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用于确定和调节外科手术设备的定位和朝向的系统和方法

  • 专利名称
    用于确定和调节外科手术设备的定位和朝向的系统和方法
  • 发明者
    马勇
  • 公开日
    2011年9月21日
  • 申请日期
    2011年3月8日
  • 优先权日
    2010年3月8日
  • 申请人
    Tyco医疗健康集团
  • 文档编号
    A61B17/94GK102188269SQ201110058188
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种外科手术器械,包括具有近侧端和远侧端的细长构件,所述细长构件限定了纵向轴线并构造为相对于所述纵向轴线旋转;构造为连接到所述细长构件的近侧端上的手柄构件,所述手柄构件与旋转机构可操作地关联;以及构造为连接到所述细长构件的远侧端上的末端执行器,所述末端执行器与关节式运动机构可操作地关联,并构造为能够相对于所述细长构件的纵向轴线遍及多个方向枢转;其中软件算法用来识别、跟踪和控制依照所述细长构件的旋转运动的所述末端执行器的方向性运动2.根据权利要求1所述的外科手术器械,其中,所述末端执行器包括一对钳夹构件3.根据权利要求1所述的外科手术器械,其中,所述多个方向包括垂直移位和水平移位,所述移位是通过定位在所述手柄构件内的一个或者多个致动器驱动的4.根据权利要求1所述的外科手术器械,其中,所述手柄构件包括驱动组件,所述驱动组件用于致动所述末端执行器的方向性运动和所述细长构件的旋转运动5.根据权利要求1所述的外科手术器械,其中,所述软件算法记录所述细长构件的第一方位、所述末端执行器的第一方位,并建立所述细长构件的第一方位和所述末端执行器的第一方位之间的关系6.根据权利要求5所述的外科手术器械,其中,当所述细长构件旋转到第二方位时,所述软件算法记录所述细长构件的第二方位并将所述细长构件的第二方位与所述末端执行器的第一方位进行比较7.根据权利要求6所述的外科手术器械,其中,所述软件算法记录所述细长构件相对于所述末端执行器的所有方位变化,并且,依照操作者命令,对所述末端执行器和所述细长构件进行重新定位以匹配预定方位基准点8.根据权利要求1所述的外科手术器械,其中,所述软件算法使用三角测量技术对所述末端执行器进行重新定位以匹配所述细长构件的预定方位基准点9.根据权利要求8所述的外科手术器械,其中,所述三角测量技术包括使用一个或者多个角度编码器10.根据权利要求9所述的外科手术器械,其中,所述一个或者多个角度编码器是磁性传感器或者电位计11.根据权利要求1所述的外科手术器械,其中,所述软件算法是经由定位在所述手柄构件附近的控制面板来控制的12.根据权利要求1所述的外科手术器械,其中,所述软件算法是经由外部信源无线控制的13.根据权利要求12所述的外科手术器械,其中,所述外部信源是计算设备14.根据权利要求12所述的外科手术器械,其中,所述外部信源是定位在远程位置的计算设备15.一种使用外科手术器械的方法,所述方法包括提供具有近侧端和远侧端的细长构件,所述细长构件限定了纵向轴线并构造为相对于所述纵向轴线旋转;将手柄构件连接到所述细长构件的近侧端上,所述手柄构件与旋转机构可操作地关联;以及将末端执行器连接到所述细长构件的远侧端上,所述末端执行器与关节式运动机构可操作地关联并构造为能够相对于所述细长构件的纵向轴线遍及多个方向枢转;其中使用软件算法识别、跟踪和控制依照所述细长构件的旋转运动的所述末端执行器的方向性运动16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述末端执行器包括一对钳夹构件17.根据权利要求15所述的方法,其中,所述多个方向包括垂直移位和水平移位,所述移位是通过定位在所述手柄构件内的一个或者多个致动器驱动的18.根据权利要求15所述的方法,进一步包括操纵驱动组件,所述驱动组件用于致动所述末端执行器的方向性运动和所述细长构件的旋转运动19.根据权利要求15所述的方法,其中,进一步包括经由所述软件算法记录所述细长构件的第一方位、所述末端执行器的第一方位,并建立所述细长构件的第一方位和所述末端执行器的第一方位之间的关系20.根据权利要求19所述的方法,其中,当所述细长构件旋转到第二方位时,所述软件算法记录所述细长构件的第二方位并将所述细长构件的第二方位与所述末端执行器的第一方位进行比较21.根据权利要求20所述的方法,其中,所述软件算法记录所述细长构件相对于所述末端执行器的所有方位变化,并且,依照操作者命令,对所述末端执行器和所述细长构件进行重新定位以匹配预定方位基准点22.根据权利要求15所述的方法,进一步包括使用三角测量技术对所述末端执行器进行重新定位以匹配所述细长构件的预定方位基准点23.根据权利要求22所述的方法,其中,所述三角测量技术包括使用一个或者多个角度编码器24.根据权利要求23所述的方法,其中,所述一个或者多个角度编码器是磁性传感器或者电位计25.根据权利要求15所述的方法,进一步包括经由定位在所述手柄构件附近的控制面板来控制所述软件算法26.根据权利要求15所述的方法,进一步包括经由外部信源无线控制所述软件算法27.根据权利要求沈所述的方法,其中,所述外部信源是计算设备28.根据权利要求沈所述的方法,其中,所述外部信源是定位在远程位置的计算设备29.一种使用具有细长构件的外科手术器械的方法,所述细长构件的近侧端连接到手柄上并且远侧端连接到末端执行器上,所述方法包括记录所述细长构件的第一方位;记录所述末端执行器的第一方位;使所述细长构件在多个方向上旋转;记录所述细长构件在多个方向中的每个方向上的运动;通过使用三角测量技术来计算所述细长构件相对于所述末端执行器的角位移;对所述末端执行器和所述细长构件进行重新定位以匹配根据所述细长构件的第一方位和所述末端执行器的第一方位建立的预定方位基准点;其中使用软件算法识别、跟踪和控制依照所述细长构件的旋转运动的所述末端执行器的方向性运动30.根据权利要求四所述的方法,其中,所述三角测量技术包括使用一个或者多个角度编码器31.根据权利要求30所述的方法,其中,所述一个或者多个角度编码器是磁性传感器或者电位计32.根据权利要求四所述的方法,进一步包括经由定位在所述手柄构件附近的控制面板来控制所述软件算法33.根据权利要求四所述的方法,进一步包括经由外部信源无线控制所述软件算法34.根据权利要求33所述的方法,其中,所述外部信源是计算设备35.根据权利要求33所述的方法,其中,所述外部信源是定位在远程位置的计算设备
  • 技术领域
    本公开涉及一种外科手术设备,并且尤其涉及用于感知外科手术设备的角运动以调节外科手术设备的定位和/或朝向的系统和方法
  • 背景技术
  • 具体实施例方式
    在本公开的示例性实施例中,跟踪系统可以提供医疗器械相对于患者或者基准坐标系的定位和/或朝向的信息当器械可能不在医师的视线内或者当器械已经移开初始基准点时,医师可以参考跟踪系统来确定医疗器械的方位医师可以使用跟踪系统来确定器械何时会被定位在优选的位置上参照在本说明书中描述的和在附图中图示出的本公开的实施例,可以得出从上文简要概括出的本公开的更加详细的描述但是,应当注意的是,说明书和附图仅仅图示出了本公开的特定实施例,因此不能认为限定了本公开的范围本公开可容许等效的实施例现在将详细地讨论本公开的示例性实施例虽然将结合这些实施例描述本公开, 但是应当理解的是,描述的实施例并非旨在将本公开仅仅且具体地限定在那些实施例上 相反地,本公开旨在覆盖可能包括在由附属的权利要求所限定的本公开的精神和范围内的替换、改进和等同物在下文的说明书中,列举了多个具体细节以提供对本公开的透彻理解但是,对于本领域技术人员将是显而易见的是,可以实践本公开而不需要这些特定的细节在其他示例中,为了不使本公开不必要地难以理解,没有详细地示出用于常规算法和处理的公知电路、控制逻辑和计算机程序指令的细节例如,可以将包含本公开的方案的软件程序设计编码保持在诸如计算机可读介质等的永久存储器中在客户机/服务器环境中,可以将这种软件程序设计编码存储在客户机或者服务器上软件程序设计编码可以包含在诸如磁盘或者硬盘驱动器或者CD-ROM等与数据处理系统一起使用的任意一种公知的介质上编码可以分配在这些介质上,或者可以通过从某种类型的网络上的一个计算机系统的内存或存储器到达其它系统的用户所使用的其他计算机系统而分配给用户此外,可获得相同功能性的部件的布置可以是与那些可获得期望功能性的其他物体有效地“可操作地接合”或者“接合”或者“连通”或“相连”或者“可操作地相连”因此, 此处为获得特定功能性而组合的任意两个部件可以被看作是彼此关联,从而可获得期望的功能性,而不管体系结构或者联运部件类似地,如此关联的任意两个部件也可以被看作是互相“接连”或者“连接”以获得期望的功能性,并且也可以将能够如此关联的任意两个部件看作是互相“能够可操作地接合”以获得期望的功能性参照图1,呈现的是根据本公开的,用于施加外科手术吻合钉以将物体附着到外科手术组织上的外科手术器械的立体图装置/器械10可以特别适于外科手术吻合钉的内窥镜应用从而在疝恢复期间将外科手术网附着到身体组织上但是,本领域技术人员可以考虑在多种外科手术和非外科手术应用中使用装置10除了另外注明的地方之外,在装置10的部件中采用的材料通常包括用于外壳部分和相关部件的诸如聚碳酸酯等的材料,以及用于传送力的这类部件的不锈钢装置10可以包括手柄部分12和内窥镜部分14,内窥镜部分14在远侧端部上有吻合钉存储仓16,吻合钉存储仓16关于居中贯穿内窥镜部分的纵向轴线的至少一侧枢转 通常地,吻合钉存储仓16可以关于上述纵向轴线选择性地枢转多达大约45度吻合钉存储仓16被示出为与内窥镜部分的纵向轴线大致成直线并以幻像图示出运动范围示出的吻合钉存储仓16的枢转运动的总范围是大约90度,即向中线的每侧各45度可以把内窥镜部分14称作具有近侧端和远侧端的细长构件,该细长构件限定了纵向轴线并构造为相对于纵向轴线旋转器械10的手柄12可以包括手操作把手18和枢转扳机20,枢转扳机20可以朝向手操作把手18枢转和枢转离开手操作把手18可以在吻合钉推进和发射序列期间将扳机 20朝向手操作把手18枢转扳机20可以枢转离开手操作把手18以使装置或者外科手术器械10恢复到发射前状态、位于适当方位以发射队列中接下来的吻合钉可以将手柄构件 12构造为连接到细长构件的近侧端上,手柄构件12与下文描述的旋转机构可操作地关联手指操作双滚花套环(double knurled finger operative collar) 22 可以是可旋转的并且适于使整个内窥镜部分14全程360度旋转,同时套环22的向近侧运动可以使得吻合钉存储仓枢转运动到图1中幻像示出的方位之一为了获得在图1中幻像示出的另一方位,可以使套环22旋转180度,从而使整个内窥镜部分旋转并使得仓16的方位逆转到幻像示出的另一方位因此,内窥镜部分14的全程旋转和吻合钉存储仓的枢转运动这二者组合可以利于吻合钉仓16的远侧端的大范围关节式运动,从而利于在大范围位置(士 180度)上以及在多个朝向/方向之一上施加吻合钉当套环22运动到其最近侧位置时,吻合钉仓可以在图1的幻像示出的方位之一上,即,相对于器械10的纵向轴线成一角度当套环22被推进到最远侧位置时,吻合钉仓可以呈现在图1中所示的方位上,即,与器械10的纵向轴线成直线可以通过套环22的纵向运动与内窥镜部分14的全程旋转的组合来获得仓16的全程90度运动套环22的纵向运动引起吻合钉存储仓在一个方向上枢转运动到45度, 并且内窥镜部分14的旋转使得仓的关节式运动完成如下文将参照图2更加详细地描述的,这些运动二者组合利于吻合钉仓16的远侧端的大范围操纵性,从而利于在大范围位置 (士 180度)上以及在多个朝向/方向之一上施加吻合钉因此,可以将末端执行器构造为连接到细长构件的远侧端上,末端执行器与关节式运动机构可操作地关联并构造为能够相对于细长构件的纵向轴线遍及多个方向枢转末端执行器可以包括一对钳夹构件此外,多个方向可以包括垂直移位和水平移位,上述移位是通过定位在手柄构件内的一个或者多个致动器驱动的而且,手柄构件12可以包括用于致动末端执行器的方向性运动和细长构件的旋转运动的驱动组件(未示出)参照图2,呈现的是根据本公开的图1的外科手术器械的远侧端的立体图可选地,可以获得吻合钉存储仓16如图2所示的方位,即通过仓16在纵向轴线的任一侧上在零度和大约45度之间运动来获得在这种布置中,为了获得在图2中以幻像示出的方位,套环22(见图1)可以在中间拉档(neutral detent)的任一侧上向远侧和近侧运动相等的距离在一个方向上的运动可使仓16枢转到一侧而在另一个方向上的运动将引起仓16在相反方向上的枢转运动选择的方向可是随意的但是,在这个最后描述的实施例中,仓16的朝向同样遍及90度的枢转范围,然而在图1的实施例中,仓在一侧上时的朝向可与仓在另一侧上时的朝向相反参照图3,呈现的是根据本公开的沿着图1的线3-3截取的剖视图,图示出图1的外科手术器械的手柄机构手柄机构12为推进器组件M提供了受控的远侧运动,在图3中示出了推进器组件24的一部分推进器组件M可以贯穿内窥镜部分14(见图1)外科手术器械10可以整体是一次性使用的但是,还可预期到并且在本公开的范围内,将内窥镜部分14构造为可以选择性地拆开,由此可以消毒和再次使用手柄12,或者对内窥镜部分14进行消毒,并且可以使吻合钉存储仓16再次装载吻合钉以再次使用可选地,可以将替换吻合钉仓和可选择的替换内窥镜部分可拆卸地紧固到一次性使用的手柄12上,以在单个外科手术操作期间多次使用因此,可选方案的任意组合可包含在本公开的范围内在操作中,如图3所示,推进器组件M可以包括带凸缘推力杆沈,带凸缘推力杆 26通过空转连接件30连接到发射杆观上空转连接件30可以是具有大致“U形”构造的杆空转连接件30可以提供带凸缘推力杆沈和发射杆观之间的刚性连接(positive connection),然而也可以在发射杆和推力杆沈之间提供小的间隔因为发射杆观中相应的狭缝28a和推力杆沈中相应的狭缝26a可定尺寸为在宽度上稍大于可被接收在这些狭缝中的空转连接件30的支柱30b和30c的厚度,所以在吻合钉发射链中的部件之间可以允许小程度的相对运动扳机机构20可枢转地连接在枢轴销32处,用于朝向和离开手柄把手18枢转运动,当连接到扳机机构20上的水平销36向上转过一圆弧时,扳机机构20可适于引起三角形构件34的向上和向下的旋转运动,其中圆弧的旋转中心可位于枢轴销32处因此,当手柄把手18定位在用户的手掌中并且朝向于手柄把手18扣动扳机机构20时,水平销36可以向上转过一圆弧,同时与三角形构件34的较长侧3 相接合这个运动可引起三角形构件34以逆时针方向向上旋转,同时与三角形构件34连接的直立构件35可以绕由位于手柄把手18的最下端的枢轴销37限定的旋转点向前枢转此外,在操作中,推进器组件M可连接到直立构件35上,以使得扳机机构20的向内扣动可以引起整个推进器组件克服反旋弹簧40提供的恒力向远侧推进反旋弹簧40可以由绕着旋转杆42卷绕的弹性板簧材料形成,旋转杆42可以绕着形成托架46的一部分的横向构件(未示出)旋转地安装反旋弹簧40的自由端可以连接到锚定销48上,同时弹簧40可以朝向于卷绕构造偏置因此可以理解的是,在扣动扳机机构20之后,扳机机构的释放允许反旋弹簧40承担控制,并通过反旋弹簧40回到其原始未加载构造的自动缠绕动作使旋转杆42恢复到发射前的近侧位置该运动依次导致整个推进器组件M恢复到最近侧的发射前的位置反旋弹簧40的恒力可以防止用户旋转手的自然趋势,当与弹簧作用时弹簧在整个弹簧周期行进时力会增加从而防止了上述趋势扳机止动装置50可连接到扳机机构20上并且可以构造和定尺寸为与手柄把手18 以一方式接合,从而限制扳机机构20的近侧枢转运动取决于在装置中所需的特定限制, 可相应地确定扳机止动装置50的尺寸其结果是,图3图示出了外科手术器械10如何包括两种操作模式即,旋转操作模式和关节式运动模式参照图4,呈现的是根据本公开的示图,图示出依照细长构件的旋转运动的末端执行器的方向性运动在图4中,示图60示出用户的基准位置62、外科手术器械基准方位64(即原方位) 和外科手术器械旋转后方位66如此处使用,术语“位置(location)”可指物体的空间坐标,“朝向(orientation) ”可指物体的角坐标,术语“方位(position) ”可指包括位置坐标和朝向坐标的物体的全部方位信息可以通过电子设备或者控制电路来控制具有旋转轴14的外科手术器械10(见图 1),以在多个径向方向上移动外科手术器械10的远侧端或者末端执行器这些方向可以是诸如上、下、左、右等离散方向可以通过线缆或者致动器(未示出)获得每个离散方向当外科手术器械10的轴14旋转时,线缆或者致动器随之旋转外科手术器械10的操作者可以发出命令来使末端执行器作关节式运动在轴14旋转离开其初始方位之后,操作者一侧的控制可能变得与直觉相反例如,如果该轴离开初始方位旋转了 90度,上下控制结果会变成末端执行器的左右运动即,由于外科手术器械10的旋转,外科手术器械10的物理驱动方向与操作者的直觉方向不匹配这会导致外科医生误操作对外科手术器械并且可能导致外科手术器械的无意操作因此,为了解决这种问题,根据示图60,一旦确定了基准点的位置,处理器就可以执行软件,该软件对外科手术器械10重新定位以反映外科手术器械10的初始方位可以通过软件算法控制方向性运动,而该软件算法可经由控制电路执行在某些实施例中,可以采用控制电路来控制或者调节各种独立或者互相连接的部件如在这里所使用的术语“控制电路”可以包括但不限于电路、调节器、电子管、可变电阻器、硅芯片、电阻器、电容器、晶体管等,它们可以保持或者调节对一些部件或者系统的所有控制或部分控制在一个实施例中,控制电路可以处理来自各独立部件或者相互连接的部件的输入和输出信号此外,可以使用与软件算法相关联的控制电路,以识别、跟踪和控制末端执行器依照细长构件的旋转运动进行的方向性运动在一可选实施例中,可以使用传感器确定外科手术器械10相对于解剖部分(一个或多个)和/或相对于外科手术器械10的用户方位的方位和/或朝向传感器可以提供关于尤其是外科手术器械10相对于患者的操作范围或运动的物理边界限制的信息上述信息可以包括但是不限于边界感知和感觉信号此外,用户包括但是不限于外科医生、手术室员工、外科手术训练员或者机器人用户在一些可选实施例中,可以通过直接的硬连接系统或者通过无线系统将感觉信号传递给外科手术器械10或者人或者机器人用户本领域技术人员将认识到可以通过多种方式输送信号例如,用于信号通信的方式可以包括但是不限于射频、有声、超声、电磁、红外、光学等回到图4,外科手术器械10(见图1)的用户可以经由点击按钮使外科手术器械10 重新定向或者重新定位到期望的位置上也就是说,外科手术器械10可以接收一个或者多个控制命令并根据这些控制命令来动作可以经由一个或者多个按钮或者通过有线或者无线媒介远程地使控制命令有效因此,软件算法可以经由定位在手柄构件12附近的控制面板控制,或者可以经由诸如计算设备(例如计算机、移动装置或者连接到网络的任何电气设备)等的一个或者多个外部信源无线地控制该外部设备可以相对于外科手术器械10 定位在远程位置用户发起的命令可以包括但是不限于使外科手术器械10激活或者失活的指令 用户发起的命令还可以包括对外科手术器械10重新进行定向或者重新进行定位的指令 本领域技术人员将认识到,激活或者失活可以发生在操作范围的物理边界限制以内或者以外此外,本领域技术人员可以想象,用户发起的命令可以包括外科手术器械10的自动激活或者自动失活,该命令可以突然地或者以规律的阶段性间隔发生在一些实施例中, 外科手术器械10的激活或者失活可以通过改进外科手术器械10的一个或者多个操作特征产生另外地或者可选地,激活或者失活可以在外科手术器械10在操作范围内至少部分地起作用的同时发生而且,在一些示例中,用户发起的命令可以指示外科手术器械10减速或者加速或者改变方向本领域技术人员将理解的是,可以利用多种方法、协议、程序或者算法因此,根据本公开,可以使用软件算法以允许末端执行器与操作者的命令相匹配 软件算法可以包括参照图5描述的以下处理参照图5,呈现的是根据本公开的流程图70,图示出使图1的外科手术器械的定位和/或定向的示例处理在步骤72中,可以记录细长构件的第一方位在步骤74中,可以记录末端执行器的第一方位在步骤76中,可以在多个方位上旋转细长构件在步骤78中,可以记录细长构件在多个方向的每个方向上的运动在步骤80中,可以通过使用三角测量技术计算细长构件相对于末端执行器的角位移在步骤82中,进行对末端执行器和细长构件重新定位,以匹配根据细长构件的第一方位和末端执行器的第一方位建立的预定方位基准点在步骤 84中,可以使用软件算法识别、跟踪和控制依照细长构件的旋转运动的末端执行器的方向性运动然后程序结束第一次循环或第一次迭代但是,程序可以是连续的迭代程序也就是说,程序的步骤可以重复多次循环或者迭代,此时记录、旋转、计算、重新调节和重新定位的步骤不断地被重复可以以软件、硬件、固件或者它们的组合来实施图示的设备或方法不需要以规定的顺序执行这里讨论的步骤多个步骤可以相互同时执行此外,如果期望的话,在不偏离本公开的范围的情况下,上文描述的一个或者多个步骤可以是可选择的或者可以进行组也就是说,软件算法可以记录细长构件的第一方位、末端执行器的第一方位,并建立细长构件的第一方位和末端执行器的第一方位之间的关系然后,当细长构件旋转到第二方位时,软件算法可以记录细长构件的第二方位,并对细长构件的第二方位和末端执行器的第一方位进行比较可以将该角移位存储在下文描述的一个或者多个存储单元中当然,软件算法可以记录细长构件相对于末端执行器的所有方位变化,并且,依照操作者命令,对末端执行器和细长构件重新进行定位以匹配预定方位基准点软件算法可以使用三角测量技术对末端执行器重新进行定位以匹配细长构件的预定方位基准点三角测量技术可以包括诸如电磁传感器或者电位计等的一个或者多个角度编码器在一可选实施例中,可以使用存储单元记录依照细长构件(即内窥镜部分14)的旋转运动的末端执行器的方向性运动存储单元可以包括任何期望类型的易失性和/或非易失性存储器,例如,静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、快擦写存储器、只读存储器(ROM)等存储单元可以包括任何期望类型的大容量存储设备,包括硬盘驱动器、光盘驱动器和带式存储设备等本领域技术人员将认识到,这里描述的可以通过广泛的硬件、软件、固件或者它们的任意组合单独或者共同地实施的各个方案可视为由各种类型的“电路”构成因此,如这里使用的“电路”包括但是不限于具有至少一个离散电路的电路、具有至少一个集成电路的电路、具有至少一个专用集成电路的电路、形成由计算机程序构造的通用计算设备的电路(诸如,由至少部分地执行这里描述的处理或设备的计算机程序构造的通用计算机、或者由至少部分地执行这里描述的处理或设备的计算机程序构造的微处理器)、形成存储设备的电路(诸如随机存取存储器的形式)或者形成通信设备的电路(诸如调制解调器、通信开关或者光电装备)本领域技术人员将认识到,可以以模拟形式或者数字形式或者它们的某些组合来实施这里描述的主题虽然在这里描述了各种方案和实施例,但是其他方案和实施例对本领域技术人员将是显而易见的这里描述的各种方案和实施例是为了说明的目的并非旨在限定,在下文的权利要求书中指出了真正的范围和精神通过使用流程图、示图、附图或者示例,上述详细的说明已经阐释了设备或者程序的各个实施例在这种流程图、示图、附图或者示例的范围中包含了一个或者多个功能或者操作,本领域技术人员将理解到,这种流程图、示图、附图或者示例内的每个功能或者操作可以通过其广泛的任何组合单独或者共同地实施从上文并且参照各个附图,本领域技术人员将理解到,还可以在不偏离本公开的范围的情况下对本公开做出某些改进因为意在使本公开的范围如本领域将允许的那样广泛并且同样地理解本说明书,所以虽然在附图中已经示出了本公开的多个实施例,但是并非意在将本公开限定于此因此,上述说明不应当被构成为限定性的,而仅仅作为特定实施例的示例本领域技术人员将设想到在附属的权利要求书的范围和精神内的其他改进
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专利名称:用于确定和调节外科手术设备的定位和朝向的系统和方法在腹腔镜操作中,可以通过小的切口在腹部内实施外科手术。在内窥镜操作中,可以通过由皮肤中小的进入伤口插入的窄内窥镜管道在身体的中空内脏中实施外科手术。腹腔镜和内窥镜操作通常需要使得插入身体的任何器械被密封,即,必须做出防备以保证气体不会通过腹腔镜或者内窥镜切口进出身体。此外,腹腔镜和内窥镜操作通常需要外科医生在远离切口的器官、组织和脉管上执行动作,从而要求在这种操作中使用的任何器械长且窄,同时能够从器械的一端对该器械进行功能控制。在医学中,精确确定在各种诊断和治疗方法中使用的医疗器械的方位是必须的。 这种器械可以是诸如血管内导管、导向线、活检针、微创外科手术器械等。但是,用于确定医疗器械的空间定位和/或朝向的传统技术和工具不精确并且易于出错。
根据本公开,提供了一种外科手术器械。所述外科手术器械包括具有近侧端和远侧端的细长构件,所述细长构件限定了纵向轴线并构造为相对于所述纵向轴线旋转。所述外科手术器械进一步包括构造为连接到所述细长构件的近侧端上的手柄构件,所述手柄构件与旋转机构可操作地关联。所述外科手术器械还包括构造为连接到所述细长构件的远侧端上的末端执行器,所述末端执行器与关节式运动机构可操作地关联并构造为能够相对于所述细长构件的纵向轴线遍及多个方向枢转。软件算法可以被使用以识别、跟踪和控制依照所述细长构件的旋转运动的所述末端执行器的方向性运动。在一个实施例中,所述末端执行器包括一对钳夹构件。在另一个实施例中,所述多个方向包括垂直移位和水平移位,所述移位是通过定位在所述手柄构件内的一个或者多个致动器驱动的。在另一个实施例中,所述手柄构件包括驱动组件,所述驱动组件用于致动所述末端执行器的方向性运动和所述细长构件的旋转运动。在又一个实施例中,所述软件算法记录所述细长构件的第一方位、所述末端执行器的第一方位,并建立所述细长构件的第一方位和所述末端执行器的第一方位之间的关系。当所述细长构件旋转到第二方位时,所述软件算法记录所述细长构件的第二方位并将所述细长构件的第二方位与所述末端执行器的第一方位进行比较。此外,所述软件算法记录所述细长构件相对于所述末端执行器的所有方位变化,并且,依照操作者命令,对所述末端执行器和所述细长构件进行重新定位以匹配预定方位基准点。在另一个实施例中,所述软件算法使用三角测量技术对所述末端执行器进行重新定位以匹配所述细长构件的预定方位基准点。一个或者多个角度编码器是磁性传感器或者电位计。在又一个实施例中,所述软件算法是经由定位在所述手柄构件附近的控制面板来控制的。此外,所述软件算法可以经由外部信源无线控制。根据本公开还提供了一种使用外科手术器械的方法。所述方法包括提供具有近侧端和远侧端的细长构件,所述细长构件限定了纵向轴线并构造为相对于所述纵向轴线旋转,将手柄构件连接到所述细长构件的近侧端上,所述手柄构件与旋转机构可操作地关联, 以及将末端执行器连接到所述细长构件的远侧端上,所述末端执行器与关节式运动机构可操作地关联并构造为能够相对于所述细长构件的纵向轴线遍及多个方向枢转。可以使用软件算法识别、跟踪和控制依照所述细长构件的旋转运动的所述末端执行器的方向性运动。在下文中参照附图描述了本公开的外科手术器械的各个实施例,其中图1是根据本公开的用于施加外科手术吻合钉以将物体附着到外科手术组织上的外科手术器械的立体图;图2是根据本公开的图1的外科手术器械的远侧端的立体图;图3是根据本公开的沿着图1的线3-3截取的剖视图,图示出图1的外科手术器械的手柄机构;图4是根据本公开的示图,图示出依照细长构件的旋转运动的末端执行器的方向性运动;图5是根据本公开的流程图,图示出使图1的外科手术器械定位和/或定向的示例处理。

本发明提供了一种用于确定和调节外科手术设备的定位和朝向的系统和方法。其中包括具有近侧端和远侧端的细长构件,所述细长构件限定了纵向轴线并构造为相对于所述纵向轴线旋转。所述器械进一步包括构造为连接到所述细长构件的近侧端上的手柄构件,所述手柄构件与旋转机构可操作地关联。所述器械还包括构造为连接到所述细长构件的远侧端上的末端执行器,所述末端执行器与关节式运动机构可操作地关联并构造为能够相对于所述细长构件的纵向轴线遍及多个方向枢转。软件算法用来识别、跟踪和控制依照所述细长构件的旋转运动的所述末端执行器的方向性运动。



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