医疗臂系统、控制装置和控制方法制造方法及图纸

一种医疗臂系统，包括：臂单元，被配置为支撑医疗器械并且调试医疗器械相对于医疗器械上的作用点的位置和姿态；以及控制单元，被配置为控制臂单元的操作以调试医疗器械相对于作用点的位置和姿态；以及一个或多个获取单元，被配置为获取作用点周围的空间的环境信息；其中，控制单元被配置为基于由一个或多个获取单元获取的环境信息和根据臂单元的状态表示医疗器械相对于作用点的位置和姿态的臂状态信息来生成或更新映射作用点周围的空间的映射信息。的映射信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】医疗臂系统、控制装置和控制方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求保护于2019年3月27日提交的日本优先权专利申请JP 2019
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059940的权益，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本公开涉及医疗臂系统、控制装置和控制方法。

技术介绍

[0004]近年来，在医疗领域中，已经提出了使用将成像装置保持在臂的远端中的平衡式臂(在下文中被称为“支撑臂”)在观察由成像装置捕获的手术部位的图像的同时执行诸如手术的各种操作的方法。通过使用平衡式臂，可以从期望的方向稳定地观察到患部，并且可以有效地执行操作。这种成像装置的示例包括内窥镜装置和显微镜装置。
[0005]此外，在使用内窥镜装置观察人体的内部的情况下，可能出现观察目标的前方存在障碍物的情形。在这种情况下，存在通过使用斜视内窥镜可以观察到观察目标而不被障碍物阻挡的情况。作为具体示例，专利文献1公开了假设使用斜视内窥镜的医疗臂系统的示例。
[0006]引用列表
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：WO 2018/159338。

技术实现思路

[0009]技术问题
[0010]例如，在使用内窥镜装置观察人体的内部的情况下，期望控制内窥镜装置的位置和姿态，使得观察目标位于附接至相机头的内窥镜(透镜镜筒)的光轴上。如果仅向外科医生提供由内窥镜装置捕获的图像，则可能难以理解内窥镜装置周围的情形。如上所述，在难以理解诸如内窥镜装置或支撑医疗器械的臂的医疗器械周围的情形的情况下，可能出现外科医生难以根据需要操作医疗器械的情形。
[0011]因此，本公开提出了用于使得能够根据周围情形以更有利的形式控制臂的操作的技术。
[0012]问题的解决方案
[0013]根据本公开的实施例，提供了医疗臂系统，包括：臂单元，被配置为支撑医疗器械并且调试医疗器械相对于医疗器械上的作用点的位置和姿态；以及控制单元，被配置为控制臂单元的操作以调试医疗器械相对于作用点的位置和姿态；以及一个或多个获取单元，被配置为获取作用点周围的空间的环境信息；其中，控制单元被配置为基于由一个或多个获取单元获取的环境信息和根据臂单元的状态表示医疗器械相对于作用点的位置和姿态的臂状态信息来生成或更新映射作用点周围的空间的映射信息。
[0014]本领域技术人员应当认识到，作用点可以是医疗器械上的任何地方。例如，作用点可以对应于进入体腔的医疗器械的远端。因此，例如，作用点周围的空间可以对应于手术部位。
[0015]此外，根据本公开的实施例，提供了控制装置，包括：控制单元，被配置为控制臂单元的操作以调试医疗器械相对于医疗器械上的作用点的位置和姿态，臂单元被配置为支撑医疗器械；以及一个或多个获取单元，被配置为获取作用点周围的空间的信息；其中，控制单元被配置为基于由一个或多个获取单元获取的环境信息和根据臂单元的状态表示医疗器械相对于作用点的位置和姿态的臂状态信息来生成或更新映射作用点周围的空间的映射信息。
[0016]此外，根据本公开的实施例，控制单元基于映射作用点周围的空间的映射信息来控制臂单元的操作。
[0017]此外，根据本公开的实施例，提供了控制方法，包括：由计算机控制臂单元以调试医疗器械相对于医疗器械上的作用点的位置和姿态，臂单元被配置为支撑医疗器械；获取作用点周围的空间的环境信息；并且基于由获取单元获取的环境信息和根据臂单元的状态表示医疗器械相对于作用点的位置和姿态的臂状态信息来生成或更新映射作用点周围的空间的映射信息。
[0018]此外，根据本公开的实施例，提供了控制方法，在该控制方法中，基于映射作用点周围的空间的映射信息来控制臂单元的操作。
[0019]应当认识到，短句“调试医疗器械的位置和姿态”包括改变、控制或更改医疗器械的位置和姿态。
附图说明
[0020]图1是示出可应用根据本公开的实施例的技术的内窥镜手术系统的示意性配置的示例的示图。
[0021]图2是示出图1所示的相机头和CCU的功能配置的示例的框图。
[0022]图3是示出根据实施例的支撑臂装置的外观的示意图。
[0023]图4是示出根据实施例的斜视内窥镜的配置的示意图。
[0024]图5是示出比较斜视内窥镜与直视内窥镜的示意图。
[0025]图6是示出根据实施例的医疗臂系统的配置示例的功能框图。
[0026]图7是用于描述使用斜视内窥镜执行观察的情况下的臂控制的示例的概要的说明图。
[0027]图8是用于描述使用斜视内窥镜执行观察的情况下的臂控制的示例的概要的说明图。
[0028]图9是用于描述使用斜视内窥镜执行观察的情况下的技术问题的示例的说明图。
[0029]图10是用于描述通过使用偏振图像传感器获得的效果的示例的说明图。
[0030]图11是用于描述通过使用偏振图像传感器获得的效果的示例的说明图。
[0031]图12是示出根据实施例的控制装置的一系列处理的流程的示例的流程图。
[0032]图13是用于描述根据第一修改的内窥镜装置的示意性配置的示例的说明图。
[0033]图14是用于描述根据第二修改的医疗臂系统的操作的概要的说明图。
[0034]图15是用于描述根据第三修改的医疗臂系统的操作的概要的说明图。
[0035]图16是用于描述根据第一示例的臂控制的示例的概要的说明图。
[0036]图17是用于描述根据第一示例的臂控制的另一示例的概要的说明图。
[0037]图18是用于描述根据第二示例的臂控制的示例的概要的说明图。
[0038]图19是用于描述根据第二示例的臂控制的另一示例的概要的说明图。
[0039]图20是用于描述根据第三示例的臂控制的示例的概要的说明图。
[0040]图21是用于描述根据第三示例的臂控制的另一示例的概要的说明图。
[0041]图22是用于描述根据第四示例的臂控制的另一示例的概要的说明图。
[0042]图23是用于描述根据第五示例的臂控制的示例的概要的说明图。
[0043]图24是用于描述根据第七示例的关于生成或更新环境映射的控制的示例的说明图。
[0044]图25是用于描述根据第七示例的关于生成或更新环境映射的控制的示例的说明图。
[0045]图26是用于描述根据第八示例的医疗臂系统中使用预测模型进行控制的示例的说明图。
[0046]图27是用于描述根据第八示例的医疗臂系统中使用预测模型进行控制的示例的说明图。
[0047]图28是示出根据实施例的信息处理设备的硬件配置的配置示例的功能框图。
[0048]图29是用于描述根据实施例的医疗观察系统的应用的说明图。
具体实施方式
[0049]将参考附图详细描述本公开的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，通过提供相同的标记来省略具有大致相同功能配置的配置元件的冗余本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种医疗臂系统，包括：臂单元，被配置为支撑医疗器械并且调试所述医疗器械相对于所述医疗器械上的作用点的位置和姿态；以及控制单元，被配置为控制所述臂单元的操作以调试所述医疗器械相对于所述作用点的所述位置和所述姿态；以及一个或多个获取单元，被配置为获取所述作用点周围的空间的环境信息；其中，所述控制单元被配置为基于由所述一个或多个获取单元获取的所述环境信息和根据所述臂单元的状态表示所述医疗器械相对于所述作用点的所述位置和所述姿态的臂状态信息来生成或更新映射所述作用点周围的所述空间的映射信息。2.根据权利要求1所述的医疗臂系统，其中，所述控制单元基于所述环境信息和所述臂状态信息生成或更新所述映射信息，并且所述臂状态信息包括所述医疗器械相对于所述作用点的所述位置和所述姿态中的至少一个的变化。3.根据权利要求1所述的医疗臂系统，其中，所述一个或多个获取单元包括捕获图像并且生成表示所述图像的图像信息的成像单元；并且所述控制单元基于所述环境信息和所述臂状态信息生成或更新所述映射信息，其中，所述环境信息包括由所述成像单元捕获的所述图像的所述图像信息。4.根据权利要求3所述的医疗臂系统，其中，所述成像单元被配置为捕获所述作用点周围的所述空间的所述图像并且生成表示所述作用点周围的所述空间的所述图像的所述图像信息。5.根据权利要求1所述的医疗臂系统，其中，所述一个或多个获取单元包括成像单元、距离测量传感器、偏振图像传感器和IR图像传感器中的一个或多个。6.根据权利要求5所述的医疗臂系统，其中：所述环境信息包括由所述成像单元生成的图像、由所述距离测量传感器测量的距离、由所述偏振图像传感器生成的偏振图像和由所述IR图像传感器生成的红外图像中的一个或多个。7.根据权利要求6所述的医疗臂系统，包括：分支光学系统，被配置为将入射到所述分支光学系统上的光束分割成多个光束，其中，所述一个或多个获取单元中的每一个获取单元单独检测所述多个光束中的一个光束，并且使用所检测的光束来获取所述环境信息。8.根据权利要求7所述的医疗臂系统，其中，所述一个或多个获取单元被配置为能附接至支撑所述分支光学系统的壳体并且能从所述壳体拆卸。9.根据权利要求4所述的医疗臂系统，其中，所述成像单元以指定的时间间隔捕获所述作用点周围的所述空间的图像，由所述成像单元捕获的每个所述图像构成所述环境信息的一部分。10.根据权利要求1所述的医疗臂系统，其中，所述医疗器械包括所述一个或多个获取单元中的一个或多个。11.根据权利要求10所述的医疗臂系统，其中，所述医疗器械包括内窥镜单元，所述内窥镜单元包括要被插入到患者的体腔中的镜筒。
12.根据权利要求1所述的医疗臂系统，其中，所述环境信息包括关于患者的体腔中的空间的信息，并且基于所述环境信息和所述臂状态信息生成或更新所述映射信息。13.根据权利要求12所述的医疗臂系统，其中，关于所述患者的所述体腔中的所述空间的所述信息包括关于所述患者的所述体腔中的部位的信息和关于所述体腔中的对象的信息，并且所述控制单元在生成或更新所述映射信息时排除关于所述体腔中的所述对象的所述信息。14.根据权利要求1所述的医疗臂系统，其中，所述控制单元根据所述环境信息的可靠性确定是否基于所述环境信息生成或更新所述映射信息。15.根据权利要求14所述的医疗臂系统，其中，所述环境信息包括所述作用点周围的所述空间的图像的图像信息；并且根据所述图像的至少一部分的亮度确定所述图像信息的可靠性。16.根据权利要求14所述的医疗臂系统，其中，基于图像信息与预测图像信息的比较来确定所述图像信息的可靠性，其中，使用在较早时间点处所述作用点周围的所述空间的图像的先前图像信息和表示在较早时间点处所述作用点的所述位置和所述姿态的先前臂状态信息的组合生成所述预测图像信息。17.根据权利要求16所述的医疗臂系统，其中，所述先前图像信息和所述先前臂状态信息是用于训练用于生成所述预测图像信息的机器学习预测模型的训练数据。18.根据权利要求1所述的医疗臂系统，其中，所述臂单元被配置为具有通过关节单元能旋转至彼此的多个连杆；并且获取单元由所述多个连杆的至少一部分支撑。19.根据权利要求1所述的医疗臂系统，其中，所述控制单元基于由所述映射信息指定的对象与所述作用点之间的相对位置关系来控制所述臂单元的所述操作。20.根据权利要求19所述的医疗臂系统，其中，所述控制单元基于由所述映射信息指定的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：长尾大辅，黑田容平，
申请(专利权)人：索尼集团公司，
类型：发明
国别省市：