[发明专利]机器人手术的模块化机械手支架

说明书

本申请是2006年1月24日提交的名称为：“机器人手术的模块化机械手 支架”的中国专利申请2006800030034的分案申请。

技术领域

[0001]本发明一般涉及医疗、手术和/或机器人装置及系统。在示例性实 施例中，本发明提供了具有支承和校准机械手的改进结构的微创机器人 手术系统，例如在病人体内所需手术位置移动手术器械、内窥镜或其他 图像捕捉装置的机械手。

背景技术

[0002]微创医疗技术的目的是要减少诊断或手术过程中无关组织受损， 从而减少病人的恢复时间、不适以及有害的副作用。例如，微创手术的 影响之一是手术后住院恢复时间的减少。由于标准开放手术的平均住院 时间一般比类似的微创手术平均住院时间长的多，所以增加使用微创技 术每年可节约上百万美元的医院费用。尽管美国每年进行的许多手术可 以微创方式进行，但由于受限于掌握微创手术技术所需的微创手术器械 以及额外手术培训，目前仅部分手术使用了该先进技术。

[0003]微创机器人手术或远程手术系统已被开发，以增加外科医生的技 巧并避免传统微创技术的一些限制。在远程手术中，外科医生使用伺服 机构等某种形式的遥控器操纵手术器械的移动，而不是直接手持并移动 器械。在远程手术系统中，手术工作站可为外科医生提供手术位置的图 像。观察显示器上手术位置的二维或三维图像的同时，外科医生通过操 纵主控制装置对病人执行手术程序，主控制装置又控制伺服机构手术器 械的移动。

[0004]远程手术使用的伺服机构通常接收两个主控制器(外科医生一只 手一个)的输入，并包括安装于手术器械的两个机器人手臂。手术支承 连杆机构见美国专利第6,246,200和6,788,018全文公开所述，其全文结 合于此以供参考。

[0007]尽管新远程手术系统和装置已被证实高效且有益，但仍需要进一 步改进。总体而言，需要提供改进的微创机器人手术系统。提高机器人 手术系统的效率和使用方便的改进技术将是特别有利的。例如，提高机 动性、改进手术室的空间应用、提供更快速便捷的装配、使用中抑制机 器人装置之间的碰撞和/或减少新手术系统的机械复杂性及尺寸将是特别 有利的。

发明内容

[0008]本发明基本涉及医疗、手术和/或机器人装置及系统。在许多实 施例中，本发明提供了具有支承和校准机械手的改进结构的微创机器人 手术系统，例如在病人体内所需手术位置移动手术器械、内窥镜或其他 图像捕捉装置的机械手。改进的模块化机械手支架可提供几个优点，包 括增加机动性、改进手术室的空间应用、更快速便捷的装配、使用中机 器人装置间的碰撞抑制和/或减少新手术系统的机械复杂性与尺寸。这些 优点又提高了该机器人手术系统的效率与使用方便。

[0009]在本发明的第一方面，机器人手术系统包括安装基座、多个手术 器械以及联接支架组件。各器械可通过相关微创孔插入病人至所需内部 手术位置。联接支架组件相对基座可移动支承器械。支架一般包括定向 平台、相对基座可移动支承定向平台的平台连杆机构以及安装于定向平 台的多个机械手，其中各机械手可移动支承相关器械。

[0010]安装基座优选包括天花板支承结构，以允许联接支架组件从基座 基本向下延伸。天花板安装的联接支架组件有利于改进手术室的空间应 用，特别是清除手术台附近人员和/或其它手术设备的间隔，并减少地板 上的机器人设备和布线。另外，天花板安装的联接支架组件减少了手术 过程中与其它相邻机械手碰撞或空间冲突的可能性，并便于机器人手术 系统不使用时的存储。

[0011]平台连杆机构优选包括线性导轨、可连于导轨的滑动架车以及近 端可旋转连于架车、远端可旋转连于定向平台的至少一个支臂。通过允 许定向平台在至少三维中平移并允许定向平台绕一轴旋转，平台连杆机 构有利于增强联接支架组件的机动性。定向平台增加的移动范围允许从 病人身体上方更大范围接近切口位置。这在执行如结肠手术、多血管冠 状动脉旁路移植程序、心脏手术、胃旁路术等复杂且过长程序时通过促 进机械手手术中快速重新定位至其它手术位置而特别有利。