[发明专利]用于机器人手术的深度控制器械引导件

说明书

一种器械保持器系统包括：引导本体，其包括第一端和第二端以及在第一端与第二端之间沿轴线延伸以接收器械的通道；以及机械或机电测量装置，其包括用于联接到引导本体的附接本体和延伸到通道的轨迹中以接触该器械并生成位置数据的探针，以及可选择地，联接到探针以接收位置数据的控制装置。一种确定器械相对于器械保持器的位置的方法包括将器械插入到器械保持器的通道中，将器械移动成与感测元件相接触，将器械的末端移出器械保持器以致使感测元件移动以及将感测元件的运动与末端从器械保持器延伸出的距离相关联。

要求优先权

本申请要求于2019年10月18日提交的美国临时专利申请No.62/923,107的权益，特此要求该申请的优先权权益并且该申请被通过参引全部结合到本文中。

技术领域

本文献主要但不限于涉及用于机器人辅助外科手术的装置和方法，例如涉及使用可围绕多个轴移动的关节式机械臂的装置和方法。更具体地，但不作以限制，本申请涉及可用于相对于机械臂定位器械的保持器和引导件。

背景技术

解剖结构特征的成像可用于准备和执行外科手术。在一些外科手术中，可能需要将获得的图像中的解剖结构的形状与另一参考系(例如手术室的物理空间)配准。手术室的物理空间可与机器人手术系统的参考系相关。机器人手术臂被用于在手术过程中以相对于解剖结构和手术室的所需取向将各种器械保持在适当位置中，使得可以在基于机械手术臂的运动的解剖成像上跟踪手术室中的器械相对于解剖结构的运动。由此，希望将器械精确地安装于机器人手术臂。用于测量器械相对于器械保持器的位置的装置在Crawford等人的公开文献No.WO 2015/061638 A1中予以描述。

发明内容

本发明人已经认识到，待利用传统机器人器械保持器解决的问题尤其可包括获知器械保持器内的器械相对于保持器械的机械臂的相对位置。在涉及机器人手术系统的手术期间，可能需要基于医学图像沿着所规划的轨迹精确地引导医疗器械。为了保持器械的轨迹，外科医生使用被安装于机器人手术臂的其他装置或引导管。一旦该器械被沿着预期轨迹对齐，机械臂就会被固定住，并且器械被沿着该轨迹移动穿过器械保持器。由于机械臂并未移动，其上也并未附接有器械，因此无法经由机械臂的位置确定该器械的精确位置。先前确定器械位置的尝试包括将跟踪装置附接到器械，可以与机械臂的坐标系同步的方式在坐标系中跟踪该器械。然而，光学导航系统需要保持与器械的视线以获得准确的位置信息。确定器械相对于器械保持器的位置的其他尝试涉及使用器械保持器中的传感器，该传感器从器械读取信息，如Crawford等人的前述公开文献中所述。然而，这种系统需要使用与传感器兼容的器械。这样一来，该器械通常必须包括用于光学读取的适当的视觉标记(例如，涂层标记，例如对比度或颜色标记或梯度)，或包括用于磁性读取的金属标记(例如，嵌置式磁条或线圈)。由此，这种系统与多种常规器械或现成器械并不兼容，这会增加器械的成本和复杂性。

本主题可以例如通过提供具有测量装置的器械保持器来提供对这些和其他问题的解决方案，该测量装置可以确定传统器械和非传统器械(例如，包括视觉或磁性标记的那些)的位置信息。更具体地，本主题可以提供一种器械保持器，该器械保持器包括机械或机电装置，其用于独立于器械的特征来确定器械的位置，以适应现成的和常规的(例如，未标记的)器械。

本主题涉及例如用于机器人手术系统的医疗器械保持器装置，其具有机械或机电位置读取器或传感器，当将该器械插入到位置保持器或靠近位置保持器时，可以物理地接触或接合该器械。由此，在示例中，本公开的医疗器械保持器装置有助于从任何类型的器械读取位置信息，而无需与机械或机电位置读取器兼容的专用器械。位置读取器允许器械与位置保持器精确对准，从而允许器械的末端延伸超出器械保持器的(例如延伸到患者体内的)深度被获知并且与机器人手术系统的坐标系相关联。