JP2012506260A - 環境特性推定および画像表示 - Google Patents
環境特性推定および画像表示 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012506260A JP2012506260A JP2011532328A JP2011532328A JP2012506260A JP 2012506260 A JP2012506260 A JP 2012506260A JP 2011532328 A JP2011532328 A JP 2011532328A JP 2011532328 A JP2011532328 A JP 2011532328A JP 2012506260 A JP2012506260 A JP 2012506260A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- environment
- instrument
- mechanical property
- surgical robot
- map
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
- A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
- A61B90/361—Image-producing devices, e.g. surgical cameras
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
- B25J9/1671—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by simulation, either to verify existing program or to create and verify new program, CAD/CAM oriented, graphic oriented programming systems
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
- G05B19/4202—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model
- G05B19/4207—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model in which a model is traced or scanned and corresponding data recorded
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/14—Digital output to display device ; Cooperation and interconnection of the display device with other functional units
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
- A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
- A61B2090/064—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
- A61B2090/064—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension
- A61B2090/065—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension for measuring contact or contact pressure
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
- A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
- A61B2090/371—Surgical systems with images on a monitor during operation with simultaneous use of two cameras
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
- G05B2219/35506—Camera images overlayed with graphics, model
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37065—Map of stiffness, compliance of object
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37357—Force, pressure, weight or deflection
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/45—Nc applications
- G05B2219/45117—Medical, radio surgery manipulator
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Robotics (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gynecology & Obstetrics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Instructional Devices (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
【解決手段】
少なくとも1つのカメラと、画像装置と交信するプロセッサと、プロセッサと交信する操作装置と、プロセッサと交信する視覚表示装置とを具備する画像装置を含む手術ロボットであって、プロセッサは用具−環境干渉データの環境モデルに基づいて環境の1領域の硬さ推定値を算出するように動作し、少なくとも1つのカメラからの環境画像上に硬さ推定値の硬さマップから成る合成画像を生成し、この合成画像を表示装置に出力する。
【選択図】図1
Description
本出願は2008年10月20日に出願された米国仮出願61/106,683に基づく優先権を主張し、その全内容は参照により本願に組み込まれる。
米国政府は、本発明に関し支払い済みのライセンスと、国際科学基金によって授与された許可番号IIS−0347464,EEC−9731748およびCNS−0722943ならびに米国健康学会によって授与された許可番号R01-EB002004の期間によって定まる妥当な期間第三者にライセンスを与えることを特許権者に要求する権利とを有する。
本発明は環境特性推定および画像表示に係り、特に、環境特性推定値を画像表示するように動作する手術ロボットに関する。
ダ・ビンチ(米国、カリフォルニア、サニーベールのインテュイティブサージカル社)のような遠隔操作されるロボット支援手術装置は従来の低侵襲的手術(Minimally Invasive Surgery: MIS)に対し多くの利点を提供する。この装置は器用さを強調しており、より精密な動作が可能であり、3次元(3D)表示を備えている。しかしながら、触覚フィードバックの欠如は、このような遠隔操作されるロボット支援型低侵襲的手術(RMIS)装置の欠点の1つと認識されている(F. W. Mohr、 V. FaIk、 A. Diegeler、 T. Walther、 J. F. Gummert、 J. Bucerius, S. Jacobs, および R. Autschbach著 "Computer-enhanced 'robotic'- cardiac surgery: experience in 148 patients," The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, vol. 121, no. 5, pp. 842-853, 2001)。
外科医は、手術中に解剖学的な構造を調査するために、生物学的な組織をたびたび触診する。触診は、力変位および分散された触覚情報の双方を提供する。組織の異常は、硬さのような機械的な特性によって正常な組織から区別され得る(非特許文献3参照)。
この実施例において、プラスチック円板は組織触診のための接触点であるが、円板は他の適当な素材から作られて作られてもよく、他の適当な形状に作られてもよい。さらに、分離型のアッタチメントの代わりに、アッタチメントは操作器具112に組み込まれていてもよい。
器具-環境干渉データは、力センサによって計測された力を含み、プロセッサ116は計測された力およびロボットの位置に基づいて硬さ推定値を算出する。
触診のために特に設計された単純な力検出器は力検出用の複雑な操作器とりも開発が容易であるので、我々の提案した技術は、従来の力フィードバックに対する代案と同じく実際的であろう。
人間の生物学的組織は、非線形な特性を示し、不均一な構造を含むことが知られている。しかしながら、計算効率のために、多くの研究者は単純な線形組織モデルを仮定している。ばねモデルまたはKelvin-Voigtモデルのような古典的な線形組織モデルは一般的に使用されている(R. Corteso, J. Parkおよび O. Khatib著"Real-time adaptive control for haptic telemanipulation with kalman active observers," IEEE Transactions on Robotics, vol. 22, no. 5, pp. 987-999, 2006、R. Corteso, W. Zarrad, P. Poignet, O. CompanyおよびE.Dombre著"Haptic control design for robotic-assisted minimally invasive surgery," in IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 454-459, 2006、G. De Gersem, H. V. BrusselおよびJ. V. Sloten著"Enhanced haptic sensitivity for soft tissues using teleoperation with shaped impedance reflection," in World Haptics Conference (WHC) CD-ROM Proceedings, 2005、S. MisraおよびA. M. Okamura著"Environment parameter estimation during bilateral telemanipulation," in 14th Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environments and Teleoperator Systems, pp. 301-307, 2006、ならびにX. Wang, P. X. Liu, D. Wang, B. ChebbiおよびM. Meng著"Design of bilateral teleoperators for soft environments with adaptive environmental impedance estimation," in IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 1127-1132, 2005)。Diolaiti等 (N. Diolaiti, C. MelchiorriおよびS. Stramigioli著 "Contact impedance estimation for robotic systems," IEEE Transactions on Robotics, vol. 21, no. 5, pp. 925-935, 2005) は、Hunt-Crossleyモデル (K. Hunt and F. Crossley, "Coefficient of restitution interpreted as damping in vibroimpact," ASME Journal of Applied Mechanics, vol. 42, no. 2, pp. 440-445, 1975)を使用していた。非線形Hunt-Crossleyモデルは、Kelvin-Voigtモデルにおいて観察される衝突の間のエネルギ損失を考慮している。有限要素モデルは優れた組織モデルを提供することができるけれども、計算的な複雑さは実時間応用を制限してきた。Misra等(S. Misra, K. T. RameshおよびA. M. Okamura著 "Modeling of tool-tissue interactions for computer-based surgical simulation: A literature review,"Presence: Teleoperators and Virtual Environments, vol. 17, no. 5, pp. 463-491, 2008)は、器具-環境干渉方法に関する文献を参照していた。
オンライン環境パラメータ推定方法には、RLS(X. Wang, P. X. Liu, D. Wang, B. ChebbiおよびM. Meng著"Design of bilateral teleoperators for soft environments with adaptive environmental impedance estimation," in IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 1127-1132, 2005、N. Diolaiti, C. MelchiorriおよびS. Stramigioli著"Contact impedance estimation for robotic systems," IEEE Transactions on Robotics, vol. 21, no. 5, pp.925-935, 2005、M. B. ColtonおよびJ. M. Hollerbach著"Identification of nonlinear passive devices for haptic simulations," in WHC '05: Proceedings of the First Joint Eurohaptics Conference and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, (Washington, DC, USA), pp. 363-368, IEEE Computer Society, 2005、 J. LoveおよびW. J. Book著"Environment estimation for enhanced impedance control," in IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 1854-1858, 1995)、適応同定法(S. MisraおよびA. M. Okamura著"Environment parameter estimation during bilateral telemanipulation," in 14th Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environments and Teleoperator Systems, pp. 301-307, 2006、K. Hashtrudi-ZaadおよびS. E. Salcudean著"Adaptive transparent impedance reflecting teleoperation," in IEEE International Conferenceon Robotics and Automation, pp. 1369-1374, 1996、H. SerajiおよびR. Colbaugh著"Force tracking in impedance control," IEEE Transactions on Robotics, vol. 16, no. 1, pp. 97-117, 1997、ならびにS. K. SinghおよびD. O. Popa著"An analysis of some fundamental problems in adaptive control of force and impedance behavior: Theory and experiments," IEEE Transactions on Robotics and Automation, vol. 11, no. 6, pp.912-921, 1995)、カルマンフィルタ法(R. Corteso, J. ParkおよびO. Khatib著 "Realtime adaptive control for haptic telemanipulation with kalman active observers," IEEE Transactions on Robotics, vol. 22, no. 5, pp. 987-999, 2006、R. Corteso, W. Zarrad, P. Poignet, O. CompanyおよびE. Dombre著"Haptic control design for robotic-assisted minimally invasive surgery," in IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 454-459, 2006、ならびにG. De Gersem, H. V. BrusselおよびJ. V. Sloten著"Enhanced haptic sensitivity for soft tissues using teleoperation with shaped impedance reflection," in World Haptics Conference (WHC) CD-ROM Proceedings, 2005)、
および多重推定法(T. Yamamoto, M. Bernhardt, A. Peer, M. BussおよびA. M. Okamura著 "Multi-estimator technique for environment parameter estimation during telemanipulation," in IEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, pp. 217-223, 2008)を含むいくつかの方法が存在する。Erickson等(D. Erickson, M. WeberおよびI. Sharf著"Contact stiffness and damping estimation for robotic systems," The InternationalJournal of Robotics Research, vol. 22, no. 1, pp. 41-57, 2003)は、4つの方法、RLS、間接法型適応制御、モデル規範適応制御および信号処理法をレビューし、比較している。彼らは、ロボットのような組立体操作に応用するために力追従性およびインピーダンス制御の安定性を改善するために剛性およびダンピングを推定した。彼らは、永続的励起を有する間接法型適応制御が4つの方法の中で最も良い性能であることを示した。Yamamoto等(T. Yamamoto, M. Bernhardt, A. Peer, M. BussおよびA. M. Okamura著"Multi-estimator technique for environment parameter estimation during telemanipulation," in IEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, pp. 217-223, 2008)は、手術への応用のためにKelvin- Voigtモデルの未知のパラメータを推定する目的で、RLS、適応同定法および多重推定法を比較した。彼らは、オンラインでの組織パラメータ推定のために、RLSまたは多重推定法を推奨した。
ある硬い異物は超音波を使用して見出され得るし、従来の業績はダ・ヴィンチ手術システムを使用した腹腔鏡超音波データの直感的視覚化を試験してきた(Leven, D. Burschka, R. Kumar, G. Zhang, S. Blumenkranz, X. Dai, M. Awad, G. D. Hager, M. Marohn, M. Choti, C. HasserおよびR. H. Taylor著 "Davinci canvas: A telerobotic surgical system with integrated, robot-assisted, laparoscopic ultrasound capability," in Medical Image Computing and Computer- Assisted Intervention (MICCAI), pp. 811-818, 2005)。典型的には超音波を使用し、柔らかい組織中の張力分布を表示する弾性率計測法(Elastography)は、腫瘍を検出するための効果的な方法である。弾性率計測法の主たる欠点は、計算機的に高価であることである(J. Ophir, S. Alam, B. Garra, F. Kallel, E. Konofagou, T. Krouskop, C. Merritt, R. Righetti, R. Souchon, S. SrinivasanおよびT. Varghese著 "Elastography: Imaging the elastic properties of soft tissues with ultrasound," in Journal of Medical Ultrasonics, vol. 29, pp. 155-171, 2002)。腫瘍の位置決めのために特化された、いくつかの新規な装置、すなわち、触覚画像(Tactile Imaging)(P. S. Wellman, E. P. Dalton, D. Krag, K. A. KernおよびR. D. Howe著"Tactile imaging of breast masses first clinical report," Archives of Surgery, vol. 136, pp. 204-208, 2001)、触覚画像装置(A. P. Miller, W. J. Peine, J. S. SonおよびZ. T. Hammoud著"Tactile imaging system for localizing lung nodules during video assisted thoracoscopic surgery," in IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 2996-3001, 2007)、PVDF-sensing grippers (J. Dargahi, S. NajarianおよびR. Ramezanifard著"Graphical display of tactile sensing data with application in minimally invasive surgery,"Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering, vol. 32, no. 3, pp. 151 - 155, 2007)、触覚検出計測(A. L. Trejos, J. Jayender, M. T. Perri, M. D. Naish, R. V. PatelおよびR. A. Malthaner著"Experimental evaluation of robot- assisted tactile sensing for minimally invasive surgery," in IEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, pp. 971-976, 2008)、およびエアクッション力検出プローブ(K. Althoefer, D. Zbyszewski, H. Liu, P. Puangmali, L. Seneviratne, B. Challacombe, P. DasguptaおよびD. Murphy著"Air-cushion force sensitive probe for soft tissue investigation during minimally invasive surgery," in IEEE Conference on Sensors, pp. 827-830, 2008)が開発されてきたが、いずれも未だRMISシステムで試験されていない。
実際の、または、人工の組織の完全な数学モデルを見出すことはほとんど不可能であるが、組織の動的挙動を近似可能なものは存在するであろう。7つの可能なモデルが考慮されるが、他のモデルも使用可能である。器具-環境干渉データに基づいて、我々はすべてのモデルを比較し、力推定誤差に基づいて精度を評価する。
人工組織心臓モデルはEcoflex 0030(AおよびB部)、シリコンシィナ、およびシリコン顔料(Smooth-on Inc., Easton, PA, USA)を24:24:12:1の割合で混合して製作される。石灰化した動脈を模擬するために、コーヒー攪拌ストロ(coffee stir straw)が人工組織中に埋め込まれる。我々の手術協力者が人工組織サンプルの現実的な選択をするために可能性のあるモデルを試験した。人工組織心臓モデルの直径および厚さはそれぞれ約60ミリメートルおよび18.5ミリメートルである。4ミリメートル径のコーヒー攪拌ストロが表面から5ミリメートルの深さに埋め込まれた。
我々は表1の7つのモデルを比較した。
我々は、まず、器具-環境干渉データを取得するために予備的な触診実験をおこなった。図2のプラスチック円板を有する測定延長具が測定器の先端に取り付けられる。人工の石灰化した動脈の直径は4ミリメートルであり、円板は直径10ミリメートルである。大きさと円板の平面度のために、力が加えられたときは、器具は動脈を滑り過ぎることはない。この器具は、後述するように、我々のダ・ヴィンチ手術システムの患者側操作器に取り付けられている。図2Bに示すように、人工心臓組織はNano17トランスジューサ(ATI Industrial Automation, Apex, NC, USA)上に設置されたプラスチックの基板上に置かれた。
我々は各試行のデータを後処理して、未知のパラメータおよび干渉力を各モデルに対して推定した。モデルの精度を検証するために、バッチ後処理が採用された。モデル1、2および4〜7は未知のパラメータについて線形であり、線形最小自乗法が使用された。
ここで、以下の式を定義する。
A.遠隔操作システム
図6は、右側に主操作器および3次元表示装置が、左側に患者側操作器およびステレオカメラが示された特注のダ・ヴィンチ手術システムの概略図である。
"Force-feedback surgical teleoperator: Controller design and palpation experiments," in 16th Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environments and Teleoperator Systems, pp. 465-471, 2008に記載されている。実験中使用者は位置−位置制御器に基づいて力フィードバックを受信するが、推定のために我々が必要なすべては器具−環境干渉データである。
我々は、実時間での未知のパラメータの推定に対してRLSを適用した。RLSの高速パラメータ収束性および正確さに起因して、未知のパラメータの収束のためには1回だけの触診で十分である(T. Yamamoto、 M. Bernhardt、 A. Peer、 M. Bussおよび A. M. Okamura著 "Multi-estimator technique for environment parameter estimation during telemanipulation," in IEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, pp. 217-223, 2008)。Hunt- Crossleyは非線形であるので、2つの線形推定器が使用可能となるように、未知のパラメータは分離される(N. Diolaiti、 C. Melchiorriおよび S. Stramigioli著 "Contact impedance estimation for robotic systems," IEEE Transactions on Robotics, vol. 21, no. 5, pp. 925-935, 2005)。
我々はモデルが正確であることを確認したので、忘却因子は必要ではない。したがって、β=1とした。各位置における触診のための推定の開始および終了のために、我々は触診器具と人工組織の間の接触を検知するために力閾値を設定した。力センサからのノイズレベルを考慮して、垂直軸に沿った前回および今回の力の積が0.002N2より大きければ、器具は環境と接触しているものと考えられる。接触が検出されたとき、推定が自動的に開始され、硬さが次節に説明するようにモニタに重畳される。視覚的重畳上での器具の振動効果を除去するために、触診点の位置は接初期状態に固定される。器具が組織から離れたときに、これは開放される。RLSのパラメータは、開放のたびにすべて初期化される。
ステレオカメラと患者側操作器の間の座標軸は、特注の較正装置を使用してAX=XB較正法によって較正される。この較正結果はデカルト操作器器具チップ座標軸とデカルトカメラフレーム(カメラフレームは、2つのカメラの中間に中心を有する)の間の変換フレームである。他の較正段階において、我々は、プラットフォームによって定義される剛体とステレオビデオに基づいて再構成される3次元曇り点の間の位置合わせ機構を利用して、カメラフレームと重畳(環境)プラットフォームフレームとの間の変換を較正した。
HSL表示を使用したカラーマップは、触診点の硬さを表示するために、ステレオカメラ画像上に重畳される。データは実時間で解析されるので、人工組織が触診されている間は、推定された硬さおよび触診位置のデータは、同時に表示コンピュータに転送され、30ヘルツの率で半透明カラー画像重畳によって表示される。50%の透明率で、カメラ画像は重畳画像の背後に鮮明に見ることができた。したがって、カラー硬さマップは器具の使用者の視界または人工組織の表面の特徴を覆い隠すことはない。
合計が1より大であるならば、それは1とする。色彩の重畳を示すために、すべての画素に対して明度は0.5である。図7Bは、我々が我々のシステムで使用したHSL棒グラフを示している。
図8A−8Dは、画像中に示された下にある環境の硬さマップが展開されたときの、合成画像の図である。図8は、試行中に撮影された4枚の図を示す。
器具と人工組織の間の接触が検出されるとすぐに、半透明のカラー円板が手術医の操作卓のステレオモニタ上に表示される。1つの位置の触診は約0.5秒で十分である。図8Aは、最初の触診の結果を示す。図8Bにおいて、ランダムな触診に起因していくつかの円板が存在する。現在の触診領域が、以前に触診された他の領域に近いときは、内挿法が色彩を混合し、信頼度レベルを加算するために使用される。中間結果の1つを図8Cに示す。この点において、垂直に中心に向かう赤色領域を見ることができる。人工組織の全表面が触診されたときに、赤色領域は、図8Dに示すように、非常に明確になる。人工的に石灰化された動脈の直径の2倍以上である上を覆う円の大きさに起因して、人工的の石灰化された動脈の実際の幅は4ミリメートルであるが、赤色領域の幅は約8ミリメートルである。しかし、たとえば、いったん概略の位置が識別されれば、上を覆う円の大きさあるいはガウスの標準偏差は人工的に石灰化された動脈の大きさおよび位置をより正確に検出するために小さくし得る。
最後に、収集された組織の特性は、自動化された診断および手術計画に使用され得るものであり、現実的な患者−特定手術シミュレータの製造のために抽出され得るものであり、さらに、双方向遠隔操作の透明性を改善するために使用され得る。
102...主操作盤
104...患者側操作装置
106...表示装置
108...操作装置
110...操作システム
112...操作器具
114...画像システム
116...プロセッサ
Claims (28)
- 手術ロボットであって、
少なくとも1台のカメラと、前記画像システムと交信するプロセッサと、前記プロセッサと交信する操作システムと、前記プロセッサと交信する表示装置を含む画像装置を含み、
前記プロセッサは、器具−環境干渉データの環境モデルに基づいて環境の一領域に対して推定された機械的な特性を算出し、前記少なくとも1台のカメラからの環境画像上に重畳される機械的特性推定値の機械的特性マップを含む合成画像を生成し、前記表示装置に合成画像を出力するように動作する手術ロボット。 - 請求項1に記載の手術ロボットであって、前記プロセッサは、械的特性推定値の環境画像への移動に基づいて機械的特性マップを生成する手術ロボット。
- 請求項1に記載の手術ロボットであって、環境画像上に重畳される前記機械的特性マップの範囲は、環境画像中の前記機械的特性マップの範囲によって重畳的に表示される環境の範囲に対応する手術ロボット。
- 請求項3に記載の手術ロボットであって、前記機械的特性マップが色相−彩度−明度表示のカラー械的特性マップから成り、色相が前記機械的特性マップの領域に対する機械的特性値に対応し、彩度が前記機械的特性マップの領域に対する信頼度レベルに対応する手術ロボット。
- 請求項1に記載の手術ロボットであって、前記機械的特性マップが混合された機械的特性マップから成る手術ロボット。
- 請求項1に記載の手術ロボットであって、前記操作システムが、さらに、器具−環境干渉センサをさらに含む手術ロボット。
- 請求項6に記載の手術ロボットであって、前記器具−環境干渉センサが力センサから成り、前記器具−環境干渉データが前記操作器具によって環境に印加される力の大きさから成る手術ロボット。
- 請求項1に記載の手術ロボットであって、前記器具−環境干渉データが、前記操作器具によって引き起こされる環境の変位量から成る手術ロボット。
- 請求項1に記載の手術ロボットであって、前記プロセッサが実時間で合成画像を生成するように動作する手術ロボット。
- 請求項1に記載の手術ロボットであって、前記環境モデルが、力および変位変数に関連する環境の機械的特性値を使用する線形または非線形の等式から成る手術ロボット。
- 請求項1に記載の手術ロボットであって、前記プロセッサがさらに環境モデルおよび前記器具−環境干渉データに基づいて機械的特性を推定するために、アルゴリズムを適用するように動作する手術ロボット。
- 請求項1に記載の手術ロボットであって、前記機械的特性マップが3次元空間に埋め込まれた表面機械的特性マップから成る手術ロボット。
- 請求項1に記載の手術ロボットであって、前記環境が組織または臓器の少なくとも一方から成る手術ロボット。
- 請求項1に記載の手術ロボットであって、前記機械的特性が硬さである手術ロボット。
- 手術ロボットに使用されるデータ処理装置であって、手術ロボットから環境画像を受信し、手術ロボットから器具−環境干渉データを受信するために適用される少なくとも1つの入力ポートと、前記少なくとも1つの入力ポートと交信するオーバーレイ要素と、前記オーバーレイ要素と交信する出力ポートとを含み、
前記オーバーレイ要素は、環境干渉データの環境モデルに基づいて環境の一領域の機械的特性推定値を演算し、眼鏡画像に重畳される機械的特性推定値の機械的特性マップを含む合成画像を生成し、合成画像を前記出力ポートに出力するために適用されるデータ処理装置。 - 請求項15に記載のデータ処理装置であって、前記オーバーレイ要素が、機械的特性推定値の環境画像への移動に基づいて機械的特性マップを生成するように動作するデータ処理装置。
- 請求項15に記載のデータ処理装置であって、環境画像に重畳される機械的特性マップの領域が、環境画像中の機械的特性マップの前記領域によって重畳的に表示される環境の領域に対応するデータ処理装置。
- 請求項17に記載のデータ処理装置であって、前記機械的特性マップが、色相−彩度−明度表示のカラー機械的特性マップであり、彩度が前記機械的特性マップの一領域に対する機械的特性値に対応し、彩度が前記機械的特性マップの一領域に対する信頼度レベルに対応するデータ処理装置。
- 請求項15に記載のデータ処理装置であって、前記機械的特性マップが混合された機械的特性マップを含むデータ処理装置。
- 請求項15に記載のデータ処理装置であって、前記環境−器具干渉データが、操作システムによって環境に印加される力の大きさを含むデータ処理装置。
- 請求項15に記載のデータ処理装置であって、前記環境−器具干渉データが、操作システムによって引き起こされる環境の変位量を含むデータ処理装置。
- 請求項15に記載のデータ処理装置であって、前記オーバーレイ要素が、さらに合成画像を生成するために適用されるデータ処理装置。
- 請求項15に記載のデータ処理装置であって、前記環境モデルが、力および変位変数に関する環境の機械的特性を使用する線形あるいは非線形の式を含むデータ処理装置。
- 請求項15に記載のデータ処理装置であって、前記オーバーレイ要素が、さらに環境モデルおよび前記器具−環境干渉データを使用する機械的特性を推定するためのアルゴリズムを適用するために使用されるデータ処理装置。
- 請求項15に記載のデータ処理装置であって、前記機械的特性マップが、3次元の機械的特性マップを含むデータ処理装置。
- 請求項15に記載のデータ処理装置であって、前記環境が組織または臓器の少なくとも一方を含むデータ処理装置。
- 請求項15に記載のデータ処理装置であって、前記機械的特性が硬さであるデータ処理装置。
- 計算プラットフォームで実行されたときに、環境の一領域の触診から器具−環境干渉データを決定する段階と、前記器具−環境干渉データに基づいて環境の一領域の機械的特性推定値を算出する段階と、環境画像を受信する段階と、環境上に重畳される機械的特性推定値の機械的特性マップを含む合成画像を生成する段階と、表示装置に前記合成画像を出力する段階とを含む動作を前記計算プラットフォームに実行させる命令を提供する機械読み取り可能な実体的な記憶媒体。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10668308P | 2008-10-20 | 2008-10-20 | |
US61/106,683 | 2008-10-20 | ||
PCT/US2009/061297 WO2010048160A2 (en) | 2008-10-20 | 2009-10-20 | Environment property estimation and graphical display |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012506260A true JP2012506260A (ja) | 2012-03-15 |
JP5762962B2 JP5762962B2 (ja) | 2015-08-12 |
Family
ID=42119935
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011532328A Active JP5762962B2 (ja) | 2008-10-20 | 2009-10-20 | 環境特性推定および画像表示 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8700123B2 (ja) |
EP (1) | EP2355711B1 (ja) |
JP (1) | JP5762962B2 (ja) |
KR (1) | KR101713676B1 (ja) |
CN (1) | CN102238916B (ja) |
WO (1) | WO2010048160A2 (ja) |
Families Citing this family (125)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11259870B2 (en) | 2005-06-06 | 2022-03-01 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Interactive user interfaces for minimally invasive telesurgical systems |
EP2289453B1 (en) | 2005-06-06 | 2015-08-05 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Laparoscopic ultrasound robotic surgical system |
US8219178B2 (en) | 2007-02-16 | 2012-07-10 | Catholic Healthcare West | Method and system for performing invasive medical procedures using a surgical robot |
US10653497B2 (en) | 2006-02-16 | 2020-05-19 | Globus Medical, Inc. | Surgical tool systems and methods |
US10357184B2 (en) | 2012-06-21 | 2019-07-23 | Globus Medical, Inc. | Surgical tool systems and method |
US9782229B2 (en) | 2007-02-16 | 2017-10-10 | Globus Medical, Inc. | Surgical robot platform |
US10893912B2 (en) | 2006-02-16 | 2021-01-19 | Globus Medical Inc. | Surgical tool systems and methods |
US10532466B2 (en) * | 2008-08-22 | 2020-01-14 | Titan Medical Inc. | Robotic hand controller |
US8332072B1 (en) | 2008-08-22 | 2012-12-11 | Titan Medical Inc. | Robotic hand controller |
KR101662323B1 (ko) * | 2010-05-28 | 2016-10-04 | 가천의과학대학교 산학협력단 | 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치 및 이를 이용한 의료 영상 보정 방법 |
US8672837B2 (en) | 2010-06-24 | 2014-03-18 | Hansen Medical, Inc. | Methods and devices for controlling a shapeable medical device |
US9308050B2 (en) | 2011-04-01 | 2016-04-12 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Robotic system and method for spinal and other surgeries |
US9259289B2 (en) | 2011-05-13 | 2016-02-16 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Estimation of a position and orientation of a frame used in controlling movement of a tool |
KR101800189B1 (ko) | 2012-04-30 | 2017-11-23 | 삼성전자주식회사 | 수술 로봇의 힘 제어 장치 및 방법 |
US11298196B2 (en) | 2012-06-21 | 2022-04-12 | Globus Medical Inc. | Surgical robotic automation with tracking markers and controlled tool advancement |
US10350013B2 (en) | 2012-06-21 | 2019-07-16 | Globus Medical, Inc. | Surgical tool systems and methods |
US11864839B2 (en) | 2012-06-21 | 2024-01-09 | Globus Medical Inc. | Methods of adjusting a virtual implant and related surgical navigation systems |
US11857266B2 (en) | 2012-06-21 | 2024-01-02 | Globus Medical, Inc. | System for a surveillance marker in robotic-assisted surgery |
US11116576B2 (en) | 2012-06-21 | 2021-09-14 | Globus Medical Inc. | Dynamic reference arrays and methods of use |
US11857149B2 (en) | 2012-06-21 | 2024-01-02 | Globus Medical, Inc. | Surgical robotic systems with target trajectory deviation monitoring and related methods |
US10231791B2 (en) | 2012-06-21 | 2019-03-19 | Globus Medical, Inc. | Infrared signal based position recognition system for use with a robot-assisted surgery |
US11395706B2 (en) | 2012-06-21 | 2022-07-26 | Globus Medical Inc. | Surgical robot platform |
US11317971B2 (en) | 2012-06-21 | 2022-05-03 | Globus Medical, Inc. | Systems and methods related to robotic guidance in surgery |
US11864745B2 (en) | 2012-06-21 | 2024-01-09 | Globus Medical, Inc. | Surgical robotic system with retractor |
US10758315B2 (en) | 2012-06-21 | 2020-09-01 | Globus Medical Inc. | Method and system for improving 2D-3D registration convergence |
US11399900B2 (en) | 2012-06-21 | 2022-08-02 | Globus Medical, Inc. | Robotic systems providing co-registration using natural fiducials and related methods |
US11607149B2 (en) | 2012-06-21 | 2023-03-21 | Globus Medical Inc. | Surgical tool systems and method |
US10624710B2 (en) | 2012-06-21 | 2020-04-21 | Globus Medical, Inc. | System and method for measuring depth of instrumentation |
US11793570B2 (en) | 2012-06-21 | 2023-10-24 | Globus Medical Inc. | Surgical robotic automation with tracking markers |
US11045267B2 (en) | 2012-06-21 | 2021-06-29 | Globus Medical, Inc. | Surgical robotic automation with tracking markers |
US11253327B2 (en) | 2012-06-21 | 2022-02-22 | Globus Medical, Inc. | Systems and methods for automatically changing an end-effector on a surgical robot |
US11974822B2 (en) | 2012-06-21 | 2024-05-07 | Globus Medical Inc. | Method for a surveillance marker in robotic-assisted surgery |
US10136954B2 (en) | 2012-06-21 | 2018-11-27 | Globus Medical, Inc. | Surgical tool systems and method |
US9057600B2 (en) | 2013-03-13 | 2015-06-16 | Hansen Medical, Inc. | Reducing incremental measurement sensor error |
US9014851B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-04-21 | Hansen Medical, Inc. | Systems and methods for tracking robotically controlled medical instruments |
US20140323904A1 (en) * | 2013-04-30 | 2014-10-30 | Elwha Llc | Stabilized device for remote palpation of tissue |
US11020016B2 (en) | 2013-05-30 | 2021-06-01 | Auris Health, Inc. | System and method for displaying anatomy and devices on a movable display |
KR101483428B1 (ko) * | 2013-09-30 | 2015-01-19 | 건국대학교 산학협력단 | 레이저 빔을 이용하여 촉감을 제공할 수 있는 수술용 로봇 장치 |
US9283048B2 (en) | 2013-10-04 | 2016-03-15 | KB Medical SA | Apparatus and systems for precise guidance of surgical tools |
US9241771B2 (en) | 2014-01-15 | 2016-01-26 | KB Medical SA | Notched apparatus for guidance of an insertable instrument along an axis during spinal surgery |
US10039605B2 (en) | 2014-02-11 | 2018-08-07 | Globus Medical, Inc. | Sterile handle for controlling a robotic surgical system from a sterile field |
US10004562B2 (en) | 2014-04-24 | 2018-06-26 | Globus Medical, Inc. | Surgical instrument holder for use with a robotic surgical system |
EP3169252A1 (en) | 2014-07-14 | 2017-05-24 | KB Medical SA | Anti-skid surgical instrument for use in preparing holes in bone tissue |
US10013808B2 (en) | 2015-02-03 | 2018-07-03 | Globus Medical, Inc. | Surgeon head-mounted display apparatuses |
WO2016131903A1 (en) | 2015-02-18 | 2016-08-25 | KB Medical SA | Systems and methods for performing minimally invasive spinal surgery with a robotic surgical system using a percutaneous technique |
US10376335B2 (en) * | 2015-05-20 | 2019-08-13 | Siemens Healthcare Gmbh | Method and apparatus to provide updated patient images during robotic surgery |
US9622831B2 (en) * | 2015-05-20 | 2017-04-18 | Siemens Healthcare Gmbh | Method and apparatus to provide updated patient images during robotic surgery |
US10058394B2 (en) | 2015-07-31 | 2018-08-28 | Globus Medical, Inc. | Robot arm and methods of use |
US10646298B2 (en) | 2015-07-31 | 2020-05-12 | Globus Medical, Inc. | Robot arm and methods of use |
US10080615B2 (en) | 2015-08-12 | 2018-09-25 | Globus Medical, Inc. | Devices and methods for temporary mounting of parts to bone |
EP3344179B1 (en) | 2015-08-31 | 2021-06-30 | KB Medical SA | Robotic surgical systems |
US10034716B2 (en) | 2015-09-14 | 2018-07-31 | Globus Medical, Inc. | Surgical robotic systems and methods thereof |
US9771092B2 (en) | 2015-10-13 | 2017-09-26 | Globus Medical, Inc. | Stabilizer wheel assembly and methods of use |
CN105662478B (zh) * | 2015-12-23 | 2019-01-25 | 电子科技大学 | 一种用于机器人辅助微创手术的触诊器械及使用方法 |
US10117632B2 (en) | 2016-02-03 | 2018-11-06 | Globus Medical, Inc. | Portable medical imaging system with beam scanning collimator |
US10842453B2 (en) | 2016-02-03 | 2020-11-24 | Globus Medical, Inc. | Portable medical imaging system |
US10448910B2 (en) | 2016-02-03 | 2019-10-22 | Globus Medical, Inc. | Portable medical imaging system |
US11058378B2 (en) | 2016-02-03 | 2021-07-13 | Globus Medical, Inc. | Portable medical imaging system |
US11883217B2 (en) | 2016-02-03 | 2024-01-30 | Globus Medical, Inc. | Portable medical imaging system and method |
US10866119B2 (en) | 2016-03-14 | 2020-12-15 | Globus Medical, Inc. | Metal detector for detecting insertion of a surgical device into a hollow tube |
EP3241518A3 (en) | 2016-04-11 | 2018-01-24 | Globus Medical, Inc | Surgical tool systems and methods |
US10531929B2 (en) * | 2016-08-16 | 2020-01-14 | Ethicon Llc | Control of robotic arm motion based on sensed load on cutting tool |
US10390895B2 (en) | 2016-08-16 | 2019-08-27 | Ethicon Llc | Control of advancement rate and application force based on measured forces |
US10918445B2 (en) | 2016-12-19 | 2021-02-16 | Ethicon Llc | Surgical system with augmented reality display |
JP7233841B2 (ja) | 2017-01-18 | 2023-03-07 | ケービー メディカル エスアー | ロボット外科手術システムのロボットナビゲーション |
US11071594B2 (en) | 2017-03-16 | 2021-07-27 | KB Medical SA | Robotic navigation of robotic surgical systems |
DE102017005581B4 (de) | 2017-06-13 | 2019-02-21 | Kuka Deutschland Gmbh | Steuern eines Roboters |
US10022192B1 (en) | 2017-06-23 | 2018-07-17 | Auris Health, Inc. | Automatically-initialized robotic systems for navigation of luminal networks |
US11135015B2 (en) | 2017-07-21 | 2021-10-05 | Globus Medical, Inc. | Robot surgical platform |
EP3492032B1 (en) | 2017-11-09 | 2023-01-04 | Globus Medical, Inc. | Surgical robotic systems for bending surgical rods |
US11357548B2 (en) | 2017-11-09 | 2022-06-14 | Globus Medical, Inc. | Robotic rod benders and related mechanical and motor housings |
US11794338B2 (en) | 2017-11-09 | 2023-10-24 | Globus Medical Inc. | Robotic rod benders and related mechanical and motor housings |
US11134862B2 (en) | 2017-11-10 | 2021-10-05 | Globus Medical, Inc. | Methods of selecting surgical implants and related devices |
WO2019120481A1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | Abb Schweiz Ag | System and method for determining a transformation representation |
US20190254753A1 (en) | 2018-02-19 | 2019-08-22 | Globus Medical, Inc. | Augmented reality navigation systems for use with robotic surgical systems and methods of their use |
KR102500422B1 (ko) | 2018-03-28 | 2023-02-20 | 아우리스 헬스, 인코포레이티드 | 기구의 추정된 위치를 디스플레이하기 위한 시스템 및 방법 |
US10573023B2 (en) | 2018-04-09 | 2020-02-25 | Globus Medical, Inc. | Predictive visualization of medical imaging scanner component movement |
JP7146949B2 (ja) | 2018-05-31 | 2022-10-04 | オーリス ヘルス インコーポレイテッド | 画像ベースの気道分析及びマッピング |
US11337742B2 (en) | 2018-11-05 | 2022-05-24 | Globus Medical Inc | Compliant orthopedic driver |
US11278360B2 (en) | 2018-11-16 | 2022-03-22 | Globus Medical, Inc. | End-effectors for surgical robotic systems having sealed optical components |
US11744655B2 (en) | 2018-12-04 | 2023-09-05 | Globus Medical, Inc. | Drill guide fixtures, cranial insertion fixtures, and related methods and robotic systems |
US11602402B2 (en) | 2018-12-04 | 2023-03-14 | Globus Medical, Inc. | Drill guide fixtures, cranial insertion fixtures, and related methods and robotic systems |
US11918313B2 (en) | 2019-03-15 | 2024-03-05 | Globus Medical Inc. | Active end effectors for surgical robots |
US11419616B2 (en) | 2019-03-22 | 2022-08-23 | Globus Medical, Inc. | System for neuronavigation registration and robotic trajectory guidance, robotic surgery, and related methods and devices |
US11382549B2 (en) | 2019-03-22 | 2022-07-12 | Globus Medical, Inc. | System for neuronavigation registration and robotic trajectory guidance, and related methods and devices |
US11571265B2 (en) | 2019-03-22 | 2023-02-07 | Globus Medical Inc. | System for neuronavigation registration and robotic trajectory guidance, robotic surgery, and related methods and devices |
US20200297357A1 (en) | 2019-03-22 | 2020-09-24 | Globus Medical, Inc. | System for neuronavigation registration and robotic trajectory guidance, robotic surgery, and related methods and devices |
US11317978B2 (en) | 2019-03-22 | 2022-05-03 | Globus Medical, Inc. | System for neuronavigation registration and robotic trajectory guidance, robotic surgery, and related methods and devices |
US11806084B2 (en) | 2019-03-22 | 2023-11-07 | Globus Medical, Inc. | System for neuronavigation registration and robotic trajectory guidance, and related methods and devices |
CN110007601B (zh) * | 2019-05-06 | 2022-03-25 | 广东工业大学 | 一种双边遥操作系统的控制装置和设备 |
US11045179B2 (en) | 2019-05-20 | 2021-06-29 | Global Medical Inc | Robot-mounted retractor system |
US11628023B2 (en) | 2019-07-10 | 2023-04-18 | Globus Medical, Inc. | Robotic navigational system for interbody implants |
JP7451686B2 (ja) | 2019-08-30 | 2024-03-18 | オーリス ヘルス インコーポレイテッド | 器具画像信頼性システム及び方法 |
EP4021331A4 (en) | 2019-08-30 | 2023-08-30 | Auris Health, Inc. | SYSTEMS AND METHODS FOR WEIGHT-BASED REGISTRATION OF POSITION SENSORS |
US11571171B2 (en) | 2019-09-24 | 2023-02-07 | Globus Medical, Inc. | Compound curve cable chain |
US11864857B2 (en) | 2019-09-27 | 2024-01-09 | Globus Medical, Inc. | Surgical robot with passive end effector |
US11890066B2 (en) | 2019-09-30 | 2024-02-06 | Globus Medical, Inc | Surgical robot with passive end effector |
US11426178B2 (en) | 2019-09-27 | 2022-08-30 | Globus Medical Inc. | Systems and methods for navigating a pin guide driver |
US11510684B2 (en) | 2019-10-14 | 2022-11-29 | Globus Medical, Inc. | Rotary motion passive end effector for surgical robots in orthopedic surgeries |
US11992373B2 (en) | 2019-12-10 | 2024-05-28 | Globus Medical, Inc | Augmented reality headset with varied opacity for navigated robotic surgery |
US11464581B2 (en) | 2020-01-28 | 2022-10-11 | Globus Medical, Inc. | Pose measurement chaining for extended reality surgical navigation in visible and near infrared spectrums |
US11382699B2 (en) | 2020-02-10 | 2022-07-12 | Globus Medical Inc. | Extended reality visualization of optical tool tracking volume for computer assisted navigation in surgery |
US11207150B2 (en) | 2020-02-19 | 2021-12-28 | Globus Medical, Inc. | Displaying a virtual model of a planned instrument attachment to ensure correct selection of physical instrument attachment |
RU2720830C1 (ru) * | 2020-03-19 | 2020-05-13 | Ассистирующие Хирургические Технологии (Аст), Лтд | Ассистирующий хирургический комплекс |
US11253216B2 (en) | 2020-04-28 | 2022-02-22 | Globus Medical Inc. | Fixtures for fluoroscopic imaging systems and related navigation systems and methods |
US11607277B2 (en) | 2020-04-29 | 2023-03-21 | Globus Medical, Inc. | Registration of surgical tool with reference array tracked by cameras of an extended reality headset for assisted navigation during surgery |
US11510750B2 (en) | 2020-05-08 | 2022-11-29 | Globus Medical, Inc. | Leveraging two-dimensional digital imaging and communication in medicine imagery in three-dimensional extended reality applications |
US11153555B1 (en) | 2020-05-08 | 2021-10-19 | Globus Medical Inc. | Extended reality headset camera system for computer assisted navigation in surgery |
US11382700B2 (en) | 2020-05-08 | 2022-07-12 | Globus Medical Inc. | Extended reality headset tool tracking and control |
CN111745643A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-10-09 | 西华大学 | 主机器人和从机器人遥操作系统位置控制方法 |
US11317973B2 (en) | 2020-06-09 | 2022-05-03 | Globus Medical, Inc. | Camera tracking bar for computer assisted navigation during surgery |
US11382713B2 (en) | 2020-06-16 | 2022-07-12 | Globus Medical, Inc. | Navigated surgical system with eye to XR headset display calibration |
US11877807B2 (en) | 2020-07-10 | 2024-01-23 | Globus Medical, Inc | Instruments for navigated orthopedic surgeries |
US11793588B2 (en) | 2020-07-23 | 2023-10-24 | Globus Medical, Inc. | Sterile draping of robotic arms |
US11737831B2 (en) | 2020-09-02 | 2023-08-29 | Globus Medical Inc. | Surgical object tracking template generation for computer assisted navigation during surgical procedure |
US11523785B2 (en) | 2020-09-24 | 2022-12-13 | Globus Medical, Inc. | Increased cone beam computed tomography volume length without requiring stitching or longitudinal C-arm movement |
US11911112B2 (en) | 2020-10-27 | 2024-02-27 | Globus Medical, Inc. | Robotic navigational system |
US11941814B2 (en) | 2020-11-04 | 2024-03-26 | Globus Medical Inc. | Auto segmentation using 2-D images taken during 3-D imaging spin |
US11717350B2 (en) | 2020-11-24 | 2023-08-08 | Globus Medical Inc. | Methods for robotic assistance and navigation in spinal surgery and related systems |
DE202021102512U1 (de) | 2021-05-07 | 2022-05-10 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Robotisches Telemanipulationssystem mit adaptierbarem Autonomiegrad, Verwendung eines robotischen Telemanipulationssystems, autonomes medizinisches Robotersystem |
US11857273B2 (en) | 2021-07-06 | 2024-01-02 | Globus Medical, Inc. | Ultrasonic robotic surgical navigation |
US11439444B1 (en) | 2021-07-22 | 2022-09-13 | Globus Medical, Inc. | Screw tower and rod reduction tool |
US11918304B2 (en) | 2021-12-20 | 2024-03-05 | Globus Medical, Inc | Flat panel registration fixture and method of using same |
CN115005998B (zh) * | 2022-08-08 | 2022-10-04 | 科弛医疗科技(北京)有限公司 | 一种手术机器人系统及其机械臂防干涉调整方法 |
CN116572249B (zh) * | 2023-06-07 | 2024-01-02 | 哈尔滨理工大学 | 一种基于三模态切换机制的柔性机械臂遥操作控制方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08215211A (ja) * | 1995-02-16 | 1996-08-27 | Hitachi Ltd | 遠隔手術支援装置とその方法 |
JP2008134373A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Mitsubishi Precision Co Ltd | 手術シミュレータ用生体データ作成方法及びシステム、並びに手術シミュレーション方法及び手術シミュレータ |
Family Cites Families (39)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4144877A (en) | 1976-08-12 | 1979-03-20 | Yeda Research And Development Co. Ltd. | Instrument for viscoelastic measurement |
US4250894A (en) | 1978-11-14 | 1981-02-17 | Yeda Research & Development Co., Ltd. | Instrument for viscoelastic measurement |
IL69471A (en) | 1983-08-12 | 1987-07-31 | Benjamin Gavish | Method and device for non-invasively monitoring the instantaneous fluctuations in the viscoelastic properties of a soft tissue |
US4802487A (en) | 1987-03-26 | 1989-02-07 | Washington Research Foundation | Endoscopically deliverable ultrasound imaging system |
YU47190B (sh) | 1988-02-19 | 1995-01-31 | Institut Za Opštu I Fizičku Hemiju | Uredjaj za neinvazivno akustičko ispitivanje elastičnosti mekih bioloških materijala |
US5293870A (en) | 1989-11-17 | 1994-03-15 | Board Of Regents The University Of Texas System | Method and apparatus for elastographic measurement and imaging |
US5107837A (en) | 1989-11-17 | 1992-04-28 | Board Of Regents, University Of Texas | Method and apparatus for measurement and imaging of tissue compressibility or compliance |
US5099848A (en) | 1990-11-02 | 1992-03-31 | University Of Rochester | Method and apparatus for breast imaging and tumor detection using modal vibration analysis |
DE69216292T2 (de) | 1991-05-21 | 1997-06-05 | Jack Fisher | System und Verfahren zur Messung von mechanischen Eigenschaften von elastischen Materialien |
US5678565A (en) | 1992-12-21 | 1997-10-21 | Artann Corporation | Ultrasonic elasticity imaging method and device |
US5860934A (en) | 1992-12-21 | 1999-01-19 | Artann Corporation | Method and device for mechanical imaging of breast |
US5524636A (en) | 1992-12-21 | 1996-06-11 | Artann Corporation Dba Artann Laboratories | Method and apparatus for elasticity imaging |
US5814038A (en) | 1995-06-07 | 1998-09-29 | Sri International | Surgical manipulator for a telerobotic system |
US5833634A (en) | 1995-11-09 | 1998-11-10 | Uromed Corporation | Tissue examination |
US5916160A (en) | 1996-04-09 | 1999-06-29 | Arcan; Mircea | Real-time imaging contact gauge and visual feedback interactive apparatus including same |
US5839441A (en) | 1996-06-03 | 1998-11-24 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Marking tumors and solid objects in the body with ultrasound |
US5851180A (en) | 1996-07-12 | 1998-12-22 | United States Surgical Corporation | Traction-inducing compression assembly for enhanced tissue imaging |
US5989199A (en) | 1996-11-27 | 1999-11-23 | Assurance Medical, Inc. | Tissue examination |
EP0908137A1 (en) * | 1997-10-06 | 1999-04-14 | Technologiestichting STW | A method and apparatus for making an image of a lumen or other body cavity and its surrounding tissue |
US6063031A (en) | 1997-10-14 | 2000-05-16 | Assurance Medical, Inc. | Diagnosis and treatment of tissue with instruments |
US6192143B1 (en) | 1997-10-24 | 2001-02-20 | Ultratouch Corporation | Apparatus for detecting very small breast anomalies |
US6351549B1 (en) | 1997-10-24 | 2002-02-26 | Ultratouch Corporation | Detection head for an apparatus for detecting very small breast anomalies |
US6270459B1 (en) | 1998-05-26 | 2001-08-07 | The Board Of Regents Of The University Of Texas System | Method for estimating and imaging of transverse displacements, transverse strains and strain ratios |
AU5117699A (en) * | 1998-07-21 | 2000-02-14 | Acoustic Sciences Associates | Synthetic structural imaging and volume estimation of biological tissue organs |
US8229549B2 (en) * | 2004-07-09 | 2012-07-24 | Tyco Healthcare Group Lp | Surgical imaging device |
US6352507B1 (en) | 1999-08-23 | 2002-03-05 | G.E. Vingmed Ultrasound As | Method and apparatus for providing real-time calculation and display of tissue deformation in ultrasound imaging |
AU2626401A (en) | 2000-01-03 | 2001-07-16 | Johns Hopkins University, The | Surgical devices and methods of use thereof for enhanced tactile perception |
US6511427B1 (en) | 2000-03-10 | 2003-01-28 | Acuson Corporation | System and method for assessing body-tissue properties using a medical ultrasound transducer probe with a body-tissue parameter measurement mechanism |
US6468231B2 (en) | 2000-03-31 | 2002-10-22 | Artann Laboratories | Self-palpation device for examination of breast |
US6371912B1 (en) | 2000-04-05 | 2002-04-16 | Duke University | Method and apparatus for the identification and characterization of regions of altered stiffness |
US6514204B2 (en) | 2000-07-20 | 2003-02-04 | Riverside Research Institute | Methods for estimating tissue strain |
US6508768B1 (en) | 2000-11-22 | 2003-01-21 | University Of Kansas Medical Center | Ultrasonic elasticity imaging |
US6569108B2 (en) | 2001-03-28 | 2003-05-27 | Profile, Llc | Real time mechanical imaging of the prostate |
US6758815B2 (en) * | 2001-10-17 | 2004-07-06 | Richard Bruce Bernardi | Apparatus and method for indicating mechanical stiffness properties of body tissue |
JP2003252242A (ja) * | 2002-02-26 | 2003-09-10 | Denso Corp | 車両のフロントエンド構造 |
US7166075B2 (en) | 2002-03-08 | 2007-01-23 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Elastographic imaging of in vivo soft tissue |
JP3932482B2 (ja) * | 2002-10-18 | 2007-06-20 | 株式会社日立メディコ | 超音波診断装置 |
US8079950B2 (en) * | 2005-09-29 | 2011-12-20 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Autofocus and/or autoscaling in telesurgery |
US8213041B2 (en) * | 2006-09-25 | 2012-07-03 | Kyocera Mita Corporation | Image forming apparatus provided with an image filing function for saving files in an organized manner |
-
2009
- 2009-10-20 JP JP2011532328A patent/JP5762962B2/ja active Active
- 2009-10-20 EP EP09822545.1A patent/EP2355711B1/en active Active
- 2009-10-20 CN CN2009801465037A patent/CN102238916B/zh active Active
- 2009-10-20 WO PCT/US2009/061297 patent/WO2010048160A2/en active Application Filing
- 2009-10-20 US US13/124,350 patent/US8700123B2/en active Active
- 2009-10-20 KR KR1020117011478A patent/KR101713676B1/ko active IP Right Grant
-
2014
- 2014-04-09 US US14/248,794 patent/US9867668B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08215211A (ja) * | 1995-02-16 | 1996-08-27 | Hitachi Ltd | 遠隔手術支援装置とその方法 |
JP2008134373A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Mitsubishi Precision Co Ltd | 手術シミュレータ用生体データ作成方法及びシステム、並びに手術シミュレーション方法及び手術シミュレータ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20110075025A (ko) | 2011-07-05 |
EP2355711A2 (en) | 2011-08-17 |
US8700123B2 (en) | 2014-04-15 |
EP2355711A4 (en) | 2012-04-25 |
CN102238916B (zh) | 2013-12-04 |
US20110201885A1 (en) | 2011-08-18 |
WO2010048160A3 (en) | 2010-08-05 |
JP5762962B2 (ja) | 2015-08-12 |
EP2355711B1 (en) | 2019-09-11 |
CN102238916A (zh) | 2011-11-09 |
US9867668B2 (en) | 2018-01-16 |
KR101713676B1 (ko) | 2017-03-08 |
US20140222025A1 (en) | 2014-08-07 |
WO2010048160A2 (en) | 2010-04-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5762962B2 (ja) | 環境特性推定および画像表示 | |
Yamamoto et al. | Tissue property estimation and graphical display for teleoperated robot-assisted surgery | |
Talasaz et al. | Integration of force reflection with tactile sensing for minimally invasive robotics-assisted tumor localization | |
Schostek et al. | Review on aspects of artificial tactile feedback in laparoscopic surgery | |
Mahvash et al. | Force-feedback surgical teleoperator: Controller design and palpation experiments | |
Chua et al. | Toward force estimation in robot-assisted surgery using deep learning with vision and robot state | |
Gwilliam et al. | Effects of haptic and graphical force feedback on teleoperated palpation | |
Okamura et al. | Force feedback and sensory substitution for robot-assisted surgery | |
Talasaz et al. | Haptics-enabled teleoperation for robot-assisted tumor localization | |
EP4149725A2 (en) | Method and system for autonomous object interaction | |
Huang et al. | Tactile perception technologies and their applications in minimally invasive surgery: a review | |
Jackson et al. | Needle-tissue interaction force state estimation for robotic surgical suturing | |
Talasaz et al. | Remote palpation to localize tumors in robot-assisted minimally invasive approach | |
Yamamoto | Applying tissue models in teleoperated robot-assisted surgery | |
Takács et al. | The other end of human–robot interaction: Models for safe and efficient tool–tissue interactions | |
Trejos et al. | Design of a sensorized instrument for skills assessment and training in minimally invasive surgery | |
Si et al. | Design and Quantitative Assessment of Teleoperation-Based Human–Robot Collaboration Method for Robot-Assisted Sonography | |
Yasin et al. | Evaluation of hybrid control and palpation assistance for situational awareness in telemanipulated task execution | |
Trejos et al. | Force/position-based modular system for minimally invasive surgery | |
Guo et al. | Deformation of the catheter and 3D blood vessel model for a VR-based catheter system | |
Li et al. | Haptic feedback modalities for minimally invasive surgery | |
US11998289B2 (en) | Method and system for autonomous therapy | |
Cheng | Control of Teleoperation Systems for Beating-Heart Surgery | |
Ayob | Development of hybrid force-position controller for ultrasound-guided breast biopsy robotic system | |
OGAWA | Safety Surgery and Quantitative Pathological Evaluation Based on Haptic Technology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121012 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131112 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20140207 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20140217 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20140310 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20140317 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140411 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140909 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150108 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150213 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20150306 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150512 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150610 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5762962 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |