用于微創外科手術的外科手術器械和/或內窺鏡的保持和定位裝置以及外科手術機器人系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種外科手術器械的保持和定位裝置，以及涉及一種用于微創外科手術的(特別是腹腔鏡術的)外科手術機器人系統或遠程機械手。
【背景技術】
[0002]用于微創外科手術的(特別是腹腔鏡外科手術的)機器人系統或者還有遠程機械手通過電動化定位替代了由外科醫生通常手動引導的手術器械，例如外科手術器械、內窺鏡或照相機。需要替代的手術器械借助一個或多個套針引入患者體內。如下的器械被稱為套針，外科醫生借助該器械在微創外科手術中給出了進入患者體腔(通常為腹腔或胸腔)的進口，其中，該進口通過管、所謂的管筒保持敞開。在運動機械和控制邏輯電路中設置在機器人系統中的保持件實現了手術器械繞樞轉點在二個自由度(X，y)上的運動以及手術器械沿器械軸線(z)的平移運動。在二個自由度(x，y)上的運動的不動點稱為樞轉點。該樞轉點理想地處在套針與患者腹壁的穿透點上或穿透點附近。機器人系統的控制邏輯電路必須識別到該樞轉點或者樞轉點必須通過運動機械的結構實施方案來限定，以便對手術器械的運動進行如下限定:使得在套針周圍對組織的生物機械負荷盡可能低。
[0003]由現有技術公知的機器人系統基于具有手術器械的主動運動的機器人手臂，這種機器人手臂一方面需要很大的結構空間并且基于典型的實施方式在機器人手臂的運動過程中幾乎避免不了碰撞。
[0004]在微創外科手術介入期間，應用至少兩個、一般為三至四個外科手術器械(如鉗子、剪刀、針固定夾、手術刀)以及照相機或內窺鏡，它們分別借助專門的套針引入患者體內。這意味著:對于每個所使用的手術器械存在機器人手臂，該機器人手臂對機器人手臂的位置以及器械的主動運動加以控制。
[0005]現有技術中的解決方案的缺陷在于，基于這種占用空間的構造，使器械的定位能力受到限制，并且進入患者體內的方案對于手術醫生(例如助理醫生和手術護士)僅有限可行。
[0006]另一缺陷在于，在已知的系統中的不動點總是通過套針與機器人手臂之間的機械聯接強制實現。

【發明內容】

[0007]因此，本發明的目的在于，提供一種用于定位外科手術器械的機械手臂以及一種外科手術機器人系統，所述機械手臂及所述機器人系統設置了很高的可變度并且僅需要很小的結構空間或者在其實施方案中更小而且更輕，并且在此選擇性地實現了套針與機械手臂之間的機械聯接或者在沒有套針與機械手臂之間的機械聯接的情況下也行得通。
[0008]本發明的另一目的在于，提供如下的機器人系統，這種機器人系統為機械手臂的保持裝置提供了較大的預定位調整區域。在應用兩個或者更多針對機械手臂的保持裝置時，則能夠實現彼此間更為靈活的定位可能性。
[0009]所述目的通過本發明根據權利要求1的特征利用一種用于微創外科手術的外科手術器械和/或內窺鏡的、特別是用在外科手術機器人系統中的保持和定位裝置來實現，所述保持和定位裝置包括第一轉動軸線，保持元件圍繞該第一轉動軸線能夠轉動地布置，其中，第一轉動軸線與至少一個外科手術器械和/或內窺鏡的縱軸線在樞轉點中始終以如下方式保持相交:在保持元件上裝設有推移驅動裝置，該推移驅動裝置將器械驅動單元能夠繞樞轉點轉動地布置，以及伸縮裝置設置在器械驅動單元上，通過伸縮裝置，外科手術器械和/或內窺鏡沿其縱軸線借助引導裝置以如下方式平移運動到體內，使得外科手術器械和/或內窺鏡的縱軸線相對于伸縮裝置能夠可變地調整。
[0010]另外，所述目的通過本發明根據權利要求11的特征借助一種具有多個機器人手臂的外科手術機器人系統來實現，在這些機器人手臂上能夠布置至少一個用于微創外科手術的外科手術器械和/或內窺鏡，至少兩個保持和定位裝置裝設在基本上橫向于保持和定位裝置延伸的保持支架系統上，其中，保持支架系統由分別針對保持和定位裝置的聯接部位構造而成，并且聯接部位分別固定地或者借助鉸接件相互連接。
[0011]本發明的以及根據本發明的外科手術機器人系統的其他有利的構造方案由從屬權利要求類似于用于主動針對外科手術器械進行主動定位的機械手臂地實現。這特別是通過如下方式實現:使得根據本發明的、用于主動定位外科手術器械的機械手臂能夠與機器人系統相組合或者后續裝備有機器人系統。根據本發明，機器人系統和遠程機械手可以含義相同地應用。
[0012]有利的是，器械驅動單元借助器械轉動點以如下方式能夠轉動地支承在伸縮裝置上，即:伸縮裝置的伸縮縱軸線相對于外科手術器械和/或內窺鏡的縱軸線根據推移驅動裝置(5)可變。
[0013]本發明的另一實施方式以如下方式構造:伸縮裝置具有多個伸縮元件，其中，器械轉動點布置在伸縮元件上，所述伸縮元件具有最大的調整范圍。
[0014]根據優選的實施方式，引導裝置具有至少一個器械引導件，外科手術器械和/或內窺鏡的桿在器械引導件中貫穿延伸。
[0015]特別的優點在于，推移驅動裝置以如下方式借助推移驅動裝置接納點裝設在伸縮裝置中，即:器械支架單元繞樞轉點的旋轉運動通過聯接裝置具有聯接轉動點的方式來實現，該聯接轉動點與保持元件固定連接。器械支架單元連同器械和/或內窺鏡既繞樞轉點又繞聯接轉動點的轉動實現了:使保持元件相對于樞轉點基本上保持不變地布置。
[0016]根據優選的實施方式，保持和定位裝置以如下方式設計，即:器械驅動單元以多個自由度使外科手術器械和/或內窺鏡運動，其中，對器械驅動單元的操控借助引導穿過保持元件和推移驅動裝置的控制和供給線路，經由控制單元由手術醫生實現。
[0017]第一轉動軸線特別是以如下方式形成:設置有對外科手術器械和/或內窺鏡加以控制的驅動單元，其中，驅動單元能夠裝設在機器人手臂上，并且轉動鉸接件設置在驅動單元與保持元件之間。
[0018]另一實施方式以如下方式構造:聯接元件裝設在保持元件上，保持元件在遠端在樞轉點上與器械引導件能轉動地連接。由此，樞轉點相對于保持元件附加地在機械式得到預設，使得樞轉點能夠得到附加的固定。
[0019]另外，本發明能夠通過如下方式擴展，將多個外科手術器械穿過唯一的套針引入體內，其中，對于每個外科手術器械設置有單獨的器件驅動單元，并且特別是外科手術器械沿縱向呈弧形或者說弓形地構造。
[0020]當保持元件能夠借助預定位裝置在其初始位置中得到匹配時，其中，預定位裝置具有一個或多個預定位元件，所述預定位元件能夠分別借助至少一個轉動軸線在其位置方面得到預先調整，其中，特別是四個預定位元件能夠以彼此間排成行可變的位置得到預先調整，于是保持和定位裝置能夠在所希望的位置方面得到預先調整。
[0021]根據本發明的外科手術機器人系統還能夠以如下方式來改進:保持支架系統借助聯接支架連接件與基本上沿豎向延伸的主支架裝置相連接，以相對于固定支承件進行支撐，固定支承件能夠可運動地布置或者被相對于固定安置或能夠移動的手術臺得到預設。
[0022]根據本發明的另一實施方式，外科手術機器人系統具有中央控制單元，該中央控制單元利用各保持和定位裝置與相應的外科手術器械和/或內窺鏡保持連接，并且與用于輸入呈手術醫生控制數據形式的指令的操縱單元保持聯接，所述操縱單元借助可視單元顯示一個或多個內窺鏡的圖像數據。
[0023]此外，有利的是，控制單元和操縱單元與能夠移動的手術臺相連接，其中，圖像數據還有控制數據與保持和定位裝置以及手術臺的預設的位置相關地得到處理。
【附圖說明】
[0024]本發明純示例性地通過附圖來呈現。其中:
[0025]圖1a示出根據本發明的、用于對外科手術器械進行主動定位的機械手臂的示意圖，所述外科手術器械借助能樞轉地支承的驅動單元與伸縮懸臂相連接，該機械手臂包括在用于使外科手術器械引導穿過的引導裝置與用于實現第二轉動軸線的結構裝置之間的聯接元件；
[0026]圖1b示出根據本發明的、用于對外科手術器械進行主動定位的機械手臂的示意圖，所述外科手術器械借助能樞轉地支承的驅動單元與伸縮懸臂相連接，該機械手臂包括在用于使外科手術器械引導穿過的引導裝置與用于實現第二轉動軸線的結構裝置之間的聯接元件；
[0027]圖2a示出根據本發明的、用于對外科手術器械進行主動定位的機械手臂的另一示意圖，所述外科手術器械借助能樞轉地支承的驅動單元與伸縮懸臂相連接，該機械手臂包括在用于使外科手術器械引導穿過的引導裝置與用于實現第二轉動軸線的結構裝置之間的聯接元件，從該圖中能夠看到用于借助聯接鉸接件繞第二轉動軸線產生旋轉運動的推移運動；
[0028]圖2b示出根據本發明的、用于對外科手術器械進行主動定位的機械手臂的另一示意圖，所述外科手術器械借助能樞轉地支承的驅動單元與伸縮懸臂相連接，該機械手臂包括在用于使外科手術器械引導穿過的引導裝置與用于實現第二轉動軸線的結構裝置之間的聯接元件，從該圖中能夠看到用于借助聯接鉸接件繞第二轉動軸線產生旋轉運動的推移運動；
[0029]圖3a示出根據本發明的、用于對外科手術器械進行主動定位的機械手臂的示意圖，所述外科手術器械借助能樞轉地支承的驅動單元與伸縮懸臂相連接，不帶有根據圖1a的聯接元件；
[0030]圖3b示出根據本發明的、用于對外科手術器械進行主動定位的機械手臂的示意圖，所述外科手術器械借助能樞轉地支承的驅動單元與伸縮懸臂相連接，不帶有根據圖13的聯接元件；