本發(fā)明涉及導(dǎo)航系統(tǒng)、夾具以及程序。

背景技術(shù)：

1、隨著圖像處理技術(shù)的進(jìn)步，在手術(shù)之前進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃(三維模擬)已得到普及。此外，例如在正頜手術(shù)中，手術(shù)者有時(shí)會(huì)將上頜骨(le?fort?i型骨折塊)從頭蓋骨分離。手術(shù)者將上頜骨準(zhǔn)確地移動(dòng)到相對(duì)于頭蓋骨位置的目標(biāo)相對(duì)位置，并在目標(biāo)相對(duì)位置處將上頜骨再次固定于頭蓋骨。

2、在這樣的正頜手術(shù)的術(shù)前規(guī)劃中，在規(guī)劃裝置(信息處理裝置)的顯示部的畫面上，移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)患者的頭蓋骨模型和上頜骨模型，并由規(guī)劃者(醫(yī)生)研究上頜骨相對(duì)于實(shí)際的頭蓋骨位置的目標(biāo)相對(duì)位置，以使患者獲得良好的咬合和美觀的容貌。

3、導(dǎo)航手術(shù)是將術(shù)前規(guī)劃的目標(biāo)相對(duì)位置的結(jié)果反映到實(shí)際手術(shù)中的一種方法。在光學(xué)導(dǎo)航手術(shù)中，通過使用安裝于手術(shù)器械的反射體所反射的紅外線進(jìn)行距離測(cè)定來實(shí)時(shí)地檢測(cè)該手術(shù)器械的位置。

4、此外，正在研究將磁(em：electromagnetic(電磁))導(dǎo)航手術(shù)應(yīng)用于鼻竇手術(shù)和導(dǎo)管治療等。在磁導(dǎo)航手術(shù)中，基于安裝于手術(shù)器械(非磁性體)的磁傳感器的輸出，通過磁跟蹤系統(tǒng)實(shí)時(shí)地檢測(cè)該手術(shù)器械的位置(參照非專利文獻(xiàn)1)。

5、在專利文獻(xiàn)1中公開了在顱頜面手術(shù)中進(jìn)行光學(xué)導(dǎo)航或者磁導(dǎo)航的外科用系統(tǒng)。此外，在專利文獻(xiàn)2中公開了使用牙套型目標(biāo)和相機(jī)的光學(xué)上頜骨對(duì)齊系統(tǒng)。

6、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

7、專利文獻(xiàn)

8、專利文獻(xiàn)1：美國專利申請(qǐng)公開第2017/0000505號(hào)說明書

9、專利文獻(xiàn)2：美國專利申請(qǐng)公開第2009/0220122號(hào)說明書

10、非專利文獻(xiàn)

11、非專利文獻(xiàn)1：“磁三維測(cè)量系統(tǒng)aurora”，[online]，2022年8月2日，advancedsystems株式會(huì)社，[2022年8月2日檢索]，因特網(wǎng)＜url：http://www.asco.jp/02aurora.htm＞

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明所要解決的問題

2、然而，在專利文獻(xiàn)1中公開了一種具有復(fù)雜形狀的位置檢測(cè)參考模塊作為在磁導(dǎo)航系統(tǒng)中使用的檢測(cè)參考模塊。這樣一來會(huì)有一個(gè)問題，即具有復(fù)雜形狀的位置檢測(cè)參考模塊會(huì)在手術(shù)時(shí)成為障礙。此外，具有暴露于外部的形狀的位置檢測(cè)參考模塊將遠(yuǎn)離實(shí)際的骨骼位置的位置檢測(cè)為骨骼的位置。因此，即使將骨骼準(zhǔn)確地移動(dòng)至由導(dǎo)航系統(tǒng)引導(dǎo)的位置，由于該位置不是準(zhǔn)確的目標(biāo)位置，因此也存在手術(shù)者無法將骨骼的位置對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)確的目標(biāo)位置的問題。

3、進(jìn)而，在專利文獻(xiàn)1中，檢測(cè)要移動(dòng)的骨折塊的位置的位置檢測(cè)參考模塊被安裝于用來將頜骨從頭蓋骨分離的切斷引導(dǎo)件。在使用這樣的切斷引導(dǎo)件的情況下，會(huì)有一個(gè)問題，即上頜與下頜的對(duì)齊非常耗時(shí)，而且骨骼上大多沒有明顯的用于對(duì)齊的記號(hào)，因此很難在視覺上將傳感器設(shè)置于術(shù)前規(guī)劃中確定的目標(biāo)安裝位置。因此，不建議將位置檢測(cè)參考模塊安裝于切斷引導(dǎo)件。

4、在專利文獻(xiàn)2中，使用牙套型齒列夾板(牙套)進(jìn)行上頜骨的對(duì)齊。在這樣的對(duì)齊手術(shù)中，優(yōu)選上頜骨與下頜骨成為一體。然而，為了能夠用相機(jī)進(jìn)行距離測(cè)定，具有四個(gè)用于對(duì)齊的光源的目標(biāo)的形狀與專利文獻(xiàn)1的位置檢測(cè)參考模塊一樣，從齒列夾板露出到外部。因此，不僅目標(biāo)成為了手術(shù)的障礙，而且由于目標(biāo)距離齒列位置較遠(yuǎn)，因此有時(shí)無法準(zhǔn)確地將骨骼彼此對(duì)準(zhǔn)。此外，由于目標(biāo)從齒列夾板露出到外部，因此作為對(duì)齊原點(diǎn)的目標(biāo)的位置有時(shí)會(huì)發(fā)生偏移，從而難以準(zhǔn)確地將骨骼彼此對(duì)準(zhǔn)。

5、此外，在專利文獻(xiàn)2中，有時(shí)手術(shù)者和看護(hù)者會(huì)聚集在患者的頭部周圍。在這樣的情況下，在如專利文獻(xiàn)2那樣使用暴露于齒列夾板外部的反射體的光學(xué)導(dǎo)航手術(shù)中，可能會(huì)因手術(shù)者等的原因而發(fā)生光學(xué)遮擋。也就是說，被安裝于手術(shù)器械的反射體反射的紅外線可能被手術(shù)者等遮擋。在發(fā)生光學(xué)遮擋的情況下，無法將紅外線用于距離測(cè)定，因此無法檢測(cè)手術(shù)器械的位置。例如，當(dāng)在接受手術(shù)的患者的骨骼上安裝有反射體時(shí)，這樣的狀況也會(huì)同樣發(fā)生。

6、與此相對(duì)，在非專利文獻(xiàn)1所記載的磁導(dǎo)航手術(shù)中，基于安裝于手術(shù)器械或者骨骼的小型磁傳感器的輸出，檢測(cè)該手術(shù)器械或者骨骼的位置。因此，在磁導(dǎo)航手術(shù)中，不會(huì)發(fā)生光學(xué)遮擋。出于這些原因，研究了將使用了小型磁傳感器的磁導(dǎo)航手術(shù)應(yīng)用于口腔外科領(lǐng)域。

7、然而，即使將非專利文獻(xiàn)1所記載的磁導(dǎo)航手術(shù)應(yīng)用于正頜手術(shù)，根據(jù)安裝于骨骼的磁傳感器的安裝位置進(jìn)行對(duì)齊的話，會(huì)與專利文獻(xiàn)1一樣，由于骨骼上沒有記號(hào)，導(dǎo)致上頜骨的位置與頭蓋骨的位置發(fā)生偏離。這樣一來會(huì)有一個(gè)問題，即很難輔助手術(shù)者準(zhǔn)確地移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)骨骼，以使骨骼處于術(shù)前規(guī)劃中預(yù)定的目標(biāo)相對(duì)位置和目標(biāo)相對(duì)姿勢(shì)。

8、這樣，在要進(jìn)行正頜手術(shù)的患者的骨骼上，沒有記號(hào)來指示用螺釘?shù)劝惭b反射體和磁傳感器等傳感器的位置。因此，會(huì)有一個(gè)問題，即手術(shù)者無法在視覺上掌握應(yīng)將傳感器安裝于患者骨骼的準(zhǔn)確位置(目標(biāo)安裝位置)。進(jìn)而，在如專利文獻(xiàn)1那樣，將目標(biāo)相對(duì)位置以數(shù)值形式呈現(xiàn)給手術(shù)者的導(dǎo)航中，會(huì)有一個(gè)問題，即手術(shù)者不能直觀地掌握骨骼是否被準(zhǔn)確地移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)以使骨骼的相對(duì)位置和相對(duì)姿勢(shì)成為目標(biāo)相對(duì)位置和目標(biāo)相對(duì)姿勢(shì)。

9、鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠輔助手術(shù)者準(zhǔn)確地移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)骨骼，以使骨骼的相對(duì)位置和相對(duì)姿勢(shì)成為目標(biāo)相對(duì)位置和目標(biāo)相對(duì)姿勢(shì)的導(dǎo)航系統(tǒng)、夾具以及程序。

10、用于解決問題的方案

11、本發(fā)明的一方式涉及一種導(dǎo)航系統(tǒng)，其具備：獲取部，其獲取基于第一傳感器的信號(hào)檢測(cè)到的所述第一傳感器的位置和姿勢(shì)的信息以及所述第一傳感器相對(duì)于基于第二傳感器的信號(hào)檢測(cè)到的所述第二傳感器的位置和姿勢(shì)的目標(biāo)安裝位置和目標(biāo)安裝姿勢(shì)的信息，其中，所述第一傳感器以相對(duì)于第一夾具預(yù)定的第一朝向插入到所述第一夾具的安裝部，所述第一夾具具有與第一骨骼的表面對(duì)應(yīng)的形狀的面，所述第二傳感器以相對(duì)于第二夾具預(yù)定的第二朝向插入到所述第二夾具的安裝部，所述第二夾具具有與第二骨骼的表面對(duì)應(yīng)的形狀的面；導(dǎo)出部，其基于所述目標(biāo)安裝位置和所述目標(biāo)安裝姿勢(shì)以及所述第一傳感器的位置和姿勢(shì)，導(dǎo)出所述第一傳感器相對(duì)于所述目標(biāo)安裝位置和所述目標(biāo)安裝姿勢(shì)的第一相對(duì)位置和第一相對(duì)姿勢(shì)；信息生成部，其生成表示所述目標(biāo)安裝位置和所述目標(biāo)安裝姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像以及表示所述第一相對(duì)位置和所述第一相對(duì)姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像；以及顯示部，其顯示表示所述目標(biāo)安裝位置和所述目標(biāo)安裝姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像以及表示所述第一相對(duì)位置和所述第一相對(duì)姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像。

12、本發(fā)明的一方式涉及一種導(dǎo)航系統(tǒng)，其具備：獲取部，其獲取基于第一傳感器的信號(hào)檢測(cè)到的第一骨骼的位置和姿勢(shì)的信息以及基于第二傳感器的信號(hào)檢測(cè)到的第二骨骼的位置和姿勢(shì)的信息，其中，所述第一傳感器以相對(duì)于第一夾具預(yù)定的第一朝向插入到所述第一夾具的安裝部，所述第一夾具具有與所述第一骨骼的表面對(duì)應(yīng)的形狀的面，所述第二傳感器以相對(duì)于第二夾具預(yù)定的第二朝向插入到所述第二夾具的安裝部，所述第二夾具具有與所述第二骨骼的表面對(duì)應(yīng)的形狀的面；導(dǎo)出部，其基于所述第一骨骼的位置和姿勢(shì)的信息以及所述第二骨骼的位置和姿勢(shì)的信息，導(dǎo)出所述第二骨骼相對(duì)于所述第一骨骼的位置的相對(duì)位置和相對(duì)姿勢(shì)，并且基于相對(duì)于所述相對(duì)位置的初始值預(yù)定的移動(dòng)量和相對(duì)于所述相對(duì)姿勢(shì)的初始值預(yù)定的旋轉(zhuǎn)量，導(dǎo)出所述第二骨骼相對(duì)于所述第一骨骼的位置和姿勢(shì)的目標(biāo)相對(duì)位置和目標(biāo)相對(duì)姿勢(shì)；信息生成部，其生成表示所述目標(biāo)相對(duì)位置和所述目標(biāo)相對(duì)姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像以及表示所述相對(duì)位置和所述相對(duì)姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像；以及顯示部，其顯示表示所述目標(biāo)相對(duì)位置和所述目標(biāo)相對(duì)姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像以及表示所述相對(duì)位置和所述相對(duì)姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像。

13、本發(fā)明的一方式涉及一種夾具，其具有：安裝部，其供傳感器以預(yù)定的朝向插入；以及面，其形狀與要接合的骨骼的表面對(duì)應(yīng)。

14、本發(fā)明的一方式涉及一種程序，其用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟：獲取基于第一傳感器的信號(hào)檢測(cè)到的所述第一傳感器的位置和姿勢(shì)的信息以及所述第一傳感器相對(duì)于基于第二傳感器的信號(hào)檢測(cè)到的所述第二傳感器的位置和姿勢(shì)的目標(biāo)安裝位置和目標(biāo)安裝姿勢(shì)的信息，其中，所述第一傳感器以相對(duì)于第一夾具預(yù)定的第一朝向插入到所述第一夾具的安裝部，所述第一夾具具有與第一骨骼的表面對(duì)應(yīng)的形狀的面，所述第二傳感器以相對(duì)于第二夾具預(yù)定的第二朝向插入到所述第二夾具的安裝部，所述第二夾具具有與第二骨骼的表面對(duì)應(yīng)的形狀的面；基于所述目標(biāo)安裝位置和所述目標(biāo)安裝姿勢(shì)以及所述第一傳感器的位置和姿勢(shì)，導(dǎo)出所述第一傳感器相對(duì)于所述目標(biāo)安裝位置和所述目標(biāo)安裝姿勢(shì)的第一相對(duì)位置和第一相對(duì)姿勢(shì)；生成表示所述目標(biāo)安裝位置和所述目標(biāo)安裝姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像以及表示所述第一相對(duì)位置和所述第一相對(duì)姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像；以及顯示表示所述目標(biāo)安裝位置和所述目標(biāo)安裝姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像以及表示所述第一相對(duì)位置和所述第一相對(duì)姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像。

15、本發(fā)明的一方式涉及一種程序，其用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟：獲取基于第一傳感器的信號(hào)檢測(cè)到的第一骨骼的位置和姿勢(shì)的信息以及基于第二傳感器的信號(hào)檢測(cè)到的第二骨骼的位置和姿勢(shì)的信息，其中，所述第一傳感器以相對(duì)于第一夾具預(yù)定的第一朝向插入到所述第一夾具的安裝部，所述第一夾具具有與所述第一骨骼的表面對(duì)應(yīng)的形狀的面，所述第二傳感器以相對(duì)于第二夾具預(yù)定的第二朝向插入到所述第二夾具的安裝部，所述第二夾具具有與所述第二骨骼的表面對(duì)應(yīng)的形狀的面；基于所述第一骨骼的位置和姿勢(shì)的信息以及所述第二骨骼的位置和姿勢(shì)的信息，導(dǎo)出所述第二骨骼相對(duì)于所述第一骨骼的位置的相對(duì)位置和相對(duì)姿勢(shì)，并且基于相對(duì)于所述相對(duì)位置的初始值預(yù)定的移動(dòng)量和相對(duì)于所述相對(duì)姿勢(shì)的初始值預(yù)定的旋轉(zhuǎn)量，導(dǎo)出所述第二骨骼相對(duì)于所述第一骨骼的位置和姿勢(shì)的目標(biāo)相對(duì)位置和目標(biāo)相對(duì)姿勢(shì)；生成表示所述目標(biāo)相對(duì)位置和所述目標(biāo)相對(duì)姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像以及表示所述相對(duì)位置和所述相對(duì)姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像；以及顯示表示所述目標(biāo)相對(duì)位置和所述目標(biāo)相對(duì)姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像以及表示所述相對(duì)位置和所述相對(duì)姿勢(shì)的三維坐標(biāo)軸的圖像。

16、發(fā)明效果

17、根據(jù)本發(fā)明，能夠輔助手術(shù)者準(zhǔn)確地移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)骨骼，以使骨骼的相對(duì)位置和相對(duì)姿勢(shì)成為目標(biāo)相對(duì)位置和目標(biāo)相對(duì)姿勢(shì)。