JP2024014885A - 走査ベースの位置付けを伴う遠隔操作手術システム - Google Patents
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Abstract
【課題】遠隔操作手術システムと共に使用するための方法が提供される。【解決手段】この方法は、手術システムの例での外科的処置を行うためのセットアップ中に患者の位置情報を決定するステップと、決定した患者の位置と患者の位置シグネチャとの間の一致を判定するステップと、手術システム内で、一致した支持アームシグネチャに対応する支持アーム制御信号を起動するステップとを含む。【選択図】図8
Description
優先権の主張
本願は、2016年11月11日に出願された米国特許出願第62/421,089号について優先権の利益を主張するものであり、この文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本願は、2016年11月11日に出願された米国特許出願第62/421,089号について優先権の利益を主張するものであり、この文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
発明の態様は、手術中に使用される医療装置に関連する。より具体的には、態様は、手術システム構成要素の位置付けに関連する。
外科医は、概して、外科的処置を行う前に広範囲な検討を始めている。従来、外科医は写真又は図等の一般的な解剖学的モデルの検討に限定されていた。最近になって、様々な術前診断的処置(例えば、X線、CT、MRI等)により、患者固有の解剖学的情報が利用可能になっている。
場合によっては、追加の関連する解剖学的及び外科的処置情報を外科医に利用可能にすることが望ましい。一態様では、特定の患者に対して手術を計画している外科医に、その特定の患者に対して行われた以前の外科的処置の手術部位のビデオ記録を提供することが望ましい。別の態様では、特定の患者に対して計画された外科的処置と同様の、他の患者に対する外科的処置の1つ又は複数の手術ビデオ記録を外科医に提供することが望ましい。一態様では、外科医が特定の外科的処置を始める前に、そのような情報を外科医に提供することが望ましい。そして別の態様では、術中にこの情報を外科医に提供することが望ましいことがある。
一態様では、様々な患者が受けた様々な処置の術中手術部位のビデオ記録を含むビデオデータベースを構成することが望ましい。一態様では、医療装置を使用する外科医が、記録中にビデオ記録をリアルタイムで強調表示し注釈を付けするのを可能にする入力をさらに含むようにビデオ記録が可能な医療装置を構成することが望ましい。一態様では、ビデオデータベースの個々の記録を検索し、関連するビデオ記録を特定し、且つ特定の外科的処置のためのこの関連情報を外科医に提供するようにコンピュータベースのパターンマッチングアルゴリズムを構成することが望ましい。
以下の概要は、基本的な理解を与えるために本発明の主題の特定の態様を紹介する。この概要は、本発明の主題の広範な大要ではなく、重要な要素又は重大な要素を特定すること、又は本発明の主題の範囲を描写することを意図していない。この概要は本発明の主題の様々な態様及び実施形態に関連する情報を含むが、その唯一の目的は、以下のより詳細な説明の前置きとして、いくつかの態様及び実施形態を一般的な形式で提示することである。
一態様では、遠隔操作手術システムと共に使用するための方法が提供される。患者の位置情報が、手術システムのセットアップ中に外科的処置のために決定される。セットアップ中に決定された患者の位置情報とそれぞれの患者の位置シグネチャとの間の一致が判定される。一致したそれぞれの患者の位置シグネチャに対応する支持アーム制御信号がセットアップ中に起動される。
別の態様では、遠隔操作手術システムと共に使用するための方法が提供される。手術室のレイアウトが、手術システムのセットアップ中に外科的処置のために決定される。セットアップ中に決定された手術室のレイアウトとそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャとの間の一致が判定される。一致したそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャに対応する手術システムモジュール位置を表す画像が生成される。
本発明の態様、実施形態、実施態様、又は用途を示すこの説明及び添付の図面は、限定として解釈すべきではなく、特許請求の範囲は保護対象となる発明を規定する。この説明及び特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な機械的、組成的、構造的、電気的、及び動作上の変更を行うことができる。いくつかの例では、本発明を不明瞭にしないために、周知の回路、構造、又は技術は詳細に示していないか又は説明していない。2つ以上の図中の同様の番号は、同一又は同様の要素を表す。
一実施形態、実施態様、又は用途を参照して詳細に説明する要素は、実用的であるときはいつでも、それら要素が具体的に示され又は説明していない他の実施形態、実施態様、又は用途に含まれ得る。例えば、要素が、一実施形態を参照して詳細に説明され、第2の実施形態を参照して説明されていない場合に、それにもかかわらず、その要素は、第2の実施形態に含まれると主張することができる。こうして、以下の説明における不必要な繰返しを避けるために、1つの実施形態、実施態様、又は用途に関連して示し説明した1つ又は複数の要素は、特に他に説明しない限り、その1つ又は複数の要素が実施形態又は実施態様を非機能的にしない限り、又は2つ以上の要素が相反する機能を提供しない限り、他の実施形態、実施態様、又は態様に組み込むことができる。
本発明の態様は、カリフォルニア州サニーベールのIntuitive Surgical, Inc.により市販されているda Vinci(登録商標)手術システム(具体的には、da Vinci(登録商標)Xi(商標)HD(商標)手術システムとして市販されているモデルIS4000)を使用する実施態様に関して主に説明する。しかしながら、当業者は、本明細書に開示される発明の態様が、ロボット式の、適用可能であれば非ロボット式の実施形態及び実施態様を含む様々な方法で具体化され実施され得ることを理解するであろう。da Vinci(登録商標)手術システム(例えば、モデルIS4000da Vinci(登録商標)Xi(商標)手術システム、モデルIS3000da Vinci Si(商標)手術システム)への実施態様は、単なる例示であり、本明細書に開示される発明の態様の範囲を限定するものとみなすべきではない。
様々な態様に従って、本開示は、外科的処置の実行をビデオ記録するように構成された医療装置を含む手術計画ツールについて説明する。ビデオ記録は、様々なメタデータ、例えば医療従事者によってなされた強調表示を埋め込むことができる。さらに、ビデオ記録は、様々なメタデータ、例えば、ビデオの特定の主題を記述するテキスト注釈、ビデオ記録に対応する患者の身元、患者に関する経歴的又は医学的情報等でタグ付けすることができる。一態様では、タグ付けされたメタデータはビデオ記録に埋め込まれる。
更なる態様によれば、手術用器具を取り付けるように構成されたロボットアームは、少なくとも1つの患者の解剖学的特徴の位置に少なくとも部分的に基づいて位置付けされる。さらに別の態様によれば、カート搭載型ロボット手術システムモジュールは、外科的処置が行われる手術室の構成に少なくとも部分的に基づいて、患者の近くに位置付けされ得る。遠隔操作ロボット支援の外科的処置中に、手術用器具は、患者の解剖学的構造の切開部における手術ポートを通って患者の体腔内に延びる。切開位置及び手術ポート位置は、外科的処置のタイプ、患者の体の寸法、及び手術台上の患者の位置に少なくとも部分的に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、手術用器具は、そのポートを取り囲む解剖学的組織への歪みを最小限にするように、手術中にポートに回転の中心軸を有するように位置付けされる。
いくつかの実施形態では、複数のカート搭載型手術システムモジュールが、手術中に患者の周囲に配置される。手術システムモジュールのうちの1つ又は複数は、手術用器具を取り付けるように構成されたロボット手術アームを含む。いくつかの実施形態では、複数のロボット手術アームのそれぞれには異なる手術用器具が取り付けられる。外科的処置中に、各器具は、異なる手術ポートを通って患者の体腔内の異なる位置まで延びる。通常、複数の医療従事者が手術中に手術室の中を動き回る。医療従事者は、日常的な外科的活動のためにも緊急事態に対応するためにも、患者に直ぐにアクセスする必要がある。外科的処置は、例えば切断、焼灼、及び縫合等の一連の外科的活動を含み得る。異なる外科的活動は、異なる手術用器具又は手術用器具の異なる組合せの使用を必要とし得る。外科的処置中に、医療従事者は、遠隔操作手術システムを再構成するため又は他の外科的活動を行うために、手術室内で患者とカート搭載型手術システムモジュールとの間、又は複数のカート搭載型手術システムモジュール同士の間を移動して、1つ又は複数の手術ポートを介して延びる手術用器具を交換する必要がある。例えば、ある外科的活動中に使用された手術用器具は、その外科的処置が完了したときに取り外すことができ、異なる手術用器具をその場所に挿入して異なる外科的活動を行うことができる。外科的処置が行われる手術室は、カート搭載型手術システムモジュールと患者テーブルとの間、又はそのようなモジュール同士の間に十分な間隔を依然として確保して、医療従事者が手術中に手術室を自由に且つ効率的に動き回るのを可能にしながら、手術ポートへのアクセスを容易にするようにカート搭載型手術システムモジュールを位置付けするにはスペースが限られている。
ビデオ記録、ロボット手術アームの位置付けを患者の位置及び/又は身長及び体重等の患者の身体的特性と関連付ける情報構造、及び手術システムモジュールの位置付けを手術室のレイアウトと関連付ける情報構造は、ローカルに実装される電子医療記録データベースに、又はクラウドデータストレージサービスに保管することができる。ビデオ記録は、関心のあるヘルスケア・プロバイダに利用可能にすることができる。情報構造は、手術システムセットアップガイダンスと共に使用され、ロボット手術アーム及び手術システムモジュールの位置付けを決定する。
ヘルスケア・プロバイダは、上述したメタデータタグを使用して、ビデオ及び関心のある情報構造の関係に関する、行われる外科的処置、患者の身体特徴、及び手術室のレイアウトのうちの1つ又は複数に基づいて、医療装置データベースを検索し得る。さらに、一態様では、手術計画ツールは、コンピュータベースのパターンマッチング及び解析アルゴリズムを含む。一態様では、パターンマッチングアルゴリズムは、電子医療記録データベースに格納されているビデオを選り分けて、ビデオ記録内の視覚的特徴と医療従事者によってなされた関連するメタデータタグとの間の相関関係を特定する。手術計画ツールは、これらの相関関係を新たに遭遇する解剖学的構造に適用することができ、それによって患者の解剖学的構造、好ましい手術アプローチ、病状、潜在的な合併症等についての決定を行う際に、処置を行う医療関係者を支援する。
別の態様では、パターンマッチングアルゴリズムは、電子医療記録データベースに格納されたビデオ及び他の記録を選り分けて、異なる患者の位置及び解剖学的構造に最も適したロボット手術アームの位置設定を特定する。さらに、パターンマッチングアルゴリズムは、電子医療記録データベースに格納されたビデオ及び他の記録を選り分けて、手術室の異なるレイアウトに対して手術室空間の最も効率的な使用を促進する手術システムモジュール位置を特定する。いくつかの実施形態では、光照射走査装置(例えば、レーザ走査装置、IR走査装置、又はRF走査装置)等の走査装置を使用して、患者の身体の位置を記録し、医療従事者の動きを記録することができる。代替的又は追加的に、ビデオは、外科的処置中の医療従事者の動きの記録を提供することができる。あるいはまた、例えば、RFIDタグ等の追跡装置を医療従事者が着用してそれら従事者の動きを追跡することができる。以前の手術中の患者の身体の位置の記録を使用して、1つ又は複数のロボット手術用アームの最も効率的な設定を決定して、手術セットアップ中の器具の正確な位置付けをより迅速に達成することができる。以前の手術中の医療従事者の動きの記録を使用して、手術中の医療従事者の動きの容易さ及び速度を促進するために、手術システムモジュールの最も効率的な設定を決定することができる。
低侵襲性遠隔操作手術システム
ここで図面を参照すると、いくつかの図を通して同様の参照符号が同様の部分を表している。図1は、低侵襲性遠隔操作手術システム10の平面図であり、このシステムは、典型的には、可動式手術台14に横たわっている患者12に対して低侵襲性の診断的又は外科的処置を行うために使用される。このシステムは、処置中に外科医18が使用するための可動式外科医コンソール16を含む。1人又は複数のアシスタント20も処置に参加することができる。低侵襲性遠隔操作手術システム10は、可動式患者側カート22及び可動式電子機器カート24をさらに含む。いくつかの実施形態では、テーブル14、外科医コンソール16、患者側カート22、及び電子機器カート24は、機動性を提供するホイールに取り付けられる。
ここで図面を参照すると、いくつかの図を通して同様の参照符号が同様の部分を表している。図1は、低侵襲性遠隔操作手術システム10の平面図であり、このシステムは、典型的には、可動式手術台14に横たわっている患者12に対して低侵襲性の診断的又は外科的処置を行うために使用される。このシステムは、処置中に外科医18が使用するための可動式外科医コンソール16を含む。1人又は複数のアシスタント20も処置に参加することができる。低侵襲性遠隔操作手術システム10は、可動式患者側カート22及び可動式電子機器カート24をさらに含む。いくつかの実施形態では、テーブル14、外科医コンソール16、患者側カート22、及び電子機器カート24は、機動性を提供するホイールに取り付けられる。
患者側カート22は複数のセグメント化された機械的支持アーム72を含み、各支持アームの一端部は垂直支持構造体74に回転可能に取り付けられ、他端部は取り外し可能に結合される手術用器具26を取り付ける。いつかの実施形態では、各機械的支持アーム72は、第1のセグメント72-1、第2のセグメント72-2、及び第3のセグメント72-3を含む。外科的処置のセットアップ中に、少なくとも1つの支持アーム72の複数のセグメントを移動させて、患者12の身体の低侵襲性切開部内に挿入するための手術用器具を位置付けする。外科的処置中に、手術用器具が患者の体腔内に挿入されるが、外科医18は、外科医コンソール16を介して手術部位を見る。手術部位の画像は、立体内視鏡等の内視鏡28によって取得することができ、これは、内視鏡28を向き合せするために患者側カート22によって操作することができる。電子機器カート24に配置されたコンピュータプロセッサを使用して、手術部位の画像を処理して、外科医コンソール16を介して外科医18に後で表示することができる。一度に使用される手術用器具26の数は、一般に、他の要因の中でも診断的又は外科的処置、及び手術室内の空間制約に左右される。処置中に使用されている手術用器具26のうちの1つ又は複数を交換する必要がある場合に、アシスタント20は、手術用器具26を患者側カート22から取り外し、その手術用器具26を、手術室内のトレイ30からの別の手術用器具26と交換することができる。
図2は、外科医コンソール16の斜視図である。外科医コンソール16は、深さ知覚を可能にする手術部位の調整された立体ビューを外科医18に提示するための左眼用ディスプレイ32と右眼用ディスプレイ34とを含む。コンソール16は、1つ又は複数の制御入力36をさらに含む。患者側カート22(図1に示される)で使用するために設置された1つ又は複数の手術用器具は、外科医18による1つ又は複数の制御入力36の操作に応答して動く。制御入力36は、それら関連する手術用器具26(図1に示される)と同じ機械的自由度を提供して、外科医18にテレプレゼンス、つまり制御入力36が器具26と一体であるという知覚を提供し、それによって外科医は器具26を直接的に制御しているという強い感覚を有することができる。この目的のために、位置、力、及び触覚フィードバックセンサ(図示せず)を使用して、位置、力、及び触感的感覚を手術用器具26から制御入力36を介して外科医の手に戻すように伝達することができる。
外科医コンソール16は、通常、患者と同じ部屋に位置しているので、外科医は、処置を直接的に監視し、必要に応じて物理的に立ち会い、電話又は他の通信媒体を介さずに患者側のアシスタントに直接的に話すことができる。しかし、外科医は、別の部屋、全く別の建物、又は患者から離れた他の遠隔地に位置することができ、遠隔外科的処置を可能にする。
図3は電子機器カート24の斜視図である。電子機器カート24は、内視鏡28と結合することができ、且つ外科医コンソール上の外科医に又はローカル及び/又はリモートに位置する他の適切なディスプレイ等に後で表示するために、取り込んだ画像を処理するコンピュータプロセッサを含む。例えば、立体内視鏡が使用される場合に、電子機器カート24上のコンピュータプロセッサは、取り込んだ画像を処理して手術部位の調整された立体画像を外科医に提示することができる。そのような調整は、対向する画像同士の間の位置合せを含むことができ、且つ立体内視鏡の立体的な作動距離を調整することを含むことができる。他の例として、画像処理は、光学収差等の画像取込み装置の結像誤差を補償するために以前に決定されたカメラ較正パラメータの使用を含むことができる。オプションで、電子機器カート内の機器を、外科医コンソール又は患者側カートに統合してもよく、又は手術室の他の様々な位置に分布させてもよい。
図4は、(図1の低侵襲性遠隔操作手術システム10等の)遠隔操作手術システム50を概略的に示す。外科医が(図1の外科医コンソール16等の)外科医コンソール52を使用して、低侵襲性処置中に(図1の患者側カート22等の)患者側カート54を制御することができる。患者側カート54は、立体内視鏡等の撮像装置を使用して手術部位の画像を取り込み、取り込んだ画像を(図1の電子機器カート24等の)電子機器カート56に配置されたコンピュータプロセッサに出力することができる。コンピュータプロセッサは、典型的に、コンピュータプロセッサの不揮発性メモリ装置に格納されたコンピュータ可読コードを実行することを目的とした1つ又は複数のデータ処理ボードを含む。一態様では、コンピュータプロセッサは、後続の表示の前に、取り込んだ画像を様々な方法で処理することができる。例えば、コンピュータプロセッサは、外科医コンソール52を介して組み合わされた画像を外科医に表示する前に、取り込んだ画像を仮想制御インターフェイスと重ね合わせることができる。
追加的又は代替的に、取り込んだ画像は、電子機器カート56の外部に位置するコンピュータプロセッサによって画像処理を受けることができる。一態様では、遠隔操作手術システム50は、電子機器カート56に配置されたコンピュータプロセッサと同様のオプションのコンピュータプロセッサ58(破線で示される)を含み、患者側カート54は、外科医コンソール52に表示する前に、画像処理のために取り込んだ画像をコンピュータプロセッサ58に出力する。別の態様では、取り込んだ画像は、最初に電子機器カート56上のコンピュータプロセッサによる画像処理を受け、次に外科医コンソール52に表示する前に、コンピュータプロセッサ58による追加の画像処理を受ける。遠隔操作手術システム50は、破線で示されるように、オプションのディスプレイ60を含むことができる。ディスプレイ60は、電子機器カート56上に配置されたコンピュータプロセッサ及びコンピュータプロセッサ58と結合され、これらのコンピュータプロセッサによって処理された取り込んだ画像は、外科医コンソール52のディスプレイ上に表示されることに加えてディスプレイ60上に表示され得る。
図5Aは、実施形態による、低侵襲性遠隔操作手術システム10の患者側カート54の斜視図である。患者側カート54は、4つの機械的支持アーム72を含む。器具の動きを制御するためのモータを含む手術用器具マニピュレータ73は、各支持アームアセンブリ72の端部に取り付けられる。さらに、手術のために患者に対して取り付けられた手術用器具マニピュレータ73を位置付けするために使用される1つ又は複数のセットアップ関節(例えば、電力が供給されない及び/又はロック可能)を含むことができる。図示されるように、患者側カート54は床に置かれる。他の実施形態では、患者側カートの作動部分は、壁に、天井に、患者の身体12も支持する手術台14に、又は他の手術室の機器に取り付けることができる。さらに、患者側カート54が4つの手術用器具マニピュレータ73を含むように示されているが、より多い又はより少ない手術用器具マニピュレータ73を使用してもよい。
機能的な遠隔操作手術システムは、一般に、遠隔操作手術システムのユーザが患者の身体12の外部から手術部位を見ることができるようにする視覚システム部分を含むであろう。視覚システムは、典型的に、ビデオ画像を取り込むためのカメラ器具26Cと、取り込んだビデオ画像を表示するための1つ又は複数のビデオ画面とを含む。いくつかの手術システム構成では、カメラ器具26Cは、カメラ器具26Cの先端部から患者の身体12の外部の1つ又は複数の撮像センサ(例えば、CCD又はCMOSセンサ)に画像を転送する光学系を含む。あるいはまた、撮像センサ(複数可)をカメラ機器26Cの先端部に位置付けすることができ、センサ(複数可)によって生成された信号を、処理するためにリード線に沿って又は無線で送信し、1つ又は複数のビデオ画面上に表示することができる。ビデオ画面の一例は、カリフォルニア州サニーベールのIntuitive Surgical, Inc.によって市販されている手術システムにおける外科医コンソール上の立体ディスプレイである。
図5Aを参照すると、患者の身体12内の手術部位で動作する手術用器具26が、各手術用器具マニピュレータ73に取り付けられる。各手術用器具マニピュレータ73は、関連する手術用器具が1つ又は複数の機械的自由度(例えば、合計6つのデカルト自由度、5つ以下のデカルト自由度等)で動くことができる様々な形態で提供することができる。典型的には、機械的制約又は制御的制約は、各マニピュレータ73が、患者に対して静止したままである器具上の運動中心の周りにその関連する手術用器具を動かすことを制限し、この運動中心は、典型的には、器具が身体に入る位置にある。
一態様では、手術用器具26はコンピュータ支援遠隔操作によって制御される。機能的な低侵襲性遠隔操作手術システムは、遠隔操作手術システムのユーザ(例えば、外科医又は他の医療関係者)からの入力を受け取る制御入力を含む。制御入力は、手術用器具26が結合される1つ又は複数のモータ等の、1つ又は複数のコンピュータ制御される遠隔操作アクチュエータと通信している。このようにして、手術用器具26は、医療関係者の制御入力の動きに応答して動く。一態様では、1つ又は複数の制御入力が、図2に示される外科医コンソール16等の外科医コンソールに含まれる。外科医は外科医コンソール16の制御入力36を操作して患者側カート54の遠隔操作アクチュエータを動作させることができる。遠隔操作アクチュエータによって生成された力は、遠隔操作アクチュエータから手術用器具26に力を伝達する駆動トレイン機構を介して伝達される。
図5Aを参照すると、一態様では、手術用器具26及びカニューレ27は、手術用器具26がカニューレ27を通して挿入された状態で、マニピュレータ73に取り外し可能に結合される。マニピュレータ73の1つ又は複数の遠隔操作アクチュエータは手術用器具26を全体として動かす。マニピュレータ73は器具キャリッジ75をさらに含む。手術用器具26は器具キャリッジ75に着脱可能に接続される。一態様では、器具キャリッジ75は、いくつかのコントローラ動作を提供する1つ又は複数の遠隔操作アクチュエータを内部に収容し、手術用器具26はその動作を手術用器具26上のエンドエフェクタの様々な動きに変換する。こうして、器具キャリッジ75内の遠隔操作アクチュエータは、器具全体としてではなく、手術用器具26の1つ又は複数の構成要素だけを動かす。器具を全体として又は器具の構成要素を制御するための入力は、外科医又は他の医療関係者によって制御入力に提供される入力(「マスター」コマンド)が、手術用器具による対応する動作(「スレーブ」応答))に変換されるようなものである。
代替実施形態では、器具キャリッジ75は遠隔操作アクチュエータを収容しない。手術用器具26のエンドエフェクタの様々な動きを可能にする遠隔操作アクチュエータは、器具キャリッジ75から離れた位置、例えば患者側カート54の他の場所に収容される。ケーブルベースの力伝達機構等を使用して、遠隔に位置する遠隔操作アクチュエータのそれぞれの動きを、器具キャリッジ75に配置された対応する器具インターフェイスアクチュエータ出力に伝達する。いくつかの実施形態では、手術用器具26は、手術用器具の長手方向(z軸)回転等の第1の運動を制御する第1のアクチュエータに機械的に結合される。手術用器具26は、手術用器具の二次元(x、y)運動等の第2の運動を制御する第2のアクチュエータに機械的に結合される。手術用器具26は、開閉又は顎部エンドエフェクタ等の手術用器具の第3の運動を制御する第3のアクチュエータに機械的に結合される。
図5Bは、いくつかの実施形態による、外科的処置中の遠隔操作手術システム10の機械的支持アーム72A~72Cの例示的な位置付けを示す例示的な簡略ブロック図である。いくつかの実施形態では、患者側システム54は、少なくとも3つの機械的支持アーム72A~72Cを含む。いくつかの実施形態では、機械的支持アーム72A~72Cのそれぞれは、回転可能に取り付けられた第1、第2、及び第3のセグメント72-1、72-2、及び72-3を含む。中央に位置する機械的支持アーム72は、カメラの視野内の画像を取り込むのに適した内視鏡カメラ26Cを支持することができる。中心から左右にある機械的支持アーム72は、それぞれ器具26A及び26Bを支持することができ、器具26A及び26Bは解剖学的組織を操作することができる。外科的処置のセットアップ中に、外科医によるロボット支援操による医療処置を行うために、支持アームセグメントは内視鏡及び器具を正確な位置及び向きに支持するように予め位置付けされる。
ユーザ又はオペレータO(一般に外科医)は、マスター制御コンソール16で取っ手及びフットペダル等の制御入力装置36を操作することによって患者Pに対して外科的処置を行う。オペレータは、立体表示ビューア31によって患者の身体内部の手術部位の画像のビデオフレームを見ることができる。コンソール16のコンピュータプロセッサ58は、制御ライン159を介して遠隔操作によって制御される内視鏡手術用器具26A~26Cの動きを指示し、患者側システム24(患者側カートとも呼ばれる)を使用して器具の動きをもたらす。
図5C~図5Eは、いくつかの実施形態による、第1、第2、及び第3のセグメント72-1、72-2、及び72-3が3つの異なる水平位置にある、セグメント化された機械的支持アーム72を表す説明図である。説明を簡潔にするために、1つの機械的支持アームのみが示されているが、手術システムは図1に示されるように複数の支持アームを含む。第1のセグメント72-1は、第1の端部81-1と第2の端部81-2とを含む。第2のセグメント72-2は、第1の端部82-1と第2の端部82-2とを含む。第3のセグメント72-3は、第1の端部83-1と第2の端部83-2とを含む。
第1のセグメント72-1は、垂直支持構造74においてそれぞれの垂直軸線91の周りに水平方向に回転するようにその第1の端部81-1に回転可能に取り付けられる。第2のセグメント72-2は、対応する第1のセグメント72-1の第2の端部81-2においてそれぞれの垂直軸線92の周りに水平方向に回転するようにその第1の端部82-1に回転可能に取り付けられる。第3のセグメント72-3は、その対応する第2のセグメント72-2の第2の端部82-2においてそれぞれの垂直軸線93の周りに水平方向に回転するようにその第1の端部83-1に取り付けられる。
図5Cは、セグメント化された機械的支持アーム72の3つのセグメントが(図面の視点から)右側に完全に延びた状態を示す説明図である。図5Dは、図5Cのそれらの位置に対して、第1のセグメント72-1が垂直軸線91の周りに時計回りに回転し、第2のセグメント72-2が垂直軸線92の周りに反時計回りに回転し、第3のセグメント72-3の回転位置が第2のセグメント72-2に対して変化しない状態を示す説明図である。図5Eは、図5Aのそれらの位置に対して、第1のセグメント72-1が垂直軸線91の周りに反時計回りに回転し、第2のセグメント72-2が垂直軸線92の周りに時計回りに回転し、第3のセグメント72-3の回転位置が第2のセグメント72-2に対して変化しない状態を示す説明図である。
図5F~図5Gは、いくつかの実施形態による、図5C~図5Eの第3のセグメント72-3の特定の詳細を表し、器具マニピュレータとも呼ばれる第3のセグメント72-3を2つの異なる垂直位置で示す説明図である。第3の機械的支持アームセグメント72-3は、第1、第2、第3、及び第4のサブセグメント101~104を含む。第1のサブセグメント101は、第1の端部101-1と第2の端部101-2とを含む。第2のサブセグメント102は、第1の端部102-1と第2の端部102-2とを含む。第3のサブセグメント103は、第1の端部103-1と第2の端部103-2とを含む。第4のサブセグメント104は、第1の端部104-1と第2の端部104-2とを含む。
第1のサブセグメント101は、第2のセグメント72-2の第2の端部82-2においてそれぞれの水平軸線111の周りに垂直方向に回転するようにその第1の端部101-1に回転可能に取り付けられる。第2のサブセグメント102は、第1のサブセグメント101の第2の端部101-2においてそれぞれの水平軸線112の周りに垂直方向に回転するようにその第1の端部102-1に回転可能に取り付けられる。第3のサブセグメント103は、第2のサブセグメント102の第2の端部102-2においてそれぞれの水平軸線113の周りに垂直方向に回転するようにその第1の端部103-1に回転可能に取り付けられる。第4のサブセグメント104は、第3のサブセグメント103の第2の端部103-2においてそれぞれの水平軸線113の周りに垂直方向に回転するようにその第1の端部104-1に回転可能に取り付けられる。いくつかの実施形態によれば、第4のサブセグメント104は、外科的処置中に手術用器具を堅く取り付けるための取付け構造120を含む。
図5Fは、いくつかの実施形態による、第3の機械的支持アームセグメント72-3の4つのサブセグメントが実質的に折り畳まれ又は縮小した構成位置にある状態を示す説明図である。図5Gは、いくつかの実施形態による、第3の機械的支持アームセグメント72-3の4つのサブセグメントが部分的に構成位置にある状態を示す説明図である。より具体的には、図5Gでは、第1のサブセグメント101の水平軸線111の周りの回転位置は、図5Fのその回転位置に対して変化していない。第2のサブセグメント102は、図5Fのその回転位置に対して水平軸線112の周りに時計回りに回転している。第3のサブセグメント103は、図5Fのその回転位置に対して水平軸線113の周りに反時計回りに回転している。第4のサブセグメント104は、図5Fのその回転位置に対して水平軸線114の周りに時計回りに回転している。
図6は、細長いチューブの中心線軸611を有する細長いチューブ610によって結合された先端部650及び基端側制御機構640を含む手術用器具26の側面図である。手術用器具26は、患者の身体内に挿入されるように構成され、且つ外科的又は診断的処置を行うために使用される。手術用器具26の先端部650は、示される鉗子、針ドライバ、焼灼装置、切断ツール、撮像装置(例えば、内視鏡又は超音波プローブ)等の任意の様々なエンドエフェクタ654を提供することができる。手術用エンドエフェクタ654は、開閉する顎部、又は経路に沿って並進するナイフ等の機能的な機械的自由度を含むことができる。図示される実施形態では、エンドエフェクタ654は、エンドエフェクタを細長いチューブの中心線軸611に対して向き合わせるのを可能にする手首652によって細長いチューブ610に結合される。手術用器具26は、永久的なものでも、手術用器具26を操作するように構成された手術システムによって変更可能(updatable)なものでもよい格納された(例えば、器具に関連する半導体メモリに格納された)情報も含むことができる。従って、手術システムは、手術用器具26と手術システムの1つ又は複数の構成要素と間の一方向又は双方向の情報通信を提供し得る。
図7は、いくつかの実施形態による、手術用器具マニピュレータとも呼ばれる第3のアームセグメント72-3の斜視図である。第3のアームセグメント72-3は、手術用器具が設置されていない状態で示されている。第3のアームセグメント72-3は、図5F~図5Gを参照して図示及び説明したように水平軸線111~114の周りに回転可能に取り付けられた第1、第2、第3、及び第4のサブセグメント101~104を含む。第3のアームセグメント72-3は、手術用器具(例えば、手術用器具26)を着脱可能に接続することができる器具キャリッジ75をさらに含む。器具キャリッジ75は、複数の遠隔操作アクチュエータを収容する。各遠隔操作アクチュエータは、アクチュエータ出力705を含む。手術用器具が器具マニピュレータ72-3に設置されると、器具の基端側制御機構(例えば、図6の基端側制御機構640)の1つ又は複数の器具入力(図示せず)は、対応するアクチュエータ出力705に機械的に結合される。一態様では、この機械的結合は直接的であり、アクチュエータ出力705は対応する器具入力に直接的に接触する。別の態様では、この機械的結合は、第3のセグメント/器具マニピュレータ72-3と、関連する手術用器具との間に滅菌バリアを提供するように構成されたドレープの構成要素等の中間インターフェイスを介して生じる。
一態様では、対応する遠隔操作アクチュエータによる1つ又は複数の器具入力の動きは、手術用器具の機械的自由度の動きをもたらす。例えば、一態様では、器具マニピュレータ72-3に設置された手術用器具は、図6に示される手術用器具26である。図6を参照すると、一態様では、対応する遠隔操作アクチュエータによる基端側制御機構640の1つ又は複数の器具入力の動きによって、細長いチューブの中心線軸611の周りで基端側制御機構640に対して細長いチューブ610(及び取り付けられた手首652及びエンドエフェクタ654)を回転させる。別の態様では、対応する遠隔操作アクチュエータによる1つ又は複数の器具入力の動きは、手首652の動きをもたらし、細長いチューブの中心線軸611に対してエンドエフェクタ654を向き合わせる。別の態様では、対応する遠隔操作アクチュエータによる1つ又は複数の器具入力の動きは、エンドエフェクタ654の1つ又は複数の可動要素(例えば、顎部材、ナイフ部材等)の動きをもたらす。従って、器具マニピュレータ26に設置された手術用器具の様々な機械的自由度を、器具キャリッジ75の遠隔操作アクチュエータの動作によって動かすことができる。
記録されたビデオに注釈を付ける
図8は、例示的な手術計画ツール800の概略図を示す。一態様では、手術計画ツール800は、電子医療装置記録データベース830とデータ通信する遠隔操作手術システム850を含む。ここに示される遠隔操作手術システム850は、図4に示される遠隔操作手術システムと同様である。一態様では、電子医療記録データベース830は、特定の病院で治療を受けたことのある患者の医療記録を含む。データベース830は、病院の敷地内に配置されたサーバ上に実装することができる。データベース830に含まれる医療記録エントリは、病院のコンピュータからイントラネット・ネットワークを介してアクセスすることができる。あるいはまた、データベース830は、例えば多数のクラウドデータストレージサービスのうちの1つを使用して、病院から離れた場所に配置されたリモートサーバ上に実装することができる。この場合に、データベース830の医療記録エントリは、クラウドサーバに格納され、インターネットアクセスを有するコンピュータによってアクセスすることができる。
図8は、例示的な手術計画ツール800の概略図を示す。一態様では、手術計画ツール800は、電子医療装置記録データベース830とデータ通信する遠隔操作手術システム850を含む。ここに示される遠隔操作手術システム850は、図4に示される遠隔操作手術システムと同様である。一態様では、電子医療記録データベース830は、特定の病院で治療を受けたことのある患者の医療記録を含む。データベース830は、病院の敷地内に配置されたサーバ上に実装することができる。データベース830に含まれる医療記録エントリは、病院のコンピュータからイントラネット・ネットワークを介してアクセスすることができる。あるいはまた、データベース830は、例えば多数のクラウドデータストレージサービスのうちの1つを使用して、病院から離れた場所に配置されたリモートサーバ上に実装することができる。この場合に、データベース830の医療記録エントリは、クラウドサーバに格納され、インターネットアクセスを有するコンピュータによってアクセスすることができる。
一態様では、外科的処置が、遠隔操作手術システム850を使用して第1の患者に対して行われる。遠隔操作手術システム850に関連する撮像装置は、手術部位の画像を取り込み、取り込んだ画像を外科医コンソールのディスプレイにビデオのフレームとして表示する。一態様では、外科医コンソール52の医療関係者は、外科医コンソール52の入力装置を使用して、表示されたビデオに示される特定の患者の解剖学的構造を強調表示又は注釈付けする。入力装置等の例は、図2に示される制御入力36であり、これは、表示されたビデオにオーバーレイされたグラフィックユーザインターフェイスと関連して動作するカーソルに結合される。グラフィックユーザインターフェイスは、QWERTYキーボード、マウス及び対話型スクリーンディスプレイ等のポインティングデバイス、タッチスクリーンディスプレイ、或いはデータ又はテキスト入力のための他の手段を含むことができる。従って、医療関係者は、表示された画像内の関心のある特定の組織を強調表示する、又はテキスト注釈を入力することができる。
一態様では、手術部位のビデオは、電子機器カート56上に配置されたディスプレイにさらに表示される。一態様では、電子機器カートのディスプレイは、電子機器カートのディスプレイで見るために表示される画像に示される解剖学的構造の特定部分を医療関係者が強調表示し注釈を付けるために使用できるタッチスクリーンユーザインターフェイスである。ユーザは、タッチスクリーンユーザインターフェイスに表示される患者の解剖学的構造の部分にタッチすることによって、表示されている画像の部分を強調表示することができる。さらに、QWERTYキーボードを含むグラフィックインターフェイスを表示画像上にオーバーレイすることができる。ユーザはQWERTYキーボードを使用してテキスト注釈を入力することができる。
一態様では、遠隔操作手術システム850に関連する撮像装置によって取り込まれた手術部位のビデオは、遠隔操作手術システム850によって記録され、リアルタイム又はほぼリアルタイムでユーザに表示されることに加えてデータベース830に格納される。ユーザによってなされた記録されたビデオに関連する強調表示及び/又は注釈もデータベース830に格納することができる。一態様では、ユーザによってなされた強調表示は、データベース830に格納する前に記録されたビデオに埋め込まれる。後で、記録したビデオを視聴用に検索することができる。一態様では、記録されたビデオの視聴者は、強調表示を表示するか、又は表示を抑制するかを選択することができる。同様に、記録されたビデオに関連付けられた注釈もデータベース830に格納することができる。一態様では、ユーザによってなされた注釈は、記録されたビデオをタグ付けするために使用され、その注釈を使用して、記録されたビデオに含まれる主題を特定する手段として提供することができる。例えば、1つの注釈は特定の病状の状態を記述してもよい。この注釈は記録したビデオにタグを付けるために使用される。後で、この病状に関する記録した処置を見たいと望む人は、キーワード検索を使用してビデオを見つけることができる。
保存ビデオの検索
場合によっては、医療関係者が、所与の患者に対して行われた過去の外科的処置のビデオ記録を見ることができることが望ましい。一態様では、病状を治療するために以前に第1の外科的処置を受けた患者は、その後、同じ病状の再発を治療するため、又は第1の外科的処置の手術部位の近くに位置する解剖学的構造を治療するために第2の外科的処置を必要とする。一態様では、第1の外科的処置の手術部位のイベントは、手術部位のビデオ記録に取り込まれ、そのビデオ記録は、患者の電子医療記録の一部としてデータベース830に保管された。患者に対して第2の外科的処置を行う前に、医療関係者はデータベース830の検索を行って、患者の以前の外科的処置のビデオ記録を見つけることができる。
場合によっては、医療関係者が、所与の患者に対して行われた過去の外科的処置のビデオ記録を見ることができることが望ましい。一態様では、病状を治療するために以前に第1の外科的処置を受けた患者は、その後、同じ病状の再発を治療するため、又は第1の外科的処置の手術部位の近くに位置する解剖学的構造を治療するために第2の外科的処置を必要とする。一態様では、第1の外科的処置の手術部位のイベントは、手術部位のビデオ記録に取り込まれ、そのビデオ記録は、患者の電子医療記録の一部としてデータベース830に保管された。患者に対して第2の外科的処置を行う前に、医療関係者はデータベース830の検索を行って、患者の以前の外科的処置のビデオ記録を見つけることができる。
場合によっては、患者に対して外科的処置を行うことを計画している医療関係者にとって、患者と同様の特定の特徴を有する人に対して行われた同様の外科的処置のビデオ記録を見ることができるようにすることが望ましい。一態様では、外科的処置の手術部位のビデオ記録は、各ビデオ記録がデータベース830に保管される前に、患者の年齢、性別、肥満度指数、遺伝情報、患者が受けた処置の種類等のメタデータ情報でタグ付けすることができる。一態様では、ビデオ記録をタグ付けするために使用されるメタデータ情報は、患者のその時点で存在している医療記録から自動的に検索され、次にそのメタデータ情報は、ビデオ記録をデータベース830に保管する前にビデオ記録をタグ付けするために使用される。従って、患者に医療処置を行う前に、医療関係者は、患者と共通の特定の特徴を共有する患者に対して行われた同様の処置のビデオ記録をデータベース830で検索することができる。例えば、医療関係者が、肥満度指数が高い65歳の男性患者に遠隔操作手術システム850を使用して前立腺摘除術を行うことを計画している場合に、医療関係者は、同様に肥満度指数が高く、同様の年齢の他の男性に対して遠隔操作手術システム850を使用して行われた前立腺摘除術の手術部位のビデオ記録をデータベース830で検索することができる。
一態様では、外科的処置のビデオ記録は、データベース830によってオプションのパーソナルコンピュータ820に(破線で示されるように)通信され、外科的処置を行うことを計画している医療関係者に閲覧可能にされる。追加的又は代替的に、以前の外科的処置のビデオ記録は、データベース830によって遠隔操作手術システム850に通信され、術前又は術中に閲覧可能にされ得る。一態様では、ビデオ記録は、遠隔操作手術システム850によって外科医コンソール52に配置されたディスプレイに表示される。別の態様では、第1の外科的処置のビデオ記録は、電子機器カート56に配置されたディスプレイに表示される。
クラウドベースのビデオデータベース
一態様では、データベース830は、クラウドデータストレージサービスを使用してリモートサーバ上に実装され、複数のヘルスケア・プロバイダによってアクセス可能である。図8を参照すると、破線で示されるように、手術計画ツール800は、オプションで(破線で示されるような)遠隔操作手術システム850と(破線で示されるような)パーソナルコンピュータ840とを含む。一態様では、遠隔操作手術システム850及びパーソナルコンピュータ820が第1のヘルスケア・プロバイダに位置しており、遠隔操作手術システム850及びパーソナルコンピュータ840が第2のヘルスケア・プロバイダに位置していることを除いて、遠隔操作手術システム850は遠隔操作手術システム850と同様であり、パーソナルコンピュータ840はパーソナルコンピュータ820と同様である。一態様では、第1の患者は、病状について外科的治療を必要とし、そして第1のヘルスケア・プロバイダで遠隔操作手術システム850を使用して外科的処置を受ける。外科的処置のビデオ記録はデータベース830に保管される。その後、第2の患者が、同じ病状についての外科的治療を必要とし、そして第2のヘルスケア・プロバイダで遠隔操作手術システム850を使用して外科的治療を受けることを計画する。第2の患者に対して外科的処置を行う前に、医療関係者は、安全なインターネット接続を介してデータベース830にアクセスし、同様の処置の手術部位のビデオ記録をデータベース830で検索する。一態様では、第2の患者を治療している医療関係者は、第1の患者の身元について知ることなく、データベース830から第1の患者の外科的処置のビデオ記録を検索することができる。このようにして、第1の患者のプライバシーが守られる。一態様では、第1の患者の外科的処置のビデオ記録は、第1の患者を治療した医療関係者によってなされた強調表示及び/又は注釈を含む。
一態様では、データベース830は、クラウドデータストレージサービスを使用してリモートサーバ上に実装され、複数のヘルスケア・プロバイダによってアクセス可能である。図8を参照すると、破線で示されるように、手術計画ツール800は、オプションで(破線で示されるような)遠隔操作手術システム850と(破線で示されるような)パーソナルコンピュータ840とを含む。一態様では、遠隔操作手術システム850及びパーソナルコンピュータ820が第1のヘルスケア・プロバイダに位置しており、遠隔操作手術システム850及びパーソナルコンピュータ840が第2のヘルスケア・プロバイダに位置していることを除いて、遠隔操作手術システム850は遠隔操作手術システム850と同様であり、パーソナルコンピュータ840はパーソナルコンピュータ820と同様である。一態様では、第1の患者は、病状について外科的治療を必要とし、そして第1のヘルスケア・プロバイダで遠隔操作手術システム850を使用して外科的処置を受ける。外科的処置のビデオ記録はデータベース830に保管される。その後、第2の患者が、同じ病状についての外科的治療を必要とし、そして第2のヘルスケア・プロバイダで遠隔操作手術システム850を使用して外科的治療を受けることを計画する。第2の患者に対して外科的処置を行う前に、医療関係者は、安全なインターネット接続を介してデータベース830にアクセスし、同様の処置の手術部位のビデオ記録をデータベース830で検索する。一態様では、第2の患者を治療している医療関係者は、第1の患者の身元について知ることなく、データベース830から第1の患者の外科的処置のビデオ記録を検索することができる。このようにして、第1の患者のプライバシーが守られる。一態様では、第1の患者の外科的処置のビデオ記録は、第1の患者を治療した医療関係者によってなされた強調表示及び/又は注釈を含む。
コンピュータベースのパターンマッチング及び解析
手術計画ツール800は、コンピュータ実行可能コードの形で実装されるパターンマッチング及び解析アルゴリズムを含み得る。一態様では、パターンマッチング及び解析アルゴリズムは、手術計画ツール800の不揮発性メモリ装置に格納され、データベース830に保管されているビデオ記録を解析するように構成される。前述したように、データベース830に保管された各ビデオ記録は、特定のメタデータ情報でタグ付け及び/又は埋め込まれ得る。このメタデータ情報には、患者の年齢、性別等の患者情報、及び患者の健康状態又は病歴を記述する他の情報を含めることができる。さらに、前述したように、メタデータ情報は、医療関係者によってなされた強調表示又は注釈を含むことができる。一態様では、これらの強調表示及び注釈は、ビデオ記録に埋め込まれ、ビデオとともにデータベース830に保管される。
手術計画ツール800は、コンピュータ実行可能コードの形で実装されるパターンマッチング及び解析アルゴリズムを含み得る。一態様では、パターンマッチング及び解析アルゴリズムは、手術計画ツール800の不揮発性メモリ装置に格納され、データベース830に保管されているビデオ記録を解析するように構成される。前述したように、データベース830に保管された各ビデオ記録は、特定のメタデータ情報でタグ付け及び/又は埋め込まれ得る。このメタデータ情報には、患者の年齢、性別等の患者情報、及び患者の健康状態又は病歴を記述する他の情報を含めることができる。さらに、前述したように、メタデータ情報は、医療関係者によってなされた強調表示又は注釈を含むことができる。一態様では、これらの強調表示及び注釈は、ビデオ記録に埋め込まれ、ビデオとともにデータベース830に保管される。
一態様では、パターンマッチング及び解析アルゴリズムは、データベース830に格納された複数のビデオ記録の間で共有される形状及び色のパターンを識別する画像解析コンポーネントを含む。次に、パターンマッチング及び解析アルゴリズムは、ビデオ記録のこのサブセットに関連するタグ付けされたメタデータを検討し、このサブセット内で、単語又はフレーズがビデオに頻繁に関連付けられているかどうかを判断する。パターンマッチング及び解析アルゴリズムによって行われるこれらの解析は、患者の解剖学的構造、好ましい外科的アプローチ、病状、潜在的な合併症等についての決定を行う際に医療関係者を補助するために使用することができる。
手術計画ツールの使用方法
図9は、手術計画ツールを使用する方法900を示す。一態様では、手術計画ツールは、図8の手術計画ツール800と同様である。910において、医療患者を記述する事実又は特性、例えば患者が罹患している病状が医療装置によって受信される。医療装置は、遠隔操作手術システム(例えば、図1の遠隔操作手術システム10又は図4の遠隔操作手術システム50)に配置されたユーザインターフェイスを介して、或いは図2のパーソナルコンピュータ820と同様のパーソナルコンピュータを介してこの事実又は状況を受信することができる。920において、医療装置は、910で受信した事実又は特徴を使用して、外科的処置の少なくとも1つの関連するビデオ記録を医療装置データベースから検索する。930において、医療装置は、ビデオ記録を使用して手術計画情報を決定する。一態様では、手術計画情報は、記録された処置で使用された器具の種類を含む。940において、医療装置は、930で決定された手術計画情報をユーザに表示する。
図9は、手術計画ツールを使用する方法900を示す。一態様では、手術計画ツールは、図8の手術計画ツール800と同様である。910において、医療患者を記述する事実又は特性、例えば患者が罹患している病状が医療装置によって受信される。医療装置は、遠隔操作手術システム(例えば、図1の遠隔操作手術システム10又は図4の遠隔操作手術システム50)に配置されたユーザインターフェイスを介して、或いは図2のパーソナルコンピュータ820と同様のパーソナルコンピュータを介してこの事実又は状況を受信することができる。920において、医療装置は、910で受信した事実又は特徴を使用して、外科的処置の少なくとも1つの関連するビデオ記録を医療装置データベースから検索する。930において、医療装置は、ビデオ記録を使用して手術計画情報を決定する。一態様では、手術計画情報は、記録された処置で使用された器具の種類を含む。940において、医療装置は、930で決定された手術計画情報をユーザに表示する。
機械的支持アームの位置付け及び手術システムモジュールの位置付け
外科的処置中のそれらの複数のサブセグメント72-1、72-2、72-3の位置付けを含む機械的手術用アーム72の位置付けは、例えば外科的処置のタイプ、患者の解剖学的特徴、患者の体の位置、手術室のレイアウト等の様々な要因に依存し得ることが理解されよう。異なる手術は、異なる外科的切開パターンを伴うことがある。患者の解剖学的構造が異なると、外科的処置で使用される切開部同士の間の間隔が異なる可能性がある。異なる患者は、手術中に手術室のテーブルに対して異なる体の位置又は向きを必要とし得る。手術室のレイアウトが異なると、手術室のレイアウトによってもたらされる物理的な制限に対処するために、機械的手術用アームを再配置する必要があり得る。
外科的処置中のそれらの複数のサブセグメント72-1、72-2、72-3の位置付けを含む機械的手術用アーム72の位置付けは、例えば外科的処置のタイプ、患者の解剖学的特徴、患者の体の位置、手術室のレイアウト等の様々な要因に依存し得ることが理解されよう。異なる手術は、異なる外科的切開パターンを伴うことがある。患者の解剖学的構造が異なると、外科的処置で使用される切開部同士の間の間隔が異なる可能性がある。異なる患者は、手術中に手術室のテーブルに対して異なる体の位置又は向きを必要とし得る。手術室のレイアウトが異なると、手術室のレイアウトによってもたらされる物理的な制限に対処するために、機械的手術用アームを再配置する必要があり得る。
図10A~図10Bは、同じ第1の外科的処置に適した同様の切開パターンを有するが、解剖学的間隔が異なるために切開部同士の間の間隔が異なる、異なる解剖学的寸法を有する例示的な2人の患者1202、1206の例示的な上面図である。図10Aは、より小さい解剖学的寸法を有し、第1の間隔を有する第1のパターンの第1の外科的切開部1204を有する第1の患者1202を表す説明図である。図10Bは、より大きな解剖学的寸法を有し、第2の間隔を有する第1のパターンの第2の切開部1208を有する第2の患者1206を表す説明図である。各患者は同じ手術を受けるので、第1の患者1202の第1の切開部1204と第2の患者1206の第2の切開部1208とのパターンは同様であることが理解されよう。しかしながら、第1の患者1202の第1の切開部1204と第2の患者1206の第2の切開部1208との間の間隔は、2人の患者の解剖学的寸法が異なるために異なる。その複数のサブセグメント72-1、72-2、72-3のそれぞれを含む図5A~図5Gの複数の機械的支持アーム72のそれぞれは、器具26を第1の患者1202の第1の切開部1204内に挿入するように配置し、器具26を第2の患者の第2の切開部に挿入するために異なる位置に設定されることが理解されよう。機械的支持アームの設定情報は、プロセッサ58を使用して、例えば以下でより十分に説明するようにコンピュータ可読記憶装置に記録される。
図11A~図11Bは、互いに異なる解剖学的寸法を有し、同じ第2の外科的処置に適した同様の切開パターン1214、1218を有する例示的な2人の異なる患者1212、1216の例示的な上面図である。第3及び第4の患者1212、1216は、体の大きさが異なることによって解剖学的間隔が異なるために、それら切開部同士の間の間隔が異なる。図11Aに示される第2の外科的処置の切開パターンは、図10A~図10Bに示される第1の外科的処置の切開パターンとは異なることが分かる。図5A~図5Gの複数の機械的支持アーム72の位置は、第1の外科的処置と第2の外科的処置とでは異なることが理解されよう。機械的支持アームの設定情報は、プロセッサ58を使用して、例えば以下でより十分に説明するようにコンピュータ可読記憶装置に記録される。
図12A~図12Bは、同じ外科的処置を受け、同じタイプの手術用器具が外科的切開部内に挿入された、異なる傾斜角位置で手術室テーブル14上に配置された例示的な2人の患者1302、1306の側面図である。図12Aは、手術台14上に横たわっており、頭部、腹部、及び脚部が水平になるように地面に対して平行に整列された例示的な第1の患者1302を示す説明図である。4つの手術用器具が、外科的処置に使用するために、第1の患者の身体の外科的切開部に挿入される。図12Bは、手術台14上に横たわっており、頭部がより高く持ち上げられ、脚部がより低くなるような角度で傾斜された例示的な第2の患者1306を示す説明図である。4つの手術用器具が、外科的処置に使用するために、第2の患者の身体の外科的切開部内に挿入される。その複数のサブセグメント72-1、72-2、72-3のそれぞれを含む図5A~図5Gの複数の機械的支持アーム72のそれぞれは、器具26を第1の患者1202の切開部内に挿入するように配置し、器具26を第2の患者1204の切開部内に挿入するために異なる位置に設定されることが理解されよう。異なる角度の範囲は、例えば第1の患者1302に対して真っ直ぐな0°の範囲、第2の患者1306に対して下向き30度の範囲が使用され得る。そのような場合に、アーム72の運動学を使用して、内視鏡の構成に対応する患者1306のアーム構成を再調整することができる。機械的支持アームの設定情報は、プロセッサ58を使用して、例えば以下でより十分に説明するようにコンピュータ可読記憶装置に記録される。
マスター制御コンソール16、手術用器具トレイ30、電子機器カート24、及び患者側カート54の位置付けを含むような手術システムモジュールの位置付けは、例えば外科的処置のタイプ、手術室のレイアウト、及び手術中の手術室の要員の行動パターン等の様々な要因に依存し得ることが理解されよう。手術室のレイアウトが異なると、手術室内の固定具が異なるために、システムモジュールの位置付けを異なるようにする必要性があり得る。例えば、外科的処置中の要員の効率的且つ安全な移動を容易にするために、手術室の要員の異なる行動パターンは、システムモジュールの異なる位置付けを必要とし得る。
図13A~図13Cは、3つの異なる手術システムモジュールの配置を表す説明図である。図13Aは、手術室が図示されるように配置された固定具F1~F3を含み、手術システムモジュール16、30、24、及び54が図示されるように第1の配置で位置付けされている説明図である。固定具は、例えば、ポール、キャビネット、又は壁等の構造物、或いは電気コンセント等の障害物を含み得る。図13Bは、手術室が図13Aに配置された固定具F1~F3を含み、図示されるように配置された固定具F4も含み、手術システムモジュール16、30、24、及び54が図示されるように第2の配置で位置付けされている説明図である。図13Cは、手術室が図示されるように配置された固定具F5~F7を含み、手術システムモジュール16、30、24、及び54が図示されるように第3の配置で位置付けされている説明図である。
図5A~図5Bを再び参照すると、いくつかの実施形態による、手術室内の物体の位置を感知するための位置センサ1000が示されている。手術中に、位置センサ1000は、患者の位置、手術室の固定具の位置、システムモジュールの位置、及び手術室の要員の位置を感知する。図5A~図5Bは、患者への視線を有するような高さで四隅に配置された位置センサ1000を示す。図5Bでは、4つのセンサ1000のうち2つだけが見える。位置センサは、体表面、手術室テーブル上の患者の骨格の姿勢、及び患者の解剖学的構造に対する手術システムの相対的な姿勢等の患者の解剖学的特徴の位置を示す情報を生成する。いくつかの実施形態では、位置センサは、手術室及びその内在物を走査して室内の品目の位置を決定するレーザ走査センサを含む。いくつかの実施形態では、位置センサ1000は赤外線(IR)走査センサを含む。感知した患者の位置情報、手術室のレイアウト、及びシステムモジュールの位置を示す情報は、プロセッサ58を使用して、例えば以下でより十分に説明するようにコンピュータ可読記憶装置に記録される。いくつかの実施形態では、手術要員は、手術室内の要員を識別するために追跡することができるRFIDタグを身に付けている。
図14は、いくつかの実施形態による、コンピュータ可読記憶装置1004内の記憶アトラス(storage atlas)1002を表す説明図である。記憶アトラス1002は、以前行った外科的処置の例を示す第1の情報構造1006を含む。第2の情報構造1008が、外科的処置を、患者の解剖学的特徴、手術室のテーブル上の患者の配置、及び外科的処置中の機械的支持アームの位置と関連付ける。第3の情報構造1010は、外科的処置を、手術室のレイアウト特徴、外科的処置中の手術室の要員の行動パターン、及び外科的処置中の手術システムモジュール位置と関連付ける。第1の規則情報構造1012は、患者の解剖学的特徴情報及び患者の位置情報を機械的設定制御信号と関連付ける。第2の規則情報構造1014は、手術室のレイアウト情報及び手術室の要員情報をシステムモジュールの位置情報と関連付ける。図15は、いくつかの実施形態によるアトラス1002内に含まれる第2の情報構造1008の例示的な例を表す説明図である。図16は、いくつかの実施形態によるアトラス1002内に含まれる第3の情報構造1010の例示的な例を表す説明図である。
図17は、いくつかの実施形態による、患者の解剖学的特徴情報及び患者の位置情報を機械的支持アームの位置制御信号と関連付けるための例示的な第1の規則情報構造1012を表す説明図である。第1の規則は、第1及び第2のデータ情報構造1006、1008に表される以前の手術からのデータに基づいて作成(develop)される。第1の規則は、患者の解剖学的構造と患者の位置とのパターンを、第1のタイプの外科的処置中に使用するために機械的支持アーム76の位置の設定を制御するために使用される制御信号と相関させる。
より具体的には、例示的な第1のタイプの外科的処置について、第1の規則情報構造1012は、外科的処置シグネチャ(SigST1・・・SigSTl)、患者の解剖学的構造シグネチャ(SigAn1・・・SigAnn)、及び患者の位置シグネチャ(SigPos1・・・SigPosm)を機械的なアーム位置制御信号(CNTLARM1・・・CNTLARMP)に関連付ける。いくつかの実施形態では、患者の解剖学的構造シグネチャは多次元ベクトルを含む。いくつかの実施形態では、患者の解剖学的構造シグネチャは、体重、身長、年齢、人口統計情報、及びコンピュータ断層撮影(CT)、磁気共鳴画像法(MRI)等の患者の術前三次元画像等の患者の健康記録情報を示す。さらに、患者の解剖学的構造シグネチャは、構造化光イメージングシステム、又は飛行時間及び無線周波数イメージング等の他の深さ感知技術を使用した患者の体表面スキャン等の手術計画情報と、上記情報から生成される、所与の構成における患者の身体の変形を推定するために使用することができる幾何又は物理ベースモデルとを含み得る。いくつかの実施形態では、患者の位置シグネチャは多次元ベクトルを含む。いくつかの実施形態では、スキャン(走査)された患者の位置情報は、注入圧、手術室テーブル上の圧力マットからの測定値、コーンビームCT、術中CT又はMRI、表面走査技術、又は複数のカメラからの多視点表面再構成を含む術中イメージング技術によって取得された手術室テーブル上の患者体の三次元モデル等の患者の位置情報を決定するために使用される。いくつかの実施形態によれば、異なる機械的アーム位置制御信号は、患者の解剖学的構造シグネチャと患者の位置シグネチャとの異なる組合せに関連付けられる。患者の位置情報は、患者の身体が手術室内のどこに位置しているかを示す粗い情報として機能する。患者の解剖学的情報は、患者の身体の特定の解剖学的特徴の位置を示す詳細な情報として機能する。
いくつかの実施形態によれば、機械学習技術を使用して、患者の解剖学的特徴シグネチャ及び患者の位置シグネチャに対応する第1の規則を生成することができる。より具体的には、例えば、分類器(classifier)を専門知識と一緒に使用して、患者の解剖学的特徴シグネチャ及び患者の位置シグネチャを機械的アーム位置制御信号と相関させることができる。第1及び第2のデータ情報構造1006、1008内の手術データが、例えば専門家の外科医の入力に基づいて評価され、それらセグメント72-1、72-2、及び72-3のそれぞれの位置及びそれらサブセグメント101~104のそれぞれの位置を含む機械的アーム72の適切な位置を決定する。決定した機械的アームの設定位置を達成するための制御信号が、第1の規則情報構造1012において患者の解剖学的特徴シグネチャ及び患者の位置シグネチャと関連付けられる。いくつかの実施形態によれば、患者の解剖学的特徴シグネチャ及び患者の位置シグネチャを一緒に組み合わせて、制御信号に対応する複合シグネチャを生成することができる。
図18は、いくつかの実施形態による、患者の解剖学的情報、患者の位置情報、及び外科的処置のタイプに少なくとも部分的に基づいて制御信号を生成するプロセス1802を表す例示的なフロー図である。コンピュータプロセッサ58は、いくつかの実施形態に従ってプロセス1802を実行するように構成される。外科的処置のセットアップ中に、規則ブロック1804及び一致(match)ブロック1814は、患者の解剖学的情報、患者の位置情報、及び外科的処置のタイプ、並びに第1の規則情報構造1012からの規則に基づいて制御信号を起動させるかどうかを決定する。
より具体的には、システム10を使用した外科的処置のための機械的支持アーム72のセットアップ中に、規則ブロック1804は、プロセッサ58に入力され得る患者の解剖学的情報1806を受信する。規則ブロック1804は、位置センサ1000を使用して取得された、プロセッサ58に入力される患者の位置情報を受信する。規則ブロック1804は、例えば、プロセッサ58に入力された、切開パターン情報を含み得る手術タイプ情報を受信する。
また、外科的処置中に、制御信号規則記憶ブロック1812は、第1の制御信号規則情報構造1012の第1の規則ブロック部分1012A内から、患者の解剖学的特徴シグネチャ情報、患者の位置シグネチャ情報、及び外科的処置のタイプ情報を規則ブロック1804に提供する。規則ブロック1804は、ブロック1806、1808、1810によってそれぞれ提供された患者の解剖学的特徴、患者の位置、及び外科的処置のタイプ情報を、第1の規則ブロック部分1012Aからの関連する患者の解剖学的特徴シグネチャ、患者の位置シグネチャ、及び手術システムのタイプ情報と比較する。いくつかの実施形態では、コンピュータプロセッサ58は、システム10によって取得された患者の解剖学的特徴情報、患者の位置情報、及び外科的処置のタイプ情報を、制御信号規則情報構造1012の第1の部分1012Aからのシグネチャ及び状態情報と比較するのに適したフォーマットに変換するように構成される。具体的には、いくつかの実施形態では、生の患者の解剖学的特徴/患者の位置/外科的処置のタイプを処理して分類(信号/確率)を導き出し、次にそれを表で調べて、決定した分類に基づいて機械的支持アームの位置を決定する。
決定モジュール1806は、一方で提供される患者の解剖学的特徴、患者の位置、及び外科的処置のタイプ情報と他方で第1の規則ブロック部分1012Aからの規則情報との間で一致が生じるかどうかを判定する。機械学習の実施形態では、患者の解剖学的特徴、患者の位置、及び外科的処置のタイプと規則情報との間の類似性の範囲に基づいて一致が判定されることが理解されよう。こうして、例えば、特定の規則のある閾値制限内にある患者の解剖学的特徴、患者の位置、及び外科的処置のタイプの組合せは、その規則に一致するように決定される。
ブロック1814は、患者の解剖学的特徴、患者の位置、及び外科的処置のタイプ情報の組合せと規則との間に一致があるとの判定に応答して、マッチング規則に対応する制御信号規則情報構造1012の第2の規則部分1012B内から制御信号を起動する。例えば、外科的処置中に受信した患者の解剖学的特徴、患者の位置、及び外科的処置のタイプ情報が第1の部分1012AのSigAn2、SigPos1、及びSigSur1と一致するとの判定に応答して、ブロック1816は、制御信号情報構造1012の第2の部分1012B内から信号CNTLARMS1を起動する。起動された制御信号は、それが情報構造1012内でシグネチャと関連付けられている解剖学的位置、患者の位置、及び外科的処置シグネチャの組合せに対応する値を有する。制御信号によって、機械的支持アーム72をこれらの関連するシグネチャに対応する位置に動かす。より具体的には、いくつかの実施形態によれば、起動された制御信号は、第1~第3のセグメント72-1~72-3のそれぞれの軸線91~93の周りに回転位置の制御された運動を引き起こし、第1~第4のサブセグメント101~104のそれぞれの軸線111~114の周りに回転位置の制御された回転運動を引き起こす値を有する。
図19は、いくつかの実施形態による、手術室のレイアウト情報及び手術室の要員情報をシステムモジュール情報に関連付けるための例示的な第2の規則情報構造1014を表す説明図である。第2の規則は、第1及び第3のデータ情報構造1006、1010に表される以前の手術からのデータに基づいて作成される。第2の規則は、手術室のレイアウトと手術要員の活動とのパターンを、ディスプレイ60に提示され得るシステムモジュールの位置情報と相関させて、外科的処置のセットアップ中に手術システムモジュールの配置に関するガイダンスを提供する。
例示的な第1のタイプの外科的処置について、第2の規則情報構造1014は、手術タイプシグネチャ(SigST1・・・SigSTl)、手術室のレイアウトシグネチャ(SigLT1・・・SigLTn)、及び要員の活動シグネチャ(SigPA1・・・SigPAm)を、ディスプレイスクリーン60上に表示するためにシステムモジュールレイアウト情報の表示画像識別子(ImageID1・・・ImageIDP)と関連付ける。いくつかの実施形態では、手術室のレイアウトシグネチャは多次元ベクトルを含む。いくつかの実施形態では、手術室のレイアウトシグネチャは、固定具の位置、部屋の寸法、取付け点、及びブーム取付け型ライト等の関節式装置のモデルを示す。いくつかの実施形態では、要員の活動シグネチャは多次元ベクトルを含む。いくつかの実施形態では、記録した要員の活動情報は、要員の役割、時空間運動トレース、及び行動履歴を含む。いくつかの実施形態によれば、異なるシステムモジュール位置は、手術室のレイアウトシグネチャと手術室の要員の活動シグネチャとの異なる組合せに関連付けられる。いくつかの実施形態によれば、機械学習技術を使用して第2の規則を生成することができる。より具体的には、例えば、分類器を専門知識と一緒に使用して、手術室のレイアウトシグネチャ及び手術室の要員の活動シグネチャをシステムモジュール位置と相関させることができる。
図20は、いくつかの実施形態による、手術室のレイアウト情報、手術要員の活動情報、及び外科的処置のタイプ情報に少なくとも部分的に基づいて、推奨システムモジュール位置を表すコンピュータ表示画像情報を生成するプロセス2002を表す例示的なフロー図である。コンピュータプロセッサ58は、いくつかの実施形態に従ってプロセス2002を実行するように構成される。外科的処置のセットアップ中に、規則ブロック2004及びマッチングブロック2014は、患者の解剖学的情報、患者の位置情報、及び外科的処置のタイプと、第2の規則情報構造1014からの規則とに基づいて、手術システムモジュールの提案された位置付けを示す画像を表示するかどうかを決定する。
より具体的には、外科的処置のための手術システムモジュール16、24、30、54のセットアップ中に、規則ブロック2004は、プロセッサ58に入力され得る手術室のレイアウト情報2006を受け取る。規則ブロック2004は、プロセッサ58に入力された手術室の要員の活動情報を受信する。規則ブロック2004は、例えばプロセッサ58に入力される、切開パターン情報を含み得る手術タイプ情報を受信する。
また、外科的処置中に、画像規則記憶ブロック2012は、第2の規則情報構造1014の第2の規則ブロック部分1014A内から、患者の手術室のレイアウトシグネチャ情報、要員の活動シグネチャ情報、及び外科的処置のタイプ情報を規則ブロック2004に提供する。規則ブロック2004は、ブロック2006、2008、2010によってそれぞれ提供された手術室のレイアウト、手術要員の活動情報、及び外科的処置のタイプ情報を、第2の規則ブロック部分1014Aからの関連する手術室のレイアウトシグネチャ、要員の活動シグネチャ、及び手術システムのタイプ情報と比較する。いくつかの実施形態では、コンピュータプロセッサ58は、システム10によって取得された手術室のレイアウト情報、手術要員の活動情報、及び外科的処置のタイプ情報を、制御信号規則情報構造1014の第1の部分1014Aからのシグネチャ及び状態情報と比較するのに適したフォーマットに変換するように構成される。
決定モジュール2006は、一方で提供される手術室のレイアウト、要員の活動、及び外科的処置のタイプ情報と他方で第2の規則ブロック部分1014Aからの規則情報との間で一致が生じるかどうかを判定する。機械学習の実施形態では、手術室のレイアウト、要員の活動、及び外科的処置のタイプと規則情報との間の類似性の範囲に基づいて一致が判定されることが理解されよう。こうして、例えば、特定の規則のある閾値制限内にある手術室のレイアウト、要員の活動、及び外科的処置のタイプの組合せは、その規則に一致するように決定される。
ブロック2014は、手術室のレイアウト、要員の活動、及び外科的処置のタイプ情報と規則との間の一致があるとの判定に応答して、マッチング規則に対応する第2の規則情報構造1014の第2の規則部分1014B内から画像信号を起動する。例えば、外科的処置中に受信した手術室のレイアウト、要員の活動、及び外科的処置のタイプ情報が第1の部分1014AのSigOR2、SigAct1、及びSigSur1と一致するとの判定に応答して、ブロック2016は、情報構造1014の第2の部分1014B内から信号IMGA1を起動する。いくつかの実施形態によれば、例えば図13A~図13Cのうちの1つの手術室のレイアウト及びシステムモジュール位置を表す画像等の画像が表示画面60に生成される。
例示的な実施形態を示し説明してきたが、前述した開示において、また場合によっては、広範な修正、変更、及び置換が考えられ、実施形態のいくつかの特徴を他の特徴の対応する使用なしに採用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサ58は、プロセッサ58に動作を実行させるためにプロセッサ58上で実行可能な命令セットを含む記憶装置1004等のメモリ装置に結合される。いくつかの実施形態では、動作は、手術システムのセットアップ中に外科的処置のために患者の位置情報を決定することを含む。動作は、セットアップ中に決定された患者の位置情報とそれぞれの患者の位置シグネチャとの間の一致を判定することをさらに含む。動作は、セットアップ中に、一致したそれぞれの患者の位置シグネチャに対応する、手術システム内の支持アーム制御信号を起動することをさらに含む。
さらに、いくつかの実施形態では、プロセッサ58は、プロセッサ58上で実行可能な命令セットを含む記憶装置1004等のメモリ装置に結合され、プロセッサ58に手術システムのセットアップ中に外科的処置のために手術室のレイアウト情報を決定することを含む動作を実行させる。動作は、セットアップ中に決定された手術室のレイアウト情報とそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャとの間の一致を判定することをさらに含む。動作は、一致したそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成することをさらに含む。
当業者は、多くの変形形態、代替形態、及び修正形態を認識するであろう。こうして、本開示の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定すべきであり、特許請求の範囲は広く且つ本明細書に開示された実施形態の範囲と一致するように解釈することが適切である。
以下に、出願当初の特許請求の範囲の内容を実施例として記載しておく。
[実施例1]
遠隔操作手術システムと共に使用するための方法であって、当該方法は、
前記手術システムのセットアップ中に外科的処置のための患者の位置情報を決定するステップと、
前記セットアップ中に前記決定した患者の位置情報とそれぞれの患者の位置シグネチャとの間の一致を判定するステップと、
前記セットアップ中に、前記手術システム内で、前記一致したそれぞれの患者の位置シグネチャに対応する支持アーム制御信号を起動するステップと、を含む、
方法。
[実施例2]
前記手術システムのセットアップ中に前記外科的処置のための患者の解剖学的特徴の位置情報を決定するステップと、
該決定した患者の解剖学的特徴の位置情報とそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの間の一致を判定するステップと、をさらに含み、
前記起動するステップは、前記手術システム内で、前記一致したそれぞれの患者の位置シグネチャと前記一致したそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの組合せに対応する支持アーム制御信号を起動するステップを含む、実施例1に記載の方法。
[実施例3]
起動された制御信号値に対応する位置に機械的支持アームを動かすステップをさらに含む、実施例1に記載の方法。
[実施例4]
起動された制御信号値に対応する、水平軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすステップをさらに含む、実施例1に記載の方法。
[実施例5]
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすステップをさらに含む、実施例1に記載の方法。
[実施例6]
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすステップと、
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすステップと、をさらに含む、実施例1に記載の方法。
[実施例7]
患者の位置情報を決定するステップは、レーザ位置センサで走査するステップを含む、実施例1に記載の方法。
[実施例8]
患者の位置情報を決定するステップは、赤外線位置センサで走査するステップを含む、実施例1に記載の方法。
[実施例9]
外科的処置を行うための前記手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録するステップと、
前記記録した患者の位置情報及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置に関連付けられるそれぞれの患者の位置シグネチャを決定するステップと、をさらに含む、実施例1に記載の方法。
[実施例10]
外科的処置を行うための前記手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の解剖学的特徴情報を記録し、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録するステップと、
前記記録した患者の解剖学的特徴情報、前記記録した患者の位置情報、及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置と関連付けるための、それぞれの患者の解剖学的特徴シグネチャとそれぞれの患者の位置シグネチャとのそれぞれの組合せを決定するステップと、をさらに含む、実施例2に記載の方法。
[実施例11]
遠隔操作手術システムと共に使用するための方法であって、当該方法は、
前記手術システムのセットアップ中に外科的処置のための手術室のレイアウト情報を決定するステップと、
前記セットアップ中に前記決定された手術室のレイアウト情報とそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャとの間の一致を判定するステップと、
該一致した手術室のレイアウトシグネチャに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成するステップと、を含む、
方法。
[実施例12]
前記手術システムのセットアップ中に前記外科的処置のための要員の活動情報を決定するステップと、
該決定した要員の活動情報とそれぞれの要員の活動シグネチャとの間の一致を判定するステップと、をさらに含み、
画像を生成するステップは、前記一致したそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャと前記一致したそれぞれの要員の活動シグネチャとの組合せに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成するステップを含む、実施例11に記載の方法。
[実施例13]
手術室のレイアウト情報を決定するステップは、レーザ位置センサで走査するステップを含む、実施例11に記載の方法。
[実施例14]
手術室のレイアウト情報を決定するステップは、赤外線位置センサで走査するステップを含む、実施例11に記載の方法。
[実施例15]
外科的処置を行うための前記手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、且つシステムモジュール位置を記録するステップと、
前記記録した手術室のレイアウト情報及び前記記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの手術室のレイアウトに関連付けられるそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャを決定するステップと、をさらに含む、実施例11に記載の方法。
[実施例16]
外科的処置を行うための前記手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、前記セットアップ中に要員の活動情報を記録し、且つ前記セットアップ中にシステムモジュールの位置情報を記録するステップと、
前記記録した手術室のレイアウト情報、前記記録した要員の活動情報、及び記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれのシステムモジュールと関連付けるための、それぞれの手術室のレイアウトシグネチャとそれぞれの要員の活動シグネチャとのそれぞれの組合せを決定するステップと、をさらに含む、実施例12に記載の方法。
[実施例17]
手術用器具及び手術用器具アクチュエータを含む手術システムであって、当該手術システムは、
プロセッサと、
該プロセッサ上で実行可能な命令セットを保持するメモリ装置と、を有しており、
前記命令セットによって当該手術システムに、
当該手術システムのセットアップ中に外科的処置のための患者の位置情報を決定することと、
前記セットアップ中に前記決定した患者の位置情報とそれぞれの患者の位置シグネチャとの間の一致を判定することと、
前記セットアップ中に、当該手術システム内で、一致した患者の位置シグネチャに対応する支持アーム制御信号を起動することと、を含む動作を実行させる、
手術システム。
[実施例18]
前記動作には、
前記手術システムの前記セットアップ中に前記外科的処置のための患者の解剖学的特徴の位置情報を決定することと、
該決定した患者の解剖学的特徴の位置情報とそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの間の一致を判定することとがさらに含まれ、
前記起動することは、当該手術システム内で、前記一致したそれぞれの患者の位置シグネチャと前記一致したそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの組合せに対応する支持アーム制御信号を起動することを含む、実施例17に記載の手術システム。
[実施例19]
前記動作には、起動された制御信号値に対応する位置に機械的支持アームを動かすことがさらに含まれる、実施例17に記載の手術システム。
[実施例20]
前記動作には、起動された制御信号値に対応する、水平軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすことがさらに含まれる、実施例17に記載の手術システム。
[実施例21]
前記動作には、起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすことがさらに含まれる、実施例17に記載の手術システム。
[実施例22]
前記動作には、
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすことと、
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすこととがさらに含まれる、実施例17に記載の手術システム。
[実施例23]
患者の位置情報を決定することは、レーザ位置センサで走査することを含む、実施例17に記載の手術システム。
[実施例24]
患者の位置情報を決定することは、赤外線位置センサで走査することを含む、実施例17に記載の手術システム。
[実施例25]
前記動作には、
外科的処置を行うための当該手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録することと、
前記記録した患者の位置情報、及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置に関連付けられるそれぞれの患者の位置シグネチャを決定することとがさらに含まれる、実施例17に記載の手術システム。
[実施例26]
外科的処置を行うための当該手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の解剖学的特徴情報を記録し、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録することと、
前記記録した患者の解剖学的特徴情報、前記記録した患者の位置情報、及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置と関連付けるための、それぞれの患者の解剖学的特徴シグネチャとそれぞれの患者の位置シグネチャとのそれぞれの組合せを決定することと、をさらに含む、実施例18に記載の手術システム。
[実施例27]
手術用器具及び手術用器具アクチュエータを含む手術システムであって、当該手術システムは、
プロセッサと、
該プロセッサ上で実行可能な命令セットを保持するメモリ装置と、を有しており、
前記命令セットによって当該手術システムに、
当該手術システムのセットアップ中に外科的処置のための手術室のレイアウト情報を決定することと、
前記セットアップ中に前記決定した手術室のレイアウト情報とそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャとの間の一致を判定することと、
該一致した手術室のレイアウトシグネチャに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成することと、を含む動作を実行させる、
手術システム。
[実施例28]
当該手術システムのセットアップ中に前記外科的処置のための要員の活動情報を決定することと、
該決定した要員の活動情報とそれぞれの要員の活動シグネチャとの間の一致を判定することと、をさらに含み、
画像を生成することは、前記一致したそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャと前記一致したそれぞれの要員の活動シグネチャとの組合せに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成することを含む、実施例27に記載の手術システム。
[実施例29]
手術室のレイアウト情報を決定することは、レーザ位置センサで走査することを含む、実施例27に記載の手術システム。
[実施例30]
手術室のレイアウト情報を決定するステップは、赤外線位置センサで走査するステップを含む、実施例27に記載の手術システム。
[実施例31]
外科的処置を行うための当該手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、且つシステムモジュール位置を記録することと、
前記記録した手術室のレイアウト情報、及び記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの手術室のレイアウトに関連付けられるそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャを決定することと、をさらに含む、実施例27に記載の手術システム。
[実施例32]
外科的処置を行うための当該手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、前記セットアップ中に要員の活動情報を記録し、且つ前記セットアップ中にシステムモジュールの位置情報を記録することと、
前記記録した手術室のレイアウト情報、前記記録した要員の活動情報、及び前記記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれのシステムモジュールに関連付けるための、それぞれの手術室のレイアウトシグネチャとそれぞれの要員の活動シグネチャとのそれぞれの組合せを決定することと、をさらに含む、実施例28に記載の手術システム。
[実施例1]
遠隔操作手術システムと共に使用するための方法であって、当該方法は、
前記手術システムのセットアップ中に外科的処置のための患者の位置情報を決定するステップと、
前記セットアップ中に前記決定した患者の位置情報とそれぞれの患者の位置シグネチャとの間の一致を判定するステップと、
前記セットアップ中に、前記手術システム内で、前記一致したそれぞれの患者の位置シグネチャに対応する支持アーム制御信号を起動するステップと、を含む、
方法。
[実施例2]
前記手術システムのセットアップ中に前記外科的処置のための患者の解剖学的特徴の位置情報を決定するステップと、
該決定した患者の解剖学的特徴の位置情報とそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの間の一致を判定するステップと、をさらに含み、
前記起動するステップは、前記手術システム内で、前記一致したそれぞれの患者の位置シグネチャと前記一致したそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの組合せに対応する支持アーム制御信号を起動するステップを含む、実施例1に記載の方法。
[実施例3]
起動された制御信号値に対応する位置に機械的支持アームを動かすステップをさらに含む、実施例1に記載の方法。
[実施例4]
起動された制御信号値に対応する、水平軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすステップをさらに含む、実施例1に記載の方法。
[実施例5]
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすステップをさらに含む、実施例1に記載の方法。
[実施例6]
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすステップと、
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすステップと、をさらに含む、実施例1に記載の方法。
[実施例7]
患者の位置情報を決定するステップは、レーザ位置センサで走査するステップを含む、実施例1に記載の方法。
[実施例8]
患者の位置情報を決定するステップは、赤外線位置センサで走査するステップを含む、実施例1に記載の方法。
[実施例9]
外科的処置を行うための前記手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録するステップと、
前記記録した患者の位置情報及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置に関連付けられるそれぞれの患者の位置シグネチャを決定するステップと、をさらに含む、実施例1に記載の方法。
[実施例10]
外科的処置を行うための前記手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の解剖学的特徴情報を記録し、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録するステップと、
前記記録した患者の解剖学的特徴情報、前記記録した患者の位置情報、及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置と関連付けるための、それぞれの患者の解剖学的特徴シグネチャとそれぞれの患者の位置シグネチャとのそれぞれの組合せを決定するステップと、をさらに含む、実施例2に記載の方法。
[実施例11]
遠隔操作手術システムと共に使用するための方法であって、当該方法は、
前記手術システムのセットアップ中に外科的処置のための手術室のレイアウト情報を決定するステップと、
前記セットアップ中に前記決定された手術室のレイアウト情報とそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャとの間の一致を判定するステップと、
該一致した手術室のレイアウトシグネチャに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成するステップと、を含む、
方法。
[実施例12]
前記手術システムのセットアップ中に前記外科的処置のための要員の活動情報を決定するステップと、
該決定した要員の活動情報とそれぞれの要員の活動シグネチャとの間の一致を判定するステップと、をさらに含み、
画像を生成するステップは、前記一致したそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャと前記一致したそれぞれの要員の活動シグネチャとの組合せに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成するステップを含む、実施例11に記載の方法。
[実施例13]
手術室のレイアウト情報を決定するステップは、レーザ位置センサで走査するステップを含む、実施例11に記載の方法。
[実施例14]
手術室のレイアウト情報を決定するステップは、赤外線位置センサで走査するステップを含む、実施例11に記載の方法。
[実施例15]
外科的処置を行うための前記手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、且つシステムモジュール位置を記録するステップと、
前記記録した手術室のレイアウト情報及び前記記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの手術室のレイアウトに関連付けられるそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャを決定するステップと、をさらに含む、実施例11に記載の方法。
[実施例16]
外科的処置を行うための前記手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、前記セットアップ中に要員の活動情報を記録し、且つ前記セットアップ中にシステムモジュールの位置情報を記録するステップと、
前記記録した手術室のレイアウト情報、前記記録した要員の活動情報、及び記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれのシステムモジュールと関連付けるための、それぞれの手術室のレイアウトシグネチャとそれぞれの要員の活動シグネチャとのそれぞれの組合せを決定するステップと、をさらに含む、実施例12に記載の方法。
[実施例17]
手術用器具及び手術用器具アクチュエータを含む手術システムであって、当該手術システムは、
プロセッサと、
該プロセッサ上で実行可能な命令セットを保持するメモリ装置と、を有しており、
前記命令セットによって当該手術システムに、
当該手術システムのセットアップ中に外科的処置のための患者の位置情報を決定することと、
前記セットアップ中に前記決定した患者の位置情報とそれぞれの患者の位置シグネチャとの間の一致を判定することと、
前記セットアップ中に、当該手術システム内で、一致した患者の位置シグネチャに対応する支持アーム制御信号を起動することと、を含む動作を実行させる、
手術システム。
[実施例18]
前記動作には、
前記手術システムの前記セットアップ中に前記外科的処置のための患者の解剖学的特徴の位置情報を決定することと、
該決定した患者の解剖学的特徴の位置情報とそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの間の一致を判定することとがさらに含まれ、
前記起動することは、当該手術システム内で、前記一致したそれぞれの患者の位置シグネチャと前記一致したそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの組合せに対応する支持アーム制御信号を起動することを含む、実施例17に記載の手術システム。
[実施例19]
前記動作には、起動された制御信号値に対応する位置に機械的支持アームを動かすことがさらに含まれる、実施例17に記載の手術システム。
[実施例20]
前記動作には、起動された制御信号値に対応する、水平軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすことがさらに含まれる、実施例17に記載の手術システム。
[実施例21]
前記動作には、起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすことがさらに含まれる、実施例17に記載の手術システム。
[実施例22]
前記動作には、
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすことと、
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすこととがさらに含まれる、実施例17に記載の手術システム。
[実施例23]
患者の位置情報を決定することは、レーザ位置センサで走査することを含む、実施例17に記載の手術システム。
[実施例24]
患者の位置情報を決定することは、赤外線位置センサで走査することを含む、実施例17に記載の手術システム。
[実施例25]
前記動作には、
外科的処置を行うための当該手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録することと、
前記記録した患者の位置情報、及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置に関連付けられるそれぞれの患者の位置シグネチャを決定することとがさらに含まれる、実施例17に記載の手術システム。
[実施例26]
外科的処置を行うための当該手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の解剖学的特徴情報を記録し、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録することと、
前記記録した患者の解剖学的特徴情報、前記記録した患者の位置情報、及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置と関連付けるための、それぞれの患者の解剖学的特徴シグネチャとそれぞれの患者の位置シグネチャとのそれぞれの組合せを決定することと、をさらに含む、実施例18に記載の手術システム。
[実施例27]
手術用器具及び手術用器具アクチュエータを含む手術システムであって、当該手術システムは、
プロセッサと、
該プロセッサ上で実行可能な命令セットを保持するメモリ装置と、を有しており、
前記命令セットによって当該手術システムに、
当該手術システムのセットアップ中に外科的処置のための手術室のレイアウト情報を決定することと、
前記セットアップ中に前記決定した手術室のレイアウト情報とそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャとの間の一致を判定することと、
該一致した手術室のレイアウトシグネチャに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成することと、を含む動作を実行させる、
手術システム。
[実施例28]
当該手術システムのセットアップ中に前記外科的処置のための要員の活動情報を決定することと、
該決定した要員の活動情報とそれぞれの要員の活動シグネチャとの間の一致を判定することと、をさらに含み、
画像を生成することは、前記一致したそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャと前記一致したそれぞれの要員の活動シグネチャとの組合せに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成することを含む、実施例27に記載の手術システム。
[実施例29]
手術室のレイアウト情報を決定することは、レーザ位置センサで走査することを含む、実施例27に記載の手術システム。
[実施例30]
手術室のレイアウト情報を決定するステップは、赤外線位置センサで走査するステップを含む、実施例27に記載の手術システム。
[実施例31]
外科的処置を行うための当該手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、且つシステムモジュール位置を記録することと、
前記記録した手術室のレイアウト情報、及び記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの手術室のレイアウトに関連付けられるそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャを決定することと、をさらに含む、実施例27に記載の手術システム。
[実施例32]
外科的処置を行うための当該手術システムの1つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、前記セットアップ中に要員の活動情報を記録し、且つ前記セットアップ中にシステムモジュールの位置情報を記録することと、
前記記録した手術室のレイアウト情報、前記記録した要員の活動情報、及び前記記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれのシステムモジュールに関連付けるための、それぞれの手術室のレイアウトシグネチャとそれぞれの要員の活動シグネチャとのそれぞれの組合せを決定することと、をさらに含む、実施例28に記載の手術システム。
Claims (1)
- 方法であって、当該方法は、
手術システムのセットアップのための手術室のレイアウト情報を受信するステップと、
前記手術室のレイアウト情報と手術室のレイアウトシグネチャとの間の一致を判定するステップと、
該一致した手術室のレイアウトシグネチャに少なくとも部分的に基づいて、手術システムの位置付けを表す画像を生成するステップと、を含む、
方法。
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