KR20230127288A - 카테터 팁 - Google Patents
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Abstract
흡인 카테터가 세장형 샤프트 및 샤프트에 결합되고 샤프트의 적어도 원위 부분의 작동을 제어하도록 구성된 기구 기부를 포함할 수 있다. 샤프트는 표적 부위에 흡인을 제공하기 위해, 예컨대 환자로부터 물체를 제거하기 위해, 흡인 시스템에 결합하도록 구성된 루멘을 포함할 수 있다. 샤프트의 원위 단부 부분의 적어도 일부분은 특정 크기보다 큰 물체가 진입하는 것을 방지하기 위해 샤프트의 나머지 부분의 내경보다 작은 내경을 포함할 수 있다.
Description
관련 출원(들)
본 출원은, 그 개시가 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2020년 12월 31일자로 출원되고 발명의 명칭이 카테터 팁(CATHETER TIP)인 미국 가출원 제63/132,885호에 대한 우선권을 주장한다.
다양한 의료 절차는 환자 내의 표적 해부학적 부위에 접근하기 위한 하나 이상의 의료 장치의 사용을 수반한다. 일부 경우에, 절차와 관련하여 부위에 접근할 때 소정 장치의 부적절한 사용은 환자의 건강, 의료 장치(들)의 무결성, 및/또는 절차의 효능에 악영향을 줄 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시는 세장형 샤프트(elongate shaft) 및 세장형 샤프트에 결합되고 세장형 샤프트의 작동을 제어하도록 구성되는 기구 기부(instrument base)를 포함하는 카테터(catheter)에 관한 것이다. 세장형 샤프트는 원위 섹션, 중간 섹션, 근위 섹션, 및 루멘(lumen)을 포함한다. 중간 섹션은 제1 내경을 포함하고, 원위 섹션의 적어도 일부분은 제1 내경보다 작은 제2 내경을 포함한다. 루멘은 루멘을 통해 표적 부위에 흡인(aspiration)을 제공하기 위해 흡인 시스템에 결합하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 제1 내경에 대한 제2 내경의 비가 .5 내지 .9의 범위 내에 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제2 내경을 포함하는 원위 섹션의 적어도 일부분의 길이방향 길이가 제2 내경보다 작다.
일부 실시예에서, 카테터는 세장형 샤프트의 원위 섹션에 결합되는 세장형 이동 부재를 추가로 포함한다. 기구 기부는 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 세장형 이동 부재를 조작하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 세장형 샤프트의 원위 섹션은 제1 부분 및 제1 부분의 원위에 있는 제2 부분을 포함한다. 제1 부분은 제2 내경을 포함할 수 있다. 제2 부분은 제2 내경보다 큰 제3 내경을 포함할 수 있다. 예에서, 제1 부분의 길이방향 길이가 제2 내경보다 작다. 또한, 예에서, 카테터는 세장형 샤프트 내의 벽 루멘(wall lumen) 내에 활주가능하게 배치되는 세장형 이동 부재를 추가로 포함한다. 세장형 이동 부재는 제1 부분에 결합될 수 있다. 기구 기부는 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 세장형 이동 부재를 조작하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 세장형 샤프트의 원위 섹션은 세장형 샤프트의 중간 섹션에 제거가능하게 결합된다.
일부 구현예에서, 본 개시는 흡인 시스템에 결합하도록 구성되는 세장형 샤프트 및 세장형 샤프트에 결합되고 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 세장형 샤프트를 조작하도록 구성되는 기구 손잡이를 포함하는 흡인 카테터에 관한 것이다. 세장형 샤프트는 근위 부분, 중앙 부분, 팁 부분(tip portion), 및 근위 부분으로부터 팁 부분까지 연장되는 루멘을 포함한다. 중앙 부분은 팁 부분의 제2 내경보다 큰 제1 내경을 포함한다. 팁 부분은 환자 내에 잔해물을 제거가능하게 수용하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 팁 부분은 카운터보어(counterbore) 또는 카운터싱크(countersink) 중 적어도 하나를 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 팁 부분의 길이가 팁 부분의 제2 내경보다 작다. 또한, 일부 실시예에서, 중앙 부분의 제1 내경에 대한 팁 부분의 제2 내경의 비가 .5 내지 .9의 범위 내에 있다.
일부 실시예에서, 흡인 카테터는 세장형 샤프트 내의 와이어 루멘(wire lumen) 내에 활주가능하게 배치되는 당김 와이어(pull wire)를 추가로 포함한다. 당김 와이어는 팁 부분에 결합된다. 기구 손잡이는 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 당김 와이어를 조작하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 팁 부분은 제1 부분 및 제1 부분의 원위에 있는 제2 부분을 포함한다. 제1 부분은 제2 내경을 포함할 수 있다. 제2 부분은 제2 내경보다 큰 제3 내경을 포함할 수 있다. 예에서, 제1 부분의 길이가 제2 내경보다 작다. 또한, 예에서, 흡인 카테터는 세장형 샤프트 내의 와이어 루멘 내에 활주가능하게 배치되는 당김 와이어를 추가로 포함한다. 당김 와이어는 제1 부분에 결합될 수 있다. 기구 손잡이는 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 당김 와이어를 조작하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 팁 부분은 중앙 부분에 제거가능하게 결합된다.
일부 구현예에서, 본 개시는 세장형 샤프트 및 세장형 샤프트에 결합되고 세장형 샤프트의 작동을 제어하도록 구성되는 기구 손잡이를 포함하는 카테터에 관한 것이다. 세장형 샤프트는 제1 섹션, 제1 섹션의 원위에 있는 제2 섹션, 및 루멘을 포함한다. 제1 섹션은 제1 내경을 포함하고, 제2 섹션의 적어도 일부분은 제1 내경보다 작은 제2 내경을 포함한다. 세장형 샤프트는 루멘을 통해 표적 부위에 흡인을 제공하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 제1 내경에 대한 제2 내경의 비가 .5 내지 .9의 범위 내에 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제2 섹션의 길이방향 길이가 제2 내경보다 작다. 또한, 일부 실시예에서, 카테터는 제2 섹션에 결합되는 세장형 이동 부재를 추가로 포함한다. 기구 손잡이는 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 세장형 이동 부재를 조작하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 세장형 샤프트의 제2 섹션은 제1 부분 및 제1 부분의 원위에 있는 제2 부분을 포함한다. 제1 부분은 제2 내경을 포함할 수 있고, 제2 부분은 제2 내경보다 큰 제3 내경을 포함할 수 있다. 예에서, 제1 부분의 길이가 제2 내경보다 작다. 또한, 예에서, 카테터는 세장형 샤프트 내의 벽 루멘 내에 활주가능하게 배치되는 세장형 이동 부재를 추가로 포함한다. 세장형 이동 부재는 제1 부분에 결합될 수 있다. 기구 손잡이는 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 세장형 이동 부재를 조작하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 세장형 샤프트의 제2 섹션은 하나 이상의 배향 마킹들(orientation markings)을 포함한다.
일부 구현예에서, 본 개시는 근위 부분, 중앙 부분, 팁 부분, 및 근위 부분으로부터 팁 부분까지 연장되는 제1 루멘을 포함하는 세장형 샤프트를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 중앙 부분은 팁 부분의 제2 내경보다 큰 제1 내경을 포함한다. 제1 루멘은 제1 루멘을 통해 표적 부위에 흡인을 제공하기 위해 흡인 시스템에 결합하도록 구성된다. 시스템은 세장형 샤프트 내의 제2 루멘 내에 활주가능하게 배치되는 세장형 이동 부재를 추가로 포함한다. 세장형 이동 부재는 팁 부분에 결합되고 세장형 샤프트의 작동을 제어하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 제1 내경에 대한 제2 내경의 비가 .5 내지 .9의 범위 내에 있다. 또한, 일부 실시예에서, 팁 부분의 길이가 제2 내경보다 작다.
일부 실시예에서, 팁 부분은 제1 섹션 및 제1 섹션의 원위에 있는 제2 섹션을 포함한다. 제1 섹션은 제2 내경을 포함할 수 있고, 제2 섹션은 제2 내경보다 큰 제3 내경을 포함할 수 있다. 예에서, 제1 섹션의 길이방향 길이가 제2 내경보다 작다.
일부 실시예에서, 팁 부분은 2 MPa·m1/2 이상의 파괴 인성(fracture toughness)을 갖는다. 또한, 일부 실시예에서, 팁 부분은 스테인리스강, 티타늄, 텅스텐, 알루미늄 합금, 철 합금, 강 합금, 티타늄 합금, 또는 텅스텐 합금 중 적어도 하나를 포함한다.
본 개시를 요약하기 위해, 소정 태양, 이점 및 특징이 기술된다. 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 개시의 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, 진단 및/또는 치료 요관경술 절차를 위해 배열된 예시적인 로봇 의료 시스템을 예시한 도면.
도 2는 하나 이상의 실시예에 따른, 진단 및/또는 치료 기관지경술 절차를 위해 배열된 예시적인 로봇 의료 시스템을 예시한 도면.
도 3은 하나 이상의 실시예에 따른, 예시적인 테이블-기반 로봇 시스템을 예시한 도면.
도 4는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1 내지 도 3의 의료 시스템들 중 임의의 것에서 구현될 수 있는 예시적인 의료 시스템 컴포넌트를 예시한 도면.
도 5는 하나 이상의 실시예에 따른, 환자의 신장 내에 배치된 예시적인 카테터를 예시한 도면.
도 6은 하나 이상의 실시예에 따른, 샤프트 및 손잡이를 포함하는 예시적인 카테터를 예시한 도면.
도 7a는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 6으로부터의 카테터의 샤프트의 측면도를 예시한 도면.
도 7b는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 6으로부터의 카테터의 샤프트의 단면도를 예시한 도면.
도 8은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 6으로부터의 카테터의 샤프트의 사시도를 예시한 도면.
도 9a 및 도 9b는 하나 이상의 실시예에 따른, 세장형 이동 부재가 루프 구조물(loop structure)을 사용하여 원위 단부 부분에 부착되는 예에서, 도 6으로부터의 샤프트의 원위 단부 부분의 사시도를 예시한 도면.
도 10a 및 도 10b는 하나 이상의 실시예에 따른, 세장형 이동 부재가 원위 단부 부분에 개별적으로 부착되는 다른 예에서, 도 6으로부터의 샤프트의 원위 단부 부분의 사시도를 예시한 도면.
도 11은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 6으로부터의 샤프트의 예시적인 필터 구조물(filter structure)의 분해도를 예시한 도면.
도 12a는 하나 이상의 실시예에 따른, 예시적인 필터 구조물의 정면도를 예시한 도면.
도 12b는 하나 이상의 실시예에 따른, 예시적인 필터 구조물의 배면도를 예시한 도면.
도 13-1은 하나 이상의 실시예에 따른, 카테터의 샤프트의 예시적인 원위 단부 부분의 단면도를 예시한 도면.
도 13-2는 하나 이상의 실시예에 따른, 카테터의 샤프트의 다른 예시적인 원위 단부 부분의 단면도를 예시한 도면.
도 14a는 하나 이상의 실시예에 따른, 샤프트의 팁 구조물 상의, 일부 예에서 구현될 수 있는 하나 이상의 마킹의 사시도를 예시한 도면.
도 14b는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 14a로부터의 하나 이상의 마킹의 정면도를 예시한 도면.
도 1은 하나 이상의 실시예에 따른, 진단 및/또는 치료 요관경술 절차를 위해 배열된 예시적인 로봇 의료 시스템을 예시한 도면.
도 2는 하나 이상의 실시예에 따른, 진단 및/또는 치료 기관지경술 절차를 위해 배열된 예시적인 로봇 의료 시스템을 예시한 도면.
도 3은 하나 이상의 실시예에 따른, 예시적인 테이블-기반 로봇 시스템을 예시한 도면.
도 4는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1 내지 도 3의 의료 시스템들 중 임의의 것에서 구현될 수 있는 예시적인 의료 시스템 컴포넌트를 예시한 도면.
도 5는 하나 이상의 실시예에 따른, 환자의 신장 내에 배치된 예시적인 카테터를 예시한 도면.
도 6은 하나 이상의 실시예에 따른, 샤프트 및 손잡이를 포함하는 예시적인 카테터를 예시한 도면.
도 7a는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 6으로부터의 카테터의 샤프트의 측면도를 예시한 도면.
도 7b는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 6으로부터의 카테터의 샤프트의 단면도를 예시한 도면.
도 8은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 6으로부터의 카테터의 샤프트의 사시도를 예시한 도면.
도 9a 및 도 9b는 하나 이상의 실시예에 따른, 세장형 이동 부재가 루프 구조물(loop structure)을 사용하여 원위 단부 부분에 부착되는 예에서, 도 6으로부터의 샤프트의 원위 단부 부분의 사시도를 예시한 도면.
도 10a 및 도 10b는 하나 이상의 실시예에 따른, 세장형 이동 부재가 원위 단부 부분에 개별적으로 부착되는 다른 예에서, 도 6으로부터의 샤프트의 원위 단부 부분의 사시도를 예시한 도면.
도 11은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 6으로부터의 샤프트의 예시적인 필터 구조물(filter structure)의 분해도를 예시한 도면.
도 12a는 하나 이상의 실시예에 따른, 예시적인 필터 구조물의 정면도를 예시한 도면.
도 12b는 하나 이상의 실시예에 따른, 예시적인 필터 구조물의 배면도를 예시한 도면.
도 13-1은 하나 이상의 실시예에 따른, 카테터의 샤프트의 예시적인 원위 단부 부분의 단면도를 예시한 도면.
도 13-2는 하나 이상의 실시예에 따른, 카테터의 샤프트의 다른 예시적인 원위 단부 부분의 단면도를 예시한 도면.
도 14a는 하나 이상의 실시예에 따른, 샤프트의 팁 구조물 상의, 일부 예에서 구현될 수 있는 하나 이상의 마킹의 사시도를 예시한 도면.
도 14b는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 14a로부터의 하나 이상의 마킹의 정면도를 예시한 도면.
본 명세서에 제공된 표제는 단지 편의를 위한 것이고, 본 개시의 범주 또는 의미에 반드시 영향을 주는 것은 아니다. 소정의 실시예 및 예가 아래에 개시되지만, 발명 요지는 구체적으로 개시된 실시예를 넘어 다른 대안적인 실시예 및/또는 사용으로 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 암시하는 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.
소정의 공간적으로 상대적인 용어, 예컨대 "외부", "내부", "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 사용된다는 것이 이해되어야 한다. 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. 위에서 열거된 것을 포함하는 공간적으로 상대적인 용어는 참조된 도면의 각각의 예시된 배향에 대해 이해될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
소정 도면 부호는 하나 이상의 측면에서 유사한 특징을 갖는 장치, 컴포넌트, 시스템, 특징부, 및/또는 모듈에 대해 편의상 본 개시의 도면 세트의 상이한 도면에 걸쳐 재사용된다. 그러나, 본 명세서에 개시된 실시예들 중 임의의 것과 관련하여, 도면에서 공통 도면 부호의 재사용은 반드시 그러한 특징부, 장치, 컴포넌트, 또는 모듈이 동일하거나 유사하다는 것을 나타내지는 않는다. 오히려, 당업자는 공통 도면 부호의 사용이 참조된 발명 요지 사이의 유사성을 암시할 수 있는 정도에 대해 문맥에 의해 알 수 있다. 특정 도면의 설명과 관련하여 특정 도면 부호의 사용은 그러한 특정 도면에서 식별된 장치, 컴포넌트, 태양, 특징부, 모듈, 또는 시스템에 관련되고, 다른 도면에서 동일한 도면 부호에 의해 식별된 임의의 장치, 컴포넌트, 태양, 특징부, 모듈, 또는 시스템에 반드시 관련되지는 않는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 공통 도면 부호로 식별된 별개의 도면의 태양은 특성을 공유하거나 서로 완전히 독립적인 것으로 해석될 수 있다.
본 개시는 흡인/관주 카테터/장치에 관한 것이다. 본 개시에 관련된 경피-접근 장치 및 다른 의료 장치와 관련하여, 용어 "장치"는 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 사용되고, 임의의 유형의 도구, 기구, 조립체, 시스템, 장치, 컴포넌트 등을 지칭할 수 있다. 본 명세서의 일부 상황에서, 용어 "기구"는 용어 "장치"와 실질적으로 상호교환가능하게 사용될 수 있다
본 개시의 소정 태양이 신장, 비뇨기과학, 및/또는 신장학 절차, 예컨대 신장 결석 제거/치료 절차의 상황에서 본 명세서에 상세히 기술되지만, 그러한 상황은 편의상 제공되고, 본 명세서에 개시된 개념은 임의의 적합한 의료 절차, 예컨대 기관지경술에 적용가능하다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 언급된 바와 같이, 신장/비뇨기 해부학적 구조 및 연관된 의학적 문제 및 절차의 설명은 본 명세서에 개시된 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.
관찰, 의학적 치료(예컨대, 배출 요법), 비-침습 치료(예컨대, 체외 충격파 쇄석술(extracorporeal shock wave lithotripsy, ESWL)), 최소-침습 또는 수술 치료(예컨대, 요관경술 및 경피 신절석술(percutaneous nephrolithotomy, "PCNL")) 등을 포함하는 몇몇 방법이 신장 결석이 있는 환자를 치료하는 데 사용될 수 있다. 일부 접근법(예컨대, 요관경술 및 PCNL)에서, 의사는 결석에 대한 접근을 달성하고, 결석은 더 작은 조각 또는 파편으로 부서지고, 비교적 작은 결석 파편/미립자는 바스켓팅 장치(basketing device) 및/또는 흡인을 사용하여 신장으로부터 추출된다.
요관경술 절차에서, 의사는 방광 및 요관으로부터 요로 결석을 제거하기 위해 요관경을 요도를 통해 요로 내로 삽입할 수 있다. 전형적으로, 요관경은 그의 원위 단부에서 요로의 시각화를 가능하게 하도록 구성된 이미징 장치를 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 한 명의 의사/전문가가 쇄석술 장치(들)를 제어할 수 있다.
비교적 큰 결석을 제거하는 데 사용될 수 있는 PCNL 절차에서, 의사는 결석(들)을 부수고 그리고/또는 제거하기 위해 치료 부위에 대한 접근을 제공하도록 피부(즉, 경피적으로) 및 개재 조직을 통해 신장경을 삽입할 수 있다. PCNL 절차 동안, 치료 부위 및/또는 시야로부터 결석 분진, 작은 파편, 및/또는 혈전을 제거하게 하기 위해 유체가 적용될 수 있다. 일부 경우에, 비교적 직선형인 그리고/또는 강성인 신장경이 사용되고, 여기서 의사는 환자의 신체에 대해 장치를 밀어/레버리징하여(leveraging) 신장(예컨대, 신배(calyx)) 내의 적절한 위치에 신장경의 팁을 위치시킨다. 이러한 이동은 환자에게 유해할 수 있다(예컨대, 조직 손상을 유발함).
아래에서 더 상세히 논의되는 것들 중 하나 이상과 같은 다른 절차에서, 의사는 신장 결석을 제거하기 위해 경피 및/또는 직접 접근 경로를 통해 다수의 기구를 사용할 수 있다. 예를 들어, 의사는 환자의 요도를 통해 신장 내의 표적 부위로 스코프(scope)를 내비게이팅하고, 카테터 장치를 환자의 피부를 통해 표적 부위 내로 삽입할 수 있다. 의사는 신장 결석을 파편화하고 환자로부터 파편을 추출하기 위해 스코프 및 카테터 장치를 협력적으로 사용할 수 있다.
(위에서 언급된 절차 또는 다른 절차에서) 신장 결석을 제거하기 위해 장치를 사용하는 일부 경우에, 결석 파편이 비교적 크고 장치 내에 고착될 수 있다. 예를 들어, 결석을 조각으로 파편화할 때, 결석 조각이 제거 장치의 전체 샤프트/튜브를 통과하기에는 여전히 너무 클 수 있다. 또한, (장방형 또는 다른 형상을 갖는) 결석 조각이 초기에 샤프트/튜브 내로 이동하도록 적절한 배향으로 위치되지만, 배향이 변경될 때 샤프트/튜브 내에서 막히게 될 수 있다. 어느 경우에서도, 의료 장치 내에서 막히게 되는 결석/결석 파편이, 예컨대 다른 결석 조각이 제거되는 것을 방해하고, 의료 장치를 손상시키는 등에 의해, 의료 장치의 무결성 및/또는 절차의 효능에 악영향을 줄 수 있다.
본 개시는 의료 절차를 수행하기 위해 표적 부위로 내비게이팅하고/하거나 표적 부위를 흡인/관주하기 위한 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 세장형 샤프트 및 샤프트에 결합되고 (샤프트의 적어도 원위 부분에서의) 샤프트의 작동을 제어하도록 구성된 손잡이/기부를 포함하는 카테터가 구현될 수 있다. 샤프트는 표적 부위에 흡인/관주를 제공하기 위해, 예컨대 환자로부터 물체를 제거하기 위해, 흡인/관주 시스템에 결합하도록 구성된 루멘을 포함할 수 있다. 카테터의 손잡이/기부는 샤프트의 원위 부분을 관절운동시키기 위해 로봇으로 그리고/또는 수동으로 제어될 수 있고, 따라서 카테터는 환자의 해부학적 구조 내에서 내비게이팅될 수 있다. 예를 들어, 카테터는 샤프트의 원위 부분 및 카테터의 손잡이 내의 하나 이상의 조작 컴포넌트에 결합되는 다수의 당김 와이어 또는 다른 세장형 이동 부재를 포함할 수 있다. 당김 와이어/세장형 이동 부재는 샤프트의 원위 부분의 이동을 제어하기 위해 (손잡이를 사용하여) 조작될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 카테터의 손잡이는 카테터의 원위 부분의 이동을 제어하도록, 예컨대 카테터의 팁을 삽입/후퇴/롤링시키도록(roll) 이동될 수 있다.
일부 예에서, 카테터의 원위 부분은 특정 크기보다 큰 물체가 카테터의 샤프트에 진입하는 것을 방지하기 위한 필터 섹션을 포함한다. 예를 들어, 카테터의 샤프트는 근위 부분, 중앙 부분, 원위 팁 부분, 및 근위 부분으로부터 팁 부분까지 연장되는 루멘을 포함할 수 있다. 중앙 부분은 물체가 샤프트의 중앙 부분에 진입하는 것을 방지하기 위해 원위 팁 부분의 제2 내경보다 큰 제1 내경을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 원위 팁 부분은 특정 크기보다 큰 물체가 카테터의 샤프트 내로 진입하는 것을 추가로 방지하기 위해 원위 팁 부분의 제2 내경보다 작은 길이를 갖는다. 이는 또한 소정의 장방형-형상의 물체가 샤프트로 통과하는 것을 방지할 수 있다. 일부 구현예에서, 원위 팁 부분은 더 작은 내경(즉, 물체를 필터링하기 위한 제2 내경)을 갖는 제어 섹션(control section) 및 더 큰 내경을 갖는, 제어 섹션의 원위에 위치된 카운터보어/카운터싱크 섹션을 포함한다. 이는, 예컨대 다른 기구(예컨대, 레이저, 초음파 파편화 장치, 쇄석기(lithotripter) 장치 등)가 결석을 조각으로 파편화하는 동안 비교적 고정된 위치에 신장 결석을 유지하기 위해, 물체가 샤프트로 통과하지 않고서 카테터에 의해 보유되도록 허용할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 명세서에서 논의되는 기법 및 장치는 환자의 해부학적 구조에 대한 손상 및/또는 제거 장치에 대한 손상을 방지하는 효율적인 방식으로 물체가 환자로부터 물체가 제거될 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 논의되는 관절운동가능한 카테터 구조물은 의사가 (예컨대, 카테터의 손잡이/기부 내의 하나 이상의 요소를 제어함으로써) 전체 카테터를 이동시키지 않고서 카테터의 원위 부분을 환자 내에서 내비게이팅할 수 있게 할 수 있다. 대조적으로, 일부 신장경술 절차는 신장경의 팁을 환자 내에서 적절한 위치에 배치하기 위해 의사가 신장경의 근위 부분을 레버리징할 것을 필요로 하여, 환자의 해부학적 구조에 대한 손상을 야기한다. 또한, 본 명세서에서 논의되는 기법 및 장치는 원하지 않는 물체가 장치 내로 진입하는 것을 방지하기 위한 필터링 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 카테터의 원위 부분이, 원하지 않는 크기의 물체가 카테터의 샤프트의 나머지 부분에 진입하는 것을 방지하기 위해 특정 내경 및/또는 길이를 갖는 필터 섹션을 포함할 수 있다. 또한, 카테터의 원위 부분은, 예컨대 다른 장치가 물체를 처리하는 동안, 물체를 보유하기 위한 카운터보어/카운터싱크 섹션을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 논의되는 기법은 로봇-보조식 의료 절차를 구현하고, 여기서 로봇 도구는 의사가 표적 해부학적 부위에 대한 내시경 및/또는 경피 접근 및/또는 치료를 수행할 수 있게 한다. 예를 들어, 로봇 도구는 환자 내의 표적 부위에 접근하고/하거나 표적 부위에서 치료를 수행하기 위해, 스코프, 카테터, 또는 다른 기구와 같은 하나 이상의 의료 기구와 맞물리고 그리고/또는 그들을 제어할 수 있다. 일부 경우에, 로봇 도구는 의사에 의해 안내/제어된다. 다른 경우에, 로봇 도구는 자동 또는 반-자동 방식으로 동작한다. 일부 기법이 로봇-보조식 의료 절차의 상황에서 논의되지만, 기법은 로봇 도구를 구현하지 않거나 비교적 적은 동작(예컨대, 임계 수 미만)에 대해 로봇 도구를 구현하는 절차와 같은, 다른 유형의 의료 절차에 적용가능할 수 있다. 예를 들어, 기법은 수동 동작식 의료 기구, 예컨대 의사에 의해 완전하게 제어되는 수동 카테터 및/또는 스코프가 구현되는 절차에 적용가능할 수 있다.
본 개시의 소정 태양은 신장, 비뇨기과학, 및/또는 신장학 절차, 예컨대 신장 결석 제거/치료 절차의 상황에서 본 명세서에 기술된다. 그러나, 그러한 상황은 편의상 제공되고, 본 명세서에 개시된 개념은 임의의 적합한 의료 절차에 적용가능하다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 하기 설명은 또한, 예를 들어 담낭 결석 제거, 폐(폐/경흉부) 종양 생검, 백내장 제거 등과 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 수술/의료 동작 또는 의료 절차에 적용가능하다. 그러나, 언급된 바와 같이, 신장/비뇨기 해부학적 구조 및 연관된 의학적 문제 및 절차의 설명은 본 명세서에 개시된 개념의 설명을 보조하기 위해 아래에 제시된다.
도 1은 하나 이상의 실시예에 따른, 진단 및/또는 치료 요관경술 절차를 위해 배열된 예시적인 로봇 의료 시스템(100)을 예시한다. 의료 시스템(100)은 환자(120)에게 절차를 수행하기 위해 하나 상의 의료 기구/장치와 맞물리고 그리고/또는 그들을 제어하도록 구성된 로봇 시스템(110)을 포함한다. 도 1의 예에서, 로봇 시스템(110)은 스코프(130) 및 카테터(140)에 결합한다. 그러나, 로봇 시스템(110)은 임의의 유형의 의료 기구에 결합할 수 있다. 의료 시스템(100)은 또한, 로봇 시스템(110) 및/또는 의사(160)와 인터페이싱하고, 절차에 관한 정보를 제공하고, 그리고/또는 다양한 다른 동작을 수행하도록 구성된 제어 시스템(150)을 포함한다. 예를 들어, 제어 시스템(150)은 의사(160)가 절차를 수행하는 것을 보조하기 위해 소정 정보를 제시하도록 구성된 디스플레이(들)(156)를 포함할 수 있다. 의료 시스템(100)은 또한, 예컨대 카테터(140), 스코프(130), 기구/장치(142), 및/또는 다른 기구/장치를 통해, 표적 부위에 흡인 및/또는 관주를 제공하도록 구성된 유체 관리 시스템(170)(때때로 "흡인 시스템(170)" 또는 "관주 시스템(170)"으로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 의료 시스템(100)은 환자(120)를 유지시키기 위한 테이블(180)(예컨대, 베드)을 포함할 수 있다. 다양한 동작이 의사(160)에 의해 수행되는 것으로 본 명세서에 기술된다. 이들 동작은 직접 의사(160)에 의해, 의사(160)의 지시를 받는 사용자, 다른 사용자(예컨대, 전문가), 이들의 조합, 및/또는 임의의 다른 사용자에 의해 수행될 수 있다. 의료 시스템(100)의 장치/컴포넌트는 절차의 유형, 절차의 단계, 사용자 선호도 등에 따라 다양한 방식으로 배열될 수 있다.
제어 시스템(150)은 일반적으로 의료 절차를 수행하기 위해 로봇 시스템(110)과 협력하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(150)은, 로봇 시스템(110)에 연결된 의료 기구를 제어하고, 의료 기구에 의해 캡처된 이미지(들)를 수신하는 등을 위해 무선 또는 유선 접속을 통해 로봇 시스템(110)과 통신할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(150)은 의사(160)가 스코프(130) 및/또는 카테터(140)를 환자(120) 내에서 내비게이팅하는 것을 보조하기 위해 스코프(130)(예컨대, 스코프(130)와 연관된 이미징 장치)로부터 이미지 데이터를 수신하고 이미지 데이터(및/또는 그로부터 생성된 표현)를 의사(160)에게 디스플레이할 수 있다. 의사(160)는 제어기와 같은 입력/출력(I/O) 장치를 통해 입력을 제공할 수 있고, 제어 시스템(150)은 로봇 시스템(110)에 연결된 스코프(130)/카테터(140)의 이동을 제어하기 위해 로봇 시스템(110)에 제어 신호를 송신할 수 있다. 스코프(130)/카테터(140)(및/또는 다른 의료 기구)는 관절운동하고, 롤링하는 등과 같이, 다양한 방식으로 이동하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 시스템(150)은 하나 이상의 전기 접속부를 통해 로봇 시스템(110)에 전력을 제공하고, 하나 이상의 광섬유 또는 다른 컴포넌트를 통해 로봇 시스템(110)에 광학계를 제공하는 등을 할 수 있다. 예에서, 제어 시스템(150)은 (로봇 시스템(110)을 통해 그리고/또는 의료 기구로부터 직접) 센서 데이터를 수신하기 위해 의료 기구와 통신할 수 있다. 센서 데이터는 의료 기구의 위치 및/또는 배향을 나타내거나 그들을 결정하는 데 사용될 수 있다. 또한, 예에서, 제어 시스템(150)은 테이블(180)과 통신하여 테이블(180)을 특정 배향으로 위치시키거나 달리 테이블(180)을 제어할 수 있다. 또한, 예에서, 제어 시스템(150)은 EM 필드 발생기(field generator)(예시되지 않음)와 통신하여 환자(120) 주위의 EM 필드의 발생을 제어할 수 있다.
로봇 시스템(110)은 의료 기구(들)/장치와 맞물리고 그리고/또는 그들을 제어하도록 구성된 하나 이상의 로봇 아암(112)을 포함할 수 있다. 각각의 로봇 아암(112)은 조인트(joint)에 결합된 다수의 아암 세그먼트(arm segment)를 포함할 수 있고, 이는 다중 이동도(degree of movement)를 제공할 수 있다. 로봇 아암(112)의 원위 단부(예컨대, 엔드 이펙터(end effector))가 기구/장치에 결합하도록 구성될 수 있다. 도 1의 예에서, 로봇 아암(112(A))은 카테터(140)의 손잡이(141)에 결합된다. 제2 로봇 아암(112(B))은 스코프-드라이버 기구 커플링/장치(131)에 결합되고, 이는 스코프(130)의 로봇 제어/전진을 용이하게 할 수 있다. 또한, 제3 로봇 아암(112(C))은 스코프(130)의 손잡이(132)에 결합되고, 이는 스코프(130) 및/또는 스코프(130)를 통해 전개될 수 있는 의료 기구, 예컨대 스코프(130)의 작업 채널을 통해 전개되는 기구의 전진 및/또는 동작을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 이러한 예에서, 제2 로봇 아암(112(B)) 및/또는 제3 로봇 아암(112(C))은 스코프(130)의 이동(예컨대, 관절운동, 롤 등)을 제어할 수 있다. 도 1에서 3개의 로봇 아암이 특정 의료 기구에 연결되지만, 로봇 시스템(110)은 임의의 유형의 의료 기구/장치에 연결되도록 구성된 임의의 수의 로봇 아암을 포함할 수 있다.
로봇 시스템(110)은 의료 시스템(100)의 임의의 컴포넌트에 통신가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 로봇 시스템(110)은 동작을 수행하기 위해, 예컨대 특정 방식으로 로봇 아암(112)을 제어하고, 의료 기구를 조작하는 등을 위해 제어 시스템(150)으로부터 제어 신호를 수신하도록 제어 시스템(150)에 통신가능하게 결합될 수 있다. 또한, 로봇 시스템(110)은 환자(120)의 내부 해부학적 구조를 묘사하는 이미지(이미지 데이터로도 지칭됨)를 스코프(130)로부터 수신하고/하거나 이미지를 제어 시스템(150)에 송신하도록 - 이는 이어서 디스플레이(들)(156) 상에 디스플레이될 수 있음 - 구성될 수 있다. 또한, 로봇 시스템(110)은 제어 시스템(150) 및/또는 유체 관리 시스템(170)과 같은, 의료 시스템(100)의 컴포넌트에, 그로부터 유체, 광학계, 전력, 데이터 등이 수신되도록 허용하는 방식으로 결합될 수 있다.
유체 관리 시스템(170)은 표적 부위에 대해 흡인 및/또는 관주를 제공/제어하도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 유체 관리 시스템(170)은 하나 이상의 유체 백(bag)/용기(171)를 보유하고/하거나 그에 대한/그로부터의 유체 유동을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 관주 라인(172)이 백들/용기들(171) 중 하나 이상에 그리고 경피-접근 장치/조립체(142)의 관주 포트에 결합될 수 있다. 관주 유체는 관주 라인(172) 및 경피-접근 장치/조립체(142)를 통해 표적 해부학적 구조에 제공될 수 있다. 유체 관리 시스템(170)은 디스플레이(173), 유동 제어 메커닉(flow control mechanics), 및/또는 소정의 연관된 제어 회로와 같은 소정의 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 유체 관리 카트(170)는 독립형 타워/카트를 포함할 수 있고, 그의 하나 이상의 측부에 매달린 하나 이상의 IV 백(171)을 가질 수 있다. 카트(170)는 흡인 유체가 흡인 채널/튜브(174)를 통해 수집 용기/카트리지 내로 당겨지게 할 수 있는 펌프를 포함할 수 있다. 흡인 채널/튜브(174)는 카테터(140) 내의 루멘을 통한 흡인을 용이하게 하도록 카테터 손잡이(141)에 결합될 수 있다.
예시된 시스템(100)에서, 경피-접근 장치(142)는 환자(120)의 신장(190)에 대한 경피 접근을 제공하도록 구현된다. 경피-접근 기구(142)는, 기구(142)의 원위 단부가 배치되는 표적 해부학적 구조에 기구 및/또는 유체가 그것을 통해 접근할 수 있는 하나 이상의 시스(sheath) 및/또는 샤프트를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 카테터(140)는 경피-접근 장치(142)를 통해 신장 해부학적 구조에 접근한다. 즉, 카테터(140)는 표적 부위에 접근하기 위해 기구(142) 내로 삽입된다.
다양한 예가 카테터(140) 및/또는 경피-접근 장치/조립체(142)를 통해 관주/흡인을 제공하는 상황에서 논의되지만, 관주 유체 및/또는 흡인은, 일부 경우에, 스코프(130)와 같은 다른 장치를 통해 치료 부위(예컨대, 신장)에 제공될 수 있다. 또한, 관주 및 흡인은 동일한 기구(들)를 통해 제공될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 기구들 중 하나 이상이 관주 및/또는 흡인 기능을 제공하는 경우, 기구들 중 하나 이상의 다른 것이 제거될 물체를 부수는 것과 같은 다른 기능에 사용될 수 있다.
의료 기구는 스코프(때때로 "내시경"으로 지칭됨), 카테터, 니들(needle), 가이드와이어(guidewire), 쇄석기, 바스켓 회수 장치(basket retrieval device), 겸자, 진공장치, 니들, 메스(scalpel), 이미징 프로브(imaging probe), 이미징 장치, 조오(jaw), 가위, 파지기, 니들 홀더, 미세 절개기, 스테이플 어플라이어(staple applier), 택커(tacker), 흡입/관주 도구, 클립 어플라이어(clip applier) 등과 같은 다양한 유형의 기구를 포함할 수 있다. 의료 기구는 직접 진입 기구, 경피 진입 기구, 및/또는 다른 유형의 기구를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서 의료 기구가 조향가능 장치인 반면, 다른 실시예에서 의료 기구가 비-조향가능 장치이다. 일부 실시예에서, 수술 도구는 니들, 메스, 가이드와이어 등과 같은, 인간 해부학적 구조를 통해 천공하거나 삽입되도록 구성된 장치를 지칭한다. 그러나, 수술 도구는 다른 유형의 의료 기구를 지칭할 수 있다.
용어 "스코프" 또는 "내시경"은, 이미지 생성, 관찰, 및/또는 캡처링 기능을 갖고(또는 작업 채널을 통해 전개되는 이미징 장치로 그러한 기능을 제공하도록 구성됨) 임의의 유형의 장기, 공동, 내강, 챔버, 및/또는 신체의 공간 내로 도입되도록 구성된 임의의 유형의 세장형 의료 기구를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 스코프(130)와 같은, 스코프 또는 내시경은 (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, 보어스코프(borescope) 등을 지칭할 수 있다. 스코프/내시경은, 일부 경우에, 강성 또는 가요성 튜브를 포함할 수 있고/있거나, 외부 시스, 카테터, 안내도관(introducer), 또는 다른 루멘-유형 장치 내에서 통과되도록 치수설정될 수 있거나, 그러한 장치 없이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프는 쇄석기, 바스켓팅 장치, 겸자, 레이저 장치, 이미징 장치 등과 같은 추가 도구/의료 기구가 그것을 통해 치료 부위 내로 도입될 수 있는 하나 이상의 작업 채널을 포함한다.
용어 "직접 진입" 또는 "직접 접근"은 환자의 신체 내의 자연 또는 인공 개구를 통한 기구류(instrumentation)의 임의의 진입을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 스코프(130)는 직접 접근 기구로 지칭될 수 있는데, 이는 스코프(130)가 요도를 통해 환자의 요로 내로 진입하기 때문이다.
용어 "경피 진입" 또는 "경피 접근"은 절차와 연관된 표적 해부학적 위치(예컨대, 신장의 신배 네트워크)에 도달하는 데 필요한 환자의 피부 및 임의의 다른 신체 층을 통한 기구류의, 예컨대 천공 및/또는 작은 절개에 의한 진입을 지칭할 수 있다. 이와 같이, 경피 접근 기구는 니들, 메스, 가이드와이어, 시스, 샤프트, 스코프, 카테터 등과 같은, 피부 및/또는 다른 조직/해부학적 구조를 통해 천공하거나 삽입되도록 구성된 의료 기구, 장치, 또는 조립체를 지칭할 수 있다. 그러나, 경피 접근 기구는 본 개시와 관련하여 다른 유형의 의료 기구를 지칭할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예에서, 경피 접근 기구는 환자의 피부를 통한 천공 및/또는 작은 절개를 용이하게 하는 장치로 삽입되거나 구현되는 기구/장치를 지칭한다. 예를 들어, 카테터(140)는 카테터(140)가 환자의 피부를 통해 삽입된 시스/샤프트를 통해 삽입될 때 경피 접근 기구로 지칭될 수 있다.
일부 실시예에서, 의료 기구는 센서 데이터를 생성하도록 구성된 센서("위치 센서"로도 지칭됨)를 포함한다. 예에서, 센서 데이터는 의료 기구의 위치 및/또는 배향을 나타낼 수 있고/있거나 의료 기구의 위치 및/또는 배향을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 센서 데이터는 스코프의 위치 및/또는 배향을 나타낼 수 있고, 이는 스코프의 원위 단부의 롤을 나타낼 수 있다. 의료 기구의 위치 및 배향은 의료 기구의 자세로 지칭될 수 있다. 센서는 의료 기구의 원위 단부 및/또는 임의의 다른 위치 상에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 센서는 의료 기구의 위치 및/또는 배향을 결정/추적하기 위해 하나 이상의 위치결정 기법을 수행하도록 센서 데이터를 제어 시스템(150), 로봇 시스템(110), 및/또는 다른 시스템/장치에 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, 센서는 전도성 재료의 코일을 가진 전자기(electromagnetic, EM) 센서를 포함할 수 있다. 여기서, EM 필드 발생기가 의료 기구 상의 EM 센서에 의해 검출되는 EM 필드를 제공할 수 있다. 자기장은 EM 센서의 코일 내에 소전류(small current)를 유도할 수 있고, 이는 EM 센서와 EM 필드 발생기 사이의 거리 및/또는 각도/배향을 결정하기 위해 분석될 수 있다. 또한, 센서는 카메라, 거리 센서(예컨대, 깊이 센서), 레이더 장치, 형상 감지 섬유, 가속도계, 자이로스코프, 가속도계, 위성-기반 위치확인 센서(예컨대, GPS(global positioning system)), 무선-주파수 송수신기 등과 같은, 다른 유형의 센서를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 의료 시스템(100)은 또한, C-아암에 통합되고/되거나 형광투시법-유형 절차를 위한 것과 같은 절차 동안 이미징을 제공하도록 구성될 수 있는 이미징 장치(도 1에 예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이미징 장치는 하나 이상의 x-선 또는 CT 이미지와 같은, 절차 동안 환자(120)의 하나 이상의 이미지를 캡처/생성하도록 구성될 수 있다. 예에서, 이미징 장치로부터의 이미지는 의사(160)가 절차를 수행하는 것을 보조하기 위해 환자(120) 내의 의료 기구 및/또는 해부학적 구조를 관찰하도록 실시간으로 제공될 수 있다. 이미징 장치는 (예컨대, 환자(120) 내의 조영제에 의한) 형광투시법 또는 다른 유형의 이미징 기법을 수행하기 위해 사용될 수 있다.
의료 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), 인체 영역 네트워크(BAN), 셀룰러 네트워크, 인터넷 등을 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 의료 시스템(100)의 컴포넌트는 하나 이상의 지원 케이블, 튜브 등을 통해 데이터 통신, 유체/기체 교환, 전력 교환 등을 위해 연결된다.
일부 예에서, 의료 시스템(100)은 신장 결석을 치료하기 위한 것과 같이, 신장 해부학적 구조에 관련된 의료 절차를 수행하도록 구현된다. 예를 들어, 로봇-보조식 경피 절차가 구현될 수 있고, 여기서 로봇 도구(예컨대, 의료 시스템(100)의 하나 이상의 컴포넌트)는 의사/비뇨기과 의사가 내시경(예컨대, 요관경술) 표적 접근뿐만 아니라 경피 접근/치료를 수행할 수 있게 할 수 있다. 그러나, 본 개시는 신장 결석 제거 및/또는 로봇-보조식 절차로 제한되지 않는다. 일부 구현예에서, 로봇 의료 해결책은 엄밀히 수동인 절차와 비교하여 소정 기구에 대해 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 경피 접근은 유리하게는 비뇨기과 의사가 직접-진입 내시경 신장 접근 및 경피 신장 접근 둘 모두를 수행할 수 있게 할 수 있다. 본 개시의 일부 실시예가 카테터, 신장경, 요관경, 및/또는 인간 신장의 해부학적 구조와 관련하여 제시되지만, 본 명세서에 개시된 원리는 임의의 유형의 내시경술/경피 절차 또는 다른 유형의 절차에서 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
하나의 예시적이고 비제한적인 절차에서, 의료 시스템(100)은 환자(120)로부터 신장 결석(191)을 제거하는 데 사용될 수 있다. 절차를 위한 설정 동안, 의사(160)는 로봇 시스템(110)의 로봇 아암(112)을 원하는 구성으로 위치시키고 그리고/또는 적절한 의료 기구를 부착할 수 있다. 예를 들어, 의사(160)는 제1 로봇 아암(112(A))을 치료 부위 부근에 위치시키고 EM 필드 발생기(예시되지 않음)를 부착할 수 있으며, 이는 절차 동안 스코프(130) 및/또는 다른 기구/장치의 위치를 추적하는 것을 보조할 수 있다. 또한, 의사(160)는 제2 로봇 아암(112(B))을 환자(120)의 다리들 사이에 위치시키고 스코프-드라이버 기구 커플링(131)을 부착할 수 있으며, 이는 스코프(130)의 로봇 제어/전진을 용이하게 할 수 있다. 일부 경우에, 의사(160)는 시스/접근 기구(135)를 환자(120)의 요도(192) 내로 그리고/또는 방광(193)을 통해 그리고 위로 요관(194)으로 삽입할 수 있다. 의사(160)는 시스/접근 기구(135)를 스코프-드라이브 기구 커플링(131)에 연결할 수 있다. 시스/접근 기구(135)는 스코프(130)를 수용하도록 구성된 루멘-유형 장치를 포함하여, 스코프(130)를 환자(120)의 해부학적 구조 내로 삽입하는 것을 보조할 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 시스/접근 기구(135)는 사용되지 않는다(예컨대, 스코프(130)는 요도(192) 내로 직접 삽입됨). 의사(160)는 이어서 스코프(130)를 시스/접근 기구(135) 내로 수동으로, 로봇으로, 또는 이들의 조합으로 삽입할 수 있다. 의사(160)는 스코프(130)의 손잡이(132)를 제3 로봇 아암(112(C))에 부착할 수 있고, 이는 스코프(130)를 통해 전개되는 바스켓팅 장치, 레이저 장치, 및/또는 다른 의료 기구의 전진 및/또는 동작을 용이하게 하도록 구성될 수 있다.
의사(160)는 로봇 시스템(110)이 스코프(130)를 신장(190) 내로 전진하게 그리고/또는 내비게이팅하게 하도록 제어 시스템(150)과 상호작용할 수 있다. 예를 들어, 의사(160)는 신장 결석(191)의 위치를 찾아내기 위해 제어기 또는 다른 I/O 장치를 사용하여 스코프(130)를 내비게이팅할 수 있다. 제어 시스템(150)은 이미지 표현(예컨대, 스코프(130)에 의해 캡처된 실시간 이미지(들))을 관찰하기 위한 것과 같이, 의사(160)가 스코프(130)를 내비게이팅하는 것을 보조하기 위해 스코프(130)에 관한 정보를 디스플레이(들)(156)를 통해 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(150)은 스코프(130)의 위치 및/또는 배향을 결정하기 위해 위치결정 기법을 사용할 수 있고, 이는 일부 경우에 디스플레이(들)(156)를 통해 의사(160)에 의해 관찰될 수 있다. 또한, 의사(160)가 스코프(130)를 제어하는 것을 보조하기 위해, 환자(120)의 내부 해부학적 구조의 x-선 이미지와 같은 다른 유형의 정보가 또한 디스플레이(들)(156)를 통해 제시될 수 있다.
일단 신장 결석(191)의 부위에(예컨대, 신장(190)의 신배 내에) 있게 되면, 스코프(130)는 신장(190)에 경피적으로 접근하는 카테터를 위한 표적 위치를 지정/태깅하는(tag) 데 사용될 수 있다. 신장(190) 및/또는 주변 해부학적 구조에 대한 손상을 최소화하기 위해, 의사(160)는 경피적으로 신장(190) 내로 진입하기 위한 표적 위치로서 유두(papilla)를 지정할 수 있다. 그러나, 다른 표적 위치가 지정되거나 결정될 수 있다. 유두를 지정하는 일부 실시예에서, 의사(160)는 유두와 접촉하도록 스코프(130)를 내비게이팅할 수 있고, 제어 시스템(150)은 스코프(130)의 위치(예컨대, 스코프(130)의 원위 단부의 위치)를 결정하기 위해 위치결정 기법을 사용할 수 있으며, 제어 시스템(150)은 스코프(130)의 위치를 표적 위치와 연관시킬 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 의사(160)는 스코프(130)를 유두에 대한 특정 거리 내에 있도록 내비게이팅하고(예컨대, 유두의 전방에 파킹함(park)), 표적 위치가 스코프(130)의 시야 내에 있음을 나타내는 입력을 제공할 수 있다. 제어 시스템(150)은 표적 위치의 위치를 결정하기 위해 이미지 분석 및/또는 다른 위치결정 기법을 수행할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 스코프(130)는 유두를 표적 위치로서 마킹하기 위한 기준점을 전달할 수 있다.
표적 위치가 지정될 때, 카테터(140)는 표적 부위에 도달하기 위해(예컨대, 스코프(130)와 랑데부함(rendezvous)) 경피 접근 경로를 통해 환자(120) 내로 삽입될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 카테터(140)는 (EM 필드 발생기를 제거할 때) 제1 로봇 아암(112(A))에 연결될 수 있고, 의사(160)는 로봇 시스템(110)이 카테터(140)를 전진하게 그리고/또는 내비게이팅하게 하도록 제어 시스템(150)과 상호작용할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 카테터(140)는, 예컨대 카테터(140)가 수동-제어가능 카테터로서 구현될 때, 수동으로 삽입되고/되거나 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 니들 또는 다른 의료 기구가 경피 접근 경로를 생성하기 위해 환자(120) 내로 삽입된다. 제어 시스템(150)은 의사(160)가 카테터를 내비게이팅하는 것을 보조하기 위해 카테터(140)에 관한 정보를 디스플레이(들)(156)를 통해 제공할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(들)(156)는 스코프(130)의 시점으로부터 이미지 데이터를 제공할 수 있고, 여기서 이미지 데이터는 (예컨대, 스코프(130)의 이미징 장치의 시야 내에 있을 때) 카테터(140)를 묘사할 수 있다.
스코프(130) 및/또는 카테터(140)가 표적 위치에 위치되면, 의사(160)는 스코프(130)를 사용하여 신장 결석(191)을 부수고 그리고/또는 카테터(140)를 사용하여 환자(120)로부터 신장 결석(191)의 조각을 추출할 수 있다. 예를 들어, 스코프(130)는 신장 결석(191)을 조각으로 파편화하기 위해 작업 채널을 통해 도구(예컨대, 레이저, 절단 기구, 쇄석기 등)를 전개할 수 있고, 카테터(140)는 경피 접근 경로를 통해 신장(190)으로부터 조각을 흡입할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스코프(130)가 도구(예컨대, 레이저)를 사용하여 신장 결석(191)을 파편화하는 동안, 카테터(140)는 카테터(140)의 원위 단부에 그리고/또는 비교적 고정된 위치에 신장 결석(191)을 유지/보유하기 위한 흡인을 제공할 수 있다. 유체 관리 시스템(170)은 경피-접근 장치/조립체(142)를 통해 표적 부위에 관주를 제공하고/하거나 카테터(140)(예컨대, 카테터(140) 내의 루멘)를 통해 표적 부위에 흡인을 제공할 수 있다.
다양한 예시적인 절차가 로봇 제어식 카테터(140)를 구현하는 상황에서 논의되지만, 절차는 수동 제어가능 카테터로 구현될 수 있다. 예를 들어, 카테터(140)는 의사(160)에 의해 보유/조작되도록 구성된 수동 제어가능 손잡이를 포함할 수 있다. 의사(160)는, 카테터(140)의 원위 부분의 관절운동을 유발할 수 있는, 손잡이 및/또는 수동 액추에이터(manual actuator)를 롤링, 삽입, 후퇴, 또는 달리 조작함으로써 카테터(140)를 내비게이팅할 수 있다. 예시적인 로봇 제어가능 및 수동 제어가능 카테터가 아래에서 더 상세히 논의된다.
의료 시스템(100)(및/또는 본 명세서에서 논의되는 다른 의료 시스템)은 의사가 절차를 수행하는 것을 보조하기 위한 안내를 제공하는 것(예컨대, 기구 추적, 기구 내비게이션, 기구 교정 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 흡인/관주를 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 그리고/또는 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, 적어도 제어 시스템(150)과 로봇 시스템(110) 사이에 분배되는 기능을 제공할 수 있다. 그러한 기능의 분배 및/또는 이동성은 제어 시스템(150) 및/또는 로봇 시스템(110)이 특정 의료 절차에 최적인 위치에 배치될 수 있게 할 수 있고, 이는 환자 주위의 작업 영역을 최대화하고/하거나, 의사가 절차를 수행하기 위한 최적화된 위치를 제공할 수 있다.
다양한 기법/시스템이 로봇-보조식 절차(예컨대, 의료 시스템(100)을 적어도 부분적으로 사용하는 절차)로서 구현되는 것으로 논의되지만, 기법/시스템은 다른 절차에서, 예컨대 완전-로봇 의료 절차, 인간-전용 절차(예컨대, 로봇 시스템이 없음) 등에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 의료 시스템(100)은 의사가 의료 기구를 보유/조작하지 않고서 그리고 의사가 로봇 시스템/아암의 이동을 제어하지 않고서 절차를 수행하는 데 사용될 수 있다(예컨대, 절차를 지시하기 위해 상대적으로 적은 입력에 의존하는 완전-로봇 절차). 즉, 절차 동안 사용되는 의료 기구는 의료 시스템(100)의 컴포넌트, 예컨대 로봇 시스템(110)의 로봇 아암(112)에 의해 각각 보유/제어될 수 있다.
도 2는 하나 이상의 실시예에 따른, 진단 및/또는 치료 기관지경술 절차를 위해 배열된 예시적인 로봇 의료 시스템(100)을 예시한다. 기관지경술 동안, 로봇 시스템(110)의 아암(들)(112)은 기관지경술을 위한 절차-특정적 기관지경일 수 있는, 조향가능 내시경(210)과 같은 의료 기구를, 진단 및/또는 치료 도구를 전달하기 위한 자연 구멍 접근 지점(natural orifice access point)(즉, 본 예에서 테이블(180) 상에 위치된 환자(120)의 입)으로 전달하도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 로봇 시스템(110)(예컨대, 카트)은 접근 지점에 대한 접근을 제공하기 위해 환자의 상체에 근접하게 위치될 수 있다. 유사하게, 로봇 아암(112)은 접근 지점에 대해 기관지경(210)을 위치시키도록 작동될 수 있다. 도 2의 배열은 또한, 위장(gastro-intestinal, GI) 절차를 위한 전문화된 내시경인 위내시경으로 GI 절차를 수행할 때 이용될 수 있다.
일단 로봇 시스템(110)이 적절하게 위치되면, 로봇 아암(112)은 조향가능 내시경(210)을 로봇으로, 수동으로, 또는 이들의 조합으로 환자 내로 삽입할 수 있다. 조향가능 내시경(210)은 적어도 2개의 삽통 부품(telescoping part), 예컨대 내부 리더(leader) 부분 및 외부 시스 부분을 포함할 수 있고, 이때 각각의 부분은 기구 드라이버들의 세트로부터의 별개의 기구 드라이버에 결합되고/되거나 각각의 기구 드라이버는 각각의 로봇 아암(112)의 원위 단부에 결합된다. 기구 드라이버의 이러한 선형 배열은 하나 이상의 로봇 아암(112)을 상이한 각도 및/또는 위치로 조작함으로써 공간에서 재위치될 수 있는 "가상 레일(virtual rail)"(220)을 생성한다. 본 명세서에 기술되는 가상 레일/경로는, 일반적으로 시스템의 임의의 물리적 구조를 도시하지는 않는 파선을 사용하여 도면에 도시된다. 가상 레일(220)을 따른 기구 드라이버들 중 하나 이상의 병진은 환자(120)로부터 내시경(210)을 전진 또는 후퇴시킬 수 있다.
내시경(210)은 표적 수술 부위에 도달할 때까지 로봇 시스템(110)으로부터의 정확한 명령을 사용하여 삽입 후 환자의 기관 및 폐를 따라 지향될 수 있다. 별개의 기구 드라이버의 사용은 내시경/조립체(210)의 별개의 부분의 독립적인 구동을 허용할 수 있다. 예를 들어, 내시경(210)은, 예를 들어 환자의 폐 내의 병변 또는 결절과 같은 표적에 생검 니들을 전달하도록 지향될 수 있다. 니들은 병리학자에 의해 분석될 조직 샘플을 얻기 위해 내시경(210)의 길이를 따라 연장되는 작업 채널을 따라 전개될 수 있다. 병리학 결과에 따라, 추가 도구가 추가 생검을 위해 내시경(210)의 작업 채널을 따라 전개될 수 있다. 예를 들어, 결절이 악성인 것으로 식별될 때, 내시경(210)은 잠재적인 암 조직을 절제하기 위한 도구를 내시경으로 전달할 수 있다. 일부 경우에, 진단 및 치료 처치제(treatment)가 별개의 절차로 전달될 수 있다. 그들 상황에서, 내시경(210)은 또한 표적 결절의 위치를 "마킹"하기 위한 기준점을 전달하는 데에도 사용될 수 있다. 다른 경우에, 진단 및 치료 처치제는 동일한 절차 동안 전달될 수 있다.
도 2의 시스템(100)의 배열에서, 환자 안내도관(230)이 포트(도시되지 않음; 예컨대, 수술 튜브)를 통해 환자(120)에게 부착된다. 환자 안내도관(230)은 (예컨대, 안내도관(230)을 지지하고 테이블(180) 또는 다른 구조물에 대한 환자 안내도관(230)의 위치를 고정하도록 구성된 환자 안내도관 홀더를 통해) 테이블(180)에 고정될 수 있다. 일부 실시예에서, 환자 안내도관(230)은 근위 단부, 원위 단부, 및 그들 사이의 안내도관 튜브를 포함할 수 있다. 환자 안내도관(230)의 근위 단부는 기구(210)(예컨대, 기관지경)를 수용하도록 구성될 수 있는 개구/구멍을 제공할 수 있고, 환자 안내도관(230)의 원위 단부는 기구(210)를 환자-접근 포트 내로 안내하도록 구성될 수 있는 제2 개구를 제공할 수 있다. 안내도관(230)의 곡선형 튜브 컴포넌트는 그의 근위 단부와 원위 단부를 연결하고 안내도관(230)을 통해 기구(210)를 안내할 수 있다.
안내도관(230)의 곡률은 로봇 시스템(110)이 환자-접근 포트와 직접 축방향 정렬되지 않은 위치로부터 기구(210)를 조작할 수 있게 하여, 수술실 내의 로봇 시스템(110)의 배치에서 더 큰 유연성을 허용할 수 있다. 또한, 안내도관(230)의 곡률은 로봇 시스템(110)의 로봇 아암(112)이 환자 안내도관(230)과 실질적으로 수평으로 정렬되도록 허용할 수 있고, 이는 필요할 경우 로봇 아암(들)(112)의 수동 이동을 용이하게 할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 명세서에서 논의되는 카테터들 중 하나 이상은 도 2에 예시된 것과 같이, 기관지경술 절차에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 카테터가 환자(120)로부터 물체를 제거하기 위해 내시경(210)과 협력하여 또는 그 대신에 구현될 수 있다. 하나의 예시에서, 카테터와 내시경(210)이 로봇 아암(112) 상에서 상호교환되고, 표적 부위를 조사/치료하기 위해 별개로 사용된다. 여기서, 카테터는 환자 안내도관(230)을 통해 삽입되고 흡인/관주를 제공하는 데, 예컨대 환자(120)로부터 물체를 제거하는 데 사용될 수 있다. 다른 예시에서, 카테터가 내시경(210) 상의 작업 채널을 통해 전개되어 관주/흡인을 제공한다.
도 3은 하나 이상의 실시예에 따른, 의료 절차를 수행하도록 구성된 테이블-기반 로봇 시스템(300)을 예시한다. 여기서, 로봇 의료 시스템(100)의 로봇 컴포넌트들 중 하나 이상이 테이블(302)에 통합될 수 있고, 이는 카트-기반 로봇 시스템과 비교하여 수술실 내의 자본 장비의 양을 감소시키고 그리고/또는 환자(120)에 대한 더 우수한 접근을 허용할 수 있다. 예를 들어, 시스템(300)은 제어 시스템(150), 로봇 시스템(110), 및/또는 유체 관리 시스템(170)의 하나 이상의 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 테이블(302)은 의료 기구(들)/장치와 맞물리고 그리고/또는 그들을 제어하도록 구성된 하나 이상의 로봇 아암(304)을 포함/통합할 수 있다. 각각의 로봇 아암(304)은 조인트에 결합된 다수의 아암 세그먼트를 포함할 수 있고, 이는 다중 이동도를 제공할 수 있다. 로봇 아암(304)의 원위 단부(즉, 엔드 이펙터(306))가 카테터, 니들, 스코프 등과 같은, 본 명세서에서 논의되는 의료 기구들/장치들 중 임의의 것을 포함할 수 있는 기구/장치에 결합하도록 구성될 수 있다. 각각의 로봇 아암(304)은 도 1 및 도 2의 시스템(100)의 로봇 아암(112)과 유사하거나 상이할 수 있다. 또한, 각각의 엔드 이펙터(306)는 로봇 시스템(100)의 엔드 이펙터와 유사하거나 상이할 수 있다.
도시된 바와 같이, 로봇식 테이블 시스템(robotic-enabled table system)(300)은, 하나 이상의 로봇 아암(304)이 그것으로부터 나오는 하나 이상의 캐리지(carriage)(312)(예컨대, 링(ring)-형상의 이동가능 구조물)에 결합된 칼럼(column)(310)을 포함할 수 있다. 캐리지(들)(312)는, 로봇 아암(304)이 그것으로부터 환자(120)에게 도달하도록 위치될 수 있는 상이한 유리한 지점을 제공하기 위해 칼럼(310)의 길이의 적어도 일부분을 따라 연장되는 수직 칼럼 인터페이스를 따라 병진할 수 있다. 캐리지(들)(312)는 일부 실시예에서 로봇 아암(304)이 테이블(302)의 다수의 측부에 접근할 수 있도록 허용하기 위해 칼럼(310) 내에 위치된 기계식 모터를 사용하여 칼럼(310)을 중심으로 회전할 수 있다. 캐리지(들)(312)의 회전 및/또는 병진은 시스템(300)이 내시경 및/또는 카테터와 같은 의료 기구를 환자(120) 상의 상이한 접근 지점으로 정렬시키도록 허용할 수 있다. 수직 조절을 제공함으로써, 로봇 아암(304)은 테이블 시스템(300)의 플랫폼 아래에 콤팩트하게 적재되고 후속하여 절차 동안 상승되도록 구성될 수 있다. 로봇 아암(304)은, 로봇 아암(304)에 추가의 구성가능성(configurability)을 제공하기 위해 개별적으로 회전하고/하거나 삽통식으로 연장될 수 있는 일련의 조인트를 포함할 수 있는 하나 이상의 아암 마운트(arm mount)(314)를 통해 캐리지(들)(312) 상에 장착될 수 있다. 칼럼(310)은 구조적으로 테이블 플랫폼에 대한 지지 및 캐리지(들)(312)의 수직 병진을 위한 경로를 제공한다. 칼럼(310)은 또한 캐리지(들)(312) 및/또는 그 상에 장착된 로봇 아암(304)에 전력 및 제어 신호를 전달할 수 있다.
일부 실시예에서, 테이블-기반 로봇 시스템(300)은 제어 시스템(150)과 유사한 제어 시스템을 포함하거나 그와 연관되어, 의사와 인터페이싱하고/하거나 의료 절차에 관한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템은 의사가 하나 이상의 로봇 아암(304) 및/또는 하나 이상의 로봇 아암(304)에 부착된 의료 기구를 제어할 수 있게 하기 위한 입력 컴포넌트(들)를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 입력 컴포넌트(들)는 마치 의사가 의료 기구를 물리적으로 보유/조작하는 것과 유사한 방식으로 의사가 의료 기구를 제어하기 위한 입력을 제공할 수 있게 한다.
도 4는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1 내지 도 3의 의료 시스템들 중 임의의 것에서 구현될 수 있는 의료 시스템 컴포넌트를 예시한다. 도 4에 소정 컴포넌트가 있지만, 도시되지 않은 추가 컴포넌트가 본 개시에 따른 실시예에 포함될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 예시된 컴포넌트들 중 임의의 것이 생략되고, 상호교환되고, 그리고/또는 다른 장치/시스템, 예컨대 테이블(180), 의료 기구 등에 통합될 수 있다.
제어 시스템(150)은 하기 컴포넌트, 장치, 모듈, 및/또는 유닛(본 명세서에서 "컴포넌트"로 지칭됨) 중 하나 이상을 별개로/개별적으로 그리고/또는 조합으로/집합적으로 포함할 수 있다: 제어 회로(401), 하나 이상의 통신 인터페이스(402), 하나 이상의 전력 공급 유닛(403), 하나 이상의 I/O 컴포넌트(404), 및/또는 하나 이상의 가동화 컴포넌트(405)(예컨대, 캐스터 또는 다른 유형의 휠). 일부 실시예에서, 제어 시스템(150)은 제어 시스템(150)의 컴포넌트들 중 하나 이상의 적어도 일부를 수용하거나 포함하도록 구성되고/되거나 치수설정된 하우징/인클로저를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 제어 시스템(150)은 하나 이상의 가동화 컴포넌트(405)로 이동가능한 카트-기반 시스템으로 예시되어 있다. 일부 경우에, 적절한 위치에 도달한 후에, 하나 이상의 가동화 컴포넌트(405)는 제어 시스템(150)을 제위치로 유지시키기 위해 휠 로크(wheel lock)를 사용하여 고정화될 수 있다. 그러나, 제어 시스템(150)은 고정형 시스템으로서 구현되고, 다른 시스템/장치에 통합되고, 기타 등등일 수 있다.
제어 시스템(150)의 다양한 컴포넌트는 제어 회로의 일부일 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 소정의 접속 회로/장치/특징부를 사용하여 전기적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 접속 특징부(들)는 제어 시스템(150)의 다양한 컴포넌트/회로 중 적어도 일부의 장착 및/또는 상호접속을 용이하게 하도록 구성된 하나 이상의 인쇄 회로 보드를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(150)의 컴포넌트들 중 2개 이상은 서로 전기적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합될 수 있다.
하나 이상의 통신 인터페이스(402)는 하나 이상의 장치/센서/시스템과 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 통신 인터페이스(402)는 네트워크를 통해 무선 및/또는 유선 방식으로 데이터를 송신/수신할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 통신 인터페이스(402)는 블루투스, Wi-Fi, 근접 무선 통신(NFC) 등과 같은 무선 기술을 구현할 수 있다.
하나 이상의 전력 공급 유닛(403)은 제어 시스템(150)(및/또는 일부 경우에, 로봇 시스템(110)/유체 관리 시스템(170))을 위한 전력을 관리하고/하거나 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(403)은 리튬-기반 배터리, 납-산 배터리, 알칼리 배터리, 및/또는 다른 유형의 배터리와 같은 하나 이상의 배터리를 포함한다. 즉, 하나 이상의 전력 공급 유닛(403)은 전원을 제공하고/하거나 전력 관리 기능을 제공하도록 구성된 하나 이상의 장치 및/또는 회로를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(403)은 교류(AC) 또는 직류(DC) 주 전원에 결합하도록 구성된 주 전력 커넥터를 포함한다.
하나 이상의 I/O 컴포넌트/장치(404)는 입력을 수신하고/하거나 출력을 제공하기 위한, 예컨대 의료 절차를 수행하는 것을 보조하기 위해 사용자와 인터페이싱하기 위한 다양한 컴포넌트를 포함할 수 있다. 하나 이상의 I/O 컴포넌트(404)는 터치, 음성, 제스처, 또는 임의의 다른 유형의 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 예에서, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(404)는 장치/시스템의 제어에 관한 입력을 제공하기 위해, 예컨대 로봇 시스템(110)을 제어하고, 스코프/카테터 또는 로봇 시스템(110)에 부착된 그리고/또는 스코프를 통해 전개된 다른 의료 기구를 내비게이팅하고, 테이블(180)을 제어하고, 형광투시법 장치를 제어하는 등을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 의사(예시되지 않음)가 I/O 컴포넌트(들)(404)를 통해 입력을 제공할 수 있고, 이에 응답하여, 제어 시스템(150)은 의료 기구를 조작하도록 로봇 시스템(110)에 제어 신호를 송신할 수 있다. 예에서, 의사는 동일한 I/O 장치를 사용하여 다수의 의료 기구를 제어할 수 있다(예컨대, 기구들 사이에서 제어를 전환함).
도시된 바와 같이, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(404)는 데이터를 디스플레이하도록 구성된 하나 이상의 디스플레이(156)(때때로 "하나 이상의 디스플레이 장치(156)"로 지칭됨)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 디스플레이(156)는 하나 이상의 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 LED 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 전자 종이 디스플레이, 및/또는 임의의 다른 유형(들)의 기술을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 디스플레이(156)는 입력을 수신하고/하거나 데이터를 디스플레이하도록 구성된 하나 이상의 터치스크린을 포함한다. 또한, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(404)는 터치 패드, 제어기(예컨대, 핸드-헬드 제어기, 비디오-게임-유형 제어기, 손가락과 유사한 이동을 가능하게 하는 손가락-기반 제어부 등), 마우스, 키보드, 웨어러블 장치(예컨대, 광학 머리-장착식 디스플레이), 가상 또는 증강 현실 장치(예컨대, 머리-장착식 디스플레이), 풋 패널(예컨대, 사용자의 발에 있는 버튼) 등을 포함할 수 있는 하나 이상의 I/O 장치/제어부(406)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(404)는 오디오 신호에 기초하여 소리를 출력하도록 구성된 하나 이상의 스피커 및/또는 소리를 수신하고 오디오 신호를 생성하도록 구성된 하나 이상의 마이크를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(404)는 콘솔(console)을 포함하거나 콘솔로서 구현된다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(404)는 절차에 관련된 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(150)은 스코프에 의해 캡처된 실시간 이미지를 수신하고, 디스플레이(들)(156)를 통해 실시간 이미지 및/또는 실시간 이미지의 시각적/이미지 표현을 디스플레이할 수 있다. 디스플레이(들)(156)는 스코프 및/또는 다른 의료 기구로부터의 이미지 데이터를 포함할 수 있는 인터페이스(들)를 제시할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어 시스템(150)은 환자와 연관된 의료용 모니터 및/또는 센서로부터 신호(예컨대, 아날로그, 디지털, 전기, 음향/음파, 공압, 촉각, 수압 등)를 수신할 수 있고, 디스플레이(들)(156)는 환자의 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 등을 포함하는, 의료용 모니터를 통해 디스플레이되는 정보를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 시스템(150)은 하나 이상의 케이블 또는 연결부(도시되지 않음)를 통해 로봇 시스템(110), 테이블(180) 또는 다른 테이블, 및/또는 의료 기구에 결합될 수 있다. 일부 구현예에서, 제어 시스템(150)으로부터의 지원 기능은 단일 케이블을 통해 제공되어, 수술실을 간소화하고 정리할 수 있다. 다른 구현예에서, 특정 기능은 별개의 케이블류(cabling) 및 연결부로 결합될 수 있다. 예를 들어, 전력이 단일 전력 케이블을 통해 제공될 수 있지만, 제어부, 광학계, 유체장치, 및/또는 내비게이션에 대한 지원은 별개의 케이블을 통해 제공될 수 있다.
로봇 시스템(110)은 일반적으로 세장형 지지 구조물(410)("칼럼"으로도 지칭됨), 로봇 시스템 기부(411), 및 칼럼(410)의 상부에 있는 콘솔(412)을 포함한다. 칼럼(410)은 하나 이상의 로봇 아암(112)의 전개를 지원하기 위한 하나 이상의 캐리지(413)("아암 지지부(413)"로도 지칭됨)를 포함할 수 있다. 캐리지(413)는 환자에 대한 위치설정을 위해 로봇 아암(112)의 기부를 조절하도록 수직 축을 따라 회전하는 개별적으로 구성가능한 아암 마운트를 포함할 수 있다. 캐리지(413)는 또한 캐리지(413)가 칼럼(410)을 따라 수직으로 병진하도록 허용하는 캐리지 인터페이스(414)를 포함한다. 캐리지 인터페이스(414)는 캐리지(413)의 수직 병진을 안내하기 위해 칼럼(410)의 서로 반대편에 있는 측부들 상에 위치되는, 슬롯(slot)(415)과 같은 슬롯을 통해 칼럼(410)에 연결될 수 있다. 슬롯(415)은 캐리지(413)를 기부(411)에 대해 다양한 수직 높이에 위치시키고 그리고/또는 유지시키기 위한 수직 병진 인터페이스를 포함할 수 있다. 캐리지(413)의 수직 병진은 로봇 시스템(110)이 로봇 아암(112)의 도달범위를 조절하여 다양한 테이블 높이, 환자 크기, 의사 선호도 등을 충족시키도록 허용한다. 유사하게, 캐리지(413) 상의 개별적으로 구성가능한 아암 마운트는 로봇 아암(112)의 로봇 아암 기부(416)가 다양한 구성으로 경사지도록 허용한다. 칼럼(410)은 내부적으로, 사용자 입력, 예컨대 I/O 장치(들)로부터의 입력에 응답하여 생성된 제어 신호에 응답하여 기계화된 방식으로 캐리지(413)를 병진시키기 위해 수직으로 정렬된 리드 스크류(lead screw)를 사용하도록 설계되는, 기어 및/또는 모터와 같은 메커니즘을 포함할 수 있다.
기부(411)는 바닥과 같은 표면 위에서 칼럼(410), 캐리지(413), 및/또는 로봇 아암(112)의 중량의 균형을 잡을 수 있다. 따라서, 기부(411)는 하나 이상의 전자장치, 모터, 전력 공급부 등과 같은 더 무거운 컴포넌트뿐만 아니라, 이동을 가능하게 하고/하거나 로봇 시스템(110)을 고정화하는 컴포넌트를 수용할 수 있다. 예를 들어, 기부(411)는 로봇 시스템(110)이 절차를 위해 수술실을 돌아다니도록 허용하는 롤링가능 휠(417)("캐스터(417)" 또는 "가동화 컴포넌트(417)"로도 지칭됨)을 포함할 수 있다. 적절한 위치에 도달한 후에, 캐스터(417)는 절차 동안 로봇 시스템(110)을 제위치로 유지시키기 위해 휠 로크를 사용하여 고정화될 수 있다. 도시된 바와 같이, 로봇 시스템(110)은 또한 로봇 시스템(110)을 조종하고/하거나 안정시키는 것을 보조하기 위한 손잡이(418)를 포함한다. 이러한 예에서, 로봇 시스템(110)은 이동가능한 카트-기반 시스템으로 예시되어 있다. 그러나, 로봇 시스템(110)은 고정형 시스템으로서 구현되고, 테이블에 통합되고, 기타 등등일 수 있다.
로봇 아암(112)은 일반적으로, 일련의 조인트(421)에 의해 연결되는 일련의 링크장치(linkage)(420)("아암 세그먼트(420)"로도 지칭됨)에 의해 분리되는 로봇 아암 기부(416) 및 엔드 이펙터(419)를 포함할 수 있다. 각각의 조인트(421)는 독립적인 액추에이터를 포함할 수 있고, 각각의 액추에이터는 독립적으로 제어가능한 모터를 포함할 수 있다. 각각의 독립적으로 제어가능한 조인트(421)는 로봇 아암(112)이 이용가능한 독립적인 자유도(degree of freedom)를 나타낸다. 예를 들어, 아암들(112) 각각은 7개의 조인트를 갖고, 따라서 7 자유도를 제공할 수 있다. 그러나, 임의의 수의 조인트가 임의의 자유도로 구현될 수 있다. 예에서, 다수의 조인트는 다수의 자유도를 생성하여, "여유(redundant)" 자유도를 허용할 수 있다. 여유 자유도는 로봇 아암(112)이 상이한 링크장치 위치 및/또는 조인트 각도를 사용하여 공간에서 특정 위치, 배향, 및/또는 궤적으로 그들 각각의 엔드 이펙터(419)를 위치시키도록 허용한다. 일부 실시예에서, 엔드 이펙터(419)는 의료 기구, 장치, 물체 등과 맞물리고 그리고/또는 그들을 제어하도록 구성될 수 있다. 아암(112)의 이동의 자유는 로봇 시스템(110)이 의료 기구를 공간에서 원하는 지점으로부터 위치시키고 그리고/또는 지향시키도록 허용하고/하거나 의사가 아암 충돌을 회피하면서 접근을 생성하기 위해 아암(112)을 환자로부터 떨어진 임상적으로 유리한 위치로 이동시키도록 허용할 수 있다.
로봇 아암들(112) 각각의 엔드 이펙터(419)는 기구 장치 조작기(IDM)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 그러한 IDM은 제거되고 상이한 유형의 IDM으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 제1 유형의 IDM이 내시경을 조작할 수 있고, 제2 유형의 IDM이 카테터를 조작할 수 있으며, 제3 유형의 IDM이 EM 필드 발생기를 유지할 수 있는 등이다. 그러나, 동일한 IDM이 사용될 수 있다. 일부 경우에, IDM이 로봇 아암(112)으로/으로부터 공압, 전력, 전기 신호, 및/또는 광학 신호를 전달하기 위한 커넥터를 포함할 수 있다. IDM은 의료 기구를, 예를 들어 직접 구동, 하모닉 구동(harmonic drive), 기어식 구동, 벨트/풀리, 자기 구동 등을 포함하는 기법을 사용하여 조작하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, IDM은 로봇 아암들(112) 중 각각의 아암에 부착될 수 있고, 여기서 로봇 아암(112)은 각각의 결합된 의료 기구를 치료 부위 내로 또는 그 외부로 삽입 또는 후퇴시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 로봇 아암(112)은 그에 부착된 의료 기구(예컨대, 스코프의 시스 및/또는 리더)의 위치, 배향, 및/또는 관절운동을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 로봇 아암(112)은 세장형 이동 부재를 사용하여 스코프/카테터를 조작하도록 구성될/구성가능할 수 있다. 세장형 이동 부재는 하나 이상의 당김 와이어, 케이블, 섬유, 및/또는 가요성 샤프트를 포함할 수 있다. 예시하기 위해, 로봇 아암(112)은 스코프/카테터의 팁을 편향시키기 위해 스코프/카테터의 다수의 당김 와이어를 작동시키도록 구성될 수 있다. 당김 와이어는 임의의 적합한 또는 바람직한 재료, 예컨대 스테인리스강, 케블라(Kevlar), 텅스텐, 탄소 섬유 등과 같은 금속 및/또는 비-금속 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프/카테터는 세장형 이동 부재에 의해 인가되는 힘에 응답하여 비선형 거동을 나타내도록 구성된다. 비선형 거동은 스코프/카테터의 강직성 및/또는 압축성뿐만 아니라, 상이한 세장형 이동 부재들 사이의 슬랙(slack) 또는 강직성의 변동에 기초할 수 있다.
도시된 바와 같이, 콘솔(412)은 로봇 시스템(110)의 칼럼(410)의 상부 단부에 위치된다. 콘솔(412)은, 예컨대 의사/사용자에게 수술전 데이터, 수술중 데이터, 로봇 시스템(110)을 구성하기 위한 정보 등을 제공하기 위해, 사용자 입력을 수신하고/하거나 출력을 제공하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 디스플레이(들)(예컨대, 터치스크린과 같은 이중-목적 장치)를 포함할 수 있다. 잠재적인 수술전 데이터는 수술전 계획, 수술전 컴퓨터 단층촬영(computerized tomography, CT) 스캔으로부터 도출된 내비게이션 및 매핑 데이터, 및/또는 수술전 환자 인터뷰로부터의 기록을 포함할 수 있다. 수술중 데이터는 도구로부터 제공되는 광학 정보, 센서로부터의 센서 및/또는 좌표 정보뿐만 아니라, 호흡, 심박수, 및/또는 맥박과 같은 바이탈 환자 통계치를 포함할 수 있다. 콘솔(412)은 의사가 아암 기부(416) 반대편에 있는 칼럼(410)의 측부로부터 콘솔(412)에 접근하게 허용하도록 위치되고 틸팅될(tilted) 수 있다. 이러한 위치로부터, 의사는 로봇 시스템(110) 뒤로부터 콘솔(412)을 동작시키면서 콘솔(412), 로봇 아암(112), 및 환자를 관찰할 수 있다.
로봇 시스템(110)은 또한 제어 회로(422), 하나 이상의 통신 인터페이스(423), 하나 이상의 전력 공급 유닛(424), 하나 이상의 입력/출력 컴포넌트(425), 및 하나 이상의 액추에이터/하드웨어(426)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 통신 인터페이스(423)는 하나 이상의 장치/센서/시스템과 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 통신 인터페이스(423)는 네트워크를 통해 무선 및/또는 유선 방식으로 데이터를 송신/수신할 수 있다.
하나 이상의 전력 공급 유닛(424)은 로봇 시스템(110)을 위한 전력을 관리하고/하거나 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(424)은 리튬-기반 배터리, 납-산 배터리, 알칼리 배터리, 및/또는 다른 유형의 배터리와 같은 하나 이상의 배터리를 포함한다. 즉, 하나 이상의 전력 공급 유닛(424)은 전원을 제공하고/하거나 전력 관리 기능을 제공하도록 구성된 하나 이상의 장치 및/또는 회로를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(424)은 교류(AC) 또는 직류(DC) 주 전원에 결합하도록 구성된 주 전력 커넥터를 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(424)은 제어 시스템(150)으로부터 전력을 수신하기 위해 제어 시스템(150)에 결합하도록 구성된 커넥터를 포함한다.
하나 이상의 I/O 컴포넌트/장치(425)는 입력을 수신하고/하거나 출력을 제공하도록, 예컨대 사용자와 인터페이싱하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 I/O 컴포넌트(425)는 터치, 음성, 제스처, 또는 임의의 다른 유형의 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 예에서, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(425)는 장치/시스템의 제어에 관한 입력을 제공하는 데, 예컨대 로봇 시스템(110)을 제어/구성하는 데 사용될 수 있다. 하나 이상의 I/O 컴포넌트(425)는 데이터를 디스플레이하도록 구성된 하나 이상의 디스플레이를 포함할 수 있다. 하나 이상의 디스플레이는 하나 이상의 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 LED 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 전자 종이 디스플레이, 및/또는 임의의 다른 유형(들)의 기술을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 디스플레이는 입력을 수신하고/하거나 데이터를 디스플레이하도록 구성된 하나 이상의 터치스크린을 포함한다. 또한, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(425)는 터치 패드, 제어기, 마우스, 키보드, 웨어러블 장치(예컨대, 광학 머리-장착식 디스플레이), 가상 또는 증강 현실 장치(예컨대, 머리-장착식 디스플레이) 등을 포함할 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(425)는 오디오 신호에 기초하여 소리를 출력하도록 구성된 하나 이상의 스피커 및/또는 소리를 수신하고 오디오 신호를 생성하도록 구성된 하나 이상의 마이크를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(425)는 콘솔(412)을 포함하거나 콘솔로서 구현된다. 또한, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(425)는 (로봇 아암(112)의 수동 조작/이동을 위한 로봇 아암(112)의 어드미턴스 제어 모드(admittance control mode)를 인에이블/디스에이블할 수 있는) 로봇 아암(112)의 원위 단부 상의 버튼과 같은, 물리적으로 눌릴 수 있는 하나 이상의 버튼을 포함할 수 있다.
하나 이상의 액추에이터/하드웨어(426)는 로봇 아암(112)의 이동을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 각각의 액추에이터(426)는, 조인트 및/또는 연결된 아암 세그먼트/링크장치의 이동을 용이하게 하기 위해 조인트 또는 로봇 아암(112) 내의 다른 곳에 구현될 수 있는 모터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 사용자가 전자 사용자 제어부를 사용함이 없이 로봇 아암(112)을 수동으로 조작할 수 있다. 예를 들어, 수술실에서의 또는 절차 동안의 임의의 지점에서의 설정 동안, 사용자가 로봇 아암(112)의 원위 단부 상의 버튼을 선택하여 어드미턴스 제어 모드를 인에이블하고, 이어서 로봇 아암(112)을 특정 배향/위치로 수동으로 이동시킬 수 있다.
로봇 시스템(110)의 다양한 컴포넌트는 제어 회로(422)의 일부일 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 소정의 접속 회로/장치/특징부를 사용하여 전기적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 접속 특징부(들)는 로봇 시스템(110)의 다양한 컴포넌트/회로 중 적어도 일부의 장착 및/또는 상호접속을 용이하게 하도록 구성된 하나 이상의 인쇄 회로 보드를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 시스템(110)의 컴포넌트들 중 2개 이상은 서로 전기적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합될 수 있다.
로봇 유체 관리 시스템(170)은 제어 회로(430), 하나 이상의 통신 인터페이스(432), 하나 이상의 전력 공급 유닛(433), 하나 이상의 입력/출력 컴포넌트(434), 하나 이상의 펌프(435), 하나 이상의 진공장치(436), 및 하나 이상의 관주 유체 공급원(437)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 통신 인터페이스(432)는 하나 이상의 장치/센서/시스템과 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 통신 인터페이스(432)는 네트워크를 통해 무선 및/또는 유선 방식으로 데이터를 송신/수신할 수 있다.
하나 이상의 전력 공급 유닛(433)은 유체 관리 시스템(170)을 위한 전력을 관리하고/하거나 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(433)은 리튬-기반 배터리, 납-산 배터리, 알칼리 배터리, 및/또는 다른 유형의 배터리와 같은 하나 이상의 배터리를 포함한다. 즉, 하나 이상의 전력 공급 유닛(433)은 전원을 제공하고/하거나 전력 관리 기능을 제공하도록 구성된 하나 이상의 장치 및/또는 회로를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(433)은 교류(AC) 또는 직류(DC) 주 전원에 결합하도록 구성된 주 전력 커넥터를 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(433)은 제어 시스템(150)으로부터 전력을 수신하기 위해 제어 시스템(150)에 결합하도록 구성된 커넥터를 포함한다.
하나 이상의 I/O 컴포넌트/장치(434)는 입력을 수신하고/하거나 출력을 제공하도록, 예컨대 사용자와 인터페이싱하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 I/O 컴포넌트(434)는 터치, 음성, 제스처, 또는 임의의 다른 유형의 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 I/O 컴포넌트(434)는 디스플레이, 터치 패드, 제어기, 마우스, 키보드, 웨어러블 장치(예컨대, 광학 머리-장착식 디스플레이), 가상 또는 증강 현실 장치(예컨대, 머리-장착식 디스플레이), 스피커, 마이크 등을 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(434)는 물리적으로 눌릴 수 있는 하나 이상의 버튼을 포함할 수 있다.
유체 관리 시스템(170)은 관주/흡인을 제공하기 위해 펌프(들)(435) 및/또는 진공장치(들)(436)를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 의료 기구가 의료 기구를 통해 표적 부위에 관주/흡인을 제공하기 위해 펌프(들)(435)/진공장치(436)에 부착될 수 있다. 예에서, 유체 관리 시스템(170)은 의료 기구에 대한 제어된 관주 및/또는 흡인/흡입 능력을 제공하기 위해 하나 이상의 유량계, 밸브 제어부, 및/또는 다른 유체-/유동-제어 컴포넌트(예컨대, 압력 센서와 같은 센서 장치)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(150) 및/또는 로봇 시스템(110)은 관주/흡인을 제어하기 위한 하나 이상의 신호를 생성하여 유체 관리 시스템(170)에 제공할 수 있다.
펌프(들)(435)는, 유체 백(들)/용기(들)(171) 및/또는 의료 기구(들)에 연결하기 위한 유체 라인(들)/커넥터(들)(438)를 포함할 수 있는 관주 유체 공급원(437)에 부착될 수 있다. 펌프(들)(435)는 하나 이상의 의료 기구를 통해 치료 부위로 관주 유체(예컨대, 식염수)를 펌핑할 수 있다. 일부 예에서, 펌프(들)(435)는 연동 펌프(들)이다. 일부 실시예에서, 펌프(들)(435)는 관주 유체를 관주 유체 공급원(437)으로부터 각각의 결합된 의료 기구를 통해 외부로 끌어당기기 위해 진공압을 인가하도록 구성된 진공장치로 대체될 수 있다. 도 4가 펌프(들)(435)를 포함하지만, 일부 실시예에서, 관주 유체 유동은 펌프의 사용 없이 달성되며, 여기서 그러한 유동은 주로 중력에 의해 구동된다.
진공장치(들)(436)는 유체 흡인을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 진공장치(들)(436)는 치료 부위로부터 유체를 끌어당기기 위해 음압을 인가하도록 구성될 수 있다. 진공장치(들)(436)는 인출된 유체가 그 내부로 수집되는 수집 용기에 연결될 수 있다. 일부 예에서, 흡인 흡입은 진공장치보다는 하나 이상의 펌프에 의해 용이하게 될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 흡인은 능동적 흡입을 통하기보다는, 주로 수동적이다. 따라서, 본 개시의 실시예가 진공 컴포넌트를 포함하지 않을 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
위에서 참조된 바와 같이, 시스템(150, 110, 170)은 본 명세서에 기술된 소정 기능을 수행하도록 구성된 각각의 제어 회로(401, 422, 430)를 포함할 수 있다. 용어 "제어 회로"는 하나 이상의 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, 그래픽 처리 유닛, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 주문형 집적 회로, 프로그램가능 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. 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 상태 기계(및/또는 소프트웨어 상태 기계로 구현됨), 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 회로가 제어 시스템(150)/로봇 시스템(110)/유체 관리 시스템(170)의 다른 컴포넌트와는 별개의 컴포넌트로서 예시되어 있지만, 제어 시스템(150)/로봇 시스템(110)/유체 관리 시스템(170)의 다른 컴포넌트들 중 임의의 것 또는 전부는 제어 회로 내에 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로는 다양한 소자(능동 및/또는 수동), 반도체 재료 및/또는 면적, 층, 영역, 및/또는 그의 부분, 도체, 리드, 비아, 접속부 등을 포함할 수 있고, 여기서 제어 시스템(150)/로봇 시스템(110)/유체 관리 시스템(170) 및/또는 그의 부분(들)의 다른 컴포넌트들 중 하나 이상은 그러한 회로 컴포넌트/장치 내에/그에 의해 적어도 부분적으로 형성되고/되거나 구현될 수 있다.
또한, 도 4에 예시되지 않지만, 제어 시스템(150), 로봇 시스템(110), 및/또는 유체 관리 시스템(170) 중 하나 이상은 각각 데이터/명령어를 저장하도록 구성된 데이터 저장소/메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터 저장소/메모리는 소정 기능/동작을 수행하기 위해 제어 회로에 의해 실행가능한 명령어를 저장할 수 있다. 용어 "메모리"는 임의의 적합한 또는 바람직한 유형의 컴퓨터-판독가능 매체를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 컴퓨터-판독가능 매체는 임의의 적합한 또는 바람직한 컴퓨터-판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 다른 유형의 데이터를 포함하는, 임의의 기술, 레이아웃, 및/또는 데이터 구조(들)/프로토콜을 사용하여 구현되는 하나 이상의 휘발성 데이터 저장 장치, 비-휘발성 데이터 저장 장치, 제거가능 데이터 저장 장치, 및/또는 제거불가능 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따라 구현될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터-판독가능 매체는 상변화 메모리, 정적 랜덤-액세스 메모리(SRAM), 동적 랜덤-액세스 메모리(DRAM), 다른 유형의 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독-전용 메모리(ROM), 전기적 소거가능 프로그램가능 판독-전용 메모리(EEPROM), 플래시 메모리 또는 다른 메모리 기술, 콤팩트 디스크 판독-전용 메모리(CD-ROM), 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 다른 광학 저장소, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 장치, 또는 컴퓨팅 장치에 의한 액세스를 위해 정보를 저장하는 데 사용될 수 있는 임의의 다른 비-일시적 매체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 소정의 상황에서 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 컴퓨터-판독가능 매체는 일반적으로 변조된 데이터 신호 및 반송파와 같은 통신 매체를 포함하지 않을 수 있다. 이와 같이, 컴퓨터-판독가능 매체는 일반적으로 비-일시적 매체를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
일부 경우에, 제어 시스템(150) 및/또는 로봇 시스템(110)은 물체/의료 기구의 배향/위치를 결정/추적하기 위해 하나 이상의 위치결정 기법을 구현하도록 구성된다. 예를 들어, 하나 이상의 위치결정 기법은 의료 기구에 대한 위치/배향 데이터를 생성하기 위해 입력 데이터를 처리할 수 있다. 물체/의료 기구의 위치/배향 데이터는 기준 프레임(frame of reference)에 대한 물체/의료 기구의 위치/배향을 나타낼 수 있다. 기준 프레임은 환자의 해부학적 구조, 알려진 물체(예컨대, EM 필드 발생기, 시스템 등), 좌표계/좌표 공간 등에 대한 기준 프레임일 수 있다. 일부 구현예에서, 위치/배향 데이터는 의료 기구의 원위 단부(및/또는 일부 경우에, 근위 단부)의 위치/배향을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 스코프에 대한 위치/배향 데이터는 스코프의 원위 단부의 롤의 양을 포함하는, 스코프의 원위 단부의 위치 및 배향을 나타낼 수 있다. 물체의 위치 및 배향은 물체의 자세로 지칭될 수 있다.
물체/의료 기구에 대한 위치/배향 데이터를 생성하는 데 사용될 수 있는 예시적인 입력 데이터는 의료 기구와 연관된 센서로부터의 센서 데이터(예컨대, EM 필드 센서 데이터, 의료 기구 상의 이미징 장치/깊이 센서/레이더 장치에 의해 캡처된 비전(vision)/이미지 데이터, 의료 기구 상의 가속도계로부터의 가속도계 데이터, 의료 기구 상의 자이로스코프로부터의 자이로스코프 데이터, 위성-기반 센서(예를 들어, GPS(global positioning system))로부터의 위성-기반 위치확인 데이터 등); 로봇 아암/컴포넌트로부터의 피드백 데이터("운동학 데이터"로도 지칭됨)(예컨대, 로봇 아암/컴포넌트가 이동/작동되는 방법을 나타내는 데이터); 로봇 아암/컴포넌트에 대한 로봇 명령 데이터(예컨대, 로봇 아암(112)/의료 기구의 이동을 제어하기 위해 로봇 시스템(110)/로봇 아암(112)에 송신되는 제어 신호); 형상 감지 섬유로부터의 형상 감지 데이터(이는 의료 기구의 위치/형상에 관한 정보를 제공할 수 있음); 환자의 해부학적 구조에 관한 모델 데이터(예컨대, 환자의 해부학적 구조의 내부/외부 부분의 모델); 환자의 위치 데이터(예컨대, 환자가 테이블 상에 위치되는 방법을 나타내는 데이터); 수술전 데이터 등을 포함할 수 있다.
도 5는 하나 이상의 실시예에 따른, 환자의 신장(506) 내에 적어도 부분적으로 배치된 예시적인 카테터(502) 및 경피-접근 장치(504)를 예시한다. 카테터(502) 및 경피-접근 장치(504)는 본 명세서에서 논의되는 카테터들 및 경피-접근 장치들 중 임의의 것을 대표할 수 있다. 이러한 예에서, 기구(502, 504)는 신장(506)으로부터 신장 결석(508)을 치료/제거하기 위한 비뇨기과학 절차와 관련하여 예시된다. 그러나, 기구(502, 504)는 다른 유형의 절차에 사용될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 비뇨기과학 절차 및/또는 다른 유형의 절차는 적어도 부분적으로 수동으로 구현될 수 있고/있거나 적어도 부분적으로 로봇 기술을 사용하여 수행될 수 있다.
카테터(502)는 예컨대 적어도 카테터(502)의 원위 단부/팁에 대해 관절운동되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 카테터(502)의 원위 단부 부분/팁은 다양한 방향으로 편향될 수 있다. 예에서, 카테터(502)는 2 자유도(2-DOF)(예컨대, x, y, z, 요(yaw), 피치(pitch), 또는 롤 이동 중 2개)로 이동하도록 구성될 수 있다. 예시하기 위해, 카테터(502)의 원위 단부 부분은 우측/좌측 또는 상향/하향으로 이동하도록(예컨대, x, y, 또는 z 이동) 그리고 또한 카테터(502)를 삽입/후퇴시키기 위해 이동하도록(예컨대, x, y, 또는 z 축을 따라 병진하도록) 구성될 수 있다. 다른 예에서, 카테터(502)는 3-DOF(예컨대, x, y, z, 요, 피치, 또는 롤 이동 중 3개)로 이동하도록 구성될 수 있다. 예시하기 위해, 카테터(502)의 원위 단부 부분은 우측/좌측 및 상향/하향으로 이동하도록(예컨대, x, y, 또는 z 이동 중 2개) 그리고 또한 카테터(502)를 삽입/후퇴시키기 위해 이동하도록 구성될 수 있다. 그러나, 카테터(502)는 또한 4-DOF(예컨대, x, y, z, 및 피치/요/롤 이동), 6-DOF(예컨대, x, y, z, 피치, 요, 및 롤 이동) 등으로 이동하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 예컨대 카테터(502)가 로봇-제어가능 손잡이로 구현될 때, 카테터(502)는 롤 이동을 위해 구성되지 않는다. 그러나, 카테터(502)는 일부 경우에, 예컨대 카테터(502)가 수동-제어가능 손잡이 또는 일부 로봇-제어가능 케이스로 구성될 때, 롤 및/또는 다른 유형의 이동을 위해 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 카테터(502)는 신장(506)에 흡인/관주를 제공하기 위한 경피-접근 장치(504)로 구현될 수 있다. 경피-접근 장치(504)는, 장치(504)의 원위 단부가 배치되는 표적 해부학적 구조에 기구(예컨대, 카테터(502)) 및/또는 유체가 그것을 통해 접근할 수 있는 하나 이상의 시스 및/또는 샤프트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 능동적 흡인/흡입은 카테터(502)의 루멘(510)을 통해 카테터(502)의 근위 단부(예컨대, 카테터(502)의 손잡이)로 끌어당겨질 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 관주는, 예컨대 동심 시스들 사이에서, 경피-접근 장치(504)를 통해 제공될 수 있다. 예를 들어, 유체 관리 시스템(예시되지 않음)이 경피-접근 장치(504)에, 경피-접근 장치(504)를 따라 표적 부위로 이동하는 관주를 제공하기 위해 관주 포트(512) 포트에 연결될 수 있다. 도 5는 카테터(502)의 루멘(510) 내로의 흡인 유체의 유동 및 경피-접근 장치(504)로부터의 관주 유체의 유동의 예를 예시한다. 일부 실시예에서, 수동적 흡인 유출 채널이 카테터(502)의 외부 벽과 경피-접근 장치/조립체(504)의 내부 벽/시스 사이의 공간에 형성될 수 있다. 카테터(502)가 경피-접근 장치(504) 내에 배치될 때, 카테터(502)와 경피-접근 장치(504)의 샤프트(들)/시스(들)는 대체로 동심일 수 있다. 카테터(502)와 경피 접근 장치(504)는 적어도 그의 부분에 걸쳐 대체로 원형인 단면 형상을 가질 수 있다.
카테터(502)는 수동 제어 및/또는 로봇 제어에 기초하여, 임의의 적합한 또는 바람직한 방식으로 제어가능할 수 있다. 도 5에서, 손잡이/기부(514, 516)가 카테터(502)를 제어하는 데 사용될 수 있는 예를 제공한다. 손잡이(514)는 카테터(502)의 이동을 제어하기 위해 의사/사용자에 의해 조작되도록 구성된 핸드-헬드/수동 손잡이를 예시한다. 한편, 손잡이(516)는 카테터(502)의 이동을 제어하기 위해 로봇 아암, 예컨대 로봇 아암의 엔드 이펙터에 의해 조작되도록 구성된 로봇 제어가능 손잡이를 예시한다. 예시적인 로봇-제어가능 및 수동-제어가능 카테터가 아래에서 더 상세히 논의된다. 관절운동가능한 카테터를 구현함으로써, 기법/구조는 환자의 해부학적 구조에 대한 손상을 방지/최소화하는 방식으로 환자 내의 다양한 위치에 도달되도록 허용할 수 있다. 예를 들어, 의사가, 카테터(502) 및/또는 경피-접근 장치(504)의 샤프트의 나머지 부분을 재위치시키지 않고서, 신장 결석이 위치된 신장(506) 내의 특정 공동(예컨대, 신배)에 도달하도록 카테터(502)의 원위 부분을 내비게이팅할 수 있다.
실시예에서, 카테터(502)에는 이미징 장치가 없다. 즉, 카테터(502)는 환자의 내부 해부학적 구조의 이미지 데이터를 캡처하기 위한 원위 단부 상의 이미징 장치/카메라 없이 구현된다. 그러나, 다른 실시예에서, 카테터(502)는 예컨대 카테터(502)의 팁 상에 이미징 장치(들)를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에서, 카테터(502)는 위치 센서 없이 구현된다(즉, 위치 센서를 포함하지 않음). 그러나, 카테터(502)는 일부 경우에, 예컨대 카테터(502)의 원위 단부 상에 위치 센서를 갖고서 구현될 수 있다.
도 6 내지 도 13은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 로봇/수동 제어가능 카테터(602)의 예시적인 특징부를 예시한다. 카테터(602)의 특징부는 본 명세서에서 논의되는 카테터들 중 하나 이상과 관련하여 구현될 수 있다. 카테터(602)는 세장형 샤프트(604)의 적어도 일부분의 작동을 제어하도록 구성된 손잡이/기부(606)("기구 기부(606)"로도 지칭됨)에 연결된 세장형 샤프트(604)를 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 손잡이(606)는 로봇 아암에 결합하도록 구성된 로봇 제어가능 손잡이(예컨대, 손잡이(606(A))) 및/또는 사용자에 의해 보유/조작되도록 구성된 수동 제어가능 손잡이(예컨대, 손잡이(606(B), 606(C), 606(D)))로서 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 세장형 샤프트(604)는 손잡이(606)를 통해 손잡이(606)의 포트(608)로 연장될 수 있고, 이는 유체 관리 시스템 및/또는 다른 시스템에 연결되어 카테터(602)의 작업 채널을 통한 기구의 흡인, 관주, 전개 등을 용이하게 할 수 있다. 소정 손잡이가 수동-제어가능 카테터 또는 로봇-제어가능 카테터에서 구현되는 상황에서 논의되지만, 그러한 카테터는 다른 상황에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 수동-제어가능 카테터가 로봇-제어가능 카테터(예컨대, 로봇 카테터로서의 이차적인 사용)로서 구현될 로봇 컴포넌트를 포함할 수 있고/있거나 로봇-제어가능 카테터가 수동-제어가능 카테터(예컨대, 수동 카테터로서의 이차적인 사용)로서 구현될 수동 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이와 같이, 일부 경우에, 카테터가 수동 및 로봇 조작 둘 모두를 위해 구성된다.
도 7a 및 도 7b(및 다른 도면)에 도시된 바와 같이, 샤프트(604)는 원위/팁 섹션/부분(702)(때때로 "원위 단부 부분(702)"으로 지칭됨), 중간/중앙 섹션/부분(704), 근위 섹션/부분(706)(때때로 "근위 단부 부분(706)"으로 지칭됨), 및/또는 샤프트(604)의 적어도 일부분을 통해 연장되는 루멘(708)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 루멘(708)은 (환자 내의 표적 부위에 위치될 수 있는) 원위 섹션(702)으로부터 (손잡이(606)의 포트(608)에 연결될 수 있는) 근위 섹션(706)까지 샤프트(604) 전체를 통해 연장될 수 있다. 그러나, 루멘(708)은 카테터(602)를 통해 다른 거리로 연장될 수 있다. 예에서, 루멘(708)은 작업 채널로 지칭될 수 있다. 원위 섹션(702), 중간 섹션(704), 및/또는 근위 섹션(706)은 각각 임의의 길이방향 길이로 구현될 수 있다. 용어 원위, 중간/중앙, 근위, 및/또는 다른 용어는 다른 특징부에 대한 특징부의 위치를 기술하기 위해 사용된다. 예를 들어, 카테터(602)의 근위 특징부가 (예컨대, 사용/절차 동안) 표적 또는 해부학적 부위로부터 가장 먼 특징부를 지칭할 수 있는 반면, 카테터(602)의 원위 특징부가 표적 또는 해부학적 부위에 가장 가까운 특징부를 지칭할 수 있다.
샤프트(604)의 원위 섹션(702)은, 예컨대 샤프트(604)를 통해 흡인할 때, 소정 물체가 샤프트(604)의 나머지 부분 내로 진입하는 것을 방지하도록 구성된 그리고/또는 물체를 샤프트(604)의 원위 단부에서 봉쇄하도록 구성된 필터/봉쇄 구조물/특징부(716)("팁 구조물(716)"로도 지칭됨)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비뇨기과학 절차와 관련하여, 카테터(602)의 원위 부분(702)은 표적 부위에 위치되고 신장으로부터 하나 이상의 신장 결석 파편을 흡인하는 데 사용될 수 있다. 여기서, 팁 구조물(716)은 결석이, 예컨대 표적 부위에서 다른 장치로부터 전개된 기구에 의해 조각으로 파편화되는 동안 신장 결석을 보유하도록 구성될 수 있다. 팁 구조물(716)은 또한, 샤프트(604)를 막고 흡인 유동을 방해/중단시킬 수 있는, 특정 크기보다 큰 파편이 샤프트(604)의 나머지 부분 내로 흡입되는 것을 방지할 수 있다. 팁 구조물(716)이 많은 예에서 샤프트(604)의 나머지 부분과는 별개의(예컨대, 샤프트(604)의 나머지 부분에 제거가능하게 결합된) 컴포넌트로서 예시되지만, 팁 구조물(716)은 샤프트(604)의 나머지 부분과 일체형이거나 다른 방식으로 구현될 수 있다. 팁 구조물(716)의 예시적인 특징부가 아래에서 더 상세히 논의된다.
일부 실시예에서, 샤프트(604)의 적어도 일부분이 플라스틱, 고무, 추골 링크, 금속 또는 플라스틱 편조물/코일 등과 같은 다양한 재료로 형성될 수 있어서, 샤프트(604)의 적어도 일부분은 관절운동을 위해 가요성이다. 일부 실시예에서, 샤프트(604)는 샤프트(604)를 강화하고/하거나 그의 가요성을 용이하게 하도록 보강 재료(예컨대, 편조됨)를 포함한다. 예를 들어, 샤프트(604)는 샤프트(604)가 환자의 해부학적 구조 내에서 내비게이팅될 때 샤프트(604)의 킹킹(kinking)을 방지하기 위한 그리고/또는 후프 강도를 위한 편조 보강물을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 샤프트(604)는 본 명세서에서 논의되는 샤프트(604)의 특징부를 용이하게 하기 위해 다양한 구성으로 구현되는 다수의 층의 재료를 포함한다. 일부 경우에, 팁 구조물(716)은 샤프트(604)의 나머지 부분과 상이한 재료로 형성된다. 예를 들어, 팁 구조물(716)은 심각한 열화와 같은 소정 상황에서 열화를 회피하는 재료로 구현될 수 있다. 팁 구조물(716)은 레이저 빔이 팁 구조물(716)과 부주의하게 그리고/또는 때때로 접촉할 때 그의 구조를 대체로 유지할 수 있는 스테인리스강(또는 다른 유형의 강철), 티타늄, 텅스텐, 알루미늄 합금, 철 합금, 강 합금, 티타늄 합금, 텅스텐 합금, 및/또는 다른 재료(이는 임계치 초과의 비교적 높은 융점을 가질 수 있음)로 구현될 수 있다. 그러나, 팁 구조물(716) 및/또는 샤프트(604)의 임의의 다른 부분은 다른 재료로 구현될 수 있다. 일부 경우에, 팁 구조물(716)은 소정 상황에서, 예컨대 레이저에 의해 접촉될 때, 열화가 감소될 수 있는 소정 재료를 포함한다. 예를 들어, 팁 구조물(716)은 2 MPa·m1/2 이상의 파괴 인성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 다른 파괴 인성 값/범위가 구현될 수 있다.
샤프트(604)는, 도 7a에 도시된 선을 따라 취해진 도 7b의 단면도에 도시된 바와 같이, 외부 벽과 같은, 샤프트(604)의 벽(712) 내에 배치된 하나 이상의 루멘(710)("하나 이상의 와이어 루멘(710)"으로도 지칭됨)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 루멘(710)은 샤프트(604)의 벽 둘레에 또는 다른 위치에 등거리로 이격될 수 있다. 카테터(604)는 하나 이상의 와이어 루멘(710)("벽 루멘(710)"으로도 지칭됨) 내에 활주가능하게 배치된 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)는 하나 이상의 당김 와이어, 케이블, 섬유, 및/또는 가요성 샤프트를 포함할 수 있다. 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)는 스테인리스강, 케블라, 텅스텐, 탄소 섬유 등을 포함하는 임의의 적합한 또는 바람직한 재료, 예컨대 금속 및 비-금속 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 카테터(602)는 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)에 의해 인가되는 힘에 응답하여 비선형 거동을 나타내도록 구성된다. 비선형 거동은 카테터(602)의 강직성 및/또는 압축성뿐만 아니라, 상이한 세장형 이동 부재들(714) 사이의 슬랙 또는 강직성의 변동에 기초할 수 있다. 특정 수의 와이어 루멘(710) 및 세장형 이동 부재(714)가 도면에 예시되어 있지만, 임의의 수의 루멘 및/또는 세장형 이동 부재가 구현될 수 있다.
하나 이상의 세장형 이동 부재(714)는, 도 9, 도 10, 및 도 13에 도시된 바와 같이, 샤프트(604)의 원위 섹션(702)에 부착될/그로 연장될 수 있다. 근위측에서, 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)는, 예컨대 샤프트(604)의 원위 섹션(702)을 편향시킴으로써, 샤프트(604)의 관절운동을 제어하도록 구성된 손잡이(606)의 컴포넌트(들)(예컨대, 입력 조립체)에 결합될 수 있다. 손잡이(606)는 원위 섹션(702)이 길이방향 축으로부터 편향되게 하기 위해 하나 이상의 루멘(710) 내의 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)를 당기도록(그리고/또는 그의 장력의 해제하도록) 구성될 수 있다.
일부 예에서, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)는 샤프트(604)의 원위 부분(702)을 관절운동시키기 위해 팁 구조물(716)에 부착된다. 여기서, 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)는 팁 구조물(716)의 일부분 둘레에 루프형 구조물을 형성한다. 예를 들어, 세장형 이동 부재(714)가 샤프트(604)의 근위 부분(706)으로부터, 팁 구조물(716) 내의 제1 구멍(902(A)) 밖으로 연장되고, 팁 구조물(716)의 일부분 위로 제2 구멍(902(B))까지 연장되고, 제2 구멍(902(B))을 통해 샤프트(604)의 근위 부분(706)으로 복귀한다. 이는 세장형 이동 부재(714)를 팁 구조물(716)에 부착시킬 수 있다. 여기서, 카테터(602)는 일반적으로 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)의 조작(예컨대, 상향/하향 또는 우측/좌측)에 기초하여 2개의 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)는 (다양한 방식으로, 예컨대 볼 단부의 레이저 용융, 앵커(anchor)의 솔더링 등을 통해 구현될 수 있는) 앵커 지점(1002)에서 팁 구조물(716)에 개별적으로 부착된다. 여기서, 카테터(602)는 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)의 조작(예컨대, 상향/하향 및 우측/좌측)에 기초하여 4개의 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예에서, 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)는 팁 구조물(716) 또는 원위 부분(702)의 다른 섹션에 대한 부착을 포함하는 다른 방식으로 샤프트(604)에 부착된다. 도 11은 (도 9a 및 도 9b와 도 10a 및 도 10b에 도시된 것과 유사한 방식으로) 샤프트(604)의 나머지 부분으로부터 제거된 팁 구조물(716)을 예시하지만, 이때 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)는 제거되어 있다(예컨대, 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)가 없는 분해도). 한편, 도 12a는 팁 구조물(716)의 정면도를 예시하고, 도 12b는 하나 이상의 세장형 이동 부재(714)를 수용하기 위한 구멍(902)을 가진 팁 구조물(716)의 배면도를 예시한다.
팁 구조물(716)이 샤프트(604)의 나머지 부분과는 별개의 컴포넌트로서 구현되는 경우에, 팁 구조물(716)은 접착제, 체결구, 인터로킹 메커니즘(예컨대, 탭, 홈 등) 등으로 샤프트(604)의 나머지 부분에 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 샤프트(604)는 샤프트(604)의 나머지 부분에 대한 팁 구조물(716)의 결합을 용이하게 하기 위한 그리고/또는 일단 팁 구조물(716)이 샤프트(604)의 나머지 부분에 고정되면 팁 구조물(716)을 덮기 위한 (도 11 및 다른 곳에 도시된 바와 같은) 링 부분(1102)을 포함한다. 이러한 예에서, (팁 구조물(716)을 포함하는) 샤프트(604)는 (예컨대, 원형 단면을 갖는) 실질적으로 원통형인 형태로 구현되지만; 샤프트(604)는 직사각형/정사각형 형태 또는 다른 형상과 같은 다른 형태를 취할 수 있다.
도 13-1 및 도 13-2는 팁 구조물(716) 및 샤프트(604)의 나머지 부분의 다양한 특징부를 예시하기 위한 샤프트(604)의 2개의 예시적인 구현예를 도시한다. 각각의 도면은 도 12a의 단면선을 따라 취해진 팁 구조물(716)의 단면도를 예시한다. 특히, 도 13-1은 실질적으로 균일한 내경을 가진 제어 섹션(1302)을 갖는 팁 구조물(716)을 예시하는 반면, 도 13-2는 다수의 내경을 갖는 제어 섹션(1302)을 가진 팁 구조물(716)을 예시한다. 논의의 용이함을 위해, 팁 구조물(716)은 샤프트(604)의 원위 부분(702)으로 지칭될 수 있다. 그러나, 원위 부분(702)이 예시된 길이보다 크거나 작게 연장될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 샤프트(604)의 원위 부분(702)은 팁 구조물(716)을 넘어 샤프트(604)의 근위 단부를 향해 연장될 수 있다.
도 13-1의 예에 도시된 바와 같이, 팁 구조물(716)의 적어도 일부분의 내경은 소정 물체가 중간 부분(704) 내로 진입하는 것을 방지하기 위해 샤프트(604)의 중간 부분(704)의 내경(1304)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 팁 구조물(716)은 제1 부분(1302)(즉, 최근위 부분)("제어 섹션(1302)"으로도 지칭됨) 및 제어 섹션(1302)에 인접한/그의 원위에 있는 제2 부분/섹션(1306)(즉, 최원위 부분)("카운터보어/카운터싱크 섹션(1306)"으로도 지칭됨)을 포함할 수 있다. 여기서, 제어 섹션(1302)은 중간 부분(704)의 내경(1304)보다 작은 내경(1308)을 갖는다. 다시 말해서, 내경(1304)은 내경(1308)보다 크다. 일부 실시예에서, 샤프트 부분(704)의 내경(1304)에 대한 제어 섹션(1302)의 내경(ID)(1308)의 비(즉, )가 .4 내지 .9; .5 내지 .9; .4 내지 .8; .5 내지 .8; 또는 다른 범위 내에 있을 수 있다. 예에서, 그러한 비는 물체 제거 효율을 방해하지 않으면서 물체(예컨대, 결석)를 필터링하기 위한 최적의 비를 제공할 수 있다.
또한, 도 13-1에 도시된 것과 같은 일부 예에서, 제어 섹션(1302)의 길이방향 길이(1310)가 제어 섹션(1302)의 내경(1308)보다 작다. 제어 섹션(1302)의 길이(1310)는 샤프트 부분(704) 내로 진입하는 물체의 배향을 제어하는 것을 보조할 수 있다. 그러나, 다른 예에서, 제어 섹션(1302)의 길이(1310)는 내경(1308)과 동일하거나 내경(1308)보다 크다. 일부 예시에서, 내경(1308)에 대한 길이(1310)의 비(즉, )가 .4 이상일 수 있다. 그러나, 다른 비가 구현될 수 있다.
본 명세서에서 논의되는 특징부들 중 하나 이상을 가진 제어 섹션(1302)을 구현함으로써, 팁 구조물(716)은 특정 크기/형상의 물체가 샤프트(704)의 나머지 부분 내로 진입하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 카테터(602)는 표적 부위를 흡인하는 데 사용될 수 있고, 여기서 유체는 샤프트(604)의 루멘(708)을 통해 팁 구조물(716)로부터 샤프트(604)의 근위 부분으로 유동한다. 카테터(602)가 샤프트(604) 내로 하나 이상의 물체를 흡입하려고 시도함에 따라, 제어 섹션(1302)은 특정 크기보다 큰 그리고/또는 특정 형상을 갖는 물체가 샤프트(604)의 중간 부분(704) 내로 진입하는 것을 방지할 수 있다. 예에서, 제어 섹션(1302)은 샤프트(604)의 막힘을 방지하기 위해 샤프트(604)의 나머지 부분 내로 이동하지 않도록 적어도 2개의 치수(예컨대, 폭 및 높이)에서의 물체의 크기를 제한할 수 있다. 또한, 제어 섹션(1302)의 길이(1310)는, 그렇지 않을 경우 특정 배향으로 그리고/또는 물체의 형상(예컨대, 장방형 물체)으로 인해 제어 섹션(1302)을 통과할 수 있는 물체가 샤프트(604)의 나머지 부분 내로 진입하는 것을 방지하는 데 도움이 되도록 설계될 수 있다.
또한 도 13-1에 도시된 바와 같이, 팁 구조물(716)은 샤프트(604)의 원위 단부에서 물체를 보유/안정화하기 위한 카운터싱크/카운터보어 섹션(1306)을 포함한다. 특히, 카운터싱크 섹션(1306)의 내경(1312)이 제어 섹션(1302)의 내경(1308)보다 크다. 내경(1312)은 샤프트 부분(704)의 내경(1304)과 동일한 크기이거나 샤프트 부분(704)의 내경(1304)보다 작을/클 수 있다. 어느 경우에서도, 제어 섹션(1302)과 카운터싱크 섹션(1306)의 내경의 차이는 물체의 적어도 일부분을 보유/안정화하기 위한 특징부를 생성할 수 있다. 이러한 예에서, 카운터싱크 섹션(1306)의 길이(1314)가 제어 섹션(1310)의 길이보다 작은 것으로 예시되지만, 길이(1314)는 제어 섹션(1302)의 길이(1310)와 동일하거나 그보다 클 수 있다. 일부 경우에, 팁 구조물(716)의 길이(즉, 길이(1314) 및/또는 길이(1310))가 제어 섹션(1302)의 내경(1308)보다 작다. 그러나, 다른 길이가 구현될 수 있다. 도시된 바와 같이, 카운터싱크 섹션(1306)은 경사형 에지(예컨대, 이러한 예에서 카운터싱크된 구멍)로 제어 섹션(1302)으로 전이될 수 있다. 그러나, 곡선형 에지, 카운터보어 구멍 등과 같은, 다른 유형의 전이가 구현될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 카운터싱크 섹션(1306)을 구현함으로써, 샤프트(604)는 물체를 보유/안정화할 수 있다. 예를 들어, 카테터(602)는 환자의 신장으로부터 신장 결석을 제거하기 위해 스코프와 협력하여 사용될 수 있다. 스코프는 카테터(602)를 통해 제거되기에 충분히 작은 조각으로 신장 결석을 파편화하기 위해 기구(예컨대, 레이저, 초음파 파편화 등)를 전개할 수 있다. 많은 경우에, 파편화 기구(및/또는 공동 내로 제공되는 관주/흡인)는 신장 결석이 신장 내에서 돌아다니게 할 수 있고, 이는 결석을 정확하게 레이징(lase)/절단하는 것을 어렵게 하여, (예컨대, 환자의 해부학적 구조와 의도하지 않게 접촉하는 레이저/초음파 파편화/쇄석기로 인한) 환자의 주변 해부학적 구조에 대한 손상을 유발할 수 있다. 예를 들어, 신장 결석은 레이저에 의해 접촉될 때 이동할 수 있다. 이와 같이, 카운터싱크 섹션(1306)(및/또는 카테터(602)에 의해 용이하게 되는 흡인)은 결석이 파편화되고 신장 외부로 흡인되는 동안 카테터(602)가 신장 결석을 제위치에(예컨대, 샤프트(604)의 원위 단부 내에) 보유될 수 있게 할 수 있다.
도 13-2는 다수의 내경을 갖는 제어 섹션(1302)을 가진 팁 구조물(716)을 예시한다. 도시된 바와 같이, 제어 섹션(1302)은 2개의 서브섹션(1302(A), 1302(B))을 가질 수 있고, 여기서 제1 서브섹션(1302(A))은 제2 서브섹션(1302(B))의 내경(1308(B))보다 큰 내경(1308(A))을 갖는다. 그러나, 다른 경우에, 내경(1308(A))은 내경(1308(B))과 동일하거나 그보다 작을 수 있다. 이러한 예에서, 제1 서브섹션(1302(A))의 길이(1310(A))가 제2 서브섹션(1302(B))의 길이(1310(B))보다 작다. 그러나, 길이(1310(A))는 길이(1310(B))와 동일하거나 그보다 클 수 있다.
도 13-1 및 도 13-2의 예에서, 팁 구조물(716)은 실질적으로 둥근 원위 단부를 포함한다. 예를 들어, 도 13-2에서 참조되는 바와 같이, 팁 구조물(716)의 원위 단부는 외부 표면/에지(1316) 상에서 그리고 내부 표면/에지(1318) 상에서 둥글다(예컨대, 팁 구조물(716)은 둥근 에지 프로파일을 포함함). 이는 카테터(602)가 내비게이션 동안 환자의 조직과 접촉할 때 환자의 해부학적 구조를 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 팁 구조물(716)은 직사각형-형상의 에지와 같은 다른 형태를 포함할 수 있다. 또한, 많은 예에서, 샤프트(604)는 원형 단면을 갖지만; 샤프트(604)는 직사각형/정사각형 형태(예컨대, 평행육면체)와 같은 다른 단면 형태를 가질 수 있다. 그러한 경우에, 샤프트(604)의 다수의 부분/섹션이 상이한 내경을 갖는 대신에, 부분/섹션은 상이한 폭, 높이 등을 가질 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 하나 이상의 실시예에 따른, 샤프트(604)의 팁 구조물(716) 상의, 일부 예에서 구현될 수 있는 하나 이상의 마킹(1402)의 사시도 및 정면도를 각각 예시한다. 예에서, 샤프트(604)가 원통형 형태를 가질 수 있기 때문에, 하나 이상의 마킹(1402)("배향 마킹(들)(1402)"으로도 지칭됨)은 샤프트(604)의 원위 단부의 배향을 관찰하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 다른 장치의 시점으로부터, 예컨대 샤프트(604)에 근접하게 위치되는 스코프의 시점으로부터 샤프트(604)를 관찰할 때, 하나 이상의 마킹(1402)은 사용자가 샤프트(604)의 원위 단부의 배향(예컨대, 스코프에 대한 그리고/또는 환자의 해부학적 구조에 대한 샤프트(604)의 롤의 양)을 식별하는 것을 보조할 있다. 다양한 도면이 하나 이상의 마킹(1402) 없이 본 명세서에 도시되지만, 본 명세서에서 논의되는 예시적인 샤프트들/팁 구조물들 중 임의의 것이 하나 이상의 마킹(1402)을 포함할 수 있다.
하나 이상의 마킹(1402)은 변형부(들)(예컨대, 만입부, 구멍, 노치, 평평한 섹션 등), 착색부(예컨대, 팁의 일 측부를 제1 색상으로 그리고 다른 측부를 상이한 색상으로 착색함, 상이한 측부를 동일한 색상으로 착색함, 착색된 로마 숫자 등), 이미지(들)(예컨대, 숫자, 문자, 형상, 또는 다른 이미지) 등을 포함할 수 있다. 도 14a 및 도 14b의 예에서, 하나 이상의 마킹(1402)은 팁 구조물(716)의 일 측부 상의 로마 숫자 I 만입부 및 팁 구조물(716)의 반대편 측부 상의 로마 숫자 II 만입부의 형태로 구현된다. 일부 실시예에서, 만입부 마킹이 팁 구조물(716) 상에 비교적 매끄러운 표면을 제공하기 위한 물질로 채워질 수 있다. 예에서, 하나 이상의 마킹(1402)은, 도시된 바와 같이, 팁 구조물(716)의 외경 및 내경 둘 모두 상에 구현될 수 있다. 그러나, 하나 이상의 마킹(1402)은 내부 에지/내경 또는 외부 에지/외경과 같은, 하나의 에지 상에 구현될 수 있다. 하나 이상의 마킹(1402)이 내경/내부 에지 상에만 만입부로서 구현되는 경우에, 팁 구조물(716)은 매끄러운 외부 에지를 제공할 수 있고, 이는 일부 경우에 환자의 해부학적 구조에 걸리는 것을 회피하면서 샤프트(604)를 내비게이팅하는 데 유리할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 마킹(1402)은 패턴, 이미지(예컨대, QR 코드) 등과 같은, 이미지 처리 기법에 의해 더 쉽게 검출가능한 특정 방식으로 구현된다. 하나 이상의 마킹(1402)이 팁 구조물(716) 상에 예시되지만, 하나 이상의 마킹(1402)은 샤프트(604)의 다른 부분과 같은, 다른 위치에 위치될 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 문맥에서 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 문맥으로 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 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 명세서의 개시의 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, 조건 또는 이벤트에 "기초하여" 수행되는 동작은 또한 명시적으로 언급되지 않은 하나 이상의 다른 조건 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 상황에서의 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 "외부", "내부", "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 (32)
- 카테터(catheter)로서,
원위 섹션, 중간 섹션, 근위 섹션, 및 루멘(lumen)을 포함하는 세장형 샤프트(elongate shaft)로서, 상기 중간 섹션은 제1 내경을 포함하고, 상기 원위 섹션의 적어도 일부분은 상기 제1 내경보다 작은 제2 내경을 포함하고, 상기 루멘은 상기 루멘을 통해 표적 부위에 흡인(aspiration)을 제공하기 위해 흡인 시스템에 결합하도록 구성되는, 상기 세장형 샤프트; 및
상기 세장형 샤프트에 결합되고 상기 세장형 샤프트의 작동을 제어하도록 구성되는 기구 기부(instrument base)를 포함하는, 카테터. - 제1항에 있어서, 상기 제1 내경에 대한 상기 제2 내경의 비가 .5 내지 .9의 범위 내에 있는, 카테터.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 내경을 포함하는 상기 원위 섹션의 상기 적어도 일부분의 길이방향 길이가 상기 제2 내경보다 작은, 카테터.
- 제1항에 있어서,
상기 카테터는 상기 세장형 샤프트의 상기 원위 섹션에 결합되는 세장형 이동 부재를 추가로 포함하고;
상기 기구 기부는 상기 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 상기 세장형 이동 부재를 조작하도록 구성되는, 카테터. - 제1항에 있어서, 상기 세장형 샤프트의 상기 원위 섹션은 제1 부분 및 상기 제1 부분의 원위에 있는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분은 상기 제2 내경을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제2 내경보다 큰 제3 내경을 포함하는, 카테터.
- 제5항에 있어서, 상기 제1 부분의 길이방향 길이가 상기 제2 내경보다 작은, 카테터.
- 제5항에 있어서,
상기 카테터는 상기 세장형 샤프트 내의 벽 루멘(wall lumen) 내에 활주가능하게 배치되는 세장형 이동 부재를 추가로 포함하고, 상기 세장형 이동 부재는 상기 제1 부분에 결합되고;
상기 기구 기부는 상기 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 상기 세장형 이동 부재를 조작하도록 구성되는, 카테터. - 제1항에 있어서, 상기 세장형 샤프트의 상기 원위 섹션은 상기 세장형 샤프트의 상기 중간 섹션에 제거가능하게 결합되는, 카테터.
- 흡인 카테터로서,
흡인 시스템에 결합하도록 구성되는 세장형 샤프트로서, 상기 세장형 샤프트는 근위 부분, 중앙 부분, 팁 부분(tip portion), 및 상기 근위 부분으로부터 상기 팁 부분까지 연장되는 루멘을 포함하고, 상기 중앙 부분은 상기 팁 부분의 제2 내경보다 큰 제1 내경을 포함하고, 상기 팁 부분은 환자 내에 잔해물을 제거가능하게 수용하도록 구성되는, 상기 세장형 샤프트; 및
상기 세장형 샤프트에 결합되고 상기 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 상기 세장형 샤프트를 조작하도록 구성되는 기구 손잡이를 포함하는, 흡인 카테터. - 제9항에 있어서, 상기 팁 부분은 카운터보어(counterbore) 또는 카운터싱크(countersink) 중 적어도 하나를 포함하는, 흡인 카테터.
- 제9항에 있어서, 상기 팁 부분의 길이가 상기 팁 부분의 상기 제2 내경보다 작은, 흡인 카테터.
- 제9항에 있어서, 상기 중앙 부분의 상기 제1 내경에 대한 상기 팁 부분의 상기 제2 내경의 비가 .5 내지 .9의 범위 내에 있는, 흡인 카테터.
- 제9항에 있어서,
상기 흡인 카테터는 상기 세장형 샤프트 내의 와이어 루멘(wire lumen) 내에 활주가능하게 배치되는 당김 와이어(pull wire)를 추가로 포함하고, 상기 당김 와이어는 상기 팁 부분에 결합되고;
상기 기구 손잡이는 상기 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 상기 당김 와이어를 조작하도록 구성되는, 흡인 카테터. - 제9항에 있어서, 상기 팁 부분은 제1 부분 및 상기 제1 부분의 원위에 있는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분은 상기 제2 내경을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제2 내경보다 큰 제3 내경을 포함하는, 흡인 카테터.
- 제14항에 있어서, 상기 제1 부분의 길이가 상기 제2 내경보다 작은, 흡인 카테터.
- 제14항에 있어서,
상기 흡인 카테터는 상기 세장형 샤프트 내의 와이어 루멘 내에 활주가능하게 배치되는 당김 와이어를 추가로 포함하고, 상기 당김 와이어는 상기 제1 부분에 결합되고;
상기 기구 손잡이는 상기 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 상기 당김 와이어를 조작하도록 구성되는, 흡인 카테터. - 제9항에 있어서, 상기 팁 부분은 상기 중앙 부분에 제거가능하게 결합되는, 흡인 카테터.
- 카테터로서,
제1 섹션, 상기 제1 섹션의 원위에 있는 제2 섹션, 및 루멘을 포함하는 세장형 샤프트로서, 상기 제1 섹션은 제1 내경을 포함하고, 상기 제2 섹션의 적어도 일부분은 상기 제1 내경보다 작은 제2 내경을 포함하고, 상기 세장형 샤프트는 상기 루멘을 통해 표적 부위에 흡인을 제공하도록 구성되는, 상기 세장형 샤프트; 및
상기 세장형 샤프트에 결합되고 상기 세장형 샤프트의 작동을 제어하도록 구성되는 기구 손잡이를 포함하는, 카테터. - 제18항에 있어서, 상기 제1 내경에 대한 상기 제2 내경의 비가 .5 내지 .9의 범위 내에 있는, 카테터.
- 제18항에 있어서, 상기 제2 섹션의 길이방향 길이가 상기 제2 내경보다 작은, 카테터.
- 제18항에 있어서,
상기 카테터는 상기 제2 섹션에 결합되는 세장형 이동 부재를 추가로 포함하고;
상기 기구 손잡이는 상기 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 상기 세장형 이동 부재를 조작하도록 구성되는, 카테터. - 제18항에 있어서, 상기 세장형 샤프트의 상기 제2 섹션은 제1 부분 및 상기 제1 부분의 원위에 있는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분은 상기 제2 내경을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제2 내경보다 큰 제3 내경을 포함하는, 카테터.
- 제22항에 있어서, 상기 제1 부분의 길이가 상기 제2 내경보다 작은, 카테터.
- 제22항에 있어서,
상기 카테터는 상기 세장형 샤프트 내의 벽 루멘 내에 활주가능하게 배치되는 세장형 이동 부재를 추가로 포함하고, 상기 세장형 이동 부재는 상기 제1 부분에 결합되고;
상기 기구 손잡이는 상기 세장형 샤프트의 작동을 제어하기 위해 상기 세장형 이동 부재를 조작하도록 구성되는, 카테터. - 제18항에 있어서, 상기 세장형 샤프트의 상기 제2 섹션은 하나 이상의 배향 마킹들(orientation markings)을 포함하는, 카테터.
- 시스템으로서,
근위 부분, 중앙 부분, 팁 부분, 및 상기 근위 부분으로부터 상기 팁 부분까지 연장되는 제1 루멘을 포함하는 세장형 샤프트로서, 상기 중앙 부분은 상기 팁 부분의 제2 내경보다 큰 제1 내경을 포함하고, 상기 제1 루멘은 상기 제1 루멘을 통해 표적 부위에 흡인을 제공하기 위해 흡인 시스템에 결합하도록 구성되는, 상기 세장형 샤프트; 및
상기 세장형 샤프트 내의 제2 루멘 내에 활주가능하게 배치되는 세장형 이동 부재로서, 상기 팁 부분에 결합되고 상기 세장형 샤프트의 작동을 제어하도록 구성되는, 상기 세장형 이동 부재를 포함하는, 시스템. - 제26항에 있어서, 상기 제1 내경에 대한 상기 제2 내경의 비가 .5 내지 .9의 범위 내에 있는, 시스템.
- 제26항에 있어서, 상기 팁 부분의 길이가 상기 제2 내경보다 작은, 시스템.
- 제26항에 있어서, 상기 팁 부분은 제1 섹션 및 상기 제1 섹션의 원위에 있는 제2 섹션을 포함하고, 상기 제1 섹션은 상기 제2 내경을 포함하고, 상기 제2 섹션은 상기 제2 내경보다 큰 제3 내경을 포함하는, 시스템.
- 제29항에 있어서, 상기 제1 섹션의 길이방향 길이가 상기 제2 내경보다 작은, 시스템.
- 제26항에 있어서, 상기 팁 부분은 2 MPa·m1/2 이상의 파괴 인성(fracture toughness)을 갖는, 시스템.
- 제26항에 있어서, 상기 팁 부분은 스테인리스강, 티타늄, 텅스텐, 알루미늄 합금, 철 합금, 강 합금, 티타늄 합금, 또는 텅스텐 합금 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
Applications Claiming Priority (3)
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