JP2023529109A - 固着器具管理 - Google Patents
固着器具管理 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023529109A JP2023529109A JP2022573691A JP2022573691A JP2023529109A JP 2023529109 A JP2023529109 A JP 2023529109A JP 2022573691 A JP2022573691 A JP 2022573691A JP 2022573691 A JP2022573691 A JP 2022573691A JP 2023529109 A JP2023529109 A JP 2023529109A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- basket
- endoscope
- force
- dithering
- basket device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 258
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 126
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 126
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 59
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 54
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 claims description 46
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 39
- 210000001635 urinary tract Anatomy 0.000 claims description 11
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 122
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 107
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 46
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 36
- 206010029148 Nephrolithiasis Diseases 0.000 description 29
- 208000000913 Kidney Calculi Diseases 0.000 description 27
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 19
- 210000000626 ureter Anatomy 0.000 description 19
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 18
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 18
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 18
- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 14
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 14
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 12
- 230000000246 remedial effect Effects 0.000 description 12
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 12
- 239000012636 effector Substances 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 8
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 7
- 241001164374 Calyx Species 0.000 description 6
- 238000000418 atomic force spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 6
- 210000000244 kidney pelvis Anatomy 0.000 description 6
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 6
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 6
- 230000002485 urinary effect Effects 0.000 description 6
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 6
- 208000008281 urolithiasis Diseases 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 5
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 5
- 210000003708 urethra Anatomy 0.000 description 5
- 210000003932 urinary bladder Anatomy 0.000 description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 5
- 208000009911 Urinary Calculi Diseases 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 4
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 4
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 210000000028 corpus adiposum pararenale Anatomy 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 4
- 206010007027 Calculus urinary Diseases 0.000 description 3
- 238000013527 convolutional neural network Methods 0.000 description 3
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 3
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 3
- 238000011022 operating instruction Methods 0.000 description 3
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 3
- 210000002254 renal artery Anatomy 0.000 description 3
- 210000005085 renal fascia Anatomy 0.000 description 3
- 210000002796 renal vein Anatomy 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000002177 Cataract Diseases 0.000 description 2
- 208000019693 Lung disease Diseases 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- LEHOTFFKMJEONL-UHFFFAOYSA-N Uric Acid Chemical compound N1C(=O)NC(=O)C2=C1NC(=O)N2 LEHOTFFKMJEONL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TVWHNULVHGKJHS-UHFFFAOYSA-N Uric acid Natural products N1C(=O)NC(=O)C2NC(=O)NC21 TVWHNULVHGKJHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 210000000683 abdominal cavity Anatomy 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 210000004100 adrenal gland Anatomy 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 2
- 201000001883 cholelithiasis Diseases 0.000 description 2
- 210000001072 colon Anatomy 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 210000003238 esophagus Anatomy 0.000 description 2
- 238000009212 extracorporeal shock wave lithotripsy Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 210000000936 intestine Anatomy 0.000 description 2
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 210000000885 nephron Anatomy 0.000 description 2
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 2
- 238000011176 pooling Methods 0.000 description 2
- 230000002685 pulmonary effect Effects 0.000 description 2
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 2
- 230000026676 system process Effects 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229940116269 uric acid Drugs 0.000 description 2
- 208000004998 Abdominal Pain Diseases 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- 208000034693 Laceration Diseases 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 102000006386 Myelin Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010083674 Myelin Proteins Proteins 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000006568 Urinary Bladder Calculi Diseases 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 210000000621 bronchi Anatomy 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000036757 core body temperature Effects 0.000 description 1
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 description 1
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 description 1
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002224 dissection Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 210000003195 fascia Anatomy 0.000 description 1
- 238000002594 fluoroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 238000002686 lithotriptor Methods 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 210000001165 lymph node Anatomy 0.000 description 1
- 210000003563 lymphoid tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000008155 medical solution Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 210000005012 myelin Anatomy 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 210000004303 peritoneum Anatomy 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 210000000664 rectum Anatomy 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 1
- 210000005084 renal tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 210000000574 retroperitoneal space Anatomy 0.000 description 1
- 230000003248 secreting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000002966 stenotic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 210000005239 tubule Anatomy 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
- A61B17/221—Gripping devices in the form of loops or baskets for gripping calculi or similar types of obstructions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
- A61B34/35—Surgical robots for telesurgery
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
- A61B2017/00115—Electrical control of surgical instruments with audible or visual output
- A61B2017/00119—Electrical control of surgical instruments with audible or visual output alarm; indicating an abnormal situation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
- A61B2017/00292—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery mounted on or guided by flexible, e.g. catheter-like, means
- A61B2017/0034—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery mounted on or guided by flexible, e.g. catheter-like, means adapted to be inserted through a working channel of an endoscope
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
- A61B17/221—Gripping devices in the form of loops or baskets for gripping calculi or similar types of obstructions
- A61B2017/2212—Gripping devices in the form of loops or baskets for gripping calculi or similar types of obstructions having a closed distal end, e.g. a loop
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
- A61B2034/301—Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
- A61B2090/064—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
- A61B34/37—Master-slave robots
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Robotics (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Pathology (AREA)
- Endoscopes (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
固着バスケット状況を検出する方法は、患者の解剖学的腔内で内視鏡を後退させることであって、内視鏡が、その作業チャネル内に少なくとも部分的に配設されたバスケットデバイスを有する、後退させることと、バスケットデバイス及び内視鏡のうちの少なくとも１つと関連付けられた力読み取り値が所定の閾値を超えると判定することと、力読み取り値が所定の閾値を超えるという判定に少なくとも部分的に基づいて、バスケットデバイスが固着状況にあると判定することと、を伴う。
Description
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２０年６月０１日に出願され、「ＳＴＵＣＫ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ」と題する米国特許仮出願第６３／０３３，０８９号の優先権を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２０年６月０１日に出願され、「ＳＴＵＣＫ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ」と題する米国特許仮出願第６３／０３３，０８９号の優先権を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
（発明の分野）
本開示は、医療器具及び処置の分野に関する。
本開示は、医療器具及び処置の分野に関する。
様々な医療処置は、解剖学的腔における１つ又は２つ以上の医療器具の使用を伴う。解剖学的腔からのそのような器具の後退及び／又は除去は、生物学的組織、器具構成要素、及び／又は他の有害事象への損傷をもたらす、特定の合併症を提示する可能性がある。
本明細書に記載されているのは、器具後退などの特定の医療処置ステップの実行に関連した固着器具状況の管理及び／又は判定を容易にするシステム、デバイス、及び方法である。
いくつかの実装態様では、本開示は、固着バスケット状況を検出する方法に関する。本方法は、患者の解剖学的腔内で内視鏡を後退させることであって、内視鏡が、その作業チャネル内に少なくとも部分的に配設されたバスケットデバイスを有する、後退させることと、バスケットデバイス及び内視鏡のうちの少なくとも１つと関連付けられた力読み取り値が所定の閾値を超えると判定することと、力読み取り値が所定の閾値を超えるという判定に少なくとも部分的に基づいて、バスケットデバイスが固着状況にあると判定することと、を含む。
本方法は、バスケットデバイスを軸方向にディザリングすることを更に含み得、バスケットデバイス又は内視鏡のうちの少なくとも１つと関連付けられた力読み取り値が所定の閾値を超えると判定することは、バスケットデバイスをディザリングする間に実行される。本方法は、患者の尿路解剖学的構造を介して内視鏡を用いて、解剖学的腔にアクセスすることと、内視鏡の作業チャネルからバスケットデバイスを前進させることと、バスケットデバイスを用いて、解剖学的腔内に配設された物体を捕捉することと、バスケットデバイス及び内視鏡のうちの少なくとも１つが、危険ゾーンに入ったと判定することと、バスケットデバイス及び内視鏡のうちの少なくとも１つが危険ゾーンに入ったと判定することに応答して、バスケットデバイスの軸方向ディザリングを開始することと、を更に含むことができる。例えば、バスケットデバイス及び内視鏡のうちの少なくとも１つが危険ゾーンに入ったと判定することは、内視鏡及びバスケットデバイスのうちの１つ又は２つ以上を作動させるように構成された１つ又は２つ以上のロボットアクチュエータによって生成されたロボットアクチュエータデータに少なくとも部分的に基づく。いくつかの実装態様では、バスケットデバイス及び内視鏡のうちの少なくとも１つが危険ゾーンに入ったと判定することは、内視鏡及びバスケットデバイスのうちの１つ又は２つ以上と関連付けられた位置センサデータに少なくとも部分的に基づく。いくつかの実施形態では、危険ゾーンは、患者の腎臓の腎盂尿管移行部を含む。バスケットデバイスのディザリングは、内視鏡の遠位端に対するものであり得る。バスケットのディザリングは、内視鏡をディザリングすることを伴うことができる。
本方法は、バスケットデバイスの判定された固着状況に少なくとも部分的に基づいて、内視鏡の後退速度を低減することを更に含み得る。いくつかの実施形態では、力読み取り値は、バスケットデバイスのシースの近位部分において経験される軸方向力を示す。いくつかの実施形態では、力読み取り値は、バスケットデバイスの１つ又は２つ以上のタインに対する軸方向力を示す。いくつかの実施形態では、力読み取り値は、内視鏡の近位部分において経験される軸方向力を示す。本方法は、判定された固着状況に応答して、警告を提示させることを更に含み得る。
いくつかの実装態様では、本開示は、１つ又は２つ以上のロボットアームと、１つ又は２つ以上のロボットアームのそれぞれに結合された１つ又は２つ以上の器具マニピュレータと、１つ又は２つ以上の器具マニピュレータのうちの少なくとも１つと関連付けられており、かつ内視鏡、内視鏡内に少なくとも部分的に配設されたバスケットデバイスのシース、及びバスケットデバイスのタインのうちの少なくとも１つの軸方向移動を引き起こすように構成された、１つ又は２つ以上のアクチュエータと、１つ又は２つ以上の器具マニピュレータと関連付けられており、かつ１つ又は２つ以上のアクチュエータが経験する力を示す信号を生成するように構成された、１つ又は２つ以上のセンサと、制御回路であって、１つ又は２つ以上の器具マニピュレータ及び１つ又は２つ以上のセンサに通信可能に結合され、バスケットデバイスをディザリング運動で前進及び後退させることと、バスケットデバイスがディザリング運動で移動している間に、１つ又は２つ以上のアクチュエータが経験する力を示す１つ又は２つ以上のセンサからの信号を受信することと、力が所定の閾値を超えると判定することと、力が所定の閾値を超えると判定することに応答して、応答動作を実行することと、を実行するように構成された、制御回路と、を備える、ロボットシステムに関する。
応答動作は、バスケットデバイスが固着状態にあることを示す警告をユーザに提供することを伴い得る。いくつかの実施形態では、応答動作は、内視鏡の後退速度を低減することを伴う。いくつかの実施形態では、応答動作は、内視鏡の後退を停止させることを伴う。１つ又は２つ以上のアクチュエータは、１つ又は２つ以上のバスケットシースアクチュエータを備え得る。いくつかの実施形態では、１つ又は２つ以上のアクチュエータは、１つ又は２つ以上のバスケットタインアクチュエータを備える。いくつかの実施形態では、１つ又は２つ以上のアクチュエータは、１つ又は２つ以上の内視鏡アクチュエータを備える。１つ又は２つ以上のセンサは、内視鏡に関する挿入力及び後退力のうちの少なくとも１つを判定するように構成することができる。
いくつかの実装態様では、本開示は、医療器具の固着状況を検出する方法に関する。本方法は、医療器具がディザリング運動で後退させられている間に、医療器具の構成要素上の力が所定の力閾値を超えると判定することと、力が所定の閾値を超えるという判定に応答して、タイマを開始することと、タイマが所定の時間閾値を経過したと判定することと、タイマが所定の時間閾値を経過したという判定に応答して、応答動作を開始することと、を含む。
応答動作は、医療器具が固着状態にあることを示す警告を生成することを伴い得る。応答動作は、医療器具の後退を停止することを伴い得る。本方法は、医療器具の一部分が固着危険ゾーン内に位置決めされているという判定に応答して、医療器具の１つ又は２つ以上の構成要素のディザリングを開始することを更に含むことができる。例えば、本方法は、医療器具が少なくとも部分的に配設されるシースの遠位端の位置に少なくとも部分的に基づいて、固着危険ゾーンを判定することを更に含み得る。
いくつかの実装態様では、本開示は、ロボットシステムインターフェースと、ロボットシステムインターフェースに通信可能に結合され、１つ又は２つ以上のプロセッサ及び１つ又は２つ以上のデータ記憶デバイスを備える、制御回路と、を備える、コンピューティングデバイスに関する。制御回路は、バスケットデバイスが少なくとも部分的に配設されている内視鏡の作業チャネルに対してバスケットデバイスをディザリングさせ、かつバスケットデバイスがディザリングしている間に、バスケットデバイスの１つ又は２つ以上の構成要素が経験する力がバスケットデバイスの固着状態を示すと判定するように構成することができる。
力が固着状態を示すという判定は、内視鏡を駆動するユーザの駆動挙動を示すデータ、及びバスケットデバイスによって捕捉された物体のサイズのうちの１つ又は２つ以上に基づき得る。いくつかの実施形態では、制御回路は、バスケットデバイス及び内視鏡がアクセスシース内で後退されたという判定に応答して、バスケットのディザリングを無効にするように更に構成されている。いくつかの実施形態では、制御回路は、固着状態に応答して、内視鏡の運動を停止するように更に構成されている。
本開示を要約する目的のために、ある特定の態様、利点、及び新規のフィーチャーが記載されている。必ずしも全てのかかる利点が任意の特定の実施形態に従って達成され得るわけではないことを理解されたい。したがって、開示された実施形態は、本明細書で教示又は提案され得るような他の利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示されるような１つの利点又は利点の群を達成又は最適化する様式で、実行され得る。
様々な実施形態が、例解目的のために添付の図面に描写され、決して本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。加えて、異なる開示された実施形態の様々な特徴は、本開示の一部である追加の実施形態を形成するために組み合わせることができる。図面の全体を通して、参照番号は、参照要素間の対応を示すために再利用され得る。
１つ又は２つ以上の実施形態による、１つ又は２つ以上のバスケット構成要素を含む医療システムの実施形態を例解する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、図１の医療システムに実装され得る医療システム構成要素を例解する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、患者の泌尿器系の部分に配設された作業チャネル内にバスケットデバイスを含む、尿管鏡を例解する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、様々な構成のバスケットシステムを例解する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、様々な構成のバスケットシステムを例解する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、様々な構成のバスケットシステムを例解する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、様々な構成のバスケットシステムを例解する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、様々な構成のバスケットシステムを例解する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、患者の腎解剖学的構造の部分内に配設された特定のバスケットデバイス構成要素を含む、様々な医療器具を例解する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、内部で視認可能なバスケットデバイスを伴う内視鏡カメラの視野を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、図６Ａの内視鏡カメラに対するバスケットデバイスの構成に対応する医療器具アセンブリの側面図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、内部で視認可能な固着状況のバスケットデバイスを伴う内視鏡カメラの視野を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、図７Ａの内視鏡カメラに対するバスケットデバイスの構成に対応する医療器具アセンブリの側面図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、固着器具画像認識アーキテクチャを例解する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、固着器具状況を管理するためのプロセスを例解するフロー図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、固着器具状況を管理するためのプロセスを例解するフロー図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、図９－１及び図９－２のプロセスと関連付けられた様々なブロック、状態、及び／又は動作に対応する特定の画像を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、図９－１及び図９－２のプロセスと関連付けられた様々なブロック、状態、及び／又は動作に対応する特定の画像を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、固着器具状況に対処するためのプロセスを例解するフロー図である。
１つ又は２つ以上の実施形態による、挿入軸上の誤検出センサ読み取り値を管理するためのプロセスを例解するフロー図である。
１つ又は２つ以上の実施形態による、挿入軸上の誤検出センサ読み取り値を管理するためのプロセスを例解するフロー図である。
１つ又は２つ以上の実施形態による、誤検出修復アクションを示す図である。
１つ又は２つ以上の実施形態による、ディザリングゾーン／範囲を調整するためのプロセスを例解するフロー図である。
１つ又は２つ以上の実施形態による、図１５のプロセスと関連付けられた様々なブロック、状態、及び／又は動作に対応する特定の画像を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、ディザリングゾーン／範囲を調整するためのプロセスを例解するフロー図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、図１７のプロセスと関連付けられた様々なブロック、状態、及び／又は動作に対応する特定の画像を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、開放軸上の誤検出センサ読み取り値を管理するためのプロセスを例解するフロー図である。
１つ又は２つ以上の実施形態による、開放軸上の誤検出センサ読み取り値を管理するためのプロセスを例解するフロー図である。
本明細書で提供される見出しは、単に便宜上のものであり、特許請求される発明の範囲又は意味に必ずしも影響を及ぼさない。特定の好ましい実施形態及び実施例が以下に開示されるが、発明の主題は、具体的に開示された実施形態を超えて他の代替実施形態及び／又は用途まで、並びにそれらの修正及び均等物まで拡張する。したがって、本明細書から生じ得る特許請求の範囲は、以下に記載される特定の実施形態のうちのいずれかによって限定されない。例えば、本明細書に開示される任意の方法又はプロセスでは、方法又はプロセスの行為又は動作は、任意の好適な順序で実施され得、必ずしも任意の特定の開示された順序に限定されない。様々な動作が、特定の実施形態を理解することに役立ち得る様式で、複数の別個の動作として説明され得る。しかしながら、説明の順序は、これらの動作が順序依存的であることを示唆すると解釈されるべきではない。加えて、本明細書に記載の構造、システム、及び／又はデバイスは、統合された構成要素として、又は別個の構成要素として具現化され得る。様々な実施形態を比較する目的のために、これらの実施形態の特定の態様及び利点が記載される。必ずしも全てのそのような態様又は利点が、任意の特定の実施形態によって達成されるわけではない。したがって、例えば、様々な実施形態は、本明細書で同様に教示又は提案され得るような他の態様又は利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示されるような１つの利点又は利点の群を達成又は最適化する様式で、実行され得る。
場所の特定の標準的な解剖学的用語が、本明細書では、好ましい実施形態に関して、動物、すなわち、ヒトの解剖学的構造を指すために使用される。「外側」、「内側」、「上側」、「下側」、「下方」、「上方」、「垂直」、「水平」、「上部」、「底部」、及び同様の用語などの特定の空間的に相対的な用語は、本明細書では、１つのデバイス／要素又は解剖学的構造の別のデバイス／要素又は解剖学的構造との空間的関係を説明するために使用されるが、これらの用語は、図面に例解されるように、要素／構造の間の位置関係を説明するための説明を容易にするために本明細書で使用されることが理解される。空間的に相対的な用語は、図面に描写される配向に加えて、使用又は動作時の要素／構造の異なる配向を包含することを意図していると理解されたい。例えば、別の要素／構造の「上方」として記載される要素／構造は、対象患者又は要素／構造の代替配向に対してそのような他の要素／構造の下方にある、又はその傍にある位置を表し得、逆もまた同様である。
概説
本開示は、医療処置の実行中などに、患者の解剖学的構造における医療器具の後退及び／又は前進を管理するためのシステム、デバイス、及び方法に関する。本開示の特定の態様は、腎臓結石の除去／治療処置など腎臓、泌尿器、及び／又は腎臓病学的な処置という観点から本明細書に詳述するが、かかる観点は、便宜上及び明確性のために提供され、本明細書に開示する固着器具の判定及び／又は器具の後退／前進の概念は、任意の好適な医療処置に適用可能であることを理解されたい。しかしながら、述べられるように、腎臓／泌尿器系の解剖学的構造並びに関連する医療問題及び処置の説明が、本明細書に開示される発明の概念の説明を補助するために以下に提示される。
本開示は、医療処置の実行中などに、患者の解剖学的構造における医療器具の後退及び／又は前進を管理するためのシステム、デバイス、及び方法に関する。本開示の特定の態様は、腎臓結石の除去／治療処置など腎臓、泌尿器、及び／又は腎臓病学的な処置という観点から本明細書に詳述するが、かかる観点は、便宜上及び明確性のために提供され、本明細書に開示する固着器具の判定及び／又は器具の後退／前進の概念は、任意の好適な医療処置に適用可能であることを理解されたい。しかしながら、述べられるように、腎臓／泌尿器系の解剖学的構造並びに関連する医療問題及び処置の説明が、本明細書に開示される発明の概念の説明を補助するために以下に提示される。
尿路結石症としても既知である腎臓結石疾患は、「腎臓結石」、「尿路結石」、「腎結石」、「腎臓結石症」、又は「腎結石症」と称される、物質の固体片の尿路における形成を伴う病状である。尿路結石は、腎臓、尿管、及び膀胱内で形成され、かつ／又は見出され得る（「膀胱結石」と称される）。そのような尿路結石は、尿液中のミネラルが濃縮された結果として形成され得、そのような結石が尿管又は尿道を通る尿流を妨げるのに十分な大きさになると、著しい腹痛を引き起こし得る。尿路結石は、カルシウム、マグネシウム、アンモニア、尿酸、システイン、及び／又は他の化合物、又はそれらの組み合わせから形成され得る。
一般に、腎臓結石を有する患者を治療するためのいくつかの方法があり、観察、医療的治療（排出療法など）、非侵襲的治療（体外衝撃波結石破砕（extracorporeal shock wave lithotripsy、ＥＳＷＬ）など）、及び外科的治療（尿管鏡検査及び経皮的腎切石術（percutaneous nephrolithotomy、「ＰＣＮＬ」）など）が含まれる。外科的アプローチ（例えば、尿管鏡検査及びＰＣＮＬ）では、医師は、除去される物体（例えば、腎臓結石）にアクセスし、物体は、より小さい破片又は破片に破壊され、相対的に小さい結石断片／微粒子は、腎臓内から機械的に抽出される。
膀胱及び尿管から尿結石を除去するために、外科医は、尿道を通って尿路に尿管鏡を挿入し得る。典型的には、尿管鏡は、その遠位端に尿路の可視化を可能にするように構成されたスコープ／カメラを含む。尿管鏡はまた、尿路結石を捕捉又は破砕するための砕石デバイスを含むことができる。尿管鏡処置中に、１人の医師／技師が、尿管鏡の位置を制御し得る一方で、別の医師／技師は、砕石デバイスを制御し得る。
腎臓から相対的に大きい石を除去するために、医師は、皮膚（すなわち、経皮的に）及び介在する組織を通して腎盂尿管鏡を挿入し、石を破壊及び／又は除去するために治療部位へのアクセスを提供することを伴う、経皮的腎石切除（「ＰＣＮＬ」）技法を使用し得る。標的解剖学的部位へのアクセスチャネルを提供するために使用される経皮的アクセス器具（例えば、腎盂尿管鏡、シース、及び／又はカテーテル）（及び／又は直接進入内視鏡）は、標的部位に灌注流体流を提供するため、並びに／又は（例えば、受動的流出及び／若しくは能動的吸引を通して）標的部位から流体を吸引するための、１つ又は２つ以上の流体チャネルを含み得る。
ロボットデバイス及び／又はシステムは、腎臓結石除去処置など様々な医療処置に関連して採用することができ、ロボットツールは、医師／泌尿器科医が内視鏡（例えば、尿管鏡）標的アクセス、並びに経皮的アクセス／治療、又は医療処置の他の態様を実行することを可能にすることができる。有利に、本開示の態様は、ロボットデバイス及びシステムを利用して、固着器具状況を検出及び管理するためのシステム、デバイス、及び方法に関する。「固着器具」、「固着バスケット」、「固着石」、「捕取器具」、「捕取バスケット」、及び「捕取石」という用語は、本明細書では、それらの広義及び通常の意味に従って使用され、医療器具又は病理（例えば、腎臓結石又は除去のための他の物体）の少なくとも一部分が、何らかの方法でその前進又は後退中に、少なくとも部分的に妨げられ、妨害され、ブロックされ、捕取され、固着され、抑制され、又は別様で連続移動を防止される、任意の状況又は発生を指し得る。
尿管鏡検査中の尿管鏡及び／又は関連付けられたバスケットデバイスの前進及び後退は、処置で利用される１つ又は２つ以上の医療器具の特定の解剖学的特徴及び／又は構成要素に損傷を与える可能性がある。例えば、腎臓結石又は他の物体が抽出される又は抽出されようとする場合において、石／物体は、その１つ又は２つ以上の寸法に関して、標的解剖学的構造にアクセスするために用いられる尿管／尿管アクセスシースのサイズ／寸法より大きく、石／物体、及び／又は石／物体が捕捉されるバスケット構成要素が、例えば石／物体のサイズに少なくとも部分的に起因して組織と接触する場所又はその付近で、尿管／腎組織の引き裂き又は他の損傷が生じる可能性がある。
本明細書に説明される例のうちのいくつかでは、物体除去処置は、腎臓からの腎臓結石の除去に関する。しかしながら、本開示は、腎臓結石除去及び関連付けられた器具類のみに限定されない。例えば、以下の説明は、経皮的及び／又は内視鏡的アクセスを介して治療部位又は患者腔（例えば、食道、尿管、腸、眼など）から除去することができる任意の物体を含む、患者からの物体の除去に関する他の外科手術若しくは医療手術又は医療処置、例えば、胆嚢結石除去、肺（肺疾患／経胸腔）腫瘍生検、又は白内障摘出などにも適用可能である。すなわち、本明細書で開示される固着器具管理概念は、そのような処置のいずれかの間に固着され得る器具に適用可能である。
医療システム
図１は、本開示の態様による、様々な医療処置を実施するための例示的な医療システム１００を例解する。医療システム１００は、例えば、内視鏡（例えば、尿管鏡）処置に使用され得る。上記で言及し、説明したように、特定の尿管鏡処置は、腎臓結石の治療／除去を伴う。いくつかの実装態様では、腎臓結石治療は、図１に示し、以下に詳述するものと同様であり得るものなど、特定のロボット技術／デバイスの支援から利益を得ることができる。ロボット医療ソリューションは、厳密に手動の処置と比較して、特定の器具に対して相対的に高い精度、より優れた制御、及び／又はより優れた手と眼との協調を提供することができる。例えば、いくつかの処置による、腎臓へのロボット支援尿管鏡のアクセスは、有利に、泌尿器科医が内視鏡制御及びバスケット制御の両方を実行することを可能にする。
図１は、本開示の態様による、様々な医療処置を実施するための例示的な医療システム１００を例解する。医療システム１００は、例えば、内視鏡（例えば、尿管鏡）処置に使用され得る。上記で言及し、説明したように、特定の尿管鏡処置は、腎臓結石の治療／除去を伴う。いくつかの実装態様では、腎臓結石治療は、図１に示し、以下に詳述するものと同様であり得るものなど、特定のロボット技術／デバイスの支援から利益を得ることができる。ロボット医療ソリューションは、厳密に手動の処置と比較して、特定の器具に対して相対的に高い精度、より優れた制御、及び／又はより優れた手と眼との協調を提供することができる。例えば、いくつかの処置による、腎臓へのロボット支援尿管鏡のアクセスは、有利に、泌尿器科医が内視鏡制御及びバスケット制御の両方を実行することを可能にする。
図１のシステム１００は、尿管鏡処置の観点から提示されるが、本明細書に開示される原理は、任意のタイプの内視鏡及び／又は経皮的処置において実装され得ることを理解されたい。更に、本明細書で説明される例のうちのいくつかは、腎臓からの腎臓結石の除去を伴う物体除去処置に関する。しかしながら、本開示は、腎結石除去のみに限定されない。例えば、以下の説明は、経皮的及び／又は内視鏡的アクセスを介して治療部位又は患者腔（例えば、食道、尿管、腸、眼など）から除去することができる任意の物体を含む、患者からの物体の除去に関する他の外科手術若しくは医療手術又は医療処置、例えば、胆嚢結石除去、肺（肺疾患／経胸腔）腫瘍生検、又は白内障摘出などにも適用可能である。
医療システム１００は、医療器具４０（例えば、尿管鏡）と係合し、かつ／又はそれを制御し、患者７で直接進入処置を実行するように構成されたロボットシステム１０（例えば、移動式ロボットカート）を含む。「直接進入」という用語は、本明細書では、その広義かつ通常の意味に従って使用され、患者の身体の天然又は人工開口部を通した器具類の任意の進入を指し得る。例えば、図１を参照すると、患者７の尿路内へのスコープ４０の直接進入は、尿道６５を介して行われ得る。
直接進入器具４０は、内視鏡（尿管鏡など）、カテーテル（操縦可能又は非操縦可能カテーテルなど）、腎盂尿管鏡、腹腔鏡、又は他の種類の医療器具を含む、任意の種類の医療器具であり得ることを理解されたい。尿管アクセスシース（例えば、尿管アクセスシース９０）を通して腎臓結石を除去するための尿管鏡処置に関連して実装されるバスケットソリューションに関する本開示の実施形態はまた、経皮アクセスシースを通すなど、経皮的アクセスを通して物体を除去するためのソリューションに適用可能である。例えば、器具は、腎臓結石を捕捉して除去するために、例えば経皮アクセスシースを通して経皮的に腎臓にアクセスし得、そのような石を捕捉するために使用される器具は、内部腎解剖学的構造及び／又は経皮アクセスシース上に（例えば、経皮アクセスシースの開口部において）固着する可能性がある。「経皮アクセス」という用語は、本明細書では、その広く通常の意味に従って使用され、患者の皮膚、及び処置と関連付けられた標的の解剖学的な場所（例えば、腎臓７０の腎杯網）に到達するために必要な任意の他の身体層を通した器具の穿刺及び／又は小切開などによる進入を指し得る。
医療システム１００は、ロボットシステム１０と連動し、処置に関する情報を提供し、かつ／又は種々の他の動作を実行するように構成された制御システム５０を含む。例えば、制御システム５０は、医師５及び／又は他の技師若しくは個人を支援するために特定の情報を提示するように構成された１つ又は２つ以上のディスプレイ５６を含むことができる。医療システム１００は、患者７を保持するように構成された台１５を含むことができる。システム１００は、ロボットシステム１０のロボットアーム１２のうちの１つ又は２つ以上によって保持され得るか、又は独立型デバイスであり得る、電磁（electromagnetic、ＥＭ）場発生器１８を更に含み得る。様々なロボットアームが様々な位置で示され、様々な器具類に結合されているが、そのような構成は、便宜上及び例解目的上、図示されており、そのようなロボットアームは、経時的に、かつ／又は医療処置中の異なる時点で異なる構成を有し得ることを理解されたい。更に、ロボットアーム１２は、図１に示されるものとは異なる器具に結合され得、いくつかの場合又は期間において、アームのうちの１つ又は２つ以上は、医療器具（例えば、器具マニピュレータ／カップリング）に利用又は結合されない場合がある。
例示的な使用例では、患者７が腎臓７０に位置する腎臓結石８０を有する場合、医師は、尿管（６３、６０、６５）を通して石８０を除去するための処置を実行し得る。いくつかの実施形態では、医師５は、制御システム５０及び／又はロボットシステム１０と相互作用して、ロボットシステム１０に、尿道６５から、膀胱６０を通って、尿管６３の上方へと、かつ石８０が位置する腎盂７１及び／又は腎臓７０の杯網内へと医療器具４０（例えば、スコープ）を前進させ、ナビゲートすることができる／ロボットシステム１０をそのように制御することができる。医師５は更に、制御システム５０及び／又はロボットシステム１０と相互作用して、器具４０の作業チャネルを通したバスケットデバイス３０の前進を引き起こす／制御することができ、バスケットデバイス３０は、腎臓結石の捕捉及び除去を容易にするように構成されている。制御システム５０は、医師５がそのような器具をナビゲート／制御するのを支援するために、医療器具４０及び／又はシステム１００の他の器具と関連付けられた情報、例えば、それで捕捉されたリアルタイムの内視鏡画像を、ディスプレイ５６を介して提供し得る。
腎解剖学的構造は、本発明の概念の態様に関連する特定の医療処置に関して参考のために本明細書に記載されている。図１の典型的な解剖学的位置に大まかに示された腎臓７０は、概して、後腹膜腔内でそれぞれ左側及び右側に位置する２つの豆形状の器官を含む。成人のヒトでは、腎臓は、概して、高さ／長さが約１１ｃｍである。腎臓は、対の腎動脈６９から血液を受容し、血液は、対の腎静脈６７を介して腎臓から出る。各腎臓７０は、腎臓７０から膀胱６０に排出された尿を運ぶ管を一般的に含む、それぞれの尿管６３と流体結合している。
腎臓７０は、典型的には、腹腔内で相対的に高く位置し、わずかに斜めの角度で後腹膜位置にある。概して肝臓の位置によって生じる腹腔内の非対称性は、（図１に詳細に示すように）典型的には、右腎臓を左よりわずかに低く、かつ小さくし、左腎臓よりもわずかに中央に配置させる。各腎臓の上部には、副腎（図示せず）がある。腎臓７０の上部は、第１１肋骨及び第１２肋骨によって部分的に保護される（図示せず）。その副腎を伴う各腎臓は、脂肪の２つの層、すなわち、腎筋膜と腎被膜との間に存在する腎周囲脂肪、及び腎筋膜の上方にある腎傍脂肪によって概して囲繞される。
腎臓７０は、様々な体液区画の体積、流体浸透圧、酸塩基平衡、様々な電解質濃度、及び毒素の除去の制御に関与する。腎臓７０は、特定の物質を分泌し、他の物質を再吸収することによって、濾過機能を提供する。尿中に分泌される物質の例は、水素、アンモニウム、カリウム、及び尿酸である。加えて、腎臓はまた、ホルモン合成及びその他などの様々な他の機能も実行する。
腎臓７０の凹状境界上の陥凹領域は、腎動脈６９（腎臓７０の詳細図には図示せず）が腎臓７０に進入し、腎静脈６７（詳細図には図示せず）及び尿管６３が退出する、腎門８１である。腎臓７０は、頑丈な線維組織である、腎被膜７４によって囲繞され、これは、それ自体が腎周囲脂肪、腎筋膜、及び腎傍脂肪によって囲繞される。これらの組織の前（正）面が、腹膜である一方で、後（裏）面は、横筋筋膜である。
腎臓７０の機能基質又は実質は、２つの主要な構造、すなわち、外側腎皮質７７及び内側腎髄質８７に分割される。これらの構造は、それぞれ、腎錐体７２と呼ばれる髄質の一部を囲繞する腎皮質を含有する、複数の略円錐形の腎葉の形状を採る。腎錐体７２の間には、腎柱７３と呼ばれる皮質の突起がある。腎臓の尿産生機能構造である、ネフロン（図１に詳細に図示せず）は、皮質７７及び髄質８７にまたがる。ネフロンの初期フィルタリング部分は、皮質に位置する腎小体であり、皮質から髄様ピラミッドの奥へと入る腎管が続く。腎皮質の一部である、髄線は、単一の集合管の中に排出する尿細管の集合である。
各腎錐体の先端／頂部、又は乳頭７９は、尿をそれぞれの小腎杯７５に出し、小腎杯７５は、大腎杯７６の中に出し、大腎杯７６は、尿管６３に移行する腎盂７１の中に出す。小腎杯及び大腎杯のマニホールド型の集合は、本明細書では、腎臓の「腎杯網」と称され得る。腎門８１では、尿管６３及び腎静脈６７が腎臓から出て、腎動脈６９が入る。腎門脂肪及びリンパ節を伴うリンパ組織は、これらの構造を囲繞する。腎門脂肪は、腎洞と呼ばれる脂肪で充填された空洞と隣接している。腎洞は、腎盂７１及び杯７５、７６を集合的に含有し、これらの構造を腎髄組織から分離する。杯に関連する漏斗状／管状解剖学的構造は、漏斗と称され得る。すなわち、漏斗は概して、乳頭が杯内で曝露される杯の終端部をもたらす。
医療システム１００を更に参照すると、医療器具４０（例えば、スコープ、直接進入器具など）は、尿路を通して腎臓７０の中に前進させることができる。具体的には、尿管アクセスシース９０は、腎臓７０の近くの領域への尿路内に配設され得る。医療器具４０は、示されるように、腎臓７０の内部解剖学的構造へアクセスするために尿管アクセスシース９０を通過され得る。腎臓結石８０の部位に（例えば、石８０にアクセス可能である腎臓７０の標的杯７５内に）来ると、医療器具４０を使用して、バスケットデバイス３０を標的場所に導く／方向付けることができる。石８０がバスケットデバイス３０の遠位バスケット部分３５内に捕捉されると、利用された尿管アクセス経路を使用して、腎臓結石８０を患者７から摘出し得る。
システム１００は、有利に、本明細書で詳細に開示されるような特定の固着器具検出／判定機能を実装するように構成され得る。そのような器具固着検出／判定は、有利に、固着器具状況の効果的な検出／判定、固着器具状況に関するユーザ警告の生成及び／又は提供、並びに／若しくは場合によっては、その後退中の固着医療器具の発生の防止又はリスク低減を提供し得る。本開示の態様による固着器具検出機能は、有利に、少なくとも部分的にロボットによるバスケットの実装態様に関して安全性の層を提供することができる。例えば、様々な実施形態に関連して本明細書で詳細に説明されるように、ロボット支援固着器具検出は、手術する医師又は技術者の注意及び判断を超える、固着器具検出の追加の層を提供することができ、それによって、患者のための改善された安全条件を提供し、かつ／又は器具損傷のリスクを低減することができる。更に、特定の手動バスケットソリューションと比較して、器具アクチュエータ力読み取り値に基づく強化された固着バスケット検出機能性を提供する本開示のシステム／実施形態は、ユーザがバスケットデバイスを操作して捕捉した物体／石を安全に後退させることを可能にすることができ、そのようなソリューションは、必要となるのが一人のオペレータのみである一方で、ロボットシステムからの視覚フィードバック及び力フィードバックの両方により、固着器具状況からの損傷に対して、同じ又はより多くの保護量を提供する。
システム１００のスコープ４０など、本明細書に開示される様々なスコープタイプの器具は、ヒトの解剖学的構造の自然口又は管腔内など、ヒトの解剖学的構造内でナビゲートするように構成することができる。「スコープ」及び「内視鏡」という用語は、それらの広義かつ通常の意味に従って本明細書で使用され、画像生成、視認、及び／又は捕捉機能を有し、かつ身体の任意のタイプの器官、空洞、管腔、小室、又は空間に導入されるように構成された任意のタイプの細長い医療器具を指し得る。スコープは、例えば、（例えば、尿路にアクセスするための）尿管鏡、腹腔鏡、（例えば、腎臓にアクセスするための）腎盂尿管鏡、（例えば、気管支などの気道にアクセスするための）気管支鏡、（例えば、結腸にアクセスするための）結腸鏡、（例えば、関節にアクセスするための）関節鏡、（例えば、膀胱にアクセスするための）膀胱鏡、（例えば、結腸及び／又は直腸にアクセスするための）結腸鏡、ボアスコープなどを含むことができる。スコープ／内視鏡は、いくつかの事例では、剛性又は可撓性チューブを備え得、外側シース、カテーテル、導入器、若しくは他の管腔型デバイス内を通過させられるように定寸され得るか、又はそのようなデバイスを用いることなく使用され得る。
図１、及び本開示の１つ又は２つ以上の実施形態による、図１の制御システム５０の例示的な実施形態を示す図２を参照すると、制御システム５０は、様々な機能を提供して医療処置の実施時に支援するように構成することができる。いくつかの実施形態では、制御システム５０は、ロボットシステム１０に結合され、ロボットシステム１０と協働して動作して、患者７に医療処置を実行することができる。例えば、制御システム５０は、（例えば、ロボットシステム１０を制御するために）無線又は有線接続を介してロボットシステム１０と通信することができる。更に、いくつかの実施形態では、制御システム５０は、ロボットシステム１０と通信して、そこからスコープ４０、アクセスシース９０、又はバスケットデバイス３０の遠位端の位置に関する位置データを受信することができる。スコープ４０、アクセスシース９０、又はバスケットデバイス３０の位置に関するそのような位置データは、それぞれの構成要素と関連付けられた１つ又は２つ以上の電磁センサを使用して導出され得る。更に、いくつかの実施形態では、制御システム５０は、テーブル１５と通信して、テーブル１５を特定の配向に位置決めするか、又は別様にテーブル１５を制御することができる。いくつかの実施形態では、制御システム５０は、ＥＭ場発生器１８と通信して、患者７の周囲の領域内のＥＭ場の生成を制御することができる。
図２は、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態による、図１のロボットシステム１０の例示的な実施形態を更に示す。ロボットシステム１０は、医療処置の実行を少なくとも部分的に容易にするように構成することができる。ロボットシステム１０は、特定の処置に応じて種々の方法で配置することができる。ロボットシステム１０は、例えばスコープ４０及び／又はバスケットシステム３０と係合及び／又は制御して、処置の１つ又は２つ以上の態様を実行するように構成された１つ又は２つ以上のロボットアーム１２を含むことができる。図示するように、各ロボットアーム１２は、複数の移動度／自由度を提供し得る、関節２４に結合された複数のアームセグメント２３を含み得る。図１の例では、ロボットシステム１０は、患者の脚に近接して位置決めされ、ロボットアーム１２は、患者７の尿道６５などアクセス開口内へのアクセスのために、スコープ４０と係合し、それを位置決めするように作動される。ロボットシステム１０が適切に位置決めされると、スコープ４０は、ロボットアーム１２を使用してロボット制御で、医師５によって手動で、又はそれらの組み合わせで、患者７に挿入することができる。スコープ－ドライバ器具カップリング１１（すなわち、器具デバイスマニピュレータ（instrument device manipulator、ＩＤＭ））は、アーム１２ｂのうちの１つの遠位部分に取り付けられて、スコープ３２のロボット制御／前進を容易にすることができる。アームのうちの別のもの１２ｃは、バスケットデバイス３０の前進及び操作を容易にするように構成されている器具カップリング／マニピュレータ１９を関連付けさせ得る。スコープ４０は、１つ又は２つ以上の作業チャネルを含み得、この作業チャネルを通して、砕石器、バスケットデバイス、鉗子などの更なるツールを治療部位に導入することができる。
ロボットシステム１０は、制御システム５０、台１５、ＥＭ場発生器１８、スコープ４０、バスケットシステム３０、及び／又は経皮的アクセス器具（例えば、針、カテーテル、腎盂尿管鏡など）など、医療システム１００の任意の構成要素に結合させることができる。いくつかの実施形態では、ロボットシステム１０は、制御システム５０に通信可能に結合されている。例えば、ロボットシステム１０は、制御システム５０から制御信号を受信して、特定の様式でロボットアーム１２のうちの１つ又は２つ以上を位置決めする、スコープ４０を操作する、バスケットシステム３０を操作するなど、特手の動作を実行するように構成され得る。それに応答して、ロボットシステム１０は、ロボットシステム１０の特定の制御回路２１１、アクチュエータ２１７、及び／又は他の構成要素を使用して、ロボットシステム１０の構成要素を制御して、動作を実施することができる。いくつかの実施形態では、ロボットシステム１０及び／又は制御システム５０は、患者７の内部解剖学的構造、すなわち、図１の特定の描写に関する泌尿器系を表す画像及び／又は画像データをスコープ４０から受信し、かつ／若しくはそれに基づいて画像を表示するように構成されている。
図２を参照すると、ロボットシステム１０は、概して、細長い支持構造１４（「カラム」とも称される）、ロボットシステム基部２５、及びカラム１４の上部にあるコンソール１３を含む。カラム１４は、１つ又は２つ以上のロボットアーム１２（図２には３つが示されている）の展開を支持するための１つ又は２つ以上のアーム支持体１７（「キャリッジ」とも称される）を含み得る。アーム支持体１７は、患者に対するより所望の位置決めのために、垂直軸に沿って回転してロボットアーム１２の基部を調整する、個別に構成可能なアームマウントを含み得る。
アーム支持体１７は、カラム１４に沿って垂直に並進するように構成され得る。いくつかの実施形態では、アーム支持体１７は、アーム支持体１７の垂直方向の並進を誘導するためにカラム１４の両側に位置決めされる、スロット２０を通してカラム１４に接続することができる。スロット２０は、ロボットシステム基部２５に対して様々な垂直方向の高さにおいてアーム支持体１７を位置決めし、保持するための垂直方向の並進インターフェースを含有する。アーム支持体１７の垂直方向の並進は、ロボットシステム１０が、種々の台の高さ、患者のサイズ、及び医師の選好を満たすようにロボットアーム１２の到達範囲を調整することを可能にする。同様に、アーム支持体１７上の個別に構成可能なアームマウントは、ロボットアーム１２のロボットアーム基部２１が種々の構成で角度付けられることを可能にすることができる。
ロボットアーム１２は、概して、各関節が１つ又は２つ以上の独立したアクチュエータ２１７を備える、一連の関節２４によって接続される一連の連結アームセグメント２３によって分離されたロボットアーム基部２１及びエンドエフェクタ２２を備え得る。各アクチュエータは、独立して制御可能なモータを備え得る。各独立して制御可能な関節２４は、ロボットアームに利用可能な独立した自由度を提供するか、又は表すことができる。いくつかの実施形態では、アーム１２の各々は、７つの関節を有し、したがって、「冗長」自由度を含む７つの自由度を提供する。冗長自由度は、ロボットアーム１２が、異なる結合位置及び関節角度を使用して空間内の特定の位置、配向、及び軌道で、それらのそれぞれのエンドエフェクタ２２を位置決めすることを可能にする。これにより、システムが空間内の所望のポイントから医療用器具を位置決めし、方向付けることが可能になると同時に、医師がアーム関節を患者から離れる臨床的に有利な位置へと移動させて、アームの衝突を回避しながらよりよいアクセスを生み出すことを可能にする。
ロボットシステム基部２５は、床の上のカラム１４、アーム支持体１７、及びアーム１２の重量の平衡を保つ。したがって、ロボットシステム基部２５は、電子機器、モータ、電源、並びに移動を選択的に可能にするか、又はロボットシステムを固定化する構成要素などの特定の相対的により重い構成要素を収容し得る。例えば、ロボットシステム基部２５は、処置前にロボットシステムが手術室中をあちこちに容易に移動することを可能にする、ホイール形状のキャスタ２８を含むことができる。適切な位置に到達した後、キャスタ２８は、処置中にロボットシステム１０を適所に保持するためのホイールロックを使用して、固定化され得る。
カラム１４の上端に位置決めされると、コンソール１３は、ユーザ入力を受信するためのユーザインターフェース並びに術前及び術中データの両方を医師／ユーザに提供するためのディスプレイ画面１６（又は、例えば、タッチスクリーンなどの二重目的デバイス）の両方を提供することができる。コンソール／ディスプレイ１６又はディスプレイ５６上の潜在的な術前データは、術前計画、術前コンピュータ断層撮影（computerized tomography、ＣＴ）スキャンから導出されたナビゲーション及びマッピングデータ、並びに／又は術前の患者への問診からのメモを含み得る。ディスプレイ上の術中データは、ツールから提供される光学情報、センサからのセンサ及び座標情報、並びに呼吸、心拍数、及び／又はパルスなどの不可欠な患者統計を含み得る。コンソール１３は、医師がアーム支持体１７の反対側のカラム１４側からコンソールにアクセスすることを可能にするように位置決めされ、傾転され得る。この位置から、医師は、コンソール１３をロボットシステム１０の背後から操作しながら、コンソール１３、ロボットアーム１２、及び患者を視認し得る。示すように、コンソール１３はまた、ロボットシステム１０の操作及び安定化を支援するためのハンドル２７を含むことができる。
ロボットアーム１２の各々のエンドエフェクタ２１３は、機構交換器インターフェース（mechanism changer interface、ＭＣＩ）を使用して取り付けられ得る、器具デバイスマニピュレータ（ＩＤＭ）を備えるか、又はそれに結合されるように構成され得る。いくつかの実施形態では、ＩＤＭは、除去され、異なるタイプのＩＤＭと交換することができ、例えば、第１のタイプ１１のＩＤＭが、内視鏡を操作し得る一方で、第２のタイプ１９のＩＤＭは、バスケットデバイスを操作し得る。別のタイプのＩＤＭは、電磁場発生器１８を保持するように構成され得る。ＭＣＩは、電力及び制御インターフェースを提供することができる。例えば、インターフェースは、空気圧、電力、電気信号、及び／又は光信号をロボットアーム１２からＩＤＭに伝達するためのコネクタを含むことができる。ＩＤＭ ２１３は、例えば、直接駆動、高調波駆動、ギア駆動、ベルト及びプーリ、磁気駆動、及び同等物を含む技法を使用して、スコープ４０などの医療器具（例えば、外科用ツール／器具）を操作するように構成され得る。いくつかの実施形態では、医療デバイスマニピュレータ２１３は、ロボットアーム２１２のそれぞれに取り付けることができ、ロボットアーム２１２は、それぞれの結合された医療器具を治療部位の中に挿入するか又は治療部位から後退させるように構成されている。
上で言及されるように、システム１００は、ロボットシステム１０の制御回路２１１及び制御システム５０の制御回路２５１を含む、本明細書に記載の特定の機能を実行するように構成された、特定の制御回路を含むことができる。つまり、システム１００の制御回路は、ロボットシステム１０、制御システム５０、又はそのいくつかの組み合わせの一部であり得る。したがって、本明細書における制御回路への全ての言及は、ロボットシステム、制御システム、又は図１に示す医療システム１００など医療システムの任意の他の構成要素に具現化された回路を指し得る。「制御回路」という用語は、その広義かつ通常の意味に従って本明細書で使用され、プロセッサ、処理回路、処理モジュール／ユニット、チップ、ダイ（例えば、１つ又は２つ以上の能動及び／又は受動デバイス並びに／若しくは接続性回路を含む、半導体ダイ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコンピュータ、中央処理ユニット、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブル論理デバイス、状態機械（例えば、ハードウェア状態機械）、論理回路、アナログ回路、デジタル回路、及び／又は回路のハードコーディング並びに／若しくは動作命令に基づいて信号（アナログ及び／又はデジタル）を操作する任意のデバイスの任意の集合を指し得る。本明細書で言及される制御回路は、１つ若しくは２つ以上の回路基板（例えば、プリント回路基板）、導電性トレース及びビア、並びに／又は搭載パッド、コネクタ、並びに／又は構成要素を更に含み得る。本明細書で言及される制御回路は、単一のメモリデバイス、複数のメモリデバイス、及び／又はデバイスの埋め込まれた回路で具現化され得る、１つ又は２つ以上の記憶デバイスを更に備え得る。そのようなデータ記憶装置は、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、スタティックメモリ、ダイナミックメモリ、フラッシュメモリ、キャッシュメモリ、データ記憶レジスタ、及び／又はデジタル情報を記憶する任意のデバイスを備え得る。制御回路が、ハードウェア及び／又はソフトウェア状態機械、アナログ回路、デジタル回路、並びに／若しくは論理回路を備える、実施形態では、任意の関連動作命令を記憶するデータ記憶デバイス／レジスタは、状態機械、アナログ回路、デジタル回路、及び／又は論理回路を備える回路内に埋め込まれるか、又はその外部にあり得ることに留意されたい。
制御回路２１１、２５１は、本図のうちの１つ又は２つ以上に例解され、かつ／又は本明細書に記載されたステップ及び／又は機能のうちの少なくともいくつかに対応する、ハードコード化及び／又は動作命令を記憶する、及び／又はそれらを記憶するように構成されたコンピュータ可読媒体を備え得る。そのようなコンピュータ可読媒体は、いくつかの事例では、製造物品に含めることができる。制御回路２１１／２５１は、完全にローカルに維持／配設され得るか、又は少なくとも部分的に遠隔に位置し得る（例えば、ローカルエリアネットワーク及び／又は広域ネットワークを介して間接的に通信可能に結合されている）。制御回路２１１、２５１のうちのいずれかは、以下に説明されるように、図９及び図１１に示されるプロセスを含む、本明細書に開示される様々なプロセスの任意の態様を実行するように構成され得る。
ロボットシステム１０に関して、制御回路２１１の少なくとも一部分は、ロボットシステム１０の基部２５、カラム１４、及び／若しくはコンソール１３、並びに／又はロボットシステム１０に通信可能に結合された別のシステムと統合され得る。制御システム５０に関して、制御回路２５１の少なくとも一部分は、制御システム５０のコンソール基部５１及び／又はディスプレイユニット５６と統合され得る。機能的制御回路又は関連機能の本明細書におけるいかなる説明も、ロボットシステム１０、制御システム５０、若しくはその任意の組み合わせで、かつ／又は少なくとも部分的に１つ又は２つ以上の他のローカル若しくは遠隔システム／デバイスで具現化されると理解され得ることを理解されたい。
図２を更に参照すると、制御システム５０は、医療処置の実行時に医師５又は他者を支援するように構成された様々なＩ／Ｏ構成要素２５８を含むことができる。例えば、入力／出力（input/output、Ｉ／Ｏ）構成要素２５８は、ユーザ入力が、患者７内でスコープ４０及び／又はバスケットシステムを制御／ナビゲートすることを可能にするように構成することができる。いくつかの実施形態では、例えば、医師５は、制御システム５０及び／又はロボットシステム１０に入力を提供することができ、そのような入力に応答して、制御信号をロボットシステム１０に送信して、スコープ４０及び／又はカテーテルバスケットシステム３０を操作することができる。制御システム５０は、処置に関する様々な情報を提供するために１つ又は２つ以上のディスプレイデバイス５６を含み得る。例えば、ディスプレイ５６は、スコープ４０及び／又はバスケットシステム３０に関する情報を提供し得る。例えば、制御システム５０は、スコープ４０によって捕捉されたリアルタイム画像を受信し、ディスプレイ５６を介してリアルタイム画像を表示することができる。追加的又は代替的に、制御システム５０は、患者７と関連付けられた医療モニタ及び／又はセンサから信号（例えば、アナログ、デジタル、電気、音響／音波、空気圧、触覚、油圧など）を受信することができ、ディスプレイ５６は、患者７の健康又は環境に関する情報を提示することができる。かかる情報は、例えば、心拍数（例えば、ＥＣＧ、ＨＲＶなど）、血圧／血流速度、筋肉生体信号（例えば、ＥＭＧ）、体温、血液酸素飽和度（例えば、ＳｐＯ２）、ＣＯ２、脳波（例えば、ＥＥＧ）、環境及び／又は局所若しくは中核体温に関する情報など、医療モニタを介して表示される情報を含み得る。
制御システム５０の機能を促進するために、制御システムは、様々な構成要素（「サブシステム」と称されることもある）を含むことができる。例えば、制御システム５０は、制御電子機器／回路２５１、並びに１つ若しくは２つ以上の電源／電源インターフェース２５９、空気圧デバイス、光源、アクチュエータ、データ記憶デバイス、及び／又は通信インターフェース２５４を含み得る。いくつかの実施形態では、制御システム５０が、可動である一方で、他の実施形態では、制御システム５０は、実質的に静止したシステムである。様々な機能及び構成要素が、制御システム５０によって実装されるものとして考察されているが、かかる機能及び／又は構成要素のうちのいずれも、例えば、ロボットシステム１０、バスケットシステム３０、台１５、及び／若しくは他のものなど他のシステム及び／若しくはデバイスに統合され、かつ／又はそれによって実施することができる。
更に図１を参照すると、医療システム１００は、処置の実行時に医師を支援するために誘導（例えば、器具追跡、器具整合情報など）を提供すること、医師がぎこちないアーム運動及び／又は位置を必要とすることなく人間工学的位置から処置を実行することを可能にすること、１人の医師が１つ又は２つ以上の医療器具を用いて処置を実行することを可能にすること、（例えば、蛍光透視技法と関連付けられた）放射線曝露を回避すること、処置が単一動作設定で実行されることを可能にすること、連続吸引を提供し、より効率的に物体を除去する（例えば、腎臓結石を除去する）ことなどの種々の利益を提供することができる。例えば、医療システム１００は、出血及び／又は解剖学的構造（例えば、決定器官、血管など）への損傷を最小限に抑えながら、医師が様々な医療器具を使用して、標的解剖学的特徴にアクセスすることを支援するための誘導情報を提供することができる。更に、医療システム１００は、医師及び患者の放射線への曝露を低減し、かつ／又は手術室内の機器の量を低減するための非放射線ベースのナビゲーション並びに／若しくは位置特定技法を提供することができる。更に、医療システム１００は、制御システム５０と、独立して可動であり得るロボットシステム１０との間に分散する機能を提供することができる。機能及び／又は移動性のかかる分散は、制御システム５０及び／又はロボットシステム１０が、特定の医療処置に対して最適である場所に配置されることを可能にすることができ、これにより、患者７の周囲の作業領域を最大化し、かつ／又は医師５が処置を実行するための最適化された場所を提供することができる。
システム１００の様々な構成要素は、ネットワーク上で相互に通信可能に結合することができ、これは、無線及び／又は有線ネットワークを含むことができる。例示的なネットワークは、１つ又は２つ以上のパーソナルエリアネットワーク（personal area network、ＰＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（local area network、ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（wide area network、ＷＡＮ）、インターネットエリアネットワーク（Internet area network、ＩＡＮ）、セルラネットワーク、インターネット、パーソナルエリアネットワーク（personal area network、ＰＡＮ）、ボディエリアネットワーク（body area network、ＢＡＮ）などを含む。例えば、図２のシステムの様々な通信インターフェースは、無線及び／又は有線ネットワーク接続上などで、１つ又は２つ以上のデバイス／センサ／システムと通信するように構成することができる。いくつかの実施形態では、様々な通信インターフェースは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ、近距離無線通信（near field communication、ＮＦＣ）などの無線技術を実装することができる。更に、いくつかの実施形態では、システム１００の様々な構成要素は、１つ又は２つ以上の支持ケーブル、管などを介して、データ通信、流体交換、電力交換などのために接続することができる。
制御システム５０、バスケットシステム３０、及び／又はロボットシステム１０は、１つ又は２つ以上のボタン、キー、ジョイスティック、ハンドヘルドコントローラ（例えば、ビデオゲーム型コントローラ）、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、並びに／又は手のジェスチャ及び指のジェスチャを捕捉するセンサ（例えば、モーションセンサ若しくはカメラ）など任意のタイプのユーザ入力（及び／又は出力）デバイス若しくはデバイスインターフェース、タッチスクリーン、並びに／又はそのためのインターフェース／コネクタを備え得る、特定のユーザ制御（例えば、制御５５）を含むことができる。そのようなユーザ制御は、それぞれの制御回路に通信可能に及び／又は物理的に結合される。
いくつかの実施形態では、ユーザは、電子ユーザ制御装置を使用することなく、ロボットシステム１０のロボットアーム１２を手動で操作することができる。例えば、外科手術室内の設定中に、ユーザは、ロボットアーム１２及び／又は任意の他の医療器具を動かして、患者への所望のアクセスを提供し得る。ロボットシステム１０は、ユーザからの力フィードバック及び慣性制御に依拠して、ロボットアーム１２及び関連計装の適切な構成を判定し得る。
バスケットシステム３０は、様々なハードウェア及び制御構成要素を備える。例えば、図２に示されるように、処理システム３０は、１つ又は２つ以上のワイヤタイン３６から形成されるバスケット３５を備えることができる。例えば、バスケットシステム３０は、バスケットシース３７内にその長さにわたって配設された４つのワイヤタインを備え得、タインはシース３７の遠位端から突出してバスケット形状３５を形成する。タイン３６は、シース３７の近位端から更に延在する。タイン３６は、ある程度の摩擦抵抗を受けて、バスケットシース３７内で摺動可能であるように構成され得る。タイン３６及びシース３７は、バスケットカートリッジ構成要素３２のそれぞれのアクチュエータ７５に結合することができる。バスケットカートリッジ３２のアクチュエータ７５とタイン３６及びシース３７との間の関係を、図４Ａ～図４Ｅに関して以下に詳細に説明する。バスケットカートリッジ３２は、バスケットシステム３０のハンドル部分／構成要素３１に物理的に及び／又は通信可能に結合され得る。ハンドル構成要素３１は、手動で、又はロボット制御を通してバスケット制御を支援するために使用されるように構成され得る。
バスケットシステム３０は、電力インターフェース３９を通して電力供給され得、かつ／又は制御インターフェース３８を通して制御され得、それらの各々又は両方は、ロボットシステム１０のロボットアーム／構成要素と連動し得る。バスケットシステム３０は、圧力及び／又は他の力読み取りセンサなど、１つ又は２つ以上のセンサ７２を更に備え得、センサ７２は、アクチュエータ７５及び／又はバスケットシステム３０の他のカップリングのうちの１つ又は２つ以上において／によって経験される力を示す信号を生成するように構成され得る。そのようなセンサ読み取り値は、本明細書で詳細に説明されるように、固着バスケット状況を判定するために使用され得る。いくつかの実施形態では、センサ７２は、タイン３６のバスケット部分３５において、又はその近くにある力を直接測定するように構成された１つ又は２つ以上のセンサを含む。例えば、バスケット３５の先端上、及び／又はバスケットデバイス３０が標的解剖学的構造にアクセスするアクセスシースの先端にある力センサを使用して、バスケット３５が解剖学的構造又はアクセスシースの端部における開口に固着することから生じるバスケット３５に対する力を直接検出することができる。
バスケット制御
図３は、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態による、患者の泌尿器系の部分に配設された尿管鏡４０を例解する。上で言及されるように、尿管鏡処置は、ヒトの尿管内の異常を調査し、かつ／又は同異常を治療するために実装することができる。例えば、尿管鏡処置は、腎臓結石を治療及び／又は除去するために実装することができる。かかる処置は、少なくとも部分的に手動で実施され得、かつ／又は図１に示すロボットシステム１０などロボット技術を少なくとも部分的に使用して実施され得る。例えば、特定の内視鏡処置のためのロボットデバイス及び／又はシステムの使用は、厳密に手動の処置と比較して、相対的に高い精度、制御、及び／又は協調を提供することができる。いくつかの実施形態では、スコープ４０は、バスケットデバイス３０（例えば、バスケット構成要素３５）をスコープの遠位端における動作領域に展開するための作業チャネル４４を含む。
図３は、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態による、患者の泌尿器系の部分に配設された尿管鏡４０を例解する。上で言及されるように、尿管鏡処置は、ヒトの尿管内の異常を調査し、かつ／又は同異常を治療するために実装することができる。例えば、尿管鏡処置は、腎臓結石を治療及び／又は除去するために実装することができる。かかる処置は、少なくとも部分的に手動で実施され得、かつ／又は図１に示すロボットシステム１０などロボット技術を少なくとも部分的に使用して実施され得る。例えば、特定の内視鏡処置のためのロボットデバイス及び／又はシステムの使用は、厳密に手動の処置と比較して、相対的に高い精度、制御、及び／又は協調を提供することができる。いくつかの実施形態では、スコープ４０は、バスケットデバイス３０（例えば、バスケット構成要素３５）をスコープの遠位端における動作領域に展開するための作業チャネル４４を含む。
標的解剖学的構造にアクセスするためにスコープ４０が通されるアクセスシース９０は、有利に、物体／石のサイズが大きすぎないときにバスケット３５内に捕捉された物体に加えて、スコープ４０を通すのに十分な直径を有することができる。アクセスシース９０は、尿管６３を通して、腎盂７１及び／又は腎盂尿管移行部７１付近の位置まで前進され得る。アクセスシース９０の遠位端は、尿管６３及び／又は腎盂７１内の位置に留置され得、そのような留置位置は、少なくとも部分的に解剖学的構造に依存し得る。すなわち、アクセスシース９０は、その特定の部分内で多少蛇行し得る尿路経路によって許容される範囲で、可能な限り腎臓の解剖学的構造内の奥に配置され得る。概して、アクセスシース９０は、スコープ４０が関節運動できる程度には関節運動することができない場合があり、したがって、アクセスシース９０を腎臓にナビゲート／駆動することは実用的でない場合がある。
スコープ４０、スコープをヒトの解剖学的構造内で操縦することができるように、スコープの少なくとも遠位部分に対してなど、関節運動可能であり得る。いくつかの実施形態では、スコープ４０は、例えば、ＸＹＺ座標移動、並びにピッチ及びヨーを含む、５自由度で関節運動されるように構成されている。いくつかの実施形態では、スコープ４０は、ＸＹＺ座標移動、並びにピッチ、ヨー、及びロールを含む、６自由度で関節運動可能である。スコープ４０の位置センサは同様に、それらが生成／提供する位置情報に関して同様の自由度を有し得る。
ロボット実装態様のために、ロボットシステムのロボットアームは、細長い移動部材を使用してスコープ４０を操作するように構成することができる／構成可能とすることができる。細長い移動部材は、１つ又は２つ以上のプルワイヤ（例えば、プル若しくはプッシュワイヤ）、ケーブル、ファイバ、及び／又は可撓性シャフを含み得る。例えば、ロボットアームは、スコープ４０に結合された複数のプルワイヤ（図示せず）を作動させて、スコープ４０の先端４２を偏向させるように構成され得る。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、及び同等物などの金属及び非金属材料などの任意の好適な又は望ましい材料を含み得る。いくつかの実施形態では、スコープ４０は、細長い移動部材によって印加された力に応答して、非直線的挙動を呈するように構成されている。非直線的挙動は、スコープの剛性及び圧縮性、並びに異なる細長い移動部材間の緩み又は剛性の変動性に基づき得る。
スコープ（例えば、内視鏡／尿管鏡）４０は、解剖学的構造の画像を捕捉するために患者の解剖学的構造に挿入されるように構成されている、管状かつ可撓性の医療器具を備え得る。いくつかの実施形態では、スコープ４０は、光学カメラなど撮像デバイス４８を含むことができる、光学アセンブリ及びスコープ４０の遠位端４２へ／から信号を伝達するためのワイヤ及び／又は光ファイバを収容することができる。スコープ４０は、ＬＥＤ又は光ファイバ光源／レンズなどの光源４９を更に含むことができる。
カメラ／撮像デバイス４８を使用して、腎臓７０の標的杯など、内部解剖学的空間の画像を捕捉することができる。スコープ４０は、発光ダイオードなど近位に位置する光源からスコープの遠位端４２に光を運ぶための光ファイバを収容するように更に構成され得る。スコープ４０の遠位端４２は、カメラ／撮像デバイスを使用するときに解剖学的空間を照明するための光源用のポートを含むことができる。いくつかの実施形態では、スコープ４０は、１つ又は２つ以上の点で図１及び図２に示すロボットシステム１０と同様のロボットシステムによって制御されるように構成されている。撮像デバイス４８は、光ファイバ、ファイバアレイ、及び／又はレンズを備え得る。光学構成要素は、スコープの先端の移動が撮像デバイス４８によって捕捉された画像に変化をもたらすように、スコープ４０の先端とともに移動する。
いくつかの実施形態では、医療器具（例えば、スコープ）４０は、センサ位置データを生成し、かつ／又は別のデバイスに送信し、又は電磁場に検出可能な歪み又はシグネチャを生成するように構成されているセンサを含む。センサ位置データは、医療器具４０（例えば、その遠位端４２）の位置及び／若しくは配向を示すことができ、かつ／又は医療器具の位置／配向を判定／推定するために使用することができる。例えば、センサ（「位置センサ」と称されることもある）は、導電性材料のコイルを有する電磁（ＥＭ）センサ、又はアンテナの他の形態／実施形態を含むことができる。いくつかの実施形態では、スコープ４０は、スコープ４０の遠位及び４２に埋め込まれた電磁センサを備える。電磁センサ（図示せず）は、電磁場の存在下で電流を誘導するように構成された、ワイヤの終端又は他の導電性要素を備え得る。更に、医療器具／スコープ４０及び／又はバスケットデバイス３０は、形状感知ファイバ、加速度計、ジャイロスコープ、衛星ベースの測位センサ（例えば、全地球測位システム（global positioning system、ＧＰＳ）センサ）、高周波トランシーバなど他のタイプのセンサを含むことができる。いくつかの実施形態では、医療器具上のセンサは、センサデータを制御システムに提供することができ、これは、次いで、医療器具の位置及び／又は配向を判定するために使用される。スコープ４０又はバスケットデバイス３０と関連付けられた１つ又は２つ以上の位置センサを使用して導出された位置データは、本明細書に詳細に説明されるように、スコープ及び／又はバスケット３５が、固着器具危険ゾーン内又はその近傍にあるときを判定するために使用されることができる。
スコープ４０及び／又はバスケットデバイス３０は、ハンドル構成要素の手動操作、電子ユーザ入力、又は自動的のいずれかに基づいて、任意の好適又は望ましい方法で制御可能であり得る。例えば、画像３１１は、スコープ４０及び／又はバスケットデバイス３０を制御するための例示的なロボット制御構成を示し、画像３１２は、例示的な手動制御構成を示す。いくつかの実施形態では、スコープ４０及び／又はバスケットデバイス３０は、図１に示されるように、両手コントローラ５５を使用して制御することができる。コントローラ５５は、ハンドヘルドコントローラとして示されているが、ユーザ入力は、タッチスクリーン／パッド、マウス、キーボード、マイクロフォンなど任意のタイプのＩ／Ｏデバイスを使用して受信され得る。
図４Ａ～図４Ｄは、１つ又は２つ以上の実施形態による様々な構成のバスケット制御システムを例解する。本開示の様々な実施形態に関連して、図４Ａ～図４Ｄに示すように、バスケットは、スコープドライバＩＤＭ １１及びバスケットＩＤＭ １９などの１つ又は２つ以上のロボット器具デバイスマニピュレータ（ＩＤＭ）を少なくとも部分的に使用して実行され得る。ＩＤＭ １１、１９は、ロボットシステムの１つ又は２つ以上のロボットアームに結合され得る。ＩＤＭ １１、１９と関連付けられた様々なアクチュエータを制御するための制御信号は、ＩＤＭとそれに結合されたそれぞれのロボットアームとの間の制御インターフェースを使用して提供され得る。
いくつかの実施形態では、バスケットＩＤＭ １９は、ハンドル構成要素３１及びバスケットカートリッジ構成要素３２を含むことができる。ハンドル構成要素３１は、スコープの近位端においてスコープ４０に結合され得、バスケットデバイスシース３７がスコープ４０に進入し得るチャネルを含み得、図３に関して上述したように、バスケットシース３７は（そこに配設されたバスケットタインとともに）スコープ４０の作業チャネル４４内に少なくとも部分的に配設され得る。スコープ４０及びバスケットデバイス３０は、概して、ハンドル構成要素３１において相対的に固定された位置にあり得、スコープ４０とバスケット３０との間の相対位置は、バスケットカートリッジ３２のアクチュエータ３３、３４のうちの１つ又は２つ以上の作動を通して変更され得る。バスケットシースアクチュエータ３３の作動は、スコープ４０に対するバスケットデバイス３０の挿入及び後退を引き起こすことができる。
いくつかの実施形態では、スコープ及び／又はバスケット後退プロセスのいくつかの実装態様では、バスケットデバイス３０は、固着器具検出感度を向上させること、及び／又は器具固着を防止することを含む、様々な目的のために、スコープ４０に対してディザリングされ得る。本明細書に開示される様々な固着器具検出ソリューションに関連して以下に詳細に説明されるように、バスケットデバイス３０のディザリング運動は、バスケット３５がスコープ４０の遠位端に対して前後に移動するように、バスケットシースアクチュエータ３３を前後に（例えば、遠位及び近位に）摺動させることによって少なくとも部分的に実装され得る。
スコープ４０は、スコープドライバＩＤＭ １１と関連付けられた１つ又は２つ以上のアクチュエータ３８を駆動することによって、アクセスシース９０の遠位端から前進させられ得る。例えば、そのようなアクチュエータ３８は、車輪型アクチュエータなどを備え得る。アクチュエータ３８は、スコープ４０を前進及び後退させるために使用され得る。腎臓結石除去処置中、アクチュエータ３８は、図４Ｅに示されるように、バスケット３５内の腎臓結石８０の達成できた捕捉に続いて、スコープ４０を後退させるために利用され得る。いくつかの実施形態では、アクセスシース９０は、シースカップリング構成要素９１を使用して、固定的にスコープドライバＩＤＭ １１に結合される。
バスケットカートリッジ３２は、複数のアクチュエータ３３、３４を備え得る。例えば、アクチュエータ３３、３４は、摺動キャリッジ型アクチュエータを備え得る。具体的には、カートリッジ３２は、バスケットデバイス３０のシース構成要素３７に固定された第１のアクチュエータ３３、並びにバスケットデバイス３０のワイヤ／タイン３６に固定された第２のアクチュエータ３４を含み得、タイン３６は、バスケットシース３７を通過し得、かつ／又は別様で少なくとも部分的にバスケットシース３７内に配設され得る。いくつかの実施形態では、バスケット３５は、その遠位部分において、バスケットシース３７の遠位端から突出するタイン３６から形成される。
シースアクチュエータ３３を摺動させることによって、バスケットデバイス３０をスコープ４０の遠位端から突出させることができる。例えば、図４Ｂに示されるように、アクチュエータ３０は、前方に摺動されて、バスケットデバイス３０及びバスケット３５の対応する前方前進を生成し得る。バスケットアクチュエータ３４は、タインを近位に引っ張ることによってバスケット３５を開くために使用することができ、それによって、バスケット３５の遠位端３９がシース３７の遠位開口部に向かって引っ張られ、それによって、タインのバスケット部分３５の外向きの湾曲／拡張がもたらされる。タイン３５が図４Ｂに示す拡張／開放位置にある状態で、バスケット３５は、石／物体８０の周りに配置され、それによって石／物体８０をバスケットタイン３５内に捕捉し得る。
図４Ｃに示されるように、バスケット３５は、石８０の周囲で折り畳まれ、それによって、その中に石を捕捉し得る。例えば、バスケットタインアクチュエータ３４は、シースアクチュエータ３３に対してある量だけ前進させられ得、それによって、バスケットタインをシース３７のその遠位端から更に押し出し、それによって、バスケット３５を伸長／延長し、タインをバスケットデバイス３０の軸に近づける。シースアクチュエータ３３を近位方向に引いて、バスケットデバイス３０をスコープ４０の遠位端のより近くに戻し得る。例えば、スコープ及びバスケットデバイス３０の後退中に、バスケット３５をスコープ４０の遠位端に近接して／隣接して配設することが望ましくあり得る。
いくつかの実装態様では、バスケット３５は、タイン３６を更に近位に引くことによって石８０の周りに更に締め付け／折り畳まれ、それによってタイン３５をシース３７の中に更に引き込み、バスケットシース３７の遠位端から遠位に突出するタインの長さを低減させ得る。図４Ｄは、アクチュエータ３３に対してアクチュエータ３４を近位方向に移動させることによってサイズが低減されたバスケット３５を示す。
石８０が捕捉され、バスケット３５がスコープ４０の遠位端付近の所望の位置に運ばれると、アクチュエータ３８は、図４Ｅに示されるように、アクセスシース９０の開口部９３を通して、更にアクセスシース９０を通してスコープ４０を後退させるように係合され得る。いくつかの実施形態では、バスケットデバイス３０は、スコープ４０が近位に引かれるときにスコープ４０とともに後退させられ得る。例えば、バスケットシース３７とスコープ４０の作業チャネル４４との間の摩擦力は、スコープ４０が後退／移動するときに、バスケットデバイス３０にスコープ４０を伴わせるようなものであり得る。
１つ又は２つ以上の力センサは、図４０Ａ～図４０Ｅに示されるバスケットシステムのアクチュエータ及び／又はカップリングインターフェースのうちの１つ又は２つ以上と関連付けられ得る。例えば、力センサ（例えば、圧力センサ）は、バスケットタインアクチュエータ３４、バスケットシースアクチュエータ３３、スコープドライバアクチュエータ３８、及び／又はアクセスシースカップリング９１のうちの１つ又は２つ以上と関連付けられ得る。例えば、いくつかの実施形態では、バスケットタインアクチュエータ３４に存在する、及び／又は感知される力は、バスケットタイン３５が、スコープ４０の後退中にアクチュエータ３４上で捕取され、及び／又は遠位に引っ張られる、固着器具状況を示し得る。いくつかの実施形態では、バスケットシースアクチュエータ３３における力の読み取り値は、固着器具状況を示し得る。例えば、バスケットタイン３５がバスケットシース３７の遠位開口部に対して、及び／又はその１つ若しくは２つ以上の部分に沿って引っ張られるとき、そのような力／摩擦は、シースアクチュエータ３３において少なくとも部分的に現れ得る。したがって、本開示の実施形態は、器具固着状況を判定／識別するために、バスケットシースアクチュエータ３３と関連付けられたセンサ読み取り値を評価／分析することを伴うことができる。一般に、シースアクチュエータ３３の移動によりバスケットシース３７及びタイン３６が縦一列に移動させられる。
いくつかの実施形態では、スコープドライバアクチュエータ３８と関連付けられたセンサは、固着器具状況を示す信号を提供することができる。例えば、バスケット３５が解剖学的構造上又はアクセスシース９０の開口部に固着した状態では、バスケットデバイス３０とスコープ４０の作業チャネル４４との間の摩擦により、スコープの後退を阻止することができる。例えば、いくつかの実施形態では、バスケットデバイス３０は、ハンドル構成要素３１の部分において、又はその付近など、スコープ４０の１つ若しくは２つ以上の部分にクランプされるか、又は別様で固定され得る。したがって、固着したバスケットと関連付けられた力は、スコープ４０に結合されたアクチュエータ３８において感じることができ、かつ／又は読み取ることができる。いくつかの実施形態では、アクセスシース９０が経験する力は、シースカップリング９１において少なくとも部分的に感じられ／感知され得、固着器具状況の指標を提供することができる。本明細書に開示される実施形態のいずれかは、バスケットタインアクチュエータ３４、バスケットシースアクチュエータ３３、スコープドライバアクチュエータ３８、及び／又はシースカップリング９１、又はそれらの任意の組み合わせと関連付けられたセンサ読み取り値に基づいて、固着器具状況を判定するように実装され得ることを理解されたい。
いくつかの実施形態において、バスケットデバイス３０のタイン３６のバスケット部分３５は、バスケット３５の遠位端３９などにおいて、１つ又は２つ以上の力センサをそれと関連付けさせ得る。そのようなセンサは、バスケットシステムの他のアクチュエータ／カップリングと関連付けられたより近位の構成要素／位置において経験／生成される信号と比較して、摩擦損失が低減された信号を提供し得る。したがって、バスケットデバイス３０の遠位バスケット部分３５と関連付けられた力センサを実装する本開示の実施形態は、固着器具状況を示す相対的に感度が高い読み取り値を提供することができる。いくつかの実施形態では、１つ又は２つ以上の力センサは、バスケットシース３７の遠位開口部における、又はその近くのバスケット３５の基部に配設され得る。そのようなセンサは、本開示の実施形態による固着器具の判定の基礎として機能し得る読み取り値を提供し得る。
図５は、１つ又は２つ以上の実施形態による、患者の腎解剖学的構造の部分内に配設された特定のバスケットデバイス構成要素を含む、様々な医療器具を例解する。特に、図５は、本開示の態様による、石／物体の捕捉及び除去処置と関連付けられた様々な位置におけるスコープ４０及びバスケットデバイス３０を示す。
上で言及されるように、相対的に大きい石を摘出しようとすると、尿管及び／又は他の解剖学的特徴に裂傷又は他の損傷をもたらす可能性がある。図５の図解に関して、石８０が大きすぎてアクセスシース９０（例えば、尿管アクセスシース）内に適合せず、それによって、バスケット３５ｃがアクセスシース９０の遠位端又は他の部分において捕取される場合、スコープ４０及び／又はバスケットデバイス３０上の抜去力は、アクセスシース９０を移動させ、場合によっては、尿管６３の内壁上の摩耗をもたらし得る。更に、バスケット３５内に捕捉された石８０のサイズに起因してバスケットがアクセスシース９０内にきれいに嵌まらない状況で、バスケット３５をアクセスシース９０内に引き込もうとすると、バスケットタイン３５が損傷又は破損する可能性がある。
標的石／物体８０が大きすぎて、様々な理由で、腎盂尿管移行部７８を通して、アクセスシース９０内にきれいに後退させることができない状況では、本開示の実施形態は、固着器具状況、又は器具固着／捕取のリスクを検出するための有効なソリューションを提供することができる。例示的な使用事例として、（例えば、砕石術処置の一部としてレーザを使用して）標的石／物体が破壊されると、手術医は、石の正確なサイズ又は直径、並びに／若しくは石／破片が尿管及び／又は尿管アクセスシースを通過するのに十分に小さいか否かを確信を持って判定することができない場合がある。いくつかの手動の処置により、医師は、そのような処置に関する個人的経験に基づいて、腎盂尿管移行部７８及びアクセスシース９０を通してきれいに嵌合するのに十分に小さい石断片を生成するように、石／物体をレーザ切断することを試み得る。それにもかかわらず、そのような医師は、時間が経つにつれて処置中に固着器具状況に直面し得る。手動の処置のために、固着器具状況に直面すると、尿管鏡を保持し、リアルタイムのスコープカメラ画像を監視する医師は、特定の解剖学的構造上及び／又はアクセスシース９０の開口部において固着したバスケット／石に起因し得る、予期されるよりもスコープカメラ視野から更に離れて石／バスケットが現れることをカメラ上で識別／通知することが可能であり得る。更に、バスケット制御が同様に手動で操作される場合、固着器具／石の状況は、スコープ及び／又はバスケットの後退に対抗する力の形態で制御器具上で触覚的に感じられ得る。
上で言及されるように、石８０の１つ又は２つ以上の寸法に対する石８０のサイズは、石８０を患者の解剖学的構造内に、及び／又は、スコープ４０、バスケット３５、及びバスケット内に捕捉された物体８０が引き込まれるアクセスシース９０の開口部において固着される可能性がある。しかしながら、特定のソリューションによれば、位置及び／又はシステムが石８０の正確なサイズを判定することが可能ではない場合がある。したがって、場合によっては、器具の固着／捕取のリスクは、完全には回避可能ではない場合がある。更に、ロボット支援尿管鏡処置に関して、内視鏡カメラからのカメラビューは、医師／技術者による監視のために利用可能であり得るが、スコープ及び／又はバスケットデバイスは、ヒト手術スタッフメンバによって保持されるのではなく、ロボット制御され、力フィードバックは、ヒトのユーザによっては感じられない場合がある。したがって、固着器具／石の状況の検出／判定は、ロボットによって実装されるスコープ駆動及び／又はバスケット処置に関して、特定の点でより困難であり得る。
石８０及び／又はバスケット３５が患者の解剖学的構造内で固着した場合、固着した位置からのバスケット３５の更なる後退は、組織断裂（例えば、尿管断裂）をもたらす可能性がある。更に、バスケット３５ｃがアクセスシース９０の開口部において固着する場合、バスケット３５ｃ及び／又はスコープ４０ｃの更なる後退は、アクセスシース９０のその留置位置からの移動／除去、及び／又はバスケット３５への損傷をもたらし得る。
本開示の実施形態は、アクセスシース９０、スコープ４０、及び／又はバスケットデバイス３０の１つ又は２つ以上の構成要素と関連付けられたアクチュエータ及び／又はカップリングと関連付けられた力読み取り値に基づいて、固着器具検出を提供する。例えば、物体８０がバスケット３５によって捕捉されるとスコープ４０が後退させられるとき、器具の１つ又は２つ以上の構成要素についての力読み取り値は、そのような力が、固着器具状況を示す所定の閾値を超えるかどうかを判定するために分析され得る。いくつかの実装態様では、そのような固着器具判定の感度は、本開示の実施形態によるバスケットディザリングを実装することによって改善させることができる。
バスケットディザリングは、スコープ４０及び／又はバスケット３５が危険ゾーン９９に入るときに実装され得、危険ゾーン９９は、器具の固着／捕取のリスクが相対的に高いエリアであり得る。例えば、固着器具危険ゾーン９９は、腎盂尿管移行部７８における、又はその付近の領域、及び／又はアクセスシース９０の開口部の直前（すなわち、遠位）の領域を概ね覆い得、これは、それぞれ、尿路解剖学的構造及びアクセスシース９０の開口部に捕取されるより高いリスクと概ね関連付けられ得る。例えば、解剖学的構造が腎盂７１から尿管６３内に移動する際の尿路の狭窄は、チャネル／腔の狭窄を提示し、それは、バスケット３５及び／又はその中に捕捉された石／物体８０が、解剖学的通路の特定の寸法よりも大きい幅／直径又は他の寸法を有する場所で、器具捕取をもたらし得る。更に、アクセスシース９０の開口部は、バスケット３５が後退してアクセスシース９０に至る解剖学的構造よりも概ね狭い。したがって、アクセスシース９０は、相対的に狭い通路を表し、バスケット３５及び／又はその中に捕捉された石／物体８０は、その寸法がアクセスシース開口部の直径よりも大きいときに固着する可能性がある。したがって、危険ゾーン９９は、有利に、腎盂尿管移行部７８の狭窄領域及びアクセスシース９０の開口部９３の直前の領域の一方又は両方を含む。いくつかの実施形態では、危険ゾーン９９の領域は、危険ゾーン９９がアクセスシース９０の前方の所定距離の領域を占めるように、アクセスシース９０の開口部／遠位端の位置に少なくとも部分的に基づいて判定され得る。
固着器具状況と非固着状況との間の力信号の差を増幅するために、バスケットディザリングが実装され得る。例えば、スコープ及びバスケットが後退している間にバスケットをわずかに前進及び後退させることは、固着器具センサ読み取り値が明確に識別可能であることを確実にするのに役立ち得る。例えば、本明細書で詳細に説明されるように、バスケットディザリングを使用すると、様々な器具上の力読み取り値の雑音の低減及び／又は感度の改善がもたらされ得る。例えば、バスケット３５を振動させるようにある程度の距離を前進及び後退させるバスケットディザリングを実装することで、静止摩擦力の影響を低減又は回避することができる。概して、静止摩擦力は、バスケット３５が相対的に静止した位置にあり、解剖学的構造の壁と接触しているときに存在し得る。バスケット３５が振動するように移動すると、器具上で経験する摩擦は、主に動摩擦の形態であり得、動摩擦は、典型的には静止摩擦と比較してより小さい摩擦係数と関連付けられる。したがって、バスケットディザリングが採用されると、様々な器具構成要素に及ぼされる力の信号対雑音比は、スコープ４０及び／又はバスケット３５がバスケットディザリングなしで後退させられるソリューションと比較して、相対的に高くなり得る。
バスケットが危険ゾーン９９内に後退し、そこを通過するとき、バスケットシステム３０、スコープ４０、及び／又はシース９０の１つ又は２つ以上の構成要素と関連付けられたアクチュエータ上の力フィードバック読み取り値を分析して、そのような力が固着器具状況及び／又はそれと関連付けられたリスクと一致するように増加するのはいつかを判定することができる。力読み取り値が所与の閾値レベルを超えて上昇したときなど、そのような判定が行われたとき、スコープ４０及び／又はバスケット３０の後退速度を自動的に低減させることができ、それによって、ユーザ／オペレータを、より注意を払ってスコープの操作及び／又は後退を継続するように案内することができる。
いくつかの実施形態では、バスケット３５は、１つ又は２つ以上の電磁センサを含み、そのようなセンサは、センサ信号を提供し得、かつ／又は別様でバスケット３５の位置を示し得、そのような位置情報は、バスケット３５が危険ゾーン９９にある、若しくはその近くにあるときを判定するための基礎として機能し得る。更に、バスケット３５と関連付けられた電磁センサを使用して判定された位置情報は、固着器具検出のためのディザリング開始をトリガするために使用することができる。
固着器具状況の効果的な検出を提供し、ユーザにいら立ち又は気を散らす原因となり得る固着器具検出に関する誤検出の発生率を低減するために、固着器具危険ゾーン９９は、固着器具リスクを特に受けやすいと判定される領域をカバーするように構成可能であり得る。例えば、危険ゾーン９９は、アクセスシース９０の位置に基づいて構成可能であり得、危険ゾーン９９は、アクセスシース９０の遠位開口部の前及び／又は周囲の特定の距離をカバーする。アクセスシース９０の周りのバスケット３０ｃのディザリングアクションは、アクセスシース９０の入口／開口部における固着バスケット３５ｃの検出の感度を有利に改善することができ、一方、アクセスシース９０から遠く離れたバスケット３５ｂのディザリングは、腎盂尿管移行部７８の相対的に狭い開口部において、又はその付近における固着バスケット状況の検出の感度を改善することができる。
場合によっては、スコープ４０及び／又はアクセスシース９０の正確な位置は、不明である。例えば、スコープ及び／又はシース位置の推定は、ロボットアーム／機構位置のうちの１つ又は２つ以上、スコープ長、シース長、及び／又は他の既知のデータを示す知識／データ、スコープは、考えられるよりも長く／遠く、ＵＡＳを保持するフィードローラアームにより不確実性が増大し得る、１つ又は２つ以上の位置センサを使用して生成されたデータに基づいて判定された位置データ、カメラ画像分析、及び／又は同等のものに基づき得る。しかしながら、そのような測定は、場合によっては、十分に厳しい公差と関連付けられないことがある。概して、本明細書に開示された固着器具判定特徴が、アクセスシース９０の遠位端を含むゾーン／領域で実装されることを確実にして、バスケットがアクセスシース内に安全に収まるまでそのような特徴が実装されることを確実にするために、関連する公差チェーン全体を考慮することが望ましい場合がある。
いくつかの実装態様では、画像処理は、特定の固着器具検出機構を中断する前に、スコープ４０がアクセスシース９０内にあることを識別するために、実装され得る。例えば、本明細書に開示される固着器具判定機構のうちの１つ又は２つ以上の中断は、アクセスシースの内側及び／又は遠位端と関連付けられる１つ又は２つ以上の特徴の視覚的識別（例えば、医師／技術者分析又はデジタル画像処理のいずれかによる）によって少なくとも部分的にトリガされ得る。
アクセスシースの位置公差が、アクセスシースの遠位端が位置し得る領域の範囲をもたらす状況では、アクセスシースが少なくとも部分的にそこに位置決めされることを確実にするために、相対的に拡大した危険ゾーンに従って操作することが望ましくあり得る。したがって、例解された危険ゾーン９９は、アクセスシース９０の開口部９３の実際の位置において、又はその近くで終了するように示されているが、いくつかの実装態様では、本明細書に開示されている、開示された固着器具判定機構のうちのいくつかが実行されるゾーンは、図５に示されているよりも更に尿管６３内に延在し得、かつ／又はアクセスシース９０の遠位端に重なる領域をカバーし得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、特定の固着器具判定機構が実行される危険領域９９は、スコープ４０の範囲に対応する領域を含む。すなわち、危険ゾーン９９は、スコープ４０及び／若しくはバスケット３０が到達することができる、かつ／又は到達する限り、腎臓７０内に延在し得る。
本明細書に詳細に説明されるように、固着器具状況を判定するための入力として利用され得る力読み取り値は、スコープ駆動（すなわち、挿入及び／又は後退）アクチュエータ／プーリ、アクセスシースカップリング、バスケットシース挿入／後退アクチュエータ、バスケットタイン挿入／後退アクチュエータ、及び／又は１つ又は２つ以上のロボットアーム又は他のロボット構成要素（例えば、挿入／後退レール型システム）上のトルクセンサのうちの１つ又は２つ以上に存在する力を示す力読み取り値を含むことができる。例えば、図４Ａ～図４Ｅに戻って参照すると、遠位駆動フィードローラ／プーリ３８への力を分解して、固着器具状況を判定することができる。本開示を通じて力センサが説明されるが、そのようなセンサは、直接トルクセンサ、電流センサ、及び／又は同等物を含む、機械及び／又はロボットシステム／デバイスのアクチュエータ、カップリング、及び／又は他の機械コンポーネント上で経験される力を示す信号を生成及び／又は提供するように構成された任意のタイプのセンサであり得ることが理解されるべきである。
開示される実施形態のうちのいずれかに関連して、固着器具状況は、任意のタイプの挿入及び／又は後退機構に対する力を示すセンサ読み取り値に基づいて、そのような機構が、アクセスシース、内視鏡、バスケットシース、バスケットタイン、又は外科手術システムの他の構成要素の挿入及び／又は後退を駆動するかどうかを判定することができる。例えば、固着器具状況の判定が基づき得るセンサデータは、レールベースの器具駆動システムと関連付けられたセンサによって生成及び／又は提供され得る。そのようなセンサデータは、有利に、システムの１つ又は２つ以上の構成要素に対する牽引力を示し得る。いくつかの実施形態では、そのような挿入／後退機構は、仮想又は実際のレールシステムとして実装されることができ、そのようなシステムは、外科手術システムの１つ又は２つ以上の構成要素の線形（すなわち、レールタイプ）運動を生成するように構成されている。そのようなセンサを使用して検出される挿入／後退力は、固着器具状況の判定の基礎としての役割を果たすことができる。
視覚ベースの固着器具判定
いくつかの実装態様では、内視鏡カメラ画像は、固着器具判定のための基礎を提供することができる。そのような視覚ベースの器具固着判定機能は、特定の画像処理技法を使用して、医療システムの制御回路によって実装され得る。図６Ａは、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態による、内部で視認可能なバスケットデバイス３５を伴う内視鏡カメラの視野７０１を示す。図６Ｂは、１つ又は２つ以上の実施形態による、図６Ａの画像７０１を捕捉するために使用される内視鏡カメラ４８に対するバスケットデバイス３５の構成に対応する医療器具アセンブリの側面図を示す。画像７０１において、バスケット３５及び石８０は、バスケット３５がスコープカメラ４８に近接しているため、視野において相対的に大きい。
いくつかの実装態様では、内視鏡カメラ画像は、固着器具判定のための基礎を提供することができる。そのような視覚ベースの器具固着判定機能は、特定の画像処理技法を使用して、医療システムの制御回路によって実装され得る。図６Ａは、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態による、内部で視認可能なバスケットデバイス３５を伴う内視鏡カメラの視野７０１を示す。図６Ｂは、１つ又は２つ以上の実施形態による、図６Ａの画像７０１を捕捉するために使用される内視鏡カメラ４８に対するバスケットデバイス３５の構成に対応する医療器具アセンブリの側面図を示す。画像７０１において、バスケット３５及び石８０は、バスケット３５がスコープカメラ４８に近接しているため、視野において相対的に大きい。
図７Ａは、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態による、内部で視認可能な固着状況のバスケットデバイス３５を伴う内視鏡カメラ４８の視野７０２を示す。図７Ｂは、１つ又は２つ以上の実施形態による、図７Ａに示す内視鏡カメラ４８に対するバスケットデバイス３５の構成に対応する図６Ｂの医療器具アセンブリの側面図を示す。図６Ａの画像７０１内のバスケット３５及び石８０の画像と比較して、図７Ａの画像７０２内のバスケット３５及び石８０の画像は、画像フレーム７０２内でサイズがより小さく、より高く位置決めされている。画像サイズ及び／又は位置のそのような変化は、スコープ４０が後退させられるにつれて、バスケット３５が固着したことによって引き起こされ、その指標を提供することができる。したがって、バスケットタイン及び／又は捕捉された物体に対する画像のサイズ及び／又は位置の重大な変化を識別するように構成された画像処理機構は、固着器具状況を判定するために実装され得る。
固着器具状況を検出／判定するためにバスケットシステムアクチュエータ力のみが使用されるソリューションとは異なり、本開示のいくつかの実施形態は、固着器具状況を判定するために視覚分析／処理を実装することを伴う。例えば、内視鏡カメラによって捕捉された画像は、固着器具状況に関する情報を提供することができる。例えば、スコープ画像は、スコープのカメラ４８、したがってユーザに提示されるカメラビューウィンドウ７０１、７０２に概ね関連付けられ得るスコープ４０の遠位端／先端と、バスケット３５若しくはその部分、又は石８０との間の距離を判定及び／又は推定するように処理され得る。
図６Ａと関連付けられた内視鏡画像７０１は、内視鏡４０によって捕捉された画像を表し得、バスケット３５は、固着しておらず、したがって視野７０１内の内視鏡４０のカメラ４８に相対的に近いものとして視認可能である。図６Ａに示されるスコープカメラ４８によって捕捉される画像７０１に対応すると概ね見なされ得る、図６Ｂに示されるように、石８０は、スコープ４０の遠位端に相対的に近い距離ｄ１であり得る。
図７Ａの画像７０２は、スコープ４０の端部からより大きい距離ｄ２にある石８０を示す。そのようなより大きい距離ｄ２は、バスケット３５及び／又は石８０が特定の解剖学的構造又は器具類に固着した結果であり得、したがって、スコープ４０の後退により、バスケットデバイス３０がスコープ４０の作業チャネル４４から引き抜かれる。したがって、画像７０２では、石８０及びバスケット３５は、相対的に小さいサイズで示されており、石８０及びバスケット３５がスコープカメラ４８から遠ざかる距離が増加することにより、スコープカメラ４８から更に離れる石８０及びバスケット３５の位置を示す。
いくつかの実装態様では、医療デバイス又はシステムの制御回路は、カメラビュー内で可視である石及び／又はバスケット特徴と関連付けられる形状及び／又はサイズを判定するように構成され得、そのような形状及び／又は距離情報は、内視鏡のカメラに対する石及び／又はバスケットの距離の変化、及び／又はその絶対距離判定を判定するために使用され得る。したがって、以前に捕捉された画像と比較して、後続の画像でバスケット及び／又は石が小さくなっていると判定された場合、固着器具状況が存在することを示し得る。特定の修復アクションは、本明細書で詳細に説明されるように、そのような判定に応答して実装され得る。
いくつかの実施形態では、バスケット３５及び／又はバスケットデバイス３０と関連付けられた電磁センサ、又は他の位置センサは、スコープ４０の位置に対するバスケット３５の位置を判定するために使用され得、これは、スコープ４０の遠位端と関連付けられた位置センサによって示され得る。そのような位置情報は、バスケット３５とスコープ４０との間の距離を判定するために使用され得、そのような距離は、固着器具状況を示し得る。
いくつかの実施形態では、バスケットタインは、少なくとも部分的に応力依存である色タイプ特性を有し得る。例えば、そのようなタインは、固着バスケット状況によって引き起こされる応力負荷の存在下で、変化が、内視鏡のカメラの視野内で視認可能なように、バスケットの視覚特性において明白となるように構成され得る。すなわち、ユーザに提示される表示カメラ画像は、バスケットによって経験される応力をユーザに示し、したがって、固着器具状況を示す、着色特性を有し得る。いくつかの実施形態では、光ファイバが、形状感知機能を提供するために利用され得る。例えば、バスケットには、例えば光のパルス列で刺激することによって調べることができるグレーディングを有する相対的に細い光ファイバが取り付けられ得、システムの制御回路は、そのような読み取り値を解釈し、少なくとも部分的にそれに基づいて固着器具の判定を行うように構成されている。
図８は、１つ又は２つ以上の実施形態による、固着器具アーキテクチャ８００を例解する。アーキテクチャ８００は、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態による、固着器具状況をその特性に基づいて動的に判定／識別するために、内視鏡カメラ画像における１つ又は２つ以上の器具、解剖学的特徴、及び／又は石／物体の特徴、並びに／若しくはロボット外科システムの１つ又は２つ以上の構成要素と関連付けられた１つ又は２つ以上のロボットアクチュエータ／カップリングを識別するためのフレームワーク（例えば、特徴識別及び／又は力センサ分析フレームワーク）を提供する。フレームワーク８００は、１つ又は２つ以上のプロセッサ、データ記憶デバイス、接続性特徴、基板、受動及び／又は能動ハードウェア回路デバイス、チップ／ダイ、並びに／若しくは同等物などを含む、特定の制御回路で具現化され得る。例えば、フレームワーク８００は、図２に示され、上記に記載される制御回路２５１及び／又は制御回路２１１で少なくとも部分的に具現化され得る。フレームワーク８００は、機械学習機能を採用して、例えば、内部腎臓解剖学的構造の尿管鏡画像上で、自動的な固着器具状況の判定／検出を行い得、画像は、特定の器具構成要素及び／又は腎臓結石又は他の物体を含む。追加的に又は代替的に、フレームワーク８００は、本明細書において詳細に説明されるように、例えば、ロボット内視鏡及び／又はバスケットアクチュエータの力について、自動的な固着器具状況の判定／検出を行うために機械学習機能を採用し得る。
フレームワーク８００は、１つ又は２つ以上の医療処置、及び／又はそのような処置で使用される器具構成要素と関連付けられた治療部位の少なくとも一部分を表す画像データなど、特定の画像タイプのデータ構造上で動作するように構成され得る。いくつかの実施形態では、フレームワーク８００は、本明細書に説明されるように、ロボットアクチュエータ力プロファイルデータ上で動作するように構成され得る。そのような入力データ／データ構造は、フレームワーク８００の画像処理部分と関連付けられた特定の変換回路８２０によって、ある様式で動作され得る。変換回路８２０は、任意の好適な又は望ましい人工ニューラルネットワークアーキテクチャなどの任意の好適な若しくは望ましい変換及び／又は分類アーキテクチャを備え得る。
変換回路８２０は、既知の画像及び／又はアクチュエータ／カップリング力プロファイル８１２に従って訓練され得る。例えば、画像データは、医療器具構成要素（例えば、バスケット）及び／又は腎臓結石又は他の物体の表現と、入力／出力対としてそれぞれの画像８１２に対応する標的ラベル８３２と、を包含し得、変換／分類フレームワーク８２０は、それと関連付けられた１つ又は２つ以上のパラメータ又は重みを調整して、既知の入力及び出力画像データを関連付けるよう構成されている。追加的に又は代替的に、データ８１２は、変換／分類フレームワーク８２０への入力及び変換／分類フレームワーク８２０として提供され得る、ロボットアクチュエータ／カップリング力読み取り値プロファイルを備え得、変換回路は、既知の力プロファイルを既知の固着器具出力ラベルと相関させるように構成されている。例えば、変換回路８２０（例えば、畳み込みニューラルネットワーク）は、ラベル付けされたデータセット及び／又は機械学習を使用して訓練され得る。いくつかの実装態様では、機械学習フレームワークは、任意の好適な又は望ましい様式で学習／訓練を実行するように構成され得る。
既知の標的ラベル８３２は、少なくとも部分的に、画像及び／又は力プロファイルを固着器具状況と関連付けられているか否かを手動でラベル付けすることによって生成され得る。例えば、手動ラベルは、例えば、バスケット構成要素／構造が画像内のどこにあるか、並びに／若しくはバスケット構成要素／構造及び／又は力プロファイルの表現が固着器具状況を示すかどうかをラベル付けするために、関連する医療専門家によって判定及び／又は適用され得る。既知の入力／出力対は、変換回路８２０のパラメータを示すことができ、これは、いくつかの実施形態では動的に更新可能であり得る。
既知の固着器具ラベル８３２は、その中に存在する標的器具特徴の境界及び／又は内部領域を識別し得、並びに／又は関連する画像が固着器具状況に対応するかどうかを示し得る。いくつかの実施形態では、フレームワーク８００は、リアルタイムデータ８１５の特定の画像及び／又は力プロファイルが固着器具状況を示すか否かをバイナリ方式で示すような方式でリアルタイム標的ラベル８３５を生成するように構成され得る。
フレームワーク８００は、変換回路８２０の訓練されたバージョンを使用して、リアルタイムスコープ画像８１５と関連付けられたリアルタイム標的ラベル８３５を生成するように更に構成され得る。例えば、医療処置中の医療器具（例えば、バスケット及び／又はスコープ）の後退中に、変換回路８２０を使用して、医療器具を示すリアルタイムスコープ画像を処理して、リアルタイム画像内の固着器具状況の存在を識別するリアルタイム標的ラベル８３５を生成し得る。例えば、いくつかの実装態様では、尿管鏡画像は、固着バスケットを識別するために、変換回路８２０によって処理され得る。同じことのユーザ通知が、リアルタイムの固着器具ラベル判定８３５に応答して提供され得る。
変換フレームワーク８２０は、畳み込みニューラルネットワークなどの人工ニューラルネットワークを備え得る。例えば、フレームワーク８２０は、入力画像内に取り込む深層学習アーキテクチャを実装し、学習可能な重み／バイアスを画像内の様々な態様／物体に割り当て、一方を他方から区別し得る。フレームワーク８２０のフィルタ／特性は、手動設計され得るか、又は機械学習を通して学習され得る。
フレームワーク８２０は、入力画像の視覚領域をカバーする入力画像の重複領域に対応する複数のニューロン８２５（例えば、図８に示されるようなニューロンの層）を含み得る。フレームワーク８２０は、ある様式で入力画像又はその部分を平坦化するように更に動作し得る。フレームワーク８２０は、特定のフィルタの適用を通して、入力画像８１５内の空間的及び／又は時間的依存性を捕捉するように構成され得る。そのようなフィルタは、所望の出力データを達成するように様々な畳み込み演算で実行され得る。そのような畳み込み演算は、エッジ、輪郭、及び同等物などの特徴を抽出するために使用され得る。フレームワーク８２０は、任意の数の畳み込み層を含み得、より多くの層が、より高いレベルの特徴の識別を提供し得る。フレームワーク８２０は、畳み込みされた特徴の空間サイズを低減するように構成され得る、１つ又は２つ以上のプーリング層を更に含み得、これは、特定の解剖学的特徴と同様に、回転及び／又は位置不変である特徴を抽出するために有用であり得る。平坦化、プール、及び／又は他のプロセスを通して作成されると、画像データは、マルチレベルパーセプトロン及び／又はフィードフォワードニューラルネットワークによって処理され得る。更に、逆伝搬が、訓練の各反復に適用され得る。フレームワークは、入力画像内の支配的特徴と特定の低レベル特徴とを区別し、任意の好適な又は望ましい技法を使用してそれらを分類することが可能であり得る。いくつかの実施形態では、ニューラルネットワークアーキテクチャは、以下の既知の畳み込みニューラルネットワークアーキテクチャである、ＬｅＮｅｔ、ＡｌｅｘＮｅｔ、ＶＧＧＮｅｔ、ＧｏｏｇＬｅＮｅｔ、ＲｅｓＮｅｔ、又はＺＦＮｅｔのいずれかを備える。
フレームワーク８００は、内視鏡画像データなど、十分な量の駆動データを用いて訓練され得、真理値表は、固着器具状況及び非固着器具状況の既知のラベルに基づいて生成され得る。動作中、リアルタイム画像８１５及び／又は他の駆動情報は、システム８２０への入力として使用されて、リアルタイムの固着器具予測／結果を出力８３５として提供し得る。
固着石状況管理プロセス
図９－１及び図９－２は、１つ又は２つ以上の実施形態による、固着器具状況を管理するためのプロセス９００を例解するフロー図を示す。図１０－１及び図１０－２は、１つ又は２つ以上の実施形態による、図９－１及び図９－２のプロセス９００と関連付けられた様々なブロック、状態、及び／又は動作に対応する特定の画像を示す。図９のプロセス９００を実行する際に、ユーザは、ロボットバスケットシステム（例えば、バスケットデバイス及び／又はスコープを制御するためにロボットシステムに結合された１つ又は２つ以上の器具デバイスマニピュレータ（ＩＤＭ）を有するロボットシステム）に結合された制御システムを通じて特定の制御を提供し得る。そのような制御システムは、リアルタイム内視鏡カメラ画像、及び／又は処置に関する他の情報を提供し得る。いくつかの実施形態では、プロセス９００の１つ又は２つ以上の態様は、ロボットバスケットシステムに結合された制御システムの制御回路、及び／又はロボットバスケットシステムと関連付けられた制御回路によって実装され得る。プロセス９００の様々な動作ステップに関連する様々な力センサ読み取り値は、ロボットシステムによって提供することができ、ロボットシステムは、ロボットバスケットシステムの１つ又は２つ以上のアクチュエータのトルク／力読み取り値を判定するように構成され得る。
図９－１及び図９－２は、１つ又は２つ以上の実施形態による、固着器具状況を管理するためのプロセス９００を例解するフロー図を示す。図１０－１及び図１０－２は、１つ又は２つ以上の実施形態による、図９－１及び図９－２のプロセス９００と関連付けられた様々なブロック、状態、及び／又は動作に対応する特定の画像を示す。図９のプロセス９００を実行する際に、ユーザは、ロボットバスケットシステム（例えば、バスケットデバイス及び／又はスコープを制御するためにロボットシステムに結合された１つ又は２つ以上の器具デバイスマニピュレータ（ＩＤＭ）を有するロボットシステム）に結合された制御システムを通じて特定の制御を提供し得る。そのような制御システムは、リアルタイム内視鏡カメラ画像、及び／又は処置に関する他の情報を提供し得る。いくつかの実施形態では、プロセス９００の１つ又は２つ以上の態様は、ロボットバスケットシステムに結合された制御システムの制御回路、及び／又はロボットバスケットシステムと関連付けられた制御回路によって実装され得る。プロセス９００の様々な動作ステップに関連する様々な力センサ読み取り値は、ロボットシステムによって提供することができ、ロボットシステムは、ロボットバスケットシステムの１つ又は２つ以上のアクチュエータのトルク／力読み取り値を判定するように構成され得る。
ブロック９０１において、プロセス９００は、患者の解剖学的腔内でバスケット３５を用いて石を捕捉することを伴う。例えば、石８０は、図１０－１の画像１００１に示されるように、腎盂尿管移行部７８を越えた腎臓の解剖学的構造の領域において捕捉され得る。ブロック９０２において、プロセス９００は、図１０－１の画像１００３に示されるように、スコープ４０及び／又はバスケット３５を固着器具危険ゾーン９９内に後退させることを伴う。
バスケット３５が固着器具危険ゾーン９９に入ったという判定は、解剖学的構造内のバスケット３５の位置及び／又は処置の特定の段階を位置特定するために使用することができる１つ又は２つ以上のバスケット位置特定機構に少なくとも部分的に基づくことができる。危険ゾーン９９は、例えば、腎盂尿管移行部７８及び／又はアクセスシース９０の開口部９３のすぐ遠位／前方の領域を含み得る。バスケット３５が危険ゾーン９９内にあるという判定は、任意の好適な又は望ましい方法で達成され得る。いくつかの実施形態では、バスケット３５の位置は、スコープ４０及び／又はバスケット３５を制御するロボットシステムのコマンドによって示され得る。例えば、シース９０の遠位端９３に対するスコープ４０の位置に関する追加の既知の情報は、バスケット３５及び／又はスコープ４０の遠位端の位置を示す情報を提供し得る。バスケット３５の位置は、任意の好適な又は望ましい位置特定機構を使用して判定され得る。いくつかの実施形態では、バスケットディザリング及び／又はバスケット位置特定は、バスケット３５及び／又はスコープ４０の腎盂尿管移行部７８及び／又は危険ゾーン９９への進入時にトリガされ得る。いくつかの実装態様では、バスケット３５の位置特定及び／又はバスケットディザリングは、石８０の捕捉成功の判定に応答して、自動的にトリガされ得る。
ブロック９０４において、プロセス９００は、図１０－１の画像１００５に示すように、バスケット３５のディザリングを作動させることを伴う。そのようなディザリングアクションは、スコープ４０及び／又はバスケットデバイス３０を制御するために使用されるロボット機構のうちの１つ又は２つ以上のアクチュエータ／カップリングと関連付けられた関連力センサ読み取り値の感度を有利に改善し得る。ディザリングは、本明細書に開示される実施形態のいずれかに従って実装され得る。例えば、ディザリングは、スコープ４０に対するバスケット３５の前進及び後退の相対的に遅い運動を伴い得る。ディザリング距離は、有利に、ユーザ制御／経験に対するディザリングの影響を低減するために、相対的に短くあり得る。実装されるディザリング速度は、スコープ４０の通常の駆動速度よりも遅い速度に設定され得る。更に、ディザリング距離は、バスケット後退中に手術する医師／技術者を妨害又は混乱させることを回避するために、全体的なバスケット移動範囲／距離の一部であるように設定され得る。
図９のフロー図は、バスケット３５を危険ゾーン９９内に後退させることを説明しているが、いくつかの実装態様では、バスケットディザリング及び／又は他の固着器具検出機能は、石８０がバスケット３５によって捕捉されたときに自動的にトリガされ得、及び／又はそのような機能は、バスケット３５がアクセスシース９０内に安全に進入したときに停止され得る。いくつかの実装態様では、ロボット制御アクチュエータ又はカップリングと関連付けられたセンサからの力読み取り値に基づく固着バスケット判定は、バスケットディザリングを実装することなく実装され得る。すなわち、固着器具判定のための本明細書に開示される実施形態のいずれも、バスケットディザリングを伴って、又は伴わずに、実行／実装され得る。
いくつかの実装態様では、固着器具状況を防止するために、特定の予防措置／機能が実装され得る。例えば、いくつかの実施形態は、ロボットシステムが、固着器具力が検出されたときに手動バスケット調整を模倣する、又はそれに類似する様式で、バスケットを前方にスリップ／前進させるように構成されている、機構を提供する。このようにして、生理学的及び／又は器具類の損傷をもたらし得る固着器具力は、そのようなスリップ力よりも大きく設定することができ、固着器具状況が検出された後、ユーザは、固着器具状況を手動で解決し、バスケットを非スリップ位置に配置し戻すことができる。
ブロック９０６において、プロセス９００は、バスケット３５及び／又はスコープ４０の遠位端を、腎盂尿管移行部／尿管移行領域／小孔を通して後退させることを伴う。例えば、ブロック９０６の動作に関連する後退は、画像１００５に示されるように、バスケット３５がディザリングしている間に実行することができ、これは、固着器具の推論のために所望のセンサ感度を提供し得る。バスケットデバイス３０及び／又は内視鏡４０と関連付けられた１つ又は２つ以上のアクチュエータにおいて検出された力が固着器具状況を示す場合、プロセス９００はブロック９１０に進み得、そこで、特定の固着器具修復アクションが実装され得る。
固着器具検出は、（例えば、バスケットシースと係合された）バスケット挿入ドライバ／アクチュエータにおいて経験されるトルク／力など、ロボットバスケットシステムと関連付けられた１つ又は２つ以上の軸／アクチュエータについての１つ又は２つ以上のトルク／力読み取り値に基づき得る。いくつかの実装態様では、固着器具状況が存在するという判定は、バスケットシース及び／又はバスケットタインと関連付けられた１つ又は２つ以上のアクチュエータにおいて経験されるバスケット挿入軸力が、閾値時間にわたって所定の閾値よりも大きいという判定に基づき得る。例えば、いくつかの実施形態では、第１の力及び／又は時間閾値が満たされるとき、修復アクションは、スコープ後退速度を減速させて、固着器具検出機能が実装されるのに十分な時間を可能にすること、及び／又は固着バスケットによって生成される力を低減して、それによって引き起こされる危害の大きさ及び／又はリスクを低減することを伴う。いくつかの実施形態では、後退速度が減速された後、バスケット力が、障害閾値レベルなどの別の所定の閾値レベルを越えて増加し続ける場合、スコープの後退は、損傷を防止し、固着器具状況の修正を可能にするために停止され得る。
ブロック９１０と関連付けられた修復アクションが、判定された固着器具状況に応答してスコープの後退を停止／中断することを伴う実施形態では、そのような動作は、医師／技術者がスコープ４０及び／又はバスケット３０を後退させるときに内視鏡画像及び／又は器具類の触感に十分な注意を払っていないときに起こり得るなど、ユーザエラーのリスクを防止又は低減するのに役立ち得る。
器具固着状況が判定されない場合、プロセス９００はブロック９０８に進み、バスケット３５及び／又はスコープ４０の遠位端は、アクセスシース９０の遠位開口部９３を通してアクセスシース９０内に後退させられる。シース９０内への後退に関連して固着器具状況が検出された場合、プロセス９００はブロック９１０に進み得、そこで、固着器具状況と関連付けられた修復アクションが、任意の好適な又は望ましい方法で実装され得る。
ブロック９１０と関連付けられた修復アクションは、ユーザが、固着器具障害をクリアし、バスケット／石位置を再調整し、回復を可能にするいくつかの場合において後退を継続することを可能にすることができる。ブロック９１０の修復アクションの後、プロセス９００は、プロセスの後続のステップのいずれかに戻って継続し得、かつ／又はブロック９１６でプロセスの終了をもたらし得る。ブロック９１０に関連して修復アクションが正常に行われた後、関連する閾値レベルを超える更なる力読み取り値は、ブロック９１０における修復アクションの再トリガ及び／又は修復アクションへの復帰をもたらし得る。
ブロック９１２において、プロセス９００は、バスケットディザリングを解除することを伴う。例えば、ディザリングのそのような解除は、バスケット３５及び／又はスコープ４０の遠位端がアクセスシース９０に入ったという判定によってトリガされ得る。ブロック９１４において、プロセス９００は、アクセスシース９０を通してバスケットを後退させることを伴う。アクセスシース９０を通したそのような後退は、いくつかの実装態様では、加速された速度で行われ得る。すなわち、一旦アクセスシース９０内に入ると、処置時間を低減するために、かつ／又は利便性及び／若しくは効率に関する他の目的のために、後退速度は、増加され得る。バスケットがアクセスシース９０を通して後退させられると、プロセス９００は、ブロック９１６で終了され得る。
図１１は、１つ又は２つ以上の実施形態による、固着器具状況を扱うためのプロセス６００を例解するフロー図である。ブロック６０２において、プロセス６００は、その中に捕捉された物体（例えば、石）を有するバスケットを尿管アクセスシースに向かって後退させることを伴う。例えば、バスケットは、内視鏡とともに後退され得、バスケットは、内視鏡の作業チャネル内に置かれる。
ブロック６０４において、プロセス６００は、ロボットスコープ及び／又はバスケット制御アクチュエータと関連付けられたセンサからの力読み取り値に基づいて、バスケットが固着器具状況にあるかどうかを判定することを伴う。例えば、決定ブロック６０４における判定は、バスケットシステムの１つ又は２つ以上のアクチュエータにおける力読み取り値が所定の固着器具検出閾値よりも大きいと判定することを伴い得る。いくつかの実装態様では、ブロック６０４における判定は、バスケットがディザリング運動で動作している間に実行され得、これは、本明細書で詳細に説明するように、固着器具の検出／判定に対して相対的に高い感度を提供し得る。
バスケット及び／又はロボットシステムのうちの１つ又は２つ以上のアクチュエータで経験した力が、固着器具状況を示すかどうかの判定は、処置及び／又はユーザに関する特定の他の情報／データによって補足及び／又は通知され得る。例えば、患者の特定の解剖学的構造に関する情報、オペレータの駆動挙動、及び／又は石サイズ情報は、決定ブロック６０４に関連して、現在の状況が固着器具状況を示すかどうかを判定するための入力として使用され得る。いくつかの実装態様では、固着器具状況を判定するように構成された制御回路は、少なくとも部分的に適応型であり、起こり得る固着器具状況を予測し、そのような判定と関連付けられた入力パラメータを調整して、固着器具検出精度を更に改善するように構成され得る。
ブロック６０４に関連して分析された力読み取り値が固着器具状況を示す場合、ブロック６０５においてタイマが開始され得る。タイマは、力読み取り値が関連閾値を超える期間にわたって動作し得る。すなわち、ブロック６０５と関連付けられた期間は、ロボットバスケットシステムの１つ又は２つ以上のアクチュエータと関連付けられた力読み取り値が、固着器具閾値レベルを上回ったままである期間に対応し得る。
関連するアクチュエータに及ぼされる力が所定の閾値を上回ったままである時間が、決定ブロック６０７で判定されるように、障害閾値よりも大きい場合、プロセス６００はブロック６０８に進み得る。例えば、固着器具タイマによって示されるように、バスケット及び／又はスコープ上の力が固着器具閾値を超える時間が、障害閾値よりも大きい場合、軽度の障害がスローされ得、オペレータは、ブロック６０８において固着器具状況が解決されるまで、バスケット／スコープを更に後退させることを許容されない。
アクチュエータへの力が固着器具閾値よりも大きい期間が、ブロック６０８と関連付けられた障害状況をトリガするほど長くはないが、所定の警告閾値よりも大きい場合、プロセス６００は、ブロック６１０に進み、そこで、固着器具状況及び／又はそのリスクを示す警告又は他の通知が、生成され得、かつ／又はユーザに提供され得る。そのような警告は、オペレータ／ユーザに、バスケットの調整及び／又はバスケットの後退を注意深く進めるように促し得る。
ユーザ警告を提供することに加えて、いくつかの実装態様では、プロセス６００は、ブロック６０４における固着器具状況が存在するという判定、ブロック６０９におけるタイマ期間が警告閾値よりも大きいという判定、及び／又はブロック６０７におけるタイマ期間が障害閾値よりも大きいという判定のうちの１つ又は２つ以上に応答して、スコープ及び／又はバスケットデバイスの後退速度を低減することを伴う。後退の速度を低減させることは、後退を停止させるのに十分な時間がないまま力が急上昇するのを防止し、生理学的損傷及び／又は器具損傷を防止するのに役立つことができる。いくつかの実施形態では、ノイズの多いデータがフィルタリングされ、バスケット力の単一のスパイクが誤警報をトリガするリスクを低減するために、検出された力が事前定義された固着器具力閾値を下回るたびに、固着器具タイマがリセットされ得る。ブロック６１２において、プロセス６００は、バスケット及びスコープをアクセスシース内に後退させることを伴う。
ボックス６０７又は６０９のいずれかで固着器具状況が満たされる場合、又はブロック６０４で固着器具状況が判定されない場合、プロセス６００はブロック６０６に進み得、ここで、現在動作している場合、固着器具タイマが停止される。決定ブロック６１１において、プロセス６００は、バスケット及び／又は内視鏡の遠位端が固着器具危険ゾーン内にあるかどうかを判定することを伴う。そうである場合、プロセス６００は、ブロック６１３において、本開示の態様によるバスケットディザリングを始動させることを伴う。バスケット及び／又は内視鏡の遠位端が、依然として、固着器具危険ゾーン内にない場合、プロセス６００は、ブロック６０２に戻り得、ここで、バスケット／スコープの尿管アクセスシースに向かう後退が継続する。
誤検出の対処
図１２は、１つ又は２つ以上の実施形態による、バスケットデバイス挿入軸上の誤検出センサ読み取り値を管理するためのプロセス１２００を例解するフロー図である。ブロック１２０２において、プロセス１２００は、患者の腎臓内でバスケットデバイスを用いて石を捕捉することを伴う。例えば、複数の石片のうちの１つの石片が捕捉され得る。石は、バスケットデバイスの開放軸を作動させることによって捕捉され得、開放軸は、バスケットデバイスのシースからタイン／ワイヤを延在させる、かつ／又はその中に後退させることによって、バスケットタイン／ワイヤの開閉を制御し得る。石を捕捉することは、更に、バスケットデバイスの挿入軸を作動させることを伴い得、これは、バスケットシースの作動を引き起こして、（例えば、スコープの作業チャネル内で）バスケットデバイスが配設されている内視鏡に対するバスケットの挿入及び／又は後退を引き起こし得る。
図１２は、１つ又は２つ以上の実施形態による、バスケットデバイス挿入軸上の誤検出センサ読み取り値を管理するためのプロセス１２００を例解するフロー図である。ブロック１２０２において、プロセス１２００は、患者の腎臓内でバスケットデバイスを用いて石を捕捉することを伴う。例えば、複数の石片のうちの１つの石片が捕捉され得る。石は、バスケットデバイスの開放軸を作動させることによって捕捉され得、開放軸は、バスケットデバイスのシースからタイン／ワイヤを延在させる、かつ／又はその中に後退させることによって、バスケットタイン／ワイヤの開閉を制御し得る。石を捕捉することは、更に、バスケットデバイスの挿入軸を作動させることを伴い得、これは、バスケットシースの作動を引き起こして、（例えば、スコープの作業チャネル内で）バスケットデバイスが配設されている内視鏡に対するバスケットの挿入及び／又は後退を引き起こし得る。
サブプロセスブロック１２０４において、プロセス１２００は、本明細書で詳細に説明されるように、スコープの遠位端に対してバスケットをディザリングしながら、スコープ及びバスケットを後退させることを伴う。そのようなディザリングは、固着器具危険ゾーン内で実装することができ、ディザリングプロセスは、本開示全体を通して詳細に説明されるように、固着石検出のために実装され得る。標的解剖学的構造（例えば、尿管アクセスシース）にアクセスするために使用されるアクセスシース、及び／又はアクセスシースの遠位端／開口部の遠位／外側の特定の距離内で、スコープ及びバスケットを近位に後退させることを伴い得る、スコープ後退中、バスケット挿入軸は、上記で詳細に説明されるように、固着器具検出のための改良された感度を提供するように、前後にディザリングされ得る。概して、ディザリング距離／運動範囲は、ユーザによって気づかれないような相対的に小さい距離に設定され得る一方で、依然として、バスケット挿入軸の動的な動きを生成して、改善された固着器具検出感度を提供し得る。
ブロック１２０６において、上昇した力が、バスケットデバイスと関連付けられた挿入軸上で検出されたかどうかが判定される。例えば、バスケットデバイスのシースと関連付けられた１つ又は２つ以上の力センサは、固着石状況を潜在的に示し得る上昇した力を示し得る。挿入軸は、バスケットデバイスと関連付けられたハンドル／カートリッジのスライダ／アクチュエータと関連付けられ得、スライダアクチュエータは、バスケットがスコープの作業チャネル内に配設されるとき、スコープに対するバスケット及び／又はそのシースの挿入及び後退を制御するように構成可能である。
上記で詳細に説明したように、ロボットマニピュレータ（例えば、ロボット器具デバイスマニピュレータ（ＩＤＭ）、エンドエフェクタなど）トルク感知は、固着器具検出のための入力源として使用され得る。例えば、本開示の態様による固着器具検出機能は、真の固着器具状況が存在するときに発生し得る挿入軸力ピーク／レベルを検出するように実装され得、それにより、ユーザは、器具類及び／又は解剖学的構造に対する損傷又は傷害が発生する前に、潜在的な固着器具状況が通知され得る。ブロック１２０６と関連付けられた上昇した力の検出は、挿入軸上の力が閾値レベルに達するほど高くなることに関連し得、その時点で、スコープの減速が、場合によっては、固着器具の修復アクションとして実装され得、スコープの後退速度を低減して、挿入軸力があまりに速く上昇することを回避して、システムに、障害をスローさせ得、固着器具の修復アクションをトリガする。ブロック１２０６において、挿入軸上に上昇した力が検出されない場合、プロセス１２００はブロック１２１６に進み、標的解剖学的構造にアクセスするために使用されるアクセスシースの近位など、捕捉された石が収集される。
ブロック１２０６において、挿入軸上で上昇した力が検出された場合、プロセス１２００は決定ブロック１２０８に進み、そこで、挿入軸に関してソフトストップ位置（例えば、可能なハードストップ位置からの緩衝距離を提供するソフトストップ位置）が以前に設定されたかどうかが判定される（例えば、挿入軸スライダ／アクチュエータの移動に関連するソフトストップ位置）。例えば、ソフトストップ位置は、挿入軸（例えば、バスケットシース挿入／後退）を制御するように構成されたバスケットスライダ／アクチュエータの運動（例えば、近位運動及び／又は後退運動）に対するソフトウェア制限として機能し得る。したがって、ソフトストップ位置が設定されている場合、バスケットデバイスの挿入軸のディザリング及び／又は他の運動（例えば、後退）は、物理的なハードストップ位置ではない位置で人為的に制限され得る。いくつかの実装態様では、挿入軸上の上昇した力の検出は、潜在的な物理的ハードストップと関連付けられた位置として将来参照するためのハードストップ挿入軸アクチュエータ位置の記録／設定をトリガする。
ソフトストップ位置が以前に設定されている場合、プロセス１２００はブロック１２１０に進み、そこで、固着器具の修復アクションが実装される。すなわち、ソフトストップ位置が以前に設定された後に、上昇した力が挿入軸上で検出される場合、挿入軸上の上昇した力は、真の固着器具状況を示すと判定することができ、したがって、修復アクションが保証される。固着器具の修復アクションは、挿入軸力があまりに速く上昇することを回避して、システムに、障害をスローさせるように、スコープの後退を減速させることを伴い得る。低速のスコープ後退が実装されている間に挿入軸力が上昇し続ける場合、潜在的な固着器具状況をユーザに通知し、スコープ後退の中断／停止をトリガするために、固着器具の警告／障害がスローされ得る。固着器具の修復アクションは、固着器具状況及び／又はその解決の承認をユーザ／施術者に要請することを伴い得る。
ソフトストップ位置が以前に設定／記録されていない場合、ブロック１２０６において挿入軸上で検出された上昇した力が、実際には固着器具状況の結果ではなく、むしろ挿入軸アクチュエータによる物理的ハードストップとの接触によって生じる可能性がある誤検出状況を表すかどうかを判定するために、特定の動作が実装され得る。例えば、スライダ／アクチュエータは、それが摺動／作動するトラックの物理的限界（例えば、後方／近位限界）に当たる可能性がある。バスケットデバイス／システムは、挿入軸アクチュエータ及び／又は開放軸アクチュエータ（バスケットシース内のバスケットタインの動きを制御し、図１９及び図２０に関して以下でより詳細に説明される）など、１つ又は２つ以上のアクチュエータを含む近位バスケットカートリッジ／ハンドルを含み得る。バスケットカートリッジ／ハンドルがロボットマニピュレータ（例えば、エンドエフェクタ）に結合又は係合されるとき、アクチュエータの位置は、不明であり得るか、又は任意の位置若しくはオフセット位置にあり得、それにより、プロセス１２００の様々な段階中に、それらの位置は、それぞれのトラック内のハードストップ位置の近距離内にある場合、又はない場合がある。したがって、上昇した挿入軸力が感知され、ソフトストップ位置が以前に設定されていない場合、プロセス１２００はブロック１２１２に進み、挿入軸及び／又はバスケットは、何らかの所定の距離／量だけスコープに対して前方に付勢され得る。すなわち、バスケットは、上昇した挿入軸力が検出された位置からバスケット及び関連するアクチュエータをオフセットするために、ある量（例えば、公称量）だけ前方に前進され得る。力の上昇が挿入軸上のハードストップとの接触によって引き起こされた場合、挿入軸の前方への付勢により、挿入軸アクチュエータを真のハードストップ境界から更に遠くに移動させ、その結果、バスケットをスコープの遠位端から相対的に遠くに突出させることができる。
スコープの遠位端に対してバスケットを前進させる／前方に付勢することに加えて、プロセス１２００は、ブロック１２１４において、挿入軸上の上昇した力が検出されたときの挿入軸／バスケットの位置と関連付けられたソフトストップ位置を設定することを伴い得る。例えば、ソフトストップ位置は、判定された／疑わしいハードストップ位置にあり得るか、又は記録されたソフトストップ位置は、有利に、判定された／疑わしいハードストップ位置から離れた緩衝距離（すなわち、ソフトストップ緩衝）に位置決めされ得る。すなわち、設定／記録されるソフトストップ位置は、上昇した力が検出された時間／点におけるバスケットの位置に対して遠位の（すなわち、更に挿入された）位置であり得る。ソフトストップ位置は、それによって、ソフトストップ位置と、上昇した力が検出された潜在的なハードストップ位置との間に緩衝を提供する位置に設定され得る。ソフトストップを設定することは、挿入軸アクチュエータが、上昇した挿入軸力が検出された位置に移動することを防止し得、これは、挿入軸アクチュエータ／スライダの物理的ハードストップと関連付けられ得る。
ソフトストップ位置の設定に加えて、及び／又はソフトストップ位置の設定の結果として、プロセス１２００は、挿入軸上の上昇した力が挿入軸アクチュエータ／スライダのハードストップからであり、したがって、潜在的に誤検出読み取り値が真の固着器具状況を示していないかどうかを判定する手段として、バスケットをソフトストップ位置より遠位の領域にディザリングするときに、ディザリング運動範囲を実装態様のために前方にシフトさせることを更に伴い得る。修正されたディザリングゾーンは、記録されたソフトストップ位置及び／又は識別されたハードストップ位置によって、一端（例えば、近位端）が制限され得る。
バスケットの前方への付勢、ソフトストップ位置の設定、及び／又はディザリングゾーンの前方へのシフトの後、プロセス１２００は、バスケットディザリングを実装しながらバスケット及びスコープを後退させるサブプロセス１２０４に戻り得るか、又はプロセス１２００は、ブロック１２１０で固着器具の修復アクションに進み得る。図１２のフロー図は、サブプロセス１２０４をバスケットのディザリングを伴うものとして説明しているが、プロセス１２００は、バスケットディザリングを実装することなく、及び／又はディザリングゾーンをシフトすることなく実装され得ることを理解されたい。プロセス１２００は、サブプロセス１２０４から継続することができ、ソフトストップ位置が以前に設定されているので、ブロック１２０６で、挿入軸上で上昇した力が続いて検出される場合、プロセス１２００は、ブロック１２１０での修復アクション動作に進み、そのような上昇した力は、真の固着器具状況の兆候として解釈され得る。挿入軸／バスケットを前方に付勢した後に更なる上昇力が検出されない場合、以前に検出された上昇力が挿入軸アクチュエータに対する真のハードストップ状況と関連付けられたと判定され得る。いくつかの実装態様では、挿入軸に対するハードストップ位置は、少なくともバスケットカートリッジ／ハンドルとロボットマニピュレータ（例えば、エンドエフェクタ）との結合が解除されるまでの間、何らかの方法で記録／維持することができる。
ブロック１２１６において捕捉された石を収集した後、ブロック１２１８において、更なる石及び／又は石片が収集されずに残っているか否かを判定することができる。そうである場合、プロセスはブロック１２２０に進むことができ、以前に設定されたソフトストップ位置をクリア／リセットすることができ、かつ／又はディザリングゾーンをデフォルト範囲／ゾーンに戻す／リセットすることができる。スコープ及びバスケットはブロック１２２２で標的解剖学に再び挿入され、その後ブロック１２０２で追加の石／破片が捕捉される。
図１３は、１つ又は２つ以上の実施形態による、バスケットデバイス挿入軸上の誤検出センサ読み取り値を管理するためのプロセス１３００を例解するフロー図である。ブロック１３０２において、プロセス１３００は、患者の腎臓内でバスケットデバイスを用いて石を捕捉することを伴う。例えば、複数の石片のうちの１つの石片が、捕捉され得る。石は、バスケットデバイスの開放軸を作動させることによって捕捉され得、開放軸は、バスケットデバイスのシースからタイン／ワイヤを延在させること、かつ／又はその中に後退させることによって、バスケットタイン／ワイヤの開閉を制御し得る。石を捕捉することは、更に、バスケットデバイスの挿入軸を作動させることを伴うことができ、これは、バスケットシースの作動を引き起こして、（例えば、スコープの作業チャネル内で）バスケットデバイスが配設されている内視鏡に対するバスケットの挿入及び／又は後退を引き起こすことができる。
図１３を更に参照すると、プロセス１３００のブロック１３０５及び１３０７は、ユーザがバスケットを最初に設定されたディザゾーンの外側（又は内側）に移動させた場合に、バスケットデバイスの挿入軸のディザリング作動に関して、バスケットデバイスのディザゾーンをリセットするように実装され得る。決定ブロック１３０５において、ユーザがバスケットをデフォルト位置から挿入したか、又は後退させたかが判定される。例えば、ブロック１３０５における判定は、ユーザが、挿入軸アクチュエータ／スライダを手動で、又はロボットで操作することなどによって、バスケットデバイスの挿入軸を作動させたかどうかを判定することを伴い得る。例えば、スコープが後退させられているとき、バスケットは、概して、所定のディザゾーン／範囲内でディザリングし得る。ユーザがバスケットのディザリング動作とは無関係に何らかの理由でバスケットを挿入又は後退させ、その後スコープ後退を継続する場合、ディザゾーンの範囲を修正することが望ましい場合がある。
バスケットがユーザによって挿入又は後退された場合、プロセス１３００はブロック１３０７に進み、バスケットのディザリングゾーンは、ユーザによって実装されたバスケットの挿入又は後退を補償するように修正／設定することができる。例えば、ユーザがある量だけバスケットを挿入した場合、ディザリングゾーンは、相応の量だけ前方に移動させることができ、後退の場合にも同様の修正を実装することができる。
サブプロセスブロック１３０４において、プロセス１３００は、本明細書で詳細に説明されるように、スコープの遠位端に対してバスケットをディザリングしながら、スコープ及びバスケットを後退させることを伴う。そのようなディザリングは、固着器具危険ゾーン内で実装することができ、ディザリングプロセスは、本開示全体を通して詳細に説明されるように、固着石検出のために実装することができる。標的解剖学的構造（例えば、尿管アクセスシース）にアクセスするために使用されるアクセスシース、及び／又はアクセスシースの遠位端／開口部の遠位／外側の特定の距離内で、スコープ及びバスケットをともに近位に後退させることを伴い得る、スコープ後退中、バスケット挿入軸は、上記で詳細に説明されるように、固着器具検出のための改良された感度を提供するように、前後にディザリングされ得る。概して、ディザリング距離／運動範囲は、ユーザが気づかないような相対的に小さい距離に設定され得る一方で、バスケット挿入軸の動的な動きを生成して、改善された固着器具検出感度を提供することができる。図１３のフロー図は、サブプロセス１３０４をバスケットのディザリングを伴うものとして説明しているが、プロセス１３００は、バスケットディザリングを実装することなく、及び／又はディザリングゾーンをシフトすることなく実装され得ることを理解されたい。
ブロック１３０６において、上昇した力が、バスケットデバイスと関連付けられた挿入軸上で検出されたかどうかが判定される。例えば、バスケットデバイスのシースと関連付けられた１つ又は２つ以上の力センサは、固着石状況を潜在的に示し得る上昇した力を示し得る。挿入軸は、バスケットデバイスと関連付けられたハンドル／カートリッジのスライダ／アクチュエータと関連付けられ得、スライダアクチュエータは、バスケットがスコープの作業チャネル内に配設されるとき、スコープに対するバスケット及び／又はそのシースの挿入及び後退を制御するように構成可能である。
上記で詳細に説明したように、ロボットマニピュレータ（例えば、ロボット器具デバイスマニピュレータ（ＩＤＭ）、エンドエフェクタなど）トルク感知は、固着器具検出のための入力源として使用され得る。例えば、本開示の態様による固着器具検出機能は、真の固着器具状況が存在するときに発生し得る挿入軸力ピーク／レベルを検出するように実装され得、それにより、ユーザは、器具類及び／又は解剖学的構造に対する損傷又は傷害が発生する前に、潜在的な固着器具状況が通知され得る。ブロック１３０６と関連付けられた上昇した力の検出は、挿入軸上の力が閾値レベルに達するほど高くなることに関連し得、その時点で、スコープの減速を、場合によっては、固着器具の修復アクションとして実装することができ、スコープの後退速度を低減して、挿入軸力があまりに速く上昇することを回避して、システムに、障害をスローさせ得、固着器具の修復アクションをトリガする。ブロック１３０６において、挿入軸上に上昇した力が検出されない場合、プロセス１３００はブロック１３１６に進み、標的解剖学的構造にアクセスするために使用されるアクセスシースの近位など、捕捉された石が収集される。
ブロック１３０６において、挿入軸上で上昇した力が検出された場合、プロセス１３００は決定ブロック１３０８に進み、そこで、挿入軸に関してハードストップ位置が以前に設定／記録されたかどうかが判定される（例えば、挿入軸スライダ／アクチュエータの移動に関連するハードストップ位置）。参照ハードストップ位置は、実際に確認された物理的ハードストップ限界、又は潜在的ハードストップ限界として識別される別の位置限界であり得る。
ハードストップ位置が以前に設定されている場合、プロセス１３００はブロック１３１０に進み、そこで、固着器具の修復アクションが実装される。すなわち、ハードストップ位置が以前に記録された後に、上昇した力が挿入軸上で検出される場合、挿入軸上の上昇した力は、真の固着器具状況を示すと判定され得、したがって、修復アクションが保証される。固着器具の修復アクションは、挿入軸力があまりに速く上昇することを回避して、システムに、障害をスローさせるように、スコープの後退を減速させることを伴い得る。低速のスコープ後退が実装されている間に挿入軸力が上昇し続ける場合、潜在的な固着器具状況をユーザに通知し、スコープ後退の中断／停止をトリガするために、固着器具の警告／障害がスローされ得る。固着器具の修復アクションは、固着器具状況及び／又はその解決の承認をユーザ／施術者に要請することを伴い得る。
ハードストップ限界／位置が以前に設定／記録されていない場合、ブロック１３０６において挿入軸上で検出された上昇した力が、実際には固着器具状況の結果ではなく、むしろ挿入軸アクチュエータによる物理的ハードストップとの接触によって生じる可能性がある誤検出状況を表す可能性を説明するために、特定の動作が実装され得る。例えば、スライダ／アクチュエータは、それが摺動／作動するトラックの物理的限界（例えば、後方／近位限界）に当たる可能性がある。バスケットデバイス／システムは、挿入軸アクチュエータ及び／又は開放軸アクチュエータ（バスケットシース内のバスケットタインの動きを制御し、図１９及び図２０に関して以下でより詳細に説明される）など、１つ又は２つ以上のアクチュエータを含む近位バスケットカートリッジ／ハンドルを含み得る。バスケットカートリッジ／ハンドルがロボットマニピュレータ（例えば、エンドエフェクタ）に結合又は係合されるとき、アクチュエータの位置は、不明であり得るか、又は任意の位置若しくはオフセット位置にあり得、それにより、プロセス１３００の様々な段階中に、それらの位置は、それぞれのトラック内のハードストップ位置の近距離内にある場合、又はない場合がある。したがって、上昇した挿入軸力が感知され、潜在的なハードストップ限界が以前に設定されていない場合、プロセス１３００はブロック１３１２に進み、挿入軸及び／又はバスケットは、何らかの所定の距離／量だけスコープに対して前方に付勢され得る。すなわち、バスケットは、上昇した挿入軸力が検出された位置（すなわち、潜在的なハードストップ限界）からバスケット及び関連するアクチュエータをオフセットするために、ある量だけ前方に前進され得る。挿入軸の前方への付勢は、力の上昇が挿入軸上のハードストップとの接触によって引き起こされた場合、挿入軸アクチュエータを真のハードストップ境界から更に遠くに移動させ、その結果、バスケットをスコープの遠位端から相対的に遠くに突出させることができる。バスケットの前方への付勢は、バスケットに、挿入軸の近位の物理的ハードストップからの緩衝（又はより大きい緩衝）を与えることができる。
スコープの遠位端に対してバスケットを前進させる／前方に付勢することに加えて、プロセス１３００は、ブロック１３１４において、挿入軸上の上昇した力が検出されたときの挿入軸／バスケットの位置と関連付けられた潜在的なハードストップ位置を記録することを伴い得る。プロセス１３００は、更に、バスケットをある距離だけ更に遠位にある領域にディザリングする際の実装態様のために、ディザリングゾーン／可動域を前方にシフトすることを伴い得る。そのような距離は、記録されたハードストップ位置から離れた緩衝距離であり得、それにより、ディザゾーン／範囲の近位限界は、ハードストップ位置から緩衝距離だけ離れたソフトストップ位置である。潜在的なハードストップ位置を記録した後、挿入軸が物理的なハードストップなしにそのような限界を越えて駆動することができると後に判定された場合、記録したハードストップ位置はそれに応じて修正することができる。
バスケットの前方への付勢、ハードストップ位置の記録、及び／又はディザリングゾーンの前方へのシフトの後、プロセス１３００は、ブロック１３１０と関連付けられた修復動作に進み、最終的に更に、ブロック１３０４に関連してスコープの継続的な後退を可能にすることができる。プロセス１３００は、サブプロセス１３０４から継続することができ、ハードストップ位置が以前に記録されているので、ブロック１３０６で、挿入軸上で上昇した力がその後に検出される場合、プロセス１３００は、ブロック１３１０での修復アクション動作に進み、そのような上昇した力は、真の固着器具状況の兆候として解釈され得る。挿入軸／バスケットを前方に付勢した後に更なる上昇した力が検出されない場合、プロセス１３００は、何事もなく収集まで進み得る。ブロック１３１０において、システムは、障害をスローし得、その後、ユーザは、障害を承認して（ブロック１３１１）、真の固着器具状況が存在するかどうかを検証し得る。障害が承認されると、ユーザは、スコープを再び駆動することを許容され得る（例えば、ブロック１３０２又は１３０４に戻る）。
ブロック１３１６において捕捉された石を収集した後、ブロック１３１８において、更なる石及び／又は石片が収集されずに残っているか否かが判定され得る。そうである場合、プロセスは、ブロック１３２２に進み得、そこで、スコープ及びバスケットが標的の解剖学的構成の中に再び挿入され、その後、ブロック１３０２において、追加の結石／破片が捕捉される。
図１４は、１つ又は２つ以上の実施形態によるハードストップ力検出修復アクションを示す図である。図１４の図は、ページの上部から下部に移動する時間軸を含み、時間はそのような方向に進み、挿入軸は左から右に延びて増加し、スコープの遠位端に対するバスケットの相対距離を表す。線１４０１のジグザグ移動は、本明細書で詳細に説明されるように、挿入軸アクチュエータ／スライダの作動によるスコープに対するバスケットのディザリング運動を示す。バスケットのディザリングアクションは、第１の時間窓１４０９の間、所定のディザリングゾーン／運動範囲１４０５内にあり得る。
バスケット及び／又は対応するバスケット挿入位置１４０３をディザリングしている間の特定の時点を表す点１４０２において、上昇した力が挿入軸上で検出され、これは、真の固着器具状況によって引き起こされ得るか、又は挿入軸アクチュエータ／スライダが物理的なハードストップ位置に当たることによって引き起こされる誤検出読み取り値であり得る。例えば、スライダ／アクチュエータは、それが摺動／作動するトラックの後方／物理的限界に当たる可能性がある。それに応答して、挿入軸上の上昇した力が検出された位置は、ハードストップ位置として記憶、設定、及び／又は別様で記録され得る。
挿入軸上の検出された上昇した力に応答して、バスケットは、例解された距離Ｄ１に等しい及び／又は関連し得る距離だけ前方に付勢され得、バスケットのそのような前方への付勢は、線分１４０７及び／又は線分１４０８の少なくとも一部分によって表される。ソフトストップ挿入軸位置１４０４は、設定及び／又は実施／実装され得、そのようなソフトストップバスケット挿入位置１４０４は、ハードストップ位置１４０３と同じであり得るか、又は示されるように、ハードストップ位置１４０３に対して距離Ｄ１だけ前方に付勢され得る。更に、バスケットのディザリングのためのディザリングゾーン／運動範囲は、修正されたゾーン／範囲１４０６へと前方に付勢され得、修正されたディザリングゾーン／範囲１４０６は、それと関連付けられたディザリングアクション中の最近位挿入位置がソフトストップ境界１４０４を越えないように判定及び／又は位置決めされ得る。
図１５は、上述のプロセス１２００及び１３００に関連して実装され得るような、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態によるディザリングゾーン／範囲を調整するためのプロセス１５００を例解するフロー図を示す。図１６は、１つ又は２つ以上の実施形態による、図１５のプロセス１５００と関連付けられた様々なブロック、状態、及び／又は動作に対応する特定の画像を示す。図１６において、例解された片側矢印は、スコープ１０３に対する運動など、バスケットの運動を表し得る。
プロセス１５００は、スコープ後退中のバスケットのディザリング運動がバスケット挿入軸を遠位ハードストップ内に突き通す場合など、ディザゾーンの調整を提供する。例えば、ブロック１５０２は、ユーザが、バスケットをディザリングしながらスコープを後退させることを伴い、バスケットのディザリングが応答システムプロセスとして自動的に実装され得るので、ユーザは、それを認識する場合、又はしない場合がある。画像１６０２は、ディザゾーン内でディザリングしているバスケットタイン１０１及び／又はバスケットシース１０２の遠位端を示す。バスケットシースの遠位端１０２及び／又はシース１０２の遠位にあるバスケット１０１の１つ又は２つ以上の部分は、以下でバスケット１０４と称され、そのような参照は、そのような構成要素／部分のいずれかを指し得る。
ブロック１５０４において、プロセス１５００は、ディザリング運動に関連してバスケットを前方に挿入するときにハードストップを検出することを伴う。例えば、バスケット挿入時に生成される上昇した挿入軸力読み取り値は、アクチュエータハードストップ接触の結果である可能性が高いか、又は確実であることが理解され得、真の固着石状況では、概ね、バスケット挿入中に相対的に高い力を生成することができない。ブロック１５０５において、プロセス１５００は、ハードストップと関連付けられた挿入軸位置１０５を記録することを伴う。
ブロック１５０６において、プロセス１５００は、ディザゾーンを近位に調整することを伴う。いくつかの実装態様では、そのようなディザゾーン調整は、ハードストップ位置１０５と調整されたディザゾーンの遠位端１０６との間の緩衝を含み得る。例えば、ディザゾーンを調整することに関連して、挿入軸は、挿入軸アクチュエータのドライバ（例えば、バスケットデバイスカートリッジ／ハンドルの入力と駆動係合して結合されているロボットマニピュレータ／エンドエフェクタドライバ）上の張力を解放するために、ある距離だけ後方に駆動され得る。距離Ｄ２は、ソフトストップ緩衝と見なされ得、これは、デバイス上の張力を解放し、デバイス／システムの物理的限界に継続的に突き当たることを防止するために、バスケット１０４が後方に駆動される距離を表す。
図１７は、上述のプロセス１２００及び１３００に関連して実装され得るような、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態によるディザリングゾーン／範囲を調整するためのプロセス１７００を例解するフロー図を示す。図１８は、１つ又は２つ以上の実施形態による、図１７のプロセス１７００と関連付けられた様々なブロック、状態、及び／又は動作に対応する特定の画像を示す。図１８において、例解された片側矢印は、スコープ１０３に対する運動など、バスケットの運動を表し得る。
プロセス１７００は、スコープ後退中のバスケットのディザリング運動がバスケット挿入軸を近位ハードストップ内に突き通す場合など、ディザゾーンの調整を提供する。例えば、ブロック１７０２は、ユーザが、バスケットをディザリングしながらスコープを後退させることを伴い、バスケットのディザリングが応答システムプロセスとして自動的に実装され得るので、ユーザは、それを認識する場合、又はしない場合がある。画像１８０２は、ディザゾーン内でディザリングしているバスケットタイン１０１及び／又はバスケットシース１０２の遠位端を示す。バスケットシースの遠位端１０２及び／又はシース１０２の遠位にあるバスケット１０１の１つ又は２つ以上の部分は、以下でバスケット１０４と称され、そのような参照は、そのような構成要素／部分のいずれかを指し得る。
ブロック１７０４において、プロセス１７００は、バスケット１０４がディザゾーンの遠位境界に到達した結果として、ディザリング方向が前方への挿入から後方への後退に変化することを伴う。ブロック１７０６において、プロセス１７００は、ディザリング運動に関連してバスケットを後方に後退するときにハードストップを検出することを伴う。ブロック１７０５において、プロセス１７００は、ハードストップと関連付けられた挿入軸位置１０７を記録することを伴う。
ブロック１７０６において、プロセス１７００は、ディザゾーンを遠位に調整することを伴う。いくつかの実装態様では、そのようなディザゾーン調整は、ハードストップ位置１０７と調整されたディザゾーンの近位端１０８との間の緩衝を含み得る。例えば、ディザゾーンを調整することに関連して、挿入軸は、挿入軸アクチュエータのドライバ（例えば、バスケットデバイスカートリッジ／ハンドルの入力と駆動係合して結合されているロボットマニピュレータ／エンドエフェクタドライバ）上の張力を解放するために、ある距離だけ前方に駆動され得る。距離Ｄ３は、ソフトストップ緩衝と見なされ得、これは、デバイス上の張力を解放し、デバイス／システムの物理的限界に継続的に突き当たることを防止するために、バスケット１０４が前方に駆動される距離を表す。
図１９は、１つ又は２つ以上の実施形態による、開放軸上の誤検出センサ読み取り値を管理するためのプロセス１９００を例解するフロー図である。上で言及されるように、固着器具状況は、バスケット開放軸に伝達されている相対的に高い力をもたらし得、したがって、本開示の実施形態のいずれかに関して、固着器具管理に関連して開放軸上の力を監視することが有利であり得る。例えば、バスケットシースに対してバスケットタインを作動させるように構成されているバスケットスライダ／アクチュエータを作動させることは、石捕捉のために実装することができる。上述したように、このような作動は、「開放軸」作動とみなすことができ、この場合、それに関連する力及び作動は、バスキングシステムの「開放軸」とみなし得るものに対するものである。
ブロック１９０２において、プロセス１９００は、内視鏡（本明細書では便宜上「スコープ」と称される）の作業チャネルから展開されたバスキングデバイスを用いて、石又は石片を捕捉することを伴う。例えば、バスケットで石を捕捉することは、バスケットデバイスの開放軸を操作して、１つ又は２つ以上のワイヤタイン又は他のバスケット構成要素を、バスキングシースの中に（又は外に）、かつ／又は捕捉された石の周りに引き込むことを伴い得る。スコープの周囲でのバスケットタインの閉鎖は、バスケットスライダ／アクチュエータを近位に（又は別の様式で）作動させることによって少なくとも部分的に実装され得、そのようなアクチュエータは、バスキングデバイス／システムの近位部分と関連付けられ、ロボットマニピュレータによって駆動されるバスケットカートリッジと関連付けられ得る。場合によっては、石／破片の周囲でバスケットタインを閉じるとき、タインは、開放軸上で感知された力の量を低減するように、バスケットシースの側面に対して押し込まれる。しかしながら、いくつかの事例では、タインは、捕捉された石片の周囲で十分に緊密に閉じない場合があり、それにより、開放軸上の力読み取り値に対する感度がより高くなり、いくつかのそのような例では、開放軸上での固着器具状況を感じることができる。
ブロック１９０４では、プロセス１９００は、アクセスシースの遠位開口部に向かって、かつ／又はその中に、スコープ及びバスケットをともに近位に後退させることを伴い、アクセスシースを通して、スコープ及びバスケットは、標的の解剖学的室／場所にアクセスする。決定ブロック１９０６は、ブロック１９０４に関連して後退中に、バスキングシステムの開放軸上で上昇した力が検出されたかどうかに関する。例えば、バスケットデバイス／システムは、開放軸と関連付けられており、バスケットタインを引っ張る力など、開放軸上で経験する力を示す信号を生成するように構成されている１つ又は２つ以上の力センサを含み得る。
上昇した力が開放軸上で検出されない場合、プロセス１９００は、ブロック１９１２と関連付けられた動作に関連して、スコープ及びバスケットの後退を完了し、石／破片を収集するように進行し得る。決定ブロック１９１９で示されるように、追加の石／破片が収集されていないままの場合、プロセスは、ブロック１９１８で示されるように、アクセスシースを通して標的解剖学的室（例えば、腎臓の腎杯網）にスコープ及びバスケットを再び挿入し、更に、バスケットによる１つ又は２つ以上の追加の石／破片の更なる捕捉に関するサブプロセス１９０２にループバックすることを伴い得る。
ブロック１９０６で判定されるように、スコープ及びバスケット後退中に、上昇した力が開放軸上で検出される場合、プロセスは、ブロック１９０８に続き得、開放軸が現在、前方に付勢された位置にあるかどうかが判定され得る。例えば、開放軸（例えば、バスケットタイン）の前方への付勢は、開放軸上で以前に検出された上昇した力に関連して、以前に実装されている可能性がある。
ブロック１９０８で判定されるように、開放軸が以前に前方に付勢されていなかった場合、プロセス１９００は、開放軸上で検出された上昇した力が、スコープ及びバスケットの後退中に開放軸アクチュエータ／スライダがハードストップに接触する結果であり得るような、真の固着器具状況を示さない誤検出状況と関連付けられた可能性を識別及び／又は管理することを目的とする、特定の動作に進み得る。例えば、そのような動作は、ブロック１９１０に示されるように、開放軸アクチュエータ／スライダを前方／遠位方向に、１～５ｍｍ、５～１０ｍｍ、又はそれ以上などの所定の距離だけ作動させることなどによって、開放軸を前方に付勢することを伴い得る。開放軸を前方に付勢することは、開放軸の前方へ付勢された位置と関連付けられたソフトストップ位置を設定し、そのような位置に駆動することとして考慮し、かつ／又は実装することができる。
開放アクセスを前方に付勢した後、プロセス１９００は、プロセス１９００の後退１９０４及び／又は石の捕捉１９０２動作に戻ることができる。ブロック１９１０において開放軸を前方に付勢した後、石の捕捉及び／又はスコープ／バスケットの後退中に開放軸上で上昇した力が検出された場合、決定ブロック１９０８からの経路は、固着器具の修復に関するブロック１９１６に進むことができる。例えば、開放軸アクチュエータの予防的な前方への付勢が実装された後に、上昇した力が開軸上で検出された場合、上昇した力が真の固着器具状況を示すと判定することができ、したがって、プロセス１９００は、本明細書の領域で詳細に説明されるように、固着器具状況の修復アクションと関連付けられた動作を実装することに進むことができる。
図２０は、１つ又は２つ以上の実施形態による、開放軸上の誤検出センサ読み取り値を管理するためのプロセス２０００を例解するフロー図である。上で言及されるように、固着器具状況は、バスケット開放軸に伝達されている相対的に高い力をもたらし得、したがって、本開示の実施形態のいずれかに関して、固着器具管理に関連して開放軸上の力を監視することが有利であり得る。例えば、バスケットシースに対してバスケットタインを作動させるように構成されているバスケットスライダ／アクチュエータを作動させることは、石捕捉のために実施することができる。上述したように、このような作動は、「開放軸」作動とみなすことができ、この場合、それに関連する力及び作動は、バスキングシステムの「開放軸」と見なされ得るものに対するものである。
ブロック２００２において、プロセス２０００は、内視鏡（本明細書では便宜上「スコープ」と称される）の作業チャネルから展開されたバスキングデバイスを用いて、石又は石片を捕捉することを伴う。例えば、バスケットで石を捕捉することは、バスケットデバイスの開放軸を操作して、１つ又は２つ以上のワイヤタイン又は他のバスケット構成要素を、バスキングシースの中に（若しくは外に）、かつ／又は捕捉された石の周りに引き込むことを伴い得る。スコープの周囲でのバスケットタインの閉鎖は、バスケットスライダ／アクチュエータを近位に（又は別の様式で）作動させることによって少なくとも部分的に実装され得、そのようなアクチュエータは、バスキングデバイス／システムの近位部分と関連付けられ、ロボットマニピュレータによって駆動されるバスケットカートリッジと関連付けられ得る。場合によっては、石／破片の周囲でバスケットタインを閉じるとき、タインは、開放軸上で感知された力の量を低減するように、バスケットシースの側面に対して押し込まれる。しかしながら、いくつかの事例では、タインは、捕捉された石片の周囲で十分に緊密に閉じない場合があり、それにより、開放軸上の力読み取り値に対する感度がより高くなり、いくつかのそのような例では、開放軸上での固着器具状況を感じることができる。
ブロック２００４では、プロセス２０００は、アクセスシースの遠位開口部に向かって、かつ／又はその中に、スコープ及びバスケットをともに近位に後退させることを伴い、アクセスシースを通して、スコープ及びバスケットは、標的の解剖学的室／場所にアクセスする。決定ブロック２００６は、ブロック２００４に関連して後退中に、バスキングシステムの開放軸上で上昇した力（例えば、所定の閾値を上回る力）が検出されたかどうかに関する。例えば、バスケットデバイス／システムは、開放軸と関連付けられ、バスケットタインを引っ張る力など、開放軸上で経験する力を示す信号を生成するように構成されている１つ又は２つ以上の力センサを含み得る。
上昇した力が開放軸上で検出されない場合、プロセス２０００は、ブロック２０１２と関連付けられた動作に関連して、スコープ及びバスケットの後退を完了し、石／破片を収集するように進行し得る。決定ブロック２０１９で示されるように、追加の石／破片が収集されていないままの場合、プロセス２０００は、ブロック２０１８で示されるように、アクセスシースを通して標的解剖学的室（例えば、腎臓の腎杯網）にスコープ及びバスケットを再び挿入し、更に、バスケットによる１つ又は２つ以上の追加の石／破片の更なる捕捉に関するサブプロセス２００２にループバックすることを伴い得る。
ブロック２００６で判定されるように、スコープ及びバスケット後退中に開放軸上で上昇した力が検出された場合、プロセスはブロック２０１０に続くことができ、これは、開放軸アクチュエータ／スライダを前方／遠位方向に所定の距離（例えば、１～５ｍｍ、５～１０ｍｍ、又はそれ以上）作動させることなどによって、開放軸を所定のソフトストップ緩衝距離だけ前方に駆動することを伴うことができる。開放軸の前方への駆動／付勢は、ブロック２００６で検出された上昇した力と関連付けられた可能なハードストップ境界／限界からのいくらかのクリアランスを提供するように実装され得る。
上昇した力が、固着器具状況に起因するのか、単にハードストップ衝突／接触に起因するのかが不明である可能性がある場合であっても、プロセス２０００は、ブロック２０１６に関連するものと同様の固着器具関連修復アクションに進むことができる。開放軸の前方への駆動は、ブロック２０１６と関連付けられた固着器具修復アクションの一部と見なされ得る。とりわけ、ブロック２０１６と関連付けられた修復アクションは、潜在的な固着器具状況をユーザに通知することを伴うことができる。次に、ユーザは、カメラビュー及び／又は他のパラメータをチェックして、真の固着器具状況が存在するかどうかを確認し得る。そうである場合、ユーザは、バスケット、スコープ、及び／又は他の器具を操作して、固着器具状況を解決し得る。ユーザが、もしあれば、固着器具状況（ブロック２０１１）が解決されたことを承認すると、システムは、スコープの更なる駆動（例えば、後退）を許容し得る。例えば、プロセス２０００は、ブロック２００２、２００４、２０１２、２０１９のいずれかに進むか、又は何らかの方法で終了させることができる。
図１２、図１２、図２０、及び／又は図２０に表されるような誤検出の対処が実装されない場合、上昇した挿入力及び／又は開放軸力は、それぞれのアクチュエータ／スライダに対する物理的ハードストップ状態に起因してトリガされ、そのような上昇した力が固着器具状態に起因する誤認に起因して、繰り返される障害がスローされる結果となる。したがって、図１２～図２０に例解されるプロセスは、致命的又は問題となるハードストップ干渉／逸脱のリスクなしに、本開示の実施形態による固着器具管理を可能にすることができる。
追加の実施形態
実施形態に応じて、本明細書に記載されるプロセス又はアルゴリズムのうちのいずれかの特定の行為、事象、又は機能は、異なる順序で実施することができ、追加、マージ、又は完全に除外され得る。したがって、特定の実施形態では、全ての記載された行為又は事象が、プロセスの実践のために必要であるわけではない。
実施形態に応じて、本明細書に記載されるプロセス又はアルゴリズムのうちのいずれかの特定の行為、事象、又は機能は、異なる順序で実施することができ、追加、マージ、又は完全に除外され得る。したがって、特定の実施形態では、全ての記載された行為又は事象が、プロセスの実践のために必要であるわけではない。
とりわけ、「することができる（can）」、「することができる（could）」、「し得る（might）」、「し得る（may）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」、及び同等物などの本明細書で使用される条件的文言は、別途具体的に記述されない限り、又は使用される文脈内で別途理解されない限り、その通常の意味で意図され、一般的に、ある特定の実施形態が、ある特定の特徴、要素、及び／又はステップを含むが、他の実施形態が含まないことを伝達することを意図している。したがって、そのような条件的文言は、一般的に、特徴、要素、及び／又はステップが、１つ若しくは２つ以上の実施形態のために任意の方法で必要とされること、又は１つ若しくは２つ以上の実施形態が、オーサ入力若しくはプロンプティングの有無を問わず、これらの特徴、要素、及び／若しくはステップが任意の特定の実施形態に含まれるか、又は実施されるかどうかを決定するための論理を必ず含むことを示唆することを意図しない。「備える（comprising）」、「含む（including）」、「有する（having）」、及び同等物などの用語、それらの通常の意味で使用され、非限定的な様式で包括的に使用され、追加の要素、特徴、行為、動作などを除外しない。また、「又は」という用語は、使用される場合、例えば、要素の列挙を接続するために、「又は」という用語は、列挙された要素のうちの１つ、いくつか、又は全てを意味するように、その包含的な意味で（かつその排他的な意味ではなく）使用される。別途具体的に記述されない限り、「Ｘ、Ｙ及びＺのうちの少なくとも１つ」という句などの接続的文言は、アイテム、用語、要素などがＸ、Ｙ、又はＺのいずれかであり得ることを伝えるために、一般的に使用されるような文脈で理解される。したがって、そのような接続的文言は、一般に、特定の実施形態が、Ｘのうちの少なくとも１つ、Ｙのうちの少なくとも１つ、及びＺのうちの少なくとも１つが、それぞれ存在することを要求することを示唆することを意図しない。
実施形態の上記の説明では、様々な特徴は、時として、本開示を合理化し、様々な発明の態様のうちの１つ又は２つ以上の理解を補助する目的で、単一の実施形態、図、又はその説明においてともにグループ化されることを理解されたい。しかしながら、本開示の方法は、任意の請求項がその請求項に明示的に記載されているよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映すると解釈されるべきではない。更に、本明細書の特定の実施形態に例解及び／又は記載される任意の構成要素、特徴、又はステップは、任意の他の実施形態に適用されるか、又はそれとともに使用することができる。更に、いずれの構成要素、特徴、ステップ、又は構成要素、特徴、若しくはステップの群も、各実施形態のために必要又は不可欠ではない。したがって、本明細書に開示さて、以下に特許請求される本発明の範囲は、上記の特定の実施形態によって限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲を公正に読むことによってのみ判定されるべきであることが意図される。
特定の序数用語（例えば、「第１」又は「第２」）が参照を容易にするために提供され得、必ずしも物理的特性又は順序付けを示唆するわけではないことを理解されたい。したがって、本明細書で使用される場合、構造、構成要素、動作などの要素を修正するために使用される序数用語（例えば、「第１」、「第２」、「第３」など）は、必ずしも任意の他の要素に対する要素の優先順位又は順序を示すわけではなく、むしろ、一般に、要素を（序数用語の使用を別として）同様又は同一の名称を有する別の要素と区別し得る。更に、本明細書で使用される場合、不定冠詞（「ａ」及び「ａｎ」）は、「１つ」ではなく「１つ又は２つ以上」を示し得る。更に、条件又は事象に「基づいて」実施される動作はまた、明示的に列挙されていない１つ又は２つ以上の他の条件又は事象に基づいて実施され得る。
別途定義されない限り、本明細書で使用されている全ての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、例示的な実施形態が属する分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有している。一般的に使用される辞書で定義されているものなどの用語は、関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書で明示的にそのように定義されない限り、理想的な意味又は過度に形式的な意味で解釈されるべきではないことを更に理解されたい。
「外側」、「内側」、「上側」、「下側」、「下方」、「上方」、「垂直」、「水平」という空間的に相対的な用語、及び同様の用語は、図面に例解されるような１つの要素又は構成要素と別の要素又は構成要素との間の関係を説明するための説明を容易にするために、本明細書で使用され得る。空間的に相対的な用語は、図面に描写される配向に加えて、使用又は動作時のデバイスの異なる配向を包含することを意図していると理解されたい。例えば、図面に示されるデバイスが反転される場合、別のデバイスの「下方」又は「下に」位置決めされたデバイスは、別のデバイスに「上方」に配置され得る。したがって、「下方」という例解的用語は、下側及び上側位置の両方を含み得る。デバイスはまた、他の方向に配向され得、したがって、空間的に相対的な用語は、配向に応じて異なって解釈され得る。
別途明記されない限り、「より少ない」、「より多い」、「より大きい」などの比較及び／又は定量的用語は、平等の概念を包含することを意図している。例えば、「より少ない」は、厳密な数学的意味では「より少ない」だけでなく、「以下」も意味することができる。
〔実施の態様〕
（１） 固着バスケット状況を検出する方法であって、
患者の解剖学的腔内で内視鏡を後退させることであって、前記内視鏡が、その作業チャネル内に少なくとも部分的に配設されたバスケットデバイスを有する、後退させることと、
前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの少なくとも１つと関連付けられた力読み取り値が閾値を超えると判定することと、
前記力読み取り値が前記所定の閾値を超えるという前記判定に少なくとも部分的に基づいて、前記バスケットデバイスが固着状況にあると判定することと、を含む、方法。
（２） 前記バスケットデバイスを軸方向にディザリングすること（dithering）を更に含み、前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つと関連付けられた前記力読み取り値が前記所定の閾値を超えると前記判定することが、前記バスケットデバイスをディザリングする間に実行される、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記患者の尿路を介して、前記内視鏡を用いて、前記解剖学的腔にアクセスすることと、
前記内視鏡の前記作業チャネルから前記バスケットデバイスを前進させることと、
前記バスケットデバイスを用いて、前記解剖学的腔内に配設された物体を捕捉することと、
前記バスケットデバイス及び前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つが、危険ゾーンに入ったと判定することと、
前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つが前記危険ゾーンに入ったと前記判定することに応答して、前記バスケットデバイスの前記軸方向ディザリングを開始することと、を更に含む、実施態様２に記載の方法。
（４） 前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つが前記危険ゾーンに入ったと前記判定することが、前記内視鏡又は前記バスケットデバイスのうちの１つ又は２つ以上を作動させるように構成された１つ又は２つ以上のロボットアクチュエータによって生成されたロボットアクチュエータデータに少なくとも部分的に基づく、実施態様３に記載の方法。
（５） 前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つが前記危険ゾーンに入ったと前記判定することが、前記内視鏡又は前記バスケットデバイスのうちの１つ又は２つ以上と関連付けられた位置センサデータに少なくとも部分的に基づく、実施態様３に記載の方法。
（１） 固着バスケット状況を検出する方法であって、
患者の解剖学的腔内で内視鏡を後退させることであって、前記内視鏡が、その作業チャネル内に少なくとも部分的に配設されたバスケットデバイスを有する、後退させることと、
前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの少なくとも１つと関連付けられた力読み取り値が閾値を超えると判定することと、
前記力読み取り値が前記所定の閾値を超えるという前記判定に少なくとも部分的に基づいて、前記バスケットデバイスが固着状況にあると判定することと、を含む、方法。
（２） 前記バスケットデバイスを軸方向にディザリングすること（dithering）を更に含み、前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つと関連付けられた前記力読み取り値が前記所定の閾値を超えると前記判定することが、前記バスケットデバイスをディザリングする間に実行される、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記患者の尿路を介して、前記内視鏡を用いて、前記解剖学的腔にアクセスすることと、
前記内視鏡の前記作業チャネルから前記バスケットデバイスを前進させることと、
前記バスケットデバイスを用いて、前記解剖学的腔内に配設された物体を捕捉することと、
前記バスケットデバイス及び前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つが、危険ゾーンに入ったと判定することと、
前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つが前記危険ゾーンに入ったと前記判定することに応答して、前記バスケットデバイスの前記軸方向ディザリングを開始することと、を更に含む、実施態様２に記載の方法。
（４） 前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つが前記危険ゾーンに入ったと前記判定することが、前記内視鏡又は前記バスケットデバイスのうちの１つ又は２つ以上を作動させるように構成された１つ又は２つ以上のロボットアクチュエータによって生成されたロボットアクチュエータデータに少なくとも部分的に基づく、実施態様３に記載の方法。
（５） 前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つが前記危険ゾーンに入ったと前記判定することが、前記内視鏡又は前記バスケットデバイスのうちの１つ又は２つ以上と関連付けられた位置センサデータに少なくとも部分的に基づく、実施態様３に記載の方法。
（６） 前記危険ゾーンが、前記患者の腎臓の腎盂尿管移行部を含む、実施態様３に記載の方法。
（７） 前記バスケットデバイスの前記ディザリングが、前記内視鏡の遠位端に対して行われる、実施態様２に記載の方法。
（８） 前記バスケットの前記ディザリングが、前記内視鏡をディザリングすることを伴う、実施態様２に記載の方法。
（９） 前記バスケットデバイスの前記判定された固着状況に少なくとも部分的に基づいて、前記内視鏡の後退速度を低減することを更に含む、実施態様１に記載の方法。
（１０） 前記力読み取り値が、前記バスケットデバイスのシースの近位部分において経験される軸方向力を示す、実施態様１に記載の方法。
（７） 前記バスケットデバイスの前記ディザリングが、前記内視鏡の遠位端に対して行われる、実施態様２に記載の方法。
（８） 前記バスケットの前記ディザリングが、前記内視鏡をディザリングすることを伴う、実施態様２に記載の方法。
（９） 前記バスケットデバイスの前記判定された固着状況に少なくとも部分的に基づいて、前記内視鏡の後退速度を低減することを更に含む、実施態様１に記載の方法。
（１０） 前記力読み取り値が、前記バスケットデバイスのシースの近位部分において経験される軸方向力を示す、実施態様１に記載の方法。
（１１） 前記力読み取り値が、前記バスケットデバイスの１つ又は２つ以上のタインに対する軸方向力を示す、実施態様１に記載の方法。
（１２） 前記力読み取り値が、前記内視鏡の近位部分において経験される軸方向力を示す、実施態様１に記載の方法。
（１３） 前記バスケットデバイスと関連付けられた開放軸又は挿入軸のうちの少なくとも１つと関連付けられたハードストップ力読み取り値を検出することと、
前記ハードストップ力読み取り値に応答して、前記開放軸又は前記挿入軸のうちの前記少なくとも１つを所定の距離だけ前方に駆動することと、を更に含む、実施態様１に記載の方法。
（１４） ロボットシステムであって、
１つ又は２つ以上のロボットアームと、
前記１つ又は２つ以上のロボットアームのそれぞれに結合された１つ又は２つ以上の器具マニピュレータと、
前記１つ又は２つ以上の器具マニピュレータのうちの少なくとも１つと関連付けられており、かつ内視鏡、前記内視鏡内に少なくとも部分的に配設されたバスケットデバイスのシース、又は前記バスケットデバイスのタインのうちの少なくとも１つの軸方向移動を引き起こすように構成されている、１つ又は２つ以上のアクチュエータと、
前記１つ又は２つ以上の器具マニピュレータと関連付けられており、かつ前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが経験する力を示す信号を生成するように構成されている、１つ又は２つ以上のセンサと、
制御回路であって、前記１つ又は２つ以上の器具マニピュレータ及び前記１つ又は２つ以上のセンサに通信可能に結合されており、かつ
前記バスケットデバイスをディザリング運動で前進及び後退させることと、
前記バスケットデバイスが前記ディザリング運動で移動している間に、前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが経験する前記力を示す前記１つ又は２つ以上のセンサからの前記信号を受信することと、
前記力が所定の閾値を超えると判定することと、
前記力が前記所定の閾値を超えると前記判定することに応答して、応答動作を実行することと、を実行するように構成されている、制御回路と、を備える、ロボットシステム。
（１５） 前記応答動作が、前記バスケットデバイスが固着状態にあることを示す警告をユーザに提供することを伴う、実施態様１４に記載のロボットシステム。
（１２） 前記力読み取り値が、前記内視鏡の近位部分において経験される軸方向力を示す、実施態様１に記載の方法。
（１３） 前記バスケットデバイスと関連付けられた開放軸又は挿入軸のうちの少なくとも１つと関連付けられたハードストップ力読み取り値を検出することと、
前記ハードストップ力読み取り値に応答して、前記開放軸又は前記挿入軸のうちの前記少なくとも１つを所定の距離だけ前方に駆動することと、を更に含む、実施態様１に記載の方法。
（１４） ロボットシステムであって、
１つ又は２つ以上のロボットアームと、
前記１つ又は２つ以上のロボットアームのそれぞれに結合された１つ又は２つ以上の器具マニピュレータと、
前記１つ又は２つ以上の器具マニピュレータのうちの少なくとも１つと関連付けられており、かつ内視鏡、前記内視鏡内に少なくとも部分的に配設されたバスケットデバイスのシース、又は前記バスケットデバイスのタインのうちの少なくとも１つの軸方向移動を引き起こすように構成されている、１つ又は２つ以上のアクチュエータと、
前記１つ又は２つ以上の器具マニピュレータと関連付けられており、かつ前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが経験する力を示す信号を生成するように構成されている、１つ又は２つ以上のセンサと、
制御回路であって、前記１つ又は２つ以上の器具マニピュレータ及び前記１つ又は２つ以上のセンサに通信可能に結合されており、かつ
前記バスケットデバイスをディザリング運動で前進及び後退させることと、
前記バスケットデバイスが前記ディザリング運動で移動している間に、前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが経験する前記力を示す前記１つ又は２つ以上のセンサからの前記信号を受信することと、
前記力が所定の閾値を超えると判定することと、
前記力が前記所定の閾値を超えると前記判定することに応答して、応答動作を実行することと、を実行するように構成されている、制御回路と、を備える、ロボットシステム。
（１５） 前記応答動作が、前記バスケットデバイスが固着状態にあることを示す警告をユーザに提供することを伴う、実施態様１４に記載のロボットシステム。
（１６） 前記応答動作が、前記内視鏡の後退速度を低減することを伴う、実施態様１４に記載のロボットシステム。
（１７） 前記応答動作が、前記内視鏡の後退を停止させることを伴う、実施態様１４に記載のロボットシステム。
（１８） 前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが、１つ又は２つ以上のバスケットシースアクチュエータを備える、実施態様１４に記載のロボットシステム。
（１９） 前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが、１つ又は２つ以上のバスケットタインアクチュエータを備える、実施態様１４に記載のロボットシステム。
（２０） 前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが、１つ又は２つ以上の内視鏡アクチュエータを備える、実施態様１４に記載のロボットシステム。
（１７） 前記応答動作が、前記内視鏡の後退を停止させることを伴う、実施態様１４に記載のロボットシステム。
（１８） 前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが、１つ又は２つ以上のバスケットシースアクチュエータを備える、実施態様１４に記載のロボットシステム。
（１９） 前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが、１つ又は２つ以上のバスケットタインアクチュエータを備える、実施態様１４に記載のロボットシステム。
（２０） 前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが、１つ又は２つ以上の内視鏡アクチュエータを備える、実施態様１４に記載のロボットシステム。
（２１） 前記制御回路が、
前記バスケットデバイスと関連付けられた開放軸又は挿入軸のうちの少なくとも１つと関連付けられたハードストップ力読み取り値を検出することと、
前記ハードストップ力読み取り値に応答して、前記１つ又は２つ以上のアクチュエータのうちの少なくとも１つを使用して、前記開放軸又は前記挿入軸のうちの前記少なくとも１つを前方に駆動することと、を実行するように更に構成されている、実施態様１４に記載のロボットシステム。
（２２） 医療器具の固着状況を検出する方法であって、
医療器具がディザリング運動で後退させられている間に、前記医療器具の構成要素上の力が所定の力閾値を超えると判定することと、
前記力が前記所定の閾値を超えるという前記判定に応答して、タイマを開始することと、
前記タイマが所定の時間閾値を経過したと判定することと、
前記タイマが前記所定の時間閾値を経過したという前記判定に応答して、応答動作を開始することと、を含む、方法。
（２３） 前記応答動作が、前記医療器具が固着状態にあることを示す警告を生成することを伴う、実施態様２２に記載の方法。
（２４） 前記応答動作が、前記医療器具の後退を停止させることを伴う、実施態様２２に記載の方法。
（２５） 前記医療器具の一部分が固着危険ゾーン内に位置決めされているという判定に応答して、前記医療器具の１つ又は２つ以上の構成要素のディザリングを開始することを更に含む、実施態様２２に記載の方法。
前記バスケットデバイスと関連付けられた開放軸又は挿入軸のうちの少なくとも１つと関連付けられたハードストップ力読み取り値を検出することと、
前記ハードストップ力読み取り値に応答して、前記１つ又は２つ以上のアクチュエータのうちの少なくとも１つを使用して、前記開放軸又は前記挿入軸のうちの前記少なくとも１つを前方に駆動することと、を実行するように更に構成されている、実施態様１４に記載のロボットシステム。
（２２） 医療器具の固着状況を検出する方法であって、
医療器具がディザリング運動で後退させられている間に、前記医療器具の構成要素上の力が所定の力閾値を超えると判定することと、
前記力が前記所定の閾値を超えるという前記判定に応答して、タイマを開始することと、
前記タイマが所定の時間閾値を経過したと判定することと、
前記タイマが前記所定の時間閾値を経過したという前記判定に応答して、応答動作を開始することと、を含む、方法。
（２３） 前記応答動作が、前記医療器具が固着状態にあることを示す警告を生成することを伴う、実施態様２２に記載の方法。
（２４） 前記応答動作が、前記医療器具の後退を停止させることを伴う、実施態様２２に記載の方法。
（２５） 前記医療器具の一部分が固着危険ゾーン内に位置決めされているという判定に応答して、前記医療器具の１つ又は２つ以上の構成要素のディザリングを開始することを更に含む、実施態様２２に記載の方法。
（２６） 前記医療器具が少なくとも部分的に配設されるシースの遠位端の位置に少なくとも部分的に基づいて、前記固着危険ゾーンを判定することを更に含む、実施態様２５に記載の方法。
（２７） コンピューティングデバイスであって、
ロボットシステムインターフェースと、
前記ロボットシステムインターフェースに通信可能に結合されており、かつ１つ又は２つ以上のプロセッサ及び１つ又は２つ以上のデータ記憶デバイスを含む、制御回路であって、
バスケットデバイスを、前記バスケットデバイスが少なくとも部分的に配設されている内視鏡の作業チャネルに対してディザリングさせることと、
前記バスケットデバイスがディザリングしている間に、前記バスケットデバイスの１つ又は２つ以上の構成要素が経験する力が前記バスケットデバイスの固着状態を示すと判定することと、を実行するように構成されている、制御回路と、を備える、コンピューティングデバイス。
（２８） 前記力が前記固着状態を示すという前記判定が、前記内視鏡を駆動するユーザの駆動挙動を示すデータ、及び前記バスケットデバイスによって捕捉された物体のサイズのうちの１つ又は２つ以上に基づく、実施態様２７に記載のコンピューティングデバイス。
（２９） 前記制御回路が、前記バスケットデバイス及び前記内視鏡がアクセスシース内で後退されたという判定に応答して、前記バスケットのディザリングを無効にするように更に構成されている、実施態様２７に記載のコンピューティングデバイス。
（３０） 前記制御回路が、前記固着状態に応答して、前記内視鏡の運動を停止するように更に構成されている、実施態様２７に記載のコンピューティングデバイス。
（２７） コンピューティングデバイスであって、
ロボットシステムインターフェースと、
前記ロボットシステムインターフェースに通信可能に結合されており、かつ１つ又は２つ以上のプロセッサ及び１つ又は２つ以上のデータ記憶デバイスを含む、制御回路であって、
バスケットデバイスを、前記バスケットデバイスが少なくとも部分的に配設されている内視鏡の作業チャネルに対してディザリングさせることと、
前記バスケットデバイスがディザリングしている間に、前記バスケットデバイスの１つ又は２つ以上の構成要素が経験する力が前記バスケットデバイスの固着状態を示すと判定することと、を実行するように構成されている、制御回路と、を備える、コンピューティングデバイス。
（２８） 前記力が前記固着状態を示すという前記判定が、前記内視鏡を駆動するユーザの駆動挙動を示すデータ、及び前記バスケットデバイスによって捕捉された物体のサイズのうちの１つ又は２つ以上に基づく、実施態様２７に記載のコンピューティングデバイス。
（２９） 前記制御回路が、前記バスケットデバイス及び前記内視鏡がアクセスシース内で後退されたという判定に応答して、前記バスケットのディザリングを無効にするように更に構成されている、実施態様２７に記載のコンピューティングデバイス。
（３０） 前記制御回路が、前記固着状態に応答して、前記内視鏡の運動を停止するように更に構成されている、実施態様２７に記載のコンピューティングデバイス。
Claims (30)
- ロボットシステムであって、
１つ又は２つ以上のロボットアームと、
前記１つ又は２つ以上のロボットアームのそれぞれに結合された１つ又は２つ以上の器具マニピュレータと、
前記１つ又は２つ以上の器具マニピュレータのうちの少なくとも１つと関連付けられており、かつ内視鏡、前記内視鏡内に少なくとも部分的に配設されたバスケットデバイスのシース、又は前記バスケットデバイスのタインのうちの少なくとも１つの軸方向移動を引き起こすように構成されている、１つ又は２つ以上のアクチュエータと、
前記１つ又は２つ以上の器具マニピュレータと関連付けられており、かつ前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが経験する力を示す信号を生成するように構成されている、１つ又は２つ以上のセンサと、
制御回路であって、前記１つ又は２つ以上の器具マニピュレータ及び前記１つ又は２つ以上のセンサに通信可能に結合されており、かつ
前記バスケットデバイスをディザリング運動で前進及び後退させることと、
前記バスケットデバイスが前記ディザリング運動で移動している間に、前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが経験する前記力を示す前記１つ又は２つ以上のセンサからの前記信号を受信することと、
前記力が所定の閾値を超えると判定することと、
前記力が前記所定の閾値を超えると前記判定することに応答して、応答動作を実行することと、を実行するように構成されている、制御回路と、を備える、ロボットシステム。 - 前記応答動作が、前記バスケットデバイスが固着状態にあることを示す警告をユーザに提供することを伴う、請求項１に記載のロボットシステム。
- 前記応答動作が、前記内視鏡の後退速度を低減することを伴う、請求項１に記載のロボットシステム。
- 前記応答動作が、前記内視鏡の後退を停止させることを伴う、請求項１に記載のロボットシステム。
- 前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが、１つ又は２つ以上のバスケットシースアクチュエータを備える、請求項１に記載のロボットシステム。
- 前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが、１つ又は２つ以上のバスケットタインアクチュエータを備える、請求項１に記載のロボットシステム。
- 前記１つ又は２つ以上のアクチュエータが、１つ又は２つ以上の内視鏡アクチュエータを備える、請求項１に記載のロボットシステム。
- 前記制御回路が、
前記バスケットデバイスと関連付けられた開放軸又は挿入軸のうちの少なくとも１つと関連付けられたハードストップ力読み取り値を検出することと、
前記ハードストップ力読み取り値に応答して、前記１つ又は２つ以上のアクチュエータのうちの少なくとも１つを使用して、前記開放軸又は前記挿入軸のうちの前記少なくとも１つを前方に駆動することと、を実行するように更に構成されている、請求項１に記載のロボットシステム。 - コンピューティングデバイスであって、
ロボットシステムインターフェースと、
前記ロボットシステムインターフェースに通信可能に結合されており、かつ１つ又は２つ以上のプロセッサ及び１つ又は２つ以上のデータ記憶デバイスを含む、制御回路であって、
バスケットデバイスを、前記バスケットデバイスが少なくとも部分的に配設されている内視鏡の作業チャネルに対してディザリングさせることと、
前記バスケットデバイスがディザリングしている間に、前記バスケットデバイスの１つ又は２つ以上の構成要素が経験する力が前記バスケットデバイスの固着状態を示すと判定することと、を実行するように構成されている、制御回路と、を備える、コンピューティングデバイス。 - 前記力が前記固着状態を示すという前記判定が、前記内視鏡を駆動するユーザの駆動挙動を示すデータ、及び前記バスケットデバイスによって捕捉された物体のサイズのうちの１つ又は２つ以上に基づく、請求項９に記載のコンピューティングデバイス。
- 前記制御回路が、前記バスケットデバイス及び前記内視鏡がアクセスシース内で後退されたという判定に応答して、前記バスケットのディザリングを無効にするように更に構成されている、請求項９に記載のコンピューティングデバイス。
- 前記制御回路が、前記固着状態に応答して、前記内視鏡の運動を停止するように更に構成されている、請求項９に記載のコンピューティングデバイス。
- 固着バスケット状況を検出する方法であって、
患者の解剖学的腔内で内視鏡を後退させることであって、前記内視鏡が、その作業チャネル内に少なくとも部分的に配設されたバスケットデバイスを有する、後退させることと、
前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの少なくとも１つと関連付けられた力読み取り値が閾値を超えると判定することと、
前記力読み取り値が前記所定の閾値を超えるという前記判定に少なくとも部分的に基づいて、前記バスケットデバイスが固着状況にあると判定することと、を含む、方法。 - 前記バスケットデバイスを軸方向にディザリングすることを更に含み、前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つと関連付けられた前記力読み取り値が前記所定の閾値を超えると前記判定することが、前記バスケットデバイスをディザリングする間に実行される、請求項１３に記載の方法。
- 前記患者の尿路を介して、前記内視鏡を用いて、前記解剖学的腔にアクセスすることと、
前記内視鏡の前記作業チャネルから前記バスケットデバイスを前進させることと、
前記バスケットデバイスを用いて、前記解剖学的腔内に配設された物体を捕捉することと、
前記バスケットデバイス及び前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つが、危険ゾーンに入ったと判定することと、
前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つが前記危険ゾーンに入ったと前記判定することに応答して、前記バスケットデバイスの前記軸方向ディザリングを開始することと、を更に含む、請求項１４に記載の方法。 - 前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つが前記危険ゾーンに入ったと前記判定することが、前記内視鏡又は前記バスケットデバイスのうちの１つ又は２つ以上を作動させるように構成された１つ又は２つ以上のロボットアクチュエータによって生成されたロボットアクチュエータデータに少なくとも部分的に基づく、請求項１５に記載の方法。
- 前記バスケットデバイス又は前記内視鏡のうちの前記少なくとも１つが前記危険ゾーンに入ったと前記判定することが、前記内視鏡又は前記バスケットデバイスのうちの１つ又は２つ以上と関連付けられた位置センサデータに少なくとも部分的に基づく、請求項１５に記載の方法。
- 前記危険ゾーンが、前記患者の腎臓の腎盂尿管移行部を含む、請求項１５に記載の方法。
- 前記バスケットデバイスの前記ディザリングが、前記内視鏡の遠位端に対して行われる、請求項１４に記載の方法。
- 前記バスケットの前記ディザリングが、前記内視鏡をディザリングすることを伴う、請求項１４に記載の方法。
- 前記バスケットデバイスの前記判定された固着状況に少なくとも部分的に基づいて、前記内視鏡の後退速度を低減することを更に含む、請求項１３に記載の方法。
- 前記力読み取り値が、前記バスケットデバイスのシースの近位部分において経験される軸方向力を示す、請求項１３に記載の方法。
- 前記力読み取り値が、前記バスケットデバイスの１つ又は２つ以上のタインに対する軸方向力を示す、請求項１３に記載の方法。
- 前記力読み取り値が、前記内視鏡の近位部分において経験される軸方向力を示す、請求項１３に記載の方法。
- 前記バスケットデバイスと関連付けられた開放軸又は挿入軸のうちの少なくとも１つと関連付けられたハードストップ力読み取り値を検出することと、
前記ハードストップ力読み取り値に応答して、前記開放軸又は前記挿入軸のうちの前記少なくとも１つを所定の距離だけ前方に駆動することと、を更に含む、請求項１３に記載の方法。 - 医療器具の固着状況を検出する方法であって、
医療器具がディザリング運動で後退させられている間に、前記医療器具の構成要素上の力が所定の力閾値を超えると判定することと、
前記力が前記所定の閾値を超えるという前記判定に応答して、タイマを開始することと、
前記タイマが所定の時間閾値を経過したと判定することと、
前記タイマが前記所定の時間閾値を経過したという前記判定に応答して、応答動作を開始することと、を含む、方法。 - 前記応答動作が、前記医療器具が固着状態にあることを示す警告を生成することを伴う、請求項２６に記載の方法。
- 前記応答動作が、前記医療器具の後退を停止させることを伴う、請求項２６に記載の方法。
- 前記医療器具の一部分が固着危険ゾーン内に位置決めされているという判定に応答して、前記医療器具の１つ又は２つ以上の構成要素のディザリングを開始することを更に含む、請求項２６に記載の方法。
- 前記医療器具が少なくとも部分的に配設されるシースの遠位端の位置に少なくとも部分的に基づいて、前記固着危険ゾーンを判定することを更に含む、請求項２９に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202063033089P | 2020-06-01 | 2020-06-01 | |
| US63/033,089 | 2020-06-01 | ||
| PCT/IB2021/054800 WO2021245553A1 (en) | 2020-06-01 | 2021-06-01 | Stuck instrument management |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023529109A true JP2023529109A (ja) | 2023-07-07 |
| JPWO2021245553A5 JPWO2021245553A5 (ja) | 2024-05-29 |
Family
ID=78707392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022573691A Pending JP2023529109A (ja) | 2020-06-01 | 2021-06-01 | 固着器具管理 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210369384A1 (ja) |
| EP (1) | EP4157112A4 (ja) |
| JP (1) | JP2023529109A (ja) |
| KR (1) | KR20230018467A (ja) |
| CN (1) | CN115666419A (ja) |
| WO (1) | WO2021245553A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102558063B1 (ko) | 2017-06-28 | 2023-07-25 | 아우리스 헬스, 인코포레이티드 | 전자기장 생성기 정렬 |
| EP3644886A4 (en) | 2017-06-28 | 2021-03-24 | Auris Health, Inc. | ELECTROMAGNETIC DISTORTION DETECTION |
| US10016900B1 (en) * | 2017-10-10 | 2018-07-10 | Auris Health, Inc. | Surgical robotic arm admittance control |
| KR20220056220A (ko) | 2019-09-03 | 2022-05-04 | 아우리스 헬스, 인코포레이티드 | 전자기 왜곡 검출 및 보상 |
| US20230039326A1 (en) * | 2021-08-09 | 2023-02-09 | Easyendo Surgical, Inc. | Stone removing apparatus and stone size measuring method |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5176688A (en) * | 1991-07-17 | 1993-01-05 | Perinchery Narayan | Stone extractor and method |
| JP5236502B2 (ja) * | 2006-02-22 | 2013-07-17 | ハンセン メディカル，インク． | 作業器具の遠位の力を測定するシステムおよび装置 |
| WO2014127353A1 (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-21 | The Research Foundation For The State University Of New York | End effector for surgical system and method of use thereof |
| US9232956B2 (en) * | 2013-04-16 | 2016-01-12 | Calcula Technologies, Inc. | Device for removing kidney stones |
| US10368886B2 (en) * | 2014-03-07 | 2019-08-06 | The University Of Akron | Surgical apparatus with force sensor for extraction of substances within the body |
| EP3689275A1 (en) * | 2015-06-25 | 2020-08-05 | Gyrus ACMI, Inc. D.B.A. Olympus Surgical Technologies America | Retraction force sensing basket |
| US10136959B2 (en) * | 2016-12-28 | 2018-11-27 | Auris Health, Inc. | Endolumenal object sizing |
| US10736646B2 (en) * | 2017-02-06 | 2020-08-11 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Stone capture devices and methods |
-
2021
- 2021-06-01 US US17/335,341 patent/US20210369384A1/en active Pending
- 2021-06-01 CN CN202180039532.4A patent/CN115666419A/zh active Pending
- 2021-06-01 WO PCT/IB2021/054800 patent/WO2021245553A1/en unknown
- 2021-06-01 EP EP21818272.3A patent/EP4157112A4/en active Pending
- 2021-06-01 JP JP2022573691A patent/JP2023529109A/ja active Pending
- 2021-06-01 KR KR1020227046080A patent/KR20230018467A/ko active Search and Examination
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20210369384A1 (en) | 2021-12-02 |
| CN115666419A (zh) | 2023-01-31 |
| EP4157112A4 (en) | 2024-07-03 |
| EP4157112A1 (en) | 2023-04-05 |
| WO2021245553A1 (en) | 2021-12-09 |
| KR20230018467A (ko) | 2023-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11298195B2 (en) | Anatomical feature identification and targeting | |
| CN111432856B (zh) | 定向射流技术 | |
| JP2023529109A (ja) | 固着器具管理 | |
| US11439419B2 (en) | Advanced basket drive mode | |
| US20230202040A1 (en) | Robotic instrument drive control | |
| JP2024507804A (ja) | 器具フィーダーデバイスの係合制御 | |
| US20230101211A1 (en) | Imedical instrument drive assembly and docking system | |
| US20210330309A1 (en) | Case-specific fluid management | |
| KR20230109712A (ko) | 자동화된 절차 평가 | |
| KR20230061461A (ko) | 로봇 충돌 경계 결정 | |
| CN116916849A (zh) | 机器人器械驱动控制 | |
| US20230082310A1 (en) | Ai-based triggering of automated actions | |
| KR20230108310A (ko) | Ai-보조식 워크플로우 세그먼트화 | |
| CN116669648A (zh) | 自动化动作的基于ai的触发 | |
| CN116456924A (zh) | 自动化规程评估 | |
| JP2024503315A (ja) | カテーテル先端 | |
| CN116456923A (zh) | Ai辅助的工作流分割 | |
| KR20230128053A (ko) | 로봇 및 수동 흡인 카테터 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240521 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240521 |