[發明專利]外科手術器械的主動定位裝置以及包括此類主動定位裝置的外科手術機器人系統

在審

• 申請號: 201380066628.5
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN104869936A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 胡伯圖斯·范格林博格
• 申請（專利權）人: 阿瓦特拉醫學有限公司
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張啟程

技術領域

本發明涉及一種外科手術器械的主動定位裝置以及涉及一種用于微創外科手術以及特別是腹腔鏡術的外科手術機器人系統或遠程機械手。

背景技術

用于微創外科手術、特別是腹腔鏡外科手術的機器人系統或遠程機械手通過電動化定位來替代由外科醫生通常手動引導的手術器械(例如外科手術器械、內窺鏡或照相機)。需要替代的手術器械借助一個或多個套針引入患者體內。被稱為套針的是如下的器械：外科醫生借助這種器械在微創外科手術中實現了進入患者體腔(通常是腹腔或胸腔)的進口，其中，該進口通過管、所謂的管筒保持敞開。在機器人系統中設置的運動機械和控制邏輯電路實現了手術器械繞樞轉點在二個自由度(x，y)上的運動以及手術器械沿器械軸線(z)的平移運動。在二個自由度(x，y)上的運動的不動點稱為樞轉點。該樞轉點理想地處在套針與患者腹壁的穿透點上。機器人系統的控制邏輯電路必須識別到該樞轉點或者樞轉點必須通過運動機械的結構實施方案來限定，以便對手術器械的運動進行如下限定：使得在套針周圍對組織的生物機械負荷盡可能低。

由現有技術公知的機器人系統基于用以使手術器械得到被動預定位并且使其進行主動運動的機器人手臂。帶有機器人手臂的基于現有技術的解決方案(其實現了使手術器械環繞樞轉點得到被動預定位并且使其進行主動運動)一方面需要很大的結構空間并且另一方面，機器人的運動過程可能導致碰撞。

在微創外科手術介入期間，應用至少兩個、一般為三至四個外科手術器械(如鉗子、剪刀、針固定夾、手術刀)以及照相機或內窺鏡，它們分別借助專門的套針引入患者體內。這意味著：對于每個所使用的手術器械存在機器人手臂，該機器人手臂對器械的被動的預定位和主動的運動加以控制。

基于現有技術的解決方案的缺陷在于：患者的位置在手術開始之前必須被固定下來，并且在手術期間患者變換位置幾乎是不可能的。

另一已經提到的缺陷是已知的機器人系統所要求的很大的結構空間。

發明內容

因此，本發明的目的在于，提供一種外科手術器械的主動定位裝置以及一種外科手術機器人系統，所述主動定位裝置和所述機器人系統設置有很高的可變度并且僅需要很少的結構空間，或者就其實施方案而言更小而且更輕。

本發明的另一目的在于，提供一種機器人系統，其實現了患者在手術期間變換位置，在此特別是在變換位置后不會對外科手術器械的運動自由度產生限制。

所述目的通過本發明根據權利要求1借助一種外科手術器械的主動定位裝置以及根據權利要求9借助一種外科手術機器人系統來實現。

本發明的主題涉及一種用在機器人手臂上的、外科手術器械的主動定位裝置，其包括：

支架板，該支架板能夠與機器人手臂連接，

植入裝置，該植入裝置布置在支架板上并且被設置用于通入體內，

至少一個引導裝置，用于將外科手術器械引導通入體內，其中，外科手術器械的桿貫穿引導裝置地延伸，并且引導裝置與植入裝置借助平衡元件可變地連接，以及

引導裝置相對于植入裝置的調整裝置，所述調整裝置一方面在支架板和/或植入裝置上以及另一方面在引導裝置上以如下方式被安裝：外科手術器械的桿既在x方向上又在y方向上相對于初始位置能夠運動，在初始位置中，外科手術器械的縱向伸展平行于植入裝置的縱向伸展地延伸。

在優選的實施方式中，平衡元件在其幾何形狀方面能夠改變，方式為：在x方向上還有y方向上在植入裝置與引導裝置之間能自由選擇的角度能夠在彼此初始位置相同的情況下得到調整，其中，平衡元件特別是由彈性材料構成。

在另一優選實施方式中，調整裝置具有至少兩個能操控的促動器，促動器特別是實施為彼此正交布置的調整驅動裝置，其中，在引導裝置與支架板或植入裝置之間的球頭杠桿機構以如下方式設置：通過調整驅動裝置借助球頭杠桿機構，能夠使引導裝置相對于初始位置在x方向和y方向上彼此獨立地得到定位。

在同樣優選的實施方式中，在引導裝置上設置有平移調整裝置，所述平移調整裝置與外科手術器械以如下方式連接，外科手術器械的桿能夠沿z方向運動。優選的是，平移調整裝置借助伸縮系統20和/或繩索牽引系統使外科手術器械的桿沿z方向運動。