具有内部的关节连接自由度的腹腔镜手术机器人系统技术方案

本公开提供了用于执行腹腔镜手术的系统、方法和介质，其在一个或多个腹腔镜手术操作期间具有在受试者的体腔内部的关节连接自由度。一种用于执行腹腔镜手术的系统可以包括机器人臂，机器人臂包括一个或多个腕部元件。一个或多个腕部元件可以配置成插入到受试者的体腔中，以在其中执行一个或多个腹腔镜手术操作。机器人臂可以配置成在一个或多个腹腔镜手术操作期间提供在受试者的体腔中的一个或多个关节连接自由度。个关节连接自由度。个关节连接自由度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有内部的关节连接自由度的腹腔镜手术机器人系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年10月28日提交的申请号为63/106,688的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]外科医生可以通过在患者的体腔(例如腹部)中形成一个或多个小的切口来执行腹腔镜手术，通过这些小的切口可以插入小的手术工具和相机以便执行手术程序。这样的微创手术技术可能比非腹腔镜手术具有优势，诸如疼痛减少、失血减少、疤痕减少、后续护理和住院时间减少、以及恢复时间更快。腹腔镜手术可以使用手术机器人来执行，手术机器人使用计算机控制设备来操纵手术器械和相机，从而提供增加的精确度和/或增大的范围的运动和/或视野。

技术实现思路

[0004]在本文中提供了一种用于执行腹腔镜手术的系统，所述系统包括：一组机器人臂，所述一组机器人臂中的每一者包括至少一个端部执行器和至少一个相机，其中，至少一个内部端部执行器和所述至少一个相机具有足够的位置调节自由度和足够的方位调节自由度，以在插入到受试者的体腔(例如腹部)中时提供用于执行所述腹腔镜手术的全部范围的操作运动和视角方位。在一些实施例中，所述全部范围的操作运动和视角方位包括前向、后向、侧向、向上、向下、向左或向右方向的操作运动或视角方位，或者其间的任何方向的操作运动或视角方位。在一些实施例中，所述全部范围的操作运动和视角方位包括在操作运动或视角方位的任何两个位置或方向之间调整90度的能力。在一些实施例中，所述系统进一步包括外部自由度，所述外部自由度使得内部自由度能够围绕所述受试者的所述体腔(例如腹部)平移。
[0005]本公开的机器人系统可以包括一个或多个拟人机器人臂仪器和一个或多个相机(例如，机器人相机，其可以一起作为立体相机(诸如可致动的立体相机)工作)。在一些实施例中，所述机器人系统可以包括两个拟人机器人臂仪器和一个可致动的立体相机。每个臂器械和相机可以通过插入部位和套管针一个接一个地插入到患者的腹部。每个器械臂可以具有至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或多于12个内部自由度(加上用于所述端部执行器的一个内部自由度)。此外，所述立体相机内部可以具有至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或多于12个自由度。例如，所述臂的七个自由度可以从近端开始按以下顺序排列：一起模仿人类肩部运动的旋转致动器和铰链致动器、旋转致动器、模仿人类肘部运动的铰链致动器、以及旋转致动器、后面跟着一起模仿人类腕部运动的两个类似铰链的致动器。附着到所述腕部的可以是端部执行器。具有足够运动范围的多个自由度可以使臂的腕部能够以大量可能的方位(例如，前方、后方、两侧、上下、左右等)到达大量可能的位置，从而允许所述手术机器人系统的用户能够在在患者的体腔(例如腹部)内部进行手术操作(例如腹腔镜手术)期间在任何位置和任何观察方位观察和/或操作所述手术机器人系统。
[0006]在一些实施例中，所述一组机器人臂中的每一者包括：具有第一对称轴线的第一轴；具有第二对称轴线的第二轴；具有第三对称轴线的第三轴；端部执行器，用于插入到受试者的体腔中以在其中执行腹腔镜手术操作；第一致动器，围绕第一主轴线相对于所述第一轴旋转所述第二轴；第二致动器，围绕第二主轴线相对于所述第二轴旋转所述第二轴；以及第三致动器，围绕第三主轴线相对于所述第三轴旋转所述端部执行器。
[0007]在一些实施例中，所述一组机器人臂在所述腹腔镜手术操作期间提供在所述受试者的所述体腔内部的至少一个关节连接(articulation)自由度。在一些实施例中，所述一组机器人臂在所述腹腔镜手术操作期间提供在所述受试者的所述体腔内部的至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或多于12个关节连接自由度。在一些实施例中，所述系统进一步包括至少一个相机，所述至少一个相机用于插入所述受试者的所述体腔中以可视化所述腹腔镜手术。在一些实施例中，所述系统进一步包括相机定位臂和相机致动器，所述相机致动器使所述至少一个相机围绕相机主轴线相对于所述相机定位臂旋转。在一些实施例中，所述至少一个相机配置成在所述腹腔镜手术操作期间提供在所述受试者的所述体腔内部的至少一个关节连接自由度。在一些实施例中，所述至少一个相机配置成在所述腹腔镜手术操作期间提供在所述受试者的所述体腔内部的至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或多于12个关节连接自由度。在一些实施例中，所述至少一个相机包括至少一个立体相机。在一些实施例中，所述至少一个立体相机包括至少一个可致动的立体相机。在一些实施例中，所述系统提供在所述受试者的所述体腔内部的至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或多于12个关节连接自由度，所述关节连接自由度选自：插入自由度、滚转(roll)自由度、俯仰(pitch)自由度和偏航(yaw)自由度。在一些实施例中，所述相机包括闪光灯、镜头、闪光灯、灯或其任何组合。在一些实施例中，所述相机包括立体相机、红外相机、光学相机或其任何组合。在一些实施例中，所述端部执行器是钳子、抓钳、针驱动器、镊子或其任何组合。在一些实施例中，所述相机致动器进一步使所述相机围绕垂直于所述相机主轴线的相机副轴线相对于所述相机定位臂旋转。在一些实施例中，所述相机主轴线和所述相机副轴线垂直于所述相机定位臂的对称轴线。在一些实施例中，所述第一致动器进一步围绕垂直于所述第一主轴线的第一副轴线相对于所述第一轴旋转所述第二轴。在一些实施例中，所述第二致动器进一步围绕垂直于所述第二主轴线的第二副轴线相对于所述第二轴旋转所述第三轴。在一些实施例中，所述第三致动器进一步围绕垂直于所述第三主轴线的第三副轴线相对于所述第三轴旋转所述端部执行器。在一些实施例中，所述系统进一步包括套管针，并且其中，所述相机定位臂、所述两个或更多个臂中的一者或多者的所述第一轴、或两者可以相对于所述套管针平移。
[0008]本文中提供的另一方面是一种用于执行腹腔镜手术的方法，包括：将一组机器人臂的至少一部分插入到受试者的体腔中以在其中执行腹腔镜手术操作，所述一组机器人臂中的每一者包括至少一个端部执行器和至少一个相机，其中，所述至少一个内部端部执行器和所述至少一个相机具有足够的位置调节自由度和足够的方位调节自由度，以在插入到受试者的体腔中时提供用于执行所述腹腔镜手术的全部范围的操作运动和视角方位。
[0009]在一些实施例中，所述体腔是所述受试者的腹部。在一些实施例中，所述全部范围的操作运动和视角方位包括前向、后向、侧向、向上、向下、向左或向右方向的操作运动或视角方位，或者其间的任何方向的操作运动或视角方位。在一些实施例中，所述全部范围的操
作运动和视角方位包括在操作运动和视角方位的任何两个位置或方向之间调整90度的能力。在一些实施例中，所述一组机器人臂和/或所述至少一个相机包括外部自由度，所述外部自由度使得内部自由度能够围绕所述受试者的所述体腔平移。
[0010]在一些实施例中，所述一组机器人臂中的每一者包括：具有第一对称轴线的第一轴；具有第二对称轴线的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于执行腹腔镜手术的系统，包括：一组机器人臂，所述一组机器人臂中的每一者包括至少一个端部执行器和至少一个相机，其中，所述至少一个内部端部执行器和所述至少一个相机具有足够的位置调节自由度和足够的方位调节自由度，以在插入到受试者的体腔中时提供用于执行所述腹腔镜手术的全部范围的操作运动和视角方位。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述体腔是所述受试者的腹部。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述全部范围的操作运动和视角方位包括前向、后向、侧向、向上、向下、向左或向右方向的操作运动或视角方位。4.如权利要求1所述的系统，其中，所述全部范围的操作运动和视角方位包括在操作运动或视角方位的任何两个位置或方向之间调整90度的能力。5.如权利要求1所述的系统，其中，所述一组机器人臂和/或所述至少一个相机包括外部自由度，所述外部自由度使得内部自由度能够围绕所述受试者的所述体腔平移。6.如权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述一组机器人臂中的每一者包括：(i)具有第一对称轴线的第一轴；(ii)具有第二对称轴线的第二轴；(iii)具有第三对称轴线的第三轴；(iv)端部执行器，用于插入到受试者的体腔中以在所述体腔中执行腹腔镜手术操作；(v)第一致动器，使所述第二轴围绕第一主轴线相对于所述第一轴旋转；(vi)第二致动器，使所述第二轴围绕第二主轴线相对于所述第二轴旋转；以及(vii)第三致动器，使所述端部执行器围绕第三主轴线相对于所述第三轴旋转。7.如权利要求1至6中任一项所述的系统，其中，所述一组机器人臂包括至少两个机器人臂。8.如权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，所述一组机器人臂在所述腹腔镜手术操作期间提供在所述受试者的所述体腔内部的至少一个关节连接自由度。9.如权利要求8所述的系统，其中，所述一组机器人臂在所述腹腔镜手术操作期间提供在所述受试者的所述体腔内部的至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或多于12个关节连接自由度。10.如权利要求1至9中任一项所述的系统，进一步包括相机定位臂和相机致动器，所述相机致动器使所述至少一个相机围绕相机主轴线相对于所述相机定位臂旋转。11.如权利要求1至10中任一项所述的系统，其中，所述至少一个相机配置成在所述腹腔镜手术操作期间提供在所述受试者的所述体腔内部的至少一个关节连接自由度。12.如权利要求11所述的系统，其中，所述至少一个相机配置成在所述腹腔镜手术操作期间提供在所述受试者的所述体腔内部的至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或多于12个关节连接自由度。13.如权利要求1至12中任一项所述的系统，其中，所述至少一个相机包括至少一个立体相机。14.如权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个立体相机包括至少一个可致动的立体相机。
15.如权利要求1至14中任一项所述的系统，其中，所述系统提供在所述受试者的所述体腔内部的至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或多于12个关节连接自由度，所述关节连接自由度选自：插入自由度、滚转自由度、俯仰自由度和偏航自由度。16.如权利要求1至15中任一项所述的系统，其中，所述至少一个相机包括闪光灯、镜头、闪光灯、灯或其任何组合。17.如权利要求1至16中任一项所述的系统，其中，所述至少一个相机包括立体相机、红外相机、光学相机或其任何组合。18.如权利要求1至17中任一项所述的系统，其中，所述端部执行器是钳子、抓钳、针驱动器、镊子或其任何组合。19.如权利要求10所述的系统，其中，所述相机致动器进一步使所述相机围绕垂直于所述相机主轴线的相机副轴线相对于所述相机定位臂旋转。20.如权利要求10所述的系统，其中，所述相机主轴线和所述相机副轴线垂直于所述相机定位臂的对称轴线。21.如权利要求6至20中任一项所述的系统，其中，所述第一致动器进一步使所述第二轴围绕垂直于所述第一主轴线的第一副轴线相对于所述第一轴旋转。22.如权利要求6至21中任一项所述的系统，其中，所述第二致动器进一步使所述第三轴围绕第二副轴线相对于所述第二轴旋转，所述第二副轴线垂直于所述第二主轴线。23.如权利要求6至22中任一项所述的系统，其中，所述第三致动器进一步使所述端部执行器围绕第三副轴线相对于所述第三轴旋转，所述第三副轴线垂直于所述第三主轴线。24.如权利要求6至23中任一项所述的系统，进一步包括套管针，并且其中，所述相机定位臂、所述两个或更多个臂中的一者或多者的所述第一轴、或所述相机定位臂以及所述第一轴两者可以相对于所述套管针平移。25.一种用于执行腹腔镜手术的方法，包括：将一组机器人臂的至少一部分插入到受试者的体腔中以在所述体腔中执行腹腔镜手术操作，所述一组机器人臂中的每一者包括至少一个端部执行器和至少一个相机，其中，所述至少一个内部端部执行器和所述至少一个相机具有足够的位置调节自由度和足够的方位调节自由度，以在插入到受试者的体腔中时提供用于执行所述腹腔镜手术的全部范围的操作运动和视角方位。26.如权利要求25所述的方法，其中，所述体腔是所述受试者的腹部。...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：维卡瑞斯外科手术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：