计算机辅助的医疗系统和方法技术方案

描述了用于计算机辅助的器械运动的系统和方法。例如，本公开提供了用于利用计算机辅助的操纵器组件夹持器械的机构和技术、以及用于致动计算机辅助的器械运动的方法。

Computer Aided Medical System and System

A system and method for computer aided device motion are described. For example, the present disclosure provides a mechanism and technology for clamping a device using a computer-aided manipulator assembly, and a method for actuating a computer-aided device motion.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】计算机辅助的医疗系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年7月1日提交的美国临时申请号62/357,678的权益。在先申请的公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分，并且以引用方式被并入本申请的公开内容。
本公开涉及用于计算机辅助外科手术(诸如微创外科手术、远程操作的外科手术和微创计算机辅助的远程操作的外科手术)的系统和方法。例如，本公开涉及用于在机器人操纵器的末端处夹持外科手术器械的机构以及用于致动外科手术器械的计算机辅助插入运动的方法。
技术介绍
机器人系统和计算机辅助装置通常包含操纵器械以在工作部位执行任务的机器人或活动臂、和用于支撑采集工作部位的图像的图像采集装置的至少一个机器人或活动臂。机器人臂包含通过一个或更多个主动控制关节耦接在一起的多个连杆。在多种实施例中，可以提供多个主动控制关节。机器人臂还可以包含一个或更多个被动关节，这些被动关节不被主动控制，但依从主动控制关节的移动。这种主动和被动关节可以是回转或棱柱关节。机器人臂的构型可以通过关节方位以及连杆的结构和耦接的知识而被确定。用于外科手术中使用的微创远程外科手术系统正在发展，以提高外科手术医生的灵巧性以及允许外科手术医生从远程位置对患者进行手术。远程外科手术是对如下外科手术系统的泛称，即外科手术医生使用远程控制的某种形式，例如伺服机构等来操纵外科手术器械移动而不是通过手直接握持和移动器械。在此种远程外科手术系统中，在远程位置处为外科手术医生提供手术部位的图像。当外科手术医生通常在合适的观察器或显示器上观看到手术部位的三维图像时，外科手术医生通过操纵主控制输入装置，继而控制机器人器械的运动，从而对患者执行外科手术程序。机器人外科手术器械能够通过小的微创外科手术孔口被插入以处理患者体内的手术部位处的组织，通常避免一般与通过开放式外科手术技术进入外科手术工作部位相关联的创伤。这些机器人系统能够足够灵巧地移动外科手术器械的工作端，以执行相当复杂的外科手术任务，通常通过在微创孔口处枢转器械的轴、使轴轴向滑动通过孔口、在孔口内旋转轴和/或其他类似动作来完成。
技术实现思路
本公开提供了用于计算机辅助的医疗程序的系统和方法。示例程序包括外科手术，诸如微创外科手术、远程操作的外科手术以及使用计算机辅助远程操作医疗装置的微创计算机辅助远程操作外科手术。其他示例程序包括各种医疗处理和诊断程序。例如，本公开提供了用于在机器人操纵器组件的末端处夹持医疗器械的机构以及用于致动器械的轴向平移或插入运动的方法。在微创计算机辅助的医疗程序的背景下，机器人操纵器组件的移动可以受系统处理器的控制，以便使外科手术器械的轴或中间部分在通过微创外科手术进入部位、自然口(包括口腔和肛门)或其他孔口时被约束于安全的运动。例如，这种运动可以包括轴通过孔口部位的轴向插入，轴绕其轴线的旋转以及轴绕邻近进入部位的枢轴点的枢转运动，但通常会阻止轴的过度横向运动，否则其可能不经意地撕破邻近孔口的组织或扩大进入部位。在进入部位处对机器人操纵器组件运动的这些约束中的一些或全部可以通过部分地利用或完全利用机器人数据处理和控制技术而被施加。用于约束机器人操纵器组件运动的此类构思在本文中可以被称为软件约束的远程运动中心。在一个方面中，本公开涉及一种微创计算机辅助的外科手术方法，所述方法包括移动计算机辅助的外科手术操纵器臂以引起被耦接到所述计算机辅助的操纵器臂的细长外科手术器械沿着空间中的固定线移动，所述空间中的固定线由所述外科手术器械的纵向轴线限定；以及独立于所述计算机辅助的外科手术操纵器臂移动沿着所述空间中的固定线来移动所述外科手术器械。所述计算机辅助的外科手术操纵器臂可以被远程操作。这样的微创计算机辅助的外科手术方法可以可选地包括以下特征中的一个或更多个。所述外科手术器械的至少远端部分可以在每个移动操作期间被设置在患者的身体内部。所述移动操作可以至少在一定程度上同时发生。所述移动操作可以不同时发生。独立于计算机辅助的外科手术操纵器臂移动的所述外科手术器械的移动可以包括移动器械夹持器托架，所述外科手术器械被可释放地耦接到所述器械夹持器托架。移动所述计算机辅助的外科手术操纵器臂可以被用于长的、缓慢的移动，而移动所述外科手术器械可以被用于更短的、更快的移动。所述长的、缓慢的移动可以通过频率截止滤波操作与所述更短的、更快的移动区别开来。移动所述计算机辅助的外科手术操纵器臂结合所述移动所述外科手术器械可以响应于接收外科手术器械命令的运动输入而被执行。移动所述计算机辅助的外科手术操纵器臂可以进一步包括相对于所述计算机辅助的外科手术操纵器臂枢转外科手术器械夹持器。在另一方面中，本公开涉及一种计算机辅助的外科手术系统，包括：(a)器械夹持器，所述器械夹持器被配置用于可枢转附连到计算机辅助的外科手术操纵器臂；(b)器械夹持器托架，所述器械夹持器托架被可移动地耦接到所述器械夹持器；(c)外科手术器械，所述外科手术器械可耦接到所述器械夹持器托架，所述外科手术器械包含细长轴和被设置在所述细长轴的末端处的末端执行器；以及(d)管状套管，所述管状套管限定用于可滑动地接收所述细长轴的第一管腔，其中所述管状套管被配置用于从所述器械夹持器拆卸下来使用。这样的计算机辅助的外科手术系统可以可选地包括以下特征中的一个或更多个。所述器械夹持器可以限定用于与所述细长轴可滑动接合的第二管腔。所述器械夹持器托架可以沿着所述器械夹持器线性地平移。所述系统还可以包括被耦接到基座的所述计算机辅助的外科手术操纵器臂。在另一方面中，一种计算机辅助的外科手术系统包括可耦接到计算机辅助的外科手术操纵器臂的器械夹持器、可移动地耦接到所述器械夹持器的器械夹持器托架以及耦接到所述器械夹持器的套管夹持器。当所述器械夹持器被耦接到所述计算机辅助的外科手术操纵器臂时，所述器械夹持器托架可独立于所述计算机辅助的外科手术操纵器臂移动，并且所述套管夹持器可独立于所述计算机辅助的外科手术操纵器臂并且独立于所述器械夹持器托架移动。这样的计算机辅助的外科手术系统可以可选地包括以下特征中的一个或更多个。所述系统还可以包括可释放地耦接到所述套管夹持器的套管，其中所述套管限定管腔。所述系统还可以包括可释放地耦接到所述器械夹持器托架的外科手术器械(其中所述外科手术器械可滑动地耦接在所述套管的所述管腔内)。所述器械夹持器托架可以沿着所述器械夹持器可线性地平移。所述系统还可以包括被耦接到基座的所述计算机辅助的外科手术操纵器臂。在另一方面中，本公开涉及一种计算机辅助的外科手术系统，其包括：(a)器械夹持器，所述器械夹持器被配置用于可枢转附连到计算机辅助的外科手术操纵器臂；(b)器械夹持器托架，所述器械夹持器托架被可移动地耦接到所述器械夹持器；(c)外科手术器械，所述外科手术器械可耦接到所述器械夹持器托架(所述外科手术器械包括细长轴和被设置在所述细长轴的末端处的末端执行器)；(d)套管夹持器，所述套管夹持器被可移动地耦接到所述器械夹持器；以及(e)管状套管，所述管状套管可耦接到所述套管夹持器(所述管状套管限定用于可滑动地接收所述细长轴的管腔)。这样的计算机辅助的外科手术系统可以可选地包括以下特征中的一个或更多个。所述器械夹持器托架可以沿着所述器械夹持器可线性地平移。所述系统还可以包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算机辅助的机器人方法，其包含：移动计算机辅助的操纵器臂以引起被耦接到所述计算机辅助的操纵器臂的细长器械沿着空间中的线移动，所述空间中的线由所述细长器械的纵向轴线限定；以及独立于所述计算机辅助的操纵器臂的运动沿着所述空间中的线移动所述器械。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.01 US 62/357,6781.一种计算机辅助的机器人方法，其包含：移动计算机辅助的操纵器臂以引起被耦接到所述计算机辅助的操纵器臂的细长器械沿着空间中的线移动，所述空间中的线由所述细长器械的纵向轴线限定；以及独立于所述计算机辅助的操纵器臂的运动沿着所述空间中的线移动所述器械。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述器械是医疗器械，并且其中在所述移动所述计算机辅助的操纵器臂以引起所述细长器械沿着所述空间中的线移动期间并且在独立于所述计算机辅助的操纵器臂的所述运动沿着所述空间中的线移动所述器械期间，所述器械的至少远端部分被设置在患者的身体内部。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述移动所述计算机辅助的操纵器臂以引起被耦接到所述计算机辅助的操纵器臂的所述细长器械沿着所述空间中的线移动与所述独立于所述计算机辅助的操纵器臂的所述运动沿着所述空间中的线移动所述器械同时发生。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述移动所述计算机辅助的操纵器臂以引起被耦接到所述计算机辅助的操纵器臂的所述细长器械沿着所述空间中的线移动不与所述独立于所述计算机辅助的操纵器臂的所述运动沿着所述空间中的线移动所述器械同时发生。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述独立于所述计算机辅助的操纵器臂的所述运动沿着所述空间中的线移动所述器械包含：移动器械夹持器托架，所述器械被可释放地耦接到器械夹持器托架。6.根据权利要求1或权利要求2至5中任一项所述的方法，其中所述移动所述计算机辅助的操纵器臂以引起被耦接到所述计算机辅助的操纵器臂的所述细长器械沿着所述线移动被用于第一移动，其中所述独立于所述计算机辅助的操纵器臂的所述运动沿着所述空间中的线移动所述器械被用于第二移动，并且其中所述第一移动长于并且慢于所述第二移动。7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包含：使用频率截止滤波操作来区别所述第一移动和所述第二移动。8.根据权利要求1或权利要求2至5中任一项所述的方法，其进一步包含：响应于接收器械命令的运动输入，执行以下的组合：所述移动所述计算机辅助的操纵器臂以引起被耦接到所述计算机辅助的操纵器臂的所述细长器械沿着所述空间中的线移动，以及所述独立于所述计算机辅助的操纵器臂的运动沿着所述空间中的线移动所述器械。9.根据权利要求1或权利要求2至5中任一项所述的方法，其中所述移动所述计算机辅助的操纵器臂以引起被耦接到所述计算机辅助的操纵器臂的所述细长器械沿着所述空间中的线移动进一步包含：相对于所述计算机辅助的操纵器臂枢转器械夹持器。10.一种计算机辅助的医疗系统，其包含：计算机辅助的操纵器臂，所述计算机辅助的操纵器臂包含被配置为可释放地耦接到细长器械的器械夹持器托架；以及处理器，所述处理器被配置为：移动所述计算机辅助的操纵器臂以引起所述细长器械沿着空间中的线移动，所述空间中的线由所述细长器械的纵向轴线限定，以及独立于所述计算机辅助的操纵器臂的运动沿着所述空间中的线移动所述细长器械。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述细长器械是医疗器械，并且其中所述处理器被配置为当所述细长器械的至少远端部分被设置在患者的身体内部时移动所述计算机辅助的操纵器臂和所述细长器械。12.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器被配置为移动所述计算机辅助的操纵器臂以引起所述细长器械沿着所述空间中的线移动，与此同时独立于所述计算机辅助的操纵器臂的所述运动沿着所述空间中的线移动所述细长器械。13.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器被配置为移动所述计算机辅助的操纵器臂以引起所述细长器械沿着所述空间中的线移动，与此非同时地独立于所述计算机辅助的操纵器臂的所述运动沿着所述空间中的线移动所述细长器械。14.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器被配置为通过以下步骤来独立于所述计算机辅助的操纵器臂的所述运动沿着所述空间中的线移动所述细长器械：移动所述器械夹持器托架。15.根据权利要求10或权利要求11至14中任一项所述的系统，其中所述处理器被配置为通过以下步骤来移动所述计算机辅助的操纵器臂以引起所述细长器械沿着所述空间中的线移动：移动所述计算机辅助的操纵器臂用于第一移动；并且其中所述处理器被配置为通过以下步骤来沿着所述空间中的线独立于所述计算机辅助的操纵器臂的所述运动移动所述器械：独立于所述计算机辅助的操纵器臂的所述运动沿着所述空间中的线移动所述器械用于第二移动，其中所述第一移动长于并且慢于所述第二移动。16.根据权利要求15所述的系统，其中所述处理器被进一步配置为：使用频率截止滤波操作来区别所述第一移动和所述第二移动。17.根据权利要求10或权利要求11至14中任一项所述的系统，其中所述处理器被进一步配置为：响应于接收器械命令的运动输入，执行以下的组合：移动所述计算机辅助的操纵器臂以引起被耦接到所述计算机辅助的操纵器臂的所述细长器械沿着所述空间中的线移动，以及独立于所述计算机辅助的操纵器臂的运动沿着所述空间中的线移动所述细长器械。18.根据权利要求10或权利要求11至14中任一项所述的系统，其中所述处理器被配置为通过以下步骤来移动所述计算机辅助的操纵器臂以引起所述细长器械沿着所述空间中的线移动：相对于所述计算机辅助的操纵器臂枢转器械夹持器，其中所述器械夹持器被可移动地耦接到所述器械夹持器托架。19.根据权利要求10或权利要求11至14中任一项所述的计算机辅助的医疗系统，其进一步包含：器械夹持器，所述器械夹持器被可枢转地耦接到所述计算机辅助的操纵器臂并且被可移动地耦接到所述器械夹持器托架，所述器械夹持器被配置为将所述细长器械耦接到所述器械夹持器托架，所述细长器械包含细长轴和被设置在所述细长轴的末端处的末端执行器；以及管状套管，所述管状套管限定用于可滑动地接收所述细长轴的第一管腔，其中所述管状套管被配置成从所述器械夹持器拆卸下来使用。20.根据权利要求10或权利要求11至14中任一项所述的计算机辅助的医疗系统，其进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·P·迪马奥，D·W·贝利，T·W·罗杰斯，A·P·罗伯逊，
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