用于控制外科器械的系统和方法技术方案

远程操作式医疗系统包括输入装置和操纵器,该操纵器被配置以耦接并且移动器械。该系统还包括控制系统，其包括一个或多个处理器。响应于器械以与工作空间的视野对应的方向插入器械工作空间的确定，控制系统被配置以根据第一映射将输入装置的移动映射成器械的移动。响应于器械以与视野非对应的方向插入器械工作空间的确定，控制系统被配置以根据第二映射将输入装置的移动映射成器械的移动。第二映射包括关于器械的至少一个运动方向的第一映射的倒置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制外科器械的系统和方法相关申请本专利申请要求2016年7月14日提交的标题为“SYSTEMSANDMETHODSFORCONTROLLINGASURGICALINSTRUMENT”的美国临时专利申请62/362,406的优先权和申请日权益，该专利申请其整体通过引用并入本文。
本公开涉及机器人系统和使用方法，包括用于微创远程操作手术的外科系统和方法，并且包括控制用于子宫操纵的器械的系统和方法。
技术介绍
微创医疗技术旨在减少在诊断或外科程序期间损伤的外部组织量，从而减少患者恢复时间、不适、和有害副作用。微创远程外科系统已被开发以增加外科医生的灵活性和避免传统微创技术的一些限制。在远程手术中，外科医生利用某种形式的远程控制(例如，伺服机制等)操纵外科器械移动，而非用手直接握持和移动器械。在远程手术系统中，可在外科工作站为外科医生提供手术位点的图像。在在显示器上观察手术位点的二维或三维图像的同时，外科医生通过操纵主控控制装置(其进而控制伺服机械操作的器械的运动)对患者执行外科程序。在机器人辅助的远程手术中，外科医生一般操作主控控制器以从可远离患者的位置(例如，横跨手术室，在不同的房间、或与患者完全不同的建筑中)控制外科器械在手术位点处的运动。主控控制器通常包括一个或多个手动输入装置，如手持式腕型万向接头、操纵杆、外骨骼手套等，其可操作地耦接到外科器械，该外科器械可释放地耦接到患者侧“从控”外科操纵器。主控(master)的配置和运动通过患者侧“从控”外科操纵器控制器械在手术位点处的位置、方向、和铰接(articulation)。从控(slave)是机电式组件，其包括连接在一起的多个臂、接头、连接器、伺服马达等以支撑和控制外科器械。在外科程序中，外科器械(包括内窥镜)可被直接引入开放的手术位点，或更一般通过插管被引入体腔。对于微创外科程序，由外科操纵器控制的外科器械可通过患者身体上的单个外科切口位点或通过多个紧密间隔的切口位点引入体腔。对于一些微创外科程序，外科器械(特别是外科辅助工具，如探针、组织操纵器、和牵开器)还可通过更远位置的手术切口或天然孔口被引入外科工作空间。需要改进的系统和方法来安装和控制这些外科器械。本文描述的器械、系统、和方法可被用于非医疗目的，包括工业应用、一般机器人用途、非组织工件的操纵、和/或美容业改进。其他非手术用途包括用于从人或动物解剖结构移除的组织(不返回人或动物解剖结构)或人或动物尸体。
技术实现思路
本专利技术的实施方式通过所附权利要求概述。在一个实施方式中，远程操作式医疗系统包括输入装置和操纵器，该操纵器被配置以耦接和移动器械。该系统还包括控制系统，该控制系统包括一个或多个处理器。响应于器械以与工作空间的视野对应的方向插入器械工作空间的确定，控制系统被配置以根据第一映射将输入装置的移动映射成器械的移动。响应于器械以与视野非对应的方向插入器械工作空间中的确定，控制系统被配置以根据第二映射将输入装置的移动映射成器械的移动。第二映射包括关于器械的至少一个运动方向的第一映射的倒置。在另一个实施方式中，方法包括基于主控工作空间中的主控控制器的移动产生主控控制信号，以及确定器械工作空间中的成像装置的视野方向。该方法还包括确定器械工作空间中的从控器械的从控器械方向对应于视野方向还是非对应于视野方向。响应于从控器械方向对应于视野方向的确定，方法包括根据第一映射将主控控制器的移动映射成从控器械的移动，以及产生用于器械工作空间中的从控器械基于第一映射移动的从控器械控制信号。响应于从控器械方向非对应于视野方向的确定，方法包括根据第二映射将主控控制器的移动映射成从控器械的移动，以及产生用于器械工作空间中的从控器械基于第二映射移动的从控器械控制信号。第二映射包括关于从控器械的至少一个运动方向的第一映射的倒置。在另一个实施方式中，远程操作式器械系统包括主控工作空间中的主控输入装置、器械工作空间中被致动的器械末端执行器、和器械工作空间中被致动的组织探针。操作远程操作式器械系统的方法包括响应于主控输入装置的移动产生一组主控控制信号，和响应于该组主控控制信号产生第一映射。第一映射将主控输入装置的移动映射成器械工作空间中的器械末端执行器的移动。响应于该组主控控制信号，方法还包括产生第二映射。第二映射将主控输入装置的移动映射成器械工作空间中被致动的组织探针的移动。响应于主控输入装置具有对被致动的器械末端执行器的控制的确定，方法还包括产生利用第一映射的一组器械控制信号。响应于主控输入装置具有对被致动的组织探针的控制的确定，方法包括产生利用第二映射的一组器械控制信号。第二映射包括关于被致动的组织探针的至少一个运动方向的第一映射的倒置。附图说明本公开的方面通过以下详细描述在结合附图阅读时被最充分地理解。需要强调的是，根据工业的标准实践，各种特征未按比例绘制。事实上，为论述清楚，可任意地增加或减少各种特征的尺寸。另外，本公开在各种实例中可重复使用参考编号和/或字母。这种重复是出于简便和清楚的目的，而其本身不指示所讨论的各种实施方式和/或配置之间的关系。图1是根据本公开的实施方式的远程操作系统的示意性描述。图2是根据本公开的一个实施方式的包括三个患者侧操纵器和一个内窥镜操纵器的患者侧手推车的前立视图。图3是根据本公开的一个实施方式的远程操作式外科系统中的外科医生控制台的前立视图。图4是根据本公开的一个实施方式的具有安装的外科器械的患者侧操纵器臂的透视图。图5是根据本公开的一个实施方式的子宫剥离器、插管、和外科操纵器的分解示意图。图6是根据本公开的第二实施方式的子宫剥离器、插管、和外科操纵器的分解示意图。图7是根据本公开的第三实施方式的子宫剥离器、插管、和外科操纵器的分解示意图。图8是与曲线形插管一起使用的工具紧固件的侧视图。图9是与图8的工具紧固件和曲线形插管一起使用的子宫剥离器的侧视图。图10是相对于控制器工作空间中的控制器三维Cartesian坐标参考系统的外科医生控制台的示意图。图中显示的Cartesian坐标参考框架具有垂直于页面平面并从页面平面延伸出去的Y轴，并且在参考框架符号的中心处以实心点指示。这种标记习惯用于所有后续图。图11是相对于器械工作空间中的外科三维Cartesian坐标参考系统的外科器械(包括内窥镜)的示意图。图12是置于体腔内的剥离器器械的视图。图13是利用倒置映射技术控制外科器械如剥离器器械的过程。图14是器械工作空间的内窥镜用户视图，其中子宫剥离器器械(以虚线显示，以指示其从视图被遮挡起来)相对于组织区段处于第一位置。在该视图中，子宫剥离器器械在组织后方，并且不能通过内窥镜直视。图15是观自探针框架(probeframe)侧的图14的器械工作空间的视图，其中子宫剥离器器械处于第一位置。图16是器械工作空间的内窥镜用户视图，其中子宫剥离器器械(以虚线显示)相对于组织区段处于第二位置。图17是观自探针框架(probeframe)侧的图16的器械工作空间的视图，其中子宫剥离器器械处于第二位置。图18是器械工作空间的内窥镜用户视图，其中子宫剥离器器械(以虚线显示)相对于组织区段处于第三位置。图19是观自探针框架(probeframe)侧的图18的器械工作空间的视图，其中子宫剥离器器械处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.远程操作式医疗系统，包括：输入装置；操纵器，所述操纵器被配置以耦接和移动器械；控制系统，所述控制系统包括一个或多个处理器，其中所述控制系统被配置以：响应于所述器械以与工作空间的视野对应的方向插入器械工作空间的确定，根据第一映射将所述输入装置的移动映射成所述器械的移动，以及响应于所述器械以与所述视野非对应的方向插入所述器械工作空间的确定，根据第二映射将所述输入装置的移动映射成所述器械的移动，其中所述第二映射包括关于所述器械的至少一个运动方向的所述第一映射的倒置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.14 US 62/362,4061.远程操作式医疗系统，包括：输入装置；操纵器，所述操纵器被配置以耦接和移动器械；控制系统，所述控制系统包括一个或多个处理器，其中所述控制系统被配置以：响应于所述器械以与工作空间的视野对应的方向插入器械工作空间的确定，根据第一映射将所述输入装置的移动映射成所述器械的移动，以及响应于所述器械以与所述视野非对应的方向插入所述器械工作空间的确定，根据第二映射将所述输入装置的移动映射成所述器械的移动，其中所述第二映射包括关于所述器械的至少一个运动方向的所述第一映射的倒置。2.权利要求1所述的系统，其中所述第二映射包括关于所述器械的第二运动方向的所述第一映射的倒置。3.权利要求1或2所述的系统，其中所述视野通过所述器械的所述工作空间中的成像器械产生。4.权利要求3所述的系统，其中所述对应的方向相对于所述成像器械的观察轴线不大于90度。5.权利要求3所述的系统，其中所述非对应的方向相对于所述成像器械的观察轴线大于90度。6.权利要求1或2所述的系统，其中所述器械包括曲线轴部分或柔性轴部分。7.权利要求1或2所述的系统，其中所述操纵器包括用于耦接和移动所述器械的插入翼梁，并且其中所述系统进一步包括：插管，所述插管被安装到所述插入翼梁，其中所述插管包括曲线部分或柔性部分。8.权利要求1或2所述的系统，进一步包括：所述器械，其中所述器械包括插管和安装到所述插管的轴的组织探针。9.权利要求1或2所述的系统，进一步包括：插管，其中所述器械包括传递组件构件和能与所述传递组件构件分离的轴，使得在将所述轴的近端耦接到所述传递组件构件之前，所述轴的近端能通过所述插管的远端插入。10.权利要求1或2所述的系统，其中所述器械包括组织探针，并且其中所述组织探针包括成像装置。11.权利要求1或2所述的系统，其中所述器械包括组织探针，并且其中所述组织探针包括无源基准标记。12.权利要求11所述的系统，其中所述无源基准标记包括吲哚菁绿染料。13.权利要求11所述的系统，其中所述无源基准标记包括无源LED。14.权利要求1或2所述的系统，其中所述器械包括近端、远端、在所述近端和远端之间的刚性曲线部分、和安装到所述远端的组织探针，并且其中所述操纵器适于响应于所述控制系统基于所述输入装置的移动而产生的致动器信号使所述器械围绕旋转中心移动。15.权利要求14所述的系统，其中所述器械进一步包括适于与所述操纵器的器械锚定件耦接的安装部分，所述安装部分在所述近端和所述刚性曲线部分之间延伸。16.权利要求15所述的系统，其中所述安装部分包括定位特征，所述定位特征适于使所述刚性曲线部分相对于所述操纵器保持预定方向。17.权利要求14所述的系统，其中所述组织探针是可膨胀的。18.权利要求14所述的系统，进一步包括力传递组件，所述力传递组件适于与所述操纵器和与所述器械耦接，以使所述器械的所述远端相对于所述操纵器移动。19.权利要求18所述的系统，进一步包括接头组件，所述接头组件适于将所述器械的所述近端可移除地耦接到所述力传递组件，所述接头组件进一步适于实现所述器械和所述操纵器之间至少一个自由度的移动。20.权利要求14所述的系统，其中所述器械进一步包括布置在所述器械的所述近端和远端之间的接头，并且其中所述接头是可操作的，从而使所述器械的所述远端相对于所述器械的所述近端以至少一个自由度移动。21.权利要求14所述的系统，其中所述旋转中心与延伸通过所述器...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·R·斯蒂格，B·M·克鲁斯，C·R·杰尔比，T·J·莫里塞特，M·M·尼克松，J·P·奥本三世，T·W·罗杰斯，A·萨达卡，C·E·斯维尼哈特，M·特纳，K·S·王，
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