机器人手术的模块化机械手支架制造技术

机器人手术系统包括安装基座、多个手术器械以及联接支架组件。各器械可通过相关微创孔插入病人至所需内部手术位置。联接支架组件相对基座可移动支承器械。支架一般包括定向平台、相对基座可移动支承定向平台的平台连杆机构以及安装于定向平台的多个机械手，其中各机械手可移动支承相关器械。

Modular manipulator support for robotic surgery

A robotic surgical system includes a mounting base, a plurality of surgical instruments, and a coupling bracket assembly. Each device can be inserted into the patient's internal surgical position through a minimally invasive hole. Movable support device for connecting bracket assembly relative to base. The bracket generally comprises a directional platform, a platform connecting rod mechanism which can move relative to the base and a plurality of manipulators installed on the directional platform.

【技术实现步骤摘要】
本申请是于2011年9月7日提交的名称为“机器人手术的模块化机械手支架”的中国专利申请201110271360.1的分案申请，且前述专利申请是2006年1月24日提交的名称为“机器人手术的模块化机械手支架”的中国专利申请200680003003.4(PCT/US2006/002628)的分案申请。
本专利技术一般涉及医疗、手术和/或机器人装置及系统。在示例性实施例中，本专利技术提供了具有支承和校准机械手的改进结构的微创机器人手术系统，例如在病人体内所需手术位置移动手术器械、内窥镜或其他图像捕捉装置的机械手。
技术介绍
微创医疗技术的目的是要减少诊断或手术过程中无关组织受损，从而减少病人的恢复时间、不适以及有害的副作用。例如，微创手术的影响之一是手术后住院恢复时间的减少。由于标准开放手术的平均住院时间一般比类似的微创手术平均住院时间长的多，所以增加使用微创技术每年可节约上百万美元的医院费用。尽管美国每年进行的许多手术可以微创方式进行，但由于受限于掌握微创手术技术所需的微创手术器械以及额外手术培训，目前仅部分手术使用了该先进技术。微创机器人手术或远程手术系统已被开发，以增加外科医生的技巧并避免传统微创技术的一些限制。在远程手术中，外科医生使用伺服机构等某种形式的遥控器操纵手术器械的移动，而不是直接手持并移动器械。在远程手术系统中，手术工作站可为外科医生提供手术位置的图像。观察显示器上手术位置的二维或三维图像的同时，外科医生通过操纵主控制装置对病人执行手术程序，主控制装置又控制伺服机构手术器械的移动。远程手术使用的伺服机构通常接收两个主控制器(外科医生一只手一个)的输入，并包括安装于手术器械的两个机器人手臂。手术支承连杆机构见美国专利第6,246,200和6,788,018全文公开所述，其全文结合于此以供参考。控制系统一般包括至少一处理器，从主控制器传递输入指令至相关机器人手臂和器械组件，有力反馈等时从器械和手臂组件回传至主控制器。手的动作至图像捕捉装置显示图像的映射有助于外科医生更多地控制手术器械的移动。机器人手术系统的示例之一见加利福尼亚州桑尼维尔市Intuitive Surgical公司的DA VINCI系统。伺服机构驱动的连杆结构也称为机器人手术机械手。微创机器人手术中用作机器人手术机械手的示例性连杆机构的结构见美国专利申请第10/957,077号和美国专利6,758,843号和第5,800,423号所述，其全文结合于此以供参考。该连杆机构使用平行四边形结构固定具有轴的器械。该机械手结构可机械限制器械的移动使器械绕沿刚性轴长度上空间中的球面旋转点转动。通过校准枢轴点与切口点至内手术位置(如腹腔镜手术期间腹壁处使用套管针或套管)，不向腹壁施加危险的力就可移动手术器械的末端执行器。其它机械手结构见如美国专利第6,702,805号、第6,676,699号、第5,808,665号、第5,445,166号以及第5,184,601号所述，其全文结合于此以供参考。也可使用多种结构配置在机器人手术中支承、定位机器人手术机械手和手术器械于手术位置。支承连杆机构，也称为装配接合支臂，常常用于定位并校准各机械手于病人体内的各切口点。支承连杆机构有利于校准手术机械手于所需手术切口点。示例性支承连杆机构见美国专利第6,246,200号和第6,788,018号全文公开所述，其全文结合于此以供参考。尽管新远程手术系统和装置已被证实高效且有益，但仍需要进一步改进。总体而言，需要提供改进的微创机器人手术系统。提高机器人手术系统的效率和使用方便的改进技术将是特别有利的。例如，提高机动性、改进手术室的空间应用、提供更快速便捷的装配、使用中抑制机器人装置之间的碰撞和/或减少新手术系统的机械复杂性及尺寸将是特别有利的。
技术实现思路
本专利技术基本涉及医疗、手术和/或机器人装置及系统。在许多实施例中，本专利技术提供了具有支承和校准机械手的改进结构的微创机器人手术系统，例如在病人体内所需手术位置移动手术器械、内窥镜或其他图像捕捉装置的机械手。改进的模块化机械手支架可提供几个优点，包括增加机动性、改进手术室的空间应用、更快速便捷的装配、使用中机器人装置间的碰撞抑制和/或减少新手术系统的机械复杂性与尺寸。这些优点又提高了该机器人手术系统的效率与使用方便。在本专利技术的第一方面，机器人手术系统包括安装基座、多个手术器械以及联接支架组件。各器械可通过相关微创孔插入病人至所需内部手术位置。联接支架组件相对基座可移动支承器械。支架一般包括定向平台、相对基座可移动支承定向平台的平台连杆机构以及安装于定向平台的多个机械手，其中各机械手可移动支承相关器械。安装基座优选包括天花板支承结构，以允许联接支架组件从基座基本向下延伸。天花板安装的联接支架组件有利于改进手术室的空间应用，特别是清除手术台附近人员和/或其它手术设备的间隔，并减少地板上的机器人设备和布线。另外，天花板安装的联接支架组件减少了手术过程中与其它相邻机械手碰撞或空间冲突的可能性，并便于机器人手术系统不使用时的存储。平台连杆机构优选包括线性导轨、可连于导轨的滑动架车以及近端可旋转连于架车、远端可旋转连于定向平台的至少一个支臂。通过允许定向平台在至少三维中平移并允许定向平台绕一轴旋转，平台连杆机构有利于增强联接支架组件的机动性。定向平台增加的移动范围允许从病人身体上方更大范围接近切口位置。这在执行如结肠手术、多血管冠状动脉旁路移植程序、心脏手术、胃旁路术等复杂且过长程序时通过促进机械手手术中快速重新定位至其它手术位置而特别有利。机器人手术系统还包括可连于定向平台的多个可配置装配接合支臂。各支臂可移动支承相关机械手，并具有可预配置的可释放地固定的连杆和接头。在许多实施例中，定向平台上安装有三个或三个以上的机械手，通常为四个或四个以上的机械手，各机械手与独立切口位置相关。四个或四个以上的切口位置各自直径约为7－15毫米，可被看作点，通常位于腹部或靠近胸腔中肋骨的腹壁中点位置。定向平台优选包括可旋转连于多个支臂的四个轴毂，以及可连于平台连杆机构的第五轴毂，其中第五轴毂与枢轴点对齐，优选与内窥镜切口位置重合。第五轴毂允许定向平台绕内窥镜机械手枢轴点旋转，使得多个装配支臂指向将进行手术程序的方向。一般来说，定向平台支承可移动支承器械机械手的三个装配接合支臂和可移动支承图像捕捉装置机械手的一个装配接合支臂。使用定向平台来支承可独立定位的装配支臂及其相关机械手有利于获得机械复杂性较低、相对较小且较为紧凑的机械手支架结构。例如，单个定向平台由于避免了独立配置各装配支臂导致的延迟与复杂性使得装配更快捷便利。因仅有四自由度而简化了各装配接合支臂。一般，各支臂允许可固定连杆和接头在一维中平移，并允许可固定连杆和接头绕两个或三个轴旋转。至少一装配接合支臂包括至少一个延伸于相邻两个可固定旋转接头间的平衡、可固定、接合平行四边形连杆机构结构。接合平行四边形结构允许在大致竖直方向上移动，相邻旋转接头允许绕纵轴转动。系统还可包括连于联接支架组件的制动系统。制动系统可释放抑制在至少基本固定结构中先前配置的可固定连杆与接头的联接。制动系统被偏压至固定结构，并包括释放可固定连杆与接头至可固定连杆与接头可联接的可重新定位结构的制动释放传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人手术系统，包括：安装基座；多个手术器械，各器械可通过相关微创孔插入病人体内；相对所述基座可移动地支承所述器械的联接支架组件，该组件包括：定向平台；相对所述基座可移动支承所述定向平台的平台连杆机构；以及安装于所述定向平台的多个机械手，各机械手可移动地支承相关器械。

【技术特征摘要】
2005.01.24 US 11/043,6881.一种机器人手术系统，包括：安装基座；多个手术器械，各器械可通过相关微创孔插入病人体内；相对所述基座可移动地支承所述器械的联接支架组件，该组件包括：定向平台；相对所述基座可移动支承所述定向平台的平台连杆机构；以及安装于所述定向平台的多个机械手，各机械手可移动地支承相关器械。2.如权利要求1所述的系统，其中所述安装基座包括天花板支承结构，以允许所述联接支架组件从所述基座基本向下延伸。3.如权利要求1所述的系统，其中所述平台连杆机构包括线性导轨、可连于导轨的滑动架车以及近端可旋转连于所述架车、远端可旋转连于所述定向平台的至少一支臂。4.如权利要求3所述的系统，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·库珀，S·J·布鲁门克兰斯，G·S·古萨特，D·罗莎，
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