可重新配置的末端执行器架构制造技术

系统和相关方法控制末端执行器相对于患者的铰接。一种控制末端执行器相对于患者的铰接的方法，其包括：通过控制器接收关闭或打开包括第一钳爪构件、第二钳爪构件、腕部和器械轴的远程手术操作的末端执行器的命令。响应于该命令，控制器控制末端执行器的铰接，以同时相对于第二钳爪构件重新定向第一钳爪构件，并且使末端执行器铰接，使得末端执行器的参考方面相对于患者的位置和/或定向基本得到保持。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可重新配置的末端执行器架构相关申请的交叉引用本申请要求于2015年11月11日提交的美国临时申请号62/254,254的权益；其全部内容作为整体通过引用并入本文用于所有目的。本申请涉及于2010年11月12日提交的题为“Surgicaltoolwithatwodegreeoffreedomwrist(具有两个自由度的腕部的手术工具)”的美国专利号8,852,174，和于2013年12月31日提交的题为“Surgicalstaplecartridgewithenhancedknifeclearance(具有增大的刀间隙的外科手术钉仓)”的美国公开号20140183244，其通过引用并入本文。
技术介绍
微创外科手术技术旨在减少在诊断或外科手术程序期间受损的外部组织的数量，从而缩短患者的恢复时间、减轻患者的不适，并且减少有害的副作用。因此，对于使用微创外科技术的标准外科手术而言，可显著缩短平均的住院天数。而且，使用微创外科手术，还可缩短患者的恢复时间、减轻患者的不适、减少外科手术副作用，并且缩短离开工作的时间。微创外科手术的常见形式为内窥镜检查，而内窥镜检查的常见形式为腹腔镜检查，腹腔镜检查为在腹腔内部的微创检查和微创外科手术。在标准的腹腔镜外科手术中，向患者的腹部吹入气体，并且插管套穿过小(大约1/2英寸或更小)切口以为腹腔镜检查器械提供入口。腹腔镜检查外科手术器械一般包括内窥镜(例如，腹腔镜)，用于查看外科手术区和用于在外科手术部位工作的工具。除了每个工具的工作端或末端执行器通过伸缩管(又称为，例如，器械轴或主轴)与其手柄分离之外，工作工具通常类似于在常规(开腔)外科手术中使用的那些工具。末端执行器可包括，例如，夹具、抓紧器、剪刀、缝合器、烧灼工具、线性切割器或针拖。为执行外科手术程序，外科医生通过插管套将工作工具传送到内部的外科手术部位并且从腹部的外部对它们进行操纵。外科医生从监视器中查看该过程，监视器显示从内窥镜所取的外科手术部位的图像。类似的内窥镜检查技术用于，例如，关节镜检查、后腹腔镜检查、盆腔镜检查、肾镜检查、膀胱镜检查、池囊镜检查、窦镜检查、子宫镜检查、尿道镜检查等等。正在开发的微创远程外科手术机器人系统用于在作用于内部外科手术部位时增加外科医生的敏捷度，以及允许外科医生从远距离(在无菌场所外部)对患者进行手术。在远程外科手术系统中，外科医生通常在控制台具有外科手术部位的图像。当查看在适当的观察器或显示器上的外科手术部位的三维图像时，外科医生通过操纵控制台的主输入或控制设备对患者执行外科手术程序。主输入设备中的每个均控制伺服机械致动/铰接的外科手术器械的运动。在外科手术程序期间，远程外科手术系统可提供各种外科手术器械或工具的机械致动和控制。许多手术工具具有钳爪或其他可铰接的末端执行器，其响应于主输入装置的操纵，为外科医生执行各种功能，例如保持或驱动针、抓取血管、解剖组织等。具有远侧腕关节的工具允许外科医生将工具定位在内部手术部位内，由此大大增强了外科医生能够实时与组织相互作用(并治疗)的自由度。通常，在内部手术部位周围仅有适量的空间，在没有与周围患者组织发生不希望接触的情况下，从而限制了外科手术工具的移动范围。这种移动限制会抑制外科医生执行期望手术任务的能力。因此，期望具有用于在空间受限的环境中执行手术任务的增强特性的方法和系统。
技术实现思路
用于控制末端执行器的移动的系统和方法提供了多个致动输入的自动组合，以产生与分开使用致动输入相比更适合于受限空间的末端执行器的所得移动。例如，对于包括末端执行器的手术器械，所述末端执行器包括钳爪构件并且经由腕部安装到器械轴，所述腕部和一个或更多个钳爪构件可以同时致动，以减少末端执行器(例如，指定的钳爪构件)的参考方面在空间中的移动，并由此抑制与周围患者组织的不期望的接触。因此，为外科医生提供了一种自动化方法，用于以与受限的工作空间兼容的方式铰接末端执行器。因此，在一个方面中，提供了一种控制末端执行器的移动的方法。该方法包括由控制器接收关闭或打开末端执行器的命令。末端执行器包括通过铰链连接到第二钳爪构件的第一钳爪构件。末端执行器通过能够相对于器械轴定向末端执行器的腕部联接到器械轴。该方法包括通过控制器响应于命令来控制末端执行器的移动以同时(a)相对于第二钳爪构件移动第一钳爪构件，以及(b)致动腕部以使末端执行器相对于器械轴定向，其中末端执行器的参考方面的位置和定向中的至少一个基本在空间中保持。在许多实施例中，其中腕部可被重新配置成足以使末端执行器相对于器械铰接必需的量，第一钳爪构件可在末端执行器的移动期间保持基本静止。例如，可以在末端执行器闭合或打开期间致动腕部以使第二钳爪朝向第一钳爪构件(其可以保持静止)移动。在闭合末端执行器期间，第一钳爪构件可以抵靠第二钳爪构件闭合。第一钳爪构件和第二钳爪构件可以配置成以任何合适的方式打开和关闭。例如，第一钳爪构件可配置成在铰链处枢转以抵靠第二钳爪构件闭合，并且第二钳爪构件可配置成不在铰链处枢转。作为另一个示例，第一和第二钳爪构件都可以配置成相对于联接到腕部的末端执行器基部构件在铰链处枢转。器械轴可以作为末端执行器的移动的一部分进行铰接。例如，末端执行器的移动可以包括铰接器械轴使铰链移动。腕部和/或器械轴的当前配置可以相对于相应的移动限制进行评估，以确定腕部和/或器械轴的充足的重新配置能否可能实现末端执行器的期望的移动。例如，该方法可以进一步包括通过控制器确定腕部和/或器械轴的在所述末端执行器的关闭或打开期间保持所述末端执行器的参考方面静止的重新配置是否超过腕部和/或器械轴的移动极限。控制器可以基于末端执行器的运动确定所述腕部的相对于所述器械轴重新定向所述末端执行器以在所述末端执行器的移动期间保持所述末端执行器的参考方面静止的重新配置超过腕部和/或器械轴的移动极限。该方法可以进一步包括在不重新配置腕部和/或铰接器械轴的情况下使用打开和/或闭合末端执行器。例如，该方法可以进一步包括：(a)通过控制器接收关闭或打开末端执行器的第二命令；以及(b)响应于所述第二命令通过所述控制器来控制所述末端执行器的移动以相对于所述第二钳爪构件重新定向所述第一钳爪构件，而不同时铰接所述末端执行器以保持所述末端执行器的参考方面静止。该方法可以包括用户指定末端执行器的参考方面。例如，该方法可以包括通过控制器接收指定末端执行器的参考方面的输入。可以使用任何合适的腕部。例如，腕部可以是可重新配置的，以绕偏转轴线和垂直于偏转轴线的俯仰轴线相对于器械轴重新定向末端执行器。在另一方面，提供了一种机器人手术系统。机器人手术系统包括末端执行器、腕部、器械轴和控制器。末端执行器包括第一钳爪构件，第二钳爪构件和铰链，第一钳爪构件通过该铰链枢转地联接到第二钳爪构件。末端执行器联接到腕部。腕部可重新配置以相对于器械轴移动末端执行器。所述控制器包括至少一个处理器和存储指令的存储器装置，所述指令可由所述至少一个处理器执行以使所述至少一个处理器接收命令以相对于所述第二钳爪构件移动所述第一钳爪构件，并且响应于所述命令控制所述末端执行器的移动以同时(a)相对于所述第二钳爪构件移动所述第一钳爪构件，以及(b)致动腕部相对于器械轴定向末端执行器，其中末端执行器的参考方面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制末端执行器的移动的方法，该方法包括：通过控制器接收关闭或打开所述末端执行器的命令，所述末端执行器包括通过铰链连接至第二钳爪构件的第一钳爪构件，所述末端执行器通过能够相对于器械轴定向所述末端执行器的腕部联接至所述器械轴；和通过所述控制器响应于所述命令来控制所述末端执行器的移动，以同时相对于所述第二钳爪构件移动所述第一钳爪构件，并致动所述腕部，以相对于所述器械轴定向所述末端执行器，其中，所述末端执行器的参考方面的位置和定向中的至少一个在空间中被基本保持。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.11 US 62/254,1541.一种控制末端执行器的移动的方法，该方法包括：通过控制器接收关闭或打开所述末端执行器的命令，所述末端执行器包括通过铰链连接至第二钳爪构件的第一钳爪构件，所述末端执行器通过能够相对于器械轴定向所述末端执行器的腕部联接至所述器械轴；和通过所述控制器响应于所述命令来控制所述末端执行器的移动，以同时相对于所述第二钳爪构件移动所述第一钳爪构件，并致动所述腕部，以相对于所述器械轴定向所述末端执行器，其中，所述末端执行器的参考方面的位置和定向中的至少一个在空间中被基本保持。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一钳爪构件在所述末端执行器的移动期间在空间中保持基本静止。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二钳爪在所述末端执行器的移动期间朝向所述第一钳爪构件移动。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一钳爪构件在所述末端执行器的移动期间抵靠所述第二钳爪构件闭合。5.根据权利要求1所述的方法，其中：所述第一钳爪构件构配置成在所述铰链处枢转抵靠所述第二钳爪构件闭合；和所述第二钳爪构件不配置成在所述铰链处枢转。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述末端执行器的移动包括铰接所述器械轴以移动所述铰链。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括由所述控制器确定所述腕部的相对于所述器械轴重新定向所述末端执行器以在所述末端执行器的移动期间保持所述末端执行器的参考方面静止的重新配置是否超过所述腕部的移动极限。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述控制器基于确定所述腕部的相对于所述器械轴重新定向所述末端执行器以在所述末端执行器的移动期间保持所述末端执行器的参考方面静止的重新配置超过所述腕部的移动极限进行所述末端执行器的移动。9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括由所述控制器接收关闭或打开所述末端执行器的第二命令；和通过所述控制器响应于所述第二命令来控制所述末端执行器的移动，以使所述第一钳爪构件绕所述铰链枢转，以便在保持所述第二钳爪构件静止的同时相对于所述第二钳爪构件重新定向所述第一钳爪构件。10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过所述控制器接收指定所述末端执行器的参考方面的输入。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述腕部可重新配置成绕偏转轴线和垂直于所述偏转轴线的俯仰轴线相对于所述器械轴重新定向所述末端执行器。12.一种机器人手术系统，包括：机器人臂，其包括末端执行器，腕部和具有联接到所述腕部的远端的器械轴；所述末端执行器包括第...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·鲁滨逊，G·F·布里森，A·查哥哈杰帝，P·亨维，D·F·小威尔逊，
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