用于可变速外科手术器械的系统和方法技术方案

技术编号:18816856 阅读:3 留言:0更新日期:2018-09-01 11:03
一种计算机辅助医疗装置中的外科手术器械的可变速控制的系统和方法包括具有位于器械远端的端部执行器的外科手术器械、致动器以及用于将来自致动器的力或扭矩联接到端部执行器的一个或多个驱动机构。为了用器械执行操作,计算机辅助医疗装置被配置成将致动器的速度设定点设定为初始速度并监测由致动器施加的力或扭矩。当施加的力或扭矩高于第一力或扭矩限制时,确定是否满足操作的继续条件。当满足继续条件时,暂停操作,并且当不满足继续条件时,确定致动器的强迫发射是否应该发生。

System and method for variable speed surgical instruments

A system and method for variable speed control of surgical instruments in a computer-aided medical device includes surgical instruments with end-effectors located at the distal end of the instrument, actuators, and one or more actuators for connecting forces or torque from the actuators to the end-effectors. In order to perform the operation with the apparatus, the computer-aided medical device is configured to set the speed setting point of the actuator to an initial speed and to monitor the force or torque exerted by the actuator. When the applied force or torque is higher than the first force or torque limit, determine whether the operating conditions are satisfied. When the continuation condition is satisfied, the operation is suspended, and when the continuation condition is not satisfied, it is determined whether the forced emission of the actuator should occur.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于可变速外科手术器械的系统和方法相关申请本公开要求2016年1月29日提交的标题为“用于可变速外科手术器械的系统和方法(SystemandMethodforVariableVelocitySurgicalInstrument)”的美国临时专利申请号62/288,784以及2016年10月14日提交的标题为“工字梁钉合器控件补充(I-BeamStaplerControlsSupplement)”的美国临时专利申请号62/408,283的优先权,这两个专利的全部内容据此通过引用并入本文。
本公开总体上涉及具有铰接臂和端部执行器的装置的操作,并且更具体地涉及具有可变速控件的微创外科手术器械的操作。
技术介绍
越来越多的装置正在被自主和半自主电子装置所取代。尤其是在今天的医院中,在手术室、介入套间、重症监护病房、急诊室等中发现了大量的自主和半自主电子装置阵列。例如,传统的手动外科手术器械正在被计算机辅助医疗装置取代。使用计算机辅助医疗装置的微创外科手术技术通常试图执行外科手术程序和/或其他程序,同时使对健康组织的损伤最小化。一些微创外科程序可通过使用具有外科手术器械的计算机辅助医疗装置远程执行。对于许多计算机辅助医疗装置,外科医生和/或其他医务人员通常可使用操作员控制台上的一个或多个控件操纵输入装置。当外科医生和/或其他医务人员在操作员控制台操作各种控件时,命令从操作员控制台传递到一个或多个端部执行器和/或外科手术器械安装到的患者侧装置。以这种方式,外科医生和/或其他医务人员能够使用端部执行器和/或外科手术器械对患者执行一个或多个程序。根据所期望的程序和/或使用中的外科手术器械,所期望的程序可部分地或全部地在外科医生和/或医务人员的控制下使用远程操作执行和/或在半自主控制下执行,其中外科手术器械可基于由外科医生和/或其他医务人员的一个或多个激活动作执行一系列操作。无论是手动致动、远程操作,和/或半自主的微创外科手术器械,均可用于各种操作和/或程序,并可具有各种配置。许多此类器械包括安装在轴的远端的端部执行器,该轴可安装到铰接臂的远端。在许多操作场景中,轴可被配置成通过开口(例如,体壁切口、自然孔口等)插入(例如,通过腹腔镜、通过胸腔镜等)以到达远程外科手术位置。不同的设计和/或配置的端部执行器可用于执行不同的任务、程序和功能,以便允许外科医生和/或其他医护人员执行各种外科手术程序中的任何一种。示例包括但不限于烧灼、消融、缝合、切割、钉合、熔合、密封等,和/或它们的组合。因此,端部执行器可包括各种部件和/或部件的组合以执行这些外科手术程序。根据微创程序的目标,端部执行器的尺寸通常保持为小。保持端部执行器的尺寸为小的一种方法是通过在外科手术器械的近端使用一个或多个输入来完成端部执行器的致动,其中近端通常位于患者的外部。然后,可使用各种传动部件诸如齿轮、杠杆、滑轮、线缆、杆、皮带、带等沿着外科手术器械的轴传动来自一个或多个输入的动作并致动端部执行器。在具有适当的外科手术器械的计算机辅助的远程操作医疗装置的情况下,在器械的近端处的传动机构直接或间接地通过其他传动部件与设置在患者侧装置或患者侧推车的铰接臂上的一个或多个致动器诸如各种马达、螺线管、伺服机构、主动执行器、液压装置、气动装置等相连。一个或多个致动器接收响应于通过主控制器提供的用户命令而产生的控制信号,并向在传动机构的近端处涉及力和/或扭矩的器械提供输入;各种传动元件最终传动以致动在传动机构的远端处的端部执行器。因为端部执行器的尺寸通常为小,所以他可具有可使在一些抓握、夹持和/或钉合操作期间易受挠曲和/或张开影响的有限的刚度。以受对施加到传动机构的所施加的扭矩和/或力的量的简单限制的目标速度操作器械通常可导致抓握、夹持和/或钉合操作的失败操作或由于组织在空间或时间上的变化而引起的粗糙速度分布,以及操作的不同步骤诸如在钉合操作中迫使钉合器穿过组织的不同阶段。因此,需要用于外科手术器械的操作的改进方法和系统,诸如抓握、夹持和/或钉合器械。在一些示例中,可需要降低器械的挠曲和/或张开量,而没有不可接受地减慢器械的使用。
技术实现思路
根据一些实施例,与计算机辅助医疗装置一起使用的外科手术器械包括位于器械的远端的端部执行器、致动器以及用于从致动器联接力或扭矩到端部执行器的一个或多个驱动机构。为了利用器械执行操作,计算机辅助医疗装置被配置成将致动器的速度设定点设定为初始速度,并监测由致动器施加的力或扭矩。当所施加的力或扭矩高于第一力或扭矩限制时,确定是否满足用于操作的继续条件。当满足继续条件时暂停操作,并且当不满足继续条件时,确定是否应该发生致动器的强迫发射。根据一些实施例,用于操作与计算机辅助医疗装置一起使用的外科手术器械的方法包括一个或多个处理器将致动器的速度设定点设定为初始速度并测量由致动器施加的力或扭矩。当所施加的力或扭矩高于第一力或扭矩限制时,所述方法进一步包括由所述一个或多个处理器确定是否满足钉合操作的继续条件。当满足继续条件时,所述方法进一步包括由所述一个或多个处理器暂停致动器的进一步移动。当不满足继续条件时,方法进一步包括由所述一个或多个处理器确定是否应该发生致动器的强迫发射。根据一些实施例,非暂态机器可读介质包括多个机器可读指令,所述机器可读指令在由与计算机辅助医疗装置相关联的一个或多个处理器执行时适于致使所述一个或多个处理器执行方法。方法包括将致动器的速度设定点设定为初始速度并测量由致动器施加的力或扭矩。当所施加的力或扭矩高于第一力或扭矩限制时,方法进一步包括确定是否满足钉合操作的继续条件。当满足继续条件时,方法进一步包括暂停致动器的进一步移动。当不满足继续条件时,方法进一步包括确定是否应该发生致动器的强迫发射。附图说明图1是根据一些实施例的计算机辅助系统的简化图。图2是示出根据一些实施例的微创外科手术器械的简化图。图3A至图3D是根据一些实施例的图2的端部执行器的简化图。图4是根据一些实施例的用于操作端部执行器的状态机的简化图。图5是根据一些实施例的端部执行器的速度-扭矩分布的简化图。图6是根据一些实施例的用于执行钉合和切割操作的方法的简化图。图7示出根据一些实施例的提供关于钉合操作的视觉反馈的示例性图形用户界面的一部分。图8是根据一些实施例的用于执行钉合操作的方法的简化图。图9是根据一些实施例的用于执行钉合操作的方法的简化图。图10是示出根据一些实施例的执行钉合操作的方法的操作状态机的简化图。在附图中,具有相同标号的元件具有相同或类似的功能。具体实施方式在以下描述中,阐述了描述根据本公开的一些实施例的具体细节。然而,对于本领域技术人员显而易见的是,可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践一些实施例。本文公开的具体实施例意在说明而不是限制。本领域技术人员可认识到,虽然在此没有具体描述其他元件,但是其在本公开的范围和精神内。另外,为了避免不必要的重复,与一个实施例相关联地描述和示出的一个或多个特征可并入其他实施例中,除非另有具体描述或如果一个或多个特征将使实施例不起作用。尽管以下描述主要集中于组合的抓握、钉合和切割外科手术器械的实施例,但本领域普通技术人员将理解,本公开的可变速方法和机构可应用于其他医疗器械,包括外科手术器械和非外科本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于与计算机辅助医疗装置一起使用的外科手术器械,所述器械包括:端部执行器,所述端部执行器位于所述器械的远端;致动器;以及一个或多个驱动机构,所述一个或多个驱动机构用于将力或扭矩从所述致动器联接到所述端部执行器;其中,为了用所述器械执行操作,所述计算机辅助医疗装置被配置成:将所述致动器的速度设定点设定为初始速度;监测由所述致动器施加的力或扭矩;当所施加的力或扭矩高于第一力或扭矩限制时,确定是否满足所述操作的继续条件;当满足所述继续条件时,暂停所述操作;以及当不满足所述继续条件时,确定所述致动器的强迫发射是否应该发生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.29 US 62/288,784;2016.10.14 US 62/408,2831.一种用于与计算机辅助医疗装置一起使用的外科手术器械,所述器械包括:端部执行器,所述端部执行器位于所述器械的远端;致动器;以及一个或多个驱动机构,所述一个或多个驱动机构用于将力或扭矩从所述致动器联接到所述端部执行器;其中,为了用所述器械执行操作,所述计算机辅助医疗装置被配置成:将所述致动器的速度设定点设定为初始速度;监测由所述致动器施加的力或扭矩;当所施加的力或扭矩高于第一力或扭矩限制时,确定是否满足所述操作的继续条件;当满足所述继续条件时,暂停所述操作;以及当不满足所述继续条件时,确定所述致动器的强迫发射是否应该发生。2.根据权利要求1所述的器械,其中所述操作包括发射一个或多个钉穿过由所述端部执行器夹持的组织。3.根据权利要求1所述的器械,其中所述继续条件包括在所述操作期间暂停数量的计数保持低于预定暂停数量。4.根据权利要求3所述的器械,其中所述计数由每次暂停所述操作时递增的计数器维持。5.根据权利要求3所述的器械,其中所述预定暂停数量根据所述操作的类型、由所述操作进行操纵的组织的类型以及所述端部执行器的类型中的一个或多个进行设定。6.根据权利要求1所述的器械,其中所述继续条件包括在所述操作期间所有暂停的总持续时间保持低于最大暂停持续时间。7.根据权利要求6所述的器械,其中使用定时器维持所述总持续时间,所述定时器在所述操作中的每个暂停开始时起动,并且在所述操作中的每个暂停结束时停止。8.根据权利要求6所述的器械,其中所述最大暂停持续时间根据所述操作的类型、由所述操作进行操纵的组织的类型以及所述端部执行器的类型中的一个或多个进行设定。9.根据权利要求1所述的器械,其中所述继续条件包括在所述操作期间暂停数量的计数保持低于预定暂停数量和在所述操作期间所有暂停的总持续时间保持低于最大暂停持续时间的组合中的每个。10.根据权利要求1所述的器械,其中所述继续条件包括暂停数量的多个计数保持低于暂停的相应预定数量,当由所述致动器致动的往复元件行进相应距离时所述多个计数中的每个被重置。11.根据权利要求1所述的器械,其中所述继续条件包括多个暂停持续时间保持低于相应的最大暂停持续时间,当由所述致动器致动的往复元件行进相应距离时所述多个暂停持续时间中的每个被重置。12.根据权利要求1所述的器械,其中所述继续条件包括能够在不超过所述端部执行器的最大力或扭矩限制的情况下实现所述致动器的移动。13.根据权利要求1所述的器械,其中当由所述致动器致动的往复元件到达目标位置时,所述计算机辅助医疗装置进一步结束所述操作。14.根据权利要求1所述的器械,其中为了暂停所述操作,所述计算机辅助医疗装置将所述速度设定点设定为零。15.根据权利要求1所述的器械,其中所述操作的所述暂停持续预定的时间段。16.根据权利要求1所述的器械,其中所述操作的所述暂停持续直到所述施加的力或扭矩降低到低于所述第一力或扭矩限制的第二力或扭矩限制以下。17.根据权利要求1所述的器械,其中所述计算机辅助医疗装置在所述操作的所述暂停结束之后进一步强制实施延缓期,其中所述操作中的附加暂停不被允许。18.根据权利要求17所述的器械,其中所述延缓期持续预定时间段。19.根据权利要求17所述的器械,其中所述延缓期持续直到由所述致动器致动的往复元件移动预定距离。20.根据权利要求1所述的器械,其中所述计算机辅助医疗装置进一步调节所述操作的参数,并且当要发生所述致动器的强迫发射时根据所调节的参数继续所述致动器的致动。21.根据权利要求20所述的器械,其中所述参数是所述第一力或扭矩限制并且所述第一力或扭矩限制增加。22.根据权利要求21所述的器械,其中阻止所述第一力或扭矩限制超过所述端部执行器的最大力或扭矩限制。23.根据权利要求20所述的器械,其中所述参数是所述速度设定点并且所述速度设定点减小。24.根据权利要求20所述的器械,其中所述参数是针对所述操作被允许的暂停数量,并且针对所述操作被允许的所述暂停数量增加。25.根据权利要求20所述的器械,其中所述参数是针对所述操作被允许的总暂停持续时间,并且针对所述操作被允许的所述总暂停持续时间增加。26.一种操作与计算机辅助医疗装置一起使用的外科手术器械的方法,所述方法包括:由一个或多个处理器将致动器的速度设定点设定为...

【专利技术属性】
技术研发人员:D·W·韦尔G·F·布里森W·A·伯班克A·查哥哈杰帝P·弗拉纳干P·海英维A·威尔逊D·F·小威尔逊M·A·维克西
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

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