手持式手术器械，手术工具系统，行程和操作相同的方法技术方案

各种表征可提供一种手持式手术器械，其包括：激光源，被配置为发射激光束以在表面上产生激光标记；惯性测量单元，被配置为检测手持式手术器械的运动并产生包括由惯性测量单元检测的该手持式手术器械运动信息的第一信号；以及用于夹持受控针尖的可移动平台。手持式手术器械可另外包括机械耦合地联接到可移动平台的驱动器，以及信号处理电路，其配置成基于惯性测量单元产生的第一信号和视觉单元根据激光标记器的运动产生的第二信号来控制驱动器以移动可移动平台。使得可移动平台的运动至少部分地补偿手持式手术器械的颤动运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】手持式手术器械，手术工具系统，行程和操作相同的方法
本公开的各个方面涉及手持式手术器械和/或手术工具系统。本公开的各个方面涉及形成手持式手术器械和/或手术工具系统的方法。本公开的各个方面涉及操作手持式手术器械和/或手术工具系统的方法
技术介绍
人的手部运动具有不自主的运动，例如生理性震颤，肌阵挛性颤动，漂移等，这限制了人进行准确和精确的手动显微操作任务的能力，特别是当预期运动和错误运动的幅度在类似的数量级时。诸如生物技术行业的显微外科手术或细胞操作等任务可能受其严重影响，而诸如操控枪支，军事手持跟踪设备或消费类摄像机等任务可能受到轻微或中等程度的影响。在显微外科手术中，不自主运动可能使许多精细的外科手术复杂化，并且还可能使某些类型的介入是手术变得不可能(例如，通过注射抗凝血剂治疗视网膜静脉阻塞，在进行眼内插管的同时不撕开视网膜静脉)。显微手术所要求的高水平手动精确度和准确度缩小了可以被成为合格外科医生的人数。人类手部稳定性随着年龄而恶化的事实进一步加剧了这种情况并限制了这些外科医生的职业生涯。另外，诸如疲劳，酒精和咖啡因摄入等因素可能影响外科医生的手动稳定性。概括来讲，目前有3种基于机器人的方法来增强显微手术中的人工手动定位精度和准确性。一种方法是使用遥操机器人技术，其中使用机械臂来代替不稳定的人手。目前，市场上没有用于显微外科手术的专用机器人装置，最接近的商用系统是IntuitiveSurgical，Inc.(USA)的达芬奇机器人手术系统。该方法通过运动缩放来过滤主机和从机之间的错误运动。尽管有效，但对于可能习惯于用自己的双手治疗患者的外科医生来说，这种方法是昂贵和不直接的。需要较大工作空间的机器人手臂也引入了重大的安全和责任问题。遥操机器人解决方案可能会在发生故障时导致灾难性的后果。此外，达芬奇手术系统为普通外科手术而设计，并不是专门用于显微外科手术的机器人系统。第二种方法采用外科医生和机器人协同操作，例如约翰霍普金斯大学的Steady-HandEyeRobot。机器人具有高刚度。当外科医生向工具施加手动输入力时，工具沿着机器人认为合适的方向移动。虽然该系统无法缩放输入动作，但它在成本和用户接受可能性方面具有优势。此外，它为外科医生提供了“第三只手”，在外科医生用自己的双手执行其他任务的同时保持手术工具的位置。然而，“Steady-HandEyeRobot”解决方案也会在发生故障时导致灾难性的损失。该机器人系统最近报告于2013年6月已经进入概念验证阶段。第三种方法为辅助手持式仪器，例如卡内基梅隆大学的卡梅隆里维埃教授的“Micron”。“Micron”设备采用定制位移敏感探测器(PSD)的光学跟踪系统，该系统具有有限的感应体积(<8cm3：2x2x2cm)安装在设备上的红外发射器和PSD之间的视线不得中断，这样的设置对于实际的临床部署是不切实际的。
技术实现思路
各种具体化体现可以提供一种手持式手术器械。手持式手术器械可可以括激光源，其被配置为发射激光束以在表面上产生激光标记，例如，人或动物身体。手持式手术器械还可以包括惯性测量单元，该惯性测量单元被配置为检测手持式手术器械的运动并且生成包括关于由惯性测量单元检测到的手持式手术器械的运动的信息的第一信号。手持式手术器械还可以包括一个可以连接手术仪器前端的可移动平台。手持式手术器械可另外包括机械地联接到可移动平台的致动器。手持式手术器械还可以包括处理电路，该处理电路被配置为基于由惯性测量单元生成的第一信号和基于激光标记的移动由视觉单元生成的第二信号来控制致动器以移动可移动平台，因此保持工具前端的活动平台的运动至少部分地补偿手持式手术器械的震颤运动。各种具体化体现可以提供一种手术工具系统。手术工具系统可以包括手持式手术器械。手持式手术器械可以包括激光源，该激光源构造成发射激光束以在表面上产生激光标记。手持式手术器械还可以包括惯性测量单元，该惯性测量单元被用于检测手持式手术器械的运动并且生成包括关于由惯性测量单元检测到的手持式手术器械的运动的信息的第一信号。手持式手术器械可另外包括用于保持手持工具尖端的可移动平台。手持式手术器械还可以包括机械地联接到可移动平台的致动器。手持式手术器械还可以包括处理电路，该处理电路被配置成基于由惯性测量单元生成的第一信号和第二信号来控制致动器以移动可移动平台。手术工具系统可以进一步包括视觉单元，其被配置为检测激光标记的移动，并且还被配置为生成第二信号，第二信号包括关于由视觉单元检测到的激光标记的移动的信息。处理电路可以被配置为控制致动器，使得保持手持工具尖端的可移动平台的移动至少部分地补偿手持式手术器械的震颤运动。各种具体化体现可以提供一种操作手持式手术器械的方法。该方法可以包括使用激光源发射激光束以在表面上产生激光标记。该方法还可以包括使用惯性测量单元来检测手持式手术器械的运动。该方法可以包括使用惯性测量单元生成包括关于检测到的手持式手术器械的运动的信息的第一信号。该方法可以另外包括基于由惯性测量单元产生的第一信号和基于视觉单元识别到激光标记后产生的第二信号，使用处理电路来控制致动器以移动可移动平台，使得保持手持工具尖端的活动平台的运动至少部分地补偿手持式手术器械的震颤运动。各种具体化体现可以提供一种操作手术工具系统的方法。该方法可以包括操作手持式手术器械，使得从激光源发射激光束以在表面上产生激光标记。该方法还可以包括操作手持式手术器械以使用惯性测量单元来检测手持式手术器械的运动，并且生成第一信号，第一信号包括关于由惯性测量单元检测到的手持式手术器械的运动的信息。该方法可以进一步包括操作视觉单元以检测激光标记的移动并且生成第二信号，第二信号包括关于由视觉单元检测到的激光标记的移动的信息。手持式手术器械可以包括处理电路，该处理电路被配置为基于惯性测量单元产生的第一信号和由视觉单元产生的第二信号来控制致动器移动可移动平台，可移动平台机械地连接到致动器，使得工具尖端的活动平台的运动至少部分地补偿手持式手术器械的震颤运动。各种具体化体现可以提供一种形成手持式手术器械的方法。该方法可以包括提供配置成发射激光束以在表面上产生激光标记的激光源。该方法还可以包括提供惯性测量单元，该惯性测量单元被配置为检测手持式手术器械的运动并且生成第一信号，第一信号包括关于由惯性测量单元检测到的手持式手术器械的运动的信息。该方法可以进一步包括提供用于保持连接工具尖端的可移动平台。该方法可以另外包括将致动器机械地联接到可移动平台。该方法可以进一步包括将处理电路连接到致动器，处理电路被配置为基于由惯性测量单元生成的第一信号和由视觉单元根据激光标记器的运动生成的第二信号来控制致动器移动可移动平台，使得工具尖端的活动平台的运动至少部分地补偿手持式手术器械的震颤运动。各种具体化体现可以提供形成手术工具系统的方法。该方法可以包括提供手持式手术器械。手持式手术器械可以包括：激光源，被配置为发射用于在表面上产生激光标记的激光束；惯性测量单元，被配置为检测手持式手术器械的运动并且产生第一信号，该第一信号包括关于由所述惯性测量单元检测到的手持式手术器械，用于控制工具尖端的可移动平台。基于由所述第一信号惯性测量单元和第二信号，处理电路被配置为控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.手持式手术器械包括：激光源，配置为发射激光束以在表面上产生激光标记；惯性测量单元，被配置为检测手持式手术器械的运动并产生第一信号，该第一信号包括由惯性测量单元检测到的关于手持式手术器械的运动的信息；用于夹持受控针尖的可移动平台；机械耦合连接到可移动平台的驱动器；和信号处理电路，其被配置为基于由惯性测量单元产生的第一信号和由视觉单元基于激光标记的移动产生的第二信号来控制驱动器来移动可移动平台，从而夹持受控针尖的可移动平台的移动至少部分地补偿手持式手术器械的颤动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.23 SG 10201602287P1.手持式手术器械包括：激光源，配置为发射激光束以在表面上产生激光标记；惯性测量单元，被配置为检测手持式手术器械的运动并产生第一信号，该第一信号包括由惯性测量单元检测到的关于手持式手术器械的运动的信息；用于夹持受控针尖的可移动平台；机械耦合连接到可移动平台的驱动器；和信号处理电路，其被配置为基于由惯性测量单元产生的第一信号和由视觉单元基于激光标记的移动产生的第二信号来控制驱动器来移动可移动平台，从而夹持受控针尖的可移动平台的移动至少部分地补偿手持式手术器械的颤动。2.根据权利要求1所述的手持式手术器械，其中激光束包括可见光或红外光。3.根据权利要求1或2所述的手持式手术器械，其中，所述手持式手术器械还包括分光镜，所述分光镜构造成分离激光束以形成激光标记器并在所述表面上形成另一激光标记器；并其中，第二信号由视觉单元基于激光标记器的移动和另一激光标记器的移动产生。4.根据权利要求1至3中任一项所述的手持式手术器械，其中激光标记器具有选自圆形，矩形，T形和十字形的任何形状。5.根据权利要求1至4中任一项所述的手持式手术器械，其中惯性测量单元包括一个或多个加速度计，用于检测手持式手术器械的运动。6.根据权利要求1至5中任一项所述的手持式手术器械，其中，第一信号包括关于手持式手术器械在包括预期运动频率的一系列频率范围内的运动的信息；和其中，第二信号包括关于激光标记的移动高于预定阈值的信息，该预定阈值设置在手术器械的预期运动的频率之上。7.根据权利要求6所述的手持式手术器械，其中，信号处理电路被配置为基于第一信号和第二信号控制驱动器以移动可移动平台，使得外科手术器械的预期运动不受可移动平台移动的补偿。8.一种手术工具系统，包括：手持式手术器械，包括：激光源，配置为发射激光束以在表面上产生激光标记；惯性测量单元，被配置为检测手持式手术器械的运动并产生第一信号，该第一信号包括由惯性测量单元检测到的关于手持式手术器械的运动的信息；用于夹持受控针尖的可移动平台；机械耦合连接到可移动平台的驱动器；信号处理电路，被配置为基于惯性测量单元产生的第一信号，和第二信号控制驱动器移动可移动平台；和视觉单元，被配置为检测激光标记的移动，并且还被配置为生成第二信号，第二信号包括关于由视觉单元检测到的激光标记的移动的信息；其中，信号处理电路被配置为控制驱动器，使得保持受控针尖的可移动平台的运动至少部分地补偿手持式手术器械的震颤。9.根据权利要求8所述的手术工具系统，其中激光束包括可见光或红外光。10.根据权利要求8或9所述的手术工具系统，其中，所述手持式手术器械还包括分光镜，所述分光镜构造成分离激光束以形成激光标记器并在表面上形成另一激光标记器；并其中视觉单元被配置为检测激光标记器的移动和另一激光标记器的移动。11.根据权利要求8至10中任一项所述的手术工具系统，其中激光标记器具有选自圆形，矩形，T形和十字形的任何形状。12.根据权利要求8至11中任一项所述的手术工具系统，其中惯性测量单元包括一个或多个加速度计，用于检测手持式手术器械的运动。13.根据权利要求8至12中任一项所述的手术工具系统，视觉单元包括：相机，被配置为通过将由激光标记器生成的光学信号转换为电信号来检测激光标记器的移动。14.根据权利要求13所述的手术工具系统，其中视觉单元还包括：配置为放大激光标记的手术显微镜。15.根据权利要求13或14所述的手术工具系统，其中视觉单元还包括：计算机，被配置为从相机接收电信号；其中，计算机还被配置为确定激光标记的质心；和其中关于激光标记的移动的信息是关于激光标记的质心的移动的信息。16.根据权利要求15所述的手术工具系统，其中，计算机被配置为生成第二信号并将其发送到手持式手术器械的处理电路；其中，所述计算机还被配置为将所述激光标记的移动在预定阈值或低于预定阈值的信息过滤掉，使得所述第二信号仅包括关于所述激光标记的移动高于所述预定阈值的信息；和其中，预定阈值设定在手术器械的预期运动频率之上。17.根据权利要求16所述的手术工具系统，其中，第一信号包括关于手持式手术器械在包括预期运动频率的一系列频率范围内的运动的信息。18.根据权利要求17所述的手术工具系统，其中，信号处理电路被配置为基于第一信号和第二信号控制驱动器以移动可移动平台，使得外科器械的预期运动不受可移动平台移动的补偿。19.根据权利要求18所述的手术工具系统，其中，处理电路被配置为基于第一信号和第二信号产生输出信号，输出信号不包括等于或低于预定阈值的频率；和其中，处理电路被配置为基于输出信号控制驱动器以移动可移动平台。20.操作手持式手术器械的方法，该方法包括：使用激光源发射激光束以在表面上产生激光标记；使用惯性测量单元检测手持式手术器械的运动；使用惯性测量单元产生第一信号，该第一信号包括关于检测到的手持式手术器械的运动的信息；控制，使用信号处理电路，驱动器移动可移动平台，可移动平台夹持受控针尖，基于惯性测量单元产生的第一信号和视觉单元基于激光标机器运动产生的第二信号。使得夹持受控针尖的可移动平台的运动至少部分地补偿手持式手术器械的颤动运动。21.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪维德，王泽南，
申请(专利权)人：科易微医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG