JP7019683B2 - プルワイヤを用いた内視鏡の自動較正 - Google Patents
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Description
本出願の主題は、2014年10月24日に出願され、「SYSTEM FOR ROBOTIC-ASSISTED ENDOLUMENAL SURGERY AND RELATED METHODS」と題された米国特許出願第14/523,760号に関連し、その全開示は参照により本明細書に組み込まれる。
AND RELATED METHODS」と題された米国特許出願第14/523,760号明細書(その全開示内容は、参照により先に組み込まれている)に記載されているような1つ以上の内視鏡構成要素または工程とともに使用するのに非常に適している。前述の出願は、本明細書に開示された実施形態による組合せに適したシステム構成要素、管腔内システム、仮想レール構成、機構チェンジャーインターフェース、器具装置マニピュレータ(IDM)、内視鏡用器具設計、制御コンソール、内視鏡、器具装置マニピュレータ、管腔内ナビゲーションおよび管腔内手順を記載している。
図1は、一実施形態による外科用ロボットシステム100を示す。外科用ロボットシステム100は、1つ以上のロボットアーム、例えばロボットアーム102に連結された基部101を含む。基部101はコマンドコンソールに通信可能に連結されており、これについては第II節「コマンドコンソール」の図2を参照してさらに説明される。基部101は、ロボットアーム102が患者に対して外科的処置を実行するためのアクセスを有するように配置することができ、医師などのユーザがコマンドコンソールで快適に外科用ロボットシステム100を制御することができる。いくつかの実施形態では、基部101は、患者を支持するための外科手術台またはベッドに連結されてもよい。明確にするために図1には示されていないが、基部101は、制御電子回路、空気圧、電源、光源などのサブシステムを含んでもよい。ロボットアーム102は、関節111で連結された複数のアームセグメント110を含み、これにより、ロボットアーム102に多自由度、例えば、7つのアームセグメントに対応する7つの自由度を提供する。基部101は、電源112と、空気圧113と、中央処理装置、データバス、制御回路およびメモリなどの構成要素を含む制御およびセンサ電子回路114と、ロボットアーム102を動かすためのモータなどの関連アクチュエータとを収容してもよい。基部101内の電子回路114はまた、コマンドコンソールから通信された制御信号を処理し送信してもよい。
図2は、一実施形態による外科用ロボットシステム100用のコマンドコンソール200を示す。コマンドコンソール200は、コンソール基部201、ディスプレイモジュール202、例えばモニタ、ならびに制御モジュール、例えばキーボード203およびジョイスティック204を含む。いくつかの実施形態では、コマンドモジュール200の機能のうちの1つ以上は、外科用ロボットシステム100の基部101、または外科用ロボッ
トシステム100に通信可能に連結された別のシステムに統合されてもよい。ユーザ205、例えば医師は、コマンドコンソール200を使用して人間工学的な位置から外科用ロボットシステム100を遠隔制御する。
118の予測位置を提供する。ユーザ205は、「エンドビュー」モデルとカメラによって撮像された実際の画像とを比較して、内視鏡118が患者の体内で正しい(またはほぼ正しい)位置にあることを頭の中で判断し確認するのを補助する。「エンドビュー」は、内視鏡118の遠位端の周りの解剖学的構造、例えば、患者の腸または大腸の形状に関する情報を提供する。ディスプレイモジュール202は、内視鏡118の遠位端の周りの解剖学的構造の3Dモデルおよびコンピュータ断層撮影(CT)スキャンを同時に表示することができる。さらに、ディスプレイモジュール202は、3DモデルおよびCTスキャン上に内視鏡118の所定の最適な操作経路を重ね合わせてもよい。
図3Aは、一実施形態による内視鏡118の複数の動作段階を示す。内視鏡118は、図1に示す内視鏡118の一実施形態である。図3Aに示すように、内視鏡118の先端部301は、長手方向軸306(ロール軸306とも呼ばれる)に対する曲がり角度がゼロになる向きに向けられている。外科用ロボットシステム100は、先端部301の様々な向きで画像を撮像するために、正のヨー軸302、負のヨー軸303、正のピッチ軸304、負のピッチ軸305またはロール軸306上に先端部301を曲げる。内視鏡118の先端部301または本体310は、長手方向軸306、x軸308またはy軸309においてで延ばすか、平行移動させてもよい。
って鋼製コイルパイプを含んでもよく、これにより、軸方向の圧縮を荷重の起点、例えば、それぞれシース基部314またはリーダ基部318に戻す。
図3Cは、一実施形態による内視鏡118のシース311の断面側面図である。シース311は、図3Bに示すリーダ315などの管状部品を収容する大きさのルーメン323を含む。シース311は、壁324の長さの内側で導管327および328を通って延びるプルワイヤ325および326を有する壁324を含む。導管は、螺旋部330と遠位非螺旋部329とを含む。プルワイヤ325を適切に引っ張り、螺旋部330の屈曲を最小限に抑えながら、遠位端320を正のy軸方向に圧縮してもよい。同様に、プルワイヤ326を適切に引っ張り、遠位端320を負のy軸方向に圧縮してもよい。いくつかの実施形態では、ルーメン323はシース311と同心ではない。
図3Dは、一実施形態による内視鏡118のシース311の螺旋部330の等角図である。図3Dは、遠位非螺旋部329と螺旋部330とを区別するために、1つのプルワイヤ325のみを示している。いくつかの実施形態では、螺旋部330は可変ピッチを有する。
、内視鏡118が柔軟性を維持することは有用である。さらに、内視鏡118に沿った望ましくない屈曲の量を減らすことは有利である。以前の内視鏡設計では、遠位部分を操作するためにプルワイヤを引っ張ると、内視鏡の長さに沿って、それぞれマッスリング(muscling)および曲線アライメント(curve alignment)と呼ばれ得る望ましくない屈曲およびトルク付与が発生していた。
図3Hは、一実施形態による内視鏡118のリーダ315の断面側面図である。リーダ315は、壁348の長さに沿ってそれぞれ導管341および342を通って延びる少なくとも1つの作業チャネル343ならびにプルワイヤ344および345を含む。プルワイヤ344および345ならびに導管341および342は、それぞれ図3Cのプルワイヤ325および326ならびに導管327および328と実質的に同じである。例えば、プルワイヤ344および345は、前述のシース311と同様に、リーダ315のマッスリングおよび曲線アライメントを軽減するのを支援する螺旋部を有してもよい。
図4Aは、一実施形態による外科用ロボットシステム100の器具装置マニピュレータ117の等角図である。ロボットアーム102は、関節式インターフェース401を介してIDM117に連結される。IDM117は内視鏡118に連結される。関節式インターフェース401は、ロボットアーム102およびIDM117との間で空気圧、電力信
号、制御信号およびフィードバック信号を伝達してもよい。IDM117は、ギヤヘッド、モータ、ロータリーエンコーダ、電源回路および制御回路を含んでもよい。IDM117から制御信号を受信するための器具基部403が、内視鏡118の近位端に連結される。IDM117は、制御信号に基づいて出力軸を作動させることによって内視鏡118を操作する。出力シャフトについては、図4Bを参照して以下でさらに説明される。
図5Aは、一実施形態による内視鏡118内部のプルワイヤを示す。内視鏡118は、内視鏡の構成に応じて異なる数のプルワイヤを含んでもよいが、例として、以下の説明では、内視鏡118が、それぞれヨー510軸およびピッチ520軸に沿った移動方向に対応する4つのプルワイヤ421、422、423および423を含む構成を想定する。具体的には、プルワイヤ421、422、423および423を引っ張ることによって、内視鏡118をそれぞれ正のピッチ方向、正のヨー方向、負のピッチ方向および負のヨー方向に移動させる。図5Aに示すプルワイヤはそれぞれヨー510またはピッチ520方向に整列しているが、他の実施形態では、プルワイヤは必ずしもこれらの軸に沿って整列していなくてもよく、上記の軸は説明の便宜上任意に選択される。例えば、プルワイヤは、内視鏡118内の点540と整列(例えば交差)してもよい。したがって、プルワイヤを平行移動させると、内視鏡118がヨー510およびピッチ520の両方向に移動することになる。全体を通して説明される例示的な実施形態では、内視鏡118が静止位置にあ
る場合、プルワイヤはロール530軸とほぼ平行である。
図5B~図5Dは、静止位置にある内視鏡118の3つの図を示す。図5E~図Gは、正のピッチ520方向に90度の目標曲がり角度まで関節運動するためのコマンドに応答して、内視鏡118が屈曲位置に移動した後の同じく3つの図を示す。図5E~図Gに示すように、内視鏡118の実際の曲がり角度は、正のピッチ520方向の非理想的なずれを示す。
図5Hは、一実施形態による、非理想的なさらなるずれ(offset)を示す屈曲位置にある、図5Bに示す内視鏡118の背面図を示す。具体的には、図5Hに示す内視鏡は、正のピッチ520方向の非理想的なずれに加えて、正のヨー510方向の非理想的な
さらなるずれを示す。したがって、内視鏡118の遠位端(例えば、先端部)は、図5Fに示す内視鏡の「真っ直ぐ」である遠位端とは対照的に、「湾曲」している。図5Hに示す内視鏡118は、2つの方向(正のピッチおよびヨー)に不完全性を有するが、他の実施形態では、内視鏡は任意の数の方向(例えば、負のピッチおよびヨー、ならびにロール)に不完全性を示し得る。
図5J~図5Kは、静止位置にある内視鏡118の2つの図を示す。ヨー510およびピッチ520方向に対する内視鏡118の整列を示すために、4つのマーカ560が内視鏡118上に示されている。静止位置では、各マーカはヨー510軸およびピッチ520軸と整列している。
V.A.電磁センサ
図6Aは、一実施形態による電磁追跡システムの図である。内視鏡118の先端部に連結された空間センサ550は、内視鏡118に近接した1つ以上のEMF発生器600によって発生した電磁場(EMF)を検出する1つ以上のEMセンサ550を含む。検出されたEMFの強度は、内視鏡118の位置および/または向きの関数である。例えば、内視鏡118が1つよりも多いEMセンサ550を含む場合、第1のEMセンサはリーダ管状部品に連結され、第2のEMセンサは内視鏡118のシース管状部品に連結される。
0の外部にある任意のコンピュータシステム)によって処理される際に信号が分離可能であるように、それらはいくつかの異なる方法で変調されてもよい。したがって、コンピュータシステム120は、複数の信号(送信および/または受信)をそれぞれ別個の入力として処理して、EMセンサ(単数または複数)550の位置に関する別個の三角測量位置、ひいては内視鏡118の位置を提供することができる。例えば、複数のEMF発生器600は、時間的にまたは周波数的に変調されてもよく、各信号が、場合により時間的に重複しているにもかかわらず、(例えば、フィルタリングおよびフーリエ変換などの信号処理技術を使用して)互いの信号から完全に分離可能であるように、直交変調を使用してもよい。さらに、複数のEMセンサ550および/またはEMF発生器600は、デカルト空間において、非ゼロ、非直交の角度で互いに対して配向されてもよく、その結果、EMセンサ(単数または複数)550の向きの変化によって、少なくとも1つのEMセンサ(単数または複数)550が、任意の瞬間に1つ以上のEMF発生器600から少なくともいくつかの信号を受信することになる。例えば、各EMF発生器600は、任意の軸に沿って、2つの他のEM発生器600の各々から(かつ同様に複数のEMセンサ550とともに)小さい角度(例えば7度)でずれてもよい。この構成では、3つすべての軸に沿って、また必要に応じて内視鏡118に沿った複数の点で正確なEMセンサ位置情報を確保するために、必要なだけ多くのEMF発生器またはEMセンサが使用されてもよい。
図6Bは、一実施形態による、内視鏡118に近接したカメラの図である。カメラには、デジタルビデオカメラ、ステレオカメラ、高速度カメラ、ライトフィールドカメラなどの任意の種類の光学カメラが挙げられ得る。第1のカメラ610は内視鏡118の長手方向軸と平行である。第2のカメラ620は第1のカメラ610と直交している。カメラはそれぞれ少なくとも2次元で内視鏡の位置および/または向きを示す画像フレームを撮像するため、2つのカメラを互いに直交するように整列させることにより、外科用ロボットシステム100は少なくとも3次元(例えば、ピッチ、ヨーおよびロール軸に対応)で内視鏡に関する情報を受け取ることができる。他の実施形態では、3つ以上のカメラを用いて内視鏡118の画像を撮像してもよい。データ処理モジュール160は、撮像された画像フレームを使用する対象追跡画像処理技術を実装して、内視鏡118のリアルタイム3D位置を特定してもよい。例示的な技術には、相関に基づくマッチング方法、特徴に基づく方法およびオプティカルフローが挙げられる。
合があるが、内視鏡が体内にある場合に使用するのにはEMセンサの方が適している場合がある。いくつかの実施形態では、カメラデータを使用する画像処理技術は、例えば、体外で内視鏡を見ているユーザが画像処理技術の結果を検証することができるため、EMセンサに基づく技術よりも正確な、または解像度の高い位置および動きデータを提供する。対照的に、EMセンサは、内視鏡が患者の体内に配置されている場合であっても、EMF発生器によって発生されたEM場を依然として検出することができるという利点を有する。
図6Dは、一実施形態による、形状感知光ファイバを有する内視鏡118の図である。空間センサ550は、内視鏡118の内部に埋め込まれた形状感知光ファイバである。内視鏡118に近接して配置されたコンソール650は、形状感知光ファイバに連結される。コンソール650は、形状感知光ファイバを介して光を透過させ、形状感知光ファイバから反射された光を受光する。形状感知光ファイバは、ファイバブラッググレーティング(FBG)のセグメントを含んでもよい。FBGは光の特定の波長を反射し、他の波長を透過させる。コンソール650は、FBGによって反射された光の波長に基づいて、反射スペクトルデータを生成する。
図6Eは、一実施形態による、内視鏡118に近接した透視撮像システム660の図である。内視鏡118は、ロボットアーム102によって、外科的処置を受けている患者670に挿入される。透視撮像システム660は、発生器、検出器および撮像システム(図示せず)を含むCアームである。発生器は、Cアームの下端に連結され、患者670に向かって上方を向いている。検出器は、Cアームの上端に連結され、患者670に向かって下方を向いている。発生器は患者670に向けてX線波を放射する。X線波は患者670を透過し、検出器によって受信される。透視撮像システム660は、受信したX線波に基づいて、内視鏡118など、患者670の体内の身体部分または他の物体の画像を生成する。実際の内視鏡の画像を撮像する、第V.B.節「カメラセンサ」で説明した光学カメラとは対照的に、透視撮像システム660は、患者670の体内の物体の表現、例えば、反射X線に基づく内視鏡の形状の輪郭を含む画像を生成する。したがって、データ処理モジュール160は、例えば、外科用ロボットシステム100からのコマンドに応答して、オプティカルフローなどの前述と同様の画像処理技術を使用して内視鏡の位置および動きを特定することができる。
図7Aは、一実施形態による、内視鏡118のシース311の外側に延びた内視鏡118のリーダ315の長さ700を示す。長さ700が増大するにつれて、長さ700がシース311によって大きく囲まれなくなるため、リーダ315の遠位端の柔軟性が増大する。比較すると、シース311の材料の方が高い剛性を提供するため、シース311によ
って半径方向に囲まれたリーダ315の部分は柔軟性が低い。いくつかの実施形態では、内視鏡の物理的特性は延出長に基づいて変化することから、外科用ロボットシステム100は、内視鏡を移動させるために、延出を把握するコマンドを提供する必要がある。例えば、シースの外側のリーダの長さの方が長いため、内視鏡の遠位端は、延出が増加するにつれてさらに重くなり得る(および/またはさらに柔軟になり得る)。したがって、同じ屈曲動作を達成するために、外科用ロボットシステム100は、比較的短い延出長で内視鏡を移動させるためのコマンドと比較して、内視鏡のプルワイヤをさらに大きく平行移動させるコマンドを提供する必要がある場合がある。
VII.A.概要
外科用ロボットシステム100は、内視鏡の動きの不完全性を補償するゲイン値を決定するための較正プロセスを実行する。較正プロセス中、外科用ロボットシステム100は、1つ以上のコマンドに従って1つ以上のプルワイヤを平行移動させることによって、内視鏡を1つ以上の目標位置(または角度)に移動させる。外科用ロボットシステム100は、コマンドに応答して達成された内視鏡の実際の位置および向きを示す空間データを受け取るが、実際の位置は、内視鏡の不完全性のために目標位置とは異なる場合がある。外科用ロボットシステム100は、コマンド、達成されることが望まれる目標位置、および達成された実際の位置に基づいてゲイン値を決定する。外科用ロボットシステム100は、外科的処置の前に、例えば、品質保証のための製造ライン上で、または実験室もしくは臨床現場で、そのような較正プロセスを実行することができる。さらに、外科用ロボットシステム100は、患者に対して外科的処置を実行しながらそのような較正プロセスを実行することができる。
る。さらに、ゲイン値は、第1の内視鏡の第1のプルワイヤについては2.0であり得るが、第2の内視鏡の第1のプルワイヤについては2.5であり得る。
外科用ロボットシステム100は、1つ以上の種類のモデルを使用して、較正データに基づいて内視鏡を適切に移動させるためのコマンドを生成してもよい。具体的には、コマンドモジュール150は、モデルのうちの1つのパラメータに基づいて内視鏡の各プルワイヤのためのコマンドを生成し、ここでパラメータおよび関連するゲイン値が較正データに基づいて決定される。パラメータは、いくつかのモデルについてはゲイン値と同じであってよいが、他のモデルについては、外科用ロボットシステム100は、パラメータに基づいてゲイン値を決定してもよい。モデルは、内視鏡のリーダ、シース、またはリーダお
よびシースの両方に関連付けられてもよい。リーダおよびシースの両方に関連するモデルの実施形態は、リーダとシースとの間の相互作用、例えば、シースに対するリーダの延出長および相対ロール角を表すパラメータを把握する。
図8Aは、一実施形態による、内視鏡の自動較正のためのプロセス800のフローチャートである。プロセス800は、いくつかの実施形態で図8Aに関連して説明されたものとは異なる工程またはそれ以外の追加の工程を含んでもよいか、図8Aに関連して説明された順序とは異なる順序で工程を実行してもよい。プロセス800は、特に、例えば、それぞれが90度離れており、正または負のピッチまたはヨー方向に対応する4つのプルワイヤを含む内視鏡の実施形態を較正するためのものである。もっとも、プロセス800は、任意の数のプルワイヤに一般化することができ、図8Bを参照してさらに説明され得る。コンピュータシステム120はプロセス800を自動化することができるため、ユーザは外科用ロボットシステム100を使用するために較正手順を手動で実行する必要がない。自動較正は、例えば、このプロセスが内視鏡を較正するのに必要な時間を短縮するため有利である。
ルワイヤのゲイン値を決定する(828)。較正モジュール130は、各プルワイヤに関連するゲイン値を決定してもよい。ゲイン値のうちの少なくとも1つは、1とは異なる値を有し得る。1のゲイン値は、対応するプルワイヤが理想的な動きを示すこと、例えば、内視鏡の実際の運動が、対応するプルワイヤの平行移動に基づく目標運動と一致することを示す。いくつかの実施形態では、較正モジュール130は、プルワイヤのための(例えば、前の較正プロセスで決定された)デフォルトゲイン値を検索し、さらにそのデフォルトゲイン値に基づいてゲイン値を決定する。
入する(920)。較正モジュール130は、シースに対するリーダの相対ロール角およびシースによって半径方向に囲まれたリーダの長さに関する情報を受け取る(930)。相対ロール角および長さに関する情報は、内視鏡を移動させるために提供された以前のコマンド、デフォルトの相対ロール角および長さ値、またはセンサ(例えば、内視鏡に連結された加速度計およびジャイロスコープ)によって生成されたデータに基づいてもよい。コマンドモジュール150は、プルワイヤのうちの少なくとも1つを平行移動させることによって内視鏡を移動させるためのコマンドを提供する(940)。
この開示を読めば、当業者であれば、本明細書に開示された原理を通して、さらに追加の代替の構造的および機能的設計を認識するであろう。したがって、特定の実施形態および用途を例示し説明してきたが、開示された実施形態は、本明細書に開示された厳密な構造および構成要素に限定されないことを理解されたい。添付の特許請求の範囲に規定された精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に開示された方法および装置の構成、動作および詳細に対して、当業者に明らかな様々な修正、変更および変形を実施することができる。
非排他的包含を網羅するように意図される。例えば、要素の列挙を含むプロセス、方法、物品または装置は必ずしもそれらの要素のみに限定されず、明示的に列挙されていない他の要素またはそのようなプロセス、方法、物品もしくは装置に固有の他の要素を含み得る。さらに、相反する明示的な記載がない限り、「または(or)」は包括的な「または」を指し、排他的な「または」を指さない。例えば、条件AまたはBが、以下のいずれか1つによって満たされる。Aが真であり(または存在する)かつBが偽である(または存在しない)、Aが偽であり(または存在しない)かつBが真である(または存在する)、AおよびBの両方が真である(または存在する)。
Claims (30)
- 外科用ロボットシステムの作動方法であって、
前記外科用ロボットシステムは、
1以上のロボットアームと、
複数のプルワイヤを含む外科用器具と、
外科用器具の較正に用いられる較正データおよび命令を記憶するコンピュータ可読媒体と、
プロセッサと、
を含み、
前記プロセッサは、
前記コンピュータ可読媒体から、前記外科用器具を移動させる前記複数のプルワイヤのうちのそれぞれのプルワイヤに対応する、前記較正データに基づく複数のゲイン値を取得することと、
少なくとも一部が前記複数のゲイン値のうちの1つ以上に由来するコマンドであって、前記外科用ロボットシステムを使用して前記複数のプルワイヤのうちの少なくとも1つを平行移動させることによって、前記外科用器具を目標位置に移動させるためのコマンドを提供することと、
前記コマンドに応答して移動した前記外科用器具の実際の位置を示す空間データを受け取った後に、前記複数のプルワイヤのうちの少なくとも1つに対し、前記目標位置と前記空間データが示す前記実際の位置との間の違いに基づいて新しいゲイン値を決定することと、
前記新しいゲイン値を前記コンピュータ可読媒体に記憶することと、を実行するように構成されている、外科用ロボットシステムの作動方法。 - 前記プロセッサは、
前記新しいゲイン値に基づいて第2のコマンドを生成することと、
前記外科用ロボットシステムを使用して前記外科用器具を移動させるための前記第2のコマンドを提供することと、
を実行するように構成されている請求項1に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。 - 前記プロセッサは、
前記外科用器具に近接して配置された透視撮像システムによって撮像された前記外科用器具の複数の透視画像を受け取ることと、
を実行するように構成されている、
請求項1に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。 - 前記外科用ロボットシステムは、前記コマンドに応答して、ヨー方向およびピッチ方向の角度に前記外科用器具を曲げる、
請求項1に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。 - 前記外科用器具は、前記外科用器具の遠位端に連結された少なくとも1つの電磁センサ(EMセンサ)を含み、
前記プロセッサは、前記電磁センサにおいて、電磁場の強度が前記電磁センサを含む前記外科用器具の前記遠位端の前記実際の位置の関数である検出された電磁場を受け取るように構成されている、
請求項1に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。 - 前記外科用器具は、前記外科用器具の遠位端に連結された1以上の空間センサを含み、前記1以上の空間センサが、加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも1つを含み、
前記プロセッサは、前記1以上の空間センサによって、少なくとも1つの方向での検出された動きを受け取るように構成されている、
請求項1に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。 - 前記外科用器具は、前記外科用器具の内部に埋め込まれた光ファイバを含み、
前記外科用器具に近接して配置されたコンソールコンソールが、前記光ファイバに連結され、前記光ファイバによって反射された光に基づいて反射スペクトルデータを生成し、
前記プロセッサは、前記反射スペクトルデータを分析するように構成されている、請求項1に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。 - 前記外科用器具は、カメラレンズおよび作業チャネルを含み、
前記カメラレンズおよび前記作業チャネルは、前記複数のプルワイヤの各プルワイヤとそれぞれ非同心である、
請求項1に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。 - 前記外科用器具は、シース管状部品およびリーダ管状部品を含み、前記シース管状部品が前記複数のプルワイヤのうちの第1のプルワイヤを含み、前記リーダ管状部品が前記複数のプルワイヤのうちの第2のプルワイヤを含む、
請求項1に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。 - 前記リーダ管状部品および前記シース管状部品は、それぞれ複数のセグメントを含む、請求項9に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。
- 前記複数のプルワイヤのうちの前記第1のプルワイヤは、前記シース管状部品の前記複数のセグメントのうち第1のセグメントに沿って、第1の角度で螺旋状に延びる、
請求項10に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。 - 前記複数のプルワイヤのうちの前記第2のプルワイヤは、前記リーダ管状部品の前記複数のセグメントのうち第2のセグメントに沿って、第1の角度で螺旋状に延びる、
請求項11に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。 - 前記プロセッサは、
前記シース管状部品に対する前記リーダ管状部品のロール角、および前記シース管状部品によって半径方向に囲まれた前記リーダ管状部品の長さを示す情報を受け取るようにさらに構成され、
前記新しいゲイン値は、さらに前記ロール角および前記長さのうちの少なくとも1つに基づいて決定される、
請求項9に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。 - 前記プロセッサは、
前記外科用器具に連結された複数のロボットアームに対するコマンドを提供するように構成されている、
請求項1に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。 - 前記複数のプルワイヤのうちの少なくとも1つは、第1のプルワイヤおよび第2のプルワイヤを含み、
前記プロセッサは、
前記第1のプルワイヤを第1の距離だけ平行移動させる第1のサブコマンドを提供することと、
前記第2のプルワイヤを第2の距離だけ平行移動させる第2のサブコマンドを提供することと、を行うように構成されている、
請求項1に記載の外科用ロボットシステムの作動方法。 - 1以上のロボットアームと、
複数のプルワイヤを含む外科用器具と、
外科用器具の較正に用いられる較正データおよび命令を記憶するコンピュータ可読媒体と、を含み
前記命令は、プロセッサにより実行されると、
前記コンピュータ可読媒体から、前記外科用器具を移動させる複数のプルワイヤのうちのそれぞれのプルワイヤに対応する、前記較正データに基づく複数のゲイン値を取得することと、
前記複数のゲイン値のうちの1つ以上に由来するコマンドであって、前記1以上のロボットアームを使用して前記複数のプルワイヤのうちの少なくとも1つを平行移動させることによって、前記外科用器具を目標位置に移動させるためのコマンドを提供することと、
前記コマンドに応答して移動した前記外科用器具の実際の位置を示す空間データを受け取ることと
前記複数のプルワイヤのうちの少なくとも1つに対し、前記目標位置と前記空間データが示す前記実際の位置との間の違いに基づいて新しいゲイン値を決定することと
前記新しいゲイン値を前記コンピュータ可読媒体に記憶することと、を含むステップを前記プロセッサに実行させる、
外科用ロボットシステム。 - 前記ステップは、
前記新しいゲイン値に基づいて第2のコマンドを生成することと、
前記1以上のロボットアームを使用して前記外科用器具を移動させるための前記第2のコマンドを提供することと、
をさらに含む請求項16に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記空間データを受け取ることは、透視撮像システムによって撮像した前記外科用器具の複数の透視画像を検索することを含む、
請求項16に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記1以上のロボットアームは、前記コマンドに応答して、ヨー方向およびピッチ方向の角度に前記外科用器具を曲げる、
請求項16に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記外科用器具は、前記外科用器具の遠位端に連結された少なくとも1つの電磁センサ(EMセンサ)を含み、
前記空間データを受け取ることは、前記電磁センサにおいて、電磁場の強度が、電磁場発生器に対する前記電磁センサを含む前記外科用器具の前記遠位端の前記実際の位置の関数である電磁場を検出することを含む、
請求項16に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記外科用器具は、前記外科用器具の遠位端に連結された1以上の空間センサを含み、
前記1以上の空間センサが、加速度計またはジャイロスコープのうちの少なくとも1つを含み、
前記空間データを受け取ることは、前記1以上の空間センサによって、少なくとも1つの方向での動きを検出することを含む、
請求項16に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記外科用器具は、前記外科用器具の内部に埋め込まれた光ファイバを含み、
前記空間データを受け取ることは、前記光ファイバによって反射された光に基づいて生成された反射スペクトルデータを分析することを含む、
請求項16に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記外科用器具は、カメラレンズおよび作業チャネルを含み、
前記カメラレンズおよび前記作業チャネルは、前記複数のプルワイヤの各プルワイヤとそれぞれ非同心である、
請求項16に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記外科用器具は、シース管状部品およびリーダ管状部品を含み、前記シース管状部品が前記複数のプルワイヤのうちの第1のプルワイヤを含み、前記リーダ管状部品が前記複数のプルワイヤのうちの第2のプルワイヤを含む、
請求項16に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記リーダ管状部品および前記シース管状部品は、それぞれ複数のセグメントを含む、請求項24に記載の外科用ロボットシステム。
- 前記複数のプルワイヤのうちの前記第1のプルワイヤは、前記シース管状部品の前記複数のセグメントのうち第1のセグメントに沿って、第1の角度で螺旋状に延びる、
請求項25に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記複数のプルワイヤのうちの前記第2のプルワイヤは、前記リーダ管状部品の前記複数のセグメントのうち第2のセグメントに沿って、第1の角度で螺旋状に延びる、
請求項26に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記シース管状部品に対する前記リーダ管状部品のロール角、および前記シース管状部品によって半径方向に囲まれた前記リーダ管状部品の長さを示す情報を受け取ることをさらに含み、
前記新しいゲイン値は、さらに前記ロール角および前記長さのうちの少なくとも1つに基づいて決定される、
請求項24に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記1以上のロボットアームは、少なくとも第1のロボットアームおよび第2のロボットアームを含み、
前記1以上のロボットアームを使用して、前記複数のプルワイヤのうちの少なくとも1つを平行移動させることによって、前記外科用器具を移動させることは、
前記第1のロボットアームに第1のサブコマンドを提供することと、
前記第2のロボットアームに、前記第1のサブコマンドとは異なる第2のサブコマンドを提供することと、を含む、
請求項16に記載の外科用ロボットシステム。 - 前記複数のプルワイヤのうちの少なくとも1つは、第1のプルワイヤおよび第2のプルワイヤを含み、
前記コマンドを提供することは、
前記第1のプルワイヤを第1の距離だけ平行移動させる第1のサブコマンドを提供することと、
前記第2のプルワイヤを第2の距離だけ平行移動させる第2のサブコマンドを提供することと、を含む、
請求項16に記載の外科用ロボットシステム。
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