CN106794045A - 柔性医疗器具 - Google Patents

Abstract

一种包含柔性器具(例如肺导管或气管镜)的医疗系统提供一种控制模式，在该控制模式中对插入的直接手动控制能够与对器具特征(例如所述器具的部分的取向或硬度)的计算机辅助控制一起使用。为了便于手动插入控制，一种机构能够提供低惯性和摩擦以便沿插入轴线移动。一种实施方案采用所述器具的手动握持用于控制插入压力，采用操纵杆或其它输入装置用于计算机辅助转向，并采用脚踏板用于控制所述器具的刚度或顺应性。另一实施方案采用操纵杆用于计算机辅助转向并用于控制所述器具的刚度或顺应性。

Description

柔性医疗器具

相关申请案

本专利申请请求于2014年9月9日提交的名称为“FLEXIBLE MEDICAL INSTRUMEN”的美国临时专利申请案62/048,194的申请日的优先权和权益，所述申请案以引用的方式整体并入本文中。

技术领域

无

背景技术

机器人式医疗装置在医疗程序中具有许多优点。(如本文所使用的，术语“机器人式(robotic)”或“机器人地(robotically)”等包括遥控操作或遥控机器人方面。)确切地说，机器人医疗装置中的计算机控制能够提供诸如活检针、解剖刀或夹具的工具的更稳定且更精密的移动。对于微创医疗程序来说，计算机控制还可促进工具的微型化，因为工具中的机械系统不需要容易由手操作或直观地操作，因为计算机控制系统能够适于复杂或迟钝的机械系统或界面，并仍向人类操作者提供易于使用的用户界面。

机器人医疗装置及其用户界面的一个难点是向人员提供触觉或触感反馈。确切地说，向计算机系统的输入装置提供与手动操控医疗器具的触觉反馈类似或等效的触觉反馈是困难的。其中触觉反馈为至关重要的情况的一个实例是在通过气管或其它分支或盘绕的天然管腔对器具(例如，肺导管、气管镜、活检器具或其它类似医疗装置)进行导航期间。确切地说，通过气管插入器具可能经历挑战，即增加对器具进一步前进的阻力。器具的尖端可(例如)需要在气管弯曲或分叉处重新取向。医生或其它执业医师可通过手动施加插入压力而接收到的触觉或触感给予医师关于器具与气管的相互作用的指导和了解。医师随后能够更好地判断是否进一步前进器具或如何进一步前进器具，例如，通过施加更多插入力、施加扭矩或扭曲来重新取向器具并减少气管中的摩擦力，或部分或完全收缩所述器具。触感能够是医师在做这些决定期间使用的重要或关键的因素。然而，标准机器人控制器具插入技术可能无法向医师提供触感或触觉反馈，或提供极少或不精确的触感或触觉反馈。

发明内容

根据本发明的一方面，机器人控制器具对于器具的插入可提供极低惯性或低摩擦驱动。在器具插入期间且尤其在气管导航期间，器具的插入驱动马达可关闭、闲置、或以有效地将惯性降至最低的方式操作，且医师可对器具的插入进行直接手动控制(例如，亲自动手)。同时，医师可采用器具的机器人式俯仰-偏航驱动系统来控制器具的远侧尖端的取向。举例来说，医师可通过手动操控器具的远端部分来施加插入压力，并通过计算机界面来控制尖端取向，所述计算机界面接收通过操纵杆或其它输入装置的医师输入。有源计算机控制系统可进一步向医师提供额外的控制能力，例如，控制器具的刚度。确切地说，医师可控制器具的插入长度、器具的尖端或器具的任何部分的硬度，并可降低硬度以使所述器具符合器具的当前路径，或增加器具的硬度以更好地施加插入压力。

器具刚度可以一种方式或通过一种程序来调整，控制器具采用所述方式或程序来控制在器具中致动肌腱或其它结构时的张力。在一个实施方案中，脚踏板或其它专用输入装置能够提供对柔性器具的刚度的用户控制。在另一个实施方案中，用户可操控以便使器具转向的操纵杆或其它输入装置还可提供刚度控制。举例来说，输入装置可具有中心位置或空档位置，例如，所述输入装置在用户松开输入装置时并在输入装置处于其空档位置时所占据的位置，器具的控制系统可将器具置于低刚度状态。因此，在将器具插入天然管腔时遇到阻力的用户可简单地松开输入装置，以使柔性器具松弛并符合天然管腔的形状。在器具松弛并符合后，可极大地减少进一步插入的阻力。

这类控制系统可向用户提供尖端刚度的直观控制。举例来说，额外或专用输入装置(例如，其中踏板冲程与尖端刚度成比例的脚踏板)的使用给予用户一种明确控制刚度的简单及天然方式。操纵杆或其它输入装置仍能够用来控制尖端的取向。或者，操纵单一输入装置(例如操纵杆)可控制刚度和取向控制二者。举例来说，实施刚度控制的一种方式是，利用弹簧加压机构将操纵杆位置(例如相对于中心位置)映射到尖端刚度和相对取向。还可采用单独的刚度控制和集成式操控器及刚度控制的组合。

附图说明

图1示意性地展示准许对插入压力的直接手动控制和对医疗器具的其它特性的计算机辅助控制的实施方案中的系统。

图2是用于医疗器具的导航程序的流程图。

图3是根据另一实施例的医疗系统的框图。

图4展示柔性器具的远侧尖端的实施方案的一个实例。

图5展示适用于控制柔性器具的转向和刚度二者的操纵杆。

附图是出于解释目的而对实例进行说明，并且不属于本发明自身。在不同附图中使用相同参考符号指示相似或相同的项。

具体实施方式

包含柔性器具(例如肺导管或气管镜)的医疗系统能够提供用于天然管腔(例如气管)的导航的多种控制模式。在计算机辅助控制模式中，用户可操控输入装置，并使计算机系统控制用于柔性器具的转向和插入的致动器。在半机器人控制模式中，用户可对插入压力进行直接手动控制，并同时操控输入装置，以便对器具特征(例如尖端取向或器具硬度或刚度)进行计算机辅助或机械致动控制。为了便于手动控制，机器人控制器具的转向驱动机构可安装在低惯性及低摩擦插入机构上，且所述插入驱动机构可以是反向驱动的，从而允许手动操控器具，同时保留医师可从其感知到器具与气管之间的相互作用的触感。一般来说，反向驱动器具是一种具有在致动器机构关闭时用户能够手动操控或操作的致动部分的器具。用户因此可利用一定量的直接施加的作用力(effort)或力来直接操控一部分器具。器具的手动操控(例如手动插入)一般给予对器具与患者组织之间的相互作用的直接触感。转向驱动机构能够操控器具的远侧尖端的俯仰及偏航取向，并能够通过操控输入装置(例如操纵杆)而受到精确控制。计算机辅助控制系统还能够操控或控制全部或一部分器具的刚度，例如，靠近器具的远侧尖端的长度。可通过允许用户改变器具的受控部分的刚度的单独输入装置(例如脚垫或脚踏板)，同时独立地控制尖端取向及手动插入所述器具来实施刚度控制。举例来说，脚踏板可具有松开位置(例如，在踏板未被按压的位置)，在该位置后端机构提供具有高刚度的尖端控制模式，而按压或加压踏板能够将器具的远端部分的刚度降低到最低刚度，即，远端部分的最高顺应性状态。作为对于用于计算机辅助转向及刚度控制的单独输入装置的替代，单一输入装置(例如操纵杆)能够控制两种转向，例如，器具的远侧尖端的刚度和俯仰及偏航取向。举例来说，当输入装置指示远侧尖端的俯仰或偏航角度应增加时，控制系统可增加器具的远侧尖端的刚度。

图1示意性地说明医疗系统100的一个实施方案，所述医疗系统100包含机器人控制器具110(例如肺导管、气管镜或具有插入轴线的任何其它柔性器具)。插入轴线对应于器具110的远侧尖端112进一步到患者120中的移动或从患者120中撤回器具110的远侧尖端112的移动。举例来说，器具110可以是在对患者120的肺中的一部位执行的程序(例如活检)中所使用的肺导管，且用户130(例如医生或其它医疗技术人员)可在计算机系统140的帮助下控制器具110，以通过患者120的嘴插入器具110并通过气管将远侧尖端112从嘴导航到可能处于患者120的肺部的靶部位。

在所说明的实施例中，器具110包含在本文中有时被称作后端机构118的驱动机构118，其将来自计算机系统140的电致动信号转换为器具110中的运动响应，和/或将来自器具110的传感器信号传送到计算机系统140。机构118可尤其包含用于操作或致动机械系统的致动器和机械界面/接口(interface)，例如器具110中的接合点(joint)。机构118的一个实施方案包含将致动器马达的旋转转换为缆线或肌腱中的移动或张紧的传动装置，所述缆线或肌腱从机构118延伸到可沿器具110的长度定位的一或多个接合点或延伸到可定位在远侧尖端112处的工具。在器具110为肺导管的示范性实施方案中，器具110的一部分114中的接合点能够由驱动机构118致动(例如，弯曲或折曲)，以控制远侧尖端112的位置和取向以及远端部分114的硬度或刚度。日期为2011年11月17日的名称为“Drive Force Controlin Medical Instrument Providing Position Measurements”美国专利申请公开案No.20110282491及日期为2012年5月17日的名称为“Tension Control in Actuation ofMulti-Joint Medical Instruments”的美国专利申请公开案No.2012/0123441进一步描述了用于控制柔性器具(例如导管)的尖端取向和刚度的一些合适的计算机辅助控制系统和方法，上述专利申请公开案以引用的方式整体并入本文。

计算机系统140可执行合适的程序，以基于(例如)经由机构118的计算机界面从器具110接收的传感器信号，并基于来自一或多个用户界面或输入装置的控制信号，产生致动信号。图1展示包含两个输入装置(操纵杆142及脚踏板144)的实施方案，用户130操控所述两个输入装置以将控制信息提供到计算机系统140。确切地说，用户130可操控操纵杆142以使计算机系统140及驱动机构118改变远侧尖端112的俯仰角度和偏航角度，并可操控脚踏板144以使计算机系统140及驱动机构118改变器具110的至少一部分114的刚度。确切地说，脚踏板144可将比例或反比例控制信号提供到计算机系统140，计算机系统140调节尖端114的刚度。对于一种情况，当用户130更努力按压踏板144时，尖端114变得更顺应。当踏板144被完全按压时，尖端114可变成完全松软状态，例如，其最顺应状态。对于另一种情况，随着用户130进一步按压踏板144，尖端114可变得较硬，并可在踏板144根本未被按压时处于其最顺应状态。能够使用其它输入装置控制刚度。确切地说，如下文所描述，转向和刚度二者均可通过单一输入装置(例如操纵杆142)被控制，并且可省去脚踏板144。

机构118进一步包含插入驱动系统150，所述插入驱动系统150可操作以沿器具110的长度施加力，以便插入或移除器具110。插入驱动系统150可在计算机辅助模式和手动模式下操作，在所述计算机辅助模式中，计算机系统140产生控制插入驱动系统150的致动移动的致动信号，在所述手动模式中，用户130与器具110直接接触，并手动控制机构118沿插入轴线的移动。

插入驱动系统150理想地提供具有低阻力和低惯性的机构118，以便在插入方向上移动。在所说明的实施方案中，插入驱动系统150包含轨道或斜坡152和接合轨道152的驱动轮154。机构118中的驱动马达或其它致动器(未示出)可使轮154旋转，以使器具110的至少一部分沿轨道152移动。另外或替代地，轨道152可具有倾斜角，所述倾斜角可调节以控制结构118上的重力和所产生的插入压力。确切地说，轨道152可以以倾斜角θ设置，所述倾斜角θ是固定的，以使阻力减至最小或克服抵抗器具尖端112在插入方向的移动的摩擦力。替代地，能够动态调节轨道152的倾斜角θ以控制插入力，或能够根据用户130手动引导器具110的方向来调节所述倾斜角θ。因此，可在程序开始前设置倾斜角θ或调节倾斜角θ，以(例如)将抵抗器具110插入的惯性或摩擦力减至最小。

在计算机辅助模式的一个实施方案中，插入驱动系统150的致动器驱动提供所有插入压力。在手动模式的一个实施方案中，插入驱动系统150中的致动器驱动并非是闲置的。可例如通过关闭插入驱动系统中的驱动马达或使其不活动，来提供手动插入模式操作，以使得驱动轮154在手动插入模式下惯性滑行。

用于系统100的一种操作技术包含手动控制器具110的插入，同时使用器具110的计算机辅助操作来控制尖端112的取向和器具110的刚度。图2是在器具110是需要被导航到患者120的气管中的特定部位的肺导管时用于操作系统100的一个程序200的流程图。在气管导航期间，用户130通过控制远侧尖端112的取向来使导管110转向。举例而言，用户130可采用展示如由视觉系统(未示出)在远侧尖端112处捕获的气管的3D图像的立体观察系统145，或指示远侧尖端112的位置的传感器信息的显示器，并且，基于这些视图或基于位置信息，用户130能够通过操控操纵杆142或其它输入装置来使远侧尖端112转向(如框210中所表示)直到远侧尖端112朝向或沿着导管110将跟随的气管取向。用户130随后能够通过夹持器具110的一部分及在插入方向上向器具110施加压力来手动施加插入压力，如框220中所表示。用户130可(例如)继续用一只手对器具110施加插入压力，而同时使用另一只手来操作操纵杆142，以使远侧尖端112转向。

在插入程序期间，导管-组织相互作用可能发生并且其可能阻止或抵抗导管在气管中的前进。当用户130手动施加插入压力时，用户130能够感测到所施加的插入压力的量和阻力并判定(如框230中所表示)插入阻力是否已增加到(例如)用户130判断为过高的水平的情形。如果阻力过高，例如，如果导管被卡在组织(例如，绷紧管腔中的楔状物)中，那么用户130能够改变导管110的刚度(如框240中所表示)。举例来说，用户130能够操作脚踏板144或另一输入装置以降低器具110的至少远端部分114的硬度或刚度水平。在一些医疗系统中，导管尖端的刚度可等于控制参数，例如，在确定对用户输入的致动器响应中使用的所施加的控制比例增益参数。在其它医疗系统中，器具110可具有能够锁定或松开以改变刚度的接合点。不管用于控制刚度的特定机构如何，在框240执行期间，可使远端部分114高度顺应，这允许远端部分114松弛并使器具110的形状符合器具110所在的气管的形状。当部分114松弛时，器具110对气管壁的摩擦力可大幅度降低。在恢复转向(框210)之前或之后，随后能够通过在框250中手动施加压力来插入器具110的远侧尖端112。在框240中使尖端松弛一般将在施加插入压力时允许器具(例如导管)沿着管腔方向前移。当转向恢复时，用户能够使用(例如松开)脚踏板144来增加刚度，以准许转向或者能够保持在低刚度状态下使器具前移，直到用户需要改变尖端的取向以(例如)用于气管导航。

系统100及程序200能够给予用户130触觉反馈，同时提供远侧尖端112的俯仰-偏航取向的机器人控制器具转向的精确度优点。如果器具110被卡在管腔(例如气管)中，用户130可直接并立即感觉到阻力，并通过调节尖端112的方向或取向，或通过降低尖端112的刚度来作出反应，使得远侧尖端112能够容易地滑动到绷紧管腔中而不损害或撞击到组织。

当远侧尖端112靠近靶部位(例如，用于活检针的活检部位)时，图1的系统100且尤其是插入驱动150可在完全机器人控制模式下操作。确切地说，用户130能够将系统100切换到计算机辅助控制模式，在所述计算机辅助控制模式中，插入轴线和俯仰-偏航两者能够通过操纵杆142或其它输入装置(未示出)被控制。当通过器具110插入工具(例如活检针)且用户130希望远侧尖端112稳定或被精确控制时，完全机器人控制模式可尤其是合适的。

图3示意性地说明可如上文所述操作的导管系统300的一个特定实施方案。在所说明的实施方案中，导管系统300包含肺导管310、转向驱动机构320、插入驱动机构330、控制逻辑340、操作者界面350以及传感器系统360。

导管310一般是柔性的，并且具有一或多个管腔，所述管腔包含能够容纳可互换探针(例如活检针或视觉系统)的主管腔。能够使用编织结构来制造柔性导管，所述编织结构例如是内层或外层为柔性或低摩擦材料(例如聚四氟乙烯(PTFE))的金属丝编织管(wovenwire tube)。在一个实施例中，导管310包含通过一种材料(例如聚醚嵌段酰胺(Pebax))的编结护套和回焊(即通过熔化融合)护套保持在一起的一束管腔或管子。能够附接额外尖端部段316(例如，如图4中所示出及下文进一步描述的金属结构)作为导管310的远端。除了主管腔以外，导管310可包含用于拉线和传感器线的较小管腔。在所说明的实施例中，导管310具有附接到转向驱动机构320的近侧部段312和从近侧部段312延伸的远侧部段314。近侧部段312可包含用户可夹持以便在系统300于手动插入模式下操作时施加插入压力的握持区域。远侧部段314包含可通过拉线致动的机械结构，所述拉线从转向驱动机构320延伸穿过近侧部段312和远侧部段314，并连接到可转向的远侧可转向区段316。

器具110的总长度可为约60cm到80cm或更长，其中远侧部段314约15cm长，且可转向区段316约4cm到5cm长。远侧部段314可具有比近侧部段312小的直径，以准许将远侧尖端316导航到较小的天然管腔或通路中。在医疗程序期间，近侧部段312的一部分和全部远侧部段314可沿天然管腔(例如患者的咽喉和气管)插入。较小直径的远侧部段314准许在对于近侧部段312来说可过小的管腔中使用远侧部段314，但较大直径的近侧部段312也可便于手动操控。

可转向区段316是远程可控的，且尤其具有能够使用拉线控制的俯仰及偏航。可转向区段316可包含全部或部分远侧部段314，并可简单地实施为柔性材料(例如Pebax)的管子。理想的是，可转向区段316比导管310中的区域部分更具柔性，以在转向驱动机构320拉紧而致动肌腱时，有助于隔离对可转向区段316的致动或弯曲。导管310还能够采用额外特征或结构，例如使用鲍登线(Bowden cables)来致动肌腱以防止致动弯曲器具110的近侧部段312(或弯曲除了可转向区段316之外的部段314的任何部分)。

图4展示可转向区段316的一个特定实施方案。图4的实施方案中的可转向区段316由管子410制成，所述管子410限定探针系统的主管腔，并限定(例如)用于致动肌腱430的较小管腔和图4中未示出的形状传感器。在所说明的实施例中，肌腱430被放置为与管腔312相隔90°及其周围，以便于使器具110在由肌腱430的位置所限定的俯仰及偏航方向上转向。回焊护套还可覆盖管子410，为了更好地说明可转向区段316的内部结构而在图4中未示出所述回焊护套。如图4中所展示，管子410经切割或形成为包括一系列折曲420。肌腱430连接到可转向区段316的远侧尖端415并延伸回到转向驱动机构320。肌腱430能够为金属丝、缆线、鲍登线、皮下注射管(hypotube)或能够将力从转向驱动机构320转移到远侧尖端415并在转向驱动机构320拉紧肌腱430时限制近侧部段312的弯曲的任何其它结构。在操作中，更大劲地拉紧任一肌腱430往往会使可转向区段316在所述肌腱430的方向上弯曲。为了适应反复弯曲，管子410可由诸如镍钛诺的材料制成，镍钛诺是能够反复弯曲而损害极少或无损害的金属合金。

图3的拉紧肌腱430以致动远侧可转向区段316的转向驱动机构320包含机械系统或传动装置324，其将致动器322(例如，电动马达)的移动转换为肌腱430的移动(或肌腱430中的张紧)，所述肌腱430贯通导管310并连接到远侧可转向区段316。(推杆可令人信服地代替拉线用于导管310中，但可不提供所需的柔性水平)。因此，能够通过用于转向驱动机构320中的致动器322的相应致动信号的计算机化选择或产生，来控制远侧可转向区段316的移动和姿态。对施加到肌腱430的致动器力的控制还能够控制有效刚度或对可转向区段316的移动阻力。除了可转向区段316的致动和刚度控制之外，转向驱动机构320可用于控制导管310的其它运动，例如，导管310的近端的旋转或滚动，所述导管还可通过致动器322和传动装置324激励。已知用于柔性轴器具的后端机构或传动装置一般可用于或经改进用于转向驱动机构320。举例来说，名称为“Compliant Surgical Device”的美国专利申请公开案No.2010/0331820中描述了用于柔性器具的一些已知驱动系统，所述公开案通过引用的方式整体并入本文。除了致动导管310之外，转向驱动机构320还应允许移除和替换导管310的主管腔中的探针，使得驱动结构在这些操作期间应不会挡道。

在图3的所说明性实施方案中，转向驱动机构320安装在插入驱动机构330上，所述插入驱动机构330包含致动器332和用以沿着插入方向移动转向驱动机构320及导管310的机械系统334。机械系统334可经耦接以滑动或载送转向驱动机构320并可包含具有如上文所描述的可调节倾斜的轨道系统。致动器332可为驱动马达，所述驱动马达根据由控制逻辑340选择的致动信号激励转向驱动机构320及导管310的移动。

控制逻辑340控制转向驱动机构320中的致动器322，以选择性地按需要拉紧肌腱来致动远侧可转向区段316，并控制导管310的远侧尖端的取向，且控制逻辑340控制致动器332，以控制在导管310的远侧尖端的插入方向上的移动。一般来说，控制逻辑340响应于来自用户(例如，外科医生、医师或使用操作者界面350(例如操纵杆142及脚踏板144)的其它医务人员)的命令并响应于来自传感器系统360的测量信号进行操作。然而，在手动插入模式中，控制逻辑340可将插入驱动系统330的致动器332置于惯性滑行状态，以允许用户控制插入压力。控制逻辑340可使用具有合适的软件、固件和/或装置特定界面硬件的通用计算机实施，以解译来自操作者界面350和传感器系统360的信号并产生用于致动器322及332的致动信号。

在所说明的实施例中，控制逻辑340包含针对导管310的不同控制模式或程序实施不同程序的多个模块341、342、343及344。如本文所使用，术语“模块”指代硬件(例如，诸如集成电路或其它电路的处理器)与软件(例如，机器或处理器可执行指令、命令，或诸如固件的代码、编程或目标代码)的组合。硬件与软件的组合包含只有硬件(即，没有软件元件的硬件元件)、承载于硬件处的软件(例如，存储于存储器处并在处理器处执行或解译的软件)，或硬件与承载于硬件处的软件。模块341及342分别实施手动插入模式和计算机辅助插入模式。模块343可利用由硬度模块344设置的刚度水平来控制转向。模块346选择将使用哪些控制程序，并可基于诸如以下的因素进行选择：用户输入、导管310中所部署的探针的类型或状态，以及正执行的任务。

操作者界面350可包含标准输入/输出硬件，例如，视觉系统或显示器、键盘、操纵杆、脚踏板、鼠标或可针对手术环境定制或优化的其它指示装置或类似I/O硬件。一般来说，操作者界面350向用户提供信息并从用户接收指令。举例来说，操作者界面350可指示系统300的状态，并向用户提供包含图像和由系统300进行的测量的数据。用户可通过操作者界面350(例如)使用操纵杆或类似输入装置提供的一类指令指示远侧可转向区段316的所需移动、位置或取向。用户可操作脚踏板来指示硬度的量或水平。使用此类输入，控制逻辑340能够产生用于转向驱动机构320中的致动器322的致动信号。来自用户的其它指令能够选择控制逻辑340的操作模式。

图5示出操纵杆500，其可用于如上文所描述的柔性器具的转向。确切地说，用户可在两个维度中相对于操纵杆500的基底部分520操控并倾斜操纵杆500的杆部分510，以指示俯仰角θ和偏航角ψ，或器具的远侧尖端所需的俯仰角θ和偏航角ψ的变化。

医疗系统还能够根据操纵杆输入改变柔性器具的刚度。确切地说，刚度能够为以下的函数：杆510从空档位置的位移；俯仰角θ及偏航角ψ；或俯仰角θ及偏航角ψ的变化/速度。在一个特定实施方案中，控制系统(例如，图1的计算机系统140或控制逻辑340)在操纵杆处于空档位置时例如通过在驱动肌腱中施加零或最低张力，使柔性器具的刚度为其最小值，并随着操纵杆从空档位置的偏转增加而单调地增加硬度。控制系统能够选择操纵杆500的空档位置，并能够将柔性器具松弛到其中柔性器具符合其周围环境的低刚度或高顺应状态。当用户移动杆510远离操纵杆500的空档位置时，控制系统能够增加受控器具的刚度，并直接改变用户所选择的受控器具的远侧尖端的取向。

可以多种方式选择操纵杆500的空档位置。举例来说，操纵杆500的空档位置可为：固定的，例如，在没有用户力施加到杆510时的位置；由用户设置，例如通过用户按压输入装置(例如按钮或脚踏板)；或由控制系统基于对杆510的用户移动的分析而设置，例如设置在用户在其处握住杆510一段时间的位置处。

可将用于控制转向和刚度两者的操纵杆或类似输入装置与柔性器具和可或不可提供手动插入模式的医疗系统一起使用。确切地说，甚至在用户并未手动插入器具时或在用户并未接收到对待插入器具的阻力的触感感觉时，可能需要容易释放柔性器具的刚度的能力。

医疗器具的一些实施方案能够提供用于将器具的远侧尖端转向到活检部位的快速导航程序的优点。此外，用户接收到直接触觉或触感反馈的情况可允许用户准确判断所施加的插入压力的量，并因此使自动化系统将大量力从导管施加到组织的机会最小化。当在气管周围导航时，手对插入程序的感觉还可给予用户更多信心。

本发明的上述一些实施例能够以计算机可读介质(例如非暂时性介质，诸如光碟或磁碟、存储卡或其它固态存储装置，其含有计算装置能够执行以进行本文所描述的特定程序的指令)来实施。此类介质可进一步是服务器或连接到网络的其它装置，或包含在所述服务器或其它装置中，所述网路例如是提供数据及可执行指令的下载的互联网。

尽管已公开特定实施方案，但这些实施方案仅为实例性的并不应被视为限制性的。所公开的实施方案的各种修改和组合在随附权利要求书的范围内。

Claims (17)

1.一种系统，包括：

柔性器具；

逻辑控制；

第一机构，经配置以响应于来自所述控制逻辑的第一信号来控制所述柔性器具的远侧尖端的取向；

第二机构，经配置以沿插入方向移动所述柔性器具，其中所述控制逻辑提供：

第一模式，其中所述第二机构响应于来自所述控制逻辑的第二信号而沿所述插入方向移动所述柔性器具；以及

第二模式，其中所述控制逻辑允许对所述柔性器具沿所述插入方向的移动的手动控制。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括可由用户操作以产生所述第一信号的第一输入装置。

3.根据权利要求2所述的系统，进一步包括可由用户操作以在所述第一模式与所述第二模式之间切换所述系统的第二输入装置。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一输入装置包括操纵杆且所述第二输入装置包括踏板。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制逻辑使用通过所述第二输入装置提供的用户输入来控制所述柔性器具的刚度。

6.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一输入装置包括具有空档位置的操纵杆，其中响应于所述操纵杆处于所述空档位置，所述控制逻辑命令所述柔性器具处于低刚度状态。

7.根据权利要求6所述的系统，其中响应于用户移动所述操纵杆远离所述空档位置，所述控制逻辑命令所述柔性器具的刚度增加。

8.根据权利要求1所述的系统，其中在所述第二模式中，命令所述柔性器具具有比当系统处于所述第一模式时低的刚度。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述柔性器具包括选自由肺导管及气管镜组成的组的器具。

10.一种导航方法，包括：

允许用户通过天然管腔手动插入柔性器具；以及

使用计算机辅助控制来控制所述柔性器具的远侧尖端的取向。

11.根据权利要求10所述的方法，其中允许所述用户手动插入所述柔性器具包括允许所述用户将所述柔性器具的至少一部分握在所述用户的手中。

12.根据权利要求10所述的方法，其中使用计算机辅助控制来控制包括：

接收用户通过输入装置的输入；

基于所述输入产生信号；以及

根据所述信号命令控制所述远侧尖端的所述取向的致动器。

13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括，使用计算机辅助控制来控制所述柔性器具通过所述天然管腔的所述插入。

14.根据权利要求10所述的方法，进一步包括接收降低所述柔性器具的所述刚度的命令。

15.根据权利要求10所述的方法，进一步包括接收增加所述柔性器具的所述刚度的命令。

16.一种系统，包括：

柔性器具；

操纵杆；以及

控制逻辑，其适于使用来自所述操纵杆的输入来控制所述柔性器具的远侧尖端的取向，并控制所述柔性器具的刚度。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述操纵杆具有空档位置，且所述控制逻辑操作所述柔性器具，使得所述柔性器具的刚度响应于所述操纵杆处于所述空档位置而最低，并使得所述柔性器具的刚度响应于移动所述操纵杆远离所述空档位置而较高。