提供機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)和用于將手術(shù)器械連接于操縱器臂的方法。在一個實(shí)施例中，系統(tǒng)包括基座（208）；可操作連接于基座的設(shè)置連桿（222，218），所述設(shè)置連桿定位機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離運(yùn)動中心；近端連桿（226）可操作連接于所述設(shè)置連桿；并且遠(yuǎn)側(cè)連桿（238）可操作連接于近端連桿。多個器械操縱器（242a）可旋轉(zhuǎn)連接于遠(yuǎn)側(cè)連桿的遠(yuǎn)端，所述器械操縱器中的每個包括從框架的遠(yuǎn)端向遠(yuǎn)側(cè)伸出的多個致動器輸出端（442b、442c、442d、442e）。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
技術(shù)介紹
在機(jī)器人輔助或遙控機(jī)器人手術(shù)中，外科醫(yī)生通常操作主控制器，以便在遠(yuǎn)離病人的位置遙控手術(shù)器械在手術(shù)部位的運(yùn)動(例如，橫跨手術(shù)室，在不同房間或與病人完全不同的建筑物內(nèi))。主控制器通常包括一個或更多手動輸入設(shè)備，例如控制桿，外骨骼手套或其類似物，該輸入設(shè)備通過在手術(shù)部位鉸接器械的伺服電機(jī)連接到手術(shù)器械。伺服電機(jī)通常是機(jī)電設(shè)備或手術(shù)操縱器(從動器)的一部分，所述手術(shù)操縱器支撐和控制已經(jīng)被直接引入打開的手術(shù)部位或通過套管針套引入體腔(例如病人腹部)的手術(shù)器械。在手術(shù)期間，手術(shù)操縱器提供各種手術(shù)器械的鉸接和控制，各種手術(shù)器械例如組織抓鉗、針驅(qū)動器、電灼燒探針等，各種手術(shù)器械中的每個為外科醫(yī)生執(zhí)行不同功能，例如夾持或驅(qū)動針，緊握血管，或解剖、灼燒或凝固組織。自由度(DOF)的數(shù)量是唯一標(biāo)識遙控機(jī)器人系統(tǒng)姿態(tài)/配置的獨(dú)立變量的數(shù)量。由于機(jī)器人操縱器是將(輸入)關(guān)節(jié)空間映射到(輸出)笛卡爾空間的運(yùn)動鏈，DOF的概念可以以這兩個空間的任意一個表述。尤其是，關(guān)節(jié)DOF集合是用于所有獨(dú)立控制關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)變量集合。不失一般性，關(guān)節(jié)是提供單一平移(棱形關(guān)節(jié))或旋轉(zhuǎn)(回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié))DOF的機(jī)構(gòu)。從運(yùn)動學(xué)建模的角度來考慮，提供多于一個DOF運(yùn)動的任何機(jī)構(gòu)被認(rèn)為是兩個或更多獨(dú)立的關(guān)節(jié)。笛卡爾DOF集合通常由三個平移(位置)變量(例如前后移動，上下移動，左右移動)和三個旋轉(zhuǎn)(取向)變量(例如歐拉角或滾動/俯仰/偏轉(zhuǎn)角)表示，其中所述變量描述末端執(zhí)行器(或頂端)參考系相對于給定參考笛卡爾參考系的位置和取向。·例如，具有安裝在兩個獨(dú)立和垂直導(dǎo)軌上的末端執(zhí)行器的平面機(jī)構(gòu)具有在兩個導(dǎo)軌跨越區(qū)域內(nèi)控制x/y位置的能力(棱形D0F)。如果末端執(zhí)行器能夠圍繞垂直于導(dǎo)軌平面的軸線旋轉(zhuǎn)，那么存在與三個輸出DOF (末端執(zhí)行器的x/y位置和取向角)相對應(yīng)的三個輸Λ DOF (兩個導(dǎo)軌位置和該偏轉(zhuǎn)角)。雖然在笛卡爾參考系內(nèi)描述身體的非冗余笛卡爾DOF數(shù)量可以是6個(其中所有平移和取向變量是獨(dú)立控制的)，但是關(guān)節(jié)DOF的數(shù)量通常是涉及考慮機(jī)構(gòu)復(fù)雜性和任務(wù)規(guī)范的設(shè)計選擇的結(jié)果。因此，關(guān)節(jié)DOF的數(shù)量可以是多于、等于或少于6個。對于非冗余運(yùn)動鏈，獨(dú)立控制關(guān)節(jié)的數(shù)量等于末端執(zhí)行器參照系的移動性程度。對于一定數(shù)量的棱形和回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)D0F，末端執(zhí)行器參照系將在笛卡爾空間中具有等同數(shù)量的DOF (除了在單數(shù)配置以外)，其中所述笛卡爾空間中的自由度將對應(yīng)于平移(x/y/z位置)和旋轉(zhuǎn)(滾動/俯仰/偏轉(zhuǎn)取向角)運(yùn)動組合。輸入和輸出DOF之間的區(qū)別在具有冗余或“不完全”運(yùn)動鏈(例如，機(jī)械操縱器)的情況下是非常重要的。尤其是，“不完全”操縱器具有少于6個獨(dú)立控制關(guān)節(jié)，因此不具有完全控制末端執(zhí)行器位置和取向的能力。相反，不完全操縱器受限于僅控制位置和取向變量的子集。另一方面，冗余操縱器具有多于6個關(guān)節(jié)D0F。因此，冗余操縱器能夠使用不止一個關(guān)節(jié)配置建立期望的6-D0F末端執(zhí)行器姿態(tài)。換句話說，附加自由度不僅能夠用于控制末端執(zhí)行器位置和取向，而且能夠控制操縱器自身的“形狀”。除了運(yùn)動自由度以外，操縱器還具有其他D0F，例如夾取夾鉗或剪刀刀片的樞轉(zhuǎn)桿運(yùn)動。通過遠(yuǎn)程操縱的遙控機(jī)器人手術(shù)已經(jīng)能夠減少手術(shù)中要求的切口尺寸和數(shù)量，以便增強(qiáng)病人恢復(fù)而且有助于減少病人創(chuàng)傷和不適。然而，遙控機(jī)器人手術(shù)也產(chǎn)生許多新的挑戰(zhàn)。鄰近病人的機(jī)器人操縱器使得有時候病人側(cè)醫(yī)務(wù)人員難以接近病人，并且對于專為單端口手術(shù)設(shè)計的機(jī)器人，接近單端口是非常重要的。例如，在程序中外科醫(yī)生通常采用大量不同外科器械/工具，并且易于接近操縱器和單端口和易于交換器械是高度有利的。另一個挑戰(zhàn)是由于機(jī)電手術(shù)操縱器的一部分將位于鄰近手術(shù)部位。因此，手術(shù)操縱器在手術(shù)期間會被污染，在手術(shù)之間通常被處理或消毒。從成本的角度考慮，優(yōu)選是對設(shè)備進(jìn)行消毒。然而，伺服電機(jī)、傳感器、編碼器以及對于機(jī)器人控制馬達(dá)必要的電氣連接不能使用常規(guī)方法消毒，例如蒸汽，加熱和加壓或化學(xué)方法，這是因為在消毒過程中系統(tǒng)部件會被損壞或毀壞。之前已使用無菌帷簾遮蓋手術(shù)操縱器并且之前已包括適配器通過其進(jìn)入無菌區(qū)域的孔(例如，手腕單元適配器或套管適配器)。然而，這不利地需要在每個程序后對適配器分離和消毒，而且在穿過帷簾孔時導(dǎo)致污染的可能性更大。而且，對于現(xiàn)有多臂手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的無菌帷簾設(shè)計，系統(tǒng)的每個獨(dú)立臂被覆蓋，但是這樣的設(shè)計不適用于單端口系統(tǒng)，尤其是當(dāng)通過單個從操縱器將所有器械致動器一起移動時。因此，所需要的是用于遠(yuǎn)程控制病人手術(shù)部位處的手術(shù)器械的改進(jìn)的遙控機(jī)器人系統(tǒng)、裝置和方法。尤其是，這些系統(tǒng)、裝置和方法應(yīng)當(dāng)被配置成最小化對消毒的需求，從而提高成本效率而且保護(hù)系統(tǒng)和手術(shù)病人。此外，這些系統(tǒng)、裝置和方法應(yīng)當(dāng)被設(shè)計成在提供器械和操縱器之間準(zhǔn)確接口連接的同時，在手術(shù)程序中最小化器械交換時間和難度。而且，這些系統(tǒng)和方法應(yīng)當(dāng)被配置成最小化形式因素，以便為手術(shù)人員在進(jìn)入端口提供最有效空間同時還提供改進(jìn)的運(yùn)動范圍。而且，這些系統(tǒng)、裝置和方法應(yīng)當(dāng)提供組織、支撐和有效操作多個器械通過單個端口，同時減少器械與其他裝置之間碰撞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本公開提供用于遙控機(jī)器人手術(shù)的改進(jìn)手術(shù)系統(tǒng)、裝置和方法。根據(jù)一個方面，系統(tǒng)、裝置和方法在具有準(zhǔn)確和穩(wěn)固接口的、覆蓋有帷簾的器械操縱器和操縱器臂的遠(yuǎn)端處提供至少一個遠(yuǎn)程操縱的手術(shù)器械，而且還提供容易的器械交換和增強(qiáng)的器械操控，每個手術(shù)器械彼此獨(dú)立工作，并且每個手術(shù)器械具有在笛卡爾空間(即，前后移動，上下移動，左右移動，滾動，俯仰，偏轉(zhuǎn))的至少6個主動/有源受控自由度的末端執(zhí)行器。在一個實(shí)施例中，機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)包括基座、可操作連接到基座的設(shè)置連桿，設(shè)置連桿定位機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離運(yùn)動中心。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括可操作連接到設(shè)置連桿的近側(cè)連桿、可操作連接到近側(cè)連桿的遠(yuǎn)側(cè)連桿以及可旋轉(zhuǎn)連接到遠(yuǎn)側(cè)連桿遠(yuǎn)端的多個器械操縱器，器械操縱器中的每個包括從框架遠(yuǎn)端向遠(yuǎn)側(cè)伸出的多個致動器輸出端。在另一個實(shí)施例中，機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)包括上述元件和可操作連接到相應(yīng)器械操縱器遠(yuǎn)端的多個手術(shù)器械，其中每個器械具有與相應(yīng)器械操縱器的相應(yīng)致動器輸出端接合的、在力傳動機(jī)構(gòu)的近側(cè)面上的致動器輸入端。在又一個實(shí)施例中，一種將手術(shù)器械連接到機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的操縱器臂的方法包括提供如上所述的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)和將手術(shù)器械的近側(cè)面安裝到相應(yīng)器械操縱器的遠(yuǎn)端，以便可操作地連接器械操縱器的致動器輸出端和手術(shù)器械的致動器輸入端。通過考慮下列一個或更多實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會獲得對本公開實(shí)施例的更完整理解，以及其額外優(yōu)勢的實(shí)現(xiàn)。首先簡要描述隨附的附圖。附圖說明圖IA和圖IB分別示出根據(jù)本公開實(shí)施例的在帶有無菌帷簾和不帶無菌帷簾的遙控手術(shù)系統(tǒng)中病人側(cè)支撐組件的示意圖。圖2A示出帶有無菌帷簾和安裝器械的遙控手術(shù)系統(tǒng)實(shí)施例的圖解透視圖。圖2B和2C分別示出圖2A沒有顯示無菌帷簾的遙控手術(shù)系統(tǒng)的側(cè)視圖和俯視圖。圖3示出操縱器基座平臺、器械操縱器群以及安裝器械實(shí)施例的透視圖。圖4A和4B分別示出器械操縱器沿插入軸線伸展和收縮的透視圖。圖5A-1和5B-1示出支撐鉤將器械傳動機(jī)構(gòu)的近側(cè)面連接到器械操縱器遠(yuǎn)側(cè)面的操作，以及圖5A-2和5B-2分別示出圖5A1和5B1的剖視圖。圖5C-1到5C-4示出沒有外殼的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：D·戈麥斯，J·D·布朗，T·G·庫珀，E·F·杜瓦爾，R·E·霍洛普，A·K·麥克格羅甘，C·R·拉姆斯塔德，T·W·羅杰斯，T·所羅門，
申請(專利權(quán))人：直觀外科手術(shù)操作公司，
類型：
國別省市：
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