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KR20210065139A - 자동 위치이동 수단을 포함하는 의료용 로봇 - Google Patents

자동 위치이동 수단을 포함하는 의료용 로봇 Download PDF

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Publication number
KR20210065139A
KR20210065139A KR1020217011774A KR20217011774A KR20210065139A KR 20210065139 A KR20210065139 A KR 20210065139A KR 1020217011774 A KR1020217011774 A KR 1020217011774A KR 20217011774 A KR20217011774 A KR 20217011774A KR 20210065139 A KR20210065139 A KR 20210065139A
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KR
South Korea
Prior art keywords
medical robot
medical
moving base
patient
robot
Prior art date
Application number
KR1020217011774A
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English (en)
Inventor
뤼시앙 블롱델
프레데리크 벤가스
세바스티앙 올리브
페르낭 바다노
베르탱 나훔
Original Assignee
퀀텀 서지컬
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from FR1902154A external-priority patent/FR3093310B1/fr
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Abstract

본 발명은, 전동식 이동 베이스(13), 상기 이동 베이스에 고정된 공간 위치 센서(17), 및 환자의 관심 해부 부위에 수행될 적어도 하나의 동작(30)을 포함하는 개입 계획을 메모리에 저장하는 제어 유닛(16)을 포함하는 의료용 로봇(10)에 관한 것이다. 상기 제어 유닛은, - 상기 공간 위치 센서(17)에서 제공되는 정보로부터 상기 의료용 로봇에 대한 환자의 관심 해부 부위의 위치를 검출하고, - 환자의 관심 해부 부위의 위치 및 개입 계획으로부터, 상기 의료용 로봇이 상기 개입 계획으로부터 동작 또는 동작들을 수행할 수 있는, 상기 의료용 로봇의 이동 베이스의 적어도 하나의 유리한 위치를 식별하고, - 상기 의료용 로봇의 이동 베이스를 식별된 유리한 위치 또는 위치들 중에서 선택된 최적의 위치로 이동시키도록 구성된다.

Description

자동 위치이동 수단을 포함하는 의료용 로봇
본 발명은 의료 치료 동안 시술자를 보조하도록 의도된 의료용 로봇 분야에 있다. 본 발명은 특히 치료실에서 자동 위치이동 수단을 포함하는 의료용 로봇 및 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법에 관한 것이다.
많은 의료 치료는 환자의 관심 해부 부위에 대하여 의료 도구를 매우 정확히 위치시키거나 또는 움직일 것을 요구한다.
예를 들어, 일부 의료 치료는 종양을 파괴하기 위해 고강도 집속 초음파 생성기를 환자의 피부와 접촉하거나 또는 환자 내부에 배치할 것을 요구한다.
다른 예에 따르면, 신경 외과에서 일부 의료 치료는 다양한 병리를 진단하거나 치료하기 위해 카테터, 바늘 또는 전극을 표적 구역에 도입할 것을 요구한다.
추가 예에 따르면, 정형 외과 수술에서 시술자는 골절을 줄이고 기형을 수정하거나 뼈 퇴화를 완화하기 위해 뼈 표면을 수정하기 위해 드릴, 밀링 장치 또는 일부 다른 기기를 자주 위치시켜야 한다.
위에서 설명한 일부 치료의 경우 시술자가 의료 도구를 배치, 유지 또는 안내할 수 있게 하는 의료용 로봇이 현재 존재한다.
이러한 종류의 의료용 로봇은 일반적으로 환자의 관심 해부 부위에 수행될 하나 이상의 동작을 포함하는 치료 계획을 실행한다.
이러한 종류의 치료 계획은 일반적으로 의료 치료 이전의 계획 단계 동안 결정되고, 이후 이 치료 계획은 의료용 로봇에 전송되고, 의료용 로봇은 예를 들어 의료용 로봇에 통합되고 의료용 로봇을 제어하도록 구성된 제어 유닛의 메모리에 치료 계획을 저장한다.
계획 단계는 스캐너, 단층 음영 측정(tomodensitometry), 자기 공명 영상(MRI), 양전자 방출 단층 촬영(PET), 초음파, X-선 등 유형의 의료 이미지를 기반으로 할 수 있다. 그런 다음, 시술자는 하나 이상의 의료 이미지에서 환자의 관심 해부 부위에 대한 의료 도구의 위치 또는 궤적을 선택할 수 있다.
일부 경우에 계획 단계는 비-의료 이미지 획득 시스템에 의해 또는 관심 해부 부위에 대해 수집된 포인트 또는 표면에 기초하여 상기 관심 해부 부위의 기하 모델을 구성함으로써 획득한 관심 해부 부위의 3D(3차원) 표현을 기반으로 한다.
의료용 로봇은 의료용 로봇이 치료 계획으로부터 하나 이상의 동작을 실행할 수 있도록, 의료 치료가 의도된 환자가 놓인 테이블 옆의 치료실의 특정 위치에 위치되어야 한다. 의료용 로봇은 도구, 예를 들어, 의료 기기 가이드 또는 관절식 아암의 일단부에 장착된 의료 기기를 운반하며, 의료용 로봇의 위치는 관절식 아암이 치료 계획의 모든 의도된 위치 또는 궤적에 따라 도구를 위치시키거나 이동할 수 있도록 하여야 한다. 실제로 만약 그렇지 않은 경우 모든 조작자와 장비를 살균해야 할 때 환자나 로봇을 치료실에 재배치하면 특히 노동 집약적이고 상당한 시간 손실이 발생할 수 있다.
따라서 의료용 로봇을 위치시키는 것은 치료 계획으로부터 동작이 정확히 실행될 수 있기 위하여 특히 중요하다.
대부분의 경우 의료용 로봇을 위치시키는 것은 조작자의 훈련과 경험에 의존하는 수동 동작이어서, 의료용 로봇의 위치 오류 또는 최적이 아닌 위치를 초래할 수 있다.
일부 경우에 의료용 로봇은 치료 계획을 실행하기 위한 최적의 위치에 자동으로 위치된다. 국제 특허 출원 WO2017/147596에서 특히 의료용 로봇은 치료실의 요소 및 의료용 로봇에 배치된 마커의 위치를 검출하도록 구성된 광학 센서를 포함하는 외부 추적 시스템의 도움을 받아 최적의 위치에 위치될 수 있다. 그런 다음 이 마커를 기준으로 의료용 로봇의 위치를 정할 수 있다. 추적 시스템은 예를 들어 수술용 램프, 이동식 지지대, 치료실의 벽 또는 천장에 배치된다. 의료용 로봇의 최적의 위치를 정확히 위치시키는 것은 추적 시스템과 다양한 마커를 올바로 위치시키는 것을 전제로 한다. 조작자가 설치한 추적 시스템과 다양한 마커는 의료용 로봇의 최적의 위치에 오류를 일으킬 위험이 있다. 또한, 치료실의 매핑은 추적 시스템에 의해 의료용 로봇을 지시하는 데 사용되며, 치료실의 배열이 이 매핑을 계속 준수하는지 또는 치료실의 배열이 변하는 경우 이 매핑을 업데이트해야 할지를 확실히 해야 한다. 더욱이, 의료용 로봇은 추적 시스템이 의료용 로봇을 제어할 수 있도록 구체적으로 준비되고 매핑된 치료실에서만 사용될 수 있다.
따라서 의료용 로봇이 환자의 관심 해부 부위의 치료 계획으로부터 다양한 동작을 정밀하게 실행할 수 있기 위해 치료실에서 의료용 로봇을 최적의 위치에 위치시킬 수 있으며, 설치하기 쉽고 유지 관리가 쉬운, 신뢰성 있는 시스템이 계속 요구된다.
본 발명의 목적은 의료용 로봇이 임의의 치료실의 테이블에 놓인 환자에 대한 치료 계획으로부터 다양한 동작을 실행할 수 있도록 상기 치료실에서 최적의 위치에 자율적으로 위치할 수 있게 하는 솔루션을 제안함으로써, 종래 기술의 단점, 특히 위에서 설명한 단점의 일부 또는 전부를 해결하는 것이다. "임의의 치료실"이란, 상기 치료실이 의료용 로봇이 이 치료실에서 기능할 수 있도록 구체적으로 준비되어 있지 않고, 치료실에서 의료용 로봇을 위치시키는 프로세스가 시작되기 전에 의료용 로봇이 치료실의 사전 매핑 또는 치료실의 배열과 관련된 정보를 갖고 있지 않은 것을 의미한다.
이를 위해, 제1 양태에 따르면, 본 발명은 환자에 치료를 수행하기 위해 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법을 제안한다. 의료용 로봇은 의료용 로봇의 이동을 가능하게 하는 전동식 이동 베이스, 및 상기 환자의 관심 해부 부위에 수행될 적어도 하나의 동작을 포함하는 치료 계획을 저장하는 제어 유닛을 포함한다. 위치시키는 방법은 의료용 로봇에 의해 자율적으로 실행되는 다음 단계, 즉
- 의료용 로봇의 위치에 대한 환자의 관심 해부 부위의 위치를 검출하는 단계,
- 환자의 관심 해부 부위의 위치 및 치료 계획에 기초하여, 의료용 로봇이 치료 계획으로부터 상기 적어도 하나의 동작을 수행할 수 있는, 의료용 로봇의 이동 베이스의 적어도 하나의 유리한 위치를 식별하는 단계, 및
- 의료용 로봇의 이동 베이스를 식별된 유리한 위치 또는 위치들로부터 선택된 최적의 위치로 이동시키는 단계를 포함한다.
본 출원에서 "의료"라는 용어는 넓은 의미로 이해되어야 하며, 비수술적 맥락 및 수술적 맥락에 동일하게 잘 관련될 수 있다.
이러한 종류의 의료용 로봇은 도구, 예를 들어, 의료 기기 가이드 또는 의료 기기, 예를 들어, 초음파 생성기, 카테터 가이드, 바늘, 전극, 탐침, 유엽도(bistoury), 드릴 등과 같은 것이 장착될 수 있는 단부를 갖는 복수의 자유도를 갖는 예를 들어 관절식 아암을 포함할 수 있다.
다른 예에 따르면, 이러한 종류의 의료용 로봇은 예를 들어 의료 이미지(스캐너, MRI, X-선 등)를 생성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 종류의 경우, 의료용 로봇은 예를 들어 지지대에 장착된 의료 이미징 장치를 포함할 수 있다.
도구(의료 기기 가이드, 의료 기기 또는 의료 이미징 장치)가 장착된 아암 또는 지지대는 의료용 로봇의 전동식 이동 베이스에 체결된다.
의료용 로봇은 의료용 로봇이 치료 계획으로부터 각 동작을 실행할 수 있는, 의료용 로봇의 이동 베이스의 적어도 하나의 유리한 위치를 자율적으로 식별하도록 구성된다.
의료용 로봇의 이동 베이스의 유리한 위치는 환자의 관심 해부 부위의 위치, 치료 계획, 및 가능하게는 환자가 놓인 치료실의 테이블의 위치의 함수로서 결정된다.
의료용 로봇, 테이블, 환자의 관심 해부 부위, 및 가능하게는 치료실의 다른 요소의 위치는 동일한 공간 기준 프레임에서 정해진다. 이러한 위치는 예를 들어 비디오 카메라, 거리계, 관성, 광학 또는 주행계 센서 등과 같은 공간 위치 수단을 통해 의료용 로봇에 의해 검출된다. 이러한 공간 위치 수단은 의료용 로봇에 의해 운반되며, 즉, 의료용 로봇의 이동 베이스에 체결된다.
종래 기술에서, 관심 해부 부위의 위치는 때때로 치료실의 기준 프레임에 대하여 선험적으로 알려져 있다는 것이 주목된다. 의료용 로봇의 기준 프레임에서 이 알려진 위치의 기준 프레임을 단순히 변경하는 것은 본 발명의 의미 내에서 관심 위치를 "검출"하는 것이 아니다. 본 발명에서, 환자의 관심 해부 부위의 위치는 선험적으로 알려져 있지 않다. 이 위치는 본 발명의 방법 동안 의료용 로봇에 의해 완전히 검출된다.
환자의 "관심 해부 부위"란 치료 계획이 치료를 제공하는 환자의 신체의 적어도 일부를 의미한다.
치료 계획은 환자의 관심 해부 부위에 수행될 하나 이상의 동작을 포함한다. 치료 계획의 하나의 동작은 예를 들어 미리 결정된 체적에서 도구를 조작하는 것, 미리 결정된 위치에 치료 도구를 배치하는 것, 또는 환자의 관심 해부 부위에 대해 미리 결정된 궤적에 따라 이 도구를 이동시키는 것에 대응한다. 다른 예에 따르면, 치료 계획으로부터의 하나의 동작은 동일하게 도구가 특정 동작을 실행하는 것, 예를 들어, 초음파 생성기를 가동하는 것, 또는 초음파 방출 강도를 수정하는 것, 또는 의료 이미지의 캡처를 트리거하는 것과 같은 동작을 실행하는 것일 수 있다. 이러한 예는 모든 가능한 예를 전부 개시한 것이 아니며 다른 유형의 동작도 분명히 고려될 수 있다. 치료 계획의 하나의 동작은 의료용 로봇을 최적의 위치에 자동으로 위치시키는 과정에 따라 의료용 로봇이 치료 동안 실행해야 하는 동작이다. 따라서 치료 계획에서 동작을 실행하는 것은 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법의 일부가 아니다.
의료용 로봇을 위치시키는 방법의 단계는 의료용 로봇에 의해 실행될 때 의료용 로봇에 의해 자율적으로 실행되고, 다른 장치 또는 인간 조작자의 도움 없이 단독으로 실행되는 것으로 이해된다. 이는 특히 유리한 위치 또는 위치들을 식별하는 데 사용되는 센서의 정보가 의료용 로봇이 운반하는 센서에 의해서만 제공된다는 것을 의미한다.
위치시키는 방법을 구현하기 위해 의료용 로봇은 위치시키는 프로세스가 시작되기 전에 치료실의 매핑이나 치료실의 레이아웃에 대한 특정 정보를 가질 필요가 없다.
이러한 모든 특징을 통해 치료할 관심 해부 부위에 대하여 의료용 로봇을 자동으로 정밀하게 위치시킬 수 있어서 의료 치료가 가능한 최상의 방식으로 진행된다. 따라서 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법은 용이하고 신뢰성 있이 있다.
자동으로 위치시키는 것은 특히 로봇을 제어하고 위치시키는 것을 보조하는 예를 들어 추적 시스템과 같은 추가 장치를 사용하거나 유지 관리할 필요가 없기 때문에 용이하다.
의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 본 발명에 따른 방법은 예를 들어 인간 조작자에 의한 개입 또는 의료용 로봇을 제어하는 데 필요한 추가 장치의 설치와 관련된 오류의 위험을 제한하기 때문에 자동으로 위치시키는 것이 특히 신뢰성이 있다.
의료용 로봇의 최적의 위치는 의료용 로봇 외부의 센서가 아닌 의료용 로봇의 이동 베이스에 체결된 센서의 정보를 통해 결정된다. 따라서 센서의 교정이 용이하고 신뢰성이 있다.
의료용 로봇의 이동 베이스의 최적의 위치는 의료용 로봇이 관심 해부 부위를 가장 적절하게 치료할 수 있게 하는 곳이다. 의료용 로봇의 최적의 위치는 치료 시 환자의 실제 위치가 계획된 위치 또는 치료 계획 단계 동안 모델링된 위치에 반드시 대응하는 것은 아니기 때문에 항상 미리 정할 수 있는 것은 아니다. 따라서 로봇이 치료하는 그 순간에, 즉, 환자가 치료 테이블에 놓여 있고 치료 계획에 제공된 치료를 받을 준비가 될 때, 환자의 관심 해부 부위의 위치의 함수로서 자동으로 위치될 수 있는 것이 유리하다.
본 발명에 따라 자동으로 위치시키는 방법은 또한 의료용 로봇이 그 안에서 기능할 수 있도록 치료실을 특별히 준비할 필요가 없다는 점에서 의료용 로봇이 임의의 치료실에서도 기능할 수 있기 때문에 유리하다. 실제로 의료용 로봇은 치료실에 대한 특정 정보를 요구하지 않으며, 특히 위치시키는 프로세스의 시작 전에 치료실의 매핑을 저장할 필요가 없다.
치료실의 매핑을 의료용 로봇에 제공할 필요가 없기 때문에 어떤 매핑도 보유할 필요가 없다. 특히, 치료실의 배열이 변하여도 이러한 종류의 매핑을 업데이트할 필요가 없다. 따라서 의료용 로봇이 보조하는 의료 치료와 관련된 유지 관리 작업이 줄어든다. 이것은 또한 예를 들어 매핑될 수 있는 치료실의 특정 요소(예를 들어, 마커)가 의도치 않게 움직이는 것에 의해, 특정 요소의 위치가 의료용 로봇에 제공된 매핑에 의해 표시된 위치와 더 이상 정확히 대응하지 않을 수 있는 것과 관련된 오류의 위험을 제한할 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 자동으로 위치시키는 방법에 따르면, 동일한 의료용 로봇은 임의의 치료실에서도 기능할 수 있다. 이것은 의료용 로봇을 각 치료실에 연관시키거나 의료용 로봇이 그 안에서 기능하도록 치료실을 특별히 준비할 필요가 없기 때문에 로봇이 보조하는 의료 치료와 관련된 비용을 제한한다.
특정 실시형태에서, 본 발명은 별도로 또는 모든 기술적으로 가능한 조합으로 다음 특징 중 하나 이상을 추가로 가질 수 있다.
특정 실시형태에서, 환자는 치료실의 테이블 상에 놓이고, 방법은 테이블의 위치를 검출하는 단계를 포함한다. 의료용 로봇의 이동 베이스의 적어도 하나의 유리한 위치를 식별하는 단계는 테이블의 위치에 기초하여 더 수행된다.
특정 실시형태에서, 테이블의 위치를 검출하는 단계 및 환자의 관심 해부 부위를 검출하는 단계는 의료용 로봇에 의해 운반되는 공간 위치 센서로부터의 정보에 기초하여 수행된다.
이러한 종류의 테이블은 실제로 예를 들어 의료용 로봇의 제어 유닛에 의해 실행되는 형상 인식 알고리즘을 사용하여 의료용 로봇에 의해 식별될 수 있는 요소이다.
특정 실시형태에서, 로봇은 초기에 치료실의 매핑을 갖고 있지 않다.
특정 실시형태에서, 방법은 의료용 로봇에 의해 자율적으로 실행되는 다음 단계, 즉
- 의료용 로봇의 위치, 테이블의 위치, 환자의 관심 해부 부위의 위치, 및 최적의 위치를 나타내는 치료실의 매핑을 생성하는 단계, 및
- 상기 매핑에 기초하여 상기 최적의 위치에 도달하기 위한 의료용 로봇의 경로를 결정하는 단계를 더 포함한다.
특정 실시형태에서:
- 의료용 로봇은 관절식 아암과, 상기 아암의 일단부에 장착된 도구를 포함하고, 상기 아암의 하나 이상의 관절은 하나의 가능한 구성에 따라 아암을 위치시키기 위해 의료용 로봇의 제어 유닛에 의해 제어되고,
- 유리한 위치는 치료 계획으로부터 각 동작에 대해 상기 동작을 수행할 수 있는 관절식 아암의 적어도 하나의 가능한 구성이 존재하는, 의료용 로봇의 이동 베이스의 위치에 대응하고,
- 방법은 의료용 로봇의 이동 베이스가 상기 유리한 위치에 위치될 때 상기 동작을 수행하기 위한 관절식 아암의 다수의 가능한 구성의 함수로서 치료 계획으로부터의 각 동작 및 각각의 식별된 유리한 위치에 대해 접근성 파라미터를 계산하는 단계를 포함하고,
- 최적의 위치는 식별된 유리한 위치의 접근성 파라미터의 함수로 선택된다.
그런 다음 예를 들어 실행 계획의 특정 동작에 대한 접근성 파라미터가 가장 큰 가치를 갖는 위치로 최적의 위치를 선택할 수 있다.
특정 실시형태에서, 접근성 파라미터는 아암의 상기 가능한 구성 각각에 대한 아암의 관절의 이용 가능한 상대 움직임의 함수로서 더 계산된다.
특정 실시형태에서,
- 방법은 각각의 식별된 유리한 위치에 대해 치료 계획의 전체 접근성 레벨을 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 전체 접근성 레벨은 의료용 로봇의 이동 베이스가 상기 유리한 위치에 위치될 때 치료 계획으로부터 각각의 동작의 접근성 파라미터의 함수로 계산되고,
- 최적의 위치는 식별된 유리한 위치에 대해 계산된 전체 접근성 레벨의 함수로 선택된다.
그런 다음 의료용 로봇의 이동 베이스의 최적의 위치를 식별된 다양한 유리한 위치의 전체 접근성 레벨에서 가장 큰 가치를 갖는 것으로 정할 수 있다.
식별된 유리한 위치에 대한 전체 접근성 레벨은 예를 들어 의료용 로봇의 이동 베이스가 상기 유리한 위치에 위치될 때 치료 계획으로부터 각 동작의 접근성 파라미터의 합으로 정해질 수 있다. 전체 접근성 레벨은 치료 계획의 다른 동작에 비해 동작의 중요도의 함수로 가중된 접근성 파라미터로 정해질 수도 있다.
이러한 종류의 특징은 치료 동안 더 큰 유연성을 가능하게 한다. 실제로 시술자는 치료 동안 로봇이 최적의 위치에 위치되면 치료 계획에서 이러한 동작을 수행하기 위한 가능한 구성 중에서 선택할 수 있다. 하나의 특정 구성에 대한 선호도는 치료가 진행되는 방식에 따라 달라질 수 있다.
특정 실시형태에서, 치료 계획으로부터의 하나의 동작은 환자의 상기 관심 해부 부위에 대해 미리 결정된 체적에서 도구를 이동시키는 것에 대응한다.
특정 실시형태에서, 치료 계획으로부터의 하나의 동작은 환자의 상기 관심 해부 부위에 대해 미리 결정된 궤적으로 도구를 이동시키는 것에 대응한다.
특정 실시형태에서, 치료 계획으로부터의 하나의 동작은 환자의 상기 관심 해부 부위에 대해 미리 결정된 위치에 도구를 배치하는 것에 대응한다.
특정 실시형태에서, 적어도 2개의 상이한 유리한 위치가 식별되고, 방법은 다음 단계, 즉
- 선택된 최적의 위치에서 의료용 로봇의 이동 베이스의 안정성 기준을 검증하는 단계,
- 상기 검증이 긍정적이면, 의료용 로봇의 이동 베이스를 상기 최적의 위치에 고정시키는 단계, 및
- 상기 검증이 부정적이면 의료용 로봇의 이동 베이스를 유리한 위치로부터 선택된 다른 위치로 이동시키는 단계를 포함한다.
특정 실시형태에서, 의료용 로봇은 의료용 로봇의 이동 베이스를 고정하기 위해 하강되도록 의도된 인입식 발부(retractable foot)를 포함하고, 각 발부는 상기 발부를 향하는 바닥의 국소 평탄도 결함을 측정할 수 있는 센서를 포함하고, 안정성 기준을 검증하는 단계는, 각 발부마다, 상기 발부에 대한 바닥의 국소 평탄도 결함을 측정한 값을 미리 결정된 임계값과 비교하는 단계를 포함한다.
특정 실시형태에서, 의료용 로봇은 의료용 로봇의 이동 베이스를 고정하기 위해 하강되도록 의도된 인입식 발부를 포함하고, 각 발부는 상기 발부에 의해 지지되는 중량을 측정할 수 있는 센서를 포함하고, 안정성 기준을 검증하는 단계는, 각 발부마다, 상기 발부에 의해 지지되는 중량을 측정한 값을 미리 결정된 임계값과 비교하는 단계를 포함한다.
특정 실시형태에서, 최적의 위치는 제어 유닛에 저장된 조작자의 선호도에 따라 선택된다.
이러한 종류의 특징은, 의료용 로봇의 위치를 특정 치료 요구 사항에 적응시키거나 조작자의 선호도, 예를 들어, 테이블에서 환자의 의도된 위치(배, 등 또는 옆으로 누운 자세), 테이블의 일측에 로봇을 설치하는 선호도, (시술자가 오른손잡이인지 왼손잡이인지에 따라) 시술자의 측면 선호도 등에 맞게 조정할 수 있게 한다.
특정 실시형태에서, 최적의 위치는 기존의 치료 데이터베이스로부터 추출된 정보의 함수로서 자동 학습 알고리즘에 의해 선택된다.
특정 실시형태에서, 상기 자동 학습 알고리즘은 다층 신경망을 사용한다.
이미 적용된 치료 현실을 고려하지 않은 이론적 모델로부터 구성된 치료 계획에 기초하여 결정된 최적의 위치는 특히 치료 계획의 이론적 모델링이 복잡한 경우 과거 치료 동안 관찰된 요소를 고려하여 결정된 최적의 위치와 상당히 다를 수 있다. 따라서 이미 수행된 치료와 관련된 정보를 고려하여 자동 학습 알고리즘을 사용하는 것이 유리하다.
특정 실시형태에서, 의료용 로봇은 사용자 인터페이스를 포함하고, 식별된 유리한 위치 또는 위치들은 상기 사용자 인터페이스를 통해 조작자에게 제안되고, 최적의 위치는 상기 조작자에 의해 선택된다.
제2 양태에 따르면, 본 발명은 전동식 이동 베이스, 공간 위치 센서, 및 환자의 관심 해부 부위에 수행될 적어도 하나의 동작을 포함하는 치료 계획을 저장하는 제어 유닛을 포함하는 의료용 로봇에 관한 것이다. 제어 유닛은,
- 공간 위치 센서로부터의 정보에 기초하여 의료용 로봇에 대한 환자의 관심 해부 부위의 위치를 검출하고,
- 환자의 관심 해부 부위의 위치 및 치료 계획에 기초하여, 의료용 로봇이 치료 계획으로부터 상기 적어도 하나의 동작을 수행할 수 있는, 의료용 로봇의 이동 베이스의 적어도 하나의 유리한 위치를 식별하고,
- 의료용 로봇의 이동 베이스를 식별된 유리한 위치 또는 위치들로부터 선택된 최적의 위치로 이동시키도록 구성된다.
특정 실시형태에서, 본 발명은 개별적으로 또는 모든 기술적으로 가능한 조합으로 다음 특징 중 하나 이상을 추가로 가질 수 있다.
특정 실시형태에서, 제어 유닛은 공간 위치 센서로부터의 정보에 기초하여 환자가 놓인 치료실의 테이블의 위치를 검출하고, 테이블의 위치의 함수로서 상기 유리한 위치 또는 위치들을 식별하도록 더 구성된다.
특정 실시형태에서 제어 유닛은,
- 의료용 로봇의 위치, 테이블의 위치, 환자의 관심 해부 부위의 위치, 및 최적의 위치를 나타내는, 치료실의 매핑을 생성하고,
- 상기 매핑에 기초하여 상기 최적의 위치에 도달하기 위한 의료용 로봇의 경로를 결정하도록 더 구성된다.
특정 실시형태에서, 의료용 로봇은 상기 관심 해부 부위 상에 위치된 마커와 협력하며 환자의 관심 해부 부위의 검출을 돕기 위한 센서를 더 포함한다.
이러한 종류의 마커는 특정 센서가 의료용 로봇과 관심 해부 부위 사이의 거리를 추정할 수 있도록 예를 들어 광 또는 전자기 신호를 생성한다.
특정 실시형태에서, 제어 유닛은 치료 계획 및 의료용 로봇에 의해 운반되는 센서로부터의 정보에만 기초하여 상기 적어도 하나의 유리한 위치를 식별한다.
특정 실시형태에서, 의료용 로봇은 관절식 아암, 및 상기 아암의 일단부에 장착된 도구를 포함한다. 상기 아암의 하나 이상의 관절은 하나의 가능한 구성에 따라 아암을 위치시키기 위해 의료용 로봇의 제어 유닛에 의해 제어된다. 그런 다음, 유리한 위치는 치료 계획으로부터 각각의 동작에 대해 상기 동작을 수행하는 관절식 아암의 적어도 하나의 가능한 구성이 존재하는, 의료용 로봇의 이동 베이스의 위치에 대응한다. 제어 유닛은,
- 의료용 로봇의 이동 베이스가 상기 유리한 위치에 위치될 때 치료 계획으로부터 각 동작에 대해 그리고 각각의 식별된 유리한 위치에 대해 상기 동작을 수행하는 관절식 아암의 다수의 가능한 구성의 함수로서 접근성 파라미터를 계산하고,
- 식별된 유리한 위치의 접근성 파라미터의 함수로서 최적의 위치를 선택k도록 더 구성된다.
특정 실시형태에서, 제어 유닛은,
- 선택된 최적의 위치에서 의료용 로봇의 이동 베이스의 안정성 기준을 검증하고,
- 상기 검증이 긍정적인 경우, 의료용 로봇의 이동 베이스를 상기 최적의 위치에 고정하는 것을 트리거하고,
- 상기 검증이 부정적이면, 의료용 로봇의 이동 베이스를 유리한 위치로부터 선택된 다른 위치로 이동시키도록 더 구성된다.
특정 실시형태에서, 의료용 로봇은 의료용 로봇의 이동 베이스를 고정시키기 위해 하강되도록 의도된 인입식 발부를 포함하고, 각 발부는 상기 발부를 향하는 바닥의 국소 평탄도 결함을 측정할 수 있는 센서를 포함하고, 안정성 기준을 검증하기 위해 제어 유닛은, 각 발부마다, 상기 발부에 대한 바닥의 국소 평탄도 결함을 측정한 값을 미리 결정된 임계값과 비교한다.
특정 실시형태에서, 의료용 로봇은 의료용 로봇의 이동 베이스를 고정시키기 위해 하강되도록 의도된 인입식 발부를 포함하고, 각각의 발부는 상기 발부에 의해 지지되는 중량을 측정할 수 있는 센서를 포함하고, 안정성 기준을 검증하기 위해, 제어 유닛은, 각 발부마다, 상기 발부에 의해 지지되는 중량을 측정한 값을 미리 결정된 임계값과 비교한다.
본 발명은 도 1 내지 도 5를 참조하여 비 제한적인 예로서 주어진 다음 설명을 읽으면 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
- 도 1은 환자가 놓인 테이블을 포함하는 치료실에 있는 의료용 로봇의 개략도를 도시한다.
- 도 2는 본 발명에 따른 의료용 로봇의 상세 개략도를 도시한다.
- 도 3은 의료용 로봇에 의해 생성된 치료실의 매핑과 환자를 치료하기 위한 최적의 위치에 도달하기 위해 취해야 할 경로의 개략도를 도시한다.
- 도 4는 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 본 발명에 따른 방법의 특정 실시형태의 주요 단계를 도시한다.
- 도 5는 복수의 유리한 위치로부터 의료용 로봇의 최적의 위치를 선택하는 특정 방식의 주요 단계를 도시한다.
이 도면에서 여러 도면에서 동일한 참조 부호는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다. 명확성을 위해, 표시되는 요소는, 달리 명시되지 않는 한, 동일한 축척으로 그려진 것은 아니다.
도 1은 치료실(50)에 있는 본 발명에 따른 의료용 로봇(10)을 개략적으로 도시한다. 치료실(50)은 통상적으로 환자(30)가 놓이는 테이블(40)을 포함한다.
의료용 로봇(10)은 의료용 로봇(10)이 이동할 수 있게 하는 전동식 이동 베이스(13)를 갖는다. 도 1의 예로서 고려되고 예시된 예에서, 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)에는 바퀴(11)가 장착되어 있다. 다른 실시형태에 따르면, 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)에는 예를 들어 캐터필러 트랙과 같은 다른 구동 수단이 장착될 수 있다. 이동 베이스(13)는 바람직하게 전방향성이고, 즉, 의료용 로봇(10)이 병진 및/또는 회전 이동에 의해 모든 방향으로 바닥 위에서 이동할 수 있게 한다.
도 1에 고려되고 예시된 예에서, 의료용 로봇(10)은 도구(15)가 장착될 수 있는 단부를 갖는 관절식 아암(14)을 포함한다. 그런 다음, 이러한 종류의 의료용 로봇(10)은 시술자가 도구(15)를 위치시키거나, 유지 또는 안내하는 것을 보조하는 데 사용될 수 있다.
관절식 아암(14)은 바람직하게는 공간에서 도구(15)를 위치시키고/시키거나 이동시킬 수 있도록 적어도 6개의 자유도를 갖는다. 그러나 아암이 다른 개수의 자유도를 갖는 것을 막는 것은 아니다.
예를 들어, 도구(15)는 종양을 파괴하기 위해 환자(30)의 피부 또는 내부와 접촉하여 위치되어야 하는 고강도 집속 초음파 생성기일 수 있다.
다른 예에 따르면, 도구(15)는 환자(30)의 표적 구역에 카테터, 전극 또는 바늘과 같은 기기를 이식하기 위한 가이드일 수 있다.
일부 최소 침습적 또는 경피적 치료의 경우, 도구(15)는 환자(30)의 해부 부위의 일부를 생검, 절개 또는 절제할 수 있기 위해 표적 기관에 매우 정확히 삽입되어야 하는 의료 기기, 탐침 또는 전극일 수 있다.
추가 예에 따르면, 도구(15)는 의료 이미지 획득 장치일 수 있다. 특정 실시형태에서, 이러한 종류의 장치는 관절식 아암(14)의 단부보다는 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)에 체결된 지지대에 장착될 수 있다.
비제한적인 예로서, 설명의 나머지 부분에서 도구(15)는 의료용 로봇(10)의 관절식 아암(14)의 단부에 장착된다.
의료용 로봇(10)의 아암(14)은 도구(15)를 미리 정해진 위치에 가능한 한 정확히 위치시키거나 도구(15)를 미리 정해진 공간에서 또는 미리 정해진 궤적에 따라 가능한 한 정확히 이동시키는 것이 중요하다. 이를 위해, 의료용 로봇(10)의 관절식 아암(14)이 치료 동안 필요한 이동을 수행할 수 있는, 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 최적의 위치를 식별하는 것이 필요하다.
이동 베이스(13)는 유리하게는 의료용 로봇(10)을 고정하기 위한 메커니즘을 포함할 수 있다. 그런 다음, 일단 의료용 로봇(10)이 환자(30)의 위치에 대해 최적의 위치에 위치되면, 의료 치료를 수행하기 전에 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)를 상기 최적의 위치에 고정하기 위해 이 고정 메커니즘을 활성화하도록 제공된다. 이것은 특히 치료 동안 아암(14)의 움직임 동안 의료용 로봇(10)이 안정화될 수 있게 한다.
의료용 로봇(10)의 안정화 품질은 치료 동안 의료용 로봇(10)에 의해 수행되는 동작의 정확성과 효율을 위해 중요한 요소이다. 그러나 이것은 의료용 로봇(10)을 위치시키는 데 필수적인 요소는 아니다.
고정 메커니즘은 여러 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 브레이크(12)는 이동 베이스(13)의 각 바퀴(11)와 연관될 수 있다. 각 브레이크(12)는 예를 들어 공압 수단, 유압 수단 또는 전기적 수단에 의해 통상적으로 제어될 수 있다.
특정 실시형태에서, 바닥과 접촉하도록 하강시키기 위한 유압 또는 전기 실린더와 연관된 인입식 발부의 형태를 취하는 안정기가 의료용 로봇(10)의 중량의 전부 또는 일부를 지지하기 위해 제공된다.
의료용 로봇(10)은, 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치 및 치료 계획의 함수로서, 의료용 로봇(10)이 의도된 치료 동작을 실행할 수 있는 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 적어도 하나의 유리한 위치를 자율적으로 식별하도록 구성된다.
환자의 "관심 해부 부위"란 의료 치료가 적용되어야 하는 환자(30)의 신체의 적어도 일부를 의미한다.
치료를 위해 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 최적의 위치는 식별된 유리한 위치 또는 위치들로부터 선택된다. 의료용 로봇(10)은 상기 최적의 위치로 자율적으로 이동하도록 구성된다.
의료용 로봇(10)이 테이블(40)의 위치를 검출하고 테이블(40)의 위치의 함수로서 유리한 위치 또는 위치들을 식별하는 것이 유리할 수 있다. 치료 테이블은 사실 형상 인식 알고리즘으로 인식될 수 있는 물체이다. 또한, 환자가 의료 치료를 받아야 하는 대부분의 상황에서 환자를 테이블(40)에 올려 놓을 때, 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 유리한 위치를 결정하는 것은 테이블(40)의 전체 크기를 고려해야 한다.
그러나 치료 테이블의 위치를 식별하는 것은 의료용 로봇의 위치를 결정하는 데 필수적인 것은 아니라는 것이 주목되어야 한다. 사실, 일부 경우에, 예를 들어 의료용 로봇이 치료실에 서 있는 환자의 의료 이미지를 생성하는 데 사용되는 경우와 같이 환자는 반드시 치료 테이블에 올려 놓여야 하는 것은 아니다.
나머지 설명에서 비제한적인 예로서 의료용 로봇(10)이 테이블(40)의 위치를 검출하고 이 정보를 사용하여 이동 베이스(13)의 유리한 위치를 식별하는 것이 고려된다.
도 2에 도시된 바와 같이 의료용 로봇(10)은 이동 베이스(13)에 체결된 공간 위치 센서(17)를 포함한다.
이러한 공간 위치 센서(17)는 비디오 카메라, 예를 들어, 기본 비디오 카메라, 입체 비디오 카메라, 파노라마 비디오 카메라, 텔레스코픽 붐(telescopic boom)에 장착된 비디오 카메라, 360° 회전 효과를 주는 비디오 카메라, 비행 시간(ToF) 원리에 따라 동작하는 비디오 카메라, 소위 RGB-D 깊이 비디오 카메라(컬러 이미지와 이 컬러 이미지에서 보이는 물체의 거리를 특성화하는 깊이 맵을 동시에 제공), 등일 수 있다. 물론, 카메라의 이들 상이한 특징부는 기술적으로 가능한 경우 서로 결합될 수 있다(예를 들어, RGB-D 카메라는 텔레스코픽 붐에 장착되고 360도 회전을 수행하도록 적응된다).
이러한 공간 위치 센서(17)는 동일하게 환경의 다양한 요소, 초음파 거리계, 적외선 거리계, 레이저 거리계 등까지의 거리를 측정하기 위한 거리계일 수 있다.
이 센서는 동일하게 이동 베이스(13)의 움직임을 측정할 수 있는 고유 감각 센서, 광학 인코더로 바퀴의 움직임을 측정하는 주행계 센서, 바닥에 대한 상대적 움직임을 측정하는 광학 센서, 가속도계 및 속도 자이로를 사용한 관성 시스템 등일 수 있다.
이러한 공간 위치 센서(17)는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있다. 한편, 이 센서는 예를 들어 형상 인식 방법을 사용하여 공간에서 물체를 찾을 수 있다. 다른 한편, 이 센서는 서로 다른 물체 간의 거리를 추정할 수 있다. 센서는 또한 의료용 로봇(10)이 자기의 위치뿐만 아니라 의료용 로봇(10)이 이동할 때 이동한 거리를 추정할 수 있게 한다.
의료용 로봇(10)이 치료실(50)에 도입될 때, 다양한 공간 위치 센서(17)에 의해 제공되는 데이터는 특히 치료 테이블(40) 및 이 테이블 위에 놓인 환자(30)를 검출할 수 있고, 의료용 로봇(10)에 대한 테이블(40) 및 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치를 추정할 수 있게 한다. 테이블(40), 환자(30) 및 의료용 로봇(10)의 위치는 동일한 공간 기준 프레임, 예를 들어, 3차원 기준 프레임에서 정해질 수 있다.
특히, 환자(30)의 관심 해부 부위를 정확히 검출하고 찾기 위해 표면 매칭에 의해 RGB-D 비디오 카메라로부터의 이미지를 의료 이미지와 연관시키는 것이 가능하다. RGB-D 비디오 카메라로부터의 이미지와 의료용 로봇(10)의 기준 프레임 사이의 대응 관계를 수립하기 위해, 적어도 2개의 알려진 기술이 있다. 제1 기술은 의료용 로봇(10)과 환자(30)의 관심 해부 부위를 모두 찾기 위해 예를 들어 의료용 로봇(10)의 아암(14)의 독특한 기하 요소가 RGB-D 비디오 카메라의 이미지에 존재하도록 RGB-D 비디오 카메라에 의해 이미징을 수행하는 것을 보장하는 것이다. 제2 기술은 먼저 의료용 로봇(10) 상의 RGB-D 비디오 카메라의 위치를 교정하는 것이다.
특정 실시형태에서, 하나 이상의 마커(19)가 환자(30)의 관심 해부 부위에 위치될 수 있다. 이러한 마커(19)는 의료용 로봇(10)의 센서(20)와 협력하여 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치를 검출하고 찾는 것을 보조한다. 예를 들어, 발광 다이오드를 포함하는 수동 광 반사 마커(19) 또는 능동 마커(19)는 특정 센서(20)에 의해 검출될 수 있다. 다른 예에 따르면, 전자기 마커(19)는 의료용 로봇(10)에 탑재된 센서(20)에 의해 픽업될 수 있는 무선 신호를 방출할 수 있다. 센서(20)에 의해 방출되는 무선 신호 또는 광 신호가 마커(19)에 의해 반환되는 데 걸리는 시간은 이로부터 예를 들어 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치 및/또는 배향을 추론하기 위해 마커(19)와 센서(20) 사이의 거리를 결정할 수 있게 한다. 센서(20)는 의료용 로봇(10)에 의해 운반되며, 즉, 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)에 체결된다.
환자(30)의 관심 해부 부위의 검출을 돕기 위해 공간 위치 센서(17) 및 센서(20)에 의해 제공된 데이터는 동일한 공간 기준 프레임에서 서로에 대해 정해진 의료용 로봇(10)의 위치, 테이블(40)의 위치, 및 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치를 검출할 수 있게 한다.
이 데이터는 의료용 로봇(10)의 제어 유닛(16)으로 전달된다. 제어 유닛(16)은 예를 들어 하나 이상의 프로세서 및 메모리(18)(자기 하드 디스크, 전자 메모리, 광 디스크 등)를 포함하고, 메모리에는 치료실(50)에서 의료용 로봇(10)을 자동으로 위치시키는 방법의 다양한 단계를 구현하기 위해 실행될 일련의 프로그램 코드 명령어 형태의 컴퓨터 프로그램 제품이 저장된다. 대안적으로 또는 추가적으로 제어 디바이스는 상기 위치시키는 방법의 상기 단계의 전부 또는 일부를 구현하도록 적응된 하나 이상의 프로그래밍 가능 논리 회로(FPGA, PLD 등) 및/또는 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC) 및/또는 이산 전자 부품 등을 포함한다.
의료용 로봇의 센서(17, 20)로부터의 데이터는 전선을 포함하는 컴퓨터 버스에 의해 또는 무선 통신 시스템에 의해 종래의 방식으로 제어 유닛(16)에 전달될 수 있다.
제어 유닛(16)은, 의료용 로봇(10)의 센서(17, 20)로부터의 데이터를 사용하는 알고리즘의 도움으로, 의료용 로봇(10)의 위치에 대한 테이블(40)의 위치 및 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치를 검출한 다음, 이 위치의 도움으로, 의료용 로봇(10)이 치료 계획을 수행할 수 있는 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 적어도 하나의 유리한 위치를 식별하도록 구성된다.
의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 최적의 위치는 식별된 모든 유리한 위치로부터 선택된다.
제어 유닛(16)은 의료용 로봇(10)의 전동식 이동 베이스(13)를 제어하도록 더 구성된다. 제어 유닛(16)은 의료용 로봇(10)을 선택된 최적의 위치로 이동시킬 수 있다.
의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)가 상기 최적의 위치에 도달하면 제어 유닛(16)은 치료 동안 의료용 로봇(10)의 안정화를 보장하기 위해 이동 베이스(13)를 고정하는 메커니즘을 트리거할 수 있다.
특정 실시형태에서, 제어 유닛(16)은 안정성 기준이 검증된 경우에만 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)를 선택된 최적의 위치에 고정하는 것을 트리거하도록 더 구성된다. 만약 그렇지 않은 경우, 제어 유닛(16)은 의료용 로봇의 이동 베이스를 유리한 위치로부터 선택된 다른 위치로 이동시키도록 구성될 수 있다. 이러한 단계는 안정성 기준이 검증된 유리한 위치가 선택될 때까지 반복될 수 있다. 식별된 유리한 위치 중에서 안정성 기준이 검증된 위치가 없는 경우, 의료용 로봇(10)의 사용자 인터페이스(21)를 통해 경고 메시지가 전송될 수 있다.
의료용 로봇은, 예를 들어, 의료용 로봇의 이동 베이스를 고정하기 위해 하강되도록 의도된 인입식 발부를 포함한다. 예를 들어, 각 발부는 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)에 매달린 부분, 및 매달린 부분과 슬라이딩 가능한 관계에 있는 베어링 부분을 포함한다. 베어링 부분은 발부가 베어링 위치에 있을 때 바닥 표면에 놓이도록 의도된 발부의 베이스를 포함한다. 의료용 로봇(10)이 고정되어 있지 않을 때, 발부는 인입된 위치를 차지하고, 바닥의 표면과 접촉해 있지 않다.
제1 예에 따르면, 각 발부는 상기 발부를 향하는 바닥의 국소 평탄도 결함을 측정할 수 있는 센서를 포함한다. 안정성 기준을 검증하기 위해, 제어 유닛(16)은, 각 발부마다, 상기 발부에 대한 바닥의 국소 평탄도 결함을 측정한 값을 미리 결정된 임계값과 비교할 수 있다. 발부 중 하나에 대한 바닥의 국소 평탄도 결함이 임계값보다 크면 안정성 기준이 충족되지 않는다. 바닥의 국소 평탄도 결함을 측정하기 위한 센서는 바닥의 미리 정해진 이론적 위치에 대해 각 발부를 향하는 바닥의 위치 사이에 오프셋이 있는지 여부를 결정하도록 적응된다. 이 오프셋은 바닥의 국소 평탄도 결함에 대응한다. 측정 센서는 예를 들어, 초음파 센서일 수 있고, 그 동작은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있다. 각각의 초음파 센서는 의료용 로봇(10)의 발부의 베이스에 고착되어, 상기 베이스와 이 베이스가 향하는 바닥의 표면 사이의 거리를 측정하도록 지시될 수 있다. 측정은 바닥의 국소 평탄도 결함이 없는 이론적인 경우에 발부의 베이스와 바닥의 표면 사이의 거리가 알려진 인입된 위치에 발부가 있을 때 수행된다.
제2 예에 따르면, 베어링 부분에 대해 매달린 부분이 슬라이딩하는 것과 함께, 의료용 로봇(10)이 고정될 때, 상기 발부가 의료용 로봇(10)의 중량의 일부만을 지지하도록, 각 발부에 압축 코일 스프링이 사용된다. 베어링 부분에 대해 매달린 부분이 이동하는 것과 코일 스프링이 사용되는 것으로 인해 각 발부는 중공 또는 범프 유형의 바닥의 임의의 국소 평탄도 결함을 국소적으로 보상하여 국소 평탄도 결함이 있음에도 불구하고 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)를 실질적으로 수평으로 지지하고 모든 발부를 바닥에서 베어링할 수 있다. 이것은 의료용 로봇(10)의 안정성이 보장되도록 한다. 다시 말해, 각 발부마다 베어링 부분은 매달린 부분의 길이를 따라 더 또는 덜 슬라이딩할 수 있고, 코일 스프링은 중공 또는 범프를 보상해야 하는지 여부에 따라 더 또는 덜 압축될 수 있다. 각 발부는 발부에 의해 지지되는 중량을 측정할 수 있는 센서를 포함한다. 이는 예를 들어 코일 스프링의 압축을 측정할 수 있는 힘 센서이다. 안정성 기준을 검증하기 위해, 제어 유닛(16)은, 각 발부마다, 상기 발부에 의해 지지되는 중량을 측정한 값을 미리 결정된 임계값과 비교할 수 있다. 발부 중 하나에 의해 지지되는 중량이 각 발부가 지지할 수 있는 최대 중량에 대응하는 임계값보다 크면(또는 각 발부가 지지하여야 하는 최소 중량에 대응하는 임계값보다 작으면), 안정성 기준은 충족되지 않는다. 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 유리한 위치는 의료용 로봇(10)의 이동 중 하나 이상의 중간 단계 후에 식별될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 의료용 로봇(10)은 먼저 테이블(40)을 향해 이동하며 치료를 위해 이동 베이스(13)의 유리한 위치를 식별하기 전에 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치를 보다 정확히 식별할 수 있다.
치료를 위한 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 유리한 위치는 테이블(40)의 위치 및 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치의 함수로서 뿐만 아니라 제어 유닛(16)의 메모리(18)에 저장된 치료 계획의 함수로서 식별된다.
치료 계획은 환자(30)의 관심 해부 부위에 수행될 하나 이상의 동작을 포함한다. 치료 계획으로부터의 하나의 동작은 예를 들어 미리 결정된 공간에서 도구(15)를 조작할 수 있는 것, 도구(15)를 미리 결정된 위치에 배치하는 것, 또는 환자(30)의 관심 해부 부위에 대해 미리 결정된 궤적을 따라 도구(15)를 이동시키는 것에 대응한다. 다른 예에 따르면, 치료 계획으로부터의 하나의 동작은 동일하게 도구(15)가 예를 들어 초음파 생성기를 가동시키는 것, 또는 초음파 방출의 강도를 수정하는 것, 또는 의료 이미지의 캡처를 트리거하는 것과 같은 특정 동작을 실행하는 것일 수 있다.
치료 계획은 의료 치료 이전의 계획 단계 동안 생성된다. 이 계획 단계 동안, 시술자는 의료용 로봇(10)이 수행해야 하는 다양한 동작을 정한다.
치료 계획은 예를 들어 CT(컴퓨터 단층 촬영) 스캐너, MRI, PET, 초음파, X-선 등 유형의 의료 이미지를 사용하여 생성될 수 있다. 일반적으로 의료용 로봇(10)의 도움으로 치료를 수행할 시술자인 조작자는 도구(15)의 파라미터(예를 들어, 길이, 직경, 3D 형상, 전달될 전력, 전류, 치료 시간 등)를 선택한다. 종양을 파괴하기 위해 수행될 치료 유형에 따라 하나 이상의 궤적이 계획될 수 있다. 계획은 세분화 및 계획 알고리즘의 도움으로 완전 수동형, 대화형 또는 완전 자동형일 수 있다. 결정 지원 알고리즘은 예를 들어 전문가 시스템(사실 및 알려진 규칙에 기반한 추론을 통해 시술자의 인지 메커니즘을 재현할 수 있는 시스템) 또는 지능형 자동 학습 메커니즘(예를 들어, 콘볼루션 신경망 사용)에 기초할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로 치료할 관심 해부 부위의 3차원 표현 덕분에 의료 이미지 없이 치료를 계획할 수 있다. 이 3차원 표현은 비-의료 이미지 획득 시스템에 의해 획득되거나 또는 해부 부위 표면 또는 마커를 수집하고 이러한 마커 또는 표면의 통계적 또는 생체 역학적 모델을 보간하는 것에 의해 획득될 수 있다. 이러한 유형의 계획은 예를 들어 관절부(무릎, 엉덩이, 어깨 등)과 같은 뼈 구조를 치료하는 데 특히 효과적이다.
치료 계획으로부터의 동작은 예를 들어 제어 유닛(16)에 의해 알려진 명령어 형태의 컴퓨터 파일로 인코딩된다. 치료 계획에 대응하는 컴퓨터 파일은 예를 들어 의료용 로봇(10)과 분리된 컴퓨터에서 생성될 수 있다. 그런 다음 파일은 의료용 로봇(10)으로 전송되고 제어 유닛(16)의 메모리(18)에 저장된다. 컴퓨터 파일의 이러한 전송은 예를 들어 범용 직렬 버스(USB) 키 또는 무선 통신에 의한 파일 전송과 같은 다양한 통상적인 형태를 취할 수 있다.
치료 계획으로부터의 동작은 예를 들어 환자(30)의 관심 해부 부위에 대한 도구(15)의 다양한 위치 또는 다양한 움직임을 나타낸다. 제어 유닛(16)은 또한 관절식 아암(14) 및 도구(15)의 기하학적 모델을 알고 있다. 예를 들어, 아암(14)에는 각각의 축의 각도 위치 및 계산에 의해 도구(15)의 위치를 알 수 있는 인코더가 장착되어 있다. 제어 유닛(16)은 그런 다음 의료용 로봇(10)이 치료 계획에 의해 제공된 제스처를 수행할 수 있는 이동 베이스(13)의 하나 이상의 유리한 위치를 결정할 수 있다.
치료 계획의 하나의 동작은 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 프로세스로 이어지는, 의료용 로봇이 치료 동안 실행해야 하는 동작이다. 따라서 이러한 종류의 동작을 실행하는 것은 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 본 발명에 따른 방법의 일부가 아니다.
하나의 특정 실시형태에서 유리한 위치 식별 알고리즘은 예를 들어 환자(30)의 관심 해부 부위에 대해 의료용 로봇(10)의 가능한 위치의 공간을 이산화하고, 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)가 주어진 위치에 위치될 때 치료 계획으로부터의 동작을 수행할 수 있는 관절식 아암(14)의 다수의 가능한 구성을 나타내는 접근성 파라미터를 정하는 것에 있다. 관절식 아암(14)은 제어 유닛(16)에 의해 제어되는 하나 이상의 관절을 포함한다. 관절식 아암의 하나의 가능한 구성은 아암의 관절 또는 관절들에 의해 취해지는 일련의 파라미터 값(예를 들어, 회전 각도, 병진 이동 거리 등)에 대응한다.
"가능한 위치"란 관절식 아암(14)이 환자의 관심 해부 부위에 도달할 수 있는 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 위치를 의미한다. 따라서 가능한 위치 세트는 환자의 관심 해부 부위가 관절식 아암(14)의 도달 범위 내에 있는 작업 공간에 대응한다.
계획된 동작을 수행하는 데 필요한 것보다 더 많은 자유도를 갖는 의료용 로봇(10)의 관절식 아암(14)에 대해, 아암(14)의 복수의 구성이 고려될 수 있다. 예를 들어, 6 자유도를 갖는 인간형 의료용 로봇(10)의 관절식 아암(14)은 일반적으로 그 축의 복수의 상이한 구성에 따라 미리 결정된 진입 점을 통과하는 직선 방향으로 바늘 가이드를 위치시킬 수 있다. 단 하나의 구성만이 가능한 경우 접근성 파라미터는 두 개의 다른 구성이 가능한 경우보다 더 낮은 값이 될 수 있다.
여기서 고려되는 예에서, 유리한 위치는, 치료 계획으로부터의 각 동작에 대해 상기 동작을 수행할 수 있는 관절식 아암(14)의 적어도 하나의 구성이 존재하는, 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 위치에 대응한다.
"가능한 위치"와 "유리한 위치" 사이의 차이에 유의해야 하는 데, 즉, 관심 해부 부위가 이동 베이스(13)의 주어진 위치에서 관절식 아암(14)에 의해 접근 가능하다면, 이는 이동 베이스(13)가 이 위치에 위치된다면 치료 계획으로부터 각각의 동작을 수행하기 위한 관절식 아암(14)의 구성이 있다는 것을 반드시 의미하는 것은 아니다.
접근성 파라미터는 치료 계획으로부터의 동작을 주어진 유리한 위치에서 수행할 수 있는 상기 아암(14)의 다양한 가능한 구성에 대해 아암(14)의 관절의 이용 가능한 상대적 움직임의 대표 값의 함수로서 동일하게 정할 수 있다. 관절의 상대 이동은 예를 들어 하나 이상의 지주대(abutment)에 의해 제한된다. 관절의 "이용 가능한 상대 이동"이란, 예를 들어, 주어진 구성에 대해 관절의 세그먼트의 위치와 가장 가까운 지주대 사이의 각도와 같이, 상기 관절에 의해 허용되는 이동 진폭의 대표적인 파라미터를 의미한다.
그런 다음 전체 접근성 레벨은 치료 계획의 모든 동작의 접근성 파라미터의 함수로서 각 식별된 유리한 위치에 대해 계산될 수 있다. 예를 들어, 식별된 유리한 위치에 대한 전체 접근성 레벨은 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)가 상기 유리한 위치에 위치될 때 치료 계획으로부터의 모든 동작의 접근성 파라미터의 합에 대응할 수 있다. 물론 전체 접근성 레벨을 계산하는 다른 방법이 있다. 예를 들어, 가중치는 치료 계획의 다른 동작에 비해 동작의 중요성의 함수로서 적용될 수 있다.
그런 다음, 제어 유닛(16)은 다양한 식별된 유리한 위치에 대해 계산된 접근성 파라미터 또는 전체 접근성 레벨의 함수로서 모든 식별된 유리한 위치로부터 최적의 위치를 선택하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 최적의 위치는 치료 계획으로부터 특정 동작의 접근성 파라미터가 가장 큰 가치를 갖는 유리한 위치에 대응할 수 있다. 다른 예에 따르면, 최적의 위치는 전체 접근성 레벨이 가장 큰 가치를 갖는 유리한 위치에 대응할 수 있다.
이러한 특징은 치료 동안 더 큰 유연성을 제공한다. 실제로, 로봇이 최적의 위치에 위치되면 시술자는 치료 동안 치료 계획으로부터 이러한 동작을 수행하기 위한 복수의 가능한 구성 중에서 선택할 수 있다. 다른 특정 구성에 비해 하나의 특정 구성의 선호도는 치료 진행 상황에 따라 달라질 수 있다.
특정 실시형태에서, 제어 유닛(16)은 알고리즘을 사용하여, 이미 수행된 의료 치료의 데이터베이스로부터의 정보를 고려하여, 최적의 위치, 즉, 환자(30)의 관심 해부 부위에 대한 의료용 로봇(10)의 실제 위치, 계획된 및 완료된 동작의 접근성 파라미터, 치료 동안 접근할 수 없는 도구(15)의 위치 및 움직임 등을 계산한다.
이러한 알고리즘은 알려진 자동 학습 방법(신경망 학습, 감독 자동 학습, 반 감독 또는 비 감독 자동 학습 등)을 기반으로 할 수 있다. 이러한 알고리즘은 이론적 최적의 위치를 제안하는 대신 이미 수행된 치료의 현실을 고려하여 최적의 위치를 제안할 수 있기 때문에 유리하며, 후자의 위치는 환자(30)의 관심 해부 부위에 대해 이동 베이스(13)를 위치시키는 문제의 이론적 모델링의 복잡성의 함수로서 전자의 위치와 상당히 다를 수 있다. 제어 유닛(16)은 환자(30)의 관심 해부 부위에 대해 의료용 로봇(10)의 위치 및 접근성 파라미터에 대한 정보를 치료 동안 저장하여, 이 데이터는 향후 치료 동안 의료용 로봇(10)의 위치를 최적화하기 위해 인공 지능 알고리즘에 의해 나중에 다시 사용될 수 있도록 구성될 수 있다.
이미 수행된 치료와 관련된 정보에 대응하는 훈련 데이터, 예를 들어, 환자(30)에 대한 도구(15)의 위치, 치료 동안 환자(30)에 대한 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 실제 위치, 도달된 위치, 접근 불가능한 위치, 이용 가능한 상대적 움직임 및 다른 움직임을 필요로 하는 계획된 동작은 예를 들어 제어 유닛(16)의 메모리(18)에 저장된다. 제어 유닛(16)의 프로세서는 훈련 데이터에 기초하여 다층 신경망 깊이 모델을 생성할 수 있다. 이 모델은 제어 유닛(16)의 메모리(18)에 저장된다. 새로운 치료 동안 학습된 신경망 모델은 계획된 동작에 적용되고, 치료 계획을 실행하기 위한 최적의 위치를 결정하는 데 참여한다.
특정 실시형태에서, 시술자의 선호도는 제어 유닛(16)의 메모리(18)에 저장될 수 있고, 의료용 로봇(10)의 최적의 위치를 선택할 때 고려될 수 있다. 선호도는 예를 들어 진료실(50)의 테이블(40)에서 (등, 배, 옆으로 누운 자세의) 환자(30)의 의도된 위치, 시술자가 왼손잡이인지 오른손잡이인지 여부, 로봇을 설치하기 위한 테이블(40)의 선호 측 등을 고려할 수 있다.
특정 실시형태에서, 의료용 로봇(10)은 의료용 로봇(10)이 시술자에게 정보를 제공하고 의료용 로봇(10)에 명령을 제공할 수 있는 사용자 인터페이스(21)를 포함한다. 이 사용자 인터페이스(21)는 예를 들어 스크린, 키보드, 마우스, 버튼, 조이스틱, 터치 스크린, 음성 또는 제스처 인식 시스템, 또는 의료용 로봇(10)이 시술자에게 정보를 제공하고 시술자로부터 알려진 명령과 관련된 신호를 수신할 수 있게 하는 임의의 다른 수단을 포함한다. 예를 들어, 최적의 위치를 자율적으로 선택하는 것이 아니라, 의료용 로봇(10)은 모든 식별된 유리한 위치를 스크린에 보여주고, 시술자가 모든 유리한 위치로부터 최적의 위치를 선택하도록 할 수 있다. 다른 예에 따르면, 치료 동안, 관절식 아암(14)의 복수의 구성이 치료 계획으로부터 동작을 수행할 수 있는 경우, 시술자가 선호하는 구성을 선택할 수 있도록 이들 상이한 구성이 스크린에 제시될 수 있다.
특정 실시형태에서, 사용자 인터페이스(21)는 의료용 로봇(10)이 최적의 위치에 도달했다는 표시를 시술자에게 제공하고, 시술자는 이 위치를 검증하고, 이동 베이스(13)를 상기 최적의 위치에 고정하는 것을 트리거할 수 있다.
일 변형예에서, 제어 유닛(16)은 의료용 로봇(10)이 최적의 위치에 도달했을 때 이동 베이스(13)를 고정하는 것을 자율적으로 트리거한다.
특정 실시형태에서, 의료용 로봇(10)은 도달할 최적의 위치를 결정하기 위해 치료실(50)의 매핑을 생성한다.
도 3은 환자(30)를 치료하기 위한 최적의 위치(73)에 도달하기 위한 치료실(50)의 매핑(70) 및 의료용 로봇(10)의 경로(76)를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 위에서 본 바와 같이 2차원 매핑(70)을 개략적으로 나타내지만, 상기 매핑(70)이 3차원으로 생성되는 것을 막는 것은 아니라는 것에 유의해야 한다. 3차원 매핑은 유리하게는 치료실(40)에 존재하는 다양한 요소의 전체 크기를 더 잘 고려할 수 있게 한다.
의료용 로봇(10)을 자동으로 위치시키는 공정 동안, 환자(30)가 치료실(50)에 놓이면, 예를 들어, 의료용 로봇(10)의 제어 유닛(16)에 의해 매핑(70)이 생성된다. 매핑(70)은 예를 들어, 이동 베이스(13)에 고착된 텔레스코픽 붐에 장착된 RGB-D 비디오 카메라 유형의 공간 위치 센서(17)의 도움으로 그리고 형상 인식 알고리즘의 도움으로 생성된다. 그런 다음 제어 유닛(16)은 로봇의 위치(71), 테이블(40)의 위치(72), 치료할 관심 해부 부위의 위치(75), 및 의료용 로봇(10)의 이동을 방해할 수 있는 임의의 장애물의 위치(74)를 매핑(70)에서 결정한다.
제어 유닛(16)은, 의료용 로봇(10)의 위치(71), 테이블(40)의 위치(72), 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치(75), 및 저장된 치료 계획의 함수로서, 의료용 로봇(10)이 치료 계획을 실행할 수 있는 적어도 하나의 유리한 위치를 식별하도록 구성된다. 그런 다음 의료용 로봇(10)이 임의의 장애물의 위치(74)를 고려하여 장애물을 피하며 최적의 위치(73)에 도달할 수 있도록 최적의 위치(73)가 선택되고, 제어 유닛(16)에 의해 경로(76)가 결정된다.
중간 이동은 정확한 최적의 위치(73)를 결정하기 전에 예를 들어 테이블(40)을 향해 이동하도록 의료용 로봇(10)에 의해 수행될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
이동 베이스(13)는 충돌 시 손상을 최소화하기 위해 충격 흡수기를 포함할 수 있다. 이러한 충격 흡수기는 장애물과의 접촉 시 이동 베이스(13)의 움직임이 자동으로 중지되도록 터치 감지 센서와 결합될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 의료용 로봇(10)의 움직임은 예를 들어 비상 버튼을 사용하여 수동으로 중지될 수 있다.
의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13) 및 공간 위치 센서(17)의 전동식 지원은 의료용 로봇(10)의 보관 구역으로부터 치료실(50)로 그리고 그 반대로 의료용 로봇(10)을 이송하는 방법의 맥락에서 동일하게 사용될 수 있다. 의료용 로봇(10)을 이송하는 이러한 종류의 방법은 의료용 로봇을 자동으로 위치시키기 전에 및/또는 후에 실행된다.
의료용 로봇(10)은 의료용 로봇(10)에 의해 또는 조작자의 도움으로 보관 구역으로부터 치료실(50)로 자율적으로 이송될 수 있다.
의료용 로봇(10)이 보관 구역에 있을 때, 의료용 로봇은 공간 위치 센서(17) 및 제어 유닛(16)(조작자의 상대 위치를 검출하는 모듈, 이동 설정점 모듈, 가이드 모듈, 장애물 검출 모듈 등)에 의해 구현된 제어 수단의 도움으로 이동 베이스(13)의 앞 또는 뒤에 위치된 조작자를 따라 치료실(50)로 갈 수 있다.
이동 베이스(13)는 의료용 로봇(10) 주변 환경의 스크린 이미지로 전송하여 이동 베이스(13) 뒤에 위치된 조작자의 위치를 더 잘 파악하고 복도에서 이동하거나 도어를 통과하거나 장애물을 피할 수 있도록 전면과 측면에 하나 이상의 비디오 카메라를 더 통합할 수 있다.
이동 베이스(13)가 보관 구역에 있을 때, 이동 베이스는 위치된 건물의 다양한 치료실이 미리 매핑되어 있다면 완전히 자율적으로 치료실(50)로 갈 수 있다. 이 경우, 이전 단계 동안 보관 구역의 위치와 치료실(50)의 위치에 관한 정보가 의료용 로봇(10)에 표시된다. 이러한 다양한 구역에 접근하는 도어에는 예를 들어 의료용 로봇(10)이 상기 접근 도어를 검출하고 상기 접근 도어가 의료용 로봇(10)의 통과를 승인하게 하는 센서 또는 QR(Quick Response) 코드가 장착된다.
의료용 로봇(10)이 치료실(50)에 있으면 의료용 로봇은 치료를 위한 최적의 위치(73)에 자동으로 위치될 수 있다.
도 4는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이 의료용 로봇(10)을 자동으로 위치시키는 본 발명에 따른 방법(100)의 주요 단계를 개략적으로 나타낸다.
자동으로 위치시키는 방법(100)은 의료용 로봇(10)의 제어 유닛(16)에 의해 실행된다.
의료용 로봇(10)을 자동으로 위치시키는 방법(100)은 의료용 로봇이 치료 시작 시에 치료실(50)에 들어가면 시작된다. 환자(30)는 치료실(50)의 테이블(40) 위에 놓인다.
방법(100)은 의료용 로봇(10)의 위치(71)에 대한 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치(75)를 검출하는 단계(101)를 포함한다. 고려된 예에서, 테이블(40)의 위치(72)는 이 단계에서 더 검출된다. 이 단계는 의료용 로봇(10)에 의해 자율적으로 수행된다.
방법(100)은, 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치(75) 및 치료 계획으로부터, 의료용 로봇(10)이 치료 계획으로부터 동작을 수행할 수 있는, 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 적어도 하나의 유리한 위치를 식별하는 단계(102)를 더 포함한다. 고려되는 예에서, 이 식별 단계(102)는 테이블(40)의 위치(72)에 더 기초한다. 이 단계는 의료용 로봇(10)에 의해 자율적으로 실행된다.
그런 다음 모든 유리한 위치로부터 최적의 위치(73)가 선택된다(103). 위에서 설명한 바와 같이, 최적의 위치(73)의 선택(103)은 이미 수행된 의료 치료의 데이터베이스로부터 추출된 정보의 도움으로 및/또는 저장된 선호도의 함수로서 각각의 유리한 위치에 대해 계산된 접근성 파라미터 또는 전체 접근성 레벨의 함수로서 수행될 수 있다. 이 선택(103)은 다양한 유리한 위치가 사용자 인터페이스(21)에 표시되는 시술자에 의해 수행될 수 있다.
위치시키는 방법(100)은 선택 사항으로, 의료용 로봇(10)의 위치(71), 테이블(40)의 위치(72), 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치(75), 및 도달될 최적의 위치(73)를 나타내는, 치료실(50)의 매핑(70)을 생성하는 단계(104), 및 상기 매핑(70)에 기초하여 상기 최적의 위치(73)에 도달하기 위한 의료용 로봇(10)의 경로(76)를 결정하는 단계(105)를 포함할 수 있다.
방법(100)은 의료용 로봇(10)이 최적의 위치(73)로 이동하는 단계(106)를 포함한다. 이 이동(106)은 의료용 로봇(10)에 의해 자율적으로 수행된다.
위 단계의 순서는 반드시 고착된 것은 아니라는 것이 주목된다. 또한 의료용 로봇(10)이 환자(30)의 관심 해부 부위를 검출하고 치료를 수행하기에 유리한 위치를 식별하기 위한 위치에 있기 전에 의료용 로봇(10)이 테이블(40) 방향으로 이동하는 하나 이상의 중간 단계가 일어날 수 있다.
또한 의료용 로봇(10)에 매핑이 반드시 제공되어야 하는 것은 아니라는 것을 주목하는 것이 중요하다. 따라서 의료용 로봇(10)은 초기에 자동으로 위치시키는 프로세스(100)의 시작에서 치료실(50)의 매핑을 갖고 있지 않을 수 있다.
의료용 로봇(10)을 자동으로 위치시키는 방법은 유리하게는 최적의 위치(73)에 도달했을 때 이동 베이스(13)를 고정하는 단계(107)를 포함할 수 있다. 이 고정하는 단계(107)는 의료용 로봇(10)에 의해 또는 조작자의 참여로 자율적으로 실행될 수 있다. 예를 들어, 고정하는 단계(107)는 사용자 인터페이스(21)에서 최적의 위치에 도달한 것을 검증한 후 시술자로부터의 명령에 의해 트리거될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 의료용 로봇의 이동 베이스를 최적의 위치에 고정하는 단계는 의료용 로봇의 이동 베이스의 안정성 기준이 검증된 경우에만 트리거될 수 있다. 만약 그렇지 않은 경우, 본 발명에 따라 자동으로 위치시키는 방법은 의료용 로봇의 이동 베이스를 유리한 위치로부터 선택된 다른 위치로 이동시키는 추가 단계를 포함할 수 있다.
고려된 예에서, 의료용 로봇(10)은 관절식 아암(14), 및 상기 아암(14)의 일단부에 장착된 도구(15)를 포함한다. 아암(14)은 치료 계획으로부터 동작을 수행하도록 의료용 로봇(10)의 제어 유닛(16)에 의해 구성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 최적의 위치(73)를 선택하는 단계(103)는,
- 치료 계획으로부터의 각각의 동작에 대해 및 각각의 식별된 유리한 위치에 대해, 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)가 상기 유리한 위치에 위치될 때, 상기 동작을 수행하기 위한 관절식 아암(14)의 다수의 가능한 구성의 함수로서 접근성 파라미터를 계산하는 단계(108), 및
- 각각의 식별된 유리한 위치에 대해 치료 계획의 전체 접근성 레벨을 계산하는 단계(109)를 포함할 수 있고, 상기 전체 접근성 레벨은 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)가 상기 유리한 위치에 위치될 때 치료 계획으로부터의 모든 동작의 접근성 파라미터의 함수로서 계산된다.
접근성 파라미터를 계산하는 단계(108)는 또한 치료 계획으로부터의 동작을 주어진 유리한 위치에서 수행할 수 있는 아암(14)의 다양한 가능한 구성에 대해 아암(14)의 관절의 이용 가능한 상대적 움직임의 대표 값의 함수로 수행될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
전술한 설명은 다양한 특징 및 장점을 통해 본 발명이 설정된 목적을 달성함을 명확하게 보여준다. 특히, 본 발명은 치료실(50)에서 의료용 로봇(10)을 자동으로 신뢰성 있게 위치시키는 솔루션을 제안한다.
본 발명에 따른 위치시키는 방법(100)의 단계는 대부분 의료용 로봇(10)에 의해 자율적으로 실행되며, 이는 조작자의 개입 또는 로봇을 제어하는 데 사용되는 추가 장치의 개입과 관련된 위치 오류를 제거한다. 또한, 의료용 로봇(10)과 별개의 추가 장치가 없기 때문에 로봇 기반 의료 치료 보조 시스템의 유지 보수 부담이 제한된다.
또한, 본 발명에 따른 의료용 로봇(10)은 치료 시 환자(30)의 관심 해부 부위의 실제 위치에 적응할 수 있고, 후자의 해부 부위는 계획 단계 동안 모델링된 해부 부위와는 크게 다를 수 있다.
또한, 의료용 로봇(10)은 의료용 로봇(10)을 자동으로 위치시키는 방법이 시작되기 전에 의료용 로봇(10)이 치료실(50)의 레이아웃과 관련된 매핑 또는 특정 정보를 갖지 않더라도 임의의 치료실(50)에서 자동으로 위치될 수 있다. 이는 의료용 로봇이 보조하는 의료 치료에 대한 부하와 유지 관리 비용을 제한한다.

Claims (28)

  1. 환자(30)에 의료 치료를 수행하기 위한 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100)으로서, 상기 의료용 로봇(10)은 상기 의료용 로봇(10)의 이동을 가능하게 하는 전동식 이동 베이스(13), 및 상기 환자(30)의 관심 해부 부위에 수행될 적어도 하나의 동작을 포함하는 치료 계획을 저장하는 제어 유닛(16)을 포함하고, 상기 방법(100)은 상기 의료용 로봇(10)에 의해 자율적으로 실행되는 다음 단계, 즉
    - 상기 의료용 로봇(10)의 위치에 대한 상기 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치를 검출하는 단계(101),
    - 상기 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치 및 치료 계획에 기초하여, 상기 의료용 로봇(10)이 상기 치료 계획에서 상기 적어도 하나의 동작을 수행할 수 있는, 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 적어도 하나의 유리한 위치를 식별하는 단계(102), 및
    - 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)를 식별된 유리한 위치 또는 위치들로부터 선택된 최적의 위치로 이동시키는 단계(106)를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 환자(30)가 치료실(50)의 테이블(40) 상에 놓이고, 상기 방법(100)은 상기 테이블(40)의 위치를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 적어도 하나의 유리한 위치를 식별하는 단계(102)는 상기 테이블(40)의 위치에 기초하여 더 수행되는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  3. 제2항에 있어서, 상기 테이블(40)의 위치를 검출하는 단계 및 상기 환자(30)의 관심 해부 부위를 검출하는 단계는 상기 의료용 로봇(10)에 의해 운반되는 공간 위치 센서(17)로부터의 정보에 기초하여 수행되는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  4. 제3항에 있어서, 상기 로봇은 초기에 상기 치료실(50)의 매핑을 갖고 있지 않는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  5. 제4항에 있어서, 상기 의료용 로봇(10)에 의해 자율적으로 실행되는 다음 단계, 즉,
    - 상기 의료용 로봇(10)의 위치(71), 상기 테이블(40)의 위치(72), 상기 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치(75), 및 최적의 위치(73)를 나타내는, 상기 치료실(50)의 매핑(70)을 생성하는 단계(104), 및
    - 상기 매핑(70)에 기초하여 상기 최적의 위치(73)에 도달하기 위한 상기 의료용 로봇(10)의 경로(76)를 결정하는 단계(105)를 더 포함하는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 의료용 로봇(10)은 관절식 아암(14)과, 상기 아암(14)의 일단부에 장착된 도구(15)를 포함하고, 상기 아암의 하나 이상의 관절은 하나의 가능한 구성에 따라 상기 아암(14)을 위치시키기 위해 상기 의료용 로봇(10)의 제어 유닛(16)에 의해 제어되고,
    - 유리한 위치는 상기 치료 계획으로부터 각 동작에 대해 상기 동작을 수행할 수 있는 상기 관절식 아암(14)의 적어도 하나의 가능한 구성이 존재하는, 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 위치에 대응하고,
    - 상기 방법(100)은 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)가 상기 유리한 위치에 위치될 때 상기 동작을 수행하기 위한 상기 관절식 아암(14)의 다수의 가능한 구성의 함수로서 상기 치료 계획으로부터의 각 동작 및 각각의 식별된 유리한 위치에 대해 접근성 파라미터를 계산하는 단계(108)를 포함하고,
    - 상기 최적의 위치(73)는 식별된 유리한 위치의 접근성 파라미터의 함수로 선택되는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  7. 제6항에 있어서, 상기 접근성 파라미터는 상기 아암(14)의 상기 가능한 구성 각각에 대한 상기 아암(14)의 관절의 이용 가능한 상대 움직임의 함수로서 더 계산되는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    - 상기 방법(100)은 각각의 식별된 유리한 위치에 대해 상기 치료 계획의 전체 접근성 레벨을 계산하는 단계(109)를 더 포함하고, 상기 전체 접근성 레벨은 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)가 상기 유리한 위치에 위치될 때 상기 치료 계획으로부터 각각의 동작의 접근성 파라미터의 함수로서 계산되고,
    - 상기 최적의 위치(73)는 상기 식별된 유리한 위치에 대해 계산된 전체 접근성 레벨의 함수로 선택되는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 치료 계획으로부터의 하나의 동작은 상기 환자(30)의 관심 해부 부위에 대해 미리 결정된 체적에서 상기 도구(15)를 이동시키는 것에 대응하는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 치료 계획으로부터의 하나의 동작은 상기 환자(30)의 관심 해부 부위에 대해 미리 결정된 궤적으로 상기 도구(15)를 이동시키는 것에 대응하는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  11. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 치료 계획으로부터의 하나의 동작은 상기 환자(30)의 관심 해부 부위에 대해 미리 결정된 위치에 상기 도구(15)를 배치하는 것에 대응하는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 상이한 유리한 위치가 식별되고, 상기 방법(100)은, 다음 단계, 즉,
    - 선택된 최적의 위치에서 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 안정성 기준을 검증하는 단계,
    - 상기 검증이 긍정적이면, 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)를 상기 최적의 위치에 고정하는 단계, 및
    - 상기 검증이 부정적이면, 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)를 상기 유리한 위치로부터 선택된 다른 위치로 이동시키는 단계를 더 포함하는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  13. 제12항에 있어서, 상기 의료용 로봇(10)은 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)를 고정하기 위해 하강되도록 의도된 인입식 발부(retractable foot)를 포함하고, 각 발부는 상기 발부를 향하는 바닥의 국소 평탄도 결함을 측정할 수 있는 센서를 포함하고, 상기 안정성 기준을 검증하는 단계는, 각 발부마다, 상기 발부에 대한 바닥의 국소 평탄도 결함을 측정한 값을 미리 결정된 임계값과 비교하는 단계를 포함하는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  14. 제13항에 있어서, 상기 의료용 로봇(10)은 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)를 고정하기 위해 하강되도록 의도된 인입식 발부를 포함하고, 각 발부는, 상기 발부에 의해 지지되는 중량을 측정할 수 있는 센서를 포함하고, 상기 안정성 기준을 검증하는 단계는, 각 발부마다, 상기 발부에 의해 지지되는 중량을 측정한 값을 미리 결정된 임계값과 비교하는 단계를 포함하는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 최적의 위치(73)는 상기 제어 유닛(16)에 저장된 조작자의 선호도의 함수로서 선택되는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 최적의 위치(73)는 기존의 의료 치료 데이터베이스로부터 추출된 정보의 함수로서 자동 학습 알고리즘에 의해 선택되는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  17. 제16항에 있어서, 상기 자동 학습 알고리즘은 다층 신경망을 사용하는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  18. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 의료용 로봇(10)은 사용자 인터페이스(21)를 포함하고, 상기 식별된 유리한 위치는 상기 사용자 인터페이스(21)를 통해 조작자에게 제안되고, 상기 최적의 위치(73)는 상기 조작자에 의해 선택되는, 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 방법(100).
  19. 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 의료용 로봇을 자동으로 위치시키는 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 방법(100)을 실행하도록 상기 프로세서 또는 프로세서들을 구성하는 일련의 프로그램 코드 명령어를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  20. 전동식 이동 베이스(13), 상기 이동 베이스(13)에 체결된 공간 위치 센서(17), 및 환자(30)의 관심 해부 부위에 수행될 적어도 하나의 동작을 포함하는 치료 계획을 저장하는 제어 유닛(16)을 포함하는 의료용 로봇(10)으로서, 상기 제어 유닛(16)은,
    - 상기 공간 위치 센서(17)로부터의 정보에 기초하여 상기 의료용 로봇(10)에 대한 상기 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치를 검출하고,
    - 상기 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치 및 상기 치료 계획에 기초하여, 상기 의료용 로봇(10)이 상기 치료 계획으로부터 상기 적어도 하나의 동작을 수행할 수 있는, 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 적어도 하나의 유리한 위치를 식별하고,
    - 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)를 식별된 유리한 위치 또는 위치들로부터 선택된 최적의 위치로 이동시키도록 구성된, 의료용 로봇(10).
  21. 제20항에 있어서, 상기 제어 유닛(16)은 상기 공간 위치 센서(17)로부터의 정보에 기초하여 상기 환자(30)가 놓인 치료실(50)의 테이블(40)의 위치를 검출하고, 상기 테이블(40)의 위치의 함수로서 상기 적어도 하나의 유리한 위치를 식별하도록 더 구성된, 의료용 로봇(10).
  22. 제21항에 있어서, 상기 제어 유닛(16)은,
    - 상기 의료용 로봇(10)의 위치(71), 상기 테이블(40)의 위치(72), 상기 환자(30)의 관심 해부 부위의 위치(75), 및 최적의 위치(73)를 나타내는, 상기 치료실(50)의 매핑(70)을 생성하고,
    - 상기 매핑(70)에 기초하여 상기 최적의 위치(73)에 도달하기 위한 상기 의료용 로봇(10)의 경로(76)를 결정하도록 더 구성된, 의료용 로봇(10).
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 의료용 로봇(10)은 상기 관심 해부 부위 상에 위치된 마커(19)와 협력하며 상기 환자(30)의 관심 해부 부위의 검출을 지원하는 센서(20)를 더 포함하고, 상기 센서(20)는 상기 환자(30)의 관심 해부 부위의 검출을 돕고 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)에 체결된, 의료용 로봇(10).
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리한 위치 또는 위치들을 식별하는 데 사용되는 센서로부터의 정보는 상기 의료용 로봇에 의해 운반되는 센서에 의해서만 제공되는, 의료용 로봇(10).
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 관절식 아암(14), 및 상기 아암(14)의 일단부에 장착된 도구(15)를 포함하고, 상기 아암(14)의 하나 이상의 관절은 하나의 가능한 구성에 따라 상기 아암(14)을 위치시키기 위해 상기 의료용 로봇(10)의 제어 유닛(16)에 의해 제어되고, 유리한 위치는 상기 치료 계획의 각 동작에 대해 상기 동작을 수행하는 상기 관절식 아암(14)의 적어도 하나의 가능한 구성이 존재하는, 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 위치에 대응하고, 상기 제어 유닛(16)은,
    - 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)가 상기 유리한 위치에 위치될 때 상기 치료 계획의 각 동작에 대해 그리고 각각의 식별된 유리한 위치에 대해 상기 동작을 수행하는 상기 관절식 아암(14)의 다수의 가능한 구성을 나타내는 접근성 파라미터를 계산하고,
    - 식별된 유리한 위치의 접근성 파라미터의 함수로서 상기 최적의 위치를 선택하도록 더 구성된, 의료용 로봇(10).
  26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛(16)은,
    - 상기 선택된 최적의 위치에서 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)의 안정성 기준을 검증하고,
    - 상기 검증이 긍정적인 경우, 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스를 상기 최적의 위치에 고정하는 것을 트리거하고,
    - 상기 검증이 부정적이면, 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)를 상기 유리한 위치로부터 선택된 다른 위치로 이동시키도록 더 구성된, 의료용 로봇(10).
  27. 제26항에 있어서, 상기 의료용 로봇(10)은 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)를 고정하기 위해 하강되도록 의도된 인입식 발부를 포함하고, 각 발부는 상기 발부를 향하는 바닥의 국소 평탄도 결함을 측정할 수 있는 센서를 포함하고, 상기 안정성 기준을 검증하기 위해 상기 제어 유닛(16)은, 각 발부마다, 상기 발부에 대한 바닥의 국소 평탄도 결함을 측정한 값을 미리 결정된 임계값과 비교하는, 의료용 로봇(10).
  28. 제26항에 있어서, 상기 의료용 로봇(10)은 상기 의료용 로봇(10)의 이동 베이스(13)를 고정하기 위해 하강되도록 의도된 인입식 발부를 포함하고, 각 발부는 상기 발부에 의해 지지되는 중량을 측정할 수 있는 센서를 포함하고, 상기 안정성 기준을 검증하기 위해, 상기 제어 유닛(16)은, 각 발부마다, 상기 발부에 의해 지지되는 중량을 측정한 값을 미리 결정된 임계값과 비교하는, 의료용 로봇(10).
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Applications Claiming Priority (5)

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FR1858917 2018-09-27
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FR1902154 2019-03-01
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7071045B2 (ja) * 2018-04-20 2022-05-18 コヴィディエン リミテッド パートナーシップ 外科用ロボットカートの配置のためのシステムおよび方法
KR102274167B1 (ko) * 2019-09-05 2021-07-12 큐렉소 주식회사 로봇의 위치 가이드 장치, 이의 방법 및 이를 포함하는 시스템
EP4093314A1 (en) * 2020-01-23 2022-11-30 Promaxo, Inc. Mri-guided robotic systems and methods for biopsy
JP7412259B2 (ja) * 2020-04-10 2024-01-12 川崎重工業株式会社 医療支援ロボット及び医療ロボットシステム
EP3904013B1 (en) * 2020-04-27 2022-07-20 C.R.F. Società Consortile per Azioni System for assisting an operator in a work station
AU2021369671A1 (en) 2020-10-30 2023-06-15 Mako Surgical Corp. Robotic surgical system with slingshot prevention
JP2022101850A (ja) * 2020-12-25 2022-07-07 川崎重工業株式会社 手術支援ロボット、手術支援システムおよび手術支援ロボットの制御方法
JP7316321B2 (ja) * 2021-06-15 2023-07-27 川崎重工業株式会社 手術支援ロボットおよび手術支援ロボットの作動方法
WO2023004165A1 (en) * 2021-07-22 2023-01-26 Tan Kar Han Autonomous mobile robot
USD1044829S1 (en) 2021-07-29 2024-10-01 Mako Surgical Corp. Display screen or portion thereof with graphical user interface
WO2023089100A1 (en) * 2021-11-18 2023-05-25 Advanced Osteotomy Tools - Aot Ag Method of positioning a cutting device involved in a surgical cutting process performed in an operation space
US11937961B2 (en) 2021-11-24 2024-03-26 GE Precision Healthcare LLC Universal positioning system for X-ray imaging system

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8160205B2 (en) 2004-04-06 2012-04-17 Accuray Incorporated Robotic arm for patient positioning assembly
CA2598627C (en) * 2005-02-22 2013-11-26 Mako Surgical Corp. Haptic guidance system and method
FR2917598B1 (fr) 2007-06-19 2010-04-02 Medtech Plateforme robotisee multi-applicative pour la neurochirurgie et procede de recalage
KR101598773B1 (ko) 2010-10-21 2016-03-15 (주)미래컴퍼니 수술용 로봇의 움직임 제어/보상 방법 및 장치
DE102011076885B4 (de) * 2011-06-01 2013-08-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung eines medizinischen Gerätes, Einrichtung mit einem medizinischen Gerät und Datenträger
CN203381704U (zh) * 2013-07-08 2014-01-08 西安理工大学 爬壁机器人伸缩脚臂
JP6557227B2 (ja) * 2013-07-31 2019-08-07 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 治療計画の自動化
US9675419B2 (en) * 2013-08-21 2017-06-13 Brachium, Inc. System and method for automating medical procedures
CN104013229B (zh) * 2014-05-16 2016-08-17 湖南农业大学 一种自动矫正坐姿的座椅及其使用方法
EP3294180B1 (en) * 2015-05-15 2024-09-11 MAKO Surgical Corp. Systems for providing guidance for a robotic medical procedure
WO2017028916A1 (en) * 2015-08-19 2017-02-23 Brainlab Ag Reference array holder
JP6247670B2 (ja) 2015-09-02 2017-12-13 ミズホ株式会社 医療装置
EP3200719B1 (en) * 2015-11-02 2019-05-22 Brainlab AG Determining a configuration of a medical robotic arm
FR3043970B1 (fr) * 2015-11-25 2019-06-21 Medtech Sa Systeme mecanique de stabilisation au sol pour vehicules a roulettes
WO2017147596A1 (en) 2016-02-26 2017-08-31 Think Surgical, Inc. Method and system for guiding user positioning of a robot
CN205795696U (zh) * 2016-04-15 2016-12-14 深圳市南山区人民医院 可调角度的核磁共振检查幽闭缓释装置
CN207186797U (zh) * 2016-06-04 2018-04-06 浙江侍维波机器人科技有限公司 多模态感知反馈的医疗康复机器人系统
JP6987851B2 (ja) * 2016-09-19 2022-01-05 インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド 遠隔制御可能なアームのための位置決めインジケータシステム及び関連する方法
CN109310473B (zh) * 2016-09-19 2023-02-17 直观外科手术操作公司 用于可控臂的基部定位系统以及相关方法
US10568703B2 (en) * 2016-09-21 2020-02-25 Verb Surgical Inc. User arm support for use in a robotic surgical system
US10905520B2 (en) 2016-11-11 2021-02-02 Stryker Corporation Autonomous accessory support for transporting a medical accessory
CN107334598B (zh) * 2017-08-28 2018-09-11 林阿成 一种多用途的智能家用保健机器人
CN107753108A (zh) * 2017-11-03 2018-03-06 苏州肯美威机械制造有限公司 一种手术机器人举升稳定系统
CN108079503A (zh) * 2018-02-06 2018-05-29 湖州健凯康复产品有限公司 一种脑瘫儿童康复训练装置
FR3093310B1 (fr) * 2019-03-01 2021-11-05 Quantum Surgical Système d’immobilisation d’un robot médical

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