JP2023538772A - ロボット制御可能な電磁場発生器 - Google Patents

ロボット制御可能な電磁場発生器 Download PDF

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Abstract

一部の態様は、ロボット制御可能な電磁場発生器を有するシステム及びその用途に関する。ロボット制御可能な電磁場発生器の１つの用途は、ロボットアームを使用して、ロボットアームに結合された電磁場発生器を移動させ、電磁場発生器の設定及び器具の追跡を容易にする。かかるロボット制御可能な電磁場発生器の別の用途は、ロボットアームを使用して、それに結合された電磁場発生器を移動させ、挿入可能器具と電磁場発生器の体積内で検出されるターゲットとの整合を容易にする。かかるロボット制御可能な電磁場発生器の別の用途は、ロボットアームを使用して、それに結合された電磁場発生器を移動させ、医療システム内で発生する歪みを検出する。かかるロボット制御可能な電磁場発生器の別の用途は、ロボットアームを使用して、マルチモーダルセンサ融合を容易にする。

Description

本明細書に開示されるシステム及び方法は、ロボット医療システムのための電磁場発生器を対象とし、より具体的には、医療システム並びに関連デバイス、システム、及び方法における歪みを検出するためのロボットによって位置決め可能及び／又は制御可能な電磁場発生器を対象とする。
腹腔鏡検査又は内視鏡検査などの医療処置は、患者の内部領域にアクセスし、それを可視化することを伴い得る。腹腔鏡処置では、腹腔鏡アクセスポートを通して医療器具を内部領域に挿入することができる。内視鏡処置では、薄い可撓性の管状医療器具を、患者の自然開口部を通して内部領域の中に挿入することができる。医療器具は、処置中に機能を実行するように構成されたエンドエフェクタを含むことができる。
特定の処置では、ロボット対応の医療システムを使用して、医療器具及びエンドエフェクタの挿入及び／又は操作を制御することができる。ロボット対応の医療システムは、処置中の器具の位置決めを制御するために使用されるマニピュレータアセンブリを有するロボットアーム又はその他の器具位置決めデバイスを含むことができる。
ロボット対応の医療システムは、医療器具の位置を、医療器具上に位置決めされ得る１つ又は２つ以上の位置センサの出力に基づいて決定するように構成され得る。
ロボット医療システムは、システムのロボットアームに結合する（又は別様で統合される）ように構成された電磁（electromagnetic、ＥＭ）場発生器を含み得る。かかるＥＭ場発生器は、ロボットアームを使用して制御又は再位置決めすることができるため、ロボット制御可能又は位置決め可能と見なすことができる。ＥＭ場発生器は、１つ又は２つ以上のＥＭセンサの位置を決定し得る磁場を生成することができる。ＥＭ場発生器はロボットアームに結合されるので、ロボットアームの運動学を使用して、ＥＭ場発生器のＥＭ座標フレームとシステムのロボット座標フレーム又はグローバル座標フレームとの間の位置合わせを確立することができる。
この構成は、ＥＭ座標フレームとロボット又はグローバル座標フレームとの間の関係を確立するためにユーザ入力を必要とし得る、より複雑な位置合わせステップの必要性を低減又は排除することができる。この構成はまた、例えば、ロボットアームに対応する電磁場発生器の設定を改善すること、医療器具を追跡すること、システムのセンサに影響を及ぼし得る歪みを検出することによって、ＥＭセンサの位置が決定される精度を改善し、追加のモダリティとのセンサ融合を容易にすることができる。
ロボット制御可能又は位置決め可能なＥＭ場発生器のこれら及び他の特徴及び利点は、以下でより詳細に説明される。本開示のシステム、方法及びデバイスはそれぞれ、複数の革新的側面を有し、そのうちのいかなるものも、本明細書に開示される望ましい属性に単独で関与しない。
開示される態様は、以下、開示された態様を例示し、かつ限定しないように提供される添付の図面と併せて説明され、同様の称号は同様の要素を示す。
例示的な実施形態による、診断及び／又は治療気管支鏡検査法のために配置されたカートベースのロボットシステムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、図１のロボットシステムの更なる態様を示す図である。 例示的な実施形態による、尿管鏡検査のために配置された図１のロボットシステムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、血管処置のために配置された図１のロボットシステムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、気管支鏡処置のために配置されたテーブルベースのロボットシステムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、図５のロボットシステムの代替図である。 例示的な実施形態による、例示的な一実施形態による、ロボットアームを収容するように構成された例示的なシステムを示す図である。 例示的な実施形態による、尿管鏡処置のために構成されたテーブルベースのロボットシステムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、腹腔鏡処置のために構成されたテーブルベースのロボットシステムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、ピッチ又は傾斜調整を有する、図５～図９のテーブルベースのロボットシステムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、図５～図１０のテーブルベースのロボットシステムのテーブルとカラムとの間のインターフェースの詳細図である。 例示的な実施形態による、テーブルベースのロボットシステムの代替的な一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、図１２のテーブルベースのロボットシステムの端面図である。 例示的な実施形態による、ロボットアームが取り付けられたテーブルベースのロボットシステムの端面図である。 例示的な実施形態による例示的な器具ドライバを示す図である。 例示的な実施形態による、対になった器具ドライバを有する例示的な医療器具を示す図である。 例示的な実施形態による、駆動ユニットの軸が器具の細長いシャフトの軸と平行である、器具ドライバ及び器具のための代替設計を示す図である。 例示的な実施形態による、器具ベースの挿入アーキテクチャを有する器具を示す図である。 例示的な実施形態による例示的なコントローラを示す図である。 例示的な実施形態による、図１６～図１８の器具の場所など、図１～図１０のロボットシステムの１つ又は２つ以上の要素の場所を推定する位置特定システムを示すブロック図である。 作業体積を有する磁場を生成する、例示的なＥＭ場発生器を示す図である。例示的な実施形態による、ＥＭ場発生器の作業体積内に位置決めされた例示的なＥＭセンサも示されている。 例示的な実施形態による、図２１のＥＭ場発生器を含むロボット医療システムの一実施形態を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、図２２Ａのロボット医療システムと関連付けられたロボット座標フレームをＥＭ場発生器と関連付けられたＥＭ座標系と位置合わせするために使用され得る、例示的な位置合わせステップを示す図である。 例示的な実施形態による、図２２Ａのロボット医療システムと関連付けられたロボット座標フレームをＥＭ場発生器と関連付けられたＥＭ座標系と位置合わせするために使用され得る、例示的な位置合わせステップを示す図である。 例示的な実施形態による、システムのロボットアームに結合されたロボット制御可能な電磁場発生器の一実施形態を含むロボット医療システムの一実施形態を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、ロボットアームに結合するように構成されたロボット制御可能な電磁場発生器の一実施形態の斜視図である。 例示的な実施形態による、図２４のロボット制御可能な電磁場発生器が、ロボットアームの器具駆動機構に結合するように構成され得ることを示す図である。 例示的な実施形態による、ロボットアームに結合するように構成されたロボット制御可能な電磁場発生器を使用してロボット医療処置を実施するための方法の一実施形態を示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、解剖学的特徴の自動器具追跡及びマッピングのために構成されたロボット制御可能な電磁場発生器を含むロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、解剖学的特徴の自動器具追跡及びマッピングのために構成されたロボット制御可能な電磁場発生器を含むロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、電磁場発生器の設定及び載置を容易にし、その作業体積を拡張するために構成されたロボット制御可能な電磁場発生器を含む、ロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、電磁場発生器の設定及び載置を容易にし、その作業体積を拡張するために構成されたロボット制御可能な電磁場発生器を含む、ロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、システムのロボットアームに結合されたロボット制御可能な電磁場発生器を含むロボット医療システムの一実施形態を表すブロック図である。 例示的な実施形態による、ＥＭセンサがＥＭ場内の所定の位置に位置決めされるように、ロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させる例を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、ＥＭセンサがＥＭ場内の所定の位置に位置決めされるように、ロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させる例を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、ＥＭセンサがＥＭ場内の所定の領域内に位置決めされるように、ロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させる例を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、ＥＭセンサがＥＭ場内の所定の領域内に位置決めされるように、ロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させる例を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、ＥＭセンサの移動経路を追跡する経路に沿って、ロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させる例を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、ＥＭセンサの移動経路を追跡する経路に沿って、ロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させる例を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、経路に沿って移動するＥＭセンサがＥＭ場の所定の領域内に位置決めされたままとなるようにロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させる例を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、経路に沿って移動するＥＭセンサがＥＭ場の所定の領域内に位置決めされたままとなるようにロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させる例を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、経路に沿って移動するＥＭセンサがＥＭ場の所定の領域内に位置決めされたままとなるようにロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させる例を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、経路に沿って移動するＥＭセンサがＥＭ場の所定の領域内に位置決めされたままとなるようにロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させる例を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、ロボットアームに結合されたＥＭ場発生器を、ＥＭ場内のＥＭセンサの決定された位置に基づいて移動させるための例示的な方法を提供するフローチャートである。 例示的な実施形態による、ＥＭ場内の複数のＥＭセンサの決定された位置に基づいて、ロボットアームを使用して、ＥＭ場発生器を電磁場発生器位置に移動させる例を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、ＥＭ場内の複数のＥＭセンサの決定された位置に基づいて、ロボットアームを使用して、ＥＭ場発生器を電磁場発生器位置に移動させる例を示す斜視図である。 例示的な実施形態による、ＥＭ場発生器の電磁場発生器位置を、ＥＭ場内の複数のＥＭセンサの決定された位置に基づいて、ロボットアームを使用して再調整する例を示す斜視図であり、複数のＥＭセンサのうちの少なくとも１つは移動している。 例示的な実施形態による、ＥＭ場発生器の電磁場発生器位置を、ＥＭ場内の複数のＥＭセンサの決定された位置に基づいて、ロボットアームを使用して再調整する例を示す斜視図であり、複数のＥＭセンサのうちの少なくとも１つは移動している。 例示的な実施形態による、ＥＭ場発生器の電磁場発生器位置を、ＥＭ場内の複数のＥＭセンサの決定された位置に基づいて、ロボットアームを使用して再調整する例を示す斜視図であり、複数のＥＭセンサのうちの少なくとも１つは移動している。 例示的な実施形態による、ロボットアーム上に搭載されたＥＭ場発生器の電磁場発生器位置を、ＥＭ場内の複数のＥＭセンサの決定された位置に基づいて決定するための例示的な方法を示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、電磁場発生器の作業体積を拡張するようにロボットアームとともに移動され得るロボット制御可能な電磁場発生器を含む、ロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、電磁場発生器の作業体積を拡張するようにロボットアームとともに移動され得るロボット制御可能な電磁場発生器を含む、ロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、電磁場発生器の作業体積を拡張するようにロボットアームとともに移動され得るロボット制御可能な電磁場発生器を含む、ロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、ＥＭセンサの位置を検出し、電磁場発生器の作業体積を拡張するように、ロボットアームとともに移動され得るロボット制御可能な電磁場発生器を含む、ロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、ＥＭセンサの位置を検出し、電磁場発生器の作業体積を拡張するように、ロボットアームとともに移動され得るロボット制御可能な電磁場発生器を含む、ロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、ＥＭセンサの位置を検出し、電磁場発生器の作業体積を拡張するように、ロボットアームとともに移動され得るロボット制御可能な電磁場発生器を含む、ロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、ＥＭセンサの位置を検出し、電磁場発生器の作業体積を拡張するように、ロボットアームとともに移動され得るロボット制御可能な電磁場発生器を含む、ロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、電磁場発生器の拡張された作業体積内のＥＭセンサの位置を追跡するようにロボットアームとともに移動され得るロボット制御可能な電磁場発生器を含む、ロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、電磁場発生器の拡張された作業体積内のＥＭセンサの位置を追跡するようにロボットアームとともに移動され得るロボット制御可能な電磁場発生器を含む、ロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、電磁場発生器の拡張された作業体積内のＥＭセンサの位置を追跡するようにロボットアームとともに移動され得るロボット制御可能な電磁場発生器を含む、ロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、電磁場発生器の拡張された作業体積内のＥＭセンサの位置を追跡するようにロボットアームとともに移動され得るロボット制御可能な電磁場発生器を含む、ロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、ロボット制御可能な電磁場発生器の作業体積を拡張するための例示的な方法を示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、ロボット制御可能な電磁場発生器の作業体積を拡張するための別の例示的な方法を示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、経皮的に挿入可能な器具とＥＭターゲットとの整合を容易にするように構成されたロボット制御可能な電磁場発生器を有するロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、経皮的に挿入可能な器具とＥＭターゲットとの整合を容易にするように構成されたロボット制御可能な電磁場発生器を有するロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、経皮的に挿入可能な器具とＥＭターゲットとの整合を容易にするように構成されたロボット制御可能な電磁場発生器を有するロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、電磁場発生器上に搭載された器具ガイドと、ＥＭターゲットとの整合を容易にするように構成されたロボット制御可能な電磁場発生器を有するロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、電磁場発生器上に搭載された器具ガイドと、ＥＭターゲットとの整合を容易にするように構成されたロボット制御可能な電磁場発生器を有するロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、器具ガイドとＥＭターゲットとの整合を容易にするように構成されたロボット制御可能な電磁場発生器を有するロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、器具ガイドとＥＭターゲットとの整合を容易にするように構成されたロボット制御可能な電磁場発生器を有するロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、ロボット制御可能な電磁場発生器を使用して、経皮的に挿入可能な器具をＥＭターゲットと整合させるための方法を示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、ロボット制御可能な電磁場発生器を使用して、経皮的に挿入可能な器具のための器具ガイドをＥＭターゲットと整合させるための方法を示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、ＥＭ歪みを検出するために、固定されたＥＭ位置センサに対してＥＭ場発生器を移動させるロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、図４６ＡのＥＭ場発生器の移動中のロボット軌道とＥＭセンサ軌道との比較を示す図である。 例示的な実施形態による、位置及び向きの変化を考慮することができるＥＭ歪みを検出するために、固定されたＥＭ位置センサに対してＥＭ場発生器を移動させるロボット医療システムの一実施形態を示す図である。 例示的な実施形態による、ＥＭ歪み検出のための例示的な方法を示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、ＥＭ歪み検出のための別の例示的な方法を示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、超音波プローブの撮像面を較正するための手順の間、超音波プローブが取り付けられているロボット医療システムを示す図である。 ＥＭ場発生器及び超音波プローブを含むロボット医療システムを示す図である。例示的な実施形態によれば、超音波プローブの撮像面は、ロボットツール及びＥＭセンサの位置を撮像面上にオーバーレイすることができるように、ロボット座標フレーム及びＥＭ座標フレームに対して較正される。 例示的な実施形態による、ロボット医療システムとともに使用するための超音波プローブの撮像面を較正する例示的な方法を示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、ロボット医療システムのロボットアームに取り付けられた深度センサを使用して生成された例示的な熱及び点マップを示す図である。 例示的な実施形態による、ロボット医療システムのロボットアームに取り付けられた深度センサを使用して生成された例示的な熱及び点マップを示す図である。 例示的な実施形態による、例示的な深度センサの一実施形態を示す図である。
１．概論。
本開示の態様は、腹腔鏡などの低侵襲性処置、及び内視鏡などの非侵襲性処置の両方を含む、様々な医療処置を行うことができるロボット対応の医療システムに統合され得る。内視鏡処置のうち、システムは、気管支鏡検査、尿管鏡検査、胃鏡検査などを行うことができる。
幅広い処置を行うことに加えて、システムは、医師を支援するための強調された撮像及び誘導などの追加の利益を提供することができる。追加的に、システムは、厄介な腕の運動及び姿勢を必要とせずに、人間工学的位置から処置を行う能力を医師に提供することができる。また更に、システムは、システムの器具のうちの１つ又は２つ以上が単一のユーザによって制御され得るように、改善された使いやすさで処置を行う能力を医師に提供することができる。
以下、説明を目的として、図面と併せて、様々な実施形態が説明される。開示される概念の多くの他の実装形態が可能であり、開示される実装形態で様々な利点が達成され得ることを理解されたい。見出しが、参照のために本明細書に含まれ、様々なセクションの位置を特定する支援となる。これらの見出しは、それらに関して説明される概念の範囲を限定することを意図するものではない。かかる概念は、本明細書全体にわたって適用可能性を有し得る。
Ａ．ロボットシステム－カート。
ロボット対応の医療システムは、特定の処置に応じて様々な方法で構成され得る。図１は、診断及び／又は治療用気管支鏡検査のために配置されたカートベースのロボット対応のシステム１０の一実施形態を示している。気管支鏡検査の間、システム１０は、気管支鏡検査のための処置専用気管支鏡であり得る操縦可能な内視鏡１３などの医療器具を、診断及び／又は治療用具を送達するための自然開口部アクセスポイント（すなわち、本例ではテーブル上に位置決めされた患者の口）に送達するための１つ又は２つ以上のロボットアーム１２を有するカート１１を含むことができる。示されるように、カート１１は、アクセスポイントへのアクセスを提供するために、患者の上部胴体に近接して位置決めすることができる。同様に、ロボットアーム１２は、気管支鏡をアクセスポイントに対して位置決めするために作動され得る。図１の構成はまた、胃腸管（gastro-intestinal、ＧＩ）処置を、ＧＩ処置に特化した内視鏡である胃鏡を用いて行うときに利用することができる。図２は、カートの例示的な一実施形態をより詳細に示している。
図１を引き続き参照すると、カート１１が適切に位置決めされると、ロボットアーム１２は、操縦可能な内視鏡１３をロボットで、手動で、又はそれらの組み合わせで患者に挿入することができる。示されるように、操縦可能な内視鏡１３は、内側リーダー部分及び外側シース部分などの少なくとも２つの入れ子式部品を含んでもよく、各部分は、器具ドライバ２８の組のうちの別個の器具ドライバに結合され、各器具ドライバは、個々のロボットアームの遠位端に結合されている。リーダー部分をシース部分と同軸に整合させるのを容易にする、器具ドライバ２８のこの直線構成は、１つ又は２つ以上のロボットアーム１２を異なる角度及び／又は位置に操作することによって空間内に再位置決めされ得る「仮想レール」２９を形成する。本明細書に記載される仮想レールは、破線を使用して図に図示されており、したがって破線は、システムの物理的構造を図示しない。仮想レール２９に沿った器具ドライバ２８の並進は、外側シース部分に対して内側リーダー部分を入れ子にするか、又は内視鏡１３を患者から前進若しくは後退させる。仮想レール２９の角度は、臨床用途又は医師の好みに基づいて調整、並進、及び枢動されてもよい。例えば、気管支鏡検査では、示されるような仮想レール２９の角度及び位置は、内視鏡１３を患者の口内に曲げ入れることによる摩擦を最小限に抑えながら内視鏡１３への医師のアクセスを提供する折衷案を表す。
内視鏡１３は、ターゲットの目的地又は手術部位に到達するまで、ロボットシステムからの正確なコマンドを使用して挿入後に患者の気管及び肺の下流に向けられてもよい。患者の肺網を通したナビゲーションを容易にし、及び／又は所望のターゲットに到達するために、内視鏡１３を操縦して、内側リーダー部分を外側シース部分から入れ子状に延ばして、高められた関節運動及びより大きい曲げ半径を得てもよい。別個の器具ドライバ２８の使用により、リーダー部分及びシース部分が互いに独立して駆動されることも可能となる。
例えば、内視鏡１３は、例えば、患者の肺内の病変又は小結節などのターゲットに生検針を送達するように方向付けられてもよい。針を、内視鏡の長さにわたる作業チャネルの下方に展開されて、病理医によって分析される組織サンプルを得てもよい。病理の結果に応じて、追加の生検のために追加のツールを内視鏡の作業チャネルの下方に展開されてもよい。小結節を悪性であると特定した後、内視鏡１３は、潜在的ながん組織を切除するためにツールを内視鏡的に送達してもよい。一部の場合では、診断及び治療的処置は、別の処置中に送達されてもよい。これらの状況において、内視鏡１３はまた、標的小結節の場所を「マーク」するために基準を送達するために使用されてもよい。他の例では、診断及び治療的処置は、同じ処置中に送達されてもよい。
システム１０はまた、カート１１に支持ケーブルを介して接続されて、カート１１への制御、電子機器、流体工学、光学系、センサ、及び／又は電力のためのサポートを提供し得る移動可能なタワー３０を含んでもよい。タワー３０内にかかる機能を置くことにより、動作を行う医師及びそのスタッフがより容易に調整及び／又は再位置決めすることができるより小さいフォームファクタのカート１１が可能となる。追加的に、カート／テーブルと支持タワー３０との間の機能の分割は、手術室の乱雑さを低減し、臨床ワークフローの改善を容易にする。カート１１は患者に近接して位置決めされてもよいが、タワー３０は、処置中に邪魔にならないように離れた場所に収容されてもよい。
上述したロボットシステムをサポートするために、タワー３０は、例えば、永続的な磁気記憶ドライブ、ソリッドステートドライブなどの非一時的コンピュータ可読記憶媒体内にコンピュータプログラム命令を記憶するコンピュータベースの制御システムの構成要素を含んでもよい。これらの命令の実行は、実行がタワー３０内で行われるのか又はカート１１内で行われるのかにかかわらず、システム全体又はそのサブシステムを制御してもよい。例えば、コンピュータシステムのプロセッサによって実行された場合、命令により、ロボットシステムの構成要素が、関連するキャリッジ及びアームマウントを作動させ、ロボットアームを作動させ、医療器具を制御してもよい。例えば、制御信号を受信したことに応答して、ロボットアームの関節内のモータは、アームをある特定の姿勢に位置決めしてもよい。
タワー３０は、内視鏡１３を通して展開することができるシステムに、制御された灌注及び吸引機能を提供するために、ポンプ、流量計、弁制御、及び／又は流体アクセスも含み得る。これらの構成要素はまた、タワー３０のコンピュータシステムを使用して制御されてもよい。一部の実施形態では、灌注及び吸引能力は、別個のケーブルを介して内視鏡１３に直接送達されてもよい。
タワー３０は、フィルタリングされ、保護された電力をカート１１に提供するように設計された電圧及びサージ保護具を含んでもよく、それによって、カート１１内に電力変圧器及び他の補助電力構成要素を載置することが回避され、その結果カート１１はより小さく、より移動可能になる。
タワー３０は、ロボットシステム１０全体に配置されたセンサのための支持機器も含んでもよい。例えば、タワー３０は、ロボットシステム１０のあらゆる場所の光センサ又はカメラから受信したデータを検出、受信、及び処理するためのオプトエレクトロニクス機器を含んでもよい。制御システムと組み合わせて、かかるオプトエレクトロニクス機器は、タワー３０内を含むシステム全体に配置された任意の数のコンソール内に表示するためのリアルタイム画像を生成するために使用されてもよい。同様に、タワー３０はまた、配置された電磁（ＥＭ）センサから信号を受信し、受信した信号を処理するための電子サブシステムも含んでもよい。タワー３０はまた、医療器具内又は医療器具上のＥＭセンサによる検出のためにＥＭ場発生器を収容し、位置決めするためにも使用されてもよい。
タワー３０はまた、システムの残りの部分で利用可能な他のコンソール、例えば、カートの上部に搭載されたコンソールに追加して、コンソール３１も含んでもよい。コンソール３１は、オペレータである医師のためのユーザインターフェース及びタッチスクリーンなどの表示画面を含んでもよい。システム１０内のコンソールは、一般に、ロボット制御、並びに内視鏡１３のナビゲーション情報及び位置特定情報などの処置の術前及びリアルタイム情報の両方を提供するように設計される。コンソール３１が医師に利用可能な唯一のコンソールではない場合、コンソール３１は、看護師などの第２のオペレータによって使用されて、患者の健康又はバイタル、及びシステム１０の動作を監視するだけでなく、ナビゲーション情報及び位置特定情報などの処置固有のデータを提供してもよい。他の実施形態では、コンソール３１は、タワー３０とは別個の本体内に収容される。
タワー３０は、１つ又は２つ以上のケーブル又は接続部（図示せず）を介してカート１１及び内視鏡１３に結合されてもよい。一部の実施形態では、タワー３０からのサポート機能は、単一ケーブルを通してカート１１に提供されることにより、手術室を簡略化し、整理整頓することができる。他の実施形態では、特定の機能は、別個の配線及び接続部で結合されてもよい。例えば、単一の電力ケーブルを通してカート１１に電力が供給されてもよい一方、制御、光学系、流体工学、及び／又はナビゲーションのためのサポートは、別個のケーブルを通して提供されてもよい。
図２は、図１に示されるカートベースのロボット対応のシステムからのカート１１の一実施形態の詳細な図を提供する。カート１１は、概して、細長い支持構造１４（「カラム」と称されることが多い）、カート基部１５、及びカラム１４の頂部にあるコンソール１６を含む。カラム１４は、１つ又は２つ以上のロボットアーム１２（図２には３つ示されている）の展開を支持するためのキャリッジ１７（代替的に「アーム支持体」）などの１つ又は２つ以上のキャリッジを含んでもよい。キャリッジ１７は、患者に対してより良好に位置決めするために垂直軸に沿って回転してロボットアーム１２の基部を調整する、個別に構成可能なアームマウントを含んでもよい。キャリッジ１７はまた、キャリッジ１７がカラム１４に沿って垂直方向に並進することを可能にするキャリッジインターフェース１９を含む。
キャリッジインターフェース１９は、キャリッジ１７の垂直方向の並進を誘導するためにカラム１４の両側に位置決めされているスロット２０などのスロットを通してカラム１４に接続されている。スロット２０は、キャリッジ１７をカート基部１５に対して様々な垂直方向の高さで位置決めし、保持するための垂直方向の並進インターフェースを含む。キャリッジ１７の垂直方向の並進により、カート１１は、様々なテーブルの高さ、患者のサイズ、及び医師の好みを満たすようにロボットアーム１２のリーチを調整することが可能となる。同様に、キャリッジ１７上の個別に構成可能なアームマウントにより、ロボットアーム１２のロボットアーム基部２１を様々な構成で角度付けすることが可能となる。
一部の実施形態では、キャリッジ１７が垂直方向に並進するときにカラム１４の内部チャンバ及び垂直方向の並進インターフェース内に汚れ及び流体が侵入するのを防止するために、スロット２０には、スロット表面と同一平面及び平行であるスロットカバーが追加されてもよい。スロットカバーは、スロット２０の垂直方向の頂部及び底部付近に位置決めされているばねスプールのペアを通じて展開されてもよい。カバーは、キャリッジ１７が上下に垂直方向に並進するにつれてコイル状態から伸縮するように展開されるまで、スプール内でコイル巻きにされている。スプールのばね荷重は、キャリッジ１７がスプールに向かって並進するときにカバーをスプール内に後退させるための力を提供し、一方、キャリッジ１７がスプールから離れるように並進するときに密封も維持する。カバーは、キャリッジ１７が並進するときにカバーが適切に延伸及び後退するのを確実にするために、例えば、キャリッジインターフェース１９内のブラケットを使用してキャリッジ１７に接続されてもよい。
カラム１４は、例えば、コンソール１６からの入力などのユーザ入力に応答して生成された制御信号に応答してキャリッジ１７を機械的に並進させるために垂直方向に整合された主ねじを使用するように設計された、ギア及びモータなどの機構を内部に含んでもよい。
ロボットアーム１２は、概して、一連の関節２４によって接続されている一連のリンク２３によって分離された、ロボットアーム基部２１及びエンドエフェクタ２２を含んでもよく、各関節は独立したアクチュエータを含み、各アクチュエータは、独立して制御可能なモータを含む。独立して制御可能な各関節は、ロボットアーム１２が利用可能な独立した自由度を表す。ロボットアーム１２の各々は、７つの関節を有してもよく、したがって、７つの自由度を提供することが可能である。多数の関節は、多数の自由度をもたらし、「冗長」自由度を可能にする。冗長自由度を有することにより、ロボットアーム１２は、異なるリンク位置及び関節角度を使用して空間内の特定の位置、向き、及び軌道で、それらのそれぞれのエンドエフェクタ２２を位置決めすることが可能となる。これにより、システムが空間内の所望のポイントから医療器具を位置決めし、方向付けることが可能になると同時に、医師がアーム関節を患者から離れる臨床的に有利な位置へと移動させて、アームの衝突を回避しながらよりよいアクセスを生み出すことを可能にする。
カート基部１５は、床の上のカラム１４、キャリッジ１７、及びロボットアーム１２の重量の釣り合いをとる。したがって、カート基部１５は、電子機器、モータ、電源、並びにカート１１の移動及び／又は固定化のいずれかを可能にする構成要素などの、より重い部品を収容する。例えば、カート基部１５は、処置前にカート１１が部屋の中をあちこちに容易に移動することを可能にする、転動可能なホイール形状のキャスタ２５を含む。適切な位置に到達した後、キャスタ２５は、処置中にカート１１を所定の場所に保持するためのホイールロックを使用して動かないようにされてもよい。
カラム１４の垂直方向の端部に位置決めされたコンソール１６は、ユーザ入力を受信するためのユーザインターフェース及び表示画面（又は、例えば、タッチスクリーン２６などの二重目的デバイス）の両方を可能にして、術前データ及び術中データの両方を医師であるユーザに提供する。タッチスクリーン２６上の潜在的な術前データは、術前計画、術前コンピュータ断層撮影（ＣＴスキャン）から導出されたナビゲーション及びマッピングデータ、並びに／又は術前患者のインタビューからのメモを含み得る。ディスプレイ上の術中データは、ツールから提供される光学情報、センサからのセンサ及び座標情報、並びに呼吸、心拍数、及び／又はパルスなどの不可欠な患者統計を含んでもよい。コンソール１６は、医師が、カラム１４の、キャリッジ１７の反対の側からコンソール１６にアクセスすることを可能にするように位置決めされ、傾斜が付けられてもよい。この位置から、医師は、コンソール１６をカート１１の背後から操作しながら、コンソール１６、ロボットアーム１２、及び患者を見ることができる。示されるように、コンソール１６はまた、カート１１の操作及び安定化を支援するハンドル２７を含む。
図３は、尿管鏡検査のために配置された、ロボット対応のシステム１０の一実施形態を示している。尿管鏡検査処置では、カート１１は、患者の尿道及び尿管を横断するように設計された処置専用内視鏡である尿管鏡３２を患者の下腹部領域に送達するように位置決めされてもよい。尿管鏡検査では、尿管鏡３２が患者の尿道と直接整合されて、領域内の敏感な解剖学的構造に対する摩擦及び力を低減することが望ましいことがある。示されるように、カート１１は、ロボットアーム１２が尿管鏡３２を、患者の尿道に直線状に直接アクセスするように位置決めすることを可能にするように、テーブルの脚部に整合されてもよい。テーブルの脚部から、ロボットアーム１２は、尿道を通して患者の下腹部に直接、仮想レール３３に沿って尿管鏡３２を挿入してもよい。
気管支鏡検査におけるのと同様の制御技法を使用して尿道に挿入した後、尿管鏡３２は、診断及び／又は治療用途のために、膀胱、尿管、及び／又は腎臓にナビゲートされてもよい。例えば、尿管鏡３２は、尿管及び腎臓に向けられ、尿管鏡３２の作業チャネルの下方に展開されたレーザー又は超音波結砕石術デバイスを使用して、形成された腎臓結石を破砕することができる。砕石術が完了した後、結果として得られた結石片は、尿管鏡３２の下方に展開されたバスケットを使用して除去されてもよい。
図４は、血管処置のために同様に配置された、ロボット対応のシステム１０の一実施形態を示している。血管処置において、システム１０は、カート１１が、操縦可能なカテーテルなどの医療器具３４を、患者の脚内の大腿動脈内のアクセスポイントに送達することができるように構成され得る。大腿動脈は、ナビゲーションのためのより大きな直径と、患者の心臓への、遠回りが比較的少ない曲がりくねった経路との両方を呈し、これによりナビゲーションが簡略化される。尿管鏡検査処置におけるように、カート１１は、患者の脚及び下腹部に向けて位置決めされて、ロボットアーム１２が患者の大腿／腰領域内の大腿動脈アクセスポイントへの直接的な線形アクセスで仮想レール３５を提供することを可能にしてもよい。動脈内への挿入後、器具ドライバ２８を並進させることによって医療器具３４が方向付けられ、挿入されてもよい。代替的に、カートは、例えば、肩及び手首付近の頸動脈及び腕動脈などの代替的な血管アクセスポイントに到達するために、患者の上腹部の周囲に位置決めされてもよい。
Ｂ．ロボットシステム－テーブル。
ロボット対応の医療システムの実施形態はまた、患者テーブルを組み込んでもよい。テーブルの組み込みは、カートを除去することによって手術室内の資本設備の量を低減し、これにより患者へのより良好なアクセスが可能となる。図５は、気管支鏡検査処置のために配置された、かかるロボット対応のシステムの一実施形態を示している。システム３６は、プラットフォーム３８（「テーブル」又は「ベッド」として図示）を床より上に支持するための支持構造体又はカラム３７を含む。カートベースのシステムと同様に、システム３６のロボットアーム３９のエンドエフェクタは、器具ドライバ４２の線形配列から形成された仮想レール４１を通して、又はそれに沿って、図５の気管支鏡４０などの細長い医療器具を操作するように設計された器具ドライバ４２を含む。実際には、蛍光透視撮像を提供するためのＣアームは、放射器及び検出器をテーブル３８の周囲に置くことによって、患者の上部腹部領域の上方に位置決めされてもよい。
図６は、説明を目的として、患者及び医療器具なしのシステム３６の代替的な図を提供する。示されるように、カラム３７は、１つ又は２つ以上のロボットアーム３９の基部となり得る、システム３６内でリング形状として図示される１つ又は２つ以上のキャリッジ４３を含んでもよい。キャリッジ４３は、カラム３７の長さにわたる垂直方向のカラムインターフェース４４に沿って並進して、ロボットアーム３９が患者に到達するように位置決めされ得る異なるバンテージポイントを提供してもよい。キャリッジ４３は、カラム３７内に位置決めされている機械的モータを使用してカラム３７の周りを回転して、ロボットアーム３９が、例えば、患者の両側などのテーブル３８の多数の側部へのアクセスを有することを可能にしてもよい。複数のキャリッジを有する実施形態では、キャリッジはカラム上に個別に位置決めされてもよく、他のキャリッジとは独立して並進及び／又は回転してもよい。キャリッジ４３はカラム３７を取り囲む必要はなく、又は更には円形である必要もないが、図示されるようなリング形状は、構造的バランスを維持しながらカラム３７の周りでのキャリッジ４３の回転を容易にする。キャリッジ４３の回転及び並進により、システム３６は、内視鏡及び腹腔鏡などの医療器具を患者の異なるアクセスポイントに整合させることができる。他の実施形態（図示せず）では、システム３６は、並行して延在するバー又はレールの形態の調整可能なアーム支持体を有する患者テーブル又はベッドを含み得る。１つ又は２つ以上のロボットアーム３９を、（例えば、肘関節を有する肩部を介して）垂直方向に調整することができる調整可能なアーム支持体に取り付けることができる。垂直方向の調整を提供することによって、ロボットアーム３９は、有利には、患者テーブル又はベッドの下にコンパクトに収容されることが可能であり、その後、処置中に引き上げられることが可能である。
ロボットアーム３９は、ロボットアーム３９に追加の構成可能性を提供するために個別に回転し得る及び／又は入れ子式に延び得る一連の関節を含むアームマウント４５の組を介してキャリッジ４３に搭載されてもよい。追加的に、アームマウント４５は、キャリッジ４３が適切に回転されると、アームマウント４５がテーブル３８の同じ側（図６に示すように）、テーブル３８の両側（図９に示すように）、又はテーブル３８の隣接する側部（図示せず）のいずれかに位置決めされ得るように、キャリッジ４３上に位置決めされ得る。
カラム３７は、テーブル３８の支持及びキャリッジ４３の垂直方向の並進のための経路を構造的に提供する。内部に、カラム３７は、キャリッジの垂直方向の並進を誘導するための主ねじ、及び主ねじに基づくキャリッジ４３の並進を機械化するためのモータを備えていてもよい。カラム３７はまた、キャリッジ４３及びその上に搭載されたロボットアーム３９に電力及び制御信号を伝達してもよい。
テーブル基部４６は、図２に示すカート１１のカート基部１５と同様の機能を果たし、テーブル／ベッド３８、カラム３７、キャリッジ４３、及びロボットアーム３９の釣り合いをとるためにより重い構成要素を収容する。テーブル基部４６はまた、処置中に安定性を提供するために剛性キャスタを組み込んでもよい。テーブル基部４６の底部から展開されるキャスタは、基部４６の両側で反対方向に延在し、システム３６を移動させる必要があるときに後退してもよい。
引き続き図６を参照すると、システム３６はまた、テーブルとタワーとの間でシステム３６の機能を分割して、テーブルのフォームファクタ及びバルクを低減するタワー（図示せず）を含んでもよい。先に開示された実施形態と同様に、タワーは、処理、計算、及び制御能力、電力、流体工学、並びに／又は光学及びセンサ処理などの様々なサポート機能をテーブルに提供してもよい。タワーはまた、医師のアクセスを改善し、手術室を整理整頓するために、患者から離れて位置決めされるように移動可能であってもよい。追加的に、タワー内に構成要素を配置することにより、ロボットアーム３９の潜在的な収容のために、テーブル基部４６内の保管空間をより大きくすることが可能となる。タワーはまた、キーボード及び／又はペンダントなどのユーザ入力のためのユーザインターフェース、並びにリアルタイム撮像、ナビゲーション、及び追跡情報などの術前及び術中情報のための表示画面（又はタッチスクリーン）の両方を提供するマスターコントローラ又はコンソールも含んでもよい。一部の実施形態では、タワーはまた、送気のために使用されるガスタンク用のホルダを含んでもよい。
一部の実施形態では、テーブル基部は、使用されていないときにロボットアームを収容して格納してもよい。図７は、テーブルベースのシステムの一実施形態における、ロボットアームを収容するシステム４７を示している。システム４７では、キャリッジ４８は、ロボットアーム５０、アームマウント５１、及びキャリッジ４８を基部４９内に収容するために、基部４９内へと垂直方向に並進させられてもよい。基部カバー５２は、並進及び後退して、キャリッジ４８、アームマウント５１、及びロボットアーム５０をカラム５３の周りに展開させるように開き、使用されていないときにそれらを収容して保護するように閉じられてもよい。基部カバー５２は、閉じたときに汚れ及び流体の侵入を防止するために、その開口部の縁部に沿って膜５４で封止されてもよい。
図８は、尿管鏡検査処置のために構成されたロボット対応のテーブルベースシステムの一実施形態を示している。尿管鏡検査では、テーブル３８は、患者をカラム３７及びテーブル基部４６からオフアングルに位置決めするためのスイベル部分５５を含んでもよい。スイベル部分５５は、スイベル部分５５の底部をカラム３７から離して位置決めするために、（例えば、患者の頭部の下方に位置する）枢動点を中心に回転又は枢動してもよい。例えば、スイベル部分５５の枢動により、Ｃアーム（図示せず）が、テーブル３８の下のカラム（図示せず）と空間を奪い合うことなく、患者の下部腹部の上方に位置決めされることが可能となる。カラム３７の周りにキャリッジ（図示せず）を回転させることにより、ロボットアーム３９は、尿道に到達するように、尿管鏡５６を仮想レール５７に沿って患者の鼠径部領域に直接挿入してもよい。尿管鏡検査では、処置中に患者の脚の位置を支持し、患者の鼠径部領域への明確なアクセスを可能にするために、テーブル３８のスイベル部分５５にあぶみ５８もまた固定されてもよい。
腹腔鏡処置では、患者の腹壁内の小さな切開部を通して、低侵襲性器具を患者の解剖学的構造に挿入してもよい。一部の実施形態では、低侵襲性器具は、患者内の解剖学的構造にアクセスするために使用されるシャフトなどの細長い剛性部材を含む。患者の腹腔の膨張後、器具は、把持、切断、アブレーション、縫合などの外科的又は医療的タスクを行うように指示されてもよい。一部の実施形態では、器具は、腹腔鏡などのスコープを含み得る。図９は、腹腔鏡検査処置のために構成されたロボット対応のテーブルベースのシステムの一実施形態を示している。図９に図示されるように、システム３６のキャリッジ４３は回転し、垂直方向に調整されて、器具５９が患者の両側の最小切開部を通過して患者の腹腔に到達するようにアームマウント４５を使用して位置決めされ得るように、ロボットアーム３９の対をテーブル３８の両側に位置決めしてもよい。
腹腔鏡処置に対応するために、ロボット対応のテーブルシステムはまた、プラットフォームを所望の角度に傾斜させてもよい。図１０は、ピッチ又は傾斜調整を有するロボット対応の医療システムの一実施形態を示している。図１０に示すように、システム３６は、テーブル３８の傾斜に適応して、テーブルの一方の部分を他方の部分より床から離れた距離に位置決めすることができる。追加的に、アームマウント４５は、ロボットアーム３９がテーブル３８と同じ平面関係を維持するように、傾斜に一致するように回転してもよい。より急な角度に適応するために、カラム３７はまた、テーブル３８が床に接触するか又はテーブル基部４６と衝突するのを防ぐためにカラム３７が垂直方向に延長するのを可能にする入れ子部分６０を含んでもよい。
図１１は、テーブル３８とカラム３７との間のインターフェースの詳細な図を提供する。ピッチ回転機構６１は、カラム３７に対するテーブル３８のピッチ角を多数の自由度で変更するように構成されてもよい。ピッチ回転機構６１は、カラム－テーブルインターフェースでの直交軸１、２の位置決めによって可能にされてもよく、各軸は、電気ピッチ角コマンドに応答して別個のモータ３、４によって作動される。一方のねじ５に沿った回転は、一方の軸１における傾斜調整を可能にし、他方のねじ６に沿った回転は、他方の軸２に沿った傾斜調整を可能にする。一部の実施形態では、カラム３７に対するテーブル３８のピッチ角を複数の自由度で変更するために、玉継ぎ手が使用されてもよい。
例えば、ピッチ調整は、テーブルをトレンデレンブルグ体位に位置決めしようとするときに、すなわち下腹部手術のために患者の下腹部を患者の上腹部よりも床からより高い位置に位置決めしようとするときに、特に有用である。トレンデレンブルグ体位により、患者の内臓が重力によって患者の上腹部に向かってスライドし、腹腔が空になり、低侵襲性ツールが入って腹腔鏡前立腺切除術などの下腹部の外科又は医療処置が行われる。
図１２及び図１３は、テーブルベースの外科用ロボットシステム１００の代替的な実施形態の等角図及び端面図を示している。外科用ロボットシステム１００は、１つ又は２つ以上のロボットアームをテーブル１０１に対して支持するように構成され得る１つ又は２つ以上の調整可能なアーム支持体１０５（例えば、図１４参照）を含む。図示の実施形態では、単一の調整可能なアーム支持体１０５が示されているが、テーブル１０１の反対側に追加のアーム支持体１０５を設けることができる。調整可能なアーム支持体１０５は、テーブル１０１に対して移動して、調整可能なアーム支持体１０５及び／又はそれに搭載された任意のロボットアームの位置をテーブル１０１に対して調整及び／又は変更できるように構成され得る。例えば、調整可能なアーム支持体１０５は、テーブル１０１に対して１つ又は２つ以上の自由度で調整することができる。調整可能なアーム支持体１０５は、１つ又は２つ以上の調整可能なアーム支持体１０５及びそれに取り付けられた任意のロボットアームをテーブル１０１の下に容易に収容する能力を含む高い汎用性をシステム１００に提供する。調整可能なアーム支持体１０５は、収容位置から、テーブル１０１の上面の下の位置まで上昇され得る。他の実施形態では、調整可能なアーム支持体１０５は、収容位置から、テーブル１０１の上面の上方の位置まで上昇され得る。
調整可能なアーム支持体１０５は、リフト、横方向並進、傾斜などを含む、複数の自由度を提供することができる。図１２及び図１３の図示の実施形態では、アーム支持体１０５は、４つの自由度で構成され、それらは図１２に矢印で示されている。第１の自由度は、ｚ方向における調整可能なアーム支持体１０５の調整（「Ｚリフト」）を可能にする。例えば、調整可能なアーム支持体１０５は、テーブル１０１を支持するカラム１０２に沿って、又はそれに対して上下に移動するように構成されたキャリッジ１０９を含み得る。第２の自由度は、調整可能なアーム支持体１０５が傾斜することを可能にする。例えば、調整可能なアーム支持体１０５は、回転接合部を含むことができ、これにより、調整可能なアーム支持体１０５を、トレンデレンブルグ体位のベッドと整合させることが可能となり得る。第３の自由度は、調整可能なアーム支持体１０５が「上方枢動する」ことを可能にでき、それを使用して、テーブル１０１の側部と調整可能なアーム支持体１０５との間の距離を調整することができる。第４の自由度は、調整可能なアーム支持体１０５がテーブルの長手方向の長さに沿って並進するのを可能にする。
図１２及び図１３の外科用ロボットシステム１００は、基部１０３に搭載されたカラム１０２によって支持されるテーブルを含み得る。基部１０３及びカラム１０２は、支持面に対してテーブル１０１を支持する。床軸１３１及び支持軸１３３は、図１３に示される。
調整可能なアーム支持体１０５は、カラム１０２に搭載することができる。他の実施形態では、アーム支持体１０５は、テーブル１０１又は基部１０３に搭載することができる。調整可能なアーム支持体１０５は、キャリッジ１０９、バー又はレールコネクタ１１１、及びバー又はレール１０７を含み得る。一部の実施形態では、レール１０７に搭載された１つ又は２つ以上のロボットアームは、互いに対して並進及び移動することができる。
キャリッジ１０９は、第１の接合部１１３によってカラム１０２に取り付けられてもよく、それにより、キャリッジ１０９がカラム１０２に対して移動することが可能になる（例えば、第１又は垂直軸１２３を上下するなど）。第１の接合部１１３は、調整可能なアーム支持体１０５に第１の自由度（「Ｚリフト」）を提供することができる。調整可能なアーム支持体１０５は、第２の自由度（傾斜）を調整可能なアーム支持体１０５に提供する第２の接合部１１５を含み得る。調整可能なアーム支持体１０５は、第３の自由度（「上方枢動」）を調整可能なアーム支持体１０５に提供することができる第３の接合部１１７を含み得る。第３の軸１２７を中心にしてレールコネクタ１１１を回転させるときにレール１０７の向きを維持するように第３の接合部１１７を機械的に拘束する、追加の接合部１１９（図１３に示す）を設けることができる。調整可能なアーム支持体１０５は、第４の自由度（並進）を第４の軸１２９に沿って調整可能なアーム支持体１０５に提供することができる第４の接合部１２１を含み得る。
図１４は、テーブル１０１の両側に搭載された２つの調整可能なアーム支持体１０５Ａ、１０５Ｂを有する、外科用ロボットシステム１４０Ａの端面図を示している。第１のロボットアーム１４２Ａは、第１の調整可能なアーム支持体１０５Ｂのバー又はレール１０７Ａに取り付けられる。第１のロボットアーム１４２Ａは、レール１０７Ａに取り付けられた基部１４４Ａを含む。第１のロボットアーム１４２Ａの遠位端は、１つ又は２つ以上のロボット医療器具又はツールに結合することができる器具駆動機構１４６Ａを含む。同様に、第２のロボットアーム１４２Ｂは、レール１０７Ｂに取り付けられた基部１４４Ｂを含む。第２のロボットアーム１４２Ｂの遠位端は、器具駆動機構１４６Ｂを含む。器具駆動機構１４６Ｂは、１つ又は２つ以上のロボット医療器具又はツールに結合するように構成され得る。
一部の実施形態では、ロボットアーム１４２Ａ、１４２Ｂのうちの１つ又は２つ以上は、７以上の自由度を有するアームを含む。一部の実施形態では、ロボットアーム１４２Ａ、１４２Ｂのうちの１つ又は２つ以上は、挿入軸（挿入を含む１つの自由度）、リスト（リストピッチ、ヨー及びロールを含む３つの自由度）、エルボ（エルボピッチを含む１つの自由度）、ショルダ（ショルダピッチ及びヨーを含む２つの自由度）、及び基部１４４Ａ、１４４Ｂ（並進を含む１つの自由度）を含む８自由度を含み得る。一部の実施形態では、挿入自由度は、ロボットアーム１４２Ａ、１４２Ｂによって提供することができるが、他の実施形態では、器具自体が、器具ベースの挿入アーキテクチャを介して挿入を提供する。
Ｃ．器具ドライバ及びインターフェース。
システムのロボットアームのエンドエフェクタは、（ｉ）医療器具を作動させるための電気機械的手段を組み込む器具ドライバ（代替的には、「器具駆動機構」又は「器具デバイスマニピュレータ」と呼ばれる）と、（ｉｉ）モータなどの任意の電気機械的構成要素を欠いていてもよい、除去可能な又は取り外し可能な医療器具と、を含み得る。この二分は、医療処置において使用される医療器具を滅菌する必要性と、医療器具の機械組立が複雑でありかつ電子機器の感受性が高いことから高価な資本設備を適切に滅菌することができないこととによって引き起こされ得る。したがって、医療器具は、医師又は医師のスタッフによる個々の滅菌又は廃棄のために、器具ドライバ（したがってそのシステム）から取り外される、除去される、及び交換されるように設計することができる。対照的に、器具ドライバは交換又は滅菌される必要がなく、保護のために掛け布をすることができる。
図１５は、例示的な器具ドライバを示している。ロボットアームの遠位端に位置決めされた器具ドライバ６２は、駆動シャフト６４を介して医療器具に制御されたトルクを提供するために平行軸を伴って配置された１つ又は２つ以上の駆動ユニット６３を含む。各駆動ユニット６３は、器具と相互作用するための個々の駆動シャフト６４と、モータシャフトの回転を所望のトルクに変換するためのギアヘッド６５と、駆動トルクを生成するためのモータ６６と、モータシャフトの速度を測定し、制御回路にフィードバックを提供するエンコーダ６７と、制御信号を受信し、駆動ユニットを作動させるための制御回路６８とを備える。各駆動ユニット６３は、独立して制御され電動化され、器具ドライバ６２は、複数（例えば図１５に示すように４つ）の独立した駆動出力を医療器具に提供することができる。動作中、制御回路６８は、制御信号を受信し、モータ６６にモータ信号を送信し、エンコーダ６７によって測定された結果として得られたモータ速度を所望の速度と比較し、モータ信号を変調して所望のトルクを生成する。
滅菌環境を必要とする処置のために、ロボットシステムは、器具ドライバと医療器具との間に位置する、滅菌ドレープに接続された滅菌アダプタなどの駆動インターフェースを組み込んでもよい。滅菌アダプタの主な目的は、器具ドライバの駆動シャフトから器具の駆動入力部に角度運動を伝達する一方で、駆動シャフトと駆動入力部との間の物理的分離、したがって滅菌性を維持することである。したがって、例示的な滅菌アダプタは、器具ドライバの駆動シャフトと嵌合されることが意図された一連の回転入力部及び出力部と、器具に対する駆動入力部とを含み得る。滅菌アダプタに接続される滅菌ドレープは、透明又は半透明プラスチックなどの薄い可撓性材料で構成され、器具ドライバ、ロボットアーム、及び（カートベースのシステムにおける）カート又は（テーブルベースのシステムにおける）テーブルなどの資本設備を覆うように設計される。ドレープの使用により、滅菌を必要としない領域（すなわち、非滅菌野）に依然として配置されている間に、資本設備を患者に近接して位置決めすることが可能となる。滅菌ドレープの反対側では、医療器具は、滅菌を必要とする領域（すなわち、滅菌野）において患者とインターフェースしてもよい。
Ｄ．医療器具。
図１６は、ペアを成す器具ドライバを備えた例示的な医療器具を示している。ロボットシステムとともに使用するために設計された他の器具と同様に、医療器具７０は、細長いシャフト７１（又は細長い本体）及び器具基部７２を含む。医師による手動相互作用が意図されているその設計により「器具ハンドル」とも称される器具基部７２は、一般に、ロボットアーム７６の遠位端において器具ドライバ７５上の駆動インターフェースを通って延在する駆動出力部７４と嵌合するように設計された、回転可能な駆動入力部７３、例えば、レセプタクル、プーリー、又はスプールを含んでもよい。物理的に接続、ラッチ、及び／又は結合されると、器具基部７２の嵌合された駆動入力部７３は、器具ドライバ７５における駆動出力部７４と回転軸を共有して、駆動出力部７４から駆動入力部７３へのトルクの伝達を可能にし得る。一部の実施形態では、駆動出力部７４は、駆動入力部７３上のレセプタクルと嵌合するように設計されたスプラインを含んでもよい。
細長いシャフト７１は、例えば、内視鏡におけるような解剖学的開口部若しくは管腔、又は腹腔鏡検査におけるような低侵襲性切開部のいずれかを通して送達されるように設計される。細長いシャフト７１は、可撓性（例えば、内視鏡と同様の特性を有する）若しくは剛性（例えば、腹腔鏡と同様の特性を有する）のいずれかであってもよく、又は可撓性部分及び剛性部分の両方のカスタマイズされた組み合わせを含んでもよい。腹腔鏡検査のために設計される場合、剛性の細長いシャフトの遠位端は、少なくとも１つの自由度を有するクレビスから形成された接合されたリストから延在するエンドエフェクタ、及び駆動入力部が器具ドライバ７５の駆動出力部７４から受信したトルクに応答して回転する際に、腱からの力に基づいて作動され得る、例えば、把持具又ははさみなどの外科用ツール又は医療器具に接続されることができる。内視鏡検査のために設計される場合、可撓性の細長いシャフトの遠位端は、器具ドライバ７５の駆動出力部７４から受信したトルクに基づいて関節運動及び屈曲され得る操縦可能又は制御可能な屈曲部を含んでもよい。
器具ドライバ７５からのトルクは、細長いシャフト７１に沿った腱を使用して細長いシャフト７１の下流に伝達される。プルワイヤなどのこれらの個々の腱は、器具ハンドル７２内の個々の駆動入力部７３に個別に固定されてもよい。器具ハンドル７２から、腱は、細長いシャフト７１に沿って１つ又は２つ以上のプルルーメンの下方に向けられ、細長いシャフト７１の遠位部分、又は細長いシャフトの遠位部分のリストに固定される。腹腔鏡、内視鏡、又はハイブリッド処置などの外科処置中、これらの腱は、リスト、把持具、又ははさみなどの遠位に装着されたエンドエフェクタに結合されてもよい。かかる構成の下で、駆動入力部７３に及ぼされるトルクは、腱に張力を伝達し、それによってエンドエフェクタを何らかの方法で作動させる。一部の実施形態では、外科処置中に、腱は、関節を軸の周りで回転させることができ、それによってエンドエフェクタを一方向又は別の方向に移動させる。代替的に、腱は、細長いシャフト７１の遠位端で把持具の１つ又は２つ以上のジョーに接続されてもよく、腱からの張力によって把持具は閉鎖される。
内視鏡検査では、腱は、接着剤、制御リング、又は他の機械的固定を介して、細長いシャフト７１に沿って（例えば、遠位端に）位置決めされている屈曲部又は関節運動部に結合されてもよい。屈曲部の遠位端に固定的に取り付けられる場合、駆動入力部７３に及ぼされるトルクは、腱の下流に伝達され、より軟質の屈曲部（関節運動可能部又は関節運動可能領域と呼ばれることがある）を屈曲又は関節運動させる。非屈曲部分に沿って、個々の腱を内視鏡シャフトの壁に沿って（又は内側に）向ける個々のプルルーメンを螺旋状又は渦巻状にして、プルワイヤにおける張力からもたらされる半径方向の力の釣り合いをとることが有利であり得る。これらの間の螺旋及び／又は間隔の角度は、特定の目的のために変更又は設計することができ、よりきつい螺旋は負荷力の下でより少ないシャフト圧縮を示し、一方、より少ない量の螺旋は負荷力の下でより大きなシャフト圧縮をもたらすが、屈曲を制限する。スペクトルのもう一方の端部では、プルルーメンは、細長いシャフト７１の長手方向軸に平行に方向付けられて、所望の屈曲部又は関節運動可能部における制御された関節運動を可能にしてもよい。
内視鏡検査では、細長いシャフト７１は、ロボット処置を支援する複数の構成要素を収容する。シャフト７１は、シャフト７１の遠位端における手術領域に対して外科用ツール（又は医療器具）を展開する、灌注する、及び／又は吸引するための作業チャネルを含んでもよい。シャフト７１はまた、光学カメラを含んでもよい遠位先端部の光学アセンブリとの間で信号を送受信するために、ワイヤ及び／又は光ファイバを収容してもよい。シャフト７１はまた、発光ダイオードなどの近位に位置する光源からシャフト７１の遠位端に光を搬送するための光ファイバを収容してもよい。
器具７０の遠位端では、遠位先端部は、診断及び／又は治療、灌注、及び吸引のためにツールを手術部位に送達するための作業チャネルの開口部を含んでもよい。遠位先端部はまた、内部解剖学的空間の画像を捕捉するために、ファイバスコープ又はデジタルカメラなどのカメラのためのポートを含んでもよい。関連して、遠位先端部はまた、カメラを使用する場合に解剖学的空間を照明するための光源用のポートを含んでもよい。
図１６の例では、駆動シャフト軸、すなわち駆動入力軸は、細長いシャフト７１の軸に直交する。しかしながら、この構成は、細長いシャフト７１のロール能力を複雑にする。駆動入力部７３を静止させながら、細長いシャフト７１をその軸に沿ってロールさせることの結果として、腱が駆動入力部７３から延出して細長いシャフト７１内のプルルーメンに入るときに、腱の望ましくない絡まりをもたらす。かかる腱の結果としての絡まりは、内視鏡処置中の可撓性の細長いシャフト７１の移動を予測することを意図した制御アルゴリズムを妨害する可能性がある。
図１７は、駆動ユニットの軸が器具の細長いシャフトの軸に平行である、器具ドライバ及び器具の代替的な設計を示している。示されるように、円形の器具ドライバ８０は、ロボットアーム８２の端部において平行に整合した駆動出力部８１を有する４つの駆動ユニットを含む。駆動ユニット及びそれらのそれぞれの駆動出力部８１は、アセンブリ８３内の駆動ユニットのうちの１つによって駆動される器具ドライバ８０の回転アセンブリ８３内に収容される。回転駆動ユニットによって提供されるトルクに応答して、回転アセンブリ８３は、回転アセンブリ８３を器具ドライバ８０の非回転部分８４に接続する円形ベアリングに沿って回転する。電力及び制御信号は、ブラシ付きスリップリング接続（図示せず）による回転を通して維持され得る電気接点を介して、器具ドライバ８０の非回転部分８４から回転アセンブリ８３に伝達されてもよい。他の実施形態では、回転アセンブリ８３は、非回転可能部分８４に統合され、したがって他の駆動ユニットと平行ではない別個の駆動ユニットに応答してもよい。回転機構８３は、器具ドライバ８０が、駆動ユニット及びそれらのそれぞれの駆動出力部８１を、器具ドライバ軸８５周りの単一ユニットとして回転させることを可能にする。
先に開示した実施形態と同様に、器具８６は、細長いシャフト部分８８と、器具ドライバ８０内の駆動出力部８１を受け入れるように構成された複数の駆動入力部８９（レセプタクル、プーリー、及びスプールなど）を含む器具基部８７（説明目的のために透明な外部スキンで示される）とを含んでもよい。先の開示された実施形態とは異なり、器具シャフト８８は、器具基部８７の中心から延在し、軸は駆動入力部８９の軸に実質的に平行であり、図１６の設計にあるように直交してはいない。
器具ドライバ８０の回転アセンブリ８３に結合されると、器具基部８７及び器具シャフト８８を含む医療器具８６は、器具ドライバ軸８５を中心にして回転アセンブリ８３と一緒に回転する。器具シャフト８８は器具基部８７の中心に位置決めされているため、器具シャフト８８は、取り付けられたときに器具ドライバ軸８５と同軸である。したがって、回転アセンブリ８３の回転により、器具シャフト８８は、それ自体の長手方向軸を中心に回転する。更に、器具基部８７が器具シャフト８８とともに回転すると、器具基部８７内の駆動入力部８９に接続されたいずれの腱も、回転中に絡まらない。したがって、駆動出力部８１、駆動入力部８９、及び器具シャフト８８の軸の平行性は、どの制御腱も絡めることなくシャフトの回転を可能にする。
図１８は、一部の実施形態による、器具ベースの挿入アーキテクチャを有する器具１５０を示している。器具１５０は、上述した器具ドライバのうちのいずれかに結合され得る。器具１５０は、細長いシャフト１５２と、シャフト１５２に接続されたエンドエフェクタ１６２と、シャフト１５２に結合されたハンドル１７０とを含む。細長いシャフト１５２は、近位部分１５４及び遠位部分１５６を有する管状部材を含む。細長いシャフト１５２は、その外側表面に沿った１つ又は２つ以上のチャネル又は溝１５８を含む。溝１５８は、１つ又は２つ以上のワイヤ又はケーブル１８０を内部を通して受け入れるように構成されている。したがって、１つ又は２つ以上のケーブル１８０は、細長いシャフト１５２の外側表面に沿って延在する。他の実施形態では、ケーブル１８０は、細長いシャフト１５２を通って延在することもできる。ケーブル１８０のうちの１つ又は２つ以上の操作（例えば、器具ドライバを介して）により、エンドエフェクタ１６２の作動がもたらされる。
器具基部とも称され得る器具ハンドル１７０は、一般に、器具ドライバの取り付け面上で１つ又は２つ以上のトルクカプラと往復嵌合するように設計された１つ又は２つ以上の機械的入力部１７４、例えば、レセプタクル、プーリー又はスプールを有する取り付けインターフェース１７２を含み得る。
一部の実施形態では、器具１５０は、細長いシャフト１５２がハンドル１７０に対して並進することを可能にする一連のプーリー又はケーブルを含む。換言すれば、器具１５０自体は器具の挿入に適応する器具ベースの挿入アーキテクチャを含み、それによって器具１５０の挿入を提供するためのロボットアームへの依存を最小化する。他の実施形態では、ロボットアームは、器具の挿入に大きく関与することができる。
Ｅ．コントローラ。
本明細書に記載のロボットシステムのうちのいずれかは、ロボットアームに取り付けられた器具を操作するための入力デバイス又はコントローラを含むことができる。一部の実施形態では、コントローラは、器具と結合（例えば、通信的に、電子的に、電気的に、無線的に、及び／又は機械的に）することができ、それによりコントローラの操作は、例えば、マスタースレーブ制御を介して、器具の対応する操作を引き起こす。
図１９は、コントローラ１８２の一実施形態の斜視図である。本実施形態では、コントローラ１８２は、インピーダンス制御及びアドミタンス制御の両方を有することができるハイブリッドコントローラを含む。他の実施形態では、コントローラ１８２は、インピーダンス又は受動的制御だけを利用することができる。他の実施形態では、コントローラ１８２は、アドミタンス制御だけを利用することができる。ハイブリッドコントローラであることにより、コントローラ１８２は、有利には、使用中、より低い知覚慣性を有することができる。
図示の実施形態では、コントローラ１８２は、２つの医療器具の操作を可能にするように構成され、２つのハンドル１８４を含む。ハンドル１８４の各々は、ジンバル１８６に接続されている。各ジンバル１８６は、位置決めプラットフォーム１８８に接続されている。
図１９に示すように、各位置決めプラットフォーム１８８は、プリズム状接合部１９６によってカラム１９４に結合された選択的コンプライアンスアセンブリロボットアーム（selective compliance assembly robot arm、ＳＣＡＲＡ）１９８を含む。プリズム状接合部１９６は、（例えば、レール１９７に沿って）カラム１９４に沿って並進して、ハンドル１８４の各々がｚ方向に並進され、第１の自由度を提供するように構成されている。ＳＣＡＲＡ１９８は、ｘ－ｙ平面におけるハンドル１８４の運動を可能にし、２つの追加的な自由度を提供するように構成されている。
一部の実施形態では、１つ又は２つ以上のロードセルがコントローラ内に位置決めされる。例えば、一部の実施形態では、ロードセル（図示せず）は、ジンバル１８６の各々の本体内に位置決めされる。ロードセルを設けることによって、コントローラ１８２の一部分は、アドミタンス制御下で動作することができ、それによって、使用中にコントローラの知覚慣性を有利に低減する。一部の実施形態では、位置決めプラットフォーム１８８はアドミタンス制御用に構成され、ジンバル１８６はインピーダンス制御用に構成されている。他の実施形態では、ジンバル１８６はアドミタンス制御用に構成され、位置決めプラットフォーム１８８はインピーダンス制御用に構成されている。したがって、一部の実施形態では、位置決めプラットフォーム１８８の並進又は位置自由度は、アドミタンス制御に依存することができ、一方、ジンバル１８６の回転自由度はインピーダンス制御に依存する。
Ｆ．ナビゲーション及び制御。
従来の内視鏡検査は、オペレータである医師に腔内誘導を提供するために、蛍光透視法（例えば、Ｃアームを通して送達され得るような）、及び他の形態の放射線ベースの撮像モダリティの使用を伴うことがある。対照的に、本開示によって企図されるロボットシステムは、放射線への医師の曝露を低減し、手術室内の機器の量を低減するために、非放射線ベースのナビゲーション及び位置特定手段を提供することができる。本明細書で使用するとき、「位置特定」という用語は、基準座標系内の対象物の位置を決定及び／又は監視することを指すことがある。術前マッピング、コンピュータビジョン、リアルタイムＥＭ追跡、及びロボットコマンドデータなどの技術は、放射線を含まない動作環境を達成するために個別に又は組み合わせて使用されてもよい。放射線ベースの撮像モダリティが依然として使用されるその他の場合、術前マッピング、コンピュータビジョン、リアルタイムＥＭ追跡、及びロボットコマンドデータは、放射線ベースの撮像モダリティによってのみ取得される情報を改善するために、個別に又は組み合わせて使用されてもよい。
図２０は、例示的な実施形態による、器具の場所など、ロボットシステムの１つ又は２つ以上の要素の場所を推定する位置特定システム９０を示すブロック図である。位置特定システム９０は、１つ又は２つ以上の命令を実行するように構成されている１つ又は２つ以上のコンピュータデバイスのセットであってもよい。コンピュータデバイスは、上で考察された１つ又は２つ以上の構成要素内のプロセッサ（又は複数のプロセッサ）及びコンピュータ可読メモリによって具現化されてもよい。例として、限定するものではないが、コンピュータデバイスは、図１に示されるタワー３０内にあってもよく、図１～図４に示されるカート１１内にあってもよく、図５～図１４に示されるベッド内にあってもよい。
図２０に示すように、位置特定システム９０は、入力データ９１～９４を処理して医療器具の遠位先端部の場所データ９６を生成する位置特定モジュール９５を含んでもよい。場所データ９６は、基準系に対する器具の遠位端の場所及び／又は向きを表すデータ又は論理であってもよい。基準系は、患者の解剖学的構造、又はＥＭ場発生器（ＥＭ場発生器についての以下の説明を参照）などの既知の対象物に対する基準系であり得る。
ここで、様々な入力データ９１～９４についてより詳細に説明する。術前マッピングは、位置特定モジュール９５によって使用されて、モデルデータ９１を生成することができる。術前マッピングは、低用量ＣＴスキャンの収集を使用して達成することができる。術前ＣＴスキャンは、例えば、患者の内部解剖学的構造の切欠き図の「スライス」として可視化される三次元画像へと再構成される。全体として分析される場合、患者の肺網などの患者の解剖学的構造の解剖学的空腔、空間、及び構造のための画像ベースのモデルが生成され得る。中心線形状（center-line geometry）などの手法をＣＴ画像から決定及び近似して、モデルデータ９１と称される（術前ＣＴスキャンのみを使用して生成された場合は「術前モデルデータ」とも称される）患者の解剖学的構造の三次元ボリュームを作成することができる。中心線形状の使用は、米国特許出願第１４／５２３，７６０号で考察されており、その内容はその全体が本明細書に組み込まれる。ネットワーク位相モデルもまた、ＣＴ画像から導出されてもよく、気管支鏡検査に特に適している。
一部の実施形態では、器具は、視覚データ（又は画像データ）９２を位置特定モジュール９５に提供するためにカメラを備えてもよい。位置特定モジュール９５は、視覚データ９２を処理して、１つ又は２つ以上の視覚ベースの（又は画像ベースの）場所追跡モジュール又は機能を有効にしてもよい。例えば、術前モデルデータ９１は、医療器具（例えば、内視鏡又は内視鏡の作業チャネルを通って前進する器具）のコンピュータビジョンベースの追跡を可能にするために、視覚データ９２とともに使用されてもよい。例えば、術前モデルデータ９１を使用して、ロボットシステムは、内視鏡の予想される移動経路に基づいて、モデルから、予測される内視鏡画像のライブラリを生成することができ、各画像はモデル内の場所にリンクされる。手術中に、このライブラリは、カメラ（例えば、内視鏡の遠位端のカメラ）で捕捉されたリアルタイム画像を画像ライブラリ内のものと比較して、位置特定を支援するために、ロボットシステムによって参照されることができる。
他のコンピュータビジョンベースの追跡技術は、特徴追跡を使用して、カメラ、したがって内視鏡の動きを判定する。位置特定モジュール９５の一部の機構は、解剖学的管腔に対応する術前モデルデータ９１内の円形幾何学形状を特定し、それらの幾何学的形状の変化を追跡して、どの解剖学的管腔が選択されたか、並びにカメラの相対的な回転及び／又は並進運動を決定することができる。位相マップの使用は、視覚ベースのアルゴリズム又は技術を更に向上させることがある。
光学フロー、別のコンピュータビジョンベースの技術は、カメラの移動を推測するために、視覚データ９２内のビデオシーケンス内の画像ピクセルの変位及び並進を分析してもよい。光学フロー技術の例としては、動作検出、物体セグメンテーション計算、輝度、動き補償符号化、立体視差測定などを挙げることができる。複数の反復にわたり複数のフレームを比較することにより、カメラ（及びしたがって内視鏡）の動き及び場所を判定することができる。
位置特定モジュール９５は、リアルタイムＥＭ追跡及びＥＭデータ９３を使用して、術前モデルによって表される患者の解剖学的構造に位置合わせされ得るグローバル座標系内に、内視鏡のリアルタイムの場所を生成することができる。ＥＭ追跡では、医療器具（例えば、内視鏡器具）内の１つ又は２つ以上の場所及び向きに埋め込まれた１つ又は２つ以上のセンサコイルを含むＥＭセンサ（又はトラッカー）は、既知の場所に位置決めされた１つ又は２つ以上の静的ＥＭ場発生器によって生成されるＥＭ場の変動を測定する。ＥＭセンサによって検出された場所情報は、ＥＭデータ９３として記憶される。ＥＭ場発生器（又は送信機）は、埋め込まれたセンサが検出し得る低強度磁場を生成するために、患者に近接して配置することができる。磁場はＥＭセンサのセンサコイル内に小さい電流を誘発し、ＥＭセンサとＥＭ場発生器との間の距離及び角度を判定するためにこの電流が分析され得る。これらの距離及び向きは、患者の解剖学的構造の術前モデル内の位置と座標系内の単一の場所を整合させる幾何学的変換を判定するために、患者の解剖学的構造（例えば、術前モデル）に術中「位置合わせ」され得る。一旦位置合わせすると、医療器具の１つ又は２つ以上の位置（例えば、内視鏡の遠位先端部）に埋め込まれたＥＭトラッカは、患者の解剖学的構造を通る医療器具の進行のリアルタイム表示を提供することができる。
ロボットコマンド及び運動学データ９４はまた、ロボットシステムのための場所データ９６を提供するために、位置特定モジュール９５によって使用されてもよい。関節運動コマンドから生じるデバイスピッチ及びヨーは、術前較正中に判定され得る。術中、これらの較正測定値は、既知の挿入深度情報と組み合わせて使用されて、器具の位置を推定することができる。代替的に、これらの計算は、ＥＭ、視覚、及び／又は位相モデリングと組み合わせて分析されて、ネットワーク内の医療器具の位置を推定することができる。
図２０が示すように、複数の他の入力データは、位置特定モジュール９５によって使用することができる。例えば、図２０には示していないが、形状検知ファイバを利用する器具は、位置特定モジュール９５が器具の場所及び形状を判定するために使用し得る形状データを提供することができる。
位置特定モジュール９５は、入力データ９１～９４を組み合わせて使用することができる。一部の場合では、かかる組み合わせは、位置特定モジュール９５が入力データ９１～９４の各々から判定された場所に信頼重み（confidence weight）を割り当てる確率的アプローチを使用し得る。したがって、ＥＭデータが信頼でき得ない場合（ＥＭ干渉が存在する場合など）、ＥＭデータ９３によって決定された場所の信頼性を低下させる可能性があり、位置特定モジュール９５は、視覚データ９２並びに／又はロボットコマンド及び運動学データ９４により重く依存し得る。
上で考察されるように、本明細書で考察されるロボットシステムは、上述した技術のうちの１つ又は２つ以上の組み合わせを組み込むように設計することができる。タワー、ベッド、及び／又はカートに基づいているロボットシステムのコンピュータベースの制御システムは、例えば、永続的な磁気記憶ドライブ、ソリッドステートドライブなどの非一時的コンピュータ可読記憶媒体内に、コンピュータプログラム命令を記憶してもよく、コンピュータプログラム命令は、実行されると、システムに、センサデータ及びユーザコマンドを受信及び分析させ、システム全体の制御信号を生成させ、グローバル座標系内の器具の位置、解剖学的マップなどのナビゲーション及び位置特定データを表示させる。
２．ロボット制御可能な電磁場発生器
ロボット医療システム（例えば、上記のもの及び他のもの）とともに使用するように構成され得るロボット制御可能なＥＭ場発生器の実施形態が、本明細書中に記載される。ロボット制御可能なＥＭ場発生器は、ロボット医療システムのロボットアームに結合する（又は別様に取り付けられる若しくは統合される）ように構成され得る。かかるロボット制御可能なＥＭ場発生器は、通常、ＥＭ場の座標フレームをロボットシステムの座標フレーム又はグローバル座標フレームに関連付けるためにより複雑な位置合わせステップを必要とし、概して、複雑な位置合わせステップをやり直す必要なしに処置中に再位置決めすることができないロボット医療システムとともに一般に使用される他のＥＭ場発生器に勝る利点を提供することができる。
ＥＭ場発生器をロボットアームに結合することによって、ロボットアームの運動学を使用して、ＥＭ場の座標フレームをロボット座標フレーム又はグローバル座標フレームに位置合わせすることができる。ロボットアームの運動学に基づくかかる位置合わせは、自動的に、又はオペレータが別個の位置合わせステップ（図２２Ｂ及び図２２Ｃを参照して以下に説明されるそれらの位置合わせステップなど）を行うことを要求することなく、行うことができる。これは、ロボット医療システムとともに使用される他のタイプのＥＭ場発生器によく見られる、より複雑な又はユーザが関与する位置合わせの必要性を排除することができる。更に、ＥＭ場発生器がロボットアームに結合された状態で、ＥＭ場発生器は、ロボット制御可能又は位置決め可能になる。ロボットアームは、ロボット医療処置中にＥＭ場発生器を種々の位置に物理的に移動させるために、並進、回転、又は両方の組み合わせを行うように命令され得る。
以下でより詳細に記載されるように、かかるロボット制御可能なＥＭ場発生器は、複数の利点を提供し得、多岐にわたる用途において有用である。例えば、かかるロボット制御可能なＥＭ場発生器を使用することで、とりわけ、ＥＭ場の座標フレームをロボット座標フレーム又はグローバル座標フレームと位置合わせするための別個の位置合わせステップを実行する必要性を排除し、ロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させる能力を通じてより広い視野を提供し、より小さいＥＭ場発生器（例えば、コンパクトな電磁場発生器）の使用を可能にし、ロボット医療システムの設定を単純化し、ＥＭセンサの検出位置の精度を高めることができる。かかるロボット制御可能なＥＭ場発生器の用途は、例えば、自動ツール追跡、自動又は拡張された電磁場発生器の設定、ＥＭ集束、解剖学的マッピング、及びその他を含み得る。
ロボット制御可能な電磁場発生器のこれら及び他の特徴は、概してロボット医療システムにおけるＥＭセンサ及びＥＭ場発生器の使用の概要を最初に提供した後に、以下でより詳細に説明される。
Ａ．ＥＭセンサ及びＥＭ場発生器の使用の概要
ロボット医療システムは、種々のツール及び器具の追跡及びナビゲーションを容易にするために種々のタイプの位置センサを使用することができる。上述したように、ロボット医療システムで使用され得る１つのタイプの位置センサは、ＥＭ位置センサ（本明細書ではＥＭセンサ、ビーコン、又はトラッカとも称される）である。１つ又は２つ以上のＥＭセンサが、例えば、医療処置中に使用されるツール又は器具の一部に設けられ得る。ＥＭセンサの位置が決定され、対応するツール又は器具の位置を追跡するために使用され得る。１つ又は２つ以上のＥＭセンサはまた、例えば、処置中に患者の動き（呼吸又は他のタイプの移動による動きなど）を追跡するために、患者上に提供され得る。図２０に関して上述したように、位置特定システム９０は、ナビゲーション及びガイダンス情報をシステムのオペレータに提供するために、種々の他のタイプのデータとともに、ＥＭデータ９３を使用し得る。
ＥＭセンサは、低強度磁場を生成するように構成された１つ又は２つ以上のＥＭ場発生器とともに使用される。ＥＭセンサが、ＥＭ場発生器によって生成される磁場（ＥＭ場発生器の作業体積とも称される）内に位置決めされると、ＥＭ場発生器に対するＥＭセンサの位置が決定され得る。例えば、図２０を参照して上述したように、ＥＭセンサは、ＥＭ場発生器によって生成された磁場の変動を測定する１つ又は２つ以上のセンサコイルを備えてもよい。磁場は、例えば、ＥＭセンサとＥＭ場発生器との間の距離及び角度を決定するために分析され得る、ＥＭセンサのセンサコイル内の小電流を誘発することができる。
一部の実施形態では、ＥＭ場発生器に対するＥＭセンサの位置（例えば、３次元位置）を決定することができる。一部の実施形態では、ＥＭセンサの向き（例えば、ピッチ、ヨー、及び／又はロール）も決定され得る。５自由度（degree of freedom、ＤｏＦ）ＥＭセンサにより、ＥＭセンサの三次元位置、並びにＥＭセンサのピッチ及びヨーを提供することができる。６ＤｏＦのＥＭセンサにより、ＥＭセンサの三次元位置、並びにＥＭセンサのピッチ、ヨー、及びロールを提供することができる。
図２１は、ＥＭ場発生器２０２及びＥＭセンサ２０４の一例を示している。ＥＭ場発生器２０２は、磁場を発生させるように構成される。図示の実施形態では、ＥＭ場発生器２０２の磁場は、作業体積２０６を有する。ＥＭセンサ２０４が、ＥＭ場発生器２０２によって生成される磁場の作業体積２０６内に位置決めされた場合、ＥＭセンサ２０４の位置（又は位置及び向き）は、ＥＭ場発生器２０２と関連付けられたＥＭ座標フレーム２０８に対して決定され得る。例えば、ＥＭセンサ２０４とＥＭ座標フレーム２０８の原点との間の距離及び角度が決定されて、作業体積２０６内のＥＭセンサ２０４の位置（例えば、ｘ、ｙ、及びｚ位置）及び／又は向き（例えば、ピッチ、ヨー、及び／又はロール）が決定されてもよい。
図示の実施形態では、ＥＭ場発生器２０２の作業体積２０６は、ＥＭ場発生器２０２の１つの側面から突出する長方形プリズムの形状を有するものとして表される。しかしながら、これは、１つのタイプの作業体積２０６を表しているにすぎず、ＥＭ場発生器２０２に対して種々のサイズ、形状、及び位置の作業体積２０６を生成するＥＭ場発生器２０２が提供され得る。
図２２Ａは、図２１のＥＭ場発生器２０２を使用する例示的なロボット医療システム２００を示している。ロボット医療システム２００は、図１～図２０を参照して上述したロボット医療システムと同様であってもよい。図示の実施形態では、ロボット医療システム２００は、２つのロボットアーム２１２を含むカート２１０を備える。２つのロボットアーム２１２が図示されているが、他の数のロボットアーム２１２も可能である。例えば、図２（上述）は、３つのロボットアーム１２を含む例示的なカート１１を示している。加えて、一部の実施形態では、ロボットアーム２１２は、カート２１０に取り付けられる必要はない。一部の実施形態では、ロボットアームは、例えば、図５～図１０及び図１４（前述）に示すように、ベッド又は患者プラットフォーム２１５に結合され得る。一部の実施形態では、ロボット医療システム２００は、カート２１０、患者プラットフォーム、及び／又はシステムの他の構成要素に結合されるロボットアーム２１２を備えてもよい。
ロボットアーム２１２は、ロボット座標フレーム２１６に関連付けることができる。ロボットアーム２１２の既知の運動学に起因して、ロボットアーム２１２の位置（例えば、ロボットアーム２１２の遠位端の位置及び／又はそれに取り付けられた器具２１４の位置）は、ロボット座標フレーム２１６を参照して決定され得る。例えば、ロボットアーム２１２を構成する種々のリンクの長さが既知であり、ロボットアーム２１２のリンク間の角度を決定することができるので、ロボットアームの位置は、ロボット座標フレーム２１６内で運動学的に定義される。
一部の実施形態では、患者プラットフォーム２１５及び患者に対するカート２１０の位置及び向きは、ロボット座標フレーム２１６が、患者又は患者の解剖学的構造の一部に位置合わせされ得るグローバル座標フレームと見なされ得るように、決定、設定、又は制御され得る。例えば、一部の実施形態では、ロボット座標フレーム２１６内の上、下、右、左などは、患者、患者プラットフォーム２１５、及び／又は他の構成要素を含むグローバル座標フレーム内の上、下、右、左などに対応することができる。
図２２Ａに示すように、ツール又は器具２１４（例えば、腹腔鏡又は内視鏡器具）は、ロボットアーム２１２のうちの１つに結合され得る。器具２１４は、医療処置を行うために患者に挿入することができる。単一の器具２１４のみが図示されているが、他の実施形態では、他の数の器具２１４（例えば、２つ以上の器具）を使用することができることを理解されたい。１つ又は２つ以上のロボットアーム２１２は、器具２１４を位置決めし、制御するために使用可能である。オペレータ（図示せず）は、コントローラを使用して、ロボットアーム２１２及び器具２１４を制御することができる。
図示の実施形態では、器具２１４は、その遠位端に位置決めされたＥＭセンサ２０４を含む。更に、図示の実施形態は、患者の胸部に取り付けられた第２のＥＭセンサ２０４を含み、これは、患者の呼吸によって引き起こされる運動などの患者の動き又は運動を追跡するために使用され得る。
図２２Ａは、一部の実施形態では、電磁場発生器２０２の作業体積２０６が、医療処置が行われる患者の解剖学的構造の一部と重複するように、ＥＭ場発生器２０２を患者に対して位置決し得ることを示している。本明細書で使用される場合、医療処置が行われる患者の解剖学的構造の一部は、医療部位と称されることがあり、この部位は、生検、内視鏡検査、手術、治療などを含む任意の医療処置を行うことができる部位を含み得る。一部の実施形態では、ＥＭ場発生器２０２は、作業体積２０６が患者に対して位置決めされるように、スタンド又は他の支持構造（図示せず）によって支持され得る。他の実施形態では、ＥＭ場発生器２０２は、患者プラットフォーム２１５によって支持されるか、若しくはそれに取り付けられるか、又は動作環境内の別の構成要素（図１、図３、及び図４を参照して上記で説明されるカート３０など）に統合されるか、若しくはそれによって支持され得る。
図２１を参照して上述したように、ＥＭセンサ２０４がＥＭ場発生器２０２の作業体積２０６内に位置決めされると、ＥＭ座標フレーム２０８内のＥＭセンサ２０４の位置を決定することができる。しかしながら、ＥＭ座標フレーム２０８内のＥＭセンサ２０４の位置を決定することは、ＥＭ座標フレーム２０８がロボット座標フレーム２１６又はグローバル座標フレーム（上述したように、ロボット座標フレーム２１６であり得る）に位置合わせされていない限り、特に有用ではない場合がある。したがって、ＥＭ座標フレーム２０８をロボット座標フレーム２１６に関連付ける位置合わせステップがしばしば必要とされる。
図２２Ａに図示されるロボット医療システム２００などの一部のロボット医療システムでは、ＥＭ座標フレーム２０８をロボット座標フレーム２１６に位置合わせすることは、オペレータが位置合わせを達成するために一定のステップを行うことを必要とし得る。位置合わせプロセスは、処置にステップを追加する可能性があり、処置時間を増加させる可能性がある。図２２Ｂ及び図２２Ｃは、ロボット医療システム２００に関連付けられたロボット座標フレーム２１６を、ＥＭ場発生器２０２に関連付けられたＥＭ座標系２０８と位置合わせするために使用され得る例示的な位置合わせステップ又は手順を示している。以下でより詳細に説明するように、これらのタイプの位置合わせステップ又は手順を実行する必要性は、例えば図２３に示すように、そのロボットアームに取り付けられたＥＭ場発生器を有するロボット医療システムを提供することによって排除又は低減することができる。
図２２Ｂは、ロボット医療システム２００に関連付けられたロボット座標フレーム２１６を、ＥＭ場発生器２０２に関連付けられたＥＭ座標系２０８と位置合わせするために使用され得る例示的な位置合わせ手順を示している。位置合わせを達成するために、複数の点が、ロボット座標フレーム２１６及びＥＭ座標フレーム２０８の両方内で特定される。複数の点がロボット座標フレーム２１６及びＥＭ座標フレーム２０８の各々内で特定されると、位置合わせアルゴリズムは、２つの座標フレーム間の変換を決定することができる。図２２Ｂの位置合わせ手順は、ロボットシステムのロボットアーム２１２のうちの１つ、ＥＭ場発生器２０２、ＥＭプローブ２０３、及び位置合わせ固定具２０５を使用する。図示の実施形態では、位置合わせ固定具２０５は、立方体の頂点に位置する基準又はマーカを有する立方体を備える。したがって、図示の実施形態では、位置合わせ固定具２０５は、８つの基準を含む。位置合わせ固定具２０５のための他の数の基準及び他の形状も使用され得る。位置合わせ固定具２０５が静止場所に位置決めされた状態で、オペレータは、位置合わせ固定具２０５の基準のそれぞれに接触するようにロボットアーム２１２に命令することができる。したがって、ロボット座標フレーム２１６内の各基準の位置を決定することができる。次いで、オペレータは、ＥＭプローブ２０３で基準のそれぞれに触れることができる。ＥＭプローブ２０３は、電磁場発生器２０２に対して明確に定義された先端位置を有する手持ち式ＥＭセンサ２０４を含み得る。ＥＭプローブ２０３で基準の各々に接触することによって、ＥＭ座標フレーム２０８内の各基準の位置を決定することができる。ロボット座標フレーム２１６及びＥＭ座標フレーム２０８のそれぞれの中で現在知られている同じ点（位置合わせ固定具２０５の基準）を用いて、位置合わせアルゴリズムは、２つの座標フレームの間の変換を決定することができる。
図２２Ｃは、ロボット医療システム２００に関連付けられたロボット座標フレーム２１６をＥＭ場発生器２０２に関連付けられたＥＭ座標系２０８と位置合わせするために使用され得る別の例示的な位置合わせ手順を示している。この位置合わせ手順は、ロボットシステムのロボットアーム２１２のうちの１つ、ＥＭ場発生器２０２、及びロボットアーム２１２のエンドエフェクタに取り付けられたＥＭセンサ２０４を使用する。ロボットアーム２１２のエンドエフェクタに取り付けられたＥＭセンサ２０４を用いて、オペレータは、次いで、ロボットアーム２１２に、位置合わせ軌道２０７を通って移動するか、又はそれをトレースするように命令することができる。図示した実施形態では、位置合わせ軌道２０７は立方体の形状を含むが、異なる形状を含む他の位置合わせ軌道を使用することができる。位置合わせ軌道２０７に沿った種々の点（例えば、立方体形状の頂点）において、ロボット座標フレーム２１６内のエンドエフェクタの位置及びＥＭ座標フレーム２０８内のＥＭセンサ２０４の位置を記録することができる。十分な複数の点がロボット座標フレーム２１６及びＥＭ座標フレーム２０８の両方で特定されると、位置合わせアルゴリズムは、２つの座標フレーム間の変換を決定することができる。
図２２Ａに図示されるシステム２００などのロボットシステムでは、図２２Ｂ及び図２２Ｃを参照して上記で説明した処置のいずれかなどの位置合わせ処置が、ＥＭ座標フレーム２０８及びロボット座標フレーム２１６を位置合わせする処置を開始することに先立って行われてもよい。
これらのタイプの位置合わせには種々の欠点が伴う。例えば、かかる位置合わせは、退屈で時間がかかることがある。かかる位置合わせは、ユーザ入力を必要とし得、かつ／又はロボット医療処置を開始する前に実行する必要があり得るため、一般的には自動とは見なされない。更に、かかる位置合わせは、例えば、オペレータが基準に正確にナビゲートしない場合、システムに不正確さを導入する可能性がある。加えて、かかる位置合わせは、ＥＭ場発生器２０２の位置が処置中に固定されたままであることを必要とする。ＥＭ場発生器２０２が移動した（例えば、手術室内の誰かによって偶発的に衝突された、又は患者へのアクセスを可能にするために移動された）場合、関係を再確立するために位置合わせを再び行う必要がある。これは、例えば、蛍光透視Ｃアームへのアクセスを可能にするためにＥＭ場発生器２０２を移動させる必要があり得るので、問題となり得る。この場合、ＥＭ場発生器２０２を除去し、Ｃアームを、１つ又は２つ以上の画像を捕捉するのに適した位置に移動させ、次いで、Ｃアームを除去し、ＥＭ場発生器２０２を適所に戻し、オペレータがＥＭ座標フレームとロボット又はグローバル座標フレームとの位置合わせステップをやり直すことが必要となる。
以下でより詳細に説明するように、これらのタイプの位置合わせの必要性は、例えば、図２３～図２５に示すように、ロボットアームに直接結合され得るロボット制御可能な電磁場発生器を使用することで、低減又は排除され得る。ロボット制御可能な電磁場発生器をロボットアームに結合することによって、ロボット制御可能な電磁場発生器とロボットアームとの間の関係又は位置合わせを運動学的に決定することができ、したがって、ＥＭ座標フレーム２０８をロボット座標フレーム２１６内に配置することができる。
加えて、図２２Ｂ及び図２２Ｃを参照して説明されるものなどの位置合わせ手順を使用する以前のシステムでは、ＥＭ場発生器２０２の位置は、処置中に固定されたままでなければならないため、関連医療部位を網羅するために十分に大きいサイズの作業体積２０６を生成するために、物理的により大きく、時として、より扱いにくいＥＭ場発生器２０２を使用する必要があり得る。一部の状況又は用途では、これは、患者に対してＥＭ場発生器２０２を設定及び位置決めする際の難易度を高める可能性がある。一部の状況又は用途では、これは、処置中に患者の周囲の利用可能な空間を制限し、かつ／又は更に多くの設定時間が必要となる可能性がある。例えば、図２２～２５に示すように、ロボットアームに直接結合され得るロボット制御可能な電磁場発生器の使用は、図２２Ａに示されるようなＥＭ場発生器２０２と関連するこれらの制限のうちの１つ又は２つ以上を低減又は排除することができる。
Ｂ．ロボット制御可能な電磁場発生器の概要
図２３は、ロボットアーム２１２に結合されたロボット制御可能なＥＭ場発生器３０２の一実施形態を含むロボット医療システム３００の一実施形態を示している。以下でより詳細に説明するように、ＥＭ場発生器３０２をロボットアーム２１２に結合することは、例えば、（１）ロボットアーム２１２の運動学に基づいて、ＥＭ場発生器３０２のＥＭ座標フレーム３０８とロボット座標フレーム２１６との間のより正確及び／又はより単純な位置合わせを可能にすること、及び／又は（２）ロボットアーム２１２を使用して、ＥＭ場発生器３０２の位置を移動又は再調整することを可能にすること、を含む複数の利点を提供することができる。
図２２Ａのロボット医療システム２００と同様に、図２３のロボット医療システム３００では、ロボットアーム２１２をロボット座標フレーム２１６に関連付けることができる。ロボットアーム２１２の既知の運動学に起因して、ロボットアーム２１２の位置は、ロボット座標フレーム２１６を参照して決定され得る。例えば、ロボットアーム２１２を構成する種々のリンクの長さが既知であり、ロボットアーム２１２のリンク間の角度を決定することができるので、ロボットアーム２１２の位置は、ロボット座標フレーム２１６内で運動学的に定義される。加えて、ロボット医療システム３００の一部の実施形態に関して、患者プラットフォーム２１５及び患者に対するカート２１０の位置及び向きは、ロボット座標フレーム２１６が、患者又は患者の解剖学的構造の一部に位置合わせされ得るグローバル座標フレームと見なされ得るように、決定、設定、又は制御され得る。例えば、一部の実施形態では、ロボット座標フレーム２１６内の上、下、右、左などは、患者、患者プラットフォーム２１５、及び／又は他の構成要素を含むグローバル座標フレーム内の上、下、右、左などに対応することができる。そうすることで、患者の解剖学的構造内でナビゲートするオペレータの能力を促進することができる。より具体的な例として、ロボットシステム３００が、ロボットアーム２１２がそこから延在するカートを備える、気管支鏡又は尿管鏡処置の間、カートは、ベッドと平行に位置決めすることができる。ベッド及びカートは、共通の重力ベクトル（すなわち、それらの両方に対して天井への上昇点）を有する。この情報を使用して、システムは、ユーザが気管支鏡又は尿管鏡を駆動しているときにどの方向が上（前方）又は下（後方）であるかをユーザに示し、空間的コンテキストを提供することができる。泌尿器科用途の場合、ユーザは、経皮的アクセスのためのターゲット選択の間、尿管鏡が後腎杯又は前腎杯内にあるかどうかを特定する必要があり得る。システムの向きは既知であるので、システムは、このナビゲーションを容易にするために解剖学的コンテキストを提供することができる。
図２３に示すように、ＥＭ場発生器３０２は、ロボットアーム２１２のうちの１つに結合され得る。一部の実施形態では、ＥＭ場発生器３０２は、ロボットアーム２１２の遠位端に結合される又は取り付けられるが、ＥＭ場発生器３０２は、他の位置（例えば、アームの遠位端と近位端との間の位置）でロボットアーム２１２に結合されても又は取り付けられてもよい。以下で説明される図２４及び図２５は、ＥＭ場発生器３０２のより詳細な実施形態を示し、一部の実施形態では、それがどのようにロボットアーム２１２に結合することができるかを示している。ＥＭ場発生器３０２をロボットアーム２１２に結合するための他の方法及び機構も可能である。更に、一部の実施形態では、ＥＭ場発生器３０２は、ロボットアーム２１２自体の中に統合され得る（例えば、ロボットアーム２１２の上又は中の構成要素であり得る）。例えば、ＥＭ場発生器３０２は、ロボットアーム２１２のリンクのうちの１つ（最遠位リンクなど）に、又は例えばロボットアーム２１２の遠位端に位置決めされた器具ドライバ若しくは器具駆動機構に統合されてもよい。ＥＭ場発生器３０２を組み込むことができる例示的な器具ドライバ６２、７５、８３、１４６が、上記の図１４～１７に示されているが、これらの例は限定的ではない。
ＥＭ場発生器３０２をロボットアーム２１２に結合することによって、ロボットアーム２１２の運動学を使用して、ＥＭ場発生器３０２のＥＭ座標フレーム３０８とロボット座標フレーム２１６及び／又はグローバル座標フレームとの間の位置合わせを提供することができる。すなわち、ロボットアーム２１２の運動学（上述したように既知である）を使用して、ＥＭ場発生器３０２のＥＭ座標フレーム３０８をロボット座標フレーム２１６又はグローバル座標フレームに関連付けることができる。これは、図２２Ａのロボットシステム２００などの別個のＥＭ場発生器２０２を含むロボット医療システムと比べて１つ又は２つ以上の利点を提供することができる。
１つの利点は、ＥＭ場発生器３０２をロボットアーム２１２に結合することによって、別個の位置合わせステップ（上述したように、ユーザ入力を必要とし得る）の必要性が排除され得ることであり得る。例えば、ロボット医療システム３００では、ＥＭ座標フレーム３０８をロボット座標フレーム２１６又はグローバル座標フレームに位置合わせするために、図２２Ｂ及び図２２Ｃを参照して説明した位置合わせステップなどの別個の位置合わせステップを手動で実行する必要がない場合がある。ロボット医療システム３００では、かかる位置合わせは、単にＥＭ場発生器３０２をロボットアーム２１２に取り付けることによって、自動的に行うことができる（例えば、システムが実行することができる）。次いで、ロボット医療システム３００は、ロボットアーム２１２の既知の運動学を使用して、ＥＭ座標フレーム３０８及びロボット座標フレーム２１６又はグローバル座標フレームに関連付けることができる。
ＥＭ場発生器３０２をロボットアーム２１２に結合することによって達成され得る別の利点は、ＥＭ座標フレーム３０８とロボット座標フレーム２１６との間の位置合わせの精度が向上し得ることである。上述したように、図２２Ａのロボットシステム２００などのシステムでは、位置合わせステップは、例えば、手動位置合わせステップ中のナビゲートの不正確さに起因して、システムが不正確となる場合がある。ロボット医療システム３００において、ＥＭ座標フレーム３０８とロボット座標フレーム２１６との間の位置合わせの精度は、主に、ロボットアーム２１２の運動学の精度によって決定される。これらが既知であり、明確に定義されている場合、ＥＭ座標フレーム３０８とロボット座標フレーム２１６との間の位置合わせは、非常に正確なものとなり得る。
ＥＭ場発生器３０２をロボットアーム２１２に結合することを含む一部の実施形態によって提供される更なる利点は、ＥＭ場発生器３０２の位置がロボットアーム２１２を使用して調整され得ることであり得る。これは、それ自体で、１つ又は２つ以上の利点を提供することができる。一例として、ロボットアーム２１２を使用して、ＥＭ場発生器３０２を移動又は再位置決めすることができる。これは、例えば、オペレータが、ＥＭ場発生器３０２の磁場の作業体積３０６の位置を調整することを可能にし得る。以下で説明するように、例えば、器具２１４が身体を通って移動するときにこの器具の移動をＥＭ場発生器３０２が追跡するように、ロボットアーム２１２を使用してＥＭ場発生器３０２を移動させることができる。加えて、例えば、蛍光透視Ｃアームが患者にアクセスすることを可能にするために、ＥＭ場発生器３０２がロボットアーム２１２によって移動又は再位置決めされて、患者へのアクセスを容易にしてもよい。例えば、ロボットアーム２１２を使用して、ＥＭ場発生器３０２を邪魔にならないように移動させることができる。更に、ロボットアーム２１２がＥＭ場発生器３０２を移動させる場合、ロボットアーム２１２の運動学によって決定されるＥＭ座標フレーム３０８とロボット座標フレーム２１６との間の関係は、既知のままである。したがって、ＥＭ場発生器３０２の移動後に、ＥＭ座標フレーム３０８をロボット座標フレーム２１６に対して再位置合わせする必要がない場合がある。
ＥＭ場発生器３０２をロボットアーム２１２に結合することによって達成可能な別の利点は、ＥＭ場発生器３０２とＥＭセンサ２０４との間の向き及び距離の精度が向上するように調整され得るので、ＥＭセンサ２０４の決定された位置の精度が向上することを含み得る。例えば、ＥＭセンサ２０４の決定された位置の精度は、作業体積３０６の縁部に近づくにつれて低下することがある。ＥＭセンサ２０４が作業体積３０６の縁部により近いと判定された場合、ロボットアーム２１２は、ＥＭセンサ２０４が作業体積３０６の中心のより近くに（又は作業体積３０６の縁部から離れて）位置決めされるように、ＥＭ場発生器３０２を移動させることができ、決定された位置の精度を高めることができる。別の例として、ロボットアーム２１２は、ＥＭ場発生器３０２をＥＭセンサ２０４のより近くに移動させて、ＥＭセンサ２０４に焦点を合わせ、ＥＭセンサ２０４の位置をより厳密に追跡することができる（本明細書ではＥＭ焦点合わせと称される）。
加えて、ロボットアーム２１２は、別個の位置合わせステップを必要とすることなく、ＥＭ場発生器３０２の位置を容易に調整することができるので、概して静止ＥＭ場発生器を使用する他のロボットシステム（ロボットシステム２００など）と比較して、より小さいＥＭ場発生器を使用することができる。静止ＥＭ場発生器が使用される場合、それらは、医療部位をカバーするために十分に大きい作業体積を提供するのに十分なだけ大きくなくてはならない。そうであっても、医療部位にアクセスするためにそこを通ってナビゲートされる患者の解剖学的構造の部分など、患者の解剖学的構造の全ての部分をカバーしない場合がある。ＥＭ場発生器３０２をロボットアーム２１２に結合することによって、ロボットアーム２０２を用いてＥＭ場発生器３０２を移動させることによって作業体積３０６の位置を調整することができるので、一部の場合ではより小さい作業体積を有し得る、より小さいＥＭ場発生器が使用され得る。一部の実施形態では、これは、コンパクトな電磁場発生器（compact field generator、ｃＦＧ）の使用を可能にし得る。しかしながら、コンパクトな電磁場発生器の使用は必要とされず、一部の実施形態では、より大きい電磁場発生器をロボットアームに結合することができる。
ロボットアーム２１２に結合されると、ＥＭ場発生器３０２は、前述のＥＭ場発生器２０２と同様に機能し得る。例えば、図２３のシステム３００の図示の実施形態では、器具２１４のうちの１つ又は２つ以上は、その遠位端に及び／又は器具２１４の他の部分上に位置決めされた１つ又は２つ以上のＥＭセンサ２０４を含み得る。加えて、図示の実施形態は、患者の呼吸によって引き起こされる運動を追跡するために使用され得る、患者の胸部に取り付けられた第２のＥＭセンサ２０４を含む。ＥＭセンサ２０４がＥＭ場発生器３０２の作業体積２０６内に位置決めされると、ＥＭ座標フレーム３０８内のＥＭセンサ２０４の位置を決定することができる。
更に、ロボットアーム２１２の運動学を使用して、ＥＭ座標フレーム３０８をロボット座標フレーム２１６に対して位置合わせすることができるので、ロボット座標フレーム２１６又はグローバル座標フレーム内のＥＭセンサ２０４の位置を決定することができる。ＥＭ場発生器３０２をロボットアーム２１２に物理的に接続することによって、ＥＭ座標フレーム３０８とロボット座標フレーム２１６又はグローバル座標フレームとは、ＥＭセンサ２０４の位置がロボット座標フレーム２１６又はグローバル座標フレーム内で決定され得るようにリンクされ得る。
例えば、図２３の図示の実施形態では、ロボット医療システム３００は、ＥＭ場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器３０２を含み得る。ロボット医療システム３００は、ロボットアーム２１２を含み得る。第１のロボットアーム２１２は、ＥＭ場発生器３０２に結合され、ＥＭ場発生器３０２を移動させるように関節運動するように構成され得る。ロボット医療システム３００はまた、ＥＭ場発生器３０２に関連付けられたＥＭ座標フレーム３０２において、ＥＭ場内のＥＭセンサ２０４の位置を決定するように構成された１つ又は２つ以上のプロセッサを含み得る。プロセッサはまた、ＥＭ座標フレーム３０８と第１のロボットアーム２１２に関連付けられたロボット座標フレーム２１６との間の位置合わせを、ロボット座標フレーム内のＥＭ場発生器３０２の位置を決定することに基づいて決定するように構成され得る。これは、上述したように、ロボットアーム２１２の運動学を使用することによって達成することができる。プロセッサは、更に、ロボット座標フレーム２１６内のＥＭセンサ２０４の位置を、位置合わせに基づいて決定するように構成され得る。
別の例として、図２３の図示の実施形態では、ロボット医療システム３００は、１つ又は２つ以上のロボットアーム２１２の動きを制御するように構成された１つ又は２つ以上のプロセッサを備えるコントローラ又は制御回路を含み得る。ロボットアーム２１２は、制御回路からのコマンドの受信に応答して関節運動するように構成することができる。ＥＭ場発生器３０２は、ＥＭ場発生器もまた制御回路からの１つ又は２つ以上のコマンドに応答して移動するように、ロボットアーム２１２に結合され得る。
ロボットアーム２１２に結合されるロボット制御可能なＥＭ場発生器３０２に加えて、図２３のロボットシステム３００の図示の実施形態は、多くの点で、別個のＥＭ場発生器２０２を含む、図２２Ａを参照して上記で説明したロボットシステム２００、又は本出願全体を通して、若しくは他の場所で説明される他のロボット医療システムと類似し得る。例えば、図示の実施形態では、ロボット医療システム３００は、２つのロボットアーム２１２を含むカート２１０を備える。２つのロボットアーム２１２とともに示されているが、ロボットシステム３００は、他の数のロボットアーム２１２を使用してもよい。例えば、図２（上述）は、３つのロボットアーム１２を含む例示的なカート１１を示している。加えて、一部の実施形態では、ロボットアーム２１２は、カート２１０に取り付けられる必要はない。一部の実施形態では、ロボットアームは、例えば、図５～図１０及び図１４（前述）に示すように、ベッド又は患者プラットフォーム２１５に結合され得る。一部の実施形態では、ロボット医療システム３００は、カート２１０、患者プラットフォーム、及び／又はシステムの他の構成要素に結合された複数のロボットアーム２１２（例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、又はそれを上回るロボットアーム２１２）を備えてもよい。
更に、ロボットシステム３００は、単一のツール又は器具２１４（例えば、腹腔鏡器具又は内視鏡器具）がロボットアーム２１２のうちの１つに結合された状態で図２３に示されているが、他の実施形態では、他の数の器具２１４（例えば、腹腔鏡、内視鏡、及びカメラを含む、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、又はそれ以上の器具）を使用し得ることを理解されたい。
図２４は、ＥＭ場発生器３０２の一実施形態を示している。図示の実施形態では、ＥＭ場発生器３０２は、ＥＭ場発生器３０２がロボットアーム２１２に取り付け可能であるように、ロボットアーム上に位置決めすることができる器具駆動機構４０２に結合するように構成される。図１６を参照して上述したように、器具駆動機構４０２などの器具駆動機構は、ロボット医療システムによって使用するための種々のツール又は器具に取り付けるように適合されたインターフェース４０４を有して構成することができる。ＥＭ場発生器３０２は、器具駆動機構４０２のインターフェース４０４に結合するように構成された対応するインターフェース３２０を有して構成することができる。このようにして、ＥＭ場発生器３０２は、ロボットシステムの他のロボットツール又は器具と同様の方法でロボットアーム２１２に結合することができる。
例えば、ＥＭ場発生器３０２のインターフェース３２０は、器具駆動機構４０２のインターフェース４０４上の１つ又は２つ以上の対応するコネクタ４０６に結合するように構成された１つ又は２つ以上のコネクタ３２２を含む。かかる構成は、オペレータが、ＥＭ場発生器３０２を器具駆動機構４０２に容易に取り外し可能に結合することを可能にし得る。
図示の実施形態では、ＥＭ場発生器３０２は、ハウジング３２４を含む。ハウジング２３４の近位端３２６は、器具駆動機構４０２に結合するように構成され得る。例えば、近位端３２６は、インターフェース３２０及びコネクタ３２２を含み得る。ハウジング３２４は、近位端３２６から遠位端３２８まで延在することができる。遠位端３２８は、磁場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器ユニット３３０を含み得る。図示の実施形態では、遠位端３２８は、ＥＭ場発生器ユニット３３０を固定するように構成されたクリップ３３２を含む。ＥＭ場発生器ユニット３３０を固定するための他の機構又は方法が可能である。一部の実施形態では、例えば、図示のように、ＥＭ場発生器ユニット３３０は、ハウジング３２４から取り外し可能であり得る。一部の実施形態では、ＥＭ場発生器ユニット３３０は、ハウジング３２４に統合される。図示の実施形態では、ＥＭ場発生器ユニット３３０はｃＦＧを含むが、他のタイプの電磁場発生器を使用することもできる。
ハウジング３２６のサイズ及び形状は、ＥＭ場発生器ユニット３３０とＥＭ場発生器３０２が取り付けられるロボットアームとの間の運動学的関係が既知であるように決定又は選択され得、これにより、ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレームとロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームとの間の運動学的位置合わせを決定することができるようになる。
図示の実施形態では、ＥＭ場発生器ユニット３３０は、１つ又は２つ以上のコネクタ３３４を備える。コネクタ３３４は、ロボットシステムがＥＭ場発生器ユニットと通信することができるように、ＥＭ場発生器ユニット３３０をロボットシステムに電気的に接続することができる。他の実施形態では、ＥＭ場発生器３０２のインターフェース３２０と器具駆動機構４０２のインターフェース４０４との間に電気的接続が行われ得る。
図２５は、一実施形態による、ＥＭ場発生器３０２を器具駆動機構４０２にどのように取り付けることができるかを示している。図示の実施形態では、器具駆動機構４０２は、滅菌ドレープで覆われて示されている。滅菌アダプタ４１０は、器具駆動機構４０２のインターフェース４０４の上に位置決めされて示されている。ＥＭ場発生器３０２のインターフェース３２０は、ＥＭ場発生器３０２が器具駆動機構４０２に結合され、それらの間に滅菌アダプタ４１０が位置決めされるように、滅菌アダプタ４１０に取り付けることができる。図２５に示すように、ＥＭ場発生器ユニット３３０もまた、滅菌ドレープで覆われてもよい。
図２６は、ロボットアームに結合する（又は別様で接続する、若しくは統合する）ように構成されたＥＭ場発生器を使用してロボット医療処置を実施するための方法５００の一実施形態を示すフローチャートである。図示した実施形態では、方法はブロック５０２で開始する。ブロック５０２は、第１のロボットアームに結合されたＥＭ場発生器を用いてＥＭ場を発生させることを含み得る。ＥＭ場は、ＥＭ座標フレームに関連付けることができる。次に、方法５００はブロック５０４に移動し、ここで、ＥＭ座標フレームと第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームとの間の位置合わせが決定される。位置合わせは、ロボット座標フレーム内のＥＭ場発生器の位置を、第１のロボットアームの運動学に基づいて決定することに基づき得る。ブロック５０６において、ＥＭ座標フレーム内のＥＭセンサの位置が決定される。ブロック５０８において、方法は、ロボット座標フレームにおけるＥＭセンサの位置を、ブロック５０４において決定された位置合わせに基づいて決定することを含む。
一部の実施形態では、方法５００は、例えば、図２５に示すように、ＥＭ場発生器を第１のロボットアームに取り外し可能に結合することを任意選択で含み得る。方法５００はまた、任意選択的に、第１のロボットアームでＥＭ場発生器を移動させることを含み得る。ＥＭ場発生器を移動させることは、ＥＭ場の作業体積を、処置を容易にするために必要に応じて位置決めすることができ、かつ／又は医療処置中に患者へのアクセスを可能にするためにＥＭ場発生器を邪魔にならないように移動させることができるという点で有用であり得る。ＥＭセンサに対するＥＭ場発生器の位置を調整するために第１のロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させることはまた、ＥＭ場座標フレーム内の（及びそれに対応して、位置合わせを通してロボット座標フレーム内の）ＥＭセンサの決定された位置の精度を向上させることができる。
方法５００はまた、第２のロボットアームに結合された医療器具を移動させることを含むことができ、ロボット座標フレームはまた、第２のロボットアームに関連付けられる。ＥＭセンサは、第２の器具のナビゲーションの誘導が、ＥＭセンサの決定された位置に少なくとも部分的に基づいて決定され得るように、医療器具上に位置決めされ得る。
Ｃ．ロボット制御可能な電磁場発生器の例示的な用途
上記で説明される利点のうちの１つ又は２つ以上を提供することに加えて、ロボットアームに結合されるか、又は別様に統合されるロボット制御可能な電磁場発生器は、ロボット医療処置中に種々の機能性を可能にし、容易にし、かつ／又は改善するために使用され得る。本セクションでは、例えば、静的又は静止電磁場発生器を含む他のロボットシステムよりも有利であり得る、ロボット制御可能な電磁場発生器のための複数の例示的な用途を概説する。
ｉ．電磁場発生器の設定及び器具の追跡
上述したように、ロボットアームに結合された又はロボットアームに組み込まれたロボット制御可能な電磁場発生器を使用して、電磁場発生器の設定及び器具の追跡を容易にすることができる。本セクションでは、これらの概念を限定することなく例示するために、複数の例を提供する。
本明細書で使用される場合、ＥＭ場発生器の「設定」は、処置を容易にするためにＥＭ場発生器をどこに位置決めすべきかを判定することを指す。位置は、例えば、１つ又は２つ以上のＥＭセンサの決定された位置に基づいてもよい。一部の場合では、位置は、例えば、ＥＭセンサのうちの１つ又は２つ以上が処置中に移動されたときに、処置中に調整されてもよい。図２１及び図２２Ａを参照して上述したように、ＥＭ場発生器２０２は、電磁場発生器２０２の作業体積２０６が、医療処置が実施される患者の解剖学的構造の一部分（例えば、医療部位）と重なるように、患者に対して位置決めされる。ＥＭ場発生器２０２は、患者プラットフォーム２１５などのスタンド又は他の支持構造によって支持され得る。位置決めされると、位置合わせステップ（図２２Ｂ及び図２２Ｃを参照して説明したものなど）が実行されて、ＥＭ場発生器２０２に関連付けられたＥＭ座標フレーム２０８がロボット座標フレーム２１６に対して位置合わせされる。更に、処置の間、移動は手動で行う必要があり、ＥＭ場発生器２０２に関連付けられたＥＭ座標フレーム２０８をロボット座標フレーム２１６に再位置合わせするために位置合わせステップを繰り返す必要があるため、ＥＭ場発生器２０２は一般に移動させなかった。システムのロボットアームを使用して再位置決めされ得るロボット制御可能なＥＭ場発生器は、システムがＥＭ場発生器を位置決めすべき場所を決定することを可能にし、システムのロボットアームを使用してＥＭ場発生器をそれらの場所に移動させることによって、設定手順を容易にする。更に、処置中にＥＭセンサを含むツール及び器具の位置が変化すると、システムは、ＥＭ場発生器の位置を、ＥＭ場発生器が有利な位置に位置決めされたままとなるように調整することができる。
図２８Ａ及び図２８Ｂは、（例えば、図２３～２５を参照して上述した）ロボット制御されたＥＭ場発生器３０２を使用して、医療処置に使用される種々のツール及びデバイスの設定及び位置決めを容易にすることができることを示す導入例を示している。追加の例については、以下で更に詳細に説明する。図２８Ａは、３つのＥＭ位置センサ２０４、並びにロボットアーム２１２に結合されたＥＭ場発生器３０２を示している。ＥＭ位置センサ２０４は、例えば、医療器具（内視鏡、腹腔鏡、及び／又は他のタイプの手術ツールなど）上に、又は患者上に直接（例えば、患者の移動又は呼吸を追跡するように構成されたＥＭパッチセンサなど）位置決めすることができる。図示を容易にするために、医療器具は図示されていない。
図２８Ａに示すように、システムは、ＥＭセンサ２０４の場所を特定するために、ロボットアーム２１２を使用してＥＭ場発生器３０２を移動させるように構成され得る。かかる移動は、ＥＭ場発生器３０２の並進、回転、及び／又は振動を含み得る。図２８Ａには、円形経路の例が示されている。ＥＭセンサ２０２の位置が決定されると、ロボットアーム２１２は、例えば、図２８Ｂに示すように、ＥＭセンサ２０４がＥＭ場発生器３０２の作業体積３０６内に位置決めされる、比較的改善された（本明細書では「作業場所」と称される）又は集中化された場所にＥＭ場発生器３０２を再位置決めするように移動することができる。これは、システムが、ＥＭ場発生器３０２を自動的に位置決めすべき作業場所又は中心場所を決定することができるので、設定を容易にすることができる。関連する態様では、１つ又は２つ以上のＥＭセンサ２０４の位置は、ＥＭ場発生器によって達成可能な移動又は振動の範囲、医療処置ステップ、及び／又は患者の解剖学的特徴に基づいて、ＥＭセンサ２０４の比較的改善された配置を達成するように調整され得る。
一部の実施形態では、システムは、ＥＭセンサ２０４の位置及び／又は向きを突き止め、決定し、次いで、それらの位置の重心若しくは幾何学的中心、又は位置のうちの１つ又は２つ以上によって画定された形状を計算する。次いで、ＥＭ場発生器３０２は、作業体積３０６の中心が、例えば、ＥＭセンサ２０４の位置の決定された重心と整合するように、ロボットアーム２１２を使用して位置決めされることができる。
加えて、図２８Ａは、ＥＭ場発生器３０２が作業体積３０６の機能的サイズを増加させ得ることを示している。例えば、ＥＭセンサ２０４が、全てが作業体積３０６内に収まることができないように離隔している場合、システムは、ＥＭ場発生器を（走査運動において）移動させ、ＥＭセンサ２０４の全てを追跡するのに十分な大きさを有する機能的な作業体積３０６を生成することができる。一部の実施形態では、システムは、特定のＥＭセンサ２０４が常に作業体積３０６内に位置決めされたままである一方で、他のＥＭセンサ２０４が時には作業体積３０６の内側にあり、時には外側にあるように、それらのＥＭセンサに優先順位を付けることができる。
「器具追跡」は、本明細書で使用される場合、概して、ＥＭセンサの動きを追跡又は追従するためにロボットアームを使用してロボット制御可能なＥＭ場発生器を移動させることを指す。上述したように、従来のシステムは、概して、ＥＭセンサの動きを追跡又は追従するように移動させることができないか又は（再位置合わせを回避するために）移動させることができない静止ＥＭ場発生器の使用を伴うものであった。かかるシステムでは、ＥＭセンサがＥＭ場発生器の作業体積の外側に移動した場合、ＥＭセンサは、作業体積の中に戻されるまで、もはや検出可能ではなくなる。ロボットアームとともに移動され得るロボット制御可能な電磁場発生器は、１つ又は２つ以上の器具センサの動きを追跡するようにＥＭ場発生器を移動させるか、又は別様に調整することを可能にすることによって、器具追跡を容易にすることができる。したがって、ＥＭセンサをＥＭ場発生器の作業体積の外側に移動させるのではなく、ＥＭ場発生器は、ＥＭセンサが作業体積内に位置決めされたままとなるようにＥＭセンサとともに移動させることができ、ＥＭセンサの継続的な追跡を容易にする。
図２７Ａ及び図２７Ｂは、図２３～２５を参照して上述したＥＭ場発生器３０２などのロボット制御可能な電磁場発生器を使用して容易にすることができる自動器具追跡の導入実施形態を示している。具体的には、図２７Ａ及び図２７Ｂは、例示的な医療処置中の、例えば、尿管鏡５０２が患者の開口部を通り、尿管を通って腎臓に入るようにロボット制御でナビゲートされる尿管鏡処置中の、自動器具追跡の例を示している。尿管鏡処置が図示されているが、自動器具追跡は、内視鏡処置及び／又は腹腔鏡処置を含む他のタイプの処置で使用することができる。図２７Ａは、より早い又は第１の時間／ステップ（例えば、尿管鏡５０２の挿入直後）における処置を示しており、図２７Ｂは、より遅い又は第２の時間／ステップ（例えば、尿管鏡５０２の遠位先端部が腎臓内にナビゲートされた後）における処置を示している。
図２７Ａ及び図２７Ｂに示すように、尿管鏡５０２は、例えば図３に関して説明したように、尿管鏡５０２を操作し、その挿入を行うように構成された１つ又は２つ以上のロボットアーム２１２に結合され得る。図２７Ａ及び図２７Ｂでは、ＥＭ場発生器３０２は、ＥＭ場発生器３０２の位置（及びそれに対応して、ＥＭ場発生器３０２によって生成される磁場の作業体積３０６の位置）を調整するために移動するように構成された第３のロボットアーム２１２に結合される。上述したように、ＥＭ場発生器３０２はロボットアーム２１２に取り付けられているので、ＥＭ場発生器３０２に関連付けられたＥＭ座標フレームは、ＥＭ場発生器３０２が取り付けられているロボットアーム２１２の運動学を通して、ロボットアーム２１２に関連付けられたロボット座標フレームに自動的に位置合わせされ得る。
図２７Ａ及び図２７Ｂに示すように、システムは、尿管鏡５０２の位置を自動的に追跡するように、対応するロボットアーム２１２を用いてＥＭ場発生器３０２を移動させるように構成され得る。図示の実施形態では、尿管鏡５０２は、その遠位先端部に位置決めされたＥＭセンサ２０４を含む。上述したように、ＥＭセンサ２０４の位置は、ＥＭセンサ２０４がＥＭ場発生器３０２の作業体積３０６内に位置決めされた場合に、ＥＭ座標フレームに対して決定することができる。更に、ＥＭ座標フレームをロボット座標フレームに位置合わせすることができるので、ロボット座標フレーム内のＥＭセンサ２０４の位置も決定可能である。
尿管鏡５０２が患者に更に挿入されると、ＥＭ場発生器が取り付けられたロボットアーム２１２は、位置センサ２０４がＥＭ場発生器の作業体積３０６内に位置決めされたままとなるようにＥＭ場発生器を自動的に再位置決めするように移動又は調整され得る。一部の実施形態では、尿管鏡５０２のこの自動追跡は、ＥＭ場発生器３０２が、ＥＭセンサ２０４が作業体積３０６の中心に位置決めされたままとなるように移動又は調整されるように構成されるが、これは、全ての実施形態において当てはまる必要はない。加えて、一部の実施形態では、ＥＭ場発生器３０２の向きは、その位置を決定する際に最適な又は改善された精度を提供するために、ＥＭセンサ２０４に対して調整され得る。
このタイプの自動追跡は、有利には、尿管鏡５０２の位置が処置全体を通して（例えば、腎臓内への挿入から作業まで）追跡されることを可能にし得る。これは、静的又は静止電磁場発生器を使用するロボットシステムでは可能でない場合がある。上述したように、静的又は静止電磁場発生器は、多くの場合、それらの作業体積が主要な医療部位（例えば、腎臓）を中心とするように設定される。この位置では、作業体積は、尿管を通した挿入及びナビゲーションを網羅するのに十分なだけ広がらない場合がある。したがって、静的又は静止電磁場発生器を使用するシステムでは、オペレータは、器具を電磁場発生器の作業体積の中にナビゲートするまで、ＥＭベースのナビゲーションを利用することができない場合がある。また、医療部位への器具の挿入及びナビゲーション中に器具に追従するように静的又は静止電磁場発生器を移動させることは、電磁場発生器が移動されるたびに位置合わせステップを再実行する必要がありが、これは非実用的であり、医療処置中に遅延を引き起こし、潜在的に処置の結果に悪影響を及ぼす可能性があるので、一般に可能ではない。
しかしながら、図２７Ａ及び図２７Ｂに示すように、ロボット制御されたＥＭ場発生器３０２は、ロボットアーム２１２が必要に応じてＥＭ場発生器３０２を再位置決めすることができるので、腎臓内への挿入から作業まで尿管鏡５０２の位置を容易に追跡することができ、ロボットアーム２１２の運動学を使用して、ＥＭ座標フレームとロボット座標フレームとの間の連続的な位置合わせを提供することができる。
図２７Ａ及び図２７Ｂに示される自動器具追跡を使用して達成され得る追加の利点は、改善された解剖学的マッピングである。器具が患者の解剖学的構造を通してナビゲートされた場合、器具上のＥＭセンサの位置は、解剖学的マップを構築するために使用され得る。例えば、気管支鏡検査の場合、ＥＭセンサを含む気管支鏡が患者の気道を通してナビゲートされるので、ＥＭセンサの決定された位置を使用して、患者の肺のマップを生成することができる。静的又は静止ＥＭ場発生器では、これは、ＥＭ場発生器の作業体積内の領域に対してのみ可能である。しかしながら、ロボットアーム２１２がＥＭ場発生器３０２を再位置決めすることを可能にするロボット制御可能なＥＭ場発生器３０２を使用することで、解剖学的マップを生成する能力が高められる。
図２７Ａ及び２７Ｂの例を使用して、ＥＭセンサ２０４の位置は、腎臓内（図２７Ｂ）への挿入（図２７Ａ）から決定され、患者の尿路の略完全な解剖学的マップを生成することができる。対照的に、静的な電磁場発生器が、その作業体積が腎臓を中心とした状態で使用される場合、患者の尿管をマッピングするために使用され得るＥＭセンサデータは、利用可能ではない場合がある。したがって、本明細書で説明されるようなロボット制御可能なＥＭ場発生器３０２を使用することで、ＥＭセンサデータを使用して解剖学的マッピングを生成する能力を拡張し、より完全な解剖学的マップをもたらすことができる。
図２９は、ロボットアーム２１２上に搭載されたロボット制御可能ＥＭ場発生器３０２を含む、図２２Ａに図示の例などのロボット医療システム３００を表すブロック図である。図２９に（また、図２３にも）示されるように、システム３００は、１つ又は２つ以上のロボットアーム２１２を含み得る。図示の実施形態では、システム３００は、第１のロボットアーム２１２及び第２のロボットアーム２１２を含むが、他の実施形態では、他の数のロボットアーム（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、又はそれを上回る）が含まれ得る。示されるように、第１のロボットアーム２１２は、ＥＭ場発生器３０２に結合される。上述したように、ＥＭ場発生器３０２は、第１のロボットアーム２１２に取り付けるか又は結合することができ、あるいは第１のロボットアーム２１２自体に直接組み込むことができる。ＥＭ場発生器３０２は、作業体積３０６を有するＥＭ場を発生させるように構成され、その中で、ＥＭセンサ２０４の位置が、ＥＭ座標フレーム３０８に対して決定され得る。第１のロボットアーム２１２は、ＥＭ場発生器３０２の位置を調整することができるように構成され得る。例えば、第１のロボットアーム２１２は、ＥＭ場発生器３０２の位置、及びそれに応じてＥＭ場の作業体積３０６の位置を再調整するために移動する（例えば、姿勢又は形状を変化させる）ことができる。
第１のロボットアーム２１２（並びにシステムの他のロボットアーム２１２）は、上述したようにロボット座標フレーム２１６に関連付けられる。ロボット座標フレーム２１６内のＥＭ場発生器３０２の位置を、アーム２１２の運動学的位置に基づいて決定することができる。これは、ＥＭ座標フレーム３０８とロボット座標フレーム２１６との間の位置合わせ又はマッピングが上述したように決定されることを可能にする。図２９に（及び図２３にも）示すように、システム３００は、１つ又は２つ以上のＥＭセンサ２０４を含み得る。ＥＭセンサ２０４の位置は、ＥＭ座標フレーム３０８に対して決定され、前述した位置合わせを使用してロボット座標フレーム２１６にマッピングされ得る。
図２９（及び図２３）では、ＥＭセンサ２０４のうちの１つは、医療器具２１４上に位置決めされる。医療器具２１４は、一部の実施形態では、第２のロボットアーム２１２に結合され得る。これにより、第２のロボットアーム２１２が医療器具２１４を操作及び制御することが可能となり得る。第２のロボットアーム２１２が医療器具２１４を操作及び制御するとき、医療器具２１４の位置は、ＥＭセンサ２０４の決定された位置に基づいて決定され得る。図２９に示すように、システム３００は、同様に追跡することができる追加のＥＭセンサ２０４を含み得る。
図２９のブロック図は、システム３００がプロセッサ３８０及びメモリ３８２を含むことができることを更に示している。メモリ３８２は、命令を記憶するために使用され得、命令は、プロセッサ３８０によって実行されると、本セクション及び本出願全体を通して説明されるように、ＥＭ座標フレーム３０８からロボット座標フレーム２１６への位置合わせ及びマッピングの決定及び使用、ＥＭ場発生器３０２の設定、並びに医療器具２１４の追跡などの、システム３００の種々の機能性を有効にすることができる。例えば、プロセッサ３８０は、第１のロボットアーム２１２及びＥＭ場発生器３０２と通信することができ、ＥＭ場発生器３０２によって生成されたＥＭ場内のＥＭセンサ２０４のうちの１つ又は２つ以上の位置を決定することと、ＥＭセンサ２０４の決定された位置に基づいて第１のロボットアーム２１２の移動を命令することによってＥＭ場発生器３０２の位置を調整することとを行うように構成され得る。ＥＭセンサ２０４の決定された位置に基づく第１のロボットアーム２１２の命令された移動は、ＥＭ場発生器３０２の位置を設定するために、又は処置中に移動するときのＥＭセンサ２０４の位置を追跡するために使用することができる。
一部の実施形態では、プロセッサ３０２は、最初に、ＥＭ座標フレーム３０８に対するＥＭセンサ２０４の位置を決定し、次いで、その位置をロボット座標フレーム２１６にマッピングするように構成される。上述したように、これは、例えば、（ｉ）ＥＭ場発生器３０２に関連付けられたＥＭ座標フレーム３０８に対するＥＭ場内のＥＭセンサ２０４の位置を決定すること、（ｉｉ）ＥＭ座標フレーム３０８と第１のロボットアーム２１２に関連付けられたロボット座標フレーム２１６との間の位置合わせを、ロボット座標フレーム２１６内のＥＭ場発生器の位置を決定することに基づいて決定すること、及び（ｉｉｉ）ロボット座標フレーム２１６内のＥＭセンサ２０４の位置を、位置合わせに基づいて決定すること、によって達成することができる。ステップ（ｉｉ）におけるロボット座標フレーム２１６内のＥＭ場発生器３０２の位置の決定は、第１のロボットアーム２１２の運動学に基づき得る。
図３０Ａ～図３３Ｄは、電磁場発生器設定及び器具追跡を容易にするために、ＥＭセンサ２０４の決定された位置に基づいて、第１のロボットアーム２０４を用いてＥＭ場発生器３０２を移動させることに対する種々の例又はアプローチを示している。
図３０Ａ及び図３０Ｂは、ＥＭセンサがＥＭ場内の所定の位置に位置決めされるように、ロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させる例を示す斜視図である。これは、例えば、電磁場発生器の設定中に行うことができ、ＥＭセンサ２０４に対してＥＭ場発生器３０２を位置決めするために有利に使用することができる。一部の実施形態では、ＥＭセンサ２０４がＥＭ場の作業体積３０６とともに所定の位置に配置されるように、ＥＭ場発生器３０２を設定する又は整合することが有利であり得る。これは、複数の理由から有用であり得る。例えば、一部の場合では、これは、ＥＭ場の作業体積３０６をＥＭセンサ２０４の周囲の中心に置くことができる。これは、ＥＭセンサ２０４が移動した場合に、作業体積３０６の外側に移動することなく移動することができるため、ＥＭセンサ２０４が依然として追跡され得ることを確実にすることに役立ち得る。別の例として、これは、ＥＭセンサ２０４の決定された位置の精度を高めることができるが、これは、一部の例では、ＥＭ場内のＥＭセンサ２０４の位置を決定する能力は、作業体積３０６の端部上よりも作業体積３０６の中心に向かってより正確となり得るためである。したがって、一部の実施形態では、所定の位置は、作業体積３０６の中心を備え、ＥＭ場発生器３０２は、図３０Ａ及び図３０Ｂに示すように、ＥＭセンサ２０４が作業体積３０６の中心に位置決めされるように移動する。
図３０Ａ及び図３０Ｂでは、所定の位置３８４は、作業体積３０６の中心であり、図ではｘとして表される。図３０Ａは、ＥＭセンサ２０４が所定の位置３８４に位置決めされるようにＥＭ場発生器３０２を移動させる前の第１の状態にあるシステムを示している。図３０Ａに示すように、ＥＭセンサ２０４は、ＥＭ場発生器３０２の作業体積３０６内に位置決めされているが、所定の位置３８４には位置していない。ＥＭセンサ２０４を所定の位置３８４に位置決めするために、ＥＭ場発生器３０２を図示の矢印の方向に移動させる必要があり、これは、作業体積３０６及び所定の位置３８４の対応する移動を引き起こす。図３０Ｂは、ＥＭ場発生器３０２の位置を、決定されたＥＭセンサ２０４の位置に基づいて調整することにより、ＥＭセンサ２０４がＥＭ場内の所定の位置３８４に位置決めされた後の、第２の状態にあるシステムを示している。この例では、ＥＭ場発生器３０２は、その位置がＥＭセンサ２０４に対して調整されているので、ここでは「設定」と見なすことができる。注目すべきことに、ＥＭ場発生器３０２の移動は、ＥＭ場発生器３０２が取り付けられたロボットアーム２１２によって達成することができる。更に、全ての位置（例えば、ＥＭセンサ位置、所定の位置３８４、及びＥＭ場発生器３０２の位置）を単一の空間（例えば、ロボット座標フレーム）内で処理することができるように、ＥＭセンサ２０４の位置及び所定の位置３８４などのＥＭ座標フレーム内の点を、ロボットアームの運動学に基づく位置合わせを使用してロボット座標フレームにマッピングすることができる。
図３０Ａ及び図３０Ｂでは、ＥＭ場の作業体積３０６内の３８４内の所定の位置は、作業体積３０６の中心を含む。しかしながら、これは、全ての実施形態に当てはまる必要はなく、作業体積３０６内の他の所定の位置３８４を使用することができる。例えば、別の可能な所定の位置３８４は、ＥＭ場発生器３０２がＥＭセンサ２０４を追跡し続けるために再位置決めされる必要がある前に、ＥＭセンサ２０４が作業体積３０６を完全に横断して移動され得るように、作業体積３０６の１つの極端部に位置する位置を含んでもよい。
一部の実施形態では、ＥＭ場発生器３０２は、ＥＭセンサ２０４が、特定の所定の位置ではなく、ＥＭ場の作業体積３０６の所定の領域又は部分内に位置決めされるように、位置決めすることができる。図３１Ａ及び図３１Ｂは、ＥＭセンサ２０４が作業体積３０６内の所定の領域３８６内に位置決めされるように、ロボットアーム２１２を用いてＥＭ場発生器３０２を移動させる例を示す斜視図である。図３１Ａ及び図３１Ｂでは、作業体積３８６の小区分を表す、所定の領域３８６が示される。図では、作業体積３０６及び所定の領域３８６の両方が、直角プリズムとして表されている。しかしながら、これは一例にすぎず、作業体積及び所定の領域３８６の他の形状が可能である。更に、所定の領域３８６の形状は、作業体積３０６の形状に対応する必要はない。例えば、作業体積３０６は、直角プリズムの形状を含んでもよく、所定の領域３８６は、作業体積３０６内の球の形状を含んでもよい。一部の実施形態では、所定の領域３８６は、ＥＭセンサ２０４の位置をより高い精度で決定することができる作業体積３０６の一部分を表すことができ、したがって、ＥＭセンサ２０４が所定の領域３８６内にあるように、ＥＭ場発生器３０２をＥＭセンサ２０４に対して位置決めすることが望ましい場合がある。一部の実施形態では、所定の領域３８６は、作業体積３０６の全体を含んでもよい。
図３１Ａは、ＥＭセンサ２０４が所定の領域３８６内に位置決めされるようにＥＭ場発生器３０２の位置を調整する前の、第１の状態にあるシステムを示している。示されるように、ＥＭセンサ２０４は、ＥＭ場の作業体積３０６内に位置決めされているが、所定の領域３８６内には位置決めされていない。ＥＭセンサ２０４が所定の領域３８６内に位置決めされるように作業体積３０６を位置決めするために、ＥＭ場発生器３０２は、それが取り付けられるロボットアーム２１２を使用して、図示の矢印の方向に移動され得る。この動きにより、作業体積３０６及び所定の領域３８６の対応する移動が引き起こされる。図３１Ｂは、ＥＭセンサ２０４が所定の領域３８６内に位置決めされるようにＥＭ場発生器３０２の位置を調整した後の、第２の状態にあるシステムを示している。示されるように、ＥＭ場発生器３０２は、ＥＭセンサ２０４がここで所定の領域３８６内に位置決めされるように、ロボットアーム２１２を使用して移動されている。上述したように、上述した位置合わせは、全ての位置が単一の空間内で表され得るように、アームの運動学に基づいて、ＥＭ座標フレーム内の点をロボット座標フレーム内の対応する点にマッピングすることができる。
図３１Ａ～図３１Ｂ及び図３２Ａ～図３２Ｂの例は、ＥＭセンサ２０４に対してＥＭ場発生器３０２の位置を調整することを含む。一部の実施形態では、システムは、加えて、又は代替として、ＥＭ場内のＥＭセンサ２０４の向きを決定し、ＥＭセンサ２０４の決定された向きに基づいて、第１のロボットアーム２１２の移動を命令することによって、ＥＭ場発生器３０２の向き及び位置のうちの少なくとも１つを調整してもよい。特定の例では、ＥＭセンサ２０４の位置が作業体積３０６内で決定され得る精度は、ＥＭ場発生器３０２に対するＥＭセンサ２０４の向きによって影響され得るか、又は影響を受け得る。したがって、一部の実施形態では、プロセッサ３８０は、ＥＭ場内のＥＭセンサ２０４の決定された位置の精度を高めるために、ＥＭセンサの決定された配向に基づいてＥＭ場発生器の向き及び位置のうちの少なくとも１つを調整するように構成される。これは、例えば、ＥＭ場発生器３０２が取り付けられるロボットアーム２１２を使用して、ＥＭセンサ２０４に対してＥＭ場発生器３０２のピッチ、ヨー、及び／又はロールを調整することを含み得る。
上述したように、図３１Ａ～図３１Ｂ及び図３２Ａ～図３２Ｂの例は、概して、処置のためにＥＭ場発生器３０２を設定するために、ＥＭセンサ２０４の決定された位置に対するＥＭ場発生器３０２の位置を決定することに関した。この設定は、ＥＭ場発生器３０２をロボットアーム２１２上に、その位置がロボットによって調整され得るように搭載することによって容易になる。ＥＭ場発生器３０２の位置のロボット調整はまた、器具追跡を容易にし、これは、ＥＭセンサ２０４のうちの１つ又は２つ以上が処置中に移動するときに起こり得る。上述したように、ＥＭセンサ２０４のうちの１つ又は２つ以上は、処置中に移動される医療ツール又は器具上に位置決めされてもよい。ＥＭセンサ２０４は、これらのツールの移動の追跡を可能にし得る。以下の例で説明するように、ＥＭセンサ２０４の移動が検出されると、ＥＭ場発生器３０２の新しい位置を決定することができ、ＥＭ場発生器３０２は、それが取り付けられたロボットアーム２１２を使用して移動させることができる。
図３２Ａ及び図３２Ｂは、ＥＭセンサ２０４の移動の経路３８８を追跡する経路３９０に沿って、ロボットアーム２１２を用いてＥＭ場発生器３０２を移動させる例を示す斜視図である。このようにして、電磁場発生器３０２の経路３９０は、ＥＭセンサ２０４の経路３８８を追跡、追従、又はミラーリングする。図３２Ａ及び図３２Ｂの例では、システムは、ＥＭセンサ２０４が経路３８８に沿って移動した場合にＥＭセンサ２０４が所定の場所３８４（図示の例では、作業体積３０６の中心）に位置決めされたままとなるようにＥＭ場発生器３０２の位置を維持するように構成される。
医療処置中、その上に位置決めされたＥＭセンサ２０４を含む医療器具（図２３及び図２９の医療器具２１４など）は、患者の解剖学的構造を通してナビゲートされ得る。ＥＭセンサ２０４（及び対応する器具２１４）のこの運動は、経路３８８によって表される。図３２Ａは、経路３８８に沿った第１の場所に位置決めされたＥＭセンサ２０４を有するシステムを示している。ＥＭ場発生器３０２が静止したままである間に、ＥＭセンサ２０４が経路３８８に沿って進み続ける場合、ＥＭセンサ２０４は、もはや作業体積３０６内の所定の位置３８４に位置決めされないことになる。ＥＭセンサ２０４を作業体積３０６内の所定の位置３８４に維持するために、ＥＭ場発生器３０２は、対応する経路３９０に沿って移動する必要がある。このようにして、ＥＭ場発生器３０２は、ＥＭセンサ２０４の移動を追跡又は追従する。図３２Ｂは、ＥＭセンサ２０４がその経路３８８に沿って移動した後のシステムを示している。ＥＭ場発生器３０２も対応する経路３９０に沿って移動しているので、ＥＭセンサ２０４は、作業体積３０６内の所定の位置３８４に位置決めされたままである。これは、ＥＭ場発生器３０２を、それが取り付けられているロボットアーム２１２とともに移動させることによって可能になる。
一部の実施形態では、ＥＭ場発生器３０２によるＥＭセンサ２０４の追跡は、直接的な対応関係を有する必要はない。例えば、ＥＭ場発生器３０２の経路３９０は、ＥＭセンサ２０４の経路３８８に直接対応する必要はない。図３３Ａ～図３３Ｄは一例を示している。
図３３Ａ～図３３Ｄは、経路３８８に沿って移動しているＥＭセンサ２０４が作業体積３０６の所定の領域３８６内に位置決めされたままとなるようにロボットアーム２１２を用いてＥＭ場発生器３０２を移動させる例を示す斜視図である。示されるように、この例では、ＥＭ場発生器３０２は、ＥＭセンサ２０４の移動を追跡するが、ＥＭセンサ２０４の経路３８８に直接対応する経路に沿っては移動しない。本例では、システムは、ＥＭセンサ２０４が作業体積３０６の所定の領域３８６の境界又は外側に移動されると、ＥＭ場発生器３０２の位置を調整するように構成される。例えば、プロセッサ３８０は、ＥＭセンサ２０４を含む医療器具２１４の移動中にＥＭセンサ２０４がＥＭ場の作業体積３０６の所定の領域３８６内に位置決めされたままとなるように、第１のロボットアーム２１２を用いてＥＭ場発生器３０２の移動を命令するように構成され得る。
図３３Ａは、第１の状態のシステムを示している。示されるように、ＥＭセンサ２０４は、作業体積３０６の所定の領域３８６内に位置決めされ、経路３８８に沿って進行する。図３３Ｂは、第２の状態にあるシステムを示している。示されるように、ＥＭセンサ２０４は、経路２０４に沿って進み続けているが、依然として、所定の領域３８６内に位置決めされている。ＥＭセンサ２０４はまだ所定の領域３８６内に位置決めされているので、ＥＭ場発生器３０２はまだ移動していない。図３３Ｃは、ＥＭセンサ２０４が所定の領域３８６の縁部又は境界に達した第３の状態を示している。ＥＭ場発生器３０２が静止したままである間にＥＭセンサ２０４が経路３８８に沿って進み続ける場合、ＥＭセンサ２０４は所定の領域３８６の外側に移動することになる。ＥＭセンサ２０４を所定の領域３８６内に維持するために、ＥＭ場発生器３０２は、図示される矢印の方向に移動する必要がある。この移動は、例えば、ＥＭ場発生器３０２を移動させるようにロボットアーム２１２に命令することができるプロセッサ３８０によって決定することができる。図３３Ｄは、ＥＭ場発生器３０２が移動された後の第４の状態にあるシステムを示している。示されるように、移動により、ＥＭセンサ２０４が経路３８８に沿って進み続けているときであっても、ＥＭセンサ２０４が所定の領域３８６内に再位置決めされるように、ＥＭ場発生器３０２を再位置決めすることができる。このようにして、ＥＭ場発生器３０２は、図３２Ａ及び図３２Ｂの例のようにＥＭ場発生器３０２の移動がＥＭセンサ２０４の移動に直接対応しない場合であっても、ＥＭセンサ２０４の移動を追跡又は追従するように再び移動する。
図３４は、ロボットアームに結合されたＥＭ場発生器を、ＥＭ場内のＥＭセンサの決定された位置に基づいて移動させるための例示的な方法４００を提供するフローチャートである。方法４００は、例えば、プロセッサ３８０によって実行され、電磁場発生器の設定及び器具追跡を提供することができる。方法４００は、第１のロボットアームに結合されたＥＭ場発生器によって生成されたＥＭ場の作業体積内の医療器具のＥＭセンサの位置を決定することを含むブロック４０１で開始する。ＥＭセンサの位置は、ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレームに対して決定することができる。一部の実施形態では、ＥＭセンサの位置は更に、上記で説明されるようなロボットアームの運動学に基づいて決定される位置合わせを適用することによって、第１のロボットアームと関連付けられたロボット座標フレームに対して決定され得る。
方法４００は、医療器具が移動されるブロック４０３を含む。医療器具の移動は、その上に位置決めされたＥＭセンサの対応する移動を引き起こす。一部の実施形態では、医療器具は、手動で制御される器具を備え、医療器具の移動は、手動で達成される。他の実施形態では、医療器具は、ロボット制御可能な器具を含む。例えば、医療器具は、第２のロボットアームに結合することができ、医療器具を移動させることは、第２のロボットアームを用いて器具を移動させることを含み得る。一部の実施形態では、第２のロボットアームを用いて器具を移動させることは、第２のロボットアームを関節運動させることを含む。医療器具は、器具駆動機構に結合され得、第２のロボットアームを用いて医療器具を移動させることは、器具駆動機構を用いて医療器具を作動させることを含み得る。器具の移動は、器具に取り付けられたＥＭセンサの位置が移動したことを判定することによって検出され得る。
方法４００は、ブロック４０５を含み、当該ブロック４０５は、医療器具の移動に応答して、ＥＭセンサがＥＭ場発生器の作業体積内に位置決めされたままとなるようにＥＭ場発生器を移動させるように第１のロボットアームに命令することを含む。例えば、医療器具の移動により、ＥＭセンサが作業体積の外側に移動した場合、ＥＭ場発生器は、第１のロボットアームを使用して再位置決めされ、ＥＭセンサをＥＭ場の作業体積内に維持することができる。
一部の実施形態では、ＥＭ場発生器を移動させるように第１のロボットアームに命令することにより、ＥＭ場発生器が医療器具の移動を追跡する。例えば、ＥＭ場発生器を移動させるように第１のロボットアームに命令することは、図３１Ａ～図３１Ｂ及び図３３Ａ～図３３Ｄの例に示すように、ＥＭセンサがＥＭ場の作業体積の所定の領域内に位置決めされるか又は位置決めされたままとなるようにＥＭ場発生器を移動させることを含み得る。別の例として、ＥＭ場発生器を移動させるように第１のロボットアームに命令することは、図３０Ａ～図３０Ｂ及び図３２Ａ～図３２Ｂの例に示すように、ＥＭセンサがＥＭ場の作業体積内の所定の位置に位置決めされるか又は位置決めされたままとなるようにＥＭ場発生器を移動させることを含み得る。
一部の実施形態では、方法４００は、ＥＭ場内のＥＭセンサの向きを決定することと、ＥＭセンサの決定された向きに基づいて、第１のロボットアームの移動を命令することによって、ＥＭ場発生器の向き及び位置のうちの少なくとも１つを調整することとを任意選択で含み得る。上述したように、ＥＭ場の向き及び位置のうちの少なくとも１つを調整することにより、ＥＭ場の作業体積内のＥＭセンサの決定された位置の精度を高めることができる。
加えて、方法４００は、ＥＭセンサを継続的に追跡し、それに応じてＥＭ場発生器の位置を調整するために、破線４０７によって示されるようなループとして実行され得る。すなわち、複数の離散時間ステップにおいて、ＥＭセンサの位置を決定することができ、新たに決定された各位置に基づいてＥＭ場発生器を再調整することができる。
上で提供された例は、図２３及び図２９に示されるシステム３００などのロボットシステムが、ロボットアーム３１２を使用してＥＭ場発生器３０２を移動させて、１つのＥＭセンサ２０４に対してＥＭ場発生器３０２を設定し、かつ／又は１つのＥＭセンサ２０４の移動を追跡するように構成され得ることを示している。しかしながら、システム３００は、１つのＥＭセンサ２０４を有する実施形態に限定されない。例えば、プロセッサ３８０は、ＥＭ場内の複数のＥＭセンサ２０４の位置を決定し、複数のＥＭセンサ２０４の決定された位置に基づいてＥＭ場発生器３０２の発生器位置を決定し、ＥＭ場発生器３０２を発生器位置に移動させるように第１のロボットアーム２１２に命令するように構成され得る。すなわち、システム３００は、複数のＥＭセンサ２０４に基づいて、ＥＭ場発生器を設定し、追跡を行うように構成され得る。複数のＥＭセンサ２０４に基づいて使用する例が、図３５Ａ～図３７に関して提供される。
図３５Ａ及び図３５Ｂは、ＥＭ場内の複数のＥＭセンサ２０４の決定された位置に基づいて、ロボットアーム２１２を使用してＥＭ場発生器３０２を電磁場発生器位置に移動させる例を示す斜視図である。先の例と同様の一部の方法において、これは、電磁場発生器の設定中に行うことができ、ＥＭ場発生器３０２を複数のＥＭセンサ２０４に対して位置決めするために有利に使用することができる。
図３５Ａは、第１の状態のシステムを示している。示されるように、第１の状態では、複数のＥＭセンサ２０４は、ＥＭ場発生器３０２の作業体積３０６内に位置決めされる。しかしながら、図示のように、複数のＥＭセンサ２０４は、作業体積３０６内の中心に置かれていない。複数のＥＭセンサ２０４を作業体積３０６内の中心に置くために、電磁場発生器位置３９２を決定することができる。電磁場発生器位置３９２は、複数のＥＭセンサ２０４を作業体積内の中心に置くためにＥＭ場発生器３０２を移動させ得る位置を表すことができる。図示の実施形態では、発生器位置３９２はｘとして表される。ＥＭ場発生器３０２は、発生器位置３９２に到達するために、図示の矢印の方向に移動する必要があり、これは作業体積３０６の対応する移動を引き起こす。
発生器位置３９２は、複数のＥＭセンサ３０２の決定された位置に基づいて決定することができる。一例では、プロセッサ３８０は、複数のＥＭセンサ２０４の決定された位置の重心を決定することに基づいて、発生器位置３９２を決定するように構成される。次いで、複数のＥＭセンサ２０４の位置の重心が作業体積３０６内の所定の位置（中心又は他の所望の位置など）に位置決めされるように、ＥＭ場発生器３０２が移動される位置を見出すことによって、発生器位置３９２が決定され得る。上述したように、複数のＥＭセンサの決定された位置は、ＥＭ場発生器３０２が取り付けられるロボットアーム２１２の運動学に基づいて、前述の位置合わせを使用して、ロボット座標フレームにマッピングされ得る。
図３５Ｂは、ＥＭ場発生器３０２の位置を発生器位置３９２に調整した後の第２の状態にあるシステムを示している。示されるように、複数のＥＭセンサ２０４は、ここでは、作業体積２０６の中心により近接して位置決めされている。したがって、システムは、複数のＥＭセンサ２０４に対するＥＭ場発生器３０２の設定及び位置決めを容易にすることができる。この例は、複数のＥＭセンサ２０４を作業体積３０６内の「中心に置く」ことについて説明しているが、発生器位置３９２は、作業体積３０６内の他の場所に複数のＥＭセンサを位置決めするように決定され得る。
図３６Ａ、図３６Ｂ、及び図３６Ｃは、作業体積３０６内の複数のＥＭセンサ２０４の決定された位置に基づいて、ロボットアーム２１２を使用して、ＥＭ場発生器３０２の電磁場発生器位置３９２を再調整する例を示す斜視図であり、複数のＥＭセンサ２０４のうちの少なくとも１つは移動している。例えば、プロセッサ３８０は、ＥＭセンサ２０４のうちの少なくとも１つの移動を検出し、検出された移動に基づいてＥＭ場発生器３０２の新しい発生器位置３９２を決定し、ＥＭ場発生器３０２を新しい発生器位置３９２に移動させるように第１のロボットアーム２１２に命令するように構成され得る。
図３６Ａに示すように、ＥＭセンサ２０４のうちの１つが経路３８８に沿って移動している。電磁場発生器３０２の位置を、この移動に基づいて調整することが望ましい場合がある。例えば、調整されない場合、ＥＭセンサ２０４は、経路に沿って、作業体積３０６の外側にある場所に移動し得、その時点で、ＥＭセンサ２０４の追跡が失われる。
したがって、図３６Ｂに示すように、新しい電磁場発生器位置３９２は、複数のＥＭセンサ２０４の位置に基づいて、かつ経路３８８に沿った１つのＥＭセンサ２０４の移動を考慮して決定され得る。新しい電磁場発生器位置３９２は、例えば、複数のＥＭセンサ２０４の位置の現在の重心に基づき得る。示されるように、ＥＭ場発生器３０２は、新しい発生器位置３９２に到達するために、図示される矢印の方向に移動する必要がある。図３６Ｃは、新たな電磁場発生器位置３９２への移動後のシステムを示している。示されるように、複数のＥＭセンサ２０４の位置は、ここで、作業体積３０６内で再び中心に置かれる。これは、有利には、複数のＥＭセンサ２０４の位置が、それらが互いから離れて移動するときであっても、可能な限り長く作業体積３０６内に位置決めされたままとなるように、ＥＭ場発生器３０２の位置が、作業体積３０６の位置を最適化するように継続的に調整されることを可能にし得る。
図３７は、ＥＭ場内の複数のＥＭセンサの決定された位置に基づいて、ロボットアームに搭載されＥＭ場発生器の電磁場発生器位置を決定するための例示的な方法４１０を示すフローチャートである。方法４１０は、第１のロボットアームに結合されたＥＭ場発生器を用いてＥＭ場を発生させることを含むブロック４１１で始まる。
方法４１０のブロック４１３において、実施形態は、ＥＭ場内の複数のＥＭセンサの位置を決定することができる。これは、ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレームに対するＥＭ場内の複数のＥＭセンサの位置を決定することと、ＥＭ座標フレームと第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームとの間の位置合わせを、ロボット座標フレーム内のＥＭ場発生器の位置を決定することに基づいて決定することと、位置合わせに基づいて、ロボット座標フレーム内の複数のＥＭセンサの位置を決定することとによって達成され得る。ロボット座標フレーム内のＥＭ場発生器の位置の決定は、第１のロボットアームの運動学に基づき得る。
ブロック４１５において、方法４１０は、ＥＭ場発生器の発生器位置を、複数のＥＭセンサの決定された位置に基づいて決定することを含む。発生器位置を決定することは、複数のＥＭセンサ２０４の位置の重心を決定することに基づき得る。ＥＭ場発生器位置は、ＥＭ場の作業体積内に複数のＥＭセンサを望ましく位置決めすることになる、ＥＭ場発生器が移動され得る位置であり得る。
ブロック４１７は、ＥＭ場発生器を発生器位置に移動させるように第１のロボットアームに命令することを含む。例えば、システムは、第１のロボットアームを使用して、ＥＭ場発生器を発生器位置に移動させることができる。ＥＭ場発生器が移動されると、作業体積の位置は、それに対応して、ＥＭセンサの位置に対して再位置決めされる。
破線４１９によって示されるように、方法４１０は、図３６Ａ～図３６Ｃを参照して上述したように、ＥＭ場発生器の位置を連続的に調整するためのループとして実行され得る。例えば、方法４１０はまた、複数のＥＭセンサのうちの少なくとも１つの移動を検出することと、検出された移動に基づいてＥＭ場発生器の新しい発生器位置を決定することと、ＥＭ場発生器を新しい発生器位置に移動させるように第１のロボットアームに命令することとを含み得る。
ｉｉ．拡張された作業体積を伴う電磁場発生器設定及び器具追跡
前のセクションでは、電磁場発生器の設定及び器具の追跡を容易にするためにシステムのロボットアームとともに移動させ得るロボット制御可能な電磁場発生器を含むロボット医療システムについて説明した。例のうちの一部では、ＥＭ場発生器は、ＥＭセンサを追跡するために、例えば、ＥＭ場発生器によって発生されるＥＭ場の作業体積内に移動ＥＭセンサを保つために、ロボットアームとともに移動され得ることが示された。ＥＭ場発生器、及びそれに対応してそのＥＭ場の作業体積を移動させることによって、本明細書に説明されるシステムは、「拡張された」作業体積を有すると見なすことができる。すなわち、ＥＭ場発生器及び作業体積を再位置決めすることによって、ＥＭセンサの位置は、静止電磁場発生器の作業体積より大きい面積にわたって検出及び決定され得る。
本セクションは、ロボットアームを用いてＥＭ場発生器を移動させることによってＥＭ場発生器の作業体積を「拡張する」という概念について詳述するための追加の例を提供する。特に、例は、とりわけ、ＥＭ場発生器の作業体積内に同時に収まるには離れすぎているＥＭセンサを、ＥＭ場発生器を移動させ、ＥＭセンサの位置を検出し、ＥＭセンサの検出された位置をロボット座標フレームにマッピングすることによって、どのように追跡することができるかを示している。これは、ＥＭセンサが静止作業体積の外側に移動するとＥＭセンサの「追跡を失う」場合がある静止電磁場発生器を利用した従来のシステムに優る有意な利点を提供する。本セクションにおける例は、図２３及び図２９の例示的なシステム３００を参照しているが、ロボット制御可能な電磁場発生器を含む他のシステムを用いて実施されてもよい。
ここで、システム３００がどのようにＥＭ場発生器３０２の作業体積３０６を拡張するかを示すために、異なる段階におけるシステム３００を示す図３８Ａ～３８Ｃを参照して、第１の例が説明される。第１の段階におけるシステムの一部の構成要素を示す図３８Ａに示すように、システムは、前述したように、その中でＥＭセンサ２０４の位置がＥＭ座標フレーム３０８に対して決定され得る作業体積３０６を有するＥＭ場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器３０２を含む。ＥＭ場発生器３０２は、ＥＭ場発生器３０２の位置を調整するために移動するように構成されたロボットアーム２１２に結合される。ロボットアーム２１２がＥＭ場発生器３０２を移動させると、ＥＭ場発生器３０２の作業体積３０６の位置も移動する。
図３８Ａはまた、２つのＥＭセンサ２０４Ａ及び２０４Ｂを示している。示されるように、第１の段階では、２つのＥＭセンサ２０４Ａ、２０４Ｂのいずれも、電磁場発生器３０２の作業体積３０６内に位置決めされておらず、したがって、ＥＭセンサ２０４Ａ、２０４Ｂの位置は、第１の段階では決定可能ではない。更に、２つのＥＭセンサ２０４Ａ、２０４Ｂは、両方が同時に作業体積３０６内に位置決めされ得ないほど十分に離れて位置決めされている。したがって、図３８Ｂ及び図３８Ｃに示すように、ＥＭセンサ２０４Ａ、２０４Ｂの位置を追跡するために、ＥＭ場発生器３０２は、ロボットアーム２１２を使用して、ＥＭセンサ２０４Ａ、２０４Ｂの各々が決定され、ＥＭ場発生器の作業体積３０６を「拡張」するためにロボット座標フレーム２１６にマッピングされ得る異なる位置に移動され得る。
例えば、ＥＭ場発生器３０２及びＥＭ場発生器３０２が取り付けられたロボットアーム２１２と通信するシステム３００のプロセッサ３８０は、ＥＭセンサ２０４が作業体積３０６内に位置決めされる第１の位置にＥＭ場発生器３０２を移動させるように構成することができる。ＥＭ場発生器３０２が第１の位置にある状態で、プロセッサ３８０は、ＥＭ座標フレーム３０８に対する作業体積３０６内の第１のＥＭセンサ２０４Ａの位置を決定し、ＥＭ場発生器３０２が第１の位置にある状態でのロボットアームの運動学に基づいて、第１のＥＭセンサ２０４Ａの位置をロボット座標フレーム２１６にマッピングすることができる。プロセッサ３８０は、次いで、ロボットアーム２１２に、第２のＥＭセンサ２０４Ｂが作業体積内に位置決めされる第２の位置にＥＭ場発生器３０２を移動させることができる。また、ＥＭ場発生器３０２が第２の位置にある状態で、プロセッサ３８０は、ＥＭ座標フレーム３０８に対する作業体積３０６内の第２のＥＭセンサ２０４Ｂの位置を決定し、ＥＭ場発生器３０２が第２の位置にある状態でのロボットアーム２１２の運動学に基づいて、第２のＥＭセンサ２０４Ｂの位置をロボット座標フレーム２１６にマッピングすることができる。このようにして、両方のＥＭセンサ２０４Ａ、２０４Ｂの位置をロボット座標フレーム２１６内に提示することができる。
図３８Ｂは、例示的な第２の段階におけるシステムを示し、ＥＭ場発生器３０２は、ロボットアーム２１２とともに、第１のＥＭセンサ２０４Ａが作業体積３０６内に位置決めされる第１の位置に移動されている。ＥＭ場発生器３０２がこの位置にある状態で、ＥＭセンサ２０４Ａの位置は、ＥＭ座標フレーム３０８に対して決定され得、次いで、その位置は、前述したロボットアーム２１２の運動学に基づく位置合わせを使用して、ロボット座標フレーム２１６にマッピングされ得る。図３８Ｂでは、ＥＭセンサ２０４Ａは、その位置が、最初にＥＭ座標フレーム３０８内で決定されたが、ロボット座標フレーム２１６にマッピングされたことを示すために、黒色で陰影を付けられている。
図３８Ｃは、例示的な第３の段階におけるシステムを示し、ＥＭ場発生器３０２は、ロボットアーム２１２とともに、第２のＥＭセンサ２０４Ｂが作業体積３０６内に位置決めされる第２の位置に移動されている。ＥＭ場発生器３０２がこの位置にある状態で、ＥＭセンサ２０４Ｂの位置は、ＥＭ座標フレーム３０８に対して決定され得、次いで、その位置は、前述したロボットアーム２１２の運動学に基づく位置合わせを使用して、ロボット座標フレーム２１６にマッピングされ得る。先と同様に、ＥＭセンサ２０４Ｂは、その位置がロボット座標フレーム２１６にマッピングされたことを示すために、黒色の陰影が付けられている。ＥＭセンサ２０４Ａもまた、ロボット座標フレーム２１６内のその位置を示すために、依然として黒色の陰影が付けられている。
図３８Ｃを考慮すると、ＥＭセンサ２０４Ａ、２０４Ｂは、両方が同時にＥＭ場発生器３０２の作業体積３０６内に収まることができないほど十分に離れて離隔しているが、両方のＥＭセンサ２０４Ａ、２０４Ｂの位置は、ロボット座標フレーム２１６内に同時に又は実質的に同時発生的に表され得ることが分かる。一部の実施形態では、プロセッサ３８０は、ＥＭ場発生器３０２を第１の位置と第２の位置との間で前後に移動させて、第１のＥＭセンサ２０４Ａ及び第２のＥＭセンサ２０４Ｂの位置を頻繁に（例えば、約４０Ｈｚで、又はより小さい時間ステップと、より大きい時間ステップの両方で）更新し、追跡するように更に構成される。
更に、図３８Ａ～３８Ｃを参照して説明される例は、第１の位置（図３８Ｂ）及び第２の位置（図３８Ｃ）にあるＥＭ場発生器３０２を単純化して説明するように提示されている。実際には、システムは、連続的又はほぼ連続的に、ＥＭ場内に位置決めされた任意のＥＭセンサ２０４を検出し、それらの位置をロボット座標フレーム２１６にマッピングするように構成され得る。例えば、プロセッサ３８０は、ロボットアーム２１２を使用してＥＭ場発生器３０２を移動させるように構成されることができ、ＥＭセンサが作業体積３０６内で検出されると、プロセッサ３８０は、（ｉ）ＥＭ座標フレーム３０８に対する作業体積３０６内のＥＭセンサ２０４の位置を決定することと、（ｉｉ）第１のロボットアーム２１２の運動学的姿勢に基づいて、ＥＭセンサ２０４の位置をロボット座標フレーム２１６にマッピングすることと、を行うように構成され得る。
一部の例では、ＥＭセンサ２０４の初期位置は既知でなくてもよい。ＥＭセンサ２０４の位置を特定するために、システムは、ロボットアーム２１２を使用して、探索経路又は軌道に沿って（例えば、所定の経路／パターン又は運動範囲に沿って）ＥＭ場発生器３０２を移動させるように構成されることができる。探索経路は、作業体積３０６より大きい治療体積を通して作業体積３０６を掃引し、治療体積内のＥＭセンサの位置を特定するように構成され得る。治療体積を通して掃引することによって、治療体積内の任意のＥＭセンサ２０４の初期位置が決定され得る。
図３９Ａ～図３９Ｄは、ＥＭセンサ２０４の位置を検出するために探索経路５１０に沿ってロボットアーム２１２とともに移動させることができるロボット制御可能な電磁場発生器３０２を含むロボット医療システムの一実施形態を示している。図３９Ａの例では、２つのＥＭセンサ２０４Ａ、２０４Ｂの初期位置は既知ではない。ＥＭセンサ２０４Ａ、２０４Ｂの位置を特定するために、図３９Ａは、ＥＭ場発生器３０２がロボットアーム２１２を使用してそれに沿って移動する例示的な探索経路５１０を示している。図示の実施形態では、探索経路５１０は、ＥＭセンサ２０４が予測される治療体積又は治療部位を横断して作業体積３０６を掃引するように構成された略正弦波経路を備える。図３９Ａに示される探索経路５１０は、例として提供されており、異なる形状を含む任意の数の経路が可能である。
図３９Ｂは、ＥＭ場発生器３０２が探索経路５１０に沿って移動した場合の第２の段階におけるシステムを示している。図３９Ｂに図示される第２の段階では、第１のＥＭセンサ２０４Ａは、ここで、ＥＭ場発生器３０２の作業体積３０６内に位置決めされ、検出可能である。ＥＭセンサ２０４Ａの位置は、ＥＭ座標フレーム３０８に対して決定することができ、次いで、その位置は、前述のロボットアーム２１２の運動学に基づく位置合わせを使用して、ロボット座標フレーム２１６にマッピングすることができる。図３９Ｂでは、ＥＭセンサ２０４Ａは、その位置が、最初にＥＭ座標フレーム３０８内で決定されたが、ロボット座標フレーム２１６にマッピングされたことを示すために、黒色で陰影を付けられている。ＥＭ場発生器３０２は、探索経路５１０に沿って進むことができる。
図３９Ｃは、ＥＭ場発生器３０２が探索経路５１０に沿って更に移動した場合の第３の段階におけるシステムを示している。図３９Ｃに図示される第３の段階では、第２のＥＭセンサ２０４Ｂは、ここで、ＥＭ場発生器３０２の作業体積３０６内に位置決めされ、検出可能である。ＥＭセンサ２０４Ｂの位置は、ＥＭ座標フレーム３０８に対して決定することができ、次いで、その位置は、前述のロボットアーム２１２の運動学に基づく位置合わせを使用して、ロボット座標フレーム２１６にマッピングすることができる。図３９Ｂでは、ＥＭセンサ２０４Ｂは、ロボット座標フレーム２１６にマッピングされたことを示すために、黒色で陰影が付けられている。ＥＭ場発生器３０２は、探索経路５１０に沿って進むことができる。ＥＭセンサ２０４Ａの位置もまた、その位置がロボット座標フレームにマッピングされたことを表すために、黒色で陰影を付けて示されている。
図３９Ｄは、ＥＭ場発生器３０２が探索経路５１０を完了した第４の段階におけるシステムを示している。図示のように、全てのＥＭセンサ２０４（図示の例では、ＥＭセンサ２０４Ａ、２０４Ｂ）の位置が特定され、ロボット座標フレーム２１６にマッピングされている。一部の実施形態では、システムは、ＥＭセンサ２０４の位置を特定するために、処置の開始時に探索経路５１０を追従するように構成される。探索経路５１０は、任意の新しいＥＭセンサ２０４が導入されたかどうかを判定するために周期的に繰り返すことができる。
一部の実施形態では、ＥＭセンサ２０４の初期位置は、別の方法で決定することができる。例えば、ＥＭセンサ２０４がロボット制御可能な器具上に含まれる場合、システムは、ロボットの運動学に基づいて、ＥＭセンサ２０４の初期位置を推定又は決定することができる。システムのロボット構成要素に結合されていないＥＭセンサ２０４の場合、一部の実施形態では、ユーザは、（例えば、ユーザ入力デバイス、コントローラ、グラフィカルユーザインターフェースなどを介して）ＥＭセンサ２０４の初期位置をシステムに指示又は入力することができる。例えば、呼吸を追跡するために患者の胸部上に配置されたＥＭパッチセンサの場合、ＥＭパッチセンサを配置するユーザは、パッチセンサがどこに配置されたかをシステムに示すことができる。
上述したように、一部の例では、ロボット座標フレーム２１６にマッピングされたＥＭセンサ２０４の位置は、センサのライブ位置を表さなくてもよい。したがって、ＥＭセンサの初期位置が決定された後、システムは、ＥＭセンサ２０４の位置の追跡を継続するためにＥＭ場発生器３０２を移動させ得る新しい追跡経路を決定することができる。追跡経路は、例えば、探索経路よりも短くてもよく、これは、ＥＭセンサ２０４の位置のより高速又はより頻繁な再マッピングを可能にし得る。一例が、図４０Ａ～図４０Ｄを参照して説明される。
図４０Ａ～図４０Ｄは、図３９Ａ～図３９Ｄの例を継続し、ＥＭ場発生器３０２のための例示的な追跡経路５１２を更に示している。追跡経路５１２は、ロボット座標フレーム２１６内のＥＭセンサ２０４の決定された位置に基づいて決定することができる。例えば、追跡経路５１２は、ＥＭ場発生器３０２が、ロボット座標フレーム２１６内のＥＭセンサ２０４の決定された位置の間で前後に移動され、その結果、位置が頻繁に再マッピングされ、頻繁に更新され得るように決定され得る。例えば、ＥＭ場発生器３０２が、ロボットアーム２１２を使用して追跡経路に沿って移動されると、プロセッサ３８０は、（ｉ）ＥＭ座標フレーム２１６に対する作業体積３０６内のＥＭセンサ２０４の位置を再決定することと、（ｉｉ）ロボットアーム２１２の運動学的姿勢に基づいて、ＥＭセンサ２０４の位置をロボット座標フレーム３０８に再マッピングすることと、（ｉｉｉ）更新された追跡経路５１０を決定することと、を行うように構成され得る。
図４０Ａに示すように、追跡経路５１２は、（図３９Ａ～図３９Ｄの）探索経路５１０よりも短くすることができる。これは、ＥＭ場発生器の不必要な移動（空間内の他の物体との衝突を引き起こす可能性がある）を制限することができ、ＥＭセンサが作業体積３０６内に位置決めされない時間を制限するので、有利であり得る。図示の実施形態では、追跡経路５１２は、ＥＭセンサ２０４Ａ、２０４Ｂの各々が作業体積３０６内で検出され、ロボット座標フレーム２１６に再マッピングされ得る位置の間でＥＭ場発生器３０２を前後に移動させる線を含む。追跡経路５１２の他の形状も可能である。
図４０Ａは、第１のＥＭセンサ２０４Ａが作業体積３０６内に位置決めされる追跡経路５１２の第１の端部に位置決めされたＥＭ場発生器３０２を示している。この位置において、第１のＥＭセンサ２０４Ａの位置は、ＥＭ座標フレーム３０８に対して検出され、ロボット座標フレーム２１６に再マッピングされ得る。図４０Ｂは、第２のＥＭセンサ２０４Ｂが作業体積３０６内に位置決めされる追跡経路５１２の第２の端部に位置決めされたＥＭ場発生器３０２を示している。この位置において、第２のＥＭセンサ２０４Ｂの位置は、ＥＭ座標フレーム３０８に対して検出され、ロボット座標フレーム２１６に再マッピングされ得る。図４０Ａ及び図４０Ｂでは、ＥＭセンサ２０４Ａ、２０４Ｂは、（例えば、図３９Ａ～図３９Ｄの先の例で説明したように、ＥＭ場発生器３０２が探索経路５１０に沿って移動したときに検出されたときに）それらの位置がロボット座標フレーム２１６にマッピングされたことを表すために、黒色の陰影が付けられている。
図４０Ｃは、ロボット座標フレームにマッピングされたＥＭセンサ２０４Ａの位置がどうしてライブではない可能性があるのかを示している。例えば、図４０Ｃに示すように、第１のＥＭセンサ２０４Ａが作業体積３０６内に位置決めされないようにＥＭ場発生器３０２が追跡経路５１２の第２の端部に位置決めされる間に、第１のＥＭセンサ２０４Ａは、ＥＭセンサ２０４Ａ’として示される新しい位置に移動され得る。注目すべきことに、ＥＭセンサ２０４Ａの先にマッピングされた位置が依然として示されている（黒色で陰影が付けられている）。この位置では、システムは、ＥＭセンサ２０４ＡがＥＭセンサ２０４Ａ’の新しい位置に移動したことをまだ判定していない。一部の実施形態では、各センサ２０４は、システムがセンサを特定し、区別することができるように、システムの専用ポートに接続される。センサを区別するための他の機構及び方法も同様に可能である。
しかしながら、図４０Ｄは、ＥＭ場発生器３０２が追跡経路５１２に沿って戻ると、ＥＭセンサ２０４Ａ’の新しい位置を検出することができることを示している。この位置では、第１のＥＭセンサ２０４Ａ’の新しい位置が、ＥＭ座標フレーム３０８に対して検出され、ロボット座標フレーム２１６に再マッピングされ得る。ＥＭセンサ２０４Ａ’の新しい位置がロボット座標フレーム２１６に再マッピングされたことを示すために、図４０ＤではＥＭセンサ２０４Ａ’に黒色の陰影が付けられている。
図４０Ｄはまた、新しい追跡経路５１２’が、ＥＭセンサ２０４Ａ’の新しい位置に基づいて決定され得ることを示している。したがって、ＥＭセンサ２０４が移動するにつれて、ＥＭセンサ２０４の新しい位置をロボット座標フレーム２１６に再マッピングすることができ、更新された追跡経路５１２’を決定することができる。このプロセスは、処置全体を通して繰り返すことができ、ロボットアーム２１２を用いてＥＭ場発生器３０２を移動させ、ロボットアーム２１２の運動学的姿勢に基づいて、検出されたＥＭセンサ２０４の位置をロボット座標フレームにマッピングすることによって可能になる、拡張された作業体積内の種々のＥＭセンサ２０４の追跡を有益に可能にする。
図４１Ａは、ロボット制御可能な電磁場発生器の作業体積を拡張するための例示的な方法６００を示すフローチャートである。方法６００は、例えば、図３８Ａ～図３８Ｃを参照しながら上述した機能を実施するために使用され得る。方法６００は、ＥＭ場発生器が第１の位置に移動されるブロック６０１で開始する。第１の位置は、ＥＭセンサがＥＭ場発生器の作業体積内で検出される位置であり得る。ＥＭ場発生器は、それが取り付けられるロボットアームを使用して移動させることができる。一部の実施形態では、ＥＭ場発生器を第１の位置に移動させることは、ＥＭ場発生器を探索経路又は追跡経路に沿って移動させることを含む。
方法はブロック６０２に進む。ブロック６０２において、第１のＥＭセンサの位置が、ＥＭ座標フレームに対して決定される。ＥＭ座標フレームは、ＥＭ場発生器のＥＭ場に関連付けられる。次に、ブロック６０３において、（ブロック６０２において決定された）ＥＭ座標フレーム内のＥＭセンサの位置が、ロボット座標フレームにマッピングされる。ロボット座標フレームは、例えば、ＥＭ場発生器が結合されるロボットアーム、及びシステムの他のロボット構成要素に関連付けられる。ＥＭセンサの位置をロボット座標フレームにマッピングすることは、第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づくことができ、これは、上述したように、ＥＭ場発生器がロボットアームに結合されるので、ＥＭ座標フレームとロボット座標フレームとの間の関係を確立する。
次いで、方法６００は、ブロック６０４に進むことができる。ブロック６０４において、ＥＭ場発生器は、第２のＥＭセンサが作業体積内で検出される第２の位置に移動される。上述したように、ＥＭ場発生器は、それが取り付けられるロボットアームを使用して第２の位置に移動され得る。ブロック６０５において、第２のＥＭセンサの位置が、ＥＭ座標フレームに対して決定され得る。次に、ブロック６０６において、（ブロック６０５において決定された）ＥＭ座標フレーム内の第２のＥＭセンサの位置が、再びロボットアームの運動学に基づく位置合わせを使用して、ロボット座標フレームにマッピングされる。最後に、ライン６０７は、方法６００が、第１のＥＭセンサ及び第２のＥＭセンサの位置を連続的に再検出し、ロボット座標フレームに再マッピングするためのループとして実行され得ることを示している。
図４１Ｂは、ロボット制御可能な電磁場発生器の作業体積を拡張するための別の例示的な方法６１０を示すフローチャートである。方法６１０は、ＥＭ場発生器を、それが取り付けられたロボットアームとともに移動させることを含むブロック６１１で開始する。ブロック６１２において、ＥＭセンサがＥＭ場発生器の作業体積内で検出される場合はいつでも、ＥＭセンサの位置は、ＥＭ座標フレームに対して決定され得る。ブロック６１３において、ＥＭセンサの位置をロボット座標フレームにマッピングすることができる。マッピングは、上述したように、ロボットアームの運動学に基づき得る。最後に、ライン６１４は、方法６１０が、第１のＥＭセンサ及び第２のＥＭセンサの位置を連続的に再検出し、ロボット座標フレームに再マッピングするためのループとして実行され得ることを示している。
ｉｉｉ．経皮的に挿入可能な器具とＥＭターゲットとの整合
ロボット制御可能なＥＭ場発生器３０２はまた、経皮的に挿入されたツールと体内に内視鏡的に挿入された他のツールとの整合を容易にすることができる。例えば、図２７Ｂに示すように、尿管鏡５０２は、腎臓内の位置に内視鏡的に誘導され得る。次いで、オペレータは、尿管鏡５０２とランデブーするように、針（又は他の器具）の経皮的挿入を行うか、又は針（又は他の器具）を用いて経皮的挿入行うことを望む場合がある。一部の実施形態では、ＥＭ場発生器３０２は、針（又は他の器具）を通して挿入することができる針ガイド（例えば、チャネル、チューブ、又は他の構造）を含み得る。他の実施形態では、ＥＭ場発生器３０２は、そこを通して針ガイド又は同等物が前進及び／又は位置決めされ得る空間を画定することができる。例えば、針ガイドは、そこを通して挿入される針に対して１つのみの自由度（挿入及び／又は後退）を可能にするように構成され得る。ＥＭ場発生器３０２は、ニードルがニードルガイドを通して挿入されるときにＥＭセンサ２０４に向かって直接誘導されるように、尿管鏡上のＥＭセンサ２０４と整合され得る。１つのかかる使用例は、内部器官又は他の組織へのアクセスが皮膚の針穿刺を介して行われる、経皮的処置である。ロボットエンドエフェクタに堅固に取り付けられ、ロボットエンドエフェクタに対する既知の変換（剛体定義）を有する針は、したがって、患者の体内のＥＭビーコン（ターゲット）とロボット制御で整合され得る。針は、次いで、ロボット制御で整合された軌道に沿って、皮膚を通して挿入され得る。
図４２Ａ～図４２Ｃは、経皮的に挿入可能な器具２１４とＥＭターゲット２０４Ａとの整合を容易にするように構成されたロボット制御可能な電磁場発生器３０２を有する、図２３及び図２９のシステム３００などのロボット医療システムの一実施形態を示している。経皮的に挿入可能な器具２１４は、例えば、針、アクセスシース、腹腔鏡器具、又は他のタイプの経皮的に挿入可能な器具を含み得る。図４２Ａ～図４２Ｃの例では、経皮的に挿入可能な器具２１４を体内の特定の場所に正確に挿入することが望ましい場合がある。経皮的挿入を容易にするために、ＥＭターゲット２０４Ａ（ＥＭセンサとすることができる）を、経皮的に挿入可能な器具２１４のための所望の位置で体内に配置することができる。一部の実施形態では、経皮的に挿入可能な器具２１４はまた、その上に位置決めされたＥＭセンサ２０４Ｂを含み得る。
図４２Ａの図示の実施形態では、経皮的に挿入可能な器具２１４は、ロボット制御可能な器具であり得る。経皮的に挿入可能な器具２１４は、経皮的に挿入可能な器具２１４を位置決めして挿入するように構成された第２のロボットアーム２１２Ｂに取り付けられて示されている。図示のように、経皮的に挿入可能な器具２１４は、軸５０２に沿って延在している。概して、経皮的に挿入可能な器具２１４は、軸５０２に沿って挿入されることが望ましい。しかしながら、経皮的に挿入可能な器具２１４を正確に挿入するために、軸５０２をＥＭターゲット２０４Ａと整合させる必要がある。
したがって、システムのプロセッサ３８０は、ＥＭ場発生器３０２が取り付けられた第１のロボットアーム２１２Ａの運動学的姿勢に基づいて、ＥＭ場発生器３０２に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の位置をロボット座標フレーム２１６内の位置にマッピングする位置合わせを決定するように構成され得る。プロセッサ３８０は、位置合わせに基づいて、ロボット座標フレーム２１６内のＥＭターゲット２０４Ａの位置を決定するように更に構成され得、ロボット座標フレーム２１６内のＥＭターゲット２０４Ａの位置に基づいて、プロセッサは、第２のロボットアーム２１２Ｂを移動させて、経皮的に挿入可能な器具２１４の軸５０２をＥＭターゲットと整合させるように構成され得る。最後に、プロセッサ３８０は、第２のロボットアーム２１２Ｂを使用して、経皮的に挿入可能な器具２１４を軸５０２に沿ってＥＭターゲット２０４Ａに向かって挿入するように構成され得る。
上述したように、位置合わせは、ロボット座標フレーム２１６内のＥＭ場発生器３０２の位置に基づいて決定することができ、ロボット座標フレーム２１６を有するＥＭ場発生器の位置は、第１のロボットアーム２１２Ａの運動学的姿勢に基づいて決定することができる。プロセッサ３８０は、ＥＭ座標フレーム３０８内のＥＭターゲット２０４Ａの位置を決定し、位置合わせを使用して、ＥＭ座標フレーム３０８内のＥＭターゲット２０４Ａの位置をロボット座標フレーム２１６内のＥＭターゲット２０４Ａの位置にマッピングすることによって、ロボット座標フレーム２１６内のＥＭターゲット２０４Ａの位置を決定するように更に構成され得る。
一部の実施形態では、ＥＭターゲット２０４Ａは、身体を通してナビゲートされる内視鏡などの、患者に挿入されるように構成された別のロボット医療器具上に位置決めされたＥＭセンサであり得る。このロボット医療器具は、ロボット医療器具を制御するように構成された第３のロボットアームに結合され得る。
図４２Ａは、経皮的に挿入可能な器具２１４の軸５０２がＥＭターゲット２０４Ａと整合されていない第１の状態にあるシステムを示している。図４２Ｂは、軸５０２をＥＭターゲット２０４Ａと整合した後の第２の状態にあるシステムを示している。図４２Ｃは、軸５０２に沿った経皮的に挿入可能な器具２１４の挿入及びＥＭターゲット２０４Ａとのランデブーを示す、第３の状態にあるシステムを示している。
図４３Ａ及び図４３Ｂは、図２３及び図２９のシステム３００などのロボット医療システムの一実施形態を示しており、ロボット制御可能な電磁場発生器３０２は、電磁場発生器３０２上に搭載された器具ガイド５２０と、ＥＭターゲット２０４Ａとの整合を容易にするように構成される。器具ガイド５２０は、経皮的に挿入可能な器具が、患者への挿入中に軸５２２に沿って内部を通って挿入され得るように構成され得る。器具ガイド５２０は、経皮的に挿入可能な器具の運動を軸５２２に沿った運動のみに制限することができ、その結果、軸５２２がＥＭターゲット２０４と整合されたときに、経皮的に挿入可能な器具をＥＭターゲット２０４に向かって誘導することができる。一部の実施形態では、器具ガイド５２０は、ＥＭ場発生器３０２に取り外し可能に結合される。他の実施形態では、器具ガイド５２０は、ＥＭ場発生器３０２に恒久的に結合され得るか、又はそれに統合され得る。関連する態様では、器具ガイド５２０は、図４３Ａ及び図４３Ｂの例とは異なる形状／曲線及び／又は長さを有するように構成されてもよいことに留意されたい。
前述の例と同様に、器具ガイド５２０の軸５２２は、経皮的に挿入可能な器具をＥＭターゲット２０Ａに向かって誘導するように、ＥＭターゲット２０４と整合され得る。例えば、プロセッサ３８０は、第１のロボットアーム２１２の運動学的姿勢に基づいて、ＥＭ場発生器３０８に関連付けられたＥＭ座標フレーム３０８内の位置をロボット座標フレーム２１６内の位置にマッピングする位置合わせを決定するように構成され得る。プロセッサ３８０はまた、位置合わせに基づいて、ロボット座標フレーム２１６内のＥＭターゲット２０４の位置を決定することができ、ロボット座標フレーム２１６内のＥＭターゲット２０４の位置に基づいて、プロセッサ２８０は、第１のロボットアーム２１２の移動を引き起こし、器具ガイド５２０の挿入軸５２２をＥＭターゲット２０４と整合させることができる。
図４３Ａは、器具ガイド５２０の軸５２２がＥＭターゲット２０４と整合されていない第１の状態にあるシステムを示している。図４３Ｂは、軸５２２をＥＭターゲット２０４と整合させた後の第２の状態にあるシステムを示している。システムが第２の状態にある状態で、経皮的に挿入可能な器具は、ＥＭターゲット２０４に向かって軸５２２に沿って器具ガイド５２０を通して挿入され得る。
システムはまた、経皮的に挿入可能な器具を含み得る。経皮的に挿入可能な器具は、針、アクセスシース、腹腔鏡器具、又は別のタイプの経皮的に挿入可能な器具を含み得る。経皮的に挿入可能な器具は、軸に沿って延在することができる。一部の実施形態では、システムは、経皮的に挿入可能な器具に結合され、それを移動させるように構成された第２のロボットアームを備える。かかる場合、プロセッサは更に、第２のロボットアームを使用して、経皮的に挿入可能な器具の軸を挿入軸と整合させ、第２のロボットアームを使用して、ＥＭターゲット２０４に向かって挿入軸に沿って器具ガイドを通して経皮的に挿入可能なものを挿入するように構成され得る。一部の実施形態では、経皮的に挿入可能な器具は、器具ガイド５２０を通して手動で挿入される器具を含み得る。
一部の実施形態では、ＥＭターゲット２０４は、患者に挿入されるように構成された医療器具上に位置決めされるＥＭセンサを備える。ロボット医療器具は、内視鏡であり得る。システムは、ロボット医療器具に結合され、それを制御するように構成された第３のロボットアームを備え得る。
図４４Ａ及び図４４Ｂは、器具ガイド５３０とＥＭターゲット２０４との整合を容易にするように構成されたロボット制御可能な電磁場発生器３０２を有するロボット医療システムの一実施形態を示している。この例は、器具ガイド５３０がＥＭ場発生器３０２ではなく第２のロボットアーム２１２Ｂに結合されていることを除いて、図４３Ａ及び図４３Ｂの例と同様である。同様に、プロセッサ３８０は、ＥＭ場発生器３０２が取り付けられた第１のロボットアーム２１２Ａの運動学的姿勢に基づいて、ＥＭ場発生器３０２に関連付けられたＥＭ座標フレーム３０８内の位置をロボット座標フレーム２１６内の位置にマッピングする位置合わせを決定するように構成され得る。プロセッサ３８０は更に、位置合わせに基づいて、ロボット座標フレーム内のＥＭターゲット２０４の位置を決定し、ロボット座標フレーム内のＥＭターゲットの位置に基づいて、第２のロボットアーム２１２Ｂを移動させ、器具ガイドの挿入軸５３２をＥＭターゲット２０４と整合させることができる。図４４Ａは、器具ガイド５３０の軸５３２をＥＭターゲット２０４と整合させる前のシステムを示し、図４４Ｂは、整合させた後のシステムを示している。図４４Ｂに示す位置では、経皮的に挿入可能な器具を、器具ガイド５３０を通してＥＭターゲット２０４に向かって挿入することができる。
一部の実施形態では、経皮的に挿入可能な器具は、経皮的に挿入可能な器具を移動させるように構成された第３のロボットアームに結合される。かかる場合、プロセッサは、第３のロボットアームを使用して、経皮的に挿入可能な器具の軸を器具ガイド５３０の挿入軸５３２と整合させ、第３のロボットアームを使用して、ＥＭターゲット２０４に向かって挿入軸５３２に沿って器具ガイド５３０を通して経皮的に挿入可能なものを挿入するように更に構成され得る。他の実施形態では、経皮的に挿入可能な器具は、器具ガイド５３０を通して手動で挿入することができる。
システムはまた、患者に挿入されるように構成されたロボット医療器具を備え得る。ＥＭターゲット２０４は、ロボット医療器具上にＥＭセンサを備え得る。ロボット医療器具は、ロボット医療器具を制御するように構成された別のロボットアームに結合され得る。
図４５Ａは、ロボット制御可能な電磁場発生器を使用して、経皮的に挿入可能な器具をＥＭターゲットと整合させるための方法７００を示すフローチャートである。方法７００は、ＥＭ座標フレーム内の位置をロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせが行われるブロック７０１で開始する。位置合わせは、上述したように、ＥＭ場発生器が取り付けられたロボットアームの運動学的姿勢に基づいて決定され得る。
次に、ブロック７０２において、ＥＭターゲットの位置が、位置合わせに基づいてロボット座標フレームにおいて決定され得る。上述したように、これは、ＥＭ場発生器によって生成されたＥＭ場内のＥＭターゲットの位置を決定することと、その位置をロボット座標フレームにマッピングすることとを含むことができる。
ＥＭターゲットの決定された位置に基づいて、ブロック７０３において、経皮的に挿入可能な器具の軸がＥＭターゲットと整合される。一例が上述の図４２Ｂに示されている。最後に、ブロック７０４において、経皮的に挿入可能な器具は、ＥＭターゲットに向かって軸に沿って挿入され得る。一例が、前述の図４２Ｃに示されている。
図４５Ｂは、ロボット制御可能な電磁場発生器を使用して、経皮的に挿入可能な器具のための器具ガイドをＥＭターゲットと整合させるための方法７１０を示すフローチャートである。ブロック７１１において、方法７００は、ＥＭ座標フレーム内の位置をロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせを決定することを含む。ブロック７１２において、ＥＭターゲットの位置は、位置合わせに基づいてロボット座標フレーム内で決定される。最後に、ブロック７１３において、方法７００は、器具ガイドの軸をＥＭターゲットと整合させることを含む。例は、ＥＭ場発生器上の器具ガイドを示す図４３Ａ及び図４３Ｂ、並びに第２のロボットアーム上に搭載された器具ガイドを示す図４４Ａ及び図４４Ｂを参照して上述されている。
ｉｖ．歪み検出
ロボット制御されたＥＭ場発生器３０２は、歪み検出のために使用することもできる。例えば、ロボット制御されたＥＭ場発生器は、静的ＥＭセンサが関心領域、例えば、針挿入部位、生検部位、又はＥＭ場発生器の作業体積内の任意の静止位置に存在する間に移動するように命令され得る。ＥＭ場発生器３０２は、それが取り付けられるロボットアーム２１２によって移動させることができ、（ロボット座標フレーム内の）命令されたロボット運動は、（ＥＭ座標フレーム内の）記録されたＥＭセンサ軌道と比較され得る。２つの軌道間の差は、ＥＭ場発生器３０２の作業体積内のＥＭ信号の歪みの尺度又は指標であり得る。同様の原理はまた、その運動が既知であるか、又は制限された不確実性を有するかのいずれかである非静的ＥＭセンサでも使用され得る。歪み検出の精度は、ＥＭセンサの運動／場所の知識の不確実性に依存するか、又はそれによって制限され得る。
図４６Ａは、例えば、ＥＭ歪みを検出するために、固定されたＥＭ位置センサ２０４に対してＥＭ場発生器３０２を移動させるロボット医療システムの一実施形態を示している。図示した実施形態に示すように、ＥＭ場発生器３０２は、第１のロボットアーム２１２に結合され得る。ＥＭ場発生器３０２は、ＥＭ場を発生させるように構成され得、ＥＭ座標フレームに関連付けられ、ＥＭ座標フレーム内で、図示されるＥＭセンサ２０４などのＥＭセンサの位置が、ＥＭ座標フレームを参照して決定され得る。第１のロボットアーム２１２は、ＥＭ場発生器３０２を再位置決めするために移動するように構成され得る。第１のロボットアーム２１２は、ロボット座標フレームに関連付けることができる。上述したように、ロボット座標フレーム内のロボットアーム２１２の運動は、アームの既知の運動学に起因して既知である。したがって、ＥＭ場発生器３０２が第１のロボットアーム２１２に結合されるので、ロボット座標フレーム２１２内のＥＭ場発生器３０２の位置もまた、アームの運動学的姿勢に基づいて決定され得る。上記でより詳細に説明したように、この関係により、ロボット座標フレームに対するＥＭ場のＥＭ座標フレーム内のＥＭセンサ２０４の位置を決定するために使用され得る位置合わせを確立することができる。
図４６Ａの図示の実施形態では、ＥＭ場内のＥＭ歪みを決定又は検出するために、ＥＭセンサ２０４は、固定及び静止位置に提供され得る。例えば、ＥＭセンサ２０４は、患者プラットフォーム又は機器の他の非移動部品などの非移動物体に取り付けることができる。一部の実施形態では、ＥＭセンサ２０４は、ロボット制御される医療器具などの医療器具上に位置決めされる。この場合、図４６Ａ～図４７を参照して説明した歪み検出ステップの間、医療器具は、静止したままであり得るので、ＥＭセンサ２０４の位置は、固定され静止したままとなる。
ＥＭ歪みを検出するために、第１のロボットアーム２１２（及び、ひいては、ＥＭ場発生器３０２）と通信するプロセッサは、第１のロボットアーム２１２に、ロボット軌道８５０に沿ってＥＭ場発生器３０２を移動させるように構成され得る。図４６Ａでは、ロボット軌道８５０は、破線によって表されており、システムは、ＥＭ場発生器３０２がロボット軌道８５０に沿ってほぼ中間に位置決めされるように、移動のほぼ途中で示されている。一部の実施形態では、ロボット軌道８５０に沿った第１のロボットアーム２１２によるＥＭ場発生器３０２の移動は、コントローラ又は他のユーザインターフェースを使用して運動を命令することができる医師などのオペレータの指示又は制御下で達成することができる。他の実施形態では、ロボット軌道８５０に沿った第１のロボットアーム２１２によるＥＭ場発生器３０２の移動は、例えば、システムによって操作される自動ＥＭ歪み検出プロセスの一部として、自動的に提供され得る。
図４６Ａにおいて、この例では、ＥＭ場発生器３０２がロボット軌道８５０に沿って移動され、これが、ＥＭセンサ２０４が上述したように静止又は固定されたままである間に行われることを認識することが重要である。図４６Ａはまた、一点鎖線として図に表される、ＥＭセンサ軌道８５２を示している。しかしながら、ＥＭセンサ軌道８５２は、上述したように固定されたままであるＥＭセンサ２０４の物理的移動の結果ではない。むしろ、ＥＭセンサ軌道８５２は、静止したＥＭセンサ２０４に対するＥＭ場発生器３０２の移動によって生成される。例えば、第１のロボットアーム２１２がＥＭ場発生器３０２をロボット軌道８５０に沿って移動させると、ＥＭ場発生器３０２に関連付けられたＥＭ座標フレーム内のＥＭセンサの位置が記録され、ＥＭ軌道８５２を生成する。
したがって、ロボット軌道８５０は、第１のロボットアーム２１２によるＥＭ場発生器３０２の移動によってもたらされる。ロボット軌道８５０は、運動中の第１のロボットアーム２１２の既知の運動学的移動に基づいて検出、決定、及び／又は記録することができる。対照的に、ＥＭセンサ軌道８５２は、静止ＥＭセンサ２０４に対するＥＭ場発生器３０２の移動によってもたらされる。ＥＭセンサ軌道８５２は、ＥＭ場発生器３０２が移動され、ＥＭセンサ２０４が静止したままであるときに、ＥＭ場発生器３０２のＥＭ場内のＥＭセンサ２０４を検出することに基づいて、検出、決定、及び／又は記録され得る。
ＥＭセンサ２０４は、第１のロボットアーム２１２によるＥＭ場発生器３０２の移動中に固定されたままであるので、いかなるＥＭ歪みもない場合、ロボット軌道８５０がＥＭセンサ軌道８５２に対応することが予想される。これは、ＥＭ場発生器３０２の移動が、移動するＥＭ場発生器３０２と静的ＥＭセンサ２０４との間の相対運動に一致するはずであるためである。したがって、ロボット軌道８５０とＥＭセンサ軌道８５２との間の差を分析して、ＥＭ歪みが存在するかどうかを判定することができる。一部の実施形態では、分析はまた、ＥＭ歪みの程度又は深刻度の尺度を提供することができる。
図４６Ｂは、ロボット軌道８５０とＥＭセンサ軌道８５２との比較を示している。この例では、各軌道の開始点が整合されているが、これは全ての実施形態で必要であるとは限らない。図４６Ｂに示すように、ロボット軌道８５０及びＥＭセンサ軌道８５２は、正確に対応しないことが明白である。ＥＭ歪みを検出するために、軌道間の差を決定することができる。一部の実施形態では、検出されたＥＭ歪みは、固定されたＥＭセンサ２０４の場所におけるＥＭ歪みを示す。
ロボット軌道８５０とＥＭセンサ軌道８５２との間の全ての差が必ずしもＥＭ歪みによって引き起こされるわけではない。例えば、ロボットシステムは、製造公差、モータ制御制限、センサ精度などを含む種々の理由のために、完全な精度でロボット運動を決定することができない場合がある。したがって、ロボット軌道８５０とＥＭセンサ軌道８５２との間の差のうちの一部は、ロボット運動を決定する際の不正確さによって引き起こされる場合がある。しかしながら、概して、ロボットの運動を決定する際の不正確さは小さく、例えば、ミリメートル未満の範囲であり得る。同様に、ＥＭ場発生器３０２は、場の中で決定されるＥＭセンサ位置の低減された分解能につながり得るＥＭノイズを受ける場合がある。これは、ＥＭセンサ軌道８５２の不正確な記録につながり、ＥＭ歪みに直接起因しない差を引き起こし得る。しかしながら、繰り返しとなるが、ＥＭ場発生器は、ＥＭセンサノイズが、一部の実施形態では、約１ミリメートル以下であるように構成又は選択され得る。したがって、ロボットシステムの一部の実施形態に関して、ロボット運動の決定における不正確さ、及びまた、ＥＭ場内のＥＭセンサ位置を記録することにおける不正確さは、約１ミリメートル以下の潜在的な不正確さにつながり得る。
したがって、ＥＭ歪みの存在を判定するために、他の要因による寄与を除外又は低減するように選択された閾値に関して、ロボット軌道８５０とＥＭセンサ軌道８５２との間の差を分析することが有益であり得る。一部の実施形態では、閾値は、例えば、１ミリメートル、１．２５ミリメートル、１．５ミリメートル、１．７５ミリメートル、２ミリメートル、２．２５ミリメートル、２．５ミリメートル、２．７５ミリメートル、３ミリメートル、又はそれ以上であり得る。多くの例では、第１のロボットアームの運動と関連付けられた誤差要因又はＥＭセンサ若しくは発生器のノイズと関連付けられた誤差要因の一方又は両方より大きいように、閾値を設定することが有益である。
ロボット軌道８５０とＥＭセンサ軌道８５２との比較は、種々の方法で達成することができる。例えば、ロボット軌道８５０の形状とＥＭセンサ軌道８５２の形状は、図４６Ｂに示すように、直接比較され得る。形状は、それらがどれほど密接に対応するかを判定するために分析することができ、形状間の偏差が閾値を超える場合、システムは、ＥＭ歪みが存在すること、及び／又はＥＭ歪みの程度を決定することができる。別の実施形態では、ロボット軌道８５０及びＥＭセンサ軌道８５２を分析して、それらの間の差を決定することは、ロボット軌道８５０に沿った複数の点をＥＭセンサ軌道８５２に沿った対応する複数の点と比較することを含み得る。一部の実施形態では、複数の点は、第１のロボットアーム２１２を使用するＥＭ場発生器３０２の移動に関連付けられた時間に対して決定される。例えば、移動の開始時（例えば、ｔ＝０）のロボット軌道８５０上の点を、ＥＭセンサ軌道８５２上の対応する点と比較することができる。次に、後続の点をその後の離散時間ステップで比較することができる。
一部の実施形態では、ＥＭ歪みが検出された場合、システムは、第１のロボットアーム２１２を用いて、ＥＭ歪みを低減する場所にＥＭ場発生器３０２を再位置決めするように構成することができる。例えば、一部の実施形態では、システムは、ロボット軌道８５０とＥＭセンサ軌道８５２との間の差が低減されるロボット軌道８５０に沿った位置に、ＥＭ場発生器３０２を位置決めすることができる。
一部の実施形態では、これは、ＥＭ歪みを低減し得る場所を特定するために、ＥＭ場発生器３０２を第２のロボット軌道に沿って移動させることによって達成することができる。したがって、ＥＭ場発生器３０２は、第１のロボット軌道８５０とは異なる第２のロボット軌道に沿って移動することができる。例えば、ＥＭ場発生器３０２は、第１のロボット軌道８５０に沿ってカバーされた空間とは異なる空間を通って第２のロボット軌道に沿って移動することができる。上述したように、これは、ＥＭセンサ２０４が静止したままである間に行われる。第２のロボット軌道は、第２の対応するＥＭセンサ軌道とともに記録することができる。これらの軌道を分析して、ＥＭ歪みを低減する場所を決定し得るかどうかを判定することができる。そうである場合、ＥＭ場発生器３０２は、ロボットアーム２１２を使用して、その位置に移動させることができる。そうでない場合、ＥＭ歪みを低減するＥＭ場発生器３０２のための適切な場所を見つけることができるまで、追加のロボット軌道を試みることができる。
図４６Ａ及び図４６Ｂに関して上述した例では、ロボット軌道８５０は、グローバルロボット基準フレームに対して定義されており、ＥＭセンサ軌道８５２は、ＥＭ場発生器座標フレームに対して定義されている。この場合、ロボット軌道８５０をＥＭセンサ軌道８５２と比較するために、ＥＭ場発生器座標フレームを、グローバルロボット基準フレームに位置合わせする必要がある。ＥＭ場発生器３０２がロボットアーム２１２に取り付けられ、グローバルロボット基準フレームとＥＭ場発生器座標フレームとの間の運動学的関係を確立するので、これは、例えば、上述したように達成することができる。
更に、図４６Ａ及び図４６Ｂに関して上述した例は、理解及び例示を容易にするために幾分簡略化されており、ＥＭセンサ２０４に対するＥＭ場発生器３０２の位置のみが変更され、相対的な向きは変更されていないと仮定する。より複雑な例では、ＥＭセンサ２０４に対するＥＭ場発生器３０２の位置及び向きの両方を変更することができ、ＥＭセンサ２０４の検出された位置（及び／又は向き）を分析して、ＥＭ歪みが存在するかどうか（及び／又はその程度）を決定することができる。かかる場合、ＥＭ歪みの決定は、図４６Ｃに示すように、ロボットアーム２１２が取り付けられたカートと関連付けられるグローバル基準フレーム８５４に対して行うことができ、図４６Ｃは、ＥＭ場発生器３０２が取り付けられるロボットアーム２１２が、ＥＭセンサ２０４に対するＥＭ場発生器３０２の位置及び向きを変化させるロボット軌道８５０に沿って移動する場合を示している。カート及びＥＭセンサ２０４は移動していないので、グローバル基準フレーム８５４に対して測定される任意の検出された位置及び／又は向きの変化は、歪み（及び無視できる運動学誤差）によるものである。
ＥＭ歪みは、ＥＭ場発生器の作業体積内に位置決めされた任意の又は全ての構成要素によって引き起こされ得る。したがって、他の構成要素の最適な又は好ましい位置を見つけるために他の構成要素を移動させながら、同様のプロセスを実行することができる。
図４７は、ＥＭ歪み検出のための例示的な方法８００を示すフローチャートである。方法８００は、図４６Ａ～図４６Ｃに関して上述したプロセスと多くの点で類似している。方法８００は、ＥＭ場が、概して、システムのロボットアームへの取り付けを介してロボット制御可能である、前述したシステムなどのロボット医療システムを使用して行うことができる。
方法８００は、ブロック８０１で開始する。ブロック８０１は、ＥＭセンサがある場所に静止したままである間に、第１のロボットアームに結合されたＥＭ場発生器を第１のロボットアームによってロボット軌道に沿って移動させることを含み得る。上述したように、ロボット軌道は、ＥＭ場発生器が取り付けられるアームの運動学に基づいて決定することができる。一部の実施形態では、ロボット軌道は、例えば、ロボットアームが取り付けられるカートに関連付けられ得る、グローバル基準フレームに対して決定され得る。一部の実施形態では、ブロック８０１は、ロボット医療システムのプロセッサ（又は複数のプロセッサ）によって実行される。例えば、プロセッサは、第１のロボットアームにコマンドを送信して、ロボット軌道に沿ったＥＭ場発生器の移動を引き起こすように構成され得る。一部の場合において、ＥＭセンサは、ＥＭ場発生器がロボット軌道に沿って移動する間、決定可能な位置に固定され得る。
ブロック８０２において、ＥＭ場発生器がロボット軌道に沿って移動するときにＥＭセンサによって生成されるセンサデータに基づいて、ＥＭ場発生器に関連するＥＭ場内のＥＭセンサのＥＭセンサ軌道を検出することができる。このようにして、前述したように、ＥＭ軌道は、ＥＭ場発生器がロボット軌道に従ってロボットアームによって移動されたときと同じ期間中のＥＭ場内のＥＭセンサの記録された位置であり得る。
ブロック８０３において、ロボット軌道及びＥＭセンサ軌道は、それらの間の差を決定するために分析される。分析は、とりわけ、軌道の形状を比較すること、及び／又は軌道に沿った複数の離散点を比較することを含む、複数の方法で行うことができる。かかる比較は、位置及び／又は向きの変化を考慮することができる。
ブロック８０４において、軌道間の差と閾値との比較に基づいて、ＥＭセンサの場所においてＥＭ歪みを検出することができる。閾値は、ロボットの運動を記録又は決定する際の、かつ／又はＥＭ場内のＥＭセンサ位置を検出する際のエラーなど、ＥＭ歪み以外の要因によって引き起こされる寄与を低減又は除外するように選択又は決定され得る。
図４８は、ＥＭ歪み検出のための別の例示的な方法９００を示すフローチャートである。方法９００は、ＥＭ場が、概して、システムのロボットアームへの取り付けを介してロボット制御可能である、前述したシステムなどのロボット医療システムを使用して行うことができる。方法９００は、第１のロボットアームがＥＭ場発生器に結合されるブロック９０１で開始する。ＥＭ場発生器は、ＥＭ場を発生させるように構成され、ＥＭ座標フレームに関連付けられる。第１のロボットアームは、ロボット座標フレームに関連付けられ、結合されたＥＭ場発生器の位置は、第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいてロボット座標フレーム内で決定され得る。一部の実施形態では、位置は更に、ロボットアームが取り付けられたカートと関連付けられた座標フレームなどのグローバル座標フレームに対して決定され得る。ＥＭ場発生器のＥＭ場の作業体積内のＥＭセンサの位置は、前述したように、アームのポーズに基づいて決定され、ロボット座標フレーム（又はグローバル座標フレーム）にマッピングされ得る。
ブロック９０２において、ＥＭ場発生器がＥＭセンサに対して第１のＥＭ場発生器位置にある状態で、方法９００は、ＥＭ場発生器が第１の位置にある状態での第１のロボットアームの運動学に基づいて、ＥＭ座標フレームとロボット座標フレームとの間の第１の位置合わせを決定することと、第１の位置合わせに基づいて、ロボット座標フレーム内のＥＭセンサの第１のＥＭセンサ位置を決定することとを含む。
ブロック９０３において、方法９００は、第１のロボットアームを使用して、ＥＭ場発生器をＥＭセンサに対して第１のＥＭ場発生器位置から第２のＥＭ場発生器位置に移動させることを含み、ＥＭセンサは、移動中に静止したままである。一部の実施形態では、第１のロボットアームによるＥＭ場発生器の移動は、コントローラ又は他のユーザインターフェースを使用して運動を命令することができる医師などのオペレータの指示又は制御下で達成され得る。他の実施形態では、ロボット軌道に沿った第１のロボットアームによるＥＭ場発生器の移動は、例えば、システムによって操作される自動ＥＭ歪み検出プロセスの一部として、自動的に提供され得る。
ブロック９０４において、ＥＭ場発生器が第２のＥＭ場発生器位置にある状態で、ＥＭ場発生器が第２のＥＭ場発生器位置にある状態での第１のロボットアームの運動学に基づいて、ＥＭ座標フレームとロボット座標フレームとの間の第２の位置合わせが決定され、第２の位置合わせに基づいて、ロボット座標フレーム（又はグローバル座標フレーム）内のＥＭセンサの第２のＥＭセンサ位置も決定される。第２の位置合わせは、ＥＭ場発生器が移動されたことから必要となり、第２の位置でのロボットアームの新しい運動学的姿勢は、ロボット座標フレームとＥＭ座標フレームとの間の新しい関係を確立するために使用される。
ブロック９０５において、方法９００は、第１のＥＭセンサ位置と第２のＥＭセンサ位置との間の差を決定することを含む。ＥＭセンサは移動していないので、決定された位置は同じであると予想される。しかしながら、ロボットアーム及びＥＭ場発生器（又は移動された他の構成要素）の異なる位置によって引き起こされるＥＭ歪みは、決定された位置を変動させ得る。一部の実施形態では、向きの変化も考慮され得る。ブロック９０６において、ＥＭ歪みは、差と閾値との間の比較（例えば、差が閾値を超えること）に基づいて検出され得る。上述したように、他の要因が差に寄与する可能性がある。上述したように、閾値は、これらの他の非ＥＭ歪み要因の寄与を低減するように選択又は決定することができる。
閾値に対して相対的に見た場合、閾値を超える差は、ＥＭ歪みが存在していることを示すことができる。しかしながら、２つのＥＭ場発生器の位置（及び／又は向き）を試験するだけでは、どの位置が最も正確な位置の決定を提供したかを判定することは困難であり得る。したがって、ロボットアームを使用してＥＭ場発生器を新しい位置に移動させることと、ロボットアームの運動学に基づくＥＭ場発生器の新しい位置に基づいて新しいＥＭ対ロボット座標位置合わせを決定することと、新しく決定された位置合わせに基づいてロボット座標フレーム内のＥＭセンサの位置を決定することと、の関連するステップを繰り返すことによって、複数の他のＥＭ場発生器位置（及び／又は向き）を試験し続けることが有利であり得る。
一部の実施形態では、このプロセスを継続して、複数の場所で歪みを決定することによってＥＭ歪みのマップを構築することができる。他の位置からの変化が最も少ないＥＭセンサ位置の決定を提供するＥＭ場発生器の場所は、低いＥＭ歪みを有すると判定することができ、一方、他の位置からの変化が最も多いＥＭセンサ位置の決定を提供するＥＭ場発生器の場所は、高いＥＭ歪みを有すると判定することができる。このようにして、システム又はオペレータは、ＥＭ歪みを低減するためにＥＭ場発生器及び他の構成要素をどのように位置決めするのが最良であるかを判定することができる。
上述した方法を使用して検出されるＥＭ歪み（及び概してＥＭ歪み）は、静的又は動的の両方であり得る。静的ＥＭ歪みは不変であり、対応する補正値を適用することによってＥＭ測定値から決定し、除去することができる。静的ＥＭ歪みは、一般に移動せず、したがって処置中に変化しない手術室内の物体、並びに地球の磁場などのより大きいスケールファクタを含む、複数の要因によって引き起こされ得る。動的ＥＭ歪みは、処置の過程にわたって変化する要因によって引き起こされる。これらは、システムの動くロボット構成要素のうちのいずれか、並びに手術室を通って移動し得る他の構成要素（又は更には人々）を含み得る。歪み検出は、静的歪みの検出及び補正の両方のために、並びに動的歪みを低減する移動構成要素のための最適位置を見出すために使用され得る。
ｖ．マルチモーダルセンサ融合
ロボット制御されたＥＭ場発生器３０２はまた、マルチモーダルセンサ融合を可能にするのに有用であり得る。本明細書で使用される場合、マルチモーダルセンサ融合は、単一の処置中に異なるセンサタイプを相乗的に同時に又は並行して使用することを指し得る。一例として、ロボットアーム２１２上に堅固に搭載されたＥＭ場発生器３０２を用いて、ＥＭ検知技術を、ロボットアーム２１２上又はロボットシステム内に搭載された他の撮像及び検知モダリティに位置合わせすることができる。ＥＭ検知モダリティを、ロボットアーム、カート、又はベースに取り付けられた、又はその一部である他の撮像及び検知モダリティと位置合わせすることは、例えば、簡略化された表示（複数の検知モダリティからのデータが、統一された方法で一緒に表示され得る）、拡張現実などを提供することを容易にし得る。本セクションでは、マルチモーダル機能を提供するためにＥＭ検知技術が超音波技術とともに使用され得る例が説明される。これにより、例えば、超音波画像内のニードル先端（ニードル先端はＥＭセンサを含む）の正確な特定が可能になり得る。概して、超音波画像における針先端の決定は、アーチファクトが画像を歪ませる可能性があるので、容易ではない可能性がある。超音波及びＥＭ場の撮像面をロボット座標フレームなどの単一空間に位置合わせすることは、超音波画像内の針先端の決定を容易にすることができる。これを達成するために、超音波プローブは、以下でより詳細に説明するように、ロボットアーム上に堅固に搭載され得る。超音波撮像面が、ＥＭ場発生器３０２の座標フレームに対して運動学的に既知である場合、針の内側のＥＭセンサは、リアルタイムで追跡され、超音波画像上にオーバーレイされ得る。
超音波プローブをロボットアームに取り付けることで、超音波プローブの撮像面の位置合わせ又は較正を容易にすることができる。超音波プローブの撮像面の較正は、概して、３つの異なる既知の位置から３つの異なる超音波画像を捕捉することを必要とし得る。３つの超音波画像は、対応する既知の位置とともに、撮像面を較正するために使用され得る。従来、外科用ロボットシステムで使用される超音波プローブを較正するために、追加の機器が必要とされてきた。例えば、３つの超音波画像が捕捉される位置を決定するために、外部の位置追跡システムを設定する必要がある。特定の例として、光センサ（赤外線ＬＥＤなど）を超音波プローブに取り付けることができる。Ｏｐｔｉｔｒａｃｋなどの位置追跡システムは、超音波プローブに取り付けられ、その位置を決定するために使用される光学センサの位置を検出することができる。外科用ロボットの設定では、追加の機器が必要とされるので、これは不利であり得る。
超音波プローブをロボットアームに取り付けることによって、超音波プローブの位置は、ロボットアームに取り付けられたＥＭ場発生器に関して上述したのと同様の方法で、アームの運動学に基づいて、アームに関連付けられたロボット座標フレームに対して容易に決定することができる。この基準位置で基準超音波画像を捕捉することができる。ロボットアームは、次いで、第１の超音波画像が捕捉される第１の位置に超音波プローブを移動させることができ、第１の位置は、アームの運動学に基づいて決定され得る。ロボットアームは、次いで、第２の超音波画像が捕捉される第２の位置に超音波プローブを移動させることができ、第２の位置は、第２の位置におけるアームの運動学に基づいて決定され得る。次いで、３つの画像（ベース、第１、及び第２）及び位置（ベース、第１、及び第２）を使用して、従来の位置追跡機器などの外部機器又は追加の機器を必要とせずに、超音波プローブの撮像面を較正することができる。
図４９Ａは、超音波プローブの撮像面を較正するための手順の間、超音波プローブ１０５０がロボットアーム２１２に取り付けられているロボット医療システムを示している。図示の実施形態では、ロボットアーム２１２は、超音波プローブ１０５０に結合される。例えば、超音波プローブ１０５０は、ロボットアーム２１２又はアーム上に位置決めされた器具デバイスマニピュレータ（instrument device manipulator、ＩＤＭ）の遠位端に取り付けられ得る。ロボットアーム２１２は、超音波プローブ１０５０の位置を調整するために移動するように構成される。ロボットアーム２１２はまた、上述したように、ロボット座標フレームと関連付けられる。図４９Ａの図示の実施形態では、３つの位置Ｂｉ、Ｂｊ、及びＢｋが示されている。ロボットアーム２１２は、超音波プローブ２１２をこれらの３つの位置の間で移動させるように移動する。各位置において、アームの運動学を使用して、ロボット座標フレームにおける超音波プローブの位置を決定することができる。
第１の位置Ｂｉにおいて、超音波プローブ１０５０は第１の画像を捕捉することができる。次いで、超音波プローブ１０５０は、ロボットアーム２１２を使用して第２の位置Ｂｊに移動される。第２の位置Ｂｊにおいて、超音波プローブ１０５０により第２の超音波画像が撮像される。次いで、超音波プローブ１０５０は、ロボットアーム２１２を使用して第３の位置Ｂｊに移動される。第３の位置Ｂｊにおいて、超音波プローブ１０５０により第３の超音波画像が撮像される。システムは、第１の超音波画像と、超音波プローブが第１の超音波プローブ位置にある状態での第１のロボットアームの第１の運動学と、第２の超音波画像と、超音波プローブが第２の超音波プローブ位置にある状態での第１のロボットアームの第２の運動学と、第３の超音波画像と、超音波プローブが第２の超音波プローブ位置にある状態での第１のロボットアームの第３の運動学と、に基づいて、ロボット座標フレームに対して超音波プローブ１０５０の撮像面を較正することができる。
撮像面が較正され、ロボット座標フレームに位置合わせされると、ロボットシステムは、複数の検知モダリティを同時に利用することができる。図４９Ｂは、例示的なマルチモーダルロボットシステムを示している。図４９Ｂに示すように、ロボットシステムは、第１のロボットアーム２１２Ａ、第２のロボットアーム２１２Ｂ、及び第３のロボットアーム２１２Ｃを含み得る。ロボットアームは、各々が共通のロボット座標フレームと関連付けられるように、カート、患者プラットフォーム、又は他の共通構造に取り付けられることができる。図示の実施形態では、撮像面が較正された超音波プローブ１０５０は、第１のロボットアーム２１２Ａに取り付けられる。ＥＭ場発生器３０２は、第２のロボットアーム２１２Ｂに取り付けられる。ＥＭ場発生器３０２は、その中でＥＭセンサ２０４などのＥＭセンサの位置が決定され得るＥＭ場を発生させるように構成される。上述したＥＭ対ロボット座標フレーム位置合わせ手順を使用して、ＥＭセンサ２０４の位置をロボット座標フレーム内で決定することができる。超音波プローブの撮像面もロボット座標フレームに位置合わせされているので、ＥＭセンサ２０４の位置の撮像面は、両方とも共通の空間（ロボット座標フレーム）内で決定され、したがって、図４９Ｂに示すように、両方とも共通のディスプレイ上に表示することができる。
図４９Ｂでは、ＥＭセンサ２０４は、患者の治療領域に挿入されるスコープの遠位端に位置決めすることができる。スコープは、異なるロボットアームに取り付けられ、それによって制御される、ロボット制御された医療器具であり得る。あるいは、スコープは手動で制御されるスコープであってもよい。図４９Ｂはまた、針などの医療器具を第３のロボットアーム２１２Ｃに取り付けることができることを示している。第３のロボットアーム２１２Ｃに堅固に取り付けることができる針の位置も、ロボット座標フレームに対して決定することができる。したがって、針の位置もまた、撮像面及びＥＭセンサデータとともに表示され得る。このようにして、種々のセンサ技術を単一のロボットシステムに融合させ、単一の処置中に同時に使用することができる。この例では、針とスコープとのランデブーは、ロボットデータ、超音波データ、及びＥＭデータによって容易にされ、ランデブーの精度を改善し、包括的かつ改善された手術経験を提供することができる。
図５０は、ロボット医療システムとともに使用するための超音波プローブの撮像面を較正するための例示的な方法１０００を示すフローチャートである。方法１０００は、超音波プローブが第１のロボットアームに結合されるブロック１００１で開始する。第１のロボットアームは、超音波プローブの位置を調整するために移動するように構成され、第１のロボットアームはロボット座標フレームに関連付けられる。ブロック１００２において、超音波プローブは、第１のロボットアームを使用して第１の超音波プローブ位置に移動される。第１の超音波プローブ位置は、超音波プローブの撮像面を較正するために使用される第１の超音波画像が捕捉される位置であり得る。第１の位置は、第１のロボットアームの運動学に基づいて決定することができる。ブロック１００３において、超音波プローブが第１の超音波プローブ位置に位置決めされた状態で第１の超音波画像を取得する。ブロック１００４において、超音波プローブは、第１のロボットアームを使用して第２の超音波プローブ位置に移動される。第２の超音波プローブ位置は、第２の画像を捕捉し得る位置とすることができ、これは、ブロック１００５で行われる。第２の画像はまた、超音波プローブの撮像面を較正するために使用され得る。第２の位置は、アームの運動学に基づいて決定することができる。矢印１００６によって示されるように、ブロック１００４及び１００５は、例えば、図４９Ａに示すように、第３の位置において第３の画像を捕捉するために繰り返され得る。一部の実施形態では、これらのステップは、更なる回数繰り返され、更なる位置で更なる画像を捕捉することができる。
ブロック１００７において、ロボット座標フレームに対する超音波プローブの撮像面撮像面は、第１の超音波画像と、超音波プローブが第１の超音波プローブ位置にある状態での第１のロボットアームの第１の運動学と、第２の超音波画像と、超音波プローブが第２の超音波プローブ位置にある状態での第１のロボットアームの第２の運動学と、第３の超音波画像と、超音波プローブが第３の超音波プローブ位置にある状態での第１のロボットアームの第３の運動学と、に基づいて較正することができる。較正されると、撮像面は、ロボット座標フレームに対して決定され、同様にロボット座標フレームに対して決定され得る他の検知モダリティ（ＥＭなど）と併用することができる。
一部の実施形態では、方法１０００はまた、ＥＭ場発生器を第２のロボットアームに結合することを含み得、ＥＭ場発生器は、ＥＭ場を発生させるように構成され、ＥＭ場発生器は、ＥＭ座標フレームに関連付けられ、第２のロボットアームは、ロボット座標フレームに関連付けられたＥＭ場発生器及び第２のロボットアームの位置を調整するように移動するように構成される。方法１０００はまた、ＥＭ場座標フレームとロボット座標フレームとの間の位置合わせを、第２のロボットアームの運動学に基づいて決定することを含み得る。これは、上述したように達成することができる。第１のロボットアーム及び第２のロボットアームは、ロボット座標フレーム内の第１のロボットアームと第２のロボットアームとの間の関係を規定するカート又は患者プラットフォームに取り付けられ得る。これは、ＥＭ場発生器及び超音波プローブの両方がロボット座標フレーム内にもたらされることを可能にし得る。方法１０００はまた、ＥＭセンサをＥＭ場内に位置決めすることと、位置合わせに基づいてロボット座標フレーム内のＥＭセンサ位置を決定することとを含み得る。加えて、方法１０００はまた、超音波プローブの撮像面を表示することと、例えば、図４９Ｂに示すように、超音波プローブの表示された撮像面上に決定されたＥＭセンサ位置の指示をオーバーレイすることと、を含み得る。
マルチモーダル機能をＥＭ及び超音波に関して説明してきたが、他のモダリティを使用することもできる。例えば、一部の実施形態では、深度センサをロボットアームに取り付けることができる。深度センサは、患者、ベッド若しくはプラットフォーム、処置中に使用される蛍光透視Ｃアーム、及び／又は手術空間内の他のアイテムの位置をグローバルロボット基準フレームに位置合わせするために使用され得る。一部の実施形態では、これらの位置は、それぞれ、図５１Ａ及び図５１Ｂに示すように、ヒートマップ又は点群として表され得る。深度センサカメラは、例えば、図５１Ｃに示すように、その視野内のオブジェクトまでの距離を測定するように構成され得る。（例えば、深度センサの出力をロボット座標フレーム又はグローバル座標フレームに位置合わせするための）深度センサのための較正は、上記で説明した超音波プローブの較正と同じ方法で進めることができる。概して、深度センサは、ピクセル及び深度情報に関して製造業者によって較正される。ロボットシステムとともに使用するために、例えば、本明細書に説明するように、ロボットフレームに対して深度センサの姿勢を較正することが必要とされ得、これは、上述したように、前述した超音波プローブと同様の方法で達成され得る。
一部の実施形態では、ロボット医療システムは、複数の異なるセンサ機能を互いに組み合わせて利用することができる。例えば、システムは、超音波プローブと、カメラ又は深度センサと、ＥＭ場発生器とを含むことができ、その各々の出力は、較正され、ロボット又はグローバル座標フレームに位置合わせされ得る。これらの実施形態では、超音波プローブは、患者の体内に関する撮像データを提供することができる。同様に、カメラ又は深度センサは、外部生体構造、例えば、患者の位置、並びにＣアームなどの手術室内に位置する外部デバイスに関する撮像又は他の情報を提供することができる。これは、ロボット座標フレームに対して患者がどこにいるかを知ることが、システムが、例えば、針挿入部位を特定することを可能にし得るため、有利であり得る。加えて、Ｃアームなどの、ロボット座標フレームに対する手術室内の他のアイテムの位置を把握することは、システムが、歪みを生じさせ得る物体が電磁場発生器に近接するときを把握することを可能にし得る。
３．システムの実施及び用語。
本明細書に開示される実装形態は、ロボット制御可能な電磁場発生器のためのシステム、方法、及び装置を提供する。
本明細書で使用するとき、「結合する」、「結合している」、「結合された」という用語、又は結合という単語の他の変形は、間接的接続又は直接的接続のいずれかを示し得ることに留意されたい。例えば、第１の構成要素が第２の構成要素に「結合される」場合、第１の構成要素は、別の構成要素を介して第２の構成要素に間接的に接続される、又は第２の構成要素に直接的に接続される、のいずれかであってもよい。
本明細書に記載される特定のコンピュータにより実施されるプロセス及び機能を参照する語句は、プロセッサ可読媒体又はコンピュータ可読媒体上の１つ又は２つ以上の命令として記憶されてもよい。「コンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータ又はプロセッサがアクセスすることができる任意の利用可能な媒体を指す。一例として、限定するものではないが、かかる媒体は、ランダムアクセスメモリ（random access memory、ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（read-only memory、ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（electrically erasable programmable read-only memory、ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（compact disc read-only memory、ＣＤ－ＲＯＭ）、又は他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置、若しくは他の磁気記憶デバイス、又は命令若しくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するために使用することができ、コンピュータがアクセスすることができる任意の他の媒体を含んでもよい。コンピュータ可読媒体は、有形であり、非一時的であってもよいことに留意されたい。本明細書で使用するとき、「コード」という用語は、コンピューティングデバイス又はプロセッサによって実行可能であるソフトウェア、命令、コード、又はデータを指すことができる。
本明細書に開示される方法は、記載される方法を達成するための１つ又は２つ以上のステップ又は行為を含む。方法ステップ及び／又は行為は、特許請求の範囲から逸脱することなく互いに交換されてもよい。換言すれば、記載されている方法の適切な動作のために特定の順序のステップ又は行為が必要とされない限り、特許請求の範囲から逸脱することなく、特定のステップ及び／又は行為の順序及び／又は使用を修正してもよい。
本明細書で使用するとき、「複数」という用語は、２つ又は３つ以上を示す。例えば、複数の構成要素は、２つ又は３つ以上の構成要素を示す。「決定する」という用語は、多種多様な行為を包含し、したがって、「決定する」は、計算する、演算する、処理する、算出する、調査する、ルックアップする（例えば、テーブル、データベース又は別のデータ構造を見ること）、確認することなどを含み得る。また、「決定する」は、受け取る（例えば、情報を受信すること）、アクセスする（例えば、メモリ内のデータにアクセスすること）などを含み得る。また、「決定する」は、解決する、選択する、選出する、確立するなどを含み得る。
語句「に基づく」は、別段に明示的に指定されない限り、「のみに基づく」を意味しない。換言すれば、語句「基づく」は、「のみに基づく」及び「少なくとも基づく」の両方を記載する。
開示された実装形態の前の説明は、当業者が本明細書で開示された本発明を作成又は使用することを可能にするために提供される。これらの実装形態に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかになり、かつ、本明細書で規定される一般的な原理は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実装形態に適用され得る。例えば、当業者であれば、締結、搭載、結合、又は係合ツール構成要素の均等の方法、特定の作動運動を生み出すための均等の機構、及び電気エネルギーを送達するための均等の機構など、多くの対応する代替的かつ均等の構造的詳細を採用することができると理解されるであろう。したがって、本明細書の開示は、明示的に説明された実装形態に限定されるものではなく、本明細書で開示する原理及び新規の特徴に一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
〔実施の態様〕
（１） ロボット医療システムであって、
電磁（ＥＭ）場発生器に結合するように構成され、前記ＥＭ場発生器を移動させるように構成された第１のロボットアームと、
１つ又は２つ以上のプロセッサであって、
前記ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭ場内のＥＭセンサのＥＭ位置を決定することと、
前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置を決定することと、
前記ＥＭ場発生器の前記位置に基づいて、前記ＥＭ座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の位置合わせを決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの位置を決定することと、を行うように構成された、１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
（２） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記第１のロボットアームの運動学に基づいて、前記ＥＭ場発生器の前記位置を決定するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（３） 前記ＥＭ場発生器が、コンパクトな電磁場発生器（ｃＦＧ）を備える、実施態様１に記載のシステム。
（４） 前記第１のロボットアームが、前記ＥＭ場発生器に取り外し可能に結合するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（５） 医療器具の移動を制御するように構成された第２のロボットアームを更に備え、
前記ロボット座標フレームが、前記第２のロボットアームに更に関連付けられている、実施態様１に記載のシステム。
（６） 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、可動カートに結合される、実施態様５に記載のシステム。
（７） 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、医療処置中に患者を支持するように構成された患者プラットフォームに結合される、実施態様５に記載のシステム。
（８） 前記ＥＭセンサが、前記医療器具上に位置決めされている、実施態様５に記載のシステム。
（９） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、医療処置中に患者へのアクセスを可能にするために、前記第１のロボットアームに前記ＥＭ場発生器を移動させるように更に構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（１０） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
前記第１のロボットアームに、前記ＥＭ場発生器を前記ＥＭセンサに対して新しい位置に移動させることと、
前記ＥＭ場発生器に関連付けられた前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの新しいＥＭ位置を決定することであって、前記新しいＥＭ位置が、前記ＥＭ位置と比較して改善された精度を有する、決定することと、を行うように更に構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（１１） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記第１のロボットアームに、前記ＥＭ場発生器を移動させて、前記ＥＭ場発生器の前記位置及び前記第１のロボットアームの前記位置に基づいて、前記ＥＭ場発生器の作業体積内で前記ＥＭセンサを中心に置くように更に構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（１２） ロボット医療処置を実施するための方法であって、前記方法が、
第１のロボットアームに結合された電磁（ＥＭ）場発生器を用いてＥＭ場を発生させることであって、前記ＥＭ場が、ＥＭ座標フレームに関連付けられる、発生させることと、
前記第１のロボットアームの運動学に基づいてロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置を決定することと、
前記ＥＭ場発生器の前記決定された位置に基づいて、前記ＥＭ座標フレームと前記第１のロボットアームに関連付けられた前記ロボット座標フレームとの間の位置合わせを決定することと、
前記ＥＭ座標フレーム内のＥＭセンサの位置を決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、を含む、方法。
（１３） 前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記位置の前記決定が、前記第１のロボットアームの運動学に基づく、実施態様１２に記載の方法。
（１４） 前記ＥＭ場発生器を前記第１のロボットアームに取り外し可能に結合することを更に含む、実施態様１２に記載の方法。
（１５） 前記第１のロボットアームに前記ＥＭ場発生器を移動させることを更に含む、実施態様１２に記載の方法。
（１６） 前記第１のロボットアームに前記ＥＭ場発生器を移動させることが、前記第１のロボットアームに、医療処置中に患者へのアクセスを可能にする位置に前記ＥＭ場発生器を移動させることを含む、実施態様１５に記載の方法。
（１７） 前記第１のロボットアームに前記ＥＭ場発生器を移動させることが、前記ＥＭ場座標フレーム内で前記ＥＭセンサを追跡する際の改善された精度に関連する新しい位置に対して前記ＥＭ場発生器を移動させることを含む、実施態様１５に記載の方法。
（１８） 前記第１のロボットアームに前記ＥＭ場発生器を移動させることが、前記ＥＭ場発生器の作業体積内で前記ＥＭセンサを中心に置くことを含む、実施態様１５に記載の方法。
（１９） 第２のロボットアームに結合された医療器具を制御することを更に含み、前記ロボット座標フレームが、前記第２のロボットアームに関連付けられる、実施態様１２に記載の方法。
（２０） 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、可動カートに結合される、実施態様１９に記載の方法。
（２１） 前記ロボット医療処置中に患者を支持するように構成された患者プラットフォームに対して前記可動カートを位置決めして、ロボット座標フレームと前記患者プラットフォームとの間に既知の空間関係が存在するようにすることを更に含む、実施態様２０に記載の方法。
（２２） 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、前記ロボット医療処置中に患者を支持するように構成された患者プラットフォームに結合される、実施態様１９に記載の方法。
（２３） 前記ＥＭセンサが、前記医療器具上に位置決めされている、実施態様１９に記載の方法。
（２４） 前記ＥＭ場発生器が、コンパクトな電磁場発生器（ｃＦＧ）を備える、実施態様１２に記載の方法。
（２５） コンピュータプログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータプログラム命令が、１つ又は２つ以上のプロセッサによって実行されると、前記１つ又は２つ以上のプロセッサに、
第１のロボットアームの運動学に基づいてロボット座標フレーム内の電磁（ＥＭ）場発生器の位置を決定することであって、前記ＥＭ場発生器が、前記第１のロボットアームに結合されている、決定することと、
前記ＥＭ場発生器の前記決定された位置に基づいて、ＥＭ座標フレームと、前記第１のロボットアームに関連付けられた前記ロボット座標フレームとの間の位置合わせを決定することであって、前記ＥＭ座標フレームが、前記ＥＭ発生器によって生成されたＥＭ場に関連付けられる、決定することと、
前記ＥＭ座標フレーム内のＥＭセンサの位置を決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、を行わせる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（２６） 前記ＥＭ場発生器が、コンパクトな電磁場発生器（ｃＦＧ）を備える、実施態様２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（２７） 前記第１のロボットアームが、前記ＥＭ場発生器に取り外し可能に結合するように構成されている、実施態様２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（２８） 前記コンピュータプログラム命令が、実行されると、更に、前記１つ又は２つ以上のプロセッサに、
医療器具の移動を制御するように構成された第２のロボットアームを制御させ、
前記ロボット座標フレームが、前記第２のロボットアームに更に関連付けられている、実施態様２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（２９） 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、可動カートに結合される、実施態様２８に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（３０） 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、医療処置中に患者を支持するように構成された患者プラットフォームに結合される、実施態様２８に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（３１） ロボット医療システムであって、
電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器に結合された第１のロボットアームであって、前記第１のロボットアームが、前記ＥＭ場発生器を移動させるように構成されている、第１のロボットアームと、
患者に挿入されるように構成された医療器具であって、前記医療器具が、ＥＭセンサを備える、医療器具と、
１つ又は２つ以上のプロセッサであって、
前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの位置を決定することと、
前記ＥＭセンサの前記決定された位置に基づいて、前記第１のロボットアームの移動を命令することによって、前記ＥＭ場発生器の位置を調整することと、を行うように構成された、１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
（３２） 前記ＥＭセンサの前記決定された位置に基づいて前記ＥＭ場発生器の前記位置を調整することにより、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場内の所定の位置に位置決めされる、実施態様１に記載のシステム。
（３３） 前記ＥＭ場内の前記所定の位置が、前記ＥＭ場の作業体積の中心を含む、実施態様３２に記載のシステム。
（３４） 前記ＥＭセンサの前記決定された位置に基づいて前記ＥＭ場発生器の前記位置を調整することが、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場の作業体積の所定の領域内に位置決めされるように、前記ＥＭ場発生器の前記位置を調整することを含む、実施態様１に記載のシステム。
（３５） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの向きを決定することと、
前記ＥＭセンサの前記決定された向きに基づいて、前記第１のロボットアームの移動を命令することによって、前記ＥＭ場発生器の向き及び前記位置のうちの少なくとも１つを調整することと、を行うように更に構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（３６） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記ＥＭセンサの前記決定された向きに基づいて、前記ＥＭ場発生器の前記向き及び前記位置のうちの前記少なくとも１つを調整し、前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの前記決定された位置の精度を増加させるように構成されている、実施態様３５に記載のシステム。
（３７） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
前記医療器具の移動中に、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場の作業体積内に位置決めされるように、前記ＥＭ場発生器を移動させるように前記第１のロボットアームの移動を命令するように更に構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（３８） 前記第１のロボットアームを介した前記ＥＭ場発生器の前記移動が、前記医療器具の前記移動を追跡する、実施態様３７に記載のシステム。
（３９） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場の前記作業体積の所定の領域内に位置決めされるように、前記医療器具の移動中に前記ＥＭ場発生器を移動させるように前記第１のロボットアームの移動を命令するように構成されている、実施態様３７に記載のシステム。
（４０） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場の前記作業体積内の所定の位置に位置決めされるように、前記医療器具の移動中に前記ＥＭ場発生器を移動させるように前記第１のロボットアームの移動を命令するように構成されている、実施態様３７に記載のシステム。
（４１） 前記所定の位置が、前記ＥＭ場の前記作業体積の中心を含む、実施態様４０に記載のシステム。
（４２） 第２のロボットアームを更に備え、
前記医療器具が、前記第２のロボットアームに結合されており、
前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記第２のロボットアームによる前記医療器具の移動を命令するように構成されている、実施態様３７に記載のシステム。
（４３） 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、カート及び患者プラットフォームのうちの１つに結合され、前記患者プラットフォームが、医療処置中に患者を支持するように構成されている、実施態様４２に記載のシステム。
（４４） 前記カート及び前記患者プラットフォームのうちの１つに結合される第３のロボットアームを更に備える、実施態様４３に記載のシステム。
（４５） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレームに対する前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、
前記ＥＭ座標フレームと前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームとの間の位置合わせを、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置を決定することに基づいて決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、を行うように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（４６） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記第１のロボットアームの運動学に基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記位置を決定するように構成されている、実施態様４５に記載のシステム。
（４７） ロボット医療方法であって、
第１のロボットアームに結合された電磁（ＥＭ）場発生器によって生成されたＥＭ場の作業体積内の医療器具のＥＭセンサの位置を決定することと、
前記医療器具を移動させることと、
前記医療器具の前記移動に応答して、前記第１のロボットアームに、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場発生器の前記作業体積内に位置決めされたままとなるように前記ＥＭ場発生器を移動させるように命令することと、を含む、方法。
（４８） 前記医療器具が、第２のロボットアームに結合され、
前記医療器具を移動させることが、前記第２のロボットアームを用いて前記医療器具を移動させることを含む、実施態様４７に記載の方法。
（４９） 前記第２のロボットアームを用いて前記器具を移動させることが、前記第２のロボットアームを関節運動させることを含む、実施態様４８に記載の方法。
（５０） 前記医療器具が、器具駆動機構に結合されており、
前記第２のロボットアームを用いて前記医療器具を移動させることが、前記器具駆動機構を用いて前記医療器具を作動させることを含む、実施態様４８に記載の方法。
（５１） 前記ＥＭ場発生器を移動させるように前記第１のロボットアームに命令することにより、前記ＥＭ場発生器が前記医療器具の前記移動を追跡する、実施態様４７に記載の方法。
（５２） 前記ＥＭ場発生器を移動させるように前記第１のロボットアームに命令することが、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場の前記作業体積の所定の領域内に位置決めされるように、前記ＥＭ場発生器を移動させることを含む、実施態様４７に記載の方法。
（５３） 前記ＥＭ場発生器を移動させるように前記第１のロボットアームに命令することが、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場の前記作業体積内の所定の位置に位置決めされるように、前記ＥＭ場発生器を移動させることを含む、実施態様４７に記載の方法。
（５４） 前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの向きを決定することと、
前記ＥＭセンサの前記決定された向きに基づいて、前記第１のロボットアームの移動を命令することによって、前記ＥＭ場発生器の向き及び前記位置のうちの少なくとも１つを調整することと、を更に含む、実施態様４７に記載の方法。
（５５） 前記ＥＭ場の前記向き及び前記位置のうちの前記少なくとも１つを調整することが、前記ＥＭ場の前記作業体積内の前記ＥＭセンサの前記決定された位置の精度を増加させる、実施態様５４に記載の方法。
（５６） ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレームに対する前記ＥＭ場の前記作業体積内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、
前記ＥＭ座標フレームと前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームとの間の位置合わせを、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置を決定することに基づいて決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、を更に含む、実施態様４７に記載の方法。
（５７） 前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記位置を決定することが、前記第１のロボットアームの運動学に基づく、実施態様５６に記載の方法。
（５８） ロボット医療システムであって、
電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器と、
前記ＥＭ場発生器に結合され、前記ＥＭ場発生器を移動させるように構成された第１のロボットアームと、
前記ＥＭ場発生器及び前記第１のロボットアームと通信する１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備え、前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
前記ＥＭ場内の複数のＥＭセンサの位置を決定することと、
前記複数のＥＭセンサの前記決定された位置に基づいて、前記ＥＭ場発生器の発生器位置を決定することと、
前記第１のロボットアームに、前記ＥＭ場発生器を前記決定された発生器位置に移動させるように命令することと、を行うように構成されている、システム。
（５９） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記複数のＥＭセンサの前記決定された位置の重心を決定することに基づいて、前記発生器位置を決定するように構成されている、実施態様５８に記載のシステム。
（６０） 患者に挿入されるように構成された細長いシャフトを備える医療器具を更に備え、
前記複数のＥＭセンサのうちの少なくとも１つが、前記細長いシャフト上に位置決めされている、実施態様５８に記載のシステム。
（６１） 第２のロボットアームを更に備え、
前記第２のロボットアームが、前記第２のロボットアームが前記医療器具を移動させることができるように、前記医療器具に結合される、実施態様６０に記載のシステム。
（６２） 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、カート、又はロボット医療処置中に患者を支持するように構成された患者プラットフォームに結合される、実施態様６１に記載のシステム。
（６３） 前記ＥＭセンサのうちの少なくとも１つが、前記患者上に位置し、前記患者の呼吸又は他の移動を追跡するように構成されている、パッチセンサを備える、実施態様６０に記載のシステム。
（６４） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレームに対する前記ＥＭ場内の前記複数のＥＭセンサの前記位置を決定することと、
前記ＥＭ座標フレームと前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームとの間の位置合わせを、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置を決定することに基づいて決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、を行うように更に構成されている、実施態様５８に記載のシステム。
（６５） 前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記位置の前記決定が、前記第１のロボットアームの運動学に基づく、実施態様６４に記載のシステム。
（６６） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
前記ＥＭセンサのうちの少なくとも１つの移動を検出することと、
前記検出された移動に基づいて、前記ＥＭ場発生器の新しい発生器位置を決定することと、
前記第１のロボットアームに、前記ＥＭ場発生器を前記新しい発生器位置に移動させるように命令することと、を行うように更に構成されている、実施態様５８に記載のシステム。
（６７） ロボット医療処置中に電磁（ＥＭ）場発生器を位置決めするための方法であって、前記方法が、
第１のロボットアームに結合されたＥＭ場発生器を用いてＥＭ場を発生させることと、
前記ＥＭ場内の複数のＥＭセンサの位置を決定することと、
前記複数のＥＭセンサの前記決定された位置に基づいて、前記ＥＭ場発生器の発生器位置を決定することと、
前記第１のロボットアームに、前記ＥＭ場発生器を前記発生器位置に移動させるように命令することと、を含む、方法。
（６８） 前記複数のＥＭセンサの前記決定された位置の重心を決定することに基づいて、前記発生器位置を決定することを更に含む、実施態様６７に記載の方法。
（６９） 前記複数のＥＭセンサのうちの少なくとも１つが、医療器具の細長いシャフト上に位置決めされる、実施態様６７に記載の方法。
（７０） 前記医療器具が、第２のロボットアームに結合される、実施態様６９に記載の方法。
（７１） 前記ＥＭセンサのうちの少なくとも１つが、患者上に位置決めされ、前記患者の呼吸又は他の移動を追跡するように構成されている、パッチセンサを備える、実施態様７０に記載の方法。
（７２） ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレームに対する前記ＥＭ場内の前記複数の電磁（ＥＭ）センサの前記位置を決定することと、
前記ＥＭ座標フレームと前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームとの間の位置合わせを、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の発生器位置を決定することに基づいて決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記複数のＥＭセンサの前記位置を決定することと、を更に含む、実施態様６７に記載の方法。
（７３） 前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記発生器位置の前記決定が、前記第１のロボットアームの運動学に基づく、実施態様６８に記載の方法。
（７４） 前記複数の前記ＥＭセンサのうちの少なくとも１つの移動を検出することと、
前記検出された移動に基づいて、前記ＥＭ場発生器の新しい発生器位置を決定することと、
前記第１のロボットアームに、前記ＥＭ場発生器を前記新しい発生器位置に移動させるように命令することと、を更に含む、実施態様６７に記載の方法。
（７５） ロボット医療システムであって、
電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器と、
前記ＥＭ場発生器に結合され、それを移動させるように構成された第１のロボットアームと、
軸に沿って延在する経皮的に挿入可能な器具と、
前記経皮的に挿入可能な器具に結合され、それを移動させるように構成された第２のロボットアームと、
患者内に位置決めされるように構成されたＥＭターゲットと、
前記ＥＭ場発生器及び前記第１のロボットアームと通信する１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備え、前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
前記第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の位置をロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせを決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置に基づいて、前記経皮的に挿入可能な器具の前記軸を前記ＥＭターゲットと整合させるように前記第２のロボットアームを移動させることと、
前記第２のロボットアームを使用して、前記ＥＭターゲットに向かって前記軸に沿って前記経皮的に挿入可能な器具の挿入を引き起こすことと、を行うように構成されている、システム。
（７６） 前記位置合わせが、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記位置に基づいて決定され、
前記ロボット座標フレームを有する前記ＥＭ場発生器の前記位置が、前記第１のロボットアームの前記運動学的姿勢に基づいて決定される、実施態様７５に記載のシステム。
（７７） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
前記位置合わせを使用して、前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置にマッピングすることと、を行うことによって、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を決定するように構成されている、実施態様７６に記載のシステム。
（７８） 前記患者に挿入されるように構成されたロボット医療器具と、
前記ロボット医療器具に結合され、それを制御するように構成された第３のロボットアームと、を更に備え、
前記ＥＭターゲットが、前記ロボット医療器具上に位置決めされたＥＭセンサを備える、実施態様７５に記載のシステム。
（７９） 前記経皮的に挿入可能な器具が、針、アクセスシース、及び腹腔鏡器具のうちの１つを備える、実施態様７５に記載のシステム。
（８０） ロボット医療システムであって、
経皮的に挿入可能な器具を挿入軸に沿って誘導するように構成された器具ガイドであって、前記器具ガイドが、電磁（ＥＭ）場発生器上に位置決めされるように構成されており、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ場を発生させるように構成されている、器具ガイドと、
前記ＥＭ場発生器に結合されるように構成された第１のロボットアームであって、前記第１のロボットアームが、前記ＥＭ場発生器及び前記器具ガイドを移動させるように更に構成されている、第１のロボットアームと、
１つ又は２つ以上のプロセッサであって、
患者内に位置決めされたＥＭターゲットを決定することと、
前記ＥＭ場に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の位置を、前記第１のロボットアームの運動学的姿勢に関連付けられたロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせを決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置に基づいて、前記第１のロボットアームを移動させて、前記器具ガイドの前記挿入軸を前記ＥＭターゲットと整合させることと、を行うように構成された、１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
（８１） 軸に沿って延在する経皮的に挿入可能な器具と結合するように構成された第２のロボットアームを更に備え、前記第２のロボットアームが、前記経皮的に挿入可能な器具を移動させるように更に構成されており、
前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
前記第２のロボットアームを使用して、前記経皮的に挿入可能な器具の前記軸を前記挿入軸と整合させることと、
前記第２のロボットアームを使用して、前記ＥＭターゲットに向かって前記挿入軸に沿って前記器具ガイドを通して前記経皮的に挿入可能な器具を挿入することと、を行うように更に構成されている、実施態様８０に記載のロボット医療システム。
（８２） ロボット医療器具と結合するように構成された第３のロボットアームを更に備え、前記第３のロボットアームが、前記ロボット医療器具が前記患者に挿入されている間に前記ロボット医療器具を制御するように更に構成されており、前記ＥＭターゲットが、前記ロボット医療器具上に配置されたＥＭセンサを備える、実施態様８１に記載のシステム。
（８３） 前記位置合わせが、前記ロボットフレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置に基づいて決定され、
前記ロボット座標フレームを有する前記ＥＭ場発生器の前記位置が、前記第１のロボットアームの前記運動学的姿勢に基づいて決定される、実施態様８０に記載のシステム。
（８４） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置にマッピングすることと、を行うように構成されることによって、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を決定するように構成されている、実施態様８３に記載のシステム。
（８５） 前記経皮的に挿入可能な器具が、針、アクセスシース、及び腹腔鏡器具のうちの１つを備える、実施態様８０に記載のシステム。
（８６） ロボット医療システムであって、
電磁（ＥＭ）場発生器に結合し、それを移動させるように構成された第１のロボットアームであって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ場を発生させるように構成されている、第１のロボットアームと、
器具ガイドを移動させるように結合するように構成された第２のロボットアームであって、前記器具ガイドが、経皮的に挿入可能な器具を挿入軸に沿って誘導するように構成されている、第２のロボットアームと、
１つ又は２つ以上のプロセッサであって、
患者内に位置決めされたＥＭターゲットを決定することと、
前記第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の位置をロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせを決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置に基づいて、前記第２のロボットアームを移動させて、前記器具ガイドの前記挿入軸を前記ＥＭターゲットと整合させることと、を行うように構成された、１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
（８７） 前記経皮的に挿入可能な器具に結合し、それを移動させるように構成された第３のロボットアームを更に備え、前記経皮的に挿入可能な器具が、軸に沿って延在し、
前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
前記第３のロボットアームを使用して、前記経皮的に挿入可能な器具の前記軸を前記挿入軸と整合させることと、
前記第３のロボットアームを使用して、前記ＥＭターゲットに向かって前記挿入軸に沿って前記器具ガイドを通して前記経皮的に挿入可能な器具を挿入することと、を行うように更に構成されている、実施態様８６に記載のロボット医療システム。
（８８） ロボット医療器具に結合し、それを制御するように構成された第４のロボットアームを更に備え、前記ロボット医療器具が、前記患者に挿入されるように構成されており、
前記ＥＭターゲットが、前記ロボット医療器具上に位置決めされたＥＭセンサを備える、実施態様８７に記載のシステム。
（８９） 前記位置合わせが、前記ロボットフレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置に基づいて決定され、
前記ロボット座標フレームを有する前記ＥＭ場発生器の前記位置が、前記第１のロボットアームの前記運動学的姿勢に基づいて決定される、実施態様８６に記載のシステム。
（９０） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
前記位置合わせを使用して、前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置にマッピングすることと、を行うように構成されることに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を決定するように構成されている、実施態様８９に記載のシステム。
（９１） 前記経皮的に挿入可能な器具が、針、アクセスシース、及び腹腔鏡器具のうちの１つを備える、実施態様８６に記載のシステム。
（９２） ロボット医療方法であって、
第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記第１のロボットアームに結合された電磁（ＥＭ）場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の位置をロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせを決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内のＥＭターゲットの位置を決定することと、
前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置に基づいて、経皮的に挿入可能な器具に結合された第２のロボットアームを移動させて、前記経皮的に挿入可能な器具の軸を前記ＥＭターゲットと整合させることと、
前記第２のロボットアームを使用して、前記ＥＭターゲットに向かって前記軸に沿って前記経皮的に挿入可能な器具の挿入を引き起こすことと、を含む、方法。
（９３） 前記位置合わせを決定することが、前記ロボットフレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記位置に基づいて前記位置合わせを決定することを含み、前記ロボット座標フレームを有する前記ＥＭ場発生器の前記位置が、前記第１のロボットアームの前記運動学的姿勢に基づいて決定される、実施態様９２に記載の方法。
（９４） 前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を前記決定することが、
前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
前記位置合わせを使用して、前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置にマッピングすることと、を含む、実施態様９３に記載の方法。
（９５） ロボット医療器具に結合され、それを制御するように構成された第３のロボットアームを使用して、患者内で前記ロボット医療器具をナビゲートすることを更に含み、
前記ＥＭターゲットが、前記ロボット医療器具上に位置決めされたＥＭセンサを備える、実施態様９２に記載の方法。
（９６） 前記経皮的に挿入可能な器具が、針、アクセスシース、及び腹腔鏡器具のうちの１つを備える、実施態様９２に記載の方法。
（９７） ロボット医療方法であって、
第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記第１のロボットアームに結合された電磁（ＥＭ）場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の位置をロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせを決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内のＥＭターゲットの位置を決定することと、
前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置に基づいて、前記第１のロボットアームを移動させて、前記ＥＭ場発生器上に位置決めされた器具ガイドの挿入軸を前記ＥＭターゲットと整合させることであって、前記器具ガイドが、前記挿入軸に沿って経皮的に挿入可能な器具を誘導するように構成されている、ことと、を含む、方法。
（９８） ロボット医療方法であって、
第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記第１のロボットアームに結合された電磁（ＥＭ）場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の位置をロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせを決定することと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内のＥＭターゲットの位置を決定することと、
前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置に基づいて、第２のロボットアームを移動させて、前記第２のロボットアームに結合された器具ガイドの挿入軸を前記ＥＭターゲットと整合させることと、を含む、方法。
（９９） ロボット医療システムであって、
電磁（ＥＭ）場発生器に結合され、それを移動させるように構成された第１のロボットアームであって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭセンサの位置がＥＭ座標フレームに対して決定され得る作業体積を有するＥＭ場を発生させるように構成されている、第１のロボットアームと、
１つ又は２つ以上のプロセッサであって、
前記第１のロボットアームを使用して前記ＥＭ場発生器を移動させることと、
ＥＭセンサが前記作業体積内で検出された場合に、
（ｉ）前記ＥＭ座標フレームに対する前記作業体積内の前記ＥＭセンサの位置を決定することと、
（ｉｉ）前記第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記ＥＭセンサの前記位置を前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームにマッピングすることと、を行うように構成された、１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
（１００） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記第１のロボットアームを使用して、探索経路に沿って前記ＥＭ場発生器を移動させるように構成されており、前記探索経路が、前記作業体積よりも大きい治療体積を通して前記作業体積を掃引し、前記治療体積内のＥＭセンサの位置を特定するように構成されている、実施態様９９に記載のシステム。
（１０１） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの前記決定された位置に基づいて、追跡経路を決定することと、
前記ＥＭセンサの前記位置を追跡するように、前記第１のロボットアームを使用して前記追跡経路に沿って前記ＥＭ場発生器を移動させることと、
前記第１のロボットアームを使用して、前記追跡経路に沿って前記ＥＭ場発生器を移動させることと、を行うように更に構成されている、実施態様１００に記載のシステム。
（１０２） 前記ＥＭ場発生器が前記追跡経路に沿って移動した場合、前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
（ｉ）前記ＥＭ座標フレームに対する前記作業体積内の前記ＥＭセンサの前記位置を再決定することと、
（ｉｉ）前記第１のロボットアームの前記運動学的姿勢に基づいて、前記ＥＭセンサの前記位置を前記ロボット座標フレームに再マッピングすることと、
（ｉｉｉ）更新された追跡経路を決定することと、を行うように構成されている、実施態様１０１に記載のシステム。
（１０３） ロボット医療システムであって、
電磁（ＥＭ）場発生器に結合され、それを移動させるように構成された第１のロボットアームであって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭセンサの位置がＥＭ座標フレームに対して決定され得る作業体積を有するＥＭ場を発生させるように構成されている、第１のロボットアームと、
１つ又は２つ以上のプロセッサであって、
（ｉ）前記ＥＭ場発生器が第１の位置にある状態で、
前記ＥＭ座標フレームに対する前記作業体積内の第１のＥＭセンサの位置を決定することと、
前記ＥＭ場発生器が前記第１の位置にある状態での前記第１のロボットアームの運動学に基づいて、前記第１のＥＭセンサの前記位置を前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームにマッピングすることと、
（ｉｉ）前記ＥＭ場発生器を第２の位置に移動させることと、
（ｉｉｉ）前記ＥＭ場発生器が前記第２の位置にある状態で、
前記ＥＭ座標フレームに対する前記作業体積内の第２のＥＭセンサの位置を決定することと、
前記ＥＭ場発生器が前記第２の位置にある状態での前記第１のロボットアームの前記運動学に基づいて、前記第２のＥＭセンサの前記位置を前記ロボット座標フレームにマッピングすることと、を行うように構成された、１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
（１０４） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、第１のＥＭセンサ及び前記第２のＥＭセンサが前記ＥＭ場発生器の前記作業体積内に同時に位置しないように、前記第１のロボットアームを移動させるように更に構成されている、実施態様１０３に記載のシステム。
（１０５） 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記第１のＥＭセンサ及び前記第２のＥＭセンサの前記位置を追跡するために前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記ＥＭ場発生器を移動させるように更に構成されている、実施態様１０３に記載のシステム。
（１０６） 方法であって、
第１のロボットアームを使用して、前記第１のロボットアーム上に位置決めされた電磁（ＥＭ）場発生器を移動させることと、
ＥＭセンサが作業体積内で検出された場合に、
（ｉ）ＥＭ座標フレームに対する、前記ＥＭ場発生器によって発生されたＥＭ場の作業体積内の前記ＥＭセンサの位置を決定することと、
（ｉｉ）前記第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記ＥＭセンサの前記位置を前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームにマッピングすることと、を含む、方法。
（１０７） 方法であって、
（ｉ）第１のロボットアームに結合された電磁（ＥＭ）場発生器が第１の位置にある状態で、
前記ＥＭ座標フレームに対する、前記ＥＭ場発生器によって生成されたＥＭ場の作業体積内の第１のＥＭセンサの位置を決定することと、
前記ＥＭ場発生器が前記第１の位置にある状態での前記第１のロボットアームの運動学に基づいて、前記第１のＥＭセンサの前記位置を前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームにマッピングすることと、
（ｉｉ）前記第１のロボットアームを使用して前記ＥＭ場発生器を第２の位置に移動させることと、
（ｉｉｉ）前記ＥＭ場発生器が前記第２の位置にある状態で、
前記ＥＭ座標フレームに対する前記作業体積内の第２のＥＭセンサの位置を決定することと、
前記ＥＭ場発生器が前記第２の位置にある状態での前記第１のロボットアームの前記運動学に基づいて、前記第２のＥＭセンサの前記位置を前記ロボット座標フレームにマッピングすることと、を含む、方法。
（１０８） ロボット医療システムであって、
電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器に結合された第１のロボットアームと、
ＥＭセンサと、
プロセッサと、を備え、前記プロセッサが、
前記ＥＭセンサがある場所に留まっている間に、ロボット軌道に沿った前記ＥＭ場発生器の移動を引き起こすように、前記第１のロボットアームにコマンドを送信することと、
前記ＥＭ場発生器が前記ロボット軌道に沿って移動した期間に対応する、前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサのＥＭセンサ軌道を検出することと、
前記ロボット軌道及び前記ＥＭセンサ軌道を分析して、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の差を決定することと、
前記差と閾値との間の比較に基づいて前記場所におけるＥＭ歪みを検出することと、を行うように構成されている、システム。
（１０９） 前記プロセッサが、前記第１のロボットアームに対応する運動学的データに基づいて前記ロボット軌道を決定するように構成されている、実施態様１０８に記載のシステム。
（１１０） 前記プロセッサが、前記第１のロボットアームの移動に関連付けられた誤差要因又はＥＭセンサノイズに関連付けられた誤差要因のうちの少なくとも１つに基づいて、前記閾値を決定するように構成されている、実施態様１０８に記載のシステム。
（１１１） 前記プロセッサが、前記ロボット軌道の形状と前記ＥＭセンサ軌道の形状との比較に基づいて、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差を決定するように構成されている、実施態様１０８に記載のシステム。
（１１２） 前記プロセッサが、前記ロボット軌道に沿った複数の点と前記ＥＭセンサ軌道に沿った対応する複数の点との比較に基づいて、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差を決定するように構成されている、実施態様１０８に記載のシステム。
（１１３） 前記複数の点の各々が、前記ＥＭ場発生器の前記移動に関連付けられた時間に対して決定される、実施態様１１２に記載のシステム。
（１１４） 前記プロセッサが、前記場所における前記ＥＭ歪みを検出すると、前記第１のロボットアームを用いて前記ＥＭ場発生器を再位置決めし、前記場所における前記ＥＭ歪みを低減させるように更に構成されている、実施態様１０８に記載のシステム。
（１１５） 前記プロセッサが、
前記ＥＭセンサが前記場所に留まっている間に、第２のロボット軌道に沿った前記ＥＭ場発生器の移動を引き起こすように、前記第１のロボットアームに追加のコマンドを送信することと、
前記ＥＭ場発生器が前記第２のロボット軌道に沿って移動した期間に対応する、前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの第２のＥＭセンサ軌道を検出することと、
前記第２のロボット軌道及び前記第２のＥＭセンサ軌道を分析して、前記第２のロボット軌道と前記第２のＥＭセンサ軌道との間の差を決定することと、
前記第２のロボット軌道と前記第２のＥＭセンサ軌道との間の前記差と、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差とを比較することと、を行うように構成されていることによって、前記第１のロボットアームを用いて前記ＥＭ場発生器を再位置決めして、前記場所における前記ＥＭ歪みを低減するように構成されている、実施態様１１４に記載のシステム。
（１１６） 前記プロセッサが、前記第２のロボット軌道と前記第２のＥＭセンサ軌道との間の前記差が、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差よりも小さい場合に、前記第２のロボット軌道に沿った点に前記ＥＭ場発生器を位置決めするように構成されている、実施態様１１５に記載のシステム。
（１１７） ロボットシステムの１つ又は２つ以上のプロセッサのセットによって実行される方法であって、前記方法が、
電磁（ＥＭ）センサがある場所に留まっている間に、第１のロボットアームに、ＥＭ場発生器を第１の場所から第２の場所に移動させるように命令することと、
前記第１の場所から前記第２の場所に移動する前記ＥＭ場発生器に関連付けられたロボット軌道を決定することと、
ＥＭ場内の前記ＥＭセンサのＥＭセンサ軌道を検出することであって、前記ＥＭセンサ軌道が、前記ＥＭ場発生器が前記ロボット軌道に沿って移動した期間に関連付けられる、検出することと、
前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の差を決定することと、
前記差と歪み閾値との比較に基づいて、前記場所におけるＥＭ歪みを検出することと、を含む、方法。
（１１８） 前記ロボット軌道を決定することが、前記第１のロボットアームに対応する運動学的データを使用することに更に基づく、実施態様１１７に記載の方法。
（１１９） 前記第１の場所から前記第２の場所に移動する前記ＥＭ場発生器に関連付けられた前記ロボット軌道を決定することが、前記第１のロボットアームの移動に関連付けられた誤差要因を補償することを含む、実施態様１１７に記載の方法。
（１２０） 前記ＥＭセンサ軌道を検出することが、ＥＭセンサノイズに関連付けられた誤差要因を補償することを含む、実施態様１１７に記載の方法。
（１２１） 前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差を決定することが、前記ロボット軌道の形状を前記ＥＭセンサ軌道の形状と比較することを更に含む、実施態様１１７に記載の方法。
（１２２） 前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差を決定することが、前記ロボット軌道に沿った複数の点を前記ＥＭセンサ軌道に沿った対応する複数の点と比較することを更に含む、実施態様１１７に記載の方法。
（１２３） 前記複数の点の各々が、前記ＥＭ場発生器の前記移動に関連付けられた時間に対して決定される、実施態様１２２に記載の方法。
（１２４） 前記場所における前記ＥＭ歪みを検出すると、前記第１のロボットアームを用いて前記ＥＭ場発生器を再位置決めして、前記場所における前記ＥＭ歪みを低減することを更に含む、実施態様１１７に記載の方法。
（１２５） 前記ＥＭセンサが前記場所に留まっている間に、第２のロボット軌道に沿った前記ＥＭ場発生器の移動を引き起こすように、前記第１のロボットアームに命令することと、
前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの第２のＥＭセンサ軌道を検出することであって、前記第２のＥＭセンサ軌道が、前記ＥＭ場発生器が前記第２のロボット軌道に沿って移動した期間に関連付けられる、検出することと、
前記第２のロボット軌道及び前記第２のＥＭセンサ軌道を分析して、前記第２のロボット軌道と前記第２のＥＭセンサ軌道との間の差を決定することと、
前記第２のロボット軌道と前記第２のＥＭセンサ軌道との間の前記差と、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差とを比較することと、を更に含む、実施態様１１７に記載の方法。
（１２６） 前記第２のロボット軌道と前記第２のＥＭセンサ軌道との間の前記差が、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差よりも小さい場合に、前記第２のロボット軌道に沿った点に前記ＥＭ場発生器を位置決めすることを更に含む、実施態様１２５に記載の方法。
（１２７） ロボット医療システムであって、
電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器に結合された第１のロボットアームであって、前記第１のロボットアームが、ロボット座標フレームに関連付けられ、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ座標フレームに関連付けられる、第１のロボットアームと、
ＥＭセンサと、
前記第１のロボットアームと通信するプロセッサと、を備え、前記プロセッサが、
前記ＥＭ場発生器が前記ＥＭセンサの場所に対して第１のＥＭ場発生器位置にある状態での前記第１のロボットアームの運動学に基づいて、前記ＥＭ座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の第１の位置合わせを決定することと、
前記第１の位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの第１のＥＭセンサ位置を決定することと、
前記第１のロボットアームを使用して、前記ＥＭセンサに対して前記ＥＭ場発生器を前記第１のＥＭ場発生器位置から第２のＥＭ場発生器位置に移動させることと、
前記ＥＭ場発生器が前記ＥＭセンサの前記場所に対して前記第２のＥＭ場発生器位置にある状態での前記第１のロボットアームの前記運動学に基づいて、前記ＥＭ座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の第２の位置合わせを決定することと、
前記第２の位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの第２のＥＭセンサ位置を決定することと、
前記第１のＥＭセンサ位置と前記第２のＥＭセンサ位置との間の差を決定することと、
前記差と閾値との間の比較に基づいて前記場所におけるＥＭ歪みを検出することと、を行うように構成されている、システム。
（１２８） 前記プロセッサが、位置歪みを決定するように更に構成されている、実施態様１２７に記載のシステム。
（１２９） 前記プロセッサが、向きの歪みを決定するように更に構成されている、実施態様１２７に記載のシステム。
（１３０） 前記閾値が、前記第１のロボットアームの運動に関連付けられた誤差要因又はＥＭセンサノイズに関連付けられた誤差要因のうちの少なくとも１つに基づいて決定される、実施態様１２７に記載のシステム。
（１３１） 方法であって、
電磁（ＥＭ）場発生器を第１のロボットアームに結合することであって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ座標フレームに関連付けられたＥＭ場を発生させるように構成され、前記第１のロボットアームが、ロボット座標フレームに関連付けられる、結合することと、
前記ＥＭ場発生器がＥＭセンサの場所に対して第１のＥＭ場発生器位置にある状態での前記第１のロボットアームの運動学に基づいて、前記ＥＭ座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の第１の位置合わせを決定することと、
前記第１の位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの第１のＥＭセンサ位置を決定することと、
前記第１のロボットアームを使用して、前記ＥＭセンサに対して前記ＥＭ場発生器を前記第１のＥＭ場発生器位置から第２のＥＭ場発生器位置に移動させることであって、前記ＥＭセンサが、前記移動中に静止したままである、移動させることと、
前記ＥＭ場発生器が前記第２のＥＭ場発生器位置にある状態での前記第１のロボットアームの前記運動学及び前記ＥＭセンサの前記場所に基づいて、前記ＥＭ座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の第２の位置合わせを決定することと、
前記第２の位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの第２のＥＭセンサ位置を決定することと、
前記第１のＥＭセンサ位置と前記第２のＥＭセンサ位置との間の差を決定することと、
前記差が閾値を超えることに基づいて、前記場所におけるＥＭ歪みを検出することと、を含む、方法。
（１３２） ロボット医療システムであって、
超音波プローブに結合された第１のロボットアームであって、前記第１のロボットアームが、前記超音波プローブの位置を調整するために移動するように構成され、前記第１のロボットアームが、ロボット座標フレームに関連付けられる、第１のロボットアームと、
前記第１のロボットアーム及び前記超音波プローブと通信するプロセッサと、を備え、前記プロセッサが、
前記第１のロボットアームを使用して、前記超音波プローブを第１の超音波プローブ位置に移動させることと、
前記超音波プローブが前記第１の超音波プローブ位置に位置決めされた状態で第１の超音波画像を捕捉することと、
前記第１のロボットアームを使用して、前記超音波プローブを第２の超音波プローブ位置に移動させることと、
前記超音波プローブが前記第２の超音波プローブ位置に位置決めされた状態で第２の超音波画像を捕捉することと、
前記第１のロボットアームを使用して、前記超音波プローブを第３の超音波プローブ位置に移動させることと、
前記超音波プローブが前記第３の超音波プローブ位置に位置決めされた状態で第３の超音波画像を捕捉することと、
前記ロボット座標フレームに対して前記超音波プローブの撮像面を、
前記第１の超音波画像と、前記超音波プローブが前記第１の超音波プローブ位置にある状態での前記第１のロボットアームの第１の運動学と、
前記第２の超音波画像と、前記超音波プローブが前記第２の超音波プローブ位置にある状態での前記第１のロボットアームの第２の運動学と、
前記第３の超音波画像と、前記超音波プローブが前記第３の超音波プローブ位置にある状態での前記第１のロボットアームの第３の運動学と、に基づいて、較正することと、を行うように構成されている、システム。
（１３３） 電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器であって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ座標フレームに関連付けられる、ＥＭ場発生器と、
前記ＥＭ場発生器の位置を調整するために移動するように構成された第２のロボットアームであって、前記第２のロボットアームが、前記ロボット座標フレームに関連付けられる、第２のロボットアームと、を更に備え、
前記プロセッサが、
前記第２のロボットアームの運動学に基づいて、前記ＥＭ場座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の位置合わせを決定するように更に構成されている、実施態様１３２に記載のシステム。
（１３４） 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、前記ロボット座標フレーム内の前記第１のロボットアームと前記第２のロボットアームとの間の関係を規定するカート又は患者プラットフォームに取り付けられている、実施態様１３３に記載のシステム。
（１３５） 前記ＥＭ場内で検出可能なＥＭセンサを更に備え、前記プロセッサが、前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内のＥＭセンサ位置を決定するように更に構成されている、実施態様１３３に記載のシステム。
（１３６） 前記プロセッサが、
前記超音波プローブの前記撮像面を表示することと、
前記超音波プローブの前記表示された撮像面上に前記決定されたＥＭセンサ位置の指示をオーバーレイすることと、を行うように更に構成されている、実施態様１３５に記載のシステム。
（１３７） 方法であって、
超音波プローブを第１のロボットアームに結合することであって、前記第１のロボットアームが、前記超音波プローブの位置を調整するために移動するように構成され、前記第１のロボットアームが、ロボット座標フレームに関連付けられる、結合することと、
前記第１のロボットアームを使用して、前記超音波プローブを第１の超音波プローブ位置に移動させることと、
前記超音波プローブが前記第１の超音波プローブ位置に位置決めされた状態で第１の超音波画像を捕捉することと、
前記第１のロボットアームを使用して、前記超音波プローブを第２の超音波プローブ位置に移動させることと、
前記超音波プローブが前記第２の超音波プローブ位置に位置決めされた状態で第２の超音波画像を捕捉することと、
前記第１のロボットアームを使用して、前記超音波プローブを第３の超音波プローブ位置に移動させることと、
前記超音波プローブが前記第３の超音波プローブ位置に位置決めされた状態で第３の超音波画像を捕捉することと、
前記ロボット座標フレームに対して前記超音波プローブの撮像面を、
前記第１の超音波画像と、前記超音波プローブが前記第１の超音波プローブ位置にある状態での前記第１のロボットアームの第１の運動学と、
前記第２の超音波画像と、前記超音波プローブが前記第２の超音波プローブ位置にある状態での前記第１のロボットアームの第２の運動学と、
前記第３の超音波画像と、前記超音波プローブが前記第３の超音波プローブ位置にある状態での前記第１のロボットアームの第３の運動学と、に基づいて、較正することと、を含む、方法。
（１３８） 電磁（ＥＭ）場発生器を第２のロボットアームに結合することであって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ場を発生させるように構成され、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ座標フレームに関連付けられ、前記第２のロボットアームが、前記ＥＭ場発生器の位置を調整するように移動するように構成され、前記第２のロボットアームが、前記ロボット座標フレームに関連付けられる、結合することと、
前記第２のロボットアームの運動学に基づいて、前記ＥＭ場座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の位置合わせを決定することと、を更に含む、実施態様１３７に記載の方法。
（１３９） 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、前記ロボット座標フレーム内の前記第１のロボットアームと前記第２のロボットアームとの間の関係を規定するカート又は患者プラットフォームに取り付けられている、実施態様１３８に記載の方法。
（１４０） 前記ＥＭ場内にＥＭセンサを位置決めすることと、
前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内のＥＭセンサ位置を決定することと、を更に含む、実施態様１３８に記載の方法。
（１４１） 前記超音波プローブの前記撮像面を表示することと、
前記決定されたＥＭセンサ位置の指示を、前記超音波プローブの前記表示された撮像面上にオーバーレイすることと、を更に含む、実施態様１４０に記載の方法。
（１４２） ロボット医療システムであって、
第１の撮像デバイスに結合された第１のロボットアームであって、前記第１のロボットアームが、前記第１の撮像デバイスの位置を調整するために移動するように構成され、前記第１のロボットアームが、ロボット座標フレームに関連付けられる、第１のロボットアームと、
前記第１のロボットアーム及び前記第１の撮像デバイスと通信するプロセッサと、を備え、前記プロセッサが、
前記第１のロボットアームを使用して、前記第１の撮像デバイスを第１の位置に移動させることと、
前記第１の撮像デバイスが前記第１の位置に位置決めされた状態で第１の画像を捕捉することと、
前記第１のロボットアームを使用して、前記第１の撮像デバイスを第２の位置に移動させることと、
前記第１の撮像デバイスが前記第２の位置に位置決めされた状態で第２の画像を捕捉することと、
前記第１のロボットアームを使用して、前記第１の撮像デバイスを第３の位置に移動させることと、
前記第１の撮像デバイスが前記第３の位置に位置決めされた状態で第３の画像を捕捉することと、
前記ロボット座標フレームに対して前記第１の撮像デバイスを、
前記第１の画像と、前記第１の撮像デバイスが前記第１の位置にある状態での前記第１のロボットアームの第１の運動学と、
前記第２の画像と、前記第１の撮像デバイスが前記第２の位置にある状態での前記第１のロボットアームの第２の運動学と、
前記第３の画像と、前記第１の撮像デバイスが前記第３の位置にある状態での前記第１のロボットアームの第３の運動学と、に基づいて、較正することと、を行うように構成されている、システム。
（１４３） 第２の撮像デバイスに結合された第２のロボットアームを更に備え、前記第２のロボットアームが、前記第２の撮像デバイスの位置を調整するために移動するように構成され、前記第２のロボットアームが、前記ロボット座標フレームに関連付けられており、
前記プロセッサが、前記第２のロボットアーム及び前記第２の撮像デバイスと通信し、前記プロセッサが、
前記第２のロボットアームを使用して、前記第２の撮像デバイスを第１の位置に移動させることと、
前記第２の撮像デバイスが前記第１の位置に位置決めされた状態で第１の画像を捕捉することと、
前記第２のロボットアームを使用して、前記第２の撮像デバイスを第２の位置に移動させることと、
前記第２の撮像デバイスが前記第２の位置に位置決めされた状態で第２の画像を捕捉することと、
前記第２のロボットアームを使用して、前記第２の撮像デバイスを第３の位置に移動させることと、
前記第２の撮像デバイスが前記第３の位置に位置決めされた状態で第３の画像を捕捉することと、
前記ロボット座標フレームに対して前記第２の撮像デバイスを、
前記第１の画像と、前記第２の撮像デバイスが前記第１の位置にある状態での前記第２のロボットアームの第１の運動学と、
前記第２の画像と、前記第２の撮像デバイスが前記第２の位置にある状態での前記第２のロボットアームの第２の運動学と、
前記第３の画像と、前記第２の撮像デバイスが前記第３の位置にある状態での前記第２のロボットアームの第３の運動学と、に基づいて、較正することと、を行うように構成されている、実施態様１４２に記載のシステム。
（１４４） 前記第１の撮像デバイスが、超音波プローブ、カメラ、又は深度センサのうちの１つを備える、実施態様１４２に記載のシステム。
（１４５） 前記第２の撮像デバイスが、超音波プローブ、カメラ、又は深度センサのうちの１つを備える、実施態様１４４に記載のシステム。
（１４６） 電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器であって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ座標フレームに関連付けられる、ＥＭ場発生器と、
前記ＥＭ場発生器の位置を調整するために移動するように構成された第３のロボットアームであって、前記第３のロボットアームが、前記ロボット座標フレームに関連付けられる、第３のロボットアームと、を更に備え、
前記プロセッサが、
前記第３のロボットアームの運動学に基づいて、前記ＥＭ場座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の位置合わせを決定するように更に構成されている、実施態様１４３に記載のシステム。
（１４７） 前記ＥＭ場内で検出可能なＥＭセンサを更に備え、前記プロセッサが、前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内のＥＭセンサ位置を決定するように更に構成されている、実施態様１４６に記載のシステム。
（１４８） 前記プロセッサが、
前記第１の撮像デバイス又は前記第２の撮像デバイスからの画像を表示することと、
前記決定されたＥＭセンサ位置の指示を前記表示された画像上にオーバーレイすることと、を行うように更に構成されている、実施態様１４７に記載のシステム。

Claims (148)

  1. ロボット医療システムであって、
    電磁（ＥＭ）場発生器に結合するように構成され、前記ＥＭ場発生器を移動させるように構成された第１のロボットアームと、
    １つ又は２つ以上のプロセッサであって、
    前記ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭ場内のＥＭセンサのＥＭ位置を決定することと、
    前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置を決定することと、
    前記ＥＭ場発生器の前記位置に基づいて、前記ＥＭ座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の位置合わせを決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの位置を決定することと、を行うように構成された、１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
  2. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記第１のロボットアームの運動学に基づいて、前記ＥＭ場発生器の前記位置を決定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記ＥＭ場発生器が、コンパクトな電磁場発生器（ｃＦＧ）を備える、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記第１のロボットアームが、前記ＥＭ場発生器に取り外し可能に結合するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  5. 医療器具の移動を制御するように構成された第２のロボットアームを更に備え、
    前記ロボット座標フレームが、前記第２のロボットアームに更に関連付けられている、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、可動カートに結合される、請求項５に記載のシステム。
  7. 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、医療処置中に患者を支持するように構成された患者プラットフォームに結合される、請求項５に記載のシステム。
  8. 前記ＥＭセンサが、前記医療器具上に位置決めされている、請求項５に記載のシステム。
  9. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、医療処置中に患者へのアクセスを可能にするために、前記第１のロボットアームに前記ＥＭ場発生器を移動させるように更に構成されている、請求項１に記載のシステム。
  10. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    前記第１のロボットアームに、前記ＥＭ場発生器を前記ＥＭセンサに対して新しい位置に移動させることと、
    前記ＥＭ場発生器に関連付けられた前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの新しいＥＭ位置を決定することであって、前記新しいＥＭ位置が、前記ＥＭ位置と比較して改善された精度を有する、決定することと、を行うように更に構成されている、請求項１に記載のシステム。
  11. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記第１のロボットアームに、前記ＥＭ場発生器を移動させて、前記ＥＭ場発生器の前記位置及び前記第１のロボットアームの前記位置に基づいて、前記ＥＭ場発生器の作業体積内で前記ＥＭセンサを中心に置くように更に構成されている、請求項１に記載のシステム。
  12. ロボット医療処置を実施するための方法であって、前記方法が、
    第１のロボットアームに結合された電磁（ＥＭ）場発生器を用いてＥＭ場を発生させることであって、前記ＥＭ場が、ＥＭ座標フレームに関連付けられる、発生させることと、
    前記第１のロボットアームの運動学に基づいてロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置を決定することと、
    前記ＥＭ場発生器の前記決定された位置に基づいて、前記ＥＭ座標フレームと前記第１のロボットアームに関連付けられた前記ロボット座標フレームとの間の位置合わせを決定することと、
    前記ＥＭ座標フレーム内のＥＭセンサの位置を決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、を含む、方法。
  13. 前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記位置の前記決定が、前記第１のロボットアームの運動学に基づく、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記ＥＭ場発生器を前記第１のロボットアームに取り外し可能に結合することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
  15. 前記第１のロボットアームに前記ＥＭ場発生器を移動させることを更に含む、請求項１２に記載の方法。
  16. 前記第１のロボットアームに前記ＥＭ場発生器を移動させることが、前記第１のロボットアームに、医療処置中に患者へのアクセスを可能にする位置に前記ＥＭ場発生器を移動させることを含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記第１のロボットアームに前記ＥＭ場発生器を移動させることが、前記ＥＭ場座標フレーム内で前記ＥＭセンサを追跡する際の改善された精度に関連する新しい位置に対して前記ＥＭ場発生器を移動させることを含む、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記第１のロボットアームに前記ＥＭ場発生器を移動させることが、前記ＥＭ場発生器の作業体積内で前記ＥＭセンサを中心に置くことを含む、請求項１５に記載の方法。
  19. 第２のロボットアームに結合された医療器具を制御することを更に含み、前記ロボット座標フレームが、前記第２のロボットアームに関連付けられる、請求項１２に記載の方法。
  20. 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、可動カートに結合される、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記ロボット医療処置中に患者を支持するように構成された患者プラットフォームに対して前記可動カートを位置決めして、ロボット座標フレームと前記患者プラットフォームとの間に既知の空間関係が存在するようにすることを更に含む、請求項２０に記載の方法。
  22. 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、前記ロボット医療処置中に患者を支持するように構成された患者プラットフォームに結合される、請求項１９に記載の方法。
  23. 前記ＥＭセンサが、前記医療器具上に位置決めされている、請求項１９に記載の方法。
  24. 前記ＥＭ場発生器が、コンパクトな電磁場発生器（ｃＦＧ）を備える、請求項１２に記載の方法。
  25. コンピュータプログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータプログラム命令が、１つ又は２つ以上のプロセッサによって実行されると、前記１つ又は２つ以上のプロセッサに、
    第１のロボットアームの運動学に基づいてロボット座標フレーム内の電磁（ＥＭ）場発生器の位置を決定することであって、前記ＥＭ場発生器が、前記第１のロボットアームに結合されている、決定することと、
    前記ＥＭ場発生器の前記決定された位置に基づいて、ＥＭ座標フレームと、前記第１のロボットアームに関連付けられた前記ロボット座標フレームとの間の位置合わせを決定することであって、前記ＥＭ座標フレームが、前記ＥＭ発生器によって生成されたＥＭ場に関連付けられる、決定することと、
    前記ＥＭ座標フレーム内のＥＭセンサの位置を決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、を行わせる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
  26. 前記ＥＭ場発生器が、コンパクトな電磁場発生器（ｃＦＧ）を備える、請求項２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
  27. 前記第１のロボットアームが、前記ＥＭ場発生器に取り外し可能に結合するように構成されている、請求項２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
  28. 前記コンピュータプログラム命令が、実行されると、更に、前記１つ又は２つ以上のプロセッサに、
    医療器具の移動を制御するように構成された第２のロボットアームを制御させ、
    前記ロボット座標フレームが、前記第２のロボットアームに更に関連付けられている、請求項２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
  29. 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、可動カートに結合される、請求項２８に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
  30. 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、医療処置中に患者を支持するように構成された患者プラットフォームに結合される、請求項２８に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
  31. ロボット医療システムであって、
    電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器に結合された第１のロボットアームであって、前記第１のロボットアームが、前記ＥＭ場発生器を移動させるように構成されている、第１のロボットアームと、
    患者に挿入されるように構成された医療器具であって、前記医療器具が、ＥＭセンサを備える、医療器具と、
    １つ又は２つ以上のプロセッサであって、
    前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの位置を決定することと、
    前記ＥＭセンサの前記決定された位置に基づいて、前記第１のロボットアームの移動を命令することによって、前記ＥＭ場発生器の位置を調整することと、を行うように構成された、１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
  32. 前記ＥＭセンサの前記決定された位置に基づいて前記ＥＭ場発生器の前記位置を調整することにより、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場内の所定の位置に位置決めされる、請求項１に記載のシステム。
  33. 前記ＥＭ場内の前記所定の位置が、前記ＥＭ場の作業体積の中心を含む、請求項３２に記載のシステム。
  34. 前記ＥＭセンサの前記決定された位置に基づいて前記ＥＭ場発生器の前記位置を調整することが、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場の作業体積の所定の領域内に位置決めされるように、前記ＥＭ場発生器の前記位置を調整することを含む、請求項１に記載のシステム。
  35. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの向きを決定することと、
    前記ＥＭセンサの前記決定された向きに基づいて、前記第１のロボットアームの移動を命令することによって、前記ＥＭ場発生器の向き及び前記位置のうちの少なくとも１つを調整することと、を行うように更に構成されている、請求項１に記載のシステム。
  36. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記ＥＭセンサの前記決定された向きに基づいて、前記ＥＭ場発生器の前記向き及び前記位置のうちの前記少なくとも１つを調整し、前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの前記決定された位置の精度を増加させるように構成されている、請求項３５に記載のシステム。
  37. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    前記医療器具の移動中に、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場の作業体積内に位置決めされるように、前記ＥＭ場発生器を移動させるように前記第１のロボットアームの移動を命令するように更に構成されている、請求項１に記載のシステム。
  38. 前記第１のロボットアームを介した前記ＥＭ場発生器の前記移動が、前記医療器具の前記移動を追跡する、請求項３７に記載のシステム。
  39. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場の前記作業体積の所定の領域内に位置決めされるように、前記医療器具の移動中に前記ＥＭ場発生器を移動させるように前記第１のロボットアームの移動を命令するように構成されている、請求項３７に記載のシステム。
  40. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場の前記作業体積内の所定の位置に位置決めされるように、前記医療器具の移動中に前記ＥＭ場発生器を移動させるように前記第１のロボットアームの移動を命令するように構成されている、請求項３７に記載のシステム。
  41. 前記所定の位置が、前記ＥＭ場の前記作業体積の中心を含む、請求項４０に記載のシステム。
  42. 第２のロボットアームを更に備え、
    前記医療器具が、前記第２のロボットアームに結合されており、
    前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記第２のロボットアームによる前記医療器具の移動を命令するように構成されている、請求項３７に記載のシステム。
  43. 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、カート及び患者プラットフォームのうちの１つに結合され、前記患者プラットフォームが、医療処置中に患者を支持するように構成されている、請求項４２に記載のシステム。
  44. 前記カート及び前記患者プラットフォームのうちの１つに結合される第３のロボットアームを更に備える、請求項４３に記載のシステム。
  45. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレームに対する前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、
    前記ＥＭ座標フレームと前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームとの間の位置合わせを、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置を決定することに基づいて決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、を行うように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  46. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記第１のロボットアームの運動学に基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記位置を決定するように構成されている、請求項４５に記載のシステム。
  47. ロボット医療方法であって、
    第１のロボットアームに結合された電磁（ＥＭ）場発生器によって生成されたＥＭ場の作業体積内の医療器具のＥＭセンサの位置を決定することと、
    前記医療器具を移動させることと、
    前記医療器具の前記移動に応答して、前記第１のロボットアームに、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場発生器の前記作業体積内に位置決めされたままとなるように前記ＥＭ場発生器を移動させるように命令することと、を含む、方法。
  48. 前記医療器具が、第２のロボットアームに結合され、
    前記医療器具を移動させることが、前記第２のロボットアームを用いて前記医療器具を移動させることを含む、請求項４７に記載の方法。
  49. 前記第２のロボットアームを用いて前記器具を移動させることが、前記第２のロボットアームを関節運動させることを含む、請求項４８に記載の方法。
  50. 前記医療器具が、器具駆動機構に結合されており、
    前記第２のロボットアームを用いて前記医療器具を移動させることが、前記器具駆動機構を用いて前記医療器具を作動させることを含む、請求項４８に記載の方法。
  51. 前記ＥＭ場発生器を移動させるように前記第１のロボットアームに命令することにより、前記ＥＭ場発生器が前記医療器具の前記移動を追跡する、請求項４７に記載の方法。
  52. 前記ＥＭ場発生器を移動させるように前記第１のロボットアームに命令することが、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場の前記作業体積の所定の領域内に位置決めされるように、前記ＥＭ場発生器を移動させることを含む、請求項４７に記載の方法。
  53. 前記ＥＭ場発生器を移動させるように前記第１のロボットアームに命令することが、前記ＥＭセンサが前記ＥＭ場の前記作業体積内の所定の位置に位置決めされるように、前記ＥＭ場発生器を移動させることを含む、請求項４７に記載の方法。
  54. 前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの向きを決定することと、
    前記ＥＭセンサの前記決定された向きに基づいて、前記第１のロボットアームの移動を命令することによって、前記ＥＭ場発生器の向き及び前記位置のうちの少なくとも１つを調整することと、を更に含む、請求項４７に記載の方法。
  55. 前記ＥＭ場の前記向き及び前記位置のうちの前記少なくとも１つを調整することが、前記ＥＭ場の前記作業体積内の前記ＥＭセンサの前記決定された位置の精度を増加させる、請求項５４に記載の方法。
  56. ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレームに対する前記ＥＭ場の前記作業体積内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、
    前記ＥＭ座標フレームと前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームとの間の位置合わせを、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置を決定することに基づいて決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、を更に含む、請求項４７に記載の方法。
  57. 前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記位置を決定することが、前記第１のロボットアームの運動学に基づく、請求項５６に記載の方法。
  58. ロボット医療システムであって、
    電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器と、
    前記ＥＭ場発生器に結合され、前記ＥＭ場発生器を移動させるように構成された第１のロボットアームと、
    前記ＥＭ場発生器及び前記第１のロボットアームと通信する１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備え、前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    前記ＥＭ場内の複数のＥＭセンサの位置を決定することと、
    前記複数のＥＭセンサの前記決定された位置に基づいて、前記ＥＭ場発生器の発生器位置を決定することと、
    前記第１のロボットアームに、前記ＥＭ場発生器を前記決定された発生器位置に移動させるように命令することと、を行うように構成されている、システム。
  59. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記複数のＥＭセンサの前記決定された位置の重心を決定することに基づいて、前記発生器位置を決定するように構成されている、請求項５８に記載のシステム。
  60. 患者に挿入されるように構成された細長いシャフトを備える医療器具を更に備え、
    前記複数のＥＭセンサのうちの少なくとも１つが、前記細長いシャフト上に位置決めされている、請求項５８に記載のシステム。
  61. 第２のロボットアームを更に備え、
    前記第２のロボットアームが、前記第２のロボットアームが前記医療器具を移動させることができるように、前記医療器具に結合される、請求項６０に記載のシステム。
  62. 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、カート、又はロボット医療処置中に患者を支持するように構成された患者プラットフォームに結合される、請求項６１に記載のシステム。
  63. 前記ＥＭセンサのうちの少なくとも１つが、前記患者上に位置し、前記患者の呼吸又は他の移動を追跡するように構成されている、パッチセンサを備える、請求項６０に記載のシステム。
  64. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレームに対する前記ＥＭ場内の前記複数のＥＭセンサの前記位置を決定することと、
    前記ＥＭ座標フレームと前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームとの間の位置合わせを、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置を決定することに基づいて決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの前記位置を決定することと、を行うように更に構成されている、請求項５８に記載のシステム。
  65. 前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記位置の前記決定が、前記第１のロボットアームの運動学に基づく、請求項６４に記載のシステム。
  66. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    前記ＥＭセンサのうちの少なくとも１つの移動を検出することと、
    前記検出された移動に基づいて、前記ＥＭ場発生器の新しい発生器位置を決定することと、
    前記第１のロボットアームに、前記ＥＭ場発生器を前記新しい発生器位置に移動させるように命令することと、を行うように更に構成されている、請求項５８に記載のシステム。
  67. ロボット医療処置中に電磁（ＥＭ）場発生器を位置決めするための方法であって、前記方法が、
    第１のロボットアームに結合されたＥＭ場発生器を用いてＥＭ場を発生させることと、
    前記ＥＭ場内の複数のＥＭセンサの位置を決定することと、
    前記複数のＥＭセンサの前記決定された位置に基づいて、前記ＥＭ場発生器の発生器位置を決定することと、
    前記第１のロボットアームに、前記ＥＭ場発生器を前記発生器位置に移動させるように命令することと、を含む、方法。
  68. 前記複数のＥＭセンサの前記決定された位置の重心を決定することに基づいて、前記発生器位置を決定することを更に含む、請求項６７に記載の方法。
  69. 前記複数のＥＭセンサのうちの少なくとも１つが、医療器具の細長いシャフト上に位置決めされる、請求項６７に記載の方法。
  70. 前記医療器具が、第２のロボットアームに結合される、請求項６９に記載の方法。
  71. 前記ＥＭセンサのうちの少なくとも１つが、患者上に位置決めされ、前記患者の呼吸又は他の移動を追跡するように構成されている、パッチセンサを備える、請求項７０に記載の方法。
  72. ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレームに対する前記ＥＭ場内の前記複数の電磁（ＥＭ）センサの前記位置を決定することと、
    前記ＥＭ座標フレームと前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームとの間の位置合わせを、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の発生器位置を決定することに基づいて決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記複数のＥＭセンサの前記位置を決定することと、を更に含む、請求項６７に記載の方法。
  73. 前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記発生器位置の前記決定が、前記第１のロボットアームの運動学に基づく、請求項６８に記載の方法。
  74. 前記複数の前記ＥＭセンサのうちの少なくとも１つの移動を検出することと、
    前記検出された移動に基づいて、前記ＥＭ場発生器の新しい発生器位置を決定することと、
    前記第１のロボットアームに、前記ＥＭ場発生器を前記新しい発生器位置に移動させるように命令することと、を更に含む、請求項６７に記載の方法。
  75. ロボット医療システムであって、
    電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器と、
    前記ＥＭ場発生器に結合され、それを移動させるように構成された第１のロボットアームと、
    軸に沿って延在する経皮的に挿入可能な器具と、
    前記経皮的に挿入可能な器具に結合され、それを移動させるように構成された第２のロボットアームと、
    患者内に位置決めされるように構成されたＥＭターゲットと、
    前記ＥＭ場発生器及び前記第１のロボットアームと通信する１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備え、前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    前記第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の位置をロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせを決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
    前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置に基づいて、前記経皮的に挿入可能な器具の前記軸を前記ＥＭターゲットと整合させるように前記第２のロボットアームを移動させることと、
    前記第２のロボットアームを使用して、前記ＥＭターゲットに向かって前記軸に沿って前記経皮的に挿入可能な器具の挿入を引き起こすことと、を行うように構成されている、システム。
  76. 前記位置合わせが、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記位置に基づいて決定され、
    前記ロボット座標フレームを有する前記ＥＭ場発生器の前記位置が、前記第１のロボットアームの前記運動学的姿勢に基づいて決定される、請求項７５に記載のシステム。
  77. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
    前記位置合わせを使用して、前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置にマッピングすることと、を行うことによって、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を決定するように構成されている、請求項７６に記載のシステム。
  78. 前記患者に挿入されるように構成されたロボット医療器具と、
    前記ロボット医療器具に結合され、それを制御するように構成された第３のロボットアームと、を更に備え、
    前記ＥＭターゲットが、前記ロボット医療器具上に位置決めされたＥＭセンサを備える、請求項７５に記載のシステム。
  79. 前記経皮的に挿入可能な器具が、針、アクセスシース、及び腹腔鏡器具のうちの１つを備える、請求項７５に記載のシステム。
  80. ロボット医療システムであって、
    経皮的に挿入可能な器具を挿入軸に沿って誘導するように構成された器具ガイドであって、前記器具ガイドが、電磁（ＥＭ）場発生器上に位置決めされるように構成されており、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ場を発生させるように構成されている、器具ガイドと、
    前記ＥＭ場発生器に結合されるように構成された第１のロボットアームであって、前記第１のロボットアームが、前記ＥＭ場発生器及び前記器具ガイドを移動させるように更に構成されている、第１のロボットアームと、
    １つ又は２つ以上のプロセッサであって、
    患者内に位置決めされたＥＭターゲットを決定することと、
    前記ＥＭ場に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の位置を、前記第１のロボットアームの運動学的姿勢に関連付けられたロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせを決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
    前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置に基づいて、前記第１のロボットアームを移動させて、前記器具ガイドの前記挿入軸を前記ＥＭターゲットと整合させることと、を行うように構成された、１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
  81. 軸に沿って延在する経皮的に挿入可能な器具と結合するように構成された第２のロボットアームを更に備え、前記第２のロボットアームが、前記経皮的に挿入可能な器具を移動させるように更に構成されており、
    前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    前記第２のロボットアームを使用して、前記経皮的に挿入可能な器具の前記軸を前記挿入軸と整合させることと、
    前記第２のロボットアームを使用して、前記ＥＭターゲットに向かって前記挿入軸に沿って前記器具ガイドを通して前記経皮的に挿入可能な器具を挿入することと、を行うように更に構成されている、請求項８０に記載のロボット医療システム。
  82. ロボット医療器具と結合するように構成された第３のロボットアームを更に備え、前記第３のロボットアームが、前記ロボット医療器具が前記患者に挿入されている間に前記ロボット医療器具を制御するように更に構成されており、前記ＥＭターゲットが、前記ロボット医療器具上に配置されたＥＭセンサを備える、請求項８１に記載のシステム。
  83. 前記位置合わせが、前記ロボットフレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置に基づいて決定され、
    前記ロボット座標フレームを有する前記ＥＭ場発生器の前記位置が、前記第１のロボットアームの前記運動学的姿勢に基づいて決定される、請求項８０に記載のシステム。
  84. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置にマッピングすることと、を行うように構成されることによって、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を決定するように構成されている、請求項８３に記載のシステム。
  85. 前記経皮的に挿入可能な器具が、針、アクセスシース、及び腹腔鏡器具のうちの１つを備える、請求項８０に記載のシステム。
  86. ロボット医療システムであって、
    電磁（ＥＭ）場発生器に結合し、それを移動させるように構成された第１のロボットアームであって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ場を発生させるように構成されている、第１のロボットアームと、
    器具ガイドを移動させるように結合するように構成された第２のロボットアームであって、前記器具ガイドが、経皮的に挿入可能な器具を挿入軸に沿って誘導するように構成されている、第２のロボットアームと、
    １つ又は２つ以上のプロセッサであって、
    患者内に位置決めされたＥＭターゲットを決定することと、
    前記第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記ＥＭ場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の位置をロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせを決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
    前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置に基づいて、前記第２のロボットアームを移動させて、前記器具ガイドの前記挿入軸を前記ＥＭターゲットと整合させることと、を行うように構成された、１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
  87. 前記経皮的に挿入可能な器具に結合し、それを移動させるように構成された第３のロボットアームを更に備え、前記経皮的に挿入可能な器具が、軸に沿って延在し、
    前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    前記第３のロボットアームを使用して、前記経皮的に挿入可能な器具の前記軸を前記挿入軸と整合させることと、
    前記第３のロボットアームを使用して、前記ＥＭターゲットに向かって前記挿入軸に沿って前記器具ガイドを通して前記経皮的に挿入可能な器具を挿入することと、を行うように更に構成されている、請求項８６に記載のロボット医療システム。
  88. ロボット医療器具に結合し、それを制御するように構成された第４のロボットアームを更に備え、前記ロボット医療器具が、前記患者に挿入されるように構成されており、
    前記ＥＭターゲットが、前記ロボット医療器具上に位置決めされたＥＭセンサを備える、請求項８７に記載のシステム。
  89. 前記位置合わせが、前記ロボットフレーム内の前記ＥＭ場発生器の位置に基づいて決定され、
    前記ロボット座標フレームを有する前記ＥＭ場発生器の前記位置が、前記第１のロボットアームの前記運動学的姿勢に基づいて決定される、請求項８６に記載のシステム。
  90. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
    前記位置合わせを使用して、前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置にマッピングすることと、を行うように構成されることに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を決定するように構成されている、請求項８９に記載のシステム。
  91. 前記経皮的に挿入可能な器具が、針、アクセスシース、及び腹腔鏡器具のうちの１つを備える、請求項８６に記載のシステム。
  92. ロボット医療方法であって、
    第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記第１のロボットアームに結合された電磁（ＥＭ）場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の位置をロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせを決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内のＥＭターゲットの位置を決定することと、
    前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置に基づいて、経皮的に挿入可能な器具に結合された第２のロボットアームを移動させて、前記経皮的に挿入可能な器具の軸を前記ＥＭターゲットと整合させることと、
    前記第２のロボットアームを使用して、前記ＥＭターゲットに向かって前記軸に沿って前記経皮的に挿入可能な器具の挿入を引き起こすことと、を含む、方法。
  93. 前記位置合わせを決定することが、前記ロボットフレーム内の前記ＥＭ場発生器の前記位置に基づいて前記位置合わせを決定することを含み、前記ロボット座標フレームを有する前記ＥＭ場発生器の前記位置が、前記第１のロボットアームの前記運動学的姿勢に基づいて決定される、請求項９２に記載の方法。
  94. 前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を前記決定することが、
    前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの位置を決定することと、
    前記位置合わせを使用して、前記ＥＭ座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置を前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置にマッピングすることと、を含む、請求項９３に記載の方法。
  95. ロボット医療器具に結合され、それを制御するように構成された第３のロボットアームを使用して、患者内で前記ロボット医療器具をナビゲートすることを更に含み、
    前記ＥＭターゲットが、前記ロボット医療器具上に位置決めされたＥＭセンサを備える、請求項９２に記載の方法。
  96. 前記経皮的に挿入可能な器具が、針、アクセスシース、及び腹腔鏡器具のうちの１つを備える、請求項９２に記載の方法。
  97. ロボット医療方法であって、
    第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記第１のロボットアームに結合された電磁（ＥＭ）場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の位置をロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせを決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内のＥＭターゲットの位置を決定することと、
    前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置に基づいて、前記第１のロボットアームを移動させて、前記ＥＭ場発生器上に位置決めされた器具ガイドの挿入軸を前記ＥＭターゲットと整合させることであって、前記器具ガイドが、前記挿入軸に沿って経皮的に挿入可能な器具を誘導するように構成されている、ことと、を含む、方法。
  98. ロボット医療方法であって、
    第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記第１のロボットアームに結合された電磁（ＥＭ）場発生器に関連付けられたＥＭ座標フレーム内の位置をロボット座標フレーム内の位置にマッピングする位置合わせを決定することと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内のＥＭターゲットの位置を決定することと、
    前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭターゲットの前記位置に基づいて、第２のロボットアームを移動させて、前記第２のロボットアームに結合された器具ガイドの挿入軸を前記ＥＭターゲットと整合させることと、を含む、方法。
  99. ロボット医療システムであって、
    電磁（ＥＭ）場発生器に結合され、それを移動させるように構成された第１のロボットアームであって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭセンサの位置がＥＭ座標フレームに対して決定され得る作業体積を有するＥＭ場を発生させるように構成されている、第１のロボットアームと、
    １つ又は２つ以上のプロセッサであって、
    前記第１のロボットアームを使用して前記ＥＭ場発生器を移動させることと、
    ＥＭセンサが前記作業体積内で検出された場合に、
    （ｉ）前記ＥＭ座標フレームに対する前記作業体積内の前記ＥＭセンサの位置を決定することと、
    （ｉｉ）前記第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記ＥＭセンサの前記位置を前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームにマッピングすることと、を行うように構成された、１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
  100. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記第１のロボットアームを使用して、探索経路に沿って前記ＥＭ場発生器を移動させるように構成されており、前記探索経路が、前記作業体積よりも大きい治療体積を通して前記作業体積を掃引し、前記治療体積内のＥＭセンサの位置を特定するように構成されている、請求項９９に記載のシステム。
  101. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの前記決定された位置に基づいて、追跡経路を決定することと、
    前記ＥＭセンサの前記位置を追跡するように、前記第１のロボットアームを使用して前記追跡経路に沿って前記ＥＭ場発生器を移動させることと、
    前記第１のロボットアームを使用して、前記追跡経路に沿って前記ＥＭ場発生器を移動させることと、を行うように更に構成されている、請求項１００に記載のシステム。
  102. 前記ＥＭ場発生器が前記追跡経路に沿って移動した場合、前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、
    （ｉ）前記ＥＭ座標フレームに対する前記作業体積内の前記ＥＭセンサの前記位置を再決定することと、
    （ｉｉ）前記第１のロボットアームの前記運動学的姿勢に基づいて、前記ＥＭセンサの前記位置を前記ロボット座標フレームに再マッピングすることと、
    （ｉｉｉ）更新された追跡経路を決定することと、を行うように構成されている、請求項１０１に記載のシステム。
  103. ロボット医療システムであって、
    電磁（ＥＭ）場発生器に結合され、それを移動させるように構成された第１のロボットアームであって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭセンサの位置がＥＭ座標フレームに対して決定され得る作業体積を有するＥＭ場を発生させるように構成されている、第１のロボットアームと、
    １つ又は２つ以上のプロセッサであって、
    （ｉ）前記ＥＭ場発生器が第１の位置にある状態で、
    前記ＥＭ座標フレームに対する前記作業体積内の第１のＥＭセンサの位置を決定することと、
    前記ＥＭ場発生器が前記第１の位置にある状態での前記第１のロボットアームの運動学に基づいて、前記第１のＥＭセンサの前記位置を前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームにマッピングすることと、
    （ｉｉ）前記ＥＭ場発生器を第２の位置に移動させることと、
    （ｉｉｉ）前記ＥＭ場発生器が前記第２の位置にある状態で、
    前記ＥＭ座標フレームに対する前記作業体積内の第２のＥＭセンサの位置を決定することと、
    前記ＥＭ場発生器が前記第２の位置にある状態での前記第１のロボットアームの前記運動学に基づいて、前記第２のＥＭセンサの前記位置を前記ロボット座標フレームにマッピングすることと、を行うように構成された、１つ又は２つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
  104. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、第１のＥＭセンサ及び前記第２のＥＭセンサが前記ＥＭ場発生器の前記作業体積内に同時に位置しないように、前記第１のロボットアームを移動させるように更に構成されている、請求項１０３に記載のシステム。
  105. 前記１つ又は２つ以上のプロセッサが、前記第１のＥＭセンサ及び前記第２のＥＭセンサの前記位置を追跡するために前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記ＥＭ場発生器を移動させるように更に構成されている、請求項１０３に記載のシステム。
  106. 方法であって、
    第１のロボットアームを使用して、前記第１のロボットアーム上に位置決めされた電磁（ＥＭ）場発生器を移動させることと、
    ＥＭセンサが作業体積内で検出された場合に、
    （ｉ）ＥＭ座標フレームに対する、前記ＥＭ場発生器によって発生されたＥＭ場の作業体積内の前記ＥＭセンサの位置を決定することと、
    （ｉｉ）前記第１のロボットアームの運動学的姿勢に基づいて、前記ＥＭセンサの前記位置を前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームにマッピングすることと、を含む、方法。
  107. 方法であって、
    （ｉ）第１のロボットアームに結合された電磁（ＥＭ）場発生器が第１の位置にある状態で、
    前記ＥＭ座標フレームに対する、前記ＥＭ場発生器によって生成されたＥＭ場の作業体積内の第１のＥＭセンサの位置を決定することと、
    前記ＥＭ場発生器が前記第１の位置にある状態での前記第１のロボットアームの運動学に基づいて、前記第１のＥＭセンサの前記位置を前記第１のロボットアームに関連付けられたロボット座標フレームにマッピングすることと、
    （ｉｉ）前記第１のロボットアームを使用して前記ＥＭ場発生器を第２の位置に移動させることと、
    （ｉｉｉ）前記ＥＭ場発生器が前記第２の位置にある状態で、
    前記ＥＭ座標フレームに対する前記作業体積内の第２のＥＭセンサの位置を決定することと、
    前記ＥＭ場発生器が前記第２の位置にある状態での前記第１のロボットアームの前記運動学に基づいて、前記第２のＥＭセンサの前記位置を前記ロボット座標フレームにマッピングすることと、を含む、方法。
  108. ロボット医療システムであって、
    電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器に結合された第１のロボットアームと、
    ＥＭセンサと、
    プロセッサと、を備え、前記プロセッサが、
    前記ＥＭセンサがある場所に留まっている間に、ロボット軌道に沿った前記ＥＭ場発生器の移動を引き起こすように、前記第１のロボットアームにコマンドを送信することと、
    前記ＥＭ場発生器が前記ロボット軌道に沿って移動した期間に対応する、前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサのＥＭセンサ軌道を検出することと、
    前記ロボット軌道及び前記ＥＭセンサ軌道を分析して、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の差を決定することと、
    前記差と閾値との間の比較に基づいて前記場所におけるＥＭ歪みを検出することと、を行うように構成されている、システム。
  109. 前記プロセッサが、前記第１のロボットアームに対応する運動学的データに基づいて前記ロボット軌道を決定するように構成されている、請求項１０８に記載のシステム。
  110. 前記プロセッサが、前記第１のロボットアームの移動に関連付けられた誤差要因又はＥＭセンサノイズに関連付けられた誤差要因のうちの少なくとも１つに基づいて、前記閾値を決定するように構成されている、請求項１０８に記載のシステム。
  111. 前記プロセッサが、前記ロボット軌道の形状と前記ＥＭセンサ軌道の形状との比較に基づいて、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差を決定するように構成されている、請求項１０８に記載のシステム。
  112. 前記プロセッサが、前記ロボット軌道に沿った複数の点と前記ＥＭセンサ軌道に沿った対応する複数の点との比較に基づいて、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差を決定するように構成されている、請求項１０８に記載のシステム。
  113. 前記複数の点の各々が、前記ＥＭ場発生器の前記移動に関連付けられた時間に対して決定される、請求項１１２に記載のシステム。
  114. 前記プロセッサが、前記場所における前記ＥＭ歪みを検出すると、前記第１のロボットアームを用いて前記ＥＭ場発生器を再位置決めし、前記場所における前記ＥＭ歪みを低減させるように更に構成されている、請求項１０８に記載のシステム。
  115. 前記プロセッサが、
    前記ＥＭセンサが前記場所に留まっている間に、第２のロボット軌道に沿った前記ＥＭ場発生器の移動を引き起こすように、前記第１のロボットアームに追加のコマンドを送信することと、
    前記ＥＭ場発生器が前記第２のロボット軌道に沿って移動した期間に対応する、前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの第２のＥＭセンサ軌道を検出することと、
    前記第２のロボット軌道及び前記第２のＥＭセンサ軌道を分析して、前記第２のロボット軌道と前記第２のＥＭセンサ軌道との間の差を決定することと、
    前記第２のロボット軌道と前記第２のＥＭセンサ軌道との間の前記差と、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差とを比較することと、を行うように構成されていることによって、前記第１のロボットアームを用いて前記ＥＭ場発生器を再位置決めして、前記場所における前記ＥＭ歪みを低減するように構成されている、請求項１１４に記載のシステム。
  116. 前記プロセッサが、前記第２のロボット軌道と前記第２のＥＭセンサ軌道との間の前記差が、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差よりも小さい場合に、前記第２のロボット軌道に沿った点に前記ＥＭ場発生器を位置決めするように構成されている、請求項１１５に記載のシステム。
  117. ロボットシステムの１つ又は２つ以上のプロセッサのセットによって実行される方法であって、前記方法が、
    電磁（ＥＭ）センサがある場所に留まっている間に、第１のロボットアームに、ＥＭ場発生器を第１の場所から第２の場所に移動させるように命令することと、
    前記第１の場所から前記第２の場所に移動する前記ＥＭ場発生器に関連付けられたロボット軌道を決定することと、
    ＥＭ場内の前記ＥＭセンサのＥＭセンサ軌道を検出することであって、前記ＥＭセンサ軌道が、前記ＥＭ場発生器が前記ロボット軌道に沿って移動した期間に関連付けられる、検出することと、
    前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の差を決定することと、
    前記差と歪み閾値との比較に基づいて、前記場所におけるＥＭ歪みを検出することと、を含む、方法。
  118. 前記ロボット軌道を決定することが、前記第１のロボットアームに対応する運動学的データを使用することに更に基づく、請求項１１７に記載の方法。
  119. 前記第１の場所から前記第２の場所に移動する前記ＥＭ場発生器に関連付けられた前記ロボット軌道を決定することが、前記第１のロボットアームの移動に関連付けられた誤差要因を補償することを含む、請求項１１７に記載の方法。
  120. 前記ＥＭセンサ軌道を検出することが、ＥＭセンサノイズに関連付けられた誤差要因を補償することを含む、請求項１１７に記載の方法。
  121. 前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差を決定することが、前記ロボット軌道の形状を前記ＥＭセンサ軌道の形状と比較することを更に含む、請求項１１７に記載の方法。
  122. 前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差を決定することが、前記ロボット軌道に沿った複数の点を前記ＥＭセンサ軌道に沿った対応する複数の点と比較することを更に含む、請求項１１７に記載の方法。
  123. 前記複数の点の各々が、前記ＥＭ場発生器の前記移動に関連付けられた時間に対して決定される、請求項１２２に記載の方法。
  124. 前記場所における前記ＥＭ歪みを検出すると、前記第１のロボットアームを用いて前記ＥＭ場発生器を再位置決めして、前記場所における前記ＥＭ歪みを低減することを更に含む、請求項１１７に記載の方法。
  125. 前記ＥＭセンサが前記場所に留まっている間に、第２のロボット軌道に沿った前記ＥＭ場発生器の移動を引き起こすように、前記第１のロボットアームに命令することと、
    前記ＥＭ場内の前記ＥＭセンサの第２のＥＭセンサ軌道を検出することであって、前記第２のＥＭセンサ軌道が、前記ＥＭ場発生器が前記第２のロボット軌道に沿って移動した期間に関連付けられる、検出することと、
    前記第２のロボット軌道及び前記第２のＥＭセンサ軌道を分析して、前記第２のロボット軌道と前記第２のＥＭセンサ軌道との間の差を決定することと、
    前記第２のロボット軌道と前記第２のＥＭセンサ軌道との間の前記差と、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差とを比較することと、を更に含む、請求項１１７に記載の方法。
  126. 前記第２のロボット軌道と前記第２のＥＭセンサ軌道との間の前記差が、前記ロボット軌道と前記ＥＭセンサ軌道との間の前記差よりも小さい場合に、前記第２のロボット軌道に沿った点に前記ＥＭ場発生器を位置決めすることを更に含む、請求項１２５に記載の方法。
  127. ロボット医療システムであって、
    電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器に結合された第１のロボットアームであって、前記第１のロボットアームが、ロボット座標フレームに関連付けられ、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ座標フレームに関連付けられる、第１のロボットアームと、
    ＥＭセンサと、
    前記第１のロボットアームと通信するプロセッサと、を備え、前記プロセッサが、
    前記ＥＭ場発生器が前記ＥＭセンサの場所に対して第１のＥＭ場発生器位置にある状態での前記第１のロボットアームの運動学に基づいて、前記ＥＭ座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の第１の位置合わせを決定することと、
    前記第１の位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの第１のＥＭセンサ位置を決定することと、
    前記第１のロボットアームを使用して、前記ＥＭセンサに対して前記ＥＭ場発生器を前記第１のＥＭ場発生器位置から第２のＥＭ場発生器位置に移動させることと、
    前記ＥＭ場発生器が前記ＥＭセンサの前記場所に対して前記第２のＥＭ場発生器位置にある状態での前記第１のロボットアームの前記運動学に基づいて、前記ＥＭ座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の第２の位置合わせを決定することと、
    前記第２の位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの第２のＥＭセンサ位置を決定することと、
    前記第１のＥＭセンサ位置と前記第２のＥＭセンサ位置との間の差を決定することと、
    前記差と閾値との間の比較に基づいて前記場所におけるＥＭ歪みを検出することと、を行うように構成されている、システム。
  128. 前記プロセッサが、位置歪みを決定するように更に構成されている、請求項１２７に記載のシステム。
  129. 前記プロセッサが、向きの歪みを決定するように更に構成されている、請求項１２７に記載のシステム。
  130. 前記閾値が、前記第１のロボットアームの運動に関連付けられた誤差要因又はＥＭセンサノイズに関連付けられた誤差要因のうちの少なくとも１つに基づいて決定される、請求項１２７に記載のシステム。
  131. 方法であって、
    電磁（ＥＭ）場発生器を第１のロボットアームに結合することであって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ座標フレームに関連付けられたＥＭ場を発生させるように構成され、前記第１のロボットアームが、ロボット座標フレームに関連付けられる、結合することと、
    前記ＥＭ場発生器がＥＭセンサの場所に対して第１のＥＭ場発生器位置にある状態での前記第１のロボットアームの運動学に基づいて、前記ＥＭ座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の第１の位置合わせを決定することと、
    前記第１の位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの第１のＥＭセンサ位置を決定することと、
    前記第１のロボットアームを使用して、前記ＥＭセンサに対して前記ＥＭ場発生器を前記第１のＥＭ場発生器位置から第２のＥＭ場発生器位置に移動させることであって、前記ＥＭセンサが、前記移動中に静止したままである、移動させることと、
    前記ＥＭ場発生器が前記第２のＥＭ場発生器位置にある状態での前記第１のロボットアームの前記運動学及び前記ＥＭセンサの前記場所に基づいて、前記ＥＭ座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の第２の位置合わせを決定することと、
    前記第２の位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内の前記ＥＭセンサの第２のＥＭセンサ位置を決定することと、
    前記第１のＥＭセンサ位置と前記第２のＥＭセンサ位置との間の差を決定することと、
    前記差が閾値を超えることに基づいて、前記場所におけるＥＭ歪みを検出することと、を含む、方法。
  132. ロボット医療システムであって、
    超音波プローブに結合された第１のロボットアームであって、前記第１のロボットアームが、前記超音波プローブの位置を調整するために移動するように構成され、前記第１のロボットアームが、ロボット座標フレームに関連付けられる、第１のロボットアームと、
    前記第１のロボットアーム及び前記超音波プローブと通信するプロセッサと、を備え、前記プロセッサが、
    前記第１のロボットアームを使用して、前記超音波プローブを第１の超音波プローブ位置に移動させることと、
    前記超音波プローブが前記第１の超音波プローブ位置に位置決めされた状態で第１の超音波画像を捕捉することと、
    前記第１のロボットアームを使用して、前記超音波プローブを第２の超音波プローブ位置に移動させることと、
    前記超音波プローブが前記第２の超音波プローブ位置に位置決めされた状態で第２の超音波画像を捕捉することと、
    前記第１のロボットアームを使用して、前記超音波プローブを第３の超音波プローブ位置に移動させることと、
    前記超音波プローブが前記第３の超音波プローブ位置に位置決めされた状態で第３の超音波画像を捕捉することと、
    前記ロボット座標フレームに対して前記超音波プローブの撮像面を、
    前記第１の超音波画像と、前記超音波プローブが前記第１の超音波プローブ位置にある状態での前記第１のロボットアームの第１の運動学と、
    前記第２の超音波画像と、前記超音波プローブが前記第２の超音波プローブ位置にある状態での前記第１のロボットアームの第２の運動学と、
    前記第３の超音波画像と、前記超音波プローブが前記第３の超音波プローブ位置にある状態での前記第１のロボットアームの第３の運動学と、に基づいて、較正することと、を行うように構成されている、システム。
  133. 電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器であって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ座標フレームに関連付けられる、ＥＭ場発生器と、
    前記ＥＭ場発生器の位置を調整するために移動するように構成された第２のロボットアームであって、前記第２のロボットアームが、前記ロボット座標フレームに関連付けられる、第２のロボットアームと、を更に備え、
    前記プロセッサが、
    前記第２のロボットアームの運動学に基づいて、前記ＥＭ場座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の位置合わせを決定するように更に構成されている、請求項１３２に記載のシステム。
  134. 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、前記ロボット座標フレーム内の前記第１のロボットアームと前記第２のロボットアームとの間の関係を規定するカート又は患者プラットフォームに取り付けられている、請求項１３３に記載のシステム。
  135. 前記ＥＭ場内で検出可能なＥＭセンサを更に備え、前記プロセッサが、前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内のＥＭセンサ位置を決定するように更に構成されている、請求項１３３に記載のシステム。
  136. 前記プロセッサが、
    前記超音波プローブの前記撮像面を表示することと、
    前記超音波プローブの前記表示された撮像面上に前記決定されたＥＭセンサ位置の指示をオーバーレイすることと、を行うように更に構成されている、請求項１３５に記載のシステム。
  137. 方法であって、
    超音波プローブを第１のロボットアームに結合することであって、前記第１のロボットアームが、前記超音波プローブの位置を調整するために移動するように構成され、前記第１のロボットアームが、ロボット座標フレームに関連付けられる、結合することと、
    前記第１のロボットアームを使用して、前記超音波プローブを第１の超音波プローブ位置に移動させることと、
    前記超音波プローブが前記第１の超音波プローブ位置に位置決めされた状態で第１の超音波画像を捕捉することと、
    前記第１のロボットアームを使用して、前記超音波プローブを第２の超音波プローブ位置に移動させることと、
    前記超音波プローブが前記第２の超音波プローブ位置に位置決めされた状態で第２の超音波画像を捕捉することと、
    前記第１のロボットアームを使用して、前記超音波プローブを第３の超音波プローブ位置に移動させることと、
    前記超音波プローブが前記第３の超音波プローブ位置に位置決めされた状態で第３の超音波画像を捕捉することと、
    前記ロボット座標フレームに対して前記超音波プローブの撮像面を、
    前記第１の超音波画像と、前記超音波プローブが前記第１の超音波プローブ位置にある状態での前記第１のロボットアームの第１の運動学と、
    前記第２の超音波画像と、前記超音波プローブが前記第２の超音波プローブ位置にある状態での前記第１のロボットアームの第２の運動学と、
    前記第３の超音波画像と、前記超音波プローブが前記第３の超音波プローブ位置にある状態での前記第１のロボットアームの第３の運動学と、に基づいて、較正することと、を含む、方法。
  138. 電磁（ＥＭ）場発生器を第２のロボットアームに結合することであって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ場を発生させるように構成され、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ座標フレームに関連付けられ、前記第２のロボットアームが、前記ＥＭ場発生器の位置を調整するように移動するように構成され、前記第２のロボットアームが、前記ロボット座標フレームに関連付けられる、結合することと、
    前記第２のロボットアームの運動学に基づいて、前記ＥＭ場座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の位置合わせを決定することと、を更に含む、請求項１３７に記載の方法。
  139. 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが、前記ロボット座標フレーム内の前記第１のロボットアームと前記第２のロボットアームとの間の関係を規定するカート又は患者プラットフォームに取り付けられている、請求項１３８に記載の方法。
  140. 前記ＥＭ場内にＥＭセンサを位置決めすることと、
    前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内のＥＭセンサ位置を決定することと、を更に含む、請求項１３８に記載の方法。
  141. 前記超音波プローブの前記撮像面を表示することと、
    前記決定されたＥＭセンサ位置の指示を、前記超音波プローブの前記表示された撮像面上にオーバーレイすることと、を更に含む、請求項１４０に記載の方法。
  142. ロボット医療システムであって、
    第１の撮像デバイスに結合された第１のロボットアームであって、前記第１のロボットアームが、前記第１の撮像デバイスの位置を調整するために移動するように構成され、前記第１のロボットアームが、ロボット座標フレームに関連付けられる、第１のロボットアームと、
    前記第１のロボットアーム及び前記第１の撮像デバイスと通信するプロセッサと、を備え、前記プロセッサが、
    前記第１のロボットアームを使用して、前記第１の撮像デバイスを第１の位置に移動させることと、
    前記第１の撮像デバイスが前記第１の位置に位置決めされた状態で第１の画像を捕捉することと、
    前記第１のロボットアームを使用して、前記第１の撮像デバイスを第２の位置に移動させることと、
    前記第１の撮像デバイスが前記第２の位置に位置決めされた状態で第２の画像を捕捉することと、
    前記第１のロボットアームを使用して、前記第１の撮像デバイスを第３の位置に移動させることと、
    前記第１の撮像デバイスが前記第３の位置に位置決めされた状態で第３の画像を捕捉することと、
    前記ロボット座標フレームに対して前記第１の撮像デバイスを、
    前記第１の画像と、前記第１の撮像デバイスが前記第１の位置にある状態での前記第１のロボットアームの第１の運動学と、
    前記第２の画像と、前記第１の撮像デバイスが前記第２の位置にある状態での前記第１のロボットアームの第２の運動学と、
    前記第３の画像と、前記第１の撮像デバイスが前記第３の位置にある状態での前記第１のロボットアームの第３の運動学と、に基づいて、較正することと、を行うように構成されている、システム。
  143. 第２の撮像デバイスに結合された第２のロボットアームを更に備え、前記第２のロボットアームが、前記第２の撮像デバイスの位置を調整するために移動するように構成され、前記第２のロボットアームが、前記ロボット座標フレームに関連付けられており、
    前記プロセッサが、前記第２のロボットアーム及び前記第２の撮像デバイスと通信し、前記プロセッサが、
    前記第２のロボットアームを使用して、前記第２の撮像デバイスを第１の位置に移動させることと、
    前記第２の撮像デバイスが前記第１の位置に位置決めされた状態で第１の画像を捕捉することと、
    前記第２のロボットアームを使用して、前記第２の撮像デバイスを第２の位置に移動させることと、
    前記第２の撮像デバイスが前記第２の位置に位置決めされた状態で第２の画像を捕捉することと、
    前記第２のロボットアームを使用して、前記第２の撮像デバイスを第３の位置に移動させることと、
    前記第２の撮像デバイスが前記第３の位置に位置決めされた状態で第３の画像を捕捉することと、
    前記ロボット座標フレームに対して前記第２の撮像デバイスを、
    前記第１の画像と、前記第２の撮像デバイスが前記第１の位置にある状態での前記第２のロボットアームの第１の運動学と、
    前記第２の画像と、前記第２の撮像デバイスが前記第２の位置にある状態での前記第２のロボットアームの第２の運動学と、
    前記第３の画像と、前記第２の撮像デバイスが前記第３の位置にある状態での前記第２のロボットアームの第３の運動学と、に基づいて、較正することと、を行うように構成されている、請求項１４２に記載のシステム。
  144. 前記第１の撮像デバイスが、超音波プローブ、カメラ、又は深度センサのうちの１つを備える、請求項１４２に記載のシステム。
  145. 前記第２の撮像デバイスが、超音波プローブ、カメラ、又は深度センサのうちの１つを備える、請求項１４４に記載のシステム。
  146. 電磁（ＥＭ）場を発生させるように構成されたＥＭ場発生器であって、前記ＥＭ場発生器が、ＥＭ座標フレームに関連付けられる、ＥＭ場発生器と、
    前記ＥＭ場発生器の位置を調整するために移動するように構成された第３のロボットアームであって、前記第３のロボットアームが、前記ロボット座標フレームに関連付けられる、第３のロボットアームと、を更に備え、
    前記プロセッサが、
    前記第３のロボットアームの運動学に基づいて、前記ＥＭ場座標フレームと前記ロボット座標フレームとの間の位置合わせを決定するように更に構成されている、請求項１４３に記載のシステム。
  147. 前記ＥＭ場内で検出可能なＥＭセンサを更に備え、前記プロセッサが、前記位置合わせに基づいて、前記ロボット座標フレーム内のＥＭセンサ位置を決定するように更に構成されている、請求項１４６に記載のシステム。
  148. 前記プロセッサが、
    前記第１の撮像デバイス又は前記第２の撮像デバイスからの画像を表示することと、
    前記決定されたＥＭセンサ位置の指示を前記表示された画像上にオーバーレイすることと、を行うように更に構成されている、請求項１４７に記載のシステム。
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