[发明专利]提供计算机生成的摄像器械的辅助视图以控制医疗机器人系统的末端定位和取向的医疗机器人系统

说明书

对相关申请的交叉引用

本专利申请主张由发明人Nicola Diolaiti等人于2008年9月30日提交的名称为“提供计算机生成的摄像器械的辅助视图以控制医疗机器人系统末端定位和取向的医疗机器人系统”的美国临时专利申请61/101,384号的权益，并且本专利申请是2008年6月27日提交的美国专利申请12/163,087号的连续部分，这两篇申请被并入本文作为参考。

技术领域

本发明总的涉及医疗机器人系统，具体地涉及提供计算机生成的摄像器械的辅助视图以控制医疗机器人系统的末端定位和取向的医疗机器人系统。

背景技术

诸如在执行微创外科手术程序中所用系统的医疗机器人系统与传统的开放式外科手术技术相比具有许多益处，包括疼痛较小、住院时间较短、恢复正常活动较快、留下的伤痕最小、减少康复时间以及对组织的损害较小。因此，对于这种医疗机器人系统的需求强烈并且正在日益增长。

这种医疗机器人系统的一个示例是来自加利福尼亚州Sunnyvale市的Intuitive Surgical，Inc.(直观外科手术公司)的da Vinci外科手术系统，这是一种微创机器人外科手术系统。这种da Vinci外科手术系统具有多个机器人臂，这些机器人臂响应于外科医生通过观察由外科手术部位的图像捕获装置捕获到的图像对输入装置的移动，来移动连接的医疗装置，例如，图像捕获装置和Intuitive Surgical(直观外科手术)的有专利权的Endowrist(内肘节)铰接的外科手术器械。每个医疗器械通过其自己的微创切口插入病人体内并定位，以在外科手术部位执行医疗程序。(多个)切口被安排在病人身上，以便可以用(多个)外科手术器械协同执行医疗程序，而图像捕获装置可以观察医疗程序而不使外科手术器械的机器人臂在手术期间发生碰撞。

为了执行某些医疗程序，利用诸如微创切口或人体自然孔口的单个进入口进入病人体内执行医疗程序是有利的。例如，进入导向器可以首先在进入口中插入、定位并保持在适当位置。然后，诸如可铰接的摄像机和用于执行医疗程序的多个可铰接的外科手术工具的各种器械可以被插入到该进入导向器的近端中，以便延伸到其远端之外。因此，进入导向器为多个器械提供单个进入口，同时当进入导向器朝着工作部位引导这些器械时保持这些器械捆在一起。

由于进入导向器通常具有相对小的直径以便适合通过微创切口或人体自然孔口，因此在远程操作执行医疗程序的外科手术工具和观察它的摄像机时可能产生许多问题。例如，由于摄像器械与外科手术工具捆在一起，这将限制摄像器械相对于外科手术工具的定位，因此限制摄像器械观察外科手术工具。

因此，虽然可铰接的外科手术工具的末端可以保持在摄像机的视场中，但是利于外科手术工具铰接性的可控制接头所连接的连杆可能不在摄像机的视场中。因此，在执行医疗程序期间外科手术工具的连杆可能不利地相互(或与摄像器械的连杆)碰撞，结果导致对病人造成伤害或者在对医疗程序的执行产生其他不利的影响。

而且，由于可铰接的摄像器械通常不能观察其自身的可控制的联动装置(linkage)，操作者移动摄像机末端特别关心的是避免与外科手术工具连杆碰撞。而且，当提供直观的控制以帮助操作者远程操作地移动外科手术工具和摄像机时，产生该工具和摄像机的末端的直观运动所需的联动装置的运动对于操作者可能是不明显和不直观的，因此对于操作者来说甚至难以避免在摄像机视场之外的连杆之间的碰撞。

发明内容

因此，本发明的一方面或多方面的一个目的是在医疗机器人系统中执行的方法，该方法提供用于定位和取向摄像机的计算机生成的该摄像机的辅助视图。

本发明的一方面或多方面的另一个目的是在医疗机器人系统中执行的方法，该方法在操作者观察摄像机的辅助视图的同时为控制摄像机的定位和取向的操作者提供直观控制。

本发明的一方面或多方面的另一个目的是在医疗机器人系统中执行的方法，该方法在可控制地定位并取向摄像机的同时改进操作者对在摄像机视场之外的可铰接的器械的联动装置的配置的了解。