用于机器人外科手术的沉浸式三维显示器制造技术

本发明专利技术题为：“用于机器人外科手术的沉浸式三维显示器”。本发明专利技术公开了一种用于机器人外科系统中的沉浸式显示器，该沉浸式显示器包括：支撑臂；壳体，该壳体被安装到支撑臂并且被构造成能够与用户的面部接合；至少两个目镜组件，该至少两个目镜组件设置在壳体中并且被构造成能够提供三维显示；以及至少一个传感器，其中传感器允许机器人外科系统的操作，并且其中支撑臂可致动来移动壳体以进行人类工程学定位。

Immersive 3D display for robotic surgery

The invention is entitled \immersive 3D display for robot surgery\. The present invention discloses an immersive display for a robotic surgical system, which comprises a support arm, a housing, which is installed to the support arm and is constructed to engage with the user's face; at least two eyepiece assemblies are set in the housing and are constructed in the housing and are constructed. A three-dimensional display can be provided, and at least one sensor in which the sensor allows the operation of the robotic surgical system and the support arm can be moved to move the shell for ergonomics.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机器人外科手术的沉浸式三维显示器相关申请的交叉引用本申请要求2016年10月3日提交的美国专利申请序列号62/403,655的优先权，该申请全文据此以引用方式并入本文。
本公开整体涉及机器人或机器人辅助的系统，并且更具体地讲，涉及用于机器人或机器人辅助的外科系统中的沉浸式显示器。专利技术背景微创外科手术(MIS)诸如腹腔镜外科手术涉及旨在减少在外科手术期间的组织损伤的技术。例如，腹腔镜手术典型地涉及在患者体内（例如，在腹部上）形成多个小的切口，并且通过切口将一个或多个工具和至少一个内窥镜照相机引入患者体内。然后，通过使用所引入的工具和由照相机提供的可视化辅助来执行外科手术。一般来讲，MIS提供多个益处，诸如减少患者瘢痕形成、减少患者疼痛、缩短患者恢复期、和降低与患者恢复相关联的医疗费用。然而，标准MIS系统具有多个缺点。例如，非机器人MIS系统对外科医生提出了更高的需求，这部分是因为它们要求外科医生以可能不自然的方式经由工具来间接地操纵组织。常规机器人MIS系统可涉及操作人员观察显示出内窥镜照相机视频供给的显示器并且基于来自操作人员的命令来远程地操作以操纵工具，这可提供MIS的许多益处，同时降低对外科医生的需求。然而，此类机器人MIS系统典型地仅具有刚性、不动的显示器，其可能使用户在长时间的使用过程中紧张、疲劳和受伤。因此，希望具有与机器人外科系统一起使用的显示器。
技术实现思路
一般来讲，在一个变型中，一种用于机器人外科系统中的沉浸式显示器包括：支撑臂；壳体，所述壳体被安装到所述支撑臂并且被构造成能够与用户的面部接合；至少两个目镜组件，所述至少两个目镜组件设置在所述壳体中并且被构造成能够提供三维显示；以及至少一个传感器，其中所述传感器允许所述机器人外科系统的操作，并且其中所述支撑臂可致动来移动所述壳体以进行人类工程学定位。例如，支撑臂可以是铰接的并且包括至少一个或多个可致动关节。壳体可包括或被联接到构形面架，所述构形面架被构造成能够与用户的面部接合，并且所述构形面架可包括特征诸如用于与用户接合的衬垫，这样的特征可增加舒适性和/或提供顺应性，以便进行人类工程学定位。有关于构形面架的类似的顺应性可以其他方式实现，诸如用具有多个可动地顺应的部分的壳体实现。例如，支撑臂可以被联接到壳体的第一部分并且面架可以被联接到壳体的第二部分，壳体的第二部分可相对于壳体的第一部分移动（例如，可动地顺应的）。壳体可包括若干附加特征中的一个或多个以改善沉浸式显示器体验。例如，沉浸式显示器可包括一个或多个遮罩，所述一个或多个遮罩被联接到壳体，诸如用于阻挡环境光和周边视觉干扰。至少一个遮罩可以是能够在第一位置与第二位置之间移动的，在第一位置中，遮罩被构造成能够遮挡用户的视场的至少一部分，在第二位置中，遮罩被构造成能够显露所述用户的所述视场的所述部分。作为另一示例，沉浸式显示器可包括至少一个辅助显示屏，所述至少一个辅助显示屏被联接到壳体，或各种音频部件中的任一者，诸如麦克风和/或扬声器。麦克风可以（例如）被联接到壳体并且被构造成能够接收声音命令以用于机器人外科系统的操作。此外，扬声器可以被联接到壳体并且被构造成能够将音频信息提供给用户。至少一个触觉致动器可以被联接到壳体并且被构造成能够将触觉反馈提供给用户。此外，在一些变型中，壳体可包括至少一个跟踪装置，所述至少一个跟踪装置被联接到壳体以监视壳体的位置。目镜组件被构造成能够提供三维显示。例如，目镜组件中的至少一个可以被构造成能够显示左眼立体图像并且目镜组件中的至少一个可以被构造成能够显示右眼立体图像，使得左眼立体图像和右眼立体图像一起提供三维显示。例如，三维显示可以被构造成能够显示来自在机器人外科系统中使用的内窥镜照相机的至少一个图像。目镜显示器可除此之外或作为另外一种选择被构造成能够显示二维或其他合适的内容。在一些变型中，沉浸式显示器还可包括至少一个辅助显示器，所述至少一个辅助显示器被联接到壳体。可包括至少一个传感器以作为机器人外科系统的安全特征。例如，传感器（例如，在被构造成能够检测用户的虹膜代码的照相机或其他合适的光学传感器中）可以被构造成能够识别用户以授权来操作机器人外科系统。作为另一示例，传感器（例如，用于执行眼睛跟踪的光学传感器）可以被构造成能够确定用户眼睛与目镜组件的适当对准。沉浸式显示器可包括用于检测用户的头部姿态、执行眼睛跟踪和/或检测其他用户交互的其他传感器以使得控制器可解释用户交互并适当地使沉浸式显示器作出响应。例如，响应于用户的检测到的头部姿态，支撑臂可移动壳体以跟踪头部姿态（例如，用于人类工程学定位）。作为另一示例，至少一个传感器（例如，压力传感器、距离传感器、接触传感器等）可以被构造成能够监视用户的头部姿态以控制机器人外科系统的操作。作为另一示例，至少一个传感器可以是被构造成能够执行眼镜跟踪的光学传感器。作为另一示例，三维显示可以被构造成能够显示图形用户界面并且至少一个传感器可以被构造成能够检测头部姿态以用于图形用户界面的导航。作为另一示例，沉浸式显示器可以被构造成能够显示来自在机器人外科系统中使用的内窥镜照相机的至少一个图像。响应于至少一个传感器检测到头部姿态，三维显示可以被构造成能够显示来自内窥镜照相机的经修改的图像。作为一个说明，响应于传感器检测到朝向前的头部姿态，三维显示可以被构造成能够显示来自内窥镜照相机的放大图像。作为另一说明，响应于传感器检测到朝向后的头部姿态，三维显示可以被构造成能够显示来自内窥镜照相机的缩小图像。此外，响应于传感器检测到侧向头部姿态，三维显示可以被构造成能够显示来自内窥镜照相机的平移图像，并且响应于传感器检测到倾斜头部姿态，三维显示可以被构造成能够显示来自内窥镜照相机的倾斜图像。沉浸式显示器可以被构造成能够提供用户定位信息。例如，沉浸式显示器可以为维持目镜组件和用户手位置的第一相对空间关系与内窥镜照相机和外科器械的第二相对空间关系之间的对应性而提供指导。例如，三维显示可以被构造为显示用于使壳体和用户手位置中的至少一个重新定位的视觉提示。作为另一示例，三维显示可以被构造成能够显示相对于至少一个目标位置（例如，手持式用户界面装置位置、脚踏位置等）的用户手位置和/或用户脚位置的视觉表示。视觉表示可与主要图像叠置，诸如照相机视点图像。在一些变型中，沉浸式显示器可包括至少一个外部照相机，所述至少一个外部照相机被联接到壳体。照相机可以（例如）被构造成能够提供壳体外部的环境的至少一个图像。例如，三维显示可以被构造成能够选择性地显示壳体外部的环境的图像。除此之外或作为另外一种选择，沉浸式显示器可包括至少一个外部照明器，所述至少一个外部照明器被联接到壳体，其中照明器可以被构造成能够将光投射到壳体外部的环境。附图说明图1A是具有机器人外科系统的示例性手术室布置的概示图。图1B是用于机器人外科系统中的具有示例性沉浸式显示器的示例性用户控制台的侧视图。图2A和图2B分别是用于机器人外科系统中的沉浸式显示器的一个变型的透视图和部分分解图。图3A和图3B分别是沉浸式显示器的一个变型中的示例性支撑臂的详细的前透视图和后透视图。图3C是沉浸式显示器的一个变型中的可被构造成能够用于绕用户的左侧或右侧入路的示例性支撑臂的示意性俯视图。图4A-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于机器人外科系统中的沉浸式显示器，包括：支撑臂；壳体，所述壳体被安装到所述支撑臂并且被构造成能够与用户的面部接合；至少两个目镜组件，所述至少两个目镜组件设置在所述壳体中并且被构造成能够提供三维显示；以及至少一个传感器，其中所述传感器允许所述机器人外科系统的操作；其中所述支撑臂能够致动以移动所述壳体用于人类工程学定位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.03 US 62/4036551.一种用于机器人外科系统中的沉浸式显示器，包括：支撑臂；壳体，所述壳体被安装到所述支撑臂并且被构造成能够与用户的面部接合；至少两个目镜组件，所述至少两个目镜组件设置在所述壳体中并且被构造成能够提供三维显示；以及至少一个传感器，其中所述传感器允许所述机器人外科系统的操作；其中所述支撑臂能够致动以移动所述壳体用于人类工程学定位。2.根据权利要求1所述的沉浸式显示器，其中所述支撑臂是铰接的并且包括多个关节。3.根据权利要求1所述的沉浸式显示器，还包括至少一个遮罩，所述至少一个遮罩被联接到所述壳体，其中所述遮罩能够在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述遮罩被构造成能够遮挡所述用户的视场的至少一部分，并且在所述第二位置中，所述遮罩被构造成能够显露所述用户的所述视场的所述部分。4.根据权利要求1所述的沉浸式显示器，其中所述壳体被联接到构形面架，所述构形面架被构造成能够与所述用户的所述面部接合。5.根据权利要求4所述的沉浸式显示器，其中所述支撑臂被联接到所述壳体的第一部分并且所述面架被联接到所述壳体的第二部分，所述壳体的所述第二部分能够相对于所述壳体的所述第一部分移动。6.根据权利要求1所述的沉浸式显示器，还包括至少一个辅助显示器，所述辅助显示器被联接到所述壳体。7.根据权利要求1所述的沉浸式显示器，其中所述目镜组件中的至少一个目镜组件被构造成能够显示左眼立体图像并且所述目镜组件中的至少一个目镜组件被构造成能够显示右眼立体图像。8.根据权利要求1所述的沉浸式显示器，其中所述传感器被构造成能够识别所述用户用来授权以操作所述机器人外科系统。9.根据权利要求1所述的沉浸式显示器，还包括至少一个跟踪装置，所述至少一个跟踪装置被联接到所述壳体以监视所述壳体的位置。10.根据权利要求1所述的沉浸式显示器，其中所述至少一个传感器被构造成能够检测所述用户的头部姿态。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：K安德森，J萨瓦尔，B诺布尔斯，A沈，PE加西亚基尔罗伊，KS克尼希，
申请(专利权)人：威博外科公司，
类型：发明
国别省市：美国,US