JP7295153B2 - 遠隔操作医療システムにおける器具のオフスクリーン表示のためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

（関連出願の参照）
この特許出願は、２０１４年３月１７日に出願された「Systems and Methods for Offscreen Indication of Instruments in a Teleoperational Medical System」という名称の米国仮特許出願第６１／９５４，４４２号の優先権及び利益を主張し、その全文をここに参照として援用する。

本開示は、遠隔操作医療処置を行うシステム及び方法に向けられており、より具体的には、内視鏡の視野の外側に位置する遠隔操作器具の場所の表示をもたらすシステム及び方法に向けられている。

最小侵襲的な医療技法は、侵襲的な医療処置中に損傷させられる組織の量を減らし、それにより、患者の回復時間、不快感、及び有害な副作用を減らすことを意図する。そのような最小侵襲的な技法は、患者の解剖学的構造にある自然開口部を通じて或いは１つ又はそれよりも多くの外科的切開部を通じて行われることがある。これらの自然開口部又は切開部を通じて、臨床医は、標的組織場所に達するよう、医療ツールを挿入することがある。最小侵襲的な医療ツールは、診療器具、診断器具、手術器具のような、器具を含む。最小侵襲的な医療ツールは、内視鏡検査器具のような、撮像器具を含んでもよい。撮像器具は、使用者に患者の解剖学的構造内の視野を提供する。幾つかの最小侵襲的な医療ツール及び撮像器具は遠隔操作されることがあり或いはその他の方法においてコンピュータ支援されることがある。遠隔操作医療システムにおいて、器具は、撮像機器によって提供される視野において、使用者に見えない状態で制御されることがある。視野の外側の器具の不注意な動きは、安全リスクを生む。加えて、臨床医は、視野の外側に位置する器具を見失うことがある。

間違った表示の発生を最小にしながら、視野の外側の器具の場所の表示を臨床医にもたらす、システム及び方法が必要とされる。

本発明の実施態様は、以下に続く請求項によって要約される。

１つの実施態様において、医療撮像システムは、器具先端を含む医療器具の動きを制御するように構成される遠隔操作アセンブリと、１つ又はそれよりも多くのプロセッサを含む処理装置とを含む。処理装置は、器具先端位置を決定し且つ器具先端位置と関連付けられる位置誤差を決定するように構成される。処理装置は、位置誤差に基づき少なくとも１つの器具先端境界ボリュームを決定し且つ器具先端が撮像器具の視野内にあるか否かを決定するようにも構成される。

他の実施態様において、撮像方法は、遠隔操作アセンブリによって制御される医療器具についての器具先端位置を決定するステップと、器具先端位置と関連付けられる位置誤差を決定するステップとを含む。当該方法は、位置誤差に基づき少なくとも１つの器具先端境界ボリュームを決定するステップと、器具先端が撮像器具の視野内にあるか否かを決定するステップとを更に含む。

本開示の特徴は、添付の図面と共に読まれるとき、以下の詳細な記述から最良に理解される。当業界における慣行に従って様々な構成を原寸通りに描写していないことを強調する。実際には、議論の明瞭性のために、様々な構成の寸法は、任意に増大させられ或いは減少させられることがある。加えて、本開示は、様々な実施例において参照番号及び／又は文字を反復することがある。この反復は、単純性及び明瞭性の目的のためであり、それ自体は、議論する様々な実施態様及び／又は構成の間の関係を決定しない。

本開示の実施態様に従った遠隔操作医療システムの概略図である。 多くの実施態様に従った遠隔操作医療システムのための外科医制御コンソールの斜視図である。 多くの実施態様に従った遠隔操作医療システム電子機器カートの斜視図である。 ここに記載する原理の１つの実施例に従った患者側カートの斜視図である。 第１の向きにおける軸外れ内視鏡撮像器具を例示している。 第２の向きにおける図２Ａの軸外れ内視鏡撮像器具を例示している。 図２Ａの軸外れ内視鏡撮像器具の遠位端を例示している。 撮像器具視野を取り囲む手術作業空間を例示している。 視野内に見える２つの器具を備える手術作業空間の視野を例示している。 図４Ａの手術作業空間の他の視野を例示しており、器具のうちの１つが視野の外側にある。 図４Ａの手術作業空間の他の視野を例示しており、器具のうちの１つが視野の外側にある。 図４Ａの手術作業空間の他の視野を例示しており、器具のうちの１つが視野の外側にある。 図４Ａの手術作業空間の別の視野を例示しており、両方の器具が視野の外側にある。 図４Ａの手術作業空間の別の視野を例示しており、器具のうちの１つが視野の境界付近に位置している。 撮像器具視野を取り囲み且つ誤差境界ボリュームを備える器具を含む手術作業空間を例示している。 器具が視野の外側にあるか否かを決定する方法である。 器具先端位置を評価する方法である。 撮像器具座標空間内の器具先端位置誤差を推定する方法である。 スクリーン座標空間内の器具先端境界ボリュームを決定する方法である。 器具先端が撮像器具視野の外側にあるか否かを決定する方法である。 図６の方法において用いられるバイアスプロファイルである。 器具先端が撮像器具視野の外側にあるか否かを決定するときの撮像器具からの器具先端距離の影響を例示している。 器具先端が撮像器具視野の外側にあるか否かを決定するときの撮像器具からの器具先端距離の影響を例示している。 器具先端が撮像器具視野の外側にあるか否かを決定するときの撮像器具からの器具先端距離の影響を例示している。 器具先端が撮像器具視野の外側にあるか否かを決定するときの撮像器具からの器具先端距離の影響を例示している。

本開示の原理の理解の促進の目的のために、図面に例示する実施態様を今や参照し、特定の言語を用いて実施態様を記載する。それにも拘わらず、本開示の限定を意図しないことが理解されるべきである。本発明の特徴の後続の詳細な記述では、開示する実施態様の網羅的な理解をもたらすために、様々な具体的な詳細を示す。しかしながら、この開示の実施態様はこれらの具体的な詳細がなくても実施される場合があることが当業者に明らかであろう。他の場合には、本は爪印お実施態様の特徴を不要に曖昧にしないよう、周知の方法、手順、構成部品（コンポーネント）、及び回路を詳細に記載しない。

記載するデバイス、器具、方法に対するあらゆる変更及び更なる修正、並びに、本開示の原理のあらゆる更なる適用は、本開示が関係する当業者の心に通常思い浮かぶように完全に想定される。具体的には、１つの実施態様に関して記載する構成、構成部品、及び／又はステップを本開示の他の実施態様に関して記載する構成、構成部品、及び／又はステップと組み合わせてよいことが完全に想定される。加えて、ここにおいて提供される寸法は特定の実施例のためであり、異なる大きさ、寸法、及び／又は比率を利用して本開示の着想を実施してよいことが想定される。不要な記述の反復を避けるために、１つの例示的な実施態様に従って記載する１つ又はそれよりも多くの構成部品又は行為は、他の例示的な実施態様から適用可能なものであるとして用いられることができ、或いは省略されることができる。簡潔性のために、これらの組み合わせの数多くの反復は別個に記載されない。単純性のために、幾つかの場合には、図面を通じて同じ参照番号を用いて同一の又は類似の部品(parts)に言及する。

以下の実施態様は、様々な器具及び器具の部分を、それらの三次元空間内の状態に関して記載する。ここにおいて用いるとき、「位置」(“position”)という用語は、三次元空間（例えば、デカルトＸ，Ｙ，Ｚ座標に沿う３つの並進自由度）内の物体(object)又は物体の部分の場所を指す。ここにおいて用いるとき、「向き」(“orientation”)という用語は、物体又は物体の部分の回転的な配置（３つの回転自由度－例えば、ロール、ピッチ、及びヨー）を指す。ここにおいて用いるとき、「姿勢」(“pose”)という用語は、少なくとも１つの並進自由度における物体又は物体の部分の位置を指し、且つ、少なくとも１つの回転自由度（最大で全部で６つの自由度）における物体又は物体の部分の向きを指す。ここにおいて用いるとき、「形状」(“shape”)という用語は、物体に沿って測定される一連の姿勢、位置、又は向きを指す。

図面のうちの図１Ａを参照すると、例えば、診断処置、診療処置、又は手術処置を含む、医療処置における使用のための遠隔操作医療システムが、参照番号１０によって概ね示されている。記載するように、この開示の遠隔操作医療システムは、外科医の遠隔制御の下にある。代替的な実施態様において、遠隔操作医療システムは、処置又は下位処置(sub-procedure)を行うようにプログラムされるコンピュータの部分的な制御の下にあってよい。更に他の代替的な実施態様では、完全に自動化される医療システムが、処置又は下位処置を行うようにプログラムされるコンピュータの完全な制御の下で、処置又は下位処置を行うために用いられてよい。図１Ａに示すように、遠隔操作医療システム１０は、一般的に、患者Ｐを位置付ける手術台Ｏに又はその付近に取り付けられる遠隔操作アセンブリ１２を含む。遠隔操作アセンブリ１２を患者側カートと呼ぶことがある。医療器具システム１４及び内視鏡撮像システム１５が、遠隔操作アセンブリ１２に動作可能に連結される。操作者入力システム１６は、外科医又は他の種類の臨床医Ｓが、手術部位の又は手術部位を表す画像を見るのを可能にし、且つ、医療器具システム１４及び／又は内視鏡撮像システム１５の動作を制御するのを可能にする。

操作者入力システム１６は、外科医コンソールに配置されてよく、外科医コンソールは、普通、手術台Ｏと同じ部屋内に配置される。しかしながら、外科医Ｓは、異なる部屋又は患者Ｐと全く異なる建物内に配置されてよい。操作者入力システム１６は、一般的に、医療器具システム１４を制御する１つ又はそれよりも多くの制御デバイスを含む。（複数の）制御デバイスは、握り(hand grips)、ジョイスティック(joysticks)、トラックボール(trackballs)、データグローブ(data gloves)、トリガーガン(trigger-guns)、手動コントローラ(hand-operated controllers)、音声認識デバイス(voice recognition devices)、タッチスクリーン(touch screens)、体の動き(body motion)又は存在センサ(presence sensors)、及び同等物のような、あらゆる数の様々な入力デバイスのうちの１つ又はそれよりも多くを含んでよい。幾つかの実施態様において、（複数の）制御デバイスは、遠隔操作アセンブリの医療器具と同じ自由度を備えて、外科医にテレプレゼンス、即ち、外科医が恰も手術部位に存在しているかのように器具を直接的に制御しているという強い感覚を有するよう、（複数の）制御デバイスが器具と一体であるという知覚をもたらす。他の実施態様において、（複数の）制御デバイスは、関連付けられる医療器具よりも多い又は少ない自由度を有して、外科医にテレプレゼンスを依然としてもたらしてよい。幾つかの実施態様において、（複数の）制御デバイスは、６つの自由度で動く手動入力デバイスであり、手動入力デバイスは、器具を作動させるための（例えば、把持ジョーを閉じるための、電極に電位を加えるための、医療治療を施すための、及び同等のことのための）、作動ハンドルを含んでもよい。

遠隔操作アセンブリ１２は、外科医Ｓがコンソール１６を通じて手術部位を見る間に、医療器具システム１４を支持し且つ操縦する(manipulate)。遠隔操作アセンブリによって操縦して内視鏡を方向付け得る、立体視内視鏡のような、内視鏡撮像システム１５によって、手術部位の画像を取得し得る。電子機器カート１８を用いて、外科医コンソール１６を通じた外科医Ｓへの更なる表示のために、手術部の画像を処理し得る。一度に用いられる医療器具システム１４の数は、一般的には、数ある要因の中でも、診断又は手術処置及び手術室内の空間的な制約に依存する。遠隔操作アセンブリ１２は、遠隔操作マニピュレータ及び１つ又はそれよりも多くの非サーボリンク（例えば、セットアップ構造と一般的に呼ぶ、所定の場所に手動で位置付けられ且つ係止されてよい１つ又はそれよりも多くのリンク）の運動学的構造を含んでよい。遠隔操作アセンブリ１２は、医療器具システム１４にある入力を駆動させる複数のモータを含む。これらのモータは、制御システム（例えば、制御システム２０）からの命令に応答して動く。モータは、駆動システムを含み、駆動システムは、医療器具システム１４に連結されるときに、医療器具を自然に又は外科的に創り出される解剖学的な開口部内に前進させてよい。他の電動駆動システムが、３つの程度の線形運動（例えば、Ｘ，Ｙ，Ｚデカルト軸に沿う線形運動）及び３つの程度の回転運動（例えば、Ｘ，Ｙ，Ｚデカルト軸についての回転）を含んでよい、多数の自由度において、医療器具の遠位端を動かしてよい。加えて、モータを用いて、生体デバイス又は同等物のジョーにおいて組織を把持する器具の関節作動可能なエンドエフェクタを作動させ得る。

遠隔操作医療デバイス１０は、制御システム２０も含む。制御システム２０は、少なくとも１つのメモリと、少なくとも１つのプロセッサ（図示せず）とを含み、典型的には、医療器具システム１４、操作者入力システム１６、及び電子機器システム１８との間の制御をもたらすための、複数のプロセッサを含む。制御システム２０は、ここに開示する特徴に従って記載する方法の一部又は全部を実施するよう、プログラムされる指令（例えば、指令を格納するコンピュータ可読媒体）も含む。制御システム２０は、図１Ａの簡略図に単一のブロックとして示されているが、制御システム２０は、２つ又はそれよりも多くのデータ処理回路を含んでよく、処理の１つの部分は任意的に遠隔操作アセンブリ１２１２で又はその付近で行われ、処理の他の部分は操作者入力システム１６で行われ、且つ同等のことが行われる。多種多様な集中型又は分散型のデータ処理アーキテクチャのうちのいずれかが利用されてよい。同様に、プログラムされる指令は、多数の別個のプログラム又はサブルーチンとして実施されてよく、或いは、それらはここに記載する遠隔操作システムの多数の他の特徴に統合されてよい。１つの実施態様において、制御システム２０は、Bluetooth、IrDA、HomeRF、IEEE 802.11、DECT、Wireless Telemetryのような、無線通信プロトコルをサポートする。

幾つかの実施態様において、制御システム２０は、医療器具システム１４から力及び／又はトルクフィードバックを受信する、１つ又はそれよりも多くのサーボコントローラを含んでよい。フィードバックに応答して、サーボコントローラは、操作者入力システム１６に信号を送信する。（複数の）サーボコントローラは、患者の体にある開口を介して体内の内部手術部位に延びる（複数の）医療器具システム１４及び／又は内視鏡撮像システムを動かすことを遠隔操作アセンブリ１２に指令する、信号を送信してよい。あらゆる適切な従来的な又は特殊なサーボコントローラが用いられてよい。サーボコントローラは、遠隔操作アセンブリ１２と別個でよく、或いは遠隔操作アセンブリ１２と一体的でよい。幾つかの実施態様において、サーボコントローラ及び遠隔操作アセンブリは、患者の体に隣接して位置付けられる遠隔操作アームカートの部分として提供される。

遠隔操作医療システム１０は、照明システム(illumination systems)、操縦制御システム(steering control systems)、洗浄システム(irrigation systems)、及び／又は吸引システム(suction systems)のような、任意的な操作及び支持システム（図示せず）を更に含んでよい。代替的な実施態様において、遠隔操作システムは、１つよりも多くの遠隔操作アセンブリ及び／又は１つよりも多くの操作者入力システムを含んでよい。マニピュレータアセンブリの正確な数は、数ある要因の中でも、外科処置及び手術室内の空間的な制約に依存する。操作者入力システムは並置されてよく、或いはそれらは別個の場所に位置付けられてよい。多数の操作者入力システムは、１人よりも多くの操作者が様々な組み合わせにおいて１つ又はそれよりも多くのマニピュレータアセンブリを制御するのを可能にする。

図１Ｂは、外科医コンソール１６の斜視図である。外科医コンソール１６は、深さ知覚を可能にする手術部位の協調立体像(coordinated stereo view)を外科医Ｓに提示するために左眼ディスプレイ３２及び右眼ディスプレイ３４を含む。外科医コンソール１６は、１つ又はそれよりも多くの入力制御デバイス３６を更に含み、次に、入力制御デバイス３６は、遠隔操作アセンブリ１２に１つ又はそれよりも多くの器具又は内視鏡撮像システムを操縦させる。入力制御デバイス３６は、それらの関連付けられる器具１４と同じ自由度を提供して、外科医Ｓにテレプレゼンス又は外科医が器具１４を直接的に制御しているという強い感覚を有するよう入力制御デバイス３６が器具１４と一体であるという知覚をもたらし得る。これを達成するために、位置、力、及び触覚フィードバックセンサ（図示せず）を利用して、器具１４からの位置、力、及び触覚刺激(tactile sensations)を、入力制御デバイス３６を通じて外科医の両手に戻してよい。

図１Ｃは、電子機器カート１８の斜視図である。電子機器カート１８は、内視鏡１５と連結され得るし、外科医コンソールにいる外科医への或いは局所的に及び／又は遠隔に配置される他の適切なディスプレイでのような、後続の表示のためにキャプチャ画像（取込み画像）を処理する、プロセッサを含み得る。例えば、立体視内視鏡が用いられる場合、電子機器カート１８は、キャプチャ画像を処理して、手術部位の協調立体画像を外科医に提示し得る。そのような協調は、対向する画像の間の整列（アライメント）を含み得るし、立体視内視鏡の立体作動距離を調節することを含み得る。他の例として、画像処理は、光学収差のような、画像キャプチャデバイスの撮像誤差を補償するよう、従前に決定されたカメラ較正パラメータを使用することを含み得る。電子機器カート１８は、ディスプレイモニタと、制御システム２０の構成部品とを含んでもよい。

図１Ｄは、患者側カートと呼ぶことがある遠隔操作アセンブリ１２の１つの実施態様の斜視図である。図示する患者側カート１２は、３つの手術ツール２６（例えば、器具システム１４）及び処置部位の画像のキャプチャ（取込み）のために用いられる立体視内視鏡のような撮像デバイス２８（例えば、内視鏡撮像システム１５）の操縦をもたらす。撮像デバイスは、ケーブル５６を通じて電子機器カート１８に信号を送信してよい。操縦は多数の関節を有する遠隔操作機構によって提供される。運動学的な遠隔中心を切開部に維持して切開部の大きさを最小にするよう、撮像デバイス２８及び手術ツール２６を患者にある切開部を通じて位置付け且つ操縦し得る。手術部位の画像は、手術ツール２６が撮像デバイス２８の視野内に位置付けられるときの手術ツール２６の遠位端の画像を含み得る。

患者側カート２２は、駆動可能なベース５８を含む。駆動可能なベース５８は、入れ子式コラム５７に接続され、入れ子式コラム５７は、アーム５４の高さの調節を可能にする。アーム５４は、回転し且つ上下に動く回転する関節５５を含んでよい。アーム５４の各々は、配向プラットフォーム５３(orienting platform)に接続されてよい。配向プラットフォーム５３は、３６０度の回転が可能であってよい。患者側カート２２は、配向プラットフォーム５３を水平方向において動かす入れ子式の水平片持ち梁５２も含んでよい。

本実施例において、アーム５４の各々は、マニピュレータアーム５１に繋がる。マニピュレータアーム５１は、マニピュレータスパー(manipulator spar)５９を介して医療機器２６に直接的に繋がってよい。マニピュレータアーム５１は、遠隔操作可能であってよい。幾つかの実施例において、配向プラットフォームに繋がるアーム５４は、遠隔操作可能でない。むしろ、そのようなアーム５４は、外科医１８が遠隔操作可能な構成部品で操作を開始する前に、記載されるように位置付けられる。

内視鏡撮像システム（例えば、システム１５，２８）が、剛性又はフレキシブル内視鏡を含む様々な構成において提供されてよい。剛性内視鏡は、画像を内視鏡の遠位端から近位端に伝える中継レンズシステムを収容する剛性チューブを含む。フレキシブル内視鏡は、１つ又はそれよりも多くのフレキシブルな光ファイバを用いて画像を伝える。内視鏡は、前方軸方向視認(forward axial viewing)のための０°の視角又は前方傾斜視認(forward oblique viewing)のための０～９０°間の視角を含む、異なる視角(viewing angle)を備えてよい。内視鏡に基づくデジタル画像は、１つ又はそれよりも多くの電荷結合デバイス（ＣＣＤ）又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デバイスのような遠位デジタルセンサが画像データを格納する、「チップ・オン・ザ・チップ」(“chip on the tip”)設計を有する。内視鏡撮像システムは、二次元又は三次元画像を視認者(viewer)に提供してよい。二次元画像は、限定的な深さ知覚を提供する。三次元立派委内視鏡画像は、より正確な深さ知覚を視認者に提供する。立体内視鏡器具は、立体カメラを利用して、患者の解剖学的構造の立体画像をキャプチャする。図２Ａは、ハンドル１０２と、ハンドルに剛的に連結されるシャフト１０４とを含む、剛性軸外(off-axis)立体内視鏡撮像器具１００を例示している。ロール運動アダプタ１０６が、シャフト１０４及び／又はハンドル１０２に回転可能に連結される。シャフト１０４は、遠位端１０８と、近位端１１０とを含み、遠位画像記憶装置、レンズ系、光ファイバ、又は他の立体画像キャプチャ及び送信構成部品（図示せず）を収容する。シャフト１０４は、光学軸ＯＡに沿って延びる。図２Ｃに示すように、器具１００は、視角１１２(angle of view)と、円錐光学視野１１４(conical optical field of view)とを有する。この実施態様において、視角は約３０°であるが、光学軸ＯＡに対して傾斜角視認(oblique angle viewing)に適したあらゆる角度であってよい。手動又は遠隔操作制御に応答して、遠隔操作アセンブリ（例えば、遠隔操作アセンブリ１２）は、器具本体１０２とシャフト１０４とを含む撮像機器１００を、光学軸ＯＡについて回転させるよう作動させられてよい。図２Ａは、光学軸ＯＡに対して－３０°の又は下向きの角度を備える撮像機器１００を例示している。図２Ｂは、光学軸ＯＡに対して＋３０°の又は上向きの角度を伴って１８０°回転させられた撮像器具１００を例示している。「上」(“up”)、「下」(“down”)、「上向き」(“upward”)、及び「下向き」(“downward”)という用語は、概ね反対方向を名付けるために例示的な目的のために用いられているに過ぎず、限定的であることを意図しない。

図３は、撮像器具２０４（例えば、撮像器具１０５，１００）のための撮像器具視野２０２を取り囲む手術作業空間２００を例示している。撮像器具２０４は、遠位端２０５を有する。２つの手術器具２０６，２０８（例えば、器具１４）は、作業空間２００内で動作可能である。この実施態様において、視野２０２は、三次元ピラミッド錐台(pyramidal frustum)形状を有する。撮像器具２０４が２つの撮像デバイスを備える立体視撮像器具であるならば、撮像器具の視野は、撮像器具の各撮像デバイスのための三次元ピラミッド錐台の結合ボリュームである。代替的な実施態様において、撮像器具又は撮像デバイスのための三次元視野は、円錐台(conical frustum)形状であってよい。医療器具２０６は、遠位器具先端２１０を含み、遠位器具先端２１０は、この実施態様において、近位先端部分２１２と、第１の遠位先端部分２１４と、第２の遠位先端部分２１６とを含む、二本指作動可能先端(two-finger actuatable tip)である。同様に、医療器具２０８は、遠位器具先端２１８を含み、遠位器具先端２１８は、この実施態様において、近位先端部分２２０と、第１の遠位先端部分２２２と、第２の遠位先端部分２２４とを含む、二本指作動可能先端である。

図３の構成において、医療器具２０６，２０８は、撮像器具２０４の視野の外側にある。器具２０６，２０８が撮像器具２０４の視野の内側にあるのか或いは外側にあるのかの決定は、図７で更に詳細に記載するように、器具遠位先端２１０，２１８の計算される場所に基づく。図３の手術作業空間は、世界空間のための世界座標系（Ｘ_Ｗ，Ｙ_Ｗ，Ｚ_Ｗ）を有し、撮像器具の遠位端は、内視鏡空間のための撮像又は内視鏡座標系（Ｘ_Ｉ，Ｙ_Ｉ，Ｚ_Ｉ）を有する。

図４Ａは、手術作業空間２００内の撮像器具２０４の視野２３１の表示画像２３０を例示している。器具２０６，２０８は、表示画像２３０内で見える。この構成において、器具２０６，２０８は、「オンスクリーン」(“on screen”)である、即ち、画像２３０を表示するディスプレイスクリーン上にあると考えられる。視野２３１は、境界２３２を有する。表示画像は、ディスプレイ又はスクリーン空間のためのディスプレイ又はスクリーン座標系（Ｘ_Ｓ，Ｙ_Ｓ，Ｚ_Ｓ）を有する。立体視撮像システムでは、左側スクリーン及び右側スクリーンの各々のために別個のスクリーン座標系があってよい。

図４Ｂは、手術作業空間２００内の撮像機器２０４の視野２４１の表示画像２４０を例示している。視野２４１は、境界２４２を有する。器具２０４の視野は、例えば、拡大する、縮小する、ピッチ運動において動く、ヨー運動において動く、或いは上向き視角と下向き視角との間でロール運動することによって、変更されてよい。器具２０６は、視野２４１内に留まっており、よって、表示画像２４０内で見える。よって、器具２０６は、オンスクリーンであると考えられる。器具２０８は、視野２４１内になく、よって、表示画像２４０内で見えない。よって、器具２０８は、オフスクリーンであると考えられる。

器具２０６，２０８は、視野内で臨床医に見えないで遠隔操作式に制御されることがあるので、視野の外側の器具の不注意な動きは安全リスクを生む。加えて、臨床医は視野の外側に位置する器具を見失うことがある。これらのリスクを最小にするために、視野外器具インジケータを視覚的に又は可聴的に提示して、視野内で見えない器具の場所についての臨床医の認識(awareness)を増大させてよい。例えば、図４Ｂに示すように、視野外器具インジケータ２４４を視野２４１の境界２４２に沿って提供して、器具２０８がインジケータの一般的な方向において視野の外に位置することを表示する。この実施態様において、インジケータ２４４はグラフィックバーであるが、他の実施態様では、一連の点、アイコン(icon)、又は英数字インジケータであってよい。視覚的インジケータに加えて或いは視覚的インジケータの代わりに、ビープ音又は言語ベース指示のような可聴視野外インジケータが、器具２０８が視野外にあることを臨床医に警告してよい。可聴キュー(cue)が外科医コンソールの左側スピーカと右側スピーカとの間でパン(作動)(pan)して、眺望(view)に対する器具位置を強化してよい。代替的に、可聴キューは器具と関連付けられる左手側又は右手側の制御装置と対応する左側又は右側のスピーカから放出してよい。視覚的インジケータ２４４に加えて或いは視覚的インジケータ２４４の代わりに、視野外器具に関する文字情報２４６を提供して臨床医に警告し、且つ／或いは器具についての識別情報又は器具を視覚化せよという指令を提供してよい。

様々な実施態様において、視野外インジケータの使用は、臨床医の気を散らすようになるのを避けるように制約される。視野外インジケータの使用は、視野外インジケータが遠隔操作システムの特定の動作モードの間にのみ表示されてよいように、状況敏感(context-sensitive)であってよい。例えば、視野外インジケータは、操作者が撮像システムの動作を制御するシステムのモード、即ち、カメラ制御モードとして知られることがあるモードの間に表示されてよい。他の例として、視野外インジケータは、システムが関連付けられる器具を制御するために操作者からの入力を待つ間に表示されてよい。他の例として、視野外インジケータは、操作者が器具の動作を制御するシステムのモード、即ち、追従モードとして知られることがあるモードを開始した後に、数秒に亘って表示されてよい。更に他の代替的な実施態様において、視野外インジケータは、臨床医が視野外器具の場所について学習することを欲する時に無効にされ或いは選択的に有効にされてよい。幾つかの実施態様において、臨床医は、視野外器具の動作が有効にされる前に、器具先端が視野の外側にあることの承認(acknowledgement)を提供しなければならない。エネルギ放射デバイス、鋭利なデバイス、又は視覚化を伴わずに用いられるならば患者リスクの増大をもたらすデバイスのために、追加的な警告又は承認が用いられてよい。幾つかの実施態様において、視野外インジケータは、視野内にあるが閉塞組織(occluding tissue)又は他の構造の故に見えない器具のために提供されてよい。

図４Ｃは、図４Ｂについての撮像器具２０４の位置又は向きから撮像器具２０４を動かした後の、手術作業空間２００内の撮像器具２０４の視野２５１の表示画像２５０を例示している。視野２５１は、境界２５２を有する。器具２０６は、視野２５１内に留まっており、よって、表示画像２５０内で見える。器具２０８は、視野２５１外にあり、よって、表示画像２５０内で見えない。視野外インジケータ２４４は、撮像器具が動いた後の視野外器具の場所を反映するよう、境界２５２に沿って異なる場所に移動している。幾つかの実施態様において、インジケータ２４４の全長は、撮像器具が動くのと同じままである。代替的な実施態様において、インジケータは、視野からの視野外器具の距離を示すよう拡大縮小(scale)してよい。

図４Ｄは、撮像器具２０４が図４Ｃにおける撮像器具２０４の位置又は向きから移動した後の、手術作業空間２００内の撮像器具２０４の視野２６１の表示画像２６０を例示している。視野２６１は、境界２６２を有する。器具２０６は、視野２６１内に留まっており、よって、表示画像２６０内で見える。器具２０８は、視野２６１外にあり、よって、表示画像２６０内で見えない。視野外インジケータ２４４は、撮像器具が動いた後の視野外器具の場所を反映するよう、境界２６２に沿って更に移動している。

図４Ｅは、図４Ａにおける撮像器具２０４の視角上方構成から視角下方構成に撮像器具２０４をロール運動した後の、手術作業空間２００内の撮像器具２０４の視野２７１の表示画像２７０を例示している。視野２７１は、境界２７２を有する。器具２０６及び２０８は、両方とも、視野２７１外にあり、よって、表示画像２７０内で見えない。視野外インジケータ２４４は、視野外器具２０８の一般的な方向を示しており、視野外インジケータ２７４は、視野外器具２１０の一般的な方向を示している。

図４Ｆは、手術作業空間２００内の撮像器具２０４の視野２８１の表示画像２８０を例示している。視野２７１は、境界２８２を有する。器具２０６及び２０８は、両方とも、視野２８１内にあり、よって、表示画像２８０内で見える。器具先端２１８が境界２８２に近づいていることを示すために、警告インジケータ２８４が提供されてよい。この実施態様において、警告インジケータ２８４は、リングであるが、代替的な実施態様では、他の種類のグラフィカルシンボル又は可聴インジケータであってよい。インジケータは、先端２１８が境界２８２のより近くに動くに応じて変化（例えば、点滅）してよい。警告インジケータ２８４は、器具先端のいずれかが境界２８２から所定の距離（例えば、１ｃｍ）内に動くときに、表示画像２８０内に現れてよい。

上で説明したように、器具２０６，２０８が撮像器具２０４の視野の内側にあるか或いは外側にあるかの決定は、器具遠位先端２１０，２１８の計算される場所に基づいてよい。遠隔操作システム、器具、及び／又は撮像システムと関連付けられる小さな誤差要因(error factors)の故に、撮像器具２０４に対する器具遠位先端２１０，２１８の場所の決定は、関連付けられる累積的な誤差要因を有する。偽陽性の視野外インジケータを提供するのを避けるために、器具先端が撮像システム視野の外にあるか否かの決定は、遠位先端についての可能な場所の範囲を推定し且つ遠位先端についての推定される可能な場所のいずれかの又は指定の割合が視野内にあるならば視野外インジケータを抑制することによって、バイアスがかけられ(biased)てよい。バイアス(bias)の感度は、偽陽性の視野外インジケータについての臨床医の許容範囲に基づき調節されてよい。

図５は、撮像器具２０４のための撮像器具視野を取り囲む手術作業空間２００を例示している。この例示において、医療器具２０６，２０８の器具先端２１０，２１８と関連付けられる位置誤差は示されている。誤差境界ボリュームのセット(a set of error bounding volumes)が、各器具先端２１０，２１８と関連付けられている。誤差境界ボリュームは、先端部分の遠位端及び近位端の予測される場所を９０～９９％のような高度の確実性内に提示することがある。誤差境界ボリューム２９０が、器具先端２１０の近位先端部分２１２の予測される場所を提示する。誤差境界ボリューム２９２が、器具先端２１０の遠位先端部分２１４，２１６の予測される場所を提示する。この構成において、遠位先端部分２１４，２１６は、遠位先端部分が互いに閉じられる、（例えば、先端部分の間の角度がほぼゼロである）把持閉塞構成(grip-closed configuration)において配置される。よって、単一の境界ボリューム２９２を用いて遠位先端部分２１４，２１６を近似してよい。遠位先端部分２１４，２１６が（例えば、先端部分の間の角度が実質的にゼロよりも大きい）把持開放構成(grip-open configuration)において配置されるならば、別個の境界ボリュームを用いて各遠位先端部分の場所を近似してよい。誤差境界ボリューム２９４が、器具先端２１８の近位先端部分２２０の予測される場所を提示する。誤差境界ボリューム２９６が、器具先端２１８の遠位先端部分２２２，２２４の予測される場所を提示する。境界ボリュームは、視野外インジケータを臨床医に提示するか否かの決定のためのバイアスとして用いられてよい。例えば、両方の境界ボリューム２９０，２９２が視野２０２の外側にあり、よって、視野外インジケータが器具２０６のために生成される。境界ボリューム２９４，２９６のうちの少なくとも一方が、視野２０２内にあり、よって、視野外インジケータが器具２０８のために生成されない。代替的な実施態様では、境界ボリュームは、視野の境界と関連付けられる誤差の認識において視野のために提供されてもよい。同様に、視野の境界ボリュームが器具の境界ボリュームと交差するならば、視野外インジケータは、臨床医に提示されない。

図６は、器具が視野の外側にあるか否かを決定する方法３００を例示している。プロセス３０２で、方法３００は、図７において更に詳細に記載するように、内視鏡先端座標空間内の器具先端位置を評価することを含む。プロセス３０４で、方法３００は、図８において更に詳細に記載するように、内視鏡の遠位先端に対する器具先端位置誤差を推定することを含む。プロセス３０６で、図９において更に記載するように、スクリーン座標空間内で器具境界ボリュームを決定することを含む。プロセス９０８で、方法３００は、図１０において更に詳細に記載するように、器具先端が内視鏡視野の外側にあるか否かを決定することを含む。撮像器具は図６－１０において内視鏡として言及されるが、他の撮像器具が用いられてよい。

図７は、内視鏡先端座標空間内の器具先端位置を評価する方法３１０を例示している。方法３１０では、内視鏡座標系内の、近位先端位置及び遠位先端位置のような器具先端上の目印(landmark)の位置を決定するために、遠隔操作システム及び医療器具の順運動学が評価される。評価は、順運動学及び剛性体転換(rigid body transformation)を用いる。プロセス３１２は、世界座標空間内のマニピュレータ（例えば、マニピュレータ５１）及び器具（例えば、器具２０６，２０８）順運動学位置データを評価することを含む。プロセス３１４は、世界座標空間内のマニピュレータ及び内視鏡（例えば、撮像器具２０４）順運動学を評価することを含む。プロセス３１６は、器具先端位置データを内視鏡先端座標空間に転換することを含む。プロセス３２０は、遠位先端部分について把持角（遠位先端位置２１４，２１６の間の角度）を決定することを含む。プロセス３２２は、器具先端の長さ（例えば、近位先端部分２１２と遠位先端部分２１４，２１６との間の長さ）を決定することを含む。プロセス３１８で、把持角及び器具先端長さを用いて、近位器具先端地点及び遠位器具先端地点の位置を評価する。プロセス３２４で、内視鏡先端座標空間内で近位先端部分位置が決定される。プロセス３２６で、内視鏡先端座標空間内で第１の遠位先端部分（例えば、部分２１４）位置が決定される。プロセス３２８で、内視鏡先端座標空間内で第２の遠位先端部分（例えば、部分２１６）位置が決定される。

図８は、内視鏡に対する器具先端位置誤差を推定する方法３３０を例示している。遠隔操作システムの運動学的連鎖における多数のリンク及び様々なマニピュレータ姿勢の故に、器具先端位置誤差は、例えば０．５ｃｍ～２．０ｃｍに亘る変化を伴う構成に大いに依存し得る。誤差の全体的な上方境界は、全ての構成において推定されることがあるが、この全体的なアプローチは、特定の構成についての推定と比べて、誤差を過大評価する恐れがある。方法３３０において、先端位置誤差は、運動学的連鎖の主要構成部分が寄与する誤差の合計としてモデル化される。例えば、器具が遠隔中心に近接して作動しているとき（即ち、小さな挿入深さ）、セットアップ関節が先端位置誤差の大部分に寄与することがあるのに対し、マニピュレータは誤差にほんの僅かしか寄与しない。

方法３３０は、器具マニピュレータアーム遠隔中心位置誤差を決定するプロセス３２２と、内視鏡マニピュレータアーム遠隔中心位置誤差を決定するプロセス３３４とを含む。マニピュレータアームの遠隔中心位置は、そのセットアップ関節センサ及び遠隔操作アセンブリの運動学的連鎖のリンク間の固定的な機械的偏心（オフセット）によって決定される。製造及び組立てにおけるばらつき(variability)を考慮するために、端間(end-to-end)運動学的キャリブレーション（較正）手続きを行ってよい。結果としての位置誤差は、セットアップ関節センサにおける非直線性、センサの解像度(resolution)、及びキャリブレーション中のアセンブリの撓み(deflection)に起因することがある。マニピュレータアームの遠隔中心位置は、アームが装着された医療器具又は撮像器具を有するか否かと無関係である。マニピュレータアーム遠隔中心位置誤差は、２つのアームの間で相対的であり、それらの一方は器具を有し、それらの他方は撮像器具を有する。

方法３３０は、更に、器具マニピュレータアーム向き誤差を決定するプロセス３３６と、器具マニピュレータアーム向き誤差を決定するプロセス３４２とを含む。アーム向き誤差は、マニピュレータのヨー関節の外側ピッチの精度及び遠隔操作アセンブリのセットアップ構造へのマニピュレータの取付けにおけるあらゆる不整列による影響を受ける、マニピュレータスパーの指示方向(pointing direction)における誤差に関する。プロセス３３８で、器具アーム向き誤差は、挿入深さと組み合わせられる。プロセス３４０で、内視鏡アーム向き誤差が、内視鏡挿入深さと組み合わせられる。プロセス３４４で、器具アーム観測不能誤差が決定され、プロセス３４６で、内視鏡アーム観測不能誤差が決定される。観測不能誤差は、関節位置センサから観察し得ない誤差を考慮する。主要誤差は、患者体壁が受ける荷重に起因するセットアップ関節の撓みである。これは遠隔中心の位置に直接的に影響を与える。器具シャフトの撓みを考慮することがある他の誤差要因は、挿入深さの関数であることがある、コンプライアンス(compliance)である。プロセス３４８で、プロセス３３２～３４６において決定される全ての誤差要因を組み合わせて、内視鏡に対する近位部分先端誤差を決定する。方法は、更に、器具リスト誤差を決定するプロセス３５０と、器具先端長さを決定するプロセス３５２とを含む。プロセス３５４で、プロセス３５０及び３５２からの誤差要因をプロセス３４８からの近位部分先端誤差と組み合わせて、内視鏡に対する遠位器具先端誤差を決定する。

図９は、スクリーン座標空間内の器具先端境界ボリュームを決定する方法３６０を例示している。方法３６０は、方法３１０からの器具先端位置を方法３３０からの推定位置誤差と組み合わせる。方法３６０において、位置誤差は、スクリーンにマッピングされ、視野試験のためのバイアスとして用いる誤差の量が決定される。位置誤差は、視野試験の内／外のためのバイアスを決定するための基礎である。よって、位置誤差は、器具先端が撮像器具視野の内側にあるか或いは外側にあるかを検出するときに、偽陽性及び偽陰性誤差のバランスに影響を及ぼすよう、器具先端部分の境界ボリュームを人工的に成長させ或いは縮小させ得る。

方法３６０は、内視鏡先端空間内の器具先端部分位置を抽出するプロセス３６２と、較正立体カメラモデルを抽出するプロセス３６４と、内視鏡先端座標空間内の推定器具先端位置誤差を抽出するプロセス３６６とを含む。プロセス３７０で、先端位置誤差は、（例えば、立体カメラモデルからの）スクリーン－空間座標系位置誤差に投影される。プロセス３７２で、投影位置誤差は、バイアスにマッピングされる。バイアスがゼロのとき、システムは、偽陽性の報告（即ち、視野外インジケータを間違って報告すること）及び偽陽性（即ち、視野外インジケータが提示されるべきであったときに視野外インジケータが提示されないこと）の混合を報告する。バイアスが大きいとき（例えば、１００％バイアスのとき）、システムは、器具が実質的に視野の外側にあるときに、器具が視野の外にあることを検出するだけである。推定位置誤差をバイアスにマッピングするプロセスは、無バイアスとフルバイアスとの間のトレードオフ（妥協）が調整されるのを可能にする。明白な偽陽性誤差を最小にすることは重要である。何故ならば、視野外インジケータは、器具先端が視野内で明らかに見えるときに存在するならば、気が散り、紛らわしいからである。多すぎる偽陽性誤差は、臨床医が後の正しい陽性の検出を無視するほどに、臨床医を警告に対して不感にさせ得る。器具先端が内視鏡先端に近づくとき（即ち、器具先端が視野の大きな部分を占めるとき）、先端位置誤差の大きさは、視野ボリュームの断面範囲(cross-sectional dimensions)に接近する。この構成では、バイアスを用いないならば、高い比率の偽陽性検出があるであろう。図１１～１５は、バイアスの使用をより詳細に例示している。

プロセス３６８で、器具先端の挿入深さが決定される。プロセス３７４で、境界ボリューム（例えば、２９０，２９２，２９４，２９６，５２２，５２４）が器具先端地点の周りに創られる。プロセス３７６で、器具先端境界ボリュームがスクリーン空間座標系内で決定される。通常、境界ボリュームは使用者に表示されないが、それらは任意的に表示されてよい。

図１０は、器具先端が撮像器具視野の外側にあるか否かを決定する方法である。プロセス３８２で、器具先端境界ボリュームは、左眼スクリーン座標空間のために抽出され、プロセス３８４で、器具先端境界ボリュームは、右眼スクリーン座標空間のために抽出される。プロセス３８６で、試験を行って、境界ボリュームが左眼視野の内側にあるか或いは外側にあるかを決定する。プロセス３８８で、試験を行って、境界ボリュームが右眼視野の内側にあるか或いは外側にあるかを決定する。プロセス３９０で、全ての境界ボリュームが視野の外側にあるならば、視野外インジケータを臨床医に提示する。

図１１は、ツール視野外インジケータをバイアスするために位置誤差のうちのどれぐらいを用いるかを決定するよう、投影位置誤差(projected position error)をバイアス係数(bias factor)にマッピングする、バイアスプロファイル４００を例示している。バイアスプロファイル４００は、位置誤差の識別できる大きさが大きいときに（例えば、位置誤差サイズがスクリーンサイズの２０％以上であるときに）、全バイアス（バイアス係数＝１）を適用する。これは器具先端が内視鏡先端に極めて近いときに概ね起こる。誤差の識別できる大きさが小さいときに（例えば、位置誤差サイズがスクリーンサイズの２０％未満であるときに）、バイアスプロファイルはバイアスを減少させる（例えば、バイアス係数＜１）。これは器具先端が内視鏡から遠いときに概ね起こる。このマッピング方法は、知覚される誤差に基づき視野外検出プロセスを調整する直接的な方法をもたらし、器具深さについての推定と無関係であってよい。

図１２～１５は、バイアスプロファイル４００の使用を例示している。図１２は、器具先端２１０の近位先端部分２１２についての位置誤差５００を例示している。遠位先端部分２１４についての位置誤差５０２が示され、遠位先端部分２１６についての位置誤差５０４が示されている。位置誤差円５００，５０２，５０４は、先端部分についての器具位置誤差の上方境界の推定を表している。誤差半径５０６も特定されている。寸法５０８はスクリーンサイズの１０％であり、寸法５１０はスクリーンサイズの２０％である。地点５１２，５１４，５１６は、それぞれ、地点２１２，２１４，２１６に対応し、内視鏡先端に対する器具先端位置のシステムの絶対的感覚のオーバーレイを表している。内視鏡先端から比較的遠い器具先端を備えるこの構成において、誤差半径５０６は、スクリーンサイズの１０％よりも小さい。バイアスプロファイル４００に基づき、バイアスは先端位置５１２～５１６に加えられず、代わりに、位置５１２～５１６が用いられる。接続セグメント自体は、器具先端が視野の内側にあるか或いは外側にあるかを決定する境界ボリュームとして用いられる。

図１３は、内視鏡先端から中間距離にある器具先端２１０を例示している。この構成において、位置誤差の誤差半径５２０は、１０％寸法５０８と２０％寸法５１０との間にある。バイアスプロファイル４００に基づき、境界ボリューム５２２が位置誤差全体の百分率（０％～１００％の間）として決定される。この境界ボリューム５２２を用いて、器具先端が視野の内側にあるか或いは外側にあるかを決定する。

図１４は、内視鏡先端から近い距離にある器具先端２１０を例示している。この構成において、誤差半径は、２０％寸法５１０よりも大きい。バイアスプロファイル４００に基づき、境界ボリューム５２４が、位置誤差全体であるよう決定される。この境界ボリューム５２４を用いて、器具先端が視野の内側にあるか或いは外側にあるかを決定する。図１５に示すように、器具先端が視野の内側にあるか或いは外側にあるかを決定するために、地点５１２，５１４，５１６が用いられるならば、地点５１２，５１４，５１６が視野の外側にあるので、システムは視野外インジケータを誤って報告するであろう。内側／外側視野を試験するために、境界ボリューム５２４が用いられるとき、システムは、境界ボリューム５２４が視野の内側にあると決定し、よって、視野外インジケータを報告しない。

本発明の実施態様における１つ又はそれよりも多くの要素は、制御処理システムのようなコンピュータシステムのプロセッサで実行するソフトウェアにおいて実施されてよい。ソフトウェアにおいて実施されるとき、本発明の実施態様の要素は、本質的に、所要のタスクを遂行するコードセグメントである。送信媒体又は通信リンクを通じて搬送波において具現されるコンピュータデータ信号を経由してダウンロードされてよい、プログラム又はコードセグメントを、プロセッサ可読記憶媒体又はデバイス内に格納し得る。プロセッサ可読記憶デバイスは、光媒体、半導体媒体、及び磁気媒体を含む、情報を格納し得るあらゆる媒体を含んでよい。プロセッサ可読格納デバイスの例は、電子回路、半導体デバイス、消去可能なプログラム可能読取り専用記憶装置（ＥＰＲＯＭ）、フロッピーディスケット、ＣＤ－ＲＯＭ、光ディスク、ハードディスク、又は他の格納デバイスを含む。コードセグメントは、インターネット、イントラネット等のような、コンピュータネットワークを介してダウンロードされてよい。

提示するプロセス及びディスプレイは、本来的に、如何なる特定のコンピュータ又は他の装置に関連しない場合があることに留意のこと。様々な汎用システムが、ここにおける教示に従ったプログラムと共に用いられてよく、或いは、記載する動作を遂行するより専門化された装置を構築するのが便利であることが分かることがある。様々なこれらのシステムのための所要の構造は、請求項において要素として現れる。加えて、本発明の実施態様は、如何なる特定のプログラム言語を参照しても記載されていない。ここに記載するような本発明の教示を実施するために、様々なプログラム言語が用いられてよいことが理解されるであろう。

本発明の特定の例示的な実施態様が記載され且つ添付の図面に示されているが、そのような実施態様は広義の発明の単なる例示であり、広義の発明を限定しないこと、並びに、本発明の実施態様は、図示し且つ記載する特定の構造及び配置に限定されないことが理解されなければならない。何故ならば、様々な他の変形が当業者の心に思い浮かぶことがあるからである。

米国特許出願公開第２００９／８８６３４号明細書

Claims (13)

1. 遠隔操作アセンブリと、
   処理ユニットと、を含む、
   医療撮像システムであって、
   前記遠隔操作アセンブリは、
   器具先端を含む医療器具と、
   撮像器具先端を含む撮像器具と、を含み、
   前記処理ユニットは、１つ又はそれよりも多くのプロセッサを含み、前記処理ユニットは、
   前記器具先端についての器具先端位置を決定し、
   前記撮像器具に対する器具先端位置誤差を決定し、
   前記決定される器具先端位置と、前記決定される器具先端位置誤差と、前記器具先端と前記撮像器具先端の遠位端との間の距離とに基づいて、前記器具先端についての少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームを決定し、
   前記少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームに基づいて、前記器具先端が前記撮像器具の視野の外側にあるときを示す、
   ように構成され、
   前記少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームは、器具先端地点の周りに創られる、
   医療撮像システム。
2. 前記器具先端位置を決定することは、
   世界座標系内の器具先端位置データを決定することと、
   前記器具先端位置データを前記世界座標系から撮像器具基準フレームに変換することと、
   前記世界座標系内の前記器具先端位置データに基づいて、前記撮像器具基準フレーム内の器具位置データを決定することと、を含む、
   請求項１に記載の医療撮像システム。
3. 前記遠隔操作アセンブリは、
   前記医療器具の動きを制御するように構成される第1のマニピュレータアームと、
   前記撮像器具の動きを制御するように構成される第２のマニピュレータアームと、を更に含む、
   請求項１に記載の医療撮像システム。
4. 前記撮像器具に対する前記器具先端位置誤差を決定することは、
   前記第１のマニピュレータアーム及び前記第２のマニピュレータアームの各々について位置誤差及び向き誤差を決定することと、
   前記医療器具及び前記撮像器具の各々について挿入深さを決定することと、
   前記第１及び第２のマニピュレータアームの各々について前記決定される位置誤差及び向き誤差に基づいて、並びに、前記医療器具及び前記撮像器具の各々について前記決定される挿入深さに基づいて、前記器具先端の近位部分の位置誤差を決定することと、を含む、
   請求項３に記載の医療撮像システム。
5. 前記撮像器具に対する前記器具先端位置誤差を決定することは、
   医療器具リスト誤差を決定することと、
   前記器具先端の長さを決定することと、
   前記決定される医療器具リスト誤差、前記器具先端の決定される長さ、及び前記器具先端の前記近位部分の前記決定される位置誤差に基づいて、前記器具先端の遠位部分の位置誤差を決定することと、を更に含む、
   請求項４に記載の医療撮像システム。
6. 前記少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームは、前記器具先端の近位端と関連付けられる第１のボリュームと、前記器具先端の遠位端と関連付けられる第２のボリュームとを含む、請求項１に記載の医療撮像システム。
7. 前記少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームを決定することは、前記決定される器具先端位置にバイアスを加えるか否かを決定することを含み、前記バイアスは、前記器具先端と前記撮像器具先端の前記遠位端との間の距離に基づく、請求項１に記載の医療撮像システム。
8. 前記バイアスを加えるか否かを決定することは、前記器具先端と前記撮像器具先端の前記遠位端との間の距離を決定することを含み、
   前記器具先端と前記撮像器具先端の前記遠位端との間の前記距離が第１の距離にあるとき、前記器具先端位置は、前記器具先端が前記撮像器具の視野の外側にあるか否かを決定するために使用され、
   前記器具先端と前記撮像器具先端の前記遠位端との間の前記距離が前記第１の距離よりも小さい第２の距離にあるとき、前記バイアスの一部が前記決定される器具先端位置に加えられ、
   前記器具先端と前記撮像器具先端の前記遠位端との間の前記距離が前記第２の距離よりも小さい第３の距離にあるとき、前記バイアスの全量が前記決定される器具先端位置に加えられる、
   請求項７に記載の医療撮像システム。
9. 前記バイアスの前記一部が前記決定される器具先端位置に加えられるとき、前記少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームは、前記バイアスの前記一部によって修正され、前記少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームは、前記器具先端が前記撮像器具の前記視野の外側にあるか否かを決定するために使用され、
   前記バイアスの前記全量が前記決定される器具先端位置に加えられるとき、前記少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームは、前記器具先端が前記撮像器具の前記視野の外側にあるか否かを決定するために使用される、
   請求項８に記載の医療撮像システム。
10. 遠隔操作アセンブリと、
    処理ユニットと、を含む、
    医療撮像システムであって、
    前記遠隔操作アセンブリは、
    器具先端を含む医療器具と、
    撮像器具先端を含む撮像器具と、を含み、
    前記処理ユニットは、１つ又はそれよりも多くのプロセッサを含み、前記処理ユニットは、
    前記器具先端についての器具先端位置を決定し、
    前記撮像器具に対する器具先端位置誤差を決定し、
    前記決定される器具先端位置と、前記決定される器具先端位置誤差と、前記器具先端と前記撮像器具先端の遠位端との間の距離とに基づいて、前記器具先端についての少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームを決定する、
    ように構成され、
    前記器具先端位置を決定することは、
    世界座標系内の器具先端位置データを決定すること、
    前記器具先端位置データを前記世界座標系から撮像器具基準フレームに変換すること、及び
    前記世界座標系内の前記器具先端位置データに基づいて、前記撮像器具基準フレーム内の器具位置データを決定することによる、
    医療撮像システム。
11. 遠隔操作アセンブリと、
    処理ユニットと、を含む、
    医療撮像システムであって、
    前記遠隔操作アセンブリは、
    器具先端を含む医療器具と、
    撮像器具先端を含む撮像器具と、
    前記医療器具の動きを制御するように構成される第1のマニピュレータアームと、
    前記撮像器具の動きを制御するように構成される第２のマニピュレータアームと、を含み、
    前記処理ユニットは、１つ又はそれよりも多くのプロセッサを含み、前記処理ユニットは、
    前記器具先端についての器具先端位置を決定し、
    前記撮像器具に対する器具先端位置誤差を決定し、
    前記決定される器具先端位置と、前記決定される器具先端位置誤差と、前記器具先端と前記撮像器具先端の遠位端との間の距離とに基づいて、前記器具先端についての少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームを決定する、
    ように構成される、
    医療撮像システム。
12. 遠隔操作アセンブリと、
    処理ユニットと、を含む、
    医療撮像システムであって、
    前記遠隔操作アセンブリは、
    器具先端を含む医療器具と、
    撮像器具先端を含む撮像器具と、を含み、
    前記処理ユニットは、１つ又はそれよりも多くのプロセッサを含み、前記処理ユニットは、
    前記器具先端についての器具先端位置を決定し、
    前記撮像器具に対する器具先端位置誤差を決定し、
    前記決定される器具先端位置と、前記決定される器具先端位置誤差と、前記器具先端と前記撮像器具先端の遠位端との間の距離とに基づいて、前記器具先端についての少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームを決定する、
    ように構成され、
    前記少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームは、前記器具先端の近位端と関連付けられる第１のボリュームと、前記器具先端の遠位端と関連付けられる第２のボリュームとを含む、
    医療撮像システム。
13. 遠隔操作アセンブリと、
    処理ユニットと、を含む、
    医療撮像システムであって、
    前記遠隔操作アセンブリは、
    器具先端を含む医療器具と、
    撮像器具先端を含む撮像器具と、を含み、
    前記処理ユニットは、１つ又はそれよりも多くのプロセッサを含み、前記処理ユニットは、
    前記器具先端についての器具先端位置を決定し、
    前記撮像器具に対する器具先端位置誤差を決定し、
    前記決定される器具先端位置と、前記決定される器具先端位置誤差と、前記器具先端と前記撮像器具先端の遠位端との間の距離とに基づいて、前記器具先端についての少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームを決定する、
    ように構成され、
    前記少なくとも１つの位置誤差境界ボリュームを決定することは、前記決定される器具先端位置にバイアスを加えるか否かを決定することを含み、前記バイアスは、前記器具先端と前記撮像器具先端の前記遠位端との間の距離に基づく、
    医療撮像システム。

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