JP7583513B2 - ロボット外科用システムのための汎用器具ガイド、外科用器具システム - Google Patents

Description

本発明は、概して、外科用器具を誘導する際にロボット外科用システムと共に使用するための汎用器具ガイド、汎用器具ガイドと共に使用するための外科用器具システム、及びそれらの使用方法に関する。

脊柱の外科的処置は、概して、多くの段階を伴う複雑な処置である。椎骨内に椎弓根ねじを配置する場合、穿孔段階に加えて、タッピング及びねじ配置（ねじ回し使用）段階が手術の成功にとって重要である。例えば、ある特定のタイプの患者（例えば、骨粗鬆症を有する）では、椎骨内の穴が正確に作られた場合であっても、骨は、外科用器具からの追加のガイドを用いずに、他の器具及びインプラントを誘導するほど強くない。これは、外科医が実際には、患者に重大な損傷を引き起こす可能性のある他の場所（例えば、脊柱管）に器具を配置しているのに、彼／彼女が穿孔された穴によって誘導されていると外科医が想定している場合、危険な状況を作り出す。

処置の穿孔段階の間だけ補助を提供するロボットシステムは、別の潜在的な欠点を有する。臨床状態では、椎骨の表面は、多数の軟組織によって覆われている。観血手術でも、外科医が脊柱への広範囲にわたるアクセスを有する場合、組織がしばしば進入点を覆うため、穿孔後に穴を見つけることは困難である。経皮的手術の場合、直視の欠如によりほとんど不可能である。

この困難を克服するために、外科医は、「Ｋ－ワイヤ」と称される長いワイヤを使用し、これを穿孔された穴の内部に配置して、後で使用するためにその穴マークする。Ｋ－ワイヤは、整形外科手術で幅広く使用されている。ねじを骨の中に穿孔して、配置する場合、外科医は、カニューレ付き器具（例えば、タップ、ねじ回し）及びインプラント（例えば、ねじ）を、それらのすべてがワイヤを追従し、その結果、それらが穿孔された穴に適切に進入するように、使用する。

Ｋ－ワイヤは、広く使用されているが、ある特定の欠点を有する。外科医が認識することなく、Ｋ－ワイヤがガイド器具を伴って前進する危険性がある。ある特定の事例では、Ｋ－ワイヤは、反対側の骨から出て、重要な組織（例えば、腰椎の前にある大動脈）を傷つける可能性さえある。いくつかの事例では、器具が骨の内部のＫ－ワイヤとは異なる軸に沿って前進した場合、ワイヤが曲がり、器具を骨の内部で破砕またはブロックして、解決することが非常に困難な問題を作り出す場合がある。外科医が認識することなく、Ｋ－ワイヤが弛緩して、骨から出た事例が知られている。外科医が、タッピング及び移植（すなわち、ねじ配置）段階中に、この弛緩Ｋ－ワイヤを追従し、これにより、最終的にねじが元の穿孔された穴に対して完全にランダムな場所に配置され、それによって、患者への危害を作り出す結果となった。この状況では、外科医は、せいぜい、Ｋ－ワイヤが弛緩していることを認識し得るが、ｋ－ワイヤが弛緩していることを認識した後で、外科医は新しい穴を穿孔しなければならず、これは、例えば、ここで２つの穴が互いに近くで穿孔されることになるため、骨を局所的に弱める可能性がある。さらに、再穿孔は、不必要に手術を長くする。外科医の視界が遮られるため、Ｋ－ワイヤ使用時の合併症の可能性は、経皮的手術及び最小侵襲手術（ＭＩＳ）において著しく増加する。

これらの理由から、脊髄手術を合併症を伴わずに実行することは困難である。正確な骨の穿孔を補助するためのロボット外科用システムの使用は、外科医には大いに役立つが、タッピング及びインプラント配置中に正確な軌道を維持することから生じる付加的なリスクが残る。

外科的処置のすべての段階中で、正確な軌道を追従することを可能にするロボット外科用システムと共に使用するように設計された外科用器具及び外科用器具システムの必要性が存在する。特に、整形外科手術及び脊髄処置ならびに神経学的処置における使用のために、穿孔、タッピング、及びインプラント配置に使用するように設計された外科用器具が必要とされている。

外科的処置の精度を高めるためにロボット外科用システムと一体化するように設計された外科用器具のシステム及び装置を本明細書において説明する。外科的処置を遂行する際にかかる外科用器具を使用する方法もまた、本明細書において説明する。かかる外科用器具の使用は、手術中の不整合から生じる合併症を低減する。包括的に、本明細書に記載の一組の設計された外科用器具（本明細書では包括的に「汎用外科用器具システム」と称する）は、正確な軌道を追従することを必要とする外科的処置を段階的に補助する。外科用器具ガイドは、ロボット外科用システムのロボットアームに直接的または間接的に取り付けるように設計された汎用外科用器具ガイドに取り付けられる。次いで、外科用器具を汎用外科用器具ガイドによって画定された軸に沿って正確に誘導することができる。ある特定の実施形態では、外科軌道は、汎用外科用器具ガイド内のチャネルに沿った軸によって画定される。個々の器具は、汎用外科用器具ガイドのチャネルから容易に挿入及び除去されるため、幅広い器具を処置の間ずっと使用することを可能にしつつ、外科軌道を維持する。

汎用外科用器具ガイドは、器具または器具ガイド間を切り替える際の術中再整合の必要性を排除する、ロボットアーム及び外科用器具とそれらのガイドとの間に設計された接合部分を提供する。汎用外科用器具ガイドは、ロボットアームの一部分内の開口部によって受容される整合部材（例えば、ピン）を使用して、ロボットアームに確実に取り付けられるように設計される。整合部材の使用により、汎用外科用器具ガイドのロボットアームに対する一貫性のある整合を確保する。汎用外科用器具ガイドは、外科用器具ガイド及び外科用器具を保持するためのチャネルを有する。ある特定の実施形態では、外科用器具ガイドは、汎用外科用器具ガイド上のチャネルを通して挿入され、外科用器具ガイドを汎用外科用器具ガイドに解除可能に取り付けることによって適所に固定される。ある特定の実施形態では、外科用器具ガイドは、互いに係合する汎用外科用器具ガイド及び外科用器具ガイド上のねじ山を使用して解除可能に取り付けられる。加えて、汎用外科用器具ガイドは、ナビゲーションマーカを取り付けるための開口部を有する。ナビゲーションマーカは、施術前または施術中に得られた患者の測定値（例えば、ＣＴデータ）と組み合わされたとき、外科医が患者の解剖学的構造に対する外科用器具の位置及び軌道を高い精度で監視することを可能にする。

本明細書に記載の外科用器具を本明細書に記載の汎用外科用器具ガイドと共に使用して、外科的処置を遂行する際に外科医を補助することができる。本明細書に記載のシステム及び装置を整形外科手術（例えば、脊髄）の外科的処置に使用して、Ｋ－ワイヤの必要性を排除することができる。本明細書に記載のシステム及び装置はまた、必要に応じてまたは所与の処置に必要な場合、Ｋ－ワイヤと共に使用することができる。ある特定の実施形態では、本明細書に記載のシステム及び装置は、穿孔機、タップ、及びねじ回しといった椎弓根ねじを配置する方法に必要なすべての重要な外科用器具の誘導を提供する。ある特定の実施形態では、本明細書に記載のシステム及び方法は、非常に要求の厳しい解剖学的構造においてさえ正しい穿孔を確保するために、アンチスカイビング穿孔ビットを使用する。

ある特定の実施形態では、外科的処置で使用されるガイドのセットは、ガイドの各々が汎用外科用器具ガイドの中に挿入されるときに、各ガイドの終端端部が実質的に同じ平面内で終端するように同様の長さを有する。したがって、処置中に外科用器具の位置を追跡する場合、ガイド終端端部の位置を、汎用外科用器具ガイドに対する終端端部の設計位置（その位置は、取り付けられたナビゲーションマーカから決定される）に基づいて終端端部の位置を計算することによって、術中計画及び軌道計算のために使用することができる。

ある特定の実施形態では、外科的方法は、軌道計画、椎骨アプローチ、穿孔、拡張、タッピング、及びねじ配置を含む。

ある特定の実施形態では、軌道計画は、触覚、実践計画を使用して行われる。外科的処置のための最適な進入点を見つけるために、外科医はナビゲーションシステム及び投影軌道（例えば、汎用外科用器具ガイドの配向ならびに医療画像及び追加のナビゲーションマーカからの患者の測定値に基づく）を使用するため、この時点では切開は必要ない。外科医が最適な軌道を見つけた場合、外科医は、汎用外科用器具ガイド内に挿入された外科用器具ガイドの配向によって画定された軸上のロボットアームの移動をブロックすることができる。

ある特定の実施形態では、骨にアプローチするために、外科医は、（ロボットアームを使用して整合された後の）穿孔ガイドの下に小さい切開部を作り、軌道モードで骨表面にアプローチする（例えば、外科用器具ガイド及び任意の外科用器具の場所を、それらを通じて空間内の仮想線に沿ってスライドさせる）。ある特定の実施形態では、外科医は、種々のレベルの軟組織を通過するときに触覚フィードバックを有し、器具が骨に接触したときに感じることができる。触覚フィードバックは、外科医がナビゲーション画面上で見る視覚フィードバックが正確であることを確認することを可能にする（例えば、外科医が骨に接触していると感じ、その骨から彼が遠く離れていることをナビゲーションが示している場合、それはいくつかのナビゲーションエラーが存在することを意味する）。ある特定の実施形態では、穿孔はアンチスカイビング穿孔ビットを使用して遂行される。

ある特定の実施形態では、拡張器を使用して、手術部位への明瞭なアクセスを提供しつつ、同時に外科用器具の誘導を容易にする。タッピング及びねじ配置のときに軟組織を破壊から保護するために、経皮的アプローチで拡張器を使用する必要がある。加えて、拡張器は、椎弓根ねじ拡張部にとって十分な幅のアクセスチャネルを提供し得る。

ある特定の実施形態では、タッピングは、設計された外科用タップガイドに嵌合するように適合された標準的な骨タップを使用して遂行される。このステップ中に外科用タップの誘導を提供するためにロボット外科用システムを利用することは、鋭利なタップが穿孔された穴とは異なる軌道を潜在的に取る可能性があるため、患者の安全にとって重要である。ある特定の実施形態では、ねじは、ねじ拡張部と一緒に配置される。ねじ拡張部は、後でロッドを配置し、縮小（すなわち、脊柱の再整合）を遂行するために、ある特定の経皮的処置において必要である。

本明細書に記載のシステム、装置、及び方法は、経皮的処置及びＭＩＳ処置において特に有益であるが、加えて観血手術における利益を提供し得る。本明細書に記載のシステム及び装置は、外科医がＫ－ワイヤを使用せずに経皮的ねじ配置を行うことを可能にする。ある特定の実施形態では、外科的処置に使用されるすべての器具を誘導することによって、本明細書に記載のシステムは、外科医が（例えば、計画、穿孔、タッピング、及びねじ配置中に）同じ軌道を何回も見つける必要がないように、外科的処置を外科医のために簡略化する。加えて、潜在的なリスク（例えば、外科医が誤って後続の器具を誤った軌道内に配置するなど）が除去され、手術が潜在的に短縮される。

一態様では、開示される技術は、ロボット外科用システムを使用して外科用器具の正確な位置付けを容易にするように、外科用器具を収容するための汎用外科用器具ガイドを含み、汎用外科用器具ガイドは、ロボット外科用システムのロボットアームに機械的に連結されるように配設された本体であって、締め付けねじの挿入及び係合の後で、本体をロボット外科用システムのロボットアームに直接的または間接的に確実に取り付ける締め付けねじを収容するようにサイズ決定及び成形された内部表面を備える第１のチャネル、外科用器具ガイドの一部分を収容するように成形及びサイズ決定された内部表面を有する第２のチャネル（例えば、第２のチャネルの直径が第１のチャネルの直径よりも大きい）であって、第１の開口部を備え、第１の開口部に隣接する第２のチャネルの一部分は、外科用器具ガイドが第２のチャネルの中に挿入されるときに、第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が外科用器具ガイド上のねじ山に係合して、外科用器具ガイドを確実に保持するようにねじ山が付けられており、第２のチャネルの内部表面は、外科用器具ガイドが汎用外科用器具ガイドの中に挿入されるとき（例えば、第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が外科用器具ガイド上のねじに係合するとき）に、外科用器具の移動が、外科用器具ガイドが外科用器具ガイド内で移動されたときに軸に沿って拘束されるように、軸を画定する、第２のチャネル、ならびに締め具を受容して、ナビゲーションカメラによって使用されるナビゲーションマーカを取り付けて、外科用器具ガイドの位置を追跡するようにサイズ決定及び成形された開口部（例えば、ねじ山付き開口部）を備える本体と、本体をロボットアームに機械的に連結した後で、１つ以上の整合部材がロボットアーム内の１つ以上の開口部（例えば、ロボットアームのツール支持部）に係合し、それによって、ロボットアームに対して汎用器具ガイドを正確に位置付けるように、本体から延在する１つ以上の整合部材（例えば、３つのピン）と、を含む。

ある特定の実施形態では、本体は、締め具を受容して、ハンドル支持部材（例えば、ロッド）を本体に取り付けるように（例えば、滅菌ハンドルを本体に確実に取り付けることができるように）サイズ決定及び成形された開口部（例えば、４つの開口部）（例えば、ねじ山付き開口部）を備える。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具ガイドは、ハンドル支持部材を備え、ハンドル支持部材は、本体に取り付けられている。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具ガイドは、本体に取り付けられたナビゲーションマーカを含む（例えば、ナビゲーションマーカが、複数のナビゲーションマーカ要素を備え、複数のナビゲーションマーカ要素を使用して、汎用外科用器具ガイドの位置を三角測量する複数のナビゲーションマーカ要素を備える）。

ある特定の実施形態では、本体は、内部表面を有するねじ山付きブッシュを備える。

ある特定の実施形態では、ねじ山付きブッシュの内部表面は、第１のチャネルの内部表面によって画定された軸と平行な軸を画定し、ねじ山付きブッシュの内部表面は、締め付けねじがねじ山付きブッシュを通して挿入されるときに、締め付けねじ上のねじ山がねじ山付きブッシュ上のねじ山に係合するようにねじ山が付けられている。

ある特定の実施形態では、締め付けねじは、ねじ本体の近位端部の先端部と、ねじ本体の遠位端部のヘッド部と、ねじ本体の一部分に沿ったねじ山と、を含む。

ある特定の実施形態では、ねじ本体の一部分に沿ったねじ山は、締め付けねじの先端部に最も近いねじ本体の一部分に沿っている。

ある特定の実施形態では、ヘッド部に最も近いねじ本体の部分は、締め付けねじがねじ山付きブッシュの中に完全に挿入されるときに、締め付けねじがねじ山付きブッシュによって適所に緩く保持されるように、滑らかである。

ある特定の実施形態では、外科用器具ガイドは、中空の管状構造であって、それを通じて外科用器具を受容するようにサイズ決定及び成形された中空の管状構造を有する（例えば、外科用器具は、穿孔ビット、管状拡張器、ロッド拡張器、外科用タップ、ねじ回し、ねじ拡張部、及び突き錐からなる群から選択される部材を含む）。

ある特定の実施形態では、外科用器具ガイドは、穿孔ガイドである。

ある特定の実施形態では、外科用器具は穿孔ビットであり、穿孔ビットはアンチスカイビング穿孔ビットである。

ある特定の実施形態では、外科用器具ガイドは、マスタガイドである。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、脊髄手術、ＥＮＴ手術、神経外科手術、及び整形外科手術からなる群から選択されるメンバにおいて使用するためのものである。

ある特定の実施形態では、第１のチャネルの長さ方向に沿った軸と第２のチャネルの長さ方向に沿った軸は、共通の平面上にある。

ある特定の実施形態では、第１のチャネルの長さ方向に沿った軸と第２のチャネルの長さ方向に沿った軸とが直交しない。

ある特定の実施形態では、第１のチャネルの長さ方向に沿った軸と第２のチャネルの長さ方向に沿った軸とが直交する。

別の態様では、開示される技術は、ロボット外科用システムを使用して外科用器具の正確な位置付け及び配向で使用するための汎用外科用器具システムを含み、汎用外科用器具システムは、ロボット外科用システムのロボットアームに機械的に連結されるように配設された本体であって、締め付けねじの挿入及び係合の後で、本体をロボット外科用システムのロボットアームに直接的または間接的に確実に取り付ける締め付けねじを収容するようにサイズ決定及び成形された内部表面を有する第１のチャネル、外科用器具ガイドの一部分を収容するように成形及びサイズ決定された内部表面を有する第２のチャネル（例えば、第２のチャネルの直径が第１のチャネルの直径よりも大きい）であって、第１の開口部を備え、第１の開口部に隣接する第２のチャネルの一部分は、外科用器具ガイドが第２のチャネルの中に挿入されるときに、第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が外科用器具ガイド上のねじ山に係合して、外科用器具ガイドを確実に保持するようにねじ山が付けられており、第２のチャネルの内部表面は、外科用器具ガイドが汎用外科用器具ガイドの中に挿入されるとき（例えば、第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が外科用器具ガイド上のねじに係合するとき）に、外科用器具の移動が、外科用器具ガイドが外科用器具ガイド内で移動されたときに軸に沿って拘束されるように、軸を画定する第２のチャネル、ならびに締め具を受容して、ナビゲーションカメラによって使用されるナビゲーションマーカを取り付けて、外科用器具ガイドを追跡するようにサイズ決定及び成形された開口部（例えば、４つの開口部）（例えば、ねじ山付き開口部）を備える本体と、本体をロボットアームに機械的に連結した後で、１つ以上の整合部材がロボットアーム内の１つ以上の開口部（例えば、ロボットアームのツール支持部）に係合し、それによって、ロボットアームに対して汎用器具ガイドを正確に位置付けるように、本体から延在する１つ以上の整合部材（例えば、３つのピン）と、を含む。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、締め具を受容して、ハンドル支持部材（例えば、ロッド）を本体に取り付けるように（例えば、滅菌ハンドルを本体に確実に取り付けることができるように）サイズ決定及び成形された開口部（例えば、４つの開口部）（例えば、少なくとも１つのねじ山付き開口部）を含む。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、ハンドル支持部材を含み、ハンドル支持部材は、本体に取り付けられている。

ある特定の実施形態では、本体は、締め具を受容して、ハンドル支持部材（例えば、ロッド）を本体に取り付けるように（例えば、滅菌ハンドルを本体に確実に取り付けることができるように）サイズ決定及び成形された開口部（例えば、４つの開口部）（例えば、ねじ山付き開口部）を備える。

ある特定の実施形態では、ハンドル支持部材は、本体に取り付けられている。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、本体に取り付けられたナビゲーションマーカを含む（例えば、ナビゲーションマーカが、複数のナビゲーションマーカ要素を備え、複数のナビゲーションマーカ要素を使用して、汎用外科用器具ガイドの位置を三角測量する複数のナビゲーションマーカ要素を備える）。

ある特定の実施形態では、本体は、内部表面を有するねじ山付きブッシュを備える。

ある特定の実施形態では、ねじ山付きブッシュの内部表面は、第１のチャネルの内部表面によって画定された軸と平行な軸を画定し、ねじ山付きブッシュの内部表面は、締め付けねじがねじ山付きブッシュを通して挿入されるときに、締め付けねじ上のねじ山がねじ山付きブッシュ上のねじ山に係合するようにねじ山が付けられている。

ある特定の実施形態では、締め付けねじは、ねじ本体の近位端部の先端部と、ねじ本体の遠位端部のヘッド部と、ねじ本体の一部分に沿ったねじ山と、を含む。

ある特定の実施形態では、ねじ本体の一部分に沿ったねじ山は、締め付けねじの先端部に最も近いねじ本体の一部分に沿っている。

ある特定の実施形態では、ヘッド部に最も近いねじ本体の部分は、締め付けねじがねじ山付きブッシュの中に完全に挿入されるときに、締め付けねじがねじ山付きブッシュによって適所に緩く保持されるように、滑らかである。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、外科用器具ガイドを含み、外科用器具ガイドは、中空の管状構造であって、それを通じて外科用器具を受容するようにサイズ決定及び成形された中空の管状構造を有する（例えば、外科用器具は、穿孔ビット、管状拡張器、ロッド拡張器、外科用タップ、ねじ回し、ねじ拡張部、及び突き錐からなる群から選択される部材を含む）。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、外科用器具ガイドを含み、外科用器具ガイドは、穿孔ガイドである。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、外科用器具を含み、外科用器具は穿孔ビットであり、穿孔ビットはアンチスカイビング穿孔ビットである。

ある特定の実施形態では、外科用器具ガイドは、マスタガイドである。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、脊髄手術、ＥＮＴ手術、神経外科手術、及び整形外科手術からなる群から選択されるメンバにおいて使用するためのものである。

ある特定の実施形態では、第１のチャネルの長さ方向に沿った軸と第２のチャネルの長さ方向に沿った軸は、共通の平面上にある。

ある特定の実施形態では、第１のチャネルの長さ方向に沿った軸と第２のチャネルの長さ方向に沿った軸とが直交しない。

ある特定の実施形態では、第１のチャネルの長さ方向に沿った軸と第２のチャネルの長さ方向に沿った軸とが直交する。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、穿孔ガイドを含み、穿孔ガイドは、近位部分であって、第１の外部表面であって、それを通じて穿孔ガイドが収容されるときに第２のチャネルの内部表面と実質的に接触する、第１の外部表面、第２の外部表面であって、それを通じて穿孔ガイドが収容されるときに第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山に係合して、穿孔ガイドを確実に保持するねじ山を備える、第２の外部表面、及び第１の外部表面に隣接するカラー部であって、穿孔ガイドが第２のチャネルを通して螺合され得る距離がカラー部によって限定されるように、カラー部の直径が第１の外部表面の直径よりも大きい、カラー部を備える、近位部分と、近位部分に取り付けられたガイドシャフトであって、それを通じて穿孔ビットを、手術部位に対して第２のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿って誘導するようにサイズ決定及び成形された、ガイドシャフトと、を備える。

ある特定の実施形態では、穿孔ビットは、アンチスカイビング穿孔ビットである。

ある特定の実施形態では、穿孔ガイドのガイドシャフトは円筒形である。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、マスタガイドを含み、マスタガイドは、近位部分であって、第１の外部表面であって、それを通じてマスタガイドが収容されるときに第２のチャネルの内部表面と実質的に接触する、第１の外部表面、第２の外部表面であって、それを通じてマスタガイドが収容されるときに第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山に係合して、マスタガイドを確実に保持するねじ山を備える、第２の外部表面、及び第１の外部表面に隣接するカラー部であって、マスタガイドが第２のチャネルを通して螺合され得る距離がカラー部によって限定されるように、カラー部の直径が第１の外部表面の直径よりも大きい、カラー部を備える、近位部分と、近位部分に取り付けられたガイドシャフトであって、それを通じて第１の外科用器具または第２の外科用器具ガイドが、手術部位に対して第２のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿って収容され得るような寸法を有する内部表面を有する、ガイドシャフトと、を備える。

ある特定の実施形態では、マスタガイドのガイドシャフトは円筒形である。

ある特定の実施形態では、マスタガイドの近位部分は、ガイドシャフトの軸と一致する軸を有する第１のチャネルと、第１の開口部であって、それを通じて第２の外科用器具が収容されるときに、マスタガイドの第１のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が、第２の外科用器具上のねじ山に係合して、第２の外科用器具を確実に保持するように、第１の開口部に隣接するマスタガイドの第１のチャネルの一部分はねじ山が付けられている、第１の開口部と、を備える。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、マスタガイド（例えば、請求項４０～４２のいずれか一項に記載のマスタガイド）を含み、マスタガイドは、マスタガイドが汎用外科用器具ガイドの中に完全に螺合されるときの汎用外科用器具ガイドの第１の開口部からマスタガイドのガイドシャフトの終端端部までの距離が、穿孔ガイドが汎用外科用器具ガイドの中に完全に螺合されるときの穿孔ガイドのガイドシャフトの終端端部から汎用外科用器具ガイドの第１の開口部までの距離であるような長さを有する。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、管状拡張器を含み、管状拡張器は、本体であって、管状拡張器がマスタガイドのガイドシャフトによって画定された軸に沿ってのみ移動するように拘束されるように、本体がマスタガイドのガイドシャフト内に収容され、該ガイドシャフトを通して収容され得るような断面を有する本体を備え、本体は、ガイドシャフトであって、それを通じて第３の外科用器具が、手術部位に対して第２のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿って収容され得るような寸法を有する内部表面を有するガイドシャフトを備える。

ある特定の実施形態では、管状拡張器のガイドシャフトは円筒形である。

ある特定の実施形態では、ガイドシャフトは先細端部を有する。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、ロッド拡張器を含み、ロッド拡張器は、本体であって、ロッド拡張器が管状拡張器のガイドシャフトによって画定された軸に沿ってのみ移動するように拘束されるように、本体が管状拡張器のガイドシャフト内に収容され、該ガイドシャフトを通して収容され得るような断面を有する本体を備える。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、外科用タップガイドを含み、外科用タップガイドは、近位部分であって、外部表面であって、それを通じて外科用タップガイドが収容されるときにマスタガイドの第１のチャネルのねじ山付き部分のねじ山に係合して、外科用タップガイドを確実に保持するねじ山を有する、外部表面、及び第１の外部表面に隣接するカラー部であって、外科用タップガイドがマスタガイドを通して螺合され得る距離がカラー部によって限定されるように、カラー部の直径が外科用タップガイドの外部表面の直径よりも大きい、カラー部を備える、近位部分と、１つ以上の安定化端部であって、１つ以上の安定化端部の各々が、外部表面であって、それを通じてタップガイドが収容されるときにマスタガイドの第１のチャネルと実質的に接触する、外部表面、ならびに手術部位に対して第２のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿って外科用タップを誘導するようにサイズ決定及び成形された内部表面を備える、１つ以上の安定化端部と、を備える。

ある特定の実施形態では、外科用タップガイドのうちの１つ以上の安定化端部の各々は円筒形である。

ある特定の実施形態では、外科用タップガイドは、外科用タップガイドがマスタガイドの中に完全に螺合されるときに、外科用タップガイドの終端端部がマスタガイドのガイドシャフトの終端端部とほぼ同じ高さであるような長さを有する。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、改変された外科用タップを含み、改変された外科用タップは、均一径を備えた細長い部材を有する本体と、外科医によって把持されるようにサイズ決定及び成形されたハンドルを備える近位端部と、尖ったねじ山付き遠位端部とを有する。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、第２のチャネルの軸に沿った方向を除くすべての方向に拘束される様式でマスタガイドのガイドシャフトを通過するようにサイズ決定及び成形された本体を有するねじ拡張部を含み、ねじ拡張部は、ねじ回しの一部分と外科用ねじを解除可能に保持するための遠位端部とを収容するようにサイズ決定及び成形された内部表面を有する。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムは、患者の骨の中に配置するための外科用ねじを含み、外科用ねじは、ねじ拡張部によって解除可能に保持することができる。

ある特定の実施形態では、汎用外科用ガイドシステムは、Ｋ－ワイヤを含む。

別の態様では、開示される技術は、ロボット外科用システムを使用する方法を含み、本方法は、汎用外科用器具ガイドをロボットアームのエンドエフェクタに取り付けるステップであって、汎用外科用器具ガイドは、それを通じて外科用器具ガイドを確実に保持し、外科用器具の移動を制限するように配設され、汎用外科用器具ガイドは、本体であって、締め付けねじの挿入及び係合の後で、本体をロボット外科用システムのロボットアームに直接的または間接的に確実に取り付ける締め付けねじを収容するようにサイズ決定及び成形された内部表面を備える第１のチャネル、ならびに外科用器具ガイドの一部分を収容するように成形及びサイズ決定された内部表面を有する第２のチャネル（例えば、第２のチャネルの直径が第１のチャネルの直径よりも大きい）であって、第１の開口部を備え、第１の開口部に隣接する第２のチャネルの一部分は、外科用器具ガイドが第２のチャネルの中に挿入されるときに、第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が外科用器具ガイド上のねじ山に係合して、外科用器具ガイドを確実に保持するようにねじ山が付けられており、第２のチャネルの内部表面は、外科用器具ガイドが汎用外科用器具ガイドの中に挿入されるとき（例えば、第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が外科用器具ガイド上のねじに係合するとき）に、外科用器具の移動が、外科用器具ガイドが外科用器具ガイド内で移動されたときに軸に沿って拘束されるように軸を画定する、第２のチャネルを備える本体を備える、取り付けるステップを含む。

ある特定の実施形態では、本体は、内部表面を有するねじ山付きブッシュを備える。

ある特定の実施形態では、ねじ山付きブッシュの内部表面は、第１のチャネルの内部表面によって画定された軸と平行な軸を画定し、ねじ山付きブッシュの内部表面は、締め付けねじがねじ山付きブッシュを通して挿入されるときに、締め付けねじ上のねじ山がねじ山付きブッシュ上のねじ山に係合するようにねじ山が付けられている。

ある特定の実施形態では、締め付けねじは、ねじ本体の近位端部の先端部と、ねじ本体の遠位端部のヘッド部と、ねじ本体の一部分に沿ったねじ山と、を含む。

ある特定の実施形態では、ねじ本体の一部分に沿ったねじ山は、締め付けねじの先端部に最も近いねじ本体の一部分に沿っている。

ある特定の実施形態では、ヘッド部に最も近いねじ本体の部分は、締め付けねじがねじ山付きブッシュの中に完全に挿入されるときに、締め付けねじがねじ山付きブッシュによって適所に緩く保持されるように、滑らかである。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具ガイドをロボットアームのエンドエフェクタに取り付けることは、汎用外科用器具ガイドをエンドエフェクタに整合させることであって、汎用外科用器具ガイドは、本体をロボットアームに機械的に連結した後で、１つ以上の整合部材がロボットアーム内の１つ以上の開口部（例えば、ロボットアームのツール支持部）に係合し、それによって、ロボットアームに対して汎用器具ガイドを正確に位置付けるように、本体から延在する１つ以上の整合部材（例えば、３つのピン）を含む、整合させることと、締め付けねじを係合することと、を含む。

別の態様では、開示される技術は、手術を遂行するためのロボット外科用システムを含み、本システムは、ロボットアームであって、それを通じて外科用器具ガイドを確実に保持し、外科用器具の移動を制限するように配設された汎用外科用器具ガイドを備えるエンドエフェクタを有するロボットアームと、少なくとも４つの自由度を有するユーザによる外科用器具ガイドのロボット補助もしくは非補助による位置付け及び／または移動を、患者の状況に関連した所望の軌道で、汎用外科用器具ガイドによって画定された軸に整合することを可能にするように配設されたマニピュレータと、を備え、汎用外科用器具ガイドは、ロボットアームに機械的に連結されるように配設された本体であって、締め付けねじの挿入及び係合の後で、本体をロボット外科用システムのロボットアームに直接的または間接的に確実に取り付ける締め付けねじを収容するようにサイズ決定及び成形された内部表面を有する第１のチャネル、外科用器具ガイドの一部分を収容するように成形及びサイズ決定された内部表面を有する第２のチャネル（例えば、第２のチャネルの直径が第１のチャネルの直径よりも大きい）であって、第１の開口部を備え、第１の開口部に隣接する第２のチャネルの一部分は、外科用器具ガイドが第２のチャネルの中に挿入されるときに、第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が外科用器具ガイド上のねじ山に係合して、外科用器具ガイドを確実に保持するようにねじ山が付けられており、第２のチャネルの内部表面は、外科用器具ガイドが汎用外科用器具ガイドの中に挿入されるとき（例えば、第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が外科用器具ガイド上のねじに係合するとき）に、外科用器具の移動が、外科用器具ガイドが外科用器具ガイド内で移動されたときに軸に沿って拘束されるように軸を画定する、第２のチャネル、マニピュレータが確実に保持されるように配設されたハンドル支持部材（例えば、ロッド）、ならびに締め具を受容して、ナビゲーションカメラによって使用されるナビゲーションマーカを取り付けて、外科用器具ガイドの位置を追跡するようにサイズ決定及び成形された開口部（例えば、ねじ山付き開口部）を備える本体を備える。

ある特定の実施形態では、本体は、締め具を受容して、ハンドル支持部材（例えば、ロッド）を本体に取り付けるように（例えば、滅菌ハンドルを本体に確実に取り付けることができるように）サイズ決定及び成形された開口部（例えば、４つの開口部）（例えば、少なくとも１つのねじ山付き開口部）を備える。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、ハンドル支持部材を含み、支持部材は、本体に取り付けられている。

ある特定の実施形態では、汎用外科用ガイドは、本体に取り付けられたナビゲーションマーカを備える（例えば、ナビゲーションマーカが、複数のナビゲーションマーカ要素を備え、複数のナビゲーションマーカ要素を使用して、汎用外科用器具ガイドの位置を三角測量する複数のナビゲーションマーカ要素を備える）。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、穿孔ガイドを含み、穿孔ガイドは、近位部分であって、第１の外部表面であって、それを通じて穿孔ガイドが収容されるときに第２のチャネルの内部表面と実質的に接触する、第１の外部表面、第２の外部表面であって、それを通じて穿孔ガイドが収容されるときに第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山に係合して、穿孔ガイドを確実に保持するねじ山を備える、第２の外部表面、及び第１の外部表面に隣接するカラー部であって、穿孔ガイドが第２のチャネルを通して螺合され得る距離がカラー部によって限定されるように、カラー部の直径が第１の外部表面の直径よりも大きい、カラー部を備える、近位部分と、近位部分に取り付けられたガイドシャフトであって、それを通じて穿孔ビットを、手術部位に対して第２のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿って誘導するようにサイズ決定及び成形された、ガイドシャフトと、を備える。

ある特定の実施形態では、穿孔ビットは、アンチスカイビング穿孔ビットである。

ある特定の実施形態では、穿孔ガイドのガイドシャフトは円筒形である。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、マスタガイドを含み、マスタガイドは、近位部分であって、第１の外部表面であって、それを通じてマスタガイドが収容されるときに第２のチャネルの内部表面と実質的に接触する、第１の外部表面、第２の外部表面であって、それを通じてマスタガイドが収容されるときに第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山に係合して、マスタガイドを確実に保持するねじ山を備える、第２の外部表面、及び第１の外部表面に隣接するカラー部であって、マスタガイドが第２のチャネルを通して螺合され得る距離がカラー部によって限定されるように、カラー部の直径が第１の外部表面の直径よりも大きい、カラー部を備える、近位部分と、近位部分に取り付けられたガイドシャフトであって、それを通じて第１の外科用器具または第２の外科用器具ガイドが、手術部位に対して第２のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿って収容され得るような寸法を有する内部表面を有する、ガイドシャフトと、を備える。

ある特定の実施形態では、マスタガイドのガイドシャフトは円筒形である。

ある特定の実施形態では、マスタガイドの近位部分は、第１のチャネルと、第１の開口部であって、それを通じて第２の外科用器具が収容されるときに、マスタガイドの第１のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が、第２の外科用器具上のねじ山に係合して、第２の外科用器具を確実に保持するように、第１の開口部に隣接するマスタガイドの第１のチャネルの一部分はねじ山が付けられている、第１の開口部と、を備える。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、管状拡張器を含み、管状拡張器は、本体であって、管状拡張器がマスタガイドのガイドシャフトによって画定された軸に沿ってのみ移動するように拘束されるように、本体がマスタガイドのガイドシャフト内に収容され、該ガイドシャフトを通して収容され得るような断面を有する本体を備え、本体は、ガイドシャフトであって、それを通じて第３の外科用器具が、手術部位に対して第２のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿って収容され得るような寸法を有する内部表面を有するガイドシャフトを備える。

ある特定の実施形態では、管状拡張器のガイドシャフトは円筒形である。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、ロッド拡張器を含み、ロッド拡張器は、本体であって、ロッド拡張器が管状拡張器のガイドシャフトによって画定された軸に沿ってのみ移動するように拘束されるように、本体が管状拡張器のガイドシャフト内に収容され、該ガイドシャフトを通して収容され得るような断面を有する本体を備える。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、外科用タップガイドを含み、外科用タップガイドは、近位部分であって、外部表面であって、それを通じて外科用タップガイドが収容されるときにマスタガイドの第１のチャネルのねじ山付き部分のねじ山に係合して、外科用タップガイドを確実に保持するねじ山を備える、外部表面、及び第１の外部表面に隣接するカラー部であって、外科用タップガイドがマスタガイドを通して螺合され得る距離がカラー部によって限定されるように、カラー部の直径が外科用タップガイドの外部表面の直径よりも大きい、カラー部を備える、近位部分と、１つ以上の安定化端部であって、１つ以上の安定化端部の各々が、外部表面であって、それを通じてタップガイドが収容されるときにマスタガイドの第１のチャネルと実質的に接触する外部表面、ならびに手術部位に対して第２のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿って外科用タップを誘導するようにサイズ決定及び成形された内部表面を備える、１つ以上の安定化端部と、を備える。

ある特定の実施形態では、外科用タップガイドのうちの１つ以上の安定化端部の各々は円筒形である。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、改変された外科用タップを含み、改変された外科用タップは、均一径を備えた細長い部材を有する本体と、外科医によって把持されるようにサイズ決定及び成形されたハンドルを備える近位端部と、尖ったねじ山付き遠位端部とを有する。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、第２のチャネルの軸に沿った方向を除くすべての方向に拘束される様式でマスタガイドのガイドシャフトを通過するようにサイズ決定及び成形された本体を有するねじ拡張部を含み、ねじ拡張部は、ねじ回しの一部分と外科用ねじを解除可能に保持するための遠位端部とを収容するようにサイズ決定及び成形された内部表面を有する。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、患者の骨の中に配置するための外科用ねじを含み、外科用ねじは、ねじ拡張部によって取り外し可能に取り付けることができる。

別の態様では、開示される技術は、ロボット外科用システムを使用する方法を含み、本方法は、ロボットアームを備えたロボット外科用システムを施術台の近くまで運搬する可動式カートを移動させるステップであって、ロボットアームは、それに取り付けられた汎用外科用器具ガイドを備えるエンドエフェクタを有し、汎用外科用器具ガイドは、それを通じて外科用器具ガイドを確実に保持し、外科用器具の移動を制限するように配設され、汎用外科用器具ガイドは、外科用器具ガイドの一部分を収容するように成形及びサイズ決定された内部表面を有する第１のチャネルであって、第１の開口部を備え、第１の開口部に隣接する第２のチャネルの一部分は、外科用器具ガイドが第２のチャネルの中に挿入されるときに、第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が外科用器具ガイド上のねじ山に係合して、外科用器具ガイドを確実に保持するようにねじ山が付けられており、第２のチャネルの内部表面は、外科用器具ガイドが汎用外科用器具ガイドの中に挿入されるとき（例えば、第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が外科用器具ガイド上のねじに係合するとき）に、外科用器具の移動が、外科用器具ガイドが外科用器具ガイド内で移動されたときに軸に沿って拘束されるように軸を画定する第１のチャネルを備える本体、ならびに外科用器具ガイドの位置を追跡するように、ナビゲーションカメラによって使用するために汎用外科用器具ガイドに取り付けられたナビゲーションマーカ（例えば、ナビゲーションマーカが、複数のナビゲーションマーカ要素を備え、複数のナビゲーションマーカ要素を使用して、外科用器具ガイド（例えば、及び／または汎用外科用器具ガイド）の位置を三角測量する複数のナビゲーションマーカ要素を備える）を備える、可動式カートを移動させるステップと、可動式カートを安定化させるステップと、外科用器具ガイドを汎用外科用器具ガイドの中に螺合させることによって外科用器具ガイドを挿入するステップであって、外科用器具ガイドは、近位部分であって、第１の外部表面であって、それを通じて外科用器具ガイドが収容されるときに第１のチャネルの内部表面と実質的に接触する、第１の外部表面、第２の外部表面であって、それを通じて外科用器具ガイドが収容されるときに第１のチャネルのねじ山付き部分のねじ山に係合して、外科用器具ガイドを確実に保持するねじ山を備える、第２の外部表面、及び第１の外部表面に隣接するカラー部であって、外科用器具ガイドが第１のチャネルを通して螺合され得る距離がカラー部によって限定されるように、カラー部の直径が第１の外部表面の直径よりも大きい、カラー部を備える、近位部分と、近位部分に取り付けられたガイドシャフトであって、それを通じて外科用器具が、手術部位に対して第１のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿って収容され得るような寸法を有する内部表面を有する、ガイドシャフトと、を備える、挿入するステップと、手術部位に対して所望の軌道で、汎用外科用器具ガイドの第１のチャネルの内部表面によって画定された軸（例えば、外科用器具ガイドのガイドシャフトによって画定された軸）に整合するように、ロボットアームを所望の位置まで操縦するステップと、ロボットアームの移動を、第１のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿ってのみに限定するステップと、ロボットアームの位置（ならびに、したがって、汎用外科用器具ガイド及び外科用器具ガイドの位置）を一時的に固定するステップと、を含む。

ある特定の実施形態では、本方法は、外科用器具を、外科用器具ガイドを通して挿入するステップと、外科用器具を外科用器具ガイドによって拘束される様式で操縦するステップと、を含む。

ある特定の実施形態では、ロボットアームはアクティブであり、バックドライブ不可能である。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、ユーザに触覚フィードバックを提供することができるロボットアームに取り付けられた力センサを備える。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、外科用器具ガイドが骨に接触したときに触覚フィードバックを提供する。

ある特定の実施形態では、外科用器具ガイドは、穿孔ガイドである。

ある特定の実施形態では、本方法は、穿孔ビットを手術部位に方向付けるように、穿孔ビットを穿孔ガイドのガイドシャフトを通して挿入することを含む。

ある特定の実施形態では、穿孔ビットは、アンチスカイビング穿孔ビットである。

ある特定の実施形態では、本方法は、穿孔ビットを穿孔ガイドのガイドシャフトから除去するステップと、Ｋ－ワイヤを穿孔ガイドのガイドシャフトを通して挿入するステップと、を含む。

ある特定の実施形態では、本方法は、穿孔ビットを穿孔ガイドのガイドシャフトから除去するステップと、穿孔ガイドを汎用外科用器具ガイドから除去するステップと、マスタガイドを汎用外科用器具ガイドの第１のチャネルの中に挿入するステップと、第１のチャネルの一部分のねじ山がマスタガイドの外部表面上のねじ山と係合するようにマスタガイドを螺合させることによって、マスタガイドを汎用外科用器具ガイドに解除可能に固設するステップと、を含む。

ある特定の実施形態では、マスタガイドは、近位部分であって、第１の外部表面であって、それを通じてマスタガイドが収容されるときに第２のチャネルの内部表面と実質的に接触する、第１の外部表面と、第２の外部表面であって、それを通じてマスタガイドが収容されるときに第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山に係合して、マスタガイドを確実に保持するねじ山を備える、第２の外部表面、第１の外部表面に隣接するカラー部であって、マスタガイドが第２のチャネルを通して螺合され得る距離がカラー部によって限定されるように、カラー部の直径が第１の外部表面の直径よりも大きい、カラー部、第１のチャネル、及び第１の開口部であって、それを通じて第２の外科用器具が収容されるときに、マスタガイドの第１のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が第２の外科用器具上のねじ山に係合して、第２の外科用器具を確実に保持するように、第１の開口部に隣接するマスタガイドの第１のチャネルの一部分はねじ山が付けられている、第１の開口部を備える、近位部分と、近位部分に取り付けられたガイドシャフト（例えば、円筒形シャフト）であって、それを通じて第１の外科用器具または第２の外科用器具ガイドが、手術部位に対して第２のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿って収容され得るような寸法を有する内部表面を有する、ガイドシャフトと、を備える。

ある特定の実施形態では、本方法は、管状拡張器をマスタガイドのガイドシャフトの中に挿入するステップと、ロッド拡張器を管状拡張器のガイドシャフトの中に挿入するステップと、を含む。

ある特定の実施形態では、管状拡張器は、本体（例えば、円筒形本体）であって、管状拡張器がマスタガイドのガイドシャフトによって画定された軸に沿ってのみ移動するように拘束されるように、本体がマスタガイドのガイドシャフト内に収容され、該ガイドシャフトを通して収容され得るような断面を有する本体を備え、本体は、ガイドシャフトであって、それを通じて第３の外科用器具が、手術部位に対して第２のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿って収容され得るような寸法を有する内部表面を有するガイドシャフトを備える。

ある特定の実施形態では、本方法は、ロッド拡張器を管状拡張器のガイドシャフトから除去するステップと、管状拡張器をマスタガイドのガイドシャフトから除去するステップと、外科用タップガイドをマスタガイドのガイドシャフトの中に挿入するステップと、マスタガイドの内部表面上のねじ山が外科用タップガイドの外部表面上のねじ山と係合するように外科用タップガイドを螺合させることによって、外科用タップガイドをマスタガイドに解除可能に固設するステップと、を含む。

ある特定の実施形態では、外科用タップガイドは、近位部分であって、外部表面であって、それを通じて外科用タップガイドが収容されるときにマスタガイドの第１のチャネルのねじ山付き部分のねじ山に係合して、外科用タップガイドを確実に保持するねじ山を備える、外部表面、及び第１の外部表面に隣接するカラー部であって、外科用タップガイドがマスタガイドを通して螺合され得る距離がカラー部によって限定されるように、カラー部の直径が外科用タップガイドの外部表面の直径よりも大きい、カラー部を備える、近位部分と、１つ以上の安定化端部であって、１つ以上の安定化端部の各々が、外部表面であって、それを通じてタップガイドが収容されるときにマスタガイドの第１のチャネルと実質的に接触する外部表面、ならびに手術部位に対して第２のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿って外科用タップを誘導するようにサイズ決定及び成形された内部表面を備える、１つ以上の安定化端部と、を備える。

ある特定の実施形態では、本方法は、外科用タップを外科用タップガイドの中に挿入するステップを含む。

ある特定の実施形態では、本方法は、外科用タップを外科用タップガイドから除去するステップと、外科用タップガイドを除去するステップと、ねじ拡張部及びねじをマスタガイドのガイドシャフトの中に挿入するステップと、を含み、ねじは、ねじ拡張部によって解除可能に保持される。

ある特定の実施形態では、本方法は、ねじ回しがねじのヘッド部と接触するように、ねじ回しをねじ拡張部の中に挿入するステップと、ねじ回しを除去するステップと、を含む。

ある特定の実施形態では、本方法は、ねじ拡張部のどの部分もマスタガイドのガイドシャフト内に存在しないように、第１のチャネルの内部表面によって画定された軸に沿ってロボットアームを移動させるステップを含む。

図面は説明の目的で本明細書に示されるものであって、限定するものではない。本発明の前述ならびに他の目的、態様、特徴、及び利点は、添付の図面と併せて取られる以下の説明を参照することによって、より明らかになり、より良好に理解されるであろう。
本発明の一例示的実施形態による、施術室内のロボット外科用システムの図である。 本発明の一例示的実施形態による汎用外科用器具ガイドを示す。 本発明の一例示的実施形態による、滅菌ハンドル及び締め付けスリーブの図である。 本発明の一例示的実施形態による、器具保持部（例えば、汎用外科用器具ガイド）をロボットアーム上に固設するためのシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、器具保持部（例えば、汎用外科用器具ガイド）をロボットアーム上に固設するためのシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具ガイドをロボットアームに取り付ける際に使用するために適切なトルクねじを示す。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具ガイドをロボットアームに取り付けるために、汎用外科用器具ガイドの本体の中に圧入されたねじ山付きブッシュを通して挿入されたトルクねじを示す。 本発明の一例示的実施形態による穿孔ガイドを示す。 本発明の一例示的実施形態によるマスタガイドを示す。 本発明の一例示的実施形態による管状拡張器を示す。 本発明の一例示的実施形態によるロッド拡張器を示す。 本発明の一例示的実施形態による外科用タップガイドを示す。 本発明の一例示的実施形態による外科用タップを示す。 本発明の一例示的実施形態による、ねじ拡張部を有するねじを示す。 本発明の一例示的実施形態による、穿孔ガイドを汎用外科用器具ガイドの中に挿入することを示す。 本発明の一例示的実施形態による、穿孔ガイドを汎用外科用器具ガイドの中に挿入することを示す。 本発明の一例示的実施形態による、マスタガイドを汎用外科用器具ガイドの中に挿入することを示す。 本発明の一例示的実施形態による、マスタガイドを汎用外科用器具ガイドの中に挿入することを示す。 本発明の一例示的実施形態による、管状拡張器及びロッド拡張器をマスタガイドの中に挿入することを示す。 本発明の一例示的実施形態による、外科用タップガイドをマスタガイドの中に挿入することを示す。 本発明の一例示的実施形態による、外科用タップガイドをマスタガイドの中に挿入することを示す。 本発明の一例示的実施形態による、タップを外科用タップガイドの中に挿入することを示す。 本発明の一例示的実施形態による、タップを外科用タップガイドの中に挿入することを示す。 本発明の一例示的実施形態による、外科用ねじ回しに取り付けられた、解除可能に取り付けられたねじ拡張部を有するねじをマスタガイドの中に挿入することを示す。 本発明の一例示的実施形態による、外科用ねじ回しに取り付けられた、解除可能に取り付けられたねじ拡張部を有するねじをマスタガイドの中に挿入することを示す。 本発明の一例示的実施形態による、ロボットアームの終端態様の中心が座標系の原点を画定する、ツール中心点の位置を画定するための座標系を示す。 本発明の一例示的実施形態による、ロボットアームの終端態様の中心が座標系の原点を画定する、ツール中心点の位置を画定するための座標系を示す。 本発明の一例示的実施形態による、患者の解剖学的構造に対する外科用器具ガイドの位置、配向、及び軌道を視覚化するために、脊髄処置中に外科医または外科部員が見ることができるナビゲーション画面を示す。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムを使用して手術を遂行するための方法のブロック図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。 本発明の一例示的実施形態による、汎用外科用器具システムが取り付けられたロボット外科用システムを使用して患者の脊柱について外科的処置を遂行する方法の間の患者の解剖学的構造及び外科用ロボットシステムの図である。

特許請求される発明のシステム、デバイス、方法、及びプロセスは、本明細書に記載の実施形態からの情報を使用して開発された変形及び適応を包含することが企図される。本明細書に記載のシステム、デバイス、方法、及びプロセスの適応及び／または改変は、当業者によって遂行することができる。

物品、デバイス、及びシステムが特定の構成要素を有する、含む、もしくは備えるものとして記載されるか、またはプロセス及び方法が特定のステップを有する、含む、もしくは備えるものとして記載される説明の中で、列挙された構成要素から本質的になるかまたは該構成要素からなる本発明の物品、デバイス、及びシステムが存在し、ならびに列挙された処理ステップから本質的になるかまたは該処理ステップからなる本発明によるプロセス及び方法が存在することがさらに企図される。

ステップの順序またはある特定の行為を遂行するための順序は、本発明が動作可能なままである限り、重要でないことを理解されたい。さらに、２つ以上のステップまたは行為を同時に実施することができる。

本明細書において、例えば、背景技術の節に記載のいかなる刊行物も、本明細書に示された特許請求の範囲のいずれかに関する刊行物が先行技術としての役割を果たすことを認めるものではない。背景技術の節は、明瞭さの目的のために示されており、いずれの請求項に関する先行技術の説明としても意図されるものではない。見出しは、読者の利便性のために提供されており、特許請求された主題に関して限定することを意図するものではない。

図１は、施術室１００内のロボット外科用システムの一例を示す。いくつかの実装では、１人以上の外科医、外科助手、外科技術者、及び／または他の技術者（１０６ａ～ｃ）が、ロボット補助による外科用システムを使用して患者１０４に対する施術を遂行する。施術室において、施術を正確に実行するように、外科医をロボットシステムによって誘導することができる。これは、ツール（例えば、穿孔機またはねじ）の適切な軌道を確保することを含む、外科用ツールのロボットによる誘導によって達成することができる。いくつかの実装では、外科医は、術前計画をほとんどまたは全く伴わずに、術中に軌道を画定する。本システムは、外科医がツール保持部を物理的に操縦して、外科的処置の重要なステップを遂行するためのツールの適切な整合を安全に達成することを可能にする。力制御モードにおける外科医（または他のオペレータ）によるロボットアームの操作は、外科医の偶発的で軽微な移動を無視する調整された均一な様式でのツールの移動を許容する。外科医は、施術または患者へのツールの挿入に先立って、ツール（例えば、穿孔機またはねじ）の適切な軌道を達成するようにツール保持部を移動させる。ロボットアームが所望の位置に一旦くると、アームが固定されて、所望の軌道を維持する。ツール保持部は、ツールを的確な角度にわたって移動させるか、または該角度でスライドさせることができる安定した安全なガイドとして役立つ。したがって、開示される技術は、外科医に、彼／彼女の手術を首尾よく遂行するための信頼できる器具及び技術を提供する。

いくつかの実施形態では、施術は、椎間板切除術、椎間孔拡大術、椎弓切除術、または脊椎固定術などの脊髄手術であり得る。いくつかの実装では、外科用ロボットシステムは、外科用ロボット１０２を可動式カート上に含む。外科用ロボット１０２は、施術台１１２に取り付けられずに、施術台１１２の近くに位置付けることができ、それによって、施術台の周りの外科医に最大の施術領域及び可動性を提供し、施術台の上の乱雑さを低減する。代替の実施形態では、外科用ロボット（またはカート）は、施術台に固設可能である。ある特定の実施形態では、施術台及びカートの両方が共通の基部に固設されて、微震の場合であっても、カートまたは台の互いに対するいかなる移動も防止する。

可動式カートは、施術室の中の技術者、看護師、外科医、または任意の他の医療関係者などのユーザ（オペレータ）１０６ａが、外科的処置の前、間、及び／または後に異なる位置に外科用ロボット１０２を移動させることを許容し得る。可動式カートは、外科用ロボット１０２を施術室１００の中及び外に容易に運搬することを可能にする。例えば、ユーザ１０６ａは、外科用ロボットを保管位置から施術室の中に移動させることができる。いくつかの実装では、可動式カートは、車輪、連続追跡推進システムなどの追跡システム、またはカートを転置するための他の類似の可動性システムを含み得る。可動式カートは、オペレータによる可動式カートの運転のための取り付けられたか、または埋設された保持部を含み得る。

安全上の理由から、可動式カートは、外科用ロボットで遂行される外科的処置中に使用され得る安定化システムを備えることができる。安定化システムは、外科的処置の精度を確保するために、床に対する可動式カートの全体的剛性を増加させる。いくつかの実装では、車輪は、カートが移動することを防止するロックシステムを含む。機械の電源がオンになると、安定化、制動、及び／またはロックシステムを起動することができる。いくつかの実装では、可動式カートは、複数の安定化システム、制動システム、及び／またはロックシステムを含む。いくつかの実装では、安定化システムは、電気的起動を伴う電気機械式である。安定化、制動、及び／またはロックシステム（複数可）は、完全に機械的であってもよい。安定化、制動、及び／またはロックシステム（複数可）は、電気的に起動及び非起動化することができる。

いくつかの実装では、外科用ロボット１０２は、可動式カート上に載置されたロボットアームを含む。アクチュエータは、ロボットアームを移動させることができる。ロボットアームは、外科用ツールを保持するように構成された力制御エンドエフェクタを含むことができる。ロボットは、少なくとも４つの自由度（例えば、３つの並進及び３つの回転の６つの自由度）でエンドエフェクタの位置付け及び／または移動を制御及び／または可能にするように構成することができる。

いくつかの実装では、ロボットアームは、外科用ツールを解除可能に保持するように構成され、外科用ツールを除去して第２の外科用ツールと置換することを可能にする。本システムは、再登録せずに、またはエンドエフェクタの位置の自動もしくは半自動の再登録によって、外科用ツールを交換することを可能にし得る。

いくつかの実装では、外科用システムは、外科用ロボット１０２と、患者及び外科用ロボット１０２の異なる構成要素の位置を捕捉する追跡検出器１０８と、例えば、リアルタイムの患者データ及び／またはリアルタイムの外科用ロボットの軌道を表示するディスプレイ画面１１０と、を含む。

いくつかの実装では、追跡検出器１０８は、患者１０４及び外科用ロボット１０２の位置を監視する。追跡検出器は、カメラ、ビデオカメラ、赤外線検出器、磁場発生器及び磁気追跡のためのセンサ、または任意の他の動作検出装置であり得る。いくつかの実装では、患者及びロボットの位置に基づいて、ディスプレイ画面は、ロボット１０２のロボットアームのための、その現在の位置から患者の施術部位までの投影軌道及び／または提案軌道を表示する。追跡検出器１０８を使用して患者及びロボットアームの位置を連続的に監視することによって、外科用システムは、更新軌道を計算し、これらの軌道をディスプレイ画面１１０上に視覚的に表示して、外科用ロボットを使用して施術室の中の外科医及び／または技術者に通知し、誘導することができる。加えて、ある特定の実施形態では、外科用ロボット１０２はまた、その位置を変え、それ自体を、追跡検出器１０８を使用して捕捉されたリアルタイムの患者及びロボットアームの位置から計算された軌道に基づいて、自動的に位置付けることができる。例えば、エンドエフェクタの軌道は、外科的処置中に椎骨または患者の他の部位の移動を説明するためにリアルタイムで自動的に調整することができる。

図２は、ロボット外科用システムに取り付けるための汎用外科用器具ガイド２００を示す。汎用外科用器具ガイドは、ピン２２５ａ～ｃ（ピン２２５ｃは図２では図示せず）及びねじ山付きねじ２２０を使用して、高い精度及び剛性を有するロボット外科用システムの近位端部に取り付けられる。ねじ山付きねじ２２０は、第１のチャネル２５０を通ってアクセスされる。取り付けシステムを以下でより詳細に説明する。第２のチャネル２３０は、外科用器具ガイドの一部分が第２のチャネル２３０の中に存在するように、それを通じて外科用器具ガイドが受容されるようにサイズ決定される。加えて、第２のチャネル２３０は、使用中に外科用器具ガイドがねじ山付き部分２３２に係合して確実に保持されるように、その開口部のうちの１つの近くにねじ山付き部分２３２を有する。第２のチャネル２３０のねじ山付き部分２３２の遠位端部は、外科用器具ガイドを過剰に螺合させる可能性を排除するためのリップ部２３６を有する。引張スリーブ、圧力接続、クイック接続タイプの嵌合具、または類似物など、代替の一時的な安全取り付け手段を第２のチャネル２３０と共に使用することができる。いくつかの実施形態では、外科用器具は、追加の外科用器具ガイドを使用することなく、汎用外科用器具ガイドの第２のチャネル２３０を通して直接挿入される。これらの実施形態では、外科用器具は、汎用外科用器具ガイドの本体の第２のチャネル２３０の中のねじ山に係合するように適切に螺合させることができる。第１のチャネル２５０は、第２のチャネル２３０に直交して配向されるように示されている。汎用外科用器具ガイドドのいくつかの実施形態では、第１のチャネル２５０及び第２のチャネル２３０は、非平行であり、直交に配向されていない。

図４Ａ及びＢは、汎用外科用器具ガイドの本体４１２をロボットアーム４０８上に固設するためのシステムの図である。かかる例示的取り付けシステムは、本明細書に開示の汎用外科用器具ガイドと共に使用することができる。いくつかの実装では、汎用外科用器具ガイドを、取り付け前に（例えば、オートクレーブの中で）滅菌する必要がある。開示の汎用外科用器具ガイドは、位置測定の精度及び取り付け剛性を損なうことなく、ロボットシステムを容易に設置及び除去することができる。位置測定の精度は、例えば、本体から延在する３つの位置測定ピン４０２によって達成することができる。異なる数の位置測定ピン４０２（例えば、１～５つのピン）を使用することができる。ピン４０２は、ロボットアーム４０８上に正確に保持された（例えば、ロボットアーム４１０の基部上に保持された）薄い位置測定プレート４０６内の長方形の開口部４０４と接触し得る。汎用ガイドの本体４１２は、ロボット４０８上に正確に保持された位置測定プレート４０６内の長方形の開口部４０４と接触するピン４０２を使用して、（例えば、ロボットアーム４１０の基部上に保持された）ロボットアーム４０８上に位置測定することができる。ねじ４１４をロボット４０８に直接締め付けて、汎用ガイドの本体４１２をロボット４０８に堅固に取り付けることができる。図４Ｂは、一例の位置測定プレート４０６の正面図を示す。１つ以上のピン４０２は、本体をロボットアームに機械的に連結した後で、１つ以上のピン４０２がロボットアーム４０８内（例えば、ロボットアーム４０８の位置測定プレート４０６内）の１つ以上の開口部４０４に係合して、それによって、ロボットアーム４０８に対して外科用器具保持部を正確に位置付ける（例えば、１つ以上の開口部４０４は１つ以上のピンよりも広くあり得、１つ以上の開口部はそれらの長さを先細に長くし得る）ように、本体から延在し得る。

ある特定の実施形態では、汎用外科用器具ガイドの本体は、ねじ山付きブッシュであって、それを通じてトルクねじを受容するためのねじ山付き内部表面を有するねじ山付きブッシュを備える。汎用外科用器具ガイドの第１のチャネルは、ねじ山付きブッシュの内部表面を通過する。ねじ山付きブッシュの内部表面は、締め付けねじがねじ山付きブッシュを通して挿入されるときに、トルクねじ上のねじ山がねじ山付きブッシュ上のねじ山に係合するようにねじ山が付けられている。トルクねじは、トルクねじが締め付けられて、汎用外科用器具ガイドをロボットアームに確実に取り付けることができるように、ロボットアームの位置測定プレート内のねじ山付き開口部によって受容される。

図４Ｃは、ねじ山付き部分４４０及び滑らかなステム４３０を有するトルクねじ４１４を示す。図４Ｄは、ねじ山付きブッシュ４５０の中に挿入されたトルクねじ４１４を示す。いくつかの実装では、ねじ山付きブッシュ４５０は、汎用外科用器具ガイドの本体４１２の中に圧入される。トルクねじ４１４は、ロボットへの強力な取り付けを提供し、洗浄及び滅菌要件を満たすように金属で作製される。トルクねじ４１４のねじ山付き部分４４０は、汎用外科用器具ガイドの本体４５０の中に圧入されたねじ山付きブッシュ４５０に係合する。トルクねじ４１４が締め付けられるとき、トルクねじ４１４のねじ山付き部分４４０は、トルクねじのヘッド部に最も近い滑らかなステム４３０がねじ山付きブッシュ４５０の中に存在するように、ねじ山付きブッシュ４５０を（例えば、滑らかなステム４３０上にねじ山が存在せず、したがってより小さい直径であるため、多少弛緩して）通過する。ここでの利点は、ブッシュ４５０からトルクねじ４１４を螺脱することなく、トルクねじ４１４をねじ山付きブッシュ４５０からスライドさせて抜くことができないため、アセンブリ中にトルクねじ４１４を失うリスクを伴わずに、トルクねじ４１４と汎用外科用器具ガイドの本体４１２とを次いでロボットに載置することができることである。この例の汎用外科用器具ガイドは、上記の位置測定ピン４０２を含む。滑らかなステム４３０はまた、トルクねじ４１４とブッシュ４５０との間に洗浄用の隙間を提供する。

再び図２を参照すると、汎用外科用器具ガイド２００は、滅菌ハンドル支持部材２４０を有する。滅菌ハンドル支持部材２４０は、締め具２４５ａ～ｄ（締め具２４５ｄは図示せず）を用いて汎用外科用器具ガイド２００に取り付けられる。滅菌ハンドル支持部材２４０は、ロボット外科用システムのエンドエフェクタの位置を操縦するために、外科医によって把持されるための滅菌ハンドルアセンブリを収容するようにサイズ決定及び成形される。滅菌ハンドル支持部材２４０は、汎用外科用器具ガイド２００に取り外し可能に取り付けられる。取り外し可能な取り付けは、例えば、汎用外科用器具ガイド及びそのハンドル支持部材の滅菌を補助する。いくつかの実施形態では、ロボット外科用システムは、代替の位置内（すなわち、汎用外科用器具ガイド上ではない）に位置するエンドエフェクタのためのマニピュレータを備える。ハンドル支持部材２４０の取り外し可能な取り付けは、加えて、汎用外科用器具ガイド２００上に不要な障害物を有さないことが必要でない場合、支持部材２４０をロボット外科用システムから除去することを可能にする。

図３は、ロボット外科用システムと共に使用するための汎用器具ガイドの支持部材（例えば、２４０）上に載置された滅菌ハンドルを示す。いくつかの実装では、滅菌ハンドル３０２は、第１の開口端部を有する中空の管状構造を有する締め付けスリーブ３０４を含む。いくつかの実装では、締め付けスリーブ３０４の構造は、軸であって、それに沿って支持部材（例えば、２４０）の一部分が締め付けスリーブ３０４の中に挿入され得る軸を画定する。

滅菌ハンドル筐体３０６は、第１の開口端部を有する中空の管状構造を含み得る。滅菌ハンドル筐体３０６の構造は、軸であって、それに沿って締め付けスリーブ３０４が滅菌ハンドル筐体３０６の中に挿入され得る軸を画定し得る。

締め付けスリーブ３０４は、締め付けスリーブの長さ方向に沿って２つ以上の開口部を含み、張力下で締め付けスリーブを機械的に撓ませる。いくつかの実装では、２つ以上の開口部は、２つ以上のスロット、穴、または打ち抜き穴である。

締め付けナット３１２は、滅菌ハンドル筐体３０６に恒久的及び取り外し可能に連結することができる。締め付けナット３１２は、締め付けナットの内部にねじ山を含む。締め付けナット３１２は、締め付けスリーブの一部分の直径が減少し、締め付けスリーブ３０４の中に挿入された支持部材２４０の一部分を確実に保持するように、締め付けスリーブ３０４の外部のねじ３１０と係合し、それによって、締め付けスリーブ３０４を締め付けるよう構成されている。締め付けスリーブ３０４は、締め付けナット３１２が締め付けられ、締め付けナット３１２内部のねじ山が締め付けスリーブ３０４上のねじ山３１０に係合し、締め付けスリーブを締め付けナット３１２の方向に引っ張るときに、滅菌ハンドル筐体３０６の内部のくさびに係合するくさび３１４を含む。くさびは、滅菌ハンドル３０２が締め付けスリーブ３０４の中に挿入された支持部材２４０の一部分とアセンブリされるときに、締め付けスリーブを撓ませ、支持部材２４０の一部分と締め付けスリーブ３０４との間の摩擦を増加させる。したがって、締め付けナット３１２を締め付けることにより、滅菌ハンドルは汎用外科用器具ガイドを確実に保持することを可能にする。

いくつかの実装では、滅菌ハンドル３０２は、電気アセンブリ３１６を含む。電気アセンブリ３１６は、ロボット外科用システムに命令するための１つ以上の入力デバイス３１８を含み得る。１つ以上の入力デバイス３１８は、ユーザが回転モード、並進モード、または並進モードと回転モードとの組み合わせのうちの１つでロボット外科用システムを配置することができるように構成された２つ以上のボタン３１８ａ及び３１８ｂを含み得る。いくつかの実装では、２つ以上のボタンのうちの第１のボタン３１８ａを選択した際、ロボット外科用システムは回転モードにあり、２つ以上のボタンのうちの第２のボタン３１８ｂを選択した際、ロボット外科用システムは並進モードにあり、第１のボタン３１８ａ及び第２のボタン３１８ｂの両方を選択した際、ロボット外科用システムは並進モードと回転モードとが組み合わされた状態にある。いくつかの実装では、ハンドル３０２及びその上の入力デバイス（複数可）（例えば、ボタン）は、ロボットシステムに、並進ボタンが押されたときに線に沿って並進するように、回転ボタンが押された場合に線の周りを回転するように、ならびに／または両方のボタンが押された場合に線の周りを並進及び回転するように指示するために使用することができる。

電気アセンブリ３１６は、滅菌ハンドル３０２に直接一体化することができる。いくつかの実装では、電気アセンブリ３１６は、（例えば、急速ロックシステムを使用してハンドルに一体化されたアセンブリを形成するように、ボタン及びケーブルまたはエポキシ樹脂についてオーバーモールド法を使用して）別個に行うことができる。

いくつかの実装では、滅菌ハンドル３０２は左右両用である。いくつかの実装では、滅菌ハンドル３０２は、ハンドル３０２が使用されているときに施術台のいずれかの側でロボット外科用システムを使用することができるように構成されている。滅菌ハンドルは、ロボット外科用システムのエンドエフェクタに直接的または間接的に取り付けられるように構成されている。いくつかの実装では、ロボット外科用システムは、少なくとも６つの自由度を有するユーザによる滅菌ハンドルのロボット補助もしくは非補助による位置付け及び／または移動を可能にするように構成されている。６つの自由度は、３つの並進度及び３つの回転度であり得る。

滅菌ハンドル３０２は、完全にまたは部分的に使い捨て可能であり得る。例えば、いくつかの実装では、電気アセンブリ３１６は使い捨て可能であり得る。すべての使い捨て可能部品は、成形プラスチックで製造することができる。いくつかの実装では、再使用可能な部品は、金属またはプラスチックのいずれかで作製することができる。いくつかの実装では、滅菌ハンドル３０２全体が再使用可能である。滅菌ハンドル３０２のアセンブリは、施術前に遂行することができる。例えば、使い捨て可能な滅菌ハンドル３０２は、パッケージング内に完全にアセンブリすることができる。いくつかの実装では、滅菌ハンドル３０２は、施術中にアセンブリすることができる。いくつかの実装では、電気アセンブリ３１６は、滅菌ハンドル３０２を汎用外科用器具ガイド上に載置する前にハンドル内に固定することができる。

滅菌ハンドル３０２は、滅菌材料または滅菌することができる材料で作製することができる。いくつかの実装では、滅菌ハンドル３０２は、エチレンオキサイド（ＥｔＯ）、オートクレーブ、放射線、または他の滅菌方法を使用するなどの異なる技術を使用して滅菌することができる。滅菌ハンドル３０２の異なる構成要素は、異なる技術、例えば、オートクレーブ内での機械的アセンブリ、ＥｔＯ中の電気アセンブリを使用する。いくつかの実装では、滅菌はドレーピングによって達成される。いくつかの実装では、滅菌ハンドルは、外科医の手の存在を滅菌ハンドルの近くで検出するように構成された１つ以上のセンサを備える。いくつかの実装では、１つ以上のセンサは、手の存在が検出されるように外科医がハンドルを保持したときに、外科医の手によって係合される存在検出器３３２を含む。存在検出器は、レバーボタン検出器であり得る。いくつかの実装では、存在検出器３３２は、１つ以上の容量性センサもしくは抵抗性センサ、またはそれらの組み合わせを含む。

再び図２を参照すると、ナビゲーションマーカ２１０は、かかる締め具を受容するようにサイズ決定及び成形された汎用外科用器具ガイド２００の本体内の開口部の中に挿入された締め具を使用して汎用外科用器具ガイドに取り付けられる。ナビゲーションマーカ２１０は、汎用外科用器具ガイドの位置を追跡するために好適な任意のナビゲーションマーカであり得る。ナビゲーションマーカ２１０は、汎用外科用器具ガイドの位置を高い精度で三角測量するために使用され得る３つのナビゲーション部材要素を含む。ある特定の実施形態では、ナビゲーションマーカは、より多くまたはより少ない構成ナビゲーション部材要素（例えば、２つまたは４つ）を有し得る。ある特定の実施形態では、ナビゲーションマーカの位置は、ナビゲーションカメラを使用して追跡され、ナビゲーションカメラは、ロボット外科用システムの一部である。いくつかの実施形態では、ナビゲーションマーカは、より多くのまたはより少ないナビゲーション部材要素を有する。ナビゲーションマーカ２１０は、支持部材、それに取り付けられた任意の滅菌ハンドル、及び使用中の滅菌ハンドル近くの外科医の身体の任意の部位が、ナビゲーションマーカ２１０の追跡を妨害する可能性を低減するように、ハンドル支持部材２４０から汎用外科用器具ガイド２００の反対側に位置する。

ナビゲーションマーカ２１０またはハンドル支持部材２４０を汎用外科用器具ガイドの本体に取り付けるため、または汎用外科用器具ガイドの本体をロボットアーム（すなわち、締め具２２０）に取り付けるために使用される締め具は、それぞれの構成要素を一緒に確実に保持するのに好適な任意の締め具であり得る。例えば、締め具は、拡張締め具、ねじ、ボルト、ペグ、フランジ、または類似物であってもよい。

図５は、汎用外科用器具ガイド（例えば、図２のガイド２００）と共に使用するために設計された穿孔ガイド５００を示す。穿孔ガイド５００は、先細の端部５１０と、ガイドシャフト５２０と、近位部分であって、第１の外部表面５３０、第２の外部表面５４０、及びカラー部５５０を備える、近位部分と、を備える。ガイドシャフト５２０は、シャフトの中空の内部部分が穿孔ビットのステムを収容するのに適切なサイズであるようにサイズ決定される。ガイドシャフト５２０は、穿孔ビットがカラー部５５０の近くの開口部で穿孔ガイド５００に進入し、先細の端部５１０で穿孔ガイド５００を出て、その移動がガイドシャフト５２０の長寸法に沿った軸に沿って制限されるように、先細の端部５１０からカラー部の終端態様まで動く。第１の外部表面５３０は、その中に穿孔ガイド５００が挿入されるときに、穿孔ガイド５００を容易に偏向することができないように、汎用外科用器具ガイドの第２のチャネル（例えば、２３０）と実質的に接触する。さらに、第２の外部表面５４０上のねじ山は、穿孔ガイド５００が汎用外科用器具ガイドによって確実に保持されるように、汎用外科用器具ガイドの第２のチャネルのねじ山（例えば、２３２）に係合する。カラー部５５０は、穿孔ガイド５００を汎用外科用器具ガイドの中に螺合させるように外科医が把持することができ、加えて、穿孔ガイド５００の過剰な螺合を防止するためのリミッタとして機能する。

図６は、汎用外科用器具ガイド（例えば、図２のガイド）と共に使用するために設計されたマスタガイド６００を示す。マスタガイド６００は、先細の端部６１０と、ガイドシャフト６２０と、近位部分であって、第１の外部表面６３０、第２の外部表面６４０、及びカラー部６５０を備える、近位部分と、を備える。ガイドシャフト６２０は、シャフトの中空の内部部分が、（例えば、より細い器具と共に使用するための）追加の外科用器具ガイド及び拡張器を収容するのに適切なサイズであるようにサイズ決定される。ガイドシャフト６２０は、外科用器具または外科用器具ガイドがカラー部６５０の近くの開口部でマスタガイド６００に進入し、先細の端部６１０でマスタガイド６００を出て、その移動がガイドシャフト６２０の長寸法に沿った軸に沿って制限されるように、先細の端部６１０からカラー部６５０の終端態様まで動く。いくつかの実施形態では、第２の外科用器具ガイドは、ガイドシャフト６２０の中に挿入され、第２の外科用器具は、第２の外科用器具ガイドの遠位端部が先細の端部６１０の終端態様によって画定された実質的に同じ平面内で終端するような長さである。第１の外部表面６３０は、その中にマスタガイド６００が挿入されるときに、マスタガイド６００を容易に偏向することができないように、汎用外科用器具ガイドの第２のチャネル（例えば、２３０）と実質的に接触する。さらに、第２の外部表面６４０上のねじ山は、マスタガイド６００が汎用外科用器具ガイドによって確実に保持されるように、汎用外科用器具ガイドの第２のチャネル（例えば、２３０）のねじ山に係合する。カラー部６５０は、マスタガイド６００を汎用外科用器具ガイドの中に螺合させるように外科医が把持することができ、加えて、マスタガイド６００の過剰な螺合を防止するためのリミッタとして機能する。

図７は、マスタガイド（例えば、図６のガイド）と共に使用するために設計された管状拡張器７００を示す。管状拡張器７００は、先細の端部７１０と、ガイドシャフト７２０と、カラー部７３０と、を備える。ガイドシャフト７２０は、マスタガイドのガイドシャフトの中空の内部部分によって収容されるようにサイズ決定される。ガイドシャフト７２０は、加えて、その中にロッド拡張器のステムを収容するためにサイズ決定された中空の内部部分を有する。外科医は、カラー部７３０を使用して管状拡張器７００を把持することができる。

図８は、管状拡張器（例えば、図７の管状拡張器）と共に使用するために設計されたロッド拡張器を示す。管状拡張器８００は、先細の端部８１０と、ロッド８２０と、カラー部８３０と、を備える。ロッド８２０は、管状拡張器のガイドシャフトの中空の内部部分内に収容されるようにサイズ決定される。外科医は、カラー部８３０を使用してロッド拡張器８００を把持することができる。

図９は、マスタガイド（例えば、図６のガイド）と共に使用するために設計された外科用タップガイドを示す。外科用タップガイド９００は、安定化端部９１０及び９６０と、シャフト９２０と、近位部分であって、第１の外部表面９３０、第２の外部表面９４０、及びカラー部９５０を備える、近位部分と、を備える。シャフト９２０は、シャフトの中空の内部部分がその中に外科用タップガイドのステムを収容するのに適切なサイズであるようにサイズ決定される。ある特定の実施形態では、シャフト９２０の中空の内部部分の直径は、安定化端部９１０及び９６０の中空の内部部分の直径よりも大きい。ある特定の実施形態では、安定化端部９１０、９３０、及び９６０の中空の内部部分は、その中に外科用タップのステムを収容するのに適切なサイズである。シャフト９２０は、外科用タップがカラー部９５０の近くの開口部で外科用タップガイド９００に進入し、安定化端部９１０で外科用タップガイド９００を出て、その移動がシャフト９２０の長寸法に沿った軸に沿って制限されるように、安定化端部９１０からカラー部の終端態様まで動く。ある特定の実施形態では、この移動は、安定化端部９１０及び９６０の中空の内部部分によって、安定化端部９１０及び９６０の中空の内部部分と第１の外部表面９３０の中空の内部部分とによって、または安定化端部９１０の中空の内部部分と第１の外部表面９３０の中空の内部部分とによって制限される。安定化端部９１０及び９６０は、その中に外科用タップガイド９００が挿入されるときに、外科用タップガイド９００を容易に偏向することができないように、マスタガイドのガイドシャフトの内部表面と実質的に接触している。安定化端部９１０及び９６０は、シャフト９２０及び／または第１の外部表面９３０よりも大きい外径であり得る。第２の外部表面９４０上のねじ山９４２は、外科用タップガイド９００がマスタガイドによって確実に保持されるように、マスタガイドのシャフトの内部表面のねじ山に係合する。カラー部９５０は、外科用タップガイド９００をマスタガイドの中に螺合させるように外科医が把持することができ、加えて、外科用タップガイド９００の過剰な螺合を防止するためのリミッタとして機能する。いくつかの実施形態では、外科用タップガイドは、汎用外科用器具ガイドに（すなわち、マスタガイドを使用せずに）取り付けられるようにサイズ決定することができる。

図１０は、外科用タップガイド（例えば、図９の外科用タップガイド）と共に使用するために設計された改変された外科用タップを示す。ある特定の実施形態では、標準的な市販の外科用タップを、本明細書に記載の外科用タップガイド（例えば、図９の外科用タップガイド）と共に使用するために改変することができる。一般に、市販の外科用タップのショルダー部またはカラー部は、外科用タップガイドと共に使用するのに適切な直径であるように適合させる必要がある場合がある。いくつかの実施形態では、外科用タップの改変は必要ない。外科用タップ１０００は、タップ端部１０１０と、ステム１０２０と、ショルダー部１０３０と、ロックリング１０４０と、グリップ１０５０と、を備える。タップ端部１０１０は、ねじを保定するために、骨の中に穿孔された穴の中にねじ山を形成するために使用される。ショルダー部１０３０は、外科用タップ１０００が外科用タップガイドの中に挿入され得る距離を限定する。ステム１０２０の長さは、ショルダー部１０３０が外科用タップガイドの一部分に接触することによって外科用タップ１０００のさらなる挿入を限定するときに、ステム１０２０の遠位端部１０２０ａが外科用タップガイドの終端態様と同じ高さであるようにサイズ決定される。ロックリング１０４０は、改変された外科用タップを穿孔された穴の中に入れるか、または該穴から出すかのいずれかに限定するラチェットに係合する。外科医は、グリップ１０５０で外科用タップを把持することができる。

図１１は、マスタガイド（例えば、図６のマスタガイド）と共に使用するために設計された、ねじ拡張部を有する外科用ねじを示す。外科用ねじ１１１０は、取り付け点１１２０においてねじ拡張部１１３０に解除可能に取り付けられる。ねじ拡張部１１３０は、マスタガイドのガイドシャフトの中空の内部部分内に収容されるようにサイズ決定される。ねじ拡張部１１３０は、ねじ１１１０を患者の骨の中の穿孔された先細の穴の中に入れるために、ねじ回しをねじ１１１０のヘッド部に接触させるために中に収容することができるような中空の構造を有する。

本明細書に記載の外科用器具、外科用器具ガイド、及び汎用外科用器具ガイドは、医療グレード材料で構成される。ある特定の実施形態では、患者と接触しないであろう本明細書に記載の器具及びガイドの構成要素は、医療グレードプラスチックで構成される。いずれのプラスチックも器具の再使用のために容易に滅菌可能でなければならない。いくつかの実施形態では、外科用器具は使い捨て可能である。患者に接触する本明細書に記載の器具及びガイドの構成要素は、金属で作製される。例えば、それらは、ステンレス鋼、チタン、タンタル、コバルトクロム、またはそれらの合金で作製することができる。ある特定の実施形態では、汎用外科用器具システムのすべての構成要素及び態様は、金属で作製されるか、または金属で覆われる。

本明細書に記載の外科用器具及び外科用器具ガイドは、種々の範囲の断面を有するように設計することができる。ある特定の実施形態では、汎用外科用器具ガイドの第２のチャネルは、円形の断面を有し、したがって、それと共に使用するための外科用器具及び外科用器具ガイドも同様に円形の断面を有する。円形の断面を有する外科用器具及び外科用器具ガイドは、実質的に円筒形である。いくつかの実施形態では、楕円形のまたは他の湾曲した断面が使用される。遂行される処置のタイプから生じる要件は、特定の汎用外科用器具システムにどのような形状の断面が適切であるかを指示し得る。

図１８Ａ及び１８Ｂは、汎用外科用器具ガイドを通して挿入された外科用器具ガイド及び外科用器具のための正確な位置付け及び軌道計画を容易にするツール中心点（ＴＣＰ）を画定するために使用される座標系のオーバーレイを有するロボットアームに取り付けられた汎用外科用器具ガイドの図である。汎用外科用器具ガイド１８２０は、ロボットアーム１８３０に間接的に取り付けられる。滅菌ハンドル（すなわち、マニピュレータ）１８１０は、汎用外科用器具ガイド１８２０の支持部材（例えば、２４０）上に載置される。外科用器具ガイド１８４０は、汎用外科用器具ガイド１８２０の中に挿入される。外科用器具ガイド１８４０は、汎用外科用器具ガイド１８２０の中に挿入されるときに、ロボットアーム１８３０に対する既知の座標を有する画定されたツール中心点１８５０が存在するように設計される。ツール中心点を画定するために使用される座標系の原点は、ロボットアームのフランジに位置し得る。加えて、その原点は、ロボット外科用システムの構成要素の接合部分、継手、または終端態様などの点を画定するように、任意の好都合な点に位置し得る。

汎用外科用器具ガイド１８２０及び外科用器具ガイド１８４０と共に使用するために設計された他の外科用器具ガイドは、ツール中心点１８５０で終わる終端端部を有するであろう。例えば、マスタガイドが汎用外科用器具ガイド１８２０の中に挿入されるときに、外科用タップガイドなどの別のガイドを、以前に挿入されたマスタガイドの中に外科用タップガイドを挿入することによって汎用外科用器具ガイド１８２０の中にさらに挿入することができる。外科用タップガイド及びマスタガイドは、両方のガイドのガイドシャフトの（汎用外科用器具ガイドに対して）遠位端部が実質的に同じ平面で終端するように設計され、該平面は、ツール中心点がガイドの断面のほぼ中心点に位置するようなツール中心点を含む。汎用外科用器具ガイド１８２０の中に挿入された１つ以上のガイドの中に挿入された外科用器具は、外科用器具が軸に沿って移動し、ツール中心点で（例えば、手術部位に進入するように）ガイドを出ることができるように、その移動がガイドのガイドシャフトの長寸法によって画定された軸に沿って拘束されるであろう。

ある特定の実施形態では、外科用ガイドまたは外科用器具が汎用外科用器具ガイドと共に使用されているか否かにかかわらず、ＴＣＰがロボットアームに対して一定の位置内にあるため、外科医に、汎用外科用器具ガイドの中に挿入された器具または器具ガイドの配向、軌道、及び位置の視覚化を提供することができる。汎用外科用器具ガイド１８２０に取り付けられたナビゲーションマーカを使用して、汎用外科用器具ガイドの位置及び配向を追跡し、滅菌ハンドル１８１０を使用する外科医によるロボットアーム１８３０の操縦に基づいて、位置、配向、及び現在の軌道を更新することができる。施術前または施術中に得られた患者の画像化（例えば、ＣＴデータ、無線画像化データ、または類似物）及び患者の身体に取り付けられたナビゲーションマーカによって提供された追加情報は、汎用外科用器具ガイドに取り付けられたナビゲーションマーカからのデータと組み合わせられ、外科医が患者の解剖学的構造の必要な特徴の位置ならびに該解剖学的構造に対する外科用器具または外科用器具ガイドの位置、軌道、及び配向を見ることができるように、外科医が見ることができる画面上に表示することができる。設計された汎用外科用器具システムの使用は、患者の解剖学的構造に対する外科用器具ガイドの位置、配向、及び軌道を正確に決定するために、外科用ガイドまたはルールの端部に取り付けられるナビゲーションマーカの必要性を排除する。

図１９は、脊髄処置中に外科医または外科部員によって見られたときの一例示的ナビゲーション画面を示す。４つのパネルのうちの３つは、患者の解剖学的構造の無線画像を示しており、オーバーレイは、ツール中心点が強調表示された外科用器具ガイドの位置を示し、ツール中心点から出る線分は、外科用器具ガイドまたはそれを通じて誘導された任意の外科用器具の現在の軌道を示す。第４のパネルは、外科医及び外科部員を外科用器具ガイドの現在の位置、配向、及び軌道にさらに順応させるように示された外科用器具ガイドのレンダリングを伴う患者の脊柱の３Ｄ再構成を示す。かかるディスプレイは、汎用外科用器具ガイドの位置または配向が外科医によるロボットアームの操縦によって更新されるにつれて変わる。外科医は、患者の解剖学的構造に対する外科用器具ガイドの現在の投影軌道、位置、または配向を調査し、ロボットアームの位置を施術中に調整して、外科用器具ガイド（及びそれを通じて挿入された任意の外科用器具）の軌道、位置、ならびに／または配向を更新することができる。

図２０は、解放可能なねじ拡張部を有する外科用ねじを患者の椎骨の中に移植するための方法のブロック図である。図２１～５２は、図２０に記載の方法の間の患者の内部及び外部の図を示す。方法２０００は、汎用外科用器具システム及びカート上に載置されたロボット外科用システムの使用に関与する。外科的処置の結果、患者の椎骨の中に（ねじ拡張部を有する）ねじが配置される。この処置は、例えば、患者の脊柱の安定化及び整合のための外科的ロッドを設置するために、数回繰り返すことができる。

ステップ２００２では、ロボットアームが上に載置されたカート保持部が、外科的処置を遂行するのに適切な施術室内の位置に移動される。汎用外科用器具ガイドは、（例えば、上で本明細書に記載の取り付けシステムを使用して）ロボットアームに取り付けられている。ステップ２００４では、カートが適所に移動された後に安定化される。ステップ２００６では、穿孔ガイドが汎用外科用器具ガイドの中に挿入される（挿入中及び挿入後の穿孔ガイドについては図１２Ａ及び１２Ｂ参照）。

方法２０００のステップ２００８では、外科医は、ロボット外科用システムのロボットアームを所望の位置及び配向に（すなわち、所望の軌道が達成されるように）操縦する。ステップ２００８では、所望の軌道は、手術部位（すなわち、患者の椎骨）へのアクセスを可能にするものである。図２１及び２２は、患者の椎骨への軌道に追従するように配向された汎用外科用器具ガイドによってロボットアームに取り付けられた穿孔ガイドの２つの図を示す。操縦は、汎用外科用器具ガイドに取り付けられたナビゲーションマーカ、汎用外科用器具システム用に画定されたツール中心点、ならびに外科医のための患者の解剖学的構造に対する穿孔ガイドの位置、配向、及び軌道を視覚化するディスプレイを使用するナビゲーションサブシステムによって補助され得る。外科医は、ステップ２００８において、ロボットアームの動作を限定する１つ以上の入力を有するマニピュレータ（すなわち、滅菌ハンドル）を使用してロボットアームを操縦する。例えば、ロボットアームは６つの自由度で移動させることができ、マニピュレータ上の１つの入力はその動作を並進自由度のみに限定し、マニピュレータ上の別の入力はその動作を回転自由度のみに限定することができる。したがって、汎用外科用器具ガイドの位置及び配向は独立して更新することができる。

方法２０００のステップ２０１０では、外科医は、ロボットアームの移動を、汎用外科用器具ガイド及び穿孔ガイドによって（例えば、汎用ガイドのチャネルであって、それを通じて穿孔ガイドが挿入される汎用ガイドのチャネルによって）画定された軸に対して限定する。外科医は、マニピュレータもしくはロボットアーム上のボタンまたは他の同様の入力を押して、かかる「軌道」モードに入ることができる。軌道モードは、外科医が軌道に沿ってロボットアームを容易に操縦しつつ、不要な横方向の移動を防止することを可能にする。このようにして、外科医が適用した力は、軌道モードの間に外科用器具ガイドの配向または軌道を変更させることができない。軌道モードを終了（すなわち、ボタンまたは類似物を再び押すことによって）したときだけ、ロボットアームを任意の軌道に沿って自由に移動させることができる。

方法２０００のステップ２０１２では、ロボットアーム（及びしたがって、穿孔ガイド）の位置が一時的に固定される。ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、マニピュレータ上に載置された起動センサを有し、その結果、外科医がマニピュレータを把持していないときは必ずロボットアームの位置が固定される。したがって、ロボットアームは、起動センサを解除することによって一時的に固定することができる。

ステップ２０１４では、外科医は、外科用器具及び外科用器具ガイドを用いて椎骨にアクセスするために、患者の皮膚の中に切開部を形成する。ステップ２０１６では、外科医は、ロボットアームの位置を固定解除して、穿孔ガイドを画定された軌道に沿って切開部を通して手術部位まで操縦する。図２３及び２４は、手術部位（患者の椎骨）まで操縦された穿孔ガイドの２つの図を示す。軌道モードの関与によってロボットアームがその動作内に限定されることにより、患者の外側から患者の椎骨までの穿孔ガイドの正確な移動を確保する。外科医は、ナビゲーションディスプレイ上の穿孔ガイドの進行を監視することができる。ガイドの先端の既知の正確な位置を有するナビゲーションディスプレイがなければ、外科医は、かかる経皮的アプローチにおいて、操縦中に軌道の精度について監視することができであろう。ロボット外科用システムは、骨と接触したときに外科医に触覚フィードバックを提供して、過度の圧力が適用されることを回避する力センサを備え得る。

方法２０００のステップ２０１８では、穿孔ビットが穿孔ガイドを通して挿入され、患者の骨の中に穴が穿孔される。穿孔ガイドのガイドシャフトの内部表面上のリップ部は、ビットがガイドから突出し得る距離を限定し、したがって、穿孔の深さを限定することができる。ある特定の実施形態では、穿孔ビットは、穿孔中に意図された軌道が追従されることを確保するために、アンチスカイビング穿孔ビットである。スカイビングは、穿孔ガイドの軌道と整合しないように、穿孔された穴の整合を変更する。穿孔された穴の不整合は、その後の外科的ステップが合併症を伴わずに追従することを困難にする。図２５及び２６は、穿孔ガイドによって切開部位を通り、患者の椎骨まで誘導された、穴を穿孔するための穿孔ビットを示す。

方法２０００のステップ２０２０では、穿孔ガイドが除去され、マスタガイドが汎用外科用器具ガイドの中に挿入される。図２７及び２８は、患者から除去された穿孔ガイドの２つの図を示す。図２９及び図３０は、汎用外科用器具ガイドから除去された穿孔ガイドの２つの図を示す。図３１及び図３２は、汎用外科用器具ガイドの中に挿入されたマスタガイドの２つの図を示す。汎用外科用器具ガイドの配向及び位置は、穿孔ガイドが除去され、マスタガイドが挿入されるときに変わらないことに留意されたい。図１３Ａ及び１３Ｂは、汎用外科用器具ガイドの中に挿入されているマスタガイドを示す。

方法２０００のステップ２０２２では、管状拡張器及びロッド拡張器がマスタガイドの中に挿入される。マスタガイドの遠位端部（すなわち、ツール中心点）は、切開部位の患者の皮膚の近くに位置する。挿入されると、拡張器は、手術部位の中にさらに押し込まれるまで、患者の皮膚の近くに静止されるであろう。図３３及び３４は、マスタガイドの中に挿入された管状拡張器の２つの図を示す。図３５及び３６は、管状拡張器の中に挿入されたロッド拡張器の２つの図を示す。図１４は、マスタガイドの中に挿入された管状拡張器の中に挿入されたロッド拡張器を示す。外科医は、ロッド拡張器を患者の椎骨の手術部位まで押し下げて、穿孔された穴の周りのアクセス領域を押し開けることができる。ロッド拡張器を押し下げた後、管状拡張器を押し下げることができる。ロッド拡張器及び管状拡張器の軌道は、マスタガイドのガイドシャフトの配向によって維持される。図３７及び３８は、切開部を通して患者の椎骨まで押し込まれたロッド拡張器の２つの図を示す。図３９及び４０は、切開部を通して患者の椎骨まで押し込まれた管状拡張器の２つの図を示す。拡張器が手術部位まで押し込まれた後、外科医は、マスタガイドのガイドシャフトの遠位端部が手術部位に存在するように、画定された軌道に沿ってロボットアームを操縦することができる。図４１及び４２は、切開部を通して患者の椎骨まで操縦されたマスタガイドの２つの図を示す。マスタガイドが患者の椎骨まで一旦操縦されると、管状拡張器及びロッド拡張器を除去することができる。図４３及び４４は、拡張器が除去された患者の椎骨に位置するマスタガイドの２つの図を示す。

方法２０００のステップ２０２４では、外科用タップガイドがマスタガイドの中に挿入され、外科用タップを使用して、本方法で先に穿孔された穴をタップする。図４５及び４６は、マスタガイドの中に挿入された外科用タップガイドの２つの図を示す（挿入中及び挿入後の外科用タップガイドについては図１５Ａ及び１５Ｂを参照）。図４７及び４８は、外科用タップガイドの中に挿入された外科用タップの２つの図を示す（挿入中及び挿入後の外科用タップについては図１６Ａ及び１６Ｂを参照）。汎用外科用器具ガイドによって画定された軌道は処置を通して変わらないため、タップは、任意の一時的なインプラント（例えば、Ｋ－ワイヤ）を使用せずに、先に穿孔された穴と整列するであろう。穿孔された穴が一旦タップされると、外科用タップを外科用タップガイドから除去することができる。

方法２０００のステップ２０２６では、外科用タップガイドがマスタガイドから除去され、解除可能に取り付けられた拡張部と、ねじ回しと、を備えた椎弓根ねじがマスタガイドの中に挿入される。ねじはマスタガイドからわずかに突出し、患者の椎骨の中のタップされた穴と整合されるであろう。図４９及び５０は、患者の椎骨の中のタップされた穴の中に移植されているねじの２つの図を示す（挿入中及び挿入後のねじ、拡張部、及びねじ回しアセンブリについては図１７Ａ及び１７Ｂ参照）。ねじ回しは、ねじのヘッド部に係合するように位置付けられる。ねじ拡張部は、ねじ拡張部を使用して、方法２０００の後に行われる追加の処置を補助することができるように、解除可能に取り付けられる。ステップ２０２８では、ねじ回しを回すことによってねじが患者の椎骨の中に移植される。次いで、拡張部アセンブリによってねじ回しが椎弓根ねじから除去される。

最終的に、方法２０００は、ロボットアームをその軌道モードの限定された軸に沿って手術部位から離して移動させることができるステップ２０３０で終了する。マスタガイドは、マスタガイドがねじ拡張部から分離されるまで、ねじ拡張部の長さ方向に沿って並進するであろう。軌道モードの使用は、マスタガイドの除去中にねじ拡張部が妨害されないことを確保する。図５１及び５２は、ねじ拡張部から離れてロボットアームが操縦された後のロボットアームの２つの図を示す。マスタガイド及びねじ拡張部の配向が同じであることに留意されたい。今後の動作がインプラントを妨害する必要がなく、軌道モードを終了させることができ、ロボットアームを外科医が所望通りに自由に操縦することができるように、ロボットアームが外科用インプラントから一旦解放される。処置が完了され得るか、または追加のねじもしくは他のインプラントが移植され得る。

外科医が望む場合、方法２０００は、Ｋ－ワイヤと共に使用するために改変することができる。外科医は、方法２０００のステップのステップ２０１８まで進むことができる。次いで、正確な軌道に追従して穴が穿孔された後、穿孔ビットが除去され、Ｋ－ワイヤが穿孔ガイドからの軌道誘導によって、穿孔された穴の中に配置される。次いで、穿孔ガイドは、Ｋ－ワイヤから分離されるまで、Ｋ－ワイヤの長軸に沿って操縦することによって患者から除去することができる。次いで、外科的処置を、当該技術分野で知られている方法に追従して、カニューレ付き外科用器具を使用して進めることができる。汎用外科用器具システムを使用してＫ－ワイヤを配置することにより、Ｋ－ワイヤが所望の配向に沿って穿孔された穴内に正しく移植されることが確保され、したがって、誤配置または誤配向されたＫ－ワイヤから生じ得る合併症を低減する。

一部の外科医にとっては、穴を穿孔した後に穿孔された軌道をクロスチェックすることができることが重要である。この機能を本明細書に開示される汎用器具ガイドと一体化することにより、外科医の確信を改善することができる。この機能は、穿孔直後に配置されたＫ－ワイヤを周回するナビゲータ付き拡張器を使用して実装することができる。軌道が一旦検証されると、Ｋ－ワイヤを除去することができ、本明細書に記載のマスタガイドを使用して処置を継続することができる。

具体的には、外科医は、方法２０００のステップのステップ２０１８まで進むことができる。次いで、正確な軌道に追従して穴が穿孔された後、穿孔ビットが除去され、Ｋ－ワイヤが穿孔ガイドからの軌道誘導によって、穿孔された穴の中に配置される。次に、穿孔ガイドが汎用外科用器具ガイドから除去される。ナビゲータ付き拡張器（例えば、Ｋ－ワイヤの外径を収容するのに十分な内径を有するチューブ、ならびにナビゲーションシステムによって追跡及び視覚化され得るナビゲーション部材）は、Ｋ－ワイヤに沿って挿入され、手術部位まで押し下げられる。ある特定の実施形態では、ナビゲータ付き拡張器は、それによって誘導されることなく、汎用外科用器具ガイドを通過することができる。ナビゲータ付き拡張器が患者と接触するとすぐに、穿孔された軌道をクロスチェックすることができる。その後に、ナビゲータ付き拡張器がＫ－ワイヤに沿って手術部位から除去され、次いで、Ｋ－ワイヤが患者から除去される。次いで、方法２０００を、汎用器具ガイドの中へのマスタガイドの挿入を伴ってステップ２０２０から継続することができる。

図２０に記載の方法は例示的なものであることを理解されたい。多くの外科的処置は、それらがロボット外科用システムを有する汎用外科用器具ガイド（及び付随する汎用外科用器具システム）の使用から利益を得るように、同じ（正確な）軌道に追従する複数の外科用器具の使用を必要とする。他の整形外科及び非整形外科的方法も、ロボットアームに取り付けられた汎用外科用器具ガイドを利用するように同様に適合される。汎用外科用器具ガイド及び／または汎用外科用器具システムと共に使用するために企図された他の手術としては、整形外科的処置、ＥＮＴ処置、及び神経外科的処置が挙げられるが、これらに限定されない。かかる処置は、観血、経皮的、またはＭＩＳアプローチを使用して遂行することができる。

本発明のある特定の実施形態を上に説明した。しかしながら、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本明細書にはっきりと記載されたものに対する追加及び改変もまた、本発明の範囲内に含まれることを意図するものであることをはっきりと留意されたい。さらに、本明細書に記載された種々の実施形態の特徴は、互いに排他的ではなく、かかる組み合わせまたは置換が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書において明示されていなくても、種々の組み合せ及び置換内に存在し得ることが理解されるべきである。実際には、本明細書に記載されたものの変形、改変、及び他の実装が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者に想起されるであろう。このように、本発明は、先の例示的な説明によってのみ画定されるものではない。

外科用器具の再整合を伴わずに正確な軌道に沿って手術を遂行するための方法、システム、及び装置のある特定の実装を説明したが、本開示の概念を組み込んだ他の実装が使用され得ることがここで当業者に明らかになるであろう。したがって、本開示は、ある特定の実装に限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲の趣旨及び範囲によってのみ限定されるべきである。

Claims (7)

1. ロボット外科用システムであって、
   可動式カートと、
   ロボットアームであって、それに取り付けられた汎用外科用器具ガイドを備えるエンドエフェクタを有し、前記汎用外科用器具ガイドは、それを通じて外科用器具ガイドを確実に保持し、外科用器具の移動を制限するように配設される、ロボットアームと、を備え、
   前記汎用外科用器具ガイドは、
   本体であって、
   前記本体の片側に取り付けられたハンドルと、
   内部表面を有する第１のチャネルと、
   前記第１のチャネルの長さ方向に沿った軸に対し、長さ方向に沿った軸が共通の平面上にある第２のチャネルと、を備え、
   前記第１のチャネルは、第１の開口部を備え、
   前記第１の開口部に隣接する前記第２のチャネルの一部分は、前記外科用器具ガイドが前記第２のチャネルの中に挿入されるときに、前記第２のチャネルのねじ山付き部分のねじ山が前記外科用器具ガイド上のねじ山に係合して、前記外科用器具ガイドを確実に保持するようにねじ山が付けられており、
   前記第２のチャネルの内部表面は、前記外科用器具ガイドが前記汎用外科用器具ガイドの中に挿入されるときに、前記外科用器具が前記外科用器具ガイド内で移動されたときの前記外科用器具の移動方向が軸に沿って拘束されるように前記軸を画定する、本体と、ならびに
   前記外科用器具ガイドの位置を追跡するように、ナビゲーションカメラによって使用するために取り付けられたナビゲーションマーカであって、前記ナビゲーションマーカが、複数のナビゲーションマーカ要素を備え、前記ハンドルが取り付けられた前記本体の前記片側とは反対側に取り付けられたナビゲーションマーカと、を備えており、
   前記外科用器具ガイドは、
   近位部分であって、
   第１の外部表面であって、前記第２のチャネルを通じて前記外科用器具ガイドが収容されるときに前記第２のチャネルの前記内部表面と実質的に接触する、第１の外部表面と、
   第２の外部表面であって、前記第２のチャネルを通じて前記外科用器具ガイドが収容されるときに前記第２のチャネルの前記ねじ山付き部分の前記ねじ山に係合して、前記外科用器具ガイドを確実に保持するねじ山を備える、第２の外部表面と、及び
   前記第１の外部表面に隣接するカラー部であって、前記外科用器具ガイドが前記第２のチャネルを通して螺合され得る距離が前記カラー部によって限定されるように、前記カラー部の直径が前記第１の外部表面の直径よりも大きい、カラー部と、を備える、近位部分と、
   前記近位部分に取り付けられたガイドシャフトであって、それを通じて前記外科用器具が手術部位に対して前記第２のチャネルの前記内部表面によって画定された軸に沿って収容され得るような寸法を有する内部表面を有する、ガイドシャフトと、を備える、ロボット外科用システム。
2. 前記外科用器具ガイドは、前記外科用器具が挿入され、前記外科用器具を拘束するように構成される、請求項１に記載のロボット外科用システム。
3. 前記ロボット外科用システムが、ユーザに触覚フィードバックを提供することができる前記ロボットアームに取り付けられた力センサを備える、請求項１または２に記載のロボット外科用システム。
4. 前記ロボット外科用システムが、前記外科用器具ガイドが骨に接触したときに触覚フィードバックを提供する、請求項３に記載のロボット外科用システム。
5. 前記外科用器具ガイドが、穿孔ガイドである、請求項１～４のいずれか一項に記載のロボット外科用システム。
6. 前記穿孔ガイドは、前記ガイドシャフトを通して穿孔ビットが挿入され、前記穿孔ビットを前記手術部位に方向付けるように構成される、請求項５に記載のロボット外科用システム。
7. 前記穿孔ガイドの前記ガイドシャフトを通して挿入されるＫ－ワイヤを備える、請求項６に記載のロボット外科用システム。