KR20230018467A - 고착 기구 관리 - Google Patents

Abstract

고착 바스켓 상태를 검출하는 방법은 바스켓 장치가 작업 채널 내에 적어도 부분적으로 배치된 내시경을 환자의 해부학적 공동 내에서 후퇴시키는 단계, 바스켓 장치 및 내시경 중 적어도 하나와 연관된 힘 판독치가 사전결정된 임계치를 초과하는 것으로 결정하는 단계, 및 힘 판독치가 사전결정된 임계치를 초과한다는 결정에 적어도 부분적으로 기초하여 바스켓 장치가 고착 상태에 있는 것으로 결정하는 단계를 포함한다.

Description

고착 기구 관리

관련 출원(들)

본 출원은, 그 개시가 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2020년 6월 1일자로 출원되고 발명의 명칭이 고착 기구 관리(STUCK INSTRUMENT MANAGEMENT)인 미국 가출원 제63/033,089호에 대한 우선권을 주장한다.

본 개시는 의료 기구 및 절차의 분야에 관한 것이다.

다양한 의료 절차는 해부학적 공동 내에서의 하나 이상의 의료 기구의 사용을 포함한다. 해부학적 공동으로부터 그러한 기구(들)의 후퇴 및/또는 제거는 생물학적 조직, 기구 컴포넌트(들)에 대한 손상, 및/또는 다른 불리한 결과를 야기하는 소정의 문제를 제기할 수 있다.

기구 후퇴와 같은 소정의 의료 절차 단계의 실행과 관련하여 고착-기구 상태(stuck-instrument condition)의 관리 및/또는 결정을 용이하게 하기 위한 시스템, 장치, 및 방법이 본 명세서에 기술된다.

일부 구현예에서, 본 개시는 고착 바스켓 상태(stuck basket condition)를 검출하는 방법에 관한 것이다. 방법은 바스켓 장치가 작업 채널 내에 적어도 부분적으로 배치된 내시경을 환자의 해부학적 공동 내에서 후퇴시키는 단계, 바스켓 장치 및 내시경 중 적어도 하나와 연관된 힘 판독치가 사전결정된 임계치를 초과하는 것으로 결정하는 단계, 및 힘 판독치가 사전결정된 임계치를 초과한다는 결정에 적어도 부분적으로 기초하여 바스켓 장치가 고착 상태에 있는 것으로 결정하는 단계를 포함한다.

방법은 바스켓 장치를 축방향으로 디더링하는(dithering) 단계를 추가로 포함할 수 있고, 바스켓 장치 및 내시경 중 적어도 하나와 연관된 힘 판독치가 사전결정된 임계치를 초과하는 것으로 결정하는 단계는 바스켓 장치를 디더링하는 동안 수행된다. 방법은 환자의 요로 해부학적 구조를 통해 내시경으로 해부학적 공동에 접근하는 단계, 내시경의 작업 채널로부터 바스켓 장치를 전진시키는 단계, 해부학적 공동 내에 배치된 물체를 바스켓 장치로 포획하는 단계, 바스켓 장치 및 내시경 중 적어도 하나가 위험 구역(hazard zone)에 진입한 것으로 결정하는 단계, 및 바스켓 장치 및 내시경 중 적어도 하나가 위험 구역에 진입한 것으로 결정하는 상기 단계에 응답하여, 바스켓 장치의 축방향 디더링을 개시하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 바스켓 장치 및 내시경 중 적어도 하나가 위험 구역에 진입한 것으로 결정하는 단계는 내시경 및 바스켓 장치 중 하나 이상을 작동시키도록 구성된 하나 이상의 로봇 액추에이터들(robotic actuators)에 의해 생성된 로봇 액추에이터 데이터에 적어도 부분적으로 기초한다. 일부 구현예에서, 바스켓 장치 및 내시경 중 적어도 하나가 위험 구역에 진입한 것으로 결정하는 단계는 내시경 및 바스켓 장치 중 하나 이상과 연관된 위치 센서 데이터에 적어도 부분적으로 기초한다. 일부 실시예에서, 위험 구역은 환자의 신장의 요관신우 접합부(ureteropelvic junction)를 포함한다. 바스켓 장치의 디더링은 내시경의 원위 단부에 대한 것일 수 있다. 바스켓의 디더링은 내시경을 디더링하는 것을 포함할 수 있다.

방법은 바스켓 장치의 결정된 고착 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 내시경의 후퇴 속도를 감소시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 힘 판독치는 바스켓 장치의 시스(sheath)의 근위 부분에서 겪는 축방향 힘을 나타낸다. 일부 실시예에서, 힘 판독치는 바스켓 장치의 하나 이상의 타인들(tines) 상의 축방향 힘을 나타낸다. 일부 실시예에서, 힘 판독치는 내시경의 근위 부분에서 겪는 축방향 힘을 나타낸다. 방법은 결정된 고착 상태에 응답하여 경고가 제시되게 하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

일부 구현예에서, 본 개시는, 하나 이상의 로봇 아암들(robotic arms), 하나 이상의 로봇 아암들 중 각각의 로봇 아암들에 결합된 하나 이상의 기구 조작기들(instrument manipulators), 하나 이상의 기구 조작기들 중 적어도 하나와 연관된 하나 이상의 액추에이터들로서, 내시경, 내시경 내에 적어도 부분적으로 배치된 바스켓 장치의 시스, 및 바스켓 장치의 타인들 중 적어도 하나의 축방향 이동을 유발하도록 구성된, 하나 이상의 액추에이터들, 하나 이상의 기구 조작기들과 연관된 하나 이상의 센서들로서, 하나 이상의 액추에이터들이 겪는 힘을 나타내는 신호들을 생성하도록 구성된, 하나 이상의 센서들, 및 하나 이상의 기구 조작기들 및 하나 이상의 센서들에 통신가능하게 결합된 제어 회로로서, 바스켓 장치가 디더링 모션(dithering motion)으로 전진 및 후퇴하게 하고, 바스켓 장치가 디더링 모션으로 이동하고 있는 동안 하나 이상의 액추에이터들이 겪는 힘을 나타내는 신호들을 하나 이상의 센서들로부터 수신하고, 힘이 사전결정된 임계치보다 큰 것으로 결정하고, 힘이 사전결정된 임계치보다 크다는 결정에 응답하여 응답 동작을 실행하도록 구성된, 제어 회로를 포함하는, 로봇 시스템에 관한 것이다.

응답 동작은 바스켓 장치가 고착 상태에 있음을 나타내는 경고를 사용자에게 제공하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 응답 동작은 내시경의 후퇴 속도를 감소시키는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 응답 동작은 내시경의 후퇴를 중단하는 것을 포함한다. 하나 이상의 액추에이터들은 하나 이상의 바스켓 시스 액추에이터들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 액추에이터들은 하나 이상의 바스켓 타인 액추에이터들을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 액추에이터들은 하나 이상의 내시경 액추에이터들을 포함한다. 하나 이상의 센서들은 내시경에 관련된 삽입 및 후퇴 힘 중 적어도 하나를 결정하도록 구성될 수 있다.

일부 구현예에서, 본 개시는 의료 기구에 대한 고착 상태를 검출하는 방법에 관한 것이다. 방법은 의료 기구가 디더링 모션으로 후퇴되는 동안 의료 기구의 컴포넌트 상의 힘이 사전결정된 힘 임계치보다 큰 것으로 결정하는 단계, 힘이 사전결정된 임계치보다 크다는 결정에 응답하여 타이머를 개시하는 단계, 타이머가 사전결정된 시간 임계치를 지난 것으로 결정하는 단계, 및 타이머가 사전결정된 시간 임계치를 지났다는 결정에 응답하여 응답 동작을 개시하는 단계를 포함한다.

응답 동작은 의료 기구가 고착 상태에 있음을 나타내는 경고를 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 응답 동작은 의료 기구의 후퇴를 중단하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 의료 기구의 일부분이 고착 위험 구역 내에 위치된다는 결정에 응답하여 의료 기구의 하나 이상의 컴포넌트들의 디더링을 개시하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법은 의료 기구가 적어도 부분적으로 배치되는 시스의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 고착 위험 구역을 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

일부 구현예에서, 본 개시는, 로봇 시스템 인터페이스(robotic system interface), 및 로봇 시스템 인터페이스에 통신가능하게 결합되고 하나 이상의 프로세서들 및 하나 이상의 데이터 저장 장치들을 포함하는 제어 회로를 포함하는, 컴퓨팅 장치에 관한 것이다. 제어 회로는, 바스켓 장치가, 바스켓 장치가 적어도 부분적으로 배치되는 내시경의 작업 채널에 대해 디더링되게 하고, 바스켓 장치가 디더링되는 동안, 바스켓 장치의 하나 이상의 컴포넌트들이 겪는 힘이 바스켓 장치의 고착 상태를 나타내는 것으로 결정하도록 구성될 수 있다.

힘이 고착 상태를 나타낸다는 결정은 내시경을 구동하는 사용자의 구동 거동 및 바스켓 장치에 의해 포획된 물체의 크기를 나타내는 데이터 중 하나 이상에 기초할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 회로는 바스켓 장치 및 내시경이 접근 시스 내에서 후퇴되었다는 결정에 응답하여 바스켓의 디더링을 불능화하도록 추가로 구성된다. 일부 실시예에서, 제어 회로는 고착 상태에 응답하여 내시경의 모션을 중단하도록 추가로 구성된다.

본 개시를 요약하기 위해, 소정 태양, 이점 및 신규한 특징이 기술되었다. 모든 그러한 이점이 반드시 임의의 특정 실시예에 따라 달성될 수 있는 것은 아님이 이해되어야 한다. 따라서, 개시된 실시예는 반드시 본 명세서에 교시되거나 제안될 수 있는 바와 같은 다른 이점을 달성하지 않고서 본 명세서에 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 이점의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 수행될 수 있다.

다양한 실시예가 예시적인 목적으로 첨부 도면에 도시되어 있고, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 상이한 개시된 실시예의 다양한 특징이 조합되어 본 개시의 일부인 추가 실시예를 형성할 수 있다. 도면 전체에 걸쳐, 도면 부호는 참조 요소들 사이의 대응을 나타내기 위해 재사용될 수 있다.
도 1은 하나 이상의 실시예에 따른, 하나 이상의 바스켓팅 컴포넌트(basketing component)를 포함하는 의료 시스템의 일 실시예를 예시한 도면.
도 2는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1의 의료 시스템에서 구현될 수 있는 의료 시스템 컴포넌트를 예시한 도면.
도 3은 하나 이상의 실시예에 따른, 환자의 비뇨기 계통의 부분에 배치된, 그의 작업 채널 내에 바스켓팅 장치를 포함하는 요관경을 예시한 도면.
도 4a 내지 도 4d는 하나 이상의 실시예에 따른, 다양한 구성의 바스켓팅 시스템을 예시한 도면.
도 5는 하나 이상의 실시예에 따른, 환자의 신장 해부학적 구조의 부분에 배치된, 소정의 바스켓팅 장치 컴포넌트를 포함하는 다양한 의료 기구를 예시한 도면.
도 6a는 하나 이상의 실시예에 따른, 바스켓팅 장치가 그 내에서 관찰가능한, 내시경 카메라의 시야를 도시한 도면.
도 6b는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 6a의 내시경 카메라에 대한 바스켓팅 장치의 구성에 대응하는 의료 기구 조립체의 측면도를 도시한 도면.
도 7a는 하나 이상의 실시예에 따른, 고착 상태의 바스켓팅 장치가 그 내에서 관찰가능한, 내시경 카메라의 시야를 도시한 도면.
도 7b는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 7a의 내시경 카메라에 대한 바스켓팅 장치의 구성에 대응하는 의료 기구 조립체의 측면도를 도시한 도면.
도 8은 하나 이상의 실시예에 따른, 고착-기구 이미지 인식 아키텍처를 예시한 도면.
도 9-1 및 도 9-2는 하나 이상의 실시예에 따른, 고착-기구 상태를 관리하기 위한 프로세스를 예시한 흐름도를 도시한 도면.
도 10-1 및 도 10-2는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 9-1 및 도 9-2의 프로세스와 연관된 다양한 블록, 상태, 및/또는 동작에 대응하는 소정 이미지를 도시한 도면.
도 11은 하나 이상의 실시예에 따른, 고착-기구 상태를 처리하기 위한 프로세스를 예시한 흐름도.
도 12는 하나 이상의 실시예에 따른, 삽입 축 상의 거짓 양성 센서 판독치(false positive sensor reading)를 관리하기 위한 프로세스를 예시한 흐름도.
도 13은 하나 이상의 실시예에 따른, 삽입 축 상의 거짓 양성 센서 판독치를 관리하기 위한 프로세스를 예시한 흐름도.
도 14는 하나 이상의 실시예에 따른, 거짓 양성 교정 동작(remedial action)을 도시한 도면.
도 15는 하나 이상의 실시예에 따른, 디더링 구역/범위를 조정하기 위한 프로세스를 예시한 흐름도를 도시한 도면.
도 16은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 15의 프로세스와 연관된 다양한 블록, 상태, 및/또는 동작에 대응하는 소정 이미지를 도시한 도면.
도 17은 하나 이상의 실시예에 따른, 디더링 구역/범위를 조정하기 위한 프로세스를 예시한 흐름도를 도시한 도면.
도 18은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 17의 프로세스와 연관된 다양한 블록, 상태, 및/또는 동작에 대응하는 소정 이미지를 도시한 도면.
도 19는 하나 이상의 실시예에 따른, 개방 축 상의 거짓 양성 센서 판독치를 관리하기 위한 프로세스를 예시한 흐름도.
도 20은 하나 이상의 실시예에 따른, 개방 축 상의 거짓 양성 센서 판독치를 관리하기 위한 프로세스를 예시한 흐름도.

본 명세서에 제공된 표제는 단지 편의를 위한 것이고, 청구된 발명의 범주 또는 의미에 반드시 영향을 주는 것은 아니다. 소정의 바람직한 실시예 및 예가 아래에 개시되지만, 본 발명의 요지는 구체적으로 개시된 실시예를 넘어 다른 대안적인 실시예 및/또는 용도로 그리고 그의 변형 및 등가물로 확장된다. 따라서, 본 명세서로부터 발생할 수 있는 청구범위의 범주는 후술되는 특정 실시예들 중 임의의 것에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 임의의 방법 또는 프로세스에서, 방법 또는 프로세스의 동작 또는 작동은 임의의 적합한 시퀀스로 수행될 수 있고, 반드시 임의의 특정한 개시된 시퀀스로 제한되지는 않는다. 소정 실시예를 이해하는 데 도움이 될 수 있는 방식으로 다양한 동작이 다수의 개별 동작으로서 차례로 기술될 수 있지만; 설명의 순서는 이들 동작이 순서에 의존함을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 추가적으로, 본 명세서에 기술된 구조물, 시스템, 및/또는 장치는 통합된 컴포넌트로서 또는 별개의 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 다양한 실시예를 비교하기 위해, 이들 실시예의 소정 태양 및 이점이 기술된다. 모든 그러한 태양 또는 이점이 반드시 임의의 특정 실시예에 의해 달성되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어, 다양한 실시예는 반드시 본 명세서에 또한 교시되거나 제안될 수 있는 바와 같은 다른 태양 또는 이점을 달성하지 않고서 본 명세서에 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 이점의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 수행될 수 있다.

위치의 소정의 표준 해부학적 용어는 바람직한 실시예와 관련하여 동물, 즉 인간의 해부학적 구조를 지칭하기 위해 본 명세서에 사용된다. 소정의 공간적으로 상대적인 용어, 예컨대 "외측", "내측", "상부", "하부", "아래", "위", "수직", "수평", "상단부", "저부", 및 유사한 용어는 다른 장치/요소 또는 해부학적 구조물에 대한 하나의 장치/요소 또는 해부학적 구조물의 공간 관계를 기술하기 위해 본 명세서에 사용되지만, 이들 용어는 도면에 예시된 바와 같이, 요소(들)/구조물(들) 사이의 위치 관계를 기술하기 위한 설명의 용이함을 위해 본 명세서에 사용되는 것으로 이해된다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여, 사용 또는 동작 중인 요소(들)/구조물(들)의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 다른 요소/구조물 "위"에 있는 것으로 기술된 요소/구조물이 대상 환자 또는 요소/구조물의 대안적인 배향과 관련하여 그러한 다른 요소/구조물 아래에 또는 옆에 있는 위치를 표현할 수 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

개요

본 개시는 예컨대 의료 절차의 실행 동안 환자 해부학적 구조 내에서의 의료 기구 후퇴 및/또는 전진을 관리하기 위한 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것이다. 본 개시의 소정 태양이 신장, 비뇨기과학, 및/또는 신장학 절차, 예컨대 신장 결석 제거/치료 절차의 맥락에서 본 명세서에 상세히 기술되지만, 그러한 맥락은 편의상 그리고 명확성을 위해 제공되고, 본 명세서에 개시된 고착-기구 결정 및/또는 기구 후퇴/전진 개념은 임의의 적합한 의료 절차에 적용가능하다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 언급된 바와 같이, 신장/비뇨기 해부학적 구조 및 연관된 의학적 문제 및 절차의 설명은 본 명세서에 개시된 본 발명의 개념의 설명을 보조하기 위해 아래에 제시된다.

요로 결석증으로도 알려진 신장 결석 질환은 "신장 결석", "요로 결석", "신결석", "신장 결석증", 또는 "신석증"으로 지칭되는, 물질의 고체 조각의 요로 내의 형성을 수반하는 의학적 질환이다. 요로 결석은 신장, 요관, 및 방광("방광 결석"으로 지칭됨)에서 형성되고/되거나 발견될 수 있다. 그러한 요로 결석은 요액 중의 무기질 농도의 결과로서 형성될 수 있고, 일단 그러한 결석이 요관 또는 요도를 통한 소변 흐름을 방해하기에 충분한 크기에 도달하면 상당한 복부 통증을 유발할 수 있다. 요로 결석은 칼슘, 마그네슘, 암모니아, 요산, 시스테인, 및/또는 다른 화합물 또는 이들의 조합으로부터 형성될 수 있다.

일반적으로, 관찰, 의학적 치료(예컨대, 배출 요법), 비-침습 치료(예컨대, 체외 충격파 쇄석술(extracorporeal shock wave lithotripsy, ESWL)), 및 수술 치료(예컨대, 요관경술 및 경피 신절석술(percutaneous nephrolithotomy, "PCNL"))를 포함하는, 신장 결석이 있는 환자를 치료하기 위한 몇몇 방법이 존재한다. 수술 접근법(예컨대, 요관경술 및 PCNL)에서, 의사는 제거될 물체(예컨대, 신장 결석)에 대한 접근을 달성하고, 물체는 더 작은 조각 또는 파편으로 부서지고, 비교적 작은 결석 파편/미립자는 신장으로부터 기계적으로 추출된다.

방광 및 요관으로부터 요로 결석을 제거하기 위해, 외과의는 요도를 통해 요로 내로 요관경을 삽입할 수 있다. 전형적으로, 요관경이 요로의 시각화를 가능하게 하도록 구성된 그의 원위 단부에 스코프(scope)/카메라를 포함한다. 요관경은 또한 요로 결석을 포획하거나 부수기 위한 쇄석술 장치를 포함할 수 있다. 요관경술 절차 동안, 한 명의 의사/전문가가 요관경의 위치를 제어할 수 있고, 한편 다른 의사/전문가가 쇄석술 장치(들)를 제어할 수 있다.

신장으로부터 비교적 큰 결석을 제거하기 위해, 의사는 결석(들)을 부수고 그리고/또는 제거하기 위해 치료 부위에 대한 접근을 제공하도록 피부를 통해(즉, 경피적으로) 신장경을 삽입하고 조직에 개재시키는 것을 포함하는 경피 신절석술("PCNL") 기법을 사용할 수 있다. 표적 해부학적 부위에 대한 접근 채널을 제공하는 데 사용되는 경피 접근 기구(예컨대, 신장경, 시스, 및/또는 카테터(catheter))(및/또는 직접-진입 내시경)가 표적 부위에 관주액 흐름을 제공하고/하거나 (예컨대, 수동 유출 및/또는 능동 흡입을 통해) 표적 부위로부터 유체를 흡인하기 위한 하나 이상의 유체 채널을 포함할 수 있다.

로봇 장치 및/또는 시스템은 신장 결석 제거 절차와 같은 다양한 의료 절차와 관련하여 채용될 수 있고, 여기서 로봇 도구는 의사/비뇨기과 의사가 내시경(예컨대, 요관경술) 표적 접근, 경피 접근/치료, 또는 의료 절차의 다른 양태를 수행하는 것을 가능하게 할 수 있다. 유리하게는, 본 개시의 태양은 고착-기구 상태를 검출하고 관리하기 위해 로봇 장치 및 시스템을 이용하기 위한 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것이다. 용어 "고착 기구", "고착 바스켓", "고착 결석", "걸린 기구", "걸린 바스켓", 및 "걸린 결석"은 그들의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 의료 기구 또는 병리(예컨대, 제거할 신장 결석 또는 다른 물체)의 적어도 일부분이 일부 방식으로 그들의 전진 또는 후퇴 동안 연속적인 이동으로부터 적어도 부분적으로 방해되거나, 막히거나, 차단되거나, 걸리거나, 고착되거나, 억제되거나 달리 방지되는 임의의 상태 또는 발생을 지칭할 수 있다.

요관경술 동안 요관경 및/또는 연관된 바스켓팅 장치의 전진 및 후퇴는 소정의 해부학적 특징부 및/또는 절차에 이용되는 하나 이상의 의료 기구의 컴포넌트에 대한 손상을 야기할 수 있다. 예를 들어, 신장 결석 또는 다른 물체가 추출되거나 추출되도록 시도되고, 여기서 결석/물체가 그의 하나 이상의 치수와 관련하여 요관 및/또는 표적 해부학적 구조에 접근하는 데 사용되는 요관 접근 시스의 크기/치수보다 큰 경우에, 적어도 부분적으로 예를 들어 결석/물체의 크기로 인해, 결석/물체 및/또는 결석/물체가 포획되는 바스켓 컴포넌트가 조직과 접촉하는 위치에서 또는 그 부근에서 요관/신장 조직에 대한 열상 또는 다른 손상이 야기될 수 있다.

본 명세서에 기술된 몇몇 예에서, 물체 제거 절차는 신장으로부터의 신장 결석의 제거에 관한 것이다. 그러나, 본 개시는 신장 결석 제거 및 연관된 기구장치에만 제한되지는 않는다. 예를 들어, 하기 설명은 또한, 예를 들어 담낭 결석 제거, 폐(폐/경흉부) 종양 생검, 또는 백내장 제거와 같은, 경피 및/또는 내시경 접근을 통해 치료 부위 또는 환자 공동(예컨대, 식도, 요관, 장, 눈 등)으로부터 제거될 수 있는 임의의 물체를 포함하는, 환자로부터의 물체의 제거와 관련된 다른 외과 또는 의료 수술 또는 의료 절차에 적용가능하다. 즉, 본 명세서에 개시된 고착 기구 관리 개념은 임의의 그러한 절차 동안 고착될 수 있는 기구에 적용가능하다.

의료 시스템

도 1은 본 개시의 태양에 따른, 다양한 의료 절차를 수행하기 위한 예시적인 의료 시스템(100)을 예시한다. 의료 시스템(100)은 예를 들어 내시경술(예컨대, 요관경술) 절차에 사용될 수 있다. 위에서 참조되고 기술된 바와 같이, 소정의 요관경술 절차는 신장 결석의 치료/제거를 포함한다. 일부 구현예에서, 신장 결석 치료는, 예컨대 도 1에 도시되고 상세히 후술되는 것과 유사할 수 있는 소정의 로봇 기술/장치의 보조로부터 이익을 얻을 수 있다. 로봇 의료 해결책은 엄밀히 수동인 절차에 비해 소정 기구와 관련하여 상대적으로 더 높은 정밀도, 우수한 제어, 및/또는 우수한 손-눈 협응(hand-eye coordination)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 절차에 따른 신장에 대한 로봇-보조식 요관경 접근은 유리하게는 비뇨기과 의사가 내시경 제어 및 바스켓팅 제어 둘 모두를 수행하는 것을 가능하게 할 수 있다.

도 1의 시스템(100)이 요관경술 절차의 맥락에서 제시되지만, 본 명세서에 개시된 원리는 임의의 유형의 내시경술 및/또는 경피 절차에서 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에 기술된 몇몇 예는 신장으로부터의 신장 결석의 제거를 포함하는 물체 제거 절차에 관한 것이다. 그러나, 본 개시는 신장 결석 제거에만 제한되지는 않는다. 예를 들어, 하기 설명은 또한, 예를 들어 담낭 결석 제거, 폐(폐/경흉부) 종양 생검, 또는 백내장 제거와 같은, 경피 및/또는 내시경 접근을 통해 치료 부위 또는 환자 공동(예컨대, 식도, 요관, 장, 눈 등)으로부터 제거될 수 있는 임의의 물체를 포함하는, 환자로부터의 물체의 제거와 관련된 다른 외과 또는 의료 수술 또는 의료 절차에 적용가능하다.

의료 시스템(100)은 환자(7)에게 직접-진입 절차를 수행하기 위해 의료 기구(40)(예컨대, 요관경)와 맞물리고/리거나 이를 제어하도록 구성된 로봇 시스템(10)(예컨대, 이동식 로봇 카트)을 포함한다. 용어 "직접-진입"은 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 환자의 신체 내의 자연 또는 인공 개구를 통한 기구장치의 임의의 진입을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 환자(7)의 요로 내로의 스코프(40)의 직접 진입은 요도(65)를 통해 이루어질 수 있다.

직접-진입 기구(40)가 내시경(예컨대, 요관경), 카테터(예컨대, 조향가능 또는 비-조향가능 카테터), 신장경, 복강경, 또는 다른 유형의 의료 기구를 포함하는, 임의의 유형의 의료 기구일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 요관 접근 시스(예컨대, 요관 접근 시스(90))를 통한 신장 결석의 제거를 위한 요관경술 절차와 관련하여 구현되는 바스켓팅 해결책에 관한 본 개시의 실시예는 또한 경피 접근을 통한, 예컨대 경피 접근 시스를 통한 물체의 제거를 위한 해결책에 적용가능하다. 예를 들어, 기구(들)는 신장 결석을 포획하고 제거하기 위해 예를 들어 경피 접근 시스를 통해 경피적으로 신장에 접근할 수 있고; 그러한 결석을 포획하는 데 사용되는 기구는 내부 신장 해부학적 구조 및/또는 경피 접근 시스 상에(예컨대, 경피 접근 시스의 개구에) 고착될 수 있다. 용어 "경피 접근"은 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 절차와 연관된 표적 해부학적 위치(예컨대, 신장(70)의 신배 네트워크(calyx network))에 도달하는 데 필요한 환자의 피부 및 임의의 다른 신체 층을 통한 기구장치의, 예컨대 천공 및/또는 작은 절개에 의한 진입을 지칭할 수 있다.

의료 시스템(100)은, 로봇 시스템(10)과 인터페이싱하고, 절차에 관한 정보를 제공하고, 그리고/또는 다양한 다른 동작을 수행하도록 구성된 제어 시스템(50)을 포함한다. 예를 들어, 제어 시스템(50)은 의사(5) 및/또는 다른 전문가(들) 또는 개인(들)을 보조하기 위해 소정 정보를 제시하도록 구성된 하나 이상의 디스플레이(들)(56)를 포함할 수 있다. 의료 시스템(100)은 환자(7)를 유지시키도록 구성된 테이블(15)을 포함할 수 있다. 시스템(100)은 전자기(electromagnetic, EM) 필드 발생기(field generator)(18)를 추가로 포함할 수 있고, 이는 로봇 시스템(10)의 로봇 아암들(12) 중 하나 이상에 의해 유지될 수 있거나, 독립형 장치일 수 있다. 다양한 로봇 아암이 다양한 위치에 도시되고 다양한 기구장치에 결합되지만, 그러한 구성은 편의상 그리고 예시 목적을 위해 도시되고, 그러한 로봇 아암은 시간 경과에 따라 그리고/또는 의료 절차 동안의 상이한 지점에서 상이한 구성을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 로봇 아암(12)은 도 1에 도시된 것과 상이한 기구에 결합될 수 있고, 일부 경우 또는 기간에, 아암들 중 하나 이상은 의료 기구(예컨대, 기구 조작기/커플링)에 결합되지 않거나 이용되지 않을 수 있다.

예시적인 사용 사례에서, 환자(7)가 신장(70) 내에 위치된 신장 결석(80)을 갖는 경우, 의사는 요로(63, 60, 65)를 통해 결석(80)을 제거하기 위한 절차를 실행할 수 있다. 일부 실시예에서, 의사(5)는 로봇 시스템(10)이 의료 기구(40)(예컨대, 스코프)를 요도(65)로부터, 방광(60)을 통해, 위로 요관(63)으로, 그리고 결석(80)이 위치된 신장(70)의 신우(renal pelvis)(71) 및/또는 신배 네트워크 내로 전진시키고 내비게이팅하게 하도록/이와 같이 로봇 시스템을 제어하도록 제어 시스템(50) 및/또는 로봇 시스템(10)과 상호작용할 수 있다. 의사(5)는 기구(40)의 작업 채널을 통한 바스켓팅 장치(30)의 전진을 유발/제어하도록 제어 시스템(50) 및/또는 로봇 시스템(10)과 추가로 상호작용할 수 있고, 여기서 바스켓팅 장치(30)는 신장 결석의 포획 및 제거를 용이하게 하도록 구성된다. 제어 시스템(50)은 의사(5)가 그러한 기구장치를 내비게이팅/제어하는 것을 보조하기 위해 의료 기구(40) 및/또는 시스템(100)의 다른 기구와 연관된 정보, 예컨대 그에 의해 캡처된 실시간 내시경 이미지를 디스플레이(들)(56)를 통해 제공할 수 있다.

신장 해부학적 구조는 본 발명의 개념의 태양에 관련된 소정의 의료 절차와 관련하여 참조를 위해 본 명세서에 기술된다. 도 1의 전형적인 해부학적 위치에서 개략적으로 도시된 신장(70)은 일반적으로 후복막 공간 내에서 각각 좌측 및 우측에 위치된 2개의 콩-형상의 장기를 포함한다. 성인의 경우, 신장은 일반적으로 높이/길이가 약 11 cm이다. 신장은 쌍을 이룬 신동맥(69)으로부터 혈액을 수용하고; 혈액은 쌍을 이룬 신정맥(67)을 통해 신장에서 빠져나간다. 각각의 신장(70)은 각각의 요관(63)과 유체적으로 결합되고, 이는 일반적으로 신장(70)으로부터의 배출된 소변을 방광(60)으로 운반하는 관을 포함한다.

신장(70)은 전형적으로 복강 내에서 비교적 높게 위치되고, 약간 비스듬한 각도로 후복막 위치에 놓인다. 일반적으로 간의 위치로 인한, 복강 내에서의 비대칭은 (도 1에 상세히 도시된) 우측 신장이 전형적으로 좌측 신장보다 약간 더 낮고 더 작게 하고, 좌측 신장보다 약간 더 중앙에 배치되게 한다. 각각의 신장의 상부에 (도시되지 않은) 부신이 있다. 신장(70)의 상부 부분은 11번 및 12번 늑골(도시되지 않음)에 의해 부분적으로 보호된다. 각각의 신장은, 그의 부신과 함께, 일반적으로 2개의 지방 층에 의해 둘러싸인다: 신근막(renal fascia)과 신피막(renal capsule) 사이에 존재하는 신장주위 지방(perirenal fat) 및 신근막 위에 있는 신장곁 지방(pararenal fat).

신장(70)은 다양한 체액 구획의 체적, 유체 삼투질농도, 산-염기 균형, 다양한 전해질 농도, 및 독소 제거의 조절에 참여한다. 신장(70)은 소정 물질을 분비하고 다른 물질을 재흡수함으로써 여과 기능을 제공한다. 소변으로 분비되는 물질의 예는 수소, 암모늄, 칼륨 및 요산이다. 또한, 신장은 또한 호르몬 합성 등과 같은 다양한 다른 기능을 수행한다.

신장(70)의 오목한 가장자리 상의 리세스된 영역(recessed area)이 신문(renal hilum)(81)이고, 여기서 (신장(70)의 상세도에 도시되지 않은) 신동맥(69)이 신장(70)으로 들어가고 (상세도에 도시되지 않은) 신정맥(67)과 요관(63)이 나간다. 신장(70)은 강인한 섬유질 조직인 신피막(74)에 의해 둘러싸이고, 이는 그 자체가 신장주위 지방, 신근막, 및 신장곁 지방에 의해 둘러싸인다. 이들 조직의 전방(앞쪽) 표면은 복막이고, 한편 후방(뒤쪽) 표면은 복횡근막이다.

신장(70)의 기능적 물질 또는 실질(parenchyma)은 2개의 주요 구조로 나뉜다: 외측 신피질(renal cortex)(77) 및 내측 신수질(renal medulla)(87). 이들 구조는, 신추체(renal pyramid)(72)로 불리는 수질의 일부분을 둘러싸는 신피질을 각각 포함하는, 복수의 대체로 원추-형상의 신엽(renal lobe)의 형상을 취한다. 신추체들(72) 사이에, 신주(renal column)(73)로 불리는 피질의 돌기가 있다. 신장의 소변-생성 기능적 구조인 네프론(nephron)(도 1에 상세히 도시되지 않음)이 피질(77) 및 수질(87)에 걸쳐 있다. 네프론의 초기 여과 부분은 신소체(renal corpuscle)이고, 이는 피질 내에 위치되며, 그 뒤로, 피질로부터 수질 추체로 깊게 통과하는 신세뇨관(renal tubule)이 이어진다. 신피질의 일부인 수질 방사선(medullary ray)은 단일 집합관으로 배출하는 신세뇨관의 집합이다.

각각의 신추체의 팁/정점(tip/apex) 또는 유두(79)는 소변을 각각의 소신배(minor calyx)(75)로 비우고; 소신배(75)는 대신배(major calyx)(76)로 비우고, 대신배(76)는 신우(71)로 비우고, 이는 요관(63)으로 이행된다. 소신배 및 대신배의 다양체(manifold)-유형 집합은 본 명세서에서 신장의 "신배 네트워크"로 지칭될 수 있다. 문(81)에서, 요관(63)과 신정맥(67)은 신장에서 빠져나가고 신동맥(69)은 들어간다. 림프절을 가진 림프 조직 및 문 지방(hilar fat)이 이들 구조를 둘러싼다. 문 지방은 신동(renal sinus)으로 불리는 지방-충전 공동과 인접해 있다. 신동은 집합적으로 신우(71) 및 신배(75, 76)를 포함하고, 이들 구조를 신수질 조직으로부터 분리한다. 신배와 연관된 깔때기/관형-형상의 해부학적 구조는 누두/누두들로 지칭될 수 있다. 즉, 누두는 일반적으로 유두가 신배 내에서 노출되는 신배의 종단부로 이어진다.

의료 시스템(100)을 추가로 참조하면, 의료 기구(40)(예컨대, 스코프, 직접-진입 기구 등)는 요로를 통해 신장(70) 내로 전진될 수 있다. 구체적으로, 요관 접근 시스(90)가 요로 내에서 신장(70) 부근의 영역에 배치될 수 있다. 의료 기구(40)는 도시된 바와 같이 신장(70)의 내부 해부학적 구조에 대한 접근을 달성하기 위해 요관 접근 시스(90)로 통과될 수 있다. 일단 신장 결석(80)의 부위에(예컨대, 그것을 통해 결석(80)에 접근가능한 신장(70)의 표적 신배(75) 내에) 있게 되면, 의료 기구(40)는 바스켓팅 장치(30)를 표적 위치로 채널링/지향시키는 데 사용될 수 있다. 일단 결석(80)이 바스켓팅 장치(30)의 원위 바스켓 부분(35) 내에 포획되었으면, 이용된 요관 접근 경로는 환자(7)로부터 신장 결석(80)을 추출하는 데 사용될 수 있다.

시스템(100)은 유리하게는 본 명세서에 상세히 개시된 바와 같은 소정의 고착-기구 검출/결정 기능을 구현하도록 구성될 수 있다. 그러한 고착-기구 검출/결정은 유리하게는 고착-기구 상태의 효과적인 검출/결정, 고착-기구 상태에 관한 사용자 경고 발생 및/또는 제공, 및/또는 일부 경우에 그의 후퇴 동안의 고착 의료 기구의 발생의 방지 또는 감소된 위험을 제공할 수 있다. 본 개시의 태양에 따른 고착-기구 검출 기능은 유리하게는 적어도 부분적으로 로봇 바스켓팅 구현예와 관련하여 안전 계층을 제공할 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예와 관련하여 본 명세서에 상세히 기술된 바와 같은 로봇-보조식 고착-기구 검출은 수술 의사 또는 전문가의 주의 및 판단을 능가하는 고착-기구 검출의 추가 계층을 제공하여, 환자를 위한 개선된 안전 상태 및/또는 기구 손상의 감소된 위험을 제공할 수 있다. 또한, 소정의 수동 바스켓팅 해결책과 비교하여, 기구장치 액추에이터 힘 판독치에 기초하여 향상된 고착 바스켓 검출 기능을 제공하는 본 개시의 시스템/실시예는 사용자가 포획된 물체/결석을 안전하게 후퇴시키도록 바스켓팅 장치를 동작시키는 것을 허용할 수 있고, 여기서 그러한 해결책은 로봇 시스템으로부터의 비전 피드백(vision feedback) 및 힘 피드백 둘 모두에 의해, 고착-기구 상태로부터의 손상에 대해 동일하거나 더 큰 양의 보호를 제공하면서 한 명의 조작자만을 필요로 한다.

시스템(100)의 스코프(40)와 같은, 본 명세서에 개시된 다양한 스코프-유형 기구는 인간 해부학적 구조 내에서, 예컨대 인간 해부학적 구조의 자연 구멍 또는 내강 내에서 내비게이팅하도록 구성될 수 있다. 용어 "스코프" 및 "내시경"은 그들의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 이미지 생성, 관찰, 및/또는 캡처링 기능을 갖고 임의의 유형의 장기, 공동, 내강, 챔버, 또는 신체의 공간 내로 도입되도록 구성된 임의의 유형의 세장형 의료 기구를 지칭할 수 있다. 스코프는 예를 들어 (예컨대, 요로에 접근하기 위한) 요관경, 복강경, (예컨대, 신장에 접근하기 위한) 신장경, (예컨대, 기관지와 같은 기도에 접근하기 위한) 기관지경, (예컨대, 결장에 접근하기 위한) 결장경, (예컨대, 관절에 접근하기 위한) 관절경, (예컨대, 방광에 접근하기 위한) 방광경, (예컨대, 결장 및/또는 직장에 접근하기 위한) 결장경, 보어스코프(borescope) 등을 포함할 수 있다. 스코프/내시경은, 일부 경우에, 강성 또는 가요성 튜브를 포함할 수 있고, 외측 시스, 카테터, 삽입기(introducer), 또는 다른 루멘(lumen)-유형 장치 내에서 통과되도록 치수설정될 수 있거나, 그러한 장치 없이 사용될 수 있다.

본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 도 1의 제어 시스템(50)의 예시적인 실시예를 도시하는 도 1 및 도 2를 참조하면, 제어 시스템(50)은 의료 절차를 수행하는 것을 보조하기 위해 다양한 기능을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(50)은 로봇 시스템(10)에 결합되고, 환자(7)에게 의료 절차를 수행하기 위해 그와 협력하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(50)은 (예컨대, 로봇 시스템(10)을 제어하기 위해) 무선 또는 유선 접속을 통해 로봇 시스템(10)과 통신할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 시스템(50)은 로봇 시스템(10)과 통신하여 그로부터 스코프(40)의 원위 단부, 접근 시스(90), 또는 바스켓팅 장치(30)의 위치에 관련된 위치 데이터를 수신할 수 있다. 스코프(40), 접근 시스(90), 또는 바스켓팅 장치(30)의 위치에 관련된 그러한 위치 데이터는 각각의 컴포넌트와 연관된 하나 이상의 전자기 센서를 사용하여 도출될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 시스템(50)은 테이블(15)과 통신하여 테이블(15)을 특정 배향으로 위치시키거나 달리 테이블(15)을 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(50)은 EM 필드 발생기(18)와 통신하여 환자(7) 주위의 영역 내의 EM 필드의 발생을 제어할 수 있다.

도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1의 로봇 시스템(10)의 예시적인 실시예를 추가로 도시한다. 로봇 시스템(10)은 의료 절차의 실행을 적어도 부분적으로 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 로봇 시스템(10)은 특정 절차에 따라 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 로봇 시스템(10)은 절차의 하나 이상의 양태를 수행하기 위해, 예를 들어 스코프(40) 및/또는 바스켓팅 시스템(30)과 맞물리고/리거나 이를 제어하도록 구성된 하나 이상의 로봇 아암(12)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 로봇 아암(12)은 조인트(joint)(24)에 결합된 다수의 아암 세그먼트(arm segment)(23)를 포함할 수 있고, 이는 다중 이동도/자유도(degrees of movement/freedom)를 제공할 수 있다. 도 1의 예에서, 로봇 시스템(10)은 환자의 다리에 근접하게 위치되고, 로봇 아암(12)은 환자(7)의 요도(65)와 같은 접근 개구 내로의 접근을 위해 스코프(40)와 맞물리고 이를 위치시키도록 작동된다. 로봇 시스템(10)이 적절하게 위치될 때, 스코프(40)는 로봇 아암(12)을 사용하여 로봇으로, 의사(5)에 의해 수동으로, 또는 이들의 조합으로 환자(7) 내로 삽입될 수 있다. 스코프-드라이버 기구 커플링(11)(즉, 기구 장치 조작기(instrument device manipulator, IDM))이 스코프(32)의 로봇 제어/전진을 용이하게 하도록 아암들 중 하나(12b)의 원위 부분에 부착될 수 있다. 아암들 중 다른 것(12c)은 바스켓팅 장치(30)의 전진 및 동작을 용이하게 하도록 구성된 기구 커플링/조작기(19)와 연관될 수 있다. 스코프(40)는 쇄석기(lithotripter), 바스켓팅 장치, 겸자 등과 같은 추가 도구가 그것을 통해 치료 부위 내로 도입될 수 있는 하나 이상의 작업 채널을 포함할 수 있다.

로봇 시스템(10)은 의료 시스템(100)의 임의의 컴포넌트에, 예컨대 제어 시스템(50), 테이블(15), EM 필드 발생기(18), 스코프(40), 바스켓팅 시스템(30), 및/또는 임의의 유형의 경피-접근 기구(예컨대, 니들, 카테터, 신장경 등)에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 시스템(10)은 제어 시스템(50)에 통신가능하게 결합된다. 예를 들어, 로봇 시스템(10)은 소정 동작을 수행하기 위해, 예컨대 특정 방식으로 로봇 아암들(12) 중 하나 이상을 위치시키고, 스코프(40)를 조작하고, 바스켓팅 시스템(30)을 조작하는 등을 위해 제어 시스템(50)으로부터 제어 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 이에 응답하여, 로봇 시스템(10)은 동작을 수행하기 위해, 소정의 제어 회로(211), 액추에이터(217), 및/또는 로봇 시스템(10)의 다른 컴포넌트를 사용하여, 로봇 시스템(10)의 컴포넌트를 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 시스템(10) 및/또는 제어 시스템(50)은 환자(7)의 내부 해부학적 구조, 즉 도 1의 특정 묘사와 관련하여 비뇨기 계통을 표현하는 이미지 및/또는 이미지 데이터를 스코프(40)로부터 수신하고/하거나 그에 기초하여 이미지를 표시하도록 구성된다.

도 2를 참조하면, 로봇 시스템(10)은 일반적으로 세장형 지지 구조물(14)("칼럼(column)"으로도 지칭됨), 로봇 시스템 기부(25), 및 칼럼(14)의 상부에 있는 콘솔(console)(13)을 포함한다. 칼럼(14)은 하나 이상의 로봇 아암(12)(3개가 도 2에 도시됨)의 전개를 지원하기 위한 하나 이상의 아암 지지부(17)("캐리지(carriage)"로도 지칭됨)를 포함할 수 있다. 아암 지지부(17)는 환자에 대한 원하는 위치설정을 위해 로봇 아암(12)의 기부를 조정하도록 수직 축을 따라 회전하는 개별적으로 구성가능한 아암 마운트(arm mount)를 포함할 수 있다.

아암 지지부(17)는 칼럼(14)을 따라 수직으로 병진하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 아암 지지부(17)는 아암 지지부(17)의 수직 병진을 안내하기 위해 칼럼(14)의 서로 반대편에 있는 측부들 상에 위치된 슬롯(slot)(20)을 통해 칼럼(14)에 연결될 수 있다. 슬롯(20)은 아암 지지부(17)를 로봇 시스템 기부(25)에 대해 다양한 수직 높이에 위치시키고 유지시키기 위한 수직 병진 인터페이스를 포함한다. 아암 지지부(17)의 수직 병진은 로봇 시스템(10)이 로봇 아암(12)의 도달범위를 조정하여 다양한 테이블 높이, 환자 크기, 및 의사 선호도를 충족시키도록 허용한다. 유사하게, 아암 지지부(17) 상의 개별적으로 구성가능한 아암 마운트는 로봇 아암(12)의 로봇 아암 기부(21)가 다양한 구성으로 경사지도록 허용할 수 있다.

로봇 아암(12)은 일반적으로, 일련의 조인트(24)에 의해 연결되는 일련의 링킹 아암 세그먼트(linking arm segment)(23)에 의해 분리되는 로봇 아암 기부(21) 및 엔드 이펙터(end effector)(22)를 포함할 수 있고, 각각의 조인트는 하나 이상의 독립적인 액추에이터(217)를 포함한다. 각각의 액추에이터는 독립적으로 제어가능한 모터를 포함할 수 있다. 각각의 독립적으로 제어가능한 조인트(24)는 로봇 아암이 이용가능한 독립적인 자유도를 제공하거나 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서, 아암들(12) 각각은 7개의 조인트를 갖고, 따라서 "여분의(redundant)" 자유도를 포함하는, 7 자유도를 제공한다. 여분의 자유도는 로봇 아암(12)이 상이한 링크장치(linkage) 위치 및 조인트 각도를 사용하여 공간에서 특정 위치, 배향, 및 궤적으로 그들 각각의 엔드 이펙터(22)를 위치시키도록 허용한다. 이는 시스템이 의료 기구를 공간에서 원하는 지점으로부터 위치시키고 지향시키도록 허용함과 동시에, 의사가 아암 충돌을 회피하면서 더 우수한 접근을 생성하기 위해 아암 조인트를 환자로부터 떨어진 임상적으로 유리한 위치로 이동시키도록 허용한다.

로봇 시스템 기부(25)는 바닥 위에서 칼럼(14), 아암 지지부(17), 및 아암(12)의 중량의 균형을 잡는다. 따라서, 로봇 시스템 기부(25)는 전자장치, 모터, 전력 공급부와 같은 소정의 상대적으로 더 무거운 컴포넌트뿐만 아니라, 선택적으로 로봇 시스템을 움직이지 못하게 하거나 이동을 가능하게 하는 컴포넌트를 수용할 수 있다. 예를 들어, 로봇 시스템 기부(25)는 절차 전에 로봇 시스템이 수술실을 용이하게 돌아다니도록 허용하는 휠-형상의 캐스터(wheel-shaped caster)(28)를 포함할 수 있다. 적절한 위치에 도달한 후에, 캐스터(28)는 절차 동안 로봇 시스템(10)을 제위치로 유지시키기 위해 휠 로크(wheel lock)를 사용하여 움직이지 못하게 될 수 있다.

칼럼(14)의 상부 단부에 위치되어, 콘솔(13)은 사용자 입력을 수신하기 위한 사용자 인터페이스, 및 수술전 데이터 및 수술중 데이터 둘 모두를 의사/사용자에게 제공하기 위한 디스플레이 스크린(16) 둘 모두(또는 예를 들어 터치스크린과 같은 이중-목적 장치)를 제공할 수 있다. 콘솔/디스플레이(16) 또는 디스플레이(56) 상의 잠재적인 수술전 데이터는 수술전 계획, 수술전 컴퓨터 단층촬영(computerized tomography, CT) 스캔으로부터 도출된 내비게이션 및 매핑 데이터(mapping data), 및/또는 수술전 환자 인터뷰로부터의 기록을 포함할 수 있다. 디스플레이 상의 수술중 데이터는 도구로부터 제공되는 광학 정보, 센서로부터의 센서 및 좌표 정보뿐만 아니라, 호흡, 심박수, 및/또는 맥박과 같은 바이탈 환자 통계치를 포함할 수 있다. 콘솔(13)은 의사가 아암 지지부(17) 반대편에 있는 칼럼(14)의 측부로부터 콘솔에 접근하게 허용하도록 위치되고 틸팅될(tilted) 수 있다. 이러한 위치로부터, 의사는 로봇 시스템(10) 뒤로부터 콘솔(13)을 동작시키면서 콘솔(13), 로봇 아암(12), 및 환자를 관찰할 수 있다. 도시된 바와 같이, 콘솔(13)은 또한 로봇 시스템(10)을 조작하고 안정시키는 것을 보조하기 위한 손잡이(27)를 포함할 수 있다.

로봇 아암들(12) 각각의 엔드 이펙터(213)는 메커니즘 체인저 인터페이스(mechanism changer interface, MCI)를 사용하여 부착될 수 있는 기구 장치 조작기(IDM)를 포함하거나 그에 결합되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, IDM은 제거되고 상이한 유형의 IDM으로 교체될 수 있는데, 예를 들어 제1 유형(11)의 IDM이 내시경을 조작할 수 있고, 한편 제2 유형(19)의 IDM이 바스켓팅 장치를 조작할 수 있다. 다른 유형의 IDM은 전자기장 발생기(18)를 유지시키도록 구성될 수 있다. MCI가 전력 및 제어 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스는 로봇 아암(12)으로부터 IDM으로 공압, 전력, 전기 신호, 및/또는 광학 신호를 전달하기 위한 커넥터를 포함할 수 있다. IDM(213)은 스코프(40)와 같은 의료 기구(예컨대, 수술 도구/기구)를, 예를 들어 직접 구동, 하모닉 구동(harmonic drive), 기어식 구동, 벨트 및 풀리, 자기 구동 등을 포함하는 기법을 사용하여 조작하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 의료 장치 조작기(213)는 로봇 아암들(212) 중 각각의 아암에 부착될 수 있고, 여기서 로봇 아암(212)은 각각의 결합된 의료 기구를 치료 부위 내로 또는 그 외부로 삽입 또는 후퇴시키도록 구성된다.

위에서 참조된 바와 같이, 시스템(100)은 로봇 시스템(10)의 제어 회로(211) 및 제어 시스템(50)의 제어 회로(251)를 포함하여, 본 명세서에 기술된 소정의 기능을 수행하도록 구성된 소정의 제어 회로를 포함할 수 있다. 즉, 시스템(100)의 제어 회로는 로봇 시스템(10), 제어 시스템(50), 또는 이들의 일부 조합의 부분일 수 있다. 따라서, 제어 회로에 대한 본 명세서의 임의의 언급은 로봇 시스템, 제어 시스템, 또는 도 1에 도시된 의료 시스템(100)과 같은 의료 시스템의 임의의 다른 컴포넌트에서 구현되는 회로를 지칭할 수 있다. 용어 "제어 회로"는 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 프로세서, 처리 회로, 처리 모듈/유닛, 칩, 다이(예컨대, 하나 이상의 능동 및/또는 수동 소자 및/또는 접속 회로를 포함하는 반도체 다이), 마이크로프로세서, 마이크로-제어기, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 유닛, 필드 프로그래머블 게이트 어레이, 프로그래머블 로직 장치, 상태 기계(예컨대, 하드웨어 상태 기계), 로직 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 회로 및/또는 동작 명령어의 하드 코딩에 기초하여 신호(아날로그 및/또는 디지털)를 조작하는 임의의 장치의 임의의 집합을 지칭할 수 있다. 본 명세서에서 참조된 제어 회로는 하나 이상의 회로 기판(예컨대, 인쇄 회로 보드), 전도성 트레이스 및 비아, 및/또는 장착 패드, 커넥터, 및/또는 컴포넌트를 추가로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 참조된 제어 회로는 단일 메모리 장치, 복수의 메모리 장치, 및/또는 장치의 내장 회로로 구현될 수 있는 하나 이상의 저장 장치를 추가로 포함할 수 있다. 그러한 데이터 저장소는 판독-전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 휘발성 메모리, 비-휘발성 메모리, 정적 메모리, 동적 메모리, 플래시 메모리, 캐시 메모리, 데이터 저장 레지스터, 및/또는 디지털 정보를 저장하는 임의의 장치를 포함할 수 있다. 제어 회로가 하드웨어 및/또는 소프트웨어 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하는 실시예에서, 임의의 연관된 동작 명령어를 저장하는 데이터 저장 장치(들)/레지스터(들)는 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하는 회로에 내장되거나 회로 외부에 있을 수 있다는 것에 유의하여야 한다.

제어 회로(211, 251)는 본 도면들 중 하나 이상에 예시된 그리고/또는 본 명세서에 기술된 단계들 및/또는 기능들 중 적어도 일부에 대응하는 하드-코딩된 및/또는 동작 명령어를 저장한 그리고/또는 저장하도록 구성된 컴퓨터-판독가능 매체를 포함할 수 있다. 그러한 컴퓨터-판독가능 매체는 일부 경우에 제조 물품에 포함될 수 있다. 제어 회로(211/251)는 전체적으로 로컬에 유지/배치될 수 있거나, 적어도 부분적으로 원격에 위치될 수 있다(예컨대, 근거리 통신망 및/또는 광역 통신망을 통해 간접적으로 통신가능하게 결합됨). 제어 회로(211, 251) 중 임의의 것은 후술되는 바와 같이, 도 9 및 도 11에 도시된 프로세스를 포함하는, 본 명세서에 개시된 다양한 프로세스의 임의의 양태(들)를 수행하도록 구성될 수 있다.

로봇 시스템(10)과 관련하여, 제어 회로(211)의 적어도 일부분은 로봇 시스템(10)의 기부(25), 칼럼(14), 및/또는 콘솔(13), 및/또는 로봇 시스템(10)에 통신가능하게 결합된 다른 시스템과 통합될 수 있다. 제어 시스템(50)과 관련하여, 제어 회로(251)의 적어도 일부분은 제어 시스템(50)의 콘솔 기부(51) 및/또는 디스플레이 유닛(56)과 통합될 수 있다. 기능 제어 회로 또는 연관된 기능의 본 명세서의 임의의 설명은 로봇 시스템(10), 제어 시스템(50), 또는 이들의 임의의 조합에서, 그리고/또는 적어도 부분적으로 하나 이상의 다른 로컬 또는 원격 시스템/장치에서 구현되는 것으로 이해될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 2를 추가로 참조하면, 제어 시스템(50)은 의사(5) 또는 다른 사람이 의료 절차를 수행하는 것을 보조하도록 구성된 다양한 I/O 컴포넌트(258)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력/출력(I/O) 컴포넌트(258)는 사용자 입력이 환자(7) 내에서 스코프(40) 및/또는 바스켓팅 시스템을 제어/내비게이팅하게 허용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 의사(5)는 제어 시스템(50) 및/또는 로봇 시스템(10)에 입력을 제공할 수 있고, 여기서, 그러한 입력에 응답하여, 제어 신호가 로봇 시스템(10)에 송신되어 스코프(40) 및/또는 카테터 바스켓팅 시스템(30)을 조작할 수 있다. 제어 시스템(50)은 절차에 관한 다양한 정보를 제공하기 위한 하나 이상의 디스플레이 장치(56)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(들)(56)는 스코프(40) 및/또는 바스켓팅 시스템(30)에 관한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(50)은 스코프(40)에 의해 캡처된 실시간 이미지를 수신하고, 디스플레이(들)(56)를 통해 실시간 이미지를 표시할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어 시스템(50)은 환자(7)와 연관된 의료용 모니터 및/또는 센서로부터 신호(예컨대, 아날로그, 디지털, 전기, 음향/음파, 공압, 촉각, 수압 등)를 수신할 수 있고, 디스플레이(들)(56)는 환자(7)의 건강 또는 환경에 관한 정보를 제시할 수 있다. 그러한 정보는, 예를 들어 심박수(예컨대, ECG, HRV 등), 혈압/혈류량, 근육 생체-신호(예컨대, EMG), 체온, 혈중 산소 포화도(예컨대, SpO₂), CO₂, 뇌파(예컨대, EEG), 환경 및/또는 국소 또는 심부 체온 등에 관한 정보를 포함하는, 의료용 모니터를 통해 표시되는 정보를 포함할 수 있다.

제어 시스템(50)의 기능을 용이하게 하기 위해, 제어 시스템은 다양한 컴포넌트(때때로 "서브시스템"으로 지칭됨)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(50)은 제어 전자장치/회로(251)뿐만 아니라, 하나 이상의 전력 공급부/공급 인터페이스(259), 공압 장치, 광원, 액추에이터, 데이터 저장 장치, 및/또는 통신 인터페이스(254)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(50)은 이동가능하지만, 다른 실시예에서, 제어 시스템(50)은 실질적으로 고정형 시스템이다. 다양한 기능 및 컴포넌트가 제어 시스템(50)에 의해 구현되는 것으로 논의되지만, 그러한 기능 및/또는 컴포넌트들 중 임의의 것이 예를 들어 로봇 시스템(10), 바스켓팅 시스템(30), 테이블(15) 등과 같은 다른 시스템 및/또는 장치에 통합되고/되거나 그에 의해 수행될 수 있다.

도 1을 추가로 참조하면, 의료 시스템(100)은 의사가 절차를 수행하는 것을 보조하기 위한 안내를 제공하는 것(예컨대, 기구 추적, 기구 정렬 정보 등), 의사가 다루기 어려운 아암 모션 및/또는 위치에 대한 필요 없이 인체공학적 위치로부터 절차를 수행할 수 있게 하는 것, 한 명의 의사가 하나 이상의 의료 기구로 절차를 수행할 수 있게 하는 것, (예컨대, 형광투시법 기법과 연관된) 방사선 노출을 회피하는 것, 절차가 단일 수술 설정으로 수행될 수 있게 하는 것, (예컨대, 신장 결석을 제거하기 위해) 물체를 더욱 효율적으로 제거하기 위한 연속적인 흡입을 제공하는 것 등과 같은, 다양한 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 의료 시스템(100)은 의사가 해부학적 구조(예컨대, 주요 장기, 혈관 등)에 대한 출혈 및/또는 손상을 최소화하면서 표적 해부학적 특징부에 접근하기 위해 다양한 의료 기구를 사용하는 것을 보조하기 위한 안내 정보를 제공할 수 있다. 또한, 의료 시스템(100)은 방사선에 대한 의사 및 환자 노출을 감소시키고/시키거나 수술실 내의 장비의 양을 감소시키기 위해 비-방사선-기반 내비게이션 및/또는 위치결정 기법을 제공할 수 있다. 또한, 의료 시스템(100)은 독립적으로 이동가능할 수 있는 제어 시스템(50)과 로봇 시스템(10) 사이에 분배되는 기능을 제공할 수 있다. 그러한 기능의 분배 및/또는 이동성은 제어 시스템(50) 및/또는 로봇 시스템(10)이 특정 의료 절차에 최적인 위치에 배치되는 것을 가능하게 할 수 있고, 이는 환자(7) 주위의 작업 영역을 최대화하고/하거나, 의사(5)가 절차를 수행하기 위한 최적화된 위치를 제공할 수 있다.

시스템(100)의 다양한 컴포넌트는 무선 및/또는 유선 네트워크를 포함할 수 있는 네트워크를 통해 서로 통신가능하게 결합될 수 있다. 예시적인 네트워크는 하나 이상의 개인 영역 네트워크(PAN), 근거리 통신망(LAN), 광역 통신망(WAN), 인터넷 영역 네트워크(IAN), 셀룰러 네트워크, 인터넷, 개인 영역 네트워크(PAN), 인체 영역 네트워크(BAN) 등을 포함한다. 예를 들어, 도 2의 시스템의 다양한 통신 인터페이스는 예컨대 무선 및/또는 유선 네트워크 접속을 통해 하나 이상의 장치/센서/시스템과 통신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 다양한 통신 인터페이스는 블루투스, Wi-Fi, 근접 무선 통신(NFC) 등과 같은 무선 기술을 구현할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 시스템(100)의 다양한 컴포넌트는 하나 이상의 지원 케이블, 튜브 등을 통해 데이터 통신, 유체 교환, 전력 교환 등을 위해 연결될 수 있다.

제어 시스템(50), 바스켓팅 시스템(30), 및/또는 로봇 시스템(10)은 하나 이상의 버튼, 키이, 조이스틱, 핸드헬드 제어기(예컨대, 비디오-게임-유형 제어기), 컴퓨터 마우스, 트랙패드, 트랙볼, 제어 패드, 및/또는 손 제스처 및 손가락 제스처를 캡처하는 센서(예컨대, 모션 센서 또는 카메라), 터치스크린, 및/또는 그에 따른 인터페이스/커넥터와 같은, 임의의 유형의 사용자 입력(및/또는 출력) 장치 또는 장치 인터페이스를 포함할 수 있는 소정의 사용자 제어부(예컨대, 제어부(55))를 포함할 수 있다. 그러한 사용자 제어부는 각각의 제어 회로에 통신가능하게 그리고/또는 물리적으로 결합된다.

일부 실시예에서, 사용자가 전자 사용자 제어부를 사용함이 없이 로봇 시스템(10)의 로봇 아암(12)을 수동으로 조작할 수 있다. 예를 들어, 외과 수술실에서의 설정 동안, 사용자가 환자에 대한 원하는 접근을 제공하기 위해 로봇 아암(12) 및/또는 임의의 다른 의료 기구를 이동시킬 수 있다. 로봇 시스템(10)은 로봇 아암(12) 및 연관된 기구장치의 적절한 구성을 결정하기 위해 사용자로부터의 힘 피드백 및 관성 제어에 의존할 수 있다.

바스켓팅 시스템(30)은 다양한 하드웨어 및 제어 컴포넌트를 포함한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 처리 시스템(30)은 하나 이상의 와이어 타인(36)으로 형성된 바스켓(35)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 바스켓팅 시스템(30)은 그의 길이에 걸쳐 바스켓팅 시스(37) 내에 배치된 4개의 와이어 타인을 포함할 수 있고, 여기서 타인은 바스켓 형태(35)를 형성하도록 시스(37)의 원위 단부로부터 돌출된다. 타인(36)은 시스(37)의 근위 단부로부터 추가로 연장된다. 타인(36)은 바스켓팅 시스(37) 내에서 활주가능하여 일정량의 마찰 저항을 받도록 구성될 수 있다. 타인(36) 및 시스(37)는 바스켓 카트리지 컴포넌트(32)의 각각의 액추에이터(75)에 결합될 수 있다. 바스켓 카트리지(32)의 액추에이터(75)와 타인(36) 및 시스(37) 사이의 관계는 도 4a 내지 도 4e와 관련하여 상세히 후술된다. 바스켓 카트리지(32)는 바스켓팅 시스템(30)의 손잡이 부분/컴포넌트(31)에 물리적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합될 수 있다. 손잡이 컴포넌트(31)는 수동으로 또는 로봇 제어를 통해 바스켓팅 제어를 보조하기 위해 사용되도록 구성될 수 있다.

바스켓팅 시스템(30)은 전력 인터페이스(39)를 통해 전력을 공급받고/받거나 제어 인터페이스(38)를 통해 제어될 수 있고, 이들 각각 또는 둘 모두는 로봇 시스템(10)의 로봇 아암/컴포넌트와 인터페이싱할 수 있다. 바스켓팅 시스템(30)은 압력 및/또는 다른 힘-판독 센서와 같은 하나 이상의 센서(72)를 추가로 포함할 수 있고, 이는 액추에이터(75) 및/또는 바스켓팅 시스템(30)의 다른 커플링 중 하나 이상에서/그들이 겪는 힘을 나타내는 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 그러한 센서 판독치는 본 명세서에 상세히 기술된 바와 같이, 고착 바스켓 상태를 결정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 센서(들)(72)는 타인(36)의 바스켓 부분(35)에서 또는 그 부근에서 힘을 직접 측정하도록 구성된 하나 이상의 센서를 포함한다. 예를 들어, 바스켓(35)의 팁 상의 그리고/또는 바스켓팅 장치(30)가 그것을 통해 표적 해부학적 구조에 접근하는 접근 시스의 팁에 있는 힘 센서는 바스켓(35)이 해부학적 구조 상에 또는 접근 시스의 단부에 있는 개구 상에 고착되는 것으로 인한 바스켓(35) 상의 힘을 직접 검출하는 데 사용될 수 있다.

바스켓팅 제어

도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 환자의 비뇨기 계통의 부분에 배치된 요관경(40)을 예시한다. 위에서 참조된 바와 같이, 요관경술 절차는 인간 요관 내의 이상을 조사하고/하거나 이를 치료하기 위해 구현될 수 있다. 예를 들어, 요관경 절차는 신장 결석을 치료하고/하거나 제거하기 위해 구현될 수 있다. 그러한 절차는 적어도 부분적으로 수동으로 구현될 수 있고/있거나 도 1에 도시된 로봇 시스템(10)과 같이, 적어도 부분적으로 로봇 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 소정의 내시경술 절차를 위한 로봇 장치 및/또는 시스템의 사용은 엄밀히 수동인 절차에 비해 상대적으로 더 우수한 정밀도, 제어, 및/또는 협응을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프(40)는 바스켓팅 장치(30)(예컨대, 바스켓 컴포넌트(35))를 스코프의 원위 단부에서의 수술 영역으로 전개하기 위한 작업 채널(44)을 포함한다.

스코프(40)가 그것을 통해 표적 해부학적 구조에 접근하도록 통과되는 접근 시스(90)는 유리하게는, 물체/결석의 크기가 너무 크지 않을 때 바스켓(35) 내에 포획된 물체에 더하여, 스코프(40)가 그것을 통해 끌어당겨지기에 충분한 직경을 가질 수 있다. 접근 시스(90)는 요관(63)을 통해 신우(71) 및/또는 요관신우 접합부(71) 부근의 위치로 전진될 수 있다. 접근 시스(90)의 원위 단부는 요관(63) 및/또는 신우(71)의 위치에 파킹될(parked) 수 있고, 여기서 그러한 파킹 위치는 적어도 부분적으로 해부학적 구조-의존적일 수 있다. 즉, 접근 시스(90)는, 그의 소정 부분에서 다소 사행형(tortuous)일 수 있는 요로 경로에 의해 허용되는 바와 같이, 가능한 한 신장 해부학적 구조 내로 배치될 수 있다. 일반적으로, 접근 시스(90)는 스코프(40)가 관절운동될 수 있는 정도로 관절운동가능하지 않을 수 있고, 따라서 접근 시스(90)를 신장 내로 내비게이팅/구동하는 것이 실용적이지 않을 수 있다.

스코프(40)는 예컨대 스코프의 적어도 원위 부분과 관련하여 관절운동가능할 수 있고, 따라서 스코프는 인간 해부학적 구조 내에서 조향될 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프(40)는 예를 들어, XYZ 좌표 이동뿐만 아니라 피치(pitch) 및 요(yaw)를 포함하는 5 자유도로 관절운동되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 스코프(40)는 XYZ 좌표 이동뿐만 아니라 피치, 요, 및 롤(roll)을 포함하는 6 자유도로 관절운동가능하다. 스코프(40)의 위치 센서(들)(예컨대, 전자기 센서)는 마찬가지로 그들이 생성/제공하는 위치 정보와 관련하여 유사한 자유도를 가질 수 있다.

로봇 구현예를 위해, 로봇 시스템의 로봇 아암은 세장형 이동 부재를 사용하여 스코프(40)를 조작하도록 구성될/구성가능할 수 있다. 세장형 이동 부재는 하나 이상의 당김 와이어(pull wire)(예컨대, 당김 또는 밀어냄 와이어(push wire)), 케이블, 섬유, 및/또는 가요성 샤프트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 로봇 아암은 스코프(40)의 팁(42)을 편향시키기 위해 스코프(40)에 결합된 다수의 당김 와이어(도시되지 않음)를 작동시키도록 구성될 수 있다. 당김 와이어는 임의의 적합한 또는 바람직한 재료, 예컨대 스테인리스 강, 케블라(Kevlar), 텅스텐, 탄소 섬유 등과 같은 금속 및 비-금속 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프(40)는 세장형 이동 부재에 의해 인가되는 힘에 응답하여 비선형 거동을 나타내도록 구성된다. 비선형 거동은 스코프의 강직성 및 압축성뿐만 아니라, 상이한 세장형 이동 부재들 사이의 슬랙(slack) 또는 강직성의 변동에 기초할 수 있다.

스코프(예컨대, 내시경/요관경)(40)는 해부학적 구조의 이미지를 캡처하기 위해 환자의 해부학적 구조 내로 삽입되도록 구성되는 튜브형이고 가요성인 의료 기구를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프(40)는 광학 카메라와 같은 이미징 장치(48)를 포함할 수 있는, 광학 조립체 및 스코프(40)의 원위 단부(42)로/로부터 신호를 전달하기 위한 와이어 및/또는 광섬유를 수용할 수 있다. 스코프(40)는 LED 또는 광섬유 광원/렌즈와 같은 광원(49)을 추가로 포함할 수 있다.

카메라/이미징 장치(48)는 신장(70)의 내부 신배와 같은, 내부 해부학적 공간의 이미지를 캡처하는 데 사용될 수 있다. 스코프(40)는 발광 다이오드와 같은, 근위에 위치된 광원으로부터 스코프의 원위 단부(42)로 광을 전달하기 위한 광섬유를 수용하도록 추가로 구성될 수 있다. 스코프(40)의 원위 단부(42)는 카메라/이미징 장치를 사용할 때 해부학적 공간을 조명하기 위해 광원을 위한 포트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프(40)는 도 1 및 도 2에 도시된 로봇 시스템(10)과 하나 이상의 측면에서 유사한 로봇 시스템에 의해 제어되도록 구성된다. 이미징 장치(48)는 광섬유, 섬유 어레이, 및/또는 렌즈를 포함할 수 있다. 광학 컴포넌트는 스코프(40)의 팁과 함께 이동하여, 스코프의 팁의 이동이 이미징 장치(들)(48)에 의해 캡처되는 이미지에 대한 변화를 생성하게 한다.

일부 실시예에서, 의료 기구(예컨대, 스코프)(40)는 센서 위치 데이터를 생성하고/하거나 그것을 다른 장치에 송신하도록 그리고 전자기장 내의 검출가능한 왜곡 또는 시그너처(signature)를 생성하도록 구성된 센서를 포함한다. 센서 위치 데이터는 의료 기구(40)(예컨대, 그의 원위 단부(42))의 위치 및/또는 배향을 나타낼 수 있고/있거나 의료 기구의 위치/배향을 결정/추정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 센서(때때로 "위치 센서"로 지칭됨)가 전도성 재료의 코일, 또는 안테나의 다른 형태/실시예를 가진 전자기(EM) 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프(40)는 스코프(40)의 원위 단부(42)에 포팅된(potted) 전자기 센서를 포함한다. 전자기 센서(도시되지 않음)는 전자기장의 존재 시에 전류를 유도하도록 구성된 와이어 또는 다른 전도성 요소의 종단부를 포함할 수 있다. 또한, 의료 기구/스코프(40) 및/또는 바스켓팅 장치(30)는 형상 감지 섬유, 가속도계(들), 자이로스코프(들), 위성-기반 위치확인 센서(들)(예컨대, GPS(global positioning system) 센서), 무선-주파수 송수신기(들) 등과 같은 다른 유형의 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 의료 기구 상의 센서가 센서 데이터를 제어 시스템에 제공할 수 있고, 이는 이어서 의료 기구의 위치 및/또는 배향을 결정하는 데 사용된다. 스코프(40) 또는 바스켓팅 장치(30)와 연관된 하나 이상의 위치 센서를 사용하여 도출된 위치 데이터는 본 명세서에서 상세히 기술된 바와 같이, 스코프 및/또는 바스켓(35)이 고착 기구 위험 구역 내에 또는 그 부근에 있을 때를 결정하는 데 사용될 수 있다.

스코프(40) 및/또는 바스켓팅 장치(30)는 손잡이 컴포넌트(들)의 수동 조작, 전자 사용자 입력에 기초하여 또는 자동으로, 임의의 적합한 또는 바람직한 방식으로 제어가능할 수 있다. 예를 들어, 이미지(311)는 스코프(40) 및/또는 바스켓팅 장치(30)를 제어하기 위한 예시적인 로봇 제어 구성을 도시한 반면, 이미지(312)는 예시적인 수동 제어 구성을 도시한다. 일부 실시예에서, 스코프(40) 및/또는 바스켓팅 장치(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 양손형 제어기(55)를 사용하여 제어될 수 있다. 제어기(55)가 핸드-헬드 제어기로서 도시되지만, 사용자 입력은 터치스크린/패드, 마우스, 키보드, 마이크 등과 같은, 임의의 유형의 I/O 장치를 사용하여 수신될 수 있다.

도 4a 내지 도 4d는 하나 이상의 실시예에 따른, 다양한 구성의 바스켓팅 제어 시스템을 예시한다. 본 개시의 다양한 실시예와 관련하여, 바스켓팅은 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 적어도 부분적으로 스코프-드라이버 IDM(11) 및 바스켓팅 IDM(19)과 같은 하나 이상의 로봇 기구 장치 조작기(IDM)를 사용하여 수행될 수 있다. IDM(11, 19)은 로봇 시스템의 하나 이상의 로봇 아암에 결합될 수 있다. IDM(11, 19)과 연관된 다양한 액추에이터를 제어하기 위한 제어 신호가 IDM과 그에 결합된 각각의 로봇 아암 사이의 제어 인터페이스를 사용하여 제공될 수 있다.

일부 실시예에서, 바스켓팅 IDM(19)은 손잡이 컴포넌트(31) 및 바스켓팅 카트리지 컴포넌트(32)를 포함할 수 있다. 손잡이 컴포넌트(31)는 스코프의 근위 단부에서 스코프(40)에 결합될 수 있고, 바스켓팅 장치 시스(37)가 그것을 통해 스코프(40)에 진입할 수 있는 채널을 포함할 수 있으며, 여기서 바스켓팅 시스(37)는 (그에 배치된 바스켓팅 타인과 함께) 도 3과 관련하여 전술된 바와 같이, 스코프(40)의 작업 채널(44) 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 스코프(40) 및 바스켓팅 장치(30)는 일반적으로 손잡이 컴포넌트(31)에서 비교적 고정된 위치에 있을 수 있고, 여기서 스코프(40)와 바스켓(30) 사이의 상대 위치는 바스켓팅 카트리지(32)의 액추에이터들(33, 34) 중 하나 이상의 작동을 통해 변경될 수 있다. 바스켓팅 시스 액추에이터(33)의 작동은 스코프(40)에 대한 바스켓팅 장치(30)의 삽입 및 후퇴를 유발할 수 있다.

스코프 및/또는 바스켓 후퇴 프로세스의 일부 구현예인 일부 실시예에서, 바스켓팅 장치(30)는 고착-기구 검출 감도 개선 및/또는 기구 고착 방지를 포함하는 다양한 목적을 위해 스코프(40)에 대해 디더링될 수 있다. 본 명세서에 개시된 다양한 고착-기구 검출 해결책과 관련하여 상세히 후술되는 바와 같은, 바스켓팅 장치(30)의 디더링 모션은 바스켓팅 시스 액추에이터(33)를 진동 방식으로 전후로(예컨대, 원위로 및 근위로) 활주시켜, 바스켓(35)이 스코프(40)의 원위 단부에 대해 전후로 이동하도록 함으로써 적어도 부분적으로 구현될 수 있다.

스코프(40)는 스코프-드라이버 IDM(11)과 연관된 하나 이상의 액추에이터(38)를 구동함으로써 접근 시스(90)의 원위 단부로부터 전진될 수 있다. 예를 들어, 그러한 액추에이터(38)는 휠-유형 액추에이터 등을 포함할 수 있다. 액추에이터(38)는 스코프(40)를 전진 및 후퇴시키기 위해 사용될 수 있다. 신장 결석 제거 절차 동안, 액추에이터(38)는 도 4e에 도시된 바와 같이, 바스켓(35) 내의 신장 결석(80)의 성공적인 포획 후에 스코프(40)를 후퇴시키기 위해 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 접근 시스(90)는 시스 커플링 컴포넌트(91)를 사용하여 고정된 방식으로 스코프-드라이버 IDM(11)에 결합된다.

바스켓팅 카트리지(32)는 복수의 액추에이터(33, 34)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(33, 34)는 활주, 캐리지-유형 액추에이터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 카트리지(32)는 바스켓팅 장치(30)의 시스 컴포넌트(37)에 고정된 제1 액추에이터(33)뿐만 아니라, 바스켓팅 장치(30)의 와이어/타인(36)에 고정된 제2 액추에이터(34)를 포함할 수 있고, 여기서 타인(36)은 적어도 부분적으로 바스켓팅 시스(37)를 통과하고/하거나 달리 그 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 바스켓(35)은 바스켓팅 시스(37)의 원위 단부 외부로 돌출되는 그의 원위 부분에서 타인(36)으로 형성된다.

시스 액추에이터(33)를 활주시킴으로써, 바스켓팅 장치(30)는 스코프(40)의 원위 단부로부터 돌출될 수 있다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 액추에이터(30)는 바스켓팅 장치(30) 및 바스켓(35)의 대응하는 전방 전진을 생성하기 위해 전방으로 활주될 수 있다. 바스켓 액추에이터(34)는 타인을 근위로 당김으로써 바스켓(35)을 개방하여, 바스켓(35)의 원위 단부(39)가 시스(37)의 원위 개구를 향해 당겨지게 함으로써, 타인의 바스켓 부분(35)의 외향 휨(bowing)/확장을 생성하는 데 사용될 수 있다. 타인(35)이 도 4b에 도시된 확장된/개방된 위치에 있게 되면, 바스켓(35)은 결석/물체(80) 주위에 배치되어 결석/물체(80)를 바스켓 타인(35) 내에 포획할 수 있다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 바스켓(35)은 결석(80) 주위로 수축되어 그 내부에 결석을 포획할 수 있다. 예를 들어, 바스켓 타인 액추에이터(34)는 시스 액추에이터(33)에 대해 일정량만큼 전진되어, 바스켓 타인을 그의 원위 단부에서 시스(37) 외부로 더 멀리 밀어서, 바스켓(35)을 신장/연장시키고 타인을 바스켓팅 장치(30)의 축에 더 가깝게 할 수 있다. 시스 액추에이터(33)는 바스켓팅 장치(30)를 다시 스코프(40)의 원위 단부에 더 가깝게 하도록 근위로 끌어당겨질 수 있다. 예를 들어, 스코프 및 바스켓팅 장치(30)의 후퇴 동안 바스켓(35)이 스코프(40)의 원위 단부의 근위에/그에 인접하게 배치되는 것이 바람직할 수 있다.

일부 구현예에서, 바스켓(35)은 타인(36)을 추가로 근위로 끌어당겨, 타인(35)을 시스(37) 내로 추가로 끌어당기고 바스켓팅 시스(37)의 원위 단부로부터 원위로 돌출되는 타인의 길이를 감소시킴으로써 결석(80) 주위로 추가로 신칭될(cinched)/수축될 수 있다. 도 4d는 액추에이터(34)를 액추에이터(33)에 대해 근위로 이동시키는 것으로 인한 감소된 크기를 가진 바스켓(35)을 도시한다.

일단 결석(80)이 포획되고 바스켓(35)이 스코프(40)의 원위 단부 부근의 원하는 위치에 있게 되면, 액추에이터(들)(38)는 도 4e에 도시된 바와 같이, 접근 시스(90)의 개구(93)를 통해 그리고 추가로 접근 시스(90)를 통해 스코프(40)를 후퇴시키도록 맞물릴 수 있다. 일부 실시예에서, 바스켓팅 장치(30)는 스코프(40)가 근위로 끌어당겨짐에 따라 스코프(40)와 함께 후퇴될 수 있다. 예를 들어, 바스켓팅 시스(37)와 스코프(40)의 작업 채널(44) 사이의 마찰력은 예컨대 스코프가 후퇴/이동될 때 바스켓팅 장치(30)가 스코프(40)에 동반되게 할 수 있다.

하나 이상의 힘 센서는 도 40a 내지 도 40e에 도시된 바스켓팅 시스템의 액추에이터 및/또는 커플링 인터페이스 중 하나 이상과 연관될 수 있다. 예를 들어, 힘 센서(예컨대, 압력 센서)는 바스켓 타인 액추에이터(34), 바스켓 시스 액추에이터(33), 스코프-드라이버 액추에이터(들)(38), 및/또는 접근 시스 커플링(91) 중 하나 이상과 연관될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 바스켓 타인 액추에이터(34)에 존재하고/하거나 그것에서 감지된 힘은 고착-기구 상태를 나타낼 수 있고, 여기서 바스켓 타인(35)은 스코프(40)의 후퇴 동안 액추에이터(34) 상에서 걸리고/걸리거나 원위로 당겨진다. 일부 실시예에서, 바스켓팅 시스 액추에이터(33)에서의 힘 판독치는 고착-기구 상태를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 바스켓 타인(35)이 바스켓 시스(37)의 원위 개구에 대해 그리고/또는 그의 하나 이상의 부분을 따라 당겨질 때, 그러한 힘/마찰은 시스 액추에이터(33)에서 적어도 부분적으로 나타날 수 있다. 따라서, 본 개시의 실시예는 고착-기구 상태를 결정/식별하기 위해 바스켓팅 시스 액추에이터(33)와 연관된 센서 판독치를 평가/분석하는 것을 포함할 수 있다. 일반적으로, 시스 액추에이터(33)의 이동은 바스켓팅 시스(37) 및 타인(36)이 동시에 이동하게 한다.

일부 실시예에서, 스코프-드라이버 액추에이터(38)와 연관된 센서는 고착-기구 상태를 나타내는 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 바스켓(35)이 해부학적 구조 상에 또는 접근 시스(90)의 개구에 고착되면, 스코프의 후퇴는 바스켓팅 장치(30)와 스코프(40)의 작업 채널(44) 사이의 마찰로 인해 억제될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 바스켓팅 장치(30)는, 예컨대 손잡이 컴포넌트(31)의 일부분에서 또는 그 부근에서, 스코프(40)의 하나 이상의 부분에 클램핑되거나 달리 고정될 수 있다. 따라서, 고착 바스켓과 연관된 힘은 스코프(40)에 결합된 액추에이터(38)에서 지각되고/되거나 판독될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스 커플링(91)에서 적어도 부분적으로 지각/감지될 수 있는, 접근 시스(90)가 겪는 힘은 고착-기구 상태의 표시를 제공할 수 있다. 본 명세서에 개시된 임의의 실시예는 바스켓 타인 액추에이터(34), 바스켓 시스 액추에이터(33), 스코프 드라이버 액추에이터(들)(38), 및/또는 시스 커플링(91), 또는 이들의 임의의 조합과 연관된 센서 판독치에 기초하여 고착-기구 상태를 결정하도록 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

일부 실시예에서, 바스켓팅 장치(30)의 타인(36)의 바스켓 부분(35)은, 예컨대 바스켓(35)의 원위 단부(39)에서, 하나 이상의 힘 센서와 연관될 수 있다. 그러한 센서는 바스켓팅 시스템의 다른 액추에이터/커플링과 연관된 더 근위의 컴포넌트/위치에서 겪는/생성되는 신호에 비해 감소된 마찰 손실을 가진 신호를 제공할 수 있다. 따라서, 바스켓팅 장치(30)의 원위 바스켓 부분(35)과 연관된 힘 센서를 구현하는 본 개시의 실시예는 고착-기구 상태를 나타내는 비교적 민감한 판독치를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 힘 센서가 바스켓팅 시스(37)의 원위 개구에서 또는 그 부근에서 바스켓(35)의 기부에 배치될 수 있다. 그러한 센서(들)는 본 개시의 실시예에 따른 고착-기구 결정을 위한 기초로서의 역할을 할 수 있는 판독치를 제공할 수 있다.

도 5는 하나 이상의 실시예에 따른, 환자의 신장 해부학적 구조의 부분에 배치된, 소정의 바스켓팅 장치 컴포넌트를 포함하는 다양한 의료 기구를 예시한다. 특히, 도 5는 본 개시의 태양에 따른 결석/물체 포획 및 제거 절차와 연관된 다양한 위치에서의 스코프(40) 및 바스켓팅 장치(30)를 도시한다.

위에서 참조된 바와 같이, 비교적 큰 결석을 추출하려고 시도하는 것은 요관 및/또는 다른 해부학적 특징부(들)에 대한 열상 또는 다른 손상을 야기할 수 있다. 도 5의 도면과 관련하여, 결석(80)이 접근 시스(90)(예컨대, 요관 접근 시스) 내에 끼워지기에 너무 커서, 바스켓(35c)이 접근 시스(90)의 원위 단부 또는 다른 부분에 걸리게 하는 경우, 스코프(40) 및/또는 바스켓 장치(30) 상의 추출력은 접근 시스(90)가 이동하게 하여, 가능하게는 요관(63)의 내벽 상에서 마멸을 야기할 수 있다. 또한, 바스켓(35) 내에 포획된 결석(80)의 크기로 인해 바스켓이 그 내부에 깔끔하게 끼워지지 않는 상황에서 바스켓(35)이 접근 시스(90) 내에서 당겨지도록 시도되는 경우, 바스켓 타인(35)은 손상되거나 파손될 수 있다.

표적화된 결석/물체(80)가 다양한 이유로 요관신우 접합부(78)를 통해 그리고 접근 시스(90) 내로 깔끔하게 후퇴되기에 너무 큰 상황에서, 본 개시의 실시예는 고착-기구 상태, 또는 위험 또는 기구 고착/걸림을 검출하기 위한 효과적인 해결책을 제공할 수 있다. 예시적인 사용 사례로서, 표적 결석/물체가 (예컨대, 쇄석술 절차의 일부로서 레이저를 사용하여) 부서질 때, 수술 의사는 결석의 정확한 크기 또는 직경 및/또는 결석/파편이 요관 및/또는 요관 접근 시스를 통과하기에 충분히 작은지 여부를 확신을 갖고 결정하는 것이 가능하지 않을 수 있다. 일부 수동 절차에 따르면, 의사는 그러한 절차에 관한 개인적 경험에 기초하여 요관신우 접합부(78) 및 접근 시스(90)를 통해 깔끔하게 끼워지기에 충분히 작은 결석 파편을 생성하기 위해 결석/물체에 레이저를 조사하려고 시도할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 그러한 의사는 시간 경과에 따라 절차 동안 고착-기구 상태에 직면할 수 있다. 수동 절차의 경우, 고착-기구 상태에 직면할 때, 요관경을 보유하고 실시간 스코프 카메라 이미지를 모니터링하는 의사는 결석/바스켓이 예상보다 스코프 카메라 뷰로부터 더 멀리 보이는 것을 카메라 상에서 식별/인지하는 것이 가능할 수 있는데, 이는 바스켓/결석이 소정의 해부학적 구조 상에 그리고/또는 접근 시스(90)의 개구에 고착됨으로 인한 것일 수 있다. 또한, 바스켓 제어가 역시 수동으로 동작되는 경우, 고착 기구/결석 상태는 스코프 및/또는 바스켓의 후퇴에 대항하는 힘의 형태로 제어 기구 상에서 촉각으로 지각될 수 있다.

위에서 참조된 바와 같이, 그의 하나 이상의 치수에 대한 결석(80)의 크기는 결석(80)이 환자 해부학적 구조에 그리고/또는 스코프(40), 바스켓(35), 및 바스켓 내에 포획된 물체(80)가 그 내로 끌어당겨지는 접근 시스(90)의 개구에 고착되게 할 수 있다. 그러나, 소정 해결책에 따르면, 위치 및/또는 시스템이 결석(80)의 정확한 크기를 결정하는 것이 가능하지 않을 수 있다. 따라서, 기구 고착/걸림의 위험은 일부 경우에 완전히 회피할 수 없을 수 있다. 또한, 로봇-보조식 요관경술 절차와 관련하여, 내시경 카메라로부터의 카메라 뷰가 의사/전문가에 의해 모니터링하기 위해 이용가능할 수 있지만, 스코프 및/또는 바스켓 장치가 인간 수술 인원에 의해 보유되기보다는 로봇으로 제어되는 경우, 힘 피드백은 인간 사용자에 의해 지각되지 않을 수 있다. 따라서, 고착 기구/결석 상태의 검출/결정은 로봇-구현 스코프-구동 및/또는 바스켓팅 절차와 관련하여 소정 측면에서 더 어려울 수 있다.

결석(80) 및/또는 바스켓(35)이 환자 해부학적 구조에 고착되는 경우에, 고착 위치로부터의 바스켓(35)의 추가 후퇴는 조직 열상(예컨대, 요관 열상)을 야기할 수 있다. 또한, 바스켓(35c)이 접근 시스(90)의 개구에 고착되는 경우, 바스켓(35c) 및/또는 스코프(40c)의 추가 후퇴는 그의 파킹 위치로부터의 접근 시스(90)의 이동/제거, 및/또는 바스켓(35)에 대한 손상을 야기할 수 있다.

본 개시의 실시예는 접근 시스(90), 스코프(40), 및/또는 바스켓팅 장치(30)의 하나 이상의 컴포넌트와 연관된 커플링 및/또는 액추에이터와 연관된 힘 판독치에 기초한 고착-기구 검출을 제공한다. 예를 들어, 일단 물체(80)가 바스켓(35)에 의해 포획되었으면 스코프(40)가 후퇴됨에 따라, 기구의 하나 이상의 컴포넌트 상의 힘 판독치가 분석되어, 그러한 힘이 고착-기구 상태를 나타내는 사전결정된 임계치를 초과하는지 여부를 결정할 수 있다. 일부 구현예에서, 그러한 고착-기구 결정의 감도는 본 개시의 실시예에 따른 바스켓 디더링을 구현함으로써 개선될 수 있다.

바스켓 디더링은 스코프(40) 및/또는 바스켓(35)이 위험 구역(99)에 진입할 때 구현될 수 있고, 여기서 위험 구역(99)은 기구 고착/걸림의 위험이 비교적 높은 영역일 수 있다. 예를 들어, 고착-기구 위험 구역(99)은 일반적으로 요관신우 접합부(78)의 또는 그 부근의 영역 및/또는 접근 시스(90)의 개구 바로 앞의(즉, 원위의) 영역을 커버할 수 있고, 이는 일반적으로 각각 요로 해부학적 구조 및 접근 시스(90)의 개구 상에서의 걸림에 대한 더 높은 위험과 연관될 수 있다. 예를 들어, 해부학적 구조가 신우(71)로부터 요관(63) 내로 이동함에 따른 요로의 협소화는 바스켓(35) 및/또는 그 내부에 포획된 결석/물체(80)가 해부학적 통로의 소정 치수보다 큰 폭/직경 또는 다른 치수를 갖는 경우 기구 걸림을 야기할 수 있는 채널/공동의 협소화를 나타낸다. 또한, 접근 시스(90)의 개구는 일반적으로 바스켓(35)이 그것을 통해 후퇴되어 접근 시스(90)로 이어지는 해부학적 구조보다 좁다. 따라서, 접근 시스(90)는 비교적 좁은 통로를 나타내고, 여기서 바스켓(35) 및/또는 그 내부에 포획된 결석/물체(80)는 그의 치수가 접근 시스 개구의 직경보다 클 때 고착될 수 있다. 따라서, 위험 구역(99)은 유리하게는 요관신우 접합부(78)의 협소화 영역 및 접근 시스(90)의 개구(93) 바로 전방의 영역 중 하나 또는 둘 모두를 포함한다. 일부 실시예에서, 위험 구역(99)의 영역은 접근 시스(90)의 개구/원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 결정될 수 있어서, 위험 구역(99)은 접근 시스(90) 전방의 사전결정된 거리의 영역을 점유한다.

고착-기구 상태와 비-고착 상태 사이의 힘 신호의 차이를 증폭시키기 위해 바스켓 디더링이 구현될 수 있다. 예를 들어, 스코프와 바스켓이 후퇴되는 동안 바스켓을 약간 전진 및 후퇴시키는 것은 고착-기구 센서 판독치가 명확하게 식별가능함을 보장하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 바스켓 디더링의 사용은, 본 명세서에 상세히 기술된 바와 같이, 다양한 기구 상의 힘 판독치에 대해 잡음이 감소되고/되거나 감도가 개선되게 할 수 있다. 예를 들어, 바스켓 디더링을 구현함으로써, 바스켓(35)이 진동 방식으로 일정 거리로 전진 및 후퇴되는 경우, 정지 마찰력의 영향이 감소되거나 제거될 수 있다. 일반적으로, 바스켓(35)이 비교적 정지된 위치에 있고 해부학적 구조의 벽과 접촉할 때 정지 마찰력이 존재할 수 있다. 바스켓(35)이 진동 방식으로 이동하면, 기구 상에서 겪는 마찰은 주로 운동 마찰의 형태일 수 있고, 이는 전형적으로 정지 마찰에 비해 더 작은 마찰 계수와 연관된다. 따라서, 바스켓 디더링이 채용되면, 다양한 기구 컴포넌트에 가해지는 힘의 신호-대-잡음 비는 스코프(40) 및/또는 바스켓(35)이 바스켓 디더링 없이 후퇴되는 해결책에 비해 상대적으로 더 높을 수 있다.

바스켓이 위험 구역(99) 내로 그리고 그를 통해 후퇴됨에 따라, 바스켓팅 시스템(30), 스코프(40), 및/또는 시스(90)의 하나 이상의 컴포넌트와 연관된 액추에이터(들) 상의 힘 피드백 판독치는 그러한 힘이 고착-기구 상태 및/또는 그와 연관된 위험과 일치하는 방식으로 증가할 때를 결정하기 위해 분석될 수 있다. 그러한 결정이 이루어질 때, 예컨대 힘 판독치가 주어진 임계 레벨을 초과하여 상승할 때, 스코프(40) 및/또는 바스켓(30)의 후퇴 속도는 자동으로 감소되어, 더 주의를 기울여 스코프의 동작 및/또는 후퇴를 계속하도록 사용자/조작자를 안내할 수 있다.

일부 실시예에서, 바스켓(35)은 하나 이상의 전자기 센서를 포함하고, 여기서 그러한 센서는 센서 신호를 제공하고/하거나 달리 바스켓(35)의 위치를 나타낼 수 있으며, 그러한 위치 정보는 바스켓(35)이 위험 구역(99)에 또는 그 부근에 있을 때를 결정하기 위한 기초로서의 역할을 할 수 있다. 또한, 바스켓(35)과 연관된 전자기 센서(들)를 사용하여 결정된 위치 정보는 고착-기구 검출을 위한 디더링 개시를 트리거하는 데 사용될 수 있다.

고착-기구 상태의 효과적인 검출을 제공하고 사용자에 대한 성가심 또는 혼란을 유발할 수 있는 고착-기구 검출에 관한 거짓 양성의 발생률을 감소시키기 위해, 고착-기구 위험 구역(99)은 고착-기구 위험에 특히 취약한 것으로 결정되는 영역을 커버하도록 구성가능할 수 있다. 예를 들어, 위험 구역(99)은 접근 시스(90)의 위치에 기초하여 구성가능할 수 있고, 여기서 위험 구역(99)은 접근 시스(90)의 원위 개구 앞의 그리고/또는 그 주위의 소정 거리를 커버한다. 접근 시스(90) 주위의 바스켓(30c)의 디더링 동작은 유리하게는 접근 시스(90)의 입구/개구에서 고착 바스켓(35c)의 검출의 감도를 개선할 수 있는 반면, 접근 시스(90)로부터 더 멀리 떨어진 바스켓(35b)의 디더링은 요관신우 접합부(78)의 비교적 좁은 개구에서 또는 그 부근에서 고착-바스켓 상태의 검출의 감도를 개선할 수 있다.

일부 경우에, 스코프(40) 및/또는 접근 시스(90)의 정확한 위치는 알려지지 않는다. 예를 들어, 스코프 및/또는 시스 위치의 추정은 로봇 아암/메커니즘 위치(들); 스코프 길이, 시스 길이, 및/또는 다른 알려진 데이터를 나타내는 지식/데이터; 스코프가 생각보다 길고/멀고, UAS를 유지하는 피드 롤러 아암이 불확실성을 추가할 수 있음; 하나 이상의 위치 센서를 사용하여 생성된 데이터에 기초하는 결정된 위치 데이터; 카메라 이미지 분석 등 중 하나 이상에 기초할 수 있다. 그러나, 그러한 측정은 일부 경우에 충분히 엄격한 허용 오차와 연관되지 않을 수 있다. 일반적으로, 본 명세서에 개시된 고착 기구 결정 특징이 접근 시스(90)의 원위 단부를 포함하는 구역/영역에서 구현되는 것을 보장하여, 바스켓이 접근 시스 내에 안전하게 있을 때까지 그러한 특징이 구현되는 것을 보장하기 위해 전체 관련 허용 오차 체인(tolerance chain)을 고려하는 것이 바람직할 수 있다.

일부 구현예에서, 이미지 처리는 소정의 고착 기구 검출 메커니즘(들)을 중단하기 전에 스코프(40)가 접근 시스(90) 내에 있는 것을 식별하기 위해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 고착 기구 결정 메커니즘들 중 하나 이상의 중단은 적어도 부분적으로 접근 시스의 내측 및/또는 원위 단부와 연관된 하나 이상의 특징부의 시각적 식별에 의해(예컨대, 의사/전문가 분석 또는 디지털 이미지 처리에 의해) 트리거될 수 있다.

접근 시스 위치 허용 오차가 접근 시스의 원위 단부가 있을 수 있는 영역의 범위로 이어지는 상황에서, 접근 시스가 적어도 부분적으로 그 내부에 위치되는 것을 보장하기 위해 비교적 확장적인 위험 구역에 따라 동작하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 예시된 위험 구역(99)이 접근 시스(90)의 개구(93)의 실제 위치에서 또는 그 부근에서 종료되는 것으로 도시되지만, 일부 구현예에서, 본 명세서에 개시된 소정의 개시된 고착 기구 결정 메커니즘이 실행되는 구역은 도 5에 도시된 것보다 요관(63) 내로 더 멀리 그리고/또는 접근 시스(90)의 원위 단부와 중첩되는 영역을 커버하도록 연장될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예에서, 소정의 고착 기구 결정 메커니즘(들)이 실행되는 위험 영역(99)은 스코프(40)의 범위에 대응하는 영역을 포함한다. 즉, 위험 구역(99)은 스코프(40) 및/또는 바스켓(30)이 도달할 수 있는 그리고/또는 도달하는 만큼 멀리 신장(70) 내로 연장될 수 있다.

본 명세서에 상세히 기술된 바와 같이, 고착 기구 상태를 결정하기 위한 입력으로서 이용될 수 있는 힘 판독치(들)는 스코프 구동(즉, 삽입 및/또는 후퇴) 액추에이터(들)/풀리(들), 접근 시스 커플링(들), 바스켓 시스 삽입/후퇴 액추에이터(들), 바스켓 타인 삽입/후퇴 액추에이터(들), 및/또는 하나 이상의 로봇 아암 또는 다른 로봇 컴포넌트(예컨대, 삽입/후퇴 레일-유형 시스템) 상의 토크 센서 중 하나 이상에 존재하는 힘을 나타내는 힘 판독치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4a 내지 도 4e를 다시 참조하면, 원위 구동 피드 롤러/풀리(38) 상의 힘이 고착 기구 상태를 결정하기 위해 분해될 수 있다. 힘 센서가 본 개시 전반에 걸쳐 기술되지만, 그러한 센서는 직접 토크 센서, 전류 센서 등을 포함하여, 액추에이터, 커플링, 및/또는 기계적 및/또는 로봇 시스템/장치의 다른 기계적 컴포넌트 상에서 겪는 힘을 나타내는 신호(들)를 생성하고/하거나 제공하도록 구성된 임의의 유형의 센서일 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

임의의 개시된 실시예와 관련하여, 고착 기구 상태는 임의의 유형의 삽입 및/또는 후퇴 메커니즘(들) 상의 힘을 나타내는 센서 판독치에 기초하여, 그러한 메커니즘(들)이 접근 시스, 내시경, 바스켓팅 시스, 바스켓팅 타인, 또는 수술 시스템의 다른 컴포넌트의 삽입 및/또는 후퇴를 구동하든지 간에, 결정될 수 있다. 예를 들어, 고착 기구 상태 결정이 기초할 수 있는 센서 데이터는 레일-기반 기구 구동 시스템과 연관된 센서(들)에 의해 생성되고/되거나 제공될 수 있다. 그러한 센서 데이터는 유리하게는 시스템의 하나 이상의 컴포넌트 상의 터그 힘(tug force)을 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서, 그러한 삽입/후퇴 메커닉은 가상 또는 실제 레일 시스템으로서 구현될 수 있고, 여기서 그러한 시스템은 수술 시스템의 하나 이상의 컴포넌트의 선형(즉, 레일-유형) 모션을 생성하도록 구성된다. 그러한 센서를 사용하여 검출된 삽입/후퇴 힘은 고착 기구 상태 결정을 위한 기초로서의 역할을 할 수 있다.

비전-기반 고착-기구 결정

일부 구현예에서, 내시경 카메라 이미지는 고착-기구 결정을 위한 기초를 제공할 수 있다. 그러한 비전-기반 고착-기구 결정 기능은 소정의 이미지-처리 기법을 사용하여 의료 시스템의 제어 회로에 의해 구현될 수 있다. 도 6a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 바스켓팅 장치(35)가 그 내에서 관찰가능한, 내시경 카메라의 시야(701)를 도시한다. 도 6b는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 6a의 이미지(701)를 캡처하는 데 사용되는 내시경 카메라(48)에 대한 바스켓팅 장치(35)의 구성에 대응하는 의료 기구 조립체의 측면도를 도시한다. 이미지(701)에서, 바스켓(35)과 결석(80)은 스코프 카메라(48)에 대한 바스켓(35)의 근접성으로 인해 시야에서 비교적 크다.

도 7a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 고착 상태의 바스켓팅 장치(35)가 그 내에서 관찰가능한, 내시경 카메라(48)의 시야(702)를 도시한다. 도 7b는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 7a에 도시된 내시경 카메라(48)에 대한 바스켓팅 장치(35)의 구성에 대응하는 도 6b의 의료 기구 조립체의 측면도를 도시한다. 도 6a의 이미지(701)의 바스켓(35)과 결석(80)의 이미지에 비해, 도 7a의 이미지(702)의 바스켓(35)과 결석(80)의 이미지는 크기가 더 작고 이미지 프레임(702)에서 더 높게 위치된다. 이미지 크기 및/또는 위치의 그러한 변화는 스코프(40)가 후퇴됨에 따라 고착되는 바스켓(35)에 의해 유발되고 그것의 표시를 제공할 수 있다. 따라서, 바스켓 타인 및/또는 포획된 물체(들)에 관한 이미지 크기 및/또는 위치의 실질적인 변화를 식별하도록 구성된 이미지 처리 메커니즘은 고착-기구 상태를 결정하기 위해 구현될 수 있다.

바스켓팅 시스템 액추에이터 힘이 고착-기구 상태를 검출/결정하기 위해 배타적으로 사용되는 해결책과 달리, 본 개시의 일부 실시예는 고착-기구 상태를 결정하기 위해 비전 분석/처리를 구현하는 것을 포함한다. 예를 들어, 내시경 카메라에 의해 캡처된 이미지는 고착-기구 상태에 관한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 스코프 이미지는, 일반적으로 스코프의 카메라(48) 및 그에 따라 사용자에게 제시되는 카메라 뷰 윈도우(701, 702)와 연관될 수 있는 스코프(40)의 원위 단부/팁과, 바스켓(35) 또는 그의 부분 또는 결석(80) 사이의 거리를 결정하고/하거나 추정하기 위해 처리될 수 있다.

도 6a와 연관된 내시경 이미지(701)는 내시경(40)에 의해 캡처된 이미지를 나타낼 수 있고, 여기서 바스켓(35)은 고착되지 않고, 따라서 시야(701)에서 내시경(40)의 카메라(48)에 비교적 가까운 것으로 관찰가능할 수 있다. 일반적으로 도 6a에 도시된 스코프 카메라(48)에 의해 캡처된 이미지(701)에 대응하는 것으로 고려될 수 있는 도 6b에 도시된 바와 같이, 결석(80)은 스코프(40)의 원위 단부에 비교적 가까운 거리(d ₁ )에 있을 수 있다.

도 7a의 이미지(702)는 스코프(40)의 단부로부터 더 큰 거리(d ₂ )에 있는 결석(80)을 도시한다. 그러한 더 큰 거리(d ₂ )는 바스켓(35) 및/또는 결석(80)이 소정의 해부학적 구조 또는 기구장치 상에 고착된 것의 결과일 수 있고, 따라서 스코프(40)의 후퇴는 바스켓팅 장치(30)가 스코프(40)의 작업 채널(44) 외부로 당겨지게 한다. 따라서, 이미지(702)에서, 결석(80) 및 바스켓(35)은 상대적으로 더 작은 크기로 도시되어, 스코프 카메라(48)로부터 떨어진 결석(80) 및 바스켓(35)의 거리의 증가로 인해 스코프 카메라(48)로부터 더 멀리 떨어진 결석(80) 및 바스켓(35)의 위치를 나타낸다.

일부 구현예에서, 의료 장치 또는 시스템의 제어 회로는 카메라 뷰에서 가시적인 결석 및/또는 바스켓 특징부와 연관된 형상 및/또는 크기를 결정하도록 구성될 수 있고, 여기서 그러한 형상 및/또는 거리 정보는 내시경의 카메라에 대한 결석 및/또는 바스켓의 거리의 변화 및/또는 그의 절대 거리 결정을 결정하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 바스켓 및/또는 결석이 이전에 캡처된 이미지에 비해 후속 이미지에서 더 작다는 결정은 고착-기구 상태가 존재함을 나타낼 수 있다. 소정의 교정 동작이 본 명세서에 상세히 기술된 바와 같이, 그러한 결정에 응답하여 구현될 수 있다.

일부 실시예에서, 바스켓(35) 및/또는 바스켓팅 장치(30)와 연관된 전자기 센서 또는 다른 위치 센서는 스코프(40)의 원위 단부와 연관된 위치 센서(들)에 의해 표시될 수 있는, 스코프(40)의 위치에 대한 바스켓(35)의 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다. 그러한 위치 정보는 바스켓(35)과 스코프(40) 사이의 거리를 결정하는 데 사용될 수 있고, 여기서 그러한 거리는 고착-기구 상태를 나타낼 수 있다.

일부 실시예에서, 바스켓 타인은 적어도 부분적으로 응력-의존적인 색상-유형 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 그러한 타인은, 고착-바스켓 상태에 의해 유발되는 응력 부하의 존재 시에, 내시경의 카메라의 시야에서 관찰가능한 바와 같은, 바스켓의 시각적 특성의 변화가 나타나도록 구성될 수 있다. 즉, 사용자에게 제시된 표시되는 카메라 이미지는 사용자에게 바스켓이 겪는 응력을 나타내고 그에 따라 고착-기구 상태를 나타내는 착색 특성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 광섬유가 형상-감지 기능을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 바스켓에는 예를 들어 광의 펄스 트레인으로 자극함으로써 인터로게이팅될(interrogated) 수 있는 그레이딩(grading)을 갖는 비교적 얇은 광섬유가 장착될 수 있고, 여기서 시스템의 제어 회로는 그러한 판독치를 해석하고 그에 적어도 부분적으로 기초하여 고착-기구 결정을 하도록 구성된다.

도 8은 하나 이상의 실시예에 따른, 고착-기구 아키텍처(800)를 예시한다. 아키텍처(800)는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 그의 특정에 기초하여 고착-기구 상태를 동적으로 결정/식별하기 위해 내시경 카메라 이미지 내의 하나 이상의 기구, 해부학적, 및/또는 결석/물체 특징부 및/또는 로봇 수술 시스템의 하나 이상의 컴포넌트와 연관된 하나 이상의 로봇 액추에이터/커플링 힘을 식별하기 위한 프레임워크(예컨대, 특징부-식별 및/또는 힘-센서-분석 프레임워크)를 제공한다. 프레임워크(800)는 하나 이상의 프로세서, 데이터 저장 장치, 접속 특징부, 기판, 수동 및/또는 능동 하드웨어 회로 장치, 칩/다이 등을 포함하는, 소정의 제어 회로에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 프레임워크(800)는 적어도 부분적으로 도 2에 도시되고 전술된 제어 회로(251) 및/또는 제어 회로(211)에서 구현될 수 있다. 프레임워크(800)는 예를 들어 내부 신장 해부학적 구조의 요관경 이미지에 대한 자동 고착-기구 상태 결정/검출을 수행하기 위해 기계 학습 기능을 채용할 수 있고, 여기서 이미지는 소정의 기구 컴포넌트 및/또는 신장 결석 또는 다른 물체를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 프레임워크(800)는 본 명세서에 상세히 기술된 바와 같이, 예를 들어 로봇 내시경 및/또는 바스켓팅 액추에이터 힘에 대한 자동 고착-기구 상태 결정/검출을 수행하기 위해 기계 학습 기능을 채용할 수 있다.

프레임워크(800)는 하나 이상의 의료 절차 및/또는 그러한 절차(들)에 사용되는 기구 컴포넌트와 연관된 치료 부위의 적어도 일부분을 나타내는 이미지 데이터와 같은, 소정의 이미지-유형 데이터 구조에서 동작하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 프레임워크(800)는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 로봇 액추에이터 힘 프로파일 데이터에서 동작하도록 구성될 수 있다. 그러한 입력 데이터/데이터 구조는 프레임워크(800)의 이미지-처리 부분과 연관된 소정의 변환 회로(820)에 의해 일부 방식으로 동작될 수 있다. 변환 회로(820)는 임의의 적합한 또는 바람직한 인공 신경망 아키텍처와 같은, 임의의 적합한 또는 바람직한 변환 및/또는 분류 아키텍처를 포함할 수 있다.

변환 회로(820)는 알려진 이미지 및/또는 액추에이터/커플링 힘 프로파일(812)에 따라 훈련될 수 있다. 예를 들어, 이미지 데이터는 입력/출력 쌍으로서 의료 기구 컴포넌트(예컨대, 바스켓) 및/또는 신장 결석 또는 다른 물체의 표현 및 각각의 이미지(812)에 대응하는 표적 라벨(832)을 포함할 수 있고, 여기서 변환/분류 프레임워크(820)는 알려진 입력 및 출력 이미지 데이터를 상관시키기 위해 하나 이상의 파라미터 또는 그와 연관된 가중치를 조정하도록 구성된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 데이터(812)는 변환/분류 프레임워크(820)에 대한 입력으로서 제공될 수 있는 로봇 액추에이터/커플링 힘 판독치 프로파일 및 변환/분류 프레임워크(820)를 포함할 수 있고, 여기서 변환 회로는 알려진 힘 프로파일을 알려진 고착 기구 출력 라벨과 상관시키도록 구성된다. 예를 들어, 변환 회로(820)(예컨대, 컨볼루션 신경망)는 라벨링된 데이터세트 및/또는 기계 학습을 사용하여 훈련될 수 있다. 일부 구현예에서, 기계 학습 프레임워크는 임의의 적합한 또는 바람직한 방식으로 학습/훈련을 실행하도록 구성될 수 있다.

알려진 표적 라벨(832)은 이미지 및/또는 힘 프로파일을 고착 기구 상태와 연관되거나 그렇지 않은 것으로 수동으로 라벨링함으로써 적어도 부분적으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 수동 라벨은 예를 들어 바스켓 컴포넌트/구조물이 이미지 내에 있는 경우 및/또는 바스켓 컴포넌트/구조물 및/또는 힘 프로파일의 표현이 고착-기구 상태를 나타내는지 여부를 라벨링하기 위해 관련 의료 전문가에 의해 결정되고/되거나 적용될 수 있다. 알려진 입력/출력 쌍은 변환 회로(820)의 파라미터를 나타낼 수 있고, 이는 일부 실시예에서 동적으로 업데이트가능할 수 있다.

알려진 고착-기구 라벨(832)은 그 내부에 존재하는 표적 기구 특징부의 경계 및/또는 내부 영역을 식별할 수 있고/있거나 관련 이미지가 고착-기구 상태에 대응하는지 여부를 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서, 프레임워크(800)는 실시간 데이터(815)의 특정 이미지 및/또는 힘 프로파일이 고착-기구 상태를 나타내는지 여부를 이진 방식으로 나타내는 방식으로 실시간 표적 라벨(835)을 생성하도록 구성될 수 있다.

프레임워크(800)는 변환 회로(820)의 훈련된 버전을 사용하여 실시간 스코프 이미지(815)와 연관된 실시간 표적 라벨(835)을 생성하도록 추가로 구성될 수 있다. 예를 들어, 의료 절차 동안의 의료 기구(예컨대, 바스켓 및/또는 스코프)의 후퇴 동안, 의료 기구를 보여주는 실시간 스코프 이미지는 실시간 이미지에서 고착-기구 상태의 존재를 식별하는 실시간 표적 라벨(835)을 생성하기 위해 변환 회로(820)를 사용하여 처리될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 요관경 이미지가 고착 바스켓을 식별하기 위해 변환 회로(820)에 의해 처리될 수 있다. 이의 사용자 통지가 실시간 고착-기구 라벨 결정(835)에 응답하여 제공될 수 있다.

변환 프레임워크(820)는 컨볼루션 신경망과 같은 인공 신경망을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프레임워크(820)는, 입력 이미지에서 이루어지고, 서로 구별하기 위해 이미지에서 다양한 양태/객체에 학습가능 가중치를 할당하고/그로 바이어싱되는 딥 러닝 아키텍처(deep learning architecture)를 구현할 수 있다. 프레임워크(820)의 필터/특성은 핸드-엔지니어링될(hand-engineered) 수 있거나 기계 학습을 통해 학습될 수 있다.

프레임워크(820)는 입력 이미지의 시각 영역을 커버하는 입력 이미지의 중첩 영역에 대응하는 복수의 뉴런(825)(예컨대, 도 8에 도시된 바와 같은 뉴런의 계층)을 포함할 수 있다. 프레임워크(820)는 일부 방식으로 입력 이미지 또는 그의 부분(들)을 평탄화하도록 추가로 동작할 수 있다. 프레임워크(820)는 소정 필터의 적용을 통해 입력 이미지(815)에서 공간적 및/또는 시간적 의존성을 캡처하도록 구성될 수 있다. 그러한 필터는 원하는 출력 데이터를 달성하기 위해 다양한 컨볼루션 동작에서 실행될 수 있다. 그러한 컨볼루션 동작은 에지, 윤곽 등과 같은 특징부를 추출하기 위해 사용될 수 있다. 프레임워크(820)는 임의의 수의 컨볼루션 계층을 포함할 수 있고, 여기서 더 많은 계층은 더 높은 레벨의 특징부의 식별을 제공할 수 있다. 프레임워크(820)는, 소정의 해부학적 특징부에서와 같이, 회전 및/또는 위치 불변인 특징부를 추출하는 데 유용할 수 있는, 컨볼브된(convolved) 특징부의 공간적 크기를 감소시키도록 구성될 수 있는 하나 이상의 풀링 계층(pooling layer)을 추가로 포함할 수 있다. 일단 평탄화, 풀링, 및/또는 다른 프로세스를 통해 준비되면, 이미지 데이터는 다중-레벨 퍼셉트론(perceptron) 및/또는 피드-포워드(feed-forward) 신경망에 의해 처리될 수 있다. 또한, 역전파가 각각의 훈련의 반복에 적용될 수 있다. 프레임워크는 입력 이미지에서 우세 및 소정의 저-레벨 특징부들을 구별하고, 임의의 적합한 또는 바람직한 기법을 사용하여 그들을 분류하는 것이 가능할 수 있다. 일부 실시예에서, 신경망 아키텍처는 하기의 알려진 컨볼루션 신경망 아키텍처들 중 임의의 것을 포함한다: LeNet, AlexNet, VGGNet, GoogLeNet, ResNet, 또는 ZFNet.

프레임워크(800)는 내시경 이미지 데이터와 같은 충분한 양의 구동 데이터로 훈련될 수 있고, 여기서 진리표(truth table)가 고착-기구 상태 및 비-고착-기구 상태의 알려진 라벨에 기초하여 생성될 수 있다. 동작 동안, 실시간 이미지(815) 및/또는 다른 구동 정보는 출력(835)으로서 실시간 고착-기구 예측/결과를 제공하기 위해 시스템(820)에 대한 입력으로서 사용될 수 있다.

고착-결석 상태 관리 프로세스

도 9-1 및 도 9-2는 하나 이상의 실시예에 따른, 고착-기구 상태를 관리하기 위한 프로세스(900)를 예시한 흐름도를 도시한다. 도 10-1 및 도 10-2는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 9-1 및 도 9-2의 프로세스(900)와 연관된 다양한 블록, 상태, 및/또는 동작에 대응하는 소정 이미지를 도시한다. 도 9의 프로세스(900)를 실행함에 있어서, 사용자는 로봇 바스켓팅 시스템(예컨대, 바스켓팅 장치 및/또는 스코프를 제어하기 위해 하나 이상의 기구 장치 조작기(IDM)가 결합된 로봇 시스템)에 결합된 제어 시스템을 통해 소정 제어를 제공할 수 있다. 그러한 제어 시스템은 실시간 내시경 카메라 이미지 및/또는 절차에 관련된 다른 정보를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세스(900)의 하나 이상의 양태는 로봇 바스켓팅 시스템에 결합된 제어 시스템의 제어 회로 및/또는 로봇 바스켓팅 시스템과 연관된 제어 회로에 의해 구현될 수 있다. 프로세스(900)의 다양한 동작 단계에 관련된 다양한 힘 센서 판독치는 로봇 시스템에 의해 제공될 수 있고, 이는 로봇 바스켓팅 시스템의 하나 이상의 액추에이터 상의 토크/힘 판독치를 결정하도록 구성될 수 있다.

블록(901)에서, 프로세스(900)는 환자의 해부학적 공동 내에서 바스켓(35)으로 결석을 포획하는 것을 포함한다. 예를 들어, 결석(80)은 도 10-1의 이미지(1001)에 도시된 바와 같이, 요관신우 접합부(78) 너머의 신장 해부학적 구조의 영역에서 포획될 수 있다. 블록(902)에서, 프로세스(900)는 도 10-1의 이미지(1003)에 도시된 바와 같이, 스코프(40) 및/또는 바스켓(35)을 고착-기구 위험 구역(99) 내로 후퇴시키는 것을 포함한다.

바스켓(35)이 고착-기구 위험 구역(99)에 진입했다는 결정은 해부학적 구조 내에서의 그리고/또는 절차의 소정 단계에서의 바스켓(35)의 위치를 위치결정하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 바스켓-위치결정 메커니즘에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 위험 구역(99)은 예를 들어 요관신우 접합부(78) 및/또는 접근 시스(90)의 개구(93) 바로 원위의/전방의 영역을 포함할 수 있다. 바스켓(35)이 위험 구역(99)에 있다는 결정은 임의의 적합한 또는 바람직한 방식으로 달성될 수 있다. 일부 실시예에서, 바스켓(35)의 위치는 스코프(40) 및/또는 바스켓(35)을 제어하는 로봇 시스템의 명령에 의해 표시될 수 있다. 예를 들어, 시스(90)의 원위 단부(93)에 대한 스코프(40)의 위치에 관련된 추가적인 알려진 정보는 바스켓(35)의 위치 및/또는 스코프(40)의 원위 단부를 나타내는 정보를 제공할 수 있다. 바스켓(35)의 위치는 임의의 적합한 또는 바람직한 위치결정 메커니즘을 사용하여 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 바스켓 디더링 및/또는 바스켓 위치결정은 요관신우 접합부(78) 및/또는 위험 구역(99) 내로의 바스켓(35) 및/또는 스코프(40)의 진입 시에 트리거될 수 있다. 일부 구현예에서, 바스켓(35)의 위치결정 및/또는 바스켓 디더링은 결석(80)의 성공적인 포획의 결정에 응답하여 자동으로 트리거될 수 있다.

블록(904)에서, 프로세스(900)는 도 10-1의 이미지(1005)에 도시된 바와 같이, 바스켓(35)의 디더링을 활성화하는 것을 포함한다. 그러한 디더링 동작은 유리하게는 스코프(40) 및/또는 바스켓 장치(30)를 제어하는 데 사용되는 로봇 메커니즘의 하나 이상의 액추에이터/커플링과 연관된 관련 힘 센서 판독치의 감도를 개선할 수 있다. 디더링은 본 명세서에 개시된 임의의 실시예에 따라 구현될 수 있다. 예를 들어, 디더링은 스코프(40)에 대한 바스켓(35)의 전진 및 후퇴의 비교적 느린 모션을 포함할 수 있다. 디더링 거리는 유리하게는 사용자 제어/경험에 대한 디더링의 영향을 감소시키기 위해 비교적 짧을 수 있다. 구현된 디더링 속도는 스코프(40)의 정상 구동 속도보다 느린 속도로 설정될 수 있다. 또한, 디더링 거리는 바스켓 후퇴 동안 수술 의사/전문가를 방해시키거나 혼란스럽게 하는 것을 회피하기 위해 전체 바스켓 이동 범위/거리의 일부로 설정될 수 있다.

도 9의 흐름도가 바스켓(35)을 위험 구역(99) 내로 후퇴시키는 것을 기술하지만, 일부 구현예에서, 바스켓 디더링 및/또는 다른 고착-기구 검출 기능은 결석(80)이 바스켓(35)에 의해 포획될 때 자동으로 트리거될 수 있고/있거나 그러한 기능은 바스켓(35)이 접근 시스(90) 내로 안전하게 진입했을 때 중단될 수 있다. 일부 구현예에서, 로봇 제어 액추에이터(들) 또는 커플링(들)과 연관된 센서(들)로부터의 힘 판독치에 기초한 고착-바스켓 결정은 바스켓 디더링을 구현함이 없이 구현될 수 있다. 즉, 고착-기구 결정에 대해 본 명세서에 개시된 임의의 실시예는 바스켓 디더링과 함께 또는 그것 없이 수행/구현될 수 있다.

일부 구현예에서, 고착-기구 상태를 방지하기 위해 소정의 예방적 조치/기능이 구현될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 로봇 시스템이, 고착-기구 힘이 검출될 때 수동 바스켓팅 조정을 모사하거나 그와 유사한 방식으로 바스켓이 전방으로 슬립/전진하게 하도록 구성된 메커니즘을 제공한다. 이러한 방식으로, 생리학적 및/또는 기구장치 손상을 야기할 수 있는 고착 기구 힘은 그러한 슬립 힘보다 크게 설정될 수 있고, 여기서 고착-기구 상태가 검출된 후에, 사용자는 고착-기구 상태를 수동으로 해결하고 바스켓을 다시 비-슬립 위치로 배치할 수 있다.

블록(906)에서, 프로세스(900)는 바스켓(35) 및/또는 스코프(40)의 원위 단부를 요관신우 접합부/요관 이행 영역/소공을 통해 후퇴시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 블록(906)의 동작과 관련된 후퇴는 이미지(1005)에 도시된 바와 같이, 바스켓(35)이 디더링되는 동안 수행될 수 있고, 이는 고착 기구 추정을 위한 원하는 센서 감도를 제공할 수 있다. 바스켓팅 장치(30) 및/또는 내시경(40)과 연관된 하나 이상의 액추에이터에서 검출된 힘이 고착-기구 상태를 나타내는 경우, 프로세스(900)는 블록(910)으로 진행할 수 있고, 여기서 소정의 고착-기구 교정 동작이 구현될 수 있다.

고착-기구 검출은 (예컨대, 바스켓팅 시스와 맞물린) 바스켓-삽입 드라이버/액추에이터에서 겪는 토크/힘과 같은, 로봇 바스켓팅 시스템과 연관된 하나 이상의 축/액추에이터 상의 하나 이상의 토크/힘 판독치에 기초할 수 있다. 일부 구현예에서, 고착-기구 상태가 존재한다는 결정은 바스켓 시스 및/또는 바스켓 타인과 연관된 하나 이상의 액추에이터에서 겪는 바스켓 삽입 축 힘이 시간의 임계량 동안 사전결정된 임계치보다 크다는 결정에 기초할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제1 힘 및/또는 시간 임계치가 충족될 때, 교정 동작은 고착-기구 검출 기능이 구현될 충분한 시간을 허용하도록 그리고/또는 고착 바스켓에 의해 생성된 힘을 감소시켜 그에 의해 유발되는 손상의 크기 및/또는 위험을 감소시키도록 스코프 후퇴 속도를 감속하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 후퇴 속도가 감속된 후에, 바스켓 힘이 결함 임계 레벨과 같은 다른 사전결정된 임계 레벨을 넘어 계속 증가하는 경우, 스코프의 후퇴는 손상을 방지하고 고착-기구 상태의 보정을 허용하기 위해 중단될 수 있다.

블록(910)과 연관된 교정 동작이 결정된 고착-기구 상태에 응답하여 스코프의 후퇴를 중단/정지시키는 것을 포함하는 실시예에서, 그러한 동작은 의사/전문가가 스코프(40) 및/또는 바스켓(30)을 후퇴시킬 때 내시경 이미지 및/또는 기구장치의 촉감에 적절한 주의를 기울이지 않을 때에 발생할 수 있는 것과 같은 사용자 오류의 위험을 방지하거나 감소시키는 역할을 할 수 있다.

고착-기구 상태가 결정되지 않을 때, 프로세스(900)는 블록(908)으로 진행하고, 여기서 바스켓(35) 및/또는 스코프(40)의 원위 단부는 그의 원위 개구(93)를 통해 접근 시스(90) 내로 후퇴된다. 고착-기구 상태가 시스(90) 내로의 후퇴와 관련하여 검출되는 경우, 프로세스(900)는 블록(910)으로 진행할 수 있고, 여기서 고착-기구 상태와 연관된 교정 동작은 임의의 적합한 또는 바람직한 방식으로 구현될 수 있다.

블록(910)과 연관된 교정 동작은 사용자가 고착-기구 결함을 해결하고, 바스켓/결석 위치를 재조정하고, 회복을 허용하는 일부 경우에 후퇴를 계속하도록 허용할 수 있다. 블록(910)의 교정 동작 후에, 프로세스(900)는 프로세스의 후속 단계들 중 임의의 단계로 다시 계속될 수 있고/있거나 블록(916)에서 프로세스가 종료될 수 있다. 블록(910)과 관련하여 성공적인 교정 동작 후에, 관련 임계 레벨을 넘는 추가의 힘 판독치는 블록(910)에서 교정 동작을 재-트리거하고/하거나 그것으로 복귀되게 할 수 있다.

블록(912)에서, 프로세스(900)는 바스켓 디더링을 비활성화시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 그러한 디더링의 비활성화는 바스켓(35) 및/또는 스코프(40)의 원위 단부가 접근 시스(90)에 진입했다는 결정에 의해 트리거될 수 있다. 블록(914)에서, 프로세스(900)는 접근 시스(90)를 통해 바스켓을 후퇴시키는 것을 포함한다. 접근 시스(90)를 통한 그러한 후퇴는 일부 구현예에서 가속된 속도에서 행해질 수 있다. 즉, 일단 접근 시스(90) 내에 있게 되면, 후퇴 속도는 절차 시간을 감소시키기 위해 그리고/또는 편의 및/또는 효율에 관련된 다른 목적을 위해 증가될 수 있다. 일단 바스켓이 접근 시스(90)를 통해 후퇴되었으면, 프로세스(900)는 블록(916)에서 종료될 수 있다.

도 11은 하나 이상의 실시예에 따른, 고착-기구 상태를 처리하기 위한 프로세스(600)를 예시한 흐름도이다. 블록(602)에서, 프로세스(600)는 요관 접근 시스를 향해 그 내부에 포획된 물체(예컨대, 결석)를 갖는 바스켓을 후퇴시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 바스켓은 내시경으로 후퇴될 수 있고, 여기서 바스켓은 내시경의 작업 채널 내에 배치된다.

블록(604)에서, 프로세스(600)는, 로봇 스코프- 및/또는 바스켓팅-제어 액추에이터(들)와 연관된 센서(들)로부터의 힘 판독치에 기초하여, 바스켓이 고착-기구 상태에 있는지 여부를 결정하는 것을 포함한다. 예를 들어, 결정 블록(604)에서의 결정은 바스켓팅 시스템의 하나 이상의 액추에이터에서의 힘 판독치가 사전결정된 고착-기구 검출 임계치보다 큰 것으로 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 블록(604)에서의 결정은 바스켓이 디더링 모션으로 동작하는 동안 실행될 수 있고, 이는 본 명세서에 상세히 기술된 바와 같이, 고착-기구 검출/결정을 위한 상대적으로 더 큰 감도를 제공할 수 있다.

바스켓팅 및/또는 로봇 시스템의 하나 이상의 액추에이터(들)에서 겪는 힘이 고착-기구 상태를 나타내는지 여부의 결정은 절차 및/또는 사용자에 관련된 소정의 다른 정보/데이터에 의해 보완되고/되거나 통지될 수 있다. 예를 들어, 환자의 특정 해부학적 구조, 조작자의 구동 거동, 및/또는 결석 크기 정보에 관한 정보는 현재 상태가 결정 블록(604)과 관련하여 고착-기구 상태를 나타내는지 여부를 결정하기 위한 입력으로서 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 고착-기구 상태를 결정하도록 구성된 제어 회로는 적어도 부분적으로 적응성이고, 고착-기구 상태의 가능성을 예측하고 고착-기구 검출 정확도를 추가로 개선하기 위해 그러한 결정과 연관된 입력 파라미터를 조정하도록 구성될 수 있다.

블록(604)과 관련하여 분석된 힘 판독치(들)가 고착-기구 상태를 나타내는 경우, 블록(605)에서 타이머가 개시될 수 있다. 타이머는 힘 판독치(들)가 관련 임계치를 초과하는 기간 동안 실행될 수 있다. 즉, 블록(605)과 연관된 기간은 로봇 바스켓팅 시스템의 하나 이상의 액추에이터와 연관된 힘 판독치(들)가 고착 기구 임계 레벨을 초과하여 유지되는 동안의 기간에 대응할 수 있다.

결정 블록(607)에서 결정된 바와 같이, 관련 액추에이터(들)에 가해지는 힘(들)이 사전결정된 임계치를 초과하여 유지되는 시간이 결함 임계치보다 큰 경우, 프로세스(600)는 블록(608)으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 바스켓 및/또는 스코프 상의 힘이 고착-기구 임계치를 초과하는, 고착-기구 타이머에 의해 표시된 바와 같은, 시간의 양이 결함 임계치보다 큰 경우, 경결함(minor fault)이 발생될 수 있고, 여기서 조작자는 블록(608)에서 고착-기구 상태가 해결될 때까지 바스켓/스코프를 추가로 후퇴시키는 것이 허용되지 않는다.

액추에이터(들) 상의 힘이 고착 기구 임계치보다 큰 기간이 블록(608)과 연관된 결함 상태를 트리거하기에 충분히 길지 않지만, 사전결정된 경고 임계치보다 큰 경우, 프로세스(600)는 블록(610)으로 진행하고, 여기서 고착-기구 상태 및/또는 그의 위험을 나타내는 경고 또는 다른 통지가 사용자에게 발생되고/되거나 제공될 수 있다. 그러한 경고는 조작자/사용자에게 바스켓을 조정하고/하거나 주의를 기울여 바스켓의 후퇴로 진행하도록 촉구할 수 있다.

사용자 경고를 제공하는 것에 더하여, 일부 구현예에서, 프로세스(600)는 고착-기구 상태가 블록(604)에서 존재한다는 결정, 타이머 기간이 블록(609)에서 경고 임계치보다 크다는 결정, 및/또는 타이머 기간이 블록(607)에서 결함 임계치보다 크다는 결정 중 하나 이상에 응답하여 스코프 및/또는 바스켓팅 장치의 후퇴 속도를 감소시키는 것을 포함한다. 후퇴 속도를 감소시키는 것은 후퇴를 정지할 충분한 시간 없이 힘이 급등하는 것을 방지하고 생리학적 및/또는 기구 손상을 방지하는 데 도움이 될 수 있다. 일부 실시예에서, 고착-기구 타이머는 잡음 데이터가 필터링되고 바스켓 힘에 대한 단일 급등이 거짓 알람을 트리거할 위험을 감소시키기 위해 검출된 힘이 사전한정된 고착-기구 힘 임계치 아래로 떨어질 때마다 재설정될 수 있다. 블록(612)에서, 프로세스(600)는 바스켓 및 스코프를 접근 시스 내로 후퇴시키는 것을 포함한다.

고착-기구 상태가 박스(607 또는 609) 중 어느 하나에서 충족되는 경우, 또는 고착-기구 상태가 블록(604)에서 결정되지 않은 경우, 프로세스(600)는 블록(606)으로 진행할 수 있고, 여기서 고착-기구 타이머는. 현재 실행 중인 경우, 정지된다. 결정 블록(611)에서, 프로세스(600)는 바스켓 및/또는 내시경의 원위 단부가 고착-기구 위험 구역 내에 있는지 여부를 결정하는 것을 포함한다. 그러할 경우, 프로세스(600)는 블록(613)에서 본 개시의 태양에 따라 바스켓 디더링을 활성화하는 것을 포함한다. 바스켓 및/또는 내시경의 원위 단부가 아직 고착 기구 위험 구역 내에 있지 않은 경우, 프로세스(600)는 블록(602)으로 복귀할 수 있고, 여기서 요관 접근 시스를 향한 바스켓/스코프의 후퇴가 계속된다.

거짓 양성 처리

도 12는 하나 이상의 실시예에 따른, 바스켓팅 장치 삽입 축 상의 거짓 양성 센서 판독치를 관리하기 위한 프로세스(1200)를 예시한 흐름도이다. 블록(1202)에서, 프로세스(1200)는 환자의 신장 내에서 바스켓팅 장치로 결석을 포획하는 것을 포함한다. 예를 들어, 복수의 결석 파편들 중의 결석 파편이 포획될 수 있다. 결석은 바스켓팅 장치의 개방 축을 작동시킴으로써 포획될 수 있고, 이는 타인/와이어를 바스켓팅 장치의 시스로부터 연장시키고/시키거나 그 내로 후퇴시킴으로써 바스켓 타인/와이어의 개방 및 폐쇄를 제어할 수 있다. 결석을 포획하는 것은 바스켓팅 장치의 삽입 축을 작동시키는 것을 추가로 포함할 수 있고, 이는 바스켓팅 장치가 (예컨대, 스코프의 작업 채널 내에) 배치되는 내시경에 대한 바스켓의 삽입 및/또는 후퇴를 유발하기 위해 바스켓 시스의 작동을 유발할 수 있다.

서브프로세스 블록(1204)에서, 프로세스(1200)는 본 명세서에 상세히 기술된 바와 같이, 스코프의 원위 단부에 대해 바스켓을 디더링하는 동안 스코프 및 바스켓을 후퇴시키는 것을 포함한다. 그러한 디더링은 고착 기구 위험 구역 내에서 구현될 수 있고, 여기서 디더링 프로세스는 본 개시 전반에 걸쳐 상세히 기술된 바와 같이 고착 결석 검출을 위해 구현된다. 스코프 및 바스켓을 표적 해부학적 구조에 접근하는 데 사용되는 접근 시스(예컨대, 요관 접근 시스) 내측에서 그리고/또는 접근 시스의 원위 단부/개구의 원위/외측의 소정 거리에서 근위로 후퇴시키는 것을 포함할 수 있는 스코프 후퇴 동안, 바스켓 삽입 축은 상세히 전술된 바와 같이, 고착 기구 검출을 위한 개선된 감도를 제공하기 위해 전후로 디더링될 수 있다. 일반적으로, 모션의 디더링 거리/범위는 비교적 작은 거리로 설정될 수 있어서, 그것은 개선된 고착 기구 검출 감도를 제공하기 위해 바스켓 삽입 축에 대한 동적 이동을 여전히 생성하면서 사용자에 의해 인지되지 않을 수 있다.

블록(1206)에서, 바스켓팅 장치와 연관된 삽입 축 상에서 상승된 힘이 검출되는지 여부가 결정된다. 예를 들어, 바스켓팅 장치의 시스와 연관된 하나 이상의 힘 센서는 잠재적으로 고착 결석 상태를 나타낼 수 있는 상승된 힘을 나타낼 수 있다. 삽입 축은 바스켓팅 장치와 연관된 손잡이/카트리지의 슬라이더/액추에이터와 연관될 수 있고, 여기서 슬라이더 액추에이터는 바스켓이 스코프의 작업 채널 내에 배치될 때 스코프에 대한 바스켓 및/또는 그의 시스의 삽입 및 후퇴를 제어하도록 구성가능하다.

상세히 전술된 바와 같이, 로봇 조작기(예컨대, 로봇 기구 장치 조작기(IDM), 엔드 이펙터 등)는 고착 기구 검출을 위한 입력 소스로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 태양에 따른 고착 기구 검출 기능은 실제 고착 기구 상태가 존재할 때 발생할 수 있는 삽입 축 힘 피크/레벨을 검출하도록 구현될 수 있어서, 사용자는 기구장치 및/또는 해부학적 구조에 대한 손상 또는 부상이 발생하기 전에 잠재적인 고착 기구 상태를 통지받을 수 있다. 블록(1206)과 연관된 상승된 힘 검출은 임계 레벨에 도달하기에 충분히 높게 상승하는 삽입 축 상의 힘에 관련될 수 있고, 이 지점에서 스코프 감속은 일부 경우에 고착 기구 교정 동작으로서 구현될 수 있고; 스코프 후퇴 속도는 시스템이 결함을 발생시켜 고착 기구 교정 동작을 트리거하도록 허용하기에 너무 빨리 상승하는 삽입 축 힘을 회피하기 위해 감소될 수 있다. 상승된 힘이 블록(1206)에서 삽입 축 상에서 검출되지 않은 경우, 프로세스(1200)는 블록(1216)으로 진행하고, 여기서 포획된 결석은 예컨대 표적 해부학적 구조에 접근하기 위해 사용되는 접근 시스의 근위에서 수집된다.

상승된 힘이 블록(1206)에서 삽입 축 상에서 검출되는 경우, 프로세스(1200)는 결정 블록(1208)으로 진행하고, 여기서 소프트 스톱 위치(soft stop position)(예컨대, 가능한 하드 스톱 위치(hard stop position)로부터 버퍼 거리(buffer distance)를 제공하는 소프트 스톱 위치)가 삽입 축에 대해 이전에 설정되었는지 여부(예컨대, 삽입 축 슬라이더/액추에이터의 이동에 관한 소프트 스톱 위치)가 결정된다. 예를 들어, 소프트 스톱 위치는 삽입 축을 제어하도록(예컨대, 바스켓 시스 삽입/후퇴) 구성된 바스켓 슬라이더/액추에이터의 모션(예컨대, 근위 및/또는 후퇴 모션)에 대한 소프트웨어 한계로서의 역할을 할 수 있다. 따라서, 소프트 스톱 위치가 설정된 경우, 바스켓팅 장치의 삽입 축의 디더링 및/또는 다른 모션(예컨대, 후퇴)은 물리적 하드 스톱 위치가 아닌 위치에서 인위적으로 제한될 수 있다. 일부 구현예에서, 삽입 축 상의 상승된 힘의 검출은 잠재적인 물리적 하드 스톱과 연관된 위치로서 추후 참조를 위해 하드 스톱 삽입 축 액추에이터 위치의 기록/설정을 트리거한다.

소프트 스톱 위치가 이전에 설정된 경우, 프로세스(1200)는 블록(1210)으로 진행하고, 여기서 고착 기구 교정 동작이 구현된다. 즉, 소프트 스톱 위치가 이전에 설정된 후에 상승된 힘이 삽입 축 상에서 검출되는 경우, 삽입 축 상의 상승된 힘이 실제 고착 기구 상태를 나타내고, 따라서 교정 동작이 보장되는 것으로 결정될 수 있다. 고착 기구 교정 동작은 시스템이 결함을 발생시키도록 허용하기에 너무 빨리 상승하는 삽입 축 힘을 회피하기 위해 스코프 후퇴를 늦추는 것을 포함할 수 있다. 느린 스코프 후퇴가 구현되는 동안 삽입 축 힘이 계속 상승하는 경우, 사용자에게 잠재적인 고착 기구 상태를 통지하도록 그리고 스코프 후퇴의 중지/중단을 트리거하도록 고착 기구 경고/결함이 발생될 수 있다. 고착 기구 교정 동작은 사용자/의사로부터 고착 기구 상태 및/또는 그의 해결의 확인 응답을 요청하는 것을 포함할 수 있다.

소프트 스톱 위치가 이전에 설정/기록되지 않은 경우, 블록(1206)에서 삽입 축 상에서 검출된 상승된 힘이 실제로 고착 기구 상태의 결과가 아니라, 오히려 가능하게는 삽입 축 액추에이터에 의해 물리적 하드 스톱과의 접촉에 의해 유발된 거짓 양성 상태를 나타내는지 여부를 결정하기 위해 소정 동작이 구현될 수 있다. 예를 들어, 슬라이더/액추에이터는 그것이 활주/작동하는 트랙의 물리적 한계(예컨대, 후방/근위 한계)에 도달할 수 있다. 바스켓팅 장치/시스템은 (도 19 및 도 20과 관련하여 더 상세히 후술되는, 바스켓 시스 내에서 바스켓 타인의 이동을 제어하는) 삽입 축 액추에이터 및/또는 개방 축 액추에이터와 같은 하나 이상의 액추에이터를 포함하는 근위 바스켓팅 카트리지/손잡이를 포함할 수 있다. 바스켓팅 카트리지/손잡이가 로봇 조작기(예컨대, 엔드 이펙터)와 결합되거나 맞물릴 때, 액추에이터의 위치는 알려지지 않을 수 있거나 임의적 또는 오프셋 위치일 수 있어서, 그들은 프로세스(1200)의 다양한 단계 동안 그들 각각의 트랙 내에서 하드 스톱 위치의 근접 범위 내에 있거나 그렇지 않을 수 있다. 따라서, 상승된 삽입 축 힘이 감지되고 소프트 스톱 위치가 이전에 설정되지 않은 때, 프로세스(1200)는 블록(1212)으로 진행하고, 여기서 삽입 축 및/또는 바스켓은 사전결정된 일정 거리/양만큼 스코프에 대해 전방 편향될 수 있다. 즉, 바스켓은 상승된 삽입 축 힘이 검출된 위치로부터 바스켓 및 연관된 액추에이터를 오프셋시키기 위해 일정량(예컨대, 공칭량)만큼 전방으로 전진될 수 있다. 삽입 축의 전방 편향은, 상승된 힘이 삽입 축 상의 하드 스톱과의 접촉에 의해 유발된 경우, 삽입 축 액추에이터를 실제 하드 스톱 경계로부터 더 멀리 떨어지게 이동시킬 수 있고, 이때 바스켓은 결과적으로 스코프의 원위 단부로부터 상대적으로 더 멀리 돌출된다.

스코프의 원위 단부에 대해 바스켓을 전방으로 전진/편향시키는 것에 더하여, 프로세스(1200)는, 블록(1214)에서, 삽입 축 상의 상승된 힘이 검출된 때의 시간에 삽입 축/바스켓의 위치와 연관된 소프트 스톱 위치를 설정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소프트 스톱 위치는 결정된/의심되는 하드 스톱 위치에 있을 수 있거나, 기록된 소프트 스톱 위치는 유리하게는 결정된/의심되는 하드 스톱 위치로부터 떨어진 버퍼 거리(즉, 소프트 스톱 버퍼)에 위치될 수 있다. 즉, 설정/기록된 소프트 스톱 위치는 상승된 힘이 검출된 시간/지점에서 바스켓의 위치에 대해 원위에 있는(즉, 추가로 삽입된) 위치일 수 있다. 소프트 스톱 위치는 이로써 상승된 힘이 검출된 잠재적인 하드 스톱 위치와 소프트 스톱 위치 사이에 버퍼를 제공하는 위치로 설정될 수 있다. 소프트 스톱을 설정하는 것은 삽입 축 액추에이터가, 상승된 삽입 축 힘이 검출된 위치로 이동하는 것을 방지할 수 있고, 이는 삽입 축 액추에이터/슬라이더의 물리적 하드 스톱과 연관될 수 있다.

소프트 스톱 위치를 설정하는 것에 더하여 그리고/또는 소프트 스톱 위치를 설정한 결과로서, 프로세스(1200)는 삽입 축 상의 상승된 힘이 삽입 축 액추에이터/슬라이더의 하드 스톱에서 기인하였고 따라서 잠재적으로 거짓 양성 판독치가 실제 고착 기구 상태를 나타내지 않는지 여부를 결정하는 수단으로서, 바스켓을 소프트 스톱 위치의 원위에 있는 영역으로 디더링할 때 구현을 위해 모션의 디더링 범위를 전방으로 이동시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 수정된 디더링 구역은 기록된 소프트 스톱 위치 및/또는 식별된 하드 스톱 위치에 의해 일 단부(예컨대, 근위 단부)에서 제한될 수 있다.

바스켓의 전방 편향, 소프트 스톱 위치의 설정, 및/또는 디더링 구역의 전방 이동 후에, 프로세스(1200)는 서브프로세스(1204)로 복귀할 수 있고, 여기서 바스켓 및 스코프는 바스켓 디더링을 구현하는 동안 후퇴되거나, 프로세스(1200)는 블록(1210)에서 고착 기구 교정 동작(들)으로 진행할 수 있다. 도 12의 흐름도가 서브프로세스(1204)를 바스켓의 디더링을 포함하는 것으로 기술하지만, 프로세스(1200)는 바스켓 디더링을 구현하고/하거나 디더링 구역을 이동시키지 않고서 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 프로세스(1200)는 서브프로세스(1204)로부터 계속될 수 있고, 여기서 소프트 스톱 위치가 이전에 설정되었기 때문에, 상승된 힘이 후속하여 블록(1206)에서 삽입 축 상에서 검출되는 경우, 프로세스(1200)는 블록(1210)에서 교정 동작 작동(들)으로 진행할 것이고, 여기서 그러한 상승된 힘은 실제 고착 기구 상태의 표시로서 해석될 수 있다. 삽입 축/바스켓을 전방 편향시킨 후에 추가의 상승된 힘이 검출되지 않는 경우, 이전에 검출된 상승된 힘이 삽입 축 액추에이터에 대한 실제 하드 스톱 상태와 연관된 것으로 결정될 수 있다. 일부 구현예에서, 삽입 축에 대한 하드 스톱 위치는 적어도 로봇 조작기(예컨대, 엔드 이펙터)와의 바스켓팅 카트리지/손잡이의 결합의, 그의 맞물림해제까지의 지속기간 동안 일부 방식으로 기록/유지될 수 있다.

블록(1216)에서 포획된 결석을 수집한 후에, 블록(1218)에서, 수집될 추가적인 결석 및/또는 결석 파편이 남아 있는지 여부가 결정될 수 있다. 그러할 경우, 프로세스는 블록(1220)으로 진행할 수 있고, 여기서 임의의 이전에 설정된 소프트 스톱 위치가 소거/재설정될 수 있고/있거나 디더링 구역이 디폴트 범위/구역으로 복귀/재설정될 수 있다. 스코프 및 바스켓은 블록(1222)에서 표적 해부학적 구조 내로 다시 삽입되고, 그 후에 블록(1202)에서 추가적인 결석/파편이 포획된다.

도 13은 하나 이상의 실시예에 따른, 바스켓팅 장치 삽입 축 상의 거짓 양성 센서 판독치를 관리하기 위한 프로세스(1300)를 예시한 흐름도이다. 블록(1302)에서, 프로세스(1300)는 환자의 신장 내에서 바스켓팅 장치로 결석을 포획하는 것을 포함한다. 예를 들어, 복수의 결석 파편들 중의 결석 파편이 포획될 수 있다. 결석은 바스켓팅 장치의 개방 축을 작동시킴으로써 포획될 수 있고, 이는 타인/와이어를 바스켓팅 장치의 시스로부터 연장시키고/시키거나 그 내로 후퇴시킴으로써 바스켓 타인/와이어의 개방 및 폐쇄를 제어할 수 있다. 결석을 포획하는 것은 바스켓팅 장치의 삽입 축을 작동시키는 것을 추가로 포함할 수 있고, 이는 바스켓팅 장치가 (예컨대, 스코프의 작업 채널 내에) 배치되는 내시경에 대한 바스켓의 삽입 및/또는 후퇴를 유발하기 위해 바스켓 시스의 작동을 유발할 수 있다.

도 13을 추가로 참조하면, 프로세스(1300)의 블록(1305, 1307)은 사용자가 원래 설정된 디더 구역의 외측으로(또는 그 내에서) 바스켓을 이동시킨 경우에 바스켓팅 장치의 삽입 축의 디더링 작동과 관련하여 바스켓팅 장치의 디더 구역을 재설정하기 위해 구현될 수 있다. 결정 블록(1305)에서, 사용자가 바스켓을 디폴트 위치로부터 삽입 또는 후퇴시켰는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 블록(1305)에서의 결정은 사용자가 예컨대 삽입 축 액추에이터/슬라이더를 수동으로 또는 로봇으로 조작함으로써 바스켓팅 장치의 삽입 축을 작동시켰는지 여부를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스코프가 후퇴되고 있을 때, 바스켓은 일반적으로 사전결정된 디더 구역/범위 내에서 디더링할 수 있다. 사용자가 바스켓의 디더링 모션과 독립적으로 일부 이유로 바스켓을 삽입하거나 후퇴시키고, 후속하여 스코프 후퇴를 계속한다면, 디더 구역의 범위를 수정하는 것이 바람직할 수 있다.

바스켓이 사용자에 의해 삽입 또는 후퇴된 경우, 프로세스(1300)는 블록(1307)으로 진행할 수 있고, 여기서 바스켓을 위한 디더링 구역은 사용자에 의해 구현되는 바스켓의 삽입 또는 후퇴를 보상하도록 수정/설정될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 바스켓을 일정량만큼 삽입한 경우, 디더링 구역은 상응하는 양만큼 전방으로 이동될 수 있고; 후퇴 경우에 대해 유사한 수정이 구현될 수 있다.

서브프로세스 블록(1304)에서, 프로세스(1300)는 본 명세서에 상세히 기술된 바와 같이, 스코프의 원위 단부에 대해 바스켓을 디더링하는 동안 스코프 및 바스켓을 후퇴시키는 것을 포함한다. 그러한 디더링은 고착 기구 위험 구역 내에서 구현될 수 있고, 여기서 디더링 프로세스는 본 개시 전반에 걸쳐 상세히 기술된 바와 같이 고착 결석 검출을 위해 구현된다. 스코프 및 바스켓을 함께 표적 해부학적 구조에 접근하는 데 사용되는 접근 시스(예컨대, 요관 접근 시스) 내측에서 그리고/또는 접근 시스의 원위 단부/개구의 원위/외측의 소정 거리에서 근위로 후퇴시키는 것을 포함할 수 있는 스코프 후퇴 동안, 바스켓 삽입 축은 상세히 전술된 바와 같이, 고착 기구 검출을 위한 개선된 감도를 제공하기 위해 전후로 디더링될 수 있다. 일반적으로, 모션의 디더링 거리/범위는 비교적 작은 거리로 설정될 수 있어서, 그것은 개선된 고착 기구 검출 감도를 제공하기 위해 바스켓 삽입 축에 대한 동적 이동을 여전히 생성하면서 사용자에 의해 인지되지 않을 수 있다. 도 13의 흐름도가 서브프로세스(1304)를 바스켓의 디더링을 포함하는 것으로 기술하지만, 프로세스(1300)는 바스켓 디더링을 구현하고/하거나 디더링 구역을 이동시키지 않고서 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

블록(1306)에서, 바스켓팅 장치와 연관된 삽입 축 상에서 상승된 힘이 검출되는지 여부가 결정된다. 예를 들어, 바스켓팅 장치의 시스와 연관된 하나 이상의 힘 센서는 잠재적으로 고착 결석 상태를 나타낼 수 있는 상승된 힘을 나타낼 수 있다. 삽입 축은 바스켓팅 장치와 연관된 손잡이/카트리지의 슬라이더/액추에이터와 연관될 수 있고, 여기서 슬라이더 액추에이터는 바스켓이 스코프의 작업 채널 내에 배치될 때 스코프에 대한 바스켓 및/또는 그의 시스의 삽입 및 후퇴를 제어하도록 구성가능하다.

상세히 전술된 바와 같이, 로봇 조작기(예컨대, 로봇 기구 장치 조작기(IDM), 엔드 이펙터 등)는 고착 기구 검출을 위한 입력 소스로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 태양에 따른 고착 기구 검출 기능은 실제 고착 기구 상태가 존재할 때 발생할 수 있는 삽입 축 힘 피크/레벨을 검출하도록 구현될 수 있어서, 사용자는 기구장치 및/또는 해부학적 구조에 대한 손상 또는 부상이 발생하기 전에 잠재적인 고착 기구 상태를 통지받을 수 있다. 블록(1306)과 연관된 상승된 힘 검출은 임계 레벨에 도달하기에 충분히 높게 상승하는 삽입 축 상의 힘에 관련될 수 있고, 이 지점에서 스코프 감속은 일부 경우에 고착 기구 교정 동작으로서 구현될 수 있고; 스코프 후퇴 속도는 시스템이 결함을 발생시켜 고착 기구 교정 동작을 트리거하도록 허용하기에 너무 빨리 상승하는 삽입 축 힘을 회피하기 위해 감소될 수 있다. 상승된 힘이 블록(1306)에서 삽입 축 상에서 검출되지 않은 경우, 프로세스(1300)는 블록(1316)으로 진행하고, 여기서 포획된 결석은 예컨대 표적 해부학적 구조에 접근하기 위해 사용되는 접근 시스의 근위에서 수집된다.

상승된 힘이 블록(1306)에서 삽입 축 상에서 검출되는 경우, 프로세스(1300)는 결정 블록(1308)으로 진행하고, 여기서 하드 스톱 위치가 삽입 축에 대해 이전에 설정/기록되었는지 여부(예컨대, 삽입 축 슬라이더/액추에이터의 이동에 관한 하드 스톱 위치)가 결정된다. 참조된 하드 스톱 위치는 실제 확인된 물리적 하드 스톱 한계, 또는 잠재적인 하드 스톱 한계로서 식별되는 다른 위치 한계일 수 있다.

하드 스톱 위치가 이전에 설정된 경우, 프로세스(1300)는 블록(1310)으로 진행하고, 여기서 고착 기구 교정 동작이 구현된다. 즉, 하드 스톱 위치가 이전에 기록된 후에 상승된 힘이 삽입 축 상에서 검출되는 경우, 삽입 축 상의 상승된 힘이 실제 고착 기구 상태를 나타내고, 따라서 교정 동작이 보장되는 것으로 결정될 수 있다. 고착 기구 교정 동작은 시스템이 결함을 발생시키도록 허용하기에 너무 빨리 상승하는 삽입 축 힘을 회피하기 위해 스코프 후퇴를 늦추는 것을 포함할 수 있다. 느린 스코프 후퇴가 구현되는 동안 삽입 축 힘이 계속 상승하는 경우, 사용자에게 잠재적인 고착 기구 상태를 통지하도록 그리고 스코프 후퇴의 중지/중단을 트리거하도록 고착 기구 경고/결함이 발생될 수 있다. 고착 기구 교정 동작은 사용자/의사로부터 고착 기구 상태 및/또는 그의 해결의 확인 응답을 요청하는 것을 포함할 수 있다.

하드 스톱 한계/위치가 이전에 설정/기록되지 않은 경우, 블록(1306)에서 삽입 축 상에서 검출된 상승된 힘이 실제로 고착 기구 상태의 결과가 아니라, 오히려 가능하게는 삽입 축 액추에이터에 의해 물리적 하드 스톱과의 접촉에 의해 유발된 거짓 양성 상태를 나타낼 가능성을 고려하기 위해 소정 동작이 구현될 수 있다. 예를 들어, 슬라이더/액추에이터는 그것이 활주/작동하는 트랙의 물리적 한계(예컨대, 후방/근위 한계)에 도달할 수 있다. 바스켓팅 장치/시스템은 (도 19 및 도 20과 관련하여 더 상세히 후술되는, 바스켓 시스 내에서 바스켓 타인의 이동의 제어를 위한) 삽입 축 액추에이터 및/또는 개방 축 액추에이터와 같은 하나 이상의 액추에이터를 포함하는 근위 바스켓팅 카트리지/손잡이를 포함할 수 있다. 바스켓팅 카트리지/손잡이가 로봇 조작기(예컨대, 엔드 이펙터)와 결합되거나 맞물릴 때, 액추에이터의 위치는 알려지지 않을 수 있거나 임의적 또는 오프셋 위치일 수 있어서, 그들은 프로세스(1300)의 다양한 단계 동안 그들 각각의 트랙 내에서 하드 스톱 위치의 근접 범위 내에 있거나 그렇지 않을 수 있다. 따라서, 상승된 삽입 축 힘이 감지되고 잠재적인 하드 스톱 한계 위치가 이전에 설정되지 않은 때, 프로세스(1300)는 블록(1312)으로 진행하고, 여기서 삽입 축 및/또는 바스켓은 사전결정된 일정 거리/양만큼 스코프에 대해 전방 편향될 수 있다. 즉, 바스켓은 상승된 삽입 축 힘이 검출된 위치(즉, 잠재적인 하드 스톱 한계)로부터 바스켓 및 연관된 액추에이터를 오프셋시키기 위해 일정량만큼 전방으로 전진될 수 있다. 삽입 축의 전방 편향은, 상승된 힘이 삽입 축 상의 하드 스톱과의 접촉에 의해 유발된 경우, 삽입 축 액추에이터를 실제 하드 스톱 경계로부터 더 멀리 떨어지게 이동시킬 수 있고, 이때 바스켓은 결과적으로 스코프의 원위 단부로부터 상대적으로 더 멀리 돌출된다. 바스켓의 전방 편향은 삽입 축의 근위 물리적 하드 스톱으로부터의 버퍼(또는 더 큰 버퍼)를 바스켓에 제공할 수 있다.

스코프의 원위 단부에 대해 바스켓을 전방으로 전진/편향시키는 것에 더하여, 프로세스(1300)는, 블록(1314)에서, 삽입 축 상의 상승된 힘이 검출된 때의 시간에 삽입 축/바스켓의 위치와 연관된 잠재적인 하드 스톱 위치를 기록하는 것을 포함할 수 있다. 프로세스(1300)는 바스켓을 일정 거리만큼 더 원위에 있는 영역으로 디더링할 때 구현을 위해 모션의 디더링 구역/범위를 전방으로 이동시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 그러한 거리는 기록된 하드 스톱 위치로부터 떨어진 버퍼 거리일 수 있어서, 디더 구역/범위의 근위 한계는 하드 스톱 위치로부터 버퍼 거리만큼 분리된 소프트 스톱 위치이다. 잠재적인 하드 스톱 위치를 기록한 후에, 삽입 축이 물리적 하드 스톱 없이 그러한 한계를 지나 구동할 수 있는 것으로 후속하여 결정되면, 기록된 하드 스톱 위치는 그에 따라 수정될 수 있다.

바스켓의 전방 편향, 하드 스톱 위치의 기록, 및/또는 디더링 구역의 전방 이동 후에, 프로세스(1300)는 블록(1310)과 연관된 교정 동작(들)으로, 그리고 궁극적으로 추가로 블록(1304)과 관련하여 스코프의 계속 후퇴를 허용하도록 진행할 수 있다. 프로세스(1300)는 서브프로세스(1304)로부터 계속될 수 있고, 여기서 하드 스톱 위치가 이전에 기록되었기 때문에, 상승된 힘이 후속하여 블록(1306)에서 삽입 축 상에서 검출되는 경우, 프로세스(1300)는 블록(1310)에서 교정 동작 작동(들)으로 진행할 것이고, 여기서 그러한 상승된 힘은 실제 고착 기구 상태의 표시로서 해석될 수 있다. 삽입 축/바스켓을 전방 편향시킨 후에 추가의 상승된 힘이 검출되지 않는 경우, 프로세스(1300)는 무사히 수집을 진행할 수 있다. 블록(1310)에서, 시스템은 결함을 발생시킬 수 있고, 그 후에 사용자는 실제 고착 기구 상태가 존재하는지 여부를 검증하기 위해 결함에 대해 확인 응답할 수 있다(블록(1311)). 일단 결함이 확인 응답되면, 사용자는 스코프를 다시 구동하도록 허용될 수 있다(예컨대, 블록(1302 또는 1304)으로 복귀함).

블록(1316)에서 포획된 결석을 수집한 후에, 블록(1318)에서, 수집될 추가적인 결석 및/또는 결석 파편이 남아 있는지 여부가 결정될 수 있다. 그러할 경우, 프로세스는 블록(1322)으로 진행할 수 있고, 여기서 스코프 및 바스켓이 표적 해부학적 구조 내로 다시 삽입되고, 그 후에 블록(1302)에서 추가적인 결석/파편이 포획된다.

도 14는 하나 이상의 실시예에 따른, 하드 스톱 힘 검출 교정 동작을 도시한 도면이다. 도 14의 도면은 페이지의 상부로부터 저부로 이동하는 시간 축 - 이때 시간은 그러한 방향으로 진행함 -, 및 좌측으로부터 우측으로 이어지고 증가하며 스코프의 원위 단부에 대한 바스켓의 상대 거리를 나타내는 삽입 축을 포함한다. 라인(1401)의 지그재그 이동은 본 명세서에 상세히 기술된 바와 같이, 삽입 축 액추에이터/슬라이더의 작동에 의한 스코프에 대한 바스켓의 디더링 모션을 나타낸다. 바스켓의 디더링 동작은 제1 시간 윈도우(1409) 동안 모션의 사전결정된 디더링 구역/범위(1405) 내에 있을 수 있다.

바스켓 및/또는 대응하는 바스켓 삽입 위치(1403)를 디더링하는 동안 특정 시점을 나타내는 지점(1402)에서, 상승된 힘이 삽입 축 상에서 검출되고, 이는 실제 고착 기구 상태에 의해 유발될 수 있거나, 물리적 하드 스톱 위치에 도달한 삽입 축 액추에이터/슬라이더에 의해 유발되는 거짓 양성 판독치일 수 있다. 예를 들어, 슬라이더/액추에이터는 그것이 활주/작동하는 트랙의 후방/물리적 한계에 도달할 수 있다. 이에 응답하여, 삽입 축 상의 상승된 힘이 검출된 위치는 하드 스톱 위치로서 저장, 설정, 및/또는 달리 기록될 수 있다.

삽입 축 상의 검출된 상승된 힘에 응답하여, 바스켓은 예시된 거리(D ₁ )와 동일하고/하거나 그에 관련될 수 있는 거리만큼 전방 편향될 수 있고, 여기서 바스켓의 그러한 전방 편향은 라인 세그먼트(1407) 및/또는 라인 세그먼트(1408)의 적어도 일부분에 의해 표현된다. 소프트 스톱 삽입 축 위치(1404)가 설정 및/또는 시행/구현될 수 있고, 여기서 그러한 소프트 스톱 바스켓 삽입 위치(1404)는 하드 스톱 위치(1403)와 동일할 수 있거나, 도시된 바와 같이, 하드 스톱 위치(1403)에 대해 거리(D ₁ )만큼 전방 편향될 수 있다. 또한, 바스켓의 디더링을 위한 모션의 디더링 구역/범위는 수정된 구역/범위(1406)로 전방으로 편향될 수 있고, 여기서 수정된 디더링 구역/범위(1406)는 그와 연관된 디더링 동작 동안의 최근위 삽입 위치가 소프트 스톱 경계(1404)를 가로지르지 않도록 결정 및/또는 위치될 수 있다.

도 15는 전술된 프로세스(1200, 1300)와 관련하여 구현될 수 있는 것과 같은, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 디더링 구역/범위를 조정하기 위한 프로세스(1500)를 예시한 흐름도를 도시한다. 도 16은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 15의 프로세스(1500)와 연관된 다양한 블록, 상태, 및/또는 동작에 대응하는 소정 이미지를 도시한다. 도 16에서, 예시된 일방향 화살표는 스코프(103)에 대한 모션과 같은 바스켓 모션을 나타낼 수 있다.

프로세스(1500)는 예컨대 스코프 후퇴 동안 바스켓의 디더링 모션이 바스켓 삽입 축을 원위 하드 스톱에 도달하게 하는 경우에 디더 구역의 조정을 제공한다. 예를 들어, 블록(1502)은 사용자가 바스켓을 디더링하는 동안 스코프를 후퇴시키는 것을 포함하고; 사용자는 바스켓의 디더링을, 그것이 응답 시스템 프로세스로서 자동으로 구현될 수 있기 때문에, 인지할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 이미지(1602)는 디더 구역에서 디더링하는 바스켓 시스(102)의 원위 단부 및/또는 바스켓 타인(101)을 도시한다. 바스켓 시스의 원위 단부(102) 및/또는 시스(102)의 원위에 있는 바스켓(101)의 하나 이상의 부분은 아래에서 바스켓(104)으로 지칭되고; 그러한 참조는 임의의 그러한 컴포넌트/부분을 지칭할 수 있다.

블록(1504)에서, 프로세스(1500)는 디더링 모션과 관련하여 바스켓을 전방으로 삽입할 때 하드 스톱을 검출하는 것을 포함한다. 예를 들어, 바스켓 삽입 시에 생성된 상승된 삽입 축 힘 판독치는 가능하게는 또는 확실히 액추에이터 하드 스톱 접촉의 결과인 것이 이해될 수 있고; 실제 고착 결석 상태는 일반적으로 바스켓 삽입 동안 비교적 높은 힘을 생성하지 않을 수 있다. 블록(1505)에서, 프로세스(1500)는 하드 스톱과 연관된 삽입 축 위치(105)를 기록하는 것을 포함한다.

블록(1506)에서, 프로세스(1500)는 디더 구역을 근위로 조정하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 그러한 디더 구역 조정은 조정된 디더 구역의 원위 단부(106)와 하드 스톱 위치(105) 사이의 버퍼를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디더 구역을 조정하는 것과 관련하여, 삽입 축은 삽입 축 액추에이터의 드라이버(예컨대, 바스켓팅 장치 카트리지/손잡이의 입력부와 구동 맞물림으로 결합된 로봇 조작기/엔드 이펙터 드라이버) 상의 장력을 완화시키기 위해 일정 거리만큼 후방으로 구동될 수 있다. 거리(D ₂ )는 소프트 스톱 버퍼로 고려될 수 있고, 이는 장치 상의 장력을 해제하도록 그리고 장치/시스템의 물리적 한계로 지속적으로 범핑하는 것을 방지하도록 바스켓(104)이 후방으로 구동되는 거리를 나타낸다.

도 17은 전술된 프로세스(1200, 1300)와 관련하여 구현될 수 있는 것과 같은, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 디더링 구역/범위를 조정하기 위한 프로세스(1700)를 예시한 흐름도를 도시한다. 도 18은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 17의 프로세스(1700)와 연관된 다양한 블록, 상태, 및/또는 동작에 대응하는 소정 이미지를 도시한다. 도 18에서, 예시된 일방향 화살표는 스코프(103)에 대한 모션과 같은 바스켓 모션을 나타낼 수 있다.

프로세스(1700)는 예컨대 스코프 후퇴 동안 바스켓의 디더링 모션이 바스켓 삽입 축을 근위 하드 스톱에 도달하게 하는 경우에 디더 구역의 조정을 제공한다. 예를 들어, 블록(1702)은 사용자가 바스켓을 디더링하는 동안 스코프를 후퇴시키는 것을 포함하고; 사용자는 바스켓의 디더링을, 그것이 응답 시스템 프로세스로서 자동으로 구현될 수 있기 때문에, 인지할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 이미지(1802)는 디더 구역에서 디더링하는 바스켓 시스(102)의 원위 단부 및/또는 바스켓 타인(101)을 도시한다. 바스켓 시스의 원위 단부(102) 및/또는 시스(102)의 원위에 있는 바스켓(101)의 하나 이상의 부분은 아래에서 바스켓(104)으로 지칭되고; 그러한 참조는 임의의 그러한 컴포넌트/부분을 지칭할 수 있다.

블록(1704)에서, 프로세스(1700)는 바스켓(104)이 디더 구역의 원위 경계에 도달한 결과로서 전방 삽입으로부터 후방 후퇴로의 디더링 방향을 변경하는 것을 포함한다. 블록(1706)에서, 프로세스(1700)는 디더링 모션과 관련하여 바스켓을 후방으로 후퇴시킬 때 하드 스톱을 검출하는 것을 포함한다. 블록(1705)에서, 프로세스(1700)는 하드 스톱과 연관된 삽입 축 위치(107)를 기록하는 것을 포함한다.

블록(1706)에서, 프로세스(1700)는 디더 구역을 원위로 조정하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 그러한 디더 구역 조정은 조정된 디더 구역의 근위 단부(108)와 하드 스톱 위치(107) 사이의 버퍼를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디더 구역을 조정하는 것과 관련하여, 삽입 축은 삽입 축 액추에이터의 드라이버(예컨대, 바스켓팅 장치 카트리지/손잡이의 입력부와 구동 맞물림으로 결합된 로봇 조작기/엔드 이펙터 드라이버) 상의 장력을 완화시키기 위해 일정 거리만큼 전방으로 구동될 수 있다. 거리(D ₃ )는 소프트 스톱 버퍼로 고려될 수 있고, 이는 장치 상의 장력을 해제하도록 그리고 장치/시스템의 물리적 한계로 지속적으로 범핑하는 것을 방지하도록 바스켓(104)이 전방으로 구동되는 거리를 나타낸다.

도 19는 하나 이상의 실시예에 따른, 개방 축 상의 거짓 양성 센서 판독치를 관리하기 위한 프로세스(1900)를 예시한 흐름도이다. 위에서 참조된 바와 같이, 고착 기구 상태는 비교적 높은 힘이 바스켓 개방 축으로 전달되게 할 수 있고, 따라서 본 개시의 임의의 실시예에 대해 고착 기구 관리와 관련하여 개방 축 상의 힘을 모니터링하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 바스켓 시스에 대해 바스켓 타인을 작동시키도록 구성된 바스켓 슬라이더/액추에이터를 작동시키는 것이 결석 포획을 위해 구현될 수 있다. 전술된 바와 같이, 그러한 작동은 "개방 축" 작동으로 고려될 수 있고, 여기서 힘 및 그에 관련된 작동은 바스켓팅 시스템의 "개방 축"으로 고려될 수 있는 것이다.

블록(1902)에서, 프로세스(1900)는 내시경의 작업 채널(본 명세서에서 편의상 "스코프"로 지칭됨)로부터 전개된 바스켓팅 장치로 결석 또는 결석 파편을 포획하는 것을 포함한다. 예를 들어, 바스켓으로 결석을 포획하는 것은 하나 이상의 와이어 타인 또는 다른 바스켓 컴포넌트를 바스켓팅 시스 내로(또는 외부로) 그리고/또는 포획된 결석 주위로 끌어당기기 위해 바스켓팅 장치의 개방 축을 동작시키는 것을 포함할 수 있다. 스코프 주위의 바스켓 타인의 폐쇄는 바스켓 슬라이더/액추에이터를 근위로(또는 다른 방식으로) 작동시킴으로써 적어도 부분적으로 구현될 수 있고, 여기서 그러한 액추에이터는, 바스켓팅 장치/시스템의 근위 부분과 연관되고 로봇 조작기에 의해 구동되는 바스켓팅 카트리지와 연관될 수 있다. 일부 경우에, 결석/파편 주위에서 바스켓 타인을 폐쇄할 때, 타인은 개방 축 상에서 감지된 힘의 양을 감소시키는 방식으로 바스켓 시스의 측부에 대해 웨징된다(wedged). 그러나, 일부 경우에, 타인은 포획된 결석 파편 주위에서 충분히 단단하게 폐쇄되지 않을 수 있어서, 개방 축 상의 힘 판독치에 대한 감도가 더 커지게 되고; 고착 기구 상태는 일부 그러한 경우에 개방 축 상에서 지각될 수 있다.

블록(1904)에서, 프로세스(1900)는 스코프 및 바스켓이 그것을 통해 표적 해부학적 챔버/위치에 접근하는 접근 시스의 원위 개구를 향해 그리고/또는 그 내로 스코프 및 바스켓을 근위로 함께 후퇴시키는 것을 포함한다. 결정 블록(1906)은 상승된 힘이 블록(1904)과 관련하여 후퇴 동안 바스켓팅 시스템의 개방 축 상에서 검출되는지 여부에 관련된다. 예를 들어, 바스켓팅 장치/시스템은 개방 축과 연관된 하나 이상의 힘 센서를 포함하고, 바스켓 타인을 당기는 힘과 같은, 개방 축 상에서 겪는 힘을 나타내는 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.

상승된 힘이 개방 축 상에서 검출되지 않는 경우, 프로세스(1900)는 스코프 및 바스켓의 후퇴를 완료하고 블록(1912)과 연관된 동작(들)과 관련하여 결석/파편을 수집하도록 진행할 수 있다. 결정 블록(1919)에서 표시되는 바와 같이, 수집될 추가적인 결석/파편이 남아 있는 경우, 프로세스는, 블록(1918)에서 표시되는 바와 같이, 스코프 및 바스켓을 접근 시스를 통해 표적 해부학적 챔버(예컨대, 신장의 신배 네트워크)로 재삽입하고, 추가로 바스켓에 의한 하나 이상의 추가적인 결석/파편의 추가 포획에 관련된 서브-프로세스(1902)로 되돌아가는 것을 포함할 수 있다.

상승된 힘이 블록(1906)에서 결정된 바와 같이 스코프 및 바스켓 후퇴 동안 개방 축 상에서 검출되는 경우, 프로세스는 블록(1908)으로 계속될 수 있고, 여기서 개방 축이 현재 전방-편향된 위치에 있는지 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 개방 축(예컨대, 바스켓 타인)의 전방 편향은 개방 축 상의 이전에 검출된 상승된 힘과 관련하여 이전에 구현되었을 수 있다.

블록(1908)에서 결정된 바와 같이, 개방 축이 이전에 전방 편향되지 않은 경우, 프로세스(1900)는 개방 축 상에서 검출된 상승된 힘이, 스코프 및 바스켓의 후퇴 동안 하드 스톱과 접촉하는 개방 축 액추에이터/슬라이더의 결과일 수 있는 것과 같이, 실제 고착 기구 상태를 나타내지 않는 거짓 양성 상태와 연관된 가능성을 식별하고/하거나 관리하도록 의도된 소정 동작으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 그러한 동작은 예컨대, 블록(1910)에 도시된 바와 같이, 개방 축 액추에이터/슬라이더를 사전결정된 거리, 예컨대 1 내지 5 mm, 5 내지 10 mm, 또는 그 초과로 전방/원위 방향으로 작동시킴으로써, 개방 축을 전방 편향시키는 것을 포함할 수 있다. 개방 축을 전방 편향시키는 것은 개방 축의 전방-편향된 위치와 연관된 소프트 스톱 위치를 설정하고 그러한 위치로 구동하는 것으로서 고려되고/되거나 구현될 수 있다.

개방 접근을 전방-편향시킨 후에, 프로세스(1900)는 프로세스(1900)의 후퇴(1904) 및/또는 결석-포획(1902) 동작으로 복귀할 수 있다. 상승된 힘이 블록(1910)에서 개방 축의 전방 편향 후에 결석 포획 및/또는 스코프/바스켓 후퇴 동안 개방 축 상에서 검출되는 경우, 결정 블록(1908)으로부터의 경로는 고착 기구 교정에 관련된 블록(1916)으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 개방 축 액추에이터의 예방적 전방 편향이 구현된 후에 상승된 힘이 개방 축 상에서 검출되는 경우, 상승된 힘이 실제 고착 기구 상태를 나타내는 것으로 결정될 수 있고, 따라서 프로세스(1900)는 본 명세서에 상세히 기술된 바와 같이, 고착 기구 상태에 대한 교정 동작과 연관된 동작을 구현하도록 진행할 수 있다.

도 20은 하나 이상의 실시예에 따른, 개방 축 상의 거짓 양성 센서 판독치를 관리하기 위한 프로세스(2000)를 예시한 흐름도이다. 위에서 참조된 바와 같이, 고착 기구 상태는 비교적 높은 힘이 바스켓 개방 축으로 전달되게 할 수 있고, 따라서 본 개시의 임의의 실시예에 대해 고착 기구 관리와 관련하여 개방 축 상의 힘을 모니터링하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 바스켓 시스에 대해 바스켓 타인을 작동시키도록 구성된 바스켓 슬라이더/액추에이터를 작동시키는 것이 결석 포획을 위해 구현될 수 있다. 전술된 바와 같이, 그러한 작동은 "개방 축" 작동으로 고려될 수 있고, 여기서 힘 및 그에 관련된 작동은 바스켓팅 시스템의 "개방 축"으로 고려될 수 있는 것이다.

블록(2002)에서, 프로세스(2000)는 내시경의 작업 채널(본 명세서에서 편의상 "스코프"로 지칭됨)로부터 전개된 바스켓팅 장치로 결석 또는 결석 파편을 포획하는 것을 포함한다. 예를 들어, 바스켓으로 결석을 포획하는 것은 하나 이상의 와이어 타인 또는 다른 바스켓 컴포넌트를 바스켓팅 시스 내로(또는 외부로) 그리고/또는 포획된 결석 주위로 끌어당기기 위해 바스켓팅 장치의 개방 축을 동작시키는 것을 포함할 수 있다. 스코프 주위의 바스켓 타인의 폐쇄는 바스켓 슬라이더/액추에이터를 근위로(또는 다른 방식으로) 작동시킴으로써 적어도 부분적으로 구현될 수 있고, 여기서 그러한 액추에이터는, 바스켓팅 장치/시스템의 근위 부분과 연관되고 로봇 조작기에 의해 구동되는 바스켓팅 카트리지와 연관될 수 있다. 일부 경우에, 결석/파편 주위에서 바스켓 타인을 폐쇄할 때, 타인은 개방 축 상에서 감지된 힘의 양을 감소시키는 방식으로 바스켓 시스의 측부에 대해 웨징된다. 그러나, 일부 경우에, 타인은 포획된 결석 파편 주위에서 충분히 단단하게 폐쇄되지 않을 수 있어서, 개방 축 상의 힘 판독치에 대한 감도가 더 커지게 되고; 고착 기구 상태는 일부 그러한 경우에 개방 축 상에서 지각될 수 있다.

블록(2004)에서, 프로세스(2000)는 스코프 및 바스켓이 그것을 통해 표적 해부학적 챔버/위치에 접근하는 접근 시스의 원위 개구를 향해 그리고/또는 그 내로 스코프 및 바스켓을 근위로 함께 후퇴시키는 것을 포함한다. 결정 블록(2006)은 상승된 힘(예컨대, 사전결정된 임계치를 초과하는 힘)이 블록(2004)과 관련하여 후퇴 동안 바스켓팅 시스템의 개방 축 상에서 검출되는지 여부에 관련된다. 예를 들어, 바스켓팅 장치/시스템은 개방 축과 연관된 하나 이상의 힘 센서를 포함하고, 바스켓 타인을 당기는 힘과 같은, 개방 축 상에서 겪는 힘을 나타내는 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.

상승된 힘이 개방 축 상에서 검출되지 않는 경우, 프로세스(2000)는 스코프 및 바스켓의 후퇴를 완료하고 블록(2012)과 연관된 동작(들)과 관련하여 결석/파편을 수집하도록 진행할 수 있다. 결정 블록(2019)에서 표시되는 바와 같이, 수집될 추가적인 결석/파편이 남아 있는 경우, 프로세스(2000)는, 블록(2018)에서 표시되는 바와 같이, 스코프 및 바스켓을 접근 시스를 통해 표적 해부학적 챔버(예컨대, 신장의 신배 네트워크)로 재삽입하고, 추가로 바스켓에 의한 하나 이상의 추가적인 결석/파편의 추가 포획에 관련된 서브-프로세스(2002)로 되돌아가는 것을 포함할 수 있다.

상승된 힘이 블록(2006)에서 결정된 바와 같이 스코프 및 바스켓 후퇴 동안 개방 축 상에서 검출되는 경우, 프로세스는 블록(2010)으로 계속될 수 있고, 이는 예컨대 개방 축 액추에이터/슬라이더를 사전결정된 거리(예컨대, 1 내지 5 mm, 5 내지 10 mm, 또는 그 초과)로 전방/원위 방향으로 작동시킴으로써, 개방 축을 사전결정된 소프트 스톱 버퍼 거리로 전방으로 구동하는 것을 포함할 수 있다. 개방 축의 전방 구동/편향은 블록(2006)에서 검출된 상승된 힘과 연관된 가능한 하드 스톱 경계/한계로부터 약간의 간극을 제공하도록 구현될 수 있다.

상승된 힘이 고착 기구 상태 또는 단순히 하드 스톱 충돌/접촉으로 인한 것인지 여부가 알려져 있지 않을 수 있더라도, 프로세스(2000)는 그럼에도 불구하고 블록(2016)과 연결된 바와 같은 유사한 고착-기구-관련 교정 동작으로 진행할 수 있다. 개방 축의 전방-구동은 블록(2016)과 연관된 고착 기구 교정 동작의 일부로 고려될 수 있다. 가능하게는 다른 것들 중에서, 블록(2016)과 연관된 교정 동작은 사용자에게 잠재적인 고착 기구 상태를 통지하는 것을 포함할 수 있다. 사용자는 이어서 실제 고착 기구 상태가 존재하는지 여부를 확인하기 위해 카메라 뷰(들) 및/또는 다른 파라미터(들)를 체크할 수 있다. 그러할 경우, 사용자는 고착 기구 상태를 해결하기 위해 바스켓, 스코프, 및/또는 다른 기구(들)를 조작할 수 있다. 일단 사용자가 고착 기구 상태(블록(2011))가, 존재할 경우, 해결되었음을 확인 응답하면, 시스템은 스코프의 추가 구동(예컨대, 후퇴)을 허용할 수 있다. 예를 들어, 프로세스(2000)는 블록들(2002, 2004, 2012, 2019) 중 임의의 것으로 진행하거나, 일부 방식으로 종료할 수 있다.

도 12, 도 12, 도 20 및/또는 도 20에 나타낸 바와 같은 거짓 양성 처리가 구현되지 않는 경우, 각각의 액추에이터(들)/슬라이더(들)와 관련하여 물리적 하드 스톱 상태로 인해 트리거되는 상승된 삽입 및/또는 개방 축 힘은 그러한 상승된 힘이 고착 기구 상태로 인한 것이라는 잘못된 가정으로 인해 발생되는 반복 결함을 야기한다. 따라서, 도 12 내지 도 20에 예시된 프로세스는 치명적이거나 문제가 되는 하드 스톱 간섭/탈선의 위험 없이 본 개시의 실시예에 따른 고착 기구 관리를 가능하게 할 수 있다.

추가 실시예

실시예에 따라, 본 명세서에 기술된 프로세스들 또는 알고리즘들 중 임의의 것의 소정의 동작, 이벤트, 또는 기능은 상이한 시퀀스로 수행될 수 있고, 추가되거나, 병합되거나, 완전히 생략될 수 있다. 따라서, 소정 실시예에서, 프로세스의 실행을 위해 모든 기술된 동작 또는 이벤트가 필요하지는 않다.

구체적으로 달리 언급되지 않는 한 또는 사용된 바와 같은 맥락 내에서 달리 이해되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 조건부 언어, 예컨대, 그 중에서도, "할 수 있다", "할 수 있을 것이다", "할 수도 있을 것이다", "할 수도 있다", "예컨대" 등은 그의 통상적인 의미로 의도되고 일반적으로, 소정 실시예가 소정 특징부, 요소 및/또는 단계를 포함하는 반면, 다른 실시예가 소정 특징부, 요소 및/또는 단계를 포함하지 않음을 전달하도록 의도된다. 따라서, 그러한 조건부 언어는 일반적으로, 특징부, 요소 및/또는 단계가 임의의 특정 실시예에 포함되는지 또는 임의의 특정 실시예에서 수행될 것인지 여부를, 입안자 입력 또는 촉구를 가지고 또는 이를 가짐이 없이, 결정하기 위한 로직을 하나 이상의 실시예가 필연적으로 포함한다는 것, 또는 이들 특징부, 요소, 및/또는 단계가 하나 이상의 실시예에 대해 요구되는 임의의 방식으로 있다는 것을 의미하도록 의도되지 않는다. 용어 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등은 동의어이고, 그들의 통상적인 의미로 사용되고, 포괄적으로 개방형 방식으로 사용되며, 추가의 요소, 특징부, 동작, 작동 등을 배제하지 않는다. 또한, 용어 "또는"은 그의 포괄적인 의미로 사용되어(그리고 그의 배타적인 의미로 사용되지 않음), 예를 들어 요소의 목록을 연결하기 위해 사용될 때, 용어 "또는"이 목록 내의 요소들 중 하나, 일부, 또는 전부를 의미하도록 한다. 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, 어구 "X, Y 및 Z 중 적어도 하나"와 같은 접속 언어는, 항목, 용어, 요소 등이 X, Y 또는 Z일 수 있음을 전달하는 데 일반적으로 사용되는 바와 같은 맥락으로 이해된다. 따라서, 그러한 접속 언어는 일반적으로, 소정 실시예가 각각 존재하기 위해 X 중 적어도 하나, Y 중 적어도 하나 및 Z 중 적어도 하나를 필요로 한다는 것을 의미하도록 의도되지 않는다.

실시예의 위의 설명에서, 다양한 특징부가 때때로 본 개시를 간소화하고 다양한 본 발명의 태양들 중 하나 이상의 이해를 돕기 위해 단일 실시예, 도면, 또는 그의 설명에서 함께 그룹화된다는 것이 인식되어야 한다. 그러나, 본 개시의 이러한 방법은 임의의 청구항이 그러한 청구항에서 명백하게 인용되는 것보다 많은 특징부를 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서의 특정 실시예에서 예시되고/되거나 기술된 임의의 컴포넌트, 특징부, 또는 단계는 임의의 다른 실시예(들)에 적용되거나 그와 함께 사용될 수 있다. 또한, 컴포넌트, 특징부, 단계, 또는 컴포넌트, 특징부, 또는 단계의 그룹이 각각의 실시예에 필요하거나 필수적이지는 않다. 따라서, 본 명세서에서 개시되고 아래에 청구된 본 발명의 범주는 전술된 특정 실시예에 의해 제한되어야 하는 것이 아니라, 하기의 청구범위의 타당한 판독에 의해서만 결정되어야 하는 것으로 의도된다.

소정의 서수 용어(예컨대, "제1" 또는 "제2")는 참조의 용이함을 위해 제공될 수 있고 반드시 물리적 특성 또는 순서를 의미하지는 않는다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 구조물, 컴포넌트, 동작 등과 같은 요소를 변형시키는 데 사용되는 서수 용어(예컨대, "제1", "제2", "제3" 등)는 반드시 임의의 다른 요소에 대한 그러한 요소의 우선 순위 또는 순서를 나타내는 것이 아니라, 오히려 일반적으로 유사하거나 동일한 명칭을 갖는(그러나 서수 용어의 사용을 위한) 다른 요소로부터 그러한 요소를 구별할 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 부정 관사("a" 및 "an")는 "하나"보다는 "하나 이상"을 나타낼 수 있다. 또한, 상태 또는 이벤트에 "기초하여" 수행되는 동작은 또한 명시적으로 언급되지 않은 하나 이상의 다른 상태 또는 이벤트에 기초하여 수행될 수 있다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 용어(기술 및 과학 용어 포함)는 예시적인 실시예가 속하는 분야의 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 통상적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어가 관련 기술의 맥락에서의 그들의 의미와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 본 명세서에서 명확히 그렇게 정의되지 않는 한 이상화된 또는 과도하게 공식적인 의미로 해석되지 않아야 한다는 것이 또한 이해되어야 한다.

공간적으로 상대적인 용어 "외측", "내측", "상부", "하부", "아래", "위", "수직", "수평" 및 유사한 용어는 도면에 예시된 바와 같이 하나의 요소 또는 컴포넌트와 다른 요소 또는 컴포넌트 사이의 관계를 기술하기 위한 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 사용 또는 동작 시에 장치의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시된 장치가 뒤집힌 경우, 다른 장치 "아래" 또는 "밑"에 위치된 장치는 다른 장치 "위"에 배치될 수 있다. 따라서, 예시적인 용어 "아래"는 하부 및 상부 위치 둘 모두를 포함할 수 있다. 장치는 또한 다른 방향으로 배향될 수 있고, 따라서 공간적으로 상대적인 용어는 배향에 따라 상이하게 해석될 수 있다.

달리 명시적으로 언급되지 않는 한, "더 적은", "더 많은", "더 큰" 등과 같은 비교적인 및/또는 정량적인 용어는 균등의 개념을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, "더 적은"은 가장 엄격한 수학적 의미에서 "더 적은"뿐만 아니라, "더 적거나 같은"을 의미할 수 있다

Claims (30)

1. 고착 바스켓 상태(stuck basket condition)를 검출하는 방법으로서,
   바스켓 장치가 작업 채널 내에 적어도 부분적으로 배치된 내시경을 환자의 해부학적 공동 내에서 후퇴시키는 단계;
   상기 바스켓 장치 또는 상기 내시경 중 적어도 하나와 연관된 힘 판독치가 임계치를 초과하는 것으로 결정하는 단계; 및
   상기 힘 판독치가 상기 사전결정된 임계치를 초과한다는 상기 결정에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 바스켓 장치가 고착 상태에 있는 것으로 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 바스켓 장치를 축방향으로 디더링하는(dithering) 단계를 추가로 포함하고, 상기 바스켓 장치 또는 상기 내시경 중 상기 적어도 하나와 연관된 상기 힘 판독치가 상기 사전결정된 임계치를 초과하는 것으로 결정하는 상기 단계는 상기 바스켓 장치를 디더링하는 동안 수행되는, 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 환자의 요로를 통해 상기 내시경으로 상기 해부학적 공동에 접근하는 단계;
   상기 내시경의 상기 작업 채널로부터 상기 바스켓 장치를 전진시키는 단계;
   상기 해부학적 공동 내에 배치된 물체를 상기 바스켓 장치로 포획하는 단계;
   상기 바스켓 장치 및 상기 내시경 중 상기 적어도 하나가 위험 구역(hazard zone)에 진입한 것으로 결정하는 단계; 및
   상기 바스켓 장치 또는 상기 내시경 중 상기 적어도 하나가 상기 위험 구역에 진입한 것으로 결정하는 상기 단계에 응답하여, 상기 바스켓 장치의 상기 축방향 디더링을 개시하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 바스켓 장치 또는 상기 내시경 중 상기 적어도 하나가 상기 위험 구역에 진입한 것으로 결정하는 상기 단계는 상기 내시경 또는 상기 바스켓 장치 중 하나 이상을 작동시키도록 구성된 하나 이상의 로봇 액추에이터들(robotic actuators)에 의해 생성된 로봇 액추에이터 데이터에 적어도 부분적으로 기초하는, 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 바스켓 장치 또는 상기 내시경 중 상기 적어도 하나가 상기 위험 구역에 진입한 것으로 결정하는 상기 단계는 상기 내시경 또는 상기 바스켓 장치 중 하나 이상과 연관된 위치 센서 데이터에 적어도 부분적으로 기초하는, 방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 위험 구역은 상기 환자의 신장의 요관신우 접합부(ureteropelvic junction)를 포함하는, 방법.
7. 제2항에 있어서, 상기 바스켓 장치의 상기 디더링은 상기 내시경의 원위 단부에 대한 것인, 방법.
8. 제2항에 있어서, 상기 바스켓의 상기 디더링은 상기 내시경을 디더링하는 것을 포함하는, 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 바스켓 장치의 상기 결정된 고착 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 내시경의 후퇴 속도를 감소시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 힘 판독치는 상기 바스켓 장치의 시스(sheath)의 근위 부분에서 겪는 축방향 힘을 나타내는, 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 힘 판독치는 상기 바스켓 장치의 하나 이상의 타인들(tines) 상의 축방향 힘을 나타내는, 방법.
12. 제1항에 있어서, 상기 힘 판독치는 상기 내시경의 근위 부분에서 겪는 축방향 힘을 나타내는, 방법.
13. 제1항에 있어서,
    상기 바스켓 장치와 연관된 개방 축 또는 삽입 축 중 적어도 하나와 연관된 하드 스톱 힘 판독치(hard stop force reading)를 검출하는 단계; 및
    상기 하드 스톱 힘 판독치에 응답하여 상기 개방 축 또는 상기 삽입 축 중 상기 적어도 하나를 사전결정된 거리로 전방으로 구동하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
14. 로봇 시스템으로서,
    하나 이상의 로봇 아암들(robotic arms);
    상기 하나 이상의 로봇 아암들 중 각각의 로봇 아암들에 결합된 하나 이상의 기구 조작기들(instrument manipulators);
    상기 하나 이상의 기구 조작기들 중 적어도 하나와 연관된 하나 이상의 액추에이터들로서, 내시경, 상기 내시경 내에 적어도 부분적으로 배치된 바스켓 장치의 시스, 또는 상기 바스켓 장치의 타인들 중 적어도 하나의 축방향 이동을 유발하도록 구성된, 상기 하나 이상의 액추에이터들;
    상기 하나 이상의 기구 조작기들과 연관된 하나 이상의 센서들로서, 상기 하나 이상의 액추에이터들이 겪는 힘을 나타내는 신호들을 생성하도록 구성된, 상기 하나 이상의 센서들; 및
    상기 하나 이상의 기구 조작기들 및 상기 하나 이상의 센서들에 통신가능하게 결합된 제어 회로로서,
    상기 바스켓 장치가 디더링 모션(dithering motion)으로 전진 및 후퇴하게 하고;
    상기 바스켓 장치가 상기 디더링 모션으로 이동하고 있는 동안, 상기 하나 이상의 액추에이터들이 겪는 상기 힘을 나타내는 상기 신호들을 상기 하나 이상의 센서들로부터 수신하고;
    상기 힘이 사전결정된 임계치보다 큰 것으로 결정하고;
    상기 힘이 상기 사전결정된 임계치보다 크다는 상기 결정에 응답하여 응답 동작을 실행하도록 구성된, 상기 제어 회로를 포함하는, 로봇 시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 응답 동작은 상기 바스켓 장치가 고착 상태에 있음을 나타내는 경고를 사용자에게 제공하는 것을 포함하는, 로봇 시스템.
16. 제14항에 있어서, 상기 응답 동작은 상기 내시경의 후퇴 속도를 감소시키는 것을 포함하는, 로봇 시스템.
17. 제14항에 있어서, 상기 응답 동작은 상기 내시경의 후퇴를 중단하는 것을 포함하는, 로봇 시스템.
18. 제14항에 있어서, 상기 하나 이상의 액추에이터들은 하나 이상의 바스켓 시스 액추에이터들을 포함하는, 로봇 시스템.
19. 제14항에 있어서, 상기 하나 이상의 액추에이터들은 하나 이상의 바스켓 타인 액추에이터들을 포함하는, 로봇 시스템.
20. 제14항에 있어서, 상기 하나 이상의 액추에이터들은 하나 이상의 내시경 액추에이터들을 포함하는, 로봇 시스템.
21. 제14항에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 바스켓 장치와 연관된 개방 축 또는 삽입 축 중 적어도 하나와 연관된 하드 스톱 힘 판독치를 검출하고;
    상기 하드 스톱 힘 판독치에 응답하여 상기 개방 축 또는 상기 삽입 축 중 상기 적어도 하나를 상기 하나 이상의 액추에이터들 중 적어도 하나를 사용하여 전방으로 구동하도록 추가로 구성되는, 로봇 시스템.
22. 의료 기구에 대한 고착 상태를 검출하는 방법으로서,
    의료 기구가 디더링 모션으로 후퇴되는 동안, 상기 의료 기구의 컴포넌트 상의 힘이 사전결정된 힘 임계치보다 큰 것으로 결정하는 단계;
    상기 힘이 상기 사전결정된 임계치보다 크다는 상기 결정에 응답하여, 타이머를 개시하는 단계;
    상기 타이머가 사전결정된 시간 임계치를 지난 것으로 결정하는 단계; 및
    상기 타이머가 상기 사전결정된 시간 임계치를 지났다는 상기 결정에 응답하여, 응답 동작을 개시하는 단계를 포함하는, 방법.
23. 제22항에 있어서, 상기 응답 동작은 상기 의료 기구가 고착 상태에 있음을 나타내는 경고를 발생시키는 것을 포함하는, 방법.
24. 제22항에 있어서, 상기 응답 동작은 상기 의료 기구의 후퇴를 중단하는 것을 포함하는, 방법.
25. 제22항에 있어서, 상기 의료 기구의 일부분이 고착 위험 구역 내에 위치된다는 결정에 응답하여 상기 의료 기구의 하나 이상의 컴포넌트들의 디더링을 개시하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
26. 제25항에 있어서, 상기 의료 기구가 적어도 부분적으로 배치되는 시스의 원위 단부의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 고착 위험 구역을 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
27. 컴퓨팅 장치로서,
    로봇 시스템 인터페이스(robotic system interface); 및
    상기 로봇 시스템 인터페이스에 통신가능하게 결합되고 하나 이상의 프로세서들 및 하나 이상의 데이터 저장 장치들을 포함하는 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는,
    바스켓 장치가, 상기 바스켓 장치가 적어도 부분적으로 배치되는 내시경의 작업 채널에 대해 디더링되게 하고;
    상기 바스켓 장치가 디더링되는 동안, 상기 바스켓 장치의 하나 이상의 컴포넌트들이 겪는 힘이 상기 바스켓 장치의 고착 상태를 나타내는 것으로 결정하도록 구성되는, 컴퓨팅 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 힘이 상기 고착 상태를 나타낸다는 상기 결정은 상기 내시경을 구동하는 사용자의 구동 거동 및 상기 바스켓 장치에 의해 포획된 물체의 크기를 나타내는 데이터 중 하나 이상에 기초하는, 컴퓨팅 장치.
29. 제27항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 바스켓 장치 및 상기 내시경이 접근 시스 내에서 후퇴되었다는 결정에 응답하여 상기 바스켓의 디더링을 불능화하도록 추가로 구성되는, 컴퓨팅 장치.
30. 제27항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 고착 상태에 응답하여 상기 내시경의 모션을 중단하도록 추가로 구성되는, 컴퓨팅 장치.

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