[发明专利]计算机辅助的远程操作外科手术系统和方法

说明书

本申请描述了用于微创计算机辅助的远程外科手术的系统和方法。例如，本公开提供了用于计算机辅助的远程操作外科手术的外科手术器械和器械驱动系统，该外科手术器械和器械驱动系统被构造和被操作以抵消外科手术器械内的线缆拉伸的影响。

相关申请

本申请要求美国临时专利申请No.62/379,112(2016年8月24日提交)和No.62/379,114(2016年8月24日提交)的优先权，这两个专利申请均通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于微创计算机辅助的远程操作外科手术的装置和方法。例如，本公开涉及用于计算机辅助的远程操作外科手术的外科手术器械，其被构造成抵消线缆拉伸的影响。

背景技术

远程操作外科手术系统(由于使用机器人技术，因此通常称为“机器人”外科手术系统)和其他计算机辅助的装置通常包括用以操纵用于在外科手术工作部位执行任务的器械的一个或多个器械操纵器和用于支撑捕获外科手术工作部位的图像的图像捕获装置的至少一个操纵器。操纵器臂包括通过一个或多个主动控制关节耦接在一起的多个连杆。在多个实施例中，可以提供多个主动控制关节。机器人臂还可以包括一个或多个被动关节，该一个或多个被动关节不被主动控制，但是符合主动控制关节的移动。这种主动关节和被动关节可以是各种类型的，包括旋转关节或棱柱形关节。操纵器臂及其相关联器械或图像捕获装置的运动学姿势可以通过关节的方位以及连杆的结构和耦接的知识以及已知运动学计算的应用来确定。

正在开发用于外科手术的微创远程外科手术系统，以增加外科医生的灵活性，并允许外科医生从远程位置对患者进行操作。远程外科手术是其中外科医生使用某种形式的远程控制(例如伺服机构等)来操纵外科手术器械移动而不是用手直接握持和移动器械的外科手术系统的总称。在这种远程外科手术系统中，外科医生在远程位置处被提供外科手术部位的图像。在观察通常在合适的观察者或显示器上提供深度错觉的外科手术部位的立体图像的同时，外科医生通过操纵主控制输入装置(进而控制相应的远程操作器械的运动)对患者执行外科手术程序。远程操作外科手术器械可以通过小的微创外科手术孔或天然孔口插入，以治疗患者体内外科手术部位的组织，通常避免了通常与通过开放外科手术技术进入外科手术工作部位相关联的创伤。这些计算机辅助的远程操作系统可以以足够的灵活性移动外科手术器械的工作端(末端执行器)以执行相当复杂的外科手术任务，通常通过在微创孔处枢转器械的轴，使轴轴向滑动穿过孔，旋转孔内的轴等。

发明内容

本公开提供了使用计算机辅助的远程操作外科手术装置进行微创机器人外科手术的装置和方法。例如，本公开涉及用于计算机辅助的远程操作外科手术的外科手术器械，其被构造成抵消线缆拉伸的影响。本文提供的装置和方法可以与计算机辅助的远程操作外科手术系统(在本文中也称为“机器人外科手术系统”)结合使用，该系统使用硬件约束的远程运动中心或软件约束的远程运动中心。

在一个方面，医疗装置包括外科手术器械和用于外科手术器械的驱动单元。驱动单元中的第一致动器与器械的第一接合构件非扣合接合，并且驱动单元中的第二致动器与器械的第二接合构件非扣合接合。器械的第一接合构件和第二接合构件耦接到器械的末端执行器，使得末端执行器随着第一接合构件和第二接合构件的移动而移动。在另一方面，驱动单元包括器械轴致动器，器械包括轴致动器接合构件，并且器械轴致动器和轴致动器接合构件可以非扣合接合或扣合接合。

在一个方面，外科手术器械包括末端执行器、耦接到末端执行器的第一接合构件，以及耦接到末端执行器的第二接合构件。第一接合构件和第二接合构件被配置成与用于外科手术器械的驱动单元的相应的第一致动器和第二致动器非扣合接合。在另一方面，该器械包括轴致动器接合构件，该轴致动器接合构件被配置成与驱动单元的相应的器械轴致动器非扣合接合或扣合接合。