JPH09173350A - アライメント装置における、または、アライメント装置に関する改良 - Google Patents
アライメント装置における、または、アライメント装置に関する改良Info
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
- A61B17/17—Guides or aligning means for drills, mills, pins or wires
- A61B17/1707—Guides or aligning means for drills, mills, pins or wires using electromagnetic effects, e.g. with magnet and external sensors
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- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ガイドまたはカニューレを所定の方向にアライ
ンしようとするときに用いるアライメント装置を提供す
る。 【解決手段】Ｘ線イメージを二つの直交する面において
撮影し、当該Ｘ線イメージをディスプレイするディスプ
レイ装置を介して、所定の方向へガイドまたはカニュー
レをアラインするようにするロボットをコントロールす
る。
ンしようとするときに用いるアライメント装置を提供す
る。 【解決手段】Ｘ線イメージを二つの直交する面において
撮影し、当該Ｘ線イメージをディスプレイするディスプ
レイ装置を介して、所定の方向へガイドまたはカニュー
レをアラインするようにするロボットをコントロールす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガイドまたはカニ
ューレを所定の方向にアラインしようとするときに用い
るアライメント装置に関する。この発明の一つの実施例
においては、所定の方向へガイドまたはカニューレをア
ラインするようにするロボットコントロールによる装置
からなる。
ューレを所定の方向にアラインしようとするときに用い
るアライメント装置に関する。この発明の一つの実施例
においては、所定の方向へガイドまたはカニューレをア
ラインするようにするロボットコントロールによる装置
からなる。
【０００２】
【従来の技術】ロボットコントロールによる装置には、
多くの利用、使用範囲があり、特に、手術室における使
用も極めて重要な装置利用の場である。カニューレを用
いる場合、これを所定の方向に正確にアライン（正合）
させ、このカニューレを介してプローブまたは手術器具
を所定の距離だけ患者に挿入したい場合が多い。例え
ば、ヒップ（腰）部分の手術の場合、大腿骨の上位部に
所定の方向にそって孔を穿けたい場合があり、このよう
な場合、ロボットコントロールによる装置を使用するの
が望ましい。しかしながら、従来の技術においては、こ
のような事例に適したロボットコントロールによる装置
がない。
多くの利用、使用範囲があり、特に、手術室における使
用も極めて重要な装置利用の場である。カニューレを用
いる場合、これを所定の方向に正確にアライン（正合）
させ、このカニューレを介してプローブまたは手術器具
を所定の距離だけ患者に挿入したい場合が多い。例え
ば、ヒップ（腰）部分の手術の場合、大腿骨の上位部に
所定の方向にそって孔を穿けたい場合があり、このよう
な場合、ロボットコントロールによる装置を使用するの
が望ましい。しかしながら、従来の技術においては、こ
のような事例に適したロボットコントロールによる装置
がない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ガイドまたはカニュー
レを所定の方向にアラインしようとするときに用いるア
ライメント装置が従来技術において出現していない点か
ら、これを提供することが本発明の解決課題となる。
レを所定の方向にアラインしようとするときに用いるア
ライメント装置が従来技術において出現していない点か
ら、これを提供することが本発明の解決課題となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、カニューレ
を所定の方向にアラインできるロボットコントロールに
よる装置を提供することを目的とする。
を所定の方向にアラインできるロボットコントロールに
よる装置を提供することを目的とする。
【０００５】この発明によれば、この発明により提供さ
れるアライメント装置は、リニアのカニューレまたはガ
イドを支持し、これらカニューレまたはガイドまたはカ
ニューレ内のプローブの端部に施された少なくとも一つ
のポイントがＸ線イメージにそれが視認できるようにな
っている前記カニューレまたはガイドまたはカニューレ
内のプローブの位置を決める位置決め手段；Ｘ線イメー
ジを二つの直交する面においてＸ線イメージを撮るに適
しているＸ線装置；前記Ｘ線イメージをディスプレイす
るに適したディプイレイ；ディスプレイされたイメージ
上に、プローブを正合させるラインを確認する手段；コ
ンピューターと関連している前記ディスプレイ；該コン
ピューターのメモリーに前記ディスプレイ上の特に選択
した複数のポイントに関するデータを記録する手段を備
え、前記複数のポイントは、前記ディスプレイ上にある
プローブのイメージ上にある複数のポイントとプローブ
を正合させるべきディスプレイ上の線似ある複数のポイ
ントとを少なくとも備え、前記コンピューターは、前記
位置決め手段により行われる動きを決定して、前記カニ
ューレを所望の線に合わせるようになっているものであ
る。
れるアライメント装置は、リニアのカニューレまたはガ
イドを支持し、これらカニューレまたはガイドまたはカ
ニューレ内のプローブの端部に施された少なくとも一つ
のポイントがＸ線イメージにそれが視認できるようにな
っている前記カニューレまたはガイドまたはカニューレ
内のプローブの位置を決める位置決め手段；Ｘ線イメー
ジを二つの直交する面においてＸ線イメージを撮るに適
しているＸ線装置；前記Ｘ線イメージをディスプレイす
るに適したディプイレイ；ディスプレイされたイメージ
上に、プローブを正合させるラインを確認する手段；コ
ンピューターと関連している前記ディスプレイ；該コン
ピューターのメモリーに前記ディスプレイ上の特に選択
した複数のポイントに関するデータを記録する手段を備
え、前記複数のポイントは、前記ディスプレイ上にある
プローブのイメージ上にある複数のポイントとプローブ
を正合させるべきディスプレイ上の線似ある複数のポイ
ントとを少なくとも備え、前記コンピューターは、前記
位置決め手段により行われる動きを決定して、前記カニ
ューレを所望の線に合わせるようになっているものであ
る。
【０００６】コントロール手段には、オペレーターが前
記ディスプレイ上のマーカーの位置をコントロールでき
るコントロール手段を設けることが好ましく、その結
果、該マーカーを前記イメージにおける複数のポイント
へ動かすことができ、それらの位置は、前記コンピュー
ターのメモリーに記憶される。
記ディスプレイ上のマーカーの位置をコントロールでき
るコントロール手段を設けることが好ましく、その結
果、該マーカーを前記イメージにおける複数のポイント
へ動かすことができ、それらの位置は、前記コンピュー
ターのメモリーに記憶される。
【０００７】前記コントロール手段を用いて、前記プロ
ーブを正合し、前記プローブを正合させる線を作り、デ
ィスプレイすることが都合がよい。
ーブを正合し、前記プローブを正合させる線を作り、デ
ィスプレイすることが都合がよい。
【０００８】一つの実施例においては、位置決め手段
は、ロボットを備え、前記コンピューターは、前記プロ
ーブをコントロールする。
は、ロボットを備え、前記コンピューターは、前記プロ
ーブをコントロールする。
【０００９】
【発明の実施の形態】まず図１を参照して説明すると、
ロボットコントロールされる装置は、手術を受ける患者
１のＸ線画像を二つの直交する面で撮影できるＸ線装置
を備える。図１に示した装置においては、前記ロボット
コントロール装置は、支持体２で駆動機構を内蔵したハ
ウジング３を支持している。駆動機構３は、図示のよう
にＣ形状の支持フレーム４を二つの位置へ移動する機構
であって、Ｃ形状の支持フレーム４が第１の位置に移動
されたときは、Ｘ線エミッター５が患者１の実質的に真
上に位置し、Ｘ線を受けるセンサー６が患者の真下に位
置すし、両者は、垂直方向に位置する。Ｘ線センサー６
には、前記Ｃ形状の支持フレームの面に横たわるクロス
ワイヤーが設けられている。
ロボットコントロールされる装置は、手術を受ける患者
１のＸ線画像を二つの直交する面で撮影できるＸ線装置
を備える。図１に示した装置においては、前記ロボット
コントロール装置は、支持体２で駆動機構を内蔵したハ
ウジング３を支持している。駆動機構３は、図示のよう
にＣ形状の支持フレーム４を二つの位置へ移動する機構
であって、Ｃ形状の支持フレーム４が第１の位置に移動
されたときは、Ｘ線エミッター５が患者１の実質的に真
上に位置し、Ｘ線を受けるセンサー６が患者の真下に位
置すし、両者は、垂直方向に位置する。Ｘ線センサー６
には、前記Ｃ形状の支持フレームの面に横たわるクロス
ワイヤーが設けられている。
【００１０】図１の前記ロボットコントロール装置にお
いては、Ｃ形状の支持フレーム４は、Ｘ線画像撮影装置
を構成するＸ線エミッター５とセンサー６とが水平位
置、即ち、患者の両横に位置するように、図１に図示さ
れた位置から前記駆動機構で動かされる。したがって、
Ｃ形状の支持フレーム４が図１の状態にあって、Ｘ線画
像撮影装置の前記エミッター５とセンサー６とが患者１
を挟んで垂直方向に位置している状態にあるときにＸ線
画像の撮影を行うと、患者１の“垂直方向（ヴァーチカ
ル）”Ｘ線画像（ビュウ）（腹側と背中側画像、アンテ
リア−ポステリア・ビユウ以下ＡＰｖｉｅｗと略す）が
とれ、Ｃ形状の支持フレーム４が図１の状態から移動し
て、Ｘ線画像撮影装置の前記エミッター５とセンサー６
とが患者１を挟んで水平方向に位置している状態にある
ときにＸ線画像の撮影を行うと、患者１の“水平方向”
Ｘ線画像（ビュウ）（横方向ビユウ、ラテラルビュウ、
以下ＬＡＴｖｉｅｗと略す）がとれることになり、これ
らＡＰｖｉｅｗとＬＡＴｖｉｅｗとは、互いに直交する
面の関係になっている。上記と逆のＸ線画像撮影装置配
置でも同じ結果が得られる。
いては、Ｃ形状の支持フレーム４は、Ｘ線画像撮影装置
を構成するＸ線エミッター５とセンサー６とが水平位
置、即ち、患者の両横に位置するように、図１に図示さ
れた位置から前記駆動機構で動かされる。したがって、
Ｃ形状の支持フレーム４が図１の状態にあって、Ｘ線画
像撮影装置の前記エミッター５とセンサー６とが患者１
を挟んで垂直方向に位置している状態にあるときにＸ線
画像の撮影を行うと、患者１の“垂直方向（ヴァーチカ
ル）”Ｘ線画像（ビュウ）（腹側と背中側画像、アンテ
リア−ポステリア・ビユウ以下ＡＰｖｉｅｗと略す）が
とれ、Ｃ形状の支持フレーム４が図１の状態から移動し
て、Ｘ線画像撮影装置の前記エミッター５とセンサー６
とが患者１を挟んで水平方向に位置している状態にある
ときにＸ線画像の撮影を行うと、患者１の“水平方向”
Ｘ線画像（ビュウ）（横方向ビユウ、ラテラルビュウ、
以下ＬＡＴｖｉｅｗと略す）がとれることになり、これ
らＡＰｖｉｅｗとＬＡＴｖｉｅｗとは、互いに直交する
面の関係になっている。上記と逆のＸ線画像撮影装置配
置でも同じ結果が得られる。
【００１１】図２には位置決め手段が示されており、こ
の手段は、カニューレ又はガイドを支持するロボット機
構と、関連のロボット機構とを備え、これでカニューレ
とプローブとの位置決めを行う。カニューレ１０は、図
２に示すように、テレスコピックに動くリニアのプロー
ブ１１を含む直線状に伸びているものであり、図示の実
施例においては、プローブ１１には、その外面に二つの
ノッチ１２，１３が設けてあり、これらのノッチによっ
て、前記プローブにおけるポイント（二つのポイント）
がＸ線画像に視認できるようになるもので、この目的に
ついては後述する。ノッチ１３とプローブの端部１４と
の距離は、ノッチ１２とノッチ１３との間の距離に少な
くとも実質的に等しいものになっている。プローブがカ
ニューレに挿入されない場合は、カニューレに前記ノッ
チに相当するマーキング（目印）（二つの目印）をつけ
る。
の手段は、カニューレ又はガイドを支持するロボット機
構と、関連のロボット機構とを備え、これでカニューレ
とプローブとの位置決めを行う。カニューレ１０は、図
２に示すように、テレスコピックに動くリニアのプロー
ブ１１を含む直線状に伸びているものであり、図示の実
施例においては、プローブ１１には、その外面に二つの
ノッチ１２，１３が設けてあり、これらのノッチによっ
て、前記プローブにおけるポイント（二つのポイント）
がＸ線画像に視認できるようになるもので、この目的に
ついては後述する。ノッチ１３とプローブの端部１４と
の距離は、ノッチ１２とノッチ１３との間の距離に少な
くとも実質的に等しいものになっている。プローブがカ
ニューレに挿入されない場合は、カニューレに前記ノッ
チに相当するマーキング（目印）（二つの目印）をつけ
る。
【００１２】前記カニューレ１０と、このカニューレ１
０に対するプローブの伸縮の程度をロボット１５により
コントロールする。ロボットの精密さは、この発明にと
って、さほどの重要さをもたない。
０に対するプローブの伸縮の程度をロボット１５により
コントロールする。ロボットの精密さは、この発明にと
って、さほどの重要さをもたない。
【００１３】前記ロボットは、コンピューター１６によ
ってコントロールされる。このコンピューター１６は、
ディスプレイスクリーン１７を有し、さらに、マウス１
８または他のコントロール要素をもつ。Ｘ線画像撮影装
置１９（図１に示したようなもの）はコンピューター６
に接続されており、Ｘ線センサー６が感知した画像がコ
ンピューターのスクリーンに写し出される。
ってコントロールされる。このコンピューター１６は、
ディスプレイスクリーン１７を有し、さらに、マウス１
８または他のコントロール要素をもつ。Ｘ線画像撮影装
置１９（図１に示したようなもの）はコンピューター６
に接続されており、Ｘ線センサー６が感知した画像がコ
ンピューターのスクリーンに写し出される。
【００１４】この発明のロボットコントロール装置を使
用するには、まず前記ロボット１５を作動してプローブ
１１を手術を受ける患者の手術部位（手術メスその他の
手術器具を挿入する患部）に合わせ、前記プローブをＸ
線エミッター５とＸ線センサー６との間に位置させる。
そして、手術を受ける患者の患部と前記プローブとのＸ
線画像（画像）が撮られるが、該画像は、前記した“垂
直方向”画像と“水平方向”画像との二つの画像であ
る。前記のＣ形状の支持フレーム４は、第１の画像を撮
影した後、９０°回転されて、第２の画像の撮影に入
る。これら第１と第２の画像は、前記コンピューターの
スクリーンにシーケンシャルに写し出されるか、又は、
同時に写し出される。つぎにマウス１８を用いて、ディ
スプレイスクリーンにおけるマーカー（目印）の位置を
コントロールし、コンピューターのオペレーターがこの
マーカーをディスプレイされた画像の種々の部位に合わ
せ、前記マウスの働きで前記画像の種々の部位に関する
情報をコンピューターの記憶装置に記憶させる。前記コ
ンピューターは、採用すべき部位の位置に対する前記プ
ローブの位置を決めることができ、そして、前記プロー
ブを適切に動かすことができる。
用するには、まず前記ロボット１５を作動してプローブ
１１を手術を受ける患者の手術部位（手術メスその他の
手術器具を挿入する患部）に合わせ、前記プローブをＸ
線エミッター５とＸ線センサー６との間に位置させる。
そして、手術を受ける患者の患部と前記プローブとのＸ
線画像（画像）が撮られるが、該画像は、前記した“垂
直方向”画像と“水平方向”画像との二つの画像であ
る。前記のＣ形状の支持フレーム４は、第１の画像を撮
影した後、９０°回転されて、第２の画像の撮影に入
る。これら第１と第２の画像は、前記コンピューターの
スクリーンにシーケンシャルに写し出されるか、又は、
同時に写し出される。つぎにマウス１８を用いて、ディ
スプレイスクリーンにおけるマーカー（目印）の位置を
コントロールし、コンピューターのオペレーターがこの
マーカーをディスプレイされた画像の種々の部位に合わ
せ、前記マウスの働きで前記画像の種々の部位に関する
情報をコンピューターの記憶装置に記憶させる。前記コ
ンピューターは、採用すべき部位の位置に対する前記プ
ローブの位置を決めることができ、そして、前記プロー
ブを適切に動かすことができる。
【００１５】例えば、患者の患部の“垂直方向”画像
（ＡＰｖｉｅｗ）”である図３に示すように、患者の大
腿骨２０の上位部分がＡＰｖｉｅｗに現れる。センサー
６にあるクロスワイヤー２１も視認でき、プローブ１１
も視認できる。プローブ１１の端部１４、さらにノッチ
１２，１３いずれも明瞭に視認できる。
（ＡＰｖｉｅｗ）”である図３に示すように、患者の大
腿骨２０の上位部分がＡＰｖｉｅｗに現れる。センサー
６にあるクロスワイヤー２１も視認でき、プローブ１１
も視認できる。プローブ１１の端部１４、さらにノッチ
１２，１３いずれも明瞭に視認できる。
【００１６】ディスプレイ１７のスクリーンに現れた適
切なマーカーをコントロールするためにマウス１８を用
いて、コンピューターのオペレータがプローブ１４のノ
ッチ１２，１３および端部１４のスクリーン上の位置を
少なくとも示すプローブ１１のラインをトレースする。
また、前記ワイヤー上にある二つの離れたポイント２
２，２３を示すことで、スクリーン上のワイヤーの位置
も示される。またスクリーン上には、ライン２４も示さ
れ、このラインは、前記プローブを最終的に合わせるラ
インを示す。このラインは、例えば、孔を穿孔する正確
なラインを示すために手術執刀を行う担当医によって定
めることができる。したがって、このラインを“手術執
刀医のライン”と呼ぶものとする。二つの離れた特定の
ポイント２５，２６を特に指示することができる。前記
コンピューター１６は、スクリーン上にライン２５を表
示できるようにプログラムされているもので、このライ
ン２５は、プローブ１１の延長線を表す。この延長線
は、ポイント２６でライン２４と交差する。ポイント２
６もまたマウスの使用でコンピューターに特別に表示さ
れるものであるが、コンピュータープログラム自体でこ
の特殊のポイントを定めることができるようにしてもよ
い。
切なマーカーをコントロールするためにマウス１８を用
いて、コンピューターのオペレータがプローブ１４のノ
ッチ１２，１３および端部１４のスクリーン上の位置を
少なくとも示すプローブ１１のラインをトレースする。
また、前記ワイヤー上にある二つの離れたポイント２
２，２３を示すことで、スクリーン上のワイヤーの位置
も示される。またスクリーン上には、ライン２４も示さ
れ、このラインは、前記プローブを最終的に合わせるラ
インを示す。このラインは、例えば、孔を穿孔する正確
なラインを示すために手術執刀を行う担当医によって定
めることができる。したがって、このラインを“手術執
刀医のライン”と呼ぶものとする。二つの離れた特定の
ポイント２５，２６を特に指示することができる。前記
コンピューター１６は、スクリーン上にライン２５を表
示できるようにプログラムされているもので、このライ
ン２５は、プローブ１１の延長線を表す。この延長線
は、ポイント２６でライン２４と交差する。ポイント２
６もまたマウスの使用でコンピューターに特別に表示さ
れるものであるが、コンピュータープログラム自体でこ
の特殊のポイントを定めることができるようにしてもよ
い。
【００１７】図４は、前記したＸ線画像撮影装置を９０
°回転して、“水平方向”Ｘ線画像（ＬＡＴｖｉｅｗ）
を撮ったときのディスプレイのスクリーンに表示される
画像を示したものである。この画像には、プローブ１
１、プローブの端部１４、ノッチ１２，１３いずれもは
っきり視認できる。図３のディスプレイがスクリーン上
にあるときに採用したと同じ手順によって、マウスとス
クリーン上のインジケーターを用いて、前記コンピュー
ターのメモリーにプローブ１１の位置を記憶させる。再
度、ポイント２２，２３のような複数のポイントを明確
に確認することにより、再び、スクリーン上にワイヤー
２１の位置が示される。再び、カニューレを正合させる
べきライン（手術執刀医のライン）２４をコンピュータ
ーのメモリーに、特に、ポイント２５，２６の位置に関
する情報を記憶させることによって、有効に記憶させ
る。再び、コンピューターの作動によって、プローブ１
１の延長線を表すライン２７をスクリーン上に出現させ
るもので、このライン２７は、ポイント２８を交差点と
してライン２４と交わる。ポイント２８は、マウスをコ
ントロールして、スクリーン上にマーカーを用いて表示
される。
°回転して、“水平方向”Ｘ線画像（ＬＡＴｖｉｅｗ）
を撮ったときのディスプレイのスクリーンに表示される
画像を示したものである。この画像には、プローブ１
１、プローブの端部１４、ノッチ１２，１３いずれもは
っきり視認できる。図３のディスプレイがスクリーン上
にあるときに採用したと同じ手順によって、マウスとス
クリーン上のインジケーターを用いて、前記コンピュー
ターのメモリーにプローブ１１の位置を記憶させる。再
度、ポイント２２，２３のような複数のポイントを明確
に確認することにより、再び、スクリーン上にワイヤー
２１の位置が示される。再び、カニューレを正合させる
べきライン（手術執刀医のライン）２４をコンピュータ
ーのメモリーに、特に、ポイント２５，２６の位置に関
する情報を記憶させることによって、有効に記憶させ
る。再び、コンピューターの作動によって、プローブ１
１の延長線を表すライン２７をスクリーン上に出現させ
るもので、このライン２７は、ポイント２８を交差点と
してライン２４と交わる。ポイント２８は、マウスをコ
ントロールして、スクリーン上にマーカーを用いて表示
される。
【００１８】コンピュータープログラムによりライン２
４の絶対位置を計算し、このライン２４は、二つの直交
する面（即ち、図３の面と図４の面）に定められるか
ら、絶対的に定められる。ついで、コンピューターがラ
イン２４にカニューレが正確に正合するに必要な再位置
を計算する。ついで、ロボットが適切な動きをする。
４の絶対位置を計算し、このライン２４は、二つの直交
する面（即ち、図３の面と図４の面）に定められるか
ら、絶対的に定められる。ついで、コンピューターがラ
イン２４にカニューレが正確に正合するに必要な再位置
を計算する。ついで、ロボットが適切な動きをする。
【００１９】カニューレが前記ライン２４に正合すれ
ば、Ｘ線操作を繰り返し行って、カニューレが操作の意
図したラインに正確に一致していることを確認する。適
切な手術器具を前記カニューレを介して患者へ挿入す
る。
ば、Ｘ線操作を繰り返し行って、カニューレが操作の意
図したラインに正確に一致していることを確認する。適
切な手術器具を前記カニューレを介して患者へ挿入す
る。
【００２０】ロボットにより前記プローブを所望のライ
ンまたは“手術執刀医のライン”に正合させるには、種
々の手順で行えるが、図５と図６とを参照しながら、そ
の内の一つの手順を以下に記載する。図５と図６とは、
図３と図４とに相当するものである。
ンまたは“手術執刀医のライン”に正合させるには、種
々の手順で行えるが、図５と図６とを参照しながら、そ
の内の一つの手順を以下に記載する。図５と図６とは、
図３と図４とに相当するものである。
【００２１】図５は、前記の“ＡＰｖｉｅｗ”であり、
図６は、前記の“ＬＡＴｖｉｅｗ”である。
図６は、前記の“ＬＡＴｖｉｅｗ”である。
【００２２】スクリーンから読み取った情報からのイニ
シャルの計算は、“ＡＰｖｉｅｗ”と“ＬＡＴｖｉｅ
ｗ”の両者に対し同じである：
シャルの計算は、“ＡＰｖｉｅｗ”と“ＬＡＴｖｉｅ
ｗ”の両者に対し同じである：
【００２３】１） Ａ，Ｂ，Ｃのスクリーン座標を
（xA,yA)，(xB,yB) および(xC,yC) とする。 ２） 手術執刀医のライン上にスクリーン座標(x
s1,ys1) および(xs2,ys2)をもつ二つのポイントＳ１と
Ｓ２をおく。 ３） Ｃ形状のフレーム画像の増感体上のワイヤー
の画像上にスクリーン座標(xw1, yw2)および(xw2,yw2)
をもつ二つのポイントＷ１とＷ２をおく。 ４） (xA −ｘC)，(yA −yC) ，(xAyC −xCyA) ，
(xs1−xs2)，(ys1−ys2)，(xs1ys2 −xs2ys1) ，［(ys1
−ys2)(xA −xC) −(yA −yC)(xs1 −xs2)] を計算。 ５） すると、プローブ（またはその延長線）の画
像が手術執刀医のラインと交わるポイントであるＸのス
クリーン座標は： ６） を計算すると、 になる。ここで、ｌB は、プローブの端部ＣからのＢの
フィジカルディスタンスである。これは、またＡからＢ
のフィジカルディスタンスでもあると推定される。する
と、ロボットにおける(x1,y1C,d1) からプローブにそっ
てのＸへのディスタンスは、（ｌ−ｌL −ｌB ＋ｌX)で
ある。 ７） フィジカル座標(xX,yX,zX)を得る。下線は、
フィジカル座標と画像座標とを区別するためのものであ
る。 ８） 手術執刀医のラインとプローブの画像との間
の角度αを計算する：α＝Ａtan2((yC−yA),(xC −xA))
−Ａtan2((ys2 −ys1),(xs2 −xs1)) ９） 手術執刀医のラインとワイヤーの画像に対し
垂直の線との角度γを計算する：γ＝Ａtan2((ys2 −ys
1),(xs2 −xs1)) −Ａtan2((yw1 −yw2),(xw2 −xw1))
＋π／２ 注意： αとγとの間にコモンのインバースタンジェン
トがある。
（xA,yA)，(xB,yB) および(xC,yC) とする。 ２） 手術執刀医のライン上にスクリーン座標(x
s1,ys1) および(xs2,ys2)をもつ二つのポイントＳ１と
Ｓ２をおく。 ３） Ｃ形状のフレーム画像の増感体上のワイヤー
の画像上にスクリーン座標(xw1, yw2)および(xw2,yw2)
をもつ二つのポイントＷ１とＷ２をおく。 ４） (xA −ｘC)，(yA −yC) ，(xAyC −xCyA) ，
(xs1−xs2)，(ys1−ys2)，(xs1ys2 −xs2ys1) ，［(ys1
−ys2)(xA −xC) −(yA −yC)(xs1 −xs2)] を計算。 ５） すると、プローブ（またはその延長線）の画
像が手術執刀医のラインと交わるポイントであるＸのス
クリーン座標は： ６） を計算すると、 になる。ここで、ｌB は、プローブの端部ＣからのＢの
フィジカルディスタンスである。これは、またＡからＢ
のフィジカルディスタンスでもあると推定される。する
と、ロボットにおける(x1,y1C,d1) からプローブにそっ
てのＸへのディスタンスは、（ｌ−ｌL −ｌB ＋ｌX)で
ある。 ７） フィジカル座標(xX,yX,zX)を得る。下線は、
フィジカル座標と画像座標とを区別するためのものであ
る。 ８） 手術執刀医のラインとプローブの画像との間
の角度αを計算する：α＝Ａtan2((yC−yA),(xC −xA))
−Ａtan2((ys2 −ys1),(xs2 −xs1)) ９） 手術執刀医のラインとワイヤーの画像に対し
垂直の線との角度γを計算する：γ＝Ａtan2((ys2 −ys
1),(xs2 −xs1)) −Ａtan2((yw1 −yw2),(xw2 −xw1))
＋π／２ 注意： αとγとの間にコモンのインバースタンジェン
トがある。
【００２４】これは、ＰｖｉｅｗとＬＡＴｖｉｅｗに共
通なセクションのエンドである。これから、二つの画
像、即ち、 (xXAP,yXAP,ZxAP), αAP, γAP (xXL,yXL,ZXL),αL,γL からの結果を区別することができる。下線を削除でき
る。
通なセクションのエンドである。これから、二つの画
像、即ち、 (xXAP,yXAP,ZxAP), αAP, γAP (xXL,yXL,ZXL),αL,γL からの結果を区別することができる。下線を削除でき
る。
【００２５】ＡＰｖｉｅｗに対して １０） βAP＝Ａtan2((x2−x1),(d1 ＋d2))＋tan(β
AP−αAP) を計算。 １１） すると、 ｎｅｗ ｘ1 ＝xXAP＋（ZXAP−d1)tan（βAP−αAP) そして ｎｅｗ ｘ2 ＝xXAP＋（ZXAP＋d2)tan（βAP
−αAP) これらは、手術執刀医のラインによって指示される垂直
面内へプローブをもってゆくために必要な新たなロボッ
トｘ−座標である。
AP−αAP) を計算。 １１） すると、 ｎｅｗ ｘ1 ＝xXAP＋（ZXAP−d1)tan（βAP−αAP) そして ｎｅｗ ｘ2 ＝xXAP＋（ZXAP＋d2)tan（βAP
−αAP) これらは、手術執刀医のラインによって指示される垂直
面内へプローブをもってゆくために必要な新たなロボッ
トｘ−座標である。
【００２６】ＬＡＴｖｉｅｗに対して １２） tan γLP ＝tan γL・cos γAP １３） すると、 そして １４） 以下を計算する そして、 １５） すると、 new y1＝new y1C −Ｒ・sec θ new y2＝new y2C −( Ｒ−r)・sec θ これらは、上記（１１）において言及した垂直面におけ
る指示された方向へプローブを動かすに必要な新たなロ
ボットｙ座標である。
る指示された方向へプローブを動かすに必要な新たなロ
ボットｙ座標である。
【００２７】この発明の記載した実施例においては、マ
ウスを用いてディスプレイされた画像にプローブの位置
と、クロスワイヤーの位置とを示すマーカーの位置をコ
ントロールするものであるが、発明の他の実施例におい
ては、コンピューターに画像処理と表示を行う機能を付
与し、オペレーターを介在させずに、このコンピュータ
ーのみで画像を処理し、プローブ（またはカニューレ）
とクロスワイヤーとの両者をアイデンティファイするこ
とができるようにする。しかし，このような場合でも、
“手術執刀医のライン”をディスプレイされた画像にマ
ークするためには、オペレーターのコントロールを必要
とする。
ウスを用いてディスプレイされた画像にプローブの位置
と、クロスワイヤーの位置とを示すマーカーの位置をコ
ントロールするものであるが、発明の他の実施例におい
ては、コンピューターに画像処理と表示を行う機能を付
与し、オペレーターを介在させずに、このコンピュータ
ーのみで画像を処理し、プローブ（またはカニューレ）
とクロスワイヤーとの両者をアイデンティファイするこ
とができるようにする。しかし，このような場合でも、
“手術執刀医のライン”をディスプレイされた画像にマ
ークするためには、オペレーターのコントロールを必要
とする。
【００２８】この発明の記載された実施例においては、
カニューレまたはガイドを支持し、該カニューレまたは
ガイドを位置させることができる位置決め手段は、ロボ
ットを備えているが、この発明によるアライメント装置
は、手動で行う位置決め手段を備えるようになっていて
もよい。この場合、カニューレを所望のラインに正合さ
せる位置決め手段による動きをコンピューターで決定
し、これを適切な指示の状態でディスプレイに表示する
ようする。例えば、直線状のカニューレを支持する位置
決め手段に複数の調節ホイールを設け、このホイールを
回転することで、三次元空間における直線状のカニュー
レの方向をコントロールする。この場合、コンピュータ
ーが前記調節ホイールどれを作動するか、そして、各調
節ホイールをどの程度回転させるかの指示を行う。
カニューレまたはガイドを支持し、該カニューレまたは
ガイドを位置させることができる位置決め手段は、ロボ
ットを備えているが、この発明によるアライメント装置
は、手動で行う位置決め手段を備えるようになっていて
もよい。この場合、カニューレを所望のラインに正合さ
せる位置決め手段による動きをコンピューターで決定
し、これを適切な指示の状態でディスプレイに表示する
ようする。例えば、直線状のカニューレを支持する位置
決め手段に複数の調節ホイールを設け、このホイールを
回転することで、三次元空間における直線状のカニュー
レの方向をコントロールする。この場合、コンピュータ
ーが前記調節ホイールどれを作動するか、そして、各調
節ホイールをどの程度回転させるかの指示を行う。
【００２９】
【発明の効果】前記したように、この発明によれば、患
者の外科手術を行う場合、ガイドまたはカニューレを手
術執刀医の狙う所定の方向に正確にアラインでき、当該
手術が安全に成功する所定の方向へガイドまたはカニュ
ーレをアラインできるロボットコントロールによる装置
が提供される。
者の外科手術を行う場合、ガイドまたはカニューレを手
術執刀医の狙う所定の方向に正確にアラインでき、当該
手術が安全に成功する所定の方向へガイドまたはカニュ
ーレをアラインできるロボットコントロールによる装置
が提供される。
【図１】 Ｘ線装置の略図である。
【図２】 カニューレを組み込んだロボットコントロー
ルの装置とＸ線装置との説明図である。
ルの装置とＸ線装置との説明図である。
【図３】 図２のディスレイ装置のスクリーンに示され
る一つのディプレイを表した図である。
る一つのディプレイを表した図である。
【図４】 図２のディスレイ装置のスクリーンに示され
る別のディプレイを表した図である。
る別のディプレイを表した図である。
【図５】 説明のために示した図３に相当する説明図で
ある。
ある。
【図６】 説明のために示した図４に相当する説明図で
ある。
ある。
１ 患者 ２ 支持体 ３ 駆動機構 ４ Ｃ形状の支持フレーム ５ Ｘ線エミッター ６ Ｘ線を受けるセンサー １０ カニューレ １１ プローブ １２ ノッチ １３ ノッチ １４ プローブの端部 １５ ロボット １６ コンピューター １７ ディスプレイスクリーン １８ マウス １９ Ｘ線画像撮影装置 ２２ ２３，２４，２６ ポイント ２４ ライン
Claims (6)
- 【請求項１】 リニアのカニューレまたはガイドを支持
し、これらカニューレまたはガイドまたはカニューレ内
のプローブの端部に施された少なくとも一つのポイント
がＸ線イメージにそれが視認できるようになっている前
記カニューレまたはガイドまたはカニューレ内のプロー
ブの位置を決める位置決め手段；Ｘ線イメージを二つの
直交する面においてＸ線イメージを撮るに適しているＸ
線装置；前記Ｘ線イメージをディスプレイするに適した
ディプイレイ；ディスプレイされたイメージ上に、プロ
ーブを正合させるラインを確認する手段；コンピュータ
ーと関連している前記ディスプレイ；該コンピューター
のメモリーに前記ディスプレイ上の特に選択した複数の
ポイントに関するデータを記録する手段を備え、前記複
数のポイントは、前記ディスプレイ上にあるプローブの
イメージ上にある複数のポイントとプローブを正合させ
るべきディスプレイ上の線似ある複数のポイントとを少
なくとも備え、前記コンピューターは、前記位置決め手
段により行われる動きを決定して、前記カニューレを所
望の線に合わせるようになっているアタイメント装置。 - 【請求項２】 コントロール手段には、オペレーターが
前記ディスプレイ上のマーカーの位置をコントロールで
きるコントロール手段を設けることが好ましく、その結
果、該マーカーを前記イメージにおける複数のポイント
へ動かすことができ、それらの位置は、前記コンピュー
ターのメモリーに記憶される請求項１によるアライメン
ト装置。 - 【請求項３】 前記コントロール手段を用いて、前記プ
ローブを正合し、前記プローブを正合させる線を作り、
ディスプレイする請求項２によるアライメント装置。 - 【請求項４】 前記位置決め手段がロボットを備え、前
記コンピューターが前記ロボットをコントロールする先
行する請求の範囲のいずれかの項によるアライメント装
置。 - 【請求項５】 図面に示されたアライメント装置。
- 【請求項６】 本明細書に記載の特徴を組み合わせたア
ライメント装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9515509.9 | 1995-07-28 | ||
| GB9515509A GB2303942A (en) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | Aligning cannula or guide with line on X-ray images |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09173350A true JPH09173350A (ja) | 1997-07-08 |
Family
ID=10778417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8199268A Pending JPH09173350A (ja) | 1995-07-28 | 1996-07-29 | アライメント装置における、または、アライメント装置に関する改良 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0755660A3 (ja) |
| JP (1) | JPH09173350A (ja) |
| KR (1) | KR970007701A (ja) |
| CA (1) | CA2182747A1 (ja) |
| GB (1) | GB2303942A (ja) |
| NO (1) | NO963167L (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008545481A (ja) * | 2005-06-02 | 2008-12-18 | オーソソフト インコーポレイテッド | 股関節置換術における外科的パラメータ測定のための脚アライメント |
| WO2009154081A1 (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-23 | ノリー株式会社 | 注射針誘導装置 |
| JP2019134917A (ja) * | 2017-12-21 | 2019-08-15 | シーメンス ヘルスケア ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 器具の配置調整時の整列方法とロボットシステム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6006127A (en) * | 1997-02-28 | 1999-12-21 | U.S. Philips Corporation | Image-guided surgery system |
| WO1998037827A2 (en) * | 1997-02-28 | 1998-09-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Image-guided surgery system |
| US6021342A (en) * | 1997-06-30 | 2000-02-01 | Neorad A/S | Apparatus for assisting percutaneous computed tomography-guided surgical activity |
| US6036696A (en) | 1997-12-19 | 2000-03-14 | Stryker Technologies Corporation | Guide-pin placement device and method of use |
| DE19820506C1 (de) * | 1998-05-08 | 2000-01-05 | Eska Implants Gmbh & Co | Vorrichtung zur Präparation eines menschlichen Röhrenknochens für die Implantation eines Knochenimplantates sowie Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung |
| WO2001064124A1 (en) | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Multiple cannula image guided tool for image guided procedures |
| NO315143B1 (no) * | 2000-11-24 | 2003-07-21 | Neorad As | Apparat for lysstråle-ledet biopsi |
| GB2428110A (en) * | 2005-07-06 | 2007-01-17 | Armstrong Healthcare Ltd | A robot and method of registering a robot. |
| US8795287B2 (en) | 2007-02-08 | 2014-08-05 | Zimmer, Inc. | Targeting device |
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| US4722336A (en) * | 1985-01-25 | 1988-02-02 | Michael Kim | Placement guide |
| US4750487A (en) * | 1986-11-24 | 1988-06-14 | Zanetti Paul H | Stereotactic frame |
| US5050608A (en) * | 1988-07-12 | 1991-09-24 | Medirand, Inc. | System for indicating a position to be operated in a patient's body |
| FR2660185B1 (fr) * | 1990-03-30 | 1998-04-17 | Medirand Inc | Systeme et procede destines a indiquer une position devant etre operee dans le corps d'un patient. |
| US5279309A (en) * | 1991-06-13 | 1994-01-18 | International Business Machines Corporation | Signaling device and method for monitoring positions in a surgical operation |
| US5330485A (en) * | 1991-11-01 | 1994-07-19 | Clayman David A | Cerebral instrument guide frame and procedures utilizing it |
| US5389101A (en) * | 1992-04-21 | 1995-02-14 | University Of Utah | Apparatus and method for photogrammetric surgical localization |
| FR2709656B1 (fr) * | 1993-09-07 | 1995-12-01 | Deemed Int Sa | Installation pour opération de microchirurgie assistée par ordinateur et procédés mis en Óoeuvre par ladite installation. |
-
1995
- 1995-07-28 GB GB9515509A patent/GB2303942A/en not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-07-26 CA CA002182747A patent/CA2182747A1/en not_active Abandoned
- 1996-07-26 EP EP96305492A patent/EP0755660A3/en not_active Withdrawn
- 1996-07-27 KR KR1019960030781A patent/KR970007701A/ko not_active Application Discontinuation
- 1996-07-29 JP JP8199268A patent/JPH09173350A/ja active Pending
- 1996-07-29 NO NO963167A patent/NO963167L/no unknown
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| JP2019134917A (ja) * | 2017-12-21 | 2019-08-15 | シーメンス ヘルスケア ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 器具の配置調整時の整列方法とロボットシステム |
| US10779788B2 (en) | 2017-12-21 | 2020-09-22 | Siemens Healthcare Gmbh | Registration on setting an alignment of an instrument |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO963167L (no) | 1997-01-29 |
| KR970007701A (ko) | 1997-02-21 |
| GB2303942A (en) | 1997-03-05 |
| CA2182747A1 (en) | 1997-01-29 |
| NO963167D0 (no) | 1996-07-29 |
| EP0755660A2 (en) | 1997-01-29 |
| EP0755660A3 (en) | 1997-03-26 |
| GB9515509D0 (en) | 1995-09-27 |
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