JP2018532463A - 手術ロボットシステム及び手術ロボットシステムの方法 - Google Patents

Abstract

自動医療システム及び自動医療システムを使用する方法。自動医療システムは、ロボット支援システムを備えることができる。ロボット支援システムは、ロボット本体を備えることができる。ロボット支援システムは、ロボット本体に連結され、かつ外科手術においてツールを選択位置に位置付けするように動作可能な選択的追従多関節ロボットアームを更に備えることができる。ロボット支援システムは、ムーブ信号を選択的追従多関節ロボットアームに送信して施術者が選択的追従多関節ロボットアームを動かすことができるように動作可能な駆動アセンブリを更に備えることができる。自動医療システムは更に、カメラ追跡システムと、自動撮像システムと、を備えることができる。

Description

本発明は、ロボット手術システム及びロボット手術システムの方法に関するものである。

所定の実施形態は、自動医療システムに関するものであり、特に外科医を医療ツールで手術中にアシストすることができる自動医療システムに関するものである。自動医療システムは、ロボット支援システムと、カメラシステムと、を備えることができる。両方のシステムは、複数の構成要素を備えることができ、これらの構成要素により外科医は、一連の医療ツールを使用してアシストを手術中に行なうことができる。

様々な医療処置は、手術器具の３次元位置を体内に正確に位置特定して、最適な処置が行なわれることを必要とする。例えば、脊椎を融合するための幾つかの外科手術は、外科医が、複数の孔を、特定の部位の骨構造をドリル貫通穿孔して設けることを必要とする。高度な機械的完全性を融合システム内で実現するために、かつ骨構造内に生じる力をバランスさせるために、これらの孔をドリル貫通穿孔して正しい部位に設けることが必要である。脊椎は、ほとんどの骨構造と同様、非平面の曲面で構成される複雑な形状を有しており、正確で垂直なドリル穿孔を難しくしている。従来、外科医は、ガイダンスシステムを使用して、ドリルチューブの位置を骨構造の３次元画像に重ね合わせることにより、ドリルガイドチューブを手動で保持して、位置付けする。この手動の作業は、面倒であり、長時間を要する。外科手術の成功は、手術を行なう外科医の器用さに大きく左右される。

ロボットシステムを用いて、面倒で長時間を要する作業を減らし易くしてきた。外科手術用に現在使用されているロボットの多くは、手術の動きを大きくする／安定させるように、または骨表面を粉砕するためのテンプレートを提供するように特に設計されている。しかしながら、これらのロボットは、孔をドリル穿孔する作業及び他の関連する作業には次善最適なロボットである。

したがって、迅速かつ効率的な手術用アクセスを可能にしながら、ヒト及びロボットのエラーを最小限に抑えるロボットシステムが必要とされる。手術を、ロボットシステムを用いて患者に対して施すことができることにより、患者に与える悪影響を大幅に低減させることができる。ロボットシステム及びロボットシステムで使用される手術法を適用することにより、外科手術全体及び手術の結果を向上させることができる。

所定の実施形態は、自動医療システムに関するものである。自動医療システムは、ロボット支援システムを備えることができる。ロボット支援システムは、ロボット本体を備えることができる。ロボット支援システムは更に、ロボット本体に連結され、かつ外科手術においてツールを選択位置に位置付けするように動作可能な選択的追従多関節ロボットアームを備えることができる。ロボット支援システムは更に、ムーブ信号を選択的追従多関節ロボットアームに送信して施術者が選択的追従多関節ロボットアームを移動させることができるように動作可能な駆動アセンブリを備えることができる。自動医療システムは更に、カメラ追跡システムと、自動撮像システムと、を備えることができる。

所定の実施形態は、自動医療システムを医療処置において使用する方法に関するものであり、方法は：自動医療システムを手術室に移動させること；カメラ追跡システムをロボット支援システムから取り外すこと；カメラ追跡システムを患者に隣接して配置すること；ロボット支援システムを患者に隣接して配置すること；選択的追従多関節ロボットアームを操作すること；及び選択的追従多関節ロボットアームを、重力井戸を有する書き込み位置に誘導すること、を含む。

本発明の好適な実施形態についての詳細な説明に関しては、以下の添付の図面を参照することとする。
自動医療システムの１つの実施形態を示している。 ロボット支援システムの１つの実施形態を示している。 カメラ追跡システムの１つの実施形態を示している。 エンドエフェクタを有するＳＣＡＲＡの１つの実施形態を示している。 ロボット支援システム及びカメラシステムが患者の周りに配置される構成の手術の１つの実施形態を示している。 エンドエフェクタの１つの実施形態を示している。 エンドエフェクタの切り欠き図の１つの実施形態を示している。 エンドエフェクタの切り欠き斜視図の１つの実施形態を示している。 自動医療システムに使用されるソフトウェアアーキテクチャの概略図の１つの実施形態を示している。 Ｃ−アーム撮像装置の１つの実施形態を示している。 撮像装置の１つの実施形態を示している。 医療処置を行なう場合の重力井戸の１つの実施形態を示している。 重力井戸に向かって移動するエンドエフェクタツールの１つの実施形態を示している。 重力井戸に沿って位置付けされるエンドエフェクタツールの１つの実施形態を示している。

所定の実施形態は、自動医療システムに関するものであり、特に外科医を医療ツールで手術中にアシストすることができる自動医療システムに関するものである。自動医療システムは、ロボット支援システムと、カメラシステムと、を備えることができる。両方のシステムは、複数の構成要素を備えることができ、これらの構成要素により外科医は、一連の医療ツールを使用してアシストを手術中に行なうことができる。

図１は、自動医療システム２の１つの実施形態を示している。侵襲的医療処置を実施する前に、患者の所望の手術領域の３次元（「３Ｄ」）画像スキャンを行ない、３次元画像を自動医療システム２と通信するコンピュータプラットフォームに送信することができる。幾つかの実施形態では、医師は次に、所望の挿入ポイント及び軌跡を書き込んで、手術器具を患者の体内の、または体表の所望の解剖学的な目的部位に到達させることができる。幾つかの実施形態では、所望の挿入ポイント及び軌跡を３Ｄ画像スキャンで計画的に設定することができ、挿入ポイント及び軌跡は、幾つかの実施形態では、ディスプレイ上に表示される。幾つかの実施形態では、医師は、軌跡及び所望の挿入ポイント（あるとした場合の）を、患者のコンピュータ断層撮影スキャン（以後、「ＣＴスキャン」と表記される）で計画的に設定することができる。幾つかの実施形態では、ＣＴスキャンは、同心円状Ｃアームスキャン、または他の同様の任意のタイプのスキャン、もしくはこの技術分野で公知の術中ＣＴスキャンとすることができる。しかしながら、幾つかの実施形態では、任意の公知の３Ｄ画像スキャンを自動医療システム２の実施形態に従って使用することができる。

医療処置は、自動医療システム２が医療機器保管室から手術室に移動することから始まる。自動医療システム２は、出入口、ホール、及びエレベータを経て移動させて手術室に到達させることができる。手術室内では、自動医療システム２を物理的に分離して、２つの個別の異なるシステム、すなわちロボット支援システム４、及びカメラ追跡システム６とすることができる。ロボット支援システム４は、患者に隣接するように任意の適切な場所に位置付けされて、医療従事者を正しくアシストすることができる。カメラ追跡システム６は、患者の下半身に、またはロボット支援システム４及び患者の動きを追跡するために適する任意の他の場所に位置付けすることができる。ロボット支援システム４及びカメラ追跡システム６は、オンボード電源から給電される、及び／又は外壁コンセントに差し込むことができる。

図１に示す自動医療システム２は、外科医及び医者を手術中にアシストすることができる。自動医療システム２は、外科医及び医者を、ツールを保持する、ツールを位置合わせする、ツールを使用する、ツールを誘導する、及び／又はツールを位置付けして使用することによりアシストすることができる。図１に示す実施形態では、自動医療システム２は、ロボット支援システム４及びカメラ追跡システム６により構成することができる。両方のシステムは、任意の適切な手段により連結合体させることができる。適切な手段として、これらには限定されないが、機械的ラッチ、結合手段、クランプ、バットレス、磁気手段、及び／又は磁性表面を挙げることができる。ロボット支援システム４及びカメラ追跡システム６を組み合わせることができることにより、自動医療システム２は、単一ユニットとして操作することができ、移動することができる。この組み合わせにより、自動医療システム２は、微小な設置面積を有することができ、狭い通路内を一層容易に通り抜けることができ、向きを変えることができ、より小さい領域内に保管される。

ロボット支援システム４を使用して外科医を、医療処置中にツールを保持する、及び／又は使用することによりアシストすることができる。ツールを正しく利用及び保持するために、ロボット支援システム４は、複数のモータ、コンピュータ、及び／又はアクチュエータを利用して正しく機能することができる。図１に示すように、ロボット本体８は、複数のモータ、コンピュータ、及び／又はアクチュエータをロボット支援システム４内に固定することができる構造として機能することができる。ロボット本体８は更に、ロボット伸縮自在支持アーム１６の支持体となることができる。所定の実施形態では、ロボット本体８は、任意の適切な材料により作製することができる。適切な材料として、これらには限定されないが、チタン、アルミニウム、またはステンレススチールのような金属、炭素繊維、ガラス繊維、または高強度プラスチックを挙げることができる。所定サイズのロボット本体８は強固な台座となることができ、この台座に、他の構成要素が接続を行なって、動作可能である。ロボット本体８は、取り付けられる構成要素を動作させることができる複数のモータ、コンピュータ、及び／又はアクチュエータを収容することができ、覆い隠すことができ、保護することができる。

ロボット台１０は、ロボット支援システム４の下側支持体として機能することができる。所定の実施形態では、ロボット台１０は、ロボット本体８を支持することができ、ロボット本体８を複数の被駆動輪１２に取り付けることができる。これらの車輪にこのように取り付けることにより、ロボット本体８を空間内で効率的に移動させることができる。ロボット台１０は、所定長さ、及び所定幅のロボット本体８を走行させることができる。ロボット台１０は、約２インチ（５．０８ｃｍ）〜約１０インチ（２５．４ｃｍ）の高さとすることができる。ロボット台１０は、任意の適切な材料により作製することができる。適切な材料として、これらには限定されないが、チタン、アルミニウム、またはステンレススチールのような金属、炭素繊維、ガラス繊維、または高強度プラスチックもしくは高強度樹脂を挙げることができる。ロボット台１０は、被駆動輪１２を覆うことができ、保護することができ、支持することができる。

図１に示す実施形態では、少なくとも１つの被駆動輪１２をロボット台１０に取り付けることができる。被駆動輪１２は、ロボット台１０の任意の箇所に取り付けることができる。各個々の被駆動輪１２は、垂直軸線の回りを任意の方向に回転することができる。モータは、被駆動輪１２の上方に、被駆動輪１２の内側に、または被駆動輪１２に隣接して配置することができる。このモータにより、自動医療システム２を任意の場所に移動させることができ、自動医療システム２を安定させる、及び／又は水平に保つことができる。被駆動輪１２の内側に、または被駆動輪１２に隣接して配置されるロッドは、表面の内部にモータにより押し付けられる。不図示のロッドは、任意の適切な金属により作製されて自動医療システム２を持ち上げることができる。適切な金属として、これらには限定されないが、ステンレススチール、アルミニウム、またはチタンを挙げることができる。更に、ロッドは、接触面側端に、不図示の緩衝材を備えることができ、緩衝材は、ロッドが滑動するのを防止する、及び／又は適切な接触面を形成することができる。材料は、緩衝材として機能する任意の適切な材料とすることができる。適切な材料として、これらには限定されないが、プラスチック、ネオプレン、ゴム、または凹凸加工金属を挙げることができる。ロッドは、自動医療システム２を持ち上げることができる被駆動輪１０を、自動医療システム２の姿勢を患者に対して水平に保つ、またはその他には、患者に対して固定するために必要な任意の高さに持ち上げることができる。各車輪のロッドにより微小な接触面積で支持される自動医療システム２の重量は、自動医療システム２が医療処置中に動くのを防止する。この強固な位置付けにより、被検体及び／又は人が自動医療システム２を不意に動かすのを防止することができる。

自動医療システム２は、ロボットレール１４を使用して移動し易くすることができる。ロボットレール１４は、人が自動医療システム２を、ロボット本体８を把持することなく動かすことができるようになっている。図１に示すように、ロボットレール１４は、ロボット本体８の長さに沿って、ロボット本体８よりも短く延設される、及び／又はロボット本体８の長さよりも長く延設される。ロボットレール１４は、任意の適切な材料により作製することができ、適切な材料として、これらには限定されないが、チタン、アルミニウム、またはステンレススチールのような金属、炭素繊維、ガラス繊維、または高強度プラスチックを挙げることができる。ロボットレール１４は更に、ロボット本体８の保護を行なって、被検体及び／又は医療従事者が、ロボット本体８に触れる、衝突する、またはぶつかるのを防止する。

ロボット本体８は、以後「ＳＣＡＲＡ」と表記される選択的追従多関節ロボットアーム（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ Ｒｏｂｏｔ Ａｒｍ）の支持体となることができる。ＳＣＡＲＡ２４は、ロボットアームの再現性があり、ロボットアームが小型であるので、自動医療システム内で使用すると有用である。ＳＣＡＲＡが小型であるので、余分なスペースを医療処置環境内に生み出すことができ、これにより、医療専門家は、医療処置を、余分な乱雑さ、及び領域に閉じ込められることから解放されて実施することができる。ＳＣＡＲＡ２４は、ロボット伸縮自在支持体１６、ロボット支持アーム１８、及び／又はロボットアーム２０を備えることができる。ロボット伸縮自在支持体１６は、ロボット本体８に沿って配置することができる。図１に示すように、ロボット伸縮自在支持体１６は、ＳＣＡＲＡ２４及びディスプレイ３４の支持体となることができる。所定の実施形態では、ロボット伸縮自在支持体１６は、垂直方向に伸縮することができる。ロボット伸縮自在支持体１６は、任意の適切な材料により作製することができ、適切な材料として、これらには限定されないが、チタンまたはステンレススチールのような金属、炭素繊維、ガラス繊維、または高強度プラスチックを挙げることができる。ロボット伸縮自在支持体１６の本体は、任意の幅及び／又は高さとすることができ、幅方向及び／又は高さ方向に、本体に掛かる応力及び重量を支持する。所定の実施形態では、医療従事者は、ＳＣＡＲＡ２４を医療従事者が提示するコマンドにより移動させることができる。コマンドは、ディスプレイ３４及び／又はタブレットで受信される入力から発することができる。コマンドは、スイッチを押下することにより、及び／又は複数のスイッチを押下することにより発することができる。図４及び図５に最も良く図示されているように、駆動アセンブリ６０は、スイッチ及び／又は複数のスイッチを備えることができる。駆動アセンブリ６０は、ムーブコマンドをＳＣＡＲＡ２４に送信して、施術者がＳＣＡＲＡ２４を手動で操作することができるように動作可能である。スイッチまたは複数のスイッチが押下されると、医療従事者はＳＣＡＲＡ２４を容易に動かすことができる。更に、ＳＣＡＲＡ２４がムーブコマンドを受信していない場合、ＳＣＡＲＡ２４は、所定位置にロックされて、医療従事者及び／又は他の被検体が不意に動かすのを防止することができる。所定位置にロックすることにより、ＳＣＡＲＡ２４が強固な台座となることができ、この台座上で、エンドエフェクタ２２及びエンドエフェクタツール２６を手術中に使用することができる。

ロボット支持アーム１８は、ロボット伸縮自在支持体１６上に任意の適切な手段により配置することができる。適切な手段として、これらには限定されないが、ナット及びボルト、ボール及びソケット継手、プレス継手、溶接、接着、スクリュー、リベット、クランプ、ラッチ、及び／又はこれらの手段の任意の組み合わせを挙げることができる。図１及び図２から最も良く分かる実施形態では、ロボット支持アーム１８は、ロボット伸縮自在支持体１６に対して任意の方向に回転することができる。ロボット支持アーム１８は、ロボット伸縮自在支持体１６の回りを３６０度回転することができる。ロボットアーム２０は、ロボット支持アーム１８との接続を任意の適切な位置で行なうことができる。ロボットアーム２０は、ロボット支持アーム１６に任意の適切な手段により取り付けることができる。適切な手段として、これらには限定されないが、ナット及びボルト、ボール及びソケット継手、プレス継手、溶接、接着、スクリュー、リベット、クランプ、ラッチ、及び／又はこれらの手段の任意の組み合わせを挙げることができる。ロボットアーム２０は、ロボット支持アーム１８に対して任意の方向に回転することができる。所定の実施形態では、ロボットアーム２０は、ロボット支持アーム１８に対して３６０度回転することができる。これにより、施術者はロボットアーム２０を所望通りに位置付けすることができる。

エンドエフェクタ２２は、ロボットアーム２０の任意の適切な箇所に取り付けることができる。エンドエフェクタ２２は、ロボットアーム２０に任意の適切な手段により取り付けることができる。適切な手段として、これらには限定されないが、ラッチ、クランプ、ナット及びボルト、ボール及びソケット継手、プレス継手、溶接、スクリュー、及び／又はこれらの手段の任意の組み合わせを挙げることができる。エンドエフェクタ２２は、ロボットアーム２０に対して任意の方向に移動することができる。これにより、ユーザは、エンドエフェクタ２２を所望の領域に移動させることができる。図４に示すエンドエフェクタツール２６は、エンドエフェクタ２２に取り付けることができる。エンドエフェクタツール２６は、医療処置に選択される任意のツールとすることができる。エンドエフェクタツール２６は、エンドエフェクタ２２に配置することができ、エンドエフェクタ２２から取り外すことができる。所定の実施形態では、エンドエフェクタツール２６は、動的基準アレイ５２を有することができる。本明細書において「ＤＲＡ」と表記される動的基準アレイ５２は、剛性本体部であり、この剛性本体部は、患者の体表に、及び／又はツールに、誘導型外科手術において配置することができる。剛性本体部の目的は、３Ｄ位置特定システムが、ＤＲＡ５２に埋め込まれる追跡マーカの位置を追跡することにより、関連する解剖学的構造のリアルタイム位置を追跡することを可能にすることにある。放射線不透過性マーカは、カメラ４６で見ることができる、記録することができる、及び／又は処理することができる。追跡マーカの３Ｄ座標をこのように追跡することにより、自動医療システム２は、ＤＲＡ５２を患者５０の任意の体内空間内に見つけ出すことができる。

図１に示すように、光インジケータ２８をＳＣＡＲＡ２４の上に配置することができる。光インジケータ２８は、任意の種類の光として発光することにより、自動医療システム２が現在動作している「状態」を示すことができる。例えば、緑色の発光は、全てのシステムが正常であることを示すことができる。赤色を発光することにより、自動医療システム２が正常に動作していないことを示すことができる。パルス状の発光は、自動医療システム２が機能を実行中であることを意味する。発光及びパルス状の発光を組み合わせることにより、ほぼ無限の数の組み合わせを作り出すことができ、これらの組み合わせで、現在動作している「状態」を伝達することができる。所定の実施形態では、発光は、環状体を光インジケータ２８の周りに形成することができるＬＥＤバルブからの発光とすることができる。光インジケータ２８は、光を光インジケータ２８全体から放つことができる完全な透過性を呈する材料を含むことができる。所定の実施形態では、光インジケータ２８は、光を、光インジケータ２８の環状体及び／又は指定部分のみを透過させることができる。

光インジケータ２８は、下側ディスプレイ支持体３０に取り付けることができる。図２に示す下側ディスプレイ支持体３０により施術者は、ディスプレイ３４を任意の適切な位置に移動させることができる。下側ディスプレイ支持体３０は、光インジケータ２８に任意の適切な手段により取り付けることができる。適切な手段として、これらには限定されないが、ラッチ、クランプ、ナット及びボルト、ボール及びソケット継手、プレス継手、溶接、接着、スクリュー、リベット、及び／又はこれらの手段の任意の組み合わせを挙げることができる。所定の実施形態では、下側ディスプレイ支持体３０は、光インジケータ２８の周りを回転することができる。所定の実施形態では、下側ディスプレイ支持体３０は、光インジケータ２８に強固に取り付けることができる。次に、光インジケータ２８は、ロボット支持アーム１８の回りを３６０度回転することができる。下側ディスプレイ支持体３０は、任意の適切な長さとすることができ、適切な長さは、約８インチ（２０．３２ｃｍ）〜約３４インチ（８６．３６ｃｍ）とすることができる。下側ディスプレイ支持体３０は、上側ディスプレイ支持体３２の基台として機能することができる。

上側ディスプレイ支持体３２は、下側ディスプレイ支持体３０に任意の適切な手段により取り付けることができる。適切な手段として、これらには限定されないが、ラッチ、クランプ、ナット及びボルト、ボール及びソケット継手、プレス継手、溶接、接着、スクリュー、リベット、及び／又はこれらの手段の任意の組み合わせを挙げることができる。上側ディスプレイ支持体３２は、任意の適切な長さとすることができ、適切な長さは、約８インチ（２０．３２ｃｍ）〜約３４インチ（８６．３６ｃｍ）とすることができる。図１に示す実施形態では、上側ディスプレイ支持体３２によりディスプレイ３４を、上側ディスプレイ支持体３２に対して３６０度回転させることができる。同様に、上側ディスプレイ支持体３２は下側ディスプレイ支持体３０に対して３６０度回転することができる。

ディスプレイ３４は、上側ディスプレイ支持体３２により支持することができる任意の装置とすることができる。図２に示さ実施形態では、ディスプレイ３４は、カラー画像及び／又は白黒画像を生成することができる。ディスプレイ３４は幅方向に、約８インチ（２０．３２ｃｍ）〜約３０インチ（７６．２ｃｍ）の幅がある。ディスプレイ３４は高さ方向に、約６インチ（１５．２４ｃｍ）〜約２２インチ（５５．８８ｃｍ）の幅がある。ディスプレイ３４の奥行きは、約０．５インチ（１．２７ｃｍ）〜約４インチ（１０．１６ｃｍ）とすることができる。

所定の実施形態では、タブレットをディスプレイ３４に接続して使用することができる、及び／又はディスプレイ３４を用いることなく使用することができる。所定の実施形態では、タブレットは、ディスプレイ３４の代わりに、上側ディスプレイ支持体３２の上に配置することができ、上側ディスプレイ支持体３２から手術中に取り外すことができる。更に、タブレットはディスプレイ３４と通信することができる。タブレットは、ロボット支援システム４との接続を、任意の適切な無線接続及び／又は有線接続により行なうことができる。所定の実施形態では、タブレットで、手術中に自動医療システム２に書き込みを行なう、及び／又は自動医療システム２を制御することができる。自動医療システム２をタブレットで制御する場合、全ての入力コマンド及び出力コマンドをディスプレイ３４に複製表示することができる。タブレットの使用により、施術者は、ロボット支援システム４を、患者５０及び／又はロボット支援システム４の周りを動き回る必要を伴なうことなく操作することができる。

図５に示すように、カメラ追跡システム６は、ロボット支援システム４と連携して動作可能である。上述したように、カメラ追跡システム６及びロボット支援システム４は、互いに対して取り付けることができる。次に、図１を参照すると、カメラ追跡システム６は、ロボット支援システム４と同様の構成要素を備えることができる。例えば、カメラ本体３６は、ロボット本体８に見られる機能を提供することができる。ロボット本体８は、カメラ４６を取り付けることができる取り付け先の構造となることができる。ロボット本体８内の構造は更に、カメラ追跡システム６を動作させるために使用される電子機器、通信機器、及び電源の支持体となることができる。カメラ本体３６は、ロボット本体８と同じ材料により作製することができる。カメラ追跡システム６は更に、ロボット支援システム４と任意の適切な手段により通信することができる。適切な手段として、これらには限定されないが、有線接続または無線接続を挙げることができる。更に、カメラ追跡システム６は、タブレットと、無線接続及び／又は有線接続により直接通信することができる。この通信により、タブレットでカメラ追跡システム６の機能を制御することができる。

カメラ本体３６は、カメラ基台３８に載置することができる。カメラ基台３８は、ロボット台車１０として機能することができる。図１に示す実施形態では、カメラ基台３８は、ロボット台車１０よりも幅広とすることができる。カメラ基台３８の幅は、カメラ追跡システム６がロボット支援システム４との接続を行なうことを可能にする。図１に示すように、カメラ基台３８の幅は、ロボット台車１０の外側に嵌め込むために十分に大きくする必要がある。カメラ追跡システム６及びロボット支援システム４が接続される場合、カメラ基台３８の余分な幅により、自動医療システム２に対する操作性を高めることができ、自動医療システム２の支持を行なうことができる。

ロボット台車１０の場合と同様に、複数の被駆動輪１２をカメラ基台３８に取り付けることができる。被駆動輪１２により、カメラ追跡システム６は、ロボット台車１０及び被駆動輪１２の操作と同様に、患者５０に対して姿勢を安定させることができる、姿勢を水平に保つことができる、または姿勢を一定に保つことができる。このように安定させることにより、カメラ追跡システム６が医療処置中に動くのを防止することができ、カメラ４６が指定領域内のＤＲＡ（動的基準アレイ）５２の軌跡を見失うことがないようにすることができる。この安定性及び追跡維持により、ロボット支援システム４は、カメラ追跡システム６と連動して効果的に動作可能である。更に、幅広のカメラ基台３８は、カメラ追跡システム６に対する支持機能を高めることができる。詳細には、幅広のカメラ基台３８は、図５に示すように、カメラ４６が患者を覆うように配置される場合に、カメラ追跡システム６が倒れ込むのを防止することができる。幅広のカメラ基台３８を用いない場合、飛び出したカメラ４６はカメラ追跡システム６との平衡を失い、カメラ追跡システム６が倒れる虞がある。

カメラ伸縮自在支持体４０は、カメラ４６を支持することができる。所定の実施形態では、伸縮自在支持体４０は、カメラ４６を垂直方向により高くなるように、またはより低くなるように動かすことができる。伸縮自在支持体４０は、任意の適切な材料により作製することができ、適切な材料でカメラ４６を支持することができる。適切な材料として、これらには限定されないが、チタン、アルミニウム、またはステンレススチールのような金属、炭素繊維、ガラス繊維、または高強度プラスチックを挙げることができる。カメラハンドル４８は、カメラ伸縮自在支持体４０に任意の適切な位置で取り付けることができる。カメラハンドル４８は、任意の適切なハンドル形状とすることができる。適切な形状として、これらには限定されないが、棒状形状、円形、三角形、正方形、及び／又はこれらの形状の任意の組み合わせを挙げることができる。図１に示すように、カメラハンドル４８は三角形とすることができるので施術者は、手術前にカメラ追跡システム６を所望の位置に動かすことができる。所定の実施形態では、カメラハンドル４８を使用して、カメラ伸縮自在支持体４０を昇降させることができる。カメラハンドル４８は、カメラ伸縮自在支持体４０の上昇及び下降を、ボタン、スイッチ、レバー、及び／又はこれらの手段の任意の組み合わせを押下することにより行なうことができる。

下側カメラ支持アーム４２は、カメラ伸縮自在支持体４０に任意の適切な位置で取り付けることができる。図１に示す実施形態では、下側カメラ支持アーム４２は伸縮自在支持体４０の回りを３６０度回転することができる。このように自由に回転することにより、施術者は、カメラ４６を任意の適切な位置に位置付けすることができる。下側カメラ支持アーム４２は、任意の適切な材料により作製することができ、適切な材料でカメラ４６を支持することができる。適切な材料として、これらには限定されないが、チタン、アルミニウム、またはステンレススチールのような金属、炭素繊維、ガラス繊維、または高強度プラスチックを挙げることができる。下側カメラ支持アーム４２の断面は、任意の適切な形状とすることができる。適切な断面形状として、これらには限定されないが、円形、正方形、矩形、六角形、八角形、またはｉ型梁を挙げることができる。断面の長さ、及び幅は、約１インチ（２．５４ｃｍ）〜約１０インチ（２５．４ｃｍ）とすることができる。下側カメラ支持アームの長さは、約４インチ（１０．１６ｃｍ）〜約３６インチ（９１．４４ｃｍ）とすることができる。下側カメラ支持アーム４２は、伸縮自在支持体４０との接続を、任意の適切な手段により行なうことができる。適切な手段として、これらには限定されないが、ナット及びボルト、ボール及びソケット継手、プレス継手、溶接、スクリュー、及び／又はこれらの手段の任意の組み合わせを挙げることができる。下側カメラ支持アーム４２を使用して、カメラ４６の支持体とすることができる。カメラ４６は、下側カメラ支持アーム４２に任意の適切な手段により取り付けることができる。適切な手段として、これらには限定されないが、ナット及びボルト、ボール及びソケット継手、プレス継手、溶接、スクリュー、及び／又はこれらの手段の任意の組み合わせを挙げることができる。カメラ４６は、カメラ４６と下側カメラ支持アーム４２との間の取り付け領域で任意の方向に回動することができる。所定の実施形態では、湾曲レール４４を下側カメラ支持アーム４２に配置することができる。

湾曲レール４４は、下側カメラ支持アーム４２上の任意の適切な位置に配置することができる。図３に示すように、湾曲レール４４は、下側カメラ支持アーム４２に任意の適切な手段により取り付けることができる。適切な手段として、これらには限定されないが、ナット及びボルト、ボール及びソケット継手、プレス継手、溶接、接着、スクリュー、リベット、クランプ、ラッチ、及び／又はこれらの手段の任意の組み合わせを挙げることができる。湾曲レール４４は、任意の適切な形状とすることができ、適切な形状は、三日月形、円形、卵形、楕円形、及び／又はこれらの形状の任意の組み合わせとすることができる。所定の実施形態では、湾曲レール４４は、任意の適切な長さとすることができる。適切な長さは、約１フィート（３０．４８ｃｍ）〜約６フィート（１８２．８８ｃｍ）とすることができる。カメラ４６は、湾曲レール４４に沿って移動可能に配置することができる。カメラ４６は、湾曲レール４４に任意の適切な手段により取り付けることができる。適切な手段として、これらには限定されないが、ローラ、ブラケット、ブレース、モータ、及び／又はこれらの手段の任意の組み合わせを挙げることができる。不図示のモータ及びローラを使用して、カメラ４６を湾曲レール４４に沿って移動させることができる。図３に示すように、医療処置中、物体がカメラ４６で１つ以上のＤＲＡ（動的基準アレイ）５２を観察するときの邪魔になる場合、モータはカメラ４６を湾曲レール４４に沿ってローラを使用して移動させることができる。このモータ駆動移動により、カメラ４６を、物体で遮られない新規の位置に、カメラ追跡システム６を移動させることなく移動させることができる。カメラ４６でＤＲＡ５２を観察するときにカメラの視線が遮られている間、カメラ追跡システム６は、停止信号をロボット支援システム４、ディスプレイ３４、及び／又はタブレットに送信することができる。停止信号により、ＳＣＡＲＡ（選択的追従多関節ロボットアーム）２４が移動するのを、カメラ４６でＤＲＡ５２を再度撮影するまで防止することができる。この停止により、自動医療システム２により追跡されていない状態で、ＳＣＡＲＡ２４及び／又はエンドエフェクタ２２が医療ツールを移動させるのを防止する、及び／又は医療ツールを使用するのを防止することができる。

図６に示すエンドエフェクタ２２を使用して、手術ツールをロボット支援システム４に接続することができる。エンドエフェクタ２２は、サドルジョイント６２、駆動アセンブリ６０、ロードセル６４、及びツール接続部材６６を備えることができる。サドルジョイント６２は、エンドエフェクタ２２をＳＣＡＲＡ２４に取り付けることができる。サドルジョイント６２は、任意の適切な材料により作製することができる。適切な材料として、これらには限定されないが、チタン、アルミニウム、またはステンレススチールのような金属、炭素繊維、ガラス繊維、または高強度プラスチックを挙げることができる。サドルジョイント６２は、単一金属部材により作製することができ、単一金属部材は、エンドエフェクタの強度及び耐久性を高めることができる。所定の例では、サドルジョイント６２は、ＳＣＡＲＡ２４にアタッチメントポイント６８を使用して取り付けることができる。複数のアタッチメントポイント６８をサドルジョイント６２の周りに配置するようにしてもよい。アタッチメントポイント６８は、サドルジョイント６２内に沈んで設けられる、サドルジョイント６２と同一平面に設けられる、及び／又はサドルジョイント６２上に配置される。所定の例では、スクリュー、ナット及びボルト、及び／又はこれらの手段の任意の組み合わせを、アタッチメントポイント６８内を挿通させて、サドルジョイント６２をＳＣＡＲＡ２４に固定することができる。ナット及びボルトは、サドルジョイント６２をＳＣＡＲＡ２４内の不図示のモータに接続することができる。モータは、サドルジョイント６２を任意の方向に移動させることができる。モータは更に、サドルジョイント６２が、不意にぶつかることにより動くのを、及び／又は不意に触れることにより動くのを、現在位置で能動的にサーボ制御することにより、またはバネ式制動手段が受動的に作用することにより防止することができる。サドルジョイント６２が基台となることができ、この基台の上に、ロードセル６４及びツール接続部材６６を配置することができる。

図７及び図８に示すロードセル６４は、サドルジョイント６２に任意の適切な手段により取り付けることができる。適切な手段として、これらには限定されないが、スクリュー、ナット及びボルト、ねじ切り部、プレス継手、及び／又はこれらの手段の任意の組み合わせを挙げることができる。ロードセル６４は、動きを検出及び測定するために使用される任意の適切な機器とすることができる。所定の例では、ロードセル６４は、６軸ロードセル、３軸ロードセル、または１軸ロードセルとすることができる。ロードセル６４を使用して、エンドエフェクタ２２に加わる力を追跡することができる。図１７に示すように、概略図は、ロードセル６４とモータ１２０との間の通信を示している。所定の実施形態では、ロードセル６４は、複数のモータ１２０と通信することができる。ロードセル６４が圧力を検出すると、加えられる力の大きさに関する情報を、スイッチアレイ１２２及び／又は複数のスイッチアレイからマイクロコントローラユニット１２２に供給することができる。マイクロコントローラユニット１２４は、力情報をロードセル６４から取得し、当該力情報をスイッチアルゴリズムで処理することができる。スイッチアルゴリズムによりマイクロコントローラユニット１２４は、モータドライバ１２６と通信することができる。モータドライバ１２６は、モータ１２０の機能を制御することができ、モータ１２０とモータドライバ１２６が通信することができる。モータドライバ１２６は、特定のモータ１２０に指示して、ロードセル６４により測定される力に相当する大きさの力を、モータ１２０を介して発生させることができる。所定の実施形態では、発生する力は、複数のモータ１２０からマイクロコントローラユニット１２４により指示される通りに発生させることができる。更に、モータドライバ１２６は、入力をモーションコントローラ１２８から受信することができる。モーションコントローラ１２８は、ロードセル６４により検出される力の方向に関する情報をロードセル６４から受信することができる。モーションコントローラ１２８は、この情報を、モーションコントローラアルゴリズムを使用して処理することができる。アルゴリズムを使用して情報を特定のモータドライバ１２６に供給することができる。力の方向を再現するために、モーションコントローラ１２８は、特定のモータドライバ１２６を作動状態にする、及び／又は非作動状態にすることができる。一斉に、及び／又は個別に作用すると、マイクロコントローラユニット１２４及びモーションコントローラ１２８は、モータ１２０（または、複数のモータ１２０）を制御して当該方向に、ロードセル６４により検出されるモーションを誘発し、ロードセル６４により検出される当該方向の力を誘発することができる。この力制御モーションにより施術者は、ＳＣＡＲＡ２４及びエンドエフェクタ２２を楽々と移動させる、及び／又は殆ど抵抗なく移動させることができる。エンドエフェクタ２２を移動させることにより、ツール接続部材６６を任意の適切な位置に位置付けして、医療従事者が使用することができるようにする。

ツール接続部材６６は、ロードセル６４に取り付けることができる。ツール接続部材６６は、アタッチメントポイント６８、力覚ボタン７０、ツールガイド７２、及び／又はツール接続部材７４を含むことができる。図６及び図８に最も良く示されているように、複数のアタッチメントポイント６８を設けることができる。アタッチメントポイント６８は、ツール接続部材６６をロードセル６４に接続することができる。アタッチメントポイント６８は、ツール接続部材６６内に沈んで設けられる、ツール接続部材６６と同一平面に設けられる、及び／又はツール接続部材６６上に配置される。コネクタ７６は、アタッチメントポイント６８を使用して、ツール接続部材６６をロードセル６４に取り付けることができる。所定の例では、コネクタ７６は、スクリュー、ナット及びボルト、プレス継手、及び／又はこれらの手段の任意の組合せとすることができる。

図６に示すように、力覚ボタン７０は、ツール接続部材６６の中心付近に配置することができる。力覚ボタン７０は、図４に最も良く示されているエンドエフェクタツール２６がエンドエフェクタ２２に接続される場合に押下することができる。力覚ボタン７０を押下することにより、ロボット支援システム４に、次に医療従事者に、エンドエフェクタツール２６がエンドエフェクタ２２に既に取り付けられているという警報を発することができる。図６に示すように、ツールガイド７２を使用して、エンドエフェクタツール２６をエンドエフェクタ２２に正しく取り付け易くすることができる。ツールガイド７２は、ツール接続部材６６内に沈んで設けられる、ツール接続部材６６と同一平面に設けられる、及び／又はツール接続部材６６上に配置される。所定の例では、複数のツールガイド７２を設けることができ、これらのツールガイド７２は、任意の適切なパターンを有することができ、任意の適切な方向に向き設定することができる。ツールガイド７２を任意の適切な形状とすることにより、エンドエフェクタツール２６をエンドエフェクタ２２に取り付け易くすることができる。適切な形状として、これらには限定されないが、円形、卵形、正方形、多面体、及び／又はこれらの形状の任意の組合せを挙げることができる。更に、ツールガイド７２は、傾斜面状、直線状、及び／又はこれらの形状を任意に組合せた形状に切断して形成することができる。

ツール接続部材６６は、アタッチメントポイント７４を有することができる。図６に示すように、アタッチメントポイント７４は、レッジ（突起）及び／又は複数のレッジを形成することができる。アタッチメントポイント７４は、エンドエフェクタツール２６に表面を提供することができ、この表面を、エンドエフェクタツール２６で挟み付けることができる。所定の例では、アタッチメントポイント７４は、ツール接続部材６６の全表面を覆うように配置することができ、ツール接続部材６６に対して任意の適切な方向に向き設定することができる。

ツール接続部材６６は更に、駆動アセンブリ６０の台座として機能することができる。図６及び８に最も良く示される駆動アセンブリ６０は、ツール接続部材６６を取り囲むことができる。所定の実施形態では、駆動アセンブリ６０は、ブレスレットの形態を採ることができる。ブレスレットとして、駆動アセンブリ６０は、ツール接続部材６６の周りを包み込むことができる。所定の実施形態では、駆動アセンブリ６０は、自動医療システム２内の任意の適切な領域に配置することができる。所定の例では、駆動アセンブリ６０は、ＳＣＡＲＡ２４の任意の部分に配置することができる、エンドエフェクタ２２の任意の部分に配置することができる、医療従事者に装着することができる（及び、無線通信することができる）、及び／又はこれらの構成の任意の組み合わせとすることができる。駆動アセンブリ６０は、任意の適切な材料により作製することができる。適切な材料として、これらには限定されないが、ネオプレン、プラスチック、ラガー（ｒｕｇｇｅｒ）、ゲル、炭素繊維、織物、及び／又はこれらの材料の任意の組み合わせを挙げることができる。駆動アセンブリ６０は、主ボタン７８及び補助ボタン８０を含むことができる。主ボタン７８及び補助ボタン８０は、ツール接続部材６６全体を取り囲むことができる。主ボタン７８は、図６に示すように、ツール接続部材６６を取り囲むことができる単一の隆起部とすることができる。所定の例では、主ボタン７８は、駆動アセンブリ６０上にサドルジョイント６２から最も離れた端部に沿って配置することができる。主ボタン７８は、図７に最も良く示されている主駆動スイッチ８２上に配置することができる。主駆動スイッチ８２は、ツール接続部材６６と駆動アセンブリ６０との間に配置することができる。所定の例では、複数の主駆動スイッチ８２を設けることができ、これらの主駆動スイッチ８２は、主ボタン７８に隣接して、かつ主ボタン７８の下に、主ボタン７８の全長に沿って配置することができる。主駆動スイッチ８２上の主ボタン７８を押下することにより施術者は、ＳＣＡＲＡ２４及びエンドエフェクタ２２を移動させることができる。上述したように、一旦、所定の位置に設定されると、ＳＣＡＲＡ２４及びエンドエフェクタ２２は、施術者がロボットサポートシステム４に書き込みを行なってＳＣＡＲＡ２４及びエンドエフェクタ２２を移動させるまで移動しない、または主ボタン７８及び主駆動スイッチ８２を使用して移動させる。所定の例では、ＳＣＡＲＡ２４及びエンドエフェクタ２２がコマンドに応答する前に、少なくとも２つの隣接しない主駆動スイッチ８２を押下する必要がある。少なくとも２つの主駆動スイッチ８２を押下することにより、ＳＣＡＲＡ２４及びエンドエフェクタ２２が医療処置中に不意に動くのを防止することができる。

主ボタン７８及び主駆動スイッチ８２により作動状態になると、ロードセル６４は、医療従事者がエンドエフェクタ２２に加える力の大きさ、及び／又は方向を測定することができる。この情報は、ＳＣＡＲＡ２４内のモータに転送することができ、モータを使用して、ＳＣＡＲＡ２４及びエンドエフェクタ２２を移動させることができる。ロードセル６４により測定される力の大きさ、及び方向に関する情報によりモータは、ＳＣＡＲＡ２４及びエンドエフェクタ２２を、ロードセル６４により検出される方向と同じ方向に移動させることができる。この力制御移動により施術者は、ＳＣＡＲＡ２４及びエンドエフェクタ２２を容易に移動させることができ、モータがＳＣＡＲＡ２４及びエンドエフェクタ２２を同時に動かすことによる作用量を大きくすることなく、施術者は、ＳＣＡＲＡ２４及びエンドエフェクタ２２を移動させている。

図６に示す補助ボタン８０は、サドルジョイント６２に最も近い駆動アセンブリ６０の端部上に配置することができる。所定の例では、補助ボタン８０は、複数の隆起部を備えることができる。複数の隆起部は、互いに隣接して配置することができ、ツール接続部材６６を取り囲むことができる。更に、補助ボタン８０を補助駆動スイッチ８４上に配置することができる。図７に示す補助駆動スイッチ８４は、補助ボタン８０とツール接続部材６６との間に配置することができる。所定の例では、補助ボタン８０は、施術者が「選択」装置として使用することができる。手術中、ロボット支援システム４は、医療従事者に特定の状態をディスプレイ３４及び／又は光インジケータ２８により通知することができる。医療従事者は、ロボット支援システム４により促されて、機能、モードを選択することができる、及び／又は自動医療システム２の状態を評価することができる。補助駆動スイッチ８４上の補助ボタン８０を１回押下することにより、医療従事者にディスプレイ３４及び／又は光インジケータ２８を介して伝達される特定の機能、モード、及び／又はアクノリッジ情報を起動することができる。また、補助駆動スイッチ８４上の補助ボタン８０を複数回、迅速に連続して押下することにより、医療従事者にディスプレイ３４及び／又は光インジケータ２８を介して伝達される更に別の機能、モード、及び／又はセレクト情報を起動することができる。所定の例では、補助ボタン８０が正しく機能する前に、少なくとも２つの隣接しない補助駆動スイッチ８４を押下するようにしてもよい。この要件により、医療従事者が駆動アセンブリ６０に不意にぶつかって補助ボタン８０が図らずも使用されるのを防止することができる。主ボタン７８及び補助ボタン８０は、ソフトウェアアーキテクチャ８６を使用して、医療従事者のコマンドを自動医療システム２に伝達することができる。

図９は、自動医療システム２内で使用することができるソフトウェアアーキテクチャ８６のフローチャートを示している。ソフトウェアアーキテクチャ８６は、自動ロボット支援システム４及びカメラ追跡システム６に使用することができる。また、ソフトウェアアーキテクチャ８６により施術者は、自動医療システム２を施術者から与えられるコマンドに基づいて操作することができる。所定の例では、オペレータコマンドは、画像保管通信システム（ＰＡＣＳ：Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖａｌ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）８８（ＰＡＣＳ８８は、以下に説明する自動撮像システム１０４と通信することができる）、ＵＳＢデバイス９０、及びタブレット５４からのコマンドを構成することができる。これらのオペレータコマンドは、コンピュータプロセッサ９２により受信され、自動医療システム２全体に行き渡るように転送される。コンピュータプロセッサ９２は、全てのコマンドを受信し、自動医療システム２をそれに応じて操作することができる。所定の例では、コンピュータプロセッサ９２は、自動医療システム２を構成する個々の構成要素の位置を制御及び特定することができる。カメラ追跡システム６及びディスプレイ３４と通信すると、コンピュータプロセッサ９２は、患者、エンドエフェクタ２２、及びロボット支援システム４を所定の空間内に位置特定することができる（例えば、図５に図示される）。更に、コンピュータプロセッサ９２は、ディスプレイ３４及びカメラ追跡システム６からのコマンドを使用して、ＳＣＡＲＡ２４の位置を変更することができる。上に説明したように、ロードセル６４からの情報は、測定される力の大きさ、及び方向に基づいて、コンピュータプロセッサ９２により処理され、ＳＡＣＡＲＡ２４内のモータに送信される。Ｇｅｎｅｒａｌ Ａｌｇｅｂｒａｉｃ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（一般的な代数的演算用のモデル構築用プログラミング言語：ＧＡＭＳ）９４は、ロードセル６４からの力の大きさに関する情報を電子信号に変換することができ、この電子信号をコンピュータプロセッサ９２が使用することができる。この変換により、コンピュータプロセッサ９２は、ロボット支援システム４の位置及び移動を、ＳＣＡＲＡ２４及びエンドエフェクタ２２が移動しているときに定義される空間内で追跡することができる。コンピュータプロセッサ９２は更に、ファームウェア９６を使用して、ロボット本体８からのコマンド及び信号を制御することができる。ファームウェア９６は、自動医療システム２に組み込まれるコマンドを含むことができる。例えば、コンピュータプロセッサ９２は、電源９８からの給電を要求して動作することができる動作可能である。ファームウェア９６は、電源９８から自動医療システム２への給電を制御することができる。更に、コンピュータプロセッサ９２は、ファームウェア９６及び給電をオペレータコマンドに基づいて制御することができる。所定の例では、ファームウェア９６は、光インジケータ２８、被駆動輪１２、及びプラットフォームインターフェース１００と通信することができる。プラットフォームインターフェース１００は、自動医療システム２を直接制御する一連の組み込みボタンコマンドとすることができる。ボタンコマンドは、これらには限定されないが、自動医療システム２を任意の方向に移動させる機能、緊急停止を開始する機能、ＳＣＡＲＡ２４の移動を開始する機能、及び／又は現在のシステム機能を医療従事者に伝達する機能を含むことができる。コンピュータプロセッサ９２は、全てのオペレータコマンドを処理して供給することにより、医療従事者が書き込んだタスクを実行することができる。

自動撮像システム１０４は、自動医療システム２に接続されて使用されることにより、患者５０に関する術前の、術中の、術後の、及び／又はリアルタイムの画像データを取得することができる。任意の適切な主題は、任意の適切な処置が行なわれる場合に、自動撮像システム１０４を使用して撮像表示することができることである。所定の実施形態では、自動撮像システム１０４は、撮像装置１０６及び／又はＣアーム１０８装置のような任意の撮像装置とすることができる。Ｘ線システムにおいて必要とされる、患者５０を頻繁に手動で位置付けし直す必要を伴うことなく、患者５０のＸ線撮影を複数の異なる位置から行なうことが望ましい。Ｃアーム１０８のＸ線診断機器は、頻繁に手動で位置付けし直すという問題を解決することができ、外科処置及び他の介入処置の医療技術分野において周知である。図１０に示すように、Ｃアーム１０８は、「Ｃ」字形の両側の遠位端１１２で終端する長尺Ｃ字形部材１１０を含むことができる。Ｃ字形部材１１０は更に、Ｘ線源１１４及び画像レセプター１１６を含むことができ、Ｘ線源１１４及び画像レセプター１１６は、Ｃアーム１０８の遠位端１１２に、または遠位端１１２近傍にそれぞれ、相対する向きに、Ｃアーム１０８が宙吊り姿勢で支持される状態で取り付けることができる。当該アームのＣアーム１０８内の空間は、医師が患者と向き合って、患者がＸ線支持構造１１８に殆どぶつかることがないための余地を提供することができる。Ｘ線支持構造１１８は車輪１２０に載せることができ、これにより、Ｃアーム１０８を車輪で部屋から部屋に移動させることができ、更には、患者５０の体長に沿って医療処置中に移動させることもできる。Ｃアーム１０８により生成されるＸ線画像は、手術室環境において使用することができるので、確実に自動医療システム２を医療処置中に正しく位置付けし易くすることができる。

Ｃアーム１０８は、当該アームの回転移動が２つの自由度（すなわち、球面運動における２つの直交する２つの軸線回りの自由度）で可能となるように取り付けることができる。Ｃアーム１０８は、Ｘ線支持構造１１８に摺動可能に取り付けることができ、これにより、Ｃアーム１０８を、当該Ｃアーム１０８の曲率中心回りに軌道周回移動させることができ、これにより、Ｘ線源１１４及び画像レセプター１１６の向きを垂直方向及び／又は水平方向に選択することができる。Ｃアーム１０８は、横方向にも回転させることができる（すなわち、周回方向に対して垂直な方向に回転させて、患者５０の体幅及び体長の両方に対するＸ線源１１４及び画像レセプター１１６の位置付けを選択的に調整することができる）。Ｃアーム１０８装置の球面回転局面により、医師は、患者５０を、撮像対象の特定の解剖学的状態に関して決定される最適な角度でＸ線撮影することができる。所定の実施形態では、Ｃアーム１０８を車輪付き支持カート１２０で支持することができる。所定の実施形態では、撮像装置１０６は、Ｃアーム１０８とは別個に使用する、及び／又はＣアーム１０８に接続して使用することができる。

図１１に示す撮像装置１０６は、不図示の画像撮影部を取り囲むガントリーハウジング１２４を備えることができる。画像撮影部は、Ｘ線源及び／又は発光部と、Ｘ線受光部及び／又は画像受光部と、を含むことができ、Ｘ線源及び／又は発光部とＸ線受光部及び／又は画像受光部は、互いに約１８０度離れて配置することができ、かつロータ（図示せず）上に、画像撮影部の軌道を基準にして取り付けることができる。画像撮影部は、画像撮影中に３６０度回転するように動作可能である。画像撮影部は、中心点及び／又は軸線の回りを回転することができるので、複数の方向による患者５０の画像データ、または複数の平面における患者５０の画像データを取得することができる。

所定の実施形態では、撮像装置１０６は、中心開口部１２６を有し、かつ撮像対象の被検体の周りに位置付けを行なうガントリーハウジング１２４と、ガントリーハウジング１２４の内周に沿って回転することができる放射線源と、を備えることができ、放射線源は、複数の異なる投影角度から放射線を照射するように適合させることができる。検出システムは、各照射角度の放射線を検出して、複数の投影面における被検体画像を、ほぼ同時に取得するように適合させることができる。所定の実施形態では、ガントリーは、車輪駆動式の車輪１３２付き電動カート１３０のような支持構造、すなわち撮像装置支持構造１２８に片持ち梁状に取り付けることができる。位置付けユニット１３４は、好ましくはコンピュータ化モーション制御システムによる制御の下で、ガントリーを所望の位置に所望の姿勢で並進移動させる、及び／又は所望の位置に、かつ所望の姿勢に傾斜させることができる。ガントリーは、ガントリー上に互いに対向して配置される光源及び検出器を含むことができる。光源及び検出器は、モータ駆動ロータに固定することができ、モータ駆動ロータは、光源及び検出器をガントリーの内周に沿って、互いに連動して回転させることができる。光源は、複数の位置、及び／又は姿勢のときにパルス状に切り替わって部分回転以上に回転する、及び／又は全３６０度回転することにより、ガントリーの内部に位置する目的被検体を多面的に撮像することができる。ガントリーは更に、ロータが回転するときにロータを誘導するためのレール及び軸受システムを備えることができ、ロータが光源及び検出器を担持することができる。撮像装置１０６及びアーム１０８の両方及び／又はいずれかを自動撮像システム１０４として使用して患者５０をスキャンし、情報を自動医療システム２に送信することができる。

自動撮像システム１０４は、撮像が行なわれる前に、撮像が行なわれている間に、及び／又は撮像が行なわれた後に、自動医療システム２と通信することができる。通信は、有線接続及び／又は無線接続を介して行なうことができる。撮像画像を生成し、自動化医療システム２にリアルタイムで送信することができる。自動撮像システム１０４により撮影される画像は、ディスプレイ３４に表示することができ、これにより、医療従事者は、患者の体内の骨及び器官の位置を特定することができる。これにより更に、医療従事者は、自動医療システム２に書き込みを行なってアシストを手術中に行なうことができる。

手術中、医療従事者は、ロボット支援システム４に書き込みを行なって、手術を、規定された指定形態内で行なうことができる。例えば、図１２に示すように、患者５０に、脊椎の手術を行なうことができる。医療従事者は、上に詳述したように、撮像機器を使用して脊椎の位置を特定して見つけ出すことができる。画像を使用して、施術者は、脊椎の位置に関する情報を自動医療システム２にアップロードすることができる。次に、自動医療システム２は、エンドエフェクタツール２６を追跡し、位置特定し、施術者が指定する領域に移動させることができる。所定の例では、図１２に示すように、重力井戸１０２及び／又は複数の重力井戸１０２を患者５０の脊椎に位置付けることができる。重力井戸１０２は、エンドエフェクタツール２６を引き付けるように施術者が書き込んだ領域とすることができる。これらの領域により、ＳＣＡＲＡ２４及びエンドエフェクタ２２が、医療従事者が書き込んだ方向、方角、及び位置に向かって移動するようになる。

図１３に示すように、重力井戸１０２は、仮想空間内で、所定の方角を向いた所定位置のエンドエフェクタツール２６を位置付けして医療処置を行なうように指示する。図示のエンドエフェクタツール２６は、施術者が上記駆動アセンブリ６０を使用して移動させることができる。エンドエフェクタツール２６が重力井戸１０２の領域内を移動すると、施術者は、ＳＣＡＲＡ２４内のモータがエンドエフェクタツール２６を重力井戸１０２の書き込み位置に移動させていると感じることができる。図１４に示すように、重力井戸１０２は、エンドエフェクタツール２６を操作して書き込み位置に移動させることができる。所定の例では、施術者がエンドエフェクタツール２６を、駆動アセンブリ６０を使用して移動させ始める場合、施術者はモータが、当該移動に逆らう抵抗力を発生していると感じることができる。モータに起因する抵抗力は、エンドエフェクタツール２６を重力井戸１０２内に留めるための十分大きな抵抗力とはならないようにしてもよい。これは、当該抵抗力により、施術者がエンドエフェクタツール２６を操作して更に別の重力井戸１０２に移動させることができるので有利となり得る。重力井戸１０２を、手術前及び／又は手術中に自動医療システム２に書き込むようにしてもよい。これにより、医療従事者は重力井戸１０２を、変化している医療処置状態に応じて移動させることができる。重力井戸１０２により、自動医療システム２は、エンドエフェクタツール２６を必要な領域に迅速に、容易に、かつ正確に配置することができる。

本発明及び本発明の利点について詳細に説明してきたが、様々な変更、置換、及び改変を本明細書において、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の趣旨及び範囲から逸脱しない限り行なうことができることを理解されたい。

Claims (20)

1. ロボット支援システムであって、前記ロボット支援システムが：
   ロボット本体と、
   前記ロボット本体に連結され、かつ外科手術においてツールを選択位置に位置付けするように動作可能な選択的追従多関節ロボットアームと
   ムーブ信号を前記選択的追従多関節ロボットアームに送信して施術者が前記選択的追従多関節ロボットアームを動かすことができるように動作可能な駆動アセンブリと、を含む、ロボット支援システムと、
   カメラ追跡システムと、
   自動撮像システムと、
   を備える自動医療システム。
2. 前記選択的追従多関節ロボットアームは、前記ロボット本体に連結され、かつ垂直方向に上昇及び下降するように動作可能なロボット伸縮自在アームと、前記ロボット伸縮自在アームに連結され、かつ前記ロボット伸縮自在アームの回りを回転することができるロボット支持アームと、前記ロボット支持アームに連結されるロボットアームと、を備える、請求項１に記載の自動医療システム。
3. 前記ロボット支援システムは、前記選択的追従多関節ロボットアームの遠位端に連結されるエンドエフェクタを更に備え、前記エンドエフェクタは、手術ツールを前記ロボット支援システムに連結するように動作可能な、請求項１に記載の自動医療システム。
4. 前記駆動アセンブリは主ボタンを備える、請求項１に記載の自動医療システム。
5. 前記駆動アセンブリは、前記主ボタンにより作動状態になる２つ以上の主駆動スイッチを更に備え、前記施術者が前記選択的追従多関節ロボットアームを前記ムーブ信号に応じて動かすためには、前記主駆動スイッチのうち少なくとも２つを押下する必要がある、請求項４に記載の自動医療システム。
6. 前記カメラ追跡システムは、カメラ及び湾曲レールを備え、前記カメラは、前記湾曲レールに沿って移動可能に配置される、請求項１に記載の自動医療システム。
7. 前記カメラ追跡システムは、前記カメラで１つ以上の動的基準アレイを視認するのが妨げられる場合に、停止信号をロボット支援システムに送信するように構成される、請求項６に記載の自動医療システム。
8. 前記自動撮像システムはガントリーアームを備える、請求項１に記載の自動医療システム。
9. 前記ガントリーアームは、主アームと、撮像アームと、撮像装置と、を備える、請求項８に記載の自動医療システム。
10. 前記ガントリーアームは、前記撮像装置を患者の周りで回転させる、請求項９に記載の自動医療システム。
11. 自動医療システムを医療処置において使用する方法であって：
    前記自動医療システムを手術室に移動させること、
    カメラ追跡システムをロボット支援システムから取り外すこと、
    前記カメラ追跡システムを患者に隣接して配置すること、
    前記ロボット支援システムを前記患者に隣接して配置すること、
    選択的追従多関節ロボットアームを操作すること、及び
    前記選択的追従多関節ロボットアームを、重力井戸を有する書き込み位置に誘導すること、を含む方法。
12. 前記選択的追従多関節ロボットアームを前記書き込み位置に誘導している状態で、前記選択的追従多関節ロボットアームを前記カメラ追跡システムで追跡することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記カメラ追跡システムのカメラを、障害物の周りで自律的に移動させることを更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記カメラは、前記カメラ追跡システム上の湾曲レールに沿って移動する、請求項１３に記載の方法。
15. 駆動アセンブリの主ボタンを押下して、前記選択的追従多関節ロボットアームを施術者が動かすことができるようにすることを更に含む、請求項１１に記載の方法。
16. 前記選択的追従多関節ロボットアームの動きは、少なくとも２つの主駆動スイッチを作動状態にする主ボタンを押下することにより可能となる、請求項１５に記載の方法。
17. 前記選択的追従多関節ロボットアームは、前記選択的追従多関節ロボットアームが前記書き込み位置に誘導されると、前記重力井戸から離れることに抵抗する、請求項１１に記載の方法。
18. 手術において複数の重力井戸を有する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記方法は：
    自動撮像システムを手術室に移動させること、
    前記自動撮像システムを患者に隣接して配置すること、
    前記自動撮像システムを作動状態にすること、
    前記患者を撮像すること、及び
    前記撮像画像を前記自動医療システムに転送すること、
    と、を更に含む、請求項１１に記載の方法。
20. 前記自動撮像システムは：
    撮像システム基台と、
    少なくとも１つの全方向車輪と、
    ガントリーと、を備え、前記ガントリーは、主アームと、撮像アームと、撮像装置と、を更に備える、請求項１９に記載の方法。

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