[發(fā)明專利]用于機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的綁定性和非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980060794.1
• 申請(qǐng)日: 2019-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN112888396A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 布賴恩·羅克羅爾;埃里克·泰勒;馬修·黑奇;科林·默菲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 柯惠LP公司
• 主分類號(hào): A61B34/30
• 分類號(hào): A61B34/30;A61B34/00;A61B34/20;B25J9/16;A61B17/00
• 代理公司: 北京金信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 李奕伯

一種將關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制選擇性地綁定到手術(shù)器械的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)和方法包含：檢測(cè)所述手術(shù)器械的近側(cè)或遠(yuǎn)側(cè)線性移動(dòng)；在所述近側(cè)或所述遠(yuǎn)側(cè)線性移動(dòng)之后，計(jì)算所述手術(shù)器械的工具中心點(diǎn)與遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心之間的距離；當(dāng)檢測(cè)到的線性移動(dòng)為遠(yuǎn)側(cè)線性移動(dòng)時(shí)，基于計(jì)算出的距離將關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制分配并綁定到所述手術(shù)器械；且當(dāng)檢測(cè)到的線性移動(dòng)為近側(cè)線性移動(dòng)時(shí)，基于計(jì)算出的距離將非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制分配到所述手術(shù)器械。

背景技術(shù)

機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)已用于微創(chuàng)醫(yī)療過程中，在微創(chuàng)醫(yī)療過程中，將手術(shù)器械通過固定進(jìn)入點(diǎn)處的手術(shù)入口或進(jìn)入端口插入患者體內(nèi)。這些系統(tǒng)結(jié)合遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心(RCM)以確保當(dāng)在患者體內(nèi)操控器械時(shí)，所述手術(shù)器械不會(huì)移動(dòng)到這些固定進(jìn)入點(diǎn)外。這些手術(shù)機(jī)器人中的許多手術(shù)機(jī)器人使用機(jī)械RCM，其中機(jī)器人臂的部分直接附接到手術(shù)入口。不同于使用機(jī)械RCM的手術(shù)機(jī)器人，基于軟件的RCM通常不會(huì)機(jī)械地連接到手術(shù)入口，以提供更大的運(yùn)動(dòng)范圍且減少手術(shù)機(jī)器人的機(jī)器人臂之間的碰撞。

當(dāng)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的操作者操控手術(shù)部位內(nèi)的手術(shù)器械時(shí)，由于外科手術(shù)部位的局限性、從進(jìn)入端口伸入的手術(shù)器械的量以及手術(shù)器械的遠(yuǎn)側(cè)部分到RCM的距離，關(guān)節(jié)約束條件可能會(huì)突然發(fā)生變化。

因此，需要具有基于軟件和基于機(jī)械的RCM的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)，其在機(jī)器人手術(shù)過程中實(shí)時(shí)地促進(jìn)對(duì)器械關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本公開涉及一種用于將關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制選擇性地綁定到手術(shù)器械的系統(tǒng)和方法。

一方面，一種將關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制選擇性地綁定到手術(shù)器械的方法包含：檢測(cè)所述手術(shù)器械的近側(cè)或遠(yuǎn)側(cè)線性移動(dòng)；在所述近側(cè)或所述遠(yuǎn)側(cè)線性移動(dòng)之后，計(jì)算所述手術(shù)器械的工具中心點(diǎn)與遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心之間的距離；當(dāng)檢測(cè)到的線性移動(dòng)為遠(yuǎn)側(cè)線性移動(dòng)時(shí)，基于計(jì)算出的距離將關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制分配并綁定到所述手術(shù)器械；且當(dāng)檢測(cè)到的線性移動(dòng)為近側(cè)線性移動(dòng)時(shí)，基于計(jì)算出的距離將非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制分配到所述手術(shù)器械。

所述方法可進(jìn)一步包含在檢測(cè)到的線性移動(dòng)為近側(cè)線性移動(dòng)時(shí)確定手術(shù)器械的當(dāng)前關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度，且確定所述手術(shù)器械的所述當(dāng)前關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度何時(shí)大于所分配的非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制。一方面，當(dāng)手術(shù)器械的當(dāng)前關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度大于所分配的非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制時(shí)，所述手術(shù)器械的所述當(dāng)前關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度不受影響，且所述手術(shù)器械保持不受非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制的約束。另外或替代地，當(dāng)手術(shù)器械的當(dāng)前關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度不大于所分配的非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制時(shí)，方法進(jìn)一步包含基于所接收的用戶命令使所述手術(shù)器械通過關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)至新關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度，且確定所述手術(shù)器械的所述新關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度何時(shí)小于所述所分配的非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制。另外或替代地，當(dāng)確定新關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度不小于所分配的非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制時(shí)，手術(shù)器械的新關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度不受影響，且所述手術(shù)器械保持不受非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制的約束。另外或替代地，當(dāng)確定新關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度小于所分配的非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制時(shí)，手術(shù)器械的新關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度不受影響，且方法進(jìn)一步包含將非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制轉(zhuǎn)換成綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制。

綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制和非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制可基于關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制勻變，所述關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制勻變包含線性、二次方、冪曲線或某一其它形狀中的至少一個(gè)。

在本公開的另一方面中，提供了一種機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)。所述機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)包含：手術(shù)機(jī)器人臂，其包含安置于其遠(yuǎn)側(cè)部分上的手術(shù)器械；以及控制器，其可操作地聯(lián)接到所述手術(shù)機(jī)器人臂。所述控制器配置成：基于患者體內(nèi)的從中插入手術(shù)器械的手術(shù)入口的位置，建立手術(shù)機(jī)器人臂的手術(shù)器械的基于軟件的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心；檢測(cè)所述手術(shù)器械的近側(cè)或遠(yuǎn)側(cè)線性移動(dòng)；在所述近側(cè)或所述遠(yuǎn)側(cè)線性移動(dòng)之后，計(jì)算所述手術(shù)器械的工具中心點(diǎn)與所述遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心之間的距離；當(dāng)檢測(cè)到的線性移動(dòng)為遠(yuǎn)側(cè)線性移動(dòng)時(shí)，基于計(jì)算出的距離將關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制分配并綁定到所述手術(shù)器械；并且當(dāng)檢測(cè)到的線性移動(dòng)為近側(cè)線性移動(dòng)時(shí)，基于計(jì)算出的距離將非綁定性關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制分配到所述手術(shù)器械。