(57)【要約】  本件開示は、手術システムにおいて、器具を別の器具のワーキングチャネル内に挿入することに対する補償を行うシステムおよび方法に関する。一実施形態に依れば、補償方法は、軟性の器具のワーキングチャネルへの挿入可能な器具の挿入を検出することと、少なくとも１つのセンサからのデータ信号に基づいて、軟性の器具の遠位部分の初期位置からの位置変化を検出することと、検出された位置変化に基づいて、制御信号を生成することと、税御寝号に基づいてプルワイヤの張力を調整して遠位部分を初期位置に戻すこととを含む。
2020526254.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、
第１の器具であって、
近位部分と遠位部分を有するシャフトであって、前記遠位部分が関節動作可能領域および遠位端を有し、前記シャフトは前記シャフトを通って延伸するワーキングチャネルを有する、シャフトと、
少なくとも１つのプルワイヤと
を有する第１の器具と、
前記シャフトの前記遠位端の位置を検出する少なくとも１つのセンサと、
実行可能な命令が記憶された少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能メモリと、
前記少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能メモリと通信する１つまたは複数のプロセッサであって、前記命令を実行して前記システムに少なくとも
前記少なくとも１つのセンサからのデータ信号に基づいて、前記シャフトの前記ワーキングチャネルへの第２の器具の挿入に応じた前記シャフトの前記遠位端の位置変化を検出することと、
前記検出された位置変化に基づいて、少なくとも１つの制御信号を生成することと、
を実行させる１つまたは複数のプロセッサと、
前記シャフトの前記近位部分において前記少なくとも１つのプルワイヤに接続された駆動機構であって、前記駆動機構は前記少なくとも１つの制御信号に基づいて前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整し、前記調整された張力によって前記シャフトの前記遠位端が前記位置変化が生じる前の初期位置に戻りやすくなる、駆動機構と
を有することを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
前記駆動機構はロボットアームのエンドエフェクタに接続され、
前記ロボットアームと前記駆動機構は、前記シャフトの前記遠位部分を、患者の管腔ネットワークを通って治療部位にナビゲートする
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項３】
電磁場発生器をさらに有し、
前記少なくとも１つのセンサは、前記シャフトの前記遠位端に第１のセットの１つまたは複数の電磁センサを有し、
前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに
前記第１のセットの電磁センサからのデータに基づいて、電磁場内の前記第１のセットの電磁センサの第１の位置を算出することと、
前記算出された第１の位置に基づいて、前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化を検出することと、
を実行させる
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記第２の器具は、前記遠位端に第２のセットの１つまたは複数の電磁センサをさらに有し、
前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに
前記第２のセットの電磁センサからのデータに基づいて、前記電磁場内の前記第２のセットの電磁センサの第２の位置を算出することと、
前記算出された第２の位置に基づいて、前記少なくとも１つの制御信号を生成することと、
を実行させる
ことを特徴とする請求項３に記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのセンサは、前記シャフトの前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数の慣性センサを有し、
前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに
前記セットの１つまたは複数の慣性センサからのデータに基づいて、前記セットの１つまたは複数の慣性センサの第１の位置を算出することと、
前記算出された第１の位置にさらに基づいて、前記少なくとも１つの制御信号を生成することと、
を実行させる
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのセンサは、１つのセットの１つまたは複数の歪みゲージを有し、
前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに
前記セットの１つまたは複数の歪みゲージからのデータに基づいて、前記シャフトの前記遠位端の第１の位置を算出することと、
前記算出された第１の位置にさらに基づいて、前記少なくとも１つの制御信号を生成することと、
を実行させる
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項７】
前記駆動機構は、前記セットの１つまたは複数の歪みゲージを有することを特徴とする請求項６に記載のロボットシステム。
【請求項８】
前記第１の器具は、リーダを有し、
前記少なくとも１つのセンサは、前記リーダの前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数のカメラを有する
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの制御信号の前記命令は、前記駆動機構に、前記シャフトの前記遠位端が前記少なくとも１つのセンサからの前記データ信号によって計測される前記初期位置に戻るまで、前記１つまたは複数のプルワイヤの張力を増加させるコマンドを含むことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項１０】
前記１つまたは複数のプロセッサは、前記システムを制御するためのユーザインタフェースを有するワークステーションの一部であることを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項１１】
少なくとも１つの呼吸センサをさらに有し、
前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに
前記少なくとも１つの呼吸センサからのデータに基づいて、前記少なくとも１つのセンサからの前記データ信号の取得時における患者の呼吸パターンを特定することと、
前記ワーキングチャネルへの前記第２の器具の挿入によって生じる前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化と、前記患者の前記呼吸パターンによって生じる前記シャフトの前記遠位端の位置変化とを区別することと、
をさらに実行させる
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項１２】
前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに
前記第２の器具における識別情報を検出することと、
前記検出された識別情報にさらに基づいて、前記少なくとも１つの制御信号を生成することと、
を実行させる
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項１３】
前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに
前記第２の器具の無線自動識別（ＲＦＩＤ）タグの読み取りに基づいて、前記識別情報を検出すること
を実行させる
ことを特徴とする請求項１２に記載のロボットシステム。
【請求項１４】
第１の器具の少なくとも１つのプルワイヤを制御する方法であって、
前記第１の器具の初期位置を特定することであって、前記第１の器具は
近位部分と遠位部分を有するシャフトであって、前記遠位部分が関節動作可能領域および遠位端を有し、前記シャフトは前記シャフトを通って延伸するワーキングチャネルを有する、シャフトと、
前記少なくとも１つのプルワイヤと
を有する、ことと、
少なくとも１つのセンサからのデータ信号に基づいて、前記第１の器具の前記ワーキングチャネルへの第２の器具の挿入に応じた前記シャフトの前記遠位端の位置変化を検出することと、
前記シャフトの前記遠位端の前記検出された位置変化に基づいて、少なくとも１つの制御信号を生成することと、
前記少なくとも１つの制御信号に基づいて前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整することであって、前記調整された張力によって前記シャフトの前記遠位端が前記初期位置に戻りやすくなる、ことと、
を含む方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのセンサは、前記シャフトの前記遠位端に第１のセットの１つまたは複数の電磁センサを有し、
前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化を検出することは、前記第１のセットの１つまたは複数の電磁センサからの受信データにさらに基づく
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのセンサは、前記シャフトの前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数の慣性センサを有し、
前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化を検出することは、前記セットの１つまたは複数の慣性センサからのデータに基づく
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのセンサは、１つのセットの１つまたは複数の歪みゲージを有し、
前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化を検出することは、前記セットの１つまたは複数の歪みゲージからのデータに基づく
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのセンサは、前記第１の器具の前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数のカメラを有し、
前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化を検出することは、前記セットの１つまたは複数のカメラからのデータに基づく
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの呼吸センサからのデータに基づいて、前記少なくとも１つのセンサか
らの前記データ信号の取得時における患者の呼吸パターンを特定することと、
前記ワーキングチャネルへの前記第２の器具の挿入によって生じる前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化と、前記患者の前記呼吸パターンによって生じる前記シャフトの前記遠位端の位置変化とを区別することと、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
命令が記憶された非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令が実行されると、少なくとも１つの計算装置に、少なくとも１つのプルワイヤを有する第１の器具に対して
前記第１の器具の遠位端の初期位置を特定することと、
少なくとも１つのセンサからのデータ信号に基づいて、前記第１の器具のワーキングチャネルへの第２の器具の挿入に応じた前記第１の器具の前記遠位端の位置変化を検出することと、
前記検出された位置変化に基づいて、少なくとも１つの制御信号を生成することと、
前記少なくとも１つの制御信号に基づいて前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整することであって、前記調整された張力によって前記第１の器具の前記遠位端が前記位置変化が生じる前の前記初期位置に戻りやすくなる、ことと、
を実行させることを特徴とする非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのセンサは、前記第１の器具の前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数の電磁センサを有し、
前記少なくとも１つの計算装置に前記位置変化を検出させる前記命令は、前記少なくとも１つの計算装置に、前記セットの１つまたは複数の電磁センサからのデータに基づいて、前記第１の器具の前記遠位端の前記位置を検出することを実行させる
ことを特徴とする請求項２０に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのセンサは、前記第１の器具の前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数の慣性センサを有し、
前記少なくとも１つの計算装置に前記位置変化を検出させる前記命令は、前記少なくとも１つの計算装置に、前記セットの１つまたは複数の慣性センサからのデータに基づいて、前記第１の器具の前記遠位端の前記位置変化を検出することを実行させる
ことを特徴とする請求項２０に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのセンサは、前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を計測する１つのセットの１つまたは複数の歪みゲージを有し、
前記少なくとも１つの計算装置に前記位置変化を検出させる前記命令は、前記少なくとも１つの計算装置に、前記セットの１つまたは複数の歪みゲージからのデータに基づいて、前記第１の器具の前記遠位端の前記位置変化を検出することを実行させる
ことを特徴とする請求項２０に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのセンサは、前記第１の器具の前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数のカメラを有し、
前記少なくとも１つの計算装置に前記位置変化を検出させる前記命令は、前記少なくとも１つの計算装置に、前記セットの１つまたは複数のカメラからのデータに基づいて、前記第１の器具の前記遠位端の前記位置変化を検出することを実行させる
ことを特徴とする請求項２０に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２５】
前記非一時的なコンピュータ可読記憶媒体にさらなる命令が記憶され、前記さらなる命令が実行されると、前記少なくとも１つの計算装置に
少なくとも１つの呼吸センサからのデータに基づいて、前記少なくとも１つのセンサ
からの前記データ信号の取得時における患者の呼吸パターンを特定することと、
前記ワーキングチャネルへの前記第２の器具の挿入によって生じる前記第１の器具の前記遠位端の前記位置変化と、前記患者の前記呼吸パターンによって生じる前記第１の器具の前記遠位端の位置変化とを区別することと、
を実行させる
ことを特徴とする請求項２０に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２０１７年６月２８日出願の米国仮特許出願６２／５２６，００８号の利益を主張し、その開示全体を参照により援用する。
【技術分野】
【０００２】
本件開示は概して医療装置に関し、より具体的には、ロボット支援手術に関する。
【背景技術】
【０００３】
内視鏡検査（気管支鏡検査など）の医療手技には、診断目的および／または治療目的で、患者の管腔（気管支など）の内部にアクセスしたり可視化したりすることが含まれる。手技においては、例えば内視鏡などの軟性の管状の道具が、患者の体腔内に挿入され、器具が内視鏡を通って診断および／または治療のために特定された組織部位に導かれる。例えば、内視鏡は、組織部位への経路を提供する内部ルーメン（「ワーキングチャネル」など）を備えることができ、種々の医療器具を、ワーキングチャネルを経由して組織部位に挿入することができる。ロボットシステムを使用すると、手技中の内視鏡および／もしくは道具／器具の挿入ならびに／または操作を制御することができ、ロボットシステムは、手技中の内視鏡およびまたは道具／器具の配置を制御するマニピュレータアセンブリを有する少なくとも１つのロボットアームを備えることができる。
【発明の概要】
【０００４】
本件開示のシステム、方法、および装置はそれぞれ、いくつかの革新的な側面を有し、そのうちの１つだけが本件開示の所望の属性を単独で担うものではない。
【０００５】
医療手技には、操作者から遠隔の位置にある軟性の器具の操作が含まれることがある。例えば、所望の組織部位に対応する患者内の目標位置に達する管腔や管腔ネットワーク内で、画像取得、生検採取、治療剤の搬送および／または手術を行うことができ、軟性の器具のワーキングチャネルを経由して別の器具を挿入して所望の組織部位にアクセスすることができる。
【０００６】
既存の手術用の軟性の器具に伴う課題の１つは、軟性の器具のワーキングチャネルを経由して挿入可能な器具を前進または伸長させることにより、軟性の器具が湾曲し、遠位端が目標の位置から移動してしまうことである。このような湾曲が生じる結果、軟性の器具の遠位端と組織部位との位置合わせに誤りが生じる可能性がある。
【０００７】
したがって、本件開示の特定の側面は、軟性の器具のワーキングチャネルに別の器具を挿入する際に、軟性の器具の湾曲を抑制、低減および／または補償することを支援するシステムおよび方法に関する。本件開示の別の側面は、湾曲の原因に関係なく、軟性の器具の湾曲を抑制、低減および／または補償することを支援するシステムおよび方法に関する。
【０００８】
したがって、本件開示の第１の側面は、ロボットシステムに関する。このロボットシステムは、第１の器具を有し、第１の器具は、近位部分と遠位部分を有するシャフトを有する。遠位部分が関節動作可能領域および遠位端を有する。シャフトは前記シャフトを通って延伸するワーキングチャネルを有する。ロボットシステムは、少なくとも１つのプルワイヤとシャフトの遠位端の位置を検出する少なくとも１つのセンサを有する。ロボットシステムは、実行可能な命令が記憶された少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能メモリと、少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能メモリと通信する１つまたは複数のプ
ロセッサを有する。１つまたは複数のプロセッサは、命令を実行する。命令は、システムに少なくとも１つのセンサからのデータ信号に基づいて、シャフトのワーキングチャネルへの第２の器具の挿入に応じたシャフトの遠位端の位置変化を検出させる。命令は、さらにシステムに検出された位置変化に基づいて、少なくとも１つの制御信号を生成させる。ロボットシステムは、シャフトの近位部分において少なくとも１つのプルワイヤに接続された駆動機構を有する。駆動機構は、少なくとも１つの制御信号に基づいて少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整する。調整された張力によって、シャフトの遠位端が位置変化が生じる前の初期位置に戻りやすくなる。
【０００９】
一実施形態に係るロボットシステムは、以下の１つまたは特徴を有してもよい：前記駆動機構はロボットアームのエンドエフェクタに接続され、前記ロボットアームと前記駆動機構は、前記シャフトの前記遠位部分を、患者の管腔ネットワークを通って治療部位にナビゲートする；電磁場発生器をさらに有し、前記少なくとも１つのセンサは、前記シャフトの前記遠位端に第１のセットの１つまたは複数の電磁センサを有し、前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記第１のセットの電磁センサからのデータに基づいて、電磁場内の前記第１のセットの電磁センサの第１の位置を算出することと、前記算出された第１の位置に基づいて、前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化を検出することと、を実行させる；前記第２の器具は、前記遠位端に第２のセットの１つまたは複数の電磁センサをさらに有し、前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記第２のセットの電磁センサからのデータに基づいて、前記電磁場内の前記第２のセットの電磁センサの第２の位置を算出することと、前記算出された第２の位置に基づいて、前記少なくとも１つの制御信号を生成することと、を実行させる；前記少なくとも１つのセンサは、前記シャフトの前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数の慣性センサを有し、前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記セットの１つまたは複数の慣性センサからのデータに基づいて、前記セットの１つまたは複数の慣性センサの第１の位置を算出することと、前記算出された第１の位置にさらに基づいて、前記少なくとも１つの制御信号を生成することと、を実行させる；前記少なくとも１つのセンサは、１つのセットの１つまたは複数の歪みゲージを有し、前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記セットの１つまたは複数の歪みゲージからのデータに基づいて、前記シャフトの前記遠位端の第１の位置を算出することと、前記算出された第１の位置にさらに基づいて、前記少なくとも１つの制御信号を生成することと、を実行させる；前記駆動機構は、前記セットの１つまたは複数の歪みゲージを有する；前記第１の器具は、リーダを有し、前記少なくとも１つのセンサは、前記リーダの前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数のカメラを有する；前記少なくとも１つの制御信号の前記命令は、前記駆動機構に、前記シャフトの前記遠位端が前記少なくとも１つのセンサからの前記データ信号によって計測される前記初期位置に戻るまで、前記１つまたは複数のプルワイヤの張力を増加させるコマンドを含む；前記１つまたは複数のプロセッサは、前記システムを制御するためのユーザインタフェースを有するワークステーションの一部である；少なくとも１つの呼吸センサをさらに有し、前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記少なくとも１つの呼吸センサからのデータに基づいて、前記少なくとも１つのセンサからの前記データ信号の取得時における患者の呼吸パターンを特定することと、前記ワーキングチャネルへの前記第２の器具の挿入によって生じる前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化と、前記患者の前記呼吸パターンによって生じる前記シャフトの前記遠位端の位置変化とを区別することと、をさらに実行させる；前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記第２の器具における識別情報を検出することと、前記検出された識別情報にさらに基づいて、前記少なくとも１つの制御信号を生成することと、を実行させる；前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記第２の器具の無線自動識別タグの読み取りに基づいて、前記識別情報を検出すること、を実行させる。
【００１０】
本件開示の実施形態は、第１の器具を有するロボットシステムに関する。第１の器具は、近位部分と遠位部分を有するシャフトを有する。遠位部分が関節動作可能領域を有する。シャフトはシャフトを通って延伸するワーキングチャネルを有する。ロボットシステムは、少なくとも１つのプルワイヤを有する。ロボットシステムは、ワーキングチャネルへの第２の器具の挿入に応じて、ワーキングチャネル内の第２の器具の遠位端の位置を検出する少なくとも１つのセンサを有する。ロボットシステムは、実行可能な命令が記憶された少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能メモリを有する。ロボットシステムは、少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能メモリと通信し、命令を実行する１つまたは複数のプロセッサを有する。命令は、システムに少なくとも１つのセンサからのデータ信号に基づいて、ワーキングチャネル内の第２の器具の遠位端の位置を計算させる。命令は、さらにシステムに計算された位置に基づいて、少なくとも１つの制御信号を生成させる。ロボットシステムは、シャフトの近位部分において少なくとも１つのプルワイヤに接続された駆動機構を有する。駆動機構は、少なくとも１つの制御信号に基づいて少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整し、調整された張力によって、シャフトの遠位端が位置変化が生じる前の初期位置に戻りやすくなる。
【００１１】
本件開示の実施形態は、以下の１つまたは複数の特徴を有してもよい：前記駆動機構は、前記第２の器具の前記遠位端が前記関節動作可能領域に関連して特定可能な位置に進行したときに、前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整する；前記駆動機構は、前記第２の器具の前記遠位端が前記特定可能な位置に進行する前に、前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整する；前記駆動機構は、前記第２の器具の前記遠位端が前記特定可能な位置に進行した後に、前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整する；前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記第２の器具上の識別情報を検出させる；また、前記検出された識別情報にさらに基づいて前記少なくとも１つの制御信号を生成させる；前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記検出された識別情報に基づいて前記第２の器具の少なくとも１つの物理的特性を特定させ、前記第２の器具の前記少なくとも１つの物理的特性は曲げ剛性値を含み、前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記曲げ剛性値にさらに基づいて前記少なくとも１つの制御信号を生成させる；前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記シャフトの関節動作可能領域の関節角を特定させ、前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記関節角に基づいて前記少なくとも１つの制御信号を生成させる；前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記第２の器具の無線自動識別（ＲＦＩＤ）タグの読み取りに基づいて前記識別情報を検出させる；および／または、電磁場発生器を有し、前記少なくとも１つのセンサは、前記第２の器具の前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数の電磁センサを有し、前記１つまたは複数のプロセッサは、前記命令を実行して前記システムに前記セットの電磁センサからのデータに基づいて前記電磁場内の前記セットの電磁センサの位置を計算させ、前記計算された位置にさらに基づいて前記ワーキングチャネル内の前記第２の器具の前記遠位端の前記位置を計算させる。
【００１２】
本件開示の一部は、第１の器具の少なくとも１つのプルワイヤを制御する方法の実施形態について説明する。この方法は、第１の器具の初期位置を特定することを含む。第１の器具は近位部分と遠位部分を有するシャフトを有する。第１の器具は、遠位部分が関節動作可能領域および遠位端を有する遠位部分を有する。第１の器具は、シャフトであって、シャフトを通って延伸するワーキングチャネルを有する、シャフトを有する。第１の器具は、少なくとも１つのプルワイヤを有する。この方法は、少なくとも１つのセンサからのデータ信号に基づいて、第１の器具のワーキングチャネルへの第２の器具の挿入に応じたシャフトの遠位端の位置変化を検出することを含む。また、この方法は、シャフトの遠位端の検出された位置変化に基づいて、少なくとも１つの制御信号を生成することを含む。
また、この方法は、少なくとも１つの制御信号に基づいて少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整することであって、調整された張力によってシャフトの遠位端が初期位置に戻りやすくなる、ことを含む。
【００１３】
少なくとも１つのプルワイヤを制御するロボットシステムは、以下の１つまたは複数の特徴を任意に組み合わせて有してもよい：前記少なくとも１つのセンサは、前記シャフトの前記遠位端に第１のセットの１つまたは複数の電磁センサを有し、前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化を検出することは、前記第１のセットの１つまたは複数の電磁センサからの受信データにさらに基づく；前記少なくとも１つのセンサは、前記シャフトの前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数の慣性センサを有し、前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化を検出することは、前記セットの１つまたは複数の慣性センサからのデータに基づく；前記少なくとも１つのセンサは、１つのセットの１つまたは複数の歪みゲージを有し、前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化を検出することは、前記セットの１つまたは複数の歪みゲージからのデータに基づく；前記少なくとも１つのセンサは、前記第１の器具の前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数のカメラを有し、前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化を検出することは、前記セットの１つまたは複数のカメラからのデータに基づく；および／または、少なくとも１つの呼吸センサからのデータに基づいて、前記少なくとも１つのセンサからの前記データ信号の取得時における患者の呼吸パターンを特定することと、前記ワーキングチャネルへの前記第２の器具の挿入によって生じる前記シャフトの前記遠位端の前記位置変化と、前記患者の前記呼吸パターンによって生じる前記シャフトの前記遠位端の位置変化とを区別することと、を含む。
【００１４】
本件開示の一部は、第１の器具の少なくとも１つのプルワイヤを制御するほうｈ王の実施形態について説明する。この方法は、前記第１の器具のワーキングチャネルへの第２の器具の挿入を検出することを含む。第２の器具は近位端および遠位端を有する。第１の器具は、近位部分と遠位部分とを有するシャフトを有し、遠位部分は関節動作可能領域を有する。第１の器具は少なくとも１つのプルワイヤを有する。また、この方法は、関節動作可能領域内の第２の器具の遠位端の位置を計算することを含む。また、この方法は、計算された位置に基づいて少なくとも１つの制御信号を生成することを含む。また、この方法は、少なくとも１つの制御信号に基づいて少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整することを含み、調整された張力によってシャフトの遠位部分の位置を維持しやすくなる。
【００１５】
少なくとも１つのプルワイヤを制御する方法を実装するロボットシステムは、以下の１つまたは複数の特徴を任意に組み合わせて有してもよい：前記第２の器具の前記遠位端が前記関節動作可能領域に関連して特定可能な位置に進行したときに、前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整する；前記第２の器具の前記遠位端が前記特定可能な位置に進行する前に、前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整する；前記第２の器具の前記遠位端が前記特定可能な位置に進行した後に、前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整する；前記第２の器具上の識別情報を検出し、前記検出された識別情報にさらに基づいて前記少なくとも１つの制御信号を生成する；前記検出された識別情報に基づいて前記第２の器具の少なくとも１つの物理的特性を特定し、前記少なくとも１つの制御信号は前記少なくとも１つの物理的特性にさらに基づいて生成される；前記第２の器具の前記少なくとも１つの物理的特性は曲げ剛性値を含む；前記識別情報を検出することは、前記第２の器具のＲＦＩＤタグの読み取りを含む；および／または、前記関節動作可能領域内の前記第２の器具の前記遠位端の前記計算された位置は、前記第１の器具の前記遠位端の少なくとも１つの電磁センサからのデータに基づく。
【００１６】
本件開示の一部は、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体の実施形態について説明する。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、命令を記憶する。命令が実行されると、少なくとも１つの計算装置に、少なくとも１つのプルワイヤを有する第１の器具に対して、第
１の器具の遠位端の初期位置を特定すること、を実行させる。さらに、命令が実行されると、少なくとも１つの計算装置に、少なくとも１つのセンサからのデータ信号に基づいて、第１の器具のワーキングチャネルへの第２の器具の挿入に応じた第１の器具の遠位端の位置変化を検出すること、を実行させる。さらに、命令が実行されると、少なくとも１つの計算装置に、検出された位置変化に基づいて、少なくとも１つの制御信号を生成すること、を実行させる。さらに、命令が実行されると、少なくとも１つの計算装置に、前記少なくとも１つの制御信号に基づいて前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整することであって、前記調整された張力によって前記第１の器具の前記遠位端が前記位置変化が生じる前の前記初期位置に戻りやすくなる、ことを実行させる。
【００１７】
本件開示の実施形態に係る非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、以下の１つまたは複数の特徴を任意に組み合わせて有してもよい：前記少なくとも１つのセンサは、前記第１の器具の前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数の電磁センサを有し、前記命令は、前記少なくとも１つの計算装置に、前記セットの１つまたは複数の電磁センサからのデータに基づいて、前記第１の器具の前記遠位端の前記位置を検出することを実行させる；前記少なくとも１つのセンサは、前記第１の器具の前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数の慣性センサを有し、前記命令は、前記少なくとも１つの計算装置に、前記セットの１つまたは複数の慣性センサからのデータに基づいて、前記第１の器具の前記遠位端の前記位置変化を検出することを実行させる；前記少なくとも１つのセンサは、前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を計測する１つのセットの１つまたは複数の歪みゲージを有し、前記命令は、前記少なくとも１つの計算装置に、前記セットの１つまたは複数の歪みゲージからのデータに基づいて、前記第１の器具の前記遠位端の前記位置変化を検出することを実行させる；前記少なくとも１つのセンサは、前記第１の器具の前記遠位端に１つのセットの１つまたは複数のカメラを有し、前記命令は、前記少なくとも１つの計算装置に、前記セットの１つまたは複数のカメラからのデータに基づいて、前記第１の器具の前記遠位端の前記位置変化を検出することを実行させる；および／または、前記命令が実行されると、前記少なくとも１つの計算装置に少なくとも１つの呼吸センサからのデータに基づいて、前記少なくとも１つのセンサからの前記データ信号の取得時における患者の呼吸パターンを特定することと、前記ワーキングチャネルへの前記第２の器具の挿入によって生じる前記第１の器具の前記遠位端の前記位置変化と、前記患者の前記呼吸パターンによって生じる前記第１の器具の前記遠位端の位置変化とを区別することと、を実行させる。
【００１８】
本件開示の一部は、プルワイヤの張力を調整する命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体の実施形態について説明する。命令が実行されると、少なくとも１つの計算装置に少なくとも、少なくとも１つのプルワイヤと関節動作可能領域を有する第１の器具に対して、第１の器具のワーキングチャネル内への第２の器具の挿入を検出すること、を実行させる。さらに、命令は、少なくとも１つの計算装置に、関節動作可能領域内の第２の器具の遠位端の位置を計算すること、を実行させる。さらに、命令は、少なくとも１つの計算装置に、計算された位置に基づいて、少なくとも１つの制御信号を生成させる。さらに、命令は、少なくとも１つの計算装置に、少なくとも１つの制御信号に基づいて少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整し、調整された張力によって、シャフトの遠位端が位置変化が生じる前の初期位置に戻りやすくなる。
【００１９】
第６番目の側面の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、以下の１つまたは複数の特徴を任意に組み合わせて有してもよい：前記第２の器具の前記遠位端が前記関節動作可能領域に関連して特定可能な位置に進行したときに、前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整する；前記第２の器具の前記遠位端が前記特定可能な位置に進行する前に、前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整する；前記第２の器具の前記遠位端が前記特定可能な位置に進行した後に、前記少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整する；前記第
２の器具上の識別情報を検出し、前記検出された識別情報にさらに基づいて前記少なくとも１つの制御信号を生成する；前記検出された識別情報に基づいて前記第２の器具の少なくとも１つの物理的特性を特定し、前記少なくとも１つの制御信号は前記少なくとも１つの物理的特性にさらに基づいて生成される；および／または、前記少なくとも１つの物理的特性は曲げ剛性値を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ロボットシステムの実施形態を示す図である。
【図２Ａ】図１のロボットシステムの遠位部分を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示す遠位部分の湾曲を示す図である。
【図３】管腔ネットワーク内のロボットシステムの遠位部分を示す図である。
【図４Ａ】軟性の器具の実施形態の遠位部分（例えば、軟性の器具のシースおよびリーダ構成におけるリーダ）を示す図である。
【図４Ｂ】電磁センサシステムおよび生理学センサシステムの実施形態を含むロボットシステムを示す図である。
【図４Ｃ】挿入可能な器具の実施形態の遠位部分を示す図である。
【図５】軟性の器具を制御する駆動機構の実施形態を示す図である。
【図６Ａ】ロボットシステムの別の実施形態を示す図である。
【図６Ｂ】器具を制御する器具マニピュレータの実施形態を示す図である。
【図７】ロボットシステムと共に使用されるワークステーションの実施形態を示す図である。
【図８】軟性の器具の湾曲を追跡および補償する例示的な手順のフローチャートを示す図である。
【図９】軟性の器具の湾曲を予測および補償する例示的な手順のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
医療手技には、操作者から遠隔の位置にある器具の操作が含まれることがある。例えば、管腔や管腔ネットワーク（例えば、肺、腸など）内で、軟性の器具（例えば、トロカール、カテーテル、内視鏡など）を所望の組織部位に対応する患者内の目標位置にナビゲートすることで、画像取得、生検採取、治療剤の搬送および／または手術を行うことができ、軟性の器具のワーキングチャネルを経由して別の器具を挿入して所望の組織部位にアクセスすることができる。
【００２２】
軟性の器具を用いて行われる医療手技の一例が、経気管支針生検（Transbronchial Needle Aspiration；ＴＢＮＡ）と呼ばれる、肺がんなどの気管支疾患の診断やステージ特定を目的とした低侵襲の気管支鏡手法である。ＴＢＮＡ法には、軟性の器具を経由した生検針を操作して患者の管腔内の組織部位において組織検体を取得することが含まれることがある。例えば、術者は、胸部スキャンを用いて生検対象の腫瘤の位置を特定し、患者の気道内の軟性の器具の位置を腫瘤に向けてガイドすることができる。軟性の器具の遠位端が肺内の特定した腫瘤に近接する位置に移動した後、生検針が軟性の器具のワーキングチャネルを通って組織の位置に到達される。そして、ワーキングチャネルから針が伸びて針によって組織部位が穿刺されることで、組織に針が挿入される。検体の採取後は、針はワーキングチャネルから回収される。
【００２３】
既存の手術用の軟性の器具に伴う課題の１つは、軟性の器具のワーキングチャネルを経由して挿入可能な器具を前進または伸長させることにより、軟性の器具が湾曲し、遠位端が目標の位置から移動してしまうことである。目標の位置は、例えば、少なくともその一部が、軟性の器具の関節角（articulation angle）として表現できる。挿入可能な器具をワーキングチャネルを経由して伸長させることで、挿入可能な器具によって軟性の器具の
関節角を変更できる。このような湾曲の結果、軟性の器具の遠位端の位置が組織部位に対してずれる可能性がある。このような湾曲は、術者が見つけないと、体内の誤った場所に医療手技が行われる結果となる可能性がある。このことは、肺内の病変部などの組織部位の直径が小さい場合に特に当てはまる。場合によっては、術者が軟性の器具を目標の位置に戻す操作を行うことで、湾曲が手動で直されることがある。しかしながら、この手技は、特に複数の器具を使用したり複数の組織部位を確認したりする医療手技においては時間がかかり、さらには放射性ベースのナビゲーション支援手段を用いて元の位置への復帰を誘導することもある（蛍光透視法、Ｘ線、コンピュータ断層撮影など）。
【００２４】
したがって、本件開示の一側面は、軟性の器具のワーキングチャネルに別の器具を挿入する場合に、軟性の器具の湾曲の防止、軽減および／または補償を支援するシステムおよび方法に関する。本件開示の別の側面は、湾曲の原因に関係なく、軟性の器具などの湾曲の防止、軽減および／または補償を支援するシステムおよび方法に関する。
【００２５】
いくつかの実施形態では、医用手技時に操作可能な内視鏡を使用することができる。一例において、内視鏡は、内部リーダ部分（inner leader portion；以下「リーダ」と称する）と外部シース部分（outer sheath portion；以下「シース」と称する）など、少なくとも２つの軟性の望遠用器具を有してもよい。
【００２６】
ここでは、用語「軟性の器具」、「シース」、「リーダ」および「内視鏡」は、医療手技を行うために患者の体内に挿入可能なあらゆる種類の軟性の器具と相互に交換可能である。いくつかの実施形態では、すべてではないが、軟性の器具は、管腔内の経路を経由するナビゲーションを支援する１つまたは複数のカメラを有することができる。これらには、気管支鏡、膀胱鏡、内視鏡、結腸鏡、腎臓鏡その他の同様のナビゲーション可能な器具が含まれる。したがって、以下に開示する実施形態は、患者の肺に挿入される内視鏡または気管支内視鏡を想定して提示されるが、ここでは軟性の器具に対するその他の適用例も想定される。いくつかの実施形態では、用語「第１の器具」は、軟性の器具、内視鏡、リーダ、あるいはこれらの器具において延伸するワーキングチャネルを意味し、用語「第２の器具」は、第１の器具のワーキングチャネルを経由して手術部位に達する挿入可能な器具（画像取得、位置検出、生検収集、治療剤や手術の送達などを行う器具）を意味する。言い換えると、ここでは、ロボットシステムの構成要素の相対位置を、操作するものからの視点で説明する。
【００２７】
ここでは、「遠位端」とは、使用時に患者の組織部位に最も近い位置にある内視鏡や器具の端部を意味し、「近位端」とは、操作するもの（例えば、術者やロボット制御システム）に最も近い位置にあるシースまたは器具の端部を意味する。
【００２８】
ここでは、用語「約」または「およそ」は、長さ、厚さ、量、時間、または他の測定可能な値の測定値の範囲を意味する。これら測定値の範囲は、規定値のおよび規定値からの、＋／−１０％以下、好ましくは＋／−５％以下、より好ましくは＋／−１％以下、さらに好ましくは＋／−０．１％以下の変化であり、これらの変化は本件開示の装置、システム、および技術において機能するために適切である限りにおいて開示に含まれるものとする。
【００２９】
ここでは、「通信可能に接続」とは、無線ＷＡＮ（Wide Area Network）（例えば、１
つまたは複数のセルラーネットワーク）、無線ＬＡＮ（Local Area Network）（例えば、ＩＥＥＥ  ８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標））など、１つまたは複数の標準用に構成されたもの）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、データ転送ケーブルなど、を含むがこれに限定されない、任意の有線および／または無線データ送信媒体を意味する。
【００３０】
以下に、種々の実施形態について、例示目的で、図を参照しながら説明する。本件開示の技術思想をその他の実装に適用でき、ここに説明する種々の実装により種々の利点が得られることがわかる。また、ここには、参照用および多数の節の位置がわかるように見出しが含まれている。これらの見出しは、見出しが示す技術思想の範囲を制限するものではない。それぞれの技術思想は本明細書全体にわたって適用されてよい。
【００３１】
（ロボットシステム例）
図１は、患者の管腔内など、ある距離における医療手技の実施を支援するように構成されたロボットシステム１００の一実施形態を示す。システム１００は、挿入可能な器具１４０を挿入できるシース１２０およびリーダ１３０などの軟性の器具を有する。図に示すように、軟性の器具のシース−リーダ配置により、シース１２０およびリーダ１３０はそれぞれ個別の駆動機構１５４、１６４に接続され、各駆動機構はロボットアーム１５０、１６０の遠位端に接続されている。
【００３２】
シース１２０の遠位端１２２は患者の管腔（図示せず）内に挿入されるように構成されてもよく、リーダ１３０の遠位端１３２はシース１２０を通してワーキングチャネル１２９内に挿入され、患者の管腔内の目標位置にナビゲートされてもよく、目標位置は医療手技の目標である患者の管腔の組織部位に対応する（例えば、図３を参照）。挿入可能な器具１４０の遠位端１４２は、リーダ１３０のワーキングチャネル１３９を通して挿入され、遠位端１３２まで前進させられ、それによって、組織部位にアクセスして医療手技を実行するように構成され得る。
【００３３】
シース１２０は、遠位端１２２と、近位端１２４と、遠位端１２２と近位端１２４との間に延在するシャフト１２６と、シャフト１２６の関節動作可能領域１２８とを含むことができる。関節動作可能領域１２８は患者の管腔を通るシース１２０のナビゲーションを容易にするために、シャフト１２６の長手方向軸に対して関節動作することができる。遠位端１２２は関節動作可能領域１２８を関節動作させて（例えば、以下にさらに詳細に記載される１つ以上のプルワイヤの使用を介して）、遠位端１２２のための経路を選択し、近位端１２４から患者の管腔を通ってシャフト１２６および遠位端１２２を前進させることによって、患者の管腔を通って誘導され得る。このようにして、遠位端１２２は、患者の管腔を通って組織部位までナビゲートされ得る。上述したように、様々なナビゲーション支援具およびシステムはＸ線透視法、Ｘ線、および／またはコンピュータ軸断層撮影（ＣＴ）スキャニングを含むが、これらに限定されないこのプロセスをサポートすることができる。関節動作可能領域１２８は、近位端１２４と遠位端１２２との間に位置してもよく、本実施例では遠位端１２２に隣接している。この構成は、患者の管腔ネットワークを通るシース１２０のナビゲーションを支援することができる。
【００３４】
リーダ１３０は、遠位端１３２と、近位端１３４と、遠位端１３２と近位端１３４との間に延在するシャフト１３６と、シャフト１３６の関節動作可能領域１３８とを含むことができる。関節動作可能領域１３８は患者の管腔を通るリーダ１３０のナビゲーションを支援するために、シャフト１３６の長手方向軸に対して関節動作することができる。関節動作可能領域１３８は、近位端１３４と遠位端１３２との間に位置してもよく、本実施例では遠位端１３２に隣接している。この構成は、患者の管腔ネットワークを通るリーダ１３０のナビゲーションを支援することができる。
【００３５】
上述のように、リーダ１３０の遠位端１３２は、シース１２０の近位端１２４に挿入され、それによって少なくとも部分的に支持され得る。リーダ１３０の遠位端１３２はシース１２０の遠位端１２２から外に延ばされ、例えば、関節動作可能領域１３８を関節動作させることによって（例えば、以下にさらに詳細に記載される１つ以上のプルワイヤの使用を介して）、患者の管腔を通って案内されて、遠位端１３２のための経路を選択し、シ
ース１２０のシャフト１２６を通ってリーダ１３０を前進させることができる。シース１２０は患者の管腔を通る経路を選択するために、リーダ１３０を前進させ、関節動作させることができる基部を提供することができる。シース１２０はまた、リーダ１３０を支持し、リーダ１３０の操縦を容易にすることができる。このような前進技術は例えば、組織部位に隣接する目標位置に到達するために、患者の管腔ネットワークを通してリーダ１３０の遠位端１３２を前進させるために使用され得る。前進手法は、患者の管腔ネットワークからリーダ１３０およびシース１２０を後退させるために逆にすることができる。このようにして、リーダ１３０の遠位端１３２は、患者の管腔を通って組織部位へ／組織部位からナビゲートされ得る。上述のように、様々なナビゲーション支援具およびシステムは、蛍光透視法、Ｘ線、および／またはＣＴスキャンを含むがこれらに限定されないこのプロセスをサポートすることができる。
【００３６】
図１の例に示すように、シース１２０の近位端１２４は、患者の管腔を通ってシース１２０を案内またはナビゲートするように構成された第１のロボットアーム１５０によって支持することができる。第１のロボットアーム１５０は基部１５２と、基部から延びる共同で結合された複数のアームセグメントとを含むことができ、これは、第１のロボットアーム１５０に複数の自由度を与える。例えば、第１のロボットアーム１５０の一実施形態は、７つのアームセグメントに対応する７つの自由度を有することができる。いくつかの実施形態では、第１のロボットアーム１５０が第１のロボットアーム１５０の位置を維持するためにブレーキおよび釣り合いおもりの組み合わせを使用する関節を含む。釣り合いおもりは、ガススプリングまたはコイルスプリングを含むことができる。ブレーキ、例えば、フェールセーフブレーキは、機械的および／または電気的構成要素を含むことができる。また、第１ロボットアーム１５０は、重力支援パッシブ支持型ロボットアームであってもよい。
【００３７】
エンドエフェクタは、第１のロボットアーム１５０に連結され、シース１２０を制御するように構成された駆動機構１５４を備えてもよい。駆動機構１５４は、空気圧、電力、電気信号、および／または光信号を第１のロボットアーム１５０からシース１２０に伝達するためのコネクタを含むことができる。駆動機構１５４は、直接駆動、高調波駆動、歯車駆動、ベルトおよびプーリ、磁気駆動、および／または同様のものを含む手法を使用して、シース１２０の位置決めを操作するように構成され得る。図５を参照して以下にさらに記載されるように、駆動機構１５４はまた、関節動作可能領域１２８を関節動作させるために、プルワイヤの張力を操作するように構成され得る。
【００３８】
第１のロボットアーム１５０の基部１５２は例えば、中央処理装置１５６、データバス、制御回路、および記憶１５８などの部品、ならびに第１のロボットアーム１５０を移動させるためのモータなどの関連するアクチュエータを含む、電源、空気圧、ならびに制御およびセンサ電子機器を含むことができる。いくつかの実施形態では、基部１５２がロボットシステム１００を搬送するための車輪と、車輪のための車輪ロック／ブレーキとを含む。外科手術ロボットシステム１００の可動性は、外科手術室内の空間制約に適応することを助け、ならびに外科手術機器の適切な位置決めおよび移動を容易にする。さらに、移動度は、第１のロボットアーム１５０が患者、医師、麻酔科医、または他の機器を妨害しないように、第１のロボットアーム１５０が構成されることを可能にする。医療手技中、ユーザは、制御装置、例えばコマンドセンタ（図７を参照して以下でさらに詳細に説明する）を使用してロボットアーム１５０を制御することができる。
【００３９】
リーダ１３０の近位部分（近位端１３４を含む）は、シース１２０のワーキングチャネル１２９を通って、および患者の管腔内に／を通ってリーダ１３０を案内するように構成された第２のロボットアーム１６０によって支持され得る。第１のロボットアーム１５０と同様に、第２のロボットアーム１６０はベース１６２と、ジョイント、ブレーキ、およ
び／または釣り合いおもりで連結された複数のアームセグメントとを含み、第２のロボットアーム１６０の位置を維持することができる。第１のロボットアーム１５０の基部１５２と同様に、第２のロボットアーム１６０の基部１６２は動力源、空気圧、ならびに、例えば、中央処理装置１６６、データバス、制御回路、および記憶１６８などの部品、ならびに第２のロボットアーム１６０を移動させるためのモータなどの関連するアクチュエータを含む、制御およびセンサ電子機器を含むことができる。いくつかの実施形態では、第２のロボットアームの基部１６２が車輪と、車輪用のロック／ブレーキとを含む。ロボットシステム１００のいくつかの実施形態では第１および第２のロボットアーム１５０、１６０は同じ基部上に取り付けるか、または患者手術台に取り付けることができる。
【００４０】
エンドエフェクタまたは駆動機構１６４（駆動機構１５４と同様であり得る）は、第２のロボットアーム１６０に連結することができ、リーダ１３０を制御するように構成され得る。駆動機構１６４は、空気圧、電力、電気信号、および／または光信号を第２のロボットアーム１６０からリーダ１３０に伝達するためのコネクタを含むことができる。駆動機構１６４は、直接駆動、ハーモニック駆動、歯車駆動、ベルトおよびプーリ、磁気駆動などを含む技術を使用して、リーダ１３０の位置決めを操作するように構成することができる。図５を参照して以下にさらに記載されるように、駆動機構１６４はまた、関節動作可能領域１３８を関節動作させるために、プルワイヤの張力を操作するように構成され得る。
【００４１】
挿入可能な器具１４０の遠位端１４２は、リーダ１３０の近位端１３４においてワーキングチャネル１３９に手動で挿入されるように構成され得る。例えば、挿入可能な器具１４０の遠位端１４４上のハンドル１４５は使用者（例えば、医師）によって把持され得、ワーキングチャネル１３９を下方に操作位置まで案内され得る。ハンドル１４５は挿入可能な器具１４０を操作して、所望の医療手技（例えば、試料または治療薬を取得するための突入または後退運動、ならびに照準を合わせるための関節動作または任意の他の適切な運動）を行うための作動機構を含み得る。挿入可能な器具１４０の遠位端１４２は、シャフト１２６、１３６に沿って、関節動作可能領域１２８、１３８を通って、リーダ１３０の遠位端１３２まで通され得る。図２Ｂを参照して以下に説明するように、挿入可能な器具１４０の遠位端１４２がリーダ１３０の関節動作可能領域１３８内に通過すると、関節動作可能領域１３８の望ましくない撓みを引き起こす可能性がある。また、シース１２０の関節動作可能領域１２８内への遠位端１４２の通過は関節動作可能領域１３８の偏向と同様に、シース１２０の関節動作可能領域１２８の望ましくない偏向を引き起こし得る。
【００４２】
図２Ａの例に示されるように、シャフト１３６の関節動作可能領域１３８は、説明の目的で外側ケーシング１３５によって覆われていない状態で示されている。リーダ１３０の外側ケーシング１３５は可撓性ポリマー材料（例えば、ポリウレタンまたはポリエステルエラストマーなど）を含むことができ、リーダ１３０内への体液の侵入に対する保護を提供し、シャフト１３６に沿った患者の管腔との滑らかな界面を確保する。さらに、外側ケーシング１３５は、シャフト１３６に外側構造を提供するコイル状金属バンド１３７の上に配置することができる。関節動作可能領域１３８内では、コイル状金属バンド１３７が例えばコイル状金属バンド１３７内のコイルの間隔に基づいて、関節動作可能領域１３８がシャフト１３６の残りの部分よりも高い可撓性を有するように構成することができる。
【００４３】
図２Ｂは、図２Ａに示すロボットシステム１００の遠位部分の一例を示す。破線で示されるように、遠位端１３２は患者の管腔内の目標位置１１８にナビゲートされ、目標位置１１８は挿入可能な器具１４０の遠位端１４２が組織部位にアクセスするために、リーダ１３０の遠位端１３２から延ばされ得るように、医療手技の対象である組織部位の規定された距離内のリーダ１３０の遠位部分（遠位端１３２を含む）の所望の位置に対応し、および／または、医療手技の対象である組織部位と整列される。例えば、目標位置１１８は
患者の管腔内の遠位端１３２の位置（例えば、座標系内の位置）、患者の管腔のナビゲーションモデル、遠位端１３２のロール、ピッチ、および／またはヨー、および／または関節動作可能領域１３８の関節角１１６に関して少なくとも部分的に表すことができる。
【００４４】
上述したように、挿入可能な器具１４０は組織部位にアクセスするために、リーダ１３０のワーキングチャネル１３９を通って前進させることができる。挿入可能な器具１４０の遠位端１４２を関節動作可能領域１３８に挿入すると、遠位端１３２は破線で示される目標位置１１８から、実線で示される偏向位置１１９に偏向または移動することができる。目標位置１１８と同様に、偏向位置１１９は、偏向角度１１５の変化によって、または関節動作可能領域１３８の新しい関節角１１６ａによって示すことができる。
【００４５】
一例では偏向位置１１９がもはや組織部位に対応せず、その結果、挿入可能な器具１４０の遠位端１４２の延長部はリーダ１３０の遠位端１３２から延長され得るが、組織部位へのアクセスを有さず、または組織部位と整列されない。１つの例示的な実施例では生検のための組織試料の収集において、組織部位が約３ｃｍ未満の直径を有する潜在的に癌性の病変である。ワーキングチャネルを通る生検針の挿入は、目標位置１１８からの遠位端１３２の移動を引き起こし得、それによって、ロボットシステムの操作者による矯正を必要とする。さもなければ、生検針は病変を見逃し、患者の管腔内の不正確な組織部位をサンプリングする可能性がある。
【００４６】
別の例では、偏向角度１１５は、リーダ１３０の曲げ剛性および挿入可能な器具１４０の曲げ剛性に応じて、１５°以上とすることができる。偏向角度１１５の大きさに影響を及ぼしうるその他の要素には、関節角１１６、挿入可能な器具１４０の直径、または関節動作可能な領域１３８の曲げ剛性が含まれる。したがって、本明細書で説明されるシステムおよび方法のある側面は、目標位置１１８からのリーダ１３０の遠位部分の偏向または移動、および／または偏向を自動的に防止、最小化、および／または補償することに関する。
【００４７】
挿入可能な器具１４０の遠位端１４２を関節動作可能領域１３８に挿入することによる、目標位置１１８からの遠位端１３２の偏向に加えて、いくつかの実施形態では、遠位端１３２がシース１２０の関節動作可能領域１２８を通して遠位端１４２を挿入することによって、目標位置１１８から偏向または移動され得る。例えば、関節動作可能領域１３８の角度（図示せず）（関節動作可能領域１３８の偏向角度１１５と同様）は、挿入可能器具１４０をワーキングチャネル１２９および／または関節動作可能領域１２８に挿入することによって偏向または移動させることができる。遠位端１３２は、それに応じて偏向または移動することができる。この偏向または移動は上述のように、関節動作可能領域１３８の偏向角度１１５の変化（もしあれば）からの偏向または移動に加えることができる。したがって、本明細書で説明されるシステムおよび方法のある側面は、シース１２０の偏向または移動による、および／または偏向または移動を自動的に防止、最小化、および／または補償することによる、目標位置１１８からのリーダ１３０の遠位部分の偏向の検出に関する。
【００４８】
図３は図示されるように、患者、例えば肺の管腔ネットワークまたは管腔３０３内のロボットシステム１００の遠位部分を図示する。リーダ１３０の遠位端１３２は、第２のロボットアーム１６０などによって近位端１３４を前進させ、関節動作可能領域１３８を駆動機構１６４と関節動作させることによって、遠位端１３２を有する患者の管腔３０３を通る経路を選択することによって、患者の管腔３０３を通ってナビゲートすることができる。リーダ１３０のシャフト１３６は第２のロボットアーム１６０などによって、シース１２０のワーキングチャネル１２９を通って前進させることができ、遠位端１３２は、シース１２０の遠位端１２２から延ばすことができる。シャフト１２６およびシースの遠位
端１２２は、リーダ１３０のシャフト１３６に沿って前進させることによって、患者の管腔を通ってナビゲートされ得る。これにより、シース１２０はリーダ１３０が再び管腔３０３を通って前進し、管腔３０３を通る経路を選択するために関節動作することができる基部を提供することができる。シース１２０はまた、駆動機構１５４によって関節接合されることによって、リーダ１３０を支持し、さらに操縦することができる。この前進技術はリーダ１３０の遠位端１３２が組織部位３０４に隣接する目標位置１１８に到達するように、管腔３０３を通って繰り返され得る。前進技術を逆にして、リーダ１３０およびシース１２０を管腔３０３から後退させることができる。
【００４９】
挿入可能な器具１４０の遠位端１４２は、リーダ１３０の内部ルーメン１３９を通って遠位端１３２から（手動および／またはロボットで）前進させることができる。これにより、挿入可能な器具１４０の遠位端は、組織部位３０４に閲覧することができる。図２Ｂを参照して上述したように、挿入可能な器具１４０の前進は、リーダの関節動作可能領域１３８および／またはシース１２０の関節動作可能領域１２８の偏向を引き起こすことができる。
【００５０】
したがって、本明細書で説明されるシステムおよび方法のある側面は、目標位置１１８からのリーダ１３０の遠位端１３２の撓みの検出、および／または撓みを自動的に防止、最小化、および／または補償することに関する。例えば、本明細書に記載される実施形態の少なくともいくつかにおける自動的な性質は、リーダ１３０の遠位端１３２（またはシース１２０の遠位端１２２）の撓みのための手動補正に比べて実質的な時間の節約を提供することができることが理解されるのであろう。これらの時間節約は手術時間の短縮、医師、外科医、および医療手技者の疲労の低減、処置を完了するのに必要な時間の量を低減することによるより安価な医療手技、ならびに関連する医師の緊張に伴う医療手技の実施の誤り率の低減により、患者のより早期の回復を支援することができる。
【００５１】
本発明のシステムおよび方法の別の利点は、偏向を補正するための精度が改善されることである。この改善された精度は誤った場所で実行された医療手技を繰り返す必要性を排除し、誤った場所で採取された生検についての誤った陽性および誤った陰性の割合を低下させ、誤ってまたは誤った場所で実行されたために繰り返される必要がある処置の数を減少させ、全体的に陽性の患者の結果を増加させることによって、手術を実行するために必要な時間の量を減少させることができる。
【００５２】
本発明のシステムおよび方法の別の利点は、偏向の検出が改善されることである。この改善された検出率は誤った場所で行われた医療手技を繰り返す必要性を排除し、それによって陽性の患者転帰を増加させることができる。
【００５３】
図４Ａは例えば、リーダ１３０のような軟性の器具の遠位部分の実施形態を図示する。遠位部分は、関節動作可能領域１３８と、遠位端１３２と、ワーキングチャネル１３９の遠位開口部とを含むことができる。リーダ１３０の遠位部分は、リーダ１３０の遠位端１３２の位置を特定するための１つまたは複数の追跡システムまたはセンサモダリティと共に使用するための追跡センサをさらに備えることができる。そのような追跡センサおよびシステムに関するさらなる詳細は本明細書の詳細に加えて、２０１６年９月１７日に出願された「Navigation of Tubular Networks」という名称の米国特許出願第１５／２６８，２３８号に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００５４】
これらの追跡センサを監視する追跡システムを使用して、挿入可能な器具１４０をワーキングチャネル１３９に挿入することによって、または遠位端の他の望ましくない動きから引き起こされるような動きを含む、遠位端１３２の動きを追跡し、検出することができる。例えば、追跡システムは、遠位端１３２がシステム１００によって目標位置１１８に
ナビゲートされたかどうか、遠位端１３２が目標位置１１８から偏向されたかどうか、および／または目標位置１１８からの偏向の大きさを検出することができる。さらに、追跡システムの各々は例えば、図７を参照して以下で説明するコマンドセンタ７００などのコントローラを含むか、またはそうでない場合はコントローラと通信することができる。コントローラは以下で説明する追跡システムのいずれかからのデータを使用して、目標位置１１８からの遠位端１３２の測定または検出された撓みを補償するために、ロボットシステム１００への制御信号を生成するための、命令が格納されたコンピュータ可読媒体と通信可能に結合されたプロセッサを含むことができる。
【００５５】
引き続き図４Ａの例を参照して、いくつかの可能な追跡システムをここで説明する。一例の追跡システムでは、リーダ１３０の遠位部分が加速度計および／またはジャイロスコープなどの１つまたは複数の慣性センサ４６０を備えることができる。慣性センサ４６０は加速度の変化を検出および／または測定し、これらの測定値を反映するデータ信号をコントローラに出力するように構成することができる。一実施形態では、慣性センサ４６０が加速度計を有する３軸微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースのセンサチップであり、リーダ１３０の遠位端１３２付近に、例えば、図４に示すように、カメラ４５０と同じプリント回路基板上に、または異なる基板上に結合することができる。加速度計は遠位端１３２の速度および方向を計算するために、３つの異なる軸に沿った直線加速度を測定することができる。したがって、目標位置１１８からの遠位端１３２の移動は、コントローラによって検出および／または測定することができる。
【００５６】
一例では、慣性センサ４６０が重力を検出し、地面に対する内視鏡器具の位置に関する情報を提供する。慣性センサ４６０が重力の方向も測定する場合、慣性センサ４６０は、リーダ１３０の遠位端１３２の向きに関する絶対情報を含むデータを提供することができる。別の例では、リーダ１３０が９０度まで回転または曲がらない場合、２軸加速度計を使用することもできる。別の例では、加速度計の軸が重力の方向に対して垂直、すなわち地面に対して垂直のままである場合、１軸センサが有用であり得る。さらに別の例では、慣性センサ４６０が遠位端１３２の回転速度を測定するように構成されたジャイロスコープを備えることができ、次いで、これを使用して、リーダ１３０の関節動作を計算することができる。
【００５７】
慣性センサの読み取り値は、デジタル信号またはアナログ信号を使用して、通信プロトコルを介してコントローラに送信することができる。信号は、配線を介してカテーテルの近位端に伝達され、そこから処理のためにコントローラに伝達され得る。目標位置１１８からの遠位端１３２の移動は、コントローラによって検出および／または測定することができる。
【００５８】
別の例示的な追跡システムとして、カメラ４５０は、光学追跡システムの一部として使用することもできる。カメラ４５０は、いくつかの実施形態では電荷結合装置（ＣＣＤ）、または遠位端１３２まで近位に延在する光ファイバケーブルである。カメラ４５０からの画像は患者の管腔などの解剖学的空間を通ってリーダ１３０の遠位端１３２をナビゲートし、目標位置１１８に到達するのに理想的であり得る。遠位端１３２はまた、ＬＥＤなどの光源を備えることができる。ＬＥＤと共に、カメラ４５０は例えば、患者の管腔内でのナビゲーションを支援するためにリアルタイムビデオを捕捉するために使用され得る。粘液などの内部液は、ナビゲートするときに問題を引き起こす可能性がある。したがって、遠位端１３２は、カメラレンズの洗浄および／または吸引のための構成要素など、カメラ４５０を洗浄するための構成要素を含むこともできる。
【００５９】
ナビゲーションに加えて、カメラは遠位端１３２の偏向を検出するために、および／またはそのような偏向の大きさを測定するために使用され得る。光学追跡システムでは、カ
メラ４５０からの出力またはデータ信号をコントローラに結合することができ、それによって、データ信号を処理して、目標位置１１８からの遠位端１３２の偏向を検出および／または測定することができる。
【００６０】
リーダ１３０の遠位部分はまた、遠位端１３２上に１つまたは複数の電磁（ＥＭ）追跡器またはセンサ４８４を備えることができ、これは、図４Ｂに示す電磁追跡システム４８０と併せて使用することができる。電磁追跡システム４８０は、生成された電磁場と共に電磁センサ４８４を使用して、電磁場内のセンサの位置のリアルタイム表示を提供することができる。したがって、遠位端１２２の位置は、遠位端１３２が１つまたは複数の電磁センサ含む電磁追跡システムで追跡することができる。さらに、追跡システム４８０からのデータ信号を使用して、目標位置１１８からの任意の移動または偏向を検出することができ、および／または偏向の大きさを測定することができる。
【００６１】
電磁ベースの追跡では、静的電磁場発生器４８６が電磁場を生成する。電磁場発生器４８６は、低強度磁場を生成するために患者１０１の近くに配置することができる。例えば、図４Ｂに示されるように、磁場発生器４８６は患者１０１の身体を支持するために、患者インターフェース位置１１２上に配置され得る。例えば、患者インターフェース位置１１２は患者１０１のための支持プラットフォームとすることができ、フィールドジェネレータは、患者の下に配置することができる。別の例では、磁場発生器がロボットアーム上に保持されるか、または患者インターフェース位置１１２の側面の周りに配置され得る。
【００６２】
静的電磁場発生器４８６は電磁センサコイルに小電流を誘導し、この小電流は、センサと発生器との間の距離および角度に相関する。次いで、電気信号は、インターフェースユニット（オンチップまたはＰＣＢ）によってデジタル化され、ケーブル／配線を介してシステムカートに送り返され、次いでコマンドセンタに送り返される。次いで、データを処理して、現在のデータを解釈し、送信機または場発生器４８６に対する電磁センサの正確な位置および向きを計算することができる。リーダ１３０内の異なる位置、例えば関節動作可能領域１３８上で複数のセンサを使用して、これらの電磁センサ位置も計算することができる。
【００６３】
したがって、人工的に生成された電磁場からの読み取り結果に基づいて、電磁センサ４８４は、患者の解剖学的構造を通って移動する際の磁場強の変化を検出することができる。電磁センサデータ信号は解釈および分析のために、リーダ１３０のシャフトを下って、コントローラ４８８に、あるいは、コントローラまたはコマンドセンタ７００に送信され得る。電磁センサ４８４からの読み取り結果を使用して、ディスプレイモジュールは、操作者によるレビューのために、事前に生成された３次元モデル内の電磁センサの相対位置を表示することができる。
【００６４】
ロボットシステム１００の遠位部分の撓みを検出および測定するために、様々なセンサおよび追跡システムを使用することができるが、センサの選択は（１）内視鏡器具内のセンサのサイズや、（２）シース１２０内へのセンサの製造および集積のコストに少なくとも部分的に基づくことができる。
【００６５】
一組の生理学的センサ４９０を使用して、患者の生理学的運動を追跡することができる。例えば、生理学的センサ４９０は呼吸中の胸部表面の変位を推定するのを助けるために、患者の身体上に配置される１つ以上の慣性センサを備えることができる。別の例では、生理学的センサ４９０が患者の身体上に配置されるように構成され、電磁追跡システム４８０と連動して呼吸サイクルの吸気相および呼気相を測定するために使用される電磁パッチまたは電磁呼吸センサを備えることができる。別の例では、呼吸によって引き起こされる変位を追跡するために、患者の身体上に（例えば、患者の管腔の領域内に）いくつかの
追加の電磁パッチセンサを設けることができる。いくつかの実施形態では、生理学的センサ４９０内のデータが各電磁パッチセンサについて、電磁場内のセンサの位置を所定期間にわたって表す時間依存位置データを含むことができる。多数の異なる電磁パッチセンサはこれらの位置における異なる変位を追跡するために、身体上に間隔を置いて配置することができる。例えば、肺の周辺部は中心気道よりも呼吸に起因してより大きな運動を示し得、多数の電磁パッチセンサを提供することはこれらの運動効果のより正確な分析を可能にし得る。さらに、リーダ１３０の遠位端１３２は管腔３０３の異なる領域を通って移動し、したがって、これらの異なる領域を通って移動するときに、患者の呼吸に起因する様々なレベルの変位が生じる。データフィルタリング方法はリーダ１３０の遠位端１３２のおおよその位置を、追加の電磁パッチセンサのうちの１つまたは複数と相関させることができ、これらの特定の追加の電磁パッチセンサの識別された変位量を使用して、例えば、内視鏡位置信号の呼吸運動アーチファクト成分のフィルタリング／除去を介して、気道運動による内視鏡位置信号内のノイズまたはアーチファクトを補正することができる。生理学的センサ４９０のこの電磁パッチセンサの実施形態は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年３月３１日に出願された「生理学的ノイズを補償する管腔ネットワークのナビゲーションのためのロボットシステム」という名称の米国仮出願第６２／４８０，２５７号にさらに記載されている。
【００６６】
別の例では、生理学的センサ４９０が気道の領域（例えば、管腔領域１０３）において患者の身体上に配置され、呼吸サイクルの吸気相および呼気相を測定するために使用されるように構成された、音響または他のタイプの呼吸センサを備える。別の例では生理学的センサ４９０が光学センサ（例えば、撮像デバイス）を備えることができ、患者の身体の画像のストリームをキャプチャすることができ、これらの画像は呼吸位相および／または変位を識別するために分析することができる。いくつかの実施側面では患者１０１が手続中に人工呼吸器からの支援を受けて呼吸しており、人工呼吸器（および／または人工呼吸器に通信可能に結合された装置）は呼吸サイクルの吸気および呼気相を表すデータを提供することができる。
【００６７】
生理学的センサからのデータは、上述の１つ以上の追跡システムからのデータと併せて、コントローラまたはコマンドセンタ７００によって使用され得る。生理学的センサからのこのデータを比較することによって、患者の動きは、追跡システムからのデータからフィルタリングされ得、その結果、フィルタリングされたデータは患者の動き（例えば、呼吸サイクルの吸気および呼気フェーズの間）ではなく、器具挿入による偏向からのリーダ１３０の遠位端１３２の動きを示す。
【００６８】
図４Ｃは、その遠位端１４２上に電磁センサ挿入可能な器具１４０の実施形態を示す。挿入可能な器具１４０がリーダ１３０のワーキングチャネル１３９を通して手動で挿入されるロボットシステム１００のようないくつかの実施形態では、電磁センサ追跡システム４８０と共に使用されて、挿入可能な器具１４０の遠位端１４２のリーダ１３０および／または患者の管腔内の進行を追跡することができる。遠位端１４２の位置を示すデータのような電磁センサデータはまた、本明細書に記載される他の追跡機構のいずれかと関連して使用され得る。例えば、電磁センサデータを使用して、例えば、リーダ１３０内の電磁センサの位置または遠位端１３２へのその近接度に基づいて、本明細書に記載の追跡システムのいずれかを初期化または終了することができる。別の例では、センサ４８２からのデータが図５および図９を参照して以下に説明するように、関節動作可能領域１３８のタイミング調整の要因として使用することができる。別の例では、センサ４８２からのデータを使用して、関節動作可能領域１３８からの遠位端１４２の距離を計算し、遠位端１４２がいつ関節動作可能領域１３８に入ることができるかを知ることができる。別の例では、センサ４８２からのデータを使用して、遠位端１４２の軌道を特定し、遠位端１４２が関節動作可能領域１３８にいつ入ったかを知ることができる。いくつかの実施形態では、
電磁センサ４８２の代わりに、または電磁センサ４８２に加えて、挿入可能な器具１４０は従来の放射線ベースのナビゲーション補助（例えば、蛍光透視法、Ｘ線、コンピュータ軸方向断層撮影スキャニングなど）を使用して追跡または見ることができる金属製の放射線不透過性バンドを含むことができる。
【００６９】
いくつかの実施形態では、挿入可能な器具１４０が識別タグを備えることができ、タグは特定の挿入可能な器具１４０に関する情報に対応するか、またはそれを含み、例えば、器具の物理的特性などの情報を含む。いくつかの実施形態では、ロボットシステム１００がタグに基づいて挿入可能な器具１４０を自動的に識別することができる。例えば、タグは、ＲＦＩＤタグ、バーコードなどとすることができる。いくつかの実施形態では、挿入可能な器具１４０に関連する物理的特性が識別子（例えば、ＲＦＩＤタグ）に符号化され、ロボットシステム１００によって考慮されて、挿入可能な器具１４０のワーキングチャネル１３９への挿入によるリーダ１３０の予期される偏向を特定することができる。
【００７０】
図５は、１つまたは複数のプルワイヤ５５６を制御するように構成された駆動機構５００の一実施形態を示す。例えば、駆動機構５００は、駆動機構１５４または１６４のうちの１つまたは複数、あるいは本明細書で説明する他のロボットシステムに対応することができる。本明細書ではリーダ１３０を参照して説明されているが、駆動機構の実施形態はシース１２０または任意の他の軟性の器具と併せて使用することもできる。
【００７１】
駆動機構５００は、近位端１３４からリーダ１３０を操作するための１つ以上のプルワイヤ５５６を制御するように構成される。関節動作可能領域１３８の遠位端１３２の位置を制御することによって、また患者の管腔を通してリーダ１３０のシャフト１３６を前進させることによって、リーダ１３０は例えば、システム１００のコントロールセンタにおける医師の入力に応答して、目標位置１１８にナビゲートされ得る。プルワイヤ５５６は、関節角１１６および関節動作可能領域１３８の指示を制御することができる。リーダ１３０の遠位端１３２が目標位置１１８にあると、いくつかの実施形態では、プルワイヤ５５６を所定の位置にロックして、遠位端を、例えば、図２Ｂを参照して上述した目標位置１１８に対応する所望の位置または向きに維持することができる。引っ張りワイヤをロックすることは、引っ張りワイヤ５５６の表面張力を増大させて、リーダ１３０を移動させるのに必要な力を増大させることを含むことができる。
【００７２】
引っ張りワイヤ５５６は、リーダ１３０の長手方向長さに沿って延びることができる。いくつかの実施形態では、プルワイヤ５５６がリーダ１３０の関節動作可能領域に対してリーダ１３０内で遠位に取り付けられる。引っ張りワイヤは１つの引っ張りワイヤの表面張力を増大させると、関節動作可能領域を引っ張りワイヤの指示に関節動作させる傾向があるように、リーダ１３０のシャフト１３６の周辺部に配置することができる。例えば、４本のプルワイヤは、各基本方向に１本のプルワイヤを用いて、シャフト１３６の周りに均等に離間させることができる。
【００７３】
引っ張りワイヤ５５６は例えば、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。リーダ１３０は、プルワイヤによって加えられる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、リーダ１３０のシャフト１２６の剛性および圧縮性、ならびに異なるプルワイヤ間のたるみまたは剛性の変動性に基づくことができる。
【００７４】
駆動機構５００は、それぞれギアボックス５５２に対応して回転結合されたモータ５５１を含むことができる。プルワイヤ５５６は、ギアボックス５５２から延びるシャフト５５３に対応して連結され得る。シャフト５５３は、対応するモータ５５１の回転によってシャフト５５３の回転から引っ張りワイヤ５５６に張力を加えるように構成することがで
きる。プルワイヤ５５６はプルワイヤの端部をシャフトに固定し、シャフト５５３の回転運動によってプルワイヤに沿って張力を加えるように構成されたプーリ５５５を介してシャフト５５３に接続することができる。あるいは、プルワイヤ５５６がプーリ５５５の有無にかかわらず、出力シャフト５５３に直接取り付けることができる。
【００７５】
図５の例に示されるように、プーリ５５５は、モータ５５１の出力シャフト５５３と長手方向に整列され、同心であり得る。プーリ５５５のスプラインは出力シャフト５５３上のスプラインと整列し、ロックするように設計することができる。いくつかの実施形態では、スプラインは、リーダ１３０が駆動機構５００と位置合わせされる単一の向きがあるように設計される。整列状態にロックされると、シャフト５５３およびプーリ５５５の回転は引張ワイヤ５５６をリーダ１３０内に引っ張り、その結果、リーダ１３０の関節動作可能領域１３８が関節動作する。
【００７６】
いくつかの実施形態では、駆動機構５００がモータ５５１の回転およびプルワイヤ５５６の張力を制御するために、コントローラをさらに備えるか、または外部コントローラ（例えば、以下でさらに詳細に説明される図７のコマンドセンタ７００）と通信可能に結合され得る。いくつかの実施形態では、駆動機構５００が出力シャフトの回転位置、速度、および／または加速度を測定するためにシャフト５５３に結合された回転エンコーダを含む。いくつかの実施形態では、駆動機構５００が取り付けられる駆動機構またはロボットアームのハウジング内に、コントローラが駆動機構５００に搭載される。コントローラはモータ５５１に結合され、１つまたは複数のプルワイヤ５５６の張力を制御するために、コンピュータ可読媒体に記憶された命令を実行するためのプロセッサで構成することができる。
【００７７】
コントローラは、コンピュータ可読媒体上に記憶された命令を実行するためのプロセッサを含むことができることに留意されたい。コンピュータ可読媒体は上述の追跡システムのいずれかからのデータを使用して、目標位置１１８からの遠位端１３２の測定または検出された撓みを補償するために、ロボットシステムへの制御信号を生成するために、その上に格納された命令を有することができる。例えば、命令は、プロセッサにデータを処理させ、駆動機構１５４、１６４の一方または両方を使用して、複数のプルワイヤ５５６のうちの特定のプルワイヤ（単数または複数）に対する張力を調整するための制御信号を生成させることができる。
【００７８】
いくつかの実施形態では、制御信号の命令が挿入可能な器具１４０の遠位端１４２が関節動作可能領域１３８を通して挿入される前に、ドライバ５００によって実行される。このようなプリエンプティブモデルまたはアプローチでは、遠位端１３２が器具１４０が関節動作可能領域を通って伸長されるときに、複数のプルワイヤ５５６に対する張力を調節することによって、目標位置１１８から外れるように偏向されて、目標位置１１８に戻され得るのみである。別の例では、制御信号の命令が挿入可能な器具１４０の遠位端１４２が関節動作可能領域１３８を通して挿入された後に実行され得る。このようなモデルまたはアプローチでは、遠位端１３２が複数のプルワイヤ５５６に対する張力を調節することによって、器具１４０が関節動作可能領域を通って伸長された後に、目標位置１１８に戻される。さらに別の実施形態では、制御信号の命令が器具１４０の遠位端１４２が関節動作可能領域１３８を通って挿入されるときに実行され得る。したがって、遠位端１３２は遠位端１４２の前進と協調して、複数のプルワイヤ５５６に対する張力を調節することによって、挿入可能な器具１４０の前進中に、実質的に目標位置１１８に維持され得る。これらの手法のいずれも、電磁センサ１８２からのデータのような、挿入可能な器具１４０の遠位端１４２の位置を示すデータと関連して実行され得る。
【００７９】
一実施形態では、制御信号は、遠位端１３２が目標位置１１８に戻るまで、駆動機構５
００によって１つまたは複数のプルワイヤ５５６の表面張力を徐々に増大させるための命令を含むことができる。例えば、遠位端１３２の位置を特定するために、カメラ４５０を使用して光学追跡システムによって測定または追跡される目標位置１１８に到達するまで、表面張力を増加させることができる。別の例として、遠位端１３２の位置を特定するために、電磁追跡システム４８０または慣性追跡システムによって測定または追跡される目標位置１１８に到達するまで、表面張力を増加させることができる。場合によっては、プルワイヤの張力を調整することによって、軟性の器具を軸方向に圧縮することができ、それによって、軟性の器具の遠位長さを短くすることができる。そのような場合、制御信号は、軟性の器具を、軸方向圧縮を補正する距離だけ解剖学的構造に挿入させることによって、この短縮を補償することができる。
【００８０】
駆動機構５００は、リーダ１３０の遠位部分の移動および位置を監視するための表面張力感知システムを含むことができる。この表面張力感知システムは、このような撓みによって引き起こされるプルワイヤ５５６の表面張力の変化を検出することによって、リーダ１３０の遠位端１３２の撓みまたは動きを検出および／または測定するように構成することができる。例えば、駆動機構５００は、引っ張りワイヤ５５６の特定の引っ張りワイヤを監視して、表面張力の増加または減少についてこれらの特定の引っ張りワイヤを監視することができる。
【００８１】
例えば、駆動機構５００は、プルワイヤ５５６の張力の任意の測定された変更に基づいてプルワイヤ５５６の撓みを検出／測定するための１つまたは複数の電気歪みゲージ５５４を備えることができる。例えば、特定の実施形態では、歪みゲージ５５４がモータ５５１の各々に対応するモータマウント５５８と歪みゲージマウント５５７との間に結合される。歪みゲージ５５４は、歪みゲージマウント５５７に埋め込まれ、はんだ付けされ、それぞれモータマウント５５８にねじを用いて取り付けられる。歪みゲージ５５４は、サイドスクリューを使用して、それぞれのモータマウントの所定の位置に保持することができる。歪みゲージ５５４内のゲージ配線は、歪みゲージマウント５５７に対するモータマウント５５８による水平変位として測定される、駆動機構内の任意の垂直歪みまたは撓みを検出するように垂直に配置することができる。歪みの量は、歪みゲージ５５４の全体の水平幅に対する歪みゲージ５５４のチップの水平変位の比として測定することができる。したがって、歪みゲージ５５４は、プルワイヤ５５６によってシャフト５５３に及ぼされる力を最終的に測定することができる。
【００８２】
歪みゲージ５５４はプルワイヤ５５６のいずれかの張力の変化を検出し、測定することができるように構成することができる。駆動機構５００は歪みゲージ５５４で測定されたひずみが、遠位端１３２の位置および／または関節動作可能領域１２８の偏向角度１１６などのリーダ１３０の位置に相関することができるように較正することができる。したがって、遠位端１３２の位置の任意の変化を検出および／または測定することができる。
【００８３】
歪みゲージ５５４からの、および／または歪みゲージ５５４に結合された回路からのデータ信号はコントローラ（例えば、図５に示される駆動機構５００内、または図７のコマンドセンタ７００内）に送達され得る。このデータ信号は、プルワイヤ５５６の張力の変化、プルワイヤ５５６の移動、および／またはシース１２０の移動を示すデータを含むことができる。したがって、例えば、挿入可能な器具１４０をワーキングチャネル１３９内に挿入することによって、またはリーダ１３０の関節動作可能な領域１３８を通して、リーダ１３０の偏向は、駆動機構５００またはその構成要素によって検出および／または測定され得る。
【００８４】
図６Ａは、ロボットシステム６００の実施形態を示す。ロボットシステム１００と同様に、システム６００は、シース６２０と、リーダ６３０と、挿入可能な器具６４０とを備
えることができる。リーダ６３０は、患者（図示せず）の管腔内に挿入され、患者の管腔ネットワーク内をナビゲートされるように構成される。例えば、シース６２０およびリーダ６３０は、それぞれ、上述のシース１２０およびリーダ１３０と同じまたは類似の構造および機構を有することができる。
【００８５】
リーダ６３０は、遠位端６３２と、近位端６３４と、遠位端６３２と近位端６３４との間に延在するシャフト６３６と、シャフト６３６の関節動作可能領域６３８とを含むことができる。関節動作可能領域６３８はシース６２０の遠位端６２２から延長された後に患者の管腔を通るリーダ６３０のナビゲーションを容易にするために、シャフト６３６に対して関節動作されるように構成される。遠位端６３２は、遠位端６３２のための経路を選択するために関節動作可能領域６３８を関節動作させることによって、および近位端６３４から患者の管腔を通ってシャフト６３６および遠位端６３２を前進させることによって、患者の管腔を通って案内され得る。上記と同様に、シャース６２０はリーダ６３０と共に前進させ、人工領域６３８を明確にし、リーダ６３０をさらに前進させることなどのためのサポートを提供することができる。このようにして、遠位端６３２は患者の管腔を通って目標位置までナビゲートされ方法（例えば、図２Ｂの目標位置１１８を参照のこと）。関節動作可能領域６３８は近位端６３４と遠位端６３２との間に位置し、本実施例では遠位端６３２に隣接する。この構成は、患者の管腔ネットワークを通るリーダ６３０のナビゲーションを容易にすることができる。リーダ１３０の遠位端１３２と同様に、リーダ１３０は、図４Ａ〜５に関連して説明したような、患者の管腔をナビゲートするためのセンサを含むことができる。上述の追跡システムのいずれも、遠位端６３２の位置を追跡するために、または位置の変化を検出するために使用することができる。
【００８６】
図１Ａに示すシース１２０と同様に、図６Ａに示すシース６２０は、遠位端６２２と、近位端６２４と、遠位端６２２と近位端６２４との間に延在するシャフト６２６と、シャフト６２６の関節動作可能領域６２８とを含むことができる。関節動作可能領域６２８は患者の管腔を通るシース６２０のナビゲーションを容易にし、リーダ６３０を支持するために、シャフト６２６に対して関節動作することができる。
【００８７】
シース６２０の近位端６２４を含む近位部分は、患者の管腔を通ってシース６２０を案内またはナビゲートするように構成され、駆動機構６５４と連結された第１のロボットアーム６５０によって支持され得る。第１のロボットアーム６５０および駆動機構６５４は、ロボットシステム１００において上述した第１のロボットアーム１５０および駆動機構１５４と同様の構造的および機能的特徴を含むことができる。第１のロボットアーム６５０は、基部６５２と、基部６５２から延びる共同で結合された複数のアームセグメントと、電源と、空気圧と、例えば中央処理装置６５６、データバス、制御回路、および記憶６５８などの部品を含む制御およびセンサ電子機器と、第１のロボットアーム６５０を移動させるためのモータなどの関連アクチュエータとを含むことができる。基部６５２は、ロボットシステム６００を搬送するための車輪と、車輪のための車輪ロック／ブレーキとを含むことができる。図５に関してさらに上述したように、駆動機構６５４は、関節動作可能領域６２８を関節動作させるためにプルワイヤの張力を操作することもできる。
【００８８】
リーダ６３０の近位端６３４を含む近位部分は、シース６２０のシャフト６２６の管腔を通って患者の管腔内にリーダ６３０を案内または誘導するように構成された第２のロボットアーム６６０によって支持することができる。第１のロボットアーム６５０と同様に、第２のロボットアーム６６０は第２のロボットアーム６６０の位置を維持するために、基部６６２、関節、ブレーキ、および／または釣り合いおもりで連結された複数のアームセグメントを含むことができる。
【００８９】
エンドエフェクタまたは駆動機構６６４はリーダ６３０を制御するために、第２のロボ
ットアーム６６０と連結され得る。駆動機構１５４、１６４と同様に、駆動機構６６４はリーダ６３０へのコネクタを含むことができ、リーダ６３０の位置決めを操作することができる。図５に関してさらに上述したように、駆動機構６６４は、関節動作可能領域６３８を関節動作させるためにプルワイヤの張力を操作することもできる。第２のロボットアーム６６０の基部６６２は第１のロボットアーム１５０の基部１５２と同様に、電源、空気圧、および制御およびセンサ電子機器、中央処理装置６６６、データバス、制御回路、および記憶６６８、ならびに第２のロボットアーム６６０を移動させるためのモータなどの関連アクチュエータを含むことができる。手続中、ユーザは、制御装置、例えばコマンドセンタを使用して第２のロボットアーム６６０を制御することができる。
【００９０】
同様に、挿入可能な器具６４０の近位端６４４は第３のロボットアーム６７０および／または器具マニピュレータ６７４によって支持され、挿入可能な器具６４０を案内し、挿入可能な器具６４０を制御して医療手技を実行するように構成され得る。第３のロボットアーム６７０および器具マニピュレータ６７４は、ロボットシステム１００内の第１および第２のロボットアーム６５０、６６０およびロボットアームと同様の構造的および機能的特徴を含むことができる。しかしながら、ここでは、挿入可能な器具６４０がリーダ６３０のワーキングチャネル６３９に挿入され、下方に案内される。第１のロボットアーム６５０と同様に、第３のロボットアーム６７０は第３のロボットアーム６７０の位置を維持するために、基部６７２、関節、ブレーキ、および／または釣り合いで連結された複数のアームセグメントを含むことができる。第３のロボットアーム６７０の基部６７２は例えば、中央処理装置６７６、データバス、制御回路、および記憶６７８などの部品、ならびに第３のロボットアーム６７０を移動させるためのモータなどの関連するアクチュエータを含む、電源、空気圧、ならびに制御およびセンサ電子機器を含むことができる。第３のロボットアーム６７０の基部６７２は、車輪および車輪用のロック／ブレーキを含むことができる。
【００９１】
あるいは、挿入可能な器具６４０が医師などによって手動で操作されるように構成することができる。そのような実施形態では、挿入可能な器具６４０が電磁センサ関連して上述したように、ワーキングチャネル６２９内または患者の管腔内の挿入可能な器具６４０の位置を追跡することができるデータを提供するように構成された電磁センサ４８２を含むことができる。
【００９２】
挿入可能な器具６４０は、ワーキングチャネル６２９内に挿入され得るように十分に小さい直径、リーダ６３０を通って延びるのに十分な長さ、重量、およびその長さに沿った曲げ剛性など、様々な物理的特性を有することができる。いくつかの実施形態では、挿入可能な器具６４０が識別タグを含み、タグは特定の挿入可能な器具６４０についての情報に対応するか、またはそれを含み、器具の物理的特性などの情報を含む。いくつかの実施形態では、ロボットシステム６００がタグに基づいて挿入可能な器具６４０を自動的に識別することができる。例えば、タグは、ＲＦＩＤタグ、バーコードなどとすることができる。いくつかの実施形態では、挿入可能な器具６４０に関連する物理的特性が挿入可能な器具６４０のリーダ６３０への挿入に起因するリーダ６３０の予想される撓み応答を特定するために、ロボットシステム６００によって考慮される。
【００９３】
いくつかの実施形態では、例えば、患者の肺の周辺部へのアクセスを得るために、患者の管腔内へのシステム６００の到達範囲を増加させるために、リーダ６３０よりも小さい直径を有する延長されたワーキングチャネルなどの挿入可能な器具がリーダ６３０のワーキングチャネル６３９内に挿入され、リーダ６３０の遠位端６３２で患者の管腔内に延長され得る。次いで、延長された作業チャネルの遠位端は医療手技を実施するために、患者の管腔の組織部位に対応する目標位置６１８まで延長またはナビゲートされ得る。挿入可能な器具６４０の遠位端６４２は、延長された作業チャネルの作業チャネルを通して挿入
され、その遠位端まで前進させられ、医療手技を実行するために組織部位に閲覧するように構成される。これにより、延長されたワーキングチャネルによって、リーダ１３０単体のアクセス範囲または到達範囲を広げることができる。
【００９４】
いくつかの医療手技においては、リーダ６３０またはシース６２０のサイズおよび／または可撓性が原因で、リーダ６３０の通過による患者の管腔への損傷の可能性が高まる。したがって、いくつかの医療手技では、シース６２０なしでリーダ６３０のみを使用することが望ましい場合がある。例えば、リーダ６３０は、患者の管腔内に前進させられ、第２のロボットアーム６６０を使用して制御され得る。このような実施形態におけるリーダ６３０は、シース６２０と関連して使用されるリーダ６３０よりも大きな直径を有し得るので、リーダ６３０は患者の肺の周辺部にアクセスするためなどに、拡張されたワーキングチャネルを伴って、または伴わずに使用され得る。
【００９５】
図６Ｂは、１つ以上の器具の前進および動作を制御するように構成された器具マニピュレータの実施形態を示す。例示目的のためにロボットシステム６００を参照して以下に記載されるが、本明細書に記載されるような器具マニピュレータ６７４はいくつかの実施形態において、挿入可能な器具１４０の手動制御に取って代わるように、ロボットシステム１００と併せて使用され得る。図６Ｂを参照すると、器具マニピュレータ６７４は挿入可能な器具６４０の近位端６４４を支持し、第３のロボットアーム６７０と共に支持するように構成することができる。器具マニピュレータ６７４および／またはロボットアーム６７０は組織部位に閲覧するために、挿入可能な器具１４０の遠位端１４２をリーダ６３０のワーキングチャネル６３９を通してナビゲートすることができる。
【００９６】
一例では、挿入可能な器具６４０は針アセンブリとすることができる。針アセンブリは、ジャケット６４７と、針６４５と、針に接続された管状の細長いシャフト６４９とを含む。第３のロボットアーム６７０は針アセンブリを位置決めし、その位置決めを維持するように構成することができる。第３のロボットアーム６７０は、治療薬を制御および投与するための第１のグリップ部分６８２と、シャフト６４９およびジャケット６４７をそれぞれ固定することができる２つの追加のグリップ部分６８４、８８６とを含むことができる。いくつかの実施形態では第１、第２、および第３のグリップ部分６８２、６８４、６８６は上述のように同じロボットアーム上にあってもよく、または任意の組み合わせで異なるロボットアーム上にあってもよい。第１のグリップ部分６８２は例えば、注射器を制御し、かつ／または注射器のプランジャをロボット制御するための１つまたは複数のアクチュエータ６８８を含むことができる。第３のグリップ部分６８６は、ジャケット６４７の静止位置を維持することができる。第２のグリップ部分６８４は、シャフト６４９の近位端を近位方向および遠位方向に移動させて、針６４５をジャケット６４７の内外に移動させ、かつ／または組織部位のサンプリングを行うように構成することができる。
【００９７】
器具の他の例としては鉗子、ブラシ、メス、レーザー、オーガー、カメラ、およびプローブが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、挿入可能な器具６４０が手術中に器具の他の実施形態と置き換えて、単一の手順で複数の治療側面を実行することができる。別の例として、器具マニピュレータ６７４は、少なくとも１つのプルワイヤを使用して鉗子を作動させるためなど、本明細書で説明される駆動機構と同様の、少なくとも１つのプルワイヤを有する駆動機構を含むことができる。他の例では、器具マニピュレータが様々な医療手技を実行するために挿入可能な器具６４０を操作するための様々なモータ、圧力調整器、電気接続などを含むことができる。したがって、器具マニピュレータ６７４は、様々な器具タイプに対応するために様々な構成を有することができる。
【００９８】
図７は例えば、上述のロボットシステムと共に使用することができるコマンドセンタ７
００を示す。コマンドセンタ７００は、コンソールベース７０１、ディスプレイモジュール７０２、例えばモニタ、および制御モジュール、例えばキーボード７０３およびジョイスティック７０４を含む。いくつかの実施形態では、コマンドセンタ７００の機能のうちの１つまたは複数がロボットシステム上のコントローラ、またはロボットシステムに通信可能に結合された別のシステムに統合され得る。ユーザ７０５、例えば医師は、コマンドセンタ７００を使用して人間工学的位置からロボットシステムを遠隔制御することができる。
【００９９】
コンソールベース７０１は中央処理ユニットと、記憶部と、データバスと、テンション感知システム、光学追跡システム、慣性追跡システム、電磁追跡システム、および生理学的追跡システムを含むがこれらに限定されない上述の追跡システムのいずれかからのデータなどの信号を解釈し、処理する役割を果たす関連データの通信ポートとを含むことができる。
【０１００】
コンソールベース７０１は、制御モジュール７０３および７０４を介してユーザ７０５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７に示すキーボード７０３およびジョイスティック７０４に加えて、制御モジュールは他のデバイス、例えば、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、ハンドヘルドリモートコントローラなどのシステムコントローラ、およびハンドジェスチャおよび指ジェスチャをキャプチャするセンサ（例えば、モーションセンサまたはカメラ）を含むことができる。システムコントローラは器具の動作（例えば、関節動作、駆動、水洗浄等）にマッピングされた一組のユーザ入力（例えば、ボタン、ジョイスティック、方向パッド等）を含むことができる。
【０１０１】
ユーザ７０５は例えば、速度モードまたは位置制御モードでコマンドセンタ７００を使用して、軟性の器具（例えば、シース１２０、リーダ１３０、シース６２０、またはリーダ６３０、本明細書ではリーダ１３０に関して説明するが）を制御することができる。速度モードでは、ユーザ７０５が制御モジュールを使用する直接的な手動制御に基づいて、リーダ１３０の遠位端１３２のピッチおよびヨー運動を直接的に制御する。例えば、ジョイスティック７０４上の移動は、リーダ１３０の遠位端１３２におけるヨーおよびピッチ移動にマッピングされ得る。ジョイスティック７０４は、ユーザ７０５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７０４は、リーダ１３０が特定の方向にそれ以上並進または回転できないことを示すように振動することができる。コマンドセンタ７００はまた、リーダ１３０が最大並進または回転に達したことを示すために、視覚的フィードバック（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）を提供することができる。触覚フィードバックおよび／または視覚フィードバックはまた、以下により詳細に記載されるように、患者の呼気の間、安全モードで動作するシステムによって提供され得る。
【０１０２】
位置制御モードでは、コマンドセンタ７００が患者管腔の３次元（３Ｄ）マップと、本明細書で説明するナビゲーションセンサからの入力とを使用して、手術器具、例えばリーダ１３０を制御することができる。コマンドセンタ６００は制御信号をロボットシステム１００のロボットアームに提供し、関節動作可能領域１２８の関節角１１６の制御などによって、遠位端１２２（または遠位端６３２）を目標位置１１８に操作する。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、リーダ１３０のモデルが外科手術の状態を示すのを助けるために、３Ｄモデルと共に表示される。例えば、ＣＴスキャンは、生検が必要となり得る解剖学的構造内の病変を識別する。動作中、ディスプレイモジュール７０２は、リーダ１３０の現在位置に対応する、リーダ１３０によって取り込まれた基準画像を示すことができる。ディスプレイモジュール７０２は、ユーザ設定および特定の外科的処置に応じて、リ
ーダ１３０のモデルの異なる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７０２は、リーダ１３０が患者の手術領域に接近する際のナビゲーションステップ中のリーダ１３０の頭上蛍光透視図を示す。
【０１０４】
（偏向補償技術の例）
本開示の１つまたは複数の側面によれば、図８は軟性の器具の遠位端の撓みを検出し、補償するための追跡補償プロセス８００の実施形態のフローチャートを示す。プロセス８００は例示目的のためにロボットシステム１００を参照して説明されるが、プロセス８００は他の適切なロボットシステム上で実施されてもよい。
【０１０５】
プロセス８００は、ロボットシステム１００の状態および／またはロボットシステム１００への入力に基づいて開始することができる。例えば、プロセス８００は第１の器具（例えば、リーダ１３０のワーキングチャネル１３９内の挿入可能な器具１４０）の位置に基づいて、またはそれに応答して開始することができる。例えば、プロセス８００はリーダ１３０の関節動作可能領域１３８への近接（例えば、約１０ｃｍ以内）またはリーダ１３２の遠位端１３２など、ワーキングチャネル１３９内の挿入可能器具１４０の遠位端１４２の特定の位置に基づいて開始することができる。別の例では、システム１００は、ユーザがコマンドセンタ７００などのユーザインタフェースまたはユーザ入力デバイスを介してプロセス８００を手動でトリガしていることを判定することができる。さらに別の例では、上述の追跡システムのうちの１つを使用して、リーダ１３０の遠位端１３２が目標位置１１８にナビゲートされたことをシステム１００が認識すると、プロセス８００を自動的に開始することができる。さらに別の例では、プロセス８００がシステム１００の制御可能要素のいずれかを移動または操作するためのさらなるユーザ入力またはコマンドがないことに応答して開始される。
【０１０６】
ブロック８１０において、システム１００は第１の器具の初期位置を特定（例えば、検出または測定）することができる。第１の器具は、近位部分および遠位部分を備えるシャフトであって、関節動作可能領域および遠位端を備える遠位部分であって、シャフトが、シャフトを通って延在するワーキングチャネルを備えるシャフトと、少なくとも１つのプルワイヤとを備えてもよい。ブロック８１０は軟性の器具の遠位端（例えば、リーダ１３０の遠位端１３２）の初期位置を特定することを含み得る。いくつかの実施側面では、初期位置を目標位置１１８に対応させてもよい。
【０１０７】
遠位端１３２の位置を監視するための上述の追跡システムのいずれも、遠位端１３２の初期位置を検出するために使用することができる。例えば、電磁追跡システム４８０は遠位端１３２の初期位置を示すセンサ４８４に関するデータをコントローラに中継することができ、および／または慣性追跡システムは、遠位端１３２の初期位置を示すセンサ４６０に関するデータを中継することができる。電気歪みゲージ５５４は、遠位端１３２の初期位置を示すプルワイヤ５５６の張力に基づいてデータを中継することができる。光学追跡システムのカメラ４５０は、遠位端１３２の初期位置を示す光学的位置決めに基づいてデータを中継することができる。
【０１０８】
ブロック８２０において、システム１００は少なくとも１つのセンサからのデータ信号に基づいて、第１の器具の作業チャネルへの第２の器具の挿入に応答したシャフトの遠位端の位置変化（例えば、撓み）を検出することができる。例えば、ブロック８２０は少なくとも１つのセンサからのデータ信号に基づいて、例えば、挿入可能な器具１４０をリーダ１３０のワーキングチャネル１３９に挿入することに応答して、リーダ１３０の遠位端１３２の初期位置からの位置変化を検出することを含み得る。遠位端１３２の位置を監視するための上述の追跡システムのいずれかを使用して、遠位端１３２の撓みを検出することができる。コントローラは表面張力感知システム、光学追跡システム、慣性追跡システ
ム、および／または電磁追跡システム４８０から、偏向を示すデータを受信することができる。例えば、電磁追跡システム４８０は遠位端１３２の位置の変化を示すセンサ４８４に関するデータをコントローラに中継することができ、慣性追跡システムは遠位端１３２の位置および／または偏向位置１１９の変化を示すセンサ４６０に関するデータをコントローラに中継することができ、光学追跡システムは遠位端１３２の位置の変化を示すデータをカメラ４５０からコントローラに中継することができ、および／または表面張力感知システム５００は、関節動作可能領域１３８の関節角１１６の変化を示すデータを歪みセンサ５５４からコントローラに中継することができる。
【０１０９】
いくつかの例では、位置変更を測定することは遠位端１３２の撓み（例えば、関節角１１６の変更）とは異なる、および／またはそれを示さない、患者の生理学的移動（例えば、呼吸パターン）をフィルタリングすることを含み得る。例えば、プロセス８００におけるブロック８２０の前後において、物理的生理学的移動センサ４９０からのデータシグナルをコントローラが受信することができる。したがって、システム１００は患者の生理学的運動による遠位端１３２の検出された位置変化を考慮する（例えば、補償する）ことができる。
【０１１０】
ブロック８３０において、システム１００は、シャフトの遠位端の検出された位置変化に基づいて、少なくとも１つの制御信号を生成することができる。例えば、ブロック８３０は、遠位端１３２の位置変化を示す追跡システムからのデータに基づいて、少なくとも１つの制御信号を生成することを含んでもよい。生成された制御信号は、初期位置、検出された偏向の大きさ、指示および／または角度、および／または生理学的運動センサ４９０からの信号に少なくとも部分的に基づくことができる。
【０１１１】
制御信号は、遠位端１３２を初期位置に戻すための命令を含むことができる。いくつかの実施形態では、制御信号が遠位端１３２を目標位置１１８に戻すための命令を含むことができる。例えば、制御信号は偏向を補償し、それによって遠位端１３２を初期位置に戻すために、リーダ１３０のプルワイヤ５５６のうちの少なくとも１つの張力を調整するための駆動機構１６４に対する命令を含むことができる。代替的に、または追加的に、制御信号はリーダ１３０の遠位端１３２をその初期位置に戻すために、シース１２０のプルワイヤのうちの少なくとも１つの張力を調整するための駆動機構１５４のための指示を含むことができる。
【０１１２】
ブロック８４０において、システム１００は少なくとも１つの制御信号に基づいて少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整することができ、調整された張力は、シャフトの遠位端を初期位置に戻すことを容易にする。例えば、ブロック８４０は、少なくとも１つの制御信号に基づいて、リーダ１３０および／またはシース１２０の少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整することを含んでもよい。例えば、駆動機構１６４および／または駆動機構１５４は制御信号中の命令を実行し、（リーダ１３０および／またはシース１２０の）１つまたは複数のプルワイヤの張力を調整して、遠位端１３２を初期位置に戻し、それによって、挿入可能な器具１４０の挿入による遠位端１３２のあらゆる偏向を補償することができる。
【０１１３】
システム１００は、いくつかの条件のいずれかに基づいてプロセス８００を終了することができる。一例では、システム１００がリーダ１３０の遠位端１３２が検出された位置変化の後に初期位置に戻ったことを検出すると、プロセス８００を終了する。別の例では、システム１００が例えばコマンドセンタ７００を介して、利用者から最優先の入力制御信号を受信することに応答して、プロセス８００を終了する。別の例では、システム１００がユーザによる手動入力の検出に基づいてプロセス８００を終了する。別の例では、プロセス８００がリーダ１３０のワーキングチャネル１３９内での挿入可能な器具１４０の
移動（例えば、後退）の位置および／または指示によって終了することができる。例えば、電磁追跡システム４８０によって検出された動きは、関節動作可能領域１３８および／またはワーキングチャネル１３９からの挿入可能な器具１４０の後退を示すことができる。
【０１１４】
あるいは、初期位置からの遠位端１３２の１つの偏向を検出した後、遠位端１３２の位置がシステム１００によって追跡または監視され続けるにつれて、プロセス８００を繰り返すことができる。遠位端１３２の偏向のその後の検出、制御信号の生成、およびリーダ１３０および／またはシース１２０のプルワイヤ５５６の張力の調整は、上記で説明したように継続することができる。
【０１１５】
別の実施側面では、上述のプロセス８００がロボットシステム６００を使用して、リーダ６３０の遠位端６３２の偏向を検出することによって実行することができる。ブロック８１０において、システム６００は上述の追跡システムのいずれかを使用して、リーダ６３０の遠位端６３２の初期位置（例えば、目標位置６１８）を検出することができる。ブロック８２０において、システム６００は例えば、表面張力感知システムまたは電磁追跡システム４８０、および／または本明細書で説明される任意の他の追跡システムを使用することによって、リーダ６３０の遠位端６３２の位置変化（例えば、撓み）を検出することができる。代替として、または追加として、上述の追跡システムのいずれかを使用して、シース６２０の遠位端６２２の偏向を検出することができ、これはまた、補償を必要とするリーダ６３０の遠位端６３２の偏向を示すことができる。
【０１１６】
ブロック８３０において、システム６００は位置変化、検出された撓み、生理学的運動センサ４９０、および／または撓みの大きさを示す追跡システムからのデータに基づいて、少なくとも１つの制御信号を生成することができる。制御信号は遠位端６３２を初期位置に戻すための命令（例えば、駆動機構６６４がリーダ６３０のプルワイヤ５５６の少なくとも１つの張力を調整するための命令）を含むことができる。代替的に、または追加的に、制御信号はリーダ６３０の遠位端６３２をその初期位置に戻すために、シース６２０のプルワイヤのうちの少なくとも１つの張力を調整するための駆動機構６５４のための指示を含むことができる。
【０１１７】
ブロック８４０、駆動機構６６４、および／または駆動機構６５４は制御信号内の命令を実行し、リーダ６３０の遠位端６３２を初期位置に戻すために、リーダ６３０および／またはシース６２０の１つまたは複数のプルワイヤの張力を調整することができる。
【０１１８】
本開示の１つまたは複数の側面によれば、図９は第１の器具の少なくとも１つのプルワイヤを制御することに基づいて、第１の器具、例えば、軟性の器具の撓みを補償するための例示的なプロセスのフローチャートを示す。プロセス９００は例示目的のためにロボットシステム１００を参照して説明されるが、プロセス９００は他の適切なロボットシステム上で実施されてもよい。
【０１１９】
プロセス９００は、システム１００へのいくつかの条件または入力のいずれかに基づいて開始することができる。ブロック９１０において、システム１００は第１の器具の作業チャネル内への第２の器具の挿入を検出することができ、第２の器具は、近位端および遠位端を備えることができる。第１の器具は、近位部分および遠位部分を備えるシャフトであって、遠位部分が関節動作可能領域を備えるシャフトと、少なくとも１つのプルワイヤとを備えてもよい。この状態は挿入可能な器具１４０の関節動作可能領域１３８またはリーダ１３０の遠位端１３２への近接（例えば、約２ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、または任意の他の適切な閾値距離以内）など、リーダ１３０のワーキングチャネル１３９内の挿入可能な器具１４０の位置（例えば、挿入可能な器具１４０の遠位端１４２の特定の位置）に
基づくことができる。さらに、または代替として、システム１００は、ユーザがコマンドセンタ７００などのユーザインタフェースを介してプロセス９００の開始を手動でトリガしていることを特定することができる。一例では、プロセス９００は、遠位端１３２が目標位置１１８にあることをシステム１００が認識すると自動的に開始することができる（例えば、システム１００がこの条件を自動的に検出することに基づいて、および／またはシステム１００がこの条件を示すユーザ入力を受信することに基づいて）。さらに別の例では、プロセス９００がシステム１００の制御可能要素のいずれかを移動または操作するためのさらなるユーザ入力またはコマンドがないことに応答して開始される。
【０１２０】
一実施形態では、システム１００がワーキングチャネル１３９を通る挿入可能な器具１４０の前進を追跡することができる。例えば、電磁追跡システム４８０は、挿入可能な器具１４０のセンサ４８２に関するデータを、ワーキングチャネル１３９内の遠位端１４２の位置を示すコントローラに中継することができる。ワーキングチャネル１３０との位置は、関節動作可能領域１３８および／またはリーダ１３０の遠位端１３２への近接および／または遠位端１４２の到達を含むことができる。
【０１２１】
ブロック９２０において、システム１００は、関節動作可能領域内の第２の器具の遠位端の位置を計算することができる。例えば、ブロック９２０は、電磁追跡システム４８０からのデータおよび／またはロボット制御データに基づいて、関節動作可能領域内の第２の器具の遠位端の位置を計算することを含み得る。
【０１２２】
ブロック９３０において、システム１００は、関節動作可能領域内の第２の器具の遠位端の計算された位置に基づいて、少なくとも１つの制御信号を生成することができる。他の実施形態では、少なくとも１つの制御信号が関節動作可能領域内の第２の器具の遠位端の計算された位置から生じる、第１の器具の予測された撓みに基づき得る。制御信号は遠位端１３２が目標位置１１８から偏向すること、またはそうでない場合は、予測された偏向に基づいて遠位端１３２を目標位置に戻すことを防止するための命令を含むことができる。例えば、制御信号は、駆動機構１６４がリーダ１３０のプルワイヤ５５６のうちの少なくとも１つの張力を調整して、相でない場合は起こり得るあらゆる撓みを防止または最小限に抑えるための命令を含むことができる。いくつかの実施形態では、制御信号は、駆動機構１５４（または両方の駆動機構１５４、１６４）がプルワイヤのうちの少なくとも１つの張力を調整して遠位端１３２を目標位置１１８に維持するための命令を含むことができる。場合によっては、引っ張りワイヤの張力が増大した結果、リーダが圧縮することがあることを理解されたい。そのような場合、制御信号はまた、リーダを制御するロボットアームに、リーダが受ける圧縮に関連する指定された距離だけリーダを挿入させるように命令することができる。このように、リーダの長さに沿った挿入と圧縮との組み合わせは、リーダの遠位端が解剖学的構造（例えば、目標位置１１８）内のその位置を維持するようなものである。
【０１２３】
ブロック９４０において、システム１００の駆動機構５００は少なくとも１つの制御信号に基づいて、少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整することができ、調整された張力は、シャフトの遠位部分の位置を維持することを容易にする。例えば、ブロック９４０は制御信号において命令を実行し、リーダ１３０のプルワイヤ５５６の張力を調整することを含むことができる。いくつかの実施形態では、制御信号に含まれる命令がワーキングチャネル１３９内の挿入可能な器具１４０の遠位端１４２の特定可能な位置と協調して実行される。例えば、特定可能な位置は、挿入可能な器具１４０上の電磁センサデータを使用して計算することができる。上述のシステム６００を使用するなど、本方法の他の実施形態では、ロボットアームの既知の位置およびそれらの互いに対する関係に基づいて、特定可能な位置を計算することができる。いくつかの実施側面では、制御信号の命令が挿入可能な器具１４０の遠位端１４２が関節動作可能領域１３８内などの特定の特定可能な位
置に挿入される前に実行される。このようなプリエンプティブモデルまたはアプローチでは遠位端１３２が制御信号によって一時的に目標位置１１８から外れるように偏向され得るが、挿入可能な器具１４０が関節動作可能領域１３８または遠位端１３２などの第２の特定可能な位置に前進すると、遠位端１３２は目標位置１１８に戻る。別の実施形態では、制御信号の命令が挿入可能な器具１４０の遠位端１４２が遠位端１３２まで、または関節動作可能領域１３８を通って前進した後に実行することができる。このようなモデルまたはアプローチでは、遠位端１３２が一時的に偏向され、次いで、制御信号が完全に実行された後に、目標位置１１８に戻される。
【０１２４】
プリエンプティブアプローチの別の例では、システム１００が挿入可能な器具１４０の遠位端１４２の特定可能な位置と協調して（例えば、実質的に同時に）制御信号を実行することによって、目標位置からの遠位端１３２の偏向の範囲または大きさを最小化し、それによって、遠位端１３２によって経験される偏向の量を最小化する。例えば、制御信号は、挿入可能な器具の遠位端１４２が関節動作可能領域１３８を通って前進するときに、１つ以上のプルワイヤの張力を漸増させて調節するように実行され得る。
【０１２５】
プロセス９００の終了は、ユーザまたはコマンドセンタ７００またはシステム１００の別の構成要素からのオーバーライド入力制御信号によってトリガすることができる。一例では、プロセス９００の終了は、システム１００がユーザによる手動入力を受け取ることによって行うこともできる。別の例では、プロセス９００の終了は、挿入可能な器具１４０がワーキングチャネルから後退しているか、または関節動作可能領域１３８から後退しているという位置表示など、ワーキングチャネル１３９内の挿入可能な器具１４０の遠位端１４２の位置の自動検出によって行うことができる。
【０１２６】
１つ以上の側面に従って、関節動作可能領域１３８を通る挿入可能な器具１４０の挿入に起因する、目標位置１１８からの第１の器具（例えば、遠位端１３２）の予測される偏向を計算する工程を包含するプロセスが提供される。計算された予測撓みは、例えば、ワーキングチャネル１３９内の挿入可能な器具１４０の位置、リーダ１３０の関節動作可能な領域１３８に対する器具の位置、および／または関節動作可能な領域１３８の関節角１１６などの１つまたは複数の要因に基づくことができる。計算された予測撓みは、例えば、長さ、直径、重量、弾性、および／または曲げ剛性などの、リーダ１３０および／または挿入可能な器具１４０（その引っ張りワイヤを含む）の物理的特性に基づくこともできる。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、システム１００が挿入可能な器具１４０を認識することによって、および／またはそれを挿入可能な器具１４０の既知の物理的特性と相関させることによって、予測される撓みを計算する。例えば、挿入可能な器具１４０はその特定の器具に関する情報（例えば、物理的特性）を含むことができるＲＦＩＤタグなどのそのタグに基づいて識別することができる。挿入可能な器具１４０は例えば、挿入可能な器具１４０の特定の部分の器具直径、長さ、重量、および／または曲げ剛性など、器具の一組の物理的特性に相関させることができる。この情報は、予測される偏向を計算する際にシステム１００によって考慮に入れることができる。いくつかの実施形態では、挿入可能な器具１４０の遠位端１４２の位置が電磁追跡システム４８０と共に使用される電磁センサデータに基づいて補償を計算する際に考慮される。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、予測された撓みは上述の因子および物理的特性、ならびにリーダ１３０および／または挿入可能な器具１４０の予測、数学的モデルを使用して、システム１００と通信可能に結合されたコントローラまたは計算装置によって計算され得る。他の実施形態では、予測された偏向が既知であり／メモリに記憶され、またはデータベースで検索される。このような実施形態では、システム１００に関する情報（例えば、リー
ダ１３０または挿入可能な器具１４０の物理的特性、関節角１１６、１つまたは複数のプルワイヤ５５４の表面張力、またはシステム１００の他の特性）に基づいて、適切な制御信号および／または予測される撓みを、対応するデータベースで参照することができる。例えば、関節動作可能領域１３８の既知の関節角１１６、既知のリーダ１３０、および既知の挿入可能器具１４０を仮定すると、予測される撓みは、これらの変数を相関させるデータベースで参照することができる。
【０１２９】
あるいは、遠位端１３２の１つの予測される偏向を計算した後、挿入可能な器具１４０の位置がシステム１００によって追跡または監視され続けるので、上記のプロセス９００を繰り返すことができる。遠位端１３２の撓みを予測する後続の計算は、プロセス９００の終わりまで、上記で説明したように処理することができる。
【０１３０】
別の実施側面では、上述のプロセス９００がロボットシステム６００を使用して、リーダ６３０の遠位端６３２の偏向を予測することによって実行することができる。ブロック９１０において、システム６００は、システム６００の位置、モデル、センサ、および／または制御に基づいて、ワーキングチャネル６３９内の挿入可能な器具６４０の位置を追跡する。例えば、システム６００はロボットアーム６５０、６６０、および／または６７０のロボット挿入データに基づいて、挿入可能な器具６４０の位置を追跡することができ、ロボットアーム６５０、６６０、および／または６７０は、それぞれ、シース６２０、リーダ６３０、および／または挿入可能な器具６４０を案内および支持する。このロボットシステム挿入データは例えば、遠位端６４２がワーキングチャネル６３９を通って前進するときに、例えば、リーダ６３０の関節動作可能領域６３８および／または遠位端６３２に対する挿入可能な器具６４０の遠位端６４２の位置および向きを示すデータを含むことができる。
【０１３１】
ブロック９２０において、システム６００は、第１の器具またはその部品の姿勢に少なくとも部分的に基づいて、目標位置６１８からのリーダ６３０の遠位端６３２の予測位置変更または偏向を計算することができる。例えば、システム６００はリーダ６３０および／またはシース６２０の位置および向き（例えば、関節角６１６および／またはプルワイヤ５５６の表面張力）に基づいて、予測される位置変化を計算することができる。別の例ではシステム６００がリーダ６３０および／または挿入可能な器具６４０の物理的特性（例えば、挿入可能な器具６４０の曲げ剛性および／またはリーダ６３０の関節動作可能領域６３８の曲げ剛性）などの、システムの物理的特性のうちの１つまたは複数に基づいて、予測された位置変化を計算する（またはデータベースで検索する）ことができ、いくつかの例ではリーダ６３０および／または挿入可能な器具６４０上のＲＦＩＤタグなどにコード化することができる（例えば、システム６００のＲＦＩＤリーダまたはスキャナによって読み取られる）。
【０１３２】
ブロック９３０において、システム６００は、予測された偏向に基づいて制御信号を生成することができる。制御信号は、遠位端６３２を目標位置６１８に戻すための命令を含むことができる。いくつかの実施形態では、制御信号が駆動機構６５４（または駆動機構６５４および６６４の両方）がプルワイヤ５５６のうちの少なくとも１つの張力を調整して、予測される撓みを補償し、それによって遠位端６３２を目標位置６１８に戻すための命令を含むことができる。
【０１３３】
ブロック９４０において、システム６００の駆動機構５００は制御信号内の命令を実行し、１つまたは複数のプルワイヤ５５６の張力を調整することができる。いくつかの実施形態では、制御信号に含まれる命令がワーキングチャネル６３９内の挿入可能な器具６４０の遠位端６４２の特定可能な位置と協調して実行される。例えば、制御信号は遠位端６４２が特定可能な位置に前進する前に実行されてもよく、制御信号は遠位端６４２が特定
可能な位置に前進した後に実行されてもよく、または制御信号はリーダ６３０のワーキングチャネル６３９を通る遠位端６４２の前進と同時に（例えば、漸増的に）実行されてもよい。
【０１３４】
（追加の実装）
１つまたは複数の側面によれば、（１）近位部分および遠位部分を含み、遠位部分が関節動作可能領域を含み、シャフトが、シャフトを通って延在するワーキングチャネルを含む、シャフトと、（２）少なくとも１つのプルワイヤとを備える、第１の器具を備える、ロボットシステムが提供される。ロボットシステムは、ワーキングチャネル内への第２の器具の挿入に応じて、ワーキングチャネル内の第２の器具の遠位端の位置を検出するように構成された少なくとも１つのセンサをさらに備えることができる。ロボットシステムは実行可能な命令が記憶された少なくとも１つのコンピュータ可読メモリと、少なくとも１つのコンピュータ可読メモリと通信し、システムに、少なくとも１つのセンサからのデータ信号に基づいて、ワーキングチャネル内の第２の器具の遠位端の位置を少なくとも計算させ、計算された位置に基づいて少なくとも１つの制御信号を生成させる命令を実行させるように構成された１つまたは複数のプロセッサとをさらに備えることができる。ロボットシステムはシャフトの近位部分において少なくとも１つのプルワイヤに接続された駆動機構をさらに備えることができ、駆動機構は少なくとも１つの制御信号に基づいて少なくとも１つのプルワイヤの張力を使用するように構成され、調整された張力によってシャフトの遠位部分の位置を維持しやすくなる。
【０１３５】
関連する側面では、駆動機構が第２の器具の遠位端が関節動作可能領域に対して特定可能な位置まで前進するとき、第２の器具の遠位端が特定可能な位置まで前進する前、および／または第２の器具の遠位端が特定可能な位置まで前進した後に、少なくとも１つのプルワイヤの張力を使用するように構成されてもよい。
【０１３６】
さらなる関連する側面では、１つまたは複数のプロセッサが命令を実行して、システムに、第２の器具上の識別子を検出させ、検出された識別子にさらに基づいて少なくとも１つの制御信号を生成させるように構成することができる。
【０１３７】
さらに関連する側面では、１つまたは複数のプロセッサが検出された識別子に基づいて第２の器具の少なくとも１つの物理的特性をシステムに特定させるための命令を実行するように構成され、第２の器具の少なくとも１つの物理的特性は曲げ剛性値を含み、１つまたは複数のプロセッサはシステムに、曲げ剛性値にさらに基づいて少なくとも１つの制御信号を生成させるための命令を実行するように構成される。
【０１３８】
さらに関連する側面では、１つまたは複数のプロセッサがシステムに、シャフトの関節動作可能領域の関節角を特定させ、関節角にさらに基づいて少なくとも１つの制御信号を生成させる命令を実行するように構成される。
【０１３９】
さらに関連する側面では、１つまたは複数のプロセッサが第２の器具のＲＦＩＤタグを読み取ることに基づいて、システムに識別子を検出させるための命令を実行するように構成される。
【０１４０】
関連する側面では、ロボットシステムが電磁場発生器をさらに備えることができ、少なくとも１つのセンサは第２の器具の遠位端に１つのセットの１つまたは複数の電磁センサを備え、１つまたは複数のプロセッサはシステムに、当該セットの電磁センサからのデータに基づいて電磁場内の当該セットの電磁センサの位置を計算させ、当該セットの電磁センサの計算された位置にさらに基づいてワーキングチャネル内の第２の器具の遠位端の位置を計算させる命令を実行させるように構成される。
【０１４１】
１つまたは複数の側面によれば、第１の器具の少なくとも１つのプルワイヤを制御する方法であって、第１の器具の作業チャネル内への第２の器具の挿入を検出するステップであって、第２の器具が近位端および遠位端を含み、第１の器具が近位部分および遠位部分を含み、遠位部分が関節動作可能領域を含み、少なくとも１つのプルワイヤを含む、ステップと、関節動作可能領域内の第２の器具の遠位端の位置を計算するステップと、計算された位置に基づいて少なくとも１つの制御信号を生成するステップと、少なくとも１つの制御信号に基づいて少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整するステップとを含み、調整された張力は、シャフトの遠位部分の位置を維持することを容易にする、方法が提供される。
【０１４２】
関連する側面では、上記方法は、第２の器具の遠位端が関節動作可能領域に対して特定可能な位置まで前進するとき、第２の器具の遠位端が特定可能な位置まで前進する前、および／または第２の器具の遠位端が特定可能な位置まで前進した後に、少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整することをさらに含むことができる。
【０１４３】
さらなる関連する側面では、上記方法は、第２の器具上の識別子を検出することと、検出された識別子にさらに基づいて少なくとも１つの制御信号を生成することとをさらに備えることができる。
【０１４４】
さらに関連する側面では、上記方法は、検出された識別子に基づいて第２の器具の少なくとも１つの物理的特性を特定することをさらに含むことができ、少なくとも１つの制御信号は少なくとも１つの物理的特性にさらに基づいて生成される。少なくとも１つの物理的特性は、第２の器具の曲げ剛性の値を含むことができる。識別子の検出は、第２の器具のＲＦＩＤタグを読み取ることを含むことができる。
【０１４５】
さらに関連する側面では、関節動作可能領域内の第２の器具の遠位端の計算された位置が第１の器具の遠位端上の少なくとも１つの電磁センサデータに基づくことができる。
【０１４６】
１つまたは複数の側面によれば、実行されると、少なくとも１つのプルワイヤおよび関節動作可能領域を備える第１の器具に対して、少なくとも１つの計算装置に、少なくとも１つのプルワイヤおよび関節動作可能領域を備える少なくとも１つの計算装置に、第１の器具の作業チャネルへの第２の器具の挿入を検出させる、関節動作可能領域内の第２の器具の遠位端の位置を計算させる、計算された位置に基づいて少なくとも１つの制御信号を生成する、および少なくとも１つの制御信号に基づいて少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整させる命令を格納した非一時的コンピュータ可読記憶媒体が提供され、調整された張力は、第１の器具の遠位部分の位置を維持することを容易にする。
【０１４７】
関連する側面では、少なくとも１つの計算装置に張力を調整させる命令が少なくとも１つの計算装置に、第２の器具の遠位端が関節動作可能領域に対して特定可能な位置に前進するときに、少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整させることができる。
【０１４８】
さらなる関連する側面では、少なくとも１つの計算装置に張力を調整させる命令が第２の器具の遠位端が特定可能な位置に前進する前に、少なくとも１つの計算装置に、少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整させることができる。
【０１４９】
さらに関連する側面では、少なくとも１つの計算装置に張力を調整させる命令が第２の器具の遠位端が特定可能な位置に前進した後に、少なくとも１つの計算装置に、少なくとも１つのプルワイヤの張力を調整させることができる。
【０１５０】
さらに関連する側面では、少なくとも１つの計算装置に張力を調整させる命令が少なくとも１つの計算装置に、第２の器具上の識別子を検出させ、検出された識別子にさらに基づいて少なくとも１つの制御信号を生成させることができる。
【０１５１】
さらに関連する側面では、少なくとも１つの計算装置に張力を調整させる命令が少なくとも１つの計算装置に、検出された識別子に基づいて第２の器具の少なくとも１つの物理的特性を特定させることができ、少なくとも１つの制御信号は少なくとも１つの物理的特性にさらに基づいて生成される。少なくとも１つの物理的特性は、第２の器具の曲げ剛性値を含むことができる。
【０１５２】
（システムの実装および用語）
本明細書で開示される実施形態は、管腔の改善されたナビゲーションのためのシステム、方法、および装置を提供する。
【０１５３】
本明細書で使用される用語「結合する」、「結合する」、「結合される」、または単語「結合される」の他の変更は間接接続または直接接続のいずれかを示すことができ、例えば、第１の構成要素が第２の構成要素に「結合される」場合、第１の構成要素は、別の構成要素を介して第２の構成要素に間接的に接続されるか、または第２の構成要素に直接接続されることができることに留意されたい。
【０１５４】
本明細書で説明される自動補償機能は、プロセッサ可読媒体またはコンピュータ可読媒体上に１つまたは複数の命令として格納することができる。用語「コンピュータ可読媒体」は、コンピュータまたはプロセッサによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体を指す。限定ではなく例として、そのような媒体は、ＲＡＭ(ランダムアクセスメモリ）、
ＲＯＭ(リードオンリメモリ）、ＥＥＰＲＯＭ(電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ）、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ（コンパクトディスクリードオンリ）または他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気ストレージデバイス、あるいは命令またはデータ構造の様式で所望のプログラムコードを格納するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を備えることができる。コンピュータ可読媒体は、有形かつ非一時的であり得ることに留意されたい。本明細書で使用されるように、用語「コード」は、計算装置またはプロセッサによって実行可能なソフトウェア、命令、コード、またはデータを指すことができる。
【０１５５】
本明細書で開示される方法は、説明される方法を達成するための１つまたは複数のステップまたはアクションを備える。方法のステップおよび／またはアクションは、代替形態の範囲から逸脱することなく、互いに交換することができる。言い換えれば、ステップまたはアクションの特定の命令が説明されている方法の適切な動作のために必要とされない限り、特定のステップおよび／またはアクションの命令および／または使用は、代替の範囲から逸脱することなく修正され得る。
【０１５６】
本明細書で使用される場合、用語「複数」は２つ以上を意味する。例えば、複数の構成要素は２つ以上の構成要素を示す。用語「特定すること」が多種多様なアクションを包含し、したがって、「特定すること」は計算すること、計算すること、処理すること、導出すること、調査すること、参照すること（例えば、表、データベース、または別のデータ構造を参照すること）、確認することなどを含むことができ、「特定すること」は受信すること（例えば、情報を受信すること）、アクセスすること（例えば、メモリ内のデータにアクセスすること）などを含むことができる。また、「特定すること」は、解決すること、選択すること、選ぶこと、確立することなどを含むことができる。
【０１５７】
「に基づく」という語句は特に断らない限り、「のみに基づく」という意味ではない。
言い換えれば、「に基づく」という語句は、「のみに基づく」および「少なくともに基づく」の両方を表す。
【０１５８】
開示された実施形態の上記の説明は、当業者が本開示を実現または使用することを可能にするために提供される。これらの実装に対する様々な修正は当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の実装に適用することができる。例えば、当業者は、工具構成要素を固定、取り付け、連結、または係合する等価な方法、特定の作動運動を生成するための等価な機構、および電気エネルギーを送達するための等価な機構などの、いくつかの対応する代替的および等価な構造的詳細を採用することができることが理解されるのであろう。したがって、本開示は、本明細書に示される実装に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示される原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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