JP6662785B2 - 撮像装置及び入力コントロールを再芯出しするためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本開示は、2014年3月17日に出願された”System and
Method for Recentering Imaging Devices and Input Controls”という標題の米国仮特許出願第61/954,191号について優先権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。
Surgical, Inc.により市販されているda Vinci(登録商標)手術システムに対応してもよい。
center)の知見、及びエンドエフェクタが使用する作業空間の距離と入力コントロールを含むコンソール作業空間の距離との間のスケール係数を使用してマッピングすることができる。次に、マッピングされた姿勢及び入力コントロールの1つ又は複数の運動学的モデルを使用して、入力コントロールの対応する入力コントロール再芯出し運動を決定することができる。いくつかの実施形態では、2つの入力コントロール再芯出し運動が決定され、一方が、第1のエンドエフェクタに関連した左入力コントロールに対応し、他方が、第2のエンドエフェクタに関連した右入力コントロールに対応する。いくつかの実施形態では、他の数の入力コントロールが、決定された対応する再芯出し運動を有してもよい。
minimum viewing distance)を、作動距離480として選択することができる。いくつかの例では、作動距離480は、撮像装置が指定された場合に、撮像装置450の好適な作動距離まで増大させることができ、それは、最大の最小観察距離よりも大きい。いくつかの例では、作動距離480は、撮像装置450の最小及び最大の焦点距離内にあるように制約され得る。
average)、指数平滑法等を決定することを含んでもよい。いくつかの例では、好適な作動距離をデフォルト値に初期化してもよい。いくつかの例では、デフォルト値は、撮像装置の最小及び/又は最大の焦点距離に基づいてもよい。いくつかの例では、デフォルト値を7cm程度に設定してもよい。いくつかの実施形態では、複数の好適な作動距離を、検出した動作の内容に基づいて決定してもよい。いくつかの例では、その内容は、異なるオペレータについての異なる好適な作動距離、異なる手順、手順の異なる段階、デジタルズーム設定、焦点距離設定、立体視差設定等を維持することを含んでもよい。一旦集計が行われると、方法600は、撮像装置の好適な作動距離である集計の追加の運動を含むように繰り返すことができる。
Claims (28)
- コンピュータ支援医療装置であって、当該コンピュータ支援医療装置は、
1つ又は複数のエンドエフェクタと、
撮像装置と、
前記1つ又は複数のエンドエフェクタを遠隔操作するための1つ又は複数の入力コントロールと、
前記エンドエフェクタ、前記撮像装置、及び前記1つ又は複数の入力コントロールに結合された1つ又は複数のプロセッサを含む制御ユニットと、を備えており、
該制御ユニットは、
再芯出し要求に応答して、前記1つ又は複数の入力コントロールによる前記エンドエフェクタの遠隔操作制御を一時停止し、
前記エンドエフェクタを前記撮像装置の視野空間内に含めるように、前記撮像装置の視野再芯出し運動を決定し、
前記視野再芯出し運動を実行し、且つ
前記1つ又は複数の入力コントロールによって前記エンドエフェクタの遠隔操作制御を回復させる、ように構成される、
コンピュータ支援医療装置。 - 前記制御ユニットは、
前記入力コントロールのそれぞれと前記エンドエフェクタのうちの対応する1つとの間の位置及び向きの調和を提供するように、1つ又は複数の入力コントロール再芯出し運動を決定し、且つ
前記視野再芯出し運動及び前記入力コントロール再芯出し運動の互いに関連するような調整を行う、ようにさらに構成される、請求項1に記載のコンピュータ支援医療装置。 - 前記視野再芯出し運動及び前記入力コントロール再芯出し運動は、同時に実行される、請求項2に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 前記制御ユニットは、前記視野再芯出し運動及び前記入力コントロール再芯出し運動が有効であるか否かを判定し、前記視野再芯出し運動及び前記入力コントロール再芯出し運動の1つ又は複数が無効である場合に、エラーを表示するようにさらに構成される、請求項2に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 前記視野再芯出し運動を決定するために、前記制御ユニットは、
前記エンドエフェクタに関連する1つ又は複数の標的に基づいて、視野中心点を決定し、
前記撮像装置の作動距離を決定し、且つ
前記視野中心点及び前記作動距離に基づいて、前記撮像装置の所望の位置及び所望の向きを決定する、ようにさらに構成される、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のコンピュータ支援医療装置。 - 前記制御ユニットは、
各標的が、前記エンドエフェクタのうちの対応する1つに関連した関心地点を中心とする仮想球として規定される、
前記撮像装置に関連した遠隔中心と前記視野中心点との間のベクトルに基づいて、視野の方向を決定する、
前記撮像装置に関連した基準点と前記視野中心点との間のベクトルに基づいて、視野の方向を決定する、又は
前記標的の重心を計算することにより、前記視野中心点を決定する、ようにさらに構成される、請求項5に記載のコンピュータ支援医療装置。 - 前記制御ユニットは、
各標的によって占有されるボリュームが前記撮像装置の前記視野空間に対応する視錐台内にあるように、前記作動距離を決定する、
視野の方向に対して垂直な前記標的のそれぞれの範囲に基づいて、前記標的の最小作動距離を決定し、前記最小作動距離のうちの最大のものを作動距離として選択する、又は
前記作動距離を好適な作動距離と少なくとも同じ大きさであると決定することであって、前記好適な作動距離は、前記撮像装置に基づく又はオペレータによって指定される、決定する、ようにさらに構成される、請求項5又は6に記載のコンピュータ支援医療装置。 - 前記視野再芯出し運動を決定するために、前記制御ユニットは、前記撮像装置に関連した関節式アームの関節の動きの制限、視野再芯出し運動に関連した移動制限、前記視野再芯出し運動中の前記関節式アームの衝突の可能性、及び前記視野再芯出し運動後に、前記標的が前記撮像装置の視錐台内に収まるか否か、から構成されるグループから選択される1つ又は複数の基準に基づいて、前記所望の位置及び前記所望の向きが有効であるか否かを判定するようにさらに構成される、請求項5乃至7のいずれか一項に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 前記視野再芯出し運動を決定するために、前記制御ユニットは、前記所望の位置及び前記所望の向きが無効である場合に、前記撮像装置を後退させる代替位置を決定するようにさらに構成される、請求項5乃至7のいずれか一項に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 前記代替位置は、前記撮像装置を位置付け及び向き合わせするために使用される関節式アームによって前記撮像装置が塞がれないような最小の挿入深さに前記撮像装置を後退させることを含む、請求項9に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 前記視野再芯出し運動は、前記撮像装置の視野座標系のy軸をワールド座標系と整列させるために前記撮像装置をロールさせることを含む、請求項1乃至10のいずれか一項に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 前記視野再芯出し運動は、視野中心点に前記撮像装置を向けるための前記撮像装置の再向き合わせを含む、請求項1乃至11のいずれか一項に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 前記視野再芯出し運動は、前記撮像装置のチップが視野中心点からの作動距離にあるような前記撮像装置の挿入を含む、請求項1乃至12のいずれか一項に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 前記視野再芯出し運動は、前記撮像装置の後退を含む、請求項1乃至13のいずれか一項に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 前記好適な作動距離を決定するために、前記制御ユニットは、
オペレータによる前記撮像装置の再位置付けの開始を検出し、
前記オペレータによる前記撮像装置の前記再位置付けの終了を検出し、
前記オペレータによる前記撮像装置の前記再位置付けの終了の際に、前記撮像装置と該撮像装置の視野ボリューム内の標的との間の第1の距離であって、前記撮像装置の視野の方向に測定される第1の距離に基づいて、現在の作動距離を決定し、且つ
前記好適な作動距離を決定するために、前記現在の作動距離を以前取得した現在の作動距離と集計する、ようにさらに構成される、請求項7に記載のコンピュータ支援医療装置。 - 前記制御ユニットは、前記撮像装置の十分な動きが前記オペレータによる前記撮像装置の前記再位置付けの開始と終了との間に発生したか否かを判定するようにさらに構成される、請求項15に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 前記制御ユニットは、前記現在の作動距離を、前記オペレータによる前記撮像装置の前記再位置付けの開始と終了との間の前記撮像装置の動きの量に基づいて重み付けすることにより、前記現在の作動距離を以前取得した現在の作動距離と集計する、ように構成される、請求項15又は16に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 前記1つ又は複数の入力コントロールからの第1の入力コントロールに関連する入力コントロール再芯出し運動のそれぞれを決定するために、前記制御ユニットは、
前記エンドエフェクタから第1の入力コントロールに対応する第1のエンドエフェクタに関連する1つ又は複数の第1の位置を決定し、
第1の位置を視野座標系にマッピングし、
第1の位置を前記視野座標系からコンソール作業空間座標系にマッピングし、且つ
前記コンソール作業空間座標系にマッピングされた第1の位置に対応する、第1の入力コントロールに関する第1の制御点の第2の位置を決定する、ようにさらに構成され、
第1の位置は、第1のエンドエフェクタに関連する1つ又は複数の標的に対応し、
前記視野座標系は、前記撮像装置に対して決定され、且つ
第1の位置を前記視野座標系から前記コンソール作業空間座標系にマッピングするために、前記制御ユニットは、第1の位置と前記視野座標系の視野中心点との間の距離に基づいて、前記コンソール作業空間座標系の中心点に対して第1の位置をスケーリングするようにさらに構成される、請求項2乃至4のいずれか一項に記載のコンピュータ支援医療装置。 - 第1の位置を前記視野座標系から前記コンソール作業空間座標系にマッピングするために、前記制御ユニットは、前記視野座標系の前記視野中心点を前記コンソール作業空間座標系の前記中心点に対して並進させるようにさらに構成される、
請求項18に記載のコンピュータ支援医療装置。 - 前記1つ又は複数の入力コントロールは複数の入力コントロールを含み、
第1の再芯出し運動は、前記複数の入力コントロールの間の衝突を回避するために、複数のセグメント化された運動計画を含む、請求項2,3,4,18又は19に記載のコンピュータ支援医療装置。 - 前記再芯出し要求は、当該コンピュータ支援医療装置のシステム状態の変化によってトリガされる、請求項1乃至20のいずれか一項に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 前記システム状態の変化は、前記エンドエフェクタと前記1つ又は複数の入力コントロールとの間の関連性の変化に対応する、請求項21に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 前記システム状態の変化は、前記エンドエフェクタが前記撮像装置の視野空間の外側になることに対応する、請求項22に記載のコンピュータ支援医療装置。
- 医療装置の動きを制御する方法であって、当該方法は、
制御ユニットが、再芯出し要求に応答して、前記医療装置の1つ又は複数の入力コントロールによる前記医療装置の1つ又は複数のエンドエフェクタの遠隔操作制御を一時停止するステップと、
前記制御ユニットが、前記エンドエフェクタを前記医療装置の撮像装置の視野空間内に含めるように、前記撮像装置の視野再芯出し運動を決定するステップと、
前記制御ユニットが、前記視野再芯出し運動を実行するステップと、
前記制御ユニットが、前記1つ又は複数の入力コントロールによる前記エンドエフェクタの遠隔操作制御を回復させるステップと、を含む、
方法。 - 前記制御ユニットが、前記入力コントロールのそれぞれと前記エンドエフェクタのうちの対応する1つとの間の位置及び向きの調和を提供するように、1つ又は複数の入力コントロール再芯出し運動を決定するステップと、
前記制御ユニットが、前記視野再芯出し運動及び前記入力コントロール再芯出し運動の互いに関連するような調整を行うステップと、をさらに含む、請求項24に記載の方法。 - 前記視野再芯出し運動を決定するステップは、
前記制御ユニットが、前記エンドエフェクタに関連する1つ又は複数の標的に基づいて、視野中心点を決定するステップと、
前記制御ユニットが、前記撮像装置の作動距離を決定するステップと、
前記制御ユニットが、前記標的を前記撮像装置の視野空間内に含めるように、前記視野中心点及び前記作動距離に基づいて、前記撮像装置の所望の位置及び所望の向きを決定するステップと、を含む、請求項24又は25に記載の方法。 - 前記視野再芯出し運動を決定するステップは、前記所望の位置及び所望の向きが無効である場合に、前記制御ユニットが、前記撮像装置を後退させる代替位置を決定するステップをさらに含む、請求項26に記載の方法。
- 前記視野再芯出し運動を実行するステップは、
前記制御ユニットが、前記撮像装置を後退させるステップと、
前記制御ユニットが、前記視野中心点に前記撮像装置を向けるように、前記撮像装置を再向き合わせするステップと、
前記制御ユニットが、前記撮像装置のチップが前記視野中心点からの前記作動距離にあるように前記撮像装置を挿入するステップと、
のうちの少なくとも2つを含む、請求項26又は27に記載の方法。
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