结合机器人手术系统使用的手术器械固持器技术方案

本文描述一种(例如)在脊柱手术期间结合机器人手术系统使用的手术器械固持器。在某些实施例中，所述手术器械固持器是手术期间所使用的机器人臂与手术器械之间的接口。此接口可以稳定方式精确、稳固地固持所述手术器械同时准许外科医生在紧急情况下容易且迅速安装或收回所述器械。

Surgical instrument holder using a robotic surgical system

A surgical instrument holder (e.g., a robotic surgical system for use during spinal surgery) is described. In some embodiments, the surgical instrument holder is an interface between the robotic arm and the surgical instrument used during surgery. The interface can stably and firmly hold the surgical instrument in a stable manner, and at the same time allow the surgeon to install and retract the device easily and quickly in an emergency.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
已开发机器人辅助的手术系统来改进手术精度且使实施新的手术过程成为可能。举例来说，已开发机器人系统以感测外科医生的手部移动并将其转化成按比例缩小的微移动且针对器官移植、再造及微创手术中的精确显微外科手术技术滤除无意的震颤。其它机器人系统涉及手术工具的遥控操作，使得外科医生不用必须待在手术室中，由此促进远程手术。也已开发反馈控制机器人系统以在手术期间提供比可由无辅助的外科医生实现的对手术工具的操纵更平稳的对手术工具的操纵。然而，外科医生及医院对机器人系统的广泛接受因为各种原因而受到限制。拥有及维护当前系统较昂贵。所述系统通常在使用之前需要进行周密的术前手术规划，且其延长了手术室中所需的准备时间。所述系统在生理上是侵入性的，从而可能会模糊外科医生视野的部分且阻挡手术台周围的某些区域，使得外科医生及/或手术助手被隔在手术台的一侧。当前系统也可为非直观的或使用起来较麻烦，尤其是对已针对在手术期间执行某些操纵开发出特殊技能或“感觉”及发现不能使用机器人系统来实施此技能的外科医生来说。最后，机器人手术系统可易于发生故障或易受操作员错误影响，尽管具有安全联锁及电源备份。脊柱手术通常需要精密钻孔及螺钉或其它器具关于脊柱的放置，且在手术期间对椎骨的接近可能会受约束，这使得此类操纵更困难。归因于脊髓与动脉的接近性，灾变性损伤或死亡可起因于在脊柱手术期间对身体的不适当的钻孔或操纵。通常的脊柱手术过程包含用于去除全部或部分椎间盘的椎间盘切除术、用于加宽神经根离开脊柱的开口的椎板切开术、用于去除背部中的椎板或骨刺的椎板切除术及用于将两个椎骨或椎骨段融合在一起以消除由椎骨的移动导致的疼痛的脊柱融合术。涉及螺钉放置的脊柱手术需要在放置螺钉之前在骨头(例如，椎骨段)中准备孔。在一些实施方案中，在手动执行此类过程的情况中，外科医生基于术前CT扫描判断用于随后螺钉放置的钻孔轨迹。不涉及术前CT扫描的使用的其它手动方法(例如，荧光镜检查、3D荧光镜检查或基于自然地标)可用于确定用于在放置螺钉之前在骨头中准备孔的轨迹。在一些实施方案中，外科医生将钻固持于其手中同时进行钻孔，且获得荧光图像以验证轨迹是否正确。一些手术技术涉及使用不同工具，例如椎弓根定位器或K线。此类过程强烈依赖外科医生的专业知识，且在不同外科医生之间成功率存在显著差异。螺钉误放是此类手术过程中的常见问题。图像引导脊柱手术需要光学跟踪来协助螺钉放置。然而，当前手动地执行此类过程，且尽管存在虚拟跟踪但手术工具也可能会被不准确地定位。外科医生需要使用在二维屏幕上所显示的图像来协调其在真实世界中对手术工具的手动操纵。此类过程可为不直观的且需要训练，这是因为外科医生的眼睛必须连续扫描手术部位及屏幕两者来确认对准。此外，过程错误可导致图像引导系统的配准不准确性，从而使其无用或甚至具有误导性。因此，需要一种用于使手术器械稳定同时允许容易地对所述器械及器械固持器进行消毒及容易地安装所述器械及器械固持器及从机器人系统去除所述器械及器械固持器而不会使定位精度以及附接刚性降级的系统。
技术实现思路
本文描述一种(例如)在脊柱手术期间结合机器人手术系统使用的手术器械固持器。在某些实施例中，所述固持器被附接到机器人臂且提供刚性结构，所述刚性结构允许在准备患者情况中通过钻孔、穿刺抽液或其它操纵精确精密准备患者组织(例如，椎弓根的准备)，以及将螺钉精确放置于钻孔中或附加假肢或植入物。在某些实施例中，所述手术器械固持器是机器人臂与手术期间所使用的手术器械之间的接口。所述手术器械固持器以稳定方式精确、稳固地固持所述手术器械同时准许外科医生在紧急情况中容易且迅速安装或收回所述器械。所述手术器械包含机械地耦合到机器人臂的基座。在一些实施方案中，需(例如，在高压灭菌器中)对所述器械固持器进行消毒。可容易地安装将所揭示的器械固持器及容易地将其从机器人系统去除而不会使定位精度以及附接刚性降级。通过(例如)被插入到基座中的定位销实现定位精度。所述销可接触被精确固持于机器人臂上的较薄定位板中的长椭圆形开口。使用接触所述定位板中的长椭圆形开口的销将所述器械固持器的基座定位于所述机器人臂上。螺钉可被直接紧固到机器人中以将所述器械固持器的基座刚性附接到所述机器人。手术器械滑动到器械固持器的基座中的通道中。夹具可定位成使器械位于基座与所述夹具之间，使得当抵靠所述夹具拧紧螺母(例如，抵靠所述器械推挤所述夹具)时所述器械被牢固地固持于所述基座与所述夹具之间。导航标志也可被固定于所述基座与所述夹具之间。所述夹具接触所述螺母的表面(而非整个表面)可经弧形化使得形成水平接触线。此水平接触线允许所述夹具稍微倾斜以适应尺寸变化。在某些实施例中，所揭示的技术包含一种结合机器人手术系统使用的手术器械固持器。在某些实施例中，所述手术器械固持器包含：基座，其经配置以机械耦合到所述机器人手术系统的机器人臂。所述基座可包含：第一通道，其具有经设定大小及塑形以容纳紧固螺钉的内部表面，所述紧固螺钉经配置以将所述基座直接或间接牢固地附接到所述机器人手术系统的机器人臂；第二通道，其具有带有锥形圆柱体形状的内部表面，所述内部表面经设定大小以容纳通过其的手术器械，使得所述手术器械的移动在除沿着由所述第二通道表面所界定的轴外的全部方向上被约束；第一锥形弯曲表面，其沿着所述第二通道的所述轴延伸，所述第一锥形弯曲表面经配置以在所述手术器械被固定于所述第二通道中时由手术器械啮合，其中第一通道与所述第二通道相交；及一或多个销，其被插入到所述基座中，使得所述一或多个销(例如，三个销)在将所述基座机械耦合到所述机器人臂之后啮合(例如，所述机器人臂的定位板中的)工具支撑件中的一或多个开口(例如，一或多个长椭圆形开口)，由此相对于所述机器人臂精确定位所述手术器械固持器(例如，其中所述一或多个开口宽于所述一或多个销，且所述一或多个开口沿着其长度逐渐变细)。在某些实施例中，所述手术器械固持器包含：夹具，其经配置以在通过所述第二通道放置手术器械时啮合所述手术器械使得所述手术器械在螺母紧固之后被牢固地固持于所述夹具与所述基座之间。所述夹具可包含：第三通道，其具有经塑形及设定大小以容纳滑动通过其的所述第一通道的内部表面；第二锥形弯曲表面，其经配置以在所述手术器械被固定于所述第二通道中时由手术器械啮合；及一或多个狭缝，其经配置以允许所述夹具的主体在所述螺母的紧固之后弹性变形，其中所述螺母经配置以啮合所述第一通道的外部表面上及所述夹具的弧形表面上的螺纹。所述器械固持器经配置使得在将导航标志放置于所述夹具与所述基座之间且紧固所述螺母之后所述导航标志被牢固地固持于所述夹具所述基座之间。在某些实施例中，由导航摄像机使用所述导航标志来跟踪所述手术器械。所述第一通道的外部表面可经螺纹化以牢固地容纳所述螺母，使得在将手术器械放置于所述第二通道中且拧紧所述螺母之后所述手术器械被牢固地固持于所述夹具所述基座之间。在某些实施例中，所述手术器械是经配置以接纳通过其的第二手术器械的器械引导器(例如，钻孔引导器)，所述第二手术器械是钻头、丝锥、螺丝刀或锥子。在某些实施例中，所述基座包含具有内部表面的螺纹衬套。在某些实施例中，所述第一通道穿过所述螺纹衬套的内部表面，且所述螺纹衬套的所述内部表面经螺纹化，使得当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合机器人手术系统使用的手术器械固持器，所述手术器械固持器包括：基座，其经配置以机械耦合到所述机器人手术系统的机器人臂，所述基座包括：第一通道，其具有经设定大小及塑形以容纳紧固螺钉的内部表面，所述紧固螺钉经配置以将所述基座直接或间接牢固地附接到所述机器人手术系统的机器人臂，第二通道，其具有带有锥形圆柱体形状的内部表面，所述内部表面经设定大小以容纳通过其的手术器械，使得所述手术器械的移动在除沿着由所述第二通道表面所界定的轴外的所有方向上被约束，第一锥形弯曲表面，其沿着所述第二通道的所述轴延伸，所述第一锥形弯曲表面经配置以在手术器械被固定于所述第二通道中时由所述手术器械啮合，其中第一通道及所述第二通道相交，以及一或多个销，其被插入到所述基座中，使得所述一或多个销在将所述基座机械耦合到所述机器人臂之后啮合工具支撑件中的一或多个开口，由此相对于所述机器人臂精确定位所述手术器械固持器；以及夹具，其经配置以在通过所述第二通道放置所述手术器械时啮合所述手术器械，使得所述手术器械在螺母拧紧之后被牢固地固持于所述夹具与所述基座之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.24 US 61/983,8161.一种结合机器人手术系统使用的手术器械固持器，所述手术器械固持器包括：基座，其经配置以机械耦合到所述机器人手术系统的机器人臂，所述基座包括：第一通道，其具有经设定大小及塑形以容纳紧固螺钉的内部表面，所述紧固螺钉经配置以将所述基座直接或间接牢固地附接到所述机器人手术系统的机器人臂，第二通道，其具有带有锥形圆柱体形状的内部表面，所述内部表面经设定大小以容纳通过其的手术器械，使得所述手术器械的移动在除沿着由所述第二通道表面所界定的轴外的所有方向上被约束，第一锥形弯曲表面，其沿着所述第二通道的所述轴延伸，所述第一锥形弯曲表面经配置以在手术器械被固定于所述第二通道中时由所述手术器械啮合，其中第一通道及所述第二通道相交，以及一或多个销，其被插入到所述基座中，使得所述一或多个销在将所述基座机械耦合到所述机器人臂之后啮合工具支撑件中的一或多个开口，由此相对于所述机器人臂精确定位所述手术器械固持器；以及夹具，其经配置以在通过所述第二通道放置所述手术器械时啮合所述手术器械，使得所述手术器械在螺母拧紧之后被牢固地固持于所述夹具与所述基座之间。2.根据权利要求1所述的手术器械固持器，其中所述基座包括具有内部表面的螺纹衬套。3.根据权利要求2所述的手术器械固持器，其中所述第一通道穿过所述螺纹衬套的内部表面，且所述螺纹衬套的所述内部表面经螺纹化使得当通过所述螺纹衬套插入所述紧固螺钉时所述紧固螺钉上的所述螺纹啮合所述螺纹衬套上的所述螺纹。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的手术器械固持器，其中所述紧固螺钉包括：螺钉主体的近端上的尖端；所述螺钉主体的远端上的头部；以及沿着所述螺钉主体的部分的螺纹。5.根据权利要求4所述的手术器械固持器，其中沿着所述螺钉主体的所述部分的所述螺纹沿着所述螺钉主体的最靠近所述紧固螺钉的所述尖端的部分。6.根据权利要求5所述的手术器械固持器，其中所述螺钉主体最靠近所述头部的所述部分是平滑的，使得在所述紧固螺钉被完全插入到所述螺纹衬套中...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·科斯切夫斯基，B·努斯鲍默，
申请(专利权)人：KB医疗公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH