[發(fā)明專利]工具、用于多功能工具的套件以及用于多功能工具的機器人系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080053102.X
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN102665591A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·蘇亞雷斯;B·D·施米茨;姜孝植;P·L·埃比特
• 申請（專利權(quán)）人: 馬科外科公司
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00;B25J18/00;A61F2/46;A61B17/58
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 張濤

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求如下美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)：2009年10月1日提交的美國臨時專利申請序列號61/278,066；2010年3月4日提交的美國臨時專利申請序列號61/339,460；2010年3月9日提交的美國臨時專利申請序列號61/339,756；以及2010年8月9日提交的美國臨時專利申請序列號61/401,209，這些專利申請中每個專利申請均通過引用全部并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及機器人系統(tǒng)，更具體來說涉及用于骨科關(guān)節(jié)置換手術(shù)的手術(shù)系統(tǒng)的工具。

背景技術(shù)

機器人系統(tǒng)常常被用在需要高精確度和/或精密度水平的應(yīng)用中，如外科手術(shù)或其他復(fù)雜任務(wù)。此類系統(tǒng)可以包括多種類型的機器人，如自控式、遠程操作和交互式。

交互式機器人系統(tǒng)對于一些類型的手術(shù)是首選，如關(guān)節(jié)置換手術(shù)，因為它們能夠讓手術(shù)醫(yī)生保持手術(shù)過程的直接且經(jīng)手控制同時仍達到高精確度和/或精密度水平。例如，在膝部置換手術(shù)中，手術(shù)醫(yī)生可以通過被動方式使用交互式觸感引導(dǎo)的機器人手臂來摳挖骨骼以接納關(guān)節(jié)植入體，如膝部植入體。為了摳挖骨骼，手術(shù)醫(yī)生手動握持并操縱機器人手臂以移動耦接到機器人手臂的切削工具（如磨鉆）來切削骨骼中的手術(shù)區(qū)（pocket）。只要手術(shù)醫(yī)生將磨鉆的鉆頭保持在例如觸感物件限定的預(yù)限定虛擬切削邊界內(nèi)，則機器人手臂以低摩擦和低慣性自由移動，以使手術(shù)醫(yī)生感知機器人手臂為基本無重量的，并且能夠按期望移動機器人手臂。但是，如果手術(shù)醫(yī)生試圖移動磨鉆的鉆頭以在虛擬切削邊界外切削，機器人手臂提供觸感（或作用力）反饋，該反饋阻止或禁止手術(shù)醫(yī)生超出虛擬切削邊界來移動磨鉆的鉆頭。以此方式，機器人手臂能夠?qū)崿F(xiàn)高度精確且可重復(fù)的骨骼切削。當(dāng)手術(shù)醫(yī)生以手動方式在相應(yīng)骨骼切削上植入膝部植入體（如，髕骨部件）時，由于切掉的骨骼與膝部植入體之間的構(gòu)造和介面的原因，植入體一般將精確地對準(zhǔn)。

上述交互式機器人系統(tǒng)雖然對于膝部置換手術(shù)有用，但是它并非最優(yōu)地適于多種類型的手術(shù)，如髖部置換手術(shù)，這需要使用具有不同功能（例如，擴銼、打壓）、不同構(gòu)造（例如，平直、偏移）和不同重量的多種手術(shù)工具。設(shè)計成適應(yīng)多種工具的系統(tǒng)可能復(fù)雜得令人卻步，且需要多個末端執(zhí)行器，手術(shù)過程期間對機器人手臂卸除和附接不同類型的工具會增加執(zhí)行手術(shù)的時間。此外，在髖部置換手術(shù)中，除了保持適合的切削邊界外，手術(shù)工具和植入體的角度取向也是重要的。例如，在常規(guī)髖部置換手術(shù)中，手術(shù)醫(yī)生使用半球形擴銼器來進行患者髖臼的表面修整，髖臼是骨盆中的杯狀骨臼。然后，將相應(yīng)的杯狀植入體（髖臼杯）附接到打壓工具的遠端。手術(shù)醫(yī)生通過以錘反復(fù)敲擊打壓工具的近端將髖臼杯植入到已擴銼的骨臼中。已擴銼的骨臼和植入的髖臼杯的角度取向均是重要的，因為不正確的個別和/或相對取向可能導(dǎo)致髖臼杯與患者髖臼解剖結(jié)構(gòu)的適合版本和傾角錯位。錯位可能導(dǎo)致術(shù)后問題，包括關(guān)節(jié)脫位、股骨運動的極端范圍處股骨打壓髖臼杯以及因股骨頭與髖骨杯介面的不當(dāng)負荷導(dǎo)致髖臼杯的加速磨耗。為了保持正確的腿長和內(nèi)側(cè)/側(cè)向偏移，對準(zhǔn)也是重要的。最后，將髖臼杯打壓到已擴銼的骨臼產(chǎn)生高打壓力，這些高打壓力可以潛在地損壞為高度精確和/或精密的操作而設(shè)計的機器人手臂。

鑒于前文，存在需要一種改進的機器人手術(shù)系統(tǒng)及其部件。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種工具包括殼體，該殼體包括接納部，該接納部配置成接納作業(yè)構(gòu)件的至少一部分以使該作業(yè)構(gòu)件能夠相對于殼體轉(zhuǎn)動，同時約束作業(yè)構(gòu)件在作業(yè)構(gòu)件的徑向上的移動。該工具還包括耦接裝置，該耦接裝置設(shè)置在殼體上且配置成將作業(yè)構(gòu)件耦接到殼體，以使作業(yè)構(gòu)件能夠相對于殼體轉(zhuǎn)動。該耦接裝置包括固位構(gòu)件，該固位構(gòu)件配置成接合作業(yè)構(gòu)件以約束作業(yè)構(gòu)件在作業(yè)構(gòu)件的縱向上相對于殼體的移動。該固位構(gòu)件配置成相對于殼體轉(zhuǎn)動。