CN111936075A - 自行式内窥镜系统及其控制方法 - Google Patents

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CN111936075A CN201980024134.8A CN201980024134A CN111936075A CN 111936075 A CN111936075 A CN 111936075A CN 201980024134 A CN201980024134 A CN 201980024134A CN 111936075 A CN111936075 A CN 111936075A
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丁德均
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Egendor Co ltd
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
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Abstract

根据一实施例的能够控制内窥镜的运动的自行式内窥镜系统，其中，所述内窥镜被插入至安装在患者体内的保护套内部，包括：内窥镜操作装置，其能够操作所述内窥镜对于所述保护套的相对位置、所述内窥镜的滚动角及位于所述内窥镜的端部且可弯曲的弯曲部的弯曲角；以及控制部，其用于控制所述内窥镜操作装置，并且，所述控制部可以基于所述内窥镜的驱动记录来控制所述内窥镜操作装置。

Description

自行式内窥镜系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种自行式内窥镜系统及其控制方法。
背景技术
内窥镜是一种用于直接检查内部器官或体腔内部的医疗器械，内窥镜的设计目的在于将其插入至人体内，从而观察如果不进行手术或尸检就无法直接看到的有病变的器官。例如，内窥镜的种类可以有支气管镜、食管镜、胃镜、十二指肠镜、直肠镜、膀胱镜、腹腔镜或输尿管镜等。
例如，使用输尿管镜的内窥镜手术被认为是最常用、最可靠的去除肾结石的方法。例如，该方法使用C形臂(C-Arm)等的放射诊断装置，将输尿管镜通过尿道插入到肾脏，使用激光粉碎结石，并使用篮子取出结石。在此，激光和篮子通过输尿管镜的内部通道被插入。
另外，为了确认位于体内的内窥镜的位置，需要持续使用放射诊断，这给医生和患者都带来遭受辐射的危险。尤其，由于输尿管镜这样非常细长的内窥镜具有有限的自由度(弯曲1自由度，Bending 1DOF)，因此手术难度非常高，并且需要由两个手术人员一起执行精确的操作，因此可能会导致彼此之间的沟通问题。此外，由于手术人员需要长时间手持内窥镜，当手术人员感到手臂疲劳时，可能会降低手术的精度。如上所述，内窥镜手术需要精确性，这导致增加手术人员的疲劳度。此外，由于单用内窥镜无法准确测量结石的大小，因此在取出未充分碎裂的结石的过程中，可能会发生伤害患者的输尿管等医疗事故。如果输尿管受损，需立即通过切口进行手术，之后可能会有致命的后遗症。
考虑到这些问题，有必要研发出一种内窥镜设备，其可以降低医生和患者的辐射暴露风险，减少医生的疲劳度，并防止医疗事故。
上述描述已经在构思本公开的过程中被发明人所拥有或获取，并且，不一定是在提出本申请之前公知的技术。
发明内容
发明所要解决的问题
一实施例的目的在于提供一种自行式内窥镜系统及其控制方法。
用于解决问题的手段
根据一实施例，一种能够控制内窥镜的运动的自行式内窥镜系统，其中，所述内窥镜被插入至安装在患者体内的保护套内部，其包括：内窥镜操作装置，其能够操作所述内窥镜对于所述保护套的相对位置、所述内窥镜的滚动角及位于所述内窥镜的端部且可弯曲的弯曲部的弯曲角；以及控制部，其用于控制所述内窥镜操作装置，并且，所述控制部可以基于所述内窥镜的驱动记录来控制所述内窥镜操作装置。
所述自行式内窥镜系统还包括传感器，其用于感测所述内窥镜对于所述保护套的相对位置信息，所述驱动记录可以包括关于所述内窥镜对于所述保护套的相对运动的信息。
所述传感器可以包括分别安装在所述保护套及所述内窥镜的第一磁性体及第二磁性体。
可以将用于夹持存在于患者体内的结石的篮子插入至所述内窥镜，所述控制部可以控制所述内窥镜操作装置，使得所述内窥镜自动返回到在所述篮子完成夹持操作的时间点所述内窥镜所在位置。
可以将用于夹持存在于患者体内的结石的篮子插入至所述内窥镜，并且，当所述篮子完成夹持操作时，所述控制部可以(a)将所述内窥镜取出到所述保护套，(b)通过打开所述篮子来释放被夹持的结石，(c)使所述内窥镜重新进入并控制所述内窥镜操作装置，使得所述内窥镜自动返回到在所述篮子完成夹持操作的时间点所述内窥镜所在位置。
所述驱动记录可以包括操作控制量，所述操作控制量是根据从所述第一时间点到所述第二时间点的时间的推移的所述内窥镜操作装置的操作量。
所述第一时间点可以是所述内窥镜的端部对于所述保护套位于相对特定位置的时间点。
所述第二时间点可以是插入到所述内窥镜的手术器械执行特定工作的时间点。
所述第一时间点及所述第二时间点中的至少一个以上时间点可以是可由手术人员设置的任意时间点。
所述操作量可以包括所述内窥镜的平移量、所述内窥镜的滚动角变化量及所述内窥镜的弯曲角变化量。
所述控制部可以(a)确定在所述第一时间点及所述第二时间点之间是否存在向前-向后移动区段，在此区段所述内窥镜通过特定位置，然后再次返回，(b)如果存在所述向前-向后移动区段，通过从所述操作控制量中移除根据所述向前-向后移动区段的时间的推移的操作量来生成缩短控制量，(c)根据所述缩短控制量来控制所述内窥镜操作装置。
所述控制部可以(a)确定在所述第一时间点及所述第二时间点之间是否存在向前-向后移动区段，在此区段所述内窥镜通过特定位置，然后再次返回，(b)如果存在所述向前-向后移动区段，生成校正控制量，所述校正控制量包括所述向前-向后移动区段的滚动角变化量及弯曲角变化量、不包括所述向前-向后移动区段的平移量以及执行时间比所述向前-向后移动区段的时间短，(c)通过将所述操作控制量中根据所述向前-向后移动区段的时间的推移的操作量替换为所述校正控制量来生成缩短控制量，(d)根据所述缩短控制量来控制所述内窥镜操作装置。
当所述内窥镜的端部对于所述保护套位于相对特定位置时，所述控制部可以初始化所述内窥镜的姿势，使得所述内窥镜具有特定的滚动角及特定的弯曲角。
所述自行式内窥镜系统还包括显示器，其向手术人员输出拍摄患者身体内部的图像，并且，所述控制部可以通过将从当前设定时间后的时间点的所述内窥镜的预期位置和姿势重叠在所述图像上来进行显示。
所述自行式内窥镜系统还可以包括离合器，其可以由手术人员来操作，并能够进行或停止所述内窥镜操作装置的连续驱动。
所述自行式内窥镜系统还可以包括用于远程操作所述内窥镜操作装置的主装置，其位于与所述内窥镜操作装置隔开的位置处，并由手术人员进行驱动。
发明的效果
根据一实施例，内窥镜可以基于运动驱动记录(kinematic records)自行到特定位置，由此显著降低手术人员的手术疲劳度。
根据一实施例，尤其在肾结石手术的情况下，可以自动执行重复的工作，例如反复插入和取出内窥镜，以依次取出特定位置的多个结石碎片。
根据一实施例，尤其在肾结石手术的情况下，基于先前的驱动记录，可以快速执行重复访问特定位置的工作，而该工作原本由于复杂的内部结构导致难以进行。此外，由于可以基于先前的驱动记录来实现沿着最短路径访问特定位置，因此可以大大缩短手术时间。结果，可以通过减少患者的全身麻醉的时间来提高手术的稳定性，尤其对于老年患者。根据仿真结果，平均2小时的手术时间可以缩短至1小时以下。
附图说明
图1为显示根据一实施例的用于内窥镜手术的装置的附图。
图2为显示根据一实施例的自行式内窥镜系统的框图。
图3为显示根据一实施例的自行式内窥镜系统的配置的示意图。
图4为显示将内窥镜插入至患者体内的附图。
图5为显示一般的肾结石移除手术的过程的附图。
图6为显示根据一实施例的自行式内窥镜系统的控制方法的流程图。
图7及图8为显示根据一实施例的存储驱动记录的步骤的附图。
图9为显示操作控制量的一示例图，其根据时间的推移以图表示出由手术人员在特定区段进行操作的内窥镜操作装置的操作量。
图10及图11为显示根据一实施例的校正驱动记录的步骤的附图。
图12为显示操作控制量的另一示例图，其根据时间的推移以图表示出由手术人员在特定区段进行操作的内窥镜操作装置的操作量。
图13为显示根据另一实施例的校正驱动记录的步骤的附图。
图14为显示根据另一实施例的通过执行校正驱动记录的步骤而生成的缩短控制量的附图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施例进行详细说明。应当注意，在将附图编号添加到各附图的构成要素时，即使相同的构成要素显示在不同的附图上，它们也具有相同的附图编号。此外，在对本发明进行说明的过程中，判断有关公知技术的具体说明，不必要地模糊实施例的要点时，其详细说明给予省略。
并且，在对实施例的构成要素进行说明时，可以使用第一、第二、A、B、(a)、(b)等术语。然而，上述术语的使用仅作为将该构成要素区别于其他构成要素，并非用于限定相应构成要素的本质、排列或顺序。当说明一个构成要素与其他构成要素“连接”、“结合”或“接触”时，该构成要素可以直接连接或接触于其他构成要素，另一其他构成要素也可以“连接”、“结合”或“接触”到各构成要素之间。
与任何一个实施例中的构成要素具有相同功能的构成要素在其他实施例中使用相同的名称进行说明。在未言及反例时，记录在任何一个实施例的说明能够适用于其他实施例，由此，在重复范围内省略具体说明。
图1为显示根据一实施例的用于内窥镜手术的装置的附图。
参照图1，用于内窥镜手术的装置900可以包括内窥镜910及手术器械920。
内窥镜910可以包括可以由手术人员用手夹持的控制手柄911、用于引导手术器械920的器械孔912、连接到控制手柄911并被插入至身体中的插入管913、位于插入管913的端部并可执行弯曲操作的弯曲部915、可旋转地被设置在控制手柄911并可根据操作来调整所述弯曲部915的角度的旋钮914以及被设置在插入管913中的磁性体916。稍后将描述磁性体916的功能。
手术器械920可以包括由手术人员用手夹持并进行操作的操作部921、连接到操作部921并被插入至内窥镜910的插入管913的手术器械电缆922以及动作部923，其位于手术器械线电缆922的端部，由操作部921进行操作。例如，动作部923可以包括能够夹持存在于患者体内的结石的篮子。下面，将会描述动作部923为篮子的情况作为示例，然而，不同地，动作部923也可以是本领域技术人员已知的另一种手段，例如粉碎结石的激光碎石机等。
例如，操作部921可以包括第一操作部921b和第二操作部921b，其中，操作部921可以将对于第一操作部921b相对移动的第二操作部921b移动至第一操作部921b，从而操作手术器械920的动作部。根据操作部921的操作，操作部923可以执行特定的工作(例如，操作篮子或操作激光碎石机)。
图2为显示根据一实施例的自行式内窥镜系统的框图；图3为显示根据一实施例的自行式内窥镜系统的配置的示意图。
参照图2及图3，自行式内窥镜系统1可以控制插入到保护套11的内窥镜910的运动或通过内窥镜910被插入的手术器械920的运动。例如，自行式内窥镜系统1可以包括内窥镜操作装置12、控制部13、传感器14、主装置15、输入部16、离合器17、放射诊断装置18、显示器19及辐射屏蔽墙W。
保护套11可以被放置在患者体内，以防止通过与内窥镜910的摩擦而对患者身体造成损害。保护套11包括在其长度方向上被设置的用于引导内窥镜910的保护孔。
内窥镜操作装置12可以提供驱动力来驱动、滚动或弯曲内窥镜910，或为手术器械920提供执行特定工作的驱动力。例如，内窥镜操作装置12可以具有可连接/分离商用内窥镜和/或商用手术器械的结构。内窥镜操作装置12可以具有物理紧固至商用内窥镜和/或商用手术器械的每个操作部，并且可以通过驱动紧固部分并基于通过主装置15输入的信号来操作商用内窥镜和/或商用手术器械。此外，可以使用专用于内窥镜操作装置12的内窥镜和/或手术器械，而不是使用商用内窥镜和/或商用手术器械，并且，内窥镜操作装置12可以形成为与内窥镜和/或手术器械成为一体。内窥镜操作装置12可以包括平移操作部121、滚动操作部122、弯曲操作部123及手术器械操作部124。
平移操作部121可以操作内窥镜910对于保护套11的相对位置。例如，平移操作部121可以包括驱动源，其被配置成通过沿着线性导轨移动装有内窥镜910的控制手柄911的块来向前或向后移动整个内窥镜910。
滚动操作部122可以操作内窥镜910的滚动角。例如，滚动操作部122可以包括驱动源，其被配置成基于内窥镜910的轴向来旋转装有内窥镜910的控制手柄911的块。
弯曲操作部123可以操作内窥镜910的弯曲部915的弯曲角。例如，弯曲操作部123可以包括驱动源，其被配置成拉动插入到弯曲部915的导线。
手术器械操作部124可以包括驱动源，其被配置成在装有内窥镜910的控制手柄911的块上，可对于所述块进行相对移动，并可驱动安装有手术器械920的另一块。
另外，上述描述仅为内窥镜操作装置12的一示例。作为另一示例，除非另外提及，否则具有主从关系的任何从设备(slave device)都可以用作内窥镜操作装置12，例如韩国授权专利公报第1882093号、日本公开专利公报第2010-279688号及日本公开专利公报第2007-117394号等。
控制部13可以控制内窥镜操作装置12。例如，控制部13可以基于通过传感器14、主装置15、输入部16和/或离合器17输入的控制信号来控制内窥镜操作装置12，从而操作内窥镜910及手术器械920。如图6下述，控制部13可以基于内窥镜910的驱动记录来控制内窥镜操作装置12，从而使内窥镜910能够自行。例如，驱动记录可以包括关于内窥镜910对于保护套11的相对运动(平移、滚动及弯曲)的信息。
传感器14可以感测关于内窥镜910对于保护套11的相对位置的信息。控制部13可以基于传感器14感测到的信息来控制内窥镜操作装置12。
作为一示例，传感器14可以包括分别设置在保护套11和内窥镜910的第一磁性体111(参见图4)和第二磁性体916(参见图1)。例如，第一磁性体111可以被设置在保护套11上的特定位置，第二磁性体916可以被设置在插入管913上的特定位置。控制部13可以基于作用于第一磁性体111和第二磁性体916之间的磁力大小来感测内窥镜910对于保护套11的相对位置。例如，第一磁性体111可以被设置在以保护套11的纵向中心线为基准偏向一侧的位置处。相同地，第二磁性体916可以被设置在以插入管913的纵向中心线为基准偏向一侧的位置处。根据上述结构，控制部13可以感测内窥镜910对于保护套11的相对滚动角。
作为另一示例，传感器14可以是连接在保护套11和内窥镜910之间以感测相对位置的变化的位移传感器。
作为又一示例，传感器14可以通过感测内窥镜操作装置12的操作量来感测内窥镜910的平移量、滚动角、弯曲角和/或手术器械的操作(例如，篮子的夹持操作与否)。
在本说明书中，除了上述示例性的装置之外，传感器14还可以是能够感测关于内窥镜910对于保护套11的相对位置的信息的任何装置。例如，如在后面描述，放射诊断装置18可以用作传感器14。
主装置15可以位于与内窥镜操作装置12隔开的位置，并由手术人员驱动，也可以远程操作内窥镜操作装置12。图3所示的主装置15仅为一示例，并且，主装置15的类型并不限于本发明的范围。
输入部16可以从手术人员接收指令并将其传递到控制部16。例如，输入部16可以包括已公知的用户界面，例如键盘或鼠标。手术人员可以通过输入部16来选择存储内窥镜910的驱动记录的区段。
离合器17可以由手术人员操作，并接收来自手术人员的指令并将该指令传递到控制部13，从而进行或停止内窥镜操作装置12的连续驱动。例如，如图3所示，离合器17可以具有允许通过脚而不是使用用户的手来输入信息的脚踏板结构。
放射诊断装置18可以拍摄并图像化患者的身体内部。放射诊断装置18可以向手术人员提供内窥镜910的位置。例如，C形臂(C-Arm)可以用作放射诊断装置18。
通过放射诊断装置18，可以容易地知道保护套11的位置。此外，无论内窥镜910的移动如何，保护套11可以在患者体内保持固定位置，并且，保护套11和内窥镜操作装置12可以通过固定工具来保持彼此固定状态。通过上述结构，可以从放射诊断装置18获得的图像中进行图像处理(image processing)，从而收集保护套11和内窥镜910之间的相对位置，并基于所收集的信息来驱动内窥镜910。换言之，当使用放射诊断装置18时，即使不使用如上所述的磁性体111、916，也可以操作内窥镜910。具体地，控制部13可以基于使用放射诊断装置18获得的图像来感测内窥镜910对于保护套11的相对位置。由此可以解释为放射诊断装置18包括在传感器14中。
显示器19可以通过安装在放射诊断装置18和/或内窥镜910的照相机来向手术人员提供患者身体内部的图像。例如，手术人员可以通过触摸屏或鼠标点击等方式来选择显示在显示器19上的保护套11的端部和患者器官中的特定部分(例如，肾小盏)的位置，并且，控制部13可以提取两个选择点之间的相对距离，并向手术人员提供所提取的相对距离。
例如，在自行模式下，控制部13可以确定从当前设定时间后的某个时间点的内窥镜910的预期位置和姿势，并将其以半透明的图像叠加在拍摄患者的身体内部的图像上，从而通过显示器19进行显示。在此情况下，手术人员可以操作离合器17以确定是否继续允许内窥镜910自行而无需额外操作，或者根据需要停止或结束自行模式，并使用主装置15直接驱动内窥镜910。通过上述配置，当由于内窥镜910的老化和弯曲角度的程度而发生误差时，手术人员可以通过介入调整来校正误差，由此可以显著地提高手术的稳定性。此外，控制部13可以收集由手术人员介入调整而校正的信息，并将其用作深度学习算法的大数据，以减少内窥镜910的驱动误差。
辐射屏蔽墙W可以被设置在手术人员所在的区域和患者所在的区域之间。换言之，辐射屏蔽墙W可以被设置在主装置15和内窥镜操作装置12之间，以分离两个区域，即手术人员所在区域和患者所在的区域。通过上述辐射屏蔽墙W，可以降低放射诊断装置18对需要进行大量患者的手术的手术人员造成的辐射暴露风险。
图4为显示将内窥镜插入至患者体内的附图；图5为显示一般的肾结石移除手术的过程的附图。
参照图4及图5，可以理解到通过输尿管内窥镜的肾结石移除手术过程。肾结石ks主要位于肾k的肾小盏mc。为了进行肾结石移除手术，首先，保护套11穿过患者的尿道UA被插入，经过膀胱B及输尿管U并被放置，使得端部位于与肾脏k的输尿管U相连的肾盂(rp)处。在此情况下，内窥镜910沿着保护套11被插入，并且手术人员可以在内窥镜910的弯曲部穿过保护套11的端部并位于肾盂(rp)附近的状态下操作内窥镜910，从而扫描肾结石ks。另外，尽管图4简单地示出了肾脏k的内部结构，但实际上肾脏k的内部结构要复杂得多。另外，如图4所示，为了获得从第三人称视角观看的内窥镜910的运动的图像，存在以下问题：即需要使用放射诊断装置18来持续地使用放射能。因此，主要在第一人称视角下通过内窥镜910的照相机来执行寻找肾结石ks的工作，然而，如果不使用其他外部信息，则不可能从通过内窥镜910观看的图像中知道滚动角和弯曲角，且难以确定方向性。尤其，肾结石ks多见的肾小盏mc具有多分支结构，因此难以确定要进入的肾小盏mc。
此外，一旦发现肾结石ks，需要粉碎该结石，并使用篮子923(参见图1)和内窥镜反复地从患者体内取出已粉碎的多个碎片。例如，当一块直径为1cm的结石粉碎成直径为2mm的碎片时，总共需要125次重复的插入和取出工作。换言之，需要每1个结石ks重复125次图5所示的过程。
在粉碎结石的状态下，为了分别取出被粉碎的结石碎片，内窥镜910需要沿着到肾小盏mc的相同的路径移动数十次，导致不断累积手术人员的疲劳度。此外，当手术人员无法将内窥镜910放置在与先前的工作位置相同的肾小盏mc中，而将其插入到另一个肾小盏mc时，可能会增加手术时间，或无法完美地执行手术。
另外，由于肾脏k与其他器官(organ)相比是一个相对坚固的器官(solid organ)，因此在手术过程中，肾脏k通常保持在相同的位置。结果，除了图5所示的过程中篮子工作b外，可以自动执行其余三个步骤中的至少一个以上的步骤(如在图6中下述)，从而减轻手术人员的疲劳，更快、更准确地进行结石移除手术，其中，其余三个步骤为:(a)进行插入使得内窥镜910的端部位于肾盂rp处；(c)在夹持结石的情况下将内窥镜910从患者的身体和保护套11中取出；(d)打开篮子，从取出的内窥镜910中释放结石。
图6为显示根据一实施例的自行式内窥镜系统的控制方法的流程图；图7及图8为显示根据一实施例的存储驱动记录的步骤的附图。
参照图6至图8，可以如下执行自行式内窥镜系统1的控制方法。以下，将以肾结石移除手术为例进行描述，然而，除非另有说明，对于本领域技术人员来说，本实施例也可以适用于其他手术是显而易见的。
首先，在步骤S11中，手术人员可以将保护套11插入到患者体内。保护套11可以被插入为穿过患者的尿道、膀胱及输尿管，使得其端部位于肾的肾盂中。
在步骤S12中，步骤S11以后的内窥镜操作装置12可以将内窥镜910平移到保护套11。另外，控制部13可以通过在平移内窥镜910的过程中由传感器14检测到信息，由此控制内窥镜操作装置12，使得内窥镜910的端部对于保护套11位于相对特定位置和/或处于特定的滚动角度。无论内窥镜910的驱动记录如何，都可以执行该过程。步骤S12也可以称为初始化步骤。例如，控制部13可以初始化内窥镜910的姿势，使得当内窥镜910的端部对于保护套11位于相对特定位置时，内窥镜910具有特定的滚动角和特定的弯曲角。例如，特定位置可以是肾盂，其使内窥镜910的端部容易地接触大部分肾小盏。
在步骤S13中，步骤S12以后手术人员可以通过使用主装置15操作内窥镜910来扫描结石。当发现结石时，在步骤S14中，手术人员可以通过使用主装置15操作手术器械920来粉碎结石。此后，在步骤S15中，在内窥镜910保持相同的位置和姿势的情况下，手术人员可以将手术器械920从结石粉碎工具(例如，激光碎石机)替换为结石夹持工具(例如，篮子)，并在步骤S16中，手术人员可以执行夹持石头的篮子工作。
在步骤S21中，在由手术人员操作主装置15的过程中，可以存储从第一时间点到第二时间点的内窥镜910的驱动记录。在步骤S21中，内窥镜操作装置12可以根据时间的推移记录操作内窥镜910的操作量。可以将这种根据时间的推移的操作量称为“操作控制量”。另外，“操作量”也可以包括内窥镜910的平移量、内窥镜910的滚动角变化量及内窥镜910的弯曲角变化量。上面，在图9及图12中示出了操作控制量的示例。
例如，如图7所示，可以在特定事件之间的区段中执行存储驱动记录的步骤S21。例如，在步骤S21中，控制部13可以基于通过传感器14感测到的信号来确定内窥镜910的端部对于保护套11是否位于相对特定位置(步骤S211)，并在相应的时间点开始存储驱动记录(步骤S212)。另外，控制部13可以基于内窥镜操作装置12的操作量来确定手术器械920是否执行了特定工作(步骤S213)，并在相应的时间点结束存储驱动记录(步骤S214)。
又例如，如图8所示，可以在可设定的任意时间点之间的区段中基于手术人员的命令来执行存储驱动记录的步骤S21′。例如，在步骤S21'中，可以根据手术人员是否通过输入部16输入驱动记录开始指令来开始存储驱动记录(步骤S211'、S212)，并且，根据手术人员是否通过输入部16输入驱动记录结束指令，可以结束对驱动记录的存储(步骤S213’、S214)。
在步骤S16中，当夹持结石时，手术人员可以操作主装置15以使内窥镜910与结石一起向后移动，或者通过输入部16向控制部13发送结石已被夹持的信息来自动操作内窥镜操作装置12，从而在步骤S17中将内窥镜910从保护套11中取出，并且在步骤S18中通过从手术器械920中释放结石来移除结石。
在步骤S19中，控制部13可以从手术人员处接收关于在执行篮子工作的先前的工作位置是否完成了石头移除的确认。
在步骤S19中，如果输入了在先前的工作位置有结石残留的信息，则控制部13可以基于在步骤S21中收集的内窥镜910的驱动记录，自动使内窥镜910自行，从而再次进行插入，以使在步骤S22中内窥镜910的端部位于与先前工作位置相同的位置。因此，可以重复执行步骤S16至步骤S19及步骤S22，直到所有结石从篮子夹持结石的位置中取出为止。通过步骤S22，手术人员不需要记忆内窥镜910到达先前工作位置所经过的路径、并沿着该路径操作主装置15，只需执行篮下工作(步骤S16)即可，由此可以大大降低手术的疲劳程度。此外，由于不会存在手术人员找出先前的工作位置时可发生的试错，因此也可以大大缩短手术时间。
在步骤S20中，如果输入了在步骤S19中在先前的工作位置已完成移除结石的信息，控制部13可以从手术人员接收关于在所有工作位置是否已完成移除结石的确认。
当在步骤S20中输入指示存在尚未执行结石移除的工作位置的信息时，可以执行步骤S12，并且，可以执行步骤S13，其依次由手术人员执行扫描结石。
图9为显示操作控制量的一示例图，其根据时间的推移以图表示出由手术人员在特定区段进行操作的内窥镜操作装置的操作量。
图9示出了由手术人员执行的将内窥镜910移动到特定工作位置的一系列过程，其中，手术人员以错误的方向向前移动内窥镜910，导致内窥镜910的端部通过特定位置(参见2到3秒之间的区段)，再次将内窥镜910向后移动(参见3到4秒之间的区段)，然后改变内窥镜910的端部朝向的方向(参见4到6秒之间的区段)，并将内窥镜910向前移动(参见6到7秒之间的区段)。
例如，当内窥镜910卡在患者的器官的内壁并受到阻力时，可以发生此类现象。即便如此，当执行相同的重复操作而由此将内窥镜910自行到先前的工作位置时，会对患者的器官施加重复的冲击，由此可能会导致医疗事故。此外，如此向前-向后移动的试错时间将会不必要地增加手术时间，因此，下面将描述用于解决该问题的实施例。
图10及图11为显示根据一实施例的校正驱动记录的步骤的附图。
参照图10及图11，自行式内窥镜系统1的控制方法还可以包括校正驱动记录的步骤S23。步骤S23包括确定是否存在向前-向后移动区段的步骤S231和生成缩短控制量的步骤S232，并且，可以使用如上所生成的缩短控制量来执行步骤S22(参见图6)。
在此，“向前-向后移动区段”是指在操作控制量中，内窥镜910的端部经过特定位置并再次返回的区段，其可以是指图9中的2到4秒之间的区段。
如果在步骤S231中，控制部13确定在第一时间点及第二时间点之间存在向前-向后移动区段，在步骤S232中，控制部13可以通过从操作控制量中移除根据向前-向后移动区段的时间的推移的操作量(图9的2到4秒之间的区段)来生成缩短控制量。
控制部13可以通过根据如上所生成的缩短控制量来对内窥镜操作装置12进行控制，由此防止对患者的身体造成负担。此外，当手术人员在多次试错之后发现正确的目标位置时，可以通过省略该试错并使内窥镜910沿着最短路径直接移动到目标位置，从而显著缩短手术时间。
图12为显示操作控制量的另一示例图，其根据时间的推移以图表示出由手术人员在特定区段进行操作的内窥镜操作装置的操作量。
图12示出了由手术人员执行的将内窥镜910移动到特定工作位置的一系列过程，其中，手术人员以错误的方向向前移动内窥镜910，导致内窥镜910的端部通过特定位置(参见2到3秒之间的区段)，再次将内窥镜910向后移动(参见3到4秒之间的区段)，然后将内窥镜910向前移动(参见4到5秒之间的区段)。与图9的区别在于，在向前-向后移动区段(2到4秒之间的区段)中滚动角及弯曲角发生变化。此时，仅仅删除向前-向后移动区段(2到4秒之间的区段)是不够的，因此，下面将描述用于解决该问题的实施例。
图13为显示根据另一实施例的校正驱动记录的步骤的附图；图14为显示根据另一实施例的通过执行校正驱动记录的步骤而生成的缩短控制量的附图。
参照图13及图14，根据另一实施例的校正驱动记录的步骤S23’包括确定是否存在向前-向后移动区段的步骤S231’、生成校正控制量的步骤S232’以及生成缩短控制量的步骤S233’，并且，可以使用如上所生成的缩短控制量来执行步骤S22(参见图6)。
在步骤S232中，“校正控制量”可以是，例如，根据时间的推移的操作量，其包括向前-向后移动区段的滚动角变化量及弯曲角变化量，并且不包括向前-向后移动区段的平移量。
在步骤S233’中，控制部13可以通过将操作控制量中根据向前-向后移动区段的时间的推移的操作量替换为校正控制量来生成缩短控制量。
通过该方法，即使内窥镜910的端部的移动方向在向前-向后移动区段发生变化，该变化也可以反映在内窥镜910的驱动记录中，并且可以防止在内窥镜910的自行过程中不必要的前后平移重复。另外，如图14所示，可以使校正控制量可以在比向前-向后移动区段的时间更短的时间内以更高的变化率执行，从而进一步缩短手术时间。
综上，参考有限的附图与实施例进行了说明，然而，本领域普通技术人员能够根据上述记载进行多种修改及变更。例如，所说明的技术按照与说明的方法不同的顺序执行，和/或说明的构成要素按照与说明的方法不同的形态结合或者组合，或者以其他构成要素或均等物进行替代或置换也能够达到合理的结果。
因此，其他体现，其他实施例及请求范围的等同替代也包括在本发明的权利要求范围。

Claims (16)

1.一种能够控制内窥镜的运动的自行式内窥镜系统，其中，所述内窥镜被插入至安装在患者体内的保护套内部，其特征在于，
包括：
内窥镜操作装置，其能够操作所述内窥镜对于所述保护套的相对位置、所述内窥镜的滚动角及位于所述内窥镜的端部且可弯曲的弯曲部的弯曲角；以及
控制部，其用于控制所述内窥镜操作装置，
所述控制部基于所述内窥镜的驱动记录来控制所述内窥镜操作装置。
2.根据权利要求1所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
还包括：
传感器，其用于感测所述内窥镜对于所述保护套的相对位置信息，
所述驱动记录包括关于所述内窥镜对于所述保护套的相对运动的信息。
3.根据权利要求2所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
所述传感器包括分别安装在所述保护套及所述内窥镜的第一磁性体及第二磁性体。
4.根据权利要求1所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
将用于夹持存在于患者体内的结石的篮子插入至所述内窥镜，
所述控制部控制所述内窥镜操作装置，使得所述内窥镜自动返回到在所述篮子完成夹持操作的时间点所述内窥镜所在位置。
5.根据权利要求1所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
将用于夹持存在于患者体内的结石的篮子插入至所述内窥镜，
当所述篮子完成夹持操作时，所述控制部(a)将所述内窥镜取出到所述保护套，(b)通过打开所述篮子来释放被夹持的结石，(c)使所述内窥镜重新进入并控制所述内窥镜操作装置，使得所述内窥镜自动返回到在所述篮子完成夹持操作的时间点所述内窥镜所在位置。
6.根据权利要求1所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
所述驱动记录包括操作控制量，所述操作控制量是根据从所述第一时间点到所述第二时间点的时间的推移的所述内窥镜操作装置的操作量。
7.根据权利要求6所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
所述第一时间点是所述内窥镜的端部对于所述保护套位于相对特定位置的时间点。
8.根据权利要求6所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
所述第二时间点是插入到所述内窥镜的手术器械执行特定工作的时间点。
9.根据权利要求6所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
所述第一时间点及所述第二时间点中的至少一个以上时间点是可由手术人员设置的任意时间点。
10.根据权利要求6所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
所述操作量包括所述内窥镜的平移量、所述内窥镜的滚动角变化量及所述内窥镜的弯曲角变化量。
11.根据权利要求10所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
所述控制部，
(a)确定在所述第一时间点及所述第二时间点之间是否存在向前-向后移动区段，在此区段所述内窥镜通过特定位置，然后再次返回，
(b)如果存在所述向前-向后移动区段，通过从所述操作控制量中移除根据所述向前-向后移动区段的时间的推移的操作量来生成缩短控制量，
(c)根据所述缩短控制量来控制所述内窥镜操作装置。
12.根据权利要求10所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
所述控制部，
(a)确定在所述第一时间点及所述第二时间点之间是否存在向前-向后移动区段，在此区段所述内窥镜通过特定位置，然后再次返回，
(b)如果存在所述向前-向后移动区段，生成校正控制量，所述校正控制量包括所述向前-向后移动区段的滚动角变化量及弯曲角变化量、不包括所述向前-向后移动区段的平移量以及执行时间比所述向前-向后移动区段的时间短，
(c)通过将所述操作控制量中根据所述向前-向后移动区段的时间的推移的操作量替换为所述校正控制量来生成缩短控制量，
(d)根据所述缩短控制量来控制所述内窥镜操作装置。
13.根据权利要求1所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
当所述内窥镜的端部对于所述保护套位于相对特定位置时，所述控制部初始化所述内窥镜的姿势，使得所述内窥镜具有特定的滚动角及特定的弯曲角。
14.根据权利要求1所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
还包括：
显示器，其向手术人员输出拍摄患者身体内部的图像，
所述控制部通过将从当前设定时间后的时间点的所述内窥镜的预期位置和姿势重叠在所述图像上来进行显示。
15.根据权利要求14所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
还包括：
离合器，其可以由手术人员来操作，并能够进行或停止所述内窥镜操作装置的连续驱动。
16.根据权利要求1所述的自行式内窥镜系统，其特征在于，
还包括：
用于远程操作所述内窥镜操作装置的主装置，其位于与所述内窥镜操作装置隔开的位置处，并由手术人员进行驱动。
CN201980024134.8A 2018-04-12 2019-04-12 自行式内窥镜系统及其控制方法 Pending CN111936075A (zh)

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