ポジション追跡測定における磁気双極子不明確性の解決
【課題】ポジション追跡測定における磁気双極子の不明確性を解決すること。
【解決手段】ポジション追跡方法は、異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、第１の目標物および第２の目標物の近隣において各第１の磁界および第２の磁界を生成する工程を含む。第１の磁界および第２の磁界は、第１の目標物および第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサを用いて、測定される。第２の目標物に対する第１の目標物の第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標は、第１の磁界および第２の磁界に応答して計算される。潜在的相対座標は、第２の目標物に対する第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、処理される。
【解決手段】ポジション追跡方法は、異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、第１の目標物および第２の目標物の近隣において各第１の磁界および第２の磁界を生成する工程を含む。第１の磁界および第２の磁界は、第１の目標物および第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサを用いて、測定される。第２の目標物に対する第１の目標物の第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標は、第１の磁界および第２の磁界に応答して計算される。潜在的相対座標は、第２の目標物に対する第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、処理される。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本出願は、本特許出願の譲受人に譲渡された、２００５年２月２２日出願の米国特許出願第１１／０６３，０９４号の一部継続出願であり、同出願の開示内容を参照して本明細書に組み入れる。
【０００２】
〔発明の分野〕
本発明は、概して磁気ポジション追跡システムに関し、特に、ポジション追跡測定における磁気双極子不明確性を解消する方法およびシステムに関する。
【０００３】
〔発明の背景〕
医療処置に関連する目標物の座標の追跡分野において、多様な方法およびシステムが既知である。例えば、開示内容を参照により本明細書に組み入れる、米国特許第５，３９１，１９９号および米国特許第５，４４３，４８９号において、体内プローブの座標を、１つ以上の磁界トランスデューサ（field transducer）を用いて決定するシステムが記載されている。このようなシステムは、医療プローブ、例えば、カテーテルに関する位置情報（location information）の生成のために用いられる。コイルなどのセンサがプローブ中に配置され、外部から付加された磁界に応答して信号を生成する。これらの磁界は、相互に空間を空けて配置された既知の位置における外部基準フレームに固定された磁界トランスデューサ、例えば、ラジエータコイルによって生成される。これらのセンサ信号は、外部基準フレーム中のプローブの座標を決定するために処理される。
【０００４】
磁気ポジション追跡に関するさらなる方法およびシステムが、例えば、ＰＣＴ国際公開ＷＯ９６／０５７６８号、米国特許第６，６９０，９６３号、第６,２３９，７２４号、第６，６１８，６１２号および第６，３３２，０８９号、および米国特許出願公開第２００２／００６５４５５ Ａ１号、同第２００３／０１２０１５０ Ａ１号および同第２００４／００６８１７８ Ａ１号にさらに記載されている。同文献の全開示内容を参照して本明細書に組み入れる。これらの公開文献では、体内目標物、例えば、異なる医療処置において用いられる心臓カテーテル、整形外科用インプラントおよび医療ツールのポジションを追跡する方法およびシステムについて記載している。
【０００５】
〔発明の概要〕
いくつかのポジション追跡システムでは、１つの目標物の別の目標物に対する相対座標の計算および提示を行う。例示的実施形態として、整形外科用インプラントに対する挿入／摘出ツールの相対座標を提示する整形外科的システムがある。このようなシステムにより、外科医は、このツールを用いて、周辺組織の損傷を最小にしつつ、インプラントに接近することができる。
【０００６】
いくつかの場合において、例えば外部から付加された磁界が双極子界である場合、相対座標の計算が不明確であるため、正確な相対座標に対応し得る２つ以上の潜在的相対座標（potential relative coordinates）が発生する。
【０００７】
本発明の実施形態は、２つの目標物間の相対座標を計算する際の不明確な位置計算を解消するための方法およびシステムを提供する。いくつかの実施形態において、異なる位置における第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、前記２つの目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成する。それぞれ前記２つの目標物と関連付けられた２つのポジションセンサは、前記第１の磁界および第２の磁界を測定する。前記相対座標を明確に決定するために、前記磁界発生器のうち少なくとも１つに対する、前記ポジションセンサのうち１つのポジションに関する演繹的知識は、前記２つのポジションセンサによる磁界の相対的測定と組み合わせられる。
【０００８】
開示された実施形態において、前記システムは、前記ポジションセンサによって行われた前記第１の磁界の測定に基づいた第１の可能相対座標群と、前記第２の磁界の測定に基づいた第２の潜在的相対座標群とを計算する。前記正確な相対座標は前記磁界発生器の位置に依存しないため、前記第１の群および前記第２の群の両方に現れない潜在的相対座標が無効化される。
【０００９】
その後、前記システムは、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関連する演繹的ポジション情報を用いて、残りの相対座標の１つを除いた全座標を無効化して、前記２つの目標物間の正確な相対座標を生成する。いくつかの実施形態において、前記演繹的ポジション情報を提供する工程は、前記目標物のうち１つに対する前記磁界発生器の１つの方位を事前に固定する工程を含む。
【００１０】
本明細書中以下に示す別の実施形態において、明確なポジション測定を、位置パッド内の既知のオフセットで固定された複数の磁界発生器を有する単一の位置パッドを用いて行うことができる。
【００１１】
よって、本発明の実施形態に従って、以下の方法が提供される。ポジション追跡方法において、
異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、第１の目標物および第２の目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成する工程と、
前記第１の目標物および第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサを用いて、前記第１の磁界および第２の磁界を測定する工程と、
前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標と、前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標とを計算する工程と、
前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標を処理する工程であって、
前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較する工程、ならびに、
前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つと、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報とを比較する工程、
により、前記処理を行う工程と、
を含む、方法。
【００１２】
開示された実施形態において、前記第１の目標物および第２の目標物のうち１つは、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、前記第１の目標物および第２の目標物の他方はツールを含み、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標を処理する工程は、前記インプラントに対するツールの相対ポジションを追跡する工程を含む。
【００１３】
いくつかの実施形態において、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標を処理する工程は、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち１つであって前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない座標の相対座標値を無効化する工程を含む。さらにまたは代替的に、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標を処理する工程は、前記相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つの座標の相対座標値を無効化する工程を含む。
【００１４】
開示された実施形態において、前記方法は、前記磁界のうち少なくとも１つが前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに対して既知の方位を有するように前記磁界発生器のうち少なくとも１つを配置することにより、前記演繹的ポジション情報を提供する工程を含む。典型的には、前記磁界発生器のうち少なくとも１つを配置する工程は、前記磁界のうち少なくとも１つの方位を示す指標を、前記磁界発生器のうち少なくとも１つに印付けする工程を含む。
【００１５】
別の実施形態において、前記方法は、前記第１の目標物からの第１の距離において軸に沿って前記第１の磁界発生器を配置することにより前記演繹的ポジション情報を提供する工程と、前記軸に沿って前記第１の距離と異なる前記第１の目標物からの第２の距離において前記第１の目標物の反対側に前記第２の磁界発生器を配置して、前記第１の目標物において測定された前記第１の磁界および第２の磁界が異なる大きさを有するようにする工程と、を含む。
【００１６】
さらに別の実施形態において、前記第１の磁界発生器および第２の磁界発生器は、第１の軸および第２の軸をそれぞれ有し、前記方法は、前記第１の軸および第２の軸が平行となるように前記第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を互いに既知の距離で配置することにより、前記演繹的ポジション情報を提供する工程を含む。
【００１７】
さらに別の実施形態において、前記方法は、前記第１の目標物および第２の目標物の位置座標の有効範囲を特定する可動範囲を画定することにより前記演繹的ポジション情報を提供する工程と、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つが前記可動範囲から外れるように、前記第１の磁界発生器を前記第１の目標物および第２の目標物から十分な距離で配置する工程とを含む。
【００１８】
典型的には、前記第１の磁界および第２の磁界は、双極子磁界および部分双極子磁界（semi-dipole magnetic fields）のうち少なくとも１つを含む。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、以下の方法が提供される。ポジション追跡方法において、
位置パッド中の共通軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定された同軸対の第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、目標物の近隣において第１の磁界および第２の磁界をそれぞれ生成する工程と、
前記目標物と関連付けられたポジションセンサを用いて前記第１の磁界および第２の磁界を測定する工程と、
前記測定された第１の磁界および第２の磁界および前記既知のオフセットに基づいて、前記位置パッドに対する前記目標物の明確なポジション座標を計算する工程と、
を含む、方法。
【００２０】
いくつかの実施形態において、前記方法は、それぞれ異なる軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定された１つ以上のさらなる同軸対の磁界発生器を用いてさらなる磁界を生成する工程と、前記さらなる磁界を前記ポジションセンサによって測定する工程とを含み、前記明確なポジション座標を計算する工程は、前記測定されたさらなる磁界および前記各既知のオフセットに応答して前記座標を計算する工程を含む。
【００２１】
典型的には、前記第１の磁界および第２の磁界を生成する工程は、それぞれ異なる第１および第２の周波数を有する第１および第２の駆動信号のそれぞれで前記第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を駆動する工程を含む。
【００２２】
さらに、本発明の一実施形態によれば、以下が提供される。ポジション追跡システムにおいて、
異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器であって、第１の目標物および第２の目標物の近隣において各第１の磁界および第２の磁界を生成するように構成された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器と、
前記第１の目標物および第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサであって、前記第１の磁界および第２の磁界を測定するように構成された第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサと、
プロセッサであって、前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算し、前記第２の磁界に応答して前記第１の目標物の前記第２の目標物に対する第２の潜在的相対座標を計算し、前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較すること、ならびに前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報と比較することにより前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標を処理するように構成された、プロセッサと、
を含む、システム。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、さらに以下が提供される。ポジション追跡システムにおいて、
共通軸に沿って互いから既知のオフセットで固定された同軸対の第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を含む位置パッドであって、前記第１の磁界発生器および第２の磁界発生器は、目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界をそれぞれ生成するように構成される、位置パッドと、
前記目標物と関連付けられたポジションセンサであって、前記第１の磁界および第２の磁界を測定するように構成されたポジションセンサと、
前記測定された第１の磁界および第２の磁界、および前記既知のオフセットに基づいて、前記位置パッドに対する前記目標物の明確なポジション座標を計算するように構成されたプロセッサと、
を含む、システム。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、さらに以下が提供される。ポジション追跡システムにおいて用いられるコンピュータソフトウェア製品であって、前記製品は、プログラム命令が保存されたコンピュータ可読媒体を含み、前記命令は、コンピュータによって読み取られると、前記コンピュータに、異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を制御させて、第１の目標物および第２の目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界をそれぞれ生成させて、前記第１の目標物および第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサからの前記第１の磁界および第２の磁界の測定を受容させ、前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算させ、前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算させ、かつ、前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較し、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つと、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報とを比較することにより、前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標を処理させる、製品。
【００２５】
本発明は、以下のその実施形態の詳細な説明を図面と共に参照することにより、完全に理解される。
【００２６】
〔実施形態の詳細な説明〕
〔システムの説明〕
典型的な磁気ベースのポジション感知システム、例えば、上述の参考文献中で引用されたシステムにおいて、外部で生成された磁界により、センサユニット中に配置された受信器、例えば、センサコイル中にポジション応答電流（position-responsive electrical currents）が誘発される。このようなシステムの医療的な適用において、前記センサユニットが、医療インプラント、プローブまたは別の医療ツール中にはめ込まれる。前記センサユニット内部のセンサ制御ユニットが、前記受信器から信号を取得し、ポジション情報を計算し、前記情報を外部システムに送信する。前記外部システムは、前記センサユニットから受信されたポジション情報に基づいて、前記センサユニットの位置（location）および方位（orientation）を計算する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態による外科手術において用いられる磁気ポジション追跡システム２０を概略的に絵で表した図である。外科医２２は、医療ツール２４を用いて患者２３に医療処置を行う。参照符号２６Ａおよび２６Ｂで図示される、整形外科用インプラント２６は、本例において前記患者の脚部３０内に存在する手術部位において、前記患者の身体内に導入される。前記追跡システムは、前記処置、本例においては膝関節手術を実施する際に、インプラント２６およびツール２４のポジションを測定および提示することによって外科医をガイドする。前記システムは、前記手術部位を含む可動範囲全体にわたって位置座標および方位座標を測定する。
【００２８】
詳細には、システム２０は、インプラント２６のうち１つ（または両方）に対するツール２４の相対ポジション座標の計算および提示を行う。例えば、いくつかの実施形態において、ツール２４は、インプラント２６の骨部中への挿入および／または骨部外への摘出に用いられる挿入ツールを含む。前記インプラントに対するツール２４の相対座標を提示することにより、前記ポジション追跡システムは、前記外科医が前記ツールを用いて前記インプラントに正確に接近する作業を支援し、これにより、周辺組織に発生する損傷を最小化する。
【００２９】
さらにまたは代替的に、前記相対座標の計算および提示は、他の状況または適用、例えば、脊柱外科手術における脊柱茎スクリュー（spine pedicle screws）のナビゲーションおよび基準パッチ（reference patch）に相対するカテーテルのナビゲーションにおいて所望される場合がある。
【００３０】
ツール２４およびインプラント２６の座標は、磁界発生器、例えば、位置パッド３４を用いて測定される。位置パッド３４は、患者の身体に取り付けるか、または、任意の適切な外部固定具を用いて配置することができる。図１の例において、参照符号３４Ａおよび３４Ｂで図示された２つのパッドが、インプラント２６Ａおよび２６Ｂ近隣の患者のふくらはぎ（calf）および大腿部上に配置される。信号生成器ユニット３８は、位置パッド３４を駆動する駆動信号を生成する。パッド３４は典型的には、磁界生成コイルを含む。これらの磁界生成コイルは、前記駆動信号に応答して、前記可動範囲全体にわたり磁界を生成する。前記位置パッドは典型的にはケーブル４４によってユニット３８に接続されるが、無線接続も実現可能である。
【００３１】
インプラント２６およびツール２４は、小型の無線センサユニットを含む。これらの無線センサユニットについて、本明細書中以下に詳述する。各センサユニットは、自身の近隣の磁界を感知するように設計されたポジションセンサを含む。位置パッド３４によって生成された磁界は、ツール２４およびインプラント２６中にはめ込まれたセンサユニットのポジションセンサ中に電流を誘発する。これらの誘発された電流に応答して、各センサユニット中の制御回路および通信回路は、当該インプラントまたはツールの位置および方位を示すポジション信号を生成および送信する。無線センサユニットを多様な一時的マーカデバイス、例えば、骨部中に一時的に挿入され処置後に除去されるマーカデバイス中にはめ込むことも可能である。
【００３２】
これらのポジション信号は、無線制御ユニット４０によって受信される。この無線制御ユニット４０は、コンピュータ４１に接続される。コンピュータ４１は、システム２０のメインシステムコントローラとして機能する。いくつかの実施形態において、コンピュータ４１は、受信された信号を処理し、インプラント２６に対するツール２４の相対ポジション（位置および方位）座標を、前記位置パッドに対するこれらインプラント２６のポジションに関係なく計算する。これらの結果は典型的には、ディスプレイ４２上で前記外科医に提示される。
【００３３】
典型的には、コンピュータ４１は、本明細書中に記載した機能を実行するためにソフトウェア中にプログラムされた汎用コンピュータを含む。前記ソフトウェアは、電子形態で例えばネットワークを介して前記コンピュータにダウンロードしてもよいし、あるいは、有形媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭによって前記コンピュータ上に供給してもよい。コンピュータ４１は、スタンドアロンユニットとしてインプリメントしてもよいし、あるいは、システム２０の他のコンポーネントと一体化してもよい。
【００３４】
図１に示すシステムは、整形外科的適用に関連する。この種のポジション追跡システムに関するさらなる詳細について、上述の米国特許出願第１１／０６３，０９４号に記載がある。本発明の原理が実施可能な整形外科的適用のための別の類似のシステムについて、現在は２００５年２月１８日に米国特許出願第１１／０６２，２５８号として出願されている、２００４年３月５日出願の米国仮特許出願第６０／５５０，９２４号に記載されている。これらの出願全ては本特許出願の譲受人に譲渡されており、これらの開示内容は参照することにより本明細書中に組み込むものとする。
【００３５】
本明細書中以下に説明するように、前記ポジションセンサによって行われる磁界強さ測定によって、場合によっては不明確な位置計算が生じる場合がある。本明細書中以下に記載する方法およびシステムは、これらの不明確性を解消して、前記インプラントに対する前記ツールの真正な相対位置（true relative location）を提供する。
【００３６】
図２は、本発明の一実施形態による位置パッド３４を概略的に絵で表した図である。パッド３４は、ベース５０を含む。このベース５０は、前記位置パッドを患者の身体に取り付けるために用いられる。前記位置パッドは、少なくとも１つの磁界生成コイル５４を含む。この磁界生成コイル５４は、ケーブル４４を通じて送信された駆動信号に応答して、双極子磁界または部分双極子磁界（semi-dipole magnetic field）を生成する。いくつかの実施形態において、パッド３４上に図示された矢印５８は、前記位置パッドによって生成された磁界に対して既知の方向に整列される。矢印５８は、以下に説明するように、測定不明確性の解消を支援する。
【００３７】
図３は、本発明の一実施形態による、インプラント２６およびツール２４中に含まれるセンサユニット６２を概略的に絵で表した図である。センサユニット６２は、ポジションセンサ６６を含む。このポジションセンサ６６は典型的には、前記センサユニットの近隣で付加された磁界を感知する３つの磁界感知コイルを含む。いくつかの実施形態において、電力コイル７０は、センサユニット６２の電源として機能する。前記電力コイルは典型的には、外部駆動アンテナ（図１に示す無線制御ユニット４０の一部であってもよい）からの誘導結合により、無線周波数（ＲＦ）エネルギーを受信する。あるいは、センサユニット６２中のバッテリ（図示せず）または他の適切な手段により、電力を供給してもよい。通信コイル７４を用いて、前記センサユニットからのポジション信号を無線制御ユニット４０に送信する。あるいは、センサユニット６２のコイルまたは電力コイル７０のいずれかを用いてポジション信号の送信を行って、別個の通信コイルが必要になるのを回避してもよい。
【００３８】
ポジションセンサ６６ならびにコイル７０および７４は、センサ制御ユニット７８に接続される。位置パッド３４によって生成された磁界により、ポジションセンサ６２中の磁界感知コイルにわたって、上述したように時変信号電圧（time-varying signal voltages）が誘発される。ユニット７８は、前記信号電圧を受信し、これらの電圧に応答してポジション信号を生成する。ユニット７８は、通信コイル７４を駆動して、外部システム、典型的には無線制御ユニット４０中の受信アンテナにポジション信号を送信する。図３は、例示的センサユニット構成を示す。上述したように、他の任意の適切な電気的構成および／または機械的構成を用いて、異なる医療インプラントおよび医療ツールに適合するようにセンサユニット６２を実施してもよい。
【００３９】
〔ポジション測定における不明確性〕
以下の記載において、位置パッド３４中の磁界生成コイル５４によって生成された磁界は実質的に双極子磁界であると仮定する。また、ポジションセンサ６２は、（例えば、３本の相互に直交する軸に沿って方向付けられた３つの磁界感知コイルを用いることにより）磁界の３つの直交成分を測定すると仮定する。これらの仮定において、以下の３つの方程式を解くことにより、特定の位置パッドに対するセンサ６２の位置座標を決定することができる。
【数１】
【数２】
【数３】
【００４０】
上記方程式において、Ｂx、ＢyおよびＢzはそれぞれ、磁界生成コイル５４によって生成された双極子磁界のｘ軸成分、ｙ軸成分およびｚ軸成分を示す。一般性を喪失することなく、前記磁気双極子は、ｘ軸に沿って方向付けられると仮定する。座標ｘ、ｙおよびｚは、磁界生成コイルに対するポジションセンサの３つの位置座標を示す。
【００４１】
システム２０を操作する間、ツール２４またはインプラント２６のいずれかの中のポジションセンサ６２は、Ｂx、ＢyおよびＢzを測定する。いくつかの実施形態において、コンピュータ４１は、上記方程式［１］〜［３］を解いて、パッド３４に対するセンサ６２のｘ位置座標、ｙ位置座標およびｚ位置座標を導出する。前記双極子磁界の対称性により、上記方程式［１］〜［３］を解く｛ｘ、ｙ、ｚ｝位置座標のいずれについても、｛−ｘ、−ｙ、−ｚ｝によって与えられた位置座標も解となる。前記｛−ｘ、−ｙ、−ｚ｝位置座標をミラー座標と呼ぶ。前記位置計算におけるこれらの不明確性は、システム２０における不明確なポジション追跡測定および／または誤ったポジション追跡測定を導く可能性がある。
【００４２】
図４は、本発明の一実施形態による不明確なポジション測定を図式的に示す略図である。図４は、単一の位置パッド３４によって生成される磁界をそれぞれ測定する単一のツール２４および単一のインプラント２６のポジションセンサの真正位置座標およびミラー位置座標を示す。
【００４３】
ツール２４中のポジションセンサは、パッド３４によって生成された磁界を測定する。この測定に基づいて、コンピュータ４１は、上記方程式［１］〜［３］の２つの解を計算する。これらの解のうち１つはツール２４の真正位置座標８２に対応し、他方の解は前記ツールのミラー位置座標９０に対応する。利用可能な測定情報を与えられると、コンピュータ４１は、これら２つの解のうちどちらが前記ツールの正確な位置に対応するのかを決定する方法を持たなくなる。
【００４４】
インプラント２６中のポジションセンサは、パッド３４によって生成された磁界も測定し、コンピュータ４１は、この測定に基づいて方程式［１］〜［３］の２つの解を導出する。これら２つの解のうち１つは、インプラント２６の真正位置座標８６に対応する。他方の解は、前記インプラントのミラー位置座標９４に対応する。ここでも、コンピュータ４１は、これら２つの解のうちどちらが前記インプラントの正確な位置に対応するのかを決定する方法を持たなくなる。
【００４５】
上述したように、コンピュータ４１は、インプラント２６に対するツール２４の相対位置座標を計算および提示する。前記不明確な位置計算に起因して、コンピュータ４１は、図４中にベクトルＴＴ、ＭＭ、ＭＴおよびＴＭで図示された、４つの潜在的相対位置座標を考えなくてはならなくなる。ベクトルＴＴは、前記インプラントの真正位置に対する、前記ツールの真正位置の相対位置を示す。ベクトルＭＭは、前記インプラントのミラー位置に対する、前記ツールのミラー位置の相対位置を示す。ベクトルＴＭは、前記インプラントのミラー位置に対する、前記ツールの真正位置の相対位置を示す。最後に、ベクトルＭＴは、前記インプラントの真正位置に対する、前記ツールのミラー位置の相対位置を示す。前記利用可能な情報に基づいて、コンピュータ４１は、４つのベクトルのうちどれがインプラント２６に対するツール２４の正確な相対位置座標に対応するのかを決定する方法を持たなくなる。
【００４６】
〔不明確性の解決方法〕
いくつかの実施形態において、不明確な位置計算を解決し、インプラント２６に対するツール２４の正確な相対位置座標を決定するために、システム２０は、２つの位置パッド３４と、前記位置パッドのうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関連する演繹的ポジション情報とを用いる。
【００４７】
図５は、本発明の一実施形態による２つの位置パッド３４に対する不明確なポジション測定を図式的に示す略図である。図５は、２つの位置パッド３４Ａおよび３４Ｂ（それぞれパッド１およびパッド２として図示）に対する単一のツール２４および単一のインプラント２６の異なる真正座標およびミラー座標を示す。以下の表は、図５中に図示された６つの座標を示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
前記不明確な位置計算の結果、コンピュータ４１は、インプラント２６に対するツール２４の８つの潜在的相対座標を考えなくてはならなくなる。これら８つの潜在的相対座標を以下の表に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
パッド１の磁界を用いて、これらの相対座標のうち４つ（ＴＴ１、ＭＭ１、ＴＭ１およびＭＴ１）を測定した。これらのベクトルを群１に属しているものとして呼ぶ。残りの４つのベクトル（ＴＴ１、ＭＭ１、ＴＭ１およびＭＴ１）をパッド２の磁界を用いて測定し、群１に属するものとして呼ぶ。
【００５２】
図６は、本発明の一実施形態による測定不明確性を解消する方法を概略的に示すフローチャートである。この方法は、測定工程１２０において、システム２０が２つの位置パッド３４を用いて磁界測定を行うことにより開始する。これらの磁界測定を用いて、コンピュータ４１は、潜在的ベクトル計算工程１２２において、潜在的相対座標ベクトルを計算する。上記図５に記載の実施形態において、例えば、コンピュータ４１は、ＴＴ１、ＴＭ１、ＭＴ１、ＭＭ１、ＴＴ２、ＴＭ２、ＭＴ２、およびＭＭ２として図示される８つのベクトルを計算する。
【００５３】
ここで、第１の不明確性解決工程１２４において、コンピュータ４１は、両方の位置パッドによって同様に測定されなかった潜在的相対座標を無効化する。この機構の背後にある論法は、正確な相対座標値は、位置、または当該位置の測定に用いられる位置パッドの同一性に依存しないということである。よって、パッド１およびパッド２の磁界を用いて、正確な相対座標を同様に（すなわち、測定エラーに関連する受容可能な許容マージン内で）測定する必要がある。
【００５４】
換言すれば、コンピュータ４１は、群１および群２のどちらにも現れない全ベクトルを無効化または除外することができる。特定のベクトルが群１および群２のどちらにも現れない場合、当該ベクトルは、前記正確な相対座標に対応し得る（ただし、必ずしもそうではない）。従って、工程１２４において、コンピュータ４１は、群１および群２中のベクトルを比較し、群１および群２のどちらにも表れるベクトルのみを考える。例えば、上記図５を検討すると、前記ベクトルのうち半分（すなわち、ベクトルＴＭ１、ベクトルＭＴ１、ベクトルＴＭ２およびベクトルＭＴ２）を無効化することができることが分かる。これらのベクトルはいずれも、反対側の群中に同様の対応物を持たない。
【００５５】
しかし、前記ＴＭベクトルおよびＭＴベクトルの無効化後にも、いくつかの不明確性が未解消のまま残っている。特に、群１中のベクトルＴＴ１は群２中のベクトルＴＴ２に類似し、群１中のベクトルＭＭ１は群２中のベクトルＭＭ２に類似する。残っている前記不明確性を解消するため、コンピュータ４１は、第２の不明確性解決工程１２６において、前記位置パッドのうち少なくとも１つに対する、前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関連する演繹的ポジション情報を用いる。コンピュータ４１は、前記演繹的ポジション情報と一致しない潜在的相対座標を無効化する。
【００５６】
この演繹的情報を提供する１つの例示的方法では、前記インプラントのうちの１つに対する、前記位置パッドのうち１つの方位を事前に固定する。いくつかの実施形態において、外科医は、前記位置パッドのうち１つを取り付ける際に、このパッド上に付与された矢印５８が前記インプラントのうち１つの方向を指すように、取り付ける。
【００５７】
一般性を喪失することなく、前記パッドの矢印５８はｘ軸の正方向に沿って指すものと仮定する。この情報を用いて、コンピュータ４１は、負のｘ軸成分を有するあらゆるベクトルを無効化することができる。上記図５の例において、前記演繹的情報により、コンピュータ４１は、負のｘ軸成分を有するベクトルＭＭ１およびＭＭ２を無効化することができ、インプラント２６に対するツール２４の正確な相対座標に実際に対応するベクトルＴＴ１およびＴＴ２を決定することができる。あるいは、少なくとも１つの位置パッドと少なくとも１つのポジションセンサとの間の既知の方位を定めるために、他の任意の適切な方法を用いて、位置パッド３４は、印付けされ、かつ／または取り付けられてもよい。ポジションセンサおよび位置パッドに関連する他の種類のポジション情報を用いてもよい。
【００５８】
よって、前記２つの不明確性解決工程１２４および１２６の後、コンピュータ４１は、前記潜在的相対ベクトルのうち１つを除く全てを無効化する。残りのベクトルは、インプラント２６に対するツール２４の正確な相対座標に対応する。
【００５９】
別の実施形態において、さらなる技術を用いて、演繹的ポジション情報を利用し、双極子測定の不明確性を解消することができる。例えば、特定の軸に沿ってインプラントから異なる距離にかつ前記軸の両側に２つの位置パッドを配置することにより、前記不明確性を解消することができる。前記インプラントにおいて感知された磁界の絶対的大きさは、より遠方の位置パッドよりも、より近くの位置パッドの方が大きくなる。前記２つの位置パッドによって生成された磁界強さの大きさを比較することにより、前記不明確性を解消することができる。この場合、当該演繹的ポジション情報は、問題の軸に沿ったインプラントと２つの位置パッドとの間の距離の既知の差を含む。この技術を一般化して、２次元または３次元における測定不明確性を除去することができる。
【００６０】
さらに別の実施形態において、位置パッド３４のうち１つの中の磁界生成コイル５４からの既知の距離において、さらなる磁界生成コイルを配置することができる。前記さらなる磁界生成コイルを配置する際、その軸が前記位置パッドのコイル５４の軸に平行となるように、配置する。その後、インプラント２６に対するツール２４の相対座標を、前記磁界生成コイルそれぞれを用いて、不明確性無しに測定する。この場合、当該演繹的ポジション情報は、前記２つのコイルの既知の相対位置を含む。
【００６１】
別の実施形態において、位置パッド３４のうち１つを前記可動範囲からさらに離して配置して、不明確な位置座標が事前に規定された可動範囲から外れるようにする。測定された座標を前記可動範囲内に収まる値に限定すると、真正座標とミラー座標とを区別することが可能になる。この場合、当該演繹的ポジション情報は、前記遠方の位置パッドに対する可動範囲の既知の境界を含む。
【００６２】
〔単一の位置パッドを用いた不明確性の解決〕
別の実施形態において、複数の磁界生成コイルを有する単一の位置パッドを用いて双極子磁界の不明確性を解消することができる。
【００６３】
図７Ａは、本発明の一実施形態による位置パッド１３０を概略的に絵で表した図である。位置パッド１３０は、６つの磁界生成コイル１３４Ａ〜１３４Ｆを含む。これらの磁界生成コイルは、コイルの３つの対として構成され、各コイル対は、残り２つの対に直交する平面において方向付けられる。換言すれば、２つのコイルはＸ−Ｙ平面内に方向付けられ、２つのコイルはＸ−Ｚ平面内に方向付けられ、２つのコイルはＹ−Ｚ平面内に方向付けられる。これらのコイルは、前記位置パッドの中心から既知のオフセットで配置される。
【００６４】
図７Ｂは、本発明の一実施形態による、位置パッド１３０を用いて測定の不明確性を解消する方法を図式的に示す略図である。図７Ｂは、パッド１３０のコイル１３４Ａ〜１３４Ｆを示す。一般性を喪失することなく、前記座標システムの原点を前記位置パッドの中心となるように選択する。前記原点からのコイル１３４Ａ〜１３４Ｆのオフセットをそれぞれ−Δｘ、Δｘ、−Δｙ、Δｙ、−ΔｚおよびΔｚとして示す。
【００６５】
本例において、パッド１３０は、全オフセットが互いに等しくかつ約１ｃｍであるように構成されている。しかし、他の任意の適切な構成を用いてもよい。さらにまたは代替的に、非直交のコイル構成を用いてもよい。前記例示的なパッド１３０の構成は６個の磁界生成コイルを含むが、既知の相互オフセットを有する２つ以上のコイルの他の任意の適切な構成を用いてもよい。
【００６６】
図中に示すセンサユニット６２は、インプラント２６、ツール２４または他の任意の適切な追跡目標物中にはめ込むことができる。典型的には、センサユニット６２のポジション座標を、コイル１３４Ａ〜１３４Ｆそれぞれに対して測定する。前記原点に対するこれらの６つの測定値および前記コイルのオフセットの既知の値を用いて、センサユニット６２の真正ポジション（位置および方位）座標を不明確性無しに決定することができる。
【００６７】
いくつかの実施形態において、これらのコイルを異なる周波数を有する各駆動信号によって駆動し、生成された磁界の異なる周波数を用いて、前記ポジション測定を適切なコイルと関連付けることができる。あるいは、これらのコイルを時分割多重化（ＴＤＭ）スキームによって一つずつ駆動してもよい。センサユニット６２によって生成されたポジション信号を前記ＴＤＭタイミングと同期させることにより、各ポジション測定を適切な磁界生成コイルと関連付けることができる。
【００６８】
本明細書中に説明した方法は単一の相対座標の計算について説明したが、この方法を用いて、目標物、例えば、インプラント、医療器具およびツールと関連付けられた任意数のポジションセンサ間の相対座標を計算することできる。
【００６９】
よって、上述した実施形態は例示目的のために引用したものであり、また、本発明は、本明細書中上記にて特定に図示および記載したものに限定されないことが理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、本明細書中上述した多様な特徴の組合せおよびサブコンビネーションの両方や、当業者が上記記載を読んだ場合に想起するその変更および改変ならびに従来技術において開示されていない変更および改変を含む。
【００７０】
〔実施の態様〕
（１） ポジション追跡の方法において、
異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、第１の目標物および第２の目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成する工程と、
前記第１の目標物および第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサを用いて、前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定する工程と、
前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算し、前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算する工程と、
前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する工程であって、
前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較する工程、ならびに、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報と比較する工程、
により、前記処理を行う工程と、
を含む、方法。
（２） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち一方は、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち他方は、ツールを含み、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する前記工程は、前記インプラントに対する前記ツールの相対ポジションを追跡する工程を含む、方法。
（３） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する前記工程は、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうちの一方の相対座標値であって、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない相対座標値、を無効化する工程を含む、方法。
（４） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する前記工程は、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つにおける相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記相対座標値を無効化する工程を含む、方法。
（５） 実施態様１に記載の方法において、
前記磁界のうち少なくとも１つが前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに対して既知の方位を有するように前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つを配置することにより、前記演繹的ポジション情報を提供する工程、
を含む、
方法。
（６） 実施態様５に記載の方法において、
前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つを配置する前記工程は、前記磁界のうち前記少なくとも１つの方位を示す指標を、前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つに印付けする工程を含む、方法。
（７） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の目標物からの第１の距離において軸に沿って前記第１の磁界発生器を配置することにより前記演繹的ポジション情報を提供する工程と、
前記軸に沿って前記第１の距離と異なる前記第１の目標物からの第２の距離において前記第１の目標物の反対側に前記第２の磁界発生器を配置して、前記第１の目標物において測定された前記第１の磁界および前記第２の磁界が異なる大きさを有するようにする工程と、
を含む、
方法。
（８） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器は、第１の軸および第２の軸をそれぞれ有し、
前記方法は、
前記第１の軸および前記第２の軸が平行となるように前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器を互いから既知の距離で配置することにより、前記演繹的ポジション情報を提供する工程、
を含む、方法。
（９） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の目標物および前記第２の目標物の位置座標の有効範囲を特定する可動範囲を画定することにより前記演繹的ポジション情報を提供する工程と、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つが前記可動範囲から外れるように、前記第１の目標物および前記第２の目標物から十分な距離で前記第１の磁界発生器を配置する工程と、
を含む、方法。
（１０） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の磁界および前記第２の磁界は、双極子磁界および部分双極子磁界のうち少なくとも１つを含む、方法。
【００７１】
（１１） ポジション追跡のための方法において、
位置パッド中の共通軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定された、同軸対の第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、目標物の近隣において第１の磁界および第２の磁界をそれぞれ生成する工程と、
前記目標物と関連付けられたポジションセンサを用いて前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定する工程と、
測定された前記第１の磁界および前記第２の磁界、ならびに前記既知のオフセットに基づいて、前記位置パッドに対する前記目標物の明確なポジション座標を計算する工程と、
を含む、方法。
（１２） 実施態様１１に記載の方法において、
それぞれの異なる軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定された、１つ以上の追加的な同軸対の磁界発生器を用いて、追加的な磁界を生成する工程と、
前記追加的な磁界を前記ポジションセンサによって測定する工程と、
を含み、
前記明確なポジション座標を計算する前記工程は、測定された前記追加的な磁界および前記それぞれの既知のオフセットに応答して前記座標を計算する工程を含む、方法。
（１３） 実施態様１１に記載の方法において、
前記第１の磁界および前記第２の磁界を生成する前記工程は、それぞれ異なる第１の周波数および第２の周波数を有する第１の駆動信号および第２の駆動信号のそれぞれで前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器を駆動する工程を含む、方法。
（１４） ポジション追跡システムにおいて、
異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器、および第２の磁界発生器であって、第１の目標物および第２の目標物の近隣において第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成するように構成された、第１の磁界発生器、および第２の磁界発生器と、
前記第１の目標物および前記第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサ、および第２のポジションセンサであって、前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定するように構成された、第１のポジションセンサ、および第２のポジションセンサと、
プロセッサであって、前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算し、前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算し、前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較すること、ならびに前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報と比較することにより、前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理するように構成された、プロセッサと、
を含む、システム。
（１５） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち一方は、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち他方は、ツールを含み、
前記プロセッサは、前記インプラントに対する前記ツールの相対ポジションを追跡するように構成される、システム。
（１６） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうちの一方の相対座標値であって、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない相対座標値、を無効化するように構成される、システム。
（１７） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つにおける相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記相対座標値を無効化するように構成される、システム。
（１８） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つは、前記磁界のうち少なくとも１つが前記ポジションセンサのうち前記少なくとも１つに対して既知の方位を有するように、配置され、これにより、前記演繹的ポジション情報を提供する、システム。
（１９） 実施態様１８に記載のシステムにおいて、
前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つは、前記磁界のうち前記少なくとも１つの前記方位を示す指標を含む、システム。
（２０） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記第１の磁界および前記第２の磁界は、双極子磁界および部分双極子磁界のうち少なくとも１つを含む、システム。
【００７２】
（２１） ポジション追跡システムにおいて、
共通軸に沿って互いから既知のオフセットで固定された、同軸対の第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を含む位置パッドであって、前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器は、目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成するように構成される、位置パッドと、
前記目標物と関連付けられたポジションセンサであって、前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定するように構成された、ポジションセンサと、
測定された前記第１の磁界および前記第２の磁界、ならびに前記既知のオフセットに基づいて、前記位置パッドに対する前記目標物の明確なポジション座標を計算するように構成された、プロセッサと、
を含む、システム。
（２２） 実施態様２１に記載のシステムにおいて、
前記位置パッドは、それぞれの異なる軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定され、追加的な磁界を生成するように構成された、１つ以上の追加的な同軸対の磁界発生器を含み、
前記ポジションセンサは、前記追加的な磁界を測定するようにさらに構成され、
前記プロセッサは、測定された前記追加的な磁界および前記それぞれ既知のオフセットに応答して、前記明確なポジション座標を計算するように構成される、システム。
（２３） 実施態様２１に記載のシステムにおいて、
前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器は、異なる第１の周波数および第２の周波数それぞれを有する第１の駆動信号および第２の駆動信号それぞれで駆動される、システム。
（２４） ポジション追跡システムにおいて用いられるコンピュータソフトウェア製品において、
前記製品は、プログラム命令が保存されたコンピュータ可読媒体を含み、
前記命令は、コンピュータによって読み取られると、前記コンピュータに、
第１の目標物および第２の目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成させるように、異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を制御させ、
前記第１の目標物および前記第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサから前記第１の磁界および前記第２の磁界の測定を受容させ、
前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算させ、
前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算させ、
前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較し、かつ前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報と比較することにより、前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理させる、
製品。
（２５） 実施態様２４に記載の製品において、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち一方は、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち他方は、ツールを含み、
前記命令は、前記コンピュータに、前記インプラントに対する前記ツールの相対ポジションを追跡させる、製品。
（２６） 実施態様２４に記載の製品において、
前記命令は、前記コンピュータに、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうちの一方の相対座標値であって、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない相対座標値、を無効化させる、製品。
（２７） 実施態様２４に記載の製品において、
前記命令は、前記コンピュータに、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つにおける相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記相対座標値を無効化させる、製品。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による、外科手術において用いられる磁気位置追跡システムを概略的に絵で表した図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による位置パッドを概略的に絵で表した図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態によるセンサユニットを概略的に絵で表した図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による不明確位置測定を図式的に示す略図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態による不明確位置測定を図式的に示す略図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態による測定不明確性を解消する方法を図式的に示すフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の別の実施形態による位置パッドを概略的に絵で表した図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の別の実施形態による測定不明確性を解消する方法を図式的に示す略図である。
【開示の内容】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本出願は、本特許出願の譲受人に譲渡された、２００５年２月２２日出願の米国特許出願第１１／０６３，０９４号の一部継続出願であり、同出願の開示内容を参照して本明細書に組み入れる。
【０００２】
〔発明の分野〕
本発明は、概して磁気ポジション追跡システムに関し、特に、ポジション追跡測定における磁気双極子不明確性を解消する方法およびシステムに関する。
【０００３】
〔発明の背景〕
医療処置に関連する目標物の座標の追跡分野において、多様な方法およびシステムが既知である。例えば、開示内容を参照により本明細書に組み入れる、米国特許第５，３９１，１９９号および米国特許第５，４４３，４８９号において、体内プローブの座標を、１つ以上の磁界トランスデューサ（field transducer）を用いて決定するシステムが記載されている。このようなシステムは、医療プローブ、例えば、カテーテルに関する位置情報（location information）の生成のために用いられる。コイルなどのセンサがプローブ中に配置され、外部から付加された磁界に応答して信号を生成する。これらの磁界は、相互に空間を空けて配置された既知の位置における外部基準フレームに固定された磁界トランスデューサ、例えば、ラジエータコイルによって生成される。これらのセンサ信号は、外部基準フレーム中のプローブの座標を決定するために処理される。
【０００４】
磁気ポジション追跡に関するさらなる方法およびシステムが、例えば、ＰＣＴ国際公開ＷＯ９６／０５７６８号、米国特許第６，６９０，９６３号、第６,２３９，７２４号、第６，６１８，６１２号および第６，３３２，０８９号、および米国特許出願公開第２００２／００６５４５５ Ａ１号、同第２００３／０１２０１５０ Ａ１号および同第２００４／００６８１７８ Ａ１号にさらに記載されている。同文献の全開示内容を参照して本明細書に組み入れる。これらの公開文献では、体内目標物、例えば、異なる医療処置において用いられる心臓カテーテル、整形外科用インプラントおよび医療ツールのポジションを追跡する方法およびシステムについて記載している。
【０００５】
〔発明の概要〕
いくつかのポジション追跡システムでは、１つの目標物の別の目標物に対する相対座標の計算および提示を行う。例示的実施形態として、整形外科用インプラントに対する挿入／摘出ツールの相対座標を提示する整形外科的システムがある。このようなシステムにより、外科医は、このツールを用いて、周辺組織の損傷を最小にしつつ、インプラントに接近することができる。
【０００６】
いくつかの場合において、例えば外部から付加された磁界が双極子界である場合、相対座標の計算が不明確であるため、正確な相対座標に対応し得る２つ以上の潜在的相対座標（potential relative coordinates）が発生する。
【０００７】
本発明の実施形態は、２つの目標物間の相対座標を計算する際の不明確な位置計算を解消するための方法およびシステムを提供する。いくつかの実施形態において、異なる位置における第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、前記２つの目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成する。それぞれ前記２つの目標物と関連付けられた２つのポジションセンサは、前記第１の磁界および第２の磁界を測定する。前記相対座標を明確に決定するために、前記磁界発生器のうち少なくとも１つに対する、前記ポジションセンサのうち１つのポジションに関する演繹的知識は、前記２つのポジションセンサによる磁界の相対的測定と組み合わせられる。
【０００８】
開示された実施形態において、前記システムは、前記ポジションセンサによって行われた前記第１の磁界の測定に基づいた第１の可能相対座標群と、前記第２の磁界の測定に基づいた第２の潜在的相対座標群とを計算する。前記正確な相対座標は前記磁界発生器の位置に依存しないため、前記第１の群および前記第２の群の両方に現れない潜在的相対座標が無効化される。
【０００９】
その後、前記システムは、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関連する演繹的ポジション情報を用いて、残りの相対座標の１つを除いた全座標を無効化して、前記２つの目標物間の正確な相対座標を生成する。いくつかの実施形態において、前記演繹的ポジション情報を提供する工程は、前記目標物のうち１つに対する前記磁界発生器の１つの方位を事前に固定する工程を含む。
【００１０】
本明細書中以下に示す別の実施形態において、明確なポジション測定を、位置パッド内の既知のオフセットで固定された複数の磁界発生器を有する単一の位置パッドを用いて行うことができる。
【００１１】
よって、本発明の実施形態に従って、以下の方法が提供される。ポジション追跡方法において、
異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、第１の目標物および第２の目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成する工程と、
前記第１の目標物および第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサを用いて、前記第１の磁界および第２の磁界を測定する工程と、
前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標と、前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標とを計算する工程と、
前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標を処理する工程であって、
前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較する工程、ならびに、
前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つと、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報とを比較する工程、
により、前記処理を行う工程と、
を含む、方法。
【００１２】
開示された実施形態において、前記第１の目標物および第２の目標物のうち１つは、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、前記第１の目標物および第２の目標物の他方はツールを含み、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標を処理する工程は、前記インプラントに対するツールの相対ポジションを追跡する工程を含む。
【００１３】
いくつかの実施形態において、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標を処理する工程は、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち１つであって前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない座標の相対座標値を無効化する工程を含む。さらにまたは代替的に、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標を処理する工程は、前記相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つの座標の相対座標値を無効化する工程を含む。
【００１４】
開示された実施形態において、前記方法は、前記磁界のうち少なくとも１つが前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに対して既知の方位を有するように前記磁界発生器のうち少なくとも１つを配置することにより、前記演繹的ポジション情報を提供する工程を含む。典型的には、前記磁界発生器のうち少なくとも１つを配置する工程は、前記磁界のうち少なくとも１つの方位を示す指標を、前記磁界発生器のうち少なくとも１つに印付けする工程を含む。
【００１５】
別の実施形態において、前記方法は、前記第１の目標物からの第１の距離において軸に沿って前記第１の磁界発生器を配置することにより前記演繹的ポジション情報を提供する工程と、前記軸に沿って前記第１の距離と異なる前記第１の目標物からの第２の距離において前記第１の目標物の反対側に前記第２の磁界発生器を配置して、前記第１の目標物において測定された前記第１の磁界および第２の磁界が異なる大きさを有するようにする工程と、を含む。
【００１６】
さらに別の実施形態において、前記第１の磁界発生器および第２の磁界発生器は、第１の軸および第２の軸をそれぞれ有し、前記方法は、前記第１の軸および第２の軸が平行となるように前記第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を互いに既知の距離で配置することにより、前記演繹的ポジション情報を提供する工程を含む。
【００１７】
さらに別の実施形態において、前記方法は、前記第１の目標物および第２の目標物の位置座標の有効範囲を特定する可動範囲を画定することにより前記演繹的ポジション情報を提供する工程と、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つが前記可動範囲から外れるように、前記第１の磁界発生器を前記第１の目標物および第２の目標物から十分な距離で配置する工程とを含む。
【００１８】
典型的には、前記第１の磁界および第２の磁界は、双極子磁界および部分双極子磁界（semi-dipole magnetic fields）のうち少なくとも１つを含む。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、以下の方法が提供される。ポジション追跡方法において、
位置パッド中の共通軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定された同軸対の第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、目標物の近隣において第１の磁界および第２の磁界をそれぞれ生成する工程と、
前記目標物と関連付けられたポジションセンサを用いて前記第１の磁界および第２の磁界を測定する工程と、
前記測定された第１の磁界および第２の磁界および前記既知のオフセットに基づいて、前記位置パッドに対する前記目標物の明確なポジション座標を計算する工程と、
を含む、方法。
【００２０】
いくつかの実施形態において、前記方法は、それぞれ異なる軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定された１つ以上のさらなる同軸対の磁界発生器を用いてさらなる磁界を生成する工程と、前記さらなる磁界を前記ポジションセンサによって測定する工程とを含み、前記明確なポジション座標を計算する工程は、前記測定されたさらなる磁界および前記各既知のオフセットに応答して前記座標を計算する工程を含む。
【００２１】
典型的には、前記第１の磁界および第２の磁界を生成する工程は、それぞれ異なる第１および第２の周波数を有する第１および第２の駆動信号のそれぞれで前記第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を駆動する工程を含む。
【００２２】
さらに、本発明の一実施形態によれば、以下が提供される。ポジション追跡システムにおいて、
異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器であって、第１の目標物および第２の目標物の近隣において各第１の磁界および第２の磁界を生成するように構成された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器と、
前記第１の目標物および第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサであって、前記第１の磁界および第２の磁界を測定するように構成された第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサと、
プロセッサであって、前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算し、前記第２の磁界に応答して前記第１の目標物の前記第２の目標物に対する第２の潜在的相対座標を計算し、前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較すること、ならびに前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報と比較することにより前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標を処理するように構成された、プロセッサと、
を含む、システム。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、さらに以下が提供される。ポジション追跡システムにおいて、
共通軸に沿って互いから既知のオフセットで固定された同軸対の第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を含む位置パッドであって、前記第１の磁界発生器および第２の磁界発生器は、目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界をそれぞれ生成するように構成される、位置パッドと、
前記目標物と関連付けられたポジションセンサであって、前記第１の磁界および第２の磁界を測定するように構成されたポジションセンサと、
前記測定された第１の磁界および第２の磁界、および前記既知のオフセットに基づいて、前記位置パッドに対する前記目標物の明確なポジション座標を計算するように構成されたプロセッサと、
を含む、システム。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、さらに以下が提供される。ポジション追跡システムにおいて用いられるコンピュータソフトウェア製品であって、前記製品は、プログラム命令が保存されたコンピュータ可読媒体を含み、前記命令は、コンピュータによって読み取られると、前記コンピュータに、異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を制御させて、第１の目標物および第２の目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界をそれぞれ生成させて、前記第１の目標物および第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサからの前記第１の磁界および第２の磁界の測定を受容させ、前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算させ、前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算させ、かつ、前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較し、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つと、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報とを比較することにより、前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および第２の潜在的相対座標を処理させる、製品。
【００２５】
本発明は、以下のその実施形態の詳細な説明を図面と共に参照することにより、完全に理解される。
【００２６】
〔実施形態の詳細な説明〕
〔システムの説明〕
典型的な磁気ベースのポジション感知システム、例えば、上述の参考文献中で引用されたシステムにおいて、外部で生成された磁界により、センサユニット中に配置された受信器、例えば、センサコイル中にポジション応答電流（position-responsive electrical currents）が誘発される。このようなシステムの医療的な適用において、前記センサユニットが、医療インプラント、プローブまたは別の医療ツール中にはめ込まれる。前記センサユニット内部のセンサ制御ユニットが、前記受信器から信号を取得し、ポジション情報を計算し、前記情報を外部システムに送信する。前記外部システムは、前記センサユニットから受信されたポジション情報に基づいて、前記センサユニットの位置（location）および方位（orientation）を計算する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態による外科手術において用いられる磁気ポジション追跡システム２０を概略的に絵で表した図である。外科医２２は、医療ツール２４を用いて患者２３に医療処置を行う。参照符号２６Ａおよび２６Ｂで図示される、整形外科用インプラント２６は、本例において前記患者の脚部３０内に存在する手術部位において、前記患者の身体内に導入される。前記追跡システムは、前記処置、本例においては膝関節手術を実施する際に、インプラント２６およびツール２４のポジションを測定および提示することによって外科医をガイドする。前記システムは、前記手術部位を含む可動範囲全体にわたって位置座標および方位座標を測定する。
【００２８】
詳細には、システム２０は、インプラント２６のうち１つ（または両方）に対するツール２４の相対ポジション座標の計算および提示を行う。例えば、いくつかの実施形態において、ツール２４は、インプラント２６の骨部中への挿入および／または骨部外への摘出に用いられる挿入ツールを含む。前記インプラントに対するツール２４の相対座標を提示することにより、前記ポジション追跡システムは、前記外科医が前記ツールを用いて前記インプラントに正確に接近する作業を支援し、これにより、周辺組織に発生する損傷を最小化する。
【００２９】
さらにまたは代替的に、前記相対座標の計算および提示は、他の状況または適用、例えば、脊柱外科手術における脊柱茎スクリュー（spine pedicle screws）のナビゲーションおよび基準パッチ（reference patch）に相対するカテーテルのナビゲーションにおいて所望される場合がある。
【００３０】
ツール２４およびインプラント２６の座標は、磁界発生器、例えば、位置パッド３４を用いて測定される。位置パッド３４は、患者の身体に取り付けるか、または、任意の適切な外部固定具を用いて配置することができる。図１の例において、参照符号３４Ａおよび３４Ｂで図示された２つのパッドが、インプラント２６Ａおよび２６Ｂ近隣の患者のふくらはぎ（calf）および大腿部上に配置される。信号生成器ユニット３８は、位置パッド３４を駆動する駆動信号を生成する。パッド３４は典型的には、磁界生成コイルを含む。これらの磁界生成コイルは、前記駆動信号に応答して、前記可動範囲全体にわたり磁界を生成する。前記位置パッドは典型的にはケーブル４４によってユニット３８に接続されるが、無線接続も実現可能である。
【００３１】
インプラント２６およびツール２４は、小型の無線センサユニットを含む。これらの無線センサユニットについて、本明細書中以下に詳述する。各センサユニットは、自身の近隣の磁界を感知するように設計されたポジションセンサを含む。位置パッド３４によって生成された磁界は、ツール２４およびインプラント２６中にはめ込まれたセンサユニットのポジションセンサ中に電流を誘発する。これらの誘発された電流に応答して、各センサユニット中の制御回路および通信回路は、当該インプラントまたはツールの位置および方位を示すポジション信号を生成および送信する。無線センサユニットを多様な一時的マーカデバイス、例えば、骨部中に一時的に挿入され処置後に除去されるマーカデバイス中にはめ込むことも可能である。
【００３２】
これらのポジション信号は、無線制御ユニット４０によって受信される。この無線制御ユニット４０は、コンピュータ４１に接続される。コンピュータ４１は、システム２０のメインシステムコントローラとして機能する。いくつかの実施形態において、コンピュータ４１は、受信された信号を処理し、インプラント２６に対するツール２４の相対ポジション（位置および方位）座標を、前記位置パッドに対するこれらインプラント２６のポジションに関係なく計算する。これらの結果は典型的には、ディスプレイ４２上で前記外科医に提示される。
【００３３】
典型的には、コンピュータ４１は、本明細書中に記載した機能を実行するためにソフトウェア中にプログラムされた汎用コンピュータを含む。前記ソフトウェアは、電子形態で例えばネットワークを介して前記コンピュータにダウンロードしてもよいし、あるいは、有形媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭによって前記コンピュータ上に供給してもよい。コンピュータ４１は、スタンドアロンユニットとしてインプリメントしてもよいし、あるいは、システム２０の他のコンポーネントと一体化してもよい。
【００３４】
図１に示すシステムは、整形外科的適用に関連する。この種のポジション追跡システムに関するさらなる詳細について、上述の米国特許出願第１１／０６３，０９４号に記載がある。本発明の原理が実施可能な整形外科的適用のための別の類似のシステムについて、現在は２００５年２月１８日に米国特許出願第１１／０６２，２５８号として出願されている、２００４年３月５日出願の米国仮特許出願第６０／５５０，９２４号に記載されている。これらの出願全ては本特許出願の譲受人に譲渡されており、これらの開示内容は参照することにより本明細書中に組み込むものとする。
【００３５】
本明細書中以下に説明するように、前記ポジションセンサによって行われる磁界強さ測定によって、場合によっては不明確な位置計算が生じる場合がある。本明細書中以下に記載する方法およびシステムは、これらの不明確性を解消して、前記インプラントに対する前記ツールの真正な相対位置（true relative location）を提供する。
【００３６】
図２は、本発明の一実施形態による位置パッド３４を概略的に絵で表した図である。パッド３４は、ベース５０を含む。このベース５０は、前記位置パッドを患者の身体に取り付けるために用いられる。前記位置パッドは、少なくとも１つの磁界生成コイル５４を含む。この磁界生成コイル５４は、ケーブル４４を通じて送信された駆動信号に応答して、双極子磁界または部分双極子磁界（semi-dipole magnetic field）を生成する。いくつかの実施形態において、パッド３４上に図示された矢印５８は、前記位置パッドによって生成された磁界に対して既知の方向に整列される。矢印５８は、以下に説明するように、測定不明確性の解消を支援する。
【００３７】
図３は、本発明の一実施形態による、インプラント２６およびツール２４中に含まれるセンサユニット６２を概略的に絵で表した図である。センサユニット６２は、ポジションセンサ６６を含む。このポジションセンサ６６は典型的には、前記センサユニットの近隣で付加された磁界を感知する３つの磁界感知コイルを含む。いくつかの実施形態において、電力コイル７０は、センサユニット６２の電源として機能する。前記電力コイルは典型的には、外部駆動アンテナ（図１に示す無線制御ユニット４０の一部であってもよい）からの誘導結合により、無線周波数（ＲＦ）エネルギーを受信する。あるいは、センサユニット６２中のバッテリ（図示せず）または他の適切な手段により、電力を供給してもよい。通信コイル７４を用いて、前記センサユニットからのポジション信号を無線制御ユニット４０に送信する。あるいは、センサユニット６２のコイルまたは電力コイル７０のいずれかを用いてポジション信号の送信を行って、別個の通信コイルが必要になるのを回避してもよい。
【００３８】
ポジションセンサ６６ならびにコイル７０および７４は、センサ制御ユニット７８に接続される。位置パッド３４によって生成された磁界により、ポジションセンサ６２中の磁界感知コイルにわたって、上述したように時変信号電圧（time-varying signal voltages）が誘発される。ユニット７８は、前記信号電圧を受信し、これらの電圧に応答してポジション信号を生成する。ユニット７８は、通信コイル７４を駆動して、外部システム、典型的には無線制御ユニット４０中の受信アンテナにポジション信号を送信する。図３は、例示的センサユニット構成を示す。上述したように、他の任意の適切な電気的構成および／または機械的構成を用いて、異なる医療インプラントおよび医療ツールに適合するようにセンサユニット６２を実施してもよい。
【００３９】
〔ポジション測定における不明確性〕
以下の記載において、位置パッド３４中の磁界生成コイル５４によって生成された磁界は実質的に双極子磁界であると仮定する。また、ポジションセンサ６２は、（例えば、３本の相互に直交する軸に沿って方向付けられた３つの磁界感知コイルを用いることにより）磁界の３つの直交成分を測定すると仮定する。これらの仮定において、以下の３つの方程式を解くことにより、特定の位置パッドに対するセンサ６２の位置座標を決定することができる。
【数１】
【数２】
【数３】
【００４０】
上記方程式において、Ｂx、ＢyおよびＢzはそれぞれ、磁界生成コイル５４によって生成された双極子磁界のｘ軸成分、ｙ軸成分およびｚ軸成分を示す。一般性を喪失することなく、前記磁気双極子は、ｘ軸に沿って方向付けられると仮定する。座標ｘ、ｙおよびｚは、磁界生成コイルに対するポジションセンサの３つの位置座標を示す。
【００４１】
システム２０を操作する間、ツール２４またはインプラント２６のいずれかの中のポジションセンサ６２は、Ｂx、ＢyおよびＢzを測定する。いくつかの実施形態において、コンピュータ４１は、上記方程式［１］〜［３］を解いて、パッド３４に対するセンサ６２のｘ位置座標、ｙ位置座標およびｚ位置座標を導出する。前記双極子磁界の対称性により、上記方程式［１］〜［３］を解く｛ｘ、ｙ、ｚ｝位置座標のいずれについても、｛−ｘ、−ｙ、−ｚ｝によって与えられた位置座標も解となる。前記｛−ｘ、−ｙ、−ｚ｝位置座標をミラー座標と呼ぶ。前記位置計算におけるこれらの不明確性は、システム２０における不明確なポジション追跡測定および／または誤ったポジション追跡測定を導く可能性がある。
【００４２】
図４は、本発明の一実施形態による不明確なポジション測定を図式的に示す略図である。図４は、単一の位置パッド３４によって生成される磁界をそれぞれ測定する単一のツール２４および単一のインプラント２６のポジションセンサの真正位置座標およびミラー位置座標を示す。
【００４３】
ツール２４中のポジションセンサは、パッド３４によって生成された磁界を測定する。この測定に基づいて、コンピュータ４１は、上記方程式［１］〜［３］の２つの解を計算する。これらの解のうち１つはツール２４の真正位置座標８２に対応し、他方の解は前記ツールのミラー位置座標９０に対応する。利用可能な測定情報を与えられると、コンピュータ４１は、これら２つの解のうちどちらが前記ツールの正確な位置に対応するのかを決定する方法を持たなくなる。
【００４４】
インプラント２６中のポジションセンサは、パッド３４によって生成された磁界も測定し、コンピュータ４１は、この測定に基づいて方程式［１］〜［３］の２つの解を導出する。これら２つの解のうち１つは、インプラント２６の真正位置座標８６に対応する。他方の解は、前記インプラントのミラー位置座標９４に対応する。ここでも、コンピュータ４１は、これら２つの解のうちどちらが前記インプラントの正確な位置に対応するのかを決定する方法を持たなくなる。
【００４５】
上述したように、コンピュータ４１は、インプラント２６に対するツール２４の相対位置座標を計算および提示する。前記不明確な位置計算に起因して、コンピュータ４１は、図４中にベクトルＴＴ、ＭＭ、ＭＴおよびＴＭで図示された、４つの潜在的相対位置座標を考えなくてはならなくなる。ベクトルＴＴは、前記インプラントの真正位置に対する、前記ツールの真正位置の相対位置を示す。ベクトルＭＭは、前記インプラントのミラー位置に対する、前記ツールのミラー位置の相対位置を示す。ベクトルＴＭは、前記インプラントのミラー位置に対する、前記ツールの真正位置の相対位置を示す。最後に、ベクトルＭＴは、前記インプラントの真正位置に対する、前記ツールのミラー位置の相対位置を示す。前記利用可能な情報に基づいて、コンピュータ４１は、４つのベクトルのうちどれがインプラント２６に対するツール２４の正確な相対位置座標に対応するのかを決定する方法を持たなくなる。
【００４６】
〔不明確性の解決方法〕
いくつかの実施形態において、不明確な位置計算を解決し、インプラント２６に対するツール２４の正確な相対位置座標を決定するために、システム２０は、２つの位置パッド３４と、前記位置パッドのうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関連する演繹的ポジション情報とを用いる。
【００４７】
図５は、本発明の一実施形態による２つの位置パッド３４に対する不明確なポジション測定を図式的に示す略図である。図５は、２つの位置パッド３４Ａおよび３４Ｂ（それぞれパッド１およびパッド２として図示）に対する単一のツール２４および単一のインプラント２６の異なる真正座標およびミラー座標を示す。以下の表は、図５中に図示された６つの座標を示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
前記不明確な位置計算の結果、コンピュータ４１は、インプラント２６に対するツール２４の８つの潜在的相対座標を考えなくてはならなくなる。これら８つの潜在的相対座標を以下の表に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
パッド１の磁界を用いて、これらの相対座標のうち４つ（ＴＴ１、ＭＭ１、ＴＭ１およびＭＴ１）を測定した。これらのベクトルを群１に属しているものとして呼ぶ。残りの４つのベクトル（ＴＴ１、ＭＭ１、ＴＭ１およびＭＴ１）をパッド２の磁界を用いて測定し、群１に属するものとして呼ぶ。
【００５２】
図６は、本発明の一実施形態による測定不明確性を解消する方法を概略的に示すフローチャートである。この方法は、測定工程１２０において、システム２０が２つの位置パッド３４を用いて磁界測定を行うことにより開始する。これらの磁界測定を用いて、コンピュータ４１は、潜在的ベクトル計算工程１２２において、潜在的相対座標ベクトルを計算する。上記図５に記載の実施形態において、例えば、コンピュータ４１は、ＴＴ１、ＴＭ１、ＭＴ１、ＭＭ１、ＴＴ２、ＴＭ２、ＭＴ２、およびＭＭ２として図示される８つのベクトルを計算する。
【００５３】
ここで、第１の不明確性解決工程１２４において、コンピュータ４１は、両方の位置パッドによって同様に測定されなかった潜在的相対座標を無効化する。この機構の背後にある論法は、正確な相対座標値は、位置、または当該位置の測定に用いられる位置パッドの同一性に依存しないということである。よって、パッド１およびパッド２の磁界を用いて、正確な相対座標を同様に（すなわち、測定エラーに関連する受容可能な許容マージン内で）測定する必要がある。
【００５４】
換言すれば、コンピュータ４１は、群１および群２のどちらにも現れない全ベクトルを無効化または除外することができる。特定のベクトルが群１および群２のどちらにも現れない場合、当該ベクトルは、前記正確な相対座標に対応し得る（ただし、必ずしもそうではない）。従って、工程１２４において、コンピュータ４１は、群１および群２中のベクトルを比較し、群１および群２のどちらにも表れるベクトルのみを考える。例えば、上記図５を検討すると、前記ベクトルのうち半分（すなわち、ベクトルＴＭ１、ベクトルＭＴ１、ベクトルＴＭ２およびベクトルＭＴ２）を無効化することができることが分かる。これらのベクトルはいずれも、反対側の群中に同様の対応物を持たない。
【００５５】
しかし、前記ＴＭベクトルおよびＭＴベクトルの無効化後にも、いくつかの不明確性が未解消のまま残っている。特に、群１中のベクトルＴＴ１は群２中のベクトルＴＴ２に類似し、群１中のベクトルＭＭ１は群２中のベクトルＭＭ２に類似する。残っている前記不明確性を解消するため、コンピュータ４１は、第２の不明確性解決工程１２６において、前記位置パッドのうち少なくとも１つに対する、前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関連する演繹的ポジション情報を用いる。コンピュータ４１は、前記演繹的ポジション情報と一致しない潜在的相対座標を無効化する。
【００５６】
この演繹的情報を提供する１つの例示的方法では、前記インプラントのうちの１つに対する、前記位置パッドのうち１つの方位を事前に固定する。いくつかの実施形態において、外科医は、前記位置パッドのうち１つを取り付ける際に、このパッド上に付与された矢印５８が前記インプラントのうち１つの方向を指すように、取り付ける。
【００５７】
一般性を喪失することなく、前記パッドの矢印５８はｘ軸の正方向に沿って指すものと仮定する。この情報を用いて、コンピュータ４１は、負のｘ軸成分を有するあらゆるベクトルを無効化することができる。上記図５の例において、前記演繹的情報により、コンピュータ４１は、負のｘ軸成分を有するベクトルＭＭ１およびＭＭ２を無効化することができ、インプラント２６に対するツール２４の正確な相対座標に実際に対応するベクトルＴＴ１およびＴＴ２を決定することができる。あるいは、少なくとも１つの位置パッドと少なくとも１つのポジションセンサとの間の既知の方位を定めるために、他の任意の適切な方法を用いて、位置パッド３４は、印付けされ、かつ／または取り付けられてもよい。ポジションセンサおよび位置パッドに関連する他の種類のポジション情報を用いてもよい。
【００５８】
よって、前記２つの不明確性解決工程１２４および１２６の後、コンピュータ４１は、前記潜在的相対ベクトルのうち１つを除く全てを無効化する。残りのベクトルは、インプラント２６に対するツール２４の正確な相対座標に対応する。
【００５９】
別の実施形態において、さらなる技術を用いて、演繹的ポジション情報を利用し、双極子測定の不明確性を解消することができる。例えば、特定の軸に沿ってインプラントから異なる距離にかつ前記軸の両側に２つの位置パッドを配置することにより、前記不明確性を解消することができる。前記インプラントにおいて感知された磁界の絶対的大きさは、より遠方の位置パッドよりも、より近くの位置パッドの方が大きくなる。前記２つの位置パッドによって生成された磁界強さの大きさを比較することにより、前記不明確性を解消することができる。この場合、当該演繹的ポジション情報は、問題の軸に沿ったインプラントと２つの位置パッドとの間の距離の既知の差を含む。この技術を一般化して、２次元または３次元における測定不明確性を除去することができる。
【００６０】
さらに別の実施形態において、位置パッド３４のうち１つの中の磁界生成コイル５４からの既知の距離において、さらなる磁界生成コイルを配置することができる。前記さらなる磁界生成コイルを配置する際、その軸が前記位置パッドのコイル５４の軸に平行となるように、配置する。その後、インプラント２６に対するツール２４の相対座標を、前記磁界生成コイルそれぞれを用いて、不明確性無しに測定する。この場合、当該演繹的ポジション情報は、前記２つのコイルの既知の相対位置を含む。
【００６１】
別の実施形態において、位置パッド３４のうち１つを前記可動範囲からさらに離して配置して、不明確な位置座標が事前に規定された可動範囲から外れるようにする。測定された座標を前記可動範囲内に収まる値に限定すると、真正座標とミラー座標とを区別することが可能になる。この場合、当該演繹的ポジション情報は、前記遠方の位置パッドに対する可動範囲の既知の境界を含む。
【００６２】
〔単一の位置パッドを用いた不明確性の解決〕
別の実施形態において、複数の磁界生成コイルを有する単一の位置パッドを用いて双極子磁界の不明確性を解消することができる。
【００６３】
図７Ａは、本発明の一実施形態による位置パッド１３０を概略的に絵で表した図である。位置パッド１３０は、６つの磁界生成コイル１３４Ａ〜１３４Ｆを含む。これらの磁界生成コイルは、コイルの３つの対として構成され、各コイル対は、残り２つの対に直交する平面において方向付けられる。換言すれば、２つのコイルはＸ−Ｙ平面内に方向付けられ、２つのコイルはＸ−Ｚ平面内に方向付けられ、２つのコイルはＹ−Ｚ平面内に方向付けられる。これらのコイルは、前記位置パッドの中心から既知のオフセットで配置される。
【００６４】
図７Ｂは、本発明の一実施形態による、位置パッド１３０を用いて測定の不明確性を解消する方法を図式的に示す略図である。図７Ｂは、パッド１３０のコイル１３４Ａ〜１３４Ｆを示す。一般性を喪失することなく、前記座標システムの原点を前記位置パッドの中心となるように選択する。前記原点からのコイル１３４Ａ〜１３４Ｆのオフセットをそれぞれ−Δｘ、Δｘ、−Δｙ、Δｙ、−ΔｚおよびΔｚとして示す。
【００６５】
本例において、パッド１３０は、全オフセットが互いに等しくかつ約１ｃｍであるように構成されている。しかし、他の任意の適切な構成を用いてもよい。さらにまたは代替的に、非直交のコイル構成を用いてもよい。前記例示的なパッド１３０の構成は６個の磁界生成コイルを含むが、既知の相互オフセットを有する２つ以上のコイルの他の任意の適切な構成を用いてもよい。
【００６６】
図中に示すセンサユニット６２は、インプラント２６、ツール２４または他の任意の適切な追跡目標物中にはめ込むことができる。典型的には、センサユニット６２のポジション座標を、コイル１３４Ａ〜１３４Ｆそれぞれに対して測定する。前記原点に対するこれらの６つの測定値および前記コイルのオフセットの既知の値を用いて、センサユニット６２の真正ポジション（位置および方位）座標を不明確性無しに決定することができる。
【００６７】
いくつかの実施形態において、これらのコイルを異なる周波数を有する各駆動信号によって駆動し、生成された磁界の異なる周波数を用いて、前記ポジション測定を適切なコイルと関連付けることができる。あるいは、これらのコイルを時分割多重化（ＴＤＭ）スキームによって一つずつ駆動してもよい。センサユニット６２によって生成されたポジション信号を前記ＴＤＭタイミングと同期させることにより、各ポジション測定を適切な磁界生成コイルと関連付けることができる。
【００６８】
本明細書中に説明した方法は単一の相対座標の計算について説明したが、この方法を用いて、目標物、例えば、インプラント、医療器具およびツールと関連付けられた任意数のポジションセンサ間の相対座標を計算することできる。
【００６９】
よって、上述した実施形態は例示目的のために引用したものであり、また、本発明は、本明細書中上記にて特定に図示および記載したものに限定されないことが理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、本明細書中上述した多様な特徴の組合せおよびサブコンビネーションの両方や、当業者が上記記載を読んだ場合に想起するその変更および改変ならびに従来技術において開示されていない変更および改変を含む。
【００７０】
〔実施の態様〕
（１） ポジション追跡の方法において、
異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、第１の目標物および第２の目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成する工程と、
前記第１の目標物および第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサを用いて、前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定する工程と、
前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算し、前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算する工程と、
前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する工程であって、
前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較する工程、ならびに、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報と比較する工程、
により、前記処理を行う工程と、
を含む、方法。
（２） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち一方は、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち他方は、ツールを含み、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する前記工程は、前記インプラントに対する前記ツールの相対ポジションを追跡する工程を含む、方法。
（３） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する前記工程は、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうちの一方の相対座標値であって、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない相対座標値、を無効化する工程を含む、方法。
（４） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する前記工程は、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つにおける相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記相対座標値を無効化する工程を含む、方法。
（５） 実施態様１に記載の方法において、
前記磁界のうち少なくとも１つが前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに対して既知の方位を有するように前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つを配置することにより、前記演繹的ポジション情報を提供する工程、
を含む、
方法。
（６） 実施態様５に記載の方法において、
前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つを配置する前記工程は、前記磁界のうち前記少なくとも１つの方位を示す指標を、前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つに印付けする工程を含む、方法。
（７） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の目標物からの第１の距離において軸に沿って前記第１の磁界発生器を配置することにより前記演繹的ポジション情報を提供する工程と、
前記軸に沿って前記第１の距離と異なる前記第１の目標物からの第２の距離において前記第１の目標物の反対側に前記第２の磁界発生器を配置して、前記第１の目標物において測定された前記第１の磁界および前記第２の磁界が異なる大きさを有するようにする工程と、
を含む、
方法。
（８） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器は、第１の軸および第２の軸をそれぞれ有し、
前記方法は、
前記第１の軸および前記第２の軸が平行となるように前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器を互いから既知の距離で配置することにより、前記演繹的ポジション情報を提供する工程、
を含む、方法。
（９） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の目標物および前記第２の目標物の位置座標の有効範囲を特定する可動範囲を画定することにより前記演繹的ポジション情報を提供する工程と、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つが前記可動範囲から外れるように、前記第１の目標物および前記第２の目標物から十分な距離で前記第１の磁界発生器を配置する工程と、
を含む、方法。
（１０） 実施態様１に記載の方法において、
前記第１の磁界および前記第２の磁界は、双極子磁界および部分双極子磁界のうち少なくとも１つを含む、方法。
【００７１】
（１１） ポジション追跡のための方法において、
位置パッド中の共通軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定された、同軸対の第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、目標物の近隣において第１の磁界および第２の磁界をそれぞれ生成する工程と、
前記目標物と関連付けられたポジションセンサを用いて前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定する工程と、
測定された前記第１の磁界および前記第２の磁界、ならびに前記既知のオフセットに基づいて、前記位置パッドに対する前記目標物の明確なポジション座標を計算する工程と、
を含む、方法。
（１２） 実施態様１１に記載の方法において、
それぞれの異なる軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定された、１つ以上の追加的な同軸対の磁界発生器を用いて、追加的な磁界を生成する工程と、
前記追加的な磁界を前記ポジションセンサによって測定する工程と、
を含み、
前記明確なポジション座標を計算する前記工程は、測定された前記追加的な磁界および前記それぞれの既知のオフセットに応答して前記座標を計算する工程を含む、方法。
（１３） 実施態様１１に記載の方法において、
前記第１の磁界および前記第２の磁界を生成する前記工程は、それぞれ異なる第１の周波数および第２の周波数を有する第１の駆動信号および第２の駆動信号のそれぞれで前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器を駆動する工程を含む、方法。
（１４） ポジション追跡システムにおいて、
異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器、および第２の磁界発生器であって、第１の目標物および第２の目標物の近隣において第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成するように構成された、第１の磁界発生器、および第２の磁界発生器と、
前記第１の目標物および前記第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサ、および第２のポジションセンサであって、前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定するように構成された、第１のポジションセンサ、および第２のポジションセンサと、
プロセッサであって、前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算し、前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算し、前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較すること、ならびに前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報と比較することにより、前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理するように構成された、プロセッサと、
を含む、システム。
（１５） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち一方は、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち他方は、ツールを含み、
前記プロセッサは、前記インプラントに対する前記ツールの相対ポジションを追跡するように構成される、システム。
（１６） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうちの一方の相対座標値であって、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない相対座標値、を無効化するように構成される、システム。
（１７） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つにおける相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記相対座標値を無効化するように構成される、システム。
（１８） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つは、前記磁界のうち少なくとも１つが前記ポジションセンサのうち前記少なくとも１つに対して既知の方位を有するように、配置され、これにより、前記演繹的ポジション情報を提供する、システム。
（１９） 実施態様１８に記載のシステムにおいて、
前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つは、前記磁界のうち前記少なくとも１つの前記方位を示す指標を含む、システム。
（２０） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記第１の磁界および前記第２の磁界は、双極子磁界および部分双極子磁界のうち少なくとも１つを含む、システム。
【００７２】
（２１） ポジション追跡システムにおいて、
共通軸に沿って互いから既知のオフセットで固定された、同軸対の第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を含む位置パッドであって、前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器は、目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成するように構成される、位置パッドと、
前記目標物と関連付けられたポジションセンサであって、前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定するように構成された、ポジションセンサと、
測定された前記第１の磁界および前記第２の磁界、ならびに前記既知のオフセットに基づいて、前記位置パッドに対する前記目標物の明確なポジション座標を計算するように構成された、プロセッサと、
を含む、システム。
（２２） 実施態様２１に記載のシステムにおいて、
前記位置パッドは、それぞれの異なる軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定され、追加的な磁界を生成するように構成された、１つ以上の追加的な同軸対の磁界発生器を含み、
前記ポジションセンサは、前記追加的な磁界を測定するようにさらに構成され、
前記プロセッサは、測定された前記追加的な磁界および前記それぞれ既知のオフセットに応答して、前記明確なポジション座標を計算するように構成される、システム。
（２３） 実施態様２１に記載のシステムにおいて、
前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器は、異なる第１の周波数および第２の周波数それぞれを有する第１の駆動信号および第２の駆動信号それぞれで駆動される、システム。
（２４） ポジション追跡システムにおいて用いられるコンピュータソフトウェア製品において、
前記製品は、プログラム命令が保存されたコンピュータ可読媒体を含み、
前記命令は、コンピュータによって読み取られると、前記コンピュータに、
第１の目標物および第２の目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成させるように、異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を制御させ、
前記第１の目標物および前記第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサから前記第１の磁界および前記第２の磁界の測定を受容させ、
前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算させ、
前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算させ、
前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較し、かつ前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報と比較することにより、前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理させる、
製品。
（２５） 実施態様２４に記載の製品において、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち一方は、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち他方は、ツールを含み、
前記命令は、前記コンピュータに、前記インプラントに対する前記ツールの相対ポジションを追跡させる、製品。
（２６） 実施態様２４に記載の製品において、
前記命令は、前記コンピュータに、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうちの一方の相対座標値であって、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない相対座標値、を無効化させる、製品。
（２７） 実施態様２４に記載の製品において、
前記命令は、前記コンピュータに、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つにおける相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記相対座標値を無効化させる、製品。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による、外科手術において用いられる磁気位置追跡システムを概略的に絵で表した図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による位置パッドを概略的に絵で表した図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態によるセンサユニットを概略的に絵で表した図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による不明確位置測定を図式的に示す略図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態による不明確位置測定を図式的に示す略図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態による測定不明確性を解消する方法を図式的に示すフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の別の実施形態による位置パッドを概略的に絵で表した図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の別の実施形態による測定不明確性を解消する方法を図式的に示す略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポジション追跡のための方法において、
異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、第１の目標物および第２の目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成する工程と、
前記第１の目標物および第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサを用いて、前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定する工程と、
前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算し、前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算する工程と、
前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する工程であって、
前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較する工程、ならびに、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つ、および前記ポジションセンサのうち少なくとも１つ、に関する演繹的ポジション情報と比較する工程、
により、前記処理を行う工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち一方は、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち他方は、ツールを含み、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する前記工程は、前記インプラントに対する前記ツールの相対ポジションを追跡する工程を含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する前記工程は、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうちの一方の相対座標値であって、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない相対座標値、を無効化する工程を含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する前記工程は、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つにおける相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記相対座標値を無効化する工程を含む、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、
前記磁界のうち少なくとも１つが前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに対して既知の方位を有するように前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つを配置することにより、前記演繹的ポジション情報を提供する工程、
を含む、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つを配置する前記工程は、前記磁界のうち前記少なくとも１つの方位を示す指標を、前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つに印付けする工程を含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の目標物からの第１の距離において軸に沿って前記第１の磁界発生器を配置することにより前記演繹的ポジション情報を提供する工程と、
前記軸に沿って前記第１の距離と異なる前記第１の目標物からの第２の距離において前記第１の目標物の反対側に前記第２の磁界発生器を配置して、前記第１の目標物において測定された前記第１の磁界および前記第２の磁界が異なる大きさを有するようにする工程と、
を含む、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器は、第１の軸および第２の軸をそれぞれ有し、
前記方法は、
前記第１の軸および前記第２の軸が平行となるように前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器を互いから既知の距離で配置することにより、前記演繹的ポジション情報を提供する工程、
を含む、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の目標物および前記第２の目標物の位置座標の有効範囲を特定する可動範囲を画定することにより前記演繹的ポジション情報を提供する工程と、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つが前記可動範囲から外れるように、前記第１の目標物および前記第２の目標物から十分な距離で前記第１の磁界発生器を配置する工程と、
を含む、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の磁界および前記第２の磁界は、双極子磁界および部分双極子磁界のうち少なくとも１つを含む、方法。
【請求項１１】
ポジション追跡のための方法において、
位置パッド中の共通軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定された、同軸対の第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、目標物の近隣において第１の磁界および第２の磁界をそれぞれ生成する工程と、
前記目標物と関連付けられたポジションセンサを用いて前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定する工程と、
測定された前記第１の磁界および前記第２の磁界、ならびに前記既知のオフセットに基づいて、前記位置パッドに対する前記目標物の明確なポジション座標を計算する工程と、
を含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
それぞれの異なる軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定された、１つ以上の追加的な同軸対の磁界発生器を用いて、追加的な磁界を生成する工程と、
前記追加的な磁界を前記ポジションセンサによって測定する工程と、
を含み、
前記明確なポジション座標を計算する前記工程は、測定された前記追加的な磁界および前記それぞれ既知のオフセットに応答して前記座標を計算する工程を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法において、
前記第１の磁界および前記第２の磁界を生成する前記工程は、それぞれ異なる第１の周波数および第２の周波数を有する第１の駆動信号および第２の駆動信号のそれぞれで前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器を駆動する工程を含む、方法。
【請求項１４】
ポジション追跡システムにおいて、
異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器、および第２の磁界発生器であって、第１の目標物および第２の目標物の近隣において第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成するように構成された、第１の磁界発生器、および第２の磁界発生器と、
前記第１の目標物および前記第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサ、および第２のポジションセンサであって、前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定するように構成された、第１のポジションセンサ、および第２のポジションセンサと、
プロセッサであって、前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算し、前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算し、前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較すること、ならびに前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報と比較することにより、前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理するように構成された、プロセッサと、
を含む、システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムにおいて、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち一方は、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち他方は、ツールを含み、
前記プロセッサは、前記インプラントに対する前記ツールの相対ポジションを追跡するように構成される、システム。
【請求項１６】
請求項１４に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうちの一方の相対座標値であって、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない相対座標値、を無効化するように構成される、システム。
【請求項１７】
請求項１４に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つにおける相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記相対座標値を無効化するように構成される、システム。
【請求項１８】
請求項１４に記載のシステムにおいて、
前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つは、前記磁界のうち少なくとも１つが前記ポジションセンサのうち前記少なくとも１つに対して既知の方位を有するように、配置され、これにより、前記演繹的ポジション情報を提供する、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、
前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つは、前記磁界のうち前記少なくとも１つの前記方位を示す指標を含む、システム。
【請求項２０】
請求項１４に記載のシステムにおいて、
前記第１の磁界および前記第２の磁界は、双極子磁界および部分双極子磁界のうち少なくとも１つを含む、システム。
【請求項２１】
ポジション追跡システムにおいて、
共通軸に沿って互いから既知のオフセットで固定された、同軸対の第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を含む位置パッドであって、前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器は、目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成するように構成される、位置パッドと、
前記目標物と関連付けられたポジションセンサであって、前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定するように構成された、ポジションセンサと、
測定された前記第１の磁界および前記第２の磁界、ならびに前記既知のオフセットに基づいて、前記位置パッドに対する前記目標物の明確なポジション座標を計算するように構成された、プロセッサと、
を含む、システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のシステムにおいて、
前記位置パッドは、それぞれの異なる軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定され、追加的な磁界を生成するように構成された、１つ以上の追加的な同軸対の磁界発生器を含み、
前記ポジションセンサは、前記追加的な磁界を測定するようにさらに構成され、
前記プロセッサは、測定された前記追加的な磁界および前記それぞれ既知のオフセットに応答して、前記明確なポジション座標を計算するように構成される、システム。
【請求項２３】
請求項２１に記載のシステムにおいて、
前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器は、異なる第１の周波数および第２の周波数それぞれを有する第１の駆動信号および第２の駆動信号それぞれで駆動される、システム。
【請求項２４】
ポジション追跡システムにおいて用いられるコンピュータソフトウェア製品において、
前記製品は、プログラム命令が保存されたコンピュータ可読媒体を含み、
前記命令は、コンピュータによって読み取られると、前記コンピュータに、
第１の目標物および第２の目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成させるように、異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を制御させ、
前記第１の目標物および前記第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサから前記第１の磁界および前記第２の磁界の測定を受容させ、
前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算させ、
前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算させ、
前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較し、かつ前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報と比較することにより、前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理させる、
製品。
【請求項２５】
請求項２４に記載の製品において、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち一方は、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち他方は、ツールを含み、
前記命令は、前記コンピュータに、前記インプラントに対する前記ツールの相対ポジションを追跡させる、製品。
【請求項２６】
請求項２４に記載の製品において、
前記命令は、前記コンピュータに、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうちの一方の相対座標値であって、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない相対座標値、を無効化させる、製品。
【請求項２７】
請求項２４に記載の製品において、
前記命令は、前記コンピュータに、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つにおける相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記相対座標値を無効化させる、製品。
【請求項１】
ポジション追跡のための方法において、
異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、第１の目標物および第２の目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成する工程と、
前記第１の目標物および第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサを用いて、前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定する工程と、
前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算し、前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算する工程と、
前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する工程であって、
前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較する工程、ならびに、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つ、および前記ポジションセンサのうち少なくとも１つ、に関する演繹的ポジション情報と比較する工程、
により、前記処理を行う工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち一方は、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち他方は、ツールを含み、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する前記工程は、前記インプラントに対する前記ツールの相対ポジションを追跡する工程を含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する前記工程は、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうちの一方の相対座標値であって、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない相対座標値、を無効化する工程を含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理する前記工程は、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つにおける相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記相対座標値を無効化する工程を含む、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、
前記磁界のうち少なくとも１つが前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに対して既知の方位を有するように前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つを配置することにより、前記演繹的ポジション情報を提供する工程、
を含む、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つを配置する前記工程は、前記磁界のうち前記少なくとも１つの方位を示す指標を、前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つに印付けする工程を含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の目標物からの第１の距離において軸に沿って前記第１の磁界発生器を配置することにより前記演繹的ポジション情報を提供する工程と、
前記軸に沿って前記第１の距離と異なる前記第１の目標物からの第２の距離において前記第１の目標物の反対側に前記第２の磁界発生器を配置して、前記第１の目標物において測定された前記第１の磁界および前記第２の磁界が異なる大きさを有するようにする工程と、
を含む、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器は、第１の軸および第２の軸をそれぞれ有し、
前記方法は、
前記第１の軸および前記第２の軸が平行となるように前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器を互いから既知の距離で配置することにより、前記演繹的ポジション情報を提供する工程、
を含む、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の目標物および前記第２の目標物の位置座標の有効範囲を特定する可動範囲を画定することにより前記演繹的ポジション情報を提供する工程と、
前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つが前記可動範囲から外れるように、前記第１の目標物および前記第２の目標物から十分な距離で前記第１の磁界発生器を配置する工程と、
を含む、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の磁界および前記第２の磁界は、双極子磁界および部分双極子磁界のうち少なくとも１つを含む、方法。
【請求項１１】
ポジション追跡のための方法において、
位置パッド中の共通軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定された、同軸対の第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を用いて、目標物の近隣において第１の磁界および第２の磁界をそれぞれ生成する工程と、
前記目標物と関連付けられたポジションセンサを用いて前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定する工程と、
測定された前記第１の磁界および前記第２の磁界、ならびに前記既知のオフセットに基づいて、前記位置パッドに対する前記目標物の明確なポジション座標を計算する工程と、
を含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
それぞれの異なる軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定された、１つ以上の追加的な同軸対の磁界発生器を用いて、追加的な磁界を生成する工程と、
前記追加的な磁界を前記ポジションセンサによって測定する工程と、
を含み、
前記明確なポジション座標を計算する前記工程は、測定された前記追加的な磁界および前記それぞれ既知のオフセットに応答して前記座標を計算する工程を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法において、
前記第１の磁界および前記第２の磁界を生成する前記工程は、それぞれ異なる第１の周波数および第２の周波数を有する第１の駆動信号および第２の駆動信号のそれぞれで前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器を駆動する工程を含む、方法。
【請求項１４】
ポジション追跡システムにおいて、
異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器、および第２の磁界発生器であって、第１の目標物および第２の目標物の近隣において第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成するように構成された、第１の磁界発生器、および第２の磁界発生器と、
前記第１の目標物および前記第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサ、および第２のポジションセンサであって、前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定するように構成された、第１のポジションセンサ、および第２のポジションセンサと、
プロセッサであって、前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算し、前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算し、前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較すること、ならびに前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報と比較することにより、前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理するように構成された、プロセッサと、
を含む、システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムにおいて、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち一方は、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち他方は、ツールを含み、
前記プロセッサは、前記インプラントに対する前記ツールの相対ポジションを追跡するように構成される、システム。
【請求項１６】
請求項１４に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうちの一方の相対座標値であって、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない相対座標値、を無効化するように構成される、システム。
【請求項１７】
請求項１４に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つにおける相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記相対座標値を無効化するように構成される、システム。
【請求項１８】
請求項１４に記載のシステムにおいて、
前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つは、前記磁界のうち少なくとも１つが前記ポジションセンサのうち前記少なくとも１つに対して既知の方位を有するように、配置され、これにより、前記演繹的ポジション情報を提供する、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、
前記磁界発生器のうち前記少なくとも１つは、前記磁界のうち前記少なくとも１つの前記方位を示す指標を含む、システム。
【請求項２０】
請求項１４に記載のシステムにおいて、
前記第１の磁界および前記第２の磁界は、双極子磁界および部分双極子磁界のうち少なくとも１つを含む、システム。
【請求項２１】
ポジション追跡システムにおいて、
共通軸に沿って互いから既知のオフセットで固定された、同軸対の第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を含む位置パッドであって、前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器は、目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成するように構成される、位置パッドと、
前記目標物と関連付けられたポジションセンサであって、前記第１の磁界および前記第２の磁界を測定するように構成された、ポジションセンサと、
測定された前記第１の磁界および前記第２の磁界、ならびに前記既知のオフセットに基づいて、前記位置パッドに対する前記目標物の明確なポジション座標を計算するように構成された、プロセッサと、
を含む、システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のシステムにおいて、
前記位置パッドは、それぞれの異なる軸に沿って互いからそれぞれ既知のオフセットで固定され、追加的な磁界を生成するように構成された、１つ以上の追加的な同軸対の磁界発生器を含み、
前記ポジションセンサは、前記追加的な磁界を測定するようにさらに構成され、
前記プロセッサは、測定された前記追加的な磁界および前記それぞれ既知のオフセットに応答して、前記明確なポジション座標を計算するように構成される、システム。
【請求項２３】
請求項２１に記載のシステムにおいて、
前記第１の磁界発生器および前記第２の磁界発生器は、異なる第１の周波数および第２の周波数それぞれを有する第１の駆動信号および第２の駆動信号それぞれで駆動される、システム。
【請求項２４】
ポジション追跡システムにおいて用いられるコンピュータソフトウェア製品において、
前記製品は、プログラム命令が保存されたコンピュータ可読媒体を含み、
前記命令は、コンピュータによって読み取られると、前記コンピュータに、
第１の目標物および第２の目標物の近隣に第１の磁界および第２の磁界それぞれを生成させるように、異なる第１の位置および第２の位置にそれぞれ配置された第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を制御させ、
前記第１の目標物および前記第２の目標物とそれぞれ関連付けられた第１のポジションセンサおよび第２のポジションセンサから前記第１の磁界および前記第２の磁界の測定を受容させ、
前記第１の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第１の潜在的相対座標を計算させ、
前記第２の磁界に応答して前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の第２の潜在的相対座標を計算させ、
前記第１の潜在的相対座標を前記第２の潜在的相対座標と比較し、かつ前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つを、前記磁界発生器のうち少なくとも１つおよび前記ポジションセンサのうち少なくとも１つに関する演繹的ポジション情報と比較することにより、前記第２の目標物に対する前記第１の目標物の正確な相対座標を決定するために、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標を処理させる、
製品。
【請求項２５】
請求項２４に記載の製品において、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち一方は、患者の身体に挿入されたインプラントを含み、
前記第１の目標物および前記第２の目標物のうち他方は、ツールを含み、
前記命令は、前記コンピュータに、前記インプラントに対する前記ツールの相対ポジションを追跡させる、製品。
【請求項２６】
請求項２４に記載の製品において、
前記命令は、前記コンピュータに、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうちの一方の相対座標値であって、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち他方中に現れない相対座標値、を無効化させる、製品。
【請求項２７】
請求項２４に記載の製品において、
前記命令は、前記コンピュータに、前記第１の潜在的相対座標および前記第２の潜在的相対座標のうち少なくとも１つにおける相対座標値と前記演繹的ポジション情報との間の不一致に応答して、前記相対座標値を無効化させる、製品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【公開番号】特開２００７−２３６９３７（Ｐ２００７−２３６９３７Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−５２９８６（Ｐ２００７−５２９８６）
【出願日】平成１９年３月２日（２００７．３．２）
【出願人】（５００５２０８４６）バイオセンス・ウェブスター・インコーポレイテッド (75)
【氏名又は名称原語表記】Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】３３３３ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｃａｎｙｏｎ Ｒｏａｄ， Ｄｉａｍｏｎｄ Ｂａｒ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９１７６５， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２９８６（Ｐ２００７−５２９８６）
【出願日】平成１９年３月２日（２００７．３．２）
【出願人】（５００５２０８４６）バイオセンス・ウェブスター・インコーポレイテッド (75)
【氏名又は名称原語表記】Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】３３３３ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｃａｎｙｏｎ Ｒｏａｄ， Ｄｉａｍｏｎｄ Ｂａｒ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９１７６５， Ｕ．Ｓ．Ａ．
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