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(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】2022-08-26
(45)【発行日】2022-09-05
(54)【発明の名称】ロボットポート配置ガイド及び使用方法
(51)【国際特許分類】
A61B 17/34 20060101AFI20220829BHJP
A61B 34/35 20160101ALI20220829BHJP
【ＦＩ】
A61B17/34
A61B34/35
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020557299
(86)(22)【出願日】2018-05-03
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-10-21
(86)【国際出願番号】 US2018030862
(87)【国際公開番号】W WO2019203860
(87)【国際公開日】2019-10-24
【審査請求日】2020-10-21
(31)【優先権主張番号】15/959,137
(32)【優先日】2018-04-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】516133124
【氏名又は名称】バーブ サージカル インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｖｅｒｂ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】100088605
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 公延
(74)【代理人】
【識別番号】100130384
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 孝文
(72)【発明者】
【氏名】アンダーソン ケント
(72)【発明者】
【氏名】アンダーソン キャサリン
【審査官】二階堂 恭弘
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１３／００９６５７０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１４／１８５３３４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１６－５２０３４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／０４４１８４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／２０８７１１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－１９９９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００９－５０７５６８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ １７／３４
Ａ６１Ｂ ３４／３５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
装置であって、ロボットアームのための予備ポート場所で患者に結合するように構成されている基部と、前記基部に結合されており、第１の端部及び前記第１の端部とは反対の第２の端部を備える部材と、少なくとも１つの追跡要素であって、前記少なくとも１つの追跡要素が、前記予備ポート場所に対する前記部材の追跡を可能にするように構成されている、追跡要素と、を備え、
前記部材が、拡張構成と圧縮構成との間で移行可能であり、前記装置は、前記基部が前記患者に結合されているとき、前記部材が前記拡張構成にあるときにはマーキング要素が前記患者から離間し、前記部材が前記圧縮構成にあるときには前記マーキング要素が前記患者と接触するように前記部材と係合されたマーキング要素を更に備え、前記マーキング要素が前記追跡要素を含む、装置。
【請求項2】
前記基部が、吸引又は接着材料のうちの少なくとも１つによって前記患者に結合されるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記部材が、可撓性継手を介して前記基部に結合されており、前記可撓性継手は、前記部材が前記基部に対して枢動可能であるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記部材が、前記基部に対して回転可能に固定されている、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記少なくとも１つの追跡要素が、前記部材の前記第２の端部上に配設されており、前記部材の前記第１の端部が前記基部から第１の距離に配置されており、前記部材の前記第２の端部が前記基部から前記第１の距離よりも大きい第２の距離に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記少なくとも１つの追跡要素が、赤外線反射性材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
前記少なくとも１つの追跡要素が、電磁送信機を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項8】
前記少なくとも１つの追跡要素が、パターンで配置されている複数の追跡要素を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項9】
前記基部及び前記部材が、管腔を集合的に画定し、そのため前記基部が前記患者上に配設されているとき、前記マーキング要素が前記管腔を通して挿入されて、前記患者と接触することができる、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して、ロボット外科手術の分野に関し、より具体的には、ロボット外科手術のポート配置を補助するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
腹腔鏡外科手術のような最小侵襲外科手術（Ｍｉｎｉｍａｌｌｙ－Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｓｕｒｇｅｒｙ、ＭＩＳ）は、外科的処置中の組織損傷を低減することを目的とする技術を含む。例えば、腹腔鏡手順は、典型的には、（例えば、腹部において）患者における多数の小さな切開部を生じさせることを伴い、かつ当該切開部を介して、患者内へと１種以上の器具及び少なくとも１種の内視鏡カメラを導入することを伴う。外科的処置は、次に、カメラにより提供される視覚化補助を伴い、導入された器具を使用することにより実施される。
【0003】
一般的に、ＭＩＳは、患者の瘢痕化を減少させる、患者の痛みを軽減する、患者の回復期間を短縮する、及び患者の回復と関連付けられた薬物療法のコストを低減するなどの、複数の利点を提供する。しかしながら、標準ＭＩＳシステムは多数の欠点を有する。例えば、非ロボットＭＩＳシステムは、ある程度、それらが自然ではあり得ない様式にて、器具を介した外科医の間接的な組織の操作を必要とする故に、外科医への要求が非常に高い。従来のロボットＭＩＳシステムは、操作者が、内視鏡カメラ映像フィードを示す表示を見ることを伴ってよく、また操作者からの指示に基づいて器具を操るために遠隔操作されることを伴ってよく、外科医への要求を減少させつつ、ＭＩＳの多くの利点を提供し得る。
【0004】
しかしながら、患者における切開又はポートの場所は、ＭＩＳ処置、特にロボットＭＩＳシステムを伴うＭＩＳ処置の成功にとって重要である。例えば、理想的とはいえない切開の場所は、手術作業部位へのアクセスに影響を及ぼし、ロボットアーム間の衝突及び他の干渉のリスクを増加させ得、かつ／又は患者固有のニーズ、処置固有のニーズ、及び／若しくは外科医の優先傾向に対して好ましくない場合がある。
【0005】
したがって、低侵襲性外科処置に関して患者上の効果的なポート場所を判定するためのプロセスを改善することができることが望ましい。
【発明の概要】
【0006】
患者上のポート配置を案内し、ロボットアームをポート場所に向けて操作するためのシステム及び方法が、本明細書に記載される。システム及び方法は、例えば、ロボット外科用システムと連動して使用されてもよい。
【0007】
概して、いくつかの実施形態では、装置は、基部、部材、及び少なくとも１つの追跡要素を含む。基部は、（例えば、吸引又は接着材料によって）ロボットアームのための予備ポート場所で患者の表面に結合するように構成することができる。部材は、基部に結合することができ、第１の端部及び第１の端部とは反対の第２の端部を含むことができる。少なくとも１つの追跡要素は、部材に結合することができ、予備ポート場所に対する部材の追跡を可能にするように構成することができる。
【0008】
いくつかの実施形態では、部材は、可撓性継手を介して基部に結合されてもよい。例えば、可撓性継手は、部材が基部に対して枢動可能であるように構成されてもよい。いくつかの変形形態では、部材は、基部に対して回転的に固定されてもよい。
【0009】
少なくとも１つの追跡要素は、部材の第２の端部に配設されて、予備ポート場所に対する部材の第２の端部の移動を追跡してもよい。追跡要素は、例えば、赤外線反射材料、電磁送信機、又は任意の好適な追跡マーカ若しくは他の追跡技術を含んでもよい。更に、いくつかの変形形態では、１つ以上の追跡要素が、部材上のパターン（例えば、二次元パターン又は三次元パターン）で配置されてもよい。
【0010】
いくつかの実施形態では、装置は、（例えば、ロボット外科用システムのための好適なポート場所として場所を識別するために）患者上の予備ポート場所にマーキングするように構成されたマーキング要素を更に含んでもよい。例えば、基部及び／又は部材は、マーキング要素が管腔を通って挿入され得るように管腔を画定してもよい。基部を患者上に配設したら、管腔を通してマーキング要素を挿入し、患者の表面とマーキング接触させてもよい。いくつかの実施形態では、マーキング要素は、拡張構成と圧縮構成との間で移行可能な部材と係合されてもよい。基部が患者に結合されるとき、マーキング要素は、部材が拡張構成にあるとき、患者から離間していてもよく、部材が圧縮構成にあるとき、患者と接触していてもよい。
【0011】
概して、いくつかの実施形態では、本方法は、患者の表面上の予備ポート場所に位置決めされたポート配置ガイドと関連付けられた少なくとも１つの追跡要素の場所を受信することを含む。ワークスペースは、少なくとも１つの追跡要素の受信された場所に少なくとも部分的に基づいて、予備ポート場所の周囲で分析されてもよい。ポート場所は、予備ポート場所の周囲のワークスペースの分析に少なくとも部分的に基づいて、予備ポート場所と関連付けられてもよい。ロボットアームの遠位端は、ポート場所に登録されてもよく、ロボットアームの遠位端は、ポート場所に向かって操作されてもよい。ロボットアームの遠位端をポート場所に向かって操作することは、例えば、（例えば、アルゴリズムに従う軌道によって）少なくとも部分的に自動で実行され、及び／又は（例えば、１つ以上の仮想フィクスチャによって）手動操作と組み合わせて補助的に駆動されてもよい。
【0012】
いくつかの実施形態では、予備ポート場所の周囲のワークスペースを分析することは、例えば、患者の解剖学的特徴部に対する予備ポート場所、及び／又は意図された処置と関連付けられたアクセス場所（例えば、意図された外科用処置と関連付けられたテンプレートに基づくアクセス場所）を評価することを含み得る。別の例として、ワークスペースを解析することは、第２のロボットアームの場所、第２の予備ポート場所の場所、及び／又は実際のポート場所（例えば、外科用処置で使用するために既に選択された第２のポート場所）の場所を評価することを含んでもよい。いくつかの実施形態では、本方法は、患者上の第２の予備ポート場所に位置決めされたポート配置ガイドと関連付けられた第２の場所を受信することを含み得る。例えば、これらの実施形態では、ワークスペースの分析は、外科用処置中に使用するのに好適な予備ポート場所を実際のポート場所と関連付ける前に、ポート配置ガイドの異なる予備ポート場所に対して繰り返されてもよい。
【0013】
概して、いくつかの実施形態では、ポート配置ガイドを使用する方法は、患者の表面上の予備ポート場所にポート配置ガイドを位置決めすることと、予備ポート場所の周囲のワークスペースの分析に基づいて、ロボットアームに対するポート場所を識別することと、を含み得る。いくつかの実施形態では、本方法は、ポート配置ガイドを異なる予備ポート場所（例えば、第２の予備ポート場所）に再位置決めすることを含み得る。識別されたポート場所に、マーキング要素でマーキングしてもよい。ロボットアームのポート場所を識別した後、ポート配置ガイドは、予備ポート場所から取り外されてもよく、ロボットアームは、ポート場所に向かって移動されてもよい。更に、本方法は、識別されたポート場所に切開を作製することと、ポート場所を通して医療器具（例えば、カニューレ）を少なくとも部分的に挿入することと、ロボットアームの遠位端を医療器具に結合することと、を更に含み得る。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】ロボット外科用システムを伴う、例示的な手術室配置の概要概略図である。
【図2A】ロボットアームマニピュレータ、用具駆動装置、及び外科用用具を有するカニューレの例示的な一変形形態の概略図である。
【図2B】用具駆動装置及び外科用用具を有するカニューレの例示的な一変形形態の概略図である。
【図2C】カニューレ及び外科用用具の例示的な一変形形態、並びにそれらの移動の自由度の概略図である。
【図3】一実施形態による、ポート配置ガイドの断面図である。
【図4】一実施形態による、追跡要素に結合された部材の一部分の斜視図である。
【図5】一実施形態による、追跡要素に結合された部材の一部分の斜視図である。
【図6】一実施形態による、追跡アセンブリの斜視図である。
【図7】一実施形態による、追跡アセンブリの斜視図である。
【図8】一実施形態による、追跡アセンブリの斜視図である。
【図9A】一実施形態による、患者の表面に対する第１の構成におけるポート配置ガイドの斜視図である。
【図10】一実施形態による、ポート配置ガイドの斜視図である。
【図11A】一実施形態による、ポート配置ガイドの一部の断面図である。
【図11B】一実施形態による、マーキング要素を含む、ポート配置ガイドの断面図である。
【図12】一実施形態による、ポート配置ガイドの断面図である。
【図13A】一実施形態による、それぞれ基部及び基部を含むポート配置ガイドの断面図である。
【図13B】一実施形態による、それぞれ基部及び基部を含むポート配置ガイドの断面図である。
【図14】一実施形態による、ポート配置ガイドの断面図である。
【図15】一実施形態による、ポート配置ガイドの断面図である。
【図16】一実施形態による、ポート配置ガイドの断面図である。
【図17A】一実施形態による、１つ以上のポート場所を識別するためにポート配置ガイドを使用する方法を示す。
【図17B】一実施形態による、１つ以上のポート場所を識別するためにポート配置ガイドを使用する方法を示す。
【図17C】一実施形態による、１つ以上のポート場所を識別するためにポート配置ガイドを使用する方法を示す。
【図17D】一実施形態による、１つ以上のポート場所を識別するためにポート配置ガイドを使用する方法を示す。
【図17E】一実施形態による、１つ以上のポート場所を識別するためにポート配置ガイドを使用する方法を示す。
【図18A】一実施形態による、患者上のポート場所においてカニューレから結合されない第１の構成のロボットアームを示す。
【図18B】一実施形態による、患者上のポート場所においてカニューレに結合された第２の構成のロボットアームを示す。
【図19A】様々な実施形態による、ワークスペースをユーザに通信する様々な方法を示す。
【図19B】様々な実施形態による、ワークスペースをユーザに通信する様々な方法を示す。
【図19C】様々な実施形態による、ワークスペースをユーザに通信する様々な方法を示す。
【図20】一実施形態による、予測されたワークスペースを術前モデルと比較することができる方法を示す。
【図21A】一実施形態による、ポート場所を識別するために、患者位置決め情報を用いて、追跡システムによって収集されたデータを組み合わせる方法を示す。
【図21B】一実施形態による、ポート場所を識別するために、患者位置決め情報を用いて、追跡システムによって収集されたデータを組み合わせる方法を示す。
【図22】一実施形態による、潜在的なポート配置場所を含む、ワークスペースの斜視図である。
【図23A】一実施形態による、４つのポート配置場所を含むワークスペースの図である。
【図23B】一実施形態による、４つの注入配置場所を含むワークスペースに対して配置された４つのロボットアームの図である。
【図24】一実施形態による、方法のフローチャートである。
【図25】一実施形態による、ポート配置ガイドを使用する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の種々の態様及び変形形態の非限定例が本明細書に記載され、かつ添付図面において示される。
【0016】
患者上のポート配置を案内し、ロボットアームをポート場所に向けて操作するためのシステム及び方法が、本明細書に記載される。システム及び方法は、例えば、ロボット外科用システムと連動して使用されてもよい。いくつかの実施形態では、装置は、基部、部材、及び少なくとも１つの追跡要素を含む。基部は、ロボットアームのための予備ポート場所で患者（例えば、患者の表面）に結合するように構成することができる。部材は、基部に結合することができ、第１の端部、及び第１の端部とは反対の第２の端部を備えることができる。少なくとも１つの追跡要素は、部材に結合することができ、予備ポート場所に対する部材の追跡を可能にするように構成することができる。
【0017】
いくつかの実施形態では、本方法は、患者の表面上の予備ポート場所に位置決めされたポート配置ガイドと関連付けられた少なくとも１つの追跡要素の場所を受信することを含む。ワークスペースは、少なくとも１つの追跡要素の受信された場所に少なくとも部分的に基づいて、予備ポート場所の周囲で分析することができる。ポート場所は、予備ポート場所の周囲のワークスペースの分析に少なくとも部分的に基づいて、予備ポート場所と関連付けることができる。ロボットアームの遠位端は、ポート場所に登録することができる。ロボットアームの遠位端は、ポート場所に向かって操作することができる。
【0018】
いくつかの実施形態では、ポート配置ガイドを使用する方法は、患者の表面上の予備ポート場所にポート配置ガイドを位置決めすることを含む。ポート配置ガイドは、例えば、基部、部材、及び少なくとも１つの追跡要素を含むことができる。ロボットアームのためのポート場所は、予備ポート場所の周囲のワークスペースの分析に少なくとも部分的に基づいて、識別することができる。ポート配置ガイドは、予備ポート場所から取り外すことができる。ロボットアームは、ポート場所に向かって移動することができる。
【0019】
外科用処置の概要
図１は、ロボット外科用システム１００を伴う、例示的な手術室環境の図である。図１に示されるように、ロボット外科用システム１００は、ユーザコンソール１２０、管制塔１３０、及びロボットプラットフォーム１１０（例えば、テーブル、ベッドなど）に位置付けられた１つ以上のロボットアーム１１２を備え、（例えば、エンドエフェクタを伴う）外科用器具が、外科的処置を実行するために、ロボットアーム１１２の遠位端に取り付けられている。ロボットアーム１１２はテーブル搭載システムとして示されるが、その他の構成では、ロボットアームは、カート、天井、若しくは側壁、又はその他の好適な支持表面に、取り付けられてよい。
図１は、ロボット外科用システム１００を伴う、例示的な手術室環境の図である。図１に示されるように、ロボット外科用システム１００は、ユーザコンソール１２０、管制塔１３０、及びロボットプラットフォーム１１０（例えば、テーブル、ベッドなど）に位置付けられた１つ以上のロボットアーム１１２を備え、（例えば、エンドエフェクタを伴う）外科用器具が、外科的処置を実行するために、ロボットアーム１１２の遠位端に取り付けられている。ロボットアーム１１２はテーブル搭載システムとして示されるが、その他の構成では、ロボットアームは、カート、天井、若しくは側壁、又はその他の好適な支持表面に、取り付けられてよい。
【0020】
一般的に、外科医又はその他の操作者などのユーザは、ユーザコンソール１２０を使用して、ロボットアーム１１２及び／又は外科用器具を遠隔操作（例えば、テレオペレーション）してよい。ユーザコンソール１２０は、図１に示されるように、ロボットシステム１００として、同じ手術室内に位置付けられてもよい。その他の環境では、ユーザコンソール１２０は、隣接する若しくは近接する部屋内に配置されてよく、又は異なる建物、都市、又は国、等における遠隔地からテレオペレーションされてよい。ユーザコンソール１２０は、座席１２２、足踏み式制御部１２４、１つ以上の手持ち式ユーザインターフェースデバイス１２６、及び、例えば、患者内の（例えば、内視鏡カメラによりデータ捕捉された）外科手術的部位の視野を表示するように構成された、少なくとも１つのユーザ表示１２８を備えてよい。代表的なユーザコンソール１２０にて示すように、座席１２２に位置してユーザ表示１２８を見ているユーザは、足踏み式制御部１２４及び／又は手持ち式ユーザインターフェースデバイス１２６を操作して、ロボットアーム１１２及び／又は当該アームの遠位端部に取り付けられた外科用器具を、遠隔操作してよい。
【0021】
いくつかの変形形態では、ユーザは、「オーバー・ザ・ヘッド」（ＯＴＢ）モードにて外科用ロボットシステム１００を操作してよく、これは、ユーザが患者の側面にいて、ロボット駆動器具／そこへ取り付けられたエンドエフェクタ及び手動の腹腔鏡検査器具を同時に操作するものである（例えば、１つの手にて保持された、手持ち式ユーザインターフェースデバイス１２６）。例えば、ユーザの左手は、手持ち式ユーザインターフェースデバイス１２６を操作してロボット手術構成要素を制御し得、一方で、ユーザの右手は、手動の腹腔鏡検査器具を操作し得る。したがって、これらの変形形態では、ユーザは、患者において、ロボット支援ＭＩＳ及び手動の腹腔鏡検査手術の両方を実施してよい。
【0022】
代表的な手順又は手術の間、患者は、無菌様式にて準備処置を施されかつ手術に際して滅菌布で包まれてよく、また麻酔が実施されてよい。手術部位への初期アクセスは、収納配置又は引き込み配置にて、ロボットシステム１００により手動で実施されて、手術部位へのアクセスを促進してよい。一度アクセスが完了すると、ロボットシステムの初期位置決め及び／又は準備を実施してよい。この手順の間、ユーザコンソール１２０における外科医は、足踏み式制御部１２４、ユーザインターフェースデバイス１２６、及び／又はその他の好適な制御装置を利用して、種々のエンドエフェクタ及び／又は結像系を操作し、手術を実施してよい。手動補助は、組織を牽引すること、又は手動の再位置決めを実施すること、又は１つ以上のロボットアーム１１２を伴う器具の交換を含むがこれらに限定されないタスクを実行してよい、その他の作業者により、処置台にて提供されてよい。ユーザコンソール１２０においてユーザを補助するその他の作業員が、存在してよい。処置又は外科手術が完了したとき、ロボットシステム１００及び／又はユーザコンソール１２０は、限定されるものではないが、ロボットシステム１００の洗浄並びに／若しくは滅菌、及び／又は、ユーザコンソール１２０を介してなどの、電子コピー若しくはハードコピーでの健康管理記録の登録、又は印刷を含む、１つ以上の手術後手順を促進するように構成されてよい、又は促進する状態に設定させてよい。
【0023】
いくつかの変形形態では、ロボットプラットフォーム１１０とユーザコンソール１２０との間の通信は管制塔１３０を介してよく、これは、ユーザコンソール１２０からのユーザ指示をロボット制御指示へと変換して、それらをロボットプラットフォーム１１０へと送信してよい。管制塔１３０は、ロボットプラットフォーム１１０からユーザコンソール１２０へと、状態及びフィードバックを送信して戻してよい。ロボットプラットフォーム１１０、ユーザコンソール１２０、及び管制塔１３０との間の接続は、有線接続及び／又は無線接続を介するものであってよく、また専用であってよい、及び／又は、種々のデータ通信プロトコルのいずれかを使用して実行されてよい。任意の有線接続は、手術室の床及び／若しくは壁、又は天井に組み込んでよい。ロボット手術システム１００は、手術室内の表示並びにインターネット又はその他のネットワークを介してアクセス可能な遠隔表示を含む、１つ以上の表示へと、映像出力を提供してよい。映像出力又はフィードバックは、プライバシーを確保するために暗号化されてよく、また全ての若しくは１つ以上の映像出力部分は、サーバ、電子健康管理記録システム、又はその他の好適な記憶媒体へと保存されてよい。
【0024】
ロボットアーム及び外科用用具の概要
一般的に、ロボット又はロボット支援外科用システム（例えば、最小侵襲外科的処置を可能にするための）は、最小侵襲手術中などに外科用器具を操作するための１つ以上のロボットアームを含んでもよい。例えば、図２Ａの例示的な概略図に示されるように、ロボットアセンブリ２００は、ロボットアーム２１０と、概してロボットアーム２１０の遠位端に取り付けられる用具駆動装置２２０と、を含んでもよい。用具駆動装置２２０の端部に結合されたカニューレ２３０は、外科用用具２５０を受容及び案内することができる。更に、ロボットアーム２１０は、用具駆動装置２２０を位置決め及び配向するように作動される複数のリンクを含んでもよい。
一般的に、ロボット又はロボット支援外科用システム（例えば、最小侵襲外科的処置を可能にするための）は、最小侵襲手術中などに外科用器具を操作するための１つ以上のロボットアームを含んでもよい。例えば、図２Ａの例示的な概略図に示されるように、ロボットアセンブリ２００は、ロボットアーム２１０と、概してロボットアーム２１０の遠位端に取り付けられる用具駆動装置２２０と、を含んでもよい。用具駆動装置２２０の端部に結合されたカニューレ２３０は、外科用用具２５０を受容及び案内することができる。更に、ロボットアーム２１０は、用具駆動装置２２０を位置決め及び配向するように作動される複数のリンクを含んでもよい。
【0025】
外科的処置での使用のために、少なくとも１つのロボットアーム２１０は、患者が横になっている手術台に装着されてもよい（又は、患者の近くのカート、天井、側壁などに装着されてもよい）。患者への外科用用具の導入を可能にするためのポートを作製するために、カニューレアセンブリ（例えば、カニューレ２３０及び閉塞具）が、患者の（例えば、腹壁内の）切開又は入口点を通して患者に少なくとも部分的に挿入されてもよい。カニューレ２３０は、患者内のこのようなカニューレ配置中に（又はいくつかの変形形態では、配置後に）、（図１Ａに図示されるように）用具駆動装置２２０の遠位端に結合されてもよい。カニューレが設置された後に、閉塞具が取り外されてもよく、ロボットアーム２１０内のリンクは、用具駆動装置２２０を操作するように制御されてもよい。
【0026】
外科用用具２５０の近位部分は、図２Ｂに示されるように、少なくとも一部分（例えば、用具シャフト）がカニューレを通過して患者Ｐに入るように、用具駆動装置２２０に結合されてもよい。例えば、外科用用具２５０の近位部分は、ステージ２２２に沿って移動可能であるキャリッジ２２４に結合されてもよく、ステージ２２２は、用具駆動装置２２０を位置決めするためにロボットアーム２１０の遠位端に結合されてもよい。
【0027】
外科用器具２５０が用具駆動装置２２０に結合されるとき、ロボットアーム２１０及び／又は用具駆動装置２２０の作動は、限定されるものではないが、ヨー方向又は球状ロール（矢印Ａ）における移動、ピッチ方向（矢印Ｂ）におけるカニューレを伴う移動、カニューレ１３０内での軸周りの用具回転（矢印Ｃ）、及び／又はカニューレ１３０内の用具並進（矢印Ｄ）を含む、図２Ｃに示されるような用具の１つ以上の様々な自由度を提供し得る。例えば、ヨー及び／又はピッチ方向の移動は、ロボットアーム２１０の少なくとも一部分の作動を通じて制御されてもよい。ヨー及び／又はピッチ方向における器具移動は、いくつかの変形形態では、球面回転の中心、又は機械的な遠隔運動中心（ｒｅｍｏｔｅ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｍｏｔｉｏｎ、ＲＣＭ）の周りの移動に制約されてもよい。更に、カニューレ２３０内の軸周りの用具回転は、外科用用具２５０に結合されたキャリッジ２２４内の１つ以上の用具駆動装置アクチュエータを介して（無菌バリアなどを介して直接的に又は間接的に）制御されてもよく、カニューレ２３０内の用具並進は、キャリッジ２２４をステージ２２２に沿って並進させる１つ以上の用具駆動装置アクチュエータを通じて制御されてもよい。
【0028】
外科用用具２５０の遠位部分は、エンドエフェクタを含んでもよく、キャリッジ２２４内のアクチュエータは、特定の種類のエンドエフェクタに従って、外科的処置（例えば、切断、把持など）中に用具２５０を作動させて様々なタスクを実行するように、更に制御されてもよい。付加的に、用具２５０を、ポートから引き抜き、用具駆動装置２２０から分離して、異なる機能を有するエンドエフェクタを有する別の用具などの別の用具と交換してもよい。
【0029】
ポート配置ガイド
以下で更に説明されるように、いくつかの実施形態では、ポート配置ガイドは、患者の表面上の好適な又は好ましいポート配置を識別する際に、ユーザ（例えば、外科用スタッフ又は外科医）を支援するために使用することができる。好適な又は好ましいポート配置の選択は、例えば、外科用作業部位へのアクセスを増加させること、患者への損傷のリスクを低減し、カニューレ患者インターフェースでの漏れのリスクを低減するポート場所に対して、カニューレのＲＣＭを位置付けること、ロボットアームなどの物体間の衝突を回避することなどに少なくとも一部分基づいてもよい。更に、いくつかの実施形態では、ポート配置ガイドは、ポート場所でのロボットアームのドッキング（例えば、ロボットアームをポート場所でカニューレ又は他のデバイスに向かって移動させること）を支援するためにポート場所に関する情報を提供することができる。ポート配置ガイドは、例えば、ポート場所選択プロセスを促進することによって外科的処置セットアップ時間を短縮することができ、アーム衝突又は失敗したカニューレドッキングの試みなどの問題のリスクを低減させる。更に、いくつかの実施形態では、ポート配置ガイドは、ロボット手術のためのユーザのトレーニングに役立つことができ、異なる外科的処置間のポート配置における一貫性の改善などに役立つことができる。
以下で更に説明されるように、いくつかの実施形態では、ポート配置ガイドは、患者の表面上の好適な又は好ましいポート配置を識別する際に、ユーザ（例えば、外科用スタッフ又は外科医）を支援するために使用することができる。好適な又は好ましいポート配置の選択は、例えば、外科用作業部位へのアクセスを増加させること、患者への損傷のリスクを低減し、カニューレ患者インターフェースでの漏れのリスクを低減するポート場所に対して、カニューレのＲＣＭを位置付けること、ロボットアームなどの物体間の衝突を回避することなどに少なくとも一部分基づいてもよい。更に、いくつかの実施形態では、ポート配置ガイドは、ポート場所でのロボットアームのドッキング（例えば、ロボットアームをポート場所でカニューレ又は他のデバイスに向かって移動させること）を支援するためにポート場所に関する情報を提供することができる。ポート配置ガイドは、例えば、ポート場所選択プロセスを促進することによって外科的処置セットアップ時間を短縮することができ、アーム衝突又は失敗したカニューレドッキングの試みなどの問題のリスクを低減させる。更に、いくつかの実施形態では、ポート配置ガイドは、ロボット手術のためのユーザのトレーニングに役立つことができ、異なる外科的処置間のポート配置における一貫性の改善などに役立つことができる。
【0030】
概して、いくつかの変形形態では、図３に示されるように、ポート配置ガイド３００は、ロボットアームのための予備ポート場所で患者の表面に結合するように構成された基部３５０と、基部に結合された部材３６０と、部材に結合された少なくとも１つの追跡要素３７０と、を含んでもよい。部材３６０の第１の端部３６１は、可撓性継手３６２を介して基部３５０に結合することができる。部材３６０の第２の端部３６３は、追跡要素３７０に結合され得る。ポート配置ガイド３００は、ユーザが設置しようとする、又は表面にポート（例えば、ロボット若しくは腹腔鏡ポート）を設置することを考慮している場所において患者の表面（例えば、皮膚）に結合することができる。
【0031】
基部は、ポート配置ガイドを患者に結合するように機能する。基部３５０は、固定要素３５２を含むことができ、そのため基部３５０は、固定要素３５２を介して患者の表面に取り付けることができる。固定要素３５２は、接着材料（例えば、一時接着剤又は接着剤）を含むことができ、そのため基部３５０は、接着材料によって患者の表面に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、固定要素３５２は、両面接合ストリップ又は発泡体を含み得る。いくつかの実施形態では、固定要素３５２は、ディスク形状（例えば、ドーナツ形状）パッドを含むことができ、及び／又はディスク形状（例えば、ドーナツ形状）パッドとして成形され得る。パッドは、ゴム、プラスチック、及び／又は金属などの任意の好適な材料を含むことができる。パッドはまた、パッドが患者の表面に取り付けられ得るように、接着材料を含むか、又は接着材料でコーティングされてもよい。
【0032】
いくつかの実施形態では、図示されていないが、固定要素３５２は、１つ以上の吸引カップとして形成され得るか、又は１つ以上の吸引カップを含み得る。基部３５０は、基部３５０によって１つ以上の吸引カップに適用された圧力によって患者の表面に接着することができる。１つ以上の吸引カップは、例えば、ゴムなどの任意の好適な材料で形成することができる。いくつかの実施形態では、生理食塩水若しくはゲルなどの媒体は、１つ以上の吸引カップの患者に面する表面及び／又は患者の表面に適用されて、１つ以上の吸引カップを患者の表面に封止することを補助することができる。いくつかの実施形態では、接着材料は、１つ以上の吸引カップの患者に面する表面上に配設されて、患者の表面への基部３５０の固定を改善することができる。
【0033】
取り付け後、固定要素３５２は、患者の表面から取り外し可能であり得る。いくつかの実施形態では、固定要素３５２は、ガイド３００が患者の第１の場所と第２の場所との間で移動され得るように、患者に再取り付け可能であり得る。いくつかの実施形態では、固定要素３５２は、ガイド３００を患者の表面に結合する前に、基部３５０の患者に面する側面３５１に固着され得る。いくつかの実施形態では、固定要素３５２は、ガイド３００の基部３５０が固定要素３５２に取り付けられる前に、患者の表面に結合され得る。
【0034】
いくつかの実施形態では、部材３６０は、基部３５０上で略中心に置かれてもよい。例えば、図３に示されるように、部材３６０は、任意の外力（すなわち、ユーザによって基部３５０に対して枢動されていない）の影響下にないときに、部材３６０が基部３５０に対して実質的に垂直に延在するように、基部３５０の中心軸と同軸上に位置合わせされることができる。代替的に、部材３６０は、任意の好適な角度で基部３５０から延在してもよい。更に、いくつかの実施形態では、部材３６０は、基部３５０に対して中心からずれていてもよい（例えば、部材３６０の第１の端部は、基部３５０の中心軸から横方向にオフセットされ得る）。部材３６０は、細長いものとして示されているが、部材３６０は、任意の好適な形状で形成することができる。
【0035】
可撓性継手３６２は、部材３６０（又は部材３６０の一部分）が基部３５０に対して枢動することを可能にし得る。換言すれば、いくつかの実施形態では、部材３６０は、基部３５０に対して、基部３５０の患者に面する側面３５１を含む平面に対して任意の方向で回転することができる。例えば、可撓性継手３６２は、ガイド３００が患者の表面に結合されるとき、部材３６０が、患者の表面上のガイド３００の場所おいてポート内に設置された医療器具（例えば、カニューレ）と同様に移動することができるように、患者の表面に対して部材３６０を枢動させることができる。いくつかの実施形態では、可撓性継手３６２は、部材３６０と基部３５０との間のインターフェースに配設され得る。いくつかの実施形態では、可撓性継手３６２は、部材３６０の上部分（例えば、可撓性継手３６２の第１の側面上の部分）が、部材３６０の下部分（例えば、可撓性継手３６２の第２の側面上の部分）に対して枢動することができるように、部材３６０に沿って配設され得る。
【0036】
いくつかの実施形態では、基部３５０、可撓性継手３６２、及び部材３６０は、一体型の一体構造として形成することができる。基部３５０及び部材３６０は、比較的より弾性であり得る可撓性継手３６２よりも剛性の高い材料で形成することができる。代替的に、いくつかの実施形態では、可撓性継手３６２は、異なる構造として形成することができ、アセンブリ中に基部３５０と部材３６０との間に結合することができる。例えば、可撓性継手３６２は、部材３６０が基部に対して枢動することができるように、可撓性ベローズ又はボール及びソケット結合を含むことができる。
【0037】
追跡要素３７０は、任意の好適なタイプの追跡要素であってもよく、三次元空間内の追跡要素３７０の場所及び／又は配向が、検出並びに観察することができるように、任意の好適な形状で形成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、追跡要素３７０は、追跡要素３７０の場所が外部光学赤外線追跡システム（図示せず）によって検出され得るように、赤外線反射性材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、追跡要素３７０は、電磁センサ及び／又は電磁送信機を含むことができ、そのため追跡要素３７０の位置（例えば、空間内のＸ、Ｙ、及び／又はＺ座標）及び配向（例えば、ヨー、ピッチ、及び／又はロール）が、電磁気ベースの追跡システム（図示せず）によって監視され得る。例えば、追跡要素３７０は、追跡要素３７０の位置及び／又は配向を判定するために評価され得る電磁双極子場を発する送信機を含むことができる。いくつかの実施形態では、図３に示されるような単一の追跡要素３７０を含むのではなく、ガイド３００は、複数の追跡要素を含むことができる。例えば、ガイド３００は、２つ、３つ、４つ、又は４つを超える追跡要素を含み得る。ガイド３００に含まれ得る様々な追跡要素が、図４～図８に関して、以下により詳細に示され、説明される。
【0038】
上記のように、ガイド３００は、患者の表面に結合され得る。次いで、部材３６０は、任意の好適な方向（例えば、可撓性継手３６２の運動範囲を通じて）において、任意の好適な範囲にわたって、基部３５０及び患者に対して枢動することができる。追跡システム（図示せず）を使用して、追跡要素３７０の位置及び／又は配向を検出し、患者の表面上のガイド３００の場所を判定することができる。例えば、追跡システムは、基部３５０に対して様々な枢動角度で追跡要素３７０の場所を使用して、ガイド３００の場所を識別することができる。追跡システムは、次いで、ガイド３００を潜在的なポート場所と関連付けることができる。いくつかの実施形態では、点クラウドは、部材３６０が、可撓性継手３６２の運動の範囲を通して、様々な方向に追跡要素３７０を移動させる際に生成され得る。次いで、点クラウドを使用して、可撓性継手３６２及び／又は基部３５０の場所を推測することができる。次いで、ガイド３００は、患者の表面から取り外され得、切開が、潜在的なポート場所で、患者の表面において行われて、ポートを作製することができる。
【0039】
ガイド３００は、可撓性継手３６２を含むものとして示され、部材３６０は、基部３５０に対して枢動可能であると説明されるが、いくつかの実施形態では、部材３６０は、基部３５０に対して回転して固定することができる。換言すれば、部材３６０は、基部３５０に対して実質的に固定することができる（例えば、部材３６０と基部３５０との間のインターフェースは実質的に剛性であり得る）。このような実施形態では、追跡要素３７０の場所及び／又は配向は、追跡システムが、場所及び／又は配向を使用して、患者に対するガイド３００の場所を識別することができるように、検出することができる。
【0040】
いくつかの実施形態では、基部３５０、部材３６０、及び／又はガイド３００の他の好適な部分は、人工的な身体壁として機能するように、及び／又は外科用処置中に追加の構造的支持を提供するように構成することができる。例えば、いくつかの処置中に、十分な身体壁又は患者の表面が、手術部位（例えば、自然開口部を伴う処置、又は大きな切開が作製された処置など）にない場合があり、そのためカニューレを設置すること、及び／又はその手術部位においてカニューレと患者組織との間の適切な封止を得ることが困難となる。いくつかの実施形態では、ポート配置ガイドは、手術部位を補うように成形及び／又はサイズ決定されてもよい。例えば、ガイド３００の基部、部材、及び／又は他の好適な部分は、ガイド３００が患者の表面に結合されたときにカニューレを受容するために（例えば、高さ及び／又は直径において）十分に大きくなり得る。更に、いくつかの実施形態では、ガイド３００は、患者の身体壁と同様に、外科用処置中にカニューレに封止的に係合してもよい。図４～図８は、ガイド３００又は本明細書に記載される他のガイドのいずれかなどの、ポート配置ガイドに含まれ得る様々な追跡要素及び追跡アセンブリの実施例を示す。図４は、追跡要素４７０に結合された部材４６０の一部分の図である。部材４６０は、部材３６０などの、本明細書に記載の部材のうちのいずれかに対して、構造及び／又は機能において同一若しくは類似し得る。示されるように、追跡要素４７０は、平坦なディスクとして成形することができる。追跡要素４７０は、例えば、赤外線反射材料から形成されるか、又は赤外線反射材料を含むことができ、そのため追跡要素４７０の場所は、光学赤外線追跡システム（図示せず）によって検出することができる。図５は、追跡要素５７０に結合された部材５６０の一部分の図である。部材５６０は、部材３６０などの、本明細書に記載の部材のうちのいずれかに対して、構造及び／又は機能において同一若しくは類似し得る。追跡要素５７０は、半球として、又は追跡要素５７０が丸みを帯びた上面を有するように形成することができる。追跡要素４７０と同様に、追跡要素５７０は、赤外線反射材料から形成されるか、又は赤外線反射材料を含むことができ、そのため追跡要素５７０の場所は、光学赤外線追跡システム（図示せず）によって検出することができる。しかしながら、追跡要素５７０は、任意の好適な形状を有してもよい。
【0041】
図４及び図５は、部材に結合された１つの追跡要素のみを示すが、いくつかの実施形態では、複数の追跡要素のアレイは、部材３６０又は本明細書に記載される部材のうちのいずれかなどの部材の第２の端部上又はその付近に配設され得る。追跡要素のアレイを使用して、追跡システムに場所情報及び／又は配向情報を提供することができる。例えば、図６は、例示的な追跡アセンブリ６７２の図である。追跡アセンブリ６７２は、二次元表面を有するプレート６７４を含むことができる。代替的に、いくつかの変形形態では、プレート６７４は、三次元表面（例えば、輪郭表面）を含んでもよい。プレート６７４は、延長部材６７６を介して、本明細書に記載される部材のうちのいずれかなどの部材の第２の端部に結合することができる。いくつかの実施形態では、延長部材６７６を介して部材の第２の端部に取り付けられるのではなく、プレート６７４は、部材の第２の端部に直接結合することができる。図６に示されるように、追跡要素６７１Ａ～Ｃのアレイは、プレート６７４の二次元表面上に配設される。追跡要素６７１Ａ～Ｃの各々は、赤外線反射材料から形成されるか、又は赤外線反射材料を含むことができ、そのため追跡要素６７１Ａ～Ｃの各々の場所は、光学赤外線追跡システムによって検出することができる。３つの追跡要素がプレート６７４上に示されているが、任意の好適な数の追跡要素が、プレート６７４上に配設することができる。
【0042】
図７は、追跡アセンブリ７７２の図である。追跡アセンブリ７７２は、支持部材７７８（例えば、支持部材７７８Ａ及び支持部材７７８Ｂ）を介して互いに結合された、追跡要素７７１（例えば、追跡要素７７１Ａ及び追跡要素７７１Ｂ）のアレイを含むことができる。追跡アセンブリ７７２はまた、延長部材７７６を含むことができ、そのため支持部材７７８が、上記のガイド３６０の部材３６０などの延長部材７７６を介してガイドの部材の第２の端部に結合することができる。追跡アセンブリ７７２は、４つの支持部材７７８を介して互いに結合された４つの追跡要素のアレイを示すが、追跡アセンブリ７７２は、任意の好適な数の追跡要素７７１を含むことができる。各支持部材７７８及び追跡要素７７１は、延長部材７７６に対して任意の好適な角度で配置することができ、そのため追跡要素７７１は、三次元アレイとして配置される。追跡要素７７１の各々は、赤外線反射材料から形成されるか、又は赤外線反射材料を含むことができ、そのため追跡要素７７１の各々の場所は、光学赤外線追跡システムによって検出することができる。
【0043】
図８は、追跡アセンブリ８７２の図である。追跡アセンブリ８７２は、電磁構成要素８７３を含むことができる。電磁構成要素８７３は、延長部材８７６を介して、本明細書に記載される部材のいずれかなどのガイドの部材の第２の端部に結合することができる。いくつかの実施形態では、延長部材８７６を含むのではなく、電磁構成要素８７３は、ガイドの第２の部材に直接結合され得る。電磁構成要素８７３は、電磁センサ及び／又は電磁送信機を含むことができ、そのため追跡要素３７０の位置（例えば、空間内のＸ、Ｙ、及び／又はＺ座標）及び配向（例えば、ヨー、ピッチ、及び／又はロール）が、電磁気ベースの追跡システム（図示せず）によって監視され得る。例えば、電磁構成要素８７３は、電磁構成要素８７３の位置及び配向を判定するために評価され得る電磁双極子場を発する送信機を含むことができる。
【0044】
いくつかの実施形態では、ポート配置ガイドは、マーキング要素を含むことができ、そのため患者の表面上のポート配置場所に、（例えば、インク又は切開で）マーキングし、（例えば、ポート配置ガイドを取り外した後に）識別することができる。例えば、図９Ａ～図９Ｃに示されるように、ポート配置ガイド９００は、マーキング要素９８０を含むことができる。ポート配置ガイド９００は、図３を参照して上述されたポート配置ガイド３００など、本明細書に記載されたポート配置ガイドのうちのいずれかと同一又は類似の構造的及び／又は機能的態様を含むことができる。例えば、ポート配置ガイド９００は、基部９５０と、部材９６０と、部材９６０が基部９５０に対して枢動することができるように配置された可撓性継手９６２と、を含む。ポート配置ガイド９００は、基部９５０を通って部材９６０の開放近位端又は第２の端部９６３から延在する管腔（図示せず）を画定することができる。換言すると、基部９５０、部材９６０、及び可撓性継手９６２は、マーキング要素９８０が並進することができる管腔を集合的に画定することができる。マーキング要素９８０は、例えば、ペン又はマーカとして形成及び／若しくは成形することができ、マーキング要素９８０の遠位端上にマーキング先端部を含むことができる。いくつかの実施形態では、マーキング要素９８０は、マーキング要素９８０が、部材９６０に固定されるように、部材９６０に結合されてもよい。マーキング要素９８０は、患者の表面に向かって、及び患者の表面から離れて、基部９５０に対して部材９６０内に、及び／又は部材９６０を備えて並進することができる。いくつかの実施形態では、マーキング要素９８０は、患者の表面に結合して、ポート配置場所にマーキングするように構成された接着要素（例えば、接着パッド又は他の好適なマーカ）を含んでもよい。付加的に又は代替的に、マーキング要素９８０は、ポート配置場所で小さい切開を行うためのメス又は他の用具を含んでもよい。
【0045】
使用中、例えば、図９Ａに示されるように、ガイド９００は、意図されたポート配置場所で患者の表面Ｓ上に設置され得る。次いで、マーキング要素９８０は、矢印Ｅ－Ｅの方向に、患者の表面Ｓに向かって並進され得る。図９Ｂに示されるように、マーキング要素９８０のマーキング先端部が、表面Ｓとマーキング接触しているように、マーキング要素９８０が、矢印Ｅ－Ｅの方向に並進又は押圧されたとき、マーキング要素９８０は、部材９６０内に部分的に配設され得る。表面Ｓをマーキングした後、ガイド９００全体は、図９Ｂの矢印Ｆ－Ｆの方向に移動させることができ、そのためガイド９００は、図９Ｃに示されるように、表面上にマークＭを残して、患者の表面Ｓから取り外すことができる。図９Ｃにも示されるように、マーキング要素９８０は、基部９５０に対して延在することができ、そのため可撓性継手５６２は、部材９６０内のマーキング要素９８０のマーキング先端部を保護しながら、伸張又は延在される。次いで、ポートが医療器具（例えば、カニューレ及び／又はトロカール）の挿入のために作製されるように、マークＭの場所で切開を行うことができる。
【0046】
いくつかの実施形態では、ポート配置ガイドの部材又は他の部分に固定的に取り付けられるのではなく、マーキング要素は、ガイドから分離され、及びガイドを通して挿入可能であり得る。例えば、図１０に示されるように、ポート配置ガイド１０００は、ガイド１０００の残りの部分から分離可能なマーキング要素１０８０を含むことができる。ポート配置ガイド１０００は、本明細書に記載されるポート配置ガイドのうちのいずれかと同一又は類似の構造的及び／若しくは機能的態様を含むことができる。例えば、ガイド１０００は、基部１０５０及び部材１０６０を含むことができる。ガイド１０００はまた、可撓性継手１０６２を含むことができ、そのため可撓性継手１０６２の上方の部材１０６０の部分は、基部１０５０に対して枢動することができる。ポート配置ガイド１０００は、基部１０５０を通って部材１０６０の開放近位端又は第２の端部１０６３から延在する管腔１０６４を画定することができる。換言すれば、基部１０５０、部材１０６０、及び可撓性継手１０６２は、マーキング要素１０８０が挿入され得る管腔を集合的に画定することができる。
【0047】
マーキング要素１０８０は、図９に関して上記のマーキング要素９８０に対して、構造及び／又は機能において同一若しくは類似し得る。例えば、マーキング要素１０８０は、図９Ａ～図９Ｃを参照して上で説明されたものと同様に、例えば、ペン又はマーカとして形成及び／又は成形することができる（若しくは接着マーカを含む）。マーキング要素１０８０は、遠位端上にマーキング先端部１０８２を含むことができる。付加的に、追跡要素１０７０は、マーキング要素１０８０の近位端上に配設することができる。追跡要素１０７０は、例えば、図５～図８に関して示されかつ説明される追跡要素など、本明細書に記載される追跡要素を含み得る。マーキング要素１０８０は、マーキング要素１０８０が、ガイド１０００によって画定された管腔１０６４内に配設され、マーキング先端部１０８２が患者の表面とマーキング接触するように並進され得るように、成形及びサイズ決定することができる。
【0048】
より具体的には、いくつかの実施形態では、マーキング要素１０８０は、ガイド１０００の管腔１０６４を通して挿入され、部材１０６０に対して患者の表面に向かって移動することができ、そのためマーキング要素１０８０が、患者の表面にマーキングすることができる。いくつかの実施形態では、部材１０６０及び／又は可撓性継手１０６２は、軸方向に圧縮可能であり得、そのためマーキング要素１０８０は、部材１０６０との係合部に挿入することができ、ガイド１０００を患者の表面に向かって軸方向に圧縮することができる。具体的に、マーキング要素１０８０は、部材１０６０と係合することができ、マーキング要素１０８０及び部材１０６０は、患者の表面に向かって集合的に押圧され得、そのため部材１０６０及び／又は可撓性継手１０６２は、患者の表面に向かって圧縮され、マーキング先端部１０８２は、患者の表面に接触し、マーキングすることができる。次いで、ガイド１０００（又は少なくともマーキング要素１０８０）は、患者の表面から取り外すことができ、切開が、潜在的なポート場所で、患者の表面において行われて、ポートを作製することができる。いくつかの実施形態では、ガイド１０００は、取り外すことができ、ポートは、患者の表面上のマークの場所で作製され得る。いくつかの実施形態では、マーキング要素１０８０は、ガイド１０００の管腔１０６４から引き抜かれ、ガイド１０００が患者の表面に結合されたままにすることができる。次いで、１つ以上の医療器具をガイド１０００に挿入し、患者の表面と接触させて、ポートを作製（例えば、切開を行う）することができ、及び／又はガイド１０００を通して医療処置を実行することができる。
【0049】
いくつかの実施形態では、マーキング要素１０８０がガイド１０００の管腔１０６４に挿入されるとき、マーキング要素１０８０は、ユーザによって様々な方向に基部１０５０に対して枢動することができ、そのため追跡システムは、追跡要素１０７０の場所を検出することができる。追跡システムは、次いで、場所情報を使用して、ガイド１０００の場所、したがって潜在的なポートの場所を判定することができる。
【0050】
いくつかの実施形態では、示されていないが、マーキング要素１０８０は、マーキング先端部ではなく、非マーキング遠位端を有することができる。次いで、マーキング要素１０８０は、管腔１０６４を通して挿入され、枢動され得、そのため追跡システムは、追跡要素１０７０の様々な場所を識別することができる。追跡システムは、次いで、場所情報を使用して、ポートの意図された場所を識別することができる。いくつかの実施形態では、追跡のために使用された後、マーキング要素１０８０は、皮膚の表面にマーキングし、かつ／又は切開するように意図された器具と、ガイド１０００内で交換され得る。いくつかの実施形態では、マーキング要素１０８０の代替として、又はマーキング要素１０８０に加えて、ガイド１０００は、管腔１０６４を通して挿入されて、潜在的なポート場所に小さい切開を作製し、それゆえポート又はポートの一部分を作製することができるメスを含むか、若しくはメスを受容することができる。いくつかの実施形態では、代替的に、又はマーキング要素１０８０に加えて、ガイド１０００は、管腔１０６４を通して、及び患者の表面を通して挿入され得るカニューレを含み、ガイド１０００の場所で患者の表面にポートを作製することができる。いくつかの実施形態では、ガイド１０００は、患者の表面から取り外され、カニューレがポート内に配設されたままとすることができる。
【0051】
いくつかの実施形態では、マーキング要素及び部材は、互いに係合するように構成されてもよく、そのためマーキング要素及び部材の少なくとも一部分が、患者の表面に向かって横一列で移動し得る。例えば、いくつかの実施形態では、マーキング要素は、マーキング要素を部材と軸方向に係合するための係合特徴部を含むことができ、そのため、マーキング要素の患者の表面に向かう移動はまた、部材を患者の表面に向かって圧縮する。例えば、図１１Ａ及び図１１Ｂに示されるように、ポート配置ガイド１１００は、係合特徴部１１８４を有するマーキング要素１１８０を含み得る。図１１Ａ及び図１１Ｂは、それぞれマーキング要素を有さないポート配置ガイド１１００、及びマーキング要素１１８０を有するポート配置ガイド１１００の断面図である。ポート配置ガイド１１００は、本明細書に記載されるポート配置ガイドのうちのいずれかと同一又は類似の構造的及び／若しくは機能的態様を含むことができる。例えば、ガイド１１００は、基部１１５０、部材１１６０、及び可撓性継手１１６２を含むことができる。基部１１５０、部材１１６０、及び可撓性継手１１６２は、それぞれ、基部１０５０、部材１０６０、及び可撓性継手１０６２に対して、構造及び／又は機能において同一並びに／若しくは類似し得る。付加的に、基部１１５０は、図３を参照して上で説明された固定要素３５２など、本明細書に記載される固定要素のうちのいずれかに構造及び／又は機能において、同一若しくは類似し得る、固定要素１１５２を含む。ガイド１１００は、中央管腔１１６４を画定することができ、近位端１１６３を含むことができる。
【0052】
図１１Ｂに示されるように、マーキング要素１１８０は、マーキング先端部１１８２及び追跡要素１１７０を含み得る。マーキング要素１１８０は、例えば、図１０を参照して説明されたマーキング要素１０８０など、本明細書に記載のマーキング要素のうちのいずれかに対して、構造及び／又は機能において同一若しくは類似し得る。上記のように、マーキング要素１１８０はまた、係合特徴部１１８４を含むことができる。係合特徴部１１８４は、突出部、フランジ、リング、又はマーキング要素１１８０の外側表面から延在する他の好適な停止部の形態であってもよい。
【0053】
図１１Ａに示されるように、ガイド１１００は、患者の表面などの表面上に配設することができる。図１１Ｂに示されるように、マーキング要素１１８０は、ガイド１１００の管腔１１６４に挿入することができ、そのため係合特徴部１１８４は、ガイド１１００の近位端１１６３と係合することができる。次いで、マーキング要素１１８０は、マーキング先端部１１８２が患者の表面に接触して、マーキングすることができるように、図１１Ｂに示される後退位置から１１８０’によって仮想線で表現される表面接触位置に矢印Ｇ－Ｇの方向に移動させることができる。係合特徴部１１８４と部材１１６０の近位端１１６３との間の係合により、マーキング要素１１８０の矢印Ｇ－Ｇの方向への並進運動は、マーキング要素１１８０が、患者の表面に接近するにつれて、部材１１６０及び／又は可撓性継手１１６２を圧縮することができる。患者の表面をマーキングした後、マーキング要素１１８０は、取り外すことができ、ガイド１１００は、皮膚の表面上に残ることができる。次いで、１つ以上の医療器具をガイド１１００に挿入し、患者の表面と接触させて、ポートを作製（例えば、切開を行う）することができ、及び／又はガイド１１００を通して医療処置を実行することができる。代替的に、ガイド１１００は、マーキング要素１１８０によって作製されたマークの場所で表面に作製され得る、ポートの作製の前に取り外されてもよい。
【0054】
図１２は、マーキング要素と、縦一列になって移動している部材の少なくとも一部分との別の実施例を示す。図１２は、ポート配置ガイド１２００の断面図である。ポート配置ガイド１２００の態様は、本明細書に記載のポート配置ガイドのいずれかのものに対して、構造及び／又は機能において同一若しくは類似し得る。例えば、ガイド１２００は、マーキング要素１２８０を含むことができる。ガイド１２００は、基部１２５０及び部材１２６０を含むことができる。基部１２５０は、固定要素３５２など、本明細書に記載される固定要素のうちのいずれかと同一又は類似し得る固定要素１２５２を含むことができる。部材１２６０は、第１の端部１２６１及び第２の端部１２６３を含むことができ、第２の端部１２６３は、開口部１２６６を管腔１２６４に画定する。マーキング要素１２８０は、本明細書に記載のマーキング要素のうちのいずれかに対して、構造及び／又は機能において同一若しくは類似し得る。例えば、マーキング要素１２８０は、マーキング先端部１２８２を含むことができる。部材１２６０の第２の端部１２６３の開口部１２６６は、マーキング要素１２８０のマーキング先端部１２８２を受容するのに十分大きいが、マーキング要素１２８０の本体１２８６の直径よりも小さい直径を有することができる。
【0055】
図１２に示されるように、部材１２６０は、反転された近位端を有することができ、又は第２の端部１２６３が反転されるように操作されてもよく、そのため部材１２６０の第２の端部１２６３は、管腔１２６４に圧潰される。マーキング要素１２８０は、部材１２６０の第２の端部１２６３と係合することができ、そのため患者の表面に向かってマーキング要素１２８０が移動することにより、部材１２６０を患者の表面に向かって圧潰させる。次いで、マーキング要素１２８０は、遠位に移動して、患者の表面とマーキング接触することができ、マーキング要素１２８０が基部１２５０に向かって移動し、最終的に患者の表面に移動する際に、部材１２６０の第２の端部１２６３を部材の第１の端部１２６１に向かって並進させることができる。
【0056】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、それぞれ、ポート配置ガイドの基部１３５０、及び基部１３５０を含むポート配置ガイド１３００の断面図である。ガイド１３００は、例えば、吸引を使用して患者の表面に取り付けることができる。基部１３５０は、第１の端部１３５３及び第２の端部１３５４を有することができ、基部１３５０を通って、第１の端部１３５３から第２の端部１３５４まで延在する管腔を画定することができる。図１３Ｂに示されるように、ガイド１３００は、部材１３６０を含むことができる。部材１３６０は、第１の端部１３６１及び第２の端部１３６３を有することができる。部材１３６０は、第１の端部１３６１から突出する係合特徴部１３６８を含むことができる。係合特徴部１３６８は、係合特徴部１３６８が、基部１３５０の第２の端部１３５４に結合（例えば、封止係合）することができるように、成形され、かつサイズ決定され得る。
【0057】
使用中、基部１３５０は、患者の表面上に設置することができる。部材１３６０は、基部１３５０と係合して、部材１３６０の第１の端部１３６１の係合特徴部１３６８を基部１３５０の第２の端部１３５４と係合させることによって、内部空洞１３５５を画定することができる。次いで、部材１３６０は、患者の表面に向かって押圧され得、そのためガス状流体（例えば、空気）が、内部空洞１３５５から押し出され、封止が、基部１３５０及び患者の表面上の部材１３６０の吸引により、基部１３５０と、部材１３６０と、患者の表面との間に作製される。
【0058】
図１４は、ポート配置ガイド１４００の断面図である。ガイド１４００は、基部１４５０及び部材１４６０を含む。基部１４５０は、係合特徴部１４５６及び患者に面する表面１４５７を含む。図１４に見られ得るように、患者に面する表面１４５７は、基部１４５０が吸引によって患者の表面に結合され得るように成形することができる。例えば、基部１４５０は、意図された場所で患者の表面上に配設され、表面と基部１４５０との間に封止を作製するために表面に向かって押圧され得る。基部１４５０の係合特徴部１４５６に相補的な係合凹部１４６９を有する部材１４６０は、矢印Ｈ－Ｈの方向に並進され、基部１４５０と係合され得る。
【0059】
図１５は、ポート配置ガイド１５００の断面図である。ガイド１５００は、基部１５５０を含む。基部１５５０は、本明細書に記載の基部のうちのいずれかに対して、構造及び／又は機能において同一若しくは類似し得る。例えば、基部１５５０は、固定要素３５２など、本明細書に記載される固定要素のうちのいずれかと同一又は類似し得る固定要素１５５２を含むことができる。基部１５５０はまた、係合特徴部１５５８を含むことができる。係合特徴部１５５８は、フランジ又は複数のプロングなどの任意の好適な形状であり得る。いくつかの実施形態では、基部係合特徴部１５５８は、流体がポートＰから漏れることを防止するように、基部１５５０を通って挿入された医療用具又は器具の周囲に封止部を提供することができる。
【0060】
基部１５５０は、ポートＰが作製されることを意図した場所において、患者の表面Ｓ上に配設することができる。いくつかの実施形態では、追跡要素を含むマーキング要素（図示せず）は、基部１５５０と係合させて、切開の作製前にポートの場所を識別する際に追跡システムを支援することができる。ポートＰが表面Ｓ内に作製されると、図１５に示されるように、器具１５４０（例えば、カニューレ）は、基部１５５０を通して、かつポートＰを通して挿入することができる。器具１５４０は、基部１５５０の係合特徴部１５５８に対応する凹部１５４２を画定することができ、そのため器具１５４０の挿入深さが、制限される。例えば、器具１５４０は、基部１５５０を通って摺動することができ、係合特徴部１５５８は、器具１５４０の外側表面に圧力を適用することができる。器具１５４０の凹部１５４２が係合特徴部１５５８に到達するとき、係合特徴部１５５８は、凹部１５４２と係合することができ、そのため器具１５４０が、ポートＰに遠位に移動することを防止する。
【0061】
図１６は、ポート配置ガイド１６００の断面図である。ガイド１６００は、基部１６５０を含む。表基部１６５０は、基部１５５０など、本明細書に記載の基部のうちのいずれかに対して、構造及び／又は機能において同一若しくは類似し得る。例えば、基部１６５０は、固定要素３５２など、本明細書に記載される固定要素のうちのいずれかと同一又は類似し得る固定要素１６５２を含むことができる。基部１６５０は、基部１６５０を通ってポートＰに挿入された医療用具又は器具への歪み緩和支援を提供することができる。いくつかの実施形態では、基部１６５０は、流体がポートＰから漏れることを防止するように、基部１６５０を通って挿入された医療用具又は器具の周囲に封止することができる。
【0062】
基部１６５０は、カニューレ１６４０などの医療器具を挿入することができる管腔１６５９を画定することができる。基部１６５０は、ポートＰが作製されることを意図した場所において、患者の表面Ｓ上に配設することができる。いくつかの実施形態では、追跡要素を含むマーキング要素（図示せず）は、基部１６５０と係合させて、切開の作製前にポートＰの場所を識別する際に追跡システムを支援することができる。図１６に示されるように、ポートＰが表面Ｓ内に作製されると、カニューレ１６４０などの器具は、基部１６５０を通して、かつポートＰを通して挿入することができる。器具１６４０は、管腔１６５９及びポートＰ内に留まり、他の医療器具のために患者の内部へのアクセスを提供することができる。
【0063】
ポート配置ガイドを使用する方法
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるポート配置ガイドのうちのいずれかなどのポート配置ガイドを使用して、患者の表面上の好適な又は好ましいポート配置を識別することにおいて、ユーザ（例えば、外科用スタッフ又は外科医）を支援することができる。好適な又は好ましいポート配置は、他の既存の又は意図されたポートの場所、及び処置中の患者の表面の他の部分へのアクセスの必要性を含む、様々な要因に基づき得る。好適な又は好ましいポート配置はまた、ロボットアーム間、及びロボットアームと他の器具との間の衝突並びに干渉が回避されるように識別されてもよい。例えば、この識別は、ポートと関連付けられるロボットアーム、及び／又は他の既存のポート若しくは意図されたポートと既に関連付けられた又は関連付けられるように計画されたロボットアームのサイズ、形状、並びに場所に少なくとも部分的に基づくことができる。いくつかの実施形態では、好適な又は好ましいポート配置はまた、ロボットアームの遠位端（例えば、エンドエフェクタ）が、ポート場所に到達するために移動し得る経路又は軌道、及び／若しくは遠位端がポート場所に操作されながら、ロボットアームの各部分によって占有される空間を考慮することもできる。いくつかの実施形態では、好適な又は好ましいポート配置は、処置のために使用されるロボットアーム毎の遠位端（例えば、エンドエフェクタ）が、ポート場所に到達するために移動し得る経路又は軌道、及び／若しくは遠位端がポート場所に操作されながら、ロボットアーム毎の各部分によって占有される空間を考慮することができる。いくつかの実施形態では、好適な又は好ましいポート配置はまた、患者固有の生体構造及び／又は基準、処置固有のニーズ、並びに個々のユーザの優先傾向を考慮することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるポート配置ガイドのうちのいずれかなどのポート配置ガイドを使用して、患者の表面上の好適な又は好ましいポート配置を識別することにおいて、ユーザ（例えば、外科用スタッフ又は外科医）を支援することができる。好適な又は好ましいポート配置は、他の既存の又は意図されたポートの場所、及び処置中の患者の表面の他の部分へのアクセスの必要性を含む、様々な要因に基づき得る。好適な又は好ましいポート配置はまた、ロボットアーム間、及びロボットアームと他の器具との間の衝突並びに干渉が回避されるように識別されてもよい。例えば、この識別は、ポートと関連付けられるロボットアーム、及び／又は他の既存のポート若しくは意図されたポートと既に関連付けられた又は関連付けられるように計画されたロボットアームのサイズ、形状、並びに場所に少なくとも部分的に基づくことができる。いくつかの実施形態では、好適な又は好ましいポート配置はまた、ロボットアームの遠位端（例えば、エンドエフェクタ）が、ポート場所に到達するために移動し得る経路又は軌道、及び／若しくは遠位端がポート場所に操作されながら、ロボットアームの各部分によって占有される空間を考慮することもできる。いくつかの実施形態では、好適な又は好ましいポート配置は、処置のために使用されるロボットアーム毎の遠位端（例えば、エンドエフェクタ）が、ポート場所に到達するために移動し得る経路又は軌道、及び／若しくは遠位端がポート場所に操作されながら、ロボットアーム毎の各部分によって占有される空間を考慮することができる。いくつかの実施形態では、好適な又は好ましいポート配置はまた、患者固有の生体構造及び／又は基準、処置固有のニーズ、並びに個々のユーザの優先傾向を考慮することができる。
【0064】
いくつかの実施形態では、計算デバイスは、患者の表面上の好適な又は好ましいポート配置を判定し、ポート配置場所をユーザ及び／又はロボット外科用システムに対して識別するように構成され得る。例えば、計算デバイスは、中央場所に配設された、又は複数の場所に分散されたパーソナルコンピュータ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ、ＰＣ）、ラップトップ、ワークステーション、及び／又は同様のものであってもよい。いくつかの実施形態では、計算デバイスは、例えば、図１に示されるように、制御タワー１３０及び／又はユーザコンソール１２０内に具現化されてもよい。計算デバイスは、少なくとも１つのプロセッサ及びメモリを含むことができる。いくつかの実施形態では、計算デバイスはまた、ディスプレイ、グラフィックユーザインタフェース、及び／又は同様のものを含むことができる。メモリは、例えば、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）、メモリバッファ、ハードドライブ、データベース、消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能読み出し専用メモリ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、ＥＥＰＲＯＭ）、読み出し専用メモリ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＯＭ）、ソリッドステートドライブ（ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ、ＳＳＤ）、及び／又は同様のものであり得る。プロセッサは、例えば、メモリ内に記憶された一組の命令を動作及び／又は実行するように構成された任意の好適なプロセッサであり得る。例えば、プロセッサは、汎用プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）、中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）、加速処理ユニット（ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、ＡＰＵ）、フロントエンドプロセッサ、グラフィック処理ユニット（ｇｒａｐｈｉｃｓ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、ＧＰＵ）、及び／又は同様のものであり得る。いくつかの実施形態では、メモリは、好適な又は好ましいポート配置場所を判定すること、潜在的なポート配置場所を含むワークスペースのデジタル表現を定義すること、及び／又は既存の若しくは提案されたポート配置場所を含むワークスペースのデジタル表現を表示すること、と関連付けられたモジュール、プロセス、及び／又は機能をプロセッサに実行させる命令並びに／若しくはコードを記憶することができる。いくつかの実施形態では、メモリは、好適な又は好ましいロボットアーム、ポート対、及びロボットアーム軌道並びに幾何学形状の判定及び表示と関連付けられたモジュール、プロセス、及び／又は機能をプロセッサに実行させる命令及び／又はコードを記憶することができる。いくつかの実施形態では、メモリは、特定のロボットアームにポート配置場所を登録すること、並びに／又はロボットアームの遠位端をポート配置場所に向けて操作し、かつ／若しくはポート配置場所に配設された器具と係合させることに関連するモジュール、プロセス、及び／又は機能をプロセッサに実行させるための命令及び／又はコードを記憶することができる。
【0065】
いくつかの実施形態では、ワークスペースのデジタル表現は、計算デバイスのディスプレイ上に提示され得るマーキングされた場所を有する、患者の表面のグラフィック表現であり得る。いくつかの実施形態では、ワークスペースのデジタル表現は、患者の表面、実際のポート場所、及び／又は意図された若しくは推奨される（例えば、好適な及び／又は好ましい）ポート配置場所の、命令、数、並びに／若しくは機械コード表現であり得る。加えて、メモリは、本明細書で更に詳細に説明されるように、ポート配置場所データ、患者データ、処置データ、及び／又はポート配置場所への推奨される変更と関連付けられたデータなどの（例えば、データベース内の）データを記憶するように構成することができる。
【0066】
計算デバイスは、追跡要素の場所を表す追跡データを受信することができ、追跡要素の場所に基づいて、潜在的なポート配置場所の場所を判定することができ、潜在的なポート配置場所が好適又は好ましいかどうかを判定及び／若しくは計算することができ、潜在的なポート配置場所が好適でなく、若しくは好ましくないように判定されかつ／又は計算される場合に、代替的なポート配置場所を推奨することができる。加えて、計算デバイスは、ロボットアームに、ポート配置場所及び／又はポート配置場所への経路若しくは軌道を登録するように構成することができる。いくつかの実施形態では、計算デバイスは、ロボットアームの遠位端をポート配置場所に向けて操作するように構成され得る。いくつかの実施形態では、計算デバイスは、特定の経路又は軌道に沿ってロボットアームの遠位端を操作するように構成され得る。いくつかの実施形態では、計算デバイスは、（例えば、以下で更に説明するように、仮想フィクスチャの使用によって）空間内の特定の領域に対してロボットアームを制御又はガイドするように構成することができる。
【0067】
例えば、いくつかの実施形態では、ユーザ（例えば、外科用スタッフ又は外科医）は、計算デバイスを使用して患者に対して実行される意図された処置を示すことができる。計算デバイスは、グラフィックユーザインタフェースを含むことができ、そのため、例えば、処置を選択すること、及び／又はグラフィックユーザインタフェースを使用して関連情報を入力することによって、処置が示され得る。計算デバイスは、１つ以上の潜在的なポート場所をユーザに提案することができる。例えば、計算デバイスは、モニタディスプレイ上、拡張若しくは仮想現実ヘッドセット上に、グラフィックユーザインタフェースを介して潜在的なポート配置場所を表示すること、患者上に投影された画像、若しくは任意の他の好適な表示デバイス又は方法を使用することによって、１つ以上の潜在的なポート場所を提案することができる。いくつかの実施形態では、提案された潜在的なポート配置場所は、例えば、特定の処置の必要性、処置前のポート配置レイアウト、及び／又は外科医の優先傾向などの任意の好適な要因に基づいて、好ましいポート配置場所若しくは任意選択のポート配置場所を表現することができる。いくつかの実施形態では、提案された潜在的なポート配置場所は、患者の解剖学的ランドマークに関連してユーザに提示され得る。いくつかの実施形態では、ユーザは、例えば、ユーザの知識及び／又は経験に基づいて、潜在的なポート配置場所を付加的に若しくは代替的に近似させることができる。
【0068】
ユーザは、本明細書に記載されるポート配置ガイドのうちのいずれかなどのポート配置ガイドを得ることができる。例えば、ユーザは、ポート配置ガイドを関連するパッケージから取り外すことができ、及び／又はポート配置ガイドを組み立てることができる。ユーザは、ポート配置ガイドを、潜在的なポート配置場所で患者（例えば、患者の表面）に結合することができる。計算デバイスは、追跡システムに通信可能に結合されるか、又は追跡システムを含むことができ、そのためポート配置ガイドの追跡要素の場所が、観察及び／又は判定され得る。いくつかの実施形態では、ユーザは、ガイドの基部に対するガイドの部材などの追跡要素を有するガイドの一部分を枢動させることができ、そのため追跡システムは、計算デバイスによる分析のために追加の場所及び／又は配向データを受信することができる。次いで、計算デバイスは、追跡要素の場所を使用して、患者の表面上のポート配置ガイドの場所を識別することができる。次いで、計算デバイスは、以下に更に記載されるように、ポート配置ガイドの場所が好適又は好ましいかどうかを分析することができる。場所が好適であるか又は好ましい場合、計算デバイスは、ポート配置ガイドが、好適な又は好ましい場所にあることをユーザに（例えば、グラフィックユーザインタフェースを使用して）示すことができる。
【0069】
ポート配置ガイドが、作製されるポートに関して好適な又は好ましい場所にないと計算デバイスが判定する場合、計算デバイスは、ポート配置ガイドが代替的な場所に移動されるようにユーザに提案することができる。いくつかの実施形態では、計算デバイスは、代替的な場所を提案することができる。ユーザは、計算デバイスから受信したフィードバックに基づいて、ポート配置ガイドの場所を調整することができる。例えば、第１のポート配置場所が処置に不適であることを計算デバイスが示す場合、ユーザは、ガイドを第２のポート配置場所に移動させることができる。次いで、計算デバイスは、例えば、追跡要素の場所を示す受信されたデータに基づいて、第２のポート配置場所が好適であるか、又は好ましいかを分析することができる。ポート配置ガイドを移動させ、場所の適合性を分析する工程は、計算デバイスが、患者の表面上のポート配置ガイドの場所（それゆえポート場所）が好適であることを確認するまで、繰り返すことができる。
【0070】
任意の好適な数のポート配置ガイドを使用して、任意の数のポート場所を識別することができる。いくつかの実施形態では、追加のガイドを使用するのではなく、同じガイドを使用して、処置のための各々のポート配置場所を判定することができる。例えば、特定のポート場所が好適であると判定した後、ガイド又はユーザは、特定のポート場所において患者の表面にマーキングすることができる。次いで、ガイドを第２の潜在的ポート配置場所に移動させて、第２の潜在的なポート配置場所の適合性を判定することができる。
【0071】
計算デバイスを使用して２つ以上のポート配置場所を判定した後、計算デバイスは、確認された全てのポート配置場所、及び／又は残りの確認されていないポート配置場所を、互いに対して、外科用テーブルに対して、並びに／若しくは外科用テーブル上の患者の位置に対して比較することができる。次いで、計算デバイスは、１つ以上のガイド又はポート配置場所が再位置決めされるように推奨してもよく、そのため、例えば、ワークスペースは、好ましい配置に移行され、及び／又は処置中の外科用スタッフ並びに／若しくはロボットアーム間の潜在的な衝突が、最小限に抑えられる、又は回避される。
【0072】
１つ以上のポート配置場所は、コンピュータデバイスによってファイナライズ及びログインすることができる（例えば、グラフィックユーザインタフェースと関連付けられたソフトウェアにログインされる）。ワークスペースのモデル（例えば、デジタル表現）は、意図されたロボットアーム及びポートペアリング割り当てを含み、生成及び／又はファイナライズされ得る。以下に記載されるように、ロボットアームが、特定のポート配置場所に向かって操作され得るように、各ポート配置場所を、ロボットアームに登録することができる。いくつかの実施形態では、ポート配置場所に向かう各ロボットアームのための少なくとも１つの特定の経路又は軌道は、例えば、ワークスペースが、好ましい配置に移行され、外科用アーム間の衝突のリスクを低減させるように生成することができる。計算デバイスは、命令をユーザに提供して、特定のロボットアームを特定のポートにドッキングさせることができる。命令は、術前計画及び／又は生成されたモデルに基づくことができる。
【0073】
切開は、ポートを作製するための最終的なポート場所で行われ得、カニューレは、ポートに挿入され得る。いくつかの実施形態では、カニューレは、カニューレドッキング特徴部（例えば、クランプ、スナップ、又は他の好適なマウント若しくはドッキング特徴部）を含むことができる。ポートに登録されたロボットアームの遠位端は、（例えば、ユーザによって手動で、及び／又は以下に記載されるような制御システムによって自動的に並びに／若しくは補助的に）操作され、カニューレドッキング特徴部を介してポートでカニューレに結合され得る。代替的に、ロボットアームの遠位端は、カニューレに結合されてもよく、次いで、アーム及びカニューレアセンブリは、（例えば、以下に記載されるように、手動で、自動的に、及び／又は補助的に）ポートに向かって共に操作されてもよく、カニューレはその後、ポートに挿入され得る。
【0074】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるガイドのいずれかなどのポート配置ガイドは、（例えば、シミュレートされたカニューレとして機能するように）ロボットアームの一部分に結合するように構成することができる。例えば、ポート配置ガイドは、ロボットアームの遠位端に結合するように構成された、ガイドドッキング特徴部（例えば、クランプ、スナップ、又は他の好適なマウント若しくはドッキング特徴部）を含むことができる。ガイドドッキング特徴部は、部材、マーキング要素、基部、又はポート配置ガイドの任意の好適な部分上に配設されてもよい。したがって、ロボットアームは、例えば、ロボットアームが、ガイドが設置される場所に位置付けられたポート（例えば、予備ポート場所）に位置決めされたカニューレに取り付けられた場合、ロボットアーム及び／又はカニューレの挙動をシミュレートするように、ガイドを移動させることができる。いくつかの実施形態では、ガイドドッキング特徴部を有するポート配置ガイドは、例えば、ユーザを訓練する、及び／又は処置を計画するために使用することができる。
【0075】
いくつかの実施形態では、ロボットアームの遠位端は、ユーザによって手動でカニューレドッキング特徴部に移動され得る。図１８Ａ及び図１８Ｂを参照して以下で更に記載されるように、制御システムは、例えば、１つ以上の仮想フィクスチャに従って、ロボットアームの様々なトルクを調節することによって、ポートに向かう、ロボットアームの遠位端の手動移動を案内してもよい。いくつかの実施形態では、制御システムは、ロボットアームを付加的に又は代替的に制御して、ポートに向かって、所定の生成された経路又は軌道に自動的に追従させてもよい。いくつかの実施形態では、ロボットアームは、ポートに向かうその移動の異なる部分の間に、（例えば、制御システムによって完全に手動かつ自動で、制御システムによって補助的になど）任意の好適な様式の組み合わせで操作されてもよいことを理解されたい。いくつかの実施形態では、ロボットアームが最終場所に到達するとき、ロボットアームは、任意の更なる移動を自動的に防止することができ、最終位置を維持することができる。次いで、ユーザは、例えば、カニューレをロボットアームの遠位端に移動させることによって、ロボットアームの遠位端（例えば、遠位端に位置付けられたアームドッキング特徴部）をカニューレのドッキング特徴部と係合させることができる。いくつかの実施形態では、ロボットアームをカニューレにドッキングした後、ユーザは、例えば、ロボットアームの位置決め又は姿勢を、ワークスペース及び／又は他のロボットアームに対して好ましい位置又は姿勢に移行させるために、ロボットアームを必要に応じて再位置決めすることができる。
【0076】
図１７Ａ～図１７Ｅは、本明細書に記載されるポート配置ガイドのうちのいずれかなどのポート配置ガイドを使用する例示的な方法を示す。図１７Ａに示されるように、ユーザは、患者の表面Ｓ（例えば、皮膚などの身体壁）上の所望のポート配置場所Ｌを識別することができる。図１７Ｂに示されるように、ユーザは、次いでポート配置ガイド１７００を得ることができる。ポート配置ガイド１７００は、本明細書に記載される任意のポート配置ガイドと同一若しくは類似し得る。例えば、ポート配置ガイド１７００は、基部１７５０、部材１７６０、可撓性継手１７６２、及びマーカ要素１７８０を含むことができる。マーカ要素１７８０は、追跡アセンブリ１７７２を含むことができる。１７００’によって表現されるように、ユーザは、所望のポート配置場所Ｌにおいて、ポート配置ガイド１７００を表面Ｓに結合することができる。追跡デバイス１７９０は、追跡デバイス１７９０が追跡アセンブリ１７７２の場所を検出することができるように配置され得る。
【0077】
図１７Ｃに示されるように、ガイド１７００の部材１７６０は、任意の好適な方向（例えば、可撓性継手１７６２の運動範囲を通じて）において、任意の好適な範囲にわたって、基部１７５０に対して（それゆえ、場所Ｌに対して）枢動することができる。例えば、部材１７６０は、ガイド１７００が、１７００’によって仮想線で表現される第２の位置、及び１７００”によって仮想線で表現される第３の位置にあるように枢動することができる。追跡デバイス１７９０は、これらの場所の各々における追跡要素１７７２の位置及び／又は配向を検出することができる。いくつかの実施形態では、追跡デバイス１７９０と関連付けられたプロセッサ（図示せず）は、追跡デバイス１７９０によって収集された位置及び／又は配向データ（例えば、追跡データ）を処理し、表面Ｓ上のガイド１７００の場所Ｌを判定することができる。例えば、プロセッサは、図１７Ｄに示されるように、表面Ｓ上に配設された球面１７９２に追跡データを適合させることができる。球面１７９２を有する球体の中心は、場所Ｌとして（例えば、プロセッサによって）識別することができ、これはまた、潜在的ポートＰへの入口点として識別することができる。
【0078】
付加的に、いくつかの実施形態では、用具のための三次元ワークスペースを、計算することができる。例えば、特定のカテーテルがポートＰを通って挿入されることが意図されている場合、カテーテルの使用中に表面Ｓの上部のカテーテルの予測される移動領域を含む、三次元ワークスペースが、カテーテルについて計算され得る。特定の用具について計算された三次元ワークスペースは、例えば、本明細書に記載されたデバイス又は方法のうちのいずれかによるポート配置場所の適合性の分析に組み込むことができる。
【0079】
図１７Ａ～図１７Ｄに関して示され、記載された方法は、複数のポート場所を識別するために複数回実行することができる。例えば、潜在的なポートＰの場所を識別した後、ガイド１７００は、第２の所望のポート配置場所に移動し、追跡デバイス１７９０が第２の所望のポート配置場所と関連付けられた追跡データを収集することができるように枢動され得る。次いで、図１７Ｅに示されるように、第２の潜在的なポートＰ２が、識別され得る。これらの工程は、第３の潜在的なポートＰ３及び第４の潜在的なポートＰ４がまた、患者の表面Ｓ上で識別されるように、複数回繰り返すことができる。図１７Ｅは、４つの潜在的なポート場所が識別されていることを図示するが、本方法は、より少ない（例えば、１つ、２つ、又は３つの）ポート、又はそれ以上の（例えば、５つ、６つ、又はそれ以上の）ポートを識別するために使用され得ることを理解されたい。
【0080】
潜在的なポート場所が、好適な又は好ましいポート場所として識別されたとき、ポート場所は、（例えば、１つ以上のロボットアームが、ポート場所に向かって案内され得るように）１つ以上のロボットアームに登録され得る。例えば、いくつかの実施形態では、表面Ｓ上の潜在的なポートＰの座標は、座標がロボットアームを潜在的なポートＰに向けて案内するのに使用するためにロボットアームに登録することができるように、（例えば、プロセッサによって）ロボットアームに関連するデータフォーマットに変換することができる。いくつかの実施形態では、ロボットアームの遠位端は、ロボットアームに登録されたポート場所に向かって移動することができる。いくつかの実施形態では、ロボットアームの遠位端は、医療器具（例えば、カニューレ又はトロカール）に結合され得、ロボットアームは、医療器具を、例えば、潜在的なポート場所の場所において患者の表面と係合するように移動させるか、又はポート場所に予め位置決めされたカニューレ又はポート配置ガイドに移動させるように、操作することができる。
【0081】
具体的な例として、図１８Ａ及び図１８Ｂは、それぞれ、第１の非結合構成及び第２の結合構成にある、カニューレ１８４０及びロボットアーム１８０４を示す。カニューレ１８４０は、ロボットアーム１８０４に登録されたポートＰ内に配設され得る。いくつかの実施形態では、ロボットアーム１８０４は、図１８Ａに示されるように、経路又は軌道Ｔに沿ってカニューレ１８４０に案内され得る。いくつかの実施形態では、ロボットアーム１８０４は、好適な制御アルゴリズムを使用して、カニューレ１８４０又はポートＰへの所定の軌道Ｔの少なくとも一部に沿って、自動的に駆動され得る。いくつかの実施形態では、ロボットアーム１８０４は、ユーザによってカニューレ１８４０又はポートＰに向かって手動で移動され得る。このような手動移動は、例えば、ロボットアーム１８０４の手動移動を補助するための重力補償及び／又は摩擦補償を提供するために、好適な制御システムによって支援されてもよい。好適であり例示的な重力補償及び摩擦補償アルゴリズムは、この参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１７年１２月１１日に出願された、米国特許出願第１５／８３８，０９４号、表題「ＡＣＴＩＶＥ ＢＡＣＫＤＲＩＶＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＲＯＢＯＴＩＣ ＡＲＭ」において更に詳細に記載される。
【0082】
別の実施例として、制御システムは、１つ以上の仮想フィクスチャによってロボットアームの移動を案内するのを助けることができ、これは、アームが１つ以上の画定された領域に移動することを実質的に防止するか、又はアームを１つ以上の画定された領域（例えば、ロボットアーム１８０４の開始位置と、カニューレ１８４０又はポートＰとの間）内に拘束することができる。例えば、１つ以上の仮想フィクスチャは、ロボットアーム１８０４が、任意の付加的なポート、又はそれらのポートに対するロボットアームの経路へのアクセスを妨害しない、１つ以上の領域を表現するように画定され得る。いくつかの変形形態では、ロボットアーム１８０４は、ロボットアーム１８０４の移動を拘束する１つ以上の仮想フィクスチャ（例えば、アームに適用されたタスクスペース仮想フィクスチャ、アームの継手レベルに適用される継手空間仮想フィクスチャなど）による案内によってポートＰの場所に案内されてもよい。このような仮想フィクスチャは、例えば、案内仮想フィクスチャ又は禁止領域仮想フィクスチャを含んでもよい。
【0083】
いくつかの変形形態では、本明細書に記載されるように、仮想フィクスチャは、ロボットアーム１８０４のための一組の１つ以上の境界として画定され得、そのためロボットアーム１８０４（又はその上の選択された点）の移動は、境界に対して実質的に拘束される。例えば、ユーザは、（例えば、重力補償及び／又は摩擦補償制御モードによって提供される作動支援を用いて）ロボットアーム１８０４を手動で操作し、位置決めしてもよい。案内仮想フィクスチャでは、制御システム（例えば、本明細書に記載される任意の制御システム又は好適な計算デバイス）は、概して、境界の外側の運動を実質的に防止又は抑制しながら、仮想フィクスチャの境界内でのロボットアーム１８０４のかかるユーザ操作運動を可能にし得る。例えば、境界の外側の運動は、基準面に垂直な１つ以上の力構成要素（ロボットアーム１８０４の一部分を基準面の外側に移動させる傾向がある任意の力構成要素）に対向する一組の１つ以上の抵抗継手トルクを送達することによって抵抗されてもよい。制御システムは、ロボットアーム１８０４の継手のうちの１つ以上を駆動して、仮想フィクスチャに従って抵抗継手トルクを送達してもよい。禁止領域仮想フィクスチャでは、システムは、概して、境界内の運動を実質的に防止又は抑制しながら、仮想フィクスチャの境界の一組の組の外側のロボットアーム１８０４のユーザ操作運動を可能にし得る。
【0084】
更に他の変形形態では、ロボットアーム１８０４の少なくとも一部分の移動は、モードに従う軌道でポートＰの場所まで案内され得る。モードに従う軌道において、ロボットアーム１８０４は、１つ以上の軌道（例えば、デカルト軌道）コマンドのシーケンスに従うように移動してもよい。軌道コマンドは、例えば、速度コマンド（線形及び／又は角移動に関してフレーム化される）、又は目標姿勢コマンド（連結部及び関節モジュールの最終目的位置及び向きに関してフレーム化される）を含んでもよい。コマンドが現在の姿勢から目標姿勢に移行するために複数の連結部移動を必要とする目標姿勢である場合、制御システムは、必要な連結部移動を画定する軌道を生成することができる。コマンドが現在の姿勢と同じ目標姿勢に関連している場合、制御システムは、命令された「保持」位置を効果的にもたらす軌道コマンドを生成してもよい。例えば、軌道は、命令された速度又は姿勢（例えば、変換行列、回転行列、３Ｄベクトル、６Ｄベクトルなど）、制御されるアーム連結部、測定された関節パラメータ（角度、速度、加速度など）、器具パラメータ（タイプ、重量、サイズなど）、及び環境パラメータ（例えば、アーム連結部の侵入を阻止又は禁止している予め定義された領域など）を含む入力に基づく場合がある。次いで、制御システムは、１つ以上のアルゴリズムを使用して、ファームウェアへの命令された関節パラメータ（位置、速度、加速度など）の出力及び／又はファームウェアへの電流フィードフォワードとして命令されたモータ電流を生成することができる。これらの出力コマンドを判定するのに好適なアルゴリズムには、順運動学、逆運動学、逆動力学、及び／又は衝突回避（例えば、アーム連結部間、ロボットアームの異なるインスタンス間、アームと環境との間などの衝突）に基づくアルゴリズムを含む。
【0085】
図１８Ｂに示されるように、第２の構成におけるロボットアーム１８０４の姿勢又は幾何学形状は、好ましい姿勢又は幾何学形状にモデル化及び／又は移行することができる。例えば、ロボットアーム１８０４の姿勢又は幾何学形状は、ロボットアーム１８０４の部分（例えば、リンク及び／又は継手）が、患者の表面上の他のポートへのアクセスを阻止しないように選択することができる。図１８Ｂに表現されるように、ロボットアーム１８０４がカニューレ１８４０に到達した後、例えば、ロボットアーム１８０４の姿勢１８０４’が、識別され得る。次いで、ロボットアーム１８０４は、処置の残りのために、姿勢１８０４’に移行することができる。
【0086】
いくつかの実施形態では、ロボットアーム１８０４の遠位端は、医療器具（例えば、カニューレ１８４０又はトロカール）に結合され得、ロボットアームは、医療器具を、例えば、潜在的なポート場所の場所において患者の表面と係合するように移動させるか、又はポート場所に予め位置決めされたカニューレ又はポート配置ガイドに移動させるように、操作することができる。例えば、本明細書に記載されるガイドのうちのいずれかなどのポート配置ガイドは、患者の表面上に位置決めすることができる。ロボットアーム１８０４は、医療器具のドッキング特徴部と係合することができる。ロボットアーム１８０４は、次いで、医療器具が、患者の表面上に、及び患者の表面と接触して、並びに／又はポートに位置決めされたガイドの管腔と、若しくは管腔を通して、係合するように操作され得る。
【0087】
図１９Ａ～図１９Ｃに示されるように、意図された医療器具及び／又はロボットアーム用の三次元ワークスペースを、様々なグラフィックレンダリング手段を通じてユーザに表示若しくは通信することができる。例えば、図１９Ａに示されるように、ワークスペースＷ１は、コンピュータモニタ１９１１を介してユーザと通信することができる。ワークスペースＷ１は、例えば、本明細書に記載されるポート配置ガイドのうちのいずれかを含むことができる。
【0088】
図１９Ｂに示されるように、いくつかの実施形態では、ワークスペースＷ２は、ヘッドセット１９１３を介してユーザＵと通信することができる。ヘッドセット１９１３は、拡張現実又は仮想現実ヘッドセットであり得る。本明細書に記載されるポート配置ガイドのうちのいずれかなどのポート配置ガイドは、患者の表面上に位置決めすることができる。ポート配置ガイドの場所は、本明細書に記載される方法のうちのいずれかによって検出することができる。ユーザＵは、ヘッドセット１９１３を使用してポート配置ガイドの場所と関連付けられたワークスペースＷ２を可視化することができる。
【0089】
図１９Ｃに示されるように、いくつかの実施形態では、ワークスペースＷ３は、患者の表面上に直接パターン若しくはインジケータを形成するように投影された光又はレーザによってユーザＵと通信することができる。光又はレーザは、光源ＬＳから投影することができる。例えば、光又はレーザは、領域Ｄを識別するために表面上に投影することができる。領域Ｄは、ユーザＵが受けられる処置又は作用と関連付けられてもよい。例えば、領域Ｄは、本明細書に記載されるガイドのうちのいずれかなどのポート配置ガイドの配置のために提案された代替場所を表現し得る。
【0090】
いくつかの実施形態では、図２０に示されるように、予測されたワークスペースを、術前モデルと比較することができる。例えば、本明細書に記載される計算デバイスのうちのいずれかなどの計算デバイスは、潜在的なポート配置場所を含む患者の表面Ｓの術前モデルを生成することができる。ユーザが、本明細書に記載されるガイドのうちのいずれかなどの１つ以上のポート配置ガイド２００２を患者の表面Ｓ上に設置した後、計算デバイスは、１つ以上のポート配置ガイドから、追跡要素から受信されたデータに少なくとも部分的に基づいて、予測されたワークスペース（ディスプレイ２０１５に示される）を生成することができる。次いで、計算デバイスは、予測されたワークスペースを術前モデルと比較し、予測されたワークスペースと術前モデルとの間にいずれかの相違を識別することができる。次いで、ユーザ及び／又は計算デバイスは、術前モデルに基づいて最終的なワークスペースレイアウトを変更するか、又は予測されたワークスペースを受け入れるかを判定することができる。例えば、計算デバイスは、表面Ｓ上の推奨された代替的なポート配置場所ＡＬを識別することができる。
【0091】
いくつかの実施形態では、処置前データ、処置中データ、及び／又は処置後データを使用して、術前モデルを生成するか、又はポート配置場所、若しくは予測されたワークスペースへの調整を推奨することができる。例えば、同じ患者の以前の処置に基づいて、又は異なる処置の以前の処置に基づいて収集された処置中データ又は処置後データを、分析に組み込むことができる。このデータは、ポート配置場所を予測し、分析し、確認するために使用されるアルゴリズムを精緻化するために使用することができる。
【0092】
いくつかの実施形態では、追跡システムによって収集されたデータは、患者の位置決め情報と組み合わせることができる。図２１Ａ及び図２１Ｂは、ディスプレイ２１１５及び多数のポート配置ガイド（２１０２Ａ及び２１０２Ｂ）を含む、システムを使用したユーザＵを示す。ポート配置ガイドは、本明細書に記載のガイドのうちのいずれかに対して、構造及び／又は機能において、同一並びに／若しくは類似し得る。図２１Ｂに示されるように、ユーザは、患者Ｐの表面Ｓ上にポート配置ガイド２１０２Ａを位置決めすることができる。図２１Ａに示されるように、ユーザは、患者の表現２１１７上のインジケータＩとして表現されたガイド２１０２Ａの位置を介してもよい。患者の表現２１１７は、例えば、患者の位置決め情報に基づいて生成することができる。いくつかの実施形態では、ガイド２１０２Ａと関連付けられた追跡データは、ユーザが患者の位置決め情報を含むデータを入力することができるように、ディスプレイ２１１５上のグラフィカルユーザインターフェースの使用によって組み合わせることができる。例えば、ユーザは、スクリーン上のポートのグラフィック表現に対して、患者のグラフィック表現を移動、目盛り、及び／又は配向することができる。ユーザはまた、頭部、足、腕、及び他の解剖学的部分の場所、並びにポート配置ガイドに対するそれらの場所を示すなど、患者基準を識別することができる。付加的に、ユーザは、１つ以上のポート配置ガイドを使用して、又は三次元スキャンを使用して、患者の表面をマッピングすることができる。次いで、患者モデルは、入力されたデータから自動的に定義され得る。患者モデルは、ユーザによって確認又は修正され得る。ガイド２１０２Ｂなどの付加的なポート配置ガイドは、ガイド２１０２Ａなどの他のガイドに対して設置されてもよい。
【0093】
いくつかの実施形態では、図２２に示されるように、複数のポート配置が、術前計画又は処置ガイドと比較することができる。ユーザは、本明細書に記載される様々な因子のうちのいずれかなどの、任意の好適な要因に基づいて、改善されたポート配置の提案を提供することができる。図２２に示されるように、４つの潜在的なポート配置場所Ｐ１～Ｐ４は、例えば、本明細書に記載されるポート配置ガイドのうちのいずれかなどのポート配置ガイドを使用して識別することができる。次いで、ユーザは、潜在的なポート配置場所のうちの１つ（例えば、Ｐ４）が、異なる場所Ｌに移動されることを推奨され得る。
【0094】
いくつかの実施形態では、図２３Ａ及び図２３Ｂに示されるように、アーム位置は、各識別されたポート場所に対して生成することができる。例えば、図２３Ａは、４つのポート配置場所Ｐ１～Ｐ４を示す。ポート配置場所に対するワークスペース内の最終的なロボットアーム位置のモデルが、生成され得る。生成されたモデルは、例えば、ロボットアームとポート配置場所との間の好ましいペアリング割り当て、好ましいロボットアーム位置、及びポート配置場所への好ましい経路又は軌道を含むことができる。好ましいペアリング割り当て、ロボットアーム位置、及び／又はロボットアーム経路若しくは軌道は、衝突を最小限に抑えるために、患者の特定の領域へのユーザアクセスを最大化するため、並びに／又は以前の手術からの結果／データに基づいて、任意の好適な目標のために識別することができる。次いで、ペアリング割り当てを、ユーザと通信することができる。次いで、図３２Ｂに示されるように、ロボットアーム２３０４Ａ～２３０４Ｄの各ロボットアームは、患者の表面Ｓ上のそれぞれのポート配置場所（例えば、ポート配置場所Ｐ１～Ｐ４のうちの１つ）に向かって操作され得る。いくつかの実施形態では、モデルはまた、ロボットアームが各ポート配置場所に向かって順番に移動するように、推奨された順の事象を提供することができる。
【0095】
図２４は、一実施形態による、方法２４００のフローチャートである。方法２４００は、２４０２において、患者の表面上の予備ポート場所に位置決めされたポート配置ガイドと関連付けられた少なくとも１つの追跡要素の場所を受信することを含むことができる。２４０４において、予備ポート場所の周囲のワークスペースは、少なくとも１つの追跡要素の受信された場所に少なくとも部分的に基づいて、分析することができる。いくつかの実施形態では、分析することは、患者の解剖学的特徴、及び意図された処置と関連付けられたアクセス場所のうちの少なくとも１つに対して、予備ポート場所を評価することを含むことができる。いくつかの実施形態では、分析することは、第２のロボットアームの場所、第２の予備ポート場所の場所、及び第２のポート場所の場所、のうちの少なくとも１つを評価することを含み得る。２４０６において、ポート場所は、予備ポート場所の周囲のワークスペースの分析に少なくとも部分的に基づいて、予備ポート場所と関連付けることができる。２４０８において、ロボットアームの遠位端は、ポート場所に登録され得る。２４１０において、ロボットアームの遠位端は、ポート場所に向かって操作することができる。いくつかの実施形態では、ロボットアームの遠位端を操作することは、アルゴリズムに従う軌道によってロボットアームを自動的に制御することを含み得る。いくつかの実施形態では、ロボットアームの遠位端を操作することは、１つ以上の仮想フィクスチャによってロボットアームを補助的に制御することを含み得る。いくつかの実施形態では、患者の表面上の第２の予備ポート場所に位置決めされたポート配置ガイドと関連付けられた第２の場所を受信することができる。
【0096】
図２５は、一実施形態による、ポート配置ガイドを使用する方法２５００のフローチャートである。２５０２において、方法２５００は、患者上の予備ポート場所においてポート配置ガイドを位置決めすることを含み得る。ポート配置ガイドは、本明細書に記載のポート配置ガイドのうちのいずれかに対して、構造及び／又は機能において同一若しくは類似し得る。例えば、ポート配置ガイドは、患者に結合されるように構成された基部と、基部に結合された部材と、を含むことができる。２５０４において、ロボットアームに関するポート場所は、予備ポート場所の周囲のワークスペースの分析に基づいて識別することができる。２５０６において、予備ポート場所からポート配置ガイドを取り外すことができる。２５０８において、ロボットアームは、ポート場所に向かって移動することができる。いくつかの実施形態では、ポート配置ガイドは、第２の予備ポート場所に再位置決めすることができ、第２の予備ポート場所は、ポート場所として識別することができる。いくつかの実施形態では、切開が、ポート場所に作製され得る。医療器具（例えば、カニューレ）は、ポート場所を通して少なくとも部分的に挿入され得る。ロボットアームの遠位端は、医療器具に結合することができる。いくつかの実施形態では、ポート場所における患者の表面に、ポート配置ガイドによって画定された管腔を通ってマーキング要素を軸方向に並進させることによってマーキングすることができる。
【0097】
様々な実施形態が上述されてきた一方で、それらが単に例として提示され、限定するものではないということが理解されるはずである。上記の方法が、特定の順序で発生する特定の事象を示す場合、特定の事象の順序は修正されてもよい。付加的に、いくつかの事象は、それが可能であるとき、並列処理で同時に実行されてもよく、並びに上記のように順次実行されてもよい。
【0098】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のシステム（又はその構成要素のいずれか）は、様々なコンピュータ実装動作を実行するための命令又はコンピュータコードをその上に有する、非一時的コンピュータ可読媒体（また非一時的プロセッサ可読媒体とも称され得る）を含むことができる。コンピュータ可読媒体（又はプロセッサ可読媒体）は、それ自体が一時的に伝搬する信号（例えば、空間又はケーブルなどの伝送媒体上で情報を搬送する伝搬電磁波）を含まないという意味で、非一時的である。媒体及びコンピュータコード（またコードとも称され得る）は、特定の目的（複数可）のために設計及び構築されたものであり得る。非一時的コンピュータ可読媒体の例としては、限定されるものではないが、ハードディスク、フロッピーディスク、及び磁気テープなどの磁気記憶媒体と、コンパクトディスク／デジタルビデオディスク（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ／Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｃｓ、ＣＤ／ＤＶＤ）、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ－Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｉｅｓ、ＣＤ－ＲＯＭ）、及びホログラフィックデバイスなどの光学記憶媒体と、光学ディスクなどの光磁気記憶媒体と、搬送波信号処理モジュールと、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ、ＰＬＤ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、及びランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ－Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）デバイスなどのプログラムコードを記憶並びに実行するように特別に構成されたハードウェアデバイスと、を含む。
【0099】
コンピュータコードの例としては、以下に限定されないが、マイクロコード又はマイクロ命令、コンパイラにより生成されるなどの機械命令、ウエブサービスを生成するために使用されるコード、及びインタープリタを使ってコンピュータにより実行される高級命令を含むファイルが挙げられる。例えば、実施形態は、命令型プログラミング言語（例えば、Ｃ、Ｆｏｒｔｒａｎ等）、関数型プログラミング言語（例えば、Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｅｒｌａｎｇ等）、論理型プログラミング言語（例えば、Ｐｒｏｌｏｇ）、オブジェクト指向プログラミング言語（例えば、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｃ＋＋等）、又は他の好適なプログラミング言語及び／又は開発ツールを使用して実施されてもよい。追加のコンピュータコード例としては、以下に限定されないが、制御信号、暗号化コード、及び圧縮コードが挙げられる。
【0100】
様々な実施形態は、特定の特徴及び／又は構成要素の組み合わせを有するものとして説明されてきたが、他の実施形態は、適切な実施形態のうちのいずれかから任意の特徴及び／又は構成要素の組み合わせを有することが可能である。
【0101】
前述の説明は、説明目的であり、特定の専門用語を使用して、本発明の徹底した理解を提供するものである。しかしながら、特定の詳細が、本発明の実施のために必ずしも必要ではないことが、当業者に明らかであろう。したがって、本発明の特定の実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的で提示されている。これらは、網羅的であること、又は開示される正確な形態に本発明を限定することを意図するものではなく、明らかに、上記の教示を考慮することで、多くの修正及び変形が可能である。本発明の原理及びその実際の適用を最も良く説明するために、実施形態が選択され、記載され、そのため、当業者ならば、本発明と、様々な変更を伴う様々な実施形態を、想定される特定の用途に適したものとして最も良く利用することができる。以下の特許請求の範囲及びその均等物が、本発明の範囲を規定することを意図している。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13A-13B】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図17D】
【図17E】
【図18A】
【図18B】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図20】
【図21A】
【図21B】
【図22】
【図23A-23B】
【図24】
【図25】