(57)【要約】  遠隔操作手術システムと共に使用するための方法が提供される。この方法は、手術システムの例での外科的処置を行うためのセットアップ中に患者の位置情報を決定するステップと、決定した患者の位置と患者の位置シグネチャとの間の一致を判定するステップと、手術システム内で、一致した支持アームシグネチャに対応する支持アーム制御信号を起動するステップとを含む。
2019534098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔操作手術システムと共に使用するための方法であって、当該方法は、
前記手術システムのセットアップ中に外科的処置のための患者の位置情報を決定するステップと、
前記セットアップ中に前記決定した患者の位置情報とそれぞれの患者の位置シグネチャとの間の一致を判定するステップと、
前記セットアップ中に、前記手術システム内で、前記一致したそれぞれの患者の位置シグネチャに対応する支持アーム制御信号を起動するステップと、を含む、
方法。
【請求項２】
前記手術システムのセットアップ中に前記外科的処置のための患者の解剖学的特徴の位置情報を決定するステップと、
該決定した患者の解剖学的特徴の位置情報とそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの間の一致を判定するステップと、をさらに含み、
前記起動するステップは、前記手術システム内で、前記一致したそれぞれの患者の位置シグネチャと前記一致したそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの組合せに対応する支持アーム制御信号を起動するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
起動された制御信号値に対応する位置に機械的支持アームを動かすステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
起動された制御信号値に対応する、水平軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすステップと、
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
患者の位置情報を決定するステップは、レーザ位置センサで走査するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
患者の位置情報を決定するステップは、赤外線位置センサで走査するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
外科的処置を行うための前記手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録するステップと、
前記記録した患者の位置情報及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置に関連付けられるそれぞれの患者の位置シグネチャを決定するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
外科的処置を行うための前記手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の解剖学的特徴情報を記録し、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録するステップと、
前記記録した患者の解剖学的特徴情報、前記記録した患者の位置情報、及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置と関連付けるための、それぞれの患者の解剖学的特徴シグネチャとそれぞれの患者の位置シグネチャとのそれぞれの組合せを決定するステップと、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
遠隔操作手術システムと共に使用するための方法であって、当該方法は、
前記手術システムのセットアップ中に外科的処置のための手術室のレイアウト情報を決定するステップと、
前記セットアップ中に前記決定された手術室のレイアウト情報とそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャとの間の一致を判定するステップと、
該一致した手術室のレイアウトシグネチャに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成するステップと、を含む、
方法。
【請求項１２】
前記手術システムのセットアップ中に前記外科的処置のための要員の活動情報を決定するステップと、
該決定した要員の活動情報とそれぞれの要員の活動シグネチャとの間の一致を判定するステップと、をさらに含み、
画像を生成するステップは、前記一致したそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャと前記一致したそれぞれの要員の活動シグネチャとの組合せに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
手術室のレイアウト情報を決定するステップは、レーザ位置センサで走査するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
手術室のレイアウト情報を決定するステップは、赤外線位置センサで走査するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
外科的処置を行うための前記手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、且つシステムモジュール位置を記録するステップと、
前記記録した手術室のレイアウト情報及び前記記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの手術室のレイアウトに関連付けられるそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャを決定するステップと、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
外科的処置を行うための前記手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、前記セットアップ中に要員の活動情報を記録し、且つ前記セットアップ中にシステムモジュールの位置情報を記録するステップと、
前記記録した手術室のレイアウト情報、前記記録した要員の活動情報、及び記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれのシステムモジュールと関連付けるための、それぞれの手術室のレイアウトシグネチャとそれぞれの要員の活動シグネチャとのそれぞれの組合せを決定するステップと、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
手術用器具及び手術用器具アクチュエータを含む手術システムであって、当該手術システムは、
プロセッサと、
該プロセッサ上で実行可能な命令セットを保持するメモリ装置と、を有しており、
前記命令セットによって当該手術システムに、
当該手術システムのセットアップ中に外科的処置のための患者の位置情報を決定することと、
前記セットアップ中に前記決定した患者の位置情報とそれぞれの患者の位置シグネチャとの間の一致を判定することと、
前記セットアップ中に、当該手術システム内で、一致した患者の位置シグネチャに対応する支持アーム制御信号を起動することと、を含む動作を実行させる、
手術システム。
【請求項１８】
前記動作には、
前記手術システムの前記セットアップ中に前記外科的処置のための患者の解剖学的特徴の位置情報を決定することと、
該決定した患者の解剖学的特徴の位置情報とそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの間の一致を判定することとがさらに含まれ、
前記起動することは、当該手術システム内で、前記一致したそれぞれの患者の位置シグネチャと前記一致したそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの組合せに対応する支持アーム制御信号を起動することを含む、請求項１７に記載の手術システム。
【請求項１９】
前記動作には、起動された制御信号値に対応する位置に機械的支持アームを動かすことがさらに含まれる、請求項１７に記載の手術システム。
【請求項２０】
前記動作には、起動された制御信号値に対応する、水平軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすことがさらに含まれる、請求項１７に記載の手術システム。
【請求項２１】
前記動作には、起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすことがさらに含まれる、請求項１７に記載の手術システム。
【請求項２２】
前記動作には、
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすことと、
起動された制御信号値に対応する、垂直軸線の周りの回転位置に機械的支持アームセグメントを動かすこととがさらに含まれる、請求項１７に記載の手術システム。
【請求項２３】
患者の位置情報を決定することは、レーザ位置センサで走査することを含む、請求項１７に記載の手術システム。
【請求項２４】
患者の位置情報を決定することは、赤外線位置センサで走査することを含む、請求項１７に記載の手術システム。
【請求項２５】
前記動作には、
外科的処置を行うための当該手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録することと、
前記記録した患者の位置情報、及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置に関連付けられるそれぞれの患者の位置シグネチャを決定することとがさらに含まれる、請求項１７に記載の手術システム。
【請求項２６】
外科的処置を行うための当該手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の解剖学的特徴情報を記録し、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録することと、
前記記録した患者の解剖学的特徴情報、前記記録した患者の位置情報、及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置と関連付けるための、それぞれの患者の解剖学的特徴シグネチャとそれぞれの患者の位置シグネチャとのそれぞれの組合せを決定することと、をさらに含む、請求項１８に記載の手術システム。
【請求項２７】
手術用器具及び手術用器具アクチュエータを含む手術システムであって、当該手術システムは、
プロセッサと、
該プロセッサ上で実行可能な命令セットを保持するメモリ装置と、を有しており、
前記命令セットによって当該手術システムに、
当該手術システムのセットアップ中に外科的処置のための手術室のレイアウト情報を決定することと、
前記セットアップ中に前記決定した手術室のレイアウト情報とそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャとの間の一致を判定することと、
該一致した手術室のレイアウトシグネチャに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成することと、を含む動作を実行させる、
手術システム。
【請求項２８】
当該手術システムのセットアップ中に前記外科的処置のための要員の活動情報を決定することと、
該決定した要員の活動情報とそれぞれの要員の活動シグネチャとの間の一致を判定することと、をさらに含み、
画像を生成することは、前記一致したそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャと前記一致したそれぞれの要員の活動シグネチャとの組合せに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成することを含む、請求項２７に記載の手術システム。
【請求項２９】
手術室のレイアウト情報を決定することは、レーザ位置センサで走査することを含む、請求項２７に記載の手術システム。
【請求項３０】
手術室のレイアウト情報を決定するステップは、赤外線位置センサで走査するステップを含む、請求項２７に記載の手術システム。
【請求項３１】
外科的処置を行うための当該手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、且つシステムモジュール位置を記録することと、
前記記録した手術室のレイアウト情報、及び記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの手術室のレイアウトに関連付けられるそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャを決定することと、をさらに含む、請求項２７に記載の手術システム。
【請求項３２】
外科的処置を行うための当該手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、前記セットアップ中に要員の活動情報を記録し、且つ前記セットアップ中にシステムモジュールの位置情報を記録することと、
前記記録した手術室のレイアウト情報、前記記録した要員の活動情報、及び前記記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれのシステムモジュールに関連付けるための、それぞれの手術室のレイアウトシグネチャとそれぞれの要員の活動シグネチャとのそれぞれの組合せを決定することと、をさらに含む、請求項２８に記載の手術システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本願は、２０１６年１１月１１日に出願された米国特許出願第６２／４２１,０８９号について優先権の利益を主張するものであり、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。
【０００２】
発明の態様は、手術中に使用される医療装置に関連する。より具体的には、態様は、手術システム構成要素の位置付けに関連する。
【背景技術】
【０００３】
外科医は、概して、外科的処置を行う前に広範囲な検討を始めている。従来、外科医は写真又は図等の一般的な解剖学的モデルの検討に限定されていた。最近になって、様々な術前診断的処置（例えば、Ｘ線、ＣＴ、ＭＲＩ等）により、患者固有の解剖学的情報が利用可能になっている。
【０００４】
場合によっては、追加の関連する解剖学的及び外科的処置情報を外科医に利用可能にすることが望ましい。一態様では、特定の患者に対して手術を計画している外科医に、その特定の患者に対して行われた以前の外科的処置の手術部位のビデオ記録を提供することが望ましい。別の態様では、特定の患者に対して計画された外科的処置と同様の、他の患者に対する外科的処置の１つ又は複数の手術ビデオ記録を外科医に提供することが望ましい。一態様では、外科医が特定の外科的処置を始める前に、そのような情報を外科医に提供することが望ましい。そして別の態様では、術中にこの情報を外科医に提供することが望ましいことがある。
【０００５】
一態様では、様々な患者が受けた様々な処置の術中手術部位のビデオ記録を含むビデオデータベースを構成することが望ましい。一態様では、医療装置を使用する外科医が、記録中にビデオ記録をリアルタイムで強調表示し注釈を付けするのを可能にする入力をさらに含むようにビデオ記録が可能な医療装置を構成することが望ましい。一態様では、ビデオデータベースの個々の記録を検索し、関連するビデオ記録を特定し、且つ特定の外科的処置のためのこの関連情報を外科医に提供するようにコンピュータベースのパターンマッチングアルゴリズムを構成することが望ましい。
【発明の概要】
【０００６】
以下の概要は、基本的な理解を与えるために本発明の主題の特定の態様を紹介する。この概要は、本発明の主題の広範な大要ではなく、重要な要素又は重大な要素を特定すること、又は本発明の主題の範囲を描写することを意図していない。この概要は本発明の主題の様々な態様及び実施形態に関連する情報を含むが、その唯一の目的は、以下のより詳細な説明の前置きとして、いくつかの態様及び実施形態を一般的な形式で提示することである。
【０００７】
一態様では、遠隔操作手術システムと共に使用するための方法が提供される。患者の位置情報が、手術システムのセットアップ中に外科的処置のために決定される。セットアップ中に決定された患者の位置情報とそれぞれの患者の位置シグネチャとの間の一致が判定される。一致したそれぞれの患者の位置シグネチャに対応する支持アーム制御信号がセットアップ中に起動される。
【０００８】
別の態様では、遠隔操作手術システムと共に使用するための方法が提供される。手術室のレイアウトが、手術システムのセットアップ中に外科的処置のために決定される。セットアップ中に決定された手術室のレイアウトとそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャとの間の一致が判定される。一致したそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャに対応する手術システムモジュール位置を表す画像が生成される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】低侵襲性遠隔操作手術システムの平面図である。
【図２】外科医コンソールの斜視図である。
【図３】電子機器カートの斜視図である。
【図４】遠隔操作手術システムの概略図である。
【図５Ａ】実施形態による、低侵襲性遠隔操作手術システムの患者側カートの斜視図である。
【図５Ｂ】いくつかの実施形態による、外科的処置中の遠隔操作手術システムの機械的支持アームの例示的な位置付けを示す例示的な簡略ブロック図である。
【図５Ｃ】いくつかの実施形態による、その第１、第２、及び第３のセグメントが３つの異なる水平位置にあるセグメント化された機械的支持アームを表す説明図である。
【図５Ｄ】いくつかの実施形態による、その第１、第２、及び第３のセグメントが３つの異なる水平位置にあるセグメント化された機械的支持アームを表す説明図である。
【図５Ｅ】いくつかの実施形態による、その第１、第２、及び第３のセグメントが３つの異なる水平位置にあるセグメント化された機械的支持アームを表す説明図である。
【図５Ｆ】いくつかの実施形態による、図５Ｃ〜図５Ｅの第３のセグメントの特定の詳細を表し、且つ２つの異なる垂直位置にある第３のセグメントを示す説明図である。
【図５Ｇ】いくつかの実施形態による、図５Ｃ〜図５Ｅの第３のセグメントの特定の詳細を表し、且つ２つの異なる垂直位置にある第３のセグメントを示す説明図である。
【図６】手術用器具の正面図である。
【図７】器具マニピュレータの斜視図である。
【図８】手術計画ツールの概略図である。
【図９】手術計画ツールを使用する方法のフロー図である。
【図１０Ａ】同じ外科的処置に適した同様の切開パターンを有するが、解剖学的間隔が異なるため切開部同士の間の間隔が異なる、異なる解剖学的寸法を有する例示的な２人の患者の上面図である。
【図１０Ｂ】同じ外科的処置に適した同様の切開パターンを有するが、解剖学的間隔が異なるため切開部同士の間の間隔が異なる、異なる解剖学的寸法を有する例示的な２人の患者の上面図である。
【図１１Ａ】互いに異なる解剖学的寸法を有し、且つ同じ第２の外科的処置に適した同様の切開パターンを有する例示的な２人の異なる患者の上面図である。
【図１１Ｂ】互いに異なる解剖学的寸法を有し、且つ同じ第２の外科的処置に適した同様の切開パターンを有する例示的な２人の異なる患者の上面図である。
【図１２Ａ】異なる傾斜角位置で手術室のテーブルに配置され、同じ外科的処置を受け、外科的切開部内に挿入された同じタイプの手術用器具を含む例示的な２人の患者の切開部の側面図である。
【図１２Ｂ】異なる傾斜角位置で手術室のテーブルに配置され、同じ外科的処置を受け、外科的切開部内に挿入された同じタイプの手術用器具を含む例示的な２人の患者の切開部の側面図である。
【図１３Ａ】３つの異なる手術システムモジュールの配置を表す説明図である。
【図１３Ｂ】３つの異なる手術システムモジュールの配置を表す説明図である。
【図１３Ｃ】３つの異なる手術システムモジュールの配置を表す説明図である。
【図１４】いくつかの実施形態によるコンピュータ可読記憶装置内の記憶アトラスを表す説明図である。
【図１５】いくつかの実施形態によるアトラス内に含まれる第２の情報構造の例示的な例を表す説明図である。
【図１６】いくつかの実施形態によるアトラス内に含まれる第３の情報構造の例示的な例を表す説明図である。
【図１７】いくつかの実施形態による、患者の解剖学的特徴情報及び患者の位置情報を機械的支持アームの位置制御信号に関連付けるための例示的な第１の制御信号規則情報構造を表す説明図である。
【図１８】いくつかの実施形態による、患者の解剖学的情報、患者の位置情報、及び外科的処置のタイプに少なくとも部分的に基づいて、制御信号を生成するためのプロセスを表す例示的なフロー図である。
【図１９】いくつかの実施形態による、手術室のレイアウト情報及び手術室の要員情報をシステムモジュール情報に関連付けるための例示的な第２の規則情報構造を表す説明図である。
【図２０】いくつかの実施形態による、手術室のレイアウト情報、手術要員の活動情報、及び外科的処置のタイプ情報に少なくとも部分的に基づいて、推奨システムモジュール位置を表すコンピュータ表示画像情報を生成するためのプロセスを表す例示的なフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の態様、実施形態、実施態様、又は用途を示すこの説明及び添付の図面は、限定として解釈すべきではなく、特許請求の範囲は保護対象となる発明を規定する。この説明及び特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な機械的、組成的、構造的、電気的、及び動作上の変更を行うことができる。いくつかの例では、本発明を不明瞭にしないために、周知の回路、構造、又は技術は詳細に示していないか又は説明していない。２つ以上の図中の同様の番号は、同一又は同様の要素を表す。
【００１１】
一実施形態、実施態様、又は用途を参照して詳細に説明する要素は、実用的であるときはいつでも、それら要素が具体的に示され又は説明していない他の実施形態、実施態様、又は用途に含まれ得る。例えば、要素が、一実施形態を参照して詳細に説明され、第２の実施形態を参照して説明されていない場合に、それにもかかわらず、その要素は、第２の実施形態に含まれると主張することができる。こうして、以下の説明における不必要な繰返しを避けるために、１つの実施形態、実施態様、又は用途に関連して示し説明した１つ又は複数の要素は、特に他に説明しない限り、その１つ又は複数の要素が実施形態又は実施態様を非機能的にしない限り、又は２つ以上の要素が相反する機能を提供しない限り、他の実施形態、実施態様、又は態様に組み込むことができる。
【００１２】
本発明の態様は、カリフォルニア州サニーベールのIntuitive Surgical, Inc.により市販されているda Vinci（登録商標）手術システム（具体的には、da Vinci（登録商標）Xi（商標）HD（商標）手術システムとして市販されているモデルＩＳ４０００）を使用する実施態様に関して主に説明する。しかしながら、当業者は、本明細書に開示される発明の態様が、ロボット式の、適用可能であれば非ロボット式の実施形態及び実施態様を含む様々な方法で具体化され実施され得ることを理解するであろう。da Vinci（登録商標）手術システム（例えば、モデルＩＳ４０００da Vinci（登録商標）Xi（商標）手術システム、モデルＩＳ３０００da Vinci Si（商標）手術システム）への実施態様は、単なる例示であり、本明細書に開示される発明の態様の範囲を限定するものとみなすべきではない。
【００１３】
様々な態様に従って、本開示は、外科的処置の実行をビデオ記録するように構成された医療装置を含む手術計画ツールについて説明する。ビデオ記録は、様々なメタデータ、例えば医療従事者によってなされた強調表示を埋め込むことができる。さらに、ビデオ記録は、様々なメタデータ、例えば、ビデオの特定の主題を記述するテキスト注釈、ビデオ記録に対応する患者の身元、患者に関する経歴的又は医学的情報等でタグ付けすることができる。一態様では、タグ付けされたメタデータはビデオ記録に埋め込まれる。
【００１４】
更なる態様によれば、手術用器具を取り付けるように構成されたロボットアームは、少なくとも１つの患者の解剖学的特徴の位置に少なくとも部分的に基づいて位置付けされる。さらに別の態様によれば、カート搭載型ロボット手術システムモジュールは、外科的処置が行われる手術室の構成に少なくとも部分的に基づいて、患者の近くに位置付けされ得る。遠隔操作ロボット支援の外科的処置中に、手術用器具は、患者の解剖学的構造の切開部における手術ポートを通って患者の体腔内に延びる。切開位置及び手術ポート位置は、外科的処置のタイプ、患者の体の寸法、及び手術台上の患者の位置に少なくとも部分的に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、手術用器具は、そのポートを取り囲む解剖学的組織への歪みを最小限にするように、手術中にポートに回転の中心軸を有するように位置付けされる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、複数のカート搭載型手術システムモジュールが、手術中に患者の周囲に配置される。手術システムモジュールのうちの１つ又は複数は、手術用器具を取り付けるように構成されたロボット手術アームを含む。いくつかの実施形態では、複数のロボット手術アームのそれぞれには異なる手術用器具が取り付けられる。外科的処置中に、各器具は、異なる手術ポートを通って患者の体腔内の異なる位置まで延びる。通常、複数の医療従事者が手術中に手術室の中を動き回る。医療従事者は、日常的な外科的活動のためにも緊急事態に対応するためにも、患者に直ぐにアクセスする必要がある。外科的処置は、例えば切断、焼灼、及び縫合等の一連の外科的活動を含み得る。異なる外科的活動は、異なる手術用器具又は手術用器具の異なる組合せの使用を必要とし得る。外科的処置中に、医療従事者は、遠隔操作手術システムを再構成するため又は他の外科的活動を行うために、手術室内で患者とカート搭載型手術システムモジュールとの間、又は複数のカート搭載型手術システムモジュール同士の間を移動して、１つ又は複数の手術ポートを介して延びる手術用器具を交換する必要がある。例えば、ある外科的活動中に使用された手術用器具は、その外科的処置が完了したときに取り外すことができ、異なる手術用器具をその場所に挿入して異なる外科的活動を行うことができる。外科的処置が行われる手術室は、カート搭載型手術システムモジュールと患者テーブルとの間、又はそのようなモジュール同士の間に十分な間隔を依然として確保して、医療従事者が手術中に手術室を自由に且つ効率的に動き回るのを可能にしながら、手術ポートへのアクセスを容易にするようにカート搭載型手術システムモジュールを位置付けするにはスペースが限られている。
【００１６】
ビデオ記録、ロボット手術アームの位置付けを患者の位置及び／又は身長及び体重等の患者の身体的特性と関連付ける情報構造、及び手術システムモジュールの位置付けを手術室のレイアウトと関連付ける情報構造は、ローカルに実装される電子医療記録データベースに、又はクラウドデータストレージサービスに保管することができる。ビデオ記録は、関心のあるヘルスケア・プロバイダに利用可能にすることができる。情報構造は、手術システムセットアップガイダンスと共に使用され、ロボット手術アーム及び手術システムモジュールの位置付けを決定する。
【００１７】
ヘルスケア・プロバイダは、上述したメタデータタグを使用して、ビデオ及び関心のある情報構造の関係に関する、行われる外科的処置、患者の身体特徴、及び手術室のレイアウトのうちの１つ又は複数に基づいて、医療装置データベースを検索し得る。さらに、一態様では、手術計画ツールは、コンピュータベースのパターンマッチング及び解析アルゴリズムを含む。一態様では、パターンマッチングアルゴリズムは、電子医療記録データベースに格納されているビデオを選り分けて、ビデオ記録内の視覚的特徴と医療従事者によってなされた関連するメタデータタグとの間の相関関係を特定する。手術計画ツールは、これらの相関関係を新たに遭遇する解剖学的構造に適用することができ、それによって患者の解剖学的構造、好ましい手術アプローチ、病状、潜在的な合併症等についての決定を行う際に、処置を行う医療関係者を支援する。
【００１８】
別の態様では、パターンマッチングアルゴリズムは、電子医療記録データベースに格納されたビデオ及び他の記録を選り分けて、異なる患者の位置及び解剖学的構造に最も適したロボット手術アームの位置設定を特定する。さらに、パターンマッチングアルゴリズムは、電子医療記録データベースに格納されたビデオ及び他の記録を選り分けて、手術室の異なるレイアウトに対して手術室空間の最も効率的な使用を促進する手術システムモジュール位置を特定する。いくつかの実施形態では、光照射走査装置（例えば、レーザ走査装置、ＩＲ走査装置、又はＲＦ走査装置）等の走査装置を使用して、患者の身体の位置を記録し、医療従事者の動きを記録することができる。代替的又は追加的に、ビデオは、外科的処置中の医療従事者の動きの記録を提供することができる。あるいはまた、例えば、ＲＦＩＤタグ等の追跡装置を医療従事者が着用してそれら従事者の動きを追跡することができる。以前の手術中の患者の身体の位置の記録を使用して、１つ又は複数のロボット手術用アームの最も効率的な設定を決定して、手術セットアップ中の器具の正確な位置付けをより迅速に達成することができる。以前の手術中の医療従事者の動きの記録を使用して、手術中の医療従事者の動きの容易さ及び速度を促進するために、手術システムモジュールの最も効率的な設定を決定することができる。
【００１９】
低侵襲性遠隔操作手術システム
ここで図面を参照すると、いくつかの図を通して同様の参照符号が同様の部分を表している。図１は、低侵襲性遠隔操作手術システム１０の平面図であり、このシステムは、典型的には、可動式手術台１４に横たわっている患者１２に対して低侵襲性の診断的又は外科的処置を行うために使用される。このシステムは、処置中に外科医１８が使用するための可動式外科医コンソール１６を含む。１人又は複数のアシスタント２０も処置に参加することができる。低侵襲性遠隔操作手術システム１０は、可動式患者側カート２２及び可動式電子機器カート２４をさらに含む。いくつかの実施形態では、テーブル１４、外科医コンソール１６、患者側カート２２、及び電子機器カート２４は、機動性を提供するホイールに取り付けられる。
【００２０】
患者側カート２２は複数のセグメント化された機械的支持アーム７２を含み、各支持アームの一端部は垂直支持構造体７４に回転可能に取り付けられ、他端部は取り外し可能に結合される手術用器具２６を取り付ける。いつかの実施形態では、各機械的支持アーム７２は、第１のセグメント７２−１、第２のセグメント７２−２、及び第３のセグメント７２−３を含む。外科的処置のセットアップ中に、少なくとも１つの支持アーム７２の複数のセグメントを移動させて、患者１２の身体の低侵襲性切開部内に挿入するための手術用器具を位置付けする。外科的処置中に、手術用器具が患者の体腔内に挿入されるが、外科医１８は、外科医コンソール１６を介して手術部位を見る。手術部位の画像は、立体内視鏡等の内視鏡２８によって取得することができ、これは、内視鏡２８を向き合せするために患者側カート２２によって操作することができる。電子機器カート２４に配置されたコンピュータプロセッサを使用して、手術部位の画像を処理して、外科医コンソール１６を介して外科医１８に後で表示することができる。一度に使用される手術用器具２６の数は、一般に、他の要因の中でも診断的又は外科的処置、及び手術室内の空間制約に左右される。処置中に使用されている手術用器具２６のうちの１つ又は複数を交換する必要がある場合に、アシスタント２０は、手術用器具２６を患者側カート２２から取り外し、その手術用器具２６を、手術室内のトレイ３０からの別の手術用器具２６と交換することができる。
【００２１】
図２は、外科医コンソール１６の斜視図である。外科医コンソール１６は、深さ知覚を可能にする手術部位の調整された立体ビューを外科医１８に提示するための左眼用ディスプレイ３２と右眼用ディスプレイ３４とを含む。コンソール１６は、１つ又は複数の制御入力３６をさらに含む。患者側カート２２（図１に示される）で使用するために設置された１つ又は複数の手術用器具は、外科医１８による１つ又は複数の制御入力３６の操作に応答して動く。制御入力３６は、それら関連する手術用器具２６（図１に示される）と同じ機械的自由度を提供して、外科医１８にテレプレゼンス、つまり制御入力３６が器具２６と一体であるという知覚を提供し、それによって外科医は器具２６を直接的に制御しているという強い感覚を有することができる。この目的のために、位置、力、及び触覚フィードバックセンサ（図示せず）を使用して、位置、力、及び触感的感覚を手術用器具２６から制御入力３６を介して外科医の手に戻すように伝達することができる。
【００２２】
外科医コンソール１６は、通常、患者と同じ部屋に位置しているので、外科医は、処置を直接的に監視し、必要に応じて物理的に立ち会い、電話又は他の通信媒体を介さずに患者側のアシスタントに直接的に話すことができる。しかし、外科医は、別の部屋、全く別の建物、又は患者から離れた他の遠隔地に位置することができ、遠隔外科的処置を可能にする。
【００２３】
図３は電子機器カート２４の斜視図である。電子機器カート２４は、内視鏡２８と結合することができ、且つ外科医コンソール上の外科医に又はローカル及び／又はリモートに位置する他の適切なディスプレイ等に後で表示するために、取り込んだ画像を処理するコンピュータプロセッサを含む。例えば、立体内視鏡が使用される場合に、電子機器カート２４上のコンピュータプロセッサは、取り込んだ画像を処理して手術部位の調整された立体画像を外科医に提示することができる。そのような調整は、対向する画像同士の間の位置合せを含むことができ、且つ立体内視鏡の立体的な作動距離を調整することを含むことができる。他の例として、画像処理は、光学収差等の画像取込み装置の結像誤差を補償するために以前に決定されたカメラ較正パラメータの使用を含むことができる。オプションで、電子機器カート内の機器を、外科医コンソール又は患者側カートに統合してもよく、又は手術室の他の様々な位置に分布させてもよい。
【００２４】
図４は、（図１の低侵襲性遠隔操作手術システム１０等の）遠隔操作手術システム５０を概略的に示す。外科医が（図１の外科医コンソール１６等の）外科医コンソール５２を使用して、低侵襲性処置中に（図１の患者側カート２２等の）患者側カート５４を制御することができる。患者側カート５４は、立体内視鏡等の撮像装置を使用して手術部位の画像を取り込み、取り込んだ画像を（図１の電子機器カート２４等の）電子機器カート５６に配置されたコンピュータプロセッサに出力することができる。コンピュータプロセッサは、典型的に、コンピュータプロセッサの不揮発性メモリ装置に格納されたコンピュータ可読コードを実行することを目的とした１つ又は複数のデータ処理ボードを含む。一態様では、コンピュータプロセッサは、後続の表示の前に、取り込んだ画像を様々な方法で処理することができる。例えば、コンピュータプロセッサは、外科医コンソール５２を介して組み合わされた画像を外科医に表示する前に、取り込んだ画像を仮想制御インターフェイスと重ね合わせることができる。
【００２５】
追加的又は代替的に、取り込んだ画像は、電子機器カート５６の外部に位置するコンピュータプロセッサによって画像処理を受けることができる。一態様では、遠隔操作手術システム５０は、電子機器カート５６に配置されたコンピュータプロセッサと同様のオプションのコンピュータプロセッサ５８（破線で示される）を含み、患者側カート５４は、外科医コンソール５２に表示する前に、画像処理のために取り込んだ画像をコンピュータプロセッサ５８に出力する。別の態様では、取り込んだ画像は、最初に電子機器カート５６上のコンピュータプロセッサによる画像処理を受け、次に外科医コンソール５２に表示する前に、コンピュータプロセッサ５８による追加の画像処理を受ける。遠隔操作手術システム５０は、破線で示されるように、オプションのディスプレイ６０を含むことができる。ディスプレイ６０は、電子機器カート５６上に配置されたコンピュータプロセッサ及びコンピュータプロセッサ５８と結合され、これらのコンピュータプロセッサによって処理された取り込んだ画像は、外科医コンソール５２のディスプレイ上に表示されることに加えてディスプレイ６０上に表示され得る。
【００２６】
図５Ａは、実施形態による、低侵襲性遠隔操作手術システム１０の患者側カート５４の斜視図である。患者側カート５４は、４つの機械的支持アーム７２を含む。器具の動きを制御するためのモータを含む手術用器具マニピュレータ７３は、各支持アームアセンブリ７２の端部に取り付けられる。さらに、手術のために患者に対して取り付けられた手術用器具マニピュレータ７３を位置付けするために使用される１つ又は複数のセットアップ関節（例えば、電力が供給されない及び／又はロック可能）を含むことができる。図示されるように、患者側カート５４は床に置かれる。他の実施形態では、患者側カートの作動部分は、壁に、天井に、患者の身体１２も支持する手術台１４に、又は他の手術室の機器に取り付けることができる。さらに、患者側カート５４が４つの手術用器具マニピュレータ７３を含むように示されているが、より多い又はより少ない手術用器具マニピュレータ７３を使用してもよい。
【００２７】
機能的な遠隔操作手術システムは、一般に、遠隔操作手術システムのユーザが患者の身体１２の外部から手術部位を見ることができるようにする視覚システム部分を含むであろう。視覚システムは、典型的に、ビデオ画像を取り込むためのカメラ器具２６Ｃと、取り込んだビデオ画像を表示するための１つ又は複数のビデオ画面とを含む。いくつかの手術システム構成では、カメラ器具２６Ｃは、カメラ器具２６Ｃの先端部から患者の身体１２の外部の１つ又は複数の撮像センサ（例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ）に画像を転送する光学系を含む。あるいはまた、撮像センサ（複数可）をカメラ機器２６Ｃの先端部に位置付けすることができ、センサ（複数可）によって生成された信号を、処理するためにリード線に沿って又は無線で送信し、１つ又は複数のビデオ画面上に表示することができる。ビデオ画面の一例は、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手術システムにおける外科医コンソール上の立体ディスプレイである。
【００２８】
図５Ａを参照すると、患者の身体１２内の手術部位で動作する手術用器具２６が、各手術用器具マニピュレータ７３に取り付けられる。各手術用器具マニピュレータ７３は、関連する手術用器具が１つ又は複数の機械的自由度（例えば、合計６つのデカルト自由度、５つ以下のデカルト自由度等）で動くことができる様々な形態で提供することができる。典型的には、機械的制約又は制御的制約は、各マニピュレータ７３が、患者に対して静止したままである器具上の運動中心の周りにその関連する手術用器具を動かすことを制限し、この運動中心は、典型的には、器具が身体に入る位置にある。
【００２９】
一態様では、手術用器具２６はコンピュータ支援遠隔操作によって制御される。機能的な低侵襲性遠隔操作手術システムは、遠隔操作手術システムのユーザ（例えば、外科医又は他の医療関係者）からの入力を受け取る制御入力を含む。制御入力は、手術用器具２６が結合される１つ又は複数のモータ等の、１つ又は複数のコンピュータ制御される遠隔操作アクチュエータと通信している。このようにして、手術用器具２６は、医療関係者の制御入力の動きに応答して動く。一態様では、１つ又は複数の制御入力が、図２に示される外科医コンソール１６等の外科医コンソールに含まれる。外科医は外科医コンソール１６の制御入力３６を操作して患者側カート５４の遠隔操作アクチュエータを動作させることができる。遠隔操作アクチュエータによって生成された力は、遠隔操作アクチュエータから手術用器具２６に力を伝達する駆動トレイン機構を介して伝達される。
【００３０】
図５Ａを参照すると、一態様では、手術用器具２６及びカニューレ２７は、手術用器具２６がカニューレ２７を通して挿入された状態で、マニピュレータ７３に取り外し可能に結合される。マニピュレータ７３の１つ又は複数の遠隔操作アクチュエータは手術用器具２６を全体として動かす。マニピュレータ７３は器具キャリッジ７５をさらに含む。手術用器具２６は器具キャリッジ７５に着脱可能に接続される。一態様では、器具キャリッジ７５は、いくつかのコントローラ動作を提供する１つ又は複数の遠隔操作アクチュエータを内部に収容し、手術用器具２６はその動作を手術用器具２６上のエンドエフェクタの様々な動きに変換する。こうして、器具キャリッジ７５内の遠隔操作アクチュエータは、器具全体としてではなく、手術用器具２６の１つ又は複数の構成要素だけを動かす。器具を全体として又は器具の構成要素を制御するための入力は、外科医又は他の医療関係者によって制御入力に提供される入力（「マスター」コマンド）が、手術用器具による対応する動作（「スレーブ」応答））に変換されるようなものである。
【００３１】
代替実施形態では、器具キャリッジ７５は遠隔操作アクチュエータを収容しない。手術用器具２６のエンドエフェクタの様々な動きを可能にする遠隔操作アクチュエータは、器具キャリッジ７５から離れた位置、例えば患者側カート５４の他の場所に収容される。ケーブルベースの力伝達機構等を使用して、遠隔に位置する遠隔操作アクチュエータのそれぞれの動きを、器具キャリッジ７５に配置された対応する器具インターフェイスアクチュエータ出力に伝達する。いくつかの実施形態では、手術用器具２６は、手術用器具の長手方向（ｚ軸）回転等の第１の運動を制御する第１のアクチュエータに機械的に結合される。手術用器具２６は、手術用器具の二次元（ｘ、ｙ）運動等の第２の運動を制御する第２のアクチュエータに機械的に結合される。手術用器具２６は、開閉又は顎部エンドエフェクタ等の手術用器具の第３の運動を制御する第３のアクチュエータに機械的に結合される。
【００３２】
図５Ｂは、いくつかの実施形態による、外科的処置中の遠隔操作手術システム１０の機械的支持アーム７２Ａ〜７２Ｃの例示的な位置付けを示す例示的な簡略ブロック図である。いくつかの実施形態では、患者側システム５４は、少なくとも３つの機械的支持アーム７２Ａ〜７２Ｃを含む。いくつかの実施形態では、機械的支持アーム７２Ａ〜７２Ｃのそれぞれは、回転可能に取り付けられた第１、第２、及び第３のセグメント７２−１、７２−２、及び７２−３を含む。中央に位置する機械的支持アーム７２は、カメラの視野内の画像を取り込むのに適した内視鏡カメラ２６Ｃを支持することができる。中心から左右にある機械的支持アーム７２は、それぞれ器具２６Ａ及び２６Ｂを支持することができ、器具２６Ａ及び２６Ｂは解剖学的組織を操作することができる。外科的処置のセットアップ中に、外科医によるロボット支援操による医療処置を行うために、支持アームセグメントは内視鏡及び器具を正確な位置及び向きに支持するように予め位置付けされる。
【００３３】
ユーザ又はオペレータＯ（一般に外科医）は、マスター制御コンソール１６で取っ手及びフットペダル等の制御入力装置３６を操作することによって患者Ｐに対して外科的処置を行う。オペレータは、立体表示ビューア３１によって患者の身体内部の手術部位の画像のビデオフレームを見ることができる。コンソール１６のコンピュータプロセッサ５８は、制御ライン１５９を介して遠隔操作によって制御される内視鏡手術用器具２６Ａ〜２６Ｃの動きを指示し、患者側システム２４（患者側カートとも呼ばれる）を使用して器具の動きをもたらす。
【００３４】
図５Ｃ〜図５Ｅは、いくつかの実施形態による、第１、第２、及び第３のセグメント７２−１、７２−２、及び７２−３が３つの異なる水平位置にある、セグメント化された機械的支持アーム７２を表す説明図である。説明を簡潔にするために、１つの機械的支持アームのみが示されているが、手術システムは図１に示されるように複数の支持アームを含む。第１のセグメント７２−１は、第１の端部８１−１と第２の端部８１−２とを含む。第２のセグメント７２−２は、第１の端部８２−１と第２の端部８２−２とを含む。第３のセグメント７２−３は、第１の端部８３−１と第２の端部８３−２とを含む。
【００３５】
第１のセグメント７２−１は、垂直支持構造７４においてそれぞれの垂直軸線９１の周りに水平方向に回転するようにその第１の端部８１−１に回転可能に取り付けられる。第２のセグメント７２−２は、対応する第１のセグメント７２−１の第２の端部８１−２においてそれぞれの垂直軸線９２の周りに水平方向に回転するようにその第１の端部８２−１に回転可能に取り付けられる。第３のセグメント７２−３は、その対応する第２のセグメント７２−２の第２の端部８２−２においてそれぞれの垂直軸線９３の周りに水平方向に回転するようにその第１の端部８３−１に取り付けられる。
【００３６】
図５Ｃは、セグメント化された機械的支持アーム７２の３つのセグメントが（図面の視点から）右側に完全に延びた状態を示す説明図である。図５Ｄは、図５Ｃのそれらの位置に対して、第１のセグメント７２−１が垂直軸線９１の周りに時計回りに回転し、第２のセグメント７２−２が垂直軸線９２の周りに反時計回りに回転し、第３のセグメント７２−３の回転位置が第２のセグメント７２−２に対して変化しない状態を示す説明図である。図５Ｅは、図５Ａのそれらの位置に対して、第１のセグメント７２−１が垂直軸線９１の周りに反時計回りに回転し、第２のセグメント７２−２が垂直軸線９２の周りに時計回りに回転し、第３のセグメント７２−３の回転位置が第２のセグメント７２−２に対して変化しない状態を示す説明図である。
【００３７】
図５Ｆ〜図５Ｇは、いくつかの実施形態による、図５Ｃ〜図５Ｅの第３のセグメント７２−３の特定の詳細を表し、器具マニピュレータとも呼ばれる第３のセグメント７２−３を２つの異なる垂直位置で示す説明図である。第３の機械的支持アームセグメント７２−３は、第１、第２、第３、及び第４のサブセグメント１０１〜１０４を含む。第１のサブセグメント１０１は、第１の端部１０１−１と第２の端部１０１−２とを含む。第２のサブセグメント１０２は、第１の端部１０２−１と第２の端部１０２−２とを含む。第３のサブセグメント１０３は、第１の端部１０３−１と第２の端部１０３−２とを含む。第４のサブセグメント１０４は、第１の端部１０４−１と第２の端部１０４−２とを含む。
【００３８】
第１のサブセグメント１０１は、第２のセグメント７２−２の第２の端部８２−２においてそれぞれの水平軸線１１１の周りに垂直方向に回転するようにその第１の端部１０１−１に回転可能に取り付けられる。第２のサブセグメント１０２は、第１のサブセグメント１０１の第２の端部１０１−２においてそれぞれの水平軸線１１２の周りに垂直方向に回転するようにその第１の端部１０２−１に回転可能に取り付けられる。第３のサブセグメント１０３は、第２のサブセグメント１０２の第２の端部１０２−２においてそれぞれの水平軸線１１３の周りに垂直方向に回転するようにその第１の端部１０３−１に回転可能に取り付けられる。第４のサブセグメント１０４は、第３のサブセグメント１０３の第２の端部１０３−２においてそれぞれの水平軸線１１３の周りに垂直方向に回転するようにその第１の端部１０４−１に回転可能に取り付けられる。いくつかの実施形態によれば、第４のサブセグメント１０４は、外科的処置中に手術用器具を堅く取り付けるための取付け構造１２０を含む。
【００３９】
図５Ｆは、いくつかの実施形態による、第３の機械的支持アームセグメント７２−３の４つのサブセグメントが実質的に折り畳まれ又は縮小した構成位置にある状態を示す説明図である。図５Ｇは、いくつかの実施形態による、第３の機械的支持アームセグメント７２−３の４つのサブセグメントが部分的に構成位置にある状態を示す説明図である。より具体的には、図５Ｇでは、第１のサブセグメント１０１の水平軸線１１１の周りの回転位置は、図５Ｆのその回転位置に対して変化していない。第２のサブセグメント１０２は、図５Ｆのその回転位置に対して水平軸線１１２の周りに時計回りに回転している。第３のサブセグメント１０３は、図５Ｆのその回転位置に対して水平軸線１１３の周りに反時計回りに回転している。第４のサブセグメント１０４は、図５Ｆのその回転位置に対して水平軸線１１４の周りに時計回りに回転している。
【００４０】
図６は、細長いチューブの中心線軸６１１を有する細長いチューブ６１０によって結合された先端部６５０及び基端側制御機構６４０を含む手術用器具２６の側面図である。手術用器具２６は、患者の身体内に挿入されるように構成され、且つ外科的又は診断的処置を行うために使用される。手術用器具２６の先端部６５０は、示される鉗子、針ドライバ、焼灼装置、切断ツール、撮像装置（例えば、内視鏡又は超音波プローブ）等の任意の様々なエンドエフェクタ６５４を提供することができる。手術用エンドエフェクタ６５４は、開閉する顎部、又は経路に沿って並進するナイフ等の機能的な機械的自由度を含むことができる。図示される実施形態では、エンドエフェクタ６５４は、エンドエフェクタを細長いチューブの中心線軸６１１に対して向き合わせるのを可能にする手首６５２によって細長いチューブ６１０に結合される。手術用器具２６は、永久的なものでも、手術用器具２６を操作するように構成された手術システムによって変更可能（updatable）なものでもよい格納された（例えば、器具に関連する半導体メモリに格納された）情報も含むことができる。従って、手術システムは、手術用器具２６と手術システムの１つ又は複数の構成要素と間の一方向又は双方向の情報通信を提供し得る。
【００４１】
図７は、いくつかの実施形態による、手術用器具マニピュレータとも呼ばれる第３のアームセグメント７２−３の斜視図である。第３のアームセグメント７２−３は、手術用器具が設置されていない状態で示されている。第３のアームセグメント７２−３は、図５Ｆ〜図５Ｇを参照して図示及び説明したように水平軸線１１１〜１１４の周りに回転可能に取り付けられた第１、第２、第３、及び第４のサブセグメント１０１〜１０４を含む。第３のアームセグメント７２−３は、手術用器具（例えば、手術用器具２６）を着脱可能に接続することができる器具キャリッジ７５をさらに含む。器具キャリッジ７５は、複数の遠隔操作アクチュエータを収容する。各遠隔操作アクチュエータは、アクチュエータ出力７０５を含む。手術用器具が器具マニピュレータ７２−３に設置されると、器具の基端側制御機構（例えば、図６の基端側制御機構６４０）の１つ又は複数の器具入力（図示せず）は、対応するアクチュエータ出力７０５に機械的に結合される。一態様では、この機械的結合は直接的であり、アクチュエータ出力７０５は対応する器具入力に直接的に接触する。別の態様では、この機械的結合は、第３のセグメント／器具マニピュレータ７２−３と、関連する手術用器具との間に滅菌バリアを提供するように構成されたドレープの構成要素等の中間インターフェイスを介して生じる。
【００４２】
一態様では、対応する遠隔操作アクチュエータによる１つ又は複数の器具入力の動きは、手術用器具の機械的自由度の動きをもたらす。例えば、一態様では、器具マニピュレータ７２−３に設置された手術用器具は、図６に示される手術用器具２６である。図６を参照すると、一態様では、対応する遠隔操作アクチュエータによる基端側制御機構６４０の１つ又は複数の器具入力の動きによって、細長いチューブの中心線軸６１１の周りで基端側制御機構６４０に対して細長いチューブ６１０（及び取り付けられた手首６５２及びエンドエフェクタ６５４）を回転させる。別の態様では、対応する遠隔操作アクチュエータによる１つ又は複数の器具入力の動きは、手首６５２の動きをもたらし、細長いチューブの中心線軸６１１に対してエンドエフェクタ６５４を向き合わせる。別の態様では、対応する遠隔操作アクチュエータによる１つ又は複数の器具入力の動きは、エンドエフェクタ６５４の１つ又は複数の可動要素（例えば、顎部材、ナイフ部材等）の動きをもたらす。従って、器具マニピュレータ２６に設置された手術用器具の様々な機械的自由度を、器具キャリッジ７５の遠隔操作アクチュエータの動作によって動かすことができる。
【００４３】
記録されたビデオに注釈を付ける
図８は、例示的な手術計画ツール８００の概略図を示す。一態様では、手術計画ツール８００は、電子医療装置記録データベース８３０とデータ通信する遠隔操作手術システム８５０を含む。ここに示される遠隔操作手術システム８５０は、図４に示される遠隔操作手術システムと同様である。一態様では、電子医療記録データベース８３０は、特定の病院で治療を受けたことのある患者の医療記録を含む。データベース８３０は、病院の敷地内に配置されたサーバ上に実装することができる。データベース８３０に含まれる医療記録エントリは、病院のコンピュータからイントラネット・ネットワークを介してアクセスすることができる。あるいはまた、データベース８３０は、例えば多数のクラウドデータストレージサービスのうちの１つを使用して、病院から離れた場所に配置されたリモートサーバ上に実装することができる。この場合に、データベース８３０の医療記録エントリは、クラウドサーバに格納され、インターネットアクセスを有するコンピュータによってアクセスすることができる。
【００４４】
一態様では、外科的処置が、遠隔操作手術システム８５０を使用して第１の患者に対して行われる。遠隔操作手術システム８５０に関連する撮像装置は、手術部位の画像を取り込み、取り込んだ画像を外科医コンソールのディスプレイにビデオのフレームとして表示する。一態様では、外科医コンソール５２の医療関係者は、外科医コンソール５２の入力装置を使用して、表示されたビデオに示される特定の患者の解剖学的構造を強調表示又は注釈付けする。入力装置等の例は、図２に示される制御入力３６であり、これは、表示されたビデオにオーバーレイされたグラフィックユーザインターフェイスと関連して動作するカーソルに結合される。グラフィックユーザインターフェイスは、ＱＷＥＲＴＹキーボード、マウス及び対話型スクリーンディスプレイ等のポインティングデバイス、タッチスクリーンディスプレイ、或いはデータ又はテキスト入力のための他の手段を含むことができる。従って、医療関係者は、表示された画像内の関心のある特定の組織を強調表示する、又はテキスト注釈を入力することができる。
【００４５】
一態様では、手術部位のビデオは、電子機器カート５６上に配置されたディスプレイにさらに表示される。一態様では、電子機器カートのディスプレイは、電子機器カートのディスプレイで見るために表示される画像に示される解剖学的構造の特定部分を医療関係者が強調表示し注釈を付けるために使用できるタッチスクリーンユーザインターフェイスである。ユーザは、タッチスクリーンユーザインターフェイスに表示される患者の解剖学的構造の部分にタッチすることによって、表示されている画像の部分を強調表示することができる。さらに、ＱＷＥＲＴＹキーボードを含むグラフィックインターフェイスを表示画像上にオーバーレイすることができる。ユーザはＱＷＥＲＴＹキーボードを使用してテキスト注釈を入力することができる。
【００４６】
一態様では、遠隔操作手術システム８５０に関連する撮像装置によって取り込まれた手術部位のビデオは、遠隔操作手術システム８５０によって記録され、リアルタイム又はほぼリアルタイムでユーザに表示されることに加えてデータベース８３０に格納される。ユーザによってなされた記録されたビデオに関連する強調表示及び／又は注釈もデータベース８３０に格納することができる。一態様では、ユーザによってなされた強調表示は、データベース８３０に格納する前に記録されたビデオに埋め込まれる。後で、記録したビデオを視聴用に検索することができる。一態様では、記録されたビデオの視聴者は、強調表示を表示するか、又は表示を抑制するかを選択することができる。同様に、記録されたビデオに関連付けられた注釈もデータベース８３０に格納することができる。一態様では、ユーザによってなされた注釈は、記録されたビデオをタグ付けするために使用され、その注釈を使用して、記録されたビデオに含まれる主題を特定する手段として提供することができる。例えば、１つの注釈は特定の病状の状態を記述してもよい。この注釈は記録したビデオにタグを付けるために使用される。後で、この病状に関する記録した処置を見たいと望む人は、キーワード検索を使用してビデオを見つけることができる。
【００４７】
保存ビデオの検索
場合によっては、医療関係者が、所与の患者に対して行われた過去の外科的処置のビデオ記録を見ることができることが望ましい。一態様では、病状を治療するために以前に第１の外科的処置を受けた患者は、その後、同じ病状の再発を治療するため、又は第１の外科的処置の手術部位の近くに位置する解剖学的構造を治療するために第２の外科的処置を必要とする。一態様では、第１の外科的処置の手術部位のイベントは、手術部位のビデオ記録に取り込まれ、そのビデオ記録は、患者の電子医療記録の一部としてデータベース８３０に保管された。患者に対して第２の外科的処置を行う前に、医療関係者はデータベース８３０の検索を行って、患者の以前の外科的処置のビデオ記録を見つけることができる。
【００４８】
場合によっては、患者に対して外科的処置を行うことを計画している医療関係者にとって、患者と同様の特定の特徴を有する人に対して行われた同様の外科的処置のビデオ記録を見ることができるようにすることが望ましい。一態様では、外科的処置の手術部位のビデオ記録は、各ビデオ記録がデータベース８３０に保管される前に、患者の年齢、性別、肥満度指数、遺伝情報、患者が受けた処置の種類等のメタデータ情報でタグ付けすることができる。一態様では、ビデオ記録をタグ付けするために使用されるメタデータ情報は、患者のその時点で存在している医療記録から自動的に検索され、次にそのメタデータ情報は、ビデオ記録をデータベース８３０に保管する前にビデオ記録をタグ付けするために使用される。従って、患者に医療処置を行う前に、医療関係者は、患者と共通の特定の特徴を共有する患者に対して行われた同様の処置のビデオ記録をデータベース８３０で検索することができる。例えば、医療関係者が、肥満度指数が高い６５歳の男性患者に遠隔操作手術システム８５０を使用して前立腺摘除術を行うことを計画している場合に、医療関係者は、同様に肥満度指数が高く、同様の年齢の他の男性に対して遠隔操作手術システム８５０を使用して行われた前立腺摘除術の手術部位のビデオ記録をデータベース８３０で検索することができる。
【００４９】
一態様では、外科的処置のビデオ記録は、データベース８３０によってオプションのパーソナルコンピュータ８２０に（破線で示されるように）通信され、外科的処置を行うことを計画している医療関係者に閲覧可能にされる。追加的又は代替的に、以前の外科的処置のビデオ記録は、データベース８３０によって遠隔操作手術システム８５０に通信され、術前又は術中に閲覧可能にされ得る。一態様では、ビデオ記録は、遠隔操作手術システム８５０によって外科医コンソール５２に配置されたディスプレイに表示される。別の態様では、第１の外科的処置のビデオ記録は、電子機器カート５６に配置されたディスプレイに表示される。
【００５０】
クラウドベースのビデオデータベース
一態様では、データベース８３０は、クラウドデータストレージサービスを使用してリモートサーバ上に実装され、複数のヘルスケア・プロバイダによってアクセス可能である。図８を参照すると、破線で示されるように、手術計画ツール８００は、オプションで（破線で示されるような）遠隔操作手術システム８５０と（破線で示されるような）パーソナルコンピュータ８４０とを含む。一態様では、遠隔操作手術システム８５０及びパーソナルコンピュータ８２０が第１のヘルスケア・プロバイダに位置しており、遠隔操作手術システム８５０及びパーソナルコンピュータ８４０が第２のヘルスケア・プロバイダに位置していることを除いて、遠隔操作手術システム８５０は遠隔操作手術システム８５０と同様であり、パーソナルコンピュータ８４０はパーソナルコンピュータ８２０と同様である。一態様では、第１の患者は、病状について外科的治療を必要とし、そして第１のヘルスケア・プロバイダで遠隔操作手術システム８５０を使用して外科的処置を受ける。外科的処置のビデオ記録はデータベース８３０に保管される。その後、第２の患者が、同じ病状についての外科的治療を必要とし、そして第２のヘルスケア・プロバイダで遠隔操作手術システム８５０を使用して外科的治療を受けることを計画する。第２の患者に対して外科的処置を行う前に、医療関係者は、安全なインターネット接続を介してデータベース８３０にアクセスし、同様の処置の手術部位のビデオ記録をデータベース８３０で検索する。一態様では、第２の患者を治療している医療関係者は、第１の患者の身元について知ることなく、データベース８３０から第１の患者の外科的処置のビデオ記録を検索することができる。このようにして、第１の患者のプライバシーが守られる。一態様では、第１の患者の外科的処置のビデオ記録は、第１の患者を治療した医療関係者によってなされた強調表示及び／又は注釈を含む。
【００５１】
コンピュータベースのパターンマッチング及び解析
手術計画ツール８００は、コンピュータ実行可能コードの形で実装されるパターンマッチング及び解析アルゴリズムを含み得る。一態様では、パターンマッチング及び解析アルゴリズムは、手術計画ツール８００の不揮発性メモリ装置に格納され、データベース８３０に保管されているビデオ記録を解析するように構成される。前述したように、データベース８３０に保管された各ビデオ記録は、特定のメタデータ情報でタグ付け及び／又は埋め込まれ得る。このメタデータ情報には、患者の年齢、性別等の患者情報、及び患者の健康状態又は病歴を記述する他の情報を含めることができる。さらに、前述したように、メタデータ情報は、医療関係者によってなされた強調表示又は注釈を含むことができる。一態様では、これらの強調表示及び注釈は、ビデオ記録に埋め込まれ、ビデオとともにデータベース８３０に保管される。
【００５２】
一態様では、パターンマッチング及び解析アルゴリズムは、データベース８３０に格納された複数のビデオ記録の間で共有される形状及び色のパターンを識別する画像解析コンポーネントを含む。次に、パターンマッチング及び解析アルゴリズムは、ビデオ記録のこのサブセットに関連するタグ付けされたメタデータを検討し、このサブセット内で、単語又はフレーズがビデオに頻繁に関連付けられているかどうかを判断する。パターンマッチング及び解析アルゴリズムによって行われるこれらの解析は、患者の解剖学的構造、好ましい外科的アプローチ、病状、潜在的な合併症等についての決定を行う際に医療関係者を補助するために使用することができる。
【００５３】
手術計画ツールの使用方法
図９は、手術計画ツールを使用する方法９００を示す。一態様では、手術計画ツールは、図８の手術計画ツール８００と同様である。９１０において、医療患者を記述する事実又は特性、例えば患者が罹患している病状が医療装置によって受信される。医療装置は、遠隔操作手術システム（例えば、図１の遠隔操作手術システム１０又は図４の遠隔操作手術システム５０）に配置されたユーザインターフェイスを介して、或いは図２のパーソナルコンピュータ８２０と同様のパーソナルコンピュータを介してこの事実又は状況を受信することができる。９２０において、医療装置は、９１０で受信した事実又は特徴を使用して、外科的処置の少なくとも１つの関連するビデオ記録を医療装置データベースから検索する。９３０において、医療装置は、ビデオ記録を使用して手術計画情報を決定する。一態様では、手術計画情報は、記録された処置で使用された器具の種類を含む。９４０において、医療装置は、９３０で決定された手術計画情報をユーザに表示する。
【００５４】
機械的支持アームの位置付け及び手術システムモジュールの位置付け
外科的処置中のそれらの複数のサブセグメント７２−１、７２−２、７２−３の位置付けを含む機械的手術用アーム７２の位置付けは、例えば外科的処置のタイプ、患者の解剖学的特徴、患者の体の位置、手術室のレイアウト等の様々な要因に依存し得ることが理解されよう。異なる手術は、異なる外科的切開パターンを伴うことがある。患者の解剖学的構造が異なると、外科的処置で使用される切開部同士の間の間隔が異なる可能性がある。異なる患者は、手術中に手術室のテーブルに対して異なる体の位置又は向きを必要とし得る。手術室のレイアウトが異なると、手術室のレイアウトによってもたらされる物理的な制限に対処するために、機械的手術用アームを再配置する必要があり得る。
【００５５】
図１０Ａ〜図１０Ｂは、同じ第１の外科的処置に適した同様の切開パターンを有するが、解剖学的間隔が異なるために切開部同士の間の間隔が異なる、異なる解剖学的寸法を有する例示的な２人の患者１２０２、１２０６の例示的な上面図である。図１０Ａは、より小さい解剖学的寸法を有し、第１の間隔を有する第１のパターンの第１の外科的切開部１２０４を有する第１の患者１２０２を表す説明図である。図１０Ｂは、より大きな解剖学的寸法を有し、第２の間隔を有する第１のパターンの第２の切開部１２０８を有する第２の患者１２０６を表す説明図である。各患者は同じ手術を受けるので、第１の患者１２０２の第１の切開部１２０４と第２の患者１２０６の第２の切開部１２０８とのパターンは同様であることが理解されよう。しかしながら、第１の患者１２０２の第１の切開部１２０４と第２の患者１２０６の第２の切開部１２０８との間の間隔は、２人の患者の解剖学的寸法が異なるために異なる。その複数のサブセグメント７２−１、７２−２、７２−３のそれぞれを含む図５Ａ〜図５Ｇの複数の機械的支持アーム７２のそれぞれは、器具２６を第１の患者１２０２の第１の切開部１２０４内に挿入するように配置し、器具２６を第２の患者の第２の切開部に挿入するために異なる位置に設定されることが理解されよう。機械的支持アームの設定情報は、プロセッサ５８を使用して、例えば以下でより十分に説明するようにコンピュータ可読記憶装置に記録される。
【００５６】
図１１Ａ〜図１１Ｂは、互いに異なる解剖学的寸法を有し、同じ第２の外科的処置に適した同様の切開パターン１２１４、１２１８を有する例示的な２人の異なる患者１２１２、１２１６の例示的な上面図である。第３及び第４の患者１２１２、１２１６は、体の大きさが異なることによって解剖学的間隔が異なるために、それら切開部同士の間の間隔が異なる。図１１Ａに示される第２の外科的処置の切開パターンは、図１０Ａ〜図１０Ｂに示される第１の外科的処置の切開パターンとは異なることが分かる。図５Ａ〜図５Ｇの複数の機械的支持アーム７２の位置は、第１の外科的処置と第２の外科的処置とでは異なることが理解されよう。機械的支持アームの設定情報は、プロセッサ５８を使用して、例えば以下でより十分に説明するようにコンピュータ可読記憶装置に記録される。
【００５７】
図１２Ａ〜図１２Ｂは、同じ外科的処置を受け、同じタイプの手術用器具が外科的切開部内に挿入された、異なる傾斜角位置で手術室テーブル１４上に配置された例示的な２人の患者１３０２、１３０６の側面図である。図１２Ａは、手術台１４上に横たわっており、頭部、腹部、及び脚部が水平になるように地面に対して平行に整列された例示的な第１の患者１３０２を示す説明図である。４つの手術用器具が、外科的処置に使用するために、第１の患者の身体の外科的切開部に挿入される。図１２Ｂは、手術台１４上に横たわっており、頭部がより高く持ち上げられ、脚部がより低くなるような角度で傾斜された例示的な第２の患者１３０６を示す説明図である。４つの手術用器具が、外科的処置に使用するために、第２の患者の身体の外科的切開部内に挿入される。その複数のサブセグメント７２−１、７２−２、７２−３のそれぞれを含む図５Ａ〜図５Ｇの複数の機械的支持アーム７２のそれぞれは、器具２６を第１の患者１２０２の切開部内に挿入するように配置し、器具２６を第２の患者１２０４の切開部内に挿入するために異なる位置に設定されることが理解されよう。異なる角度の範囲は、例えば第１の患者１３０２に対して真っ直ぐな０°の範囲、第２の患者１３０６に対して下向き３０度の範囲が使用され得る。そのような場合に、アーム７２の運動学を使用して、内視鏡の構成に対応する患者１３０６のアーム構成を再調整することができる。機械的支持アームの設定情報は、プロセッサ５８を使用して、例えば以下でより十分に説明するようにコンピュータ可読記憶装置に記録される。
【００５８】
マスター制御コンソール１６、手術用器具トレイ３０、電子機器カート２４、及び患者側カート５４の位置付けを含むような手術システムモジュールの位置付けは、例えば外科的処置のタイプ、手術室のレイアウト、及び手術中の手術室の要員の行動パターン等の様々な要因に依存し得ることが理解されよう。手術室のレイアウトが異なると、手術室内の固定具が異なるために、システムモジュールの位置付けを異なるようにする必要性があり得る。例えば、外科的処置中の要員の効率的且つ安全な移動を容易にするために、手術室の要員の異なる行動パターンは、システムモジュールの異なる位置付けを必要とし得る。
【００５９】
図１３Ａ〜図１３Ｃは、３つの異なる手術システムモジュールの配置を表す説明図である。図１３Ａは、手術室が図示されるように配置された固定具Ｆ１〜Ｆ３を含み、手術システムモジュール１６、３０、２４、及び５４が図示されるように第１の配置で位置付けされている説明図である。固定具は、例えば、ポール、キャビネット、又は壁等の構造物、或いは電気コンセント等の障害物を含み得る。図１３Ｂは、手術室が図１３Ａに配置された固定具Ｆ１〜Ｆ３を含み、図示されるように配置された固定具Ｆ４も含み、手術システムモジュール１６、３０、２４、及び５４が図示されるように第２の配置で位置付けされている説明図である。図１３Ｃは、手術室が図示されるように配置された固定具Ｆ５〜Ｆ７を含み、手術システムモジュール１６、３０、２４、及び５４が図示されるように第３の配置で位置付けされている説明図である。
【００６０】
図５Ａ〜図５Ｂを再び参照すると、いくつかの実施形態による、手術室内の物体の位置を感知するための位置センサ１０００が示されている。手術中に、位置センサ１０００は、患者の位置、手術室の固定具の位置、システムモジュールの位置、及び手術室の要員の位置を感知する。図５Ａ〜図５Ｂは、患者への視線を有するような高さで四隅に配置された位置センサ１０００を示す。図５Ｂでは、４つのセンサ１０００のうち２つだけが見える。位置センサは、体表面、手術室テーブル上の患者の骨格の姿勢、及び患者の解剖学的構造に対する手術システムの相対的な姿勢等の患者の解剖学的特徴の位置を示す情報を生成する。いくつかの実施形態では、位置センサは、手術室及びその内在物を走査して室内の品目の位置を決定するレーザ走査センサを含む。いくつかの実施形態では、位置センサ１０００は赤外線（ＩＲ）走査センサを含む。感知した患者の位置情報、手術室のレイアウト、及びシステムモジュールの位置を示す情報は、プロセッサ５８を使用して、例えば以下でより十分に説明するようにコンピュータ可読記憶装置に記録される。いくつかの実施形態では、手術要員は、手術室内の要員を識別するために追跡することができるＲＦＩＤタグを身に付けている。
【００６１】
図１４は、いくつかの実施形態による、コンピュータ可読記憶装置１００４内の記憶アトラス（storage atlas）１００２を表す説明図である。記憶アトラス１００２は、以前行った外科的処置の例を示す第１の情報構造１００６を含む。第２の情報構造１００８が、外科的処置を、患者の解剖学的特徴、手術室のテーブル上の患者の配置、及び外科的処置中の機械的支持アームの位置と関連付ける。第３の情報構造１０１０は、外科的処置を、手術室のレイアウト特徴、外科的処置中の手術室の要員の行動パターン、及び外科的処置中の手術システムモジュール位置と関連付ける。第１の規則情報構造１０１２は、患者の解剖学的特徴情報及び患者の位置情報を機械的設定制御信号と関連付ける。第２の規則情報構造１０１４は、手術室のレイアウト情報及び手術室の要員情報をシステムモジュールの位置情報と関連付ける。図１５は、いくつかの実施形態によるアトラス１００２内に含まれる第２の情報構造１００８の例示的な例を表す説明図である。図１６は、いくつかの実施形態によるアトラス１００２内に含まれる第３の情報構造１０１０の例示的な例を表す説明図である。
【００６２】
図１７は、いくつかの実施形態による、患者の解剖学的特徴情報及び患者の位置情報を機械的支持アームの位置制御信号と関連付けるための例示的な第１の規則情報構造１０１２を表す説明図である。第１の規則は、第１及び第２のデータ情報構造１００６、１００８に表される以前の手術からのデータに基づいて作成（develop）される。第１の規則は、患者の解剖学的構造と患者の位置とのパターンを、第１のタイプの外科的処置中に使用するために機械的支持アーム７６の位置の設定を制御するために使用される制御信号と相関させる。
【００６３】
より具体的には、例示的な第１のタイプの外科的処置について、第１の規則情報構造１０１２は、外科的処置シグネチャ（ＳｉｇＳＴ１・・・ＳｉｇＳＴｌ）、患者の解剖学的構造シグネチャ（ＳｉｇＡｎ１・・・ＳｉｇＡｎｎ）、及び患者の位置シグネチャ（ＳｉｇＰｏｓ１・・・ＳｉｇＰｏｓｍ）を機械的なアーム位置制御信号（ＣＮＴＬＡＲＭ１・・・ＣＮＴＬＡＲＭＰ）に関連付ける。いくつかの実施形態では、患者の解剖学的構造シグネチャは多次元ベクトルを含む。いくつかの実施形態では、患者の解剖学的構造シグネチャは、体重、身長、年齢、人口統計情報、及びコンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）等の患者の術前三次元画像等の患者の健康記録情報を示す。さらに、患者の解剖学的構造シグネチャは、構造化光イメージングシステム、又は飛行時間及び無線周波数イメージング等の他の深さ感知技術を使用した患者の体表面スキャン等の手術計画情報と、上記情報から生成される、所与の構成における患者の身体の変形を推定するために使用することができる幾何又は物理ベースモデルとを含み得る。いくつかの実施形態では、患者の位置シグネチャは多次元ベクトルを含む。いくつかの実施形態では、スキャン（走査）された患者の位置情報は、注入圧、手術室テーブル上の圧力マットからの測定値、コーンビームＣＴ、術中ＣＴ又はＭＲＩ、表面走査技術、又は複数のカメラからの多視点表面再構成を含む術中イメージング技術によって取得された手術室テーブル上の患者体の三次元モデル等の患者の位置情報を決定するために使用される。いくつかの実施形態によれば、異なる機械的アーム位置制御信号は、患者の解剖学的構造シグネチャと患者の位置シグネチャとの異なる組合せに関連付けられる。患者の位置情報は、患者の身体が手術室内のどこに位置しているかを示す粗い情報として機能する。患者の解剖学的情報は、患者の身体の特定の解剖学的特徴の位置を示す詳細な情報として機能する。
【００６４】
いくつかの実施形態によれば、機械学習技術を使用して、患者の解剖学的特徴シグネチャ及び患者の位置シグネチャに対応する第１の規則を生成することができる。より具体的には、例えば、分類器（classifier）を専門知識と一緒に使用して、患者の解剖学的特徴シグネチャ及び患者の位置シグネチャを機械的アーム位置制御信号と相関させることができる。第１及び第２のデータ情報構造１００６、１００８内の手術データが、例えば専門家の外科医の入力に基づいて評価され、それらセグメント７２−１、７２−２、及び７２−３のそれぞれの位置及びそれらサブセグメント１０１〜１０４のそれぞれの位置を含む機械的アーム７２の適切な位置を決定する。決定した機械的アームの設定位置を達成するための制御信号が、第１の規則情報構造１０１２において患者の解剖学的特徴シグネチャ及び患者の位置シグネチャと関連付けられる。いくつかの実施形態によれば、患者の解剖学的特徴シグネチャ及び患者の位置シグネチャを一緒に組み合わせて、制御信号に対応する複合シグネチャを生成することができる。
【００６５】
図１８は、いくつかの実施形態による、患者の解剖学的情報、患者の位置情報、及び外科的処置のタイプに少なくとも部分的に基づいて制御信号を生成するプロセス１８０２を表す例示的なフロー図である。コンピュータプロセッサ５８は、いくつかの実施形態に従ってプロセス１８０２を実行するように構成される。外科的処置のセットアップ中に、規則ブロック１８０４及び一致（match）ブロック１８１４は、患者の解剖学的情報、患者の位置情報、及び外科的処置のタイプ、並びに第１の規則情報構造１０１２からの規則に基づいて制御信号を起動させるかどうかを決定する。
【００６６】
より具体的には、システム１０を使用した外科的処置のための機械的支持アーム７２のセットアップ中に、規則ブロック１８０４は、プロセッサ５８に入力され得る患者の解剖学的情報１８０６を受信する。規則ブロック１８０４は、位置センサ１０００を使用して取得された、プロセッサ５８に入力される患者の位置情報を受信する。規則ブロック１８０４は、例えば、プロセッサ５８に入力された、切開パターン情報を含み得る手術タイプ情報を受信する。
【００６７】
また、外科的処置中に、制御信号規則記憶ブロック１８１２は、第１の制御信号規則情報構造１０１２の第１の規則ブロック部分１０１２Ａ内から、患者の解剖学的特徴シグネチャ情報、患者の位置シグネチャ情報、及び外科的処置のタイプ情報を規則ブロック１８０４に提供する。規則ブロック１８０４は、ブロック１８０６、１８０８、１８１０によってそれぞれ提供された患者の解剖学的特徴、患者の位置、及び外科的処置のタイプ情報を、第１の規則ブロック部分１０１２Ａからの関連する患者の解剖学的特徴シグネチャ、患者の位置シグネチャ、及び手術システムのタイプ情報と比較する。いくつかの実施形態では、コンピュータプロセッサ５８は、システム１０によって取得された患者の解剖学的特徴情報、患者の位置情報、及び外科的処置のタイプ情報を、制御信号規則情報構造１０１２の第１の部分１０１２Ａからのシグネチャ及び状態情報と比較するのに適したフォーマットに変換するように構成される。具体的には、いくつかの実施形態では、生の患者の解剖学的特徴／患者の位置／外科的処置のタイプを処理して分類（信号／確率）を導き出し、次にそれを表で調べて、決定した分類に基づいて機械的支持アームの位置を決定する。
【００６８】
決定モジュール１８０６は、一方で提供される患者の解剖学的特徴、患者の位置、及び外科的処置のタイプ情報と他方で第１の規則ブロック部分１０１２Ａからの規則情報との間で一致が生じるかどうかを判定する。機械学習の実施形態では、患者の解剖学的特徴、患者の位置、及び外科的処置のタイプと規則情報との間の類似性の範囲に基づいて一致が判定されることが理解されよう。こうして、例えば、特定の規則のある閾値制限内にある患者の解剖学的特徴、患者の位置、及び外科的処置のタイプの組合せは、その規則に一致するように決定される。
【００６９】
ブロック１８１４は、患者の解剖学的特徴、患者の位置、及び外科的処置のタイプ情報の組合せと規則との間に一致があるとの判定に応答して、マッチング規則に対応する制御信号規則情報構造１０１２の第２の規則部分１０１２Ｂ内から制御信号を起動する。例えば、外科的処置中に受信した患者の解剖学的特徴、患者の位置、及び外科的処置のタイプ情報が第１の部分１０１２ＡのＳｉｇＡｎ２、ＳｉｇＰｏｓ１、及びＳｉｇＳｕｒ１と一致するとの判定に応答して、ブロック１８１６は、制御信号情報構造１０１２の第２の部分１０１２Ｂ内から信号ＣＮＴＬＡＲＭＳ１を起動する。起動された制御信号は、それが情報構造１０１２内でシグネチャと関連付けられている解剖学的位置、患者の位置、及び外科的処置シグネチャの組合せに対応する値を有する。制御信号によって、機械的支持アーム７２をこれらの関連するシグネチャに対応する位置に動かす。より具体的には、いくつかの実施形態によれば、起動された制御信号は、第１〜第３のセグメント７２−１〜７２−３のそれぞれの軸線９１〜９３の周りに回転位置の制御された運動を引き起こし、第１〜第４のサブセグメント１０１〜１０４のそれぞれの軸線１１１〜１１４の周りに回転位置の制御された回転運動を引き起こす値を有する。
【００７０】
図１９は、いくつかの実施形態による、手術室のレイアウト情報及び手術室の要員情報をシステムモジュール情報に関連付けるための例示的な第２の規則情報構造１０１４を表す説明図である。第２の規則は、第１及び第３のデータ情報構造１００６、１０１０に表される以前の手術からのデータに基づいて作成される。第２の規則は、手術室のレイアウトと手術要員の活動とのパターンを、ディスプレイ６０に提示され得るシステムモジュールの位置情報と相関させて、外科的処置のセットアップ中に手術システムモジュールの配置に関するガイダンスを提供する。
【００７１】
例示的な第１のタイプの外科的処置について、第２の規則情報構造１０１４は、手術タイプシグネチャ（ＳｉｇＳＴ１・・・ＳｉｇＳＴｌ）、手術室のレイアウトシグネチャ（ＳｉｇＬＴ１・・・ＳｉｇＬＴｎ）、及び要員の活動シグネチャ（ＳｉｇＰＡ１・・・ＳｉｇＰＡｍ）を、ディスプレイスクリーン６０上に表示するためにシステムモジュールレイアウト情報の表示画像識別子（ＩｍａｇｅＩＤ１・・・ＩｍａｇｅＩＤＰ）と関連付ける。いくつかの実施形態では、手術室のレイアウトシグネチャは多次元ベクトルを含む。いくつかの実施形態では、手術室のレイアウトシグネチャは、固定具の位置、部屋の寸法、取付け点、及びブーム取付け型ライト等の関節式装置のモデルを示す。いくつかの実施形態では、要員の活動シグネチャは多次元ベクトルを含む。いくつかの実施形態では、記録した要員の活動情報は、要員の役割、時空間運動トレース、及び行動履歴を含む。いくつかの実施形態によれば、異なるシステムモジュール位置は、手術室のレイアウトシグネチャと手術室の要員の活動シグネチャとの異なる組合せに関連付けられる。いくつかの実施形態によれば、機械学習技術を使用して第２の規則を生成することができる。より具体的には、例えば、分類器を専門知識と一緒に使用して、手術室のレイアウトシグネチャ及び手術室の要員の活動シグネチャをシステムモジュール位置と相関させることができる。
【００７２】
図２０は、いくつかの実施形態による、手術室のレイアウト情報、手術要員の活動情報、及び外科的処置のタイプ情報に少なくとも部分的に基づいて、推奨システムモジュール位置を表すコンピュータ表示画像情報を生成するプロセス２００２を表す例示的なフロー図である。コンピュータプロセッサ５８は、いくつかの実施形態に従ってプロセス２００２を実行するように構成される。外科的処置のセットアップ中に、規則ブロック２００４及びマッチングブロック２０１４は、患者の解剖学的情報、患者の位置情報、及び外科的処置のタイプと、第２の規則情報構造１０１４からの規則とに基づいて、手術システムモジュールの提案された位置付けを示す画像を表示するかどうかを決定する。
【００７３】
より具体的には、外科的処置のための手術システムモジュール１６、２４、３０、５４のセットアップ中に、規則ブロック２００４は、プロセッサ５８に入力され得る手術室のレイアウト情報２００６を受け取る。規則ブロック２００４は、プロセッサ５８に入力された手術室の要員の活動情報を受信する。規則ブロック２００４は、例えばプロセッサ５８に入力される、切開パターン情報を含み得る手術タイプ情報を受信する。
【００７４】
また、外科的処置中に、画像規則記憶ブロック２０１２は、第２の規則情報構造１０１４の第２の規則ブロック部分１０１４Ａ内から、患者の手術室のレイアウトシグネチャ情報、要員の活動シグネチャ情報、及び外科的処置のタイプ情報を規則ブロック２００４に提供する。規則ブロック２００４は、ブロック２００６、２００８、２０１０によってそれぞれ提供された手術室のレイアウト、手術要員の活動情報、及び外科的処置のタイプ情報を、第２の規則ブロック部分１０１４Ａからの関連する手術室のレイアウトシグネチャ、要員の活動シグネチャ、及び手術システムのタイプ情報と比較する。いくつかの実施形態では、コンピュータプロセッサ５８は、システム１０によって取得された手術室のレイアウト情報、手術要員の活動情報、及び外科的処置のタイプ情報を、制御信号規則情報構造１０１４の第１の部分１０１４Ａからのシグネチャ及び状態情報と比較するのに適したフォーマットに変換するように構成される。
【００７５】
決定モジュール２００６は、一方で提供される手術室のレイアウト、要員の活動、及び外科的処置のタイプ情報と他方で第２の規則ブロック部分１０１４Ａからの規則情報との間で一致が生じるかどうかを判定する。機械学習の実施形態では、手術室のレイアウト、要員の活動、及び外科的処置のタイプと規則情報との間の類似性の範囲に基づいて一致が判定されることが理解されよう。こうして、例えば、特定の規則のある閾値制限内にある手術室のレイアウト、要員の活動、及び外科的処置のタイプの組合せは、その規則に一致するように決定される。
【００７６】
ブロック２０１４は、手術室のレイアウト、要員の活動、及び外科的処置のタイプ情報と規則との間の一致があるとの判定に応答して、マッチング規則に対応する第２の規則情報構造１０１４の第２の規則部分１０１４Ｂ内から画像信号を起動する。例えば、外科的処置中に受信した手術室のレイアウト、要員の活動、及び外科的処置のタイプ情報が第１の部分１０１４ＡのＳｉｇＯＲ２、ＳｉｇＡｃｔ１、及びＳｉｇＳｕｒ１と一致するとの判定に応答して、ブロック２０１６は、情報構造１０１４の第２の部分１０１４Ｂ内から信号ＩＭＧＡ１を起動する。いくつかの実施形態によれば、例えば図１３Ａ〜図１３Ｃのうちの１つの手術室のレイアウト及びシステムモジュール位置を表す画像等の画像が表示画面６０に生成される。
【００７７】
例示的な実施形態を示し説明してきたが、前述した開示において、また場合によっては、広範な修正、変更、及び置換が考えられ、実施形態のいくつかの特徴を他の特徴の対応する使用なしに採用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサ５８は、プロセッサ５８に動作を実行させるためにプロセッサ５８上で実行可能な命令セットを含む記憶装置１００４等のメモリ装置に結合される。いくつかの実施形態では、動作は、手術システムのセットアップ中に外科的処置のために患者の位置情報を決定することを含む。動作は、セットアップ中に決定された患者の位置情報とそれぞれの患者の位置シグネチャとの間の一致を判定することをさらに含む。動作は、セットアップ中に、一致したそれぞれの患者の位置シグネチャに対応する、手術システム内の支持アーム制御信号を起動することをさらに含む。
【００７８】
さらに、いくつかの実施形態では、プロセッサ５８は、プロセッサ５８上で実行可能な命令セットを含む記憶装置１００４等のメモリ装置に結合され、プロセッサ５８に手術システムのセットアップ中に外科的処置のために手術室のレイアウト情報を決定することを含む動作を実行させる。動作は、セットアップ中に決定された手術室のレイアウト情報とそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャとの間の一致を判定することをさらに含む。動作は、一致したそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成することをさらに含む。
【００７９】
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であろう。こうして、本開示の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定すべきであり、特許請求の範囲は広く且つ本明細書に開示された実施形態の範囲と一致するように解釈することが適切である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月18日(2019.7.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術用器具及び手術用器具アクチュエータを含む手術システムであって、当該手術システムは、
プロセッサと、
該プロセッサ上で実行可能な命令セットを保持するメモリ装置と、を有しており、
前記命令セットによって当該手術システムに、
当該手術システムのセットアップ中に外科的処置のための患者の位置情報を決定することと、
前記セットアップ中に前記決定した患者の位置情報とそれぞれの患者の位置シグネチャとの間の一致を判定することと、
前記セットアップ中に、当該手術システム内で、前記一致したそれぞれの患者の位置シグネチャに対応する支持アーム制御信号を起動することと、を含む動作を実行させる、
手術システム。
【請求項２】
前記動作には、
当該手術システムの前記セットアップ中に前記外科的処置のための患者の解剖学的特徴の位置情報を決定することと、
該決定した患者の解剖学的特徴の位置情報とそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの間の一致を判定することとがさらに含まれ、
前記起動することは、当該手術システム内で、前記一致したそれぞれの患者の位置シグネチャと前記一致したそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの組合せに対応する支持アーム制御信号を起動することを含む、請求項１に記載の手術システム。
【請求項３】
前記動作には、
外科的処置を行うための当該手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録することと、
前記記録した患者の位置情報、及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置に関連付けられるそれぞれの患者の位置シグネチャを決定することとがさらに含まれる、請求項１に記載の手術システム。
【請求項４】
外科的処置を行うための当該手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の解剖学的特徴情報を記録し、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録することと、
前記記録した患者の解剖学的特徴情報、前記記録した患者の位置情報、及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置と関連付けるための、それぞれの患者の解剖学的特徴シグネチャとそれぞれの患者の位置シグネチャとのそれぞれの組合せを決定することと、をさらに含む、請求項２に記載の手術システム。
【請求項５】
手術用器具及び手術用器具アクチュエータを含む手術システムであって、当該手術システムは、
プロセッサと、
該プロセッサ上で実行可能な命令セットを保持するメモリ装置と、を有しており、
前記命令セットによって当該手術システムに、
当該手術システムのセットアップ中に外科的処置のための手術室のレイアウト情報を決定することと、
前記セットアップ中に前記決定した手術室のレイアウト情報とそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャとの間の一致を判定することと、
該一致したそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成することと、を含む動作を実行させる、
手術システム。
【請求項６】
当該手術システムのセットアップ中に前記外科的処置のための要員の活動情報を決定することと、
該決定した要員の活動情報とそれぞれの要員の活動シグネチャとの間の一致を判定することと、をさらに含み、
画像を生成することは、前記一致したそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャと前記一致したそれぞれの要員の活動シグネチャとの組合せに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成することを含む、請求項５に記載の手術システム。
【請求項７】
外科的処置を行うための当該手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、且つシステムモジュール位置を記録することと、
前記記録した手術室のレイアウト情報、及び記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの手術室のレイアウトに関連付けられるそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャを決定することと、をさらに含む、請求項６に記載の手術システム。
【請求項８】
遠隔操作手術システムと共に使用するための方法であって、当該方法は、
前記手術システムのセットアップ中に外科的処置のための患者の位置情報を決定するステップと、
前記セットアップ中に前記決定した患者の位置情報とそれぞれの患者の位置シグネチャとの間の一致を判定するステップと、
前記セットアップ中に、前記手術システム内で、前記一致したそれぞれの患者の位置シグネチャに対応する支持アーム制御信号を起動するステップと、を含む、
方法。
【請求項９】
前記手術システムのセットアップ中に前記外科的処置のための患者の解剖学的特徴の位置情報を決定するステップと、
該決定した患者の解剖学的特徴の位置情報とそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの間の一致を判定するステップと、をさらに含み、
前記起動するステップは、前記手術システム内で、前記一致したそれぞれの患者の位置シグネチャと前記一致したそれぞれの解剖学的特徴の位置シグネチャとの組合せに対応する支持アーム制御信号を起動するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
外科的処置を行うための前記手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録するステップと、
前記記録した患者の位置情報及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置に関連付けられるそれぞれの患者の位置シグネチャを決定するステップと、をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
外科的処置を行うための前記手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に患者の解剖学的特徴情報を記録し、前記セットアップ中に患者の位置情報を記録し、且つ前記セットアップ中に支持アームの位置情報を記録するステップと、
前記記録した患者の解剖学的特徴情報、前記記録した患者の位置情報、及び前記記録した支持アームの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの支持アーム位置と関連付けるための、それぞれの患者の解剖学的特徴シグネチャとそれぞれの患者の位置シグネチャとのそれぞれの組合せを決定するステップと、をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
遠隔操作手術システムと共に使用するための方法であって、当該方法は、
前記手術システムのセットアップ中に外科的処置のための手術室のレイアウト情報を決定するステップと、
前記セットアップ中に前記決定された手術室のレイアウト情報とそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャとの間の一致を判定するステップと、
該一致した手術室のレイアウトシグネチャに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成するステップと、を含む、
方法。
【請求項１３】
前記手術システムのセットアップ中に前記外科的処置のための要員の活動情報を決定するステップと、
該決定した要員の活動情報とそれぞれの要員の活動シグネチャとの間の一致を判定するステップと、をさらに含み、
画像を生成するステップは、前記一致したそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャと前記一致したそれぞれの要員の活動シグネチャとの組合せに対応する手術システムモジュール位置を表す画像を生成するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
外科的処置を行うための前記手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、且つシステムモジュール位置を記録するステップと、
前記記録した手術室のレイアウト情報及び記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの手術室のレイアウトに関連付けられるそれぞれの手術室のレイアウトシグネチャを決定するステップと、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
外科的処置を行うための前記手術システムの１つ又は複数の例のセットアップの多様な発生のそれぞれについて、前記セットアップ中に手術室のレイアウト情報を記録し、前記セットアップ中に要員の活動情報を記録し、且つ前記セットアップ中にシステムモジュールの位置情報を記録するステップと、
前記記録した手術室のレイアウト情報、前記記録した要員の活動情報、及び記録したシステムモジュールの位置情報に少なくとも部分的に基づいて、それぞれのシステムモジュールと関連付けるための、それぞれの手術室のレイアウトシグネチャとそれぞれの要員の活動シグネチャとのそれぞれの組合せを決定するステップと、をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【国際調査報告】
2019534098.tif 000034
2019534098.tif 000035