專(zhuān)利名稱(chēng)：施行最小侵入性心臟手術(shù)的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
與在先申請(qǐng)的關(guān)系本申請(qǐng)是1996年2月20日提交的題為《施行最小侵入性心臟手術(shù)的方法和裝置》的序列號(hào)為08/603,534的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的繼續(xù)申請(qǐng)，該專(zhuān)利申請(qǐng)現(xiàn)待審查，并將在下文中用作參考。
1．發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及施行最小侵入性心臟手術(shù)的系統(tǒng)和方法。更進(jìn)一步講，本發(fā)明涉及一個(gè)機(jī)械手系統(tǒng)和可拆卸安裝的手術(shù)器械，其中所述系統(tǒng)有助于施行最小侵入性的心臟手術(shù)過(guò)程。
2．相關(guān)技術(shù)的描述冠狀動(dòng)脈阻塞將使心臟喪失維持生命所需的血液和氧。阻塞可以借助于藥物或通過(guò)血管成型術(shù)去除。對(duì)嚴(yán)重冠狀動(dòng)脈阻塞則進(jìn)行冠狀動(dòng)脈分流移植術(shù)(CABG)來(lái)繞過(guò)動(dòng)脈的阻塞區(qū)域。CABG過(guò)程典型地通過(guò)切斷胸骨并拉開(kāi)胸腔從而獲得通向心臟的通道來(lái)進(jìn)行的。在動(dòng)脈靠近阻塞的區(qū)域切開(kāi)一個(gè)切口。接著斷開(kāi)乳房?jī)?nèi)動(dòng)脈(IMA)并連接到冠狀動(dòng)脈切口點(diǎn)上。IMA繞過(guò)動(dòng)脈的阻塞區(qū)域再次提供給心臟滿(mǎn)流的血液。切斷胸骨并打開(kāi)胸腔，通常被稱(chēng)為“開(kāi)胸手術(shù)”，會(huì)對(duì)病人產(chǎn)生嚴(yán)重的創(chuàng)傷。此外，胸骨斷裂延長(zhǎng)了病人的恢復(fù)期。
有人試圖不打開(kāi)胸腔完成CABG過(guò)程。通過(guò)從病人皮膚上的小切口插入手術(shù)器械和一個(gè)內(nèi)窺鏡來(lái)進(jìn)行最小侵入性手術(shù)。手動(dòng)操作這些器械是很困難的，特別是當(dāng)把一個(gè)接枝接到動(dòng)脈上時(shí)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)精確控制該器械需要很高的技巧。此外，人手通常至少有一個(gè)微小的抖動(dòng)，這種抖動(dòng)進(jìn)一步增加了完成最小侵入性心臟手術(shù)的難度。
為了完成MIS，外科醫(yī)生使用特殊的器械。這些器械允許外科醫(yī)生在病人體內(nèi)機(jī)動(dòng)操作。用于最小侵入性手術(shù)中的器械之一為鑷子，它是一個(gè)具有用來(lái)夾取如縫合針待等物體的特殊構(gòu)造頭部的器械。由于為最小侵入性手術(shù)設(shè)計(jì)的鑷子和其它器械通常又長(zhǎng)又硬，所以不能賦予外科醫(yī)生在一個(gè)最小侵入性手術(shù)中有效完成許多操作需要的技巧和精度。例如，傳統(tǒng)的MIS鑷子不是非常適合在最小侵入性手術(shù)，如在內(nèi)窺鏡手術(shù)中操作縫合針。所以許多本來(lái)可能完成的MIS手術(shù)卻沒(méi)能實(shí)現(xiàn)。
大體上，在開(kāi)胸手術(shù)中，各種器械的頭部可以設(shè)置成具有六個(gè)自由度。但是，器械由于穿過(guò)一個(gè)為實(shí)行最小侵入性手術(shù)而在病人身上切開(kāi)的小孔插入，就失掉了兩個(gè)方向的自由度。這種在手術(shù)場(chǎng)合的動(dòng)作自由度的喪失實(shí)質(zhì)上限定了能完成的MIS手術(shù)的類(lèi)型。
由于使用的器械不能提供器械插入病人體內(nèi)時(shí)損失的附加的自由度，所以MIS手術(shù)缺乏靈巧性。與這種靈巧性的缺乏相關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是器械在某一位置時(shí)不能縫合。結(jié)果是，在手術(shù)中需要大量縫合的手術(shù)幾乎不可能完成，因?yàn)槭中g(shù)器械使許多操作不能進(jìn)行。
與MIS相關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題是在手術(shù)過(guò)程中缺乏精度。為了進(jìn)行如MICABG(最小侵入性冠狀動(dòng)脈分流移植手術(shù))，必須在心臟附近的不同位置進(jìn)行極細(xì)微的縫合。因此，手術(shù)器械頭部的工具的動(dòng)作需精確。當(dāng)前，采用手定位器械達(dá)不到這種手術(shù)所需的精度。
因此，在本領(lǐng)域中需要的是在病人體內(nèi)有關(guān)節(jié)連接類(lèi)型的一個(gè)工具和手術(shù)器械，這樣外科醫(yī)生可以利用附加自由度來(lái)更靈巧、更精確地按照需要放置器械頭部的工具。
此外，在該領(lǐng)域中需要的是一種具備簡(jiǎn)單的器械和工具更換能力的方法和設(shè)備，這樣各種工具能夠方便、迅速地更換，以便能加快手術(shù)過(guò)程，從而減少病人的手術(shù)室花費(fèi)和減少病人處于麻醉狀態(tài)的時(shí)間。
本發(fā)明就是為了解決上述問(wèn)題。
發(fā)明概述本發(fā)明是一個(gè)施行最小侵入性心臟手術(shù)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一對(duì)或多個(gè)連接在一對(duì)機(jī)械臂上的手術(shù)器械。該系統(tǒng)也可以如下文中公開(kāi)的那樣僅包括一個(gè)手術(shù)器械和一只機(jī)械臂。器械具有末端操縱部分，能夠被操縱來(lái)切斷、抓取、灼燒和縫合組織。機(jī)械臂通過(guò)一個(gè)控制器與一對(duì)主操作手柄聯(lián)結(jié)。主操作手柄可以由外科醫(yī)生操作來(lái)產(chǎn)生末端操縱部分的相應(yīng)動(dòng)作。主操作手柄的動(dòng)作幅度是成比例的，所以末端操縱部分的相應(yīng)動(dòng)作不同于，通常小于外科醫(yī)生的手完成的動(dòng)作幅度，這有助于消除外科醫(yī)生的手可能產(chǎn)生的抖動(dòng)。比例因子(scalefactor)是可調(diào)節(jié)的，所以外科醫(yī)生能夠控制末端操縱部分動(dòng)作的精確度。末端操縱部分的動(dòng)作可以通過(guò)一個(gè)輸入鍵控制，這樣只有當(dāng)外科醫(yī)生壓下或鎖定輸入鍵時(shí)，末端操縱部分才動(dòng)作。輸入鍵允許外科醫(yī)生不移動(dòng)末端操縱部分來(lái)調(diào)整主操作手柄的位置，所以主操作手柄可以移動(dòng)到一個(gè)很舒適的位置。該系統(tǒng)還可以具有一個(gè)機(jī)器人控制的內(nèi)窺鏡，允許外科醫(yī)生從外面觀(guān)察手術(shù)情況。心臟手術(shù)可以通過(guò)在病人皮膚上切一個(gè)小口，把器械和內(nèi)窺鏡插入病人體內(nèi)來(lái)進(jìn)行。外科醫(yī)生操縱主操作手柄移動(dòng)來(lái)完成如冠狀動(dòng)脈分流移植術(shù)或心臟瓣膜手術(shù)等心臟手術(shù)。
本發(fā)明還致力于手術(shù)器械和控制該器械的方法，允許外科醫(yī)生用活動(dòng)關(guān)節(jié)連接器械的頭部，同時(shí)保留器械頭部的工具的功能。同樣，器械的頭部可以?xún)蓚€(gè)自由度進(jìn)行活動(dòng)關(guān)節(jié)連接，在兩種條件下，都可使用安裝在頭部的工具。
機(jī)器人系統(tǒng)通常包括一個(gè)機(jī)械臂；一個(gè)安裝在機(jī)械臂上的連接器；一個(gè)通過(guò)連接器安裝的手術(shù)器械；一個(gè)控制器；和其中控制器的動(dòng)作產(chǎn)生機(jī)械臂和手術(shù)器械的一個(gè)成比例的動(dòng)作。
本發(fā)明可以包括一個(gè)帶細(xì)長(zhǎng)桿的手術(shù)器械。該細(xì)長(zhǎng)桿有一個(gè)縱向軸，通常作為內(nèi)窺鏡的臂。一個(gè)關(guān)節(jié)部分安裝在細(xì)長(zhǎng)桿上并延伸出來(lái)。作為選擇，關(guān)節(jié)部分可以與細(xì)長(zhǎng)桿制成一個(gè)整體。關(guān)節(jié)部分具有一個(gè)基部部分、一個(gè)鉸接軸和一個(gè)末梢部分。基部部分可以包括一對(duì)指狀物。該指狀物可以彼此垂直并徑向指向細(xì)長(zhǎng)桿的縱軸。為了在手術(shù)中使用，通常器械和主要元件最好是由不銹鋼、塑料或一些其他容易消毒的材料制成。每個(gè)指狀物具有至少一個(gè)在其上形成的孔，該孔為將輔助鉸接軸聯(lián)結(jié)到關(guān)節(jié)部分的基部部分上的銷(xiāo)子提供一個(gè)通道，并把鉸接軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到基部部分上。關(guān)節(jié)部分在包括關(guān)節(jié)部分和器械和頭部提供關(guān)節(jié)連接。更進(jìn)一步講，這為位于包括一個(gè)關(guān)節(jié)部分的器械頭部的工具提供了附加自由度。
下文中將要公開(kāi)的這種器械，當(dāng)它與當(dāng)前的手術(shù)系統(tǒng)聯(lián)合使用時(shí)，能提供給外科醫(yī)生在最小侵入性手術(shù)過(guò)程中還沒(méi)有獲得的附加的靈巧性、精確度和柔韌性。同樣，手術(shù)時(shí)間可以縮短，對(duì)病人的傷害大大減輕。
為了給在下文中公開(kāi)的關(guān)節(jié)連接的頭部提供更高的精確度，主操縱手柄設(shè)置了兩個(gè)附加的自由度。每個(gè)附加的自由度都對(duì)應(yīng)映射每個(gè)器械頭部的自由度。這通過(guò)在主操縱手柄上增加兩個(gè)連接處和使器械頭部根據(jù)主操縱手柄的動(dòng)作來(lái)作關(guān)節(jié)活動(dòng)的自動(dòng)裝置而實(shí)現(xiàn)。
在了解了下面的詳細(xì)描述和附圖之后，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚。
附圖簡(jiǎn)述

圖1為本發(fā)明的最小侵入性手術(shù)系統(tǒng)的透視圖；圖2為該系統(tǒng)的主操縱手柄的示意圖；圖3為該系統(tǒng)的從屬操縱器的示意圖；圖4為該系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的示意圖；圖5為在坐標(biāo)系中的器械的示意圖；圖6為圍繞一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)動(dòng)作的器械的示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的末端操縱部分的分解圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的主操縱手柄圖；圖8a為根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的主操縱手柄的側(cè)視圖；圖9-10A-J圖示了乳房?jī)?nèi)動(dòng)脈移植到冠狀動(dòng)脈上的過(guò)程；圖11為根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的后部安裝的工具驅(qū)動(dòng)器的側(cè)視圖；圖12為圖11所示后部安裝的工具驅(qū)動(dòng)器上的馬達(dá)組件的平面圖；圖13為根據(jù)本發(fā)明的關(guān)節(jié)連接的器械的側(cè)面圖；圖14為關(guān)節(jié)連接的器械的側(cè)面圖，其中器械頭部是關(guān)節(jié)連接的；圖15為根據(jù)本發(fā)明的關(guān)節(jié)連接器械的關(guān)節(jié)部分的分解圖；圖16為本發(fā)明的關(guān)節(jié)連接的手術(shù)器械的關(guān)節(jié)部分鉸接軸的平面圖；圖17為根據(jù)本發(fā)明的關(guān)節(jié)工具驅(qū)動(dòng)組件的透視圖；圖18為與本發(fā)明的可關(guān)節(jié)連接的器械相應(yīng)的可拆卸的工具端部圖；圖19為根據(jù)本發(fā)明的工具端部的接受器；圖20為安裝在本發(fā)明的鉸接轉(zhuǎn)換器上的鉸接器械的斷面圖21為根據(jù)本發(fā)明的鉸接轉(zhuǎn)換器的斷面放大圖；圖22為根據(jù)本發(fā)明的鉸接轉(zhuǎn)換器的端視圖；圖23為根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的鉸接工具驅(qū)動(dòng)組件的無(wú)菌部分的斷面圖；圖24為根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的鉸接工具驅(qū)動(dòng)組件的工具驅(qū)動(dòng)器的斷面圖；圖25為根據(jù)本發(fā)明的包括鉸接工具驅(qū)動(dòng)組件的系統(tǒng)的主操縱手柄的示意圖；圖26為用于根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械臂的罩袋的平面圖；圖27為具有布置在末端的夾取工具(stapling tool)的手術(shù)器械的平面圖，其中該手術(shù)器械安裝在根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械臂上；圖28為具有布置在末端的切割片的手術(shù)器械的平面圖，其中該手術(shù)器械安裝在根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械臂上；圖29為具有布置在末端的凝固(coagulating)/切割的手術(shù)器械的平面圖，其中該手術(shù)器械安裝在根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械臂上；圖30為具有布置在末端的夾取工具的手術(shù)器械的平面圖，其中該手術(shù)器械是安裝在根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械臂上。
對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述參照附圖特別是附圖標(biāo)記，圖1表示了一個(gè)能夠用來(lái)施行最小侵入性手術(shù)的系統(tǒng)10。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)10可以用來(lái)施行最小侵入性的冠狀動(dòng)脈分流移植術(shù)，或內(nèi)窺鏡冠狀動(dòng)脈分流移植術(shù)(DCABG)和其它接合手術(shù)。雖然圖示和描述了一個(gè)MICABG手術(shù)，但應(yīng)該明白該系統(tǒng)也可以用在其他手術(shù)過(guò)程中。例如，該系統(tǒng)能夠用于縫合血管。
系統(tǒng)10用來(lái)為通常躺在手術(shù)臺(tái)14上的病人12進(jìn)行手術(shù)。一個(gè)第一關(guān)節(jié)臂16、一個(gè)第二關(guān)節(jié)臂18和一個(gè)第三關(guān)節(jié)臂20安裝在手術(shù)臺(tái)14上。關(guān)節(jié)臂16-20最好是安裝在手術(shù)臺(tái)上，從而使關(guān)節(jié)臂均以病人為同一參照平面。關(guān)節(jié)臂安裝在一臺(tái)車(chē)上或放置在靠近病人的平面的其他裝置上也是合適的。雖然這里圖示和描述了三個(gè)關(guān)節(jié)臂，但應(yīng)當(dāng)明白該系統(tǒng)可以具有任何數(shù)量的關(guān)節(jié)臂，如一個(gè)或多個(gè)。
第一和第二關(guān)節(jié)臂16和18都有一個(gè)基礎(chǔ)室25和一個(gè)從基礎(chǔ)室25延伸出來(lái)的機(jī)械臂組件26。手術(shù)器械22和24最好是可拆卸地聯(lián)結(jié)在每個(gè)第一和第二關(guān)節(jié)臂16、18的機(jī)械臂組件26的末端。每個(gè)器械22、24可以用下文中將要詳細(xì)描述的各種方式聯(lián)結(jié)到相應(yīng)的機(jī)械臂組件26上。
第三關(guān)節(jié)臂20還包括一個(gè)基礎(chǔ)室25和一個(gè)機(jī)械臂組件26，并最好包括一個(gè)安裝在機(jī)械臂組件26上的內(nèi)窺鏡28。每個(gè)關(guān)節(jié)臂16、18、20的基礎(chǔ)室25和機(jī)械臂組件26大致上相同。但是，最好是第三關(guān)節(jié)臂20的結(jié)構(gòu)有所不同，因?yàn)榈谌P(guān)節(jié)臂的目的是抓取和放置內(nèi)窺鏡28而不是抓取和放置一個(gè)手術(shù)器械。
器械22和24及內(nèi)窺鏡28通過(guò)在病人12皮膚上的切口插入。內(nèi)窺鏡28具有一個(gè)攝象機(jī)30，它與顯示病人12內(nèi)部器官的圖象的顯示器32相連接。
每個(gè)機(jī)械臂組件26具有一個(gè)機(jī)座馬達(dá)34，它相對(duì)于基礎(chǔ)室25以線(xiàn)性方式移動(dòng)機(jī)械臂組件26，如箭頭Q所示。每個(gè)機(jī)械臂組件26還包括一個(gè)第一回轉(zhuǎn)馬達(dá)36和一個(gè)第二回轉(zhuǎn)馬達(dá)38。每個(gè)機(jī)械臂組件26還包括一對(duì)鈍態(tài)連接40和42。鈍態(tài)連接40和42最好是彼此垂直布置，從而使安裝在相應(yīng)的機(jī)械臂組件26上的器械22、24或內(nèi)窺鏡28具有轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作。鈍態(tài)連接可以是在任何特定方向上的彈簧偏壓，但是它們不是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。機(jī)械臂組件26還有一個(gè)連接器械22、24或內(nèi)窺鏡28的連接機(jī)構(gòu)45。此外，機(jī)械臂組件26具有一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的蝸輪齒輪44來(lái)使器械22、24和內(nèi)窺鏡28圍繞它們的縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng)。更進(jìn)一步講，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)蝸輪齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)器械或內(nèi)窺鏡。
第一、第二和第三關(guān)節(jié)臂16、18、20與一個(gè)能夠控制關(guān)節(jié)臂的移動(dòng)的控制器46聯(lián)結(jié)。這些關(guān)節(jié)臂通過(guò)配線(xiàn)、電纜或通過(guò)傳送/接收系統(tǒng)與控制器46聯(lián)結(jié)，從而控制信號(hào)可以從控制器46傳到每個(gè)關(guān)節(jié)臂16、18、20上。為了保證每個(gè)關(guān)節(jié)臂16、18、20與控制器46的無(wú)誤差聯(lián)絡(luò)，每個(gè)關(guān)節(jié)臂16、18、20最好是與控制器46電氣連接，為了舉例的目的，每個(gè)關(guān)節(jié)臂16、18、20通過(guò)電纜47與控制器46連接。但是，也可能采用公知的遙控系統(tǒng)遙控每個(gè)關(guān)節(jié)臂16、18、20，而不是采用直接電氣連接。由于這樣的遙控系統(tǒng)在本領(lǐng)域是公知的，在此不再進(jìn)一步討論。
控制器46與一個(gè)如腳踏板、手動(dòng)控制器或聲音識(shí)別系統(tǒng)的輸入裝置連接。為了舉例的目的，在此公開(kāi)了一個(gè)腳踏板控制器。外科醫(yī)生可以操作輸入裝置48來(lái)移動(dòng)內(nèi)窺鏡28的位置并通過(guò)按下設(shè)置在輸入裝置48上的相應(yīng)的按扭來(lái)觀(guān)察病人的不同部位。控制器46接收從輸入裝置48來(lái)的輸入信號(hào)，根據(jù)外科醫(yī)生的輸入指令移動(dòng)內(nèi)窺鏡28和第三關(guān)節(jié)臂20上的機(jī)械臂組件26。每個(gè)機(jī)械臂組件26都可以是本發(fā)明的受讓人加里佛尼亞Goletad的Computer Motion公司以商標(biāo)AESOP出售的裝置。該系統(tǒng)也已在本文參考的美國(guó)專(zhuān)利US5,515,478中描述。雖然圖示和描述了一個(gè)腳踏板49，但應(yīng)當(dāng)明白該系統(tǒng)可以具有其他的輸入裝置如手動(dòng)控制器或聲音識(shí)別接口。
外科醫(yī)生通過(guò)一對(duì)主操縱手柄50和52控制安裝在第一和第二關(guān)節(jié)臂16和18上的器械22和24。能夠被外科醫(yī)生操縱的每個(gè)主操縱手柄50和52與相應(yīng)的一個(gè)關(guān)節(jié)臂16或18具有一種主-從關(guān)系，這樣手柄50和52的移動(dòng)產(chǎn)生安裝在第一和第二關(guān)節(jié)臂16和18上的手術(shù)器械22和24的一個(gè)相應(yīng)的移動(dòng)。
手柄50和52可以安裝到一個(gè)輕便的柜子54上。一個(gè)第二電視顯示器56可以放置在柜子54上并通過(guò)公知的裝置與內(nèi)窺鏡28連接，這樣外科醫(yī)生就能夠很容易地觀(guān)察病人12的內(nèi)部器官。手柄50和52也與控制器46連接?？刂破?6接收從手柄50和52來(lái)的輸入信號(hào)，計(jì)算手術(shù)器械的相應(yīng)移動(dòng)值，并提供一個(gè)輸出信號(hào)來(lái)移動(dòng)機(jī)械臂組件26和器械22和24。由于外科醫(yī)生不用實(shí)際拿著器械的手柄就可以控制器械22和24的移動(dòng)和方向，所以外科醫(yī)生可以坐著或站著使用本發(fā)明的系統(tǒng)10。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是外科醫(yī)生可以坐著完成內(nèi)窺鏡手術(shù)。這有助于減輕外科醫(yī)生的疲勞并可以提高手術(shù)室中的效率和效果，特別是在那些長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)小時(shí)的手術(shù)中。為了提供一個(gè)坐的位置，在該系統(tǒng)中可以提供一把椅子57。
每個(gè)手柄都有由圖2中表示的各種連接處Jm1-Jm5提供的多個(gè)自由度。連接處Jm1和Jm2允許手柄圍繞柜子54上的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。連接處Jm3允許外科醫(yī)生以線(xiàn)性方式把手柄移進(jìn)移出柜子54。連接處Jm4允許外科醫(yī)生圍繞手柄的一個(gè)縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng)主操作手柄。連接處Jm5允許外科醫(yī)生開(kāi)合夾具。
每個(gè)連接處Jm1-Jm5具有一個(gè)或多個(gè)提供相應(yīng)于手柄位置的反饋信號(hào)的位置傳感器。該位置傳感器可以是電位差器，或任何其他如旋轉(zhuǎn)光學(xué)譯碼器等提供相應(yīng)的位置變化信號(hào)的反饋裝置。此外，多個(gè)位置傳感器可以放置在每個(gè)連接處來(lái)提供系統(tǒng)中的冗余度，它可以用來(lái)使外科醫(yī)生警覺(jué)相應(yīng)的機(jī)械臂組件26的故障或錯(cuò)誤位置。
除了位置傳感器之外，每個(gè)連接處可以包括轉(zhuǎn)速器、加速器和負(fù)荷單元力傳感器，它們都可以提供相對(duì)于速度、加速度和分別施加在各個(gè)連接處的力的電信號(hào)。此外，每個(gè)連接處可以包括用來(lái)反映在機(jī)械臂組件26處接收到的反饋力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這可能在連接處Jm5處特別有幫助，它可以指示位于器械22或24的末端的夾具在病人體內(nèi)施加的力。同樣，在器械22、24的夾具處必須包括一個(gè)力反饋元件來(lái)構(gòu)成一個(gè)力反饋回路。力反饋元件，如一個(gè)與磨石橋組合的壓電元件在本領(lǐng)域是公知的。但是，直到現(xiàn)在還沒(méi)有在這樣的一個(gè)系統(tǒng)10中使用這種力反饋單元。
圖3表示了每個(gè)關(guān)節(jié)臂16和18的各種自由度。連接處Js1,Js2和Js3分別相應(yīng)于機(jī)座馬達(dá)34和機(jī)械臂組件26的回轉(zhuǎn)馬達(dá)36,38的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)。連接處Js4和Js5分別相應(yīng)于臂26的鈍態(tài)連接40和42。連接處Js6可以是一個(gè)圍繞器械的縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng)手術(shù)器械的馬達(dá)。連接處Js7可以是一對(duì)可以開(kāi)合的指狀物。器械22和24圍繞位于病人的切口處的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)P動(dòng)作。
圖4所示為把主操作手柄的移動(dòng)轉(zhuǎn)換成手術(shù)器械的相應(yīng)移動(dòng)的一個(gè)控制系統(tǒng)的示意圖。根據(jù)圖4所示的控制系統(tǒng)，控制器46計(jì)算供給關(guān)節(jié)臂的輸出信號(hào)，從而手術(shù)器械根據(jù)手柄的動(dòng)作而動(dòng)作。每個(gè)手柄具有一個(gè)使器械能夠隨手柄動(dòng)作的輸入鍵58。當(dāng)輸入鍵58按下時(shí)，手術(shù)器械隨手柄動(dòng)作。當(dāng)輸入鍵58松開(kāi)時(shí)，手術(shù)器械不隨手柄動(dòng)作。以這種方式，外科醫(yī)生能夠調(diào)節(jié)或“棘輪調(diào)整”手柄的位置而不產(chǎn)生器械不希望的相應(yīng)的動(dòng)作。該“棘輪調(diào)整”特性允許外科醫(yī)生連續(xù)移動(dòng)手柄到更期望的位置而不引起關(guān)節(jié)臂的位置變化。此外，由于手柄是被轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)限制的，棘輪調(diào)整特性允許外科醫(yī)生超過(guò)手柄的尺寸限度移動(dòng)器械。雖然這里圖示和描述了一個(gè)輸入鍵58，但應(yīng)當(dāng)明白手術(shù)器械可以通過(guò)如聲音識(shí)別等其他方式動(dòng)作。輸入鍵可以選擇被鎖定，以便每次外科醫(yī)生按下該鍵時(shí)，器械相應(yīng)的移動(dòng)鎖定在動(dòng)作和不動(dòng)作之間。
當(dāng)外科醫(yī)生移動(dòng)手柄時(shí)，位置傳感器提供分別相應(yīng)于連接處Jm1-Jm5的移動(dòng)的反饋信號(hào)M1-M5。控制器46在計(jì)算單元60中計(jì)算新的手柄位置與最初的手柄位置之間的差值來(lái)產(chǎn)生一個(gè)增加的位置值-M1-M5。
增加的位置值-M1-M5分別在單元62中與比例因子S1-S5相乘。比例因子通常設(shè)定至少小于1，以便使器械的移動(dòng)小于手柄的移動(dòng)。以這種方式，外科醫(yī)生可以用手柄的相對(duì)粗糙動(dòng)作作出器械的很精細(xì)的動(dòng)作。比例因子S1-S5是不同的，從而外科醫(yī)生能夠改變器械移動(dòng)的精度。每個(gè)比例因子最好是分別變化的，這樣外科醫(yī)生能夠在某個(gè)方向上更精細(xì)地控制器械。例如，通過(guò)把一個(gè)比例因子設(shè)為0，外科醫(yī)生可以防止器械在一個(gè)方向上的移動(dòng)。如果外科醫(yī)生不想讓手術(shù)器械接觸位于相對(duì)于病人的某個(gè)方向上的一個(gè)器官或某個(gè)組織時(shí)，這是很有用的。雖然這里說(shuō)明的比例因子小于1，但應(yīng)當(dāng)明白比例因子可以大于1。例如，可以希望以大于相應(yīng)于手柄的轉(zhuǎn)動(dòng)速率轉(zhuǎn)動(dòng)器械。
控制器46把增加值M1-M5加到初始連接角Mj1-Mj5上，在加法元件64中提供數(shù)值Mr1-Mr5。然后控制器46在計(jì)算單元66中根據(jù)下面的公式計(jì)算期望的從屬矢量計(jì)算值。
Rdx=Mr3·sin(Mr1)·cos(Mr2)+PxRdy=Mr3·sin(Mr1)·sin(Mr2)+PyRdz=Mr3·cos(Mr1)+PzSdr=Mr4Sdg=Mr5其中Rdx,y,z=器械末端操作裝置期望的新位置。
Sdr=圍繞器械縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)器械的角度。
Sdg=器械指狀物的移動(dòng)量。
Px,y,z=轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)P的位置。
接著控制器46在計(jì)算單元68中根據(jù)下面的公式計(jì)算機(jī)械臂組件26的移動(dòng)量。
Jsd1=RdzJad3=π-cos-1[Rdx2+Rdy2-L12-L222L1·L2]]]>Jsd2=tan-1(Rdy/Rdx)+Δfor Jsd3≤0Jsd2=tan-1(Rdy/Rdx)-Δfor Jsd3＞0Δ=cos-1[Rdx2+Rdy2-L12-L222·L1Rdx2+Rdy2]]]>Jsd6=Mr4Jsd7=Mr5其中Jsd1=線(xiàn)性馬達(dá)的移動(dòng)。
Jsd2=第一回轉(zhuǎn)馬達(dá)的移動(dòng)。
Jsd3=第二回轉(zhuǎn)馬達(dá)的移動(dòng)。
Jsd6=轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)的移動(dòng)。
Jsd7=夾具的移動(dòng)。
L1=第一回轉(zhuǎn)馬達(dá)和第二回轉(zhuǎn)馬達(dá)之間的連接臂的長(zhǎng)度。
L2=第二回轉(zhuǎn)馬達(dá)和鈍態(tài)連接之間的連接臂的長(zhǎng)度。
在單元70中控制器給馬達(dá)提供輸出信號(hào)，把機(jī)械臂和器械移動(dòng)到期望的位置。手柄的每個(gè)移動(dòng)重復(fù)該過(guò)程。
如果外科醫(yī)生放開(kāi)或鎖定輸入鍵并移動(dòng)手柄，主操作手柄將具有一個(gè)相對(duì)于手術(shù)器械不同的空間位置。當(dāng)輸入鍵58最初按下時(shí)，控制器46在計(jì)算單元72中根據(jù)下面的公式計(jì)算初始的連接角Mj1-Mj5。
Mj1=tan-1(ty/tx)Mj2=tan-1(d/tz)Mj3=DMj4=Js6Mj5=Js7d=cx2+cy2]]>
D=(Rsx-Px)2+(Rsy-Py)2+(Rsz-Pz)2]]>
向前的運(yùn)動(dòng)值在單元74中用下面的公式計(jì)算。
Rsx=L1·cos(Js2)+L2·cos(Js2+Js3)Rsy=L1·cos(Js2)+L2·sin(Js2+Js3)Rsz=J1連接角Mj提供給加法器64。接著在計(jì)算單元76中計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)Px,Py和Pz。轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)是通過(guò)末端操作裝置和器械的交叉點(diǎn)初始確定的起始位置PO和與器械具有同樣方向的單位矢量Uo計(jì)算的。位置P(x,y,z)取自機(jī)械臂的各個(gè)傳感器。參見(jiàn)圖5，器械處于具有角度θ5和θ6的第一坐標(biāo)系(x,y,z)中。單位矢量Uo以下面的轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算
在每個(gè)末端操作裝置移動(dòng)之后，器械的一個(gè)角位移ΔΘ通過(guò)根據(jù)下面的公式Lo和L1的器械的第一和第二單位矢量Uo和U1的交叉乘積取反正弦計(jì)算。
其中T=單位矢量Uo和U1的交叉乘積矢量。
新器械位置的單位矢量U1再次通過(guò)位置傳感器和上述的轉(zhuǎn)換矩陣確定。如果角度比閾值大，那么計(jì)算一個(gè)新的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)，并把Uo設(shè)為U1。如圖6所示，第一和第二器械的取向可以通過(guò)公式Lo和L1確定Loxo=Mxo·Zo+Cxoyo=Myo·Zo+CyoL1x1=Mx1·Z1+Cx1y1=My1·Z1+Cy1其中Zo=相對(duì)于第一坐標(biāo)系的z軸沿線(xiàn)Lo的一個(gè)Z坐標(biāo)。
Z1=相對(duì)于第一坐標(biāo)系的z軸沿線(xiàn)L1的一個(gè)Z坐標(biāo)。
Mxo=隨Zo而變的直線(xiàn)Lo的斜率。
Myo=隨Zo而變的直線(xiàn)Lo的斜率。
Mx1=隨Z1而變的直線(xiàn)L1的斜率。
My1=隨Z1而變的直線(xiàn)L1的斜率。
Cxo=一個(gè)表示直線(xiàn)Lo與第一坐標(biāo)系的x軸相交的常數(shù)。
Cyo=一個(gè)表示直線(xiàn)Lo與第一坐標(biāo)系的y軸相交的常數(shù)。
Cx1=一個(gè)表示直線(xiàn)L1與第一坐標(biāo)系的x軸相交的常數(shù)。
Cy1=一個(gè)表示直線(xiàn)L1與第一坐標(biāo)系的y軸相交的常數(shù)。
斜率采用下列算法計(jì)算Mxo=Uxo/UzoMyo=Uyo/UzoMx1=Ux1/Uz1My1=Uy1/Uz1Cx0=Pox-Mx1·PozCy0=Poy-My1·PozCx1=P1x-Mx1·PlzCy1=Ply-My1·Plz其中Uo(x,y和z)=在第一坐標(biāo)系中的第一位置的器械的單位矢量。
U1(x,y和z)=在第一坐標(biāo)系中的第二位置的器械的單位矢量。
Po(x,y和z)=末端操作裝置與在第一坐標(biāo)系中的第一位置的器械的交點(diǎn)的坐標(biāo)。
P1(x,y和z)=末端操作裝置與在第一坐標(biāo)系中的第二位置的器械的交點(diǎn)的坐標(biāo)。
為找到一個(gè)近似的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的位置，確定在第一取向Lo(轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)Ro)和第二取向L1(轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)R1)上的器械的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)，兩個(gè)點(diǎn)Ro和R1之間的距離的一半被計(jì)算并作為器械的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)Rave儲(chǔ)存。轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)Rave通過(guò)交叉乘積矢量T確定。
為找到點(diǎn)Ro和R1，設(shè)定下列的公式來(lái)確定一條與通過(guò)線(xiàn)Lo和L1的矢量T取向相同的直線(xiàn)。
tx=Tx/Tyty=Ty/Tz其中tx=相對(duì)于第一坐標(biāo)系的z-x平面通過(guò)矢量T確定的直線(xiàn)的斜率。
ty=相對(duì)于第一坐標(biāo)系的z-y平面通過(guò)矢量T確定的直線(xiàn)的斜率。
Tx=矢量T的x分量值。
Ty=矢量T的y分量值。
Tz=矢量T的z分量值。
取兩個(gè)點(diǎn)來(lái)確定斜率Tx,Ty和Tz(即Tx=x1-xo,Ty=y1-yo和Tz=z1-zo)代替公式Lo和L1，帶來(lái)如下的點(diǎn)坐標(biāo)Ro(xo,yo,zo)和R1(x1,y1,z1):
zo=((Mx1-tx)z1+Cx1-Cxo)/(Mxo-tx)z1=((Cy1-Cyo)(Mxo-tx)-(Cx1-Cxo)(Myo-ty))/((Myo-ty)(Mx1-tx)-(My1-ty)(Mxo-tx))yo=Myo·zo+Cyoy1=My1·z1+Cy1xo=Mxo·zo+Cxox1=Mx1·zo+Cx1
轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)Ro和R1之間距離的平均值通過(guò)下面的公式計(jì)算得到并作為器械的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)儲(chǔ)存。
Rave=((x1+xo)/2,(y1+yo)/2,(z1+zo)/2)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)可以根據(jù)上述的運(yùn)算法則和常式繼續(xù)升級(jí)。轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的任何一個(gè)移動(dòng)都可以與閾值比較，可以發(fā)出警告信號(hào)，或當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)移動(dòng)超出設(shè)定的限度時(shí)機(jī)器人系統(tǒng)脫開(kāi)。與設(shè)定限度的比較在確定病人是否移動(dòng)或器械是否在病人體外操作(這個(gè)位置可能導(dǎo)致傷及病人或占用手術(shù)室)時(shí)都很有用。
為給醫(yī)生提供反饋，器械的指狀物可以具有感知末端操作裝置抓取物體的反作用力的壓力傳感器。參見(jiàn)圖4，控制器46接收壓力傳感器的信號(hào)Fs并在單元78中發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)Cm給手柄上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供一個(gè)傳送到醫(yī)生手上的手柄的相應(yīng)的壓力。壓力反饋使醫(yī)生能夠感知加在器械上的壓力。作為一個(gè)替代的實(shí)施例，手柄可以通過(guò)一個(gè)直接傳送給醫(yī)生手部指狀物夾持力的機(jī)械繩索與末端操作裝置聯(lián)結(jié)。
圖7表示了可以用在本發(fā)明中的末端操作裝置80的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。該末端操作裝置80包括一個(gè)與前端裝配工具驅(qū)動(dòng)器84聯(lián)結(jié)的如那些上文中提到的22,24那樣的手術(shù)器械82。末端操作裝置80通過(guò)連接機(jī)構(gòu)45安裝在其中一個(gè)機(jī)械臂組件26上。連接機(jī)構(gòu)45包括一個(gè)可拆卸地安裝在夾持器86上的一個(gè)接頭85。夾持器86包括一個(gè)機(jī)械臂組件26上的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的渦輪87來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭85，進(jìn)而圍繞器械82的縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng)器械82。夾持器86包括一個(gè)插在機(jī)械臂組件26上的一個(gè)槽中的軸88。軸88可以被機(jī)械臂組件26上的馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，接著轉(zhuǎn)動(dòng)渦輪87，由此轉(zhuǎn)動(dòng)接頭85和器械82。一個(gè)緊固工具89可以用來(lái)緊固和松開(kāi)圍繞器械82的接頭。這樣的工具象一個(gè)夾盤(pán)匙一樣工作，從而緊固和松開(kāi)接頭86。
手術(shù)器械82具有一個(gè)與第二指狀物91可轉(zhuǎn)動(dòng)連接的第一指狀物90。指狀物90,91能夠操作來(lái)夾持如組織或縫合針等物體。指狀物的內(nèi)表面上可以有網(wǎng)紋以增加摩擦和器械82的抓取能力。第一指狀物90與延伸穿過(guò)器械82的中心通道94的桿92連接。器械82可以有一個(gè)與一個(gè)彈簧偏壓的球狀快速拆開(kāi)緊固件98配合的外套筒96。快速拆卸件98允許不同于指狀?yuàn)A持器的器械連接到前端裝配工具驅(qū)動(dòng)器84上。例如，器械82可以從快速拆卸件98上拆下并換成一個(gè)切割工具，一個(gè)縫合工具，一個(gè)可以用于該系統(tǒng)中的常用工具(如Karlsruhe的美國(guó)專(zhuān)利US5,499,990或5,389,103公開(kāi)的常用裝置)，一個(gè)切削片，或其他用在最小侵入性手術(shù)中的手術(shù)工具。快速拆卸件98允許手術(shù)器械換接而每次器械插到工具驅(qū)動(dòng)器84中時(shí)不必對(duì)前端裝配工具重新消毒。前端裝配工具驅(qū)動(dòng)器84的操作將在下文中進(jìn)一步討論。
快速拆卸件98具有一個(gè)接收前端裝配工具驅(qū)動(dòng)器84的銷(xiāo)102的槽100。該銷(xiāo)102把快速拆卸件98鎖定到前端裝配工具驅(qū)動(dòng)器100上。銷(xiāo)102可以通過(guò)壓下彈簧偏壓桿104松開(kāi)。快速拆卸件98具有一個(gè)安裝在工具桿92上的柱塞106，并與一個(gè)位于前端裝配工具驅(qū)動(dòng)器84上的裝配腔的輸出柱塞108連接。
裝配腔110安裝在一個(gè)絲桿螺母112上。該絲桿螺母112與從渦輪箱116中延伸出來(lái)的一個(gè)絲桿114擰接。渦輪箱116被一個(gè)與編碼器120聯(lián)結(jié)的可反轉(zhuǎn)的馬達(dá)118驅(qū)動(dòng)。整個(gè)末端操縱部分80被馬達(dá)驅(qū)動(dòng)渦輪87轉(zhuǎn)動(dòng)。
操作時(shí)，前端裝配工具驅(qū)動(dòng)器84的馬達(dá)118接收一個(gè)通過(guò)電氣導(dǎo)線(xiàn)或一個(gè)傳送/接收系統(tǒng)從控制器來(lái)的輸入指令并因此被開(kāi)動(dòng)。馬達(dá)118轉(zhuǎn)動(dòng)以線(xiàn)性方式移動(dòng)絲桿螺母112和裝配腔110的絲桿114。裝配腔110的移動(dòng)驅(qū)動(dòng)連接器柱塞106和轉(zhuǎn)動(dòng)第一指狀物88的工具桿92。裝配腔110感知施加給指狀物的反作用力并提供給控制器46一個(gè)相應(yīng)的反饋信號(hào)。
前端裝配工具驅(qū)動(dòng)器84可以蓋一個(gè)無(wú)菌覆蓋物124，這樣工具驅(qū)動(dòng)器84就不必在每個(gè)手術(shù)過(guò)程之后都進(jìn)行消毒。另外，機(jī)械臂組件26最好是蓋一個(gè)無(wú)菌覆蓋物125，這樣也不必消毒。覆蓋物124，125主要作為封閉前端裝配工具驅(qū)動(dòng)器84和機(jī)械臂組件26的裝置。用來(lái)封閉機(jī)械臂組件26的覆蓋物125在圖26中進(jìn)一步說(shuō)明。覆蓋物125具有一個(gè)明顯的開(kāi)口端300，機(jī)械臂組件26可以由此被放置在覆蓋物125中。覆蓋物125還包括一個(gè)大致傾斜的封閉端302，它有效地把機(jī)械臂組件26與手術(shù)室環(huán)境分隔開(kāi)。一個(gè)帶有貫穿的小孔306的墊圈304使器械通過(guò)連接機(jī)構(gòu)45與機(jī)械臂組件26連接。墊圈304增強(qiáng)了覆蓋物125的強(qiáng)度，保證機(jī)械臂組件26移動(dòng)時(shí)覆蓋物125不會(huì)裂開(kāi)。從本質(zhì)上說(shuō)，器械不能被封閉在覆蓋物125中，因?yàn)樗鼘⒈徊迦氩∪?2體內(nèi)。覆蓋物125還包括許多涂有膠310的帶子308。至少一條帶子308與其他的帶子308相對(duì)布置來(lái)圍繞機(jī)械臂組件26進(jìn)行覆蓋物125的封閉。
圖8和8a表示了主操作手柄組件130的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。主操作手柄130組件包括一個(gè)與臂134連接的主操作手柄132。主操作手柄132可以通過(guò)一個(gè)插入到該手柄132上的相應(yīng)的槽138中的銷(xiāo)136與臂134連接。手柄132具有一個(gè)可以由外科醫(yī)生按下的控制鍵140?？刂奇I140通過(guò)一個(gè)軸144與開(kāi)關(guān)142連接?？刂奇I140與圖4中的輸入鍵58相對(duì)應(yīng)，并使末端操作裝置移動(dòng)。
主操作手柄132具有一個(gè)與靜止的第二夾持器148可轉(zhuǎn)動(dòng)連接的第一夾持器146。第一夾持器146的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生手柄軸150的相應(yīng)的線(xiàn)性移動(dòng)。手柄軸150移動(dòng)通過(guò)支座156連接著裝配腔154的夾持器軸152。裝配腔154感知施加的壓力的大小并給控制器46提供一個(gè)輸入信號(hào)?？刂破?6然后提供一個(gè)輸出信號(hào)來(lái)移動(dòng)末端操作裝置的指狀物。
裝配腔154安裝在一個(gè)與絲桿160擰接的絲桿螺母158上。絲桿160從一個(gè)連接到具有編碼器166的馬達(dá)164上的減壓箱162中延伸出來(lái)。系統(tǒng)的控制器46在末端操作裝置中接收裝配腔110的反饋信號(hào)并提供給馬達(dá)一個(gè)相應(yīng)的命令信號(hào)來(lái)移動(dòng)絲桿160，從而在夾持器上施加一個(gè)壓力，這樣外科醫(yī)生接收到與末端操作裝置施加的力相關(guān)的反饋。以這種方式，外科醫(yī)生具有操作末端操作裝置的“感覺(jué)”。
手柄安裝在圍繞支座170轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸承室168上。旋轉(zhuǎn)軸承室168通過(guò)齒輪174與一個(gè)位置傳感器172連接。位置傳感器172可以是一個(gè)提供給控制器46相應(yīng)于手柄相對(duì)位置的反饋信號(hào)的電位計(jì)。另外，為此目的可以采用一個(gè)光學(xué)編碼器。作為選擇，電位計(jì)和光學(xué)編碼器都可以使用來(lái)在系統(tǒng)中提供冗余度。旋轉(zhuǎn)軸承的移動(dòng)通過(guò)控制器和機(jī)械臂組件傳送給末端操作裝置作相應(yīng)旋轉(zhuǎn)。
臂134可以與一個(gè)線(xiàn)形支座176和允許并感知手柄線(xiàn)性移動(dòng)的相應(yīng)的位置傳感器178連接。手柄的線(xiàn)性移動(dòng)通過(guò)控制器和機(jī)械臂組件轉(zhuǎn)換成末端操作裝置的相應(yīng)的線(xiàn)性移動(dòng)。臂能夠圍繞支座180轉(zhuǎn)動(dòng)，并被位于支架184上的位置傳感器182感知。支架184能夠圍繞帶有相應(yīng)的位置傳感器188的支座186轉(zhuǎn)動(dòng)。臂的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)控制器和機(jī)械臂組件轉(zhuǎn)換為末端操作裝置的相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
人的手通常會(huì)有頻率界于6-12赫茲的抖動(dòng)。為了消除因手抖動(dòng)引起的手術(shù)器械的移動(dòng)，系統(tǒng)可以有一個(gè)濾掉抖動(dòng)頻率波段范圍內(nèi)發(fā)生的任何手的移動(dòng)的濾波器。參見(jiàn)圖4，濾波器184可以濾去電位計(jì)提供的頻率范圍在6-12之間的模擬信號(hào)。作為選擇，為此目的，通常的編碼器和數(shù)字濾波器都可以采用。
如圖9和10A-J所示，系統(tǒng)最好是用來(lái)完成象冠狀動(dòng)脈分流移植術(shù)(CABG)那樣的心臟手術(shù)。該手術(shù)通過(guò)一開(kāi)始就在病人身上切開(kāi)三個(gè)切口并從切口插入手術(shù)器械22和24及內(nèi)窺鏡26來(lái)完成。當(dāng)插入病人的胸腔時(shí)，手術(shù)器械22夾持有縫合針和附帶的線(xiàn)。如果動(dòng)脈是與一個(gè)第二血管如隱靜脈接合時(shí)，手術(shù)器械24可以?shī)A持靜脈，同時(shí)器械的末端操作裝置插入病人體內(nèi)。
乳房?jī)?nèi)動(dòng)脈(IMA)可以被切斷并通過(guò)一個(gè)器械移動(dòng)到冠狀動(dòng)脈的移植位置。在冠狀動(dòng)脈的動(dòng)脈壁上切開(kāi)一個(gè)相應(yīng)于IMA的直徑尺寸的切口。切口可以通過(guò)連接到末端操作裝置之一上并通過(guò)主操作手柄遙控操作的切取工具來(lái)完成。動(dòng)脈被夾緊以防止血液從切斷的乳房和冠狀動(dòng)脈中流出。外科醫(yī)生操縱手柄將IMA移到靠近冠狀動(dòng)脈開(kāi)口。雖然這里圖示和描述了IMA的移植，但應(yīng)明白其他的血管如被切斷的隱靜脈可以移植來(lái)分流冠狀動(dòng)脈的阻塞。
參見(jiàn)圖10A-J，外科醫(yī)生移動(dòng)手柄來(lái)操作器械，使針穿過(guò)IMA和冠狀動(dòng)脈。然后，如圖10B所示，外科醫(yī)生移動(dòng)手術(shù)器械來(lái)夾緊并牽引針穿過(guò)冠狀動(dòng)脈和移植的動(dòng)脈。接著如圖10C所示，操作手術(shù)器械，在移植動(dòng)脈的跟部打結(jié)縫合。之后可以把針從胸腔中取出。如圖10D-F所示，可以將一個(gè)新針和線(xiàn)插入胸腔，把移植動(dòng)脈的尖部縫合到冠狀動(dòng)脈上。如圖10H-J所示，插入新針，外科醫(yī)生操作手柄從跟部到尖部并從頭部到跟部進(jìn)行行走縫合。手術(shù)器械按比例的動(dòng)作允許外科醫(yī)生精確地圍繞胸腔縫合。雖然在此圖示和描述了特定的移植情形，但應(yīng)該明白動(dòng)脈可以采用其他技術(shù)移植。一般地講本發(fā)明的系統(tǒng)可以用來(lái)進(jìn)行任何最小侵入性結(jié)合手術(shù)。
如上所述，系統(tǒng)可以包括一個(gè)接收從控制器46來(lái)的相應(yīng)于主操作手柄50或52的移動(dòng)的控制信號(hào)并驅(qū)動(dòng)位于手術(shù)器械末端的工具的前端裝配工具驅(qū)動(dòng)器84。作為選擇，如圖11和11a所示，一個(gè)后部裝配工具驅(qū)動(dòng)器200可以配合用于本發(fā)明的系統(tǒng)10中。后部裝配工具驅(qū)動(dòng)器200與后部可裝配的手術(shù)器械202配合。這種后部裝配工具驅(qū)動(dòng)器200與器械202的配合促進(jìn)了手術(shù)中工具的更換，因?yàn)楣ぞ呖梢詮墓ぞ唑?qū)動(dòng)器200上拔下并以非常簡(jiǎn)單的方式更換成別的工具。
后部裝配工具驅(qū)動(dòng)器200通過(guò)上文中描述的接頭和夾持器安裝在一個(gè)機(jī)械臂組件26上。后部裝配工具驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)帶有近端206和末端208的鞘204。鞘204可以由塑料或用于手術(shù)器械結(jié)構(gòu)的其他公知的材料制成。鞘204大致上是一個(gè)與接頭85吻合的中空管，并通過(guò)上文中已詳細(xì)描述的緊固工具緊固在那里。
可后部裝配的手術(shù)器械202具有一個(gè)工具端210和一個(gè)連接端212。手術(shù)工具214，如夾持器或其他可以由一個(gè)推/拉桿或繩索系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的工具，或不需要這種桿或繩索的工具，如凝結(jié)器或諧波手術(shù)刀安裝在器械202的工具端210。
在器械202的連接端212布置有一個(gè)機(jī)架216。機(jī)架具有一個(gè)布置在機(jī)架216內(nèi)部的杠桿218。杠桿218具有一個(gè)通過(guò)采用一個(gè)穿過(guò)桿的聯(lián)結(jié)孔222的銷(xiāo)確立的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)220。該銷(xiāo)可以安裝在機(jī)架的內(nèi)壁224上。一個(gè)延伸穿過(guò)整個(gè)器械202長(zhǎng)度的推/拉繩索或桿226安裝在桿218上，這樣桿218圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)220的轉(zhuǎn)動(dòng)引起繩索或桿226的一個(gè)線(xiàn)性移動(dòng)。繩索或桿226主要作為操作器械202的工具端210的工具214的一個(gè)裝置227。繩索或桿226也可以通過(guò)一個(gè)連接銷(xiāo)安裝在桿上。杠桿218為C形，其中杠桿218的末端通過(guò)兩個(gè)孔228和230從機(jī)架216中凸伸出來(lái)?？?28和230最好是分別被一個(gè)0形圈232圍繞，其目的將在下文中詳細(xì)說(shuō)明。
可后部裝配的手術(shù)器械202的工具端210安裝在后部裝配驅(qū)動(dòng)器200的中空管中。工具202可以通過(guò)工具驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)，直到工具末端從鞘204中延伸出來(lái)為止。O形圈232處于在工具驅(qū)動(dòng)器200的機(jī)架238中的聯(lián)結(jié)孔234,236中。機(jī)架還具有一個(gè)在中心形成的孔240，該孔與內(nèi)部的中空管同軸。以這種方式，手術(shù)器械202可以插入穿到工具驅(qū)動(dòng)器200中。每個(gè)O形圈232隱蔽地處于工具驅(qū)動(dòng)器200的機(jī)架238的聯(lián)結(jié)孔中。
機(jī)架238還包括一個(gè)圖11a所示的馬達(dá)組242。馬達(dá)組件242安裝在機(jī)架238上并牢固地保持在那里。馬達(dá)組件通常包括一個(gè)安裝在減壓器246上的馬達(dá)244。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)一個(gè)安裝在末端的葉片248。葉片248與杠桿218的末端嚙合，這樣馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)引起杠桿218圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)220的移動(dòng)。這接著引起裝置227的橫向移動(dòng)，該裝置用來(lái)驅(qū)動(dòng)操作器械202的工具端210上的工具214。馬達(dá)根據(jù)控制手柄的移動(dòng)而動(dòng)作。另外，力傳感器248、250可以安裝在葉片246的末端。這樣，可以設(shè)有一個(gè)力反饋系統(tǒng)來(lái)感知驅(qū)動(dòng)操作器械202的工具端210上的工具214所需的力的大小。作為選擇，馬達(dá)244可以具有一個(gè)安裝在其上的以同樣方式使用的力反饋裝置252。
使用后部裝配工具驅(qū)動(dòng)器200的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是鞘204一直保持在病人12體內(nèi)。這樣，當(dāng)重裝或更換工具時(shí)，工具和機(jī)械臂組件26不必重新對(duì)位。無(wú)論是否放置工具，鞘204相對(duì)于病人12保持其位置。
本發(fā)明的系統(tǒng)10可以在器械端部提供一個(gè)或兩個(gè)附加的自由度。為了舉例的目的，這里說(shuō)明兩個(gè)附加的自由度，但應(yīng)當(dāng)明白也可以包括僅有一個(gè)自由度。如圖13-16所示，為了提供附加的自由度，一個(gè)有關(guān)節(jié)的器械300可以用在本發(fā)明中。器械300可以通過(guò)上文中描述的一個(gè)接頭或夾持器與機(jī)械臂組件26連接。為了用關(guān)節(jié)連接有關(guān)節(jié)的器械300的端部，必須采用一個(gè)有關(guān)節(jié)的工具驅(qū)動(dòng)器500。有關(guān)節(jié)的工具驅(qū)動(dòng)器500將在下文中詳細(xì)描述?？偪刂破鞅仨氃黾佑懈郊拥膬蓚€(gè)自由度來(lái)控制器械300的端部的關(guān)節(jié)連接。圖25表示了一個(gè)可供選擇的包括兩個(gè)附加自由度的控制器的示意圖。如下文所述，兩個(gè)附加的自由度對(duì)應(yīng)映射器械300的關(guān)節(jié)連接部分。兩個(gè)附加的控制器軸表示為Jm6和Jm7。
通過(guò)有關(guān)節(jié)的器械300和有關(guān)節(jié)工具驅(qū)動(dòng)器500及控制器的附加自由度的配合使用，困難的操作可以以一個(gè)簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)。
參見(jiàn)圖13-16，有關(guān)節(jié)器械300通常包括一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的桿302、一個(gè)鞘304和一個(gè)工具306。該工具可以是個(gè)夾持器、切割片、牽引器、縫合設(shè)備或其他用在最小侵入性手術(shù)中的公知的工具。圖27-30表示了可以安在有關(guān)節(jié)的手術(shù)器械300的末端的各種工具。
器械300包括一個(gè)帶有近端部分308的關(guān)節(jié)部分301，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)310和一個(gè)末端部分212，所述每一個(gè)部分都將在下文中詳細(xì)描述。此外，器械300包括相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的桿302活動(dòng)器械300的關(guān)節(jié)部分301的裝置311。關(guān)節(jié)部分301的結(jié)構(gòu)在器械端部提供兩個(gè)附加的自由度。也必須明白雖然這里描述了包括一個(gè)近端、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)末端的關(guān)節(jié)部分301，但是它也可以提供各種中間部分，它們相互之間通過(guò)一個(gè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接。
界于并安裝在每個(gè)相應(yīng)的近端和末端之間的任何插入的中間部分都是轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)310。轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接310連接近端部分和末端部分的關(guān)節(jié)部分，從而提供器械端部的關(guān)節(jié)連接。本質(zhì)上，近端部分、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和末端部分配合作為一個(gè)通用的連接。
細(xì)長(zhǎng)的桿302最好是中空的，由不銹鋼或塑料或其他可以進(jìn)行無(wú)菌處理的公知的材料制成。由于桿302是中空的，它圍成一個(gè)內(nèi)部314。細(xì)長(zhǎng)的桿302還具有一個(gè)近端316和一個(gè)末端318。不可把細(xì)長(zhǎng)桿302的末端318與器械300的關(guān)節(jié)部分301的末端部分312混淆。
關(guān)節(jié)部分301的近端308可以與細(xì)長(zhǎng)桿302制成一個(gè)整體或通過(guò)焊接、黏結(jié)或其他本領(lǐng)域公知的方法安裝在桿302上。最好是近端308與伸長(zhǎng)桿302制成一個(gè)整體，以保證器械300具有足夠的穩(wěn)定性和耐久性。關(guān)節(jié)部分301的近端部分包括兩個(gè)指狀物320、322，每個(gè)指狀物上分別形成一個(gè)孔324、326。
轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接310通過(guò)一組穿過(guò)連接的指狀物上的聯(lián)結(jié)孔的銷(xiāo)328安裝到近端部分308上。轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接310通常是一個(gè)平盤(pán)330，它帶有一個(gè)貫穿的中心孔332和均勻布置在盤(pán)330周邊上的四個(gè)孔334、336、338、340。另外，銷(xiāo)328安裝在邊緣342上并向外延伸。銷(xiāo)328插在連接的指狀物的孔中以提供器械300的關(guān)節(jié)活動(dòng)性。5條連線(xiàn)350、352、354、356、358在中空軸的內(nèi)部延伸。一條連線(xiàn)350從中心向下延伸穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)310的中心孔332。5條連線(xiàn)中的兩條352、354沿器械的中空軸內(nèi)部延伸安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接上，這樣一條連線(xiàn)的線(xiàn)性拉伸就導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接301的轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)作。這兩條連線(xiàn)352、354連接在轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接的兩個(gè)孔處。此外，它們連接在那些鄰近穿過(guò)器械300關(guān)節(jié)部分301的近端部分308的指狀物的銷(xiāo)子的孔中。另兩條連線(xiàn)356、358穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的另兩個(gè)孔連接到關(guān)節(jié)部分301的末端。這兩條連線(xiàn)的動(dòng)作引起關(guān)節(jié)部分301的動(dòng)作，其動(dòng)作方向垂直于另外兩條連線(xiàn)352、354動(dòng)作時(shí)的動(dòng)作方向。
用關(guān)節(jié)連接器械作為本發(fā)明的一部分，如圖17-24所示，提供有一個(gè)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)400。關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)400通常包括關(guān)節(jié)工具驅(qū)動(dòng)器500，一個(gè)無(wú)菌連接器600，一個(gè)傳送器700和一個(gè)可關(guān)節(jié)活動(dòng)的工具300。
傳送器安裝在器械300的近端316上。如圖18-19所示，器械300還可以具有一個(gè)可拆卸的工具420?？刹鹦兜墓ぞ?20可以是任何工具，如安裝在細(xì)長(zhǎng)的桿或繩索424上的剪切器422。在桿246的末端布置有一個(gè)平板部分428，其上帶有一個(gè)孔430。平板部分428插入到位于穿過(guò)器械300的延長(zhǎng)軸的第二繩繩索或桿434末端的通道432中。第二繩索434具有一個(gè)形成在其末端的通道432，這樣平板部分428安裝在通道432中。至少一個(gè)彈簧偏移扳手436安裝在穿過(guò)平板428布置的孔430中，這連接了工具420與器械300的支架。同樣，工具可以在器械的端部更換，而不用每次需要一個(gè)新工具時(shí)把器械從系統(tǒng)10中拆除。
工具300連接在傳送器700上，必要時(shí)與其制成一體。關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)400通過(guò)上文中描述的接頭85連接到機(jī)械臂組件26上。接頭85恰好套在器械300的軸302上。
傳送器700具有一個(gè)近端702和一個(gè)末端704。傳送器700的末端704具有一個(gè)與器械300的細(xì)長(zhǎng)的桿302的橫斷面相同的橫斷面。此外，傳送器700具有一個(gè)中空的內(nèi)部706。中心桿350延伸穿過(guò)傳送器700的中空內(nèi)部706并從近端702處露出。兩條連線(xiàn)352,354在傳送器內(nèi)部終止在兩個(gè)肩部708,710處，這兩個(gè)肩部安裝在中心桿350穿過(guò)的第一中空管712上。第一中空管712可以由結(jié)實(shí)耐用的材料如不銹鋼、鋼、硬塑料等制成。
第一中空管712安裝在支架714上，這樣它就可以轉(zhuǎn)動(dòng)。第一中空管712的轉(zhuǎn)動(dòng)引起連線(xiàn)352、354的線(xiàn)性移動(dòng)和器械300的可關(guān)節(jié)活動(dòng)的關(guān)節(jié)部分301在一個(gè)平面內(nèi)關(guān)節(jié)活動(dòng)。
第二中空管716具有一對(duì)在其上延伸的肩部718、719。兩條連線(xiàn)356、358分別連接在兩個(gè)肩部718、719上。中空管716連接在支架組件720中，這樣它就可以轉(zhuǎn)動(dòng)。和前面一樣，第二中空管716的轉(zhuǎn)動(dòng)引起連線(xiàn)356、358的線(xiàn)性移動(dòng)，它們使器械300的活動(dòng)關(guān)節(jié)301在垂直于第一中空管的轉(zhuǎn)動(dòng)平面的平面中關(guān)節(jié)活動(dòng)。可以想到第二中空管714徑向圍繞著第一中空管712。傳送器700還包括一個(gè)快速拆卸裝置722，它包括一個(gè)位于彈簧偏移扳手726的末端的銷(xiāo)724，從而提供傳送器700與無(wú)菌連接器600之間的可拆卸連接。中空管712和716都可以在其末端帶有凹口750。凹口作為中空管與無(wú)菌連接器600之間連接的裝置752，這將在下文中詳細(xì)描述。
傳送器700通過(guò)快速拆卸裝置722與無(wú)菌連接器600連接。由于關(guān)節(jié)連接工具驅(qū)動(dòng)器500不易消毒，因此包括一個(gè)無(wú)菌連接器600的好處是不用對(duì)關(guān)節(jié)連接工具驅(qū)動(dòng)器500消毒就可以更換器械。此外，連接器600提供了一個(gè)裝置，通過(guò)它傳送器700可以安裝到工具驅(qū)動(dòng)器500上，同時(shí)工具驅(qū)動(dòng)器封閉在一個(gè)如圖26所示的殼體125中。傳送器700帶有一個(gè)小室610。小室與連接器600的元件最好是由一些容易消毒的材料如不銹鋼、塑料或其他公知的可消毒的材料制成。小室610具有一個(gè)大致中空的內(nèi)部612和開(kāi)口端614、616。兩個(gè)中空管618、620可轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在小室610中。為完成每個(gè)中空管618、620的轉(zhuǎn)動(dòng)，支架622、624布置在每個(gè)中空管的周?chē)?。每個(gè)中空管帶有形成于其末端的凹口626，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)傳送器700與連接器600一端的連接，并在另一端實(shí)現(xiàn)連接器600與活動(dòng)關(guān)節(jié)工具驅(qū)動(dòng)器500的連接。
傳送器上的銷(xiāo)724可以安裝在凹口628中，從而把傳送器700安裝到連接器600上。此外，連接器600可以包括一個(gè)安裝在彈簧偏移關(guān)節(jié)632上的銷(xiāo)630，從而實(shí)現(xiàn)連接器與工具驅(qū)動(dòng)器500的連接。連接器600還包括一個(gè)可滑動(dòng)地接收中心繩索或桿350的末端351的中心段634。末端351可以包括一個(gè)帶有圓周溝槽353的端部。該端部安裝在中心段634上的一個(gè)凹口636中并通過(guò)至少一個(gè)彈簧偏移扳手638可拆卸地鎖定在那里。一個(gè)與帶有圓周溝槽353的端部大致相同的端部640布置在鄰近凹口636的地方來(lái)使中心繩索連接到活動(dòng)關(guān)節(jié)工具驅(qū)動(dòng)器500上，這將在下文中詳細(xì)描述。
中心段634趨向于在最里面的管618中橫向滑動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)這樣一種橫向滑動(dòng)，可以在最里面的管的內(nèi)部的中心段布置一個(gè)線(xiàn)形的支架。作為選擇，中心段634可以由能在最里面的管618中流暢滑動(dòng)的支架材料構(gòu)成。
連接器600可拆卸地安裝在活動(dòng)關(guān)節(jié)工具驅(qū)動(dòng)器500上。活動(dòng)關(guān)節(jié)工具驅(qū)動(dòng)器通過(guò)一個(gè)殼體125封閉?；顒?dòng)關(guān)節(jié)工具驅(qū)動(dòng)器500包括一個(gè)帶有基本封閉的第一端部504和一個(gè)基本開(kāi)啟的第二端部506的大致中空的小室502。固定安裝在小室內(nèi)的是一個(gè)夾持器馬達(dá)506和一對(duì)腕式馬達(dá)508和510。每個(gè)馬達(dá)都與控制器46電氣連接。作為選擇，馬達(dá)可以通過(guò)一個(gè)公知的傳送/接收系統(tǒng)接收從控制器來(lái)的信號(hào)。這樣一個(gè)傳送/接收系統(tǒng)應(yīng)用到本發(fā)明中是新穎的。夾持器馬達(dá)506連接在一個(gè)擰在裝配絲杠512上的裝配螺母510上。馬達(dá)506接收控制信號(hào)并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。裝配螺母510橫向移動(dòng)裝配絲杠512。裝配絲杠512連接在一個(gè)可以用來(lái)測(cè)量橫向移動(dòng)繩索350(連接器600通過(guò)它連接到控制馬達(dá)506上)所需的力的負(fù)荷單元514上。這可以用在一個(gè)與本發(fā)明的系統(tǒng)10配合的力反饋系統(tǒng)中。一個(gè)形成在末端的帶有通道518的桿516安裝在負(fù)荷單元514上。這樣，桿516以一個(gè)線(xiàn)性方式移動(dòng)。連接器600的端部640安裝在通道518中，并通過(guò)至少一個(gè)彈簧偏移扳手或其他類(lèi)似的安裝機(jī)構(gòu)520可拆卸地固定在那里。因此，如果外科醫(yī)生在主操作手柄上操作夾持器，夾持器馬達(dá)506轉(zhuǎn)動(dòng)，由此橫向移動(dòng)桿516，接著是在工具處開(kāi)啟和關(guān)閉夾持器的中心繩索350移動(dòng)。當(dāng)然，工具的動(dòng)作取決于安裝在那里的工具的類(lèi)型。例如，如果一個(gè)常用的工具布置在手術(shù)器械300的端部，那么將發(fā)生一個(gè)常用的動(dòng)作。
如果一個(gè)主操作手柄50或52圍繞軸J6或J7轉(zhuǎn)動(dòng)，那么兩個(gè)腕式馬達(dá)510、508中的一個(gè)相應(yīng)于要求的動(dòng)作轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)馬達(dá)508、510安裝在一個(gè)相應(yīng)的齒輪522、524上。每個(gè)齒輪522、524與相關(guān)中空管526、528上的開(kāi)槽部分530、532嚙合來(lái)圍繞其縱向軸徑向轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的中空管。每個(gè)中空管526、528包括凹口端534、536來(lái)與連接器600的相應(yīng)的中空管的凹口端嚙合。應(yīng)該明白每個(gè)中空管526、528、618和620都是同軸的。此外，支架可以放置在每個(gè)中空管526、528中來(lái)提供各個(gè)中空管的簡(jiǎn)單、獨(dú)立的可轉(zhuǎn)動(dòng)性。
當(dāng)中空管526、528轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它們轉(zhuǎn)動(dòng)連接器中的中空管，從而轉(zhuǎn)動(dòng)傳送器中的中空管。這引起手術(shù)器械300的端部的關(guān)節(jié)活動(dòng)。更具體地講，這引起手術(shù)器械300的活動(dòng)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)性活動(dòng)。因此，無(wú)論是采用前部裝配工具驅(qū)動(dòng)器、后部裝配工具驅(qū)動(dòng)器還是關(guān)節(jié)活動(dòng)工具驅(qū)動(dòng)器，手術(shù)器械都可以很容易地更換。
因此，一個(gè)切割片800可以更換為一個(gè)夾持器，一個(gè)夾持器可以更換為一個(gè)切斷器810。從本質(zhì)上講，這樣一個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)化了包括從一個(gè)工具變?yōu)榱硪粋€(gè)工具步驟的最小侵入性手術(shù)的操作過(guò)程。由于該系統(tǒng)允許在某個(gè)器械端部的關(guān)節(jié)活動(dòng)，從而活動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)可以用來(lái)活動(dòng)如上所述的與活動(dòng)關(guān)節(jié)部分連接的切斷或切割器械。
另外，器械可以不是關(guān)節(jié)連接的器械如切斷器，但可采用關(guān)節(jié)連接的機(jī)械來(lái)控制它的其它功能。圖27示出了一個(gè)通過(guò)法蘭盤(pán)85和支持物86與機(jī)械臂組件連接的切斷器器械810。一般用于抓取工具中的連線(xiàn)在此可用來(lái)實(shí)現(xiàn)切斷這種機(jī)械操作。內(nèi)窺鏡切斷器為一般的公知器械，但在此之前未聞切斷器用于與此處公開(kāi)的機(jī)械臂連接。
此外，如圖28所示的切割片可以用在本發(fā)明的系統(tǒng)中。切割片800通過(guò)一個(gè)接頭85和一個(gè)夾持器86安裝在機(jī)械臂組件26上。切割片不象夾持器或切斷機(jī)那樣要求一個(gè)連線(xiàn)，但是切割工具可以通過(guò)上文描述的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)活動(dòng)。
一個(gè)燒灼器或凝結(jié)器可以通過(guò)接頭85和夾持器安裝在機(jī)械臂組件26上。燒灼器或凝結(jié)器是公知的，燒灼器械可以如上文所述安裝在活動(dòng)關(guān)節(jié)器械的末端。通過(guò)以一個(gè)預(yù)定順序使用各種工具，各種過(guò)程都可以實(shí)現(xiàn)。由于許多手術(shù)的要求，通常最好是能夠更換器械。
雖然在附圖中表示并描述了某些示意性的實(shí)施例，但應(yīng)該明白這些實(shí)施例主要是為了解釋發(fā)明而不是為了限制發(fā)明，本發(fā)明并不限于圖示和說(shuō)明的特定結(jié)構(gòu)和布置，因?yàn)楸绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以進(jìn)行各種其他變化。
權(quán)利要求
1．一種用縫合針將病人的第二血管縫合到冠狀動(dòng)脈上的最小侵入性手術(shù)方法，其中冠狀動(dòng)脈上有一個(gè)切口，該方法包括以下步驟a)提供一個(gè)第一關(guān)節(jié)臂和一個(gè)第二關(guān)節(jié)臂，所述第一和第二關(guān)節(jié)臂與一個(gè)控制器和一個(gè)輸入裝置聯(lián)結(jié)，該輸入裝置接收輸入指令并根據(jù)輸入指令活動(dòng)第一和第二關(guān)節(jié)臂；b)在病人身上至少切開(kāi)一個(gè)切口；c)把第一和第二關(guān)節(jié)臂從該切口插入病人體內(nèi)；d)發(fā)出一個(gè)輸入指令來(lái)操作所述第一關(guān)節(jié)臂抓住第二血管；e)發(fā)出一個(gè)輸入指令來(lái)操作所述第二關(guān)節(jié)臂抓住縫合針；f)發(fā)出一個(gè)輸入指令操作所述第二關(guān)節(jié)臂來(lái)牽引縫合針穿過(guò)冠狀動(dòng)脈和第二血管；和g)重復(fù)步驟(g)來(lái)把第二血管縫合到冠狀動(dòng)脈上。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中第二血管是乳房?jī)?nèi)動(dòng)脈，該方法還包括步驟在把乳房?jī)?nèi)動(dòng)脈移動(dòng)到靠近冠狀動(dòng)脈切口處之前，在乳房?jī)?nèi)動(dòng)脈上切一個(gè)開(kāi)口。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟發(fā)出一個(gè)輸入指令操作所述第一關(guān)節(jié)臂來(lái)移動(dòng)縫合針，把第二血管縫合到冠狀動(dòng)脈上。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述發(fā)出輸入指令的步驟包括外科醫(yī)生移動(dòng)第一主操作手柄和第二主操作手柄，這樣所述第一和第二關(guān)節(jié)臂的移動(dòng)相應(yīng)于所述第一和第二主操作手柄的移動(dòng)。
5．如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一和第二關(guān)節(jié)臂均帶有一個(gè)與所述第一和第二主操作手柄的移動(dòng)成比例的增量的末端操作裝置。
6．如權(quán)利要求4所述的方法，還包括步驟激活所述第一和第二關(guān)節(jié)臂，從而使第一和第二關(guān)節(jié)臂與所述第一和第二主操作手柄的移動(dòng)相配合，和使所述第一和第二關(guān)節(jié)臂不動(dòng)作，這樣當(dāng)所述第一和第二主操作手柄由外科醫(yī)生移動(dòng)時(shí)，所述第一和第二關(guān)節(jié)臂保持靜止。
7．如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟提供一個(gè)與第三關(guān)節(jié)臂聯(lián)結(jié)并從一個(gè)切口插入到病人體內(nèi)的內(nèi)窺鏡，其中所述第三關(guān)節(jié)臂與所述控制器和一個(gè)接收輸入指令的內(nèi)窺鏡的輸入裝置聯(lián)結(jié)。
8．如權(quán)利要求7所述的方法，還包括步驟發(fā)出一個(gè)在病人體內(nèi)移動(dòng)所述第三關(guān)節(jié)臂和內(nèi)窺鏡的輸入指令。
9．如權(quán)利要求5所述的方法，還包括步驟施加給外科醫(yī)生一個(gè)相應(yīng)于由所述末端裝置施加力的力。
10．如權(quán)利要求9所述的方法，其中施加給外科醫(yī)生的力是與所述末端裝置施加的力的成比例的增量。
11．如權(quán)利要求4所述的方法，還包括步驟濾去相應(yīng)于外科醫(yī)生的手抖動(dòng)的輸入指令。
12．一種允許外科醫(yī)生在病人身上完成手術(shù)的系統(tǒng)，包括一個(gè)帶有第一末端操作裝置的第一關(guān)節(jié)臂；一個(gè)第一輸入裝置，外科醫(yī)生能夠移動(dòng)第一輸入裝置一個(gè)第一輸入裝置空間增量來(lái)產(chǎn)生第一輸入指令；和一個(gè)與所述第一輸入裝置和所述第一關(guān)節(jié)臂聯(lián)結(jié)的控制器，所述控制器接收從所述第一輸入裝置來(lái)的所述第一輸入指令，并輸出一個(gè)第一輸出指令給所述第一關(guān)節(jié)臂，從而移動(dòng)所述第一末端操作裝置一個(gè)第一末端操作裝置空間增量，其中所述控制器與所述第一輸入指令成比例，這樣第一輸入裝置空間增量與第一末端操作裝置空間增量不同。
13．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)具有第二末端操作裝置的第二關(guān)節(jié)臂，和一個(gè)第二輸入裝置，外科醫(yī)生能夠移動(dòng)第二輸入裝置一個(gè)第二輸入裝置空間增量來(lái)產(chǎn)生一個(gè)第二輸入指令，所述控制器接收從所述第二輸入裝置來(lái)的所述第二輸入指令，并輸出一個(gè)第二輸出指令給所述第二關(guān)節(jié)臂，從而移動(dòng)所述第二末端操作裝置一個(gè)第二末端操作裝置空間增量，其中所述控制器與所述第二輸入指令成比例，這樣第二輸入裝置空間增量與第二末端操作裝置空間增量不同。
14．如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)裝有內(nèi)窺鏡的第三關(guān)節(jié)臂，和一個(gè)接收外科醫(yī)生命令并發(fā)出相應(yīng)于該命令的第三輸入指令的第三輸入裝置，所述控制器接收所述第三輸入指令并提供給所述第三關(guān)節(jié)臂一個(gè)第三輸出指令以移動(dòng)內(nèi)窺鏡。
15．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述第一輸入裝置是由外科醫(yī)生移動(dòng)的一個(gè)主操作手柄，所述輸入裝置還具有一個(gè)與所述控制器聯(lián)結(jié)的輸入鍵，該輸入鍵用來(lái)激活所述第一關(guān)節(jié)臂，使所述第一末端操作裝置與所述主操作手柄的移動(dòng)相配合動(dòng)作，和使所述第一關(guān)節(jié)臂不動(dòng)作，這樣當(dāng)外科醫(yī)生移動(dòng)所述主操作手柄時(shí)，所述第一末端操作裝置保持靜止。
16．如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述主操作手柄圍繞一個(gè)手柄轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
17．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述第一末端操作裝置具有一個(gè)力傳感器，所述第一輸入裝置具有一個(gè)與所述力傳感器聯(lián)結(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而施加給外科醫(yī)生一個(gè)相應(yīng)于所述力傳感器感知到的力的力。
18．如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中施加給外科醫(yī)生的力是與所述力傳感器感知的力成比例的增量。
19．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述輸入裝置是一個(gè)提供第一輸入位置信號(hào)的第一位置傳感器和一個(gè)提供第二輸入位置信號(hào)的第二位置傳感器，其中所述控制器提供一個(gè)供給所述第一輸入位置信號(hào)的第一比例因子和一個(gè)供給所述第二輸入位置信號(hào)的第二比例因子。
20．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述第一關(guān)節(jié)臂包括一個(gè)通過(guò)無(wú)菌連接器與一個(gè)機(jī)械臂連接的手術(shù)器械。
21．如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)械臂被一個(gè)無(wú)菌袋封閉。
22．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述第一關(guān)節(jié)臂圍繞一個(gè)位于病人的切口處的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
23．如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)械臂具有一對(duì)鈍態(tài)的連接點(diǎn)。
24．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述控制器具有一個(gè)濾去相應(yīng)于外科醫(yī)生的手抖動(dòng)的第一輸入指令的濾波器。
25．一種能夠通過(guò)病人身上的第一切口插入并由外科醫(yī)生控制的醫(yī)用機(jī)器人系統(tǒng)，包括一個(gè)具有與插入切口的第一末端操作裝置聯(lián)結(jié)的鈍態(tài)連接點(diǎn)的關(guān)節(jié)臂，其中該切口為所述第一末端操作裝置確定了一個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)；一個(gè)產(chǎn)生相應(yīng)于外科醫(yī)生命令的第一輸入指令的第一輸入裝置；和一個(gè)與所述第一輸入裝置和所述第一關(guān)節(jié)臂聯(lián)結(jié)的控制器，所述控制器從所述第一輸入裝置接收所述第一輸入指令并提供給所述第一關(guān)節(jié)臂一個(gè)第一輸出指令來(lái)相對(duì)于第一轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)移動(dòng)所述第一末端操作裝置。
26．如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)帶有第二末端操作裝置的第二關(guān)節(jié)臂，和一個(gè)相應(yīng)于外科醫(yī)生的命令產(chǎn)生第二輸入指令的第二輸入裝置，所述控制器從所述第二輸入裝置接收所述第二輸入指令并提供給所述第二關(guān)節(jié)臂一個(gè)第二輸出指令來(lái)相對(duì)于位于病人的第二切口處的第二轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)移動(dòng)所述第二末端操作裝置。
27．如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)裝有內(nèi)窺鏡的第三關(guān)節(jié)臂，和一個(gè)接收外科醫(yī)生命令并發(fā)出相應(yīng)于該命令的第三輸入指令的第三輸入裝置，所述控制器接收所述第三輸入指令并提供給所述第三關(guān)節(jié)臂一個(gè)第三輸出指令以圍繞位于病人的第三切口處的第三轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)移動(dòng)內(nèi)窺鏡。
28．如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述第一輸入裝置為一個(gè)由外科醫(yī)生操作的主操作手柄。
29．如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述第一輸入裝置是由外科醫(yī)生移動(dòng)的一個(gè)主操作手柄，所述輸入裝置還具有一個(gè)與所述控制器聯(lián)結(jié)的輸入鍵，該輸入鍵用來(lái)激活所述第一關(guān)節(jié)臂使所述第一末端操作裝置與所述主操作手柄的移動(dòng)相配合動(dòng)作，和使所述第一關(guān)節(jié)臂不動(dòng)作，這樣當(dāng)外科醫(yī)生移動(dòng)所述主操作手柄時(shí)，所述第一末端操作裝置保持靜止。
30．如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述第一末端操作裝置移動(dòng)一個(gè)與所述主操作手柄的移動(dòng)成比例的增量。
31．如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述第一末端操作裝置具有一個(gè)力傳感器，所述第一輸入裝置具有一個(gè)與所述力傳感器聯(lián)結(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而施加給外科醫(yī)生一個(gè)相應(yīng)于所述力傳感器感知到的力的力。
32．如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中施加給外科醫(yī)生的力是與所述力傳感器感知的力成比例的增量。
33．如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述第一關(guān)節(jié)臂包括一個(gè)通過(guò)無(wú)菌連接器與一個(gè)機(jī)械臂連接的手術(shù)器械。
34．如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)械臂被一個(gè)無(wú)菌袋封閉。
35．如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)械臂具有一對(duì)鈍態(tài)的連接點(diǎn)。
36．如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述控制器具有一個(gè)濾去相應(yīng)于外科醫(yī)生的手抖動(dòng)的第一輸入指令的濾波器。
37．一種允許外科醫(yī)生在病人身上完成手術(shù)的系統(tǒng)，包括一個(gè)帶有第一末端操作裝置的第一關(guān)節(jié)臂；一個(gè)第一輸入裝置，外科醫(yī)生能夠移動(dòng)第一輸入裝置一個(gè)第一輸入裝置空間增量來(lái)產(chǎn)生第一輸入指令；一個(gè)與所述第一輸入裝置和所述第一關(guān)節(jié)臂聯(lián)結(jié)的控制器，所述控制器接收從所述第一輸入裝置來(lái)的所述第一輸入指令，并輸出一個(gè)第一輸出指令給所述第一關(guān)節(jié)臂，從而移動(dòng)所述第一末端操作裝置；和一個(gè)激活所述第一關(guān)節(jié)臂的第二輸入裝置，從而使所述第一末端操作裝置與所述第一輸入裝置的移動(dòng)相配合動(dòng)作，和使所述第一關(guān)節(jié)臂不動(dòng)作，這樣當(dāng)外科醫(yī)生移動(dòng)所述第一輸入裝置時(shí)，所述第一末端操作裝置保持靜止。
38．如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)具有第二末端操作裝置的第二關(guān)節(jié)臂，和一個(gè)第二輸入裝置，外科醫(yī)生能夠移動(dòng)第二輸入裝置一個(gè)第二輸入裝置空間增量來(lái)產(chǎn)生一個(gè)第二輸入指令，所述第二輸入裝置具有一個(gè)能夠由外科醫(yī)生壓下的第二輸入鍵，所述控制器接收從所述第二輸入裝置發(fā)出的所述第二輸入指令并提供給所述第二關(guān)節(jié)臂一個(gè)第二輸出指令，使得在壓下第二輸出鍵時(shí)移動(dòng)所述第二末端操作裝置。
39．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)裝有內(nèi)窺鏡的第三關(guān)節(jié)臂，和一個(gè)接收外科醫(yī)生命令并發(fā)出相應(yīng)于該命令的第三輸入指令的第三輸入裝置，所述控制器接收所述第三輸入指令并提供給所述第三關(guān)節(jié)臂一個(gè)第三輸出指令以移動(dòng)內(nèi)窺鏡。
40．如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述第一輸入裝置包括一個(gè)圍繞主操作手柄轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的主操作手柄。
41．如權(quán)利要求40的系統(tǒng)，其中所述第一輸入裝置是由外科醫(yī)生移動(dòng)的一個(gè)主操作手柄，所述輸入裝置還具有一個(gè)與所述控制器聯(lián)結(jié)的輸入鍵，該輸入鍵用來(lái)激活所述第一關(guān)節(jié)臂使所述第一末端操作裝置與所述主操作手柄的移動(dòng)相配合動(dòng)作，和使所述第一關(guān)節(jié)臂不動(dòng)作，這樣當(dāng)外科醫(yī)生移動(dòng)所述主操作手柄時(shí)，所述第一末端操作裝置保持靜止。
42．如權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述第一末端操作裝置具有一個(gè)力傳感器，所述第一輸入裝置具有一個(gè)與所述力傳感器聯(lián)結(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而施加給外科醫(yī)生一個(gè)相應(yīng)于所述力傳感器感知到的力的力。
43．如權(quán)利要求42的系統(tǒng)，其中施加給外科醫(yī)生的力是與所述力傳感器感知的力成比例的增量。
44．如權(quán)利要求40的系統(tǒng)，其中所述第一末端操作裝置移動(dòng)一個(gè)與所述主操作手柄的移動(dòng)成比例的增量。
45．如權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述第一關(guān)節(jié)臂包括一個(gè)通過(guò)無(wú)菌連接器與一個(gè)機(jī)械臂連接的手術(shù)器械。
46．如權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)械臂被一個(gè)無(wú)菌袋封閉。
47．如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述第一關(guān)節(jié)臂圍繞位于病人身上的切口轉(zhuǎn)動(dòng)。
48．如權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)械臂具有一對(duì)鈍態(tài)的連接點(diǎn)。
49．如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述控制器具有一個(gè)濾去相應(yīng)于外科醫(yī)生的手抖動(dòng)的第一輸入指令的濾波器。
50．一種醫(yī)用機(jī)器人系統(tǒng)，包括一個(gè)機(jī)械臂；一個(gè)封閉所述機(jī)械臂的無(wú)菌袋；一個(gè)插接到所述機(jī)械臂中的無(wú)菌連接器；一個(gè)插接到所述無(wú)菌連接器中的手術(shù)器械。
51．如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述手術(shù)器械是一個(gè)帶有一對(duì)指狀物的末端操作裝置。
52．如權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中所述無(wú)菌連接器包括一個(gè)把所述末端操作裝置指狀物聯(lián)結(jié)到所述機(jī)械臂的執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的突起。
53．一種醫(yī)用機(jī)器人系統(tǒng)，包括一個(gè)機(jī)械臂；一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到該機(jī)械臂上的連接器；一個(gè)由所述連接器握持的內(nèi)窺鏡手術(shù)器械；和其中控制器的移動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)與機(jī)械臂和手術(shù)器械的移動(dòng)成比例的移動(dòng)。
54．如權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其中所述連接器可拆卸地安裝在所述機(jī)械臂上。
55．如權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)窺鏡手術(shù)器械是一個(gè)可關(guān)節(jié)活動(dòng)的內(nèi)窺鏡手術(shù)器械。
56．如權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其中所述可關(guān)節(jié)活動(dòng)手術(shù)器械包括一個(gè)基部、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)末端。
57．如權(quán)利要求56所述的系統(tǒng)，其中控制器的移動(dòng)引起可關(guān)節(jié)活動(dòng)手術(shù)器械的末端相對(duì)于可關(guān)節(jié)活動(dòng)手術(shù)器械的基部的相應(yīng)的移動(dòng)。
58．如權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其中所述連接器上形成有一個(gè)孔。
59．一種操作供在病人身上進(jìn)行手術(shù)的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的方法，該方法包括1)提供一個(gè)第一關(guān)節(jié)臂，一個(gè)控制器和一個(gè)接收輸入指令的輸入裝置，第一關(guān)節(jié)臂與控制器電氣連接，控制器和輸入裝置電氣連接；2)在病人身上至少切開(kāi)一個(gè)切口；3)把一個(gè)手術(shù)器械連接到第一關(guān)節(jié)臂上；4)通過(guò)至少一個(gè)切口把所述手術(shù)器械插入病人體內(nèi)；5)根據(jù)進(jìn)行的手術(shù)發(fā)出一個(gè)輸入指令來(lái)移動(dòng)所述手術(shù)器械，其中所述機(jī)械臂根據(jù)輸入指令移動(dòng)所述手術(shù)器械；和6)從病人身上移去手術(shù)器械。
60．如權(quán)利要求59所述的方法，其中在從病人身上移去手術(shù)器械之后還包括以下步驟1)用一個(gè)不同的手術(shù)器械替換該手術(shù)器械；2)把所述不同的手術(shù)器械插入到病人體內(nèi)；3)根據(jù)進(jìn)行的手術(shù)發(fā)出一個(gè)輸入指令來(lái)移動(dòng)所述不同的手術(shù)器械，其中所述機(jī)械臂根據(jù)輸入指令移動(dòng)所述不同的手術(shù)器械；和4)從病人身上移去不同的手術(shù)器械。
61．如權(quán)利要求59所述的方法，其中所述手術(shù)器械是一個(gè)夾持器。
62．如權(quán)利要求59所述的方法，其中所述手術(shù)器械是一個(gè)切斷器。
63．如權(quán)利要求59所述的方法，其中所述手術(shù)器械是一個(gè)燒灼器。
64．如權(quán)利要求59所述的方法，其中所述手術(shù)器械是一個(gè)切割片。
65．如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中安裝在可關(guān)節(jié)活動(dòng)手術(shù)器械末端上的工具是一個(gè)切斷器。
66．如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中安裝在可關(guān)節(jié)活動(dòng)手術(shù)器械末端上的工具是一個(gè)燒灼器。
67．如權(quán)利要求59所述的方法，其中把手術(shù)器械安裝到接頭上的步驟是通過(guò)讓器械端部穿過(guò)接頭實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明是一個(gè)進(jìn)行最小侵入性手術(shù)的系統(tǒng)(10)。該系統(tǒng)包括與一對(duì)機(jī)械臂(16,18)連接的一對(duì)手術(shù)器械。這些器械(22,24)具有能夠被操作來(lái)抓取和縫合組織的末端操作裝置。該機(jī)械臂通過(guò)一個(gè)控制器與一對(duì)主操作手柄(50,52)聯(lián)結(jié)。手柄可以由外科醫(yī)生移動(dòng)來(lái)產(chǎn)生末端操作裝置的一個(gè)相應(yīng)移動(dòng)。手柄的移動(dòng)是成比例的,所以末端操作裝置的相應(yīng)的移動(dòng)是不同的,通常小于醫(yī)生手的移動(dòng)。比例因子是可調(diào)的,這樣外科醫(yī)生可以控制末端操作裝置的移動(dòng)結(jié)果。末端操作裝置的移動(dòng)可以通過(guò)一個(gè)輸入鍵控制,這樣只有外科醫(yī)生壓下輸入鍵時(shí)末端操作裝置才動(dòng)作。輸入鍵允許醫(yī)生不移動(dòng)末端操作裝置來(lái)調(diào)節(jié)手柄的位置,所以手柄可以移動(dòng)到一個(gè)舒適的位置。
文檔編號(hào)A61B19/00GK1216454SQ97193955
公開(kāi)日1999年5月12日 申請(qǐng)日期1997年2月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月20日
發(fā)明者Y·王, D·R·烏克爾, K·P·拉拜, J·維爾森, S·喬丹, J·賴(lài)特, M·戈道斯 申請(qǐng)人:電腦動(dòng)作公司