(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット制御に関する仮想遠隔運動中心を提供するためのシステムであって、前記システムは、
撮像システムによって収集される画像内でマーカデバイスの位置及び向きを示すことを可能にする１つ又は複数の形状を含むマーカデバイスであって、ロボットシステムによるロボット誘導式である機器を受け入れる又は一部受け入れるマーカデバイスと、
メモリであって、
前記撮像システムの座標系を前記ロボットシステムのロボット座標系とレジストレーションし、前記ロボット座標系内で前記仮想遠隔運動中心の位置を定義するための前記マーカデバイスの使用を可能にするレジストレーションモジュールと、
前記機器をロボット誘導するために前記ロボットシステムの運動を制御する制御ソフトウェアと
を記憶するメモリと
を備え、
前記仮想遠隔運動中心が、前記ロボットシステムの前記運動を制約する、
システム。
【請求項２】
前記撮像システムが、術中Ｘ線撮像システムを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記１つ又は複数の形状の各々が、放射線不透過性材料を含み、前記マーカデバイス内に一体形成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記１つ又は複数の形状が、放射線不透過性であり、前記機器及び前記マーカデバイスの一方に関係する別個の部品として形成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記制御ソフトウェアが、前記仮想遠隔運動中心からの前記機器の前進を防止するが、前記機器の回転を許す、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
医療処置を実施するための手術スイートを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記マーカデバイスが、被験者への進入用ポートを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
１つ又は複数の機器の運動を容易にするロボット制御に関する仮想遠隔運動中心を提供するためのマーカデバイスであって、
前記１つ又は複数の機器を受け入れる又は一部受け入れる内部キャビティを形成する放射線透過性の壁と、
前記壁の上に又は中に形成された放射線不透過性材料とを備え、前記放射線不透過性材料が、１つ又は複数の形状に構成されて、Ｘ線画像内での前記マーカデバイスの３次元向き及び位置を示すことを可能にし、それにより、前記３次元向き及び位置が、前記１つ又は複数の機器に関するロボット制御に関する前記仮想遠隔運動中心を提供する、
マーカデバイス。
【請求項９】
前記マーカデバイスが、套管針内に一体形成される、請求項８に記載のマーカデバイス。
【請求項１０】
前記マーカデバイスが、医療ポート又は套管針の一方に関係する部分を含む、請求項８に記載のマーカデバイス。
【請求項１１】
ロボットシステムによるロボット誘導式の機器の運動を制約する仮想遠隔運動中心の位置を定義する方法であって、
ある位置に配置され、１つ又は複数の形状を含むマーカデバイスを撮像システムの座標系内に含む画像を得るために、演算処理装置が、前記マーカデバイスを前記撮像システムを使用して撮像するステップであって、前記マーカデバイスに含まれる前記１つ又は複数の形状が、前記画像内の前記マーカデバイスの位置及び向きを示すステップと、
前記演算処理装置が、前記撮像システムの前記座標系を前記ロボットシステムのロボット座標系とレジストレーションするステップと、
前記演算処理装置が、前記マーカデバイスを使用して前記ロボット座標系内で前記仮想遠隔運動中心の位置を定義するステップと、を含む、
方法。
【請求項１２】
前記撮像システムが、Ｘ線撮像システムを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記１つ又は複数の形状が、放射線不透過性であって前記マーカデバイスに一体形成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記マーカデバイスが、ポートに接する別個の部品を含み、前記方法が、前記レジストレーションを提供するために、前記演算処理装置が、前記ポートと前記マーカデバイスとのオフセットを計算するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ又は複数の形状の各々の前記放射線不透過性材料は、前記画像が捕捉される角度に関わらず、前記マーカデバイスの位置及び向きを識別する、請求項３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、医療機器及びそのロボット制御に関し、より詳細には、医療処置用のソフトウェアベースのロボットに関する遠隔運動中心を定義することに関する。
【背景技術】
【０００２】
対象の解剖学的構造の２Ｄ及び３Ｄ画像を獲得するために、回転可能なＸ線Ｃアームが様々な介入及び手術スイートで使用されている。最小侵襲性手術は、小さなポートを通して患者の体内に挿入される細長い機器を使用して行われる。ロボット誘導式の最小侵襲性手術では、ポートに並進力を及ぼさないことが重要である。なぜなら、並進力が患者に外傷を及ぼすことがあるからである。遠隔運動中心（ＲＣＭ：remote center of motion）は、患者体内でのエンドエフェクタ（医療デバイス）の運動を容易にする点であり、ＲＣＭ点では運動がゼロである。ＲＣＭ点は、医療ロボットのための挿入点と一致する必要がある。しかし、従来の方法は、点を手動で入力して、ロボットの基準フレーム内での望みの遠隔運動中心の位置をシステムに示すことを必要とする。
【０００３】
メカニズム設計での暗黙的な遠隔運動中心を有さないシステムを用いてロボット誘導式の手術を行う外科医は、ロボットアームに仮想遠隔運動中心を設定するために、位置を手動で入力する必要がある。しかし、これは、誤差を生じやすいことがあり、手術中の難題となり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本原理によると、ロボット制御に関する遠隔運動中心を提供するためのシステムは、撮像システムによって収集される画像内でマーカデバイスの位置及び向きを示すために１つ又は複数の形状を含むマーカデバイスを有する。マーカデバイスは、ロボット誘導式である機器を受け入れる又は一部受け入れる。レジストレーションモジュールは、ロボット座標系内で仮想遠隔運動中心が存在する位置を定義するために、前記マーカデバイスを使用して前記画像の座標系を前記ロボット誘導式の機器の座標系とレジストレーションする。制御ソフトウェアは、ロボット誘導式の機器の運動を制御し、仮想遠隔運動中心が、ロボットの運動を制約する。
【０００５】
ロボット制御に関する遠隔運動中心を提供するためのマーカは、１つ又は複数の機器を受け入れる又は一部受け入れる内部キャビティを形成する放射線透過性の壁と、壁の上に又は中に形成された放射線不透過性材料とを備え、当該材料が、１つ又は複数の形状に構成されて、Ｘ線画像内での前記マーカの３次元向き及び位置を示し、それにより、３次元向き及び位置が、１つ又は複数の機器に関するロボット制御に関する仮想遠隔運動中心を提供する。
【０００６】
ロボット制御に関する遠隔運動中心を提供するための方法は、被験者に対してある位置にマーカを配置するステップであって、マーカが、画像内でのマーカの位置及び向きを示すために１つ又は複数の形状を含むステップと、マーカを撮像するステップと、ロボット座標系内で仮想遠隔運動中心が存在する位置を定義するために、マーカを使用して画像の座標系とロボット誘導式の機器の座標系をレジストレーションするステップと、ロボット制御式の機器の運動を制御するステップであって、仮想遠隔運動中心が、ロボットの運動を制約するステップとを有する。
【０００７】
本開示のこれら及び他の目的、特徴並びに利点は、添付図面に関連して読まれる例示的な実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなるだろう。
【０００８】
本開示は、以下の図面を参照して好ましい実施形態の以下の説明を詳細に提示する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による仮想遠隔運動中心を提供するためのシステムを示すブロック／流れ図である。
【図２】一実施形態による医療機器に関する遠隔運動中心点を示すブロック／流れ図を示す解剖学的断面図である。
【図３】一実施形態によるマーカデバイスで使用するための放射線不透過性材料に関する例示的な構成を示す図である。
【図４】一実施形態による套管針マーカデバイスの斜視図である。
【図５】一実施形態による套管針ポートに配設された別個のマーカデバイスの斜視図である。
【図６】例示的実施形態によるロボット制御に関する仮想遠隔運動中心を定義するための方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態は、ロボット制御に関する仮想遠隔運動中心（ＲＣＭ）を決定及び／又は生成するためのシステム及び方法を提供する。メカニズム設計に固有の遠隔運動中心を有さないロボットデバイスに関して、ロボット制御ソフトウェアが、その空間点に並進力を及ぼすのを回避するのに必要なロボットの運動を計算することができるよう、ロボットエンドエフェクタ沿いの仮想空間点を定義するソフトウェア機能が要求される。１つの特徴は、套管針、ポート、又は他の機器に組み込まれた又は取り付けられた放射線透過性マーカを含み、ロボットによって保持された手術機器（例えば腹腔鏡機器）の遠隔運動中心をＸ線画像ベースで検出できるようにする。別の特徴は、ロボット座標フレーム内での遠隔運動中心の位置を計算するための方法を含む。本発明の原理によれば、高速で、操作者に依存せずに、ただ１つのＸ線画像から遠隔運動中心を検出することが可能にされる。ＲＣＭの正確な決定は、ロボットによる機器の操縦中の患者の安全性に関する１つの重要な側面である。
【００１１】
本発明の原理は、例示として、Ｘ線Ｃアーム及び／又は内視鏡ガイダンスの下でロボット誘導式の最小侵襲性手術が行われる臨床用途に焦点を当てる。しかし、これらの例示的な用途は非限定的であり、医療機器の他の撮像技法も有利であり得、本発明の原理に従って採用され得る。例えば、本発明の実施形態は、心臓スイート、腫瘍学スイート、神経外科スイート等を含む、手術室又は他の場所で実施される任意の最小侵襲性処置で採用され得る。
【００１２】
本発明を医療機器に関して述べるが、本発明の教示ははるかに広範であり、任意のロボット制御式の機器に適用可能であることを理解されたい。幾つかの実施形態では、本発明の原理は、複雑な生物学的又は機械的システムを追跡又は分析する際に採用される。特に、本発明の原理は、生物学的システムの処置、即ち、肺、胃腸管、排泄器官、血管等、身体の全ての領域における処置の内部追跡に適用可能である。図面に示される要素は、ハードウェアとソフトウェアの様々な組合せで実装され得て、単一の要素又は複数の要素において複合され得る機能を提供し得る。
【００１３】
図面に示される様々な要素の機能は、専用ハードウェアの使用によって、及び適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行することが可能なハードウェアの使用によって提供され得る。処理装置によって提供されるとき、機能は、単一の専用処理装置によって、単一の共有処理装置によって、又は幾つかが共有され得る複数の別々の処理装置によって提供され得る。更に、用語「処理装置」又は「制御装置」の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することが可能なハードウェアに排他的に言及するものと解釈されるべきではなく、限定はしないが、デジタル信号処理装置（「ＤＳＰ」）ハードウェア、ソフトウェアを記憶するための読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、不揮発性記憶装置等を暗黙的に含むことができる。
【００１４】
更に、本発明の原理、態様、及び実施形態、並びにそれらの特定の例を述べる本明細書における全ての言明は、それらの構造的均等物と機能的均等物をどちらも包含することを意図されている。更に、そのような均等物は、現在知られている均等物と将来開発される均等物（即ち、構造に関係なく、同じ機能を実施する開発される任意の要素）との両方を含むことが意図される。従って、例えば、本明細書で提示されるブロック図が、本発明の原理を具現化する例示的なシステム構成要素及び／又は回路の概念図を表すことが、当業者によって理解されよう。同様に、任意のフローチャートや流れ図等が様々なプロセスを表し、それらのプロセスは、コンピュータ可読記憶媒体で実質的に表現され得て、従ってコンピュータ又は処理装置によって実行され得て、そのようなコンピュータ又は処理装置が明示的に示されているか否かには関わらないことを理解されたい。
【００１５】
更に、本発明の実施形態は、コンピュータ又は任意の命令実行システムによって使用するための又はそれらに関連するプログラムコードを提供するコンピュータ使用可能及び／又はコンピュータ可読記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品の形態を取ることができる。この説明の目的で、コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスによって使用するための又はそれらに関連するプログラムを収納、記憶、通信、伝播、又は輸送することができる任意の装置でよい。そのような媒体は、電子、磁気、光、電磁気、赤外線、若しくは半導体システム（若しくは装置若しくはデバイス）、又は伝播媒体でよい。コンピュータ可読媒体の例は、半導体又はソリッドステートメモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、リジッド磁気ディスク、及び光ディスクを含む。光ディスクの現在の例は、ＣＤ−ＲＯＭ（コンパクトディスク−読み出し専用メモリ）、ＣＤ−Ｒ／Ｗ（コンパクトディスク−読み出し／書き込み）、Blue-Ray（登録商標）、及びＤＶＤを含む。
【００１６】
次に図面を参照する。図面中、同様の参照番号は、同じ又は同様の要素を表す。まず図１を参照すると、遠隔運動中心（ＲＣＭ）を提供及び／又は決定するためのシステム１００が示されている。システム１００は、ワークステーション又はコンソール１１２を含むことができ、ワークステーション１１２によって処置が監督及び／又は管理される。ワークステーション１１２は、好ましくは、１つ又は複数の処理装置１１４と、プログラム及びアプリケーションを記憶するためのメモリ１１６とを含む。メモリ１１６は、マーカデバイス１０４の位置を解読するために撮像システム１１０からの画像を解釈するように構成された画像処理モジュール１１５を記憶することができる。画像処理モジュール１１５は、画像フィードバック（及び任意の他のフィードバック、例えば電磁（ＥＭ）追跡）を使用してマーカデバイス１０４の位置及び向きを決定するように構成される。デバイス１０４は、被験者（例えば患者）１６０上に位置決めされることがあり、又は他のデバイスのポートを含むことがあり、そのポートにおいて医療デバイス若しくは機器１０２が被験者１６０に進入する。デバイス１０４は、套管針若しくは他のポートを含むことがあり、又は套管針若しくはポートの中に若しくは上に嵌まる別個の部品を含むこともある。マーカデバイス１０４は、インターフェースに位置決め又は配置され、機器１０２を受け入れる又は部分的に受け入れる。マーカデバイス１０４は、ポートとして作用するように構成された内腔を有する環体又は他の物体を含むことがある。一実施形態では、マーカデバイス１０４は、特定の位置、例えば患者の体内へのポート進入位置等に固定される。医療デバイス１０２は、ロボット制御式であり、カテーテル、ガイドワイヤ、プローブ、内視鏡、別のロボット、電極、フィルタデバイス、バルーンデバイス、又は他の医療構成要素等を含むことがある。しかし、本発明の原理は、剛性機器が採用されるときに特に有用である。
【００１７】
ロボットシステム１３０は、座標系１３２を含む。ロボットシステム１３０は、処理装置１１４及びメモリ１１６を使用して制御されるが、別個の制御システムが採用されてもよい。ロボットシステム１３０は、医療機器１０２を把持及び保持するように構成されたロボットアーム１３４を含む。ロボットシステム１３０、及び特にロボットアーム１３４は、メモリ１１６に記憶されている制御ソフトウェア１３６を使用して制御される。制御ソフトウェア１３６は、処置を実行するために許可される及び必要とされる規則、制約、及び運動を（例えば、プログラム、計画、又はインターフェース１２０から）供給される。
【００１８】
撮像システム１１０は、術中Ｘ線システムを含む。一実施形態では、撮像システム１１０は、２Ｄ又は３Ｄの術中画像を生成することができる走査システム又はメカニズム１１１、例えばデュアル若しくはシングルＣアーム又は任意の同様のデバイスを含む。特に有用な実施形態では、メカニズム１１１は、撮像用のＣアーム又は他の位置決めシステムを含むことができる。撮像モダリティとしてＸ線が述べられているが、磁気共鳴、コンピュータ断層撮影、超音波等、他のモダリティも採用され得る。
【００１９】
メモリ１１６はレジストレーションモジュール１１７を含み、レジストレーションモジュール１１７は、撮像システム１１０及び／又は画像処理モジュール１１５から、デバイス１０２及びデバイス１０４を含む画像１３５を受信する。レジストレーションモジュール１１７は、画像１３５をロボット座標系１３２の位置とレジストレーションする。例えば、デバイス１０２は、ロボットシステム１３０によって保持され、その位置は、ロボットアーム１３４からのフィードバックを使用してロボット座標系１３２内で既知である。更に、マーカデバイス１０４を有するデバイス１０２の画像が捕捉され、ロボット座標系１３２内での医療デバイス１０２及びマーカデバイス１０４の位置／向きを提供するためにロボットアーム１３４からの位置情報とレジストレーションされ得る。レジストレーションは、走査ロボット座標系１３２と、走査メカニズム１１１の座標系１３８（例えばＸ線Ｃアーム座標系）、撮像システム１１０の座標系、又は他の既知の基準座標系との間で行われる。レジストレーション技法は、当技術分野で知られている。
【００２０】
ワークステーション１１２は、画像を閲覧するためのディスプレイ１１８を含む。また、ディスプレイ１１８は、ユーザがワークステーション１１２並びにその構成要素及び機能、又はシステム１００内の任意の他の要素と対話することを可能にし得る。これは、インターフェース１２０によって更に容易にされ、インターフェース１２０は、キーボード、マウス、ジョイスティック、ハプティックデバイス、又はワークステーション１１２からのユーザフィードバック及びワークステーション１１２との対話を可能にするための任意の他の周辺機器又は制御機能を含むことができる。
【００２１】
一実施形態では、マーカデバイス１０４は、放射線不透過性材料１０５を含み、これは、好ましくは、撮像システム１１０の位置が異なっていてもマーカデバイス１０４の位置及び向きを示すように構成される。即ち、放射線不透過性材料１０５は、画像が捕捉される角度に関係なく、マーカデバイス１０４、従って医療機器１０２の位置及び向きを一意に識別するように構成される。放射線不透過性材料１０５は、記号、形状、線、点等を含むことがある。マーカデバイス１０４は、放射線不透過性材料１０５が形成された又は組み込まれた放射線透過性材料を含むことがある。
【００２２】
図２Ａ及び図２Ｂは、Ｃアーム又は撮像システム座標系に対するマーカデバイス１０４の全体の姿勢をただ１つの投影画像が定義することができるように、形状２０４、点２０６、接続線２０８等を様々な構成で含む幾何学的特徴を有する例示的な設計２０２の２つの図を示す。設計２０２よりも単純な設計も採用され得るが、その位置をレンダリングするために１つ又は複数の２Ｄ  Ｘ線獲得を必要とする、又は３Ｄ獲得を必要とすることがあることを理解されたい。図２Ａは、放射線不透過性の形状２０４が中に又は上に含まれた、円筒形状の放射線透過性の壁２１２を有する設計２０２のＸ線投影を示す。図２Ｂは、設計２０２の３Ｄレンダリングを示す。
【００２３】
再び図１を参照すると、放射線不透過性マーカ１０４の姿勢が、ロボット座標系１３２内で決定及び記述され得る。本発明の原理によれば、マーカデバイス１０４は、遠隔運動中心（ＲＣＭ）を示す又は定義する位置に配置される。次いで、画像座標系１３８とロボット座標系１３２の間でのマーカ位置のレジストレーションによって、マーカ位置がロボット制御ソフトウェア１３６に提供される。機器１０２がロボット１３０によってマーカデバイス１０４内に又はそこを通して挿入されるとき、制御ソフトウェア１３６は、仮想ＲＣＭ１４０を定義し、それにより、ロボットシステム１３０は、仮想ＲＣＭ１４０の位置によって制約され、従って機器１０２の運動を制約する。例えば、ロボットアーム１３４は並進され得ず、ポート（１０４）等の中へ機器を更に前進させないが、回転は、依然として可能であり得、一部制約されることも、妨げられないこともある。マーカデバイス１０４は、枢支ポート位置に位置されることも、ポートの一部であることも、又はＲＣＭが生じる若しくは生じる可能性が高い別の位置に含まれることもある。マーカデバイス１０４は、ただ１つのＸ線画像でポート位置の姿勢をレンダリングすることができる放射線不透過性の幾何形状１０５を埋め込まれ得る。
【００２４】
図３を参照すると、最小侵襲性手術中の患者又はモデル３０２の断面図が示されている。最小侵襲性手術は、小さなポート３０６を通して患者の身体３０２内に挿入される細長い機器３０４を使用して行われる。これらの処置中の主な視覚化方法は、内視鏡又は腹腔鏡３０８であり、これは、機器１０２（図１）として又は機器１０２に加えて提供され得る。ロボット誘導式の最小侵襲性手術では、機器の１つ又は複数が、ロボットシステム１３０（図１）によって保持されて制御される。患者の身体３０２に配置された小さなポート３０６が唯一の切開点であり、機器及び内視鏡は、そこを通過して、患者３０２の体内にアクセスすることができる。従って、機器３０４、３０８は、これらの支点３１０の周りで回転することができるが、ポート３０６に対して並進力を加えることはできない。なぜなら、並進力は、患者３０２に外傷又は危害をもたらすことがあるからである。
【００２５】
この例では、機器３０４が２つ以上のポート３０６内に挿入され、ロボット誘導式の内視鏡３０８が別のポート３０６を通して挿入される。他の例では、ロボットは、１つ又は複数の手術器具及び／又は内視鏡を保持することができる。ロボットシステムが、ソフトウェアに実装された遠隔運動中心を有する場合、支点３１０に力を及ぼして組織損傷を引き起こすことなく制御ソフトウェア１３６がロボット１３０を移動させるために、仮想遠隔運動中心の位置がロボット座標フレーム１３２内のどこにあるかをロボット制御ソフトウェア１３６（図１）に示すことが必要であり得る。
【００２６】
仮想ＲＣＭを支点（３１０）又は他の位置として（例えばソフトウェアで）定義することによって、ソフトウェアは、ポートで回転のみ（又は他の運動制約、例えば１次元又は２次元のみでの回転）が行われ得て、その位置での全ての並進力がなくされるようにする。これは、撮像システムとロボットシステムの間のレジストレーションを使用して定義される特定の場所にあるマーカデバイスの位置（ポート３０６）に仮想ＲＣＭを定義することによって実現され得る。
【００２７】
図４を参照すると、本発明の原理による套管針マーカデバイス４０２に関する例示的実施形態が示されている。套管針マーカデバイス４０２は、デバイス４０２の中に又は上に取り付けられた又は形成された放射線不透過性の形状４０４を含み、ロボットによって保持される手術器具４１０の遠隔運動中心のＸ線画像ベースの検出を可能にする。機器４１０は、デバイス４０２の少なくとも一部を通過する。ロボット座標フレーム内での遠隔運動中心の位置は、套管針４０２の配置によって割り当てられる又は提供される。デバイス４０２は、患者４０８への進入点に配置され得る。これは、高速で、操作者に依存せずに、ただ１つのＸ線画像から遠隔運動中心を検出することを可能にする。ＲＣＭの決定は、ロボットによる機器の操縦中の患者の安全に関する１つの重要な側面である。
【００２８】
放射線不透過性の形状４０４は、Ｘ線画像内で検出すべきデバイス４０２内に組み込まれ得る。形状４０４は、一連の幾何形状、理想的には線、点、及び楕円を含むことがあり、これらは、所定の構成でマーカ内に埋め込まれる。これらの形状４０４は、造影剤から形成され、この造影剤は、その周囲材料と大きく異なる放射線不透過性を有する。これらの形状４０４は、好ましくは、その全体の姿勢及び向きを定義するのにただ１つの投影画像で十分であるような構成を含む。これらのマーカ形状４０４の幾何学的特性は、ただ１つのＸ線画像を使用して基準点の正確な姿勢（例えば３つの向き及び３つの並進）を記述することを可能にする。代替として、マーカ形状４０４は、単純な形状（球等）を有することができるが、複数のＸ線画像を必要とし、従って有用ではあるが、好ましい実施形態ではない。放射線不透過性マーカ４０４は、予め製造された部品として套管針内に埋め込まれる。
【００２９】
図５を参照すると、この実施形態では、マーカデバイス５０２は、套管針５０４に組み込まれず、手術器具／内視鏡５０８又は套管針若しくはポート５０４に取り付けられる。先と同様に、マーカデバイス５０２は、様々な放射線不透過性の形状及び材料５０６を有することがある。一実施形態では、穴を有するマーカデバイス５０２が提供され、それにより、機器／内視鏡５０８のシャフトの上方に、又は套管針５０４の上に若しくは中に位置され得る。マーカ５０２は、患者の皮膚５１２上のポート／套管針５０４に位置され得る。一実施形態では、マーカデバイス５０２は、ポート／套管針５０４に添着された接着剤ストリップ又はパッチを含むことがある。
【００３０】
図６を参照すると、ロボットの座標系内でのマーカ及びＲＣＭの位置を確立するための方法が例示的に示されている。ブロック６０２において、撮像システム（例えばＸ線システム）でのマーカの検出が行われる。獲得されたＸ線画像から、Ｘ線座標系内でのマーカの位置の検出が行われる。一実施形態では、マーカは放射線透過性であり、放射線不透過性のマーキングを有するので、単純な閾値設定方法が、画像内のマーカの形状をセグメント化することができる。マーカ（例えばマーキングを有する套管針）が独特な形状を有するように設計される場合、正確な位置及び向きを決定するのに１つのＸ線画像で十分である。マーカが単純な形状（球等）を有する場合には、複数の画像が必要とされ、三角測量等、位置を定義するための既知の３Ｄ姿勢計算アルゴリズムによって合成される。
【００３１】
ブロック６０４で、ロボットと画像システムとのレジストレーションが行われる。ロボット座標フレームとＸ線Ｃアーム座標フレームとのレジストレーションは、既知の方法（例えば位置合わせマーカ、２点間のレジストレーション、Ｃアームでの既知の位置へのロボットの取付け等）を使用して行われる。
【００３２】
ブロック６０６で、ロボット座標フレーム内にＲＣＭ位置が提供又は定義される。ロボット座標フレームは、ＲＣＭ位置とＸ線マーカ位置との関係を確立することによって知られている。ＲＣＭマーカが套管針ポートに組み込まれている場合、関係は、設計によって既知であり得る。ＲＣＭマーカが套管針ポートに組み込まれていない場合、マーカと套管針の間の距離は、手動測定又は事前較正によって計算される必要がある。ロボットの運動制御は、遠隔運動中心からの機器の前進の防止を含むことがあるが、機器の回転（又は制限された回転）を許す。他の運動制約及び制御も実装され得る。
【００３３】
本発明の実施形態は、Ｘ線撮像が利用可能であるロボット誘導式の内視鏡最小侵襲性手術の様々な用途で使用され得る。手術のタイプは、限定はしないが、心臓手術、最小侵襲性冠動脈バイパス移植術、心房中隔欠損閉鎖術、弁修復／置換術、腹腔鏡手術、子宮摘出術、前立腺切除術、胆嚢手術、自然孔手術（ＮＯＴＥＳ：natural orifice transluminal surgery）、肺／気管支手術、神経外科介入、胸腔鏡補助下手術等を含むことができる。
【００３４】
添付の特許請求の範囲を解釈する際、以下のことを理解されたい。
ａ）  語「備える」は、所与の請求項に列挙されたもの以外の要素又は操作の存在を除外しない。
ｂ）  ある要素に先立つ語「１つの」は、複数のそのような要素の存在を除外しない。
ｃ）  特許請求の範囲における任意の参照符号は、その範囲を限定しない。
ｄ）  複数の「手段」は、同じ要素、又はハードウェア若しくはソフトウェア実装構造若しくは機能によって表現され得る。
ｅ）  別段に示さない限り、操作の特定の順序は必須ではないものと意図される。
【００３５】
カスタム套管針（例示的であり、限定的であるとは意図されない）を使用するロボット遠隔運動中心点の位置特定に関する好ましい実施形態を述べてきたが、上記の教示に照らして当業者によって修正及び変更が施され得ることに留意されたい。従って、開示される開示の特定の実施形態に変更が施され得て、それらが、添付の特許請求の範囲によって述べられる本明細書で開示される実施形態の範囲内にあることを理解されたい。以上、特許法によって要求される詳細及び細目を述べてきたが、本願で特許請求され、特許証によって保護されることを望まれるものは、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【図１】
0006290372.tif 000002
【図２Ａ】
0006290372.tif 000003
【図２Ｂ】
0006290372.tif 000004
【図３】
0006290372.tif 000005
【図４】
0006290372.tif 000006
【図５】
0006290372.tif 000007
【図６】
0006290372.tif 000008