JP2019511287A5

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Publication number: JP2019511287A5
Application number: JP2018548066A
Authority: JP
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2037-02-16

Description

遠隔操作式手術システム１００は、内視鏡等の画像取込み装置と、関連する画像処理ハードウェア及びソフトウェアとを含む画像取込みシステム１０６も含む。遠隔操作式手術システム１００はまた、センサ、モータ、アクチュエータ、及びマニピュレータシステム１０２，１０４の他のコンポーネント、並びに画像取込みシステム１０６に動作可能にリンクされた制御システム１０８を含む。いくつかの実施形態では、制御システム１０８は、マニピュレータシステム１０２及び１０４のうちの一方に統合してもよい。他の実施形態では、制御システム１０８は、別個のハウジングに設けられ、１つ又は複数の通信リンクを介してマニピュレータシステム１０２及び１０４に結合してもよい。制御システム１０８のより詳細な実施形態が、図９を参照することによって理解され得る。

図４は、手術器具１２８ｃが取り付けられた状態の制御アーム１２４ｃのマニピュレータ部分１４０の斜視図である。手術中に通常使用される滅菌ドレープ及び関連機構が、明瞭化のために省略されている。マニピュレータ１４０は、ヨー・アクチュエータ１４２、ピッチ・アクチュエータ１４４、及び挿入及び引抜き（I/O）アクチュエータ１４６を含む。手術器具１２８ｃは、取付けキャリッジ１４９を含む器具スパー（spar）１４８に取り付けられた状態で示されている。例示的な直線状のカニューレ１５０が、カニューレ取付け部１５２に取り付けられた状態で示されている。以下でより詳細に説明するように、他のタイプのカニューレを使用してもよい。器具１２８ｃのシャフト１５４が、カニューレ１５０を通って延びる。マニピュレータ１４０は、器具シャフトに沿って配置された静止した遠隔運動中心１５６（「遠隔中心１５６」とも呼ばれる）の周りに器具１２８ｃを動かすように機械的に拘束される。ヨー・アクチュエータ１４２は、遠隔中心１５６の周りにヨー運動１５８を提供し、ピッチ・アクチュエータ１４４は、遠隔中心１５６の周りにピッチ運動１６０を提供し、Ｉ／Ｏアクチュエータ１４６は、遠隔中心１５６を通した挿入及び引抜き運動１６２を提供する。マニピュレータ１４０は、Ｉ／Ｏアクチュエータ１４６の挿入軸線に沿った位置及び速度を追跡するためのエンコーダを含むことができる。典型的には、遠隔中心１５６は、手術中に患者の体壁の切開部に係止され、意図する外科的タスクを実施するのに十分なヨー運動及びピッチ運動を可能にする。あるいはまた、遠隔運動中心は、患者に接触することなくより大きな可動域を可能にするために、体の外側に位置してもよい。知識のある人は、遠隔運動中心の周りの動きは、ソフトウェアの使用によって、又は機械的アセンブリによって規定される物理的制約によって制約され得ることを理解するだろう。

Claims

遠隔操作式手術システムであって、当該遠隔操作式手術システムは、
医療器具に動作可能に結合されるように構成されたマニピュレータであって、カニューレ要素を通して前記医療器具を移動させるように適合された、マニピュレータと、
前記マニピュレータに通信可能に結合された制御システムであって、該制御システムは、前記医療器具及び前記カニューレ要素のうちの少なくとも１つに関連する挿入プロファイルを決定するように動作可能であり、前記制御システムは、前記カニューレ要素を通して前記医療器具を手動で挿入する間に、前記挿入プロファイルに従って挿入力を制御し且つ前記医療器具の動きに影響を及ぼすように構成される、制御システムと、を有する、
遠隔操作式手術システム。
前記挿入プロファイルは、前記カニューレ要素を通して前記医療器具を手動で挿入する間に前記医療器具の動きを補助するように構成された第１の部分と、前記カニューレ要素を通して前記医療器具を手動で挿入する間に前記医療器具の動きを妨げるように構成された第２の部分とを含む、請求項１に記載の遠隔操作式手術システム。
前記医療器具は、基端部、先端部、及び前記基端部と前記先端部との間の可撓性部分を含み、
前記カニューレ要素は、湾曲したカニューレであり、
前記カニューレ要素を通して前記医療器具を手動で挿入することは、前記先端部及び前記可撓性部分の少なくとも一部を前記湾曲したカニューレ内へ手動で動かすことを含み、
前記挿入プロファイルは、前記カニューレ要素を通して前記医療器具を手動で挿入するために及ぼされる手動挿入力の空間的均一性を高めるように構成される、請求項１又は２に記載の遠隔操作式手術システム。
前記医療器具は、基端部、先端部、及び前記基端部と前記先端部との間の可撓性部分を含む可撓性医療器具であり、
前記カニューレ要素は、湾曲したカニューレであり、
前記挿入プロファイルは、前記湾曲したカニューレを介して前記可撓性医療器具を手動で挿入する間に前記医療器具の動きを妨げるように構成された減衰プロファイルである、請求項１又は２に記載の遠隔操作式手術システム。
前記制御システムは、前記カニューレ要素を識別し、且つ少なくとも前記カニューレ要素に関連する前記挿入プロファイルを決定することによって、前記医療器具及び前記カニューレ要素のうちの少なくとも１つに関連する前記挿入プロファイルを決定するように動作可能である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の遠隔操作式手術システム。
前記カニューレ要素はカニューレであり、前記制御システムは、前記カニューレの磁気バイナリパターンを感知することによって前記カニューレを識別するように構成される、請求項５に記載の遠隔操作式手術システム。
前記制御システムは、前記医療器具を識別し、前記カニューレ要素を識別し、且つ前記医療器具及び前記カニューレ要素に関連する前記挿入プロファイルを決定することによって、前記医療器具及び前記カニューレ要素のうちの少なくとも１つに関連する前記挿入プロファイルを決定するように動作可能である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の遠隔操作式手術システム。
前記医療器具は、前記カニューレ要素を通して手動で挿入されるように構成された、第１及び第２のシャフト部分を有するシャフトを有しており、前記第１のシャフト部分は、前記カニューレ要素に対して第１の摩擦応答を有し、前記第２のシャフト部分は、前記カニューレ要素に対して、前記第１の摩擦応答とは異なる第２の摩擦応答を有し、前記挿入プロファイルは、前記第１及び第２のシャフト部分が前記カニューレ要素を通して手動で挿入されるときに、手動挿入力の空間的均一性を高めるように構成される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の遠隔操作式手術システム。
前記カニューレ要素はカニューレシールを含み、
前記制御システムは、前記医療器具の直径に基づく前記医療器具に関連する前記挿入プロファイルを決定することによって、前記医療器具及び前記カニューレ要素のうちの少なくとも１つに関連する前記挿入プロファイルを決定するように動作可能である、請求項１又は２に記載の遠隔操作式手術システム。
前記カニューレ要素は湾曲したカニューレであり、前記挿入プロファイルは、前記カニューレに関連する減衰プロファイルであり、且つ前記カニューレに沿った位置に関連する複数の減衰レベルを含む、請求項１又は２に記載の遠隔操作式手術システム。
前記マニピュレータは、該マニピュレータによって規定される軸線に沿って移動するキャリッジの位置を符号化するエンコーダを有しており、前記挿入プロファイルは、前記軸線に沿った前記医療器具の速度に関連する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の遠隔操作式手術システム。
カニューレ要素を通して医療器具を挿入する間に遠隔操作式手術システムを制御する方法であって、当該方法は、
少なくとも１つの要素タイプを識別するステップであって、前記要素タイプは、前記医療器具の器具タイプ又は前記カニューレ要素のカニューレ要素タイプである、識別するステップと、
前記少なくとも１つの要素タイプに関連する挿入プロファイルをメモリから検索するステップと、
前記カニューレ要素に対する前記医療器具の位置を決定するステップと、
前記医療器具が前記カニューレ要素を通して挿入されるときに、前記挿入プロファイルに基づいて前記医療器具に妨害力又は補助力を加えるステップと、を含む、
方法。
前記挿入プロファイルは、前記カニューレ要素を通して手動で挿入する間に前記医療器具の動きを補助するように構成された第１の部分と、前記カニューレ要素を通して手動で挿入する間に前記医療器具の動きを妨げるように構成された第２の部分とを含む、請求項１２に記載の方法。
前記カニューレ要素に対する前記医療器具の位置を決定するステップは、前記カニューレ要素に対する前記医療器具の先端チップの位置を決定するステップを含み、
前記少なくとも１つの要素タイプは、前記カニューレ要素タイプを含み、
前記医療器具は、基端部、先端部、及び前記基端部と前記先端部の間の可撓性部分を含む可撓性医療器具であり、
カニューレ要素は、湾曲したカニューレであり、
前記挿入プロファイルは、少なくとも前記カニューレ要素タイプに関連付けられ、且つ前記医療器具が前記カニューレ要素を通して挿入されるときに、前記医療器具の動きを妨げるように構成された減衰プロファイルである、請求項１２又は１３に記載の方法。
前記医療器具の挿入速度を監視するステップをさらに含み、前記医療器具に前記妨害力又は補助力を加えるステップは、前記医療器具の挿入速度が挿入速度閾値を超えるかどうかを判定するステップを含む、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
前記少なくとも１つの要素タイプは前記カニューレ要素タイプを含み、前記カニューレ要素はカニューレであり、前記挿入プロファイルは、前記カニューレの第１の部分に関連する第１の減衰係数と、前記カニューレの第２の部分に関連する第２の減衰係数とを含む減衰プロファイルである、請求項１２又は１３に記載の方法。
遠隔操作式手術システムであって、当該遠隔操作式手術システムは、
可撓性医療器具に動作可能に結合されるように構成されたマニピュレータであって、該マニピュレータは、カニューレを通して前記医療器具を動かすように適合され、前記可撓性医療器具は、該医療器具が前記カニューレを通して移動された後に、前記カニューレから基端方向に延びるように構成された基端部と、前記医療器具が前記カニューレを通して移動した後に、前記カニューレから先端方向に延びるように構成された先端部と、前記基端部と前記先端部との間の可撓性部分と、を含む、マニピュレータと、
該マニピュレータに通信可能に結合された制御システムであって、該制御システムは、前記カニューレに関連する減衰プロファイルを決定するように動作可能であり、前記制御システムは、前記カニューレを通して前記医療器具を手動で挿入する間に、前記減衰プロファイルに従って抵抗力を調節し、且つ前記医療器具の動きを妨げるように構成される、制御システムと、を有する、
遠隔操作式手術システム。
前記減衰プロファイルは、前記カニューレに沿った位置に関連する複数の減衰レベルを含む、請求項１７に記載の遠隔操作式手術システム。
湾曲したカニューレを通して可撓性医療器具を挿入する間に遠隔操作式手術システムを制御する方法であって、当該方法は、
湾曲したカニューレのカニューレタイプを識別するステップと、
該カニューレタイプに関連する減衰プロファイルをメモリから検索するステップと、
前記カニューレに対する前記医療器具の位置を決定するステップと、
前記医療器具が前記カニューレを通して挿入されるときに、前記減衰プロファイルに基づいて前記医療器具に妨害力を加えるステップと、を含む、
方法。
前記カニューレに対する前記医療器具の位置を決定するステップは、前記カニューレに対する前記医療器具の先端チップの位置を決定するステップを含み、前記妨害力を加えるステップは、
前記先端チップの位置が前記カニューレの第１の部分に関連しているときに第１の減衰係数を適用するステップと、
前記先端チップの位置が前記カニューレの第２の部分に関連しているときに第２の減衰係数を適用するステップと、を含む、請求項１９に記載の方法。