[发明专利]用于解剖结构介入的多级机器人

说明书

一种多级机器人(10)包括柔性机器人臂(30)、机器人平台(40)、蛇形机器人臂(50)和末端执行器(60)的顺序串联布置。在操作中，所述多级机器人(10)通过进入包围解剖结构的解剖区域的切口或解剖开口被引入，并且所述蛇形机器人臂(50)和所述末端执行器(60)还通过进入所述解剖结构的切口或解剖开口被引入。所述机器人平台(40)此后被附接到所述解剖结构的所述切口或所述解剖开口，以促进对所述蛇形机器人臂(50)相对于所述机器人平台(40)的致动，以由此将所述末端执行器(60)目标定位在所述解剖结构内。所述多级机器人(10)可以还包括在所述多级机器人(10)的近端处并且能附接到进入所述解剖区域的所述切口或所述解剖开口的机器人基座。

技术领域

本公开大体涉及用于执行各种介入流程(例如，主动脉瓣膜置换和二尖瓣瓣膜修复)的机器人。本公开具体涉及能附接到解剖结构(例如，心脏、胃、肠和膀胱)的壁以促进对末端执行器在解剖结构内的目标定位的多级机器人。

背景技术

在微创结构性心脏疾病介入中，外科医生使用X射线和/或超声引导来部署纠正心脏病变的瓣膜或其他设备。到部署部位的进入是经导管或经心尖的，并且部署准确性对于流程的成功是非常重要的。例如，如果主动脉瓣膜被放置得太“高”，那么主动脉瓣膜可能阻塞冠状动脉。通过另外的范例，当用来纠正二尖瓣瓣膜返流的二尖瓣夹子被部署时，外科医生必须确保夹子适当地捕捉二尖瓣瓣膜小叶以便其是有效的。这些流程的挑战是获得解剖结构的完整影像和/或采集解剖结构的完整三维(“3D”)信息和生理运动(解剖结构随着心跳和呼吸周期而移动)。

处置结构性心脏疾病的当前微创方法依赖于使用荧光透视和超声反馈的手动引导。然而，这样的成像模态中的解剖结构的描绘难以识别，并且经受解剖结构的生理运动。另外，治疗递送设备相对于解剖结构的位置必须由外科医生从可获得的图像实时推测，并且不存在治疗设备到解剖结构或成像数据集的自动配准。此外，治疗设备的定位可能是有挑战的，因为常规方法是在经导管方法中使用导管或在经心尖方法中使用笔直鞘管。

更具体地，在使用经心尖方法的主动脉瓣膜置换中，外科医生使用笔直鞘管用于瓣膜递送。在介入期间，外科医生必须将胸部切口与心脏的心尖对准并且与主动脉瓣膜对准。这可能是有挑战的，并且如果需要重新定位，那么这可能将应力施加于心脏的心尖上。

已经证明使用在末端执行器处具有感测的细小机器人提供了在这样的流程中所需的定位准确性和反馈。末端执行器上的传感器将允许机器人相对于从机器人的术前或术中成像分割出的解剖结构的自动配准。另外，机器人将允许相对于感兴趣解剖结构的设备位置的自动调整。这两个特征允许更准确的处置递送和更快的流程。

发明内容

作为对用于解剖结构(例如，心脏、胃、肠和膀胱)上的介入流程的机器人的改进，本公开描述了一种多级机器人，其包括不可致动定位级和可致动定位级，由此这两个(2)级的接合点能附接到进入解剖结构的切口以促进对末端执行器在解剖结构内的目标定位。

本公开的发明的一个实施例是一种用于介入工具在解剖结构(例如，心脏)内的目标定位的多级机器人。所述多级机器人包括柔性机器人臂、机器人平台、蛇形机器人臂和末端执行器的顺序串联布置。在操作中，所述柔性机器人臂、所述机器人平台、所述蛇形机器人臂和所述末端执行器通过进入包围解剖结构的解剖区域的切口或解剖开口(例如，进入包围心脏的胸部围心腔的切口)被引入，并且所述蛇形机器人臂和所述末端执行器还通过进入所述解剖结构的切口(例如，进入所述心脏的切口)被引入。所述机器人平台此后被附接到所述解剖结构的所述切口或所述解剖开口，以促进对所述蛇形机器人臂相对于所述机器人平台的致动，以由此将所述末端执行器目标定位在所述解剖结构内。

本公开的发明的第二实施例是还包括在所述多级机器人的近端处并且能附接到进入所述解剖区域的所述切口或所述解剖开口的机器人基座的所述多级机器人。

出于描述并请求保护本公开的发明的目的：