(57)【要約】ロボット外科用器具の使用量を追跡する方法は、ロボット外科手技中に撮像装置で外科用器具の画像を捕捉することと、外科用器具の画像に基づいて、外科用器具のタイプを識別することと、少なくとも１つのセンサによって取得されたデータに基づいて、外科用器具の使用度を判定することと、識別された外科用器具のタイプおよび判定された使用度に基づいて、ロボット外科用器具のライフサイクルにおける段階を判定することと、を含む。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット外科用器具の使用量を追跡する方法であって、前記方法が、
ロボット外科手技中に撮像装置で外科用器具の画像を捕捉することと、
前記外科用器具の前記画像に基づいて、前記外科用器具のタイプを識別することと、
少なくとも１つのセンサによって取得されたデータに基づいて、前記外科用器具の使用度を判定することと、
識別された前記外科用器具のタイプおよび判定された前記使用度に基づいて、前記外科用器具のライフサイクルにおける段階を判定することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記外科用器具の前記画像に基づいて、前記外科用器具が外科的タスクを実行しているかどうかを判定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記外科用器具が外科的タスクを実行しているかどうかを判定することが、前記外科用器具の前記画像を、前記外科用器具の前記少なくとも１つのセンサによって取得された前記データと相関させることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記外科的タスクが、前記外科用器具が組織に作用することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記外科用器具の前記使用度が、前記外科用器具が組織に作用しているときにのみ判定される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記外科用器具によって実行された前記外科的タスクに、前記外科用器具の前記使用度に対応する値を割り当てることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記外科用器具によって実行された前記外科的タスクに割り当てられる前記値が、前記外科的タスク中に前記外科用器具によって組織に加えられた力の量に基づいて選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記割り当てられた値で前記外科用器具によって前記外科的タスクが実行されている期間を判定することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記外科用器具の前記ライフサイクルにおける前記段階をディスプレイ上に表示することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ロボット外科システムであって、
ロボットアームと、
前記ロボットアームに結合され、かつ前記ロボットアームによって操作されるように構成された外科用器具と、
外科手技中に前記外科用器具の画像を捕捉するように構成された撮像装置と、
前記撮像装置と通信する制御デバイスであって、
前記撮像装置によって捕捉された前記外科用器具の前記画像に基づいて、前記外科用器具のタイプを識別することと、
前記外科用器具と関連付けられた少なくとも１つのセンサによって取得されたデータに基づいて、前記外科用器具の使用度を判定することと、
識別された前記外科用器具の前記タイプおよび判定された前記使用度に基づいて、前記外科用器具のライフサイクルにおける段階を判定することと、を行うように構成された、制御デバイスと、を備える、ロボット外科システム。
【請求項１１】
前記制御デバイスが、前記外科用器具の前記画像に基づいて、前記外科用器具が外科的タスクを実行しているかどうかを判定するようにさらに構成されている、請求項１０に記載の外科用ロボットシステム。
【請求項１２】
前記外科的タスクが、前記外科用器具が組織に作用することを含む、請求項１１に記載の外科用ロボットシステム。
【請求項１３】
前記制御デバイスが、前記外科用器具が組織に作用しているときにのみ前記外科用器具の前記使用度を判定するように構成されている、請求項１２に記載の外科用ロボットシステム。
【請求項１４】
前記制御デバイスが、前記外科用器具によって実行された前記外科的タスクに、前記外科用器具の前記使用度に対応する値を割り当てるようにさらに構成されている、請求項１２に記載の外科用ロボットシステム。
【請求項１５】
前記外科用器具によって実行された前記外科的タスクに割り当てられた前記値が、前記外科的タスク中に前記外科用器具によって組織に加えられた力の量に基づいて、前記制御デバイスによって選択される、請求項１４に記載の外科用ロボットシステム。
【請求項１６】
前記制御デバイスが、前記割り当てられた値で前記外科用器具によって前記外科的タスクが実行されている期間を判定するようにさらに構成されている、請求項１４に記載の外科用ロボットシステム。
【請求項１７】
前記制御デバイスが、前記外科用器具の前記ライフサイクルにおける前記段階をディスプレイ上に表示するようにさらに構成されている、請求項１０に記載の外科用ロボットシステム。
【請求項１８】
前記撮像装置が、カメラおよび撮像モダリティからなる群から選択される、請求項１０に記載の外科用ロボットシステム。
【請求項１９】
前記外科用器具が、外科用ステープラである、請求項１０に記載の外科用ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ロボット外科システムは、低侵襲医療処置で使用されている。いくつかのロボット外科システムは、外科用ロボットアームを支持するコンソールと、ロボットアームに装着された、外科用器具または少なくとも１つのエンドエフェクタ（例えば、鉗子、または把持ツール）と、を含む。ロボットアームは、手術器具に、その操作と動きのために、機械的動力を提供する。各ロボットアームは、外科用器具を動作可能に支持する器具駆動ユニットを含むことができる。
【０００２】
典型的に、ロボット外科システムによって操作される外科用器具の使用回数は限られている。安全性と外科的有効性のために、外科用器具の耐用年数が切れたときを判定することが、所望される。したがって、外科用器具の使用をいつやめるべきかを正確に判定するための手段が必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示の一態様によれば、ロボット外科用器具の使用量を追跡する方法は、ロボット外科手技中に撮像装置で外科用器具の画像を捕捉することと、外科用器具の画像に基づいて、外科用器具のタイプを識別することと、少なくとも１つのセンサによって取得されたデータに基づいて、外科用器具の使用度を判定することと、識別された外科用器具のタイプおよび判定された使用度に基づいて、外科用器具のライフサイクルにおける段階を判定することと、を含む。
【０００４】
いくつかの方法は、外科用器具の画像に基づいて、外科用器具が外科的タスクを実行しているかどうかを判定することをさらに含み得る。
【０００５】
いくつかの態様では、外科用器具が外科的タスクを実行しているかどうかを判定することは、外科用器具の画像を、外科用器具の少なくとも１つのセンサによって取得されたデータと相関させることを含む。
【０００６】
一態様では、外科的タスクは、外科用器具が組織に作用することを含み得る。
【０００７】
他の態様では、外科用器具の使用度は、外科用器具が組織に作用しているときにのみ判定され得る。
【０００８】
いくつかの方法は、外科用器具によって実行された外科的タスクに、外科用器具の使用度に対応する値を割り当てることをさらに含み得る。
【０００９】
いくつかの態様では、外科用器具によって実行された外科的タスクに割り当てられた値は、外科的タスク中に外科用器具によって組織に加えられた力の量に基づいて、選択され得る。
【００１０】
いくつかの方法は、割り当てられた値で外科用器具によって外科的タスクが実行された期間を判定することをさらに含み得る。
【００１１】
他の方法は、外科用器具のライフサイクルにおける段階をディスプレイ上に表示することをさらに含み得る。
【００１２】
本開示の別の態様では、ロボット外科システムが提供され、ロボットアームと、ロボットアームに結合され、かつロボットアームによって操作されるように構成された外科用器具と、外科手技中に外科用器具の画像を捕捉するように構成された撮像装置と、撮像装置と通信する制御デバイスと、を含む。制御デバイスは、撮像装置によって捕捉された外科用器具の画像に基づいて、外科用器具のタイプを識別することと、外科用器具と関連付けられた少なくとも１つのセンサによって取得されたデータに基づいて、外科用器具の使用度を判定することと、識別された外科用器具のタイプおよび判定された使用度に基づいて、外科用器具のライフサイクルにおける段階を判定することと、を行うように構成される。
【００１３】
一態様では、制御デバイスは、外科用器具の画像に基づいて、外科用器具が外科的タスクを実行しているときを判定するようにさらに構成され得る。
【００１４】
他の態様では、外科的タスクは、外科用器具が組織に作用することを含み得る。
【００１５】
さらなる態様では、制御デバイスは、外科用器具が組織に作用しているときにのみ、外科用器具の使用度を判定するように構成され得る。
【００１６】
いくつかの態様では、制御デバイスは、外科用器具によって実行された外科的タスクに、外科用器具の使用度に対応する値を割り当てるようにさらに構成され得る。
【００１７】
一態様では、外科用器具によって実行された外科的タスクに割り当てられた値は、外科的タスク中に外科用器具によって組織に加えられた力の量に基づいて、制御デバイスによって選択され得る。
【００１８】
他の態様では、制御デバイスは、割り当てられた値で外科用器具によって外科的タスクが実行された期間を判定するようにさらに構成され得る。
【００１９】
さらなる態様では、制御デバイスは、外科用器具のライフサイクルにおける段階をディスプレイ上に表示するようにさらに構成され得る。
【００２０】
いくつかの態様では、撮像装置は、カメラまたは撮像モダリティであり得る。
【００２１】
態様では、外科用器具は、外科用ステープラであり得る。
【００２２】
本開示の例示的な実施形態のさらなる詳細および態様が、添付の図面を参照して以下により詳細に記載される。
【００２３】
本明細書で使用される場合、平行した、および垂直なという用語は、真の平行、および真の垂直から最大で約＋または−１０度まで、実質的に平行かつ実質的に垂直である、相対的な構成を含むものと理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本開示の実施形態は、添付の図面を参照して本明細書に記載される。
【図１】本開示による、ロボット外科システムの概略図である。
【図２Ａ】図１のロボット外科システムの斜視図であって、ロボットアーム、ロボットアームの端部に結合された器具駆動ユニット、および器具駆動ユニットに結合された外科用器具を含む。
【図２Ｂ】図２Ａの外科用器具および図１の外科用ロボットシステムの内視鏡の拡大図である。
【図３】図２Ａの外科用器具の使用量を追跡する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本開示のロボット外科システムおよびかかるロボット外科用システムを使用する方法の実施形態は、図面を参照して詳細に説明され、図面において、同様の参照番号は、いくつかの図の各々において同一または対応する要素を指す。本明細書で使用される際、「遠位」という用語は、患者により近いロボット外科システムの部分を指し、「近位」という用語は、患者からより遠いロボット外科システムの部分を指す。
【００２６】
以下で詳細に説明するように、外科用ロボットシステムの外科用器具の使用量を追跡する方法が提供される。本方法は、ロボット外科システムのカメラまたは手術室内のカメラを利用して、外科手技中にリアルタイムで外科用器具の画像を捕捉する。カメラによって捕捉された画像に基づいて、外科用ロボットシステムの制御デバイスは、患者の組織と接触することなく、単に空間内を移動するのではなく、外科用器具が外科的タスクを完了する（例えば、患者の組織に作用する）ために実際に使用されているときを判定する。外科用器具内のセンサは、外科用器具によって組織に加えられる力を判定し、判定された力を制御デバイスに送信する。次いで、制御デバイスは、各外科的タスク中に外科用器具が力を経験している時間の量に基づいて、外科用器具の累積使用度を判定する。外科用器具の累積使用量が所定の使用限界を超えていると判定された場合、制御デバイスは、外科用器具のさらなる作動を防止してもよい。いくつかの態様では、ディスプレイは、臨床医に外科用器具の使用度の視覚的表示を提供して、臨床医が外科用器具の使用を中止するかどうかの判定を可能にすることができる。
【００２７】
図１、図２Ａ、および図２Ｂを参照すると、例えば、外科用ロボットシステム１などの外科用システムは、概して、複数の外科用ロボットアーム２、３と、器具駆動ユニット２０およびロボットアーム２の端部に取り付けられた電気機械器具１０と、制御デバイス４と、制御デバイス４に結合された操作コンソール５と、を含む。操作コンソール５は、当業者にとって原理的に既知のように、特に三次元画像を表示するように設定された表示デバイス６と、例えば外科医などの人間（図示せず）が、ロボットアーム２、３を第１の動作モードで遠隔操作することができる、手動入力デバイス７、８と、を含む。
【００２８】
ロボットアーム２、３の各々は、ジョイントを通して接続される、複数の部材から構成され得る。ロボットアーム２、３は、制御デバイス４に接続されている、電気駆動装置（図示せず）によって駆動され得る。制御デバイス４（例えば、コンピュータ）は、ロボットアーム２、３と、取り付けられた器具駆動ユニット２０と、したがって電気機械器具１０とが、手動入力デバイス７、８の手段によって画定される動きに従って所望の動きを実行するように、特にコンピュータプログラムの手段によって、駆動装置を作動させるように設定される。制御デバイス４はまた、ロボットアーム２、３の動き、および／または駆動装置の動きを調整するような方法で設定されてもよい。
【００２９】
手術ロボットシステム１は、手術器具、例えば電気機械器具１０によって最小侵襲的な方法で処置されるべく手術台「ＳＴ」に横たわる患者「Ｐ」上に使用するように構成される。手術ロボットシステム１はまた、２つを超えるロボットアーム２、３を含み得、追加のロボットアームは、同様に制御デバイス４に接続され、操作コンソール５の手段によって遠隔操作可能である。外科用器具、例えば、電気機械エンドエフェクタ４２を含む、電気機械外科用器具１０が、追加のロボットアームに取り付けられてもよい。
【００３０】
制御デバイス４は、複数のモータ、例えばモータ（モータ１．．．ｎ）を制御し得、各モータは、ロボットアーム２、３の複数の方向への動きを駆動するように構成されている。さらに、制御デバイス４は、機器駆動ユニット２０の撮像装置４８を制御して、撮像装置４８の動きおよび動作を駆動することができる。器具駆動ユニット２０は、そのモータからの電力および作動力を電気機械器具１０の被駆動部材（図示せず）に伝達して、最終的には、電気機械器具１０のエンドエフェクタ４２の構成要素の動き、例えば、ナイフブレード（図示せず）の動き、および／またはエンドエフェクタ４２の顎部材の閉鎖ならびに開放を駆動する。
【００３１】
ロボット外科システムの構成および動作の詳細説明については、「Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ」と題された米国特許第８，８２８，０２３号を参照することができ、その内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００３２】
図２Ａおよび図２Ｂを特に参照すると、外科用器具１０は、概して、器具駆動ユニット２０と係合するように構成された近位端部分４２ａと、そこから延在するエンドエフェクタ４２を有する遠位端部分４２ｂと、を有する。外科用器具１０は、細長い本体またはシャフト４４をさらに含む。エンドエフェクタ４２は、細長い本体４４の遠位端部分４２ｂから遠位に延在し、複数の外科的機能を実行するように構成される。外外科用器具１０は、例えば、その上に配設されたバーコード４３などのデータの機械可読表現、および、例えば、エンドエフェクタ４２の顎部間のクランプ力、エンドエフェクタ４２を関節運動させるのに必要な力、エンドエフェクタ４２を回転させるのに必要な力、および／またはエンドエフェクタ４２の機能（例えば、ステープル機能）を作動させるのに必要な力などの、外科用器具１０の複数の状態を判定するための複数のセンサ４５をさらに含む。センサ４５は、力センサおよび／または位置センサであり得るが、他のタイプのセンサもまた企図される。
【００３３】
外科用器具１０は、例えば、外科用ステープラ、外科用カッタ、外科用ステープラカッタ、線形外科用ステープラ、線形外科用ステープラカッタ、円形外科用ステープラ、円形外科用ステープラカッタ、外科用クリップアプライヤ、外科用クリップ結紮装置、外科用クランプデバイス、血管シーリングデバイス、血管拡張デバイス、管腔拡張デバイス、外科用メス、流体送達デバイス、単極または双極エネルギー送達デバイス（例えば、エネルギー（熱、ＲＦなど）を加えて組織を切断または凝固させることができる通電デバイス）、または任意の他の好適なタイプの外科用器具などの外科的タスクを実行するための任意の好適な外科用器具であり得、その各々が外科用ロボットシステム１による作動および操作のために構成されていることが企図される。
【００３４】
外科用ロボットシステム１は、外科用器具１０の画像を捕捉するように構成された、例えば、カメラまたは撮像モダリティなどの画像装置４８をさらに含むことができる。撮像装置４８は、内視鏡５０（図１および図２Ｂ）、器具駆動ユニット２０、または手術室内の任意の好適な場所など、外科用ロボットシステム１の任意の好適な場所に位置決めすることができる。撮像装置４８は、限定されるわけではないが、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサ、アクティブピクセルセンサ（ＡＰＳ）などのデジタルデバイス、およびビジコンチューブなどのアナログデバイスを含む、静止もしくは移動撮像のために構成された任意の好適な撮像装置であり得る。実施形態では、撮像装置４８はまた、光を制御デバイス４（図１）に伝達するための任意の好適なレンズまたは光学装置（例えば、光ファイバ）を含み得る。撮像装置４８は、それによって捕捉された画像を表示するために、表示デバイス６（図１）と通信することができる。
【００３５】
図３を参照して、外科用ロボットシステム１を使用して外科用器具４０の使用量を追跡する方法を以下に説明する。各外科用器具４０は、所定のまたは予め設定されたライフサイクルを有し得る。外科用器具４０の予め設定されたライフサイクルにおける段階を判定するために、以下の方法が採用され得る。ステップ２００において、制御デバイス４（図１）は、ロボット外科手技中に外科用器具１０の１つの画像または複数の画像を捕捉するように撮像装置４８（図２Ａおよび図２Ｂ）に指示するように構成される。例えば、撮像装置４８は、バーコード４３の画像を捕捉してもよく、その結果、ステップ２０２において、制御デバイス４は、撮像装置４８によって捕捉された外科用器具１０のバーコード４３の画像に基づいて、外科用器具１０のタイプおよび同一性を判定することができる。いくつかの方法では、プロセッサは、様々なタイプの外科用器具のメモリ内に記憶された画像データを有し得、外科用器具１０で撮影された画像をプロセッサのメモリ内に記憶された画像と照合して、外科用器具１０のタイプを識別し得る。制御デバイス４は、捕捉された画像に基づいて、外科用器具１０を識別するための制御デバイス４のメモリ（例えば、ストレージデバイスおよび／または外部デバイス（図示せず））内に記憶される一連の命令、アルゴリズム、またはプロトコルを実行することができるプロセッサ（図示せず）を有することが企図される。
【００３６】
ステップ２０４において、プロセッサは、外科用器具１０の画像に基づいて、および／または外科用器具１０のセンサ４５ならびに／もしくは外科用ロボットシステム１の他のセンサによって感知された力に基づいて、外科用器具１０が外科的タスクを実行するかどうか、および外科的タスクをいつ実行するかを判定する。例えば、画像／ビデオが、組織の周りのエンドエフェクタ４２を閉じるなど、外科用器具１０が組織に作用していることを示している場合、プロセッサは、外科用器具１０が外科的タスクを実行していると判定する。いくつかの方法では、プロセッサは、画像／ビデオを、外科用器具１０のセンサ４５または外科用ロボットシステム１の他のセンサによって感知された力と相関させて、外科用器具１０が外科的タスクを実行していることを判定／確認し得る。ステップ２０６において、外科用器具１０が外科的タスクを実行していると判定された場合、プロセッサは、外科用器具１０のセンサ４５のうちの１つ以上および／または外科用ロボットシステム１の他のセンサによって取得されたデータに基づいて、外科用器具１０の使用度を判定する。他の実施形態では、使用度は、撮像装置４８によって取得されたデータに基づいて、判定され得る。
【００３７】
ステップ２０８において、プロセッサは、外科的タスク中に外科用器具１０によって組織に加えられた力の量に基づいて、外科用器具１０によって実行された外科的タスクに値を割り当てる。例えば、外科用器具１０によって組織に加えられる力が高いほど、割り当てられる値は高くなる。ステップ２１０において、プロセッサは、その外科的タスクに割り当てられた値で外科用器具１０によって外科的タスクが実行された期間を判定する。このように、プロセッサは、外科用器具１０が各個別の使用レベルでどれくらいの時間使用されているかに基づいて、外科用器具１０の使用度を判定する。例えば、組織を切断または凝固するために使用されるエネルギー送達外科用器具１０の場合、エネルギーが組織に送達される程度（振幅）および時間は、エネルギー送達外科用器具１０のために残っている使用度および／または寿命の程度を計算する際の要因であり得る。
【００３８】
したがって、第１の外科的タスク中に外科用器具１０が比較的低い力を、時間（ｘ）の間、組織に加え、第２の外科的タスク中に外科用器具１０が比較的高い力を、時間（ｘ）の間、組織に加える場合、第１および第２の外科的タスクの両方の使用期間が同じであるにもかかわらず、第２の外科的タスクに割り当てられた使用度は、より高くなるであろう。
【００３９】
ステップ２１２において、外科用器具１０の予め設定された、または所定のライフサイクルにおける段階は、識別された外科用器具１０のタイプおよび判定された使用度に基づいて、判定される。ロボット外科システム１は、外科用器具１０のライフサイクルにおける段階を表示デバイス６（図１）上に表示することができる。ライフサイクルにおける段階は、数字、パーセンテージ、単語、色、バーインジケータとして、または他の好適な印を使用して表示され得ることが企図される。外科用器具１０のライフサイクルにおける段階に基づいて、臨床医は、外科用器具１０の使用を中止することを選択することができる。他の実施形態では、外科用器具１０がその耐用年数を超えている（例えば、その所定のライフサイクルを超えている）と判定された場合、外科用ロボットシステム１は、外科用器具１０のさらなる起動を防止するように構成され得る。
【００４０】
本明細書に開示された実施形態に様々な変更が加えられ得ることが理解されるであろう。したがって、上記の説明は、限定するものとして解釈されるべきではなく、単に様々な実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は本明細書に添付される特許請求の範囲および趣旨内での他の修正を想定するであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
2022500163.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
2022500163.tif 000006
【国際調査報告】
2022500163.tif 000007
2022500163.tif 000008
2022500163.tif 000009
2022500163.tif 000010
2022500163.tif 000011
2022500163.tif 000012
2022500163.tif 000013
2022500163.tif 000014