JP2022157517A - Puncture robot system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、穿刺ロボットシステムに関するものである。 The present invention relates to a puncture robot system.
穿刺ロボットを用いて穿刺を行うには、CT透視画像で穿刺深さを確認しながら、穿刺開始位置から穿刺深さ目標位置まで、穿刺深さ方向直動軸(針を穿刺/抜去する駆動軸)を直動させる穿刺操作、つまり操作用コントローラによる操作を行う必要がある。 To perform puncture using a puncture robot, while confirming the puncture depth on a CT fluoroscopic image, move the puncture depth direction linear axis (drive axis for puncturing/removing the needle) from the puncture start position to the target puncture depth position. ) is directly moved, that is, an operation by an operation controller is required.
特許文献1(特開2009-45081号公報)には、生体内に穿刺される穿刺針の穿刺長を検出する穿刺長検出手段と、穿刺針の穿刺限度長を設定する設定手段を備え、現在の穿刺針の位置と、穿刺限度長との相対位置関係を表示可能な超音波診断装置について記載されている。 Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-45081) includes a puncture length detection means for detecting the puncture length of a puncture needle that is punctured into a living body, and a setting means for setting the puncture limit length of the puncture needle. and an ultrasonic diagnostic apparatus capable of displaying the relative positional relationship between the position of the puncture needle and the limit length of puncture.
特許文献2(特開2006-149560号公報)には、表示されたスライス画像上で穿刺開始点と穿刺目標点を設定し、術具と登録部位の相対位置情報として、術具先端から登録部位(穿刺目標点)までの距離を算出して表示する態様が記載されている。 In Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2006-149560), a puncture start point and a puncture target point are set on a displayed slice image, and relative position information between the surgical tool and the registered site is obtained from the tip of the surgical tool to the registered site. A mode of calculating and displaying the distance to (puncture target point) is described.
特許文献3(特開2020-39406号公報)には、穿刺ロボットに関し、穿刺針の体表上の刺入位置と、穿刺対象位置とを設定し、これらを結ぶ直線状の領域を穿刺経路とし、ディスプレイにはCT画像や穿刺経路を表示する態様が記載されている。 Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-39406) relates to a puncture robot, in which a puncture position on the body surface of a puncture needle and a puncture target position are set, and a linear area connecting these is set as a puncture path. , describes a mode of displaying a CT image and a puncture route on the display.
穿刺ロボットを用いて穿刺される患者の被ばく低減のためには、CT透視時間を限りなく短くする必要がある。 In order to reduce the radiation exposure of a patient who is punctured using a puncture robot, it is necessary to shorten the CT fluoroscopy time as much as possible.
CT透視画像だけに頼って穿刺操作を行うとすると、CT透視時間に応じた患者の被ばく量が問題となる。 If the puncture operation is performed by relying only on the CT fluoroscopy image, the patient's exposure dose depending on the CT fluoroscopy time becomes a problem.
特許文献1(特開2009-45081号公報)記載の発明は、超音波プロープに設けられた検出器で穿刺長を検出するものでしかなく、ロボットの駆動軸の位置に基づき穿刺針の目標位置を設定するものではない。 The invention described in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-45081) only detects the puncture length with a detector provided in the ultrasonic probe, and the target position of the puncture needle is determined based on the position of the drive shaft of the robot. is not set.
特許文献2(特開2006-149560号公報)記載の発明は、術前断面画像上の位置を目標点として設定するものでしかなく、ロボットの駆動軸の位置に基づき穿刺針の目標位置を設定するものではない。 The invention described in Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2006-149560) merely sets a position on a preoperative cross-sectional image as a target point, and sets the target position of the puncture needle based on the position of the drive shaft of the robot. not something to do.
特許文献3(特開2020-39406号公報)記載の発明は、穿刺経路を表示するものであって、穿刺針の穿刺深さ方向直動軸の現在位置と穿刺深さ目標点との相対位置関係を表示するものではない。 The invention described in Patent Document 3 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2020-39406) displays the puncture path, and the relative position between the current position of the puncture needle's linear movement axis in the puncture depth direction and the puncture depth target point. It does not represent a relationship.
ソフトリミット値を設定することは、周知慣用な一般的な技術である。しかし、穿刺ロボットの分野で、許容される穿刺深さの最大値としてソフトリミット値を設定するという技術は従来知られていなかった。 Setting the soft limit value is a well-known general technique. However, in the field of puncture robots, there has been no known technique for setting a soft limit value as the maximum permissible puncture depth.
本発明は、CT透視画像から穿刺深さを確認する頻度を減らし、結果的に、CT透視時間を減らし、穿刺ロボットを用いて穿刺される患者の被ばく量を低減させることを目的とする。 An object of the present invention is to reduce the frequency of confirming the puncture depth from a CT fluoroscopic image, thereby reducing the CT fluoroscopic time, and reducing the exposure dose of a patient who is punctured using a puncture robot.
第1の態様は、穿刺針を穿刺開始位置から穿刺深さ方向に直動させる直動部と、前記穿刺針を穿刺開始位置に位置させたときの前記直動部の位置を、前記穿刺針の穿刺開始位置として設定する穿刺開始位置設定部と、前記直動部が直動することで前記穿刺針が前記穿刺開始位置設定部で設定された穿刺開始位置から設定穿刺深さまで進んだ際の前記直動部の位置を、前記穿刺針の穿刺深さ目標位置として設定する穿刺深さ目標位置設定部と、前記直動部の現在位置情報を取得する取得部と、前記穿刺深さ目標位置設定部で設定された前記穿刺針の穿刺深さ目標位置を表示すると共に、前記穿刺針の現在位置を前記取得部で取得した前記直動部の現在位置情報から特定して表示する表示部、を備えた穿刺ロボットシステムである。 A first aspect comprises a direct-acting part that linearly moves the puncture needle in the puncture depth direction from the puncture start position, and the position of the linear-acting part when the puncture needle is positioned at the puncture start position. a puncture start position setting unit for setting the puncture start position of the puncture start position; a target puncture depth position setting unit that sets the position of the linear motion unit as a target puncture depth position of the puncture needle; an acquisition unit that acquires current position information of the linear motion unit; and the target puncture depth position. a display unit that displays the target puncture depth position of the puncture needle set by the setting unit, and specifies and displays the current position of the puncture needle from the current position information of the linear motion unit acquired by the acquisition unit; It is a puncture robot system with
第2の態様は、第1の態様において、前記表示部は、前記穿刺針の現在位置と、前記穿刺針の穿刺深さ目標位置の相対位置関係を表示するものである、穿刺ロボットシステムである。 A second aspect is the puncture robot system according to the first aspect, wherein the display unit displays a relative positional relationship between a current position of the puncture needle and a target puncture depth position of the puncture needle. .
第3の態様は、第1又は第2の態様において、前記表示部は、前記直動部の可動範囲に対応づけて、前記穿刺針の現在位置及び前記穿刺針の穿刺深さ目標位置を表示する、穿刺ロボットシステムである。 A third aspect is the first or second aspect, wherein the display unit displays the current position of the puncture needle and the target puncture depth position of the puncture needle in association with the movable range of the linear motion unit. It is a puncture robot system.
第4の態様は、第1の態様において、前記表示部は、前記穿刺針の現在位置と、前記穿刺針の穿刺開始位置と、前記穿刺針の穿刺深さ目標位置の相対位置関係を表示するものである、穿刺ロボットシステムである。 In a fourth aspect based on the first aspect, the display unit displays a relative positional relationship among a current position of the puncture needle, a puncture start position of the puncture needle, and a target puncture depth position of the puncture needle. It is a puncture robot system.
第5の態様は、第1又は第4の態様において、前記表示部は、前記穿刺深さ方向直動軸の可動範囲に対応づけて、前記穿刺針の現在位置、前記穿刺針の穿刺開始位置及び前記穿刺針の穿刺深さ目標位置を表示する、穿刺ロボットシステムである。 In a fifth aspect, in the first or fourth aspect, the display unit displays the current position of the puncture needle, the puncture start position of the puncture needle, and the movable range of the puncture depth direction linear motion axis. and a puncture robot system that displays a puncture depth target position of the puncture needle.
第6の態様は、第1から第5の態様のいずれかにおいて、前記直動部が前記穿刺開始位置から、前記穿刺針が許容される穿刺深さの最大値まで進んだ位置を、ソフトリミット設定値として設定するソフトリミット設定値設定部を備え、前記表示部に、前記ソフトリミット設定値設定部で設定されたソフトリミット設定値に対応する位置を表示する、穿刺ロボットシステムである。 According to a sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, the position at which the direct-acting portion has advanced from the puncture start position to the maximum permissible puncture depth of the puncture needle is defined as a soft limit. A puncture robot system comprising a soft limit setting value setting unit for setting a setting value, and displaying a position corresponding to the soft limit setting value set by the soft limit setting value setting unit on the display unit.
第7の態様は、第6の態様において、前記表示部は、前記穿刺針の現在位置と、前記穿刺針の穿刺深さ目標位置と、前記ソフトリミット設定値に対応する位置の相対位置関係を表示するものである、穿刺ロボットシステムである。 In a seventh aspect based on the sixth aspect, the display unit displays the relative positional relationship among the current position of the puncture needle, the target puncture depth position of the puncture needle, and the position corresponding to the soft limit set value. The display is a puncture robot system.
第8の態様は、第6又は第7の態様において、前記表示部は、前記直動部の可動範囲に対応づけて、前記穿刺針の現在位置、前記穿刺針の穿刺深さ目標位置及び前記ソフトリミット設定値に対応する位置を表示する、穿刺ロボットシステムである。 According to an eighth aspect, in the sixth or seventh aspect, the display unit associates the movable range of the linear motion unit with the current position of the puncture needle, the target puncture depth position of the puncture needle, and the A lancing robot system that displays positions corresponding to soft limit settings.
第9の態様は、第6の態様において、前記表示部は、前記穿刺針の現在位置と、前記穿刺針の穿刺開始位置と、前記穿刺針の穿刺深さ目標位置と、前記ソフトリミット設定値に対応する位置の相対位置関係を表示するものである、穿刺ロボットシステムである。 In a ninth aspect based on the sixth aspect, the display unit includes a current position of the puncture needle, a puncture start position of the puncture needle, a target puncture depth position of the puncture needle, and the soft limit setting value. A puncture robot system that displays a relative positional relationship between positions corresponding to .
第10の態様は、第6又は第9の態様において、前記表示部は、前記直動部の可動範囲に対応づけて、前記穿刺針の現在位置、前記穿刺針の穿刺開始位置、前記穿刺針の穿刺深さ目標位置及び前記ソフトリミット設定値に対応する位置を表示する、穿刺ロボットシステムである。 In a tenth aspect based on the sixth or ninth aspect, the display unit displays a current position of the puncture needle, a puncture start position of the puncture needle, a puncture start position of the puncture needle, and a and a position corresponding to the soft limit setting value.
第11の態様は、第1から第5の態様のいずれかにおいて、前記穿刺開始位置設定部による穿刺開始位置の設定と、前記穿刺深さ目標位置設定部による穿刺深さ目標位置の設定は、操作インタフェースの表示画面上で行われる、穿刺ロボットシステムである。 According to an eleventh aspect, in any one of the first to fifth aspects, the setting of the puncture start position by the puncture start position setting unit and the setting of the target puncture depth position by the target puncture depth position setting unit are performed by: This is a puncture robot system performed on the display screen of the operation interface.
第12の態様は、第6から第10の態様のいずれかにおいて、前記穿刺開始位置設定部による穿刺開始位置の設定と、前記穿刺深さ目標位置設定部による穿刺深さ目標位置の設定と、前記ソフトリミット設定値設定部によるソフトリミット設定値の設定は、操作インタフェースの表示画面上で行われる、穿刺ロボットシステムである。 A twelfth aspect is any one of the sixth to tenth aspects, wherein the puncture start position setting unit sets the puncture start position, the target puncture depth position setting unit sets the target puncture depth position, The setting of soft limit set values by the soft limit set value setting unit is performed on the display screen of the operation interface in the puncture robot system.
第13の態様は、第11の態様において、前記操作インタフェースの表示画面上に、前記穿刺開始位置を設定する操作と、前記穿刺深さ目標位置を設定する操作を指示するナビゲーション表示部が設けられている、穿刺ロボットシステムである。 In a thirteenth aspect based on the eleventh aspect, a navigation display section for instructing an operation to set the puncture start position and an operation to set the puncture depth target position is provided on the display screen of the operation interface. It is a puncture robot system.
第14の態様は、第12の態様において、前記操作インタフェースの表示画面上に、前記穿刺開始位置を設定する操作と、前記穿刺深さ目標位置を設定する操作と、前記ソフトリミット設定値を設定する操作を指示するナビゲーション表示部が設けられている、穿刺ロボットシステムである。 In a fourteenth aspect based on the twelfth aspect, an operation of setting the puncture start position, an operation of setting the puncture depth target position, and the soft limit set value are set on the display screen of the operation interface. This is a puncture robot system provided with a navigation display unit for instructing an operation to perform a puncture.
第15の態様は、穿刺針を穿刺開始位置から穿刺深さ方向に直動させる直動部と、前記穿刺針を穿刺開始位置に位置させたときの前記直動部の位置を、前記穿刺針の穿刺開始位置として設定する穿刺開始位置設定部と、前記直動部が前記穿刺開始位置から、前記穿刺針が許容される穿刺深さの最大値まで直動した位置を、ソフトリミット設定値として設定するソフトリミット設定値設定部と、前記直動部の現在位置情報を取得する取得部と、前記ソフトリミット設定値設定部で設定されたソフトリミット設定値に対応する位置を表示すると共に、前記穿刺針の現在位置を前記取得部で取得した前記直動部の現在位置情報から特定して表示する表示部、
を備えた穿刺ロボットシステムである。
A fifteenth aspect comprises a direct-acting part that linearly moves the puncture needle in the puncture depth direction from the puncture start position, and the position of the linear-acting part when the puncture needle is positioned at the puncture start position, the puncture needle A puncture start position setting unit for setting the puncture start position of the above, and a position where the linear movement unit linearly moves from the puncture start position to the maximum allowable puncture depth of the puncture needle as a soft limit set value. A soft limit set value setting unit to be set, an acquisition unit for acquiring current position information of the linear motion unit, a position corresponding to the soft limit set value set by the soft limit set value setting unit, and a display unit that identifies and displays the current position of the puncture needle from the current position information of the linear motion unit acquired by the acquisition unit;
It is a puncture robot system with
第16の態様は、第15の態様において、前記表示部は、前記穿刺針の現在位置と、前記ソフトリミット設定値に対応する位置の相対位置関係を表示するものである、穿刺ロボットシステムである。 A sixteenth aspect is the puncture robot system according to the fifteenth aspect, wherein the display unit displays a relative positional relationship between a current position of the puncture needle and a position corresponding to the soft limit set value. .
第17の態様は、第15又は第16の態様において、前記表示部は、前記直動部の可動範囲に対応づけて、前記穿刺針の現在位置及び前記ソフトリミット設定値に対応する位置を表示する、穿刺ロボットシステムである。 In a seventeenth aspect based on the fifteenth or sixteenth aspect, the display unit displays the current position of the puncture needle and the position corresponding to the soft limit set value in association with the movable range of the linear motion unit. It is a puncture robot system.
第18の態様は、第15から第17の態様のいずれかにおいて、前記穿刺開始位置設定部による穿刺開始位置の設定と、前記ソフトリミット設定値設定部によるソフトリミット設定値の設定は、操作インタフェースの表示画面上で行われる、穿刺ロボットシステムである。 According to an eighteenth aspect, in any one of the fifteenth to seventeenth aspects, the setting of the puncture start position by the puncture start position setting unit and the setting of the soft limit set value by the soft limit set value setting unit are performed through an operation interface It is a puncture robot system performed on the display screen of.
第19の態様は、第18の態様において、前記操作インタフェースの表示画面上に、前記穿刺開始位置を設定する操作と、前記ソフトリミット設定値を設定する操作を指示するナビゲーション表示部が設けられている、穿刺ロボットシステムである。 In a nineteenth aspect based on the eighteenth aspect, a navigation display section for instructing an operation to set the puncture start position and an operation to set the soft limit set value is provided on the display screen of the operation interface. It is a puncture robot system.
第1乃至第14の態様によれば、表示部に、穿刺針の現在位置と、穿刺針の穿刺深さ目標位置が表示される。このため、術者は、CT透視画像から得られる穿刺深さの情報に加え、表示部に表示される穿刺深さの情報を併用して、穿刺深さ方向直動軸を直動させる穿刺操作を行うことができる。表示部に表示される穿刺深さの情報を確認しながら、穿刺操作が行われるため、相対的にCT透視画像を確認する頻度が減る。結果的に、本発明を実施しないで穿刺操作を行った場合と比較して、CT透視時間を減らすことができ、穿刺ロボットを用いて穿刺される患者の被ばく量を低減させることができる。 According to the first to fourteenth aspects, the display unit displays the current position of the puncture needle and the target puncture depth position of the puncture needle. For this reason, the operator uses the puncture depth information displayed on the display unit in addition to the puncture depth information obtained from the CT fluoroscopic image, and performs the puncture operation to linearly move the puncture depth direction translational axis. It can be performed. Since the puncture operation is performed while confirming the puncture depth information displayed on the display unit, the frequency of confirming the CT fluoroscopic image is relatively reduced. As a result, the CT fluoroscopy time can be reduced, and the patient's exposure dose to be punctured using the puncture robot can be reduced, compared with the case where the puncture operation is performed without implementing the present invention.
第15乃至第19の態様によれば、表示部に、穿刺針の穿刺深さ目標位置の代わりにソフトリミット設定値が表示され、同様にして本発明を実施しないで穿刺操作を行った場合と比較して、CT透視時間を減らすことができ、穿刺ロボットを用いて穿刺される患者の被ばく量を低減させることができる。 According to the fifteenth to nineteenth aspects, instead of the target puncture depth position of the puncture needle, the soft limit set value is displayed on the display unit, and the puncture operation is similarly performed without implementing the present invention. In comparison, the CT fluoroscopy time can be reduced, and the exposure dose of the patient who is punctured using the puncture robot can be reduced.
以下、穿刺ロボットシステムの実施の形態について説明する。 An embodiment of a puncture robot system will be described below.
図1は、穿刺ロボットシステムの全体の構成を示す。 FIG. 1 shows the overall configuration of a puncture robot system.
穿刺ロボットシステムは、大きくは、穿刺針110を穿刺開始位置から穿刺深さ方向に直動させる穿刺深さ方向直動軸6を含む各駆動軸1~8を備えた穿刺ロボット100と、寝台210上の患者に対してX線を照射してCT撮影(Computed Tomography;コンピュータ断層撮影)してCT透視画像(体軸断面、矢状断面、冠状断面の各断層画像)を取得するCT装置200と、CT装置200で取得したCT透視画像及び術野モニタ用カメラ310で撮影した患者の術野を示す術野画像を表示画面320に表示する外部モニタ300と、穿刺ロボット100の駆動を操作する操作インタフェース1000を含んで構成される。
The puncture robot system is roughly composed of a
操作インタフェース1000は、タッチパネルで構成された表示画面1110を有するディスプレイ1100と、操作用コントローラ1200と、操作用PC(パーソナルコンピュータ)1300を含んで構成される。
The
以下、穿刺ロボット100、操作インタフェース1000について図2乃至図7を併せ参照して説明する。
The
(穿刺ロボット) (puncture robot)
図2Aは、穿刺ロボット100の外観を斜視図で示す。図2Aにおいて図中手前側が患者の頭方向、図中奥側が患者の足(尾)方向とする。
FIG. 2A shows the appearance of the
図2Bは、穿刺ロボット100の各第1乃至第8駆動軸1~8の動作方向と可動範囲を表で示す。
FIG. 2B shows a table showing the motion directions and movable ranges of the first to
穿刺ロボット100は、第1駆動軸1、第2駆動軸2、第3駆動軸3、第4駆動軸4、第5駆動軸5、第6駆動軸(穿刺深さ方向直動軸)6、第7駆動軸(瞬発穿刺軸)7、第8駆動軸8を有した8軸のマニピュレータである。なお第8駆動軸8は、手動制御軸である。
The
基台109は、下部に設けられた3つのキャスタ109Aにより床面上で移動自在となっている。したがって基台109は、図1に示す寝台210の左右のいずれにも配置可能である。
The
第1及び第2駆動軸部101は、基台109の上端に取り付けられ、穿刺針110が床面から高さ方向に移動する方向及び患者の頭尾方向に移動する方向に直動する。
The first and
第3駆動軸部103は、第1及び第2駆動軸部101の上端に取り付けられ、穿刺針110が患者の左右方向に移動する方向に直動する。
The third
第4駆動軸部104は、第3駆動軸部103の先端に取り付けられ、穿刺針110が患者の左右方向に傾斜する方向に回転する。
The fourth
第5駆動軸部105は、第4駆動軸部104の先端に取り付けられ、穿刺軸110が患者の頭尾方向に傾斜する方向に回転する。
The fifth
第6駆動軸部(穿刺深さ方向直動軸)106は、第5駆動軸部105の先端に取り付けられ、穿刺針110が穿刺深さ方向に/穿刺深さ方向とは逆方向に穿刺/抜去する方向に直動する。
The sixth drive shaft (puncture depth direction linear motion shaft) 106 is attached to the distal end of the
第7駆動軸部(瞬発穿刺軸)107は、第6の駆動軸部106の先端に取り付けられ、穿刺針110が穿刺深さ方向に高速で移動するように直動する。第7駆動軸部(瞬発穿刺軸)107は、穿刺針110を短い可動範囲で超高速で動かすための軸である。第6駆動軸部(穿刺深さ方向直動軸)106及び第7駆動軸部(瞬発穿刺軸)107は、穿刺針110を穿刺開始位置から穿刺深さ方向に直動させる直動部を構成する。
The seventh drive shaft (instantaneous puncture shaft) 107 is attached to the tip of the
第7駆動軸部(瞬発穿刺軸)107の先端に、穿刺針110が設けられている。穿刺針110は、第7駆動軸部(瞬発穿刺軸)107の先端に着脱自在に把持されている。
ディスプレイ1100の表示画面1110に表示される穿刺針110の穿刺開始位置、現在位置、穿刺深さ目標位置、ソフトリミット設定値に対応する位置は、直動部を構成する第6駆動軸部106及び第7駆動軸部107の位置を用いて表すことができる。したがってディスプレイ1100の表示画面1110に表示される穿刺針110の穿刺開始位置、現在位置、穿刺深さ目標位置、ソフトリミット設定値に対応する位置は、穿刺深さ方向直動軸6及び第7駆動軸(瞬発穿刺軸)7の位置を用いて表すことができる。
上述したように、穿刺針110は、第6駆動軸部106及び第7駆動軸部107によって、穿刺する方向に直動可能としているが、穿刺針110が穿刺する方向に直動可能となっていれば、その構成は、第6駆動軸部106及び第7駆動軸部107に限定されることはない。
第6駆動軸部106や第7駆動軸部107以外の機構で穿刺針110を直動させてもよい。たとえば、いわゆるシリアルリンク型のロボットアームや、パラレルリンク型のロボットアーム等を適宜用いることで、穿刺針110を穿刺する方向に直動可能としていてもよい。
A
The positions corresponding to the puncture start position, the current position, the puncture depth target position, and the soft limit set values of the
As described above, the
第8駆動軸部108は、手動で、穿刺針110が患者の左右方向に傾斜する方向に回転する。
The eighth drive shaft portion 108 is manually rotated in a direction in which the
図3は、穿刺ロボット100の駆動制御部120のブロック図を示す。
FIG. 3 shows a block diagram of the
穿刺ロボット100には、各第1乃至第7駆動軸1~7を駆動制御するための駆動制御部120が設けられている。
The
第1乃至第6駆動軸1~6はそれぞれ、電源131を駆動源とし、アクチュエータとしての例えば電動モータ11~16によって駆動される。第7軸7は、空圧源132を駆動源とし、アクチュエータとしての例えばエアシリンダ17によって駆動される。なお、各第1乃至第7駆動軸1~7の駆動源、アクチュエータの種類は任意である。また、電動、空圧に限定されるわけでなく、油圧を用いる実施も可能である。
The first to
第1乃至第7駆動軸1~7の現在の直動位置又は回転位置(以下、適宜「駆動軸の位置」という)を検出し取得するエンコーダ等で構成されたセンサはそれぞれ、取得部121~127を構成する。
Acquiring
駆動制御部120は、コントローラ接続ケーブル191を介して操作用コントローラ1200に電気的に接続されている。操作用コントローラ1200で行われる操作に応じた操作信号は、コントローラ接続ケーブル191を介して駆動制御部120に入力される。駆動制御部120は、入力された操作信号に応じて各第1乃至第7駆動軸1~7を駆動制御する。
The
制御装置129は、例えば取得部121~127で取得された各駆動軸1~7の位置をフィードバックして、入力された操作信号(操作量及び操作方向)に対応する所望位置になるように各第1乃至第7駆動軸1~7の位置を調整する。
The
駆動制御部120は、LANケーブル190を介して操作用PC1300に、データの送受信が可能に接続されている。
The
取得部121~127で取得された各第1乃至第7駆動軸1~7の現在位置を示すデータは、LANケーブル190を介して操作用PC1300に送信される。また操作用PC1300からは、後述するソフトリミット指令信号が、LANケーブル190を介して駆動制御部120に送信される。
Data indicating the current positions of the first to
(操作インタフェース) (operation interface)
図4は操作インタフェース1000の外観を示す。図5は、操作インタフェース1000を構成する操作用コントローラ1200の外観を示す。
FIG. 4 shows the appearance of the
操作用コントローラ1200は、穿刺ロボット100の第1乃至第7駆動軸1~7の駆動を操作する操作部として構成されている。なお、第8の駆動軸8については手動制御される。
The
操作用コントローラ1200は、穿刺ロボット100の第1乃至第7駆動軸1~7の駆動を操作する駆動用操作具1201~1207と、穿刺ロボット100の駆動軸1~7の駆動速度を低速に設定する速度設定用操作具1210、穿刺ロボット100の駆動軸1~7の駆動速度を高速に設定する速度設定用操作具1211を備えている。
The
操作用PC1300は、パーソナルコンピュータで構成される。
The
図6は、操作用PC1300のハードウェア構成を例示するブロック図である。
図6に示すように、操作用PC1300では、システムバス1315を介してCPU(Central Processing Unit)1311、ROM(Read Only Memory)1312、RAM(Random Access Memory)1313、ストレージ1314、入力装置1316、ディスプレイ(表示装置)1100、通信I/F1318が相互に通信可能に接続されている。
CPU1311は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、システムバス1315に接続される各デバイスを制御したりする。すなわち、CPU1311は、ROM1312又はストレージ1314からプログラムを読み出し、RAM1313を作業領域としてプログラムを実行する。CPU1311は、ROM1312又はストレージ1314に記録されているプログラムにしたがって、システムバス1315に接続される各デバイスの制御及び各種の演算処理を行う。ROM1312又はストレージ1314は、CPU1311が実行する制御プログラムであるBIOS(Basic Input/Output System)やOS(Operating System)や、実施形態を実現するためのコンピュータで読み取りが可能で実行が可能な「穿刺ロボットシステム」のプログラム及び必要な各種データを保持している。
FIG. 6 is a block diagram illustrating the hardware configuration of the
As shown in FIG. 6, in the
A
ROM1312は、各種制御プログラム及び各種データを格納する。RAM1313は、CPU11の主メモリ、ワークエリア等として機能し作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ1314は、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)により構成され、BIOS、OSを含む各種プログラム及び各種データを格納する。
The
入力装置1316は、マウス等のポインティングデバイス、及びキーボードを含み、各種の入力を行うために使用される。
The
ディスプレイ1100は、例えば、液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示画面1110に表示する。ディスプレイ1100は、実施形態ではタッチパネル方式を採用しており、入力装置1316として機能する。
The
ディスプレイ1100の表示画面1110の表示内容については後述する。
The display contents of
通信インタフェース1318は、穿刺ロボット100の駆動制御部120、操作用コントローラ1200を含む他の機器と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット(登録商標)、FDDI、Wi-Fi(登録商標)等の規格が用いられる。通信インタフェース1318は、LAN等のネットワークと接続してデータの送受信の制御を行う。
The
通信インタフェース1318は、LANケーブル190を介して穿刺ロボット100の駆動制御部120に接続されており、穿刺ロボット100と操作インタフェース1000の間でデータの送受信を行う。
The
(穿刺ロボットシステムの機能構成) (Functional configuration of puncture robot system)
図7A、7Bは、実施形態の穿刺ロボットシステムの機能構成を示すブロック図である。 7A and 7B are block diagrams showing the functional configuration of the puncture robot system of the embodiment.
図7A、7Bに示す機能構成は、図6に示す操作用PC1300のハードウェア構成を含むハードウェアとしての操作インタフェース1000、穿刺ロボット100及びROM1312又はストレージ1314に格納された「穿刺ロボットシステム」のプログラムを含むソフトウェアによって実現される。
The functional configuration shown in FIGS. 7A and 7B includes an
図7Aに示すように、操作インタフェース1000及び穿刺ロボット100は、穿刺開始位置設定部1010と、穿刺深さ目標位置設定部1020と、ソフトリミット設定値設定部1030と、表示部1040と、取得部121~127を備えている。
As shown in FIG. 7A, the
ディスプレイ1100の表示画面1110に表示される穿刺針110の穿刺開始位置、穿刺深さ目標位置、ソフトリミット設定値に対応する位置は、穿刺深さ方向直動軸6の位置を用いて設定することができる。また穿刺針110の現在位置は、穿刺深さ方向直動軸6の現在位置の情報を用いて特定してディスプレイ1100の表示画面1110に表示することができる。
穿刺開始位置設定部1010は、穿刺針110を穿刺開始位置に位置させたときの穿刺深さ方向直動軸6の位置を、穿刺針110の穿刺開始位置として設定する。
The position of the
The puncture start
穿刺深さ目標位置設定部1020は、穿刺深さ方向直動軸6が穿刺開始位置設定部1010で設定された穿刺開始位置から設定穿刺深さまで進んだ位置を、穿刺針110の穿刺深さ目標位置として設定する。
Puncture depth target
ソフトリミット設定値設定部1030は、穿刺深さ方向直動軸6が穿刺開始位置から、穿刺針110が許容される穿刺深さの最大値まで進んだ位置を、ソフトリミット設定値として設定する。
The soft limit set
表示部1040は、取得部126で取得した穿刺深さ方向直動軸6の現在位置を穿刺針110の現在位置として表示し、穿刺開始位置設定部1010で設定された穿刺針110の穿刺開始位置を表示し、設定穿刺深さ目標位置設定部1020で設定された穿刺針110の穿刺深さ目標位置を表示し、ソフトリミット設定値設定部1030で設定されたソフトリミット設定値を表示する。
表示部1040は、穿刺針110の現在位置と、穿刺針110の穿刺開始位置と、穿刺針110の穿刺深さ目標位置と、ソフトリミット設定値の相対位置関係を表示する。また表示部1040は、穿刺深さ方向直動軸6の可動範囲に対応づけて、穿刺針110の現在位置、穿刺針110の穿刺開始位置、穿刺針の穿刺深さ目標位置及びソフトリミット設定値に対応する位置を表示する。
穿刺開始位置設定部1010による穿刺開始位置の設定と、穿刺深さ目標位置設定部1020による穿刺深さ目標位置の設定と、ソフトリミット設定値設定部1030によるソフトリミット設定値の設定は、ディスプレイ1100の表示画面1110上で行われる。
The setting of the puncture start position by the puncture start
また図7Bに示すように、操作インタフェース1000及び穿刺ロボット100は、操作用コントローラとして構成される操作部1200と、選択部1060と、制御部1070を備えている。
Further, as shown in FIG. 7B, the
操作部1200は、第1乃至第7駆動軸1~7の駆動を操作する。
The
選択部1060は、穿刺針位置決めモード又は穿刺モードを選択する。
制御部1070は、選択部1060で穿刺針位置決めモードが選択されていることを条件に、操作部1200の操作によって穿刺駆動軸6、7を除いた駆動軸1乃至5が駆動されることを許容する。制御部1070は、選択部1060で穿刺モードが選択されていることを条件に、操作部1200の操作によって穿刺駆動軸6、7が駆動されることを許容する。
On condition that the puncture needle positioning mode is selected by the
制御部1070は、駆動用操作具1201~1207と速度設定用操作具1210、1211が同時に操作されていることを条件に、穿刺ロボット100の対応する駆動軸1~7が駆動されることを許容する。ただし、実施形態では、穿刺針位置決めモードが選択されている場合は、低速の速度設定用操作具1210が操作されていることを条件として駆動軸1乃至5が駆動されることを許容する。
The
選択部1060による穿刺針位置決めモード又は穿刺モードの選択は、ディスプレイ1100の表示画面1110上で行われる。
Selection of the puncture needle positioning mode or the puncture mode by
図8は、ディスプレイ1100の表示画面1110の表示内容を示す。
FIG. 8 shows the display contents of
図8に示すように、ディスプレイ1100の表示画面1110には、術者が行うべき操作を指示するナビゲーション表示部1120、各第1乃至第5駆動軸1~5の現在位置を表示する現在位置表示部1130、穿刺針位置決めモードの選択をオン/オフするサーボオン/オフボタン1140A/B、針ターゲッティング完了ボタン1145、穿刺針110の穿刺開始位置を設定するための穿刺開始位置設定ボタン1150、穿刺針110の穿刺深さを設定するための穿刺深さ設定ボタン1160、穿刺針110のソフトリミット設定値を設定するためのソフトリミット設定部1170、穿刺モードの選択をオン/オフする穿刺モードオン/オフボタン1180A/B、穿刺深さ方向直動軸6の現在位置を、穿刺開始位置、穿刺深さ目標位置、ソフトリミット設定値と共に、これらの相対位置関係を、穿刺深さ方向直動軸6の可動範囲に対応づけて表示する穿刺深さ位置表示部1190が配置されている。
As shown in FIG. 8, the
ナビゲーション表示部1120には、術者が行うべき各操作を指示する各表示部が配置されている。ナビゲーション表示部1120は、「ロボットサーボオン」表示部1121、「針のターゲッティング完了」表示部1122、「穿刺開始位置の設定」表示部1123、「穿刺深さの設定」表示部1124、「ソフトリミットの有効化」表示部1125、「穿刺モードオン」表示部1126を含んでいる。各表示部1121~1126は、操作の順序に応じて、表示画面の上から下に順次配置されている。なお、「穿刺開始位置の設定」表示部1123、「穿刺深さの設定」表示部1124の順序を入れ替えてもよい。
In the
各表示部1121~1126の内実行済みの操作に対応する表示部は、表示画面1110の地色(例えば白色)と識別できる色、例えばグリーン(図中白抜きで示す)で識別表示され、未だ実行されていない操作に対応する表示部は、実行済みの操作に対応する表示部の識別色と識別できる色、例えばピンク(図中ハッチングで示す)で識別表示される。
Among the
サーボオン/オフボタン1140A/B、針ターゲッティング完了ボタン1145、穿刺開始位置設定ボタン1150、穿刺深さ設定ボタン1160、ソフトリミット設定部1170、穿刺モードオン/オフボタン1180A/Bそれぞれに対応して、サーボオン/オフ表示部1140D、針ターゲッティング完了/未完了表示部1145D、穿刺開始位置設定/未設定表示部1150D、穿刺深さ設定/未設定表示部1160D、ソフトリミット有効/無効表示部1170D、穿刺モードオン/オフ表示部1180Dが付設されている。
Servo ON/
ナビゲーション表示部1120の各表示部1121~1126の上記識別表示に対応して、サーボオン/オフ表示部1140D、針ターゲッティング完了/未完了表示部1145D、穿刺開始位置設定/未設定表示部1150D、穿刺深さ設定/未設定表示部1160D、ソフトリミット有効/無効表示部1170D、穿刺モードオン/オフ表示部1180Dの内実行済みの操作に対応する表示部は、同じグリーン(図中白抜きで示す)で識別表示され、未だ実行されていない操作に対応する表示部は、同じピンク(図中ハッチングで示す)で識別表示される。
Corresponding to the identification display of each of the
現在位置表示部1130には、取得部121~125でそれぞれ取得された第1乃至第5駆動軸1~5(図8中では軸1~5で示される)の現在位置が、それぞれの可動範囲に対応づけられて表示される。
The current
第1駆動軸1の現在位置1131が第1駆動軸1の可動範囲1131Aに対応づけられて表示される。第1駆動軸1の可動範囲1131Aの正負の両エンド位置から所定範囲(例えば10mm)1131ED1、1131ED2は、アラートゾーンである。アラートゾーン1131ED1、1131ED2は、アラートゾーン1131ED1、1131ED2を除いた可動範囲と識別できる色、例えばオレンジ色(図中クロスハッチングで示す)で識別表示されている。
A
同様に第2駆動軸2の現在位置1132が、アラートゾーン1132ED1、1132ED2を含む第2駆動軸2の可動範囲1132Aに対応づけられて表示される。
Similarly, the
同様に第3駆動軸3の現在位置1133が、アラートゾーン1133ED1、1133ED2を含む第3駆動軸3の可動範囲1133Aに対応づけられて表示される。
Similarly, the
また第4駆動軸4の現在位置1134が、第4駆動軸4の可動範囲1134Aに対応づけられて表示される。
A
同様に第5駆動軸5の現在位置1135が、第5駆動軸5の可動範囲1135Aに対応づけられて表示される。
Similarly, the
穿刺深さ位置表示部1190には、穿刺深さ方向直動軸6の現在位置1191A、1191B(+0.0mm)が、アラートゾーン1195EDを含む第6駆動軸(穿刺方向直動軸)6の可動範囲1195A(0~+173mm)に対応づけられて表示される。
In the puncture depth
以下、図8~図18を参照して操作の手順について説明する。 The operation procedure will be described below with reference to FIGS. 8 to 18. FIG.
ディスプレイ1100の表示画面1110は、各操作が実行されるに応じて、図8~図18に各画面に順次遷移する。
A
ナビゲーション表示部1120によって指示されながら、穿刺開始位置を設定する操作と、穿刺深さ目標位置を設定する操作と、ソフトリミット設定値を設定する操作を行うことができる。また、ナビゲーション表示部1120によって指示されながら、穿刺針位置決めモードを選択する操作と、穿刺モードを選択する操作を行うことができる。
An operation of setting the puncture start position, an operation of setting the puncture depth target position, and an operation of setting the soft limit set value can be performed while being instructed by the
(穿刺針位置決めモードの選択) (Selection of puncture needle positioning mode)
操作用PC1300を起動させ、ROM1312又はストレージ1314に格納された「穿刺ロボットシステム」のプログラムが実行されると、ディスプレイ1100の表示画面1110は、図8に示す表示に遷移する。
When
図8に示す表示画面1110には、「ロボットサーボオン」表示部1121が、未実行の操作を示す識別色で識別表示されていると共に、サーボオン/オフ表示部1140Dが、同様に未実行の操作を示す識別色で識別表示されている。
On the
術者は、この識別表示に従い、表示画面1110上で、サーボオンボタン1140Aを押す操作を行い、穿刺針位置決めモードを選択する。
Following this identification display, the operator presses the servo-on
(穿刺針の位置決め) (Positioning of puncture needle)
穿刺針位置決めモードが選択されると、ディスプレイ1100の表示画面1110は、図9に示す表示に遷移する。サーボオンボタン1140Aを押す操作が行われると、サーボオン/オフ表示部1140Dの表示は、「サーボオン;穿刺位置決めモード選択」となる。
When the puncture needle positioning mode is selected,
図9に示す表示画面1110には、「針のターゲッティング完了」表示部1122が、未実行の操作を示す識別色で識別表示されていると共に、針ターゲッティング完了/未完了表示部1145Dが、同様に未実行の操作を示す識別色で識別表示されている。
On the
術者は、この識別表示に従い、穿刺針110を穿刺開始位置に位置決めする操作を実行する。
The operator performs an operation to position the
穿刺針位置決めモードが選択されているため、術者は、穿刺駆動軸6、7以外の各駆動軸1乃至5を、低速の速度設定用操作具1210が同時に操作されていることを条件に、操作用コントローラ1200の駆動用操作具1201~1205の操作によって駆動できるようになっている。
Since the puncture needle positioning mode is selected, the operator can operate the
術者は、低速の速度設定用操作具1210を押す操作をしながら、同時に駆動用操作具1201~1205を操作することで、各駆動軸1乃至5を動かし穿刺針110を患者の体表面の穿刺開始位置に位置決めする。なお、低速の速度設定用操作具1210を押す操作が同時になされていない場合には、駆動用操作具1201~1205を操作したとして操作信号は無効化され、対応する第1乃至第5駆動軸1~5は駆動されないように制御される。また穿刺駆動軸6、7に対応する駆動用操作具1206、1207を操作した場合にも、同様に操作信号は無効化され、対応する第6、第7駆動軸6、7は駆動されないように制御される。
The operator simultaneously operates the driving operating tools 1201 to 1205 while pushing the low-speed speed setting
このため穿刺針110を患者の体表面に位置決めする穿刺針位置決め操作をしている段階で、操作用コントローラ1200の不用意な操作によって穿刺ロボット100の穿刺駆動軸6、7が動作してしまうことが防止される。
Therefore, during the puncture needle positioning operation for positioning the
穿刺針110が患者の体表面の穿刺開始位置に位置決めされると、術者は、表示画面1110上で、針ターゲッティング完了ボタン1145を押す操作を行う。
When the
(穿刺開始位置の設定) (Setting the puncture start position)
針ターゲッティング完了ボタン1145を押す操作が行われると、ディスプレイ1100の表示画面1110は、図10Aに示す表示に遷移する。
When needle targeting
図10Aに示す表示画面1110には、「穿刺開始位置の設定」表示部1123が、未実行の操作を示す識別色で識別表示されていると共に、穿刺開始位置設定/未設定表示部1150Dが、同様に未実行の操作を示す識別色で識別表示されている。
On the
術者は、この識別表示に従い、穿刺開始位置設定ボタン1150を押す操作を実行する。
The operator presses the puncture start
穿刺開始位置設定ボタン1150を押す操作が行われると、図10Bに示すように表示画面1110上に、「現在の穿刺深さ方向直動軸6の位置を、穿刺針110の穿刺開始位置に設定する」旨の穿刺開始位置の承認を促す表示がなされたウインドウ画面1110W1が表示される。ウインドウ画面1110W1上の穿刺開始位置承認ボタン1110ACを押す操作がなされると、取得部126で取得された刺深さ方向直動軸6の現在位置(例えば+30.0mm)が、穿刺針110の穿刺開始位置として設定される。
When the puncture start
(穿刺深さの設定) (Puncture depth setting)
穿刺開始位置承認ボタン1110ACを押す操作が行われると、ディスプレイ1100の表示画面1110は、図11Aに示す表示に遷移する。
When the puncture start position approval button 1110AC is pressed, the
図11Aに示す表示画面1110には、「穿刺深さの設定」表示部1124が、未実行の操作を示す識別色で識別表示されていると共に、穿刺深さ設定/未設定表示部1160Dが、同様に未実行の操作を示す識別色で識別表示されている。
On the
術者は、この識別表示に従い、穿刺深さ設定ボタン1160を押す操作を実行する。穿刺深さ設定ボタン1160を押す操作が行われると、図11Bに示すように表示画面1110上に、「穿刺深さ設定」のためのウインドウ画面1110W2が表示される。ウインドウ画面1110W2には、患者の体表面の穿刺開始位置から穿刺深さ方向の距離「-10mm」、「-5mm」、「-1mm」、「+1mm」、「+5mm」、「+10mm」を選択する穿刺深さ方向距離選択ボタン1161~1166と、設定確定ボタン1167が配置されている。穿刺深さ方向距離選択ボタン1161~1166を押す操作がなされ、穿刺深さ設定確定ボタン1167が押されると、押された穿刺深さ方向距離選択ボタンに対応する穿刺深さ方向距離、対応する穿刺深さ方向距離選択ボタンを押した回数に応じた穿刺深さが、穿刺針110の穿刺深さ(例えば60.0mm)として設定される。
The operator presses the puncture
(穿刺開始位置と穿刺深さ目標位置の表示) (Display of start position of puncture and target position of puncture depth)
穿刺深さ設定確定ボタン1167を押す操作が行われると、ディスプレイ1100の表示画面1110上の穿刺深さ位置表示部1190には、図12に示す表示がなされる。
When the puncture depth
図12に示すように、穿刺深さ位置表示部1190には、穿刺深さ方向直動軸6の現在位置1191A、1191B(+30.0mm)が、穿刺開始位置1192(+30.0mm)、穿刺深さ目標位置1193(+90.0mm)と共に、これらの相対位置関係が、穿刺深さ方向直動軸6の可動範囲1195A(0~+173mm)に対応づけて表示される。
As shown in FIG. 12, the puncture depth
穿刺深さ(60.0mm)に、穿刺開始位置1192(+30.0mm)を加算した値が、穿刺深さ目標位置1193(+90mm)となる。 The value obtained by adding the puncture start position 1192 (+30.0 mm) to the puncture depth (60.0 mm) is the target puncture depth position 1193 (+90 mm).
(ソフトリミット設定値の設定(ソフトリミットの有効化)) (Soft limit setting value setting (activation of soft limit))
穿刺深さ設定確定ボタン1167を押す操作が行われると、ディスプレイ1100の表示画面1110は、図13に示す表示に遷移する。
When the puncture depth
図13に示す表示画面1110には、「ソフトリミットの有効化」表示部1125が、未実行の操作を示す識別色で識別表示されていると共に、ソフトリミット有効/無効表示部1170Dが、同様に未実行の操作を示す識別色で識別表示されている。
On the
術者は、この識別表示に従い、ソフトリミット設定部1170でソフトリミット設定値の設定及びソフトリミットの有効/無効を選択する操作を実行する。
In accordance with this identification display, the operator performs an operation of setting the soft limit set value and selecting enable/disable of the soft limit in the soft
ソフトリミット設定部1170には、ソフトリミットの有効ボタン1171、ソフトリミットの無効ボタン1172、距離「-5mm」、「-1mm」、「+1mm」、「+5mm」を選択する距離選択ボタン1173~1176が配置されている。距離選択ボタン1173~1176を押す操作がなされると、押された距離選択ボタンに対応する距離、対応する距離選択ボタンを押した回数に応じた距離(例えば-22.0mm)を、第6駆動軸(穿刺深さ方向直動軸)6のエンド位置(+173mm)に加算した値が、ソフトリミット設定値(例えば151.0mm)として設定される。
The soft
ソフトリミット設定値は、穿刺深さ方向直動軸6が穿刺開始位置から、穿刺針110が許容される穿刺深さの最大値まで進んだ位置であり、CT透視画像から測定するなどして予め求めておくことができる。
The soft limit set value is the position where the puncture depth direction
例えば、患者の穿刺対象領域をCT撮影し外部モニタ300の表示画面320に穿刺対象領域を含む穿刺対象領域断面画像を表示させる。この穿刺対象領域断面画像上に穿刺針110の穿刺経路を設定し穿刺経路角度を測定する。穿刺針110が、設定した穿刺経路に沿って、測定した穿刺経路角度に応じた姿勢角度で移動したときに、その穿刺針110の許容される穿刺深さの最大値を穿刺断面画像上で測定するようにする。
For example, a puncture target region of a patient is CT-imaged, and a puncture target region cross-sectional image including the puncture target region is displayed on the
ソフトリミットの有効ボタン1171が押されると、ソフトリミット有効/無効表示部1170Dの表示は、「ソフトリミット有効」となる。
When the soft limit
ソフトリミットの有効ボタン1171が押された場合には、仮に第6駆動軸(穿刺深さ方向直動軸)6の位置がソフトリミット設定値(例えば+151.0mm)に達したならば、ソフトウェア上で第6駆動軸(穿刺深さ方向直動軸)6の動きがロックされる。すなわち、ソフトリミットの有効ボタン1171が押されると、ソフトリミット設定値(例えば+151.0mm)で第6駆動軸(穿刺深さ方向直動軸)6の動きをロックするためのソフトリミット指令信号が穿刺ロボット100の駆動制御部120に送信される。駆動制御部120は、ソフトリミット指令信号に従い第6駆動軸(穿刺深さ方向直動軸)6の位置がソフトリミット設定値(例えば+151.0mm)に達すると、第6駆動軸(穿刺深さ方向直動軸)6がソフトリミット設定値(例えば+151.0mm)以上に達しないように第6駆動軸(穿刺深さ方向直動軸)6を制御する。
When the soft limit enable
ソフトリミットの無効ボタン1172が押されると、ソフトリミット有効/無効表示部1170Dの表示は、「ソフトリミット無効」となる。ソフトリミットの無効ボタン1172が押されると、ソフトリミット指令信号の送信はオフされる。
When the soft limit disable
(穿刺開始位置と穿刺深さ目標位置とソフトリミット設定値の表示) (Display of puncture start position, puncture depth target position, and soft limit set value)
ソフトリミットの有効ボタン1171を押す操作が行われると、ディスプレイ1100の表示画面1110上の穿刺深さ位置表示部1190には、図14Aに示す表示がなされる。
When soft limit
図14Aに示すように、穿刺深さ位置表示部1190には、穿刺深さ方向直動軸6の現在位置1191A、1191B(+30.0mm)が、穿刺開始位置1192(+30.0mm)、穿刺深さ目標位置1193(+90.0mm)、ソフトリミット設定値1194(+151.0mm)と共に、これらの相対位置関係が、穿刺深さ方向直動軸6の可動範囲1195A(0~+173mm)に対応づけて表示される。穿刺深さ方向直動軸6の可動範囲1195Aの内ソフトリミット設定値1194(+151.0mm)からエンド位置(+173mm)の範囲のソフトリミット有効領域1194Aは、他の可動範囲と識別できる色、例えば紺色(図中クロスハッチングで示す)で識別表示される。
As shown in FIG. 14A, the puncture depth
なお、ソフトリミットの無効ボタン1172を押す操作が行われると、ディスプレイ1100の表示画面1110上の穿刺深さ位置表示部1190には、図14Bに示す表示がなされる。図14Bに示すように、図14Aに示す表示からソフトリミット設定値1194、ソフトリミット有効領域1194Aが除去された表示がなされる。
It should be noted that when an operation is performed to press disable
(穿刺モードの選択) (selection of puncture mode)
ソフトリミットの有効ボタン1171(またはソフトリミットの無効ボタン1172)を押す操作が行われると、ディスプレイ1100の表示画面1110は、図15に示す表示に遷移する。
When the soft limit enable button 1171 (or the soft limit disable button 1172) is pressed, the
図15に示す表示画面1110には、「穿刺モードオン」表示部1126が、未実行の操作を示す識別色で識別表示されていると共に、穿刺モードオン/オフ表示部1180Dが、同様に未実行の操作を示す識別色で識別表示されている。
On the
術者は、この識別表示に従い、表示画面1110上で、穿刺モードオンボタン1180Aを押す操作を行い、穿刺モードを選択する。
Following this identification display, the operator performs an operation of pressing puncture mode ON
(穿刺) (puncture)
穿刺モードが選択されると、ディスプレイ1100の表示画面1110は、図16に示す表示に遷移する。穿刺モードオンボタン1180Aを押す操作が行われると、穿刺モードオン/オフ表示部1180Dの表示は、「穿刺モードオン;穿刺モード選択」となる。
When the puncture mode is selected,
穿刺モードが選択されているため、術者は、穿刺駆動軸6、7を、速度設定用操作具1210又は1211が同時に操作されていることを条件に、操作用コントローラ1200の駆動用操作具1207、1208の操作によって駆動できるようになっている。
Since the puncture mode is selected, the operator moves the
術者は、低速又は高速の速度設定用操作具1210、1211を押す操作をしながら、同時に駆動用操作具1206を操作することで、穿刺駆動軸6を直動させ穿刺針110を患者の体表面内に穿刺する。穿刺駆動軸7を駆動させず穿刺駆動軸6のみを直動させて穿刺してもよく、穿刺駆動軸6、7を併用動作させて穿刺してもよい。
The operator simultaneously operates the
なお、速度設定用操作具1210、1211を押す操作が同時になされていない場合には、駆動用操作具1206、1207を操作したとして操作信号は無効化され、対応する穿刺駆動軸6、7は駆動されないように制御される。
Note that if the speed
また、穿刺モードが選択されている場合には、術者は、第1乃至第5駆動軸1~5を、速度設定用操作具1210が同時に操作されていることを条件に、操作用コントローラ1200の駆動用操作具1201~1205の操作によって駆動できるようになっている。
Further, when the puncture mode is selected, the operator operates the first to
したがって、穿刺針110が撓んだ場合には、穿刺針110の移動経路を修正するために、適宜、第1乃至第5駆動軸1~5を動作させて、穿刺針110の姿勢を補正してもよい。
Therefore, when the
また、穿刺駆動軸6、7と第1駆動軸1を併用動作させて穿刺針110を直動させてもよい。第1駆動軸1を併用動作させた場合には、第1駆動軸1の変位が加算されて、穿刺駆動軸6の現在位置1191A、1191Bが表示される。
Alternatively, the
穿刺中、ディスプレイ1100の表示画面1110上の穿刺深さ位置表示部1190には、図17に示す表示がなされる。
During puncturing, the display shown in FIG. 17 is made on puncturing depth
このため術者は、穿刺中に、穿刺深さ位置表示部1190を見て、穿刺針110の現在位置1191Bが、穿刺深さ方向直動軸6の可動範囲1195Aのいずれの箇所にあるか、刺針110の現在位置1191Aが、穿刺深さ目標位置1193及びソフトリミット設定値1194までどの程度の余裕があるかを確認することができる。
Therefore, during puncture, the operator looks at the puncture depth
術者は、穿刺深さ位置表示部1190から得られる情報に基づいて、操作用コントローラ1200で穿刺深さ方向直動軸6を操作して穿刺経路に沿って穿刺深さ目標位置1193まで正確に移動させることができる。
Based on the information obtained from the puncture depth
術者は、穿刺針110が許容される穿刺深さの最大値(ソフトリミット設定値)1194を超えないように穿刺深さ位置表示部1190で確認しながら穿刺作業を進めることができる。仮に、穿刺針110の現在位置1191Aが、穿刺深さ目標位置1193を超えてもソフトリミット設定値1194を超えて進まないようにソフトウェア上で制限される。したがって穿刺針110を患者の体外から体内の穿刺標的まで安全、確実に移動させることができる。
The operator can proceed with the puncture operation while checking the puncture depth
術者は、穿刺深さ位置表示部1190から得られる情報に基づいて、穿刺作業を進めることができ、相対的に、外部モニタ300の表示画面320上のCT透視画像で穿刺深さを確認する時間及び頻度が減る。結果的に、実施形態の穿刺ロボットシステムを用いなかった場合と比較して、CT透視が間欠的に行われCT透視時間が減り、患者の被ばく量を低減させることができる。
The operator can proceed with the puncture work based on the information obtained from the puncture depth
(穿刺終了) (end of puncture)
穿刺が終了すると、図18に示すように、表示画面1110上で、穿刺モードオフボタン1180Bを押す操作を行い、穿刺モードの選択をオフにする。穿刺モードオン/オフ表示部1180Dの表示は、「穿刺モードオフ」となる。
When the puncturing is completed, as shown in FIG. 18, the puncture mode off
上述した実施形態は一例であり、種々変形して実施することができる。 The embodiment described above is an example, and various modifications can be made.
以下に、表示画面1110上の穿刺深さ位置表示部1190の他の表示例について説明する。図14Aに示す表示から適宜表示要素を省略することができる。
Other display examples of puncture depth
(表示例1) (Display example 1)
図19Aに示すように、穿刺開始位置1192及びソフトリミット設定値1194(ソフトリミット有効領域1194A)の表示を省略し、穿刺深さ位置表示部1190に、穿刺深さ方向直動軸6の現在位置1191A、1191Bと、穿刺深さ目標位置1193のみを表示する実施も可能である。
As shown in FIG. 19A, display of the
(表示例2) (Display example 2)
図19Bに示すように、ソフトリミット設定値1194(ソフトリミット有効領域1194A)の表示を省略し、穿刺深さ位置表示部1190に、穿刺深さ方向直動軸6の現在位置1191A、1191Bと、穿刺開始位置1192と、穿刺深さ目標位置1193のみを表示する実施も可能である。
As shown in FIG. 19B, the display of the soft limit set value 1194 (soft limit
(表示例3) (Display example 3)
図20Aに示すように、穿刺開始位置1192の表示を省略し、穿刺深さ位置表示部1190に、穿刺深さ方向直動軸6の現在位置1191A、1191Bと、穿刺深さ目標位置1193、ソフトリミット設定値1194(ソフトリミット有効領域1194A)のみを表示する実施も可能である。
As shown in FIG. 20A , the display of the
図14Aの表示例、上記表示例1、表示例2、表示例3において、穿刺深さ方向直動軸6の可動範囲1195Aを除去した表示をしてもよい。
In the display example of FIG. 14A, display example 1, display example 2, and display example 3, the
(表示例4) (Display example 4)
たとえば図20Bに示すように、図14Aに示す表示例から穿刺深さ方向直動軸6の可動範囲1195Aを除去した表示をしてもよい。
For example, as shown in FIG. 20B, the display may be obtained by removing the
また穿刺深さ目標位置1193を省略し、その代わりにソフトリミット設定値1194を表示する実施であってもよい。
Alternatively, the puncture
(表示例5) (Display example 5)
図21Aに示すように、穿刺深さ位置表示部1190に、穿刺深さ方向直動軸6の現在位置1191A、1191Bと、ソフトリミット設定値1194(ソフトリミット有効領域1194A)を表示する実施も可能である。
As shown in FIG. 21A, it is also possible to display the
(表示例6) (Display example 6)
図21Bに示すように、穿刺深さ位置表示部1190に、穿刺深さ方向直動軸6の現在位置1191A、1191Bと、穿刺開始位置1192と、ソフトリミット設定値1194(ソフトリミット有効領域1194A)を表示する実施も可能である。
As shown in FIG. 21B, the puncture depth
上記表示例5、表示例6において、穿刺深さ方向直動軸6の可動範囲1195Aを除去した表示をしてもよい。
In display example 5 and display example 6, the
(表示例7、8) (Display examples 7 and 8)
図22A、Bに示すように、図21A、Bの表示例5、表示例6から穿刺深さ方向直動軸6の可動範囲1195Aを除去した表示をしてもよい。
As shown in FIGS. 22A and 22B, the
1~7 駆動軸
6 穿刺方向直動軸
7 瞬発穿刺軸
100 穿刺ロボット
110 穿刺針
121~127 取得部
1000 操作インタフェース
1010 穿刺開始位置設定部
1020 穿刺深さ目標位置設定部
1030 ソフトリミット設定値設定部
1040 表示部
121~127 取得部
1100 ディスプレイ
1110 表示画面
1200 操作用コントローラ
1300 操作用PC
1 to 7
Claims (19)
前記穿刺針を穿刺開始位置に位置させたときの前記直動部の位置を、前記穿刺針の穿刺開始位置として設定する穿刺開始位置設定部と、
前記直動部が直動することで前記穿刺針が前記穿刺開始位置設定部で設定された穿刺開始位置から設定穿刺深さまで進んだ際の前記直動部の位置を、前記穿刺針の穿刺深さ目標位置として設定する穿刺深さ目標位置設定部と、
前記直動部の現在位置情報を取得する取得部と、
前記穿刺深さ目標位置設定部で設定された前記穿刺針の穿刺深さ目標位置を表示すると共に、前記穿刺針の現在位置を前記取得部で取得した前記直動部の現在位置情報から特定して表示する表示部、
を備えた穿刺ロボットシステム。 a linear motion unit that linearly moves the puncture needle from the puncture start position in the puncture depth direction;
a puncture start position setting unit that sets the position of the linear motion unit when the puncture needle is positioned at the puncture start position as the puncture start position of the puncture needle;
The position of the linear motion part when the puncture needle advances from the puncture start position set by the puncture start position setting part to the set puncture depth by linearly moving the linear motion part is defined as the puncture depth of the puncture needle. a puncture depth target position setting unit for setting a puncture depth target position;
an acquisition unit that acquires current position information of the linear motion unit;
The target puncture depth position of the puncture needle set by the target puncture depth position setting unit is displayed, and the current position of the puncture needle is specified from the current position information of the linear motion unit acquired by the acquisition unit. a display that displays
A puncture robot system with
請求項1に記載の穿刺ロボットシステム。 The display unit displays the relative positional relationship between the current position of the puncture needle and the target puncture depth position of the puncture needle.
The puncture robot system according to claim 1.
請求項1又は2に記載の穿刺ロボットシステム。 The display unit displays the current position of the puncture needle and the target puncture depth position of the puncture needle in association with the movable range of the linear motion unit.
The puncture robot system according to claim 1 or 2.
請求項1に記載の穿刺ロボットシステム。 The display unit displays the relative positional relationship among the current position of the puncture needle, the puncture start position of the puncture needle, and the target puncture depth position of the puncture needle.
The puncture robot system according to claim 1.
請求項1又は4に記載の穿刺ロボットシステム。 The display unit displays the current position of the puncture needle, the puncture start position of the puncture needle, and the target puncture depth position of the puncture needle in association with the movable range of the puncture depth direction linear movement axis.
The puncture robot system according to claim 1 or 4.
前記表示部に、前記ソフトリミット設定値設定部で設定されたソフトリミット設定値に対応する位置を表示する、
請求項1から5のいずれか一項に記載の穿刺ロボットシステム。 a soft limit set value setting unit that sets, as a soft limit set value, a position where the direct-acting unit has advanced from the puncture start position to a maximum allowable puncture depth of the puncture needle;
displaying a position corresponding to the soft limit setting value set by the soft limit setting value setting unit on the display unit;
The puncture robot system according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載の穿刺ロボットシステム。 The display unit displays the relative positional relationship among the current position of the puncture needle, the target puncture depth position of the puncture needle, and the position corresponding to the soft limit set value.
The puncture robot system according to claim 6.
請求項6又は7に記載の穿刺ロボットシステム。 The display unit displays a current position of the puncture needle, a target puncture depth position of the puncture needle, and a position corresponding to the soft limit set value in association with the movable range of the linear motion unit.
The puncture robot system according to claim 6 or 7.
請求項6に記載の穿刺ロボットシステム。 The display unit displays a relative positional relationship among a current position of the puncture needle, a puncture start position of the puncture needle, a target puncture depth position of the puncture needle, and a position corresponding to the soft limit set value. is
The puncture robot system according to claim 6.
請求項6又は9に記載の穿刺ロボットシステム。 The display unit corresponds to the current position of the puncture needle, the puncture start position of the puncture needle, the target puncture depth position of the puncture needle, and the soft limit set value in association with the movable range of the linear motion unit. display the position,
The puncture robot system according to claim 6 or 9.
請求項1から5のいずれ一項に記載の穿刺ロボットシステム。 The setting of the puncture start position by the puncture start position setting unit and the setting of the target puncture depth position by the target puncture depth position setting unit are performed on the display screen of the operation interface.
The puncture robot system according to any one of claims 1 to 5.
請求項6から10のいずれ一項に記載の穿刺ロボットシステム。 The setting of the puncture start position by the puncture start position setting unit, the setting of the target puncture depth position by the target puncture depth position setting unit, and the setting of the soft limit set value by the soft limit set value setting unit are performed through an operation interface. performed on the display screen of
The puncture robot system according to any one of claims 6 to 10.
請求項11に記載の穿刺ロボットシステム。 A navigation display unit for instructing an operation for setting the puncture start position and an operation for setting the puncture depth target position is provided on the display screen of the operation interface.
The puncture robot system according to claim 11.
請求項12に記載の穿刺ロボットシステム。 A navigation display unit is provided on the display screen of the operation interface for instructing an operation to set the puncture start position, an operation to set the puncture depth target position, and an operation to set the soft limit set value. there is
The puncture robot system according to claim 12.
前記穿刺針を穿刺開始位置に位置させたときの前記直動部の位置を、前記穿刺針の穿刺開始位置として設定する穿刺開始位置設定部と、
前記直動部が前記穿刺開始位置から、前記穿刺針が許容される穿刺深さの最大値まで直動した位置を、ソフトリミット設定値として設定するソフトリミット設定値設定部と、
前記直動部の現在位置情報を取得する取得部と、
前記ソフトリミット設定値設定部で設定されたソフトリミット設定値に対応する位置を表示すると共に、前記穿刺針の現在位置を前記取得部で取得した前記直動部の現在位置情報から特定して表示する表示部、
を備えた穿刺ロボットシステム。 a linear motion unit that linearly moves the puncture needle from the puncture start position in the puncture depth direction;
a puncture start position setting unit that sets the position of the linear motion unit when the puncture needle is positioned at the puncture start position as the puncture start position of the puncture needle;
a soft limit set value setting unit that sets, as a soft limit set value, a position where the linear motion unit linearly moves from the puncture start position to a maximum allowable puncture depth of the puncture needle;
an acquisition unit that acquires current position information of the linear motion unit;
The position corresponding to the soft limit setting value set by the soft limit setting value setting unit is displayed, and the current position of the puncture needle is specified from the current position information of the linear motion unit acquired by the acquisition unit and displayed. display,
A puncture robot system with
請求項15に記載の穿刺ロボットシステム。 The display unit displays the relative positional relationship between the current position of the puncture needle and the position corresponding to the soft limit set value.
The puncture robot system according to claim 15.
請求項13又は14に記載の穿刺ロボットシステム。 The display unit displays the current position of the puncture needle and the position corresponding to the soft limit set value in association with the movable range of the linear motion unit.
The puncture robot system according to claim 13 or 14.
請求項15から17のいずれ一項に記載の穿刺ロボットシステム。 The setting of the puncture start position by the puncture start position setting unit and the setting of the soft limit set value by the soft limit set value setting unit are performed on the display screen of the operation interface.
The puncture robot system according to any one of claims 15-17.
請求項18に記載の穿刺ロボットシステム。 A navigation display unit is provided on the display screen of the operation interface for instructing an operation for setting the puncture start position and an operation for setting the soft limit set value.
The puncture robot system according to claim 18.
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