JP7455228B2 - 誘導手術ロボット用スプリント器具 - Google Patents

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Description

本出願は、手術ロボット及び関連する誘導システムに関し、より詳細には、手術ロボットの誘導システムのための基準マーカ及び／又は追跡マーカを形成するためのスプリント器具に関する。
ロボットシステムは、手術用途において実施されることがますます多くなっている。その１つの例には、歯科手術に使用される手術ロボットが含まれる。そのようなロボットは、手術ロボットによって実施される手術器具を誘導するために使用される誘導システムに関連付けられることが多い。誘導システムはまた、患者データを収集しかつ／又は分析して外科手術を計画することに関与することによるか、外科手術を行うために事前計画データに依存して手術器具を誘導することによるかにかかわらず、手術の事前計画プロセスに関与するように構成されてもよい。
特に外科手術においては、手術ロボットシステムのいくつかは、手術ロボットを誘導するために患者の身体に関連付けられた固定基準点に依存する。すなわち、そのような手術ロボットシステムのいくつかは、事前計画中であるか実際の外科手術自体の間であるかにかかわらず、処置中の患者の移動又は動きを考慮又は補正するように、患者の身体に対する基準枠を画定する。この基準点はまた、複数の係合／離脱（すなわち、事前計画と実際の外科手術との間の期間）によって手術ロボット又はそれに関連する誘導システムに実施される基準枠が変更しないように反復可能でなければならない。
特定の例では、手術ロボット用誘導システムによって実施される基準点（又はその基準点を定義するための誘導システムと患者との間の接続部）は、例えば、光学的モダリティ、機械的モダリティ、音響的モダリティ、又は他の好適かつ好適な追跡／誘導モダリティ、又はそれらの組合せによって達成されてもよい。特に歯科手術用途で使用されるいくつかのモダリティでは、基準点（すなわち、「基準マーカ」）を形成するためのある機械的モダリティが、例えば、剛性要素を患者の頭部／歯に取り付ける／固定することによって達成されてもよい。そのような剛性要素は、いくつかの例では、スプリント（例えば、図１、図２Ａ、及び図２Ｂの従来技術を参照）と呼ばれたり、スプリントを備えたりし得る。そのようなスプリントは、一般に、例えば、（すなわち、保持部と歯との間に塗布されるアクリル材料などの接着物質によって）歯の１つ又は複数を把持する保持部と、保持部を別個のキネマティックマウントに接続する取付部（すなわち、取付アーム）と、キネマティックマウント自体とを含んでもよく、キネマティックマウントは、手術ロボット用誘導システムに関連付けられた追跡部のための取付点を備えてもよい（すなわち、例えば、基準マーカの光学的追跡のために反射マーカが取付点に取り付けられてもよいし、基準マーカの機械的追跡のために取付点が取付点との機械的接続部を形成するための固定部位を含んでもよいし、任意の他の好適な追跡装置に関連付けられる適切な基準マーカの要素を受容するように取付点が他の方法で構成されてもよい）。
そのような場合、保持部は、外科手術中にわたり可能な限り剛性（すなわち、保持部自体の構造、並びに患者の歯への保持部の固定）を有することが好適となり得る。しかしながら、保持部は、外科手術が完了したときに容易に取り外し可能であることも好適となり得る。いくつかの例では、例えば、ある日に発生し得る事前計画処置（すなわち、ＣＴスキャン。スプリントはそれに関連付けられた基準マーカがスキャンに取り込まれるように所定位置になければならない）と、別の日に発生し得る外科手術（外科手術は、外科手術を追跡／誘導するためにスプリントが所定の位置にあることを必要とする）との間にスプリントを再現可能に取り外して交換することが好適となり得る。他の例では、単一のスプリント構成が、例えばユニバーサルフィット器具として、幅広い患者集団にわたって使用可能又は適合可能であることが好適となり得る。さらに、スプリントの別個の構成要素を最小限有すること、別個の構成要素が含まれていればそのような別個の構成要素がスプリントアセンブリ全体の一部として一体化されるか固くしっかりと取り付けられることが望ましい場合がある。
例えば図１、図２Ａ、及び図２Ｂに示すような従来技術のスプリント器具は、保持部による患者の歯への強固な取付けを効果的なものにするために、塗布される接着材料（すなわち、歯科用アクリル）の慎重なバランスも必要とする。例えば、保持部に塗布される接着材料が少なすぎる場合、外科手術中に保持部に加えられる力に十分に抵抗するために保持部を歯に接着するのに接着材料の量が十分ではないことがあるため、スプリント器具があまりにも容易に歯から分離されてしまう可能性がある。しかしながら、保持部に塗布される接着材料が多すぎる場合、余剰の接着材料が歯のアンダーカット（すなわち、歯が歯肉線及び／又は歯間の空間に向かって狭くなる歯の部分）に流れ込むことがあり、例えば、１本又は複数の歯から保持部を取り外すために固化した接着材料に孔を開けることをしなければ保持部は外科手術の最後に容易に取り外せない。そのような場合、保持部は特定の患者にとって再使用可能ではないことが多く、さらなる処置が必要とされる場合、基準マーカ及び／又は追跡マーカのための新しい取付部を含む新しい保持部が必要となることもある。
したがって、例えば、歯科手術において使用され、従来技術の器具のこれらの制限及び他の制限に対処する、手術ロボットの誘導システム用の基準マーカを形成するためのスプリント器具が必要とされている。
上記及び他の必要性は、誘導ロボット手術用スプリント器具を１つの特定の態様において提供する本開示の態様によって満たされる。かかる器具は、第１及び第２の長手方向端部と、それらの間に延在する第１のインターフェイス縁部とを有する細長い第１のスプリント部を備えるそのような器具。細長い第２のスプリント部は、第１及び第２の長手方向端部と、それらの間に延在する第２のインターフェイス縁部とを有する。第２のスプリント部は第１のスプリント部と共延在し、第２のインターフェイス縁部は第１のインターフェイス縁部の補完として構成される。位置合わせ部は、第１のスプリント部と係合する第１の位置合わせ要素と、第２のスプリント部と係合する第２の位置合わせ要素とを含み、第１及び第２の位置合わせ要素は、第１及び第２のスプリント部が互いに向かって前進するときに、第１及び第２のスプリント部のそれぞれの第１の端部からそれぞれの第２の端部までの第１及び第２のインターフェイス縁部の間に実質的に一貫した間隙が画定されるように、相互作用するように構成される。ねじ部材は、第１のスプリント部と第２のスプリント部との間に係合され、第１及び第２のスプリント部に対するねじ部材の前進に応じて、第１及び第２のインターフェイス縁部を互いに向かって前進させるように構成される。追跡部は第１又は第２のスプリント部と係合し、そこから外側に延在し、そこでキネマティックマウントが追跡部と係合する。
本開示の別の態様は、誘導ロボット手術を容易にするためのスプリント器具を取り付ける方法を提供する。そのような方法は、細長い第１のスプリント部を共延在する細長い第２のスプリント部と係合させることを備え、各スプリント部は、第１及び第２の長手方向端部と、第１及び第２の端部の間に延在するインターフェイス縁部とを有し、インターフェイス縁部は、第１のスプリント部と係合する第１の位置合わせ要素と、第２のスプリント部と係合する第２の位置合わせ要素とが相互作用するように、互いの補完として構成され、追跡部は第１又は第２のスプリント部と係合し、そこから外側に延在し、そこでキネマティックマウントが追跡部と係合する。ねじ部材は、第１のスプリント部と第２のスプリント部との間に係合され、ねじ部材は、第１のスプリント部及び第２のスプリント部が互いに向かって前進するときに、第１及び第２のスプリント部のそれぞれの第１の端部からそれぞれの第２の端部までの第１及び第２のインターフェイス縁部の間に実質的に一貫した間隙が画定されるように、第１及び第２のスプリント部に対するねじ部材の前進に応じて、相互作用する第１及び第２の位置合わせ要素によって誘導されるように、第１及び第２のインターフェイス縁部を互いに向かって前進させるように構成される。
したがって、本開示は、限定するものではないが、以下の例示的な実施形態を含む。
例示的な実施形態１：誘導ロボット手術用のスプリント器具であって、前記器具は、第１及び第２の長手方向端部と、それらの間に延在する第１のインターフェイス縁部とを有する細長い第１のスプリント部と、第１及び第２の長手方向端部と、それらの間に延在する第２のインターフェイス縁部とを有する細長い第２のスプリント部であって、第２のスプリント部が第１のインターフェイス縁部と共延在し、第２のインターフェイス縁部が第１のインターフェイス縁部の補完として構成された第２のスプリント部と、第１のスプリント部分と係合する第１の位置合わせ要素と、第２のスプリント部分と係合する第２の位置合わせ要素とを含む位置合わせ部であって、第１及び第２のスプリント部が互いに向かって前進するときに、第１及び第２のスプリント部のそれぞれの第１の端部からそれぞれの第２の端部までの第１及び第２のインターフェイス縁部の間に実質的に一貫した間隙が画定されるように、第１及び第２の位置合わせ要素が相互作用するように構成された位置合わせ部と、第１及び第２のスプリント部の間に係合され、第１及び第２のスプリント部に対するねじ部材の前進に応じて、第１及び第２のインターフェイス縁部を互いに向かって前進させるように構成されたねじ部材と、第１のスプリント部又は第２のスプリント部と係合し、そこから外側に延在する追跡部であって、追跡部と係合するキネマティックマウントを有する追跡部と、を備える、器具。
例示的な実施形態２：第１のスプリント部は長手方向に間隔を置いて配置された逃がし穴を画定する、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの器具。
例示的な実施形態３：第２のスプリント部は長手方向に間隔を置いて配置された逃がし穴を画定する、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの器具。
例示的な実施形態４：キネマティックマウントは追跡部と一体的に形成される、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの器具。
例示的な実施形態５：追跡部は第１又は第２のスプリント部の第１又は第２の端部から延在する、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの器具。
例示的な実施形態６：第１の位置合わせ要素は第１のスプリント部によって画定された円錐台状受け部であり、円錐台状受け部は大径及び小径を有し、円錐台状受け部の大径は第２のスプリント部に向けられ、第２の位置合わせ要素は第２のスプリント部から延在する円錐台状突起部であり、円錐台状突起部は大径及び小径を有し、円錐台状突起部の小径は第１のスプリント部に向けられている、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの器具。
例示的な実施形態７：位置合わせ部は第１の位置合わせ部と第２の位置合わせ部とを含み、第１及び第２のスプリント部の間に係合されたねじ部材は第１及び第２の位置合わせ部の間に配置される、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの器具。
例示的な実施形態８：第１又は第２の位置合わせ部と第１及び第２のスプリント部の第１又は第２の長手方向端部との間で第１及び第２のスプリント部にわたって延在する分離可能部を備え、分離可能部は、第１及び第２のスプリント部の長さの調整を容易にするように切断可能に構成された、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの器具。
例示的な実施形態９：分離可能部は第１及び第２のスプリント部の減少した断面厚さを備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの器具。
例示的な実施形態１０：第１のスプリント部、第２のスプリント部、又は追跡部の外面によって画定された凹部によって受容される基準マーカ要素であって、キネマティックマウントに対して所定の位置で受容される基準マーカ要素を備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの器具。
例示的な実施形態１１：基準マーカ要素は球形であり、凹部は球形の基準マーカ要素を受容するように構成された半球形又は細長い凹状チャネルである、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの器具。
例示的な実施形態１２：第１のスプリント部、第２のスプリント部、又は追跡部と係合する工具較正部であって、キネマティックマウントに対して所定の位置に配置される工具較正部を備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの器具。
例示的な実施形態１３：誘導ロボット手術を容易にするためのスプリント器具を取り付ける方法であって、前記方法は、細長い第１のスプリント部を共延在する細長い第２のスプリント部と係合させることであって、各スプリント部が、第１及び第２の長手方向端部と、それらの間に延在する第１のインターフェイス縁部とを有し、インターフェイス縁部は、第１のスプリント部分と係合する第１の位置合わせ要素と、第２のスプリント部分と係合する第２の位置合わせ要素とが相互作用するように互いの補完として構成され、第１又は第２のスプリント部と追跡部が係合し、追跡部は外側に延在し、追跡部にキネマティックマウントが係合することと、ねじ部材を第１及び第２のスプリント部の間に係合させることであって、第１及び第２のスプリント部が互いに向かって前進するときに、第１及び第２のスプリント部のそれぞれの第１の端部からそれぞれの第２の端部までの第１及び第２のインターフェイス縁部の間に実質的に一貫した間隙が画定されるような第１及び第２のスプリント部に対するねじ部材の前進に応じて、相互作用する第１及び第２の位置合わせ要素によって誘導されるように、ねじ部材が第１及び第２のインターフェイス縁部を互いに向かって前進させるように構成されることとを含む、方法。
例示的な実施形態１４：第１及び第２のスプリント部を係合させることが、凹部を画定する断面を有する細長いチャネルを形成するために第１及び第２のスプリント部を係合させることを備え、方法は、細長チャネルに沿って凹部内に印象材を塗布することをさらに備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの方法。
例示的な実施形態１５：第１及び第２のスプリント部は、それぞれ、長手方向に間隔を置いて配置された逃がし穴を画定し、細長いチャネルの凹面は、その中に対象物を受容するように構成され、第１及び第２のスプリント部の間にねじ部材を係合させることが、余剰の印象材が逃がし穴を通って取り出されるまで、対象物の周囲で第１及び第２のスプリント部を互いに向かって前進させて、第１及び第２のスプリント部の間にある印象材を介して第１及び第２のスプリント部を対象物に固定するように第１及び第２のスプリント部の間でねじ部材を前進させることを備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの方法。
例示的な実施形態１６：第１及び第２のスプリント部が互いに向かって前進するときに、第１及び第２のインターフェイス縁部の間の間隙に追加の印象材を堆積させることを備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの方法。
例示的な実施形態１７：キネマティックマウントを追跡部と一体的に形成することを備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの方法。
例示的な実施形態１８：追跡部がそこから延在するように、追跡部を第１又は第２のスプリント部の第１又は第２の端部と係合させることを備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの方法。
例示的な実施形態１９：第１の位置合わせ要素を第１のスプリント部によって画定された円錐台状受け部として形成することであって、円錐台状受け部は大径及び小径を有し、円錐台状受け部の大径は第２のスプリント部に向けられることと、第２の位置合わせ要素を第２のスプリント部から延在する円錐台状突起部として形成することであって、円錐台状突起部が大径及び小径を有し、円錐台状突起部の小径は第１のスプリント部に向けられることとを備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの方法。
例示的な実施形態２０：第１及び第２の位置合わせ要素が位置合わせ部を画定し、スプリント器具は第１の位置合わせ部と第２の位置合わせ部とを含み、第１及び第２のスプリント部の間にねじ部材を係合させることが、第１及び第２の位置合わせ部の間にねじ部材が配置されるように、第１及び第２のスプリント部の間にねじ部材を係合させることを備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの方法。
例示的な実施形態２１：第１又は第２の位置合わせ部と第１及び第２のスプリント部の第１又は第２の長手方向端部との間で第１及び第２のスプリント部にわたって延在する分離可能部であって、第１及び第２のスプリント部の長さの調整を容易にするように切断可能に構成された分離可能部を形成することを備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの方法。
例示的な実施形態２２：分離可能部を形成することは、第１及び第２のスプリント部の減少した断面厚さとして分離可能部を形成することを備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの方法。
例示的な実施形態２３：キネマティックマウントに対する所定の位置において、第１のスプリント部、第２のスプリント部、又は追跡部の外面によって画定された凹部に基準マーカ要素を係合させることを備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの方法。
例示的な実施形態２４：基準マーカ要素を凹部と係合させることが、球形の基準マーカ要素を受容するように構成された半球形の凹部又は細長い凹状チャネル凹部に球形の基準マーカ要素を係合させることを備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの方法。
例示的な実施形態２５：キネマティックマウントに対する所定の位置において、工具較正部を第１のスプリント部、第２のスプリント部、又は追跡部と係合させることを備える、前述及び後述の例示的な実施形態のいずれか又はそれらの組合せの方法。
本開示のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下で簡単に説明される添付の図面と共に以下の詳細な説明を読むことから明らかになるであろう。本開示は、本開示に記載の２つ、３つ、４つ、又はそれ以上の特徴又は要素が本明細書の特定の実施形態の説明において明示的に組み合わされたり、他の方法で記載されたりしているかどうかにかかわらず、それらの特徴又は要素の任意の組合せを含む。本開示は、本開示の文脈が明らかにそうでないことを指示しない限り、本開示の任意の分離可能な特徴又は要素が、態様及び実施形態のいずれにおいても、意図されるように、すなわち組み合わせ可能であるように全体的に読まれることを意図している。
本明細書の概要は、本開示の基本的な理解を提供するために、いくつかの例示的な態様を要約する目的でのみ提供されていることが理解されよう。したがって、上述の例示的な態様は単なる例であり、決して本開示の範囲又は趣旨を狭めると解釈されるべきではないことが理解されよう。本開示の範囲は、本明細書に要約されたものに加えて、そのいくつかが以下でさらに説明される多くの潜在的な態様を包含することが理解されよう。さらに、本明細書に開示されたそのような態様の他の態様及び利点は、記載された態様の原理を例として示す添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
本開示を一般的な用語で説明してきたが、ここで、必ずしも一定の縮尺で描かれていない添付の図面を参照する。
歯科手術用の手術ロボット用誘導システムのための基準マーカ及び／又は追跡マーカを提供するように患者の口の代表的なモデルと係合する従来技術のスプリント器具を概略的に示す図である。 歯科手術用の手術ロボット用誘導システムのための基準マーカ及び／又は追跡マーカを提供するように患者の口の代表的なモデルと係合する従来技術のスプリント器具を概略的に示す図である。 患者の口の代表的なモデルから離脱した従来技術のスプリント器具を概略的に示す図である。 本開示の一態様による、手術ロボット用誘導システムのための基準マーカ及び／又は追跡マーカを提供するように構成されたスプリント器具の斜視図を概略的に示す図である。 本開示の一態様による、手術ロボット用誘導システムのための基準マーカ及び／又は追跡マーカを提供するように構成されたスプリント器具の２つの部分の位置合わせ部の平面図を概略的に示す図である。 本開示の一態様による手術ロボット用誘導システムのスプリント器具であって、取り外しを容易にするように構成されたスプリント器具を実施する方法を概略的かつ集合的に示す図である。 本開示の一態様による手術ロボット用誘導システムのスプリント器具であって、取り外しを容易にするように構成されたスプリント器具を実施する方法を概略的かつ集合的に示す図である。 本開示の一態様による手術ロボット用誘導システムのスプリント器具であって、取り外しを容易にするように構成されたスプリント器具を実施する方法を概略的かつ集合的に示す図である。 本開示の一態様による手術ロボット用誘導システムのスプリント器具であって、取り外しを容易にするように構成されたスプリント器具を実施する方法を概略的かつ集合的に示す図である。 本開示の一態様による手術ロボット用誘導システムのスプリント器具であって、取り外しを容易にするように構成されたスプリント器具を実施する方法を概略的かつ集合的に示す図である。 本開示の一態様による手術ロボット用誘導システムのスプリント器具であって、取り外しを容易にするように構成されたスプリント器具を実施する方法を概略的かつ集合的に示す図である。 本開示の一態様による手術ロボット用誘導システムのスプリント器具であって、取り外しを容易にするように構成されたスプリント器具を実施する方法を概略的かつ集合的に示す図である。
本開示は、本開示のすべてではないが一部の態様が示されている添付の図面を参照して、以下でより完全に説明される。実際、本開示は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の態様に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの態様は適用される法的要件を本開示が満たすように提供される。同様の符号は、全体を通して同様の要素を指す。
本開示の特定の態様は、例えば図３Ａに示すように、例えば歯科手術において手術ロボットの誘導システムと併用されるスプリント器具１００を提供する。しかしながら、当業者であれば、基準マーカ及び／又は追跡マーカ、あるいは手術ロボットシステム用の他の基準枠を形成するものとして本明細書に開示されたスプリント器具の概念が、例えば整形外科手術、ＥＮＴ手術、及び神経外科手術などの歯科手術を含まない他の手術プロセスへの適用性を見出すことができることを理解するであろう。したがって、本明細書に提示される本開示の態様は、開示された概念の適用性の単なる例であり、決して限定することを意図するものではない。
誘導手術ロボットと共に実施されるそのようなスプリント器具１００は、例えば、第１及び第２の長手方向端部２００Ａ，２００Ｂを有し、第１及び第２の端部２００Ａ，２００Ｂの間に延在する第１のインターフェイス縁部２５０を有し、いくつかの例では長手方向に間隔を置いて配置された逃がし穴３００（例えば、図６及び図７参照）を画定する、細長い第１のスプリント部２００（例えば、舌側部）を備えてもよい。細長い第２のスプリント部４００（例えば、頬側部）は、第１及び第２の長手方向端部４００Ａ，４００Ｂを有し、第１及び第２の縁部４００Ａ，４００Ｂの間に延在する第２のインターフェイス縁部４５０を有し、いくつかの例では長手方向に間隔を置いて配置された逃がし穴５００（例えば、図６及び図７参照）を画定する。第２のスプリント部４００は第１のスプリント部２００と概して共延在し、第２のインターフェイス縁部４５０は、例えば図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１のインターフェイス縁部２５０の補完として構成される。
いくつかの態様では、例えば図３Ａ及び図３Ｂに示すように、スプリント器具１００は、少なくとも１つの位置合わせ部８００Ａ又は８００Ｂを含み、各位置合わせ部は、第１のスプリント部２００と係合する第１の位置合わせ要素８２５Ａ又は８２５Ｂと、第２のスプリント部４００と係合する第２の位置合わせ要素８５０Ａ又は８５０Ｂとを含む。特定の態様では、スプリント器具１００は、少なくとも２つの位置合わせ部８００Ａ，８００Ｂを含み、一方の位置合わせ部８００Ａは、第１のスプリント部２００と係合する第１の位置合わせ要素８２５Ａと、第２のスプリント部４００と係合する第２の位置合わせ要素８５０Ａとを含み、他方の位置合わせ部８００Ｂは、第１のスプリント部２００と係合する第１の位置合わせ要素８２５Ｂと、第２のスプリント部４００と係合する第２の位置合わせ要素８５０Ｂとを含む。
いくつかの態様では、対応する第１及び第２の位置合わせ要素８２５Ａ，８５０Ａ及び／又は８２５Ｂ，８５０Ｂは、互いの補完として構成される。例えば、図３Ｂに示すように、第１の位置合わせ要素８２５Ａ及び／又は８２５Ｂは第１のスプリント部２００によって画定される円錐台状受け部であってもよく、円錐台状受け部は大径８２５Ａ１及び／又は８２５Ｂ１並びに小径８２５Ａ２及び／又は８２５Ｂ２を有し、円錐台状受け部の大径８２５Ａ１及び／又は８２５Ｂ１は第２のスプリント部４００に向けられている。したがって、第２の位置合わせ要素８５０Ａ及び／又は８５０Ｂは第２のスプリント部４００から延在する円錐台形突起部であり、円錐台形突起部は大径８５０Ａ１及び／又は８５０Ｂ１並びに小径８５０Ａ２及び／又は８５０Ｂ２を有し、円錐台形突起部の小径８５０Ａ２及び／又は８５０Ｂ２は第１のスプリント部２００に向けられている。しかしながら、当業者であれば、本明細書に開示された構成／配置の代わりに、又はそれに加えて、位置合わせ部が多くの異なる方法で構成及び配置されてもよく、本明細書に開示された例がこの点に関して決して限定するものではないことを理解するであろう。
一般に、第１の位置合わせ要素８２５Ａ及び／又は８２５Ｂ並びに第２の位置合わせ要素８５０Ａ及び／又は８５０Ｂは、第１及び第２のスプリント部２００，４００が互いに向かって前進するときに、第１及び第２のスプリント部２００，４００のそれぞれの第１の端部２００Ａ，４００Ａからそれぞれの第２の端部２００Ｂ，４００Ｂまでの第１及び第２のインターフェイス縁部２５０，４５０の間に実質的に一貫した間隙８７５（例えば、図３Ｂ参照）が画定されるように相互作用するように（例えば、位置合わせ突起部が位置合わせ受け部によって受容されるように）構成される。
いくつかの態様では、ねじ部材９００は、第１及び第２のスプリント部２００，４００の間に係合され、第１及び第２のスプリント部２００，４００に対するねじ部材９００の前進に応じて、第１及び第２のインターフェイス縁部２５０，４５０を互いに向かって前進させるように構成される。例えば、第２のスプリント部４００は、ねじ部材９００がそれを通過できるように構成されたねじなし穴９２５を画定するとともに、第１のスプリント部２００は、ねじなし穴９２５の反対側に配置され、ねじ部材９００とのねじ係合を形成するように構成されたねじ穴９５０を画定する。したがって、位置合わせ部８００Ａ，８００Ｂが係合されるときに、ねじなし穴９２５を通ってねじ穴９５０と係合するようにねじ部材９００を前進させることにより、ねじ穴９５０に対するねじ部材９００の前進又は後退時に、第１及び第２のスプリント部２００，４００を互いに対して前進／後退させるとともに、第１及び第２のインターフェイス縁部２５０，４５０の間で実質的に一貫した間隙８７５を維持するための機構を形成する。例えば、図３Ａに示すように、スプリント器具１００が第１及び第２の位置合わせ部８００Ａ，８００Ｂを含む場合、第１及び第２のスプリント部２００，４００の間に係合されたねじ部材９００は、第１及び第２の位置合わせ部８００Ａ，８００Ｂの間に配置される。
いくつかの態様では、追跡部１０００は、第１のスプリント部２００又は第２のスプリント部４００と係合し、そこから外側に延在する。図３Ａにおいて、追跡部１０００は第２の（頬側）スプリント部４００と係合している。より具体的には、いくつかの態様では、追跡部１０００は、第１又は第２のスプリント部２００，４００の第１の端部２００Ａ，４００Ａ又は第２の端部２００Ｂ，４００Ｂから延在する。いくつかの例では、追跡部１０００にキネマティックマウント１１００が係合する。いくつかの態様では、キネマティックマウント１１００は追跡部１０００と一体的に形成される。
いくつかの例では、キネマティックマウント１１００（例えば、図３Ａ参照）は、角度的に離間した３つ以上の突出部１１５０によって囲まれた中央位置決め受け部１１２５を画定する。そのようなキネマティックマウント１１００は、一般に、追跡装置を含むか又はそれと係合する相補的に構成されたマウント（図示せず）を受容するように構成される。追跡装置は、例えば、手術ロボットに接続された追跡アームなどの、物理的に接続された追跡装置を含むことができる。他の例では、追跡装置は、例えば、光学追跡装置、磁気追跡装置、無線もしくはＷｉＦｉ追跡装置、電磁追跡装置、誘導追跡装置、又はキネマティックマウント１１００に取り付けられた、追跡装置と手術ロボットとの間に物理的接続部を必要としない任意の他の形態の追跡装置などの、非物理的に接続された追跡装置を含むことができる。いずれの場合も、キネマティックマウント１１００が追跡部１０００に一体化されることによって追跡装置と反復可能に係合され、異なるタイプの追跡装置間で交換可能に係合される。キネマティックマウント１１００の一体化は、さらに、例えば、成形、機械加工、及び／又は３Ｄプリントによって達成することができる。
他の例では、分離可能部１２００（例えば、図３Ａ参照）は、第１又は第２の位置合わせ部８００Ａ，８００Ｂと第１及び第２のスプリント部２００，４００の第１の長手方向端部２００Ａ，４００Ａ又は第２の長手方向端部２００Ｂ，４００Ｂとの間で第１及び第２のスプリント部２００，４００にわたって延在し、分離可能部１２００は、第１及び第２のスプリント部２００，４００の長さの調整を容易にするように切断可能に構成される。分離可能部１２００を介したスプリント器具１００の長さの調整は、例えば、スプリント器具１００が様々な異なるサイズの用途（例えば、成人の歯又は小児の歯）に実施されることを容易にすることができる。いくつかの態様では、分離可能部１２００は、第１及び第２のスプリント部２００，４００にわたって延在する減少した断面厚さを備える。他の態様では、スプリント器具１００の長さを複数回調整するために、第１及び第２のスプリント部２００，４００に沿って複数の分離可能部１２００が設けられることができる。
他の例では、工具較正部１３００（例えば、図３Ａ参照）は第１のスプリント部２００、第２のスプリント部４００、又は追跡部１０００と係合し、工具較正部１３００はキネマティックマウント１１００に対して所定の位置に配置される。工具較正部１３００は、例えば、外科ロボットに取り付けられた外科器具のエンドエフェクタ（例えば、ドリルビットの先端）を受容するための受け部又は他の好適な表面特徴部として構成されてもよい。工具較正部１３００は、いくつかの例ではスプリント器具１００の特定の構成要素と一体的に形成され、又は他の例では別個の個別要素（例えば、金属要素、セラミック要素、又は他の好適な要素などの耐久性のある要素）とすることができる。工具較正部１３００はキネマティックマウント１１００に対して既知の位置にあるため、工具較正部１３００が手術ロボットのエンドエフェクタと相互作用すると、エンドエフェクタが処置手術を実行するために外科ロボットに対して正確に追跡されるように確定又は較正を行う。いくつかの例では、工具較正部１３００は、キネマティックマウント１１００に対する位置が撮像分析によって決定及び／又は確認され得るように放射線不透過性である。
さらに他の例では、基準マーカ要素１４００（例えば、図３Ａ参照）は、スプリント器具１００又は追跡部６００の外面（例えば、第２のスプリント部４００の外面）によって画定された凹部（図示せず）によって受容され、基準マーカ要素１４００はキネマティックマウント１１００に対して所定の位置に受容される。特定の態様では、スプリント器具１００の外面は、対応する複数の基準マーカ要素１４００を受容するために構成された複数の凹部を画定する。例えば、いくつかの態様では、基準マーカ要素１４００は球形であり、凹部は球形の基準マーカ要素１４００を受容するように構成された半球形又は細長い凹状チャネルである。締まりばめ（例えば、圧入）によるか、オーバーモールディングによるか、又は凹部と共に配置された接着材料（例えば、エポキシ）によるかにかかわらず、それぞれの凹部に固定されると、基準マーカ要素１４００はスプリント器具１００内に本質的に埋め込まれる。さらに、いくつかの態様では、凹部は、基準マーカ要素１４００が固定／埋め込まれる凹部内の位置に接着材料（例えば、エポキシ）が重力などによって保持されるように配向される。いくつかの態様では、基準マーカ要素１４００は放射線不透過性であるため、基準マーカ要素１４００は撮像分析（例えば、ＣＴスキャン）によって検出されることができる。したがって、特定の例では、基準マーカ要素１４００は放射線不透過性であり、スプリント器具１００（例えば、プラスチック／ポリマー材料から形成される）から区別されることができる。基準マーカ要素１４００はすべてスプリント器具１００に埋め込まれているので、撮像分析（例えば、ＣＴスキャン）の視野は減少されることができる。
いくつかの態様では、第１及び第２のスプリント部２００，４００は相互作用して、凹部（例えば、断面の「Ｕ」チャネル）を画定する内面を有する細長チャネル１４５０（例えば、図４参照）を集合的に形成する。そのような場合、細長チャネル１４５０は、例えば、その中に咬合記録材又は歯科印象材１５００を受容するように配置及び構成され、そのような材料は、例えば、ビニルポリシロキサン材料を含有することができる。しかしながら、当業者は、そのような例示的な材料が決して限定するものではなく、多くの他の材料が、例えば歯の表面自体に接着することなく患者の歯の構造に適合するのに好適となり得ることを理解するであろう。したがって、例えば図４に示すように、印象材１５００がスプリント器具１００によって画定された細長いチャネル１４５０内に堆積されると、スプリント器具１００は、例えば歯科外科手術を受ける患者の歯又は顎などの対象物に取り付けられる。しかしながら、当業者は、スプリント器具１００の取付け及びその後の処置が必ずしも人間の患者を伴わないことを理解するであろう。例えば、スプリントは、ユーザの訓練を容易にするため、実演目的のため、又は器具／システム自体の検証のためにダミー患者に取り付けることができる。
先に開示されたように、スプリント器具１００が対象物に取り付けられると、例えば図５に示すように、第１及び第２のインターフェイス縁部２５０，４５０の間で実質的に一貫した間隙８７５を維持しながら、第１のスプリント部２００を第２のスプリント部４００に向かって前進させ、それらの間に対象物を固定するように、ねじ部材９００は第１のスプリント部２００によって画定されたねじ穴９５０とのねじ係合で前進させることができる。図６に示すように、いくつかの例では、第１及び第２のスプリント部がねじ部材９００の前進によって互いに向かって前進されるとき、第１及び第２のインターフェイス縁部２５０，４５０の間の間隙８７５に追加印象材１５００が塗布されてもよい。
第１及び第２のスプリント部２００，４００が対象物に向かって前進されると（例えば、図８参照）、印象材が細長いチャネルから各逃がし穴３００，５００を通って第１及び／又は第２のスプリント部２００，４００の外面に向かって流れ出る（例えば、図６及び図７参照）ことによって、細長いチャネル１４５０内の余剰の印象材１５００が取り除かれる。このようにして、スプリント器具１００は患者の歯／顎などの対象物に固定される。印象材１５００が固化すると、アクリルなどの接着材料と比較して印象材が歯／顎の表面に著しく接着することなく、スプリント器具１００が対象物（例えば、患者の歯又は顎）にしっかりと固定されるようになる。固化／硬化された印象材１５００は、ねじ部材９００によって互いに向かって付勢された第１及び第２のスプリント部２００，４００によって加えられる圧力と併せて、スプリント器具１００を患者の歯／顎へ強固に取り付けるのに十分な剛性を有する。いくつかの例では、例えば図９に示すように、第１及び第２のインターフェイス縁部２５０，４５０が互いに接触してスプリント器具１００を患者の歯／顎に十分に固定するまで、第１及び第２のスプリント部２００，４００がねじ部材９００によって互いに向かって前進させられることができる。例えば図１０に示すように、スプリント器具１００の取り外しは第１のスプリント部２００のねじ穴９５０からねじ部材９００を後退させることになり、これにより、第１及び第２のスプリント部２００，４００によって加えられている印象材１５００への圧力が解放され、スプリント器具１００が対象物から取り外せるようになる（印象材もスプリント器具１００に接着しないため）。
前述の説明及び関連する図面に提示された教示の利益を有するこれらの開示された実施形態に関連する当業者には、本明細書に記載された本発明の多くの修正及び他の実施形態が思い浮かぶであろう。したがって、本発明の実施形態は開示された特定の実施形態に限定されるものではないこと、修正及び他の実施形態が本発明の範囲内に含まれることを意図していることを理解されたい。さらに、前述の説明及び関連する図面は、要素及び／又は機能の特定の例示的な組合せの文脈で例示的な実施形態を説明するものであるが、本開示の範囲から逸脱することなく、代替の実施形態によって要素及び／又は機能の異なる組合せが提供されてもよいことを理解されたい。これに関して、例えば、上記で明示的に説明したものとは異なる要素及び／又は機能の組合せも本開示の範囲内で考えられる。本明細書では特定の用語が使用されているが、それらは一般的かつ説明的な意味でのみ使用され、限定の目的では使用されない。
本明細書では、様々なステップ又は計算を説明するために第１、第２などの用語が使用されることがあるが、これらのステップ又は計算はこれらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、ある動作又は計算を別の動作又は計算から区別するためにのみ使用される。例えば、本開示の範囲から逸脱することなく、第１の計算を第２の計算と呼んでもよく、同様に、第２のステップを第１のステップと呼んでもよい。本明細書で使用される場合、「及び／又は」という用語及び「／」記号は、関連する列挙された項目のうちの１つ又は複数のありとあらゆる組合せを含む。
本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形も含むことを意図している。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、及び／又は「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。したがって、本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することを意図するものではない。

Claims (25)

  1. 誘導ロボット手術用のスプリント器具であって、前記器具は、
    第１及び第２の長手方向端部と、それらの間に延在する第１のインターフェイス縁部とを有する細長い第１のスプリント部と、
    第１及び第２の長手方向端部と、それらの間に延在する第２のインターフェイス縁部とを有する細長い第２のスプリント部であって、第２のスプリント部は第１のインターフェイス縁部と共延在し、第２のインターフェイス縁部は第１のインターフェイス縁部の補完として構成された第２のスプリント部と、
    第１のスプリント部と係合する第１の位置合わせ要素と、第２のスプリント部と係合する第２の位置合わせ要素と、を含む位置合わせ部であって、第１及び第２のスプリント部が互いに向かって前進するときに、第１及び第２のスプリント部のそれぞれの第１の端部からそれぞれの第２の端部までの第１及び第２のインターフェイス縁部の間に実質的に一貫した間隙が画定されるように、第１及び第２の位置合わせ要素が相互作用するように構成された、位置合わせ部と、
    第１及び第２のスプリント部の間に係合されるねじ部材であって、第１及び第２のスプリント部に対するねじ部材の前進に応じて、第１及び第２のインターフェイス縁部を互いに向かって前進させるように構成されたねじ部材と、
    第１のスプリント部又は第２のスプリント部と係合し、そこから外側に延在する追跡部であって、追跡部と係合するキネマティックマウントを有する追跡部と、
    を備える、器具。
  2. 第１のスプリント部は、長手方向に間隔を置いて配置された逃がし穴を画定する、請求項１に記載の器具。
  3. 第２のスプリント部は、長手方向に間隔を置いて配置された逃がし穴を画定する、請求項１に記載の器具。
  4. キネマティックマウントは追跡部と一体的に形成される、請求項１に記載の器具。
  5. 追跡部は、第１又は第２のスプリント部の第１又は第２の端部から延在する、請求項１に記載の器具。
  6. 第１の位置合わせ要素は第１のスプリント部によって画定された円錐台状受け部であり、円錐台状受け部は大径及び小径を有し、円錐台状受け部の大径は第２のスプリント部に向けられ、第２の位置合わせ要素は第２のスプリント部から延在する円錐台状突起部であり、円錐台状突起部は大径及び小径を有し、円錐台状突起部の小径は第１のスプリント部に向けられている、請求項１に記載の器具。
  7. 位置合わせ部は第１の位置合わせ部と第２の位置合わせ部とを含み、第１及び第２のスプリント部の間に係合されたねじ部材は第１及び第２の位置合わせ部の間に配置される、請求項１に記載の器具。
  8. 第１又は第２の位置合わせ部と第１及び第２のスプリント部の第１又は第２の長手方向端部との間で第１及び第２のスプリント部にわたって延在する分離可能部を備え、分離可能部は、第１及び第２のスプリント部の長さの調整を容易にするように切断可能に構成された、請求項７に記載の器具。
  9. 分離可能部は、第１及び第２のスプリント部の減少した断面厚さを備える、請求項８に記載の器具。
  10. 第１のスプリント部、第２のスプリント部、又は追跡部の外面によって画定された凹部によって受容される基準マーカ要素であって、キネマティックマウントに対して所定の位置に受容される基準マーカ要素を備える、請求項１に記載の器具。
  11. 基準マーカ要素は球形であり、凹部は球形の基準マーカ要素を受容するように構成された半球形又は細長い凹状チャネルである、請求項１０に記載の器具。
  12. 第１のスプリント部、第２のスプリント部、又は追跡部と係合する工具較正部であって、キネマティックマウントに対して所定の位置に配置される工具較正部を備える、請求項１に記載の器具。
  13. ユーザの訓練を容易にするため、実演目的のため、又は器具／システム自体の検証のためにダミー患者に取り付けるための、スプリント器具の組立方法であって、前記方法は、
    細長い第１のスプリント部を共延在する細長い第２のスプリント部と係合させることであって、各スプリント部は、第１及び第２の長手方向端部と、第１及び第２の端部の間に延在するインターフェイス縁部とを有し、インターフェイス縁部は、第１のスプリント部と係合した第１の位置合わせ要素と、第２のスプリント部と係合した第２の位置合わせ要素とが相互作用するように互いの補完として構成され、第１又は第２のスプリント部が、第１又は第２のスプリント部と係合する追跡部を有し、追跡部は外側に延在し、追跡部が、追跡部に係合するキネマティックマウントを有する、第２のスプリント部と係合させることと、
    ねじ部材を第１及び第２のスプリント部の間に係合させることであって、ねじ部材は、第１及び第２のスプリント部が互いに向かって前進するときに、第１及び第２のスプリント部のそれぞれの第１の端部からそれぞれの第２の端部までの第１及び第２のインターフェイス縁部の間に実質的に一貫した間隙が画定されるような第１及び第２のスプリント部に対するねじ部材の前進に応じて、相互作用する第１及び第２の位置合わせ要素によって誘導されるように、第１及び第２のインターフェイス縁部を互いに向かって前進させるように構成されることと、
    を備える、方法。
  14. 第１及び第２のスプリント部を係合させることが、凹部を画定する断面を有する細長チャネルを形成するために第１及び第２のスプリント部を係合させることを含み、方法は、細長チャネルに沿って凹部内に印象材を塗布することをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
  15. 第１及び第２のスプリント部は、それぞれ、長手方向に間隔を置いて配置された逃がし穴を画定し、細長チャネルの凹面が、その中に対象物を受容するように構成され、第１及び第２のスプリント部の間にねじ部材を係合させることが、余剰の印象材が逃がし穴を通って取り出されるまで、対象物の周囲で第１及び第２のスプリント部を互いに向かって前進させて、第１及び第２のスプリント部の間にある印象材を介して第１及び第２のスプリント部を対象物に固定するように、第１及び第２のスプリント部の間でねじ部材を前進させることを備える、請求項１４に記載の方法。
  16. 第１及び第２のスプリント部が互いに向かって前進するときに、第１及び第２のインターフェイス縁部の間の間隙に追加の印象材を堆積させることを備える、請求項１５に記載の方法。
  17. キネマティックマウントを追跡部と一体的に形成することを備える、請求項１３に記載の方法。
  18. 追跡部がそこから延在するように、追跡部を第１又は第２のスプリント部の第１又は第２の端部と係合させることを備える、請求項１３に記載の方法。
  19. 第１の位置合わせ要素を第１のスプリント部によって画定された円錐台状受け部として形成することであって、円錐台状受け部は大径及び小径を有し、円錐台状受け部の大径が第２のスプリント部に向けられることと、第２の位置合わせ要素を第２のスプリント部から延在する円錐台状突起部として形成することであって、円錐台状突起部が大径及び小径を有し、円錐台状突起部の小径が第１のスプリント部に向けられることと、を備える、請求項１３に記載の方法。
  20. 第１及び第２の位置合わせ要素は位置合わせ部を画定し、スプリント器具は第１の位置合わせ部と第２の位置合わせ部とを含み、第１及び第２のスプリント部の間にねじ部材を係合させることが、第１及び第２の位置合わせ部の間にねじ部材が配置されるように、第１及び第２のスプリント部の間にねじ部材を係合させることを備える、請求項１３に記載の方法。
  21. 第１又は第２の位置合わせ部と第１及び第２のスプリント部の第１又は第２の長手方向端部との間で第１及び第２のスプリント部にわたって延在する分離可能部であって、第１及び第２のスプリント部の長さの調整を容易にするように切断可能に構成された分離可能部を形成することを備える、請求項２０に記載の方法。
  22. 分離可能部を形成することが、第１及び第２のスプリント部の減少した断面厚さとして分離可能部を形成することを備える、請求項２１に記載の方法。
  23. キネマティックマウントに対する所定の位置において、第１のスプリント部、第２のスプリント部、又は追跡部の外面によって画定された凹部に基準マーカ要素を係合させることを備える、請求項１３に記載の方法。
  24. 基準マーカ要素を凹部と係合させることが、球形の基準マーカ要素を受容するように構成された半球形の凹部又は細長凹状チャネル凹部に球形の基準マーカ要素を係合させることを備える、請求項２３に記載の方法。
  25. キネマティックマウントに対する所定の位置において、第１のスプリント部、第２のスプリント部、又は追跡部に工具較正部を係合させることを備える、請求項１３に記載の方法。
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