[发明专利]利用拉线的内窥镜的自动校准

说明书

一种手术机器人系统，其自动地校准诸如内窥镜的管状且柔性的手术工具。通过补偿内窥镜的非理想行为，手术机器人系统可以精确地模拟内窥镜的运动并在对患者执行手术过程的同时对内窥镜进行导航。在校准期间，手术机器人系统使内窥镜移动至目标位置并接收描述内窥镜的实际位置和/或取向的数据。手术机器人系统至少基于目标位置与实际位置之间的差异来确定增益值。内窥镜可以包括被称为护套和引导件的管状部件。手术机器人系统的器械装置操纵器致动联接至护套和/或引导件的拉线，这使得内窥镜进行关节运动。

本申请是申请日为2017年9月28日、申请号为201780021357.X(国际申请号为PCT/US2017/054127)、发明名称为“利用拉线的内窥镜的自动校准”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请的主题涉及于2014年10月24日提交的、名称为“SYSTEM FOR ROBOTIC-ASSISTED ENDOLUMENAL SURGERY AND RELATED METHODS(用于机器人辅助式腔内手术的系统及相关方法)”的美国申请No.14/523,760，该美国申请的全部公开内容通过参引并入本文中。

技术领域

本说明书总体上涉及手术机器人，并且具体地涉及用于用拉线校准内窥镜的自动化过程。

背景技术

机器人技术具有广泛的应用。特别地，机械臂有助于完成人类通常执行的任务。例如，工厂使用机械臂来制造汽车和消费类电子产品。此外，科学设施使用机械臂来使实验室程序、比如运输微孔板自动操作。最近，医生已经开始使用机械臂来帮助执行手术过程。例如，医生使用机械臂来控制手术器械、比如内窥镜。

具有可移动的梢部的内窥镜有助于以微创的方式执行手术过程。可移动的梢部可以被引导至患者的远程位置、比如肺或血管。梢部的实际位置与目标位置的偏差可能导致额外的操作以校正梢部的位置。用于手动校准的现有技术可能依赖于不能精确地模拟梢部的运动的有限量的内窥镜的梢部的偏转。

发明内容

手术机器人系统自动地校准管状且柔性的手术工具、比如内窥镜。通过补偿内窥镜的非理想行为，手术机器人系统可以精确地模拟内窥镜的运动并在对患者执行手术过程的同时对内窥镜进行导航。在校准期间，手术机器人系统使内窥镜移动至目标位置并接收描述内窥镜的实际位置的校准数据。手术机器人系统基于由空间传感器捕捉的校准数据来确定内窥镜响应于命令而移动的实际位置和/或取向。示例性的空间传感器包括加速度计、陀螺仪、电磁传感器、光纤、摄像机和荧光透视成像系统。手术机器人系统至少基于目标位置与实际位置之间的差异来确定增益值。手术机器人系统可以在手术过程之前或期间执行校准。

在一些实施方式中，内窥镜包括被称为护套和引导件的管状部件。增益值还可以基于引导件在护套外部延伸的长度或者引导件相对于护套的相对滚转角度。手术机器人系统使用器械装置操纵器(IDM)来使护套和引导件移动。例如，IDM平移联接至护套或引导件的拉线，这使得内窥镜沿着不同的轴线、例如俯仰轴线、横摆轴线和滚转轴线移动。

附图说明

图1示出了根据一个实施方式的手术机器人系统。

图2示出了根据一个实施方式的用于手术机器人系统的命令控制台。

图3A示出了根据一个实施方式的内窥镜的多个运动程度。

图3B是根据一个实施方式的包括护套和引导部件的内窥镜的俯视图。

图3C是根据一个实施方式的内窥镜的护套的横截面侧视图。

图3D是根据一个实施方式的内窥镜的护套的螺旋形部段的等距视图。

图3E是根据一个实施方式的内窥镜的护套的螺旋形部段的另一等距视图。

图3F是根据一个实施方式的内窥镜的带有螺旋形部段的护套的侧视图。