施行最小侵入性心臟手術的方法和裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術是一個進行最小侵入性手術的系統（１０）。該系統包括與一對機械臂（１６，１８）連接的一對手術器械。這些器械（２２，２４）具有能夠被操作來抓取和縫合組織的末端操作裝置。該機械臂通過一個控制器與一對主操作手柄（５０，５２）聯結。手柄可以由外科醫生移動來產生末端操作裝置的一個相應移動。手柄的移動是成比例的，所以末端操作裝置的相應的移動是不同的，通常小于醫生手的移動。比例因子是可調的，這樣外科醫生可以控制末端操作裝置的移動結果。末端操作裝置的移動可以通過一個輸入鍵控制，這樣只有外科醫生壓下輸入鍵時末端操作裝置才動作。輸入鍵允許醫生不移動末端操作裝置來調節手柄的位置，所以手柄可以移動到一個舒適的位置。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

技術介紹
與在先申請的關系本申請是1996年2月20日提交的題為《施行最小侵入性心臟手術的方法和裝置》的序列號為08/603,534的美國專利申請的繼續申請，該專利申請現待審查，并將在下文中用作參考。1．專利
本專利技術涉及施行最小侵入性心臟手術的系統和方法。更進一步講，本專利技術涉及一個機械手系統和可拆卸安裝的手術器械，其中所述系統有助于施行最小侵入性的心臟手術過程。2．相關技術的描述冠狀動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血管成型術去除。對嚴重冠狀動脈阻塞則進行冠狀動脈分流移植術(CABG)來繞過動脈的阻塞區域。CABG過程典型地通過切斷胸骨并拉開胸腔從而獲得通向心臟的通道來進行的。在動脈靠近阻塞的區域切開一個切口。接著斷開乳房內動脈(IMA)并連接到冠狀動脈切口點上。IMA繞過動脈的阻塞區域再次提供給心臟滿流的血液。切斷胸骨并打開胸腔，通常被稱為“開胸手術”，會對病人產生嚴重的創傷。此外，胸骨斷裂延長了病人的恢復期。有人試圖不打開胸腔完成CABG過程。通過從病人皮膚上的小切口插入手術器械和一個內窺鏡來進行最小侵入性手術。手動操作這些器械是很困難的，特別是當把一個接枝接到動脈上時。已經發現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微小的抖動，這種抖動進一步增加了完成最小侵入性心臟手術的難度。為了完成MIS，外科醫生使用特殊的器械。這些器械允許外科醫生在病人體內機動操作。用于最小侵入性手術中的器械之一為鑷子，它是一個具有用來夾取如縫合針待等物體的特殊構造頭部的器械。由于為最小侵入性手術設計的鑷子和其它器械通常又長又硬，所以不能賦予外科醫生在一個最小侵入性手術中有效完成許多操作需要的技巧和精度。例如，傳統的MIS鑷子不是非常適合在最小侵入性手術，如在內窺鏡手術中操作縫合針。所以許多本來可能完成的MIS手術卻沒能實現。大體上，在開胸手術中，各種器械的頭部可以設置成具有六個自由度。但是，器械由于穿過一個為實行最小侵入性手術而在病人身上切開的小孔插入，就失掉了兩個方向的自由度。這種在手術場合的動作自由度的喪失實質上限定了能完成的MIS手術的類型。由于使用的器械不能提供器械插入病人體內時損失的附加的自由度，所以MIS手術缺乏靈巧性。與這種靈巧性的缺乏相關的一個問題是器械在某一位置時不能縫合。結果是，在手術中需要大量縫合的手術幾乎不可能完成，因為手術器械使許多操作不能進行。與MIS相關的另一個問題是在手術過程中缺乏精度。為了進行如MICABG(最小侵入性冠狀動脈分流移植手術)，必須在心臟附近的不同位置進行極細微的縫合。因此，手術器械頭部的工具的動作需精確。當前，采用手定位器械達不到這種手術所需的精度。因此，在本領域中需要的是在病人體內有關節連接類型的一個工具和手術器械，這樣外科醫生可以利用附加自由度來更靈巧、更精確地按照需要放置器械頭部的工具。此外，在該領域中需要的是一種具備簡單的器械和工具更換能力的方法和設備，這樣各種工具能夠方便、迅速地更換，以便能加快手術過程，從而減少病人的手術室花費和減少病人處于麻醉狀態的時間。本專利技術就是為了解決上述問題。專利技術概述本專利技術是一個施行最小侵入性心臟手術的系統。該系統包括一對或多個連接在一對機械臂上的手術器械。該系統也可以如下文中公開的那樣僅包括一個手術器械和一只機械臂。器械具有末端操縱部分，能夠被操縱來切斷、抓取、灼燒和縫合組織。機械臂通過一個控制器與一對主操作手柄聯結。主操作手柄可以由外科醫生操作來產生末端操縱部分的相應動作。主操作手柄的動作幅度是成比例的，所以末端操縱部分的相應動作不同于，通常小于外科醫生的手完成的動作幅度，這有助于消除外科醫生的手可能產生的抖動。比例因子(scalefactor)是可調節的，所以外科醫生能夠控制末端操縱部分動作的精確度。末端操縱部分的動作可以通過一個輸入鍵控制，這樣只有當外科醫生壓下或鎖定輸入鍵時，末端操縱部分才動作。輸入鍵允許外科醫生不移動末端操縱部分來調整主操作手柄的位置，所以主操作手柄可以移動到一個很舒適的位置。該系統還可以具有一個機器人控制的內窺鏡，允許外科醫生從外面觀察手術情況。心臟手術可以通過在病人皮膚上切一個小口，把器械和內窺鏡插入病人體內來進行。外科醫生操縱主操作手柄移動來完成如冠狀動脈分流移植術或心臟瓣膜手術等心臟手術。本專利技術還致力于手術器械和控制該器械的方法，允許外科醫生用活動關節連接器械的頭部，同時保留器械頭部的工具的功能。同樣，器械的頭部可以兩個自由度進行活動關節連接，在兩種條件下，都可使用安裝在頭部的工具。機器人系統通常包括一個機械臂；一個安裝在機械臂上的連接器；一個通過連接器安裝的手術器械；一個控制器；和其中控制器的動作產生機械臂和手術器械的一個成比例的動作。本專利技術可以包括一個帶細長桿的手術器械。該細長桿有一個縱向軸，通常作為內窺鏡的臂。一個關節部分安裝在細長桿上并延伸出來。作為選擇，關節部分可以與細長桿制成一個整體。關節部分具有一個基部部分、一個鉸接軸和一個末梢部分。基部部分可以包括一對指狀物。該指狀物可以彼此垂直并徑向指向細長桿的縱軸。為了在手術中使用，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。每個指狀物具有至少一個在其上形成的孔，該孔為將輔助鉸接軸聯結到關節部分的基部部分上的銷子提供一個通道，并把鉸接軸可轉動地安裝到基部部分上。關節部分在包括關節部分和器械和頭部提供關節連接。更進一步講，這為位于包括一個關節部分的器械頭部的工具提供了附加自由度。下文中將要公開的這種器械，當它與當前的手術系統聯合使用時，能提供給外科醫生在最小侵入性手術過程中還沒有獲得的附加的靈巧性、精確度和柔韌性。同樣，手術時間可以縮短，對病人的傷害大大減輕。為了給在下文中公開的關節連接的頭部提供更高的精確度，主操縱手柄設置了兩個附加的自由度。每個附加的自由度都對應映射每個器械頭部的自由度。這通過在主操縱手柄上增加兩個連接處和使器械頭部根據主操縱手柄的動作來作關節活動的自動裝置而實現。在了解了下面的詳細描述和附圖之后，本領域的普通技術人員對本專利技術的目的和優點將更加清楚。附圖簡述附圖說明圖1為本專利技術的最小侵入性手術系統的透視圖；圖2為該系統的主操縱手柄的示意圖；圖3為該系統的從屬操縱器的示意圖；圖4為該系統的控制系統的示意圖；圖5為在坐標系中的器械的示意圖；圖6為圍繞一個轉動點動作的器械的示意圖；圖7為根據本專利技術的系統的末端操縱部分的分解圖；圖8為根據本專利技術的系統的主操縱手柄圖；圖8a為根據本專利技術的系統的主操縱手柄的側視圖；圖9-10A-J圖示了乳房內動脈移植到冠狀動脈上的過程；圖11為根據本專利技術的系統的后部安裝的工具驅動器的側視圖；圖12為圖11所示后部安裝的工具驅動器上的馬達組件的平面圖；圖13為根據本專利技術的關節連接的器械的側面圖；圖14為關節連接的器械的側面圖，其中器械頭部是關節連接的；圖15為根據本專利技術的關節連接器械的關節部分的分解圖；圖16為本專利技術的關節連接的手術器械的關節部分鉸接軸的平面圖；圖17為根據本專利技術的關節工具驅動組件的透視圖；圖18為與本專利技術的可關節連接的器械相應的可拆卸的工具端部圖；圖19為根據本專利技術的工具端部的接受器；圖20為安裝在本專利技術的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用縫合針將病人的第二血管縫合到冠狀動脈上的最小侵入性手術方法，其中冠狀動脈上有一個切口，該方法包括以下步驟：ａ）提供一個第一關節臂和一個第二關節臂，所述第一和第二關節臂與一個控制器和一個輸入裝置聯結，該輸入裝置接收輸入指令并根據輸入 指令活動第一和第二關節臂；ｂ）在病人身上至少切開一個切口；ｃ）把第一和第二關節臂從該切口插入病人體內；ｄ）發出一個輸入指令來操作所述第一關節臂抓住第二血管；ｅ）發出一個輸入指令來操作所述第二關節臂抓住縫合針；ｆ）發出一個 輸入指令操作所述第二關節臂來牽引縫合針穿過冠狀動脈和第二血管；和ｇ）重復步驟（ｇ）來把第二血管縫合到冠狀動脈上。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：Y王，DR烏克爾，KP拉拜，J維爾森，S喬丹，J賴特，M戈道斯，
申請(專利權)人：電腦動作公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]