JP2018027288A - 定位手術用の手術ロボット及び定位手術用の手術ロボットの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明による定位手術用の手術ロボットは、手術道具を付着可能であり、手術道具の進入姿勢に応じて2つの回転軸のうち少なくとも1つの回転軸を中心に前記手術道具を回転させる回転部と、手術ターゲットの位置に応じて3つの線形軸のうち少なくとも1つの線形軸の方向に回転部を移動させる移動部と、移動部と連結され、手術台に着脱可能な手術部位支持部とを含み、移動部は、2つの回転軸が交差する地点が手術ターゲットと一致するように回転部を移動させることができる。
【選択図】図8
Description
図1は、本発明の一実施例による定位手術を行うことができる手術ロボットシステムが手術に用いられている例を示す。図示されているように、医師(または使用者)は、定位手術部1のような手術ロボットを用いて患者160に対する定位手術を行うことができる。医師は、ユーザーインターフェース150にディスプレイされた手術部位のイメージを検討して、手術を行う手術ターゲットの位置及び手術道具が患者160の内部に進入する位置を決定することができる。
図3は、図2の定位手術部1として用いられる、本発明の一実施例による定位手術用の手術ロボット1を示す。本実施例による定位手術用の手術ロボット1は、移動部10、回転部40及び手術部位支持部70を含み、手術台と着脱可能に構成され得る。回転部40の一端には手術道具50が備えられてもよく、定位手術用の手術ロボット1が移動部10及び回転部40を制御して手術道具50の位置及び姿勢を調整することができる。本実施例による定位手術用の手術ロボット1は、手術ターゲットの位置に応じて移動部10を移動させ、手術道具の進入位置または姿勢に応じて回転部40を回転させることが可能である。移動部10と回転部40は、それぞれ独立に制御され得る。
トラッキング部130は、物体の動きをトラッキングできる装置であり、具体的には、物体の位置及び/又は姿勢を測定できる装置である。トラッキング方法は、特に制限されないが、一般に光学的技術に基盤をおいたオプティカルトラッキング(optical tracking)方法または電磁波技術に基盤をおいた電磁波トラッキング(electromagnetic tracking)方法が用いられる。また、多様なトラッキング方法が複合的に用いられることもできる。
撮像部120は、手術部位の外部のイメージを示すイメージングデータを生成できる装置である。一実施例によれば、撮像部120は、患者160の表面イメージを取得したり、手術部位または手術道具の進入位置(またはその周辺)のイメージを示すイメージングデータを生成できる。撮像部120は、一般的なカメライメージのような2次元イメージを示すイメージングデータを生成できる装置であってもよいが、定位手術のような精密な手術の進行のために必要な3次元イメージを示すイメージングデータを生成できる装置であってもよい。
一般に、定位手術は、脳のように医師が直接目で確認し難い部位に関する手術である。従って、医師は、CTやMRIイメージのような患者160の体内にある手術ターゲットを含む手術部位の3次元イメージまたはこのような3次元イメージの2次元断面イメージを分析して、手術ターゲットを決定でき、手術道具が手術ターゲットに安全に進入できる位置を決定できる。例えば、ユーザーインターフェース150を通じて、CTイメージが表示されると、医師はCTイメージを検討することによって手術ターゲットの位置及び/又は手術道具の進入位置を決定でき、決定された位置をユーザーインターフェース150を通じて入力できる。本発明の定位手術部1は、医師が入力した手術ターゲットの位置及び/又は手術道具の進入位置に基づいて制御され得る。
10:移動部
11:固定部
12:第1方向駆動部
14:第2方向駆動部
16:第3方向駆動部
40:回転部
42:第1回転駆動部
43:第1回転軸
44:第2回転駆動部
45:第2回転軸
46:ホルダ
50:手術道具
70:手術部位支持部
72:連結部
73:連結部材
74:高さ調節部
75:角度調節部
78:手術台固定部
79:クランピング部
90:手術部位固定部
92:横方向手術部位固定フレーム
93:縦方向手術部位固定フレーム
94:手術部位固定ピン
95:絶縁手段
110:手術台
120:撮像部
130:トラッキング部
131:第2レンズ
132:結像素子
140:制御部
150:ユーザーインターフェース
170、172、174、910:マーカー
911:パターン面
912:第1レンズ
Claims (15)
- 手術道具を付着可能であり、手術道具の進入姿勢に応じて2つの回転軸のうち少なくとも1つの回転軸を中心に前記手術道具を回転させる回転部と、
手術ターゲットの位置に応じて3つの線形軸のうち少なくとも1つの線形軸の方向に前記回転部を移動させる移動部と、
前記移動部と連結され、手術台に着脱可能な手術部位支持部と
を含み、前記移動部は、前記2つの回転軸が交差する地点が前記手術ターゲットと一致するように前記回転部を移動させる、定位手術用の手術ロボット。 - 前記手術部位支持部は、前記移動部と着脱可能に連結される連結部を含むことを特徴とする、請求項1に記載の定位手術用の手術ロボット。
- 前記手術部位支持部は、手術部位の角度を調節する角度調節部及び前記手術部位の高さを調節する高さ調節部を含む姿勢調節部をさらに含むことを特徴とする、請求項2に記載の定位手術用の手術ロボット。
- 前記手術部位支持部は、前記姿勢調節部と連結されて前記手術台に前記姿勢調節部を着脱可能に固定する手術台固定部をさらに含むことを特徴とする、請求項3に記載の定位手術用の手術ロボット。
- 前記手術部位支持部に固定的に配置され、前記手術部位の動きを防止するように前記手術部位を固定させることができる手術部位固定部をさらに含むむことを特徴とする、請求項4に記載の定位手術用の手術ロボット。
- 前記手術部位固定部は、手術部位固定フレームと手術部位固定ピンとを含み、
前記手術部位固定フレームは、撮像部が前記手術部位の特徴領域を結像する時、前記手術部位固定フレームが前記特徴領域を遮ることを防止する形状に構成されることを特徴とする、請求項5に記載の定位手術用の手術ロボット。 - 前記手術部位固定フレームと前記手術部位支持部との間に配置される絶縁部をさらに含むことを特徴とする、請求項6に記載の定位手術用の手術ロボット。
- 前記移動部は、
第1線形軸方向に沿って移動する第1方向駆動部と、
第1方向駆動部に連結され、第2線形軸方向に沿って移動する第2方向駆動部と、
第2方向駆動部に連結され、第3線形軸方向に沿って移動する第3方向駆動部と
を含み、
前記回転部は、
一端が前記第3方向駆動部に連結され、第1回転軸を中心に回転する第1回転駆動部と、
一端が前記第1回転駆動部の他端に連結され、他端に前記手術道具が付着され、第2回転軸を中心に回転する第2回転駆動部と
を含むことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の定位手術用の手術ロボット。 - 前記第1線形軸方向、前記第2線形軸方向及び前記第3線形軸方向は互いに直交し、
前記第1回転軸と前記第2回転軸は互いに直交することを特徴とする、請求項8に記載の定位手術用の手術ロボット。 - 前記第2回転駆動部の前記他端には、前記手術道具が着脱可能なホルダが付着されることを特徴とする、請求項8に記載の定位手術用の手術ロボット。
- 前記第2回転駆動部の前記他端には、前記手術道具の装着を感知する手術道具感知部がさらに付着されることを特徴とする、請求項10に記載の定位手術用の手術ロボット。
- 前記第3方向駆動部は、前記第1回転軸を中心に形成された中空を含むことを特徴とする、請求項8に記載の定位手術用の手術ロボット。
- 定位手術用の手術ロボットの制御方法において、
前記定位手術用の手術ロボットは、手術道具を付着可能であり、2つの回転軸のうち少なくとも1つの回転軸を中心に前記手術道具を回転させる回転部と、前記回転部を移動させる移動部と、前記移動部と連結される手術部位支持部とを含み、
前記制御方法は、
前記手術ロボットが手術ターゲットの位置及び前記手術道具の進入姿勢を受信する段階と、
前記手術ターゲットの位置に応じて、前記2つの回転軸が交差する地点が前記手術ターゲットの位置と一致するように、3つの線形軸のうち少なくとも1つの線形軸方向に前記移動部が前記回転部を移動させる段階と、
前記手術道具の進入姿勢に応じて2つの回転軸のうち少なくとも1つの回転軸を中心に前記手術道具を前記回転部が回転させる段階と
を含む、定位手術用の手術ロボットの制御方法。 - 前記定位手術用の手術ロボットは、
手術部位の角度を調節する角度調節部及び前記手術部位の高さを調節する高さ調節部をさらに含み、
前記制御方法は、手術ターゲットの位置及び前記手術道具の進入姿勢を決定する段階以前に、角度調節部及び高さ調節部が手術部位の角度及び高さのうち少なくとも1つを調節する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項13に記載の定位手術用の手術ロボットの制御方法。 - 前記移動部は第1方向駆動部、第2方向駆動部及び第3方向駆動部を含み、前記回転部は第1回転駆動部及び第2回転駆動部を含み、
前記移動部が前記回転部を移動させる段階は、第1線形軸方向に沿って前記第1方向駆動部が移動する段階、第2線形軸方向に沿って前記第2方向駆動部が移動する段階、及び第3線形軸方向に沿って前記第3方向駆動部が移動する段階のうち少なくとも1つを含み、
前記手術道具を前記回転部が回転させる段階は、第1回転軸を中心に前記第1回転駆動部が回転する段階、及び第2回転軸を中心に前記第2回転駆動部が回転する段階のうち少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項14に記載の定位手術用の手術ロボットの制御方法。
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