[发明专利]用于机器人手术系统的绑定性和非绑定性关节运动限制

说明书

一种将关节运动限制选择性地绑定到手术器械的机器人手术系统和方法包含：检测所述手术器械的近侧或远侧线性移动；在所述近侧或所述远侧线性移动之后，计算所述手术器械的工具中心点与远程运动中心之间的距离；当检测到的线性移动为远侧线性移动时，基于计算出的距离将关节运动限制分配并绑定到所述手术器械；且当检测到的线性移动为近侧线性移动时，基于计算出的距离将非绑定性关节运动限制分配到所述手术器械。

背景技术

机器人手术系统已用于微创医疗过程中，在微创医疗过程中，将手术器械通过固定进入点处的手术入口或进入端口插入患者体内。这些系统结合远程运动中心(RCM)以确保当在患者体内操控器械时，所述手术器械不会移动到这些固定进入点外。这些手术机器人中的许多手术机器人使用机械RCM，其中机器人臂的部分直接附接到手术入口。不同于使用机械RCM的手术机器人，基于软件的RCM通常不会机械地连接到手术入口，以提供更大的运动范围且减少手术机器人的机器人臂之间的碰撞。

当机器人手术系统的操作者操控手术部位内的手术器械时，由于外科手术部位的局限性、从进入端口伸入的手术器械的量以及手术器械的远侧部分到RCM的距离，关节约束条件可能会突然发生变化。

因此，需要具有基于软件和基于机械的RCM的机器人手术系统，其在机器人手术过程中实时地促进对器械关节运动控制的限制。

发明内容

本公开涉及一种用于将关节运动限制选择性地绑定到手术器械的系统和方法。

一方面，一种将关节运动限制选择性地绑定到手术器械的方法包含：检测所述手术器械的近侧或远侧线性移动；在所述近侧或所述远侧线性移动之后，计算所述手术器械的工具中心点与远程运动中心之间的距离；当检测到的线性移动为远侧线性移动时，基于计算出的距离将关节运动限制分配并绑定到所述手术器械；且当检测到的线性移动为近侧线性移动时，基于计算出的距离将非绑定性关节运动限制分配到所述手术器械。

所述方法可进一步包含在检测到的线性移动为近侧线性移动时确定手术器械的当前关节运动角度，且确定所述手术器械的所述当前关节运动角度何时大于所分配的非绑定性关节运动限制。一方面，当手术器械的当前关节运动角度大于所分配的非绑定性关节运动限制时，所述手术器械的所述当前关节运动角度不受影响，且所述手术器械保持不受非绑定性关节运动限制的约束。另外或替代地，当手术器械的当前关节运动角度不大于所分配的非绑定性关节运动限制时，方法进一步包含基于所接收的用户命令使所述手术器械通过关节运动至新关节运动角度，且确定所述手术器械的所述新关节运动角度何时小于所述所分配的非绑定性关节运动限制。另外或替代地，当确定新关节运动角度不小于所分配的非绑定性关节运动限制时，手术器械的新关节运动角度不受影响，且所述手术器械保持不受非绑定性关节运动限制的约束。另外或替代地，当确定新关节运动角度小于所分配的非绑定性关节运动限制时，手术器械的新关节运动角度不受影响，且方法进一步包含将非绑定性关节运动限制转换成绑定性关节运动限制。

绑定性关节运动限制和非绑定性关节运动限制可基于关节运动限制匀变，所述关节运动限制匀变包含线性、二次方、幂曲线或某一其它形状中的至少一个。

在本公开的另一方面中，提供了一种机器人手术系统。所述机器人手术系统包含：手术机器人臂，其包含安置于其远侧部分上的手术器械；以及控制器，其可操作地联接到所述手术机器人臂。所述控制器配置成：基于患者体内的从中插入手术器械的手术入口的位置，建立手术机器人臂的手术器械的基于软件的远程运动中心；检测所述手术器械的近侧或远侧线性移动；在所述近侧或所述远侧线性移动之后，计算所述手术器械的工具中心点与所述远程运动中心之间的距离；当检测到的线性移动为远侧线性移动时，基于计算出的距离将关节运动限制分配并绑定到所述手术器械；并且当检测到的线性移动为近侧线性移动时，基于计算出的距离将非绑定性关节运动限制分配到所述手术器械。