[发明专利]机器人手术系统和用于控制机器人手术系统的方法

说明书

本发明涉及一种用于通过输入单元控制机器人手术系统的至少一个操作臂和由该至少一个操作臂保持的器械的方法。输入单元具有带有主动关节和/或从动关节的多关节运动链，和具有开放的端部。开放的端部被设计为具有至少一个从动的第一关节的手持件。手术人员通过移动手持件来控制器械的运动。为此，从动的第一关节配备有第一位置传感器，该位置传感器的位置信号用于控制器械的运动。基于第一位置传感器的位置信号的时间序列计算第一测量值，并且将第一测量值与至少一个预先给定的第一阈值进行比较。在第一测量值小于第一阈值的情况下中断对器械的运动的控制。本发明还涉及使用所述方法的机器人手术系统。

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个操作臂的机器人手术系统和一种用于借助输入单元控制至少一个操作臂和由至少一个操作臂保持的器械的方法，以及本发明还涉及尽可能精确识别在工作中通常是操纵手术系统的外科医生的手术人员是否为手术做好准备或停止操纵手术系统的问题。在此，尽可能精确的识别有助于提高系统克服操纵错误的安全性，在最坏的情况下，这种操纵错误会危及接受治疗的患者的生命。

背景技术

通常，机器人手术系统包括用于操纵操作臂的控制台。通常，控制台也称监控单元)与具有一个或多个操作臂的手术系统的其余部分在空间上分开或者可相对于其余部分移动。操作臂被设计为具有多个关节的运动链，并且在链末端处器械被布置在器械保持件中。操作臂的部分关节用于预先定位并在手术前被固定，而其余关节可以在手术期间，借助输入单元移动。这部分关节(包括器械保持件以及必要时还有器械)在控制台中表现为具有带有主动关节和/或从动关节的多关节运动链的输入单元。输入单元还包括与多关节的运动链相接的开放的端部，主动关节被理解为以马达驱动的关节。例如，在主动的转动关节的情况下，转动由马达驱动，马达通常由控制单元操控。相反，从动关节不是以马达驱动的，而是能够自由运动的，其中，这种运动被手动触发或与其他主动关节相结合地实现。

在此，对输入单元的操纵被调节成，使输入单元能够灵巧地运动；这是通过调节技术方面的重量补偿来实现，当输入单元与操作臂联接时，重量补偿是输入单元中唯一的运动辅助。通常，控制台配备两个输入单元，以便手术人员能够同时操纵两个操作臂，就像对于站在手术台上的外科医生的情况。手术人员借助手持件来控制器械的运动。这需要提供一种机制，以确保仅当手术人员通过输入单元控制器械时才能移动器械。如果手术人员没有站在输入单元前，则必须防止无意的动作传递到器械上。因此，需要通过输入单元检测手术人员是否准备好操作器械。在现有技术中对此已经公开了各种解决方案。

于是，US 2011/118748A1公开了一种自动检测在手持件附近存在手的系统。作为手段提出了例如电容开关、压力开关或基于红外线工作的开关。在WO 2018/162921A1中，开关处在输入单元处，手术人员凭借该开关能够接通或切断主动控制。

US 2015/0100066A1还提到了用于检查在手持件上存在手的传感器。例如，在这里介绍了压杆-按钮机构。仅当施加在手持件上的力超过限定的最小值时，才允许控制器械的运动，为此需要另一个传感器来识别施加的力。

在US 2018/0168758A1中介绍的手持件中，构造有多个距离传感器，以检测手术人员的手是否握住手持件。对于此类传感器的实施例，通常参考光学传感器或电容式传感器。WO 2019/217882A1采用了类似的方案，这里提到的实施例包括光学传感器和压力传感器。

US 2003/0060927A1遵循的是不同的方案。此处，被驱动的关节用于确定手术人员是否碰触手持件。为此，由马达使主动关节以非常低的振幅振动。如果手术人员握住手持件，振动模式则会发生变化。振动模式可以通过关节传感器、例如电位计来检测。

有时，只会关注输入单元的运动灵活性，而现有技术中介绍的机制太不精确，需要多个对于移动输入单元不是绝对必要的特殊传感器，或者需要主动关节来产生振动，这种振动可能会让人感到不适。

发明内容