[发明专利]外科手术机器人系统以及外科手术机器人系统的控制

说明书

一种外科手术机器人系统包括一个外科手术臂(080)，该外科手术臂包括一个可移动臂部分(082)用于安装一个外科手术器械(119)，该可移动臂部分具有至少一个自由度以使能该外科手术器械朝向外科手术靶标(123)的纵向移动(109)。一个人机界面(020)被提供用于从人类操作者接收定位命令(022)用于控制该外科手术器械的该纵向移动，以及一个致动器(060)被配置并且被布置为用于致动该可移动臂部分以实现该外科手术器械的该纵向移动。一个处理器根据所述定位命令和一个虚拟边界(132‑135)控制该致动器。该虚拟边界在该外科手术器械在朝向该外科手术靶标的方向上的该纵向移动的控制中建立一个过渡。在该外科手术机器人系统的使用期间，基于所述定位命令确定该虚拟边界。

技术领域

本发明涉及用于在外科手术过程中使用的外科手术机器人系统。本发明还涉及用于在外科手术过程中使用期间控制外科手术机器人系统的方法，以及涉及包括用于导致处理器系统执行该方法的指令的计算机程序产品。

背景技术

外科手术过程越来越多地涉及外科手术机器人系统的使用。这样的外科手术机器人系统不是完全自主地操作，而是通常至少部分地在人类操作者的控制下操作，例如，以控制安装到该外科手术机器人系统的外科手术臂的外科手术器械的移动。这样，外科手术机器人系统可以辅助人类操作者执行外科手术过程。

出于此目的，外科手术机器人系统可以被提供有一个外科手术臂，该外科手术臂包括一个可移动臂部分，其中该可移动臂部分包括一个用于安装外科手术器械的器械连接器。因此，该外科手术器械可以由该外科手术臂定位。一个人机界面可以被提供用于从人类操作者接收定位命令，以用于控制该外科手术器械的移动。一个致动器可以被提供用于致动该可移动臂部分，以根据由人类操作者提供的定位命令来实现该外科手术器械的移动。此方法的实施例可以在远程操作领域中找到，在远程操作领域，人类操作者可以操作一个主设备(master device)，例如，运动控制器，以向一个从设备(slave device)(例如，上述外科手术臂)提供定位命令。

以上类型的外科手术机器人系统本身是已知的。

例如，US2013338679A1描述了一种用于执行微创外科手术的外科手术机器人，包括一个外科手术臂，其中所述外科手术臂具有一个固定外科手术臂部分和一个可相对于所述固定外科手术臂部分移动的可移动外科手术臂部分。该外科手术臂还包括一个安装在所述可移动臂部分处的外科手术器械。一个操纵臂使用该操纵臂的一端与该固定外科手术臂部分的第二接合点枢转地接合。根据记载，可以使用一个操纵控制和驱动装置用于控制该操纵臂。

该外科手术器械的移动可以是在一个纵向方向上，例如，沿该外科手术器械的纵轴。此方向也被称为纵向轴向方向，或简称为轴向方向。这样的纵向移动允许使该外科手术器械朝向患者的内部内的外科手术靶标或患者的外部的表面上的外科手术靶标移动。因此，该外科手术器械可以被用来修改该外科手术靶标附近的(生物)组织，以将药剂递送到外科手术靶标等。这样的外科手术器械的实施例包括但不限制于镊子、机械切割器、凝固切割器、剪刀、注射针、密封设备等。

发明内容

外科手术器械朝向外科手术靶标的纵向移动的问题是，这样的移动在未被充分控制时可能造成风险。例如，如果外科手术靶标位于器官的表面上，则朝向该手术靶标的不受控的移动可能意外地刺穿该表面。

本发明的目的之一是获得一种外科机器人系统和/或用于控制外科手术机器人系统的方法，其使能更好地控制安装到该外科手术机器人系统的外科手术器械的纵向移动。

本发明的第一方面，提供了一种用于在外科手术过程中使用的外科手术机器人系统，包括：

-一个外科手术臂，该外科手术臂包括一个可移动臂部分，该可移动臂部分包括一个用于安装外科手术器械的器械连接器，该外科手术器械具有一个纵轴，该可移动臂部分具有至少一个自由度以使能该外科手术器械沿该外科手术器械的该纵轴朝向外科手术靶标的纵向移动；