本專利申請主張2014年3月17日提交的標題為“用于遠程操作醫(yī)療裝置的引導(dǎo)設(shè)置(Guided Setup for Teleoperated Medical Device)”的美國臨時專利申請61/954,085的優(yōu)先權(quán)和申請日的權(quán)益，所述臨時專利申請全文以引用的方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及用于控制成像儀器的系統(tǒng)和方法，且更明確地，涉及用于控制成像儀器的定向和基于所述定向的邏輯圖像呈現(xiàn)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

外科手術(shù)能夠以微創(chuàng)方式使用遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)執(zhí)行。微創(chuàng)手術(shù)的益處是眾所周知的，且包含與傳統(tǒng)開放切口手術(shù)相比的較少的患者創(chuàng)傷、較少失血和較快恢復(fù)時間。此外，例如由加利福尼亞州森尼維耳市的Intuitive Surgical，Inc.(直觀外科手術(shù)公司)出售的外科手術(shù)系統(tǒng)遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)的使用是已知的。這些遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)與手動微創(chuàng)手術(shù)相比可允許外科醫(yī)生以直觀的控制和增加的精確度操作。

遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)可包含耦接到一個或更多個機器人臂的一個或更多個儀器。如果所述系統(tǒng)用于執(zhí)行微創(chuàng)手術(shù)，那么儀器可經(jīng)由患者身上的一個或更多個小開口(例如小切口或自然腔道，諸如，例如口腔、尿道或肛門)訪問外科手術(shù)區(qū)域。在一些情況下，代替于經(jīng)由(一個或更多個)開口直接插入(一個或更多個)儀器，插管或其它引導(dǎo)元件能夠插入到每一開口中且儀器能夠經(jīng)由插管插入來訪問外科手術(shù)區(qū)域。諸如內(nèi)窺鏡的成像工具能夠用于查看外科手術(shù)區(qū)域，且由成像工具捕獲的圖像能夠在圖像顯示器上顯示以由外科醫(yī)生在手術(shù)期間查看。

需要提供能夠在微創(chuàng)醫(yī)療程序期間針對各種應(yīng)用而有效地控制和監(jiān)視的遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)。本文中所公開的系統(tǒng)和方法解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷中的一者或更多者。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在示范性方面中，本公開涉及一種用于在外科手術(shù)野中執(zhí)行醫(yī)療程序的遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包含具有逐步設(shè)置指令的動態(tài)引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)，所述逐步設(shè)置指令用于設(shè)置具有經(jīng)配置以輔助外科手術(shù)的至少一個機動外科手術(shù)臂的遠程操作組合件。所述系統(tǒng)還包含經(jīng)配置以將逐步設(shè)置指令傳送到用戶的用戶接口/用戶界面(user interface)。動態(tài)引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)經(jīng)配置以基于遠程操作組合件上的至少一個外科手術(shù)臂的檢測到的物理布置自動辨識第一設(shè)置步驟的完成，且經(jīng)配置以在所述辨識第一設(shè)置步驟的完成之后自動顯示針對后續(xù)設(shè)置步驟的提示。

在一方面中，檢測到的物理布置為所述一個機動外科手術(shù)臂的位置布置。在一方面中，檢測到的物理布置為與所述至少一個機動外科手術(shù)臂選擇性地相關(guān)聯(lián)的侵入性外科手術(shù)組件。在一方面中，侵入性外科手術(shù)組件為插管和內(nèi)窺鏡中的一者。在一方面中，所述遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)包含經(jīng)配置以檢測外科手術(shù)簾的存在的傳感器，且其中所述第一設(shè)置步驟為掛簾設(shè)置步驟。引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)經(jīng)配置以在傳感器檢測到外科手術(shù)簾的存在之后自動顯示針對后續(xù)設(shè)置步驟的提示。在一方面中，后續(xù)步驟為接收與待以手術(shù)方式治療的外科手術(shù)區(qū)和到患者的接近度中的一者相關(guān)的輸入的步驟。在一方面中，后續(xù)步驟為將所述至少一個機動臂部署(deploying)到用于對接插管的位置的步驟。在一方面中，遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)包含經(jīng)配置以檢測所述至少一個機動臂的位置的傳感器，且其中所述第一設(shè)置步驟為將所述臂定向在特定位置中。所述引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)經(jīng)配置以在傳感器檢測到所述至少一個機動臂處于所述特定位置之后自動顯示針對后續(xù)設(shè)置步驟的提示。在一方面中，所述后續(xù)步驟為將插管對接到所述至少一個機動臂上的步驟。在一方面中，所述后續(xù)步驟為將內(nèi)窺鏡連接到所述至少一個機動臂的步驟。在一方面中，所述后續(xù)步驟為向患者驅(qū)動所述遠程操作組合件。在一方面中，所述遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)包含經(jīng)配置以檢測所述至少一個機動臂上外科手術(shù)儀器的存在的傳感器，且其中所述第一設(shè)置步驟為將外科手術(shù)儀器附接到所述至少一個機動臂上。所述引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)經(jīng)配置以在傳感器檢測到所述至少一個儀器附接到所述至少一個機動臂之后自動顯示針對后續(xù)設(shè)置步驟的提示。在一方面中，所述儀器為內(nèi)窺鏡。在一方面中，所述遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)包含經(jīng)配置以檢測在所述至少一個機動臂上插管的存在的傳感器，且其中所述第一設(shè)置步驟為將插管對接到所述至少一個機動臂上。所述引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)經(jīng)配置以在傳感器檢測到所述至少一個插管附接到所述至少一個機動臂之后自動顯示針對后續(xù)設(shè)置步驟的提示。在一方面中，后續(xù)設(shè)置步驟為將儀器附接到插管。在一方面中，所述動態(tài)引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)包括通用超馳(universal override)且經(jīng)配置以在所述引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)辨識已滿足用于實施通用超馳的條件時自動繞過后續(xù)步驟。在一方面中，用戶接口經(jīng)配置以提供視覺反饋、聽覺反饋和聲音反饋中的至少一者。在一方面中，動態(tài)引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)包括經(jīng)配置以作為第一設(shè)置步驟的一部分呈現(xiàn)激光參考線的激光瞄準系統(tǒng)，所述激光參考視覺上指示在何處布置所述至少一個機動外科手術(shù)臂。

在另一示范性方面中，本公開涉及一種設(shè)置用于在外科手術(shù)野中執(zhí)行醫(yī)療程序的遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)的方法。所述方法包含：通過感測經(jīng)配置以輔助外科手術(shù)的至少一個機動外科手術(shù)臂的位置而感測用于設(shè)置遠程操作組合件的多個設(shè)置步驟的第一設(shè)置步驟的完成；以及在感測到第一設(shè)置步驟的完成從而辨識第一設(shè)置步驟的完成之后在用戶接口上向用戶自動顯示針對所述多個設(shè)置步驟的后續(xù)第二設(shè)置步驟的提示。

在一方面中，感測至少一個機動外科手術(shù)臂的位置包括感測所述至少一個機動外科手術(shù)臂的位置布置。在一方面中，感測至少一個機動外科手術(shù)臂的位置包括與所述至少一個機動外科手術(shù)臂相關(guān)聯(lián)的外科手術(shù)儀器的存在。在一方面中，感測第一設(shè)置步驟的完成包括檢測外科手術(shù)簾的存在，且其中所述第一設(shè)置步驟為掛簾設(shè)置步驟。在一方面中，感測第一設(shè)置步驟的完成包括檢測所述至少一個機動臂的位置，且其中所述第一設(shè)置步驟為將所述臂定向在特定位置中。在一方面中，感測第一設(shè)置步驟的完成包括檢測所述至少一個機動臂上外科手術(shù)儀器的存在，且其中所述第一設(shè)置步驟為將外科手術(shù)儀器附接到所述至少一個機動臂上。在一方面中，感測第一設(shè)置步驟的完成包括檢測所述至少一個機動臂上插管的存在，且其中第一設(shè)置步驟為將插管對接到所述至少一個機動臂上。

在又一示范性方面中，本公開涉及一種用于操作遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)的方法。所述方法包含：感測經(jīng)配置以輔助外科手術(shù)的遠程操作組合件上的至少一個機動外科手術(shù)臂的物理布置；在用戶接口處接收關(guān)于外科手術(shù)的參數(shù)的輸入；以及響應(yīng)于遠程操作組合件上至少一個外科手術(shù)臂的檢測到的物理布置和用戶接口處的關(guān)于外科手術(shù)的參數(shù)的輸入兩者識別和顯示逐步設(shè)置指令的至少一個設(shè)置步驟。

在一方面中，所述方法包含響應(yīng)于遠程操作組合件的所述至少一個外科手術(shù)臂的感測到的物理布置繞過逐步設(shè)置指令的至少一個設(shè)置步驟。在一方面中，感測物理布置包含感測所述至少一個機動外科手術(shù)臂上外科手術(shù)簾的存在。在一方面中，感測物理布置包含感測所述至少一個機動外科手術(shù)臂上插管的存在。在一方面中，感測物理布置包含感測所述至少一個機動外科手術(shù)臂的物理位置。在一方面中，接收關(guān)于外科手術(shù)的參數(shù)的輸入包括接收指定到患者的接近度的輸入。在一方面中，接收關(guān)于外科手術(shù)的參數(shù)的輸入包括接收待由所述至少一個機動外科手術(shù)臂以手術(shù)方式治療的患者解剖區(qū)。

在另一示范性方面中，本公開涉及一種用于在外科手術(shù)野中執(zhí)行醫(yī)療程序的遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)。所述遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)包含具有經(jīng)配置以輔助外科手術(shù)的至少一個機動外科手術(shù)臂的遠程操作組合件，所述遠程操作組合件經(jīng)配置以感測所述至少一個機動外科手術(shù)臂的物理布置。所述遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)還包含經(jīng)配置以接收關(guān)于外科手術(shù)的參數(shù)的輸入的用戶接口，且包含其中存儲有用于設(shè)置遠程操作組合件的多個指令的處理系統(tǒng)。所述處理系統(tǒng)與遠程操作組合件通信以接收指示所述至少一個機動外科手術(shù)臂的物理布置的信息。所述處理系統(tǒng)與用戶接口通信以接收關(guān)于遠程操作組合件的患者接近度的信息。所述處理系統(tǒng)經(jīng)配置以響應(yīng)于所述遠程操作組合件上所述至少一個外科手術(shù)臂的檢測到的物理布置和用戶接口處的關(guān)于外科手術(shù)的參數(shù)的輸入兩者識別和顯示逐步設(shè)置指令的至少一個設(shè)置步驟。

在一方面中，所述物理布置包含所述至少一個機動外科手術(shù)臂上外科手術(shù)簾的存在。在一方面中，所述物理布置包含所述至少一個機動外科手術(shù)臂上插管的存在。在一方面中，所述物理布置包含所述至少一個機動外科手術(shù)臂的物理位置。在一方面中，關(guān)于外科手術(shù)的參數(shù)的輸入包括到患者的接近度。在一方面中，關(guān)于外科手術(shù)的參數(shù)的輸入包括待由所述至少一個機動外科手術(shù)臂以手術(shù)方式治療的患者解剖區(qū)。

下文關(guān)于以下附圖進一步論述這些和其它實施例。

附圖說明

當結(jié)合附圖閱讀時，根據(jù)以下具體實施方式最好地理解本公開的方面。應(yīng)強調(diào)的是，根據(jù)業(yè)界的標準作法，各種特征未按比例繪制。事實上，為了論述清楚起見，可以任意增加或減小各種特征的尺寸。此外，本公開可在各種實例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。此重復(fù)是出于簡化及清楚的目的，且本身并不指定所論述的各種實施例及/或配置之間的關(guān)系。

圖1A說明根據(jù)本公開的一個實施例的示范性遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)。

圖1B、1C和1D說明根據(jù)本公開的各種實施例的遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)的示范性組件。確切地說，圖1B說明根據(jù)本公開的一個實施例的示范性遠程操作組合件的前正視圖。圖1C說明根據(jù)本公開的一個實施例的示范性操作者輸入系統(tǒng)的前正視圖。圖1D說明根據(jù)本公開的一個實施例的示范性視覺臺車組件的前視圖。

圖1E說明根據(jù)本公開的一個實施例的圖1B的示范性遠程操作組合件的臂。

圖2說明根據(jù)本公開的一個實施例展示本文中所公開的引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)的階段的示范性流程圖。

圖3說明根據(jù)本公開的一個實施例組成本文中所公開的引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)的一部分的各種操作狀態(tài)。

圖4說明根據(jù)本公開的一個實施例在預(yù)設(shè)和自動采用的掛簾姿勢中的圖1B的示范性遠程操作組合件。

圖5A說明根據(jù)本公開的一個實施例在預(yù)設(shè)和自動采用的對接姿勢中的圖1B的示范性遠程操作組合件。

圖5B-5F說明根據(jù)本公開的一個實施例在相對于患者的預(yù)設(shè)和自動采用的對接姿勢的各種頂視圖中的圖1B的示范性遠程操作組合件。

圖6說明根據(jù)本公開的一個實施例在預(yù)設(shè)和自動采用的收起姿勢中的圖1B的示范性遠程操作組合件。

圖7A、7B和7C是說明根據(jù)本公開的一個實施例使用引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)設(shè)定遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)的示范性方法的流程圖。

圖8說明根據(jù)本公開的一個實施例在引導(dǎo)設(shè)置期間觸摸板用戶接口的示范性屏幕圖像。

圖9說明根據(jù)本公開的一個實施例在引導(dǎo)設(shè)置期間觸摸屏監(jiān)視器用戶接口的示范性屏幕圖像。

圖10和11說明根據(jù)本公開的一個實施例在引導(dǎo)設(shè)置期間觸摸板用戶接口的示范性屏幕圖像。

圖12和13說明根據(jù)本公開的一個實施例在引導(dǎo)設(shè)置期間觸摸屏監(jiān)視器用戶接口的示范性屏幕圖像。

圖14和15說明根據(jù)本公開的一個實施例在引導(dǎo)設(shè)置期間觸摸板用戶接口的示范性屏幕圖像。

圖16說明根據(jù)本公開的一個實施例在引導(dǎo)設(shè)置期間觸摸屏監(jiān)視器用戶接口的示范性屏幕圖像。

具體實施方式

為了促進理解本公開的原理，現(xiàn)將參考附圖中說明的實施例，并且將使用特定的語言來描述這些實施例。然而應(yīng)了解，并不希望限制本公開的范圍。在以下詳細描述中，闡述許多特定細節(jié)以便提供對所公開的實施例的透徹理解。然而，對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是，本公開的實施例可在無這些特定細節(jié)的情況下實踐。在其它情況下，未詳細地描述眾所周知的方法、過程、組件和電路，以避免不必要地混淆本公開的實施例的方面。

完全預(yù)期對所描述的裝置、儀器、方法和本公開的原理的任何進一步應(yīng)用的任何更改和進一步修改，如本公開所涉及的領(lǐng)域的技術(shù)人員通常將想到的。確切地說，充分預(yù)期相對于一個實施例描述的特征、組件和/或步驟可與相對于本公開的其它實施例描述的特征、組件和/或步驟組合。將不單獨地描述這些組合的大量重復(fù)。此外，本文提供的尺寸是針對特定實例，且預(yù)期可利用不同大小、尺寸和/或比率來實施本公開的概念。為避免不必要的描述性重復(fù)，根據(jù)一個說明性實施例描述的一個或更多個組件或動作能夠視需要用于或從其它說明性實施例省略。為簡單起見，在一些情況下，遍及附圖使用相同參考標號指代相同或類似零件。

本公開大體上涉及一種用于可經(jīng)布置以執(zhí)行機器人手術(shù)的遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)的引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)。所述引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)經(jīng)配置以便為與遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)的不同組件交互的非無菌和無菌OR工作人員提供指令。

在手術(shù)準備期間以所推薦次序進行一系列提示。舉例來說，引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)可在遠程操作組合件觸摸板接口處向用戶提供視覺和聽覺反饋，以及在視覺臺車觸摸屏接口上提供互補反饋，因此用戶可從手術(shù)室內(nèi)的多種位置訪問引導(dǎo)信息。

不管其一系列提示如何，引導(dǎo)設(shè)置允許遵循指令的靈活性，例如允許用戶跳過非必需步驟，使用手動控制來執(zhí)行相同動作，或以非標準次序執(zhí)行步驟。此外，引導(dǎo)設(shè)置感知遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)的狀態(tài)，且在用戶執(zhí)行包含例如對臂掛簾、連接插管和安裝儀器的多種活動時以適當引導(dǎo)進行響應(yīng)。其還可適應(yīng)其中事件可以按非標準次序發(fā)生的工作流程，舉例來說，當多個人正參與準備遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)用于手術(shù)時，或當先進用戶選擇以不同方式執(zhí)行步驟以適應(yīng)其特定需要時。其還可允許用戶在任一點處改變選擇且允許在非標準時間部署和收起系統(tǒng)以適應(yīng)用戶誤差或非預(yù)期的臨床情形。本文中所公開的示范性引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)指導(dǎo)用戶在手術(shù)之前經(jīng)過掛簾、對接和瞄準患者的階段。

根據(jù)各種實施例，引導(dǎo)設(shè)置提供關(guān)于遠程操作系統(tǒng)的指令以引導(dǎo)用于微創(chuàng)醫(yī)療程序的儀器遞送和操作。參看附圖的圖1A，用于在例如包含診斷、治療或外科手術(shù)的醫(yī)療程序中使用的遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)通常由參考標號10指示。如將描述，本公開的遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)在外科醫(yī)生的遠程操作控制下。在替代實施例中，遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)可在經(jīng)編程以執(zhí)行程序或子程序的計算機的部分控制下。在另外其它替代實施例中，在經(jīng)編程以執(zhí)行程序或子程序的計算機的完全控制下的全自動醫(yī)療系統(tǒng)可用于執(zhí)行程序或子程序。如圖1中所示，遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)10通常包含遠程操作組合件12，遠程操作組合件12靠近或安裝到在上面定位患者P的手術(shù)臺O。遠程操作組合件12可被稱為患者側(cè)操縱器(PSM)。醫(yī)療儀器系統(tǒng)14可操作地耦接到遠程操作組合件12且形成遠程操作組合件12的一部分。操作者輸入系統(tǒng)16允許外科醫(yī)生或其它類型的臨床醫(yī)生S查看手術(shù)部位的圖像或手術(shù)部位的呈現(xiàn)且控制醫(yī)療儀器系統(tǒng)14的操作。操作者輸入系統(tǒng)16可被稱為主控制臺或外科醫(yī)生的控制臺。能夠用于實施本公開中描述的系統(tǒng)和技術(shù)的遠程操作外科手術(shù)系統(tǒng)的一個實例為加利福尼亞州森尼維耳市的Intuitive Surgical，Inc(直觀外科手術(shù)公司)制造的da外科手術(shù)系統(tǒng)。

遠程操作組合件12及其醫(yī)療儀器系統(tǒng)14可包含一個或更多個非伺服控制鏈路(links)的運動學結(jié)構(gòu)(例如，可手動地定位和鎖定在適當位置的一個或更多個鏈路，通常被稱作設(shè)置結(jié)構(gòu))和遠程操作操縱器。(參看(例如)圖2)遠程操作組合件12包含驅(qū)動醫(yī)療儀器系統(tǒng)14上的輸入的多個馬達。這些馬達響應(yīng)于來自控制系統(tǒng)22的命令而移動。馬達包含驅(qū)動系統(tǒng)，其在耦接到醫(yī)療儀器系統(tǒng)14時可將醫(yī)療儀器推進到以自然或手術(shù)方式形成的解剖孔中。其它機動驅(qū)動系統(tǒng)可以以多個自由度移動醫(yī)療儀器的遠端，其可包含三個的線性運動度(例如，沿著X，Y，Z笛卡爾軸的線性運動)和三個程度的旋轉(zhuǎn)運動(例如，圍繞X，Y，Z笛卡爾軸的旋轉(zhuǎn))。另外，馬達能夠用于致動儀器的可鉸接的末端執(zhí)行器。遠程操作組合件12可被配置并布置成感測(諸如檢測、計算或以其它方式確定)每一馬達和/或每一臂的位置。遠程操作組合件12包含經(jīng)配置以從用戶處接收信息和將信息傳達給用戶的用戶接口。在一些實施例中，用戶接口為可在遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)10的引導(dǎo)設(shè)置期間向用戶呈現(xiàn)信息的觸摸板接口。遠程操作組合件12包含元件26，諸如傳感器、切換器(switches)、編碼器和/或感測遠程操作組合件的組件的布置的其它組件。所述布置可包含如下文的實例中提供的組件的存在或不存在，或可包含組件的物理相對位置。控制系統(tǒng)22操作地鏈接到觸摸板、傳感器、馬達、致動器、編碼器、液壓流動系統(tǒng)和遠程操作組合件12的其它組件、操作者輸入系統(tǒng)16，以及圖像捕獲系統(tǒng)18。圖像捕獲系統(tǒng)18包含可承載在遠程操作組合件12的醫(yī)療儀器系統(tǒng)14上的例如內(nèi)窺鏡等圖像捕獲裝置，以及相關(guān)圖像處理硬件和軟件。

操作者輸入系統(tǒng)16可位于外科醫(yī)生的控制臺處，外科醫(yī)生的控制臺通常位于與手術(shù)臺O相同的房間內(nèi)。然而，應(yīng)理解，外科醫(yī)生S能夠位于與患者P不同的房間或完全不同的建筑物內(nèi)。操作者輸入系統(tǒng)16通常包含用于控制醫(yī)療儀器系統(tǒng)14的一個或更多個控制裝置。更確切地說，響應(yīng)于外科醫(yī)生的輸入命令，控制系統(tǒng)22執(zhí)行醫(yī)療儀器系統(tǒng)14的伺服機械移動。(一個或更多個)控制裝置可包含任何數(shù)目的多種輸入裝置中的一者或更多者，例如把手、操縱桿、軌跡球、數(shù)據(jù)手套、觸發(fā)槍、手操作控制器、腳操作控制器、聲音辨識裝置、觸摸屏、身體運動或存在傳感器等等。在一些實施例中，(一個或更多個)控制裝置將具備與遠程操作組合件的醫(yī)療儀器相同的自由度以向外科醫(yī)生提供臨場感、(一個或更多個)控制裝置與儀器成一體式的感知，使得外科醫(yī)生具有如同存在于手術(shù)部位般直接控制儀器的強烈感受。在其它實施例中，(一個或更多個)控制裝置可具有與相關(guān)聯(lián)的醫(yī)療儀器相比較多或較少的自由度，且仍向外科醫(yī)生提供臨場感。在一些實施例中，(一個或更多個)控制裝置為以6個自由度移動的手動輸入裝置，且其還可包含用于致動儀器(例如用于封閉握鉗、將電勢施加到電極、遞送藥物治療等等)的可致動手柄。

系統(tǒng)操作者看到由圖像捕獲系統(tǒng)18捕獲的經(jīng)呈現(xiàn)用于在以操作方式耦接到或并入到操作者輸入系統(tǒng)16的顯示系統(tǒng)20上查看的圖像。顯示系統(tǒng)20顯示如由圖像捕獲系統(tǒng)18的子系統(tǒng)產(chǎn)生的手術(shù)部位和(一個或更多個)醫(yī)療儀器系統(tǒng)14的圖像或呈現(xiàn)。顯示系統(tǒng)20和操作者輸入系統(tǒng)16可經(jīng)定向使得操作者能夠以臨場感的感知控制醫(yī)療儀器系統(tǒng)14和操作者輸入系統(tǒng)16。顯示系統(tǒng)20可包含諸如單獨的右和左顯示等多個顯示，用于向操作者的每個眼睛呈現(xiàn)單獨圖像，因此允許操作者查看立體圖像。

替代地或附加地，顯示系統(tǒng)20可使用成像技術(shù)呈現(xiàn)手術(shù)前或手術(shù)期間記錄和/或成像的手術(shù)部位的圖像，所述成像技術(shù)例如計算機斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)、透視、熱像圖、超聲波、光學相干斷層掃描(OCT)、熱成像、阻抗成像、激光成像、納米管X射線成像等等。所呈現(xiàn)的手術(shù)前或手術(shù)期間圖像可包含二維、三維或四維(包含(例如)基于時間或基于速度的信息)圖像和用于再現(xiàn)圖像的相關(guān)聯(lián)圖像數(shù)據(jù)集。

控制系統(tǒng)22包含至少一個存儲器和至少一個處理器(未圖示)，以及通常多個處理器，用于實行遠程操作系統(tǒng)12、醫(yī)療儀器系統(tǒng)14、操作者輸入系統(tǒng)16、圖像捕獲系統(tǒng)18和顯示系統(tǒng)20之間的控制。控制系統(tǒng)22還包含經(jīng)編程的指令(例如，計算機可讀媒體存儲所述指令)以實施根據(jù)本文所公開的方面描述的方法中的一些或全部。雖然控制系統(tǒng)22展示為圖1中的單個包含的元件，但系統(tǒng)可包含兩個或兩個以上數(shù)據(jù)處理電路，其中處理的一個部分任選地在遠程操作組合件12上或附近執(zhí)行，治療的另一部分在操作者輸入系統(tǒng)16處執(zhí)行，等等。可采用各種各樣的集中式或分布式數(shù)據(jù)處理架構(gòu)中的任一者。類似地，經(jīng)編程指令可實施為若干單獨程序或子程序，或其可集成到本文中所描述的遠程操作系統(tǒng)的若干其它方面中。在一個實施例中，控制系統(tǒng)22支持例如藍牙、紅外數(shù)據(jù)通訊(IrDA)、家庭射頻(HomeRF)、IEEE 802.11、DECT和無線遙測等無線通信協(xié)議。

控制系統(tǒng)22還包含用戶接口，用戶接口經(jīng)配置以從用戶處接收信息和將信息傳達給用戶。在本文中所描述的實施例中，用戶接口為可在引導(dǎo)設(shè)置過程期間呈現(xiàn)提示、建議和狀態(tài)更新的觸摸屏監(jiān)視器。在一些實施例中，觸摸屏監(jiān)視器安置在手術(shù)室中的當用戶設(shè)置遠程操作組合件12時能夠容易地看到的位置中。此可在系統(tǒng)的無菌區(qū)內(nèi)。相比而言，遠程操作組合件12上的觸摸板可安置在無菌區(qū)外部的位置處，且可由非無菌人員在引導(dǎo)設(shè)置期間訪問。在另一實施例中，觸摸板和觸摸屏監(jiān)視器兩者均在無菌區(qū)中。雖然描述為觸摸屏監(jiān)視器，但其它實施例包含其它用戶接口，包含一個或更多個監(jiān)視器或顯示屏、鍵盤、計算機鼠標、滾輪、按鈕、旋鈕和其它用戶接口。

本文中所公開的引導(dǎo)設(shè)置可為在控制系統(tǒng)22上執(zhí)行用于動態(tài)地輔助用戶設(shè)置遠程操作組合件12的一個或更多個計算機程序。在一些實施例中，引導(dǎo)設(shè)置在各種各樣的集中式或分布式數(shù)據(jù)處理架構(gòu)中的任一者上執(zhí)行。其還可實施為若干單獨程序或子程序，或可集成到本文中所描述的遠程操作系統(tǒng)的若干其它方面中。

在一些實施例中，控制系統(tǒng)22可包含從遠程操作組合件12接收力和/或扭矩反饋的一個或更多個伺服控制器。響應(yīng)于所述反饋，伺服控制器將信號傳輸?shù)讲僮髡咻斎胂到y(tǒng)16。(一個或更多個)伺服控制器還可傳輸指示遠程操作組合件12移動(一個或更多個)醫(yī)療儀器系統(tǒng)14的信號，(一個或更多個)醫(yī)療儀器系統(tǒng)14經(jīng)由身體中的開口延伸到患者身體內(nèi)的內(nèi)部手術(shù)部位中。可使用任何合適的常規(guī)或?qū)ｉT的伺服控制器。伺服控制器可與遠程操作組合件12分離或集成。在一些實施例中，伺服控制器和遠程操作組合件被提供為定位成鄰近于患者的身體的遠程操作臂的一部分。

遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)10可進一步包含任選的操作和支持系統(tǒng)(未圖示)，例如照明系統(tǒng)、操縱控制系統(tǒng)、眼動追蹤系統(tǒng)、流體管理系統(tǒng)(例如灌注系統(tǒng)和/或抽汲系統(tǒng))。在替代實施例中，遠程操作系統(tǒng)可包含一個以上的遠程操作組合件和/或一個以上操作者輸入系統(tǒng)。操縱器組合件的確切數(shù)目將取決于外科手術(shù)和手術(shù)室內(nèi)的空間約束，以及其它因素。操作者輸入系統(tǒng)可并置或其可定位在單獨位置中。多個操作者輸入系統(tǒng)允許一個以上操作者以各種組合控制一個或更多個操縱器組合件。

圖1B展示根據(jù)一個實施例的示范性遠程操作組合件100(例如，圖1A中展示的遠程操作組合件12)。組合件100包含支撐突出臂的自動化和機動設(shè)置結(jié)構(gòu)，且可包含擱置在地板上的底座102、安裝在底座102上的可伸縮支撐柱104、從支撐柱104延伸的可伸縮吊桿105和作為定向平臺的平臺部分107。組合件100還包含支撐梁109和支撐外科手術(shù)工具(包含圖像捕獲系統(tǒng)18的部分)的若干臂106。如圖1B中所展示，臂106a、106b、106c、106d為支撐和移動用于操縱組織的手術(shù)儀器的儀器臂。這些臂106中的一者可被指定為支撐和移動內(nèi)窺鏡的相機臂。

圖1E展示具有安裝在其上的可更換的外科手術(shù)儀器110的臂106中的一者。外科手術(shù)儀器可為安裝在指定為相機臂的臂106上的內(nèi)窺鏡。所述內(nèi)窺鏡可為用于捕獲手術(shù)部位的立體圖像且將單獨立體圖像提供到顯示系統(tǒng)20的立體內(nèi)窺鏡。技術(shù)人員將理解，支撐儀器和相機的臂還可由安裝到天花板或壁或在一些情況下安裝到手術(shù)室中的另一件設(shè)備(例如，手術(shù)臺)的底座平臺(固定或可移動)支撐。同樣，他們將理解，可使用兩個或更多個單獨底座(例如，一個底座支撐每一臂)。

如圖1E中進一步說明，儀器100包含儀器接口150和儀器軸桿152。在一些實施例中，遠程操作組合件100可包含用于插管的支撐件，其相對于插管固定儀器110。在一些實施例中，儀器臂106中的每一者的部分可由手術(shù)室中的人員可調(diào)節(jié)以便相對于患者定位所述儀器。臂106的其它部分可由操作者在操作者輸入系統(tǒng)120(如圖1C中所展示)處致動和控制。與每一臂106相關(guān)聯(lián)的外科手術(shù)儀器110也可由在操作者輸入系統(tǒng)120處的操作者控制。

更詳細地說，臂106包含經(jīng)由設(shè)置接頭162連接到最遠設(shè)置鏈路164的垂直設(shè)置160。偏航接頭166將最遠設(shè)置鏈路162連接到平行四邊形俯仰機構(gòu)168。平行四邊形俯仰機構(gòu)164包含使其能夠移動的多個俯仰接頭170a、170b、170c。翼梁172在翼梁接頭174處連接到平行四邊形俯仰機構(gòu)164。設(shè)置接頭162、偏航接頭166、俯仰接頭170a、170b、170c和翼梁接頭174中的每一者由馬達控制，所述馬達在本文稱為設(shè)置接頭馬達、偏航接頭馬達、俯仰接頭馬達和翼梁接頭馬達。因此，臂106經(jīng)配置以按完全機動方式移動。在此實施例中，馬達在控制系統(tǒng)22的控制下且可以其它臂的馬達操作以采取可輔助掛簾、在患者上方推進、對接到手術(shù)儀器或儲存以及其它功能的所需要姿勢。此外，與每一馬達相關(guān)聯(lián)的編碼器和傳感器向控制系統(tǒng)22提供反饋使得控制系統(tǒng)感測或檢測臂106的位置、狀態(tài)和設(shè)置。在一些實施例中，翼梁172包含傳感器以檢測臂106上外科手術(shù)簾的存在。

遠程操作組合件100還包含相對于底座102固定在支撐柱104上的舵柄111，其具有用于控制設(shè)置和操作的用戶接口。在一些實施例中，用戶接口為能夠接受用戶輸入和提供圖形、文本、聽覺或其它反饋的觸摸板154。觸摸板154提供用于例如準備掛簾、對接或收起的遠程操作組合件100活動的特征以幫助用戶最小化其在OR中占據(jù)的空間。觸摸板154還提供用于系統(tǒng)故障通告和恢復(fù)的裝置。在一些實施例中，觸摸板154沿著支撐柱104安置且被配置成由手術(shù)室中的用戶查看。在其它實施例中，觸摸板或其它用戶接口安置在其它地方。其可為有線或無線的且可安置在袋子內(nèi)或其它地方以用于無菌用途。在此實施例中，觸摸板154經(jīng)配置以顯示關(guān)于遠程操作組合件100的狀態(tài)的信息、關(guān)于特定外科手術(shù)程序的信息，和關(guān)于總體遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)10的信息。在一些實施例中，觸摸板154為呈現(xiàn)信息和接受用戶輸入的觸摸板顯示接口。由此，用戶可在觸摸板處輸入包含設(shè)置指令的控制指令。

圖1C為操作者輸入系統(tǒng)120(例如，圖1A中展示的操作者輸入系統(tǒng)16)的前正視圖。操作者輸入系統(tǒng)120包含裝備有左和右多個自由度(DOF)控制接口122a和122b的控制臺121，所述控制接口122a和122b是用于控制包含內(nèi)窺鏡的手術(shù)儀器110的運動鏈。外科醫(yī)生通常用拇指和食指握住控制接口122中的每一者上的鉗子組合件124a、124b，且能夠?qū)Q子組合件移動到各種位置和定向。當選擇工具控制模式時，控制接口122中的每一者經(jīng)配置以控制對應(yīng)的外科手術(shù)儀器和儀器臂106。舉例來說，左控制接口122a經(jīng)耦接以控制儀器臂106a及其相關(guān)聯(lián)的外科手術(shù)儀器110，且右控制接口122b可經(jīng)耦接以控制儀器臂106b及其相關(guān)聯(lián)外科手術(shù)儀器110。如果第三儀器臂106c在外科手術(shù)期間被使用且定位在左側(cè)，那么左控制接口122a能夠從控制臂106a及其相關(guān)聯(lián)的外科手術(shù)儀器110切換到控制臂106c及其相關(guān)聯(lián)的外科手術(shù)儀器110。同樣，如果第三儀器臂106c在外科手術(shù)期間被使用且定位在右側(cè)，那么右控制接口122a能夠從控制臂106b及其相關(guān)聯(lián)的外科手術(shù)儀器110切換到控制臂106c及其相關(guān)聯(lián)的外科手術(shù)儀器110。在一些情況下，控制接口122a、122b和臂106a/外科手術(shù)儀器的組合與臂106b/外科手術(shù)儀器的組合之間的控制任務(wù)還可交換。這可以例如在內(nèi)窺鏡滾動180度的情況下進行，使得在內(nèi)窺鏡的查看視野中移動的儀器呈現(xiàn)為在與外科醫(yī)生正移動的控制接口相同的一側(cè)上。鉗子組合件通常用于操作外科手術(shù)儀器110的遠端處的帶爪鉗的外科手術(shù)末端執(zhí)行器(例如，剪刀、握緊牽開器等等)。

額外控制件具備腳踏板128。腳踏板128中的每一者能夠激活儀器110中的選定一者上的特定功能。舉例來說，腳踏板128能夠激活鉆孔機或燒灼器工具或可操作灌注、抽汲或其它功能。多個儀器能夠通過按壓踏板128中的多者而被激活。儀器110的特定功能可由其它控制激活。

外科醫(yī)生的控制臺120還包含立體圖像查看器系統(tǒng)126(例如，圖1A中展示的顯示系統(tǒng)20)。立體圖像查看器系統(tǒng)126包含左目鏡125a和右目鏡125b，使得外科醫(yī)生可在立體圖像查看器系統(tǒng)126內(nèi)部分別使用外科醫(yī)生的左眼和右眼查看左和右立體圖像。由內(nèi)窺鏡112捕獲的左側(cè)和右側(cè)圖像在對應(yīng)的左側(cè)和右側(cè)圖像顯示器上輸出，外科醫(yī)生將所述圖像感知為顯示系統(tǒng)(例如，圖1A中展示的顯示系統(tǒng)20)上的三維圖像。在有利的配置中，控制接口122定位在立體圖像查看器系統(tǒng)126下方，使得顯示器中展示的外科手術(shù)工具的圖像呈現(xiàn)為在顯示器下方位于外科醫(yī)生的手附近。此特征允許外科醫(yī)生直觀地控制三維顯示中的各種手術(shù)儀器，如同直接觀測手一樣。因此，相關(guān)聯(lián)儀器臂和儀器的伺服控制是基于內(nèi)窺鏡圖像參考幀。

如果控制接口122切換到相機控制模式，則也使用內(nèi)窺鏡圖像參考幀。在一些情況下，如果選擇相機控制模式，那么外科醫(yī)生可通過一起移動控制接口122中的一者或兩者來移動內(nèi)窺鏡112的遠端。外科醫(yī)生然后可通過移動控制接口122來直觀地移動(例如，平移、傾斜、縮放)所顯示的立體圖像，如同將圖像固持在他或她的手中一般。

如圖1C中進一步展示，頭靠130定位在立體圖像查看器系統(tǒng)126上方。當外科醫(yī)生仔細查看立體圖像查看器系統(tǒng)126時，外科醫(yī)生的前額抵靠著頭靠130定位。在本公開的一些實施例中，能夠經(jīng)由操縱頭靠130而非利用控制接口122來實現(xiàn)內(nèi)窺鏡112或其它手術(shù)儀器的操縱。

圖1D為外科手術(shù)系統(tǒng)的視覺臺車組件140的前視圖。舉例來說，在一個實施例中，視覺臺車組件140為圖1A中展示的醫(yī)療系統(tǒng)10的一部分。視覺臺車140能夠容納外科手術(shù)系統(tǒng)的中央電子數(shù)據(jù)處理單元142(例如，圖1A中展示的控制系統(tǒng)22的全部或部分)和視覺設(shè)備144(例如，圖1A中展示的圖像捕獲系統(tǒng)18的部分)。中央電子數(shù)據(jù)處理單元142包含用于操作外科手術(shù)系統(tǒng)的許多數(shù)據(jù)處理。然而，在各種實施方案中，電子數(shù)據(jù)處理可分布在外科醫(yī)生控制臺120和遠程操作組合件100中。視覺設(shè)備144可包含用于內(nèi)窺鏡112的左側(cè)和右側(cè)圖像捕獲功能的相機控制單元。視覺設(shè)備144還可包含提供用于使手術(shù)部位成像的照明的照明設(shè)備(例如，氙氣燈)。如圖1D中所展示，視覺臺車140包含任選的觸摸屏監(jiān)視器146(舉例來說，24英寸監(jiān)視器)，其可安裝在其它地方，例如組合件100上或患者側(cè)臺車上。視覺臺車140進一步包含用于諸如電外科單元、吹入器、抽汲灌注儀器或第三方燒灼器設(shè)備的任選輔助外科手術(shù)設(shè)備的空間148。遠程操作組合件100和外科醫(yī)生的控制臺120經(jīng)由例如光纖通信鏈路耦接到視覺臺車140使得三個組件一起充當為外科醫(yī)生提供直觀的臨場感的單一遙控微創(chuàng)外科手術(shù)系統(tǒng)。

觸摸屏監(jiān)視器146可形成在本文中所描述的引導(dǎo)設(shè)置過程期間提供狀態(tài)和提示的用戶接口。雖然展示觸摸屏監(jiān)視器，但值得注意的是，可使用其它類型的用戶接口，包含上文參考觸摸板154描述的那些用戶接口。值得注意的是，一些引導(dǎo)設(shè)置過程未在用戶接口處接收用戶輸入，因為系統(tǒng)經(jīng)布置以感測或以其它方式辨識何時設(shè)置步驟完成。因此，在一些實施例中，用戶接口僅為并不接收用戶輸入的顯示器。外科手術(shù)系統(tǒng)10的額外細節(jié)和實施例在美國專利申請No.US 2013/0325033 A1(2013年5月31日提交)和美國專利申請No.US 2013/0325031 A1(2013年5月31日提交)中描述，這兩者以引用的方式全文并入本文中。

應(yīng)注意，在一些實施例中，遙控外科手術(shù)系統(tǒng)的組合件100中的一些或全部能夠在虛擬(模擬)環(huán)境中實施，其中由外科醫(yī)生在外科醫(yī)生的控制臺120處看見的圖像中的一些或全部能夠為儀器和/或解剖結(jié)構(gòu)的合成圖像。在一些實施例中，此合成圖像能夠由視覺臺車組件140提供和/或在外科醫(yī)生的控制臺120處直接產(chǎn)生(例如，經(jīng)由模擬模塊)。

并不出人意料，參看圖1A-1E描述的遙控外科手術(shù)系統(tǒng)10可在執(zhí)行微創(chuàng)外科手術(shù)之前需要一定水平的設(shè)置。本文中所公開的示范性實施例可利用由中央電子數(shù)據(jù)處理單元142實施的引導(dǎo)設(shè)置過程的全部或一部分。引導(dǎo)設(shè)置過程可為機器擴增和配置相依的引導(dǎo)演示。其可動態(tài)地辨識輸入且向用戶提供引導(dǎo)和提示以執(zhí)行各種設(shè)置動作。所提示的設(shè)置動作基于用戶先前選擇的輸入，且基于遠程操作組合件100的感測到的系統(tǒng)配置。舉例來說，所述系統(tǒng)可感測臂106的位置，可感測儀器(例如內(nèi)窺鏡)是否被附接、臂106是否掛簾且在無菌條件中，以及其它感測到的配置。因為其考慮感測到的遠程操作組合件配置，所以引導(dǎo)演示過程可辨識何時每一設(shè)置步驟經(jīng)由自動化過程完成、何時設(shè)置步驟經(jīng)由手動過程完成、何時用戶期望跳過設(shè)置步驟，以及何時設(shè)置步驟并不需要完成且不必呈現(xiàn)給用戶。因此，引導(dǎo)設(shè)置可動態(tài)地引導(dǎo)用戶經(jīng)歷設(shè)置過程以維持即使在類似類型的手術(shù)之間也可能不同的安全但有效的設(shè)置過程。也就是說，引導(dǎo)設(shè)置可基于感測到的遠程操作組合件配置和當用戶混亂地執(zhí)行設(shè)置步驟時發(fā)生的設(shè)置而具有類似手術(shù)中不同的設(shè)置序列。由此，可呈現(xiàn)許多靈活的設(shè)置選擇。

在遠程操作組合件100的觸摸板154和視覺臺車組件140的觸摸屏監(jiān)視器146上呈現(xiàn)有視覺提示以及具有聽覺指示的情況下，引導(dǎo)設(shè)置向用戶提供上下文敏感逐步引導(dǎo)。引導(dǎo)設(shè)置可輔助用戶在設(shè)置活動期間有效且高效地操作。然而，引導(dǎo)設(shè)置的使用對于實現(xiàn)合理的設(shè)置并不是必需的，且可由外科醫(yī)生視需要簡單地忽略。舉例來說，用戶在其選擇的情況下自由地以不同次序執(zhí)行設(shè)置活動，或其可針對系統(tǒng)選擇可能適合于特定臨床情形的非標準配置。

因為設(shè)置可涉及用戶與遠程操作組合件觸摸板154處的控制交互以及與視覺臺車觸摸屏146交互，所以相關(guān)引導(dǎo)提供在遠程操作組合件觸摸板154和視覺臺車觸摸屏監(jiān)視器146兩者上。

引導(dǎo)設(shè)置過程可劃分成圖2中陳述的三個一般設(shè)置階段。這三個所識別的階段用于輔助引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)的闡釋，但并不希望視為一定與其它階段分離，因為所述三個所識別階段重疊且共享一些共同特性。所述三個一般階段為掛簾階段202、對接階段204和瞄準階段206。

圖2中的階段中的每一者可涵蓋表示引導(dǎo)設(shè)置過程的特定階段的若干狀態(tài)。每一狀態(tài)可與遠程操作組合件100的步驟或特定物理布置相關(guān)聯(lián)。引導(dǎo)設(shè)置過程將用戶在狀態(tài)間推進直至設(shè)置過程完成為止。當已滿足針對特定狀態(tài)的步驟或布置時，引導(dǎo)設(shè)置可繼續(xù)到下一狀態(tài)，從而界定下一設(shè)置過程步驟。因為中央電子數(shù)據(jù)處理單元142接收指示感測到的遠程操作組合件配置的輸入，所以中央電子數(shù)據(jù)處理單元142辨識何時狀態(tài)完成。因此，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142可將引導(dǎo)設(shè)置推進到下一狀態(tài)，而無用戶在用戶接口處作出的任何輸入。此外，用戶可通過簡單地將遠程操作組合件100置于與沿著引導(dǎo)設(shè)置過程中更遠的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的配置中而超馳或跳過引導(dǎo)設(shè)置的一個或更多個狀態(tài)或狀態(tài)的部分。中央電子數(shù)據(jù)處理單元142將隨后感測新配置且識別對應(yīng)于所述配置的相關(guān)狀態(tài)。所述配置的上下文確定系統(tǒng)推斷的什么內(nèi)容為所述狀態(tài)和下一必需動作。如果系統(tǒng)確定用戶似乎已經(jīng)跳過系統(tǒng)中識別為尤其重要的狀態(tài)，那么系統(tǒng)將輸出提醒。然而，如果用戶在接收所述提醒之后繼續(xù)，那么系統(tǒng)將繼續(xù)且準許用戶基于感測到的配置移動下一狀態(tài)。

在本文中所描述的示范性實施例中，所述狀態(tài)包含兩個用戶接口屏幕上顯示的相關(guān)聯(lián)指令和提示：遠程操作組合件100上的觸摸板154和視覺臺車組件140上的觸摸屏監(jiān)視器146。然而，其它實施例采用單一用戶接口，而另外其它實施例包含更多用戶接口。在所展示的示范性實施例中，與特定狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的特定提示展示在一個接口屏幕或另一接口屏幕上，這取決于狀態(tài)和待采取的下一動作。舉例來說，一些提示僅呈現(xiàn)在觸摸板154上，因為所述提示涉及用于可在非無菌視野執(zhí)行的遠程操作組合件100的設(shè)置的狀態(tài)。其它提示僅僅呈現(xiàn)在觸摸屏監(jiān)視器146上，因為所述提示涉及在無菌視野中需要注意的狀態(tài)。然而，觸摸屏監(jiān)視器146和觸摸板154兩者上的提示經(jīng)協(xié)調(diào)使得用戶以協(xié)調(diào)方式推進穿過圖2中的階段。一些實施例除視覺提示之外還包含音頻和聲音提示。一些實施例準許用戶定制偏好，例如將系統(tǒng)設(shè)定在靜音模式。

圖3說明與觸摸屏監(jiān)視器146和觸摸板154兩者上的屏幕提示相關(guān)聯(lián)的一系列示范性狀態(tài)。與所述狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的提示幫助用戶推進經(jīng)過每一階段(圖2)以完成遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)10的引導(dǎo)設(shè)置。左列列舉具有可在遠程操作組合件100上的觸摸板154上顯示的屏幕提示的若干示范性狀態(tài)。右列列舉具有可在視覺臺車組件140上的觸摸屏監(jiān)視器146上顯示的屏幕提示的若干示范性狀態(tài)。在圖3中，每一狀態(tài)周圍的線對應(yīng)于圖2中的階段中的一者。舉例來說，點線狀態(tài)是形成圖2中的掛簾階段202的狀態(tài)；實線狀態(tài)形成圖2中的對接階段204；以及虛線狀態(tài)形成圖2中的瞄準階段206。此處，所述狀態(tài)以引導(dǎo)設(shè)置過程的順序順序次序展示。然而，因為引導(dǎo)設(shè)置是動態(tài)且可調(diào)適的且并不保持到特定序列，所以狀態(tài)可被跳過、可不同，且其它狀態(tài)可取代圖3中展示的那些狀態(tài)中的一者或更多者。

仍參看圖3，掛簾階段可包含例如觸摸板154上的掛簾部署狀態(tài)252、觸摸屏146上的掛簾部署狀態(tài)254、掛簾狀態(tài)256、無菌任務(wù)狀態(tài)258和臂收回狀態(tài)266。對接階段可包含例如選定解剖結(jié)構(gòu)狀態(tài)260、選定接近度狀態(tài)262、選定對接狀態(tài)268、對接部署狀態(tài)270和對接鏡臂狀態(tài)(Dock Scope Arm state)272。瞄準階段可包含接近患者狀態(tài)274、手術(shù)進行中狀態(tài)276、連接內(nèi)窺鏡狀態(tài)278、瞄準狀態(tài)280、連接剩余臂狀態(tài)282和手術(shù)進行中狀態(tài)284。

掛簾部署狀態(tài)252、254和對接部署狀態(tài)270各自可與遠程操作組合件100的柱104、吊桿105、臂106和定向平臺107的特定姿勢對應(yīng)。此外，收起狀態(tài)(不是引導(dǎo)設(shè)置例程的標準部分)也可與遠程操作組合件100的柱104、吊桿105、臂106和定向平臺107的特定姿勢對應(yīng)。收起狀態(tài)本質(zhì)上是至少部分緊湊的靜止狀態(tài)，其可在遠程操作組合件100待保留用于外科手術(shù)過程的任何部分之前、期間或之后的某一時間周期時使用。

圖4、圖5A-圖5F和圖6展示關(guān)于不同的預(yù)建立姿勢的不同位置或姿態(tài)的實例。舉例來說，圖4展示掛簾位置中的遠程操作組合件100；圖5A-圖5F展示各種對接位置中的遠程操作組合件100；以及圖6展示收起位置中的遠程操作組合件100。

在所展示的實例中，遠程操作組合件100上的觸摸板154可用于輸入將柱104、吊桿105、臂106和定向平臺107部署到預(yù)建立位置的命令。其它輸入裝置也預(yù)期用以輸入命令。因此，在一些實施例中，觸摸板154包含掛簾部署按鈕、收起按鈕和對接部署按鈕，以及其它。

圖4中的掛簾部署位置將參考穿過柱104的平面描述。參看圖4，平行于附圖紙張的平面將被視為冠狀平面180，且直接垂直于冠狀平面的平面為矢狀平面182。遠程操作組合件100的前面面向矢狀平面182的方向，且冠狀平面直接延伸到遠程操作組合件100的側(cè)部。

圖4展示掛簾部署位置中的遠程操作組合件100。掛簾部署位置為由遠程操作組合件在待為臂106和/或柱104掛簾時自動采取的姿態(tài)。如本文所使用，自動采取的姿態(tài)涵蓋由單一瞬時輸入或經(jīng)由連續(xù)輸入(例如連續(xù)按壓按鈕)實現(xiàn)的移動。在連續(xù)輸入實施例中，遠程操作組合件僅在按壓按鈕時移動，從而阻止不再按壓按鈕時的所有移動。這準許用戶在必需時出于安全或其它原因立即停止移動。在一些實施例中，掛簾部署位置僅在用戶輸入采取掛簾部署位置的命令(例如通過選擇掛簾部署按鈕)時采取。

能夠看出，在此示范性位置中，柱104延伸使得臂在方便由平均身高的人訪問的高度處。在一些實施例中，翼梁172經(jīng)安置使得其上端在約54英寸到66英寸的范圍內(nèi)的高度處。然而，也預(yù)期其它高度。垂直設(shè)置160從定向平臺107承載的支撐梁109部分延伸。臂106各自在矢狀平面的方向上部分延伸使得臂106的每一元件(包含垂直設(shè)置160、最遠設(shè)置鏈路164、平行四邊形俯仰機構(gòu)168和翼梁172)可個別地用無菌簾來掛簾。掛簾部署姿勢定位翼梁172以實現(xiàn)掛簾之前足夠的臂間間距。所述間距準許折疊簾放置在臂上且用作無菌屏障來激活臂控制模式使得無菌用戶可進一步將臂延伸到手術(shù)室中的可用空間中。在該實施例中，使翼梁172與鄰近翼梁在翼梁頂部處稍微隔開較多且在翼梁底部處稍微隔開較少。因此，最外翼梁172相對于矢狀平面182成最大角度。這可適應(yīng)可放置在翼梁172的頂部上方的額外簾材料。此外，每一翼梁172在矢狀平面方向中成角度，其中翼梁172的頂部比翼梁172的底部與冠狀平面隔開得更遠，使得用戶可較容易地將簾連接到翼梁172。在一些實施例中，用戶可能夠查看翼梁172的頂部部分，使得簾能夠恰當?shù)匕仓靡约せ钜砹?72上的辨識臂106上的簾存在的帳簾傳感器。圖4中的掛簾位置中的臂106通常面向前向或矢狀方向使得用戶能夠從前方訪問所有臂106，而不是訪問延伸到側(cè)部的臂106a和106d。圖4中展示的示范性掛簾位置部分緊湊以適應(yīng)其中遠程操作組合件100在不具有用于訪問的無限空間的手術(shù)室內(nèi)進行掛簾的情形。此外，彼此鄰近的臂的近程提供用于掛簾的足夠空間，同時使臂足夠靠近在一起以實現(xiàn)有效掛簾。

在示范性方面中，當起始掛簾部署過程時，可包含關(guān)于遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)10的多個控制系統(tǒng)的中央電子數(shù)據(jù)處理單元142控制臂106以將其放置在掛簾位置中。掛簾位置可經(jīng)由遠程操作組合件100的一系列順序移動獲得。舉例來說，順序移動可包含吊桿移動、臂部署移動和垂直設(shè)置接頭移動。吊桿移動可包含將吊桿升高到為了掛簾便利設(shè)定的預(yù)設(shè)高度。臂部署移動接著可在無額外輸入的情況下進行，或可由于例如按鈕處的連續(xù)輸入而自動進行。臂部署移動可包含延伸臂106和以上文所論述的方式布置翼梁172。垂直設(shè)置接頭移動在臂部署移動之后進行，且包含以上文所論述的方式調(diào)整垂直設(shè)置接頭164。

圖5展示對接位置中的遠程操作組合件100。對接位置為當用戶已經(jīng)選擇待治療的一般解剖區(qū)和到患者的接近度(例如，患者的左側(cè)或右側(cè))時采取的姿態(tài)。在遠程操作組合件100處于對接位置中的情況下，其能夠在患者上方移動。在此驅(qū)動位置中，臂稍微縮回，翼梁立式定向以準備對接到插管，柱104延伸以升高吊桿105和臂106到高高地處于患者檢查臺上方。此外，垂直設(shè)置160提升使得臂106足夠高以在遠程操作組合件在患者上方推進時不靠近患者。對接部署過程還針對待治療的選定解剖區(qū)調(diào)整遠端設(shè)置接頭162。此接頭基于解剖結(jié)構(gòu)和接近方向智能地設(shè)定以在卷起后提供適當間隙，同時接近手術(shù)的最佳設(shè)定。舉例來說，不需要在患者上方通過的外臂106能夠部署得較低以實現(xiàn)最大儀器可及范圍，然而必須在患者上方通過的外臂可部署在中等高度處以確保卷起后的適當患者間隙。同時，取決于待治療的解剖區(qū)和所選擇的接近度，還可控制定向平臺107和支撐梁109。在一些實施例中，一個或更多個接頭可無源地控制(passively control)且不機動，而在其它實施例中，所有接頭出于引導(dǎo)設(shè)置的目的均為機動和受控的。

在示范性方面中，當對接部署過程開始時，可包含關(guān)于遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)10的多個控制系統(tǒng)的中央電子數(shù)據(jù)處理單元142控制臂106以將臂置于對接位置中。對接位置可取決于待治療的解剖區(qū)和患者接近度。在一些方面，對接部署過程包含一系列順序移動以獲得對接姿勢。舉例來說，順序移動可包含臂部署移動、垂直設(shè)置接頭移動、吊桿移動、平臺移動和臂再部署移動。

臂部署移動包含在一配置中翻折臂使得臂相對緊湊，翼梁172在相對垂直位置中。如上文所指出，取決于接近度(舉例來說，不論患者的右側(cè)、患者的左側(cè)還是患者的腿接近度)，臂的高度設(shè)定為最大高度，設(shè)置接頭角度以每臂為基礎(chǔ)經(jīng)優(yōu)化以折衷間隙與可及范圍。舉例來說，將不在患者上方通過的臂的高度部署得較低以實現(xiàn)最大儀器可及范圍，且必須在患者上方通過的臂的高度部署在中等間隙處以提供足夠可及范圍，同時確保卷起后適當?shù)幕颊唛g隙。

當臂完成移動時，在無單獨輸入的情況下發(fā)生垂直設(shè)置接頭移動。舉例來說，在連續(xù)輸入實施例中，基于相同連續(xù)輸入，遠程操作組合件開始垂直設(shè)置接頭移動。在此移動中，垂直設(shè)置接頭160完全收縮以將臂的近端部分升高到其最高高程以提供臂的間隙。當垂直設(shè)置接頭移動完成時，系統(tǒng)在無額外用戶輸入的情況下執(zhí)行吊桿移動。也就是說，系統(tǒng)使用相同輸入(例如連續(xù)輸入)操縱吊桿。吊桿移動可包含用可伸縮柱104升高吊桿。平臺移動在吊桿移動之后，且包含將平臺旋轉(zhuǎn)到目標定向。這是基于選定接近度，且不同平臺移動在圖5B-5F中展示。在平臺移動之后，臂106再部署到方便的位置用于對接到與患者相關(guān)聯(lián)的插管。這可包含將翼梁172放置在直立位置中，以及將最遠設(shè)置鏈路164定向到與選定接近度和解剖區(qū)相關(guān)聯(lián)的預(yù)設(shè)條件。

一些實施例準許用戶將吊桿升高到大于與任何選定解剖區(qū)和接近度組合相關(guān)聯(lián)的默認高度的高度。該經(jīng)調(diào)整高度接著可用作用于部署序列的剩余部分的底層。因此，當患者大于典型患者時或當患者高于典型患者時，系統(tǒng)可通過高度的簡單調(diào)整補償部署過程中的所有移動。

圖5B-5F展示可基于用戶的輸入采取的不同對接位置。舉例來說，圖5B展示其中遠程操作組合件正從患者的左側(cè)接近且治療區(qū)可在患者的較低解剖區(qū)中的接近度。圖5C展示其中遠程操作組合件正從患者的左側(cè)接近且治療區(qū)可在患者的上部解剖區(qū)中的接近度。圖5C展示其中遠程操作組合件正從患者的右側(cè)接近且治療區(qū)可在患者的較低解剖區(qū)中的接近度。圖5D展示其中遠程操作組合件正從患者的右側(cè)接近且治療區(qū)可在患者的上部解剖區(qū)中的接近度。圖5F展示其中遠程操作組合件正從患者的腿部接近且治療區(qū)可在患者的較低解剖區(qū)中的接近度。

圖6展示收起位置中的遠程操作組合件100。緊湊的收起位置最小化由遠程操作組合件在手術(shù)室中占據(jù)的空間。因此，在此位置中，所有臂106抵靠著柱104緊緊地壓縮，吊桿105在適應(yīng)臂106的同時盡可能遠地縮回，且柱104完全疊縮以使遠程操作組合件盡可能小。此處，定向平臺旋轉(zhuǎn)以允許支撐梁109在后向方向中從定向平臺107延伸使得其具有最小占用面積。

在示范性方面中，當起始收起過程時，可包含關(guān)于遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)10的多個控制系統(tǒng)的中央電子數(shù)據(jù)處理單元142將遠程操作組合件100置于收起位置中。此可如上文所論述經(jīng)由連續(xù)輸入進行，或可經(jīng)由單一瞬時輸入發(fā)生。在一些方面中，經(jīng)由一系列順序移動實現(xiàn)收起位置。舉例來說，順序移動可包含平臺移動、垂直設(shè)置接頭移動、臂縮回移動和吊桿移動。

平臺移動包含將平臺旋轉(zhuǎn)到筆直前向位置。垂直設(shè)置接頭移動升高垂直設(shè)置接頭164以移動臂靠近吊桿。臂縮回移動隨后收縮臂106使得臂橫向封裝在一起，其中柱104的每一側(cè)上有兩個臂106。吊桿移動隨后將吊桿完全降低到緊湊位置，以產(chǎn)生手術(shù)室中小的緊湊占用面積。在優(yōu)選實施例中，臂106定位在一布置中以配合在底座102的占用面積內(nèi)。

一些實施例產(chǎn)生交錯布置，其包含安置在柱的前方的第二臂(例如臂106b)、撓曲且安置在附近的其鄰近的第一臂(例如臂106a)、一直推回去且抵靠著柱104右側(cè)的第三臂(例如臂106c)，以及撓曲接近第三臂并朝內(nèi)旋轉(zhuǎn)的第四臂(例如臂106d)。

一些實施例包含單獨無菌收起位置。該位置也是最小化占用面積的位置，但既定在柱104和臂106被無菌簾覆蓋時適應(yīng)柱104和臂106。在此位置中，臂106以最小化其在手術(shù)室中的介入性的方式在一起，但仍使無菌簾維持在潔凈和未受損條件中。無菌收起位置因此可為當遠程操作系統(tǒng)10檢測到臂106和/或柱104覆蓋在無菌簾中時的收起位置。

在一些實施例中，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142通過控制與每一者相關(guān)聯(lián)的馬達而控制柱104、吊桿105、臂106和定向平臺107的移動以將其移動到所需位置。在一些實施例中，遠程操作組合件100包含其自身的監(jiān)督器和控制器，因此即使當獨立使用遠程操作組合件100(例如準備用于運輸)時也能夠執(zhí)行掛簾部署、對接部署和收起功能。響應(yīng)于用戶接口(例如觸摸板154)處起始的命令，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142中的監(jiān)督器邏輯輸出控制信號以將柱104、吊桿105、臂106和定向平臺107移動到所需姿勢中。在一些方面，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142包含用于以前瞻性地避免臂和設(shè)置接頭與柱的沖突的方式定序或以其它方式協(xié)調(diào)臂106的運動的算法。在一些方面，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142監(jiān)視自動化移動期間的接頭運動以例如緩解與例如操作臺的物體的沖突。如下文所解釋，預(yù)建立的姿勢可與引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)的不同階段或狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。

圖7A-7C展示使用由遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)10執(zhí)行的引導(dǎo)設(shè)置的示范性方法。圖7中的方法通過顯示圖2中的掛簾階段202中的引導(dǎo)設(shè)置的提示而開始，隨后前進到對接階段204，且最終前進經(jīng)過瞄準階段206。在一些示范性實施例中，觸摸板154包含起始所述過程的可選引導(dǎo)設(shè)置特征按鈕。因此，在用戶選擇或起始引導(dǎo)設(shè)置之后，系統(tǒng)提示用戶完成掛簾階段中的各種步驟。

所述方法在302處開始，其通過在觸摸板154和觸摸屏監(jiān)視器146兩者上顯示掛簾部署提示而在掛簾部署狀態(tài)252、254。圖8展示選擇了首頁項的觸摸板154上的示范性引導(dǎo)設(shè)置用戶接口。用戶接口220包含(所展示的實例)多個可選按鈕522、引導(dǎo)設(shè)置屏幕提示524和選定解剖結(jié)構(gòu)可擴展菜單526。在此實施例中，可選按鈕522包含“掛簾部署”按鈕528、“收起”按鈕530和“啟用操縱桿”按鈕532。圖9展示觸摸屏監(jiān)視器146上的示范性引導(dǎo)設(shè)置用戶接口。能夠看出，其使用戶觸摸遠程操作組合件100上的觸摸板154以起始引導(dǎo)設(shè)置和部署遠程操作組合件100(圖1B)用于掛簾。觸摸屏監(jiān)視器146包含解釋性的圖像534和文本提示536。觸摸屏監(jiān)視器146還可執(zhí)行其它功能或可在靜置狀態(tài)中。在一些實施例中，觸摸屏監(jiān)視器146和觸摸板154兩者可在類似狀態(tài)中，且可顯示類似提示。

參看圖8，用戶可以選擇按壓掛簾部署按鈕528以起始將柱104、吊桿105、臂106和定向平臺107部署在圖4中展示的掛簾部署配置中的自動過程。在一些實施例中，柱104、吊桿105、臂106和定向平臺107僅當在觸摸板154上按壓或觸摸按鈕528時移動。此可使用戶能夠簡單地通過從按鈕528處移除手指而終止柱104、吊桿105、臂106和定向平臺107的移動。當按壓按鈕時，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142產(chǎn)生還避免臂沖突或接觸(如上文所解釋)的命令信號且將其發(fā)送到遠程操作組合件100。

用戶還可以選擇收起按鈕530。這將自動部署遠程操作組合件100到圖6中展示的收起位置。再次，可僅當在觸摸板154上按壓或觸摸按鈕530時發(fā)生移動。

在優(yōu)選實施例中，遠程操作系統(tǒng)10經(jīng)配置以經(jīng)由傳感器或切換器(switches)辨識何時無菌簾恰當?shù)匕惭b在支撐柱104、吊桿105和臂106中的任一者上。其還被配置成經(jīng)由傳感器、編碼器或其它裝置辨識支撐柱104、吊桿105和臂106的位置。

在圖7A中304處，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142詢問是否臂106中的任一者被掛簾、是否支撐柱104被掛簾、是否遠程操作組合件100為掛簾部署(意味著在圖4中展示的掛簾部署位置中)，或是否臂106被停用。如果304處所列條件均未滿足，那么系統(tǒng)屏幕不存在改變，且觸摸板154和觸摸屏監(jiān)視器146被維持在掛簾部署狀態(tài)252、254中。由此，觸摸板154繼續(xù)顯示圖8中的524處的“掛簾部署”提示。然而，如果滿足所述條件中的任一者，那么引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)能夠在不接收推進設(shè)置過程的特定用戶輸入的情況下自動推進到下一設(shè)置狀態(tài)。

如上文所指出，引導(dǎo)設(shè)置動態(tài)地將設(shè)置引導(dǎo)提供給用戶，并且準許用戶視需要在不遵循引導(dǎo)的情況下設(shè)置系統(tǒng)。在此實施例中，用戶可使用“掛簾部署”按鈕將臂106置于適于掛簾的位置中，或者可不管臂的位置如何手動地開始掛簾過程。因此，舉例來說，如果用戶使用操作者輸入系統(tǒng)120(圖1C)來控制臂或手動地抓握和移位臂以將其布置在適于掛簾的位置中，那么在控制系統(tǒng)檢測到臂或柱中的一者被掛簾的情況下引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)仍前進到下一狀態(tài)。因此，系統(tǒng)辨識用戶已移動超出掛簾部署狀態(tài)254，且正在掛簾狀態(tài)256中工作。因此，臂106不必處于經(jīng)由自動部署設(shè)定實現(xiàn)的最佳位置中以便辨識可合適地完成所述任務(wù)，且從掛簾部署狀態(tài)推進到下一狀態(tài)。

當滿足304中的準則時，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142控制觸摸屏監(jiān)視器146以將其從掛簾部署狀態(tài)254推進到掛簾狀態(tài)256，且其在306處顯示“為臂和柱掛簾”提示，如圖7B中指示。因為觸摸屏監(jiān)視器146安置于視覺臺車組件140(圖1C)上使得用戶能夠在站立在遠程操作組合件100的前方或正在遠程操作組合件100上工作的同時查看觸摸屏監(jiān)視器146，所以為臂和柱掛簾的提示可在觸摸屏監(jiān)視器146上顯示。

在圖7B中308處，且當觸摸屏監(jiān)視器146前進到掛簾狀態(tài)256時，觸摸板154開始圖3中的對接階段204。此處，其離開掛簾部署狀態(tài)252且進入選定解剖結(jié)構(gòu)狀態(tài)260并在引導(dǎo)設(shè)置屏幕提示524處顯示選定解剖結(jié)構(gòu)提示。此情況的實例在圖10中展示。此外，圖8中的選定解剖結(jié)構(gòu)按鈕526在無用戶輸入的情況下自動擴展或打開以展示其中可發(fā)生手術(shù)的多個可選身體區(qū)的菜單533。用戶可通過從觸摸板154上的菜單533選擇解剖區(qū)來輸入解剖區(qū)。

在圖7B中310處，且在選擇身體區(qū)之后，觸摸板154前進到選定接近度狀態(tài)262且顯示選定的接近度提示作為引導(dǎo)設(shè)置屏幕提示524。此情況的實例在圖11中展示。取決于選定解剖區(qū)，呈現(xiàn)若干可能接近度以供選擇。在圖11中，可能的可選接近度為患者左按鈕540或患者右按鈕542。圖11展示如果在步驟308處選擇胸部身體區(qū)，那么可選接近度可被限于患者右側(cè)和患者左側(cè)。值得注意的是，可使用額外接近度治療其它解剖區(qū)。舉例來說，如果在308處選擇骨盆區(qū)，那么可選接近度可包含患者右側(cè)、患者左側(cè)和患者腿部。用戶可通過在觸摸板154上選擇接近度來輸入所述接近度。

同樣在圖11中，收起按鈕530(圖10)已改變?yōu)闊o菌收起按鈕544，且掛簾部署按鈕已改變?yōu)閷硬渴鸢粹o546。在一些實施例中，由于安裝一個或更多個簾而發(fā)生此改變。無菌收起可在外科手術(shù)簾放置在柱104或臂106上之后選擇。無菌收起是既定減小遠程操作組合件100的總體占用面積同時將簾維持在未受損和無菌條件中的收起。因此，無菌收起位置可與圖6中展示的收起位置相比不太緊湊。正如本文論述的其它自動位置，一些實施例可允許柱104、吊桿105、臂106和定向平臺107僅在觸摸板154上按壓或觸摸按鈕530時移動。其它實施例在僅在按壓按鈕而不維持按鈕上的壓力之后控制柱104、吊桿105、臂106和定向平臺107完全移動到預(yù)設(shè)位置。

在圖7B中的步驟312處，且在用戶已選擇解剖結(jié)構(gòu)和接近度之后，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142可詢問臂106和柱104是否掛簾且在緊湊型位置中。也就是說，引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)詢問掛簾是否完成。如果否，那么系統(tǒng)在314處等待。此處，觸摸板154可推進到無菌任務(wù)狀態(tài)258且在引導(dǎo)設(shè)置屏幕提示524處顯示等待無菌任務(wù)提示。如果當在310處選擇接近度時或當在314處對臂和柱掛簾時臂或柱已經(jīng)掛簾且在緊湊型位置中，那么觸摸屏154前進到對接部署狀態(tài)264。在此狀態(tài)中，在圖7B中的316處，觸摸屏154將對接部署提示顯示為屏幕提示524。這在下文進一步論述。

如上文所論述，引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)經(jīng)配置以繞過不是必需的或可能已經(jīng)完成的狀態(tài)。因此，在312處，如果系統(tǒng)感測到臂和柱已經(jīng)掛簾且臂在緊湊型位置中，那么引導(dǎo)設(shè)置跳過無菌任務(wù)狀態(tài)258且在316處直接前進到對接部署狀態(tài)，而無遠程操作系統(tǒng)10處的任何實際用戶輸入。也就是說，系統(tǒng)檢測到臂和柱上具有無菌簾，且檢測到臂的位置。因此，在無用戶接口處的任何額外輸入的情況下，系統(tǒng)可繞過或跳過無菌任務(wù)狀態(tài)258且移動到對接部署狀態(tài)。

如上文所提及，特定動作可在觸摸板154和觸摸屏監(jiān)視器146上同時發(fā)生。因此，在圖7B中的306處，觸摸屏監(jiān)視器146在掛簾狀態(tài)256中操作且顯示對柱和臂掛簾提示。遠程操作醫(yī)療系統(tǒng)10在視覺臺車觸摸屏監(jiān)視器146處向用戶提供反饋，從而指示臂已經(jīng)掛簾。示范性反饋可包含(舉例來說)每一臂的圖像和其是否恰當?shù)貟旌煹闹甘痉４酥甘痉蔀樽R別標記，例如顏色、明暗度、數(shù)字或其它指示符。因此，遠程操作組合件100可感測簾是否恰當?shù)匕惭b在臂上且可向用戶呈現(xiàn)此結(jié)果。圖12展示可顯示在觸摸屏監(jiān)視器146上的每一臂和柱的圖像。遠程操作系統(tǒng)10經(jīng)配置以在用戶接口處無提示的情況下感測和確定臂或柱是否被掛簾。觸摸屏監(jiān)視器146上的引導(dǎo)設(shè)置提示536可由無菌用戶在他或她著手安置簾時查看。在安裝每一簾時，臂可突出顯示或以其它方式標示以指示臂準備好進行設(shè)置過程中的下一步驟。在此實施例中，臂1和2以突出顯示的方式展示，且因此指示為恰當?shù)貟旌煛?/p>

在318處，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142確定臂和柱是否被恰當?shù)貟旌煛Ｈ绻湮幢磺‘數(shù)貟旌煟敲从|摸屏監(jiān)視器146繼續(xù)顯示圖12中展示的引導(dǎo)設(shè)置屏幕。

如果在318處，系統(tǒng)感測到臂和柱恰當?shù)貟旌煟敲从|摸屏監(jiān)視器146前進到臂收回狀態(tài)266，從而形成掛簾階段202的一部分。因此，引導(dǎo)設(shè)置前進到320且自動接通參考激光線并在320處指示用戶將所有臂推動到參考激光線后面。此屏幕的實例在圖13中展示。在一些實施例中，系統(tǒng)產(chǎn)生聲音提示，因為用戶的注意力可能在臂上而不在觸摸板154或觸摸屏監(jiān)視器146上。因此，舉例來說，系統(tǒng)可提供聲音提示，例如“將所有臂推動到綠激光線后面”。此位置準許用戶稍后將遠程操作組合件100推進到患者處。圖13中的截屏展示相對于與實際激光參考線對應(yīng)的參考線的個別臂。隨著實際臂106在實際參考激光線后面物理上移動，圖13的圖像中的臂也相對于所顯示的線向后移位。由此，用戶精確地知道哪些臂足夠縮回以及哪些不是。此為其中系統(tǒng)使用提醒來輔助總體工作流程的效率的實例。因為無菌用戶已經(jīng)在臂106附近，所以用戶非常適合于確保臂106不阻擋激光。激光將稍后由非無菌用戶在向患者驅(qū)動遠程操作組合件100時使用。如果臂106留在阻礙激光的位置中，那么后續(xù)驅(qū)動任務(wù)可被延遲或?qū)е逻h程操作組合件100的次優(yōu)定位。

在圖7B中322處，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142詢問臂是否恰當?shù)匕仓迷趨⒖技す饩€后面。如果不是，那么觸摸屏監(jiān)視器146在320處繼續(xù)提示用戶。

當322處所有臂在激光參考線后面時，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142詢問是否已經(jīng)在觸摸板154上選擇解剖區(qū)和接近度(上文參看308和310論述)。如果在324處解剖區(qū)和接近度先前未選擇，那么觸摸屏監(jiān)視器146可在325處顯示提醒或提示以將用戶引導(dǎo)到觸摸板154來執(zhí)行圖7B中步驟308和310。也就是說，觸摸屏監(jiān)視器146可推進到圖3中的選定對接狀態(tài)268，且指示用戶輸入解剖區(qū)和接近度。

如果解剖區(qū)和接近度在圖7B中324處已經(jīng)選擇，那么引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)完全略過選定對接狀態(tài)268，且引導(dǎo)設(shè)置可直接推進到326。

在326處，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142再次確認臂在參考線后面收回。如果臂在326處未收回，那么系統(tǒng)返回到320處的推回臂提示。如果臂收回，那么系統(tǒng)在328處再次確認臂被掛簾。如果臂未被掛簾，那么系統(tǒng)返回到306，其顯示為臂和柱掛簾提示。值得注意的是，實際上存在作為總體控制系統(tǒng)的一部分運轉(zhuǎn)的兩個單獨狀態(tài)機。一個狀態(tài)機支配觸摸板154上提供的引導(dǎo)，且另一狀態(tài)機支配觸摸屏監(jiān)視器146上的引導(dǎo)。兩個狀態(tài)機可以訪問來自系統(tǒng)的相同輸入信號但維持其自身的有限狀態(tài)，因為狀態(tài)較容易地映射到相應(yīng)子系統(tǒng)上提供的相異視覺和音頻反饋提示。

如果臂在326處收回且臂在328處掛簾，那么觸摸屏監(jiān)視器146前進到對接部署狀態(tài)270，如圖4B中316處指示。

觸摸屏監(jiān)視器146上的對接部署狀態(tài)使用戶觸摸觸摸板154，這能夠控制臂106以將其置于對接配置中。同時，觸摸板154上的對接部署狀態(tài)提供可選的對接部署按鈕546代替掛簾部署按鈕528。此在圖14中展示。此外，圖14展示選定接近度且通過提供指示符(例如展示相對于患者的選定接近度的目標符號)而突出顯示選定接近度。

用戶可選擇對接部署按鈕546，且作為響應(yīng)，遠程操作組合件100可將其柱104、吊桿105、臂106和定向平臺107移動到對接位置，這取決于解剖區(qū)選擇和接近度選擇兩者。上文所論述的圖5A-5F展示可基于選定解剖區(qū)和接近度在對接部署狀態(tài)處實現(xiàn)的各種對接部署位置。

此處，用戶可以選擇按壓對接部署按鈕546以起始將柱104、吊桿105、臂106和定向平臺107部署在圖5A-圖5F中展示的對接部署配置中的自動過程。在一些實施例中，柱104、吊桿105和臂106僅在觸摸板154上按壓或觸摸按鈕546時移動。此可使用戶能夠簡單地通過從按鈕546移除手指而終止柱104、吊桿105和臂106的移動。當按壓按鈕時，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142產(chǎn)生還避免如上文所解釋的臂沖突或接觸的命令信號且將該命令信號發(fā)送到遠程操作組合件100，同時將柱104、吊桿105、臂106和定向平臺107移動到取決于選定解剖區(qū)和選定接近度兩者的特定位置中。

引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)將遠程操作組合件自動部署到預(yù)先確定為選定解剖區(qū)和患者接近度處的用于外科手術(shù)的理想點的位置。舉例來說，所述預(yù)定位置可為其中吊桿105和臂106遠離運動限制的范圍定位的位置，垂直設(shè)置160升高以在卷起后向患者提供最大間隙，患者間隙設(shè)置162經(jīng)定位以實現(xiàn)患者間隙與每一臂106的運動的俯仰范圍之間的合適的折衷，臂106定位成最小化彼此之間的可能沖突，且操控器臂定位成在豎直定向中呈現(xiàn)其翼梁以輔助對接的可及性。一些實施例可包含菜單，其包含個別可選外科手術(shù)程序，而非僅僅可選解剖區(qū)。這可使預(yù)先存儲的對接位置甚至具有額外選擇和預(yù)先存儲的配置。一些實施例準許用戶輸入患者尺寸以提供針對特定患者的更精確的對接配置。

在圖7B中的332處，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142詢問臂是否完全定位在對接部署位置中或臂或臺架是否停用。如果臂未完全處于對接部署配置中，或如果臂或吊桿未停用，那么觸摸屏監(jiān)視器146和觸摸板154顯示對接部署提示。

當在332處臂完全進行了對接部署或臂被停用時，則在圖4C中的334處，觸摸板154前進到患者接近度狀態(tài)274且顯示向患者驅(qū)動或推進遠程操作組合件的指令。這可包含將遠程操作組合件100手動地推動到患者處的指令，或可具有經(jīng)配置以向患者推進遠程操作組合件100的機動驅(qū)動。此時，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142接通定向平臺107上的瞄準燈，其從遠程操作組合件100的吊桿104向下投射目標光(例如目標形狀的光)。在一些實施例中，目標光為可用作在患者上方對準遠程操作組合件100的參考的叉絲。在一個實例中，患者接近度引導(dǎo)設(shè)置屏幕提示524提示用戶將叉絲驅(qū)動到患者上的目標端口。圖15展示當在患者接近度狀態(tài)274中時觸摸板154的實例。能夠看出，引導(dǎo)設(shè)置屏幕提示524包含將叉絲驅(qū)動到目標端口的指令。在圖15中展示的實例中，患者左側(cè)被選擇為接近度，而非患者右側(cè)。

在336處，觸摸屏監(jiān)視器146前進到對接鏡臂狀態(tài)272且向用戶呈現(xiàn)在所指定內(nèi)窺鏡臂上對接內(nèi)窺鏡的提示。此情況的實例在圖16中展示。在圖7B中337處，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142詢問內(nèi)窺鏡臂是否附接到插管。如果否，那么提示在336處繼續(xù)顯示。如果附接到插管，那么觸摸板154上的引導(dǎo)設(shè)置前進到手術(shù)進行中狀態(tài)276，且觸摸板154指示在338處手術(shù)在進行中。這結(jié)束觸摸板154上的引導(dǎo)設(shè)置。

在本文中所描述的示范性方法中，引導(dǎo)設(shè)置在觸摸屏監(jiān)視器146上繼續(xù)且進入圖2中的瞄準階段206。在340處，觸摸屏監(jiān)視器146前進到連接內(nèi)窺鏡狀態(tài)278且提示用戶將內(nèi)窺鏡安裝在插管中。在一些實施例中，聲音提示用戶執(zhí)行此任務(wù)，因為其注意力在臂上而不是屏幕上。在一個實例中，系統(tǒng)講出“現(xiàn)安裝內(nèi)窺鏡”。系統(tǒng)經(jīng)布置以感測何時安裝內(nèi)窺鏡而無需用戶未手動地輸入設(shè)定。當檢測到安裝了內(nèi)窺鏡時，引導(dǎo)設(shè)置前進到瞄準狀態(tài)280，且觸摸屏監(jiān)視器146提示用戶在342處執(zhí)行瞄準。系統(tǒng)的一些實施例在此處使用聲音提示，其說出(例如)“將范圍定位在目標解剖結(jié)構(gòu)處，隨后按壓和固持瞄準按鈕”。此可包含將內(nèi)窺鏡定位在目標解剖結(jié)構(gòu)處，以及按壓和固持瞄準按鈕。在一些實施例中，瞄準按鈕安置于內(nèi)窺鏡儀器上。然而，其可安置在裝置附近的其它位置處。在一些實施例中，目標按鈕安置于臂106的翼梁172上。

當瞄準按鈕固持在其操作位置中時，系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)定向平臺使得定向平臺107的中心線隨內(nèi)窺鏡定向。此處，相機臂(連接到內(nèi)窺鏡的臂)隨著定向平臺107移動而移動使得內(nèi)窺鏡參考患者保持在其位置及定向處。此相機臂運動為抵消定向平臺107運動的零化空間運動。此外，吊桿105和其它臂106基于相機臂的位置定位以參考內(nèi)窺鏡位置及定向以及其它臂的位置改善臂的理想點。舉例來說，定向平臺107的非無菌高度設(shè)定成不太低(這可能致使插入或移除期間與無菌儀器接觸)，但在其運動范圍的相對端處不太高。吊桿105和定向平臺107將移動使得叉絲與相機操縱器的遠程運動中心橫向?qū)省Ｈ绻诿闇势陂g吊桿105向外移動得太遠，則在吊桿的外運動范圍附近輸出視覺和音頻警示，該視覺和音頻警示建議用戶將遠程操作組合件100移動成較靠近患者。

在步驟344處，中央電子數(shù)據(jù)處理單元142可詢問用戶是否在執(zhí)行瞄準之前對接第二插管。如果這在瞄準之前發(fā)生，那么觸摸屏監(jiān)視器146在346處在觸摸屏監(jiān)視器146上顯示瞄準提醒提示。如果用戶如在342處提示的執(zhí)行瞄準，且在瞄準之前不添加第二插管，那么觸摸屏監(jiān)視器146前進到連接剩余臂狀態(tài)282且在348處提示用戶將插管對接到臂的其余部分。當臂的其余部分對接時，引導(dǎo)設(shè)置前進到手術(shù)進行中狀態(tài)284，且引導(dǎo)設(shè)置過程在350處結(jié)束。關(guān)于手術(shù)的信息然后可在觸摸屏監(jiān)視器146上顯示。

引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)允許用戶以提供動態(tài)設(shè)置和向用戶提供許多選擇的方式從給定序列偏離。除推進設(shè)置而不需要用戶指示何時完成步驟之外，引導(dǎo)設(shè)置還包含致使引導(dǎo)設(shè)置跳過或繞過特定狀態(tài)的多個通用超馳。這些超馳在用戶執(zhí)行致使系統(tǒng)在不遵循上文陳述的序列的情況下改變狀態(tài)的動作時發(fā)生。

一個示范性通用超馳在用戶將臂對接到插管時發(fā)生。在此條件中，無關(guān)于引導(dǎo)設(shè)置的操作狀態(tài)，不論是處于掛簾部署狀態(tài)、選定解剖結(jié)構(gòu)狀態(tài)還是任何其它狀態(tài)，觸摸板154前進到手術(shù)進行中狀態(tài)276且顯示手術(shù)進行中提示。此外，觸摸屏監(jiān)視器146前進到對接鏡臂狀態(tài)。因此，如果(舉例來說)系統(tǒng)針對訓練練習或針對指令設(shè)置，那么對接插管會使觸摸板154恢復(fù)到手術(shù)進行中狀態(tài)，且使觸摸屏監(jiān)視器恢復(fù)到對接鏡臂狀態(tài)，而與其當前狀態(tài)無關(guān)。

引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)包含致使系統(tǒng)跳過一些狀態(tài)到與超馳相關(guān)聯(lián)的預(yù)設(shè)狀態(tài)的額外通用超馳。舉例來說，無關(guān)于當前狀態(tài)，如果用戶將有效儀器附接到對接在臂上的插管，那么觸摸屏監(jiān)視器146前進到手術(shù)進行中狀態(tài)284，且觸摸屏監(jiān)視器146顯示手術(shù)進行中提示。這結(jié)束引導(dǎo)演示直至再次移除所有插管。在另一實例中，無關(guān)于當前狀態(tài)，如果臂恰當?shù)貟旌煟宜霰蹖拥讲骞埽覂?nèi)窺鏡并不附接，那么觸摸屏監(jiān)視器146顯示將內(nèi)窺鏡連接到臂的提示。

另一通用超馳條件在內(nèi)窺鏡恰當?shù)剡B接、系統(tǒng)并未瞄準且臂經(jīng)啟用時發(fā)生。在此超馳條件中，引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)前進到瞄準狀態(tài)280且通過指示用戶定位在目標解剖結(jié)構(gòu)處且按壓和固持瞄準按鈕而提示用戶瞄準。

值得注意的是，引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)經(jīng)配置以自動辨識何時滿足狀態(tài)，且系統(tǒng)自動前進到下一狀態(tài)。因此，用戶在任何時間都不必鍵入“下一個”輸入。此外，用戶能夠通過簡單地沿著引導(dǎo)設(shè)置過程更遠地直接移動到系統(tǒng)配置而超馳/跳過引導(dǎo)設(shè)置系統(tǒng)的一個或更多個部分，此時系統(tǒng)將感測所述配置且輸出對應(yīng)于所述配置的適當提示。也就是說，配置的上下文確定系統(tǒng)推斷的內(nèi)容是下一必需的動作。如果系統(tǒng)確定用戶似乎已跳過系統(tǒng)中已識別為特別重要的動作，那么系統(tǒng)將輸出提醒。但如果用戶在接收提醒之后繼續(xù)，那么系統(tǒng)繼續(xù)且基于感測到的配置輸出下一提示。以此方式，系統(tǒng)引導(dǎo)設(shè)置，而不需要特定動作序列且不需要考慮所有步驟。因此，有經(jīng)驗的或?qū)嵺`過的用戶可能夠設(shè)置系統(tǒng)，而不精確地遵循引導(dǎo)設(shè)置提示，而其他用戶可能希望精確地遵循引導(dǎo)設(shè)置提示。此外，因為用戶不必在任何步驟之后鍵入“下一個”輸入，所以設(shè)置過程可在較少時間內(nèi)完成，可產(chǎn)生較少污染，且可實現(xiàn)用于訓練、實踐或指導(dǎo)性目的的簡單設(shè)置，而不需要系統(tǒng)經(jīng)歷完整的外科手術(shù)準備。

盡管已經(jīng)展示和描述說明性實施例，但以上公開內(nèi)容中預(yù)期大范圍修改、改變和替換，且在一些情況下，可采用所述實施例的一些特征，而不對應(yīng)地使用其它特征。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)認識到許多變化、替代方案和修改。因此，本公開的范圍應(yīng)僅受所附權(quán)利要求書限制，且適當?shù)貞?yīng)在廣義上且以符合本文中所公開的實施例的范圍的方式解釋權(quán)利要求書。