用于减少刀片暴露的系统和方法技术方案

本申请公开一种减少刀片暴露的系统和方法，其包括外科手术切割。外科手术切割器械包括位于外科手术切割器械的远端处的末端执行器、一个或多个驱动单元、耦合到驱动单元的轴、将末端执行器耦合到轴的铰接腕以及在轴中用于将来自驱动单元的力或扭矩耦合到末端执行器和铰接腕的一个或多个驱动机构。末端执行器包括可对立的夹持夹钳和切割刀片。为了执行切割操作，外科手术切割器械测量夹持夹钳之间的夹钳角度、测量铰接腕的铰接状态、基于铰接腕的铰接状态校正夹钳角度、基于校正的夹钳角度确定对切割操作的约束以及基于该约束执行或防止切割操作。

Systems and methods used to reduce blade exposure

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于减少刀片暴露的系统和方法相关申请本专利申请要求于2015年5月15日提交的题为“SYSTEMANDMETHODFORREDUCINGBLADEEXPOSURES”的美国临时专利申请62/176,893的优先权和权益，其全部内容通过引用的方式并入本文。
本公开总体涉及具有铰接臂和末端执行器的设备的操作，并且更具体地涉及微创切割器械的操作，以便减少刀片暴露。
技术介绍
越来越多的设备正被自主和半自主电子设备替代。这在如今具有存在于手术室、介入病房、重症监护病房、急诊室等中的大批自主和半自主电子设备的医院尤其如此。例如，玻璃和水银温度计被电子温度计替代，静脉滴注管线现在包括电子监测器和流量调节器，并且传统的手持式外科手术器械正被计算机辅助医疗设备替代。使用计算机辅助医疗设备的微创外科手术技术通常试图在最小化对健康组织的损伤的同时执行外科手术规程和/或其他规程。可以通过使用具有外科手术器械的计算机辅助医疗设备来远程执行一些微创规程。对于许多计算机辅助医疗设备，外科医生和/或其他医务人员通常可以使用操作者控制台上的一个或多个控制装置来操纵输入设备。当外科医生和/或其他医务人员在操作者控制台处操作各种控制装置时，将命令从操作者控制台传送到安装有一个或多个末端执行器和/或外科手术器械的患者侧设备。以这种方式，外科医生和/或其他医务人员能够使用末端执行器和/或外科手术器械对患者执行一个或多个规程。根据期望的规程和/或正在使用的外科手术器械，期望的规程可以部分或完全地在使用远程操作的外科医生和/或医务人员的控制下执行和/或在半自主控制下执行，在半自主控制中，外科手术器械可基于外科医生和/或其他医务人员的一个或多个激活动作来执行一系列操作。无论是以手动方式致动、以远程操作方式致动和/或以半自主方式致动，微创外科手术器械都可以用于各种操作和/或规程，并且可以具有各种配置。许多此类器械包括安装在轴的远端处的末端执行器，该轴可以安装到铰接臂的远端。在许多操作情况下，轴可以被配置为(例如，以腹腔镜方式、以胸腔镜方式和/或类似方式)插入穿过开口(例如，体壁切口、自然孔口和/或类似开口)，以到达远程外科手术部位。在一些器械中，铰接腕机构可以安装到器械的轴的远端，以支撑末端执行器，其中铰接腕提供改变末端执行器相对于轴的纵向轴线的取向的能力。可以使用不同设计和/或配置的末端执行器来执行不同的任务、规程和功能，以便允许外科医生和/或其他医务人员执行各种外科手术规程中的任何一种。示例包括但不限于烧灼、消融、缝合、切割、吻合(stapling)、融合、封闭等和/或它们的组合。因此，末端执行器能够包括各种部件和/或部件的组合以执行这些外科手术规程。与微创规程的目标一致，末端执行器的尺寸通常保持尽可能小，同时仍允许其执行其既定任务。保持末端执行器的小尺寸的一种方法是通过使用通常位于患者外部的外科手术器械的近端处的一个或多个输入装置来完成末端执行器的致动。然后可以使用各种齿轮、杠杆、滑轮、缆线、杆、带和/或类似机构沿外科手术器械的轴传输来自一个或多个输入装置的动作并致动末端执行器。在具有适当的外科手术器械的计算机辅助医疗设备的情况下，在该器械的近端处的传动机构与设置在患者侧设备或患者侧推车的铰接臂上的各种马达、螺线管、伺服机构、主动致动器、液压装置、气动装置和/或类似装置接合。马达、螺线管、伺服机构、主动致动器、液压装置、气动装置和/或类似装置通常通过主控制器接收控制信号，并在传动机构的近端处提供力和/或扭矩形式的输入，各种齿轮、杠杆、滑轮、缆线、杆、带和/或类似机构最终传输所述输入以致动传动机构的远端处的末端执行器。由于此类末端执行器的操作的远程性质，在一些情况下，外科医生和/或其他医务人员在致动期间可能难以知道末端执行器的一个或多个部件的位置以执行期望的规程。例如，在一些情况下，外科手术器械的其他部分(包括末端执行器本身)和/或患者的解剖结构的部分可能在一个或多个部件的致动期间使外科手术器械的一个或多个部件不被看见。另外，当部件中的一个或多个在试图执行期望的规程时遇到故障状况的时候，由于末端执行器的有限的可见性、外科手术器械操作的有限空间、对外科手术器械的有限使用权、末端执行器相对于外科医生和/或其他医务人员的远程位置和/或类似因素，外科医生和/或其他医务人员可能难以检测和/或校正故障状况。此外，安全条件也可能是外科手术器械的设计和/或操作中的因素。在一些示例中，外科手术工具的末端执行器(诸如切割工具)可以包括锋利的切割刀片。当切割刀片不被主动地用于切割时，切割刀片可以被封套和/或停放在末端执行器上的壳体或停放区内，使得该切割刀片通常被定位在非操作期间不能意外地切割患者的组织和/或操纵外科手术工具的医务人员的位置。类似地，末端执行器的一个或多个精密部件也可以被封套和/或停放，以防止在非操作期间损坏精密部件。当切割刀片不能够返回到停放区时，可发生被称为刀片暴露的差错。在一些情况下，当组织和/或其他碎屑干扰切割刀片朝向停放区的路径并防止切割刀片在切割操作之后回缩到停放区时，可能发生刀片暴露。在一些情况下，当切割刀片从用于引导切割刀片的末端执行器中的凹槽或轨道中出来并防止切割刀片回缩到停放区时，可能发生刀片暴露。避免刀片暴露通常是一个好的想法，因为并不总是能够在无需首先从患者体内抽出切割工具和末端执行器的情况下校正刀片暴露并使切割刀片回缩到停放区。因此，期望用于外科手术器械(诸如切割器械)的操作的改进方法和系统。在一些示例中，可能期望降低刀片暴露的可能性。
技术实现思路
与一些实施例一致，一种与计算机辅助医疗设备一起使用的外科手术切割器械包括位于外科手术切割器械的远端处的末端执行器、一个或多个驱动单元、耦合到驱动单元的轴、将末端执行器耦合到轴的铰接腕以及在轴中用于将来自一个或多个驱动单元的力或扭矩耦合到末端执行器和铰接腕的一个或多个驱动机构。末端执行器包括可对立的夹持夹钳和切割刀片。为了执行切割操作，外科手术切割器械被配置为测量夹持夹钳之间的夹钳角度，测量铰接腕的铰接状态，基于铰接腕的铰接状态校正夹钳角度，基于校正的夹钳角度确定对切割操作的约束以及基于该约束执行或防止切割操作。与一些实施例一致，一种使用与计算机辅助医疗设备一起使用的外科手术切割器械执行切割操作的方法包括通过一个或多个处理器并且使用一个或多个第一传感器来测量外科手术切割器械的末端执行器的夹持夹钳之间的夹持角度；通过一个或多个处理器并且使用一个或多个第二传感器来测量将末端执行器耦合到外科手术切割器械的轴的铰接腕的铰接状态；基于铰接腕的铰接状态通过一个或多个处理器来校正夹钳角度；基于校正的夹钳角度通过一个或多个处理器来确定对切割操作的约束；以及基于该约束执行或防止切割操作。与一些实施例一致，一种非瞬态机器可读介质包括多个机器可读指令，所述机器可读指令在由与计算机辅助医疗设备相关联的一个或多个处理器执行时适于使得一个或多个处理器执行一种方法。该方法包括测量由计算机辅助医疗设备操作的外科手术切割器械的末端执行器的夹持夹钳之间的夹钳角度；测量将末端执行器耦合到外科手术切割器械的轴的铰接腕的铰接状态；基于铰接腕的铰接状态校正夹钳角度；基于校正的夹钳角度确定对切割操作的约束；以及基于该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与计算机辅助医疗设备一起使用的外科手术切割器械，所述器械包括：末端执行器，其位于所述器械的远端处，所述末端执行器包括可对立的夹持夹钳和切割刀片；一个或多个驱动单元；轴，其耦合到所述一个或多个驱动单元；铰接腕，其将所述末端执行器耦合到所述轴；以及一个或多个驱动机构，其延伸穿过所述轴，所述一个或多个驱动机构用于将来自所述一个或多个驱动单元的力或扭矩耦合到所述末端执行器和所述铰接腕；其中为了执行切割操作，所述器械被配置为：测量所述夹持夹钳之间的夹钳角度；测量所述铰接腕的铰接状态；基于所述铰接腕的所述铰接状态校正所述夹钳角度；基于经校正的夹钳角度确定对所述切割操作的约束；以及基于所述约束执行或防止所述切割操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.15 US 62/176,8931.一种与计算机辅助医疗设备一起使用的外科手术切割器械，所述器械包括：末端执行器，其位于所述器械的远端处，所述末端执行器包括可对立的夹持夹钳和切割刀片；一个或多个驱动单元；轴，其耦合到所述一个或多个驱动单元；铰接腕，其将所述末端执行器耦合到所述轴；以及一个或多个驱动机构，其延伸穿过所述轴，所述一个或多个驱动机构用于将来自所述一个或多个驱动单元的力或扭矩耦合到所述末端执行器和所述铰接腕；其中为了执行切割操作，所述器械被配置为：测量所述夹持夹钳之间的夹钳角度；测量所述铰接腕的铰接状态；基于所述铰接腕的所述铰接状态校正所述夹钳角度；基于经校正的夹钳角度确定对所述切割操作的约束；以及基于所述约束执行或防止所述切割操作。2.根据权利要求1所述的器械，其中所述切割操作包括所述切割刀片的延伸和回缩。3.根据权利要求1所述的器械，其中为了校正所述夹钳角度，所述器械被配置为基于校正模型来调节所测量的夹钳角度。4.根据权利要求3所述的器械，其中所述校正模型是线性的。5.根据权利要求1所述的器械，其中所述铰接腕的所述铰接状态包括俯仰角度和偏转角度。6.根据权利要求5所述的器械，其中为了校正所述夹钳角度，所述器械被配置为与所述俯仰角度的绝对值成比例并与所述偏转角度的绝对值成比例地调节所测量的夹钳角度。7.根据权利要求1所述的器械，其中在所述一个或多个驱动单元处测量所述夹钳角度。8.根据权利要求1所述的器械，其中在所述一个或多个驱动单元处测量所述铰接腕的所述铰接状态。9.根据权利要求1所述的器械，其中所述器械基于刀片暴露的公差来确定对所述切割操作的所述约束。10.根据权利要求1所述的器械，其中对所述切割操作的所述约束是当经校正的夹钳角度大于夹钳角度阈值时防止所述切割操作。11.根据权利要求1所述的器械，其中对所述切割操作的所述约束是将所述切割操作的切割长度限制为小于全长切割长度。12.一种使用与计算机辅助医疗设备一起使用的外科手术切割器械执行切割操作的方法，所述方法包括：通过一个或多个处理器并且使用一个或多个第一传感器来测量所述外科手术切割器械的末端执行器的可对立的夹持夹钳之间的夹持角度；通过所述一个或多个处理器并且使用一个或多个第二传感器来测量将所述末端执行器耦合到所述外科手术切割器械的轴的铰接腕的铰接状态；基于所述铰接腕的所述铰接状态通过所述一个或多个处理器来校正所述夹钳角度；基于经校正的夹钳角度通过所述一个或多个处理器来确定对所述切割操作的约束；以及基于所述约束执行或防止所述切割操作。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述切割操作包括使所述切割刀片延伸和回缩。14.根据权利要求12所述的方法，其中校正所述夹钳角度包括基于校正模型来调节所测量的夹钳角度。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述校正模型是线性的。16.根据权利要求12所述的方法，其中测量所述铰接腕的所述铰接状态包括测量俯仰角度和偏转角度。17.根据权利要求16所述的方法，其中校正所述夹钳角度包括与所述俯仰角度的绝对值成比例并与所述偏转角度的绝对值成比例地调节所测量的夹钳角度。18.根据权利要求12所述的方法，其中测量所述夹钳角度包括在位于所述末端执行器近侧的所述外科手术切割器械的一个或多个驱动单元处测量所述夹钳角度。19.根据权利要求12所述的方法，其中测量所述铰接腕的所述铰接状态包括在位于所述末端执行器近侧的所述外科手术切割器械的一个或多个驱动单元处测量所述铰接腕的所述铰接状态。20.根据权利要求12所述的方法，其中确定对所述切割操作的所述约束基于刀片暴露的公差。21.根据权利要求12所述的方法，其中对所述切割操作的所述约束是当经校正的夹钳角度大于夹钳角度阈值时防止所述切割操作。22.根据权利要求12所述的方法，其中对所述切割操作的所述约束是将所述切割操作的切割长度限制为小于全长切割长度。23.一种非瞬态机器可读介质，其包括多个机器可读指令，所述机器可读指令在由与计算机辅助医疗设备相关联的一个或多个处理器执行时适于使得所述一个或多个处理器执行一种方法，所述方法包括：测量由所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·威尔，M·吴，D·P·萨拉里夫，M·D·利皮亚特，J·L·贝里，
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