(57)【要約】      （修正有）【課題】コンピュータ支援装置を患者から取り外すことなく、手術台内の動きを可能にするシステムを提供する。【解決手段】一体化された手術台についてのシステムは、医療装置を含み、医療装置は、１つ又は複数の第１及び第２の関節を有する関節式アームと、制御ユニットとを含む。関節式アームは、第１及び第２の関節の先端側に取り付けられた少なくともカニューレ等を有しており、カニューレ等は身体開口部で患者の体内に挿入される。制御ユニットは、第１の関節をロック解除し、手術台移動要求を受け取り、手術台移動要求を許可すべきかどうかを決定し、この決定に基づいて、手術台が手術台移動要求を実行させ、第１の関節を用いて、関節式アームが、身体開口部で体壁によって加えられた力に基づく身体開口部の動きを追跡することを可能にし、且つ第２の関節における補償動作を実行することにより追跡される動きによる、カニューレ等の姿勢の変化を補償する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、当該装置は、
１つ又は複数の関節及び該１つ又は複数の関節より先端側の先端部分を有する関節式アームと、
前記１つ又は複数の関節に結合された制御ユニットと、を有しており、
通信接続を介して当該装置に通信可能に結合された別個のテーブルとの一体的な動きをサポートするために、前記制御ユニットは、
前記テーブルからテーブル移動要求を受信し、
該テーブル移動要求を許可することにより、前記１つ又は複数の関節の第１の関節が可動域の制限にあるかどうかを判定し、
前記テーブルがテーブル移動要求を実行できるようにしても、前記第１の関節が前記可動域の制限にならないという判定に基づいて、前記テーブルが前記テーブル移動要求を実行できるようにし、
前記テーブル移動要求の実行による前記テーブルの動きを追跡し、
前記テーブルの前記追跡された動きに基づいて、前記１つ又は複数の関節を使用して、前記テーブルに対する前記先端部分の位置、向き、又は前記位置と前記向きとの両方を維持するように構成される、
装置。
【請求項２】
前記テーブル移動要求を許可するために、前記制御ユニットは、前記１つ又は複数の関節のいずれも対応する可動域の制限にないという判定に応答して、前記テーブル移動要求を許可するようにさらに構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは、前記テーブルが前記テーブル移動要求を実行している間に、前記位置、前記向き、又は前記位置及び前記向きを維持する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の関節が前記可動域の制限にあると判定された場合に、前記制御ユニットは、前記第１の関節がもはや前記可動域の制限にない状態になるまで、テーブル移動要求のさらなる許可をさらに禁止する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の関節が前記可動域の制限にあると判定された場合に、前記制御ユニットは、前記テーブルに命令して、以前に実行された１つ又は複数のテーブル移動を逆転させるようにさらに構成される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の関節が前記可動域の制限にあると判定された場合に、前記制御ユニットは、許可されるテーブル移動要求のタイプを制限するようにさらに構成される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記制御ユニットは、許可された以前のテーブル移動要求の記録に基づいて、許可される前記テーブル移動要求のタイプを制限するようにさらに構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
許可される前記テーブル移動要求のタイプを制限するために、前記制御ユニットは、前記テーブル移動要求を実行することにより、前記第１の関節が前記可動域の制限に向けた又はこの制限を超える動きになる場合に、前記テーブル移動要求を禁止するようにさらに構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記制御ユニットは、
オペレータから動作コマンドを受信し、
前記テーブルに対する前記先端部分の前記位置、向き、又は前記位置と前記向きとの両方を維持するために使用される前記１つ又は複数の関節の動きに前記動作コマンドを組み合わせるようにさらに構成される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
複数の機械可読命令を含む非一時的な機械可読媒体であって、前記命令が装置に関連付けられた１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、該１つ又は複数のプロセッサに、
通信接続を介して前記装置に通信可能に結合された別個のテーブルからテーブル移動要求を受信すること、
前記テーブルが前記テーブル移動要求を実行できるようにすることにより、前記装置の１つ又は複数の関節の第１の関節が可動域の制限にあるかどうかを判定すること、
前記テーブル移動要求を許可しても、前記第１の関節が前記可動域の制限にならないという判定に基づいて、前記テーブルが前記テーブル移動要求を実行できるようにすること、
前記テーブル移動要求の実行による前記テーブルの動きを追跡すること、及び
前記テーブルの前記追跡された動きに基づいて、前記１つ又は複数の関節を使用して、前記テーブルに対する前記装置の先端部分の位置、向き、又は前記位置と前記向きとの両方を維持することであって、前記先端部分は、前記１つ又は複数の関節より先端側にある、維持すること、を含む段階を実行させるように適合される、
非一時的な機械可読媒体。
【請求項１１】
前記テーブル移動要求を許可することは、前記１つ又は複数の関節のいずれも対応する可動域の制限にならないと判定することに応答して、前記テーブル移動要求を許可することを含む、請求項１０に記載の非一時的な機械可読媒体。
【請求項１２】
前記位置、前記向き、又は前記位置及び前記向きを維持することは、前記テーブルが前記テーブル移動要求を実行している間に実行される、請求項１０又は１１に記載の非一時的な機械可読媒体。
【請求項１３】
前記段階は、前記第１の関節がもはや可動域の制限にない状態になるまで、テーブル移動要求のさらなる許可を禁止することをさらに含む、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の非一時的な機械可読媒体。
【請求項１４】
前記第１の関節が前記可動域の制限にあると判定された場合に、前記段階は、
前記テーブルに命令して、以前に実行された１つ又は複数のテーブル移動を逆転させること、又は
許可された以前のテーブル移動要求の記録に基づいて、許可されるテーブル移動要求のタイプを制限すること、又は
テーブル移動要求を実行することにより、第１の関節が可動域の制限に向けた又はこの制限を超える動きになる場合に、前記テーブル移動要求を禁止すること、をさらに含む、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の非一時的な機械可読媒体。
【請求項１５】
前記段階は、
オペレータから動作コマンドを受信すること、及び
前記テーブルに対する前記先端部分の前記位置、前記向き、又は前記位置と前記向きとの両方を維持するために使用される前記１つ又は複数の関節の動きに前記動作コマンドを組み合わせること、をさらに含む、請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の非一時的な機械可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本開示は、２０１４年１０月２７日に出願された、”System and Method for Integrated Operating Table”という標題の米国仮特許出願第６２／０６９，２４５号、及び２０１５年３月１７日に出願された、”System and Method for Integrated Surgical Table”という標題の米国仮特許出願第６２／１３４，２０７号について優先権を主張するものであり、これら両文献は、それら全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、概して、関節式アームを有する装置の動作に関し、より具体的には、関節式アームを有する装置と一体化された手術台との動作に関する。
【背景技術】
【０００３】
益々多くの装置が、自律的な及び半自律的な電子装置に置き換えられている。これは、自律的な及び半自律的な電子装置の大型アレイが、手術室、介入処置室、集中治療室、救急処置室等で見受けられるような、今日の病院に特に当てはまる。例えば、ガラス体温計や水銀体温計が、電子体温計に置き換えられ、点滴ラインには、現在、電子監視装置や流れ調整器が含まれ、従来のハンドヘルド式手術用器具は、コンピュータ支援医療装置に置き換えられている。益々多くの自律的な及び半自律的な装置が使用されるにつれて、２つ以上の装置が協働して共通の目標を達成する機会が拡がる。
【０００４】
患者の内部解剖学的構造へのアクセス又はこの内部解剖学的構造の視覚化を改善又は最適化するために、外科医又は手術室のスタッフは、大抵の場合、手術用マニピュレータアセンブリとして使用されるコンピュータ支援装置のマニピュレータアームに対して、手術台又は処置台上の患者を移動させることを望む。例えば、外科医は、外科的処置中に臓器の重力補助後退(retraction)を行うことを望む場合がある。手術台を傾斜させると患者の臓器が移動するので、安全のため、手術台を動かす前に手術用器具を患者から取り外す。次に、多くの従来の遠隔操作手術システムでは、このような後退を行うために、切開部位及び／又は身体オリフィス等の身体開口部を通って患者の体内に挿入されたカニューレ及び器具からマニピュレータアームをドッキング解除しなければならず、それによって身体開口部が安全に移動することができ、次に標的臓器の後退に適すると推定される新しい位置に手術台を移動させ、次にマニピュレータを患者に再ドッキングさせる必要がある。この方法は時間がかかり、面倒となり得る。さらに、このプロセスは、一般に、安全性を高めるために手術台の移動前に内視鏡を患者から取り外すので、何回かの繰返しを伴い、それによって、手術用作業スペースの視覚化が失われ、且つ新しい位置が典型的に経験に基づいた推測となるため、後退を適切に行うのに正確又は十分である又はそうではない可能性がある。繰り返される反復動作を避けるために、医師は、大抵の場合、「過剰補正」を行い、所望の重力補助後退が起こるのを確実にするために必要以上に急激な位置及び向きを選択する。この過剰補正は、患者の安全性の問題につながる可能性がある。その理由は、患者の頭部を下向きにした姿勢等の特定の向きが、特に大部分の患者はそのような姿勢で呼吸が困難となるので殆ど耐えられないからである。加えて、器具が患者から取り外され且つマニピュレータアームがカニューレから取り外されるので、従来の腹腔鏡処置で行われ得るような後退を補助するために、医師が器具を使用することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、まず、マニピュレータ及び器具アセンブリを含むコンピュータ支援装置を患者から取り外すことなく、手術台内の動きを可能にするシステム及び方法を有することは、有益となるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
有利には、本発明によるシステム及び方法は、まず、マニピュレータ制御式手術用器具を患者から取り外し、且つ患者の体内に挿入されたままのカニューレからマニピュレータをドッキング解除することなく、手術用器具マニピュレータアームに対して（患者と共に）手術台を移動させることができる。一態様では、マニピュレータアームを有するコンピュータ支援医療装置と手術台との間で、双方向通信が最初に確立される。この通信が確立された後に、手術台の動きの動作制御が、まず、コンピュータ支援装置からの許可及び／又は承認を受け取ることなく、手術台の物理的な動きが許可されないようにコンピュータ支援装置による制御を受ける。
【０００７】
一態様では、患者を移動させる場合に、手術室のスタッフのうちの１人（例えば、麻酔医）が、（例えば、手術台命令ユニット上のボタンを押すことによって）移動を開始させる。所望の動き（例えば、患者の頭を上下させるためにトレンデレンブルグ姿勢を調整する、患者を左に傾ける又は患者を右に傾ける、及び／又はテーブル表面を上下させる）の所望のコマンドは、通信リンクを介してコンピュータ支援装置に中継される。次に、コンピュータ支援装置のコントローラは、一体化されたシステムの現在の条件又は状態（例えば、物理的、電気的、及び／又はソフトウェア的な条件）に基づいて、所望の動きが許容可能であるかどうかを判定する。手術台移動要求は、手術台への返信メッセージによって承認又は拒否される。手術台移動要求が承認されると、以下に説明するように、命令された方向に増分的な態様（例えば、距離、角度、又は時間の増分）で手術台を移動させることができる。さらに、いくつかの態様では、テーブルの移動速度は、外科医が内視鏡等の撮像装置を介して組織運動を確認して、重力による有効な組織運動を見ることができるように十分に速く、且つ手術台又はコンピュータ支援装置の近くの患者又は従事者にとって明らかに危険でないように十分遅く制御される。一態様では、動作中の手術台の動きを、毎秒３°未満（例えば、毎秒約１．５°）に制御することが望ましい。この速度は、手術台を効率的な方法で再位置付けするのに適した動きを提供するが、制御システムからの断続的な許可により、コンピュータ支援装置の問題のある状態及び／又は患者への損傷が大きくならないように十分遅く制御される。
【０００８】
別の態様では、コンピュータ支援装置が手術台の動作中にマニピュレータアームの状態の関連する変化（例えば、関節接合式関節の可動域の制限に近づいていること）を検出すると、コンピュータ支援装置は、患者又はスタッフへの損傷及び／又は設備への損害を防ぐために手術台の動作を中止させる。次に、移動を要求し、この要求を承認又は拒否し、次に移動させるこのサイクルが、個々のテーブル制御ボタンの押下及び／又はコマンドのストリーム（例えば、ボタンを押下した状態）について、立て続けに、例えば１０ｍｓ毎に繰り返される。コンピュータ支援装置の状態が「安全」又は許容可能であると考えられる限り、手術台移動要求は、コンピュータ支援装置によって承認され、手術台は、オペレータによって命令された方向に自由に動く。
【０００９】
一態様では、手術台移動要求が拒否された場合に、又はコンピュータ支援装置がコンピュータ支援装置の可動域の制限等によって現在実行中の手術台の動作を中断した場合に、手術台の動きは、追加の安全性をシステムの使用に提供することに制限される。いくつかの例では、手術台とコンピュータ支援装置との間の運動学的マッピングを用いて、可動域の制限及び／又は安全でない状態から離れる方向に遠隔の運動中心及び／又は関節速度を生じさせる手術台の動作を決定する。いくつかの例では、手術台の動きは、拒否／停止条件が作成された手術台の動きの反対方向の動作に限定され、承認される。いくつかの実施例では、手術台の動きにより、２つ以上の関節式アームが反対側の可動域の制限に近づく及び／又は到達する場合に、手術台の更なる動きは許容されない。
【００１０】
特定の態様では、手術台は、大抵の場合、アイソセンタと呼ばれる空間内の単一の点（仮想動作中心点）の周りで移動する。一実装形態では、例えば、このアイソセンタは、典型的な患者のサイズ、吹送(insufflation)、手術台のパッディング(padding)等を考慮するために、手術台の関節式構造の上の略中央に、手術台の上部の少し上（例えば、約３５ｃｍ）に配置される。こうして、手術台がそのトレンデレンブルグ調整で動く際に、テーブル表面は、僅かな「ディッシング(dishing)」弧を通って移動する。手術台の傾斜自由度は、アイソセンタ点を基準にして同様に移動することができ、又はテーブル面(table top)を支持するカラムの上部等の空間内の別の点を基準にして移動することができる。手術台は、アイソセンタ又は別の点を基準にして規定されるヨー自由度も含むことができる。アイソセンタは、大抵の場合、テーブル面を基準にして、切開部位又は身体オリフィス等の典型的な手術部位及び／又は身体開口部の高さで、患者の体内におおよそ位置するように配置される。いくつかの実装形態では、アイソセンタは、テーブル機構に対して固定され、他の実装形態では、様々な患者サイズ及び手術部位の位置に適応するようにアイソセンタ（例えば、高さ及び／又は位置）を規定してもよい。
【００１１】
特定の態様では、コンピュータ支援装置は、アイソセンタのＸＹＺデカルト座標を手術台に提供し、続いて特定のロール・ピッチ・ヨー角運動コマンドを与えて患者の動きをもたらすことができる。そのような動きは、いくつかの状況では、患者の体壁における関連する身体開口部の全動作を最小にし、器具が挿入される身体開口部における物理的外傷を最小にするため、向上した臨床能力を外科医に提供することができる。一態様では、このような動作コマンドは、処置を行うために使用される手術用器具又は器具のための手術用コントローラの外科医の動きによって生成してもよい。ＸＹＺロール・ピッチ・ヨー座標及びコマンドが、第１の動作モードで説明したのと同じ通信リンクを介して手術台に送られる。このようなアイソセンタの動きを生じさせるためには、コンピュータ支援装置が、コンピュータ支援装置に対する手術台の位置及び／又は向きを知っておかなければならないことに留意すべきである。この関係は、ユーザによって入力してもよく、又は適切な手段によってコンピュータ支援装置によって決定してもよい。一態様では、この関係は、２０１４年３月１７日に出願された、”Methods and Devices for Tele-surgical Table Registration”という標題の米国仮特許出願第６１／９５４，５３８号に記載されるような位置合せによって決定してもよく、又は２０１４年３月１７日に出願された、”Methods and Devices for Table Pose Tracking using Fiducial Markers”という標題の米国仮特許出願第６１／９５４，５５９号に記載されるような位置手段によって決定又は推定してもよく、これら各文献は、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００１２】
コンピュータ支援装置では、多自由度のマニピュレータが手術用器具を保持し、次にマルチリンク・セットアップアームが機械的接地に対してマニピュレータを保持する。マニピュレータは遠隔操作され、セットアップアームは手で動かすことができる。リンクを所定の位置に保持するために機械式ブレーキ（ハードウェアによる関節のロック）を用いてもよく、さらに、非ブレーキ式(unbraked)リンクを所定の位置に保持するために電動式関節（ソフトウェアによる関節のロック）を用いてもよい。いくつかの態様では、機械式ブレーキの一部又は全部を解除して、セットアップ／マニピュレータアーム全体が「浮動」する（実質的に無重力に見える）、又はセットアップ／マニピュレータアーム全体の一部が浮動することができる。いくつかの状況では、この（ハードウェア及び／又はソフトウェアによる）ブレーキの解除は、クラッチ掛け(clutching)と呼ばれる。関節に関連するブレーキをクラッチ掛けすることによって、リンクを動かすことができる。関節式アームがクラッチ掛けされると、関節式アームは、機械的にバランスがとられ、動かされるまで空間内で静止したままになるように制御される。いくつかの態様では、（例えば、手術台を動かすことによって）患者を動かすときに、患者の体壁によるカニューレに対する力によって、クラッチされたアーム関節の位置及び／又は向きの変化を生じさる外部運動は、器具ドラッギングによるものである。
【００１３】
本明細書に記載される実施形態と同じ又は同様の運動学を有する従来の特定の遠隔操作手術マニピュレータシステムでは、カニューレによって器具を患者の体内に挿入している間に、患者を動かすことは推奨されない。このようなシステムでは、現在のセットアップアーム関節は、患者の体壁による器具ドラッギング(dragging)を可能にする程、十分低い摩擦を有しておらず、より重要なことに、クラッチされた関節の１つが可動域の制限に到達した場合に、手術台の動きを停止させる方法が現在存在していない。これらの条件下で患者と共に手術台を動かし続けることは、特に器具が挿入される身体開口部で患者に危害を与える可能性がある。従って、「インターロック」の態様によって、手術台を移動させるが、コンピュータ支援装置が安全でない（又は危険に直面する）状態を判定又は検出した場合に、安全に停止させる。
【００１４】
一態様では、退避機能(withdrawal feature)（すなわち、「入って来た道順を戻る」）によって、直前まで進んで来た移動経路に沿って手術台を戻すことを可能にし、さらに他の方向のアプローチ又は患者の動きを可能又は有効にする。安全面では、コンピュータ支援装置が安全でない状態を検出した場合に、コンピュータ支援装置及び手術台の全ての動作は通常禁止され、安全でない状態が解消されるまで、動作が許可されない。この退避機能がないと、（コンピュータ支援装置からの自動コマンドによって）手術台を停止させた場合に、コンピュータ支援装置が安全でない状態（例えば、「停止」コマンドが依然として発生している状態）であるので、手術台を再び移動させることができない。こうして、予め既知の位置／動作を使用することにより、手術台が安全でない状態に至った経路に沿って戻ることが可能にされるため、この退避機能により手術台の安全な移動が保証される。他の特定の軸線に沿った移動は恐らく「安全」であろうが、そのような軸線は安全であるか分かっていない。特定の実施形態では、アイソセンタの運動能力は、システムのインターロック特性を超えて前進する。
【００１５】
本明細書に記載の方法及びシステムを使用することにより、外科医は、カニューレを介して患者に大きな力が加えられる前にコンピュータ支援装置が手術台に命令して手術台を停止させることができるため、患者を安全に動かすことができる。次に、手術台の動きは、検出された状態が解決されるまで、安全でないか、又は潜在的に安全でない姿勢に留まるのを防ぐために「入って来た道順を戻る」ように逆戻りすることができる。
【００１６】
いくつかの実施形態と一致して、コンピュータ支援医療装置は、１つ又は複数の第１の関節及び１つ又は複数の第２の関節を有する関節式アームと、第１の関節及び第２の関節に結合される制御ユニットとを含む。関節式アームは、１つ又は複数の第１の関節及び１つ又は複数の第２の関節の先端側に取り付けられた少なくともカニューレ、内視鏡、又は器具を有するように構成される。カニューレ、内視鏡、又は器具は、身体開口部で患者の体内に挿入されるように構成される。通信接続を介して装置に結合された手術台との一体的な動きをサポートするために、制御ユニットは、１つ又は複数の第１の関節をロック解除し、手術台から手術台移動要求を受け取り、手術台移動要求を許可すべきかどうかを決定し、この決定に基づいて手術台が手術台移動要求を実行することを可能にし、１つ又は複数の第１の関節を用いて、関節式アームが、実行された手術台の移動により身体開口部で患者の体壁によって加えられる力に基づく身体開口部の動きを追跡するのを可能にし、且つ１つ又は複数の第２の関節における補償動作を実行することにより追跡された動きによるカニューレ、内視鏡、又は器具の姿勢の変化を補償するように構成される。
【００１７】
いくつかの実施形態と一致して、手術台とコンピュータ支援医療装置との一体的な動きを補償する方法は、コンピュータ支援医療装置の関節式アームの１つ又は複数の関節をロック解除するステップを含む。関節式アームは、この関節式アームに取り付けられた少なくともカニューレ、内視鏡、又は器具を有する。カニューレ、内視鏡、又は器具は、身体開口部で患者の体内に挿入されるように構成される。この方法は、手術台から手術台移動要求を受信するステップと、手術台移動要求を許可すべきかどうかを決定するステップと、この決定に基づいて、手術台が手術台移動要求を実行することを可能にするステップと、１つ又は複数の第１の関節を用いて、関節式アームが、実行された手術台の移動により身体開口部で患者の体壁によって加えられる力に基づく身体開口部の動きを追跡するステップと、関節式アームの１つ又は複数の第２の関節における補償動作を実行することにより追跡された動きによるカニューレ、内視鏡、又は内視鏡の姿勢の変化を補償するステップと、をさらに含む。
【００１８】
いくつかの実施形態と一致して、複数のコンピュータ可読命令を含む非一時的な機械可読媒体であって、この命令がコンピュータ支援医療装置に関連する１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、１つ又は複数のプロセッサに、以下の段階を実行させる。この段階は、コンピュータ支援医療装置の関節式アームの１つ又は複数の関節をロック解除することを含む。関節式アームは、この関節式アームに取り付けられた少なくともカニューレ、内視鏡、又は器具を有する。カニューレ、内視鏡、又は器具は、身体開口部で患者の体内に挿入されるように構成される。この段階は、手術台から手術台移動要求を受信することと、手術台移動要求を許可すべきかどうかを決定することと、この決定に基づいて、手術台が手術台移動要求を実行することを可能にすることと、１つ又は複数の第１の関節を用いて、関節式アームが、実行された手術台の移動により身体開口部で患者の体壁によって加えられる力に基づく身体開口部の動きを追跡することを可能にすること、関節式アームの１つ又は複数の第２の関節において補償動作を実行することにより追跡された動きによるカニューレ、内視鏡、又は器具の姿勢の変化を補償すること、をさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】いくつかの実施形態によるコンピュータ支援システムの簡略図である。
【図２】いくつかの実施形態によるコンピュータ支援システムを示す簡略図である。
【図３】いくつかの実施形態によるコンピュータ支援医療システムの運動学的モデルの簡略図である。
【図４】いくつかの実施形態による一体化された手術台の動作の方法の簡略図である。
【図５】いくつかの実施形態による、手術中のテーブル動作のための手術台及びコンピュータ支援装置を準備するプロセスの簡略図である。
【図６】いくつかの実施形態による手術台命令ユニットの一部の簡略図である。
【図７】いくつかの実施形態による手術台の動作を実行するためのプロセスの簡略図である。
【図８】いくつかの実施形態による手術台追跡のためのプロセスの簡略図である。
【図９】いくつかの実施形態による手術台追跡を監視するためのプロセスの簡略図である。
【図１０】いくつかの実施形態によるユーザインターフェイスの簡略図である。
【図１１Ａ】本明細書に記載の一体化されたコンピュータ支援装置及び可動式手術台の特徴を組み込んだ様々なコンピュータ支援装置システムアーキテクチャを示す簡略化された概略図である。
【図１１Ｂ】本明細書に記載の一体化されたコンピュータ支援装置及び可動式手術台の特徴を組み込んだ様々なコンピュータ支援装置システムアーキテクチャを示す簡略化された概略図である。
【図１１Ｃ】本明細書に記載の一体化されたコンピュータ支援装置及び可動式手術台の特徴を組み込んだ様々なコンピュータ支援装置システムアーキテクチャを示す簡略化された概略図である。
【図１１Ｄ】本明細書に記載の一体化されたコンピュータ支援装置及び可動式手術台の特徴を組み込んだ様々なコンピュータ支援装置システムアーキテクチャを示す簡略化された概略図である。
【図１１Ｅ】本明細書に記載の一体化されたコンピュータ支援装置及び可動式手術台の特徴を組み込んだ様々なコンピュータ支援装置システムアーキテクチャを示す簡略化された概略図である。
【図１１Ｆ】本明細書に記載の一体化されたコンピュータ支援装置及び可動式手術台の特徴を組み込んだ様々なコンピュータ支援装置システムアーキテクチャを示す簡略化された概略図である。
【図１１Ｇ】本明細書に記載の一体化されたコンピュータ支援装置及び可動式手術台の特徴を組み込んだ様々なコンピュータ支援装置システムアーキテクチャを示す簡略化された概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図面において、同一の記号表示を有する要素は、同一又は同様の機能を有する。
以下の詳細な説明では、本開示に一致するいくつかの実施形態を説明する具体的な詳細について記載する。しかしながら、いくつかの実施形態は、これらの特定の詳細の一部又は全てを用いずに実施できることは、当業者には明らかであろう。本明細書に開示された特定の実施形態は、例示することを意図しており、限定するものではない。当業者は、ここでは特に説明しない、本開示の範囲及び精神の範囲内にある他の要素を実現し得る。また、不必要な繰返しを避けるために、一実施形態に関連して図示し且つ説明した１つ又は複数の特徴は、他に特に明記しない限り或いは１つ又は複数の特徴が実施形態を機能しないものにしない限り、他の実施形態に組み込むことができる。用語「〜を含む、有する(including)」は、目的語となるものを含むが、その含むもの自体に限定されるものではないことを意味し、含まれる１つ又は複数の個々のアイテムのそれぞれは、特に断りのない限り、オプションであるとみなすべきである。同様に、用語「〜してもよい、〜ことができる、〜する可能性がある（し得る）（may）」は、アイテムがオプションであることを示す。
【００２１】
図１は、いくつかの実施形態によるコンピュータ支援システム１００の簡略図である。図１に示されるように、コンピュータ支援システム１００は、１つ又は複数の可動式又は関節式アーム１２０を有する装置１１０を含む。１つ又は複数の関節式アーム１２０のそれぞれは、１つ又は複数のエンドエフェクタを支持する。いくつかの例では、装置１１０は、コンピュータ支援手術用装置と一致してもよい。１つ又は複数の関節式アーム１２０は、それぞれ、関節式アーム１２０のうちの少なくとも１つの先端部に取り付けられた１つ又は複数の器具、手術用器具、撮像装置等の支持を提供する。装置１１０をオペレータワークステーション（図示せず）にさらに結合してもよく、このワークステーションは、装置１１０、１つ又は複数の関節式アーム１２０、及び／又はエンドエフェクタを動作させるための１つ又は複数のマスター制御部を含むことができる。いくつかの実施形態では、装置１１０及びオペレータワークステーションは、カリフォルニア州サニーベールのIntuitive Surgical, Inc.によって市販されているda Vinci（登録商標）手術システムに対応してもよい。いくつかの実施形態では、オプションで、他の構成、より少ない又はより多い関節式アーム等を含むコンピュータ支援手術用装置を、コンピュータ支援システム１００と共に使用してもよい。
【００２２】
装置１１０は、インターフェイスを介して制御ユニット１３０に結合される。インターフェイスは、１つ又は複数の無線リンク、ケーブル、コネクタ、及び／又はバスを含んでもよく、且つ１つ又は複数のネットワーク・スイッチング及び／又はルーティング装置を含む１つ又は複数のネットワークをさらに含んでもよい。制御ユニット１３０は、メモリ１５０に結合されたプロセッサ１４０を含む。制御ユニット１３０の動作は、プロセッサ１４０によって制御される。１つのみのプロセッサ１４０を含む制御ユニット１３０が示されているが、プロセッサ１４０は、制御ユニット１３０内の１つ又は複数の中央処理装置、マルチコアプロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、フィールドプログラマブル・ゲートアレイ（FPGA）、特定用途向け集積回路（ASIC）等であってもよいことが理解される。制御ユニット１３０は、コンピュータ装置に追加されたスタンドアロン型のサブシステム及び／又はボード、或いは仮想マシンとして実現してもよい。いくつかの実施形態では、制御ユニットは、オペレータワークステーションの一部として含まれてもよく、及び／又はオペレータワークステーションとは別個に動作してもよいが、オペレータワークステーションと協調して動作することができる。
【００２３】
メモリ１５０は、制御ユニット１３０によって実行されるソフトウェア及び／又は制御ユニット１３０の動作中に使用される１つ又は複数のデータ構造を格納するために使用される。メモリ１５０は、１つ又は複数のタイプの機械可読媒体を含んでもよい。機械可読媒体のいくつかの一般的な形態は、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、他の光媒体、パンチカード、紙テープ、ホール（holes）パターンを含む他の物理的媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、他のメモリチップ又はカートリッジ、及び／又はプロセッサ又はコンピュータが読み取るように適合された他の媒体を含むことができる。
【００２４】
図示されるように、メモリ１５０は、装置１１０の自律的な及び／又は半自律的な制御をサポートする動作制御アプリケーション１６０を含む。動作制御アプリケーション１６０は、装置１１０から位置、動作、及び／又は他のセンサ情報を受信し、位置、動作、及び／又は衝突回避情報を手術台及び／又は撮像装置等の他の装置に関する他の制御ユニットと交換し、及び／又は、装置１１０、装置１１０の関節式アーム１２０及び／又はエンドエフェクタ１２５の動作を計画し及び／又はこの計画を支援するための１つ又は複数のアプリケーション・プログラミング・インターフェイス（API）を含むことができる。動作制御アプリケーション１６０が、ソフトウエア・アプリケーションとして示されているが、動作制御アプリケーション１６０は、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はハードウェアとソフトウェアとの組合せを用いて実現してもよい。
【００２５】
いくつかの実施形態では、コンピュータ支援システム１００は、手術室及び／又は介入処置室内に見出すことができる。コンピュータ支援システム１００は、２つの関節式アーム１２０を有する１つの装置１１０のみを含むが、当業者であれば、コンピュータ支援システム１００は、装置１００と同様の及び／又は装置１００とは異なる関節式アーム及び／又はエンドエフェクタを有する任意数の装置を含むことができることを理解するだろう。いくつかの例では、各装置は、これより少ない又はより多い関節式アーム及び／又はエンドエフェクタを含んでもよい。
【００２６】
コンピュータ支援システム１００は、手術台１７０をさらに含む。１つ又は複数の関節式アーム１２０と同様に、手術台１７０は、手術台１７０のベースに対するテーブル面(table top)１８０の関節運動をサポートする。いくつかの例では、テーブル面１８０の関節運動は、テーブル面１８０の高さ、傾斜、スライド、トレンデレンブルグ(Trendelenburg)向き等を変更するためのサポートを含むことができる。図示されていないが、手術台１７０は、テーブル面１８０の位置及び／又は向きを制御する手術台命令ユニット等の１つ又は複数の制御入力部を含んでもよい。いくつかの実施形態では、手術台１７０は、ドイツのTrumpf Medical Systems GmbHによって市販されている１つ又は複数の手術台に対応してもよい。
【００２７】
手術台１７０は、対応するインターフェイスを介して制御ユニット１３０にも結合される。インターフェイスは、１つ又は複数の無線リンク、ケーブル、コネクタ、及び／又はバスを含んでもよく、且つ１つ又は複数のネットワーク・スイッチング及び／又はルーティング装置を含む１つ又は複数のネットワークをさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、手術台１７０は、制御ユニット１３０とは異なる制御ユニットに結合してもよい。いくつかの例では、動作制御アプリケーション１６０は、手術台１７０及び／又はテーブル面１８０に関連する位置、動作、及び／又は他のセンサ情報を受信するための１つ又は複数のアプリケーション・プログラミング・インターフェイス（API）を含むことができる。いくつかの例では、動作制御アプリケーション１６０は、手術台１７０及び／又はテーブル面１８０の動きを計画し及び／又はこの計画を支援することができる。いくつかの例では、動作制御アプリケーション１６０は、衝突回避に関連する動作計画に関与することができ、関節及びリンクの可動域の制限、関節式アーム、器具、エンドエフェクタ、手術台構成要素の運動に適応及び／又は回避して関節式アーム、器具、エンドエフェクタ、手術台構成要素等の他の動作を補償し、内視鏡等の表示装置を調整して関心領域及び／又は１つ又は複数の器具又はエンドエフェクタを表示装置の視野内に維持及び／又は配置する。いくつかの例では、動作制御アプリケーション１６０は、手術台命令ユニットの使用によって手術台１７０及び／又はテーブル面１８０の動きを阻止する等して、手術台１７０及び／又はテーブル面１８０の動作を阻止することができる。いくつかの例では、動作制御アプリケーション１６０は、装置１１０と手術台１７０との間の幾何学的関係が分かるように、装置１１０を手術台１７０に位置合わせするのを補助することができる。いくつかの例では、幾何学的関係は、装置１１０及び手術台１７０に対して維持される座標フレーム(coordinate frame)同士間の並進及び／又は１つ又は複数の回転を含むことができる。
【００２８】
図２は、いくつかの実施形態によるコンピュータ支援システム２００を示す簡略図である。例えば、コンピュータ支援システム２００は、コンピュータ支援システム１００と一致してもよい。図２に示されるように、コンピュータ支援システム２００は、１つ又は複数の関節式アームを有するコンピュータ支援装置２１０と手術台２８０とを含む。図２には示されていないが、コンピュータ支援装置２１０及び手術台２８０は、１つ又は複数のインターフェイス及び１つ又は複数の制御ユニットを用いて一緒に結合され、それによって手術台２８０に関する少なくとも運動学的情報を、動作制御アプリケーションが知り、その情報を使用して、コンピュータ支援装置２１０の関節式アームの動作を実行する。
【００２９】
コンピュータ支援装置２１０は、様々なリンク及び関節を含む。図２の実施形態では、コンピュータ支援装置は、一般的に、３つの異なるセットのリンク及び関節に分割される。基端部側の移動カート２１５又は患者側カート２１５で始まるのは、セットアップ構造２２０である。セットアップ構造の先端部には、関節式アームを形成する一連のリンク及びセットアップ関節２４０が結合される。マルチ関節式マニピュレータ２６０が、セットアップ関節２４０の先端部に結合される。いくつかの例では、一連のセットアップ関節２４０及びマニピュレータ２６０は、関節式アーム１２０のうちの１つに対応することができる。１つの一連のセットアップ関節２４０及び対応するマニピュレータ２６０のみを有するコンピュータ支援装置が示されているが、当業者は、コンピュータ支援装置が、複数の一連のセットアップ関節２４０及び対応するマニピュレータ２６０を含むことができ、コンピュータ支援装置に複数の関節式アームが装備されることを理解するであろう。
【００３０】
図示されるように、コンピュータ支援装置２１０は、移動カート２１５に取り付けられる。移動カート２１５によって、コンピュータ支援装置を手術台２８０に近接してより良く位置付けするために、コンピュータ支援装置２１０を手術室同士の間で又は手術室内等のある位置から別の位置へ移すことを可能にする。セットアップ構造２２０は、移動カート２１５に取り付けられる。図２に示されるように、セットアップ構造２２０は、カラム(column)リンク２２１及び２２２を含む２つの部分から構成されるカラムを含む。カラムリンク２２２の上端又は先端部には、肩関節２２３が結合される。肩関節２２３には、ブームリンク２２４及び２２５を含む２つの部分から構成されるブームが結合される。ブームリンク２２５の先端部には、手首関節２２６があり、この手首関節２２６には、アーム取付けプラットフォーム２２７が結合される。
【００３１】
セットアップ構造２２０のリンク及び関節は、アーム取付けプラットフォーム２２７の位置及び向き（すなわち、姿勢）を変更するための様々な自由度を含む。例えば、２つの部分から構成されるカラムは、肩関節２２３を軸線２３２に沿って上下に動かすことにより、アーム取付けプラットフォーム２２７の高さを調整するために使用される。アーム取付けプラットフォーム２２７は、肩関節２２３を用いて移動カート２１５、２つの部分から構成されるカラム、及び軸線２３２の周りでさらに回転される。アーム取付けプラットフォーム２２７の水平位置は、２つの部分から構成されるブームを用いて軸線２３４に沿って調整される。また、アーム取付けプラットフォーム２２７の向きは、手首関節２２６を用いてアーム取付けプラットフォームの向き軸線２３６の周りに回転させることによって調整してもよい。こうして、セットアップ構造２２０内のリンク及び関節の動作制限に応じて、アーム取付けプラットフォーム２２７の位置は、２つの部分から構成されるカラムを用いて、移動カート２１５の上で垂直方向に調整することができる。アーム取付けプラットフォーム２２７の位置は、２つの部分から構成されるブーム及び肩関節２２３をそれぞれ用いて、移動カート２１５の周りに半径方向及び角度方向に調整することもできる。また、アーム取付けプラットフォーム２２７の角度姿勢は、手首関節２２６を用いて変更することもできる。
【００３２】
アーム取付けプラットフォーム２２７は、１つ又は複数の関節式アームの取付け点として使用される。アーム取付けプラットフォーム２２７の移動カート２１５の周りでの高さ、水平位置、及び向きを調整する能力は、手術又は処置が行われる、移動カート２１５の近くに位置する作業スペースの周りに１つ又は複数の関節式アームを位置付け及び向き合せするためのフレキシブルなセットアップ構造を提供する。例えば、様々な関節式アーム及びこれらの対応するマニピュレータ及び器具が外科的処置を患者に行うのに十分な可動域を有するように、アーム取付けプラットフォーム２２７を患者の上に位置付けすることができる。図２は、第１のセットアップ関節２４２を用いてアーム取付けプラットフォーム２２７に結合された単一の関節式アームを示す。１つの関節式アームのみが示されているが、当業者であれば、追加の第１のセットアップ関節を用いて、複数の関節式アームをアーム取付けプラットフォームに結合してもよいことを理解するだろう。
【００３３】
第１のセットアップ関節２４２は、関節式アームのセットアップ関節２４０のセクションの最も基端側部分を形成する。セットアップ関節２４０は、一連の関節及びリンクをさらに含むことができる。図２に示されるように、セットアップ関節２４０は、１つ又は複数の関節（明示的には図示せず）を介して結合された少なくともリンク２４４及び２４６を含む。セットアップ関節２４０の関節及びリンクは、第１のセットアップ関節２４２を用いて、アーム取付けプラットフォーム２２７に対してセットアップ関節２４０を軸線２５２の周りに回転させ、第１のセットアップ関節２４２とリンク２４６との間の半径方向及び水平方向の距離を調整し、アーム取付けプラットフォーム２２７に対するリンク２４６の先端部におけるマニピュレータ取付け部２６２の高さを軸線２５４に沿って調整し、マニピュレータ取付け部２６２を軸線２５４の周りに回転させる能力を含む。いくつかの例では、セットアップ関節２４０は、アーム取付けプラットフォーム２２７に対するマニピュレータ取付け部２６２の姿勢を変更するために、追加の自由度を許容する追加の関節、リンク、及び軸をさらに含むことができる。
【００３４】
マニピュレータ２６０は、マニピュレータ取付け部２６２を介してセットアップ関節２４０の先端部に結合される。マニピュレータ２６０は、器具キャリッジ２６８がマニピュレータ２６０の先端部に取り付けられた、追加の関節２６４及びリンク２６６を含む。器具２７０が、器具キャリッジ２６８に取り付けられる。器具２７０は、挿入軸線に沿って整列されたシャフト２７２を含む。シャフト２７２は、典型的には、マニピュレータ２６０に関連する遠隔の運動中心２７４を通過するように整列される。遠隔の運動中心２７４の位置は、典型的には、マニピュレータ取付け部２６２に対して固定された並進関係に維持され、マニピュレータ２６０内の関節２６４の動作は、遠隔の運動中心２７４の周りでシャフト２７２の回転を生じさせる。実施形態に応じて、マニピュレータ取付け部２６２に対する遠隔の運動中心２７４の固定された並進関係は、マニピュレータ２６０の関節２６４及びリンク２６６の物理的な制約を用いて、関節２６４に許容される動作に行われるソフトウェア制約、及び／又はこれら両方の組合せを用いて、維持される。関節及びリンクの物理的な制約を用いて維持された遠隔の運動中心を使用するコンピュータ支援手術装置の代表的な実施形態は、２０１３年５月１３日に出願された、”Redundant Axis and Degree of Freedom for Hardware-Constrained Remote
Center Robotic Manipulator”という標題の米国特許出願第１３／９０６，８８８号に記載されており、及びソフトウェア制約によって維持された遠隔の運動中心を使用するコンピュータ支援手術装置の代表的な実施形態は、２００５年５月１９日に出願された、”Software Center and Highly Configurable Robotic Systems for Surgery
and Other Uses”という標題の米国特許第８，００４，２２９号に記載されており、これらの明細書はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの例では、遠隔の運動中心２７４は、シャフト２７２が患者２７８の体内に挿入される、患者２７８の切開部位又は身体オリフィス等の身体開口部の位置に対応してもよい。遠位の運動中心２７４が身体開口部に対応しているので、器具２７０が使用されるとき、遠隔の運動中心２７４は患者２７８に対して静止したままであり、遠隔の運動中心２７４での患者２７８の解剖学的構造へのストレスを制限する。いくつかの例では、シャフト２７２は、オプションで、身体開口部に位置するカニューレ（図示せず）を通過してもよい。いくつかの例では、比較的大きなシャフト又はガイドチューブの外径（例えば、４〜５ｍｍ以上）を有する器具は、カニューレを用いて身体開口部を通過させてもよいが、カニューレは、オプションで、比較的小さなシャフト及びガイドチューブの外径（例えば、２〜３ｍｍ以下）を有する器具では省略してもよい。
【００３５】
シャフト２７２の先端部には、エンドエフェクタ２７６がある。関節２６４及びリンク２６６によるマニピュレータ２６０の自由度によって、マニピュレータ取付け部２６２に対するシャフト２７２及び／又はエンドエフェクタ２７６の少なくともロール、ピッチ、及びヨーの制御が可能になる。いくつかの例では、マニピュレータ２６０の自由度は、器具キャリッジ２６８を用いてシャフト２７２を前進及び／又は後退させる能力をさらに含むことができ、それによってエンドエフェクタ２７６を、挿入軸線に沿って且つ遠隔の運動中心２７４に対して前進及び／又は後退させることができる。いくつかの例では、マニピュレータ２６０は、カリフォルニア州サニーベールのIntuitive Surgical, Inc.によって市販されているda Vinci（登録商標）手術システムと共に使用するためのマニピュレータと一致してもよい。いくつかの例では、器具２７０は、内視鏡等の撮像装置、把持器、焼灼器具又は手術用メス等の手術用器具であってもよい。いくつかの例では、エンドエフェクタ２７６は、ロール、ピッチ、ヨー、把持等の追加の自由度を含むことができ、この追加の自由度によって、シャフト２７２の先端部に対するエンドエフェクタ２７６の部分の更なる局所的な操作を可能にする。
【００３６】
手術又は他の医療処置中に、患者２７８は、通常、手術台２８０上に配置される。手術台２８０は、テーブルベース２８２及びテーブル面２８４を含み、テーブルベース２８２が移動カート２１５に近接して位置する状態で、器具２７０及び／又はエンドエフェクタ２７６がコンピュータ支援装置２１０によって操作される一方、器具２７０のシャフト２７２が身体開口部で患者２７８の体内に挿入される。手術台２８０は、テーブルベース２８２とテーブル面２８４との間に１つ又は複数の関節又はリンクを含む関節式構造２９０をさらに含み、それによってテーブルベース２８２に対するテーブル面２８４、つまり患者２７８の相対位置が制御される。いくつかの例では、関節式構造２９０は、テーブル面２８４が、テーブル面２８４の上の点に位置し得る仮想的に規定されるテーブル動作のアイソセンタ２８６に対して制御されるように構成してもよい。いくつかの例では、アイソセンタ２８６は、患者２７８の内部に位置してもよい。いくつかの例では、アイソセンタ２８６は、遠隔の運動中心２７４に対応する身体開口部位等の身体開口部のうちの１つで又はこの近くで、患者の身体壁と共に配置してもよい。
【００３７】
図２に示されるように、関節式構造２９０は、テーブル面２８４がテーブルベース２８２に対して上昇及び／又は下降できるように高さ調整関節２９２を含む。関節式構造２９０は、アイソセンタ２８６に対するテーブル面２８４の傾斜２９４とトレンデレンブルグ(Trendelenburg)姿勢２９６との両方を変更させる関節及びリンクをさらに含む。傾斜２９４によって、テーブル面２８４が左右に傾いて、患者２７８の右側又は左側のいずれかが、患者２７８の他方の側に対して上方に回転する（すなわち、テーブル面２８４の長手方向又は頭部からつま先（頭蓋から尾骨）の軸線の周りに回転する）。トレンデレンブルグ２９６によって、患者２７８の足を持ち上げる（トレンデレンブルグ）か、又は患者２７８の頭部を持ち上げる（逆トレンデレンブルグ）ようにテーブル面２８４を回転させる。いくつかの例では、傾斜２９４及び／又はトレンデレンブルグ回転２９６のいずれかを調整して、アイソセンタ２８６の周りの回転を生じさせることができる。関節式構造２９０は、図２に示されるような概ね左及び／又は右の動作でテーブルベース２８２に対してテーブル面２８４を長手方向（頭蓋から尾骨）の軸線に沿って摺動させる追加のリンク及び関節２９８をさらに含む。
【００３８】
図１１Ａ〜図１１Ｇは、本明細書に記載される一体化されたコンピュータ支援装置及び可動式手術台の特徴を組み込んだ様々なコンピュータ支援装置システムアーキテクチャを示す簡略化された概略図である。様々な図示されるシステム構成要素は、本明細書に記載される原理に従う。これらの図では、明瞭化のために構成要素が簡略化されており、個々のリンク、関節、マニピュレータ、器具、エンドエフェクタ等の様々な詳細が示されていないが、これら様々な詳細は、図示された様々な構成要素に組み込まれていると理解すべきである。
【００３９】
これらのアーキテクチャでは、１つ又は複数の手術用器具又は器具のクラスタに関連するカニューレは示されていないが、カニューレ及び他の器具ガイド装置は、比較的大きなシャフト又はガイドチューブの外径（例えば、４〜５ｍｍ以上）を有する器具又は器具クラスタでは使用されるが、オプションとして、比較的小さいシャフト又はガイドチューブの外径（例えば、２〜３ｍｍ以下）を有する器具では省略してもよい。
【００４０】
これらのアーキテクチャにおいても、遠隔操作可能なマニピュレータは、手術中に、ハードウェア制約（例えば、交差して固定した器具のピッチ、ヨー、及びロールの軸線）又はソフトウェア制約（例えば、ソフトウェアによって制約された交差する器具のピッチ、ヨー、及びロール軸線）を用いて遠隔の運動中心を規定するマニピュレータを含むと理解すべきである。そのような器具の回転軸線のハイブリッド（例えば、ハードウェア制約によるロール軸線及びソフトウェア制約によるピッチ及びヨー軸線）を規定することもできる。さらに、いくつかのマニピュレータは、処置中に手術用器具の回転軸線を規定し且つ制約しない場合があり、いくつかのマニピュレータは、処置中に器具の１つ又は２つの回転軸線のみを規定し且つ拘束する場合がある。
【００４１】
図１１Ａは、可動式手術台１１００及び単一の器具コンピュータ支援装置１１０１ａを示している。手術台１１００は、可動式テーブル面１１０２と、このテーブル面１１０２を先端部で支持するために、機械的に接地されたテーブルベース１１０４から延びるテーブル支持構造１１０３とを含む。いくつかの例では、手術台１１００は、手術台１７０及び／又は２８０と一致してもよい。コンピュータ支援装置１１０１ａは、遠隔操作可能なマニピュレータ及び単一の器具アセンブリ１１０５ａを含む。コンピュータ支援装置１１０１ａは、基端側ベース１１０７ａに機械的に接地され、且つマニピュレータ及び器具アセンブリ１１０５ａを先端部で支持するように延びる支持構造１１０６ａも含む。支持構造１１０６ａは、アセンブリ１１０５ａが手術台１１００に対して移動し且つ手術台１１００に対して様々な固定姿勢で保持されることを可能にするように構成される。ベース１１０７ａは、オプションで、手術台１１００に対して恒久的に固定される又は移動可能である。手術台１１００及びコンピュータ支援装置１１０１ａは、本明細書に記載されるように一緒に動作する。
【００４２】
図１１Ａは、２つ、３つ、４つ、５つ、又はそれ以上の個々のコンピュータ支援装置を含み得ることを示すオプションの第２のコンピュータ支援装置１１０１ｂをさらに示しており、各装置が、対応する支持構造１１０６ｂによって支持された対応する個々の遠隔操作可能なマニピュレータ及び単一の器具アセンブリ（複数可）１１０５ｂを含む。コンピュータ支援装置１１０１ｂは、機械的に接地され、アセンブリ１１０５ｂは、コンピュータ支援装置１１０１ａと同様の姿勢を取る。手術台１１００及びコンピュータ支援装置１１０１ａ及び１１０１ｂは、マルチ器具手術システムを一緒に構成し、且つ本明細書に記載されるように一緒に動作する。いくつかの例では、コンピュータ支援装置１１０１ａ及び／又は１１０１ｂは、コンピュータ支援装置１１０及び／又は２１０と一致してもよい。
【００４３】
図１１Ｂに示されるように、別の可動式手術台１１００及びコンピュータ支援装置１１１１が示される。コンピュータ支援装置１１１１は、代表的なマニピュレータ及び器具アセンブリ１１０５ａ及び１１０５ｂによって示されるように、２つ、３つ、４つ、５つ又はそれ以上の個々の遠隔操作可能なマニピュレータ及び単一の器具アセンブリを含むマルチ器具装置である。コンピュータ支援装置１１１１のアセンブリ１１０５ａ及び１１０５ｂは、アセンブリ１１０５ａ及び１１０５ｂが手術台１１００に対してアセンブリ１１０５ａ及び１１０５ｂをグループとして一緒に移動させ且つ姿勢を取らせることを可能にする組合せ支持構造１１１２によって支持される。コンピュータ支援装置１１１１のアセンブリ１１０５ａ及び１１０５ｂは、対応する個々の支持構造１１１３ａ及び１１１３ｂによってそれぞれ支持されており、これら支持構造によって、各アセンブリ１１０５ａ及び１１０５ｂが、手術台１１００に対して及び１つ又は複数の他のアセンブリ１１０５ａ及び１１０５ｂに対して個別に移動され且つ姿勢を取ることを可能にする。このようなマルチ器具手術システムアーキテクチャの例は、Intuitive Surgical, Inc.によって市販されているda Vinci Si（登録商標）手術システム及びda Vinci Xi（登録商標）手術システムである。手術台１１００及び例示的なコンピュータ支援装置１１１１１を含む手術マニピュレータシステムは、本明細書に記載されるように一緒に動作する。いくつかの例では、コンピュータ支援装置１１１１は、コンピュータ支援装置１１０及び／又は２１０と一致する。
【００４４】
図１１Ａ及び図１１Ｂのコンピュータ支援装置は、それぞれ、床に機械的に接地された状態で示されている。しかし、１つ又は複数のこのようなコンピュータ支援装置は、オプションで、壁又は天井に機械的に接地され、そのような壁又は天井の接地部に対して恒久的に固定又は移動可能である。いくつかの例では、コンピュータ支援装置は、コンピュータ支援システムの支持ベースを手術台に対して移動させることが可能なトラック又はグリッドシステムを用いて、壁又は天井に取り付けることができる。いくつかの例では、１つ又は複数の固定又は着脱可能な取付けクランプを用いて、それぞれの支持ベースをトラック又はグリッドシステムに取り付けることができる。図１１Ｃに示されるように、コンピュータ支援装置１１２１ａは、壁に機械的に接地され、コンピュータ支援装置１１２１ｂは、天井に機械的に接地される。
【００４５】
さらに、コンピュータ支援装置は、可動式手術台１１００を介して間接的に機械的に接地してもよい。図１１Ｄに示されるように、コンピュータ支援装置１１３１ａは、手術台１１００のテーブル面１１０２に結合される。コンピュータ支援装置１１３１ａは、図１１Ｄに示される破線の構造によって表されるように、オプションで、テーブル支持構造１１０３又はテーブルベース１１０４等の手術台１１００の他の部分に結合してもよい。テーブル面１１０２がテーブル支持構造１１０３又はテーブルベース１１０４に対して移動すると、コンピュータ支援装置１１３１ａも同様にテーブル支持構造１１０３又はテーブルベース１１０４に対して移動する。しかしながら、コンピュータ支援装置１１３１ａがテーブル支持構造１１０３又はテーブルベース１１０４に結合される場合に、コンピュータ支援装置１１３１ａのベースは、テーブル面１１０２が移動する際に、接地面に対して固定したままである。テーブルの動作が発生すると、患者の身体が動いてテーブル面１１０２に対する身体開口部の位置を変化させるため、器具が患者の体内に挿入される身体開口部も同様に動き得る。従って、コンピュータ支援装置１１３１ａがテーブル面１１０２に結合される実施形態について、テーブル面１１０２は、局所的な機械的接地として機能し、身体開口部は、テーブル面１１０２に対して移動し、それによって、コンピュータ支援装置１１３１ａに対して同様に移動する。図１１Ｄは、第２のコンピュータ支援装置１１３１ｂがオプションで追加され、コンピュータ支援装置１１３１ａと同様に構成され、マルチ器具システムを形成することも示す。手術台に結合された１つ又は複数のコンピュータ支援装置を含むシステムは、本明細書に開示されるように動作する。
【００４６】
いくつかの実施形態では、同じ又はハイブリッドの機械的接地部を含むコンピュータ支援装置の他の組合せも可能である。例えば、システムは、床に機械的に接地された１つのコンピュータ支援装置と、手術台を介して床に機械的に接地された第２のコンピュータ支援装置とを含むことができる。このようなハイブリッドの機械的接地システムは、本明細書で開示されるように動作する。
【００４７】
本発明の態様は、２つ以上の手術用器具が単一の身体開口部を介して身体に入る単一の身体開口システムも含む。このようなシステムの例は、２０１０年８月１２日に出願された、”Surgical System Instrument Mounting”という標題の米国特許第８，８５２，２０８号、及び２００７年６月１３日に出願された、”Minimally Invasive Surgical System”という標題の米国特許第９，０６０，６７８号に示されており、これら両文献は参照により組み込まれる。図１１Ｅは、上述したような手術台１１００と一緒の遠隔操作可能なマルチ器具コンピュータ支援装置１１４１を示す。２つ以上の器具１１４２が、それぞれ対応するマニピュレータ１１４３に結合され、器具１１４２のクラスタ及び器具マニピュレータ１１４３がシステムマニピュレータ１１４４によって一緒に移動される。システムマニピュレータ１１４４は、システムマニピュレータ１１４４を移動させ様々な姿勢に固定することが可能な支持アセンブリ１１４５によって支持される。支持アセンブリ１１４５は、上記の説明と一致するベース１１４６に機械的に接地される。２つ以上の器具１１４２は、単一の身体開口部で患者の体内に挿入される。オプションで、器具１１４２は、単一のガイドチューブを通って一緒に延びており、このガイドチューブは、上記で引用した参考文献に記載されているように、カニューレを通って延びる。コンピュータ支援装置１１４１及び手術台１１００は、本明細書に記載されるように一緒に動作する。
【００４８】
図１１Ｆは、オプションで、テーブル面１１０２、テーブル支持構造１１０３、又はテーブルベース１１０４に結合されることによって、手術台１１００を介して機械的に接地された別のマルチ器具の単一の身体開口コンピュータ支援装置１１５１を示す。図１１Ｄを参照して上述した説明は、図１１Ｆに示される機械的な接地オプションにも適用される。コンピュータ支援装置１１５１及び手術台１１００は、本明細書に記載されるように一緒に動作する。
【００４９】
図１１Ｇは、１つ又は複数の遠隔操作可能なマルチ器具、単一の身体開口コンピュータ支援装置１１６１、及び１つ又は複数の遠隔操作可能な単一の器具コンピュータ支援装置１１６２を組み合わせて、本明細書に記載されるように手術台１１００と一緒に動作させてもよいことを示す。コンピュータ支援装置１１６１及び１１６２の各々は、上述したように様々な方法で、直接的に又は別の構造を介して機械的に接地してもよい。
【００５０】
図３は、いくつかの実施形態によるコンピュータ支援医療システムの運動学的モデル３００の簡略図である。図３に示されるように、運動学的モデル３００は、多くのソース及び／又は装置に関連する運動学的情報を含むことができる。運動学的情報は、コンピュータ支援医療装置及び手術台のリンク及び関節についての既知の運動学的モデルに基づくものである。運動学的情報は、コンピュータ支援医療装置及び手術台の関節の位置及び／又は向きに関連する情報にさらに基づくものである。いくつかの例では、関節の位置及び／又は向きに関連する情報は、直動関節(prismatic joints)の直線位置及びレボリュート関節(revolute joint)の回転位置を測定するエンコーダ等の１つ又は複数のセンサから導出することができる。
【００５１】
運動学的モデル３００は、いくつかの座標フレーム又は座標系、及び１つの座標フレームから別の座標フレームに位置及び／又は向きを変換するための同次変換(homogeneous transforms)等の変換を含む。いくつかの例では、図３に含まれる変換リンケージによって示される順方向及び／又は逆方向／反対方向の変換を合成することによって、１つの座標フレームの位置及び／又は向きを他の座標フレームに順方向マッピング及び／又は逆方向マッピングを可能にするために、運動学的モデル３００を使用することができる。いくつかの例では、変換が行列形式の同次変換としてモデル化される場合に、合成は、行列乗算を用いて達成される。いくつかの実施形態では、図２のコンピュータ支援装置２１０と手術台２８０との運動学的関係をモデル化するために、運動学的モデル３００を使用することができる。
【００５２】
運動学的モデル３００は、手術台１７０及び／又は手術台２８０等の手術台の位置及び／又は向きをモデル化するために使用されるテーブルベースの座標フレーム３０５を含む。いくつかの例では、テーブルベースの座標フレーム３０５を用いて、手術台に関連する基準点及び／又は向きに対する手術台上の他の点をモデル化することができる。いくつかの例では、基準点及び／又は向きは、テーブルベース２８２等の手術台のテーブルベースに関連付けてもよい。いくつかの例では、テーブルベースの座標フレーム３０５は、コンピュータ支援システムのワールド(world)座標フレームとして使用するのに適している。
【００５３】
運動学的モデル３００は、テーブル面２８４等の、手術台のテーブル面を表す座標フレーム内の位置及び／又は向きをモデル化するために使用されるテーブル面の座標フレーム３１０をさらに含む。いくつかの例では、テーブル面の座標フレーム３１０は、アイソセンタ２８６等の、テーブル面の回転中心又はアイソセンタを中心にしてセンタリングしてもよい。いくつかの例では、テーブル面の座標フレーム３１０のｚ軸は、手術台が配置される床又は表面に対して垂直方向に及び／又はテーブル面の表面に直交して向き合せしてもよい。いくつかの例では、テーブル面の座標フレーム３１０のｘ軸及びｙ軸は、テーブル面の長手方向（頭からつま先方向）及び横方向（左右方向）の主軸を取り込むように向き合せしてもよい。いくつかの例では、テーブルベース対テーブル面の座標変換３１５を用いて、テーブル面の座標フレーム３１０とテーブルベースの座標フレーム３０５との間の位置及び／又は向きをマッピングする。いくつかの例では、過去及び／又は現在の関節センサの読取値と一緒に、関節式構造２９０等の、手術台の関節式構造の１つ又は複数の運動学的モデルを用いて、テーブルベース対テーブル面の座標変換３１５を決定する。図２の実施形態と一致するいくつかの例では、テーブルベース対テーブル面の座標変換３１５は、手術台に関連する高さ、傾斜、トレンデレンブルグ、及び／又はスライド設定の複合効果をモデル化する。
【００５４】
運動学的モデル３００は、コンピュータ支援装置１１０及び／又はコンピュータ支援装置２１０等のコンピュータ支援装置の位置及び／又は向きをモデル化するために使用される装置ベースの座標フレームをさらに含む。いくつかの例では、装置ベースの座標フレーム３２０を用いて、コンピュータ支援装置に関連する基準点及び／又は向きに対して、コンピュータ支援装置上の他の点をモデル化することができる。いくつかの例では、基準点及び／又は向きは、移動カート２１５等の、コンピュータ支援装置の装置ベースに関連付けてもよい。いくつかの例では、装置ベースの座標フレーム３２０は、コンピュータ支援システムのワールド座標フレームとして使用するのに適している。
【００５５】
手術台とコンピュータ支援装置との間の位置及び／又は向きの関係を追跡するために、大抵の場合、手術台とコンピュータ支援装置との間の位置合わせを行うことが望ましい。図３に示されるように、この位置合わせを用いて、テーブル面の座標フレーム３１０と装置ベースの座標フレーム３２０との間の位置合せ変換３２５を決定することができる。いくつかの実施形態では、位置合せ変換３２５は、テーブル面の座標フレーム３１０と装置ベースの座標フレーム３２０との間の部分的な又は完全な変換となり得る。位置合せ変換３２５は、手術台とコンピュータ支援装置との間のアーキテクチャ配置に基づいて決定される。
【００５６】
コンピュータ支援装置がテーブル面１１０２に取り付けられる図１１Ｄ及び図１１Ｆの例では、位置合せ変換３２５が、テーブルベース対テーブル面の座標変換３１５から決定され、コンピュータ支援装置がテーブル面１１２のどの箇所に取り付けられる位置を分かっている。
【００５７】
コンピュータ支援装置が床に配置される、或いは壁又は天井に取り付けられる図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１１Ｅ、及び図１１Ｆの例では、位置合せ変換３２５の決定は、装置ベースの座標フレーム３２０とテーブルベースの座標フレーム３０５とにいくつかの制約を与えることによって簡略化される。いくつかの例では、これらの制約は、装置ベースの座標フレーム３２０とテーブルベースの座標フレーム３０５との両方が同じ垂直上向き又はｚ軸上で一致することを含む。手術台が水平な床に配置されると仮定して、部屋の壁（例えば、床に対して垂直）と天井（例えば、床に対して平行）との相対的な向きは既知であり、共通の垂直上向き又はｚ軸（又は適切な向き変換）が、装置ベースの座標フレーム３２０とテーブルベースの座標フレーム３０５との両方又は適切な向き変換について維持されることが可能である。いくつかの例では、共通のｚ軸のため、位置合せ変換３２５は、オプションで、テーブルベースの座標フレーム３０５のｚ軸の周りの、テーブルベースに対する装置ベースの回転関係（例えば、θＺ位置合せ）を単にモデル化することができる。いくつかの例では、位置合せ変換３２５は、オプションで、テーブルベースの座標フレーム３０５と装置ベースの座標フレーム３２０との間の水平オフセット（例えば、ＸＹ位置合せ）をモデル化することもできる。これは、コンピュータ支援装置と手術台との間の垂直（ｚ）方向関係が分かっているために可能である。従って、テーブルベース対テーブル面の座標変換３１５におけるテーブルの高さの変化は、テーブルベースの座標フレーム３０５及び装置ベースの座標フレーム３２０の垂直方向軸線が同じ又はほぼ同じであり、テーブルベースの座標フレーム３０５と装置ベースの座標フレーム３２０との間の高さの変化が互いの妥当な許容誤差（公差）内にあるため、装置ベースの座標フレーム３２０の垂直方向調整に類似している。いくつかの例では、テーブルベース対テーブル面の座標変換３１５における傾斜及びトレンデレンブルグの調整は、テーブル面の高さ（又はそのアイソセンタ）及びθＺ及び／又はＸＹ位置合せが分かっているので、装置ベースの座標フレーム３２０にマッピングすることができる。いくつかの例では、位置合せ変換３２５及びテーブルベース対テーブル面の座標変換３１５を用いて、たとえそのコンピュータ支援装置が構造的にそうでない場合でもテーブル面に取り付けられているかのように、コンピュータ支援手術用装置をモデル化することができる。
【００５８】
運動学的モデル３００は、コンピュータ支援装置の関節式アーム上の最も基端側の点に関連する共有座標フレームの適切なモデルとして使用されるアーム取付けプラットフォームの座標フレーム３３０をさらに含む。いくつかの実施形態では、アーム取付けプラットフォームの座標フレーム３３０は、アーム取付けプラットフォーム２２７等のアーム取付けプラットフォーム上の好都合な点に関連付けられ且つこの点に対して向き合せされる。いくつかの例では、アーム取付けプラットフォームの座標フレーム３３０の中心点は、アーム取付けプラットフォームの座標フレーム３３０のｚ軸が、アーム取付けプラットフォームの方向軸線２３６と整列された状態で、アーム取付けプラットフォームの方向軸線２３６上に配置される。いくつかの例では、装置ベース対アーム取付けプラットフォームの座標変換３３５を用いて、装置ベースの座標フレーム３２０とアーム取付けプラットフォームの座標フレーム３３０との間の位置及び／又は向きをマッピングする。いくつかの例では、過去及び／又は現在の関節センサの読取値と一緒に、装置ベースとセットアップ構造２２０等のアーム取付けプラットフォームとの間のコンピュータ支援装置のリンク及び関節の１つ又は複数の運動学的モデルを用いて、装置ベース対アーム取付けプラットフォームの座標変換３３５を決定する。図２の実施形態と一致するいくつかの例では、装置ベース対アーム取付けプラットフォームの座標変換３３５は、コンピュータ支援装置の２つの部分から構成されるカラム、肩関節、２つの部分から構成されるブーム、及びセットアップ構造部分の手首関節の複合効果をモデル化することができる。
【００５９】
運動学的モデル３００は、コンピュータ支援装置の各関節式アームに関連する一連の座標フレーム及び変換をさらに含む。図３に示されるように、運動学的モデル３００は、３つの関節式アームについての座標フレーム及び変換を含むが、当業者は、異なるコンピュータ支援装置が、より少ない及び／又はより多い（例えば、１、２、４、５つ、又はそれ以上）関節式アーム含んでもよいことを理解するだろう。図２のコンピュータ支援装置２１０のリンク及び関節の構成と一致して、関節式アームの各々は、関節式アームの先端部に取り付けられた器具のタイプに依存して、マニピュレータ取付けの座標フレーム、遠隔の運動中心の座標フレーム、及び器具又はカメラの座標フレームを用いてモデル化される。
【００６０】
運動学的モデル３００では、関節式アームのうちの第１の関節式アームの運動学的関係が、マニピュレータ取付けの座標フレーム３４１、遠隔の運動中心の座標フレーム３４２、器具の座標フレーム３４３、アーム取付けプラットフォーム対マニピュレータ取付けの変換３４４、マニピュレータ取付け対遠隔の運動中心の変換３４５、及び遠隔の運動中心対器具の変換３４６を用いて、取り込まれる。マニピュレータ取付けの座標フレーム３４１は、マニピュレータ２６０等のマニピュレータに関連する位置及び／又は向きを表すのに適したモデルを表す。マニピュレータ取付けの座標フレーム３４１は、対応する関節式アームのマニピュレータ取付け部２６２等のマニピュレータ取付け部に関連付けられる。次に、アーム取付けプラットフォーム対マニピュレータ取付けの変換３４４は、対応するセットアップ関節２４０の過去及び／又は現在の関節センサの読取値と一緒に、アーム取付けプラットフォームと、対応するセットアップ関節２４０等の対応するマニピュレータ取付け部との間のコンピュータ支援装置のリンク及び関節の１つ又は複数の運動学的モデルに基づくものである。
【００６１】
遠隔の運動中心の座標フレーム３４２は、対応するマニピュレータ２６０の対応する遠隔の運動中心２７４等の、マニピュレータに取り付けられた器具の遠隔の運動中心に関連付けられる。次に、マニピュレータ取付け対遠隔の運動中心の変換３４５は、対応する関節２６４の過去及び／又は現在の関節センサの読取値と一緒に、対応するマニピュレータ取付け部と、対応するマニピュレータ２６０の対応する関節２６４、対応するリンク２６６、及び対応するキャリッジ２６８等の対応する遠隔の運動中心との間のコンピュータ支援装置のリンク及び関節の１つ又は複数の運動学的モデルに基づくものである。対応する遠隔の運動中心が、図２の実施形態のように、対応するマニピュレータ取付け部に対して固定した位置関係で維持される場合に、マニピュレータ取付け対遠隔の運動中心の変換３４５は、マニピュレータ及び器具が操作される際に変化しない本質的に静的な並進要素と、マニピュレータ及び器具が操作される際に変化する動的な回転要素とを含む。
【００６２】
器具の座標フレーム３４３は、対応するエンドエフェクタ２７６等の、器具の先端部に位置するエンドエフェクタに関連付けられる。次に、遠隔の運動中心対器具の変換３４６は、過去及び／又は現在の関節センサの読取値と一緒に、対応する器具、エンドエフェクタ、及び遠隔の運動中心を移動及び／又は向き合せする、コンピュータ支援装置のリンク及び関節の１つ又は複数の運動学的モデルに基づくものである。いくつかの例では、遠隔の運動中心対器具の変換３４６は、対応するシャフト２７２等のシャフトが遠隔の運動中心を通過する向きと、このシャフトが遠隔の運動中心に対して前進及び／又は後退する距離とを説明する。いくつかの例では、遠隔の運動中心対器具の変換３４６は、器具のシャフトの挿入軸線が遠隔の運動中心を通過するように制約してもよく、このシャフトによって規定される軸線の周りのシャフト及びエンドエフェクタの回転を説明する。
【００６３】
運動学的モデル３００では、関節式アームのうちの第２の関節式アームの運動学的関係が、マニピュレータ取付けの座標フレーム３５１、遠隔の運動中心の座標フレーム３５２、器具の座標フレーム３５３、アーム取付けプラットフォーム対マニピュレータ取付けの変換３５４、マニピュレータ取付け対遠隔の運動中心の変換３５５、及び遠隔の運動中心対器具の変換３５６を用いて、取り込まれる。マニピュレータ取付けの座標フレーム３５１は、マニピュレータ２６０等のマニピュレータに関連する位置及び／又は向きを表すのに適したモデルを表す。マニピュレータ取付けの座標フレーム３５１は、対応する関節式アームのマニピュレータ取付け部２６２等のマニピュレータ取付け部に関連付けられる。次に、アーム取付けプラットフォーム対マニピュレータ取付けの変換３５４は、対応するセットアップ関節２４０の過去及び／又は現在の関節センサの読取値と一緒に、アーム取付けプラットフォームと、対応するセットアップ関節２４０等の対応するマニピュレータ取付け部との間のコンピュータ支援装置のリンク及び関節の１つ又は複数の運動学的モデルに基づくものである。
【００６４】
遠隔の運動中心の座標フレーム３５２は、対応するマニピュレータ２６０の対応する遠隔の運動中心２７４等の、関節式アームに取り付けられたマニピュレータの遠隔の運動中心に関連付けられる。次に、マニピュレータ取付け対遠隔の運動中心の変換３５５は、対応する関節２６４の過去及び／又は現在の関節センサの読取値と一緒に、対応するマニピュレータ取付け部と、対応するマニピュレータ２６０の対応する関節２６４、対応するリンク２６６、及び対応するキャリッジ２６８等の対応する遠隔の運動中心との間のコンピュータ支援装置のリンク及び関節の１つ又は複数の運動学的モデルに基づくものである。対応する遠隔の運動中心が、図２の実施形態に示されるように、対応するマニピュレータ取付け部に対して固定した位置関係で維持される場合に、マニピュレータ取付け対遠隔の運動中心の変換３５５は、マニピュレータ及び器具が操作される際に変化しない本質的に静的な並進要素と、マニピュレータ及び器具が操作される際に変化する動的な回転要素とを含む。
【００６５】
器具の座標フレーム３５３は、対応する器具２７０及び／又はエンドエフェクタ２７６等の、器具の先端部に位置するエンドエフェクタに関連付けられる。次に、遠隔の運動中心対器具の変換３５６は、過去及び／又は現在の関節センサの読取値と一緒に、対応する器具、エンドエフェクタ、及び遠隔の運動中心を移動及び／又は向き合せする、コンピュータ支援装置のリンク及び関節の１つ又は複数の運動学的モデルに基づくものである。いくつかの例では、遠隔の運動中心対器具の変換３５６は、対応するシャフト２７２等のシャフトが遠隔の運動中心を通過する向きと、このシャフトが遠隔の運動中心に対して前進及び／又は後退する距離とを説明する。いくつかの例では、遠隔の運動中心対器具の変換３５６は、器具のシャフトの挿入軸線が遠隔の運動中心を通過するように制約してもよく、このシャフトによって規定される挿入軸線の周りのシャフト及びエンドエフェクタの回転を説明する。
【００６６】
運動学的モデル３００では、関節式アームのうちの第３の関節式アームの運動学的関係が、マニピュレータ取付けの座標フレーム３６１、遠隔の運動中心の座標フレーム３６２、カメラの座標フレーム３６３、アーム取付けプラットフォーム対マニピュレータ取付けの変換３６４、マニピュレータ取付け対遠隔の運動中心の変換３６５、及び遠隔の運動中心対カメラの変換３６６を用いて、取り込まれる。マニピュレータ取付けの座標フレーム３６１は、マニピュレータ２６０等のマニピュレータに関連する位置及び／又は向きを表すのに適したモデルを表す。マニピュレータ取付けの座標フレーム３６１は、対応する関節式アームのマニピュレータ取付け部２６２等のマニピュレータ取付け部に関連付けられる。次に、アーム取付けプラットフォーム対マニピュレータ取付けの変換３６４は、対応するセットアップ関節２４０の過去及び／又は現在の関節センサの読取値と一緒に、アーム取付けプラットフォームと、対応するセットアップ関節２４０等の対応するマニピュレータ取付け部との間のコンピュータ支援装置のリンク及び関節の１つ又は複数の運動学的モデルに基づくものである。
【００６７】
遠隔の運動中心の座標フレーム３６２は、対応するマニピュレータ２６０の対応する遠隔の運動中心２７４等の、関節式アームに取り付けられたマニピュレータの遠隔の運動中心に関連付けられる。次に、マニピュレータ取付け対遠隔の運動中心の変換３６５は、対応する関節２６４の過去及び／又は現在の関節センサの読取値と一緒に、対応するマニピュレータ取付け部と、対応するマニピュレータ２６０の対応する関節２６４、対応するリンク２６６、及び対応するキャリッジ２６８等の対応する遠隔の運動中心との間のコンピュータ支援装置のリンク及び関節の１つ又は複数の運動学的モデルに基づくものである。対応する遠隔の運動中心が、図２の実施形態に示されるように、対応するマニピュレータ取付け部に固定した位置関係で維持される場合に、マニピュレータ取付け対遠隔の運動中心の変換３６５は、マニピュレータ及び器具が操作される際に変化しない本質的に静的な並進要素と、マニピュレータ及び器具が操作される際に変化する動的な回転要素とを含む。
【００６８】
カメラの座標フレーム３６３は、関節式アームに取り付けられた内視鏡等の撮像装置に関連付けられる。次に、遠隔の運動中心対カメラの変換３６６は、過去及び／又は現在の関節センサの読取値と一緒に、撮像装置及び対応する遠隔の運動中心を移動及び／又は向き合せさせる、コンピュータ支援装置のリンク及び関節の１つ又は複数の運動学的モデルに基づくものである。いくつかの例では、遠隔の運動中心対カメラの変換３６６は、対応するシャフト２７２等のシャフトが遠隔の運動中心を通過する向きと、このシャフトが遠隔の運動中心に対して前進及び／又は後退する距離とを説明する。いくつかの例では、遠隔の運動中心対カメラの変換３６６は、撮像装置のシャフトの挿入軸線が遠隔の運動中心を通過するように制約してもよく、このシャフトによって規定される軸線の周りの撮像装置の回転を説明する。
【００６９】
上で議論され、ここでさらに強調するように、図３は、単なる例に過ぎず、特許請求の範囲を過度に制限すべきでない。当業者であれば、多くの変形形態、代替形態、及び修正形態を認識するだろう。いくつかの実施形態によれば、手術台とコンピュータ支援装置との間の位置合せは、代替の位置合せ変換を用いてテーブル面の座標フレーム３１０と装置ベースの座標フレーム３２０との間で決定してもよい。代替の位置合せ変換が使用される場合に、位置合せ変換３２５は、テーブルベース対テーブル面の変換３１５の逆／反対を用いて代替の位置合せ変換を合成することによって決定される。いくつかの実施形態によれば、コンピュータ支援装置をモデル化するために使用される座標フレーム及び／又は変換は、コンピュータ支援装置のリンク及び関節、その関節式アーム、そのエンドエフェクタ、そのマニピュレータ、及び／又はその器具の特定の構成に応じて異なるように構成してもよい。いくつかの実施形態によれば、運動学的モデル３００の座標フレーム及び変換を用いて、１つ又は複数の仮想器具及び／又は仮想カメラに関連する座標フレーム及び変換をモデル化することができる。いくつかの例では、仮想器具及び／又はカメラは、以前に格納及び／又はラッチされた器具の位置、動作による器具及び／又はカメラの投影、外科医及び／又は他の従事者等によって規定された基準点等に関連付けてもよい。
【００７０】
前述したように、コンピュータ支援システム１００及び／又は２００等のコンピュータ支援システムが動作する際に、手術台１７０及び／又は２８０等の手術台の動作が許容される間に、コンピュータ支援装置を用いて器具及び／又はエンドエフェクタの継続的な制御が可能になることが望ましいだろう。いくつかの例では、これは、まず、器具及びエンドエフェクタを患者から取り外すことなく、又は手術台を動かす前に器具をコンピュータ支援装置に結合するマニピュレータから患者の体内に留まる器具を接続解除することなく、手術台の動作が生じ得るので、時間のかかる処置を少なくすることができる。いくつかの例では、これにより、オプションで、外科医及び／又は他の医療従事者は、手術台のより最適な姿勢を得るために手術台の動作が行われている間に、臓器の移動を監視することができる。いくつかの例では、これは、オプションで、手術台の動作中に外科的処置を積極的に続けることも可能にする。
【００７１】
図４は、いくつかの実施形態による一体化された手術台の動作の方法４００の簡略図である。方法４００のプロセス４０５〜４５０のうちの１つ又は複数は、非一時的で、有形の機械可読媒体に格納された実行可能コードの形態で少なくとも部分的に実装され、そのコードが１つ又は複数のプロセッサ（例えば、制御ユニット１３０内のプロセッサ１４０）によって実行されると、１つ又は複数のプロセッサにプロセス４０５〜４５０の１つ又は複数を実行させることができる。いくつかの実施形態では、方法４００は、まず、患者から器具又はエンドエフェクタを取り外すことなく、又は手術台を動かす前に器具をコンピュータ支援装置に結合するマニピュレータから患者の体内に留まる器具を接続解除することなく、手術台の動きを生じさせるために使用される。コンピュータ支援装置の１つ又は複数のマニピュレータが患者にドッキングされる間に、１つ又は複数の対応する器具が患者の解剖学的構造の内部にある。いくつかの例では、これにより、外科医及び／又は他の医療従事者は、手術台のより最適な姿勢を得るために手術台の動作が行われている間に、臓器の移動を監視することが可能になる。いくつかの例では、これは、オプションで、手術台の動作中に外科的処置を積極的に続けることも可能にする。いくつかの実施形態によれば、プロセス４０５〜４５０が実行される順序は、オプションで、図４の図面に示唆される順序から変更してもよい。いくつかの例では、オプションで、プロセス４２５の位置合せを、プロセス４０５、４１０及び／又は４０５の前に又はこれらを同時に実行してもよい。いくつかの例では、プロセス４２５の位置合せを、プロセス４３０〜４４５と同時に実行及び／又は繰り返してもよい。いくつかの例では、プロセス４３０〜４４５を同時に実行してもよい。
【００７２】
プロセス４０５では、手術台及びコンピュータ支援装置が、手術中のテーブル動作のために準備される。いくつかの実施形態では、様々な準備ステップが、一般的に、手術台１７０及び／又は２８０等の手術台と、コンピュータ支援装置１１０及び／又は２１０等のコンピュータ支援装置が一体化（統合）される態様で使用される前に、実行され、ここでコンピュータ支援装置の器具が患者の体内に挿入される間に、手術台の動きが許容される。
【００７３】
図５は、いくつかの実施形態による手術中のテーブル動作のために手術台及びコンピュータ支援装置を準備するプロセス４０５の簡略図である。プロセス４０５のプロセス５１０〜５７０のうちの１つ又は複数は、非一時的で、有形の機械可読媒体に格納された実行可能コードの形態で少なくとも部分的に実装され、このコードが１つ又は複数のプロセッサ（例えば、制御ユニット１３０内のプロセッサ１４０）によって実行されると、１つ又は複数のプロセッサにプロセス５１０〜５７０の１つ又は複数を実行させることができる。いくつかの実施形態では、プロセス４０５を用いて、手術台及びコンピュータ支援装置を準備及び／又は構成し、コンピュータ支援装置の１つ又は複数の器具が患者の体内に挿入される及び／又は１つ又は複数の対応する器具が患者の解剖学的構造の内部にある間に、手術台の動作が行われる。いくつかの実施形態によれば、プロセス５１０〜５７０が実行される順序は、オプションで、図５の図面によって示唆される順序から変更してもよい。いくつかの例では、プロセス５２０の手術台及びコンピュータ支援装置の再配置を阻止することは、オプションで、プロセス５１０〜５４０のいずれかの前、途中、又は後に実行してもよい。例えば、患者は、プロセス５２０で再配置の阻止が行われる前に、この患者の上に向き合せされた手術台及び／又はコンピュータ支援装置上に患者を置くことができる。
【００７４】
プロセス５１０では、手術台とコンピュータ支援装置との間の接続が確立される。手術中のテーブル動作の間に適切な安全性を提供するために、コンピュータ支援装置は、手術台に対して監督能力で動作しているので、コンピュータ支援装置からの承認なしに手術台の動きは行われない。手術台を監督するために、手術台とコンピュータ支援装置との間に通信接続が確立される。いくつかの例では、通信接続は、図１の実施形態で説明したように、手術台１７０と制御ユニット１３０との間のインターフェイスに対応してもよい。いくつかの例では、接続は、赤外線近接検出システムを含むことができ、手術台及びコンピュータ支援装置が互いに適切に近接していることを確認するのに役立つ。いくつかの例では、適切な赤外線放射器及び／又は検出器は、手術室及び／又は介入処置室の他の装備によって、及び／又は医療従事者によって覆い隠される可能性のない位置で、手術台のベース及びコンピュータ支援装置のベースの位置に取り付けてもよい。赤外線放射器及び検出器が互いに所定範囲内で移動されると、様々な識別子、キー、及び／又はメッセージが交換され、手術台及びコンピュータ支援装置は、それぞれ、手術術中のテーブル動作をサポートする互換装置に近接していること、及び進行中の接続を確立することを確認することができる。いくつかの例では、メッセージは、オプションで、接続を調整するためのメッセージ、手術台移動要求のためのメッセージ、手術台移動要求を承認するためのメッセージ、状態及び／又は運動学的情報を交換するためのメッセージ等を含むことができる。いくつかの例では、赤外線近接検出システムの代替及び／又は補完として、オプションで、無線周波数信号、近距離通信等に基づく無線接続を用いてもよい。いくつかの例では、赤外線近接検出システム又は他の通信システムの代替及び／又は補完として、オプションで、手術台及びコンピュータ支援装置の対応する通信ポート同士の間に、１つ又は複数のケーブルを結合してもよい。いくつかの例では、１つ又は複数のケーブルは、接続を確立する際に置き換えられ及び／又はその接続確立に冗長性を提供してもよい。いくつかの実施形態では、接続部は、以下でさらに詳細に説明するように、手術台とコンピュータ支援装置との間の位置合せを補助するための１つ又は複数の機械的装置を追加で含んでもよい。
【００７５】
プロセス５２０では、手術台及びコンピュータ支援装置の再配置が阻止される。手術台とコンピュータ支援装置との両方の可動域が制限されているので、手術台とコンピュータ支援装置との位置合せを維持するのを補助するために、手術台とコンピュータ支援装置との両方の相対的な配置が、手術中のテーブル動作の間に阻止される。こうして、手術台及びコンピュータ支援装置が手術中のテーブル動作モード（以下のプロセス４２０参照）に入ることを許可する前の時点で、手術台及びコンピュータ支援装置の更なる再配置が阻止される。いくつかの例では、これは、手術台のベースとコンピュータ支援装置のベースとの間の相対運動も阻止し得る。いくつかの実施形態では、手術台及びコンピュータ支援装置の再配置は、手術台のベース又はコンピュータ支援装置のベースの１つ又は複数の脚部、車輪、及び／又は取付けクランプをロックすることにより阻止され、手術台又はコンピュータ支援装置のベースのいずれも、手術中のテーブル動作の間に床を横切って転がったり、壁に沿って移動したり、手術室及び／又は介入処置室の天井に沿って移動したり、及び／又はテーブル面に沿って移動することはできない。いくつかの例では、カニューレがもう１つのマニピュレータ又は器具に取り付けられると、コンピュータ支援装置の脚部、車輪、及び／又は取付けクランプが自動的にロックすることができる。いくつかの例では、１つ又は複数のセンサを用いて、脚部、車輪、及び／又は取付けクランプのロック状態を、手術中のテーブル動作に亘って監視する。いくつかの例では、脚部、車輪、及び／又は取付けクランプのロック喪失が検出されると、これは、手術中のテーブル動作の早期終了を生じさせる可能性がある。いくつかの例では、手術台のベース及び／又はコンピュータ支援装置のベースのいずれかの動きは、対応する脚部、車輪、又は取付けクランプに関連するシーケンス番号を監視することによって決定することができる。いくつかの例では、脚部、車輪、及び取付けクランプのロックのそれぞれが係合及び／又は係合解除した回数を追跡するシーケンス番号を用いて、１つ又は複数の一時的なロック喪失を判定することができる。各車輪に関連する回転エンコーダ及び／又は回転カウンタを監視して、いずれかの車輪の回転を検出することができる。シーケンス番号のいずれかの変化は、手術台のベース及び／又はコンピュータ支援装置のベースの再配置が行われたか又は発生していることの指標を示す。
【００７６】
プロセス５３０では、患者が手術台上に置かれる。いくつかの例では、患者を手術台に置き、患者を手術台に固定し、患者が適切に固定されることを確認するために、医療活動及び／又は推奨される医療行為が使用され得る。いくつかの例では、患者を手術台に置くことには、例えば、傾斜及び／又はトレンドレンブルグの設定をニュートラル０°に調整することによって、テーブルの上部を水平出しすることがさらに含まれ得る。いくつかの例では、テーブルの上部に患者をセンタリングしてもよく、及び／又は手術台の関節式構造の上にテーブルの上部をセンタリングするように、テーブルのスライドを調整してもよい。いくつかの例では、テーブルの高さを調整することもできる。いくつかの例では、アイソセンタ２８６等の手術台のアイソセンタは、オプションで、意図した手術部位に略対応する、手術台の上部の点に調整してもよい。いくつかの例では、この点は、手術台の上部の約３５ｃｍ上方に位置し得る。いくつかの例では、アイソセンタ２８６は、遠隔の運動中心２７４に対応する、切開部位又は身体オリフィス等の身体開口部の１つ又はこの近くで患者の体壁と共に配置することができる。いくつかの例では、１つ又は複数の遠隔の運動中心及び／又は意図した手術部位の位置に又はこの近くにアイソセンタを配置することによって、トレンドレンブルグ調整が手術台に対して行われたときに、コンピュータ支援装置によって補償しなければならない手術台の動きの量を低減することができる。
【００７７】
プロセス５４０では、コンピュータ支援装置が、患者の上で向き合わせされる。処置中に適切な可動域を可能にするために、コンピュータ支援装置の関節式アーム、エンドエフェクタ、及び／又はマニピュレータは、所望の手術部位に基づいて患者の上に位置付けされ、向き合せされる。いくつかの例では、これは、器具、エンドエフェクタ、及び／又はマニピュレータが所望の手術部位の上で及びこの周りに位置付けされるように、コンピュータ支援装置のセットアップ構造及び／又はセットアップ関節の１つ又は複数の関節を調整することを含んでもよい。図２の実施形態と一致して、この向き合せは、所望の手術部位の上にアーム取付けプラットフォーム２２７をセンタリングし、このアーム取付けプラットフォーム２２７を回転させて、アーム取付けプラットフォーム２２７に取り付けられた関節式アームが所望の手術部位の周りに配置され、及び／又はアーム取付けプラットフォーム２２７の高さを調整することを含むことができる。この向き合せを実行するために使用される可能な目標及び／又は動作のより詳細な議論は、２０１４年７月１５日に出願された、”System and Method for Aligning with a Reference Target”という標題の米国仮特許出願第６２／０２４，８８７号、２０１４年３月１７日に出願された、”System and Method for Aligning with a Reference Target”という標題の米国仮特許出願第６１／９５４，２６１号、及び２０１５年３月１７日に出願された、”System and Method for Maintaining a Tool Pose”という標題のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１５／２１０８９号により詳細に記載されており、これら各文献は参照により本明細書に組み込まれる。
【００７８】
プロセス５５０では、撮像装置が配置される。外科医及び／又は他の医療従事者に手術部位の画像を提供するために、撮像装置を患者にドッキングすることができる。いくつかの例では、患者に切開を行い、腹壁等の、患者の外部解剖学的構造を通してカニューレを挿入することができる。次に、カニューレは、遠隔の運動中心の座標フレーム３６２に対応するマニピュレータ等の、マニピュレータの１つの先端部に取り付けられる。内視鏡等の撮像装置は、器具としてマニピュレータに取り付けられ、次にカニューレを通して挿入され、患者の解剖学的構造の内部画像を得る。
【００７９】
プロセス５６０では、所望の手術部位が標的とされる。撮像装置がカニューレを通って挿入されると、撮像装置が取り付けられたセットアップ関節及び／又はマニピュレータの１つ又は複数の関節が、撮像装置を向き合せするように調整される。次に、撮像装置は、視線方向が所望の手術部位に向き、カメラの座標フレーム３６３等の対応するカメラの座標フレームの視線方向軸線が同じ方向を向くように向き合せされる。所望の作業深さまで、撮像装置を挿入及び／又は後退させてもよい。いくつかの例では、撮像装置を回転して、撮像画像及び対応するカメラの座標フレームにおける適切な視野方向を提供することもできる。いくつかの例では、医療従事者が撮像装置の向きを手動で調整できるように、セットアップ関節及び／又はマニピュレータの１つ又は複数の関節をロック解除状態にすることができる。いくつかの実施形態では、所望の手術部位が標的とされると、患者の上でコンピュータ支援装置をより良く向き合せするために、コンピュータ支援装置に対して追加の調整を行うことができる。いくつかの例では、このような整列手順等の整列手順が、２０１４年７月１５日に出願された、”System and Method for Aligning with a Reference Target”という標題の米国仮特許出願第６２／０２４，８８７号、２０１４年３月１７日に出願された、”System and Method for Aligning with a Reference Target”という標題の米国仮特許出願第６１／９５４，２６１号、及び２０１５年３月１７日に出願された、”System and Method for Maintaining a Tool Pose”という標題のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１５／２１０８号に詳細に記載されており、これら各文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８０】
オプションのプロセス５７０では、追加のマニピュレータ及び器具を配置してもよい。プロセス５５０と同様のプロセスを用いて、１つ又は複数の追加の器具を、対応するマニピュレータに取り付け、且つ対応するカニューレを用いて患者の体内に挿入することができる。次に、器具のエンドエフェクタが、現在の処置のための適切な姿勢に置かれる。
【００８１】
図４を再び参照すると、プロセス４１０では、手術中のテーブル動作エントリ要求が受信される。いくつかの例では、手術中のテーブル動作モードへのエントリは、手術台及び／又はコンピュータ支援装置を操作する医療従事者からの明示的な要求によって行われる。いくつかの例では、コンピュータ支援装置を操作する医療従事者は、ペダル、スイッチ、ボタン、グラフィカルユーザインターフェイス制御等の、オペレータワークステーション上の１つ又は複数の入力制御を用いて、手術中のテーブル動作エントリを要求することができる。いくつかの例では、麻酔医等の手術台を操作する医療従事者は、手術台の手術台命令ユニット上のボタン等の１つ又は複数の手術台制御を用いて、手術中のテーブル動作エントリを要求することができる。いくつかの例では、手術中のテーブル動作エントリ要求は、手術台とコンピュータ支援装置との間の接続を介して受信される１つ又は複数のメッセージとして、及び／又は制御ユニット１３０等のシステム制御ユニットによって受信される１つ又は複数のメッセージとして受け取ることができる。いくつかの例では、手術中のテーブル動作エントリ要求は、手術台とコンピュータ支援装置との間の接続が確立され、少なくとも１つの器具がマニピュレータに取り付けられ、且つ患者の体内に挿入されたことを検出することに応答して自動的に生じる。
【００８２】
図６は、いくつかの実施形態による手術台命令ユニット６００の一部の簡略図である。図６に示されるように、手術台命令ユニット６００は、テレビ、デジタルビデオレコーダ等の家電装置に一般的に使用されるリモコンと同様のサイズ及び形状であってもよい。いくつかの例では、手術台命令ユニット６００は、手術台命令ユニット６００と、手術台内のコントローラ、電子機器、及び／又はプロセッサとの間の通信をサポートするケーブルを用いて、手術台に結合してもよい。いくつかの例では、手術台命令ユニット６００は、代替的に、赤外線、無線周波数、及び／又は近距離インターフェイス等の無線インターフェイスを用いて、手術台に結合してもよい。手術台命令ユニット６００は、様々な領域に分割され、各領域は、入力ボタン及び／又は状態情報を提供する。いくつかの例では、各ボタンの照明は、オプションで、どのボタンが手術台の動作コマンドを入力するために利用可能であるかを示すように操作されてもよい。例えば、利用可能なアクティブなボタンが点灯し、利用出来ない非アクティブなボタンは点灯しない。いくつかの例では、オプションで、非アクティブなボタンからの点灯を排除する代わりに、アクティブの場合には緑、非アクティブである場合には赤等の照明の色を使用してもよい。
【００８３】
手術台命令ユニット６００は、オプションの手術中のテーブル動作入力ボタン６１０を含む。手術台命令ユニット６００のオペレータは、手術中のテーブル動作入力ボタン６１０を用いて、手術中のテーブル動作モードを開始及び／又は終了することができる。手術台命令ユニット６００が方法４００の間に使用される場合に、手術中のテーブル動作入力ボタン６１０を押すと、プロセス４１０中に受信された手術中のテーブル動作エントリ要求をトリガすることができる。いくつかの例では、手術中のテーブル動作入力ボタン６１０は、プロセス４１５に関して以下でさらに詳細に説明するように、条件が手術中のテーブル動作に適しているかどうかを示すために制御可能に点灯させることができる。
【００８４】
手術台命令ユニット６００は、手術台の脚部及び／又は車輪のロックを制御するために使用される移動(transport)ロックボタン６２０及びロック解除ボタン６３０をさらに含んでもよい。いくつかの例では、プロセス５２０中にロックボタン６２０を用いて、手術台の脚部及び／又は車輪のロックを可能にする。いくつかの例では、手術台の脚部及び／又は車輪がロックされたときに、ロックボタン６２０を点灯させてもよい。いくつかの例では、手術台及びコンピュータ支援装置が手術中のテーブル動作モードにあるときに、ロック解除ボタン６３０を無効にしてもよい。
【００８５】
手術台命令ユニット６００は、いくつかの移動要求ボタン６４０をさらに含む。移動要求ボタン６４０は、手術中のテーブル動作だけでなく手術台の他の動作モードにおいて手術台移動要求を行うために使用してもよい。図６に示されるように、移動要求ボタン６４０は、手術台の上部を左右に傾斜させる、手術台のトレンドレンブルグ設定を調整する、及び床に対する手術台の上部の高さを調整するためのボタンを含む。手術台の動作モード及び／又は可動域の制限に達したかどうかに応じて、それぞれの移動要求ボタン６４０がアクティブであるかどうかを示すために、各移動要求ボタン６４０を制御可能に点灯させてもよい。例えば、手術台が完全な高さまで延ばされている場合に、高さ上昇ボタンから点灯を消してもよい。図６には示されていないが、追加の移動要求ボタンが、長手方向のスライド、頭を上げる、頭を下げる、足を上げる、足を下げる等を制御するためのボタンとして手術台命令ユニット６００に含めてもよい。
【００８６】
手術台命令ユニット６００は、状態表示領域６５０をさらに含む。状態表示領域６５０は、手術台の状態及び／又は設定を表示するためのマルチラインディスプレイ及び／又はラスタディスプレイを含む。状態表示領域６５０は、状態情報の１つ又は複数のライン及び／又は１つ又は複数の状態アイコンを含むことができる。図６の例では、表示領域６５０は、手術中のテーブル動作の状態、脚部／車輪／取付けクランプのロック、通信接続、及び電源のための状態アイコンだけでなく、トレンデレンブルグ姿勢、傾斜、高さ、スライド、脚部、背もたれ等の現在の設定を示す状態ラインも含む。
【００８７】
図６には示されていないが、手術台命令ユニット６００は、追加のボタン及び／又は状態表示領域を含むことができる。いくつかの例では、追加ボタンは、手術台への電力を制御するため、手術台を自動水平出しするため、手術台をコンピュータ支援装置から接続解除する等のためのボタンを含むことができる。
【００８８】
図４を再び参照すると、プロセス４１５では、手術中のテーブル動作が許可されるかどうかが判定される。手術台及びコンピュータ支援装置の動作に適切な安全性を提供するために、手術中のテーブル動作へのエントリが許容される前に、いくつかの安全インターロック及び／又はチェックが実行される。いくつかの例では、このチェックは、プロセス５１０〜５７０のそれぞれが実行されたことを確認することを含んでもよい。これは、例えば、手術台とコンピュータ支援装置との両方が初期化されること、手術台とコンピュータ支援装置との両方の脚部、車輪、及び／又は取付けクランプがロックされていること、及び少なくとも１つの器具が、マニピュレータに取り付けられ且つ患者の体内に挿入されたことを確認することを含むことができる。
【００８９】
いくつかの実施形態では、オプションの追加チェックを行うこともできる。いくつかの例では、追加チェックは、外科医及び／又は他の従事者がオペレータコンソールに存在することを確認することを含んでもよい。いくつかの例では、これは、患者にドッキングされた撮像装置からの画像を表示するモニタ上の（頭部を配置する）ヘッドイン(head-in)センサ等の任意の適切なインターロックによって、オペレータが患者の体内に挿入された器具の動きを視覚的に監視するために存在していることを示す。いくつかの例では、追加チェックは、マニピュレータに取り付けられ且つ対応するカニューレを超えて挿入された器具のエンドエフェクタが、プロセス５５０中に配置された撮像装置の視野内にあることを確認することを含んでもよい。これは、オペレータが手術中のテーブル動作の間に挿入された器具を観察することを保証するのに役立つ。いくつかの例では、追加チェックは、コンピュータ支援装置の関節のいずれもが、アーム取付けプラットフォーム２２７、セットアップ関節２４０及び対応するリンク、及び／又はマニピュレータに取り付けられ且つ患者の体内に挿入された器具のいずれかに関連するマニピュレータ２６０上に配置されたロック解除ボタンを用いて、オペレータ等によって手動でロック解除されていないことを確認することを含んでもよい。いくつかの例では、追加チェックは、コンピュータ支援装置の１つ又は複数の関節が可動域の制限に又はこの近くにあるかどうか、及び／又はコンピュータ支援手術用装置が、手術台の動きを補償するために器具の姿勢を連続的に変化させているかどうかを判定する監視チェックを含んでもよい。いくつかの例では、追加チェックは、計画した手順が、手術中のテーブルの動きに適合する手順のリストにあるかどうか、ドッキングしたアームに関連するカニューレの挿入点が、十分な剛性をカニューレに提供して、患者が移動する際に手術中のテーブル動作の結果としてカニューレ及び器具のドラッギングをサポートするかどうか、及び／又はマニピュレータに取り付けられた器具が、手術中のテーブル動作に適合しているかどうかの評価を含む。いくつかの例では、互換性のない器具は、手術中のテーブル動作と互換性のある手順のリストにない、他の手順のための心臓、経口腔、及び／又は器具用の器具であってもよい。いくつかの例では、追加チェックは、手術台及び／又はコンピュータ支援装置が、手術中のテーブル動作について患者、手術用ドレープ、ケーブル等による障害等について十分なクリアランスを有するかどうかを判定するために、クリアランスチェックに関連する１つ又は複数のオペレータ確認チェックを含んでもよい。いくつかの例では、追加チェックは、関節式アーム、マニピュレータ、及び／又は取付けられた器具が許容できない機能低下なしに機能及び／又は動作しているかどうかを判定することを含むことができる。いくつかの例では、追加チェックは、他のシステム、較正、及び／又は同様のチェックを含んでもよい。
【００９０】
手術中のテーブル動作が許可されない場合に、手術中のテーブル動作へのエントリは、プロセッサによって阻止され、手術中のテーブル動作エントリ要求は拒否される。いくつかの例では、手術中のテーブル動作が阻止された場合に、１つ又は複数の情報メッセージ、警告等が、手術中のテーブル動作が何故阻止されかの理由を説明するために発することができる。いくつかの例では、手術中のテーブル動作要求が拒否されると、この方法は、プロセス４１０に戻り、別の手術中のテーブル動作エントリ要求を受信するまで待機する。手術中のテーブル動作が許可された場合に、手術中のテーブル動作がプロセス４２０から開始される。
【００９１】
プロセス４２０では、手術中のテーブル動作が入力される。プロセス４１０中の手術中のテーブル動作エントリ要求の受信及びプロセス４１５の安全性インターロック及び／又はチェックを正常に通った後に、コンピュータ支援装置及び手術台は、手術中のテーブル動作を開始するのを許可される。患者は手術中のテーブル動作の間に手術台の上部による移動の結果として移動し得るので、ドッキングされた関節式アームの遠隔の運動中心は、カニューレが患者の体壁を通過する身体開口部に過度のストレスが加わるのを避けるために同様に移動する必要がある。いくつかの例では、患者の体壁によりカニューレに加えられる力を緩和するために、コンピュータ支援装置は、身体開口部を介して患者の体内に挿入される器具を有する各関節式アームのセットアップ関節及び／又はマニピュレータの１つ又は複数の関節が、解放及び／又はロック解除され、対応する遠隔の運動中心が動くことが可能になるようなモードに置かれる。いくつかの例では、関節式アームの有効質量及び／又は、解放及び／又はロック解除された関節の摩擦が十分に小さい場合に、患者の体壁は、カニューレに十分な力を加えることができ、それによって、遠隔の運動中心は、器具が挿入されるカニューレをドラッギング(dragging)するだけでなく、時には「器具ドラッギング」と呼ばれる対応するマニピュレータ及びセットアップ関節をドラッギングすることにより、患者と一緒に移動する。こうして、器具ドラッギングへの前提条件として、患者の体内に挿入され取り付けられた各器具のセットアップ関節及び／又はマニピュレータのそれぞれにおける１つ又は複数の関節が、解放及び／又はロック解除される。いくつかの例では、セットアップ関節、マニピュレータ、及び／又は器具の動きが器具ドラッギング中に追跡され、セットアップ関節、マニピュレータ、及び器具が、質量がない又は質量が殆どないような効果を得るために対応する関節動作が導入される、重力又は質量補償モードが、オプションで使用される。
【００９２】
手術台の動きが開始する前であっても、患者の体壁が、器具が挿入されたカニューレにアサートされた(asserted)力及び／又は押圧(pent up)力を既に適用していることが多い。いくつかの例では、これらの押圧力は、これらの器具の遠隔の運動中心が対応する身体開口部と十分に並置されていない場合に、器具の運動学の制御における誤差、手術台の動きでない患者の動き、患者の吹送の変化、マニピュレータ及び／又は器具の早期の動きによって引き起こされるストレス等の結果として、生じることがある。こうして、関節が解放及び／又はロック解除されると、器具ドラッギングによって、器具及び／又はエンドエフェクタに望ましくない動きが誘発されて、押圧力が緩まることがある。この望ましくない動きが十分に大きい場合に、その望ましくない動きは、患者への損傷及び／又はコンピュータ支援装置の損害を生じさせる可能性がある。いくつかの例では、関節が解放及び／又はロック解除されるときに遠隔の運動中心及び／又はエンドエフェクタを監視すること、及びセットアップ関節及び／又はマニピュレータの他の関節を用いて補償動作を適用することによって、この望ましくない動きを大幅に低減させることができる。いくつかの実施形態では、オプションで、以下に記載の文献に詳細に記載される技術を用いてオペレータコンソールでのオペレータによる１つ又は複数の器具及びエンドエフェクタの継続的な操作を許容しながら、望ましくない動きを大幅に低減することができる、その文献は、２０１５年３月１７日に出願された、”System and Method for Reducing Tool Disturbances”という標題の米国特許出願第６２／１３４，２１２号、及び同時に出願された、”System and Method for Instrument Disturbance Compensation”という標題のＰＣＴ特許出願（代理人整理番号ISRG07010PCT/70228.490WO01）であり、これら両文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの例では、望ましくない動きの量は、以下の文献にさらに詳細に記載されるように、関節の解放及び／又はロック解除の順序及び／又はタイミングを交互に行う及び／又は慎重に制御することによって、一連のより小さな外乱に縮小させることもできる、その文献は、２０１５年３月１７日に出願された、”System and Method for Reducing Tool Disturbance”という標題の米国仮特許出願第６２／１３４，２２５号、及び同時に出願された、”Medical Device with Active Brake Release Control”というＰＣＴ特許出願（代理人整理番号ISRG06990PCT/70228.488WO01）にさらに詳細に記載されており、これら両文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００９３】
いくつかの実施形態によれば、手術中のテーブル動作をサポートするのを補助するために、図３の変換等の手術台及び／又はコンピュータ支援装置の１つ又は複数の運動学的関係が、手術中のテーブル動作に入る前に記録及び／又はラッチされ、手術中のテーブル動作が許可される前のマニピュレータ、器具、及び／又はエンドエフェクタの位置及び向きのベースライン記録を提供する。いくつかの例では、運動学的関係は、手術中のテーブル動作に入る直前に記録される。いくつかの例では、プロセス５５０中にドッキングされた撮像装置の再位置付けが完了するときはいつでも、この運動学的関係がオプションで記録される。手術中のテーブル動作が生じると、ベースライン記録は、オプションで、手術台の動きによって誘発されたマニピュレータ、器具、及び／又はエンドエフェクタの動きを検出するために使用され、それらの誘発された動きを自動的に補償することができる。
【００９４】
いくつかの実施形態によれば、手術中のテーブル動作が生じる移行期間は、押圧力によって誘発される望ましくない動きを補償し続けながら、押圧力を解放させるのに十分長くされる。いくつかの例では、移行期間は、数秒の長さ、例えば２．５秒程度であってもよい。いくつかの例では、器具及び／又はエンドエフェクタのオペレータ操作は、オプションで、手術中のテーブル動作エントリ移行期間中に許容される。
【００９５】
プロセス４２５では、手術台及びコンピュータ支援装置が位置合わせされる。手術中のテーブル動作をサポートするために、手術台とコンピュータ支援装置との間の相対的な位置付け及び／又は向きを決定するために、手術台及びコンピュータ支援装置を少なくとも部分的に位置合わせすることが有用である。位置合せ変換３２５に関して上述したように、手術台のベースの座標フレーム及びコンピュータ支援装置のベースの座標フレームが共通の垂直上向き又はｚ軸を有しており、且つコンピュータ支援装置のベースの高さが手術台のベースに対して既知であるという仮定で、位置合せは、手術台のベース及びコンピュータ支援装置のベース上の基準点同士の間の水平方向又はｘ−ｙ並進、及び／又は手術台ベースと患者側のカートとの間の回転関係を決定するものとして特徴付けることができる。いくつかの例では、回転関係、すなわちθＺ位置合せは、手術台の垂直上向き又はｚ軸に対するコンピュータ支援装置のベースの向きを説明することができる（例えば、コンピュータ支援装置のベースが、手術台と整列される、又は床上の手術台のベースの回転及び／又はコンピュータ支援装置のベースの回転によって手術台に対してある角度で整列される）。
【００９６】
いくつかの実施形態によれば、位置合せは、手術台と患者側カートとの間の既知の幾何学的関係を強制する１つ又は複数の物理的な位置合せ装置を用いて決定される。いくつかの例では、物理的な位置合せ装置は、手術台に対して患者側カートの位置及び／又は向きをロックする１つ又は複数のバー(bar)、治具等を含むことができる。いくつかの例では、物理的な位置合せ装置を用いて手術台及びコンピュータ支援装置を位置合わせするための技術は、２０１５年３月１７日に出願された、”Methods and Devices for Tele-Surgical Table Registration”という標題のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／２０８９１号にさらに詳細に記載されており、この文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００９７】
いくつかの実施形態によれば、位置合せの幾何学的関係は、手術台及び患者側カート上の既知の点同士の間の既知の位置及び／又は向きを決定するために使用される１つ又は複数の関節式及び／又はフレキシブルな位置合せ装置を用いて決定される。いくつかの例では、位置合せ装置は、１つ又は複数のセンサを有する関節式構造を含み、そのセンサは関節式構造の１つ又は複数の関節の位置及び／又は向きを報告し、この報告から、位置合せ構造の運動学的モデルを用いて、関節式構造の２つの端部の間の幾何学的関係を決定することができる。いくつかの例では、位置合せ装置は、コア領域を有する光ファイバを含み、このコアの全長に沿って配置された複数のファイバブラッグ格子を含むことができる。いくつかの例では、光ファイバの問合せ装置(interrogator)を用いて、光ファイバの屈曲及びねじれを検出し、光ファイバの端部同士の間の幾何学的関係を決定することができる。いくつかの例では、２００８年６月３０日に出願された、”Fiber Optic Shape Sensor”という標題の米国特許第７，７２０，３２２号（この文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。）に詳細に記載される技術と同様の技術を用いて、手術台とコンピュータ支援装置との間の位置合わせを決定するために光ファイバを使用することができる。
【００９８】
いくつかの実施形態によれば、位置合せの幾何学的関係は、手術台の動きが、器具ドラッギングを受けたコンピュータ支援装置の遠隔の運動中心にどの様な動きを誘起させるかの観察に基づいて、決定してもよい。いくつかの例では、手術台の観察された動きは、例えば移動要求ボタン６４０を使用すること及び／又は位置合せ手順による手術台の動作の制御シーケンスを開始すること等による、オペレータによって行われた手術台移動要求の結果として生じる手術台の動きと関連し得る。いくつかの例では、位置合せは、θＺ位置合せが最初に決定され、次に水平方向又はＸＹ位置合せが続く段階で行ってもよい。いくつかの例では、ＸＹ位置合せは、傾斜及びトレンデレンブルグ運動が観察されるまで段階的に行ってもよい。いくつかの例では、手術台及びコンピュータ支援装置を位置合わせするための技術は、２０１５年３月１７日に出願された、”System and Method for Registering to a Surgical Table”という標題の米国仮特許出願第６２／１３４，２９６号、及び同時に出願された、”System and Method for Registering to a Surgical Table”という標題のＰＣＴ特許出願（代理人整理番号ISRG06960PCT/70228.486WO01）にさらに詳細に記載されており、これら両文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００９９】
プロセス４３０では、手術機能を実施するために手術台の動作が実行される。プロセス４２０中に手術中のテーブル動作が入力され、且つ器具ドラッギングを許容するために使用される関節の解放及び／又はロック解除による外乱が補償されると、手術台の動きが開始する。一般的に、手術台の動きは、反復的な要求−チェック−移動手順を用い、こうして手術台移動要求を受信し、要求された移動を評価してこの移動要求を許可すべきかどうかを決定し、承認を受けた後に手術台の動作を実行する。この反復手順では、手術台の移動を許可するかどうかは、コンピュータ支援装置によって制御され、手術台の動きが、患者、手術台、及び／又はコンピュータ支援装置の適切な安全性を維持しながら、手術台の動きに対して適切に応答し補償するように、コンピュータ支援装置の能力内で許可される。
【０１００】
図７は、いくつかの実施形態による手術台の動作を実行するためのプロセス４３０の簡略図である。プロセス４３０のプロセス７１０〜７６０のうちの１つ又は複数は、非一時的で、有形の機械可読媒体に格納された実行可能コードの形態で少なくとも部分的に実装され、このコードが１つ又は複数のプロセッサ（例えば、制御ユニット１３０内のプロセッサ１４０（複数可））によって実行されると、１つ又は複数のプロセッサに、プロセス７１０〜７６０の１つ又は複数を実行させることができる。いくつかの実施形態では、プロセス４３０を用いて、反復的な要求−チェック−移動手順を実行することができる。いくつかの例では、プロセス４３０中の動きの記録を用いて、オプションで、コンピュータ支援装置によって適切に応答及び／又は補償されない位置及び／又は方向から手術台を遠ざけるような１つ又は複数の追加の手術台の動作モードをサポートすることができる。
【０１０１】
いくつかの実施形態によれば、プロセス４３０は、反復制御ループを用いて実行される。いくつかの例では、各手術台移動要求が受信されると、その要求はプロセス７１０〜７６０を用いて以下に説明するように処理され、次に、プロセス７１０〜７６０が立て続けに反復されて、手術台移動要求の連続的なストリームが受け取られ、承認され、及び適用されるような感覚を与える。いくつかの例では、オペレータが移動要求ボタン６４０のいずれか等の移動要求ボタンを押下して保持すると、移動要求ボタンが押下されている限り、承認された手術台の動きが適用されるように見える。いくつかの例では、プロセス７１０〜７６０の反復制御ループは、毎秒複数回、例えば１０ｍｓ（ミリ秒）毎に完了する。いくつかの例では、移動要求が承認され、同じ移動要求ボタンが押下されると、可動域の制限、差し迫った衝突、オペレータ停止コマンド、及び／又は何らかの他のイベントが移動要求の承認の取消しをトリガするまで、手術台の動きを許可する。
【０１０２】
プロセス７１０では、手術台移動要求が受信される。いくつかの例では、手術台移動要求は、外科医及び／又は他の医療従事者によって、図１に関して説明したワークステーション等のオペレータワークステーションを用いて開始することができる。いくつかの例では、手術台移動要求は、手術台命令ユニット６００等の手術台命令ユニットを用いて、外科医及び／又は麻酔医等の他の医療従事者によって開始してもよい。いくつかの例では、手術台移動要求は、移動要求ボタン６４０のうちの１つを押下して保持することに対応してもよい。いくつかの例では、手術台移動要求は、手術台命令ユニットを制御ユニットに結合する１つ又は複数の通信接続を介して、制御ユニット１３０等の、コンピュータ支援装置の制御ユニットに通信してもよい。いくつかの例では、手術台移動要求は、コンピュータ支援装置の動作制御アプリケーション１６０等の動作制御アプリケーション内の１つ又は複数のＡＰＩ呼出し（コール）の起動によって開始してもよい。
【０１０３】
プロセス７２０では、手術台の動きを許可するかどうかが決定される。いくつかの実施形態では、手術台の動きを許可するかどうかの決定は、プロセス４１５中に手術中のテーブル動作を許可するかどうかを決定するために使用された１つ又は複数のチェックに基づいてもよい。いくつかの例では、同じチェックの使用は、手術中のテーブルの動作中に、手術台及び／又はコンピュータ支援装置の進行中の監視を表し、その適切な安全性が、患者、手術台、及びコンピュータ支援装置に維持されていることを保証する。いくつかの例では、チェックは、オプションで、手術台及び／又はコンピュータ支援装置の脚部、車輪、及び／又は取付けクランプがロックされた状態のままであることを確認すること、外科医及び／又は他のオペレータがオペレータコンソールに依然として（頭部を配置する）ヘッドインした状態であることを確認すること、ドッキングされた関節式アームに取り付けられた器具のエンドエフェクタが撮像装置の視野内にあり、及び／又は対応するカニューレに後退されることを確認すること、コンピュータ支援装置が進行中の手術台の動きを依然として追跡していることを確認すること、コンピュータ支援装置及び手術台が通信していることを確認すること等の１つ又は複数を含むことができる。いくつかの例では、１つ又は複数のチェックは、手術中のテーブル動作の間に、要求された動きのタイプを許容する確認をさらに含んでもよい。いくつかの例では、手術中のテーブル動作の間に許容される動作のタイプは、高さ調整、傾斜調整、トレンデレンブルグ調整、及び／又はスライド調整等、手術台の可能な動きのサブセットに限定してもよい。いくつかの例では、以下でさらに詳細に説明するように、プロセス７６０の間に決定された許可された手術台移動の決定に基づいて、許容される移動のタイプをさらに制限してもよい。いくつかの例では、許容される移動のタイプは、プロセス４２５の位置合せが完了したかどうかに応じて制限してもよい。いくつかの例では、３つ未満の関節式アーム及び／又はマニピュレータが患者にドッキングされると、手術台の動作のタイプは、制限された能力によって高さ調整に限られているため、手術台とコンピュータ支援手術との間の位置合わせを適切に決定する。要求された手術台の動きがコンピュータ支援装置によって許可及び／又は許容されると、プロセス７３０で始まる動作を実行する前に、可動域（ROM）の制限が検査される。手術台移動要求が許可されない場合に、手術台移動要求は無視され、プロセス４３０は、プロセス７１０を用いて別の手術台移動要求を待つのを継続する。いくつかの例では、手術台移動要求が許可されない場合に、オペレータコンソールの外科医に及び／又は手術台命令ユニットを操作する医療従事者に、１つ又は複数の音声及び／又は視覚警告を与えてもよい。
【０１０４】
プロセス７３０では、コンピュータ支援装置が可動域の制限にあるか、又はその近くにあるかどうかが判定される。プロセス７２０中に実行されるチェックに加えて、手術台の動きを補償するために使用したセットアップ関節及び／又はマニピュレータの関節を監視して、それらセットアップ関節及び／又はマニピュレータの関節が可動域の制限にあるか又はその近くにあるかを判定する。その１つの関節が可動域の制限に又はその近くにある場合に、これは、対応する関節式アームが、対応する遠隔の運動の中心における対応するカニューレの器具ドラッギングによって生じた器具及び／又はエンドエフェクタに誘発された動きを適切に補償できないことを示す指標である。いくつかの例では、可動域の制限は、関節が一定の制限を超えて移動することを許容しない関節の物理的特性によるハード面での可動域の制限を含む。いくつかの例では、可動域の制限は、関節の動きを停止させるのに役立つ対応するハード面での可動域（の制限）がハード面での可動域の制限に到達する前の点に設定されるようなソフト面での可動域の制限を含む。いくつかの例では、ソフト面での可動域の制限は、対応するハード面での可動域の制限の前に、対応する関節の可動域の全範囲の固定された割合（１、２、又は５％等）に設定することができる。いくつかの例では、可動域の制限は、関節の現在の位置及び関節の現在の速度を用いて、継続する同様の動きが間もなく可動域の制限に到達することになることを予測する予測態様で適用される。コンピュータ支援装置の各関節が対応する可動域の制限に又はその近くにない場合に、プロセス７４０で始まる手術台の動作が実行される。コンピュータ支援装置の１つ又は複数の関節が、対応する可動域の制限に又はその近くにある場合に、プロセス７６０を用いて、手術台の是正(remedial)動作が実行される。いくつかの例では、コンピュータ支援装置の１つ又は複数の関節が対応する可動域の制限に又はその近くにある場合に、オプションで、オペレータコンソールの外科医に及び／又は手術台命令ユニットを操作する医療従事者に、１つ又は複数の音声及び／又は視覚的警告を与えてもよい。
【０１０５】
プロセス７４０では、要求された手術台の動きが実行される。要求された手術台の動きがプロセス７２０中に許可され、且つコンピュータ支援装置の可動域の制限が、プロセス７３０中の手術台の動きを補償するコンピュータ支援装置の能力と干渉しないと決定された後に、手術台は、要求された手術台の動作を実行することが許可される。いくつかの例では、コンピュータ支援装置の制御ユニットは、例えば、プロセス５１０中に確立された接続を介して手術台に１つ又は複数のメッセージを送る。１つ又は複数のメッセージは、手術台を承認し、要求された手術台の動きを実行させる。いくつかの例では、手術台の関節式構造２９０等の関節式構造内の１つ又は複数のアクチュエータにコマンド及び／又は信号を送信することによって、要求された手術台の動きを実行する。いくつかの例として、要求された手術台の動きが手術台の上部の高さ調整である場合に、手術台の上部の高さを制御する１つ又は複数のアクチュエータが対応して起動され、要求された手術台の動きがトレンデレンブルグ調整である場合に、アイソセンタの周りの手術台の上部のトレンデレンブルグ角を制御する１つ又は複数のアクチュエータが対応して起動される。
【０１０６】
いくつかの例では、要求された手術台の動きは、オプションで、アクチュエータへの対応する速度コマンドとして実装され、手術台移動要求ボタンが押下され、且つ移動要求が承認される限り、１つ又は複数のアクチュエータは、手術台の上部を適切な速度で動かす。いくつかの例では、速度は、手術台の動きを補償する及び／又は医療従事者が手術台、患者に対するコンピュータ装置、患者の動き等の安全な動きを監視するのを可能にするために、コンピュータ支援装置の能力によってバランスが取られる手術台の動きの迅速性に良好な妥協点が与えられるように選択される。いくつかの例では、速度は、傾斜及び／又はトレンデレンブルグ調整について毎秒３度未満（例えば、１．５°／秒）、及び／又は高さ及び／又はスライド調整について毎秒１〜３ｃｍ（例えば、毎秒２ｃｍ）に制限される。
【０１０７】
オプションのプロセス７５０では、可動域の制限の潜在的な将来の問題からの回復をより良くサポートするために、プロセス７４０中に実行された、要求された手術台の動きが記録される。いくつかの例では、手術台の動きは、メモリ１５０等のメモリに記録される。いくつかの例では、手術台の動きは、手術台の動きのタイプ（例えば、テーブル上昇、右への傾斜、逆トレンデレンブルグ等）、手術台の移動の距離、持続時間、及び／又は速度、及びオプションでタイムスタンプを記録するデータ構造に記録される。いくつかの例では、データ構造は、少なくとも先入れ先出しアクセスパターンをサポートするスタック、二重リンクリスト、及び／又は他のデータ構造であってもよく、それによって、記録された動きの順序を逆転させて、記録された動きを元に戻す、及び可動域の制限及び／又は他の問題から後退する。いくつかの例では、手術台の動きは、ログ及び／又は他のタイプのファイルに記録してもよい。手術台の動きを記録すると、手術台の動きは、別の手術台移動要求を受け取るためにプロセス７１０に戻ることによって継続される。
【０１０８】
プロセス７６０では、手術台の動きが制限される。コンピュータ支援装置の１つ又は複数の関節が対応する可動域の制限に又はその近くにある場合に、コンピュータ支援装置は、手術台が行う可能性のある動きを制限するように作用する。これについてのいくつかのアプローチが可能である。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、図３の運動学的モデル等の、手術台及びコンピュータ支援装置の運動学的モデルを用いて、手術台の１つ又は複数の潜在的な動きを評価することができる。いくつかの例では、高さ上昇、高さ下降、左への傾斜、右への傾斜、順方向トレンドレンブルグ、逆方向トレンドレンブルグ、及び／又はスライド等の手術台の可能な動きのそれぞれを評価して、手術台の可能な動きによって、コンピュータ支援装置の関節が、対応する可動域の制限に向けて又はこれから遠ざけるように動かされるかどうかを決定する。いくつかの例では、手術台及びコンピュータ支援装置の運動学的モデルだけでなく手術台とコンピュータ支援装置との間の位置合せ変換を用いて、手術台の可能な各動きが投影され、手術台の可能な動きが遠隔の各動作中心にどの様な影響を与えるかを決定する。いくつかの例では、各関節式アームの対応するヤコビアンを用いて、対応する可動域の制限に又はこの近くにある関節式アームの１つ又は複数の関節の動きと、対応する遠隔の運動中心との間の関係を決定することができる。投影された遠隔の運動中心の動きとヤコビアンによって予測された動きとが、対応する可動域の制限から離れる方向の動きと一致する場合に、手術台の対応する可能な動きが許容される。投影された遠隔の運動中心の動きとヤコビアンによって予測された動きとが、対応する可動域の制限に向かう動きと一致する場合に、手術台の対応する可能な動きは許容されない。いくつかの例では、動きが対応する可動域の制限に向かう及び／又はこれから遠ざかる動きと一致するかどうかは、対応する可動域の制限に又はこの近くの関節に関連するヤコビアンから列(column)を抽出すること及び遠隔の運動中心の投影された動きとのドット積をとることによって、決定される。ドット積が負の場合に、投影された動きは、対応する可動域に向かう動きと一致する。いくつかの例では、ドット積に設定可能な閾値を用いて、投影された動きを許容すべきかどうかを決定することができる。いくつかの例では、設定可能な閾値がゼロである場合に、対応する可動域の制限に向かう関節の動きは禁止される。いくつかの例では、設定可能な閾値が僅かに負である場合に、対応する可動域の制限に向かう小さな動きが許容される。いくつかの例では、手術台の可能な動きは、異なる遠隔の運動中心及び対応する器具に対して異なる許可／禁止決定をもたらすことができる。いくつかの例では、設定可能な閾値の負の量は、評価がどの程度許容されるかに影響を及ぼし得る。いくつかの例では、遠隔の運動中心のいずれかの評価の結果として、手術台の可能な動きが禁止される場合に、手術台の可能な動きが禁止される。こうして、ドット積の各試験に基づいて、手術台の可能な各動きを評価して、それらの動きを許容すべきか及び／又は禁止すべきかを決定することができる。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、手術台の潜在的な動きを評価する能力は、手術台とコンピュータ支援装置との間の位置合せ変換（例えば、位置合せ変換３２５）が既知であるかどうか、及び／又はどの程度まで既知であるかに基づいて制限され得る。いくつかの例では、位置合せが行われなかった場合に、手術台の動きは、高さ調整に制限され得る。いくつかの例では、手術台とコンピュータ支援装置との両方が共通の垂直上向き又はｚ軸を有する場合に、手術台の高さ調整が遠隔の運動中心における垂直方向の動きにマッピングされ、遠隔の運動中心の垂直方向の動きによって影響を受ける対応する可動域の制限が評価され、高さ調整を許容又は禁止する。いくつかの例では、プロセス４２５中に傾斜及びトレンデレンブルグ運動が観察されなかった等のため、ＸＹ位置合せが部分的である場合に、傾斜及びトレンデレンブルグ運動の観察された一方に関連する手術台の可能な動きが評価され、傾斜及びトレンデレンブルグ運動の他方に関連する手術台の可能な動きが禁止される。いくつかの例では、可動域の制限によって手術台のスライド調整に制限され得る手術台の可能な動きが、トレンドレンブルグ運動を含む場合に、手術台の可能な動きは、アイソセンタリングの有無に拘わらずトレンドレンブルグ運動を含み得る。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、手術台の動きは、プロセス７５０中に記録された手術台の動きの履歴に基づいて制限される。いくつかの例では、手術台の動きは、手術台の直近の動きの逆の動きに制限される。手術台の直近の動きを逆にすることによって、患者は、プロセス７３０中に検出された可動域の制限の方向とは反対の方向に移動される。その結果、器具の遠隔の運動中心は、それらの方向を逆転させ、器具ドラッギングは、セットアップ関節及び／又はマニピュレータの関節を可動域の制限から離れる方向に後退させるように作用する。いくつかの実施形態では、プロセス７６０を用いて、可動域の制限を回避するために「入って来た道順を戻る」機能を実施する。この実施に応じて、手術台の記録された動きの逆転は、半自動化された方法で、及び／又は手術台の動きを手術台のオペレータに推奨することによって実行してもよい。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、半自動化プロセスが使用される場合に、手術台の最近記録された動きのうちの１つ又は複数が逆に適用される。一例として、１０ｍｓで１ｃｍ／ｓの最近の高さ上昇運動は、１０ｍｓで１ｃｍ／ｓの高さ下降運動として逆転される。いくつかの例では、手術台の直近の動きを逆にさせる回数は、構成可能な設定に基づいて、手術台の記録された動きを１から５（例えば、２）まで変化させることができる。いくつかの例では、手術台の最近の複数の動きが逆転される場合に、それら逆転は、手術台の直近の動きが最初に逆転され、手術台の次に直近の動きが次に逆転されるように、最初に発生した順序とは逆の順序で逆転される。いくつかの例では、手術台の各動きが逆転されると、手術台の対応する動きが、プロセス７５０中に要求された手術台の動きを記録するために使用されたデータ構造、ログ、及び／又はファイルから消去される。いくつかの例では、データ構造がスタックである場合に、手術台の直近の動きがスタックから取り出 (popped  off)される。半自動の逆転が完了した後に、手術台の動きは、別の手術台移動要求を待つプロセス７１０に戻ることによって継続する。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、プロセッサは、可動域の制限に掛かる(addressed)可能性が高い手術台の動きの表示を、手術台のオペレータに表示することができる。いくつかの例では、手術台の動きに対する制限を用いて、外科医が行うことができる手術台移動要求を限定してもよい。例えば、プロセス７３０中に検出された可動域の制限に高さ上昇運動が含まれる場合に、手術台移動要求は、高さ下降運動要求のみに限定してもよい。いくつかの例では、オペレータが可動域の制限から遠ざかる方向に動かすと、追加的なタイプの手術台移動要求が許容され得る。いくつかの例では、オペレータが手術台命令ユニット６００を用いる場合に、対応する移動要求ボタン４６０を点灯させ、許容されない移動要求ボタン４６０から点灯を消すことによって、許容された手術台移動要求を示すことができる。手術台の動きが制限された後に、手術台の動きは、別の手術台移動要求を待つためにプロセス７１０に戻って継続する。
【０１１４】
図４を再び参照すると、プロセス４３５では、手術台の追跡が実行される。プロセス４３０中に手術台の動きが実行されると、患者が移動し、マニピュレータの遠隔の運動中心が患者と共に移動し始める。患者の体壁によって遠隔の運動中心に配置されたカニューレに加えられる力を低減するために、コンピュータ支援装置は、マニピュレータの遠隔の運動中心が器具ドラッギングによって移動するのが許容される手術台追跡モードに置かれる。いくつかの例では、コンピュータ支援装置の１つ又は複数の関節を移動させて、器具ドラッギングを調整し、遠隔の運動中心の移動によって、器具に取り付けられた器具の姿勢のエラーを修正することができる。
【０１１５】
図８は、いくつかの実施形態による手術台追跡のためのプロセス４３５の簡略図である。プロセス４３５のプロセス８１０〜８６０のうちの１つ又は複数は、一時的で、有形の機械可読媒体に格納された実行可能コードの形態で少なくとも部分的に実装され、このコードが１つ又は複数のプロセッサ（例えば、制御ユニット１３０内のプロセッサ１４０）によって実行されると、１つ又は複数のプロセッサにプロセス８１０〜８６０の１つ又は複数を実行させることができる。いくつかの実施形態では、プロセス４３５を用いて、手術台の動きを追跡し、手術台の動きによって誘起される患者の動きを補償するためにいずれかの器具の姿勢を調整することができる。いくつかの例では、プロセス８６０は、オプションであり、外科医によって積極的に制御されない器具については省略され得る。
【０１１６】
プロセス８１０では、手術台の動きが決定される。プロセス４３０中に手術台が移動され、プロセス７４０中にとりわけに移動されると、手術台の動きが監視される。監視の一部として、手術台の動きの特性及び特徴は、患者及び／又は器具の遠隔の運動中心への影響が同様に監視されるように決定される。いくつかの例では、手術台の動きは、テーブルベース対テーブル面の変換３１５等のテーブルベース対テーブル面の変換を用いることによって特徴付けられる。いくつかの例では、手術台は、現在のテーブルベース対テーブル面の変換をコンピュータ支援装置に提供する。いくつかの例では、手術台は、テーブルベース対テーブル面の変換が最後に提供されたときから現在のテーブルベース対テーブル面の変換の間の差（デルタ；Δ）を提供する。いくつかの例では、手術台は、手術台の関節式構造内の関節の現在の位置及び／又は速度を提供し、それによってコンピュータ支援装置が、手術台の関節式構造の１つ又は複数の運動学的モデルを用いて、現在のテーブルベース対テーブル面の変換を決定することができる。いくつかの例では、手術台は、１つ又は複数のメッセージをコンピュータ支援装置に送って、テーブルベース対テーブル面の変換、テーブルベース対テーブル面の変換の差（Δ）、現在の関節位置、及び／又は現在の関節速度を交換する。
【０１１７】
プロセス８２０では、プロセス４２０中のセットアップ関節及び／又はマニピュレータの１つ又は複数の関節の解放及び／又はロック解除の結果として、器具ドラッギングが許可される。こうして、手術台がプロセス８１０中に決定された運動を受けると、同様の動きが、各器具の遠隔の運動中心に生じると予想される。いくつかの例として、手術台の高さを上方向に調整すると、器具の遠隔の運動中心も同様に上方向に移動し、傾斜及び／又はトレンデレンブルグ調整のために手術台の上部をアイソセンタの周りに回転すると、器具の遠隔の運動中心はアイソセンタの周りを同様に回転する。
【０１１８】
プロセス８３０では、手術台の動きは、コンピュータ支援装置の座標フレームにマッピングされる。プロセス８１０中に決定された手術台の動きは、コンピュータ支援装置に関連する座標フレームにマッピングされ、それによってコンピュータ支援装置は、手術台の動きが器具の遠隔の運動中心の動き及び／又は器具の姿勢にどの様に影響を及ぼすかを予測できる。いくつかの例では、座標フレームは、装置ベースの座標フレーム３２０、アーム取付けプラットフォームの座標フレーム３３０等の、コンピュータ支援手術用装置のグローバル及び／又はローカル座標フレームであってもよい。いくつかの例では、器具の遠隔の運動中心の対応する動きに反映されるような手術台の動きは、テーブルベース対テーブル面の変換とテーブルベース対装置ベースの変換との合成を適用することによってコンピュータ支援装置の装置ベースの座標フレームにマッピングされる。遠隔の運動中心の動きが装置ベースの座標フレームにマッピングされると、遠隔の運動中心の動きは、コンピュータ支援装置の運動学的モデル及び変換を用いて、コンピュータ支援装置のアーム取付けプラットフォームの座標フレーム３３０、マニピュレータ取付けの座標フレーム３４１、３５１、及び／又は３６１のいずれか、遠隔の運動中心の座標フレーム３４２、３５２、及び／又は３６２のいずれか等の、コンピュータ支援装置の適切な座標フレームにマッピングされる。いくつかの例では、手術台の動きのマッピングを用いて、器具の遠隔の運動中心が手術台の動きによってどの様に動くかを予測する。
【０１１９】
プロセス８４０では、遠隔の運動中心の位置が決定される。手術台とコンピュータ支援装置との間のＸＹ又は水平方向の並進が、プロセス４２５の位置合せ中に決定されていない可能性があるため、プロセス８３０中に決定された器具の遠隔の運動中心の位置は、器具の遠隔の運動中心のそれぞれのｘ、ｙ、ｚ位置を正確に予測していない可能性がある。しかしながら、いくつかの例では、遠隔の運動中心のｘ、ｙ及びｚ位置は、コンピュータ支援装置の運動学的モデル及びコンピュータ支援装置の関節センサ読取り値を用いて代替的に決定してもよい。
【０１２０】
プロセス８５０では、器具ドラッギングによる器具の姿勢変化が補償される。プロセス８３０による手術台の動きをコンピュータ支援装置の座標フレームにマッピングすることと、プロセス８４０中に決定された遠隔の運動中心の位置とを用いて、手術台の動きによって器具の遠隔の運動中心をどの様に動くのかの推定が決定される。次に、遠隔の運動中心の動きの推定値を用いて、器具の姿勢が、例えば遠隔の運動中心対器具／カメラの変換３４６、３５６、及び３４６を用いて、手術台の動きによってどの様に変化するかを推定する。器具の姿勢変化の推定値が分かれば、コンピュータ支援装置の１つ又は複数の追加の関節が、器具の姿勢の変化を補償するように駆動され、それによってテーブル面の座標フレームに対する器具及び／又はエンドエフェクタの動き及び／又は患者の解剖学的構造が、手術台の動きを補償する。
【０１２１】
オプションのプロセス８６０では、外科医からの動作コマンドがこの補償に重ね合わされる。手術中のテーブル動作の目標の１つは、手術台の動きが行われている間に器具の制御及び／又は操作を許容することであるため、例えばオペレータワークステーションにおいてマスター制御を介して外科医から受け取った器具の動作コマンドは、器具やエンドエフェクタにも適用される。いくつかの例では、器具の動作コマンドは、カメラの基準フレーム３６３等の内視鏡カメラの基準フレームにおける相対的な動きに対応することができる。いくつかの例では、撮像装置、従ってカメラの基準フレームは、テーブル面の座標フレーム及び／又は患者の解剖学的構造に対する一貫した姿勢を維持するように制御することもできる。いくつかの例では、動作コマンドは、それら補償動作を一緒に重ね合わせることによってプロセス８５０中に決定された補償動作と組み合わされる。次に、重ね合わされた動きを用いて、１つ又は複数の追加の関節を駆動する。
【０１２２】
いくつかの実施形態によれば、上述したように、プロセス４３５及び／又はプロセス８１０〜８６０は、遠隔の運動中心及び対応する器具が、外科医によって積極的に制御される器具に関連する（及びオプションのプロセス８６０が実行されている）及び／又は積極的に制御されていない器具（例えば、撮像器具）に関連するどうかに依存して、コンピュータ支援装置の変換及び／又は座標フレームの様々な組み合わせを使用して実行することができる。いくつかの例では、手術台追跡が積極的に制御される器具に対して使用される場合に、２０１５年３月１７日に出願された、”System and Method for Integrating Surgical Table Motion”という標題の米国仮特許出願第６２／１３４、２９２号、及び同時に出願された、”System and Method for Integrating Surgical Table Motion”という標題のＰＣＴ特許出願（代理人整理番号ISRG07000PCT/70228.484WO01）（これら両文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる）に詳細に説明されるような技術を用いて、プロセス４３５及び／又はプロセス８１０〜８６０を実行することができる。いくつかの例では、積極的に制御されない器具について手術台追跡が使用される場合に、２０１５年３月１７日に出願された、”System and Method for Maintaining a Tool Pose”という標題のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１５／２１０８号（この文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる）に詳細に記載される技術を用いて、プロセス４３５及び／又はプロセス８１０〜８６０を実行することができる。
【０１２３】
図４を再び参照すると、プロセス４４０では、手術台の追跡が監視される。手術中のテーブル動作の複雑性と、コンピュータ支援装置がプロセス４２０、４４０、及び／又は８５０中等の器具の姿勢変化を適切に補償できない可能性とのために、器具の遠隔の運動中心が手術中のテーブル動作の間に監視及び／又は追跡され、遠隔の各運動中心が予想通りに患者と共に動くことを確実にする。いくつかの例では、遠隔の運動中心が予想通りに動いていない場合に、この状態は、マニピュレータによって保持される器具の遠隔の運動中心が患者の身体開口点から逸れている可能性があるため、ドッキングされたカニューレによって患者の体壁に増大する力が加えられていることを示すことができる。いくつかの例では、これらの力が不適切に増大すると、患者への損傷、コンピュータ支援装置への損害、及び／又は手術台への損害を与える可能性がある。
【０１２４】
図９は、いくつかの実施形態による手術台の追跡を監視するためのプロセス４４０の簡略図である。プロセス４４０のプロセス９１０〜９５０のうちの１つ又は複数は、非一時的で、有形の機械可読媒体に格納された実行可能コードの形態で少なくとも部分的に実装され、このコードが１つ又は複数のプロセッサ（例えば、制御ユニット１３０内のプロセッサ１４０）によって実行されると、１つ又は複数のプロセッサにプロセス８１０〜８６０の１つ又は複数を実行させることができる。いくつかの実施形態では、プロセス４４０を用いて、器具の遠隔の運動中心が手術台の動きと共に動くことを保証することができる。いくつかの例では、遠隔の運動中心は、ドッキングされた関節式アームによる障害及び／又は衝突、検出されない可動域の制限等のために、予想通りに動くことができないことがある。
【０１２５】
プロセス９１０では、手術台の動きが決定される。プロセス８１０及び／又はプロセス８１０と実質的に同様のプロセスを用いて、手術台の動きが決定される。
【０１２６】
プロセス９２０では、遠隔の運動中心の動きが予測される。プロセス９１０中に決定された手術台の動き、テーブルベース対テーブル面の変換、及びテーブルベース対装置ベースの変換を用いて、手術台の動きが、例えばプロセス８３０と同様のプロセスを用いて装置ベースの座標フレームにマッピングされる。手術台の動きが装置ベースの座標フレームにマッピングされると、装置ベース対アーム取付けプラットフォームの座標変換３３５、アーム取付けプラットフォーム対マニピュレータ取付けの変換３４４、３５４、及び／又は３６４、及び／又はマニピュレータ取付け対遠隔の運動中心の変換３４５、３５５、及び／又は３６５等のコンピュータ支援装置の運動学的モデル及び／又は変換を用いて、手術台の動きが器具の遠隔の運動中心のどの様な動きをもたらすかを予測する。いくつかの例では、様々な遠隔の運動中心の座標フレーム３４２、３５２及び／又は３６２にマッピングされたテーブルベース対テーブル面の変換３１５の差（Δ）を用いて、遠隔の運動中心の動きを予測する。
【０１２７】
プロセス９３０では、実際の遠隔の運動中心の動きが決定される。プロセス８４０と同様のプロセスを用いて、マニピュレータの遠隔の運動中心の実際の位置が決定される。
【０１２８】
プロセス９４０では、予測された遠隔の運動中心と実際の遠隔の運動中心とが比較される。プロセス９２０中に決定された予測される遠隔の運動中心と、プロセス９３０中に決定された実際の遠隔の運動中心とを比較して、遠隔の運動中心が予想通りに動いているかどうかが判定される。いくつかの例では、この比較は、遠隔の運動中心の実際の各位置が、遠隔の運動中心の対応する予測される位置の適切な誤差許容範囲（例えば、１２ｍｍ）内にあるかどうかを判定することを含んでもよい。いくつかの例では、この比較は、オプションで、遠隔の運動中心の実際の動きが、共通の座標フレームにおける遠隔の運動中心の部分によって規定される配置(constellation)の間の相対距離及び角度関係等の、遠隔の運動中心の間の１つ又は複数の幾何学的関係を維持する。
【０１２９】
プロセス９５０では、１つ又は複数の不適格な(non-compliant)関節式アームが決定される。プロセス９４０の比較により、１つ又は複数の遠隔の運動中心が予想通りに動いていないことが示されると、実際の遠隔の運動中心の動きと予測される遠隔の運動中心の動きとの間の差を用いて、どの関節式アーム及び／又はマニピュレータが手術台の動きに従い及び補償できないかを決定する。次に、１つ又は複数の不適格な関節式アームは、オペレータワークステーション上に表示されるメッセージ等の１つ又は複数の音声及び／又は視覚的警告、不適格な関節式アーム上の点滅ライト等を用いて、外科医及び／又は医療従事者に伝達される。
【０１３０】
いくつかの実施形態によれば、プロセス４４０及び／又はプロセス９１０〜９５０は、２０１５年３月１７日に出願された、”System and Method for Monitoring Control Points during Reactive Motion”という標題の米国仮特許出願第６２／１３４，２５２号、及び同時に出願された、”System and Method for Monitoring Control Points during Reactive Motion”という標題のＰＣＴ特許出願（代理人整理番号ISRG07030PCT/70228.496WO01）（これら両文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる）に詳細に記載されている技術を用いて実行することができる。
【０１３１】
図４を再び参照すると、プロセス４４５では、手術台及びコンピュータ支援装置の状態が表示される。この状態表示は、手術中のテーブル動作の間に外科医がオペレータワークステーションに（頭部を配置する）ヘッドインしなければならない場合に、及び／又は外科医が手術台及び／又はコンピュータ支援装置を直接的に観察することができない場合等に有用であり得る。さらに、患者は、典型的には、１つ又は複数の滅菌ドレープで覆われているため、手術台の上部の向きを観察及び／又は評価することが困難になることが多い。いくつかの例では、外科医は、所望の重力後退(retraction)が確実に起こるようにするために、一般的に必要とされるものよりも急な手術台角度（例えば、傾斜及び／又はトレンデレンブルグ）を用いてもよいが、その急な角度は、患者に更なるストレスを与え、損傷を与える可能性がある。
【０１３２】
図１０は、いくつかの実施形態によるユーザインターフェイス１０００の簡略図である。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェイス１０００は、オペレータワークステーションに、手術台上に又はその近くに配置されたディスプレイ等に表示してもよい。図１０に示されるように、ユーザインターフェイス１０００は、手術及び／又は他の処置に関与する１人又は複数の医療従事者に状態情報を提供する。ユーザインターフェイス１０００は、異なるタイプの情報を医療従事者に表示するためにいくつかの領域に分割される。いくつかの例では、ユーザインターフェイス１０００がどこに及び／又はどの医療従事者に表示されるかに応じて、異なる領域及び／又は領域の異なる配置を使用することができる。図１０には示されていないが、ユーザインターフェイス１０００は、ユーザインターフェイス１０００が立体視のオペレータワークステーションに表示される場合等の、ユーザインターフェイス１０００が表示されるディスプレイが立体視用に構成される場合に、左眼又は右眼用のユーザインターフェイスディスプレイを表すことができる。
【０１３３】
メイン表示領域１０１０は、プロセス５５０中に患者にドッキングされた撮像装置によって提供されるライブ画像を表示するために使用される。いくつかの例では、ライブ画像は、所望の手術部位の近傍における患者の内部解剖学的構造の画像である。いくつかの例では、撮像装置の位置及び／又は向きは、本明細書でこれ以上説明しないプロセスを用いて外科医によって変更してもよい。メイン表示領域１０１０に表示される画像内には、２つの器具１０２０及び１０３０が示されているが、これら器具は、把持式エンドエフェクタを有する器具として表示目的でのみ示されている。外科医がオペレータワークステーションでマスター制御を用いて器具１０２０及び１０３０を操作すると、外科医は、外科的処置中に器具１０２０及び１０３０がどの様に動いているかを観察することができる。いくつかの例では、プロセス４１５中に説明されるように、外科医が可能性のある複雑性によって手術中のテーブル動作を通して器具１０２０及び１０３０を観察し続けることができるように、器具１０２０及び１０３０は、手術中のテーブル動作の間に撮像装置の視野内に留まらなければならない。
【０１３４】
手術台の状態領域１０４０は、メイン表示領域１０１０の上に位置するように示されているが、当業者は、恐らくはメイン表示領域１０１０に重ね合わされて、ユーザインターフェイス内の他の場所に手術台の状態領域１０４０を配置してもよいことを理解するだろう。手術台の状態領域１０４０内には、手術台の状態に関する情報を提供するいくつかのアイコン及びテキストフィールドが配置される。図示されるように、傾斜状態アイコン１０５０は、手術台の現在の傾斜設定を示すために使用される。いくつかの例では、傾斜状態アイコン１０５０内に描かれた手術台及び患者の実際の傾きは、手術台の傾きをより正確に描くように調整することができる。例えば、手術台が水平に向けて傾けられるにつれて、傾斜状態アイコン１０５０内のテーブル面及び患者は、水平に向けて同様に傾くことができる。このようにして、外科医は、手術台が実際にどの様に傾いているかの視覚的描画を得る。いくつかの例では、傾斜状態アイコン１０５０は、手術台の傾きが調整されていることを示す１つ又は複数の視覚的キュー(cue)を含んでもよい。いくつかの例では、視覚的キューは、傾斜状態アイコン１０５０の色の変化、傾斜状態アイコン１０５０の点滅、及び／又は変化する傾斜方向を示す時計回り及び／又は反時計回りの追加矢印を含んでもよい。いくつかの例では、傾斜状態アイコン１０５０は、患者がこの患者の背中ではなく患者の左側又は右側に配置される等の、患者の向きを反映するように調整することができる。いくつかの例では、傾斜状態アイコン１０５０は、テーブル面の傾きに対する可動域の制限及び／又は極限の向き、及び／又はテーブル面の現在の傾きが可動域の制限及び／又は極限の向きに何時到達するかの１つ又は複数の視覚的インジケータを含んでもよい。いくつかの例では、可動域の制限及び／又は極限の向きは、最大角度線を用いて描いてもよい。いくつかの例では、傾きが可動域の制限及び／又は極限の向きに近づいていることを示すために、点滅、色の変化等の強調表示を使用してもよい。傾斜状態アイコン１０５０の隣には、現在の傾斜角度及び手術台の方向を報告するために使用される傾斜値インジケータ１０５５が配置される。
【０１３５】
手術台の現在のトレンデレンブルグ設定を示すために使用されるトレンデレンブルグ状態アイコン１０６０も示されている。いくつかの例では、トレンデレンブルグ状態アイコン１０６０内に描かれた手術台及び患者の実際のトレンデレンブルグ姿勢は、手術台のトレンデレンブルグ姿勢をより正確に描くように調整することができる。例えば、手術台のトレンドレンブルグ設定が水平位置に向けて調整されると、トレンドレンブルグ状態アイコン１０６０内のテーブル面及び患者は、水平位置に向けて同様に移動することができる。このようにして、外科医は、手術台のトレンデレンブルグ配向の視覚的描画を得る。いくつかの例では、トレンドレンブルグ状態アイコン１０６０は、手術台のトレンドレンブルグ向きが調整されていることを示す１つ又は複数の視覚的キューを含んでもよい。いくつかの例では、視覚的キューは、トレンデレンブルグ状態アイコン１０６０の色の変更、トレンデレンブルグ状態アイコン１０６０の点滅、及び／又はトレンデレンブルグ姿勢を変更する方向を示す時計回り及び／又は反時計回りの追加矢印を含んでもよい。いくつかの例では、トレンデレンブルグ状態アイコン１０６０は、患者がこの患者の背中ではなく患者の左側又は右側に配置される等、患者の向きを反映するように調整してもよい。いくつかの例では、トレンデレンブルグ状態アイコン１０６０は、テーブル面のトレンデレンブルグ設定の可動域の制限及び／又は極限の向き、及び／又はテーブル面の現在のトレンデレンブルグ設定が可動域の制限及び／又は極限の向きに何時到達するかの１つ又は複数の視覚的インジケータを含んでもよい。いくつかの例では、可動域の制限及び／又は極限の向きは、最大角度線を用いて描いてもよい。いくつかの例では、点滅、色の変化等の強調表示を用いて、トレンデレンブルグ設定が可動域の制限及び／又は極限の向きに近づいていることを示すことができる。トレンドレンブルグ状態アイコン１０６０の隣には、手術台の現在のトレンドレンブルグ方位角を報告するために使用されるトレンドレンブルグ値インジケータ１０６５が配置される。
【０１３６】
いくつかの実施形態では、傾斜状態アイコン１０５０及び／又はトレンデレンブルグ状態アイコン１０６０の使用によって、外科医及び／又は医療従事者に有用で直観的なテーブル向き読取り値を提供する。いくつかの例では、傾斜状態アイコン１０５０及び／又はトレンデレンブルグ状態アイコン１０６０は、外科医が、患者の解剖学的構造がメイン表示領域１０１０においてどの様に応答するかを観察しながら、手術台の上部の向きを同時にモニタすることもできるので、外科医が手術台の向きの有効量を決定して特定の処置をサポートするのを補助する。いくつかの例では、傾斜状態アイコン１０５０及び／又はトレンデレンブルグ状態アイコン１０６０は、様々な処置をサポートするために使用される手術台の向きの繰返し性を改善することができる。いくつかの例では、傾斜状態アイコン１０５０及び／又はトレンデレンブルグ状態アイコン１０６０によって、外科医が処置中に使用した傾斜及び／又はトレンデレンブルグ姿勢の量をより良く調整することを可能にする。いくつかの例では、傾斜状態アイコン１０５０及び／又はトレンドレンブルグ状態アイコン１０６０によって、外科医が、実質的に急峻な傾斜及び／又はトレンドレンブルグ姿勢が何時起こるか、及び／又は、従来よりも急峻な傾斜及び／又はトレンドレンブルグ姿勢が処置中に何時使用されるかを認識するのに役立つ。いくつかの例では、極限の向きの強調表示によって、望ましくない及び／又は不必要な急峻な傾斜及び／又はトレレンレンブルグ姿勢をさらに回避することができる。時間の経過とともに、外科医は、所望の効果を達成するために必要な最小限の概算の向きを学び、それによって患者のストレスを制限することができる。
【０１３７】
いくつかの例では、傾斜状態アイコン１０５０及び／又はトレンデレンブルグ状態アイコン１０６０の存在によって、通信接続が手術台とコンピュータ支援装置との間に確立されたことをさらに示すことができる。いくつかの例では、手術台とコンピュータ支援装置との間に通信接続が確立されていない場合や、一体化されたテーブル動作が許容されない場合等に、傾斜状態アイコン及び／又はトレンデレンブルグ状態アイコン１０６０をユーザインターフェイス１０００によって消すことができる。また、状態アイコン１０５０及び１０６０が存在していないことのオプションの表示を、インターフェイス１０００に含めてもよい。
【０１３８】
図１０には示されていないが、手術台の状態領域１０４０は、追加の状態アイコン及び／又はインジケータを含むことができる。いくつかの例では、追加の状態アイコン及び／又はインジケータは、手術台の高さ及び／又はスライド設定、患者が手術台にどの様に置かれているか、手術中のテーブル動作に入ったかどうか、手術台及び／又はコンピュータ支援装置の脚部及び／又は車輪がロックされている等を示すことができる。
【０１３９】
ユーザインターフェイス１０００は、オプションの情報メッセージ領域１０７０も含むことができる。情報メッセージ領域１０７０を用いて、手術中のテーブル動作に適用可能な１つ又は複数の情報メッセージを表示することができる。２つの代表的な情報メッセージが現在図１０に示されているが、当業者は、必要に応じてこれよりも少ない又は多い情報メッセージを表示してもよいことを理解するだろう。接続状態情報メッセージ１０８０は、手術台とコンピュータ支援装置との間の接続状態を示す。いくつかの例では、接続状態は、プロセス５１０中に確立された接続に関連してもよい。警告式の情報メッセージ１０９０は、手術中のテーブル動作に進む前に、患者と、関節式アーム及び／又はマニピュレータとの間のクリアランスを監視することが望ましいという警告を外科医に提供する。いくつかの例では、プロセス４１５中に手術中のテーブル動作に入ることを拒否する通知、プロセス７３０中に検出された可動域の制限、プロセス９５０中に検出された不適格な関節式アーム等の追加の情報メッセージを、情報メッセージ領域１０７０に表示してもよい。
【０１４０】
上で議論され、ここでさらに強調するように、図１０は、単なる例に過ぎず、特許請求の範囲を過度に制限すべきでない。当業者であれば、多くの変形形態、代替形態、及び修正形態を認識するだろう。いくつかの実施形態によれば、１つ又は複数の追加の表示領域は、手術台、患者及び／又はコンピュータ支援装置のライブの上面図及び／又は側面図を示すことができる。
【０１４１】
図４を再び参照すると、プロセス４５０では、手術中のテーブル動作が終了する。手術台及びコンピュータ支援装置が手術中のテーブル動作で動作しているときに、手術中のテーブル動作を継続又は終了すべきかを決定するためのチェックが行われる。いくつかの例では、手術中のテーブル動作は、ワークステーションを用いて外科医、手術台命令ユニット６００上の手術中のテーブル動作入力ボタン６１０を押す医療従事者等によって出されたコマンドに基づいて終了することができる。いくつかの例では、いくつかの安全インターロックのいずれかが、手術中のテーブル動作の終了を生じさせ得る。いくつかの例では、手術中のテーブル動作は、プロセス５１０中に確立された手術台とコンピュータ支援装置との間の接続が切れたとき、手術台又はコンピュータ支援装置のいずれかの脚部、車輪、及び／又は取付けクランプがロック解除されたとき、カニューレをマニピュレータに取り付けた及び／又はマニピュレータからカニューレを取り外したとき、外科医がオペレータワークステーションに（頭部を配置する）ヘッドインしていないと判定されたとき、器具に取り付けられた器具のエンドエフェクタがもはやプロセス５５０中にドッキングされた撮像装置の視野内に存在しておらず且つそれぞれのカニューレに後退していないとき、関節式アーム及び／又はマニピュレータのいずれかの関節ロック解除ボタンが押されたとき、及び他の潜在的に安全でない状態が検出されたときに、終了することができる。いくつかの例では、手術中のテーブル動作は、プロセス７３０中に検出された可動域の制限が解決されないこと、プロセス９５０中に１つ又は複数の不適格な関節式アームが検出された場合等に、終了することもある。いくつかの例では、手術台及び／又はコンピュータ支援装置内の１つ又は複数の電力障害及び／又はシステム障害によって、手術中のテーブル動作の終了を生じさせることもある。
【０１４２】
上で議論され、ここでさらに強調するように、図４は、単なる例に過ぎず、特許請求の範囲を過度に制限すべきでない。当業者であれば、多くの変形形態、代替形態、及び修正形態を認識するだろう。いくつかの実施形態によれば、プロセス４０５〜４５０のうちの１つ又は複数は、図４に示唆される順序とは異なる順序で実行してもよい。いくつかの例では、プロセス４２５〜４４５のうちの１つ又は複数は、任意の順序及び／又は部分的又は全体的に平行に実行してもよい。
【０１４３】
制御ユニット１３０等の制御ユニットのいくつかの例は、実行可能なコードを含む非一時的で、有形の機械可読媒体を含み、このコードが１つ又は複数のプロセッサ（例えば、プロセッサ１４０）によって実行されると、１つ又は複数のプロセッサに方法４００のプロセスを実行させることができる。方法４００のプロセスを含み得る機械可読媒体のいくつかの一般的な形態は、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、他の光媒体、パンチカード、紙テープ、ホールパターンを含む他の物理的媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、他のメモリチップ又はカートリッジ、及び／又はプロセッサ又はコンピュータが読み取るように適合される他の媒体である。
【０１４４】
例示的な実施形態について図示し且つ説明してきたが、広範な修正、変更、及び置換が、前述した開示において企図されており、いくつかの例では、実施形態のいくつかの特徴は、他の特徴の対応する使用なしに用いることができる。当業者は、多くの変形形態、代替形態、及び修正形態を認識するだろう。従って、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定され、特許請求の範囲は、本明細書に開示された実施形態の範囲と一致する態様で及び広範に解釈することが適切である。
【０１４５】
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の内容を実施例として記載する。
［実施例１］
コンピュータ支援医療装置であって、当該装置は、
１つ又は複数の第１の関節及び１つ又は複数の第２の関節を有する関節式アームと、
第１の関節及び第２の関節に結合される制御ユニットと、を備えており、
前記関節式アームは、前記１つ又は複数の第１の関節及び前記１つ又は複数の第２の関節の先端側に取り付けられた少なくともカニューレ、内視鏡、又は器具を有するように構成されており、前記カニューレ、前記内視鏡、又は器具は、身体開口部で患者の体内に挿入されるように構成され、
前記制御ユニットは、通信接続を介して当該装置に結合される手術台との一体的な動きをサポートするために、
前記１つ又は複数の第１の関節をロック解除し、
前記手術台から手術台移動要求を受け取り、
該手術台移動要求を許可すべきかどうかを決定し、
該決定に基づいて、前記手術台が前記手術台移動要求を実行することを可能にし、
前記１つ又は複数の第１の関節を用いて、前記関節式アームが、前記実行された手術台の移動により前記身体開口部で前記患者の体壁によって加えられる力に基づく前記身体開口部の動きを追跡するのを可能にし、且つ
前記１つ又は複数の第２の関節における補償動作を実行することにより前記追跡された動きによる前記取り付けられたカニューレ、内視鏡、又は器具の姿勢の変化を補償する、ように構成される、
装置。
［実施例２］
前記制御ユニットは、前記１つ又は複数の第１の関節を監視して、前記１つ又は複数の第１の関節のいずれかがそれぞれの可動域の制限にあるかどうかを判定するようにさらに構成される、実施例１に記載の装置。
［実施例３］
前記それぞれの可動域の制限は、ハード面での可動域の制限である、実施例２に記載の装置。
［実施例４］
前記それぞれの可動域の制限は、ソフト面での可動域の制限である、実施例２に記載の装置。
［実施例５］
前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれが前記それぞれの可動域の制限にあると判定された場合に、前記制御ユニットは、前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれがもはや前記それぞれの可動域の制限にない状態になるまで、手術台移動要求の更なる許可をさらに禁止する、実施例２に記載の装置。
［実施例６］
前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれが前記それぞれの可動域の制限にあると判定された場合に、前記制御ユニットは、前記手術台に指示して、手術台の１つ又は複数の最近実行された移動を逆転させるようにさらに構成される、実施例２に記載の装置。
［実施例７］
前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれが前記それぞれの可動域の制限にあると判定された場合に、前記制御ユニットは、許可される手術台移動要求のタイプを制限するようにさらに構成される、実施例２に記載の装置。
［実施例８］
前記制御ユニットは、許可された最近の手術台移動要求の記録に基づいて、許可される手術台移動要求のタイプを制限するようにさらに構成される、実施例７に記載の装置。
［実施例９］
前記許可される手術台移動要求のタイプを制限するために、前記制御ユニットは、前記手術台移動要求が前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれの前記それぞれの可動域の制限に向かう動きを生じさせる場合に、前記手術台移動要求を禁止するようにさらに構成される、実施例７に記載の装置。
［実施例１０］
前記許可される手術台移動要求のタイプを制限するために、前記制御ユニットは、前記手術台移動要求が許可された場合に生じる投影された動きに基づいて、前記手術台移動要求を禁止するようにさらに構成される、実施例７に記載の装置。
［実施例１１］
前記制御ユニットは、前記投影された動きを、前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれに対応するヤコビアン列と比較するようにさらに構成される、実施例１０に記載の装置。
［実施例１２］
前記許可される手術台移動要求のタイプは、高さ調整要求、傾斜調整要求、トレンデレンブルグ調整要求、及びスライド調整要求に限定される、実施例１に記載の装置。
［実施例１３］
前記制御ユニットは、オペレータから器具動作コマンドを受け取り、前記１つ又は複数の第２の関節によって実行される前記補償動作に前記器具動作コマンドを重ね合わせるようにさらに構成される、実施例１に記載の装置。
［実施例１４］
前記制御ユニットは、前記手術台と当該装置との間の位置合せ変換を決定するようにさらに構成される、実施例１に記載の装置。
［実施例１５］
前記制御ユニットは、前記１つ又は複数の第１の関節の前記ロック解除による前記器具の前記姿勢の変化を補正するようにさらに構成される、実施例１に記載の装置。
［実施例１６］
３つ未満の関節式アームが前記患者にドッキングされる場合に、許可される手術台移動要求のタイプが、高さ調整要求に限定される、実施例１に記載の装置。
［実施例１７］
前記制御ユニットは、前記身体開口部の動きを監視して、該身体開口部の動きが前記実行された手術台の動きと一致するかどうかを判定するようにさらに構成される、実施例１に記載の装置。
［実施例１８］
前記手術台移動要求は、前記手術台の手術台命令ユニットから受信される、実施例１に記載の装置。
［実施例１９］
前記制御ユニットは、オペレータワークステーションに前記手術台の状態情報を表示するようにさらに構成される、実施例１に記載の装置。
［実施例２０］
前記手術台の動きを許可すべきかどうかを決定するために、前記制御ユニットは、１つ又は複数の条件が満たされているかどうかを判定するようにさらに構成され、前記１つ又は複数の条件のそれぞれが、前記手術台のベースが移動するのを阻止されているかどうか、当該装置のベースが移動するのを阻止されているかどうか、撮像装置が前記患者の体内に挿入されているかどうか、前記器具が前記患者の体内に挿入されているかどうか、オペレータがオペレータワークステーションに存在しており且つ前記器具を積極的に制御しているかどうか、前記器具のエンドエフェクタが撮像装置の視野内にあるかどうか、前記手術台と当該装置との間の通信接続が存在するかどうか、前記身体開口部が一体化されたテーブル移動をサポートできるかどうか、実行されている処置が、条件を満たす一体化されたテーブル移動によってサポートされているかどうか、及び前記器具が一体化されたテーブル移動によってサポートされているかどうか、から構成されるグループから選択される、実施例１に記載の装置。
［実施例２１］
前記制御ユニットは、該制御ユニットが１つ又は複数の条件が存在するかどうかを判定するときに一体化されたテーブル移動を終了させるようにさらに構成され、前記１つ又は複数の条件のそれぞれは、前記手術台のベースが移動するかどうか、当該装置のベースが移動するかどうか、オペレータがもはやオペレータワークステーションに存在していないかどうか、前記オペレータがもはや前記器具を積極的に制御していないかどうか、前記器具のエンドエフェクタがもはや撮像装置の視野内にないかどうか、前記手術台と当該装置との間の通信接続が遮断したかどうか、カニューレが前記関節式アームから取り外されたかどうか、及び前記関節式アームが前記身体開口部の動きを追跡することができないかどうか、から構成されるグループから選択される、実施例１に記載の装置。
［実施例２２］
手術台とコンピュータ支援医療装置との一体的な動きを補償する方法であって、当該方法は、
前記コンピュータ支援医療装置の関節式アームの１つ又は複数の関節をロック解除するステップであって、前記関節式アームは、該関節式アームに取り付けられた少なくともカニューレ、内視鏡、又は器具を有するように構成され、前記カニューレ、前記内視鏡、又は前記器具は、身体開口部で患者の体内に挿入されるように構成される、ロック解除するステップと、
前記手術台から手術台移動要求を受信するステップと、
該手術台移動要求を許可すべきかどうかを決定するステップと、
該決定に基づいて、前記手術台が前記手術台移動要求を実行することを可能するステップと、
前記１つ又は複数の第１の関節を用いて、前記関節式アームが、前記実行された手術台の移動により前記身体開口部で前記患者の体壁によって加えられる力に基づく前記身体開口部の動きを追跡することを可能にするステップと、
前記関節式アームの１つ又は複数の第２の関節における補償動作を実行することにより前記追跡された動きによる前記カニューレ、前記内視鏡、又は前記器具の姿勢の変化を補償するステップと、を含む、
方法。
［実施例２３］
前記１つ又は複数の第１の関節を監視して、前記１つ又は複数の第１の関節のいずれかがそれぞれの可動域の制限にあるかどうかを判定するステップをさらに含む、実施例２２に記載の方法。
［実施例２４］
前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれが前記それぞれの可動域の制限にあると判定された場合に、当該方法は、前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれがもはや前記それぞれの可動域の制限にない状態になるまで、手術台移動要求の更なる許可を禁止するステップをさらに含む、実施例２３に記載の方法。
［実施例２５］
前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれが前記それぞれの可動域の制限にあると判定された場合に、当該方法は、許可される手術台移動要求のタイプを制限するステップをさらに含む、実施例２３に記載の方法。
［実施例２６］
前記許可される手術台移動要求のタイプを制限するステップは、前記手術台移動要求が前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれの前記それぞれの可動域の制限に向かう動きを生じさせる場合に、前記手術台移動要求を禁止するステップを含む、実施例２５に記載の方法。
［実施例２７］
前記許可される手術台移動要求のタイプを制限するステップは、前記手術台移動要求が許可された場合に生じる投影された動きに基づいて、前記手術台移動要求を禁止するステップを含む、実施例２５に記載の方法。
［実施例２８］
オペレータから器具動作コマンドを受け取り、前記１つ又は複数の第２の関節によって実行される前記補償動作に前記器具動作コマンドを重ね合わせるステップをさらに含む、実施例２２に記載の方法。
［実施例２９］
前記手術台と前記装置との間の位置合せ変換を決定するステップをさらに含む、実施例２２に記載の方法。
［実施例３０］
前記１つ又は複数の第１の関節のロック解除による前記器具の前記姿勢の変化を補正するステップをさらに含む、実施例２２に記載の方法。
［実施例３１］
３つ未満の関節式アームが前記患者にドッキングされる場合に、許可される手術台移動要求のタイプは、高さ調整要求に限定される、実施例２２に記載の方法。
［実施例３２］
前記身体開口部の動きを監視して、該身体開口部の動きが前記実行された手術台の動きと一致するかどうかを判定するステップをさらに含む、実施例２２に記載の方法。
［実施例３３］
前記手術台の動きを許可すべきかどうかを決定するステップは、１つ又は複数の条件が満たされているかどうかを判定するステップを含み、前記１つ又は複数の条件のそれぞれが、前記手術台のベースが移動するのを阻止されているかどうか、前記装置のベースが移動するのを阻止されているかどうか、撮像装置が患前記者の体内に挿入されているかどうか、前記器具が前記患者の体内に挿入されているかどうか、オペレータがオペレータワークステーションに存在しており且つ前記器具を積極的に制御しているかどうか、前記器具のエンドエフェクタが撮像装置の視野内にあるかどうか、前記手術台と前記装置との間の通信接続が存在するかどうか、前記身体開口部が一体化されたテーブル移動をサポートできるかどうか、実行されている処置が、条件を満たす一体化されたテーブル移動によってサポートされているかどうか、及び前記器具が一体化されたテーブル移動によってサポートされているかどうか、から構成されるグループから選択される、実施例２２に記載の方法。
［実施例３４］
複数の機械可読命令を含む非一時的な機械可読媒体であって、前記命令がコンピュータ支援医療装置に関連する１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、前記１つ又は複数のプロセッサに、
前記コンピュータ支援医療装置の関節式アームの１つ又は複数の関節をロック解除することであって、前記関節式アームは、該関節式アームに取り付けられた少なくともカニューレ、内視鏡、又は器具を有するように構成され、前記カニューレ、前記内視鏡、又は前記器具は、身体開口部で患者の体内に挿入されるように構成される、ロック解除することと、
手術台から手術台移動要求を受信することと、
該手術台移動要求を許可すべきかどうかを決定することと、
該決定に基づいて、前記手術台が前記手術台移動要求を実行することを可能にすることと、
前記１つ又は複数の第１の関節を用いて、前記関節式アームが、前記実行された手術台の移動により前記身体開口部で前記患者の体壁によって加えられる力に基づく前記身体開口部の動きを追跡するのを可能にすること、
前記関節式アームの１つ又は複数の第２の関節における補償動作を実行することにより前記追跡された動きによる前記カニューレ、前記内視鏡、又は前記器具の姿勢の変化を補償すること、を含む段階を実行させるように構成される、
非一時的な機械可読媒体。
［実施例３５］
前記段階は、前記１つ又は複数の第１の関節を監視して、前記１つ又は複数の第１の関節のいずれかがそれぞれの可動域の制限にあるかどうかを判定することをさらに含む、実施例３４に記載の非一時的な機械可読媒体。
［実施例３６］
前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれが前記それぞれの可動域の制限にあると判定された場合に、前記段階は、前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれがもはや前記それぞれの可動域の制限にない状態になるまで、手術台移動要求の更なる許可を禁止することをさらに含む、実施例３５に記載の非一時的な機械可読媒体。
［実施例３７］
前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれが前記それぞれの可動域の制限にあると判定された場合に、前記段階は、許可される手術台移動要求のタイプを制限することをさらに含む、実施例３５に記載の非一時的な機械可読媒体。
［実施例３８］
前記許可される手術台移動要求のタイプを制限することは、前記手術台移動要求が前記１つ又は複数の第１の関節のそれぞれの前記それぞれの可動域の制限に向かう動きを生じさせる場合に、前記手術台移動要求を禁止することを含む、実施例３７に記載の非一時的な機械可読媒体。
［実施例３９］
前記許可される手術台移動要求のタイプを制限することは、前記手術台移動要求が許可
された場合に生じる投影された動きに基づいて、前記手術台移動要求を禁止することを含む、実施例３７に記載の非一時的な機械可読媒体。
［実施例４０］
前記段階は、オペレータから器具動作コマンドを受け取ることと、前記１つ又は複数の第２の関節によって実行される前記補償動作に前記器具動作コマンドを重ね合せることとをさらに含む、実施例３４に記載の非一時的な機械可読媒体。
［実施例４１］
前記段階は、前記手術台と前記装置との間の位置合せ変換を決定することをさらに含む、実施例３４に記載の非一時的な機械可読媒体。
［実施例４２］
前記段階は、前記１つ又は複数の第１の関節のロック解除による前記器具の前記姿勢の変化を補正することをさらに含む、実施例３４に記載の非一時的な機械可読媒体。
［実施例４３］
３つ未満の関節式アームが前記患者にドッキングされる場合に、許可される手術台移動要求のタイプが、高さ調整要求に限定される、実施例３４に記載の非一時的な機械可読媒体。
［実施例４４］
前記段階は、前記身体開口部の動きを監視して、該身体開口部の動きが前記実行された手術台の動きと一致するかどうかを判定することをさらに含む、実施例３４に記載の非一時的な機械可読媒体。
［実施例４５］
前記手術台の動きを許可すべきかどうかを決定することは、１つ又は複数の条件が満たされているかどうかを判定することを含み、前記１つ又は複数の条件のそれぞれが、前記手術台のベースが移動するのを阻止されているかどうか、前記装置のベースが移動するのを阻止されているかどうか、撮像装置が前記患者の体内に挿入されているかどうか、前記器具が前記患者の体内に挿入されているかどうか、オペレータがオペレータワークステーションに存在しており且つ前記器具を積極的に制御しているかどうか、前記器具のエンドエフェクタが撮像装置の視野内にあるかどうか、前記手術台と前記装置との間の通信接続が存在するかどうか、前記身体開口部が一体化されたテーブル移動をサポートできるかどうか、実行されている処置が、条件を満たす一体化されたテーブル移動によってサポートされているかどうか、及び器具が一体化されたテーブル移動によってサポートされているかどうか、から構成されるグループから選択される、実施例３４に記載の非一時的な機械可読媒体。
【図１】
2020096886.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【外国語明細書】
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