[发明专利]用于器械干扰补偿的系统和方法

说明书

本发明涉及用于器械干扰补偿的系统和方法，公开了一种计算机辅助医疗设备，包括铰接臂上的第一关节组、铰接臂上的第二关节组、以及耦接到该第一关节组和该第二关节组的控制单元。该控制单元确定由一个或多个制动器的释放引起的对第一关节组的干扰，并且使用第二关节组来补偿干扰，以减少关注点的位置的运动。在一些实施例中，该控制单元通过确定该关注点相对于参考点的初始位置、基于对该第一关节组的干扰来确定该关注点的预测运动、以及向该第二关节组发送驱动命令以在与该预测运动相反的方向上移动该关注点来补偿该干扰。

本申请是申请日为2015年10月27日、名称为“用于器械干扰补偿的系统和方法”的中国专利申请201580056120.6的分案申请。

相关申请

本公开要求于2014年10月27日提交的标题为“用于集成手术台的系统和方法(System and Method for Integrated Operating Table)”的美国临时专利申请第62/069,245号以及于2015年3月17日提交的标题为“用于减少工具干扰的系统和方法(Systemand Method for Reducing Tool Disturbances)”美国临时专利申请号62/134,212的优先权，这两个公开通过引用以其全文结合在此。

技术领域

本公开总体上涉及具有铰接臂的设备的操作，并且更具体地涉及减少对器械姿态的外部干扰。

背景技术

越来越多的设备正在被替换为自主和半自主电子设备。这在现今的医院里面尤其如此，在手术室、介入疗室(interventional suite)、重症监护病房、急诊室等中具有大批自主的和半自主的电子设备。例如，玻璃温度计和水银温度计由电子温度计取代，静脉滴注管线现在包括电子监测器和流量调节器，并且传统的手持式外科手术器械正由计算机辅助医疗设备所取代。

这些电子设备为操作它们的人员提供了优势和挑战。许多这些电子设备都可以使一个或多个铰接臂和/或末端执行器进行自主或半自主运动。这些一个或多个铰接臂和/或末端执行器每个都包括支持这些铰接臂和/或末端执行器的运动的连杆和铰接关节的组合。在许多情况下，对这些铰接关节进行操纵以获得位于相应铰接臂和/或末端执行器的连杆和铰接关节的远端处的相应器械的预期位置和/或取向(统称为期望姿态)。靠近该器械的每个铰接关节为相应的铰接臂和/或末端执行器提供至少一个自由度，该自由度可以用于操纵相应器械的位置和/或取向。在许多情况下，相应的铰接臂和/或末端执行器可以包括允许控制相应器械的X位置、Y位置和Z位置(统称为平移移动)以及相应器械的滚转、俯仰和偏摆取向(统称为旋转移动)的至少六个自由度。为了在控制相应器械的姿态方面提供更大的灵活性，相应的铰接臂和/或末端执行器通常被设计成包括冗余自由度。当存在冗余自由度时，可以使用这些铰接关节的位置和/或取向的多个不同组合来获得相应器械的相同姿态。

当具有铰接臂的设备用于医疗程序时，并不罕见的是铰接臂中的一个或多个可以在端口部位处与患者对接，使得可以利用器械和/或其它末端执行器来对于患者的内部解剖结构执行程序。根据该程序，可能期望释放对该铰接臂的一个或多个关节的锁和/或制动器，以便重新定位该铰接臂的至少一部分。当释放该锁和/或制动器时，这样可能导致该铰接臂(更重要的是定位在该患者体内的器械和/或末端执行器的尖端)的位置和/或取向的不期望的移动。这种不期望的移动可能导致伤害患者、伤害铰接臂和/或末端执行器附近的人员、损坏铰接臂和/或末端执行器、损坏铰接臂和/或末端执行器附近的其他设备、破坏无菌区和/或其它不期望的结果。

因此，所期望的是，当铰接臂的一个或多个关节的制动器和/或锁被释放时，使铰接臂中的一个或多个关节校正器械、铰接臂和/或末端执行器中的不期望的移动。

发明内容