[發明專利]超靈巧型手術系統用戶接口裝置

有效

• 申請號: 201580080006.7
• 申請日: 2015-09-25
• 公開（公告）號: CN107708595B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 帕布洛·愛德華多·加西亞·基爾羅伊;卡倫·沙克斯皮爾·柯尼希;喬斯·路易斯·科爾多巴·馬蒂利亞;瓊·薩瓦里
• 申請（專利權）人: SRI國際公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳煒;席兵

公開了用戶接口裝置。所述裝置可包含可握持在用戶的手中的主體。所述主體具有外表面，所述外表面可由所述用戶的手的手指夾持，以促進所述用戶的手對所述主體的平移和旋轉。所述裝置可包含設置在所述主體內的一個或多個傳感器。在一些實施例中，所述一個或多個傳感器可將所述主體的位置和取向信息中的一個或兩個提供到控制系統。所述主體可經由所述主體的由所述用戶的手指夾持的所述外表面向所述用戶提供反饋，和/或可經由所述主體的平移、所述主體的旋轉、所述用戶的手指對所述外表面的按壓以及所述主體的所述縱向軸線的角取向的變化中的一個或多個接收來自所述用戶的控制輸入。還提供了使用用戶接口裝置的方法。

通過引用而結合任何優先權申請

本申請案在美國法典第35篇第119條(e)款下主張2015年4月23日提交的美國臨時申請號62/151596的優先權權益，所述美國臨時申請以全文引用的方式并入本文中且應被視為本說明書的一部分。本申請以全文引用的方式并入有2014年3月13日提交的國際申請號PCT/US2014/026115，其在美國指定且于2014年9月25日用英文公布為WO 2014/151621，所述國際申請應被視為本說明書的一部分。本申請以全文引用的方式并入有2015年2月24日提交的美國臨時號62/120,128，所述美國臨時號以全文引用的方式并入本文中，其應被視為本說明書的一部分。

技術領域

手術機器人允許外科醫生以微創方式對患者實施手術。本申請涉及手術系統和方法，且更具體地說涉及用于具有一個或多個超靈巧型手術臂和一個或多個末端執行器的超靈巧型手術系統的用戶接口裝置及其操作方法。

背景技術

機器人的使用在所有生活方面發展和擴散。一些機器人是自主的，在于除了剛剛啟動機器人并指示機器人執行一組任務外無需人為干預。一些其它機器人由人類操作員控制。用于手術的市售機器人系統是后一種的實例，其中操作員控制機器人。

通常，此類系統具有操作員能夠借以操縱機器人的控制臺。因此，外科醫生在使用市售機器人手術系統時遠離患者，常常坐在遠程控制臺處。通常，市售系統使用機械接地用戶接口裝置。通常，這些接地用戶接口裝置在空間上固定到用戶控制臺。接地用戶接口裝置傳達取向感和方向感。接地用戶接口裝置在自由空間中不進行操縱。

在市售系統中，接地用戶接口裝置可在各種情形下(例如當機器人系統達到接頭極限時)提供反饋。反饋可由用戶輸入裝置難以移動的用戶簡單感覺提供。在更高級的方法中，機器人系統可有意使接地用戶接口裝置運動以提供反饋。

接地用戶接口裝置的主要功能是提供操作員靈巧地操縱工具和末端執行器的能力。在市售機器人手術系統中，大型機器人臂控制機器人工具。工具被插入到小切口中。機器人工具的遠端通常包含用于在患者體內進行過程的末端執行器(例如，抓緊器、釘合器等)。在機器人臂的能力限制內，末端執行器在空間中平移。外科醫生通常根據遠離患者的沉浸式控制臺控制機器人臂。機器人工具也能夠進行某些手術任務，但不是非常適于其它手術任務。

在市售手術機器人系統中，大體上經由機器人相機觀察機器人工具的運動。機器人相機的運動由機器人臂控制，同樣也像其它機器人工具一樣在外科醫生的控制下。控制接地用戶接口裝置的外科醫生的手的移動可映射到機器人工具在相機的參考系中的移動。接地用戶接口裝置的運動映射到機器人相機的參考系內的機器人工具的遠端執行器。提供給外科醫生的參考信息因此受限于相機所提供的視野。顯示器通常嚴格地從由機器人握持的相機的視角示出機器人工具的遠端的運動。

外科醫生因此必須借助相機所提供的有限的信息創建身體結構的構思模型，從而根據特定任務的需要控制機器人工具。由于外科醫生在控制臺處的遠程位置，因此他無法獲取患者的額外視野以便加強他對手術空間的理解。機器人相機的有限視角使得手術的各方面不太自然。舉例來說，從腹部的一個四分之一圓周到另一四分之一圓周進行大的移動、尤其是包括相機掠過包含患者的中線的圓弧的運動極具挑戰性。