CN112752534A 用于手动和机器人驱动医疗器械的装置、系统和方法 （奥瑞斯健康公司）

PCT/US2019/053093201WO2020/069080EN2020.04.某些方面涉及用于手动和机器人驱动医疗于接收细长轴的命令关节运动的用户输入的关一个机器人驱动输出部被构造成接合基部的机器人驱动输入部以基于在关节运动输入部处接2握持机构，所述握持机构定位在所述柄部中以用于选持机构被构造成在接合时固定地附接到所述细长轴并且在脱离接合时允许所述柄部沿着关节运动输入部，所述关节运动输入部被构造成接收所述细长轴通信电路，所述通信电路定位在所述柄部中并且6.根据权利要求1所述的装置，还包括用于驱动所述细长轴相对于所述柄部的插入的8.根据权利要求7所述的装置，其中所述装置被构造成使用所述滚动机构自动地滚动3握持机构，所述握持机构用于选择性地接合所述细长器械驱动机构，所述器械驱动机构被构造成接合所述医疗器至少一个机器人驱动输出部，所述至少一个机器第一连接器，所述第一连接器被构造成将所述22.根据权利要求20所述的系统，其中所述通信电路将所述用户输入直接传输到所述23.根据权利要求20所述的系统，其中所述通信电路将所述用户输入间接传输到所述将医疗器械的基部附接到器械驱动机构，使得至少一将柄部在所述细长轴的远侧端部和所述医疗器械的所述基部之间定位在所述医疗器使用所述柄部上的关节运动输入部提供用于所述细长轴的命令关节运动的用户输入，其中所述器械驱动机构基于所述用户输入使用所述至少一个机器人驱动输出部引起所述接合所述握持机构以将所述柄部固定地附接到428.根据权利要求27所述的方法，其中使用所述柄部将所述细长轴推进到所述患者体内或从所述患者体内回缩包括在所述握持机构接合时使所述柄部朝向或远离所述患者运29.根据权利要求28所述的方法，还包括通过以下方式沿着所述细长轴重新定位所述重新接合所述握持机构以将所述柄部固定地附30.根据权利要求26所述的方法，其中使用所述柄部将所述细长轴推进到所述患者体内或从所述患者体内回缩以及使用所述柄部上的所述关节运动输入部提供用于所述细长31.根据权利要求30所述的方法，其中使用所述柄部将所述细长轴推进到所述患者体内或从所述患者体内回缩以及使用所述柄部上的所述关节运动输入部提供用于所述细长5[0004]医疗规程诸如内窥镜检查可涉及出于诊断和/或治疗目的而进入患者的解剖结构镜的细的柔性管状工具或器械穿过孔口(诸如自然孔口)插入患者体内并且将其朝向识别用于后续诊断和/或治疗的组织部位推进。医疗器械可以是可控制的和可关节运动的以有机构自动地滚动细长轴以保持医疗器械的基于重力的取向；(h)其中装置被构造成提供同取向上的关节运动；(i)其中关节运动输入部被构造成接收指示沿至少两个方向的运动的6时固定地附接到细长轴并且在脱离接合时允许柄部沿着细长轴滑动，以及关节运动输入动机构被构造成基于所传输的用户输入引起细长轴的关节运动；(d)其中通信电路是无线握持机构以将柄部固定地附接到细长轴；(b)其中使用柄部将细长轴推进到患者体内或从患者体内回缩包括在握持机构接合时使柄部朝向或远离患者运动；(c)通过使握持机构脱细长轴重新定位柄部；(d)其中使用柄部将细长轴推进到患者体内或从患者体内回缩以及使用柄部上的关节运动输入部提供用于细长轴的命令关节运动的用户输入是用单手执行的；(e)其中使用柄部将细长轴推进到患者体内或从患者体内回缩以及使用柄部上的关节运动输入部提供用于细长轴的命令关节运动的用户输入是同时执行的；(f)将器械驱动机7[0012]下文将结合附图描述所公开的方面，该附图被提供以说明而非限制所公开的方[0013]图1示出了被布置用于诊断和/或治疗支气管镜检查规程的基于推车的机器人系[0032]图20描绘了根据示例性实施方案的示出定位系统的框图，该定位系统估计图1至[0038]图23A和图23B示出了根据一个实施方案的当处于手动插入构型时使用的图22A的[0039]图24示出了根据另一个实施方案的当处于手动插入构型时使用的图22A的机器人[0041]图26A、图26B和图26C示出了可与如本文的机器人医疗系统一起使用的驱动装置[0042]图27A和图27B分别是用于与如本文的机器人医疗系统一起使用的驱动装置的实8[0044]图27D和图27E分别是图27A的驱动装置的握持机构的实施方案的顶部等轴视图和[0045]图28示出了根据一个实施方案的定位在医疗器械的细长轴上的图27A的驱动装[0046]图29A示出了机器人医疗系统的第一示例性控制方案，其中用于引起医疗器械的[0047]图29B示出了机器人医疗系统的第二示例性控制方案，其中用于引起医疗器械的置用于诊断和/或治疗支气管镜检查规程的基于推车的机器人使能系统10的实施方案。在械诸如可操纵内窥镜13(其可以是用于支气管镜检查的规程特定的支气管镜)递送至自然9通过将一个或多个机器人臂12操纵到不同角度和/或方位而在空间中被重新定位。本文所镜13的通路同时使由内窥镜13弯曲到患者的口中引起的摩可以由操作医师和他/她的工作人员更容易地调整和/或重新定位的更小形状因子的推车算机的控制系统将计算机程序指令存储在例如非暂态计算机可读存储介质诸如永磁存储摸屏。系统10中的控制台通常设计成提供机器人控制以及规程的术前信息和实时信息两[0065]图2提供了来自图1所示的基于推车的机器人使能的系统的推车的实施方案的详[0069]机器人臂12通常可包括由一系列连杆23分开的机器人臂基部21和[0071]定位在柱14的竖直端部处的控制台16允许用于接收用户输入的用户界面和显示制台16可以被定位和倾斜成允许医师从柱14的与托架17相对的侧面接近控制台。从该方[0072]图3示出了被布置用于输尿管镜检查的机器人使能的系统10的实施方案。在输尿管镜规程中，推车11可被定位成将输尿管镜32(被设计成横穿患者的尿道和输尿管的规程输尿管和肾中以使用沿输尿管镜32的工作通道向下部署的激光或超声碎石装置来打碎积[0074]图4示出了类似地布置用于血管规程的机器人使能的系统的实施方案。在血管规的腿和下腹部，以允许机器人臂12提供直接线性进入患者的大腿/髋部区域中的股动脉进43不需要环绕柱37或甚至是圆形的，但如图所示的环形形状有利于托架43围绕柱37旋转，[0080]台基部46具有与图2所示的推车11中的推车基部15类似的功能，容纳较重的部件[0083]图8示出了被构造用于输尿管镜检查规程的机器人使能的基于台的系统的实施方出)，机器人臂39可以沿着虚拟轨道57将输尿管镜56直接插入患者的腹股沟区域中以到达将器械59定位成穿过患者两侧上的最小切口以[0085]为了适应腹腔镜检查规程，机器人使能的台系统还可将平台倾斜到期望的角钉5的旋转将使得能够在一条轴线1中进行倾斜调整，而沿着另一个螺钉6的旋转将使得能的内部器官通过重力滑向他/她的上腹部，从而清理出腹腔以使微创工具进入并且执行下[0088]图12和图13示出了基于台的外科机器人系统100的另选实施方案的等轴视图和端视图。外科机器人系统100包括可被构造成相对于台101支撑一个或多个机器人臂(参见例件105可包括托架109，该托架被构造成沿着或相对于支撑台101的柱102向上或向下运动。旋转接头可允许可调式臂支撑件105在特伦德伦伯格卧位与床对准。第三自由度可允许可[0090]图12和图13中的外科机器人系统100可包括由安装到基部103的柱102支撑的台。[0092]托架109可通过第一接头113附接到柱102，该第一接头允许托架109相对于柱102[0093]图14示出了根据一个实施方案的具有安装在台101的相对侧上的两个可调式臂支器人臂142A的远侧端部包括可附接到一个或多个机器人医疗器械或工具的器械驱动机构部(包括肘部俯仰的1个自由度)、肩部(包括肩部俯仰和偏航的2个自由度)以及基部144A、[0096]系统的机器人臂的端部执行器包括(i)器械驱动器(另选地称为“器械驱动机构”执行器从由具有至少一个自由度的连接叉形成的关节腕和外科工具或医疗器械(例如，抓握器或剪刀)延伸，当驱动输入部响应于从器械驱动器75的驱动输出部74接收到的扭矩而[0102]来自器械驱动器75的扭矩使用腱沿着轴71向下传递到细长轴71。这些单独的腱以允许在期望的弯曲或可关节运动节段中进科工具(或医疗器械)、冲洗件和/或抽吸件部署到轴71的远侧端部处的操作区域的工作通[0105]在器械70的远侧端部处，远侧末端还可以包括用于递送用于诊断和/或治疗的工一个驱动单元驱动的器械驱动器80的旋转组件83中。响应于由旋转驱动单元提供的扭矩，84。可以通过电接触将电力和控制信号从器械驱动器80的非旋转部分84传送至旋转组件[0108]与先前所公开的实施方案类似，器械86可以包括细长轴部分88和器械基部87(出部89和器械轴88的轴线的平行允许轴在不会使任何控制[0110]图18示出了根据一些实施方案的具有基于器械的插入架构的器械。器械150可联[0113]本文所述的机器人系统中的任一个机器人系统可包括用于操纵附接到机器人臂柄部184。柄部184中的每个柄部连接到万向支架186。每个万向支架186连接到定位平台[0116]如图19所示，每个定位平台188包括通过棱柱接头196联接到柱194的SCARA臂(选[0119]传统的内窥镜检查可以涉及使用荧光透视(例如，如可以通过C形臂递送的)和其[0120]图20是示出根据示例实施方案的估计机器人系统的一个或多个元件的位置(诸如器械的位置)的定位系统90的框图。定位系统90可以是被配置成执行一个或多个指令的一组一个或多个计算机装置。计算机装置可以由上文讨论的一个或多个部件中的处理器(或于参考系的位置和/或取向的数据或逻辑。参考系可以是相对于患者解剖结构或已知对象[0122]现在更详细地描述各种输入数据91_94。术前标测可以通过使用低剂量CT扫描的[0125]光流(另一种基于计算机视觉的技术)可以分析视觉数据92中的视频序列中的图器(或跟踪器)测量由定位在已知位置处的一个或多个静态EM场发生器产生的EM场的变化。由EM传感器检测的位置信息被存储为EM数据93。EM场发生器(或发射器)可以靠近患者放[0127]机器人命令和运动学数据94也可以由定位模块95使用以提供用于机器人系统的概率方法，其中定位模块95向根据输入数据91_94中的每个输入数据确定的位置分配置信的位置的置信度可能降低，并且定位模块95可能更重地依赖于视觉数据92和/或机器人命机程序指令存储在例如非暂态计算机可读存储介质(诸如永久性磁存储驱动器、固态驱动[0132]本公开的实施方案涉及用于手动和机器人驱动机器人医疗系统的医疗器械的装程并提供如下所讨论的若干显著优点的方式进行手动和机器部202上的关节运动输入部206和细长轴204的远侧端部之间延伸的一根或多根牵拉线来实使用关节运动输入部206将细长轴204引导到患者体内以控制细长轴204的关节运动，并且图21A的可手动控制的医疗器械200在医疗器械200的使用通常需要医师的双手。医师可通过滚动柄部202来控制细长轴204的滚并且因为关节运动输入部206位于远离细长轴204插入患者210体内的位置定位的柄部202始粗略插入步骤期间的超精确控制可能不是必要的，并且手动插入细长轴204允许医师利考图1至图20所述的那些机器人医疗系统或下文所述的那些机器人医疗系统)更好地执行[0143]图22A至图22C示出了可被构造用于手动控制和机器人控制两者的机器人医疗系一些实施方案中，细长轴312可通过自然孔口或其他外科端口(诸如外科切口)插入患者体类似于例如上文参考图16所述的驱动输出部74。器械驱动机构306的驱动输出部可因此驱[0147]在上文参考图1至图20所述的医疗系统实施方案中，器械驱动机构定位在器械定[0148]在一些实施方案中，由于器械驱动机构306可选择性地联接到器械连接到医疗器械302中的视觉或相机系统。将器械驱动机构306与器械定位装置308分离允置304可包括握持机构和关节运动输入部。握持机构可被构造成与细长轴312选择性地接位置处定位在医疗器械302的细长轴312上。医师可释放握持机构以允许驱动装置304沿着[0152]驱动装置304可包括通信电路或模块，该通信电路或模块使用关节运动输入部将医疗器械302。手动控制被启用是因为例如医疗器械302的基部310附接到器械驱动机构306，从而允许器械驱动机构306基于使用驱动装置304上的关节运动输入部从医师接收的命令的关节运动的用户输入来驱动轴的关节运动，并且器械驱动机构306与器械定位装置定位在细长轴312上的驱动装置304允许用户握持医疗器械302以将细长轴306插入患者体[0155]图22B还示出了处于手动控制构型中的系统300。如图所示，医疗器械302的基部和医疗器械302即使在与器械定位装置306分离时也可使[0157]图23A和图23B示出了根据一个实施方案的当处于手动控制构型时使用的图22A的[0160]图24示出了根据另一个实施方案的当处于手动控制构型时使用的图22A的机器人师将驱动装置304保持在第二只手中并且使用驱动装置304上的关节运动输入部来控制关节运动。如前所述，命令的关节运动可从驱动装置304传输到驱动关节运动的器械驱动机[0162]图25是示出被构造用于手动和机器人控制的机器人医疗系统400的实施方案的部统400可有利地允许医师根据需要使用手动控制或机器人控制。这可允许医师对规程的更图23B所述的驱动装置304。图26A至图26C还更详细地示出了可与系统400一起使用的驱动械驱动机构406。当联接到器械驱动机构406时，器械基部412上的一个或多个驱动输入部[0168]器械驱动机构406的通信电路416可被构造成接收指示由驱动装置402上的关节运信可为直接的或间接的。间接通信可以通过医疗系统的一个或多个附加部件和/或一个或供的命令的关节运动的用户输入的信号。然后器械驱动机构406使用这些信号来控制驱动供的命令的关节运动的用户输入可通过通信电路传输到器械驱动机构406，并且用于驱动驱动输出部418以引起医疗器械404的细长轴41[0170]器械驱动机构406的连接器420可被构造成选择性地接合器械定位装置408的连接实施方案中，握持机构424可被构造成将驱动装置402A在器械基部412和细长轴410的远侧方案中，医师还可通过滚动驱动装置402A来滚动细长轴410。使用驱动装置402A对细长轴细长轴410相对于驱动装置402A的插入和/或回缩。例如，插入机构424可用于驱动细长轴[0178]滚动机构428可被构造成围绕其纵向轴线并相对于驱动装置402A驱动细长轴410关节运动输入部430被构造成接收医师的命令的关节运动的用户输入。如果存在这些机构中的任一个机构，则关节运动输入部430还可被构造成接收待由插入机构424和/或滚动机图29A所述的基于器械的控制方案、图29B所述的基于重力的控制方案或其他控制方案)来输入部430提供的命令的关节运动的用户输入的信号传输到器械驱动机构406的通信电路[0184]图26C示出了驱动装置402C的第三实施方案的框图。在该实施方案中，驱动装置[0186]图27A和图27B分别是用于与如本文的机器人医疗系统一起使用的驱动装置500的[0188]如在图27B中最佳所见，驱动装置500可包括形成于其侧面中的通道506，如图所握持机构504的一部分可定位在通道508内并且被构造成锁可打开以允许驱动装置500定位在细长轴上，然后围绕细长轴闭合以将细长轴保持在通[0192]图27D和图27E分别是驱动装置500的握持机构504的实施方案的顶部等轴视图和27E中最佳所见，第一主体518A和第二主体518B可安装在导轨526上以保持它们之间的对[0195]图29A示出了机器人医疗系统的第一示例性控制方案600A，其中用于引起医疗器关节运动输入部可以是在医疗器械的手动控制期间与驱动装置402的关节运动输入部430[0198]图29B示出了机器人医疗系统的第二示例性控制方案600B，其中用于引起医疗器节运动输入部可以是在医疗器械的手动控制期间与驱动装置402的关节运动输入部430一[0202]图30是描绘用于手动和机器人控制和/或驱动医疗器械的示例性方法700的流程方法700有利地在规程期间提供对医疗器械的手动控制和机器人控制两者，使得手动控制或机器人控制中的任一者可用于规程的最适合于部定位在细长轴上可包括将柄部的握持机构接合到细长轴以将柄部固定地附接到细长轴。将细长轴推进到患者体内或从患者体内回缩包括在握持机构接合时使柄部朝向或远离患案中，激活柄部的插入机构可包括使用柄部的关节运动输入部来提供指示插入的用户输[0209]在一些实施方案中，方法700可另外涉及使用柄部滚动细长轴，或者如果省略柄部的滚动机构可包括使用柄部的关节运动输入位装置可包括将器械驱动机构的连接器附接到器械定[0219]引用本文所述的特定计算机实施的过程和功能的短语可作为一个或多个指令存据结构的形式的期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何其他介质。应当指出的是，特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。[0223]提供对所公开的具体实施的前述具体实施方式以使得本领域的任何技术人员能