JP2015163196A - ロボット顕微手術のための装置、システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】顕微手術のためのシステムは、第1のアセンブリと、第2のアセンブリと、を含み、それぞれ、(1)平面遠隔運動中心(RCM)デバイス100であって、手術器具101の軸が、RCMを通過する一方で、平面RCMデバイスの回転配向に基づいて画定される平面領域内に残留するように、平面RCMデバイスに取着された手術器具の運動を制約するように構成される、デバイスと、(2)回転デバイスであって、平面RCMデバイスに取着され、回転デバイスの回転軸が、遠隔運動中心を通過するように、構成される、デバイスと、を含む。平面RCMデバイスの回転配向は、回転軸を中心として画定される。第1のアセンブリおよび第2のアセンブリは、第1のアセンブリの遠隔運動中心と第2のアセンブリの遠隔運動中心との間の距離が、2センチメートル未満となるように、位置付けられるように構成される。
【選択図】図2
Description
本出願は、2010年1月14日に出願された米国仮特許出願第61/295,153号の利益を主張し、この出願の開示は本明細書においてその全体が参照として援用される。
(項目1)
顕微手術のためのシステムであって、
第1のアセンブリおよび第2のアセンブリを備え、それぞれ、
平面遠隔運動中心デバイスであって、手術器具の軸が、遠隔運動中心を通過する一方で、前記平面遠隔運動中心デバイスの回転配向に基づいて画定される平面領域内に残留するように、前記平面遠隔運動中心デバイスに取着された手術器具の運動を制約するように構成される、デバイスと、
回転デバイスであって、前記平面遠隔運動中心デバイスに取着され、前記回転デバイスの回転軸が、前記遠隔運動中心を通過するように、構成され、前記平面遠隔運動中心デバイスの回転配向は、回転軸を中心として画定される、デバイスと、
を含み、
前記第1のアセンブリおよび前記第2のアセンブリは、前記第1のアセンブリの遠隔運動中心と前記第2のアセンブリの遠隔運動中心との間の距離が、2センチメートル以下となるように、位置付けられるように構成される、システム。
(項目2)
前記第1のアセンブリは、前記第1のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの少なくとも一部が、前記第1のアセンブリの回転デバイスの回転軸からオフセットされるように、前記第2のアセンブリに隣接して位置付けられるように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記第1のアセンブリは、前記第1のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの少なくとも一部および前記第2のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの少なくとも一部が、反対方向にオフセットされるように、前記第2のアセンブリに隣接して位置付けられるように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目4)
前記第1のアセンブリは、前記第1のアセンブリの回転デバイスの少なくとも一部が、前記第1のアセンブリの回転デバイスの回転軸からオフセットされるように、前記第2のアセンブリに隣接して位置付けられるように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目5)
前記第1のアセンブリの回転デバイスの少なくとも一部は、前記第2のアセンブリの回転デバイスの回転軸から、前記第1のアセンブリの回転デバイスの回転軸までの方向に、前記第1のアセンブリの回転デバイスの回転軸からオフセットされる、項目4に記載のシステム。
(項目6)
前記第2のアセンブリの回転デバイスは、前記第1のアセンブリの遠隔運動中心と前記第2のアセンブリの遠隔運動中心との間の距離より大きい直径を有する、モータを含み、
前記第1のアセンブリの回転デバイスの少なくとも一部は、シャフトを含み、前記シャフトは、前記モータを収容するようにオフセットされる、
項目4に記載のシステム。
(項目7)
前記第1のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスは、略半円形トラックに取り付けられた搬器を含み、
前記搬器は、前記手術器具を含む、複数の手術器具に取着されるように構成され、
前記複数の手術器具はそれぞれ、前記第1のアセンブリの遠隔運動中心を通過するように制約される、
項目1に記載のシステム。
(項目8)
前記複数の手術器具は、光源、レーザプローブ、注入カニューレ、および硝子体切除器のうちの少なくとも1つを含む、項目7に記載のシステム。
(項目9)
前記第1のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向および前記第2のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向を制御することによって、前記第1のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスと前記第2のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスとの間の空間分離を維持する、コントローラをさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目10)
前記第1のアセンブリの回転デバイスの回転軸を中心とする前記第1のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向は、第1の角度によって画定され、
前記第2のアセンブリの回転デバイスの回転軸を中心とする前記第2のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向は、第2の角度によって画定され、
前記コントローラは、前記第1の角度が、前記第2の角度未満であるように、前記第1のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向および前記第2のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向を制御する、
項目9に記載のシステム。
(項目11)
前記第1のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスは、略半円形トラックに取り付けられた第1の搬器および第2の搬器を含み、
前記第1の搬器および前記第2の搬器はそれぞれ、前記第1のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスと関連付けられた遠隔運動中心を通過するように制約される、手術器具に取着されるように構成される、
項目1に記載のシステム。
(項目12)
前記略半円形トラック上の第1の搬器の第1の位置は、第1の角度によって画定され、
前記略半円形トラック上の第2の搬器の第2の位置は、第2の角度によって画定され、
前記平面遠隔運動中心デバイスはさらに、前記第1の角度および前記第2の角度を制御することによって、前記第1の搬器と前記第2の搬器との間の空間分離を維持する、コントローラを含む、
項目11に記載のシステム。
(項目13)
前記第1のアセンブリおよび前記第2のアセンブリのそれぞれの回転デバイスは、前記第1のアセンブリの遠隔運動中心と前記第2のアセンブリの遠隔運動中心との間の距離未満の直径を有する、第1の部分を含み、
前記第1のアセンブリの回転デバイスの回転軸は、前記第2のアセンブリの回転デバイスの回転軸に略平行である、
項目1に記載のシステム。
(項目14)
前記平面遠隔運動中心デバイスは、前記手術器具を平行移動、回転、および作動させるように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目15)
患者に取着されるように構成される、拘束装置であって、前記拘束装置の運動は、前記患者の運動に対応する、拘束装置と、
前記第1のアセンブリの遠隔運動中心および前記第2のアセンブリの遠隔運動中心が、前記患者の運動に対応して移動するように、前記拘束装置の運動に基づいて、前記第1のアセンブリおよび前記第2のアセンブリを移動させるように構成される、コントローラと、
をさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目16)
手術器具の運動を制御する方法であって、
前記第1のデバイスと関連付けられた第1の遠隔運動中心および前記第2のデバイスと関連付けられた第2の遠隔運動中心が、空間的に分離し、顕微手術のために接近して維持されるように、第1のデバイスおよび第2のデバイスを位置付けるステップと、
第1の手術器具を前記第1のデバイスに取着するステップであって、前記第1のデバイスは、前記第1の手術器具の軸が、前記第1の遠隔運動中心を通過するように、前記第1の手術器具の運動を制約する、ステップと、
第2の手術器具を前記第2のデバイスに取着するステップであって、前記第2のデバイスは、前記第2の手術器具の軸が、前記第2の遠隔運動中心を通過するように、前記第2の手術器具の運動を制約する、ステップと、
前記第1のデバイスおよび前記第2のデバイスを回転させる一方で、前記第1のデバイスの第1の回転配向および前記第2のデバイスの第2の回転配向に基づいて、前記第1のデバイスと前記第2のデバイスとの間、および前記第1の手術器具と前記第2の手術器具との間の空間分離を維持するステップと、
を備える、方法。
(項目17)
前記第1の回転配向は、第1の回転軸を中心として、第1の角度によって画定され、
前記第2の回転配向は、第2の回転軸を中心として、第2の角度によって画定され、
前記第1のデバイスと前記第2のデバイスとの間、および前記第1の手術器具と前記第2の手術器具との間の空間分離を維持するステップは、前記第1の角度が、前記第2の角度未満であるように、前記第1のデバイスの回転配向および前記第2のデバイスの回転配向を制御するステップを含む、
項目16に記載の方法。
(項目18)
前記第1のデバイスは、略半円形トラックに取り付けられた第1の搬器および第2の搬器を含み、
前記第1の搬器および前記第2の搬器のうちの少なくとも1つは、前記第1の手術器具に取着されるように構成され、
前記略半円形トラック上の第1の搬器の第1の位置は、第1の角度によって画定され、
前記略半円形トラック上の第2の搬器の第2の位置は、第2の角度によって画定され、
前記第1のデバイスを位置付けるステップは、前記第1の角度および前記第2の角度を制御することによって、前記第1の搬器と前記第2の搬器との間の空間分離を維持するステップを含む、
項目16に記載の方法。
(項目19)
前記第1のデバイスは、前記第1の遠隔運動中心と前記第2の遠隔運動中心との間の距離より大きい直径を有する、第1の部分を含み、
前記第2のデバイスは、前記第1のデバイスの第1の部分を取り除くように、オフセットされる第2の部分を含む、
項目16に記載の方法。
(項目20)
前記第1のデバイスおよび前記第2のデバイスを位置付けるステップは、前記前記第1のデバイスと関連付けられた第1の遠隔運動中心と前記第2のデバイスと関連付けられた第2の遠隔運動中心との間において、2センチメートル以下の距離を維持するステップを含む、項目16に記載の方法。
本発明の他の側面および実施形態もまた、想定される。前述の発明の開示および以下の発明を実施するための形態は、本発明を任意の特定の実施形態に制限することを意味するものではなく、単に、本発明のいくつかの実施形態を説明することを意味するものである。
以下の定義は、本発明のいくつかの実施形態に関連して説明される側面のうちのいくつかに適用される。これらの定義は、同様に、本明細書において、拡張されてもよい。
最初に、本発明のある実施形態による、ロボット顕微手術のためのシステム110を例証する、図1を参照する。システム110では、外科医は、制御装置(controls)112を操作する。コンピュータ114(図12を参照して、さらに説明される)は、制御装置112、可視化システム116、およびセンサ118から受信した入力を処理する。可視化システム116は、患者および/または患者の環境の撮像を行ってもよい。センサ118は、患者および/または患者の環境を監視してもよい。コンピュータ114による処理に基づいて、出力が、顕微手術アセンブリ120に提供され、また、外科医にも提供されてもよい。外科医は、可視化システム116によって提供される患者情報および/またはコンピュータ114によって提供される出力に基づいて、制御装置112を操作してもよい。例えば、外科医は、可視化システム116を通して、手術を観察し、対応して、制御装置112を操作してもよい。顕微手術アセンブリ120は、コンピュータ114によって制御される、機械的アセンブリである。一実施形態では、顕微手術アセンブリ120は、手術器具101を選択し、コンピュータ114からのコマンドに応答して、手術器具101を患者に適用する。顕微手術アセンブリ120は、ロボットアームを含む、マニピュレータを含んでもよく、それぞれ、手術器具101のうちの1つ以上を平行移動(translate)、回転、および別様に操作する。顕微手術アセンブリ120は、フィードバック制御ループ124を含み、望ましくない外部妨害を拒絶する等によって、手術器具101の運動を安定させてもよい。
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