用于机器人辅助腹腔镜手术的感官知觉手术系统技术方案

本发明专利技术提出了一种用于机器人辅助腹腔镜手术的感官知觉系统。本发明专利技术包括联接到手术工具的电手术钳、电烙射频信号发生器和阻抗测量电路。阻抗测量电路包括测量传感器，测量传感器用于测量指示与所述钳和患者的组织之间的接触阻抗的值相对应大小的信号；振荡器；第一电子电路，该第一电子电路具有电阻器和限压器，用于保护测量传感器和振荡器；以及具有开关的第二电子电路。传感器和振荡器通过手术工具的电力线缆连接到钳。连接到测量电路的处理器接收所述测量信号并将该测量信号转换为力矢量，该力矢量的模数是被测量的接触阻抗的函数，并且自变量是被遵循的轨迹的函数。并且自变量是被遵循的轨迹的函数。并且自变量是被遵循的轨迹的函数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机器人辅助腹腔镜手术的感官知觉手术系统


[0001]本专利技术总体上涉及机器人辅助手术领域。特别地，本专利技术涉及一种用于机器人辅助腹腔镜手术的感官知觉手术系统，该感官知觉手术系统允许通过测量电阻抗来检测患者组织的特性，特别是施加在组织上的接触力。

技术介绍

[0002]当前的机器人辅助腹腔镜手术技术允许进行高精度的介入，提供了相关的优点，特别是在一定复杂性的手术中，例如在难以进入手术部位的手术中。然而，目前的机器人辅助腹腔镜手术技术存在的缺点是，医生不能感知施加在患者解剖成分上的力。
[0003]机械臂被用在机器人辅助腹腔镜手术中，用于致动特定工具，以有效地执行介入，以及用于引入和引导摄像头，以允许观察手术区域。这些机械臂由医生通过控制面板远程控制，该控制面板设有允许医生监视场景的屏幕。同样，除了提高手术精度之外，使用与机械臂控制相关联的计算机还允许引入向患者提供更大安全性的控制。
[0004]近年来，在研究领域已经做出了大量努力，以使得能够向医生提供感官反馈，从而当介入是手动介入时弥补触觉的损失。
[0005]专利申请US 2011046659
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A1描述了一种微创手术工具，该微创手术工具包括传感器，该传感器响应与手术工具的相互作用而产生信号。该工具还包括触觉反馈系统，该触觉反馈系统响应于该信号而产生振动以获得触觉效果。
[0006]另一方面，专利US8613230
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B2公开了一种系统，该系统允许测量从安装在手术工具的套管外部的传感器中传来的力，并通过机械传输护套接收沿穿透轴线Z的力。在该专利中描述的系统仅允许感知施加在穿透轴线Z上的所述力，而不是来源于侧向接触的力。
[0007]如在专利EP2595587
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B1所示，为了能够感知不止是在穿透轴线Z的方向上施加的力，已经使用了弹性元件，该弹性元件允许通过使用光学传感器的干涉测量法测量三维变形。在这种情况下，使用3根或4根光纤，该3根或4根光纤允许将调制光投射到位于弹性支撑件上的反射器上，并通过干涉测量从套管的外部获得施加在钳上的力矢量。
[0008]专利CA 2870343提出了替代使用集成在套管上的弹性元件的方案。为此，使用具有6个自由度的传感器，该传感器允许提供在工具的外部远端和由支撑该工具的机械臂保持的工具端部之间产生的力和扭矩。该系统包括计算机系统，该计算机系统允许基于工具
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套管针组件的运动学和由传感器提供的6个数据，通过矩阵演算来计算施加在远端上的力。
[0009]WO2016153561公开了一种医疗器械，该医疗器械包括具有近端和远端的细长体，以及一对电极或电极部分(例如，分离尖端电极组件)。该系统被配置为基于在不同频率的电能被施加到该对电极或电极部分时获得的电测量结果来执行接触感测和/或消融确认。接触感测系统和方法可以校准网络参数测量以补偿网络参数测量电路中的硬件单元，或解析所使用的线缆、仪器或硬件的差异。
[0010]US10595745
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B2公开了用于测量导管上的接触力的装置和方法。导管包括近端段、远端段和从近端段延伸到远端段的弹性段。远端段包括多个尖端电极，该尖端电极包括围
绕远端段的圆周设置的至少三个径向电极。径向电极被配置为输出指示接触力的接触矢量的电信号。弹性段包括力传感装置，该力传感装置被配置为输出指示接触力的轴向分量的大小的电信号，其中接触力是通过用接触矢量缩放接触力的轴向分量的大小来确定的。在该文献中，接触力的测量是机械地进行的，而不是如本专利技术中以电的方式进行。
[0011]US2003100892
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A1公开了一种机器人手术工具，该机器人手术工具包括具有工作端和轴线的细长轴，以及一对连接臂，每个连接臂具有近端和远端。近端枢转地安装在轴的工作端上，以围绕第一俯仰轴线旋转，从而产生第一俯仰的旋转。腕部构件具有一个近端部分，该近端部分枢转地连接到连接臂的远端，以围绕第二俯仰轴线旋转，从而产生第二俯仰的旋转。末端执行器枢转地安装在腕部构件的远端部分上，以围绕腕部构件的腕部轴线旋转，从而产生远端滚动的旋转。腕部轴线在腕部构件的近端部分和远端部分之间延伸。细长轴可围绕轴的轴线旋转以产生近端滚动的旋转。在约90
°
的俯仰处，腕部轴线通常垂直于轴的轴线。围绕轴的轴线的近端滚动和围绕腕部轴线的远端滚动不重叠。使用连接臂允许末端执行器向后弯曲超过90
°
的俯仰。以约90
°
的俯仰操作末端执行器和向后弯曲末端执行器的能力使得腕部机构更通用，并适于接近难以到达的位置，特别是具有小的进入点的位置，例如涉及脊柱、神经或直肠手术部位的那些位置。
[0012]在称为基于视觉的力传感(VBFS)的另一工作流程中，腹腔镜摄像头捕获的实际图像用于观察由于与钳接触而引起的组织变形。
[0013]在任何情况下，由于技术限制、不同开发系统的不精确、或其带来的困难，特别是由在工具的套管上的传感所占据的空间，在机器人辅助腹腔镜手术中实际上没有使用感官反馈。
[0014]因此，用于机器人辅助腹腔镜手术的新的手术系统，允许检测组织/多个组织的特性，并在远程执行的手术介入期间量化施加在组织/多个组织上的接触力的感官反馈。

技术实现思路

[0015]为此，本专利技术的实施例提供了一种用于机器人辅助腹腔镜手术的感官知觉手术系统，包括：联接到手术工具的电手术钳、阻抗测量电路和电烙射频信号发生器，该电烙射频信号发生器电联接到该阻抗测量电路，并可操作用于向电手术钳供应作为单极和双极电能的电能。阻抗测量电路包括测量传感器，该测量传感器用于测量指示与该电手术钳和患者的组织之间的接触阻抗的值相对应的大小的信号；振荡器，用于向测量传感器提供电力信号；第一电子电路和第二电子电路。第一电子电路包括一个或多个电阻器和限压器以保护测量传感器和振荡器，测量传感器和振荡器通过手术工具的电力线缆连接到电手术钳。第二电子电路包括第一开关电路和第二开关电路，该第一开关电路用于使电烙射频信号发生器的电力线缆和手术工具的线缆在连接和断开之间整流换向，以及该第二开关电路用于使电烙射频信号发生器和测量传感器在连接和断开之间整流换向。
[0016]同样，所提出的系统包括至少一个处理器，该至少一个处理器操作地连接到电烙射频信号发生器和阻抗测量电路，以接收由测量传感器测量的信号并将该信号转换为力矢量。特别地，力矢量的模数是测量的接触阻抗的函数，并且自变量由手术工具在接触时刻遵循的轨迹限定。
[0017]因此，基于所测量的接触阻抗的大小和基于对所遵循的轨迹的监测，所提及的处
理器允许获得操作者控制装置上的矢量反作用力，该矢量反作用力的大小和方向根据施加的力而变化。
[0018]在一个实施例中，所提出的系统还包括射频检测器，该射频检测器具有设置在所提及的电力线缆上的至少一个电容或电感传感器，用于在供应电能的同时自动地使第一开关电路和第二开关电路整流换向。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于机器人辅助腹腔镜手术的感官知觉手术系统，包括：电手术钳(104)，联接到手术工具(102)；电烙射频信号发生器(300)，电联接到阻抗测量电路(301)，并可操作用于向所述电手术钳(104)供应电能；所述阻抗测量电路(301)，包括：测量传感器(310)，被配置为测量指示与所述电手术钳(104)和患者的组织之间的接触阻抗的值相对应大小的信号；振荡器(309)，被配置为向所述测量传感器(310)提供电力信号；第一电子电路，包括一个或多个电阻器(307)和限压器(308)以保护所述测量传感器(310)和所述振荡器(309)，所述测量传感器(310)和所述振荡器(309)通过所述手术工具(102)的电力线缆(304)连接到所述电手术钳(104)；以及第二电子电路，包括第一开关电路(305)和第二开关电路(306)，所述第一开关电路(305)用于使所述电烙射频信号发生器(300)的电力线缆(314)和所述手术工具(102)的电力线缆(304)在连接和断开之间整流换向，所述第二开关电路(306)用于使所述电烙射频信号发生器(300)和所述测量传感器(310)在连接和断开之间整流换向；以及处理器(311)，可操作地连接到所述阻抗测量电路(301)，以接收由所述测量传感器(310)测量的信号并将所述信号转换成力矢量，其中，所述矢量的模数是所述接触阻抗的函数，并且所述矢量的自变量由所述手术工具(102)在接触时刻遵循的轨迹限定。2.根据权利要求1所述的系统，还包括射频检测器(313)，所述射频检测器(313)包括设置在所述电力线缆(314)上的至少一个电容或电感传感器(312)，用于在供应电能的同时自动地使所述第一开关电路(305)和所述第二开关电路(306)整流换向。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述电烙射频信号发生器(300)被配置为供应作为单极和双极电能的电能。4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所供应的电能是单极的，并且其中所述第一开关电路(305)和所述第二开关电路(306)各自包括继电器(A1、B1)。5.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所供应的电能是双极的，并且其中所述第一开关电路(305)和所述第二开关电路(306)各自包括至少两个继电器(A1、A2、B1、B2)。6.根据权利要求1所述的系统，还包括控制单元(110)，所述控制单元包括控制元件(111、113)，所述控制元件(111、113)操作地连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：机器人外科手术系统有限公司，
类型：发明
国别省市：