[发明专利]机器人手术器械中的夹持力控制

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年5月31日提交的题为“机器人手术器械中的夹持力控制”的美国临时申请第61/491,804号的权益，其全部内容通过引用并入本文。

发明背景

微创手术技术目的是减少在诊断或手术期间损坏的体外组织的量，从而减少病人恢复时间、不适和有害的副作用。因此，标准手术住院期的平均长度可以通过采用微创手术技术而大大缩短。此外，采用微创手术也可以减少病人恢复时间、病人不适、手术副作用和离开工作的时间。

微创手术的一种常见形式是内窥镜检查术，而内窥镜检查术的一种常见形式是腹腔镜检查术，其是腹腔内的微创检查和手术。在标准腹腔镜检查手术中，病人腹部被充入气体，然后插管套管通过小的（约半英寸或更小）切口来为腹腔镜检查器械提供入口。

腹腔镜检查手术器械一般包括用于查看手术区的内窥镜（例如，腹腔镜）和在手术部位操作的工具。操作工具通常类似于传统（开放式）手术中使用的那些，除了每个工具的操作端或末端执行器通过伸缩管（也称为，例如，器械轴或主轴）与其手柄隔开。所述末端执行器可以包括例如，夹钳、抓紧器、剪刀、吻合器（stapler）、烧灼工具、线切削器（linear cutter）或持针器。

为了进行手术操作，外科医生通过插管套管将操作工具传递到内部手术部位，并从腹部外面操纵它们。外科医生从显示由内窥镜拍下的手术部位的图像的监视器查看操作。例如，在关节镜检查术、后腹腔镜检查术、盆腔镜检查术、肾镜检查术、膀胱镜检查术、脑池镜检查术（cisternoscopy）、窦镜检查术、子宫镜检查术、尿道镜检查术等中采用类似的内窥镜技术。

正在开发微创遥控手术机器人系统（minimally invasive telesurgical robotic systems），以增加外科医生在内部手术部位上操作时的灵巧，以及允许外科医生从（在无菌区以外的）远程位置在病人身上做手术。在遥控手术系统中，常常在操作台向外科医生提供手术部位的图像。当在适当查看器或显示器上查看该手术部位的三维图像时，外科医生通过操纵该操作台的主输入或控制设备在病人身上进行手术操作。每个所述主输入设备控制伺服机械致动/铰接的手术器械的运动。在手术操作过程中，遥控手术系统可以为外科医生提供具有执行各种功能的末端执行器的多种手术器械或工具的机械致动和控制，例如，响应于主输入设备的操纵，夹持或驱动针、抓住血管、解剖组织等。

在许多不同的手术操作中已经采用了非机器人直线夹紧、切割和吻合设备。例如，这样的设备可以用来切除胃肠道的癌组织或异常组织。许多已知手术设备，包括已知的直线夹紧、切割和吻合设备，往往具有用来操纵病人组织的对置夹钳。

对于具有对置夹钳的已知设备，大量的机械动力必须传送到末端执行器，以有效地例如，夹紧组织、吻合组织、切割组织等。必要量的机械动力的传送可以涉及具有高机械优点的机构，以将高运动低力致动输入转换成高夹紧力。这样的机构通常是相对刚性的，且能够产生过量的夹紧力。因此，这样的高机械优点机构的使用可能在一些情况下导致损坏被夹紧组织的过大夹紧力的施加。

因此，认为需要一种以可控的方式可操作产生夹紧力的手术组件。

发明内容

公开了控制组织夹持力的手术组件、器械和相关方法。所公开的组件、器械和相关方法采用具有预载弹簧的机构，所述预载弹簧在传送到夹紧机构的力/转矩低于预定水平时使该机构的构件（components）一起偏置和在所传送的力/转矩高于预定水平时允许构件之间的分离。所公开的组件、器械和方法可以用于任何适合的应用。例如，本文所公开的手术组件、器械和/或方法可以在用于开放式或微创（单端口或多端口）操作的手动或电动、手持式或机器人式、直接控制或遥控操作的其他手术器械中使用。当在微创机器人手术组件、器械和操作中采用时，所公开的组件、器械和方法可以是特别有利的。

因此，在第一个方面，提供微创机器人手术组件。所述手术组件包括包含可操作以夹持病人组织的夹钳的末端执行器和弹簧组件。所述弹簧组件包括与所述夹钳驱动地耦合的输出连杆、驱动地耦合到铰接源的输入连杆和与所述输入和输出连杆耦合以将铰接力从所述输入连杆转移到所述输出连杆的弹簧。所述弹簧被预载，以便当所转移的铰接力低于预定水平时抑制所述输入连杆和所述输出连杆之间的相对运动，和以便当所转移的铰接力高于所述预定水平时允许所述输入连杆和所述输出连杆之间的相对运动。