用于操縱醫(yī)療器械通過(guò)連接的人體通道的具有多種操作模式的醫(yī)療系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】控制器以不同的操作模式操作，以便在通過(guò)連接的人體通道插入和收回醫(yī)療器械時(shí)控制醫(yī)療器械的遠(yuǎn)側(cè)尖端的移動(dòng)。當(dāng)插入醫(yī)療器械時(shí)，控制器通常以自動(dòng)導(dǎo)航模式操作，除非手動(dòng)超越控制以便以手動(dòng)模式操作。當(dāng)收回醫(yī)療器械時(shí)，控制器通常以零力模式操作，以允許遠(yuǎn)側(cè)尖端自由移動(dòng)，以便在通過(guò)連接的人體通道收回醫(yī)療器械時(shí)遠(yuǎn)側(cè)尖端可以遵從通道的形狀，除非手動(dòng)超越控制以便以手動(dòng)模式操作。
【專利說(shuō)明】用于操縱醫(yī)療器械通過(guò)連接的人體通道的具有多種操作模式的醫(yī)療系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及醫(yī)療系統(tǒng)，并且具體涉及用于操縱醫(yī)療器械通過(guò)連接的人體通道的具有多種操作模式的醫(yī)療系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]被操縱通過(guò)人體通道的一種類型的醫(yī)療器械是內(nèi)窺鏡。借助通過(guò)自然孔或外科手術(shù)產(chǎn)生的開口插入設(shè)備并將其引導(dǎo)至病人體內(nèi)的目標(biāo)部位，內(nèi)窺鏡允許內(nèi)科醫(yī)生捕獲身體內(nèi)部器官的圖像，以及診斷人體內(nèi)部器官中的問(wèn)題。在一些情況下，其也可以被用來(lái)對(duì)人體內(nèi)部器官執(zhí)行醫(yī)療程序。其可操縱以便為了導(dǎo)航目的使其遠(yuǎn)側(cè)尖端可控地取向。圖像捕獲設(shè)備(諸如立體視場(chǎng)的或單視場(chǎng)的攝像機(jī))可以被提供在其遠(yuǎn)側(cè)尖端處，使得從該角度被攝像機(jī)捕獲的圖像可以在顯示屏上被外科醫(yī)生觀察。為了在目標(biāo)部位執(zhí)行各種醫(yī)療程序，外科手術(shù)工具(諸如用于切除、抓持、燒灼等的那些工具)可以延伸到內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)側(cè)尖端之外。
[0003]專用內(nèi)窺鏡可以由其大致意圖查看的地方而得名。示例包括:用于在膀胱內(nèi)查看的膀胱鏡、用于在腎內(nèi)查看的腎鏡、用于在肺的支氣管內(nèi)查看的支氣管鏡、用于在喉內(nèi)查看的喉鏡、用于在耳內(nèi)查看的耳鏡、用于在關(guān)節(jié)內(nèi)查看的關(guān)節(jié)鏡、用于在腹部?jī)?nèi)查看的腹腔鏡以及胃腸內(nèi)窺鏡。為了查看其預(yù)期的器官，內(nèi)窺鏡可以移動(dòng)通過(guò)人體內(nèi)連接的人體通道到達(dá)目標(biāo)區(qū)域。
[0004]可操縱通過(guò)人體通道的另一類型的醫(yī)療器械是導(dǎo)管。導(dǎo)管是細(xì)長(zhǎng)的柔性管，其被插入到自然的體腔或通道內(nèi)用于引入或取出流體。其用途包括通過(guò)尿道從膀胱中排出尿，或?yàn)榱嗽\斷目的而通過(guò)血管插入到心臟中。導(dǎo)管還可以插入到通道內(nèi)以保持通道打開。
[0005]可操縱通過(guò)人體`通道的其他類型的醫(yī)療器械是外科手術(shù)和診斷工具。示例包括像用于獲得組織樣品的鑷子以及用于灼燒組織的電極這樣的常用醫(yī)療用具。
[0006]此類醫(yī)療器械被操縱通過(guò)其中的人體通道可以是曲折的，并且沿著其長(zhǎng)度具有變化的寬度。另外，它們可以是多分支的并且狹窄的，使得到體內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域的導(dǎo)航是困難的。同樣，通道可以包含由于與醫(yī)療器械的過(guò)度的物理接觸而極易受到傷害的敏感組織。作為連接的人體通道的一個(gè)示例，US7, 901，348B2描述了在支氣管鏡檢查程序中超薄柔性內(nèi)窺鏡到肺部的支氣管樹內(nèi)的預(yù)定感興趣區(qū)域的視覺(jué)輔助引導(dǎo)。作為連接的人體通道的其他示例，US2005/0182319A1描述了可應(yīng)用于血液循環(huán)系統(tǒng)以及肺的空氣循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)與泌尿系統(tǒng)的圖像引導(dǎo)的外科手術(shù)技術(shù)。
[0007]當(dāng)操作者將醫(yī)療器械通過(guò)連接的人體通道插入到病人的解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域時(shí)，希望輔助操作者將醫(yī)療器械導(dǎo)航至目標(biāo)區(qū)域。在收回醫(yī)療器械使其從連接的人體通道離開時(shí)，必須小心以避免由于與醫(yī)療器械的過(guò)度物理接觸而傷害通道壁。病人的安全始終是首要考慮的，同時(shí)控制醫(yī)療器械在病人體內(nèi)的移動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]因此，本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)方面的一個(gè)目的是這樣的一種醫(yī)療系統(tǒng)以及在其中實(shí)施的方法，其用于控制醫(yī)療器械通過(guò)人體通道的移動(dòng)而不引起對(duì)病人的傷害。
[0009]本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)方面的另一目的是這樣的一種醫(yī)療系統(tǒng)以及在其中實(shí)施的方法，其提供對(duì)操作者以安全有效的方式操縱醫(yī)療器械通過(guò)連接的人體通道到達(dá)和/或離開目標(biāo)區(qū)域有益的導(dǎo)航輔助。
[0010]本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)方面的另一目的是這樣的一種醫(yī)療系統(tǒng)以及在其中實(shí)施的方法，其用于為自動(dòng)導(dǎo)航輔助提供手動(dòng)超越控制(manual override),以便通過(guò)連接的人體通道到達(dá)目標(biāo)區(qū)域。
[0011]這些以及另外的目的通過(guò)本發(fā)明的各種方面實(shí)現(xiàn)，其中簡(jiǎn)而言之，一個(gè)方面是醫(yī)療系統(tǒng)，其包括:可操縱醫(yī)療器械；至少一個(gè)致動(dòng)器；以及控制裝置，其用于在檢測(cè)到醫(yī)療器械在插入方向上的移動(dòng)之后，命令至少一個(gè)致動(dòng)器使醫(yī)療器械根據(jù)插入控制模式被操縱，以及在檢測(cè)到醫(yī)療器械在收回方向上的移動(dòng)之后，命令至少一個(gè)致動(dòng)器以允許醫(yī)療器械按照施加在醫(yī)療器械上的力移動(dòng)。
[0012]另一方面是用于控制醫(yī)療器械的操縱的方法，該方法包括:檢測(cè)醫(yī)療器械的移動(dòng)；以及在檢測(cè)到醫(yī)療器械在插入方向上的移動(dòng)之后，命令至少一個(gè)致動(dòng)器以使醫(yī)療器械根據(jù)插入控制模式被操縱，以及在檢測(cè)到醫(yī)療器械在收回方向上的移動(dòng)之后，命令至少一個(gè)致動(dòng)器以允許醫(yī)療器械按照施加在醫(yī)療器械上的力移動(dòng)。
[0013]另一方面是醫(yī)療系統(tǒng)，其包括:輸入設(shè)備；醫(yī)療器械；至少一個(gè)致動(dòng)器；以及控制裝置，其用于在正常控制模式下命令所述至少一個(gè)致動(dòng)器以使醫(yī)療器械根據(jù)編程的導(dǎo)航路徑被操縱，以及用于在正?？刂颇Ｊ奖惠斎朐O(shè)備的操作者手動(dòng)超越控制時(shí)命令所述至少一個(gè)致動(dòng)器以使醫(yī)療器械根據(jù)輸入設(shè)備命令這種操縱的移動(dòng)被操縱。
[0014]另一方面是用于控制醫(yī)療器械的操縱的方法，該方法包含:當(dāng)醫(yī)療器械在插入方向上移動(dòng)時(shí)，命令至少一個(gè)致`動(dòng)器根據(jù)編程的導(dǎo)航路徑操縱醫(yī)療器械；接收手動(dòng)超越控制指示；以及命令至少一個(gè)致動(dòng)器根據(jù)輸入設(shè)備的移動(dòng)操縱醫(yī)療器械。
[0015]參照以下應(yīng)當(dāng)與附圖結(jié)合考慮的本發(fā)明的實(shí)施例的描述，本發(fā)明的各種方面的另外的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將將會(huì)變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1圖示說(shuō)明了被布置在連接的人體通道內(nèi)并由利用本發(fā)明的各方面的醫(yī)療系統(tǒng)的控制器控制的醫(yī)療器械的示意圖。
[0017]圖2圖示說(shuō)明了用于利用本發(fā)明的各方面的醫(yī)療系統(tǒng)的醫(yī)療器械的遠(yuǎn)端的示意圖。
[0018]圖3圖示說(shuō)明了醫(yī)療器械可以穿過(guò)其中的連接的人體通道的示意圖。
[0019]圖4圖示說(shuō)明了利用本發(fā)明的各方面的醫(yī)療系統(tǒng)的方框圖。
[0020]圖5圖示說(shuō)明了利用本發(fā)明的各方面的用于在醫(yī)療器械朝向病人體內(nèi)目標(biāo)區(qū)域的插入過(guò)程中控制醫(yī)療器械的方法的流程圖。
[0021]圖6圖示說(shuō)明了利用本發(fā)明的各方面的用于在醫(yī)療器械遠(yuǎn)離病人體內(nèi)目標(biāo)區(qū)域的收回過(guò)程中控制醫(yī)療器械的方法的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0022]圖1圖示說(shuō)明了醫(yī)療系統(tǒng)的使用，其中響應(yīng)于操作者與輸入設(shè)備101的交互，控制器102命令致動(dòng)器103將醫(yī)療器械104移入、移出以及通過(guò)病人150的連接的人體通道。在這種情況下，醫(yī)療器械104可以是內(nèi)窺鏡、導(dǎo)管或具有諸如在圖2中示出的可操縱尖端142的其他醫(yī)療設(shè)備。致動(dòng)器103包括致動(dòng)器121，其用于沿著軌道124在輸入方向(即，插入病人150體內(nèi))以及輸出方向(即，從病人150體內(nèi)收回)上移動(dòng)整個(gè)醫(yī)療器械104，如通過(guò)標(biāo)示“I/O”的雙頭箭頭所描述的。可替代地，致動(dòng)器121可以被省略，在這種情況下，操作者可以手動(dòng)地將醫(yī)療器械104插入連接的人體通道或?qū)⑵鋸倪B接的人體通道收回。致動(dòng)器103還包括致動(dòng)器122和123，用于操縱可操縱尖端142。
[0023]圖2圖示說(shuō)明了醫(yī)療器械104遠(yuǎn)端的細(xì)節(jié)，其中以實(shí)線的形式示出處于非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的可操縱尖端142，而以虛線的形式示出處于各種旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的可操縱尖端142。醫(yī)療器械104包括柔性主體141，可操縱尖端142可旋轉(zhuǎn)地耦連至柔性主體141。例如，當(dāng)在俯仰(pitch)方向上旋轉(zhuǎn)可操縱尖端142時(shí)，其如以圖示的虛線形示出的那樣移動(dòng)。當(dāng)在偏航方向(yaw)上旋轉(zhuǎn)可操縱尖端142時(shí)，其在與圖示的虛線形正交的方向上移動(dòng)。通過(guò)以俯仰與偏航組合的形式旋轉(zhuǎn)可操縱尖端142，可以實(shí)現(xiàn)俯仰與偏航之間的中間角度。在這種情況下，致動(dòng)器122可以在俯仰方向上操縱可操縱尖端142，而致動(dòng)器123可以在偏航方向上操縱可操縱尖端142?？商娲?，利用相應(yīng)的致動(dòng)器，可以以圍繞主體141的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的形式以及在俯仰與偏航方向中的一個(gè)或兩個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)可操縱尖端142。柔性主體141可以被動(dòng)彎曲或主動(dòng)彎曲或其組合。為了主動(dòng)彎曲柔性主體141，除了那些已經(jīng)提到的之外，還可以提供另外的致動(dòng)器和控制元件用于操縱醫(yī)療器械104。
[0024]當(dāng)醫(yī)療器械104是可操縱內(nèi)窺鏡時(shí)，其可以具有一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)腔145，多個(gè)光纖電纜144和圖像捕獲設(shè)備143延伸通過(guò)內(nèi)腔145。圖像捕獲設(shè)備143可以是立體視場(chǎng)的或單視場(chǎng)的攝像機(jī)，用于 捕獲圖像，該圖像被傳遞給圖像處理器108并由圖像處理器108處理，并且在顯示屏109上顯示(在圖4中示出)。可替代地，圖像捕獲設(shè)備143可以是相干光纖束/傳像束，其被耦連至器械104 (諸如纖維內(nèi)窺鏡)的近端上的成像處理系統(tǒng)。光纖電纜144中的一個(gè)可以在其近端被耦連到光源(未示出)，該光源在醫(yī)療器械104的遠(yuǎn)端處用于照明目的。其他的光纖電纜144可以被配置為具有彎曲傳感器或形狀傳感器，諸如光纖布拉格光柵(或其他應(yīng)變傳感器，諸如利用瑞利散射的傳感器)，以便使得穿過(guò)光纖電纜的光被控制器102處理，以確定醫(yī)療器械104的當(dāng)前位置和形狀，包括可操縱尖端142的取向。
[0025]在標(biāo)題為“Apparatus and methods for automatically controllingendoscope”的W02009/097461A1中描述了這種可操縱內(nèi)窺鏡的一個(gè)不例，該文獻(xiàn)被并入本文以供參考。利用光纖布拉格光柵確定內(nèi)窺鏡的位置和彎曲的細(xì)節(jié)可以在以下文獻(xiàn)中找到，例如，在標(biāo)題為“Robotic Surgery System Including Position Sensors Using FiberBragg Gratings” 的 US2007/0156019A1、標(biāo)題為 “Fiber Optic Position and/or ShapeSensing Based on Rayleigh Scatter” 的 US2008/0212082A1、標(biāo)題為 “Robotic SurgicalInstrument and Methods using Bragg Fiber Sensors，，的 US2008/0218770A1 和標(biāo)題為“Fiber Optic Shape Sensor”的US2009/0324161A1，這些文獻(xiàn)均被并入本文以供參考。
[0026]圖3圖示說(shuō)明了病人150體內(nèi)的連接的人體通道152的示意圖，其中響應(yīng)于操作者與輸入設(shè)備101的交互，在控制器102的控制下醫(yī)療器械104移動(dòng)通過(guò)連接的人體通道152。連接的人體通道152具有入口點(diǎn)151、分支通道154、155、156和157以及組織壁153，其中醫(yī)療器械104通過(guò)入口點(diǎn)151進(jìn)入，并且分支通道154、155、156和157提供醫(yī)療器械104到達(dá)病人體內(nèi)不同目標(biāo)區(qū)域的路徑。盡管在圖3中連接的人體通道152被顯示為具有多個(gè)分支通道的樹形結(jié)構(gòu)，但其可以取而代之地包含單個(gè)內(nèi)腔或通道。除了自然的人體通道之外，人造的人體通道或外科手術(shù)產(chǎn)生的人體通道也可以被包括在連接的人體通道152中。
[0027]作為一個(gè)示例，圖4圖示說(shuō)明了醫(yī)療系統(tǒng)100的方框圖。根據(jù)控制器102的當(dāng)前操作模式，控制器102通過(guò)命令致動(dòng)器103來(lái)控制醫(yī)療器械104的移動(dòng)?？刂破?02可以被實(shí)現(xiàn)為執(zhí)行存儲(chǔ)在一個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)器中的程序代碼的一個(gè)或更多個(gè)集中式或分布式處理器，每個(gè)處理器又可以由硬件、固件和軟件中的一個(gè)或其組合實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前的操作模式通常取決于操作者是在插入方向上(即，進(jìn)入病人)還是在收回方向上(即，離開病人)命令醫(yī)療器械104的移動(dòng)。提供缺省操作模式，以便在檢測(cè)到醫(yī)療器械104在插入方向上的移動(dòng)時(shí)，當(dāng)前的操作模式為自動(dòng)導(dǎo)航模式，而在檢測(cè)到醫(yī)療器械104在收回方向上的移動(dòng)時(shí)，當(dāng)前的操作模式為零力模式，然而，為了安全、路線改變或其他目的，編程的缺省模式可以被手動(dòng)地超越控制。輸入設(shè)備101被提供在醫(yī)療系統(tǒng)100中，用于在自動(dòng)導(dǎo)航模式被超越控制時(shí)手動(dòng)地操縱醫(yī)療器械104。輸入設(shè)備101還可以用于命令醫(yī)療器械104的插入和收回?？商娲?，通過(guò)操作者在插入和收回方向上手動(dòng)地移動(dòng)醫(yī)療器械104，可以執(zhí)行這種插入和收回。同樣被包括在醫(yī)療系統(tǒng)100中的是致動(dòng)器103、醫(yī)療器械104、存儲(chǔ)器107、顯示屏109和圖像處理器108。
[0028]作為一個(gè)示例，圖5圖示說(shuō)明了由控制器102執(zhí)行的用于在醫(yī)療器械104朝向病人體內(nèi)目標(biāo)區(qū)域的插入過(guò)程中控制醫(yī)療器械104的操縱的方法的流程圖。在方框501中，該方法通過(guò)利用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳈z測(cè)輸入設(shè)備101的移動(dòng)或醫(yī)療器械104的移動(dòng)來(lái)檢測(cè)醫(yī)療器械104在插入方向上的移動(dòng)。在方框502中，該方法確定移動(dòng)是否超過(guò)閾值，以避免操作者預(yù)期的插入移動(dòng)的錯(cuò)誤指示。此類錯(cuò)誤指示的示例包括在操作者與輸入設(shè)備101進(jìn)行手動(dòng)交互或手動(dòng)插入醫(yī)療器械10 4時(shí)系統(tǒng)中的噪聲和手的抖動(dòng)。閾值可以基于與時(shí)間無(wú)關(guān)的位置變化或在指定的時(shí)間段內(nèi)的位置變化(即，速度)。
[0029]如果方框502中的確定為否，那么該方法循環(huán)回至方框501。另一方面，如果方框502中的確定為是，那么該方法進(jìn)行到方框503，在方框503中，該方法確定醫(yī)療器械104的遠(yuǎn)側(cè)尖端142的當(dāng)前姿勢(shì)(即，位置和取向)。在方框504中，該方法然后利用醫(yī)療器械104的當(dāng)前姿勢(shì)根據(jù)編程的導(dǎo)航路徑確定操縱方向?？梢栽谛g(shù)前或術(shù)中利用病人的解剖結(jié)構(gòu)圖像確定導(dǎo)航路徑，病人的解剖結(jié)構(gòu)圖像諸如利用計(jì)算機(jī)斷層(CT)掃描、核磁共振成像(MRI)掃描等產(chǎn)生的圖像。
[0030]在正常操作中，該方法然后進(jìn)入到方框506，在方框506，該方法以自動(dòng)導(dǎo)航模式操作，從而命令致動(dòng)器122和123沿著根據(jù)確定的操縱方向編程的導(dǎo)航路徑操縱醫(yī)療器械104。在執(zhí)行方框506之后，該方法然后通過(guò)跳回到方框501，從而繼續(xù)執(zhí)行另一過(guò)程循環(huán)。
[0031]該方法還提供有手動(dòng)超越控制特征，其在邏輯上被顯示為方框505 (被置于方框504與506之間)，在方框505中確定操作者是否已經(jīng)激活手動(dòng)超越控制。通過(guò)激活例如位于輸入設(shè)備101上的手動(dòng)超越控制開關(guān)，或通過(guò)僅移動(dòng)輸入設(shè)備101，操作者可以完成手動(dòng)超越控制的激活，以便“超控(overpower)”導(dǎo)航模式，并且命令致動(dòng)器122和123如所期望地操縱可操縱尖端142。在這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，超控意味著操作者已經(jīng)通過(guò)輸入設(shè)備101在與導(dǎo)航模式命令的相反方向的操縱方向上命令可操縱尖端142的充分移動(dòng)(例如，超過(guò)閾值量)。盡管在方框505中被顯示為確定，手動(dòng)超越控制可以被實(shí)現(xiàn)為常規(guī)的“系統(tǒng)中斷”，其使得實(shí)現(xiàn)該方法的控制器102跳轉(zhuǎn)至方框507，以便允許操作者可以接管操縱醫(yī)療器械104的控制的手動(dòng)模式操作。具體地，在手動(dòng)模式操作中，控制器102允許操作者通過(guò)如下方式對(duì)操縱醫(yī)療器械104的可操縱尖端142的完全控制，即通過(guò)響應(yīng)于命令這種操縱動(dòng)作的操作者與輸入設(shè)備101的交互而命令尖端操縱致動(dòng)器122和123操縱可操縱尖端142。
[0032]當(dāng)以手動(dòng)模式操作時(shí)，可以可選地執(zhí)行方框508，在方框508中，該方法使得在方框504中確定的操縱方向的圖形指示顯示在顯示屏109中。可替代地或額外地，該方法可以使得輕推力被提供在輸入設(shè)備101上，以便支持操作者在方框504中確定的操縱方向上操縱醫(yī)療器械104。當(dāng)操作者希望將控制轉(zhuǎn)回到自動(dòng)導(dǎo)航模式時(shí)，可以釋放超越控制，并且該方法跳回至方框501。其后，在執(zhí)行手動(dòng)超越控制之后，在方框504中，可以利用在方框503中確定的醫(yī)療器械的當(dāng)前姿勢(shì)來(lái)確定更新的導(dǎo)航路徑，并且利用更新的導(dǎo)航路徑來(lái)確定新的操縱方向，因?yàn)樵谑謩?dòng)超越控制之后醫(yī)療器械104可能不再處于原始的導(dǎo)航路徑上。以此方式，操作者每次從手動(dòng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)航模式時(shí)，可以確定從當(dāng)前器械位置到目標(biāo)區(qū)域的新導(dǎo)航路徑，確定方式類似于在駕駛者駛離導(dǎo)航路徑時(shí)自動(dòng)重新計(jì)算出到目的地的路徑的汽車導(dǎo)航系統(tǒng)。導(dǎo)航路徑(原始的和更新的)可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器107中，以便可被控制器102訪問(wèn)。
[0033]作為一個(gè)示例，圖6圖示說(shuō)明了由控制器102執(zhí)行的用于在醫(yī)療器械104遠(yuǎn)離病人體內(nèi)目標(biāo)區(qū)域的收回過(guò)程中控制醫(yī)療器械104的方法的流程圖。在方框601中，該方法通過(guò)利用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳈z測(cè)輸入設(shè)備101的移動(dòng)或醫(yī)療器械104的移動(dòng)來(lái)檢測(cè)醫(yī)療器械104在收回方向上的移動(dòng)。在方框602中，該方法確定移動(dòng)是否超過(guò)閾值，以避免操作者預(yù)期的收回移動(dòng)的錯(cuò)誤指示(諸如之前參照?qǐng)D5的方框502描述的)。如果方框602中的確定為否，那么該方法循環(huán)回至方框601。
[0034]在正常操作時(shí)，該方法然后進(jìn)行到方框604，在方框604中，該方法以零力模式操作，從而命令致動(dòng)器122和123允許醫(yī)療器械104按照/遵從在醫(yī)療器械104上施加(諸如在醫(yī)療器械行進(jìn)通過(guò)通道時(shí)由通道壁施加的)的力進(jìn)行移動(dòng)。例如，控制器102可以主動(dòng)控制可操縱尖端142，以便基于檢測(cè)到的相互作用力最小化與連接的人體通道152的壁153的接觸力。作為另一示例，控制器102可以停用操縱的致動(dòng)器122和123，使得可操縱尖端142按照/遵從連接的人體通道152的壁153自由移動(dòng)。因此，在醫(yī)療器械104的收回過(guò)程中，可能是敏感組織的通道壁僅經(jīng)受最小的傷害。該方法然后通過(guò)跳回到方框601，從而繼續(xù)執(zhí)行另一過(guò)程循環(huán)。
[0035]該方法還可選地提供有手動(dòng)超越控制特征，其在邏輯上被顯示為方框603和605。在這種情況下，手動(dòng)超越控制將會(huì)與參照?qǐng)D5描述的方框505和507的手動(dòng)超越控制相似地操作。在完成手動(dòng)超越控制之后，該方法然后跳回至方框601，從而重新進(jìn)入正常模式的收回操作。
[0036]不管控制器102以哪一種操作模式操作，值得注意的是，操作者始終具有對(duì)醫(yī)療器械104的移動(dòng)的方向和速度的控制。具體地，即使當(dāng)控制器102自動(dòng)操縱可操縱尖端142時(shí)，操作者也可以通過(guò)停止命令醫(yī)療器械104的插入而停止所有動(dòng)作。操作者也可以通過(guò)減慢命令的插入速率來(lái)減慢這樣的動(dòng)作。
[0037] 盡管已經(jīng)關(guān)于一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例描述了本發(fā)明的各種方面，但應(yīng)理解本發(fā)明有權(quán)全面保護(hù)所附權(quán)利要求的全部范圍，并且不受所描述的實(shí)施例限制。
【權(quán)利要求】
1.一種醫(yī)療系統(tǒng)，其包含: 可操縱醫(yī)療器械； 至少一個(gè)致動(dòng)器；以及 控制裝置，其用于在檢測(cè)到所述醫(yī)療器械在插入方向上的移動(dòng)之后，命令所述至少一個(gè)致動(dòng)器使所述醫(yī)療器械根據(jù)插入控制模式被操縱，以及在檢測(cè)到所述醫(yī)療器械在收回方向上的移動(dòng)之后，命令所述至少一個(gè)致動(dòng)器允許所述醫(yī)療器械按照施加在所述醫(yī)療器械上的力移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述插入控制模式命令所述至少一個(gè)致動(dòng)器根據(jù)編程的導(dǎo)航路徑操縱所述醫(yī)療器械。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述編程的導(dǎo)航路徑指示根據(jù)所述醫(yī)療器械的當(dāng)前插入位置確定的操縱方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中如果所述操作者超越控制所述編程的導(dǎo)航路徑，則所述插入控制模式命令所述至少一個(gè)致動(dòng)器根據(jù)操作者與控制設(shè)備的交互來(lái)操縱所述醫(yī)療器械。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述控制裝置使得輕推力施加在所述控制設(shè)備上，以便按照所述編程的導(dǎo)航路徑指示操縱方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其還包含顯示屏，其中所述控制裝置使得按照所述編程的導(dǎo)航路徑的操縱方向的指示顯示在所述顯示屏上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所 述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中在所述操作者釋放所述編程的導(dǎo)航路徑的超越控制之后，所述控制裝置根據(jù)所述醫(yī)療器械的當(dāng)前姿勢(shì)更新所述編程的導(dǎo)航路徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述控制裝置通過(guò)在所述插入方向上超過(guò)閾值量的變化檢測(cè)所述醫(yī)療器械在所述插入方向上的移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述控制裝置通過(guò)在所述收回方向上超過(guò)閾值量的變化檢測(cè)所述醫(yī)療器械在所述收回方向上的移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述插入控制模式命令所述至少一個(gè)致動(dòng)器根據(jù)操作者與控制設(shè)備的交互操縱所述醫(yī)療器械。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述控制裝置使得輕推力施加在所述控制設(shè)備上，以便按照所述編程的導(dǎo)航路徑指示操縱方向。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其還包含顯示屏，其中所述控制裝置使得按照所述編程的導(dǎo)航路徑的操縱方向的指示顯示在所述顯示屏上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中通過(guò)操作者將所述可操縱醫(yī)療器械手動(dòng)推入和拉出通道，在所述插入和收回方向上移動(dòng)所述可操縱醫(yī)療器械。
14.一種用于控制醫(yī)療器械的操縱的方法，所述方法包含: 檢測(cè)所述醫(yī)療器械的移動(dòng)；以及 在檢測(cè)到所述醫(yī)療器械在插入方向上的移動(dòng)之后，命令所述至少一個(gè)致動(dòng)器使所述醫(yī)療器械根據(jù)插入控制模式被操縱，以及在檢測(cè)到所述醫(yī)療器械在收回方向上的移動(dòng)之后，命令所述至少一個(gè)致動(dòng)器允許所述醫(yī)療器械按照施加在所述醫(yī)療器械上的力進(jìn)行移動(dòng)。
15.—種醫(yī)療系統(tǒng)，其包含: 輸入設(shè)備；醫(yī)療器械； 至少一個(gè)致動(dòng)器；以及 控制裝置，其用于在正?？刂颇Ｊ较旅钏鲋辽僖粋€(gè)致動(dòng)器使所述醫(yī)療器械根據(jù)編程的導(dǎo)航路徑被操縱，以及用于當(dāng)所述正常控制模式被所述輸入設(shè)備的操作者手動(dòng)超越控制時(shí)命令所述至少一個(gè)致動(dòng)器使所述醫(yī)療器械根據(jù)所述輸入設(shè)備命令這種操縱的移動(dòng)被操縱。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中響應(yīng)于所述輸入設(shè)備命令這種操縱的移動(dòng)，所述控制裝置命令所述至少一個(gè)致動(dòng)器使所述醫(yī)療器械在插入方向上移動(dòng)，同時(shí)在所述正?？刂颇Ｊ较率顾鲠t(yī)療器械根據(jù)所述編程的導(dǎo)航路徑被操縱。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述編程的導(dǎo)航路徑指示根據(jù)所述醫(yī)療器械的當(dāng)前插入位置確定的操縱方向。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中如果所述操作者超越控制所述編程的導(dǎo)航路徑，則所述插入控制模式命令所述至少一個(gè)致動(dòng)器根據(jù)操作者與控制設(shè)備的交互來(lái)操縱所述醫(yī)療器械。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述控制裝置使輕推力施加在所述控制設(shè)備上，以便按照所述編程的導(dǎo)航路徑指示操縱方向。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其還包含顯示屏，其中所述控制裝置使得按照所述編程的導(dǎo)航路徑的操縱方向的指示顯示在所述顯示屏上。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中在所述操作者釋放所述編程的導(dǎo)航路徑的超越控制之后，所述控制裝置根據(jù)所述醫(yī)療器械的當(dāng)前姿勢(shì)更新所述編程的導(dǎo)航路徑。`
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述控制裝置通過(guò)在所述插入方向上超過(guò)閾值量的變化檢測(cè)所述醫(yī)療器械在所述插入方向上的移動(dòng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其中通過(guò)操作者將所述醫(yī)療器械手動(dòng)推入和拉出通道，在插入和收回方向上移動(dòng)所述醫(yī)療器械。
24.一種用于控制醫(yī)療器械的操縱的方法，所述方法包含: 當(dāng)醫(yī)療器械在插入方向上移動(dòng)時(shí)，命令至少一個(gè)致動(dòng)器根據(jù)編程的導(dǎo)航路徑操縱所述醫(yī)療器械； 接收手動(dòng)超越控制指不；以及 命令所述至少一個(gè)致動(dòng)器根據(jù)輸入設(shè)備的移動(dòng)來(lái)操縱所述醫(yī)療器械。
【文檔編號(hào)】A61B1/005GK103607941SQ201280023017
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月13日
【發(fā)明者】V·多文戴姆, G·M·普里斯科 申請(qǐng)人:直觀外科手術(shù)操作公司