具有改进的控制器的自动化外科手术系统技术方案

一种自动化外科手术系统(10)，包括在预期用于外科医生的控制操纵台(12)的控制下动作的至少一个机械臂(11)。操纵台(12)包括用于检测外科医生的注视方向并用于依据检测到的注视方向来输入指令的眼部跟踪系统(21)。有利地，操纵台(22)包括具有用于观察手术区的至少一个区域(23)的屏幕(23)，且在可依据注视方向来执行的指令中，有利地具有用于在检测到落在屏幕的所述区域(23)内或外的注视方向时使机械臂(11)能够运动或使机械臂(11)不能运动的自动指令。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及自动化外科手术系统，特别是用于微创手术例如内窥镜检查的自动化外科手术系统。在现有技术中，已提出了用于执行外科手术，特别是腹腔镜手术的自动化系统。这些自动化系统包括由外科医生通过专门的操纵台控制的一个或多个机械臂(robot arm)。所述操纵台通常包括电视屏幕和合适的操纵器，在电视屏幕上显示手术区的画面(通常借助于内窥镜电视摄像机来记录)，外科医生借助于操纵器来执行机械臂的运动。操纵器可以是“反应的”类型的，使得外科医生也能够用他/她的手来感觉由自动化外科手术器械施加在患者的组织上的力。通常，机械臂中的一个使电视摄像机移动，使得外科医生能够在手术期间改变其视角，同时一个或多个机械臂使手术器械(镊子、剪刀、手术刀、吸引器等)移动，外科医生用该手术器械来执行预期手术。由于可用的控制器的数量和外科医生必须监视的手术参数的数量，对于外科医生来说，控制该系统是有些复杂的。除了机械臂的运动之外，外科医生还必须操作安装在臂上的外科手术器具(例如，控制镊子或剪刀的打开及关闭)并控制电视摄像机镜头，以便根据任何一个时刻的需要而具有手术区的更近或更远的画面。通常，当正在看由电视摄像机显示的画面时，外科医生必须同时操作带有外科手术器具的两个机械臂，使得他/她的双手都被占用来控制相应的操纵器。这妨碍了外科医生能够使用其它系统功能，除非他/她从外科手术器具控制器移开他/她的手。也已提出其中某些功能可通过使用设置在操纵器上的踏板(pedal)或附加控制设备来激活使得其可以用手指来操作而无需放开操纵器本身的系统。然而，所有这些系统往往是不直观的，并且在任何情况下，当用外科手术操纵器来执行精确操纵时分散了外科医生的注意力。另外的问题是由于某种原因(例如，为了执行另外的功能或观察在操纵台上或在手术区外的其它器械上显示的手术参数)，外科医生的注意力可能从手术区的画面分散。在这些情况下，外科医生可能没有注意到自动化外科手术器械的不正确或危险的运动，该不正确或危险的运动也可能由他/她在紧握操纵器时不自觉地执行。为了避免这样的情况，已提出了使用外科医生必须操作来使机械手(robot)的运动激活/去激活(deactivate)的踏板，以便能够在从操纵器移开他/她的手和引导他/她的注意力离开手术区之前使运动去激活。然而，该踏板的及时操作取决于外科医生。本专利技术的主要目的是提供一种自动化外科手术系统以及一种允许由外科医生更好和更安全地控制的控制方法，从而除了其它方面，确保系统的更好的操作安全性。鉴于这个目标，已经根据本专利技术产生的想法是提供一种自动化外科手术系统，其包括至少一个机械臂，该机械臂在预期用于外科医生的控制系统的控制下动作，其特征在于，操纵台包括用于检测外科医生的注视方向且用于依据检测到的注视方向输入指令的眼部跟踪系统。根据本专利技术的另外的想法是提供一种用于控制自动化外科手术系统的方法，该自动化外科手术系统包括在预期用于外科医生的操纵台的控制下动作的至少一个机械臂，其中外科医生的注视方向被检测，且外科手术系统的功能依据检测到的注视方向来控制。为了更清楚地说明本专利技术的创新性原理及其相比于现有技术的优点，下面将借助于附图来描述应用这些原理的实施方式的实例。在附图中：-图1示出了根据本专利技术的外科手术系统的示意图；-图2示出了根据本专利技术的系统的框图。参照附图，图1以示意图的形式示出了根据本专利技术提供的通常以10表示的自动化外科手术系统。系统10包括至少一个机械臂11，其在由例如坐在舒适的工作位置中的外科医生来管理的控制操纵台12的控制下动作。操纵台也可安装在轮子上，以便其可以被容易地移位。机械臂将是适合于特定用途的实质上已知的类型。在这里示出的系统10中，机械臂的数量是三个，然而无疑可以使用不同的数量。机械臂(或每个机械臂)终止在能够支撑和操作用于在患者13上使用的外科手术器械的腕部件中。该器械通常将是用于内窥镜手术且特别是用于腹腔镜手术的已知器械。有利地，器械中的一个是记录手术区(在该特定情况下为患者的内部)的电视摄像机14，同时其它器械可以是合适的已知外科手术工具15、16(镊子、吸引器、手术刀等)。本文将不进一步描述和说明机械臂、器械以及用于操纵这些器械的致动器，因为其是已知的且可容易地被本领域技术人员想象到。本文也不进一步描述使用本系统而是可能的外科手术以及用于执行外科手术的方法，因为其可容易地被本领域技术人员想象到。机械臂由合适的已知电子控制单元30来操作，以便执行通过操纵台12输入的运动。单元30将接收高水平运动指令(例如，被机械手支撑的工具的期望位置和倾角)并将执行这些高水平运动指令，将其转变成被发送到机械臂关节的单独电动机的相应的信号序列。机械臂也可设有已知的力传感器，单元30使用力传感器来防止由于臂与工作空间中的物体的碰撞而产生损害，且为了对操纵台处的操作员提供合适的反馈，如将在下面阐明的。有利地，操纵台和用于控制机械手的单元之间的连接可以是光纤类型的，以便减小与传输的信号干扰的可能性。合适的机械臂和控制系统例如在WO2007/088208、WO2008/049898和WO2007/088206中描述。为了执行外科手术器械的运动，操纵台可有利地包括一对已知操纵器17、18，该一对已知操纵器17、18可以被外科医生握住，并且其运动由外科手术器械借助于机械臂11的运动来合适地再现。有利地，操纵器可以是已知的“反应的”类型(即，具有提供加重运动和触觉传感的触觉接口)，使得外科医生也能够在操纵器上感觉到由自动化外科手术器械施加在患者的组织上的力。合适的触觉接口在自动化内窥镜外科手术的行业(sector)中是众所周知的。通常，每个操纵器将操作一机械臂。有利地，在多于两个臂的情况下，控制器将设置在操纵台上，以便能够根据需要为每个操纵器分配所需的机械臂，如将在下面进一步解释的。还可设想例如也包括踏板设备20的键盘19和其它指令输入设备。如果设想用于特定器械等，则设备20可包括用于激活，例如单极器械和双极器械的动力供给、冲洗和抽吸功能的一个或多个踏板。操纵台12还包括用于检测外科医生朝向操纵台的注视方向以及用于也根据检测到的注视方向控制外科手术系统的眼部运动跟踪系统21或所谓的“眼部跟踪器”。以这种方式，外科医生可借助于眼睛的运动来控制系统的功能。有利地，操纵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.07 IT MI2010A0005791.一种自动化外科手术系统(10)，包括在预期用于外科医生的控制
操纵台(12)的控制下动作的至少一个机械臂(11)，其特征在于，所述操
纵台(12)包括眼部跟踪系统(21)，所述眼部跟踪系统(21)用于检测
外科医生的注视方向并用于依据检测到的注视方向来输入指令。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述操纵台(12)包
括具有用于观察手术区的至少一个区域(23)的屏幕(22)，且当检测到
落在所述屏幕或所述屏幕的至少所述区域(23)外的注视方向时，所述跟
踪系统(21)生成用于使至少一个机械臂(11)不能运动的指令。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述操纵台(12)包
括屏幕(22)和人机界面，所述屏幕(22)具有用于观察手术区的至少一
个区域，所述人机界面将与指令相关的选择区域(31)显示在所述屏幕上，
所述跟踪系统估计外科医生的注视方向，并且当所述跟踪系统检测到落在
所述选择区域(31)中的一个区域内的注视方向时，执行对与所述选择区
域(31)中的所述一个区域相关的指令的选择。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述操纵台包括用于
操作所述机械臂的操纵器(17、18)，且与所述选择区域(31)相关的所
述指令包括用于使操纵器和机械臂相互分配的指令。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述屏幕(22)形成
用于在3D中观察所述手术区的系统的部分。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述眼部跟踪系统包
括用于记录至少外科医生的眼睛的画面的至少一个电视摄像机(32、33)
以及用于依据所拍摄的画面计算所述注视方向的装置(21)。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其包括用于检测外科
医生的眼睛和显示所述手术区的画面的屏幕(22)之间的距离的系统(21)，
该距离检测系统依据在检测到的距离上的变化来执行所述手术区的显示
在所述屏幕(22)上的所述画面的放大和/或位置上的变化。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述操纵台(12)包
括具有用于观察手术区的至少一个区域(23)的屏幕(22)，且当检测到
落在所述屏幕或所述屏幕的至少所述区域(23)内的注视方向时，所述跟
踪系统(21)生成用于使至少一个机械臂(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃米利奥·鲁伊斯莫拉莱斯，达米恩·布拉塞，保罗·因韦尔尼齐，
申请(专利权)人：索发有限公司，
类型：
国别省市：