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KR20180099702A - 가상 객체에 의해 정의된 타깃 부위에서 환자에게 수술을 수행하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

가상 객체에 의해 정의된 타깃 부위에서 환자에게 수술을 수행하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20180099702A
KR20180099702A KR1020187018701A KR20187018701A KR20180099702A KR 20180099702 A KR20180099702 A KR 20180099702A KR 1020187018701 A KR1020187018701 A KR 1020187018701A KR 20187018701 A KR20187018701 A KR 20187018701A KR 20180099702 A KR20180099702 A KR 20180099702A
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도날드 더블유. 말라코우스키
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스트리커 코포레이션
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Publication date
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Abstract

가상 객체에 의해 정의된 타깃 부위에서 수술을 수행하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 수술용 내비게이션 시스템은 환자에게 부착되는 환자 추적기(54,56)를 포함한다. 로컬라이저(44)는 환자 추적기와 협력하여 수술 중에 타깃 부위와 관련된 로컬라이저 데이터를 생성한다. 수술용 내비게이션 시스템은 또한 타깃 부위 및 상기 타깃 부위를 둘러싸는 표면과 관련된 이미지 데이터를 생성하도록 비전 장치(72)를 포함한다. 로컬라이저 및 비전 장치와 통신하는 내비게이션 컴퓨터는, 로컬라이저 데이터 및 이미지 데이터에 기반하여 상기 타깃 부위의 외부에서 회피할 영역을 결정하도록 구성된다. 어떤 경우에는, 상기 회피할 영역을 정의하기 위해 제 2 가상 객체가 생성되어, 상기 수술 중에 사용되는 수술 기구가 상기 영역을 회피한다.

Description

가상 객체에 의해 정의된 타깃 부위에서 환자에게 수술을 수행하기 위한 시스템 및 방법
본 출원은, 그의 전체 내용 및 개시가 본원에 참조로 병합된, 2015년 12월 31일자로 출원된 미국 특허 가출원 제62/273,543호에 대한 우선권 및 이익을 청구한다.
본 발명은 일반적으로 가상 객체에 의해 정의된 타깃 부위에서 환자에게 수술을 수행하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
내비게이션 시스템은 사용자가 객체를 정확하게 위치시키는데 도움을 준다. 예를 들어, 내비게이션 시스템은 산업, 우주 항공 및 의료 응용들에 사용된다. 의료 분야에서, 내비게이션 시스템은 외과의가 환자의 타깃 부위에 대하여 수술 기구를 정확하게 배치하는데 도움을 준다. 타깃 부위는 대개, 조직 제거와 같은 어떤 형태의 치료가 필요하다. 일부 경우, 타깃 부위는 3-D 모델과 같은 가상 객체를 사용하여 내비게이션 시스템에 정의된다. 가상 객체의 표현은 수술 중에 사용자에게 표시되어 타깃 부위에 대한 상기 기구의 치료 단부의 위치를 시각화하는 것을 돕는다. 예를 들어, 타깃 부위는 환자의 뼈와 연관될 수 있고 가상 객체는 기구의 치료 단부에 의해 제거될 뼈의 양을 정의할 수 있다.
종래의 내비게이션 시스템은 추적기와 협력하여 기구 및 타깃 부위와 관련된 위치 및/또는 방향 데이터, 예를 들어, 제거될 뼈의 양을 제공하는 로컬라이저를 사용한다. 로컬라이저는 대개 추적기의 시야를 갖도록 배치된다. 추적기는 상기 기구 및 환자와 협력하여 움직이기 위해 상기 기구 및 환자에게 고정된다. 환자에게 부착된 추적기는 치료될 뼈에 부착되어 뼈의 딱딱한 성질로 인해 타깃 부위에 대해 단단한 관계를 유지한다. 기구와 환자 상에 별도의 추적기를 사용하여, 기구의 치료 단부를 타깃 부위 내에 유지하도록 정확히 위치시킬 수 있다.
종종, 타깃 부위는 수술 중에 회피해야만 하는 연조직과 같은 민감한 해부학적 구조에 인접하여 위치한다. 이러한 민감한 해부학적 구조는 그의 탄성 및/또는 연성 특성으로 인해 추적기에 대하여 이동할 수 있기 때문에, 이러한 민감한 해부학적 구조는 종래의 추적기를 이용하여 추적하기가 어렵다. 종종, 수술 동안에 피해야만 하는 타깃 부위 근처에 견인기 또는 다른 도구가 위치한다. 상기 견인기 또는 다른 도구는 환자를 치료하는데 사용되는 기구와 동일한 방식으로 추적될 수 있지만, 견인기 및 다른 도구에 추적기를 추가하면 내비게이션 시스템의 비용과 복잡성이, 특히 상기 내비게이션 시스템에 의해 추적될 객체의 수를 증가시킴에 의해, 많이 증가할 수 있다. 결과적으로, 현재의 수술 절차에서 회피는 사용자의 책임일 때가 있으므로 민감한 해부학적 구조 및 타깃 부위 근처에 있을 수 있는 비 추적 도구를 피하기 위해 사용자가 극도의 주의를 기울여야만 한다.
따라서, 민감한 해부학적 구조 및/또는 수술 중에 회피되어야 하는 다른 구조물의 식별을 다루는 내비게이션 시스템 및 방법이 당업계에 필요하다.
일 실시형태에서, 가상 객체에 의해 정의된 타깃 부위에서 수술을 수행하기 위한 수술용 내비게이션 시스템이 제공된다. 수술용 내비게이션 시스템은 환자에게 부착되는 환자 추적기를 포함한다. 로컬라이저는 환자 추적기와 협력하여 수술 중에 타깃 부위와 관련된 로컬라이저 데이터를 생성한다. 수술용 내비게이션 시스템은 또한, 타깃 부위 및 상기 타깃 부위를 둘러싸는 표면과 연관된 이미지 데이터를 생성하도록 비전 장치를 포함한다. 로컬라이저 및 비전 장치와 통신하는 내비게이션 컴퓨터는, 로컬라이저 데이터 및 이미지 데이터에 기반하여 타깃 부위의 외부에서 회피될 영역을 결정하도록 구성된다.
다른 실시형태에서, 가상 객체에 의해 정의된 타깃 부위에서 수술을 수행하기 위한 로봇식 수술 시스템이 제공된다. 로봇식 수술 시스템은 로봇 장치를 포함한다. 엔드 이펙터는 타깃 부위를 치료하기 위해 로봇 장치에 연결된다. 로봇식 수술 시스템은 또한 환자에게 부착되는 환자 추적기를 포함한다. 로컬라이저는 환자 추적기와 협력하여 수술 중에 타깃 부위와 관련된 로컬라이저 데이터를 생성한다. 로봇식 수술 시스템은 타깃 부위 및 상기 타깃 부위를 둘러싼 표면과 관련된 이미지 데이터를 생성하도록 비전 장치를 포함한다. 로컬라이저 및 비전 장치와 통신하는 내비게이션 컴퓨터는, 로컬라이저 데이터 및 이미지 데이터에 기반하여 수술 중에 타깃 부위의 외부에서 회피할 영역을 결정하도록 구성된다. 내비게이션 컴퓨터는 로봇 장치와 통신하여, 상기 로봇 장치는 회피할 영역을 피하면서 타깃 부위에 대하여 엔드 이펙터를 이동시키도록 작동된다.
다른 실시형태에서, 가상 객체에 의해 정의된 타깃 부위에서 수술을 수행하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 환자 추적기가 환자에게 부착되어 있는 동안에 상기 타깃 부위와 관련된 로컬라이저 데이터를 생성하는 단계를 포함한다. 타깃 부위 및 상기 타깃 부위를 둘러싼 표면과 관련된 이미지 데이터도 생성된다. 상기 방법은 상기 로컬라이저 데이터 및 상기 이미지 데이터에 기반하여 상기 수술 중에 상기 타깃 부위의 외부에서 회피할 영역을 결정하는 단계를 더 포함한다.
이들 시스템 및 방법은 몇 가지 이점을 제공한다. 예를 들어, 비전 장치를 사용하여 이미지 데이터를 그리고 로컬라이저를 사용하여 로컬라이저 데이터 모두를 포획함에 의해, 내비게이션 컴퓨터는 타깃 부위의 외부에 위치하는 회피할 영역을 식별할 수 있다. 결과적으로, 일부 실시형태에서 이들 시스템 및 방법은, 다른 방법으로는, 추적하기 어려운 민감한 해부학적 구조를 회피하고 별도의 추적기를 구비하지 않은 타깃 부위 근처의 다른 도구를 회피하기 위해 수술 기구의 정확한 배치를 제공한다.
본 발명의 이점은 첨부한 도면과 관련하여 고려될 때에 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해 될 수 있으므로 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 로컬라이저 및 비전 장치를 포함하는 로봇식 수술 시스템의 사시도이다.
도 2는 로봇식 수술 시스템을 제어하기 위한 제어 시스템의 개략도이다.
도 3은 로봇식 수술 시스템에 사용되는 좌표계의 사시도이다.
도 4는 회피할 영역을 정의하는 가상 객체를 산출하기 위해 로컬라이저로부터의 로컬라이저 데이터와 결합되는 비전 장치로부터의 이미지 데이터의 도시이다.
도 5는 환자를 치료하는 방법에 의해 수행되는 단계들의 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 환자(22)를 치료하기 위한 시스템(20)이 도시된다. 시스템(20)은 의료 시설의 수술실과 같은 수술 환경에 도시된다. 도시된 실시형태에서, 시스템(20)은 가공 스테이션(24) 및 가디언스 스테이션(26)을 포함한다. 가디언스 스테이션(26)은 수술실 내의 다양한 객체의 운동을 추적하도록 설치된다. 이러한 객체는, 예를 들어 수술 기구(30), 환자의 대퇴골(F) 및 환자의 경골(T)을 포함한다. 가이던스 스테이션(26)은 객체들의 상대 위치 및 방향을 사용자에게 표시하기 위한 목적으로, 경우에 따라서는, 타깃 부위에 대한 수술 기구(30)의 움직임을 제어 또는 제한하기 위한 목적으로 이들 객체들을 추적한다. 수술 기구(30)는 가공 스테이션(24)의 일부로서 도시된다. 그러나, 다른 실시형태에서, 수술 기구(30)는 사용자에 의해 수동으로 유지되고 이동된다.
수술 기구(30)에 의해 치료될 타깃 부위는 가상 객체에 의해 정의된다. 도시된 실시형태에서, 대퇴골(F)과 관련된 대퇴골 타깃 부위(TS)가 도시된다. 물론, 경골(T) 타깃 부위와 같은 몇몇 다른 타깃 부위도 가능하며, 각 부위는 그 자체의 별개의 가상 객체에 의해 정의된다. 타깃 부위를 나타내는 가상 객체는 사용자에 의해 사전-동작으로 설정되고 및/또는 치료될 재료의 양, 수술 기구(30)에 대한 궤적, 수술 기구(30)에 의해 절단되는 면, 천공될 보어 등을 정의하도록 자동 생성된다. 도시된 실시형태에서, 가상 객체(VB)(도 4 참조)는 대퇴골(F)로부터 제거될 재료의 양을 정의한다. 어떤 경우에는, 가상 객체가 수술중에, 즉 수술 절차 중에 설정되거나 재설정된다. 여기에 설명된 설명은 정형수술 절차 절차에 관한 것이지만, 본원에 기재된 시스템 및 방법은 임의의 유형의 수술 절차에도 마찬가지로 적합하다는 것을 알아야 한다.
가디언스 스테이션(26)은 내비게이션 컴퓨터(34)를 수용하는 내비게이션 카트 어셈블리(32)를 포함한다. 내비게이션 인터페이스는 내비게이션 컴퓨터(34)와 작동 통신한다. 내비게이션 인터페이스는 살균 분야의 외부에 위치되도록 적응된 제 1 디스플레이(36) 및 살균 분야의 내부에 위치되도록 적응된 제 2 디스플레이(38)를 포함한다. 디스플레이(36,38)는 내비게이션 카트 어셈블리(32)에 조정 가능하게 장착된다. 키보드 및 마우스와 같은 제 1 및 제 2 입력 장치(40,42)는 내비게이션 컴퓨터(34)에 정보를 입력하거나, 그렇지 않으면, 내비게이션 컴퓨터(34)의 특정 양상을 선택/제어하는데 사용될 수 있다. 터치 스크린(미도시) 또는 음성 구동을 포함하는 다른 입력 장치가 고려된다.
로컬라이저(44)가 내비게이션 컴퓨터(34)와 통신한다. 도시된 실시형태에서, 로컬라이저(44)는 광학 로컬라이저이며, 로컬라이저 카메라 유닛(46)을 포함한다. 로컬라이저 카메라 유닛(46)은 하나 이상의 광학 위치 센서(50)를 수용하는 외부 케이싱(48)을 갖는다. 일부 실시형태에서, 적어도 2개의 광학 센서(50)가 사용되며, 바람직하게는 3개, 4개 또는 그 이상이 사용된다. 광학 센서(50)는 3개의 별개의 전하 결합 소자(CCD)일 수 있다. 일 실시형태에서, 3개의 1차원 CCD가 사용된다. 다른 실시형태들에서, 개별적인 CCD, 또는 2개 이상의 CCD들을 각각 갖는 별개의 로컬라이저 카메라 유닛들이 또한 수술실 주위에 배열될 수 있음을 이해해야 한다. CCD는 적외선 신호를 감지한다. 또한, 로컬라이저(44)는 상이한 방식(modalities)을 사용할 수 있고, 전자기 로컬라이저, RF 로컬라이저, 초음파 로컬라이저, 또는 객체를 추적할 수 있는 임의의 다른 종래의 로컬라이저일 수 있다.
로컬라이저 카메라 유닛(46)은 이상적으로는 장애물이 없는 아래 설명된 추적기의 시야로 광학 센서(50)를 위치시키기 위해 조정 가능한 암에 장착된다. 일부 실시형태에서, 로컬라이저 카메라 유닛(46)은 회전 조인트를 중심으로 회전함으로써 적어도 하나의 자유도로 조정 가능하다. 다른 실시형태에서, 로컬라이저 카메라 유닛(46)은 약 2 이상의 자유도로 조절 가능하다.
로컬라이저 카메라 유닛(46)은 광학 센서(50)와 통신하여 광학 센서(50)로부터 신호를 수신하는 로컬라이저 카메라 제어기(52)를 포함한다. 로컬라이저 카메라 제어기(52)는 유선 또는 무선 접속(미도시)을 통해 내비게이션 컴퓨터(34)와 통신한다. 이러한 연결 중 하나는 고속 통신 및 등시성 실시간 데이터 전송을 위한 직렬 버스 인터페이스 표준인 IEEE 1394 인터페이스일 수 있다. 상기 접속에는 회사별 프로토콜(company specific protocol)을 사용할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 광학 센서(50)는 내비게이션 컴퓨터(34)와 직접 통신한다.
위치 및 방향 신호 및/또는 데이터는 객체를 추적하기 위한 목적으로 내비게이션 컴퓨터(34)로 전송된다. 내비게이션 카트 어셈블리(32), 디스플레이(36, 38) 및 로컬라이저 카메라 유닛(46)은 여기에 참조로 병합된, 2010년 5월 25일자로 발행된 "수술 시스템"이라는 명칭(Malackowski 외)의 미국 특허 제7,725,162호에 설명된 것과 유사할 수 있다.
내비게이션 컴퓨터(34)는 여기에 설명된 기능을 수행하는데 필요한 디스플레이(36, 38), 중앙 처리 장치(CPU) 및/또는 다른 프로세서(62), 메모리(미도시) 및 저장 장치(미도시)를 갖는다. 내비게이션 컴퓨터(34)는 아래에서 설명되는 바와 같이 소프트웨어로 로딩된다. 소프트웨어는 로컬라이저 카메라 유닛(46)으로부터 수신된 신호를 추적되는 객체의 위치 및 방향을 나타내는 로컬라이저 데이터로 변환한다.
가이던스 스테이션(26)은 본원에서 추적기(tracker)로도 지칭되는 복수의 추적 장치들(54, 56, 58)로 동작 가능하다. 도시된 실시형태에서, 하나의 추적기(54)가 환자의 대퇴골(F)에 단단히 부착되고 또 다른 추적기(56)가 환자의 경골(T)에 단단히 부착된다. 추적기(54, 56)는 뼈의 부분들에 단단히 부착된다. 추적기(54, 56)는 여기에 참조로 병합된 미국 특허 제7,725,162호에 개시된 방식으로 대퇴골(F) 및 경골(T)에 부착될 수 있다. 추적기(54, 56)는 또한, 여기에 참조로 병합된 2014년 1월 16일 출원한 "시선 오차를 표시 및 감소시키기 위한 내비게이션 시스템 및 방법"이라는 명칭의 미국 특허출원 공보문 제2014/0200621호에 도시된 방식으로 장착될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 추적기(54, 56)는 해부학적 구조의 다른 조직에 장착될 수 있다.
기구 추적기(58)는 수술 기구(30)에 견고하게 부착된다. 기구 추적기(58)는 제조 중에 수술 기구(30)에 통합될 수 있거나 수술 절차를 준비하기 위해 수술 기구(30)에 개별적으로 장착될 수 있다. 기구 추적기(58)에 의해 추적되는 수술 기구(30)의 치료 단부는 회전 버, 전기 절제 장치, 다른 에너지 애플리케이터 등일 수 있다.
추적기(54, 56, 58)는 내부 배터리로 전원을 공급받는 배터리일 수 있거나 또는 로컬라이저 카메라 유닛(46)과 마찬가지로 바람직하게 외부 전력을 수신하는 내비게이션 컴퓨터(34)를 통해 전력을 수신하는 리드를 가질 수 있다.
도시된 실시형태에서, 수술 기구(30)는 가공 스테이션(24)의 조작기(66)에 부착된다. 조작기(66)는 또한, 로봇 장치 또는 로봇 암이라고도 칭해질 수 있다. 이러한 배치는 그의 개시 내용이 참조로 여기에 병합된 "다중 모드에서 수술 기구를 제어할 수 있는 수술 조작기"라는 명칭의 미국 특허 제9,119,655호에 도시된다. 다른 실시형태에서, 수술 기구(30)는 그의 위치 및/또는 방향에 대한 임의의 로봇식 제약 없이 수동으로 조작된다는 것을 이해해야 한다. 수술 기구(30)는 의학/수술 절차를 수행하는데 유용한 임의의 수술 기구(도구라고도 함)일 수 있다. 수술 기구(30)는 버링(burring) 기구, 전기수술 기구, 초음파 기구, 리머, 임팩터, 시상 톱 또는 다른 기구일 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 수술 기구가 환자를 치료하기 위해 사용되고, 각각은 로컬라이저(44)에 의해 개별적으로 추적된다.
로컬라이저(44)의 광학 센서(50)는 추적기(54, 56, 58)로부터 광신호를 수신한다. 도시된 실시형태에서, 추적기(54, 56, 58)는 능동 추적기이다. 이 실시형태에서, 각각의 추적기(54, 56, 58)는 광신호를 광학 센서(50)에 전송하기 위한 적어도 3개의 능동 추적 소자 또는 마커를 갖는다. 능동 마커는 예를 들어, 적외선과 같은 광을 전달하는 발광 다이오드 또는 LED(60)일 수 있다. 광학 센서(50)는 바람직하게는 100 Hz 이상, 보다 바람직하게는 300 Hz 이상, 가장 바람직하게는 500 Hz 이상의 샘플링 속도를 갖는다. 일부 실시형태에서, 광학 센서(50)는 8000 Hz의 샘플링 속도를 갖는다. 샘플링 속도는 광학 센서(50)가 순차적으로 점화된 LED(60)로부터 광신호를 수신하는 속도이다. 일부 실시형태에서, LED(60)로부터의 광신호는 각 추적기(54, 56, 58)마다 상이한 속도로 점화된다.
도 2를 참조하면, 각각의 LED(60)는 내비게이션 컴퓨터(34)로/로부터 데이터를 송신/수신하는 연관된 추적기(54, 56, 58)의 하우징 내에 위치된 추적기 제어기(61)에 연결된다. 일 실시형태에서, 추적기 제어기(61)는 내비게이션 컴퓨터(34)와의 유선 접속을 통해 수 메가바이트/초 정도의 데이터를 전송한다. 다른 실시형태에서, 무선 접속이 사용될 수 있다. 이들 실시형태에서, 내비게이션 컴퓨터(34)는 추적기 제어기로부터 데이터를 수신하기 위한 송수신기(미도시)를 갖는다.
다른 실시형태에서, 추적기(54, 56, 58)는 로컬라이저 카메라 유닛(46)으로부터 방출된 광을 반사하는 반사기와 같은 수동 마커(미도시)를 가질 수 있다. 반사된 광은 다음으로 광학 센서(50)에 의해 수신된다. 능동 및 수동 배치가 당업계에 잘 알려져 있다.
일부 실시형태에서, 추적기들(54, 56, 58)은 여기에 참조로 병합된 "광학 및 비-광학 센서를 포함한 내비게이션 시스템"이라는 명칭의 2015년 4월 14일 공표한, Wu의 미국 특허 제9,008,757호에 개시된 추적기들과 같은 자이로스코프 센서 및 가속도계도 포함한다.
내비게이션 컴퓨터(34)는 내비게이션 프로세서(62)를 포함한다. 내비게이션 프로세서(62)는 내비게이션 컴퓨터(34)의 동작을 제어하기 위해 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있음을 알아야 한다. 프로세서는 임의의 유형의 마이크로 프로세서 또는 멀티 프로세서 시스템 또는 다른 유형의 프로세서일 수 있다. 프로세서라는 용어는 임의의 실시형태의 범위를 단일 프로세서로 제한되지 않는다.
로컬라이저 카메라 유닛(46)은 추적기(54,56,58)의 LED(60)로부터 광학 신호를 수신하고, 로컬라이저(44)에 대한 추적기(54,56,58)의 LED(60)의 위치에 관련한 신호를 내비게이션 프로세서(62)로 출력한다. 수신된 광학(및 일부 실시형태에서 비-광학 신호)에 기반하여, 내비게이션 프로세서(62)는 공지된 삼각 측량 방법(triangulation method)과 같은, 로컬라이저(44)에 대한 추적기(54, 56, 58)의 상대 위치 및 배향을 나타내는 데이터를 생성한다. 일부 실시형태에서, 데이터는 로컬라이저 카메라 제어기(52)에 의해 생성된 다음 내비게이션 컴퓨터(34)로 전송된다.
수술 절차의 시작 전에, 부가 데이터가 내비게이션 프로세서(62)에 로딩된다. 내비게이션 프로세서(62)는 추적기들(54, 56, 58)의 위치 및 방향 및 이전에 로딩된 데이터에 기반하여, 대퇴골 타깃 부위(TS)와 같은 치료 단부가 적용되어야 하는 타깃 부위에 대한 수술 기구(30)의 방향 및 상기 수술 기구(30)의 치료 단부의 위치(예를 들어, 수술 바의 중심)를 결정한다. 일부 실시형태에서, 내비게이션 프로세서(62)는 이들 데이터를 조작기 제어기(64)에 전송한다. 조작기 제어기(64)는 다음으로 상기 데이터를 이용하여 그의 개시 내용이 참조로 여기에 병합된 "다중 모드에서 수술 기구를 제어할 수 있는 수술 조작기"라는 명칭의 미국 특허 제9,119,655호에 개시된 바와 같이 조작기(66)를 제어한다. 일 실시형태에서, 조작기(66)는 외과의에 의해 설정된 가상 객체에 대해 제어된다. 본원에 기술된 실시형태에서, 가상 객체(VB)는 수술 기구(30)에 의해 제거될 대퇴골(F)의 재료의 양을 정의한다. 따라서, 가상 객체(VB)는 수술 기구(30)의 치료 단부가 머무를 가상 경계(즉, 수술 기구의 치료 단부와 관련된 별도의 가상 객체가 머무르기 위한)를 제공한다.
내비게이션 프로세서(62)는 또한, 타깃 부위에 대한 치료 단부의 상대 위치를 나타내는 이미지 신호를 생성한다. 이러한 이미지 신호는 디스플레이(36, 38)에인가된다. 이들 신호에 기반하여 디스플레이(36, 38)는 외과의 및 스태프가 타깃 부위에 대한 치료 단부의 상대 위치를 가상으로 볼 수 있게하는 이미지를 생성한다. 대부분의 경우, 이미지는 한 번에 하나의 타깃 부위에 대한 치료 단부를 도시한다. 예를 들어, 대퇴골(F)과 경골(T)이 모두 치료되는 수술 절차에서, 물질이 대퇴골(F)로부터 제거되는 동안 대퇴골 타깃 부위(TS) 및 대퇴골 타깃 부위(TS)에 대한 수술 기구(30)의 치료 단부의 상대 위치는 시각적으로 표현될 수 있다. 유사하게, 사용자가 대퇴골(F)로부터 물질을 제거하는 것을 끝내고 경골(T)으로부터 물질을 제거할 준비가 되면, 디스플레이(36, 38)는 경골(T)과 관련된 타깃 부위에 대한 수술 기구(30)의 치료 단부의 배치만을 예시할 수 있다.
도 3을 참조하면, 객체들의 추적은 일반적으로 로컬라이저 좌표계(LCLZ)를 참조하여 수행된다. 로컬라이저 좌표계(LCLZ)는 원점과 방향(x, y 및 z 축의 집합)을 가진다. 상기 절차 동안, 한 가지 목적은 로컬라이저 좌표계(LCLZ)를 공지된 위치에 유지하는 것이다. 로컬라이저 카메라 유닛(46)에 장착된 가속도계(미도시)는 로컬라이저 카메라 유닛(46)이 부주의하게 수술 요원에 의해 충돌될 때 발생할 수 있는 바와 같이, 로컬라이저 좌표계(LCLZ)의 갑작스러운 또는 예상치 못한 움직임을 추적하는데 사용될 수 있다.
추적되는 각 추적기(54, 56, 58) 및 객체는 또한 로컬라이저 좌표계(LCLZ)로부터 분리된 그의 고유의 좌표계를 갖는다. 예를 들어, 추적기들(54, 56, 58)은 뼈 추적기 좌표계(BTRK1), 뼈 추적기 좌표계(BTRK2) 및 기구 추적기 좌표계(TLTR)를 갖는다.
도시된 실시형태에서, 가디언스 스테이션(26)은 뼈에 단단히 부착된 뼈 추적기(54, 56)의 위치를 모니터링함으로써 환자의 대퇴골(F) 및 경골(T)의 위치를 모니터링한다. 대퇴골 좌표계는 FBONE이고 경골 좌표계는 TBONE이며, 이들은 뼈 추적기(54, 56)가 단단히 부착된 뼈의 좌표계이다.
절차의 시작 이전에, 대퇴골(F) 및 경골(또는 다른 실시형태에서 다른 조직 또는 구조)의 수술 전 영상과 같은 관심있는 해부학적 구조의 수술 전 영상이 생성된다. 이러한 이미지는 환자의 해부학적 구조에 대한 MRI 스캔, 방사선 스캔 또는 전산화 단층 촬영(CT) 스캔을 기반으로 할 수 있다. 이러한 이미지는 대퇴골(F) 및 경골(T)의 가상 모델 및/또는 수술 기구(30)에 의해 처리될 다른 해부학적 구조와 같은 관심있는 해부학적 구조의 가상 모델을 개발하는데 사용된다. 종종 가상 모델은 치료되는 전체 해부학적 구조 또는 처리될 상기 해부학적 구조의 적어도 일부를 나타내는 데이터와 타깃 부위를 정의하는 가상 객체를 나타내는 데이터를 포함하는 3-D 모델이다. 도시된 실시형태에서, 대퇴골의 가상 모델(VM)은 가상 객체(VB) 및 대퇴골(F)의 일부를 나타내는 모델 데이터를 포함하는 3-D 모델이다(도 4 참조). 가상 객체(VB)는 수술 절차 중에 대퇴골(F)로부터 제거될 물질의 양 및 타깃 부위(TS)를 정의한다. 가상 객체는 가상 모델 내에서 정의될 수 있고 메쉬 표면, 구조적인 입체 기하학(constructive solid geometry)(CSG), 보셀(voxels) 또는 다른 가상 객체 표현 기술을 사용하여 표현될 수 있다.
수술 전 영상 및/또는 가상 모델은 당업계의 공지된 방법을 사용하여 대퇴부 좌표계(FBONE) 및 경골 좌표계(TBONE)에 매핑된다. 이러한 수술 전의 이미지 및/또는 가상 모델은 대퇴 좌표계(FBONE) 및 경골 좌표계(TBONE)에 고정된다. 수술 전 영상을 촬영하는 것의 대안으로 기구학 연구, 뼈 추적 및 기타 방법을 통해 수술실에서 치료 계획을 개발할 수 있다. 이전에 설명한 3-D 가상 모델을 생성하는 데에도 이러한 동일한 방법을 사용할 수 있다.
본 명세서에 개시된 절차의 초기 단계 동안, 뼈 추적기(54, 56)는 환자의 뼈에 단단히 부착된다. 좌표계(FBONE, TBONE)의 포즈(위치 및 방향)는 각각 좌표계(BTRK1, BTRK2)에 매핑된다. 일 실시형태에서, 여기에 참조로 병합된 Malackowski 등의 미국 특허 제7,725,162호에 개시된 바와 같은, 자신의 추적기(PT)(도 1 참조)를 갖는 포인터 기구(P)(도 1 참조)는 대퇴골 좌표계(FBONE) 및 경골 좌표계(TBONE)를 뼈 추적기 좌표계들(BTRK1, BTRK2)에 각각 등록하도록 사용될 수 있다. 상기 뼈들과 그의 추적기들(54, 56) 사이의 고정 관계가 주어지면, 대퇴골 좌표계(FBONE) 및 경골 좌표계(TBONE)에서의 대퇴골(F) 및 경골(T)의 위치 및 방향은 뼈 추적기 좌표계들(BTRK1, BTRK2)로 변환될 수 있으므로, 로컬라이저 카메라 유닛(46)은 추적기(54, 56)를 추적함으로써 대퇴골(F) 및 경골(T)을 추적 할 수 있다. 이러한 포즈-설명 데이터는 조작기 제어기(64) 및 내비게이션 프로세서(62) 모두와 통합된 메모리에 저장된다.
수술 기구(30)(에너지 애플리케이터의 말단으로도 지칭됨)의 치료 단부는 그 자체의 좌표계(EAPP)를 갖는다. 좌표계(EAPP)의 원점은, 예를 들어, 수술용 절단 버의 중심을 나타낼 수 있다. 좌표계(EAPP)의 포즈는 절차가 시작되기 전에 기구 추적기 좌표계(TLTR)의 포즈에 고정된다. 따라서, 이들 좌표계(EAPP, TLTR)의 서로에 대한 포즈가 결정된다. 포즈-기술 데이터는 조작기 제어기(64) 및 내비게이션 프로세서(62)와 통합된 메모리에 저장된다.
도 2를 참조하면, 로컬라이제이션 엔진(100)은 내비게이션 컴퓨터(34)의 부분으로 간주될 수 있는 소프트웨어 모듈이다. 로컬라이제이션 엔진(100)의 컴포넌트들은 내비게이션 프로세서(62)상에서 실행된다. 로컬라이제이션 엔진(100)은 조작기 제어기(64) 및/또는 내비게이션 프로세서(62)상에서 실행될 수 있다.
로컬라이제이션 엔진(100)은 로컬라이저 카메라 제어기(42)로부터 광학-기반 신호를 입력으로서 수신하고, 몇몇 실시형태들에서, 추적기 제어기(미도시)로부터 비-광학 기반 신호를 수신한다. 이들 신호에 기반하여, 로컬라이제이션 엔진(100)은 로컬라이저 좌표계(LCLZ)에서 뼈 추적기 좌표계(BTRK1, BTRK2)의 포즈를 결정한다. 기구 추적기(58)를 위해 수신된 동일한 신호에 기반하여, 로컬라이제이션 엔진(100)은 로컬라이저 좌표계(LCLZ)에서 기구 추적기 좌표계(TLTR)의 포즈를 결정한다.
로컬라이제이션 엔진(100)은 추적기들(44, 46, 48)의 포즈를 나타내는 신호를 좌표 변환기(102)로 전송한다. 좌표 변환기(102)는 내비게이션 프로세서(52) 상에서 실행되는 소프트웨어 모듈이다. 좌표 변환기(102)는 뼈 추적기들(54,56)과 환자의 수술-전 이미지들 및/또는 가상 모델들 사이의 관계를 정의하는 데이터를 참조한다. 좌표 변환기(102)는 또한, 기구 추적기(48)에 대한 수술 기구의 치료 단부의 포즈를 나타내는 데이터를 저장한다.
절차 동안, 좌표 변환기(102)는 로컬라이저(44)에 대한 추적기(54, 56, 58)의 상대 포즈를 표시하는 데이터를 수신한다. 이들 데이터 및 사전에 로딩된 데이터에 기반하여, 좌표 변환기(102)는 로컬라이저 좌표계(LCLZ)에 대한 좌표계(EAPP) 및 뼈 좌표계(FBONE, TBONE)의 상대 위치와 방향을 표시하는 데이터를 생성한다.
그 결과, 좌표 변환기(102)는, 치료 단부가 적용되는 타깃 부위에 대한 수술 기구(30)의 치료 단부의 위치 및 방향을 표시하는 데이터를 생성한다. 이들 데이터를 나타내는 이미지 신호는 디스플레이들(36,38)에 전송되어, 외과의 및 스태프가 이 정보를 볼 수 있게 한다. 특정 실시형태들에서, 이들 데이터를 나타내는 다른 신호는 조작기(66) 및 수술 기구(30)의 대응하는 이동을 안내하기 위해 조작기 제어기(64)에 전송될 수 있다. 따라서, 이 데이터는 또한 수술 기구(30)의 치료 단부의 가상 위치를 나타내며, 이는 또한, 가상 모델 및 가상 객체에 대해 별도의 가상 객체로서 모델링될 수 있다.
도 1을 다시금 참조하면, 가이던스 스테이션(26)은 비전 장치(72)를 더 포함한다. 도시된 실시형태에서, 비전 장치는 로컬라이저 카메라 유닛(46)에 장착된다. 다른 실시형태에서, 비전 장치(72)는 별도의 조정 가능한 암에 장착되어 로컬라이저 카메라 유닛(46)과 별도로 비전 장치(72)를 위치시킨다. 비전 장치(72)는 바람직하게는 장애물이 없는 타깃 부위의 시야로 배치된다. 비전 장치(72)는 내비게이션 컴퓨터(34)와 작동 통신하는 비전 제어기(73)를 갖는다. 비전 장치(72)는 또한 실시간으로 3-D 이미지를 캡처할 수 있는 이미징 장치 또는 디지털 이미징 장치로 지칭될 수 있다. 적합한 비전 장치의 한 예는 Microsoft Corporation에서 판매하는 상용 Kinect SDK 또는 유사한 Kinect 모델이다. 다른 실시형태에서, 비전 장치(72)는 레이저 어레이 또는 스테레오 카메라 시스템을 포함할 수 있다.
비전 장치(72)는 하나 이상의 이미지 센서(78, 79)를 지지하는 외부 하우징(76)을 갖는다. 이미지 센서 중 하나는 깊이 이미지를 식별하는데 사용되는 깊이 이미지 센서(78)일 수 있고, 다른 이미지 센서는 컬러 이미지를 생성하는데 사용되는 컬러 이미지 센서(79)일 수 있다. 양쪽의 이미지 센서(78, 79)는 CMOS 센서 또는 다른 적절한 센서의 형태일 수 있다. 또한, 광원(80)은 하우징(76) 내에 지지되어 깊이 이미지 센서(78)의 시야 내의 표면에 의해 반사된 광을 발생시키고 전달한다.
센서(78, 79) 및 광원(80)은 비전 좌표계(VIS)(도 3 참조)에 대한 시야 내의 상기 표면의 거리를 결정하기 위해 비전 제어기(73)와 통신한다. 일 실시형태에서, 광원(80)은 적외선을 방출하고, 비전 제어기(73)는 적외선이 시야의 표면에서 반사되어 깊이 이미지 센서(78)로 복귀하는데 필요한 경과 시간을 결정한다. 이 프로세스는 복수의 반복에 걸쳐 되풀이되어 비전 장치(72)로부터 상기 비전 장치(72)의 시야 내의 표면까지의 거리를 결정하여 포인트 클라우드(202)가 생성될 수 있다(도 4 참조).
내비게이션 컴퓨터(34)는 비전 제어기(73)와 통신하여 포인트 클라우드(202)를 나타내는 신호 및/또는 데이터를 수신한다. 이미지 생성기 모듈을 포함하는 이미징 소프트웨어는 내비게이션 컴퓨터(34)상에 로딩되어 내비게이션 프로세서(62)에 의해 실행되어 비전 장치(72)의 시야에 기반하여 포인트 클라우드(202)를 생성한다. 포인트 클라우드(202)는 비전 좌표계(VIS)에서 생성된다. 포인트 클라우드(202)는 비전 장치(72)의 시야 내의 표면에 대응하는 비전 좌표계(VIS) 내의 이미지 데이터 포인트들의 세트이다. 이들 이미지 데이터 포인트는 x, y, z 좌표에 의해 정의된다. 포인트 클라우드(202)는 이미지 데이터 파일로서 보관되거나 저장될 수 있다.
비전 장치(72)를 로컬라이저 카메라 유닛(46)에 통합함으로써, 비전 좌표계(VIS)는 로컬라이저 좌표계(LCLZ)에 쉽게 등록될 수 있는데, 왜냐하면 광학 센서(50)에 대한 이미지 센서(78,79)의 위치 또는 이미지 센서(78,79)에 대한 광학 센서(50)의 위치가 알려져 고정되기 때문이다. 제조 중에, 비전 장치(72)는 좌표 변환기(102)를 통해 비전 좌표계(VIS)가 로컬라이저 좌표계(LCLZ)로 변환될 필요가 없도록 동일한 좌표계에 대한 데이터를 생성하기 위해 로컬라이저(44)에 대해 캘리브레이션 될 수 있다.
비전 장치(72)가 로컬라이저 카메라 유닛(46)으로부터 분리되는 것과 같은 다른 실시형태에서, 비전 장치(72)는 하우징(76)에 견고하게 장착된 추적기(미도시)를 구비하여 비전 좌표계(VIS) 및 로컬라이저 좌표계(LCLZ) 사이의 관계를 설립할 수 있다. 예를 들어, 추적기의 좌표계와 비전 좌표계(VIS) 사이의 관계를 정의하는 사전 로딩된 데이터를 사용하여, 좌표 변환기(102)는 로컬라이저 좌표계(LCLZ) 내의 추적기의 위치에 기반하여, 비전 좌표계(VIS)를 로컬라이저 좌표계(LCLZ)로 변활할 수 있다.
도 4를 참조하면, 비전 장치(72)는 비전 장치(72)의 시야 내에 있는 타깃 부위 및 상기 타깃 부위를 둘러싸는 표면의 이미지를 수집한다. 도시된 실시형태에서, 비전 장치(72)는 비전 장치(72)의 시야 내에 있는 타깃 부위(TS) 및 상기 타깃 부위(TS)를 둘러싸는 표면들의 이미지를 수집한다. 내비게이션 컴퓨터(34)는 비전 제어기(73)와 협력하여 타깃 부위(TS) 및 상기 타깃 부위(TS)를 둘러싸는 표면의 포인트 클라우드(202)를 생성하며, 이는 타깃 부위(TS) 및 상기 타깃 부위(TS)를 둘러싸는 표면과 관련된 이미지 데이터를 정의한다.
이미지 데이터가 생성되는 것과 동시에, 로컬라이저 데이터도 생성된다. 내비게이션 컴퓨터(34)는 로컬라이저 좌표계(LCLZ)에서 타깃 부위를 정의하는 가상 모델 및 가상 객체의 위치 및 방향을 결정하기 위해 로컬라이저(44)와 협력한다. 도시된 실시형태에서, 내비게이션 컴퓨터(34)는 로컬라이저(44)와 협력하여 로컬라이저 좌표계(LCLZ)에서 대퇴골(F)의 가상 모델(VM)의 위치 및 방향 및 가상 객체(VB)의 위치 및 방향을 결정한다. 이러한 로컬라이저 데이터는 가상 모델(VM) 및 가상 객체(VB)를 정의하는 모델 데이터를 포함한다. 어떤 경우, 모델 데이터는 가상 모델(VM)과 연관된 포인트 클라우드 및 가상 객체(VB)와 연관된 별도의 포인트 클라우드 형태의 데이터 포인트들을 포함한다.
도 4를 계속 참조하면, 내비게이션 프로세서(62)는 병합된(merged) 데이터를 산출하기 위해 로컬라이저 데이터 및 이미지 데이터를 병합하는 소프트웨어 모듈인 데이터 병합 모듈(101)(도 1 참조)을 실행한다(일단 로컬라이저 데이터 및 이미지 데이터는 공통 좌표계에 위치하거나 그로 변환된다). 병합된 데이터는 타깃 부위(TS) 외부의 수술 중에 회피할 영역(R)을 정의하는 제 2 가상 객체(VR)를 나타낸다. 이러한 데이터 병합은 도 4의 화살표로 설명된다. 도시된 실시형태에서, 제 2 가상 객체(VR)를 나타내는 병합된 데이터는(1) 타깃 부위(TS)의 외부에 있는 수술 기구(30)에 의해 회피되어야 하는 뼈와 관련된 데이터 포인트(204); (2) 타깃 부위(TS)의 외부에 있는 수술 기구(30)에 의해 회피되어야 하는 노출된 연조직과 관련된 데이터 포인트(206); (3) 수술 기구(30)에 의해 회피되어야 하는 견인기와 관련된 데이터 포인트(208); 및(4) 타깃 부위(TS)의 외부에 있는 환자의 피부와 관련된 데이터 포인트(210)를 포함한다.
도 4에 도시된 것과 같은 일부 실시형태에서, 병합된 데이터는 로컬라이저 데이터 및 이미지 데이터가 병합된 후에 가상 객체(VB)의 외부에 위치한 좌표를 갖는 포인트 클라우드(202)의 모든 데이터 포인트들을 포함한다. 어떤 경우에는, 타깃 부위(TS)가 연조직 또는 다른 민감한 해부학적 구조에 의해 적어도 부분적으로 가려지는 경우와 같이, 수술 부위(30)의 치료 단부가 타깃 부위(TS)에 도달하는 경로가 완전히 명확하지 않은 경우, 제 2 가상 객체(VR)의 부분으로서 타깃 부위(TS) 외부의 모든 가시적인 표면을 정의하는 것은 특히 유리할 수 있어서, 수술 기구(30)는 타깃 부위(TS)의 외부에 위치하는 임의의 민감한 해부학적 구조, 도구 등을 회피할 수 있다.
제 2 가상 객체(VR)를 표현하고, 회피할 영역(R)을 정의하는 병합된 데이터는 내비게이션 프로세서(62)에 의해 처리되어 그의 표현은 디스플레이(38, 39)상에서 사용자에게 디스플레이될 수 있으며, 사용자는 영역(R)에 대해 수술 기구(30)의 위치 및 방향을 시각화할 수 있다. 일부 경우, 회피할 영역(R)을 가상으로 정의하는 데이터 포인트는 메쉬 표면, 구조적인 입체 기하학(constructive solid geometry; CSG) , 보셀(voxels), 또는 다양한 가상 객체 표현 기술을 사용하는 다른 가상 객체 유형으로 변환될 수 있다. 또한, 내비게이션 프로세서(62)는 제 2 가상 객체(VR)의 크기 및 영역(R)의 범위를 타깃 부위(TS)로부터 사전 정의된 거리로 자동으로 제한할 수 있거나, 또는 사용자는 제 2 가상 객체(VR)의 외주를 정의하는 것을 포함하여, 제 2 가상 객체를 수동으로 정제(refine)할 수 있다.
제 2 가상 객체(VR)는 상기 제 2 가상 객체(VR)에 의해 정의된 영역(R) 내의 일부 조직의 탄성 및/또는 가요 특성으로 인해 수술 절차 동안에 구성(예를 들어, 크기, 모양, 위치 등)이 변경될 수 있음을 유의해야 한다. 추가로, 영역(R)은 견인기가 조정될 때 또는 추가 도구 또는 장비를 비전 장치(72)의 시야의 안팎으로 가져올 때 변경될 수 있다. 즉, 회피할 영역(R)의 특성은 동적이며, 계속해서 변화할 수 있지만, 본원에 설명된 내비게이션 기술을 사용하여, 사용자가 상기 영역(R)에 대한 변화와 무관하게 수술 절차 동안에 회피할 영역(R)을 회피할 수 있도록 각각의 새로운 세트의 이미지 데이터 및 로컬라이저 데이터로 제 2 가상 객체(VR)가 계속해서(예를 들어, 사전 정의된 주파수로) 업데이트될 수 있다.
회피할 영역(R)을 정의하는 제 2 가상 객체(VR)는 또한 조작기 제어기(64)로 전송되어 수술 기구(30)의 치료 단부가 진입되는 것을 방지하는 "노 플라이(no-fly)"영역으로서 취급될 수 있다. 그 결과, 조작기(66)가 자율 모드에서 작동할 때, 조작기(66)는 영역(R)을 피하기 위해 수술 기구(30)의 위치 지정을 제어할 수 있고, 이에 따라 보존될 연조직 및 뼈와 같은 민감한 해부학적 구조, 및 타깃 부위(TS) 근방에 위치한 견인기, 흡인 튜브 등과 같은 도구를 회피할 수 있다.
도 5를 참조하면, 회피할 영역(R)을 결정하는 방법의 일 실시형태가 도시된다. 단계(300)에서, 외과의 또는 다른 의료 전문가는 환자를 위한 수술 계획을 생성한다. 수술 계획은 수행할 수술 절차와 수행할 치료를 식별한다. 수술 계획은 종종 MRI 또는 CT 스캔에서 가져온 이미지와 같은 수술 전 이미지를 기반으로 하며, 이 이미지는 환자의 해부학적 구조의 3-D 가상 모델(VM)로 변환된다. 수술 절차 동안 치료될 타깃 부위(target site)(TS)를 정의하는 가상 객체(VB)가 또한, 수술 계획의 부분으로서 생성되어 3-D 가상 모델(VM)과 함께 연관된다.
단계(302)에서, 제거될 뼈의 타깃 볼륨과 같이, 타깃 부위(TS)에서 처리될 물질의 타깃 볼륨을 정의하는 가상 모델(VM) 및 가상 객체(VM)에 관련한 데이터가 내비게이션 컴퓨터(34)에 전달되어 상기 내비게이션 컴퓨터(34)에 저장될 것이다.
단계(304)에서, 다음으로 로컬라이저 데이터가 생성된다. 로컬라이저 데이터는 로컬라이저 좌표계(LCLZ)에서 가상 모델(VM) 및 가상 객체(VB)의 위치 및 방향과 관련된 데이터를 포함한다. 이미지 데이터는 단계(306)에서 동시에 생성되므로, 내비게이션 중의 각 시간 단계에서, 대응하는 로컬라이저 데이터 및 이미지 데이터가 존재한다. 이미지 데이터는 타깃 부위(TS)의 표면 및 타깃 부위(TS) 외부의 표면을 포함하는 비전 장치(72)의 시야에서 표면의 위치 및 방향을 포함하는 포인트 클라우드(202)를 포함한다.
단계(308)에서, 내비게이션 컴퓨터(34)의 데이터 병합 모듈(101)은 로컬라이저 데이터 및 이미지 데이터를 평가한다. 특히, 데이터 병합 모듈(101)은 이미지 데이터(예를 들어, 포인트 클라우드(202))로부터의 데이터 포인트를 로컬라이저 데이터(예를 들어, 가상 객체(VB)에 대한 데이터 포인트)로부터의 데이터 포인트와 병합한다. 단계(310)에서, 데이터 병합 모듈(101)은 다음으로, 가상 객체(VB)의 외부에 있는 이미지 데이터로부터의 모든 데이터 포인트를 식별한다. 이러한 나머지 데이터 세트는 회피할 영역(R)을 산출하고, 다음으로 수술 기구(30)에 의해 회피 될 제 2 가상 객체(VR)로서 내비게이션 컴퓨터(34)의 메모리에 저장된다. 단계(312)에서, 사용자는 영역(R)을 회피하면서 타깃 부위로부터 타깃 볼륨의 조직을 제거하기 위해 수술 기구(30)를 수동적으로 또는 로봇식으로 작동한다. 단계(304) 내지 단계(312)는 수술 절차가 완료될 때까지, 예를 들어, 모든 조직이 타깃 부위(TS)로부터 제거딜 때까지 각 처리 시간 단계 동안에 반복된다. 결과적으로, 상기 방법은 수술 절차 동안 영역(R)에 대한 변화를 보상할 수 있다.
다른 실시형태에서, 로컬라이저 데이터 및 이미지 데이터를 병합하기 위해 여기에 설명된 시스템 및 방법은 유사하게, 영역(R)과 같은, 회피할 영역을 정의하는 가상 객체 이외의 다른 유형의 가상 객체를 생성하도록 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 로컬라이저 데이터 및 이미지 데이터는 제거될 물질의 볼륨, 수술 기구(30)에 대한 원하는 궤적 등과 같은 타깃 부위를 정의하는 가상 객체를 산출하기 위해 병합될 수 있다. 부가적으로, 이미지 데이터와 로컬라이저 데이터는 다른 용도로 병합될 수 있다.
당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태들의 측면들은 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드가 구현된 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체(들)로 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다. 여기에 기술된 방법론을 수행하기 위한 명령어 또는 코드를 포함하는 컴퓨터 소프트웨어는 하나 이상의 관련된 메모리 장치(예를 들어, ROM, 고정식 또는 착탈식 메모리)에 저장될 수 있으며, 이용 준비가 되면, 부분적으로 또는 전체적으로 로딩되어(예를 들어, RAM에), CPU에 의해 구현될 수 있다. 그러한 소프트웨어는 펌웨어, 상주 소프트웨어(resident software), 마이크로 코드 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
전술한 설명에서 몇몇 실시형태들이 논의되었다. 그러나, 여기에서 논의된 실시형태들은 본 발명을 포괄적으로 나타내거나 임의의 특정 형태로 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 사용된 용어는 제한보다는 설명의 성격을 띤다. 전술한 설명에 비추어 많은 수정 및 변형이 가능하며, 본 발명은 구체적으로 기술된 것과 다르게 실시될 수 있다.

Claims (15)

  1. 수술용 내비게이션 시스템으로서,
    환자에 부착되도록 구성된 추적기와;
    상기 환자 상의 타깃 부위와 관련된 로컬라이저 데이터를 생성하도록 상기 추적기와 협력하도록 구성되는 로컬라이저로서, 상기 타깃 부위는 가상 객체에 의해 정의되는, 상기 로컬라이저와;
    상기 타깃 부위 및 상기 타깃 부위를 둘러싼 표면들과 관련된 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 비전 장치와;
    상기 로컬라이저 데이터 및 상기 이미지 데이터에 기반하여 상기 타깃 부위의 외부에 있는 회피할 영역을 결정하도록 상기 로컬라이저 및 상기 비전 장치에 결합된 내비게이션 컴퓨터를 포함하는, 수술용 내비게이션 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내비게이션 컴퓨터는 상기 로컬라이저 데이터 및 상기 이미지 데이터를 분석함에 의해 상기 회피할 영역을 결정하도록 구성되는, 수술용 내비게이션 시스템.
  3. 제 1 항 및 제 2 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 내비게이션 컴퓨터는 상기 영역을 정의하는 제 2 가상 객체를 생성하도록 구성되는, 수술용 내비게이션 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 내비게이션 컴퓨터는 상기 로컬라이저 데이터 및 상기 이미지 데이터를 공통 좌표계로 결합하도록 구성된 좌표 변환 모듈인, 수술용 내비게이션 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 내비게이션 컴퓨터는 병합된 데이터를 형성하도록 상기 이미지 데이터 및 상기 로컬라이저 데이터를 병합함에 의해 상기 회피할 영역을 결정하도록 상기 공통 좌표계에서 상기 이미지 데이터 및 상기 로컬라이저 데이터를 측정하도록 구성된 데이터 병합 모듈을 갖는, 수술용 내비게이션 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 내비게이션 컴퓨터는 상기 타깃 부위의 외부에 있는 상기 타깃 부위를 둘러싼 표면들을 표현하는 상기 회피할 영역을 정의하기 위해 상기 병합된 데이터의 적어도 일부를 선택하도록 구성되는, 수술용 내비게이션 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 비전 장치에 의해 생성된 상기 이미지 데이터는 상기 타깃 부위의 외부에 있는 상기 타깃 부위를 둘러싼 상기 표면들의 적어도 일부의 3차원 맵(map)을 포함하는, 수술용 내비게이션 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 3차원 맵은 포인트 클라우드(point cloud), 랜지 맵(range map), 플레인(plane), 라인(line), 또는 단일 포인트 중의 하나 이상을 포함하는, 수술용 내비게이션 시스템.
  9. 로봇식 수술 시스템으로서,
    로봇식 장치와;
    상기 로봇식 장치에 결합된 엔드 이펙터와;
    환자에게 부착되도록 구성되는 추적기와;
    상기 환자 상의 타깃 부위와 관련된 로컬라이저 데이터를 생성하도록 상기 추적기와 협력하도록 구성되는 로컬라이저로서, 상기 타깃 부위는 가상 객체에 의해 정의되는, 상기 로컬라이저와;
    상기 타깃 부위 및 상기 타깃 부위를 둘러싼 표면들과 관련된 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 비전 장치와;
    상기 로컬라이저 및 상기 비전 장치에 결합되고 상기 로컬라이저 데이터 및 상기 이미지 데이터에 기반하여 상기 타깃 부위의 외부에 있는 회피할 영역을 결정하도록 구성된 내비게이션 컴퓨터를 포함하고,
    상기 로봇식 장치가, 상기 회피할 영역을 회피하면서 상기 타깃 부위에 대하여 상기 엔드 이펙터를 이동시키도록 동작 가능하게 상기 로봇식 장치에 결합되는, 로봇식 수술 시스템.
  10. 환자에게 부착되는 추적기와, 로컬라이저와, 비전 장치와, 내비게이션 컴퓨터를 포함하는 수술 시스템을 동작시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 환자 상의 타깃 부위와 관련된 로컬라이저 데이터를 생성하는 단계로서, 상기 타깃 부위는 가상 객체에 의해 정의되는, 상기 생성 단계와;
    상기 타깃 부위 및 상기 타깃 부위를 둘러싼 표면들과 관련된 이미지 데이터를 생성하는 단계와;
    상기 로컬라이저 데이터 및 상기 이미지 데이터에 기반하여 상기 타깃 부위의 외부에 있는 회피할 영역을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 로컬라이저 데이터 및 상기 이미지 데이터에 기반하여 상기 타깃 부위의 외부에 있는 상기 회피할 영역을 결정하는 단계는, 상기 로컬라이저 데이터 및 상기 이미지 데이터를 분석하여 상기 영역을 정의하는 제 2 가상 객체를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제 10 항 및 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬라이저 데이터 및 상기 이미지 데이터에 기반하여 상기 타깃 부위의 외부에 있는 상기 회피할 영역을 결정하는 단계는, 상기 로컬라이저 데이터 및 상기 이미지 데이터를 공통 좌표계로 결합하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 로컬라이저 데이터 및 상기 이미지 데이터에 기반하여 상기 타깃 부위의 외부에 있는 상기 회피할 영역을 결정하는 단계는,
    상기 공통 좌표계에서 상기 이미지 데이터 및 상기 로컬라이저 데이터를 측정하는 단계와;
    병합된 데이터를 형성하도록 상기 이미지 데이터 및 상기 로컬라이저 데이터를 병합하는 단계와;
    상기 타깃 부위의 외부에 있는 상기 타깃 부위를 둘러싼 표면들을 표현하는 상기 회피할 영역을 정의하도록 상기 병합된 데이터의 적어도 일부를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 타깃 부위 및 상기 타깃 부위를 둘러싼 표면들과 관련된 상기 이미지 데이터를 생성하는 단계는, 상기 타깃 부위의 외부에 있는 상기 타깃 부위를 둘러싼 상기 표면들의 적어도 일부의 3차원 맵을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 타깃 부위의 외부에 있는 상기 타깃 부위를 둘러싼 상기 표면들의 상기 적어도 일부의 상기 3차원 맵을 생성하는 단계는 포인트 클라우드, 랜지 맵(range map), 플레인(plane), 라인(line), 또는 단일 포인트 중의 하나 이상을 포함하는, 방법.
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Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3397188B1 (en) * 2015-12-31 2020-09-09 Stryker Corporation System and methods for preparing surgery on a patient at a target site defined by a virtual object
CN109152615B (zh) * 2016-05-23 2021-08-17 马科外科公司 在机器人手术过程期间识别和跟踪物理对象的系统和方法
EP3375399B1 (en) 2016-10-05 2022-05-25 NuVasive, Inc. Surgical navigation system
EP3531954A4 (en) * 2016-10-25 2020-09-16 Mobius Imaging LLC PROCEDURE AND SYSTEM FOR ROBOT-ASSISTED SURGERY
WO2018097831A1 (en) 2016-11-24 2018-05-31 Smith Joshua R Light field capture and rendering for head-mounted displays
US11432898B2 (en) * 2017-03-14 2022-09-06 Intellijoint Surgical Inc. Tracing platforms and intra-operative systems and methods using same
US11096754B2 (en) * 2017-10-04 2021-08-24 Mako Surgical Corp. Sterile drape assembly for surgical robot
US10835321B2 (en) 2017-12-14 2020-11-17 Mako Surgical Corp. View angle-independent visual representation of a cut procedure
CN108294825B (zh) * 2017-12-26 2019-08-02 刘洋 用于手术导航的配准系统及方法
CN108309450B (zh) * 2017-12-27 2021-04-27 刘洋 用于手术导航的定位配准系统及方法
DE102019004235B4 (de) 2018-07-16 2024-01-18 Mako Surgical Corp. System und verfahren zur bildbasierten registrierung und kalibrierung
US11684426B2 (en) * 2018-08-31 2023-06-27 Orthosoft Ulc System and method for tracking bones
US10623660B1 (en) 2018-09-27 2020-04-14 Eloupes, Inc. Camera array for a mediated-reality system
US12016543B2 (en) 2019-02-12 2024-06-25 Edward Rustamzadeh Lateral retractor system for minimizing muscle damage in spinal surgery
US11246582B2 (en) 2019-02-12 2022-02-15 Edward Rustamzadeh Dual-motion rotation and retraction system for minimizing muscle damage in spinal surgery
US10631842B1 (en) 2019-02-12 2020-04-28 Edward Rustamzadeh Lateral retraction system for minimizing muscle damage in spinal surgery
US10624623B1 (en) * 2019-02-12 2020-04-21 Edward Rustamzadeh Lateral retractor system for minimizing muscle damage in spinal surgery
US10363023B1 (en) 2019-02-12 2019-07-30 Edward Rustamzadeh Lateral retractor system for minimizing muscle damage in spinal surgery
US10925593B2 (en) 2019-02-12 2021-02-23 Edward Rustamzadeh Lateral retractor system for minimizing muscle damage in spinal surgery
WO2020181290A1 (en) * 2019-03-07 2020-09-10 Procept Biorobotics Corporation Robotic arms and methods for tissue resection and imaging
JP7356523B2 (ja) * 2019-07-03 2023-10-04 ストライカー・コーポレイション 手術ナビゲーションのための障害物回避技法
KR102274167B1 (ko) * 2019-09-05 2021-07-12 큐렉소 주식회사 로봇의 위치 가이드 장치, 이의 방법 및 이를 포함하는 시스템
US11612440B2 (en) 2019-09-05 2023-03-28 Nuvasive, Inc. Surgical instrument tracking devices and related methods
CN110711031B (zh) * 2019-10-31 2021-11-23 武汉联影智融医疗科技有限公司 手术导航系统、坐标系配准系统、方法、设备和介质
CN111265299B (zh) * 2020-02-19 2023-08-18 上海理工大学 基于光纤形状传感的手术导航系统
US10949986B1 (en) 2020-05-12 2021-03-16 Proprio, Inc. Methods and systems for imaging a scene, such as a medical scene, and tracking objects within the scene
WO2022047720A1 (en) * 2020-09-04 2022-03-10 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. Systems and methods for assisting in placing surgical instrument into subject
US11295460B1 (en) 2021-01-04 2022-04-05 Proprio, Inc. Methods and systems for registering preoperative image data to intraoperative image data of a scene, such as a surgical scene
US11832909B2 (en) 2021-03-31 2023-12-05 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having actuatable setup joints
JP2024513204A (ja) 2021-03-31 2024-03-22 ムーン サージカル エスアエス 腹腔鏡下外科手術を実施するための外科手術用器具と併用するための協調操作式外科手術用システム
US11819302B2 (en) 2021-03-31 2023-11-21 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having user guided stage control
US11812938B2 (en) 2021-03-31 2023-11-14 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having a coupling mechanism removeably attachable to surgical instruments
US12042241B2 (en) 2021-03-31 2024-07-23 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having automated preset robot arm configurations
US11844583B2 (en) 2021-03-31 2023-12-19 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having an instrument centering mode for automatic scope movements
USD1002842S1 (en) 2021-06-29 2023-10-24 Edward Rustamzadeh Combination surgical spinal dilator and retractor system
CN113476141B (zh) * 2021-06-30 2023-02-10 苏州微创畅行机器人有限公司 位姿控制方法及其适用的光学导航系统、手术机器人系统
US12016642B2 (en) 2021-09-08 2024-06-25 Proprio, Inc. Constellations for tracking instruments, such as surgical instruments, and associated systems and methods
US20240065783A1 (en) 2022-08-26 2024-02-29 Mako Surgical Corp. Selectively Automated Robotic Surgical System
US11986165B1 (en) 2023-01-09 2024-05-21 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system for use with surgical instruments for performing laparoscopic surgery while estimating hold force
US11839442B1 (en) 2023-01-09 2023-12-12 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system for use with surgical instruments for performing laparoscopic surgery while estimating hold force

Family Cites Families (300)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1066786A (en) * 1911-10-11 1913-07-08 Charles C Bielitz Locking device for telephones.
US4962463A (en) * 1988-07-01 1990-10-09 Digital Equipment Corporation Video imaging device with image altering controls and related method
US6347240B1 (en) 1990-10-19 2002-02-12 St. Louis University System and method for use in displaying images of a body part
US6675040B1 (en) 1991-01-28 2004-01-06 Sherwood Services Ag Optical object tracking system
US5662111A (en) 1991-01-28 1997-09-02 Cosman; Eric R. Process of stereotactic optical navigation
US6405072B1 (en) 1991-01-28 2002-06-11 Sherwood Services Ag Apparatus and method for determining a location of an anatomical target with reference to a medical apparatus
US5279309A (en) 1991-06-13 1994-01-18 International Business Machines Corporation Signaling device and method for monitoring positions in a surgical operation
US6963792B1 (en) 1992-01-21 2005-11-08 Sri International Surgical method
US6788999B2 (en) 1992-01-21 2004-09-07 Sri International, Inc. Surgical system
US5603318A (en) 1992-04-21 1997-02-18 University Of Utah Research Foundation Apparatus and method for photogrammetric surgical localization
US5517990A (en) 1992-11-30 1996-05-21 The Cleveland Clinic Foundation Stereotaxy wand and tool guide
DE4304571A1 (de) 1993-02-16 1994-08-18 Mdc Med Diagnostic Computing Verfahren zur Planung und Kontrolle eines chirurgischen Eingriffs
US5623582A (en) 1994-07-14 1997-04-22 Immersion Human Interface Corporation Computer interface or control input device for laparoscopic surgical instrument and other elongated mechanical objects
US5584796A (en) 1994-08-10 1996-12-17 Cohen; Barry J. Apparatus and method for retracting and viewing bodily tissues on remote display device
DE69531994T2 (de) 1994-09-15 2004-07-22 OEC Medical Systems, Inc., Boston System zur positionserfassung mittels einer an einem patientenkopf angebrachten referenzeinheit zur anwendung im medizinischen gebiet
US6646541B1 (en) 1996-06-24 2003-11-11 Computer Motion, Inc. General purpose distributed operating room control system
US5891157A (en) 1994-09-30 1999-04-06 Ohio Medical Instrument Company, Inc. Apparatus for surgical stereotactic procedures
US5695501A (en) 1994-09-30 1997-12-09 Ohio Medical Instrument Company, Inc. Apparatus for neurosurgical stereotactic procedures
US6978166B2 (en) 1994-10-07 2005-12-20 Saint Louis University System for use in displaying images of a body part
CA2201877C (en) 1994-10-07 2004-06-08 Richard D. Bucholz Surgical navigation systems including reference and localization frames
US5765561A (en) 1994-10-07 1998-06-16 Medical Media Systems Video-based surgical targeting system
US5882206A (en) 1995-03-29 1999-03-16 Gillio; Robert G. Virtual surgery system
US5649956A (en) 1995-06-07 1997-07-22 Sri International System and method for releasably holding a surgical instrument
US5814038A (en) 1995-06-07 1998-09-29 Sri International Surgical manipulator for a telerobotic system
JPH10505286A (ja) 1995-06-20 1998-05-26 シン ング、ワン 医療処置のための関節アーム
JPH0970780A (ja) 1995-09-06 1997-03-18 Fanuc Ltd ロボットのツール形状補正方式
DE19639615C5 (de) 1996-09-26 2008-11-06 Brainlab Ag Reflektorenreferenzierungssystem für chirurgische und medizinische Instrumente
US6351659B1 (en) 1995-09-28 2002-02-26 Brainlab Med. Computersysteme Gmbh Neuro-navigation system
US5682886A (en) 1995-12-26 1997-11-04 Musculographics Inc Computer-assisted surgical system
US6063095A (en) 1996-02-20 2000-05-16 Computer Motion, Inc. Method and apparatus for performing minimally invasive surgical procedures
US6436107B1 (en) 1996-02-20 2002-08-20 Computer Motion, Inc. Method and apparatus for performing minimally invasive surgical procedures
US5855583A (en) 1996-02-20 1999-01-05 Computer Motion, Inc. Method and apparatus for performing minimally invasive cardiac procedures
US5971976A (en) 1996-02-20 1999-10-26 Computer Motion, Inc. Motion minimization and compensation system for use in surgical procedures
US6699177B1 (en) 1996-02-20 2004-03-02 Computer Motion, Inc. Method and apparatus for performing minimally invasive surgical procedures
US5952796A (en) 1996-02-23 1999-09-14 Colgate; James E. Cobots
CA2205782C (en) 1996-03-21 2002-10-22 Newnes Machine Ltd. Position-based integrated motion controlled curve sawing
US6017354A (en) 1996-08-15 2000-01-25 Stryker Corporation Integrated system for powered surgical tools
US6024576A (en) 1996-09-06 2000-02-15 Immersion Corporation Hemispherical, high bandwidth mechanical interface for computer systems
US6331116B1 (en) 1996-09-16 2001-12-18 The Research Foundation Of State University Of New York System and method for performing a three-dimensional virtual segmentation and examination
US5824085A (en) 1996-09-30 1998-10-20 Integrated Surgical Systems, Inc. System and method for cavity generation for surgical planning and initial placement of a bone prosthesis
US6205411B1 (en) 1997-02-21 2001-03-20 Carnegie Mellon University Computer-assisted surgery planner and intra-operative guidance system
US5880976A (en) 1997-02-21 1999-03-09 Carnegie Mellon University Apparatus and method for facilitating the implantation of artificial components in joints
DE19709960A1 (de) 1997-03-11 1998-09-24 Aesculap Ag & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zur präoperativen Bestimmung der Positionsdaten von Endoprothesenteilen
JPH11156672A (ja) 1997-08-25 1999-06-15 Yoshiaki Kakino 数値制御装置及びこれを備えた工作機械
US6097168A (en) 1997-08-25 2000-08-01 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha Position control apparatus and method of the same, numerical control program preparation apparatus and method of the same, and methods of controlling numerical control machine tool
AU9036098A (en) 1997-08-28 1999-03-16 Microdexterity Systems Parallel mechanism
US6434507B1 (en) 1997-09-05 2002-08-13 Surgical Navigation Technologies, Inc. Medical instrument and method for use with computer-assisted image guided surgery
US6021343A (en) 1997-11-20 2000-02-01 Surgical Navigation Technologies Image guided awl/tap/screwdriver
EP1267234B8 (de) 1997-12-06 2008-03-26 Elan Schaltelemente GmbH & Co. KG Verfahren zur Überwachung einer technischen Anlage, insbesondere eines Handhabungsgerätes, sowie Überwachungs- und Steuergerät
US6228089B1 (en) 1997-12-19 2001-05-08 Depuy International Limited Device for positioning and guiding a surgical instrument during orthopaedic interventions
WO1999037220A1 (en) 1998-01-23 1999-07-29 Sm Scienzia Machinale S.R.L. Orthopaedic surgery apparatus for guiding a tool and for supporting a limb
US6810281B2 (en) 2000-12-21 2004-10-26 Endovia Medical, Inc. Medical mapping system
US6692485B1 (en) 1998-02-24 2004-02-17 Endovia Medical, Inc. Articulated apparatus for telemanipulator system
DE19814630B4 (de) 1998-03-26 2011-09-29 Carl Zeiss Verfahren und Vorrichtung zum handgesteuerten Führen eines Werkzeuges in einem vorgegebenen Bewegungsbereich
US6157873A (en) 1998-04-09 2000-12-05 Motoman, Inc. Robot programming system and method
US6233504B1 (en) 1998-04-16 2001-05-15 California Institute Of Technology Tool actuation and force feedback on robot-assisted microsurgery system
CA2333393C (en) 1998-05-28 2007-08-07 Orthosoft Inc. Interactive computer-assisted surgical system and method thereof
US6421048B1 (en) 1998-07-17 2002-07-16 Sensable Technologies, Inc. Systems and methods for interacting with virtual objects in a haptic virtual reality environment
US6117143A (en) 1998-09-11 2000-09-12 Hybex Surgical Specialties, Inc. Apparatus for frameless stereotactic surgery
US6033415A (en) 1998-09-14 2000-03-07 Integrated Surgical Systems System and method for performing image directed robotic orthopaedic procedures without a fiducial reference system
US6311100B1 (en) 1998-09-14 2001-10-30 Mass. Institute Of Technology Tool path generator for computer aided manufacturing
DE19846687C2 (de) 1998-10-09 2001-07-26 Auer Dorothee Chirurgische Hilfsvorrichtung zur Verwendung beim Ausführen von medizinischen Eingriffen und Verfahren zum Erzeugen eines Bildes im Rahmen von medizinischen Eingriffen
US6195618B1 (en) 1998-10-15 2001-02-27 Microscribe, Llc Component position verification using a probe apparatus
US6704694B1 (en) 1998-10-16 2004-03-09 Massachusetts Institute Of Technology Ray based interaction system
DE19848765C2 (de) 1998-10-22 2000-12-21 Brainlab Med Computersyst Gmbh Positionsverifizierung in Kamerabildern
WO2000028882A2 (en) 1998-11-18 2000-05-25 Microdexterity Systems, Inc. Medical manipulator for use with an imaging device
US6468265B1 (en) 1998-11-20 2002-10-22 Intuitive Surgical, Inc. Performing cardiac surgery without cardioplegia
DE69929481T2 (de) 1998-11-23 2006-09-28 Microdexterity Systems Inc., Memphis Chirurgischer Manipulator
US6522906B1 (en) 1998-12-08 2003-02-18 Intuitive Surgical, Inc. Devices and methods for presenting and regulating auxiliary information on an image display of a telesurgical system to assist an operator in performing a surgical procedure
US6322567B1 (en) 1998-12-14 2001-11-27 Integrated Surgical Systems, Inc. Bone motion tracking system
US6430434B1 (en) 1998-12-14 2002-08-06 Integrated Surgical Systems, Inc. Method for determining the location and orientation of a bone for computer-assisted orthopedic procedures using intraoperatively attached markers
US6466815B1 (en) 1999-03-30 2002-10-15 Olympus Optical Co., Ltd. Navigation apparatus and surgical operation image acquisition/display apparatus using the same
DE19914455B4 (de) 1999-03-30 2005-07-14 Siemens Ag Verfahren zur Bestimmung der Bewegung eines Organs oder Therapiegebiets eines Patienten sowie hierfür geeignetes System
DE19915060A1 (de) 1999-04-01 2000-11-02 Erbe Elektromedizin Chirurgisches Instrument
US7084867B1 (en) 1999-04-02 2006-08-01 Massachusetts Institute Of Technology Haptic interface system for collision detection and applications therefore
US8229549B2 (en) 2004-07-09 2012-07-24 Tyco Healthcare Group Lp Surgical imaging device
IL130835A0 (en) 1999-07-07 2001-01-28 Mdc Ltd Concentrically expansible needle retractor
US6304050B1 (en) 1999-07-19 2001-10-16 Steven B. Skaar Means and method of robot control relative to an arbitrary surface using camera-space manipulation
DE19946948A1 (de) 1999-09-30 2001-04-05 Philips Corp Intellectual Pty Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Position eines medizinischen Instruments
US7366562B2 (en) 2003-10-17 2008-04-29 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for surgical navigation
US7747312B2 (en) 2000-01-04 2010-06-29 George Mason Intellectual Properties, Inc. System and method for automatic shape registration and instrument tracking
US20010034530A1 (en) 2000-01-27 2001-10-25 Malackowski Donald W. Surgery system
DE10004764A1 (de) 2000-02-03 2001-08-09 Philips Corp Intellectual Pty Verfahren zur Positionsbestimmung eines medizinischen Instruments
US20010025183A1 (en) 2000-02-25 2001-09-27 Ramin Shahidi Methods and apparatuses for maintaining a trajectory in sterotaxi for tracking a target inside a body
AU2001249647A1 (en) 2000-03-30 2001-10-15 The Board Of Trustees Of The Leland Standford Junior University Apparatus and method for calibrating an endoscope
US6711432B1 (en) 2000-10-23 2004-03-23 Carnegie Mellon University Computer-aided orthopedic surgery
US6535756B1 (en) 2000-04-07 2003-03-18 Surgical Navigation Technologies, Inc. Trajectory storage apparatus and method for surgical navigation system
US6336931B1 (en) 2000-05-17 2002-01-08 Yeh-Liang Hsu Automatic bone drilling apparatus for surgery operation
GB0015683D0 (en) 2000-06-28 2000-08-16 Depuy Int Ltd Apparatus for positioning a surgical instrument
US6837892B2 (en) 2000-07-24 2005-01-04 Mazor Surgical Technologies Ltd. Miniature bone-mounted surgical robot
US6494882B1 (en) 2000-07-25 2002-12-17 Verimetra, Inc. Cutting instrument having integrated sensors
US6902560B1 (en) 2000-07-27 2005-06-07 Intuitive Surgical, Inc. Roll-pitch-roll surgical tool
JP2004513684A (ja) 2000-09-23 2004-05-13 ザ　ボード　オブ　トラスティーズ　オブ　ザ　リーランド　スタンフォード　ジュニア　ユニバーシティ 内視鏡による標的化方法およびシステム
DE10047698A1 (de) 2000-09-25 2002-04-11 Zeiss Carl Medizinisches Therapie- und/oder Diagnosegerät mit einer Positionserfassungseinrichtung
JP4014792B2 (ja) 2000-09-29 2007-11-28 株式会社東芝 マニピュレータ
US6757416B2 (en) 2000-12-04 2004-06-29 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Display of patient image data
US7892243B2 (en) 2001-01-16 2011-02-22 Microdexterity Systems, Inc. Surgical manipulator
AU2002248360A1 (en) 2001-01-16 2002-08-19 Microdexterity Systems, Inc. Surgical manipulator
WO2002060330A1 (en) 2001-01-29 2002-08-08 Stephen Ritland Retractor and method for spinal pedicle screw placement
ATE394719T1 (de) 2001-01-29 2008-05-15 Acrobot Company Ltd Roboter mit aktiven beschränkungen
US6929606B2 (en) 2001-01-29 2005-08-16 Depuy Spine, Inc. Retractor and method for spinal pedicle screw placement
EP1364183B1 (en) 2001-01-30 2013-11-06 Mako Surgical Corp. Tool calibrator and tracker system
US6514259B2 (en) 2001-02-02 2003-02-04 Carnegie Mellon University Probe and associated system and method for facilitating planar osteotomy during arthoplasty
US20030135204A1 (en) 2001-02-15 2003-07-17 Endo Via Medical, Inc. Robotically controlled medical instrument with a flexible section
DE10108547B4 (de) 2001-02-22 2006-04-20 Siemens Ag Operationssystem zur Steuerung chirurgischer Instrumente auf Basis von intra-operativen Röngtenbildern
AU2002247227A1 (en) 2001-02-27 2002-09-12 Smith And Nephew, Inc. Surgical navigation systems and processes for unicompartmental knee
DE10110093A1 (de) 2001-03-02 2002-09-26 Juergen Wahrburg Vorrichtung zum Anzeigen der räumlichen Position eines chirurgischen Instruments während einer Operation
JP4439812B2 (ja) 2001-03-26 2010-03-24 エルビー メディカル ゲーエムベーハー 材料切除または材料加工の方法およびデバイス・システム
US7056123B2 (en) 2001-07-16 2006-06-06 Immersion Corporation Interface apparatus with cable-driven force feedback and grounded actuators
US6728599B2 (en) 2001-09-07 2004-04-27 Computer Motion, Inc. Modularity system for computer assisted surgery
US6785572B2 (en) 2001-11-21 2004-08-31 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Tactile feedback and display in a CT image guided robotic system for interventional procedures
US6793653B2 (en) 2001-12-08 2004-09-21 Computer Motion, Inc. Multifunctional handle for a medical robotic system
ATE261273T1 (de) 2001-12-18 2004-03-15 Brainlab Ag Projektion von patientenbilddaten aus durchleuchtungs- bzw. schichtbilderfassungsverfahren auf videobilder
US6815659B2 (en) 2002-01-14 2004-11-09 Palantyr Research, Llc Optical system and method of making same
US6947786B2 (en) 2002-02-28 2005-09-20 Surgical Navigation Technologies, Inc. Method and apparatus for perspective inversion
US7831292B2 (en) 2002-03-06 2010-11-09 Mako Surgical Corp. Guidance system and method for surgical procedures with improved feedback
TW200304608A (en) 2002-03-06 2003-10-01 Z Kat Inc System and method for using a haptic device in combination with a computer-assisted surgery system
US8010180B2 (en) 2002-03-06 2011-08-30 Mako Surgical Corp. Haptic guidance system and method
US9155544B2 (en) 2002-03-20 2015-10-13 P Tech, Llc Robotic systems and methods
US8983776B2 (en) 2002-03-28 2015-03-17 Jason A. Dean Programmable robotic apparatus
US20030187431A1 (en) 2002-03-29 2003-10-02 Simonson Robert E. Apparatus and method for targeting for surgical procedures
US6757582B2 (en) 2002-05-03 2004-06-29 Carnegie Mellon University Methods and systems to control a shaping tool
US7055789B2 (en) 2002-05-14 2006-06-06 Automation Tool Company Articulating tool arm with positional feedback
EP1534141B1 (en) 2002-06-17 2013-08-07 Mazor Robotics Ltd. Robot for use with orthopaedic inserts
WO2004001569A2 (en) 2002-06-21 2003-12-31 Cedara Software Corp. Computer assisted system and method for minimal invasive hip, uni knee and total knee replacement
AU2003281952A1 (en) 2002-07-18 2004-02-25 Minnesota Scientific, Inc. Method and apparatus for replacing a knee-joint
AU2003257309A1 (en) 2002-08-13 2004-02-25 Microbotics Corporation Microsurgical robot system
US6892090B2 (en) 2002-08-19 2005-05-10 Surgical Navigation Technologies, Inc. Method and apparatus for virtual endoscopy
DE10239673A1 (de) 2002-08-26 2004-03-11 Markus Schwarz Vorrichtung zur Bearbeitung von Teilen
US7166114B2 (en) 2002-09-18 2007-01-23 Stryker Leibinger Gmbh & Co Kg Method and system for calibrating a surgical tool and adapter thereof
EP1545368B1 (en) 2002-10-04 2009-03-11 Orthosoft Inc. Computer-assisted hip replacement surgery
US7660623B2 (en) 2003-01-30 2010-02-09 Medtronic Navigation, Inc. Six degree of freedom alignment display for medical procedures
US7492930B2 (en) 2003-02-04 2009-02-17 Aesculap Ag Method and apparatus for capturing information associated with a surgical procedure performed using a localization device
EP1605810A2 (en) 2003-02-04 2005-12-21 Z-Kat, Inc. Computer-assisted knee replacement apparatus and method
JP3993546B2 (ja) 2003-09-08 2007-10-17 オリンパス株式会社 被検体内導入装置および無線型被検体内情報取得システム
US20050054895A1 (en) 2003-09-09 2005-03-10 Hoeg Hans David Method for using variable direction of view endoscopy in conjunction with image guided surgical systems
JP3708097B2 (ja) 2003-10-08 2005-10-19 ファナック株式会社 ロボットの手動送り装置
US7840253B2 (en) 2003-10-17 2010-11-23 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for surgical navigation
US7466303B2 (en) 2004-02-10 2008-12-16 Sunnybrook Health Sciences Center Device and process for manipulating real and virtual objects in three-dimensional space
WO2006004894A2 (en) 2004-06-29 2006-01-12 Sensable Technologies, Inc. Apparatus and methods for haptic rendering using data in a graphics pipeline
US7772541B2 (en) 2004-07-16 2010-08-10 Luna Innnovations Incorporated Fiber optic position and/or shape sensing based on rayleigh scatter
US7440793B2 (en) 2004-07-22 2008-10-21 Sunita Chauhan Apparatus and method for removing abnormal tissue
DE102004042489B4 (de) 2004-08-31 2012-03-29 Siemens Ag Medizinische Untersuchungs- oder Behandlungseinrichtung mit dazugehörigem Verfahren
SE529122C2 (sv) 2004-09-24 2007-05-02 Jokab Safety Ab Skyddsanordning för områdesbegränsning och övervakning
JP3950883B2 (ja) 2004-10-06 2007-08-01 キヤノン株式会社 電子写真画像形成装置
US9216015B2 (en) 2004-10-28 2015-12-22 Vycor Medical, Inc. Apparatus and methods for performing brain surgery
US9002432B2 (en) 2004-11-15 2015-04-07 Brainlab Ag Method and device for calibrating a medical instrument
US7561733B2 (en) 2004-11-15 2009-07-14 BrainLAG AG Patient registration with video image assistance
DE102004057933A1 (de) 2004-12-01 2006-06-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und eine Vorrichtung zum Navigieren und Positionieren eines Gegenstands relativ zu einem Patienten
EP1833390B1 (en) 2004-12-09 2010-05-12 Stryker Corporation Wireless system for providing instrument and implant data to a surgical navigation unit
EP1835855B1 (en) 2005-01-11 2017-04-05 Volcano Corporation Vascular image co-registration
JP4528136B2 (ja) 2005-01-11 2010-08-18 株式会社日立製作所 手術装置
WO2006086223A2 (en) 2005-02-08 2006-08-17 Blue Belt Technologies, Inc. Augmented reality device and method
US7967742B2 (en) 2005-02-14 2011-06-28 Karl Storz Imaging, Inc. Method for using variable direction of view endoscopy in conjunction with image guided surgical systems
WO2006091494A1 (en) 2005-02-22 2006-08-31 Mako Surgical Corp. Haptic guidance system and method
JP2008535551A (ja) 2005-04-01 2008-09-04 サターン バイオメディカル システムズ インコーポレイテッド ビデオ開創器
WO2006106419A2 (en) 2005-04-07 2006-10-12 Perception Raisonnement Action En Medecine Robotic guide assembly for use in computer-aided surgery
US8073528B2 (en) 2007-09-30 2011-12-06 Intuitive Surgical Operations, Inc. Tool tracking systems, methods and computer products for image guided surgery
US9492240B2 (en) 2009-06-16 2016-11-15 Intuitive Surgical Operations, Inc. Virtual measurement tool for minimally invasive surgery
US10555775B2 (en) 2005-05-16 2020-02-11 Intuitive Surgical Operations, Inc. Methods and system for performing 3-D tool tracking by fusion of sensor and/or camera derived data during minimally invasive robotic surgery
DE112006001514A5 (de) 2005-06-09 2008-06-05 Ife Industrielle Forschung Und Entwicklung Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum berührungslosen Ermitteln und Vermessen einer Raumposition und/oder einer Raumorientierung von Körpern, Verfahren zum Kalibrieren und zum Prüfen von insbesondere medizinischen Werkzeugen sowie Muster auf oder Strukturen an insbesondere medizinischen Werkzeugen
US20060287583A1 (en) 2005-06-17 2006-12-21 Pool Cover Corporation Surgical access instruments for use with delicate tissues
DE102005028746B4 (de) 2005-06-21 2018-02-22 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zum Ermitteln der Position und Orientierung eines Objekts, insbesondere eines Katheters, aus zweidimonsionalen Röntgenbildern
WO2007017642A1 (en) 2005-08-05 2007-02-15 Depuy Orthopädie Gmbh Computer assisted surgery system
US7835784B2 (en) 2005-09-21 2010-11-16 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for positioning a reference frame
US20070135686A1 (en) 2005-12-14 2007-06-14 Pruitt John C Jr Tools and methods for epicardial access
WO2007111749A2 (en) 2005-12-20 2007-10-04 Intuitive Surgical, Inc. Method for handling an operator command exceeding a medical device state limitation in a medical robotic system
DE102005062445A1 (de) 2005-12-27 2007-07-05 Siemens Ag Verfahren zum Erzeugen eines Röntgenbildes
CN101410724B (zh) 2006-03-31 2013-04-24 皇家飞利浦电子股份有限公司 在电磁跟踪系统中进行局部误差补偿的系统
EP1854425A1 (de) 2006-05-11 2007-11-14 BrainLAB AG Medizintechnische Positionsbestimmung mit redundanten Positionserfassungseinrichtungen und Prioritätsgewichtung für die Positionserfassungseinrichtungen
US8442621B2 (en) 2006-05-17 2013-05-14 Nuvasive, Inc. Surgical trajectory monitoring system and related methods
US7683565B2 (en) 2006-05-19 2010-03-23 Mako Surgical Corp. Method and apparatus for controlling a haptic device
JP2009537229A (ja) 2006-05-19 2009-10-29 マコ サージカル コーポレーション 触覚デバイスを制御するための方法および装置
US8560047B2 (en) 2006-06-16 2013-10-15 Board Of Regents Of The University Of Nebraska Method and apparatus for computer aided surgery
US20090192523A1 (en) 2006-06-29 2009-07-30 Intuitive Surgical, Inc. Synthetic representation of a surgical instrument
US9718190B2 (en) 2006-06-29 2017-08-01 Intuitive Surgical Operations, Inc. Tool position and identification indicator displayed in a boundary area of a computer display screen
US20080021283A1 (en) 2006-07-24 2008-01-24 Joseph Kuranda Apparatus and method for retracting tissue of a patient during an orthopaedic surgical procedure
US8231610B2 (en) 2006-09-06 2012-07-31 National Cancer Center Robotic surgical system for laparoscopic surgery
DE102006051919B4 (de) 2006-10-31 2016-09-01 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zum Bereitstellen eines 3D-Röntgenbilddatensatzes des Herzens eines Patienten
US8343048B2 (en) 2006-10-31 2013-01-01 Lanx, Inc. Retractor system
US20080108912A1 (en) 2006-11-07 2008-05-08 General Electric Company System and method for measurement of clinical parameters of the knee for use during knee replacement surgery
CA2673987C (en) 2006-12-27 2015-04-28 Mako Surgical Corp. Apparatus and method for providing an adjustable positive stop in space
US7987001B2 (en) 2007-01-25 2011-07-26 Warsaw Orthopedic, Inc. Surgical navigational and neuromonitoring instrument
US20080183068A1 (en) 2007-01-25 2008-07-31 Warsaw Orthopedic, Inc. Integrated Visualization of Surgical Navigational and Neural Monitoring Information
EP1952779B1 (de) 2007-02-01 2012-04-04 BrainLAB AG Medizintechnische Instrumenten-Identifizierung
US9179984B2 (en) 2007-02-19 2015-11-10 Medtronic Navigation, Inc. Multi-configuration tracking array and related method
US20080243142A1 (en) 2007-02-20 2008-10-02 Gildenberg Philip L Videotactic and audiotactic assisted surgical methods and procedures
US7950306B2 (en) 2007-02-23 2011-05-31 Microdexterity Systems, Inc. Manipulator
WO2009034477A2 (en) 2007-04-16 2009-03-19 The Governors Of The University Of Calgary Frame mapping and force feedback methods, devices and systems
EP1990021B1 (de) 2007-05-09 2011-07-06 BrainLAB AG Medizinisches Instrument mit separater Sendereinheit zur Ansteuerung einer behandlungsunterstützenden Software, sowie Instrumentensystem
US8655429B2 (en) 2007-06-29 2014-02-18 Accuray Incorporated Robotic arm for a radiation treatment system
US20090024140A1 (en) 2007-07-20 2009-01-22 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Surgical feedback system
WO2009045827A2 (en) 2007-09-30 2009-04-09 Intuitive Surgical, Inc. Methods and systems for tool locating and tool tracking robotic instruments in robotic surgical systems
WO2009059330A2 (en) 2007-11-01 2009-05-07 University Of Utah Research Foundation Integrated surgical cutting system
US20090157059A1 (en) 2007-12-14 2009-06-18 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Surgical instrument navigation system
GB0800835D0 (en) 2008-01-17 2008-02-27 Cardioprec Ltd Retractor
WO2010008846A2 (en) 2008-06-23 2010-01-21 John Richard Dein Intra-operative system for identifying and tracking surgical sharp objects, instruments, and sponges
US8382372B2 (en) 2008-07-09 2013-02-26 Siemens Aktiengesellschaft Medical apparatus
US9717403B2 (en) 2008-12-05 2017-08-01 Jeffrey B. Kleiner Method and apparatus for performing retro peritoneal dissection
KR101049507B1 (ko) 2009-02-27 2011-07-15 한국과학기술원 영상유도수술시스템 및 그 제어방법
EP2236104B1 (de) 2009-03-31 2013-06-19 BrainLAB AG Medizintechnische Navigations-Bildausgabe mit virtuellen Primärbildern und realen Sekundärbildern
JP5562583B2 (ja) 2009-06-24 2014-07-30 カール シュトルツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト 医療用ロボットシステム
EP2467798B1 (en) 2009-08-17 2020-04-15 Mazor Robotics Ltd. Device for improving the accuracy of manual operations
EP2298223A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-23 Stryker Leibinger GmbH & Co. KG Technique for registering image data of an object
DE102009043069A1 (de) 2009-09-25 2011-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Visualisierungsverfahren und Bildgebungssystem
KR101598774B1 (ko) 2009-10-01 2016-03-02 (주)미래컴퍼니 수술용 영상 처리 장치 및 그 방법
US10045882B2 (en) 2009-10-30 2018-08-14 The Johns Hopkins University Surgical instrument and systems with integrated optical sensor
US20120059378A1 (en) 2009-11-25 2012-03-08 James David Farrell Efficient Sculpting System
US8694075B2 (en) 2009-12-21 2014-04-08 General Electric Company Intra-operative registration for navigated surgical procedures
CA2796805C (en) 2010-01-19 2018-12-11 Orthosoft Inc. Tracking system and method
US8954132B2 (en) 2010-02-12 2015-02-10 Jean P. HUBSCHMAN Methods and systems for guiding an emission to a target
US8974380B2 (en) 2010-02-24 2015-03-10 Meni-Med Ltd Surgical retractor
US9901405B2 (en) 2010-03-02 2018-02-27 Orthosoft Inc. MEMS-based method and system for tracking a femoral frame of reference
WO2011113483A1 (en) 2010-03-17 2011-09-22 Brainlab Ag Flow control in computer-assisted surgery based on marker positions
US9341704B2 (en) 2010-04-13 2016-05-17 Frederic Picard Methods and systems for object tracking
CA2797072C (en) 2010-04-22 2015-08-11 Constantinos Nikou Navigated freehand surgical tool and kit
CN102892365A (zh) 2010-04-22 2013-01-23 蓝带技术有限责任公司 可重构被导航外科手术工具跟踪器
WO2011134083A1 (en) 2010-04-28 2011-11-03 Ryerson University System and methods for intraoperative guidance feedback
US8945140B2 (en) 2010-06-18 2015-02-03 Vantage Surgical Systems, Inc. Surgical procedures using instrument to boundary spacing information extracted from real-time diagnostic scan data
KR101911843B1 (ko) 2010-08-02 2018-10-25 더 존스 홉킨스 유니버시티 도구 교환 인터페이스 및 협동 수술 로봇들용 제어 알고리즘
US20120071894A1 (en) 2010-09-17 2012-03-22 Tanner Neal A Robotic medical systems and methods
US8679125B2 (en) 2010-09-22 2014-03-25 Biomet Manufacturing, Llc Robotic guided femoral head reshaping
US8657809B2 (en) 2010-09-29 2014-02-25 Stryker Leibinger Gmbh & Co., Kg Surgical navigation system
US9119655B2 (en) 2012-08-03 2015-09-01 Stryker Corporation Surgical manipulator capable of controlling a surgical instrument in multiple modes
US20120190965A1 (en) 2011-01-24 2012-07-26 Shawn Schaerer MR Compatible Stereoscopic Viewing Device for use in the Bore of an MR Magnet
AU2012272748C1 (en) 2011-06-23 2017-06-15 Stryker Corporation Prosthetic implant and method of implantation
US8498744B2 (en) 2011-06-30 2013-07-30 Mako Surgical Corporation Surgical robotic systems with manual and haptic and/or active control modes
US9188973B2 (en) 2011-07-08 2015-11-17 Restoration Robotics, Inc. Calibration and transformation of a camera system's coordinate system
ES2550078T3 (es) 2011-07-22 2015-11-04 Stryker Corporation Soporte para una extremidad del cuerpo con múltiples posiciones
US9204939B2 (en) 2011-08-21 2015-12-08 M.S.T. Medical Surgery Technologies Ltd. Device and method for assisting laparoscopic surgery—rule based approach
WO2013033566A1 (en) 2011-09-02 2013-03-07 Stryker Corporation Surgical instrument including a cutting accessory extending from a housing and actuators that establish the position of the cutting accessory relative to the housing
US9060794B2 (en) 2011-10-18 2015-06-23 Mako Surgical Corp. System and method for robotic surgery
US9510771B1 (en) 2011-10-28 2016-12-06 Nuvasive, Inc. Systems and methods for performing spine surgery
US20160345917A1 (en) 2011-10-28 2016-12-01 Navigate Surgical Technologies, Inc. Method for making a three-dimensionally trackable apparatus
EP2822445B1 (en) 2012-03-07 2021-05-05 TransEnterix Europe Sàrl Overall endoscopic control system
CN104519822B (zh) * 2012-05-22 2017-10-24 玛口外科股份有限公司 软组织切割器械及使用方法
US9642606B2 (en) 2012-06-27 2017-05-09 Camplex, Inc. Surgical visualization system
US8882662B2 (en) 2012-06-27 2014-11-11 Camplex, Inc. Interface for viewing video from cameras on a surgical visualization system
US9220570B2 (en) 2012-06-29 2015-12-29 Children's National Medical Center Automated surgical and interventional procedures
KR102668586B1 (ko) 2012-08-03 2024-05-28 스트리커 코포레이션 로봇 수술을 위한 시스템 및 방법
US9008757B2 (en) 2012-09-26 2015-04-14 Stryker Corporation Navigation system including optical and non-optical sensors
US10178368B2 (en) 2012-10-23 2019-01-08 Intuitive Surgical Operations, Inc. Stereo imaging system with automatic disparity adjustment for displaying close range objects
US20140128727A1 (en) * 2012-11-08 2014-05-08 Navident Technologies, Inc. Surgical location monitoring system and method using natural markers
JP6419080B2 (ja) 2012-12-07 2018-11-07 ユニバーシティ オブ ヒューストン システム 外科的処置管理システム及び方法
EP2931123B1 (en) 2012-12-17 2022-09-21 Koninklijke Philips N.V. Ultrasound tracking imaging device with local view and stationary overall view
US10398449B2 (en) 2012-12-21 2019-09-03 Mako Surgical Corp. Systems and methods for haptic control of a surgical tool
CA2896266A1 (en) 2012-12-26 2014-07-03 Verathon Medical (Canada) Ulc Video retractor
CN105073054B (zh) 2013-01-16 2018-07-10 史赛克公司 指示视线误差的导航系统和方法
US10039474B2 (en) 2013-01-28 2018-08-07 The Johns Hopkins University System for tracking microsurgical instrumentation
WO2014121268A1 (en) 2013-02-04 2014-08-07 The Cleveland Clinic Foundation Instrument depth tracking for oct-guided procedures
US9782159B2 (en) 2013-03-13 2017-10-10 Camplex, Inc. Surgical visualization systems
CN104994805B (zh) * 2013-03-13 2018-04-27 史赛克公司 用于建立虚拟约束边界的系统和方法
BR112015023547B8 (pt) 2013-03-15 2022-09-27 Synaptive Medical Inc Montagem de braço automatizado para uso usado durante um procedimento médico sobre uma parte anatômica
JP6420938B2 (ja) 2013-03-15 2018-11-07 シナプティヴ メディカル （バルバドス） インコーポレイテッドＳｙｎａｐｔｉｖｅ Ｍｅｄｉｃａｌ （Ｂａｒｂａｄｏｓ） Ｉｎｃ． 低侵襲性治療の誘導及びシミュレーションのためのシステム及び方法
US9629595B2 (en) 2013-03-15 2017-04-25 Hansen Medical, Inc. Systems and methods for localizing, tracking and/or controlling medical instruments
WO2015003727A1 (en) 2013-07-08 2015-01-15 Brainlab Ag Single-marker navigation
US9283048B2 (en) 2013-10-04 2016-03-15 KB Medical SA Apparatus and systems for precise guidance of surgical tools
US8880151B1 (en) 2013-11-27 2014-11-04 Clear Guide Medical, Llc Surgical needle for a surgical system with optical recognition
JP6890971B2 (ja) * 2013-12-09 2021-06-18 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． モデルベースセグメンテーションを用いた像撮像誘導
JP2017507680A (ja) 2013-12-23 2017-03-23 キャンプレックス インコーポレイテッド 手術可視化システム
KR20170035831A (ko) 2014-03-14 2017-03-31 시냅티브 메디컬 (바베이도스) 아이엔씨. 인텔리전트 포지셔닝 시스템과 그것의 방법들
WO2015148536A1 (en) 2014-03-24 2015-10-01 University Of Houston Global laparoscopy positioning systems and methods
KR20150128049A (ko) * 2014-05-08 2015-11-18 삼성전자주식회사 수술 로봇 및 그 제어방법
EP3443925B1 (en) * 2014-05-14 2021-02-24 Stryker European Holdings I, LLC Processor arrangement for tracking the position of a work target
DE102014007908A1 (de) 2014-05-27 2015-12-03 Carl Zeiss Meditec Ag Chirurgie-System
DE102014007909A1 (de) 2014-05-27 2015-12-03 Carl Zeiss Meditec Ag Chirurgisches Mikroskop
US10405844B2 (en) 2014-07-16 2019-09-10 Shaw P. Wan Surgical retractor with light
EP3177212B1 (en) 2014-08-05 2019-11-27 D'Urso, Paul S. Surgical access retractor
EP3191883A2 (en) 2014-09-08 2017-07-19 Koninklijke Philips N.V. Optical shape sensing for instrument tracking in orthopedics
US9402691B2 (en) 2014-09-16 2016-08-02 X-Nav Technologies, LLC System for determining and tracking movement during a medical procedure
US9833254B1 (en) 2014-10-03 2017-12-05 Verily Life Sciences Llc Controlled dissection of biological tissue
CN106999130B (zh) 2014-11-27 2022-03-01 皇家飞利浦有限公司 用于确定在投影图像中介入仪器的位置的装置
CN107209003B (zh) 2015-02-13 2020-12-18 思想外科有限公司 用于机器人校准和监测的激光测量仪
US20160278864A1 (en) 2015-03-19 2016-09-29 Medtronic Navigation, Inc. Apparatus And Method For Instrument And Gesture Based Image Guided Surgery
CA2959236C (en) 2015-06-22 2018-01-02 Synaptive Medical (Barbados) Inc. System and method for mapping navigation space to patient space in a medical procedure
CN108024806B (zh) 2015-07-21 2022-07-01 3D集成公司 套管组装套件、套管针组装套件、套筒组件、微创手术系统及其方法
WO2017059870A1 (en) 2015-10-09 2017-04-13 3Dintegrated Aps A laparoscopic tool system for minimally invasive surgery
JP6835850B2 (ja) 2015-12-29 2021-02-24 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 手術ロボットの制御のためのシステム、制御ユニット、及び方法
EP3397188B1 (en) 2015-12-31 2020-09-09 Stryker Corporation System and methods for preparing surgery on a patient at a target site defined by a virtual object
US10864050B2 (en) 2016-02-26 2020-12-15 Think Surgical, Inc. Method and system for guiding user positioning of a robot
CN114376588A (zh) 2016-03-13 2022-04-22 乌泽医疗有限公司 用于与骨骼手术一起使用的设备及方法
US10413366B2 (en) 2016-03-16 2019-09-17 Synaptive Medical (Bardbados) Inc. Trajectory guidance alignment system and methods
EP3449859B1 (en) 2016-04-28 2024-07-03 Sony Group Corporation Control device, control method and surgical system
IL245560B2 (en) 2016-05-09 2024-05-01 Elbit Systems Ltd Optical coherence tomography (OCT) images are localized for surgical procedures in ophthalmology
CN109152615B (zh) 2016-05-23 2021-08-17 马科外科公司 在机器人手术过程期间识别和跟踪物理对象的系统和方法
US10973585B2 (en) 2016-09-21 2021-04-13 Alcon Inc. Systems and methods for tracking the orientation of surgical tools
US20180116732A1 (en) 2016-10-18 2018-05-03 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Real-time Three Dimensional Display of Flexible Needles Using Augmented Reality
DE102016223841A1 (de) 2016-11-30 2018-05-30 Siemens Healthcare Gmbh Berechnen eines Kalibrierungsparameters eines Roboterwerkzeugs
EP3395278A1 (en) 2017-01-18 2018-10-31 KB Medical SA Universal instrument guide for robotic surgical systems
CA3028792C (en) 2017-02-15 2024-03-12 Synaptive Medical (Barbados) Inc. Sensored surgical tool and surgical intraoperative tracking and imaging system incorporating same
US11129681B2 (en) 2017-02-22 2021-09-28 Orthosoft Ulc Bone and tool tracking in robotized computer-assisted surgery
US20170209225A1 (en) 2017-04-10 2017-07-27 Danling Wu Stereotactic medical procedure using sequential references and system thereof
EP3391810A1 (fr) 2017-04-19 2018-10-24 Dental Monitoring Dispositif de prise de vues dentaire
US10624702B2 (en) 2017-04-28 2020-04-21 Medtronic Navigation, Inc. Automatic identification of instruments
US10022192B1 (en) 2017-06-23 2018-07-17 Auris Health, Inc. Automatically-initialized robotic systems for navigation of luminal networks
EP3641686A4 (en) 2017-06-23 2021-03-24 Intuitive Surgical Operations, Inc. SYSTEMS AND PROCEDURES FOR NAVIGATION TO A DESTINATION DURING A MEDICAL OPERATION
EP3441977B1 (de) 2017-08-08 2024-08-07 Siemens Healthineers AG Verfahren und system zur unterstützung von medizinischem personal
US10506991B2 (en) 2017-08-31 2019-12-17 Biosense Webster (Israel) Ltd. Displaying position and optical axis of an endoscope in an anatomical image
AU2018345760A1 (en) 2017-10-02 2020-01-30 Mcginley Engineered Solutions, Llc Surgical instrument with real time navigation assistance
US11534211B2 (en) 2017-10-04 2022-12-27 Mobius Imaging Llc Systems and methods for performing lateral-access spine surgery

Also Published As

Publication number Publication date
EP3777749A2 (en) 2021-02-17
US11103315B2 (en) 2021-08-31
EP3777749A3 (en) 2021-07-21
US20170189125A1 (en) 2017-07-06
EP3397188B1 (en) 2020-09-09
US20200281663A1 (en) 2020-09-10
AU2022201768B2 (en) 2024-02-15
WO2017117369A1 (en) 2017-07-06
CN108472096A (zh) 2018-08-31
AU2016380277A1 (en) 2018-07-12
CN113925610A (zh) 2022-01-14
CA3009787A1 (en) 2017-07-06
US11806089B2 (en) 2023-11-07
JP2019501718A (ja) 2019-01-24
US20210338341A1 (en) 2021-11-04
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