[发明专利]偏移遥控中心的操纵器

说明书

本申请是于2005年9月9日提交的名称为“偏移遥控中心的操纵器”的中国专利申请200580032152.9的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及医疗、手术和/或机器人装置和系统。在示例性实施例中，本发明提供了在微创机器人手术过程中限制手术器械位置的偏移遥控中心的操纵器。

背景技术

微创医疗技术的目的是减少在诊断或者手术过程中被破坏的体外组织的数量，从而缩短病人的康复时间、不适以及减少有害的副作用。例如，微创手术的一个作用就是减少手术后的住院康复时间。因为标准手术的平均住院时间通常显著长于模拟微创手术的平均住院时间，所以增加使用微创技术每年可以节约数百万美元的医院成本。尽管每年在美国实施的许多手术潜在地可以采用微创方式，但是由于微创手术器械的限制和掌握这些器械所涉及到的额外手术培训，目前的手术中只有一部分采用了这些有利技术。

开发微创机器人手术或者远程手术系统的目的是增加外科医生的灵巧性并且避免传统微创技术的一些局限性。在远程手术中，外科医生使用某种形式的遥控，例如伺服机构等来操作手术器械运动，而不是直接用手拿着并运动器械。在远程手术系统中，可以在手术工作站为外科医生提供手术部位的图象。在观察显示器上手术部位的二维或者三维图象时，外科医生通过操作主控制装置来给病人做手术，主控制装置又控制伺服机械操作的器械的运动。

用于远程手术的伺服机构通常会接受两个主控制器的输入(外科医生一手一个)，并且可以包括两个或者两个以上的机械臂，每个机械臂上均安装有手术器械。主控制器与关联的机械臂和器械组件之间的操作通信通常是通过控制系统实现的。该控制系统通常包括至少一个处理器，处理器中继从主控制器到关联的机械臂和器械组件的输入指令，并在例如有力反馈等的情况下中继从器械和臂组件到关联的主控制器的返回指令。机器人手术系统的一个例子是Intuitive Surgicl，Inc.of Mountain View，CA的DA系统。

在机器人手术过程中，可以用多种结构配置来支撑手术部位的手术器械。驱动联动装置或者“从动”装置通常称为机器人手术操纵器，美国专利6,758,843号、6,246,200号和5,800,423号中描述了微创机器人手术过程中用作机器人手术操纵器的示例性联动装置配置，其全部内容以参考的方式并入此处。这些联动装置通常利用平行四边形配置来支撑带有轴的器械。这种操纵器结构可以限制器械的运动，从而器械围绕球形旋转中心作枢轴运动，球形旋转中心沿着刚轴长度方向上的空间中。通过使该旋转中心与内部手术部位的切入点对准(例如，在腹腔镜手术中与套管针或套管)，可以通过使用操纵器联动装置运动轴近端来安全地定位手术器械的终端执行器，而不对腹壁施加危险的作用力。例如在美国专利6,702,805号、6,676,669号、5,855,583号、5,808,665号、5,445,166号和5,184,601号中描述了替代性操纵器结构，其全部内容以参考的方式并入此处。

尽管新型远程手术系统和装置已经被证明高效、有利，进一步改进仍然是必要的。一般，提供用于执行微创机器人手术的改进结构和系统是必要的。更具体地，提高这些系统的使用效率和容易度是有利的。例如，在降低系统总体复杂程度、缩小系统尺寸和减轻系统物理重量的同时提高机器人手术操纵器提供的运动范围是十分有利的。

发明内容

本发明大体上涉及医疗、手术和/或机器人装置和系统。具体地，本发明涉及经改进的遥控中心操纵器，在微创机器人手术过程中，该遥控中心操纵器被用来支撑手术器械并且提供球形旋转中心，球形旋转中心位于器械的所需位置并且远离任何轴承或者机械支撑件。该遥控中心操纵器限制器械，使其围绕固定的旋转中心运动，优选与对病人身体的进入切口一致，例如病人的腹壁。在示例性实施例中，本发明提供了在微创机器人手术过程中限制手术器械位置的偏移遥控中心平行四边形操纵器联动装置。该经改进的遥控中心操纵器在降低机器人手术系统的总体难度、缩小系统尺寸、减轻系统物理重量的同时有利地扩大了器械沿着第一轴线和第二轴线的运动范围。这些优点又提高了机器人手术系统的效率，并且使机器人手术系统的使用更加便利。