外科手術(shù)器械的主動(dòng)定位裝置以及包括此類主動(dòng)定位裝置的外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種外科手術(shù)器械的主動(dòng)定位裝置以及涉及一種用于微創(chuàng)外科手術(shù)以及特別是腹腔鏡術(shù)的外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)或遠(yuǎn)程機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]用于微創(chuàng)外科手術(shù)、特別是腹腔鏡外科手術(shù)的機(jī)器人系統(tǒng)或遠(yuǎn)程機(jī)械手通過電動(dòng)化定位來替代由外科醫(yī)生通常手動(dòng)引導(dǎo)的手術(shù)器械(例如外科手術(shù)器械、內(nèi)窺鏡或照相機(jī))。需要替代的手術(shù)器械借助一個(gè)或多個(gè)套針引入患者體內(nèi)。被稱為套針的是如下的器械:外科醫(yī)生借助這種器械在微創(chuàng)外科手術(shù)中實(shí)現(xiàn)了進(jìn)入患者體腔(通常是腹腔或胸腔)的進(jìn)口，其中，該進(jìn)口通過管、所謂的管筒保持敞開。在機(jī)器人系統(tǒng)中設(shè)置的運(yùn)動(dòng)機(jī)械和控制邏輯電路實(shí)現(xiàn)了手術(shù)器械繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)在二個(gè)自由度(X，y)上的運(yùn)動(dòng)以及手術(shù)器械沿器械軸線(z)的平移運(yùn)動(dòng)。在二個(gè)自由度(x，y)上的運(yùn)動(dòng)的不動(dòng)點(diǎn)稱為樞轉(zhuǎn)點(diǎn)。該樞轉(zhuǎn)點(diǎn)理想地處在套針與患者腹壁的穿透點(diǎn)上。機(jī)器人系統(tǒng)的控制邏輯電路必須識(shí)別到該樞轉(zhuǎn)點(diǎn)或者樞轉(zhuǎn)點(diǎn)必須通過運(yùn)動(dòng)機(jī)械的結(jié)構(gòu)實(shí)施方案來限定，以便對(duì)手術(shù)器械的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行如下限定:使得在套針周圍對(duì)組織的生物機(jī)械負(fù)荷盡可能低。
[0003]由現(xiàn)有技術(shù)公知的機(jī)器人系統(tǒng)基于用以使手術(shù)器械得到被動(dòng)預(yù)定位并且使其進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人手臂。帶有機(jī)器人手臂的基于現(xiàn)有技術(shù)的解決方案(其實(shí)現(xiàn)了使手術(shù)器械環(huán)繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)得到被動(dòng)預(yù)定位并且使其進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)動(dòng))一方面需要很大的結(jié)構(gòu)空間并且另一方面，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過程可能導(dǎo)致碰撞。
[0004]在微創(chuàng)外科手術(shù)介入期間，應(yīng)用至少兩個(gè)、一般為三至四個(gè)外科手術(shù)器械(如鉗子、剪刀、針固定夾、手術(shù)刀)以及照相機(jī)或內(nèi)窺鏡，它們分別借助專門的套針引入患者體內(nèi)。這意味著:對(duì)于每個(gè)所使用的手術(shù)器械存在機(jī)器人手臂，該機(jī)器人手臂對(duì)器械的被動(dòng)的預(yù)定位和主動(dòng)的運(yùn)動(dòng)加以控制。
[0005]基于現(xiàn)有技術(shù)的解決方案的缺陷在于:患者的位置在手術(shù)開始之前必須被固定下來，并且在手術(shù)期間患者變換位置幾乎是不可能的。
[0006]另一已經(jīng)提到的缺陷是已知的機(jī)器人系統(tǒng)所要求的很大的結(jié)構(gòu)空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種外科手術(shù)器械的主動(dòng)定位裝置以及一種外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，所述主動(dòng)定位裝置和所述機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)置有很高的可變度并且僅需要很少的結(jié)構(gòu)空間，或者就其實(shí)施方案而言更小而且更輕。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于，提供一種機(jī)器人系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)了患者在手術(shù)期間變換位置，在此特別是在變換位置后不會(huì)對(duì)外科手術(shù)器械的運(yùn)動(dòng)自由度產(chǎn)生限制。
[0009]所述目的通過本發(fā)明根據(jù)權(quán)利要求1借助一種外科手術(shù)器械的主動(dòng)定位裝置以及根據(jù)權(quán)利要求9借助一種外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
[0010]本發(fā)明的主題涉及一種用在機(jī)器人手臂上的、外科手術(shù)器械的主動(dòng)定位裝置，其包括:
[0011 ] 支架板，該支架板能夠與機(jī)器人手臂連接，
[0012]植入裝置，該植入裝置布置在支架板上并且被設(shè)置用于通入體內(nèi)，
[0013]至少一個(gè)引導(dǎo)裝置，用于將外科手術(shù)器械引導(dǎo)通入體內(nèi)，其中，外科手術(shù)器械的桿貫穿引導(dǎo)裝置地延伸，并且引導(dǎo)裝置與植入裝置借助平衡元件可變地連接，以及
[0014]引導(dǎo)裝置相對(duì)于植入裝置的調(diào)整裝置，所述調(diào)整裝置一方面在支架板和/或植入裝置上以及另一方面在引導(dǎo)裝置上以如下方式被安裝:外科手術(shù)器械的桿既在X方向上又在y方向上相對(duì)于初始位置能夠運(yùn)動(dòng)，在初始位置中，外科手術(shù)器械的縱向伸展平行于植入裝置的縱向伸展地延伸。
[0015]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，平衡元件在其幾何形狀方面能夠改變，方式為:在X方向上還有y方向上在植入裝置與引導(dǎo)裝置之間能自由選擇的角度能夠在彼此初始位置相同的情況下得到調(diào)整，其中，平衡元件特別是由彈性材料構(gòu)成。
[0016]在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，調(diào)整裝置具有至少兩個(gè)能操控的促動(dòng)器，促動(dòng)器特別是實(shí)施為彼此正交布置的調(diào)整驅(qū)動(dòng)裝置，其中，在引導(dǎo)裝置與支架板或植入裝置之間的球頭杠桿機(jī)構(gòu)以如下方式設(shè)置:通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)裝置借助球頭杠桿機(jī)構(gòu)，能夠使引導(dǎo)裝置相對(duì)于初始位置在X方向和y方向上彼此獨(dú)立地得到定位。
[0017]在同樣優(yōu)選的實(shí)施方式中，在引導(dǎo)裝置上設(shè)置有平移調(diào)整裝置，所述平移調(diào)整裝置與外科手術(shù)器械以如下方式連接，外科手術(shù)器械的桿能夠沿z方向運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選的是，平移調(diào)整裝置借助伸縮系統(tǒng)20和/或繩索牽引系統(tǒng)使外科手術(shù)器械的桿沿z方向運(yùn)動(dòng)。
[0018]在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，在外科手術(shù)器械中設(shè)置有器械驅(qū)動(dòng)單元，所述器械驅(qū)動(dòng)單元包括旋轉(zhuǎn)促動(dòng)器，通過旋轉(zhuǎn)促動(dòng)器使外科手術(shù)器械的桿相對(duì)于初始位置繞z方向能轉(zhuǎn)動(dòng)變化。優(yōu)選的是，器械驅(qū)動(dòng)單元具有三個(gè)器械促動(dòng)器，通過這些器械促動(dòng)器使外科手術(shù)器械的設(shè)置在遠(yuǎn)端的作用單元能夠以另外三個(gè)自由度發(fā)生變化。特別優(yōu)選的是，器械驅(qū)動(dòng)單元借助保持裝置布置在伸縮系統(tǒng)的近端上。
[0019]本發(fā)明的另一主題涉及一種外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，用以在人體上執(zhí)行手術(shù)介入，所述機(jī)器人系統(tǒng)包括:
[0020]控制裝置，所述控制裝置能夠由使用者操縱，用以執(zhí)行手術(shù)介入；
[0021]支架結(jié)構(gòu)，在所述支架結(jié)構(gòu)上安裝有兩個(gè)或更多機(jī)器人手臂，所述機(jī)器人手臂能夠通過控制裝置運(yùn)動(dòng)，
[0022]其中，在至少一個(gè)機(jī)器人手臂上設(shè)置有外科手術(shù)器械的主動(dòng)定位裝置，該主動(dòng)定位裝置包括:
[0023]支架板，所述支架板能夠與機(jī)器人手臂連接，
[0024]植入裝置，所述植入裝置布置在支架板上而且設(shè)置用于通入體內(nèi)，
[0025]至少一個(gè)引導(dǎo)裝置，用于將外科手術(shù)器械引入體內(nèi)，其中，外科手術(shù)器械的桿貫穿引導(dǎo)裝置地延伸，并且引導(dǎo)裝置與植入裝置借助平衡元件可變地連接，以及
[0026]引導(dǎo)裝置相對(duì)于植入裝置的調(diào)整裝置，所述調(diào)整裝置一方面在支架板和/或植入裝置上以及另一方面在引導(dǎo)裝置上以如下方式來安裝:外科手術(shù)器械的桿能夠在X方向上還有在y方向上相對(duì)于初始位置運(yùn)動(dòng)，在初始位置中，外科手術(shù)器械的縱向伸展平行于植入裝置的縱向伸展地延伸。
[0027]在機(jī)器人系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式中，平衡元件在其幾何形狀方面能夠改變，方式為:在X方向上還有y方向上在植入裝置與引導(dǎo)裝置之間能自由選擇的角度在彼此初始位置相同的情況下能夠得到調(diào)整，其中，平衡元件特別是由彈性材料構(gòu)成。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的其他有利的構(gòu)造方案由從屬權(quán)利要求類似于針對(duì)外科手術(shù)器械的主動(dòng)定位裝置地實(shí)現(xiàn)。這特別是以如下方式實(shí)現(xiàn):根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)定位裝置能夠與機(jī)器人系統(tǒng)組合，或者后續(xù)裝備有機(jī)器人系統(tǒng)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，機(jī)器人系統(tǒng)和遠(yuǎn)程機(jī)械手可以含義相同地應(yīng)用。
【附圖說明】
[0030]本發(fā)明純示例性地通過附圖來實(shí)現(xiàn)。其中:
[0031]圖1示出外科手術(shù)器械的根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)定位裝置的示意圖，所述主動(dòng)定位裝置安裝在機(jī)器人手臂上；
[0032]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)定位裝置的示意部分視圖，其具有用于導(dǎo)入充氣氣體(一般為CO2)的連接可行性；
[0033]圖3示出根據(jù)圖1的主動(dòng)定位裝置的俯視圖；
[0034]圖4示出當(dāng)在人體上進(jìn)行手術(shù)期間，根據(jù)本發(fā)明的外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的一部分的不意圖；
[0035]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人手臂的示意圖；
[0036]圖6示出外科手術(shù)器械的示意圖，該外科手術(shù)器械可以是本發(fā)明的組成部分；
[0037]圖7示出根據(jù)本發(fā)明具有機(jī)器人手臂和主動(dòng)定位裝置的機(jī)器人系統(tǒng)的示意圖；以及
[0038]圖8示出根據(jù)本發(fā)明具有4個(gè)機(jī)器人手臂和主動(dòng)定位裝置的機(jī)器人系統(tǒng)的示意圖；
[0039]圖9示出針對(duì)兩個(gè)外科手術(shù)器械和一個(gè)共同的、安裝在機(jī)器人手臂上的植入件的、根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)定位裝置的示意圖；
[0040]圖10示出根據(jù)圖9的主動(dòng)定位裝置的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]本發(fā)明