JP2017513550A - 遠隔手術台位置合わせのための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (41)
- 位置合わせの方法であって:
近位ベースから遠位エンドエフェクタに延びる第1のマニピュレータを有するマニピュレータアセンブリを提供するステップ;
1又は複数の自由度の中で位置決め可能である手術台を提供するステップであって、前記手術台は位置合わせ機構を有する、ステップ;及び
前記手術台の前記位置合わせ機構の検知された状態に基づいて、前記手術台と前記マニピュレータアセンブリとの間の空間的な関係を決定することによって、前記マニピュレータアセンブリを前記手術台と位置合わせするステップ;を含む、
方法。 - 前記マニピュレータアセンブリを前記手術台と位置合わせする前記ステップは、前記手術台の前記位置合わせ機構を前記第1のマニピュレータと接触させるステップを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記位置合わせ機構を前記第1のマニピュレータと接触させる前記ステップは、前記第1のマニピュレータの遠位部分の運動が、前記手術台が位置決め可能である前記1又は複数の自由度に対応する1又は複数の自由度に沿って拘束されるように、前記第1のマニピュレータの前記遠位部分を前記位置合わせ機構に取り付けるステップを含む、
請求項2に記載の方法。 - 前記第1のマニピュレータは、手術器具と結合するための手術器具インターフェースを有し、前記手術器具インターフェースは、低侵襲開口に使用するためのカニューレとインターフェース接続するように構成されるカニューレ取付部を含み、前記位置合わせ機構は、前記手術台に機械的に取り付けられるとともに前記カニューレ取付部の形状及びサイズに対応する成形位置合わせノブを有する、
請求項1に記載の方法。 - 前記位置合わせノブはさらに、前記位置合わせ機構が、前記マニピュレータの遠位部分の運動を6自由度に沿って拘束するように、前記マニピュレータの前記遠位部分の回転運動を制限する前記成形部分から突出する位置合わせキーを有する、
請求項4に記載の方法。 - 前記位置合わせ機構を接触させるステップは、前記手術台に取り付けられるとき、前記第1のマニピュレータの前記カニューレ取付部を前記ノブに取り付けるステップを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記第1のマニピュレータが前記位置合わせ機構に取り付けられている間に前記第1のマニピュレータのジョイントセンサから取得されるデータを使用することによって前記マニピュレータアセンブリを位置合わせするステップをさらに含む、
請求項6に記載の方法。 - 前記第1のマニピュレータを前記位置合わせ機構から取り外すステップ;及び
前記第1のマニピュレータで外科処置を、前記マニピュレータの運動を計算するのに前記手術台と前記マニピュレータアセンブリとの間の位置合わせを利用して、実行するステップ;をさらに含む、
請求項7に記載の方法。 - 前記マニピュレータアセンブリは、それぞれ遠位エンドエフェクタを有する、1又は複数の追加のマニピュレータアームを有し、前記方法はさらに:
処置中に前記手術台を動かすステップ;及び
前記手術台を動かすとき、前記第1のマニピュレータと前記手術装置との間の取り付けを維持することによって前記マニピュレータアセンブリと前記手術台との間の位置合わせを維持するステップ;を含む、
請求項7に記載の方法。 - 前記位置合わせ機構は、前記マニピュレータアセンブリを前記手術台と位置合わせする前記ステップが、1又は複数の光学又は無線マーカそれぞれの光学又は無線トラッキングをするステップを含むように、前記1又は複数の光学又は無線マーカを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記位置合わせするステップは、前記手術台の位置及び/又は向きを決定するために前記手術台の所定の幾何学的形状を用いるステップを含む、
請求項9に記載の方法。 - 前記位置合わせするステップは、光学又は無線センサと、前記手術台の少なくとも3つの光学又は無線マーカとの間の距離をトラッキングするステップを含む、
請求項9に記載の方法。 - 前記位置合わせ機構は、前記手術台の位置及び/又は向きがそれぞれの形状センサの位置及び/又は向きを使用して決定されるように、前記手術台に取り付けられる前記形状センサを有する、
請求項1に記載の方法。 - 前記位置合わせするステップはさらに、前記手術台に関連付けられる前記形状センサを、前記マニピュレータアセンブリに関連付けられる形状センサと比較するステップを含む、
請求項13に記載の方法。 - 前記位置合わせするステップは、前記手術台の座標系を、前記マニピュレータアセンブリの座標系に、外部座標系によって関連付けるステップを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記外部座標系は、前記マニピュレータアセンブリの前記近位ベースに対して固定されたままである外部特徴部の座標系である、
請求項15に記載の方法。 - 前記外部座標系は、前記マニピュレータアセンブリ及び前記手術台が配置されている部屋の座標系である、
請求項15に記載の方法。 - 前記位置合わせ機構の状態は、前記マニピュレータアセンブリに対する前記機構の検知される位置及び/又は向きに対応する、
請求項15に記載の方法。 - 前記位置合わせするステップは、前記位置合わせ機構の前記状態及び前記手術台の既知の幾何学的形状から位置及び/向きを決定するステップを含む、
請求項1に記載の方法。 - 複数の前記位置合わせ機構は、前記手術台の異なる場所と前記マニピュレータアセンブリ又は関連付けられる構成要素との間にそれぞれが延びる、複数のリニアエンコーダを有する、
請求項1に記載の方法。 - 複数の前記位置合わせ機構は、前記手術台の異なる場所と、前記マニピュレータアセンブリと既知の空間的関係を有する手術室の固定場所との間にそれぞれが延びる、複数のリニアエンコーダを有する、
請求項1に記載の方法。 - 前記位置合わせするステップは、前記複数のリニアエンコーダが取り付けられる異なる場所のそれぞれと前記マニピュレータアセンブリとの間の分離距離を決定するステップを含む、
請求項1に記載の方法。 - 複数の前記位置合わせ機構は、前記位置合わせするステップが、光学又はレーザマーカのそれぞれの場所をトラッキングするステップ及び複数の前記光学又はレーザマーカが取り付けられる異なる場所のそれぞれと前記マニピュレータアセンブリとの間の距離を決定するステップを含むように、前記手術台の前記異なる場所に前記複数の光学又はレーザマーカを有する、
請求項1に記載の方法。 - 前記マニピュレータアームは複数のジョイントを有し、前記複数のジョイントは、与えられるエンドエフェクタ位置に対してある範囲のジョイント状態を可能にするように十分な自由度を有し、前記方法はさらに:
少なくとも部分的に、作業空間における前記手術台の決定された位置及び/又は向きに基づいて、前記マニピュレータの前記複数のジョイントの運動を計算するステップを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記第1のマニピュレータアーム又は関連付けられるエンドエフェクタの所望の運動を生じさせるように前記第1のマニピュレータアームを動かす指令入力を受信するステップと;
前記所望の運動を生じさせるように、少なくとも部分的に、前記手術台と前記マニピュレータアセンブリとの間の位置合わせに基づいて、前記第1のマニピュレータアームの前記複数のジョイントの運動を計算するステップと;を含む、
請求項1に記載の方法。 - 近位ベースと遠位エンドエフェクタとの間に延びる第1のマニピュレータアームを有するマニピュレータアセンブリであって、前記第1のマニピュレータアームは、前記近位ベースに対して前記遠位エンドエフェクタを動かすように構成され、前記第1のマニピュレータアームは、複数のジョイント及び関連付けられるジョイント状態センサを有する、マニピュレータアセンブリ;
前記マニピュレータアセンブリの近くに配置される手術台であって、前記手術台の1又は複数のジョイントにより1又は複数の自由度の中で位置決め可能である、手術台;及び
前記手術台の位置合わせ機構の検知された状態に基づいて、前記手術台と前記マニピュレータアセンブリとの間の空間的な関係を決定することによって、前記マニピュレータアセンブリを前記手術台と位置合わせするように構成される、プロセッサ;を含む、
遠隔操作手術システム。 - 前記プロセッサは、前記マニピュレータアームの一部が前記手術台に位置合わせ装置を通じて取り付けられているとき、前記マニピュレータアームの1又は複数の前記ジョイント状態センサから位置及び/向きを決定するように構成される、
請求項26に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記手術台は、2以上の自由度の中で位置決め可能であるように構成される、
請求項26に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記位置合わせ装置は、前記マニピュレータに対する2以上の自由度に沿った前記手術台の位置及び/又は向きが、前記マニピュレータアームの前記1又は複数のジョイント状態センサの出力から決定されることができるように、前記手術台の前記2以上の自由度に対応する2以上の自由度に沿って前記マニピュレータの前記遠位部分の運動を拘束する、
請求項27に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記手術台は、6自由度の中で位置決め可能であるように構成される、
請求項29に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記第1のマニピュレータアームは、手術器具と結合するための手術器具インターフェースを有し、前記手術器具インターフェースは、低侵襲開口に使用するためのカニューレとインターフェース接続するように構成されるカニューレ取付部を含み;
前記位置合わせ機構は、前記第1のマニピュレータアームの遠位部分と前記位置合わせ装置との間の取り付けを容易にするように前記カニューレ取付部の形状及びサイズに対応する成形ノブを有する、
請求項26に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記ノブは、前記手術台の1又は複数の特定の場所において特定の向きで前記手術台に付くように構成される、
請求項31に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記位置合わせ機構は、特定の場所において特定の向きで前記手術台の側部レールに取り付けられるように構成される、
請求項32に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記ノブはさらに、前記第1のマニピュレータアームの前記遠位部分の運動を6自由度に沿って拘束し、それによって、前記手術台と前記マニピュレータアセンブリとの間の6自由度に沿った位置合わせを可能にするように、前記カニューレ取付部の回転運動を前記カニューレ取付部に関連付けられる器具シャフト軸に沿って拘束するための位置合わせ突出部を有する、
請求項31に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記位置合わせ機構は、1又は複数の光学又は無線マーカを有し、前記システムはさらに:
前記マニピュレータアセンブリに関連付けられる少なくとも1つの光学又は無線センサであって、前記少なくとも1つのセンサと前記1又は複数のマーカとの間の距離を決定するように構成される、少なくとも1つの光学又は無線センサ、を有する、
請求項26に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記1又は複数のマーカは、前記手術台の異なる場所の少なくとも3つのRFIDタグを含む、
請求項35に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記少なくとも1つのセンサは、前記マニピュレータアセンブリに取り付けられる、
請求項35に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記少なくとも1つの光学又は無線センサは、手術室内の既知の場所に配置され、前記プロセッサは、前記少なくとも1つのセンサが、前記マニピュレータアセンブリと前記既知の場所との間の既知の空間的な関係により前記マニピュレータアセンブリと関連付けられるように構成される、
請求項26に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記位置合わせ機構は、前記手術台に取り付けられる形状ケーブルセンサを有する、
請求項26に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記形状ケーブルセンサは、前記手術台に少なくとも2つの側部に沿って取り付けられ、前記プロセッサは、前記形状ケーブルセンサから受信される出力から前記手術台の位置及び/又は姿勢を決定するように構成される、
請求項39に記載の遠隔操作手術システム。 - 前記位置合わせ機構は、前記手術台と、前記マニピュレータアセンブリ又は前記マニピュレータアセンブリと既知の空間的関係を有する外部特徴部との間に延びる1又は複数のリニアアクチュエータを有する、
請求項26に記載の遠隔操作手術システム。
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