医疗支撑臂和医疗系统技术方案

为了防止控制单元错误识别控制单元控制内窥镜的支撑臂的操作时内窥镜的当前位置以将内窥镜定位在适合于手术的位置，该医疗支撑臂被配置为包括：支撑内窥镜的支撑臂；驱动支撑臂的致动器；测量单元，测量施加于致动器的负荷；生成单元，生成插入了内窥镜的身体内的体内三维信息；以及校正单元，基于所测量的负荷校正三维信息。荷校正三维信息。荷校正三维信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】医疗支撑臂和医疗系统


[0001]本公开涉及医疗支撑臂和医疗系统。

技术介绍

[0002]在内窥镜手术中，使用内窥镜拍摄患者的腹腔图像，并且在由内窥镜拍摄的拍摄图像显示在显示器上的同时进行手术。
[0003]例如，专利文献1公开了一种控制用于内窥镜的支撑臂的操作的技术，使得当内窥镜插入人体内部并操作时，观察目标总是位于拍摄图像的区域内。
[0004]引用列表
[0005]专利文献1：JP 2018
‑
75218 A

技术实现思路

[0006]技术问题
[0007]在腹腔镜手术中，由于手术是在建立气腹的同时进行的，所以内窥镜的插入口的位置(套管针位置)会在手术期间发生改变。因此，控制支撑臂以使内窥镜保持适合手术的状态是不容易的。
[0008]因此，本公开提出了一种医疗支撑臂和能够合适地控制支撑臂的移动的医疗系统。
[0009]问题的解决方案
[0010]为了解决上述问题，根据本专利技术的医疗支撑臂包括：支撑内窥镜的支撑臂；驱动支撑臂的致动器；测量单元，测量施加在致动器的负荷；生成单元，生成插入了内窥镜的体内的三维信息；以及校正单元，基于测量的负荷校正三维信息。
附图说明
[0011]图1是示出支撑内窥镜的机械臂的配置的示图。
[0012]图2是示出由内窥镜拍摄的体内图像的示例的视图。
[0013]图3是示出在气腹足够的状态下操作者插入器械的状态的示图。
[0014]图4是示出在气腹不足的状态下操作者插入器械的状态的示图。
[0015]图5是示出在手术过程中二氧化碳气体逸出和腹壁下降的状态的示图。
[0016]图6是示出可以应用根据本公开的技术的内窥镜手术系统的示意性配置的示例的示图。
[0017]图7是示出图6中示出的摄像头和摄像机控制单元(CCU)的功能配置的示例的框图。
[0018]图8是示出根据本实施例的支撑臂装置的外观的示意图。
[0019]图9是示出根据本公开实施例的斜视内窥镜的配置的示意图。
[0020]图10是示出了斜视内窥镜和直视内窥镜的比较的示意图。
[0021]图11是示出根据本公开的实施例的医疗观察系统的配置的示例的框图。
[0022]图12是示出根据本公开实施例的机械臂装置的特定配置示例的示图。
[0023]图13是示出内窥镜拍摄关注区域的图像的状态的示图。
[0024]图14是示出内窥镜拍摄关注区域的图像的状态的示图。
[0025]图15是示出用于将内窥镜保持在操作者的关注区域中的控制处理的示例的流程图。
[0026]图16是示出用于在手术期间控制内窥镜的位置跟踪手术器械的处理的示例的流程图。
具体实施方式
[0027]在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。注意，在下面的每个实施例中，相同的参考符号表示相同的部分，并且将省略重叠的描述。
[0028]此外，本公开将按以下顺序描述。
[0029]1.引言
[0030]1‑
1.本实施例的目的等
[0031]1‑
2.本实施例的概述
[0032]2.医疗系统的配置
[0033]2‑
1.第一配置示例(内窥镜系统)
[0034]2‑
2.支撑臂装置的具体配置示例
[0035]2‑
3.内窥镜的具体配置示例
[0036]2‑
4.第二配置示例(医疗观察系统)
[0037]3.医疗系统的操作
[0038]3‑
1.臂的控制示例(基于SLAM的控制)
[0039]3‑
2.臂的控制示例(考虑手术器械跟踪的控制)
[0040]4.修改
[0041]5.结论
[0042]<1.引言>
[0043]<1
‑
1.本实施例的目的等>
[0044]在内窥镜手术中，使用内窥镜(刚性内窥镜)拍摄患者的腹腔图像，并且在内窥镜拍摄的拍摄图像显示在显示器上的同时进行手术。在腹腔镜手术中，由于手术是在建立气腹的同时进行的(例如，在用CO2充气腹部的同时)，因此在手术期间插入口(即内窥镜的原始位置)改变。此外，在腹腔镜手术中，在某些情况下，在手术期间附接到摄像头的观察器械(镜筒)可能改变，或者可能去除附接到观察器械远端的污垢，并因此将观察器械从套管针中取出，然后再次插入。因此，在使控制装置控制内窥镜的支撑臂(以下，也称为内窥镜臂)的操作以使内窥镜的位置(例如，内窥镜的远端的位置)适合于手术的情况下，控制装置可能错误地识别内窥镜的当前位置。例如，在插入手术器械时，执行将内窥镜臂拉向套管针部分的操作，以避免与器械碰撞。但此时存在内窥镜臂不能充分拉动内窥镜的可能，从而内窥镜与器械发生碰撞。
[0045]这个问题将参考附图具体描述。图1是示出支撑内窥镜E的机械臂A的配置的示图。
内窥镜E连接到机械臂A(计算机辅助手术系统的一个方面)。内窥镜E是例如刚性内窥镜。注意，在本实施例中，内窥镜包括观察器械(镜筒)和摄像头，但内窥镜不必必须包括摄像头。例如，可以仅将与观察器械(镜筒)相对应的部分视为内窥镜。例如，本实施例的机械臂支撑附接有观察器械(镜筒)的摄像头。用于控制每个轴的臂的电动机M设置在机械臂A的内部。内窥镜E通过套管针T插入患者体内，并拍摄手术者关注的区域的图像。在这里，套管针T是一种称为医用穿刺器械的器械。注意，手术器械(例如，图1中示出的器械S1和S2)也通过套管针插入患者体内。手术者一边观看内窥镜E拍摄的图像，一边进行腹腔镜手术。
[0046]在腹腔镜手术中，需要空间来确保刚性内窥镜的成像视野，在向体内注入二氧化碳气体(建立气腹)以确保空间的同时进行手术。图1中的虚线部分表示在手术期间腹壁的改变，以及在手术期间腹壁的位置改变。在气腹不足的情况下，二氧化碳气体再次注入体内，以确保清晰的视野。
[0047]图2是示出由内窥镜E拍摄的体内图像的示例的视图。本实施例的机械臂A可以是自动/半自动机械臂。因此，例如，控制机械臂A的控制装置(例如，机械臂A内部或外部的处理器)识别器械S1和/或器械S2的图像，并自动地将内窥镜E保持在手术者希望查看的区域中，从而可以拍摄器械S1和/或器械S2的图像。
[0048]例如，在利用图1示出的套管针点P作为原点计算距离由内窥镜获得的图像中的关注点的距离的同时，机械臂A的控制装置在体内执行同时定位和地图构建(SLAM)。在本实施例中，套管针点是指身体内部和外部之间的边界点。为了计算到图像中关注点的距离，控制装置可以使用来自单目摄像机的信息或来自立体摄像机的信息。此外，控制装置可以使用来自诸如飞行时间(ToF)传感器的距离测量传感器的信息。注意，机械臂A可以预先包括诸如单目摄像机和距离测量传感器的传感器，或者可以被配置为使得这些传感器可以被附接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种医疗支撑臂，包括：支撑臂，支撑内窥镜；致动器，驱动所述支撑臂；测量单元，测量施加到所述致动器的负荷；生成单元，生成插入了所述内窥镜的身体内的三维信息；和校正单元，基于测量的所述负荷来校正所述三维信息。2.根据权利要求1所述的医疗支撑臂，还包括臂控制单元，所述臂控制单元基于校正的所述三维信息来控制所述致动器的操作。3.根据权利要求2所述的医疗支撑臂，其中，所述臂控制单元从由所述内窥镜拍摄的视频中识别插入到所述身体内的手术器械，并基于校正的所述三维信息和所述手术器械的识别结果控制所述致动器的操作，以使得所述内窥镜在预定位置处执行成像。4.根据权利要求2所述的医疗支撑臂，还包括获取单元，所述获取单元获取关于所述内窥镜的向后移动的指令，其中，在获取了所述指令的情况下，所述臂控制单元基于校正的所述三维信息将所述内窥镜向所述身体外部移动。5.根据权利要求4所述的医疗支撑臂，其中，在获取了所述指令的情况下，所述臂控制单元将通过套管针插入所述身体内的所述内窥镜移动到所述套管针的位置。6.根据权利要求1所述的医疗支撑臂，还包括控制所述致动器的制动的制动控制单元，其中，所述制动控制单元周期性地解除所述制动，以及所述校正单元基于解除所述制动时测量的所述负荷来校正所述三维信息。7.根据权利要求1所述的医疗支撑臂，其中，所述校正单元基于关于测量的负荷的变...

【专利技术属性】
技术研发人员：西村直树，薄井优，
申请(专利权)人：索尼集团公司，
类型：发明
国别省市：