(57)【要約】  本明細書に開示されるシステム及び方法は概して、患者を支持するためのプラットフォームが、外科用ロボット及び関連コントローラに物理的及び動作可能に連結される、ロボット支援外科用システムに関する。結果として、患者の位置は、ロボットを使用して遠隔操作され得、コントローラは、手術室に対する及びロボットの種々のコンポーネントに対する患者の位置及び方向を認識することができる。したがって、かかるシステムは、患者と外科用ロボットの１つ又は２つ以上のエンドエフェクタとの間の固定座標系を維持し、患者の動きによるシステムの再校正の必要性を排除することができる。
2015502768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットシステムであって、
少なくとも１つの遠隔操作アームであって、それに連結されるエンドエフェクタを有する、少なくとも１つの遠隔操作アームと、
患者を支持するための遠隔操作患者支持台と、
固定座標系が前記エンドエフェクタと前記患者支持台との間で維持されるように、前記患者支持台の位置及び方向の変化に応答して、前記エンドエフェクタの位置及び方向を調整するように構成される、コントローラと、
を備える、ロボットシステム。
【請求項２】
前記コントローラが、前記患者支持台の前記位置及び方向を調整するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの遠隔操作アームが、複数の遠隔操作アームを備え、前記複数の遠隔操作アームのそれぞれが、それに連結され、かつ前記コントローラによって調整可能である位置及び方向を有するエンドエフェクタを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記エンドエフェクタ及び前記患者支持台のうちの少なくとも１つの所望の運動を示すユーザ入力を受信するように構成され、かつ前記受信されたユーザ入力を前記コントローラへ通信するように構成される、少なくとも１つの入力デバイスを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの入力デバイスが、前記少なくとも１つの遠隔操作アーム及び前記患者支持台から離れて配置される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記患者支持台が、互いに対して移動するように構成される、複数のセクションを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの遠隔操作アーム及び前記患者支持台が、支持フレームに連結される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記患者支持台が、前記支持フレームに対して少なくとも６自由度で移動可能である、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記支持フレームが、天井に取り付けられるように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記支持フレームに対する前記患者支持台の位置及び方向を測定するように構成されるセンサシステムを更に備える、請求項７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット搭載手術台及びそれを使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
低侵襲手術（ＭＩＳ）はしばしば、術後回復時間の減少及びそれと関連する最小限の瘢痕により、従来の観血的外科手術よりも好ましい。腹腔鏡手術は、１つ又は２つ以上の小切開が患者の腹部に形成され、１つ又は２つ以上のトロカールが切開を通して挿入され、腹腔へのアクセスを提供する経路を形成する、ＭＩＳ手技の一種である。内視鏡手術は、細長い可撓性シャフトが自然開口部を通して体内に導入される、別の種類のＭＩＳ手技である。
【０００３】
ＭＩＳ手技を支援するために、種々のロボットシステムが開発されてきた。図１は、従来技術のロボット支援ＭＩＳシステム１０を示す。示されるように、システム１０は概して、制御ステーション１２及び外科用ロボット１４を含む。制御ステーション１２は、コントローラ及び１つ又は２つ以上のマスターコンポーネント１６を含み、１つ又は２つ以上の通信若しくは信号線１８を介して、又は無線インターフェースを介して、外科用ロボット１４に電子的に連結される。制御ステーション１２は、外科用ロボット１４から離れて配置され得る。外科用ロボット１４は、複数の外科用アーム２０を含み、それぞれは、それに動作可能に連結されるスレーブコンポーネント又はエンドエフェクタ２２を有する。ロボット１４は、手術室の床２６に取り付けられる固定支持フレーム２４上に搭載される。
【０００４】
使用中、外科用ロボット１４は、患者が配置される手術台（図示せず）に近接して配置される。台は、台の高さ及び傾斜を調整するための、それに取り付けられるボタン又は他の制御を含むことができる。制御ステーション１２に座るオペレータは、マスターコンポーネント１６を操作することによって、又はグラフィカル・ユーザ・インタフェースと相互作用することによって、コントローラに入力を提供する。コントローラは、これらの入力を解釈し、それに応答して外科用ロボット１４の動作を制御する。したがって、ユーザによるマスターコンポーネント１６の操作は、患者に外科手術を実施するスレーブコンポーネント２２の対応する操作に変換される。
【０００５】
典型的な手技において、手術台の位置及び／又は方向は頻繁に変化し得る。これらの変化は、不注意（例えば、台が手術室スタッフの一員若しくはロボット１４によってぶつかられるとき）又は意図的（例えば、患者の部分へのアクセスを改善するために、患者を再配置することが必要若しくは所望であるとき）であり得る。
【０００６】
手術台及び外科用ロボット１４は、独立して動作可能なコンポーネントであり、２つの間に固定座標系はなく、２つの間にいかなる通信又はフィードバックループもない。結果として、システム１０は、手術台の位置又は方向の変化を認識せず、手技の開始において、及び台が移動させられる度に、実際の台の位置付けに手動で校正されなければならない。この校正は、手術室スタッフによって実施されなければならず、時間のかかる煩雑なプロセスであり、通常、エンドエフェクタ２２の全てが患者から取り外され、再挿入されることを必要とし、それは、患者感染又は他の外科合併症のリスクを増加させ得る。
【０００７】
更に、システム１０を使用して、台の位置及び方向（並びにしたがって患者の位置及び方向）を制御する方法がない。むしろ、患者の位置付けの任意の変化は、手術室スタッフによって手動で実施されなければならない。これは特に、患者内の手術部位へのより良好なアクセスを得るために、手術の最中に患者をずらす、ないしは別の方法で移動させることが好ましいとき、有意な不利点である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
結果的に、改善されたロボット支援外科用システムの必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書に開示されるシステム及び方法は概して、患者を支持するためのプラットフォームが、外科用ロボット及び関連コントローラに物理的及び動作可能に連結される、ロボット支援外科用システムに関する。結果として、患者の位置は、ロボットを使用して遠隔操作され得、コントローラは、手術室に対する及びロボットの種々のコンポーネントに対する患者の位置及び方向を認識することができる。したがって、かかるシステムは、患者と外科用ロボットの１つ又は２つ以上のエンドエフェクタとの間の固定座標系を維持し、患者の運きによるシステムの再校正の必要性を排除することができる。
【００１０】
一態様では、それに連結されるエンドエフェクタを有する少なくとも１つの遠隔操作アームと、患者を支持するための遠隔操作患者支持台と、固定座標系がエンドエフェクタと患者支持台との間で維持されるように、患者支持台の位置及び方向の変化に応答して、エンドエフェクタの位置及び方向を調整するように構成されるコントローラとを含む、ロボットシステムが提供される。
【００１１】
コントローラは、患者支持台の位置及び方向を調整するように構成され得る。少なくとも１つの遠隔操作アームは、複数の遠隔操作アームを含むことができ、複数の遠隔操作アームのそれぞれは、それに連結され、かつコントローラによって調整可能である位置及び方向を有するエンドエフェクタを有する。装置はまた、エンドエフェクタ及び患者支持台のうちの少なくとも１つの所望の運動を示すユーザ入力を受信するように構成され、かつ受信されたユーザ入力をコントローラへ通信するように構成される、少なくとも１つの入力デバイスも含むことができる。少なくとも１つの入力デバイスは、少なくとも１つの遠隔操作アーム及び患者支持台から離れて配置され得る。患者支持台は、互いに対して移動するように構成される複数のセクションを含むことができる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの遠隔操作アーム及び患者支持台は、支持フレームに連結され得る。患者支持台は、支持フレームに対して少なくとも６自由度で移動可能であり得る。支持フレームは、天井に取り付けられるように構成され得る。
【００１３】
装置はまた、支持フレームに対する患者支持台の位置及び方向を測定するように構成される、センサシステムも含むことができる。センサシステムは、患者支持台及び支持フレームのうちの少なくとも１つの上に配置される、複数のセンサを含むことができる。装置はまた、手術部位の画像、支持フレーム及び患者支持台の画像、並びに支持フレーム及び患者支持台のレンダリングのうちの少なくとも１つを表示するように構成される、出力デバイスも含むことができる。
【００１４】
別の態様では、スレーブアセンブリと患者を受容するプラットフォームとを有する外科用ロボットを含む、外科用システムが提供される。システムはまた、外科用ロボットから離れて配置される、第１の入力デバイスを含み、第１の入力デバイスは、ユーザから受信された入力に応答して、コントローラにプラットフォームの運動情報を提供するように構成される。プラットフォームの位置及び方向は、コントローラによって生成される１つ又は２つ以上のプラットフォーム制御信号に応答して、ロボット制御で調整可能であり得、１つ又は２つ以上のプラットフォーム制御信号は、プラットフォームの運動情報に基づき生成される。
【００１５】
システムはまた、外科用ロボットから離れて配置される、第２の入力デバイスを含むことができ、第２の入力デバイスは、ユーザから受信された入力に応答して、コントローラにスレーブアセンブリの運動情報を提供するように構成される。スレーブアセンブリの位置及び方向は、コントローラによって生成される１つ又は２つ以上のスレーブアセンブリ制御信号に応答して、ロボット制御で調整可能であり得、１つ又は２つ以上のスレーブアセンブリ制御信号は、スレーブアセンブリの運動情報に基づき生成される。
【００１６】
一実施形態では、コントローラは、プラットフォーム制御信号が生成されるとき、スレーブアセンブリ制御信号を自動的に生成するように構成され得、スレーブアセンブリ制御信号は、プラットフォーム制御信号によって引き起こされるプラットフォームの運動に対応する、スレーブアセンブリの運動を引き起こすのに有効である。
【００１７】
別の態様では、外科用アームと患者を受容するプラットフォームとを有するロボットを使用して、ロボット支援手術を実施する方法が提供される。方法は、プラットフォームの所望の運動を示すユーザ入力を受信することと、ロボットにプラットフォームの位置又は方向の変化をもたらすように命令する、ユーザ入力に基づく制御信号を生成することと、プラットフォームが移動させられるとき、固定座標系がプラットフォームと外科用アームとの間で維持されるように、ロボットに外科用アームの位置又は方向の対応する変化をもたらすように命令する、ユーザ入力に基づく制御信号を生成することとを含む。
【００１８】
ユーザ入力は、ロボットから離れて配置される入力デバイスによって受信され得る。方法はまた、１つ又は２つ以上のセンサの出力に基づき、外科用アームに対するプラットフォームの位置及び方向を計算することも含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
ここに開示されたシステム及び方法は、以下の「発明を実施するための形態」を添付の図面と併せて解釈することにより、より完全に理解されるであろう。
【図１】従来技術のロボット支援外科用システムの斜視図である。
【図２】剛体の６自由度の図である。
【図３】一体化された外科用プラットフォームを含むロボット支援外科用システムの一実施形態の斜視図である。
【図４】図３のシステムの概略図である。
【図５】一体化された外科用プラットフォームを含むロボット支援外科用システムの別の実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書で開示される装置並びに方法の構造、機能、製造、及び使用の原理の全体的な理解が与えられるよう、特定の例示的実施形態について以下に説明する。これらの実施形態の１以上の例を添付図面に示す。当業者であれば、本明細書に詳細に述べられ、添付の図面に示される装置及び方法は非限定的な例示的実施形態であり、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ定義されることは認識されるところであろう。１つの例示的な実施形態との関連において例示又は説明された特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。かかる修正及び変更は本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【００２１】
空間中の対象の位置及び方向を説明する方法は多くある。例えば、対象の位置及び方向は、対象の自由度の観点から特徴付けられ得る。対象の自由度は、対象の位置及び方向を完全に識別する独立変数のセットである。図２に示されるように、特定のカーテシアン基準座標系に対する剛体の６自由度は、３つの並進（位置）変数（例えば、サージ、ヒーブ、及びスウェイ）によって、並びに３つの回転（方向）変数（例えば、ロール、ピッチ、及びヨー）によって表され得る。
【００２２】
説明の便宜上、サージは時に本明細書では「内」方向又は「外」方向の並進運動として記載され、ヒーブは時に「上」方向又は「下」方向の並進運動として記載され、スウェイは時に「左」方向又は「右」方向の並進運動として記載される。同様に、ロールは時に本明細書では内外軸周囲の回転として記載され、ピッチは時に上方向又は下方向の枢動として記載され、ヨーは、左方向又は右方向の枢動として記載される。外科用システムへの内、外、上、下、左、及び右方向の例示的なマッピングが、図３に示される。このマッピングは概して、例えば、システムのコンポーネントの相対的な位置付けを説明するために（例えば、「上方」、「下方」、「左」、「右」）、又は特定の自由度内の運動の方向を説明するために（例えば、「左方向」、「右方向」、「上」、「下」）、下記の説明全体を通して使用される。この用語及び例示されたマッピングは、本発明を制限することを目的とせず、当業者は、これらの方向の用語が、種々の方法のいずれかにおいて、システム又はその任意のコンポーネントにマッピングされ得ることを理解するであろう。
【００２３】
図３及び４は、ロボット支援外科用システム１００の１つの例示的な実施形態を示す。システムは概して、ユーザーインターフェース１０２と、外科用ロボット１０４（本明細書ではロボットシステムとも称される）とを含む。システム１００はまた、ユーザーインターフェース１０２のコンポーネントであり得るコントローラ１０６、外科用ロボット１０４のコンポーネント、並びに／又はユーザーインターフェース１０２、ロボット１０４、及び／若しくは種々の他のシステムのいずれかにわたって分散した複数のコンポーネントも含む。
【００２４】
外科用ロボット１０４は、それに連結される複数の外科用アーム１１０を有する支持フレーム１０８を含むことができる。支持フレーム１０８は、例えば、手術室の床、天井、又は１つ又は２つ以上の壁に直接取り付けられることによって、手術室内に固定して配置され得る。例示した実施形態において、支持フレーム１０８は、基部１１２と、それから垂直に延在する直立部材１１４とを含む。
【００２５】
外科用アーム１１０は、種々の継手（例えば、枢動継手、回転継手、自在継手、手継手、連続可変継手等）のいずれかによって、互い及び／又は支持フレーム１０８に連結され得る、複数のセクションを含むことができる。外科用アーム１１０はまた、アーム１１０の運動、及び／又はそれに連結されるエンドエフェクタ１１６の運動をもたらすために、コントローラ１０６によって操作され得る、１つ又は２つ以上のリンク又はアクチュエータ１２２（例えば、ギア、ケーブル、サーボ、マグネット、カウンターウェイト、モータ、油圧、ポンプ等）も含むことができる。例えば、２つの対向するジョーを有する把持器具型エンドエフェクタの場合、ジョーがコントローラ１０６によって開閉され得るように、１つ又は２つ以上のサーボ駆動ケーブルが提供され得る。したがって、外科用アーム１１０は、エンドエフェクタ１１６又はそれに連結される他の対象の空間中の位置及び方向が調整されることを可能にするように制御され得る。かかる調整は、以下に記載されるように、ユーザーインターフェース１０２及びコントローラ１０６を介して、手術室スタッフによって又は離れたユーザによって手動で行われ得る。
【００２６】
種々のエンドエフェクタ１１６のいずれも、外科用アーム１１０に噛合され得る。例示的なエンドエフェクタは、把持器具、解剖器具、持針器、カメラ、光源等を含む。カメラエンドエフェクタが提供される実施形態において、カメラは、患者の体腔の内部等、手術部位の画像を取り込むように構成され得る。取り込まれた画像は、ユーザが見るために、リアルタイムでユーザーインターフェース１０２に伝送され得る（例えば、ライブビデオフィードとして）。
【００２７】
更に、患者受容外科用プラットフォーム１１８は、外科用アーム１１０のうちの１つ又は２つ以上に連結され得る。外科用プラットフォーム１１８は、実質的に矩形であってもよく、外科手術がロボット１０４を使用して実施される患者を支持するように構成され得る。外科用プラットフォーム１１８は任意に、複数のセクションから形成されてもよく、それぞれは、患者の位置付けに更なる制御を提供するために（例えば、頭又は脚等、患者の身体の特定の範囲を移動させるために）、他のセクションに対して独立して調整可能であってもよい。プラットフォーム１１８が連結されるアーム１１０は、支持フレーム１０８に対する固定位置及び方向でプラットフォームを維持するように構成され得るか、又はプラットフォーム１１８がそれに対する１つ又は２つ以上の自由度で移動することを可能にし得る（例えば、少なくとも６自由度で）。したがって、一実施形態では、支持フレーム１０８に対する（及びしたがって手術室に対する）プラットフォーム１１８の並進運動（ヒーブ、サージ、及びスウェイ）並びに回転運動（ロール、ヨー、及びピッチ）が達成され得る。
【００２８】
ロボット１０４はまた、外科用プラットフォーム１１８及び／又は種々のエンドエフェクタ１１６の位置及び方向に関する閉ループフィードバックを提供するように構成される、センサシステム１２０も含むことができる。これは、コントローラ１０６が、１つ又は２つ以上のセンサを使用して、コンポーネントの実際の位置及び方向を決定することによって、かかるコンポーネントの位置及び方向のその理解を確認することを可能にし得る。一実施形態では、センサシステム１２０は、ロボット１０４の画像を取り込むように構成される複数のカメラと、取り込まれた画像に基づき、種々のコンポーネントの相対的な位置付けを決定するように構成される画像処理モジュールとを含むことができる。別の実施形態では、センサシステム１２０は、外科用ロボット１０４上の種々の点に配置され、ロボットの位置付けを示す出力信号を生成するように構成される、複数のセンサを含むことができる。例えば、プラットフォーム１１８及び／又はエンドエフェクタ１１６の位置及び方向を計算するために、コントローラ１０６によって処理され得るセンサデータを提供するために、動き、位置、又は角度を検出するように構成されるセンサが、外科用アーム１１０又はその継手に取り付けられ得る。センサデータはまた、外科用アーム１１０、エンドエフェクタ１１６、プラットフォーム１１８等のそれぞれの位置及び方向の３Ｄレンダリングを作成するために使用され得、それは、ユーザーインターフェース１０２を介してユーザに表示され得る。
【００２９】
プラットフォーム１１８の運動は、人間の手術室スタッフによる介入なく、コントローラ１０６によって制御され得るため、コントローラは、支持フレーム１０８又はロボット１０４の他のコンポーネント（例えば、種々のエンドエフェクタ１１６が連結される外科用アーム１１０）に対するプラットフォーム１１８の位置及び方向を認識することができる。コントローラ１０６はまた、上記のセンサシステム１２０を使用して、この認識を得ることができる。したがって、コントローラ１０６は、プラットフォーム１１８とエンドエフェクタ１１６のうちの１つ又は２つ以上との間の固定座標系を維持するように構成され得る。例えば、一実施形態では、プラットフォーム１１８の位置又は方向が調整されるとき、コントローラ１０６は、エンドエフェクタ１１６のうちの１つ又は２つ以上の位置又は方向の対応する調整を自動的に行うことができる。
【００３０】
したがって、不注意であろうと意図的であろうと、プラットフォーム１１８の運動は、コントローラ１０６によって検出され得、図１に示される種類のシステムで必要とされる煩雑かつ複雑な再校正手順の必要なく補正され得ることが理解されるであろう。更に、プラットフォーム１１８の運動（及びしたがって患者の動き）は、エンドエフェクタ１１６の運動を遠隔操作するために使用されるものと同様の方法で、人間の手術室スタッフの補助なく、遠隔操作され得ることが理解されるであろう。
【００３１】
コントローラ１０６は、１つ又は２つ以上のコンピュータシステム（例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、サーバコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、又は携帯デバイス）を含むことができ、ソフトウェア、ハードウェア、又はそれらの組み合わせで実装される機能を含むことができる。コンピュータシステムは、コンピュータシステムの操作を制御することができる、１つ又は２つ以上のプロセッサを含むことができる。コンピュータシステムはまた、１つ又は２つ以上のメモリも含むことができ、それらは、プロセッサによって実行されるコードのための、又は１つ又は２つ以上のユーザ、記憶装置、及び／若しくはデータベースから得られたデータのための一時記憶装置を提供することができる。コンピュータシステムはまた、ネットワークインターフェース及び記憶装置も含むことができる。ネットワークインターフェースは、コンピュータシステムがネットワーク上で遠隔デバイス（例えば、他のコンピュータシステム）と通信することを可能にし得る。記憶装置は、ハードディスクドライブ、フラッシュドライブ、ＵＳＢドライブ、光学式ドライブ、種々のメディアカード、及び／又はそれらの任意の組み合わせ等、不揮発性及び／又は非一時的な方法でデータを記憶するための、任意の従来の媒体を含むことができる。本明細書に記載されるコンピュータシステムの要素が単に例示的なものであること、それらが単一の物理的機械の要素の一部又は全部であり得ること、及び要素の全てが同一の物理的機械又はエンクロージャ上又は中に位置する必要があるとは限らないことが理解されるであろう。
【００３２】
ユーザーインターフェース１０２及び外科用ロボット１０４は、ユーザが遠隔位置から外科用ロボット１０４を操作することができるように、無線で、あるいは１つ又は２つ以上の電気通信又は伝送線１２４を介して、コントローラ１０６に動作可能に連結され得る。遠隔位置は、手術室の反対側、手術室から離れた部屋、又はユーザーインターフェース１０２とコントローラ１０６若しくは外科用ロボット１０４との間で電子通信が構築され得る任意の他の位置（例えば、インターネット若しくは何らかの他のコンピュータネットワークを使用して）であってもよい。
【００３３】
ユーザーインターフェース１０２は、１つ又は２つ以上の出力デバイス１２６（例えば、１つ又は２つ以上の表示画面）と、１つ又は２つ以上の入力デバイス１２８（例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ジョイスティック、又は外科用ハンドル）とを含むことができる。
【００３４】
入力デバイス１２８は、ユーザが、外科用アーム１１０（並びにそれに連結されるプラットフォーム１１８及びエンドエフェクタ１１６）の運動等、外科用ロボット１０４の挙動を制御することを可能にし得る。出力デバイス１２６は、手術室及び／又は手術部位の画像又はビデオ等、フィードバックをユーザに提供することができる。
【００３５】
入力デバイス１２８は、外科用プラットフォーム１１８の位置及び方向を調整するためのプラットフォーム調整デバイスを含むことができる。プラットフォーム調整デバイスのユーザの操作は、コントローラ１０６に連結される１つ又は２つ以上のセンサによって解釈され得、コントローラによって制御信号に変換され得、それらは次いで、外科用プラットフォーム１１８の対応する運動をもたらすために、外科用ロボット１０４に通信され得る。この機能は、外科用プラットフォーム１１８を手動で調整するための手術室中の医療スタッフの必要性を排除し得、ユーザに患者の位置付けの直接制御を与える。好ましくは、少なくとも１つの出力デバイス１２６は、外科用プラットフォーム１１８のリアルタイムビデオフィードを表示するように構成され、一方で、プラットフォーム調整デバイスは、ユーザがプラットフォームの位置及び方向の変化を見ることができるように操作されている。したがって、システム１００は、手術室中に配置され、支持フレーム１０８、外科用アーム１１０、及び／又は外科用プラットフォーム１１８に焦点を合わせた１つ又は２つ以上のカメラを含む、カメラシステム１３０を含むことができる。カメラシステム１３０の視野及び焦点もまた、コントローラ１０６によって調整され得る。外科用プラットフォーム１１８が移動させられるとき、コントローラ１０６は任意に、ロボット１０４に、対応する方法でエンドエフェクタ１１６が連結される外科用アーム１１０を移動させるように命令するように構成され得る。これは、プラットフォームの運動前、中、及び後の前述の外科用アーム１１０とプラットフォーム１１８との間の固定された位置及び／又は方向関係を有利に維持することができる。換言すれば、固定座標系は、患者とエンドエフェクタ１１６のうちの１つ又は２つ以上との間で維持され得る。
【００３６】
入力デバイス１２８はまた、外科用ロボット１０４のエンドエフェクタ１１６のうちのいずれかを移動させるか、ないしは別の方法で操作するように構成される、１つ又は２つ以上のエンドエフェクタ調整デバイスも含むことができる。したがって、一実施形態では、ユーザは、ユーザーインターフェース１０２の出力デバイス１２６上で手術部位を観察しながら、ユーザーインターフェース１０２の１つ又は２つ以上の外科用ハンドル入力デバイス１２８を係合することができる。外科用ハンドル入力デバイス１２８のユーザの操作は、コントローラ１０６に連結される１つ又は２つ以上のセンサによって解釈され得、コントローラによって制御信号に変換され得、それらは次いで、エンドエフェクタ１１６のうちの１つ又は２つ以上の対応する操作をもたらすために、外科用ロボット１０４に通信され得る。
【００３７】
一実施形態では、コントローラ１０６は、エンドエフェクタ１１６のうちの１つ又は２つ以上を移動させるというユーザ命令に応答して、プラットフォーム１１８を自動的に移動させるように構成され得る。例えば、ユーザは、ユーザーインターフェース１０２の出力デバイス１２６上に示される特定の手術部位に集中する可能性があり、外科用アーム１１０の体外位置付けに気付かない場合がある。したがって、ユーザは、エンドエフェクタが取り付けられるアーム１１０が、その可能な可動域を超えて移動する必要があるような方法で、エンドエフェクタ１１６を移動させるようとする可能性がある。この場合、コントローラ１０６は、所望の運動が達成されることを可能にするために、プラットフォーム１１８を自動的に再配置するように構成され得る。
【００３８】
この種類の補正を実施するための例示的な方法は、以下の通りである。最初に、コントローラ１０６は、ユーザ入力を受信し、所望のエンドエフェクタの位置付けを得るために必要なアームの移動を計算することができる。次いで、コントローラ１０６は、必要なアームの移動が外科用アーム１１０のうちのいずれかの可動域を超えているかどうかを決定することができる。かかる移動がアーム１１０のうちのいずれの可動域も超えていない場合、ロボット１０４は、所望の動作を実施するように命令され得る。運動がアーム１１０のうちの１つ又は２つ以上の可動域を超えている場合、コントローラ１０６は、所望の動きが達成され得るように、ロボット１０４に、エンドエフェクタ１１６のうちの１つ又は２つ以上に対してプラットフォーム１１８を移動させるように命令することができる。次いで、コントローラ１０６は、新しいプラットフォーム位置に基づき、必要なアームの動きを再計算することができ、ロボット１０４に必要とされる動作を実施するように命令することができる。この補正技術は、患者からロボット１０４を手動で係合解除する、患者を再配置する、及びシステム１００全体を再校正する必要なく、そうでなければ不可能である所望の動き（例えば、ロボットの可動域の制限のため）が達成されることを可能にし得る。
【００３９】
図５は、ユーザーインターフェース２０２、外科用ロボット２０４、及びコントローラ（図示せず）を含む、ロボット支援外科用システム２００の別の実施形態を示す。システム２００において、支持フレーム２０８は手術室の天井に取り付けられ、外科用プラットフォーム２１８は、第１及び第２のロボットアーム２１０Ａ、２１０Ｂに取り付けられる。この実施形態の天井搭載の本質は、医療スタッフ及び設備に対して、プラットフォーム２１８の周囲により多くの使用可能な空間を有利に提供し得、必要とされる滅菌ドレーピングの量を低減し得る。図３〜４のシステムに関する上記の特徴のいずれも、図５のシステムに適用され得る。例えば、示されるように、システム２００は、それに連結されるエンドエフェクタ２１６を有する、追加の外科用アーム２１０を含むことができる。
【００４０】
使用中、本明細書に記載されるシステムは、外科医又は他のユーザがロボット支援外科手術を実施することを可能にし得る。一実施形態では、患者は、患者の位置及び方向が外科用プラットフォーム１１８に対して実質的に固定されるように、外科用プラットフォーム１１８上に配置され、それに連結され得る（例えば、ストラップ、カラー等を使用して）。次いで、１つ又は２つ以上の切開が患者に形成され得、患者内の手術部位への１つ又は２つ以上のアクセスチャネルを提供するために、トロカールがその中に挿入され得る。次いで、手動あるいはロボット１０４の制御下で、外科用アーム１１０のエンドエフェクタ１１６がトロカールに通され得、手術部位に近接して配置され得る。
【００４１】
次いで、ロボット１０４から離れて配置されるユーザは、コントローラ１０６に入力を提供するために、ユーザーインターフェース１０２を操作し得る（例えば、入力デバイス１２８を操作することによって）。これらの入力は、コントローラ１０６によって解釈され得、外科用ロボット１０４に対する制御命令に変換され得、それは、外科手術を実施するために、制御命令に基づき、エンドエフェクタ１１６の動き又は運動を実施し得る。ユーザはまた、ユーザーインターフェース１０２の出力デバイス１２６上で手術部位及び／又は手術室を見ることができる。
【００４２】
手術中、プラットフォーム１１８（及びそれに連結される患者）の位置及び／又は方向は、プラットフォーム調整入力デバイスを使用してロボット制御で調整され得る。例えば、骨盤腔内で手術している外科医は、患者の胴体及び頭部が下方に傾斜するように、プラットフォーム１１８のピッチを調整し、重力が患者の内臓器官を骨盤腔から離してずらすことを可能にしたいと思う場合がある。そうするために、外科医は、ロボット１０４に、プラットフォーム１１８のピッチを変更するように命令するために、プラットフォーム調整入力デバイス（例えば、ジョイスティック）を運動させることができる。結果的に、患者の位置及び方向は、手術室スタッフによる手動の介入なく、ロボット１０４を使用して調整され得る。患者の位置又は方向の変化が生じるとき、コントローラ１０６は、変化した位置又は方向にロボット１０４を自動的に再校正することができる。したがって、上記の実施例において、ロボット１０４は、プラットフォーム１１８に行われたピッチ調整に対応して、他の外科用アーム１１０及び／又はエンドエフェクタ１１６のピッチを自動的に調整することができる。換言すれば、ロボット１０４のプラットフォーム１１８及び他のコンポーネントは、互いに物理的及び動作可能に連結されるため、コントローラ１０６は、それらの相対的な位置及び方向を認識し、それは、コントローラ１０６が、対応する方法で他方を動かすことによって、一方の動きを補うことを可能にする。これは、トロカールからのエンドエフェクタ１１６の取り外し、ロボット１０４の手動の再校正、及びトロカールへのエンドエフェクタの後続の再挿入を必要とすることなく、患者の位置及び方向が調整されることを可能にする。
【００４３】
手術の過程中、ユーザが、そうでなければ外科用アーム１１０のうちの１つ又は２つ以上がそれらの可動域を超えて移動する必要がある動きを試みる場合、ロボット１０４は、上記で説明されたように、動きがアーム１１０の可動域を超えることなく達成され得るように、プラットフォーム１１８を自動的に再配置することができる。
【００４４】
上記に述べた実施形態に基づく本発明の更なる特徴及び利点は、当業者には認識されるところであろう。したがって、本発明は、付属の特許請求の範囲によって示される場合を除いて、具体的に図示及び説明した内容によって限定されるものではない。本明細書に引用されるすべての刊行物及び文献は、それらの全容を本明細書に援用するものである。
【００４５】
〔実施の態様〕
（１）  ロボットシステムであって、
少なくとも１つの遠隔操作アームであって、それに連結されるエンドエフェクタを有する、少なくとも１つの遠隔操作アームと、
患者を支持するための遠隔操作患者支持台と、
固定座標系が前記エンドエフェクタと前記患者支持台との間で維持されるように、前記患者支持台の位置及び方向の変化に応答して、前記エンドエフェクタの位置及び方向を調整するように構成される、コントローラと、
を備える、ロボットシステム。
（２）  前記コントローラが、前記患者支持台の前記位置及び方向を調整するように構成される、実施態様１に記載のシステム。
（３）  前記少なくとも１つの遠隔操作アームが、複数の遠隔操作アームを備え、前記複数の遠隔操作アームのそれぞれが、それに連結され、かつ前記コントローラによって調整可能である位置及び方向を有するエンドエフェクタを有する、実施態様１に記載のシステム。
（４）  前記エンドエフェクタ及び前記患者支持台のうちの少なくとも１つの所望の運動を示すユーザ入力を受信するように構成され、かつ前記受信されたユーザ入力を前記コントローラへ通信するように構成される、少なくとも１つの入力デバイスを更に備える、実施態様１に記載のシステム。
（５）  前記少なくとも１つの入力デバイスが、前記少なくとも１つの遠隔操作アーム及び前記患者支持台から離れて配置される、実施態様４に記載のシステム。
【００４６】
（６）  前記患者支持台が、互いに対して移動するように構成される、複数のセクションを含む、実施態様１に記載のシステム。
（７）  前記少なくとも１つの遠隔操作アーム及び前記患者支持台が、支持フレームに連結される、実施態様１に記載のシステム。
（８）  前記患者支持台が、前記支持フレームに対して少なくとも６自由度で移動可能である、実施態様７に記載のシステム。
（９）  前記支持フレームが、天井に取り付けられるように構成される、実施態様７に記載のシステム。
（１０）  前記支持フレームに対する前記患者支持台の位置及び方向を測定するように構成されるセンサシステムを更に備える、実施態様７に記載のシステム。
【００４７】
（１１）  前記センサシステムが、前記患者支持台及び前記支持フレームのうちの少なくとも１つの上に配置される複数のセンサを含む、実施態様１０に記載のシステム。
（１２）  手術部位の画像、前記支持フレーム及び前記患者支持台の画像、並びに前記支持フレーム及び前記患者支持台のレンダリングのうちの少なくとも１つを表示するように構成される、出力デバイスを更に備える、実施態様７に記載のシステム。
（１３）  外科用システムであって、
スレーブアセンブリと患者を受容するプラットフォームとを有する、外科用ロボットと、
前記外科用ロボットから離れて配置される、第１の入力デバイスであって、ユーザから受信された入力に応答して、コントローラにプラットフォームの運動情報を提供するように構成される、第１の入力デバイスと、
を備え、
前記プラットフォームの位置及び方向が、前記コントローラによって生成される１つ又は２つ以上のプラットフォーム制御信号に応答して、ロボット制御で調整可能であり、前記１つ又は２つ以上のプラットフォーム制御信号が、前記プラットフォームの運動情報に基づき生成される、外科用システム。
（１４）  前記外科用ロボットから離れて配置される、第２の入力デバイスであって、ユーザから受信された入力に応答して、前記コントローラにスレーブアセンブリの運動情報を提供するように構成される、第２の入力デバイスを更に備え、
前記スレーブアセンブリの位置及び方向が、前記コントローラによって生成される１つ又は２つ以上のスレーブアセンブリ制御信号に応答して、ロボット制御で調整可能であり、前記１つ又は２つ以上のスレーブアセンブリ制御信号が、前記スレーブアセンブリの運動情報に基づき生成される、実施態様１３に記載のシステム。
（１５）  前記コントローラが、プラットフォーム制御信号が生成されるとき、スレーブアセンブリ制御信号を自動的に生成するように構成され、前記スレーブアセンブリ制御信号が、前記プラットフォーム制御信号によって引き起こされる前記プラットフォームの運動に対応する、前記スレーブアセンブリの運動を引き起こすのに有効である、実施態様１４に記載のシステム。
【００４８】
（１６）  外科用アーム及び患者を受容するプラットフォームを有するロボットを使用して、ロボット支援手術を実施する方法であって、
前記プラットフォームの所望の運動を示すユーザ入力を受信することと、
前記ロボットに前記プラットフォームの位置又は方向の変化をもたらすように命令する、前記ユーザ入力に基づく制御信号を生成することと、
前記プラットフォームが移動させられるとき、固定座標系が前記プラットフォームと前記外科用アームとの間で維持されるように、前記ロボットに前記外科用アームの位置又は方向の対応する変化をもたらすように命令する、前記ユーザ入力に基づく制御信号を生成することと、を含む、方法。
（１７）  前記ユーザ入力が、前記ロボットから離れて配置される入力デバイスによって受信される、実施態様１６に記載の方法。
（１８）  １つ又は２つ以上のセンサの前記出力に基づき、前記外科用アームに対する前記プラットフォームの位置及び方向を計算することを更に含む、実施態様１６に記載の方法。
【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５】
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【国際調査報告】
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