计算机辅助远程操作手术系统和方法技术方案

远程操作操纵器系统包括操纵器组件和耦接到操纵器组件的工具致动组件。工具致动组件沿插入轴线插入工具(例如，手术器械)并且还使工具围绕插入轴线旋转。操纵器组件包括臂，该臂相对于安装基座旋转，以使工具围绕与插入轴线相交的偏航轴线旋转。该臂的远侧部分限定弧形俯仰弧，并且俯仰弧的中心与插入轴线和偏航轴线的交点重合。沿着俯仰弧驱动工具致动组件以使工具俯仰。操纵器系统可选地是远程手术系统，并且该工具可选地是治疗、诊断或成像手术器械。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】计算机辅助远程操作手术系统和方法版权声明本专利文件的公开内容的一部分包含受版权保护的材料。版权所有者不反对专利文件或专利公开中任何一个的传真复制，因为它出现在美国专利和商标局的专利文件或记录中，但在其他方面保留所有版权。相关申请的交叉引用本申请要求美国临时专利申请第62/404,069号(2016年10月4日提交)的优先权的利益，该临时专利申请通过引用合并于此。关于联邦政府资助的研究或开发的声明不适用。
技术介绍
远程操作手术系统(由于使用机器人技术通常被称为“机器人”手术系统)和其他计算机辅助装置通常包括一个或多个工具操纵器以操纵用于在手术工作部位执行任务的诊断或治疗工具以及用于支持捕获手术工作部位的图像的图像捕获工具的至少一个操纵器。操纵臂包括通过一个或多个主动控制关节耦接在一起的多个连杆。在许多实施例中，可以提供多个主动控制关节。机器人臂还可以包括一个或多个被动关节，其不被主动控制但是符合主动控制关节的运动。这种主动关节和被动关节可以是各种类型，包括旋转关节和棱柱关节。操纵臂的运动姿态可以通过关节的位置和结构的知识和连杆的耦接和已知运动学计算的应用来确定。正在开发用于手术的微创远程手术系统，以增加外科医生的灵活性，并允许外科医生从远程位置对患者进行操作。远程手术是手术系统的总称，其中外科医生使用某种形式的远程控制(例如伺服机构等)来操纵手术工具运动而不是用手直接握持和移动工具。在这种远程手术系统中，在远程位置处向外科医生提供手术部位的图像。在观察通常在合适的观察器或显示器上提供深度假象的手术部位的立体图像的同时，外科医生通过操纵主控制输入装置对患者执行手术程序，该主控制输入装置进而控制相应的远程操作工具的运动。远程操作手术工具可以通过小的微创手术开口或天然孔口插入，以治疗患者体内的手术部位处的组织，通常避免通常与通过开放手术技术进入手术工作部位相关联的创伤。这些计算机辅助远程操作系统可以以足够的灵活性移动手术工具的工作端(末端执行器)以执行相当复杂的手术任务，这通常通过在微创开口处枢转工具的轴、使轴穿过开口轴向滑动、使轴在开口内旋转等来实现。
技术实现思路
以下
技术实现思路
介绍了本专利技术主题的某些方面，以便提供基本的理解。该
技术实现思路
不是对本专利技术主题的广泛概述，并且不旨在识别关键或重要元素或描绘本专利技术主题的范围。尽管该
技术实现思路
包含与本专利技术主题的各个方面和实施例相关的信息，但是其唯一目的是以一般形式呈现一些方面和实施例作为下面更详细描述的序言。在一个方面，一种远程操作操纵器系统包括安装基座和在旋转关节处附接到安装基座的臂。臂相对于安装基座围绕偏航轴线旋转。臂的远侧部分限定了俯仰弧。工具致动器组件被安装到沿着俯仰弧平移的工具致动器组件耦接器上。工具致动组件沿着俯仰弧被驱动，以围绕与偏航轴线重合的俯仰弧的中心移动。工具致动组件沿着插入轴线插入工具，该插入轴线在俯仰弧的中心与偏航轴线重合的位置与偏航轴线相交。在另一方面，臂的远侧部分包括固定弧形段和相对于固定弧形段伸缩的可动弧形段。当工具致动组件沿着俯仰弧移动时，工具致动组件耦接器沿着可动弧形段移动，并且可动弧形段沿着固定弧形段移动。在其他方面，本公开提供了使用计算机辅助远程操作手术系统(“远程手术系统”)进行微创机器人手术的装置和方法。例如，本公开提供了用于远程手术系统的操纵器。在一些实施例中，每个操纵器包括臂，该臂围绕偏航轴线可旋转地耦接到可附连到装配结构的安装基座。臂限定弧形路径，工具致动器组件耦接器沿着该弧形路径行进。工具致动器组件耦接器可以接收手术工具致动组件舱，并且它可以驱动该舱围绕插入轴线的旋转滚转运动。在一些实施例中，插入轴线和偏航轴线在与弧形路径的中心点重合的点处彼此相交。在一些实施例中，马达驱动的连杆被用于沿弧形路径驱动工具致动器耦接器。在一个方面，本公开涉及一种远程手术操纵器，其包括：安装基座，其被配置为可释放地与远程手术系统的装配结构耦接；臂，其围绕偏航轴线可旋转地耦接到安装基座，该臂限定俯仰弧；工具致动器组件耦接器，其限定插入轴线并且被配置为可释放地与远程操作工具致动器组件耦接，该工具致动器耦接器沿着俯仰弧可平移；以及连杆，其可枢转地耦接到工具致动器耦接器并且可移动地耦接到臂上，使得连杆可沿着臂平移。这种远程手术操纵器可以可选地包括以下特征中的一个或多个。插入轴线和偏航轴线可以在俯仰弧的中心处彼此相交。在一些实施例中，在工具致动器耦接器沿着俯仰弧的所有位置处，插入轴线和偏航轴线可以在俯仰弧的中心处彼此相交。在特定实施例中，在围绕臂的偏航轴线相对于安装基座的所有位置处，插入轴线和偏航轴线可以在俯仰弧的中心处彼此相交。在一些实施例中，在工具致动器组件耦接器沿着俯仰弧的所有位置并结合围绕臂的偏航轴线相对于安装基座的任何位置处，插入轴线和偏航轴线在俯仰弧的中心处彼此相交。连杆沿着臂的平移导致工具致动器耦接器沿着俯仰弧的曲线平移。连杆可以螺纹耦接到臂的导螺杆，使得臂可以通过导螺杆的旋转沿着臂线性平移。连杆沿着臂的平移导致工具致动器组件耦接器沿着俯仰弧的曲线平移。臂可以包括驱动导螺杆的旋转的俯仰调节马达。工具致动器组件耦接器可包括用于围绕插入轴线可旋转地驱动手术工具致动器组件的滚转调节马达。工具致动器组件耦接器可被配置为可释放地与套管耦接，该套管被配置为在使用远程手术操纵器的手术期间提供穿过患者体壁的手术通道。臂可以包括延伸到由安装基座限定的内部空间中的突出部。该突出部可以限定偏航轴线。安装基座可以包括以静止关系固定到安装基座的扇形齿轮。臂可以包括偏航调节马达，该偏航调节马达可旋转地驱动与扇形齿轮啮合的偏航调节齿轮。臂可以包括固定弧形段和可移动地与固定弧形段耦接的可动弧形段。第一弧形段与可动弧形段组合起来可以限定俯仰弧。在另一方面，本公开涉及一种远程手术操纵器，其包括：安装基座；可旋转地耦接到安装基座的臂；工具致动器组件耦接器，其可移动地耦接到臂上，使得工具致动器组件耦接器相对于臂可平移，该工具致动器耦接器被配置为可释放地与远程手术工具致动器组件耦接；以及可移动地耦接在工具致动器组件耦接器和臂之间的连杆。这种远程手术操纵器装置可以可选地包括以下特征中的一个或多个。连杆可以可枢转地耦接到工具致动器组件并且可螺纹耦接到臂。工具致动器组件耦接器可以沿着由臂限定的弧形平移。臂可包括固定弧形段和可移动地与固定弧形段耦接的可动弧形段。第一弧形段与可动弧形段组合起来可限定俯仰弧。臂可以限定细长开口，工具致动器耦接器可在该细长开口中沿着曲线路径平移。在另一方面，本公开涉及一种远程手术系统，其包括：可释放地与框架可耦接的装配结构；操纵器装置；以及可释放地与工具致动器组件耦接器可耦接的远程手术工具致动器组件。工具致动器组件耦接器包括用于围绕插入轴线可旋转地驱动手术工具致动器组件的滚转调节马达。操纵器装置包括：安装基座，其可释放地与装配结构可耦接；可旋转地耦接到安装基座的臂；工具致动器组件耦接器，其可移动地耦接到臂上，使得工具致动器组件耦接器相对于臂可平移，该工具致动器组件耦接器限定插入轴线；以及可移动地耦接在工具致动器组件耦接器和臂之间的连杆。这种远程手术系统可以可选地包括以下特征中的一个或多个。在一些实施例中，整个工具致动器组件可由滚转调节马达可旋转地驱动。臂和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远程操作操纵器系统，包括：安装基座；臂，其包括远侧俯仰弧部分、俯仰调节致动器和可移动连杆，所述臂耦接到所述安装基座以围绕偏航轴线旋转，所述可移动连杆具有近端和远端，所述可移动连杆的所述近端被耦接到所述俯仰调节致动器，所述俯仰弧部分限定具有中心的俯仰弧；工具致动器组件耦接器，其被耦接以在所述臂的所述俯仰弧部分中的曲线路径上平移，所述臂的所述可移动连杆的所述远端被耦接到所述工具致动器组件耦接器；以及工具致动器组件，其耦接到所述工具致动器组件耦接器，所述工具致动器组件的长轴线限定工具插入轴线；其中所述偏航轴线、所述俯仰弧的所述中心和所述工具插入轴线是重合的，并且限定所述操纵器系统的远程运动中心。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.04 US 62/404,0691.一种远程操作操纵器系统，包括：安装基座；臂，其包括远侧俯仰弧部分、俯仰调节致动器和可移动连杆，所述臂耦接到所述安装基座以围绕偏航轴线旋转，所述可移动连杆具有近端和远端，所述可移动连杆的所述近端被耦接到所述俯仰调节致动器，所述俯仰弧部分限定具有中心的俯仰弧；工具致动器组件耦接器，其被耦接以在所述臂的所述俯仰弧部分中的曲线路径上平移，所述臂的所述可移动连杆的所述远端被耦接到所述工具致动器组件耦接器；以及工具致动器组件，其耦接到所述工具致动器组件耦接器，所述工具致动器组件的长轴线限定工具插入轴线；其中所述偏航轴线、所述俯仰弧的所述中心和所述工具插入轴线是重合的，并且限定所述操纵器系统的远程运动中心。2.根据权利要求1所述的远程操作操纵器系统，其中：所述臂的所述远侧俯仰弧部分包括固定弧形段和耦接到所述固定弧形段的可动弧形段，所述固定弧形段和所述可动弧形段一起限定所述俯仰弧；所述可动弧形段被耦接以在所述固定弧形段中的曲线路径上平移；和所述工具致动器组件耦接器被耦接以在所述可动弧形段中的曲线路径上平移。3.根据权利要求2所述的远程操作操纵器系统，其中：所述臂包括弹簧，所述弹簧被定位成将所述可动弧形段偏置到所述可动弧形段在所述固定弧形段中的所述曲线路径上的运动范围的近端。4.根据权利要求1或2所述的远程操作操纵器系统，其中：俯仰调节致动器包括线性致动器。5.根据权利要求1或2所述的远程操作操纵器系统，其中：所述臂包括延伸到所述安装基座中的突出部，以限定具有旋转轴线的滚转关节；和所述滚转关节的所述旋转轴线限定所述偏航轴线。6.根据权利要求1或2所述的远程操作操纵器系统，其中：所述安装基座包括扇形齿轮；所述臂包括偏航调节马达和耦接到所述马达的小齿轮，所述小齿轮与所述安装基座的所述扇形齿轮接合；和所述偏航调节马达围绕所述偏航轴线驱动所述臂。7.根据权利要求1或2所述的远程操作操纵器系统，其中：所述臂包括偏航调节马达，所述偏航调节马达具有平行于所述偏航轴线并从所述偏航轴线偏移的旋转轴线；和所述偏航调节马达围绕所述偏航轴线驱动所述臂。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：R·C·艾伯特，D·H·戈麦斯，J·R·斯蒂格，
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