[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2012年2月21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201210041107.1的分案申请，而该分案申请201210041107.1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

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

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。