CN118922120B 用于机器人内窥镜的应答插入和缩回的系统和方法 （诺亚医疗集团公司）

2024.09.24PCT/US2023/0162862023.03.24WO2023/192129EN2023.10.05US2017280978A1,2017.10.05US2019365479A1,2019.12.05用于机器人内窥镜的应答插入和缩回的系提供了一种用于控制铰接式柔性内窥镜的期速度移动铰接式柔性内窥镜的细长构件的尖2生成命令以经由仪器驱动机构(IDM)沿解剖路径驱动所述铰接式柔性内窥镜的细长构接收由布置在所述细长构件的远侧尖端部分处的位置传感器获取的在确定所述远侧尖端部分位于所述解剖路径内的预选位置时，设置为零并计算在时间窗口内所述远侧尖端部分的计算在同一时间窗口内，所述远侧尖端部分在前进方向上投影的所述运动与所述IDM确定沿所述插入方向的动态阈值，其中所述动态阈值至少部分地基于插入距离而变通过将所述差异与所述动态阈值进行比较来检测3.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个处理器还被配置为至少部分地基于所述传感器数据和所述解剖路径的3D模型确定所述远侧尖端部4.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个处理器还被配置为至少部分地基于位于所述远侧尖端部分的相机获取的图像数据确定所述远侧尖端部分位于所述预选位7.根据权利要求1所述的系统，其中所述远侧尖端部分在所述时间窗内的所述运动是8.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个处理器还被配置为在确定所述远侧尖端部分位于所述解剖路径内的所述预选位置时将所述IDM施加的插入力设置为零，并9.根据权利要求8所述的系统，其中所述一个或多个处理器还被配置为在确定所述插入力高于所述力阈值时生成并在用户界面上11.根据权利要求10所述的系统，其中所述尖端速度被计算为在所述前进方向上投影3显示指示所述屈曲事件的消息和响应于所述屈曲18.根据权利要求17所述的系统，其中响应于所述屈曲事件的所述行动包括拍摄所述4[0002]本申请要求于2022年3月29日提交的美国临时专利申请号63/324,746和于2023年1月18日提交的美国临时专利申请号63/480,502的优先权，这些申请中的每一个通过引用原体的疾病的致病性交叉污染风险。医院普遍欣然接受单次使用的一次性产品的便利性，会受到弯曲或扭结的限制。内窥镜轴的被动变形可能是插入力以及与解剖结构接触的结5[0008]在本公开的一个方面，提供了一种用于控制铰接式柔性内窥镜(articulating通过将差异与阈值进行比较来检测屈曲事件(还包括在确定插入力高于力阈值时生成并在用户界6[0016]在相关但独立的方面，提供了一种用于控制铰接式柔性内窥镜的尖端运动的系窥镜通信并配置为执行计算机可执行指令以：生成命令以经由仪器驱动机构(IDM)沿解剖[0025]图4示出了根据本公开的一些实施例的用于通过安全检查操作控制内窥镜尖端的[0030]图9示出了根据本发明的一些实施例的机器人内窥镜(例如，支气管镜检查)系统7述的结构和步骤中的任何一个或多个可以与如本文所述的方法和装置的任何一个或多个8所述的结构和步骤中的任何一个或多个可以与如本文所述的方法和装置的任何一个或多且主护套或主导管的近侧位置可以对应于患者的细长构[0052]通过尖段(Apicalsegment，Ap)进入肺的右上叶101的外围一直是传统支气管镜[0053]图2示出了插入柔性设备期间脱垂210和屈曲220的示例。当柔性内窥镜在近端被推入时，在将柔性设备插入解剖结构期间，柔性内窥镜在通过转弯和屈曲220时可以变形移动的输入不会直接映射到机器人内窥镜尖端运动。图3示出了控制内窥镜缩回的死区示9够的到达目标解剖结构的能力以执行预期任务。当前解决扭结/脱垂问题的方法可以包括和系统。本文的速度控制方法可以自动校正[0057]与基于内窥镜设备位置差异(例如预期位置和测量尖端位置)屈曲检测的传统方插入和缩回期间的屈曲/变形。这有利于避免形状感测或使用额外的成像方法来确定内窥[0058]图4示出了根据本发明的一些实施例，用于控制具有集成安全检查的内窥镜尖端滚轮可以通过赋予其与所替换的图形元素类似的功能来替换或补充图形用户界面(GUI)上用户可以使用用户输入设备来导航和/或控制机器人臂911的运动和导管920的运动(例如，轨迹球、操纵杆或滚轮)可以经由触觉感测或蓝牙耦合到用户设备上提供的图形用户界面使得经由附加元件接收的用户输入可以映射到由呈现在GUI上的虚拟图形元素接收的输远端的电磁线圈获取，该电磁线圈与电磁跟踪系统一起使用以检测内窥镜417远端的位置[0066]内窥镜尖端速度可以计算为使用投影矩阵vn＝nnTfilt(dpe/dt)在n的前进方IDM)的插入距离超出距离阈值。在另一个示例中，多个检查可以包括确定在内窥镜的手柄示意性地示出了通过命令IDM的运动来对尖端速度进行闭环控制。用户速度输入可以映射节运动以及机器人插入产生的运动。还可以获取机器人关节位置数据511。如本文后面所上所述，至少部分地基于柔性导管穿过的解剖区域，DTET可以是动态的。在一些情况下，范围内施加插入力的影响。安全范围描述了屈曲不会损坏患者体内接触组织或器官的范[0079]返回参考图5，动态跟踪误差阈值可以用于确定差异是否触发尖端跟踪警告50口内将内窥镜尖端的运动和IDM的运动相加以确定差异。图17示出了计算预定时间窗口内间窗口内的总行进距离。内窥镜尖端的运动可以通过本文其他地方描述的EM传感器测量。[0084]如上所述，力的阈值和/或内窥镜尖端运动的阈值可以基于路径或解剖区域的曲运动错配阈值和/或力阈值可以基于路径的曲折度来确定。内窥镜尖端对解剖结构施加的力的大小可以至少部分地基于IDM在插入方向上施加的力以及内窥镜和到尖端的路径之间和/或施加到内窥镜的不同润滑剂量。本文的算法和方法可以通过在内窥镜尖端沿着气管内插管1601移动到主隆突1600时将力和/或运动错配值设置为零来有益地避免由初始设置尖端运动之间的力和/或运动错配设置为零。本文中的系统和方法可以使用各种合适的方的指令1807。在一些情况下，当检测到内窥镜被驱动朝向不同的解剖区域(例如，叶)时[0094]图9示出了根据本发明的一些实施例的机器人内窥镜(例如，支气管镜)系统900、仪器驱动机构可以为可操纵导管组件920提供机械和电气接口。机械接口可以允许可操纵其使可操纵导管组件920和仪器驱动机构913以及任何其他外部系统或设备之间实现电通长构件的整个可操纵导管组件920可以是一次性的。柔性细长构件和手柄部分被设计使得输入设备和一个或多个可拆卸地耦合到现有用户设备的附加元件，以改善用户输入体验。形用户界面(GUI)上显示的虚拟图形元素(例如，触摸板上显示的导航箭头)中的至少一个[0098]图10图示了根据本公开的一些实施方式的柔性内窥镜1000的示例。如图10所柔性内窥镜1000可以包括手柄/近侧部分1009和将被插入对象内部的柔性细长构件。该柔照明光纤、相机视频电缆和其他传感器光纤或电缆(诸如电磁(EM)传感器或形状感测光接口。手柄部分可以与模块化无线通信设备或用于传输传感器数据和/或接收控制信号的可以不包括机器人系统。器械驱动机构可以向可操纵导管组装件1000提供机械和电气接导管组装件的手柄部分可以经由快速安装/释放工具(诸如磁体、弹簧加载水平仪等)附接的尖端)中的一个或多个传感器线圈组成的EM传感器测量由定位在靠近患者的位置处的一个或多个静EM场发生器产生的EM场的变化。由EM传感器检测到的位置信息被存储为EM数干定位以在3D空间中定位EM传感器位置或者可以在5D或6D空间中定位EM传感器位置和定一根或多根拉线的远端/远侧部分可以锚固或集成到导管的远侧部分，使得控制单元对拉[0114]如图11所示，机器人支气管镜1120可以包括手柄部分1113和柔性细长构件111装配到机器人支撑系统的臂，或者可以装配到如本文其他地方所述的任何致动的支撑系经由快速安装/释放工具(诸如磁体和弹簧加载水平仪)附接到器械驱动机构。在一些情况照明光纤、相机视频电缆和其他传感器光纤或电缆(诸如电磁(EM)传感器或形状感测光[0118]图12B示出了可拆卸地耦合到IDM1201的一次性内窥镜1200的另一个示例。式中，一根或多根拉线1305的近端或终端可以经由如上所述的锚固机构耦合到驱动机构大于4.4mm的任何范围内，并且工作通道的直径可以根据工具尺寸或具体应用而在任何范感器(诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合备和照明设备的至少一个尺寸匹配的合适的结构。成像设备和照明设备可以嵌入导管中。束为相机以及导管的远侧尖端处的照明元件或其他电路提供电力。相机和/或光源可以由位于手柄部分处的电源经由线、铜线或经由行进穿过导管长度的其他任何合适的工具供容纳照明设备和/或位置传感器的结构1503。相机可以嵌入导管的远侧尖端处的腔体1501并配置为执行计算机可执行指令以：生成命令以经由仪器驱动机构(IDM)沿解剖路径驱动