【手続補正書】
【提出日】令和1年10月30日(2019.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】経皮的手術のための方法
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１０月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／２４８，７３７号、２０１５年１０月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／２４８，８５１号および２０１５年１０月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／２４９，０５０号の利益および優先権を主張し、これらの各々をそれぞれ参照により組み込む。
【０００２】
この記述は、一般に、外科用ロボット技術に関し、特に、外科用ロボットシステムを使用して切石術手技を実施することに関する。
【背景技術】
【０００３】
毎年、医師は何千もの手技を実施して、患者の尿路から尿路結石を除去する。尿路結石には、腎臓や尿管に見られる腎結石や、膀胱に見られる膀胱結石が含まれる。そのような尿路結石は無機質が濃縮されたことにより形成され、尿管または尿道を通る尿流を妨げるのに十分な大きさに達すると、著しい腹痛を引き起こす。そのような結石は、カルシウム、マグネシウム、アンモニア、尿酸、システインまたは他の化合物から形成される場合がある。
【０００４】
外科医は、膀胱および尿管から尿路結石を除去するために、尿道を通して尿路に挿入された尿管鏡を使用する。典型的には、尿管鏡は、尿路の視覚化を可能にするために、その遠位端に内視鏡を含む。尿管鏡はまた、尿路結石を捕捉または破砕する切石術機構も含む。尿管鏡検査手技の間に、１人の医師が尿管鏡の位置を制御し、もう１人の外科医が切石術機構を制御する。尿管鏡の制御部は尿管鏡の近位ハンドルに配置されているため、尿管鏡の向きが変わると把持するのが困難である。したがって、現在の尿管鏡検査技術は、多くの人手を要し、非人間工学的設計の尿管鏡に依存している。
【０００５】
外科医は、腎臓から大きな腎結石を除去するために、皮膚を通して腎盂尿管鏡を挿入して、腎結石を破砕し除去することを含む経皮的腎砕石術を使用する。しかし、経皮的腎砕石術（「ＰＣＮＬ」）の現在の技術には、蛍光透視法を使用して腎結石の位置を特定することと、腎盂尿管鏡を確実に正確に挿入することとが含まれる。蛍光透視法は、蛍光透視
装置自体の費用ならびに蛍光透視装置を操作する技術者の費用のために、腎砕石術の費用を増加させる。また、蛍光透視法は患者を長時間放射線に曝露する。蛍光透視法でさえ、経皮的切開を実施して腎結石に正確に到達することは困難であり、精密でない。さらに、現在の腎砕石術は、通常、２日間または３日間の入院滞在を伴う。要するに、現在の腎砕石術は、費用がかかり、患者にとって問題が多い。
【発明の概要】
【０００６】
この説明は、尿管鏡検査をさらに容易に実施するための方法および装置を含む。この説明はまた、ＰＣＮＬをさらに容易に実施するための方法および装置を含む。尿管鏡検査の場合、バスケット装置が、バスケットの３６０度の全可動を可能にする多数の独立して操作可能なプルワイヤを含み、結石の捕捉をさらに容易にする。バスケット装置の中央の作業チャネルは、様々な他のツールをバスケットの近くに配置して、捕捉した結石を破砕することを可能にする。さらに、バスケットが閉じられている間に、結石がバスケットから逃げるのを防ぐのに有用な尿管鏡検査の技術が記載される。
【０００７】
ＰＣＮＬについては、蛍光透視法の代わりにアライメントセンサを使用して腎臓内の結石の位置を検出する様々な技術および装置が記載される。アライメントセンサは、例えば、患者の周りに配置されたＥＭ磁場発生器および関連するＣＴ（または他の）スキャンと連携して機能して、患者の体内のＥＭセンサの位置および向きの情報を提供するＥＭセンサであってよい。アライメントセンサは、尿管鏡を用いて尿管などの腔を介して配置され、カメラとともに結石の位置を識別するために使用される。アライメントセンサは、経皮的切開を誘導して、腎臓内の結石に到達するための誘導機構を提供する。さらに、ＰＣＮＬ手技のこの時点でスコープが既に存在していることから、スコープの作業チャネルを使用して、ＰＣＮＬによって作成されたポートを介して結石を除去するのを支援する他のツールを前進させることができる。ＰＣＮＬを実施するための技術ならびにＰＣＮＬポートを介して結石を除去する方法のための技術が記載される。
【０００８】
この説明は、尿管鏡検査の使用例、ＰＣＮＬならびに尿路結石および結石断片の除去に関して主に記載されているが、これらの説明は、患者の腔（例えば、食道、尿管、腸など）を介してまたは経皮的アクセス、例えば、胆嚢結石除去もしくは肺（肺／経胸腔的）腫瘍生検を介して安全に除去することができる任意の対象物を含め、患者から対象物を除去することに関係する他の外科手術にも等しく適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、一実施形態による例示的な外科用ロボットシステムを示す。
【００１０】
【図１Ｂ】図１Ｂは、一実施形態によるコラム取り付け式ロボットアームを備えた外科用ロボットシステムの斜視図である。
【００１１】
【図２】図２は、一実施形態による例示的な外科用ロボットシステム１００の例示的なコマンドコンソールを示す。
【００１２】
【図３Ａ】図３Ａは、一実施形態による内視鏡の複数の角度の可動を示す。
【００１３】
【図３Ｂ】図３Ｂは、一実施形態による内視鏡の上面図である。
【００１４】
【図３Ｃ】図３Ｃは、一実施形態による内視鏡のリーダの遠位端の等角図である。
【００１５】
【図３Ｄ】図３Ｄは、一実施形態による外科用ロボットシステムの器具装置マニピュレータの等角図である。
【００１６】
【図３Ｅ】図３Ｅは、一実施形態による、図３Ｄに示される器具装置マニピュレータの分解等角図である。
【００１７】
【図４Ａ】図４Ａは、一実施形態による、シミュレートされた患者の下半身領域に到達するように構成されたコラム取り付け式アームを備えた外科用ロボットシステムの斜視図である。
【００１８】
【図４Ｂ】図４Ｂは、一実施形態による、シミュレートされた患者の下半身領域に到達するように構成されたコラム取り付け式アームを備えた外科用ロボットシステムの上面図である。
【００１９】
【図４Ｃ】図４Ｃは、一実施形態による、患者の下半身領域に到達するように構成されたコラム取り付け式アームを備えた撮像装置および外科用ロボットシステムの斜視図である。
【００２０】
【図４Ｄ】図４Ｄは、一実施形態による、患者の下半身領域に到達するように構成されたコラム取り付け式アームを備えた撮像装置および外科用ロボットシステムの上面図である。
【００２１】
【図５Ａ】図５Ａは、一実施形態によるバスケット装置の側面図である。
【００２２】
【図５Ｂ】図５Ｂは、一実施形態による腎結石を捕捉するためのバスケット装置の使用方法を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、一実施形態による腎結石を捕捉するためのバスケット装置の使用方法を示す。
【００２３】
【図５Ｄ】図５Ｄは、一実施形態によるロボット操縦可能なバスケット装置の斜視図を示す。
【００２４】
【図５Ｅ】図５Ｅは、一実施形態による、直線であると仮定した場合の外側シャフトの中心軸に垂直な平面に沿ったロボット操縦可能なバスケット装置の平面図を示す。
【００２５】
【図５Ｆ】図５Ｆは、一実施形態によるバスケット装置の外側シャフトの遠位端の拡大図を示す。
【００２６】
【図６Ａ】図６Ａは、バスケットが球形を有する実施形態を示す。
【００２７】
【図６Ｂ】図６Ｂは、バスケットがジョーを形成するように成形された実施形態を示す。
【００２８】
【図６Ｃ】図６Ｃは、バスケットが渦巻形または螺旋形のプルワイヤから形成される実施形態を示す。
【００２９】
【図７Ａ】図７Ａは、一実施形態による、捕捉された結石を破砕するためのレーザまたは光ファイバの挿入を示す。
【００３０】
【図７Ｂ】図７Ｂは、一実施形態による、捕捉された結石を破砕するための機械的ドリルの挿入を示す。
【００３１】
【図７Ｃ】図７Ｃは、一実施形態による、捕捉された結石を破砕するためのチゼルの使用を示す。
【図７Ｄ】図７Ｄは、一実施形態による、捕捉された結石を破砕するためのチゼルの使用を示す。
【００３２】
【図７Ｅ】図７Ｅは、一実施形態による、捕捉された結石を破砕するための高圧流体ジェットの使用を示す。
【００３３】
【図８】図８Ａ〜図８Ｃは、一実施形態による、バスケット操作中にオペレータが直面する可能性がある重要な課題を示す。図８Ｄ〜図８Ｆは、一実施形態による、結石をバスケットに入れる際の課題を克服する方法を示す。
【００３４】
【図９Ａ】図９Ａは、一実施形態による、ロボット支援尿管鏡検査中に結石（および結石断片）を捕捉するバスケット装置を位置決めおよび制御する方法を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、一実施形態による、ロボット支援尿管鏡検査中に結石（および結石断片）を捕捉するバスケット装置を位置決めおよび制御する方法を示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、一実施形態による、ロボット支援尿管鏡検査中に結石（および結石断片）を捕捉するバスケット装置を位置決めおよび制御する方法を示す。
【００３５】
【図９Ｄ】図９Ｄは、一実施形態による、ロボット支援尿管鏡検査中に結石（および結石断片）を捕捉するバスケット装置を位置決めおよび制御する方法を示す。
【図９Ｅ】図９Ｅは、一実施形態による、ロボット支援尿管鏡検査中に結石（および結石断片）を捕捉するバスケット装置を位置決めおよび制御する方法を示す。
【図９Ｆ】図９Ｆは、一実施形態による、ロボット支援尿管鏡検査中に結石（および結石断片）を捕捉するバスケット装置を位置決めおよび制御する方法を示す。
【００３６】
【図１０Ａ】図１０Ａは、一実施形態による、結石の位置を特定するための電磁センサを含む尿管鏡を含むＰＣＮＬプロセスの例を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、一実施形態による、結石の位置を特定するための電磁センサを含む尿管鏡を含むＰＣＮＬプロセスの例を示す。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、一実施形態による、結石の位置を特定するための電磁センサを含む尿管鏡を含むＰＣＮＬプロセスの例を示す。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、一実施形態による、結石の位置を特定するための電磁センサを含む尿管鏡を含むＰＣＮＬプロセスの例を示す。
【図１０Ｅ】図１０Ｅは、一実施形態による、結石の位置を特定するための電磁センサを含む尿管鏡を含むＰＣＮＬプロセスの例を示す。
【００３７】
【図１１Ａ】図１１Ａは、一実施形態による、管状ネットワークを通る経路の３Ｄモデルに対するＥＭシステムのオンザフライ位置合わせを示す例示的なグラフを示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、一実施形態による、管状ネットワークを通る経路の３Ｄモデルに対するＥＭシステムのオンザフライ位置合わせを示す例示的なグラフを示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、一実施形態による、管状ネットワークを通る経路の３Ｄモデルに対するＥＭシステムのオンザフライ位置合わせを示す例示的なグラフを示す。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、一実施形態による、管状ネットワークを通る経路の３Ｄモデルに対するＥＭシステムのオンザフライ位置合わせを示す例示的なグラフを示す。
【００３８】
ここで、いくつかの実施形態を詳細に参照し、その例を添付図面に示す。実施可能である場合には、類似または同様の参照番号が図面に使用され得、類似または同様の参照番号が類似または同様の機能を示し得ることに留意されたい。これらの図は、説明のみを目的として、記載されたシステム（または方法）の実施形態を示す。当業者であれば、以下の
説明から、本明細書に記載の原理から逸脱することなく、本明細書で説明する構造および方法の代替実施形態を使用できることを容易に認識するであろう。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
Ｉ．概要
Ｉ．Ａ．外科用ロボットシステム
図１Ａは、一実施形態による例示的な外科用ロボットシステム１００を示す。外科用ロボットシステム１００は、１つ以上のロボットアーム、例えばロボットアーム１０２に結合されたベース１０１を含む。ベース１０１は、図２を参照してさらに説明されるコマンドコンソールに通信可能に結合される。ベース１０１は、医師などのユーザがコマンドコンソールの快適性から外科用ロボットシステム１００を制御し得る間に、ロボットアーム１０２が患者に到達して外科処置を実施するように配置することができる。いくつかの実施形態では、ベース１０１は、患者を支持する外科手術台またはベッドに結合されてもよい。明確にするために図１には示されていないが、ベース１０１は、制御電子機器、空気圧、電源、光源などのサブシステムを含んでもよい。ロボットアーム１０２は、ロボットアーム１０２に多自由度、例えば７つのアームセグメントに対応する７つの自由度を提供するジョイント１１１で結合された複数のアームセグメント１１０を含む。ベース１０１は、電源１１２と、空気圧１１３と、中央処理装置、データバス、制御回路およびメモリなどの構成要素を含む制御およびセンサ電子機器１１４と、ロボットアーム１０２を動かすためのモータなどの関連するアクチュエータとを含んでもよい。ベース１０１内の電子機器１１４はまた、コマンドコンソールから通信される制御信号を処理し、送信してもよい。
【００４０】
いくつかの実施形態では、ベース１０１は、外科用ロボットシステム１００を運搬するための車輪１１５を含む。外科用ロボットシステム１００の可動性は、外科手術室の空間的制約に適応するとともに、外科用器具の適切な位置決めおよび移動を容易にするのに有用である。さらに、この可動性は、ロボットアーム１０２が、患者、医師、麻酔医または他の器具と干渉しないように、ロボットアーム１０２を構成することを可能にする。手技中、ユーザは、コマンドコンソールなどの制御装置を使用してロボットアーム１０２を制御することができる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、ロボットアーム１０２は、ブレーキおよびカウンタバランスの組合せを使用してロボットアーム１０２の位置を維持するセットアップジョイントを含む。カウンタバランスは、ガススプリングまたはコイルスプリングを含んでもよい。ブレーキ、例えばフェイルセーフブレーキは、機械部品および／または電気部品を含んでもよい。さらに、ロボットアーム１０２は、重力支援受動支持型ロボットアームであってよい。
【００４２】
各ロボットアーム１０２は、機構チェンジャーインタフェース（ＭＣＩ）１１６を使用して器具装置マニピュレータ（ＩＤＭ）１１７に結合されてもよい。ＩＤＭ１１７は取り外され、例えば第１のタイプのＩＤＭが内視鏡を操作し、第２のタイプのＩＤＭが腹腔鏡を操作するように、異なるタイプのＩＤＭに置き換えられてもよい。ＭＣＩ１１６は、空気圧、電力、電気信号および光信号をロボットアーム１０２からＩＤＭ１１７に伝達するためのコネクタを含む。ＭＣＩ１１６は、止めねじまたはベースプレートコネクタとすることができる。ＩＤＭ１１７は、直接駆動、調和駆動、歯車駆動、ベルトおよび滑車、磁気駆動などを含む技術を使用して、内視鏡１１８などの外科用器具（外科用ツールとも呼ばれる）を操作する。ＭＣＩ１１６は、ＩＤＭ１１７のタイプに基づいて交換可能であり、特定のタイプの外科処置のためにカスタマイズすることができる。ロボット１０２のアームは、ＫＵＫＡ  ＡＧ（登録商標）ＬＢＲ５ロボットアームなど、遠位端に関節レベルのトルク感知および手首を含むことができる。
【００４３】
内視鏡１１８は、解剖学的構造（例えば、身体組織）の画像を取得するために、患者の解剖学的構造に挿入される管状かつ可撓性の外科用器具である。特に、内視鏡１１８は、画像を取得する１つ以上の撮像装置（例えば、カメラまたは他のタイプの光センサ）を含む。撮像装置は、光ファイバ、ファイバアレイまたはレンズなどの１つ以上の光学部品を含んでもよい。光学部品は内視鏡１１８の先端とともに動くため、内視鏡１１８の先端の動きは、撮像装置によって取得される画像に変化をもたらす。例示的な内視鏡１１８は、ＩＶ．内視鏡の節の図３Ａ〜図４Ｂを参照してさらに説明される。
【００４４】
外科用ロボットシステム１００のロボットアーム１０２は、細長い移動部材を用いて内視鏡１１８を操作する。細長い移動部材は、プルもしくはプッシュワイヤとも呼ばれるプルワイヤ、ケーブル、ファイバまたは可撓性シャフトを含んでもよい。例えば、ロボットアーム１０２は、内視鏡１１８に結合された複数のプルワイヤを作動させて内視鏡１１８の先端を偏向させる。プルワイヤは、ステンレス鋼、ケブラー、タングステン、炭素繊維などの金属材料および非金属材料の両方を含むことができる。内視鏡１１８は、細長い移動部材によって加えられた力に応答して、非線形挙動を示すことができる。非線形挙動は、内視鏡１１８の剛性および圧縮性、ならびに様々な細長い移動部材間の緩みまたは剛性の変動に基づき得る。
【００４５】
図１Ｂは、一実施形態によるコラム取り付け式ロボットアームを備えた外科用ロボットシステム１００Ａの斜視図である。外科用ロボットシステム１００Ａは、一組のロボットアーム１０２、一組のコラムリング、テーブル１１９、コラム１２１およびベース１２３を含む。
【００４６】
テーブル１１９は、外科用ロボットシステム１００を使用して、手術を受けている患者を支持する。一般的に、テーブル１１９は地面と平行であるが、テーブル１１９は、その向きおよび構成を変更して、様々な外科処置を容易にすることができる。
テーブルは、テーブル１１９とコラム１２１との間の１つ以上のピボットを使用して、患者の横軸の周りを回転してもよいし、患者の縦軸に沿って傾けられてもよい。テーブル１１９は、旋回セグメント、折畳みセグメントまたはその両方を含んで、患者を支持するテーブル１１９の上面の構成を変更することができる。テーブル１１９は、外科処置中に体液または他のその後の流体の排出を容易にするトラップドアを含んでもよい。
【００４７】
コラム１２１は、一端でテーブル１１９に結合され、他端でベース１２３に結合される。一般に、コラム１２１は、コラム１２１に結合された１つ以上のコラムリング１０５を収容するように円筒形状である。しかし、コラム１２１は、楕円形または長方形などの他の形状を有してもよい。コラムリング１０５は、コラムに移動可能に結合されている。例えば、コラムリング１０５は、コラム１２１の軸に沿って垂直に移動するか、コラム１２１の軸の周りを水平に回転するか、その両方を行う。コラムリング１０５は、以下の図２に関してさらに詳細に説明される。コラムは、回転機構を用いて、ベース１２３に対してコラムの中心軸の周りを回転することができる。
【００４８】
ベース１２３は、地面に平行であり、コラム１２１およびテーブル１１９を支持する。ベース１２３は、車輪、踏面または外科用ロボットシステム１００を配置もしくは運搬する他の手段を含んでもよい。ベース１２３は、取り外し可能なハウジング（図示せず）の内部など保管のための非アクティブ構成の一部として、一組のロボットアーム１０２、１つ以上のコラムリング１０５またはその両方を収容することができる。ベース１２３はレール（図示せず）を含んでもよく、それに沿って、ロボットアーム１０２が、コラムリング１０５の代替物または補足物として移動可能に結合されてもよい。
【００４９】
一般に、一組のロボットアームは、コラムリング１０５Ａなどの１つ以上のコラムリング１０５に結合された１つ以上のロボットアーム１０２を含む。コラム１０５に取り付けられたロボットアーム１０２は、コラム取り付け式ロボットアーム１０２と呼ぶことができる。外科用ロボットシステム１００Ａは、ロボットアーム１０２を使用して、テーブル１１９上に横たわる患者に対して外科処置を実施する。
【００５０】
テーブル１１９、コラム１２１、ベース１２３、コラムリング１０５およびロボットアーム１０２に関するさらなる詳細および構成は、２０１６年５月１３日に出願された米国特許第１５／１５４，７６５号ならびに２０１６年５月１３日に出願された米国特許第１５／１５４，７６２号（これらのそれぞれは参照により本明細書に組み込まれる）に記載されている。例えば、代替の外科用ロボットシステムは、コラムリング１０５に取り付けられた第１のロボットアーム１０２と、ベース１２３に含まれたレールに取り付けられた第２のロボットアームとを含む。
【００５１】
図２は、一実施形態による例示的な外科用ロボットシステム１００の例示的なコマンドコンソール２００を示す。コマンドコンソール２００は、コンソールベース２０１、ディスプレイモジュール２０２、例えばモニタ、ならびに制御モジュール、例えばキーボード２０３およびジョイスティック２０４を含む。いくつかの実施形態では、コマンドコンソール２００の機能のうち１つ以上が、外科用ロボットシステム１００のベース１０１または外科用ロボットシステム１００に通信可能に結合された別のシステムに一体化されてもよい。ユーザ２０５、例えば医師は、コマンドコンソール２００を使用して、人間工学的位置から外科用ロボットシステム１００を遠隔制御する。
【００５２】
コンソールベース２０１は、コンピュータシステムの基本構成要素、すなわち中央処理装置（すなわちコンピュータプロセッサ）と、メモリ／データ記憶装置と、データバスと、例えば、図１に示す内視鏡１１８からの画像およびアライメントセンサデータなどの信号を解釈し処理する役割を担う関連データ通信ポートとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、コンソールベース２０１およびベース１０１の両方が、負荷分散のため信号処理を実行する。コンソールベース２０１は、制御モジュール２０３および２０４を介してユーザ２０５によって提供されるコマンドおよび命令を処理することもできる。図２に示すキーボード２０３およびジョイスティック２０４に加えて、制御モジュールは、コンピュータマウス、トラックパッド、トラックボール、制御パッド、ビデオゲームコントローラならびに手のジェスチャーおよび指のジェスチャーを捕捉するセンサ（例えば、モーションセンサまたはカメラ）などの他の装置を含んでもよい。
【００５３】
ユーザ２０５は、コマンドコンソール２００を使用して、速度モードまたは位置制御モードで内視鏡１１８などの外科用器具を制御することができる。速度モードでは、ユーザ２０５は、制御モジュールを用いた直接手動制御に基づいて、内視鏡１１８の遠位端のピッチ運動およびヨー運動を直接制御する。例えば、ジョイスティック２０４上の動きは、内視鏡１１８の遠位端のヨー運動およびピッチ運動にマッピングすることができる。ジョイスティック２０４は、ユーザ２０５に触覚フィードバックを提供することができる。例えば、ジョイスティック２０４が振動して、内視鏡１１８が特定の方向にさらに移動することも回転することもできないことを示す。コマンドコンソール２００はまた、視覚フィードバック（例えば、ポップアップメッセージ）および／または音声フィードバック（例えば、ビープ音）を提供して、内視鏡１１８が最大並進または回転に達したことを示すこともできる。
【００５４】
位置制御モードでは、コマンドコンソール２００は、患者の三次元（３Ｄ）マップおよび患者の所定のコンピュータモデルを使用して、外科用器具、例えば内視鏡１１８を制御する。コマンドコンソール２００は、外科用ロボットシステム１００のロボットアーム１
０２に制御信号を提供して、内視鏡１１８を目標位置に操作する。位置制御モードでは、３Ｄマップに依存するため、患者の解剖学的構造の正確なマッピングが必要となる。
【００５５】
いくつかの実施形態では、ユーザ２０５は、コマンドコンソール２００を使用せずに、外科用ロボットシステム１００のロボットアーム１０２を手動で操作することができる。ユーザ２０５は、外科手術室でのセットアップ中に、ロボットアーム１０２、内視鏡１１８および他の外科用器具を動かして、患者に到達させることができる。外科用ロボットシステム１００は、ユーザ２０５からの力フィードバックおよび慣性制御に依存して、ロボットアーム１０２および器具の適切な構成を決定してもよい。
【００５６】
ディスプレイモジュール２０２は、電子モニタ、仮想現実視覚装置、例えば、ゴーグルもしくは眼鏡および／またはディスプレイ装置の他の手段を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイモジュール２０２は、例えば、タッチスクリーンを備えたタブレット装置として、制御モジュールと一体化される。さらに、ユーザ２０５は、一体化されたディスプレイモジュール２０２および制御モジュールを使用して、データを見、外科用ロボットシステム１００にコマンドを入力することができる。ディスプレイモジュール２０２は、１つ以上のアライメントセンサによって提供される情報に基づいて、患者内で動作する様々な器具の位置および向きに関する情報を表示することができるグラフィカルＧＵＩの表示を可能にする。ディスプレイモジュール２０２を介して提示するための情報を処理するコンソールベース２０１に情報を送信するセンサに結合された電気ワイヤまたは送信機によって、この情報を受信してもよい。
【００５７】
ディスプレイモジュール２０２は、立体視装置、例えばバイザーまたはゴーグルを使用して、３Ｄ画像を表示することができる。３Ｄ画像は、患者の解剖学的構造を示すコンピュータ３Ｄモデルである「ｅｎｄｏ  ｖｉｅｗ」（すなわち内視鏡ビュー）を提供する。ｅｎｄｏ  ｖｉｅｗは、患者の内部の仮想環境および患者の内部の内視鏡１１８の予測される位置を提供する。ユーザ２０５は、内視鏡１１８が患者内の正確またはほぼ正確な位置にあることを思考的に正しく判断し、確認するのを支援するために、ｅｎｄｏ  ｖｉｅｗモデルとカメラによって取得された実際の画像とを比較する。ｅｎｄｏ  ｖｉｅｗは、内視鏡１１８の遠位端の周りの解剖学的構造、例えば、患者の腸または大腸の形状に関する情報を提供する。ディスプレイモジュール２０２は、内視鏡１１８の遠位端の周りの解剖学的構造の３Ｄモデルとコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャンとを同時に表示することができる。さらに、ディスプレイモジュール２０２は、３ＤモデルおよびＣＴスキャン上に、内視鏡１１８の決定済みのナビゲーション経路を重ねることができる。
【００５８】
いくつかの実施形態では、３Ｄモデルとともに内視鏡１１８のモデルが表示され、外科処置の状態を示すのを支援する。例えば、ＣＴスキャンは、生検が必要になる可能性がある場合に、解剖学的構造内の病変を識別する。手術中、ディスプレイモジュール２０２は、内視鏡１１８によって取得され内視鏡１１８の現在の位置に対応する基準画像を示すことができる。ディスプレイモジュール２０２は、ユーザ設定および特定の外科処置に応じて、内視鏡１１８のモデルの様々なビューを自動的に表示することができる。例えば、ディスプレイモジュール２０２は、内視鏡１１８が患者の手術領域に接近するに際して、ナビゲーション工程中に内視鏡１１８のオーバーヘッド蛍光透視図を示す。
【００５９】
Ｉ．Ｂ．内視鏡
図３Ａは、一実施形態による内視鏡１１８の複数の角度の可動を示す。図３Ａに示すように、内視鏡１１８の先端３０１は、縦軸３０６（ロール軸３０６とも呼ばれる）に対してゼロの偏向で配向される。先端３０１の様々な向きで画像を取得するために、外科用ロボットシステム１００は、正のヨー軸３０２、負のヨー軸３０３、正のピッチ軸３０４、負のピッチ軸３０５またはロール軸３０６上で先端３０１を偏向させる。内視鏡１１８の
先端３０１または本体３１０は、縦軸３０６、ｘ軸３０８またはｙ軸３０９内で伸長または並進してもよい。
【００６０】
内視鏡１１８は、内視鏡１１８の位置を較正するための基準構造３０７を含む。例えば、外科用ロボットシステム１００は、基準構造３０７に対する内視鏡１１８の偏向を測定する。基準構造３０７は、内視鏡１１８の近位端に配置され、キー、スロットまたはフランジを含んでもよい。基準構造３０７は、初期較正のために第１の駆動機構に結合され、第２の駆動機構、例えばＩＤＭ１１７に結合されて、外科処置を実施する。
【００６１】
図３Ｂは、一実施形態による内視鏡１１８の上面図である。内視鏡１１８は、シース３１１の管状構成要素の内側に入れ子式にまたは部分的に入れ子式になりシース３１１の管状構成要素と縦方向に位置合わせされたリーダ３１５の管状構成要素（またはリーダスコープ）を含む。シース３１１は、近位シースセクション３１２および遠位シースセクション３１３を含む。リーダ３１５は、シース３１１よりも小さな外径を有し、近位リーダセクション３１６および遠位リーダセクション３１７を含む。シースベース３１４およびリーダベース３１８は、例えば、外科用ロボットシステム１００のユーザからの制御信号に基づいて、遠位シースセクション３１３および遠位リーダセクション３１７をそれぞれ作動させる。シースベース３１４およびリーダベース３１８は、例えば、図１に示すＩＤＭ１１７の一部である。
【００６２】
シースベース３１４およびリーダベース３１８はともに、駆動機構（例えば、Ｉ．Ｃ．器具装置マニピュレータの節の図３Ｄを参照してさらに説明される独立駆動機構）を含んで、シース３１１およびリーダ３１５に結合されたプルワイヤを制御する。例えば、シースベース３１４は、シース３１１に結合されたプルワイヤに引張荷重を生成して、遠位シースセクション３１３を偏向させる。同様に、リーダベース３１８は、リーダ３１５に結合されたプルワイヤに引張荷重を生成して、遠位リーダセクション３１７を偏向させる。また、シースベース３１４およびリーダベース３１８はともに、ＩＤＭからシース３１１およびリーダ３１４への空気圧、電力、電気信号または光信号の経路のためのカップリングをそれぞれ含んでもよい。プルワイヤは、シース３１１またはリーダ３１５内のプルワイヤの長さに沿って、シースベース３１４またはリーダベース３１８などの負荷の起点に軸方向の圧縮を戻すスチールコイルパイプをそれぞれ含んでもよい。
【００６３】
内視鏡１１８は、シース３１１およびリーダ３１５に結合されたプルワイヤによって提供される複数の自由度のために、患者の解剖学的構造を容易にナビゲートすることができる。例えば、シース３１１および／またはリーダ３１５のいずれかに４つ以上のプルワイヤを使用して、８つ以上の自由度を提供してもよい。他の実施形態では、最大３つのプルワイヤを使用して、最大６つの自由度を提供してもよい。シース３１１およびリーダ３１５は、縦軸３０６に沿って３６０度まで回転して、さらに多くの角度の可動を提供してもよい。回転角と複数の自由度との組合せは、外科用ロボットシステム１００のユーザに、内視鏡１１８の使い勝手が良く直感的な制御を提供する。
【００６４】
図３Ｃは、一実施形態による内視鏡１１８のリーダ３１５の遠位端の等角図である。リーダ３１５は、壁の長さに沿って導管を通る少なくとも１つの作業チャネル３４３およびプルワイヤを含む。例えば、プルワイヤは、リーダ３１５の筋肉（ｍｕｓｃｌｉｎｇ）およびカーブの位置合わせを緩和するのを支援する螺旋セクションを有してもよい。リーダ３１５は、撮像装置３４９（例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラ、撮像ファイバ束など）、光源３５０（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、光ファイバなど）および他の構成要素のための少なくとも１つの作業チャネル３４３を含む。例えば、他の構成要素には、カメラワイヤ、吹送装置、吸引装置、電気ワイヤ、光ファイバ、超音波トランスデューサ、電磁（ＥＭ）感知部品および光干渉断層
撮影（ＯＣＴ）感知部品が挙げられる。いくつかの実施形態では、リーダ３１５は、リーダ３１５の長軸に沿って延びる空洞を含んで、外科用ツールなどの他の装置の挿入に対応する作業チャネル３４３を形成する。
【００６５】
Ｉ．Ｃ．器具装置マニピュレータ
図３Ｄは、一実施形態による外科用ロボットシステム１００の器具装置マニピュレータ１１７の等角図である。ロボットアーム１０２は、関節運動インタフェース３０１を介してＩＤＭ１１７に結合される。ＩＤＭ１１７は、内視鏡１１８に結合される。関節運動インタフェース３０１は、ロボットアーム１０２とＩＤＭ１１７との間で空気圧、電力信号、制御信号およびフィードバック信号を伝達することができる。ＩＤＭ１１７は、ギヤヘッド、モータ、ロータリーエンコーダ、電源回路および制御回路を含んでもよい。ＩＤＭ１１７から制御信号を受信するためのベース３０３は、内視鏡１１８の近位端に結合される。ＩＤＭ１１７は、制御信号に応答して、図３Ｅを参照して以下にさらに説明される出力軸を作動させることによって、内視鏡１１８を操作する。
【００６６】
図３Ｅは、一実施形態による図３Ｄに示される器具装置マニピュレータの分解等角図である。図３Ｅでは、内視鏡１１８がＩＤＭ１１７から取り外されて、後述するように、それぞれ内視鏡１１８またはバスケット装置の独立したプルワイヤを制御することができる出力シャフト３０５、３０６、３０７および３０８が現れている。
【００６７】
ＩＩ．下半身手術
図４Ａは、一実施形態による、シミュレートされた患者４０８の下半身領域に到達するように構成されたコラム取り付け式アームを備えた外科用ロボットシステム４００Ａの斜視図である。外科用ロボットシステム４００Ａは、一組のロボットアーム（合計５個のロボットアームを含む）と、一組の３つのコラムリングとを含む。第１のロボットアーム４７０Ａおよび第２のロボットアーム４７０Ｂは、第１のコラムリング４０５Ａに結合される。第３のロボットアーム４７０Ｃおよび第４のロボットアーム４７０Ｄは、第２のコラムリング４０５Ｂに結合される。第５のロボットアーム４７０Ｅは、第３のコラムリング４０５Ｃに結合される。図４Ａは、患者４０８の下半身領域への到達を含む外科処置、例えば尿管鏡検査を受けるテーブル４０１上に横たわる患者４０８のワイヤフレームを示す。患者４０８の脚は、外科用ロボットシステム４００Ａの部分が見えなくなるのを避けるために示されていない。
【００６８】
外科用ロボットシステム４００Ａは、一組のロボットアームを構成して、患者４０８の下半身領域に外科処置を実施する。具体的には、外科用ロボットシステム４００Ａは、一組のロボットアームを構成して、外科用器具４１０を操作する。一組のロボットアームは、仮想レール４９０に沿って外科用器具４１０を患者４０８の鼠蹊部に挿入する。一般に、仮想レール４９０は、一組のロボットアームが外科用器具（例えば、入れ子式器具）を並進させる同軸軌道である。第２のロボットアーム４７０Ｂ、第３のロボットアーム４７０Ｃおよび第５のロボットアーム４７０Ｅは、外科用器具４１０に連結（例えば保持）される。第１のロボットアーム４７０Ａおよび第４のロボットアーム４７０Ｄは、図４Ａに示されている外科処置または外科処置の少なくとも一部のために必ずしも必要とされないため、外科用ロボットシステムの側面に格納される。ロボットアームは、患者４０８から離れた距離から外科用器具４１０を操作するように構成されている。これは、例えば、患者の身体に近づくほど利用可能な空間が限られていることが多いことや、患者４０８の周りに滅菌境界があるために有利である。さらに、外科用器具の周りに滅菌ドレープがあってもよい。外科処置の間、滅菌された物体のみが滅菌境界を通過することができる。したがって、外科用ロボットシステム４００Ａは、依然として、滅菌境界の外部に配置され滅菌ドレープにより覆われたロボットアームを使用して、外科処置を実施することができる。
【００６９】
一実施形態では、外科用ロボットシステム４００Ａは、一組のロボットアームを構成して、患者４０８に対して内視鏡外科処置を実施する。一組のロボットアームは、内視鏡、例えば外科用器具４１０を保持する。一組のロボットアームは、患者４０８の鼠蹊部の開口部を介して内視鏡を患者の体内に挿入する。内視鏡は、カメラおよび光ケーブルなどの光学部品を備えた可撓性で細長い管状の器具である。光学部品は、患者の体内の部分の画像を表すデータを収集する。外科用ロボットシステム４００Ａのユーザは、そのデータを使用して、内視鏡検査の実施を支援する。
【００７０】
図４Ｂは、一実施形態による、患者４０８の下半身領域に到達するように構成されたコラム取り付け式アームを備えた外科用ロボットシステム４００Ａの上面図である。
【００７１】
図４Ｃは、一実施形態による、患者４０８の下半身領域に到達するように構成されたコラム取り付け式アームを備えた撮像装置４４０および外科用ロボットシステム４００Ｂの斜視図である。外科用ロボットシステム４００Ｂは、患者４０８の鼠蹊部を露出させるために患者４０８の脚部を支持する一対のストラップ４２０を含む。一般に、撮像装置４４０は、患者４０８の内部の身体部分または他の対象物の画像を取得する。撮像装置４４０は、蛍光透視型外科処置または別のタイプの撮像装置に使用されることが多いＣアーム（移動式Ｃアームとも呼ばれる）であってよい。Ｃアームは、発生器、検出器および撮像システム（図示せず）を含む。発生器は、Ｃアームの底端に結合され、患者４０８に向かって上方を向いている。検出器は、Ｃアームの上端に結合され、患者４０８に向かって下方を向いている。発生器は、患者４０８に向かってＸ線波を放射する。Ｘ線波は患者４０８を透過し、検出器によって受信される。受信されたＸ線波に基づいて、撮像システム４４０は、患者４０８の内部の身体部分または他の対象物の画像を生成する。テーブル１１９の旋回セグメント２１０は、患者４０８の鼠蹊部がＣアーム撮像装置４４０の発生器と検出器との間に位置合わせされるように、横方向に回転される。Ｃアームは、使用中に患者の下に置かれるフットプリントを備えた物理的に大きな装置である。特に、Ｃアームの発生器は、患者の手術領域、例えば、腹部領域の下に配置される。コラムに取り付けられた典型的な外科用ベッドでは、例えばコラムは手術領域の下にもあるため、コラムがＣアーム発生器の位置決めに干渉する。対照的に、旋回セグメント２１０の構成可能性（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｉｌｉｔｙ）のために、外科用ロボットシステム４００Ｂは、Ｃアーム、ロボットアームおよびユーザ（例えば医師）が、患者の身体の作業領域に対して外科処置を実施するのに十分な範囲の到達手段を有するように、テーブル１１９を構成してもよい。１つの使用例では、テーブル１１９がテーブル１１９の縦軸に沿って横方向に並進するため、ロボットアームは、テーブル１１９上の患者の鼠蹊部または下腹部領域に到達することができる。別の使用例では、旋回セグメント２１０をコラム１２１から離して回転させることによって、患者４０８の鼠蹊部の下にＣアーム４４０の発生器を位置決めしてもよい。旋回セグメント２１０上に横たわっている患者を備えた旋回セグメント２１０は、外科用ロボットシステムを転倒させることなく、テーブル１１９の縦軸に対して少なくとも１５度回転することができる。特に、外科用ロボットシステムの質量中心（例えば、結合された少なくともテーブル、ベッドおよびベースの質量中心）がベースのフットプリント上に配置されているため、外科用ロボットシステムは転倒しない。
【００７２】
外科用ロボットシステム４００Ｂは、一組のコラム取り付け式ロボットアームを使用して、外科用器具４１０を操作する。ロボットアームの各々は、外科用器具４１０に結合（例えば保持）される。外科用ロボットシステム４００Ｂは、ロボットアームを使用して、仮想レール４９０に沿って外科用器具４１０を患者の鼠蹊部に挿入する。
【００７３】
図４Ｄは、一実施形態による、患者４０８の下半身領域に到達するように構成されたコラム取り付け式アームを備えた撮像装置４４０および外科用ロボットシステム４００Ｂの
上面図である。
【００７４】
ＩＩＩ．バスケット装置
ここで図５Ａ〜図５Ｆを参照すると、ロボット操縦可能なバスケット装置が記載されている。図５Ａはバスケット装置の側面図である。図５Ｂおよび図５Ｃは、一実施形態による尿路結石などの対象物を捕捉するためのバスケット装置の使用方法を示す。ロボット操縦可能なバスケット装置５００は、上述のＩＤＭ１１７など、本明細書および上記で説明したＩＤＭのいずれかに動作可能かつ取り外し可能に結合されてもよい。ロボット操縦可能なバスケット装置５００は、対象または患者内の自然なまたは人工的に作成された開口部を通って前進して、対象または患者の身体内の目標対象物を捕捉することができる。例えば、ロボット操縦可能なバスケット装置５００は、尿道、ならびに場合により膀胱、尿管および／または腎臓を通ってロボット外科用システム１００とともに前進して、腎結石（ＳＴ）を捕捉することができる。別の例として、ロボット操縦可能なバスケット装置５００は、胆嚢内を前進して、胆石を捕捉することができる。いくつかの実施形態では、ロボット操縦可能なバスケット装置５００は、カテーテル、尿管鏡、内視鏡または同様の装置の別の作業チャネル（例えば、直径１．２ｍｍの作業チャネル内）を前進することができる。これらの実施形態では、内視鏡器具を追加することにより、軸方向の支持および剛性を提供するとともに、視覚、ナビゲーションおよび位置特定機能などの追加の機能を装置に提供することができる。
【００７５】
ロボット操縦可能なバスケット装置５００は、ＩＤＭ１１７と取り外し可能かつ動作可能に結合するようになっているハンドルまたはツールベース５１０を含んでもよい。ＩＤＭがキャプスタン５２０ならびにそれに結合された他の作動要素を作動させることができるように、ツールベース５１０が、ＩＤＭの出力シャフトまたは駆動ユニットに結合するための多数のキャプスタン５２０を含んでもよい。バスケット装置５００はさらに、多数のプルワイヤ（腱とも呼ばれる）５３０を含む。プルワイヤ５３０は、一端でキャプスタン５２０に結合される。プルワイヤ５３０は、装置５００の長軸に沿ってまっすぐに延び、外側支持シャフト５４０によってたわむことまたはねじれることが防止される。外側支持シャフト５４０は、プルワイヤ５３０が装置５００の長軸の方向に沿って通過することができる複数の内腔およびチャネルを含んでもよい。外側支持シャフト５４０は、可撓性であって、バスケット装置５００が尿道および尿管などの曲がりくねった組織管路または体腔を通って前進するのを容易にすることができる。装置５００はまた、軸方向の剛性および支持のための内部シャフト５６０を含んでもよい。装置５００は、内視鏡１１８などの器具の作業チャネルに挿入されるように構成されてもよい。
【００７６】
プルワイヤ５３０は、バスケット装置５００の最も遠位の先端５５２で互いに結合されてもよい。例えば、バスケット装置５００は、２つの異なる対のプルワイヤ５３０を含んでもよく、各プルワイヤ対は、先端５５２でループの先端が互いに結合されたループを形成し、各プルワイヤでは、その２つの端部が、外側支持シャフト５４０の対向する周辺チャネルまたは内腔５４８に挿通されている。ループ状プルワイヤの２つの先端は、様々な方法で一緒に結合されてもよい。例えば、ループ状プルワイヤの２つの先端は、一緒にはんだ付けされ、一緒に捲縮され、一緒に編組され、接着剤によって一緒に接着され、縫合糸または他の糸などにより一緒に結束されてもよい。ひとたび一緒に接続されると、その用語が特定の実装に好ましい場合には、ループを形成するプルワイヤの各対を単一のプルワイヤと呼ぶこともできる。
【００７７】
ツールベース５１０がＩＤＭに結合されると、キャプスタン５２０はプルワイヤ５３０を作動させて、例えば外側支持シャフト５４０に対して軸（長軸）方向にプルワイヤ５３０を近位または遠位に並進させることができる。プルワイヤ５３０のうち１つ以上は、それぞれのキャプスタン５２０などによって、互いに独立して並進させることができる。
【００７８】
プルワイヤ５３０の遠位端は、外側支持シャフト５４０の遠位端５４４から延びて、遠位ワイヤバスケット５５０を形成することができる。外側支持シャフト５４０の近位端５４２に配置されたキャプスタン５２０によってプルワイヤ５３０の遠位端を引き込んで、外側支持シャフト５４０内でバスケット５５０を折り畳むことができる。外側支持シャフト５４０内にバスケット５５０を引き込むことにより、バスケット装置５００の形状を低減させて、バスケット装置５００が組織管路または体腔内を前進するのを容易にすることができる。いくつかの実施形態では、内視鏡装置の作業チャネルを介して装置５００を展開してもよく、ここで装置５００を内視鏡装置に対して引き込んで、バスケット装置５００の形状を同様に低減してもよい。反対に、キャプスタン５２０を作動してプルワイヤ５３０を外側支持シャフト５４０から引き出して、バスケット５５０を拡張してもよい。例えば、外側支持シャフト５４０の遠位端５４４を結石ＳＴの近くに配置した後に、バスケット５５０を拡張して結石ＳＴを捕捉することができる。
【００７９】
異なる拡張量で外側支持シャフト５４０からバスケット５５０を引き出して、バスケット５５０のサイズを変えてもよい。例えば、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、バスケット５５０内の結石ＳＴを捕捉するために拡大されたサイズまでバスケット５５０を最初に引き出して、次いでバスケット５５０を部分的に折り畳んで（すなわち、サイズが縮小されて）バスケット５５０内に結石を固定してもよい。図５Ｂにさらに示すように、プルワイヤ５３０は、バスケット５５０を操縦するか傾けるように選択的に作動して、結石ＳＴの捕捉を容易にしてもよい。外側支持シャフト５４０は、プルワイヤ５３０が差動的に作動している間に、プルワイヤ５３０に対して静止状態に保持されてもよい。バスケット５５０は、３６０°の運動範囲を有するように、個々のプルワイヤ５３０の差動的な作動によって様々な方向に操縦されてもよい。例えば、個々のプルワイヤ５３０の一端を静止状態に保持しながら、他端をそれぞれ引っ張るか押し込んで、バスケット５５０を移動端に近づけるか、移動端から離して傾けてもよい。他の例では、プルワイヤ５３０の個々の端部を差動的に引っ張るか、押し込むか、静止状態に保持して、傾きの角度および／または方向を変えることができる。
【００８０】
キャプスタン５２０の動きの角度は、バスケット５５０の傾きの角度および／または方向ならびにその現在のサイズを示し得る。したがって、いくつかの実施形態では、ロボットシステムおよびＩＤＭは特に、バスケット５５０を視覚化することなく、キャプスタン５２０、駆動ユニットまたは出力シャフトからのフィードバックまたは情報に基づいて、対象または患者の体内に位置決めされたバスケット５５０の現在の構成を決定および／または追跡することができる。代替的にまたは組み合わせて、バスケット５５０が可視化されて、その現在の構成を決定および／または追跡することができる。プルワイヤ５３０は、形状記憶材料または金属（例えば、ニチノールなどのニッケル−チタン合金）から形成することができるため、拘束されていない場合および／または体温で、プルワイヤ５３０の遠位端が付勢されてバスケット形状をとるようにすることができる。
【００８１】
図５Ｄ、図５Ｅ、図５Ｆは、内視鏡装置の作業チャネル内での使用を意図した実施形態の異なる図を示す。図５Ｄはバスケット装置の外側支持シャフトの斜視図を示し、図５Ｅは外側支持シャフトの拡大側面図を示す。図５Ｅに示すように、外側支持シャフト５４０は、正方形または菱形の断面を有することができる。外側支持シャフト５４０の断面には、円、長円、楕円、三角形、四辺形、長方形、五角形、星形、六角形および他の多角形などの他の形状も考えられる。外側支持シャフト５４０は、中央作業チャネル５４６および複数の周辺チャネル５４８を含んでもよい。プルワイヤ５３０は、周辺チャネル５４８内に配置されてもよい。ガイドワイヤ、追加の治療装置（砕石術用レーザファイバなど）または診断装置（撮像装置またはカメラなど）は、中央チャネル５４６を通って前進して、標的領域または対象物、例えば捕捉された結石ＳＴに到達してもよい。
【００８２】
外側支持シャフト５４０はまた、周辺チャネル５４８が配置され、プルワイヤ５３０がそれを通って移動する複数の丸い頂点またはコーナー５４３を含んでもよい。外側支持シャフト５４０の外側表面上のスロット付き側縁部５４１は凹形であり、したがって、周辺チャネル５４８が配置されるコーナー５４３の周りで少なくとも部分的に湾曲して、外側支持シャフト５４０の複数の細長い側方スロットまたはチャネルを画定してもよい。これらのスロット付き側縁部５４１は、外側支持シャフトの縁部に組織が並置するのを阻止することによって、バスケット装置５００の前進を容易にすることができる。バスケット装置５００が、組織路、体腔、または内視鏡装置の作業チャネルを通って位置決めされると、スロット付き側縁部５４１は、外側支持シャフト５４０と組織管路、体腔または作業チャネルの内壁との間の流体の灌注および／または吸引を可能にするのに十分な空間を提供することができる。
【００８３】
図５Ｆは、図５Ｄの装置などのロボット操縦可能なバスケット装置の斜視図であって、一実施形態によるプルワイヤが周辺チャネル５４８から出ている外側支持シャフト５４０の遠位端５４４を示すために拡大されている斜視図を示す。
【００８４】
図６Ａ〜図６Ｃは、一実施形態による拡張されたバスケットの例示的な形状を示す。バスケット５５０が拡張されると（例えば、外側支持シャフト５４０によって完全には折り畳まれていないか、内視鏡装置の遠位端を越えて引き出されている場合）、図５Ａに示すような長円形などの様々な形状を有することができる。代替案として、図６Ａは、バスケット５５０Ｂが球形を有する実施形態を示す。別の代替案として、図６Ｂは、プルワイヤが半剛性または完全剛性の窪み５５４を有するようにバスケット５５０Ｂが成形されて、曲がりくねった解剖学的構造内での到達能力を改善するために「ジョー」の形状を形成する実施形態を示す。別の代替案として、図６Ｃは、バスケット５５０Ｃが、曲がりくねった解剖学的構造内で別の到達能力を得るために渦巻形または螺旋形のプルワイヤから形成される実施形態を示す。
【００８５】
図７Ａ〜図７Ｅは、一実施形態による、バスケット装置を使用して捕捉された結石を破砕する様々な技術を示す。捕捉された結石は、様々に破壊されていることがある。
【００８６】
図７Ａは、一実施形態による、捕捉された結石を破砕するためのレーザまたは光ファイバの挿入を示す。捕捉された結石ＳＴは、レーザまたは光エネルギによって破壊されてもよく、これはレーザ砕石術と呼ばれる。そのような使用の場合には、レーザまたは光ファイバ５６２がツールベースまたはハンドル５１０から導入され、中央作業チャネル５４６を通って前進することにより、レーザ先端または光学素子がバスケット５５０の近位端に位置決めされる。中央作業チャネル５４６は、直径１００〜３００μｍなどのレーザまたは光ファイバを収容するのに適したサイズを有してもよい。レーザまたは光ファイバは、レーザ先端または光学素子によって誘導されたレーザまたは光エネルギを伝達して、捕捉された結石ＳＴを破壊することができる。代替的にまたは組み合わせて、中央作業チャネル５４６を通って流体がフラッシュされるか吸引されてもよい。あるいは、図５Ｅに関して説明したように、スロット付き側縁部５４１を通って流体がフラッシュされるか吸引されてもよい。
【００８７】
捕捉された結石ＳＴは、同様に多くの方法で機械的に破壊することができる。例えば、中央チャネル５４６（図示せず）などを介して、超音波を印加することができる。代替的にまたは組み合わせて、機械的装置を中央チャネル５４６を通して前進させ、機械的装置を使用して捕捉された結石を破壊することができる。
【００８８】
図７Ｂは、一実施形態による、捕捉された結石を破砕するための機械的ドリルの挿入を
示す。機械的ドリルビット５６４は、外側支持シャフト５４０の中央作業チャネル５４６を通って前進する。ツールベース５１０に近接して配置された回転モータが、バスケット５５０でドリルビット５６４を回転させて、捕捉された結石ＳＴを破壊する。
【００８９】
図７Ｃおよび図７Ｄは、一実施形態による、捕捉された結石を破砕するためのチゼルの使用を示す。図７Ｃの実施形態では、チゼル５６６は、外側支持シャフト５４０の中央作業チャネル５４６を通って前進する。チゼル５６６は、ツールベース５１０に近接して配置された往復運動モータ（図示せず）によって作動される。往復運動モータは、チゼル５６６を近位方向および遠位方向に軸方向に駆動することができる。図７Ｄの実施形態では、チゼル５６６は、装置５００とは別の装置から提供されるため、バスケット装置５００を通って前進せず、遠位方向などの別の方向から捕捉された結石ＳＴを破壊する。この場合、バスケット装置５００の作業チャネル５４６を使用して結石断片を排出することができる。
【００９０】
図７Ｅは、一実施形態による、捕捉された結石を破砕するための高圧流体ジェット５８０の使用を示す。高圧流体ジェット５２８０は、水、生理食塩水、または流体源から噴射された別の液体であってよい。流体ジェットは研磨剤であってよく、結石の破壊を容易にするために塩粒子などの微粒子を含んでもよい。例示的な実施例は、流体ジェットが結石ＳＴに向かって出る中央作業チャネル５４６上に、４００ｐｓｉの圧力および１００μｍの直径を有してもよい。
【００９１】
捕捉された結石ＳＴは、捕捉された結石ＳＴが破壊されている間、バスケット５５０によって操縦されてもよい。捕捉された結石ＳＴが説明されたいずれかの方法で破壊されると、破壊された結石ＳＴは中央チャネル５４６を介して吸引されてもよく、および／または破壊された結石ＳＴは（例えば、結石ＳＴ全体が固定されている場合よりも低減された形状で）バスケット５５０によって固定されて、標的部位（例えば、尿管、腎盂、胆嚢など）から引き込まれてもよい。いくつかの実施形態では、バスケット５５０が、まだ破壊されていない捕捉された結石ＳＴの比較的大きな部分を捕捉し固定し続ける間、捕捉された結石ＳＴの破壊された部分が吸引されてもよい。
【００９２】
ＩＶ．バスケット装置を用いた結石の捕捉方法
ＩＶ．Ａ．問題
バスケット操作は、尿路から尿路結石や結石断片を除去するために、泌尿器科医が頻繁に使用する技術である。現在の技術水準では、一般に、少なくとも２人の経験豊富なオペレータが、尿管鏡とバスケット装置とを連携して制御することが必要となる。１人または複数のオペレータが十分な経験を欠く場合、手技時間および臨床転帰に悪影響が及ぶ可能性がある。
【００９３】
尿路結石を除去するための現在の手技は、尿道および膀胱を介して尿管に尿管鏡を前進させることを含む。尿管鏡は、尿路結石のほぼ近くに位置決めされる。手術のバスケット操作段階に、バスケットが尿管鏡を通って前進し、そのバスケットによって尿路結石を捕捉して、結石を摘出することができる。尿管鏡を結石に位置決めした場合、泌尿器科医は、結石を動かすためのいくつかの潜在的ワークフローの選択肢を有する。結石が十分に小さく、オペレータがバスケット内に結石全体を捕捉することができれば、尿管鏡およびバスケットの両方を膀胱、または対象の外に引き戻す。結石が１回の通過で引き抜くには大きすぎる場合、レーザ（Ｈｏｌｍｉｕｍまたはネオジムをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｄ：ＹＡＧ））または電気水圧砕石術（ＥＨＬ）装置を尿管鏡の中央作業チャネルに通し、結石をさらに小さな部分に分割するために使用することができる。１人のオペレータが、バスケットのためにレーザファイバまたはＥＨＬプローブを交換し、次いで、各結石断片を膀胱、または患者の外に摘出することができる。結石が（対象の
体の中心に対して）近位の尿管または腎臓自体の内部に位置する場合、シースを使用して、尿管鏡およびバスケットを迅速に摘出および導入することを可能にする。
【００９４】
このような手技には２人のオペレータが必要である。主オペレータは尿管鏡を制御し、副オペレータはバスケットまたはレーザなどの他の挿入ツールを制御する。主オペレータおよび副オペレータの両者が、尿管鏡カメラからの視覚的なフィードを見ることができる。
【００９５】
図８Ａ〜図８Ｃは、一実施形態による、バスケット操作中にオペレータが直面する可能性がある重要な課題を示す。図８Ａでは、オペレータはバスケット操作の段階を経て、バスケットのナビゲーションによって開かれた（すなわち閉じられていないか、引き込まれていない）バスケット８０２内に結石ＳＴが位置し、バスケットは尿管鏡８０５から前進している点まで進んだと仮定する。引き込み前に結石ＳＴの周りに位置決めされているにもかかわらず、バスケット８０２が引き込まれた際に結石ＳＴがバスケット８０２内に捕捉されるように、バスケット８０２を引き込むことは重要な課題である。これは、オペレータがバスケット８０２を閉じる際に、バスケット８０２の中心８１１がバスケットの長軸に沿って横方向に引き込まれる可能性があるため、困難となることがある。このシナリオでは、オペレータが最初に結石ＳＴ（図８Ａ）上にバスケット８０２の中心８１１を位置決めし、バスケット８０２を閉じるか折り畳むと（図８Ｂ）、バスケット８０２は結石ＳＴを越えて頻繁に引き込まれ（バスケット８０２の移動した中心８１１を参照）、結石を捕捉することができない（図８Ｃ）。
【００９６】
ＩＶ．Ｂ．手動による方法
図８Ｄ〜図８Ｆは、一実施形態による、結石をバスケットに入れる際の課題を克服する方法を示す。この方法では、バスケット８０２が閉じられて結石ＳＴが確実に捕捉されるため、２人のオペレータが一緒に作業して、尿管鏡８０５および／またはバスケット８０２を連携して前進させる。図８Ｄは、拡張され、結石ＳＴを包囲するように位置決めされたバスケット８０２を示す。図８Ｅは、尿管鏡８０５またはバスケット装置（尿管鏡８０５によって囲まれ、明示されていない）のいずれかが前進し、それによってバスケットの中心８１１の位置を結石ＳＴに対して所定の位置に保持する間の、折り畳まれたバスケット８０２を示す。オペレータが全体としていずれかの器具を動かすことによって、プルワイヤに対して尿管鏡８０５またはバスケット装置を動かすことができる。図８Ｆは、バスケット８０２によってしっかりと捕捉された結石ＳＴを示す。捕捉後、バスケットおよび／または尿管鏡を患者から引き込むことによって、患者から結石を摘出することができる。
【００９７】
上記の手技では結石ＳＴを比較的確実に捕捉することができるが、このような手技では、高度に協調して一緒に作業しなければならない２人以上のよく訓練されたオペレータが通常必要になる。例えば、第１のオペレータは第１のコントローラによってバスケットを折り畳むことを任され、第２のオペレータは第２のコントローラによってバスケット装置を前進させることを任されてもよい。
【００９８】
ＩＶ．Ｃ．ロボットによる方法
ロボット制御は、バスケット操作段階を単純化することができ、それにより、手技の複雑さが低減し、手技を実施する時間が短縮される。ロボット制御により、バスケット操作段階を調整し達成するために、複数のオペレータが存在する必要もなくなる。
【００９９】
図９Ａ〜図９Ｆは、一実施形態による、ロボット支援尿管鏡検査介入中に結石（および結石断片）を捕捉するバスケット装置を位置決めおよび制御する方法を示す。外科用ロボットシステム１００は、それ自体がシース構成要素８１５、リーダ構成要素（またはリー
ダスコープ）８２５およびバスケット８０２を含むロボット制御可能な尿管鏡８０５を含む。この方法を通して、ポート８３５を介してリーダとシースとの間の空間を通して吸引および灌注／流体移送が実施され、および／または尿管鏡の作業チャネルを通して、および上記図５Ｅに関して説明したように、挿入されたバスケット装置のスロット付き縁部を通して吸引および灌注／流体移送が実施されてもよい。
【０１００】
システムはさらに、それぞれシース８１５およびリーダ８２５用の器具ベース８０１Ａおよび８０１Ｂを介して、シース８１５およびリーダ８２５の位置、向き、および先端の関節運動を制御するように構成された少なくとも２つのロボットアーム１０２Ａおよび１０２Ｂを含む。この例では、ツールベース１０２Ｃを有する少なくとも１つの追加のロボットアーム１０２Ｃが、バスケット８０２の位置およびバスケット作動を制御するように構成されている。システム１００は、尿管鏡８０５およびバスケット８０２を制御するのに適したグラフィカルユーザインタフェースと、ユーザインタフェースからコマンド入力を受け適切なアーム１０２の適切なモータをサーボ制御するのに適した制御システムとをさらに含むことができる。アーム１０２Ａ〜Ｃ、特にそれらのベース８０１Ａ〜Ｃは、仮想レール構成に位置合わせされてもよい。
【０１０１】
システム１００は、手術のプロセスを実施するために、尿管鏡８０５の先端に取り付けられたカメラ（図示せず）を使用して結石ＳＴを視覚化することができるように、（例えば、自動的に、または制御装置を介して受けたかＧＵＩを介して表示されたオペレータ入力を用いて）ロボット尿管鏡８０５を位置に向かって操縦する。図９Ｂに示すように、第１の器具ベース１０１Ａおよび第２の器具ベース１０１Ｂは、それぞれ第１の矢印８３０Ａおよび第２の矢印８３０Ｂによって示される方向に、患者に対して尿管鏡８０５のシース８１５およびリーダ８２５をそれぞれ前進させる。シース８１５とリーダ８２５との動作の速度および大きさは互いに異なってもよく、この２つの部分は互いに独立して動くことができる。尿管鏡８０５は、膀胱ＢＬおよび尿管ＵＴＲを通って前進する。図９Ｃに示すように、ツールベース８０１Ｃは、尿管鏡８０５の作業チャネルから、第３の矢印８３０Ｃによって示される方向にバスケット８０２を前進させる。この方法の１つの具体的な実施形態では、尿管鏡（シース、リーダまたは両方）を患者の尿道に挿入するのを支援するために、剛性金属膀胱鏡などの導入器を使用することができる。
【０１０２】
図９Ｄに示すように、システムは、バスケット８０２に開くように命令し、結石ＳＴがバスケット８０２の中心に位置するようにバスケット８０２を位置決めする。これは、第４の矢印８３０Ｄによって示されるように、ツールベース８０１Ｃを使用して、またはバスケット装置の残りの部分からプルワイヤを別個に制御する別のアーム／ツールベース（図示せず）を使用して、バスケット８０２のプルワイヤのうち１つ以上を前進させることによって、達成することができる。また、これは、第５の矢印８３０Ｅによって示されるように、リーダ８２５から前進したバスケット８０２を次いで再位置決めする第２の器具ベース８０１Ｂを使用して、リーダ８２５を前進させることによって、部分的に達成することができる。
【０１０３】
図９Ｅに示すように、システムは次いでバスケット８０２を閉じるように命令する。これは、第６の矢印８３０Ｆによって示されるように、ツールベース８０１Ｃを再度使用して、またはバスケット装置の残りの部分からプルワイヤを別個に制御する別のアーム／ツールベース（図示せず）を使用して、バスケット８０２のプルワイヤを引き込むことによって、達成することができる。バスケット８０２が閉じると、リーダ８２５の器具ベース８０１Ｂまたはバスケット装置のツールベース（図示せず）のいずれかが、第７の矢印８３０Ｇによって示される方向にリーダ８２５またはバスケット８０２をそれぞれ同時に前進させて、結石ＳＴが捕捉されるまでバスケットが閉じられる間に、バスケット８０２の中央に結石ＳＴが維持されてもよい。
【０１０４】
図９Ｆに示すように、システムは、結石ＳＴが捕捉されると、第８の８３０Ｈおよび第９の８３０Ｉの矢印に従って、ツールベース８０１Ｃおよび器具ベース８０１Ｂをそれぞれ使用して、対象からバスケット装置８０２およびリーダ８２５を除去するか引き込んで、結石ＳＴを患者から完全に摘出することができる。
【０１０５】
Ｖ．経皮的腎砕石術のための方法
Ｖ．Ａ．問題
一部の尿管結石は、尿管鏡による除去が実用的ではないほど十分に大きい。例えば、結石は直径２センチメートルを超える場合があり、一般に、結石または断片を除去することができる尿管鏡の作業チャネルは、直径が１．２ミリメートルである。尿管鏡検査による除去のために結石をさらに小さな断片に破砕することは多くの場合有効であるが、残存結石の破片は新たな結石形成の源となることが多く、将来同様の処置を必要とすることが試験によって示されている。
【０１０６】
対照的に、経皮的腎砕石術（ＰＣＮＬ）は、結石除去のためにさらに大きいポートを提供するために、外科医が（尿管を通して入れるのではなく）身体の外から腎臓を切開する結石除去のための方法である。腎臓内の結石の位置を特定するために尿管鏡は使用されないため、結石の位置は他の機構によって特定しなければならない。一般的な技術は、結石の位置を特定するために、Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャン、または静脈内ピエログラムを使用する蛍光透視法などの従来の撮像技術を使用することである。
【０１０７】
この情報を収集すると、放射線科医に経皮的切開を実施して、腎臓内の結石の位置の近くに導くガイドワイヤを配置して切開部を通して体外に出すように依頼するのが、結石を除去する訓練を受けた泌尿器科医にとっては一般的である。切開部は、患者の体内に腎瘻造設術用の針を誘導することによって得られ、腎瘻造設術用の針は、スタイレットおよびカニューレを含む。針を患者に誘導した後、スタイレットを取り除き、カニューレを残して、腎結石の位置への開口部を形成してもよい。泌尿器科医は、カニューレを通してガイドワイヤを配置してもよい。泌尿器科医は、次いで、このワイヤを使用してＰＣＮＬプロセスの残りの部分を実施して、結石を除去することができる。放射線科医は、ＣＴスキャン、蛍光透視スキャン、および腎結石などの対象物を識別するために使用される他のタイプの撮像を生成し、解釈するように特別に訓練されているため、泌尿器科医にとっては、自身でガイドワイヤを配置するのではなく、放射線科医にガイドワイヤを配置するように依頼するのが一般的である。放射線科医は、３次元（３Ｄ）空間内の画像情報を概念化して、その３Ｄ空間内の結石などの対象物の位置を識別するように熟練しており、その結果、その情報に従ってガイドワイヤを配置するのに最も熟練している。
【０１０８】
ＰＣＮＬを完了するために、泌尿器科医は配置されたガイドワイヤを用いて、収縮したバルーンまたは拡張器をワイヤに沿って通過させる。泌尿器科医は、バルーンまたは拡張器を膨張させて、結石を含む腎臓の腎杯内に、腎瘻造設術チューブなどの中空吸引チューブを直接導入するのに十分な大きさのポートを作成する。この時点で、腎盂尿管鏡または多数の他の器具のうちのいずれか１つを吸引チューブに導入して、結石を除去するのを支援してもよい。例えば、結石破砕器、レーザ、超音波、バスケット、把持器、排水チューブなどを用いて、結石またはその断片を除去してもよい。ＰＣＮＬ中およびＰＣＮＬが完了した後に、腎内圧を低下させるために、腎瘻造設術カテーテルなどの排液チューブを吸引チューブの下に展開してもよい。
【０１０９】
ＰＣＮＬは、尿管鏡検査よりも大きな結石を除去することができ、さらに残った結石の沈降物をうまくフラッシュすることができ、新たな結石の形成を減少させ、したがって必要とされる同様の追跡治療の頻度を減少させるのに有用であるため、有利である。しかし
、ＰＣＮＬはまた尿管鏡検査よりも侵襲性の治療であり、軽度の手術および比較的長い回復期間が必要である。さらに、放射線科医が泌尿器科医と連携して手技の一部を実施する一般的な必要性は、理想的には、泌尿器科医とそのスタッフのみが実施することが必要である手技に、追加の費用、事態の複雑さおよび手術スケジュールの時間遅延を加味する。さらに、ＰＣＮＬは、煩雑であって、手技に携わる人に影響を及ぼす撮像技術の使用を必要とする。例えば、蛍光透視法では、病院スタッフによる放射線摂取を減らすために鉛のベストを使用する必要がある。しかし、鉛のベストはあらゆる放射線を排除するわけではなく、長時間着用するのが面倒であり、キャリア全体を通して、スタッフに整形外科的な外傷を引き起こす可能性がある。
【０１１０】
Ｖ．Ｂ．方法
これらの問題に対処するために、以下の節では、結石または目的の標的腎杯の位置を特定するアライメントセンサを含むＰＣＮＬの新たな方法について説明する。図１０Ａ〜図１０Ｅは、アライメントセンサが電磁（ＥＭ）センサ（またはプローブ）であるこの方法の一例を示す。この方法では、ＥＭセンサは、膀胱ＢＬを通って尿管ＵＴＲに導入され、その後、腎臓ＫＤに導入される。ＥＭセンサは、尿管鏡１００５の先端に近接したＥＭセンサ１０１０を含む尿管鏡に取り付けられてもよい。あるいは、ＥＭセンサは、コイルで生成され、ワイヤを通り抜けた電気信号を解釈するように構成された外部コンピュータ装置に接続された尿管鏡の長さを走る電気ワイヤに接続されたコイルと同じくらい単純であってよい。
【０１１１】
Ｖ．Ｂ．ｉ．術前セグメント化および計画
ロボットツールの手技およびナビゲーションを計画するために、術前計画プロセスが実施されてもよい。この方法は、手術領域の術前コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャンを実施することを含む。得られたＣＴスキャンは、解剖学的経路および器官の３次元モデルを生成するために使用される一連の２次元画像を生成する。ＣＴ画像を構成部分に分割する方法は、「セグメント化」と呼ぶことができる。次いで、セグメント化された画像は、システム１００によって分析されて、患者の体内または表面上のランドマークの３次元座標空間内の位置を識別する。ＰＣＮＬの場合、この分析は、皮膚、腎結石、骨構造（例えば、肋骨、椎骨、骨盤など）、内臓器官（例えば、腎臓、肝臓、大腸など）および外部装置（例えば皮膚パッチセンサ）のうちいずれか１つ以上を含むランドマークを識別することを含んでもよい。セグメント化が完了した後、識別されたランドマークの位置および位置合わせ方法と組み合わせて、（以下に説明する電磁検出または術中蛍光透視法などの）位置特定手段を使用して、解剖学的構造内の医療ツール／器具の位置の視覚的表現を提供してもよい。
【０１１２】
Ｖ．Ｂ．ｉｉ．電磁検出
一般に、コイルなどのＥＭセンサは、オペレータが腎臓ＫＤ内でＥＭセンサ１０１０を動かす際に、例えば結石ＳＴの位置を特定しながら尿管鏡先端を動かすことによって、ＥＭフィールドの変化を検出する。したがって、ＥＭセンサを使用する方法の実施は、患者の外部に配置された多数のＥＭ発生器１０１５をさらに含む。ＥＭ発生器１０１５は、ＥＭセンサ１０１０によってピックアップされたＥＭフィールドを放射する。異なるＥＭ発生器１０１５は、それらの放射フィールドがＥＭセンサ１０１０によって捕捉され、外部コンピュータによって処理される際に、それらの信号は分離可能であるため、外部コンピュータがＥＭセンサ１０１０の位置に関する別個の三角測量位置を提供する別個の入力としてそれらをそれぞれ処理することができる多数の様々な方法および結石ＳＴの位置の拡張により、変調されてもよい。例えば、ＥＭ発生器は、時間的にまたは周波数において変調されてもよく、時間的に重なり合っている可能性があるにも関わらず、各信号が互いの信号から完全に分離可能であるように直交変調を使用してもよい。さらに、ＥＭ発生器１０１５は、デカルト空間内で非ゼロの非直交角度で互いに配向されてもよく、その結果、
ＥＭセンサの向きの変化は、ＥＭセンサ１０１０が任意の時点でＥＭ発生器１０１５のうち少なくとも１つから少なくともいくつかの信号を受信する結果となる。例えば、各ＥＭ発生器は、任意の軸に沿って、２つの他のＥＭ発生器のそれぞれから小さな角度（例えば、７度）でオフセットしていてもよい。この構成では、正確なＥＭセンサの位置情報を保証するために、必要に応じて多くのＥＭ発生器が使用されてもよい。
【０１１３】
Ｖ．Ｂ．ＩＩＩ．オンザフライ電磁位置合わせ
ＥＭデータは、ＥＭデータ用の基準フレームを確立するために、ＣＴスキャンなどのＥＭ以外の異なる技術（または、アライメントセンサのデータを取得するために使用される何らかの機構）によって取得された患者の画像に位置合わせされる。図１１Ａ〜図１１Ｄは、一実施形態による、管状ネットワークを通る（例えば、膀胱から尿管、腎臓の１つへの）経路のＣＴスキャンによって生成されたセグメント化３Ｄモデルに対するＥＭシステムのオンザフライ位置合わせを示す例示的なグラフを示す。
【０１１４】
図１１Ａ〜図１１Ｄは、一実施形態による、管状ネットワークを通る経路のセグメント化３Ｄモデルに対するＥＭシステムのオンザフライ位置合わせを示す例示的なグラフ１１１０〜１１４０を示す。図１１Ａ〜図１１Ｄの例では、ＥＭセンサが内視鏡先端１１１０１に取り付けられているが、これらの図に関して説明された位置合わせの原理は、ＥＭセンサがガイドワイヤに取り付けられ、３Ｄモデルが術中蛍光透視法に置き換えられる場合にも等しく適用可能である。そのような実施形態では、以下の節で説明する３Ｄモデルは、ガイドワイヤが患者を通って進行するにつれて、各蛍光透視法更新で患者の表示を更新する蛍光透視法に置き換えられる。したがって、腎臓へのガイドワイヤの挿入および外部ＥＭ発生器に対するガイドワイヤの位置合わせは、少なくとも部分的に同時に行われる。
【０１１５】
本明細書で説明するナビゲーション構成システムは、内視鏡手技の前に独立した位置合わせを必要とせずに、ＥＭ座標を３Ｄモデル座標にオンザフライで位置合わせすることを可能にする。さらに詳細には、図１１Ａは、ＥＭ追跡システムおよび３Ｄモデルの座標系が当初互いに位置合わせされていないことを示しており、図１１Ａのグラフ１１１０は、分岐された管状ネットワーク（ここでは図示せず）を介して、計画されたナビゲーション経路１１０２に沿って移動する内視鏡先端１１０１の位置合わせされた（または予測された）位置および器具先端１１０１の位置合わせされた位置を示すとともに、計画された経路１１０２が３Ｄモデルから導出される。先端の実際の位置は、ＥＭ追跡システム５０５によって繰り返し測定され、ＥＭデータに基づいて複数の測定された位置データ点１１０３が得られる。図１１Ａに示すように、ＥＭ追跡から導出されたデータ点１１０３は、当初、３Ｄモデルから予測された内視鏡先端１１０１の位置から遠くに位置し、ＥＭ座標と３Ｄモデル座標との間の位置合わせの欠如を反映している。これにはいくつかの理由があり、例えば、内視鏡先端が管状ネットワークを通って比較的スムーズに動かされていても、患者の肺の呼吸運動のためにＥＭ測定にはいくらかの可視散乱（ｖｉｓｉｂｌｅ  ｓｃａｔｔｅｒ）が存在する可能性がある。
【０１１６】
３Ｄモデル上の点は、３Ｄモデル自体と、光センサ（例えば、カメラ）から受信した画像データと、ロボットコマンドからのロボットデータとの間の相関に基づいて、決定および調整することもできる。これらの点と収集されたＥＭデータ点との間の３Ｄ変換によって、ＥＭ座標系の３Ｄモデル座標系への初期位置合わせが決定される。
【０１１７】
図１１Ｂは、一実施形態による、グラフ１１１０と比較した後の時間的段階におけるグラフ１１２０を示す。さらに具体的には、グラフ１１２０は、図１１Ｂに示す位置への経路に沿った図１１Ａに示す器具先端１１０１の元の予測位置からのシフトによって示されるように、３Ｄモデルから予測された内視鏡先端１１０１の予測位置が、事前計画されたナビゲーション経路１１０２に沿ってさらに移動したことを示す。グラフ１１１０の生成
とグラフ１１２０の生成との間のＥＭ追跡中、追加のデータ点１１０３がＥＭ追跡システムによって記録されているが、新たに収集されたＥＭデータに基づいて位置合わせはまだ更新されていない。その結果、図１１Ｂのデータ点１１０３は、可視経路１１１４に沿ってクラスタ化されるが、その経路は、内視鏡先端がオペレータによって移動するように指示されている計画されたナビゲーション経路１１０２と位置および向きが異なる。最終的に、３ＤモデルのみまたはＥＭデータのみを使用するのと比較して十分なデータ（例えばＥＭデータ）が蓄積されると、ＥＭ座標を３Ｄモデルの座標に位置合わせするために必要な変換から比較的正確な推定値を導出することができる。十分なデータの決定は、蓄積された全データまたは方向の変化の数などの閾値基準によって行うことができる。例えば、気管支管状ネットワークなどの分岐された管状ネットワークでは、２つの分岐点に到達した後に十分なデータが蓄積されたと判断することができる。
【０１１８】
図１１Ｃは、一実施形態による、ＥＭから３Ｄモデル座標への位置合わせ変換を推定するために、ナビゲーション構成システムが十分な量のデータを蓄積した直後のグラフ１１３０を示す。図１１Ｃのデータ点１１０３は、ここで、位置合わせ変換の結果として、図１１Ｂに示すように、以前の位置からシフトしている。図１１Ｃに示すように、ＥＭデータから導出されたデータ点１１０３は、３Ｄモデルから導出された計画されたナビゲーション経路１１０２に沿ってここで下降しており、データ点１１０３間の各データ点は、３Ｄモデルの座標系における内視鏡先端１１０１の予測位置の測定値をここで反映している。いくつかの実施形態では、追加のデータが収集されると、位置合わせ変換が更新されて精度が高まってもよい。場合によっては、位置合わせ変換を決定するために使用されるデータは、移動ウィンドウによって選択されるデータのサブセットであってよく、その結果、経時的に位置合わせが変化する可能性があり、これが、ＥＭおよび３Ｄモデルの相対座標の変化（例えば、患者の動きによる）の原因となる能力を与える。
【０１１９】
図１１Ｄは、一実施形態による、内視鏡先端１１０１の予測位置が、計画されたナビゲーション経路１１０２の終点に到達し、管状ネットワーク内の目標位置に到達する例示的なグラフ１１４０を示す。図１１Ｄに示すように、記録されたＥＭデータ点１１０３は、ここで一般に、手技全体にわたる内視鏡先端の追跡を表す計画されたナビゲーション経路１１０２に沿った追跡である。各データ点は、ＥＭ追跡システムの３Ｄモデルへの更新された位置合わせのために、変換された位置を反映する。
【０１２０】
図１１Ａ〜図１１Ｄに示されるグラフの各々は、内視鏡先端が管状ネットワーク内を前進するにつれて、ユーザに見えるディスプレイ上に順次示され得る。
追加的または代替的に、ユーザが固定された基準フレームを維持し、ディスプレイ上に示されたモデルおよび計画された経路上で視覚的に向きを保つことを可能にするために、測定されたデータ点が、ディスプレイ上に示された測定された経路のシフトによってディスプレイに位置合わせされた際に、ディスプレイに表示されたモデルが実質的に固定されたままであるように、プロセッサは、ナビゲーション構成システムからの命令によって構成されてもよい。
【０１２１】
Ｖ．Ｂ．ｉｖ位置合わせ変換の数学的分析
詳細な分析（例えば、数学的分析）および位置合わせ方法に関して、いくつかの実施形態では、ＥＭ追跡システムと３Ｄモデルとの間の位置合わせを実施するために位置合わせ行列を使用することができ、一例として、行列は、６次元の並進および回転を表すことができる。別の実施形態では、位置合わせを実行するために、回転行列および並進ベクトルを使用することができる。
【数１】
2019505245.tif 000001
【０１２２】
一例として、数学的推論の斜視図から、位置合わせ変換を適用することは、座標系（ｘ、ｙ、ｚ）から、一般に、その軸を異なる３Ｄ方向に回転させるとともに、その原点を各次元において任意の量だけシフトさせることができるある新しい座標系（ｘ’、ｙ’、ｚ’）へのシフトを含む。例えば、方位角ラジアンθへの回転は行列Ｍ１によって表すことができ、傾斜角φラジアンまでの回転は行列Ｍ２などによって表すことができ、さらなる回転行列は回転行列の積として書くことができる。同様に、（ΔｘΔｙΔｚ）の並進ベクトルは、それぞれのΔｘ、ΔｙおよびΔｚによるｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の原点の並進を表すように選択することができる。
【０１２３】
位置合わせ変換は、測定されたＥＭ位置と３Ｄモデル内の推定位置との間の相互相関行列に対する特異値分解などの方法によって決定されてもよい。次いで、例えば、適切な主成分を特定することによって、変換行列成分を分解から抽出することができる。また、決定された変換の残差から誤差信号が生成されてもよく、位置における信頼水準を決定するために誤差信号のサイズが使用されてもよい。追加のデータが取られ、位置合わせ変換がさらに正確に決定されると、この誤差信号は減少して、このように推定された位置の信頼度が増加することを示す。
【０１２４】
Ｖ．Ｂ．ｖ．剛体ランドマーク（ＲＩＧＩＤ  ＬＡＮＤＭＡＲＫ）を用いた位置合わせ方法
位置合わせプロセスは、追加的または代替的に、回転行列および並進ベクトルを含む剛体同次変換（４×４）を組み込むことができる。この変換は、典型的には、単一値分解（ＳＶＤ）、反復最近接点（ＩＣＰ）アルゴリズムまたは別の同様のアルゴリズムを介して点集合を生成することによって、１つ以上の点集合の位置合わせによって得られる。ＰＣＮＬでは、これらのアルゴリズムへの入力のための点集合を生成することは、（ｉ）セグメント化プロセス中の術前ＣＴ画像から、肋骨、骨盤のＡＳＩＳ、および椎骨（例えば、患者の外側で識別可能なもの）などの容易に識別可能な剛体ランドマークを第１の点集合として選択し、および／または（ｉｉ）ＥＭプローブまたはポインタを用いてランドマークをナビゲート／タッチすることによって、ＥＭローカライゼーションシステムを用いて、これらのランドマークを第２の点集合として術中に取得することにより、総位置合わせを実行することを含んでもよい。標的化された腎結石は、ランドマークとして使用することもできる。腎結石の場合、ＥＭセンサ対応尿管鏡、またはガイドワイヤに取り付けられたＥＭプローブを介して、結石の位置が取得されてもよい。位置合わせエラーを減らすために、アルゴリズムのワークフロー内で特定のランドマークに異なる重み付けを行うことができる。腎結石が腎臓経路を塞ぐ場合、剛体ランドマークを用いた位置合わせは、独立して使用してもよい。
【０１２５】
一実施形態では、位置合わせプロセスは、ＰＣＮＬワークフローを妨害しない肋骨、骨盤のＡＳＩＳ、および椎骨などの識別可能な外部の剛体ランドマークを識別するために、組み込まれたまたは「クリッピングされた」ＥＭ対応センサなどのハンドヘルドＥＭプローブの組合せを使用して、位置合わせデータを術中取得することを含んでもよい。センサまたはセンサ埋め込み装置の較正は、センサの位置とプローブの先端との間の相関をもたらすピボット試験によって達成してもよい。いくつかの実施形態では、プローブは、マーカーペンの形態および機能性をとることができる。
【０１２６】
Ｖ．Ｂ．ｖｉ．ＥＭおよびカメラの情報に基づいた結石の位置特定
図１０Ａを再び参照して、ＥＭセンサデータがＣＴスキャンに位置合わせされ、ＥＭ対応尿管鏡先端、またはＥＭセンサを備えたガイドワイヤが腎臓ＫＤ内に前進すると、オペレータは、尿管鏡先端（またはガイドワイヤ）を動かして、腎臓または患者の他の器官内の結石の位置を識別することができる。尿管鏡の場合には、図３Ｃに関して上記Ｉ．Ｃ節の先端の説明から想起すると、尿管鏡は、先端の前方の視野（ＦＯＶ）の画像を取得するためのカメラを含むことができる。ビデオまたは一連の画像として取得されたカメラデータにより、オペレータが結石を探すために腎臓をナビゲートすることが可能になる。尿管鏡の遠位に結合されたＥＭセンサからのＥＭデータが同時に提供されると、腎臓内の尿管鏡先端の位置が識別される。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、ＥＭプローブまたはガイドワイヤを尿管鏡の作業チャネルの下に展開して、位置合わせのための追加のＥＭ測定値を提供することができる。展開後、ＥＭプローブまたはガイドワイヤを作業チャネルから伸ばして尿管鏡の遠位先端を通過させて、追加のＥＭ測定を提供することができる。尿管鏡の遠位に取り付けられたＥＭセンサからのＥＭデータと併せてＥＭプローブまたはガイドワイヤからのＥＭ測定を使用して、（位置および向き情報を含む）ベクトルを生成してもよく、これを使用して、手術領域への経皮的針アクセスのための軌道を画定してもよい。
【０１２８】
例えば、先端のカメラのＦＯＶ内に存在することによって、結石の位置が特定されると、腎臓への経皮的切開を実施することができる。図１０Ｂは、一実施形態による、腎臓ＫＤの内部から患者の外部へのポートを開くための針の導入を示す。この方法では、尿管鏡先端またはガイドワイヤのように、針もＥＭセンサなどのアライメントセンサを含む。尿管鏡またはガイドワイヤと同様に、これは、コンピュータシステムに電気的に結合された針を通って延びるワイヤに結合された単純なコイルであってよい。針ＥＭセンサから受信されたＥＭデータは、上述のように尿管鏡先端またはガイドワイヤＥＭデータと同様に受信され、処理されてもよい。
【０１２９】
図１０Ｃおよび１０Ｄは、一実施形態による、針および尿管鏡（またはガイドワイヤ）ＥＭデータを視覚的に提示するためのグラフィカルユーザインタフェース１０６０のサンプルビューを示す。針からのＥＭデータおよび尿管鏡先端からのＥＭデータは、外部コンピューティングシステムによって一緒に処理されて、尿管鏡ＥＭデータによって示されるように、オペレータに表示することができるグラフィカルユーザインタフェースが生成されて、結石の位置に対する針の誘導を容易にする。図１０Ｃに示すように、一実施形態では、針ＥＭセンサデータによって提供される針の位置は、グラフィカルディスプレイ１０６０Ａ上の線のような第１のグラフィック要素によって示されるのに対して、尿管鏡ＥＭデータによって示される結石の位置は、点のような第２のグラフィック要素によって示される。図１０Ｄに示すように、オペレータが針を患者の体内に挿入し、それを結石に向かって動かすと、針のグラフィック（線）は一般に、ディスプレイ１０６０Ｂ上の結石のグラフィック（点）に近づく。経時的なグラフィックの位置は、オペレータが結石に向かってうまく動いているかどうか、またはそれらが標的から漂っているかどうかを示す。いずれの時点でも、尿管鏡は別個に再位置決めされて、結石をＦＯＶ内に再センタリングした
り、尿管鏡を結石に近づけたり遠ざけたりしたり、または、別の角度から結石を見て結石に向かう針の位置合わせおよび動きを容易にすることができる。
【０１３０】
針の動きは、処理を実行する外科用ロボットシステムによって、または設計によって制約され得る。例えば、針が単一のＥＭセンサのみを含む場合、針はその長軸の周りの針のロールに関する情報を提供できないことがある。この場合、針は一般に５つの自由度（ロールではなく、イン／アウト、ピッチ＋／−、ヨー＋／−）で動くことができる。一実施形態では、空間内の針の先端の位置のシステム（その後、ＧＵＩを介して、ユーザ）のＸ、ＹおよびＺ軸は、標的（尿管鏡先端）に関連し、解剖学的構造（ＥＭ空間および実際の患者の解剖学的構造に位置合わせされている術前ＣＴ）に関連している。針先端のピッチおよびヨーは、針の現在の方向をシステムに知らせる。この情報を用いて、システムは、ＧＵＩ上に予測された経路を投影して、医師が標的に向かって針を挿入し続けながら針を位置合わせするのを支援することができる。
【０１３１】
他の実施形態では、追加のＥＭセンサまたは他のタイプのアライメントセンサを追加し得、さらに多くの自由度が針の動きに許容され得る。さらに他の実施形態では、ロボットシステムのＧＵＩを介して提供される案内を使用して、医師が針を手動で送達することができる。例えば、第１のＥＭセンサに対して非ゼロの角度で配向された針に第２のＥＭセンサを導入して、ロールの自由度を提供することができ、外科用ロボットシステム１００はオペレータがロール運動を行うことを可能にするように構成または設計されてもよい。
【０１３２】
上で紹介した基本的なＧＵＩに加えて、針が結石に十分に近接して位置決めされたこと、針が腎臓に入ったこと、針がコースから十分遠くまで漂ったこと、またはオペレータが認可するか要求してもよい他のトリガ条件を示すために、追加のグラフィックまたは聴覚の通知が提供されてもよい。これらの通知では、グラフィカルユーザインタフェースの色を変えたり、発信音またはその他のものを鳴らしたりしてもよい。基本的なＧＵＩは、図１０Ｃおよび図１０Ｄに示されているものよりも包括的であってもよい。また、尿管鏡先端および針の３Ｄ空間内の向きに基づいて異なるように見える腎臓の輪郭を含んでもよい。さらに、腎臓の腎杯および／または腎臓を取り囲む血管系の輪郭、ならびに他の器官または重要な解剖学的構造の輪郭を含んでもよい。
【０１３３】
図１０Ｅは、一実施形態による、針が結石の近くの腎臓に貫通しているＰＣＮＬ手技のポイントを示す。針が結石に到達したら、バルーンを用いてポートを膨張させ、吸引チューブ１０５０を導入して、さらに大きな直径のツールを挿入するために腎臓への到達手段を提供してもよい。
【０１３４】
上述のＰＣＮＬプロセスは、手動で達成することができる。一般に、尿管鏡は、第１のオペレータによって最初に結石の近くに位置決めされてもよい。次いで、同じまたは異なるオペレータが、（尿管鏡またはガイドワイヤを介して）内部ＥＭセンサをガイドとして使用して針を挿入してもよい。いくつかの実施形態では、ＥＭセンサを使用して、医師が結石または腎杯の位置に戻るのを支援するために基準またはビーコンを配置することができ、その結果、内視鏡またはガイドワイヤを取り外すことができ、同じ目的を達成するために内視鏡またはガイドワイヤを患者に残す必要はない。あるいは、尿管鏡、ガイドワイヤおよび針の操作は、外科用ロボットシステム１００によって達成されてもよい。
【０１３５】
別の実施形態では、上述のように針および尿管鏡またはガイドワイヤに取り付けられた２つの異なる「生」アライメントセンサを使用するのではなく、針に取り付けられた単一の「生」アライメントセンサのみを使用してＰＣＮＬプロセスを実施することができる。この実施形態の１つのバージョンでは、ＥＭシステムは、取り付けられたＥＭセンサを備えた体外に配置されたペンまたは他の別の器具を使用して位置合わせされる。ペンは、患
者の解剖学的構造のランドマークを識別するために使用され、ＥＭ発生器に対して位置合わせするために回転される。この位置合わせおよびランドマーク情報により、オペレータまたは外科用ロボットシステムが、患者の解剖学的構造に対して配向される。続いて、針に配置されたＥＭセンサによって提供されるデータ、ランドマーク位置情報および位置合わせ情報に基づいて、腎臓（または他の腔）に向かって、針をナビゲートすることができる。この手法の利点は、針をどこに誘導するべきかを決定するために、患者内で、ＥＭセンサを備えた器具を別個にナビゲートする必要性を排除する点にある。結石または他の対象物に近接したＥＭセンサによって提供される精度の損失は、ランドマーク位置合わせプロセスによって少なくとも部分的に補償することができる。
【０１３６】
針および関連するポートを配置するための上述の方法の利点は多数ある。尿管鏡またはガイドワイヤをガイドとして使用して、針のナビゲーションをさらに熟練度の低いものにする。単一のオペレータまたはロボットシステムがこの方法を実行することができる。所望により、蛍光透視法を省略することができる。
【０１３７】
上記方法は、アライメントセンサがＥＭセンサ（および関連するＥＭ発生器）であるとして説明したが、実際には他の種類の位置決めセンサを代わりに使用することができる。例には、加速度計およびジャイロスコープ、磁力計、（例えば、ブラッググレーティング、レイリー散乱、干渉計または関連技術を介した）光ファイバ形状検知などが挙げられるが、これらに限定されない。実施形態に応じて、ＣＴスキャンなどの別個の形態の患者画像への位置合わせは、患者内の結石の位置を特定するための基準フレームを提供するために必要である場合もあれば、必要でない場合もある。
【０１３８】
さらに、この方法は、胆嚢結石除去、肺（肺／経胸腔的）腫瘍生検などのＰＣＮＬ以外の他の手術でも使用することができる。一般に、アライメントセンサを備えた内視鏡および類似のアライメントセンサを備えた針を使用することにより、任意の種類の経皮的手技を実施することができる。これらの各方法では、患者の臓器内に患者の腔を介して挿入されたアライメントセンサ付き内視鏡先端が、アライメントセンサ付き針を挿入するためのガイドを提供する。追加の例には、胃手術、食道および肺手術などが挙げられる。また、除去される対象物は、必ずしも尿路結石である必要はなく、人体内で生成される異物や物体など、いかなる物体であってもよい。
【０１３９】
Ｖ．Ｂ．ｖ．結石および断片の除去
吸引チューブを適所に配置して、様々な技術を用いて結石を除去することができる。様々な器具を吸引チューブまたは尿管鏡に挿入して、結石および結石断片を破砕または除去することができる。例には、上記のバスケット装置、砕石術を介して結石を破砕するレーザもしくは光ファイバ、衝撃波を介して結石を破砕する超音波装置、ブレンダ、チゼル、または結石を機械的に破砕するドリルなどが挙げられる。あるいは、吸引チューブを使用して吸引を支援するために、上述の様々な器具を吸引チューブに結合または一体化して、腎結石断片および破片の破砕を支援してもよい。
【０１４０】
一実施形態では、吸引チューブが所定の位置にあり、尿管鏡が既に結石の近くに配置されていると仮定すると、作業チャネルを占める他の器具が、その尿管鏡から引き込まれる。これは、例えば、ＥＭセンサ自体であってもよいし、他の器具であってもよい。次いで、ＩＩＩ節で上述したようなバスケット装置、または別の把持ツール、すなわち把持器が尿管鏡の作業チャネルに挿入されてもよく、結石の近くの尿管鏡先端を越えて延ばされる。
【０１４１】
バスケット装置（または他の同様の装置）を使用して結石を捕捉し、それを患者の器官内の吸引チューブの遠位端の開口部の近くに配置することができ、ここで吸引チューブに
結合されたか、吸引チューブの下に展開されたか、尿管鏡の作業チャネルの下に展開された器具が、吸引チューブの下の物質の吸引を支援するために結石を破砕してもよい。追加的または代替的に、（バスケット装置、尿管鏡の作業チャネルを通して挿入されたレーザツール、または吸引チューブの下に展開されたか吸引チューブに取り付けられたレーザツールを使用して）砕石術を実施して、結石を破砕して、吸引チューブに適合するように結石をサイズ調整することができる。
【０１４２】
手技中、尿管鏡またはバスケット装置が手術領域を連続的に灌注している間に、吸引チューブの下方に吸引（負圧）をかけて、結石または生成された結石断片を吸引することができる。灌注と吸引とを同時に行うと、患者の腔内の圧力を維持するのに有用である。尿管鏡がシース構成要素とリーダ構成要素、すなわちリーダスコープの両方を含むことができる実施形態では、リーダ構成要素の作業チャネルをバスケット装置または把持器などのツール展開のために利用可能なままにするために、シース構成要素の作業チャネルを介して灌注流体が提供されて、吸引のために吸引チューブのさらに近くに結石を位置決めし移動させるのを支援してもよい。
【０１４３】
その結果、尿管鏡から伸びる任意の器具と吸引チューブの吸引とが連携して動作して、腎臓から結石または結石断片を捕捉および除去することができる。吸引チューブおよび外科用ツール（それがバスケット装置であろうと他の把持ツールであろうと）の両方の存在により、尿管鏡の先端にあるカメラによって提供される手術領域の同時画像とともに、オペレータが腎臓内に存在する２つの「手」を有して結石の除去に対処するように、結石の除去が効果的に進行する。
【０１４４】
ＶＩ．その他の考慮事項
上述の方法、特に、外科用ロボットシステムのアームを制御し、アライメントセンサデータを処理してアライメントセンサおよび／または針の位置および向き情報を生成し、この情報を表示するためのグラフィカルユーザインタフェースを生成するための方法はいずれも、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体内に格納されたコンピュータプログラム命令に具体化され、１つ以上のコンピュータ装置内の１つ以上のコンピュータプロセッサによって実行されるように設計されてもよい。非一時的なコンピュータ可読媒体は、任意の適切なコンピュータ可読媒体、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、光学機器（ＣＤまたはＤＶＤ）、ハードドライブ、フロッピードライブまたは任意の適切な装置に格納することができる。コンピュータ実行可能構成要素はプロセッサであることが好ましいが、その代わりに、またはそれに加えて、任意の適切な専用ハードウェア装置によって命令が実行されてもよい。
【０１４５】
この開示を読めば、当業者であれば、本明細書の開示された原理によってさらに別の構造的および機能的設計を理解するであろう。したがって、特定の実施形態および適用を図示および説明してきたが、開示された実施形態は、本明細書に開示された厳密な構成および構成要素に限定されないことを理解されたい。添付の特許請求の範囲に規定された精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に開示された方法および装置の配置、動作および詳細において、当業者には明らかであろう様々な修正、変更および変形が行われ得る。
【０１４６】
本明細書で使用される場合、「一実施形態」または「実施形態」のいずれかの言及は、実施形態に関連して説明される特定の要素、特徴、構造または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な場所における「一実施形態では」という表現の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているとは限らない。
【０１４７】
いくつかの実施形態は、それらの派生語とともに「結合された」および「接続された」
という表現を使用して説明されてもよい。例えば、いくつかの実施形態は、２つ以上の要素が物理的または電気的に直接接触していることを示すために、「結合された」という用語を使用して説明されてもよい。しかし、「結合された」という用語は、２つ以上の要素が互いに直接接触していないが、依然として互いに協働しまたは相互作用していることを意味してもよい。実施形態は、別途明確な記載がない限り、この文脈に限定されない。
【０１４８】
本明細書で使用される場合、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」またはそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含を網羅することを意図する。例えば、要素の列挙を含むプロセス、方法、物品または装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるものではなく、明示的に列挙されていない他の要素またはそのようなプロセス、方法、物品もしくは装置に固有の他の要素を含むことができる。さらに、相反する明示的な記載がない限り、「または」は包括的なまたはを指し、排他的なまたはを指さない。例えば、条件ＡまたはＢは、以下のいずれかによって満たされる：Ａは真であり（または存在する）、Ｂは偽である（または存在しない）、Ａは偽であり（または存在しない）、Ｂは真である（または存在する）、ＡおよびＢの両方が真である（または存在する）。
【０１４９】
さらに、「ａ」または「ａｎ」の使用は、本明細書の実施形態の要素および構成要素を説明するために用いられる。これは、単に便宜上および本発明の一般的な意味を与えるために行われるにすぎない。この説明は、１つまたは少なくとも１つを含むように読まれるべきであり、単数形は、それが他の意味であることが明らかでない限り、複数形も含む。
【０１５０】
［付記］本発明は、以下の各付記の構成によって具現化され得る。
［付記１］
患者の体内から対象物を除去するためのバスケット装置であって、前記装置が、
複数のプルワイヤを含み、ここで各プルワイヤは前記プルワイヤのうちの１つを個別に作動させるように構成された異なるキャプスタンに物理的に結合され、
前記プルワイヤが通過する複数のチャネルを含む外側シャフトおよび
前記プルワイヤからから形成されたバスケットを含み、ここで前記バスケットは前記キャプスタンから前記外側シャフトの対向する側に配置され、前記プルワイヤは前記バスケット装置の遠位端に配置された先端に一緒に取り付けられているバスケット装置。
［付記２］
前記複数のプルワイヤが、２つのループを形成するように結合された４本のプルワイヤを含む付記１に記載のバスケット装置。
［付記３］
各ループを形成する前記プルワイヤが、前記外側シャフトの対向する側に配置されたチャネルに挿通されている付記２または３に記載のバスケット装置。
［付記４］
前記複数のプルワイヤが、前記バスケットの遠位先端を形成する少なくとも１つの点で互いに交差する付記１から３のいずれか一項に記載のバスケット装置。
［付記５］
前記キャプスタンの作動が、前記バスケットのサイズを制御する付記１から４のいずれか一項に記載のバスケット装置。
［付記６］
前記プルワイヤのうちの様々なプルワイヤの選択的な引き込みおよび解放が、比較的引き込まれた前記プルワイヤの方向に向けて、前記バスケットを操縦する付記１から５のいずれか一項に記載のバスケット装置。
［付記７］
前記外側シャフトが作業チャネルを含む付記１から６のいずれか一項に記載のバスケッ
ト装置。
［付記８］
前記作業チャネルが、ガイドワイヤ、治療装置または撮像装置を受けるのに十分な幅を有する付記７に記載のバスケット装置。
［付記９］
前記外側シャフトが、その外側表面上に複数の側方スロットを含む付記１から８のいずれか一項に記載のバスケット装置。
［付記１０］
前記側方スロットが、前記外側シャフトと周囲内腔の内壁との間の流体灌注または吸引を可能にするのに十分な空間を提供する付記９に記載のバスケット装置。
［付記１１］
前記外側シャフトが複数の周辺チャネルを含む付記１から１０のいずれか一項に記載のバスケット装置。
［付記１２］
前記周辺チャネルの各々が、前記外側シャフトの外側表面上に丸い頂点を含む付記１１に記載のバスケット装置。
［付記１３］
前記バスケットが、前記プルワイヤの形状に基づいて、長円形、球形、および前記プルワイヤがジョー形状を有する窪みを形成する形状のうち少なくとも１つである形状を含む付記１から１２のいずれか一項に記載のバスケット装置。
［付記１４］
前記外側シャフトが作業チャネルを含み、前記バスケット装置が、
砕石術を実施することができる光ファイバまたはレーザをさらに含み、前記光ファイバまたはレーザは前記作業チャネルを通過する付記１から１３のいずれか一項に記載のバスケット装置。
［付記１５］
前記外側シャフトが作業チャネルを含み、前記バスケット装置が、
前記対象物に穿孔することができる機械的ドリルをさらに含み、前記機械的ドリルは前記作業チャネルを通過する付記１から１４のいずれか一項に記載のバスケット装置。
［付記１６］
前記外側シャフトが作業チャネルを含み、前記バスケット装置が、
前記対象物を破壊することができるチゼルをさらに含み、前記チゼルは前記作業チャネルを通過する付記１から１５のいずれか一項に記載のバスケット装置。
［付記１７］
前記外側シャフトが作業チャネルを含み、前記バスケット装置が、
前記作業チャネルを通って前記作業チャネルに向かって前記対象物に向かって流体の高圧ジェットを送ることができる流体源をさらに含む付記１から１６のいずれか一項に記載のバスケット装置。
［付記１８］
前記バスケット装置が、内視鏡の内視鏡作業チャネル内に嵌合し通過するようにサイズ調整されている付記１から１７のいずれか一項に記載のバスケット装置。
［付記１９］
前記内視鏡がリーダとシースとを含み、前記内視鏡作業チャネルが前記リーダ内に配置されている付記１８に記載のバスケット装置。
［付記２０］
前記キャプスタンが第１のロボットアームに結合され、
前記リーダが第２のロボットアームに結合された複数のリーダプルワイヤによって制御され、
前記シースが第３のロボットアームに結合された複数のシースプルワイヤによって制御される付記１９に記載のバスケット装置。
［付記２１］
前記リーダが、
前記シース内に配置されたシース作業チャネル内に伸縮自在に配置されていることと、
前記シース内に配置されたシース作業チャネル内に同心円状に位置合わせされていることのうち少なくとも１つである付記１９または２０に記載のバスケット装置。
［付記２２］
腔内の対象物を捕捉する方法であって、
前記対象物を含む前記腔内に内視鏡を前進させることと、
前記内視鏡の作業チャネルを通してバスケット装置を前進させることと、
前記腔内で前記バスケット装置のバスケットを開くこととを含み、ここで前記バスケットは複数のプルワイヤによって制御され、
前記プルワイヤを選択的に引き込むか解放して、前記対象物を取り囲むように前記バスケットを位置決めすることと、
前記対象物の周りで前記バスケットを折り畳むことと、さらに、
前記対象物を保持している前記バスケットを前記腔から引き込むこととを含む方法。
［付記２３］
前記プルワイヤの対が互いに取り付けられ、
前記プルワイヤを選択的に引き込むか解放することが、
第１の前記対の前記プルワイヤのうちの第１のプルワイヤを引き込み、前記第１の対の第２の前記プルワイヤを解放して、前記バスケットの遠位先端が前記結石から遠ざかるように前記バスケットを再位置決めすることを含む付記２２に記載の方法。
［付記２４］
前記プルワイヤを選択的に引き込むか解放することが、
第２の前記対の前記プルワイヤのうちの第３のプルワイヤを引き込み、前記第２の対の第４の前記プルワイヤを解放して、前記バスケットの前記遠位先端が前記結石から遠ざかるように前記バスケットを再位置決めすることをさらに含む付記２３に記載の方法。
［付記２５］
前記バスケットのいずれかの端部の間に前記対象物が位置するように、前記バスケット、前記バスケット装置および前記内視鏡のうち少なくとも１つを動かすことをさらに含む付記２３または２４に記載の方法。
［付記２６］
前記第１の対の前記第２のプルワイヤを引き込み、前記第１の対の前記第１のプルワイヤを解放して、前記対象物が前記バスケット内に位置するように前記バスケットを再位置決めすることをさらに含む付記２５に記載の方法。
［付記２７］
前記プルワイヤを選択的に引き込むか解放することが、
前記プルワイヤを制御する第１のロボットアームに結合されたツールベースを作動させることを含む付記２６に記載の方法。
［付記２８］
前記内視鏡を動かすことが、
前記内視鏡の動きを少なくとも部分的に制御する第２のロボットアームに結合された器具ベースを作動させることを含む付記２７に記載の方法。
［付記２９］
前記バスケット装置の作業チャネルに光ファイバまたはレーザを通し、前記対象物に対して砕石術を実施するように前記光ファイバまたはレーザを作動させてそれを破壊することと、
前記バスケット装置の作業チャネルに機械的ドリルを通し、前記対象物に接触するように前記ドリルを作動させてそれを破壊することと、
前記バスケット装置の作業チャネルにチゼルを通し、前記対象物に接触するように前記チゼルを作動させてそれを破壊することと、さらに、
前記バスケット装置の作業チャネルを通して前記対象物に向かって流体を通してそれを破壊することとの少なくとも１つをさらに含む付記２２から２７のいずれか一項に記載の方法。
［付記３０］
前記対象物が、腎結石または膀胱結石、カルシウム、マグネシウム、アンモニア、尿酸およびシステインのうち少なくとも１つから形成された結石からなる群からの少なくとも１つであり、
前記腔が患者の腎臓または前記患者の前記腎臓内の腎杯であり、さらに、
前記内視鏡が尿管鏡である付記２２から２９のいずれか一項に記載の方法。
［付記３１］
腔内の対象物を捕捉する方法であって、
前記対象物を含む前記腔内に内視鏡を前進させることと、
前記内視鏡の作業チャネルを通してバスケットツールを前進させて、前記腔内で前記バスケットツールを開くことと、
前記対象物を囲むように前記バスケットツールを位置決めすることと、さらに、
前記バスケットツールを折り畳むと同時に前記バスケットツールを前方に前進させて、前記対象物が前記バスケットツール内に閉じ込められた状態で前記バスケットツール内に留まるようにすることとを含む方法。
［付記３２］
前記バスケットツールを前方に前進させることが、
前記内視鏡をさらに前記腔内に前進させ、それによって前記バスケットツールも前記腔内にさらに前進させることを含む付記３１に記載の方法。
［付記３３］
前記対象物を保持している前記バスケットを前記腔から引き込むことをさらに含む付記３１または３２に記載の方法。
［付記３４］
前記バスケットツールが複数のプルワイヤから形成され、各プルワイヤの前記遠位端が、前記プルワイヤのうちの１つを個別に作動させるように構成された異なるキャプスタンに前記腔の外部で結合される付記３１から３３のいずれか一項に記載の方法。
［付記３５］
前記内視鏡の前記作業チャネルを通して前記バスケットツールを前進させて前記腔内で前記バスケットツールを開くことが、
前記キャプスタンを作動させて前記プルワイヤを広げることにより、前記腔内の前記バスケットツールの前記サイズを増大させることを含む付記３４に記載の方法。
［付記３６］
前記対象物を囲むように前記バスケットツールを位置決めすることが、
前記キャプスタンを選択的に作動させて前記プルワイヤのうちの様々な対を広げ、巻き取り、対象物の周りに前記バスケットツールを再位置決めすることを含む付記３５に記載の方法。
［付記３７］
前記バスケットツールを折り畳むことが、
前記キャプスタンを作動させて前記プルワイヤを巻き取ることにより、前記腔内の前記バスケットツールの前記サイズを減少させることを含む付記３４から３６のいずれか一項に記載の方法。
［付記３８］
前記対象物を含む前記腔内に前記内視鏡を前進させることが、  前記内視鏡のシースおよびリーダのうち少なくとも１つの動きを制御する少なくとも１つの器具ベースまたは第１のロボットアームを作動させることを含む付記３１から３７のいずれか一項に記載の方法。
［付記３９］
前記内視鏡の前記作業チャネルを通して前記バスケットツールを前進させて前記腔内で前記バスケットツールを開くことが、
前記バスケットツールおよび内視鏡の長軸に沿って前記バスケットツールの動きを制御する少なくとも１つのツールベースまたは第２のロボットアームを作動させることを含む付記３８に記載の方法。
［付記４０］
前記対象物を囲むように前記バスケットツールを位置決めすることが、
前記バスケットツールおよび内視鏡の長軸に沿って前記バスケットツールの動きを制御するツールベースおよび第２のロボットアームのうち少なくとも１つを作動させることを含む付記３８または３９に記載の方法。
［付記４１］
前記バスケットツールを同時に前方に前進させることが、
第２および第３の器具ベースまたは第３のロボットアームのうち少なくとも１つを作動させて、前記リーダおよび前記バスケットツールのうち少なくとも１つをそれぞれ前記腔内にさらに移動させることを含む付記４０に記載の方法。
［付記４２］
前記バスケットツールを同時に前方に前進させることが、
第２および第３の器具ベースまたは第３のロボットアームのうち少なくとも１つを作動させて、前記シースおよびリーダのうち１つを互いに対して移動させて、前記バスケットツールを前記腔内にさらに移動させることを含む付記４０または４１に記載の方法。
［付記４３］
前記対象物を含む前記腔内に前記内視鏡を前進させることが、
前記内視鏡に結合された器具ベースまたは前記器具ベースに結合された第１のロボットアームを作動させることを含み、前記第１のロボットアームは前記内視鏡の動作を制御するように構成される付記３１から４２のいずれか一項に記載の方法。
［付記４４］
前記内視鏡の前記作業チャネルを通して前記バスケットツールを前進させて前記腔内で前記バスケットツールを開くことが、
前記バスケットツールに結合されたツールベースまたは前記ツールベースに結合された第２のロボットアームを作動させることを含み、前記第２のロボットアームは前記バスケットツールおよび前記内視鏡の長軸に沿って前記バスケットツールの動作を制御するように構成される付記４３に記載の方法。
［付記４５］
前記対象物を囲むように前記バスケットを位置決めすることが、
前記バスケットツールに結合されたツールベースまたは前記ツールベースに結合された第２のロボットアームを作動させることを含み、前記第２のロボットアームは前記バスケットツールおよび前記内視鏡の長軸に沿って前記バスケットツールの動作を制御するように構成される付記４３または４４に記載の方法。
［付記４６］
前記バスケットツールを折り畳むと同時に前記バスケットツールを前方に前進させることが、
前記ツールベースおよび前記第２のロボットアームのうち少なくとも１つを作動させて前記内視鏡内に前記バスケットツールを引き込むことと、さらに、
前記器具ベースおよび前記第１のロボットアームのうち少なくとも１つを作動させて前記内視鏡を前記腔内にさらに移動させることとを含む付記４５に記載の方法。
［付記４７］
前記バスケットツールを折り畳むと同時に前記バスケットツールを前方に前進させることが、
前記ツールベース、前記器具ベース、前記第１のロボットアームおよび前記第２のロボットアームのうち少なくとも１つを作動させて、前記バスケットツールおよび前記内視鏡
を互いに反対方向に動かすことを含む付記４５または４６に記載の方法。
［付記４８］
前記内視鏡が第１のロボットアームに結合されたシース構成要素と、第２のロボットアームに結合されたリーダスコープとを含み、
前記バスケットツールが第３のロボットアームに結合されている付記３１から４７のいずれか一項に記載の方法。
［付記４９］
前記対象物を含む前記腔内に前記内視鏡を前進させることが、
第１のロボットアームおよび第２のロボットアームのうち少なくとも１つを作動させて、前記バスケットツールを前記腔内にさらに移動させることを含む付記４８に記載の方法。
［付記５０］
前記内視鏡の前記作業チャネルを通して前記バスケットツールを前進させて前記腔内で前記バスケットツールを開くことが、
前記第３のロボットアームを作動させて、前記バスケットツールおよび前記内視鏡の長軸に沿って前記バスケットツールの動作を制御することを含む付記４８または４９に記載の方法。
［付記５１］
前記対象物を囲むように前記バスケットを位置決めすることが、
前記バスケットツールに結合されたツールベースまたは前記ツールベースに結合された前記第３のロボットアームを作動させることを含み、前記第３のロボットアームは前記バスケットツールおよび前記内視鏡の長軸に沿って前記バスケットツールの動作を制御するように構成された付記４８から５０のいずれか一項に記載の方法。
［付記５２］
前記バスケットツールを折り畳むと同時に前記バスケットツールを前方に前進させることが、
前記ツールベースおよび前記第３のロボットアームのうち少なくとも１つを作動させて前記内視鏡内に前記バスケットツールを引き込むことと、さらに、
前記第１のロボットアームおよび前記第２のロボットアームのうち少なくとも１つを作動させて前記内視鏡を前記腔内にさらに移動させることとを含む付記５１に記載の方法。［付記５３］
前記バスケットツールを折り畳むと同時に前記バスケットツールを前方に前進させることが、
前記ツールベース、前記第３のロボットアーム、前記第１のロボットアームおよび前記第２のロボットアームのうち少なくとも１つを作動させて、前記バスケットツールおよび前記内視鏡を互いに反対方向に動かすことを含む付記５１または５２に記載の方法。
［付記５４］
前記バスケットツールの作業チャネルに光ファイバまたはレーザを通すことと、さらに、前記対象物に対して砕石術を実施するように前記光ファイバまたはレーザを作動させて、それを破壊することとをさらに含む付記３１から５３のいずれか一項に記載の方法。
［付記５５］
前記バスケットツールの作業チャネルに機械的ドリルを通すことと、さらに、前記対象物に接触するように前記ドリルを作動させてそれを破壊することとをさらに含む付記３１から５４のいずれか一項に記載の方法。
［付記５６］
前記バスケットツールの作業チャネルにチゼルを通すことと、
前記対象物に接触するように前記チゼルを作動させてそれを破壊することとをさらに含む付記３１から５５のいずれか一項に記載の方法。
［付記５７］
バスケットツールの作業チャネルを通して前記対象物に向かって流体を通して、それを
破壊することをさらに含む付記３１から５６のいずれか一項に記載の方法。
［付記５８］
前記対象物が、腎結石または膀胱結石、カルシウム、マグネシウム、アンモニア、尿酸およびシステインのうち少なくとも１つから形成された結石からなる群からの少なくとも１つである付記３１から５７のいずれか一項に記載の方法。
［付記５９］
前記腔が、患者の腎臓または前記患者の前記腎臓内の腎杯である付記３１から５８のいずれか一項に記載の方法。
［付記６０］
前記内視鏡が尿管鏡である付記３１から５９のいずれか一項に記載の方法。
［付記６１］
患者に対して経皮的手術を実施するための方法であって、
患者の内腔を通して第１のアライメントセンサを腔内に前進させることを含み、ここで前記第１のアライメントセンサは自由空間内の前記アライメントセンサの前記位置および向きをリアルタイムで提供し、
前記第１のアライメントセンサが前記腔から除去すべき対象物に近接して位置決めされるまで前記第１のアライメントセンサを操作することと、
自由空間内の外科用ツールの前記位置および向きをリアルタイムで提供する第２のアライメントセンサを含む前記外科用ツールを用いて患者に経皮的開口部を形成することと、さらに、
前記第１および前記第２の両アライメントセンサによって提供されるデータを使用して前記外科用ツールを前記対象物に誘導することとを含む方法。
［付記６２］
前記腔内に前記第１のアライメントセンサを前進させることが、
前記腔内に内視鏡の遠位先端を前進させることを含み、前記遠位先端は、前記遠位先端および前記第１のアライメントセンサの視野の画像を取得するカメラを含む付記６１に記載の方法。
［付記６３］
前記第１のアライメントセンサが前記対象物に近接して位置決めされるまで前記第１のアライメントセンサを操作することが、
前記対象物が前記カメラの前記視野内に現れるまで、前記内視鏡の前記遠位先端を操作することを含む付記６２に記載の方法。
［付記６４］
前記腔内に前記第１のアライメントセンサを前進させることが、
前記腔内にガイドワイヤを前進させることを含み、前記ガイドワイヤは前記第１のアライメントセンサを含む付記６１から６３のいずれか一項に記載の方法。
［付記６５］
前記第１のアライメントセンサが前記対象物に近接して位置決めされるまで前記第１のアライメントセンサを操作することが、
前記患者に対して蛍光透視法を実施して、患者内の前記ガイドワイヤおよび第１のアライメントセンサの位置を含む蛍光透視データを生成することと、さらに、
前記蛍光透視データに基づいて、前記第１のアライメントセンサが前記対象物に近接するまで前記ガイドワイヤを操作することとを含む付記６４に記載の方法。
［付記６６］
前記腔内にガイドワイヤを前進させることが、
前記腔内に尿管鏡を前進させることを含み、ここで前記尿管鏡は作業チャネルを含み、さらに、
前記尿管鏡の前記遠位先端を越えて前記ガイドワイヤを前進させることを含む付記６１から６５のいずれか一項に記載の方法。
［付記６７］
前記第１および第２のアライメントセンサが、前記患者に近接して位置決めされた複数の電磁（ＥＭ）フィールド発生器によって放射されたＥＭフィールドを受信するＥＭセンサである付記６１から６６のいずれか一項に記載の方法。
［付記６８］
前記ＥＭセンサの各々が、導電性材料の少なくとも１つのコイルを含む付記６７に記載の方法。
［付記６９］
前記患者の内部構造の三次元（３Ｄ）表現を得ることと、さらに、
前記第１のアライメントセンサから受信したデータを前記３Ｄ表現に位置合わせして、自由空間内の前記患者の位置および向きと位置合わせする前記データの基準フレームを決定することとをさらに含む付記６７または６８に記載の方法。
［付記７０］
前記３Ｄ表現がＣＴスキャンである付記６９に記載の方法。
［付記７１］
ランドマークを識別するために３Ｄ表現をセグメント化することと、さらに、
ランドマークの位置を１つ以上のアライメントセンサと位置合わせして基準フレームを決定することとをさらに含む付記６９または７０に記載の方法。
［付記７２］
前記データを位置合わせすることが、
ランドマークの位置を少なくとも１つの点集合に集約することと、さらに、
点集合に基づいて、回転行列と並進ベクトルとを含む同次変換を決定することとを含む付記６９から７１のいずれか一項に記載の方法。
［付記７３］
前記ランドマークのうち少なくとも１つが前記患者の外部で識別可能であって、さらに、
前記ランドマークの位置を位置合わせするために使用される前記第１のアライメントセンサが前記患者の外部でナビゲートされて、前記位置を位置合わせする付記７２に記載の方法。
［付記７４］
前記ランドマークの位置を位置合わせするために使用される前記第１のアライメントセンサが、ハンドヘルド器具に結合される付記７３に記載の方法。
［付記７５］
前記ランドマークのうち少なくとも１つが術中に識別可能であって、さらに、
前記ランドマークの位置を位置合わせするために使用される前記第１のアライメントセンサが患者の内部でナビゲートされて、前記位置を位置合わせする付記７２から７４のいずれか一項に記載の方法。
［付記７６］
前記患者の内部構造の三次元（３Ｄ）表現を得ることと、さらに、
前記患者の外部で前記第１のアライメントセンサをナビゲートして、前記患者の外部で識別可能なランドマークの位置を含む第１の点集合を識別することと、
前記患者の内部で第２のアライメントセンサをナビゲートして、前記患者の内部で識別可能なランドマークの位置を含む第２の点集合を識別することと、
前記第１および前記第２の点集合を３Ｄ表現に位置合わせして、自由空間内の前記患者の位置および向きと位置合わせする前記データの基準フレームを決定することとをさらに含む付記６７から７５のいずれか一項に記載の方法。
［付記７７］
各アライメントセンサが、処理のためにセンサデータをコンピューティングシステムに送信する導電性ワイヤに電気的に結合される付記６１から７６のいずれか一項に記載の方法。
［付記７８］
コンピュータシステムで前記第１および前記第２のアライメントセンサからのデータをリアルタイムで受信することと、
ディスプレイ装置を介して、前記遠位先端の前記位置および向きを表す第１のグラフィック要素と
前記外科用ツールの前記位置および向きを表す第２のグラフィック要素とを
表示するグラフィカルインタフェースを提供することとをさらに含む付記７７に記載の方法。
［付記７９］
前記第１および前記第２の両アライメントセンサによって提供されるデータを使用して、前記対象物に前記外科用ツールを誘導することが、
前記患者内の前記内視鏡の前記遠位先端の動きに応答して、グラフィカルインタフェース内の前記第１のグラフィック要素の前記表示を更新することを含む付記７８に記載の方法。
［付記８０］
前記第１および前記第２の両アライメントセンサによって提供されるデータを使用して、前記対象物に前記外科用ツールを誘導することが、
前記患者内の前記外科用ツールの動きに応答して、前記グラフィックインタフェース内の前記第２のグラフィック要素の前記表示を更新することを含む付記７８または７９に記載の方法。
［付記８１］
前記第１および前記第２の両アライメントセンサによって提供されるデータを使用して、前記対象物に前記外科用ツールを誘導することが、
十分に近接した前記第１および第２のアライメントセンサに応答して、前記外科用ツールが前記対象物に到達したという通知を提供することを含む付記７８から８０のいずれか一項に記載の方法。
［付記８２］
前記内視鏡の前記遠位先端を前進させる工程と、前記内視鏡の前記遠位先端を操作する工程と、前記経皮的開口部を形成する工程と、さらに、前記対象物に前記外科用ツールを誘導する工程とが、複数のロボットアームによって制御される付記６１から８１のいずれか一項に記載の方法。
［付記８３］
前記内視鏡の前記遠位先端を前進させることが、
制御モジュールで入力を受信することと、さらに、
前記入力に応答して複数のロボットアームを作動させることとを含み、前記ロボットアームの前記作動は前記内視鏡の前記遠位先端を前進させる付記６１から８２のいずれか一項に記載の方法。
［付記８４］
前記外科用ツールを誘導することが、
制御モジュールで第２の入力を受信することと、さらに、
前記第２の入力に応答して前記複数のロボットアームを作動させることとを含み、前記ロボットアームの前記作動は前記外科用ツールを誘導する付記８３に記載の方法。
［付記８５］
前記外科用ツールがバルーンを含む針であり、前記方法が、
前記バルーンを膨張させて患者の腔内へのポートを形成することと、さらに、
前記ポートに吸引チューブを挿入することとをさらに含み、前記吸引チューブは、前記対象物またはその断片を除去するのに十分な直径を有する付記６１から８４のいずれか一項に記載の方法。
［付記８６］
前記ポート以外の患者の内腔を通して前記腔内に前記内視鏡を前進させることを含み、ここで前記内視鏡は作業チャネルを含み、
流体によって前記患者の腔内を灌注することを含み、ここで前記流体は前記内視鏡の前記作業チャネル内を通過し、さらに、
前記吸引チューブに負圧を印加することとをさらに含み、ここで前記流体灌注と前記負圧との前記組合せが、前記吸引チューブを通して前記腔から前記対象物を除去するのを支援する付記８５に記載の方法。
［付記８７］
前記作業チャネルに光ファイバまたはレーザを通し、前記対象物に対して砕石術を実施するように前記光ファイバまたはレーザを作動させて、それを破壊することと、さらに、
前記作業チャネルに内視鏡ツールを通し、前記内視鏡ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記腔から除去すべき前記対象物を位置決めすることのうち少なくとも１つをさらに含む付記８６に記載の方法。
［付記８８］
前記内視鏡ツールが、バスケット装置および把持器のうち少なくとも１つである付記８７に記載の方法。
［付記８９］
前記対象物が、腎結石または膀胱結石、カルシウム、マグネシウム、アンモニア、尿酸およびシステインのうち少なくとも１つから形成された結石からなる群からの少なくとも１つである付記６１から８８のいずれか一項に記載の方法。
［付記９０］
前記腔が、患者の腎臓または前記患者の前記腎臓内の腎杯である付記６１から８９のいずれか一項に記載の方法。
［付記９１］
患者から対象物を除去する方法であって、
経皮的切開によって形成された腔内にポート内に吸引チューブを挿入することと、
前記ポート以外の患者の内腔を通して前記腔内に内視鏡を前進させることとを含み、ここで前記内視鏡は作業チャネルを含み、
流体によって前記患者の腔内を灌注することを含み、ここで前記流体は前記内視鏡の前記作業チャネル内を通過し、さらに、
前記吸引チューブに負圧を印加することとを含み、ここで前記流体灌注と前記負圧との前記組合せが、前記吸引チューブを通して前記腔から前記対象物を除去するのを支援する方法。
［付記９２］
前記ポートを介して前記患者の腔内に外科用ツールを誘導することと、さらに、
前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することとをさらに含む付記９１に記載の方法。
［付記９３］
前記外科用ツールが、前記吸引チューブ内に挿入される付記９２に記載の方法。
［付記９４］
前記外科用ツールがレーザまたは光ファイバであり、前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することが、
前記対象物に対して砕石術を実施して、それを破壊することを含む付記９２または９３に記載の方法。
［付記９５］
前記外科用ツールがチゼルまたはドリルであり、前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することが、
前記対象物をそれぞれ切削または穿孔して、それを破壊することを含む付記９２から９４のいずれか一項に記載の方法。
［付記９６］
前記外科用ツールが超音波装置であり、前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することが、
前記超音波装置を作動させて音波によって前記対象物を破壊することを含む付記９２から９５のいずれか一項に記載の方法。
［付記９７］
前記吸引チューブを介して前記対象物を除去するのを支援するように構成された外科用ツールが、前記吸引チューブに一体化されている付記９１から９６のいずれか一項に記載の方法。
［付記９８］
前記外科用ツールがレーザまたは光ファイバであり、前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することが、
前記対象物に対して砕石術を実施して、それを破壊することを含む付記９７に記載の方法。
［付記９９］
前記外科用ツールがチゼルまたはドリルであり、前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することが、
前記対象物をそれぞれ切削または穿孔して、それを破壊することを含む付記９７または９８に記載の方法。
［付記１００］
前記外科用ツールが超音波装置であり、前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することが、
前記超音波装置を作動させて音波によって前記対象物を破壊することを含む付記９７から９９のいずれか一項に記載の方法。
［付記１０１］
前記内視鏡の前記作業チャネルを通して前記患者の腔内に外科用ツールを挿入することと、さらに、
前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することとをさらに含む付記９１から１００のいずれか一項に記載の方法。
［付記１０２］
前記流体が、前記内視鏡の前記作業チャネル内の前記外科用ツールの前記外部を通過する付記１０１に記載の方法。
［付記１０３］
前記外科用ツールが、外側シャフトと、プルワイヤにねじ込まれた複数の周辺チャネルとを含むバスケット装置である付記１０１または１０２に記載の方法。
［付記１０４］
前記外科用ツールが、レーザまたは光ファイバ、超音波装置、チゼル、ドリルおよび把持器からなる群からの少なくとも１つである付記１０１から１０３のいずれか一項に記載の方法。
［付記１０５］
前記外科用ツールがツール作業チャネルを含み、さらに、
前記流体が前記外科用ツールの前記ツール作業チャネル内を通過する付記１０１から１０４のいずれか一項に記載の方法。
［付記１０６］
前記外科用ツールが作業チャネルを含むバスケット装置であって、
前記方法が、前記バスケット装置の前記作業チャネル内に第２の外科用ツールを挿入して、前記吸引チューブを通して前記腔から前記対象物を除去するのを支援することをさらに含む付記１０１から１０５のいずれか一項に記載の方法。
［付記１０７］
前記第２の外科用ツールが、レーザまたは光ファイバ、超音波装置、チゼルおよびドリルからなる群からの少なくとも１つである付記１０６に記載の方法。
［付記１０８］
前記外科用ツールがバスケット装置であり、前記外科用ツールを操作して、前記吸引チ
ューブを通して前記対象物を除去するのを支援することが、
前記バスケット装置のバスケット内に前記対象物を捕捉することと、前記吸引チューブに近接して前記結石を位置決めすることとを含む付記１０１から１０７のいずれか一項に記載の方法。
［付記１０９］
前記外科用ツールがレーザまたは光ファイバであり、前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することが、
前記対象物に対して砕石術を実施して、それを破壊することを含む付記１０１から１０８のいずれか一項に記載の方法。
［付記１１０］
前記外科用ツールがチゼルまたはドリルであり、前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することが、
前記対象物をそれぞれ切削または穿孔して、それを破壊することを含む付記１０１から１０９のいずれか一項に記載の方法。
［付記１１１］
前記外科用ツールが超音波装置であり、前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することが、
前記超音波装置を作動させて音波によって前記対象物を破壊することを含む付記１０１から１１０のいずれか一項に記載の方法。
［付記１１２］
前記内視鏡の前記作業チャネル内に配置されたリーダスコープを前記内視鏡の前記遠位先端を越えて延ばすことと、
前記リーダスコープ内の作業チャネルの下で外科用ツールを前記患者の腔内に挿入することと、さらに、
前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することとをさらに含む付記９１から１１１のいずれか一項に記載の方法。
［付記１１３］
前記外科用ツールが、レーザまたは光ファイバ、超音波装置、チゼル、ドリルおよび把持器のうち少なくとも１つである付記１１２に記載の方法。
［付記１１４］
前記流体が、前記内視鏡の前記作業チャネル内の前記リーダスコープの前記外部を通過する付記１１２または１１３に記載の方法。
［付記１１５］
前記外科用ツールがレーザまたは光ファイバであり、前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することが、
前記対象物に対して砕石術を実施して、それを破壊することを含む付記１１２から１１４のいずれか一項に記載の方法。
［付記１１６］
前記外科用ツールがチゼルまたはドリルであり、前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することが、
前記対象物をそれぞれ切削または穿孔して、それを破壊することを含む付記１１２から１１５のいずれか一項に記載の方法。
［付記１１７］
前記外科用ツールが超音波装置であり、前記外科用ツールを操作して、前記吸引チューブを通して前記対象物を除去するのを支援することが、
前記超音波装置を作動させて音波によって前記対象物を破壊することを含む付記１１２から１１６のいずれか一項に記載の方法。
［付記１１８］
前記ポートに前記吸引チューブを挿入する工程が、第１のロボットアームによって実行され、さらに、
腔を介して前記内視鏡を前進させる工程が、第２のロボットアームによって実行される付記９１から１１７のいずれか一項に記載の方法。
［付記１１９］
前記内視鏡がシースおよびリーダスコープを含み、
腔を介して前記内視鏡を前進させる工程が、前記シースを前進させる第１のロボットアームと、前記リーダスコープを前進させる第２のロボットアームとによって実行される付記９１から１１８のいずれか一項に記載の方法。
［付記１２０］
前記対象物が、腎結石または膀胱結石、カルシウム、マグネシウム、アンモニア、尿酸およびシステインのうち少なくとも１つから形成された結石からなる群からの少なくとも１つである付記９１から１１９のいずれか一項に記載の方法。
【手続補正２】
【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】
患者に対する経皮的手術のためのシステムであって、
患者の内腔を通して腔内に前進させることができる第１のアライメントセンサであって、前記第１のアライメントセンサは自由空間内の前記アライメントセンサの位置および向きをリアルタイムで提供する、第１のアライメントセンサと、
患者に経皮的な開口部を作るための外科用ツールであって、自由空間内の前記外科用ツールの位置および向きをリアルタイムで提供する第２のアライメントセンサを含む、外科用ツールと、
前記第１および第２のアライメントセンサからリアルタイムでデータを受信するコンピュータシステムと、
グラフィカルインタフェースであって、前記第１のアライメントセンサの位置および向きを表す第１のグラフィカル要素および前記外科用ツールの位置および向きを表す第２のグラフィカル要素を表示し、前記患者内の前記第１のアライメントセンサの動きに応じて前記グラフィカルインタフェース内の前記第１のグラフィカル要素の表示を更新し、前記患者内の前記外科用ツールの動きに応じて、前記グラフィカルインタフェース内の前記第２のグラフィカル要素の表示を更新する、ように構成されたグラフィカルインタフェースと、
を備える、システム。
【請求項２】
前記腔内に前進させることができ、前記第１のアライメントセンサを含む内視鏡を備え、前記内視鏡の遠位先端は、前記遠位先端および前記第１のアライメントセンサの視野の画像を取得するカメラを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記腔内に前進させることができるガイドワイヤを備え、前記ガイドワイヤが前記第１のアライメントセンサを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記腔内に前進させることができる尿管鏡を備え、前記尿管鏡は、前記第１のアライメントセンサを含み、作業チャネルを備える、
請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記尿管鏡の遠位先端を越えて前進させることができるガイドワイヤをさらに備える
請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１および第２のアライメントセンサは、前記患者に近接して位置決めされた複数の電磁（ＥＭ）フィールド発生機によって放射されたＥＭフィールドを受信するＥＭセンサである
請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＥＭセンサの各々が、導電性材料の少なくとも１つのコイルを含む
請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記コンピュータシステムは、前記患者の内部構造の三次元（３Ｄ）表現を取得し、前記第１のアライメントセンサから受信したデータを前記３Ｄ表現に位置合わせして、自由空間内の前記患者の位置および向きと位置合わせするデータの基準フレームを決定する
請求項６または７に記載のシステム。
【請求項９】
前記３Ｄ表現がＣＴスキャンである
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コンピュータシステムは、ランドマークを識別するために前記３Ｄ表現をセグメント化し、前記ランドマークの位置を１つ以上のアライメントセンサに位置合わせして、前記基準フレームを決定する
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コンピュータシステムは、前記データを位置合わせするときに、前記ランドマークの位置を少なくとも１つの点集合に集約し、点集合に基づいて、回転行列と並進ベクトルとを含む同次変換を決定する
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ランドマークのうち少なくとも１つが前記患者の外部で識別可能であって、
前記ランドマークの位置を位置合わせするために使用される前記第１のアライメントセンサが前記患者の外部でナビゲートされて、前記位置を位置合わせする
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記コンピュータシステムは、前記ランドマークの位置を位置合わせするために、ハンドヘルド器具に結合される前記第１のアライメントセンサを使用するように構成される
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ランドマークのうち少なくとも１つが術中に識別可能であり、
前記コンピュータシステムは、前記位置を位置合わせするために、前記患者の体内で前記第１のアライメントセンサがナビゲートされるときに、前記第１のアライメントセンサを使用するように構成される
請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
各アライメントセンサが、処理のためにセンサデータをコンピュータシステムに送信する導電性ワイヤに電気的に結合される
請求項１に記載のシステム。 
【請求項１６】
前記コンピュータシステムは、前記第１および第２のアライメントセンサの両方から提
供されるデータを使用して前記外科用ツールを対象物に誘導し、前記グラフィカルインタフェースにおける前記第２のグラフィカル要素の表示を、前記患者内における前記外科用ツールの動きに応じて更新する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記コンピュータシステムは、前記第１および第２のアライメントセンサが十分に近接したことに応じて、前記外科用ツールが前記対象物に到達したという通知を提供することにより、前記第１および第２のアライメントセンサの両方から提供されたデータを使用して前記外科用ツールを前記対象物に誘導する
請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１のアライメントセンサを前記腔内に前進させるように構成された、少なくとも１つのロボットアームを備える
請求項１に記載のシステム。