JP2015527144A5 - - Google Patents

Claims (28)

1. 診断上のセンシング、注入、切除、吸引、生検、または外科的処置を含むロボット支援の処置を実行するためのロボットシステムであって、
   処置を実行するための少なくとも１つの器具；
   少なくとも１つの画像誘導のロボットマニュピレーター装置；
   機械的にリンクされるロボットマニュピレーター装置を起動させるための少なくとも１つのフレキシブル伝送チュービングであって、該チュービングが、その中に、互いに隣接して該チュービングに沿って並べられる丸い表面を有する幾つかのメンバーを含み、メンバーが、隣接するメンバーから離れて移動することができ、そこで隣接するメンバーから離れた方向に特定のメンバーに対して力が加えられる、少なくとも１つのフレキシブル伝送チュービング；
   ロボットマニュピレーター装置に機械的にリンクされた少なくとも１つの調節可能なベースであって、該ベースまたは該ロボットマニュピレーター装置が、処置が実行される領域に配向されることが可能である、少なくとも１つの調節可能なベース；
   画像化システムから信号を送受信するように構成された少なくとも１つのセンサーであって、それによって、少なくとも１つのマイクロプロセッサーにおけるプロセシング後に、該ロボットマニュピレーター装置が、該ベースの位置決めあるいは該器具の位置決め又は操作を誘導することができる、少なくとも１つのセンサー；
   を含み、
   ここで、該マイクロプロセッサーは、ロボットシステムが処置を実行できるようにするために、画像化システム、ロボットマニュピレーター装置および器具の操作とインターフェース接続するべくソフトウェアとともに作動し；
   ロボットシステムはさらに、
   ロボットマニュピレーターおよび起動させるための手段と電子通信した、メモリー、プロセッサーおよび少なくとも１つのネットワーク接続を有するコンピューター、を含むロボットシステム。
2. 前記メンバーが、球形であり、ロボットシステムが、少なくとも１つの移動可能で、回転可能且つ機械的にリンク可能なベースをさらに含み、その上にロボットマニュピレーター装置が固定され、該ベースが、患者の外科的処置の領域に合うように移動可能に配向されることを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記メンバーの少なくとも幾つかが、スペーサーによって互いに分離され、ロボットシステムが、
   画像化モダリティを誘導するのに有効な画像化システムから信号を送受信するように構成された少なくとも１つのセンサー；および随意に、
   ロボットマニュピレーター装置を正確に登録するのに有効なロボットマニュピレーター装置の上またはまわりに配された複数のコントラストマーカー、をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
4. フレキシブル伝送チュービングが、その中に少なくとも１つのベンドを有し、ここでロボットマニュピレーター装置が、１以上の自由度を有して移動するように構成された少なくとも１つの移動可能なステージを含むことを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
5. 前記ロボットシステムが、複数の自由度を有して移動可能であり、並列に配され、および機械的にリンクされた、移動可能なステージの２つ以上をさらに含み、各ステージが器具を配向するために少なくとも１の自由度を含み、前記ロボットシステムが、ステージ間に少なくとも１つの機械的リンクをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
6. ロボットマニュピレーター装置が、
   全地球測位のために構成された少なくとも１つの第１ユニット；
   少なくとも１つの第２ユニットであって、その１つが第１ユニットに移動可能にリンクされた、第２ユニット；
   少なくとも１つの外科用装置またはモダリティを含む少なくとも１つの第３ユニットであって、その１つが、第２ユニットの１つに移動可能にリンクされ、第２ユニットを介して身体に配置可能な、第３ユニット；および
   第１、第２、または第３のユニットまたはその組み合わせ、およびコンピューターと電子通信した複数のインターフェース、
   を含み、前記ユニットの各々が、インターフェース上の重ね合わせのために独立して又は組み合わせて構成されることを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
7. 患者の身体に沿って内側に又は外側に配された１つ以上の画像センサーまたは非画像センサーをさらに含み、前記センサーが、第１、第２、または第３のユニットまたはその組み合わせと登録可能であることを特徴とする、請求項６に記載のロボットシステム。
8. ロボットマニュピレーター装置の第２ユニット、第３ユニットまたはその両方が、１つ以上のセンサーに回転可能にリンクされた回転要素をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載のロボットシステム。
9. ロボットマニュピレーター装置が、画像化システムの座標系との登録を介して手術中に画像誘導されることを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
10. 画像化システムが、磁気共鳴画像法または分光法またはその組み合わせ、超音波画像診断、Ｘ線コンピューター断層撮影法、Ｘ線乳腺撮影法、光学撮像、あるいはビデオ撮像を含むことを特徴とする、請求項９に記載のロボットシステム。
11. ロボットマニュピレーター装置を作動させるための手段が、
    ロボットマニュピレーターに機械的に又は電子的にリンクされた少なくとも１つの作動伝送路；および
    フレキシブル伝送チュービングの作動伝送路に機械的に接続された、およびコンピューターのマイクロプロセッサーを含むロボット制御モジュールに又は手動制御されたロボットコントローラーに電子的に接続された、作動電源、をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
12. 作動伝送路が、
    変位可能な媒体を含む複数の球体；
    複数の球体を含む、移動可能な、フレキシブル伝送チュービング；および
    フレキシブル伝送チュービングの一端または両端に配された、線形変換可能な第１のプラグ状の構成要素、
    を含み、プラグが、丸い表面を有するメンバー、フレキシブル伝送チュービング、および作動伝送路と機械的に通信しており、その結果、プラグをその前記メンバーの作動の方に移動させる力が、メンバーの複数の球体を通ってロボットマニュピレーター装置に又はそれを固定する少なくとも１つのベースに伝送されることを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
13. フレキシブル伝送チュービングが、
    その長さに沿って配された１つ以上の開口部；および
    ２つの隣接するメンバーの球体間に位置付けられ、開口部を通って伸びる、第２のプラグ状のリンク；または
    開口部を通って１つ以上のメンバーの球体と移動可能に係合されたフレキシブル伝送チュービングの外側の構造、
    をさらに含み、第２のプラグ状の構成要素または外側の構造が、直接的または間接的に、作動電源と機械的に通信され、その結果、作動がそれを通って伝送されることを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
14. スペーサーが、リングまたはワッシャーであり、フレキシブル伝送チュービングが、
    その中に配された複数のリングをさらに含み、前記リングの各々が、１対以上の隣接する球体間に配され；ここで、複数のリングは、フレキシブル伝送チュービング内の１つ以上の球体に取って代わり、前記リングは、球体を中心に集め、フレキシブル伝送チュービング内の摩擦を低減するための手段を含むことを特徴とする、請求項３に記載のロボットシステム。
15. フレキシブル伝送チュービングが、
    フレキシブル伝送チュービングの内面とメンバーの複数の球体との間に配された内部潤滑スリーブ；および
    フレキシブル伝送チュービングの外面のまわりに配され、その長さに沿って部分的に又は全体的に伸びる、外部横方向の補強スリーブ、をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
16. フレキシブル伝送チュービングが、外面まわりに付けられたブッシングを有する１つ以上の剛性ピストンを含むチュービングの直線部分とさらに接続され、ここでピストンが、直線のチュービング部分に直線状に配され、前記直線のチュービング部分が、作動電源と機械的に通信され、その結果、その作動が、剛性ピストンを通ってロボットマニュピレーター装置に又はベースに伝送され、作動伝送路が、
    複数の剛性ピストン；
    直線状に配された１つ以上のピストンを含む剛性チュービングであって、前記剛性チュービングが、作動電源と機械的に通信され、その結果、その作動が、複数のピストンを通ってロボットマニュピレーター装置に又はそれを固定する少なくとも１つのベースに伝送される、剛性チュービング；および
    剛性チュービング内に直線状に配されたピストンの線形変位における剛性および摩擦を維持するための手段、を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のロボットシステム。
17. 前記メンバーが、チュービングの内径の２分の１以上の直径を有する球体であり、作動伝送路が、交互に、
    複数の剛性ピストンおよびピストンの線形変位における剛性および摩擦を維持するための手段を含む、１つ以上の剛性チュービングのセグメントであって、ピストンと手段の両方が剛性チュービング内に直線状に配され、前記ピストンが、作動電源、ロボットマニュピレーター装置を固定するベースの作動した部分、または器具の作動した部分と機械的に通信される、１つ以上の剛性チュービングのセグメント；および
    線形変位において、変位可能な媒体を含む複数の球体および各々が隣接する球体間に位置付けられた複数のリングを含む、１つ以上の移動可能な、フレキシブルチューニングのセグメント、
    を含み、フレキシブルチューニングが、剛性チュービングに付けられ、その結果、剛性チュービングの作動が、剛性ピストンを通って複数の球体に及びロボットマニュピレーター装置に又は器具のベースに伝送されることを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
18. フレキシブル伝送チュービングの外面まわりに配され、その長さに沿って部分的に又は全体的に伸びる、外部の補強スリーブをさらに含み、
    ここで、少なくとも１つの作動伝送路が、ロボットマニュピレーター装置の１自由度の作動のために構成されることを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
19. スペーサーが、リングまたはワッシャーであるか、あるいは球体と一体化され、コンピューターが、
    少なくともロボットマニュピレーター、ロボットマニュピレーターを誘導する及び動作するための画像化モダリティ、処置の領域で組織の状態についてのデータを収集するための複数の画像センサーまたは非画像センサー、ロボットマニュピレーターについてのデータを収集するための及び１以上の自由度を測定するための複数のセンサー、およびシステムのオペレーターの中から、複数のインターフェースを確立する；
    画像化モダリティおよび複数のセンサーから収集したデータを受信し、リアルタイムで処置の領域のモデルを生成し、必要であれば、データを処理する；
    データを生成し、データ収集のタイプおよびタイミングを調整し、それについての命令をデータ収集の画像センサーまたは非画像センサーに通信する；および
    衝突を避ける又は解放する及び組織に正確に達するのに有効なロボットマニュピレーターのための静的または動的な経路および軌道を生成する；
    ロボットマニュピレーターの制御のための命令を生成し、それをロボット制御モジュールに通信する；
    力およびビジュアルのフィードバックをオペレーターに送信する；および
    オペレーターからコマンドを受信する、
    プロセッサー実行可能命令を有するソフトウェアモジュールをメモリーに明確に保存することを特徴とする、請求項３に記載のロボットシステム。
20. マイクロプロセッサーが、
    少なくともロボットマニュピレーター、ロボットマニュピレーターを誘導する及び動作するための画像化モダリティ、処置の領域で組織の状態についてのデータを収集するための複数の画像センサーまたは非画像センサー、ロボットマニュピレーターについてのデータを収集するための及び１以上の自由度を測定するための複数のセンサー、およびシステムのオペレーターの中から、複数のインターフェースを確立する；
    画像化モダリティおよび複数のセンサーから収集したデータを受信し、リアルタイムで処置の領域のモデルを生成し、必要であれば、データを処理する；
    データを生成し、データ収集のタイプおよびタイミングを調整し、それについての命令をデータ収集の画像センサーまたは非画像センサーに通信する；および
    衝突を避ける又は解放する及び組織に正確に達するのに有効なロボットマニュピレーターのための静的または動的な経路および軌道を生成する；
    ロボットマニュピレーターの制御のための命令を生成し、それをロボット制御モジュールに通信する；
    力およびビジュアルのフィードバックをオペレーターに送信する；および
    オペレーターからコマンドを受信する、
    プロセッサー実行可能命令を有するソフトウェアモジュールをメモリーに明確に保存し、
    ロボットシステムを含むコンピューターコンポーネントが、外科的処置における使用のために構成された画像化モダリティと適合性のある材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
21. 患者にリアルタイムで画像ガイダンス下でロボット支援の外科的処置を実行するための方法であって、該方法は、
    請求項１のロボットシステムを患者の近位に位置付ける工程；
    少なくとも１つの移動可能で、回転可能且つ機械的にリンク可能なベースまたはその上に固定されたロボットマニュピレーター装置の配向および位置を調整する工程；
    画像化システムのモダリティを介して患者を画像化する工程；
    ベースまたはロボットシステムを含むロボットマニュピレーターを、画像化システムによって電子的に得た情報を介して、患者の処置の領域にリアルタイムで誘導する工程；および
    画像誘導のロボットマニュピレーターを介して患者に外科的処置を実行する工程、を含む方法。
22. フレキシブル伝送チュービングが、空気、液体、または変位可能な媒体を含有し、方法が、処置の領域における組織についての追加の情報を受信するために、第１全地球測位ユニット、第１ユニットに対する第２ユニット、および１つ以上の画像センサーまたは非画像センサーを含む第３ユニットを含むロボットマニュピレーターと登録された１つ以上の画像センサーまたは非画像センサーからの情報を得る工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
23. 画像化モダリティのシステムが、磁気共鳴であり、収納された前記ロボットシステムが、ＭＲＩチャンバー内の患者の近位に位置決めされることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
24. ロボットマニュピレーターの位置決めが、コンピューター制御されるか、またはオペレーターによって手動で制御されることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
25. 画像化する工程が、
    誘導する工程の前にロボットマニュピレーターを有する画像化システムのモダリティとロボットマニュピレーターを重ね合わせることを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
26. 画像化システムが、ロボットマニュピレーター装置を登録するように、ロボットマニュピレーター装置の上またはまわりに配されるコントラストマーカーから信号を受信し、誘導する工程が、
    機械的にリンクされた作動伝送路を介して画像化モダリティの座標系に基づき１以上の自由度内でロボットマニュピレーターを作動させることを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
27. 実行する工程が、
    ロボットマニュピレーターと登録した１つ以上の外科用装置の器具を患者に配置することを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
28. 診断上のセンシング、注入、切除、吸引、生検、または外科的処置である、患者におけるロボット支援の処置の実行のための磁気共鳴画像（ＭＲＩ）誘導のロボットであって、
    少なくとも１の自由度で移動するように構成された少なくとも１つの移動可能なステージおよび磁気共鳴画像化システムとインターフェース接続した複数のユニットを有する、全地球測位ユニット；
    全地球測位ユニットの係合を確かなものものとするための少なくとも１つの移動可能で、回転可能且つ機械的にリンク可能なベースであって、前記ベースまたは前記移動可能なステージが、外科的処置が患者に実行される領域にわたって合うように移動可能に配向された、少なくとも１つの移動可能で、回転可能且つ機械的にリンク可能なベース；
    機械的にリンクされているロボットマニュピレーター装置を作動させるための少なくとも１つのフレキシブル伝送チュービングであって、該チュービングが、その中に、互いに隣接している丸い表面を有する幾つかのメンバーを含み、メンバーが、隣接するメンバーから離れて移動することができ、そこで隣接するメンバーから離れた方向に特定のメンバーに対して力が加えられる、少なくとも１つのフレキシブル伝送チュービング；
    少なくとも１つの作動伝送路であって、変位媒体を含む複数の直線状に配された球体を有する可撓性構成要素、複数の直線状に配されたピストンを有する剛性構成要素、またはその交互の組み合わせを含み、全地球測位ユニットまたは作動電源に機械的または電子的にリンクされ、コンピューターを含むロボット制御モジュールまたは手動制御されたロボットコントローラーに電子的に接続され、その結果、少なくとも１つの作動伝送路が、全地球測位ユニットの１自由度の作動のために構成される、少なくとも１つの作動伝送路；および
    磁気共鳴画像化システムおよびロボットを動作するプロセッサー実行可能命令を有するソフトウェアモジュールをメモリーに明確に保存するコンピューターのマイクロプロセッサーに対する、少なくとも１つの有線または無線のネットワークリンク、を含む、
    磁気共鳴画像（ＭＲＩ）誘導のロボット。