內(nèi)窺鏡裝置和控制內(nèi)窺鏡裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種插入體腔內(nèi)并在該體腔內(nèi)使用的內(nèi)窺鏡裝置以及控制該內(nèi)窺鏡裝置的方法。
[0002]要求2012年12月11日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/735，755的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引證將其內(nèi)容結(jié)合在本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來(lái)，為了節(jié)省醫(yī)療設(shè)施中的人力，已經(jīng)研宄了使用機(jī)器人的醫(yī)療處理。特別是在外科領(lǐng)域中，關(guān)于內(nèi)窺鏡裝置已經(jīng)提出了各種建議，內(nèi)窺鏡裝置使用操縱器進(jìn)行處理，同時(shí)成像單元進(jìn)行觀察。
[0004]例如，在專利文獻(xiàn)I中闡述的外科處理器械中，圖像系統(tǒng)的攝像機(jī)頭部(成像單元)布置在引入管(插入單元)的遠(yuǎn)端處。第一工作工具和第二工作工具(處理單元)被設(shè)置成從該引入管的遠(yuǎn)端延伸到攝像機(jī)頭部的視野范圍內(nèi)。限定容許容積以與該視野范圍的邊界對(duì)應(yīng)。外科處理器械的控制系統(tǒng)防止這兩個(gè)工作工具的所有部分超過(guò)容許容積操作。由此，由于外科醫(yī)生能看到這兩個(gè)工作工具的全部操作部分，因此外科醫(yī)生能夠操縱兩個(gè)工作工具又不會(huì)使它們與周圍組織發(fā)生碰撞。虛擬的工具容積由這兩個(gè)工作工具能在其中移動(dòng)的邊界來(lái)確定。該控制系統(tǒng)使這兩個(gè)工作工具在容許移動(dòng)范圍內(nèi)移動(dòng)，該容許移動(dòng)范圍是工具容積的位于所述容許容積內(nèi)的區(qū)域。
[0005]當(dāng)成像系統(tǒng)相對(duì)于引入管插入遠(yuǎn)端內(nèi)時(shí)，成像系統(tǒng)的視野邊界，S卩，容許容積，也移動(dòng)到該遠(yuǎn)端，而兩個(gè)工作工具中的每個(gè)工作工具的一部分位于成像系統(tǒng)的視野之外。
[0006][引用列表]
[0007][專利文獻(xiàn)]
[0008][專利文獻(xiàn)I]
[0009]美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)N0.2008/0065109。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010][本發(fā)明解決的問(wèn)題]
[0011]在專利文獻(xiàn)I中闡述的外科處理器械中，當(dāng)成像系統(tǒng)相對(duì)于引入管插入遠(yuǎn)端側(cè)以便改變攝像機(jī)頭部的視野范圍時(shí)，容許容積移動(dòng)到遠(yuǎn)端側(cè)，而工具容易不移動(dòng)，從而減少了容許移動(dòng)范圍。在這種情況下，難以既操作工作工具又進(jìn)行處理。
[0012]本發(fā)明是考慮到這種情況作出的，并且本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)窺鏡裝置和控制該內(nèi)窺鏡裝置的方法，該內(nèi)窺鏡裝置能夠加寬處理單元的容許移動(dòng)范圍。
[0013][解決問(wèn)題的手段]
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種控制內(nèi)窺鏡裝置的方法，所述內(nèi)窺鏡裝置包括:插入單元，該插入單元具有可彎曲的彎曲區(qū)段和設(shè)置成比所述彎曲區(qū)段更接近所述內(nèi)窺鏡裝置的遠(yuǎn)端側(cè)的遠(yuǎn)端剛性區(qū)段；操縱器，該操縱器允許設(shè)置在所述插入單元的遠(yuǎn)端處的處理單元以至少一個(gè)自由度相對(duì)于所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段移動(dòng)；以及成像單元，該成像單元被允許相對(duì)于所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段移動(dòng)并獲取視野范圍內(nèi)的圖像，所述方法包括:第一視野移動(dòng)過(guò)程，該第一視野移動(dòng)過(guò)程使所述成像單元相對(duì)于所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段移動(dòng)到關(guān)于所述插入單元的軸線的第一側(cè)，從而使樣本位于所述視野范圍中并接近所述視野范圍的中間部分；插入單元移動(dòng)過(guò)程，該插入單元移動(dòng)過(guò)程使所述彎曲區(qū)段彎曲以使所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段移動(dòng)到關(guān)于所述插入單元的所述軸線的所述第一側(cè)；以及第二視野移動(dòng)過(guò)程，該第二視野移動(dòng)過(guò)程使所述成像單元相對(duì)于所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段移動(dòng)到關(guān)于所述插入單元的所述軸線的位于所述第一側(cè)的相反方向的第二側(cè)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在根據(jù)第一方面的方法中，所述處理單元具有容許移動(dòng)范圍，該容許移動(dòng)范圍被設(shè)置為所述處理單元相對(duì)于所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段的可動(dòng)范圍的位于所述視野范圍內(nèi)的那一部分；并且所述第一視野移動(dòng)過(guò)程包括:在停止所述成像單元的移動(dòng)時(shí)所述容許移動(dòng)范圍等于或小于參考值的情況下，給出請(qǐng)求彎曲所述彎曲區(qū)段以加寬所述容許移動(dòng)范圍的指令。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在根據(jù)第一方面的方法中，所述處理單元具有容許移動(dòng)范圍，該容許移動(dòng)范圍被設(shè)置為所述處理單元相對(duì)于所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段的可動(dòng)范圍的位于所述視野范圍內(nèi)的那一部分；并且所述第一視野移動(dòng)過(guò)程包括:在停止所述成像單元的移動(dòng)時(shí)所述處理單元被布置在所述容許移動(dòng)范圍之外的情況下，給出請(qǐng)求使所述處理單元在所述視野范圍內(nèi)移動(dòng)的指令。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在根據(jù)第一方面至第三方面的方法中，所述處理單元具有容許移動(dòng)范圍，該容許移動(dòng)范圍被設(shè)置為所述處理單元相對(duì)于所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段的可動(dòng)范圍的位于所述視野范圍內(nèi)的那一部分；以及所述插入單元移動(dòng)過(guò)程包括:彎曲所述彎曲區(qū)段，使得所述樣本在所述處理單元的所述容許移動(dòng)范圍的中間部分面對(duì)所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在根據(jù)第一至第四方面中的任一方面的方法中，所述第一視野移動(dòng)過(guò)程和所述第二視野移動(dòng)過(guò)程中的每個(gè)都包括:使所述成像單元僅在延伸區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，該延伸區(qū)域是位于所述插入單元的前方并由所述插入單元和所述操縱器占據(jù)的寬度規(guī)定的區(qū)域。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第六方面，根據(jù)第一方面至第四方面中任一方面的方法可以進(jìn)一步包括:同時(shí)執(zhí)行所述插入單元移動(dòng)過(guò)程和所述第二視野移動(dòng)過(guò)程，以控制被轉(zhuǎn)移到所述圖像的中間部分的目標(biāo)，從而防止所述目標(biāo)在所述圖像內(nèi)移動(dòng)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第七方面，根據(jù)第一方面的方法可以進(jìn)一步包括:將所述成像單元布置在所述成像單元的移動(dòng)范圍的中央并且執(zhí)行所述第一視野移動(dòng)過(guò)程；以及當(dāng)由操作員輸入確認(rèn)指令時(shí)同時(shí)執(zhí)行所述插入單元移動(dòng)過(guò)程和所述第二視野移動(dòng)過(guò)程，并且使所述成像單元伴隨著所述插入單元移動(dòng)過(guò)程和所述第二視野移動(dòng)過(guò)程而移動(dòng)到所述成像單元的所述移動(dòng)范圍的所述中央。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在根據(jù)第一方面的方法中，所述第一視野移動(dòng)過(guò)程和所述第二視野移動(dòng)過(guò)程中的每個(gè)都包括:在所述處理單元被保持在所述視野范圍中的情況下移動(dòng)所述成像單元。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第九面，在根據(jù)第一方面的方法中，所述第一視野移動(dòng)過(guò)程和所述第二視野移動(dòng)過(guò)程中的每個(gè)都包括:在所述成像單元移動(dòng)之后停止時(shí)所述處理單元未位于所述視野范圍內(nèi)的情況下，給出請(qǐng)求使所述成像單元移動(dòng)以將所述處理單元放置在所述視野范圍內(nèi)的指令；以及在所述處理單元位于所述視野范圍內(nèi)的情況下以可動(dòng)狀態(tài)控制所述操縱器。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第十方面，在根據(jù)第一方面至第九方面中任一方面的方法中，所述內(nèi)窺鏡裝置可以進(jìn)一步包括:操作單元，該操作單元操作所述彎曲區(qū)段、所述操縱器和所述成像單元；以及顯示單元，該顯示單元顯示所述圖像
[0024]根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供了一種內(nèi)窺鏡裝置，該內(nèi)窺鏡裝置包括:插入單元，該插入單元具有可彎曲的彎曲區(qū)段和設(shè)置成比所述彎曲區(qū)段更接近所述內(nèi)窺鏡裝置的遠(yuǎn)端側(cè)的遠(yuǎn)端剛性區(qū)段；操縱器，該操縱器允許設(shè)置在所述插入單元的遠(yuǎn)端處的處理單元以至少一個(gè)自由度相對(duì)于所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段移動(dòng)；成像單元，該成像單元被允許相對(duì)于所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段移動(dòng)并獲取視野范圍內(nèi)的圖像；以及控制單元，該控制單元控制所述插入單元、所述操縱器和所述成像單元。所述控制單元:使所述成像單元相對(duì)于所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段移動(dòng)到關(guān)于所述插入單元的軸線的第一側(cè)，從而使得樣本位于所述視野范圍內(nèi)并接近所述視野范圍的中間部分；彎曲所述彎曲區(qū)段以使所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段移動(dòng)到關(guān)于所述插入單元的所述軸線的所述第一側(cè)；以及使所述成像單元相對(duì)于所述遠(yuǎn)端剛性區(qū)段移動(dòng)到關(guān)于所述插入單元的所述軸線的位于所述第一側(cè)的相反方向的第二側(cè)。
[0025][發(fā)明效果]
[0026]根據(jù)所述內(nèi)窺鏡裝置和控制所述內(nèi)窺鏡的方法，可以容易地加寬所述處理單元的容許移動(dòng)范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置的總體圖。
[0028]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置的框圖；
[0029]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置中的插入單元的遠(yuǎn)端側(cè)的立體圖。
[0030]圖4是通過(guò)將根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置中的插入單元的遠(yuǎn)端側(cè)的一部分切除而示出的平面圖。
[0031]圖5是示出了控制根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置的方法的流程圖。
[0032]圖6是用于描述控制根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置的方法的視圖。
[0033]圖7是示出了通過(guò)控制根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置的方法獲取的圖像的示例的視圖。
[0034]圖8是用于描述控制根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置的方法的視圖。
[0035]圖9是用于描述控制根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的修改示例的內(nèi)窺鏡裝置的方法的視圖。
[0036]圖10是示出了控制根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置的方法的流程圖。
[0037]圖11是示出了控制根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置的方法的流程圖。
[0038]圖12是示出了控制根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置的方法的流程圖。
[0039]圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明的修改實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置中的插入單元的遠(yuǎn)端側(cè)的立體圖。
[0040]圖14是用于描述使成像單元在根據(jù)本發(fā)明的修改實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置中移動(dòng)的范圍的平面圖。
[0041]圖15是用于描述使成像單元在根據(jù)本發(fā)明的修改實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置中移動(dòng)的范圍的平面圖。
[0042]圖16是用于描述使成像單元在根據(jù)本發(fā)明的修改實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置中移動(dòng)的范圍的平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043](第一實(shí)施方式)
[0044]下面，將參照?qǐng)D1至圖9描述根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)窺鏡裝置的第一實(shí)施方式。
[0045]如圖1至圖3所示，根據(jù)當(dāng)前第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置I包括插入單元10、操縱器30、成像單元40、操作單元50、顯示單元60和控制器70。插入單元10被插入身體內(nèi)。操縱器30和成像單元40安裝在布置于插入單元10的遠(yuǎn)端的遠(yuǎn)端剛性區(qū)段11上。操作單元50由諸如外科醫(yī)生之類的操作員O操作，并輸出操作指令(指令)。顯示單元60被設(shè)置成顯示由成像單元40獲取的圖像?？刂破?0根據(jù)操作指令控制插入單元10。
[0046]如圖3所示，插入單元10是柔性的，并且具有上述的遠(yuǎn)端剛性區(qū)段11、彎曲區(qū)段12和柔性管區(qū)段13。彎曲區(qū)段12被設(shè)置成比遠(yuǎn)端剛性區(qū)段11更接近內(nèi)窺鏡裝置I的近端側(cè)，并且被構(gòu)造成能夠進(jìn)行彎曲操作。具有柔性的柔性管區(qū)段13被設(shè)置成比彎曲區(qū)段12更接近內(nèi)窺鏡裝置I的近端側(cè)。
[0047]遠(yuǎn)端剛性區(qū)段11具有由諸如不銹鋼之類的金屬以圓筒狀形狀形成的支撐件16。發(fā)光部件17 (每個(gè)發(fā)光部件17都具有發(fā)光二極管(LED))在這些發(fā)光部件17暴露于外部的狀態(tài)下設(shè)置在支撐件16的遠(yuǎn)端表面16a上，并且在支撐件16的遠(yuǎn)端表面16a中形成有凹部16b。遠(yuǎn)端剛性區(qū)段11是形成為不如彎曲區(qū)段12容易彎曲的部分。
[0048]在當(dāng)前第一實(shí)施方式中，上述的成像單元40布置在凹部16b中。諸如電荷耦合器件(CCD)(參見圖2)之類的圖像拾取元件41容納在成像單元40的遠(yuǎn)端側(cè)處。圖像拾取元件41能夠獲取視野范圍Rl內(nèi)的圖像。圖像拾取元件41將圖像轉(zhuǎn)換成信號(hào)，并將所述信號(hào)輸出給控制器70。
[0049]成像單元40的近端側(cè)由軸構(gòu)件19