[发明专利]用于基于图像的机器人外科手术的系统

说明书

本发明公开一种机器人外科手术系统，所述系统包括：配置成可移动地连接至手术室的移动底座；第一机器人臂和荧光透视成像系统的第一元件，该第一机器人臂连接至移动底座并且包括配置成可替换地连接至外科手术工具的安装固定器，并且荧光透视成像系统包括源元件和检测器元件；第二元件，其配置成可相对于可以放置在第一元件与第二元件之间的患者组织结构重新定位；以及可操作地连接至第一机器人臂的控制器，控制器配置用于从可操作地连接至控制器的感测系统接收信号，感测系统配置用于检测连接至荧光透视成像系统的第一元件和第二元件中的每一个的一个或多个传感器元件的运动，并且确定第一元件和第二元件中的每一个之间相对空间定位。

本申请是申请日为2012年12月27日、申请号为“201280068447.1”、发明名称为“用于基于图像的机器人外科手术的系统”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年12月30日提交的美国临时申请号61/582,145的优先权，所述申请据此以整体引用方式并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及机器人外科手术技术，并且更具体地说，涉及可以利用来在外科手术如关节表面重修或置换过程中有效地促进由荧光透视法所进行的手术中成像的各种配置。

背景技术

随着外科手术相关的诊断和治疗不断专业化，以及与手术室空间的维护和人员配备相关的成本增加，存在对于资本设备技术和促进灵活性和效率的各种配置的持续需求。例如，用于在如矫形外科手术的手术过程中提供手术中图像的射线照相系统和荧光透视系统常规地包括相对较大且笨重的硬件配置，如图1A中所描绘的常规荧光透视C型臂系统，和图1B中所描绘的常规平板射线照相系统，所述平板射线照相系统部分安装在天花板上并且部分安装在地板上。这些系统的操作通常需要：相对于患者的一个或多个对象组织结构将一个或多个可移动部分移动到一定的位置和/或定向中，并且经常进行重新定位和/或重新定向以便从相对于所述组织结构的另一个视角捕获额外的图像。例如，在许多关节成形术相关的手术过程的情况下，将受关注的是，外科医生收集受关注的特定骨骼关节的前/后部视图和横向视图二者，并且收集两个视图将需要成像硬件的各个部分的手动地或机电式引起的移动。此外，有时情况是：患者的受关注的解剖结构在手术过程中将会移动，这可能需要成像硬件重新对准以便获得额外的手术中视图。为了解决后一个问题，特别是在将要使踏车上的活动步态过程中的正移动关节成像的情况下，一个大学的研究组已创建一种系统，其中两个机器人臂可以用于将成像源和成像检测器保持在受关注关节的相对侧上，并且当所述关节移动时(即，当患者在踏车上行走时)近似地保持这种关系。这种系统在手术室环境的狭小空间中不能使用，不是便携式(即，促进用于手术室使用情况的灵活性最大化)的，并且需要相对巨大的成本以便将两个机器人臂安装和保持在手术台的直接临近处。存在对于在以下情境中促进有效手术中成像的便携式灵活成像系统的需求：其中可能需要使成像源和成像检测器相对于患者的解剖结构和/或相对于彼此重新定位和/或重新定向。

发明内容