[發(fā)明專利]用于在手動關(guān)節(jié)定位期間提供反饋的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011039439.7
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN112155739A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P·G·格里菲思
• 申請（專利權(quán)）人: 直觀外科手術(shù)操作公司
• 主分類號: A61B34/35
• 分類號: A61B34/35;A61B90/50
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 張秀芬

本發(fā)明涉及用于在手動關(guān)節(jié)定位期間提供反饋的系統(tǒng)和方法。一種在手動關(guān)節(jié)定位期間提供反饋的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法包括計算機輔助醫(yī)療裝置。計算機輔助醫(yī)療裝置包括鉸接臂和耦接到鉸接臂的控制單元，其中鉸接臂包括關(guān)節(jié)。控制單元被配置為通過確定關(guān)節(jié)的目標(biāo)位置、確定關(guān)節(jié)的相對于目標(biāo)位置的運動學(xué)特性，以及基于關(guān)節(jié)的運動學(xué)特性提供反饋，在關(guān)節(jié)的手動定位期間提供反饋。

本申請是國際申請日為2016年3月6日、進入國家階段日為2017年9月15日的名稱為“用于在手動關(guān)節(jié)定位期間提供反饋的系統(tǒng)和方法”的中國專利申請2016800159212(PCT/US2016/022553)的分案申請。

相關(guān)申請

本專利申請要求于2015年3月17日提交的標(biāo)題為“用于在手動關(guān)節(jié)(joint)定位期間提供反饋的系統(tǒng)和方法(SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING FEEDBACK DURING MANUALJOINT POSITIONING)”的美國臨時專利申請62/134,193的申請日的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體涉及具有鉸接臂的裝置的操作，并且更具體地涉及在手動關(guān)節(jié)定位期間提供反饋。

背景技術(shù)

越來越多的裝置被自主(autonomous)和半自主(semiautonomous)的電子裝置所取代。這在當(dāng)今的醫(yī)院中尤其如此，其中大量自主和半自主電子裝置存在于手術(shù)室、介入科治療室(interventional suites)、重癥監(jiān)護病房、急診室等中。例如，玻璃和水銀溫度計正在被電子溫度計替代，靜脈滴注線現(xiàn)在包括電子監(jiān)測器和流量調(diào)節(jié)器，并且傳統(tǒng)的手持式手術(shù)器械正在被計算機輔助醫(yī)療裝置所取代。

這些電子裝置為操作它們的人員提供了優(yōu)點和挑戰(zhàn)。這些電子裝置中的許多可能夠進行一個或更多個鉸接臂和/或端部執(zhí)行器的自主或半自主運動。這些一個或更多個鉸接臂和/或端部執(zhí)行器各自包括支撐鉸接臂和/或端部執(zhí)行器的運動的連桿和鉸接關(guān)節(jié)的組合。在許多情況下，操縱鉸接關(guān)節(jié)以獲得位于對應(yīng)鉸接臂和/或端部執(zhí)行器的連桿和鉸接關(guān)節(jié)的遠側(cè)端部處的對應(yīng)的工具的期望位置和/或取向(統(tǒng)稱為期望的位姿)。在工具近側(cè)的鉸接關(guān)節(jié)中的每個提供具有至少一個自由度的對應(yīng)的鉸接臂和/或端部執(zhí)行器，所述至少一個自由度可用于操縱對應(yīng)的工具的位置和/或取向。在許多情況下，對應(yīng)的鉸接臂和/或端部執(zhí)行器可包括至少六個自由度，這六個自由度允許控制對應(yīng)的工具的x、y和z位置以及對應(yīng)的工具的滾轉(zhuǎn)、俯仰和偏轉(zhuǎn)取向。

在一些情況下，操作者可期望將鉸接臂引導(dǎo)到特定配置(即，手動地定位臂中的一個或更多個關(guān)節(jié))中。然而，在如此多的自由度的情況下，操作者可在確定何時已經(jīng)獲得所期望的配置時經(jīng)歷困難。操作者可在決定將關(guān)節(jié)移動到哪個方向以達到期望的配置時進一步經(jīng)歷困難。更進一步地，操作者可能沒有意識到與每個關(guān)節(jié)相關(guān)聯(lián)的物理和/或?qū)嶋H約束，諸如最大允許關(guān)節(jié)速度、運動范圍限制等。因此，試圖手動定位鉸接臂的一個或更多個關(guān)節(jié)以達到預(yù)定配置的操作者可難以準(zhǔn)確、快速地這樣做，并且/或者沒有對裝置造成損壞和/或?qū)χT如操作者和/或患者的附近人員造成傷害的風(fēng)險。

因此，可期望向操作者提供反饋以便于手動關(guān)節(jié)定位。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一些實施例，計算機輔助醫(yī)療裝置包括鉸接臂，鉸接臂包括關(guān)節(jié)和耦接到鉸接臂的控制單元。控制單元被配置為通過確定關(guān)節(jié)的目標(biāo)位置、確定關(guān)節(jié)的相對于目標(biāo)位置的運動學(xué)特性(kinematics)，以及基于關(guān)節(jié)的運動學(xué)特性提供反饋，在關(guān)節(jié)的手動定位期間提供反饋。

根據(jù)一些實施例，在手動定位計算機輔助醫(yī)療裝置的關(guān)節(jié)期間提供反饋的方法包括確定關(guān)節(jié)的目標(biāo)位置、確定關(guān)節(jié)的相對于目標(biāo)位置的運動學(xué)特性，以及基于關(guān)節(jié)的運動學(xué)特性提供反饋。