用于器械插入控制的系统和方法技术方案

本申请公开了在通过插管部件插入医疗器械时控制插入力的系统和方法。这种系统可以包括操纵器和与所述操纵器进行通信的控制系统。所述操纵器被配置成可操作地耦连到所述医疗器械。所述操纵器适于通过所述插管部件移动所述医疗器械。所述控制系统可操作以确定与所述医疗器械和所述插管部件中的至少一个相关联的插入分布。并且所述控制系统被配置成控制插入力以便在通过所述插管部件手动插入所述医疗器械期间影响所述医疗器械的运动。

System and method for insertion control of apparatus

The present disclosure discloses a system and method for controlling insertion force when inserting medical devices through a cannula unit. The system can include a manipulator and a control system for communicating with the manipulator. The manipulator is configured to be operatively coupled to the medical device. The manipulator is adapted to move the medical device through the socket part. The control system is operable to determine an insertion distribution associated with at least one of the medical device and the intubation component. And the control system is configured to control the insertion force so as to affect the movement of the medical device during manual insertion through the intubation component.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于器械插入控制的系统和方法相关申请本专利申请要求2016年3月17日提交的、名称为“SYSTEMSANDMETHODSFORINSERTIONRESISTANCEMODULATIONDURINGINSTRUMENTINSERTION”的美国临时专利申请62/309,609的优先权和申请日权益，所述专利申请通过引用以其整体并入本文。
本公开涉及诸如外科手术系统的医疗系统，以及用于包括微创外科手术和远距操作外科手术的医疗操作的方法。本公开讨论了用于调制或以其他方式控制与手动器械插入相关联的插入力的系统和方法。
技术介绍
微创医疗技术旨在减小在诊断或外科手术程序期间受损的外部组织的数量，由此减小患者恢复时间、不适和有害副作用。微创远距外科手术系统已经被开发，以提高外科医生的灵巧性并且避免对传统微创技术的一些限制。在远距外科手术中，外科医生使用某种形式的远程控制(例如，伺服机构等)来操纵外科手术器械的移动，而不是直接用手握住和移动器械。在机器人辅助的远距外科手术中，外科医生通常操作主控制器以便从可能远离患者的方位(例如，横跨手术室、在不同的房间中、或与患者完全不同的建筑物)控制外科手术器械在外科手术部位处的运动。在远距外科手术开始之前，外科手术器械(包括内窥镜)被安装在外科手术操纵器上，并且然后在医生的手动控制下将其引入开放的外科手术部位中，或者更典型地通过插管进入体腔中。在该过程期间，外科手术操纵器进入控制模式，所述控制模式被设计成促进和辅助医生进行平稳且安全的手动器械引导。该模式可以通过主控制器来进行选择，或者可以作为预定工作流程的一部分来自动选择。对于微创外科手术程序，取决于待插入的器械和待执行的程序的类型，由外科手术操纵器控制的外科手术器械可以通过各种类型的插管部件(包括多个插管)而引导到体腔中。通过特定插管部件插入特定外科手术器械所需的力可以取决于诸如插管部件的材料和几何形状的品质。例如，与通过直插管插入直但可弯曲的外科手术器械相比，通过弯曲插管插入相同的外科手术器械可能需要显著更大量的力。此外，单个插管通常可以包含沿其长度的各种几何特性，其可以包括直部分和弯曲部分或者线性部分和非线性部分的各种组合。通过这种弯曲插管插入器械(诸如柔性器械)可能需要不均匀量的力，从而使得使用者(诸如外科医生或其他手术室工作人员)难以平稳地管理器械插入过程。而且，通过包括插管密封件的插管部件插入具有不同直径的不同器械可能需要不同量的插入力，从而可能令人不安地使操作者难以跨不同的器械管理器械插入过程。无法平稳地管理流程可能导致速度的突然改变，这可能导致插管部件损坏(例如，内部刮擦)、器械弯折、器械超出期望的器械尖端方位、使用者不满等。需要改进的系统和方法以用于在通过各种插管的插入期间安装和控制这些外科手术器械，以便向使用者提供更均匀的感觉。
技术实现思路
本专利技术的实施例由所附权利要求概括。在一个实施例中，一种远距操作外科手术系统包括操纵器和与所述操纵器通信地耦连的控制系统。所述操纵器被配置成可操作地耦连到所述医疗器械。所述操纵器还适于通过插管部件移动所述医疗器械。所述控制系统可操作以确定与所述医疗器械和所述插管部件中的至少一个相关联的插入分布(insertionprofile)。所述控制系统被配置成根据所述插入分布控制插入力以及在通过所述插管部件手动插入所述医疗器械期间影响所述医疗器械的运动。在一个实施例中，提供了一种控制系统。所述控制系统可以包括存储器，其存储多个阻尼分布和可执行指令；以及处理器，其被配置成执行存储在所述存储器中的所述可执行指令。执行所述指令可以使得所述处理器：将医疗器械被插入通过的插管识别为与所述插管的类型相关联；确定正通过所述插管插入的所述医疗器械的位置；在通过所述插管插入所述医疗器械时，施加来自所述多个阻尼分布的对应阻尼分布以阻碍所述医疗器械的移动。在另一个实施例中，提供了一种在通过插管部件插入医疗器械期间控制远距操作外科手术系统的方法。所述方法包括：识别至少一个元件类型；从存储器中检索与所述至少一个部件类型相关联的插入分布；确定所述医疗器械相对于所述插管部件的方位；以及在通过所述插管部件插入所述医疗器械时，基于所述插入分布向所述医疗器械施加阻碍力或辅助力。所述元件类型是所述医疗器械的器械类型或所述插管部件的插管部件类型。在又一个实施例中，提供了一种在插入医疗器械期间控制远距操作外科手术系统的方法。这种方法可以包括：识别所述医疗器械被插入通过的插管的插管类型；检索与所述插管的插管类型相关联的分布；确定所述医疗器械的远侧尖端相对于所述插管的方位；以及基于与所述插管的插管类型相关联的分布向所述医疗器械施加力。在一个实施例中，提供了一种能够在通过插管插入医疗器械时调节插入阻力(也称为“插入的阻力”或“阻力”)的系统。这种系统可以包括与可移动输入装置通信地耦连的控制系统、以及被配置成可操作地耦连到柔性医疗器械的操纵器。所述柔性医疗器械包括近端、远端、以及在所述近端与所述远端之间的柔性部分。所述操纵器适于通过插管移动所述柔性医疗器械。所述控制系统可操作以识别所述插管并且确定与所述插管相关联的阻尼分布。并且所述控制系统被配置成施加阻尼分布以调节插入阻力，从而在通过所述插管的手动插入期间阻碍所述医疗器械的运动。通过参考附图和具体实施方式可以更好地理解这些实施例和其他实施例。附图说明通过结合附图阅读以下详细描述，可以最好地理解本公开的各方面。应当强调的是，根据行业的标准规程，各种特征不是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清楚起见，可以任意增加或减小各种特征的尺寸。此外，本公开可以重复各种示例中的参考数字和/或字母。这种重复是为了简单和清楚起见，并且其本身并不指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。图1是根据本公开的实施例的远距操作外科手术系统的示意图。图2是根据本公开的一个实施例的包括三个患者侧操纵器和一个内窥镜操纵器的患者侧推车的前正视图。图3是根据本公开的一个实施例的远距操作外科手术系统中的外科医生控制台的前正视图。图4是根据本公开的一个实施例的具有已安装的外科手术器械的患者侧操纵器臂的透视图。图5和图6是示出通过从各种插管配置延伸来行进的器械轴的示意图。图7A、图7B和图7C是示出在其延伸通过图5的插管配置时的器械轴的一系列示意图。图8A和图8B是针对各种插管配置的使插入力与插入长度相关的曲线图。图9是示出根据一些实施例的计算装置的图。图10A和图10B是沿着各种插管配置的使阻尼系数与长度相关的曲线图。图11是根据一些实施例的在通过插管插入医疗器械期间控制远距操作外科手术系统的方法的流程图。图12是根据一些实施例的在通过插管插入医疗器械期间控制远距操作外科手术系统的另一个方法的流程图。图13是根据一些实施例的示例性插管组件的平面图。图14示出了根据一些实施例的示例性医疗器械1400的一部分。通过参考以下具体实施方式可以更好地理解这些图。具体实施方式在本专利技术的各实施例的以下具体实施方式中，陈述了许多具体细节，以便提供对所公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将明白的是，本公开的实施例可在没有这些具体细节的情况下被实施。在其他情况下，众所周知的方法、程序、部件和电路未被详细描述，以免不必要地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远距操作外科手术系统，其包括：被配置成可操作地耦连到医疗器械的操纵器，所述操纵器适于通过插管部件移动所述医疗器械；以及与所述操纵器通信地耦连的控制系统，其中所述控制系统可操作以确定与所述医疗器械和所述插管部件中的至少一个相关联的插入分布，并且其中所述控制系统被配置成根据所述插入分布控制插入力以及在通过所述插管部件手动插入所述医疗器械期间影响所述医疗器械的运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.17 US 62/309,6091.一种远距操作外科手术系统，其包括：被配置成可操作地耦连到医疗器械的操纵器，所述操纵器适于通过插管部件移动所述医疗器械；以及与所述操纵器通信地耦连的控制系统，其中所述控制系统可操作以确定与所述医疗器械和所述插管部件中的至少一个相关联的插入分布，并且其中所述控制系统被配置成根据所述插入分布控制插入力以及在通过所述插管部件手动插入所述医疗器械期间影响所述医疗器械的运动。2.根据权利要求1所述的远距操作外科手术系统，其中所述插入分布包括：第一部分，其被配置成在通过所述插管部件手动插入所述医疗器械期间辅助所述医疗器械的运动；以及第二部分，其被配置成在通过所述插管部件手动插入所述医疗器械期间阻碍所述医疗器械的运动。3.根据权利要求1所述的远距操作外科手术系统，其中：所述医疗器械包括近端、远端、以及在所述近端与所述远端之间的柔性部分；所述插管部件是弯曲插管；通过所述插管部件手动插入所述医疗器械包括将所述远端和所述柔性部分的至少一部分手动移动到所述弯曲插管中；并且所述插入分布被配置成增加为了通过所述插管部件手动插入所述医疗器械而施加的手动插入力的空间均匀性。4.根据权利要求1所述的远距操作外科手术系统，其中所述医疗器械是柔性医疗器械，其包括近端、远端、以及在所述近端与所述远端之间的柔性部分；所述插管部件是弯曲插管；并且所述插入分布是被配置成在通过所述弯曲插管手动插入所述柔性医疗器械期间阻碍所述医疗器械的运动的阻尼分布。5.根据权利要求4所述的远距操作外科手术系统，其中所述控制系统可操作以便通过以下方式来确定与所述医疗器械和所述插管部件中的至少一个相关联的插入分布：识别所述插管部件；以及确定至少与所述插管部件相关联的插入分布。6.根据权利要求5所述的远距操作外科手术系统，其中所述插管部件是插管，并且其中所述控制系统被配置成通过感测所述插管的磁性二进制图案来识别所述插管。7.根据权利要求6所述的远距操作外科手术系统，其中存储器存储描述所述插管的类型的几何信息，所述存储器属于所述控制系统或所述操纵器。8.根据权利要求4所述的远距操作外科手术系统，其中所述控制系统可操作以便通过以下方式来确定与所述医疗器械和所述插管部件中的至少一个相关联的所述插入分布：识别所述医疗器械；以及确定至少与所述医疗器械相关联的所述插入分布。9.根据权利要求8所述的远距操作外科手术系统，其中所述操纵器被配置成通过设置在所述操纵器上的适配器来可操作地耦连到所述医疗器械，其中所述适配器被配置成与所述控制系统通信以识别所述医疗器械。10.根据权利要求4所述的远距操作外科手术系统，其中所述控制系统可操作以便通过以下方式来确定与所述医疗器械和所述插管部件中的至少一个相关联的插入分布：识别所述医疗器械；识别所述插管部件；以及确定与所述医疗器械和所述插管部件相关联的所述插入分布。11.根据权利要求1所述的远距操作外科手术系统，其中所述医疗器械包括被配置成通过所述插管部件手动插入的具有第一轴部分和第二轴部分的轴，所述第一轴部分具有对所述插管部件的第一摩擦响应，并且所述第二轴部分具有对所述插管部件的第二摩擦响应，所述第二摩擦响应不同于所述第一摩擦响应，其中所述插入分布被配置成在通过所述插管部件手动插入所述第一轴部分和第二轴部分时增加手动插入力的空间均匀性。12.根据权利要求1所述的远距操作外科手术系统，其中所述插管部件包括插管密封件，并且其中所述控制系统可操作以便通过以下方式来确定与所述医疗器械和所述插管部件中的至少一个相关联的所述插入分布：确定与所述医疗器械相关联的所述插入分布，所述插入分布基于所述医疗器械的直径。13.根据权利要求1所述的远距操作外科手术系统，其中所述插管部件是弯曲插管，并且其中所述插入分布是与所述插管相关联的阻尼分布并且包括与沿着所述插管的方位相关联的多个阻尼水平。14.根据权利要求1或权利要求2至13中任一项所述的远距操作外科手术系统，其中所述操纵器包括编码器以便对沿着由所述操纵器限定的轴线移动的托架的位置进行编码，并且其中所述插入分布与所述医疗器械沿着所述轴线的速度相关联。15.一种控制系统，其包括：存储器，其存储多个阻尼分布和可执行指令；以及处理器，其被配置成执行存储在所述存储器中的所述可执行指令以使所述处理器执行包括以下步骤的操作：将医疗器械被插入通过的插管识别为与所述插管的类型相关联；确定正通过所述插管插入的所述医疗器械的位置；以及在通过所述插管插入所述医疗器械时，施加来自所述多个阻尼分布的相应阻尼分布以阻碍所述医疗器械的移动。16.根据权利要求15所述的控制系统，其中所述操作还包括：识别所述医疗器械；以及确定针对所述插管和所述医疗器械是否启用阻尼分布。17.根据权利要求15所述的控制系统，其中所述操作还包括：确定所述医疗器械的速度；以及基于所述医疗器械的速度施加所述阻尼分布以阻碍所述医疗器械的移动。18.根据权利要求15或者权利要求16或17所述的控制系统，其中所述多个阻尼分布中的每个阻尼分布与特定类型的插管相关联，并且包括与沿着该特定类型的插管的位置相关联的阻尼系数。19.根据权利要求15或权利要求17所述的控制系统，其中所述操作还包括识别所述医疗器械的类型、以及从所述存储器访问与所述医疗器械的类型相关联的器械简档。20.根据权利要求15或者权利要求16或17所述的控制系统，其中确定正在通过所述插管插入的所述医疗器械的位置包括从可操作地耦连到所述医疗器械的操纵器的编码器接收信息。21.一种在通过插管部件插入医疗器械期间控制远距操作外科手术系统的方法，所述方法包括：识别至少一个元件类...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·吴，S·K·W·奥，
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