[发明专利]基于所感测的参数进行外科工具定位

说明书

本发明提供了基于所感测的参数来控制工具的移动的装置、系统和方法。在一个实施方案中，提供了一种具有器械轴和形成在所述器械轴上的端部执行器的机电工具。所述机电工具被构造成安装在机电臂上，并且所述机电工具被构造成与所述机电臂一起移动或相对于所述机电臂移动并执行外科功能。控制器可操作地联接到所述机电臂和所述机电工具，并且被配置为基于所感测的组织表面的位移量、患者组织上的应变、所述机电工具的温度等来延迟所述机电工具朝向组织表面的推进。

技术领域

本发明提供了用于机器人手术的方法和装置，具体为用于基于所感测的参数对外科工具进行定位的方法和装置。

背景技术

由于术后恢复时间减少且瘢痕形成最小化，因此微创外科手术(MIS)器械通常优于传统的开放式外科装置。腹腔镜式外科手术是一种类型的MIS手术，其中在腹部形成一个或多个小切口，并且通过切口插入套管针以形成进入腹腔的通路。套管针用于将各种器械和工具引入腹腔中，而且提供注气使腹壁升高到器官上方。器械和工具可用于以多种方式接合和/或处理组织以达到诊断或治疗效果。内窥镜式外科手术是另一种类型的MIS手术，其中将细长的柔性轴通过自然孔口引入体内。

尽管传统的微创外科手术器械和技术已证明是高度有效的，但较新的系统可提供甚至更多的优点。例如，传统的微创外科手术器械通常不能为外科医生提供存在于开放式外科手术中的工具布置的灵活性。用器械通过小切口接近手术部位时遇到困难。另外，典型的内窥镜式器械的长度的增加通常会降低外科医生感觉由组织和器官施加在端部执行器上的力的能力。此外，如电视监视器上的图像中所观察到的器械的端部执行器的运动与端部执行器的实际运动的协调是特别困难的，因为如图像中所感知的运动通常不与端部执行器的实际运动直觉地对应。因此，通常缺乏对外科器械运动输入的直觉响应。已经发现，直觉性、灵巧性和灵敏度的此类缺乏使得增加微创外科手术的使用受阻。

多年以来，已经开发出多种微创机器人系统以增加外科手术的灵巧性，并允许外科医生以直觉方式对患者进行手术。远程手术是使用系统进行的外科手术的一般术语，其中外科医生使用一些形式的远程控制(例如，伺服机构等)来操纵手术器械运动，而不是用手直接握持和移动工具。在此类远程外科手术系统中，在远离患者的位置处在视觉显示器上为外科医生提供外科手术部位的图像。外科医生通常可在远离患者的位置处执行外科手术，同时在外科手术期间观察视觉显示器上的端部执行器运动。在视觉显示器上观察手术部位的图像时，外科医生通过操纵远程位置处的主控制装置来控制远程控制式器械的动作，从而对患者执行外科手术。

虽然在机器人外科手术领域已经取得了重大进展，但仍然需要用于机器人外科手术的改善的方法、系统和装置。

发明内容

本发明提供了用于基于所感测的参数对外科工具进行定位的外科装置、系统和方法。在一个实施方案中，一种外科系统可包括以下部件中的一个或多个。该外科系统可包括被构造用于沿多个轴线移动的机电臂，以及具有器械轴和形成在所述器械轴上的端部执行器的机电工具。机电工具可被构造成安装在机电臂上，并且机电工具可被构造成与机电臂一起移动或相对于机电臂移动并将能量施加到端部执行器所接合的组织。该外科系统还可包括可操作地联接到机电臂和机电工具的控制器。控制器可被配置为基于所感测的端部执行器的温度来延迟机电工具朝向组织表面推进。

在一些变型中，本文描述的一个或多个特征可包括在该系统中。可提供传感器并且其可被配置为感测端部执行器的温度。传感器可包括红外(IR)传感器、设置在端部执行器上的热电偶、相机等。在其他方面，该外科系统可包括被配置为感测端部执行器相对于组织表面的位置的传感器。

控制器可被配置为当温度在预定阈值温度、距组织表面的预定阈值距离等内时延迟机电工具推进。阈值距离可以是端部执行器的温度的函数。该系统还可包括被配置为感测端部执行器距组织表面的距离的传感器。