用于手术器械的近端控制的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及用于微创机器人辅助手术的外科手术系统和方法，且更特别地涉及用 于围绕定位在解剖进入点的近端的枢轴移动手术器械的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 微创医疗技术意在减小在诊断或手术程序期间损害的外部组织量，从而减少患者 恢复时间、不适和有害的副作用。已经开发了微创机器人手术或远程手术系统以增加外科 医生的敏捷度并避免传统微创技术的一些限制。在远程手术中，外科医生使用一些形式的 远程控制（例如，伺服机构等）以操纵手术器械运动，而不是直接用手握住并移动器械。在 远程手术系统中，外科医生能够在手术工作台处被提供手术部位的图像。当在显示器上看 见手术部位的二维或三维图像时，外科医生通过操纵主控制设备进而控制伺服机构操作的 器械的运动来对患者执行手术程序。
[0003] 在机器人辅助的远程手术中，外科医生通常在可以远离患者的位置（例如，穿过 手术室、在不同的房间中或与患者完全不同的建筑物）操作主控制器以控制手术部位处的 手术器械的运动。主控制器通常包括可操作地耦合至手术器械的一个或更多个手动输入设 备（诸如手持式腕部万向架、操纵杆、骨骼式手套等），该手术器械可释放地耦合至患者侧 手术操纵器（"从属装置"）。主控制器控制器械在手术部位处的位置、取向和接合。从属 装置是包括连接在一起以支撑和控制手术器械的一个或更多个臂、接头、联动件、伺服马达 等的机电组装件。在手术程序中，手术器械（包括内窥镜）可以通过自然腔道被直接引入 打开的手术部位或通过插管被直接引入体腔中。
[0004] 对于微创手术程序，由手术操纵器控制的手术器械可以通过单个手术切口部位、 患者身体上多个空间密集的切口部位和/或患者解剖结构中的一个或更多个自然腔道被 引入体腔中。对于通过特别小的切入端口执行的一些微创手术程序，多个手术器械可以以 具有近乎平行的器械轴的紧密聚集的族被引入。先前的手术系统和技术维持了被称为"远 程中心"的共同中心的运动，其在接近解剖进入点的区域处。试图通过特别窄的手术切口或 特别窄的自然腔道（例如人类喉咙或子宫颈）维持旋转的中心处于解剖进入点处，这可以 导致手术器械近端的碰撞。需要用于控制这些手术器械同时使手术器械碰撞的发生率最小 化的改进的系统和方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的实施例由所附权利要求概括。在一个实施例中，机器人手术系统包含具 有近端安装部分和远端安装部分的器械底盘。该系统还包含可移动地耦合至远端安装部分 的器械导向装置和耦合至近端安装部分的致动器。联动系统可操作地使致动器和器械导向 装置互相连接以将运动从致动器传输到器械导向装置。
[0006] 在另一个实施例中，机器人手术方法包含提供具有近端安装部分和远端安装部分 的器械底盘。器械导向装置组装件可移动地耦合至远端安装部分。一对近端致动器耦合至 近端安装部分，并且联动系统可操作地使致动器和器械导向装置组装件互相连接。该方法 进一步包括向近端致动器中的一个提供第一控制信号以引起联动系统以第一旋转自由度 移动器械导向装置组装件。该方法还包括向近端致动器中的另一个提供第二控制信号以引 起联动系统以第二旋转自由度移动器械导向装置组装件。
[0007] 在另一个实施例中，机器人手术系统包含具有近端安装部分和远端安装部分的器 械底盘组装件。底盘包括耦合至近端安装部分的器械接口。手术系统进一步包含耦合至近 端安装部分的致动系统。手术系统进一步包含可操作地耦合在致动系统和远端安装部分之 间的联动系统。联动系统包括器械导向装置。手术系统进一步包括经配置以与器械接口和 器械导向装置耦合的手术器械。
【附图说明】
[0008] 当结合附图阅读时，本公开的各方面能从下面的【具体实施方式】被最好地理解。强 调指出，根据工业中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，各种特征的尺寸可以任 意的增加或减小，以便于更清晰的讨论。此外，本公开可以在各个示例中重复参考数字和/ 或字母。重复是出于简化和清楚的目的，且其本身未指示所讨论的各个实施例和/或配置 之间的关系。
[0009]图1是根据本公开的实施例的机器人手术系统的示意性描述。
[0010] 图2A、图2B和图2C是根据本公开的实施例的微创手术系统的示意性描述。
[0011]图3是根据本公开的另一个实施例的微创手术系统的透视图。
[0012] 图4是根据本公开的实施例的机器人手术系统的器械接口的示意图。
[0013] 图5是根据本公开的实施例的机器人手术方法。
[0014] 图6是根据本公开的实施例的手术器械的远端的侧视图。
【具体实施方式】
[0015] 在本发明的实施例的以下【具体实施方式】中，阐明许多具体细节，以便提供所公开 实施例的彻底理解。然而，在无这些具体细节的情况下，本公开的实施例可以没有这些具体 细节而被实践，这对本领域技术人员将是显而易见的。在另一些情况下，公知的方法、程序、 组件和电路未被详细描述，以免不必要地混淆本发明的实施例的各方面。
[0016] 参考附图中的图1，机器人手术系统通常由参考数字100指示。机器人手术系统 100包括主系统102,其也被称为主控制台或外科医生控制台，用于输入手术程序，和从属 系统104,其也被称为患者侧操纵器（PSM)，用于在患者体内的手术部位处以机器人移动手 术器械。机器人手术系统100用于执行微创机器人手术。能够用于实施本公开中描述的 系统和技术的机器人手术系统架构的一个实施例是由加利福尼亚州森威尔市的Intuitive Surgical公司制造的da Vinci? (达芬奇）手术系统。可替代地，具有单个操纵器臂的 较小规模的机器人手术系统可以适于一些程序。机器人手术系统1〇〇还包括图像捕获系统 106,图像捕获系统106包括图像捕获设备（诸如，内窥镜）以及相关的图像处理硬件和软 件。机器人手术系统100还包括可操作地链接到主系统102和从属系统104的传感器、马 达、致动器和其它组件并且链接到图像捕获系统106的控制系统108。
[0017]系统100由系统操作者使用，系统操作者通常为对患者执行微创手术程序的外科 医生。系统操作者看到图像，该图像由图像捕获系统106捕获，呈现用于在主系统102处观 看。响应于外科医生的输入命令，控制系统108实施耦合至机器人从属系统104的手术器 械的伺服机械运动。
[0018] 控制系统108包括用于实施主系统102、从属系统104和图像捕获系统106之间的 控制的至少一个处理器且通常为多个处理器。控制系统108还包括软件编程指令以实施本 文公开的方法的部分或全部。虽然控制系统108在图1的简化示意图中被示为单个框，但该 系统可以包含多个数据处理电路（例如，在主系统102上和/或在从属系统104上），其中 至少一部分处理电路可选地使邻近输入设备被执行，一部分使邻近操纵器被执行，等等。可 以采用任何各种集中式或分布式数据处理架构。类似地，编程代码可以被实施为若干独立 程序或子程序，或可以并入本文描述的机器人系统的若干其它方面。在一个实施例中，控制 系统108可以支持无线通讯协议，诸如，蓝牙、红外线数据标准协议（IrDA)、家庭射频、IEEE 802. 11、DECT和无线遥测。
[0019] 机器人手术系统100进一步包括耦合至从属系统104的器械底盘110。器械底盘 110提供共用平台，该共用平台用于耦合手术器械112和内窥镜114以便引入到患者进入点 116中。在该实施例中，患者进入点是提供到咽喉或喉部的通道的人嘴。应当认识到，本公 开的实施例可以用于通过其它自然或手术产生的孔进入身体组织。
[0020] 图2A是根据本公开的实施例的微创手术系统200的示意性描述。系统200包括 具有近端部分204和远端部分206的器械底盘202。底盘202支撑内窥镜216。通常，底盘 在其