ３０を所望の位置に移動させ、方向付けし、支持するための任意の適切な構成を有することができる。カメラ３０は、好適な任意のカメラ、または、カメラ３０の視点から見ることができる所与の測定ボリューム内にある、例えば能動的および受動的な追跡マーカー１８を識別することができる、一つまたは複数の赤外線カメラ（例えば、二焦点カメラまたは立体写真測量カメラ）等のカメラを含んでもよい。カメラ３０は、所与の測定ボリュームを走査し、マーカー１８から来る光を検出して、マーカー１８の三次元での位置を識別し、決定することができる。例えば、能動マーカー１８は、電気信号によって作動する赤外線発光マーカー（例えば、赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ））を含むことができ、受動マーカー１８は、例えば、カメラ３０上の照明器または他の適切な装置によって発光される、赤外線を反射する再帰反射マーカー（例えば、それらは、入射ＩＲ照射を入射光の方向へ反射する）を含むことができる。

外科手術ロボット１２は、エンドエフェクタ２２の並進および配向を制御することができる。ロボット１０は、例えば、エンドエフェクタ２２をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に沿って移動させることができる。エンドエフェクタ２２は、（エンドエフェクタ２２に関連するオイラーアングル（例えば、ロール、ピッチ、および／またはヨー）の一つまたは複数が選択的に制御できるように）ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の一つまたは複数、およびｚフレーム軸の回りに選択的に回転するよう構成することができる。いくつかの例示的な実施形態では、エンドエフェクタ２２の並進および配向の選択的制御は、大幅に改善された正確性を有する医療処置の実行を可能にする。

ロボット位置決めシステム１２は、外科医が患者の術中画像に対して定位器具の位置を計画するのを支援する、一つまたは複数のコンピュータ制御ロボットアーム１４を含む。システム１０は２Ｄおよび３Ｄ撮像ソフトウェアを含み、これは、脊椎、整形外科装置、またはその他の装置を配置するための、動的基準ベース、誘導された器具、および位置決めカメラ３０を用いて、術前の計画、誘導、および案内を可能にする。外科手術ロボットおよびナビゲーションシステムのさらなる詳細は、例えば、米国特許公開番号第２０１９／００２１７９５号および米国特許公報第２０１７／０２３９００７号に見いだされるが、これは全ての目的のためにそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

さらに図２に注目すると、ロボット１２および／または外科医は、リトラクタまたはポートシステムなどのアクセス器具３４を取り付けるため、エンドエフェクタ２２および関節動作アーム２４を所望の位置に位置決めでき、そのアクセス器具３４通して、外科医は誘導された器具を使用して、外科手術を実施することができる。モーションロックエンドエフェクタ２２がアーム１４に取り付けられると、ロボットアーム１４への動力が遮断される。一実施形態では、これによって外科医が器具を完全制御することになり、システム１０は外科手術を実施せず、物理的な案内もしない。ナビゲーションカメラ３０は、リアルタイムで器具の位置を追跡し、例えば、患者の画像と共に、モニター２０に画像を映し、外科医を案内する。

図３～図５を参照すると、モーションロックエンドエフェクタ２２および関節動作アーム２４がより詳細に示されている。モーションロックエンドエフェクタ２２および関節動作アーム２４によって、外科手術リトラクタ（図１９Ｂに示す）またはアクセスポート（図１９Ｃに示す）などのアクセス器具３４を剛直に取付け接続する。あるいは、所望により、関節動作アーム、リトラクタ、またはポートが取り付けられた標準テーブルを使用してもよい。モーションロックエンドエフェクタ２２は、ロボットアーム１４に取り付けられると、ロボットアームの動作を妨げる。エンドエフェクタ２２は、関節動作アーム２４への剛直なクイック接続をもたらし、これを使用して、アクセス器具３４（例えば、リトラクタまたはアーム取付けポート）を強固に取り付ける。

図４Ａ～図４Ｃに示すように、エンドエフェクタ２２は、滅菌アームドレープ２８の上でクランプされることによってロボットアーム１４に接続する。エンドエフェクタ２２は、関節動作アーム２４の一端において、雌部分に受容可能な雄部分２３を含む。関節動作アーム２４は、リリースボタン３６を用いてエンドエフェクタ２２の雄部分２３に取り付けられる。リリースボタン３６により、関節動作アーム２４がエンドエフェクタ２２に素早く脱着することが可能となる。関節動作アーム２４の反対端の取付けマウント３８は、アクセス器具３４（例えば、リトラクタアーム取付けポート）に取り付けられる。関節動作アーム２４の遠位端は、リトラクタシステムまたはポート３４に接続するためのねじ山付き取付けマウント３８を有しうる。関節動作アーム２４が位置付けられ、アクセス器具３４がそれに取り付けられると、ロックノブ４０が締め付けられて、組立品を固定する。関節動作アーム２４は、ロボットアーム１４と外科手術リトラクタまたはアクセスポート３４とのリンクとして機能する。関節動作アーム２４は、ロックノブ４０を締め付けたり緩めることによってロックおよびロック解除される、いくつかの接合部を有してもよく、これによって、リトラクタアームが取り付けられた標準テーブルに類似した、リトラクタ位置へ素早く調節することが可能となる。

このように、ロボットアーム１４は、リトラクタまたはポート３４が脊椎へアクセスできるようにするための、剛直な固定点として使用されてもよい。滅菌ドレープ２８をロボット１２上で適合させたら、ロボットアーム１４は所定位置へと移動することができる。エンドエフェクタ２２は、インターフェースプレートを通り、滅菌ドレープ２８上でロボットアーム１４に取り付けられてもよい。磁力の支援によって、エンドエフェクタ２２を位置付け、自己整列させる一助となりうる。ドレープフレンドリークランプ２９により、ドレープ２８を損傷することなく、一回の手技において最大三回まで、エンドエフェクタ２２の取除きおよび再取付けが可能となる。エンドエフェクタ２２は、ロボットアーム１４から無線で電力供給される。ロボットアーム１４に取り付けられると、アクセス器具３４（例えば、リトラクタブレイドおよびアクセスポート）が患者２に使用され、手術が実施されている間は、モーションロックエンドエフェクタ２２がシステム１０に信号を送り、すべての動き（例えば、スタビライザやロボットアーム１４）を制限し、安全機能として意図しない動きを防止する。

ここで図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、誘導可能な器具５０が示されている。誘導可能な器具５０には、例えば、拡張器、椎間板準備器具（例えば、キュレット、コブエレベータ、ラスプ、スクレーパー、など）、試験具、インサータ、などが含まれうる。誘導可能な器具５０は、ハンドル部分５２と、シャフト部分５４と、器具５０を追跡するための一つまたは複数の追跡マーカー１８を含むアレイ５６を含みうる。アレイ５６は、アレイポスト６４を用いてハンドル本体５２に貼り付けられてもよい。アレイ５６は、ハンドル５２の中央軸を中心に回転するように構成されてもよい。ハンドル部分５２は、直線およびＴハンドルスタイルを含んでもよい。シャフト部分５４は、その遠位端には一つまたは複数の機能を実施するよう構成された先端５８を有し、その近位端にはハンドル部分５２に素早く接続および接続解除するよう構成されたクイックコネクタ６０を有してもよく、そのクイックコネクタ６０によって、アレイハンドル組立品へ剛直に取り付くことができる。シャフト５４のスロット６２によって器具を保持し、ピン６３によって配向を制御する。器具５０は、整列ピン６３と溝６２が一列になった状態で、完全に着座するまで器具シャフト５４をハンドル５２に挿入することによって、選択したアレイハンドル５２と組付けられる。完全に挿入されると、クリック音が聞こえ、器具５０がロックされる。

図７Ａ～図７Ｌに示すように、椎間板準備および試験器具５０は、試験具（図７Ａおよび図７Ｂに示す）、カップキュレット（図７Ｃに示す）、リングキュレット（図７Ｄに示す）、コブ（図７Ｅに示す）、エレベータ（図７Ｆに示す）、オステオトーム（図７Ｇに示す）、ラスプ（図７Ｈに示す）、レーキ（図７Ｉに示す）、サイザー／シェーバー（図７Ｊに示す）、パドルディストラクタ（図７Ｋに示す）、スクレーパー（図７Ｌに示す）、およびその他の適切な器具を含みうる。横方向に使用するための器具５０は長さが長くてもよく、後方に使用するためのものは短くてもよい。キットには、様々なサイズの様々な器具５０が提供されうる。

椎間板準備および試験器具５０は、様々なアレイハンドル５２と交換可能に使用されうる。ユーザは、使用前にソフトウェアのアレイハンドル５２に器具を割り当てることができる。椎間板準備および試験器具５０の代表的モデルはソフトウェアにロードされており、ユーザインターフェースの器具のリストから選択できる。

図８Ａ～図８Ｅを参照すると、器具５０は、ナビゲーションのために集積アレイ５６を有しうる、着脱可能なアレイハンドル５２と併用されうる。器具５０はまた、所望の場合、誘導されることなく自由に使用されうる。器具シャフト５４および対応するアレイハンドル５２はそれぞれ、使用前に組み立てられる。アレイハンドル５２は、例えば、ユーザの好みに合わせて直線およびＴスタイルであってもよい。各アレイ５６は、システム１０によって認識される、固有のマーカーパターンを有する。アレイ５６は、反射マーカー１８を取り付けるための、一つまたは複数のポスト６６（例えば、四つのポスト６６）を有しうる。各アレイ５６は、システム１０がアレイ５６を識別できるようにし、それによって器具５０のタイプを識別する固有のパターンを有する。アレイハンドル５２は、誘導するため、椎間板準備器具および試験具のシャフト５４に取り付けられる。ハンドル５２は、椎間板準備器具または試験具のシャフト５４を取り外すためのリリースボタン６８を含みうる。図８Ｄに示すように、アレイハンドル５２は、器具および検証ディボット７０を使用して検証されうる。アレイポスト６４に配置された検証ディボット７０を使用して、例えば、器具の先端５８をディボット７０に配置することによって、その他のナビゲーション器具を検証することができる。

図９Ａ～図９Ｆに示す一実施形態によれば、色および／またはエッチングされた数字によってユーザが区別することができる六つの異なるアレイ５６がある。ハンドル５２は、赤アレイ５６を備える直線ハンドル５２（図９Ａに示す）と、金アレイ５６を備える直線ハンドル５２（図９Ｂに示す）と、緑アレイ５６を備える直線ハンドル５２（図９Ｃに示す）と、青アレイ５６を備える直線ハンドル５２（図９Ｄに示す）と、紫アレイ５６を備えるＴハンドル５２（図９Ｅに示す）と、灰色アレイ５６を備えるＴハンドル５２（図９Ｆに示す）と、を含みうる。アレイパターンはそれぞれ、光学カメラ３０によって追跡される反射マーカー１８を取り付けるための四つのポスト６６を含みうる。これらのポスト６６の配置は、各アレイハンドル５２に固有である。アレイプレート５６はそれぞれ、固有の色およびレーザーマーキングされた数字（例えば、赤の「１」）を有してもよい。これらのインジケータにより、ユーザは椎間板準備器具シャフト５４を、ソフトウェアの、対応するアレイハンドル５２（例えば、赤の１、コブ１０ｍｍ）に素早く割り当てることができる。アレイハンドル５２が検証されたら、手技中に器具５０を交換することができる。誘導するために器具５０が正しく表示されるように、新しい器具５０を再割当てし、アレイ位置を調整しなければならない。手技中、様々な器具５０を誘導することができる。

図１０Ａおよび図１０Ｂに注目すると、アレイハンドル５２によって、アレイ５６がハンドル５２の中心軸を中心に回転して、アレイ５６がカメラ３０の視界に入っていることを確実にするか、または、患者の解剖学的特徴とアレイ５６に対する器具５０の配向を変化させることができる。ユーザは、所望の通り、回転インデックスボタン７２を押して、新しいインデックス位置７４でクリックするまで、アレイ５６を回転させることができる。インデックス位置７４は、例えば、インジケータ７６でハンドル５２上にエッチングされてもよい。第一のインデックス位置７４は、ディボット７０の横の、長方形のマーキングと整列する文字Ａ（図８Ａのインジケータ７６として示す）によって識別される。図１０Ａに示すように、Ｔハンドル５２は、９０°離れて配置されている四つのインデックス位置７４（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に器具５０をインデックス化することができる。図１０Ｂに示すように、直線ハンドル５２は、１８０°離れて位置する二つのインデックス位置７４（Ａ、Ｃ）に器具５０をインデックス化することができる。それぞれのインデックス位置７４に対応するインジケータ文字７６（それぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、またはＡ、Ｃ）を用いて、各インデックス位置７４をアレイハンドル５２上に記してもよい。器具シャフト５４およびアレイハンドル５２が組み立てられる場合、インデックス位置７４は、ハンドル５２の位置識別子７６に示す通り、「Ａ」で始まる。すべての器具５０が検証され、まずは「Ａ」のインデックス位置７４においてソフトウェア上で表示されてもよい。次に、アレイ５６が新しいインデックス位置７４まで回転される場合、ユーザはインデックス配向をソフトウェアに入力し、表示された器具モデルが実際の器具５０と同じ位置に配向されていることを確認する。

シャフト５４に対してアレイ５６を回転させることができ、アレイ５６がカメラ３０の視界に入っていることを確認する。ユーザは、インデックスボタン７２を押し、インデックス位置７４の一つにクリックするまで、ハンドル５２の周りでアレイ５６を回転させる。インデックス位置７４は、「Ａ」で始まる。インデックス位置７４が「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」（または、その後「Ａ」に戻る）に変更されると、ユーザは、ロボット１２のタッチスクリーンモニター２０で位置を入力する。これにより、モニター２０が、対応する器具モデルの正しい配向を表示できるようになる。二つまたは四つのインデックス位置７４が実施形態に示されているが、インデックス位置７４の任意の好適な数および位置が使用されうることが理解されるであろう。

すべてのアレイハンドル５２は、同一のクイック接続および接続解除取付機構を有しうる。これにより、任意の椎間板準備または試験器具シャフト５４を、任意のアレイハンドル５２に組み付けることができる。ユーザは、ソフトウェアの各ハンドルアレイ５６に器具５０を割り当てることができる。アレイハンドル５２の解除ボタン６８は、押して器具シャフト５４を挿入するか、または取り外すことができる。スロット６２が接続機構に組み込まれ、その接続機構は、一致させるすべての椎間板準備および試験器具のピンと一致して、回転配向を制御する。

図１０Ｃを参照すると、誘導可能な椎体間インサータ器具または椎体間インサータ８０がさらに説明されている。誘導可能な椎体間インサータ８０は、例えば、間孔進入椎体間固定術（ＴＬＩＦ）、後方経路腰椎椎体間固定術（ＰＬＩＦ）、および、側方経路腰椎椎体間固定術（ＬＬＩＦ）で使用される、腰椎椎体間インプラントを設置するように構成されうる。インサータ８０は、他の椎体間装置またはインプラントを取り付けるように構成されてもよいことも意図されている。インプラント設計によって、椎体間インサータ８０は、椎体間インプラントを保持するための分岐形状先端９６またはねじ山付き先端９８を有してもよく、または、別様にインプラントを保持するよう構成されてもよい。

椎体間インサータ８０は、アレイプレート８２と、シャフトまたはスリーブ８４と、回転可能な本体８８と、アレイプレート８２を本体８８に接続するアレイポスト９０とを有しうる。ねじ山付きインサータ８０については、インサータ８０は、ねじ山付きロッド１００と、インサータ本体８８およびスリーブ８４を通して配置可能なドライバシャフト１０２とを含みうる。ねじ山付きロッド１００は、インプラントと係合するように構成された遠位ねじ山付き先端９８で終結しうる。分岐形状のインサータ８０については、インサータ８０は、インサータ本体およびスリーブ８４を通して配置可能な分岐形状のロッド１０４を含んでもよく、インプラントと係合するように構成された分岐形状の遠位先端９６で終結してもよい。

一実施形態では、アレイポスト９０はインサータ８０の本体８８と永久的に一体化されてもよく、本体８８がインサータ８０のシャフトまたはスリーブ８４を中心に自在に回転できる状態である。アレイプレート８２は、光学カメラ３０によって追跡される反射マーカー１８を取り付けるための、一つまたは複数のポスト８６（例えば、四つのポスト８６）を有してもよい。アレイパターンは、インサータ８０に固有であってもよい。例えば、どのインプラントが配置されているかに関わらず、すべてのインサータ８０が同一のアレイパターンを有してもよい。インサータアレイパターンは、他のアレイ器具（例えば、アレイ４６、拡張器アレイ１１４）のパターンと異なってもよい。

図１０Ｆ～図１０Ｇに注目すると、アレイ８２がカメラ３０の視界にあることを確認するか、または、患者の解剖学的特徴に対してインサータ８０の配向を変えるため、回転可能な本体８８（および取り付けられたアレイ８２）が中心軸スリーブ８４を中心に回転することが可能であってもよい。ユーザは、回転インデックスボタン９４を押して、および／または、ノブ９２を操作して、所望の通り、新しいインデックス位置７４に配向するまでアレイ８２を回転させることができる。インサータ８０のアレイ８２は、図１０Ｂに示すように、二つのインデックス位置７４（それぞれＡ、Ｃ）にインデックス化されてもよい。インデックス位置７４は、器具５０に関して記載された方法と同じ方法で、１８０°離間したレーザーマーキングを用いて器具８０上で識別されうる。これにより、例えば、アレイ８２が確実にカメラ３０の視界に入るよう、アレイ８２を回転させることができる。インデックス位置７４間で切り替えるには、ユーザは、ねじ山付きノブ９２を緩めて、アレイ８２を、例えば反対の位置まで１８０°、回転させることができる。その後、ノブ９２を締めて、位置を固定できる。別の実施形態では、ユーザは、インデックスボタン９４を押して、アレイ８２を回転させる。図１０Ｅおよび図１０Ｇでは、インサータ８０は、位置「Ａ」として識別されたインデックス位置７４に示されている。図１０Ｄおよび図１０Ｆでは、インサータ８０のインデックス位置７４は、「Ｃ」に変更されている。インデックス位置７４が「Ｃ」（または、その後「Ａ」に戻る）に変更されると、ユーザはモニター２０で位置を入力する。これにより、モニター２０が、対応する器具モデルの正しい配向を表示できるようになる。

図１１Ａ～図１１Ｅを参照すると、インサータ８０のいくつかの実施形態が示されている。図１１Ａでは、インサータ８０は、静的後方椎体間スペーサーを保持するように構成された、分岐形状の遠位端９６を含みうる。図１１Ｂでは、インサータ８０は、関節動作する拡張可能なＴＬＩＦスペーサーを保持するように構成された、ねじ山付き遠位端９８を含みうる。図１１Ｃでは、インサータ８０は、拡張可能な側方腰椎固定装置を保持するように構成された、分岐形状の先端９６を含みうる。図１１Ｄでは、インサータ８０は、拡張可能な腰椎固定インプラントを保持するように構成された、分岐形状の先端９６を含みうる。図１１Ｅでは、インサータ８０は、一体化した固定具を有する、拡張可能な椎体間固定スペーサーを保持するように構成された、分岐形状の先端９８を含みうる。分岐形状先端９６およびねじ山付き先端９８の実施形態が示されているが、インサータ８０の遠位端は、手技中にインプラントを保持するよう任意の方法で構成されうることが理解されよう。選択したインプラントシステムに基づいて、インプラントシステムに対応するインプラントインサータ８０がソフトウェアで識別される。システム１０で誘導するため、インプラントインサータ８０は一体化したアレイ８２を含みうる。

図１２Ａ～図１３Ｂを参照すると、インサータ８０は以下のように組み立てることができる。図１２Ａおよび図１２Ｂに注目すると、ねじ山付きインサータ８０を組み立てるためにスリーブ８４をアレイ組立品に挿入してもよく、ねじ山付きロッド１００およびドライバシャフト１０２がインサータ本体８８内に、スリーブ８４を通って挿入されてもよい。スリーブ８４の一つまたは複数のプロング８５はインサータ本体８８と整列して、中にスリーブ８４を挿入しうる。ノブ８９を時計回りに回転させ、スリーブ８４にねじ込み、組立品を固定しうる。図１３Ａおよび図１３Ｂに注目すると、プロングインサータ８０を組み立てるためにスリーブ８４をアレイ組立品に挿入してもよく、分岐形状のシャフト１０４がインサータ本体８８内に、スリーブ８４を通って挿入されてもよい。スリーブ８４の一つまたは複数のプロング８５はインサータ本体８８と整列して、中にスリーブ８４を挿入しうる。ノブ８９を時計回りに回転させ、スリーブ８４にねじ込み、組立品を固定しうる。

引き締めレンチおよびトルク制限ドライバ（拡張可能な装置インサータ用）などの、誘導されていない器具が、椎体間インサータ８０と特異に作用するように提供されてもよい。これらの補助器具は、対応する、誘導されていない椎体間インサータと作用する器具と同じ機能を果たす。これらの、誘導されていない器具は患者の画像には映らず、例えば、インサータ８０の機械的機能を支持するために使用されうる。

ここで図１４Ａ～図１４Ｇを参照すると、誘導可能な拡張器具または拡張器１１０が示されている。誘導可能な拡張器１１０は、ロボットナビゲーションシステム１０によって追跡されるように構成された初期拡張器１１２および拡張器アレイ１１４を含みうる。拡張器列１１４は、固有のアレイパターンと、くぼみまたは取付け窓１１６と、解除ボタン１１８と、検証用ディボット１２０とを含みうる。アレイ５６および８２と類似して、アレイ１１４は、追跡マーカー１８を取り付けるための一つまたは複数のポスト１２２（例えば、四つのポスト１２２）を有しうる。アレイ１１４は、システム１０によってアレイ１１４を識別可能にする固有のパターンを有し、それによって、誘導するための拡張器１１０を識別する。検証ディボット１２０を使用して器具の先端５８をディボット１２０に配置することによって、その他のナビゲーション器具５０を検証することができる。検証ディボット１２０は、例えば、アレイ１１４の上部に位置してもよい。

拡張器アレイ１１４は、初期拡張器１１２に取り付けることができる。初期拡張器１１２は、２ｍｍのカニューレ、断熱カニューレＡ、ステンレス鋼カニューレＡ、またはその他の好適なカニューレといったまたは拡張器を含みうる。図１４Ｄに示すように、初期拡張器１１２および拡張器アレイ１１４を組み立てるため、解除ボタン１１８を押して、取付け窓１１６を開くことができる。窓１１６を通して拡張器１１２を窓１１６内に挿入してもよい。図１４Ｅに示すように、拡張器１１２が確実にアレイ１１４内に完全に挿入されるよう、側視窓１２４を確認することができる。

図１４Ｆおよび図１４Ｇに示すように、マーカー１８（例えば、使い捨て反射マーカー）を、アレイ１１４のそれぞれのマーカーポスト１２２に取り付けてもよい。図１４Ｇに示すように、組み立てるには、マーカー１８をポスト１２２上に完全に着座させる。マーカー１８が、本明細書に記載の類似アレイ５６、８２のポスト６６、８６に同様に貼り付けられうることが理解されよう。

システム１０で誘導するため、拡張器アレイ１１４を初期拡張器１１２に取り付けてもよい。ユーザは、ソフトウェアインターフェース上のアレイ１１４と併用されることになる、特定の初期拡張器１１２を選択しうる。拡張器１１２およびアレイ１１４が組み立てられ、検証されると、軟組織を拡張している間、選択した拡張器１１０の代表画像が患者の解剖学的構造の画像に重ねられる。拡張器１１０が配置されると、所望の通り、誘導されていないカニューレを用いて順次拡張を実施することができる。

ここで図１５Ａ～図１５Ｄを参照すると、検証アダプタ１３０の実施形態が、例えば、器具５０（例えば、椎間板準備器具または試験具）または検証用のインプラントを備えたインサータ８０の代替物として検証するために説明されている。図１５Ｃに最もよく示されるように、アダプタ１３０はそれぞれ、その他のアレイ器具５０、１１０に位置する検証ディボット７０、１２０に嵌合する尖頭先端１３２（例えば、円錐状の先端）を有する。各タイプのインサータ８０は、アダプタ１３０上で識別される通り、特定の検証アダプタ１３０と一致する。各アダプタ１３０の近位端は、所定のインサータ８０が一致するアダプタ１３０を保持するように構成されるように、対応するインプラントの特徴に一致する、一つまたは複数の嵌合特徴１３４（例えば、突出部、凹部、スロット）を有する。

一実施形態では、検証アダプタ１３０は、アレイハンドル５２に取り付けられた器具シャフト５４を交換するために使用されうる。この場合、アダプタ１３０は、検証のためにアレイハンドル５２上に配置される。検証後、アダプタ１３０は取り外されてもよく、器具シャフト５４は、その意図された機能のためにハンドル５２上に配置される。検証アダプタ１３０は、アレイハンドル５２の検証ディボット７０の内側、または、検証ディボット７０、１２０を有する任意の器具に容易に嵌合する円錐状の先端１３２を有しうる。アダプタ１３０は、湾曲したキュレットまたはオステオトームなどの、検証のために便利な先端５８を有していない器具５０を検証するための選択肢として提供されてもよい。

別の実施形態では、図１５Ｄに示すように、検証アダプタ１３０はインサータ８０とも併用されうる。インサータ８０に貼り付けられたインプラントの代替物として使用する前に、インサータ検証アダプタ１３０を、椎体間インサータ器具８０の検証に用いることができる。アダプタ１３０はそれぞれ、特定のインサータ８０およびインプラントタイプに対応する。アダプタ１３０は、インサータ８０の遠位端上に配置され、検証のために尖頭先端１３２を提供する。検証後、アダプタ１３０が取り外され、誘導するために所望のインプラントがインサータ８０上に配置される。

図１６Ａ～図１６Ｃを参照すると、検証手順が説明されている。任意の器具５０（例えば、椎間板準備器具または試験具）またはインサータ８０は、別のアレイハンドル５２、拡張器アレイ１１４、またはソフトウェア検証のためのその他の好適なディボットの検証ディボット７０、１２０内に配置されてもよい。図１６Ａに注目すると、インサータ８０は、検証アダプタ１３０の先端１３２を別のアレイハンドル５２上に位置する検証ディボット７０に配置することによって検証されうる。図１６Ｂでは、インサータ８０は、検証アダプタ１３０の先端１３２を拡張器アレイ１１４上に位置する検証ディボット１２０内に配置することによって、ソフトウェアで検証され得る。ソフトウェアの検証により、両器具５０、８０、１１０がカメラ３０に面して見え、垂直位置に定常的に保持されることを確実にする。各アレイ５６、８２、１１４の中心軸は、検証を完了させるために互いに平行であるべきである。

図１６Ｃに示すように、ポップアップ画面がモニター２０（または他の画面）に表示されて、検証の進捗を示すことができる。ナビゲーション器具５０、８０、１１０は、光学マーカー位置、先端位置、および検証ディボット位置を含む、ソフトウェアに保存された寸法情報で予め校正される。アレイハンドル５２に取り付けられた最大六つの器具シャフト５４が、一度に検証および誘導されうる。検証中、予め画定された寸法情報を使用して、器具位置を画定する。ユーザは、検証画面に進む前に、インプラント群を選択する。インプラント群が選択されると、外科手術器具５０の先端５８の位置がソフトウェアに知らされる。アレイおよび／または一体化した器具アレイ５６、８２、１１４は、使用前にナビゲーションシステム１０によって検証される。検証アダプタ１３０は、必要に応じて器具ハンドル５２またはインサータ８０に取り付けられてもよい。正確性を検証（登録）している間、ユーザは、一つの誘導された器具５０またはインサータ８０の先端５８、１３２を、別のアレイハンドル５２の検証ディボット７０、１２０、拡張器アレイ１１４、またはその他の好適な器具に保持する。両方のアレイ５６、８２、１１４がカメラ３０に見えるように、且つ、垂直位置に定常的に保持されなければならず、そのため、各器具シャフトの中心軸が互いに平行となる。完了すると、検証結果は、成功アイコン（例えば、図１６Ｃの左側に示す緑色の円）または失敗アイコン（例えば、図１６Ｃの右側に示される赤い斜線の入った円）で表示される。

器具シャフト５４をアレイ５６に取り付けるとき、同じ器具名をモニター３０の対応するアレイに割り当てる必要がある。検証後、器具５０が起動され、モニター３０に表示される。アレイハンドル５２およびインサータ８０は、手術ごとに一つの検証のみを必要とする場合がある。検証後、検証アダプタ１３０を取り外すことができ、所望の器具シャフト５４または椎体間スペーサーを、それぞれ、アレイハンドル５２または椎体間インサータ８０に取り付けることができる。誘導された器具のデジタル表示は、一般的な器具としてではなく、器具特有の詳細を描写する単純な３Ｄ図面として、登録された患者の画像上に表示される。計画されたインプラント（誘導されていない場合がある）もまた、インプラント固有の詳細を描写した、単純な３Ｄ図面として患者の画像上に表示される。誘導されていない器具は、患者の画像には映されない。検証の特定の特徴が本明細書に記載されているが、さらなる器具または構成を使用して、外科手術手技の構成要素を検証することができることが理解されるであろう。

ここで図１７Ａおよび図１７Ｂを参照すると、動的基準ベース１４０、１４２（ＤＲＢ）の実施形態が示されている。動的基準ベース１４０、１４２は、患者２に直接（例えば、患者２の骨に）固定されるように適合された一つまたは複数の追跡マーカー１８を含む患者追跡装置２６を含むことができる。動的基準ベース１４０、１４２は、すべての誘導追跡が参照される、光学空間内の固定基準点を確立するために使用されうる。図１７Ａに示す動的基準ベース１４０の実施形態により、二つの動的基準ベース１４０、１４２を、より長い作業距離で一度に使用することができる。図１７Ａに示す動的基準ベース１４０は、図１７Ｂに示す動的基準ベース１４２の代替物として、唯一の動的基準ベース１４０として使用されうる。

動的基準ベース１４０、１４２はそれぞれ、アレイ本体１４４およびクランプ機構１４６を含む。動的基準ベース１４０、１４２は、クアトロスパイク、低プロファイルクアトロスパイク、骨クランプ、ロッド取付けといった、剛直な患者固定装置１３８に取り付けられる。動的基準ベース１４０、１４２は、外科手術空間内で位置決めするために調節されうる。

動的基準ベース１４０、１４２は、反射マーカー１８を取り付けるための、一つまたは複数のポスト１４８（例えば、四つのポスト１４８）を有するアレイ１４４を有する。アレイ１４４はそれぞれ固有パターンを有し、その固定パターンによって、システム１０がアレイ１４４を識別できるようにし、それによって動的基準ベース１４０、１４２を識別する。動的基準ベース１４０は、システム１０によって固有に識別されるように、動的基準ベース１４２とは異なるアレイパターンを有する。

図１７Ａに示す実施形態では、動的基準ベース１４０は、患者固定ポスト１３８に取り付けられるように構成されたクランプ機構１４６を含む。動的基準ベース１４０は、ポスト１３８上にクランプするスライド機構１５０を有し、ドライバ（例えば、六角形のドライバ）によって締め付けられうる。図１７Ｂに示す実施形態では、動的基準ベース１４２は、固定ロッドの周りで留め金を圧縮するつまみねじ１５２を備えたクランプ１４６を有する。動的基準ベース１４０、１４２は、手術で使用する前は滅菌されずに提供され、滅菌されてもよい。動的基準ベース１４０は、単独で使用されてもよく、または長い構築物のために動的基準ベース１４２と併用されてもよい。

ここで図１８Ａ～図１８Ｄを参照すると、誘導された外科手術手技を設定するステップが示されている。手技を開始する前に、滅菌ドレープ２８を、ロボットアーム１４、モニター２０、およびベースステーション１６の前面部分の上に配置する。受動マーカー１８が、すべてのナビゲーション器具および装置５０、８０、１１０、１４０、１４２のアレイ５６、８２、１１４、１４４に追加される。図１８Ａに示すように、外科医は、計画ソフトウェアを使用して、患者画像２０で椎体間インプラントおよび器具の位置を決定することができる。計画は、術前の撮像ワークフローのために画像を登録する前、または、術中の撮像ワークフローまたは２Ｄ撮像ワークフローのために画像を登録した後に、実施されうる。器具の計画により、外科医は、フットペダルを押すか、または画像登録後にタッチスクリーンモニター２０で確定することにより、誘導された器具５０、８０、１１０を備えた椎体間装置（またはねじ）を計画することができる。外科医は、術前撮像を用いるタブレットと同様に、タッチスクリーンモニター２０において計画することができる。インプラントは、ソフトウェアで選択され、患者画像上の所望の位置に移動される。

図１８Ｂに示すように、患者２が準備され、外科医が開始する準備が整ったら、患者固定ポスト１３８が外科手術部位に近接した、患者の骨の解剖学的構造に固定される。図１８Ｃに示すように、動的基準ベース１４０、１４２が、患者固定ポスト１３８に取り付けられうる。さらに、別個の監視マーカー１５４も、外科手術部位に近接した患者の骨の解剖学的構造に固定されうる。監視マーカー１５４は、単一の追跡マーカー１８を含んでもよく、動的基準ベース１４０、１４２が手技中に移動しない、というさらなる検証をもたらすために使用されてもよい。

まず、特定の解剖学的位置は、その位置を追跡するために、既知の座標フレームを参照して患者２に登録される。図１８Ｄに示すように、これは、ＣＴ基準および受動マーカー１８の両方を含む、動的基準ベース１４０、１４２および術中の登録固定具１５６を、患者取付け器具１３８（例えば、術中ＣＴ撮像モダリティ）に強固に貼り付けることによって達成されうる。動的基準ベース１４０、１４２は、患者取付け器具１３８に強固に固定される。動的基準ベース１４０、１４２は、カメラ３０から容易に見える位置に配置される。術中登録固定具１５６は、旋回アーム１５８で患者取付け器具１３８のポストにクランプされる。旋回アーム１５８は、固定具を外科手術部位で直接位置決めできるように、６自由度を有しうる。

ここで図１９Ａ～図１９Ｃを参照すると、誘導された外科手技を実施するための一つまたは複数のステップが示されている。図１９Ａに示すように、所望の通り、アクセス器具３４の開始位置および軌道（例えば、図１９Ｂに示すリトラクタまたは図１９Ｃに示すポートシステム）は、拡張器１１０を誘導することによって確立されうる。拡張器アレイ１１４は、システム１０によって検証されうる。初期拡張器１１２は、アクセス軌道を配置するために誘導されうる。拡張器アレイ１１４は、組織を拡張するために取り除かれてもよい。例えば、外科医によって、サイズを大きくする拡張器（カニューレ）を使用した連続的な拡張が実施されうる。アクセス器具３４が、拡張器の上に位置付けられてもよい。関節動作アーム２４は、アクセス器具３４および、ロボットアーム１４に連結されるエンドエフェクタ２２に取り付けられうる。ロックノブ４０は、関節動作アーム２４を固定するために締め付けられうる。アクセス器具３４が位置付けられると、誘導可能な器具５０およびインサータ８０のいずれかが、本明細書に記述されるように利用されて、椎体間インプラントを取り付けることができる。

ここで図２０Ａ～図２０Ｇを参照すると、外科手技の器具計画、設定、アクセス、および／または全体の誘導のために利用されうる、ソフトウェアユーザインターフェースの実施例が提供されている。器具５０、８０、１１０は、椎体間固定装置を準備および配置するため、外科手術手技の間にフリーハンドで誘導されうる。ねじは、様々なワークフローを使用して、椎体間スペーサーの前または後に配置されうる。器具５０、８０、１１０の位置は、カメラ３０によって追跡される。外科医は、標準的な手術における場合と同一の、椎間板腔の解剖学的構造および外科手術器具５０、８０、１１０の触覚を有する。椎体間スペーサーを配置するため、標準的な外科技術に従って、試験、カップキュレット、リングキュレット、コブエレベータ、エレベータ、オステオトーム、ラスプ、レーキ、スクレーパー、サイザー／シェーバー、パドルディストラクタ、試験具を含む器具５０が使用されうる。誘導可能な器具５０、８０、１１０の位置は、リアルタイムで監視される。外科医は、器具５０、８０、１１０を手動で操作し、正しい配置および位置決めを決定する。外科手術器具５０、８０、１１０は、所望の場合、取り付けられたアクセス器具３４（例えば、リトラクタまたはポート）を通して使用されてもよい。

ロボットソフトウェアユーザインターフェースは、典型的な手技を通して外科医およびスタッフを支援するように構成される。スクリーン２０上のタブは、以下のプロセスの各ステップを表している。（１）ワークフローステップ１６２により、ユーザは、インプラントセットと、インプラント配置の一般的な位置を選択でき、（２）検証ステップ１６４により、ユーザは、例えば、最後に使用してから器具が損傷していないことを確認するため、誘導器具を検証することができ、（３）画像ステップ１６６により、ユーザは、患者の画像を取り込み、選択することができ、（４）計画ステップ１６８により、ユーザは、患者の医療画像上へのインプラント配置を計画することができ、（５）誘導ステップ１７０が、患者の医療画像上にある器具およびインプラントを示す。

図２０Ａを参照すると、ワークフローステップ１６２の器具計画は、脊椎のシミュレーション解剖学的図を用いて、スクリーンビュー１６０で始めることができる。ワークフロータブ１６２では、手技の所望の段階（例えば、椎体間またはねじの配置）が、所望の動作順序で（例えば、椎体間を先に配置する）選択されうる。それぞれの段階について、撮像モダリティ、椎体間インプラントシステム、および解剖学的構造モデルでの所望の椎体間レベルが選択されうる。「段階を追加」ボタン１７２をクリックして事例に段階を追加することによって、段階をワークフローに追加することができる。例えば、計画するために脊椎レベルを選択または選択解除するための脊椎レベルインジケータの円またはバブル１７４でダブルクリックすることによって、脊椎レベルを選択することができる。「器具検証」ボタン１７６を選択して、次のタブに進むことができる。

誘導可能な器具５０、８０、１１０は、器具を計画するために使用できる。器具計画とは、誘導された器具５０、８０、１１０の軌道を所望のインプラント軌道に整列させ、ユーザ入力を通してこの軌道を確認することによって、インプラント計画を作成することを指す。器具計画機能により、ユーザは、インプラント計画が器具５０の先端５８で作成されるか、またはその軌道に沿った先端５８からいくらか距離をおいて作成されるか、を選択できるようになる。ユーザは、計画されたインプラントのタイプおよび寸法を選択して、患者の解剖学的構造の画像に最適に適合させることができる。ユーザは、器具５０、８０、１１０を所望の位置に誘導し、ソフトウェアの患者画像上のインプラントにドロップさせる。

図２０Ｂを参照すると、検証タブ１６４は、ワークフロータブ１６２上で選択された器具５０、８０、１１０の可視性、位置、および検証ステータスを含む誘導の詳細を表示する。例えば、扱っている間にすべての器具５０、８０、１１０が損傷していないことを確認するために、検証を使用してもよい。アレイ５６、８２、１１４を備えたすべての器具５０、８０、１１０は、適宜、検証アダプタ１３０、器具５０、インプラント、または拡張器１１０のいずれかを用いて、使用前に検証されうる。検証タブ１６４は、カメラビューおよび器具ステータスを示しうる。カメラビューは、カメラ３０の視点からのリアルタイムのビューであり、一つまたは複数の色付き円１７８は器具の位置を示している。無地の色付き円１７８は、器具５０、８０、１１０がカメラ３０によって見えていることを示すことができ、一方、白抜き円は見えていないことを示すことができる。色付き円１７８は、例えば、器具５０、８０、１１０が物理的なカメラ３０に、より近づくように移動するにつれ大きくなり、カメラ３０から離れるように移動するにつれ小さくなることができる。カメラ３０からの理想的な距離は、約２メートルまたは６フィートであるが、距離は変化しうることが理解されよう。器具ステータスは、各器具５０、８０、１１０およびその検証ステータスをリスト化でき、各器具５０、８０、１１０を識別するための、対応する色の円を備える。検証ステータス記号は、検証の成功を示す緑色マーカーと、検証の失敗を示す赤色マーカーを含むことができる。検証タブ１６４のアイコンは、ワークフロータブ１６２へ戻ることを示す後ろ向きの矢印と、クリックして次の画像タブ１６６に進むためのロードスキャンボタンとを含むことができる。

図２０Ｃを参照すると、アレイ５６、８２、１１４は、扱っている間、清掃している間、または滅菌中に損傷していないことを確認するため、ナビゲーションシステム１０によって検証される。カメラ３０は、アレイ５６、８２、１１４に貼り付けられた反射マーカー１８の固有のパターンを検出する。各アレイ５６、８２、１１４は、器具シャフト５４、検証アダプタ１３０、インプラント（インサータ８０用）、または拡張器１１２（拡張器アレイ１１４用）をアレイハンドル５２またはインサータ８０に取り付け、組立品の先端を、別のアレイハンドル５２の検証ディボット７０、１２０または拡張器アレイ１１４内に配置することによって、使用前に検証されなければならない。検証後、（使用した場合は）検証アダプタ１３０が取り外され、所望の器具シャフト５４または椎体間スペーサーを、それぞれ、アレイハンドル５２またはインサータ８０に取り付ける。器具シャフト５４をアレイハンドル５２に取り付けるとき、同じ器具名をソフトウェアの対応するアレイに割り当てる必要がある。この時点で、仮想器具または器具１８０が起動され、モニター２０上に表示される。検証が完了すると、検証ステータスがスクリーン２０に表示される。エラーがある場合、先端のエラーがｍｍ単位で表示される。図１６Ｃに示すように、スクリーンビュー１６０は、検証が失敗した場合（例えば、赤色の斜線円が表示されうる）、成功する（例えば、緑色の円が表示されうる）まで検証を繰り返すことができることを表示しうる。器具がすべて正常に検証されると、「ロードスキャン」ボタンを選択することができ、次のタブに進むことができる。

図２０Ｄおよび図２０Ｅを参照すると、計画ステップ１６８により、椎体間インプラントを配置するための任意の計画が可能となる。計画タブ１６８により、ユーザは、患者画像のスクリーンビュー１６０に重ねられたすべての仮想椎体間インプラント１８２の配置を計画することができる。インプラントは、ワークフロータブ１６２で作成された選択に基づいて、スクリーン１６０の右側のパネルに事前にロードされうる。インプラント計画は、所望のインプラント１８２を患者画像にドラッグおよびドロップするか、または、器具５０、８０、１１０を所望の位置まで誘導し、患者画像のその位置にインプラント１８２をドロップすることによって、作成されうる。インプラントの位置およびサイズは、計画タブ１６８で調整されうる。

図２０Ｄでは、所望のインプラントラベルが、スクリーン２０の右側のパネルで選択され、画像にドラッグされうる。一旦整列すると、計画されたインプラント１８２が解除されて、それを画像１６０にドロップすることができる。有効なインプラント１８２は、計画中に右側のパネルでハイライトされてもよい。選択されたら、アイコンが手のアイコンに切り替わってもよい。図２０Ｅでは、スクリーン２０の右側のパネルの器具計画アイコンが選択され、器具計画を起動することができる。選択されたら、アイコンが眼のアイコンに切り替わってもよい。所望のインプラントラベルが、スクリーン２０の右側のパネルで選択されうる。検証された器具を使用して、所望の軌道が患者の画像で誘導されうる。フットペダルを押すか、または確認軌道ボタンを選択して、所望のインプラント位置を保存することができる。計画されたインプラント１８２が画像１６０にドロップされると、インプラント計画機能を使用して、インプラント画像１８２をタッチスクリーン２０でドラッグすることによって、インプラント位置を調節しうる。特定のインプラントサイズは、スクリーン２０の右側のパネルで選択されうる（例えば、幅、長さ、高さ、前弯）。青色のアイコンは、クリックしてインプラント１８２を患者の画像１６０にドロップすることにより、軌道を確認することができる。手の記号は、クリックして器具計画モードに移行する、器具計画アイコンを示しうる。眼の記号は、ユーザが器具計画モードにあることを示す、眼のアイコンを示しうる。レベルバブルインジケータ１８４は、計画中のアクティブインプラントと、脊椎のレベルとを示しうる。

図２０Ｆおよび図２０Ｇを参照すると、誘導タブ１７０により、椎間板準備、試験具、および椎体間配置が可能となる。誘導の前に、モーションロックエンドエフェクタ２２を使用して、所望の場合、外科手術のためのアクセス器具３４（例えば、リトラクタまたはアクセスポート）を取り付けることができる。ユーザは、ドレープをかけ、例えばブレスレットまたはフットペダルを押すことによって、ロボットアーム１４をリストモードで動かすことができる。ユーザは、外科手術部位の近くで、外科手術エリアの到達範囲内の所望の位置まで手動でアーム１４を移動させる。滅菌モーションロックエンドエフェクタ２２は次に、ドレープ２８の上でロボットアーム１４に取り付けられる。これにより、ロボットアーム１４の動きをロックする。リトラクタまたはポート３４は、手技の持続時間中にその位置および配向を強固に固定し、脊椎へのアクセスコリドーをもたらすために、関節動作アーム２４に取り付けられうる。関節動作アーム２４およびリトラクタまたはポート３４が、モニター２０に表示されない場合がある。関節動作アーム２４は、解除ボタン３６を押してそれを取り付けることによって、モーションロックエンドエフェクタ２２に固定されうる。リトラクタまたはポート３４は、関節動作アーム２４の取付けマウント３８に取り付けられうる。所望の場合、拡張器アレイ１１４を初期拡張器１１２に取り付けて、リトラクタまたはポート３４の開始位置および軌道まで誘導することができる。所望の位置が確立されると、所望のリトラクタまたはポート３４の関節動作アーム２４は、取付けマウント３８に接続されうる。ロックノブ４０は、関節動作アーム２４をロックするために固定される。一旦、関節動作アーム２４およびリトラクタまたはポート３４が所望の位置にあると、外科手術手技が実施されうる。

図２０Ｆでは、所望の器具５０（例えば、椎間板準備器具および試験具）をアレイハンドル５２に組付け、器具検証が実施された後、器具５０は、「アレイ識別子」ボタンをクリックすることによって所定のアレイ５６に割り当てられうる。正しいインデックス位置７４は、「アレイインデックス識別子」ボタンをクリックすることで識別されうる。アレイ５６が検証されたら、椎間板準備および試験器具５０は手技の間はスイッチオフしてもよいが、器具５０が誘導のために正しく表示されるように、新しい器具５０を再度割り当て、アレイインデックス位置７４をそれに応じて調節する必要がある。器具５０が損傷しておらず、器具設定が正しく設定されていることを確認するため、解剖学的ランドマークチェックを実施してもよい。椎間板準備および試験は、スクリーン２０に表示された、誘導された器具組立品１８６を使用して実施されうる。

図２０Ｇでは、椎体間インプラントを配置しうる。「アレイ識別子」ボタンをクリックすることによって、試験具がアレイハンドル５２に割り当てられてもよい。正しいインデックス位置７４は、「アレイインデックス識別子」ボタンをクリックすることで割り当てられうる。試験具は、所望の場所に誘導されうる。試験具は、椎間板腔に挿入されてもよい。これは、所望のインプラントサイズが決定されるまで、様々な試験具に対して繰り返されうる。インサータ８０は、使用されている椎体間装置に対応して選択されうる。器具検証は、検証アダプタ１３０またはインプラントを使用して実施されうる。所望の椎体間インプラントは、インサータ８０に取り付けられる。インプラントサイズは、スクリーン２０の右側のパネルで選択されうる（例えば、幅、長さ、前弯）。椎体間インプラントが所望の位置に誘導され、仮想のインサータおよびインプラント１８８が患者の画像１６０上に表示される。インプラントは、例えば、モニター２０に表示された誘導可能な情報に基づいて、椎間板腔に挿入される。拡張可能なスペーサーについては、対応するトルク制限ドライバを使用して装置を拡張することができる。椎体間ソフトウェアモジュールは、椎体間固定装置のアクセス、準備、および／または、配置を誘導することができる。

ここで図２１Ａ～図２１Ｈを参照すると、誘導可能な拡張器または器具２１０の別の実施形態がさらに詳細に記述されている。誘導可能な拡張器２１０は、図１４Ａ～図１４Ｇに示す拡張器１１０と類似していてもよい。誘導可能な拡張器２１０は、ロボットナビゲーションシステム１０によって追跡されるように構成された初期拡張器２１２および拡張器ホルダまたは拡張器アレイ２１４を含みうる。拡張器アレイ２１４は、固有のアレイパターンと、くぼみまたは取付け窓２１６と、解除ボタン２１８と、検証基準機能２２０とを含みうる。アレイ１１４と類似して、アレイ２１４は、追跡マーカー１８を取り付けるための一つまたは複数のポスト２２２（例えば、四つのポスト２２２）を有しうる。

低侵襲的外科手術では、連続拡張器を使用して、切開部から、通常は椎間板腔である外科手術標的へのアクセスを得ることができる。蛍光透視法（Ｘ線）を使用して、切開部、椎間板腔、およびリトラクタ位置を標的化しうる。また、蛍光透視法を使用して、椎間板腔にアクセスする所望の軌道に沿って拡張器が挿入されることを確実にする。軌道が複数のＸ線画像で確認されている間に、初期拡張器が切開部に挿入され、軟組織を通って横切る。外科手術部位は、より大きなカニューレを初期拡張器の上に置くことによって順次拡張されうる。部位が十分に拡張されると、リトラクタが挿入されうる。リトラクタは、骨切り術、椎間板切除、および椎体間器具を椎間板腔に挿入するための、作動コリドールを提供する。しかしながら、この拡張方法のために必要な蛍光透視の量により、患者、外科医、外科手術スタッフは、潜在的に有害な放射線に曝露されうる。さらに、器具が不正確に配置されると合併症が生じうる。つまり、この方法は多大な時間を必要とし、外科手術の効率を下げ、患者の安全を低減しうる。

ロボットナビゲーションシステム１０があれば、術中の蛍光透視法の必要性を大幅に低減させるか、またはなくし、正確性を上げ、および／または、術中の効率を上げつつ、初期拡張器２１２をシステム１０によって誘導することができる。システムによって、外科的ロボットナビゲーション技術を通して、外科手術的に誘導された拡張器２１０の剛直な本体全体の動きを追跡することができる。外科手術ロボットナビゲーションがあれば、器具５０、８０、１１０、２１０を、光学または電磁位置センサ１８を介して追跡することができ、関連するコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルが解剖学的ランドマークに対して表示され、および／または、器具５０、８０、１１０、２１０がロボットシステム１０を使用して誘導され、位置計画されてもよい。

外科手術ナビゲーションまたはロボットナビゲーションシステムは、互いに対して光学または電磁マーカー１８のアレイ５６、８２、１１４、２１４の位置を測定することによって、器具５０、８０、１１０、２１０の剛直な本体全体の動きを追跡しうる。モデルは、これらの測定されたマーカー位置にマッピングされ、３Ｄスペースで配向され、外科医のために解剖学的画像に対して表示されうる。追跡アレイ５６、８２、１１４、２１４の配向を確実にする一つの方法は、アレイをツールに強固に取り付けることである。しかし、拡張器１１０、２１０については、アレイ１１４、２１４をツールに強固かつ永久的に取り付けることができない場合がある。

連続的な拡張には、軟組織に順次挿入されることになる直径を大きくする拡張器を使用することが含まれる。標的軌道を維持し、組織の損傷を防ぐため、それぞれのより大きな拡張器を、前に挿入した拡張器の周りに同心状に配置することによって、連続的な拡張が達成されうる。初期拡張器１１２、２１２は、ロボットナビゲーションの支援によって配置されうる。取外し可能な追跡アレイ１１４、２１４は、取り外されてもよい。次に、後続の拡張器が挿入されうる。リトラクタまたはその他のアクセス器具３４を配置している間、アレイ１１４、２１４が拡張器の位置を追跡するために再取り付けされうる。このように、取外し可能アレイ１１４、２１４は、誘導された拡張器ホルダとして機能する。この方法を通して、初期拡張器１１２、２１２が直接的に誘導され、リトラクタまたはその他のアクセス器具３４が間接的に誘導されうる。所望の軌道および深さが誘導を通して決定されると、リトラクタまたはその他のアクセス器具３４は所定位置に剛直に固定され、拡張器および追跡アレイ１１４、２１４が取り除かれうる。

拡張器およびリトラクタの配置に加え、誘導された拡張器ホルダまたはアレイ１１４、２１４には、その他の利点がありうる。拡張器のサイズおよびスタイルは、特定のリトラクタシステムに固有でありうる。初期拡張器１１２、２１２の様々なサイズおよびスタイルに適合する、普遍的な誘導された拡張器ホルダ１１４、２１４は、設定の複雑さを低減し、術中の効率を向上させ、および／または、様々な外科医の好みに適合させるための柔軟性を向上させる一助となりうる。初期拡張器１１２、２１２に連結されると、装置１１４、２１４はまた、ランドマークを特定し、深さを測定し、および／または、解剖学的構造の軌道を検証するための、ナビゲーションプローブツールとして機能しうる。誘導された拡張装置ホルダ１１４、２１４の適合性により、それを器具または器具アダプタに取り付けることができ、その他の器具および器具アレイの追跡の正確性を検証するための参照アレイとして使用されうる。

図２１Ａ～図２１Ｃを参照すると、一実施形態は、初期拡張器２１２に素早く脱着可能な機構を有する初期拡張器２１２に強固に取り付けられた、誘導可能な拡張器ホルダまたは取り外し可能なアレイ２１４を含む。誘導された拡張器ホルダ２１４は、後続の、直径がより大きな拡張器が存在してもしなくても、初期拡張器２１２に脱着可能である。さらに、アレイ２１４は、装置の遠位先端が正確に位置決めされていることを確実にするために、初期拡張器２１２またはその他の検証器具に繰り返し脱着されうる。検証基準点２２０は、誘導されたその他の器具を検証するために使用されうる。初期拡張器２１２は、所望の場合、ｋワイヤを取り付けた状態で配置されうる。誘導された拡張器ホルダ２１４は、ｋワイヤが、挿入されたｋワイヤとの干渉を避けるための穴またはスロット２２４を含みうる。

図２１Ｃに最もよく示されるように、アレイ２１４の剛直な本体は、初期拡張器２１２などの、軸対称の器具を正確に位置付けるためのＶブロック２２６および深さ停止部２２８を含みうる。この実施形態では、拡張器２１２は、ばね式機構２３０を介してアレイ２１４に対して強固に配置されうる。初期拡張器２１２は、Ｖブロック２２６、深さ停止部２２８、およびばね式機構２３０を含む剛直な本体のくぼみ２１６に挿入されうる。アレイ２１４は、アレイ２１４を取り付け、初期拡張器２１２を正確に配置するための、ばね式クイックリリースボタン２１８を有する拡張器２１２に強固に取り付けられる。ボタン２１８を押すことなどによってばね式機構２３０が圧縮される場合、器具２１２を容易に挿入および取り外しできるよう、くぼみ２１６のサイズを大きくする。押しボタン２１８にかかる力を除去することなどによってばね式機構２３０が圧縮解除されると、くぼみ２１６のサイズが小さくなり、挿入された拡張器２１２は、ばね式機構２３０に結合された力アプリケータ２３２によってもたらされる横方向の力を通してＶブロック２２６で中心決めされる。

図２１Ｄ～図２１Ｈに示す別の実施形態では、ねじ式機構２３４によって横方向の力がもたらされる。Ｖブロック２２６は、アレイ２１４を取り付け、初期拡張器２１２を正確に配置するためのねじ２３４またはその他の好適な機構によってねじ駆動される。各実施形態では、Ｖブロック２２６のくぼみサイズおよびセルフセンタリング特性の多様性により、様々な拡張器のサイズおよびスタイルを挿入することができる。さらに、各実施形態は、拡張器が取り付けられていてもいなくても、ｋワイヤを挿入するためのスロット２２４を含みうる。深さ停止部２２８はまた、取付け機構における拡張器２１２の繰り返される挿入深さを提供し、これによって、正確な追跡が可能となり、直径がより大きい後続の拡張器との干渉を防止する。初期拡張器２１２は、外科手術部位を拡張し、リトラクタまたはアクセス器具３４を配置している間、蛍光透視法の必要性を低減するか、またはなくす、ロボットナビゲーション方法を用いて追跡されうる。追跡されたアレイ２１４は、拡張器２１２に素早く且つ繰り返し取り付けることができ、後続の拡張器または解剖学的構造との干渉なしに、その後の拡張を可能にする。追跡されたアレイ２１４は、様々な拡張サイズおよびスタイルに適合するため、設定の複雑さを低減し、術中の効率を向上させ、および／または、様々な外科医の好みに適合させるための柔軟性を向上させる一助となりうる。追跡されたアレイ２１４は、その他の器具または器具アレイの精度を検証するための参照アレイとして使用されうる。

ここで図２２Ａ～図２２Ｃを参照すると、取り外し可能なシャフト２５４および／または取り外し可能な先端２５８を有する器具２５０の実施形態が示されている。器具２５０は、図６Ａ～図９Ｆに示す器具５０と類似していてもよい。マーカー１８が示されていないが、所望の場合、好適なアレイ５６およびマーカー１８がこれらの器具２５０上に含まれてもよいことが理解されるであろう。医療手技中、多くの場合、器具は、摩耗や、時には損傷を引き起こす応力を受ける場合がある。摩耗または損傷が発生したら、ツールを交換する必要があり、ツールが一片構造または一体型構造であるために交換には高コストを伴い、且つ、交換器具を含むケースを保管するために手術室のスペースの多くが占められることになる。従って、一部の実施形態では、器具２５０は、取り外し可能なシャフト２５４および／または取り外し可能な先端２５８を含みうる。交換可能な先端２５８は、各ツールが一つのシャフト２５４および／または個別の先端２５８の供給を必要とするのみとなり、手術室におけるフルサイズの装置の必要性が下がるため、有利でありうる。

取り外し可能なシャフト２５４および／または取り外し可能な先端２５８により、手術室で必要とされるサイズおよび器具およびグラフィックケースの数を減らすことができる。さらに、バックテーブルおよびＭａｙｏスタンド上の器具の数およびサイズを減らすことによって、手術室の効率が改善されうる。さらに、取り外し可能なシャフト２５４および／または取り外し可能な先端２５８により、器具全体ではなく、摩耗した構成要素（例えば、ツール先端）の交換が可能となるため、保守および修理のコストが低減される。ハンドルおよびシャフト構成要素の必要性も下がるため、各器具セットの製造コストも減少する。また、共通のハンドル組立品に適合する、簡略化されたカスタムツール先端を作製することができるため、モジュール性によって低コストおよび外科医特有の器具使用が可能となる。

図２２Ｂに示す一実施形態では、器具２５０は、モジュール式の二片の器具設計を含む。ハンドル２５２は、一体化した先端２５８を有するシャフト２５４に嵌合するクイックリリース機構２６０を含みうる。マルチピース器具２５０は、数多くの増加サイズが器具セット（例えば、サイザー、シェーバー、パドルディストラクタ、試験、等）に必要となるサイズ設定用途に見出されうる。モジュール式セットは、器具セットのコストおよびサイズを減少させうる。

時間の経過とともに、ツールは手術中に損傷を受けるか、複数の事例を経て繰り返し使用されることにより、摩耗しうる。摩耗または損傷により、器具がサービスを必要とする場合、一片から成る器具全体を交換しなければならない。二片から成るの器具の場合でも、シャフト先端構築物を交換する必要がある。図２２Ｃに示す一実施形態では、ツール先端２５８は交換されうる。例えば、器具２５０は、ハンドル２５２と、接続部２６２でハンドルに結合されたシャフト２５４と、接続部２６４でシャフト２５４に結合された交換可能なツール先端２５８とを含みうる。接続部２６２は、シャフト２５４とハンドル２５２との間の剛直な永久接続部であってもよく、またはモジュール化されてもよい。

図２２Ｃに示すように、接続部２６４により、器具２５０のシャフト２５４にツール先端２５８を繰り返し、耐久的に取付けできる。接続部２６４により、先端２５８の一時的な保持、回転の制約、および／または、軸方向の「引き抜き」制約を可能にしうる。器具シャフト２５４においてツール先端２５８を一時的に保持することにより、先端２５８が交換されるときに先端２５８が重力によって偶発的に落下することを防止する。回転を制約することによって、外科手術環境における通常の捻れ負荷条件下で、ハンドル２５２に対するツール先端２５８の位置を保存する。同様に、軸方向の制約によって、ツール先端２５８の軸方向位置を保存し、外科手術環境における通常の軸方向負荷条件下で、ツール先端２５８の意図しない解除を防止する。

ツール先端２５８の一時的な保持は、磁気、摩擦、および／またはクランプ力を含むがこれに限定されない、一つまたは複数の機構を用いて達成されうる。磁性強磁性接続部２６４を備えた一実施形態では、ツール先端２５８の近位端は、器具シャフト２５４の遠位端または内部くぼみのリリース機構の強磁性特性に適合する磁石を含む。強磁性磁性接続部２６４を備えた別の実施形態では、ツール先端２５８の近位端は、器具シャフト２５４の遠位端または内部くぼみのリリース機構の磁性特性に適合する強磁性特性を含んでもよい。磁性磁性接続部２６４を備えたさらに別の実施形態では、ツール先端２５８の近位端は、器具シャフト２５４の遠位端または内部くぼみのリリース機構の磁性特性に適合する磁石を含んでもよい。

別の実施形態によれば、ツール先端２５８の近位端は、器具シャフト２５４の遠位端または内部くぼみのリリース機構のテーパ状の雌特性に適合する、テーパ状の雄特性を含んでもよい。さらに別の実施形態によれば、ツール先端２５８の近位端は、器具シャフト２５４の遠位端または内部くぼみのリリース機構のテーパ状の雄特性に適合する、テーパ状の雌特性を含んでもよい。テーパ状の特徴には、円錐面、テーパ状シリンダー、テーパ状プリズムといった、テーパ状の三次元幾何学形状が含まれうるが、これらに限定されない。これらの雄雌一対のテーパ状面の機能は、構成要素が摩擦によって一時的に締め付けられるが、十分な軸方向の力によって分解はされないように、組み立てられた構成要素間でしばり嵌めを生み出す。

別の実施形態によれば、器具シャフト２５４の遠位端または内部くぼみのリリース機構は、嵌合ツール先端２５８の近位端が組み立てられるときに、押し付けて、クランピング力を印加するＯリングまたはその他の圧縮可能な屈曲を含みうる。別の実施形態では、この圧縮可能な屈曲は線形ばねであってもよい。その他の実施形態では、クランピング力はラッチフック機構またはボールプランジャーおよび戻り止め機構によってもたらされうる。

別の実施形態によると、ツール先端２５８の回転制約は、三次元ねじ駆動機能またはねじ山を含むがこれに限定されない、様々な機構を用いて達成されうる。ねじ駆動機能を使用して、ねじまたはボルトなどの締結具に回転制約をもたらし、これは、雄雌一対において機能する。一実施形態では、雄特性がツール先端２５８の近位端に配置され、雌特性が器具シャフト２５４の遠位端または内部くぼみのリリース機構２６４に配置されてもよい。別の実施形態では、雌特性がツール先端２５８の近位端に配置され、雄特性２５４が器具シャフト２５４の遠位端または内部くぼみのリリース機構２６４に配置されてもよい。ねじ駆動機能の雄雌一対は、正方形、六角形、五角形、傾斜、ヘクサロビュラ、スパナ、クラッチ、クロススロット、またはこれらの形状の組み合わせなどの幾何学的形状を含みうる。さらに別の実施形態では、回転制約は、雄雌一対を通してもたらされうる。

別の実施形態によると、ツール先端２５８の軸方向制約は、ねじ山付き機構、四分の一回転ロック機構、半回転ロック機構、およびフックラッチ機構を含むがこれに限定されない、一つまたは複数の機構を介して達成されてもよい。各実施形態では、雌特性がツール先端２５８の近位端に配置され、雄特性が器具シャフト２５４の遠位端または内部くぼみのリリース機構２６４に配置される、またはその逆の場合に、雄雌一対の特性によって軸方向制約が達成されうる。ねじ山付き機構、四分の一回転ロック機構、および／または、半回転ロック機構は、ねじれ運動において印加される捻れ力を通して作動しうる。対照的に、フックラッチ機構は、器具シャフト２５４のリリースボタンを横方向に装填することによって作動しうる。

従来の動作設定では、手術前にいくつかのケースの大きな器具が製造され、輸送され、保管され、滅菌され、開封される。対照的に、器具２５０は、器具の複数の大きなケースの代わりに、一式の、より小さなツール先端２５８、および／または、より少ない共通のハンドルシャフト構築物を使用することが可能となる。一つ有益な点は、より小さく、安価であり、より効率的なパッケージで様々なツール先端２５８が利用できることである。従来のツール先端の機能は、術前または術中の交換を可能にしつつ、保持されうる。ツール先端２５８の幾何学的形状には、ドリル、タップ、オール、スクリュードライバ、カニューレ、カップキュレット、リングキュレット、オステオトーム、コブ、エレベータ、ラスプ、ラーキ、パドルディストラクタ、サイザー、シェーバー、スクレーパー、試験具、およびインプラントインサータが含まれうるが、これらに限定されない。

外科医は、標準的な従来の器具の提供よりも、機能、人間工学、または審美的要件を満たすために、カスタムされた器具を好むことがある。医療装置企業は、外科医特有の器具をカスタム製造することによってこれらのニーズに対応することがあり、これは、極めて高価で時間がかかりうる。器具全体ではなく器具の重要構成要素（例えば、ツール先端２５８）へのカスタム化を単離することにより、時間および／またはコストを削減しうる。カスタムツール先端２５８は、共通のハンドルシャフト構築物に取り付けうる。こうしたツール先端２５８は、好ましい仕様を満たし、従来的または高度な製造方法で製造されるよう、外科医と共同設計されてもよい。３Ｄ印刷またはＣＮＣ機械加工などの高度な製造方法を使用することにより、カスタムツール先端２５８は、複雑性がより高く、コストがより低い自動化環境で製造されうる。

ここで図２３Ａ～図２３Ｅを参照すると、クイックコネクタ２７８を備えた誘導可能な器具２７０の実施形態が示されている。器具２７０は、例えば、図６Ａ～図９Ｆに示す器具５０と類似していてもよい。誘導可能な器具２７０は、追跡マーカー１８を有するハンドル２７２およびアレイ２７６、および、ハンドル２７２に素早く接続または接続解除可能な器具シャフト２７４を含みうる。アレイ２７６は、アレイポスト２８０を用いてハンドル本体２７２に貼り付けられてもよい。アレイ２７６は、ハンドル２７２に対する所定位置に固定されてもよく、または他の実施形態で記載した通り、回転するように構成されてもよい。真っ直ぐなハンドル２５２が示されているが、Ｔスタイルハンドルまたはその他の好適なハンドルを使用しうることが理解されるであろう。

外科手術の誘導では、追跡された一部のツール（例えば、ドリル、タップ、またはスクリュードライバ）が軸方向に対称であってもよい。例えば、ドリルの一つの表し方は、ドリルビットがどのように回転しても同一である。こうしたツールの追跡アレイ２７６は、ツールの回転位置を監視する必要がないため、ツールを中心としたその回転座標で可動でありうる。したがって、これらの対称ツールを追跡するためのマーカーアレイ２７６は、ツールを中心に自由に回転するスリーブ上のアレイ２７６で設計されてもよい。ツールの使用中、追跡カメラ３０にアレイ２７６が面する必要がある場合、ユーザはツールシャフトを中心にアレイ２７６を再配置することができる。しかしながら、対称ではないツール（例えば、椎体間スペーサーのためのａａ湾曲キュレットまたは送達装置）を追跡する必要がある場合がある。このような場合、システム１０は、解剖学的構造体上に重ねられたツールの画像を適切に更新するよう、ツールの剛直な全体本体の位置を追跡し、例えば、キュレットの曲線または切断面がどの方向を向いているかを示す。これらのツールでは、様々な特徴を使用して、追跡アレイの配向が回転を含むすべての方向においてツールに対して固定されていることを確実にすることができる。さらに、ツールアレイ組立品を再校正することなく、術中に追跡アレイに対して様々なツールを脱着できることが望ましい場合がある。これは、正確で繰り返し可能な、剛直な接続部を必要としうる。

図２３Ａ～図２３Ｃに示す一実施形態によれば、器具シャフト２７４は、ハンドル２７２および追跡アレイ２７６組立品にクイックコネクタ２７８を用いて取り付けることができる。クイックコネクタ２７８は、ツールシャフト２７４の近位端から突出する延長部２８２を含みうる。延長部２８２は、ハンドル２７２の遠位端内の孔２８４内に受けられるように構成される。延長部２８２の先端２８６は、テーパ状、または、ハンドル２７２の孔２８４内への受容を強化するように、別様に構成されてもよい。図２３Ｂに最もよく表示されるように、ツールシャフト２７４の上部は、一つまたは複数のテーパ状面２９０を有する半径方向肩部２８８を含み、ハンドル２７２の基部は一つまたは複数の、対応するテーパ状面２９２を含みうる。このように、二つの対向するテーパ状面２９０、２９２をシャフト２７４およびハンドル２７２の両方に組み込むことによって、シャフト２７４がハンドル２７２および取り付けられたアレイ２７６に接続され、そのため、テーパ状面２９０、２９２は互いに接触し、ツールの３回転度および２並進度を同時に制約する。最後の自由度は、ハンドル２７２の孔２８４へのツールシャフト２７４の延長部２８２によって制約される。

ハンドル２７２内のボタンまたはラッチ２９４により、シャフト２７４を素早く解除し、取り付けることが可能となる。ラッチ２９４の底部は、延長部２８２に画定されるスロット、溝、またはくぼみ２９８内に受けられうる。延長部２８２のくぼみ２９８内に位置付けられたラッチ２９４は、器具を保持し、配向を制御する。完全に挿入されると、ラッチ２９４の基部はくぼみ２９８内に受けられ、器具２７０はロックされる。ハンドル２７２は、延長部２８２を事前に装填するためのテーパ状ラッチ２９６を収容しうる。ラッチ２９４をハンドル２７２および追跡アレイ２７６組立品に組み込むことによって、二つの構成要素を共に事前に装填することになりうるが、ツールシャフト２７４とハンドル２７２との間の反発、または「スロップ」を低減させるか、またはなくすことができる。クイックコネクタ２７８は、ハンドル２７２を素早く接続および接続解除することができ、それによって剛直に取付けする。

図２３Ｄに示すように、クイックコネクタ２７８の別の実施形態が示されている。クイックコネクタ２７８は、ハンドル２７２の一つまたは複数のスロット３０２に受けられるように構成された、一つまたは複数のクロスピン３００を含みうる。半径方向の肩部２８８と延長部２８２との間の移行部３０４は、テーパ状面、曲面、段付き表面、または任意の好適な移行部を含みうる。一実施形態では、移行部３０４が雄円錐テーパ状面３０４であり、ハンドル２７２の基部が中央孔２８４と連通する、対応する雌円錐テーパ状面３０８を含みうる。ピン３００は、移行領域３０４から延在してもよく、シャフト２７４および延長部２８２の中央長手方向軸に対して横方向（例えば、略垂直）であってもよい。クイックコネクタインターフェースは、回転を防止し、シャフト２７４とハンドル２７２との間の剛直な接続部をもたらすクロスピン３００と組み合わされた嵌合円錐テーパ３０２、３０４を含みうる。図２３Ａ～図２３Ｃについて記載されるように、同一または類似のラッチ機構２９４を使用して接続部を維持し、および／または、構成要素を共に事前装填することができる。

図２３Ｅに示すように、クイック接続機構の別の実施形態が示されている。この実施形態では、嵌合インターフェースは、三つの対応する平坦なテーパ状面と嵌合するように構成された、三つの平坦なテーパ状面３０８を含みうる。例えば、平坦なテーパ状面は、互いから半径方向に１２０°離間して配向されうる。幾何学的形状は、ツールの六自由度を制約し、追跡アレイ軸に沿ってそれを中心決めし、一回転配向で取付けることができる。システム１０によって器具２７０を誘導するため、様々な、またはさらなる嵌合面または特徴が、シャフト２７４をハンドル２７２およびアレイ２７６に強固に連結するように選択されうる。

図２４Ａおよび図２４Ｂを参照すると、ハンドル３１２を含む器具３１０、先端３１８を有するシャフト３１４、および追跡アレイ３１６が、二つの異なる器具で示されている。図２４Ａでは、器具３１０は第一の位置において示されており、図２４Ｂでは、器具３１０は第二の位置において示されている。器具３１０の先端３１８は二つの異なる方向に配向されているが、アレイ３１６はカメラ３０から見えており、システム１０はアレイ３１６をトラックすることができる。器具３１０は、本明細書で説明した器具のいずれか、または外科手術ナビゲーションのためのその他の好適な器具を含みうる。

外科手術ナビゲーションでは、器具３１０は、光学または電磁位置センサ１８を用いて追跡されてもよく、関連するコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルが、解剖学的ランドマークに対して表示される。外科手術ロボットナビゲーションでは、器具３１０は追跡され、ロボットシステム１０を使用して計画された位置に案内されうる。外科手術ナビゲーションまたはロボットナビゲーションシステムは、互いに対して光学または電磁マーカー１８のアレイ３１６の位置を測定することによって、器具３１０の剛直な本体全体の動きを追跡しうる。光学トラッキングシステムを用いれば、追跡されたツール３１０が視界に入るように、手術室内に配置された位置センサ（例えば、カメラ３０）を介してこれを達成することができる。ＣＡＤモデルは、これらの測定されたマーカー位置にマッピングされ、３Ｄスペースで配向され、外科医のために解剖学的画像に対して表示される。追跡アレイ３１６の配向が全体ツール３１０に対して周知であることを確実にする一つの方法は、アレイ３１６をツール３１０に強固に取り付けることである。

インプラントおよび器具が軸対称である場合、マーカーおよび剛直に固定された器具のアレイは、カメラ３０に向かって配向するように回転することができ、解剖学的構造に対する器具およびインプラントの所望の配向が損なわれない。しかしながら、軸対称ではない器具およびインプラントインサータの場合には、カメラ３０の視界を維持するための器具の回転により、解剖学的構造に対する器具の、望まない配向を引き起こしうる場合がありうる。一実施形態は、器具の軸を中心に光学マーカー１８のアレイ３１６の回転を可能にし、その結果、器具３１０は解剖学的構造に対して所望の配向で配置され、アレイ３１６は、カメラ３０に向かって独立して回転されうる。測定されたマーカー位置にＣＡＤモデルが正確にマッピングされるようにするために、器具の軸に対する器具の配向が周知である必要がある。一実施形態では、インサータの軸に対するアレイの回転位置についてのユーザへのインジケータ３３６が提供されてもよく、次に表示されたＣＡＤモデルの対応する回転がスクリーン２０に表示されてもよい。

図２５Ａ～図２５Ｃを参照すると、回転可能な本体３２０を有する器具３１０の実施形態が示されている。ハンドル３１２は回転可能な本体３２０を含み、アレイポスト３２２によってアレイ３１６が回転可能な３２０に結合されることができ、それによって、アレイ３１６の回転をもたらす。アレイ３１６および本体３２０は、器具の長手方向軸Ａを中心に自由に回転しうる。軸Ａは、ハンドル３１２の中央長軸方向軸および／またはシャフト３１４の中央長手方向軸を含みうる。アレイ３１６は、本体３２０に強固に取り付けられてもよく、これは、ハンドルの軸Ａと同心の器具のハンドル３１２の円筒形部分で回転することができる。アレイ３１６は、位置センサによって測定された既知の位置に強固に固定された一つまたは複数のマーカー１８を含みうる。一実施形態では、アレイ３１６は、手術室内の予想される器具の配向およびカメラの位置と整列させるために、二つの個別回転位置でインデックスを付けることができる。別の実施形態では、アレイ３１６は、９０°毎の四つの位置といった、三つ以上の個別の位置まで回転可能であってもよい。アレイ３１６は、任意の好適な位置に回転することが許容されうることが想定される。

図２６Ａでは、回転可能な本体３２０を有するインサータ器具３３０の実施形態が示されている。インサータ３３０は、図１０Ｃ～図１３Ｂに示すインサータ８０と類似していてもよい。インサータ３３０は、インプラントを保持するためのシャフトまたはスリーブ３３２および先端３３４（例えば、分岐形状またはねじ山付き）を含んでもよい。回転可能な本体３２０は、スリーブ３３２を中心として自由に回転して、アレイ３１６の回転を提供しうる。アレイ３１６および本体３２０は、スリーブ３３２の長手方向軸Ａを中心に回転しうる。本体３２０は、回転位置インジケータ３３６を含みうる。インジケータ３３６は、シャフト３３２および／またはインサータの軸Ａに対するアレイ３１６の回転位置に関する情報を、ユーザおよび／またはシステム１０を提供することができる。

図２６Ｂおよび図２６Ｃを参照すると、回転可能な本体３２０の一実施形態がより詳細に示されている。図２６Ｂは、断面斜視図を示し、図２６Ｃは断面上面図を示す。回転可能な本体３２０は、アレイポスト３２２を含む剛直な本体であってもよく、アレイ３１６は、締結具３３８（例えば、ねじ）を用いてアレイポスト３２２の自由端に取り付けられてもよい。回転可能な本体３２０は、並進部材３４０の一端にテーパ状キー３４２を含む、並進部材３４０を収容するくぼみを含む。テーパ状キー３４２は、インサータ３３０のシャフト３３２内の一つまたは複数の凹部またはキーシート３４４と嵌合するように構成される。アレイ３１６が図２６Ｂに示すように二つのインデックス位置を有する場合、二つの対向するキーシート３４４が存在してもよい。キーシート３４４の任意の好適な数および配向を使用して、アレイ３１６の所望のインデックスを達成しうることが理解されよう。テーパは、テーパ状キー３４２が、キーシート３４４の一つに完全に着座し、組立品からのクリアランスを除くために必要な限り並進することを可能にし、それによって、構成要素間の動きをなくす。ばね３４６は、キー３４２の反対側の並進部材３４０の端に位置付けられてもよい。ばね３４６は、キーシート３４４にキー３４２を保持する力を提供するが、これは押しボタン３４８などのユーザ入力を介して解決されうる。ボタン３４８が押下され、ばね３４６がユーザによって圧縮されると、テーパ状キー３４２がキーシート３４４から離れて並進移動する。ばね３４６が圧縮されると、アレイ３１６は、キー３４２が次のテーパ状キーシート３４４に達するまで、インサータシャフト３３２を中心に回転することが許可される。ボタン３４８は解除されてもよく、キー３４２は次のキーシート３４４と係合する。二つのキーシート３４４の場合、アレイ３１６は、１８０°離間した二つのインデックス位置のうちの一つに位置付けられうる。四つのキーシート３４４の場合、アレイ３１６は、９０°離間した四つのインデックス位置のうちの一つに位置付けられうる。

図２７Ａ～図２７Ｃを参照すると、回転可能な本体３２０の実施形態が示されている。この実施形態では、ばね式機構は、インサータの軸Ａに対して所望の配向でアレイ構成要素３１６を保持するために使用されるが、ばね３５０が器具の軸Ａと同心であり、ばね３５０によってもたらされる力が横断方向ではなく軸方向であるように、ばね３５０が配置される。一つまたは複数の嵌合テーパ状面３５２を使用して、組立品からいかなる遊びも取り除くことができ、その配向はばね力の変更された方向と整列するように変更される。二つのテーパ状面３５２は、回転可能なアレイ本体３２０の底部端上に位置付けられてもよい。テーパ状面３５２は、器具の中間平面に対して対称であってもよい。インサータ３３０上の嵌合テーパ３５２上に着座すると、回転可能なアレイ構成要素３２０は、アレイ配向が固定されるように完全に制約される。アレイ３１６は、軸方向の力をかけることによって、インサータの軸Ａを中心に１８０°回転した位置に設定されて、ばね３５０を圧縮し、回転可能な本体３２０およびインサータ本体３３０のテーパ状面３５２を分離することができる。これにより、一回転自由度が免除され、アレイ３１６がその第二の位置まで回転できる。ロックナット３５４は、所望位置にある場合、インプラント挿入中にインサータ３３０に衝突負荷がかかることによって生じる可能性のある、意図しないばねの圧縮（およびアレイの移動）を防止するために用いられる。図２７Ａは、嵌合面３５２によって回転可能な本体３２０とインサータ本体３３０との間に係合を生じさせ、それによってアレイ３１６を所定の位置にロックする、下向き位置のロックナット３５４を示す。図２７Ｂは、嵌合面３５２を分離させることによって、本体３２０および取り付けられたアレイ３１６が回転することを可能にする、上向き位置のロックナット３５４を示す。

図２８Ａ～図２８Ｄを参照すると、インラインアレイ３６０を使用した器具配向の識別の実施形態が示されている。インラインアレイ３６０により、アレイプレート３６２に垂直な両方向において、追跡カメラ３０と器具アレイ３６０との間の視野が見えるようになる。器具軸Ａに対して対称ではないマーカーパターンの場合、カメラ３０およびソフトウェアは、アレイプレート３６２に対する器具先端３６４の配向を区別することができる。

図２８Ａおよび図２８Ｂに示す一つのアレイ構成では、反射マーカー１８は、アレイプレート３６２の面の周りに位置付けられたポスト上に配置される。この配置により、ポストおよびマーカー１８が位置するアレイプレート面に垂直な方向において、追跡カメラ３０と器具アレイ３６０との視野が見えるようになる。アレイプレート３６２が器具３６６に強固に取り付けられており、器具３６６が追跡カメラ３０に対して１８０度回転される場合、アレイプレート３６２によって可視性が塞がれうる。図２８Ａでは、アレイ３６０は、アレイプレートの通常の方向がカメラの視野と整列するときに、追跡カメラ３０から見ることができる。図２８Ｂでは、アレイが器具の軸Ａを中心に１８０度回転するときに、アレイプレート３６２によって可視性が塞がれる場合がある。一部のねじ器具については、器具３６６は器具軸Ａに対して軸対称でありうるため、このアレイ構成は十分である。

椎間板準備器具などの非軸対称の先端構成を有する器具３６６については、アレイの構成は、すべての器具配向においてツール先端３６４を追跡できない場合がある。例えば、カップキュレットが前部および後部エンドプレートを準備するために使用される場合、器具３６６は使用中に１８０度折り畳まれる必要がありうる。図２８Ａおよび図２８Ｂにおけるアレイ構成では、アレイプレート３６２による障害物のために、器具３６６が１８０度回転するときに可視性が失われる場合がある。

図２８Ｃおよび図２８Ｄでは、アレイ構成は、アレイプレート３６２の縁部上に位置するマーカー１８を含みうる。ポストがアレイプレート面に垂直に位置付けられたアレイプレート３６２の面にマーカー１８を配置させる代わりに、アレイプレート３６２の面に平行にポストを配置してもよい。ポストがアレイプレート３６２の面に平行に位置付けられたアレイプレート３６２の縁部にマーカー１８を配置させる代わりに、アレイプレート３６２の前面および後面に垂直な両方向からマーカー１８を見ることができる。図２８Ｃでは、アレイプレート３６２が器具３６６の本体と整列した対称構成が示されている。図２８Ｄでは、アレイプレート３６２が器具３６６の本体に対してずらされた非対称構成が示されている。両場合において、各アレイ３６０は、ポストがアレイプレート３６２に平行して位置付けられたアレイプレート３６２の縁部にマーカー１８が配置されているインラインアレイ３６０である。

非対称アレイパターンでは、アレイ構成により、追跡カメラ３０およびソフトウェアが、アレイプレート３６２および器具３６６のどちらの側面がカメラ３０に向いているかを区別することを可能にする。非対称アレイ構成は、図２８Ｄに示す通り、器具軸Ａからのパターンオフセットを含みうる。その他の非対称パターンを使用できることが想定される。例えば、非対称パターンは、マーカー１８のための三つのポストを含んでもよく、それは、同じ長さであり、一つがより長いか、または短くなっている。第四の、異なるマーカー１８は、アレイ３６２がツールのどちらの面に配置されているかをカメラ３０が判定することに応じて、ツール３６６の配向を示しうる。このようにして、ソフトウェアは、使用中に、器具３６６が１８０度折り畳まれた場合に、表示されたＣＡＤモデルを自動的に再配向しうる。

図２９Ａ～図２９Ｇを参照すると、誘導可能な試験具３７０の実施形態が示されている。椎体間固定では、インプラントが椎間板腔に配置されて、失われた椎間板腔の高さを修復しようとする。インプラントのサイズが、その高さを正確に復元するように、セット内のインプラントの幾何学的形状と一致する試験具が椎間板腔内に配置されうる。蛍光透視法（Ｘ線）を使用して、試験具が正しい位置にあることを検証し、どのインプラントサイズを使用するかを決定しうる。しかしながら、この試験具に必要な蛍光透視の量により、患者、外科医、外科手術スタッフは、潜在的に有害な放射線に曝露されうる。さらに、不正確に器具が配置されると合併症が起こる場合があり、および／または、試験実施には時間がかかりうるため、これは外科手術の効率および患者の安全性を低減させる。一実施形態によれば、外科手術ロボットナビゲーション技術は、術中の蛍光透視法の必要性を低減させるか、またはなくし、正確性を高め、および／または、術中の効率を上げつつ、誘導可能な試験器具３７０を誘導するために使用される。

誘導可能な試験具３７０は、取り外し可能な試験ヘッド３７２がインサータシャフト３７４に連結可能である、モジュール化された試験具３７０を含むことができる。ヘッドが剛直なシャフトに溶接されるのではなく、モジュール化された試験具３７０のヘッド３７２は、誘導された器具シャフト３７４から取り外し可能である。一つまたは複数のヘッド３７２は、一致する各インプラントを正確に表示するように構成され、誘導されたインサータシャフト３７４から簡単に脱着されうる。試験ヘッド３７２は、一つまたは複数のインプラントの外側形状と一致するように構成される。図２９Ａおよび図２９Ｂに最もよく見られるように、試験ヘッド３７２は、第一の開口部３６８を有する接続部分を含む。第一の開口部３６８は、器具３７０の中央長手方向軸Ａに沿って整列されてもよい。試験ヘッド３７２は、第一の開口部３６８を横断する第二の開口部３７６を含みうる。試験ヘッド３７２はまた、一つまたは複数のスロット３７８を含みうる。スロット３７８は、試験ヘッド３７２の縦方向に沿って延在してもよい。

試験ヘッド３７２は、インサータシャフト３７４上のフック３８０に取り付けられる。フック３８０は、シャフト３７４の遠位端に位置付けられうる。フック３８０は、シャフト３７４を横断して延在する突出部、ピン、またはペグ３８２を含みうる。ペグ３８２は、試験ヘッド３７２の横断方向開口部３７６内に受けられるように構成されてもよい。シャフト３７４は、インサータシャフト３７４を通って伸びる可動プランジャー３８４を含みうる。プランジャー３８４は、試験ヘッド３７２の開口部３６８内に延びるように構成されうる。プランジャー３８４が試験ヘッド３７２の開口部３６８内に位置付けられる場合、試験ヘッド３７２は所定位置にロックされる。試験ヘッド３７２は、フック３８０およびプランジャー３８４によって回転式に固定され、これによって、試験３７０を椎間板腔内で操作できるようにする。

プランジャー３８４は、トリガ３８６によって操作されてもよい。トリガ３８６は、インサータシャフト３７４の外側に配置されてもよい。図２９Ｅでは、プランジャー３８４は、トリガ３８６をシャフト３７４の遠位端に向かって押すことによって配置される。図２９Ｆでは、プランジャーは、トリガ３８６をシャフト３７４の近位端に向かって引くことによって後退する。プランジャー３８４がその露出位置にある場合（図２９Ｅに示す）、試験ヘッド３７２はインサータシャフト３７４上に置かれない場合がある。試験ヘッド３７２は、プランジャー３８４が後退するまでインサータシャフト３７４から取り外されない場合がある（図２９Ｆに示す）。トリガ３８６は、プランジャー３８４を動かすために作動しうるロック３８８を組み込むことができる。ロック３８８は、例えば、押しボタンまたはばね式の回転およびプル機構を含みうる。

試験インサータ３７４の裏面は、誘導されたアレイハンドル５０、２７０のためのカップリングに対応しうる、クイックコネクタ２７８を含みうる。クイックコネクタ２７８は、本明細書に記載のクイックコネクタと同一であってもよく、または同様であってもよい。これにより、ナビゲーションシステム１０と併用できる好適な任意のハンドルのクイック接続が可能となる。誘導されたモジュラー試験具３７０により、多数の固定試験の必要性をなくすことができる。長く固定されたシャフトを用いた数多くの試験ヘッドを必要とする代わりに、すべての試験ヘッド３７２を特徴とするセットにキャディが含まれうる。着脱可能なインサータ３７４は、各サイズ間で素早く交換することができる。

図３０Ａおよび図３０Ｂを参照すると、誘導可能な試験具３７０の別の実施形態が、固定試験具３７０を含みうる。誘導された固定試験具３７０は、固定された試験具に対する誘導能力をもたらす。この実施形態では、器具３７０の遠位端は、剛直に取り付けられた試験ヘッド３７２を含む。近位端は、誘導アレイを備えた任意の好適なハンドルへの取り付けを許容する、剛直に取り付けられたクイックコネクタ２７８を含む。誘導された固定試験具３７０は、試験プロセスの大部分の間の、蛍光透視画像の必要性を低減するために望ましい場合がある。さらに、誘導された固定試験具３７０は、試験実施のための、剛直な、従来の、簡単な選択肢を提供する。

図３１Ａおよび図３１Ｂを参照すると、誘導可能であり、拡張可能な試験具３９０の実施形態が示されている。誘導された、拡張可能な試験具３９０は、様々な試験サイズの必要性をなくすことができる。長く固定されたシャフトを有する多くの試験ヘッド、または数多くのモジュール化試験ヘッドを必要とする代わりに、単一の拡張可能な試験具３９０を、すべての試験ヘッドサイズを包含するセットに含めることができる。誘導可能であり、拡張可能な試験具３９０は、器具シャフト３９４の端に位置付けられた拡張可能な試験ヘッド３９２を含みうる。

拡張可能な試験具３９０は、固定マーカー１８Ａおよび少なくとも一つの可動マーカー１８Ｂの組み合わせを含む追跡アレイを含むことができる。ナビゲーションアレイは、試験ホルダ器具３９０に対して既知の位置に配置される、少なくとも二つの固定一マーカー１８Ａを含みうる。固定マーカー１８Ａは、器具の幾何学的形状に対してどの方向にも動くことができず、器具３９０が空間中でどこにあるかを定義するのに有用である。少なくとも一つの可動マーカー１８Ｂがアレイまたは器具自体に取り付けられることができ、これは、上記で定義したように固定マーカーに対して事前に決定された境界（例えば、摺動、回転、等）内で移動することができる。試験具が拡張されると、可動マーカー１８Ｂは、ロボットシステム１０への拡張度合いの表示として作用しうる。可動マーカー１８Ｂは摺動に関して図示されているが、マーカー１８Ｂの回転は、インプラントに関する情報を提供するのに有用でありうる。一式の固定マーカー１８Ａと可動マーカー１８Ｂとの間の位置の任意の相対変化が使用されてもよい。対応するソフトウェアは、可動マーカー１８Ｂの、試験具の特定の位置、配向、または他の属性（例えば、拡張可能な椎体間スペーサーの高さ、関節動作する椎体間スペーサーの角度）への対立に関係づける。

図３１Ａおよび図３１Ｂは、四つの固定マーカー１８Ａが拡張可能な試験具３９０を画定するために使用され、第五の可動マーカー１８Ｂが、試験高さについてのフィードバックを提供するよう、所定の経路内で摺動することが許容されている実施例を示す。図３１Ａは、拡張可能な試験ヘッド３９２をその初期高さで示しており、図３１Ｂは、可動マーカー１８Ｂが異なる位置に並進された、拡張状態の試験ヘッド３９２を示す。マーカー１８Ｂの並進は、試験ヘッド３９２の高さに対応しうる。二つの位置のみが示されるが、任意の所定の拡張高さを可動マーカー１８Ｂの特定の位置に相関させうることにより、その動きが連続的な機能であることが理解されるだろう。

一実施形態では、可動マーカー１８Ｂは、位置に基づいて試験具の属性に関するフィードバックを提供するために連続して摺動する。可動マーカー１８Ｂは、可動マーカー１８Ｂが配置される、個別の位置を有してもよく、これは試験具属性についてのさらなる情報を提供することができることも考えられる。個別の位置があれば、ソフトウェアは、インプラントホルダおよび／またはインプラントの特定の幾何学形状を特定の配向または特定の高さに相関する、すべてのマーカー１８Ａ、１８Ｂの個別の各構成を決定するように構成される。さらに、可動マーカー１８Ｂの任意の動きは、誘導される試験具３９０の他の可変属性に使用することができる。誘導された拡張可能試験具３９０は、複数のインプラントのサイズを考慮しうる単一の試験器具を可能にする。

図３２Ａおよび図３２Ｂを参照すると、誘導可能なオール先端タップ４００の実施形態が示されている。脊椎外科手術の間、ねじが脊椎の解剖学的構造内に配置されるが、ドリル加工およびタッピングは、ねじを配置する前に起こり得る手順内の工程である。実施形態において、タップの端における鋭い先端４０２は、ねじ穴のタッピングの間に支援されうる。オール先端４０２は、ねじ穴の部分的または完全なドリル加工を支援しうる。オール先端タップ４００の誘導は、タップ４００の鋭い先端４０２が、解剖学的構造の望ましくない領域を貫通しないことを確実にするのに役立ちうる。

できるだけ迅速かつ正確に外科手術手技を実施するが目標である場合がある。これにより、外科医は、可能であれば、インプラントを挿入する前にステップを組み合わせることを好みうる。オール先端タップ４００により、外科医はドリル加工とタッピングの段階を組み合わせることを可能にするため、ステップを除去し、いくらかの時間を削減することができる。タップ４００は、ねじまたはねじ山付き装置用に意図される骨の穴にねじ山を追加するために使用されてもよい。脊椎外科手術の間、タップ４００を骨へドリル加工した後で使用して、ねじ山を追加し、これによって、ねじを配置し、ねじ穴の内部に固定することができる。鋭利な先端４０２は、ドリル加工が完全に完了していない場合、タップ４００を骨に固着すること、および／または、骨を貫通することを支援しうる。オール先端タップ４００は、螺旋フルート４０４（図３２Ａに示す）または直線のフルート４０６（図３２Ｂに示す）を有してもよい。螺旋フルート４０４は、ねじ山付き材料のチップを表面に引き、タッピングの方向から離れるように支援しうる。螺旋フルート４０４は、使用中に穴から骨チップを抜き出すのに役に立ちうるが、これは外科医が手技のドリル加工工程をなくす場合に有利でありうる。直線のフルート４０６は、汎用的に使用されうる。ねじ山は、タップ４００のシャフトで延長させることができ、これは、エンドエフェクタによって誘導され、制約されている間、タップ４００の取り外しに役立ちうる。タップ４００の縦方向に沿ったテーパは、外科医がねじ山形成を徐々に継ぎ込むことを支援しうる。オール先端タップ４００は、他の器具について説明したものと同じ方法で誘導されてもよい。

本明細書に記載されるロボットおよび関連するシステムは、背骨用途を参照して一般に説明されるが、ロボットシステムは、他の外科手術への適用において使用されるように構成される。他の外科手術には、外傷の手術または他の整形外科手術（例えば、髄内釘、プレートなどの配置）、頭蓋、神経、心胸郭、血管、結腸直腸、腫瘍学、歯科および他の外科手術および処置が挙げられるが、これらに限定されない。

本発明のいくつかの実施形態が前述の明細書に開示されているが、本発明の多くの変更および他の実施形態が、発明に関係することが想定され、前述の説明および関連する図面に提示された教示の利益を享受する。したがって、本発明は、上に開示された特定の実施形態に限定されず、多くの修正および他の実施形態が添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されることが理解される。一実施形態の特徴は、本明細書に記載された異なる実施形態の特徴と組み合わせることができ、または使用することがさらに想定される。さらに、特定の用語が、本明細書および以下の特許請求の範囲で用いられているが、それらは包括的で説明的な意味でのみ使用され、記載された発明および以下の特許請求の範囲を限定する目的で使用されるものではない。本明細書に引用された各特許および公報の開示全体は、あたかもそのような各特許または特許公報が参照により個々に本明細書に組み込まれているかのように、その全体が参照により組み込まれる。本発明の様々な特徴および利点が、下記の特許請求の範囲に記載されている。

Claims (16)

1. ロボットシステムであって、
   コンピュータを含むベースと、
   前記コンピュータに電子的に結合されたディスプレイと、
   前記コンピュータに電子的に結合され、前記コンピュータによって処理されたコマンドに基づいて移動可能なロボットアームと、
   前記ロボットアームに電気的に結合されたエンドエフェクタであって、クイックコネクタを含むエンドエフェクタと、
   前記クイックコネクタによって前記エンドエフェクタに結合された第一の端と、第二の端と、を有する関節動作アームと、
   前記関節動作アームの前記第二の端に連結されたアクセス器具と、
   患者に固定される患者追跡装置であって、一つまたは複数の追跡マーカ―を含む患者追跡装置と、
   前記一つまたは複数の追跡マーカーを検出するように構成されたカメラと、を備えるロボットシステム。
2. 前記エンドエフェクタが、前記ロボットアームに取り付けられたときに前記ロボットアームの動きを防ぐように構成されたモーションロックエンドエフェクタである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記クイックコネクタが、前記関節動作アームの前記第一の端内の雌部分内に受容可能な雄部分を含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記関節動作アームが、前記関節動作アームが前記エンドエフェクタに素早く脱着することが可能となるように構成されたリリースボタンを含む、請求項３に記載のシステム。
5. 前記関節動作アームの前記第二の端が、前記アクセス器具に取り付けるための、ねじ山付き取付けマウントを含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記関節動作アームが、ロックノブによってロックおよびロック解除されるように構成された、複数の接合部を含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記アクセス器具がリトラクタである、請求項１に記載のシステム。
8. 前記アクセス器具がアクセスポートである、請求項１に記載のシステム。
9. ロボットナビゲーションシステムであって、
   ロボットであって、
   コンピュータを含むベースと、
   前記コンピュータに電子的に結合されたディスプレイと、
   前記コンピュータに電子的に結合され、前記コンピュータによって処理されたコマンドに基づいて移動可能なロボットアームと、
   前記ロボットアームに電気的に結合されたエンドエフェクタであって、クイックコネクタを含むエンドエフェクタと、
   前記クイックコネクタによって前記エンドエフェクタに結合された第一の端と、第二の端と、を有する関節動作アームと、
   前記関節動作アームの前記第二の端に連結されたアクセス器具と、
   患者に固定される患者追跡装置であって、一つまたは複数の追跡マーカ―を含む患者追跡装置と、
   前記一つまたは複数の追跡マーカーを検出するように構成されたカメラと、を備えるロボット、および、
   前記カメラによって追跡可能な追跡マーカーのアレイを含む誘導可能な器具であって、椎体間インプラントにアクセスし、準備し、および／または配置するように構成された前記誘導可能な器具を備える、ロボットナビゲーションシステム。
10. 前記誘導可能な器具が、試験具、カップキュレット、リングキュレート、コブ、エレベータ、オステオトーム、ラスプ、レーキ、サイザー、シェーバー、パドルディストラクタ、またはスクレーパーである、請求項９に記載のシステム。
11. 前記誘導可能な器具がインサータ器具である、請求項９に記載のシステム。
12. 前記誘導可能な器具が拡張器である、請求項９に記載のシステム。
13. 前記エンドエフェクタが、前記ロボットアームに取り付けられたときに前記ロボットアームの動きを防ぐように構成されたモーションロックエンドエフェクタである、請求項９に記載のシステム。
14. 前記関節動作アームが、ロックノブによってロックおよびロック解除されるように構成された、複数の接合部を含む、請求項９に記載のシステム。
15. 前記アクセス器具がリトラクタである、請求項９に記載のシステム。
16. 前記アクセス器具がアクセスポートである、請求項９に記載のシステム。

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