CN103857349B - 智能手术系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智能手术系统。根据本发明的一种形态，提供一种系统，作为智能手术系统，包括：数据匹配部，从信息收集装置接收患者的手术部位相关数据，根据数掘匹配矩阵找出与所述手术部位数据匹配的控制数据；及手术控制部，根据来自所述数掘匹配部的所述控制数据，使手术工具或缝合装置进行工作。

Description

智能手术系统
技术领域
本发明涉及智能手术系统。
背景技术
近来，诸如达芬奇(商标名)、AMADEUS(商标名)等的手术用机器人倍受瞩目，与此相关的研究活动也如火如荼。但是，这种以往的手术用机器人依然需要医生复杂、精巧的操作，对个别医生手术时的判断相关数掘进行积累并对此进行利用，却未显示出特别的关注。
因此，本发明人要提出一种智能手术系统，以作为最普通手术过程之一的缝合为中心，使医生等使用者能够智能地执行手术。
发明内容
(要解决的技术问题)
本发明的目的是提供一种新的智能手术系统。
本发明的另一目的是收集成为手术对象的身体部位相关数据，并利用此执行自动化乃至半自动化的手术。
本发明的又一目的是使得利用数据匹配执行既定程度标准化的手术。
本发明的再一目的是使数据匹配矩阵的控制数据的内容能够根据多名使用者的判断而持续得到改善。
(解决问题的手段)
旨在达成所述目的的本发明的代表性构成如下。
根据本发明的一种形态，提供一种系统，作为智能手术系统，包括：数据匹配部，从信息收集装置接收患者的手术部位相关数据，根据数据匹配矩阵找出与所述手术部位数据匹配的控制数据；及手术控制部，其根据来自所述数据匹配部的所述控制数据，使手术工具或缝合装置进行工作。
此外，根据本发明的技术思想，还可以提供其它构成。
(发明的效果)
根据本发明，提供新的智能手术系统。
根据本发明，使得能够利用成为手术对象的身体部位相关数据，执行自动化乃至半自动化的手术。
根据本发明，使得能够利用数据匹配执行既定程度标准化的手术。
根据本发明，使数据匹配矩阵的控制数据的内容能够根据多名使用者的判断而持续得到改善。
附图说明
图1是图示本发明一个实施例的整体系统构成的图。
图2是图示使用者利用整体系统实际执行手术前的情形的图。
图3是详细图示本发明一个实施例的智能手术系统(200)内部构成的图。
(标号说明)
100：机器人
200：智能手术系统
300：使用者控制装置
具体实施方式
后述对本发明的详细说明参照了作为示例图示了本发明可以实施的特定实施例的附图。这种实施例进行了详细说明，以便所属技术领域的技术人员足以能够实施本发明。本发明的多种实施例虽然互不相同，但应理解为无需相互排他。例如，在本说明书中记载的特定形状、结构及特性，在不超出本发明的精神及范围的同时，可以从一个实施例变更体现为其它实施例。另外，各个实施例内的个别构成要素的位置或配置，也应理解为可以在不超出本发明的精神及范围的同时进行变更。因此，后述的详细说明并非出于限定的意义，本发明的范围应视为包括权利要求书的权利要求项所请求的范围及与之均等的所有范围。在附图中，类似的参照符号代表在多个方面相同或类似的构成要素。
下面，为了本发明所属技术领域的技术人员能够容易地实施本发明，针对本发明的多个优选实施例，参照附图进行详细说明。
[本发明的优选实施例]
整体系统的构成
图1是图示本发明一个实施例的整体系统构成的图。如图1所示，整体系统可以包括机器人(100)(更广义而言，自动化的医疗装置)、智能手术系统(200)及使用者控制装置(300)构成。另一方面，图2是图示使用者利用整体系统实际执行手术前的情形的图。
首先，本发明一个实施例的机器人(100)作为包括底座、多个机器手、内视镜、手术工具(例如，夹钳、抓紧器、剪刀、吻合器、持针器等或其中至少一部分的组合)、信息收集装置、缝合装置等的系统，可以是用于收集手术部位相关数据并将其提供给智能手术系统(200)，根据智能手术系统(200)或使用者控制装置(300)的控制而执行手术的系统。
这种机器人(100)中能够包括的信息收集装置可以包括与通过韩国专利申请第1989-5618号、第2005-33576号等公开的内容类似的探针、与通过韩国专利申请第2004-51494号、第2006-44711号等公开的内容类似的传感器或与通过国际申请PCT／EP2006／011924等公开的内容类似的测量仪(所述申请的说明书应视为其整体编入本说明书)。信息收集装置根据需要，可以包括配备如上所述的探针、传感器或测量仪构成的至少一种功能模块。可以构成的功能模块的示例如下：
(1)弹性感知模块
弹性感知模块可以包括探针(也可以用普通的手术用针代替)、探针驱动部及数据发送部。探针驱动部作为与通过国际申请PCT／KR2009／003419公开的针驱动部类似的构成要素(所述国际申请的说明书应视为其整体编入本说明书)，能够使探针相对于手术部位(例如，组织)进行运动，使得探针对手术部位施加既定的一定的压力。此时，手术部位会在被探针按压的同时变形，在此期间(例如，既定的一定的时间内)探针移动的距离可以用于定义手术部位的弹性。另一方面，数据发送部作为与通过韩国专利申请第2004-51494号、第2006-44711号等公开的数据发送部类似的构成要素，可以演算关于手术部位的弹性的数据并将其发送给智能手术系统(200)。
(2)温度感知模块
温度感知模块可以包括以往的体内脏器用温度计和能够把关于手术部位温度的数据发送给智能手术系统(200)的数据发送部。
(3)酸度感知模块
酸度感知模块可以包括以往的酸度计和能够把关于手术部位酸度的数据发送给智能手术系统(200)的数据发送部。
(4)气压感知模块
可以配备与通过韩国专利申请第2004-51494号、第2006-44711号等公开的内容相同的气压感知模块。
(5)电磁特性感知模块
可以配备与通过韩国专利申请第2005-33576号等公开的内容相同的电磁特性感知模块(所述韩国专利申请的说明书应视为其整体编入本说明书).
(6)血液特性检测模块
血液特性检测模块可以是用于检测诸如氧气饱和度、血液分布、血糖等的血液相关特性中的至少一种的功能模块。血液特性检测模块可以包括发挥与以往的血氧计或血糖仪类似功能的部件。而且，血液特性检测模块为了测量手术部位的毛细血管等的血液分布，可以包括视觉性的血液检测部件或多个小型血液检测部件。这种多个小型血液检测部件优选配置得可以一起接触既定的面。在相对较多数量的小型血液检测部件中检测到血液时，可以判断为血液分布稠密，相反情况下可以判断为不稠密。另外，血液特性检测模块可以包括能够把关于手术部位的血液特性的数据发送给智能手术系统(200)的数据发送部。
(7)体液特性检测模块
虽然就血液特性检测模块进行了说明，但也可以配备用于检测并非血液特性的淋巴液、脏内体液(例如，口腔、食道、胃脏、小肠、大肠等内部的体液)、胸腔内体液、腹腔内体液、小便成份、大便成份、特膜渗出液等的特性中的至少一种的功能模块。这种体液特性检测模块也可以根据以往的技术，与如上所述的血液特性检测模块类似地构成。
(8)炎症检测模块
炎症检测模块可以是用于检测炎症部位或坏死组织的功能模块。这种炎症检测模块可以包括发挥与以往检查试剂盒类似功能的部件，或把提取的组织提供给配置于外部的以往检查试剂盒。另外，炎症检测模块可以包括能够把检查结果数据发送给智能手术系统(200)的数据发送部。
(9)其它模块
参考炎症检测模块的构成，可以配备能够检测癌细胞或特异蛋白质、无机质成份、脂肪层等的多样的模块。
信息收集装置在必要情况下，可以包括适当地构成的功能模块，除上面示例种类的数据之外，还收集其它数据，并提供给智能手术系统(200)，这是不言而喻的。
另一方面，机器人(100)中能够包括的缝合装置可以根据通过国际申请PCT／KR2009／003419、PCT／KR2010／005851、PCT／KR2010／005852、PCT／KR2010／006448等公开的技术进行体现(所述国际申请的说明书应视为其整体编入本说明书)。特别是缝合装置，可以根据智能手术系统(200)的控制，适应性地选择或调整缝合模式、缝合问隔、缝合线的种类或缝合用针的种类。这种缝合装置的适应性也可以参照所述国际申请加以实现。
另一方面，机器人(100)中能够包括的手术工具或缝合装置中的置于实际使用状态的某一种，可以根据智能手术系统(200)或使用者控制装置(300)的控制而变更。
如上所述的机器人(100)在体现本发明的技术思想的范围内，可以由所属领域的技术人员自由地构成。对于这种机器人(100)的具体构成，可以参照韩国专利申请第2008-108103号(所述韩国专利申请的说明书应视为其整体编入本说明书)。
之后，本发明一个实施例的智能手术系统(200)可以是计算机系统，使得能够基于来自机器人(100)的信息收集装置的数据，而且在必要情况下，也基于使用者借助使用者控制装置(300)而输入的信息或下达的命令，控制机器人(100)的内视镜、手术工具、信息收集装置或缝合装置，执行自动化乃至半自动化的手术。对于智能手术系统(200)的具体构成示例，下面将参照图3进行详细说明。
最后，本发明一个实施例的使用者控制装置(300)可以是包括显示手段、使用者输入手段、使用者命令手段等，用于使使用者可以观察手术部位及其周边，或使使用者能够进行必要的信息输入，或使使用者能够选择内视镜、手术工具、信息收集装置或缝合装置并使之移动或能够针对如上所述的工具或装置下达既定命令的控制装置。
首先，使用者控制装置(300)的显示手段可以向使用者显示机器人(100)的内视镜或其它摄像头等观察的部分。为此，显示手段可以包括用于二维显示的显示面板或用于三维显示的显示空间。其中，显示面板可以是能够以二维方式显示视觉标识的LCD面板、PDP面板、LED显示装置等公知的二维显示装置，显示空间可以是全息显示装置等公知的三维显示装置。
之后，使用者控制装置(300)的使用者输入手段可以使使用者能够输入患者相关信息，例如关于人种、年龄、性别等的基本信息，或关于血压等的状态信息，或关于手术部位的种类的信息等。作为使用者输入手段，可以采用键盘、鼠标、触摸屏等公知的多样的计算机输入手段。
最后，使用者控制装置(300)的使用者命令手段可以是使使用者可以下达用于选择内视镜、手术工具、信息收集装置或缝合装置或使之移动的命令，或可以使使用者下达让手术工具或缝合装置针对手术部位进行抓住、紧固、烧烙、切开、缝合等手术动作的命令的多种形态的命令手段。这种使用者命令手段既可以与显示手段分离，以操纵面板、操纵杆、操纵按钮等形态体现，也可以与显示手段结合构成。例如，在显示手段是触摸面板的情况下，使用者命令手段也可以是触摸面板的窗口或图形按钮。
智能手术系统的构成
图3是详细图示本发明一个实施例的智能手术系统(200)的内部构成的图。
如图3所示，本发明一个实施例的智能手术系统(200)可以包括数据匹配部(210)、手术控制部(220)、数据管理部(230)、数据库(240)、通信部(250)及控制部(260)构成。根据本发明的一个实施例，数据匹配部(210)、手术控制部(220)、数据管理部(230)、数据库(240)、通信部(250)及控制部(260)中的至少一部分可以是与机器人(100)或使用者控制装置(300)进行通信的程序模块。这种程序模块可以以操作系统、应用程序模块或其它程序模块的形态包括于智能手术系统(200)，在物理上，可以存储于多种公知的记忆装置。另外，另外，这种程序模块也可以存储于能够与智能手术系统(200)进行通信的远程记忆装置。另一方面，这种程序模块包括根据本发明而执行后述特定业务或运行特定抽象数据类型的例程、子例程、程序、对象、组件、数据结构等，但并非限定于此。
另一方面，智能手术系统(200)根据所属领域的技术人员的选择，既可以与机器人(100)或使用者控制装置(300)在物理上分离构成，也可以在物理上结合于机器人(100)或使用者控制装置(300)构成。
首先，本发明一个实施例的数据匹配部(210)可以从机器人(100)的信息收集装置接收如前所述的数据，根据情况，也可以从使用者控制装置(300)接收如前所述的患者相关信息。另外，数据匹配部(210)可以参照能够存储于数据库(240)的数据匹配矩阵，找出与所述接收的数据或信息匹配的控制数据，将其提供给手术控制部(220)。
本发明一个实施例的数据匹配矩阵可以是把来自信息收集装置的数据的种类和／或来自使用者控制装置(300)的患者相关信息的种类当作矩阵的维度(dimension)，把来自信息收集装置的数掘的值或值的范围和／或来自使用者控制装置(300)的患者相关信息的值或值的范围当作矩阵的维度的范围(category)，把根据来自信息收集装置的相应数据或来自使用者控制装置(300)的相应信息应执行的手术动作的相关控制数据的值当作矩阵的元素(element)的矩阵。基于这种数据匹配矩阵的数据匹配的示例如下：
1.控制数据可以是如果患者(婴儿除外)的年龄越小，则手术部位的弹性越大，或手术部位的血液分布越稠密，则使得缝合间隔越稠密的控制数据。
2.控制数据可以是如果手术部位的内部温度或酸度较低，则把缝合线或缝合用针变更为粗(即，用于胃脏缝合者)的控制数据。
3.控制数据可以是如果在手术部位检测到大量血液，则把缝合线变更为用于长时间承受高压力的不溶解的线的控制数据。
4.控制数据可以是如果手术部位的血液分布变得稠密，则把缝合线或缝合用针变更为细者的控制数据。
5.控制数据可以是随着在手术部位检测或确认了例如红血球、白血球、120mg的压力、80％以上的氧气饱和度等，如果推定相应部位为动脉，则使缝合间隔减小或使拉紧缝合线的张力增加的控制数据。
6.相反，控制数据可以是如果推定手术部位为静脉，则使缝合间隔增大或使拉紧缝合线的张力减小的控制数据。
7.控制数据可以是如果手术部位具有管状结构(这种形态上的信息可以由使用者预先输入)、在相应部位检测到小便成份，则把缝合线变更为用于防止结石的溶解线的控制数据。
8.控制数据可以是如果在手术部位检测到坏死组织，则把缝合线变更为经抗生素处理的控制数据。
9.控制数掘可以是如果在手术部位检测到癌细胞，则把缝合线变更为可以借助X光充分识别的种类的控制数据。
10.控制数据可以是如果在手术部位检测到大量血液、脏分泌物、坏死组织或癌细胞，则使缝合装置的缝合动作暂停或变更缝合模式的控制数据。
11.控制数据可以是如果确认手术部位的弹性几乎为0，则使手术工具或缝合装置暂停的控制数据。
12.控制数据可以是如果在手术部位检测到大量血液，则把手术工具变更为电烙器的控制数据。
13.控制数据可以是如果在手术部位检测到大量血液，则使电烙器的模式转换为防止出血模式的控制数据。
14.控制数据可以是如果在手术部位检测到坏死组织或癌细胞，则把手术工具变更为电刀、电烙器、激光照射器或药剂喷洒器的控制数据。
15.控制数据可以是当手术工具进行抓住手术部位的动作时，根据手术部位的弹性调节所述动作的压力的控制数据。
以上虽然尽可能只罗列了数据匹配的示例中的一部分，但除此之外，随着对来自信息收集装置的数据或来自使用者控制装置(300)的患者相关信息进行复合累积并使用，可以出现远远更加多样的数据匹配示例，这是所属领域的技术人员不言而喻的。
之后，本发明一个实施例的手术控制部(220)可以根掘由数据匹配部(210)匹配的控制数据，把用于使手术工具或缝合装置进行工作的控制信号传送给机器人(100)。而且，手术控制部(220)也可以使得如上所述的动作控制的内容通过使用者控制装置(300)的显示手段预先向使用者显示。
手术控制部(220)虽然可以执行只根据匹配的控制数据实现自动化的控制，但也可以针对根据匹配的控制数据确定的手术控制，请求使用者的核准，只有在获得核准后才执行手术控制。此时，使用者可以根据基于自身手术经验的判断，下达如上所述的核准，或者也可以拒绝该请求，选择内容变更的手术控制，使之执行。
另外，手术控制部(220)也可以随着使用者借助于使用者控制装置(300)而下达命令，把用于控制底座、多个机器手、内视镜、手术工具、信息收集装置、缝合装置等的动作的控制信号传送给机器人(100)。
之后，本发明一个实施例的数据管理部(230)在使用者使用使用者控制装置(300)进行变更手术控制的内容的操纵时，可以使与之相应的匹配的控制数据(例如，缝合间隔、缝合线的种类、缝合用针的种类、拉紧缝合线的张力等相关控制数据)的值或值的范围根据所述内容进行很大程度或稍许变更，更新数据匹配矩阵。此时，数据管理部(230)可以向使用者发送询问是否要更新的提示信息，要求使用者确认。
之后，在本发明一个实施例的数据库(240)中，可以存储有如前所述的数据匹配矩阵。虽然在图3中显示了数据库(240)包含于智能手术系统(200)构成的情形，但根据体现本发明的所属领域的技术人员的需要，数据库(240)也可以独立于智能手术系统(200)构成。例如，数据库(240)(及其数据匹配矩阵)也可以在网格服务器中构建，由分散于各处的多名使用者参照或更新。
之后，本发明一个实施例的通信部(250)可以执行使得能够从／向数据匹配部(210)、手术控制部(220)、数据管理部(230)及数据库(240)接收／发送数据的功能。
最后，本发明一个实施例的控制部(260)可以执行对数据匹配部(210)、手术控制部(220)、数据管理部(230)、数据库(240)及通信部(250)间的数据流动进行控制的功能。即，本发明的控制部(260)控制来自／向智能手术系统(200)外部的数据流动或智能手术系统(200)的各构成要素间的数据流动，从而能够控制使得数据匹配部(210)、手术控制部(220)、数据管理部(230)、数据库(240)及通信部(250)执行各自固有功能。
以上说明的本发明的实施例可以体现为能够通过多种计算机构成要素运行的程序命令的形态，记录于计算机能够判读的记录介质。所述计算机能够判读的记录介质可以单独或组合包括程序命令、数据文件、数据结构等。记录于所述计算机能够判读的记录介质的程序命令可以是为了本发明而特别设计构成的，或计算机软件领域的从业者公知并能够使用的。在计算机能够判读的记录介质的示例中，包括诸如硬盘、软盘及磁带的磁介质，诸如CD-ROM及DVD的光记录介质，诸如软光磁盘(floptical disk)的磁-光介质(magneto-optical medium)，以及诸如ROM、RAM、闪存等的且特殊构成使得存储、运行程序命令的硬件装置。在程序命令的示例中，不仅包括借助于编译程序而生成的机器语言代码，还包括使用解释程序等可由计算机运行的高级语言代码。硬件装置为了执行本发明的处理，可以变更为一个以上的软件模块，反之亦然。
以上根据诸如具体构成要素等的特定事项和限定的实施例及附图，对本发明进行了说明，但这只是提供用于帮助更全面理解本发明，本发明并非限定于所述实施例，本发明所属技术领域的技术人员可以从这种记载导出多种多样的修改及变更。
因此，本发明的思想并非限定于所述说明的实施例进行确定，从后述的权利要求书以及与该权利要求书均等的或由此等价地变更的所有范围，均属于本发明的思想范畴。

Claims (7)

1.一种系统，作为智能手术系统，其特征在于，包括：
数据匹配部，从信息收集装置接收患者的手术部位相关数据，根据数据匹配矩阵找出与所述手术部位数据匹配的控制数据；以及
手术控制部，根据来自所述数据匹配部的所述控制数据，使手术工具或缝合装置进行工作；
其中所述手术部位相关数据为通过感应或测量所述患者的所述手术部位相关的弹性数据、温度数据、酸度数据、气压数据、电磁特性数据、血液特性数据、体液特性数据、炎症与否相关数据及癌症与否相关数据中的至少一种而获得的数据；以及，
其中所述数据匹配矩阵把手术部位相关数据的种类作为维度，把所述手术部位数据的值或值的范围作为所述维度的范畴，且所述数据匹配矩阵的元素为所述控制数据的值。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述数据匹配部还接收由使用者输入的所述患者相关信息。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述患者信息是关于所述患者的人种、年龄、性别及血压中至少一种的信息，或关于所述患者的所述手术部位的种类的信息。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述控制数据用于控制所述手术工具的种类、模式及工作压力中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述控制数据用于控制所述缝合装置的缝合间隔、缝合线的种类、缝合用针的种类及拉紧缝合线的张力中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述数据匹配矩阵在使用者进行变更手术控制内容的操纵时，能够更新与之相应的控制数据的值或值的范围。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述数据匹配矩阵能够在网络上由多个使用者进行更新。
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