KR20240012387A - 추적기 기반 수술 내비게이션 최적화 - Google Patents

Abstract

수술 작업 공간에서 객체 추적을 최적화하기 위한 시스템 및 방법. 추적기는 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 마커를 포함한다. 로컬라이저 카메라는 추적기와 협력하여 마커로부터 수신된 광 신호로부터 생성된 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성한다. 각 블롭의 특성을 취득하고, 취득된 특성이 최적의 특성과 비교된다. 비교에 기초하여, 추적기, 로컬라이저 또는 양자 모두의 동작이 조절되어 마커에서 생성된 블롭을 최적화한다.

Description

추적기 기반 수술 내비게이션 최적화

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2021년 5월 20일자로 출원된 미국 가출원 번호 제63/190,791호에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 개시는 그 전체가 참조로 본 출원에 포함된다.

종래의 수술 내비게이션 시스템은 객체에 장착된 기점(fiducial)을 이미징하고 이미징으로부터 수술 작업 공간에서 이러한 기점의 위치를 계산함으로써 수술 작업 공간에서 객체를 추적한다. 차선적인 조명은 각각의 기점의 위치를 정밀하게 결정하는 수술 내비게이션 시스템의 능력에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 결국 그 추적 정밀도에 영향을 미칠 수 있다.

본 요약은 아래의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 일련의 개념을 단순화된 형태로 소개한다. 본 요약은 청구된 주제의 범위를 제한하려는 의도가 없으며, 반드시 청구된 주제의 각각의, 그리고, 모든 핵심 또는 필수 특징을 식별하는 것도 아니다.

제1 양태에서, 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템이 제공된다. 내비게이션 시스템은 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 추적기(tracker)의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는 추적기, 추적기와 협력하여 액티브 마커에서 방출되는 광 신호로부터 생성된 액티브 마커 각각에 대한 블롭(blob)을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 로컬라이저 카메라, 및 추적기와 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 제어기는 각 블롭을 블롭에 대응하는 액티브 마커에 할당하고; 각 블롭의 특성을 취득하고; 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하고; 비교에 기초하여, 추적기가 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 추적기에 전달하도록 구성된다.

제2 양태에서, 수술 작업 공간에서 객체 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템이 제공된다. 내비게이션 시스템은 수술 작업 공간의 제1 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 제1 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는 제1 추적기, 수술 작업 공간의 제2 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 제2 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는 제2 추적기, 제1 및 제2 추적기와 협력하여 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 제1 추적기의 액티브 마커 각각에 대한 제1 블롭 및 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 제2 추적기의 액티브 마커 각각에 대한 제2 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 로컬라이저 카메라, 및 제1 및 제2 추적기와 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 제어기는 제1 및 제2 블롭 각각의 특성을 취득하고; 취득된 특성을 제1 추적기에 특정한 제1 최적의 특성 및 제1 최적의 특성과는 다른, 제2 추적기에 특정한 제2 최적의 특성과 비교하고; 비교 결과에 따라 제1 블롭을 제1 추적기에 할당하고 제2 블롭을 제2 추적기에 할당하도록 구성된다.

제3 양태에서, 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템이 제공된다. 내비게이션 시스템은 객체에 대해 배치되고 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는 추적기, 추적기와 협력하여 액티브 마커에서 방출되는 광 신호로부터 생성된 액티브 마커 각각에 대한 블롭(blob)을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 로컬라이저 카메라, 및 추적기와 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 제어기는 이미지 데이터에 기초하여 수술 작업 공간에서 추적기의 액티브 마커의 위치를 결정하고, 액티브 마커의 결정된 위치에 기초하여, 추적기가 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 추적기에 전달하도록 구성된다.

제4 양태에서, 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템이 제공된다. 내비게이션 시스템은 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는 추적기, 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 광원으로부터 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라, 및 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 제어기는 각 블롭의 특성을 취득하고; 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하고; 비교 결과에 기초하여, 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성된다.

제5 양태에서, 수술 작업 공간에서 객체를 추적하기 위한 내비게이션 시스템이 제공된다. 내비게이션 시스템은 수술 작업 공간의 제1 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 제1 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는 제1 추적기, 수술 작업 공간의 제2 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 제2 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는 제2 추적기, 제1 및 제2 추적기의 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 광원에서 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 제1 및 제2 추적기의 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라, 및 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 제어기는 제1 추적기에 특정한 광원으로부터 제1 광 신호를 방출하고; 방출된 제1 광 신호에 대응하는 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하고; 제1 광 신호에 대응하는 수신된 이미지 데이터에 기초하여 수술 작업 공간에서 제1 추적기의 자세를 추적하도록 구성된다. 제어기는 제2 추적기에 특정한 광원으로부터, 제1 광 신호의 적어도 하나의 대응 특성과 다른 적어도 하나의 특성을 갖는 제2 광 신호를 방출하고; 방출된 제2 광 신호에 대응하는 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하고; 제2 광 신호에 대응하는 수신된 이미지 데이터에 기초하여 수술 작업 공간에서 제2 추적기의 자세를 추적하도록 추가로 구성된다.

제6 양태에서, 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템이 제공된다. 내비게이션 시스템은 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는 추적기; 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 광원에서 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라; 및 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 제어기는 다양한 특성을 갖는 광원으로부터 광 신호를 방출하고; 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는, 방출된 광 신호 각각에 대해 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하고; 수신된 이미지 데이터의 각 인스턴스에 대해, 이미지 데이터가 나타내는 각 블롭의 특성을 취득하고 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하여 수신된 이미지 데이터의 인스턴스 중 어느 것이 최적에 가장 가까운지 결정하고; 최적에 가장 가까운 수신된 이미지 데이터의 인스턴스를 결정하는 것에 응답하여, 수신된 이미지 데이터의 인스턴스에 대응하는 광 신호의 특성을 추적기에 할당하고; 추적기에 할당된 광 신호 특성에 기초하여 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하도록 구성된다.

제7 양태에서, 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템이 제공된다. 내비게이션 시스템은 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는 추적기; 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 광원에서 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라; 및 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 제어기는 이미지 데이터에 기초하여 수술 작업 공간에서 추적기의 패시브 마커의 위치를 결정하고, 패시브 마커의 결정된 위치에 기초하여, 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성된다.

제8 양태에서, 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템이 제공된다. 내비게이션 시스템은 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하기 위한 수동으로 재배치 가능한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는 추적기; 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 광원에서 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라; 및 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 제어기는 각 블롭의 특성을 취득하고; 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하고; 비교에 기초하여, 추적기의 패시브 마커를 재배치하기 위한 지침을 결정하고 디스플레이하도록 구성된다.

제9 양태에서, 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하는 방법이 제공된다. 내비게이션 시스템은 객체에 대해 배치되고 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는 추적기, 추적기와 협력하여 액티브 마커에서 방출되는 광 신호로부터 생성된 액티브 마커 각각에 대한 블롭(blob)을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 로컬라이저 카메라, 및 추적기와 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 이 방법은 수술 작업 공간의 객체에 대해 추적기를 배치하는 단계; 로컬라이저 카메라에 의해, 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 액티브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하는 단계; 제어기에 의해, 각 블롭을 블롭에 대응하는 액티브 마커에 할당하는 단계; 제어기에 의해, 각 블롭의 특성을 취득하는 단계; 제어기에 의해, 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하는 단계; 및 비교에 기초하여, 제어기에 의해, 추적기가 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다.

제10 양태에서, 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하는 방법이 제공된다. 내비게이션 시스템은 수술 작업 공간의 제1 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 제1 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는 제1 추적기, 수술 작업 공간의 제2 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 제2 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는 제2 추적기, 제1 및 제2 추적기와 협력하여 액티브 마커에서 방출되는 광 신호로부터 생성된 제1 및 제2 추적기의 각각의 액티브 마커에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 로컬라이저 카메라, 및 제1 및 제2 추적기와 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 방법은 수술 작업 공간에서 각각 제1 및 제2 객체에 대해 제1 및 제2 추적기를 배치하는 단계; 로컬라이저 카메라에 의해, 액티브 마커에서 방출되는 광 신호로부터 생성된 제1 및 제2 추적기의 액티브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하는 단계; 제어기에 의해, 제1 및 제2 블롭 각각의 특성을 취득하는 단계; 제어기에 의해, 취득된 특성을 제1 추적기에 특정한 제1 최적의 특성 및, 제1 최적의 특성과 다른, 제2 추적기에 특정한 제2 최적의 특성과 비교하는 단계; 및 비교에 기초하여, 제어기에 의해, 제1 블롭을 제1 추적기에 할당하고 제2 블롭을 제2 추적기에 할당하는 단계를 포함한다.

제11 양태에서, 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하는 방법이 제공된다. 내비게이션 시스템은 객체에 대해 배치되고 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는 추적기, 추적기와 협력하여 액티브 마커에서 방출되는 광 신호로부터 생성된 액티브 마커 각각에 대한 블롭(blob)을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 로컬라이저 카메라, 및 추적기와 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 방법은 수술 작업 공간의 객체에 대해 추적기를 배치하는 단계; 로컬라이저 카메라에 의해, 액티브 마커에서 방출되는 광 신호로부터 생성된 액티브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하는 단계; 제어기에 의해, 이미지 데이터에 기초하여 수술 작업 공간에서 추적기의 액티브 마커의 위치를 결정하는 단계; 및 액티브 마커의 결정된 위치에 기초하여, 제어기에 의해, 추적기가 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다.

제12 양태에서, 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 방법이 제공된다. 내비게이션 시스템은 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는 추적기, 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 광원에서 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라, 및 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 이 방법은 수술 작업 공간의 객체에 대해 추적기를 배치하는 단계; 로컬라이저 카메라에 의해, 광원으로부터 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하는 단계; 제어기에 의해, 각 블롭의 특성을 취득하는 단계; 제어기에 의해, 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하는 단계; 및 비교에 기초하여, 제어기에 의해, 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다.

제13 양태에서, 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간의 객체를 추적하는 방법이 제공된다. 내비게이션 시스템은 수술 작업 공간의 제1 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 제1 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는 제1 추적기, 수술 작업 공간의 제2 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 제2 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는 제2 추적기, 제1 및 제2 추적기의 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 광원에서 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 제1 및 제2 추적기의 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라, 및 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 방법은 수술 작업 공간에서 각각 제1 및 제2 객체에 대해 제1 및 제2 추적기를 배치하는 단계; 광원으로부터, 제1 추적기에 특정한 제1 광 신호를 방출하는 단계; 제어기에 의해, 방출된 제1 광 신호에 대응하는 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하는 단계; 및 제어기에 의해, 제1 광 신호에 대응하는 수신된 이미지 데이터에 기초하여 수술 작업 공간에서 제1 추적기의 자세를 추적하는 단계를 포함한다. 방법은 제2 추적기에 특정하고 제1 광 신호의 적어도 하나의 대응 특성과 다른 적어도 하나의 특성을 갖는 제2 광 신호를 광원으로부터 방출하는 단계; 제어기에 의해, 방출된 제2 광 신호에 대응하는 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하는 단계; 및 제어기에 의해, 제2 광 신호에 대응하는 수신된 이미지 데이터에 기초하여, 수술 작업 공간 내에서 제2 추적기의 자세를 추적하는 단계를 더 포함한다.

제14 양태에서, 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 방법이 제공된다. 내비게이션 시스템은 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는 추적기; 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 광원에서 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라; 및 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 방법은 수술 작업 공간의 객체에 대해 추적기를 배치하는 단계; 광원으로부터, 다양한 특성을 갖는 광 신호를 방출하는 단계; 제어기에 의해, 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는, 방출된 광 신호 각각에 대해 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하는 단계; 수신된 이미지 데이터의 각 인스턴스에 대해, 제어기에 의해, 이미지 데이터가 나타내는 각 블롭의 특성을 취득하고, 제어기에 의해, 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하여 수신된 이미지 데이터의 인스턴스 중 어느 것이 최적에 가장 가까운지 결정하는 단계; 최적에 가장 가까운 수신된 이미지 데이터의 인스턴스를 결정하는 것에 응답하여, 제어기에 의해, 수신된 이미지 데이터의 인스턴스에 대응하는 광 신호의 특성을 추적기에 할당하는 단계; 및 제어기에 의해, 추적기에 할당된 광 신호 특성에 기초하여 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하는 단계를 포함한다.

제15 양태에서, 수술 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 방법이 제공된다. 내비게이션 시스템은 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는 추적기; 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 광원에서 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라; 및 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 방법은 수술 작업 공간의 객체에 대해 추적기를 배치하는 단계; 로컬라이저 카메라에 의해, 광원으로부터 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하는 단계; 제어기에 의해, 이미지 데이터에 기초하여 수술 작업 공간에서 추적기의 패시브 마커의 위치를 결정하는 단계; 패시브 마커의 결정된 위치에 기초하여, 제어기에 의해, 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다.

제16 양태에서, 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 방법이 제공된다. 내비게이션 시스템은 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하기 위한, 재배치 가능한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는 추적기; 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 광원에서 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라; 및 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 방법은 수술 작업 공간의 객체에 대해 추적기를 배치하는 단계; 로컬라이저 카메라에 의해, 광원으로부터 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하는 단계; 제어기에 의해, 각 블롭의 특성을 취득하는 단계; 제어기에 의해, 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하는 단계; 및 비교 결과에 기초하여, 제어기에 의해, 추적기의 패시브 마커를 재배치하기 위한 지침을 결정하고 디스플레이하는 단계를 포함한다.

제17 양태에서, 로봇 수술 시스템이 제공되며, 이는 수술 도구를 지지하도록 구성된 로봇 디바이스; 및 제9 내지 제16 양태 중 어느 하나 이상의 방법을 구현하도록 구성된 하나 이상의 제어기를 포함하고, 여기서, 하나 이상의 제어기는 환자 조직의 목표 체적을 제거하기 위해 절단 경계에 대해 수술 도구를 이동시키도록 로봇 디바이스를 제어하도록 구성된다.

상기 양태 중 임의의 것이 전체적으로 또는 부분적으로 조합될 수 있다.

위의 양태 중 임의의 것은 개별적으로 또는 조합하여 이용되는지 여부에 무관하게 다음 구현 중 어느 하나 이상과 함께 이용될 수 있다:

일부 구현은 추적기로 전달되어 추적기가 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 포함한다. 일부 구현은 각 블롭에 대해 블롭의 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하여 블롭이 차선적인지를 결정하는 단계; 및 비교에 기초하여 블롭이 차선적이라는 결정에 응답하여, 추적기가 블롭에 대응하는 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다.

일부 구현에서는 각 블롭의 취득된 특성이 제1 값을 나타내고, 최적의 특성이 제2 값을 나타내며, 블롭에 대해 표시된 제1 값을 제2 값과 비교하는 단계; 상기 비교가 블롭에 대한 제1 값이 제2 값보다 더 크다는 것을 나타내는 것에 응답하여, 추적기가 블롭에 대응하는 액티브 마커에서 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 감소시키도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계; 및 상기 비교가 블롭에 대한 제1 값이 제2 값 미만이라는 것을 나타내는 것에 응답하여, 추적기가 블롭에 대응하는 액티브 마커에서 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 취득된 특성이 블롭 강도 특성이고, 최적의 특성이 최적의 블롭 강도 특성인 것을 포함한다. 일부 구현은 최적의 블롭 강도 특성이 로컬라이저 카메라의 전체 스케일 강도 값의 75% 이상 및 95% 이하의 강도 값을 나타내는 것을 포함한다. 일부 구현은 취득된 특성이 블롭 크기 특성이고 최적의 특성이 최적의 블롭 크기 특성인 것을 포함한다. 일부 구현은 취득된 특성이 블롭 형상 특성이고, 최적의 특성이 최적의 블롭 형상 특성인 것을 포함한다.

일부 구현에서는 취득된 특성이 취득된 제1 특성으로 정의되고, 최적의 특성이 제1 최적의 특성으로 정의되고, 하나 이상의 블롭의 하나 이상의 제2 특성을 취득하는 단계; 하나 이상의 취득된 제2 특성을 제2 최적의 특성과 비교하는 단계; 및 하나 이상의 취득된 제2 특성과 제2 최적의 특성의 비교에 기초하여, 추적기가 하나 이상의 블롭에 대응하는 하나 이상의 액티브 마커 중 적어도 하나에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다. 일부 구현에서는 하나 이상의 취득된 제2 특성이 하나 이상의 블롭 각각의 취득된 제2 특성을 포함하고, 하나 이상의 블롭 각각에 대해, 블롭의 취득된 제2 특성을 제2 최적의 특성과 비교하여 블롭이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 및 비교에 기초한 블롭이 차선적이라는 결정에 응답하여, 추적기가 블롭에 대응하는 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다.

일부 구현에서는 취득된 특성이 취득된 제1 특성으로 정의되고, 최적의 특성이 제1 최적의 특성으로 정의되고, 각 블롭에 대해, 블롭의 취득된 제1 특성을 제1 최적의 특성과 비교하여 블롭의 취득된 제1 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 비교에 기초한 블롭의 취득된 제1 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 추적기가 블롭에 대응하는 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계; 및 비교에 기초하여 블롭의 취득된 제1 특성이 차선적이 아니라는 결정에 응답하여: 블롭의 제2 특성을 취득하는 단계; 블롭의 취득된 제2 특성을 제2 최적의 특성과 비교하여 블롭의 취득된 제2 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 및 비교에 기초하여 블롭의 취득된 제2 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 추적기가 블롭에 대응하는 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 취득된 제1 특성이 블롭 강도 특성이고, 취득된 제2 특성이 블롭 크기 특성 또는 블롭 형상 특성인 것을 포함한다. 일부 구현은 취득된 제1 특성이 블롭 크기 특성이고, 취득된 제2 특성이 블롭 강도 특성 또는 블롭 형상 특성인 것을 포함한다. 일부 구현은 취득된 제1 특성이 블롭 형상 특성이고, 취득된 제2 특성이 블롭 강도 특성 또는 블롭 크기 특성인 것을 포함한다.

일부 구현에서는 이미지 데이터가 로컬라이저 카메라의 제1 광학 센서에 대응하는 제1 이미지 데이터와 로컬라이저 카메라의 제2 광학 센서에 대응하는 제2 이미지 데이터를 포함하고, 제1 및 제2 이미지 데이터 각각은 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 액티브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내고, 동일한 액티브 마커에 대응하는 제1 이미지 데이터로부터 제1 블롭을 식별하고 제2 이미지 데이터로부터 제2 블롭을 식별하는 단계; 제1 블롭의 제1 특성 및 제2 블롭의 제2 특성을 취득하는 단계; 취득된 제1 특성과 취득된 제2 특성을 조합하여 조합된 블롭 특성을 형성하는 단계; 조합된 블롭 특성을 최적의 특성과 비교하여 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 및 비교에 기초하여 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 추적기가 제1 및 제2 블롭에 대응하는 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다.

일부 구현에서는 조합된 블롭 특성이 제1 값을 나타내고, 최적의 특성이 제2 값을 나타내며, 제1 값을 제2 값과 비교하는 단계; 상기 비교가 제1 값이 제2 값보다 더 크다는 것을 나타내는 것에 응답하여, 추적기가 제1 및 제2 블롭에 대응하는 액티브 마커에서 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 감소시키도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계; 및 상기 비교가 제1 값이 제2 값 미만이라는 것을 나타내는 것에 응답하여, 추적기가 제1 및 제2 블롭에 대응하는 액티브 마커에서 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 취득된 제1 및 제2 특성이 취득된 강도 특성이고, 최적의 특성이 최적의 블롭 강도 특성인 것을 포함한다. 일부 구현은 최적의 블롭 강도 특성이 로컬라이저 카메라의 전체 스케일 강도 값의 75% 이상 및 95% 이하의 강도 값을 나타내는 것을 포함한다. 일부 구현은 취득된 제1 및 제2 특성이 취득된 크기 특성이고, 최적의 특성이 최적의 블롭 크기 특성인 것을 포함한다. 일부 구현은 취득된 제1 및 제2 특성이 취득된 형상 특성이고, 최적의 특성이 최적의 블롭 형상 특성인 것을 포함한다.

일부 구현에서는 조합된 블롭 특성이 제1 조합된 블롭 특성으로 정의되고, 최적의 특성이 제1 최적의 특성으로 정의되고, 제1 블롭의 제3 특성과 제2 블롭의 제4 특성을 취득하는 단계; 취득된 제3 특성과 취득된 제4 특성을 조합하여 제2 조합된 블롭 특성을 형성하는 단계; 제2 조합된 블롭 특성을 제2 최적의 특성과 비교하는 단계; 및 제2 조합된 블롭 특성과 제2 최적의 특성의 비교에 기초하여, 추적기가 제1 및 제2 블롭에 대응하는 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 제2 조합된 블롭 특성을 제2 최적의 특성과 비교하여 제2 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 및 비교에 기초하여 제2 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 추적기가 제1 및 제2 블롭에 대응하는 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다.

일부 구현에서는 조합된 블롭 특성이 제1 조합된 블롭 특성으로 정의되고, 최적의 특성이 제1 최적의 특성으로 정의되고, 제1 조합된 블롭 특성을 제1 최적의 특성과 비교하여 제1 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 제1 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 추적기가 제1 및 제2 블롭에 대응하는 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계; 및 비교에 기초하여 제1 조합된 블롭 특성이 차선적이 아니라는 결정에 응답하여: 제1 블롭의 제3 특성 및 제2 블롭의 제4 특성을 취득하는 단계; 취득된 제3 특성과 취득된 제4 특성을 조합하여 제2 조합된 블롭 특성을 형성하는 단계; 제2 조합된 블롭 특성을 제2 최적의 특성과 비교하여 제2 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 및 비교에 기초하여 제2 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 추적기가 제1 및 제2 블롭에 대응하는 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 취득된 제1 및 제2 특성이 블롭 강도 특성이고, 취득된 제3 및 제4 특성이 블롭 크기 특성 또는 블롭 형상 특성인 것을 포함한다. 일부 구현은 취득된 제1 및 제2 특성이 블롭 크기 특성이고, 취득된 제3 및 제4 특성이 블롭 강도 특성 또는 블롭 형상 특성인 것을 포함한다. 일부 구현은 취득된 제1 및 제2 특성이 블롭 형상 특성이고, 취득된 제3 및 제4 특성이 블롭 강도 특성 또는 블롭 크기 특성인 것을 포함한다.

일부 구현에서는 객체가 제1 객체로 정의되고, 블롭이 제1 블롭으로 정의되고, 추적기가 제1 추적기로 정의되고, 취득된 특성이 취득된 제1 특성으로 정의되고, 최적의 특성이 제1 추적기에 특정한 제1 최적의 특성으로 정의되며, 수술 작업 공간에서 제2 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 제2 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는 제2 추적기를 포함하고, 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터는 제2 추적기의 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 제2 추적기의 액티브 마커 각각에 대한 제2 블롭을 포함한다. 일부 구현은 제2 블롭에 대응하는 제2 추적기의 액티브 마커에 제2 블롭 각각을 할당하는 단계; 각각의 제2 블롭의 제2 특성을 취득하는 단계; 취득된 제2 특성을 제2 추적기에 특정되고 제1 최적의 특성과 다른 제2 최적의 특성과 비교하는 단계; 및 비교에 기초하여, 제2 추적기가 제2 추적기의 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 제2 추적기에 전달하는 단계를 더 포함한다.

일부 구현은 각각의 제2 블롭에 대해, 제2 블롭의 취득된 제2 특성을 제2 최적의 특성과 비교하여 제2 블롭이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 및 비교에 기초하여 제2 블롭이 차선적이라는 결정에 응답하여, 제2 추적기가 제2 블롭에 대응하는 제2 추적기의 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 제2 추적기에 전달하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 제1 최적의 특성에 기초하여 제1 추적기의 액티브 마커에 제1 블롭을 할당하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 제1 블롭 각각에 대해, 제1 블롭의 취득된 제1 특성과 제1 최적의 특성 사이의 차이를 결정하는 단계; 제1 블롭의 취득된 제1 특성과 제1 최적의 특성 사이의 차이가 임계값 미만인지 여부를 결정하는 단계; 및 제1 블롭의 취득된 제1 특성과 제1 최적의 특성 사이의 차이가 임계값 미만이라는 결정에 응답하여, 제1 블롭이 제1 추적기에 대응한다고 결정하고, 제1 블롭을 제1 블롭에 대응하는 제1 추적기의 액티브 마커에 할당하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 제2 최적의 특성에 기초하여 제2 추적기의 액티브 마커에 제2 블롭을 할당하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 각각의 제2 블롭에 대해, 제2 블롭의 취득된 제2 특성과 제2 최적의 특성 사이의 차이를 결정하는 단계; 취득된 제2 블롭의 제2 특성과 제2 최적의 특성의 차이가 임계값 미만인지 여부를 결정하는 단계; 및 제2 블롭의 취득된 제2 특성과 제2 최적의 특성 사이의 차이가 임계값 미만이라는 결정에 응답하여, 제2 블롭이 제2 추적기에 대응한다고 결정하고, 제2 블롭을 제2 블롭에 대응하는 제2 추적기의 액티브 마커에 할당하는 단계를 포함한다.+

일부 구현에서는 제1 추적기의 액티브 마커의 미리 정의된 기하형상과 제2 추적기의 액티브 마커의 미리 정의된 기하형상은 실질적으로 동등하다.

일부 구현은 이미지 데이터에 기초하여 수술 작업 공간에서 추적기의 액티브 마커의 위치를 결정하는 단계; 및 액티브 마커의 결정된 위치에 기초하여, 추적기가 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 액티브 마커 각각에 대해 액티브 마커에 대응하는 블롭의 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하여 액티브 마커에 대응하는 블롭이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 및 액티브 마커에 대응하는 블롭이 차선적이라는 결정에 응답하여, 추적기가 액티브 마커의 결정된 위치에 기초하여 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 추적기가 액티브 마커의 결정된 위치에 기초하여, 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달(couniting)하고, 액티브 마커의 결정된 위치를 액티브 마커의 이전에 결정된 위치와 비교하여 액티브 마커와 로컬라이저 카메라 사이의 거리 변화를 결정하는 단계; 및 거리 변화에 기초하여, 추적기가 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 거리 변화가 액티브 마커와 로컬라이저 카메라 사이의 거리의 증가 또는 감소를 나타내는지 여부를 결정함으로써 추적기가 결정된 거리 변화에 기초하여 액티브 마커에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함하고; 거리 변화가 액티브 마커와 로컬라이저 카메라 사이의 거리의 증가를 나타내는 것에 응답하여, 추적기가 액티브 마커에서 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하고; 및 거리 변화가 액티브 마커와 로컬라이저 카메라 사이의 거리의 감소를 나타내는 것에 응답하여, 추적기가 액티브 마커에서 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 감소시키도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달한다.

일부 구현에서는 추적기가 추적기의 액티브 마커를 재배치하기 위한 적어도 하나의 작동기를 포함하고, 취득된 특성과 최적의 특성의 비교에 기초하여, 추적기가 적어도 하나의 액티브 마커를 재배치하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 추적기에 통신하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 블롭 각각에 대해, 블롭의 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하여 블롭이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 및 비교에 기초하여 블롭이 차선적이라는 결정에 응답하여, 추적기가 블롭에 대응하는 액티브 마커를 재배치하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다. 일부 구현에서는 각 블롭의 취득된 특성이 제1 값을 나타내고, 최적의 특성이 제2 값을 나타내며, 각 블롭에 대해, 블롭에 대해 표시된 제1 값을 제2 값과 비교하는 단계; 상기 비교가 블롭에 대한 제1 값이 제2 값보다 더 크다는 것을 나타내는 것에 응답하여, 추적기가 블롭에 대응하는 액티브 마커를 로컬라이저 카메라로부터 멀리 재배치하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계; 및 상기 비교가 블롭에 대한 제1 값이 제2 값 미만이라는 것을 나타내는 것에 응답하여, 추적기가 로컬라이저 카메라를 향해 블롭에 대응하는 액티브 마커를 재배치하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 비교에 기초하여 패시브 마커를 조명하기 위해 광원으로부터 방출되는 광 신호를 조절함으로써 비교에 기초하여 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 비교에 기초하여 패시브 마커를 조명하기 위해 광원으로부터 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 조절함으로써 비교에 기초하여 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 취득된 특성을 조합하여 조합된 블롭 특성을 형성하는 단계; 조합된 블롭 특성을 최적의 특성과 비교하여 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 및 비교에 기초하여 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다. 일부 구현에서는 조합된 블롭 특성은 제1 값을 나타내고, 최적의 특성은 제2 값을 나타내고, 제1 값을 제2 값과 비교하는 단계; 상기 비교가 제1 값이 제2 값보다 더 크다는 것을 나타내는 것에 응답하여, 패시브 마커를 조명하기 위해 광원으로부터 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 감소시키는 단계; 및 상기 비교가 제1 값이 제2 값 미만이라는 것을 나타내는 것에 응답하여, 패시브 마커를 조명하기 위해 광원으로부터 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키는 단계를 포함한다.

일부 구현에서는 취득된 특성이 취득된 제1 특성으로 정의되고, 조합된 블롭 특성이 제1 조합된 블롭 특성으로 정의되고, 최적의 특성이 제1 최적의 특성으로 정의되고, 제1 조합된 블롭 특성을 제1 최적의 특성과 비교하여 제1 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 비교에 기초하여 제1 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계; 및 비교에 기초하여 제1 조합된 블롭 특성이 차선적이 아니라는 결정에 응답하여: 각 블롭의 제2 특성을 취득하는 단계; 취득된 제2 특성을 조합하여 제2 조합된 블롭 특성을 형성하는 단계; 제2 조합된 블롭 특성을 제2 최적의 특성과 비교하여 제2 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 및 비교에 기초하여 제2 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다.

일부 구현에서는 객체가 제1 객체로 정의되고, 블롭이 제1 블롭으로 정의되고, 추적기가 제1 추적기로 정의되고, 광 신호가 제1 추적기에 특정한 제1 광 신호로서 정의되며, 수술 작업 공간에서 제2 객체에 대해 배치되고, 수술 작업 공간에서 제2 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는 제2 추적기를 포함한다. 일부 구현은 광원으로부터 제2 추적기에 특정한 제2 광 신호를 방출하는 단계로서, 제2 광 신호는 제1 광 신호의 적어도 하나의 대응 특성과 다른 적어도 하나의 특성을 가지는, 상기 방출하는 단계; 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 제2 광 신호에 대응하는 이미지 데이터를 수신하는 단계로서, 수신된 이미지 데이터는 광원에서 방출된 제2 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 제2 추적기의 패시브 마커 각각에 대한 제2 블롭을 나타내는, 상기 수신하는 단계; 각각의 제2 블롭의 특성을 취득하는 단계; 제2 블롭의 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하여 제2 블롭의 취득된 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 및 비교에 기초하여 제2 블롭의 취득된 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 제2 광 신호의 적어도 하나의 특성을 조절하는 단계를 더 포함한다.

일부 구현은 광 강도 특성 및/또는 광 지속기간 특성을 포함하는 제1 광 신호의 적어도 하나의 대응 특성과 다른 제2 광 신호의 적어도 하나의 특성을 포함한다. 일부 구현은 광원으로부터 방출된 제2 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 제1 추적기의 패시브 마커 각각에 대한 제3 블롭을 나타내는 제2 광 신호에 대응하는 이미지 데이터를 포함하고, 제2 광 신호에 대응하는 이미지 데이터를 수신하는 것에 응답하여, 최적의 특성에 기초하여 제2 블롭과 제3 블롭을 구별하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 각각의 제3 블롭의 특성을 취득함으로써 최적의 특성에 기초하여 제2 블롭을 제3 블롭과 구별하는 단계; 제2 및 제3 블롭의 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하는 단계; 및 제2 및 제3 블롭의 취득된 특성을 최적의 특성과 비교한 결과에 기초하여 제2 블롭을 제3 블롭과 구별하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 제2 및 제3 블롭 각각에 대해 블롭의 취득된 특성과 최적의 특성 사이의 차이를 결정하는 단계; 차이가 임계값 미만인지 여부를 결정하는 단계; 및 차이가 임계값 미만이라는 결정에 응답하여, 블롭이 제2 블롭 중 하나에 대응한다고 결정하는 단계를 포함한다. 일부 구현에서는 제1 추적기의 패시브 마커의 미리 정의된 기하형상과 제2 추적기의 패시브 마커의 미리 정의된 기하형상은 실질적으로 동등하다.

일부 구현은 다양한 특성을 갖는 광원으로부터 광 신호를 방출하는 단계; 방출된 광 신호의 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는, 각각의 방출된 광 신호에 대해 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하는 단계; 수신된 이미지 데이터의 각각의 인스턴스에 대해, 이미지 데이터가 나타내는 각 블롭의 특성을 취득하고 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하여 수신된 이미지 데이터의 인스턴스 중 어느 것이 최적에 가장 가까운지 결정하는 단계; 최적에 가장 가까운 수신된 이미지 데이터의 인스턴스를 결정하는 것에 응답하여, 수신된 이미지 데이터의 인스턴스에 대응하는 광 신호의 특성을 추적기에 할당하는 단계; 및 추적기에 할당된 광 신호 특성에 기초하여 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 추적기의 패시브 마커를 조명하기 위해 추적기에 할당된 광 신호 특성을 갖는 광원으로부터 광 신호를 방출함으로써 추적기에 할당된 광 신호 특성에 기초하여 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 추적하는 단계; 추적기에 할당된 광 신호 특성을 갖는 방출된 광 신호에 대응하는 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하는 단계; 및 수신된 이미지 데이터에 기초하여 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 추적기의 패시브 마커를 조명하기 위해 추적기에 할당된 광 신호 특성을 갖는 광원으로부터 광 신호를 방출하는 단계; 추적기에 할당된 광 신호 특성을 갖는 방출된 광 신호에 대응하는 이미지 데이터를 수신하는 단계로서, 수신된 이미지 데이터는 패시브 마커에 의해 추적기에 할당된 광 신호 특성을 갖는 방출된 광 신호의 반사로부터 생성된 추적기의 각각의 패시브 마커에 대한 블롭을 나타내는, 상기 수신하는 단계; 수신된 이미지 데이터의 각 블롭의 특성을 취득하는 단계; 수신된 이미지 데이터의 블롭의 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하여 블롭의 취득된 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 및 비교에 기초하여 블롭의 취득된 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여 추적기에 할당된 광 신호 특성을 조절하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 이미지 데이터에 기초하여 수술 작업 공간에서 추적기의 패시브 마커의 위치를 결정하는 단계; 및 패시브 마커의 결정된 위치에 기초하여 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 블롭이 차선적인지 여부를 결정하기 위해 블롭의 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하는 단계; 및 비교에 기초하여 블롭이 차선적이라는 결정에 응답하여, 결정된 패시브 마커의 위치에 기초하여 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 패시브 마커의 결정된 위치에 기초하여 패시브 마커와 로컬라이저 카메라 사이의 평균 거리를 결정함으로써 패시브 마커의 결정된 위치에 기초하여 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계; 패시브 마커와 로컬라이저 카메라 사이의 평균 거리의 변화를 결정하기 위해 결정된 평균 거리를 패시브 마커와 로컬라이저 카메라 사이의 이전에 결정된 평균 거리와 비교하는 단계; 및 평균 거리의 변화에 기초하여, 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 평균 거리의 변화가 패시브 마커와 로컬라이저 카메라 사이의 평균 거리의 증가 또는 감소를 나타내는지 여부를 결정함으로써 평균 거리의 변화에 기초하여 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계; 거리 변화가 패시브 마커와 로컬라이저 카메라 사이의 평균 거리의 증가를 나타내는 것에 응답하여, 패시브 마커를 조명하기 위해 광원으로부터 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키는 단계; 및 거리 변화가 패시브 마커와 로컬라이저 카메라 사이의 평균 거리의 감소를 나타내는 것에 응답하여, 패시브 마커를 조명하기 위해 광원으로부터 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 감소시키는 단계를 포함한다.

일부 구현은 수동으로 재배치 가능한 추적기의 패시브 마커를 포함하고, 취득된 특성과 최적의 특성의 비교에 기초하여 추적기의 패시브 마커를 재배치하기 위한 지침을 결정하고 디스플레이하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 블롭 각각에 대해 블롭에 대응하는 패시브 마커에 블롭을 할당하는 단계; 블롭이 차선적인지 여부를 결정하기 위해 블롭의 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하는 단계; 및 비교에 기초하여 블롭이 차선적이라는 결정에 응답하여, 블롭에 대응하는 패시브 마커를 재배치하기 위한 지침을 결정하고 디스플레이하는 단계를 포함한다.

일부 구현에서는 각 블롭의 취득된 특성이 제1 값을 나타내고, 최적의 특성이 제2 값을 나타내고, 각 블롭에 대해 블롭에 대응하는 패시브 마커에 블롭을 할당하는 단계; 블롭에 대해 표시된 제1 값을 제2 값과 비교하는 단계; 상기 비교가 블롭에 대한 제1 값이 제2 값보다 더 크다는 것을 나타내는 것에 응답하여, 블롭에 대응하는 패시브 마커를 로컬라이저 카메라로부터 멀리 재배치하라는 지침을 결정하고 디스플레이하는 단계; 및 상기 비교가 블롭에 대한 제1 값이 제2 값 미만이라는 것을 나타내는 것에 응답하여, 블롭에 대응하는 패시브 마커를 로컬라이저 카메라(18)를 향해 재배치하라는 지침을 결정하고 디스플레이하는 단계를 포함한다.

일부 구현은 로컬라이저 카메라의 전자 조리개 시간을 조절함으로써 비교에 기초하여 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다. 일부 구현에서는 최적의 특성이 제1 값을 나타내고, 제2 값을 나타내는 조합된 블롭 특성을 형성하기 위해 취득된 특성을 조합하는 단계; 제2 값을 제1 값과 비교하는 단계; 상기 비교가 제2 값이 제1 값보다 더 크다는 것을 나타내는 것에 응답하여, 로컬라이저 카메라의 전자 조리개 시간을 감소시키는 단계; 및 상기 비교가 제2 값이 제1 값 미만이라는 것을 나타내는 것에 응답하여, 로컬라이저 카메라의 전자 조리개 시간을 증가시키는 단계를 포함한다.

일부 구현에서는 로컬라이저 카메라는 기계식 셔터를 포함하고, 기계식 셔터의 셔터 시간을 조절함으로써 비교에 기초하여 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다. 일부 구현에서는 최적의 특성이 제1 값을 나타내고, 제2 값을 나타내는 조합된 블롭 특성을 형성하기 위해 취득된 특성을 조합하는 단계; 제2 값을 제1 값과 비교하는 단계; 제2 값이 제1 값보다 더 큼을 나타내는 비교 결과에 응답하여, 기계식 셔터의 셔터 시간을 감소시키는 단계; 및 상기 비교가 제2 값이 제1 값 미만이라는 것을 나타내는 것에 응답하여, 기계식 셔터의 셔터 시간을 증가시키는 단계를 포함한다.

일부 구현에서는 로컬라이저 카메라는 기계식 조리개를 포함하고, 기계식 조리개의 캡처 크기를 조절함으로써 비교에 기초하여 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다. 일부 구현에서는 최적의 특성이 제1 값을 나타내고, 제2 값을 나타내는 조합된 블롭 특성을 형성하기 위해 취득된 특성을 조합하는 단계; 제2 값을 제1 값과 비교하는 단계; 상기 비교가 제2 값이 제1 값보다 더 크다는 것을 나타내는 것에 응답하여 기계식 조리개의 캡처 크기를 감소시키는 단계; 및 상기 비교가 제2 값이 제1 값 미만이라는 것을 나타내는 것에 응답하여 기계식 조리개의 캡처 크기를 증가시키는 단계를 포함한다.

도 1은 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 수술 내비게이션 시스템을 포함하는 수술 시스템을 예시한다.
도 2는 도 1의 수술 시스템의 컴포넌트를 예시한다.
도 3은 액티브 추적기를 사용하여 수술 작업 공간에서 객체 추적을 최적화하는 방법을 예시한다.
도 4는 수술 내비게이션 시스템의 로컬라이저 카메라에 의해 생성될 수 있는 이미지 데이터를 예시한다.
도 5는 이러한 객체를 추적하기 위해 수술 작업 공간의 객체에 부착될 수 있는 추적기를 예시한다.
도 6은 수술 내비게이션 시스템의 로컬라이저 카메라에 의해 생성될 수 있는 차선적인 이미지 데이터를 예시한다.
도 7은 수술 내비게이션 시스템의 로컬라이저 카메라에 의해 생성될 수 있는 최적의 이미지 데이터를 예시한다.
도 8은 패시브 추적기를 사용하여 수술 작업 공간에서 객체 추적을 최적화하는 방법을 예시한다.
도 9a는 제1 방향으로 배향된 재배치 가능한 액티브 마커를 갖는 액티브 추적기를 예시한다.
도 9b는 제2 방향으로 배향된 재배치 가능한 액티브 마커를 갖는 도 9a의 액티브 추적기를 예시한다.
도 10a는 제1 방향으로 배향된 재배치 가능한 패시브 마커를 갖는 패시브 추적기를 예시한다.
도 10b는 제2 방향으로 배향된 재배치 가능한 패시브 마커를 갖는 도 10a의 패시브 추적기를 예시한다.

도 1은 환자를 치료하기 위한 수술 시스템(10)을 예시한다. 수술 시스템(10)은 의료 시설의 수술실과 같은 수술 환경에 위치할 수 있다. 수술 시스템(10)은 수술 내비게이션 시스템(12) 및 로봇 조작기(14)를 포함할 수 있다. 로봇 조작기(14)는 수술 기구(16)에 결합될 수 있으며, 예컨대, 외과의사 및/또는 수술 내비게이션 시스템(12)의 지시 하에 환자 조직의 목표 체적을 치료하기 위해 수술 기구(16)를 조작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 수술 내비게이션 시스템(12)은 로봇 조작기(14)가 수술 기구(16)를 조작하여 환자 조직의 목표 체적을 제거하는 동시에 다른 의료 도구 및 인접한 해부학적 구조와 같이 수술 작업 공간에서 목표 체적에 인접한 다른 객체를 피하게 할 수 있다. 대안적으로, 외과의사가 수술 내비게이션 시스템(12)으로부터 지침을 수신하면서 수술 기구(16)를 수동으로 잡고 조작할 수 있다. 일부 비제한적인 예로서, 수술 기구(16)는 버링 기구, 전기수술 기구, 초음파 기구, 리머, 임팩터, 또는 시상톱일 수 있다.

수술 절차 동안, 수술 내비게이션 시스템(12)은 추적기 기반 위치 측정을 사용하여 수술 작업 공간 내의 관심 객체의 자세(위치 및 배향)를 추적하도록 구성될 수 있다. 수술 작업 공간은 치료되는 환자 조직의 목표 체적과 치료에 대한 장애물이 존재할 수 있는 목표 체적 주변 영역을 포함할 수 있다. 추적된 객체는 환자의 해부학적 구조, 수술 기구(16)와 같은 수술 기구, 그리고 외과의사의 손이나 손가락과 같은 수술 인력의 해부학적 구조를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 추적된 환자의 해부학적 구조는 인대, 근육, 피부와 같은 연조직을 포함할 수 있고 뼈와 같은 경조직을 포함할 수 있다. 추적된 수술 기구는 수술 절차 동안 사용되는 견인기, 절단 도구 및 폐기물 관리 디바이스를 포함할 수 있다.

각각의 관심 객체는 수술 내비게이션 시스템(12)에 광 신호를 송신하도록 구성된 추적기에 부착될 수 있다. 수술 내비게이션 시스템(12)은 추적기를 이미징함으로써 이러한 광 신호를 검출하고, 이미징에 기초하여 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 결정하도록 구성될 수 있다. 이때, 수술 내비게이션 시스템(12)은 결정된 추적기의 자세와 객체와 추적기 사이의 미리 결정된 위치 관계에 기초하여 수술 작업 공간에 있는 객체의 자세를 결정하도록 구성될 수 있다.

수술 내비게이션 시스템(12)은 또한 추적 정밀도를 개선시키기 위해 예컨대, 추적기로부터 송신된 광 신호를 최적화함으로써, 수술 작업 공간에 있는 객체의 추적을 최적화하도록 구성될 수 있다. 특히, 추적기로부터 송신된 광 신호가 수술 내비게이션 시스템(12)의 이미징 디바이스에 대한 추적기의 현재 위치 및/또는 현재 주변 조명 조건에 대해 차선적인 경우, 이때, 내비게이션 시스템(12)은 수술 작업 공간의 추적기를 정밀하게 추적하는 데 어려움이 있을 수 있다. 예를 들어, 광 신호의 강도가 너무 낮으면, 이때, 내비게이션 시스템(12)은 광 신호의 불충분한 부분을 검출할 수 있다. 대안적으로, 광 신호의 강도가 너무 높으면, 이때, 내비게이션 시스템(12)은 추적기를 이미징할 때 원치 않는 아티팩트를 생성할 수 있다. 어느 경우든 추적기로부터 송신된 광 신호의 위치를 정확하게 적시하는 수술 내비게이션 시스템(12)의 능력에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 대응적으로, 수술 내비게이션 시스템(12)에 의해 제공되는 추적 정밀도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 추적기로부터 광 신호를 검출하는 것에 응답하여, 내비게이션 시스템(12)은 검출된 광 신호를 최적의 특성과 비교하고, 비교에 기초하여 최적의 특성을 획득하기 위해 추적기로부터 송신된 광 신호를 조절하도록 구성될 수 있다.

수술 작업 공간에서 관심 객체의 자세를 결정하는 것에 응답하여, 수술 내비게이션 시스템(12)은 외과의사를 돕기 위해 추적된 객체의 상대적 자세를 디스플레이할 수 있다. 수술 내비게이션 시스템(12)은 또한 추적된 객체와 연관된 가상 경계에 기초하여 로봇 조작기(14) 및/또는 수술 기구(16)의 움직임을 제어 및/또는 제한할 수 있다. 예를 들어, 수술 내비게이션 시스템(12)은 추적된 객체에 기초하여 치료될 환자 조직의 목표 체적 및 수술 작업 공간의 잠재적인 장애물을 식별할 수 있다. 이때, 수술 내비게이션 시스템(12)은 수술 기구(예를 들어, 수술 도구(16)의 엔드 이펙터 EA)가 치료될 환자 조직의 목표 체적을 넘어서는 어떤 것과도 접촉하는 것을 제한하여 환자 안전 및 수술 정확도를 개선시킬 수 있다. 수술 내비게이션 시스템(12)은 또한 다른 객체와의 비의도적 접촉으로 인해 발생하는 수술 기구의 손상- 이는 또한 목표 부위에 원치 않는 파편을 초래할 수 있음 -을 제거할 수 있다.

도 1에 예시된 바와 같이, 수술 내비게이션 시스템(12)은 로컬라이저 카메라(18) 및 내비게이션 카트 조립체(20)를 포함할 수 있다. 내비게이션 카트 조립체(20)는 본 출원에 설명된 수술 내비게이션 시스템(12)의 기능, 특징 및 프로세스를 구현하도록 구성된 내비게이션 제어기(22)를 수용할 수 있다. 특히, 내비게이션 제어기(22)는 본 출원에 설명된 내비게이션 제어기(22) 및 수술 내비게이션 시스템(12)의 기능, 특징 및 프로세스를 구현하도록 프로그램된 프로세서(24)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(24)는 로컬라이저 카메라(18)로부터 수신된 광학 기반 이미지 데이터를 수술 작업 공간에서 추적된 객체의 자세를 나타내는 객체 자세 데이터로 변환하도록 프로그램될 수 있다.

내비게이션 제어기(22)는 수술 내비게이션 시스템(12)의 사용자 인터페이스(26)와 동작 가능하게 통신할 수 있다. 사용자 인터페이스(26)는 수술 내비게이션 시스템(12) 및 내비게이션 제어기(22)와의 사용자 상호작용을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(26)는 예컨대, 내비게이션 제어기(22)로부터 사용자에게 정보를 제공하는 하나 이상의 출력 디바이스를 포함할 수 있다. 출력 디바이스는 수술 작업 공간을 포함하는 무균 필드 외부에 위치하도록 구성된 디스플레이(28)를 포함할 수 있고, 무균 필드 내부에 위치하도록 구성된 디스플레이(30)를 포함할 수 있다. 디스플레이(28, 30)는 내비게이션 카트 조립체(20)에 조절 가능하게 장착될 수 있다. 사용자 인터페이스(26)는 또한 수술 내비게이션 시스템(12)에 대한 사용자 입력을 가능하도록 하는 하나 이상의 입력 디바이스를 포함할 수 있다. 입력 디바이스는 내비게이션 제어기(22)에 수술 파라미터를 입력하고 내비게이션 제어기(22)의 양태를 제어하기 위해 사용자와 상호작용할 수 있는 키보드, 마우스 및/또는 터치스크린(32)을 포함할 수 있다. 입력 디바이스는 또한 음성 인식 기술을 통해 사용자 입력을 가능하도록 하는 마이크를 포함할 수 있다.

로컬라이저 카메라(18)는 객체에 부착된 추적기의 자세를 나타내는 이미지 데이터를 생성함으로써 수술 작업 공간에서 추적된 객체의 자세 식별을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 로컬라이저 카메라(18)는 수술 내비게이션 시스템(12)의 내비게이션 제어기(22)에 통신 가능하게 결합될 수 있으며, 수술 작업 공간에서 추적기의 자세를 나타내는 이미지 데이터를 생성하여 내비게이션 제어기(22)에 전달하도록 구성될 수 있다. 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 이미지 데이터와 객체와 추적기 사이의 미리 결정된 위치 관계에 기초하여 수술 작업 공간의 추적기에 부착된 객체의 자세를 나타내는 객체 자세 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.

로컬라이저 카메라(18)는 적어도 2개의 광학 센서(36)를 수용하는 외부 케이싱(34)을 가질 수 있다. 각각의 광학 센서(36)는 비가시광 신호(예를 들어, 적외선 또는 자외선)와 같이 추적기에 의해 전송되는 특정 주파수 대역의 광 신호를 검출하도록 구성될 수 있다. 도 1은 다수의 광학 센서(36)를 갖는 단일 유닛으로서 로컬라이저 카메라(18)를 예시하지만, 대안적인 예에서 로컬라이저 카메라(18)는 수술 작업 공간 주위에 배열된 개별 유닛을 포함할 수 있으며, 이들 각각은 별개의 외부 케이싱(34) 및 하나 이상의 광학 센서(36)를 갖는다.

광학 센서(36)는 1차원 또는 2차원 전하 결합 디바이스(CCD)일 수 있다. 예를 들어, 외부 케이싱(34)은 수술 작업 공간에서 추적기의 위치를 삼각 측량하기 위해 2개의 2차원 CCD를 수용할 수 있거나, 수술 작업 공간에서 추적기의 위치를 삼각 측량하기 위해 3개의 1차원 CCD를 수용할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 로컬라이저 카메라(18)는 상보성 금속 산화물 반도체(CMOS) 활성 픽셀과 같은 다른 광학 감지 기술을 사용할 수 있다.

로컬라이저 카메라(18)는, 이상적으로는 장애물이 없는, 목표 체적 및 수술 작업 공간의 시야로 광학 센서(36)를 선택적으로 위치시키기 위해 조절 가능한 암에 장착될 수 있다. 로컬라이저 카메라(18)는 회전 조인트를 중심으로 회전함으로써 적어도 하나의 자유도로 조절될 수 있고, 2개 이상의 자유도에 대해 조절 가능할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 로컬라이저 카메라(18)는 추적기(38)가 부착되는 수술 작업 공간 내의 객체의 위치를 결정하기 위해 복수의 추적기(38)와 협력할 수 있다. 일반적으로, 각각의 추적기(38)가 부착되는 객체는 단단하고 유연하지 않을 수 있으므로 객체의 움직임은 객체와 추적기(38) 사이의 위치 관계를 변경할 수 없거나 변경할 가능성이 없다. 달리 말해서, 수술 작업 공간 내의 추적기(38)와 추적기(38)가 부착된 객체 사이의 관계는 수술 작업 공간 내의 객체 위치의 변화에도 불구하고 고정된 상태로 유지될 수 있다. 예를 들어, 추적기(38)는 환자의 뼈와 견인기 및 수술 기구(16)와 같은 수술 기구에 단단히 부착될 수 있다. 이러한 방식으로, 로컬라이저 카메라(18)를 사용하여 수술 작업 공간에서 추적기(38)의 위치를 결정하는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 결정된 추적기의 위치에 기초하여 추적기(38)가 부착되는 객체의 위치를 추론할 수 있다.

예를 들어, 치료할 목표 체적이 환자의 무릎 영역에 위치한 경우, 추적기(38A)는 환자의 대퇴골(F)에 단단히 부착될 수 있고, 추적기(38B)는 환자의 경골(T)에 단단히 부착될 수 있고, 추적기(38C)는 수술 기구(16)에 단단히 부착될 수 있다. 추적기(38A, 38B)는 여기에 참조로 포함된 미국 특허 7,725,162에 도시된 방식으로 대퇴골 F와 경골 T에 부착될 수 있다. 추적기(38A, 38B)는 또한 여기에 참조로 포함된 미국 특허 9,566,120에 도시된 것과 같이 장착될 수 있다. 추적기(38C)는 제조 중에 수술 기구(16)에 통합될 수 있거나 수술 절차를 준비하기 위해 수술 기구(16)에 별도로 장착될 수 있다.

수술 시스템(10)을 사용하여 수술 절차를 시작하기 전에, 수술 기구(16)에 의해 치료될 환자 조직의 목표 체적을 정의하고/거나 이에 인접한 해부학적 구조와 같은 관심 해부구조에 대한 수술전 이미지가 생성될 수 있다. 예를 들어, 치료할 환자 조직의 목표 체적이 환자의 무릎 영역인 경우, 환자의 대퇴골 F와 경골 T의 수술전 이미지를 촬영할 수 있다. 이러한 이미지는 환자의 해부구조에 대한 MRI 스캔, 방사선 스캔 또는 컴퓨터 단층촬영(CT) 스캔에 기초할 수 있으며 해부학적 구조의 가상 모델을 개발하는 데 사용될 수 있다. 해부학적 구조에 대한 각각의 가상 모델은 해부학적 구조의 전체 또는 적어도 일부를 나타내는 데이터 및/또는 치료할 해부학적 구조의 일부를 나타내는 데이터를 포함하는 3차원 모델(예를 들어, 포인트 클라우드, 메시, CAD)을 포함할 수 있다. 이러한 가상 모델은 수술 절차 이전에 내비게이션 제어기(22)에 제공되고 저장될 수 있다.

수술전 이미지를 촬영하는 것에 추가로 또는 대안적으로, 수술실에서 운동학 연구, 뼈 트레이싱 및 기타 방법을 통해 치료 계획을 개발할 수 있다. 또한, 이와 동일한 방법을 사용하여 앞서 설명한 가상 모델을 생성할 수 있다.

수술 절차 전에 환자의 관심 해부학적 구조에 대응하는 가상 모델에 추가하여, 내비게이션 제어기(22)는 수술 기구 및 수술 작업 공간에 잠재적으로 존재할 수 있는 다른 객체(예를 들어, 외과의사의 손 및/또는 손가락)와 같은 다른 추적된 관심 객체에 대한 가상 모델을 수신하고 저장할 수 있다. 내비게이션 제어기(22)는 또한 수술 작업 공간에 배치된 각각의 추적기(38)에 대한 가상 모델, 그리고 각각의 추적기(38)와 추적기(38)가 부착된 객체 사이의 위치 관계를 수신하고 저장할 수 있다. 예를 들어, 추적기(38)와 추적기(38)가 부착된 객체 사이의 각각의 위치 관계는 일반적인 3차원 좌표계에서 추적기(38)의 가상 모델과 객체의 가상 모델을 조합하는 관계 모델에 의해 내비게이션 제어기(22)에서 표현될 수 있다. 이러한 방식으로, 수술 작업 공간에서 추적기(38)의 자세를 식별한 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 추적기(38)에 대한 관계 모델을 참조하여 수술 작업 공간에서 추적기(38)가 부착되는 객체의 자세를 결정할 수 있다.

일부 예에서, 각각의 추적기(38)와 추적기(38)가 부착된 객체 사이의 위치 관계는 사용자 인터페이스(26)를 통해 수동으로 표시될 수 있다. 대안적으로, 각각의 추적기(38)와 추적기(38)가 부착된 객체 사이의 위치 관계는 트레이싱 동안 내비게이션 시스템(12)에 의해 추적되는 자체 고정 추적기(38)를 갖는 포인터 기구로 객체를 트레이싱함으로써 결정될 수 있고, 내비게이션 시스템(12)은 또한 추적된 객체의 거리를 부착된 추적기(38)의 자세와 상관시키기 위해 객체에 부착된 추적기(38)를 동시에 추적한다.

내비게이션 제어기(22)는 또한 절차 전에 수술 계획 데이터를 수신하고 저장할 수 있다. 수술 계획 데이터는 수술 절차와 관련된 환자의 해부학적 구조를 식별할 수 있고, 수술 절차에 사용되는 기구를 식별할 수 있으며, 수술 절차 중 계획된 기구의 궤적과 환자 조직의 계획된 움직임을 정의할 수 있다.

수술 절차 동안, 로컬라이저 카메라(18)의 광학 센서(36)는 추적기(38)에서 방출되는 비가시광 신호(예를 들어, 적외선 또는 자외선)와 같은 광 신호를 검출할 수 있으며, 광학 센서(36)가 광 신호를 검출한 이미지 평면 위치를 나타내는 광학 기반 신호를 출력할 수 있다. 로컬라이저 카메라(18)는 이러한 신호를 이미지 데이터로 통합하도록 구성될 수 있고, 이미지 데이터는 그 후 내비게이션 제어기(22)에 전달된다. 내비게이션 제어기(22)는 이미지 데이터 및 추적기(38)와 객체 사이의 미리 정의된 위치 관계에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)에 특정한 좌표계와 같은 공통 좌표계에서 추적기(38)가 부착된 객체의 위치를 나타내는 객체 자세 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.

수술 기구(16)는 로봇 조작기(14)의 엔드 이펙터의 일부를 형성할 수 있다. 로봇 조작기(14)는 베이스(40), 베이스(40)로부터 연장되는 여러 개의 링크(42), 및 베이스(40)에 대해 수술 기구(16)를 이동시키기 위한 여러 개의 능동 조인트(44)를 포함할 수 있다. 링크(42)는 도 1에 도시된 바와 같은 직렬 암 구조, 평행 암 구조, 또는 다른 적절한 구조를 형성할 수 있다. 로봇 조작기(14)는 (예를 들어, 직접적으로 또는 로봇 조작기(14)의 능동적 구동을 유발하는 힘/토크 센서 측정을 통해) 사용자가 로봇 조작기(14)의 엔드 이펙터를 파지하여 수술 기구(16)의 움직임을 유발하는 수동 모드에서 동작하는 능력을 포함할 수 있다. 로봇 조작기(14)는 또한 수술 기구(16)가 미리 정의된 도구 경로를 따라 로봇 조작기(14)에 의해 이동되는 반자율 모드(예를 들어, 로봇 조작기(14)의 능동 조인트(44)는 사용자로부터의 엔드 이펙터에 대한 힘/토크를 요구하지 않고 수술 기구(16)를 이동시키도록 동작됨)를 포함할 수 있다. 반자율 모드에서의 동작의 예는 여기에 참조로 포함된 Bowling 등의 미국 특허 제9,119,655호에 설명되어 있다. 또한, 로컬라이저 카메라(18)에 의해 베이스(40)의 움직임을 추적하기 위해 별개의 추적기(38)가 로봇 조작기(14)의 베이스(40)에 부착될 수 있다.

수술 내비게이션 시스템(12)과 유사하게, 로봇 조작기(14)는 본 출원에 설명된 로봇 조작기(14), 또는, 더 구체적으로 조작기 제어기(46)의 기능, 특징 및 프로세스를 구현하도록 프로그램된 프로세서(48)를 포함하는 조작기 제어기(46)를 수용할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(48)는 예컨대, 수술 내비게이션 시스템(12)의 지시 하에 링크(42)의 움직임을 통해 수술 기구(16)의 동작 및 움직임을 제어하도록 프로그램될 수 있다.

수술 절차 동안, 조작기 제어기(46)는 예컨대, 내비게이션 제어기(22)로부터 수신된 내비게이션 데이터에 기초하여 수술 기구(16)가 이동되어야 하는 원하는 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 이러한 결정 및 수술 기구(16)의 현재 위치에 관한 정보에 기초하여, 조작기 제어기(46)는 수술 기구(16)를 현재 위치에서 원하는 위치로 재배치하기 위해 링크(42)가 이동되어야 하는 정도를 결정하도록 구성될 수 있다. 링크(42)가 재배치될 위치를 나타내는 데이터는 로봇 조작기(14)의 능동 조인트(44)를 제어하는 조인트 모터 제어기(예를 들어, 각각의 모터를 제어하기 위한 것)로 전달될 수 있다. 이러한 데이터의 수신에 응답하여, 조인트 모터 제어기는 데이터에 따라 링크(42)를 이동시키고 결과적으로 수술 기구(16)를 원하는 위치로 이동시키도록 구성될 수 있다.

이제, 도 2를 참조하면, 로컬라이저 카메라(18)는 광학 센서(36) 및 내비게이션 제어기(22)에 통신 가능하게 결합된 로컬라이저 제어기(52)를 포함할 수 있다. 수술 절차 동안, 로컬라이저 제어기(52)는 광학 센서(36)가 추적기(38)로부터 수신된 검출된 광 신호를 표시하는 광학 기반 신호를 생성하거나 더 구체적으로 이러한 광 신호가 검출된 광학 센서(36)의 이미지 평면 위치를 표시하도록 광학 센서를 동작시키도록 구성될 수 있다.

추적기(38)는 광 신호를 광학 센서(36)로 지향시키는 미리 정의된 기하형상의 마커(54)를 각각 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 추적기(38)는 액티브 추적기(38)일 수 있으며, 각각은 전원으로부터 전류를 수신하여 광 신호를 생성하고 광학 센서(36)에 방출하는 적어도 3개의 액티브 마커(54)를 갖는다. 이 경우, 추적기(38)는 각각 내부 배터리에 의해 전력을 공급받을 수 있거나 내비게이션 제어기(22)를 통해 전력을 수신하도록 리드를 가질 수 있다. 예를 들어, 액티브 마커(54)는 비가시광(예를 들어, 적외선 또는 자외선)과 같은 광을 광학 센서(36)를 향해 송신하는 발광 다이오드(LED)일 수 있다.

각각의 액티브 추적기(38)는 또한 액티브 마커(54) 및 내비게이션 제어기(22)에 통신 가능하게 결합된 추적기 제어기(56)를 포함할 수 있다. 추적기 제어기(56)는 예컨대, 내비게이션 제어기(22)의 지시 하에 액티브 마커(54)가 발사되는 속도와 순서를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 추적기(38)의 추적기 제어기(56)는 내비게이션 제어기(22)에 의한 추적기(38) 및/또는 마커(54)의 구별을 용이하게 하기 위해 각각의 추적기(38)의 액티브 마커(54)가 서로 다른 속도 및/또는 시간으로 발사되게 할 수 있다. 일부 예에서, 내비게이션 제어기(22)는 액티브 마커(54)의 발사 타이밍을 제어하고, 비휘발성 데이터를 기록/판독하고, 액티브 추적기(38) 또는 액티브 추적기(38)가 부착된 객체의 상태(예를 들어, 배터리 수준, LED 파손)를 획득하기 위해 각각의 추적기 제어기(56)와 양방향 적외선 통신 채널을 형성할 수 있다.

광학 센서(36)의 샘플링 속도는 광학 센서(36)가 순차적으로 발사된 마커(54)로부터 광 신호를 검출하는 속도이다. 광학 센서(36)는 100Hz 이상, 더욱 바람직하게는 300Hz 이상, 또는, 가장 바람직하게는 500Hz 이상의 샘플링 속도를 가질 수 있다. 하나의 예에서, 광학 센서(36)는 8000Hz의 샘플링 속도를 가질 수 있다.

추적기(38)는, 능동형이 아니라, 로컬라이저 카메라(18)로부터 방출된 광을 반사하는 반사기와 같은 패시브 마커(54)를 포함하는 패시브 추적기(38)일 수 있다. 구체적으로, 로컬라이저 카메라(18)는 비가시광(예를 들어, 적외선 또는 자외선)과 같은 광으로 추적기(38)를 조명하는 광원(58)을 포함할 수 있다. 마커(54)는 로컬라이저 카메라(18)를 향해 다시 광을 반사하도록 구성될 수 있으며, 이는 이어서 광학 센서(36)에 의해 검출될 수 있다. 일부 경우에, 수술 작업 공간은 수술 작업 공간의 다양한 객체를 추적하기 위한 액티브 및 패시브 추적기(38)의 조합을 포함할 수 있다.

추적기(38)로부터 광 신호를 수신하는 광학 센서(36)에 응답하여, 광학 센서(36)는 로컬라이저 카메라(18)에 대한 추적기(38)의 자세를 나타내는, 그리고, 대응적으로, 로컬라이저 카메라(18)에 대해 추적기(38)에 부착된 객체의 자세를 나타내는 광학 기반 신호를 로컬라이저 제어기(52)로 출력할 수 있다. 특히, 각각의 광학 센서(36)는 추적기(38)로부터의 광 신호를 검출하고 이에 응답하여 각각의 광 신호가 검출된 센서 영역 내의 픽셀 좌표를 나타내는 광학 기반 신호를 출력하는 1차원 또는 2차원 센서 영역("이미지 평면"이라고도 지칭됨)을 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 광학 센서(36)로부터 출력된 광학 기반 신호는 검출된 광 신호로부터 광학 센서(36)에 의해 생성된 추적기(38)의 이미지를 나타낼 수 있으며, 이미지는 광 신호가 검출된 광학 센서(36)의 이미지 평면의 위치에 대응하는 픽셀 좌표에 블롭을 포함한다. 각각의 광 신호의 검출된 위치는 광 신호가 광학 센서(36)에 의해 수신되는 각도에 기초할 수 있고, 따라서 광학 센서(36)를 향해 검출된 광 신호를 방출한 수술 작업 공간 내의 마커(54)의 위치에 대응할 수 있다.

광학 센서(36)는 광학 기반 신호를 로컬라이저 제어기(52)에 전달할 수 있으며, 로컬라이저 제어기는 차례로 광학 센서(36)로부터 수신된 광학 기반 신호에 기초하여 각각의 광학 센서(36)에 대한 이미지 데이터를 생성하고 이러한 이미지 데이터를 내비게이션 제어기(22)에 전달할 수 있다. 광학 센서(36)에 대한 이미지 데이터는 광학 센서(36)로부터 수신된 광학 기반 신호에 의해 표현되는 이미지 및/또는 이미지 평면 위치를 나타낼 수 있다. 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 수신된 이미지 데이터에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)에 대한 추적기(38)의 자세를 나타내는 추적기 자세 데이터를 생성할 수 있다. 더 구체적으로, 내비게이션 제어기(22)는 이미지 데이터에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)의 좌표계에서 추적기(38)의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 내비게이션 제어기(22)는 각각의 광학 센서(36)에 대해 동시에 생성된 이미지 데이터 내에서 동일한 마커(54)에 대응하는 블롭을 상관시키고, 이미지 데이터의 상관된 블롭의 위치와 광학 센서(36) 사이의 미리 결정된 위치 관계에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)에 대한 마커(54)의 위치를 삼각 측량하고, 로컬라이저 카메라(18)에 대한 각각의 추적기(38)의 자세를 결정하기 위해 각각의 추적기(38)의 미리 정의된 기하형상의 마커(54)에 삼각 측량된 위치를 할당하도록 구성될 수 있다.

그 후, 내비게이션 제어기(22)는 추적기 자세 데이터에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)에 대해 추적기(38)에 부착된 객체의 자세를 나타내는 객체 자세 데이터를 생성할 수 있다. 구체적으로, 내비게이션 제어기(22)는 추적기(38)와 추적기(38)가 부착된 객체 사이의 저장된 위치 관계를 검색할 수 있고, 이러한 위치 관계를 추적기 자세 데이터에 적용하여 로컬라이저 카메라(18)에 대한 추적기(38)에 고정된 객체의 자세를 결정할 수 있다. 대안적으로, 로컬라이저 제어기(52)는 광학 센서(36)에 의해 생성된 광학 기반 신호에 기초하여 추적기 자세 데이터 및/또는 객체 자세 데이터를 결정하고 추적기 자세 데이터 및/또는 객체 자세 데이터를 추가 처리를 위해 내비게이션 제어기(22)에 송신하도록 구성될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 내비게이션 제어기(22)는 본 출원에 설명된 내비게이션 제어기(22)의 기능, 특징 및 프로세스를 수행하도록 프로그램된 프로세서(24)를 포함할 수 있다. 내비게이션 제어기(22)는 또한 프로세서(24)에 각각 동작 가능하게 결합된 메모리(60) 및 비휘발성 저장소(62)를 포함할 수 있다.

프로세서(24)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 유닛, 현장 프로그램 가능 게이트 어레이, 프로그램 가능 로직 디바이스, 상태 기계, 로직 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 또는 메모리(60)에 저장된 작동 명령어를 기초로 신호(아날로그 또는 디지털)를 조작하는 임의의 다른 디바이스 중에서 선택된 하나 이상의 디바이스를 포함할 수 있다. 메모리(60)는 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 정적 랜덤 액세스 메모리( SRAM), 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 플래시 메모리, 캐시 메모리 또는 정보를 저장할 수 있는 임의의 다른 디바이스를 포함하지만 이에 제한되지 않는 단일 메모리 디바이스 또는 복수의 메모리 디바이스를 포함할 수 있다. 비휘발성 저장소(62)는 하드 드라이브, 광학 드라이브, 테이프 드라이브, 비휘발성 솔리드 스테이트 디바이스, 또는 정보를 지속적으로 저장할 수 있는 임의의 다른 디바이스와 같은 하나 이상의 영구 데이터 저장 디바이스를 포함할 수 있다.

비휘발성 저장소(62)는 위치 측정 엔진(66), 수술 내비게이터(68) 및 최적화기(70)와 같은 하나 이상의 애플리케이션 및/또는 모듈을 포함할 수 있는 소프트웨어(64)를 저장할 수 있다. 각각의 애플리케이션 또는 모듈은 단독으로 또는 조합하여 Java, C, C++, C#, Objective C, Fortran, Pascal, Java Script, Python, Perl 및 PL/SQL 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 프로그래밍 언어 및/또는 기술로부터 컴파일되거나 해석되는 별개의 컴퓨터 실행 가능 명령어 세트로 구현될 수 있다. 프로세서(24)는 비휘발성 저장소(62)에 저장된 소프트웨어(64)의 제어하에 동작할 수 있다. 특히, 프로세서(24)는 메모리(60)를 판독하고 소프트웨어(64)를 구현하는 컴퓨터 실행 가능 명령어를 실행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(24)에 의해 실행될 때, 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(24)가 본 출원에 설명된 내비게이션 제어기(22)의 구성된 기능, 특징 및 프로세스를 구현하도록 구성될 수 있다.

내비게이션 제어기(22)의 비휘발성 저장소(62)는 또한 내비게이션 제어기(22)의 동작을 용이하도록 하는 데이터(74)를 저장할 수 있다. 구체적으로, 내비게이션 제어기(22)의 소프트웨어(64)는 본 출원에 설명된 내비게이션 제어기(22)의 기능, 특징 및 프로세스의 구현을 용이하게 하기 위해 데이터(74)에 액세스하도록 실행 시 구성될 수 있다. 예를 들어, 비휘발성 저장소(62)에 저장된 데이터(74)는 모델 데이터(76), 수술 계획 데이터(78) 및 최적의 블롭 데이터(80)를 포함할 수 있다.

모델 데이터(76)는 앞서 설명한 바와 같이, 외과의사의 손이나 손가락과 같은 잠재적인 장애물에 대한 가상 모델, 수술 절차에 사용되는 수술 기구에 대한 가상 모델을 비롯하여, 수술 절차에 대한 관심 해부학적 구조의 가상 모델을 포함할 수 있다. 모델 데이터(76)는 또한 추적기(38)의 마커(54)의 미리 결정된 기하형상 및 각각의 추적기(38)와 추적기(38)가 부착된 객체 사이의 위치 관계를 나타내는 각각의 추적기(38)에 대한 가상 모델을 포함할 수 있다. 모델 데이터(76)는 또한 로컬라이저 카메라(18)에 특정한 좌표계에서 광학 센서(36)의 위치와 같은 로컬라이저 카메라(18)의 구성 파라미터를 표시하여 로컬라이저 카메라(18)에 의해 생성된 이미지 데이터에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)에 특정한 좌표계에서 마커(54)의 위치를 삼각 측량할 수 있게 할 수 있다.

수술 계획 데이터(78)는 수술 절차와 관련된 환자의 해부학적 구조와 목표 용적을 식별할 수 있고, 수술 절차에 사용되는 기구를 식별할 수 있으며, 수술 절차 중 계획된 기구의 궤적과 환자 조직의 계획된 움직임을 정의할 수 있다. 최적의 블롭 데이터(80)는 수신된 광 신호를 최적화하고 추적 정밀도를 개선시키기 위해 추적기(38)의 마커(54)로부터 수신된 광 신호로부터 로컬라이저 카메라(18)에 의해 생성된 블롭에 대한 최적의 특성을 나타낼 수 있다.

내비게이션 제어기(22)의 프로세서(24)에 의해 실행 가능한 소프트웨어(64)를 다시 참조하면, 위치 측정 엔진(66)은 예컨대 로컬라이저 카메라(18)로부터 수신된 이미지 데이터에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)에 대한 추적기(38)의 자세를 나타내는 추적기 자세 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 위치 측정 엔진(66)은 또한 예컨대, 모델 데이터(76)에 표시된 위치 관계 및 추적기 자세 데이터에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)에 대한 추적기(38)의 자세를 로컬라이저 카메라(18)에 대한 추적기(38)에 부착된 객체의 자세로 변환하도록 구성될 수 있다.

수술 내비게이터(68)는 객체 자세 데이터 및 수술 계획 데이터(78)에 기초하여 수술 지침을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 수술 내비게이터(68)는 내비게이션 디스플레이(28, 30) 상에 추적된 객체의 상대적 자세를 디스플레이하도록 구성될 수 있고, 다른 추적된 객체와의 원치 않는 접촉을 피하면서 수술 기구(16)를 이동시키기 위해 로봇 조작기(14)에 제어 명령을 발행하도록 구성될 수 있다.

최적화기(70)는 로컬라이저 카메라(18)에 의해 생성된 이미지 데이터와 최적의 블롭 데이터(80)의 비교에 기초하여, 예컨대, 추적기(38)의 마커(54)에 의해 로컬라이저 카메라(18)로 송신되는 광 신호를 조절함으로써 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하도록 구성될 수 있다. 이러한 최적화의 예는 아래에 더 구체적으로 설명되어 있다.

조작기 제어기(46) 및 로컬라이저 제어기(52) 각각은 또한 프로세서에 의해 실행될 때 본 출원에 설명된 제어기의 기능, 특징 및 프로세스를 구현하도록 구성된 데이터 및 소프트웨어를 포함하는 프로세서, 메모리, 비휘발성 저장소를 포함할 수 있다.

도 3은 추적 정밀도를 개선시키기 위해 추적기(38)로부터 방출되는 광 신호를 조절함으로써 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하는 방법(100)을 예시한다. 방법(100)은 액티브 마커(54)를 포함하는 액티브 추적기(38)가 수술 작업 공간에 존재할 때 이용될 수 있다. 방법(100)은 예컨대, 소프트웨어(64) 실행시, 수술 내비게이션 시스템(12)에 의해, 또는, 더 구체적으로, 내비게이션 제어기(22)에 의해 이행될 수 있다.

블록 102에서, 추적기(38)는 추적되기를 원하는 수술 작업 공간의 객체에 대해 배치될 수 있다. 특히, 추적기(38)는 각각의 객체에 부착될 수 있으며, 각각의 추적기(38)는 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커(54)를 포함한다. 각각의 추적기(38), 또는 더 구체적으로 각각의 추적기(38)의 마커(54)와 추적기(38)가 부착된 객체 사이의 위치 관계는 내비게이션 제어기(22)의 비휘발성 저장소(62)에 모델 데이터(76)로서 저장될 수 있다.

블록 104에서, 예컨대, 내비게이션 제어기(22)의 지시 하에 로컬라이저 카메라(18)에 의해 이미지 데이터가 생성될 수 있다. 특히, 내비게이션 제어기(22)는 액티브 마커(54)로부터 비가시광 신호와 같은 광 신호를 발사하도록 추적기 제어기(56)에 지시하는 추적기(38)의 추적기 제어기(56)에 제어 신호를 전달할 수 있다. 동시에, 내비게이션 제어기(22)는 액티브 마커(54)로부터 방출된 광 신호를 검출하기 위해 광학 센서(36)를 동작시키도록 로컬라이저 제어기(52)에 지시하는 제어 신호를 로컬라이저 제어기(52)에 전달할 수 있다. 광학 센서(36) 각각은 이에 응답하여 각각의 액티브 마커(54)에 대한 블롭을 나타내는 광학 기반 신호를 생성할 수 있으며, 블롭은 광 신호가 액티브 마커(54)로부터 수신된 광학 센서(36)의 이미지 평면 내 위치에 대응하는 픽셀 좌표를 갖는다. 로컬라이저 제어기(52)는 광학 센서(36)로부터 광학 기반 신호를 수신하고, 앞서 설명한 바와 같이 광학 기반 신호에 대응하는 이미지 데이터를 내비게이션 제어기(22)에 전달할 수 있다.

도 4는 도 5에 예시된 예시적인 추적기(38)의 액티브 마커(54)에 의해 방출된 광 신호로부터 로컬라이저 카메라(18)의 2차원 광학 센서(36)에 대해 생성될 수 있는 이미지 데이터(120)를 예시한다. 예시된 예에 도시된 바와 같이, 이미지 데이터(120)는 블롭(124)을 포함하는 2차원 이미지(122)를 나타낼 수 있다. 블롭(124) 각각은 도 5에 예시된 추적기(38)의 액티브 마커(54) 중 다른 하나로부터 방출된 광 신호로부터 생성될 수 있고, 이미지(122)의 각 블롭(124)의 픽셀 좌표는 블롭(124)에 대응하는 광 신호가 검출된 광학 센서(36)의 이미지 평면 상의 위치에 대응할 수 있다. 예를 들어, 블롭(124)은 액티브 마커(54A)에서 방출된 광 신호로부터 생성될 수 있고, 블롭(124B)은 액티브 마커(54B)로부터 방출된 광 신호로부터 생성될 수 있는 등이다.

다시 도 3을 참조하면, 블록 106에서, 로컬라이저 카메라(18)에 의해 생성된 이미지 데이터의 각 블롭(124)은 위치 측정 엔진(66)의 실행 시, 예컨대, 내비게이션 제어기(22)에 의해 블롭(124)에 대응하는 추적기(38)의 액티브 마커(54)에 할당될 수 있다. 예를 들어, 추적기(38)의 추적기 제어기(56)는 예컨대, 내비게이션 제어기(22)의 지시 하에, 다른 시간 및/또는 속도로 액티브 마커(54)를 발사하도록 구성될 수 있고, 로컬라이저 카메라(18)는 각각의 발사된 액티브 마커(54)에 대한 별개의 이미지 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 따라서, 내비게이션 제어기(22)는 수신된 이미지 데이터의 각각의 인스턴스의 블롭(124)을 이미지 데이터가 생성될 때 발사되는 액티브 마커(54)와 상관시킬 수 있다.

추가적인 예로서, 예컨대, 액티브 마커(54)가 동시에 발사되는 경우, 내비게이션 제어기(22)는 예컨대, 미리 결정되어 내비게이션 제어기(22)의 비휘발성 저장소(62)에 모델 데이터(76)로서 저장될 수 있는, 광학 센서(36) 사이의 위치 관계에 기초하여 이미지 데이터에 에피폴라 기하형상을 적용함으로써 각각의 광학 센서(36)에 대해 동시에 생성된 이미지 데이터 내의 동일한 마커(54)에 대응하는 블롭(124)을 상관시키도록 구성될 수 있다. 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 로컬라이저 카메라(18)에 대해 상관된 블롭(124)의 각각의 그룹에 대한 3차원 위치를 삼각 측량하도록 구성될 수 있다. 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 각각의 추적기(38)의 마커(54)의 미리 결정된 기하형상을 나타내는 모델 데이터(76)를 삼각 측량 위치에 적용하여 추적기(38)의 각각의 마커(54)에 대응하는 삼각 측량 위치를 식별하고 이에 따라 블롭을 할당하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 미리 정의된 기하형상의 6개의 마커(54)를 가진 추적기(38)가 수술 작업 공간에 존재한다고 가정하면, 내비게이션 제어기(22)는 6개의 삼각 측량 위치의 각각의 가능한 조합을 식별하도록 구성될 수 있다. 각각의 가능한 조합에 대해, 내비게이션 제어기(22)는 그 후, 조합의 삼각 측량 위치에 의해 형성된 기하형상이 추적기(38)의 마커(54)의 미리 정의된 기하형상에 대응하는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 그렇다면, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 예컨대 블롭에 대응하는 삼각 측량 위치와 조합의 다른 삼각 측량 위치 사이의 관계를 미리 정의된 기하형상의 마커(54) 중 하나에 대해 매칭시킴으로써 조합의 삼각 측량 위치를 생성하기 위해 사용된 각 블롭을 블롭을 생성한 추적기(38)의 마커(54)에 대해 할당하도록 구성될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 블롭을 생성한 추적기(38)의 마커(54)에 블롭을 할당하는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 추적기(38)가 부착된 객체의 자세를 결정하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 아직 계산되지 않은 경우, 내비게이션 제어기(22)는 이미지 데이터 내의 마커(54)에 할당된 블롭의 위치 및 광학 센서(36) 사이의 미리 결정된 위치 관계에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)에 대한 추적기(38)의 각각의 마커(54)의 위치를 삼각 측량하도록 구성될 수 있다. 로컬라이저 카메라(18)에 대한 마커(54)의 위치는 로컬라이저 카메라(18)에 대한 추적기(38)의 자세를 나타내고, 내비게이션 제어기(22)는 그 후, 앞서 설명한 바와 같이, 마커(54)의 삼각 측량된 위치와 추적기(38)와 객체 사이의 미리 결정된 위치 관계에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)에 대한, 추적기(38)가 부착된 객체의 자세를 결정하도록 구성될 수 있다.

방법(100)의 다음 블록은 추적 정밀도를 개선시키기 위해 액티브 마커(54)로부터 방출된 광 신호를 최적화하는 것과 관련될 수 있다. 특히, 액티브 마커(54)로부터 차선적인 광 신호를 방출하는 것은 광학 센서(36)에 의해 차선적인 블롭이 생성되는 결과를 초래할 수 있으며, 이는 결국 차선적인 또는 부정확한 추적으로 이어질 수 있다. 예를 들어, 액티브 마커(54)로부터 방출된 광 신호의 강도가 현재 주변 조명 조건 및 액티브 마커(54)와 로컬라이저 카메라(18) 사이의 현재 거리에 대해 너무 낮은 경우, 이때, 로컬라이저 카메라(18)는 액티브 마커(54)를 추적하기 위해 광 신호를 적절하게 검출할 수 없을 수 있다. 대안적으로, 액티브 마커(54)로부터 방출된 광 신호의 강도가 너무 높으면, 이때, 광 신호는 각각의 광학 센서(36)의 이미지 평면의 하나 이상의 픽셀을 과포화시킬 수 있으며, 이는 이미지 데이터에 영향을 미치는 원치 않는 아티팩트를 도입할 수 있고, 이러한 아티팩트는 액티브 마커(54)를 정밀하게 추적하는 내비게이션 제어기(22)의 능력에 영향을 미칠 수 있다.

예로서, 도 6은 광학 센서(36)의 하나 이상의 픽셀의 과포화를 야기하는 액티브 마커(54)로부터 방출된 광 신호로부터 광학 센서(36)에 의해 생성될 수 있는 예시적인 이미지 데이터(132)를 예시한다. 예시된 예에 도시된 바와 같이, 이미지 데이터(132)는 블루밍 아티팩트(134) 및 스미어 아티팩트(136)와 같은 과포화로 인해 발생된 원치 않는 아티팩트를 포함할 수 있다. 이러한 아티팩트는 내비게이션 제어기(22)가 로컬라이저 카메라(18)에 대한 액티브 마커(54)의 3차원 위치를 부정확하게 계산하게 할 수 있으며, 이는 결국 액티브 마커(54)가 대응하는 객체의 부정확한 추적으로 이어질 수 있다. 반대로, 도 7은 액티브 마커(54)로부터 방출된 최적의 광 신호로부터 광학 센서(36)에 의해 생성될 수 있는 예시적인 이미지 데이터(138)를 예시한다. 예시된 예에 도시된 바와 같이, 이미지 데이터(138)는 균일한 강도를 갖는 원형의 광 신호로부터 생성된 블롭(124N)을 묘사할 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 블록 108에서 이미지 데이터의 블롭(124) 중 하나가 선택될 수 있고, 블록 110에서 선택된 블롭(124)의 하나 이상의 특성이 취득될 수 있다. 예를 들어, 내비게이션 제어기(22)는 예컨대, 최적화기(70)를 통해 선택된 블롭(124)의 강도 특성, 및/또는 크기 특성, 및/또는 형상 특성을 식별할 수 있다. 강도 특성은 선택된 블롭(124)에 대응하는 광학 센서(36)에 의해 수신된 광 신호의 크기에 대응할 수 있고, 블롭(124)의 가장 높은 픽셀 강도, 블롭(124)의 평균 픽셀 강도, 또는 블롭 124의 제1 순간으로서 결정될 수 있다. 크기 특성은 블롭(124)의 면적에 대응할 수 있고 블롭(124)을 형성하는 픽셀 수를 카운트함으로써 결정될 수 있다. 선택된 블롭(124)의 형상 특성은 선택된 블롭(124)의 둘레에 대응할 수 있고 에지 검출 알고리즘을 사용하여 결정될 수 있다.

블록 112에서, 취득된 특성은 대응하는 최적의 특성과 비교될 수 있고, 블록 114에서는 비교에 기초하여 블롭이 최적인지 여부가 결정될 수 있다. 더 구체적으로, 내비게이션 제어기(22)의 비휘발성 저장소(62)는 하나 이상의 최적의 블롭 특성을 나타내는 최적의 블롭 데이터(80)를 저장할 수 있다. 광학 블롭 데이터(80)에 의해 표시된 최적의 블롭 특성은 수술 내비게이션 시스템(12)이 블롭을 생성한 마커(54)를 정확하게 위치 측정할 수 있도록 하는 블롭의 특성에 대응할 수 있고, 따라서 취득된 특성과 비교하여 해당 블롭이 내비게이션 목적을 위해 최적인지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 최적의 블롭 데이터(80)는 취득된 강도 특성과의 비교를 위한 최적의 강도 특성, 및/또는 취득된 크기 특성과의 비교를 위한 최적의 크기 특성, 및/또는 취득된 형상 특성과의 비교를 위한 최적의 형상 특성을 나타낼 수 있다.

각각의 최적의 블롭 특성은 대응하는 취득된 블롭 특성이 최적이라고 고려될 수 있는 최적의 값 또는 최적의 값의 범위를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제한 없이, 최적의 강도 특성은 광학 센서(36)의 픽셀의 전체 스케일 강도 값의 75% 이상 95% 이하인 단일 강도 값, 예컨대, 80%, 85% 또는 90%를 나타낼 수 있다. 광학 센서(36)의 픽셀의 전체 스케일 강도 값은 주어진 픽셀이 과포화되기 전에 수용할 수 있는 최대 광 강도에 대응할 수 있다. 취득된 강도 특성이 표시된 최적의 강도 값보다 더 크거나 그 보다 작은 경우, 이때, 취득된 강도 특성은 최적이라고 고려되지 않을 수 있다.

대안적으로, 최적의 강도 특성은 광학 센서(36)의 픽셀의 전체 스케일 강도 값의 75%와 같은 하위 강도 임계값과, 광학 센서(36)의 픽셀의 전체 스케일 강도의 95%와 같은 상위 강도 임계값에 의해 정의되는 최적의 값의 범위를 나타낼 수 있다. 이 경우, 취득된 강도 특성이 하위 임계 강도 값 이상이고, 상위 임계 강도 값 이하인 경우, 취득된 강도 특성은 최적으로 고려될 수 있다. 대안적인 비제한적인 예로서, 최적의 강도 특성은 광학 센서(36)의 픽셀의 전체 스케일 강도 값의 60% 내지 95%, 80% 내지 95%, 또는 85% 내지 95%의 범위를 나타낼 수 있다. 최적의 크기 특성은 유사하게 취득된 크기 특성이 최적이라고 고려될 수 있는 면적 값 또는 면적 값의 범위를 나타낼 수 있다.

최적의 형상 특성은 최적의 면적을 갖는 최적의 형상(예를 들어, 원)을 나타낼 수 있으며, 최적 비율 값(예를 들어, 1) 또는 하위 비율 임계값(예를 들어, 0.8)과 상위 비율 임계값(예를 들어, 1.2)으로 정의되는 최적 비율 값의 범위를 나타낼 수 있다. 주어진 블롭의 취득된 형상 특성을 최적의 형상 특성과 비교하기 위해, 내비게이션 제어기(22)는 취득된 블롭의 형상을 최적의 형상 특성의 최적의 형상과 정렬하고, 취득된 형상 외부로 연장되는 최적의 형상의 면적에 대한 최적의 형상 외부로 연장하는 취득된 형상의 면적의 비율을 계산하도록 구성될 수 있다. 이 계산된 비율은 주어진 블롭의 취득된 형상 특성을 적어도 부분적으로 정의하는 것으로 고려될 수 있다. 최적의 형상 특성이 단일 최적 비율 값을 나타내는 경우, 이때, 계산된 비율이 최적 비율 값과 동일하면 취득된 형상 특성이 최적이라고 고려될 수 있다. 대안적으로, 최적의 형상 특성이 최적 비율 값의 범위를 나타내는 경우, 이때, 계산된 비율이 하위 비율 임계값 이상이고 상위 비율 임계값 이하이면 취득된 형상 특성이 최적인 것으로 고려될 수 있다.

취득된 블롭 특성이 차선적(블록 114의 "아니오" 분기)이라는 결정에 응답하여, 블록 116에서 블롭(124)에 대응하는 액티브 마커(54)로부터 방출된 광 신호는 마커(54)의 향후 추적을 위해 조절될 수 있고, 예컨대, 액티브 마커(54)가 향후 추적에서 최적이거나 최적에 더 가까운 블롭 특성을 생성하도록 하는 광 신호를 방출하도록 조절될 수 있다. 더 구체적으로, 액티브 마커(54)에서 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간이 조절될 수 있다. 예를 들어, 내비게이션 제어기(22)는 예컨대, 최적화기(70)를 통해, 추적기 제어기(56)가 마커(54)의 향후 추적을 위해 액티브 마커(54)로부터 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 조절하도록 하는 액티브 마커(54)에 대한 제어 신호를 추적기 제어기(56)에 전달하도록 구성될 수 있다. 더 구체적으로, 취득된 블롭 특성이 대응하는 최적의 블롭 특성에 의해 정의된 하나 이상의 최적의 값보다 더 큰 경우, 이때, 내비게이션 제어기(22)는 추적기 제어기(56)가 액티브 마커(54)로부터 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 감소시키도록 하는 제어 신호를 추적기 제어기(56)에 전달하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 취득된 블롭 특성이 대응 최적의 블롭 특성에 의해 정의된 하나 이상의 최적의 값 미만인 경우, 이때, 내비게이션 제어기(22)는 추적기 제어기(56)가 액티브 마커(54)로부터 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키도록 하는 제어 신호를 추적기 제어기(56)에 전달하도록 구성될 수 있다.

액티브 마커(54)에서 방출되는 광 신호의 강도는 액티브 마커(54)에 인가되는 전류의 크기에 비례할 수 있다. 따라서, 액티브 마커(54)로부터 방출된 광 신호의 강도가 증가되어야 한다면, 이때, 추적기 제어기(56)에 전달되는 제어 신호는 추적기 제어기(56)가 향후 추적 반복에서 액티브 마커(54)에 인가되는 전류를 증가시키게 할 수 있다. 반대로, 액티브 마커(54)로부터 방출된 광 신호의 강도가 감소되어야 한다면, 이때, 추적기 제어기(56)에 전달되는 제어 신호는 추적기 제어기(56)가 향후 추적 반복에서 액티브 마커(54)에 인가되는 전류를 감소시키게 할 수 있다. 액티브 마커(54)에서 방출되는 광 신호의 지속기간은 액티브 마커(54)에 전류가 인가되는 지속기간에 비례할 수 있으며, 이는 유사하게 조절되어 지속기간이 더 짧거나 더 길어지게 할 수 있다.

방출된 광 신호의 강도 및/또는 지속기간이 증가하거나 감소하는 정도는 취득된 특성과 최적의 특성 사이의 차이에 비례할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 내비게이션 제어기(22)는 PID 루프 및/또는 저장된 참조표를 구현하여, 취득된 블롭 특성이 최적이 되게 하도록 방출된 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키거나 감소시키는 정도를 결정하도록 구성될 수 있다.

일부 예에서, 내비게이션 제어기(22)는 다른 것에 비해 특정 유형의 취득된 블롭 특성을 최적화하는 데 우선순위를 두도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 주어진 블롭(124)에 대해 내비게이션 제어기(22)는 블롭(124)의 취득된 강도 특성을 먼저 최적화하도록 구성될 수 있다. 취득된 강도 특성이 최적화되는 것에 응답하여, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 취득된 크기 특성을 최적화하도록 구성될 수 있다. 취득된 크기 특성이 최적화되는 것에 응답하여, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 취득된 형상 특성을 최적화하도록 구성될 수 있다. 각각의 추적 및 최적화 반복 동안, 내비게이션 제어기(22)는 따라서 가장 높은 우선순위의 블롭 특성 유형이 최적인지 여부를 취득하고 확인하도록 구성될 수 있다. 그렇지 않은 경우, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 바와 같이 향후 반복을 위한 블롭 특성의 유형을 최적화하기 위해 대응하는 액티브 마커(54)로부터 방출되는 광 신호를 조절하도록 구성될 수 있다. 우선순위가 가장 높은 블롭 특성의 유형이 최적이라고 결정되는 경우, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 차순위 최고 우선순위의 블롭 특성의 유형이 최적인지 여부를 취득하고 확인하도록 구성될 수 있는 등이다.

취득된 블롭 특성 각각이 최적이라는 결정(블록 114의 "예" 분기) 또는 블록 116에서 대응하는 액티브 마커(54)로부터 방출된 광 신호의 조절에 응답하여, 블록 118에서, 이미지 데이터가 최적의 블롭 특성에 대해 아직 확인되지 않은 추가적인 블롭(124)을 함유하는지 여부에 대한 결정이 이루어질 수 있다. 만약 그렇다면(블록 118의 "예" 분기), 그 후, 방법(100)은 추가적인 블롭(124)을 선택하고 적절한 경우 블록(110 내지 116)을 반복하기 위해 블록 108로 복귀할 수 있다. 그렇지 않은 경우(블록 118의 "아니오" 분기), 그 후, 방법(100)은 블록 104로 복귀하여 수술 작업 공간의 추적기(38)에 대한 추가 이미지 데이터 등을 생성할 수 있다. 따라서, 주어진 마커(54)로부터 방출된 광 신호는 시간에 따라 변할 수 있으며 주어진 수술 절차에 걸쳐 여러 번 조절될 수 있다.

일부 경우에, 각 블롭(124)을 개별적으로 최적화하는 대신, 내비게이션 제어기(22)는 동일한 액티브 마커(54)에 대응하는 이미지 데이터의 블롭(124)을 함께 최적화하도록 구성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 로컬라이저 카메라(18)에 의해 생성된 이미지 데이터는 각각의 광학 센서(36)에 대한 이미지 데이터를 포함할 수 있으며, 이미지 데이터의 각각의 인스턴스는 이미지 데이터가 캡처될 때 광 신호를 방출하는 수술 작업 공간의 각각의 액티브 마커(54)에 대한 블롭을 나타낸다. 앞서 설명한 바와 같이 결정될 수 있는 동일한 액티브 마커(54)에 대응하는 이미지 데이터 내의 블롭의 각각의 세트에 대해, 내비게이션 제어기(22)는 각 블롭의 적어도 하나의 특성을 취득하도록 구성될 수 있다. 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 동일한 유형(예를 들어, 강도, 크기, 형상)의 취득된 특성을 조합하여, 예컨대, 취득된 유형의 특성이 나타내는 값을 평균화함으로써, 블롭 세트에 대한 유형의 조합된 블롭 특성을 형성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 내비게이션 제어기(22)는 대응하는 블롭(124)의 취득된 강도 특성의 강도 값을 평균화함으로써 대응하는 블롭(124)의 세트에 대한 조합된 블롭 강도 특성을 결정하고, 대응하는 블롭(124)의 취득된 크기 특성이 나타내는 면적을 평균화함으로써 대응하는 블롭(124)의 세트에 대한 조합된 블롭 크기 특성을 결정하고, 대응하는 블롭(124)의 취득된 형상 특성이 나타내는 비율을 평균화함으로써 대응하는 블롭(124) 세트에 대한 조합된 블롭 형상 특성을 결정하도록 구성될 수 있다.

내비게이션 제어기(22)는 그 후 각각의 조합된 블롭 특성을 대응하는 최적의 블롭 특성과 비교하여 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 그렇다면, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 바와 같이 추적기(38)가 액티브 마커(54)로부터 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 조합된 블롭 특성에 대응하는 제어 신호를 액티브 마커(54)를 포함하는 추적기(38)에 전달하도록 구성될 수 있다.

이를 위해, 내비게이션 제어기(22)는 또한 앞서 설명된 바와 같이 특정 유형의 조합된 블롭 특성을 최적화하는 데 우선순위를 두도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 동일한 액티브 마커(54)에 대응하는 블롭(124) 세트에 대해, 내비게이션 제어기(22)는 가장 높은 우선순위(예를 들어, 블롭 강도)의 유형의 조합된 블롭 특성을 먼저 결정하고, 조합된 블롭 특성을 대응하는 최적의 특성과 비교하여 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 비교에 기초하여 우선순위가 가장 높은 유형의 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 바와 같이 조합된 블롭 특성에 대응하는 액티브 마커(54)로부터 방출된 광 신호를 추적기(38)가 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기(38)에 전달하도록 구성될 수 있다.

반대로, 비교에 기초하여 조합된 블롭 특성이 차선적이 아니라는 결정에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 차순위 최고 우선순위 유형(예를 들어, 크기, 형상)인 세트의 각 블롭 특성을 취득하고, 이러한 취득된 특성을 조합하여 차순위 최고 우선순위의 유형의 추가적인 조합된 블롭 특성을 형성하고, 차순위 최고 우선순위의 유형에 대응하는 최적의 특성과 추가적인 조합된 블롭 특성을 비교하여 추가적인 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 비교에 기초하여 추가적인 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 바와 같이 추적기(38)가 대응 블롭(124)의 세트에 대응하는 액티브 마커(54)로부터 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하도록 구성될 수 있다.

일부 대안적인 예에서, 내비게이션 제어기(22)는 광학 센서(36) 중 특정 하나에 의해 생성된 이미지 데이터에 표시된 블롭(124)과 같은 액티브 마커(54)에 대응하는 블롭(124) 중 단 하나로부터 취득된 블롭 특성에 기초하여 각각의 액티브 마커(54)로부터 방출된 광 신호를 최적화하도록 구성될 수 있다.

일부 경우에, 서로 다른 추적기(38)가 서로 다른 최적의 블롭 특성에 맞게 최적화될 수 있다. 이를 위해, 최적의 블롭 데이터(80)는 서로 다른 추적기(38)에 대한 하나 이상의 최적의 블롭 특성의 서로 다른 세트를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최적의 블롭 데이터(80)는 하나의 추적기(38)에 대한 광학 센서(36) 픽셀의 전체 스케일 강도 값의 90%의 최적의 강도 특성, 다른 추적기(38)에 대한 광학 센서(36) 픽셀의 전체 스케일 강도 값의 80%의 최적의 강도 특성 등을 나타낼 수 있다.

이러한 구성 하에서, 하나 이상의 추적기(38)의 액티브 마커(54)에 대응하는 블롭(124)을 나타내는 이미지 데이터를 수신하는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 추적기(38)에 특정한 하나 이상의 최적의 특성에 기초하여 각각의 추적기(38)의 액티브 마커(54)에 블롭(124)을 할당하도록 구성될 수 있다. 더 구체적으로, 블롭(124)이 주어진 추적기(38)에 대응하는지 여부를 결정하기 위해, 내비게이션 제어기(22)는 블롭(124)의 취득된 특성과 추적기(38)에 특정한 대응 최적의 특성 사이의 차이를 결정하고, 차이가 임계값(예를 들어, 대응 최적의 특성의 5%) 미만인지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 만약 그렇다면, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 블롭(124)이 추적기(38)에 대응한다고 결정하고, 예컨대, 앞서 설명한 바와 같이 추적기(38)의 미리 정의된 기하형상의 마커(54)에 기초하여 블롭(124)에 대응하는 추적기(38)의 액티브 마커(54)에 블롭(124)을 할당하도록 구성될 수 있다.

일부 예에서, 예컨대, 각 블롭(124)에 대해 다수의 유형의 특성이 취득되는 경우에, 내비게이션 제어기(22)는 블롭(124)의 취득된 특성과 추적기(38)에 특정한 대응하는 최적의 특성 사이의 각각의 차이가 결정된 대응하는 최적의 특성에 기초하여 결정된 임계값(예를 들어, 대응하는 최적의 특성의 5%) 미만인지 여부를 결정함으로써 블롭(124)이 주어진 추적기(38)에 대응하는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 내비게이션 제어기(22)는 블롭(124)의 취득된 특성과 추적기(38)에 특정한 대응 최적의 특성 사이의 차이의 평균 또는 그들 사이의 제곱된 차이의 합을 결정하고, 이러한 값이 임계값 미만인지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 만약 그렇다면, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 바와 같이 블롭(124)이 추적기(38)에 대응한다고 결정하고, 블롭(124)에 대응하는 추적기(38)의 액티브 마커(54)에 블롭(124)을 할당하도록 구성될 수 있다.

일부 예에서, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 바와 같이 동일한 액티브 마커(54)에 대응하는 것으로 식별된 주어진 블롭(124) 세트에 대한 하나 이상의 조합된 블롭 특성을 결정하고, 조합된 블롭 특성을 이전 단락에서 설명된 대응하는 최적의 특성과 비교하여 블롭(124) 세트가 주어진 추적기(38)에 대응하는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 만약 그렇다면, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 블롭(124) 세트가 추적기(38)에 대응한다고 결정하고, 예컨대, 앞서 설명한 바와 같이 추적기(38)의 미리 정의된 기하형상의 마커(54)에 기초하여 블롭(124)에 대응하는 추적기(38)의 액티브 마커(54)에 블롭(124) 세트를 할당하도록 구성될 수 있다.

추적기(38)가 서로 다른 최적의 특성으로 최적화되는 경우에, 마커(54)의 미리 결정된 기하형상이 실질적으로 동등한 다수의 추적기(38)가 수술 작업 공간에 존재할 수 있다. 달리 말해서, 수술 작업 공간에서의 동일한 자세와 동일한 발광 특성을 가정하면, 이러한 추적기(38)의 미리 결정된 마커(54)의 기하형상은 내비게이션 제어기(22)가 구별할 수 없을 수 있다. 따라서, 최적의 특성을 변화시키기 위해 이러한 추적기(38)를 최적화하는 것은 내비게이션 시스템(12)이 이러한 추적기(38) 사이를 구별하는 것을 가능하게 할 수 있다.

추적기(38)에 특정한 최적의 특성에 기초하여 주어진 추적기(38)의 액티브 마커(54)에 대응하는 블롭(124)을 결정하는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 추적기(38)의 자세를 추적하고, 앞서 설명한 바와 같이, 추적기(38)에 특정한 최적의 특성에 기초하여 추적기(38)의 액티브 마커(54)에서 방출되는 광 신호를 최적화하도록 구성될 수 있다.

일부 예에서, 내비게이션 제어기(22)는 또한, 또는, 대안적으로, 수술 작업 공간에서 액티브 마커(54)의 결정된 위치에 기초하여 추적기(38)의 액티브 마커(54)로부터 방출된 광 신호를 최적화하도록 구성될 수 있다. 더 구체적으로, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 바와 같이 이미지 데이터에 기초하여 수술 작업 공간에서 각각의 액티브 마커(54)의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 수술 작업 공간에서의 액티브 마커(54)의 결정된 위치 및/또는 최적의 특성에 기초하여, 내비게이션 제어기(22)는 추적기(38)가 액티브 마커(54) 중 적어도 하나로부터 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 추적기(38)에 전달하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 주어진 추적기(38)의 액티브 마커(54) 각각에 대해, 내비게이션 제어기(22)는 액티브 마커(54)에 대응하는 블롭(124)의 하나 이상의 취득된 특성을 매칭되는 최적의 특성과 비교하여 앞서 설명한 바와 같이 블롭(124)이 차선적인지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 액티브 마커(54)에 대응하는 블롭(124)이 차선적이라는 결정에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 추적기(38)가 액티브 마커(54)의 결정된 위치에 기초하여 액티브 마커(54)로부터 방출되는 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 추적기(38)에 전달하도록 구성될 수 있다.

더 구체적으로, 내비게이션 제어기(22)는 주어진 액티브 마커(54)의 현재 결정된 위치를 수술 작업 공간에서 이전에 결정된 액티브 마커(54)의 위치와 비교하여 액티브 마커(54)와 로컬라이저 카메라(18) 사이의 거리가 변경되었는지 여부를 결정하고, 그렇다면, 액티브 마커(54)에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 내비게이션 제어기(22)는 거리의 변화가 액티브 마커(54)와 로컬라이저 카메라(18) 사이의 거리의 증가 또는 감소를 나타내는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 거리의 변화가 증가를 나타내는 경우, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 추적기(38)가 액티브 마커(54)로부터 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키도록 하는 제어 신호를 추적기(38)에 전달하도록 구성될 수 있고, 거리가 감소한 경우, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 추적기(38)가 액티브 마커(54)로부터 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 감소시키도록 하는 제어 신호를 추적기에 전달하도록 구성될 수 있다. 방출된 광 신호의 강도 및/또는 지속기간이 증가하거나 감소하는 정도는 거리 변화에 비례할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 내비게이션 제어기(22)는 PID 루프 및/또는 저장된 참조표를 구현하여, 변경된 거리에 기초하여 방출된 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키거나 감소시키는 정도를 결정하도록 구성될 수 있다.

내비게이션 제어기(22)는 또한, 또는, 대안적으로, 비교에 기초하여 액티브 마커(54) 중 적어도 하나를 재배치하도록 구성함으로써, 액티브 마커(54)에 대응하는 블롭(124)의 취득된 특성과 최적의 특성의 비교에 기초하여 수술 작업 공간의 액티브 마커(54) 중 적어도 하나에서 방출되는 광 신호를 조절하도록 구성될 수 있다. 더 구체적으로, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 각각의 추적기(38)는 추적기(38)의 액티브 마커(54)를 재배치하기 위한 적어도 하나의 작동기(92)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 예시된 예에 도시된 바와 같이, 주어진 추적기(38)의 각각의 마커(54)는 액티브 마커(54)를 조준하도록 추적기(38)의 본체(94)에 대해 마커(54)를 회전시키도록 구성된 마커(54)에 고정된 전용 작동기(92)를 포함할 수 있다. 마커(54)가 로컬라이저 카메라(18)를 향해 추가로 조준됨에 따라, 액티브 마커(54)에서 방출된 광 신호 중 더 많은 부분이 로컬라이저 카메라(18)에 의해 검출될 수 있고, 마커(54)가 로컬라이저 카메라(18)로부터 더 멀리 조준됨에 따라, 액티브 마커(54)로부터 방출된 광 신호 중 더 적은 양이 로컬라이저 카메라(18)에 의해 검출될 수 있다.

주어진 추적기(38)의 각각의 작동기(92)는 추적기(38)의 추적기 제어기(56)에 통신 가능하게 결합되고 이에 의해 동작될 수 있다. 따라서, 내비게이션 제어기(22)는 추적기(38)의 추적기 제어기(56)에 제어 신호를 전달함으로써- 이는 차례로 액티브 마커(54)에 고정된 작동기(92)를 동작시킴으로써 로컬라이저 카메라(18)에 대한 마커(54)의 배향을 변화시킬 수 있음 - 추적기(38)의 액티브 마커(54)를 재배치하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 9a 및 도 9b는 내비게이션 제어기(22)가 예시된 액티브 마커(54)가 화살표(96A)로 표현된 방향을 향하는 상태로부터 화살표(96B)로 표현된 방향을 향하는 상태로 변경되게 하는 일 예를 예시한다.

따라서, 주어진 추적기(38)에 대응하는 수신된 이미지 데이터의 블롭(124) 각각에 대해, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 바와 같이 블롭(124)이 차선적인지 여부를 결정하기 위해 블롭(124)의 하나 이상의 취득된 특성을 대응하는 최적의 특성과 비교하도록 구성될 수 있다. 비교에 기초하여 블롭(124)이 차선적이라는 결정에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 액티브 마커(54)를 추적하는 추가적인 반복을 위해 추적기(38)가 블롭(124)에 대응하는 액티브 마커(54)를 재배치하도록 하는 제어 신호를 추적기(38)에 전달하도록 구성될 수 있다.

예로서, 각 블롭(124)의 취득된 특성이 취득된 값을 나타내고, 대응하는 최적의 특성이 적어도 하나의 최적의 값을 나타낸다고 가정하면, 각 블롭(124)에 대해, 내비게이션 제어기(22)는 취득된 값이 적어도 하나의 최적의 값보다 더 큰지 여부를 결정하기 위해 블롭(124)에 대해 표시된 취득된 값을 적어도 하나의 최적의 값에 비교하도록 구성될 수 있다. 상기 비교가 블롭(124)에 대해 취득된 값이 적어도 하나의 최적의 값보다 더 크다는 것을 나타내는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 추적기(38)가 로컬라이저 카메라(18)로부터 멀리 블롭(124)에 대응하는 액티브 마커(54)를 재배치하도록 하는 제어 신호를 추적기(38)에 전달하도록 구성될 수 있다. 반대로, 상기 비교가 블롭(124)에 대해 취득된 값이 적어도 하나의 최적의 값 미만이라는 것을 나타내는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 추적기(38)가 로컬라이저 카메라(18)를 향해 블롭(124)에 대응하는 액티브 마커(54)를 재배치하도록 하는 제어 신호를 추적기(38)에 전달하도록 구성될 수 있다.

액티브 마커(54)가 로컬라이저 카메라(18)를 향해 또는 멀어지게 재배치되는 정도는 취득된 특성과 최적의 특성 사이의 차이에 비례할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 내비게이션 제어기(22)는 취득된 특성과 최적의 특성 사이의 차이에 기초하여 액티브 마커(54)를 재배치할 정도를 결정하기 위해 PID 루프 및/또는 저장된 참조표를 구현하도록 구성될 수 있다.

도 8은 로컬라이저 카메라(18)의 하나 이상의 광학 파라미터를 조절함으로써 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 다른 방법(200)을 예시한다. 방법(200)은 패시브 마커(54)를 포함하는 패시브 추적기(38)가 수술 작업 공간에 존재할 때 이용될 수 있다. 방법(200)은 예컨대, 소프트웨어(64) 실행시, 수술 내비게이션 시스템(12)에 의해, 또는, 더 구체적으로, 내비게이션 제어기(22)에 의해 이행될 수 있다. 효율을 위해, 이미 앞서 설명된 방법(100)의 블록에 대응할 수 있는 방법(200)의 블록의 특정 세부사항은 다음 단락에서 반복되지 않는다.

블록 202에서, 추적기(38)는 추적될 객체에 대해 배치될 수 있다. 각각의 추적기(38)는 미리 결정된 기하형상의 패시브 마커(54)를 포함할 수 있다. 블록 204에서, 추적기(38)가 조명될 수 있다. 더 구체적으로, 내비게이션 제어기(22)는 로컬라이저 제어기(52)가 광원(58)으로부터 수술 작업 공간으로 광 신호를 방출하도록 하는 제어 신호를 로컬라이저 제어기(52)에 전달하도록 구성될 수 있다. 블록 206에서, 패시브 마커(54)에 의해 방출된 광 신호의 반사에 기초하여 이미지 데이터가 생성될 수 있다. 구체적으로, 로컬라이저 제어기(52)는 방출된 광 신호의 패시브 마커(54)에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커(54) 각각에 대응하는 블롭(124)을 나타내는 이미지를 나타내는 각각의 광학 센서(36)에 대한 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 각각의 광학 센서(36)에 대한 이미지 데이터 내의 각 블롭(124)의 픽셀 좌표는 반사가 검출된 광학 센서(36)의 이미지 평면 상의 위치에 대응할 수 있다. 블록 208에서, 이미지 데이터에 표시된 각 블롭(124)은 예컨대, 앞서 설명한 삼각 측량 및 매칭 방법을 사용하여 블롭(124)에 대응하는 추적기(38)의 패시브 마커(54)에 할당될 수 있다.

블록 210에서, 각 블롭(124)의 하나 이상의 특성이 취득될 수 있다. 예를 들어, 내비게이션 제어기(22)는 각 블롭(124)에 대한 강도 특성, 및/또는 크기 특성, 및/또는 형상 특성을 취득하도록 구성될 수 있다. 그 후, 블록 212에서, 취득된 블롭 특성은 내비게이션 제어기(22)의 비휘발성 저장소(62)에 저장된 최적의 블롭 데이터(80)에 표시된 것과 같은 하나 이상의 최적의 블롭 특성과 비교될 수 있다. 블록 214에서, 비교에 기초하여 블롭(124)이 최적인지 여부가 결정될 수 있다.

내비게이션 제어기(22)는 취득된 동일한 유형(예를 들어, 강도, 크기, 형상)의 블롭 특성을 조합하여 특성 유형에 대한 조합된 블롭 특성을 형성함으로써 취득된 블롭 특성을 최적의 블롭 특성과 비교하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 블롭 강도 유형 특성과 관련하여, 내비게이션 제어기(22)는 강도 유형 특성에 대한 조합된 블롭 특성으로서 블롭(124)의 취득된 강도 특성에 의해 표시되는 강도 값의 평균을 계산하도록 구성될 수 있다. 블롭 크기 유형 특성과 관련하여, 내비게이션 제어기(22)는 블롭 크기 유형 특성에 대한 조합된 블롭 특성으로서 블롭(124)의 취득된 크기 특성에 의해 표시되는 면적의 평균을 계산하도록 구성될 수 있다. 블롭 형상 유형 특성과 관련하여, 내비게이션 제어기(22)는 블롭(124)의 취득된 형상 특성이 나타내는 비율의 평균을 블롭 형상 유형 특성에 대한 조합된 블롭 특성으로 계산하도록 구성될 수 있다. 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명된 바와 같이 조합된 블롭 특성이 최적인지 여부를 결정하기 위해 조합된 블롭 특성을 그 대응하는 최적의 블롭 특성과 비교하도록 구성될 수 있다.

주어진 유형의 조합된 블롭 특성이 차선적(블록 214의 "아니오" 분기)이라는 결정에 응답하여, 블록 216에서, 로컬라이저 카메라(18)의 적어도 하나의 광학 파라미터가 조절될 수 있다. 하나의 예에서, 광원(58)으로부터 방출된 광 신호는 패시브 마커(54)가 향후 추적 반복에서 최적이거나 최적에 더 가까운 유형의 조합된 블롭 특성의 생성을 초래하는 광 신호를 전달하도록 조절될 수 있다. 더 구체적으로, 내비게이션 제어기(22)는 예컨대, 로컬라이저 제어기(52)가 앞서 설명한 바와 같이 광원(58)에 인가되는 전류를 조절하도록 하는 제어 신호를 로컬라이저 제어기(52)에 전달함으로써, 광원(58)으로부터 방출된 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 조절하도록 구성될 수 있다.

예로서, 조합된 블롭 특성이 대응하는 최적의 블롭 특성에 의해 정의된 하나 이상의 최적의 값보다 더 큰 값을 나타내는 경우, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 로컬라이저 제어기(52)가 광원(58)으로부터 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 감소시키도록 하는 제어 신호를 로컬라이저 제어기(52)에 전달하도록 구성될 수 있다. 반대로, 조합된 블롭 특성이 대응 최적의 블롭 특성에 의해 정의된 하나 이상의 최적의 값 미만인 값을 나타내는 경우, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 로컬라이저 제어기(52)가 광원(58)으로부터 방출된 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키도록 하는 제어 신호를 로컬라이저 제어기(52)에 전달하도록 구성될 수 있다.

방출된 광 신호의 강도 및/또는 지속기간이 증가하거나 감소하는 정도는 취득된 특성과 최적의 특성 사이의 차이에 비례할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 내비게이션 제어기(22)는 PID 루프 및/또는 저장된 참조표를 구현하여, 취득된 블롭 특성이 최적이 되게 하도록 방출된 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키거나 감소시키는 정도를 결정하도록 구성될 수 있다.

액티브 마커(54)와 관련하여 앞서 설명된 것과 유사하게, 내비게이션 제어기(22)는 다른 것에 비해 특정 유형의 조합된 블롭 특성의 최적화에 우선순위를 두도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 내비게이션 제어기(22)는 조합된 강도 특성을 먼저 최적화하도록 구성될 수 있다. 조합된 강도 특성이 최적화되는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 조합된 크기 특성을 최적화하도록 구성될 수 있다. 조합된 크기 특성이 최적화되는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 조합된 형상 특성을 최적화하도록 구성될 수 있다. 각각의 최적화 반복 동안, 내비게이션 제어기(22)는 가장 높은 우선순위의 조합된 블롭 특성의 유형이 최적인지 여부를 취득하고 확인하도록 구성될 수 있다. 그렇지 않은 경우, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 바와 같이 조합된 블롭 특성의 유형을 최적화하기 위해 로컬라이저 카메라(18)의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성될 수 있다. 우선순위가 가장 높은 조합된 블롭 특성의 유형이 최적이라고 결정되는 경우, 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 차순위 최고 우선순위의 조합된 블롭 특성의 유형이 최적인지를 결정하고 확인하도록 구성될 수 있는 등이다.

일부 경우에, 내비게이션 제어기(22)는 광원(58)으로부터 다양한 광 신호를 독립적으로 방출함으로써 패시브 추적기(38)를 추적하고 최적화하도록 구성될 수 있으며, 각각의 방출된 광 신호는 수술 작업 공간의 다른 추적기(38)에 대응하는 적어도 하나의 특성을 갖는다. 달리 말해서, 서로 다른 추적기(38)에 대응하는 각각의 방출된 광 신호는 수술 작업 공간에서 다른 추적기(38)에 대응하는 방출된 광 신호의 것과 다른, 광 강도 특성 및/또는 광 지속기간 특성과 같은 적어도 하나의 특성을 가질 수 있다.

수술 작업 공간에서 추적기(38)의 다양한 자세에 기초하여, 방출된 광 신호에 대한 추적기(38) 중 하나에 의해 생성된 블롭(124)의 특성은 동일한 광 신호에 대해 다른 추적기(38)에 의해 생성된 블롭(124)의 특성으로부터 변할 수 있다. 대응적으로, 서로 다른 추적기(38)는 서로 다른 특성의 방출된 광 신호에 응답하여 최적의 블롭을 생성할 수 있다. 예를 들어, 하나의 추적기(38)는 광원(58)으로부터 방출된 광 신호가 광원(58)의 전체 강도 레벨의 90%일 때 최적의 블롭(124)을 생성할 수 있고, 다른 추적기(38)는 광원(58)으로부터 방출된 광 신호가 광원(58)의 전체 강도 레벨의 80%일 때 최적의 블롭(124)을 생성할 수 있는 등이다.

따라서, 내비게이션 제어기(22)는 다양한 특성을 갖는, 예컨대, 60% 내지 95% 범위의 다양한 강도 레벨을 갖는, 광원(58)으로부터 광 신호를 방출하는 것과 방출된 광 신호의 패시브 마커(54)에 의한 반사로부터 생성된 패시브 마커(54) 각각에 대한 블롭(124)을 나타내는 각각의 방출된 광 신호에 대응하는 로컬라이저 카메라(18)로부터 이미지 데이터를 수신하는 것 사이에서 교번함으로써 추적기(38)의 추적을 추적하고 최적화하도록 구성될 수 있다. 수신된 이미지 데이터의 각각의 인스턴스는 각각의 추적기(38)의 각각의 패시브 마커(54)에 의해 생성된 블롭(124)을 포함할 수 있지만, 하나의 추적기(38)의 패시브 마커(54)에 대응하는 블롭(124)은 수술 작업 공간의 추적기(38)의 자세와 방출된 광 신호의 특성에 기초하여 다른 추적기(38)의 패시브 마커(54)에 대응하는 블롭(124)보다 최적에 더 가까울 수 있다.

따라서, 각각의 추적기(38)에 대해, 내비게이션 제어기(22)는 추적기(38)의 마커(54)에 대응하는 이미지 데이터의 각각의 수신된 인스턴스에서 각 블롭(124)의 특성을 취득하고, 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하여 수신된 이미지 데이터의 인스턴스 중 어느 것이 최적에 가장 가까운지를 결정하도록 구성될 수 있다. 최적에 가장 가까운 수신된 이미지 데이터의 인스턴스를 결정하는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 수신된 이미지 데이터의 인스턴스에 대응하는 광 신호의 특성을 추적기(38)에 할당하고 추적기(38)에 할당된 광 신호 특성에 기초하여 수술 작업 공간에서 추적기(38)의 자세를 추적하는 향후 반복을 수행하도록 구성될 수 있다.

따라서, 각각의 추적기(38)에는 특정 광 특성이 할당될 수 있고, 주어진 추적기(38)의 자세를 추적하기 위해, 내비게이션 제어기(22)는 예컨대, 추적기(38)에 할당된 광 특성을 갖는 광 신호를 방출함으로써, 추적기(38)에 특정한 광원(58)으로부터 광 신호를 방출하도록 구성될 수 있다. 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 바와 같이 추적기(38)에 특정한 방출된 광 신호에 대해 수신된 이미지 데이터에 표시된 블롭(124)에 기초하여 추적기(38)의 자세를 추적하도록 구성될 수 있다.

내비게이션 제어기(22)는 또한 하나의 추적기(38) 및 하나 이상의 저장된 최적의 특성에 할당된 조명 특성에 기초하여 다른 추적기(38)의 패시브 마커(54)에 대응하는 것으로부터 하나의 추적기(38)의 패시브 마커(54)에 대응하는 블롭(124)을 구별하도록 구성될 수 있다. 더 구체적으로, 주어진 추적기(38)에 대응하는 적어도 하나의 특성을 갖는 광원(58)으로부터 방출된 광 신호에 대응하는 이미지 데이터를 수신하는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 이미지 데이터에 의해 표시된 각 블롭(124)의 적어도 하나의 특성을 취득하고, 블롭(124)의 취득된 특성을 하나 이상의 최적의 특성과 비교하고, 비교에 기초하여 블롭(124)을 구별함으로써, 수술 작업 공간에서 주어진 추적기(38)에 대응하는 블롭(124)을 다른 추적기(38)로부터 구별하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 이미지 데이터에 의해 표시된 블롭(124) 각각에 대해, 내비게이션 제어기(22)는 예컨대, 차이의 평균 또는 차이의 제곱의 합을 계산함으로써 블롭(124)의 하나 이상의 취득된 특성과 대응하는 하나 이상의 최적의 특성 사이의 차이를 결정하도록 구성될 수 있다. 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 결정된 차이가 임계값 미만인지 여부를 결정하고, 그렇다면 블롭(124)이 주어진 추적기(38)에 대응한다고 결정하도록 구성될 수 있다. 대안적인 예에서, 내비게이션 제어기(22)는 블롭(124)의 취득된 특성과 대응하는 최적의 특성 사이의 각각의 차이가 임계값 미만이라는 결정에 응답하여 블롭(124)이 주어진 추적기(38)에 대응한다고 결정하도록 구성될 수 있다.

주어진 추적기(38)에 대응하는 블롭(124)을 구별하는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명된 바와 같이 주어진 추적기(38)의 추적을 최적화하기 위해 주어진 추적기(38)에 할당된 방출된 광 신호의 특성을 조절하도록 구성될 수 있다. 주어진 추적기(38)의 추적 및/또는 추적 최적화의 다음 반복에서, 내비게이션 제어기(22)는 조절된 특성을 이용하도록 구성될 수 있다. 앞서 설명한 것과 유사하게, 다양한 특성을 갖는 광원(58)에서 방출되는 광 신호를 사용하여 추적기(38)를 추적하고 최적화할 때, 패시브 마커(54)의 실질적으로 동등한 미리 결정된 기하형상을 갖는 다수의 추적기(38)가 수술 작업 공간에 존재할 수 있다.

일부 예에서, 내비게이션 제어기(22)는 또한 수술 작업 공간에서 추적기(38)의 추적된 자세에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성될 수 있다. 더 구체적으로, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 바와 같이 수신된 이미지 데이터에 기초하여 수술 작업 공간에서 각각의 패시브 마커(54)의 위치- 이는 차례로 수술 작업 공간에서 추적기(38)의 자세를 나타낼 수 있음 -를 결정하도록 구성될 수 있다. 결정된 자세에 기초하여, 내비게이션 제어기(22)는 로컬라이저 카메라(18)의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 블롭(124)의 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하고 블롭(124)이 차선적이라고 결정하는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 패시브 마커(54)의 결정된 위치에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성될 수 있다.

하나의 예에서, 내비게이션 제어기(22)는 하나 이상의 추적기(38)의 패시브 마커(54)와 로컬라이저 카메라(18) 사이의 평균 거리를 결정하고, 이 평균 차이를 패시브 마커(54)에 대해 이전에 계산된 평균 거리와 비교하여 패시브 마커(54)와 로컬라이저 카메라(18) 사이의 평균 거리의 변화를 결정하도록 구성됨으로써 패시브 마커(54)의 결정된 위치에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성될 수 있다. 그 후, 내비게이션 제어기(22)는 평균 거리의 변화에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 내비게이션 제어기(22)는 평균 거리의 변화가 패시브 마커(54)와 로컬라이저 카메라(18) 사이의 평균 거리의 증가 또는 감소를 나타내는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 거리 변화가 패시브 마커(54)와 로컬라이저 카메라(18) 사이의 평균 거리 증가를 나타내는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 패시브 마커(54)를 조명하도록 광원(58)에서 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키도록 구성될 수 있다. 반대로, 거리 변화가 패시브 마커(54)와 로컬라이저 카메라(18) 사이의 평균 거리의 감소를 나타내는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 패시브 마커(54)를 조명하도록 광원(58)으로부터 방출되는 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 감소시키도록 구성될 수 있다. 방출된 광 신호의 강도 및/또는 지속기간이 증가하거나 감소하는 정도는 평균 거리의 변화에 비례할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 내비게이션 제어기(22)는 PID 루프 및/또는 저장된 참조표를 구현하여, 평균 거리의 변화에 기초하여 취득된 블롭 특성이 최적이 되게 하도록 방출된 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키거나 감소시키는 정도를 결정하도록 구성될 수 있다.

일부 예에서, 광원(58)으로부터 방출되는 광 신호를 조절하는 것에 추가적으로 또는 대안적으로, 내비게이션 제어기(22)는 마커(54)로부터 생성된 블롭(124)을 최적화하기 위해 로컬라이저 카메라(18)의 다른 광학 파라미터를 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 내비게이션 제어기(22)는 블롭(124)의 하나 이상의 취득된 특성과 하나 이상의 최적의 특성의 비교에 기초하여 로컬라이저 카메라(18)의 각각의 광학 센서(36)의 전자 조리개 시간을 조절하도록 구성될 수 있다. 더 구체적으로, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 바와 같이 광학 센서(36)에 대해 생성된 이미지 데이터로부터 각각의 광학 센서(36)에 대해 하나 이상의 조합된 블롭 특성을 형성하고, 각각의 조합된 블롭 특성에 대해, 조합된 블롭 특성에 의해 표시되는 값을 대응 최적의 블롭 특성이 나타내는 최적의 값과 비교하도록 구성될 수 있다. 상기 비교가 조합된 블롭 특성의 값이 최적의 값보다 더 크다는 것을 나타내는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 대응하는 광학 센서(36)의 전자 조리개 시간을 감소시키도록 구성될 수 있고, 상기 비교가 조합된 블롭 특성의 값이 최적의 값 미만임을 나타내는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 대응하는 광학 센서(36)의 전자 조리개 시간을 증가시키도록 구성될 수 있다.

추가적인 예로서, 로컬라이저 카메라(18)는 또한 각각의 광학 센서(36)에 대한 기계식 셔터 및/또는 기계식 조리개를 포함할 수 있으며, 내비게이션 제어기(22)는 블롭(124)의 하나 이상의 취득된 특성과 하나 이상의 최적의 특성의 비교에 기초하여 기계식 셔터의 셔터 시간을 조절하고 및/또는 각각의 광학 센서의 기계식 조리개(36)의 캡처 크기를 조절하도록 구성될 수 있다. 더 구체적으로, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 바와 같이 광학 센서(36)에 대해 생성된 이미지 데이터로부터 각각의 광학 센서(36)에 대해 하나 이상의 조합된 블롭 특성을 형성하고, 각각의 조합된 블롭 특성에 대해, 조합된 블롭 특성에 의해 표시되는 값을 대응 최적의 블롭 특성이 나타내는 최적의 값과 비교하도록 구성될 수 있다. 상기 비교가 조합된 블롭 특성의 값이 최적의 값보다 더 크다는 것을 나타내는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 기계식 셔터의 셔터 시간 및/또는 광학 센서(36)에 대한 기계식 조리개의 캡처 크기를 감소시키도록 구성될 수 있고, 상기 비교가 조합된 블롭 특성의 값이 최적의 값 미만이라는 것을 나타내는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 기계식 셔터의 셔터 시간 및/또는 광학 센서(36)에 대한 기계식 조리개의 캡처 크기를 증가시키도록 구성될 수 있다.

도 8을 다시 참조하면, 각각의 조합된 블롭 특성이 최적이라는 결정(블록 214의 "예" 분기) 또는 블록 216에서 로컬라이저 카메라(18)의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 것에 응답하여, 방법(200)은 블록 204로 복귀하여 로컬라이저 카메라(18)의 광원(58)을 통해 추적기(38)를 다시 조명할 수 있다.

일부 예에서, 각각의 추적기(38)의 패시브 마커(54)는 수동으로 재배치 가능할 수 있고, 내비게이션 제어기(22)는 또한 블롭(124)의 취득된 특성과 최적의 특성의 비교에 기초하여 추적기(38) 중 적어도 하나의 패시브 마커(54)를 재배치 대한 지침을 결정하고 예컨대, 디스플레이(28, 30) 상에 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 주어진 추적기(38)의 각각의 패시브 마커(54)는 패시브 마커(54)를 로컬라이저 카메라(18)를 향해 또는 그로부터 멀어지게 조준하도록 사용자가 추적기(38)의 본체(94)에 대해 패시브 마커(54)를 수동으로 회전시킬 수 있도록 하는 회전 가능한 소켓(98)에 안착될 수 있다.

따라서, 수신된 이미지 데이터에 의해 표시된 블롭(124) 각각에 대해, 내비게이션 제어기(22)는 블롭(124)에 대응하는 패시브 마커(54)에 블롭(124)을 할당하고, 블롭(124)이 차선적인지 여부를 결정하기 위해 블롭(124)의 하나 이상의 취득된 특성을 하나 이상의 최적으로 대응하는 최적의 특성과 비교하고, 비교에 기초하여 블롭(124)이 차선적이라는 결정에 응답하여, 블롭(124)에 대응하는 패시브 마커(54)를 재배치하기 위한 지침을 결정하고 디스플레이하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 각 블롭(124)의 취득된 특성이 취득된 값을 나타내고 대응하는 최적의 특성이 최적의 값을 나타낸다고 가정하면, 각 블롭에 대해, 내비게이션 제어기(22)는 블롭(124)에 대응하는 패시브 마커(54)에 블롭(124)을 할당하고, 블롭(124)에 대해 표시된 취득된 값을 최적의 값과 비교하도록 구성될 수 있다. 상기 비교가 블롭(124)에 대해 취득된 값이 최적의 값보다 더 크다는 것을 나타내는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 로컬라이저 카메라(18)로부터 멀리 블롭(124)에 대응하는 패시브 마커(54)를 재배치하기 위한 지침을 결정하고 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 반대로, 상기 비교가 블롭(124)에 대해 취득된 값이 최적의 값 미만이라는 것을 나타내는 것에 응답하여, 내비게이션 제어기(22)는 로컬라이저 카메라(18)를 향해 블롭(124)에 대응하는 패시브 마커(54)를 재배치하기 위한 지침을 결정하고 디스플레이하도록 구성될 수 있다.

일부 수술 환경에는 패시브 및 액티브 추적기(38)가 모두 포함될 수 있다. 이 경우, 내비게이션 제어기(22)는 액티브 추적기(38)를 최적화하기 위한 앞서 설명한 프로세스와 패시브 추적기(38)를 최적화하기 위한 앞서 설명한 프로세스 모두를 구현하도록 구성될 수 있다. 하나의 예에서, 내비게이션 제어기(22)는 앞서 설명한 프로세스를 사용하여 능동 및 패시브 추적기(38)의 최적화와 추적 사이를 교대로 수행하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 내비게이션 제어기(22)는 예컨대, 액티브 추적기(38)의 마커(54)가 광원(58)으로부터 방출된 광 신호와 다른 주파수의 광 신호를 방출하게 함으로써 추적기(38) 유형 사이의 간섭을 감소시키고, 구별을 개선하며 및/또는 상이한 추적기 유형에 대한 하나 이상의 최적의 블롭 특성의 다양한 세트를 이용함으로써 이러한 구별을 추가로 용이하게 하여 추적 및 최적화 프로세스 둘 모두를 동시에 구현하도록 구성될 수 있다.

일반적으로, 운영 체제의 일부로서 구현되든 특정 애플리케이션, 컴포넌트, 프로그램, 객체, 모듈 또는 명령어 시퀀스나 심지어 그 부분집합으로 구현되든, 앞서 설명한 설명의 양태를 구현하기 위해 실행되는 루틴은 본 출원에서 "컴퓨터 프로그램 코드" 또는 간단히 "프로그램 코드"로 지칭될 수 있다. 프로그램 코드는 컴퓨터 판독 가능 명령어를 포함할 수 있고, 이들 명령어는 컴퓨터의 다양한 메모리 및 저장 디바이스에 다양한 시간에 상주하며, 컴퓨터의 하나 이상의 프로세서에 의해 판독 및 실행될 때, 해당 컴퓨터로 하여금 설명의 다양한 양태를 구현하는 동작 및/또는 요소를 실행하는 데 필요한 동작을 수행하게 한다. 본 설명의 다양한 양태의 동작을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어는 예를 들어 조립체 언어일 수 있고, 하나 이상의 프로그래밍 언어의 임의의 조합으로 작성된 소스 코드나 목적 코드일 수 있다.

본 출원에 설명된 임의의 애플리케이션/모듈에서 구현된 프로그램 코드는 다양한 상이한 형태의 프로그램 제품으로서 개별적으로 또는 집합적으로 배포될 수 있을 수 있다. 특히, 프로그램 코드는 프로세서가 설명의 양태를 수행하게 하기 위한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어를 갖는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 사용하여 배포될 수 있다.

본질적으로 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보 저장을 위한 임의의 방법이나 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 이동식 및 비이동식 유형 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EPROM(erasable programmable read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), 플래시 메모리 또는 다른 솔리드 스테이트 메모리 기술, 휴대용 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM) 또는 다른 광학 저장소, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 디바이스 또는 컴퓨터가 판독할 수 있고, 원하는 정보를 저장하기 위해 사용될 수 있는 임의의 다른 매체를 더 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 일시적인 신호 그 자체로(예를 들어, 전파 또는 기타 전파되는 전자기파, 도파로와 같은 송신 매체를 통해 전파되는 전자기파 또는 전선을 통해 송신되는 전기 신호로) 해석되어서는 안 된다. 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로부터 컴퓨터, 다른 유형의 프로그램 가능한 데이터 처리 디바이스, 또는 다른 디바이스로 다운로드되거나 네트워크를 통해 외부 컴퓨터나 외부 저장 디바이스로 다운로드될 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어는, 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 명령어가 흐름도, 순서도 및/또는 블록도에 지정된 기능/동작을 구현하는 명령어를 포함하는 제조 물품을 생성하도록, 컴퓨터, 다른 유형의 프로그램 가능한 데이터 처리 디바이스 또는 다른 디바이스가 특정 방식으로 기능하도록 지시하는 데 사용될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어는 하나 이상의 프로세서를 통해 실행되는 명령어가 본 출원에 설명된 흐름도, 순서도, 및/또는 블록도에 지정된 기능 및/또는 동작을 구현하기 위해 일련의 연산이 수행되게 하도록 하나 이상의 프로세서에 제공될 수 있다.

특정 대안에서, 흐름도, 순서도 및/또는 블록도에 지정된 기능 및/또는 동작은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 순서 변경, 연속적으로 처리 및/또는 동시에 처리될 수 있다. 더욱이, 임의의 흐름도, 순서도, 및/또는 블록도는 본 출원에 예시된 것보다 더 많거나 더 적은 블록을 포함할 수 있다.

본 출원에 사용된 용어는 단지 특정 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 한정을 의도하지 않는다. 본 출원에 사용된 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 문맥상 명백히 달리 나타내지 않는 한 복수 형태도 포함하는 것을 의도한다. 본 출원에 사용될 때, 용어 "포함하다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 컴포넌트의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 컴포넌트 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것을 또한 이해할 것이다. 더욱이, 용어 "포함한다", "갖는", "갖는다", "함께", "로 구성된다" 또는 이들의 변형이 상세한 설명이나 청구범위에 사용되는 경우, 이러한 용어는 "포함하는"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적인 의미를 갖는 것을 의도한다.

다양한 예에 대한 설명이 제공되었고 이들 예가 상당히 상세히 설명되었지만, 첨부된 청구범위의 범위를 이러한 상세사항으로 제한하거나 어떤 방식으로든 제한을 의도하는 것은 출원인의 의도가 아니다. 본 기술 분야의 숙련자는 추가적인 이점과 변형을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서, 더 넓은 양태에서 본 발명은 도시되고 설명된 특정 세부사항, 대표적인 장치 및 방법, 예시적인 예로 제한되지 않는다. 따라서, 출원인의 일반적인 발명의 개념의 정신이나 범위를 벗어나지 않으면서 이러한 세부사항에서 벗어날 수 있다.

Claims (76)

1. 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은,
   추적기로서, 상기 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는, 상기 추적기;
   상기 추적기와 협력하여 상기 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 상기 액티브 마커 각각에 대한 블롭(blob)을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 로컬라이저 카메라; 및
   상기 추적기 및 상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는,
   상기 블롭 각각을 상기 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에 할당하고,
   각 블롭의 특성을 취득하고;
   상기 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하고; 및
   상기 비교에 기초하여, 상기 추적기가 상기 액티브 마커 중 적어도 하나에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 상기 제어기를 포함하는, 내비게이션 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 추적기에 전달된 상기 적어도 하나의 제어 신호는 상기 추적기가 상기 액티브 마커 중 상기 적어도 하나로부터 방출되는 상기 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 조절하도록 하는, 내비게이션 시스템.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 블롭 각각에 대해 상기 제어기는,
   상기 블롭의 상기 취득된 특성을 상기 최적의 특성과 비교하여 상기 블롭이 차선적인지 여부를 결정하고; 및
   상기 비교에 기초하여 상기 블롭이 차선적이라는 결정에 응답하여, 상기 추적기가 상기 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 각 블롭의 상기 취득된 특성은 제1 값을 나타내고, 상기 최적의 특성은 제2 값을 나타내며, 각 블롭에 대해 상기 제어기는,
   상기 블롭에 대해 표시된 상기 제1 값을 상기 제2 값과 비교하고;
   상기 비교가 상기 블롭에 대한 상기 제1 값이 상기 제2 값보다 더 크다는 것을 나타내는 것에 응답하여, 상기 추적기가 상기 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 감소시키도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하고; 및
   상기 비교가 상기 블롭에 대한 상기 제1 값이 상기 제2 값 미만이라는 것을 나타내는 것에 응답하여, 상기 추적기가 상기 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취득된 특성은 블롭 강도 특성이고, 상기 최적의 특성은 최적의 블롭 강도 특성인, 내비게이션 시스템.
6. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취득된 특성은 블롭 크기 특성이고, 상기 최적의 특성은 최적의 블롭 크기 특성인, 내비게이션 시스템.
7. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취득된 특성은 블롭 형상 특성이고, 상기 최적의 특성은 최적의 블롭 형상 특성인, 내비게이션 시스템.
8. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취득된 특성은 취득된 제1 특성으로 정의되고, 상기 최적의 특성은 제1 최적의 특성으로 정의되며, 상기 제어기는,
   하나 이상의 상기 블롭의 하나 이상의 제2 특성을 취득하고;
   상기 하나 이상의 취득된 제2 특성을 제2 최적의 특성과 비교하고; 및
   상기 하나 이상의 취득된 제2 특성과 상기 제2 최적의 특성의 비교에 기초하여, 상기 추적기가 상기 하나 이상의 블롭에 대응하는 상기 하나 이상의 액티브 마커 중 적어도 하나에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
9. 청구항 1 내지 4 및 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취득된 특성은 취득된 제1 특성으로 정의되고, 상기 최적의 특성은 제1 최적의 특성으로 정의되며, 각 블롭에 대해 상기 제어기는,
   상기 블롭의 상기 취득된 제1 특성을 상기 제1 최적의 특성과 비교하여, 상기 블롭의 상기 취득된 제1 특성이 차선적인지 여부를 결정하고;
   상기 비교에 기초하여 상기 블롭의 상기 취득된 제1 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 상기 추적기가 상기 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하고; 및
   상기 비교에 기초하여 상기 블롭의 상기 취득된 제1 특성이 차선적이 아니라는 결정에 응답하여,
   상기 블롭의 제2 특성을 취득하고;
   상기 블롭의 상기 취득된 제2 특성을 제2 최적의 특성과 비교하여, 상기 블롭의 상기 취득된 제2 특성이 차선적인지 여부를 결정하고; 및
   상기 비교에 기초하여 상기 블롭의 상기 취득된 제2 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 상기 추적기가 상기 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
10. 청구항 8 또는 9에 있어서, 상기 취득된 제1 특성은 블롭 강도 특성이고, 상기 취득된 제2 특성은 블롭 크기 특성 또는 블롭 형상 특성인, 내비게이션 시스템.
11. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 이미지 데이터는 상기 로컬라이저 카메라의 제1 광학 센서에 대응하는 제1 이미지 데이터와 상기 로컬라이저 카메라의 제2 광학 센서에 대응하는 제2 이미지 데이터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 이미지 데이터 각각은 상기 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 액티브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내고, 상기 제어기는,
    동일한 액티브 마커에 대응하는 상기 제1 이미지 데이터로부터의 제1 블롭 및 상기 제2 이미지 데이터로부터의 제2 블롭을 식별하고;
    상기 제1 블롭의 제1 특성과 상기 제2 블롭의 제2 특성을 취득하고;
    상기 취득된 제1 특성과 상기 취득된 제2 특성을 조합하여 조합된 블롭 특성을 형성하고;
    상기 조합된 블롭 특성을 상기 최적의 특성과 비교하여 상기 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하고; 및
    상기 비교에 기초하여 상기 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 상기 추적기가 상기 제1 및 제2 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 취득된 제1 및 제2 특성은 취득된 강도 특성이고, 상기 최적의 특성은 최적의 블롭 강도 특성인, 내비게이션 시스템.
13. 청구항 5 또는 12에 있어서, 상기 최적의 블롭 강도 특성은 상기 로컬라이저 카메라의 전체 스케일 강도 값의 75% 이상 95% 이하의 강도 값을 나타내는, 내비게이션 시스템.
14. 청구항 11에 있어서, 상기 조합된 블롭 특성은 제1 조합된 블롭 특성으로 정의되고, 상기 최적의 특성은 제1 최적의 특성으로 정의되며, 상기 제어기는,
    상기 제1 블롭의 제3 특성과 상기 제2 블롭의 제4 특성을 취득하고;
    상기 취득된 제3 특성과 상기 취득된 제4 특성을 조합하여 제2 조합된 블롭 특성을 형성하고;
    상기 제2 조합된 블롭 특성을 제2 최적의 특성과 비교하고; 및
    상기 제2 조합된 블롭 특성과 상기 제2 최적의 특성의 비교에 기초하여, 상기 추적기가 상기 제1 및 제2 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
15. 청구항 11 또는 14에 있어서, 상기 조합된 블롭 특성은 제1 조합된 블롭 특성으로 정의되고, 상기 최적의 특성은 제1 최적의 특성으로 정의되며, 상기 제어기는
    상기 제1 조합된 블롭 특성을 상기 제1 최적의 특성과 비교하여 상기 제1 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하고;
    상기 제1 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 상기 추적기가 상기 제1 및 제2 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 상기 제어 신호를 상기 추적기에 전달하고; 및
    상기 비교에 기초하여 상기 제1 조합된 블롭 특성이 차선적이 아니라는 결정에 응답하여,
    상기 제1 블롭의 제3 특성과 상기 제2 블롭의 제4 특성을 취득하고;
    상기 취득된 제3 특성과 상기 취득된 제4 특성을 조합하여 제2 조합된 블롭 특성을 형성하고;
    상기 제2 조합된 블롭 특성을 제2 최적의 특성과 비교하여 상기 제2 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하고; 및
    상기 비교에 기초하여 상기 제2 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 상기 추적기가 상기 제1 및 제2 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
16. 청구항 14 또는 15에 있어서, 상기 취득된 제1 및 제2 특성은 블롭 강도 특성이고, 상기 취득된 제3 및 제4 특성은 블롭 크기 특성 또는 블롭 형상 특성인, 내비게이션 시스템.
17. 청구항 1 내지 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 객체는 제1 객체로서 정의되고, 상기 블롭은 제1 블롭으로 정의되고, 상기 추적기는 제1 추적기로 정의되고, 상기 취득된 특성은 취득된 제1 특성으로 정의되며, 상기 최적의 특성은 상기 제1 추적기에 특정한 제1 최적의 특성으로 정의되고, 제2 추적기로서, 상기 수술 작업 공간의 제2 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 제2 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는, 상기 제2 추적기를 더 포함하고, 상기 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 상기 이미지 데이터는 상기 제2 추적기의 상기 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 상기 제2 추적기의 상기 액티브 마커 각각에 대한 제2 블롭을 포함하고, 상기 제어기는,
    상기 제2 블롭 각각을 상기 제2 블롭에 대응하는 상기 제2 추적기의 상기 액티브 마커에 할당하고;
    각 제2 블롭의 제2 특성을 취득하고;
    상기 취득된 제2 특성을 상기 제2 추적기에 특정되고 상기 제1 최적의 특성과 다른 제2 최적의 특성과 비교하고; 및
    상기 비교에 기초하여, 상기 제2 추적기가 상기 제2 추적기의 상기 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 상기 제2 추적기에 전달하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
18. 청구항 17에 있어서, 상기 제어기는 상기 제1 최적의 특성에 기초하여 상기 제1 추적기의 상기 액티브 마커에 상기 제1 블롭을 할당하고/하거나 상기 제2 최적의 특성에 기초하여 상기 제2 추적기의 상기 액티브 마커에 상기 제2 블롭을 할당하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
19. 청구항 17 또는 18에 있어서, 상기 제1 블롭 각각에 대해 상기 제어기는,
    상기 제1 블롭의 상기 취득된 제1 특성과 상기 제1 최적의 특성 사이의 차이를 결정하고;
    상기 제1 블롭의 상기 취득된 제1 특성과 상기 제1 최적의 특성 사이의 상기 차이가 임계값 미만인지 여부를 결정하고; 및
    상기 제1 블롭의 상기 취득된 제1 특성과 상기 제1 최적의 특성 사이의 상기 차이가 상기 임계값 미만이라는 결정에 응답하여, 상기 제1 블롭이 상기 제1 추적기에 대응한다고 결정하고, 상기 제1 블롭을 상기 제1 블롭에 대응하는 상기 제1 추적기의 상기 액티브 마커에 할당하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
20. 청구항 17 내지 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 추적기의 액티브 마커의 상기 미리 정의된 기하형상과 상기 제2 추적기의 액티브 마커의 상기 미리 정의된 기하형상은 실질적으로 동등한, 내비게이션 시스템.
21. 청구항 1 내지 20 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 이미지 데이터에 기초하여 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 상기 액티브 마커의 위치를 결정하고; 및
    상기 액티브 마커의 상기 결정된 위치에 기초하여, 상기 추적기가 상기 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 상기 적어도 하나의 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
22. 청구항 21에 있어서, 상기 액티브 마커 각각에 대해, 상기 제어기는,
    상기 액티브 마커에 대응하는 상기 블롭의 상기 취득된 특성을 상기 최적의 특성과 비교하여 상기 액티브 마커에 대응하는 상기 블롭이 차선적인지 여부를 결정하고; 및
    상기 액티브 마커에 대응하는 상기 블롭이 차선적이라는 결정에 응답하여, 상기 추적기가 상기 액티브 마커의 상기 결정된 위치에 기초하여 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
23. 청구항 22에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 액티브 마커와 상기 로컬라이저 카메라 사이의 거리 변화를 결정하기 위해 상기 액티브 마커의 상기 결정된 위치를 이전에 결정된 상기 액티브 마커의 위치와 비교하고; 및
    상기 거리 변화에 기초하여, 상기 추적기가 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성됨으로써, 상기 추적기가 상기 결정된 액티브 마커의 위치에 기초하여 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
24. 청구항 23에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 거리 변화가 상기 액티브 마커와 상기 로컬라이저 카메라 사이의 상기 거리의 증가를 나타내는지 상기 거리의 감소를 나타내는지를 결정하고;
    상기 거리 변화가 상기 액티브 마커와 상기 로컬라이저 카메라 사이의 상기 거리의 증가를 나타내는 것에 응답하여, 상기 추적기가 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하고; 및
    상기 거리 변화가 상기 액티브 마커와 상기 로컬라이저 카메라 사이의 상기 거리의 감소를 나타내는 것에 응답하여, 상기 추적기가 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 감소시키도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성됨으로써, 상기 추적기가 상기 결정된 거리 변화에 기초하여 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
25. 수술 작업 공간에서 객체 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은,
    제1 추적기로서, 상기 수술 작업 공간의 제1 객체에 대해 배치되고 상기 수술 작업 공간에서 상기 제1 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는, 상기 제1 추적기;
    제2 추적기로서, 상기 수술 작업 공간의 제2 객체에 대해 배치되고 상기 수술 작업 공간에서 상기 제2 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는, 상기 제2 추적기;
    상기 제1 및 제2 추적기와 협력하여 상기 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 상기 제1 추적기의 상기 액티브 마커 각각에 대한 제1 블롭 및 상기 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 상기 제2 추적기의 상기 액티브 마커 각각에 대한 제2 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 로컬라이저 카메라; 및
    상기 제1 및 제2 추적기와 상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는,
    상기 제1 및 제2 블롭 각각의 특성을 취득하고;
    상기 취득된 특성을 상기 제1 추적기에 특정한 제1 최적의 특성 및 상기 제1 최적의 특성과는 다른 상기 제2 추적기에 특정한 제2 최적의 특성과 비교하고; 및
    상기 비교에 기초하여, 상기 제1 블롭을 상기 제1 추적기에 할당하고 상기 제2 블롭을 상기 제2 추적기에 할당하도록 구성되는, 상기 제어기를 포함하는, 내비게이션 시스템.
26. 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은,
    추적기로서, 상기 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는, 상기 추적기;
    상기 추적기와 협력하여 상기 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 상기 액티브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 로컬라이저 카메라; 및
    상기 추적기 및 상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는,
    상기 이미지 데이터에 기초하여 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 상기 액티브 마커의 위치를 결정하고; 및
    상기 결정된 액티브 마커의 위치에 기초하여, 상기 추적기가 상기 결정된 위치에 기초하여 상기 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 상기 제어기를 포함하는, 내비게이션 시스템.
27. 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은,
    추적기로서, 상기 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는, 상기 추적기;
    상기 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 상기 광원에서 방출된 상기 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된, 상기 로컬라이저 카메라; 및
    상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는,
    각 블롭의 특성을 취득하고;
    상기 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하고; 및
    상기 비교에 기초하여, 상기 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성되는, 상기 제어기를 포함하는, 내비게이션 시스템.
28. 청구항 27에 있어서, 상기 제어기는 상기 비교에 기초하여 상기 패시브 마커를 조명하기 위해 상기 광원에서 방출되는 상기 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 조절하도록 구성됨으로써, 상기 비교에 기초하여 상기 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
29. 청구항 27 또는 28에 있어서, 상기 제어기는,상기 취득된 특성을 조합하여 조합된 블롭 특성을 형성하고;
    상기 조합된 블롭 특성을 상기 최적의 특성과 비교하여 상기 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하고; 및
    상기 비교에 기초하여 상기 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 상기 로컬라이저 카메라의 상기 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
30. 청구항 27 내지 29 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취득된 특성은 취득된 제1 특성으로 정의되고, 상기 조합된 블롭 특성은 제1 조합된 블롭 특성으로 정의되고, 상기 최적의 특성은 제1 최적의 특성으로 정의되며, 상기 제어기는,
    상기 제1 조합된 블롭 특성을 상기 제1 최적의 특성과 비교하여 상기 제1 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하고;
    상기 비교에 기초하여 상기 제1 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 상기 로컬라이저 카메라의 상기 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하고; 및
    상기 비교에 기초하여 상기 제1 조합된 블롭 특성이 차선적이 아니라는 결정에 응답하여,
    각 블롭의 제2 특성을 취득하고;
    상기 취득된 제2 특성을 조합하여 제2 조합된 블롭 특성을 형성하고;
    상기 제2 조합된 블롭 특성을 제2 최적의 특성과 비교하여 상기 제2 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하고; 및
    상기 비교에 기초하여 상기 제2 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 상기 로컬라이저 카메라의 상기 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
31. 청구항 27 내지 30 중 어느 한 항에 있어서, 상기 객체는 제1 객체로 정의되고, 상기 블롭은 제1 블롭으로 정의되고, 상기 추적기는 제1 추적기로 정의되고, 상기 광 신호는 상기 제1 추적기에 특정한 제1 광 신호로서 정의되고, 제2 추적기로서, 상기 수술 작업 공간의 제2 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 제2 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는, 상기 제2 추적기를 더 포함하고, 상기 제어기는,
    상기 광원으로부터 상기 제2 추적기에 특정한 제2 광 신호를 방출하되, 상기 제2 광 신호는 상기 제1 광 신호의 적어도 하나의 대응 특성과 다른 적어도 하나의 특성을 가지고;
    상기 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 상기 제2 광 신호에 대응하는 이미지 데이터를 수신하되, 상기 수신된 이미지 데이터는 상기 광원에서 방출된 상기 제2 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 제2 추적기의 상기 패시브 마커 각각에 대한 제2 블롭을 나타내고;
    각 제2 블롭의 특성을 취득하고;
    상기 제2 블롭의 상기 취득된 특성을 상기 최적의 특성과 비교하여 상기 제2 블롭의 상기 취득된 특성이 차선적인지 여부를 결정하고; 및
    상기 비교에 기초하여 상기 제2 블롭의 상기 취득된 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 상기 제2 광 신호의 상기 적어도 하나의 특성을 조절하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
32. 청구항 31에 있어서, 상기 제1 광 신호의 상기 적어도 하나의 대응 특성과 다른, 상기 제2 광 신호의 상기 적어도 하나의 특성은 광 강도 특성 및/또는 광 지속기간 특성을 포함하는, 내비게이션 시스템.
33. 청구항 31 또는 32에 있어서, 상기 제2 광 신호에 대응하는 상기 이미지 데이터는 상기 광원으로부터 방출되는 상기 제2 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 제1 추적기의 상기 패시브 마커 각각에 대한 제3 블롭을 나타내고, 상기 제어기는 상기 제2 광 신호에 대응하는 상기 이미지 데이터를 수신하는 것에 응답하여, 상기 최적의 특성에 기초하여 상기 제2 블롭을 상기 제3 블롭과 구별하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
34. 청구항 31 내지 33 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 추적기의 패시브 마커의 상기 미리 정의된 기하형상과 상기 제2 추적기의 패시브 마커의 상기 미리 정의된 기하형상은 실질적으로 동등한, 내비게이션 시스템.
35. 청구항 27 내지 34 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어기는,
    다양한 특성을 갖는 상기 광원으로부터 광 신호를 방출하고;
    상기 방출된 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는, 상기 방출된 광 신호 각각에 대해 상기 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하고;
    상기 수신된 이미지 데이터의 각 인스턴스에 대해, 상기 이미지 데이터가 나타내는 각 블롭의 특성을 취득하고, 상기 취득된 특성을 상기 최적의 특성과 비교하여 상기 수신된 이미지 데이터의 상기 인스턴스 중 어느 것이 최적에 가장 가까운지 결정하고;
    최적에 가장 가까운 상기 수신된 이미지 데이터의 상기 인스턴스를 결정하는 것에 응답하여, 상기 수신된 이미지 데이터의 상기 인스턴스에 대응하는 상기 광 신호의 특성을 상기 추적기에 할당하고; 및
    상기 추적기에 할당된 상기 광 신호 특성에 기초하여, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
36. 청구항 35에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 추적기의 상기 패시브 마커를 조명하기 위해 상기 추적기에 할당된 상기 광 신호 특성을 갖는 상기 광원으로부터 광 신호를 방출하고;
    상기 추적기에 할당된 상기 광 신호 특성을 갖는 상기 방출된 광 신호에 대응하는 이미지 데이터를 수신하되, 상기 수신된 이미지 데이터는 상기 패시브 마커에 의해 상기 추적기에 할당된 상기 광 신호 특성을 갖는 상기 방출된 광 신호의 반사로부터 생성된 상기 추적기의 각 패시브 마커에 대한 블롭을 나타내고;
    상기 수신된 이미지 데이터의 상기 블롭 각각의 특성을 취득하고;
    상기 수신된 이미지 데이터의 상기 블롭의 상기 취득된 특성을 상기 최적의 특성과 비교하여 상기 블롭의 상기 취득된 특성이 차선적인지 여부를 결정하고; 및
    상기 비교에 기초하여 상기 블롭의 상기 취득된 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 상기 추적기에 할당된 상기 광 신호 특성을 조절하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
37. 청구항 27 내지 36 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 이미지 데이터에 기초하여 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 상기 패시브 마커의 위치를 결정하고; 및
    상기 패시브 마커의 상기 결정된 위치에 기초하여, 상기 로컬라이저 카메라의 상기 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
38. 청구항 27 내지 37 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 비교에 기초하여 상기 로컬라이저 카메라의 전자 조리개 시간을 조절하도록 구성됨으로써 상기 비교에 기초하여 상기 로컬라이저 카메라의 상기 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
39. 청구항 27 내지 38 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로컬라이저 카메라는 기계식 셔터를 포함하고, 상기 제어기는 상기 비교에 기초하여 상기 기계식 셔터의 셔터 시간을 조절하도록 구성됨으로써 상기 비교에 기초하여 상기 로컬라이저 카메라의 상기 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
40. 청구항 27 내지 39 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로컬라이저 카메라는 기계식 조리개를 포함하고, 상기 제어기는 상기 비교에 기초하여 상기 기계식 조리개의 캡처 크기를 조절하도록 구성됨으로써 상기 비교에 기초하여 상기 로컬라이저 카메라의 상기 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성되는, 내비게이션 시스템.
41. 수술 작업 공간에서 객체를 추적하기 위한 내비게이션 시스템에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은,
    제1 추적기로서, 상기 수술 작업 공간의 제1 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 제1 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는, 상기 제1 추적기;
    제2 추적기로서, 상기 수술 작업 공간의 제2 객체에 대해 배치되고 상기 수술 작업 공간에서 상기 제2 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는, 상기 제2 추적기;
    상기 제1 및 제2 추적기의 상기 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 상기 광원에서 방출된 상기 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 제1 및 제2 추적기의 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된, 상기 로컬라이저 카메라; 및
    상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는,
    상기 제1 추적기에 특정한 상기 광원으로부터 제1 광 신호를 방출하고;
    상기 방출된 제1 광 신호에 대응하는 상기 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하고;
    상기 제1 광 신호에 대응하는 상기 수신된 이미지 데이터에 기초하여 상기 수술 작업 공간에서 상기 제1 추적기의 자세를 추적하고;
    상기 제2 추적기에 특정한 상기 광원으로부터 제2 광 신호를 방출하고, 상기 제1 광 신호의 적어도 하나의 대응 특성과 다른 적어도 하나의 특성을 가지고;
    상기 방출된 제2 광 신호에 대응하는 상기 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하고; 및
    상기 제2 광 신호에 대응하는 상기 수신된 이미지 데이터에 기초하여, 상기 수술 작업 공간에서 상기 제2 추적기의 자세를 추적하도록 구성되는, 상기 제어기를 포함하는, 내비게이션 시스템.
42. 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은,
    추적기로서, 상기 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는, 상기 추적기;
    상기 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 상기 광원에서 방출된 상기 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라; 및
    상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는,
    다양한 특성을 갖는 상기 광원으로부터 광 신호를 방출하고;
    상기 방출된 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는, 상기 방출된 광 신호 각각에 대해 상기 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하고;
    수신된 이미지 데이터의 각 인스턴스에 대해, 상기 이미지 데이터가 나타내는 각 블롭의 특성을 취득하고 상기 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하여 상기 수신된 이미지 데이터의 인스턴스 중 어느 것이 최적에 가장 가까운지 결정하고;
    최적에 가장 가까운 상기 수신된 이미지 데이터의 인스턴스를 결정하는 것에 응답하여, 수신된 이미지 데이터의 인스턴스에 대응하는 상기 광 신호의 특성을 상기 추적기에 할당하고; 및
    상기 추적기에 할당된 상기 광 신호 특성에 기초하여, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하도록 구성되는, 상기 제어기를 포함하는, 내비게이션 시스템.
43. 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은,
    추적기로서, 상기 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는, 상기 추적기;
    상기 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 상기 광원에서 방출된 상기 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라; 및
    상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는,
    상기 이미지 데이터에 기초하여 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 상기 패시브 마커의 위치를 결정하고; 및
    상기 패시브 마커의 상기 결정된 위치에 기초하여, 상기 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하도록 구성되는, 상기 제어기를 포함하는, 내비게이션 시스템.
44. 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 내비게이션 시스템에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은,
    추적기로서, 상기 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하기 위해 수동으로 재배치 가능한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는, 상기 추적기;
    상기 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 상기 광원에서 방출된 상기 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라; 및
    상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는,
    각 블롭의 특성을 취득하고;
    상기 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하고; 및
    상기 비교에 기초하여, 상기 추적기의 상기 패시브 마커를 재배치하기 위한 지침을 결정하고 디스플레이하도록 구성되는, 상기 제어기를 포함하는, 내비게이션 시스템.
45. 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 방법에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은 추적기로서, 상기 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는, 상기 추적기; 상기 추적기와 협력하여 상기 액티브 마커로부터 방출된 광 신호로부터 생성된 상기 액티브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 로컬라이저 카메라, 및 상기 추적기와 상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함하며, 상기 제어기는,
    상기 수술 작업 공간의 상기 객체에 대해 상기 추적기를 배치하고;
    상기 로컬라이저 카메라에 의해, 상기 액티브 마커에서 방출되는 광 신호로부터 생성된 상기 액티브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 상기 이미지 데이터를 생성하고;
    상기 제어기에 의해, 블롭 각각을 상기 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에 할당하고;
    상기 제어기에 의해, 각 블롭의 특성을 취득하고;
    상기 제어기에 의해, 상기 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하고; 및
    상기 비교에 기초하여, 상기 제어기에 의해, 상기 추적기가 상기 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 방법.
46. 청구항 45에 있어서, 상기 추적기에 전달된 상기 적어도 하나의 제어 신호는 상기 추적기가 상기 액티브 마커 중 상기 적어도 하나에서 방출되는 상기 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 조절하도록 하는, 방법.
47. 청구항 45 또는 46에 있어서,
    상기 블롭 각각의 상기 취득된 특성을 상기 최적의 특성과 비교하여 상기 블롭이 차선적인지 여부를 결정하는 단계;
    상기 비교에 기초하여, 상기 블롭 중 하나 이상을 차선적인 것으로 식별하는 단계; 및
    상기 식별된 하나 이상의 블롭 각각에 대해, 상기 추적기가 상기 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계를 더 포함하는, 방법.
48. 청구항 45 내지 47 중 어느 한 항에 있어서, 각 블롭의 상기 취득된 특성은 제1 값을 나타내고, 상기 최적의 특성은 제2 값을 나타내며,
    상기 블롭 각각에 대해 표시된 상기 제1 값을 상기 제2 값과 비교하여 상기 제1 값이 상기 제2 값보다 더 큰지 여부를 결정하는 단계;
    상기 비교에 기초하여, 상기 제1 값이 상기 제2 값보다 더 큰 하나 이상의 상기 블롭 각각을 식별하는 단계; 및
    상기 제1 값이 상기 제2 값보다 더 큰 상기 식별된 하나 이상의 블롭 각각에 대해, 상기 추적기가 상기 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 감소시키도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계를 더 포함하는, 방법.
49. 청구항 45 내지 48 중 어느 한 항에 있어서, 각 블롭의 상기 취득된 특성은 제1 값을 나타내고, 상기 최적의 특성은 제2 값을 나타내며,
    상기 블롭 각각에 대해 표시된 상기 제1 값을 상기 제2 값과 비교하여 상기 제1 값이 상기 제2 값 미만인지 여부를 결정하는 단계;
    상기 비교에 기초하여, 상기 제1 값이 상기 제2 값 미만인 하나 이상의 상기 블롭 각각을 식별하는 단계; 및
    상기 제1 값이 상기 제2 값 미만인 상기 식별된 하나 이상의 블롭 각각에 대해, 상기 추적기가 상기 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계를 더 포함하는, 방법.
50. 청구항 45 내지 49 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취득된 특성은 블롭 강도 특성이고, 상기 최적의 특성은 최적의 블롭 강도 특성인, 방법.
51. 청구항 45 내지 49 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취득된 특성은 블롭 크기 특성이고, 상기 최적의 특성은 최적의 블롭 크기 특성인, 방법.
52. 청구항 45 내지 49 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취득된 특성은 블롭 형상 특성이고, 상기 최적의 특성은 최적의 블롭 형상 특성인, 방법.
53. 청구항 45 내지 49 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취득된 특성은 취득된 제1 특성으로 정의되고, 상기 최적의 특성은 제1 최적의 특성으로 정의되며,
    상기 하나 이상의 블롭의 하나 이상의 제2 특성을 취득하는 단계;
    상기 하나 이상의 취득된 제2 특성을 제2 최적의 특성과 비교하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 취득된 제2 특성과 상기 제2 최적의 특성의 상기 비교에 기초하여, 상기 추적기가 상기 하나 이상의 블롭에 대응하는 상기 하나 이상의 액티브 마커 중 적어도 하나에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계를 더 포함하는, 방법.
54. 청구항 45 내지 49 및 53 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취득된 특성은 취득된 제1 특성으로 정의되고, 상기 최적의 특성은 제1 최적의 특성으로 정의되며,
    상기 블롭 각각의 상기 취득된 제1 특성을 상기 제1 최적의 특성과 비교하여 상기 블롭의 상기 취득된 제1 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계;
    상기 블롭으로부터, 상기 취득된 제1 특성과 상기 제1 최적의 특성의 상기 비교에 기초하여, 상기 제1 최적의 특성이 차선적이지 않은 하나 이상의 제1 블롭을 각각 식별하는 단계;
    상기 하나 이상의 제1 블롭 각각의 제2 특성을 취득하는 단계;
    상기 하나 이상의 제1 블롭 각각의 상기 취득된 제2 특성을 제2 최적의 특성과 비교하여 상기 블롭의 상기 취득된 제2 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계;
    상기 하나 이상의 제1 블롭으로부터, 상기 취득된 제2 특성과 상기 제2 최적의 특성의 상기 비교에 기초하여, 상기 제2 최적의 특성이 차선적인 하나 이상의 제2 블롭을 각각 식별하는 단계; 및
    상기 식별된 하나 이상의 제2 블롭 각각에 대해, 상기 추적기가 상기 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계를 더 포함하는, 방법.
55. 청구항 53 또는 54에 있어서, 상기 취득된 제1 특성은 블롭 강도 특성이고, 상기 취득된 제2 특성은 블롭 크기 특성 또는 블롭 형상 특성인, 방법.
56. 청구항 45 또는 46에 있어서, 상기 이미지 데이터는 상기 로컬라이저 카메라의 제1 광학 센서에 대응하는 제1 이미지 데이터와 상기 로컬라이저 카메라의 제2 광학 센서에 대응하는 제2 이미지 데이터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 이미지 데이터 각각은 상기 액티브 마커에서 방출되는 광 신호로부터 생성된 액티브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내며,
    상기 액티브 마커 각각에 대해,
    상기 액티브 마커에 대응하는, 상기 제1 이미지 데이터로부터 제1 블롭을 식별하고, 상기 제2 이미지 데이터로부터 제2 블롭을 식별하는 단계;
    상기 제1 블롭의 제1 특성 및 상기 제2 블롭의 제2 특성을 취득하는 단계;
    상기 취득된 제1 특성과 상기 취득된 제2 특성을 조합하여 조합된 블롭 특성을 형성하는 단계; 및
    상기 조합된 블롭 특성을 상기 최적의 특성과 비교하여 상기 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계;
    상기 조합된 블롭 특성 각각과 상기 최적의 특성의 상기 비교에 기초하여 상기 조합된 블롭 특성 중 하나 이상을 차선적인 것으로 식별하는 단계; 및
    상기 식별된 하나 이상의 조합된 블롭 특성 각각에 대해, 상기 추적기가 상기 조합된 블롭 특성에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계를 더 포함하는, 방법.
57. 청구항 56에 있어서, 상기 취득된 제1 및 제2 특성은 취득된 강도 특성이고, 상기 최적의 특성은 최적의 블롭 강도 특성인, 방법.
58. 청구항 50 또는 57에 있어서, 상기 최적의 블롭 강도 특성은 상기 로컬라이저 카메라의 전체 스케일 강도 값의 75% 이상 95% 이하의 강도 값을 나타내는, 방법.
59. 청구항 56에 있어서, 상기 조합된 블롭 특성은 제1 조합된 블롭 특성으로서 정의되고, 상기 최적의 특성은 제1 최적의 특성으로 정의되며, 상기 제어기는,
    하나 이상의 상기 액티브 마커 각각에 대해,
    상기 액티브 마커에 대응하는 상기 제1 블롭의 제3 특성 및 상기 제2 블롭의 제4 특성을 취득하고;
    상기 취득된 제3 특성과 상기 취득된 제4 특성을 조합하여 제2 조합된 블롭 특성을 형성하고; 및
    상기 제2 조합된 블롭 특성을 제2 최적의 특성과 비교하고; 및
    상기 하나 이상의 액티브 마커 각각에 대한 상기 제2 조합된 블롭 특성과 상기 제2 최적의 특성의 상기 비교에 기초하여, 상기 추적기가 상기 하나 이상의 액티브 마커 중 적어도 하나에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하도록 구성되는, 방법.
60. 청구항 56 또는 59에 있어서, 상기 조합된 블롭 특성은 제1 조합된 블롭 특성으로서 정의되고, 상기 최적의 특성은 제1 최적의 특성으로 정의되며,
    상기 하나 이상의 제1 조합된 블롭 특성 각각과 상기 최적의 특성의 상기 비교에 기초하여 상기 하나 이상의 제1 조합된 블롭 특성을 차선적이지 않은 것으로 식별하는 단계; 및
    차선적이지 않은 것으로 식별된 상기 하나 이상의 제1 조합된 블롭 특성 각각에 대해,
    상기 제1 조합된 블롭 특성에 대응하는 상기 제1 블롭의 제3 특성 및 상기 제2 블롭의 제4 특성을 취득하는 단계;
    상기 취득된 제3 특성과 상기 취득된 제4 특성을 조합하여 제2 조합된 블롭 특성을 형성하는 단계;
    상기 제2 조합된 블롭 특성을 제2 최적의 특성과 비교하여 상기 제2 조합된 블롭 특성이 차선적인지 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 비교에 기초하여 상기 제2 조합된 블롭 특성이 차선적이라는 결정에 응답하여, 상기 추적기가 상기 제1 조합된 블롭 특성에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계를 더 포함하는, 방법.
61. 청구항 59 또는 60에 있어서, 상기 취득된 제1 및 제2 특성은 블롭 강도 특성이고, 상기 취득된 제3 및 제4 특성은 블롭 크기 특성 또는 블롭 형상 특성인, 방법.
62. 청구항 45 내지 61 중 어느 한 항에 있어서, 상기 객체는 제1 객체로 정의되고, 상기 블롭은 제1 블롭으로 정의되고, 상기 추적기는 제1 추적기로 정의되고, 상기 취득된 특성은 취득된 제1 특성으로 정의되며, 상기 최적의 특성은 상기 제1 추적기에 특정한 제1 최적의 특성으로 정의되며,
    상기 수술 작업 공간에서 제2 객체에 대해 제2 추적기를 배치하는 단계로서, 상기 제2 추적기는 상기 수술 작업 공간에서 상기 제2 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하고, 상기 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 상기 이미지 데이터는 상기 제2 추적기의 상기 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 상기 제2 추적기의 상기 액티브 마커 각각에 대한 제2 블롭을 포함하는, 상기 배치하는 단계;
    상기 제2 블롭 각각을 상기 제2 블롭에 대응하는 상기 제2 추적기의 상기 액티브 마커에 할당하는 단계;
    각 제2 블롭의 제2 특성을 취득하는 단계;
    상기 취득된 제2 특성을 상기 제2 추적기에 특정되고 상기 제1 최적의 특성과 다른 제2 최적의 특성과 비교하는 단계; 및
    상기 취득된 제2 특성과 제2 최적의 특성의 상기 비교에 기초하여, 상기 제2 추적기가 상기 제2 추적기의 상기 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 상기 제2 추적기에 전달하는 단계를 더 포함하는, 방법.
63. 청구항 62에 있어서, 상기 제1 최적의 특성에 기초하여 상기 제1 추적기의 상기 액티브 마커에 상기 제1 블롭을 할당하는 단계 및/또는 상기 제2 최적의 특성에 기초하여 상기 제2 추적기의 상기 액티브 마커에 상기 제2 블롭을 할당하는 단계를 더 포함하는, 방법.
64. 청구항 62 또는 63에 있어서,
    상기 제1 블롭 각각에 대해,
    상기 제1 블롭의 상기 취득된 제1 특성과 상기 제1 최적의 특성 사이의 차이를 결정하는 단계;
    상기 제1 블롭의 상기 취득된 제1 특성과 상기 제1 최적의 특성 사이의 상기 차이가 임계값 미만인 것으로 결정하는 단계; 및
    상기 제1 블롭의 상기 취득된 제1 특성과 상기 제1 최적의 특성 사이의 상기 차이가 상기 임계값 미만이라는 결정에 응답하여, 상기 제1 블롭이 상기 제1 추적기에 대응한다고 결정하고, 상기 제1 블롭을 상기 제1 블롭에 대응하는 상기 제1 추적기의 상기 액티브 마커에 할당하는 단계를 더 포함하는, 방법.
65. 청구항 61 내지 64 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 추적기의 액티브 마커의 상기 미리 정의된 기하형상과 상기 제2 추적기의 액티브 마커의 상기 미리 정의된 기하형상은 실질적으로 동등한, 방법.
66. 청구항 45 내지 65 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 데이터에 기초하여 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 상기 액티브 마커의 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 액티브 마커의 상기 결정된 위치에 기초하여, 상기 추적기가 상기 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 상기 적어도 하나의 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계를 더 포함하는, 방법.
67. 청구항 66에 있어서,
    상기 블롭 각각의 상기 취득된 특성을 상기 최적의 특성과 비교하여 상기 블롭이 차선적인지 여부를 결정하는 단계;
    상기 비교에 기초하여, 하나 이상의 블롭을 차선적인 것으로 식별하는 단계; 및
    차선적으로 식별된 상기 하나 이상의 블롭 각각에 대해, 상기 추적기가 상기 액티브 마커의 상기 결정된 위치에 기초하여 상기 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계를 더 포함하는, 방법.
68. 청구항 67에 있어서, 상기 추적기가 상기 액티브 마커의 상기 결정된 위치에 기초하여 상기 블롭에 대응하는 상기 액티브 마커에서 방출된 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계는,
    상기 액티브 마커와 상기 로컬라이저 카메라 사이의 거리 변화를 결정하기 위해 상기 액티브 마커의 상기 결정된 위치를 이전에 결정된 상기 액티브 마커의 위치와 비교하는 단계; 및
    상기 거리 변화에 기초하여, 상기 추적기가 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
69. 청구항 68에 있어서, 상기 추적기가 상기 거리 변화에 기초하여 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계는,
    상기 거리 변화가 상기 액티브 마커와 상기 로컬라이저 카메라 사이의 거리의 증가를 나타낸다고 결정하는 단계; 및
    상기 거리 변화가 상기 액티브 마커와 상기 로컬라이저 카메라 사이의 상기 거리의 증가를 나타낸다는 결정에 응답하여, 상기 추적기가 상기 액티브 마커에서 방출되는 상기 광 신호의 강도 및/또는 지속기간을 증가시키도록 하는 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
70. 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 방법에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은 제1 추적기로서, 상기 수술 작업 공간의 제1 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 제1 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는, 상기 제1 추적기, 제2 추적기로서, 상기 수술 작업 공간의 제2 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 제2 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는, 상기 제2 추적기, 상기 제1 및 제2 추적기와 협력하여 상기 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 상기 제1 추적기의 상기 액티브 마커 각각에 대한 제1 블롭과 상기 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 상기 제2 추적기의 상기 액티브 마커 각각에 대한 제2 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는 로컬라이저 카메라; 및 상기 제1 및 제2 추적기와 상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 수술 작업 공간의 상기 제1 및 제2 객체에 대해 상기 제1 및 제2 추적기를 배치하는 단계;
    상기 로컬라이저 카메라에 의해, 상기 액티브 마커에서 방출된 광 신호로부터 생성된 상기 제1 추적기의 상기 액티브 마커 각각에 대한 제1 블롭 및 상기 액티브 마커로부터 방출된 광 신호로부터 생성된 상기 제2 추적기의 상기 액티브 마커 각각에 대한 제2 블롭을 나타내는 상기 이미지 데이터를 생성하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 제1 및 제2 블롭 각각의 특성을 취득하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 취득된 특성을 상기 제1 추적기에 특정한 제1 최적의 특성 및, 상기 제1 최적의 특성과 다른, 상기 제2 추적기에 특정한 제2 최적의 특성과 비교하는 단계; 및
    상기 비교에 기초하여, 상기 제어기에 의해, 상기 제1 블롭을 상기 제1 추적기에 할당하고 상기 제2 블롭을 상기 제2 추적기에 할당하는 단계를 포함하는, 방법.
71. 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하기 위한 방법에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은 추적기로서, 상기 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 액티브 마커를 포함하는, 상기 추적기; 상기 추적기와 협력하여 상기 액티브 마커로부터 방출된 광 신호로부터 생성된 상기 액티브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 로컬라이저 카메라 및 상기 추적기와 상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 수술 작업 공간의 상기 객체에 대해 상기 추적기를 배치하는 단계;
    상기 로컬라이저 카메라에 의해, 상기 액티브 마커에서 방출되는 광 신호로부터 생성된 상기 액티브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 상기 이미지 데이터를 생성하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 이미지 데이터에 기초하여 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 상기 액티브 마커의 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 액티브 마커의 위치에 기초하여, 상기 추적기가 상기 결정된 위치에 기초하여 상기 액티브 마커 중 적어도 하나로부터 방출되는 상기 광 신호를 조절하도록 하는 적어도 하나의 제어 신호를 상기 추적기에 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
72. 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하는 방법에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은 추적기로서, 상기 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하기 위해 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는, 상기 추적기, 상기 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 상기 광원으로부터 방출된 상기 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라, 및 상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 수술 작업 공간의 상기 객체에 대해 상기 추적기를 배치하는 단계;
    상기 로컬라이저 카메라에 의해, 상기 광원으로부터 방출된 상기 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 상기 이미지 데이터를 생성하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 각 블롭의 특성을 취득하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하는 단계; 및
    상기 비교에 기초하여, 상기 제어기에 의해, 상기 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함하는, 방법.
73. 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체를 추적하기 위한 방법에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은 제1 추적기로서, 상기 수술 작업 공간에서 제1 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 제1 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는, 상기 제1 추적기, 제2 추적기로서, 상기 수술 작업 공간에서 제2 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 제2 추적기의 자세를 추적하기 위한 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는, 상기 제2 추적기, 상기 제1 및 제2 추적기의 상기 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 상기 광원으로부터 방출된 상기 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 제1 및 제2 추적기의 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라, 및 상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 수술 작업 공간에서 상기 제1 및 제2 객체에 대해 각각 상기 제1 및 제2 추적기를 배치하는 단계;
    상기 광원으로부터, 상기 제1 추적기에 특정한 제1 광 신호를 방출하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 방출된 제1 광 신호에 대응하는 상기 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 제1 광 신호에 대응하는 상기 수신된 이미지 데이터에 기초하여 상기 수술 작업 공간에서 상기 제1 추적기의 자세를 추적하는 단계;
    상기 광원으로부터, 상기 제2 추적기에 특정하고, 상기 제1 광 신호의 적어도 하나의 대응 특성과 다른 적어도 하나의 특성을 갖는 제2 광 신호를 방출하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 방출된 제2 광 신호에 대응하는 상기 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 제어기에 의해, 상기 제2 광 신호에 대응하는 상기 수신된 이미지 데이터에 기초하여 상기 수술 작업 공간에서 상기 제2 추적기의 자세를 추적하는 단계를 포함하는, 방법.
74. 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하는 방법에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은 추적기로서, 상기 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하기 위해 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는, 상기 추적기, 상기 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 상기 광원으로부터 방출된 상기 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라, 및 상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 수술 작업 공간의 상기 객체에 대해 상기 추적기를 배치하는 단계;
    상기 광원으로부터, 다양한 특성을 갖는 광 신호를 방출하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 방출된 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는, 상기 방출된 광 신호 각각에 대해 상기 로컬라이저 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터를 수신하는 단계;
    수신된 이미지 데이터의 각 인스턴스에 대해, 상기 제어기에 의해, 상기 이미지 데이터가 나타내는 각 블롭의 특성을 취득하고, 상기 제어기에 의해, 상기 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하여 상기 수신된 이미지 데이터의 인스턴스 중 어느 것이 최적에 가장 가까운지 결정하는 단계;
    최적에 가장 가까운 상기 수신된 이미지 데이터의 인스턴스를 결정하는 것에 응답하여, 상기 제어기에 의해, 상기 수신된 이미지 데이터의 인스턴스에 대응하는 상기 광 신호의 상기 특성을 상기 추적기에 할당하는 단계; 및
    상기 제어기에 의해, 상기 추적기에 할당된 상기 광 신호 특성에 기초하여, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하는 단계를 포함하는, 방법.
75. 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하는 방법에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은 추적기로서, 상기 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하기 위해 미리 정의된 기하형상의 패시브 마커를 포함하는, 상기 추적기, 상기 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 상기 광원으로부터 방출된 상기 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라, 및 상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 수술 작업 공간의 상기 객체에 대해 상기 추적기를 배치하는 단계;
    상기 로컬라이저 카메라에 의해, 상기 광원으로부터 방출된 상기 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 이미지 데이터에 기초하여 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 상기 패시브 마커의 상기 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 패시브 마커의 상기 결정된 위치에 기초하여, 상기 제어기에 의해, 상기 로컬라이저 카메라의 적어도 하나의 광학 파라미터를 조절하는 단계를 포함하는, 방법.
76. 내비게이션 시스템에 의해 수술 작업 공간에서 객체의 추적을 최적화하는 방법에 있어서, 상기 내비게이션 시스템은 추적기로서, 상기 객체에 대해 배치되고, 상기 수술 작업 공간에서 상기 추적기의 자세를 추적하기 위해 미리 정의된 기하형상의 수동으로 재배치 가능한 패시브 마커를 포함하는, 상기 추적기, 상기 패시브 마커를 조명하기 위한 광 신호를 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 로컬라이저 카메라로서, 상기 로컬라이저 카메라는 상기 광원으로부터 방출된 상기 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는, 상기 로컬라이저 카메라, 및 상기 로컬라이저 카메라에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 수술 작업 공간의 상기 객체에 대해 상기 추적기를 배치하는 단계;
    상기 로컬라이저 카메라에 의해, 상기 광원으로부터 방출된 상기 광 신호의 상기 패시브 마커에 의한 반사로부터 생성된 상기 패시브 마커 각각에 대한 블롭을 나타내는 상기 이미지 데이터를 생성하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 각 블롭의 특성을 취득하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 취득된 특성을 최적의 특성과 비교하는 단계; 및
    상기 제어기에 의해, 상기 비교에 기초하여 상기 추적기의 상기 패시브 마커를 재배치하기 위한 지침을 결정하고 디스플레이하는 단계를 포함하는, 방법.