用于初始化外科工具的方法、系统和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于初始化外科工具的各种示例性方法、系统和装置。一般来讲，外科工具可包括端部执行器、细长轴和将所述端部执行器联接到所述轴的远侧端部的腕。所述腕可以被构造成能够便于所述端部执行器相对于所述轴的运动。所述外科工具可包括多个柔性构件，所述多个柔性构件被构造成能够单独移动或作为包括任何数量的所述柔性构件的组移动，以通过在所述腕处枢转引起所述端部执行器相对于所述轴的运动。所述端部执行器的运动可包括在未关节运动位置和关节运动位置之间的运动。所述外科工具还可包括一个或多个导航构件，所述一个或多个导航构件被构造成能够选择性地致动以迫使所述端部执行器进入所述未关节运动位置。

Methods, systems and devices for initializing surgical tools

The present invention provides various exemplary methods, systems and devices for initializing surgical tools. Generally speaking, surgical tools may include an end effector, a slender axis and a wrist connecting the end effector to the distal end of the axis. The wrist can be constructed to facilitate the movement of the end effector relative to the axis. The surgical tool may include a plurality of flexible members constructed to be able to move independently or as a group comprising any number of the flexible members to cause the end effector to move relative to the axis by pivoting at the wrist. The motion of the end effector may include a motion between the joint motion position and the joint motion position. The surgical tool may also include one or more navigation components that are constructed to selectively actuate to force the end effector into the joint-free motion position.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于初始化外科工具的方法、系统和装置
本公开整体涉及用于初始化外科工具的方法、系统和装置。
技术介绍
由于术后恢复时间减少且瘢痕形成最小化，因此微创外科手术(MIS)器械通常优于传统的开放式外科装置。腹腔镜式外科手术是一种类型的MIS手术，其中在腹部形成一个或多个小切口，并且通过切口插入套管针以形成进入腹腔的通路。套管针用于将各种器械和工具引入腹腔中，而且提供注气使腹壁升高到器官上方。器械和工具可用于以多种方式接合和/或处理组织以达到诊断或治疗效果。内窥镜式外科手术是另一种类型的MIS手术，其中将细长的柔性轴通过自然孔口引入体内。已开发了多种机器人系统来辅助MIS手术。机器人系统可通过保持自然的手眼轴来实现更直观的手部运动。机器人系统还可通过在仪器上包括“腕”关节、形成更自然的手状关节来实现更大程度的运动自由度。然而，机器人系统的一个缺点是“腕”关节的起始位置随着时间的推移而变化，这是由于用于关节运动的柔性部件的弯曲，随着时间的推移在柔性部件中产生一定程度的松弛。因此，关节运动随着时间的推移变得较不精确地控制，导致器械不能如期望的那样精确定位。因此，仍然需要用于初始化外科工具的改进的方法、系统和装置。
技术实现思路
一般来讲，提供了用于初始化外科工具的方法、系统和装置。在一个方面，提供了一种外科工具，在一个实施方案中，该外科工具包括：工具轴；联接到工具轴的远侧端部的端部执行器；设置在工具轴和端部执行器之间的多轴腕；多个柔性缆线，多个柔性缆线沿着工具轴延伸并可操作地联接到端部执行器，使得选择性地施加到多个柔性缆线中的一个或多个的张力引起端部执行器进行俯仰和偏航运动中的至少一个；以及导航杆，该导航杆被构造成能够相对于端部执行器选择性地移动，以迫使端部执行器相对于工具轴进入基本上零角度位置。该外科工具可以任意种方式变化。例如，端部执行器可包括第一钳口和第二钳口，并且导航杆可被构造成能够延伸到形成在第一钳口中的凹陷部中。又如，端部执行器可包括第一钳口和第二钳口，并且导航杆可包括第一杆和第二杆，第一杆被构造成能够延伸到形成于第一钳口中的第一凹陷部中，并且第二杆被构造成能够延伸到形成于第二钳口中的第二凹陷部。再如，导航杆可被构造成能够延伸穿过多轴腕中的孔以防止多轴腕运动。再如，端部执行器可包括第一钳口和第二钳口，并且多个柔性缆线可被构造成能够使第一钳口和第二钳口在打开位置和闭合位置之间移动。又如，外科工具可包括联接到端部执行器的近侧端部的外壳，并且该外壳可被构造成能够联接到外科机器人的驱动器，使得驱动器能控制多个柔性缆线的运动。又如，迫使端部执行器进入基本上零角度位置的导航杆可以防止端部执行器从基本上零角度位置移动到非零角度位置。再如，外科工具可包括多个传感器，该多个传感器被配置为能够在端部执行器处于基本上零角度位置时感测多个柔性缆线中的每一个的位置。再如，导航杆的运动可独立于多个柔性缆线的运动。又如，多个柔性缆线的运动可以在近侧方向上，并且刚性杆的运动可以在远侧方向上。在另一个实施方案中，提供了一种外科工具，该外科工具包括：具有多个输入端的外壳，该外壳被构造成能够联接到外科机器人的工具驱动器上的至少一个马达；从外壳延伸的细长轴；端部执行器，该端部执行器联接到细长轴的远侧端部并且能围绕形成于端部执行器和细长轴之间的至少一个枢转接头枢转地移动；以及多个柔性缆线，该多个柔性缆线联接到外壳中的多个输入端，沿细长轴延伸，并可操作地联接到端部执行器。多个柔性缆线的近侧运动能够有效地引起端部执行器的至少一部分相对于细长轴枢转地运动。外科工具还包括刚性构件，该刚性构件可操作地与端部执行器相关联并且被构造成能够选择性地推进到端部执行器中以迫使端部执行器与细长轴基本上纵向对齐。该外科工具可以任意种方式变化。例如，外科工具可包括第一致动器，该第一致动器被构造成能够被致动以将刚性构件推进到端部执行器中。第一致动器可包括旋转构件，该旋转构件被构造成能够旋转以纵向平移刚性构件，从而将刚性构件推进到端部执行器中，并且/或者外科工具可包括第二致动器，该第二致动器被构造成能够被致动以朝近侧拉动多个柔性缆线，使多个柔性缆线相对于细长轴移动，从而使端部执行器的至少一部分相对于细长轴枢转。又如，多个柔性缆线中的每一个被构造成能够相对于细长轴朝近侧移动，以使端部执行器相对于细长轴枢转，并且刚性构件可被构造成能够相对于细长轴朝远侧移动，以迫使端部执行器与细长轴基本上纵向对齐。再如，端部执行器可包括一对钳口，并且多个柔性缆线可被构造成能够相对于细长轴移动，以选择性地打开和闭合该一对钳口。刚性构件可包括一对刚性构件，并且每个刚性构件可被构造成能够推进到钳口中的一个中。再如，端部执行器可包括夹钳、抓紧器、针驱动器、剪刀、电烙器工具、缝合器、施夹器、抽吸工具和冲洗工具中的一个。又如，外科工具可包括多个传感器，该多个传感器被配置成能够在刚性构件被推进到端部执行器中并且端部执行器与细长轴基本上纵向对齐时感测多个柔性缆线中的每一个的位置。外科机器人可包括存储器和控制器，并且控制器可被配置为能够使得多个柔性缆线中的每一个的感测位置被存储在存储器中。控制器可被配置为能够接收用户发起的请求端部执行器相对于细长轴运动的输入，并且通过使多个柔性缆线中的一个或多个参照多个柔性缆线中的每个的存储的感测位置相对于细长轴移动来引起所请求的移动，并且/或者控制器可被配置为能够在感测多个柔性缆线中的每个的位置之前使多个柔性缆线张紧，当多个柔性缆线张紧时，多个传感器感测多个柔性缆线的位置。在另一个方面，提供了一种外科系统，在一个实施方案中，该外科系统包括外科工具、存储器和控制器。外科工具包括：工具轴；联接到工具轴的远侧端部的端部执行器；设置在工具轴和端部执行器之间的多轴腕；多个柔性缆线，该多个柔性缆线沿着工具轴延伸并可操作地联接到端部执行器，使得选择性地施加到多个柔性缆线中的一个或多个的张力引起端部执行器的至少一部分围绕多轴腕的至少一个轴旋转；刚性杆，该刚性杆被构造成能够相对于端部执行器选择性地移动，以迫使端部执行器相对于工具轴进入基本上零角度位置；以及多个传感器，该多个传感器在端部执行器处于基本上零角度位置时感测多个柔性缆线中的每一个的位置。控制器被配置为能够使得多个柔性缆线中的每一个的感测位置被存储在存储器中。所述外科系统可以任意种方式变化。例如，控制器可被配置为能够接收用户发起的请求端部执行器相对于工具轴运动的输入，并且通过使多个柔性缆线中的一个或多个参照多个柔性缆线中的每个的存储的感测位置相对于工具轴移动来引起所请求的移动。又如，控制器可被配置为能够在感测多个柔性缆线中的每个的位置之前使多个柔性缆线张紧，当多个柔性缆线张紧时，多个传感器感测多个柔性缆线中的每个的位置。在另一个方面，提供了一种外科方法，在一个实施方案中，该方法包括致动外科机器人以使得刚性杆迫使端部执行器进入与联接到端部执行器的轴基本上纵向对齐的位置，并且在端部执行器处于基本上纵向对齐的位置时，致动外科机器人以张紧多个柔性缆线中的一个或多个并感测联接到端部执行器的多个柔性缆线的位置。多个柔性缆线的感测位置限定了端部执行器的原始位置。外科方法还包括致动外科机器人以张紧多个柔性缆线中的一个或多个，从而使端部执行器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外科工具，包括：工具轴；端部执行器，所述端部执行器联接到所述工具轴的远侧端部；多轴腕，所述多轴腕设置在所述工具轴和所述端部执行器之间；多个柔性缆线，所述多个柔性缆线沿所述工具轴延伸并可操作地联接到所述端部执行器，使得选择性地施加到所述多个柔性缆线中的一个或多个的张力引起所述端部执行器的俯仰和偏航运动中的至少一个；以及导航杆，所述导航杆被构造成能够相对于所述端部执行器可选择性地运动，以迫使所述端部执行器相对于所述工具轴进入基本上零角度的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.01 US 15/200,2831.一种外科工具，包括：工具轴；端部执行器，所述端部执行器联接到所述工具轴的远侧端部；多轴腕，所述多轴腕设置在所述工具轴和所述端部执行器之间；多个柔性缆线，所述多个柔性缆线沿所述工具轴延伸并可操作地联接到所述端部执行器，使得选择性地施加到所述多个柔性缆线中的一个或多个的张力引起所述端部执行器的俯仰和偏航运动中的至少一个；以及导航杆，所述导航杆被构造成能够相对于所述端部执行器可选择性地运动，以迫使所述端部执行器相对于所述工具轴进入基本上零角度的位置。2.根据权利要求1所述的工具，其中，所述端部执行器包括第一钳口和第二钳口，并且所述导航杆被构造成能够延伸到形成于所述第一钳口的凹陷部中。3.根据权利要求1所述的工具，其中，所述端部执行器包括第一钳口和第二钳口，并且所述导航杆包括第一杆和第二杆，所述第一杆被构造成能够延伸到形成于所述第一钳口的第一凹陷部中，并且所述第二杆被构造成能够延伸到形成于所述第二钳口的第二凹陷部中。4.根据权利要求1所述的工具，其中，所述导航杆被构造成能够延伸穿过所述多轴腕中的孔以防止所述多轴腕运动。5.根据权利要求1所述的工具，其中，所述端部执行器包括第一钳口和第二钳口，并且所述多个柔性缆线被构造成能够使所述第一钳口和所述第二钳口在打开位置和闭合位置之间运动。6.根据权利要求1所述的工具，还包括联接到所述工具轴的近侧端部的外壳，所述外壳被构造成能够联接到外科机器人的驱动器，使得所述驱动器能控制所述多个柔性缆线的运动。7.根据权利要求1所述的工具，其中，迫使所述端部执行器进入所述基本上零角度位置的所述导航杆防止所述端部执行器从所述基本上零角度位置运动到非零角度位置。8.根据权利要求1所述的工具，还包括多个传感器，所述多个传感器被构造为能够在所述端部执行器处于所述基本上零角度位置时感测所述多个柔性缆线中的每一个的位置。9.一种外科系统，包括：根据权利要求8所述的外科工具；存储器；以及控制器，所述控制器被配置为能够使得所述多个柔性缆线中的每一个的感测位置被存储在所述存储器中。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制器被配置为能够接收用户发起的请求所述端部执行器相对于所述工具轴运动的输入，并且通过使所述多个柔性缆线中的一个或多个参照所述多个柔性缆线中的每一个的所述存储的感测位置相对于所述工具轴运动来引起所请求的运动。11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制器被配置为能够在感测所述多个柔性缆线中的每个的所述位置之前使所述多个柔性缆线张紧，当所述多个柔性缆线张紧时，所述多个传感器感测所述多个柔性缆线中的每一个的位置。12.一种外科工具，包括：外壳，所述外壳具有多个输入端，所述外壳被构造成能够联接到外科机器人的工具驱动器上的至少一个马达；细长轴，所述细长轴从所述外壳延伸；端部执行器，所述端部执行器联接到所述细长轴的远侧端部并且能围绕形成于所述端部执行器和所述细长轴之间的至少一个枢转接头枢转地运动；多个柔性缆线，所述多个柔性缆线联接到所述外壳中的所述多个输入端，沿所述细长轴延伸，并可操作地联接到所述端部执行器，其中所述多个柔性缆线的近侧运动有效地引起所述端部执行器的至少一部分相对于所述细长轴的枢转运动；以及刚性构件，所述刚性构件可操作地与所述端部执行器相关联并且被构造成能够选择性地推进到所述端部执行器中以迫使所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·希布纳，
申请(专利权)人：伊西康内外科有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US