[發(fā)明專利]用于器械干擾補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580056120.6
• 申請(qǐng)日: 2015-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN107072724B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·斯瓦魯普;P·G·格里菲思;G·林奇;D·米勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 直觀外科手術(shù)操作公司
• 主分類號(hào): A61B34/30
• 分類號(hào): A61B34/30
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;趙蓉民

一種計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療設(shè)備，包括鉸接臂上的第一關(guān)節(jié)組、鉸接臂上的第二關(guān)節(jié)組、以及耦接到該第一關(guān)節(jié)組和該第二關(guān)節(jié)組的控制單元。該控制單元確定由一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)器的釋放引起的對(duì)第一關(guān)節(jié)組的干擾，并且使用第二關(guān)節(jié)組來(lái)補(bǔ)償干擾，以減少關(guān)注點(diǎn)的位置的運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，該控制單元通過(guò)確定該關(guān)注點(diǎn)相對(duì)于參考點(diǎn)的初始位置、基于對(duì)該第一關(guān)節(jié)組的干擾來(lái)確定該關(guān)注點(diǎn)的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)、以及向該第二關(guān)節(jié)組發(fā)送驅(qū)動(dòng)命令以在與該預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)相反的方向上移動(dòng)該關(guān)注點(diǎn)來(lái)補(bǔ)償該干擾。

相關(guān)申請(qǐng)

本公開要求于2014年10月27日提交的標(biāo)題為“用于集成手術(shù)臺(tái)的系統(tǒng)和方法(System and Method for Integrated Operating Table)”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第62/069,245號(hào)以及于2015年3月17日提交的標(biāo)題為“用于減少工具干擾的系統(tǒng)和方法(Systemand Method for Reducing Tool Disturbances)”美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?2/134,212的優(yōu)先權(quán)，這兩個(gè)公開通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及具有鉸接臂的設(shè)備的操作，并且更具體地涉及減少對(duì)器械姿態(tài)的外部干擾。

背景技術(shù)

越來(lái)越多的設(shè)備正在被替換為自主和半自主電子設(shè)備。這在現(xiàn)今的醫(yī)院里面尤其如此，在手術(shù)室、介入療室(interventional suite)、重癥監(jiān)護(hù)病房、急診室等中具有大批自主的和半自主的電子設(shè)備。例如，玻璃溫度計(jì)和水銀溫度計(jì)由電子溫度計(jì)取代，靜脈滴注管線現(xiàn)在包括電子監(jiān)測(cè)器和流量調(diào)節(jié)器，并且傳統(tǒng)的手持式外科手術(shù)器械正由計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療設(shè)備所取代。

這些電子設(shè)備為操作它們的人員提供了優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。許多這些電子設(shè)備都可以使一個(gè)或多個(gè)鉸接臂和/或末端執(zhí)行器進(jìn)行自主或半自主運(yùn)動(dòng)。這些一個(gè)或多個(gè)鉸接臂和/或末端執(zhí)行器每個(gè)都包括支持這些鉸接臂和/或末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)的連桿和鉸接關(guān)節(jié)的組合。在許多情況下，對(duì)這些鉸接關(guān)節(jié)進(jìn)行操縱以獲得位于相應(yīng)鉸接臂和/或末端執(zhí)行器的連桿和鉸接關(guān)節(jié)的遠(yuǎn)端處的相應(yīng)器械的預(yù)期位置和/或取向(統(tǒng)稱為期望姿態(tài))。靠近該器械的每個(gè)鉸接關(guān)節(jié)為相應(yīng)的鉸接臂和/或末端執(zhí)行器提供至少一個(gè)自由度，該自由度可以用于操縱相應(yīng)器械的位置和/或取向。在許多情況下，相應(yīng)的鉸接臂和/或末端執(zhí)行器可以包括允許控制相應(yīng)器械的X位置、Y位置和Z位置(統(tǒng)稱為平移移動(dòng))以及相應(yīng)器械的滾轉(zhuǎn)、俯仰和偏擺取向(統(tǒng)稱為旋轉(zhuǎn)移動(dòng))的至少六個(gè)自由度。為了在控制相應(yīng)器械的姿態(tài)方面提供更大的靈活性，相應(yīng)的鉸接臂和/或末端執(zhí)行器通常被設(shè)計(jì)成包括冗余自由度。當(dāng)存在冗余自由度時(shí)，可以使用這些鉸接關(guān)節(jié)的位置和/或取向的多個(gè)不同組合來(lái)獲得相應(yīng)器械的相同姿態(tài)。

當(dāng)具有鉸接臂的設(shè)備用于醫(yī)療程序時(shí)，并不罕見(jiàn)的是鉸接臂中的一個(gè)或多個(gè)可以在端口部位處與患者對(duì)接，使得可以利用器械和/或其它末端執(zhí)行器來(lái)對(duì)于患者的內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)執(zhí)行程序。根據(jù)該程序，可能期望釋放對(duì)該鉸接臂的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的鎖和/或制動(dòng)器，以便重新定位該鉸接臂的至少一部分。當(dāng)釋放該鎖和/或制動(dòng)器時(shí)，這樣可能導(dǎo)致該鉸接臂(更重要的是定位在該患者體內(nèi)的器械和/或末端執(zhí)行器的尖端)的位置和/或取向的不期望的移動(dòng)。這種不期望的移動(dòng)可能導(dǎo)致傷害患者、傷害鉸接臂和/或末端執(zhí)行器附近的人員、損壞鉸接臂和/或末端執(zhí)行器、損壞鉸接臂和/或末端執(zhí)行器附近的其他設(shè)備、破壞無(wú)菌區(qū)和/或其它不期望的結(jié)果。

因此，所期望的是，當(dāng)鉸接臂的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的制動(dòng)器和/或鎖被釋放時(shí)，使鉸接臂中的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)校正器械、鉸接臂和/或末端執(zhí)行器中的不期望的移動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

與一些實(shí)施例一致，一種計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療設(shè)備包括鉸接臂上的第一關(guān)節(jié)組、鉸接臂上的第二關(guān)節(jié)組、以及耦接到該第一關(guān)節(jié)組和該第二關(guān)節(jié)組的控制單元。在一些實(shí)施例中，該控制單元被配置為確定由釋放一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)器引起的對(duì)第一關(guān)節(jié)組的干擾并且使用第二關(guān)節(jié)組來(lái)補(bǔ)償干擾，以減少該鉸接臂上的關(guān)注點(diǎn)的位置的運(yùn)動(dòng)。