JP2020500637A - 少なくとも1つの目標面に沿って解剖学的構造を切断する外科用システム - Google Patents
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Abstract
Description
ユーザの手に保持されるように設計された基部と、
患者の身体の一部の計画された体積を切削するように意図されたフライスを装着するためのエンドエフェクタと、
当該計画された体積を治療するため、基部に対してフライスを移動させるために当該基部及び当該エンドエフェクタに接続された作動ユニットと、
基部又はエンドエフェクタと治療対象部位との間の部分的機械リンクを提供するために基部又はエンドエフェクタに接続された支持ユニットと、
を含む外科用システムを教示している。
(a)当該測定された姿勢に応じて、基部に対するフライス又はエンドエフェクタの最適経路をリアルタイムで計算し、
(b)フライス又はエンドエフェクタの当該計算された経路が、基部の姿勢を変更することなく達成され得るかどうかを検出し、達成され得ない場合、治療対象部位に対する基部の可能な再配置を判定し、
(c)当該計算された経路に従ってエンドエフェクタを移動させるように作動ユニットを構成し、
(d)計画された体積が治療されるまで、工程(a)〜(c)を反復するように構成されている。
(i)ロボットデバイスであって、
切断ツールと、
3つ〜5つの電動自由度を含むシリアルアーキテクチャを有する作動ユニットであって、当該電動自由度のうちの少なくとも2つが、互いに対してほぼ直交する各自の回転軸を中心とした回転自由度であり、各目標面に対する切断ツールの位置及び向きを調節するように構成されている、作動ユニットと、
作動ユニットの最後のセグメントを切断ツールに接続する平面機構と、
を備える、ロボットデバイスと、
(ii)作動ユニットを支持する受動的に関節接合する係止可能保持アームと、
(iii)解剖学的構造の座標系に対する切断面の姿勢をリアルタイムで判定するように構成された追跡ユニットと、
(iv)目標面に対する切断面の姿勢を判定し、切断面を目標面と位置合わせさせるように作動ユニットを制御するように構成されている、制御ユニットと、
を備える、外科用システムを提供する。
切断ツールは、判定された切断面内で振動するように構成された鋸刃を備える外科用鋸である。
切断面は、平面機構の平面に対して平行である。
切断面は、平面機構の平面に対して直交する。
切断ツールは、フライスである。
切断ツールは、レーザである。
切断ツールは、高圧ウォータージェットである。
切断ツールは、軟組織を切断するように適合されたメス又はランセットである。
作動ユニットは、連続する第1、第2、及び第3の回転軸を中心にした3つの回転自由度を有する。
第2の軸は、第1の軸又は第3の軸に対してほぼ平行であり、第1及び第3の軸は、互いに対してほぼ直交している。
第2の軸は、第1及び第3の軸に対してほぼ直交している。
作動ユニットは、第1の軸を中心とした第1の電動回転自由度と、第1の軸に対してほぼ直交する第2の軸に沿った第2の電動並進自由度と、第1及び第2の軸に対してほぼ直交する第3の軸を中心とした第3の電動回転自由度と、を有する。
作動ユニットは、第1の軸に沿った第1の電動並進自由度と、第1の軸に対してほぼ直交する第2の軸に沿った第2の電動並進自由度と、第1及び第2の軸に対してほぼ直交する第3の軸を中心とした第3の電動回転自由度と、第3の軸に対してほぼ直交する第4の軸(A4)を中心とした第4の電動回転自由度と、を有する。
平面機構は、受動的である。
平面機構は、少なくとも部分的に能動的である。
平面機構は、少なくとも2つの電動自由度を有する。
システムは、切断面が目標面と位置合わせされると、平面機構の自由度をそれぞれロックするように適合されたロックシステムを備える。
保持アームは、ロボットデバイスの現在の姿勢と、目標面と切断面との位置合わせを可能にする目標姿勢との間の距離に反比例する制動力を加えるように構成された制動システムを備える。
追跡ユニットは、解剖学的構造に堅固に取り付けられるように構成された少なくとも1つのトラッカーと、保持アーム及び/又は作動ユニットに堅固に取り付けられた少なくとも1つのトラッカーと、を備える。
追跡ユニットは、切断ツールに堅固に取り付けられるように構成されたトラッカーを更に備える。
システムは、平面機構の端部に切断ツールを取り付けるように構成されたインタフェースを更に備え、追跡ユニットは、平面機構の当該端部に堅固に取り付けられるように構成されたトラッカーを備える。
システムは、少なくとも1つの目標面に対するロボットデバイスの姿勢に関するフィードバック情報をユーザに提供するように構成されたユーザインタフェースを更に備える。
ユーザインタフェースは、切断面をロボットデバイスの現在の姿勢で各目標面と位置合わせできるか否かに関する表示を表示するように構成された画面を備える。
ユーザインタフェースは、切断面をロボットデバイスの現在の姿勢で各目標面と位置合わせできるか否かを表示する、及び/又は切断面を当該目標面と位置合わせするようにロボットデバイスの姿勢を調節する指示を提供する、矢印、数字、又は文字を表すために支持面に配置されたLEDなどの視覚的インジケータを備える。
ユーザインタフェースは、ロボットデバイスの向きに関するフィードバック情報を提供するように、それぞれが仮想アルコール水準器を表す数値表示を含む。
システムは、ロボットデバイスを解剖学的構造に対して再配置することなく、全膝関節形成術において少なくとも5回の大腿骨切断及び1回の脛骨切断を行うように適合されている。
システムは、解剖学的構造と作動ユニット及び/又は保持アームとの間に部分的機械リンクを提供するように構成された支持ユニットを更に備える。
支持ユニットは、少なくとも2つの着脱可能な要素と、解剖学的構造に取り付けられるように構成された第1の要素と、作動ユニット及び/又は保持アームに取り付けられるように構成された第2の要素と、を備える。
第1の要素は、解剖学的構造の周囲に巻き付けられるように構成されたストラップと、ストラップが通過する少なくとも1つのスロットを備える剛性基部とを備え、当該剛性基部は、第2の要素に取り外し可能に取り付けられるように構成されている。
システムは、第1の要素に取り付けられた少なくとも1つの軟組織リトラクタを更に備える。
支持ユニットは、解剖学的構造と作動ユニット及び/又は保持アームとの間の距離を調節するように構成された少なくとも1つの調節機構を備える。
支持ユニットは、解剖学的構造に利用されるように構成された少なくとも1つのロッドを備える。
支持ユニットは、解剖学的構造に利用されるように構成された少なくとも1つの吸引パッドを備える。
システムは、作動ユニット及び/又は保持アームの少なくとも一部を患者から隔離するように構成された滅菌ドレープ上に、作動ユニット及び/又は保持アームに取り外し可能に取り付けられた中間部を更に備える。
トラッカーは、当該中間部を介して保持アーム及び/又は作動ユニットに堅固に取り付けられている。
支持ユニットは、当該中間部を介して、保持アーム及び/又は作動ユニットに取り付けられている。
制御ユニットは、切断面が目標面と位置合わせされたときにのみ、切断ツールの操作を可能にするように構成されている。
制御ユニットは、切断面が目標面と位置合わせされている限り、作動ユニットを作動させて、当該平面に対して直交する方向に平面機構の平面を変位させるように構成されている。
切断ツールは、切断ツールと平面機構との間のいかなる並進も回避するように構成された相補的特徴部を有するインタフェースを介して平面機構上に載置されている。
制御ユニットは、
追跡ユニットによって提供される位置決め情報を使用して、作動ユニット及び解剖学的構造の姿勢を判定する工程(S1)と、
作動ユニットの幾何学的モデルに基づいて、工程(S1)で判定された姿勢から平面機構の理論上の姿勢を計算し、平面機構の平面と目標面との間の偏差を計算する工程(S2)と、
当該偏差が閾値未満である場合、切断ツールの操作を可能にし、工程(S1)に戻って、作動ユニット及び解剖学的構造の新たな姿勢を判定する工程と、
当該偏差が当該閾値以上である場合、
作動ユニットの座標系に目標面を投影する工程(S3)と、
作動ユニットの新たな姿勢を計算して切断面を目標面と位置合わせし、作動ユニットのモータによって加えられる運動を判定する工程(S4)と、
作動ユニットを作動させて当該運動を加え、工程(S1)に戻って、作動ユニット及び解剖学的構造の新たな姿勢を判定する工程(S5)と、
を含む制御ループを実行するように構成されている。
制御ユニットは、
追跡ユニットによって提供される位置決め情報を使用して、作動ユニット、切断ツール、及び解剖学的構造の姿勢を判定する工程(S’1)と、
切断面と目標面との間の偏差を計算する工程(S’2)と、
偏差が閾値未満である場合、切断ツールの操作を可能にし、工程(S’1)に戻って、作動ユニット、切断ツール、及び解剖学的構造の新たな姿勢を判定する工程と、
偏差が閾値以上である場合、
作動ユニットの座標系に切断面及び目標面を投影する工程(S’3)と、
平面機構の平面と切断面との間の変換を計算する工程(S’4)と、
工程(S’4)で計算された変換を用いて目標面を更新する工程(S’5)と、
作動ユニットの新たな姿勢を計算して切断面を更新された目標面と位置合わせし、作動ユニットのモータによって加えられる運動を判定する工程(S’6)と、
作動ユニットを作動させて当該運動を加える工程と、
を含む制御ループを実行するように構成されている。
解剖学的構造の切断前の、切断面と目標面との間の偏差(距離及び/又は角度)に関する表示
目標面がロボットデバイスの現在の位置で達成され得るか否かに関する表示
作動ユニットが切断面と目標面とを位置合わせできるようにするために、切断対象の解剖学的構造に対して作動ユニットを再配置する方向
解剖学的構造の切断中の、切断面と目標面との間の偏差(距離及び/又は角度)に関する表示
当該ユーザインタフェース400は、有利なことに画面を備え、画面は、主述室内のカート、例えば、制御ユニット及び追跡ユニットと同じカート302又は別個のカートに配置されてもよい、又は手術室の壁又は天井に取り付けられてもよい。
各種要素の位置の空間的フィルタリング(例えば、カルマンフィルタ又はその等価物による)
例えば、四元数平均化法による、所与の時間枠におけるTerrの推定の平均化このため、変換推定と機械的リンクのより複雑な実体との間の小さい不一致に起因する潜在的振動を低減することができる。
追跡ユニットのトラッカーによって提供される位置決め情報を使用して、アーム、切断ツール、及び解剖学的構造の姿勢を判定する工程(S’1)と、
切断面と目標面との間の偏差を計算する工程(S’2)と、
偏差が閾値未満である場合、切断ツールの操作を可能にし、工程(S’1)に戻って、アーム、切断ツール、及び解剖学的構造の新たな姿勢を判定する工程とに、
偏差が閾値以上である場合、ロボットの座標系に切断面及び目標面を投影する工程(S’3)と、
平面機構の平面と切断面との間の変換を計算する工程(S’4)と、
目標面を、工程(S’4)で計算された変換を用いて更新する工程(S’5)と、
)更新された目標面に到達するようにロボットの新たな姿勢を計算し、アームのモータによって加えられる運動を判定する工程(S’6)と、
を含む補償方法を実施するように構成されている。
国際公開第2014/198784号
米国特許出願公開第2011/0130761号
(1) 患者の解剖学的構造(F、T)を前記解剖学的構造の座標系に画定された少なくとも1つの目標面に従って切断する外科用システムであって、
(i)ロボットデバイス(100)であって、
切断ツールと、
3つ〜5つの電動自由度を含むシリアルアーキテクチャを有する作動ユニット(4)であって、前記電動自由度のうちの少なくとも2つが、互いに対してほぼ直交する各自の回転軸を中心とした回転自由度であり、各目標面に対する前記切断ツールの位置及び向きを調節するように構成されている、作動ユニットと、
前記作動ユニットの最後のセグメントを前記切断ツールに接続する平面機構と、
を備える、ロボットデバイス(100)と、
(ii)前記作動ユニット(4)を支持する受動的に関節接合する係止可能保持アーム(5)と、
(iii)前記解剖学的構造の前記座標系に対する切断面の姿勢をリアルタイムで判定するように構成された追跡ユニット(200)と、
(iv)前記目標面に対する前記切断面の姿勢を判定し、前記切断面を前記目標面と位置合わせするように前記作動ユニットを制御するように構成されている、制御ユニット(300)と、
を備える、外科用システム。
(2) 前記切断ツールは、判定された切断面内で振動するように構成された鋸刃(22)を備える外科用鋸(2)である、実施態様1に記載の外科用システム。
(3) 前記切断面は、前記平面機構の平面に対して平行である、実施態様2に記載の外科用システム。
(4) 前記切断面は、前記平面機構の平面に直交する、実施態様2に記載の外科用システム。
(5) 前記切断ツールは、フライスである、実施態様1に記載の外科用システム。
(7) 前記切断ツールが、高圧ウォータージェットである、実施態様1に記載の外科用システム。
(8) 前記切断ツールは、軟組織を切断するように適合されたメス又はランセットである、実施態様1に記載の外科用システム。
(9) 前記作動ユニットは、連続する第1、第2、及び第3の回転軸を中心にした3つの回転自由度を備える、実施態様1〜8のいずれかに記載の外科用システム。
(10) 前記第2の軸(A2)は、前記第1の軸(A1)又は前記第3の軸(A3)に対してほぼ平行であり、前記第1及び第3の軸(A1、A3)が、互いに対してほぼ直交している、実施態様9に記載の外科用システム。
(12) 前記作動ユニット(4)は、第1の軸(A1)を中心とした第1の電動回転自由度と、前記第1の軸(A1)にほぼ直交する第2の軸(A2)に沿った第2の電動並進自由度と、前記第1及び第2の軸(A1、A2)に対してほぼ直交する第3の軸(A3)を中心にした第3の電動回転自由度と、を有する、実施態様1〜8のいずれかに記載の外科用システム。
(13) 前記作動ユニット(4)は、第1の軸(A1)に沿った第1の電動並進自由度と、前記第1の軸(A1)に対してほぼ直交する第2の軸(A2)に沿った第2の電動並進自由度と、前記第1及び第2の軸(A1、A2)に対してほぼ直交する第3の軸(A3)を中心にした第3の電動回転自由度と、前記第3の軸(A3)に対してほぼ直交する第4の軸(A4)を中心にした第4の電動回転自由度と、を有する、実施態様1〜8のいずれかに記載の外科用システム。
(14) 前記平面機構(24)は受動的である、実施態様1〜13のいずれかに記載の外科用システム。
(15) 前記平面機構(24)は、少なくとも部分的に能動的である、実施態様1〜13のいずれかに記載の外科用システム。
(17) 前記切断面が前記目標面と位置合わせされると、前記平面機構(24)の自由度をそれぞれロックするように適合されたロックシステムを更に備える、実施態様1〜16のいずれかに記載の外科用システム。
(18) 前記保持アーム(5)は、前記ロボットデバイスの現在の姿勢と、前記切断面と前記目標面との位置合わせを可能にする目標姿勢との間の距離に反比例する制動力を加えるように構成された制動システムを備える、実施態様1〜17のいずれかに記載の外科用システム。
(19) 前記追跡ユニット(200)は、前記解剖学的構造に堅固に取り付けられるように構成された少なくとも1つのトラッカーと、前記保持アーム及び/又は前記作動ユニットに堅固に取り付けられた少なくとも1つのトラッカーとを備える、実施態様1〜18のいずれかに記載の外科用システム。
(20) 前記追跡ユニットは、前記切断ツールに堅固に取り付けられるように構成されたトラッカーを更に備える、実施態様19に記載の外科用システム。
(22) 少なくとも1つの目標面に対する前記ロボットデバイスの姿勢に関するフィードバック情報をユーザに提供するように構成されたユーザインタフェースを更に備える、実施態様1〜21のいずれかに記載の外科用システム。
(23) 前記ユーザインタフェースは、前記切断面を前記ロボットデバイスの前記現在の姿勢で各目標面と位置合わせできる否かに関する表示を表示するように構成された画面を備える、実施態様22に記載の外科用システム。
(24) 前記ユーザインタフェースは、前記切断面を前記ロボットデバイスの前記現在の姿勢で各目標面と位置合わせできるか否かを表示する、及び/又は前記切断面を前記目標面と位置合わせするように前記ロボットデバイスの前記姿勢を調節する指示を提供する、矢印、数字、又は文字を表すために支持面に配置されたLEDなどの視覚的インジケータを備える、実施態様22〜23のいずれかに記載の外科用システム。
(25) 前記ユーザインタフェースは、前記ロボットデバイスの向きに関するフィードバック情報を提供するように、それぞれが仮想アルコール水準器を表す数値表示を含む、実施態様22〜24のいずれかに記載の外科用システム。
(27) 前記解剖学的構造と前記作動ユニット及び/又は前記保持アームとの間に部分的機械リンクを提供するように構成された支持ユニットを更に備える、実施態様1〜26のいずれかに記載の外科用システム。
(28) 前記支持ユニット(6)は、少なくとも2つの着脱可能な要素と、前記解剖学的構造に取り付けられるように構成された第1の要素と、前記作動ユニット及び/又は前記保持アームに取り付けられるように構成された第2の要素と、を備える、実施態様27に記載の外科用システム。
(29) 前記第1の要素は、前記解剖学的構造の周囲に巻き付けられるように構成されたストラップ(61)と、前記ストラップが通過する少なくとも1つのスロットを備える剛性基部(60)とを備え、前記剛性基部は、前記第2の要素に取り外し可能に取り付けられるように構成されている、実施態様28に記載の外科用システム。
(30) 前記第1の要素に取り付けられた少なくとも1つの軟組織リトラクタ(64)を更に備える、実施態様28〜29のいずれかに記載の外科用システム。
(32) 前記支持ユニット(6)は、前記解剖学的構造に利用されるように構成された少なくとも1つのロッド(63)を備える、実施態様28〜31のいずれかに記載の外科用システム。
(33) 前記支持ユニット(6)は、前記解剖学的構造に利用されるように構成された少なくとも1つの吸引パッドを備える、実施態様28〜32のいずれかに記載の外科用システム。
(34) 前記作動ユニット及び/又は前記保持アームの少なくとも一部を前記患者から隔離するように構成された滅菌ドレープ上に、前記作動ユニット(4)及び/又は前記保持アーム(5)に取り外し可能に取り付けられた中間部(7)を更に備える、実施態様1〜33のいずれかに記載の外科用システム。
(35) 前記トラッカーは、前記中間部(7)を介して前記保持アーム(5)及び/又は前記作動ユニット(4)に堅固に取り付けられている、実施態様19と組み合わせた実施態様34に記載の外科用システム。
(37) 前記制御ユニット(300)は、前記切断面が前記目標面と位置合わせされたときにのみ前記切断ツールの操作を可能にするように構成されている、実施態様1〜36のいずれかに記載の外科用システム。
(38) 前記制御ユニット(300)は、前記切断面が前記目標面と位置合わせされている限り、前記作動ユニット(4)を作動させて、前記平面に対して直交する方向に前記平面機構(24)の前記平面を変位させるように構成されている、実施態様4に記載の外科用システム。
(39) 前記切断ツールは、前記切断ツールと前記平面機構との間のいかなる並進も回避するように構成された相補的特徴部を有するインタフェースを介して前記平面機構(24)に載置されている、実施態様4又は実施態様38に記載の外科用システム。
(40) 前記制御ユニット(300)は、
前記追跡ユニット(200)によって提供される位置決め情報を使用して、前記作動ユニット(4)及び前記解剖学的構造の姿勢を判定する工程(S1)と、
前記作動ユニットの幾何学的モデルに基づいて、工程(S1)で判定された前記姿勢から前記平面機構の理論上の姿勢を計算し、前記平面機構(24)の前記平面と前記目標面との間の偏差を計算する工程(S2)と、
前記偏差が閾値未満である場合、前記切断ツール(2)の操作を可能にし、工程(S1)に戻って、前記作動ユニット及び前記解剖学的構造の新たな姿勢を判定する工程と、
前記偏差が前記閾値以上である場合、前記作動ユニットの前記座標系に前記目標面を投影する工程(S3)と、
前記作動ユニット(4)の新たな姿勢を計算して前記切断面を前記目標面と位置合わせし、前記作動ユニット(4)のモータによって加えられる運動を判定する工程(S4)と、
前記作動ユニット(4)を作動させて前記運動を加え、工程(S1)に戻って、前記作動ユニット及び前記解剖学的構造の新たな姿勢を判定する工程(S5)と、
を含む制御ループを実行するように構成されている、実施態様1〜39のいずれかに記載の外科用システム。
前記追跡ユニット(200)によって提供される位置決め情報を使用して、前記作動ユニット(4)、前記切断ツール(2)、及び前記解剖学的構造の姿勢を判定する工程(S’1)と、
前記切断面と前記目標面との間の偏差を計算する工程(S’2)と、
前記偏差が閾値未満である場合、前記切断ツールの操作を可能にし、工程(S’1)に戻って、前記作動ユニット、前記切断ツール、及び前記解剖学的構造の新たな姿勢を判定する工程と、
前記偏差が前記閾値以上である場合、前記作動ユニットの前記座標系に前記切断面及び前記目標面を投影する工程(S’3)と、
前記平面機構(24)の前記平面と前記切断面との間の変換を計算する工程(S’4)と、
工程(S’4)で計算された変換を用いて前記目標面を更新する工程(S’5)と、
前記作動ユニット(4)の新たな姿勢を計算して前記切断面を更新された前記目標面と位置合わせし、前記作動ユニットの前記モータによって加えられる運動を判定する工程(S’6)と、
前記作動ユニット(4)を作動させて、前記運動を加える工程と、
を含む制御ループを実行するように構成されている、実施態様20又は21と組み合わせた実施態様1〜39のいずれかに記載の外科用システム。
Claims (41)
- 患者の解剖学的構造(F、T)を前記解剖学的構造の座標系に画定された少なくとも1つの目標面に従って切断する外科用システムであって、
(i)ロボットデバイス(100)であって、
切断ツールと、
3つ〜5つの電動自由度を含むシリアルアーキテクチャを有する作動ユニット(4)であって、前記電動自由度のうちの少なくとも2つが、互いに対してほぼ直交する各自の回転軸を中心とした回転自由度であり、各目標面に対する前記切断ツールの位置及び向きを調節するように構成されている、作動ユニットと、
前記作動ユニットの最後のセグメントを前記切断ツールに接続する平面機構と、
を備える、ロボットデバイス(100)と、
(ii)前記作動ユニット(4)を支持する受動的に関節接合する係止可能保持アーム(5)と、
(iii)前記解剖学的構造の前記座標系に対する切断面の姿勢をリアルタイムで判定するように構成された追跡ユニット(200)と、
(iv)前記目標面に対する前記切断面の姿勢を判定し、前記切断面を前記目標面と位置合わせするように前記作動ユニットを制御するように構成されている、制御ユニット(300)と、
を備える、外科用システム。 - 前記切断ツールは、判定された切断面内で振動するように構成された鋸刃(22)を備える外科用鋸(2)である、請求項1に記載の外科用システム。
- 前記切断面は、前記平面機構の平面に対して平行である、請求項2に記載の外科用システム。
- 前記切断面は、前記平面機構の平面に直交する、請求項2に記載の外科用システム。
- 前記切断ツールは、フライスである、請求項1に記載の外科用システム。
- 前記切断ツールは、レーザである、請求項1に記載の外科用システム。
- 前記切断ツールが、高圧ウォータージェットである、請求項1に記載の外科用システム。
- 前記切断ツールは、軟組織を切断するように適合されたメス又はランセットである、請求項1に記載の外科用システム。
- 前記作動ユニットは、連続する第1、第2、及び第3の回転軸を中心にした3つの回転自由度を備える、請求項1〜8のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記第2の軸(A2)は、前記第1の軸(A1)又は前記第3の軸(A3)に対してほぼ平行であり、前記第1及び第3の軸(A1、A3)が、互いに対してほぼ直交している、請求項9に記載の外科用システム。
- 前記第2の軸(A2)は、前記第1及び第3の軸(A1、A3)に対してほぼ直交している、請求項9に記載の外科用システム。
- 前記作動ユニット(4)は、第1の軸(A1)を中心とした第1の電動回転自由度と、前記第1の軸(A1)にほぼ直交する第2の軸(A2)に沿った第2の電動並進自由度と、前記第1及び第2の軸(A1、A2)に対してほぼ直交する第3の軸(A3)を中心にした第3の電動回転自由度と、を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記作動ユニット(4)は、第1の軸(A1)に沿った第1の電動並進自由度と、前記第1の軸(A1)に対してほぼ直交する第2の軸(A2)に沿った第2の電動並進自由度と、前記第1及び第2の軸(A1、A2)に対してほぼ直交する第3の軸(A3)を中心にした第3の電動回転自由度と、前記第3の軸(A3)に対してほぼ直交する第4の軸(A4)を中心にした第4の電動回転自由度と、を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記平面機構(24)は受動的である、請求項1〜13のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記平面機構(24)は、少なくとも部分的に能動的である、請求項1〜13のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記平面機構(24)は、少なくとも2つの電動自由度を備える、請求項15に記載の外科用システム。
- 前記切断面が前記目標面と位置合わせされると、前記平面機構(24)の自由度をそれぞれロックするように適合されたロックシステムを更に備える、請求項1〜16のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記保持アーム(5)は、前記ロボットデバイスの現在の姿勢と、前記切断面と前記目標面との位置合わせを可能にする目標姿勢との間の距離に反比例する制動力を加えるように構成された制動システムを備える、請求項1〜17のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記追跡ユニット(200)は、前記解剖学的構造に堅固に取り付けられるように構成された少なくとも1つのトラッカーと、前記保持アーム及び/又は前記作動ユニットに堅固に取り付けられた少なくとも1つのトラッカーとを備える、請求項1〜18のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記追跡ユニットは、前記切断ツールに堅固に取り付けられるように構成されたトラッカーを更に備える、請求項19に記載の外科用システム。
- 前記平面機構の端部に前記切断ツールを取り付けるように構成されたインタフェースを更に備え、前記追跡ユニットは、前記平面機構の前記端部に堅固に取り付けられるように構成されたトラッカーを備える、請求項19に記載の外科用システム。
- 少なくとも1つの目標面に対する前記ロボットデバイスの姿勢に関するフィードバック情報をユーザに提供するように構成されたユーザインタフェースを更に備える、請求項1〜21のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記ユーザインタフェースは、前記切断面を前記ロボットデバイスの前記現在の姿勢で各目標面と位置合わせできる否かに関する表示を表示するように構成された画面を備える、請求項22に記載の外科用システム。
- 前記ユーザインタフェースは、前記切断面を前記ロボットデバイスの前記現在の姿勢で各目標面と位置合わせできるか否かを表示する、及び/又は前記切断面を前記目標面と位置合わせするように前記ロボットデバイスの前記姿勢を調節する指示を提供する、矢印、数字、又は文字を表すために支持面に配置されたLEDなどの視覚的インジケータを備える、請求項22〜23のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記ユーザインタフェースは、前記ロボットデバイスの向きに関するフィードバック情報を提供するように、それぞれが仮想アルコール水準器を表す数値表示を含む、請求項22〜24のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記システムは、前記ロボットデバイスを前記解剖学的構造に対して再配置することなく、全膝関節形成術において少なくとも5回の大腿骨切断及び1回の脛骨切断を行うように適合されている、請求項22〜25のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記解剖学的構造と前記作動ユニット及び/又は前記保持アームとの間に部分的機械リンクを提供するように構成された支持ユニットを更に備える、請求項1〜26のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記支持ユニット(6)は、少なくとも2つの着脱可能な要素と、前記解剖学的構造に取り付けられるように構成された第1の要素と、前記作動ユニット及び/又は前記保持アームに取り付けられるように構成された第2の要素と、を備える、請求項27に記載の外科用システム。
- 前記第1の要素は、前記解剖学的構造の周囲に巻き付けられるように構成されたストラップ(61)と、前記ストラップが通過する少なくとも1つのスロットを備える剛性基部(60)とを備え、前記剛性基部は、前記第2の要素に取り外し可能に取り付けられるように構成されている、請求項28に記載の外科用システム。
- 前記第1の要素に取り付けられた少なくとも1つの軟組織リトラクタ(64)を更に備える、請求項28〜29のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記支持ユニット(6)は、前記解剖学的構造と前記作動ユニット及び/又は前記保持アームとの間の距離を調節するように構成された少なくとも1つの調節機構を備える、請求項28〜30のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記支持ユニット(6)は、前記解剖学的構造に利用されるように構成された少なくとも1つのロッド(63)を備える、請求項28〜31のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記支持ユニット(6)は、前記解剖学的構造に利用されるように構成された少なくとも1つの吸引パッドを備える、請求項28〜32のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記作動ユニット及び/又は前記保持アームの少なくとも一部を前記患者から隔離するように構成された滅菌ドレープ上に、前記作動ユニット(4)及び/又は前記保持アーム(5)に取り外し可能に取り付けられた中間部(7)を更に備える、請求項1〜33のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記トラッカーは、前記中間部(7)を介して前記保持アーム(5)及び/又は前記作動ユニット(4)に堅固に取り付けられている、請求項19と組み合わせた請求項34に記載の外科用システム。
- 前記支持ユニット(6)は、前記中間部(7)を介して前記保持アーム(5)及び/又は前記作動ユニット(4)に取り付けられている、請求項27〜33のいずれか一項と組み合わせた請求項34又は35に記載の外科用システム。
- 前記制御ユニット(300)は、前記切断面が前記目標面と位置合わせされたときにのみ前記切断ツールの操作を可能にするように構成されている、請求項1〜36のいずれか一項に記載の外科用システム。
- 前記制御ユニット(300)は、前記切断面が前記目標面と位置合わせされている限り、前記作動ユニット(4)を作動させて、前記平面に対して直交する方向に前記平面機構(24)の前記平面を変位させるように構成されている、請求項4に記載の外科用システム。
- 前記切断ツールは、前記切断ツールと前記平面機構との間のいかなる並進も回避するように構成された相補的特徴部を有するインタフェースを介して前記平面機構(24)に載置されている、請求項4又は請求項38に記載の外科用システム。
- 前記制御ユニット(300)は、
前記追跡ユニット(200)によって提供される位置決め情報を使用して、前記作動ユニット(4)及び前記解剖学的構造の姿勢を判定する工程(S1)と、
前記作動ユニットの幾何学的モデルに基づいて、工程(S1)で判定された前記姿勢から前記平面機構の理論上の姿勢を計算し、前記平面機構(24)の前記平面と前記目標面との間の偏差を計算する工程(S2)と、
前記偏差が閾値未満である場合、前記切断ツール(2)の操作を可能にし、工程(S1)に戻って、前記作動ユニット及び前記解剖学的構造の新たな姿勢を判定する工程と、
前記偏差が前記閾値以上である場合、前記作動ユニットの前記座標系に前記目標面を投影する工程(S3)と、
前記作動ユニット(4)の新たな姿勢を計算して前記切断面を前記目標面と位置合わせし、前記作動ユニット(4)のモータによって加えられる運動を判定する工程(S4)と、
前記作動ユニット(4)を作動させて前記運動を加え、工程(S1)に戻って、前記作動ユニット及び前記解剖学的構造の新たな姿勢を判定する工程(S5)と、
を含む制御ループを実行するように構成されている、請求項1〜39のいずれか一項に記載の外科用システム。 - 前記制御ユニットが、
前記追跡ユニット(200)によって提供される位置決め情報を使用して、前記作動ユニット(4)、前記切断ツール(2)、及び前記解剖学的構造の姿勢を判定する工程(S’1)と、
前記切断面と前記目標面との間の偏差を計算する工程(S’2)と、
前記偏差が閾値未満である場合、前記切断ツールの操作を可能にし、工程(S’1)に戻って、前記作動ユニット、前記切断ツール、及び前記解剖学的構造の新たな姿勢を判定する工程と、
前記偏差が前記閾値以上である場合、前記作動ユニットの前記座標系に前記切断面及び前記目標面を投影する工程(S’3)と、
前記平面機構(24)の前記平面と前記切断面との間の変換を計算する工程(S’4)と、
工程(S’4)で計算された変換を用いて前記目標面を更新する工程(S’5)と、
前記作動ユニット(4)の新たな姿勢を計算して前記切断面を更新された前記目標面と位置合わせし、前記作動ユニットの前記モータによって加えられる運動を判定する工程(S’6)と、
前記作動ユニット(4)を作動させて、前記運動を加える工程と、
を含む制御ループを実行するように構成されている、請求項20又は21と組み合わせた請求項1〜39のいずれか一項に記載の外科用システム。
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