用于機器人輔助外科手術的裝置和方法以及定位輔助單元制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種用于機器人輔助外科手術的裝置、一種用于定位輔助單元(600、700)以及一種在對用于機器人輔助外科手術的裝置的操作臂(16)進行定位時提供輔助的方法。所述裝置包括定位輔助單元(600、700)，所述定位輔助單元替代器械單元(300)與操作臂(16)的耦合單元(100)連接。器械單元(300)具有帶有器械柄(512)的外科手術器械(500)，所述器械柄的近中端部能通過患者(18)的身體開口(802)被引導到目標區域(30)。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于機器人輔助外科手術的裝置和方法以及一種用于在用于機器人輔助外科手術的裝置的坐標系統中對操作臂進行定位時提供輔助的定位輔助單元。所述裝置具有器械單元，所述器械單元包括具有器械柄的外科手術器械。器械柄的近中端部能通過患者的身體開口被引導到目標區域。器械單元能夠與所述裝置的操作臂連接。
技術介紹
在微創外科手術中，越來越多地使用所謂的遠程操作系統，所述遠程操作系統也稱為機器人輔助系統或一般而言稱為用于機器人輔助外科手術的裝置。借助于用于機器人輔助外科手術的裝置，基于操作輸入來在外科手術器械的位置和定向上控制外科手術器械。外科手術器械此外還機械地、電地和/或光學地耦合到所述遠程操作系統上，以便能夠實現對外科手術器械進行主動定位和定向并且實現對外科手術器械期望的操作。為此，除了具有末端執行器的器械還包括內窺鏡和要操作的醫療器具的外科手術器械具有耦合接口，所述耦合接口可以構造成耦合單元并且也稱為無菌單元。用于機器人輔助外科手術的裝置還具有至少一個操作臂，耦合單元設置在所述操作臂的近中端部上，無菌單元能夠與所述耦合單元連接，以便能夠在操作臂和外科手術器械之間實現機械的、電的和/或光學的耦合。已知這樣的裝置，其中操作臂和操作臂的耦合單元不是無菌的，而外科手術器械是無菌的。無菌的手術區域借助于無菌的覆蓋物保護，免受遠程操作系統非無菌的元件影響。所述無菌的覆蓋物可以包括無菌閘門，所述無菌閘門設置在操作臂的耦合單元和外科手術器械的無菌單元之間。這種無菌閘門使得可以在器械單元的無菌單元與操作臂分離之后對操作臂的耦合單元的非無菌的耦合元件進行無菌的遮蓋。這種具有無菌閘門的布置結構例如由未在先公開的專利申請DE 10 2014 117 407.0和DE 10 2014 117 408.9已知。此外由文獻US 7,666,191B1已知一種遠程操作系統，其中非無菌的操作臂通過無菌膜覆蓋。操作臂的耦合單元包括四個旋轉致動器，這些旋轉致動器與集成在無菌膜中的無菌轉接器的第一側耦合。所述無菌轉接器包括四個集成的能旋轉地支承的傳遞件，所述傳遞件接入操作臂的耦合單元和外科手術器械的無菌單元之間。由文獻DE 102 42 953 A1已知，借助于成像方法產生患者身體的數據集并將其在坐標系中示出。此外，使三個不是位于一個平面中的基準點與坐標系相關聯。在設置用于機器人輔助外科手術的裝置時，對于躺臥在手術臺上的患者確定外科手術器械的處置點并由此出發將與操作臂耦合的外科手術器械以器械尖端對準所述確定的處置點。器械關于目標區域的定向通過操作人員根據其經驗估計來進行。對外科手術器械的操作臂關于目標區域的定向的技術監控或檢查方案在現有技術中沒有涉及。
技術實現思路
本專利技術的目的是，提供一種用于機器人輔助外科手術的裝置和方法，其中，可以簡單地實現外科手術器械包括內窺鏡關于設定的目標區域的定向。此外，給出一種定位輔助單元，用于在對用于機器人輔助外科手術的裝置的操作臂進行定位時提供輔助。所述目的通過具有權利要求1的特征的裝置以及通過具有相應獨立權利要求的特征的方法和定位輔助單元來實現。本專利技術有利的擴展方案在從屬權利要求中給出。根據本專利技術的用于機器人輔助外科手術的裝置具有器械單元，所述器械但與包括外科手術器械，所述外科手術器械的近中端部能通過患者的身體開口被引導到通過該裝置的坐標系的坐標確定的目標區域。此外，所述裝置包括定位輔助單元，所述定位輔助單元作為射線束發出光。所述裝置包括至少一個操作臂，定位輔助單元或器械單元能有選擇地與所述操作臂連接。在定位輔助單元與操作臂連接時，由定位輔助單元發出的射線束的中軸線的位置與替代定位輔助單元與操作臂連接的器械單元的器械柄的縱軸線的位置相一致。所述裝置包括控制單元，所述控制單元在定位輔助單元與操作臂連接時確定中軸線與通過所述坐標確定的目標區域之間的與中軸線垂直的距離向量，并且當所確定的距離向量的數值具有和/或低于預先設定的第一值時，所述控制單元產生并優選輸出第一控制信息。通過這種用于機器人輔助外科手術的裝置實現了，操作臂能借助于定位輔助單元簡單地定位，使得替代定位輔助單元與操作臂連接的器械單元關于在要手術的患者身體中設定的進入點以及關于通過所述裝置的坐標系X、Y、Z中的坐標xz、yz、zz確定的目標區域處于正確的定位。所述位置這里特別是包括器械單元的外科手術器械的器械柄的縱軸線的位置和定向。由此能夠在對患者進行手術處置之前簡單地對用于機器人輔助外科手術的裝置的操作臂進行定向。由此，操作臂的定位和定向可以不是通過醫生而是通過適合于此的人員執行。醫生的責任此時僅在于檢查借助于定位輔助單元定位的器械單元的位置。外科手術器械在本專利技術的范圍內特別是內窺鏡，如桿式內窺鏡，或者具有末端執行器的外科手術器械。有利的是，當所確定的距離向量的數值具有或低于預先設定的第二值時，控制單元產生并優選輸出至少一個第二控制信息。因此通過所述第二控制信息可以表明，器械柄的縱軸線相對于目標區域的位置正確定向。預先設定的第二值優選為零或是近似零值的值，從而光束的中軸線或外科手術器械的縱軸線延伸通過目標區域。由此可以關于操作臂在空間中的位置特別簡單地對操作臂進行定位并實現操作臂關于外科手術器械的縱軸線的定向。垂直的距離向量的所確定的數值優選是中軸線和目標區域之間最短的垂直距離向量的數值。此外有利的是，控制單元將所產生的第一控制信息和所產生的第二控制信息傳輸給定位輔助單元。由此實現了，可以在定位輔助單元中進一步處理所述控制信息并將其輸出。此外有利的是，所述裝置和/或所述定位輔助單元具有輸出單元，所述輸出單元基于第一控制信息輸出第一聲音信號和/或第一光學信號，和/或所述輸出單元基于第二控制信息僅輸出第二聲音信號或第二光學信號。通過所述光學和/或聲音信號可以簡單地向操作人員提供關于與操作臂相連的定位輔助單元的正確定向或仍需修正的定向的信息，從而以簡單的方式在外科手術處置之前輔助實現操作臂的正確定位。第一和/或第二光學信號可以借助于由定位輔助單元發出的光束輸出，特別是通過改變通過所述射線發出的光的波長譜的波長、通過光束形狀的造型/改變和/或通過發出光脈沖或改變光脈沖的頻率和/或時長來輸出。此外有利的是，第一聲音信號是漸強和漸弱的聲音(Ton)或者具有第一重復頻率的聲音序列，并且第二聲音信號是持續聲音。所述聲音序列這里優選包括多個相同的聲音。重復頻率可以隨著所確定的距離向量的數值的減小而提高，從而操作人員能夠通過所述重復頻率以聲音的方式獲得關于逐漸接近或逐漸遠離目標區域的信息。聲音信號的輸出可以在控制單元上、在操作臺上或在定位輔助單元上進行。備選地或附加地，第一光學信號可以是具有第一閃爍頻率的閃爍的光信號，而第二光學信號是持續光信號。這里，第一光信號的光和第二光信號的光可以具有相同的波長或相同的波長譜。閃爍的信號特別是通過脈沖的射線束產生。持續光信號優選借助于連續的射線束產生。閃爍頻率可以隨著到目標區域的距離向量的數值減小而增加，并且在到目標區域的距離向量的數值增大時降低。光學信號的輸出可以在控制單元、操作臺或定位輔助單元上進行。備選或附加地有利的是，定位輔助單元為了產生第一光學信號發出具有第一波長的光，而為了產生第二光學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于機器人輔助外科手術的裝置，所述裝置：具有器械單元(300)，所述器械單元具有帶有器械柄(512)的外科手術器械(500)，所述器械柄的近中端部能通過患者(18)的身體開口(802)被引導到通過該裝置的坐標系(X、Y、Z)的坐標(xz、yz、zz)確定的目標區域(30)；具有定位輔助單元(600、700)，所述定位輔助單元作為射線束(612)發出光；具有操作臂(16)的至少一個耦合單元(100)，定位輔助單元(600、700)或器械單元(300)能有選擇地與所述耦合單元連接，其中，在定位輔助單元(600、700)與耦合單元(100)連接時，由定位輔助單元(600、700)發出的射線束(612)的中軸線(614)的位置與替代定位輔助單元(600、700)與耦合單元(100)連接的器械單元(300)的器械柄(512)的縱軸線(510)的位置一致，具有控制單元(40、46)，?所述控制單元在定位輔助單元(600、700)與耦合單元(100)連接時確定中軸線(614)和通過所述坐標(xz、yz、zz)確定的目標區域(30)之間的與中軸線(614)垂直的距離向量(V)，?當所確定的距離向量(V)的數值等于和/或低于預先設定的第一值時，所述控制單元產生第一控制信息；具有輸出單元(41、47、626、706)，所述輸出單元根據第一控制信息輸出信號。...

【技術特征摘要】
2015.06.12 DE 102015109368.51.用于機器人輔助外科手術的裝置，所述裝置：具有器械單元(300)，所述器械單元具有帶有器械柄(512)的外科手術器械(500)，所述器械柄的近中端部能通過患者(18)的身體開口(802)被引導到通過該裝置的坐標系(X、Y、Z)的坐標(xz、yz、zz)確定的目標區域(30)；具有定位輔助單元(600、700)，所述定位輔助單元作為射線束(612)發出光；具有操作臂(16)的至少一個耦合單元(100)，定位輔助單元(600、700)或器械單元(300)能有選擇地與所述耦合單元連接，其中，在定位輔助單元(600、700)與耦合單元(100)連接時，由定位輔助單元(600、700)發出的射線束(612)的中軸線(614)的位置與替代定位輔助單元(600、700)與耦合單元(100)連接的器械單元(300)的器械柄(512)的縱軸線(510)的位置一致，具有控制單元(40、46)，-所述控制單元在定位輔助單元(600、700)與耦合單元(100)連接時確定中軸線(614)和通過所述坐標(xz、yz、zz)確定的目標區域(30)之間的與中軸線(614)垂直的距離向量(V)，-當所確定的距離向量(V)的數值等于和/或低于預先設定的第一值時，所述控制單元產生第一控制信息；具有輸出單元(41、47、626、706)，所述輸出單元根據第一控制信息輸出信號。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，當所確定的距離向量(V)的數值等于和/或低于預先設定的第二值時，控制單元(40、46)產生至少一個第二控制信息，并且輸出單元(41、47、626、706)輸出信號。3.根據上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述裝置的輸出單元(41、47)和/或定位輔助單元(600、700)的輸出單元(626、706)基于第一控制信息輸出第一聲音信號和/或第一光學信號，和/或所述輸出單元(41、47、626、706)基于第二控制信息僅輸出第二聲音信號和/或僅輸出第二光學信號。4.根據上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，控制單元(40、46)將所產生的第一控制信息和/或所產生的第二控制信息傳輸給定位輔助單元(600、700)，并且定位輔助單元(600、700)包括輸出單元(626、700)。5.根據權利要求3或4所述的裝置，其特征在于，第一聲音信號是漸強和漸弱的聲音或具有第一重復頻率的聲音序列，第二聲音信號是持續聲音。6.根據權利要求3至5之一所述的裝置，其特征在于，第一光學信號是具有第一閃爍頻率的閃爍的光信號，第二光學信號是具有第二閃爍頻率的光信號，所述第二閃爍頻率也可以是零。7.根據上述權利要求3、4或6之一所述的裝置，其特征在于，定位輔助單元(600、700)為了產生第一光學信號發出具有第一波長的光，而為了產生第二光學信號發出具有與第一波長不同的第二波長的光。8.根據上述權利要求3、4、6或7之一所述的裝置，其特征在于，為了產生第一和/或第二光學信號，借助于射線束(612)在患者(18)計劃中的或現有的身體開口(802)的區域中產生十字線和/或至少一個繞中軸線(614)同心設置的圓的投影。9.根據上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，定位輔助單元(600、700)具有能量源(702)，用于給用于產生第一和/或第二光學和/或聲音信號的信號生成單元(626、706)供能。10.定位輔助單元，用于對操作臂(16)在用于機器人輔助外科手術的裝置的坐標系(X、Y、Z)中的定位提供輔助，定位輔助單元(600、700)能替代器械單元(300)與操作臂(16)的耦合單元(100)連接，所述定位輔助單元：具有光源(610)，所述光源作為射線束(612)發出光，與耦合單元(100)連接的定位輔助單元(600、700)的由光源(610)發出的射線束(612)的中軸線(614)的位置和與耦合單元(100)連接的器械單元(300)的外科手術器械(500)的外科手術...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·澤貝爾，
申請(專利權)人：阿瓦特拉醫藥有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE