[發明專利]控制用于在外科手術期間操縱患者的解剖結構的機器人系統的系統和方法

有效

• 申請號: 201480053882.6
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN105592817B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: D·W·馬拉克沃斯基;D·A·斯桃頓
• 申請（專利權）人: 史賽克公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61G13/12;A61G13/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張榮海

控制用于在外科手術期間操縱患者的解剖結構的機器人系統的系統和方法包括向解剖結構施力，以便由解剖結構生成響應。解剖結構的響應被測量并且解剖結構的特性基于該響應被計算?；谟嬎愠龅奶匦裕餍迪鄬τ诮馄式Y構被自主地控制。

對相關申請的交叉引用

本主題專利申請要求于2013年9月30日提交的美國臨時專利申請No.61/884,500的優先權和所有權益，該申請通過引用被結合于此。

技術領域

本發明一般而言涉及控制在外科手術期間用來治療患者的解剖結構的機器人系統的系統和方法。更具體而言，本發明的一個方面涉及基于解剖結構對施加在該解剖結構上的力的響應來控制機器人系統。

背景技術

醫務人員，諸如醫生，最近發現使用機器人系統執行外科手術的好處。這種機器人系統通常包括可移動的臂?？梢苿拥谋劬哂凶杂傻倪h端，該遠端能夠以非常高的精度被定位。手術器械被附連到臂的自由端。手術器械被設計為應用到手術部位。

在早期的機器人系統中，醫務人員在手術支架中剛性地固定患者，由此在靜態患者坐標系中固定手術部位。但是，最近的機器人系統采用允許患者的輕微運動的手術支架。從而，現代手術支架不在靜態患者坐標系中剛性地固定手術部位。

允許手術部位的運動的一個缺點是，在機器人系統的自主操作期間，手術部位過于松散地被固定的可能性。在這種情況下，機器人系統的位置控制回路不斷嘗試到達手術部位處的目標，而同時又不斷地推目標使其不可及。其結果是，手術器械在手術部位不準確地定位，由此增加了外科手術不必要的延遲。

從而，期望開發一種機器人系統，該系統可以補償這些狀況或完全預防這些狀況。

發明內容

在一種實施例中，提供了用于在外科手術期間操縱患者的解剖結構的機器人系統。施力設備被配置為向解剖結構施力，以便由解剖結構生成響應。響應測量設備被配置為測量解剖結構的響應。解剖結構具有特性并且控制器被配置為基于響應計算解剖結構的特性。器械被配置為操縱解剖結構?？刂破骰谟嬎愠龅奶匦韵鄬τ诮馄式Y構自主地控制器械。

在一種實施例中，提供了控制用于在外科手術期間操縱患者的解剖結構的機器人系統的方法。解剖結構具有特性。機器人系統包括器械并被配置為自主地控制器械。該方法包括向解剖結構施力，以便由解剖結構生成響應。解剖結構的響應被測量并且解剖結構的特性基于該響應被計算。該方法還包括基于計算出的特性相對于解剖結構自主地控制器械。

在另一種實施例中，提供了控制用于在外科手術期間操縱患者的解剖結構的機器人系統的方法。解剖結構用支撐物固定并且機器人系統包括器械并被配置為自主地控制器械。導航系統被配置為跟蹤解剖結構和器械。該方法包括利用導航系統確定代表解剖結構相對于支撐物移動的程度的數據。該方法還包括基于該數據相對于解剖結構自主地控制器械。

本系統和方法解決其中，當器械自主地應用到解剖結構時，解剖結構移動的情況。通過測量響應和計算解剖結構的特性，本系統和方法解釋這種運動。有利的是，本系統和方法能夠基于計算出的特性相對于解剖結構自主地控制器械。通過基于計算出的解剖結構的特性自主地控制器械，本系統和方法以來自醫務人員的最小至無干預來解釋解剖結構的運動。此外，本系統和方法有利地解釋解剖結構的特性，由此避免不斷嘗試到達在手術部位處的目標，而同時又不斷地推目標使其不可及的問題。作為替代，本系統和方法通過將解剖結構的特性考慮在內來允許高效地到達在手術部位處的目標。從而，本系統和方法提供了在外科手術過程中手術器械在手術部位處的更準確定位和減少的延遲。

附圖說明

本發明的優點將容易理解，因為通過在結合附圖考慮時參考以下具體描述，這些將變得更好理解，其中：

圖1是機器人系統的透視圖。

圖2是機器人系統的示意圖。