JP6559956B2 - 内視鏡手術における超音波プローブのロボット誘導 - Google Patents

Description

本開示はロボット誘導（robotic guidance）に関し、より具体的には、医用撮像のためのロボット誘導（robotically guided）超音波プローブに関する。

冠動脈バイパス手術は、病的冠動脈を身体の他の部分から移植した動脈を用いて短くする（abridged）手術である。低侵襲バイパス手術では、１）動脈が脂肪組織で覆われているか又は心筋内を走り得るためにそれらが内視鏡画像内で見えなくなること、及び２）ポートを介して行える動作が限られているため、心臓の特定領域に手動で到達するのが困難であることという要因から、動脈へのアクセスが制限される。これらの要因は低侵襲バイパス手術での術中超音波の使用を制限する。
「低侵襲ロボット手術システムのためのインタラクティブユーザーインターフェイス」と題するＤｉＭａｉｏらの米国特許出願第２００９／００３６９０２号は、低侵襲手術システムに関する。「手術システム」と題するＯｍｏｒｉの米国特許出願第２００９／０１９２５１９号は、マニピュレータ及びエンドスコープを用いて患者に手術を行う手術システムに関する。「手術野で手術器具を追跡するための撮像システム」と題するＣｉｎｑｕｉｎらの米国特許出願第２０１１／０１３０６５９号は、動物の体のボリューム内の手術部位で少なくとも１つの手術器具をモニタリングする撮像システムに関する。

本原理（present principles）によれば、手術用のロボット誘導のためのシステム及び方法は、ポートを通って目標に移動するように構成されたロボットを有するロボットシステムを含む。ロボットシステムは、ある場所への経路に沿って該ロボットを誘導するのに用いられる視覚的構成要素を含む。前記場所は前記ロボットの位置及び向きに従って定義される。前記場所で超音波画像を収集させるために、超音波プローブが前記ロボットによって前記場所に誘導される。

手術用のロボット誘導のための他のシステムは、ある場所へのポートを通って目標に移動するように構成されたロボットを有するロボットシステムを含む。ロボットシステムは、前記場所で超音波画像を収集させるために該ロボットによって前記場所に誘導される超音波プローブを含む。受動アームは視覚的構成要素に連結され、該視覚的構成要素を前記場所に別途誘導するのに用いられる。前記場所は前記ロボットの位置及び向きに従って定義される。

手術用のロボット誘導のための方法は、視覚的誘導構成要素を有するロボットを導入してポートを通って目標に移動させる工程；前記ロボットの前記目標の場所への経路を定義する工程；及び前記ロボットの位置及び向きに従って、超音波プローブを前記経路に沿って誘導して、前記経路に沿った位置で該超音波プローブに超音波画像を収集させる工程；を含む。

手術用のロボット誘導のための他の方法は、第１のポートを通って目標に移動するように構成されたロボットを導入する工程；前記ロボットにより超音波プローブをある場所に誘導して、該超音波プローブに該場所で超音波画像を収集させる工程；及び第２のポートを通って視覚的構成要素を前記場所に別途誘導する工程；を含み、前記場所は前記ロボットの位置及び向きに従って定義される。

下記の図面を参照しながら、以下の好ましい実施形態の説明で本開示を詳細に提示する。

図１は、例示の一実施形態に係る、手術用のロボット誘導のためのシステムを示すブロック／フロー図である。 図２は、例示の一実施形態に係る、ロボットが視覚的構成要素と超音波プローブとを時を異にして運ぶロボットシステムを示す概略図である。 図３は、例示の一実施形態に係る、血管に沿ってマッピングされた経路と、該経路上のある地点で撮像された例示の超音波画像とを示す図である。 図４は、例示の一実施形態に係る、ロボットがカメラと超音波プローブとを同時に運ぶロボットシステムを示す概略図である。 図５は、例示の一実施形態に係る、内視鏡と、手術位置に伸長可能か又は調整可能な超音波プローブとを同時に運ぶロボットシステム用の筐体又は固定具を示す概略図である。 図６は、例示の一実施形態に係る、ロボットが、視覚的構成要素を別途運ぶ受動アームと超音波プローブとを運び、ロボットと受動アームとが別々のポートから展開されるロボットシステムを示す概略図である。 図７は、例示の実施形態に係る、超音波画像を収集するための手術用のロボット誘導のための方法を示すフローチャートである。 図８は、他の例示の実施形態に係る、超音波画像を収集するための手術用のロボット誘導のための方法を示すフローチャートである。

本原理によれば、ロボット操作された（robotically stirred）超音波プローブを用いることで、低侵襲手術、特に低侵襲バイパス手術で、腔内の血管、特に冠動脈の超音波（ＵＳ）走査を可能にするシステム、装置及び方法が提供される。このように、冠動脈バイパス手術での血管再開術が成功したかどうかの評価が、超音波プローブを用いて即座に行われる。低侵襲手術では、ポートを介して器具を取り扱うのが難しいことを考えれば、この工程は非常に複雑である。また、冠動脈が心筋内にあるか又は線維脂肪組織（fibrous-fatty tissue）に覆われている場合には、それらが目に見えないことがある。米国だけで年間約５００，０００件の冠動脈バイパス手術が行われている。これらの手術の殆どは２つ以上の血管に対して行われる。本原理は、内視鏡の支援による（endoscopically assisted）ロボット技術を補完する超音波走査を提供する。ロボットは、ポートによる制約や他の条件の影響を受けない再現可能な器具取り付け位置（repeatable instrument mounting position）を提供する。

一実施形態では、ロボットによる内視鏡の支援は、内視鏡を超音波プローブに交換できるように構成されている。他の実施形態では、超音波プローブを有するロボットは、ポートの１つ以上でカメラ、器具又は実際の超音波プローブを用いて視覚的フィードバックを提供する。

さらに他の実施形態では、内視鏡及び超音波プローブは１つの機械的な固定具（mechanical fixture）内に配置され、該機械的固定具は、超音波プローブが該固定具に沿って作動できるようにする。内視鏡モードでは、超音波プローブは格納されて非作動状態にある。ユーザーが調査する領域又は動脈を選択すると、超音波プローブが固定具から出て音響結合（acoustic coupling）し、画像データを収集する。さらに別の実施形態では、内視鏡がそのままの状態（intact）にあるなかで、超音波プローブが器具ポートを介して導入され、ロボットが内視鏡から切り離されて超音波プローブに取り付けられる。これらの例示の実施形態の全てで、ユーザーは超音波プローブのために手動経路を選択するか又は内視鏡画像におけるオーバーレイから経路（例えば、動脈）を選択することができる。

なお、本発明を医療器具の観点から説明するが、本発明の教示はそれよりもっと広く、複雑な生体系又は機械系を追跡するか又は分析するのに用いられる任意の器具に適用可能である。特に、本原理は、生体系の内部での追跡処置（tracking procedure）、肺、心臓、胃腸管、排せつ器、脳、血管といった身体の全ての領域での処置等に適用可能である。図面に示す要素は、ハードウェア及びソフトウェアの様々な組み合わせで実施されることがあり、１つの要素又は複数の要素において組み合わされ得る機能を提供し得る。

図面に示す様々な要素の機能は、専用のハードウェアに加えて、適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行可能なハードウェアを用いることによって提供され得る。これらの機能がプロセッサによって提供される場合、これらの機能は１つの専用のプロセッサにより、１つの共有プロセッサにより、又は一部が共有可能な複数の個々のプロセッサにより提供され得る。さらに、「プロセッサ」又は「コントローラ」という用語が明示的に使用されていても、該用語はソフトウェアを実行可能なハードウェアのことのみを意味するのではなく、限定されないがデジタルシグナルプロセッサ（「ＤＳＰ」）ハードウェア、ソフトウェアを記憶するための読取専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、不揮発性ストレージ等を含意し得ると解釈すべきである。

さらに、本発明の原理、態様及び実施形態並びにそれらの具体例の記載のために本明細書で用いた表現の全ては、本発明の原理、態様及び実施形態並びにそれらの具体例の構造的同等物及び機能的同等物の双方を包含することを意図している。それに加えて、そのような同等物は、現在公知な同等物に加えて将来開発される同等物（即ち、構造に関係なく同一の機能を行う、開発される任意の要素）の双方を含むことを意図している。そのため、当業者であれば、例えば、本明細書に関連して示すブロック図は、本発明の原理を具現化した例示のシステムコンポーネント及び／又は回路の概念図を表していることが分かる。同様に、どのフローチャート、フロー図等も、コンピュータ可読記憶媒体内で実質的に表現され、故にコンピュータ又はプロセッサ（そのようなコンピュータ又はプロセッサが明確に示されているかどうかに関わらず）によって実行され得る様々な処理を表わすことが分かる。

さらに、本発明の実施形態は、コンピュータ若しくは任意の命令実行システムによって使用されるか又はそれに関連して使用されるプログラムコードを提供するコンピュータ使用可能記憶媒体又はコンピュータ可読記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品の形態を取り得る。この説明のために、コンピュータ使用可能記憶媒体又はコンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、命令実行装置若しくは命令実行デバイスによって使用されるか又はそれに関連して使用されるプログラムを含むか、記憶するか、やりとりを行うか、伝達するか又は伝送し得る任意の装置であり得る。前記の媒体は、電子システム、磁気システム、光学システム、電磁システム、赤外線システム又は半導体システム（又は装置若しくはデバイス）又は伝搬媒体であり得る。コンピュータ可読媒体の例としては、半導体メモリ若しくは固体メモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、剛性磁気ディスク及び光ディスクが挙げられる。現在の光ディスクの例としては、ＣＤ-ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ及びブルーレイ（商標）が挙げられる。

ここで図面（同様の参照符号は同一又は同様の要素を示す）を参照して、先ず、図１は医療処置を行うためのシステム１００の説明図である。システム１００はワークステーション又はコンソール１１２を含み得る。ワークステーション又はコンソール１１２から処置を監督及び管理する。ワークステーション１１２は、プロセッサ１１４と、プログラム及びアプリケーションを記憶するためのメモリ１１６とを１つ以上含むことが好ましい。メモリ１１６は、機構又はロボットシステム１２２の位置又は向きを繰り返し制御するためにサーボ、アクチュエータ等を制御するように構成されたロボット制御モジュール１１５を記憶し得る。ロボットシステム１２２は、位置精度を確実にするためにフィードバック信号を提供する１つ以上の検出／追跡装置１２６と、ロボット又はリンク１２４と、ロボット１２４を適切に動作させるための他の装置又はセンサとを含み得る。そのような装置１２６は、光ファイバーセンサ、エンコーダ、電磁トラッキング等を含み得る。１つ以上の装置１２６からのフィードバックを解釈するために、検出／追跡モジュール１２８が設けられ得る。一実施形態では、検出／追跡モジュール１２８は、ロボット１２４に関連する変形、偏向及び他の変化を再構成するために検出装置１２６又はロボットシステム１２２からの信号フィードバックを用いるように構成されている。

撮像システム１１０が用いられる場合、ワークステーション１１２は、対象の内部画像を見るためのディスプレイ１１８を含み得る。撮像システム１１０の例としては、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システム、蛍光透視システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、超音波（ＵＳ）等が挙げられる。ディスプレイ１１８は、ユーザーがワークステーション１１２及びその構成要素や機能とのやりとりを行えるようにもする。これは、インターフェイス１２０によってさらに容易となり得る。インターフェイス１２０は、ユーザーがワークステーション１１２とのやりとりを行えるようにキーボード、マウス、ジョイスティック又は他の任意の周辺機器若しくはコントローラを含み得る。

撮像システム１１０は、術前の画像データ又は術中のリアルタイム画像データを収集するために設けられ得る。術前の撮像は、処置に先立って他の施設や他の場所等で行われ得る。画像１１１はメモリ１１６に記憶され得る。画像１１１は、患者又は経路システム（pathway system）の術前の３次元画像ボリュームを含み得る。

医療器具１０２は細長いことが好ましく、その例としてカテーテル、ガイドワイヤ、内視鏡、プローブ、ロボット、電極、フィルタ装置、バルーン装置又は他の医療用部品等が挙げられる。一実施形態では、医療器具１０２として内視鏡が用いられ、該内視鏡がロボット１２４を用いて患者内のある位置に誘導される。所望の位置に達すると、ロボット１２４からのフィードバックが記憶され、その後のアクティビティでも当該位置が再び確実に得られるようにされ得る。一実施形態では、ある場所を探すのに内視鏡（１０２）が用いられる。そして内視鏡（１０２）が取り外されて、ロボット１２４によって超音波（ＵＳ）プローブ１２５が同じ場所に設置される。この時、超音波プローブ１２５は組織と接触した状態で設置されており、内視鏡を用いて決定した場所に対応する領域の撮像が可能になる。ロボット１２４が用いられるため、前記場所が超音波プローブ１２５によって繰り返し得られる。内視鏡画像に動脈樹を重ね合わせる方法を用いて、動脈が画像内で見えるようにしてもよい。ロボットナビゲーションのためにこれらのオーバーレイを用いて、点位置（point location）を確実に再現できるようにしてもよい。ロボット１２４は、内視鏡画像内の動脈経路を追跡し得る。他のロボットナビゲーション技法も使用できる。

多くの実施形態では、器具１０２及びプローブ１２５がポート１３４、例えば胸腔へのポート等を介して患者１３０の体内に導入される。血管の機能を評価するために、冠動脈バイパス手術で術中超音波（ＵＳ）が用いられ得る。バイパスが完了する前に動脈プラークの位置を検出するのに又はバイパスを設けた後でバイパス、大動脈若しくは他の冠動脈を通る血流を評価するのに超音波が用いられ得る。超音波プローブ１２５は無菌の鞘上に配置されるか又は該鞘内に入れられ、超音波画像を収集するために心臓の表面上に移動される。低侵襲バイパス手術は、小さなポート１３４（例えば、完全な内視鏡的処置の場合では５ｍｍ〜直接的な低侵襲バイパス手術（minimally invasive direct bypass surgery）の場合では５０〜６０ｍｍ）を介して行われる。本原理は、超音波プローブ１２５をロボット操作して、動脈及び他の関心領域を系統的に走査することを含む。ロボット１２４は撮像プローブ１２５を保持して、内視鏡画像又は計画した経路に従って該プローブを展開する。ロボット１２４は、患者１３０の胸の表面（例えば、ポート１３４を介して）又は他のエントリーポイントにおける支点の周りを動くことが可能な任意の種類の作動装置であり得る。ロボット１２４は、超音波プローブ１２５及び視覚的構成要素（例えば、カメラ、内視鏡等）のうちの１つ以上を目標１３２に運ぶ。このように、繰り返し得られた同じ位置から、目標を視覚的且つ超音波的に分析することができる。ロボット１２４は、同じ場所でも（ロボットを用いなければ）曖昧となる所（same otherwise obstructed location）から、超音波撮像及び視覚撮像を実現し得る高精度な座標を提供する。

図２を参照して、一実施形態に係る、撮像装置２０２を含む例示のロボットシステム２００を示す。この実施形態では、ロボット２２４は内視鏡（２０２）を操作する。内視鏡を超音波プローブ（２０２）に交換することにより、追加の機能がもたらされる。撮像装置２０２を一般的に示しており、該撮像装置はロボット２２４（図１のロボット１２４と同じものであり得る）から取り外しが可能である。装置２０２は取り外し可能な内視鏡又は取り外し可能な超音波トランスデューサーであり得る。ポートを介して内視鏡を設置した状態で、外科医又はユーザーは、例えば図３に示す内視鏡画像上で経路を選択する。

図３を参照して、内視鏡画像３０２内で経路３００が特定され、該経路の上にオーバーレイ３０４が配置されている。前記経路を選択するためにユーザーインターフェース１２０が用いられ得る。外科医は、手動で選択した曲線（manually selected curve）、動脈／血管等であり得る経路を選択する。例えば、経路３００は術前画像等において選択された血管を含み得る。

内視鏡を超音波プローブに交換し、一連の画像を収集する超音波プローブで前記経路を追跡する。各画像は前記経路上の点に関連付けられている。この工程が完了した後、ユーザーは異なる超音波画像を選択するために、前記経路上に仮想点３０６をスライドさせることができる。挿入画３１０は、仮想点３０６で撮像された超音波画像を示す。

経路３００は、例えばコンピュータマウスを用いて手入力で規定することが可能であり、あるいは術前の冠動脈のオーバーレイから動脈として選択することができる。さらに、経路３００を術前画像（１１１、図１）（例えば、動脈又は一連の目標物）上で選択してそれを現在の内視鏡画像に移して、内視鏡をロボット制御するのに用いることができる。経路３００は術前画像（１１１、図１）上で選択され、その後に内視鏡画像３０２にマッピングされ得る。

再び図２を参照して、経路３００を選択した後に、内視鏡を超音波プローブに交換する。ロボット２２４は、目標に向けてプローブ２０２を移動させて音響連結を得る。これは、力制御若しくは超音波画像に関連する他の方法を用いて自動的に又は外科医がある入力装置（図１のユーザーインターフェース１２０のマウス、ジョイスティック又はコントローラ等）を用いることで行うことができる。

一例では、ロボット２２４のエンドエフェクタ２２６に対して予め定義した特定の形で位置する超音波プローブの深さを知ることで、エンドエフェクタ２２６と超音波プローブ画像との関係を定義して、ロボット２２４からの構造の深さを超音波画像から得るようにする方法が用いられる。超音波プローブが心臓又は他の目標の近くに正確に設置されると、ロボット２２４はプローブを所定の経路に沿って移動させる。超音波プローブ（２０２）が移動するため、経路に対するプローブ（２０２）の位置が分かる。画像を全て収集した後、ユーザーは、経路上でスライド機能を用いるか又は特定の点を選択することにより（例えば、ディスプレイ１１８及びインターフェイス１２０を有するワークステーション１１２を用いて）経路（３００）を再現することができる。それに加えて、ロボット２２４はプローブ（２０２）を別の方向に動かして、生体構造（anatomy）に対して別の平面内で画像を得ることができる。これは、ターゲット構造等の冠状画像及び矢状画像の双方の断面の撮像を可能にする。

図４を参照して、他の実施形態では、超音波プローブ４０２がロボット４２４のエンドエフェクタ４２６に接続される。それに加えて、１つ以上のカメラ４１０が加えられている。ロボット４０２が動いている間、超音波プローブ４０２及び手術領域の視覚的フィードバックがもたらされ得る。カメラ４１０は、例えば、小型のカメラ４１０を超音波プローブ４０２に取り付けることによって加えることができ、これによってターゲット構造の超音波画像に連結された視覚的フィードバックが提供され得る。ロボット４２４は超音波プローブ４０２を保持し、それを所定の経路に沿って移動させて、プローブ４０２に取り付けられたカメラ４１０を用いてプローブ４０２の視覚的フィードバックを提供する。視覚的画像４１２及び超音波画像４１４の双方を組み合わせることができ又は外科医又はユーザーに対して個別に示すことができる。

図５を参照して、筐体又は固定具（fixture）５０２の３つの説明図（views）を示す。第１の説明図５２０は、内視鏡５０４が用いられる内視鏡モードを示す。第２の説明図５２２は、超音波画像を集めるために超音波プローブ５０８が伸長された超音波モードを示す。第３の説明図５２４は筐体５０２の前面を示す。この実施形態では、内視鏡５０４及び超音波プローブ５０８が１つの固定具５０２内に含まれている。図示の実施形態では、プローブ５０８は、固定具５０２の長軸に沿って摺動できるようになっている。超音波プローブ５０８及び内視鏡５０４は、超音波プローブ５０８が筐体５０２に対して移動して、組織と接触して画像を取得できるような状態で固定具又は筐体５０２内に配置されている。

内視鏡モード（説明図５２０）では、超音波プローブ５０８は格納され非作動状態にある。経路が選択されると、超音波プローブ５０８は組織カプリング（tissue coupling）が得られるまで外方に動かされる（説明図５２２）。超音波プローブ５０８が作動され、上述のように画像の収集が行われる。１つの利点は、超音波画像の収集の間に内視鏡５０４によって視覚的フィードバックが提供されるという点である。この実施形態では、より大きな筐体又は固定具５０２に対応するためにより大きなポートが必要になることがある。寸法の大きなポートを用いることなく、非常に小型の超音波プローブを内視鏡と共に導入することも可能であり得る。

図６を参照して、他の実施形態では２つの小さな器具ポート６１２及び６１４が用いられる。この実施形態では、内視鏡６０４が受動保持アーム（passive holding arm）６１６を用いて固定されているか又は器具ポート６１２を介して人によって保持されている。受動保持アーム６１６は、カテーテル、押し棒、ワイヤ等の器具を任意数含み得る。ロボット６２４は超音波プローブ６０２を備え、器具ポート６１４を通って導入されている。内視鏡６０４とプローブ６０２とは別々に設けられている。内視鏡６０４は、ロボット６２４及びプローブ６０２を視覚的に特定するのに用いられる。これによって、小さなポート及び視覚的フィードバックの使用が可能になる。それに加えて、ロボット６２４の位置が分かり、超音波画像のための視点を正確に突き止めるのに用いることができる。

本原理はどの介入手技（interventional procedure）にも適用可能であるが、特に有用な用途としては冠動脈バイパス手術が挙げられる。本実施形態は、他の内視鏡血管手術又は低侵襲手術の間に構造の超音波撮像が便利且つ有用な場合に用いることができる。

図７を参照して、超音波画像を収集するために手術用のロボット誘導を用いた方法を例示的に示す。ブロック７０２では、視覚的誘導構成要素を有するロボットが導入されて好ましくは手術用のポートを通って目標に移動される。ブロック７０４では、ロボットの目標上の場所で経路又は目標マーカ（target marker）が定義される。ロボットは、以前取得した画像を用いることによって又はロボットを展開する間に収集された道標を用いることによって経路に沿って誘導され得る。それに加えて、目標を特定するか又は目標にロボットを誘導するために周知の追跡技法を用いてもよい。ブロック７０５では、経路を規定するために血管を追跡するか又はトレースする技法、画像内で点対点マッピング（point to point mapping）を用い、その後に制御コマンドのためにロボットシステムに供給する技法、及びオーバーレイを画像上に配置し追跡する技法のうちの１つ以上に基づいて経路が決定され得る。

ブロック７０６では、ロボットの位置及び向きに従って、超音波プローブを経路に沿って誘導して、経路に沿った位置でプローブに超音波画像を収集させる。超音波プローブは、視覚的構成要素と同時に展開され得るか又は時を異にして展開され得る。ブロック７０８では、視覚的構成要素は内視鏡を含み得る。視覚的画像と超音波画像とが時を異にして撮像されるように、内視鏡が最初に展開され、その次に超音波プローブが展開される。ブロック７１０では、内視鏡及びプローブはロボットから取り外しが可能であり、同じ処理で別々に用いられる。ブロック７１２では、視覚的構成要素はカメラを含み、カメラ及び超音波プローブが同時に展開される。ブロック７１４では、カメラが超音波プローブに取り付けられ、視覚的画像と超音波画像とが同じ視点から同時に取得される。ブロック７１６では、筐体又は固定具がロボットのエンドエフェクタに連結され、視覚的構成要素としての内視鏡と超音波プローブとを同時に展開するように構成されており、超音波プローブは筐体内で作動されるか又は筐体内から展開されて、画像を取得するために組織と係合される。ブロック７１８では、超音波プローブが筐体の長軸方向に沿って動かされる。他の動作又は配置システムを用いることもできる。

ブロック７２０では、ロボットにより場所が正確に分かっている場合に処理が行われ、正確に分かっている場所で超音波画像が収集され得る。これは、定義した経路に沿って超音波画像を提供することを含み得る。視覚的画像及び超音波画像が共に提供されることが有利である。例えば、心臓バイパス手術では、出血のためにバイパスを見ながら（視覚）、バイパスを通るフローの特性を確認する（超音波）ことを可能にする。他の利点及び用途も考えられる。

図８を参照して、超音波画像を収集するための手術用のロボット誘導のための別の方法を例示的に示す。ブロック８０２では、第１のポートを通って目標場所に移動するように構成されたロボットが導入される。ブロック８０４では、ロボットにより超音波プローブを前記場所に誘導して、該場所でプローブに超音波画像を収集させる。ブロック８０５では、経路を規定するために血管を追跡するか又はトレースする技法、画像内で点対点マッピングを用い、その後に制御コマンドのためにロボットシステムに供給する技法、及びオーバーレイを画像上に配置し追跡する技法のうちの１つ以上に基づいて経路が決定され得る。

ブロック８０６では、視覚的構成要素が第２のポートを通って前記場所に別途誘導される。前記場所はロボットの位置及び向きに従って定義される。視覚的構成要素を前記場所に誘導するために、ロボットからのデータが用いられ得る。ロボットを視覚的に前記場所に進ませることができるため、誘導が目に見え得る。視覚的構成要素は、例えば内視鏡又はカメラを含み得る。ブロック８０８では、視覚的構成要素を前記場所に誘導するために、受動保持アームを用いて視覚的構成要素が別途誘導される。

ブロック８１２では、ロボットにより場所が正確に分かっている場合に処理が行われ、正確に分かっている場所で超音波画像が収集され得る。これは、定義した経路に沿って超音波画像を提供することを含み得る。例えば、心臓バイパス手術では、出血のためにバイパスを見ながら（視覚）、バイパスを通るフローの特性を確認する（超音波）ことを可能にする。他の利点及び用途も考えられる。

添付の請求項を解釈する際に、
ａ）「含む（including）」という用語は、特定の請求項に記載されたもの以外の要素又は行為の存在を排除しないこと、
ｂ）要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」という用語は、そのような要素が複数存在することを排除しないこと、
ｃ）請求項内の参照符号は請求項の範囲を制限しないこと、
ｄ）いくつかの「手段」が同一のアイテム又はハードウェア若しくはソフトウェアによって実施される構造若しくは機能によって表され得ること、及び
ｅ）具体的に示されていない限り、特定の一連の行為を要件とすることを意図していないことを理解すべきである。

内視鏡手術における超音波プローブのロボット誘導の好ましい実施形態を説明してきたが（これらの実施形態は説明を目的としたものであり限定を意図していない）、当業者であれば上記の教示に照らして変形及び変更を加えることができる。従って、開示した開示の特定の実施形態に変更が加えられ得るが、それらは添付の請求項に記載されているように、本明細書で開示した実施形態の範囲内にあるものと理解すべきである。特に特許法によって要求される詳細を説明してきたが、特許による保護を望む特許請求の範囲は、添付の請求項に規定されている。

Claims (15)

1. 手術用のロボット誘導のためのシステムであって、
   ポートを通って目標に移動するように構成されたロボットを有し、該ロボットの位置及び向きに従って定められる場所への経路に沿って該ロボットを誘導するのに用いられる視覚的構成要素を含む、ロボットシステムと、
   前記場所で超音波画像を収集させるために、前記ロボットの前記位置及び向きに基づき前記ロボットによって前記場所に誘導される超音波プローブとを含む、
   システム。
2. 前記視覚的構成要素は、内視鏡を含み、前記ロボットは、視覚的画像と超音波画像とが時を異にして同じ場所で撮像されるように、前記内視鏡を最初に展開し、その次に前記超音波プローブを展開する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記内視鏡及び前記超音波プローブは、前記ロボットから取り外しが可能であり且つ順番に用いられる、請求項２に記載のシステム。
4. 前記視覚的構成要素は、カメラを含み、前記ロボットは、該カメラと前記超音波プローブとを同時に展開する、請求項１に記載のシステム。
5. 前記カメラが前記超音波プローブに取り付けられ、視覚的画像と超音波画像とが同時に取得される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記ロボットのエンドエフェクタに連結され、前記視覚的構成要素としての内視鏡と前記超音波プローブとを同時に展開するように構成される、筐体をさらに含み、前記超音波プローブは、画像を取得するために、移動して組織に係合できる、請求項１に記載のシステム。
7. 前記超音波プローブは、前記筐体の長軸に沿って移動する、請求項６に記載のシステム。
8. 前記経路は、術前画像、血管画像、画像における点対点マッピング及び画像上のオーバーレイのうちの１つ以上に基づいて決定される、請求項１に記載のシステム。
9. 手術用のロボット誘導のためのシステムであって、
   ある場所へのポートを通って目標に移動するように構成されたロボットを有し、前記場所で超音波画像を収集させるために該ロボットによって前記場所に誘導される超音波プローブを含む、ロボットシステムと、
   視覚的構成要素に連結され、該視覚的構成要素を前記場所に別途誘導するのに用いられる受動アームとを含み、
   前記場所は、前記視覚的構成要素を前記場所に誘導するために利用される前記ロボットのデータ並びに前記ロボットの位置及び向きに従って定められる、
   システム。
10. 前記視覚的構成要素は、内視鏡を含む、請求項９に記載のシステム。
11. 前記視覚的構成要素は、カメラを含む、請求項９に記載のシステム。
12. 前記ロボット及び前記受動アームは、別々の器具ポートに導入される、請求項９に記載のシステム。
13. 術前画像、血管画像、画像における点対点マッピング及び画像上のオーバーレイのうちの１つ以上に基づいて、経路が決定される、請求項９に記載のシステム。
14. 手術用のロボット誘導のためのシステムの作動方法であって、
    前記システムは、プロセッサを含み、
    当該作動方法は、
    前記プロセッサが、視覚的誘導構成要素を有するロボットを導入してポートを通って目標に移動させる工程と、
    前記プロセッサが、前記ロボットの前記目標の場所への経路を定める工程であって、前記場所は、前記ロボットの位置及び向きに従って定められる工程と、
    前記プロセッサが、前記ロボットの前記位置及び向きに基づき超音波プローブを前記経路に沿って前記場所に誘導して、前記経路に沿った位置で該超音波プローブに超音波画像を収集させる工程とを含む、
    作動方法。
15. 手術用のロボット誘導のためのシステムの作動方法であって、
    前記システムは、プロセッサを含み、
    当該作動方法は、
    前記プロセッサが、第１のポートを通って目標に移動するように構成されたロボットを導入する工程と、
    前記プロセッサが、前記ロボットにより超音波プローブをある場所に誘導して、該超音波プローブに該場所で超音波画像を収集させる工程と、
    前記プロセッサが、第２のポートを通って視覚的構成要素を前記場所に別途誘導する工程とを含み、
    前記場所は、前記視覚的構成要素を前記場所に誘導するために利用される前記ロボットのデータ並びに前記ロボットの位置及び向きに従って定められる、
    作動方法。

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