JP2006518655A - フィデューシャル・マーカ・デバイス、ツールおよび方法 - Google Patents

Abstract

コンピュータ断層（ＣＴ）撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッド、一体型骨ねじ、一体型ディボットの複合体によって、画像ガイド外科用（ＩＧＳ）ワークステーションの位置決めワンドを受け容れている。流体／ゲル吸収性コーティングまたはカバーによって、磁気共鳴（ＭＲ）撮像可能な流体を受け容れており、これによりＣＴイメージングとＭＲイメージングの両者が可能となる。保護用キャップとカラーによって、フィデューシャル・マーカの機械的衝撃からの保護、および／または付着の際におけるフィデューシャル・マーカのガイドをすることができる。標的印やその他のテンプレートによって、患者位置合わせなどの間に画像上で実質的に球状のフィデューシャル・マーカ・ヘッドの中心を選択している。位置決め計器は、位置合わせを実施するために撮像可能な球体に直接係合するキャップを有している。ジョイント式位置決め計器をベース内に配置させると、撮像可能な球体の中心がベース内にあったときにこれによって規定される位置の周りで該計器がピボット動作する。フィデューシャル・マーカはベース上の所望の点で交差する線を規定する２つの撮像可能な球体を有している。ベースは位置決め計器を受け容れるためのレセプタクルを有している。撮像可能な球体は、位置決め計器による撮像可能な球体の中心へのアクセスを可能にするために取外し可能で撮像可能な部分を有している。

Description

本文書は、全般的には、外科的介入を実施するためなど被検体に対する撮像および／または位置特定に関し、またより具体的には、フィデューシャル・マーカ・デバイスとそれに関連するツールおよび方法（ただし、これらに限定しない）に関する。

イメージング・システムやその他のシステムにより位置を特定しかつ認識することが可能なフィデューシャル・マーカは脳神経外科分野やその他の用途において有用である。イメージング・システム様式の例には、とりわけ、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）、コンピュータ断層（ＣＴ）、陽電子放出断層（ＰＥＴ）、単一光子放出コンピュータ断層（ＳＰＥＣＴ）が含まれる。

たとえば一技法では、イメージング・システムによって認識可能な目印を規定するために、複数のフィデューシャル・マーカが患者の頭蓋にねじ留めされている。このイメージング・システムは患者の脳に関する１つまたは複数の手術前画像を取得するために使用される。こうした手術前画像上にこのフィデューシャル・マーカの認識可能な画像が現れる。こうした骨に係留させたフィデューシャル・マーカは、典型的には、頭蓋に打ち込まれた外側ねじ切りされた骨ねじ部分を含んでいる。ねじ切りされたシャフトは、この骨ねじから引き上げて頭蓋から外される。このねじ切りされたシャフトは、典型的には、ＭＲＩ画像やＣＴ画像上で視認可能であるような撮像可能なねじ留め式球体を受け容れている。患者の頭蓋上の複数のフィデューシャル・マーカは、医師が患者の頭蓋上の進入座標を計画するためならびに脳内の標的部位までの軌道を計画するために有用となる手術前画像上の目印を規定している。画像ガイド外科用ワークステーション(image-guided surgical workstation)はこれらの手術前画像および計画データを使用し、引き続き外科的処置を実行する間に脳神経外科医のガイドを行っている。

手術前計画フェーズの後、計画した外科的処置を実施できるように患者が手術室に移される。手術用寝台上で、患者の頭蓋はヘッド・フレーム内にクランプ固定されるか、さもなければ動かなくさせる。画像ガイド・ワークステーションによって提供される手術前画像を使用して外科的処置中に外科医のガイドを行うために、患者の頭蓋を先ず手術前画像に対して「位置合わせ（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）」しなければならない。この位置合わせによって（１）手術室内の患者の頭蓋上のフィデューシャル・マーカの実際の物理的位置と、（２）手術前に取得した画像上で視認可能なフィデューシャル・マーカ画像の位置と、の間に関連付けが生成される。これによって患者を配置させた実際の空間と手術前画像が規定する空間との間のマッピングが可能となる。

位置合わせ技法の１つによれば、この患者位置合わせを実行するために「ワンド（ｗａｎｄ）」が使用される。このワンドは、典型的には、手術室内の光学的位置決めシステムの赤外線カメラやその他の検出器にとって視認可能な、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ロケータまたは反射性ロケータを含んでいる。このカメラおよび光学的位置決めシステムは、画像ガイド・ワークステーションと動作可能に接続されている。これらのロケータは手術室内において、ロケータに対して既知の物理的関係にあるワンドの鋭利な先端部分の位置を含むワンドの位置を決めている。患者を位置合わせするために、撮像可能な球体は、フィデューシャル・マーカ・シャフトからねじ留め解除されると共に、ワンド先端を受け容れるようなサイズと形状にしたそれぞれの「ディボット」に置き換えられる。これらのディボットはそれぞれのフィデューシャル・マーカ・シャフトにねじ留めされるか、さもなければこの上に係合させ、これによりワンド先端がディボットの最大凹形点内に受け容れられたときに、そのワンド口縁を、撮像可能な球体がフィデューシャル・マーカ・シャフト上にねじ留めされていたときの撮像可能な球体の中心と同じ位置に対応させている。手術用寝台または患者の頭蓋固定用ヘッド・フレームに対して取り付けるなど手術室内の既知の位置にさらに基準ディボットが存在するのが典型的である。患者位置合わせ過程の間に、外科医は（画像ガイド・ワークステーションに対する絶対的な位置的基準を提供するために）ワンド先端を基準ディボットに接触させ、次いでフィデューシャル・マーカ・ディボットに接触させる。これによって、画像ガイド・ワークステーションは患者の頭蓋の実際の物理的位置を手術前画像と相関させることができる。次いで医師は、画像ガイド・ワークステーションが提供する手術前画像と一緒にワンドを使用することによって、脳内の標的に対する適当な進入点と軌道の位置を特定することができる。

本発明者らは上述の位置合わせ手順に関わる問題点として、フィデューシャル・マーカが存在することにより生じる患者の不快感、患者の頭蓋のさまざまな位置にねじ留めされた複数のフィデューシャル・マーカの使用に起因する患者に対する外傷の増加、撮像球体をねじ留め解除しこれを位置合わせディボットに置き換えることの困難さ、手術室内で使用されるカメラの視野の限界、さらには複数のイメージング・モダリティや位置決めシステムによって認識できるマルチモードのフィデューシャル・マーカを作成することの困難さ、が含まれることを認識している。さらに、本発明者らは、時間とコストを削減するために位置合わせ過程を能率的にすることが望ましいことを認識している。これらの理由や以下の詳細な説明を読みかつこの一部を形成する図面を参照することにより明らかとなるその他の理由によって、本発明者らはフィデューシャル・マーカ・デバイス、ツール、および方法の改良が必要であることを認識している。

１つの例は、コンピュータ断層（ＣＴ）で撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッド、一体型骨ねじ、および画像ガイド外科用（ＩＧＳ）ワークステーションの位置決めワンドを受け容れるための一体型ディボットの組み合わせを表している。また別の例は、磁気共鳴（ＭＲ）で撮像可能な流体をその内部に導入し、これによりＣＴイメージングとＭＲイメージングの両方を可能とさせるための流体／ゲル吸収性コーティングまたはカバーを含んでいる。フィデューシャル・マーカを機械的衝撃から保護するため、および／または付着の際にフィデューシャル・マーカをガイドするために、保護用キャップとカラーを使用してもよい。患者位置合わせの間に利用するためなどで、画像上で実質的に球状のフィデューシャル・マーカ・ヘッドの中心を選択するためには、標的印(bull's eye)またはその他のテンプレートが使用される。別の例は、位置合わせを実行するために撮像可能な球体に直接係合させたキャップを備える位置決め計器を含んでいる。別の例は、ベースの内部に配置させたときに、撮像可能な球体がそのベースの内部にあったときの中心によって規定される位置の周りでピボット動作するジョイント式位置決め計器を含んでいる。別の例は、ベース上の所望の点と交わる１つの直線を規定する２つの撮像可能な球体を備えたフィデューシャル・マーカを含んでいる。別の例は、位置決め計器を受け容れるためのレセプタクルを備えたベースを含んでいる。別の例は、位置決め計器によって撮像可能な球体の中心にアクセスできるように取外し可能な撮像可能部分を備えた撮像可能な球体を含んでいる。

図面では、必ずしも縮尺どおり図示されておらず、幾つかの像の全体と通じて同じ参照番号は実質的に同じ構成要素を表している。同じ参照番号で異なる接尾文字を有するものは、実質的に同じ構成要素の異なる場合を表している。図面では一般に、本文書で検討したさまざまな実施形態（ただし、これに限らない）を一例として表している。

以下の詳細な説明では、本文書の一部を形成すると共に、本発明を実施することができる具体的な実施形態を単に一例として表している添付の図面を参照することにする。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるだけ十分に詳細に記載されており、また本発明の趣旨を逸脱することなくこれらの実施形態が組み合わせられるたり別の実施形態が利用されることがあること、さらには構造的、論理的および電気的変更がなされることがあることを理解すべきである。したがって、以下の詳細な説明を限定の意味にとるべきではなく、また、本発明の趣旨は添付の特許請求の範囲およびその同等物によって規定されている。

本文書では、特許文書において一般的であるように、１つまたは複数を含ませるために「１つ」や「ある」の語を使用している。さらに、本文書において言及している刊行物、特許、特許文書のすべては、これらが個別に組み込まれているかのようにしてその全体を参照により本明細書に組み込むものとする。本文書とここで参照により組み込んだ文書との間で使用法に矛盾がある場合は、組み込んだ参照文献（複数のこともある）における使用法は本文書の使用法の補助と見なすべきであり、解消しがたい矛盾に関しては本文書の使用法が優先する。

本文書において、「アセンブリ」という語は、複数の構成要素から組み上げた構造に限定するように意図したものでないだけではなく、単一式構造や一体形成した構造その他を含んでいる。
（実施例１）

図１Ａは、一例（ただし、限定を意味しない）として、内蔵式ディボット１０２を含んだ撮像可能なフィデューシャル・マーカ１００の一例を表した全体概要図である。この例では、ディボット１０２は図示した円錐形の凹形などの雌型レセプタクルを含んでいる。しかし、本明細書で使用する場合、ディボットとは別の任意の雄型または雌型レセプタクル、その他を指すこともある。ディボット１０２は位置決めワンドや同様の計器の対応したサイズと形状にした係合用先端を受け容れることが可能である。こうしたワンドや計器は、患者の頭蓋の実際の物理的位置を手術前画像やその他の被検体の脳画像と位置合わせするために有用である。これらの画像は、典型的には、画像ガイド外科用（ＩＧＳ）コンピュータ・ワークステーションのメモリ内に保存されている。

図１Ａに図示した例では、フィデューシャル・マーカ１００は撮像可能な実質的に球状のフィデューシャル・ロケータ１０４を含んでいる。フィデューシャル１０４は、１つまたは複数のイメージング・システム様式を用いて位置特定可能である。この例では、球状のフィデューシャル１０４の周囲部分から直角方向で外方にシャフト１０６が延びている。このシャフト１０６は外側にねじ切りされた部分１０８を含んでいる。この外側ねじ切りされた部分１０８は、外側ねじ切りされたセルフタッピング式ベース１１２の対応したサイズと形状にした係合用に内側ねじ切りされたレセプタクル１１０の内部に受け容れられるようなサイズと形状である。この例では、ベース１１２は、頭蓋１１４の外面１１６と面一とする（あるいは、該表面から窪ませるかのいずれかとする）など頭蓋１１４内に装着させることが可能である。適当なベース１１２の一例は、参照によりその全体（面一装着または凹型装着のベースやその他のフィデューシャル・マーカ・デバイス、ツールおよび方法に関連する開示を含む）を本明細書に組み込むものとする２００２年７月２４日に提出された「ＦＩＤＵＣＩＡＬ ＭＡＲＫＥＲ ＤＥＶＩＣＥＳ， ＴＯＯＬＳ， ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」と題するＭａｚｚｏｃｃｈｉらによる本願譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／２０６８８４号に記載されている。しかし、代替的な一例では、そのベース１１２は必ずしも、頭蓋１１４の外面１１６に対して面一とするか該外面から窪ませて装着するように構成させる必要はない。この例では、シャフト１０６は先のとがった先端１１５を含んでいる。このため、ある種の状況において患者の頭蓋１１４を覆うように配置させることがある滅菌ドレープをシャフト１０６がより容易に貫通することが可能となる。さらにこの例では、ベース１１２のレセプタクル１１０はこの先のとがった先端１１５を収容できるような形状である。しかし代替的な一例では、その先端１１５は必ずしも先がとがっている必要はない。

一例では、撮像用球状フィデューシャル・ロケータ１０４は、ほぼ球状の（たとえば、ディボット１０２の円錐形の切り取り部を除く）封止された内部空洞１１８を収容している。一例では、この空洞１１８には１つまたは複数のイメージング様式（たとえば、ＭＲ、ＣＴ、その他）上で視認可能な撮像可能な流体を満たしている。この例では、円錐形ディボット１０２の頂点は撮像用球状フィデューシャル・ロケータ１０４の球体質量中心の位置に配置される（すなわち、撮像用フィデューシャル・ロケータ１０４が完全に球体であって切り取られたディボットが存在しないとした場合に質量中心が来ることになる位置にこの頂点は配置される）。これによって位置決めワンドの先端（画像ガイド外科用ワークステーションと結合させた光学的位置特定システム内のカメラによって認識可能）をディボット１０２内に挿入することが可能となる。このため、ワンド先端を、撮像用球状フィデューシャル・ロケータ１０４の球体質量中心の位置に配置することができる。このことは、患者の物理的な位置の画像ガイド外科用ワークステーション内に保存された手術前画像への位置合わせを支援する際に有用である。

ユーザに対して患者の脳の手術前画像を取得する一方で撮像用フィデューシャルを取り付け、次いで手術室内で患者位置合わせ中に撮像用フィデューシャルを単独のディボットに置き換えるように要求するフィデューシャル・マーカ・アセンブリと異なり、図１Ａに図示したフィデューシャル・マーカ１００は撮像用フィデューシャルの単独のディボットとのこの種の交換が全く不要である。代わりに、ディボットは、図１Ａに示すように撮像用フィデューシャル自体の内部に組み込まれている。これによって、画像ガイド外科的処置の複雑さが軽減され、したがってコストが軽減される。

一例（ただし、限定を意味しない）として、そのベース１１２はステンレス鋼から製作されている。シャフト１０６と撮像用球状フィデューシャル・ロケータ１０４は成型プラスチック・ポリマーから製作されている。この例では、その撮像用球状フィデューシャル・ロケータ１０４は、撮像用流体を受け容れるためや、さらにその内部の撮像用流体を保持するために空洞１１８を接着式その他により封止している挿入可能なプラスチック製の円錐形ディボット１０２を受け容れるために開いた空洞１１８を含んでいる。空洞１１８内にある撮像用流体は視認可能であると共に、少なくとも１つのイメージング・モダリティによって作成する画像上で良好なコントラストを提供する。一例では、その撮像用流体は、異なるイメージング様式上で位置特定可能な異なる撮像用流体からなる混合物を使用することによるなど、マルチモード式（すなわち、複数のイメージング・モダリティによって位置特定可能）である。代替的な例では、撮像用球状フィデューシャル・ロケータ１０４を形成するプラスチックは、第１のイメージング・モダリティ上で観察可能な物質を含んでおり、一方空洞１１８の内部にある撮像用流体は異なる第２のイメージング・モダリティ上で観察可能である。

図示したこうした例の１つでは、そのプラスチック製の撮像用フィデューシャル・ロケータ１０４にはＣＴやその他の放射線撮影イメージング・システム上で良好なコントラストを提供する、バリウム、チタン、ヨウ素、銀、金、白金、ヨウ素、ステンレス鋼、二酸化チタン、その他などの高い原子番号（Ｚ）を有する物質が添加されている。この図示した例では、空洞１１８の内部にある流体は、参照により本明細書に組み込むものとするＳｔａｒｋおよびＢｒａｄｌｅｙによるＭａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ第２版（１９９２）の第１４章に記載されているものなど、ｇａｄｏｐｅｎｔａｔａｔｅ ｄｉｍｅｇｌｕｍｉｎｅ、ｇａｄｏｔｅｒｉｄｏｌ、塩化第二鉄、硫酸銅、またはその他適当な任意のＭＲＩ造影剤を含んでいる。

マルチモードの代替的な一例では、空洞１１８は省略されている。代わりに、球状のフィデューシャル・ロケータ１０４は実質的に中実のプラスチックや吸湿性の別の材料から（すなわち、イメージング・システム（たとえば、ＭＲＩイメージング・システムその他）上で観察可能な撮像用流体などの流体を受け容れかつ保持することが可能な材料から）製作されている。また別の一例では、球状のフィデューシャル・ロケータ１０４を形成するプラスチックにはたとえば、ＣＴやその他の放射線撮影イメージング・システムなど異なるイメージング・システム上で観察可能な物質を添加させるか、さもなければ該物質を含んでいる。吸湿性とさせる可能性がある中実のプラスチックの提示した例はとりわけ、ナイロンやポリウレタンを含んでいる。吸湿性材料を用いることによって、撮像用流体を保持するための封止式空洞１１８の製造に関わる複雑さとコストが回避される。さらに、第１のモダリティを用いたイメージングに関しては中実の吸湿性プラスチックを適応させることや、第２のモダリティを用いたイメージングに関しては撮像用流体を使用することによれば、固体と流体のそれぞれを、その特定のイメージング・モダリティに関してより良好なコントラストが提供されるように別々に調整することが可能である。

その空洞１１８が省略されている別の代替的な例では、そのフィデューシャル・ロケータ１０４は剛性で中実の（たとえば、円錐形ディボットを除けば実質的に球体状の）内部を含んでいる。この中実の材料には、第１のイメージング・モダリティ（たとえば、ＣＴ）を使用した際に良好なコントラストを提供する物質を添加している。その上には吸湿性の外側コーティングを形成させている。このコーティングによって第２のイメージング・モダリティ（たとえば、ＭＲＩ）を用いた際に良好なコントラストを提供する流体を吸い取ることができる。

図１Ａに図示したフィデューシャル・マーカ１００の別の一例では、撮像用球状フィデューシャル・ロケータ１０４の外面は光やその他の電磁気エネルギーに対して反射性である。この結果（たとえば、患者位置合わせ中に）画像ガイド・ワークステーションと結合させた光学的位置決めシステム内の手術室カメラによっても位置特定可能である。こうした一例では、撮像用球状フィデューシャル・ロケータ１０４の外面は、光反射性の微小球体（たとえば、撮像用球状フィデューシャル１０４を覆うように接着剤中に埋め込まれている）を含んでいる。こうした別の一例では、撮像用球状フィデューシャル１０４の外面は、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．（「３Ｍ（登録商標）」）（Ｓａｉｎｔ Ｐａｕｌ；Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）によって販売されているＳＣＯＴＣＨＬＩＴＥ（登録商標）９８１０ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ Ｔａｐｅなど、裏に接着剤を付けた光反射性テープで覆われている。

図２Ａは、一例（ただし、限定を意味しない）として、概して円筒状の撮像用フィデューシャル・ロケータ２０２と円錐形やその他のディボット１０２とを含んだフィデューシャル・マーカ２００の代替的な一例を表した全般概要図である。一例では、このほぼ円筒状の撮像用フィデューシャル・ロケータ２０２は、上で検討したように撮像可能な流体を受け容れかつ保持するために封止された空洞２０４を含んでいる。別の一例では、封止された空洞２０４は上で検討したようにして省略されている。こうした例の１つでは、その概して円筒状の撮像用フィデューシャル・ロケータ２０２は、その代わりとして、異なるイメージング様式間でマルチモードのコントラストを提供するなどのために撮像可能な流体を（上で検討したようにして）保持する実質的に中実の吸湿性プラスチックから製作されている。また別の一例では、その撮像用フィデューシャル・ロケータ２０２の概して円筒状の外面は上で検討したように反射性とし、これにより（たとえば、患者位置合わせおよび／または後続の画像ガイド式外科的処置の間に）撮像用フィデューシャル・ロケータ２０２をさらに画像ガイド外科用ワークステーションの光学的位置特定システムのカメラに対して視認可能としている。こうした例の１つでは、その撮像用フィデューシャル・ロケータ２０２は、裏に接着剤を付けた反射性テープによって覆われており、このテープはこうしたテープの矩形の一片から取り出される。この例では、撮像用フィデューシャル・ロケータ２０２の外面が概して円筒状の形状であるため、接着性の反射性テープの曲がった矩形片を巻きつけるのに、図１Ａに図示したような球状の表面と比べてかなり容易であり、したがって製造するためのコストがより軽減される。本文書では、「概して円筒状の」という語は必ずしも完全に円筒状の表面に限定しておらず、むしろ曲がった矩形テープ片や同様のテープ片（球状、楕円形、あるいは円錐形の表面と対照的に、これに対しては、ロールから取り出したテープの曲がった矩形片を一様につけるのがより困難である）の受け付けに容易に対応できる周辺側面を含んでいるようなファセットやその他任意の柱体や同様の構造（たとえば、八角円筒、六角円筒、など）を含むものと理解されたい。ファセット周辺側面を有するようなこうした概して「円筒状の」柱体構造の例を図３Ｃに図示している。

図１Ａおよび２Ａの図示に対する代替的な一例では、フィデューシャル・マーカ１００または２００からディボット１０２が省略されている。しかし、こうして得られるフィデューシャル・マーカは依然として、リモート式位置決めシステムにより位置特定可能であると共に、１つまたは複数のイメージング様式を用いて撮像可能であるように構成されている。こうした例の１つでは、外面１０４または２０２は依然として、上で検討したように光反射性となるように構成されている。こうした例の１つでは、そのフィデューシャル・マーカ１００、２００は依然として、１つまたは複数のイメージング様式（たとえば、ＭＲ、ＣＴ、あるいは被検体内部の３Ｄ式やその他の内部画像を提供するその他のイメージング・システム）を用いて位置特定可能であると共に、さらに、たとえば画像ガイド・ワークステーションと結合させた光学式やその他の位置決めシステムのリモート式カメラや同様の構成要素を用いるなどによって被検体の外部において位置特定可能であるので有利である。一例では、これによって、手術室内における被検体の実際の位置を（たとえば、光反射性フィデューシャル・マーカ１００または２００を位置特定するためのカメラを用いて）同じ撮像可能なフィデューシャル・マーカ１００、２００がその上に表示されているその患者の手術前画像に対して自動式に位置合わせすることが可能となる。これによって、フィデューシャル・マーカ自体が手術前画像上の既知の位置に対して光学的に位置特定可能でありかつ位置合わせ可能であるので、光学的に位置特定可能な位置決め用ワンド先端を各フィデューシャル・マーカのディボット内に挿入することによって患者を位置合わせする必要がなくなる（またさらに、基準ディボットやその他の絶対的位置基準が不要となる）。したがってこの例では、図１Ｂのディボットレスの球状撮像可能な反射性フィデューシャル・マーカ１２０や図２Ｂのディボットレスの円筒状撮像可能な反射性フィデューシャル・マーカ２０６で表したように、ディボット１０２を必要とせず省略することができる。図２Ｂは液体造影剤を保持するための空洞２０４を含んだ一例を表しているが、代替的な一例では、空洞２０４が省略されていると共に、そのフィデューシャル・マーカ２０６は、ある１つのイメージング（たとえば、ＣＴ）様式や複数のイメージング様式を用いて良好なイメージング・コントラストを提供するように添加を受け、またさもなければ構成させた（たとえば、吸湿性とした）中実の構造を含む。

さらに別の一例では、図１Ａ、２Ａのそれぞれに表したフィデューシャル・マーカ１００、２００は、図示したディボット１０２を含むと共に、リモート式位置決めシステムによって（光反射性外面および／または磁場ベースの位置決めシステムにおいて磁場検知を実行する埋め込みコイルを含ませることなどによって）位置特定可能である。しかしこの例では、そのフィデューシャル・マーカ１００、２００は必ずしも、１つまたは複数のイメージング様式上でコントラストを提供するように構成される必要はない。こうした例の１つでは、その手術前画像はそれぞれのベース１１２の内部に配置された撮像可能なフィデューシャル・マーカによって撮像されている。次いで、こうした撮像可能なフィデューシャル・マーカは（そのそれぞれのベース１１２の内部において）リモート式位置決めシステムによって（ディボットと光反射性表面の両者を含ませることによるなどで）位置特定可能であるような撮像不可能なフィデューシャル・マーカによって置き換えられる。この光反射性表面はリモート式位置決めシステムによる自動式の位置特定を可能にしている。しかし、その反射性表面が汚れていたりしてリモート式位置決めシステムによって認識不可能である場合には、ワンドやその他の位置特定計器をそのディボットの内部に配置させ、フィデューシャル・マーカのリモート式位置特定と実行することができる。

さらに、図１Ａ、２Ａは頭蓋１１４の外面１１６と面一に（あるいは、該表面から窪ませて）装着されたベース１１２の内部にシャフト１０６が受け容れられている例を表しているが、これは必ずしも必須ではない。代替的な一例では、そのシャフト１０６は、セルフタッピング式骨ねじの役割をすることができるようにステンレス鋼やその他の適当な材料で製造されている。こうした例の１つでは、そのシャフト１０６のねじ切りされた部分１０８は、ベース１１２を全く使用せずに頭蓋１１４内に直接ねじ切りされている。代替的な別の一例では、そのベース１１２は、頭蓋１１４の外面１１６の上側に立ち上がったシャフトまたはフランジ部分を含んでいる。ある種の例では、そのフィデューシャル・マーカ１００、２００は、ベース１１２に結合させるためにねじ切りされたシャフトやその他のシャフト１０６を使用することがあり、また別法としてベース１１２に結合させるためスナップ嵌めクリップや同様の取り付けデバイスを使用することがある。

図３Ａは、一例（ただし、限定を意味しない）として、手術室内で画像ガイド外科用ワークステーションと結合されるように構成した光学的位置決めシステムのリモート式の位置特定カメラやその他の同様のデバイスと一緒に使用するためなどの位置決めワンド３００の一例を表した全体概要図である。この例では、そのワンド３００は、頭蓋に装着されたフィデューシャル・マーカ（フィデューシャル・マーカ１００、２００など）のディボット１０２に受け容れることが可能となるようなサイズと形状にした先端３０２を含んでいる。ワンド３００は、光学的位置決めシステムのカメラやその他の同様のデバイスによって位置特定可能な複数の円筒状の形状をしたフィデューシャル・ロケータ３０４を含んでいる。ワンド３００上のフィデューシャル・ロケータ３０４（典型的には、必ずしもディボットを含んでいない）は互いに対して既知の空間的関係で、かつワンド３００の先端３０２に合わせて位置決めされている。フィデューシャル・ロケータ３０４の位置を認識することによって、光学的位置決めシステムは、フィデューシャル・ロケータ３０４の構成と既知の空間的関係にあるようなワンド先端３０２の位置を計算することが可能である。これにより、患者を位置合わせするため、かつ画像ガイド外科用ワークステーションを用いた外科的処置の計画および／または実行のために、光学的位置決めシステムと一緒にワンド３００を使用することが可能となる。フィデューシャル・ロケータ３０４は、上で検討したように裏に接着剤を付けた反射性テープによって覆われている。フィデューシャル・ロケータ３０４の円筒状（または、ファセットの円筒状）の形状は、上で検討したように、球状のフィデューシャルと比べて反射性テープによってより容易に巻きつけが可能である。このためフィデューシャル・ロケータ３０４を製造するコストが軽減され、また一方、位置決めワンド３００を製造するコストが軽減される。

図３Ｂは、図３Ａとある点において同様の概要図であるが、リモート式検出器により位置特定するために光やその他の電磁気エネルギーを反射させるように（たとえば、ロケータ３０８の長手方向中心軸３１１に対して直角でない）それぞれの斜めになった最上面（たとえば、平坦な面、放物面、またはその他の面）３１０Ａ〜Ｃを有する旋回式のまたは固定式の円筒状ロケータ３０８Ａ〜Ｃを有するロケータ３０８Ａ〜Ｃを含んだワンド３０６を図示している。そのロケータ３０８Ａ〜Ｃが旋回するような一例では、こうしたロケータ３０８の各々は、ワンド３０６内の１つの穴やその他のレセプタクル内に挿入された１つのシャフトを含んでいる。これによって、ロケータ３０８はワンド３０６上のその装着位置に対する回転が可能となる。ユーザによって、ワンド３０６自体と個々のロケータ３０８Ａ〜Ｃのいずれかが、その反射性表面３１０Ａ〜Ｃを光学的位置決めシステムのカメラやその他の検出器の方向に照準が合うように向き調整される。また別の一例では、その円筒状のロケータ３０８Ａ〜Ｃの周囲表面もさらに光反射性である、ただしこのことは必ずしも必須ではない。こうした例のコスト効果の高い１つでは、反射性テープ円盤を斜めになった平坦な最上面３１０Ａ〜Ｃに付着させており、また円筒状のロケータ３０８Ａ〜Ｃの周囲側面は反射性ではない。

図３Ｃは、一例（ただし、限定を意味しない）として、ファセット周辺側面を有するある種の概して「円筒状の」柱体構造３１２、３１４、３１６を全般的に表している概要斜視図である。こうした表面は接着性の反射性テープの矩形片や同様の切片を受け容れるのに役立つ。したがって、こうした構造は、光学的位置決めシステムによってリモート式に位置特定可能なロケータを実現するのに特によく適している。こうした遠隔検出可能なロケータは、図２Ａ、２Ｂに図示したフィデューシャル・マーカで使用するためや、図３Ａ、３Ｂで図示した位置決めワンドの遠隔検出可能なロケータで使用するために適切である。こうした遠隔検出可能なロケータはさらに、患者に対して既知の関係（たとえば、手術用寝台に対するまたは頭蓋固定用ヘッド・フレームに対する関係）で付着させるのに有用である。これによって、光学的位置決めシステムに対する遠隔検出可能な絶対的位置基準が提供される。こうした遠隔検出可能なロケータはさらに、軌道ガイド・デバイスを通じて導入されるか、あるいは画像ガイド外科的処置で使用されるバイオプシー針、シャント・カテーテル、あるいはその他の計器に固着させるのに有用である。

図３Ｄは、一例（ただし、限定を意味しない）として、位置決めワンド３１８の代替的な一例を表した全体概要図である。この例では、反射性テープの平坦で円盤状のテープ片がワンド３１８に対して既知の構成で（たとえば、そこから延びた放射方向のアームの遠位側端部に）取り付けられている。
（実施例２）

図４は、一例（ただし、限定を意味しない）として、患者の頭蓋に関する事前に収集し読み込んだ手術前画像を表示することが可能な画像ガイド外科用（ＩＧＳ）コンピュータ・ワークステーション４００を表した全体の概要図である。これらの手術前画像上には、手術前イメージング（たとえば、ＭＲＩ、ＣＴ、などを使用して）の前に患者の頭蓋にねじ留めしてあった撮像可能なフィデューシャル・マーカを観察可能な画像が表示される。図４に図示した例では、撮像可能なフィデューシャル・ロケータは患者の頭蓋内にねじ留めされたそれぞれのベース４０２からねじ留めを外してある。撮像可能なフィデューシャル・ロケータは患者の頭蓋１１４内のそれぞれのベース４０２にねじ留めさせた（またさもなければ、結合させた）患者位置合わせディボット・アセンブリ４０４によって置き換えられている。この例では、位置合わせディボット・アセンブリ４０４は、ＩＧＳワークステーション４００と結合させた光学的位置検出システム４１２の１つまたは複数のリモート式カメラ４１０Ａ〜Ｂ（またはその他の検知用デバイス）により位置特定が可能な位置決めワンド４０８のシャフト先端４０６を受け容れるように構成されている。一例では、その位置決めワンド４０８は、球状の反射性フィデューシャル・ロケータ４１４を含んでいる。このフィデューシャル・ロケータ４１４は、互いに関して既知の空間的関係で配列させている（ただし、別法として本文書の別の箇所で検討したような別の反射性ロケータを使用することもある）。光学的位置決めシステム４１２は、反射性フィデューシャル・ロケータ４１４から反射される光を提供する赤外光（または別のエネルギー源）４１６を含んでいる。これによって、位置決めワンド４０８上の反射性フィデューシャル・ロケータ４１４をカメラ４１０Ａ〜Ｂによって位置特定しかつ認識することが可能となる。しかし、幾つかの状況では、カメラ４１０Ａ〜Ｂが提供する視野（または視野の「スイートスポット」）が限定されている。これによって、光学的位置決めシステム４１２が位置決めワンド４０８を認識することが困難となることもある。さらに、ディボット・アセンブリ４０４内の凹型のレセプタクルは、典型的にはワンド先端４０６をこの凹型のレセプタクルの内部に保持しながらプローブ４０８を操作すること（たとえば、これを視野の内部にもってくること）ができる範囲を制限する。

図５は、一例（ただし、限定を意味しない）として、複数のディボット５０２を含んだ単一式ディボット・アセンブリ５００を表した全体概要図である。この例では、単一式ディボット・アセンブリ５００は、患者の解剖構造に対して固定されたベース５０４（このベース５０４はまた別法では、たとえば手術前イメージング中に撮像可能なフィデューシャル・ロケータを受け容れるように構成されている）内にねじ切りできるか、さもなければ該ベース５０４に結合できるように構成されている。図５は、共通の位置に特定される頂点を有する複数の円錐形のレセプタクル・ディボット５０２を表している。これら共通位置に特定される頂点は、患者の位置合わせ中にディボット・アセンブリ５００によってその代用をさせていた撮像可能なフィデューシャル・ロケータによって作成された画像の中心と一致するように設計されている。図示した例では、そのディボットは、１つの上部の円錐形ディボット５０２Ａと、４つの側面円錐形ディボット５０２Ｂ〜Ｆと、を含んでいる。この４つの側面円錐形ディボット５０２Ｂ〜Ｆは、ディボット・アセンブリ５００の上側部分の円筒状の側面周辺周囲の周りに分布させている。ワンド先端４０６はディボット５０２のうちの任意の１つに挿入させることがある。これによって、位置決めワンド４０８のより広範囲の動きが可能となる。その結果、位置決めワンド４０８上の反射性フィデューシャル４１４を光学的位置決めシステム４１２のカメラ４１０Ａ〜Ｂの視野内にもってくることがより容易になる。

図６Ａは、一例（ただし、限定を意味しない）として、円錐形やその他のディボット６０４その他を保持している旋回式傾斜ヘッド６０２を含んだディボット・アセンブリ６００を表した全体概要図である。この例では、ヘッド６０２はそこから外方に延び出ている円筒状のカップリング６０６に対して傾斜している。このカップリング６０６は、ディボット・アセンブリ６００のシャフト６１０部分の近位側端部の位置に配置された係合用（雄型または雌型）コネクタ６０８上にスナップ嵌めしかつこの上に回転自在に載せられた中空内部やその他（雌型または雄型）のコネクタを含んでいる。ディボット６０４の旋回式頂点６１２は、患者の位置合わせ中にディボット・アセンブリ６００によってその代用をさせていた撮像可能なフィデューシャル・ロケータの質量中心と一致するように設計されている。この旋回式傾斜ヘッド６０２によって、ワンド先端４０６がディボット６０４内に挿入されたときに位置決めワンド４０８の広範囲の動きが可能となる。こうした回転式連結の結果として、位置決めワンド４０８上の反射性フィデューシャル・ロケータ４１４を光学的位置決めシステム４１２のカメラ４１０Ａ〜Ｂの限定された視野内にもってくることがより容易になる。

図７Ａは、一例（ただし、限定を意味しない）として、円錐形やその他のディボット７０４を保持している旋回式かつピボット可能なヘッド７０２を含んだディボット・アセンブリ７００を表した全体概要図である。この例では、ヘッド７０２は、ディボット・アセンブリ７００のシャフト部分７０８から上方向に延びているスナップ嵌め式やその他の捕捉用ポスト７０６上に回転自在に載せられたシャックル様のＵ字形ブラケット７０４によって保持されている。これによって、シャフト７０８に対するブラケット７０４（および、ブラケット７０２によって保持されたヘッド７０２）の旋回が可能となる。この例では、ヘッド７０２は、ブラケット７０４の上に突き出た立ち上がり部の間でヘッド７０２の相対する側面から外方に延びている回転軸７１０Ａ〜Ｂによって垂設されると共に、このブラケット７０４の立ち上がり部の対応するレセプタクルの内部に受け容れられている。これによって、旋回式ブラケット７０４に対するヘッド７０２のピボット式／傾斜式の連結が可能となる。したがってこの例によれば、患者の位置合わせ中にディボット・アセンブリ７００によってその代用をさせていた撮像可能なフィデューシャル・ロケータの質量中心とその頂点７１２が一致するように設計された旋回式かつ調整可能に傾斜可能なディボット７０４が提供される。とりわけ、旋回式で傾斜可能なヘッド７０２によればワンド先端４０６がディボット７０４内に挿入されたときに位置決めワンド４０８のより広範囲の動きが可能となるので有利である。その結果、位置決めワンド４０８上の反射性フィデューシャル４１４を光学的位置決めシステム４１２のカメラ４１０Ａ〜Ｂの限定された視野内にもってくることがより容易となる。

図６Ｂ、７Ｂは、図６Ａ、７Ａとある点において同様の概要図である。しかし、図６Ｂ、７Ｂのそれぞれに図示したロケータ・アセンブリ６１４、７１４ではそれぞれのディボット６０４、７０４が省略されている。代わりに、ロケータ・アセンブリ６１４、７１４では、電磁気エネルギー（たとえば、光）を反射させる表面６１６、７１６がそれぞれ設けられている。反射性表面６１６、７１６は、位置決めワンド４０８の使用を必要とせずにロケータ・アセンブリ６１４、７１４の自動検出を可能とさせるために光学的位置決めシステム４１２のカメラに対して照準を合わせている。

反射性表面６１６、７１６は、適正に照準を合わせたときに、撮像可能なフィデューシャル・マーカの画像が表示されている事前に収集した患者画像と相関させることが可能な反射像を生成させるように構成されている。こうした例の１つでは、反射性表面６１６は、患者の位置合わせ中にロケータ・アセンブリ６１４によってその代用をさせていた撮像可能なフィデューシャル・マーカ・アセンブリ上の同様のサイズとした球状のロケータの質量中心に対応している。こうした例の別の１つでは、反射性表面７１６は、回転軸７１０Ａ〜Ｂによって提供される軸の周りでこの反射性円盤がピボット動作するように表面７１８に固着させた反射性テープの円形で円盤状の片を含んでいる。この方式では、その反射される円盤形状は、患者の位置合わせ中にロケータ・アセンブリ７１４によってその代用をさせていた撮像可能なフィデューシャル・マーカ・アセンブリ上の同様のサイズとした球状のロケータの質量中心に対応する。
（実施例３）

上で検討したように、患者の頭蓋１１４の異なる位置に複数のフィデューシャル・マーカをねじ留めすると、こうした複数の異なる位置の各位置において外傷および／または感染のリスクが生じる。図８は、一例（ただし、限定を意味しない）として、患者の頭蓋１１４上の単一の位置に対して取り付け可能とし（またさらに、この位置から取り外し可能とし）て、患者に対する外傷や感染のリスクを低減しているフィデューシャル・マーカ・キャリア８００を表した概念的な概要図である。この例では、フィデューシャル・マーカ・キャリア８００は、複数の異なる撮像可能なフィデューシャル・ロケータ８０２を、これらが患者の頭蓋１１４の周りの異なる位置に位置決めされるようにして保持するように構成させている。以下で検討するが、このキャリア８００は、キー留め装着機構を使用しており、これによりキャリア８００を患者の頭蓋１１４に取り付け、次いで患者の頭蓋１１４から取り外し、またその後で患者の頭蓋１１４に最初に取り付けたのと同じ向きで患者の頭蓋１１４に再度取り付けることが可能である。

図８に図示した例では、キャリア８００は、装着のためにキー留めポスト８０６に取り付けられたキー留めフレーム８０４を含んでいる。このキー留めポスト８０６は一方で、患者の頭蓋１１４に対して事前にねじ留めされている、面一装着式や凹型装着式あるいはその他の単一のキー留めベース８０８に取り付けられる。フレーム８０４、ポスト８０６、ベース８０８からなるこのキー留め機構によれば、上で検討したように取り付け、取り外し、当初の取り付けと同じ向きでの再取り付けが可能となる。代替的な一例では、そのポスト８０６は、キー留めによってこれに取り付られるのではなく、フレーム８０４の一部として一体型で形成されている。

図８に図示したような一例では、その撮像可能なロケータ８０２は患者の頭蓋を囲繞するように被検体の頭部の周りに配置されている。必ずしもこうした囲繞式の配置が必要ではないが、画像ガイド外科的処置の計画および／または実施に関するロケータ８０２の画像の（たとえば、ＩＧＳワークステーションと連携した）使用の確度が、ロケータを互いに近づけて（たとえば、被検体の頭部の同じ側に）配置させるような配置と比較して向上すると考えられる。

図９は、一例（ただし、限定を意味しない）として、フレーム８０４、ポスト８０６、ベース８０８を含んだキャリア８００の一例の全体概要分解図である。この例では、ベース８０８は、セルフタッピング式の外側ねじ山９０２を含んでおり、また患者の頭蓋１１４と面一で（またさらには、頭蓋１１４内部に窪ませて）装着することが可能である。ベース８０８は、ねじを受け容れることを可能とするようなサイズとした、さもなければこのように構成させた内側ねじ切りされたレセプタクル９０４を含んでいる。ベース８０８はさらに、ベース８０８に対してポスト８０６の向きを固定的に規定するようにしてポスト８０６の係合用キー留め構造を受け容れるために雌型または雄型のキー留め構造を含んでいる。一例では、そのキー留め構造は、ベース８０８の近位側表面に沿ってレセプタクル９０４から放射方向で外方に延びているキー・スロット９９６を含んでいる。

ポスト８０６は近位側端部９０８と遠位側端部９１０を含んでいる。ポスト８０６は、取り付けねじ９１４をその内部に受け容れて据え付けている中心ルーメン９１２を含んでいる。このねじ９１４は、ポスト８０６をベース８０８に取り付けている。ポスト８０６の遠位側端部９１０は、ベース８０８のキー留め構造（たとえば、キー・スロット９０６）と係合している雄型または雌型のキー留め構造（中心ルーメン９１２からポスト８０６の遠位側端部９１０に沿って放射方向の外方に延びるキー突起部９１６）を含んでいる。取り付けの間のこうした係合によって、ポスト８０６の向きをベース８０８に対して固定的に規定している。

この例では、中心ルーメン９１２は、フレーム８０４の係合用キー留め構造を受け容れるためのキー留め式据え付けレセプタクル９１８（または、相似雄型キー留め構造）を含んでいる。図９の図示した例では、キー留め据え付けレセプタクル９１８は、据え付けできるようにするために（中心ルーメン９１２のより遠位の部分に対して）より直径を大きくした中心ルーメン９１２と、キー留めできるようにするために放射方向の外方に延びるスロット９２０と、を含んでいる。

図９に図示した例では、フレーム８０４は、脚部９２２Ａ〜Ｄ（あるいは、より少ない数またはより多くの数の脚部９２２）を含んでおり、これらはたとえばハブ９２４から放射方向の外方でかつ患者の頭蓋の中間部分に向かって下向きに延びている。脚部９２２の各々は、そのそれぞれの遠位側端部の位置などに、撮像可能なフィデューシャル・マーカ・アセンブリ９２６、ディボット・アセンブリ９２８、手術室内の位置決めシステムによって遠隔検出可能なロケータ・アセンブリ９３０（たとえば、反射体、ＬＥＤ、マイクロコイル、など）、上述の要素の２つ以上からなる組み合わせ９３２のうちの少なくとも１つを受け容れるためのねじ切りされたレセプタクル９２４Ａ〜Ｄ（または、スナップ嵌め式または別の任意のカップリング）を含んでいる。代替的な一実施形態（たとえば、組み合わせ９３２が、撮像可能なロケータと、手術室位置ロケータとディボットのうちの少なくとも一方と、を含む場合）では、こうした組み合わせ９３２の実例が、フレーム８０４の脚部９２２上の位置に対応するように恒久的に固着されることがある。

図９に図示した例では、フレーム８０４のハブ９２４部分はさらに、ポスト８０６内でキー９３４をその内部に受け容れているキー留め据え付けレセプタクル９１８と係合する下向きに突出したキー９３４（または、相似雌型レセプタクル）を含んでいる。これによって、フレーム９０４の向きがポスト８０６に対して固定的に規定される。ねじ９３６は、ハブ９２４を通過させてキー９３４に、またさらに中心ルーメン９１２の係合用内部ねじ切り部分に挿入される。これによって、固定的に規定された向きでフレーム９０４がポスト８０６に対して確実に取り付けられる。図９に図示した例はさらに、少なくとも１つの任意選択の計器マウント９３８を含んでいる。一例では、この計器マウント９３８には基準ディボット（たとえば、位置基準を提供する）が取り付けられている。

図８、９は単一のベース８０８を用いてフィデューシャル・マーカ・キャリア８００を装着している例を図示しているが、その他の例では、そのキャリアは、２つ以上のベース８０８を用いて患者の頭蓋上の同じ位置（すなわち、同じ頭皮切開部、または同様の限定された外傷／感染リスク領域の内部の隣接する位置であって、この切開は単に２つ以上のベース８０８に対応できるだけの広さがあれば十分である）に装着されてもよい。ポスト８０６を取り付けるために２つ以上のベース８０８を隣合わせて使用することによって、その元の位置から若干ねじ留めがゆるむことから来る単一のベース８０８に関する回転性の整列不良の恐れが回避される。

別法として、単一のベース８０８を使用する場合に、こうした回転性の整列不良は、図１０に概要図で表したようにポスト８０６の遠位側端部９１０の底部上に１つまたは複数の回転防止スパイク１０００を含ませることによって回避することが可能である。図１０に図示した例では、ポスト８０６の遠位側端部９１０は、ベース８０８に対して、また回転防止スパイク（複数のこともある）１０００を用いて頭蓋１１４の表面１１６内につくられた窪み（複数のこともある）に対しての両方にキー留めされている。しかし、代替的な一例では、そのポスト８０６とベース８０８は、必ずしも互いに対してキー留めさせる必要はない。代わりに、こうした例の１つでは、そのポスト８０６は、頭蓋１１４の表面１１６内に回転防止スパイク（複数のこともある）１０００によりつくられる窪み（複数のこともある）に対してのみキー留めされている。
（実施例４）

図１１は、フィデューシャル・マーカ１１００の代替的な一例の斜視図である。図１２は、図１１に図示したフィデューシャル・マーカ１１００の平面図である。図１１〜１２の例では、単一式フィデューシャル・マーカ１１００は実質的に球状のヘッド１１０２を含んでいる。単一式フィデューシャル・マーカは、単一の部品と、単一のアセンブリになるように組み上げられた複数の部品（使用時においてこれらは、複数の別々の構成要素になるように解体、さもなければ分解されることがない）との両者を含んでいる。この例では、ディボット１１０４がヘッド１１０２の近位側部分から切り出される。このディボット１１０４は、リモート式位置決めロケータの対応する係合用形状をした部分を受け容れるような形状とさせている。図示した一例では、ディボット１１０４は、図３に図示した位置決めワンド３００の係合用円錐形の先端３０２や同様のプローブ先端を受け容れるなどのために円錐形（図１１参照）となっている。倒立した円錐形ディボット１１０４の頂点は、実質的に球状のヘッド１１０２の質量中心に対応する。この例では、骨ねじシャフト１１０６はヘッド１１０２の反対側（たとえば、遠位側）部分から外方に延びている。（別法として、ワンド３００の先端３０２とフィデューシャル・マーカ１１００のディボット１１０４の間に滅菌ドレープその他を使用しようとする場合、一例では、先端３０２とディボット１１０４の間に滅菌ドレープを配置させたとしてもワンド３００の先端３０２がヘッド１１０２の質量中心の位置に配置されるように、その滅菌ドレープの厚さを相殺するようにディボット１１０４の頂点位置を調整することがある。）

この例では、ヘッド１１０２の円錐形ディボット１１０４は、そこから延びるスロット１１０８を含んでいる。このスロット１１０８は、ねじ回しの駆動用先端（たとえば、プラス（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ式）ヘッドおよび／または平坦ヘッド、など）を収容する。この方式によれば、スロット１１０８によって、頭蓋、骨、あるいは別の構造内にフィデューシャル・マーカ１１００をねじ留めすることができる。別法として、そのディボット１１０４は、フィデューシャル・マーカ１１００の回転によってそれを骨内にねじ切りできるようにするための別の任意の既知の回転式係合構造を含んでいる（これについては以下で検討することにする）。

一例では、そのシャフト１１０６は、１つまたは複数のセルフタッピング式またはその他の外部骨ねじ山１１１０を含んでおり、これらは患者の頭蓋などの骨の中にねじ切りできるようなサイズと形状としている。一例では、シャフト１１０６の遠位側先端は、４分円筒状の切り出し部１１１２などの少なくとも１つの切り出し部を含んでいる。この例では、シャフト１１０６のうちの垂直方向に向いたひだ様の切り出し部１１１２の部分は、骨の中にねじ切りするためにシャフト１１０６を回転させているときに、骨を切断するのを助けている。セルフドリル式の切り出し部１１１２とねじ山１１１０のセルフタッピング的性格は必ずしも必須ではない。これらの機構は、たとえばシャフト１１０６を受け容れるために事前に開けられた穴が存在して利用可能であれば不要である。

一例では、その単一式フィデューシャル・マーカ１１００は実質的に純粋のチタンまたはチタン合金、実質的に純粋のステンレス鋼またはステンレス鋼合金、および／またはセラミックから製作されている。一例では、得られた実質的に球状のヘッド１１０２は、放射線透過性(radiolucent)および／または放射線撮影で撮像可能であり、またコンピュータ断層（ＣＴ）を用いて観察可能である。

図１１の例では、単一式フィデューシャル・マーカ１１００は、正確な位置情報（たとえば、その中心に関する情報）を得るために球状の（さもなければ別の形状をした）撮像可能なロケータ・ヘッド１１０２を含んでいる。ヘッド１１０２はさらに、患者の位置合わせ中に位置決め計器（たとえば、ワンド３００）の係合用部分（たとえば、先端３０２）を受け容れるような形状をしたレセプタクル（ディボット１１０４など）を含んでいる。したがって、図１１の例の単一式フィデューシャル・マーカ１１００（一体型撮像および位置合わせディボットを備える）によれば（手術前イメージングで使用した）２片式フィデューシャル・マーカの撮像可能な部分を（手術室内の患者位置合わせで使用する）単独の位置合わせディボットに置き換える必要がなくなる。これによって、撮像可能なヘッド１１０２と一体型ディボット１１０４の両方を有する単一式フィデューシャル・マーカ１１００を使用した画像ガイド外科的処置が簡略化される。こうした簡略化は、画像ガイド外科的処置のコストの低減に役立つことになる。

図１３は、修正型単一式フィデューシャル・マーカ１１００の斜視図である。この例では、シャフト１１０６は、ねじ切りされた遠位側部分１３００とねじ切りされない近位側部分１３０２とを含んでいる。このねじ切りされない近位側部分１３０２は、ねじ切りされた遠位側部分１３００がその内部にねじ留めされる表面からヘッド１１０２を離間させている。この例では、シャフト１１０６のねじ切りされない近位側部分１３０２は、シャフト１１０６のテーパ付きのねじ切りされた遠位側ねじ切り部分１３００と比べて円筒状直径をより大きくしている。これによって、ねじ切りされない近位側部分１３０２がねじ切りされた遠位側部分１３００と出合うそのベースの位置に円形の肩部または座１３０４が形成される。座１３０４の直径がねじ山１１１０の外径と比べてより大きい場合、座１３０４によって、機械的ショックを生じさせるようなフィデューシャル・マーカ１１００のヘッド１１０２に対する偶発的な衝撃によるなどしてフィデューシャル・マーカ１１００が骨内にさらに進むのを防止するための深さストップの役割をする肩部が提供される。

一例として、幾つかのフィデューシャル・マーカ１１００は、１つのキットの形に一緒にパッケージされて販売されている。こうした例の１つでは、そのキットは、そのそれぞれのシャフト１１０６のねじ切りされない近位側部分１３０２の長さが異なる２つ以上の異なるフィデューシャル・マーカ１１００を含んでいる。これによれば、皮膚や頭皮の厚さが異なる患者に対応することができる。たとえば、フィデューシャル・マーカ１１００のヘッド１１０２部分を患者の皮膚や頭皮の上側で、頭蓋に対してできる限り近づけたままにして維持できることが望ましい。これを希望する場合は、患者の皮膚や頭皮厚さに対応した適当なシャフト１１０６の長さを有するある特定のフィデューシャル・マーカ１１００をそのキットの中から選択することによってこれを達成することができる。

この例では、座１３０４は、円形の溝、チャンネル、または切込み１３０６を含んでいる。この例では、切込み１３０６はねじ切りされた遠位側部分１３００の周囲を巡るように座１３０４に沿って延びている。この切込み１３０６は、フィデューシャル・マーカ１１００を頭蓋内にねじ留めしている際にねじ山１１１０によって上方向に溝切りされて遊離した骨片をその内部に収容することができる。溝切りされた骨片を収容するためのこうした溝、チャンネル、または切込み１３０６は、シャフト１１０６のねじ切りされた部分がその内部でヘッド１１０２から直に延びている図１０〜１１の例にあるヘッド１１０２の遠位側内に同様にして組み込むことが可能である。
（実施例５）

図１４は、任意選択の撮像可能なプラグ１４００の斜視図である。図１５は、所望によりヘッド１１０２と同じ材料から製作することができる任意選択の撮像可能なプラグ１４００の側面図である。撮像可能なプラグ１４００は、撮像中にディボット１１０４内に挿入できるようなサイズと形状とし、ヘッド１１０２によってそのイメージング・モダリティに合わせた均一な形状の撮像可能球体が提供できるようにしている。これによればヘッド１１０２とプラグ１４００からなる球状の複合体の質量中心をより容易に位置決めするのに役立つ、ただし必ずしも必須ではない。この例では、その撮像可能なプラグ１４００が次いで位置合わせ中に取り外され、これによってディボット１１０４へのアクセスを可能にしている。一例では、そのプラグ１４００は、対応するスロット１１０８を係合するようなサイズと形状にしたフィン１４０２を含んでいる。しかし、代替的な一例では、フィン１４０２は省略されている。

代替的な一例では、その撮像可能なプラグ１４００は、ヘッド１１０２のレストを構成する材料と若干またはかなり異なるイメージング・コントラスト特性を有する材料から製作されている。この方式により、そのディボット１１０４がヘッド１１０２のレストと異なるイメージング・コントラストを有するように表示されたフィデューシャル・マーカ画像を取得することが可能となる。これによってユーザに対して画像内のどこにディボット１１０４が位置しているかを示すことができる。
（実施例６）

図１６は、実質的に球状のヘッド１１０２の上で滑らせるための任意選択の親水性または吸湿性のフォーム(foam)またはその他の磁気共鳴（ＭＲ）撮像可能なカバー１６００の斜視図である。この例では、流体／ゲル保持、流体／ゲル吸収、またはその他の流体／ゲル内蔵カバーは、その内部でシャフト１１０６を通す円形または同様の開口１６０２を含んでいる。一例では、このカバー１６００には、ヘッド１１０２を覆うように滑らせる前または後の何れかの時点で、滅菌性であり、生物学的に安全な磁気共鳴（ＭＲ）撮像可能な流体／ゲルをしみこませている。これによって、ヘッド１１０２をＭＲとＣＴによって撮像することが可能となる。代替的な一例では、こうしたマルチモードのイメージングは、実行されるＭＲで撮像可能なまたはその他のコーティングをヘッド１１０２の上に使用し、これによりヘッド１１０２を覆うように単独のカバー１６００を滑らせることを不要にすることによって、同様にして実現することができる。こうした流体／ゲル保持、流体／ゲル吸収、流体／ゲル内蔵、あるいはその他のＭＲ撮像可能なまたはその他のコーティングは、ヘッド１１０２の外部の球状部分上に形成することが可能であり、あるいは同様にディボット１１０４内に追加的に形成することが可能である。ＭＲ撮像可能な流体またはゲルを吸い上げることが可能な適切なコーティングの例には、一例（ただし、限定を意味しない）として、フォーム、シリコーン、などが含まれる。カバー１６００（または、コーティング）内に吸い上げるＭＲ撮像可能な流体の例には、一例（ただし、限定を意味しない）として、滅菌食塩水、ガドリニウムや別のＭＲイメージング強調用物質その他と混合した滅菌食塩水や別の流体またはゲルが含まれる。
（実施例７）

図１７〜１８は、図１３の例とある点において同様のフィデューシャル・マーカ１７００の代替的な一例のそれぞれ側面断面図と平面図である。図１７〜１８では、そのフィデューシャル・マーカ１７００は実質的に球状のヘッド１７０２を含んでいる。このヘッド１７０２は、その近位側の位置にある円錐形やその他のディボット１７０４と、その遠位側から外方に延びるシャフト１７０６と、を含んでいる。この例では、シャフト１７０６は、近位側部分１７０８とねじ切りされた遠位側先端部分１７１０とを含んでいる。この近位側部分１７０８とねじ切りされた遠位側先端部分１７１０とは、上述したような肩部やその他の座１７１２によって分離されている。この例では、ヘッド１７０２のディボット１７０４は、プラス・ヘッドおよび／または平坦ヘッドのねじ回しやその他の駆動体を受け容れるためのスロット１７１４などの回転係合構造を含んでいる。別法として、別の駆動体を受け容れるために、Ａｌｌｅｎタイプのレセプタクルやその他の回転係合構造を使用することも可能である。

図１７〜１８の例では、そのヘッド１７０２はシャフト１７０６と異なる材料から製作されている。一例では、その異なる材料は、ある特定のイメージング・モダリティ（たとえば、ＭＲ画像、ＣＴ画像、またさらにはこれら両者のタイプの画像）上に異なる画像コントラストを提供するように選択される。こうした例の１つでは、そのヘッド１７０２は、当該のイメージング・モダリティ上で相対的に視認可能性がより高く、またシャフト１７０６は当該イメージング・モダリティ上で視認可能性がより低い。

一例では、このことは、近位側で突き出たポスト１７１６を含んだチタン製シャフト１７０６を用いることによって実現される。一例では、このポスト１７１６の近位側端部によって図１７に示すようなスロット１７１４が設けられている。別の一例では、そのスロットは、代わりにヘッド１７０２内に組み込まれている。この例では、そのヘッド１７０２は、ポスト１７１６の周りにインサート成形するかさもなければ形成させたプラスチック製の球体様の物体である。一例では、インサート成形過程中などにおいて、ポスト１７１６の外部表面はポスト１７１６に対するヘッド１７０２の付着を促進するようにローレットがけされるか粗面仕上げされる。一例では、そのヘッド１７０２はＭＲ視認可能性が高く、一方そのシャフト１７０６はＭＲ視認可能性はそれほど高くないが、代わりに放射線透過性としている。インサート成形以外に、ヘッド１７０２をシャフト１７０６に付着させるためのその他の技法には、接着、鋳造、スピン溶接、超音波溶接（だだし、これらは限定ではない）が含まれる。さらに別の一例では、そのポスト１７１６はねじ切りされており、またそのヘッド１７０２はねじ切りされていると共にポスト１７１６上に接着されている。
（実施例８）

図１９〜２３は、フィデューシャル・マーカを骨に取り付けるさまざまな遠位側先端構成および技法を表している。図１９は、セルフドリル式でセルフタッピング式のねじ切りされた遠位側先端部分１９０２を含んだフィデューシャル・マーカ１９００の側面図を表している。この例はさらに、そのセルフドリル機能を強化するために、上で検討したような垂直のひだ様切り出し部を含むことがある。フィデューシャル・マーカ１９０２のヘッド１９０３は、円錐形やその他のディボット１９０４と、フィデューシャル・マーカ１９００を骨内に駆動させるための関連するスロット１９０６やその他の回転係合構造と、を含んでいる。

図２０は、先端部分２００２を受け容れるように骨内に事前に穴が穿たれている際に使用するためなど、セルフタッピング式および／またはセルフドリル式である必要がないねじ切りされた遠位側先端部分２００２を含んだフィデューシャル・マーカ２０００の側面図を表している。こうした例の１つでは、その遠位側先端部分２００２は、セルフタッピング式でもなく、セルフドリル式でもない。こうした例の別の１つでは、その遠位側先端部分２００２はセルフタッピング式であるが、セルフドリル式ではない。

図２１は、くぎやステープルなど（すなわち、回転をさせずに）フィデューシャル・マーカ２１００を骨内に打ち込むことを可能にするバーブ付き(barbed)やその他の遠位側先端部分２１０２を含んだフィデューシャル・マーカ２１００の側面図を表している。一例では、バーブ２１０４は遠位側先端部分２１０２を骨の内部に保持するのに役立つ。別の一例では、くぎ様の遠位側先端部分２１０２が代わって使用される。このくぎ様の遠位側先端部分２１０２は、ファセット先端を含むことがある。別の一例では、そのくぎ様の遠位側先端部分２１０２は、遠位側先端部分２１０２が骨内に打ち込まれるのを実質的に阻害しないが、遠位側先端部分２１０２が骨内に打ち込まれた後では回転を阻止するような非回転式構造を含んでいる。このフィデューシャル・マーカ２１００は、ステープル引き抜き器様のツールなどを用いて近位側ヘッド１９０３を掴んで引っ張ることによって取り外すことがある。したがって、この例では、フィデューシャル・マーカ２１００の挿入や取り外しのために回転を必要としないため、必ずしもスロット１９０６やその他の回転係合構造を含める必要がない。

図２２は、タング２２０４Ａ〜Ｂ、あるいは別の横方向に拡張した保持用構成要素を含んだ遠位側先端部分２２０２を有するフィデューシャル・マーカ２２００の側面図を表している。一例では、そのタング２２０４Ａ〜Ｂは、長手方向に延びる内部ロッド２２０６を上昇および／または下降させ、そのタング２２０４Ａ〜Ｂのそれぞれのテーパ付きの内部肩部を上方向または下方向に押すことによって押し広げられる。一方これによって、タング２２０４Ａ〜Ｂが互いに反対方向で横向き外方に押される。ロッド２２０６はシャフト２２１０の内部または通路２２０８を通って長手方向に延びている。シャフト２２１０は遠位側先端２２０２とフィデューシャル・マーカ２２００のヘッド２２１２部分との間で延びている。一例では、そのロッド２２０６は、ヘッド２２１２の内側ねじ切りされた部分を係合する近位側外側ねじ切りされた駆動ヘッド２２１４の位置で終わっている。この駆動ヘッド２２１４は、駆動ヘッド２２１４を回転させるためのねじ回しスロットまたは１つまたは複数のその他の回転係合構造を含んでいる。一例では、駆動ヘッド２２１４を時計回り方向に回すことによって、駆動ヘッド２２１４がフィデューシャル・マーカ２２００の遠位側先端２２０２により近づけられる。これによって、ロッド２２０６が下向きに押され、さらにタング２２０４Ａ〜Ｂが外方に押され、遠位側先端２２０２をその内部に挿入する事前穿孔した穴の周囲で骨が把持される。別の一例では、駆動ヘッド２２１４を反時計回り方向に回すことによって、駆動ヘッド２２１４がフィデューシャル・マーカ２２００の遠位側先端２２０２から離れるように動かされる。これによってロッド２２０６が上方向に引き上げられ、さらにタング２２０４Ａ〜Ｂが外方に押され、遠位側先端２２０２をその内部に挿入する事前穿孔した穴の周囲で骨が把持される。

図２３は、図２２のフィデューシャル・マーカ２２００と同様であるが、骨内に導入するためなどに事前穿孔した穴を使用せずにセルフタッピング式および／またはセルフドリル式の外側ねじ切りされた遠位側先端部分２３０２を有するようなフィデューシャル・マーカ２３００の側面図を表している。図２３のフィデューシャル・マーカ２３００のヘッド２２１２はさらに、ねじ回しを用いるなどフィデューシャル・マーカ２３００を骨内に回転式に駆動するためにスロット１９０６やその他の回転係合構造を含んでいる。次いで、図２２のフィデューシャル・マーカ２２００に関連して上述したように、タング２２０４Ａ〜Ｂが外方に押される。
（実施例９）

フィデューシャル・マーカを患者の頭蓋やその他の骨内に導入した後は、偶発的なショックや衝撃、患者が「いじること(twiddling)」などからフィデューシャル・マーカを保護することが望ましい

図２４は、内側ねじ切りされた近位側ディボット２４０６と、被検体の頭蓋２４１２の一部分内にねじ切りされた遠位側先端２４１０に向かってヘッド２４０２の遠位側から外方に延びているシャフト２４０８と、を含んだ実質的に球状のヘッド２４０２を有するフィデューシャル・マーカ２４００の側面断面図である。この例では、保護用キャップ２４１４はディボット２４０６内にねじ切りされている。この保護用キャップ２４１４は、円盤様の最頂部分２４１６および円筒状の周囲スカート２４１８を含んでいる。

図２５は、そのスカート２４１８が高さ調節可能な外側円筒状周囲スカート２４２０を含んでいる保護用キャップ２４１４のまた別の例の側面断面図である。この別の一例では、スカート２４１８の内部部分にあるねじ山は、スカート２４２０の外側部分にあるねじ山と係合しており、これにより異なる頭皮厚さに対応した高さ調整が可能となる。使用に際しては先ず、フィデューシャル・マーカ２４００が被検体の頭蓋に固着され、次いで保護用キャップがディボット２４０６内にねじ切りされ、さらに当該患者の頭皮厚さに適した高さに合わせて外側スカート２４２０が下げられる。

図２６は、被検体の頭蓋に固着されたフィデューシャル・マーカ２６０２の周りに配置させる保護用キャップ２６００の別の一例の側面断面図である。この例では、キャップ２６００は、近位側円盤部分２６０４と、円筒状の周囲部分２６０６と、遠位側ベースリング・フランジ部分２６０８と、を含んでいる。この遠位側ベースリング・フランジ部分２６０８はその遠位側に自己接着性コーティング２６１０を含んでいる。これによって、患者の頭皮に対する保護用キャップ２６００の取り付けが可能となる。

図２７は、被検体の頭蓋に固着されたフィデューシャル・マーカ２７０２の周りに配置させることができる保護用カラー２７００の斜視図である。この例では、その保護用カラー２７００は、円盤様のベース２７０４と、ベース２７０４の外周から上方向に立ち上がった周囲円筒状側壁２７０６と、を含んでいる。このカラー２７００は、ベース２７０４内に放射方向スロット２７０８を含んでいる。この放射方向スロット２７０８の第１の端部はベース２７０４の中心にあるオリフィス２７１０の位置で終わっている。放射方向スロット２７０８の第２の端部は、カラー２７００の側壁２７０６に沿ってこれと実質的に直角に延びている周辺スロット２７１２の位置で終わっている。カラー２７００は少し柔軟性があり（たとえば、プラスチックから製作されており）、また周辺スロット２７１２と放射方向スロット２７０８は、フィデューシャル・マーカ２７０２のシャフト２７１４がこれを据え付ける場所である中心オリフィス２７１０を通過できるようなサイズと形状としている。シャフト２７１４を中心オリフィス２７１０の内部に据え付ける際に、カラー２７００の側壁２７０６の高さ２７１６はフィデューシャル・マーカ２７０２の最上部と患者の頭皮２７２０の間の高さ２７１８と比べてより高くなっている。カラー２７００をフィデューシャル・マーカ２７０２の周りに配置し終わると、これによってフィデューシャル・マーカ２７０２が機械的衝撃から保護される。

図２８は、カラー２７００の内部に配置させたフィデューシャル・マーカ２７０２を収容しかつ実質的に囲繞するためにカラー２７００の最上部の上で該最上部の周りにぴったりとはまり込んだ円盤様のキャップ２８００をさらに含んだカラー２７００の斜視図である。キャップ２８００は必ずしも必要ではないが、このキャップによれば追加的な構造的強度が得られると共に、フィデューシャル・マーカ２７０２をその内部を通過させて導入した切開部を清潔に保つのに役立つ。

図２９は、図２７〜２８に図示したのと同様であるが放射方向スロット２７０８と周辺スロット２７１２が省略されているカラー２９００の代替的な一例の斜視図である。この例では、保護用カラー２９００は、円盤様のベース２９０４と、ベース２９０４の外周から上方向に立ち上がった周囲円筒状側壁２９０６と、を含んでいる。カラー２９００は、ベース２９０４の中心の位置にオリフィス２９１０を含んでいる。この柔軟なベース２９０４は、フィデューシャル・マーカ２７０２のヘッド２９２２の部分（オリフィス２９１０と比べてより大きい）がオリフィス２９１０内を通過できるようにするためにオリフィス２９１０から放射方向に延びる小さい切開２９２０を含んでいる。このオリフィス２９１０は、フィデューシャル・マーカ２７０２のシャフト２７１４の部分をその内部にぴったりと収容できるだけのサイズとしている。カラー２９００を頭皮２７２０に押しあてて据え付けると、カラー２９００の側壁２９０６の高さ２９１６はフィデューシャル・マーカ２７０２の最頂部と患者の頭皮２７２０との高さ２９１８と比べてより高い。カラー２９００をフィデューシャル・マーカ２７０２の周りに配置させると、これによって機械的衝撃、その他からフィデューシャル・マーカ２７０２が保護される。このカラー２９００はさらに、図２８に図示した上で検討したようなキャップ２８００と連携して使用することもできる。

図３０は、フィデューシャル・マーカを機械的衝撃から保護するためのヘッドバンド３０００の一例を表した斜視図である。このヘッドバンド３０００は、被検体３００２の頭蓋の周りに嵌め込めるようなサイズと形状としている。このヘッドバンドは、たとえばベルクロを用いてヘッドバンド３０００の相対する側を取り付けるなど、１つまたは複数の固定ストラップ３００３を含んでいる。一例では、そのヘッドバンド３０００は、ヘッドバンド３０００を被検体の頭部の周りに配置させたときに画像ガイド外科用（ＩＧＳ）フィデューシャル・マーカを穴の位置３００６に配置させるのに適した方式とした互いに対する関係で位置させた１つまたは複数の事前形成の穴３００４を含んでいる。代替的な一例では、そのヘッドバンド３０００はこうした穴３００４を含んでいない。代わりに、ユーザが、フィデューシャル・マーカを配置させるために希望に応じてヘッドバンド３０００内に穴を明けている。さらに別の一例では、この穴３００４はパーフォレーション開口によって置き換えられており、これにより下に位置するフィデューシャル・マーカだけが必要とするだけヘッドバンド内に突き通るようにしている。

図３１は、筒状保護用ガイド・カラー３１００の一例を表した側面図である。このガイド・カラー３１００はフィデューシャル・マーカ３１０２を保持している。ガイド・カラー３１００は、フィデューシャル・マーカ３１０２が患者の頭蓋に固着させた状態にしたままで、これを保持しかつガイドするため、ならびにフィデューシャル・マーカ３１０２を患者の頭蓋に固着させた後でこれを保護するために有用である。この例では、筒状ガイド・カラー３１００は、フィデューシャル・マーカ３１０２のヘッド３１０６を受け容れるだけの十分な大きさの内径３１０４を含んでいる。ガイド・カラー３１００の中間部分は円周性ネック３１０７を含んでいる。このネック３１０７は、ヘッド３１０６の直径と比べて内径が若干小さくなっている。しかし、このネック３１０７は、フィデューシャル・マーカ３１０２が患者の頭蓋に固着させたときに、フィデューシャル・マーカ３１０２が引っ張られて患者の頭蓋から遊離することなくそのヘッド３１０６がネック３１０７を通過できる程度に柔軟性があり、変形可能であり、かつ／または従応性がある。このことは、そのガイド・カラー３１００を幾分か従応性のプラスチックから製作し、かつある特定のフィデューシャル・マーカ・ヘッド３１０６に関して適当なネック寸法を提供することによって達成することができる。このガイド・カラー３１００はさらに、任意選択において、追加的な安定性を提供し、かつガイド・カラー３１００の垂直の方向付けを強化するなどのために遠位側フランジ３１０８を含んでいる。ユーザは、２本の指をフランジ３１０８に押しつけてこれを患者の頭皮に当てた状態に保持することなどによってガイド・カラー３１００を適所に保持することが可能である。これによれば、フィデューシャル・マーカ３１０２を被検体の頭蓋内にねじ切りする際、さもなければ頭蓋に固着する際に、フィデューシャル・マーカ３１０２が適正に真っ直ぐに保持されかつ方向付けされる。これによって被検体の頭蓋に対するフィデューシャル・マーカ３１０２の直角な方向付けが促進される。

図３２は、ガイド・カラー３１００の使用法の一例を表した流れ図である。３２００では、フィデューシャル・マーカ３１０２がガイド・カラー３１００の近位側端部内に落とし込まれる。フィデューシャル・マーカ３１０２は近位側筒状部分を通って下降させると共に、図３１に示すようにネック３１０７の内部部分にもたせかかった状態までもって来る。次いで３２０２において、任意選択のフランジ３１０８に当てて押し下げるなどによって、ガイド・カラー３１００の遠位側端部が被検体の頭皮に押し当てて位置決めされる。３２０４では、ガイド・カラー３１００の近位側端部の内部に、かつフィデューシャル・マーカ３１０２のヘッド３１０６にある対応するねじ回しスロット（複数のこともある）の内部にねじ回し先端を挿入し、かつフィデューシャル・マーカ３１０２を患者の頭蓋内にねじ込むなどによって、フィデューシャル・マーカ３１０２が被検体の頭蓋に固着される。３２０６では、このガイド・カラー３１００は、フィデューシャル・マーカ３１０２を機械的衝撃から保護するために所望により適所に残留させることができる。フィデューシャル・マーカ３１０２が患者の頭蓋に固着されると共に、フランジ３１０８が患者の頭皮に当たった状態で配置されると、ガイド・カラー３１００の高さ３１１０はフィデューシャル・マーカ３１０２の対応する高さより高くなっており、このためフィデューシャル・マーカ・ヘッド３１０６は依然として筒状ガイド・カラー３１００の内部に配置されている。これによってフィデューシャル・マーカ３１００は、そのままにした場合にフィデューシャル・マーカ３１００を患者の頭蓋内により深く打ち込んでしまう可能性がある軸方向の機械的衝撃などから保護される。３２０８では、フィデューシャル・マーカ３１０２を被検体の頭蓋に固着させた状態にしたままで、ガイド・カラー３１００を取り外すことができる。このことは、ガイド・カラー３１００を掴んで引っ張るか、フランジ３１０８をてこ式引き出しさせることによって実現することができる。上で検討したように、ネック３１０７は砂時計の形をしたガイド・カラー３１００の近位側部分から遠位側部分までヘッド３１０６が通過できるように十分に従応性とさせている。これによって、フィデューシャル・マーカ３１０２を適所に配置したままでフィデューシャル・マーカ３１０２の最上部から上にガイド・カラー３１００を外すことが可能である。別法として、そのフィデューシャル・マーカ３１０２はガイド・カラー３１００を使用せずに被検体に固着することが可能であり、またその後にフィデューシャル・マーカ３１０２を上で検討したように機械的衝撃から保護するためにフィデューシャル・マーカ３１０２を覆うようにガイド・カラー３１００を適所に嵌め込むことが可能である。

図３３は、代替的なガイド・カラー３３００の斜視図である。この例では、そのガイド・カラー３３００は複数の部品を有している。図３３では、ガイド・カラー３３００は円筒状の筒型ガイド・ベース３３０２と円筒状の高さ伸長器３３０４を含んでいる。この例では、その円筒状の筒状ガイド・ベース３３０２は任意選択の遠位側フランジ３３０６を含んでいる。ガイド・ベース３３０２は、フィデューシャル・マーカ３１０２のシャフト部分３１１２が通過できるようなサイズと形状にした側面アクセス・スロット３３０８を含んでいる。このフランジ３３１０は、スロット３３０８と整列させた同様のスロット３３１０を含んでいる。この円筒状の高さ伸長器３３０４は、ユーザによって再度引き離されるまでこれら２つの部品を一緒に保持させるだけ十分にぴったりとガイド・ベース３３０２を覆うようにプレス嵌めすることができる。

図３４は、ガイド・ベース３３０２、高さ伸長器３３０４、フィデューシャル・マーカ３１０２とねじ回しシャフト３４００の側面断面図である。図３５は、図３３〜３４のガイド・ベース３３０２と高さ伸長器３３０４の使用法の一例を表した流れ図である。３５００では、フィデューシャル・マーカ３１０２がガイド・ベース３３０２内に、その最上部にこれを落とし込むか、あるいは側面アクセス・スロット３３０８を通してそのシャフトを横方向で挿入するかのいずれかによって挿入される。３５０２では、ガイド・ベース３３０２の遠位側部分が、任意選択のフランジ３３０６を押すように押し下げるなどによって被検体の頭皮に当たるように配置されて適所に保持される。３５０４では、被検体の頭蓋に対してフィデューシャル・マーカ３１０２が、図３４に示すようにこれをその内部にねじ留めするなどによって固着される。３５０６では、ガイド・ベース３３０２の上に高さ伸長器３３０４が摺動されて、このガイド・ベース３３０２の周りにぴったりとプレス嵌めされる。図３４に示すように、高さ伸長器３３０４は付着させたフィデューシャル・マーカ３１０２と比べてより嵩高となっている。この方式では、高さ伸長器３３０４が、そのままにした場合にフィデューシャル・マーカ３１０２を患者の頭蓋内により深く打ち込んでしまう可能性がある軸方向の打撃などの機械的衝撃からフィデューシャル・マーカ３１０２を保護している。３５０８では、軸方向に引っ張ることによって高さ伸長器３３０４が取り外される。３５１０では、ガイド・ベース３３０２が横方向に取り外され、これによってフィデューシャル・マーカ３１０２のシャフトをスロット３３０８から取り出すことができる。

図３６は、頭蓋に１つまたは複数のフィデューシャル・マーカ３６０２が固着されている被検体３６００の概要図である。上で検討したように一例では、そのフィデューシャル・マーカ３６０２は、遠隔検出可能な位置決め計器を係合するために円錐形ディボット・レセプタクルが内部に組み込まれた実質的に球状のヘッドを含んでいる。図３７は、ＭＲ、ＣＴ、あるいは別のイメージング・モダリティによって作成された画像上にこうしたフィデューシャル・マーカ・ヘッドの像３７００が表示される様子の一例を概要図で表している。患者を位置合わせするには、フィデューシャル・マーカ・ヘッド像３７００の中心位置が既知であることが有用である。しかし、組み込まれたディボットが存在するためフィデューシャル・マーカ・ヘッド像３７００が若干わかりにくくなることがある。

図３８は、ユーザがフィデューシャル・マーカ・ヘッド像３７００の中心を位置特定する際の支援などのために中心インジケータ（標的印パターン、その他など）を備える１つまたは複数の同心性のリングを含んだテンプレート３８００の一例を概要図で表している。一例では、そのテンプレート３８００は、フィデューシャル・マーカ・ヘッド像３７００を覆うように（たとえば、ＩＧＳワークステーション４００などのコンピュータ・ディスプレイ上に）配置させた物理的な媒質（たとえば、透明）上に実装される。別の一例では、そのテンプレート３８００は、マウスやその他のコンピュータ入力デバイスを用いてフィデューシャル・マーカ・ヘッド像３７００の上に配置させるように移動を受けるコンピュータ・ソフトウエア（たとえば、ＩＧＳワークステーション４００などのコンピュータ・ディスプレイ上にあるマウスでドラッグ可能なアイコンやフィーチャ）によって実装される。いずれの例においても、そのテンプレート３８００は、フィデューシャル・マーカ・ヘッド像３７００のうちの１つに対して同心性に整列させている（たとえば、球体の２次元画像を整列させるためにその同心性リングや同様の曲線のうちの１つまたは複数を使用することによる）。これによってフィデューシャル・マーカ・ヘッド像３７００の中心に関する指示が提供される。この物理的媒質の例ではユーザは、カーソルを移動させてフィデューシャル・マーカ・ヘッド像３７００をテンプレートの中心と一致させ、さらにマウスボタンを押下してフィデューシャル・マーカ・ヘッド像３７００のこの中心を選択する。ソフトウェア式テンプレート３８００の例ではユーザは、ソフトウェア式テンプレート３８００がフィデューシャル・マーカ・ヘッド像３７００の中心と一致した同様の選択をするときにマウスボタンを押下する。次いで患者位置合わせ過程の間に、フィデューシャル・マーカ・ヘッド像３７００のこの選択された中心を使用し、円錐形ディボットの頂点の物理的位置に関して、上で検討したようにこれに係合する位置決めデバイスの先端による位置特定に従った相関を行う。

図１１〜３８に関して図示した上述の例は組み込み式のレセプタクルと骨ねじを伴う球状の撮像可能フィデューシャル・マーカについて特に強調して検討してきたが、代替的な一実施形態では、こうした例は組み込み式のレセプタクルと骨ねじを伴う円筒状またはファセット柱体形状のフィデューシャル・マーカを用いて実施できることを理解すべきである。さらに、また別の一例では、こうしたフィデューシャル・マーカは、本文書の中で検討したようにリモート式位置決めシステムによって認識可能な反射性外面を含んでいる。またさらには、こうしたフィデューシャル・マーカには、抗菌性コーティングを用いたり、その製造に銀や銀ベースの合金を使用するなどによって抗菌特性を取り込むことができる。

図３９は、フィデューシャル・マーカ３９００と位置決めシステム３９０２の一例を表した全体概要図である。この例では、フィデューシャル・マーカ３９００は、装着用ベース３９０４とロケータ３９０６を備えたアセンブリを含んでいる。装着用ベース３９０４は、セルフタッピング式やその他の外側ねじ切りされた遠位側部分３９０８を含んでいる。これによって、患者の頭蓋や別の所望の表面内にベース３９０４をねじ留めすることが可能である。近位側部分３９１０には雄型または雌型レセプタクル３９１２が含まれている。レセプタクル３９１２は、ロケータ３９０６の遠位側部分上に配置させた補完性の雄型や雌型のレセプタクル３９１４を受け容れるようなサイズと形状としている。図３９の例では、レセプタクル３９１２が内側ねじ切りされるなどとしたオリフィスであり、またレセプタクル３９１４が外側ねじ切りされるなどとした突出部である。

図３９の例では、ロケータ３９０６は遠位側のレセプタクル１１４と近位側の撮像可能な球体３９１８の間にシャフト３９１６を含んでいる。この撮像可能な球体３９１８は、１つまたは複数のイメージング様式で良好なコントラストを提供できるような材料から製作されるか、該材料を包含している。適当なイメージング・システムの例には、一例（ただし、限定を意味しない）として、磁気共鳴（ＭＲ）イメージング・システム、コンピュータ断層（ＣＴ）、陽電子放出断層（ＰＥＴ）、ならびに単一光子放出コンピュータ断層（ＳＰＥＣＴ）、Ｘ線、蛍光透視法または別の放射線撮影イメージング・システム、超音波イメージング・システム、その他が含まれる。これらのイメージング様式によれば、被検体の脳の一部分などの関心対象ボリュームの画像を収集することができる。収集される画像は、撮像可能な球体３９１８の視認可能な画像を含んでおり、これにより被検体の頭蓋上に配置された目印を提供することができる。

図３９の例では、位置決めシステム３９０２は、位置決めワンド３９２０と呼ばれることもある位置決め計器を含んでいる。このワンド３９２０は遠位側キャップ３９２２を含んでいる。この遠位側キャップ３９２２は実質的に半球状のオリフィス３９２４を含んでいる。このオリフィス３９２４は撮像可能な球体３９１８を覆ってぴったりと納まるようなサイズと形状としており、これにより基準点３９２６が撮像可能な球体３９１８の中心３９２８と一致する。ワンド３９２０は遠位側キャップ３９２２と近位側端部３９３２の間にシャフト３９３０を含んでいる。ワンド３９２０の近位側端部３９３２は、位置決めシステム３９０２の検出器部分によって遠隔検出可能な位置決めロケータ３９３４Ａ〜Ｃを含んでいる。この例では、その位置決めシステム３９０２は光学的位置決めシステムとして実現されており、またその検出器はカメラ３９３６として実現されている。位置決めロケータ３９３４Ａ〜Ｃは、カメラ３９３６による検出のために光源３９３８により照射される球状その他の反射体（また別法では、発光ダイオード（ＬＥＤ）などのエネルギー源）である。カメラ３９３６は、位置決めロケータ３９３４Ａ〜Ｃの位置に関する情報を画像ガイド外科用（ＩＧＳ）コンピュータ・ワークステーション３９３８に提供している。

位置決めロケータ３９３４Ａ〜Ｃは、互いに関してかつ基準点３９２６に対して所定の固定した配列で配置されている。したがって、位置決めロケータ３９３４Ａ〜Ｃの位置を位置決めシステム３９０２を用いて認識することによって基準点３９２６の位置の計算が可能となる。したがって、キャップ３９２２を球体３９１８上に配置させると、これによって球体３９１８の中心点３９２８の位置の計算が可能となる。図３９は、その位置決めロケータ３９３４Ａ〜Ｃを、極めて一般的で概念的に表している。位置決めロケータのうちの１つまたは幾つかは、図４３に示すように放射方向に延びるか、さもなければワンド３９２０の近位側部分３９３２から延び出る１つまたは複数のそれぞれのアーム上に個々に装着されるのが典型的である。

図４０は、図３９の例に示したようなデバイスの使用法の一例の全体を表した流れ図である。図４０の例では、４０００において、ベース３９０４の近位側部分３９１０の六角ヘッドなどの外部ファセット表面を係合するソケットを使用するなどによって、幾つかのベース（典型的には、少なくとも３つまたは４つ）が被検体の頭蓋やその他の所望の表面にねじ留めされる。４００２では、ロケータ３９０６がベース３９０４の各１つに対して取り付けられる。４００４では、少なくとも１つのイメージング・モダリティを使用し、被検体の頭蓋やその他所望の関心対象ボリュームに関して１つまたは複数の手術前やその他の画像が取得される。ロケータ３９０６の画像は、典型的には、関心対象ボリュームの画像上で良好なコントラストを伴って表示される。この画像情報は、画像の３次元空間内における球体３９１８の中心３９２８の位置を計算するためにＩＧＳワークステーション３９３８に提供される。次いで、被検体は手術室に移送される。４００６では、球体３９１８のそれぞれを覆うようにワンド３９２０のキャップ３９２２を配置させてこれらの中心３９２８の位置を取得し、患者を配置させるようとする３次元空間を手術前画像の３次元空間に合わせて位置合わせしている。これにより、手術前画像を、手術室内の被検体に対する定位ガイド外科手術のために使用することが可能となる。とりわけ、図３９に示したデバイスによれば、ロケータ３９０６をゴルフのティー様の「ディボット」やワンド３９２０を受け容れるための「位置特定キャップ」に置き換える必要がなくなる。一方、これにより定位手順の複雑さおよびコストが軽減される。

図４１は、ベース３９０４とロケータ３９０６を有する位置決めワンド４１００の代替的な一例を表した全体概要図である。この位置決めワンド４１００は、ボール４１０２とソケット４１０４、あるいはその他のジョイントを含んでいる。このボール４１０２とソケット４１０４は、中心基準点４１０６の周りでピボット動作する。この例では、ボール４１０２はロケータ３９０６の球体３９１８とサイズと形状が同じである。ボール４１０２に対する遠位側には、ロケータ３９０６のシャフト３９１６と同じサイズのシャフト４１０８がある。シャフト３９１６の遠位側には、ロケータ３９０６の突出部様の雄型レセプタクル３９１４と同じ長さの突出部（または、その他の雄型または雌型レセプタクル）４１１０がある。この例では、ロケータ３９０６の外側ねじ切りされた突出部様のレセプタクル３９１４と異なり、突出部４１１０はねじ切りされていない。これによってベース３９０４のレセプタクル３９１２に対する突出部４１１０の挿入と取り出しを容易にすることができる。

図４２は、図４１、図３９に図示したデバイスの使用法の一例の全体を表した流れ図である。４２００では、ベース３９０４が上で検討したようにしてねじ留めされる。４２０２では、ロケータ３９０６が上で検討したようにしてそれぞれのベース３９０４に取り付けられる。４２０４では、上で検討したようにして、被検体がロケータ３９０６と一緒に撮像される。次いで、上で検討したようにして被検体は手術室内に移送される。４２０６では、ロケータ３９０６のねじ留めが解除される、またさもなければそれぞれのベース３９０４から取り外される。４２０８では、画像に合わせて被検体が位置合わせされる。これには、位置決めワンド４１００の先端４１１０をそれぞれのベース３９０４の各々のレセプタクル３９１２内に挿入することが含まれる。ワンド４１００上の位置決めロケータ３９３４は、ピボット式の中心基準点４１０６と既知の関係にあり、一方このピボット式の中心基準点４１０６は、ベース３９０４の内部にロケータ３９１８が挿入されていたときに球体３９１８の中心３９２８があった位置と同じ位置を占有している。この方式では、ワンド４１００上で位置決めロケータ３９３４の位置を決定するために位置決めシステム３９０２を使用することによって、ロケータ３９０６のそれぞれによって占有されていた中心点３９２８をＩＧＳワークステーション３９３８によって計算することができる。ここでもとりわけ、この過程によって、ロケータ３９０６をゴルフのティー様の「ディボット」またはワンド４１００を受け容れるための「位置特定キャップ」に置き換える必要がなくなる。一方、これにより定位手順の複雑さおよびコストが軽減される。

図４３は、ベース４３００、ロケータ４３０２、位置決めワンド４３０４の代替的な一例を表した全体概要図である。ベース４３００は、ある点において、ベース３９０４と同様である。しかし、この例では、ベース４３００は、位置決めワンド４３０４の先のとがった遠位側先端４３１０を受け容れるなどのために遠位側円錐形の「ディボット」４３０８を含んだレセプタクル４３０６を含んでいる。このロケータ４３０２は２つの撮像可能な球体４３１２Ａ〜Ｂを含んでいる。撮像可能な球体４３１２Ａ〜Ｂは、シャフト４３１３の中間と近位側部分のそれぞれに配置されている。球体４３１２Ａ〜Ｂは、それぞれの中心４３１４Ａ〜Ｂを含んでおり、これらによってこれらを通過する線が規定されている。ロケータ４３０２の遠位側先端４３１５が、ベース４３００のレセプタクル４３０６内にねじ切りされているか、またさもなければ該レセプタクル４３０６内に挿入されている場合、中心４３１４Ａ〜Ｂを通過する線は円錐形ディボット４３０８の頂点（最大凹形の点）を通って延びている。図４３では、位置決めワンド４３０４は、遠位側先端４３１０から近位側に延びており、かつ放射方向のアーム４３２０Ａ〜Ｃの位置または該位置の近傍で終わっているシャフト４３１８を含んでいる。この放射方向のアーム４３２０Ａ〜Ｃはそれぞれの位置決めロケータ４３２２Ａ〜Ｃを保持している。

図４２に関して記載した方法は、図４３に示したデバイスと一緒に使用することも可能である。ロケータ４３０２を伴う被検体（または、その他の関心対象ボリューム）の画像によって、中心４３１４Ａ〜Ｂのそれぞれ、ならびにこれらの間に規定される線の計算が可能となる。ディボット４３０８の頂点の位置は、この線上において中心４３１４Ａ〜Ｂから既知のある所定距離離れた位置に位置特定される。位置合わせ中に、４２０８において、位置決めワンドの先端４３１０がそれぞれのベースのそれぞれのディボット４３０８内に挿入されており、位置決めワンドの先端４３１０が位置決めロケータ４３２２に対して既知の空間的関係にあるために、ここでディボット４３０８の頂点の実際の位置が計算される。ディボット４３０８の頂点のこれらの点は、画像内において撮像可能な球体４３１２Ａ〜Ｂの中心４３１４によって規定される線に沿って外挿させた対応する点に位置合わせされる。ここでもとりわけ、この過程によってロケータ３９０６をゴルフのティー様の「ディボット」またはワンド４３０４を受け容れるための「位置特定キャップ」に置き換える必要がなくなる。一方、これにより定位手順の複雑さおよびコストが軽減される。

図４４は、ベース３９０４を有する別のロケータ４４００の代替的な一例を表した全体概要図である。この例では、ロケータ４４００は撮像可能な球体４４０２を含んでいる。撮像可能な球体４４０２は、この撮像可能な球体４４０２の撮像可能な部分取外し可能円錐体４４０４を含んでいる。円錐体４４０４を取り除くことによって円錐形のオリフィス（ディボットとも呼ばれる）４４０６が生成される。この円錐形のオリフィス４４０６は、撮像球体４４０２の中心４４０８の位置に配置させた頂点を有している。円錐形のオリフィス４４０６は、位置合わせを実施するために位置決めワンド４３０４の先端４３１０をこの内部に受け容れできるサイズと形状としている。一例では、円錐体４４０４は、図３９に示すように倒立した円錐形のオリフィス４４０６の近位側ベース部分の周りに円周性に配置された口縁４４１０を係合する傾斜した近位側周囲リム４４０９などによって、円錐形のオリフィス４４０６内にスナップ嵌めされる。一例では、その撮像可能な円錐体４４０４および／または撮像可能な球体４４０２は、この除去を実施するためにピックや同様の計器を使用することなどによって、撮像可能な球体４４０２からの撮像可能な円錐体４４０４のてこ式引き出しを容易にするために、図４５の平面図で図示したような小型のオリフィス４５００を含んでいる。

図４６は、取外し可能で撮像可能な円錐体４６０４を有する撮像可能な球体４６０２を含んだロケータ４６００の代替的な一例を表した全体概要図である。この例では、円錐体４６０４の近位側部分は、位置決めワンド５０４の先端４３１０を受け容れるためのディボットを提供する円錐形のオリフィス４６１０の内部ねじ山４６０８を係合するための外側ねじ山４６０６を含んでいる。円錐形のオリフィス４６１０の頂点は、撮像可能な球体４６０２の中心４６１２に対応している。図４７は、球体４６０２から円錐体４６０４を取り外すようにこれらのねじを外すために、ピックやその他の計器を受け容れるためのオリフィス４７００を含んだ円錐体４６０４の平面図を表している。

図４８は、図４４〜４７に図示したデバイスを使用するための方法の一例の全体を表した流れ図である。図４８では、４８００において、上で検討したようにしてベース３９０４がねじ留めされる。４８０２では、上で検討したようにして、ロケータ４４００または４６００がそれぞれのベース３９０４に取り付けられる。４８０４では、上で検討したようにして、ロケータ４４００または４６００と一緒に被検体が撮像される。次いで、上で検討したようにして被検体が手術室内に移送される。４８０６では、撮像可能な円錐体４４０４または４６０４が、それぞれのベース３９０４からてこ引き出しされる、ねじ留め解除される、またさもなければ取り外される。４８０８では、画像に対して被検体が位置合わせされる。一例では、これには、位置決めワンド４３０４の先端４３１０をオリフィス４４１０または４６１０内に挿入し、これによってその先端４３１０を撮像可能な球体４４０２または４６０２の中心に配置させることが含まれる。ワンド４３０４上の位置決めロケータ４３２２は、撮像可能な球体４４０２または４６０２の中心４４０８または４６１２の位置に配置された先端４３１０と既知の関係にある。この方式では、ワンド４３０４上で位置決めロケータ４３２２の位置を決定するために位置決めシステム３９０２を使用することによって、中心点４４０８または４６１２をＩＧＳワークステーション３９３８によって計算することができる。ここでもとりわけ、この過程によって、ロケータ４４００または４６００をゴルフのティー様の「ディボット」またはワンド４３０４を受け容れるための「位置特定キャップ」に置き換える必要がなくなる。一方、これにより定位手順の複雑さとコストが軽減される。さらに、先端４３１０は撮像可能な球体４４０２または４６０２の実際の中心４４０８または４６１２に位置しているため、確度を増大することができ、この際ゴルフのティー様の「ディボット」やワンド４３０４を受け容れるための「位置特定キャップ」などの中間要素は使用していない。

図４９Ａ〜４９Ｄは、それぞれの撮像可能な球体４９０２Ａ〜Ｄの中心４９０４Ａ〜Ｄに、ワンド先端４３１０をこれに接触させることによる位置合わせなどのために直接アクセスできるようにする取外し可能で撮像可能な構成要素を含んだ撮像可能な球体４９０２Ａ〜Ｄを有するロケータ４９００Ａ〜Ｄの別の例を表した全体概要図である。図４９Ａは、シャフト３９１４の近位側部分上にある倒立した撮像可能な円錐体４９０８Ａに対してスナップ嵌めされた取外し可能で撮像可能な球体４９０６Ａを表している。図４９Ｂは、シャフト３９１４の近位側部分上にある倒立した撮像可能な円錐体４９１０Ｂ上にねじ切りされた取外し可能で撮像可能な球体４９０６Ｂを表している。倒立した円錐体４９０８Ａ、４９０８Ｂの頂点のそれぞれは、撮像可能な球体４９０２Ａ、４９０２Ｂの中心４９０４Ａ、４９０４Ｂを規定している。図４９Ｃは、シャフト３９１４の近位側部分に取り付けられた補完性の撮像可能な半球体４９１２にスナップ嵌めされた取外し可能で撮像可能な半球体４９１０を表している。このスナップ嵌めによって、撮像可能な球体４９０２Ｃの中心の位置に、位置合わせの際にワンド先端を接触させることができる小型の雄型または雌型レセプタクルが設けられる。図４９Ｄは、シャフト３９１４の近位側端部から延びる撮像可能なポスト４９１６に対してスナップ嵌めされる取外し可能で撮像可能な球体４９１４を表している。このスナップ嵌めによって、撮像可能な球体４９０２Ｃの中心の位置に、位置合わせの際にワンド先端を接触させることができる小型の雄型または雌型レセプタクルが提供される。図４９Ａ〜Ｃに示したこれらのデバイスは、図４８の流れ図に関して記載したのと類似した方法と一緒に使用することができる。

図５０は、フィデューシャル・マーカ・アセンブリ５０００の一例を表した全体概要図である。この例では、フィデューシャル・マーカ・アセンブリ５０００は、頭蓋５００４に取り付けられる装着用ベース５００２と、撮像可能なフィデューシャル・マーカ・ロケータ５００６と、を備えている。このロケータ５００６は、撮像可能な球体５００８を含んでいる。撮像可能な球体５００８の取外し可能で撮像可能な円錐体５０１０部分によって、位置合わせ中などに撮像可能な球体５００８の中心５０１２に対するアクセスが可能となる。

図５０の例では、円錐体５０１０は球体５００８のその他の部分内にねじ切りされている。円錐体５０１０は保護用キャップ５０１４に取り付けられている。図５０の例では、このキャップ５０１４は、撮像可能な球体５００８の取外し可能で撮像可能な円錐体１５０１０部分から放射方向に接線方向で延びる近位側円盤５０１６を含んでいる。スリーブ５０１８は、円盤５０１６の円周から頭蓋５００４の方向に延びている。キャップ５０１４は、フィデューシャル・マーカ・アセンブリ５０００の各部分が損傷しないように保護している。キャップ５０１４は、撮像可能な（円錐体５０１０や球体５００８のその他の部分と同様の）材料から、あるいは撮像可能でない（すなわち、イメージング・モダリティ上で良好なコントラストを提供できない）別の材料からのいずれかによって製作されている。また別の一例では、そのスリーブ５０１８は、保護用キャップ５０１４が異なる頭皮厚さに対応できるように円筒状のスカート５０２０の内部ねじ山を係合する外側ねじ山を含んでいる。

位置決めに関する上述の例は光学的位置決めシステムに関連して図示したが、こうした位置決めワンドのある種の態様は、電気式または磁気式位置決めロケータ、連結アームタイプの位置決めシステム、その他を使用する電気式または磁気式の位置決めシステムなど広範なその他の遠隔検出可能な位置決めシステムと一緒に使用することも可能である。

また別の例では、上述したさまざまなロケータ（たとえば、図３に示すように被検体の頭蓋上、あるいはワンド上にある）は、別法としてまたは追加として、上で検討した光学的位置決めシステム４１２ではなくＩＧＳワークステーションに結合させたＥＭコイル検出位置決めシステムを用いてロケータの位置の決定を可能とさせる電磁気（ＥＭ）コイルを含んでいる。

さらに、上述の技法は、人体に対する診断に限定されない、すなわちこのフィデューシャル・マーカは任意の対象物の位置を当該対象物に対するすでに収集した画像に対して位置合わせするために使用することができる。

上述した説明は例証を目的としたものであり、制限を目的としたものでないことを理解すべきである。たとえば、上述した実施形態は相互に組み合わせて使用されることがある。上述の説明を考察することによって当業者には別の多くの実施形態が明らかとなろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲、ならびに該特許請求の範囲が権利主張する等価物の全範囲を参照して決定すべきである。添付の特許請求の範囲では、「を含んだ（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」や「であるような（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という表現は、「を備えた（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」や「であるところの（ｗｈｅｒｅｉｎ）」というそれぞれの表現に対する一般英語の等価表現として使用したものである。さらに、添付の特許請求の範囲では、「第１の」「第２の」および「第３の」などの表現は、単なる標識として使用したものであって、その対象物に対して数値的な要件を課すことを目的としていない。

内蔵式円錐形ディボットやその他の雄型または雌型レセプタクルなどを含んだ撮像可能なフィデューシャル・マーカの一例を表した全体概要図（Ａ）で、図１Ａに図示したディボットを省略しているが、リモート式位置決めシステムによって位置特定可能であり、かつ１つまたは複数のイメージング様式によって撮像可能であるような撮像可能なフィデューシャル・マーカの一例を表した全体概要図（Ｂ）である。 円筒状の撮像用フィデューシャル・ロケータと、位置決めワンド先端などを受け容れるための円錐形やその他のディボットまたはその他のレセプタクルと、を含んだフィデューシャル・マーカの代替的な一例を表した全体概要図である。 図２Ａに図示したディボットを省略しているが、リモート式位置決めシステムによって位置特定可能であり、かつ１つまたは複数のイメージング様式によって撮像可能であるような撮像可能なフィデューシャル・マーカの一例を表した全体概要図である。 手術室内で画像ガイド外科用ワークステーションと結合することができるなどリモート式に配置されたカメラや光学的位置決めシステムのその他同様のデバイスと連携して使用するための位置決めワンドの一例を表した全体概要図である。 図３Ａとある点において同様の概要図であるが、リモート式検出器の方に方向付けまた照準させることが可能なエネルギー反射性表面を含んだ位置決めワンドの一例を表した全体概要図である。 一例（ただし、限定を意味しない）として、ファセット周辺側面を有するある種の概して「円筒状の」柱体構造を表した全体斜視概要図である。 反射性テープの平坦で円盤状のテープ片が既知の構成で取り付けられている位置決めワンドの一例を表した全体概要図である。 一例（ただし、限定を意味しない）として、光学的位置決めシステムを結合させる画像ガイド外科用（ＩＧＳ）コンピュータ・ワークステーションを表した全体概要図である。 複数のディボットを含んだ単一式ディボット・アセンブリを表した全体概要図である。 円錐形やその他のディボット、その他を保持している旋回式の傾斜ヘッドを含んだディボット・アセンブリを表した全体概要図である。 電磁気エネルギーを反射させる表面を含んだ旋回式の傾斜ヘッドを含んだロケータ・アセンブリを表した全体概要図である。 円錐形やその他のディボットを保持する旋回式かつピボット可能なヘッドを含んだディボット・アセンブリを表した全体概要図である。 電磁気エネルギーを反射させる表面を含んだ旋回式かつピボット可能なヘッドを含んだディボット・アセンブリを表した全体概要図である。 患者の頭蓋上の単一の位置に取り付け可能（またさらには、該位置から取り外し可能）として患者に対する外傷を軽減させたフィデューシャル・マーカ・キャリアを表した概念的概要図である。 フレーム、ポスト、およびベースを含んだキャリアの一例を表した全体分解概要図である。 頭蓋の表面を係合するために少なくとも１つの回転防止スパイクを含んだフィデューシャル・マーカ・キャリアの一部分を表した概要図である。 フィデューシャル・マーカの代替的な一例の斜視図である。 図１１に図示したフィデューシャル・マーカの平面図である。 修正式の単一式フィデューシャル・マーカの斜視図である。 任意選択の撮像可能なプラグの斜視図である。 図１４の任意選択の撮像可能なプラグの側面図である。 任意選択の流体吸収性カバー（または、コーティング）の斜視図である。 フィデューシャル・マーカの代替的な一例の側面断面図である。 図１７のフィデューシャル・マーカの平面図である。 セルフドリル式およびセルフタッピング式のねじ切りされた遠位側先端部分を含んだフィデューシャル・マーカの側面図である。 セルフタッピング式および／またはセルフドリル式である必要がないねじ切りされた遠位側先端部分を含んだフィデューシャル・マーカの側面図である。 バーブ付き遠位側先端部分を含んだフィデューシャル・マーカの側面図である。 タング、あるいは別の横方向に拡張した保持用構成要素を含んだ遠位側先端部分を有するフィデューシャル・マーカの側面図である。 横方向に拡張した保持用構成要素を含みかつさらにセルフタッピング式および／またはセルフドリル式の外側ねじ切りされた遠位側先端部分を含んだフィデューシャル・マーカの側面図である。 保護用キャップを有するフィデューシャル・マーカの側面断面図である。 高さ調節可能なスカートを備えた保護用キャップの側面断面図である。 フィデューシャル・マーカの周りに配置させた保護用キャップの側面断面図である。 被検体の頭蓋に固着させたフィデューシャル・マーカの周りに配置することが可能な保護用カラーの斜視図である。 保護用カラーおよびキャップの斜視図である。 フィデューシャル・マーカの上を滑らせることが可能な保護用カラーの代替的な一例の斜視図である。 フィデューシャル・マーカを機械的衝撃から保護するためのヘッドバンドの一例を表した斜視図である。 筒状の保護用ガイド・カラーの一例を表した側面図である。 ガイド・カラーの使用法の一例を表した流れ図である。 代替的なガイド・カラーの斜視図である。 ガイド・ベース、高さ伸長器、フィデューシャル・マーカ、およびねじ回しシャフトの側面断面図である。 ガイド・ベースおよび高さ伸長器の使用法の一例を表した流れ図である。 １つまたは複数のフィデューシャル・マーカを被検体の頭蓋に固着させた状態とした被検体の概要図である。 フィデューシャル・マーカ・ヘッド像が画像の上に表示される様子の一例の概要図である。 ユーザがフィデューシャル・マーカ・ヘッド像のそれぞれの中心を位置特定するのを支援するなどのためのテンプレートの一例の概要図である。 半球状キャップを有する位置決めワンドを含んだフィデューシャル・マーカおよび位置決めシステムの一例を表した全体概要図である。 図３９の例に示したようなデバイスの使用法の一例の全体を表した流れ図である。 ボールおよびソケットやその他のジョイントを含んだ位置決めワンドの代替的な一例を表した全体概要図である。 図４１および図３９に図示したデバイスの使用法の一例の全体を表した流れ図である。 ２つの撮像可能な球体および内蔵式位置合わせレセプタクルを備えた１つのベースを有するロケータの代替的な一例を表した全体概要図である。 取外し可能で撮像可能な円錐体を含んだ撮像可能な球体を備えた別のロケータの代替的な一例を表した全体概要図である。 図４４の撮像可能な球体および包含されている撮像可能な円錐体の平面図を表した全体概要図である。 取外し可能で撮像可能な円錐体を備えた撮像可能な球体を含んだロケータの代替的な一例を表した全体概要図である。 図４６の円錐体の平面図である。 図４４〜４７に図示したデバイスを使用するための方法の一例の全体を表した流れ図である。 取外し可能で撮像可能な構成要素を含んだ撮像可能な球体を有するロケータの別の例を表した全体概要図である。 フィデューシャル・マーカ・アセンブリの一例を表した全体概要図である。

Claims (62)

1. イメージング・システムにより位置特定可能な撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッドと、
   位置決めシステムのロケータ計器を係合するようなサイズと形状にした、前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッドと一体化されている雄型または雌型レセプタクルと、
   前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッドから外方に延びている、少なくとも一部分を骨に対して確保させるように構成された骨ねじシャフトと、
   を含むフィデューシャル・マーカを備える装置。
2. 前記レセプタクルは、前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッドに対して一体的に位置特定された頂点を含む実質的に円錐形のディボットであって、前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータの画像の中心がディボットの頂点と実質的に一致するようにしたディボットを含んでいる請求項１に記載の装置。
3. 前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッド内に、骨ねじシャフトを回して骨の内部にねじ切りするためのねじ回しのブレードまたは先端を受け容れるようなサイズと形状にした少なくとも１つのスロットをさらに含む請求項２に記載の装置。
4. 前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッド内に、骨ねじシャフトを回して骨の内部にねじ切りするためのねじ回しのブレードまたは先端を受け容れるようなサイズと形状にした少なくとも１つのスロットをさらに含む請求項１に記載の装置。
5. 前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッドは実質的に球状である請求項１に記載の装置。
6. 前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッドは概して円筒状の柱体を含んでいる請求項１に記載の装置。
7. 前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッドの前記概して円筒状の柱体はファセット円筒状柱体である請求項６に記載の装置。
8. 前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータは電磁気エネルギーを反射させる反射性の外面を含んでいる請求項１に記載の装置。
9. 前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータは少なくとも２つの異なるイメージング様式によって位置特定可能である請求項１に記載の装置。
10. 前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータは吸湿性材料を含んでいる請求項１に記載の装置。
11. 前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッドと前記シャフトの少なくとも一方の内部に、切込みを含んだ座をさらに含む請求項１に記載の装置。
12. 前記レセプタクルの内部に嵌め込めるようなサイズと形状にした撮像可能なプラグをさらに含む請求項１に記載の装置。
13. 前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッドを覆うように嵌め込めるようなサイズと形状にしたカバーをさらに含む請求項１に記載の装置。
14. 前記撮像可能なフィデューシャル・ロケータ・ヘッドの少なくとも一部分上に撮像可能なコーティングをさらに含む請求項１に記載の装置。
15. 前記骨ねじシャフトの少なくとも一部分はセルフタッピング式である請求項１に記載の装置。
16. 前記骨ねじシャフトの少なくとも一部分は骨切断縁を含んでいる請求項１に記載の装置。
17. 前記フィデューシャル・マーカは単一片である請求項１に記載の装置。
18. 前記フィデューシャル・マーカの少なくとも一部分は抗菌性コーティングを含んでいる請求項１に記載の装置。
19. 前記シャフトと前記ヘッドが異なる材料から製作されている請求項１に記載の装置。
20. 前記ヘッドは、前記シャフト材料と異なるイメージング・コントラストを提供する材料から製作されている請求項２０に記載の装置。
21. 前記シャフトは回転を必要とすることなく骨内に進入するための遠位側手段を含んでいる請求項１に記載の装置。
22. 前記シャフトは横方向に拡張した遠位側先端を含んでいる請求項１に記載の装置。
23. 前記フィデューシャル・マーカを保護するようなサイズと形状にした保護用キャップをさらに含む請求項１に記載の装置。
24. 前記保護用キャップは前記ヘッドと係合している請求項２３に記載の装置。
25. 前記保護用キャップは頭皮を付着するように構成されたベースを含んでいる請求項２３に記載の装置。
26. 前記保護用キャップは前記シャフトの周りに嵌め込まれている請求項２３に記載の装置。
27. 前記保護用キャップは、
    中心オリフィスを含んだ円盤様のベースと、
    円周方向の周辺円筒状側壁と、
    を備えている請求項２６に記載の装置。
28. 前記保護用キャップはベース内でオリフィスから放射方向の少なくとも１つのスロットを備えている請求項２７に記載の装置。
29. 前記保護用キャップは前記放射方向スロットに整列させた周辺側壁スロットを備えている請求項２８に記載の装置。
30. 前記側壁の近位側部分を覆って嵌め込めるようなサイズと形状にした円盤様のキャップをさらに備える請求項２７に記載の装置。
31. 少なくとも１つのフィデューシャル・マーカを保護するようなサイズと形状にしたヘッドバンドをさらに備える請求項１に記載の装置。
32. 被検体に固着させたフィデューシャル・マーカの一部分の画像を表示するためのコンピュータ・ディスプレイと、
    前記フィデューシャル・マーカの前記部分の表示画像に整列させるためのテンプレートであって、フィデューシャル・マーカの前記部分の２次元画像と整列させるために少なくとも１つの輪郭機能を含んだテンプレートと、
    を備えるシステム。
33. 前記テンプレートは前記コンピュータ・ディスプレイ上に表示されている請求項３２に記載のシステム。
34. 前記テンプレートは前記コンピュータ・ディスプレイと異なる物理媒体内に組み込まれている請求項３２に記載のシステム。
35. 前記テンプレートは少なくとも１つのリングを含んでいる請求項３２に記載のシステム。
36. 前記テンプレートは同心性のリングを含んでいる請求項３２に記載のシステム。
37. 近位側端部と、フィデューシャル・マーカの撮像可能な球体部分と係合するようなサイズと形状にしたキャップを含んだ遠位側端部と、を含む位置決め計器を備える装置。
38. 少なくとも１つの遠隔検出可能な位置決めロケータをさらに備える請求項３７に記載の装置。
39. 前記少なくとも１つの遠隔検出可能な位置決めロケータは反射体を備えている請求項３８に記載の装置。
40. 前記少なくとも１つの遠隔検出可能な位置決めロケータはエネルギー源を備えている請求項３８に記載の装置。
41. 被検体の少なくとも１つの表面内にベースをねじ留めする工程と、
    前記ベースのそれぞれ１つに撮像可能な球体を取り付ける工程と、
    前記撮像可能な球体を含んだボリュームを撮像する工程と、
    前記撮像可能な球体を係合用位置決め計器と接触させることを含む画像に対する被検体の位置合わせ工程と、
    を含む方法。
42. 近位側端部と遠位側端部を含んでおり、かつ該近位側端部と該遠位側端部の間にジョイントを含んだ位置決め計器であって、該遠位側端部の少なくとも一部分は撮像可能な球体を含む撮像可能なフィデューシャル・マーカと実質的にマッチングするようなサイズと形状とさせ、これにより該撮像可能なフィデューシャル・マーカがそこから取り外されたベースの内部に該位置決め計器の遠位側端部が受け容れられたときに該ジョイントのピボット点が該撮像可能な球体の中心位置と一致するようにした位置決め計器を備える装置。
43. 少なくとも１つの遠隔検出可能な位置決めロケータをさらに備える請求項４２に記載の装置。
44. 前記少なくとも１つの遠隔検出可能な位置決めロケータは反射体を備えている請求項４３に記載の装置。
45. 前記少なくとも１つの遠隔検出可能な位置決めロケータはエネルギー源を備えている請求項４３に記載の装置。
46. 被検体の少なくとも１つの表面内にベースをねじ留めする工程と、
    前記ベースのそれぞれ１つに撮像可能な球体を取り付ける工程と、
    前記撮像可能な球体を含んだボリュームを撮像する工程と、
    前記ベースから前記撮像可能な球体を取り外す工程と、
    前記ベースのそれぞれ１つに取り付けていたときに前記撮像可能な球体の中心が占有していた箇所の周りでピボット動作する位置決め計器に前記ベースを接触させることを含む画像に対する被検体の位置合わせ工程と、
    を含む方法。
47. 第１の中心を有する第１の撮像可能な球体と第２の中心を有する第２の撮像可能な球体を含む位置決めロケータであって、該第１と第２の中心によってこれらを通過する１つの直線が規定されている位置決めロケータを備える装置。
48. 位置決めロケータの一部分を受け容れるようなサイズと形状にしたレセプタクルであって、該レセプタクルは、位置決めロケータを該レセプタクルにより受け容れたときに前記第１と第２の中心により規定された直線に沿って存在する位置決め計器により位置特定可能な点を含んでいるレセプタクルを備えたベースをさらに備え請求項４７に記載の装置。
49. 前記レセプタクルは１つのオリフィスを含んでおり、該オリフィスは、
    ねじ切りされた近位側部分と
    円錐形の遠位側部分と、
    を備えている請求項４８に記載の装置。
50. 前記点を位置特定するために前記レセプタクルによって受け容れられるようなサイズと形状にした遠位側端部を備えた位置決め計器をさらに備える請求項４８に記載の装置。
51. 前記位置決め計器は少なくとも１つの遠隔検出可能な位置決めロケータを備えている請求項５０に記載の装置。
52. 前記少なくとも１つの遠隔検出可能な位置決めロケータは反射体を備えている請求項５１に記載の装置。
53. 前記少なくとも１つの遠隔検出可能な位置決めロケータはエネルギー源を備えている請求項５１に記載の装置。
54. 撮像可能なフィデューシャル・マーカの一部分を受け容れるようなサイズと形状としかつさらに位置決め計器を受け容れるようなサイズと形状にしたレセプタクルを含む近位側端部と、外側ねじ山を含む遠位側端部と、を備えたベースを備える装置。
55. 第１の中心を有する第１の撮像可能な球体と第２の中心を有する第２の撮像可能な球体を含む撮像可能なフィデューシャル・マーカであって、該第１と第２の中心によってこれらを通過する１つの直線が規定されている撮像可能なフィデューシャル・マーカをさらに備える請求項５４に記載の装置。
56. 前記撮像可能なフィデューシャル・マーカを前記レセプタクルにより受け容れたときに前記第１と第２の中心により規定された直線上の点を位置特定するために該レセプタクルによって受け容れられるようなサイズと形状にした遠位側端部を備えた位置決め計器をさらに備える請求項５５に記載の装置。
57. 被検体の少なくとも１つの表面内にベースをねじ留めする工程と、
    前記ベースのそれぞれ１つに撮像可能な球体を取り付ける工程と、
    前記撮像可能な球体を含んだボリュームを撮像する工程と、
    前記撮像可能な球体の中心へのアクセスを可能とするために該撮像可能な球体のそれぞれの部分を除去する工程と、
    前記撮像可能な球体の中心を位置決め計器と接触させることを含む画像に対する被検体の位置合わせ工程と、
    を含む方法。
58. 取外し可能部分を含んだ撮像可能な球体であって、該撮像可能な球体の中心へのアクセスを可能とした撮像可能な球体を備える装置。
59. 前記取外し可能部分は取外し可能で撮像可能な円錐体を含んでいる請求項５８に記載の装置。
60. 前記取外し可能部分は前記撮像可能な球体を少なくとも部分的にシールドするためのスリーブを含んでいる請求項５８に記載の装置。
61. 前記スリーブに結合させたスカートをさらに備える請求項６０に記載の装置。
62. 撮像可能な球体を含んだ撮像可能なフィデューシャル・マーカの一部分を受け容れるようなサイズと形状にしたレセプタクルを含む近位側端部と、外側ねじ山を含む遠位側端部と、を備えたベースをさらに備える請求項５８に記載の装置。

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