扭矩補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br>【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年1月14日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/752, 402和于2014 年1月13日提交的美國(guó)正式申請(qǐng)No. 14/154,075的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用 被并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及在外科手術(shù)器械（諸如縫合器或血管密封器）中的扭矩參數(shù) 的管理，以控制在遠(yuǎn)側(cè)尖端處的力。
【背景技術(shù)】
[0004] 微創(chuàng)外科手術(shù)技術(shù)旨在減少在診斷或外科手術(shù)程序期間受損的外部組織的數(shù)量， 從而縮短患者的恢復(fù)時(shí)間、減輕患者的不適，并且減少有害的副作用。因此，對(duì)于使用微創(chuàng) 外科技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)外科手術(shù)而言，平均住院天數(shù)可以被顯著縮短。而且，使用微創(chuàng)外科手術(shù)， 還可以縮短患者的恢復(fù)時(shí)間、減輕患者的不適、減少外科手術(shù)副作用，并且縮短離開工作的 時(shí)間。
[0005] 微創(chuàng)外科手術(shù)的常見(jiàn)形式為內(nèi)窺鏡檢查，而內(nèi)窺鏡檢查的常見(jiàn)形式為腹腔鏡檢 查，腹腔鏡檢查為在腹腔內(nèi)部的微創(chuàng)檢查和微創(chuàng)外科手術(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)的腹腔鏡外科手術(shù)中，向 患者的腹部吹入氣體，并且插管套穿過(guò)?。ù蠹s1/2英寸或更小）切口來(lái)為腹腔鏡檢查器 械提供入口。
[0006] 腹腔鏡檢查外科手術(shù)器械一般包括用于查看外科手術(shù)區(qū)的內(nèi)窺鏡（例如，腹腔 鏡），和用于在外科手術(shù)部位工作的工具。除了每個(gè)工具的工作端或端部執(zhí)行器通過(guò)伸縮管 (又稱為，例如，器械軸或主軸）與其手柄分離之外，工作工具通常類似于在常規(guī)（開腔）外 科手術(shù)中使用的那些工具。端部執(zhí)行器能夠包括，例如，夾具、抓緊器、剪刀、縫合器、血管密 封器、燒灼工具、線性切割器、針保持器或其他器械。
[0007] 為執(zhí)行外科手術(shù)程序，外科醫(yī)生通過(guò)插管套將工作工具傳送到內(nèi)部的外科手術(shù)部 位并且從腹部的外部對(duì)它們進(jìn)行操縱。外科醫(yī)生從監(jiān)視器查看該程序，監(jiān)視器顯示從內(nèi)窺 鏡所取的外科手術(shù)部位的圖像。類似的內(nèi)窺鏡檢查的技術(shù)用于，例如，關(guān)節(jié)鏡檢查、后腹腔 鏡檢查、盆腔鏡檢查、腎鏡檢查、膀胱鏡檢查、池囊鏡檢查、竇鏡檢查、子宮鏡檢查、尿道鏡檢 查等等。
[0008] 正在開發(fā)的微創(chuàng)遠(yuǎn)程外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)用于在作用于內(nèi)部外科手術(shù)部位時(shí)增 加外科醫(yī)生的敏捷度，以及允許外科醫(yī)生從遠(yuǎn)距離（在無(wú)菌場(chǎng)所外部）對(duì)患者進(jìn)行手術(shù)。在 遠(yuǎn)程外科手術(shù)系統(tǒng)中，外科醫(yī)生通常在控制臺(tái)被提供有外科手術(shù)部位的圖像。當(dāng)查看在適 當(dāng)?shù)挠^察器或顯示器上的外科手術(shù)部位的三維圖像時(shí)，外科醫(yī)生通過(guò)操縱控制臺(tái)的主輸入 或控制設(shè)備對(duì)患者執(zhí)行外科手術(shù)程序。主輸入設(shè)備中的每個(gè)均控制伺服機(jī)械致動(dòng)/鉸接的 外科手術(shù)器械的運(yùn)動(dòng)。在外科手術(shù)程序期間，遠(yuǎn)程外科手術(shù)系統(tǒng)能夠提供具有端部執(zhí)行器 的各種外科手術(shù)器械或工具的機(jī)械致動(dòng)和控制，端部執(zhí)行器響應(yīng)主輸入設(shè)備的操縱為外科 醫(yī)生執(zhí)行各種功能，例如，保持或驅(qū)動(dòng)針、抓取血管、解剖組織等。
[0009] 這些端部執(zhí)行器的操縱和控制為機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)的特別有利的一方面。為 此，期望提供外科手術(shù)工具，這些外科手術(shù)工具包括提供端部執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)自 由度的機(jī)構(gòu)，以模仿外科醫(yī)生手腕的自然動(dòng)作。此類機(jī)構(gòu)應(yīng)被適當(dāng)?shù)脑O(shè)定尺寸以用于在微 創(chuàng)手術(shù)中使用，并且設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單以減少可能的故障點(diǎn)。另外，此類機(jī)構(gòu)應(yīng)提供足夠的運(yùn)動(dòng) 范圍以允許在各種位置操縱端部執(zhí)行器。
[0010] 外科手術(shù)夾緊和切割器械（例如，非機(jī)器人線性?shī)A緊、縫合和切割設(shè)備，也稱為外 科手術(shù)縫合器；以及電外科血管密封設(shè)備）已經(jīng)用于許多不同的外科手術(shù)程序中。例如，外 科手術(shù)縫合器能夠用于從胃腸道中切除生癌組織或異常組織。許多已知的外科手術(shù)夾緊和 切割器械，包括已知的外科手術(shù)縫合器，具有夾緊組織的相對(duì)的鉗口和切割在插入的釘之 間被夾緊組織的鉸接刀。
[0011] 外科手術(shù)縫合器的操作通常涉及將相對(duì)大的力傳送到外科手術(shù)縫合器的端部執(zhí) 行器。傳送力的一種方式涉及將來(lái)自致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳送到端部執(zhí)行器。通過(guò)向端部執(zhí) 行器提供過(guò)小力的夾緊不足能夠?qū)е虏煌耆膴A緊，從而留下大的組織間隙并且導(dǎo)致釘子 形成不當(dāng)。通過(guò)向端部執(zhí)行器提供過(guò)大力的夾緊過(guò)度能夠?qū)е露瞬繄?zhí)行器偏轉(zhuǎn)增加，并且 又導(dǎo)致大的組織間隙，大的組織間隙可以導(dǎo)致釘子形成不當(dāng)。
[0012] 類似的考慮能夠應(yīng)用到血管密封器。血管密封器夾緊組織，密封兩側(cè)并且使用刀 子將在密封件之間的組織分開。此外，不適當(dāng)?shù)膴A緊能夠?qū)е虏贿m當(dāng)?shù)慕M織密封。
[0013] 因此，在操作期間需要控制器械的夾緊以提供適當(dāng)?shù)膴A緊。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了用于控制夾緊器械的系統(tǒng)。使用在該系統(tǒng)中的夾緊器 械的方法包括獲得夾緊器械的初始扭矩極限值；根據(jù)使用一組參數(shù)的模型調(diào)整扭矩極限值 以獲得經(jīng)調(diào)整的扭矩極限值；并且根據(jù)經(jīng)調(diào)整的扭矩極限值將夾緊器械夾緊。
[0015] 使用夾緊器械的系統(tǒng)能夠包括經(jīng)聯(lián)接以接收來(lái)自馬達(dá)組件的數(shù)據(jù)并且控制在馬 達(dá)組件中的馬達(dá)的處理器，馬達(dá)組件聯(lián)接到夾緊器械，處理器執(zhí)行命令，該指令用于：用于 獲取夾緊器械的初始扭矩極限值、根據(jù)使用一組參數(shù)的模型調(diào)整扭矩極限值以獲得經(jīng)調(diào)整 的扭矩極限值；以及根據(jù)經(jīng)調(diào)整的扭矩極限值將夾緊器械夾緊。
[0016] 以下將關(guān)于附圖進(jìn)一步討論這些實(shí)施例和另一些實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為正被用于執(zhí)行程序的微創(chuàng)機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)的平面圖。
[0018] 圖2為用于在圖1中所示的機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)的外科醫(yī)生的控制臺(tái)的透視圖。
[0019] 圖3為在圖1中所示的機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)電子推車的透視圖。
[0020] 圖4圖解示出在圖1中所示的機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)。
[0021] 圖5示出如在圖1中所示的外科手術(shù)系統(tǒng)的患者側(cè)推車。
[0022] 圖6A和圖6B不出外科手術(shù)縫合器。
[0023] 圖6C和圖6D示出血管密封器。
[0024] 圖7示出如在圖6A和圖6B中所示的外科手術(shù)縫合器與馬達(dá)組件的聯(lián)接。
[0025] 圖8示出使用外科手術(shù)縫合器的外科手術(shù)系統(tǒng)的操作。
[0026] 圖9A示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的校準(zhǔn)外科手術(shù)縫合器的方法。
[0027] 圖9B示出在校準(zhǔn)期間的外科手術(shù)縫合器。
[0028] 圖9C示出在校準(zhǔn)程序期間獲得的示例數(shù)據(jù)。
[0029] 圖IOA和圖IOB示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于校準(zhǔn)馬達(dá)組件的程序。
[0030] 圖IOC和圖IOD示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的在馬達(dá)組件中的馬達(dá)空載電流的 校準(zhǔn)。
[0031] 圖IOE和圖IOF示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的在馬達(dá)組件中的馬達(dá)扭矩常數(shù)的 校準(zhǔn)。
[0032] 圖11示出在操作中調(diào)整外科手術(shù)縫合器的扭矩極限值的方法。
[0033] 在附圖中，提供有相同元件編號(hào)的元件具有相同或類似的功能。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 在以下描述中，闡述了描述本發(fā)明的一些實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)。然而，對(duì)本領(lǐng)域的技 術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，一些實(shí)施例可以在無(wú)這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下進(jìn)行實(shí) 踐。本文所公開的具體實(shí)施例旨在為示例性而非限制性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到 盡管未在此具體描述，但其他要素也在該公開的范圍和精神內(nèi)。
[0035] 示出發(fā)明方面和實(shí)施例的說(shuō)明書和附圖不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的一一權(quán)利要求限 定受保護(hù)的發(fā)明。在未背離該說(shuō)明書與權(quán)利要求的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，可以作出各種機(jī) 械、構(gòu)造、結(jié)構(gòu)和操作變化。在一些情況下，未詳細(xì)示出或描述眾所周知的結(jié)構(gòu)和技術(shù)以便 不模糊該發(fā)明。
[0036] 另外，附圖并非按比例畫出。部件的相對(duì)尺寸僅為說(shuō)明的目的且并不反映可以在 該發(fā)明的任何實(shí)際實(shí)施例中出現(xiàn)的實(shí)際尺寸。在兩個(gè)或更多附圖中的相同編號(hào)表示相同或 類似的元件。
[0037] 進(jìn)一步地，該說(shuō)明書的專有名詞并非旨在限制該發(fā)明。例如，空間相關(guān)術(shù)語(yǔ)--諸 如"之下"、"下面"、"下部"、"上方"、"上部"、"近側(cè)"、"遠(yuǎn)側(cè)"等一一可以用于描述在附圖中示 出的一個(gè)元件或特征與另一個(gè)元件或特征的關(guān)系。這些空間相關(guān)術(shù)語(yǔ)旨在包含除在附圖中 所示的位置和取向以外的在使用中或操作中的設(shè)備的不同位置（即，地點(diǎn)）或取向（即，旋 轉(zhuǎn)布置）。例如，如果在附圖中的設(shè)備被翻轉(zhuǎn)，則描述為在其他元件或特征"下面"或"下方" 的元件將會(huì)在其他元件或特征"上方"或"之上"。因此，示例性術(shù)語(yǔ)"下面"能夠包含在上方 和下方的位置和取向二者。設(shè)備可以以其他方式被取向（旋轉(zhuǎn)90度或處于其他取向），并 且相應(yīng)地本文使用的空間相關(guān)的描述被解釋。同樣，沿著并且圍繞各種軸線的運(yùn)動(dòng)的描述 包括各種特殊設(shè)備位置和取向。另外，除非上下文另外清楚表明，否則單數(shù)形式"一（a)"、 "一（an)"和"該（the)"也旨在包括復(fù)數(shù)形式。并且，術(shù)語(yǔ)"包括"、"包括的"、"包含"等等限 定了所述特征、步驟、操作、要素，和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、步驟、 操作、要素、部件和/或其集合的存在或添加。描述為聯(lián)接的部件可以電氣或機(jī)械地直接聯(lián) 接，或者它們可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)中間部件間接聯(lián)接。
[0038] 只要可行，則關(guān)于一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述的元件及其相關(guān)方面均也包括在未在 其中將它們具體示出或描述的另一些實(shí)施例中。例如，如果關(guān)于一個(gè)實(shí)施例詳細(xì)描述了一 個(gè)元件，但未關(guān)于第二實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行描述，不過(guò)所要求保護(hù)的該元件仍可以包括在第二 實(shí)施例中。
[0039] 微創(chuàng)機(jī)器人外科手術(shù)
[0040] 圖1示出了微創(chuàng)機(jī)器人外科手術(shù)（MIRS)系統(tǒng)10的平面圖解，該系統(tǒng)通常用于在 平躺在手術(shù)臺(tái)14上的患者12身上執(zhí)行微創(chuàng)診斷或外科手術(shù)程序。該系統(tǒng)能夠包括用于在 手術(shù)期間由外科醫(yī)生18使用的外科醫(yī)生的控制臺(tái)16。一個(gè)或多個(gè)助手20也可以參與到該 程序中。MIRS系統(tǒng)10能夠進(jìn)一步包括患者側(cè)推車22 (外科手術(shù)機(jī)器人）和電子推車24。 當(dāng)外科醫(yī)生18通過(guò)控制臺(tái)16查看外科手術(shù)部位時(shí)，通過(guò)在患者12身上的微創(chuàng)切口，患者 側(cè)推車22能夠操縱至少一個(gè)可移動(dòng)聯(lián)接的工具組件26 (在下文中簡(jiǎn)稱為"工具"）。外科 手術(shù)部位的圖像能夠通過(guò)諸如立體型內(nèi)窺鏡的內(nèi)窺鏡28獲得，其能夠由患者側(cè)推車22操 縱以確定內(nèi)窺鏡28的方向。電子推車24能夠用來(lái)處理外科手術(shù)部位的圖像，用于隨后通 過(guò)外科醫(yī)生的控制臺(tái)16顯示給外科醫(yī)生18。除其他因素外，一次使用的外科手術(shù)工具26 的數(shù)量一般將取決于診斷或外科手術(shù)程序和在手術(shù)室內(nèi)的空間約束。如果有必要改變?cè)诔?序期間所使用的工具26中的一個(gè)或多個(gè)，則助手20可以將工具26從患者側(cè)推車22移除，