【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于辅助腹腔镜外科手术程序的共操纵机器人系统。
技术介绍
1、在腹腔镜程序期间管理视觉和进入是一个挑战。外科手术助手范例固有地是不完美的，因为助手被要求预测并用外科医生的眼睛看到，而不是站在外科医生站的地方，并且类似地，在整个程序期间预测并调整外科医生想要如何暴露感兴趣的组织。例如，在腹腔镜程序期间，可能需要一个助手保持牵开器装置以为外科医生暴露组织，而可能需要另一个助手保持腹腔镜装置以在该程序期间向外科医生提供患者体内的外科手术空间的视野，可能需要其中的任一个将相应的工具保持在不切实际的位置，例如，从外科医生的手臂之间，同时外科医生主动操作另外的外科手术器械。
2、已经进行了各种尝试来解决这个问题。例如，轨道安装的矫形牵开器(其是安装到患者床/台的纯机械装置)可以用于在腹腔镜程序期间将腹腔镜装置保持就位，并且另一轨道安装的矫形牵开器可以用于在腹腔镜程序期间将牵开器装置保持就位。然而，轨道安装的矫形牵开器需要大量的手动交互来将工具解锁、重新定位和锁定就位。
3、外科医生已经使用复杂的机器人辅助系统(诸如...
【技术保护点】
1.一种用于辅助使用外科手术器械执行的腹腔镜外科手术的共同操纵外科手术系统，所述外科手术器械具有手柄、操作端和在其之间的细长轴，所述共同操纵外科手术系统包括：
2.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被编程为响应于确定所述机器人手臂的至少一部分在预定义触觉屏障之外而使所述机器人手臂自动切换到触觉模式，所述控制器被配置为在所述触觉模式中向所述机器人手臂施加比所述第一阻抗更大的第二阻抗，从而使响应于所述外科手术器械的所述手柄处的移动的所述机器人手臂的移动在所述触觉模式中比在所述共同操纵模式中更粘稠。
3.根据权利要求1所述的共同...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于辅助使用外科手术器械执行的腹腔镜外科手术的共同操纵外科手术系统，所述外科手术器械具有手柄、操作端和在其之间的细长轴，所述共同操纵外科手术系统包括：
2.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被编程为响应于确定所述机器人手臂的至少一部分在预定义触觉屏障之外而使所述机器人手臂自动切换到触觉模式，所述控制器被配置为在所述触觉模式中向所述机器人手臂施加比所述第一阻抗更大的第二阻抗，从而使响应于所述外科手术器械的所述手柄处的移动的所述机器人手臂的移动在所述触觉模式中比在所述共同操纵模式中更粘稠。
3.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，还包括：
4.根据权利要求3所述的共同操纵外科手术系统，其中所述多个连杆中的肩部连杆的近端在所述多个关节中的肩部关节处可旋转地耦接到所述基部，使得所述肩部连杆的旋转引起所述多个连杆中的在所述肩部连杆远侧的连杆围绕所述肩部关节的第二轴线的旋转，所述系统还包括：
5.根据权利要求4所述的共同操纵外科手术系统，其中所述第二轴线垂直于所述第一轴线。
6.根据权利要求4所述的共同操纵外科手术系统，其中所述多个连杆中的肘部连杆的近端在所述多个关节中的肘部关节处可旋转地耦接到所述肩部连杆的远端，使得所述肘部连杆的旋转引起所述多个连杆中的在所述肘部连杆远侧的连杆围绕所述肘部关节的第三轴线的旋转，所述系统还包括：
7.根据权利要求6所述的共同操纵外科手术系统，其中所述肩部连杆包括可旋转地耦接到所述基部的近侧肩部连杆和可旋转地耦接到所述肘部连杆的远侧肩部连杆，并且其中所述远侧肩部连杆被配置为可相对于所述近侧肩部连杆旋转，使得所述远侧肩部连杆相对于所述近侧肩部连杆的旋转引起所述多个连杆中的在所述远侧肩部连杆远侧的连杆围绕平行于所述肩部连杆的纵向轴线的第四轴线的旋转。
8.根据权利要求7所述的共同操纵外科手术系统，还包括致动器，所述致动器被配置为被致动以允许所述远侧肩部连杆相对于所述近侧肩部连杆的旋转，其中在未致动状态下，所述致动器防止所述远侧肩部连杆相对于所述近侧肩部连杆的旋转。
9.根据权利要求7所述的共同操纵外科手术系统，其中所述多个连杆中的腕部连杆的近端在所述多个关节中的近侧腕部关节处可旋转地耦接到所述肘部连杆的远端，使得所述腕部连杆被配置为相对于所述肘部连杆围绕所述近侧腕部关节的第五轴线旋转。
10.根据权利要求9所述的共同操纵外科手术系统，还包括致动器，所述致动器被配置为被致动以允许所述腕部连杆相对于所述肘部连杆的旋转，其中在未致动状态下，所述致动器防止所述腕部连杆相对于所述肘部连杆的旋转。
11.根据权利要求9所述的共同操纵外科手术系统，其中所述腕部连杆包括可旋转地耦接到所述肘部连杆的所述远端的近侧腕部连杆、围绕第六轴线可旋转地耦接到近侧腕部连杆的中间腕部连杆、以及围绕第七轴线可旋转地耦接到所述中间腕部连杆的远侧腕部连杆，所述远侧腕部连杆被配置为可移除地耦接到所述外科手术器械。
12.根据权利要求2所述的共同操纵外科手术系统，还包括耦接到所述基部的平台，所述平台被配置为允许所述基部相对于所述平台的竖直和水平移动，从而引起所述机器人手臂相对于所述平台的竖直和水平移动。
13.根据权利要求12所述的共同操纵外科手术系统，其中所述平台包括多个轮，所述多个轮被配置为允许所述平台的移动性，所述多个轮包括制动机构，所述制动机构被配置为被致动以防止所述平台的移动性。
14.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被配置为接收与耦接到所述机器人手臂的所述远端的所述外科手术器械相关联的信息，所述信息包括器械类型、重量、质心、长度或器械轴直径中的至少一个。
15.根据权利要求14所述的共同操纵外科手术系统，还包括数据库，所述数据库包括与多个外科手术器械相关联的信息，其中所述控制器被配置为访问所述数据库以检索与耦接到所述机器人手臂的所述远端的所述外科手术器械相关联的所述信息。
16.根据权利要求14所述的共同操纵外科手术系统，还包括光学扫描仪，所述光学扫描仪被配置为测量深度数据，其中所述控制器被配置为基于所测量的深度数据来识别耦接到所述机器人手臂的所述远端的所述外科手术器械。
17.根据权利要求14所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被配置为当所述外科手术器械被耦接到所述机器人手臂的所述远端时被校准到所述外科手术器械。
18.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，还包括：
19.根据权利要求18所述的共同操纵外科手术系统，还包括：
20.根据权利要求19所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被编程为当所述外科手术器械耦接到所述机器人手臂的所述远端时，基于所述外科手术器械的纵向轴线实时地确定所述外科手术器械进入患者的进入点。
21.根据权利要求20所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被编程为通过在所述外科手术器械相对于所述进入点移动时确定平行于所述外科手术器械的所述纵向轴线的多个虚拟线的交点来实时地确定所述外科手术器械进入所述患者的所述进入点。
22.根据权利要求20所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被编程为基于施加到所述机器人手臂的远端的力、所述外科手术器械的长度、所述外科手术器械的质心和所述进入点来计算施加到所述外科手术器械的所述操作端的力。
23.根据权利要求20所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被编程为基于施加到所述机器人手臂的所述远端的力、所述外科手术器械的质心和所述进入点来计算在所述外科手术器械进入所述患者的进入点处施加到所述患者的力。
24.根据权利要求19所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被编程为检测所述共同操纵外科手术系统的故障状况，并且其中如果检测到主要故障状况，则所述控制器引起所述多个马达的制动器的致动。
25.根据权利要求19所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被配置为在施加到所述机器人手臂的所述远端的力在预定时间段内超过预定力阈值的情况下，向所述机器人手臂施加第三阻抗以抵抗所述机器人手臂的移动。
26.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，还包括：
27.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，还包括一个或多个指示器，所述一个或多个指示器被设置在所述机器人手臂的所述多个连杆中的至少一个连杆上，所述一个或多个指示器被配置为照亮多种颜色，每种颜色指示所述共同操纵外科手术系统的状态。
28.根据权利要求27所述的共同操纵外科手术系统，其中所述多种颜色中的第一颜色指示所述机器人手臂处于所述被动模式，所述多种颜色中的第二颜色指示所述机器人手臂处于所述共同操纵模式，并且所述多种颜色中的第三颜色指示所述机器人手臂处于触觉模式。
29.根据权利要求28所述的共同操纵外科手术系统，其中所述多种颜色中的第四颜色指示由所述控制器检测到所述共同操纵外科手术系统的故障状况。
30.根据权利要求29所述的共同操纵外科手术系统，其中所述多个颜色中的第五颜色指示没有外科手术器械耦接到所述机器人手臂的所述远端。
31.根据权利要求2所述的共同操纵外科手术系统，其中所述预定义触觉屏障被配置为引导耦接到所述机器人手臂的所述远端的所述外科手术器械以辅助所述腹腔镜外科手术。
32.根据权利要求31所述的共同操纵外科手术系统，其中所述预定义触觉屏障包括触觉漏斗，所述触觉漏斗被配置为将耦接到所述机器人手臂的所述远端的所述外科手术器械引导到套管针中。
33.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被配置为当没有外科手术器械被耦接到所述机器人手臂的所述远端时将第三阻抗施加到所述机器人手臂以考虑所述机器人手臂的重量。
34.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，其中在所述被动模式中，所述控制器被配置为向所述机器人手臂施加第三阻抗，以考虑所述外科手术器械的重量、所述机器人手臂的重量、以及由于施加到所述外科手术器械的外部形式而施加到所述机器人手臂的所述远端的力，从而使所述机器人手臂维持所述静态位置。
35.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，还包括图形用户界面，所述图形用户界面被配置为显示与耦接到所述机器人手臂的所述远端的所述外科手术器械相关联的信息。
36.根据权利要求35所述的共同操纵外科手术系统，其中所述图形用户界面被配置为允许用户调整以下中的至少一个：使所述机器人手臂自动切换到所述被动模式的所述外科手术器械的所述手柄处的移动的所述预定量或所述预定停留时间段、使所述机器人手臂自动切换到所述共同操纵模式的施加在所述外科手术器械的所述手柄处的力的所述预定阈值、预定义触觉屏障的位置、耦接到所述机器人手臂的所述远端的所述外科手术器械的身份、所述机器人手臂的竖直高度或所述机器人手臂的水平位置。
37.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，还包括：
38.根据权利要求37所述的共同操纵外科手术系统，其中在所述闭合状态下，所述细长轴相对于所述耦接器主体的纵向移动被抑制，同时响应于由于所述耦接器主体的所述管腔与所述外科手术器械的所述细长轴之间的摩擦力引起的所述外科手术器械的所述手柄处的移动而允许所述细长轴相对于所述耦接器主体的旋转移动。
39.根据权利要求37所述的共同操纵外科手术系统，其中所述耦接器主体被配置为经由磁性连接可移除地耦接到所述耦接器接口。
40.根据权利要求39所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被配置为当所述耦接器主体基于所述磁性连接的对准而耦接到所述耦接器接口时确定所述外科手术器械相对于所述机器人手臂的所述远端的取向。
41.根据权利要求37所述的共同操纵外科手术系统，还包括无菌盖布，所述无菌盖布被配置为设置在所述耦接器主体与所述耦接器接口之间，使得所述无菌盖布在所述腹腔镜外科手术期间防止所述外科手术器械与所述机器人手臂之间的接触。
42.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，其中所述机器人手臂的所述远端被配置为可移除地耦接到腹腔镜、牵开器工具、抓取器工具或外科手术切割工具中的至少一个。
43.根据权利要求42所述的共同操纵外科手术系统，其中当所述机器人手臂的所述远端被耦接到腹腔镜时，所述控制器被编程为在所述腹腔镜的视场内光学地跟踪一个或多个外科手术器械的末端执行器，并且响应于确定所述一个或多个外科手术器械的所述末端执行器不在所述腹腔镜的所述视场内的预定义边界内而使所述机器人手臂自动地切换到机器人辅助模式，所述控制器被配置为使所述机器人手臂移动所述腹腔镜以调整所述腹腔镜的所述视场，使得所述一个或多个外科手术器械的所述末端执行器在所述腹腔镜的所述视场内的所述预定义边界内。
44.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，其中所述共同操纵外科手术系统不是经由在远程外科医生控制台处接收的用户输入来远程操作的。
45.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，其中所述共同操纵外科手术系统被配置为使得执行所述腹腔镜外科手术的外科医生在执行所述腹腔镜外科手术时不接触所述共同操纵外科手术系统的任何部分来移动所述外科手术器械。
46.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，还包括被配置为测量深度数据的光学扫描仪。
47.根据权利要求46所述的共同操纵外科手术系统，其中所述光学扫描仪是lidar装置。
48.根据权利要求46所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被配置为确定施加到耦接到所述机器人手臂的所述远端的外科手术器械的移动是否是由预期用户施加的。
49.根据权利要求46所述的共同操纵外科手术系统，其中所述控制器被配置为基于所述深度数据来识别耦接到所述机器人手臂的所述远端的所述外科手术器械。
50.根据权利要求1所述的共同操纵外科手术系统，还包括第二机器人手臂，所述第二机器人手臂包括近端、被配置为可移除地耦接到第二外科手术器械的远端、多个连杆和在所述近端与所述远端之间的多个关节，所述第二外科手术器械具有手柄、操作端和在其之间的细长轴，并且其中所述控制器可操作地耦接到所述第二机器人手臂，所述控制器被编程为使所述第二机器人手臂在以下模式之间自动切换：
51.一种用于操纵器械的共同操纵机器人外科手术装置，包括：
52.根据权利要求51所述的共同操纵机器人外科手术装置，其中所述控制器可在所述操作模式中的至少三种操作模式中的任何一种操作模式之间切换。
53.根据权利要求51所述的共同操纵机器人外科手术装置，其中所述控制器可在所述四种操作模式中的任何一种操作模式之间切换。
54.根据权利要求53所述的共同操纵机器人外科手术装置，其中所述共同操纵机器人外科手术装置被配置为使用rfid发射器芯片、条形码、近场通信装置、蓝牙发射器和/或与所述第一手臂的所述端部部分耦接的所述器械的重量来自动识别与所述第一手臂的所述端部部分耦接的所述特定器械。
55.根据权利要求51-54中任一项所述的共同操纵机器人外科手术装置，其中所述共同操纵机器人外科手术装置被配置为当特定器械与所述第一手臂的所述端部部分耦接时在没有来自操作者的任何附加输入的情况下自动地改变到所述操作模式中的预定操作模式。
56.根据权利要求51-55中任一项所述的共同操纵机器人外科手术装置，其中所述共同操纵机器人外科手术装置被配置为当特定器械与所述第一手臂的所述端部部分耦接时在没有来自操作者的任何附加输入的情况下改变为所述被动辅助模式。
57.一种用于辅助使用外科手术器械执行的腹腔镜...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·P·诺南，J·B·阿尔瓦雷斯，N·利纳德，E·巴萨法，R·乌玛拉内尼，J·法亚德，V·CT·吴，N·坦纳，
申请(专利权)人：月球外科公司，
类型：发明
国别省市：
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