JP2020513904A5

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Publication number: JP2020513904A5
Application number: JP2019534667A
Authority: JP
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2037-12-27

Claims

長尺体からなる医療器具の座屈を検出するための方法であって、
長尺体を移動させるためのコマンドを指示することと、
前記長尺体の第１の部分に配置された、形状センサを有する第１のセンサから生成されたセンサデータを受信することであって、前記センサデータは、前記長尺体の前記第１の部分の測定形状を含む第１の測定状態に関する情報を含む、ことと、
前記第１の測定状態を、前記コマンドによって生じると予想される、前記長尺体の前記第１の部分の予想形状を含む第１の予想状態と比較することと、
前記第１の測定状態が、関連付けられた第１の閾値に対して、前記第１の予想状態から逸脱したことに応答して、前記長尺体が座屈したと判定することと
を含む方法。
前記長尺体が、カテーテルおよび内視鏡のうちの少なくとも１つを有する、請求項１に記載の方法。
前記長尺体が、リーダおよびシースを有し、前記リーダが、前記シース内に入れ子式に配置されている、請求項１に記載の方法。
前記長尺体の前記第１の部分が、
前記リーダの先端部付近の体積を覆う第１の領域と、
前記シースの遠位端から前記第１の領域の縁部までの範囲内の前記リーダの一部を覆う第２の領域と、
前記リーダが延在する前記シースの前記遠位端、およびその遠位端に近位の前記シースの一部を覆う第３の領域
のうちの少なくとも１つを有する、請求項３に記載の方法。
前記長尺体の前記第１の部分が、
前記シースの端部付近の体積を覆う第１の領域であって、前記シースの前記端部は、前記リーダが延在する、第１の領域と、
前記シースの第１の位置から前記第１の領域の縁部までの範囲内の前記シースの第１の部分を覆う第２の領域と、
前記シースの第２の位置から前記第２の領域の縁部までの範囲内の前記シースの第２の
部分を覆う第３の領域であって、前記第２の位置は、前記第２の位置よりも、前記第１の領域から離れている、第３の領域
のうちの少なくとも１つを有する、請求項２に記載の方法。
前記第１のセンサが、
前記長尺体の外面の一部と、
前記長尺体の壁の一部と、
前記長尺体内の内腔の内面の一部と、
前記長尺体内の導管の内面の一部と、
前記長尺体内の内腔内のプルワイヤの一部
のうちの少なくとも１つに結合されている、請求項１に記載の方法。
前記第１の予想状態が、前記長尺体による曲げの判定を表し、前記第１の測定状態が、前記第１の閾値よりも多く前記第１の予想状態から逸脱したことに応答して、前記長尺体が座屈したと判定する、請求項１に記載の方法。
前記形状センサが光ファイバ形状感知センサを有する、または、前記形状センサが複数の位置センサを有し、前記複数の位置センサが、形状を推定する関数によって適合することができる複数の離散位置を生成する、請求項７に記載の方法。
前記コマンドは、前記長尺体に物理的に結合されたロボットマニピュレータから生成されたコマンドデータを含み、前記コマンドデータは、前記長尺体の前記第１の部分を予想位置に向けて移動させるように前記ロボットマニピュレータを制御するように構成された、請求項１に記載の方法。
前記長尺体の第２の部分に配置された第２のセンサから生成されたセンサデータを受信することであって、前記第２のセンサデータは、前記長尺体の前記第２の部分の第２の測定状態に関する情報を含む、ことと、
前記第２の測定状態を、前記コマンドによって生じると予想される第２の予想状態と比較することと、
前記第１の測定状態が、関連付けられた第１の閾値に対して前記第１の予想状態から逸脱し、前記第２の測定状態が、関連付けられた第２の閾値に対して前記第２の予想状態から逸脱したことに応答して、前記長尺体が座屈したと判定することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記長尺体が座屈したことを示す、ユーザのためのフィードバックを生成することをさらに含み、
前記ユーザのためのフィードバックを生成することは、
前記内視鏡を移動させる推奨に対する１つまたは複数の修正を決定することと、
前記長尺体が座屈したことを示すメッセージを生成することと、
前記長尺体が座屈したことを示す警告を生成することと
のうちの少なくとも１つを含み、
前記フィードバックを前記ユーザに提供すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記推奨は、
前記長尺体を後退させることと、
前記長尺体の先端部の移動を調整することと、
ロボットマニピュレータによって提供される挿入力を調整することと、
前記長尺体の移動を停止させることと
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の方法。
ロボットシステムであって、
長尺体を有する医療器具と、
前記長尺体の第１の部分に配置された、形状センサを有する第１のセンサと、
コントローラであって、
前記長尺体を移動させるためのコマンドを指示し、
前記第１のセンサから生成されたセンサデータを受信し、前記センサデータは、前記長尺体の前記第１の部分の測定形状を含む第１の測定状態に関する情報を含み、
前記第１の測定状態を、前記コマンドによって生じると予想される、前記長尺体の前記第１の部分の予想形状を含む第１の予想状態と比較し、
前記第１の測定状態が、関連付けられた第１の閾値に対して、前記第１の予想状態から逸脱したことに応答して、前記長尺体が座屈したと判定する
ように構成されたコントローラと
を有する、ロボットシステム。
前記長尺体が、カテーテルおよび内視鏡のうちの少なくとも１つを有する、請求項１３に記載のシステム。
前記長尺体が、リーダおよびシースを有し、前記リーダが、前記シース内に入れ子式に配置されている、請求項１３に記載のシステム。
前記長尺体の前記第１の部分が、
前記リーダの先端部付近の体積を覆う第１の領域と、
前記患者の内部の前記長尺体のシースの遠位端から、前記第１の領域の縁部までの範囲内の前記リーダの一部を覆う第２の領域と、
前記リーダが延在する前記シースの前記遠位端、およびその遠位端に近位の前記シースの一部を覆う第３の領域と
のうちの少なくとも１つを有する、請求項１４に記載のシステム。
前記長尺体の前記第１の部分が、
前記シースの端部付近の体積を覆う第１の領域と、
前記患者の内部の前記シースの第１の位置から前記第１の領域の縁部までの範囲内の前記シースの第１の部分を覆う第２の領域と、
前記シースの第２の位置から前記第２の領域の縁部までの範囲内の前記シースの第２の部分を覆う第３の領域であって、前記第２の位置は、前記第２の位置よりも、前記第１の領域から離れている、第３の領域と
のうちの少なくとも１つを有する、請求項１４に記載のシステム。
前記第１のセンサが、
前記長尺体の外面の一部と、
前記長尺体の壁の一部と、
前記長尺体内の内腔の内面の一部と、
前記長尺体内の導管の内面の一部と、
前記長尺体のプルワイヤの一部と
のうちの少なくとも１つに結合されている、請求項１３に記載のシステム。
前記第１の予想状態が、前記長尺体による曲げの判定を表し、前記第１の測定状態が、前記第１の閾値よりも多く前記第１の予想状態から逸脱したことに応答して、前記長尺体が座屈したと判定する、請求項１３に記載のシステム。
前記形状センサが光ファイバ形状感知センサを有する、または、前記形状センサが複数の位置センサを有し、前記複数の位置センサが、形状を推定する関数によって適合することができる複数の離散位置を生成する、請求項１８に記載のシステム。
前記コマンドは、前記器具に結合されたロボットマニピュレータから生成されたコマンドデータを含み、前記コマンドデータは、前記長尺体の一部を予想位置に向けて移動させるように前記マニピュレータを制御するように構成された、請求項１３に記載のシステム。
前記長尺体の第２の部分に配置された第２のセンサをさらに有し、
前記コントローラはさらに、
前記第２のセンサから生成されたセンサデータを受信し、前記第２のセンサデータは、前記長尺体の前記第２の部分の第２の測定状態に関する情報を含み、
前記第２の測定状態を、前記コマンドによって生じると予想される第２の予想状態と比較し、
前記第１の測定状態が、関連付けられた第１の閾値に対して前記第１の予想状態から逸脱し、前記第２の測定状態が、関連付けられた第２の閾値に対して前記第２の予想状態から逸脱したことに応答して、前記長尺体が座屈したと判定する
ように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
前記コントローラはさらに、
前記長尺体が座屈したことを示す、ユーザのためのフィードバックを生成するように構成され、
前記ユーザのためのフィードバックを生成することは、
前記長尺体を移動させる推奨に対する１つまたは複数の修正を決定することと、
前記長尺体が座屈したことを示すメッセージを生成することと、
前記長尺体が座屈したことを示す警告を生成することと
のうちの少なくとも１つを含み、
前記コントローラはさらに前記フィードバックを前記ユーザに提供するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
前記推奨は、
前記長尺体を後退させることと、
前記長尺体の先端部の移動を調整することと、
ロボットマニピュレータによって提供される挿入力を調整することと、
前記長尺体の移動を停止させることと
のうちの少なくとも１つを含む、請求項２３に記載のシステム。
ロボットシステムのコントローラによって実行可能な方法であって、前記ロボットシステムは、長尺体を有する医療器具と、前記医療器具に結合されたロボットアームと、を有し、前記方法は、
患者に挿入された後の前記医療器具の第１のセンサからのセンサデータに少なくとも部分的に基づく器具データを受信することであって、前記センサデータは、前記長尺体の現在位置を示す、ことと、
患者に関連付けられた患者データにアクセスすることであって、前記患者データは、前記医療器具が前記患者に挿入される前の、前記患者に関連付けられた医療データに少なくとも部分的に基づく、ことと、
前記器具データおよび前記患者データのうちの少なくとも１つに基づいて挿入力閾値を決定することと、
前記ロボットアームに結合された第２のセンサによって検出された挿入力を受け取ることであって、前記挿入力は、前記ロボットアームによって前記医療器具に加えられる、ことと、
前記挿入力が前記挿入力閾値を超えたことを決定することと、
前記挿入力が前記挿入力閾値を超えたことの決定に基づいて、前記長尺体が座屈したことを決定することと、
前記長尺体が座屈したことの決定に応答して、前記長尺体の移動を制御するために前記ロボットアームに提供されるコマンドを調整することと
を含む方法。
前記長尺体は、リーダおよびシースを有し、前記リーダは、前記シース内に入れ子式に配置され、前記長尺体の一部である、請求項２５に記載の方法。
前記長尺体が、カテーテルおよび内視鏡のうちの少なくとも１つを有する、請求項２５に記載の方法。
前記器具データが、前記長尺体と前記患者の内部の生体構造との間の摩擦力を含む、請求項２５に記載の方法。
前記器具データは、前記長尺体の移動に関連付けられたパラメータを含み、前記パラメータは、
前記長尺体の現在位置と、
前記長尺体の目標位置と、
前記長尺体の挿入長さと、
前記長尺体の前記先端部の動きと
のうちの少なくとも１つを含む、請求項２５に記載の方法。
前記器具データが、前記長尺体の一部に関連付けられた力を含み、前記力が、
前記長尺体の前記先端部と患者内の組織の一部との間の接触相互作用力と、
前記先端部の力と
のうちの少なくとも１つを含む、請求項２５に記載の方法。
前記器具データは、前記患者内に位置する前記長尺体の一部に結合された第２のセンサから生成され、前記第２のセンサは、前記力センサ以外のセンサである、請求項２５に記載の方法。
前記第２のセンサが、位置センサ、画像センサ、および形状センサのうちの少なくとも１つを有する、請求項３１に記載の方法。
前記長尺体が、リーダおよびシースを有し、
前記第２のセンサが、
前記リーダの先端部付近の体積を覆う第１の領域、
前記患者内の前記長尺体の前記シースの遠位端から前記第１の領域の縁部までの範囲内の前記リーダの一部を覆う第２の領域、または、
前記リーダが延在する前記シースの前記遠位端、およびその遠位端に近位の前記シースの一部を覆う第３の領域、
のうちの１つに沿って位置する前記長尺体に沿った位置において、前記長尺体に結合されている、請求項３１に記載の方法。
前記挿入力閾値を決定することは、前記器具データおよび患者データに関連付けられた
関数に基づく、請求項２５に記載の方法。
前記挿入力閾値を決定することは、前記器具データおよび患者データに関連付けられたルックアップデータに基づく、請求項２５に記載の方法。
前記挿入力閾値を決定することは、測定基準を最適化することに基づく、請求項２５に記載の方法。
前記挿入力閾値を決定することは、前記器具データおよび患者データを用いた機械学習アルゴリズムに基づく、請求項２５に記載の方法。
前記挿入力閾値があらかじめ決定され、ロボットの術前計画段階の一部として術前モデルの異なる部分にタグ付けされる、請求項２５に記載の方法。
推奨信号をロボットシステムに送信することをさらに含み、
前記推奨信号を送信することは、
前記挿入力が、あらかじめ決定された範囲内で前記挿入力閾値に近づくとき、前記ロボットシステムに推奨信号を送信することと、
視覚的フィードバックをユーザに送信することと、
オーディオフィードバックをユーザに送信することと、
前記長尺体を移動させるためのコマンドに対する１つまたは複数の修正を決定することと
のうちの少なくとも１つを含む、請求項２５に記載の方法。
前記視覚的フィードバックをユーザに送信することはさらに、前記挿入力が、あらかじめ決定された範囲内で前記挿入力閾値に近づくとき、前記ユーザに前記視覚的フィードバックを送信することを含み、前記オーディオフィードバックをユーザに送信することはさらに、前記挿入力が、あらかじめ決定された範囲内で前記挿入力閾値に近づくとき、前記ユーザに前記オーディオフィードバックを送信することを含む、請求項３９に記載の方法。
ロボットシステムであって、
長尺体を有する医療器具と、
前記器具に結合されたロボットアームと、
コントローラであって、
患者に挿入された後の前記医療器具の第１のセンサからのセンサデータに少なくとも部分的に基づく器具データを受信し、前記センサデータは、前記長尺体の現在位置を示し、
患者に関連付けられた患者データにアクセスし、前記患者データは、前記医療器具が前記患者に挿入される前の、前記患者に関連付けられた医療データに少なくとも部分的に基づき、
前記器具データおよび前記患者データに基づいて挿入力閾値を決定し、
前記ロボットアームに結合された第２のセンサによって検出された挿入力を受け取り、前記挿入力は、前記アームによって前記器具へ加えられ、
前記挿入力が前記挿入力閾値を超えたことを決定し、
前記挿入力が前記挿入力閾値を超えたことの決定に基づいて、前記長尺体が座屈したことを決定し、
前記長尺体が座屈したことの決定に応答して、前記長尺体の移動を制御するために前記ロボットアームに提供されるコマンドを調整する
ように構成されたコントローラと
を有する、ロボットシステム。
前記器具データが、前記長尺体と前記患者の内部の生体構造との間の摩擦力を含む、請求項４１に記載のシステム。
前記器具データは、前記器具の移動に関連付けられたパラメータを含み、前記パラメータは、
前記長尺体の現在位置と、
前記長尺体の目標位置と、
前記先端部の動きと
のうちの少なくとも１つを含む、請求項４１に記載のシステム。
前記器具データが、前記長尺体の一部に関連付けられた力を含み、前記力が、
前記長尺体の前記先端部と患者内の組織の一部との間の接触相互作用力と、前記先端部の力とのうちの少なくとも１つを含む、請求項４１に記載のシステム。
前記挿入力閾値を決定することは、前記器具データおよび患者データに関連付けられた関数に基づく、請求項４１に記載のシステム。
前記挿入力閾値を決定することは、前記器具データおよび患者データに関連付けられたルックアップデータに基づく、請求項４１に記載のシステム。
前記挿入力閾値を決定することは、測定基準を最適化することに基づく、請求項４１に記載のシステム。
前記挿入力閾値を決定することは、前記器具データおよび患者データを用いた機械学習アルゴリズムに基づく、請求項４１に記載のシステム。
前記挿入力閾値があらかじめ決定され、ロボットの術前計画段階の一部として術前モデルの異なる部分にタグ付けされる、請求項４１に記載のシステム。
前記コントローラはさらに、推奨信号を前記ロボットシステムに送信するように構成され、前記推奨信号を送信することは、
前記挿入力が、あらかじめ決定された範囲内で前記挿入力閾値に近づくとき、前記ロボットシステムに推奨信号を送信することと、
視覚的フィードバックをユーザに送信することと、オーディオフィードバックをユーザに送信することと、
前記長尺体を移動させるためのコマンドに対する１つまたは複数の修正を決定することとのうちの少なくとも１つを含む、請求項４１に記載のシステム。
前記視覚的フィードバックをユーザに送信することはさらに、前記挿入力が、あらかじめ決定された範囲内で前記挿入力閾値に近づくとき、前記ユーザに前記視覚的フィードバックを送信することを含み、前記オーディオフィードバックをユーザに送信することはさらに、前記挿入力が、あらかじめ決定された範囲内で前記挿入力閾値に近づくとき、前記ユーザに前記オーディオフィードバックを送信することを含む、請求項５０に記載のシステム。