机器人手持式手术器械系统和方法技术方案

提供了一种包括与工具一起使用的机器人器械的系统。在一些形式中，机器人器械包括用于由用户保持的手持部分和可移动地联接到手持部分以支撑工具的工具支撑。机器人器械还包括致动器组件，其操作地附接到工具支撑和手持部分并且被配置成使工具支撑相对于手持部分在多个自由度上移动。机器人器械可包括从手持部分延伸的柄部对准构件。当工具支撑相对于手持部分具有最佳运动范围时，柄部对准构件的至少一部分和由工具限定的工具平面对准。少一部分和由工具限定的工具平面对准。少一部分和由工具限定的工具平面对准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人手持式手术器械系统和方法


[0001]本公开总体上涉及手术机器人手持式器械系统和使用方法。

技术介绍

[0002]物理切割引导件用于在从患者切除组织时约束手术工具。在某些情况下，物理切割引导件约束此类手术工具，以便准备用于接受替换植入物的关节。用于将物理切割引导件定位并固定到患者身上所需的时间可能占执行手术过程所需的总时间的很大一部分。
[0003]导航系统(也称为跟踪系统)可用于正确地对准和固定夹具，以及跟踪用于从患者切除组织的手术工具的位置和/或定向。跟踪系统通常采用与工具和被切除的组织相关联的一个或多个跟踪器。然后用户可以查看显示器以确定工具相对于待去除组织的期望切割路径的当前位置。显示器的布置方式可以要求用户将视线从组织和手术部位移开以可视化工具的进程。这可能会分散用户对手术部位的注意力。而且，用户可能难以以期望的方式放置工具。
[0004]机器人辅助手术通常依赖于具有能够在六个自由度(DOF)上移动的机器人臂的大型机器人。这些大型机器人在手术室中操作和操纵可能很麻烦。
[0005]此外，使用致动器将工具与期望的目标对象对准的机器人手持式手术器械具有有限的可调节范围。因此，操作者需要将这些器械保持在期望的目标对象的一定距离和/或角度内，以允许器械与期望的目标对象对准。然而，操作者很难察觉器械在手术过程中的给定时刻具有多少可调节性。
[0006]因此，需要一种系统和方法来解决这些挑战中的一个或多个。

技术实现思路

[0007]本公开的一个方面包括一种手持式手术机器人系统。该手持式手术机器人系统包括手持部分、可移动地联接到手持部分并包括限定刀片平面的刀片安装件的刀片支撑、可拆卸地联接到刀片支撑并设置在刀片平面中的锯片。锯片限定纵向轴线和侧向轴线。手持式手术机器人系统还包括操作地附接到刀片支撑和手持部分的致动器组件。致动器组件被配置成使刀片支撑相对于手持部分在多个自由度上移动。手持式手术机器人系统还包括从手持部分延伸的柄部对准构件。柄部对准构件包括朝向刀片安装件延伸的柄部对准突出部，其中柄部对准突出部的至少一部分相对于锯片的纵向轴线和侧向轴线倾斜，并且当刀片支撑相对于手持部分具有最佳运动范围时柄部对准突出部的所述一部分和刀片平面对准。
[0008]致动器组件包括多个致动器，所述多个致动器中的每一个被配置成在第一位置和第二位置之间移动，以使刀片支撑相对于手持部分移动。原始位置可以是所述多个致动器中的每一个的第一位置和第二位置之间的中点，并且当所述多个致动器中的至少两个处于其原始位置时刀片支撑具有最佳运动范围。
[0009]当手持部分处于不提供最佳运动范围的姿态时，刀片平面和柄部对准突出部可以
不对准，从而提供手持部分处于不为刀片支撑提供最佳运动范围的姿态的视觉指示。
[0010]致动器组件被配置用于调节刀片支撑相对于手持部分的俯仰、高度和侧倾中的至少一者。柄部对准突出部相对于刀片平面的第一空间布置可提供刀片支撑相对于手持部分的第一俯仰关系、第一高度关系和第一侧倾关系中的至少一个的视觉指示。因此，第一空间布置提供柄部对准突出部和刀片平面对准并且刀片支撑相对于手持部分具有最佳运动范围的视觉指示。柄部对准突出部相对于刀片平面的第二空间布置提供刀片支撑相对于手持部分的第二俯仰关系、第二高度关系和第二侧倾关系中的至少一个的视觉指示。因此，第二空间布置提供手持部分相对于刀片支撑处于不为刀片支撑提供最佳运动范围的姿态的视觉指示。
[0011]第一空间布置可提供刀片支撑相对于手持部分的第一俯仰关系的视觉指示，并且第二空间布置可提供刀片支撑相对于手持部分的第二俯仰关系的视觉指示。当致动器使刀片支撑相对于手持部分俯仰时，第二俯仰关系提供刀片支撑相对于手持部分的俯仰的视觉指示，其中在俯仰方向上沿着纵向轴线柄部对准突出部的第一部分比柄部对准突出部的第二部分更远离刀片平面。
[0012]第一空间布置还可以提供刀片支撑相对于手持部分的第一高度关系的视觉指示，并且第二空间布置还可以提供刀片支撑相对于手持部分的第二高度关系的视觉指示。因此，第二高度关系提供刀片支撑相对于手持部分的高度的视觉指示，其中在高度方向上柄部对准突出部至少部分地位于刀片平面的上方或下方。
[0013]第一空间布置还可以提供刀片支撑相对于手持部分的第一侧倾关系的视觉指示，并且第二空间布置还可以提供刀片支撑相对于手持部分的第二侧倾关系的视觉指示。因此，第二侧倾关系提供刀片支撑相对于手持部分的侧倾的视觉指示，其中在侧倾方向上柄部对准突出部的外侧部分比柄部对准突出部的内侧部分更远离刀片平面。
[0014]手持式手术机器人系统还可以包括在与第一柄部对准构件分开的定位处从手持部分延伸的第二柄部对准构件，第二柄部对准构件包括朝向刀片安装件延伸的第二柄部对准突出部，其中第二柄部对准突出部的至少一部分相对于锯片的纵向轴线和侧向轴线倾斜。与上文类似，当刀片支撑相对于手持部分具有最佳运动范围时，第一柄部对准突出部和第二柄部对准突出部与刀片平面对准。
[0015]手持式手术机器人系统还可以进一步包括从刀片支撑延伸的工具对准构件。工具对准构件包括朝向刀片安装件延伸的工具对准突出部，其中工具对准突出部的至少一部分相对于锯片的纵向轴线和侧向轴线倾斜。工具对准突出部可限定工具对准边缘，并且柄部对准构件限定相对于锯片的纵向轴线和侧向轴线倾斜的柄部对准边缘。工具对准边缘可被限定成使得当刀片支撑与手持部分对准时工具对准边缘从柄部对准边缘偏置并且平行于柄部对准边缘。当手持部分处于不提供最佳运动范围的姿态时，工具对准突出部和柄部对准突出部可以不对准，从而提供手持部分处于不为刀片支撑提供最佳运动范围的姿态的视觉指示。
[0016]柄部对准突出部和工具对准突出部可包括第一视觉指示物和第二视觉指示物，第一视觉指示物在视觉上能够与第二视觉指示物区分开。当工具对准突出部和柄部对准突出部对准时，柄部对准突出部的第一视觉指示物和工具对准突出部的第一视觉指示物可以对准，从而提供刀片支撑相对于手持部分具有最佳运动范围的视觉指示。当工具对准突出部
和柄部对准突出部不对准时，柄部对准突出部的第一视觉指示物和工具对准突出部的第一视觉指示物可以不对准，从而提供手持部分处于不为刀片支撑提供最佳运动范围的姿态的视觉指示。第一视觉指示物可以是第一颜色，第二视觉指示物可以是第二颜色。
[0017]本公开的另一方面包括一种用于支撑锯片的手持式手术机器人系统。手持式手术机器人系统包括手持部分、可移动地联接到手持部分并限定工具支撑平面的工具支撑、以及操作地附接到工具支撑和手持部分的致动器组件。致动器组件被配置用于使工具支撑相对于手持部分在多个自由度上移动。手持式手术机器人系统还包括从手持部分延伸的柄部对准构件，柄部对准构件包括柄部钩形部分。当工具支撑相对于手持部分具有最佳运动范围时，柄部钩形部分和工具支撑平面对准。
[0018]本公开的又另一方面包括一种手持式手术机器人系统。手持式手术机器人系统包括手持部分、可移动地联接至手持部分并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种手持式手术机器人系统，所述手持式手术机器人系统包括：手持部分；可移动地联接到手持部分的刀片支撑，所述刀片支撑包括限定刀片平面的刀片安装件；锯片，其被可拆卸地联接到刀片支撑并设置在所述刀片平面中，所述锯片限定纵向轴线和垂直于纵向轴线的侧向轴线；致动器组件，其操作地附接到刀片支撑和手持部分，所述致动器组件配置成使刀片支撑相对于手持部分在多个自由度上移动；和柄部对准构件，其从手持部分延伸，所述柄部对准构件包括朝向刀片安装件延伸的柄部对准突出部，其中所述柄部对准突出部的至少一部分相对于所述锯片的纵向轴线和侧向轴线倾斜；其中，当所述刀片支撑相对于手持部分具有最佳运动范围时，所述柄部对准突出部的所述一部分和刀片平面对准。2.根据权利要求1所述的手持式手术机器人系统，其中，所述致动器组件包括多个致动器，并且所述多个致动器中的每一个配置为在第一位置和第二位置之间移动以使所述刀片支撑相对于所述手持部分移动，其中原始位置是所述多个致动器中的每一个致动器的第一位置和第二位置之间的中点，并且当多个致动器中的至少两个致动器处于它们的原始位置时所述刀片支撑具有所述最佳运动范围。3.根据权利要求2所述的手持式手术机器人系统，其中，当所述手持部分处于不提供所述最佳运动范围的姿态时，所述刀片平面和所述柄部对准突出部不对准，从而提供所述手持部分处于不为所述刀片支撑提供所述最佳运动范围的姿态的视觉指示。4.根据权利要求2和3中任一项所述的手持式手术机器人系统，其中，所述柄部对准构件被相对于所述刀片支撑进行布置并设定尺寸，使得所述柄部对准构件在所述致动器组件的所述多个致动器中的每一个致动器的第一位置和第二位置之间的任一点处都不与所述刀片支撑碰撞。5.根据权利要求4所述的手持式手术机器人系统，其中，所述多个致动器的所述第一位置和所述第二位置限定所述锯片的远端相对于所述手持部分的运动范围，所述运动范围限定具有约150mm的最大高度和约115mm的最大宽度的空间。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的手持式手术机器人系统，其中，所述致动器组件被配置用于调节所述刀片支撑相对于所述手持部分的俯仰、高度和侧倾中的至少一个；其中，所述柄部对准突出部相对于刀片平面的第一空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第一俯仰关系、第一高度关系和第一侧倾关系中的至少一个的视觉指示；其中，所述第一空间布置提供所述柄部对准突出部和所述刀片平面对准并且所述刀片支撑相对于所述手持部分具有所述最佳运动范围的视觉指示；其中，所述柄部对准突出部相对于刀片平面的第二空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第二俯仰关系、第二高度关系和第二侧倾关系中的至少一个的视觉指示；并且其中，所述第二空间布置提供所述手持部分相对于所述刀片支撑处于不为所述刀片支撑提供所述最佳运动范围的姿态的视觉指示。
7.根据权利要求6所述的手持式手术机器人系统，其中，所述致动器组件被配置用于至少调节所述刀片支撑相对于所述手持部分的俯仰，并且其中所述第一空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第一俯仰关系的视觉指示，并且所述第二空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第二俯仰关系的视觉指示；其中，所述第二俯仰关系提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的俯仰的视觉指示，其中在俯仰方向上沿着纵向轴线所述柄部对准突出部的第一部分比所述柄部对准突出部的第二部分更远离所述刀片平面。8.根据权利要求6和7中任一项所述的手持式手术机器人系统，其中，所述致动器组件被配置用于至少调节所述刀片支撑相对于所述手持部分的高度，并且其中所述第一空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第一高度关系的视觉指示，并且所述第二空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第二高度关系的视觉指示；并且其中，所述第二高度关系提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的高度的视觉指示，其中在高度方向上所述柄部对准突出部至少部分地高于或低于所述刀片平面。9.根据权利要求6
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8中任一项所述的手持式手术机器人系统，其中，所述致动器组件被配置用于至少调节所述刀片支撑相对于所述手持部分的侧倾，并且其中所述第一空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第一侧倾关系的视觉指示，并且所述第二空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第二侧倾关系的视觉指示；并且其中，所述第二侧倾关系提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的侧倾的视觉指示，其中在侧倾方向上所述柄部对准突出部的外侧部分比所述柄部对准突出部的内侧部分更远离所述刀片平面。10.根据权利要求6
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9中任一项所述的手持式手术机器人系统，其中，所述致动器组件被配置用于至少调节所述刀片支撑相对于所述手持部分的俯仰和侧倾；其中，所述柄部对准突出部的倾斜的所述一部分提供所述手持部分相对于所述刀片支撑在至少两个自由度上的姿态的视觉指示，使得所述柄部对准突出部相对于所述刀片平面的第二空间布置提供至少所述刀片支撑相对于所述手持部分的第二俯仰关系和第二侧倾关系的视觉指示，以提供所述手持部分相对于所述刀片支撑处于不为所述刀片支撑提供所述最佳运动范围的姿态的视觉指示。11.根据权利要求6
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10中任一项所述的手持式手术机器人系统，其中，所述柄部对准构件是第一柄部对准构件，并且所述柄部对准突出部是第一柄部对准突出部，并且所述手持式手术机器人系统还包括：在与所述第一柄部对准构件分开的定位处从所述手持部分延伸的第二柄部对准构件，所述第二柄部对准构件包括朝向刀片安装件延伸的第二柄部对准突出部，其中所述第二柄部对准突出部的至少一部分相对于所述锯片的纵向轴线和侧向轴线是倾斜的；其中，当所述刀片支撑相对于所述手持部分具有所述最佳运动范围时，所述第一柄部对准突出部和所述第二柄部对准突出部与所述刀片平面对准。12.根据权利要求11所述的手持式手术机器人系统，其中，所述致动器组件被配置用于至少调节所述刀片支撑相对于所述手持部分的俯仰，并且其中所述第一空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第一俯仰关系的视觉指示，并且所述第二空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第二俯仰关系的视觉指示；并且
其中，所述第二俯仰关系提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的俯仰的视觉指示，其中在俯仰方向上沿着纵向轴线所述第一柄部对准突出部和第二柄部对准突出部中每一个的第一部分比所述第一柄部对准突出部和第二柄部对准突出部中每一个的第二部分更远离所述刀片平面。13.根据权利要求11和12中任一项所述的手持式手术机器人系统，其中，所述致动器组件被配置用于至少调节所述刀片支撑相对于所述手持部分的高度，并且其中所述第一空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第一高度关系的视觉指示，并且所述第二空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第二高度关系的视觉指示；并且其中，所述第二高度关系提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的高度的视觉指示，其中在高度方向上所述第一柄部对准突出部和第二柄部对准突出部至少部分地高于或低于所述刀片平面。14.根据权利要求11
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13中任一项所述的手持式手术机器人系统，其中，所述致动器组件被配置用于至少调节所述刀片支撑相对于所述手持部分的侧倾，并且其中所述第一空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第一侧倾关系的视觉指示，并且所述第二空间布置提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的第二侧倾关系的视觉指示；并且其中，所述第二侧倾关系提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的侧倾的视觉指示，其中在侧倾方向上所述第一柄部对准突出部和第二柄部对准突出部中每一个的外侧部分比所述第一柄部对准突出部和第二柄部对准突出部中每一个的内侧部分更远离所述刀片平面。15.根据权利要求11
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14中任一项所述的手持式手术机器人系统，其中，所述致动器组件被配置用于至少调节所述刀片支撑相对于所述手持部分的俯仰和侧倾；其中，所述第一柄部对准突出部和第二柄部对准突出部的倾斜的所述部分是提供所述手持部分相对于所述刀片支撑在至少两个自由度上的姿态的视觉指示，使得所述第一柄部对准突出部和第二柄部对准突出部相对于所述刀片平面的第二空间布置提供至少所述刀片支撑相对于所述手持部分的第二俯仰关系和第二侧倾关系的视觉指示，以提供所述手持部分相对于所述刀片支撑处于不为所述刀片支撑提供所述最佳运动范围的姿态的视觉指示。16.根据权利要求1
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15中任一项所述的手持式手术机器人系统，还包括：护罩，其联接到所述刀片支撑和所述手持部分并在所述刀片支撑和所述手持部分之间延伸；其中，所述护罩限定至少两个护罩界标，所述至少两个护罩界标被配置为当所述刀片支撑和所述手持部分相对于彼此不对准从而所述手持部分处于不提供最佳运动范围的姿态时相对于彼此移位，以提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的姿态的视觉指示。17.根据权利要求16所述的手持式手术机器人系统，其中，所述至少两个护罩界标包括至少两个褶部，其中所述褶部限定基本上平行且从彼此偏置第一距离的平面，所述刀片支撑相对于所述手持部分具有最佳运动范围；并且其中，当所述刀片支撑和所述手持部分相对于彼此不对准从而所述手持部分处于不提供最佳运动范围的姿态时，所述至少两个褶部从彼此移位第二距离，以提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的姿态的视觉指示。
18.根据权利要求17所述的手持式手术机器人系统，其中，当所述刀片支撑和所述手持部分相对于彼此对准时，所述至少两个褶部基本上平行于所述刀片平面。19.根据权利要求16
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18中任一项所述的手持式手术机器人系统，其中，所述柄部对准构件包括至少两个护罩对准构件；其中，所述至少两个护罩对准构件被配置成当所述刀片支撑与所述手持部分对准时与所述至少两个护罩界标对准；并且其中，当所述刀片支撑和所述手持部分相对于彼此不对准从而所述手持部分处于不提供最佳运动范围的姿态时，所述至少两个护罩对准构件与所述至少两个护罩界标不对准，以提供所述刀片支撑相对于所述手持部分的姿态的视觉指示。20.根据权利要求2
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19中任一项所述的手持式手术机器人系统，还包括从所述刀片支撑延伸的工具对准构件，所述工具对准构件包括朝向所述刀片安装件延伸的工具对准突出部，其中所述工具对准突出部的至少一部分相对于所述锯片的纵向轴线和侧向轴线倾斜。21.根据权利要求20所述的手持式手术机器人系统，其中，所述工具对准突出部的至少一部分相对于所述锯片的纵向轴线和侧向轴线倾斜。22.根据权利要求21所述的手持式手术机器人系统，其中，所述工具对准突出部限定工具对准边缘，并且所述柄部对准构件限定相对于所述锯片的纵向轴线和侧向轴线倾斜的柄部对准边缘；其中，所述工具对准边缘被限定为使得当所述刀片支撑与所述手持部分对准时所述工具对准边缘从所述柄部对准边缘偏置并且平行于所述柄部对准边缘。23.根据权利要求21和22中任一项所述的手持式手术机器人系统，其中，当所述手持部分处于不提供最佳运动范围的姿态时，所述工具对准突出部和所述柄部对准突出部不对准，以提供所述手持部分处于不为所述刀片支撑提供最佳运动范围的姿态的视觉指示。24.根据权利要求21
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23中任一项所述的手持式手术机器人系统，其中，所述致动器组件包括多个致动器，并且所述工具对准构件和所述柄部对准构件相对于彼此进行布置和设定尺寸，使得所述工具对准构件和所述柄部对准构件在所述多个致动器中的每一个致动器的第一位置和第二位置之间的任一点处都不碰撞，其中所述多个致动器中的每一个致动器的第一位置和第二位置共同限定所述刀片支撑相对于所述手持部分的潜在运动范围，所述潜在运动范围限定具有大约150mm的高度和大约115mm的宽度的空间。25...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：马科外科手术公司，
类型：发明
国别省市：