JP2019525787A - 遠隔運動中心の分離された運動学的制御のための画像誘導 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)「ロボットマニピュレータ」という用語は、本開示の技術分野で理解され、本明細書で例示的に説明される構造上の構成、すなわち、1つ又は複数の自由度でセグメント及び/又はリンクの並進運動及び/又は回転運動の手動作動が可能な1つ又は複数の連接された関節(たとえば、直動関節及び/又は回転関節)を有する任意の機械デバイスを広く包含する。
(2)「手動作動」という用語は、本開示の技術分野で理解され、本明細書で例示的に説明されるように、1つ又は複数の自由度でセグメント及び/又はリンクの並進運動及び/又は回転運動を作動させるために、手、(1つ又は複数の)機械デバイスなどを利用する、ロボットマニピュレータの操作者を広く包含する。
(3)「ロボットマニピュレータの運動学的空間」という句は、本開示の技術分野で理解され、本明細書で例示的に説明されるように、ロボットマニピュレータの並進運動の範囲及び/又は回転運動の範囲にわたってインターベンションロボットによって横断可能な空間エリアを広く包含する。
(4)「インターベンションロボット」という用語は、2つ又はそれ以上の回転関節とエンドエフェクタとを備える、本開示の技術分野で理解され、本明細書で例示的に説明される構造上の構成であって、それにより、回転関節の軸とエンドエフェクタとの交差が、空間中の支点における遠隔運動中心を定め、それにより、エンドエフェクタによって保持される器具が、遠隔運動中心において縦揺れ、横揺れ、及び/又は回転される、構造上の構成を有する任意のロボットを広く包含する。
(5)「信号作動」という用語は、本開示の技術分野で理解され、本明細書で例示的に説明されるように、インターベンションロボットの縦揺れ運動及び/又は横揺れ運動の作動をそれによって駆動するためのインターベンションロボットの回転関節への信号の印加を広く包含する。
(6)「インターベンションロボットの運動学的空間」という句は、本開示の技術分野で理解され、本明細書で例示的に説明されるように、インターベンションロボットの縦揺れ運動の範囲及び/又は横揺れ運動の範囲を囲む空間エリアを広く包含する。
(7)「画像空間内の遠隔運動中心の空間配置の描写」という句は、本開示の技術分野で理解され、本明細書で例示的に説明されるように、診断画像内の遠隔運動中心の位置のユーザの描写であって、それにより、ユーザの描写が、診断画像に示された患者への所望の挿入点に対応する、ユーザの描写を広く包含する。
(8)「画像空間内の遠隔運動中心の空間配向の描写」という句は、本開示の技術分野で理解され、本明細書で例示的に説明されるように、診断画像内の遠隔運動中心の配向のユーザの描写であって、それにより、ユーザの描写が、診断画像に示された患者への所望の挿入点に対する、インターベンションロボットのエンドエフェクタの所望の軸配向に対応するか、又はそれにより、ユーザの描写が、診断画像に示された患者への所望の挿入点に対する、インターベンションロボットのエンドエフェクタによって支持されるインターベンションツールの所望の軸配向に対応する、ユーザの描写を広く包含する。
(9)「画像空間」という用語は、本開示の技術分野で理解され、本明細書で例示的に説明されるように、撮像モダリティによって画像化された空間エリアを広く包含する。
(10)「コントローラ」という用語は、本明細書で後で説明される本開示の様々な発明の原理の適用を制御するための特定用途向けメインボード又は特定用途向け集積回路の、本開示の技術分野で理解され、本明細書で例示的に説明される、すべての構造上の構成を広く包含する。コントローラの構造上の構成は、限定はしないが、(1つ又は複数の)プロセッサ、(1つ又は複数の)コンピュータ使用可能/コンピュータ可読記憶媒体、オペレーティングシステム、(1つ又は複数の)アプリケーションモジュール、(1つ又は複数の)周辺デバイスコントローラ、(1つ又は複数の)スロット、及び(1つ又は複数の)ポートを含む。コントローラは、ワークステーションに格納又は接続される。「ワークステーション」の例としては、限定はしないが、スタンドアロンコンピューティングシステム、クライアントコンピュータ、デスクトップ、又はタブレットの形態の、1つ又は複数のコンピューティングデバイス、ディスプレイ/モニタ、及び1つ又は複数の入力デバイス(たとえば、キーボード、ジョイスティック及びマウス)のアセンブリがある。
(11)本明細書の「コントローラ」という用語のための記述ラベルは、「コントローラ」という用語への追加の限定を指定又は暗示することなしに本明細書で説明及びクレームされるコントローラ間の区別を容易にする。
(12)「モジュール」という用語は、特定のアプリケーションを実行するための電子回路及び/又は実行可能プログラム(たとえば、(1つ又は複数の)非一時的コンピュータ可読媒体に記憶された実行可能ソフトウェア及び/又はファームウェア)からなるコントローラ内に組み込まれるか、又はコントローラによってアクセス可能なモジュールを広く包含する。
(13)本明細書での「モジュール」という用語のための記述ラベルは、「モジュール」という用語への追加の限定を指定又は暗示することなしに本明細書で説明及びクレームされるモジュール間の区別を容易にする。
(14)「信号」及び「データ」という用語は、本明細書で後で説明される本開示の様々な発明の原理を適用することをサポートする情報を送信するための、本開示の技術分野で理解され、本明細書で例示的に説明されるように、検出可能な物理量又は推進力のすべての形態(たとえば、電圧、電流、又は磁界強度)を広く包含する。
(15)本明細書での「信号」という用語のための記述ラベルは、「信号」という用語への追加の限定を指定又は暗示することなしに本明細書で説明及びクレームされる信号間の区別を容易にする。
(16)本明細書での「データ」という用語のための記述ラベルは、「データ」という用語への追加の限定を指定又は暗示することなしに本明細書で説明及びクレームされるデータ間の区別を容易にする。
(1)ロボットコントローラ20が、入力13を処理して、診断画像12の画像空間内の座標点におけるインターベンションロボット40の遠隔運動中心RCMの描写された空間位置に対応するロボットマニピュレータ30の運動学的空間50内の座標点RCMPを識別することと、
(2)ロボットコントローラ20が、それにより座標点RCMPにおいてインターベンションロボット40の遠隔運動中心RCMを空間的に配置するために必要な(1つ又は複数の)連接された関節の並進運動及び/又は回転運動の手動作動のためにロボットマニピュレータ30の1つ又は複数の連接された関節の位置設定の情報を与える(1つ又は複数の)関節位置コマンドJPCを通信することと
を伴う。
(1)ロボットコントローラ20が、入力13を処理して、診断画像12の画像空間内の座標点におけるインターベンションロボット40の遠隔運動中心RCMの描写された空間配向に対応する、座標点RCMPを中心とする、インターベンションロボット40のエンドエフェクタ又はエンドエフェクタによって支持されるインターベンション器具の配向を識別することと、
(2)ロボットコントローラ20が、インターベンションロボット40の運動学的空間内の座標点RCMPを中心とする配向RCMOにおいてインターベンションロボット40のエンドエフェクタを空間的に配向するために、インターベンションロボット40のアーム/アークの縦揺れ運動及び/又は横揺れ運動の信号作動のためのインターベンショナル駆動信号IDSをインターベンションロボット40に送信することと
を伴う。
(1) 回転軸PA2、RAD及びLA2が、遠隔運動中心146において交差し、
(2) 支持アーク143のθBのベースアーチ長さが、回転軸PA2と回転軸SA2との間に及び、
(3) 器具アーク144aの拡張アーク長さθE3が、回転軸PA2と回転軸LA2との間に及び、
(4) 遠隔運動中心146を中心とするエンドエフェクタ145の縦揺れ運動の範囲及び横揺れ運動の範囲が、インターベンションロボット140の運動学的空間を定め、
(5) 遠隔運動中心146に対する作業空間161は、支持アーク143のθB3のベースアーチ長さと、器具アーク144aの拡張アーク長さθE3とから導出された表面及びベースの次元を有し、
(6) 回転関節141は、作業空間161内の内視鏡160の遠位先端160dの広い移動を制御するために、所望のφ1度のために1次軸PA2を中心としてアーク143及び144aを共回転させるように、当技術分野で知られているようなロボットコントローラによって駆動され、
(7) 回転関節142は、作業空間161内の内視鏡160の遠位先端160dのターゲット移動を制御するために、所望のφ2度のために2次軸SA2を中心として器具アーク144を回転させるように、当技術分野で知られているようなロボットコントローラによって駆動され、
(8) エンドエフェクタ145は、手動で、又はロボットコントローラによって制御される、それの縦軸LA2を中心として内視鏡160を回転させる能力を有する。
Claims (20)
- インターベンショナル処置を実行するためのロボットシステムであって、前記ロボットシステムは、
ロボットマニピュレータと、
前記ロボットマニピュレータに取り付けられたインターベンションロボットと
を備えるロボット装置であって、前記インターベンションロボットがエンドエフェクタを備え、前記インターベンションロボットの構造上の構成が遠隔運動中心を定める、
ロボット装置と、
ロボットコントローラとを備え、
前記ロボットコントローラが、画像空間内の前記遠隔運動中心の空間配置の描写から導出された前記ロボットマニピュレータの運動学的空間内の前記インターベンションロボットの空間配置に向けられた前記ロボットマニピュレータの少なくとも並進運動と回転運動との手動作動を制御し、
前記ロボットコントローラが、前記画像空間内の前記遠隔運動中心の空間配向の描写から導出された前記インターベンションロボットの運動学的空間内の前記エンドエフェクタの空間配向に向けられた前記インターベンションロボットの縦揺れ運動と横揺れ運動とのうちの少なくとも一方の信号作動を制御する、
ロボットシステム。 - 前記ロボットコントローラが、前記画像空間内の前記遠隔運動中心の前記空間配置の描写と前記空間配向の描写とを制御する、請求項1に記載のロボットシステム。
- 画像コントローラを更に備え、
前記画像コントローラが、前記画像空間内の前記遠隔運動中心の前記空間配置の描写と前記空間配向の描写との、前記ロボットコントローラへの通信を制御する、請求項1に記載のロボットシステム。 - 前記画像コントローラから前記ロボットコントローラへの配置通信が、
前記画像空間内の前記遠隔運動中心の前記空間配置の描写と前記空間配向の描写とを示す画像データと、
前記画像空間内の前記遠隔運動中心の前記空間配置の描写と前記空間配向の描写との情報を与える座標データとのうちの少なくとも一方を含む、請求項3に記載のロボットシステム。 - 前記ロボットマニピュレータの少なくとも前記並進運動と前記回転運動との手動作動の前記ロボットコントローラによる制御が、
前記ロボットマニピュレータの前記運動学的空間内の前記インターベンションロボットの前記空間配置を示すテキスト表示と、可聴ブロードキャストと、グラフィカル画像と
のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のロボットシステム。 - 前記ロボットマニピュレータが、前記ロボットマニピュレータの前記運動学的空間内の前記インターベンションロボットの空間位置を監視するためのリニアエンコーダとロータリエンコーダとのうちの少なくとも一方を備える、請求項1に記載のロボットシステム。
- 前記ロボットマニピュレータが、前記ロボットマニピュレータの前記運動学的空間内の前記インターベンションロボットの前記空間配置を監視するための線形測定器と角度測定器とのうちの少なくとも一方を備える、請求項1に記載のロボットシステム。
- 前記ロボットマニピュレータが、前記ロボットマニピュレータの前記運動学的空間内の前記インターベンションロボットの前記空間配置に向けられた前記ロボットマニピュレータの前記並進運動の手動作動のために手動で並進可能な少なくとも1つの直動関節を備える、請求項1に記載のロボットシステム。
- 前記ロボットマニピュレータが、前記ロボットマニピュレータの前記運動学的空間内の前記インターベンションロボットの前記空間配置に向けられた前記ロボットマニピュレータの前記回転運動の手動作動のために手動で回転可能な少なくとも1つの回転関節を備える、請求項1に記載のロボットシステム。
- 前記ロボットマニピュレータが、
前記ロボットマニピュレータの前記運動学的空間内の前記インターベンションロボットの前記空間配置に向けられた前記ロボットマニピュレータの前記並進運動の手動作動のために手動で並進可能な少なくとも2つの直動関節と、
前記ロボットマニピュレータの前記運動学的空間内の前記インターベンションロボットの前記空間配置に向けられた前記ロボットマニピュレータの前記回転運動の手動作動のために手動で回転可能な少なくとも1つの回転関節とを備える、請求項1に記載のロボットシステム。 - 前記インターベンションロボットが少なくとも1つの回転関節を備え、
前記ロボットコントローラが、前記インターベンションロボットの前記縦揺れ運動と前記横揺れ運動とのうちの前記少なくとも一方を駆動するために前記少なくとも1つの回転関節に動作可能に接続される、請求項1に記載のロボットシステム。 - 前記インターベンションロボットが、少なくとも2つの回転関節と、エンドエフェクタとを備え、
前記遠隔運動中心が、前記少なくとも2つの回転関節の各々の軸と、前記エンドエフェクタの軸との交差部と一致する点であり、
前記ロボットコントローラが、前記インターベンションロボットの前記縦揺れ運動と前記横揺れ運動とのうちの前記少なくとも一方を駆動するために前記少なくとも2つの回転関節に動作可能に接続される、請求項1に記載のロボットシステム。 - ロボットマニピュレータに取り付けられたインターベンションロボットを備えるロボット装置を制御するためのコントローラネットワークであって、前記インターベンションロボットの構造上の構成が遠隔運動中心を定め、前記コントローラネットワークは、ロボットコントローラと画像コントローラとを備え、
前記ロボットコントローラが、画像空間内の前記遠隔運動中心の空間配置の描写から導出された前記ロボットマニピュレータの運動学的空間内の前記インターベンションロボットの空間配置に向けられた前記ロボットマニピュレータの少なくとも並進運動と回転運動との手動作動を制御し、
前記ロボットコントローラが、前記画像空間内の前記遠隔運動中心の空間配向の描写から導出された前記インターベンションロボットの運動学的空間内のエンドエフェクタの空間配向に向けられた前記インターベンションロボットの縦揺れ運動と横揺れ運動とのうちの少なくとも一方の信号作動を制御し、
前記画像コントローラが、前記画像空間内の前記遠隔運動中心の前記空間配置の描写と前記空間配向の描写との、前記ロボットコントローラへの測位通信を制御する、
コントローラネットワーク。 - 前記画像コントローラから前記ロボットコントローラへの前記配置通信が、
前記画像空間内の前記遠隔運動中心の前記空間配置の描写と前記空間配向の描写とを示す画像データと、
前記画像空間内の前記遠隔運動中心の前記空間配置の描写と前記空間配向の描写との情報を与える座標データとのうちの少なくとも一方を含む、請求項13に記載のコントローラネットワーク。 - 前記ロボットコントローラと前記画像コントローラとが、同じワークステーション内に設置される、請求項13に記載のコントローラネットワーク。
- ロボットマニピュレータに取り付けられたインターベンションロボットを備えるロボット装置を制御するための方法であって、前記インターベンションロボットの構造上の構成が遠隔運動中心を定めていて、前記方法は、
ロボットコントローラが、画像空間内の前記遠隔運動中心の空間配置の描写から導出された前記ロボットマニピュレータの運動学的空間内の前記インターベンションロボットの空間配置に向けられた前記ロボットマニピュレータの少なくとも並進運動と回転運動との手動作動を制御するステップと、
前記ロボットコントローラが、前記画像空間内の前記遠隔運動中心の空間配向の描写から導出された前記インターベンションロボットの運動学的空間内のエンドエフェクタの空間配向に向けられた前記インターベンションロボットの縦揺れ運動と横揺れ運動とのうちの少なくとも一方の信号作動を制御するステップとを有する、方法。 - 前記ロボットコントローラが、前記画像空間内の前記遠隔運動中心の前記空間配置の描写と前記空間配向の描写とを制御するステップを更に有する、請求項16に記載の方法。
- 画像コントローラが、前記画像空間内の前記遠隔運動中心の前記空間配置の描写と前記空間配向の描写との、前記ロボットコントローラへの配置通信を制御するステップを更に有する、請求項16に記載の方法。
- 前記画像コントローラから前記ロボットコントローラへの前記配置通信が、
前記画像空間内の前記遠隔運動中心の前記空間配置の描写と前記空間配向の描写とを示す画像データと、
前記画像空間内の前記遠隔運動中心の前記空間配置の前記描写と前記空間配向の前記描写との情報を与える座標データとのうちの少なくとも一方を含む、請求項18に記載の方法。 - 前記ロボットマニピュレータの少なくとも前記並進運動と前記回転運動との手動作動の前記ロボットコントローラによる制御が、
前記ロボットマニピュレータの前記運動学的空間内の前記インターベンションロボットの前記空間配置を示すテキスト表示と、可聴ブロードキャストと、グラフィカル画像とのうちの少なくとも1つを含む、請求項16に記載の方法。
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