[发明专利]外科手术机器人的合成表征

说明书

背景技术

由机器人外科手术系统实施的微创外科手术是公知的并且其被经常用在远程或其他对于不需人来实施外科手术而言是有利的环境中。这种遥控机器人外科手术系统的一个示例是共有美国专利No.7,155,315中描述的微创机器人外科手术系统。由加利福尼亚森尼维尔的直觉外科公司(Intuitive Surgical)制造的da Vinci外科手术系统是微创机器人外科手术系统的说明性实施例(例如，遥控操作的；遥控外科手术的)。

微创外科手术的常规形式是内窥镜检查术。微创医疗技术的内窥镜外科手术器械一般包括用于观察外科手术区域的内窥镜以及包括末端受动器的作用工具。典型的外科手术末端受动器包括例如夹具、抓握器、剪刀、缝制器或针保持器。作用工具是相似于常规(开放)外科手术中使用的那些工具，但是除了每个工具的末端受动器被支撑在例如大致12英寸长的扩展管的末端上。

为了操纵末端受动器，人类操作者，一般是外科医生操纵或其他方式命令本地提供的主操纵器。来自主操纵器的命令被适当地转换并且被发送至远程使用的副操纵器。然后，副操纵器根据操作者的命令操纵末端受动器。

微创机器人外科手术系统还可包括力反馈。为了提供这种反馈，远程副操纵器一般提供力的信息至主操纵器，并且这种力的信息被用来提供力的反馈至外科医生，以便作用在副操纵器上的感觉力的构想被提供给外科医生。在一些力反馈的实施方式中，触觉的反馈可以向外壳医生提供在作用工具及其末端受动器上组织反应力的人工感觉。

主控制一般位于外科控制台处，其通常包括离合器或其他用于在病人位置释放多个作用工具中的一个的其他装置。该特征可用于在例如存在多于两个作用工具的系统中。在这样的系统中，外科医生可通过一个主装置释放对一个作用工具的控制并且通过该主装置建立对另一作用工具的控制。

外科医生一般仅能看到在内窥镜视场内的作用工具的远端的图像。外科医生看不到在视场范围之外的工具部分或者工具整体。因此，如果两个或两个以上工具在视场之外相互干扰，则外科手术医生是看不到的。此外，因为内窥镜可相对外科手术位置和外科医生主体参考系被操纵至各位置和方向，所以外科医生可能对工具的一般位置没有概念。结果，外科医生不知道怎样最好地移动主操纵器，以避免中间工具的相互干扰或者相对外科手术位置对一个或多个工具重新取向。

发明内容

以下展示了本发明的一些方面和实施例的简化概要，以便提供对本发明的基本理解。该概要不是本发明的外延的概括。其并不想要指明本发明的关键/决定性要素或勾画本发明的范围。其唯一目的是以简化形式将本发明的一些方面和实施例展示为将要展示的更详细的说明的序幕。

在一个实施例中，提供了机器人外科手术系统。该系统包括机器人，所述机器人包括支撑至少一个用于在病人身上进行外科手术的工具的连杆；联接所述机器人的运动学部件，以便获得关于所述连杆的接合状态信息；显示器；以及将所述显示器与所述运动学部件联接的第一部件，以便显示所述机器人的合成表征，其包括基于与所述连杆有关的连杆结构数据和所述接合状态信息对所述连杆的至少一部分的图形表征。

在另一实施例中，提供了机器人外科手术系统。该系统包括机器人，其包括具有视场的图像捕捉装置以及支撑至少一个用于在病人身上进行外科手术的工具的连杆；运动学部件，其被联接至所述连杆以便获得关于所述连杆的接合状态信息；关于所述第一连杆和所述至少一个工具的结构的数据；和碰撞检测部件，其被联接至数据和所述运动学部件以便产生警告。

在另一实施例中，提供了控制机器人系统中工具的位置的方法。方法包括：在显示器上显示第一图像，所述第一图像包括对于在视场内的机器人的工具或连杆的视频馈送；在所述显示器上显示第二图像，所述第二图像表示所述工具或连杆的三维模型，其中所述第二图像中的三维模型对齐于所述工具或连杆的所述第一图像；并且参考显示器上的第一图像和第二图像移动输入装置以便控制所述工具或连杆的运动。

在另一实施例中，提供了提供机器人系统的工具的运动范围的方法。方法包括显示表示所述工具的位置的第一图像；并且在所述第一图像上叠加显示所述工具的运动限制的第二图像。

在另一实施例中，提供了机器人系统。方法包括：保持与机器人系统的工具的位置有关的信息；并且由于所述工具处于距离所述工具的运动限制的阈值距离内而产生信号。