JP2020512882A - 患者イントロデューサのアライメント - Google Patents
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Abstract
Description
ータアセンブリとアライメント部材とを回転的に位置合わせするステップをさらに含んでもよい。
±0.1%以下の変動を含む。
本明細書で論じられる実施形態は、気管支鏡検査の実施形態に関連して説明されるが、心臓病学、泌尿器科、胃腸病学、腹腔鏡検査、および/または他の関連するもしくは類似の外科的処置など、手術用ロボットシステムによって実行され得る他のタイプの医学的または外科的処置もカバーすることができ、外科的処置では、例えば、患者の身体に設置されたおよび/または患者の身体に部分的に挿入されたポートを介して手術器具が患者の身体に導入される。
、したがって、その遠位端は、病変155の周りのより小さな直径の気道を通して位置決めすることができない。したがって、操縦可能なカテーテル145は、内視鏡115の作業チャネルから病変155までの残りの距離だけ延びる。操縦可能なカテーテル145は、機器、例えば生検針、細胞診ブラシ、および/または組織サンプリング鉗子を病変155の標的組織部位に通すことができる管腔を有してもよい。そのような実装形態では、内視鏡115の遠位端と操縦可能なカテーテル145の遠位端の両方に、気道150内の位置を追跡するための電磁(EM)センサを設けることができる。他の実施形態では、内視鏡115の全体の直径は、操縦可能なカテーテル155なしで周囲に到達するのに十分小さくてもよく、または操縦不能のカテーテルを通して医療機器を展開するために周囲に近づける(例えば2.5〜3cm以内)のに十分小さくてもよい。
I160は、止めネジまたはベースプレートコネクタであってもよい。IDM190は、直接駆動、ハーモニック駆動、ギア駆動、ベルトおよびプーリー、磁気駆動などを含む技術を使用して、手術器具または機器、例えば内視鏡115を操作することができる。特定の実装形態では、MCI160は、IDM190のタイプに基づいて交換可能であり、特定のタイプの外科的処置に合わせてカスタマイズすることができる。ロボットアーム175は、ジョイントレベルのトルク感知および遠位端に手首を含むことができる。
に構成され得る。
図3Aは、本開示の1つまたは複数の態様による例示的な患者イントロデューサ301を示している。図3Aの例では、患者イントロデューサ301は、ポート320を介して患者101に取り付けられている。図3Aに示される実施形態では、ポート320は手術用チューブであり得る。患者イントロデューサ301は、患者イントロデューサホルダ325を介してプラットフォーム102に固定されてもよい。患者イントロデューサホルダ325は、プラットフォーム102に対する患者イントロデューサ301の位置を固定す
ることができ、患者イントロデューサ301の重量の少なくとも一部を支持することにより、患者イントロデューサ301によって患者101に加えられる力を低減することもできる。患者イントロデューサホルダ325は、患者イントロデューサ301のようにプラットフォーム102の同じ側にあるように示されているが、いくつかの実施形態では、患者イントロデューサホルダ325は、プラットフォーム102の反対側に配置されてもよく、プラットフォーム102の頭部または患者の上に吊るされた別のプラットフォームからなど、他の適切な場所に配置されてもよい。特定の手順の間、患者イントロデューサ301に対してプラットフォーム102の反対側に患者イントロデューサホルダ325を配置することが望ましい場合があり、なぜなら、この配置はロボットアーム175の動きに対する制限をより少なくするからである。例えば、ロボットアーム175は、患者イントロデューサホルダ325が図3Aに示されるように配置されるとき、患者イントロデューサホルダ325によって占有される空間への移動を制限され得る。ただし、患者イントロデューサホルダ325の説明および図示された配置は単なる例示であり、患者イントロデューサホルダ325は、患者イントロデューサ301が患者イントロデューサホルダ325によって少なくとも部分的に支持される任意の位置に配置され得る。
デューサ301とのアライメントは、上記で規定された外科的処置中の手術器具115の動作制御を改善することができる。
もよい。
図4A〜図4Bおよび図5A〜図5Hは、本開示の態様によるアライメント部材309およびIDM190の異なる実施形態を示している。図4Aおよび図4Bはそれぞれ、アライメント部材309自体の実施形態、およびアライメント手順中にIDM190と接触するアライメント部材309を示している。
アライメントに十分ではない場合がある。例えば、図4Bの実施形態では、IDM190は、アライメント部材309との接触を維持しながら、Z軸の周りを自由に回転してもよい。したがって、いくつかの実施形態では、アライメント部材309および/またはIDM190は、アライメントマーキングをさらに備えて、IDM190とアライメント部材309との回転アライメントを画定してもよい。
る。さらに、許容範囲の表示は、患者イントロデューサ301、IDM190、滅菌アダプタなどに配置されてもよい。
本開示の特定の態様では、図4および図5に関連して説明した物理的アライメントの実施形態の代わりに、またはそれに加えて、追加のアライメント手法を使用することができる。これらの手法は、IDM190と患者イントロデューサ301との手動または自動アライメントを支援することができる。
ダに可能な限り近い位置にあると推測することができる。IDM190と患者イントロデューサ301との手動アライメントを支援するために、受信されたRFID信号の強度は、例えばディスプレイモジュール202を介してユーザに表示されてもよい。あるいは、RFID信号は、IDM190を患者イントロデューサ301と自動的に位置合わせするための手術用ロボットシステムのプロセッサによる入力として使用されてもよい。
磁石が配置された状態で、磁場センサがIDM190上に配置されてもよい。磁気センサによって測定された信号は、IDM190と患者イントロデューサとの位置アライメントを決定するために使用され得る。これらの要素の配置は、IDM190と患者イントロデューサ301との間で交換されてもよい。
ここで、手術用ロボットシステムカートを患者イントロデューサと位置合わせするための例示的な方法を、図6〜図10に関連して説明する。図6は、システムカートと患者イントロデューサとのアライメントの概要を示している。以下に開示する方法のそれぞれの態様、例えば方法600〜1000は、IDM190または手術用ロボットシステムの他のコンポーネントを手動で操作する人間のオペレータによって実施することができ、手術用ロボットシステム自体(上記のシステム110など)は、人間のオペレータの指示に従って、または自律的に、またはそれらの組み合わせで、IDM190を機械的に操作する。
1はポート320に取り付けられる。ポート320は、医療スタッフによって患者101に事前に配置されていてもよい。ブロック610で、ロボットアーム175は、アライメントポーズにされる。これは、ユーザからの入力コマンドに応じて手術用ロボットシステム110によって自動的に実行されてもよく、またはユーザはロボットアーム175をアライメントポーズに手動でガイドしてもよい。ユーザによってガイドされると、手術用ロボットシステムは、ロボットアーム175がアライメント位置の閾値距離内にあることを示すフィードバックをユーザに提供してもよい。
れたパッドなどが含まれる。これにより、患者イントロデューサ301を固定し、患者イントロデューサ301がアライメントまたは外科的処置中に位置からずれたり、移動したりする機会を減らすことができる。ブロック715で、医療スタッフは、患者イントロデューサ301を患者イントロデューサホルダ325に接続する。他の実施形態では、患者イントロデューサ301は、ポート325に直接接続されることなくポート325と位置合わせされてもよく、例えば、患者イントロデューサ301は、ポート325に隣接して位置合わせして固定されてもよい。
デューサ301との自動アライメントに使用されてもよい。
本明細書で開示される実装形態は、手術用ロボットシステムカートを患者イントロデューサと位置合わせするためのシステム、方法、および装置を提供する。
シュメモリ、CD−ROMもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気ストレージデバイス、または命令もしくはデータ構造の形式で目的のプログラムコードを保存し、コンピュータからアクセスできる任意の他の媒体を含み得る。コンピュータ可読媒体は、有形かつ非一時的であってもよいことに留意されたい。本明細書で使用される「コード」という用語は、コンピューティングデバイスまたはプロセッサによって実行可能なソフトウェア、命令、コード、またはデータを指してもよい。
Claims (30)
- 患者イントロデューサが、
(i)ポートに接続可能な遠位端と(ii)手術器具を受け入れるように構成された近位端との間で延びるイントロデューサチューブであって、前記手術器具を前記ポートにガイドするように構成されている、イントロデューサチューブと、
前記イントロデューサチューブに接続され、第1の形状および第1のアライメントマーキングを含むアライメント部材であって、前記アライメント部材はロボットシステムのマニピュレータアセンブリと結合するように構成され、前記マニピュレータアセンブリは第2の形状および第2のアライメントマーキングを含み、前記第1の形状は前記第2の形状と相補的である、アライメント部材と、
を備え、
前記アライメント部材の前記第1のアライメントマーキングは、前記アライメント部材と前記マニピュレータアセンブリとの回転アライメントを容易にする、
患者イントロデューサ。 - 前記マニピュレータアセンブリが、前記ロボットシステムの第1のアームの遠位部分に接続された機器デバイスマニピュレータ(IDM)を備える、請求項1に記載の患者イントロデューサ。
- 前記マニピュレータアセンブリが、滅菌アダプタをさらに備え、
前記第2のアライメントマーキングは、前記滅菌アダプタに配置されている、
請求項2に記載の患者イントロデューサ。 - 前記アライメント部材が、
前記IDMの第2の曲面を補完する第1の曲面と、
前記IDMの上面を補完する細長い突起と
を備え、
前記第1の曲面および前記細長い突起は、少なくとも1つの次元での前記IDMの移動を制限するように構成される、
請求項2に記載の患者イントロデューサ。 - 前記第1のアライメントマーキングが、前記アライメント部材に配置された複数の第1のアライメントマーカを含み、
前記第2のアライメントマーキングが、前記IDM上に配置された複数の第2のアライメントマーカを含み、
前記第1のアライメントマーカのそれぞれは、対応する前記第2のアライメントマーカの1つと位置合わせされるように構成され、
前記第1のアライメントマーカは、複数の有利な地点のうちの1つから見たときに、使用中に前記第1のアライメントマーカの少なくとも1つが前記IDMによって視界から遮られないように前記アライメント部材に配置される、
請求項4に記載の患者イントロデューサ。 - 前記第1のアライメントマーキングが、前記アライメント部材の前記細長い突起の上面に配置された第1のバンドを含み、
前記第2のアライメントマーキングが、前記IDMの上面に形成されたバンドを含み、
前記バンドは、前記第2のバンドの幅より大きい幅を有し、前記第1のバンドの幅は、前記IDMと前記アライメント部材との回転アライメントの許容範囲に対応する、
請求項4に記載の患者イントロデューサ。 - 前記アライメント部材が、前記IDMに接続された滅菌アダプタと結合するようにさらに構成され、前記滅菌アダプタは第3のアライメントマーキングを含み、
前記アライメント部材の前記第1のアライメントマーキングと前記滅菌アダプタの前記第3のアライメントマーキングとのアライメントは、使用中に、前記アライメント部材と前記滅菌アダプタとの回転アライメントを容易にする、
請求項2に記載の患者イントロデューサ。 - 前記アライメント部材の前記第1のアライメントマーキングと前記IDMの前記第2のアライメントマーキングとのアライメントが、使用中に、前記アライメント部材に対する前記IDMの初期位置を6自由度で画定する、請求項2に記載の患者イントロデューサ。
- 前記アライメント部材が無線周波数識別(RFID)タグを備え、
前記マニピュレータアセンブリがRFIDリーダを備え、
前記RFIDリーダと前記RFIDタグとの間のRFID信号に基づく、使用中の前記アライメント部材および前記マニピュレータアセンブリの位置決めは、前記アライメント部材と前記マニピュレータアセンブリとの回転アライメントを容易にする、
請求項1に記載の患者イントロデューサ。 - 患者イントロデューサと手術用ロボットシステムのロボットアームを位置決めする方法であって、前記方法は、
患者イントロデューサをポートに位置合わせするステップであって、前記患者イントロデューサは、
(i)前記ポートに接続可能な遠位端と(ii)前記ロボットアームから手術器具を受け入れるように構成された近位端との間で延びるイントロデューサチューブであって、前記手術器具を前記ポートにガイドするように構成されている、イントロデューサチューブと、
前記イントロデューサチューブに接続され、第1の形状および第1のアライメントマーキングを含むアライメント部材と、
を備える、ステップと、
前記ロボットアームをアライメント位置に配置するステップであって、マニピュレータアセンブリは前記ロボットアームの遠位部分に接続され、前記マニピュレータアセンブリは第2の形状および第2のアライメントマーキングを含み、前記第2の形状は前記第1の形状と相補的である、ステップと、
前記マニピュレータアセンブリの前記第2のアライメントマーキングを前記アライメント部材の前記第1のアライメントマーキングと位置合わせすることに基づいて、前記マニピュレータアセンブリと前記アライメント部材とを回転的に位置合わせするステップと
を含む、方法。 - 前記アライメント部材が、
機器デバイスマニピュレータ(IDM)の第2の表面を補完する第1の表面と、
前記IDMの上面を補完する細長い突起と
を備え、
前記第1の表面および前記細長い突起は、少なくとも1つの次元での前記IDMの移動を制限するように構成される、
請求項10に記載の方法。 - 前記IDMと前記アライメント部材とを位置合わせするステップが、
前記IDMの前記第2の表面が前記アライメント部材の前記第1の表面と接触するように前記IDMを移動させるステップと、
前記IDMの上面が前記細長い突起に接触するまで、前記IDMを前記アライメント部
材の前記第1の表面に沿って移動させるステップと、
前記IDM上の前記第2のアライメントマーキングが前記アライメント部材の前記第1のアライメントマーキングと位置合わせされるまで、前記アライメント部材に対して前記IDMを移動させるステップと
を含む、請求項11に記載の方法。 - 前記手術用ロボットシステムが、追加のIDMが接続された追加のロボットアームを備え、
前記IDMと前記追加のIDMは、使用中に仮想レールを形成するように軸に沿って位置決め可能であり、前記仮想レールは、前記手術器具の操作中に前記IDMと前記追加のIDMが配置される空間内のボリュームを画定し、
前記方法は、前記仮想レールによって画定された前記ボリューム内での前記IDMおよび前記追加のIDMのうちの少なくとも一方の動きに基づいて前記手術器具を操作するステップをさらに含む、
請求項10に記載の方法。 - 手術器具を受け入れて前記手術器具を患者にガイドするように構成されたイントロデューサチューブと、
前記イントロデューサチューブに接続されたアライメント部材であって、前記アライメント部材は手術用ロボットシステムのマニピュレータアセンブリと結合し、前記マニピュレータアセンブリとの回転アライメントを容易にするように構成される、アライメント部材と
を備える、患者イントロデューサ。 - 前記患者イントロデューサが、
患者ベッドに接続可能な取り付け部材であって、前記取り付け部材は前記患者ベッドに対する前記患者イントロデューサの位置を画定する、取り付け部材
をさらに備え、
前記マニピュレータアセンブリは電磁(EM)センサを備え、前記EMセンサは、EM発生器に対する前記EMセンサの位置決めに基づいて、前記患者ベッド上または前記患者ベッドに隣接して配置された前記EM発生器によって生成されたEM場を感知するように構成される、
請求項14に記載の患者イントロデューサ。 - 前記アライメント部材が音響反射器を備え、前記音響反射器は、音響エミッタに対する前記音響反射器の位置決めに基づいて、前記マニピュレータアセンブリ内の前記音響エミッタから受信した音波を反射するように構成される、請求項14に記載の患者イントロデューサ。
- 前記アライメント部材が磁石を備え、前記磁石は、前記マニピュレータアセンブリ内の磁場センサに対する前記磁石の位置決めに基づいて磁場を生成するように構成される、請求項14に記載の患者イントロデューサ。
- 前記アライメント部材が、
前記マニピュレータアセンブリの第2の表面に相補的な第1の表面と、
前記マニピュレータアセンブリの上面を補完する細長い突起と、
前記マニピュレータアセンブリ上の少なくとも1つの第2のマーキングとの回転アライメントを容易にするために、前記アライメント部材に配置された少なくとも1つの第1のマーキングと
を備える、請求項14に記載の患者イントロデューサ。 - 前記アライメント部材が、少なくとも3つの突起を有する表面を備え、前記少なくとも3つの突起は、前記マニピュレータアセンブリの少なくとも3つの対応する特徴に挿入されるように構成される、請求項14に記載の患者イントロデューサ。
- 前記マニピュレータアセンブリが、前記アライメント部材の前記少なくとも3つの突起の遠位端に対応する少なくとも3つのマーキングをさらに備え、
前記少なくとも3つの突起と前記少なくとも3つの特徴とのアライメントは、前記アライメント部材の各突起が前記マニピュレータアセンブリ上の対応するマーキングと接触するときに生じる、
請求項19に記載の患者イントロデューサ。 - 前記アライメント部材が、前記マニピュレータアセンブリの突起に相補的な形状を有する中空キャビティを画定し、
使用中に前記マニピュレータアセンブリの前記突起が前記キャビティに完全に挿入されると、前記アライメント部材と前記マニピュレータアセンブリとの回転アライメントが発生する、
請求項14に記載の患者イントロデューサ。 - 手術用ロボットシステムが、
ロボットアームと、
前記ロボットアームの遠位部分に取り付けられたマニピュレータアセンブリであって、患者イントロデューサに挿入するための手術器具を制御するように構成されている、マニピュレータアセンブリと、
を備え、
前記マニピュレータアセンブリは、前記患者イントロデューサのアライメント部材と結合し、前記患者イントロデューサとの回転アライメントを容易にするように構成される、
手術用ロボットシステム。 - 前記マニピュレータアセンブリが、無線周波数識別(RFID)リーダを備え、前記RFIDリーダは、RFIDタグに対する前記RFIDリーダの位置決めに基づいて前記患者イントロデューサの前記RFIDタグからRFID信号を受信するように構成される、請求項22に記載の手術用ロボットシステム。
- 前記RFID信号の強度のピークは、前記マニピュレータアセンブリが前記患者イントロデューサと位置合わせされていることを示す、請求項23に記載の手術用ロボットシステム。
- 前記マニピュレータアセンブリが、レーザエミッタおよびレーザセンサを備え、前記レーザセンサは、前記レーザエミッタから放射され、レーザ反射器に対する前記レーザエミッタの位置決めに基づいて前記患者イントロデューサの前記レーザ反射器によって反射されたレーザ光を感知するように構成される、請求項22に記載の手術用ロボットシステム。
- 前記マニピュレータアセンブリが、レーザエミッタを備え、前記レーザエミッタは、アライメントマーキングに対する前記レーザエミッタの位置決めに基づいて、前記アライメント部材上の前記アライメントマーキング上にレーザ光のビームを放出するように構成される、請求項22に記載の手術用ロボットシステム。
- 前記マニピュレータアセンブリが、磁場センサを備え、前記磁場センサは、磁石に対す
る前記磁場センサの位置決めに基づいて、前記患者イントロデューサ内の前記磁石によって生成される磁場を感知するように構成される、請求項22に記載の手術用ロボットシステム。 - 前記手術用ロボットシステムが、
入力コマンドを受信して前記マニピュレータアセンブリと前記患者イントロデューサとのアライメントを開始するように構成された入力デバイス
をさらに備え、
前記マニピュレータアセンブリは、前記入力コマンドを受信する前記入力デバイスに応答して、アライメント位置に配置されるように構成される、
請求項22に記載の手術用ロボットシステム。 - プロセッサと、
前記プロセッサによって実行されると、前記マニピュレータアセンブリが前記患者イントロデューサと位置合わせされるのに応答して、前記プロセッサに前記ロボットアームのアライメント位置を保存させる命令を保存するメモリと
をさらに備える、請求項22に記載の手術用ロボットシステム。 - 前記手術用ロボットシステムが、
追加のマニピュレータアセンブリが接続された追加のロボットアーム
をさらに備え、
前記マニピュレータアセンブリと前記追加のマニピュレータアセンブリはシステムカートに接続され、使用中に仮想レールを形成するように軸に沿って位置決め可能であり、前記仮想レールは、前記手術器具の操作中に前記マニピュレータアセンブリと前記追加のマニピュレータアセンブリが配置される空間内のボリュームを画定し
前記マニピュレータアセンブリと前記患者イントロデューサとのアライメントは、使用中、前記手術器具の操作中に前記マニピュレータアセンブリと前記追加のマニピュレータアセンブリの前記仮想レール内での動きが制限されないように、前記ロボットアームと前記追加のロボットアームを位置決めする、
請求項22に記載の手術用ロボットシステム。
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