KR102656819B1

KR102656819B1 - 기구 삽입 제어를 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102656819B1
Application number: KR1020187028634A
Authority: KR
Inventors: 멜로디 우; 사무엘 쿽 와이 아우; 사무엘 ?o 와이 아우
Original assignee: 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2024-04-16
Also published as: US11013567B2; US20190076201A1; EP3429501A4; WO2017160458A1; EP3429501B1; CN108472099B; EP3429501A1; CN108472099A; CN113456224A; US20210236221A1; JP6902044B2; JP2019511287A; KR20180117694A; JP2021151540A; JP7209045B2

Abstract

캐뉼라를 통해 의료 기구를 삽입하는 경우 삽입력을 제어하기 위한 시스템 및 방법이 제공되어 있다. 이러한 시스템은 매니퓰레이터, 및 매니퓰레이터와 통신하게 되어 있는 제어 시스템을 포함할 수 있다. 매니퓰레이터는 의료 기구에 조작가능하게 결합되도록 구성되어 있다. 매니퓰레이터는 캐뉼라 구성요소를 통해 의료 기구를 움직이도록 되어 있다. 제어 시스템은 적어도 하나의 의료 기구 및 캐뉼라 구성요소와 관련된 삽입 프로파일을 결정하도록 조작가능하다. 그리고 제어 시스템은 캐뉼라 구성요소를 통한 의료 기구의 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작에 영향을 미치는 삽입력을 제어하도록 구성되어 있다.

Description

기구 삽입 제어를 위한 시스템 및 방법

본 특허 출원은 "기구 삽입 동안 삽입 저항 조절을 위한 시스템 및 방법(SYSTEMS AND METHODS FOR INSERTION RESISTANCE MODULATION DURING INSTRUMENT INSERTION)"이라는 제목으로 2016년 3월 17일자로 출원된 미국 가출원 62/309,609의 우선권과 이익을 주장하고, 그 명세서 내용은 그 전체로 본 명세서에 참조사항으로 통합되어 있다.

본 발명은 수술 시스템과 같은 의료 시스템, 및 최소 침습 수술과 원격조작 수술을 포함하는 의료 수술에서의 사용을 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 수동 기구 삽입과 관련된 삽입력을 조절하거나 이와 달리 제어하기 위한 시스템 및 방법을 설명하고 있다.

최소 침습 의료 기법은 진단 절차나 수술 절차 동안 손상되는 무관한 조직의 양을 줄임으로써 환자 회복 시간, 불편함 및 유해한 부작용을 줄이는 것이 의도되어 있다. 최소 침습 원격수술 시스템은 의사의 숙련도를 향상시키면서도 종래의 최소 침습 기법의 한계들 중 일부를 피하도록 개발되어 왔다. 원격수술에서, 의사는 수술 기구를 직접 손으로 붙들고 움직이기보다는 수술 기구 움직임을 조종하기 위해서 서보메커니즘이나 이와 유사한 것과 같은 원격 제어의 일부 형태를 이용한다. 로봇 보조 원격수술에서, 의사는 통상적으로 환자로부터 원격에 있을 수 있는 장소로부터(예컨대 수술실 건너편에서, 다른 방이나 환자로부터 완전히 다른 건물에서) 수술 부위에서의 수술 기구들의 동작을 제어하기 위해서 마스터 컨트롤러를 조작한다. 원격수술의 시작 전, 수술 기구들(내시경을 포함함)은 수술 매니퓰레이터에 설치되고 나서, 내과의의 수동 제어 하에서 열린 수술 부위 속으로 도입되거나 보다 통상적으로는 캐뉼라를 통해 체강 속으로 도입된다. 이 과정 동안, 수술 매니퓰레이터는, 내과의에 의한 매끄럽고 안전한 수동 기구 도입을 보조하거나 수월하게 하도록 설계되어 있는 제어 모드로 들어간다. 이 모드는 마스터 컨트롤러를 통해서 선택될 수 있고, 또는 미리 정해진 작업흐름의 일부로서 자동적으로 선택될 수 있다.

최소 침습 수술 절차들에 있어서, 수술 매니퓰레이터에 의해 제어되는 수술 기구들은 삽입될 기구 및 수행될 절차의 타입에 따라 캐뉼라를 포함하는 다양한 타입의 캐뉼라 구성요소들을 통해서 체강 속으로 도입될 수 있다. 특정 캐뉼라 구성요소를 통해 특정 수술 기구를 삽입하는데 필요한 힘은 캐뉼라 구성요소의 기하구조 및 재료와 같은 품질들에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 곡선형 캐뉼라를 통해 직선형이지만 구부러지는 수술 기구를 삽입하는 것은 직선형 캐뉼라를 통해 동일한 수술 기구를 삽입하는 것에 비해 상당히 더 큰 양의 힘을 필요로 할 수 있다. 게다가, 단일의 캐뉼라는, 직선형 부분이나 곡선형 부분 또는 선형 부분과 비선형 부분의 다양한 조합을 포함할 수 있는 그 길이를 따라 종종 다양한 기하학적 특성들을 포함하고 있을 수 있다.

이러한 곡선형 캐뉼라를 통해 (가요성 기구와 같은) 기구를 삽입하는 것은 균일하지 않는 양의 힘을 필요로 할 수 있는데, 이는 (의사 또는 다른 수술실 스태프와 같은) 사용자가 기구 삽입 과정을 매끄럽게 처리해내는 것을 어렵게 한다. 또한, 캐뉼라 시일을 구비하는 캐뉼라 구성요소를 통해 상이한 직경을 가지는 상이한 기구들을 삽입하는 것은 상이한 양들의 삽입력을 필요로 할 수 있는데, 이는 오퍼레이터가 상이한 기구들에 걸쳐 기구 삽입 과정을 처리해내는 것을 잠재적으로 무척이나 어렵게 한다. 과정을 매끄럽게 처리해내는데 실패하면 속도에 급격한 변화를 유발할 수 있고, 이는 캐뉼라 구성요소의 손상(예컨대 내부 긁힘), 기구의 좌굴(buckling), 원하는 기구 팁 위치에 대한 기구의 오버슈팅(overshooting), 사용자 불만족 및 이와 유사한 것을 초래할 수 있다. 사용자에게 더욱 균일한 느낌을 제공하기 위해서는 다양한 캐뉼라를 통한 삽입 동안 이러한 수술 기구들을 장착하거나 제어하기 위한 향상된 시스템 및 방법이 요구된다.

본 발명의 실시예들은 아래에서 다음에 오는 청구범위에 의해 요약된다.

일 실시예에서, 원격조작 수술 시스템은 매니퓰레이터, 및 매니퓰레이터와 통신가능하게 결합되는 제어 시스템을 구비한다. 매니퓰레이터는 의료 기구에 조작가능하게 결합되도록 구성되어 있다. 매니퓰레이터는 또한 캐뉼라 구성요소를 통해 의료 기구를 움직이도록 되어 있다. 제어 시스템은 적어도 하나의 의료 기구 및 캐뉼라 구성요소와 관련된 삽입 프로파일(insertion profile)을 결정하도록 조작가능하다. 제어 시스템은 삽입 프로파일에 따라 삽입력을 제어하는 것, 및 캐뉼라 구성요소를 통한 의료 기구의 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작에 영향을 미치는 것이 가능하도록 구성되어 있다.

일 실시예에서, 제어 시스템이 제공되어 있다. 제어 시스템은 복수의 감쇠 프로파일(damping profile)들과 실행가능한 지시(executalbe instruction)들을 저장하는 메모리, 및 메모리에 저장된 실행가능한 지시들을 실행하도록 구성되어 있는 프로세서를 포함할 수 있다. 지시들을 실행하는 것은, 캐뉼라의 타입과 관련되어 있는 바와 같이 의료 기구가 삽입될 수 있는 캐뉼라를 식별하는 것, 캐뉼라를 통해 삽입되고 있는 의료 기구의 포지션을 결정하는 것, 및 의료 기구가 캐뉼라를 통해 삽입됨에 따라 의료 기구의 움직임을 방해하는 복수의 감쇠 프로파일들 중에서 대응하는 감쇠 프로파일을 적용하는 것을 프로세서가 행하게 할 수 있다.

다른 실시예에서, 캐뉼라 구성요소를 통한 의료 기구의 삽입 동안 원격조작 수술 시스템을 제어하는 방법이 제공되어 있다. 방법은 적어도 하나의 요소 타입을 식별하는 단계, 적어도 하나의 구성요소 타입과 관련된 삽입 프로파일을 메모리로부터 검색하는 단계, 캐뉼라 구성요소에 대한 의료 기구의 위치를 결정하는 단계, 및 의료 기구가 캐뉼라 구성요소를 통해 삽입됨에 따라 삽입 프로파일에 기초하여 의료 기구에 대해 방해하거나 보조하는 힘을 가하는 단계를 구비한다. 요소 타입은 의료 기구의 기구 타입이거나 캐뉼라 구성요소의 캐뉼라 구성요소 타입이다.

또 다른 실시예에서, 의료 기구의 삽입 동안 원격조작 수술 시스템을 제어하는 방법이 제공되어 있다. 이러한 방법은 의료 기구가 삽입될 캐뉼라의 캐뉼라 타입을 식별하는 단계, 캐뉼라의 캐뉼라 타입과 관련된 프로파일을 검색하는 단계, 캐뉼라에 대한 의료 기구의 원위 팁의 위치를 결정하는 단계, 및 캐뉼라의 캐뉼라 타입과 관련된 프로파일에 기초하여 의료 기구에 힘을 가하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 캐뉼라를 통해 의료 기구를 삽입하는 경우 삽입 저항력("삽입 저항하는 힘" 또는 "저항하는 힘"으로도 지칭됨)을 조절하는 것이 가능한 시스템이 제공되어 있다. 이러한 시스템은 가동 입력 장치와 통신가능하게 결합되는 제어 시스템, 및 가요성 의료 기구에 조작가능하게 결합되도록 구성되어 있는 매니퓰레이터를 포함할 수 있다. 가요성 의료 기구는 근위 단부, 원위 단부, 및 근위 단부와 원위 단부 사이의 가요성 부분을 구비한다. 매니퓰레이터는 캐뉼라를 통해 가요성 의료 기구를 움직이도록 되어 있다. 제어 시스템은 캐뉼라를 식별하는 것, 및 캐뉼라와 관련된 감쇠 프로파일을 결정하는 것이 가능하도록 조작가능하다. 그리고, 제어 시스템은 캐뉼라를 통한 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작을 방해하는 저항 삽입력을 조절하기 위해서 감쇠 프로파일을 적용하도록 구성되어 있다.

이러한 실시예들과 다른 것들은 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 첨부의 도면을 참조하여 더욱 잘 알 수 있을 것이다.

본 발명의 양태들은 첨부의 도면을 파악하는 경우 다음에 오는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 가장 잘 알 수 있다. 당해 산업분야에서의 표준 관례에 따라 다양한 부재들이 일정한 비율로 도시된 것은 아니라는 점이 강조되어 있다. 실제로, 다양한 부재들에 관한 치수들은 임의로 증가되거나 설명의 명확성을 위하여 감소될 수 있다. 추가로, 본 발명은 다양한 예시들에서 참조 번호들 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간단명료하기 위한 것이지 그 자체로 설명되어 있는 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 말하려는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 원격조작 수술 시스템의 개략적인 도시이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 3개의 환자 측 매니퓰레이터와 1개의 내시경 매니퓰레이터를 포함하는 환자 측 카트의 정면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 원격조작 수술 시스템 중 의사의 콘솔의 정면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 장착식 수술 기구가 있는 환자 측 매니퓰레이터 아암의 사시도이다.
도 5와 도 6은 다양한 캐뉼라 구성들로부터 뻗어 나가는 기구 샤프트가 도식적으로 나타나 있는 도면이다.
도 7A, 7B 및 7C는 도 5의 캐뉼라 구성을 통해 뻗어 있을 때의 기구 샤프트가 도식적으로 나타나 있는 일련의 도면이다.
도 8A와 8B는 다양한 캐뉼라 구성들에 있어서 삽입 길이에 대한 삽입력에 관한 도표이다.
도 9는 일부 실시예들에 따르는 컴퓨팅 디바이스가 도시되어 있는 다이어그램이다.
도 10A와 10B는 다양한 캐뉼라 구성들에 따르는 길이에 대한 감쇠 계수에 관한 도표이다.
도 11은 일부 실시예들에 따르는 캐뉼라를 통한 의료 기구의 삽입 동안 원격조작 수술 시스템을 제어하는 방법에 관한 흐름도이다.
도 12는 일부 실시예들에 따르는 캐뉼라를 통한 의료 기구의 삽입 동안 원격조작 수술 시스템을 제어하는 다른 방법에 관한 흐름도이다.
도 13은 일부 실시예들에 따르는 예시적인 캐뉼라 어셈블리의 평면도이다.
도 14는 일부 실시예들에 따르는 예시적인 의료 기구(1400)의 일부가 나타나 있다.
이러한 도면들은 다음에 오는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 참조하여 더욱 잘 알 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예들에 관한 다음에 오는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서, 많은 구체적인 세부사항들은 개시되어 있는 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위하여 설명된다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 이러한 구체적인 세부사항없이도 실시될 수 있다는 점은 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 다른 경우에 있어서, 잘 알려진 방법, 절차, 구성요소 및 회로는 본 발명의 실시예들의 양태들을 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위하여 상세하게 기술되어 있지는 않다.

이러한 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 다양한 캐뉼라들 또는 다른 캐뉼라 구성요소들(또는 다양한 캐뉼라들과 캐뉼라 구성요소들의 조합들)을 통한 삽입 동안 수술 기구를 제어하기 위한 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 기구 삽입과 관련된 삽입력을 조절하거나 이와 달리 제어하는 것을 통해서, 시스템 및 방법들은 의사나 다른 오퍼레이터가 삽입을 매끄럽게 처리해낼 수 있도록 기구 삽입을 수월하게 한다. 이는 캐뉼라, 다른 캐뉼라 구성요소들, 기구들, 조직 또는 이들의 조합의 손상 가능성을 줄인다.

도면들 중 도 1을 참조하면, 예시적인 원격조작 수술 시스템(100)이 본 명세서에 도시되어 있다. 원격조작 수술 시스템(100)은, 마스터 매니퓰레이터가 이러한 콘솔 내부에 포함되어 있는 경우 마스터 콘솔(102)이나 의사의 콘솔(102)로도 지칭되는, 마스터 매니퓰레이터 시스템(102)을 포함한다(도 3 참조). 마스터 매니퓰레이터 시스템(master manipulator system)(102)은 슬레이브 매니퓰레이터 시스템(slave manipulator system)(104)과 수술 절차를 입력하도록 구성되어 있다. 슬레이브 매니퓰레이터 시스템(104)은 환자 내부의 수술 부위에서의 수술 기구들의 원격조작 움직임을 위한 환자 측 매니퓰레이터(patient-side manipulator; PSM) 시스템으로도 지칭된다. "수술 기구(surgical instrument)"는 본 명세서에서 진단 절차 및 수술 절차와 같은 의료 절차 동안 캐뉼라를 통해 삽입될 수 있는 의료 기구들을 지시하는데 사용된다. 그러므로, 수술 기구들의 타입들은 절개(dissecting), 스테이플링(stapling), 소작(cauterizing), 파지(grasping) 및 조직 조종의 다른 형태들이나 조합들을 위하여 설계된 다양한 것들과 같은 다양한 조직 조종 도구들을 포함한다. 다른 예시적인 타입의 기구들은 광학, 초음파 ,RF, 형광투시 또는 다른 촬상, 검색 표본 등을 위하여 사용되는 다양한 기구 타입들과 같이 조직 조종 이외의 기능을 위하여 설계된 것들을 포함한다. 기구는 기하구조, 재료, 및 가요성과 같은 기계적 특성이 다를 수도 있다. 예를 들어, 일부 기구들은 곡선형 캐뉼라들에 의해 제공되는 것들과 같이 곡선형 삽입 채널들에 맞도록 가요성이면서 쉽게 구부러지도록 설계되어 있다. 다른 예시로서, 일부 기구들은 강성으로 설계되어서, 곡선형 삽입 채널들로 쉽게 구부러지거나 곡선형 삽입 채널들에 맞지 않는다.

원격조작 수술 시스템(100)은 최소 침습 원격조작 수술을 수행하는데 사용된다. 본 명세서에 기술되어 있는 기법들과 시스템들을 구현하는데 이용될 수 있는 원격조작 수술 시스템의 일 예시는 캘리포니아 서니베일 소재의 인튜어티브 서지컬 인코포레이티드(Intuitive Surgical, Inc.)에 의해 제조되는 다빈치(da Vinci^®) 수술 시스템이다. 일 실시예에서, 슬레이브 매니퓰레이터 시스템(104)은 자립형일 수 있다(도 2 참조), 대체 실시예에서, 슬레이브 매니퓰레이터 시스템(104)은, 예컨대 수술 침대를 포함하는 수술대에 있는 다른 설비에 장착될 수 있다. 또 다른 대체 실시예에서, 슬레이브 매니퓰레이터 시스템(104)은 자립형(free-standing) 구성요소와 수술대 장착형(bed-mounted) 구성요소 양자 모두를 포함할 수 있다.

원격조작 수술 시스템(100)은 또한 내시경과 같은 이미지 캡처 디바이스를 포함하는 이미지 캡처 시스템(106), 및 관련 이미지 처리 하드웨어와 소프트웨어를 포함한다. 원격조작 수술 시스템(100)은 또한 센서, 모터, 액추에이터, 및 매니퓰레이터 시스템들(102, 104)의 다른 구성요소들뿐만 아니라 이미지 캡처 시스템(106)에 조작가능하게 링크되는 제어 시스템(108)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제어 시스템(108)은 매니퓰레이터 시스템들(102, 104) 중 하나에 통합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제어 시스템(108)은 별개의 하우징 안에 제공되어 하니 이상의 통신 링크들을 통해서 매니퓰레이터 시스템들(102, 104)에 결합될 수 있다. 제어 시스템(108)의 보다 상세한 실시예는 도 9를 참조하여 알 수 있을 것이다.

수술 시스템(100)은 시스템 오퍼레이터, 일반적으로는 환자에 대해 최소 침습 수술 절차를 수행하는 의사에 의해 이용된다. 시스템 오퍼레이터는 마스터 콘솔(102)에서 관찰하는 것으로 나타나 있는, 이미지 캡처 시스템(106)에 의해 캡처되는 이미지들을 본다. 의사의 입력 명령에 응답하여, 제어 시스템(108)은 원격조작 슬레이브 매니퓰레이터 시스템(104)에 결합되는 수술 기구들의 서보메커니즘식 움직임(servomechanical movement)에 유효하다.

제어 시스템(108)은 적어도 하나의 프로세서, 통상적으로는 마스터 매니퓰레이터 시스템(102), 슬레이브 매니퓰레이터 시스템(104) 및 이미지 캡처 시스템(106) 사이의 제어에 유효한 복수의 프로세서를 포함한다. 제어 시스템(108)은 또한 본 명세서에 기술된 방법들 중 일부나 전부를 구현하는 소프트웨어 프로그래밍 지시들을 포함한다. 제어 시스템(108)은 도 1에 개략적으로 단순화되어 단일의 블록으로 나타나 있지만, 시스템은 (예컨대 의사의 콘솔(102) 상에 그리고/또는 슬레이브 매니퓰레이터 시스템(104) 상에) 다수의 데이터 처리 회로를 구비할 수 있는데, 데이터 처리 중 적어도 일부는 입력 장치 부근에서 선택적으로 수행되며, 일부는 매니퓰레이터 및 이와 유사한 것 부근에서 수행된다. 폭넓게 다양한 집중 또는 분산 데이터 처리 아키텍처가 채택될 수 있다. 유사하게, 프로그래밍 코드는 다수의 별개의 프로그램이나 서브루틴으로 구현될 수 있고, 또는 본 명세서에 기술되어 있는 원격조작 시스템의 다수의 다른 양태들에 통합될 수 있다.

도 2는 원격조작 수술 시스템(100)의 일 실시예에 따르는 환자 측 매니퓰레이터(104)의 정면 사시도이다. 환자 측 매니퓰레이터(104)는 바닥에 자리하고 있는 베이스(120), 베이스(120) 상에 장착되어 있는 지지 타워(122), 및 (이미지 캡처 시스템(106)의 부분들을 포함하는) 수술 도구들을 지지하는 몇몇 아암들을 포함한다. 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 아암들(124a, 124b)은 조직을 조종하는데 사용되는 수술 기구들을 지지하면서 움직이는 기구 아암들이고, 아암(126)은 내시경을 지지하면서 움직이는 카메라 아암이다. 도 2에는 또한, 지지 타워(122)의 배면 상에 지지되어 있으면서도 수술 절차를 행하는데 필요한 바와 같이 환자 측 매니퓰레이터의 좌측면이나 우측면에 포지셔닝될 수 있는 선택적인 제 3 기구 아암(124c)이 나타나 있다. 도 2에는 기구 아암들(124a, 124b, 124c) 상에 각각 장착되어 있는 상호교환가능한 수술 기구들(128a, 128b, 128c)이 추가로 나타나 있고, 카메라 아암(126) 상에 장착되어 있는 내시경(130)이 나타나 있다. 기구들과 카메라를 지지하는 아암들이 천장이나 벽, 또는 어떤 경우에는 수술실에 있는 설비(예컨대 수술 테이블)의 다른 피스에 장착되는 (고정식 또는 가동형) 베이스 플랫폼에 의해 지지될 수도 있다는 점을 통상의 기술자는 알 수 있을 것이다. 마찬가지로, 2개 이상의 별개의 베이스들(예컨대 하나의 베이스는 각각의 아암을 지지하고 있음)이 사용될 수 있다는 점을 통상의 기술자는 알 수 있을 것이다. 수술 기구들(128a, 128b)은 엔드 이펙터들(129a, 129b)을 각각 포함한다.

도 3은 원격조작 수술 시스템(100)의 일 실시예에 따르는 마스터 콘솔(102) 구성요소의 정면 사시도이다. 마스터 콘솔(102)은, (내시경과 다양한 캐뉼라들을 포함하는) 수술 도구들을 제어하는데 사용되는 운동형상학적 사슬(kinematic chain)인 좌측 및 우측 다중 자유도(degree of freedom; DOF) 마스터 툴 매니퓰레이터(master tool manipulators; MTM's)(132a, 132b)가 설비될 수 있다. MTM's(132)은 간단히 "마스터"로 지칭될 수 있고, 그 관련된 아암(124)들과 수술 기구(128)들은 간단히 "슬레이브"로 지칭될 수 있다. 의사는 핀처 어셈블리(pincher assembly)(134a, 134b)를 통상적으로 엄지와 검지로 파지하고, 핀처 어셈브리를 다양한 포지션과 배향으로 움직일 수 있다. 각각의 MTM(132a, 132b)은 복수의 자유도, 통상적으로는 6 자유도, 3 회전운동 자유도 및 3 병진운동 자유도로 주요 작업공간(master workspace) 내부에서의 움직임을 대체로 허용할 수 있다.

도구 제어 모드가 선택되는 경우, 각각의 MTM(132)은 환자 측 매니퓰레이터(104)를 위하여 대응하는 기구 아암(124)을 제어하도록 결합된다. 예를 들어, 좌측 MTM(132a)은 기구 아암(124a)과 기구(128a)를 제어하도록 결합될 수 있고, 우측 MTM(132b)은 기구 아암(124b)과 기구(128b)를 제어하도록 결합될 수 있다. 제 3 기구 아암(124c)이 수술 절차 동안 사용되어 좌측 측면 상에 포지셔닝되는 경우라면, 이때 좌측 MTM(132a)은 아암(124a)과 기구(128a)를 제어하는 것과 아암(124c)과 기구(128c)를 제어하는 것 사이에서 전환될 수 있다. 마찬가지로, 제 3 기구 아암(124c)이 수술 절차 동안 사용되어 우측 측면 상에 포지셔닝되는 경우라면, 이때 우측 MTM(132a)은 아암(124b)과 기구(128b)를 제어하는 것과 아암(124c)과 기구(128c)를 제어하는 것 사이에서 전환될 수 있다. 대체 실시예에서, 제 3 기구 아암은 수술 편의를 고려하여 좌측 또는 우측 MTM에 의해 제어될 수 있다. 어떤 경우에는, MTM's(132a, 132b)과, 아암(124a)/기구(128a) 조합 및 아암(124b)/기구(128b) 조합 사이의 제어 할당이 교환될 수도 있다. 이는, 예컨대 내시경이 180도 돌아가게 되는 경우라면, 내시경의 시야 내에서 움직이는 기구가 의사가 움직이고 있는 MTM과 동일한 측면 상에 있는 것으로 보이도록 행해질 수 있다.

의사의 콘솔(102)은 또한 입체 이미지 디스플레이 시스템(136)을 포함한다. 입체 내시경(130)에 의해 캡처되는 좌측 이미지와 우측 이미지는 대응하는 좌측 디스플레이와 우측 디스플레이 상에 출력되는데, 이는 의사가 디스플레이 시스템(136) 상에서 3차원 이미지로 감지한다. 일 구성에서, MTM's(132)은 디스플레이 시스템(136) 아래에 포지셔닝되어서, 디스플레이에 나타나 있는 수술 도구들의 이미지들은 디스플레이 아래에서 의사의 양손과 함께 위치되어 있는 것으로 보인다. 이러한 특징은 의사가 양손을 직접 바라보고 있는 것처럼 3차원 디스플레이에서 다양한 수술 도구들을 직관적으로 제어하는 것을 허용한다. 따라서, 관련된 기구 아암과 기구의 MTM 서보 제어는 내시경 이미지 기준 프레임에 기초하고 있다.

내시경 이미지 기준 프레임은 또한 MTM's가 카메라 제어 모드로 전환되는 경우라면 사용된다. 예를 들어, 카메라 제어 모드가 선택되는 경우라면, 의사는 MTM's 중 어느 하나 또는 양자 모두를 함께 움직임으로써 내시경의 원위 단부를 움직일 수 있다(2개의 MTM's의 부분들이 서보메커니즘식으로 결합될 수 있어서, 2개의 MTM 부분들은 하나의 유닛으로 함께 움직이는 것으로 보임). 의사는 이때 양손에 이미지를 붙들고 있는 것처럼 MTM's을 움직임으로써 디스플레이되는 입체 이미지를 직관적으로 움직인다(예컨대 촬영(pan), 경사조절(tilt), 줌조절(zoom)을 행함).

의사의 콘솔(102)은 콘솔을 조작하는 의사가 멸균 현장 외부에 있도록 포지셔닝되기도 하지만, 통상적으로는 환자 측 매니퓰레이터(104)와 같이 동일한 수술실에 위치되어 있다. 한 명 이상의 보조자는 통상적으로 (예컨대 환자 측 카트 상의 도구들을 바꾸는 것, 수동 후인(manual retraction)을 수행하는 것 등을 위하여) 멸균 수술 현장 내부에서 작업함으로써 의사를 보조한다. 따라서, 의사는 멸균 현장으로부터 원격으로 조작하고 있어서, 콘솔은 수술실로부터 별개의 방이나 건물에 위치될 수 있다. 일부 구현예에서, 2개의 의사의 콘솔(102)(서로로부터 원격에 있거나 함께 위치되어 있음)은 함께 네트워크연결될 수 있어서, 두 명의 의사는 수술 부위에 있는 도구들을 동시에 바라보면서 제어할 수 있다.

도 4는 장착식 수술 기구(128c)가 있는 제어 아암(124c)의 매니퓰레이터 부분(140)의 사시도이다. 수술 동안 보통 사용되는 멸균 드레이프(drape)들과 관련된 메커니즘들은 명확성을 위하여 생략되어 있다. 매니퓰레이터(140)는 요 액추에이터(yaw actuator)(142), 피치 액추에이터(pitch actuator)(144)와, 삽입 및 후퇴(insertion and withdrawal; I/O) 액추에이터(146)를 포함한다. 수술 기구(128c)는 장착 캐리지(149)를 포함하는 기구 스파(instrument spar)(148)에 장착된 상태로 나타나 있다. 도시되어 있는 직선형 캐뉼라(150)는 캐뉼라 마운트(152)에 장착된 상태로 나타나 있다. 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 다른 타입의 캐뉼라가 사용될 수도 있다. 기구(128c)의 샤프트(154)는 캐뉼라(150)을 통해 뻗어 있다. 매니퓰레이터(140)는 기계적으로 구속되어 있어서, 기구 샤프트를 따라 위치되어 있는 동작의 정지 원격 중심(156)("원격 중심(156)"으로도 지칭됨) 둘레에서 기구(128c)를 움직인다. 요 액추에이터(142)는 원격 중심(156) 둘레에 요 동작(158)을 제공한다. 피치 액추에이터(144)는 원격 중심(156) 둘레에 피치 동작(160)을 제공하고, I/O 액추에이터(146)는 원격 중심(156)을 통해 삽입 및 후퇴 동작(162)을 제공한다. 매니퓰레이터(140)는 I/O 액추에이터(146)의 삽입 축을 따라 속도와 포지션을 추적하는 인코더(encoder)를 포함할 수 있다. 통상적으로, 원격 중심(156)은 환자의 체벽에 있는 절개부에 고정되어 있고, 의도된 수술 과업을 실행하는데 유용한 충분한 요 및 피치 동작이 고려되어 있다. 이와 달리, 회전의 원격 중심은, 환자와 접촉하지 않으면서 더 큰 범위의 동작을 허용하도록 신체의 외부에 위치될 수 있다. 동작의 원격 중심 둘레에서의 동작이 소프트웨어의 사용에 의해 구속되거나 기계적 어셈블리에 의해 정의되는 물리적인 제약에 의해 구속될 수 있다는 점을 통상의 기술자는 알 수 있을 것이다.

장착 캐리지(149)와 기구 힘 전달 어셈블리(164)의 맞춤형 힘 전달 디스크(matching force transission disk)들은 곡선형 샤프트(154)의 원위 단부에 장착되어 있는 조직 탐침(166)을 배향시키면서 포지셔닝하기 위하여 기구(128c)의 다양한 부품들을 움직이도록 매니퓰레이터(140) 안에 있는 액추에이터들로부터의 작동 힘들을 결합시킨다. 이러한 작동 힘들은 통상적으로 기구 샤프트(154)를 돌아가게 할 수 있다(그러므로 원격 중심(156)을 통해 다른 DOF를 제공함). 힘 전달 어셈블리들의 실시예들은 미국 특허 제6,331,191호(1999년 10월 15일자로 출원됨; "수술 로봇 도구들, 데이터 아키텍처 및 사용법(Surgical Robotic Tools, Data Architecture, and Use)"으로 개시되어 있음) 및 미국 특허 제6,491,701호(2001년 1월 12일자로 출원됨; "로봇 수술 도구들을 위한 기계식 액추에이터 인터페이스 시스템(Mechanical Actuator Interface System for Robotic Surgical Tools)"으로 개시되어 있음)에 제공되어 있고, 그 명세서 내용은 그 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다. 대체 실시예에서, 기구(128c)는 추가적인 요 및 피치 DOF's를 제공하는 샤프트의 원위 단부에 리스트(wrist)를 포함할 수 있다. 조직 탐침(166)은, 예컨대 일반적인 조직 매니퓰레이터(tissue manipulator), 조직 엘리베이터(tissue elevator) 또는 조직 리트랙터(tissue retractor)일 수 있다. 대체 실시예에서, 기구(128c)는 촬상 구성요소를 포함할 수 있다.

도 5는 피동적 가요성 수술 기구와 곡선형 캐뉼라의 조합을 지지하면서 움직이는 예시적인 환자 측 로봇 매니퓰레이터의 일 부분에 관한 개략적인 도면이다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 원격로봇 조작식 수술 기구(502)는 힘 전달 메커니즘(504), 가요성 기구 샤프트(506) 및 엔드 이펙터(508)를 포함한다. 이 예시에서, 힘 전달 메커니즘(504)은 의료 기구가 캐뉼라를 통해 움직이게 된 후 캐뉼라로부터 근위방향으로 뻗어 있도록 구성되어 있는 의료 기구의 근위 단부에 위치되어 있고, 엔드 이펙터(508)는 의료 기구가 캐뉼라를 통해 움직이게 된 후 캐뉼라로부터 원위방향으로 뻗어 있도록 구성되어 있는 의료 기구의 원위 단부에 위치되어 있고, 그리고 가요성 기구 샤프트(506)는 근위 단부와 원위 단부 사이에 있는 가요성 부분이다. 기구(502)는 수술 절차들을 위하여 설계된 예시적인 의료 기구이다. 다른 예시적인 의료 기구들은 다양한 영상장치(imager)들, 및 의료 절차 동안 캐뉼라를 통해 삽입될 수 있는 다른 도구들을 포함한다. 기구(502)는 (도 4의 매니퓰레이터(140)와 같은) 매니퓰레이터(512)의 (도 4의 캐리지(149)와 같은) 기구 캐리지(510) 상에 장착되어 있다. 앞서 기술되어 있는 구성요소들은 명확성을 위하여 개략적으로 도시되어 있다. 인터페이스 디스크(514)들은 기구(502) 구성요소들을 움직이도록 매니퓰레이터(512) 안에 있는 서보 액추에이터들로부터의 작동 힘들을 결합시킨다. 엔드 이펙터(508)는 단일의 DOF(예컨대 다물고 있는 죠(jaw)들)로 도식적으로 조작된다. 하나 이상의 엔드 이펙터 DOF's를 제공하는 리스트(예컨대 피치, 요; 예컨대 그 명세서 내용이 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있는 미국 특허 제6,817,974호(2002년 6월 28일자로 출원됨)(피동적으로 포지셔닝가능한 텐던-작동식 멀티-디스크 리스트 조인트를 가지고 있는 수술 도구로 개시되어 있음) 참조)는 선택적이어서 나타나 있지 않다. 많은 기구 구현예들은 이러한 리스트를 포함하지 않는다. 리스트를 생략하는 것은 매니퓰레이터(512)와 기구(502) 사이의 작동 힘 인터페이스들의 개수를 단순화하고, 이러한 생략은 또한 원위방향 작동식 피스와 근위방향 힘 전달 메커니즘(504) 사이에 필수적일 수 있는 힘 전달 요소들의 개수(결과적으로는 기구 복잡성 및 치수)를 줄인다.

도 5에는 근위 단부(522), 원위 단부(524), 및 근위 단부(522)와 원위 단부(524) 사이에 뻗어 있는 중심 채널(526)을 가지는 곡선형 캐뉼라(520)가 추가로 나타나 있다. 곡선형 캐뉼라(520)는 예시적인 캐뉼라 구성요소이다. 캐뉼라 구성요소들은 의료 절차 동안 의료 기구가 삽입될 수 있는 캐뉼라를 물리적으로 형성하는 구성요소들을 구비한다. 다른 예시적인 타입의 캐뉼라 구성요소들은, 물리적인 밀봉상태를 제공하도록 캐뉼라의 근위방향에 놓일 수 있는 다양한 기하구조들, 재료들 및 크기들로 되어 있는 캐뉼라 시일(cannular seal)들, 및 채널의 내경을 의료 기구에 유용하게 줄이도록 캐뉼라 속에 삽입될 수 있는 다양한 기하구조들, 재료들 및 크기들로 되어 있는 캐뉼라 리듀서(cannula reducer)들을 포함한다.

곡선형 캐뉼라(520)는 또한 선형 구간과 곡선형(비선형) 구간을 구비하는 예시적인 캐뉼라 타입이다. 다른 예시적인 캐뉼라 타입들은 직선형 캐뉼라, 다중 비평행 선형 구간들을 가지는 캐뉼라, 상이한 곡률들을 가지고 있는 다중 곡선형 구간들을 가지는 캐뉼라, 선형 및 비선형 구간들의 다른 조합들을 가지는 캐뉼라, 상이한 내경 또는 외경을 가지는 캐뉼라, 상이한 재료들을 가지는 캐뉼라, 의료 절차들을 위하여 조립되는 멀티-피스 캐뉼라 등을 포함한다.

곡선형 캐뉼라(520)는 일 구현예에서 강성 싱글 피스 캐뉼라이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 곡선형 캐뉼라(520)의 근위 단부(522)는 매니퓰레이터(512)의 캐뉼라 마운트(516) 상에 장착되어 있다. 초기 기구 전개 동안, 사용자는 삽입 축을 따라 매니퓰레이터(512)의 캐리지(510)에 손으로 힘을 가함으로써 곡선형 캐뉼라(520)를 통해 기구를 전진시킨다. 힘은 기구(502)나 캐리지(510)에 직접 가해질 수 있다. 기구(502)의 가요성 샤프트(506)는 곡선형 캐뉼라(520)의 중심 채널(526)을 통과하게 되어서, 가요성 샤프트(506)의 원위 부분과 엔드 이펙터(508)는 수술 부위(530)에 도달하기 위하여 캐뉼라(520)의 원위 단부(524)를 넘어 뻗어 있다. 원격 수술 동안, 캐리지(510)에 의해 제공되는 매니퓰레이터(512)의 I/O 작동은 엔드 이펙터(58)를 안밖으로 움직이기 위해서 캐뉼라(520)를 통해 기구(502)의 가요성 샤프트(506)를 삽입하거나 후퇴시킨다.

위에 기술된 실시예에서, 캐뉼라와 기구 샤프트는 스테인리스 스틸 또는 유리-에폭시 합성물과 같은 강성 재료로 형성될 수 있다. 이와 달리, 캐뉼라와 기구 샤프트는 폴리에테르 에테르 케톤(Polyether ether ketone; PEEK)과 같은 고 탄성률 플라스틱, 유리 또는 탄소 충진형 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 또는 유리-섬유-에폭시 또는 탄소-섬유-에폭시 합성물 구성과 같은 가요성 재료로 형성될 수 있다. 샤프트 또는 캐뉼라의 내경과 외경 및 물리적 구성은, 사용 동안 신체에 가해질 수 있는 또는 그 구조가 사용 동안 캐뉼라나 기구 내부의 곡선형 가이드 경로를 따라가기에 충분히 구부러지는 것을 허용할 수 있는 힘의 크기를 제한하도록 각각의 재료 선정을 위하여 독특하게 선정된다. 가요성과 재료 성분에 관한 정보를 포함하여 기구 샤프트와 캐뉼라에 관한 추가적인 정보는 미국 특허 출원 12/618,608(2009년 11월 13일자로 출원됨; "곡선형 캐뉼라 기구(Curved Cannula Instrument)"로 개시되어 있음)에 상세하게 제공되어 있고, 그 명세서 내용은 그 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.

일부 실시예에서, 태그(532)는 근위 단부(522)에 들어맞는 장착부에 고정되거나 그 내부에 매립될 수 있다. 태그(532)는 무선주파수 식별(radiofrequency identification; RFID) 태그일 수 있다. 다른 실시예는 바이너리 패턴(binary pattern)을 가지는 자기 태그와 같은 기계 판독가능한 태그를 포함할 수 있다. 기계 판독가능한 태그(532)는 무선 통신을 통해서 판독될 수 있고, 또는 수술전에 스캐닝될 수 있는 바코드나 QR 코드와 같은 시각적 기계 판독가능한 태그일 수 있다. 태그(532)를 판독함으로써, 수술 시스템(100)은 캐뉼라 데이터베이스로부터 캐뉼라(520)의 타입을 식별할 수 있다. 캐뉼라(520)의 타입을 식별하는 것은 캐뉼라(520)를 특징짓는 기하학적 정보를 메모리로부터 검색할 수 있다. 예를 들어, 캐뉼라(520)의 타입을 식별함으로써, 제 1 부분(528a)과 제 2 부분(528b)의 길이와 직경은 제어 시스템(108)의 처리 장치에 의해 액세스될 수 있다. 일부 실시예에서, 수술 시스템(100)의 오퍼레이터는 절차를 시작하기에 앞서 절차 동안 사용될 캐뉼라의 타입을 손으로 선택할 수 있다.

수술 시스템(100)과 사용될 수 있는 캐뉼라와 기구의 가요성, 기하구조 및 재료의 차이 때문에, 주어진 캐뉼라를 통해 주어진 기구를 움직이기 위해서 사용자가 필요로 하는 힘은, 상이한 캐뉼라들을 통해 동일한 기구를 움직이거나 상이한 캐뉼라를 통해 상이한 기구를 움직이는데 필요로 하는 힘들과 실질적으로 상이할 수 있다. 추가적으로, 주어진 캐뉼라를 통해 주어진 기구를 움직이기 위해서 사용자가 필요로 하는 힘은 기구가 캐뉼라를 통해 삽입되고 있는 동안 실질적으로 변할 수 있다. 캐뉼라(520)는 직선형인 제 1 부분(528a), 및 곡선형인 제 2 부분(528b)을 포함한다. 가요성 샤프트(506)의 원위 팁이 제 1 부분(528a)을 통해 사용자에 의해 힘을 받는 동안, 제 1 양의 힘은 원위 팁을 원하는 속도로 움직이기 위해서 필요할 수 있다. 가요성 샤프트(506)의 원위 팁이 제 2 부분(528b)을 통과하고 있는 경우, 가요성 샤프트(506)의 원위 팁은 제 2 부분(528b)의 내부 벽과 상호작용할 수 있으므로, 제 2 양의 힘은 원위 팁을 원하는 속도로 움직이기 위해서 필요할 수 있다. 제 2 양의 힘은 제 1 양의 힘보다 클 수 있다. 그렇기 때문에, 사용자는 기구를 제 1 부분(528a) 안으로 더 빠르게 삽입할 수 있고, 부분(528a)으로부터 부분(528b) 쪽으로 전이하는 경우 급격히 느려질 수 있는데, 이는 잠재적으로 캐뉼라 내부 벽 안에 손상을 일으킬 수 있을 뿐만 아니라 기구의 좌굴을 유발할 수 있다. 그리고, 기구가 부분(528b)으로부터 부분(528c) 쪽으로 전이하는 캐뉼라를 빠져나가는 경우, 사용자는 부분(528b)을 통하는 것보다 더 빨리 기구를 삽입하는 경향이 있을 수 있고, 잠재적으로는 타겟 팁 포지션을 오버슈팅하면서 의도치 않게 조직을 찌를 수 있다. 본 명세서에 제공되어 있는 바와 같이, 제어 시스템(108)은, 캐리지(510)를 통해 매니퓰레이터(512)에 의해 제공되는, 보상되는 저항하는 힘(즉 감쇠력)의 양을 조정하도록 구성될 수 있으므로, 전체 수동 삽입 과정에 걸쳐, 가요성 샤프트(506)의 원위 팁이 캐뉼라(520)를 빠져나감에 따라 캐뉼라(520)의 원위 팁의 속도는 캐뉼라(520)의 길이를 따라 일정하게 유지된다. 또한 본 명세서에 제공되어 있는 바와 같이, 제어 시스템(108)은 동일한 것을 달성하기 위해서 캐리지(510)를 통해 매니퓰레이터(512)에 의해 제공되는, 보상되는 보조하는 힘(즉 음의 방향 감쇠력 또는 보조하는 힘)의 양을 조정하도록 구성될 수 있다. 그러므로, 제어 시스템(108)의 다양한 실시예는 캐뉼라 구성요소를 통해 의료 기구를 손으로 삽입하도록 가해질 수동 삽입력의 공간상 균일성을 증가시키기 위해서 삽입 프로파일에 따라 삽입력을 제어하도록 구성될 수 있다. 삽입력의 제어는 보상되는 저항하는 힘의 양을 조절하는 것, 보상되는 보조하는 힘의 양을 조절하는 것, 또는 보상되는 저항하는 힘의 양과 보상되는 보조하는 힘의 양 양자 모두를 조절하는 것에 의해 성취될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(108)은 캐뉼라 구성요소에 대한 제 1 기구 위치를 위한 저항하는 힘, 및 상이한 기구 위치인 캐뉼라 구성요소에 대한 제 2 기구 위치를 위한 보조하는 힘을 제공하도록 구성될 수 있다.

수술 시스템(100)과 사용될 수 있는 (캐뉼라들을 포함하는) 캐뉼라 구성요소들과 기구들의 타입들의 재료들, 직경들 및 길이들은 제어 시스템(108)의 하나 이상의 데이터베이스에 저장될 수 있다. 예를 들어, 제 1 부분(528a)의 길이(L1)와 제 2 부분(528b)의 길이(L2)는 곡선형 부분(528b)의 곡률을 특징짓는 정보와 같은 다른 정보와 함께 데이터베이스에 저장될 수 있다. 이 정보로부터, 제어 시스템(108)은 상이한 캐뉼라들의 상이한 부분들을 통해 상이한 가요성 기구들을 움직이는데 필요한 상이한 양의 힘, 및 의료 기구들이나 캐뉼라들에 대한 손상을 방지하기 위하여 그리고 기구의 갑작스런 움직임을 방지하기 위하여 수동 기구 삽입 동안 사용자의 속도에 응답하여 상이한 캐뉼라들의 상이한 부분들을 통한 상이한 가요성 기구들의 동작을 저지하도록 가해져야 하는 상이한 양의 조절되거나 보상되는 힘을 계산할 수 있다.

도 6은, 피동적 가요성 수술 기구와 곡선형 캐뉼라의 다른 구현예의 조합을 지지하면서 움직이는 예시적인 환자 측 로봇 매니퓰레이터의 일 부분에 관한 개략적인 도면이다. 도 5와 같이, 도 6에는 힘 전달 메커니즘(504), 가요성 기구 샤프트(506) 및 엔드 이펙터(508)를 포함하는 원격로봇 조작식 수술 기구(502)가 나타나 있다. 기구(502)는 (도 4의 매니퓰레이터(140)와 같은) 매니퓰레이터(512)의 (도 4의 캐리지(149)와 같은) 기구 캐리지(510) 상에 장착되어 있다.

가요성 기구(506)는 캐뉼라(620)를 빠져나가는 그 원위 팁을 가지고 있는 것으로 나타나 있다. 캐뉼라(620)는 다중 곡선들을 포함한다. 캐뉼라(620)의 길이는 4개의 부분들, 즉 길이(L3)를 가지는 제 1 직선형 부분(622a), 길이(L4)를 가지는 제 1 곡선형 부분(622b), 길이(L5)를 가지는 제 2 직선형 부분(622c), 및 길이(L6)를 가지는 제 2 곡선형 부분(622d)으로 분할될 수 있다. 캐뉼라(626)를 통해 가요성 샤프트(506)의 원위 팁을 움직이는 동안에는 캐리지(510)를 통해 매니퓰레이터(512)에 의해 가해지는 능동적 힘이 없는 초기 수동 삽입 동안, 원위 팁이 제 1 부분(622a) 내부에 있는 동안에는 제 1 양의 저항하는 힘이 사용자에 의해 감지될 수 있고, 원위 팁이 제 2 부분(622b) 내부에 있는 동안에는 제 2 양의 저항하는 힘이 사용자에 의해 감지될 수 있고, 원위 팁이 제 3 부분(622c) 내부에 있는 동안에는 제 3 양의 저항하는 힘이 사용자에 의해 감지될 수 있고, 원위 팁이 제 4 부분(622d) 내부에 있는 동안에는 제 4 양의 저항하는 힘이 사용자에 의해 감지될 수 있다. 추가로, 원위 팁이 제 4 부분(622d)을 넘어 지나간 후에는 제 5 양의 저항하는 힘이 사용자에 의해 감지될 수 있다. 제 1 양, 제 2 양, 제 3 양, 제 4 양 및 제 5 양의 저항하는 힘은 서로 상이할 수 있고, 사용자가 캐리지(510)를 나란하게 움직이는 속도에 좌우될 수도 있다. 이러한 양들의 힘은 삽입력 프로파일을 정의할 수 있고, 캐뉼라(620)를 식별하는 캐뉼라 타입과 관련되어 있는 저항하는 힘 조절 전략에서 사용될 수 있다.

도 7A, 도 7B 및 도 7C는 도 5의 캐뉼라 구성을 통해 뻗어 있을 때의 기구가 도식적으로 나타나 있는 일련의 도면이다. 도 7A에는 캐뉼라(520)의 제 1 부분(528a) 내부에 존재하는 가요성 기구 샤프트의 원위 팁이 나타나 있다. 도 7B에는 캐뉼라(520)의 제 2 부분(528b) 내부에 존재하는 가요성 기구 샤프트의 원위 팁이 나타나 있다. 제 2 부분(528b)이 곡선형이기 때문에, 주어진 속도로 곡선형 부분(528b)의 길이(L2)를 따라 가요성 기구 샤프트의 원위 팁을 밀어내기 위해서는 직선형 부분(528a)의 길이(L1)를 따라 원위 팁을 밀어내는데 필요한 힘보다 더 큰 양의 힘이 사용자에 의해 가해질 수 있다. 도 7C에는 캐뉼라(520)를 빠져나갔을 때의 가요성 기구 샤프트의 원위 팁이 나타나 있다. 캐뉼라(520)를 빠져나가자 마자, 캐뉼라(520)를 통해 가요성 기구 샤프트를 밀어내는데 필요한 힘은 줄어들 수 있다.

도 8A와 도 8B에는 캐뉼라(520) 및 캐뉼라(620)와 각각 관련된 삽입력 프로파일들이 도시되어 있다. 도 8A에 나타나 있는 바와 같이, 가요성 샤프트(506)의 원위 팁과 같은 기구의 원위 팁을 움직이는데 필요한 삽입력은 도 7A 내지 도 7C와 관련하여 상술된 바와 같이 캐뉼라(520)의 길이를 따라 달라진다. 원위 팁이 제 1 부분(528a) 내부에 위치되어 있는 동안(길이(L1)과 관련되어 있으며 도 7A에 나타나 있음), 필요한 힘은 제 1 수준에 있다. (도 7B에 나타나 있는 바와 같이) 가요성 샤프트의 원위 팁이 곡선형 부분(528b) 속으로 지나감에 따라, 필요한 힘의 수준은 증가한다. (도 7C에 나타나 있는 바와 같이) 원위 팁이 곡선형 부분(528b)을 넘어 지나간 후, 일정한 속도로 움직이는데 필요한 힘의 수준은 감소한다. 원위 팁이 곡선형 부분(528b)을 넘어 지나간 후 일정한 속도를 위하여 필요한 힘의 수준은 원위 팁을 제 1 부분(528a)을 따라 움직이는데 필요한 힘의 수준 보다 더 높을 수 있다. 일부 실시예에서, 가요성 샤프트(506)의 원위 팁이 임의의 주어진 부분의 범위 내에 포지셔닝되는 경우에 필요한 힘의 수준은 낮은 힘 수준, 중간 힘 수준 및 높은 힘 수준과 같은 카테고리로 할당될 수 있다.

도 8B에는 캐뉼라(620)와 관련된 삽입력 프로파일이 도시되어 있다. 캐뉼라(620)가 다중 곡선들을 포함하기 때문에, 캐뉼라(620)와 관련된 삽입력 프로파일은 도 8A에 나타나 있는 바와 같이 캐뉼라(520)의 삽입력 프로파일보다 더 복잡할 수 있다. 도 8B에 나타나 있는 바와 같이, 캐뉼라(620)의 채널(626)을 따라 가요성 샤프트(506)의 원위 팁을 움직이는데 필요한 삽입력은, 가요성 샤프트(506)의 원위 팁이 길이 축을 따라 L3 내지 L4 및 L5 내지 L6로 정의되는 곡선형 부분들, 즉 부분(622b)과 부분(622d) 내부에 있는 경우 더 크다. 대체로, 가요성 샤프트의 원위 팁을 움직이는데 필요한 삽입력은 곡선형 부분들의 개수와 곡률의 정도에 따라 증가한다.

도 8A와 도 8B의 삽입력 프로파일들은 단순화된 형태로 도시되어 있어서, 가요성 기구의 샤프트의 원위 팁을 일정한 속도로 움직이도록 사용자에 의해 가해지는 힘은 캐뉼라의 주어진 부분의 범위 내에서 대체로 일정하다. 이는 삽입력 프로파일들을 나타낼 때 명확성을 위하여 행해진다. 일부 구현예에서, 삽입력 프로파일은 힘의 대역(band)으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 도 8A의 X 축을 따라 0 내지 A는 "낮은" 삽입력이 필요하다는 것을 지시할 수 있고, A와 B 사이는 "중간" 수준의 삽입력이 필요하다는 것을 지시할 수 있으며, B보다 더 큰 힘은 "높은" 삽입력인 것으로 여겨질 수 있다. 이러한 수준이나 대역은 이때 손으로 가해지는 삽입력을 조절할 때 사용하기 위하여 적합한 감쇠력 프로파일을 결정하는데 사용될 수 있다. 더 많거나 더 적은 수준들이 일부 삽입력 프로파일들에 포함될 수도 있다.

도 9는 일부 실시예에 따르는 도 1의 제어 시스템(108)에 대응할 수 있는 컴퓨팅 시스템(computing system)(900)이 도시되어 있는 도표이다. 컴퓨팅 시스템(900)의 구성요소들은 마스터 매니퓰레이터 시스템(102) 및/또는 슬레이브 매니퓰레이터 시스템(104)에 포함될 수 있다. 나아가, 컴퓨팅 시스템(900)은 단일 서버, 또는 제어 시스템(108)을 제공하기 위해서 마스터 메니퓰레이터 시스템(102) 및/또는 슬레이브 매니퓰레이터 시스템(104)과 네트워크 또는 통신 링크를 통해서 통신하도록 구성되어 있는 복수의 서버들 중 하나의 서버일 수도 있다. 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 컴퓨팅 시스템(900)은 유선 또는 무선 접속을 표현할 수 있는 네트워크 통신 링크(904)를 통해서 네트워크와 통신하도록 구성되어 있는 네트워크 인터페이스 컨트롤러(network interface controller; NIC)(902)를 포함한다. 일부 실시예에 따르면, NIC(902)는 무선 광대역 구성요소, 무선 위성 구성요소와 같은 무선 통신 구성요소, 또는 라디오 주파수(radio frequency; RF), 마이크로웨이브 주파수(microwave frequency; MWF)를 포함하는 다양한 다른 타입의 무선 통신 구성요소들, 및/또는 네트워크에 걸쳐 다른 장치들과 통신하도록 구성되어 있는 적외선(infrared; IR) 구성요소들을 포함한다. NIC(902)는 Wi Fi^TM, 3G, 4G, HDSPA, LTE, RF, NFC, IrDA, HomeRF, DECT, 무선 원격측정(Wireless Telemetry), IEEE 802.11a, b, g, n, ac 또는 ad, 블루투스(Bluetooth^®), BLE, WiMAX, 지그비(ZigBee^®) 등과 같은 하나 이상의 무선 네트워크 프로토콜에 따라 정보를 수신하거나 전송하는 것이 가능할 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 컴퓨팅 시스템(900)은 컴퓨팅 시스템(900) 내부의 다양한 구성요소들을 다양한 구성요소들 사이의 통신 정보와 상호접속하기 위한 시스템 버스(system bus)(903)를 포함한다. 이러한 구성요소들은 하나 이상의 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 그래픽 처리 장치(graphics processing units; GPUs)나 디지털 신호 프로세서(digital signal processors; DSPs), 및 데이터 저장 또는 메모리 구성요소(908)일 수 있는 처리 장치(906)를 포함하는데, 데이터 저장 또는 메모리 구성요소(908)는 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM), 내부 메모리 구성요소, 읽기 전용 메모리(read only memory; ROM) 또는 외부 또는 정적 광학, 자기 또는 솔리드-스테이트(solid-state) 메모리에 대응할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 컴퓨팅 시스템(900)은 컴퓨팅 시스템(900)의 사용자(101)에게 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이 구성요소(910)를 더 포함한다. 디스플레이 구성요소(910)는 도 3의 입체 이미지 디스플레이 시스템(136)일 수 있다. 디스플레이 구성요소(910)는 추가적인 디스플레이 수단일 수도 있다. 컴퓨팅 시스템(900)은 또한 사용자(101)와 같은 컴퓨팅 시스템(900)의 사용자가 컴퓨팅 시스템(900)에 정보를 입력하는 것을 허용하는 입력 구성요소(912)를 포함할 수 있다. 이러한 정보는 기구 선택들 및 기구 움직임 지시들을 포함할 수도 있다. 입력 구성요소(912)는 다중 구성요소들, 예컨대 물리적인 것이든 가상의 것이든 키보드 또는 키 패드, 마우스, 터치 스크린, 마이크로폰, 안구 추적 시스템 및 그 조합들을 포함할 수 있다.

컴퓨팅 시스템(900)은 매니퓰레이터 아암들(124a, 124b) 및/또는 기구들(128a, 128b, 128c)의 동작을 사용자가 지휘하는 것을 허용하도록 구성되어 있는 내비게이션 제어 구성요소(914)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 내비게이션 제어 구성요소(914)는 마우스, 트랙볼 또는 다른 이러한 장치일 수 있다. 내비게이션 제어 구성요소(914)는 도 3의 마스터 툴 매니퓰레이터들(MTM's)(132a, 132b)일 수 있다.

컴퓨팅 시스템(900)은 또한 센서 구성요소(918)들을 포함할 수 있다. 센서 구성요소(918)는 센서 기능성을 제공하고, 수술 시스템(100)에 구축된 센서들 또는 제어 시스템(108)에 결합된 센서 주변장치에 대응할 수 있다. 센서 구성요소(918)들은 마스터 매니퓰레이터 시스템(102)과 슬레이브 매니퓰레이터 시스템(104)의 물리적인 구성 및 움직임과 관련된 정보를 캡처하는 임의의 감각 장치를 포함할 수 있다. 센서 구성요소(918)들은 카메라와 촬상 구성요소들, 가속도계, 선형 인코더, 각도 인코더, 생체인식 판독기(biometric reader), 동작 캡처 장치, 및 슬레이브 매니퓰레이터 시스템(104)에 관한 정보를 제공하는 것이 가능한 다른 장치들을 포함할 수 있다.

컴퓨팅 시스템(900)은 메모리 구성요소(908)에 포함되어 있는 하나 이상의 순차적인 지시들을 실행하는 처리 장치(906)에 의해 특정 조작들을 수행할 수 있다. 다른 실시예들에서, 하드-와이어드 회로도(hard-wired circuitry)는 본 발명을 구현하기 위해서 소프트웨어 지시들을 대신하여 사용되거나 소프트웨어 지시들과 조합하여 사용될 수 있다. 로직은, 메모리 구성요소(908)를 포함하는, 실행을 위하여 처리 장치(906)에 지시들을 제공하는데 참여하는 임의의 매체로 지칭될 수 있는 컴퓨터 판독가능 매체 또는 기계 판독가능 매체에 인코딩될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 컴퓨터 판독가능 매체는 촉지가능하면서 비일시적이다.

도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 메모리 구성요소(908)는 도 8A와 도 8B의 삽입력 프로파일과 같은 삽입력 프로파일(920)을 저장할 수 있다. 메모리 구성요소(908)는 감쇠 프로파일(922), 의료 기구 데이터베이스(924) 및 캐뉼라 데이터베이스(926)를 더 저장할 수 있다. 삽입력 프로파일(920)은 원하는 속도에서 기구의 가요성 샤프트의 원위 팁의 움직임을 위하여 필요한 삽입력에 대한 삽입력을 기술하는 숫자 값들의 어레이(array)들로 저장될 수 있다. 메모리 구성요소(908)는 다수의 상이한 삽입력 프로파일(920)을 저장할 수 있다. 예를 들어, 도 8A의 삽입력 프로파일은 특정 의료 기구 및 특정 캐뉼라와 관련된 삽입력 프로파일을 표현할 수 있다. 도 8A의 삽입력 프로파일은 원하는 특정 속도를 위한 이러한 정보를 포함할 수 있으므로, 동일한 의료 기구와 캐뉼라를 위한 원하는 상이한 속도는 독특한 삽입력 프로파일을 가질 수 있다.

처리 장치(906)는 삽입력 프로파일을 수용할 수 있고, 캐뉼라를 통한 기구의 움직임과 움직임의 속도에 따라 도 5와 도 6의 캐리지(510) 안에 포함되어 있는 액추에이터들에 의해 적용될 감쇠 계수들의 어레이를 계산할 수 있다.

도 10A와 도 10B에는 캐뉼라들(520, 620)과 각각 관련된 감쇠 계수 프로파일들을 형성하는 예시적인 감쇠 계수들의 도표가 도시되어 있다. 도 10A에 도시된 바와 같이, 더 높은 감쇠 계수는 가요성 샤프트(506)의 원위 팁이 캐뉼라(520)의 제 1 부분(528a) 내부에 있는 동안 적용될 수 있다. 비교적 더 낮은 감쇠 계수는 가요성 샤프트(506)의 원위 팁이 캐뉼라(520)의 제 2 부분(528b) 내부에 있는 경우 적용될 수 있다. 주어진 속도로 움직이는데 필요한 힘이 더 작은 경우의 더 높은 감쇠 계수의 적용은 제 1 부분(528a)을 통한 가요성 샤프트(506)의 원위 팁의 전진을 효과적으로 늦출 수 있다. 힘 요건이 제 2 부분(528b)에서 올라가는 경우, 그 부분(528b)의 곡률 때문에, 적용되는 감쇠 계수는 더 낮아져야 한다. 더 작은 힘이 필요한 경우에는 더 높은 감쇠 계수들을 적용하되 더 큰 힘이 필요한 경우에는 더 낮은 감쇠 계수들을 적용함으로써, 제어 시스템(108)은 캐뉼라(520)의 전체 길이를 따라 그리고 캐뉼라(520)를 넘어 더욱 뻗어서 균일한 속도를 제공할 수 있다. 감쇠 계수들의 적용이 없는 상태에서, 캐뉼라들(520, 620)의 곡선들에 의해 유발되는 힘 요건들의 변화는 수동 기구 도입 동안 속도의 변화를 유발할 수 있다. 일부 실시예에서, 감쇠 계수들은 괄호처리될 수 있고, 또는 이와 달리 감쇠력의 카테고리 수준들과 관련될 수 있다. 감쇠력 또는 감쇠력 계수는 x 축을 따라 A 아래는 "낮은" 힘 카테고리로 여겨지거나 할당될 수 있고, A와 B 사이는 "중간" 힘 카테고리로 할당될 수 있으며, B 위쪽은 "높은" 감쇠력 카테고리로 할당될 수 있다. 따라서, 일부 감쇠 프로파일들은 길이들 및 관련된 카테고리들 또는 수준들을 저장할 수 있다. 더 많거나 더 적은 감쇠력 수준들 또는 관련된 감쇠력 계수들은 다른 실시예들에 제공될 수 있다.

도 11은 캐뉼라를 통한 의료 기구의 삽입 동안 원격조작 수술 시스템을 제어하기 위한 방법(1100)의 흐름도이다. 방법(1100)은 복수의 열거된 단계들 또는 조작들로 도시되어 있다. 추가적인 조작들은 열거된 조작들의 전이나 후 또는 그 사이에 수행될 수 있고, 또는 열거된 조작들의 일부로서 수행될 수 있다. 방법(1100)의 조작들은 도 1의 수술 시스템(100)의 제어 시스템(108)에 의해 수행될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 방법(1100)은, 특정 타입의 캐뉼라와 관련되어 있는 바와 같이 캐뉼라가 식별되는 단계(1102)에서 시작할 수 있다. 일 예시로서, 제어 시스템(108)(도 1)은 캐뉼라(520) 상에 배치되어 있는 태그(532)를 판독함으로써 캐뉼라(520)(도 5)를 식별할 수 있다. 태그(532)는 캐뉼라 데이터베이스(926)(도 9)에 존재하는 식별자(identifier)를 포함할 수 있다. 캐뉼라 데이터베이스(926)는 제 1 부분(528a)의 길이(L1)와 제 2 부분(528b)의 길이(L2)와 같은 캐뉼라(520)에 관한 기하학적 정보를 포함할 수 있다. 기하학적 정보는 제 2 부분(528b)의 곡률을 포함할 수도 있다. 일부 실시예에서, 재료 정보는 캐뉼라 데이터베이스(826)에 포함되어 있을 수도 있다. 추가적으로, 태그(532)는 삽입력 프로파일(920)들 중 삽입력 프로파일 또는 감쇠 프로파일(922)들 중 감쇠 프로파일을 선택하는데 사용될 수 있다(도 9).

단계(1104)에서, 캐뉼라를 통해 삽입되고 있는 의료 기구의 포지션은 결정될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(108)은 캐리지(510)의 포지션을 결정하기 위해서 캐리지(510) 및 매니퓰레이터(140)와 관련된 하나 이상의 인코더들에 액세스할 수 있다. 의료 기구 데이터베이스(924)에 있는 의료 기구에 관한 정보에 액세스함으로써, 의료 기구의 길이와 같은 정보는 데이터베이스(924)에 저장되어 있는 기구 프로파일로부터 획득될 수 있다. 의료 기구의 길이와 캐리지(510)의 포지션은 의료 기구의 원위 팁의 위치나 포지션을 결정하기 위해서 제어 시스템(108)에 의해 사용될 수 있다. 나아가, 캐뉼라 데이터베이스(926)로부터의 정보는 의료 기구의 원위 팁의 포지션을 결정하는데 사용될 수도 있다. 일부 실시예에서, 의료 기구는 의료 기구의 가요성 샤프트의 원위 팁 가까이에 또는 원위 팁에 추적 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 의료 기구의 원위 팁은 전자기 추적기, 또는 수술 현장에 있는 의료 기구의 원위 팁의 위치를 결정하는데 사용되는 다른 적합한 장치를 포함할 수 있다.

단계(1106)에서, 의료 기구가 캐뉼라를 통해 삽입됨에 따라, 복수의 감쇠 프로파일들 중 하나는 의료 기구의 동작을 저지하도록 적용된다. 예를 들어, 사용자는 의료 기구를 설치할 수 있고, 일정한 속도로 의료 기구를 밀어냄으로써 캐뉼라(520)를 통해 의료 기구를 손으로 삽입할 수 있다. 제어 시스템(108)은 식별가능한 삽입 길이들과 관련된 복수의 감쇠 계수를 가지는 감쇠 프로파일을 적용할 수 있다. 따라서, 제어 시스템(108)은 본 명세서에 기술된 바와 같이 캐뉼라의 직선형 부분 동안에 적용되는 감쇠 계수보다 더 낮은 감쇠 계수를 캐뉼라의 곡선형 부분 동안 적용할 수 있다. 이러한 방식으로, 제어 시스템(108)은 캐뉼라 내부의 상이한 포지션들에서 상이한 양들의 힘을 필요로 하는 캐뉼라를 통해 사용자가 더욱 일관성 있는 속도로 의료 기구를 움직이도록 (감쇠 프로파일을 통해서) 삽입 저항을 조절할 수 있다.

일부 구현예에서, 복수의 감쇠 계수를 가지는 감쇠 프로파일은 삽입력 프로파일에 기초하여 계산될 수 있다. 삽입력 프로파일은 특정 의료 기구 및 특정 캐뉼라와 관련될 수 있다. 의료 기구가 슬레이브 매니퓰레이터 시스템(104)에 적절히 접속된 후 그리고 캐뉼라가 제어 시스템(108)에 대해 식별된 후, 삽입력 프로파일은 도 9의 메모리 구성요소(908)와 같은 메모리 구성요소로부터 획득될 수 있다.

도 12는 캐뉼라를 통한 의료 기구의 삽입 동안 원격조작 수술 시스템을 제어하기 위한 방법(1200)에 관한 흐름도이다. 방법(1200)은 복수의 열거된 단계들 또는 조작들로 도시되어 있고, 열거된 조작들 전, 후, 그 사이의 다른 조작들 또는 열거된 조작들의 일부로서 다른 조작들을 포함할 수 있다. 방법(1100)의 조작들은 도 1의 수술 시스템(100)의 제어 시스템(108)에 의해 수행될 수 있다.

방법(1200)의 실시예는, 의료 기구가 삽입될 캐뉼라의 캐뉼라 타입이 식별되는 단계(1202)에서 시작할 수 있다. 식별은 컴퓨팅 시스템(900)의 메모리 구성요소(908)에 저장되어 있는 캐뉼라 데이터베이스(926)를 조회하는 단계를 포함할 수 있다(도 9). 단계(1204)에서, 캐뉼라와 관련된 프로파일은 메모리로부터 검색될 수 있다. 예를 들어, 캐뉼라 데이터베이스(926)로부터 획득된 식별자나 캐뉼라의 타입을 이용하여, 삽입력 프로파일은 삽입력 프로파일(920)들로부터 획득될 수 있고, 그리고/또는 감쇠 프로파일은 감쇠 프로파일(922)들로부터 획득될 수 있다.

단계(1206)에서, 캐뉼라를 통해 삽입되고 있는 의료 장치의 원위 팁의 위치는 결정될 수 있다. 위치는 캐뉼라 자체에 대하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(108)은 의료 기구(502)의 가요성 샤프트(506)의 원위 팁이 캐뉼라(620)의 일 부분(622c) 내부에 포지셔닝되어 있는지를 결정할 수 있다. 검색된 감쇠 프로파일 또는 검색된 삽입력 프로파일을 참조하여, 캐뉼라(620)의 그 부분(622c)과 관련된 감쇠력 계수들은 결정될 수 있다. 예를 들어, 감쇠력 계수는 감쇠력 계수들의 어레이에 포함되어 있을 수 있는데, 여기서 어레이에 있는 각각의 값은 캐뉼라(620)의 부분이나 캐뉼라(620)를 따르는 특정 위치와 관련되어 있다.

단계(1208)에서, 감쇠 계수는 현재의 삽입 속도를 위한 감쇠력을 제공하도록 적용될 수 있다. 삽입 속도는 일정 기간의 시간이 지남에 따라 캐리지(510)의 포지션의 차이에 기초하여 제어 시스템(108)에 의해 결정될 수 있다. 감쇠 계수의 적용은 이러한 직선형 부분들(622a, 622c) 중 하나를 따라 삽입 속도의 감소를 유발할 수 있다. 의료 기구의 삽입 속도가 곡선형 부분들(622b, 622d) 내부에서 자연스럽게 감소하기 때문에, 감쇠 계수는 삽입 속도의 작은 감소를 유발하거나 감소를 유발하지 않을 수 있다. 감쇠 계수의 크기와 적용이 캐뉼라를 따르는 포지션과 변할 수 있기 때문에, 삽입 속도는 더욱 균일하게 될 수 있는데, 이는 캐뉼라 내부 벽을 손상시킬 가능성뿐만 아니라 622a로부터 622b 쪽으로와 같이 직선형 부분으로부터 곡선형 부분 쪽으로의 기구 전이시 기구 좌굴을 유발할 가능성을 줄일 수 있다.

방법(1200)의 실시예는 의료 기구의 삽입 속도를 모니터링하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 의료 기구의 삽입 속도에 감쇠 속도를 적용하는 단계는 의료 기구의 삽입 속도가 문턱 속도를 초과하는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 낮은 삽입 속도는 캐뉼라의 곡선들과 무관하게 더욱 용이하면서도 일관성 있게 유지될 수 있다. 이러한 경우, 감쇠 계수의 적용은 사용자에게 상당한 이점을 제공하지 않으면서 절차를 늦출 수 있다. 문턱 속도는 캐뉼라, 및 캐뉼라를 통해 삽입되고 있는 의료 기구에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 상이한 문턱 속도가 캐뉼라(520)의 제 1 부분(528a)에 적용되고 나서, 그 문턱 속도가 캐뉼라(520)의 제 2 부분(528b)에 적용될 수 있다. 추가적으로, 감쇠 계수를 의료 기구의 삽입 속도에 적용하는 단계는, 제 1 부분의 캐뉼라 타입과 관련된 제 1 감쇠 계수를 적용하는 단계, 및 그후 의료 기구가 캐뉼라를 통과함에 따라 제 2 부분의 캐뉼라 타입과 관련된 제 2 감쇠 계수를 적용하는 단계를 포함할 수 있다.

가요성 의료 기구 및 곡선형 캐뉼라와 관련하여 앞서 충분히 설명되어 있다. 그러나, 기술된 기법들은 강성 의료 기구, 직선형 캐뉼라, 다른 캐뉼라 구성요소와 이용될 수도 있다. 도 13에는 실시예에 따르는 예시적인 캐뉼라 어셈블리(1300)가 나타나 있다. 캐뉼라 어셈블리(1300)는 2개의 캐뉼라 구성요소들, 즉 직선형 캐뉼라(1320)와 캐뉼라 시일(1310)을 구비한다. 캐뉼라 시일(1310)은 근위 개구(1312), 및 근위 개구(1312)보다 직경이 더 작은 원위 개구(1314)를 포함한다. 의료 절차 동안, (수술 기구(502)나 강성 수술 기구와 같은) 의료 기구는 캐뉼라 시일(1310)을 통해 삽입될 수 있다. 기구가 시일을 통해 삽입되어 있으면서 시일과 상호작용함에 따라, 상이한 저항하는 힘들은 캐뉼라 시일에 의해 제공될 수 있다. 상술된 기법들은 또한 기구가 시일을 통해 삽입됨에 따라 필요한 수동 삽입력의 균일성을 증가시키는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 상술된 기법들은 많은 기구가 시일(1310)를 통해 그리고 캐뉼라 어셈블리(1300) 속으로 삽입됨에 따라 필요한 수동 삽입력의 변화를 감소시키는데 사용될 수 있다. 균일성의 증가 또는 필요한 수동 삽입력의 변화의 감소는 어떠한 적합한 기준이라도 충족하기에 충분할 수 있다. 일부 예시적인 기준들은, 필요한 수동 삽입력에서 결과적으로 생기는 변화량이 평균적인 사람인 오퍼레이터가 알지는 못한다는 점, 평균적인 사람인 오퍼레이터가 의료 기구를 잘못 삽입하게 하기에 충분하지 않다는 점, 10% 범위 내에 있다는 점, 또는 임의의 다른 적합한 기준을 포함한다.

도 14에는 실시예에 따르는 예시적인 의료 기구(1400)의 일부가 나타나 있다. 의료 기구(1400)는 리스트(1420)를 통해서 엔드 이펙터(1410)에 접속되어 있는 샤프트(1405)를 구비한다. 엔드 이펙터(1410)의 기하구조와 리스트(1420)의 기하구조가 상이하지만, 엔드 이펙터(1410)와 리스트(1420)는 대략 동일한 직경(d1)을 가진다. 기구(1400)는 또한 덮개(1440)에 의해 커버되어 있는 제 1 부분(1430), 및 제 2 부분(1450)을 구비한다. 덮개(1440)는 단면이 나타나 있어서, 덮개(1440)에 의해 가려져 있는 의료 기구(1400)의 부분들을 도 14에서 볼 수 있다. 제 1 부분(1430)과 제 2 부분(1450)은 상이한 직경들을 가지지만, 덮개(1440)는 제 1 부분(1430)에서 기구의 직경을 증가시키므로, 그 직경이 제 2 부분(1450)의 직경(d2)과 동일하다. 직경(d2)은 직경(d1) 보다 더 크다. 따라서, 기구(1400)가 (캐뉼라 어셈블리(1300)와 같은) 캐뉼라 어셈블리에 삽입되면서 캐뉼라 시일(1310)을 가로지름에 따라, 기구(1400)는 상이한 양만큼 원위 개구(1314)를 굴절시키고, 원위 개구(1314)를 상이한 재료들과 접촉시킨다. 구체적으로, 직경(d2)을 가지는 기구(1400)의 부분은 원위 개구(1314)에 기대어 움직이면서 접촉하는 경우, 직경(d1)을 가지는 기구(1400)의 부분이 변형시키는 이상으로 캐뉼라 시일(1310)을 변형시킨다. 직경(d2)을 가지는 기구(1400)의 부분에 기인한 캐뉼라 시일(1310)의 더 큰 변형은 기구(1400)와 캐뉼라 시일(1310) 사이의 변형으로부터 더 큰 접촉력을 초래한다. 이러한 더 큰 접촉력은 캐뉼라 어셈블리(1300)를 통한 기구(1400)의 삽입에 대항하여 캐뉼라 시일(1310)에 의해 제공되는 저항력을 증가시킬 수 있다. 동일한 직경을 가지는 기구(1400)의 일 부분(예컨대 직경(d2)을 가지는, 덮개(1440)가 있는 제 1 부분(1430)과 제 2 부분(1450))이 변하지 않는 속도로 캐뉼라 시일(1310)을 통해 삽입되는 경우이더라도, 캐뉼라 시일(1310)로부터의 결과적으로 생기는 저항하는 힘은 변할 수 있다. 예를 들어, 덮개(1440)는 캐뉼라 시일(1310)에 대한 제 1 마찰 응답을 가질 수 있고, 제 2 부분(1450)은 제 1 마찰 응답과 상이한 캐뉼라 시일(1310)에 대한 제 2 마찰 응답을 가질 수 있다. 그러므로, 기구(1400)의 삽입에 대해 캐뉼라 시일(1310)에 의해 제공되는 저항하는 힘의 마찰 성분은 변할 수 있다.

본 명세서에 기술되어 있는 기법들은 기구(1400)를 지지하는 매니퓰레이터와 통신가능하게 결합되는 (제어 시스템(108)과 같은) 제어 시스템을 제공하는데 이용될 수 있다. 이 제어 시스템은, 적어도 하나의 기구(1400) 및 캐뉼라 시일(1310)과 관련된 삽입 프로파일을 결정하는 것, 그리고 삽입 프로파일에 따라 삽입력을 제어하는 것, 그리고 캐뉼라 시일(1310)을 통한 의료 기구의 수동 삽입 동안 기구(1400)의 동작에 영향을 미치는 것이 가능하도록 조작가능할 수 있다. 삽입력의 제어는 직경, 재료, 및 기구(1400), 캐뉼라 시일(1310) 또는 양자 모두의 특징들에 영향을 미치는 다른 힘의 차이를 설명하는데 이용될 수 있다.

본 발명의 시스템과 방법의 실시예는, 하나 이상의 곡선 부분들이 있는 곡선형 캐뉼라를 통한 가요성 기구와 같이, 캐뉼라 구성요소를 통해 의료 기구를 삽입하는 경우 더욱 균일한 삽입력이나 속도를 제공할 수 있다. 시스템과 방법은 필요한 삽입력의 차이를 보상할 수 있다.

일부 실시예에서, 원격조작 수술 시스템은 매니퓰레이터와 제어 시스템을 구비한다. 매니퓰레이터는 의료 기구에 조작가능하게 결합되도록 구성되어 있다. 매니퓰레이터는 캐뉼라 구성요소를 통해 의료 기구를 움직이도록 되어 있다. 제어 시스템은 매니퓰레이터와 통신가능하게 결합되어 있다. 제어 시스템은 적어도 하나의 의료 기구 및 캐뉼라 구성요소와 관련된 삽입 프로파일을 결정하도록 조작가능하다. 제어 시스템은, 삽입 프로파일에 따라 삽입력을 제어하는 것, 그리고 캐뉼라 구성요소를 통한 의료 기구의 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작에 영향을 미치는 것이 가능하도록 구성되어 있다.

이 원격조작 수술 시스템의 일부 실시예에서, 삽입 프로파일은 캐뉼라 구성요소를 통한 의료 기구의 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작을 보조하도록 구성되어 있는 제 1 부분, 및 캐뉼라 구성요소를 통한 의료 기구의 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작을 방해하도록 구성되어 있는 제 2 부분을 구비한다.

이 원격조작 수술 시스템의 일부 실시예에서, 의료 기구는 근위 단부, 원위 단부, 및 근위 단부와 원위 단부 사이에 있는 가요성 부분을 구비하고, 캐뉼라 구성요소는 곡선형 캐뉼라이고, 캐뉼라 구성요소를 통한 의료 기구의 수동 삽입은 곡선형 캐뉼라 속에서의 가요성 부분의 적어도 일부와 원위 단부의 수동 움직임을 구비하고, 그리고 삽입 프로파일은 캐뉼라 구성요소를 통해 의료 기구를 손으로 삽입하도록 가해질 수동 삽입력의 공간상 균일성을 증가시키도록 구성되어 있다.

이 원격조작 수술 시스템의 일부 실시예에서, 의료 기구는 캐뉼라 구성요소를 통해 손으로 삽입되도록 구성되어 있는 제 1 샤프트 부분과 제 2 샤프트 부분을 가지는 샤프트를 구비한다. 제 1 샤프트 부분은 캐뉼라 구성요소에 대한 제 1 마찰 응답을 가지고, 제 2 샤프트 부분은 제 1 마찰 응답과 상이한 캐뉼라 구성요소에 대한 제 2 마찰 응답을 가진다. 삽입 프로파일은 제 1 샤프트 부분과 제 2 샤프트 부분이 캐뉼라 구성요소를 통해 손으로 삽입됨에 따라 수동 삽입력의 공간상 균일성을 증가시키도록 구성되어 있다.

이 원격조작 수술 시스템의 일부 실시예에서, 캐뉼라 구성요소는 캐뉼라 시일을 구비한다. 제어 시스템은, 의료 기구의 직경에 기초하여 의료 기구와 관련된 삽입 프로파일을 결정하는 단계에 의해, 적어도 하나의 의료 기구 및 캐뉼라 구성요소와 관련된 삽입 프로파일을 결정하도록 조작가능하다.

이 원격조작 수술 시스템의 일부 실시예에서, 의료 기구는 근위 단부, 원위 단부, 및 근위 단부와 원위 단부 사이에 있는 가요성 부분을 포함하는 가요성 의료 기구이고, 캐뉼라 구성요소는 곡선형 캐뉼라이고, 그리고 삽입 프로파일은 곡선형 캐뉼라를 통한 가요성 의료 기구의 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작을 방해하도록 구성되어 있는 감쇠 프로파일이다. 제어 시스템은: 캐뉼라 구성요소(또는 의료 기구, 또는 캐뉼라 구성요소와 의료 기구)를 식별하는 단계; 및 적어도 캐뉼라 구성요소와 관련된(또는 적어도 의료 기구와 관련된, 또는 캐뉼라 구성요소와 의료 기구 양자 모두와 관련된) 삽입 프로파일을 결정하는 단계;에 의해 적어도 하나의 의료 기구 및 캐뉼라 구성요소와 관련된 삽입 프로파일을 결정하도록 조작가능할 수 있다.

일부 실시예에서, 원격조작 수술 시스템을 제어하는 방법은 캐뉼라 구성요소를 통한 의료 기구의 삽입 동안 사용된다. 방법은, 적어도 하나의 요소 타입을 식별하는 단계, 및 메모리로부터 삽입 프로파일을 검색하는 단계를 구비한다. 요소 타입은 의료 기구의 기구 타입이거나, 캐뉼라 구성요소의 캐뉼라 구성요소 타입이다. 삽입 프로파일은 적어도 하나의 구성요소 타입과 관련되어 있다. 방법은, 캐뉼라 구성요소에 대한 의료 기구의 위치를 결정하는 단계, 및 의료 기구가 캐뉼라 구성요소를 통해 삽입됨에 따라 삽입 프로파일에 기초하여 방해하거나 보조하는 힘을 의료 기구에 가하는 단계를 추가로 구비한다.

이 방법의 일부 실시예에서, 삽입 프로파일은 캐뉼라 구성요소를 통한 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작을 보조하도록 구성되어 있는 제 1 부분, 및 캐뉼라 구성요소를 통한 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작을 방해하도록 구성되어 있는 제 2 부분을 구비한다.

이 방법의 일부 실시예에서, 캐뉼라 구성요소에 대하여 의료 기구의 위치를 결정하는 단계는, 캐뉼라 구성요소에 대하여 의료 기구의 원위 팁의 위치를 결정하는 단계를 구비한다. 적어도 하나의 요소 타입은 캐뉼라 구성요소 타입을 구비한다. 의료 기구는 근위 단부, 원위 단부, 및 근위 단부와 원위 단부 사이에 있는 가요성 부분을 포함하는 가요성 의료 기구이다. 캐뉼라는 곡선형 캐뉼라이다. 삽입 프로파일은 적어도 캐뉼라 구성요소 타입과 관련되어 있고, 의료 기구가 캐뉼라 구성요소를 통해 삽입됨에 따라 의료 기구의 동작을 방해하도록 구성되어 있는 감쇠 프로파일이다.

이 방법의 다양한 실시예에서, 적어도 하나의 요소 타입은 캐뉼라 구성요소 타입을 구비하고, 기구 타입을 구비하고, 또는 기구 타입과 캐뉼라 구성요소 타입 양자 모두를 구비한다.

본 발명의 실시예에 있는 하나 이상의 요소들은 제어 시스템(108)과 같은 컴퓨터 시스템의 프로세서 상에서 실행되도록 소프트웨어에서 구현될 수 있다. 소프트웨어에서 구현되는 경우, 본 발명의 실시예의 요소들은 본질적으로 필요한 업무를 수행하는 코드 세그먼트(code segment)들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독가능 저장 매체, 또는 통신 링크나 전송 매체에 걸쳐 반송파(carrier wave)로 구체화되는 컴퓨터 데이터 신호를 이용하여 다운로드될 수 있는 장치에 저장될 수 있다. 프로세서 판독가능 저장 장치는 광학 매체, 반도체 매체 및 자기 매체를 포함하는, 정보를 저장할 수 있는 임의의 매체를 포함할 수 있다. 프로세서 판독가능 저장 장치 예시들은 전자 회로, 반도체 장치, 반도체 메모리 장치, 읽기 전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, 소거 및 프로그램 가능 읽기 전용 메모리(erasable programmable read only memory; EPROM); 플로피 디스켓, CD-ROM, 광학 디스크, 하드 디스크 또는 다른 저장 장치를 포함한다. 코드 세그먼트들은 인터넷, 인트라넷 등과 같은 컴퓨터 네트워크를 통해서 다운로드될 수 있다.

나타나 있는 디스플레이 수단들과 과정들이 원래 임의의 특정 컴퓨터나 다른 장치들과 관계가 있지 않을 수 있다는 점을 유의한다. 다양한 범용 시스템은 본 명세서의 교시사항에 따라 프로그램들과 사용될 수 있고, 또는 기술된 조작들을 수행하기 위해서 더욱 전문화된 장치들을 구성하기에 용이한 것으로 알려져 있을 수 있다. 다양한 이러한 시스템들을 위해 필요한 구조는 청구범위의 요소들로 볼 수 있을 것이다. 추가로, 본 발명의 실시예는 임의의 특정 프로그래밍 언어를 참조하여 기술되어 있지 않다. 다양한 프로그래밍 언어들이 본 명세서에 기술되어 있는 바와 같이 본 발명의 교시사항을 구현하는데 사용될 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 일정한 예시적인 실시예들이 첨부의 도면에 나타나 있으면서 기술되어 있지만, 이러한 실시예들이 단지 설명하기 위한 것이지 광의의 본 발명에 대해 제한하려는 것이 아니라는 점, 및 본 발명의 실시예들이 나타나 있으면서 기술되어 있는 특정 구성들과 배열들로 제한되지 않아야 한다는 점은 이해되어야 하는데, 이는 다양한 다른 수정이 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게는 자명할 수 있기 때문이다.

Claims

의료 기구에 조작가능하게 결합되도록 구성되어 있는 매니퓰레이터로서, 매니퓰레이터는 캐뉼라 구성요소를 통해 의료 기구를 움직이도록 되어 있는, 매니퓰레이터; 및
매니퓰레이터와 통신가능하게 결합되는 제어 시스템으로서, 제어 시스템은 적어도 하나의 의료 기구 또는 캐뉼라 구성요소와 관련된 삽입 프로파일을 결정하도록 조작가능하고, 삽입 프로파일은 캐뉼라 구성요소의 길이를 따라 달라지는 삽입력에 대응하고, 제어 시스템은 삽입 프로파일에 따라 삽입력을 제어하는 것, 및 캐뉼라 구성요소를 통한 의료 기구의 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작에 영향을 미치는 것이 가능하도록 구성되어 있는, 제어 시스템;
을 구비하는 것을 특징으로 하는 원격조작 수술 시스템.
제 1 항에 있어서,
삽입 프로파일은 캐뉼라 구성요소를 통한 의료 기구의 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작을 보조하도록 구성되어 있는 제 1 부분, 및 캐뉼라 구성요소를 통한 의료 기구의 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작을 방해하도록 구성되어 있는 제 2 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 원격조작 수술 시스템.
제 1 항에 있어서,
의료 기구는 근위 단부, 원위 단부, 및 근위 단부와 원위 단부 사이에 있는 가요성 부분을 구비하고,
캐뉼라 구성요소는 곡선형 캐뉼라이고,
캐뉼라 구성요소를 통한 의료 기구의 수동 삽입은 곡선형 캐뉼라 속에서의 가요성 부분의 적어도 일부와 원위 단부의 수동 움직임을 구비하고, 그리고
삽입 프로파일은 캐뉼라 구성요소를 통해 의료 기구를 손으로 삽입하도록 가해질 수동 삽입력의 공간상 균일성을 증가시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원격조작 수술 시스템.
제 1 항에 있어서,
의료 기구는 근위 단부, 원위 단부, 및 근위 단부와 원위 단부 사이에 있는 가요성 부분을 포함하는 가요성 의료 기구이고,
캐뉼라 구성요소는 곡선형 캐뉼라이고, 그리고
삽입 프로파일은 곡선형 캐뉼라를 통한 가요성 의료 기구의 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작을 방해하도록 구성되어 있는 감쇠 프로파일인 것을 특징으로 하는 원격조작 수술 시스템.
제 1 항에 있어서,
제어 시스템은:
캐뉼라 구성요소를 식별하는 단계; 및
적어도 캐뉼라 구성요소와 관련된 삽입 프로파일을 결정하는 단계;
에 의해 적어도 하나의 의료 기구 및 캐뉼라 구성요소와 관련된 삽입 프로파일을 결정하도록 조작가능한 것을 특징으로 하는 원격조작 수술 시스템.
제 5 항에 있어서,
캐뉼라 구성요소는 캐뉼라이고,
제어 시스템은 캐뉼라의 자기 바이너리 패턴(magnetic binary pattern)을 감지함으로써 캐뉼라를 식별하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원격조작 수술 시스템.
제 1 항에 있어서,
제어 시스템은:
의료 기구를 식별하는 단계;
캐뉼라 구성요소를 식별하는 단계; 및
의료 기구 및 캐뉼라 구성요소와 관련된 삽입 프로파일을 결정하는 단계;
에 의해 적어도 하나의 의료 기구 및 캐뉼라 구성요소와 관련된 삽입 프로파일을 결정하도록 조작가능한 것을 특징으로 하는 원격조작 수술 시스템.
제 1 항에 있어서,
의료 기구는 캐뉼라 구성요소를 통해 손으로 삽입되도록 구성되어 있는 제 1 샤프트 부분과 제 2 샤프트 부분을 가지는 샤프트를 구비하고, 제 1 샤프트 부분은 캐뉼라 구성요소에 대한 제 1 마찰 응답을 가지고, 제 2 샤프트 부분은 제 1 마찰 응답과 상이한 캐뉼라 구성요소에 대한 제 2 마찰 응답을 가지고,
삽입 프로파일은 제 1 샤프트 부분과 제 2 샤프트 부분이 캐뉼라 구성요소를 통해 손으로 삽입됨에 따라 수동 삽입력의 공간상 균일성을 증가시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원격조작 수술 시스템.
제 1 항에 있어서,
캐뉼라 구성요소는 캐뉼라 시일을 구비하고,
제어 시스템은:
의료 기구의 직경에 기초하여, 의료 기구와 관련된 삽입 프로파일을 결정하는 단계;
에 의해 적어도 하나의 의료 기구 및 캐뉼라 구성요소와 관련된 삽입 프로파일을 결정하도록 조작가능한 것을 특징으로 하는 원격조작 수술 시스템.
제 1 항에 있어서,
캐뉼라 구성요소는 곡선형 캐뉼라이고,
삽입 프로파일은 캐뉼라와 관련된 감쇠 프로파일이고, 캐뉼라를 따르는 위치들과 관련된 복수의 감쇠 수준을 구비하는 것을 특징으로 하는 원격조작 수술 시스템.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
매니퓰레이터는 매니퓰레이터에 의해 정의되는 축을 따라 움직이는 캐리지의 포지션들을 인코딩하는 인코더를 구비하고,
삽입 프로파일은 상기 축을 따르는 의료 기구의 속도와 관련되어 있는 것을 특징으로 하는 원격조작 수술 시스템.
원격조작 수술 시스템과 관련된 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금, 캐뉼라 구성요소를 통한 의료 기구의 삽입 동안 원격조작 수술 시스템을 제어하는 방법을 수행하게 하는 복수의 기계 판독가능 명령어를 포함하는 비일시적인 기계 판독가능 매체로서, 상기 방법은:
적어도 하나의 요소 타입을 식별하는 단계로서, 요소 타입은 의료 기구의 기구 타입이거나 캐뉼라 구성요소의 캐뉼라 구성요소 타입인, 식별하는 단계;
메모리로부터 적어도 하나의 요소 타입과 관련된 삽입 프로파일을 검색하는 단계로서, 삽입 프로파일은 캐뉼라 구성요소의 길이를 따라 달라지는 삽입력에 대응하는, 검색하는 단계;
캐뉼라 구성요소에 대한 의료 기구의 위치를 결정하는 단계; 및
의료 기구가 캐뉼라 구성요소를 통해 삽입됨에 따라 삽입 프로파일에 기초하여 방해하거나 보조하는 힘을 의료 기구에 가하는 단계;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 비일시적인 기계 판독가능 매체.
제 12 항에 있어서,
삽입 프로파일은 캐뉼라 구성요소를 통한 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작을 보조하도록 구성되어 있는 제 1 부분, 및 캐뉼라 구성요소를 통한 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작을 방해하도록 구성되어 있는 제 2 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 비일시적인 기계 판독가능 매체.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
캐뉼라 구성요소에 대한 의료 기구의 위치를 결정하는 단계는, 캐뉼라 구성요소에 대한 의료 기구의 원위 팁의 위치를 결정하는 단계를 구비하고,
적어도 하나의 요소 타입은 캐뉼라 구성요소 타입을 구비하고,
의료 기구는 근위 단부, 원위 단부, 및 근위 단부와 원위 단부 사이에 있는 가요성 부분을 포함하는 가요성 의료 기구이고,
캐뉼라 구성요소는 곡선형 캐뉼라이고, 그리고
삽입 프로파일은 적어도 캐뉼라 구성요소 타입과 관련되어 있고, 의료 기구가 캐뉼라 구성요소를 통해 삽입됨에 따라 의료 기구의 동작을 방해하도록 구성되어 있는 감쇠 프로파일인 것을 특징으로 하는 비일시적인 기계 판독가능 매체.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
의료 기구의 삽입 속도를 모니터링하는 단계를 추가로 구비하고,
방해하거나 보조하는 힘을 의료 기구에 가하는 단계는, 의료 기구의 삽입 속도가 문턱 삽입 속도를 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비일시적인 기계 판독가능 매체.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
적어도 하나의 요소 타입은 캐뉼라 구성요소 타입을 구비하고,
캐뉼라 구성요소는 캐뉼라이고,
삽입 프로파일은 캐뉼라의 제 1 부분과 관련된 제 1 감쇠 계수, 및 캐뉼라의 제 2 부분과 관련된 제 2 감쇠 계수를 포함하는 감쇠 프로파일인 것을 특징으로 하는 비일시적인 기계 판독가능 매체.
가요성 의료 기구에 조작가능하게 결합되도록 구성되어 있는 매니퓰레이터로서, 매니퓰레이터는 캐뉼라를 통해 의료 기구를 움직이도록 되어 있고, 가요성 의료 기구는 의료 기구가 캐뉼라를 통해 움직이게 된 후 캐뉼라로부터 근위방향으로 뻗어 있도록 구성되어 있는 근위 단부, 의료 기구가 캐뉼라를 통해 움직이게 된 후 캐뉼라로부터 원위방향으로 뻗어 있도록 구성되어 있는 원위 단부, 및 근위 단부와 원위 단부 사이에 있는 가요성 부분을 구비하는, 매니퓰레이터; 및
매니퓰레이터와 통신가능하게 결합되는 제어 시스템으로서, 제어 시스템은 캐뉼라와 관련된 감쇠 프로파일을 결정하도록 조작가능하고, 감쇠 프로파일은 캐뉼라를 따르는 위치들과 관련된 복수의 감쇠 수준들을 구비하고, 제어 시스템은 감쇠 프로파일에 따라 저항하는 힘을 조절하는 것과 캐뉼라를 통한 의료 기구의 수동 삽입 동안 의료 기구의 동작을 방해하는 것이 가능하도록 구성되어 있는, 제어 시스템;
을 구비하는 것을 특징으로 하는 원격조작 수술 시스템.
삭제
원격조작 수술 시스템과 관련된 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금, 곡선형 캐뉼라를 통한 가요성 의료 기구의 삽입 동안 원격조작 수술 시스템을 제어하는 방법을 수행하게 하는 복수의 기계 판독가능 명령어를 포함하는 비일시적인 기계 판독가능 매체로서, 상기 방법은:
곡선형 캐뉼라의 캐뉼라 타입을 식별하는 단계;
메모리로부터 캐뉼라 타입과 관련된 감쇠 프로파일을 검색하는 단계;
캐뉼라에 대한 의료 기구의 위치를 결정하는 단계; 및
의료 기구가 캐뉼라를 통해 삽입됨에 따라 감쇠 프로파일에 기초하여 방해하는 힘을 의료 기구에 가하는 단계;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 비일시적인 기계 판독가능 매체.
제 19 항에 있어서,
캐뉼라에 대한 의료 기구의 위치를 결정하는 단계는, 캐뉼라에 대한 의료 기구의 원위 팁의 위치를 결정하는 단계를 구비하고,
방해하는 힘을 가하는 단계는:
원위 팁의 위치가 캐뉼라의 제 1 부분과 관련되어 있는 경우, 제 1 감쇠 계수를 적용하는 단계; 및
원위 팁의 위치가 캐뉼라의 제 2 부분과 관련되어 있는 경우, 제 2 감쇠 계수를 적용하는 단계;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 비일시적인 기계 판독가능 매체.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제