用于将多个关节式器械退回入口导管串联地移动的方法和系统技术方案

医疗机器人系统包括伸出入口导管的远端的关节式器械。在枢转所述入口导管以对其和所述器械进行重新定向之前，所述器械退回所述入口导管串联地移动。提供触觉提示和速度限制，以在所述器械的缩回过程中协助操作员。在缩回之后，所述入口导管随后可以进行枢转，而不用担心所述器械会伤害患者组织。所述器械退回所述入口导管的串联移动也可以通过耦合控制模式发生，同时所述入口导管被固持在固定位置和定向上。

Method and system for moving a plurality of joint type instruments back into an inlet duct in series

The medical robot system includes an articulated instrument that extends out of the inlet duct. Prior to pivoting the inlet duct to redirect the instrument and the instrument, the appliance is returned to the inlet duct in series. Haptic tips and speed limits are provided to assist the operator in the retraction of the appliance. After retraction, the inlet catheter may then be pivoted without fear that the instrument will harm the patient's tissue. The apparatus can return in series movement of the inlet duct and can also occur via a coupled control mode, while the inlet pipe is held in a fixed position and directed.

【技术实现步骤摘要】
用于将多个关节式器械退回入口导管串联地移动的方法和系统本申请是国际申请日为2012年11月9日、进入国家阶段日为2014年5月9日的名称为“用于将多个关节式器械退回入口导管串联地移动的方法和系统”的中国专利申请2012800551408的分案申请。相关申请案的交叉引用本申请案是2010年5月14日提交的标题为“具有耦合控制模式的医疗机器人系统(MedicalRoboticSystemwithCoupledControlModes)”的第12/780,071号美国申请案的部分继续申请案，该美国申请案是2007年6月13日提交的标题为“微创手术系统(MinimallyInvasiveSurgicalSystem)”的第11/762,200号美国申请案的部分继续申请案，这两个美国申请案中的每一个由引用并入本文。本申请案也是2009年11月5日提交的标题为“针对伸出入口导管的远端的可关节式器械提供包括运动范围限制的辅助视图的医疗机器人系统(MedicalRoboticSystemProvidinganAuxiliaryViewIncludingRangeofMotionLimitationsforArticulatableInstrumentsExtendingOutofaDistalEndofanEntryGuide)”的第12/489,566号美国申请案的部分继续申请案，该申请案由引用并入本文。本申请案也是2009年11月5日提交的标题为“在移入以及移出入口导管期间的关节式器械的控制器协助的重新配置(ControllerAssistedReconfigurationofanArticulatedInstrumentDuringMovementIntoandOutofanEntryGuide)”的第12/613,328号美国申请案的部分继续申请案，该美国申请案是2009年8月15日提交的标题为“具有不同工作空间情况的跨区域关节式器械的平滑控制(SmoothControlofanArticulatedInstrumentAcrossAreaswithDifferentWorkSpaceConditions)”的第12/541,913号美国申请案的部分继续申请案，这两个美国申请案中的每一个由引用方式并入本文。
本专利技术一般涉及医疗机器人系统，尤其，涉及一种用于将多个关节式器械退回入口导管串联地移动的方法和系统，所述多个关节式器械伸出所述入口导管。
技术介绍
例如执行微创外科手术时所使用的遥操作系统等医疗机器人系统提供优于传统开腹手术技术的许多益处，包括减少疼痛、缩短住院时间、快速恢复正常活动、伤疤微小、减少恢复时间以及对组织伤害较小。因此，对此类医疗机器人系统的需求非常强烈且不断增长。此种医疗机器人系统的一个实例是来自美国加利福尼亚州森尼威尔的直觉外科公司(IntuitiveSurgical,Inc.)的达芬奇手术系统(DAVINCISurgicalSyste)，其为微创机器人手术系统。DA手术系统具有多个机械臂，所述机械臂移动附接医疗设备，例如，图像捕获设备和直觉外科公司专有的关节式手术器械，以响应通过由手术部位的图像捕获设备捕获的外科医生观察图像操作的输入设备的移动。医疗设备中的每一个通过其自身的微创切口插入到患者体内并且经定位以在手术部位执行医疗程序。切口围绕患者身体安置，以使得手术器械可用来协作地执行医疗程序并且图像捕获设备可以观察所述医疗程序。然而为了执行某一医疗程序，使用进入患者体内的单个孔例如，微创切口或人体自然孔口来执行医疗程序是有利的。例如，入口导管(也称为“导管”)可以首先被插入、定位且固持在入口孔中的适当位置。器械例如关节式器械即多个关节式手术工具可用于执行医疗程序，然后其可以被插入到入口导管的近端，以便伸出其远端。因此，入口导管提供用于多个器械的单个入口孔，同时在进入导管引导仪器进入工作部位时，使器械保持捆绑在一起。U.S.2009/0326318Al描述了视觉提示，所述视觉提示有助于操作员重新定位入口导管的定向，以使得可以将延伸出其远端的关节式器械的运动范围最优化。U.S.2011/0040305Al描述了在关节式器械移入以及移出入口导管期间的关节式器械的控制器协助的重新配置。U.S.2011/0201883Al描述了一种用于单端口手术系统中的多个器械的入口导管。U.S.2008/0071288Al描述了微创手术导管、可伸出导管的关节式器械以及用于控制导管和器械的移动的控制器。除了最优化关节式器械的运动范围之外，有必要改变入口导管的定向并且因此改变设置在其中的关节式器械的定向，以使得所述关节式器械中的一个或更多个可以到达或者进入患者体内将执行医疗程序的位置。然而当改变入口导管的定向时，应该注意的是，确保伸出其远端的关节式器械不会撞击和伤害周围组织或者患者的其他内部组织构造。而且，可以提供触动觉以在入口导管重新定向过程期间协助外科医生。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个或更多个方面的一个目标是医疗机器人系统以及在其中实施的便于改变入口导管的定向的方法，关节式器械是以避免伤害患者的方式穿过所述入口导管可延伸的。本专利技术的一个或更多个方面的另一目标是医疗机器人系统以及在其中实施的便于改变入口导管的定向的方法，关节式器械是以快速且有效的方式穿过所述入口导管可延伸的，所述方式将由医疗机器人系统的操作员执行的步骤减到最少。本专利技术的一个或更多个方面的再另一目标是医疗机器人系统以及在其中实施的方法，所述方法便于操作员控制作为重新定向入口导管的过程的一部分或在其他应用中将一个或更多个关节式器械缩回入口导管中，在所述其他应用中此种受控制的缩回是有用的。本专利技术的一个或更多个方面的又另一目标是医疗机器人系统以及在其中实施的用于将多个关节式器械退回入口导管串联地缩回的方法，所述多个关节式器械伸出所述入口导管。通过本专利技术的各个方面可实现这些和额外的目标，其中简单来说，一个方面是用于将多个关节式器械退回入口导管串联地移动的方法，所述方法包括：仅响应于将所述多个关节式器械以大于从初始位置的缩回距离的距离退回入口导管串联地移动的一个或更多个命令，使得所述多个关节式器械能够采取缩回配置。另一方面是用于对具有伸出入口导管的多个关节式器械的入口导管进行重新定向的方法，所述方法包括：产生沿着入口导管的纵轴在缩回方向上以超过从初始位置的锁止距离的距离平移地移动入口导管的第一命令；响应于第一命令，使得用于枢转入口导管的接合处能够被锁定在适当位置；产生沿着入口导管的纵轴在缩回方向上以大于从初始位置的缩回距离的距离平移地移动入口导管的第二命令，其中所述缩回距离大于锁止距离；响应于第二命令，使得多个关节式器械能够采取缩回配置并且退回入口导管串联地缩回；在多个关节式器械已退回入口导管以某一距离缩回之后，使得用于枢转入口导管的接合处能够被解锁，所述距离允许入口导管的枢转，而不会使多个关节式器械中的任一个伤害任何患者组织；产生将入口导管枢转到不同定向的第三命令；以及响应于第三命令，使得用于枢转入口导管的接合处能够枢转入口导管。另一方面是机器人系统，其包括：至少一个输入设备；入口导管；多个关节式器械，所述关节式器械伸出所述入口导管的远端；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人系统，其包括：控制机构；入口导管；关节式器械，所述关节式器械伸出所述入口导管的远端；器械操纵器，所述器械操纵器适于操纵所述关节式器械；以及处理器，所述处理器适用于：接收来自所述控制机构的命令的信息，以便沿平行于所述入口导管的纵轴的方向改变所述关节式器械的位置；确定所述命令的所述信息是否指示所述关节式器械的所述位置将被移动退回所述入口导管大于沿平行于所述入口导管的所述纵轴的方向相对于初始位置的缩回距离的距离；以及一旦满足所述命令的所述信息指示所述关节式器械的所述位置将被移动退回所述入口导管大于距所述初始位置的所述缩回距离的距离的条件，则自动地命令所述器械操纵器重新配置所述关节式器械朝向适于进入所述入口导管的缩回配置，同时所述关节式器械的所述位置响应于起源于所述控制机构的所述命令而被改变。

【技术特征摘要】
2011.11.11 US 13/294,4031.一种机器人系统，其包括：控制机构；入口导管；关节式器械，所述关节式器械伸出所述入口导管的远端；器械操纵器，所述器械操纵器适于操纵所述关节式器械；以及处理器，所述处理器适用于：接收来自所述控制机构的命令的信息，以便沿平行于所述入口导管的纵轴的方向改变所述关节式器械的位置；确定所述命令的所述信息是否指示所述关节式器械的所述位置将被移动退回所述入口导管大于沿平行于所述入口导管的所述纵轴的方向相对于初始位置的缩回距离的距离；以及一旦满足所述命令的所述信息指示所述关节式器械的所述位置将被移动退回所述入口导管大于距所述初始位置的所述缩回距离的距离的条件，则自动地命令所述器械操纵器重新配置所述关节式器械朝向适于进入所述入口导管的缩回配置，同时所述关节式器械的所述位置响应于起源于所述控制机构的所述命令而被改变。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步适用于：一旦起源于所述控制机构的所述命令指示所述关节式器械将被移动退回所述入口导管大于距所述初始位置的所述缩回距离的所述距离，则使得施加到所述控制机构上的触觉力突然改变。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述处理器进一步适用于：响应于来自所述控制机构的移动所述关节式器械退回所述入口导管逐渐超过距所述初始位置的限制距离的距离的命令序列，使得待施加到所述控制机构的触觉力逐渐增强，其中所述限制距离小于所述缩回距离，并且其中所述逐渐增强触觉力、所述命令序列以及逐渐超过限制距离的所述距离相符合。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述处理器进一步适用于：一旦满足所述命令的所述信息指示所述关节式器械的所述位置将被移动退回所述入口导管大于距所述初始位置的所述缩回距离的距离的条件，则自动地命令所述器械操纵器移动所述关节式器械，以便随着所述命令序列相应地指示所述关节式器械将被移动退回所述入口导管逐渐超过距所述初始位置的所述缩回距离的距离而遭受逐渐增大的速度限制。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述处理器进一步适用于：确定所述命令序列中的一个是否指示所述关节式器械将被移动退回所述入口导管超过距所述初始位置的最大速度距离，其中所述最大速度距离大于所述缩回距离；以及一旦满足所述命令序列的所述信息指示所述关节式器械将被移动退回所述入口导管超过距所述初始位置的所述最大速度距离的所述距离的条件，则自动地命令所述器械操纵器以遭受最大速度限制的方式移动所述关节式器械。6.一种移动关节式器械退回入口导管的方法，所述关节式器械伸出所述入口导管，其中所述关节式器械的自动重新配置用于缩回到所述入口导管中，所述方法包括：在处理器处接收来自控制机构的命令的信息，以便沿平行于所述入口导管的纵轴的方向改变所述关节式器械的位置；通过所述处理器确定所述命令的所述信息是否指示所述关节式器械的所述位置将被移动退回所述入口导管大于沿平行于所述入口导管的所述纵轴的方向相对于初始位置的缩回距离的距离；以及一旦满足所述命令的所述信息指示所述关节式器械的所述位置将被移动退回所述入口导管大于距所述初始位置的所述缩回距离的距离的条件，则通过所述处理器自动地命令所述关节式器械被重新配置朝向适于进入所述入口导管的缩回配置，同时所述关节式器械的所述位置响应于起源于所述控制机构的所述命令而被改变。7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：一旦满足所述命令的所述信息指示所述关节式器械的远端将被移动退回所述入口导管大于距所述初始位置的所述缩回距离的距离的所述条件，则通过所述处理器自动地命令施加到所述控制机构上的触觉力突然改变。8.根据权利要求6或7所述的方法，进一步包括：在处理器处接收起源于所述控制机构的命令序列的信息，以便沿平行于所述入口导管的所述纵轴的方向改变所述关节式器械的所述位置；通过所述处理器确定来自所述控制机构的所述命令序列的所述信息是否指示所述关节式器械的所述远端将被移动退回所述入口导管逐渐超过距所述初始位置的限制距离的距离，其中所述限制距离小于所述缩回距离；以及一旦满足来自所述控制机构的所述命令序列的所述信息指示所述关节式器械的所述远端将被移动退回所述入口导管逐渐超过距所述初始位置的限制距离的距离的条件，则通过所述处理器响应于来自所述控制机构的所述命令序列而自动地命令逐渐增强施加到所述控制机构上的触觉力。9.一种机器人系统，其包括：至少一个输入设备；入口导管；多个关节式器械，所述多个关节式器械经配置可伸出所述入口导管的远端；多个器械操纵器，所述多个器械操纵器用于操纵所述多个关节式器械中的对应的关节式器械；以及处理器，所述处理器适用于：接收来自所述至少一个输入设备的将所述多个关节式器械串联地移动退回所述入口导管大于距参考位置的缩回距离的距离的一个或更多个命令；以及响应于所述一个或更多个命令，命令所述多个器械操纵器操纵所述多个关节式器械，以便采用缩回配置。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器进一步适用于：响应于所述一个或更多个命令，使得施加到所述至少一个输入设备上的触觉力突然改变。11.根据权利要求9或10所述的系统，其中所述处理器进一步适用于：从所述至少一个输入设备接收来自所述至少一个输入设备的串联地移动所述多个关节式器械退回所述入口导管逐渐超过距所述参考位置的限制距离的距离的命令序列，其中所述限制距离小于所述缩回距离，以及响应于所述命令序列，使得施加在所述至少一个输入设备上的触觉力逐渐增强。12.根据权利要求9或10所述的系统，其进一步包括：入口导管操纵器，所述入口导管操纵器具有用于枢转所述入口导管的多个接合处；其中所述处理器进一步适用于：一旦从所述至少一个输入设备接收沿着所述入口导管的纵轴在缩回方向上以超过距所述参考位置的锁止距离的距离平移地移动所述入口导管的命令，则使得所述入口导管操纵器的所述多个接合处被锁定在适当位置，其中所述锁止距离小于所述缩回距离；并且根据从所述至少一个输入设备接收到的沿着所述入口导管的纵轴在所述缩回方向上平移地移动所述入口导管的命令，产生将所述多个关节式器械串联地移动退回所述入口导管的命令。13.根据权利要求12所述的系统，其中所述处理器进一步适于：在所述多个关节式器械已经缩回所述入口导管中之后，使得所述入口导管操纵器的所述多个接合处被解锁。14.根据权利要求12所述的系统，进一步包括：观察器，用于显示源自关节式相机器械的处理后的图像；其中所述处理器进一步适用于：响应于来自所述至少一个输入设备的命令，以给所述至少一个输入设备的操作员提供以下印象的方式命令所述多个器械操纵器操纵所述多个关节式器械，以便串联地移动退回所述入口导管：所述操作员正在推开显示的处理后的图像，同时所述操作员正在观察所述观察器并且以使得命令所述入口导管在所述缩回方向上沿着其纵轴平移地移动的方式操纵所述至少一个输入设备。15.根据权利要求14所述的系统，其中所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·迪奥拉伊蒂，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国,US