特許 6991145 画像誘導ロボット収束アブレーション

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-09

(45)【発行日】2022-01-12

(54)【発明の名称】画像誘導ロボット収束アブレーション

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/32 20160101AFI20220104BHJP

   A61B 34/20 20160101ALI20220104BHJP

   A61B 34/10 20160101ALI20220104BHJP

   A61B 18/00 20060101ALI20220104BHJP

【ＦＩ】

A61B34/32

A61B34/20

A61B34/10

A61B18/00

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2018533734

(86)(22)【出願日】2016-12-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-03-07

(86)【国際出願番号】 IB2016057762

(87)【国際公開番号】W WO2017115212

(87)【国際公開日】2017-07-06

【審査請求日】2019-12-17

(31)【優先権主張番号】62/272,412

(32)【優先日】2015-12-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】ＫＯＮＩＮＫＬＩＪＫＥ ＰＨＩＬＩＰＳ Ｎ．Ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】特許業務法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ヌーナン デイビッド ポール

(72)【発明者】

【氏名】ポポヴィッチ アレクサンドラ

【審査官】山口 賢一

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１０－５０６６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５０２５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１８５０８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２２６１４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１０－５０６６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３３０１０８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ３４／３２

Ａ６１Ｂ ３４／２０

Ａ６１Ｂ ３４／１０

Ａ６１Ｂ １８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

解剖学的領域内の解剖学的構造に対して外科手術を実行するためのロボットシステムであって、前記ロボットシステムは、
前記解剖学的構造の異なる部分に対して外科手術を実行する複数の手術ロボットと、
前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における各手術ロボットのナビゲーションを自律的に制御するための外科手術コントローラと、
を備え、
前記外科手術コントローラは、前記解剖学的構造に対して前記外科手術を実行するための手術計画を生成し、これを修正するとともに、前記手術計画の生成及び修正に応じて、前記手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における各手術ロボットのナビゲーションを指図し、
前記外科手術コントローラは更に、前記手術ロボットのうちの少なくとも１つが、前記手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが不可能であることに応じて、前記手術計画の修正を自律的に指図する、
ロボットシステム。

【請求項2】

前記複数の手術ロボットが、前記解剖学的構造の外部に隣接した外科手術を実行する外部手術ロボット及び前記解剖学的構造の内部における外科手術を実行する内部手術ロボットを含み、
前記外科手術コントローラが、前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における前記外部手術ロボット及び前記内部手術ロボットのナビゲーションを自律的に制御し、
前記外科手術コントローラは、前記解剖学的構造の外部に隣接した前記外科手術を実行するための外部手術計画を生成し、これを修正するとともに、前記外部手術計画の生成に応じて、前記外部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における前記外部手術ロボットのナビゲーションを指図し、
前記外科手術コントローラは更に、前記解剖学的構造の内部における前記外科手術を実行するための内部手術計画を生成し、これを修正するとともに、前記内部手術計画の生成に応じて、前記内部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における前記内部手術ロボットのナビゲーションを指図し、
前記外科手術コントローラは更に、
前記内部手術ロボットが、前記内部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが少なくとも部分的に不可能であることに応じて、前記外部手術計画を修正すること、及び
前記外部手術ロボットが、前記外部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが少なくとも部分的に不可能であることに応じて、前記内部手術計画を修正すること、
のうちの少なくとも１つを行う、
請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記解剖学的構造の解剖学的マップの生成を制御する解剖学的マッピングコントローラを更に備え、
前記解剖学的マッピングコントローラは更に、前記解剖学的構造の前記解剖学的マップを少なくとも２つの手術区域に区画する計画された境界付けから前記外部手術計画及び前記内部手術計画を導出する、
請求項２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

解剖学的撮像コントローラを更に備え、前記解剖学的撮像コントローラは、
前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における前記外部手術ロボットのナビゲーションを示す外部手術解剖学的画像の生成を制御すること、及び
前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における前記内部手術ロボットのナビゲーションを示す内部手術解剖学的画像の生成を制御すること、
のうちの少なくとも１つを行い、
前記外科手術コントローラ及び前記解剖学的撮像コントローラのうちの少なくとも一方が更に、
前記外部手術解剖学的画像内で示されたように、前記外部手術ロボットが、前記外部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが不可能であることを確認すること、及び
前記内部手術解剖学的画像内で示されたように、前記内部手術ロボットが、前記内部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが不可能であることを確認すること、
を行う、
請求項２に記載のロボットシステム。

【請求項5】

外部手術コントローラ及び内部手術コントローラのうちの少なくとも一方を更に備え、
前記外部手術コントローラは、前記外科手術コントローラによって指図されるとおりに前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における前記外部手術ロボットの前記ナビゲーションを制御し、
前記外部手術コントローラは更に、前記外科手術コントローラに外部手術報告を通信し、前記外部手術報告は、前記外部手術ロボットが、前記外部手術コントローラによって、前記外部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが不可能であることに関する情報を与え、
前記内部手術コントローラは、前記外科手術コントローラによって指図されるとおりに前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における前記内部手術ロボットの前記ナビゲーションを制御し、
前記内部手術コントローラは更に、前記外科手術コントローラに内部手術報告を通信し、前記内部手術報告は、前記内部手術ロボットが、前記内部手術コントローラによって、前記内部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが不可能であることに関する情報を与える、
請求項２に記載のロボットシステム。

【請求項6】

前記外部手術ロボットが心外膜アブレーションロボットであり、
前記内部手術ロボットが心内膜アブレーションロボットであり、
前記外科手術コントローラは、心臓の外部を焼灼するように前記心外膜アブレーションロボットを動作させるための心外膜アブレーション計画を生成し、これを修正するとともに、前記心外膜アブレーション計画の生成に応じて、前記心外膜アブレーション計画に基づいて前記心臓に対する胸部領域内における前記心外膜アブレーションロボットのナビゲーションを指図し、
前記外科手術コントローラは更に、前記心臓の内部を焼灼するように前記心内膜アブレーションロボットを動作させるための心内膜アブレーション計画を生成し、これを修正するとともに、前記心内膜アブレーション計画の生成に応じて、前記心内膜アブレーション計画に基づいて前記心臓に対する前記胸部領域内における前記心内膜アブレーションロボットのナビゲーションを指図し、
前記外科手術コントローラは更に、
前記心内膜アブレーションロボットが、前記心内膜アブレーション計画に基づいて前記心臓に対して前記胸部領域内でナビゲートされることが少なくとも部分的に不可能であることに応じて、前記心外膜アブレーション計画を修正すること、及び
前記心外膜アブレーションロボットが、前記心外膜アブレーション計画に基づいて前記心臓に対して前記胸部領域内でナビゲートされることが少なくとも部分的に不可能であることに応じて、前記心内膜アブレーション計画を修正すること、
のうちの少なくとも１つを行う、
請求項２に記載のロボットシステム。

【請求項7】

前記心臓の電気マップの生成を制御する電気マッピングコントローラを更に備え、前記電気マッピングコントローラは更に、
少なくとも２つの電気絶縁区域への前記心臓の前記電気マップの計画された境界付けから前記心外膜アブレーション計画及び前記心内膜アブレーション計画を導出すること、並びに
前記心臓の前記電気マップ内において、前記心外膜アブレーション計画に基づく前記心外膜アブレーションロボットの動作、及び前記心内膜アブレーション計画に基づく前記心内膜アブレーションロボットの動作のうちの少なくとも一方による、少なくとも２つの電気絶縁区域への前記心臓の少なくとも１つの焼灼による境界付けを評価すること、
のうちの少なくとも１つを行う、
請求項６に記載のロボットシステム。

【請求項8】

アブレーション撮像コントローラを更に備え、前記アブレーション撮像コントローラは、
前記心臓に対する前記胸部領域内における前記心外膜アブレーションロボットのナビゲーションを示す心外膜アブレーション画像の生成を制御すること、及び
前記心臓に対する前記胸部領域内における前記心内膜アブレーションロボットのナビゲーションを示す心内膜アブレーション画像の生成を制御すること、
のうちの少なくとも１つを行い、
前記外科手術コントローラ及び前記アブレーション撮像コントローラのうちの少なくとも一方が更に、
前記心外膜アブレーション画像内で示されたように、前記心外膜アブレーションロボットが、前記心外膜アブレーション計画に基づいて前記心臓に対して前記胸部領域内でナビゲートされることが不可能であることを確認し、
前記心内膜アブレーション画像内で示されたように、前記心内膜アブレーションロボットが、前記心内膜アブレーション計画に基づいて前記心臓に対して前記胸部領域内でナビゲートされることが不可能であることを確認する、
請求項６に記載のロボットシステム。

【請求項9】

心外膜アブレーションコントローラ及び心内膜アブレーションコントローラのうちの少なくとも一方を更に備え、
前記心外膜アブレーションコントローラは、前記外科手術コントローラによって指図されるとおりに前記心臓に対する前記胸部領域内における前記心外膜アブレーションロボットの前記ナビゲーションを制御し、
前記心外膜アブレーションコントローラは更に、前記外科手術コントローラに心外膜アブレーション報告を通信し、前記心外膜アブレーション報告は、前記心外膜アブレーションロボットが、前記心外膜アブレーションコントローラによって、前記心外膜アブレーション計画に基づいて前記心臓に対して前記胸部領域内でナビゲートされることが不可能であることに関する情報を与え、
前記心内膜アブレーションコントローラは、前記外科手術コントローラによって指図されるとおりに前記心臓に対する前記胸部領域内における前記心内膜アブレーションロボットの前記ナビゲーションを制御し、
前記心内膜アブレーションコントローラは更に、ロボットのコントローラに心内膜アブレーション報告を通信し、前記心内膜アブレーション報告は、前記心内膜アブレーションロボットが、前記心内膜アブレーションコントローラによって、前記心内膜アブレーション計画に基づいて前記心臓に対して前記胸部領域内でナビゲートされることが不可能であることに関する情報を与える、
請求項６に記載のロボットシステム。

【請求項10】

解剖学的領域内の解剖学的構造の異なる部分に対して外科手術を実行する複数の手術ロボットのナビゲーションを自律的に制御するための外科手術コントローラであって、前記外科手術コントローラは、
前記解剖学的構造に対して前記外科手術を実行するための手術計画を生成し、これを修正する計画策定器と、
前記計画策定器による前記手術計画の生成及び修正に応じて、前記手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における各手術ロボットのナビゲーションを指図するナビゲータと、
前記手術ロボットのうちの少なくとも１つが、前記手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが不可能であることに応じて、前記計画策定器による前記手術計画の修正を自律的に指図する追跡器と、
を備える、外科手術コントローラ。

【請求項11】

前記複数の手術ロボットが、前記解剖学的構造の外部に隣接した外科手術を実行する外部手術ロボット及び前記解剖学的構造の内部における外科手術を実行する内部手術ロボットを含み、
前記手術計画の生成及び修正のために、前記計画策定器が、前記解剖学的構造の外部に隣接した前記外科手術を実行するための外部手術計画を生成し、これを修正するとともに、前記解剖学的構造の内部における前記外科手術を実行するための内部手術計画を生成し、これを修正し、
前記ナビゲータが、前記計画策定器による前記外部手術計画の生成に応じて、前記外部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における前記外部手術ロボットのナビゲーションを指図し、
前記ナビゲータが更に、前記計画策定器による前記内部手術計画の生成に応じて、前記内部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における前記内部手術ロボットのナビゲーションを指図し、
前記追跡器が、
前記内部手術ロボットが、前記内部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが少なくとも部分的に不可能であることに応じて、前記外部手術計画の前記計画策定器による修正を指図すること、及び
前記外部手術ロボットが、前記外部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが少なくとも部分的に不可能であることに応じて、前記内部手術計画の前記計画策定器による修正を指図すること、
のうちの少なくとも１つを行う、
請求項１０に記載の外科手術コントローラ。

【請求項12】

前記計画策定器が、少なくとも２つの絶縁区域への前記解剖学的構造のマップの境界付けから前記外部手術計画及び前記内部手術計画を導出する、請求項１１に記載の外科手術コントローラ。

【請求項13】

前記追跡器が、
前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における前記外部手術ロボットの前記ナビゲーションの外部手術画像内に示されたように、前記外部手術ロボットが、前記外部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが不可能であることを確認すること、及び
前記解剖学的構造に対する前記解剖学的領域内における前記内部手術ロボットの前記ナビゲーションの内部手術画像内に示されたように、前記内部手術ロボットが、前記内部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが不可能であることを確認すること、
のうちの少なくとも１つを行う、
請求項１１に記載の外科手術コントローラ。

【請求項14】

前記追跡器が、
前記外部手術ロボットが、前記外部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが不可能であることに関する情報を与える外部手術報告に応じて、前記外部手術ロボットが、前記外部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが不可能であることを確認すること、及び
前記内部手術ロボットが、前記内部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが不可能であることに関する情報を与える内部手術報告に応じて、前記内部手術ロボットが、前記内部手術計画に基づいて前記解剖学的構造に対して前記解剖学的領域内でナビゲートされることが不可能であることを確認すること、
のうちの少なくとも１つを行う、
請求項１１に記載の外科手術コントローラ。

【請求項15】

前記複数の手術ロボットが心外膜アブレーションロボット及び心内膜アブレーションロボットを含み、
前記手術計画の生成及び修正のために、前記計画策定器が、心臓の外部を焼灼するための心外膜アブレーション計画を生成し、これを修正するとともに、前記心臓の内部を焼灼するための心内膜アブレーション計画を生成し、これを修正し、
前記ナビゲータが、前記計画策定器による前記心外膜アブレーション計画の生成に応じて、前記心外膜アブレーション計画に基づいて心臓に対する胸部領域内における前記心外膜アブレーションロボットのナビゲーションを指図し、
前記ナビゲータが、前記計画策定器による前記心内膜アブレーション計画の生成に応じて、前記心内膜アブレーション計画に基づいて前記心臓に対する前記胸部領域内における前記心内膜アブレーションロボットのナビゲーションを指図し、
前記追跡器が、
前記心内膜アブレーションロボットが、前記心内膜アブレーション計画に基づいて前記心臓に対して前記胸部領域内でナビゲートされることが少なくとも部分的に不可能であることに応じて、前記心外膜アブレーション計画の前記計画策定器による修正を指図すること、及び
前記心外膜アブレーションロボットが、前記心外膜アブレーション計画に基づいて前記心臓に対して前記胸部領域内でナビゲートされることが少なくとも部分的に不可能であることに応じて、前記心内膜アブレーション計画の前記計画策定器による修正を指図すること、
のうちの少なくとも１つを行う、
請求項１１に記載の外科手術コントローラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は概して、解剖学的構造の内部に対する内部外科手術、及び解剖学的構造の外部に対する外部外科手術を遂行するためのハイブリッド手術、具体的には、任意の種類の心不整脈（例えば、心房細動）を治療するための複合された心内膜アブレーション及び心外膜アブレーションを遂行するための収束アブレーションに関する。本開示は特に、内部外科手術計画及び外部外科手術計画に基づく画像誘導下におけるハイブリッド手術の実行のロボット制御に関する。

【背景技術】

【0002】

長期にわたる持続性の心房細動（ａｔｒｉａｌ ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ、ＡＦ）がある患者における心内膜カテーテルアブレーションは、特に構造的心臓疾患が存在する場合には、制約された成功レベルを伴う。これは、心臓の内部でアブレーションカテーテルを用いて全ての必要な電気経路を絶縁することの複雑さに起因する。

【0003】

心外膜外科的アプローチ（例えば、Ｃｏｘ Ｍａｚｅ手術）は、ＡＦの治療に好結果をもたらすことが示されている。しかし、このようなアプローチの侵襲性のために、心外膜外科的アプローチの利用が制限されている。加えて、低侵襲的心外膜アプローチ（例えば、「ｍｉｎｉ－ｍａｚｅ」手術）は開胸手術の成功率にはつながっていない。

【0004】

台頭しつつある技法は、心臓の内部及び外部の両方における包括的な病変パターンを作成するために、外科医の直視下で、複合された心内膜カテーテルアブレーション及び心外膜アブレーションを遂行するために開発された「ハイブリッド手術」である（Kiser AC, Landers MD, Boyce K, Sinkovec MO, Pernat A, Gersak B. Simultaneous catheter and epicardial ablations enable a comprehensive atrial fibrillation procedure. Innovations (Phila) 2011;6:243-247）。より具体的には、ハイブリッド手術時には、集学的チームが、２つの異なるアブレーションアプローチの相対的な「強み及び弱み」を考慮して、アブレーションパターンを計画する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

複雑な収束アブレーション計画を実行することは、特に、異なるストラテジによって焼灼された領域が相補的になり、影響を受ける領域の電気絶縁の目標を達成することを保証しつつ実行することは、困難であることが分っている。困難は、手動アブレーション（即ち、手動カテーテル操作及び手動手術道具操作）並びにロボット支援アブレーションのどちらについても存在する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、解剖学的構造に対する解剖学的領域内における複数の手術ロボットのナビゲーションを自律的に制御し、これにより、計画された外科手術を解剖学的構造に対して実行するための発明のシステム、コントローラ、及び方法を提供する。例えば、心臓に対する胸部領域内における心外膜アブレーションロボット及び心内膜アブレーションロボットのナビゲーションの自律的制御であり、これにより、心臓の計画された収束アブレーションを実行する。

【0007】

本開示の発明の１つの形態は、解剖学的領域（例えば、胸部領域）内における解剖学的構造（例えば、心臓）に対する外科手術を実行するための複数の手術ロボット及び外科手術コントローラを用いるロボットシステムである。動作時、外科手術コントローラは、解剖学的構造に対して外科手術を実行するための手術計画（例えば、心臓の外部を焼灼するための心外膜アブレーション計画、及び心臓の内部を焼灼するための心内膜アブレーション計画からなる収束アブレーション計画）に基づいて解剖学的構造に対する解剖学的領域内における各手術ロボットのナビゲーションを指図することによって、更に、手術ロボットのうちの１つ又は複数が、手術計画に基づいて解剖学的構造に対して解剖学的領域内でナビゲートされることが部分的又は完全に不可能であることに応じて、手術計画を修正することによって、解剖学的構造に対する解剖学的領域内における各手術ロボットのナビゲーションを自律的に制御する。

【0008】

本開示の発明の第２の形態は、外部手術ロボット（例えば、心外膜アブレーションロボット）と、内部手術ロボット（例えば、心内膜アブレーションロボット）と、ハイブリッド手術コントローラ（例えば、収束アブレーションコントローラ）とを用いるロボットシステムである。

【0009】

動作時、ハイブリッド手術コントローラは、解剖学的構造の外部に隣接した外科手術を実行するための外部外科手術計画に基づいて解剖学的構造に対する解剖学的領域内における外部手術ロボットのナビゲーションを指図し、解剖学的構造の内部における外科手術を実行するための内部外科手術計画に基づいて解剖学的構造に対する解剖学的領域内における内部手術ロボットのナビゲーションを指図する。

【0010】

更に、動作時、ハイブリッド手術コントローラは、内部手術ロボットが、内部外科手術計画に基づいて解剖学的構造に対して解剖学的領域内でナビゲートされることが部分的又は完全に不可能であることに応じて、外部外科手術計画を修正し、並びに／或いは外部手術ロボットが、外部外科手術計画に基づいて解剖学的構造に対して解剖学的領域内でナビゲートされることが部分的又は完全に不可能であることに応じて、内部外科手術計画を修正する。

【0011】

特に、心臓の収束アブレーションについては、収束アブレーションコントローラが、心臓の外部を焼灼するように心外膜アブレーションロボットを動作させるための心外膜アブレーション計画に基づいて、心臓に対する胸部領域内における心外膜アブレーションロボットのナビゲーションを指図し、心臓の内部を焼灼するように心内膜アブレーションロボットを動作させるための心内膜アブレーション計画に基づいて、心臓に対する胸部領域内における心内膜アブレーションロボットのナビゲーションを指図する。

【0012】

更に動作時、収束アブレーションコントローラは、心内膜アブレーションロボットが、心内膜アブレーション計画に基づいて心臓に対して胸部領域内でナビゲートされることが部分的又は完全に不可能であることに応じて、心外膜アブレーション計画を修正し、及び／或いは心外膜アブレーションロボットが、心外膜アブレーション計画に基づいて心臓に対して胸部領域内でナビゲートされることが部分的又は完全に不可能であることに応じて、心内膜アブレーション計画を修正する。

【0013】

本開示の発明の第３の形態は、計画策定器、ナビゲータ及び追跡器を含む外科手術コントローラのモジュラーネットワークである。

【0014】

動作時、計画策定器は、解剖学的構造に対して外科手術を実行するための手術計画を生成し、これを修正する（適用可能な場合）。

【0015】

ナビゲータは、手術計画に基づいて解剖学的構造に対する解剖学的領域内における各手術ロボットのナビゲーションを指図する。

【0016】

追跡器は、手術ロボットのうちの１つ又は複数が、手術計画に基づいて解剖学的構造に対して解剖学的領域内でナビゲートされることが部分的又は完全に不可能であることに応じて、計画策定器による手術計画の修正を指図する。

【0017】

本開示の発明の第４の形態は、計画策定器、ナビゲータ及び追跡器を含むハイブリッド手術コントローラのモジュラーネットワークである。

【0018】

動作時、計画策定器は、解剖学的構造の外部に隣接した外科手術を実行するための外部外科手術計画を生成するとともに、解剖学的構造の内部における外科手術を実行するための内部外科手術計画を生成する。

【0019】

ナビゲータは、外部外科手術計画に基づいて解剖学的構造に対する解剖学的領域内における外部手術ロボットのナビゲーションを指図し、内部外科手術計画に基づいて解剖学的構造に対する解剖学的領域内における内部手術ロボットのナビゲーションを指図する。

【0020】

追跡器は、内部手術ロボットが、内部外科手術計画に基づいて解剖学的構造に対して解剖学的領域内でナビゲートされることが部分的又は完全に不可能であることに応じて、外部外科手術計画の計画策定器による修正を指図し、及び／或いは外部手術ロボットが、外部外科手術計画に基づいて解剖学的構造に対して解剖学的領域内でナビゲートされることが部分的又は完全に不可能であることに応じて、内部外科手術計画の計画策定器による修正を指図する。

【0021】

特に、心臓の収束アブレーションについては、計画策定器は、心臓の外部を焼灼するように心外膜ロボットを動作させるための心外膜アブレーション計画を生成するとともに、心臓の内部を焼灼するように心内膜ロボットを動作させるための心内膜アブレーション計画を生成する。

【0022】

ナビゲータは、心外膜アブレーション計画に基づいて心臓に対する胸部領域内における心外膜アブレーションロボットのナビゲーションを指図し、心内膜アブレーション計画に基づいて心臓に対する胸部領域内における心内膜アブレーションロボットのナビゲーションを指図する。

【0023】

追跡器は、心内膜アブレーションロボットが、心内膜アブレーション計画に基づいて心臓に対して胸部領域内でナビゲートされることが部分的又は完全に不可能であることに応じて、心外膜アブレーション計画の計画策定器による修正を指図し、及び／又は心外膜アブレーションロボットが、心外膜アブレーション計画に基づいて心臓に対して胸部領域内でナビゲートされることが部分的又は完全に不可能であることに応じて、心内膜アブレーション計画の計画策定器による修正を指図する。

【0024】

本開示の発明の第５の形態は、外科手術コントローラを、解剖学的構造に対する解剖学的領域内における複数の手術ロボットのナビゲーションを自律的に制御するように動作させるための方法である。

【0025】

本方法は、外科手術コントローラが、解剖学的構造に対して外科手術を実行するための手術計画に基づいて解剖学的構造に対する解剖学的領域内における各手術ロボットのナビゲーションを指図するステップを有する。

【0026】

本方法は、外科手術コントローラが、手術ロボットのうちの１つ又は複数が、手術計画に基づいて解剖学的構造に対して解剖学的領域内でナビゲートされることが部分的又は完全に不可能であることに応じて、手術計画を修正するステップを更に有する。

【0027】

本開示の発明の第６の形態は、外科手術コントローラを、解剖学的構造（例えば、胸部領域）に対する解剖学的領域（例えば、心臓）内における外部手術ロボット及び内部手術ロボットのナビゲーションを自律的に制御するように動作させる方法である。

【0028】

本方法は、外科手術コントローラが、解剖学的構造の外部に隣接した外科手術（例えば、外部手術ロボットによる心臓の外部の焼灼）を実行するための外部手術計画を生成し、解剖学的構造の内部における外科手術（例えば、内部手術ロボットによる心臓の内部の焼灼）を実行するための内部手術計画を生成するステップを有する。

【0029】

本方法は、外科手術コントローラが、外部手術計画に基づいて解剖学的構造に対する解剖学的領域内における外部手術ロボットのナビゲーションを指図し、内部手術計画に基づいて解剖学的構造に対する解剖学的領域内における内部手術ロボットのナビゲーションを指図するステップを有する。

【0030】

本方法は、外科手術コントローラが、内部手術ロボットが、内部手術計画に基づいて解剖学的構造に対して解剖学的領域内でナビゲートされることが少なくとも部分的に不可能であることに応じて、外部手術計画を修正し、外部手術ロボットが、外部手術計画に基づいて解剖学的構造に対して解剖学的領域内でナビゲートされることが少なくとも部分的に不可能であることに応じて、内部手術計画を修正するステップを更に有する。

【0031】

本開示の目的のために、
（１）用語「解剖学的構造」及び「解剖学的領域」は、本明細書において例示的に説明されるとおりの本開示の技術分野の用語である。解剖学的構造の例としては、限定するものではないが、臓器及び骨が挙げられる。解剖学的領域の例としては、限定するものではないが、頭部領域、鼻部領域、胸部領域、腹部領域、背部領域、腰部領域、及び頸部領域が挙げられる。
（２）用語「外科手術」、「ハイブリッド手術」及び「収束アブレーション手術」は、本開示の技術分野の用語である。
（３）用語「手術ロボット」は、解剖学的領域内における任意の種類の外科手術を遂行するための手術道具／器具（例えば、鋸、レーザ、はさみ、アブレーションカテーテルなど）を装備する、本開示の技術分野において理解され、本明細書において例示的に説明されるとおりの構造構成を有する任意のロボットを広く包含する。
（４）用語「外部手術ロボット」は、解剖学的構造の外部に隣接した任意の種類の外科手術を遂行するための、本開示の技術分野において理解され、本明細書において例示的に説明されるとおりの構造構成を有する任意のロボットを広く包含し、用語「心外膜アブレーションロボット」は、心外膜アブレーション手術を遂行するための、本開示の技術分野において理解され、本明細書において例示的に説明されるとおりの構造構成を有する任意のロボットを広く包含する。
（５）用語「内部手術ロボット」は、解剖学的構造の内部における任意の種類の外科手術を遂行するための、本開示の技術分野において理解され、本明細書において例示的に説明されるとおりの構造構成を有する任意のロボットを広く包含し、用語「心内膜アブレーションロボット」は、心内膜アブレーション手術を遂行するための、本開示の技術分野において理解され、本明細書において例示的に説明されるとおりの構造構成を有する任意のロボットを広く包含する。
（６）用語「コントローラ」は、本明細書において後述されるとおりの本開示の様々な発明の原理の適用を制御するための特定用途向けメインボード又は特定用途向け集積回路の、本開示の技術分野において理解され、本明細書において例示的に説明されるとおりの全ての構造構成を広く包含する。コントローラの構造構成は、限定するものではないが、プロセッサ（単数若しくは複数）、コンピュータ可用／コンピュータ可読記憶媒体（単数若しくは複数）、オペレーティングシステム、アプリケーションモジュール（単数若しくは複数）、周辺デバイスコントローラ（単数若しくは複数）、スロット（単数若しくは複数）、及びポート（単数若しくは複数）を含む。コントローラはワークステーションに収容されるか、又は連結され得る。ワークステーションの例は、限定するものではないが、１つ又は複数のコンピューティングデバイス（例えば、クライアントコンピュータ、デスクトップ及びタブレット）、ディスプレイ／モニタ、並びに１つ又は複数の入力デバイス（例えば、キーボード、ジョイスティック及びマウス）の組立体を含み得る。本明細書におけるコントローラの任意の記述的標識（例えば、「外科手術」コントローラ、「ハイブリッド手術」コントローラ、「収束アブレーション」コントローラなど）は、用語「コントローラ」に対するいかなる追加の限定をも特定又は示唆せず、本明細書において説明され、クレームされるとおりの特定のコントローラを識別する役割を果たす。
（７）用語「モジュール」は、特定のアプリケーションを実行するための電子回路及び／又は実行可能プログラム（例えば、実行可能ソフトウェア及び／ファームウェア）からなるコントローラの構成要素を広く包含する。本明細書におけるアプリケーションモジュールの任意の記述的標識（例えば、「計画策定器」モジュール、「ナビゲータ」モジュール、「追跡器」モジュール、「検証器」モジュールなど）は、用語「アプリケーションモジュール」に対するいかなる追加の限定をも特定又は示唆せず、本明細書において説明され、クレームされているとおりの特定のアプリケーションモジュールを識別する役割を果たす。
（８）用語「解剖学的マッピングシステム」は、任意の種類のマッピング解剖学的構造を生成するための、本開示の技術分野において理解され、本明細書において例示的に説明されるとおりの任意のシステムを広く包含し、用語「電気マッピングシステム」は、電気生理技法に基づいて解剖学的構造の電気マップを生成するための、本開示の技術分野において理解され、本明細書において例示的に説明されるとおりの任意のシステムを広く包含する。電気マッピングシステムの一例として、限定するものではないが、Ｃａｒｔｏ（登録商標）３システムが挙げられる。
（９）用語「医療撮像システム」は、任意の種類の医療／外科手術の間における撮像目的のために利用される、本開示の技術分野において理解され、本明細書において例示的に説明されるとおりの任意のシステムを広く包含し、用語「アブレーション撮像システム」は、アブレーション手術の間における撮像目的のために適した、本開示の技術分野において理解され、本明細書において例示的に説明されるとおりの任意のシステムを広く包含する。撮像システムの例としては、限定するものではないが、Ｘ線撮像システム、コンピュータ断層撮像システム、磁気共鳴撮像システム、超音波撮像システム、及び内視鏡撮像システムが挙げられる。
（１０）限定するものではないが、「アブレーションカテーテル」、「関節ロボット」、「ナビゲーション」、「画像」、「報告」及び「計画」、並びにこれらの任意の時制を含む、本技術分野の追加の用語は、本開示の技術分野において理解され、本明細書において例示的に説明されるとおりのこのような用語を広く包含する。
（１１）当技術分野の追加の用語の任意の記述的標識は、その用語に対するいかなる追加の限定をも特定又は示唆することなく、本明細書において説明され、クレームされているとおりの当技術分野のその特定の用語を識別する役割を果たす。
（１２）用語「修正する」又はその任意の時制は、本開示の技術分野において理解され、本明細書において例示的に説明されるとおりの変更、適応及び置換を広く包含する。

【0032】

本開示の上述の形態及びその他の形態、並びに本開示の様々な特徴及び利点は、添付の図面と併せて読まれる本開示の様々な実施形態の以下の詳細な説明から更に明らかになるであろう。詳細な説明及び図面は、添付の特許請求の範囲及びそれらの同等物によって定義される本開示の範囲を限定するものでなく、本開示の単なる例示にすぎない。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本開示の発明の原理に係る外科手術システムの例示的な実施形態を示す図である。

【図2】本開示の発明の原理に係るハイブリッド手術システムの例示的な実施形態を示す図である。

【図3A】本開示の発明の原理に係る収束アブレーションシステムの例示的な実施形態を示す図である。

【図3B】本開示の発明の原理に係る収束アブレーションシステムのコントローラ間の例示的なデータ／画像フローを示す図である。

【図4】本開示の発明の原理に係るワークステーションの４つの例示的な実施形態を示す図である。

【図5】本開示の発明の原理に係る収束アブレーション方法の例示的な実施形態を表すフローチャートである。

【図6A】本開示の発明の原理に係る例示的な電位マッピングを示す図である。

【図6B】本開示の発明の原理に係る例示的な電気絶縁区域の境界付けを示す図である。

【図7A】本開示の発明の原理に係る例示的な心内膜アブレーション計画策定を示す図である。

【図7B】本開示の発明の原理に係る例示的な心外膜アブレーション計画策定を示す図である。

【図8】本開示の発明の原理に係る例示的な収束手術を示す図である。

【図9】本開示の発明の原理に係る例示的な収束アブレーションを示す図である。

【図10】本開示の発明の原理に係る例示的な電気絶縁区域の検証を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

本開示の理解を容易にするために、図１の以下の説明は、患者１０の患者１０の任意の解剖学的領域（例えば、頭部領域、鼻部領域、胸部領域、腹部領域、背部領域、腰部領域、及び頸部領域）内における任意の解剖学的構造（例えば、解剖学的構造１１として象徴された臓器又は骨構造）に対する外科手術の画像誘導ベースの自律的ロボット制御の基本的な発明の原理を教示する。この説明から、当業者は、本開示の発明の原理を、２つ以上の相補的手術ロボットの画像誘導ベースの自律的ロボット制御を組み込む様々な外科手術にどのように適用するべきであるかを理解するであろう。

【0035】

図１を参照すると、ハイブリッド手術は、２つ以上の手術ロボット２０（そのうち手術ロボット２０ａ及び２０ｂが示されている）、各手術ロボット２０のための手術ロボットコントローラ２１（そのうち手術ロボットコントローラ２１ａ及び２１ｂが示されている）、並びにハイブリッド手術の自律的制御のためのハイブリッド手術コントローラ２２を包含する。ハイブリッド手術は、患者１０の解剖学的領域内への単孔式切開又は多孔式切開を含み、これにより、各手術ロボットコントローラ２１は、本開示の様々な実施形態について本明細書において更に説明されるように、対象の解剖学的構造に対してハイブリッド手術を実行するためのハイブリッド手術コントローラ６０によって生成された手術計画に従って対象の解剖学的構造に対する患者１０の解剖学的領域内における対応する手術ロボット２０のナビゲーションを制御する。

【0036】

各手術計画は、対象の解剖学的構造に対する解剖学的領域内における対応する手術ロボット２０の１つ又は複数の手術適用を特定する。例えば、手術計画は、本開示の様々な実施形態について本明細書において更に説明されるように、手術適用（例えば、アブレーション、切開など）を含む対象の解剖学的構造の内部又は外部にわたる手術ロボット２０の横断を指定する。

【0037】

ハイブリッド手術の実行の最中に、ハイブリッド手術コントローラ６０は、各手術ロボット２０の制御されたナビゲーションを監視し、これにより、ハイブリッド手術コントローラ６０は、本開示の様々な実施形態について本明細書において更に説明されるように、１つ又は複数の手術ロボット２０が、理由のいかんにかかわらず対象の解剖学的構造に対して解剖学的構造内においてナビゲートされることが部分的又は完全にできない場合には、必要に応じて手術計画を修正する。

【0038】

本開示の理解を容易にするために、図２の以下の説明は、患者１０の患者１０の任意の解剖学的領域（例えば、頭部領域、鼻部領域、胸部領域、腹部領域、背部領域、腰部領域、及び頸部領域）内における任意の解剖学的構造（例えば、解剖学的構造１１として象徴された臓器又は骨構造）に対するハイブリッド手術の画像誘導ベースの自律的ロボット制御の基本的な発明の原理を教示する。この説明から、当業者は、本開示の発明の原理を、外部手術ロボット及び内部手術ロボットの画像誘導ベースの自律的ロボット制御を組み込む様々なハイブリッド手術にどのように適用するべきであるかを理解するであろう。

【0039】

図２を参照すると、ハイブリッド手術の計画策定／検証局面は、解剖学的マッピングデバイス８０、解剖学的マッピングコントローラ８２、及びモニタ８３を用いる解剖学的マッピングシステムを包含する。概して、解剖学的マッピングコントローラ８２は、解剖学的マッピングデバイス８０による、患者１０の任意の解剖学的領域内における任意の解剖学的構造１１の解剖学的マップ８１の生成を制御し、外部手術ロボット４０を解剖学的構造１１の外部にわたって横断させるための外部外科手術計画、及び内部手術ロボット５０を解剖学的構造１１の内部にわたって横断させるための内部外科手術計画を計画し、検証するべく、解剖学的マップ８１を手術区域マップ８４に区画するためにモニタ８３上における解剖学的構造１１の解剖学的マップ８１の表示を当技術分野において知られているとおり更に制御する。

【0040】

図２をなおも参照すると、ハイブリッド手術のハイブリッド局面は、撮像モダリティ３０（例えば、Ｘ線Ｃアーム、経食道心エコー検査プローブ、磁気共鳴撮像モダリティ、コンピュータ断層撮像モダリティなど）、手術撮像コントローラ３２、及びモニタ３３を用いる医療撮像システムを包含する。ハイブリッド手術は、外部手術ロボット４０、外部手術ロボットコントローラ４１、内部手術ロボット５０、内部手術ロボットコントローラ５１、及びハイブリッド手術コントローラ６０を更に包含する。外部手術ロボット４０及び／又は内部手術ロボット５０はカテーテルカメラ７０を用いてもよい。

【0041】

ハイブリッド手術は、患者１０の解剖学的領域内への単孔式切開又は多孔式切開を含み、これにより、外部手術ロボットコントローラ４１は、外部手術ロボット４０を解剖学的構造１１の外部にわたって横断させるためのハイブリッド手術コントローラ６０によって生成された外部外科手術経路に従って患者１０の解剖学的領域内における外部手術ロボット４０のナビゲーションを自律的に制御する。実際には、外部手術ロボット４０が解剖学的構造１１の実況撮像のためのカメラカテーテル７０のナビゲーションを支援する。

【0042】

ハイブリッド手術は、患者１０内への単孔式切開又は多孔式切開を更に含み、これにより、内部手術ロボットコントローラ５１は、内部手術ロボット５０を解剖学的構造１１の内部にわたって横断させるためのハイブリッド手術コントローラ６０によって生成された内部外科手術経路に従って患者１０の解剖学的領域内における内部手術ロボット５０のナビゲーションを自律的に制御する。実際には、同様に、内部手術ロボット５０が解剖学的構造１１の実況撮像のためのカメラカテーテル７０のナビゲーションを支援する。

【0043】

解剖学的構造１１のハイブリッド手術を計画どおりに実行するために、外部手術ロボット４０及び内部手術ロボット５０は解剖学的マップ８１に位置合わせされなければならない。

【0044】

ハイブリッド手術の一実施形態では、外部手術ロボット４０（及び任意選択的にカメラカテーテル７０）は、外部手術ロボットコントローラ４１を介して患者１０の解剖学的領域内に解剖学的構造１１に隣接して、手動で、又はロボットにより挿入され、これにより、医療撮像コントローラ３２は、患者１０の解剖学的領域内における解剖学的構造１１に対する解剖学的画像３１を示す外部手術ロボット４０の医療撮像モダリティ３０による生成を制御する。カメラカテーテル７０が外部手術ロボット４０を介して展開された場合には、このとき、カメラカテーテルコントローラ（図示されていない）が、患者１０の解剖学的構造１１に対する外部手術ロボット４０の位置付けの目的のため、並びに／或いは解剖学的マップ８１及び解剖学的画像３１への位置合わせの目的のために、当技術分野において知られているとおりに、カメラカテーテル７０を介したモニタ３３又は追加のモニタ上における解剖学的構造１１の内視鏡ビデオ視像の表示を制御する。

【0045】

解剖学的マップ８１への関節ロボット４０ｃの位置合わせはハイブリッド手術コントローラ６０によって以下の式［１ａ］に従って達成される：
^ＭＴ_Ｒ＝^ＩＴ_Ｒ＊^ＭＴ_Ｉ ［１ａ］
ここで、^ＩＴ_Ｒは解剖学的画像３１への外部手術ロボット４０の変換であり、
ここで、^ＭＴ_Ｉは解剖学的マップ８１へのロボット画像２１の変換であり、
ここで、^ＭＴ_Ｒは解剖学的マップ８１への外部手術ロボット４０の変換である。

【0046】

図２をなおも参照すると、位置合わせされると、外部手術ロボットコントローラ４１は、ハイブリッド手術コントローラ６０によって計画されたとおりに解剖学的構造１１の外部を横断する経路に従って患者１０の解剖学的領域内における外部手術ロボット４０のナビゲーションを自律的に制御できるようになる。外部手術ロボット４０の経路横断の間に、医療撮像コントローラ３２は、視覚フィードバックの目的のために当技術分野において知られているとおりに解剖学的領域内における外部手術ロボット４０のナビゲーションの表示を制御する。

【0047】

ハイブリッド手術の一実施形態では、内部手術ロボット５０（及び任意選択的にカメラカテーテル７０）は、内部手術ロボットコントローラ５１を介して患者１０の解剖学的領域内に解剖学的構造１１に隣接して、手動で、又はロボットにより挿入され、これにより、医療撮像コントローラ３２は、患者１０の解剖学的領域内における解剖学的構造１１に対する内部手術ロボット５０を示す解剖学的画像３１の医療撮像モダリティ３０による生成を制御する。カメラカテーテル７０が関節ロボット５０ｃを介して展開される場合には、このとき、カメラカテーテルコントローラ（図示されていない）が、患者１０の解剖学的構造１１に対する内部手術ロボット５０の位置付けの目的のため、並びに／或いは解剖学的マップ８１及び解剖学的画像３１への位置合わせの目的のために、当技術分野において知られているとおりに、カメラカテーテル７０を介したモニタ３３又は追加のモニタ上における解剖学的構造１１の内視鏡ビデオ視像の表示を制御する。

【0048】

解剖学的マップ８１への関節ロボット５０ｃの位置合わせはハイブリッド手術コントローラ６０によって以下の式［１ｂ］に従って達成される：
^ＭＴ_Ｒ＝^ＩＴ_Ｒ＊^ＭＴ_Ｉ ［１ｂ］
ここで、^ＩＴ_Ｒは解剖学的画像３１への内部手術ロボット５０の変換であり、
ここで、^ＭＴ_Ｉは解剖学的マップ８１へのロボット画像２１の変換であり、
ここで、^ＭＴ_Ｒは解剖学的マップ８１への内部手術ロボット５０の変換である。

【0049】

図２をなおも参照すると、位置合わせされると、内部手術ロボットコントローラ５１は、ハイブリッド手術コントローラ６０によって計画されたとおりに解剖学的構造１１の内部を横断する経路に従って患者１０の解剖学的領域内における内部手術ロボット５０のナビゲーションを自律的に制御できるようになる。内部手術ロボット５０の経路横断の間に、医療撮像コントローラ３２は、視覚フィードバックの目的のために当技術分野において知られているとおりに解剖学的領域内における内部手術ロボット５０のナビゲーションの表示を制御する。

【0050】

本開示の理解を容易にするために、図３Ａ～図４Ｄの以下の説明は、患者１０の胸部領域内における心臓１２に対する収束アブレーション手術の画像誘導ベースの自律的ロボット制御の基本的な発明の原理を教示する。この説明から、当業者は、本開示の発明の原理を、相補的な心外膜アブレーションロボット及び心内膜アブレーションロボットの画像誘導ベースの自律的ロボット制御を組み込む様々なハイブリッド手術にどのように適用するべきであるかを更に理解するであろう。

【0051】

図３Ａを参照すると、収束アブレーション手術の計画策定／検証局面は、電気マッピングデバイス１８０、電気マッピングコントローラ１８２、及びモニタ１８３を用いる電気マッピングシステムを包含する。概して、電気マッピングコントローラ１８２は、患者１０の胸部領域内における心臓１２の電気マップ１８１の電気マッピングデバイス１８０による生成を制御し、本明細書において更に説明されるとおりの計画策定及び検証の目的、特に、電気マップ１８１を電気絶縁区域マップ１８４に区画するために、当技術分野において知られているとおりにモニタ１８３上における心臓１２の電気マップ１８１の表示を更に制御する。

【0052】

図３Ａをなおも参照すると、収束アブレーション手術の収束アブレーション局面は、アブレーション撮像モダリティ１３０（例えば、Ｘ線Ｃアーム又は経食道心エコー検査プローブ）、アブレーション撮像コントローラ１３２、並びにモニタ１３３を用いるアブレーション撮像システムを包含する。収束アブレーション手術は、アブレーションカテーテル１４０ｃ及び関節ロボット１４０ｒを用いる心外膜アブレーションロボット、心外膜アブレーションコントローラ１４１、アブレーションカテーテル１５０ｃ及び関節ロボット１５０ｒを用いる心内膜アブレーションロボット、心内膜アブレーションコントローラ１５１、並びに収束アブレーションコントローラ１６０を更に包含する。心外膜アブレーションロボット及び／又は心内膜アブレーションロボットはカテーテルカメラ７０を更に用いてもよい。

【0053】

収束アブレーション手術は、患者１０の胸部領域内への（例えば、肋骨の間又は剣状突起下における）単孔式切開１３を含み、これにより、心外膜アブレーションコントローラ１４１は、本明細書において更に説明されるとおりの収束アブレーションコントローラ１６０によって生成された心外膜アブレーション経路に従う患者１０の胸部領域内におけるアブレーションカテーテル１４０ｃの関節ロボット１４０ｒによるナビゲーションを自律的に制御する。実際には、関節ロボット１４０ｃがカメラカテーテル７０のナビゲーションを、代替的に、又はアブレーションカテーテル１４０ｒと同時に支援してもよい。

【0054】

収束アブレーション手術は、患者１０の大腿内への大腿切開１４を更に含み、これにより、心内膜アブレーションコントローラ１５１は、本明細書において更に説明されるとおりの収束アブレーションコントローラ１６０によって生成された心内膜アブレーション経路に従う患者１０の胸部領域内におけるアブレーションカテーテル１５０ｃの関節ロボット１５０ｒによるナビゲーションを自律的に制御する。実際には、同様に、関節ロボット１５０ｃがカメラカテーテル７０のナビゲーションを、代替的に、又はアブレーションカテーテル１５０ｒと同時に支援してもよい。

【0055】

心臓１２の収束アブレーションを計画どおり実行するために、心外膜アブレーションロボット及び心内膜アブレーションロボットは電気マップ１８１に位置合わせされなければならない。

【0056】

心外膜ロボットのための一実施形態では、アブレーションカテーテル１４０ｃ（及び任意選択的に、カメラカテーテル７０）を支援する関節ロボット１４０ｒは、心外膜アブレーションコントローラ１４１を介して患者１０の胸部領域内に心臓１２に隣接して、手動で、又はロボットにより挿入され、これにより、アブレーション撮像コントローラ１３２は、患者１０の胸部領域内における心臓１２に対する関節ロボット１４０ｃを示すアブレーション画像１３１のアブレーション撮像モダリティ１３０による生成を制御する。カメラカテーテル７０が関節ロボット１４０ｃを介して展開される場合には、このとき、カメラカテーテルコントローラ（図示されていない）が、患者１０の心臓１２に対する関節ロボット１４０ｃの位置付けの目的のため、並びに／或いは電気マップ１８１及びアブレーション画像１３１への位置合わせの目的のために、当技術分野において知られているとおりに、カメラカテーテル７０を介したモニタ１３３又は追加のモニタ上における心臓１２の内視鏡ビデオ視像の表示を制御する。

【0057】

電気マップ１８１への関節ロボット１４０ｃの位置合わせは収束アブレーションコントローラ１６０によって以下の式［２ａ］に従って達成される：
^ＭＴ_Ｒ＝^ＩＴ_Ｒ＊^ＭＴ_Ｉ ［２ａ］
ここで、^ＩＴ_Ｒはアブレーション画像１３１への関節ロボット１４０ｒの変換であり、
ここで、^ＭＴ_Ｉは電気マップ１８１への解剖学的画像１２１の変換であり、
ここで、^ＭＴ_Ｒは電気マップ１８１への関節ロボット１４０ｒの変換である。

【0058】

図２Ａをなおも参照すると、位置合わせされると、心外膜アブレーションコントローラ１４１は、本明細書において更に説明されるように収束アブレーションカテーテル１６０によって計画されたとおりに心臓１２の外部を横断するアブレーション経路に従う患者１０の胸部領域内におけるアブレーションカテーテル１４０ｃの関節ロボット１４０ｒによるナビゲーションを自律的に制御できるようになる。実際には、アブレーションカテーテル１４０ｃは冷凍アブレーションカテーテル又は熱アブレーションカテーテルであり得、これにより、適切なエネルギー源（図示されていない）が心外膜アブレーションコントローラ１４１によって、アブレーションカテーテル１４０ｃが外部１１にわたって横断させられるのに従い、心臓１２の所望のアブレーションを遂行するために、指定された程度のエネルギーをアブレーションカテーテル１４０ｃに提供するように制御される。アブレーションの間に、アブレーション撮像コントローラ１３２は、視覚フィードバックの目的のために当技術分野において知られているとおりに胸部領域内におけるアブレーションカテーテル１４０ｃのナビゲーションの表示を制御する。

【0059】

心内膜ロボットのための一実施形態では、アブレーションカテーテル１５０ｃ（及び任意選択的に、カメラカテーテル７０）を支援する関節ロボット１５０ｒは、心内膜アブレーションコントローラ１５１を介して患者１０の胸部領域内に心臓１２に隣接して、手動で、又はロボットにより挿入され、これにより、アブレーション撮像コントローラ１３２は、患者１０の胸部領域内における心臓１２に対する関節ロボット１５０ｃを示すアブレーション画像１３１のアブレーション撮像モダリティ１３０による生成を制御する。カメラカテーテル７０が関節ロボット１５０ｃを介して展開される場合には、このとき、カメラカテーテルコントローラ（図示されていない）が、患者１０の心臓１２に対する関節ロボット１５０ｃの位置付けの目的のため、並びに／又は電気マップ１８１及びアブレーション画像１３１への位置合わせの目的のために、当技術分野において知られているとおりに、カメラカテーテル７０を介したモニタ１３３又は追加のモニタ上における心臓１２の表示内視鏡ビデオ視像を制御する。

【0060】

電気マップ１８１への関節ロボット１５０ｃの位置合わせは収束アブレーションコントローラ１６０によって以下の式［２ｂ］に従って達成される：
^ＭＴ_Ｒ＝^ＩＴ_Ｒ＊^ＭＴ_Ｉ ［２ｂ］
ここで、^ＩＴ_Ｒはアブレーション画像１３１への関節ロボット１５０ｒの変換であり、
ここで、^ＭＴ_Ｉは電気マップ１８１への解剖学的画像１２１の変換であり、
ここで、^ＭＴ_Ｒは電気マップ１８１への関節ロボット１５０ｒの変換である。

【0061】

図２Ａをなおも参照すると、位置合わせされると、心内膜アブレーションコントローラ１５１は、本明細書において更に説明されるように収束アブレーションカテーテル１６０によって計画されたとおりに心臓１２の内部を横断するアブレーション経路に従う患者１０の胸部領域内におけるアブレーションカテーテル１５０ｃの関節ロボット１５０ｒによるナビゲーションを自律的に制御できるようになる。実際には、アブレーションカテーテル１５０ｃは冷凍アブレーションカテーテル又は熱アブレーションカテーテルであり得、これにより、適切なエネルギー源（図示されていない）が心内膜アブレーションコントローラ１５１によって、アブレーションカテーテル１５０ｃが内部１１にわたって横断させられるのに従い、心臓１２の所望のアブレーションを遂行するために、指定された程度のエネルギーをアブレーションカテーテル１５０ｃに提供するように制御される。アブレーションの間に、アブレーション撮像コントローラ１３２は、視覚フィードバックの目的のために当技術分野において知られているとおりに胸部領域内におけるアブレーションカテーテル１５０ｃのナビゲーションの表示を制御する。

【0062】

位置合わせとともに、コントローラは、図３Ｂに大まかに示されるとおりの収束アブレーション方法を実施する。

【0063】

図３Ｂを参照すると、計画策定局面の間に、収束アブレーションコントローラ１６０は、電気マッピングコントローラ１８２によって生成された心臓の電気マップ１８１の２つ以上の電気絶縁区域を境界付けすることによって、心外膜アブレーション計画１６１及び心内膜アブレーション計画１６２を生成する。

【0064】

心外膜アブレーション計画１６１は、心臓１２（図３Ａ）の外部を焼灼するための心外膜アブレーションロボット１４０の動作を指定し、これにより、心外膜アブレーションコントローラ１４１は、アブレーション画像１３１の画像誘導下で心外膜アブレーション計画１６１によって指図されるとおりに心臓１２に対する胸部領域内における心外膜アブレーションロボット１４０のナビゲーションを制御する。

【0065】

同様に、心内膜アブレーション計画１６２は、心臓１２の内部を焼灼するための心内膜アブレーションロボット１５０の動作を指定し、これにより、心内膜アブレーションコントローラ１５１は、アブレーション画像１３１の画像誘導下で心内膜アブレーション計画１６２によって指図されるとおりに心臓１２に対する胸部領域内における心内膜アブレーションロボット１５０のナビゲーションを制御する。

【0066】

アブレーション局面の間に、収束アブレーションコントローラ１６０は、心外膜アブレーションコントローラ１４１への心外膜アブレーション計画１６１の通信を介して心臓１２の心外膜アブレーションを選択的に開始し、それに続き、心内膜アブレーションコントローラ１５１への心内膜アブレーション計画１６２の通信を介して心臓１２の心内膜アブレーションを行うか、又はその逆を行う。更に、収束アブレーションの間に、収束アブレーションコントローラ１６０は、心外膜アブレーション計画１６１の単一の実行又は複数の実行、並びに心内膜アブレーション計画１６２の単一の実行又は複数の実行を指図する。

【0067】

収束アブレーションコントローラ１６０は、アブレーション画像１３１並びに／又は心外膜アブレーション報告１４２及び心内膜アブレーション報告１５２を介して心臓１２の胸部領域内における心外膜アブレーションロボット１４０及び心内膜アブレーションロボット１５０のナビゲーションを追跡し、計画どおりの心臓１２の完全なアブレーションを確実にするために必要に応じて心外膜アブレーション計画１６１及び／又は心内膜アブレーション計画１６２を修正する。

【0068】

より具体的には、心外膜アブレーションロボット１４０が、何らかの理由で、心外膜アブレーションコントローラ１４１によって報告されたように、及び／又はアブレーション画像１３１内で示されたように、心外膜アブレーションコントローラ１４１によって、心外膜アブレーション計画１６１を完全に実行するように制御されることが不可能である場合には、このとき、収束アブレーションコントローラ１６０は、心内膜アブレーションコントローラ１５１によって制御される心内膜アブレーションロボット１５０のための心内膜アブレーション計画１６２を、本明細書において更に説明されるように心外膜アブレーションロボット１４０によって実行されない心外膜アブレーション計画１６１の任意の部分の相補的アブレーションを遂行するように修正することになる。

【0069】

逆に、心内膜アブレーションロボット１５０が、何らかの理由で、心内膜アブレーションコントローラ１５１によって報告されたように、及び／又はアブレーション画像１３１内で示されたように、心内膜アブレーションコントローラ１５１によって、心内膜アブレーション計画１６２を完全に実行するように制御されることが不可能である場合には、このとき、収束アブレーションコントローラ１６０は、心外膜アブレーションコントローラ１４１によって制御される心外膜アブレーションロボット１４０のための心外膜アブレーション計画１６１を、本明細書において更に説明されるように心内膜アブレーションロボット１５０によって実行されない心内膜アブレーション計画１６２の任意の部分の相補的アブレーションを遂行するように修正することになる。

【0070】

検証局面の間に、収束アブレーションコントローラ１６０は、心臓１２の新しい電気マップ１８１内で計画されたとおりの心臓１２の２つ以上の電気絶縁区域の境界付けを検証する。

【0071】

完了すると、図３Ｂに示されるとおりの収束アブレーション手術の実行は、心臓１２の心不整脈（例えば、心房細動）の将来の発生を妨げる、計画されたとおりの心臓１２の完全なアブレーションをもたらす。

【0072】

実際には、図３Ａのコントローラは単一のワークステーション内に実装されるか、又は複数のワークステーションにわたって分散され得る。

【0073】

例えば、図４Ａは、内部に実装された心外膜アブレーションコントローラ１４１を有する心外膜アブレーションワークステーション９０、内部に実装された心内膜アブレーションコントローラ１５１を有する心内膜アブレーションワークステーション９１、並びにコントローラ１４１及び１５１の制御のための、内部に実装された収束アブレーションコントローラ１６０を有し、ワークステーション９０及び９１に連結された収束アブレーション制御パッド９２を示す。適用可能な場合には、このとき、カメラカテーテルコントローラ７１がワークステーション９０及び／又は９１上に実装されている。

【0074】

同じく例として、図４Ｂは、内部に実装された電気マッピングコントローラ１８２を有する電気マッピングワークステーション９３、及び内部に実装されたアブレーション撮像コントローラ１３２を有するアブレーション撮像ワークステーション９４を示す。図４Ｂは、心外膜アブレーションコントローラ１４１、内部に実装された、心内膜アブレーションコントローラ１５１、収束アブレーションコントローラ１６０、及びカメラカテーテルコントローラ７１（適用可能な場合）を有する収束アブレーションワークステーション９５を更に示す。

【0075】

更なる例として、図４Ｃは、電気マッピングコントローラ１８２及びアブレーション撮像コントローラ１３２の両方が内部に実装されたワークステーション９６を示す。図４Ｃはアブレーションロボットワークステーション９５を更に示す。

【0076】

なお更なる例として、図４Ｄは、図３Ａの全てのコントローラが内部に実装されたワークステーション９７を示す。

【0077】

本開示の更なる理解を容易にするために、図５の以下の説明は、フローチャート１００によって表されるとおりの本開示の収束アブレーション方法の基本的な発明の原理を教示する。この説明から、当業者は、本開示の発明の原理を任意の種類のハイブリッド手術にどのように適用するべきであるかを理解するであろう。

【0078】

図５を参照すると、フローチャート１００の段階Ｓ１０２は、電気マッピングコントローラ１８２（図３Ａ）によって制御される心臓１２（図３Ａ）の電位のマッピングを包含する。

【0079】

一実施形態では、電気マッピングコントローラ１８２は、当技術分野において知られている電気生理技法を用いて心臓１２の色分けされた電気解剖学的電圧マップを生成する。例えば、図６Ａは、異なる電位１８５ａ～１８５ｅを有する色分けされた電気解剖学的電圧マップ１８１の電気マッピングコントローラ１８２の電気マッパーモジュール１８２ａによる生成を示す。

【0080】

図５を再び参照すると、フローチャート１００の段階Ｓ１０４は、電気マッピングコントローラ１８２又は代替的に収束アブレーションコントローラ１６０によって提供されるインターフェース介した心臓１２の電気マップ１８１内における電気絶縁区域の操作者による境界付けを包含する。例えば、図６Ｂに示されるように、電気マッピングコントローラ１８２の区域分割器モジュール１８２ｂが、操作者が電気マップ１８１内の電気絶縁区域１８６ａ～１８６ｇを境界付けし、電気絶縁区域マップ１８４ａをレンダリングするインターフェースを提供した。

【0081】

図５を再び参照すると、フローチャート１００の段階Ｓ１０６は、心外膜アブレーション及び心内膜アブレーションを含む心臓１２のアブレーション治療の経路計画策定を包含する。

【0082】

実際には、収束アブレーションコントローラ１６０がそれぞれのロボットのための軌道を、絶縁区域に合うように特定する。段階Ｓ１０６の経路計画策定は、異なるアブレーションアプローチ及びロボットアーキテクチャの相対的な「強み及び弱み」を考慮し、両方のロボットの最適なアクセス点を更に考慮してもよい。

【0083】

心内膜アブレーションのために、図７Ａに示されるように、収束アブレーションコントローラ１６０の収束アブレーション計画策定器モジュール１６０ａが心臓１２の計画モデル１１２に対する軌道１６３を特定し、収束アブレーションナビゲータ１６０ｂが軌道１６３を、画像／ロボットの位置合わせを表す座標系２００内で心内膜ロボットをナビゲートするための心内膜計画１６２に変換する。

【0084】

心外膜アブレーションのために、図７Ｂに示されるように、収束アブレーションコントローラ１６０の収束アブレーション計画策定器モジュール１６０ａが心臓１２の計画モデル１１２に対する軌道１６４を特定し、収束アブレーションナビゲータ１６０ｂが軌道１６４を、画像／ロボットの位置合わせを表す座標系２００内で心外膜ロボットをナビゲートするための心内膜計画１６１に変換する。

【0085】

図５を再び参照すると、フローチャート１００の段階Ｓ１０８は、実況画像誘導下における心内膜アブレーション、及びそれに続く実況画像誘導下における心外膜アブレーション、或いはその逆を包含する。

【0086】

例えば、図８に示されるように、ＣアームのＸ線源１１０及びＸ線検出器１１１が心内膜アブレーション及び心外膜アブレーションのための実況画像誘導を提供する。

【0087】

図５を再び参照すると、フローチャート１００の段階Ｓ１１０は、心外膜アブレーション計画１６１及び心内膜アブレーション計画１６２が完全に実行されたかどうかの収束アブレーションコントローラ１６０による判定を包含する。この目的を達成するために、図９に示されるように、収束アブレーションコントローラ１６０の収束アブレーション追跡器１６０ｃが、本明細書において先に説明されたとおりのアブレーションの画像及び／又はアブレーションの報告を介して心外膜アブレーション計画１６１及び心内膜アブレーション計画１６２が完全に実行されたかどうかを確認する。

【0088】

より具体的には、心外膜アブレーションロボット１４０が、何らかの理由で、心外膜アブレーションコントローラ１４１によって報告されたとおりに、及び／又はアブレーション画像１３１内で示されたとおりに、心外膜アブレーションコントローラ１４１によって、心外膜アブレーション計画１６１を完全に実行するように制御されることが不可能である場合には、このとき、収束アブレーションコントローラ１６０は段階Ｓ１０６へ戻り、心内膜アブレーションコントローラ１５１によって制御される心内膜アブレーションロボット１５０のための心内膜アブレーション計画１６２を、心外膜アブレーションロボット１４０によって実行されない心外膜アブレーション計画１６１の任意の部分のための心臓１２の相補的な内部アブレーションを遂行するように修正することになる。

【0089】

逆に、心内膜アブレーションロボット１５０が、何らかの理由で、心内膜アブレーションコントローラ１５１によって報告されたとおりに、及び／又はアブレーション画像１３１内で図解されたとおりに、心内膜アブレーションコントローラ１５１によって、心内膜アブレーション計画１６２を完全に実行するように制御されることが不可能である場合には、このとき、収束アブレーションコントローラ１６０は段階Ｓ１０６へ戻り、心外膜アブレーションコントローラ１４１によって制御される心外膜アブレーションロボット１４０のための心外膜アブレーション計画１６１を、心内膜アブレーションロボット１５０によって実行されない心内膜アブレーション計画１６２の任意の部分の心臓１２の相補的な外部アブレーションを遂行するように修正することになる。

【0090】

収束アブレーションコントローラ１６０は、完全なアブレーションが計画どおり完了されるまで段階Ｓ１０６～Ｓ１１０をループする。

【0091】

計画どおりに完全に焼灼されると、フローチャート１００の段階Ｓ１１２は、心臓１２の新しい電気マッピングの生成によるアブレーションの評価を包含する。図１０に示されるように、アブレーションを介して計画どおり電気絶縁区域１８６ａ～１８６ｇが心臓１２に境界付けされたことを確実にするために、収束アブレーション検証器モジュール１６０ｄが新しい電気マップ１８４ｂを吟味する。

【0092】

図５を再び参照すると、フローチャート１００は、満足に評価されると終了されるか、又は必要に応じて任意の程度まで繰り返されてもよい。

【0093】

図１～図１０を参照すると、当業者は、限定するものではないが、任意の解剖学的構造（例えば、心臓、肝臓、腎臓、及び骨構造）に対する２つ以上の相補的外科手術の画像誘導ベースの自律的ロボット制御を組み込む任意の種類のハイブリッド手術のための新規且つ独自のロボット制御を含む、本開示の数多くの利点を理解するであろう。

【0094】

更に、本明細書において提供される教示に鑑みて当業者が理解するように、本開示／明細書に記載されており、及び／又は図１～図１０に示されている特徴、要素、構成要素などは、電子構成要素／回路機構、ハードウェア、実行可能ソフトウェア及び実行可能ファームウェアの様々な組み合わせで実施され、単一の要素又は複数の要素に組み合わせられ得る機能を提供する。例えば、図１～図１０に示されている／図解されている／図示されている様々な特徴、要素、構成要素などの機能は、専用ハードウェア、及び適切なソフトウェアと関連してソフトウェアを実行する能力を有するハードウェアの使用を通じて提供され得る。プロセッサによって提供される場合には、機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、或いは一部が共有及び／又は多重化され得る、複数の個々のプロセッサによって提供され得る。更に、用語「プロセッサ」の明示的な使用は、もっぱら、ソフトウェアを実行する能力を有するハードウェアのみを指すと解釈されるべきでなく、限定するものではないが、デジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ）」）ハードウェア、メモリ（例えば、ソフトウェアを記憶するためのリードオンリーメモリ（「ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）」）、不揮発性記憶装置など）、並びにプロセスを遂行及び／又は制御する能力を有する（及び／又はそのように構成可能な）事実上任意の手段及び／又はマシン（ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、回路機構、これらの組み合わせなどを含む）を暗黙的に含むことができる。

【0095】

更に、本発明の原理、態様、及び実施形態、並びにそれらの具体例を記載する本明細書における全ての陳述は、それらの構造的同等物及び機能的同等物の両方を包含することが意図されている。追加的に、このような同等物は、現在知られている同等物、及び将来開発される同等物（例えば、構造にかかわらず、同じ若しくは実質的に同様の機能を遂行することができる、開発される任意の要素）の両方を含むことが意図されている。それゆえ、例えば、本明細書において提供される教示を考慮すると、本明細書において提示されている任意のブロック図は、本発明の原理を具体化する例示的なシステム構成要素及び／又は回路機構の概念図を表すことができることが当業者によって理解されるであろう。同様に、当業者は、本明細書において提供される教示を考慮すると、任意のフローチャート、フロー図及び同様のものは、コンピュータ可読記憶媒体内に実質的に表され、そのため、コンピュータ、プロセッサ、又は処理能力を有する他のデバイスによって、このようなコンピュータ又はプロセッサが明示的に示されているか否かにかかわらず、実行され得る、様々なプロセスを表すことができることを理解するはずである。

【0096】

更に、本開示の例示的な実施形態は、例えば、コンピュータ又は任意の命令実行システムによって、又はそれと関連して使用されるためのプログラムコード及び／又は命令を提供するコンピュータ可用及び／又はコンピュータ可読記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品又はアプリケーションモジュールの形態を取ることができる。本開示によれば、コンピュータ可用又はコンピュータ可読記憶媒体は、例えば、命令実行システム、装置又はデバイスによって、又はそれと関連して使用されるためのプログラムを含む、記憶する、通信する、伝搬する、又は輸送することができる任意の装置であることができる。このような例示的な媒体は、例えば、電子、磁気、光学、電磁、赤外線若しくは半導体システム（又は装置若しくはデバイス）或いは伝搬媒体であることができる。コンピュータ可読媒体の例としては、例えば、半導体若しくはソリッドステートメモリ、磁気テープ、取り外し可能コンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュ（ドライブ）、剛性磁気ディスク、及び光学ディスクが挙げられる。光学ディスクの現在の例としては、コンパクトディスク・リードオンリーメモリ（ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｋ － ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、ＣＤ－ＲＯＭ）、コンパクトディスク・リード／ライト（ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｋ － ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ）、及びＤＶＤが挙げられる。更に、将来開発され得る任意の新しいコンピュータ可読媒体もまた、本開示の例示的な実施形態に従って用いられるか、又は言及され得るとおりのコンピュータ可読媒体と見なされ得ることを理解されたい。

【0097】

外科手術の新規で進歩性のあるロボット制御の好ましい例示的な実施形態（これらの実施形態は例示を意図されており、限定を意図されていない）を説明したが、当業者によって、図１～図１０を含む、本明細書において提供される教示に鑑みて、変更及び変形が行われ得ることに留意されたい。したがって、本開示の好ましい例示的な実施形態内に／に変更を行うことができ、これらは本明細書において開示される実施形態の範囲に含まれることを理解されたい。

【0098】

更に、デバイスを組み込み、及び／又は実装する、或いは本開示に係るデバイスにおいて用いられ得る／実装され得るものなどの、対応する、及び／又は関連するシステムもまた企図され、本開示の範囲に含まれると見なされることが企図されている。更に、本開示に係るデバイス及び／又はシステムを製造し、及び／又は用いるための対応する、及び／又は関連する方法もまた企図され、本開示の範囲に含まれると見なされる。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】