CN107072728A - 用于在反应运动期间监测控制点的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

在反应运动期间监测控制点的系统和方法包括计算机辅助医疗设备。该计算机辅助医疗设备包括一个或多个铰接臂以及控制单元,每个铰接臂具有控制点,并且控制单元联接到一个或多个铰接臂。该一个或多个铰接臂和对应的控制点被配置为跟踪手术台的运动。该控制单元通过确定在手术台的移动期间一个或多个控制点的预期空间配置、确定在该手术台的移动期间该一个或多个控制点的实际空间配置、并且确定该预期空间配置和该实际空间配置之间的差来监测该一个或多个控制点的空间配置。

Description

用于在反应运动期间监测控制点的系统和方法
[0001] 相关申请
[0002] 本公开要求于2014年10月27日提交的标题为“用于集成手术台的系统和方法 (System and Method for Integrated Operating Table)”的美国临时专利申请US62/ 069,245以及于2015年3月17日提交的标题为“用于在反应运动期间监测控制点的系统和方 法(System and Method for Monitoring Control Points During Reactive Motion)’’美 国临时专利申请US62/134,252的优先权,这两个申请通过引用以其全文合并在此。
技术领域
[0003] 本公开总体上涉及具有铰接臂的设备的操作,并且更具体地涉及在反应运动期间 监测控制点。
背景技术
[0004] 越来越多的设备正在被自主和半自主电子设备取代。这在现今在手术室、介入套 房、加强监护病房、急诊室等中找到大批自主的和半自主的电子设备的医院尤其如此。例 如,玻璃和水银温度计由电子温度计取代,静脉滴注管线现在包括电子监测器和流量调节 器,并且传统的手持式外科器械正由计算机辅助医疗设备所取代。
[0005] 这些电子设备为操作它们的人员提供了优势和挑战。许多这些电子设备都可以使 一个或多个铰接臂和/或末端执行器进行自主或半自主运动。一个或多个铰接臂和/或末端 执行器各自包括支持该铰接臂和/或末端执行器的运动的连杆和铰接关节的组合。在许多 情况下,对铰接关节进行操纵以获得位于对应铰接臂的连杆和铰接关节的远端处的对应器 械的预期位置和/或定向(统称为期望姿态)。靠近该器械的每个铰接关节为相应的铰接臂 提供至少一个自由度,该自由度可以用于操纵对应器械的位置和/或定向。在许多情况下, 相应的铰接臂可以包括允许控制对应器械的X位置、Y位置和Z位置以及对应器械的侧倾、俯 仰和偏摆定向的至少六个自由度。每个铰接臂进一步可以提供远程运动中心。在一些情况 下,可以允许一个或多个铰接臂和对应的远程运动中心或这些铰接臂上的其他点进行移 动,以便跟踪该电子设备的其他部分的移动。例如,当在外科手术期间将器械插入患者上的 身体开口(诸如切口部位或身体孔口)中并且放置该患者的手术台正在进行移动时,重要的 是该铰接臂能够将该器械的位置调整到该身体开口的位置的变化。根据铰接臂的设计和/ 或实施方式,患者上的身体开口可以对应于铰接臂的远程运动中心。
[0006] 当一个或多个铰接臂中的每一个铰接臂跟踪潜在的移动时,该电子设备的对应的 铰接臂和/或其他部分试图补偿身体开口中的移动。当铰接臂不能完全补偿身体开口点的 移动时,这可能导致不期望的和/或不安全的后果。这种缺乏对切口点的运动的顺应性可能 导致对患者的伤害、铰接臂的损坏和/或其他不希望的结果。
[0007] 因此,希望的是监测铰接臂的能力以补偿控制点(诸如在身体开口)的潜在的移 动。
发明内容
[0008] 与一些实施例一致,一种计算机辅助医疗设备包括一个或多个铰接臂,每个铰接 臂具有控制点,以及联接到该一个或多个铰接臂的控制单元。该一个或多个铰接臂和对应 的控制点被配置为跟踪手术台的移动。控制单元通过确定在手术台的移动期间一个或多个 控制点的预期空间配置、确定在该手术台的移动期间该一个或多个控制点的实际空间配 置、并且确定该预期空间配置和该实际空间配置之间的差来监测该一个或多个控制点的空 间配置。
[0009] 与一些实施例一致,一种监测计算机辅助医疗设备的一个或多个控制点的空间配 置的方法包括:确定在手术台的移动期间一个或多个控制点的预期空间配置、确定在该手 术台的移动期间该一个或多个控制点的实际空间配置、并且确定该预期空间配置和该实际 空间配置之间的差。该一个或多个控制点对应于一个或多个铰接臂,并且被配置为跟踪手 术台的移动。
[0010] 与一些实施例一致的是,一种非暂时性机器可读介质包括多个机器可读指令,这 些机器可读指令在由与医疗设备相关联的一个或多个处理器执行时适于使该一个或多个 处理器执行一种方法。该方法包括:确定在手术台的移动期间一个或多个控制点的预期空 间配置、确定在该手术台的移动期间该一个或多个控制点的实际空间配置、并且确定该预 期空间配置和该实际空间配置之间的差。该一个或多个控制点对应于一个或多个铰接臂, 并且被配置为跟踪手术台的移动。
附图说明
[0011] 图1是根据一些实施例的计算机辅助系统的简化图。
[0012] 图2是示出根据一些实施例的计算机辅助系统的简化图。
[0013] 图3是根据一些实施例的计算机辅助医疗系统的运动学模型的简化图。
[0014] 图4是根据一些实施例的在手术台移动期间监测一个或多个控制点的方法的简化 图。
[0015] 图5是根据一些实施例的在仅高度模式下的手术台移动期间的控制点位置的简化 图。
[0016] 图6是根据一些实施例的在旋转手术台移动期间的控制点集群的简化图。
[0017] 图7A-7G是示出结合了本文所述的集成计算机辅助设备和可移动手术台特征的各 种计算机辅助设备系统架构的简化示意图。
[0018] 在附图中,具有相同标号的元件具有相同或类似的功能。
具体实施方式
[0019] 在以下描述中,阐明了具体细节以便描述与本公开一致的一些实施例。然而,对于 本领域技术人员显而易见的是,可以实践一些实施例而无需这些特定细节中的一些或所有 细节。本文公开的具体实施例是示例性的,而不是限制性的。尽管没有特别说明,本领域的 技术人员可以实现落入本公开的范围和精神内的其他要素。此外,为了避免不必要的重复, 示出和描述的与一个实施例相关的一个或更多个特征可以合并到其他实施例中,除非另外 具体说明或者一个或更多个特征会使实施例无功能。术语“包括”意味着包括但不限于所包 括的一个或更多个单独的项目中的每个应当被认为是可选的,除非另有说明。类似地,术语 “可以”表示项目是可选的。
[0020] 图1是根据一些实施例的计算机辅助系统100的简化图。如图1所示,计算机辅助系 统100包括具有一个或更多个可移动臂或铰接臂120的设备110。一个或更多个铰接臂120中 的每个支撑一个或更多个末端执行器。在一些实例中,设备110可以与计算机辅助外科设备 一致。一个或更多个铰接臂120各自为安装到铰接臂120中的至少一个的远端的一个或更多 个器械、外科器械、成像设备和/或诸如此类提供支撑。设备110可以进一步耦连到操作者工 作站(未示出),操作者工作站可以包括用于操作该设备110、一个或更多个铰接臂120和/或 末端执行器的一个或更多个主控制装置。在一些实施例中,设备110和操作者工作站可以对 应于由加利福尼亚州的Sunnyvale的直观外科手术公司(Intuitive Surgical,Inc.)商售 的da Vinci®外科系统。在一些实施例中,具有其他配置、更少或更多铰接臂和/或类似装置 的计算机辅助外科设备可以可选地与计算机辅助系统100—起使用。
[0021] 设备110经由接口耦连至控制单元130。接口可以包括一个或更多个无线链路、线 缆、连接器和/或总线,并且可以进一步包括具有一个或更多个网络交换和/或路由设备的 一个或更多个网络。控制单元130包括耦连至存储器150的处理器140。控制单元130的操作 由处理器140来控制。并且,尽管控制单元130显示只有一个处理器140,可以理解的是处理 器140可以代表在控制单元130中的一个或更多个中央处理单元、多核处理器、微处理器、微 控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和/或类似设备。 控制单元130可以被实现为加入到计算设备中的单机子系统和/或板,或是实现为虚拟机。 在一些实施例中,控制单元可以作为操作者工作站的一部分被包括,和/或与操作者工作站 分开但是协同操作。
[0022] 存储器150用于存储由控制单元130执行的软件和/或在控制单元130的操作期间 使用的一个或更多个数据结构。存储器150可以包括一种或多种类型的机器可读介质。一些 普通形式的机器可读介质可以包括软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、 任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、具有孔洞图案的任何其他物理介质、RAM、PR0M、EPR0M、 FLASH-EPR0M、任何其他存储器芯片或盒、和/或处理器或计算机适于读取的任何其他介质。
[0023] 如所示的,存储器150包括支持设备110的自主和/或半自主控制的运动控制应用 程序160。运动控制应用程序160可以包括一个或更多个应用程序编程接口(API),用于从设 备110接收位置、运动和/或其他传感器信息,与和其他设备(诸如手术台和/或成像设备)相 关的其他控制单元交换位置、运动和/或避免碰撞信息,和/或规划和/或辅助设备110、铰接 臂120和/或设备110的末端执行器的运动。并且,尽管运动控制应用程序160被描述为软件 应用程序,运动控制应用程序160可以使用硬件、软件和/或硬件和软件的组合来实现。
[0024] 在一些实施例中,可以在手术室和/或介入套房中找到计算机辅助系统100。并且, 尽管计算机辅助系统100仅包括具有两个铰接臂120的一个设备110,但是普通技术人员将 理解,计算机辅助系统100可以包括具有与设备110类似和/或不同设计的铰接臂和/或末端 执行器的任何数量的设备。在一些示例中,这些设备中的每个可以包括更少或更多的铰接 臂和/或末端执行器。
[0025] 计算机辅助系统100进一步包括手术台170。类似于一个或更多个铰接臂120,手术 台170支持台面180相对于手术台170的基座的铰接移动。在一些示例中,台面180的铰接移 动可以包括用于改变台面180的高度、倾斜度、滑动、特伦德伦伯卧位(TrendeI enburg)取向 和/或类似方面的支撑件。尽管未示出,但手术台170可以包括一个或更多个控制输入装置, 诸如用于控制台面180的位置和/或取向的手术台命令单元。在一些实施例中,手术台170可 以对应于由德国Trumpf Medical Systems GmbH商售的一种或多种手术台。
[0026] 手术台170也经由对应的接口耦连到控制单元130。该接口可以包括一个或更多个 无线链路、线缆、连接器和/或总线,并且可以进一步包括具有一个或更多个网络交换和/或 路由设备的一个或更多个网络。在一些实施例中,手术台170可以耦连到与控制单元130不 同的控制单元。在一些示例中,运动控制应用程序160可以包括用于接收与手术台170和/或 台面180相关联的位置、运动和/或其它传感器信息的一个或更多个应用程序编程接口 (API)。在一些示例中,运动控制应用程序160可以规划和/或辅助手术台170和/或台面180 的运动规划。在一些示例中,运动控制应用程序160可以有助于与碰撞避免相关联的运动规 划,适应和/或避免关节和连杆中的运动范围限度、铰接臂、器械、末端执行器、手术台部件 和/或诸如此类的移动来补偿铰接臂、器械、末端执行器、手术台部件和/或诸如此类中的其 它运动,调整观察设备(诸如内窥镜)以在该观察设备的视场内维持和/或放置感兴趣的区 域和/或一个或更多个器械或末端执行器。在一些示例中,运动控制应用程序160可以阻止 手术台170和/或台面180的运动,诸如通过使用手术台命令单元来阻止手术台170和/或台 面180的移动。在一些示例中,运动控制应用程序160可以帮助将设备110与手术台170配准, 使得设备110和手术台170之间的几何关系是已知的。在一些示例中,该几何关系可以包括 为设备110和手术台170维持的坐标系之间的平移和/或一次或多次旋转。
[0027] 图2是示出根据一些实施例的计算机辅助系统200的简化图。例如,计算机辅助系 统200可以与计算机辅助系统100—致。如图2所示,计算机辅助系统200包括具有一个或更 多个铰接臂和手术台280的计算机辅助设备210。虽然在图2中未示出,但是计算机辅助设备 210和手术台280使用一个或更多个接口和一个或更多个控制单元而耦连在一起,使得至少 关于手术台280的运动学信息对于用于执行计算机辅助设备210的铰接臂的运动的运动控 制应用程序是已知的。
[0028] 计算机辅助设备210包括各种连杆和关节。在图2的实施例中,计算机辅助设备通 常分为三组不同的连杆和关节。从具有移动推车或患者侧推车215的近端开始的是装配结 构220。耦连到装配结构的远端的是形成铰接臂的一系列连杆和装配关节240。并且耦连到 装配关节240的远端的是多关节操纵器260。在一些示例中,一系列装配关节240和操纵器 260可以对应于铰接臂120中的一个。并且,尽管计算机辅助设备仅示出具有一个系列的装 配关节240和对应的操纵器260,但是普通技术人员将理解,计算机辅助设备可以包括多于 一个系列的装配关节240和对应的操纵器260,使得计算机辅助设备配备有多个铰接臂。
[0029] 如所示的,计算机辅助设备210被安装在移动推车215上。移动推车215使得计算机 辅助设备210能够诸如在手术室之间或在手术室内从一个地点被运送到另一地点,以更好 地将计算机辅助设备安置在手术台180附近。装配结构220被安装在移动推车215上。如图2 所示,装配结构220包括两部分式柱,该柱包括柱连杆221和222。耦连到柱连杆222的上端或 远端的是肩关节223。耦连到肩关节223的是包括吊杆连杆224和225的两部分式吊杆。在吊 杆连杆225的远端处是腕关节226,并且耦连到腕关节226的是臂安装平台227。
[0030] 装配结构220的连杆和关节包括用于改变臂安装平台227的位置和取向(即姿态) 的各种自由度。例如,两部分式柱被用于通过沿着轴线232上下移动肩关节223来调整臂安 装平台227的高度。臂安装平台227额外通过使用肩关节223来围绕移动推车215、两部分式 柱和轴线232旋转。臂安装平台227的水平位置通过使用两部分式吊杆沿轴线234来被调整。 并且,臂安装平台227的取向也可以通过使用腕关节226围绕臂安装平台取向轴线236的旋 转来被调整。因此,受制于装配结构220中的连杆和关节的运动限度,臂安装平台227的位置 可以通过使用两部分式柱在移动推车215上方竖直地被调整。臂安装平台227的位置也可以 分别使用两部分式吊杆和肩关节223围绕移动推车215径向地或成角度地被调整。并且,臂 安装平台227的角取向也可以通过使用腕关节226来被改变。
[0031] 臂安装平台227被用作一个或更多个铰接臂的安装点。调整臂安装平台227围绕移 动推车215的高度、水平位置和取向的能力提供了用于将一个或更多个铰接臂围绕将要进 行操作或程序的位于移动推车215附近的工作空间进行安置和取向的灵活装配结构。例如, 臂安装平台227可以安置在患者上方,使得各种铰接臂及其对应的操纵器和器械具有足够 的运动范围以对患者执行外科程序。图2示出了使用第一装配关节242耦连到臂安装平台 227的单个铰接臂。虽然仅示出了一个铰接臂,但是普通技术人员将理解,多个铰接臂可以 通过使用附加的第一装配关节而被耦连到臂安装平台227。
[0032] 第一装配关节242形成铰接臂的装配关节240部段的最近侧部分。装配关节240可 以进一步包括一系列关节和连杆。如图2所示,装配关节240至少包括经由一个或更多个关 节(未明确示出)耦连的连杆244和246。装配关节240的关节和连杆包括使用第一装配关节 242使装配关节240围绕轴线252相对于臂安装平台227旋转、调整第一装配关节242和连杆 246之间的径向或水平距离、沿着轴线254调整连杆246的远端处的操纵器安装件262相对于 臂安装平台227的高度以及使操纵器安装件262围绕轴线254旋转的能力。在一些示例中,装 配关节240可以进一步包括附加的关节、连杆和轴线,允许附加的自由度以改变操纵器安装 件262相对于臂安装平台227的姿态。
[0033] 操纵器260经由操纵器安装件262耦连到装配关节240的远端。操纵器260包括附加 的关节264和连杆266,其中器械托架268被安装在操纵器260的远端。器械270被安装到器械 托架268。器械270包括轴272,轴272沿着插入轴线对准。轴272通常是对准的,使得其穿过与 操纵器260相关联的远程运动中心274。远程运动中心274的位置通常相对于操纵器安装件 262维持固定的平移关系,使得操纵器260中的关节264的操作导致轴272围绕远程运动中心 274旋转。根据实施例,使用操纵器260的关节264和连杆266中的物理约束、使用放置在允许 用于关节264的运动上的软件约束和/或两者的组合来维持远程运动中心274相对于操纵器 安装件262的固定平移关系。使用通过使用关节和连杆中的物理约束来维持的远程运动中 心的计算机辅助外科设备的代表性实施例被描述在2013年5月13日提交的标题为“用于硬 件约束的远程中心机器人操纵器的冗余轴线和自由度(Redundant Axis andDegree of Freedom for Hardware-Constrained Remote Center Robotic Manipulator)’’的美国专 利申请US13/906,888中,并且使用由软件约束维持的远程运动中心的计算机辅助外科设备 的代表性实施例被描述在2005年5月19日提交的标题为“用于外科手术和其他应用的软件 中心和可高度配置的机器人系统(Software Center and Highly Configurable Robotic Systems for Surgery and Other Uses)”的美国专利US8,004,229中,这些文献的说明书 通过引用以其整体并入本文。在一些示例中,远程运动中心274可以对应于患者278中的身 体开口储如切口部位或身体孔口)的位置,其中轴272被插入到患者278中。因为远程运动 中心274对应于身体开口,所以当使用器械270时,远程运动中心274相对于患者278保持静 止,以限制在远程运动中心274处的患者278的解剖结构上的应力。在一些示例中,轴272可 以可选地穿过位于身体开口处的套管(未示出)。在一些示例中,具有相对较大的轴或引导 管外直径(例如4-5_或更大)的器械可以使用套管穿过身体开口,并且对于具有相对较小 的轴或引导管外直径(例如2-3_或更小)的器械可以可选地省略套管。
[0034] 在轴272的远端处是末端执行器276。由于关节264和连杆266导致的操纵器260中 的自由度可以允许至少控制轴272和/或末端执行器276相对于操纵器安装件262的滚转、俯 仰和偏摆。在一些示例中,操纵器260中的自由度可以进一步包括使用器械托架268前进和/ 或撤回轴272的能力,使得末端执行器276可以相对于远程运动中心274沿着插入轴线前进 和/或撤回。在一些示例中,操纵器260可以与用于与由加利福尼亚州Sunnyvale的直观外科 手术公司(Intuitive Surgical, Inc.)商售的da Vinci®外科系统一起使用的操纵器一致。 在一些示例中,器械270可以是诸如内窥镜的成像设备、夹具、诸如烧灼器或手术刀的外科 器械和/或诸如此类。在一些示例中,末端执行器276可以包括附加的自由度,诸如滚转、俯 仰、偏摆、抓握和/或诸如此类,其允许末端执行器276的各部分相对于轴272的远端的额外 的定位操纵。
[0035] 在外科手术或其他医疗程序期间,患者278通常位于手术台280上。手术台280包括 台座282和台面284,其中台座282位于移动推车215附近,使得器械270和/或末端执行器276 可以由计算机辅助设备210操纵,同时器械270的轴272在身体开口处插入到患者278体内。 手术台280进一步包括铰接式结构290,该铰接式结构290包括台座282和台面284之间的一 个或更多个关节或连杆,使得控制台面284相对于台座280的相对位置,并且因而控制患者 278相对于台座280的相对位置。在一些示例中,铰接式结构290可以被配置成使得相对于可 以位于台面284上方的点处的虚拟定义的台运动等中心点286来控制台面284。在一些示例 中,等中心点286可以位于患者278的体内。在一些示例中,等中心点286可以在身体开口之 一(诸如对应于远程运动中心274的身体开口部位)处或附近与患者的体壁并置。
[0036] 如图2所示,铰接式结构290包括高度调整关节292,使得台面284可以相对于台座 282升高和/或降低。铰接式结构290进一步包括关节和连杆,以改变台面284相对于等中心 点286的倾斜度294和特伦德伦伯卧位296取向。倾斜度294允许台面284从一侧向另一侧倾 斜,使得患者278的右侧或左侧相对于患者278的另一侧向上旋转(即围绕台面284的纵向轴 线或头到脚(头-尾)轴线)。特伦德伦伯卧位296允许台面284旋转,使得患者278的足部抬高 (特伦德伦伯卧位)或者患者278的头部抬高(反向特伦德伦伯卧位)。在一些示例中,可以调 整倾斜度294和/或特伦德伦伯卧位296的旋转以产生围绕等中心点286的旋转。铰接式结构 290进一步包括附加的连杆和关节298,以使台面284沿着纵向(头-尾)轴线相对于台座282 滑动,通常具有如图2所示的左和/或右运动。
[0037] 图7A-7G是示出结合了本文所述的集成计算机辅助设备和可移动手术台特征的各 种计算机辅助设备系统架构的简化示意图。各种所示的系统部件依照本文所描述的原理。 在这些图示中,为了清楚起见,这些部件被简化,并且没有示出各种细节,诸如各个连杆、关 节、操纵器、器械、末端执行器等,但是它们应当被理解为结合在各种图示的部件中。
[0038] 在这些架构中,没有示出与一个或更多个外科器械或器械组相关联的套管,并且 应当理解,套管和其它器械引导设备可选地可以用于具有相对较大的轴或引导管外直径 (例如4-5mm或更大)的器械或器械组,并且可选地对于具有相对较小的轴或引导管外直径 (例如2-3_或更小)的器械是可以省略的。
[0039] 同样在这些架构中,远程操作的操纵器应当被理解为包括在外科手术期间通过使 用硬件约束(例如固定的相交的器械俯仰轴线、偏摆轴线和滚转轴线)或软件约束(例如软 件约束的相交的器械俯仰轴线、偏摆轴线和滚转轴线)来限定远程运动中心的操纵器。可以 限定这种器械旋转轴线的混合(例如硬件约束的滚转轴线和软件约束的俯仰轴线和偏摆轴 线)。此外,一些操纵器可以在程序期间不限定和约束任何外科器械旋转轴线,并且一些操 纵器可以在程序期间限定和约束仅一个或两个器械旋转轴线。
[0040] 图7A示出了可移动手术台1100和单器械计算机辅助设备1101a。手术台1100包括 可移动的台面1102以及从机械接地的近侧基座1104延伸以在远端处支撑台面1102的台支 撑结构1103。在一些示例中,手术台1100可以与手术台170和/或280—致。计算机辅助设备 IlOla包括远程操作的操纵器和单器械组件1105a。计算机辅助设备IlOla也包括支撑结构 1106a,支撑结构1106a在近侧基座1107a处机械接地并且延伸以支撑远端处的操纵器和器 械组件1105a。支撑结构1106a被配置成允许组件1105a关于手术台1100移动并保持在各种 固定姿态中。基座1107a可选地关于手术台1100是永久固定的或是可移动的。手术台1100和 计算机辅助设备IlOla如本文所述一起操作。
[0041] 图7A进一步示出了可选的第二计算机辅助设备110 Ib,其示出了可以包括两个、三 个、四个、五个或更多个单独的计算机辅助设备,每个计算机辅助设备具有对应的单独的远 程操作的操纵器以及由对应的支撑结构1106b支撑的(多个)单器械组件1105b。与计算机辅 助设备IlOla类似,计算机辅助设备IlOlb被机械接地,并且组件1105b被摆姿势。手术台 1100和计算机辅助设备IlOla和IlOlb—起形成多器械外科系统,并且如本文所述它们一起 操作。在一些示例中,计算机辅助设备IlOla和/或IlOlb可以与计算机辅助设备110和/或 210—致。
[0042] 如图7B所示,示出了另一个可移动手术台1100和计算机辅助设备1111。计算机辅 助设备1111是多器械设备,其包括两个、三个、四个、五个或更多个单独远程操作的操纵器 和单器械组件,如代表性的操纵器和器械组件1105a和1105b所示。计算机辅助设备1111的 组件1105a和1105b由组合支撑结构1112支撑,组合支撑结构1112允许组件1105a和1105b关 于手术台1100作为一组一起移动和摆姿势。计算机辅助设备1111的组件I l〇5a和1105b也各 自分别由对应的单独支撑结构1113a和1113b来支撑,这允许每个组件1105a和1105b关于手 术台1100且关于一个或更多个其它组件1105a和1105b单独地移动和摆姿势。这种多器械外 科系统架构的示例是由直观外科手术公司(Intuitive Surgical, Inc.)商售的da Vinci S働外科系统和daVinci®Xi™外科系统。如本文所述的,手术台1100和外科操纵器系统 1111 一起操作。在一些示例中,计算机辅助设备1111与计算机辅助设备110和/或210—致。
[0043] 图7A和7B的计算机辅助设备均示出为在地板处机械接地。但是,一个或更多个此 类计算机辅助设备可以可选地在墙壁或天花板处机械地接地,并且关于这样的墙壁或天花 板面是永久固定的或是可移动的。在一些示例中,计算机辅助设备可以通过使用轨道或网 格系统而被安装到墙壁或天花板,该轨道或网格系统允许计算机辅助系统的支撑基座相对 于手术台移动。在一些示例中,一个或更多个固定的或可释放的安装夹具可以用于将相应 的支撑基座安装到轨道或网格系统。如图7C所示,计算机辅助设备1121a在墙壁处机械接 地,并且计算机辅助设备1121b在天花板处机械接地。
[0044] 此外,计算机辅助设备可以经由可移动手术台1100间接地机械接地。如图7D所示, 计算机辅助设备1131a耦连到手术台1100的台面1102。计算机辅助设备1131a可以可选地耦 连到手术台1100的其它部分,诸如台支撑结构1103或台座1104,如图7D所示的虚线结构所 示。当台面1102关于台支撑结构1103或台座1104移动时,计算机辅助设备1131a同样关于台 支撑结构1103或台座1104移动。然而,当计算机辅助设备1131a耦连到台支撑结构1103或台 座1104时,计算机辅助设备1131a的基座在台面1102移动时关于地面保持固定。当台运动发 生时,器械插入患者内的身体开口也可以移动,因为患者的身体可以相对于台面1102移动 和改变身体开口位置。因此,对于计算机辅助设备1131a耦连到台面1102的实施例,台面 1102用作局部机械接地,并且身体开口关于台面1102移动,并且因此关于计算机辅助设备 1131a移动。7D还示出第二计算机辅助设备1131b,第二计算机辅助设备1131b可以被可选地 添加,类似于计算机辅助设备1131a来进行配置以创建多器械系统。包括耦连到手术台的一 个或更多个计算机辅助设备的系统如本文所公开的那样操作。
[0045] 在一些实施例中,具有相同的或混合的机械接地的计算机辅助设备的其他组合是 可能的。例如,系统可以包括在地板处机械接地的一个计算机辅助设备以及经由手术台机 械接地到地板的第二计算机辅助设备。这种混合式机械接地系统如本文所公开的那样操 作。
[0046] 本发明的方面还包括单个身体开口系统,其中两个或更多个外科器械经由单个身 体开口进入身体。这样的系统的示例在2010年8月12日提交的标题为“外科系统器械安装 (Surgical System Instrument Mounting)”的美国专利US8,852,208和2007年6月13日提 交的标题为“微创外科手术系统(Minimally Invasive Surgical System)”的美国专利 US9,060,678中示出,这两个文献都通过引用并入。图7E示出了远程操作的多器械计算机辅 助设备1141和如上所述的手术台1100。两个或更多个器械1142各自耦连到对应的操纵器 1143,并且器械组1142和器械操纵器1143由系统操纵器1144 一起移动。系统操纵器1144由 支撑组件1145支撑,支撑组件1145允许系统操纵器1144移动到并固定在各种姿态。支撑组 件1145与上述描述一致地在基座1146处机械接地。两个或更多个器械1142在单个身体开口 处插入患者内。可选地,器械1142—起延伸通过单个引导管,并且引导管可选地延伸穿过套 管,如以上引用的参考文献中所述。计算机辅助设备1141和手术台1100如本文所述一起操 作。
[0047] 图7F示出了可选地通过耦连到台面1102、台支撑结构1103或台座1104,经由手术 台1100机械接地的另一个多器械单个身体开口计算机辅助设备1151。以上参照图7D的描述 也适用于图7F中所示的机械接地选项。计算机辅助设备1151和手术台1100如本文所述一起 工作。
[0048] 图7G示出了一个或更多个远程操作的多器械单个身体开口计算机辅助设备1161 和一个或更多个远程操作的单器械计算机辅助设备1162可以被组合以如本文所述与手术 台1100—起操作。计算机辅助设备1161和1162中的每一个可以直接地或经由其他结构以如 上所述的各种方式机械接地。
[0049] 图3是根据一些实施例的计算机辅助医疗系统的运动学模型300的简化图。如图3 所示,运动学模型300可以包括与许多源和/或设备相关联的运动学信息。运动学信息基于 用于计算机辅助医疗设备和手术台的连杆和关节的已知运动学模型。运动学信息进一步基 于与计算机辅助医疗设备和手术台的关节的位置和/或取向相关联的信息。在一些示例中, 与关节的位置和/或取向相关联的信息可以通过测量棱柱形关节的线性位置和转动关节的 旋转位置从一个或更多个传感器(诸如编码器)得到。
[0050] 运动学模型300包括几个坐标系或坐标系统和变换(诸如齐次变换(homogeneous transform)),用于将位置和/或取向从坐标系中的一个变换到坐标系中的另一个。在一些 示例中,运动学模型300可以用于通过组合由包括在图3中的变换联动装置指出的前向变换 和/或反向变换/逆变换来允许在任何其他坐标系中的坐标系之一中的位置和/或取向的前 向和/或反向映射。在一些示例中,当这些变换被建模为矩阵形式的齐次变换时,使用矩阵 乘法来完成组合。在一些实施例中,运动学模型300可以用于对图2的计算机辅助设备210和 手术台280的运动学关系进行建模。
[0051] 运动学模型300包括用于对手术台(诸如手术台170和/或手术台280)的位置和/或 取向进行建模的台座坐标系305。在一些示例中,台座坐标系305可以用于相对于与手术台 相关联的参考点和/或取向来对手术台上的其它点进行建模。在一些示例中,参考点和/或 取向可以与手术台的台座(诸如台座282)相关联。在一些示例中,台座坐标系305可以适于 用作计算机辅助系统的世界坐标系。
[0052] 运动学模型300进一步包括台面坐标系310,其可以用于对表示手术台的台面(诸 如台面284)的坐标系中的位置和/或取向进行建模。在一些示例中,台面坐标系310可以围 绕台面的旋转中心或等中心点(诸如等中心点286)居中。在一些示例中,台面坐标系310的Z 轴可以相对于其上放置手术台的地板或表面竖直取向和/或与台面的表面正交。在一些示 例中,台面坐标系310的X轴和Y轴可以被取向成捕获台面的纵向(从头到脚)主轴线和侧向 (从一侧到另一侧)主轴线。在一些示例中,台座到台面坐标变换315被用于映射台面坐标系 310和台座坐标系305之间的位置和/或取向。在一些示例中,手术台的铰接式结构(诸如铰 接式结构290)的一个或更多个运动学模型以及过去的和/或当前的关节传感器读数被用于 确定台座到台面坐标变换315。在与图2的实施例一致的一些示例中,台座到台面坐标变换 315对与手术台相关联的高度、倾斜度、特伦德伦伯卧位和/或滑动设置的组合效应进行建 模。
[0053] 运动学模型300进一步包括用于对计算机辅助设备(诸如计算机辅助设备110和/ 或计算机辅助设备210)的位置和/或取向进行建模的设备基座坐标系。在一些示例中,设备 基座坐标系320可以用于相对于与计算机辅助设备相关联的参考点和/或取向来对计算机 辅助设备上的其他点进行建模。在一些示例中,参考点和/或取向可以与计算机辅助设备 (诸如移动推车215)的设备基座相关联。在一些示例中,设备基座坐标系320可以适于用作 计算机辅助系统的世界坐标系。
[0054] 为了跟踪手术台和计算机辅助设备之间的位置和/或取向关系,通常期望在手术 台和计算机辅助设备之间进行配准。如图3所示,配准可以用于确定台面坐标系310和设备 基座坐标系320之间的配准变换325。在一些实施例中,配准变换325可以是台面坐标系310 和设备基座坐标系320之间的部分或全部变换。配准变换325基于手术台和计算机辅助设备 之间的架构布置而被确定。
[0055] 在计算机辅助设备被安装到台面1102的图7D和图7F的示例中,配准变换325根据 台座到台面坐标变换315来确定,并且得知计算机辅助设备在哪里被安装到台面112。
[0056] 在计算机辅助设备被放置在地板上或安装到墙壁或天花板上的图7A-7C、图7E和 图7F的示例中,通过对设备基座坐标系320和台座坐标系305放置一些限制来简化配准变换 325的确定。在一些示例中,这些限制包括设备基座坐标系320和台座坐标系305两者在相同 的竖直向上的轴线或Z轴上相符合。假设手术台位于水平地板上,房间的墙壁(例如垂直于 地板)和天花板(例如平行于地板)的相对取向是已知的,为设备基座坐标系320和台座坐标 系305两者或适当的取向变换维持共同的竖直向上的轴或Z轴(或适当的取向变换)是可能 的。在一些示例中,因为共同的Z轴,配准变换325可以可选地仅对设备基座相对于台座围绕 台座坐标系305的Z轴的旋转关系(例如θζ配准)进行建模。在一些示例中,配准变换325还可 以可选地对台座坐标系305和设备基座坐标系320之间的水平偏移(例如XY配准)进行建模。 这是可能的,因为计算机辅助设备和手术台之间的竖直(Z)关系是已知的。因此,台座到台 面的变换315中的台面的高度的变化类似于设备基座坐标系320中的竖直调整,因为台座坐 标系305和设备基座坐标系320中的竖直轴线是相同的或接近相同的,使得台座坐标系305 和设备基座坐标系320之间的高度的变化处于彼此的合理公差内。在一些示例中,通过了解 台面(或其等中心点)的高度和θζ和/或XY配准,可以将台座到台面的变换315中的倾斜度调 整和特伦德伦伯卧位调整映射到设备基座坐标系320。在一些示例中,配准变换325和台座 到台面的变换315可以用于对计算机辅助外科设备进行建模,就好像计算机辅助外科设备 被附接到台面,即使在架构上其并没有附接到台面上。
[0057] 运动学模型300进一步包括臂安装平台坐标系330,其被用作与计算机辅助设备的 铰接臂上的最近侧的点相关联的共享坐标系的合适模型。在一些实施例中,臂安装平台坐 标系330可以与臂安装平台(诸如臂安装平台227)上的便利点相关联并且相对于臂安装平 台上的便利点取向。在一些示例中,臂安装平台坐标系330的中心点可以位于臂安装平台取 向轴线236上,其中臂安装平台坐标系330的Z轴与臂安装平台取向轴线236对准。在一些示 例中,设备基座到臂安装平台的坐标变换335用于映射设备基座坐标系320和臂安装平台坐 标系330之间的位置和/或取向。在一些示例中,计算机辅助设备在设备基座和臂安装平台 之间的连杆和关节(诸如装配结构220)的一个或更多个运动学模型,连同过去的和/或当前 的关节传感器读数一起,用于确定设备基座到臂安装平台的坐标变换335。在与图2的实施 例一致的一些示例中,设备基座到臂安装平台的坐标变换335可以对计算机辅助设备的装 配结构部分的两部分式柱、肩关节、两部分式吊杆和腕关节的组合效应进行建模。
[0058] 运动学模型300进一步包括与计算机辅助设备的每个铰接臂相关联的一系列坐标 系和变换。如图3所示,运动学模型300包括用于三个铰接臂的坐标系和变换,但是普通技术 人员将理解,不同的计算机辅助设备可以包括更少和/或更多(例如,一个、两个、四个、五个 或更多)铰接臂。与图2的计算机辅助设备210的连杆和关节的配置一致,根据安装到铰接臂 的远端的器械的类型,通过使用操纵器安装件坐标系、远程运动中心坐标系以及器械或摄 像机坐标系,对每个铰接臂进行建模。
[0059] 在运动学模型300中,通过使用操纵器安装件坐标系341、远程运动中心(RC)坐标 系342、器械坐标系343、臂安装平台到操纵器安装件的变换344、操纵器安装件到远程运动 中心的变换345以及远程运动中心到器械的变换346来捕获铰接臂中的第一铰接臂的运动 学关系。操纵器安装件坐标系341表示用于表示与操纵器(诸如操纵器260)相关联的位置 和/或取向的适当模型。操纵器安装件坐标系341与对应的铰接臂的操纵器安装件(诸如操 纵器安装件262)相关联。臂安装平台到操纵器安装件的变换344则基于在臂安装平台和对 应的操纵器安装件之间的计算机辅助设备的连杆和关节(诸如对应的装配关节240)的一个 或更多个运动学模型以及对应的装配关节240的过去的和/或当前的关节传感器读数。
[0060] 远程运动中心坐标系342与安装在操纵器上的器械的远程运动中心(诸如对应的 操纵器260的对应的远程运动中心274)相关联。操纵器安装件到远程运动中心的变换345则 基于在对应的操纵器安装件和对应的远程运动中心之间的计算机辅助设备的连杆和关节 (诸如对应的操纵器260的对应的关节264、对应的连杆266和对应的托架268)的一个或更多 个运动学模型以及对应的关节264的过去的和/或当前的关节传感器读数。当对应的远程运 动中心相对于对应的操纵器安装件正维持在固定的位置关系时,如在图2的实施例中,操纵 器安装件到远程运动中心的变换345包括在操作操纵器和器械时不变的基本静态的平移分 量以及在操作操纵器和器械时改变的动态旋转分量。
[0061] 器械坐标系343与位于器械的远端的末端执行器(诸如对应的末端执行器276)相 关联。远程运动中心到器械的变换346则基于移动和/或定向对应的器械、末端执行器和远 程运动中心的计算机辅助设备的连杆和关节的一个或更多个运动学模型以及过去的和/或 当前的关节传感器读数。在一些示例中,远程运动中心到器械的变换346考虑了轴(诸如对 应的轴272)穿过远程运动中心的取向以及轴相对于远程运动中心前进和/或撤回的距离。 在一些示例中,远程运动中心到器械的变换346可以被约束以反映器械的轴的插入轴线穿 过远程运动中心,并且考虑了轴和末端执行器围绕由轴限定的轴线的旋转。
[0062] 在运动学模型300中,通过使用操纵器安装件坐标系351、远程运动中心坐标系 352、器械坐标系353、臂安装平台到操纵器安装件的变换354、操纵器安装件到远程运动中 心的变换355以及远程运动中心到器械的变换356来捕获铰接臂中的第二铰接臂的运动学 关系。操纵器安装件坐标系351表示用于表示与操纵器(诸如操纵器260)相关联的位置和/ 或取向的适当模型。操纵器安装件坐标系351与对应的铰接臂的操纵器安装件(诸如操纵器 安装件262)相关联。臂安装平台到操纵器安装件的变换354则基于计算机辅助设备在臂安 装平台和对应的操纵器安装件之间的连杆和关节(诸如对应的装配关节240)的一个或更多 个运动学模型以及对应的装配关节240的过去的和/或当前的关节传感器读数。
[0063] 远程运动中心坐标系352与安装在铰接臂上的操纵器的远程运动中心(诸如对应 的操纵器260的对应的远程运动中心274)相关联。操纵器安装件到远程运动中心的变换355 则基于计算机辅助设备在对应的操纵器安装件和对应的远程运动中心之间的连杆和关节 (诸如对应的操纵器260的对应的关节264、对应的连杆266以及对应的托架268)的一个或更 多个运动学模型以及对应的关节264的过去的和/或当前的关节传感器读数。当对应的远程 运动中心相对于对应的操纵器安装件正维持在固定的位置关系时,诸如在图2的实施例中, 安装件到远程运动中心的变换355包括在操作操纵器和器械时不变的基本静态的平移分量 以及在操作操纵器和器械时改变的动态旋转分量。
[0064] 器械坐标系353与位于器械的远端的末端执行器(诸如对应的器械270和/或末端 执行器276)相关联。远程运动中心到器械的变换356则基于移动和/或定向对应的器械、末 端执行器和远程运动中心的计算机辅助设备的连杆和关节的一个或更多个运动学模型以 及过去的和/或当前的关节传感器读数。在一些示例中,远程运动中心到器械的变换356考 虑了轴(诸如对应的轴272)穿过远程运动中心的取向以及轴相对于远程运动中心前进和/ 或撤回的距离。在一些示例中,远程运动中心到器械的变换356可以被约束以反映器械的轴 的插入轴线穿过远程运动中心,并且考虑了轴和末端执行器围绕由轴限定的轴线的旋转。
[0065] 在运动学模型300中,通过使用操纵器安装件坐标系361、远程运动中心坐标系 362、摄像机坐标系363、臂安装平台到操纵器安装件的变换364、操纵器安装件到远程运动 中心的变换365以及远程运动中心到摄像机的变换366,来捕获铰接臂中的第三铰接臂的运 动学关系。操纵器安装件坐标系361表示用于表示与操纵器(诸如操纵器260)相关联的位置 和/或取向的适当模型。操纵器安装件坐标系361与对应的铰接臂的操纵器安装件(诸如操 纵器安装件262)相关联。臂安装平台到操纵器安装件的变换364则基于计算机辅助设备在 臂安装平台和对应的操纵器安装件之间的连杆和关节(诸如对应的装配关节240)的一个或 更多个运动学模型以及对应的装配关节240的过去的和/或当前的关节传感器读数。
[0066] 远程运动中心坐标系362与安装在铰接臂上的操纵器的远程运动中心(诸如对应 的操纵器260的对应的远程运动中心274)相关联。操纵器安装件到远程运动中心的变换365 则基于计算机辅助设备在对应的操纵器安装件和对应的远程运动中心之间的连杆和关节 (诸如对应的操纵器260的对应的关节264、对应的连杆266以及对应的托架268)的一个或更 多个运动学模型以及对应的关节264的过去的和/或当前的关节传感器读数。当对应的远程 运动中心相对于对应的操纵器安装件正维持在固定的位置关系时,诸如在图2的实施例中, 安装件到远程运动中心的变换365包括在操作操纵器和器械时不变的基本静态的平移分量 以及在操作操纵器和器械时改变的动态旋转分量。
[0067] 摄像机坐标系363与安装在铰接臂上的成像设备(诸如内窥镜)相关联。远程运动 中心到摄像机的变换366则基于移动和/或定向成像设备及对应的远程运动中心的计算机 辅助设备的连杆和关节的一个或更多个运动学模型以及的过去的和/或当前的关节传感器 读数。在一些示例中,远程运动中心到摄像机的变换366考虑了轴(诸如对应的轴272)穿过 远程运动中心的取向以及轴相对于远程运动中心前进和/或撤回的距离。在一些示例中,远 程运动中心到摄像机的变换366可以被约束以反映成像设备的轴的插入轴线穿过远程运动 中心,并且考虑了成像设备围绕由轴限定的轴线的旋转。
[0068] 如以上讨论并进一步强调的,图3仅仅是不应过度地限制权利要求书的范围的一 个示例。本领域的普通技术人员会认识到许多变化、替换和修改。根据一些实施例,手术台 和计算机辅助设备之间的配准可以通过使用替代配准变换在台面坐标系310和设备基座坐 标系320之间确定。当使用替代配准变换时,通过将替代配准变换与台座到台面的变换315 的逆变换/反向变换组合来确定配准变换325。根据一些实施例,用于对计算机辅助设备进 行建模的坐标系和/或变换可以根据计算机辅助设备的连杆和关节、其铰接臂、其末端执行 器、其操纵器和/或其器械的特定配置而不同地布置。根据一些实施例,运动学模型300的坐 标系和变换可以用于对与一个或更多个虚拟器械和/或虚拟摄像机相关联的坐标系和变换 进行建模。在一些示例中,虚拟器械和/或摄像机可以与先前存储的和/或锁存的器械位置、 由运动导致的器械和/或摄像机的投影、由外科医生和/或其他人员定义的参考点和/或诸 如此类相关联。
[0069] 如前所述,当正在操作计算机辅助系统(诸如计算机辅助系统110和/或210)时,希 望允许对器械和/或末端执行器进行连续控制,同时允许手术台(诸如手术台170和/或280) 的运动。在一些示例中,这可以允许耗时较少的过程,因为可以在不必从患者上的身体开口 中移除器械的情况下发生手术台运动。在一些示例中,这允许外科医生和/或其他医务人员 在手术台运动发生时对器官移动进行监测,以获得最更加优化的手术台姿态。在一些示例 中,这还允许在手术台运动期间主动继续外科手术。一些操作模式在将一个或多个器械插 入到逐个患者上的身体开口的同时允许铰接式结构在手术台中的运动(即手术台移动)。在 2015年3月17日提交的标题为“用于集成手术台的系统及方法(System and Method for Integrated Surgical Table)”的美国临时专利申请US62/134,207以及同时提交的标题为 “用于集成手术台的系统及方法(System and Method for Integrated Surgical Table)” 的代理人案卷号为ISRG006930PCT/70228.498W001的PCT专利申请中显示了在手术台运动 期间允许主动继续外科手术的系统的示例,这两个申请都通过引用以其全文合并在此。在 手术台移动期间,通常期望使对应于身体开口、身体孔口和/或器械通过患者上的切口部位 插入的位置的远程运动中心或其他控制点与患者一起移动以限制切口点处患者的解剖结 构上的应力和/或保持器械定位。在一些示例中,这可以使用器械拖动通过释放和/或解锁 铰接臂的一个或多个关节并且允许患者的在身体开口处的体壁在该患者移动时拖动控制 点及相关联的器械来实现。然而,铰接臂和/或末端执行器可能偶尔遇到导致不能自由跟踪 手术台移动的干扰,使得控制点没有与这些身体开口保持一致。可能导致丧失跟踪能力的 扰动的示例包括达到铰接臂的关节中的运动极限的范围、遇到阻碍(诸如缠结的线缆)、丧 失套管的固位(即与控制点相关联的套管滑出身体开口处的体壁)、患者在手术台上的移 动、制动器释放故障、两个臂之间和/或臂和患者身体之间的碰撞等等。因此,在一些示例 中,可能希望的时在手术台运动期间监测控制点的配置,以确保其在给定时间的实际配置 与其基于手术台运动的预期配置一致。当检测到控制点的实际配置和预期配置之间的偏差 时,可以采取对应的补救措施,诸如禁用手术台移动、制动铰接臂、警告用户等。此外,根据 一些实施例,可能希望的是检测和/或报告违规臂(即一个或多个铰接臂遇到引起警报的干 扰和/或受其影响最大),以利于校正措施。
[0070] 图4是根据一些实施例的在手术台移动期间监测一个或多个控制点的方法400的 简化图。可以以存储在非暂时性的、有形的机器可读介质上的可执行代码的形式来至少部 分地实现方法400的过程410-460中的一个或多个,该可执行代码在由一个或多个处理器 (例如控制单元130中的处理器140)运行时可以导致该一个或多个处理器执行过程410-460 中的一个或多个。在一些实施例中,方法400可以用于检测阻碍控制点(诸如位于患者中的 身体开口、身体孔口或切口部位处的控制点)如预期的那样跟踪手术台移动的干扰。在与图 2的实施例一致的一些示例中,该一个或多个控制点可以是远程运动中心274的实例,并且 手术台移动可以对应于手术台280中的铰接式结构290的运动。普通技术人员将理解,方法 400可以适于监测远程运动中心或预期由于手术台移动而可预测地移动的任何其他控制点 的移动。
[0071] 根据一些实施例,方法400支持优于在手术台移动期间不监测一个或多个控制点 的方法的一个或多个有用的改进。在一些示例中,方法400可以通过检测阻碍控制点自由地 跟踪手术台移动的干扰并允许采取对应的补救措施(诸如停止手术台移动和/或警告操作 者有干扰)来减少在手术台运动期间对患者或设备造成损伤的可能性。在一些示例中,方法 400可以通过报告遇到干扰和/或受干扰影响最严重的一个或多个违规臂来进一步促进操 作者介入。在一些示例中,方法400可以通过监测控制点配置的几何属性的所选集合和/或 通过设置准确地将常规像差与不安全的干扰区分开的阈值来降低优于其他方法的发出假 警报的可能性。
[0072]在过程410,确定控制点的锁存配置。该锁存配置指定参考系中控制点(统称为控 制点集群)的几何布置的一个或多个属性。在一些实施例中,几何属性可以包括控制点的位 置、该控制点集群的定向、成对的控制点之间的点到点距离、三个控制点的集合之间形成的 内角、控制点集群的曲率中心等等。在一些示例中,可以使用传感器读数和/或运动学模型 (诸如运动学模型300)来确定锁存配置,以探明每个控制点的位置和/或导出控制点集群的 对应的几何属性。参考系的选择取决于操作模式。在一些实施例中,参考系可以是相对于世 界坐标系固定的任何坐标系。在这样的示例中,与图2和图3的实施例一致,设备基座坐标系 320、臂安装平台坐标系330和/或台座坐标系305中的任何一个可以用作参考系。在一些操 作模式中可以使用固定参考系来单独跟踪每个控制点的位置。在一些实施例中,参考系可 以是动态坐标系,其中该参考系的原点位置和/或轴线的定向取决于控制点、台面和/或系 统的其他移动部件的当前位置和/或定向。动态参考系的一个示例是重心参考系,其中该参 考系的原点是当前时间下控制点的平均和/或加权平均位置,并且该参考系的定向相对于 世界坐标系或台面坐标系固定。重心参考系可以可选地在一些操作模式中用于跟踪控制点 相对于彼此的移动,在这种情况下控制点的共模平移运动(即平等地应用于所有控制点的 平移运动)是不相关的。一旦过程410完成,则手术台移动可以开始。
[0073] 在过程420,基于手术台移动来确定这些控制点的预期配置。该预期配置考虑相对 于在过程410期间确定的锁存配置的控制点的基于手术台移动的位置和/或定向的预测变 化。在一些实施例中,预期配置可以指定对应于由锁存配置指定的那些几何属性的几何属 性的集合。在一些实施例中,该预期配置可以替代地和/或附加地指定相对于锁存配置定义 的一个或多个差别属性,诸如位置变化、定向变化等等。在一些示例中,诸如当使用器械拖 动时,控制点被预期随着手术台进行移动。在这样的实施例中,例如,当手术台的高度改变 给定距离时,在固定参考系中每个控制点的垂直位置被预期改变相同的距离。类似地,当手 术台旋转给定角度(诸如倾斜、特伦德伦伯卧位旋转和/或反向特伦德伦伯卧位旋转时),在 重心参考系中控制点集群的定向被预期旋转相同的角度。根据一些实施例,该控制点集群 的一个或多个几何属性在手术台运动期间不被预期改变。例如,在手术台移动期间,内角、 点到点距离、控制点集群的曲率中心等等被预期保持恒定。
[0074] 在过程430,确定手术台运动期间控制点的实际配置。在一些示例中,可以使用位 置传感器和/或运动学模型来确定实际配置,以探明在过程410的参考系中的每个控制点的 位置和/或控制点集群的对应的几何属性。在一些实施例中,该实际配置指定对应于由过程 410的锁存配置和/或预期配置420指定的那些几何属性的几何属性的集合。
[0075] 在过程440,对控制点的实际配置和预期配置进行比较,以确定这些配置之间的差 异是否超过一个或多个预定阈值。预定阈值的类型和/或值取决于被比较的几何属性。在一 些示例中,当几何属性包括控制点位置时,预定阈值表示实际位置和预期位置之间的最大 可允许距离。类似地,当几何属性包括控制点集群的定向时,预定阈值表示实际定向和预期 定向之间的最大可允许角度。在一些示例中,当几何属性包括与控制点集群相关联的位置 时(诸如质心位置),该预定阈值表示实际位置和预期位置之间的最大可允许距离。在进一 步的示例中,当几何属性包括控制点集群的曲率中心时,预定阈值表示曲率中心位于该控 制点集群的质心之下的限制。预定阈值的各种其他类型和/或值可以可选地以与被比较的 属性的潜在特征一致的方式应用于其他几何属性。
[0076] —般来说,根据精确地检测对控制点配置的不安全干扰同时使由实际配置和预期 配置之间的常规偏差(例如,铰接臂的小振荡、由于器械拖动而导致的小的滞后、患者体壁 中的可允许变形等等)造成的假警报最小化的期望来选择预定阈值的值。在一些实施例中, 基于在手术台移动期间控制点相对于患者的身体可以移动的临床可接受的距离来选择一 个或多个预定阈值的值。在一些实施例中,该临床可接受的距离为约12mm。因此,在一些实 施例中,过程440可以包括执行一个或多个计算以确定与所维持的临床可接受距离一致的 预定阈值的值。该计算取决于被比较的几何属性的特性。例如,当几何属性是角度时,该计 算涉及将临床可接受的距离转换为参考系中的等效角度值。
[0077] 将实际配置和预期配置进行比较以确定这些配置之间的差异是否超过一个或多 个预定阈值可以用各种方式来实现。因此,如上所述的过程440仅仅是示例,并且不应当过 度限制。根据一些示例,不同于将临床可接受距离转换成与被比较的几何属性一致的预定 阈值,而是可以将被比较的几何属性转换为与该临床可接受距离一致的距离值。根据一些 示例,不同于将实际配置和预期配置直接进行比较,而是可以基于预期配置和预定阈值来 确定实际配置的几何属性的可允许值的范围。根据这样的示例,当实际配置的几何属性不 在可允许值的范围内时,确定该预定阈值被超过。
[0078] 在过程440期间,当确定没有超过一个或多个预定阈值时,则允许继续手术台移 动,并且方法400返回到过程420以继续监测控制点配置。然而,当确定已经超过一个或多个 预定阈值时,则发出警报,并且方法400进行到以下描述的过程450。
[0079] 在过程450,确定在过程440处引起发出警报的一个或多个控制点及对应的臂(称 为违规臂)。可以使用用于确定违规臂的一种或多种技术。在一些实施例中,当关节到达运 动极限范围时,对应于该运动极限范围事件的铰接臂可以被识别为违规臂。在一些实施例 中,确定与每个控制点相关联的误差值,并且具有最大误差值的对应的铰接臂(即最差的违 规臂)和/或具有超过阈值的误差值的一个或多个对应的铰接臂被识别为一个或多个违规 臂。在一些实施例中,当实际配置和预期配置指定每个控制点的实际位置和预期位置时,该 误差值包括实际位置和预期位置之间的距离。在一些实施例中,该误差值包括实际路径长 度和预期路径长度之间的差,其中路径长度指示每个控制点在运动期间行进的距离量。为 了说明路径长度差如何起作用,提供以下示例。预期位置向右行进10个单位,并且然后向左 行进5个单位,而实际位置向右行进7个单位,并且然后向左行进2个单位。该实际位置和预 期位置都在移动后终止在起始位置右侧5个单位,因此实际位置和预期位置之间的距离为0 个单位。然而,该预期位置沿着长度为15个单位的的路径行进,而实际位置行进了长度为9 个单位的路径,因此该实际路径长度和预期路径长度之间的差为6个单位。因此,在一些实 施例中,使用路径长度差来捕获当使用实际位置和预期位置之间的最终距离作为误差值时 被掩盖的实际位置和预期位置之间的某些偏差。
[0080] 在过程460,基于在过程440处发出的警报和/或基于在过程450处确定的违规臂采 取一个或多个补救措施。在一些实施例中,补救措施包括以下的一个或多个:停止和/或禁 用手术台移动、警告操作者有干扰、向操作者报告违规臂、对一个或多个铰接臂施加制动、 对一个或多个铰接臂施加补偿、记录和/或调度错误报告等等。在一些实施例中,一旦发出 警报,手术台移动就停止并且可选地被保持禁用,直到操作者执行一个或多个措施,诸如手 动重新定位违规臂和/或执行检查以识别和校正干扰。在一些实施例中,可以可选地使用音 频、视觉和/或触觉信令机制,诸如音频报警、闪烁的灯(例如LED)、显示屏上的消息、手术台 命令单元的振动等等向操作者警报干扰。类似地,可以可选地使用任何适当的信令机制(如 上述的音频、视觉和/或触觉信令机制),向操作者报告违规臂。在一些实施例中,制动可以 完全地和/或部分地施加到一个或多个铰接臂(包括违规臂和/或所有铰接臂),以防止和/ 或减少控制点相对于台的进一步的运动。在一些实施例中,可以可选地将误差信号发送到 铰接臂的一个或多个关节,以试图通过向该一个或多个关节施加反作用力来补偿实际配置 和预期配置之间的偏差。在一些实施例中,可以对包括与所发出的警报相关的细节(诸如时 间戳、系统标识符、操作者标识符、违规臂标识符等等)的错误报告进行记录和/或分发到本 地和/或用于信息目的的远程计算机应用程序,和/或允许采取附加的补救措施。
[0081] 如以上讨论并进一步强调的,图4仅仅是不应过度地限制权利要求书的范围的示 例。本领域的普通技术人员会认识到许多变化、替换和修改。根据一些实施例,方法400可以 省略过程410-460中的一个或多个。例如,一些实施例可以省略违规臂检测的过程450并且 在不识别违规臂的情况下警告操作者有干扰。一些实施例可以省略确定预期配置的过程 420 (换句话说,该预期配置可以等同于在过程410确定的锁存配置),特别是当预期在手术 台运动期间不改变由锁存配置指定的几何属性时。预期在手术台运动期间不改变的几何属 性可以包括:控制点之间的点到点的距离、由三个控制点的集合形成的内角、控制点集群在 重心参考系中的曲率中心等等。例如,当没有关于手术台移动的信息可用时和/或当执行手 术台移动而不使用配准变换将手术台移动转换到该控制点集群的参考系中时,可以使用这 样的实施例。根据一些实施例,可以重新安排在方法400期间执行的过程410-460的顺序和/ 或可以同时执行过程410-460中的一个或多个。在一些示例中,可以在确定实际配置的过程 430之前、同时或之后执行确定预期配置的过程420。在一些示例中,可以在发出警报的过程 460之前、同时或之后执行确定违规臂的过程450。根据一些示例,可以在过程440期间检查 多个预定阈值,以在过程460处触发不同严重性的补救措施。例如,当超过第一预定阈值时, 该第一预定阈值可以在过程460处触发对该操作者的警告,但是允许继续进行手术台移动, 并且当超过第二预定阈值时,该第二预定阈值可以在过程460处禁用手术台移动。
[0082] 图5是根据一些实施例的在仅高度模式下手术台移动期间控制点位置500的简化 图。图5描绘了垂直位置(Z轴)对时间(T轴)的轨迹。在与图4的实施例一致的一些实施例中, 图5示出了方法400在仅高度模式下的手术台移动期间(即其中手术台移动被限制为在垂直 方向上平移)的应用。在与图2和图3—致的一些示例中,当被监测的控制点的数量小于三个 时和/或当手术台和计算机辅助设备之间的配准未被执行并且不知道台座到设备基座变换 325时,可以实施仅该高度模式。
[0083] 预期位置510和实际位置520是分别描绘控制点随时间的预期位置和实际位置的 轨迹。预定阈值530是对应于预期位置510随时间的可允许位置的范围。阶段540包括预锁存 阶段540a、跟踪阶段540b、未检测到干扰的阶段540c以及检测到干扰的阶段540d。在预锁存 阶段540a期间,由于控制点监测尚未开始,因此不允许手术台移动。在预锁存阶段540a和跟 踪阶段540b之间,确定控制点的锁存位置,并且随后允许仅高度手术台移动。在与图4一致 的实施例中,使用过程410确定该锁存位置,其中控制点配置指定该控制点在固定参考坐标 系中的位置。
[0084] 在跟踪阶段540b期间,发生仅高度手术台移动,并且控制点自由地跟踪手术台移 动。当台如图5所示被升高时,预期位置510随着该台升高。在跟踪阶段540b期间,实际位置 520通常跟踪预期位置510,然而可以观察到实际位置和预期位置之间的一些小的、常规的 偏差。在与图4一致的实施例中,使用过程420确定预期位置510,并且使用过程430确定实际 位置520。预期位置510和实际位置520可以在锁存位置的参考系中表示和/或相对于锁存位 置被不同地表示。并且,在跟踪阶段540b期间,将预期位置510和实际位置520进行比较,以 确定实际位置520是否处于由预定阈值530给出的可允许范围内。在与图4一致的实施例中, 使用过程440执行比较,其中该预定阈值的值被设为临床可接受距离(诸如12mm)。尽管为了 简单起见,在图5中仅描绘了位置的可允许范围的垂直分量,但是应当理解,可以在高达三 个维度上执行比较,使得可以在任何方向上检测预期位置510和实际位置520之间的偏差。 因此,在一些实施例中,位置的可允许范围在三维中形成可允许位置球。如图5所描绘的,在 跟踪阶段540b期间,预期位置510和实际位置520之间的差没有超过预定阈值530。
[0085] 在跟踪阶段540b和未检测到干扰的阶段540c之间,发生阻碍控制点自由跟踪手术 台移动的干扰550。干扰550可以包括以上参照图4讨论的干扰中的任何干扰,诸如遇到阻碍 该控制点上升超过给定高度的障碍物,如图5所描绘的。因此,在未检测到干扰的阶段540c 期间,实际位置520不再紧密地跟踪预期位置510。然而,实际位置520和预期位置510之间的 距离尚未超过预定阈值530。因此,允许手术台移动继续,同时实际位置520和预期位置510 之间的距离接近预定阈值530。
[0086] 在未检测到干扰的阶段540c和检测到干扰的阶段540d之间,实际位置520和预期 位置之间的距离达到预定阈值530,导致发出警报。在与图4一致的实施例中,使用过程450 的违规臂检测和/或使用过程460的补救措施可以随后在检测到干扰的阶段540d开始时发 生。在图5所描绘的实施例中,在干扰检测到的阶段540d期间禁用手术台移动,使得实际位 置520和预期位置510之间的差不增加超过预定阈值530。此外,当监测多于一个控制点时, 可以使用先前关于过程450所讨论的任何机制(诸如通过识别实际位置和预期位置之间的 差最大的控制点和/或通过识别超过预定阈值530的所有控制点)来确定一个或多个违规 臂。可选地,可以通过关于过程460所讨论的任何反馈机制(诸如指示检测到干扰的声音报 警和/或指示违规臂的闪烁的等)向操作者警告所检测到的干扰和/或违规臂的识别。在一 些实施例中,手术台移动可以保持禁用,直到操作者解决干扰,诸如通过手动重新定位一个 或多个违规臂。
[0087] 如以上讨论并进一步强调的,图5仅仅是不应过度地限制权利要求书的范围的一 个示例。本领域的普通技术人员会认识到许多变化、替换和修改。根据一些实施例,图5的Z 轴可以表示控制点集群的任何几何属性,包括垂直或水平位置、定向、点到点的距离、内角 和/或等等。因此,过程500可以示出用于监测控制点集群的任何几何属性的方法。
[0088] 图6是根据一些实施例的在旋转的手术台移动期间的控制点集群600的简化图。图 6描绘了控制点集群在原点位于多个控制点的平均位置处的重心参考系中的三维布置。在 与图4的实施例一致的一些实施例中,图6示出了方法400应用于处于允许旋转(诸如倾斜、 特伦德伦伯卧位旋转和/或反向特伦德伦伯卧位旋转)的模式下的手术台移动。在与图2和 图3—致的一些示例中,当配准变换325已知时(诸如当被监测的控制点的数量为至少三个 时和/或在执行手术台和该计算机辅助设备之间的配准之后),可以允许旋转的手术台移 动。
[0089] 预期配置610包括表示控制点集群600中的控制点随时间的预期位置的路径610a-610c,实际配置620包括表示该控制点随时间的实际位置的路径620a-620c,并且预定阈值 630包括对应于预期配置610的随时间的可允许位置630a-630c的范围。参考系640表示用于 确定控制点位置的重心参考系。在旋转台之前和/或在确定控制点集群的锁存配置之前,确 定配准变换。在与图2和图3—致的一些实施例中,配准变换可以对应于配准变换325和/或 可替换的配准变换325,并且可以使用θζ配准和/或XY配准来确定。因此,可以通过应用配准 变换325将台相对于台座坐标305旋转给定角度转换成设备基座坐标320。
[0090] 在台运动开始时,以及在θζ和/或XY配准之后,确定该控制点集群的锁存配置。在 与图4的实施例一致的一些实施例中,在台旋转之前使用过程410在参考系640中确定该锁 存配置。该锁存配置指定每个控制点的位置和/或该控制点集群的一个或多个几何属性,诸 如在手术台旋转之前由控制点集群相对于参考系640形成的角度的大小。一旦确定了该锁 存配置,则手术台移动期间的控制点监测就开始。在与图4的实施例一致的一些实施例中, 使用过程420-440来执行控制点监测,以确定该控制点集群的实际配置是否已偏离该控制 点集群的预期配置多于预定阈值630。因为参考系640是重心参考系,所以台的平移运动(诸 如高度调整、滑动调整和/或对应于在不是等中心点的位置处的台的旋转运动的平移运动) 不改变预期配置610。同时,台的旋转运动改变预期配置610的定向,其中使用检测到的手术 台移动和配准变换来确定变化的方向和大小。应当注意,尽管控制点集群的实际中心可以 平移,但是因为坐标系640是重心坐标系,所以仅仅考虑关于该控制点集群的中心的相对位 置。
[0091] 控制点集群600示出了导致预期配置的定向相对于参考系640改变的旋转。类似于 图5所示的示例,实际配置620通常跟踪在预定阈值630内的预期配置610。为了简单起见,图 6中描绘的几何属性是位置,但是应当理解,其他几何属性(诸如由实际配置620相对于参考 系640形成的角度的大小)也可以与预期配置610进行比较并且相对于对应的阈值进行检查 (即,旋转大小检查)。
[0092] 控制点集群600还示出了导致控制点路径620c从预期路径610c偏离超出可允许范 围630c的干扰650。在与图4的实施例一致的一些实施例中,超过阈值导致在过程440期间发 出警报,使得执行违规臂识别450和/或补救措施460中的一个或多个过程。在一些实施例 中,可以使用先前关于过程450所讨论的任何机制(诸如通过识别实际路径长度和预期路径 长度之间的差最大的控制点)来确定对应于控制点路径620c的违规臂。在一些实施例中,诸 如当执行旋转大小检查时,所有臂都可以被识别为违规臂。可以通过关于过程460所讨论的 任何反馈机制(诸如指示检测到干扰的声音报警和/或指示违规臂的闪烁的灯)向操作者警 告所检测到的干扰和/或违规臂的识别。
[0093] 如以上讨论并进一步强调的,图6仅仅是不应过度地限制权利要求书的范围的一 个实例。本领域的普通技术人员会认识到许多变化、替换和修改。根据一些实施例,控制点 集群图600可以包括多于或少于所描绘的三个控制点。根据一些实施例,控制点可以近似共 线(即,形成近乎直线而不是三角形等),在这种情况下,对沿着一个或多个轴线的旋转移动 的灵敏度可以降低。在这样的实施例中,当识别到低灵敏度布置时可以采取一个或多个补 偿措施,诸如禁用旋转手术台移动、减小预定阈值、警告操作者降低灵敏度和/或增加监测 的不确定性等等。
[0094] 控制单元(诸如控制单元130)的一些示例可以包括非暂时性的、有形的机器可读 介质,其包括当由一个或多个处理器(例如处理器140)运行时可导致该一个或多个处理器 执行方法400的过程的可执行代码。可以包括方法400的步骤的一些普通形式的机器可读介 质例如是软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、任何其他光学介质、穿孔 卡、纸带、具有孔洞图案的任何其他物理介质、1^1、?如14?如1、?1^3^?如1、任何其他存 储器芯片或盒、和/或处理器或计算机适于读取的任何其他介质。
[0095] 尽管说明性实施例已被示出并描述,但在前面的公开中设想了许多的修改、变化 和替换,并且在某些情况下,实施例的某些特征可以被采用而无需其他特征的对应使用。本 领域的普通技术人员会认识到许多变化、替换和修改。因而,本发明的范围应仅受到以下权 利要求书所限制,并且应领会到,应宽泛地并且是以一种与本文公开的实施例的范围相一 致的方式来解释权利要求书。

Claims (59)

1. 一种计算机辅助医疗设备,包括: 一个或多个铰接臂,每个铰接臂具有控制点,其中,所述一个或多个铰接臂及对应的控 制点被配置为跟踪手术台的移动;以及 控制单元,所述控制单元联接到所述一个或多个铰接臂; 其中,所述控制单元通过以下操作来监测所述一个或多个控制点的空间配置: 确定所述手术台的移动期间所述一个或多个控制点的预期空间配置; 确定所述手术台的移动期间所述一个或多个控制点的实际空间配置;以及 确定所述预期空间配置和所述实际空间配置之间的差。
2. 如权利要求1所述的设备,其中,所述一个或多个铰接臂及对应的控制点被配置为使 用器械拖动来跟踪所述手术台的移动。
3. 如权利要求1所述的设备,其中,所述控制单元进一步通过确定在所述手术台的移动 之前所述一个或多个控制点的锁存配置以及基于所述锁存配置确定所述预期空间配置来 确定所述预期空间配置。
4. 如权利要求3所述的设备,其中,所述控制单元联接到所述手术台,并且基于所述手 术台的移动来确定所述预期空间配置。
5. 如权利要求4所述的设备,其中,所述预期空间配置和所述实际空间配置分别指定每 个控制点的预期位置和实际位置。
6. 如权利要求5所述的设备,其中,所述控制单元进一步在所述一个或多个控制点中的 任意控制点的预期位置和实际位置之间的距离大于预定阈值时发出警报。
7. 如权利要求6所述的设备,其中,所述预定阈值是临床可允许距离。
8. 如权利要求7所述的设备,其中,所述临床可允许距离为12_。
9. 如权利要求6所述的设备,其中,当所述手术台被配置为在仅高度模式下移动时,所 述控制单元进一步通过将垂直距离加到每个控制点的锁存位置上来确定每个控制点的预 期位置,所述垂直距离匹配所述手术台在仅高度模式下的移动。
10. 如权利要求1所述的设备,其中,所述一个或多个铰接臂包括三个或更多个铰接臂 及对应的控制点,这些控制点形成集群。
11. 如权利要求10所述的设备,其中,所述预期空间配置和所述实际空间配置指定所述 集群的期望定向、实际定向和锁存定向,并且其中当所述手术台的移动包括旋转时,所述控 制单元通过将所述旋转应用于所述集群的所述锁存定向来确定所述集群的预期定向,并且 当所述集群的所述预期定向和所述实际定向之间的角度大于预定阈值时发出警报。
12. 如权利要求11所述的设备,其中,所述旋转包括倾斜、特伦德伦伯卧位或反向特伦 德伦伯卧位旋转。
13. 如权利要求11所述的设备,其中,所述预期空间配置和所述实际空间配置指定所述 集群在重心参考坐标系中的预期定向、实际定向和锁存定向,并且其中,使用配准变换将所 述旋转转换到所述重心参考系。
14. 如权利要求10所述的设备,其中,所述预期空间配置和所述实际空间配置指定所述 集群的预期位置、实际位置和锁存位置,并且其中,当所述手术台的移动包括平移时,所述 控制单元通过将所述平移应用于所述集群的所述锁存位置来确定所述集群的所述预期位 置,并且在所述预期位置和所述实际位置之间的距离大于预定阈值时发出警报。
15. 如权利要求1所述的设备,其中,所述控制点对应于所述铰接臂的远程运动中心。
16. 如权利要求1所述的设备,其中,所述控制单元还确定所述一个或多个铰接臂中的 一个或多个违规臂。
17. 如权利要求16所述的设备,其中,所述控制单元进一步通过确定与每个控制点相关 联的误差值并且将具有最大误差值的铰接臂或者具有超过阈值的误差值的一个或多个铰 接臂识别为一个或多个违规臂来确定所述一个或多个违规臂。
18. 如权利要求17所述的设备,其中,所述误差值对应于所述控制点的实际位置和预期 位置之间的距离。
19. 如权利要求17所述的设备,其中,所述误差值对应于所述控制点的实际路径长度和 预期路径长度之间的差。
20. 如权利要求1所述的设备,其中,所述手术台的移动包括平移移动和旋转移动,所述 平移移动包括滑动和高度调整中的一个或多个,并且所述旋转移动包括倾斜、特伦德伦伯 卧位和反向特伦德伦伯卧位旋转中的一个或多个。
21. 如权利要求17所述的设备,其中,所述控制单元在监测所述一个或多个控制点的所 述空间配置的同时忽略所述手术台的平移移动。
22. —种监测计算机辅助医疗设备的一个或多个控制点的空间配置的方法,所述方法 包括: 确定外科手术台的移动期间所述一个或多个控制点的预期空间配置; 确定所述手术台的移动期间所述一个或多个控制点的实际空间配置;并且 确定所述预期空间配置和所述实际空间配置之间的差; 其中,所述一个或多个控制点对应于一个或多个铰接臂,并且被配置为跟踪所述手术 台的移动。
23. 如权利要求22所述的方法,其中,所述手术台的移动包括平移移动和旋转移动,所 述平移移动包括滑动和高度调整中的一个或多个,并且所述旋转移动包括倾斜、特伦德伦 伯卧位和反向特伦德伦伯卧位旋转中的一个或多个。
24. 如权利要求23所述的方法,其中,在监测所述一个或多个控制点的所述空间配置期 间忽略所述手术台的所述平移移动。
25. 如权利要求22所述的方法,其中,所述一个或多个控制点被配置为使用器械拖动来 跟踪所述手术台的移动。
26. 如权利要求22所述的方法,其中,确定所述预期空间配置包括在所述手术台的移动 之前确定所述一个或多个控制点的锁存配置,并且基于所述锁存配置确定所述预期空间配 置。
27. 如权利要求22所述的方法,其中,所述预期空间配置和所述实际空间配置分别指定 每个控制点的预期位置和实际位置。
28. 如权利要求27所述的方法,还包括当所述一个或多个控制点中的任意控制点的预 期位置和实际位置之间的距离大于预定阈值时发出警报。
29. 如权利要求27所述的方法,其中,所述预定阈值是临床可允许距离。
30. 如权利要求27所述的方法,其中,当所述手术台被配置为在仅高度模式下移动时, 确定每个控制点的预期位置包括将垂直距离加到每个控制点的锁存位置上,所述垂直距离 匹配所述手术台在仅高度模式下的移动。
31. 如权利要求27所述的方法,其中,所述一个或多个铰接臂包括三个或更多个铰接臂 及对应的控制点,这些控制点形成集群。
32. 如权利要求31所述的方法,其中,所述预期空间配置和所述实际空间配置指定所述 集群的期望定向、实际定向和锁存定向,并且其中当所述手术台的移动包括旋转时,所述方 法进一步包括通过将所述旋转应用于所述集群的所述锁存定向来确定所述集群的预期定 向,并且当所述集群的所述预期定向和所述实际定向之间的角度大于预定阈值时发出警 报。
33. 如权利要求32所述的方法,其中,所述旋转包括倾斜、特伦德伦伯卧位或反向特伦 德伦伯卧位旋转。
34. 如权利要求32所述的方法,其中,所述预期空间配置和所述实际空间配置指定所述 集群在重心参考坐标系中的预期定向、实际定向和锁存定向,并且其中,使用配准变换将所 述旋转转换到所述重心参考系。
35. 如权利要求31所述的方法,其中,所述预期空间配置和实际空间配置指定所述集群 的预期位置、实际位置和锁存位置,并且其中,当所述手术台的移动包括平移时,所述方法 还包括通过将所述平移应用于所述集群的所述锁存位置来确定所述集群的所述预期位置, 并且在所述预期位置和所述实际位置之间的距离大于预定阈值时发出警报。
36. 如权利要求22所述的方法,其中,所述控制点对应于所述铰接臂的远程移动中心。
37. 如权利要求22所述的方法,还包括确定所述一个或多个铰接臂中的一个或多个违 规臂。
38. 如权利要求37所述的方法,其中,确定所述一个或多个违规臂包括确定与每个控制 点相关联的误差值并且将具有最大误差值的铰接臂或者具有超过阈值的误差值的一个或 多个铰接臂识别为一个或多个违规臂。
39. 如权利要求38所述的方法,其中,所述误差值对应于所述控制点的实际位置和预期 位置之间的距离。
40. 如权利要求38所述的方法,其中,所述误差值对应于所述控制点的实际路径长度和 预期路径长度之间的差。
41. 一种包括多条机器可读指令的非暂时性机器可读介质,所述多条机器可读指令在 由与医疗设备相关联的一个或多个处理器执行时适于使所述一个或多个处理器执行包括 以下步骤的方法: 确定外科手术台的移动期间一个或多个控制点的预期空间配置; 确定所述手术台的移动期间所述一个或多个控制点的实际空间配置;并且 确定所述预期空间配置和所述实际空间配置之间的差; 其中,所述一个或多个控制点对应于一个或多个铰接臂,并且被配置为跟踪所述手术 台的移动。
42. 如权利要求41所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述手术台的移动包括平移移 动和旋转移动,所述平移移动包括滑动和高度调整中的一个或多个,并且所述旋转移动包 括倾斜、特伦德伦伯卧位和反向特伦德伦伯卧位旋转中的一个或多个。
43. 如权利要求42所述的非暂时性机器可读介质,其中,在监测所述一个或多个控制点 的所述空间配置期间忽略所述手术台的所述平移移动。
44. 如权利要求41所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述一个或多个控制点被配置 为使用器械拖动来跟踪所述手术台的移动。
45. 如权利要求41所述的非暂时性机器可读介质,其中,确定所述预期空间配置包括在 所述手术台的移动之前确定所述一个或多个控制点的锁存配置,并且基于所述锁存配置确 定所述预期空间配置。
46. 如权利要求41所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述预期空间配置和实际空间 配置分别指定每个控制点的预期位置和实际位置。
47. 如权利要求46所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述方法进一步包括当所述一 个或多个控制点中的任意控制点的所述预期位置和所述实际位置之间的距离大于预定阈 值时发出警报。
48. 如权利要求47所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述预定阈值是临床可允许距 离。
49. 如权利要求47所述的非暂时性机器可读介质,其中,当所述手术台被配置为在仅高 度模式下移动时,确定每个控制点的预期位置包括将垂直距离加到每个控制点的锁存位置 上,所述垂直距离匹配所述手术台在仅高度模式下的移动。
50. 如权利要求41所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述一个或多个铰接臂包括三 个或更多个铰接臂及对应的控制点,这些控制点形成集群。
51. 如权利要求50所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述预期空间配置和所述实际 空间配置指定所述集群的期望定向、实际定向和锁存定向,并且其中当所述手术台的移动 包括旋转时,所述方法进一步包括通过将所述旋转应用于所述集群的所述锁存定向来确定 所述集群的所述预期定向,并且当所述集群的所述预期定向和所述实际定向之间的角度大 于预定阈值时发出警报。
52. 如权利要求51所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述旋转包括倾斜、特伦德伦 伯卧位或反向特伦德伦伯卧位旋转。
53. 如权利要求51所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述预期空间配置和所述实际 空间配置指定所述集群在重心参考坐标系中的预期定向、实际定向和锁存定向,并且其中, 使用配准变换将所述旋转转换到所述重心参考系。
54. 如权利要求50所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述预期空间配置和实际空间 配置指定所述集群的预期位置、实际位置和锁存位置,并且其中,当所述手术台的移动包括 平移时,所述方法进一步包括通过将所述平移应用于所述集群的所述锁存位置来确定所述 集群的所述预期位置,并且在所述预期位置和所述实际位置之间的距离大于预定阈值时发 出警报。
55. 如权利要求41所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述控制点对应于所述铰接臂 的远程移动中心。
56. 如权利要求41所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述方法进一步包括确定所述 一个或多个铰接臂中的一个或多个违规臂。
57. 如权利要求56所述的非暂时性机器可读介质,其中,确定所述一个或多个违规臂包 括确定与每个控制点相关联的误差值并且将具有最大误差值的铰接臂或者具有超过阈值 的误差值的一个或多个铰接臂识别为一个或多个违规臂。
58. 如权利要求57所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述误差值对应于所述控制点 的实际位置和预期位置之间的距离。
59. 如权利要求57所述的非暂时性机器可读介质,其中,所述误差值对应于所述控制点 的实际路径长度和预期路径长度之间的差。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109893242A (zh) * 2019-04-12 2019-06-18 深圳市是源医学科技有限公司 冷热射频深部温热仪

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10226306B2 (en) 2014-10-27 2019-03-12 Intuitive Surgical Operations, Inc. System and method for integrated surgical table
KR20170074850A (ko) 2014-10-27 2017-06-30 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드 통합 수술 테이블 아이콘을 위한 시스템 및 방법
JP6676061B2 (ja) 2014-10-27 2020-04-08 インテュイティブ サージカル オペレーションズ, インコーポレイテッド 統合された手術台運動のためのシステム及び方法
CN107072724B (zh) 2014-10-27 2019-10-25 直观外科手术操作公司 用于器械干扰补偿的系统和方法
CN107072727B (zh) 2014-10-27 2020-01-24 直观外科手术操作公司 具有主动制动器释放控制装置的医疗装置
CN107072864B (zh) 2014-10-27 2019-06-14 直观外科手术操作公司 用于配准到手术台的系统及方法
EP3267919A4 (en) * 2015-03-11 2019-03-20 Covidien LP IMMOBILIZER SURGICAL ROBOT CAR
DE102015109371A1 (de) * 2015-06-12 2016-12-15 avateramedical GmBH Vorrichtung und Verfahren zur robotergestützten Chirurgie
WO2018159336A1 (ja) * 2017-02-28 2018-09-07 ソニー株式会社 医療用支持アームシステムおよび制御装置
GB2577716A (en) * 2018-10-03 2020-04-08 Cmr Surgical Ltd Methods and systems for providing assistance to a user of a surgical robot system
NL2022662B1 (en) * 2019-03-01 2020-09-15 Ihb B V Improved suspension system and brake device and rotation limiting device for use in the suspension system
WO2021059099A1 (en) 2019-09-26 2021-04-01 Auris Health, Inc. Systems and methods for collision detection and avoidance

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101049248A (zh) * 2007-05-18 2007-10-10 西安工业大学 光磁电复合导航手术定位装置和方法
CN101484086A (zh) * 2006-05-19 2009-07-15 马科外科公司 用于控制触觉装置的方法和设备
US20110015521A1 (en) * 2003-03-27 2011-01-20 Boulder Innovation Group, Inc. Means of Tracking Movement of Bodies During Medical Treatment
US20120029694A1 (en) * 2010-08-02 2012-02-02 Kuka Laboratories Gmbh Medical Work Station
US20130085510A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Robot-mounted surgical tables
CN104002296A (zh) * 2013-02-21 2014-08-27 株式会社安川电机 机器人模拟器、机器人示教装置以及机器人示教方法

Family Cites Families (130)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3046156C2 (zh) 1980-12-06 1983-01-13 Kuka Schweissanlagen + Roboter Gmbh, 8900 Augsburg, De
JPS59108691A (en) 1982-12-13 1984-06-23 Hitachi Ltd Control system of balancer
DE3312862C2 (zh) 1983-04-09 1992-06-17 Blohm + Voss Ag, 2000 Hamburg, De
DE3663618D1 (en) 1985-10-09 1989-07-06 Siemens Ag Diagnostic x-ray installation comprising components to be positioned by means of a control device
US4991579A (en) 1987-11-10 1991-02-12 Allen George S Method and apparatus for providing related images over time of a portion of the anatomy using fiducial implants
JPH0532197B2 (zh) 1988-03-31 1993-05-14 Kogyo Gijutsuin
JPH02178708A (en) 1988-12-28 1990-07-11 Fanuc Ltd Brake control system for gravity axis
US5222499A (en) 1989-11-15 1993-06-29 Allen George S Method and apparatus for imaging the anatomy
US20070185376A1 (en) 2002-03-11 2007-08-09 Wilson Roger F System and method for positioning a laparoscopic device
JPH05138583A (ja) 1991-11-19 1993-06-01 Nachi Fujikoshi Corp 産業用ロボツトのアーム落下防止装置
US5397323A (en) 1992-10-30 1995-03-14 International Business Machines Corporation Remote center-of-motion robot for surgery
JP3070329B2 (ja) 1993-03-31 2000-07-31 松下電器産業株式会社 産業用ロボットシステム
DE4412605B4 (de) 1994-04-13 2005-10-20 Zeiss Carl Verfahren zum Betrieb eines stereotaktischen Adapters
US6120433A (en) * 1994-09-01 2000-09-19 Olympus Optical Co., Ltd. Surgical manipulator system
US5784542A (en) 1995-09-07 1998-07-21 California Institute Of Technology Decoupled six degree-of-freedom teleoperated robot system
KR100439466B1 (ko) 1995-09-11 2004-09-18 가부시키가이샤 야스가와덴끼 로봇제어장치
JPH09254079A (ja) 1996-03-22 1997-09-30 Yaskawa Electric Corp ロボットの制御装置
JPH09300264A (ja) 1996-05-20 1997-11-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ロボット制御装置
WO1999023989A1 (en) 1997-11-07 1999-05-20 Hill-Rom, Inc. Mobile surgical support apparatus
US6246200B1 (en) 1998-08-04 2001-06-12 Intuitive Surgical, Inc. Manipulator positioning linkage for robotic surgery
JP4083316B2 (ja) 1998-10-01 2008-04-30 オリンパス株式会社 手術用顕微鏡
US6659939B2 (en) 1998-11-20 2003-12-09 Intuitive Surgical, Inc. Cooperative minimally invasive telesurgical system
US9517106B2 (en) 1999-09-17 2016-12-13 Intuitive Surgical Operations, Inc. Systems and methods for commanded reconfiguration of a surgical manipulator using the null-space
US9510911B2 (en) 1999-09-17 2016-12-06 Intuitive Surgical Operations, Inc. System and methods for managing multiple null-space objectives and SLI behaviors
US6424885B1 (en) 1999-04-07 2002-07-23 Intuitive Surgical, Inc. Camera referenced control in a minimally invasive surgical apparatus
US6471167B1 (en) 2000-03-31 2002-10-29 Poly Vac, Inc. Surgical tray support system
AT315762T (de) 2000-04-25 2006-02-15 Moeller Wedel Gmbh Stativ mit einem operationsmikroskop
CA2426453A1 (en) * 2000-08-08 2002-02-14 Sdgi Holdings, Inc. (D/B/A Medtronic Sofamor Danek, Inc.) Improved method and apparatus for stereotactic implantation
FR2819173B1 (fr) 2001-01-09 2003-04-11 Alm MULTI-SECTIONS MOTORIZED OPERATING TABLE
US9002518B2 (en) 2003-06-30 2015-04-07 Intuitive Surgical Operations, Inc. Maximum torque driving of robotic surgical tools in robotic surgical systems
JP4277683B2 (ja) 2002-04-12 2009-06-10 三菱電機株式会社 ロボット
JP2003299674A (ja) 2002-04-12 2003-10-21 Hashizume Makoto 手術台装置
JP4270889B2 (ja) 2003-01-15 2009-06-03 オリンパス株式会社 医療用器具保持装置
JP2004216022A (ja) 2003-01-17 2004-08-05 Mizuho Co Ltd 手術台
US8160205B2 (en) 2004-04-06 2012-04-17 Accuray Incorporated Robotic arm for patient positioning assembly
US20060025668A1 (en) 2004-08-02 2006-02-02 Peterson Thomas H Operating table with embedded tracking technology
US7594912B2 (en) 2004-09-30 2009-09-29 Intuitive Surgical, Inc. Offset remote center manipulator for robotic surgery
WO2006069288A2 (en) 2004-12-20 2006-06-29 Williams Gilbert J Overhead mount for a medical robot for use with medical scanning equipment
US7837674B2 (en) 2005-01-24 2010-11-23 Intuitive Surgical Operations, Inc. Compact counter balance for robotic surgical systems
US7763015B2 (en) 2005-01-24 2010-07-27 Intuitive Surgical Operations, Inc. Modular manipulator support for robotic surgery
US8004229B2 (en) 2005-05-19 2011-08-23 Intuitive Surgical Operations, Inc. Software center and highly configurable robotic systems for surgery and other uses
JP4053557B2 (ja) 2005-10-07 2008-02-27 ファナック株式会社 サーボモータ停止制御方法及びサーボモータ制御装置
US7741802B2 (en) 2005-12-20 2010-06-22 Intuitive Surgical Operations, Inc. Medical robotic system with programmably controlled constraints on error dynamics
EP1815949A1 (en) 2006-02-03 2007-08-08 The European Atomic Energy Community (EURATOM), represented by the European Commission Medical robotic system with manipulator arm of the cylindrical coordinate type
FR2899460B1 (fr) 2006-04-10 2008-07-11 Steris Surgical Technologies S Dispositif de guidage pour table motorise comprenant une unite de regroupement de commandes de la table
EP1857229B1 (en) 2006-05-16 2009-07-15 Abb Ab A control system for an industrial robot
FR2901122B1 (fr) 2006-05-18 2008-08-22 Steris Surgical Technologies Sas Dispositif de guidage pour table d'operation comprenant des bras de guidage aptes a etre fixes de maniere amovible sur ladite table, et table d'operation comportant de tels bras de guidage
JP4953282B2 (ja) 2006-05-18 2012-06-13 国立大学法人京都大学 眼科用手術支援装置
CN2910169Y (zh) 2006-05-24 2007-06-13 上海健医实业有限公司 自动手术台
US8620473B2 (en) 2007-06-13 2013-12-31 Intuitive Surgical Operations, Inc. Medical robotic system with coupled control modes
US8182415B2 (en) 2006-06-13 2012-05-22 Intuitive Surgical Operations, Inc. Minimally invasive surgical system
US9138129B2 (en) 2007-06-13 2015-09-22 Intuitive Surgical Operations, Inc. Method and system for moving a plurality of articulated instruments in tandem back towards an entry guide
US8551076B2 (en) 2006-06-13 2013-10-08 Intuitive Surgical Operations, Inc. Retrograde instrument
US9469034B2 (en) 2007-06-13 2016-10-18 Intuitive Surgical Operations, Inc. Method and system for switching modes of a robotic system
US9096033B2 (en) 2007-06-13 2015-08-04 Intuitive Surgical Operations, Inc. Surgical system instrument sterile adapter
US9718190B2 (en) 2006-06-29 2017-08-01 Intuitive Surgical Operations, Inc. Tool position and identification indicator displayed in a boundary area of a computer display screen
US10008017B2 (en) 2006-06-29 2018-06-26 Intuitive Surgical Operations, Inc. Rendering tool information as graphic overlays on displayed images of tools
ES2298051B2 (es) 2006-07-28 2009-03-16 Universidad De Malaga Sistema robotico de asistencia a la cirugia minimamente invasiva capaz de posicionar un instrumento quirurgico en respueta a las ordenes de un cirujano sin fijacion a la mesa de operaciones ni calibracion previa del punto de insercion.
US20080125649A1 (en) 2006-09-18 2008-05-29 Andreas Meyer Automatic object tracking in a region of interest
EP1915963A1 (en) 2006-10-25 2008-04-30 The European Atomic Energy Community (EURATOM), represented by the European Commission Force estimation for a minimally invasive robotic surgery system
US7954682B2 (en) 2007-01-10 2011-06-07 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Surgical instrument with elements to communicate between control unit and end effector
JP4505618B2 (ja) 2007-04-11 2010-07-21 学校法人慶應義塾 マニピュレータ装置
JP2008307618A (ja) 2007-06-12 2008-12-25 Denso Wave Inc ロボットの制御装置
AU2008261534B2 (en) 2007-06-15 2014-01-09 Orthosoft Ulc Computer-assisted surgery system and method
CN201082167Y (zh) 2007-09-17 2008-07-09 刘衍民 手术台上方全方位旋转摄像装置
US9050120B2 (en) 2007-09-30 2015-06-09 Intuitive Surgical Operations, Inc. Apparatus and method of user interface with alternate tool mode for robotic surgical tools
CN101888920B (zh) 2007-12-07 2012-10-03 株式会社安川电机 机器人动作限制方法、机器人系统和机器人动作限制装置
US8400094B2 (en) 2007-12-21 2013-03-19 Intuitive Surgical Operations, Inc. Robotic surgical system with patient support
JP4443615B2 (ja) 2008-02-27 2010-03-31 トヨタ自動車株式会社 パワーアシスト装置及びその制御方法
US8986480B2 (en) 2008-04-18 2015-03-24 Pirelli Tyre S.P.A. Process and apparatus for assembling tyres
JP4508263B2 (ja) 2008-04-24 2010-07-21 トヨタ自動車株式会社 パワーアシスト装置およびその制御方法
US7720322B2 (en) 2008-06-30 2010-05-18 Intuitive Surgical, Inc. Fiber optic shape sensor
CN100577125C (zh) 2008-08-06 2010-01-06 北京航空航天大学 长骨骨折牵引复位导航装置
WO2010022088A1 (en) 2008-08-18 2010-02-25 Encision, Inc. Enhanced control systems including flexible shielding and support systems for electrosurgical applications
DE102008041866B3 (de) 2008-09-08 2010-04-29 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zum Überprüfen einer Bremse eines Roboters
US8483800B2 (en) 2008-11-29 2013-07-09 General Electric Company Surgical navigation enabled imaging table environment
US8641621B2 (en) * 2009-02-17 2014-02-04 Inneroptic Technology, Inc. Systems, methods, apparatuses, and computer-readable media for image management in image-guided medical procedures
JP2010194101A (ja) 2009-02-25 2010-09-09 Hitachi Medical Corp 手術管理システム
US8423182B2 (en) 2009-03-09 2013-04-16 Intuitive Surgical Operations, Inc. Adaptable integrated energy control system for electrosurgical tools in robotic surgical systems
US8418073B2 (en) 2009-03-09 2013-04-09 Intuitive Surgical Operations, Inc. User interfaces for electrosurgical tools in robotic surgical systems
US8271130B2 (en) 2009-03-09 2012-09-18 Intuitive Surgical Operations, Inc. Master controller having redundant degrees of freedom and added forces to create internal motion
US9084623B2 (en) 2009-08-15 2015-07-21 Intuitive Surgical Operations, Inc. Controller assisted reconfiguration of an articulated instrument during movement into and out of an entry guide
US9492927B2 (en) 2009-08-15 2016-11-15 Intuitive Surgical Operations, Inc. Application of force feedback on an input device to urge its operator to command an articulated instrument to a preferred pose
US8918211B2 (en) 2010-02-12 2014-12-23 Intuitive Surgical Operations, Inc. Medical robotic system providing sensory feedback indicating a difference between a commanded state and a preferred pose of an articulated instrument
WO2011109041A1 (en) 2010-03-04 2011-09-09 Mako Surgical Corp. System with brake to limit manual movement of member and control system for same
JP5454499B2 (ja) 2010-03-19 2014-03-26 株式会社デンソーウェーブ ロボットシステム
JP2012005557A (ja) 2010-06-23 2012-01-12 Terumo Corp 医療用ロボットシステム
KR101598773B1 (ko) 2010-10-21 2016-03-15 (주)미래컴퍼니 수술용 로봇의 움직임 제어/보상 방법 및 장치
DE102010051633A1 (de) 2010-11-17 2012-05-24 Ondal Medical Systems Gmbh Tragesystem mit Bedienungshilfe
JP5754707B2 (ja) 2011-05-20 2015-07-29 国立大学法人東京工業大学 松葉杖形歩行支援機械
US9072535B2 (en) 2011-05-27 2015-07-07 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Surgical stapling instruments with rotatable staple deployment arrangements
EP2755591B1 (en) 2011-09-16 2020-11-18 Auris Health, Inc. System for displaying an image of a patient anatomy on a movable display
US8986228B2 (en) 2011-09-19 2015-03-24 Trimanus Medical, Inc. Method and apparatus for monitoring surgical traction
FI125658B (fi) 2011-10-12 2015-12-31 Merivaara Oy Menetelmä leikkauspöydän ohjaamiseksi kannettavalla laitteella
US8912746B2 (en) 2011-10-26 2014-12-16 Intuitive Surgical Operations, Inc. Surgical instrument motor pack latch
US8464720B1 (en) 2012-01-10 2013-06-18 Alessio Pigazzi Method of securing a patient onto an operating table when the patient is in the trendelenburg position and apparatus therefor including a kit
DE102012003479A1 (de) 2012-02-21 2013-08-22 Kuka Roboter Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ausführen eines Manipulatorprozesses
KR20200137047A (ko) 2012-06-01 2020-12-08 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드 하드웨어 제한형 원격 중심 로봇 매니퓰레이터용 여유 축 및 자유도
EP2854690B1 (en) 2012-06-01 2020-04-01 Intuitive Surgical Operations, Inc. Systems for commanded reconfiguration of a surgical manipulator using the null-space
JP6262216B2 (ja) 2012-06-01 2018-01-17 インテュイティブ サージカル オペレーションズ, インコーポレイテッド 零空間を使用して操作アーム間の衝突を回避するためのシステム及び方法
JP6368710B2 (ja) 2012-06-01 2018-08-01 インテュイティブ サージカル オペレーションズ, インコーポレイテッド ゼロ空間を使用したマニピュレータアームと患者との衝突回避
US9326788B2 (en) 2012-06-29 2016-05-03 Ethicon Endo-Surgery, Llc Lockout mechanism for use with robotic electrosurgical device
CN112932672A (zh) 2012-08-03 2021-06-11 史赛克公司 用于机器人外科手术的系统和方法
US9226796B2 (en) 2012-08-03 2016-01-05 Stryker Corporation Method for detecting a disturbance as an energy applicator of a surgical instrument traverses a cutting path
US9452020B2 (en) 2012-08-15 2016-09-27 Intuitive Surgical Operations, Inc. User initiated break-away clutching of a surgical mounting platform
KR102147826B1 (ko) 2012-08-15 2020-10-14 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드 로봇 암의 수동식 운동에 의해 제어되는 이동가능한 수술용 장착 플랫폼
EP2884937A4 (en) 2012-08-15 2016-04-13 Intuitive Surgical Operations SYSTEMS AND METHODS FOR ANNULATING MOVEMENT OF ARTICULATION USING EMPTY SPACE
JP6421171B2 (ja) 2013-03-15 2018-11-07 インテュイティブ サージカル オペレーションズ, インコーポレイテッド ゼロ空間を使用する経路を追従するためのシステム及び方法
WO2014146107A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Intuitive Surgical Operations, Inc. System and methods for positioning a manipulator arm by clutching within a null-perpendicular space concurrent with null-space movement
KR102214809B1 (ko) 2013-03-15 2021-02-10 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드 영공간을 이용하여 카테시안 좌표의 에지에의 액세스를 조장하기 위한 시스템 및 방법
US9702349B2 (en) 2013-03-15 2017-07-11 ClearMotion, Inc. Active vehicle suspension system
WO2014146120A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Intuitive Surgical Operations, Inc. Systems and methods for using the null space to emphasize anipulator joint motion anisotropically
CN105120788B (zh) 2013-03-15 2018-10-16 直观外科手术操作公司 用于管理多个零空间目标和饱和sli行为的系统和方法
US9820678B2 (en) 2013-03-18 2017-11-21 Orthosensor Inc Kinetic assessment and alignment of the muscular-skeletal system and method therefor
US9283048B2 (en) 2013-10-04 2016-03-15 KB Medical SA Apparatus and systems for precise guidance of surgical tools
JP5746308B2 (ja) 2013-11-26 2015-07-08 ファナック株式会社 ブレーキ落下量を低減する機能を備えたサーボ制御装置
DE102013020697A1 (de) 2013-12-04 2015-06-11 Kuka Laboratories Gmbh Verfahren und Steuermittel zum Steuern eines Roboters
EP3119311B1 (en) 2014-03-17 2018-12-26 Intuitive Surgical Operations, Inc. Constant force spring with active bias
CN106255472B (zh) 2014-03-17 2020-08-25 直观外科手术操作公司 用于铰接臂中的分离式离合的系统和方法
EP3119336A4 (en) 2014-03-17 2017-11-15 Intuitive Surgical Operations, Inc. Methods of controlling motion of under-actuated joints in a surgical set-up structure
US10258414B2 (en) 2014-03-17 2019-04-16 Intuitive Surgical Operations, Inc. Methods and devices for table pose tracking using fudicial markers
US20170079730A1 (en) 2014-03-17 2017-03-23 Intuitive Surgical Operations, Inc. Methods and devices for tele-surgical table registration
US10070931B2 (en) 2014-03-17 2018-09-11 Intuitive Surgical Operations, Inc. System and method for maintaining a tool pose
CN107072864B (zh) 2014-10-27 2019-06-14 直观外科手术操作公司 用于配准到手术台的系统及方法
US10226306B2 (en) 2014-10-27 2019-03-12 Intuitive Surgical Operations, Inc. System and method for integrated surgical table
CN107072727B (zh) 2014-10-27 2020-01-24 直观外科手术操作公司 具有主动制动器释放控制装置的医疗装置
CN107072724B (zh) 2014-10-27 2019-10-25 直观外科手术操作公司 用于器械干扰补偿的系统和方法
JP6676061B2 (ja) 2014-10-27 2020-04-08 インテュイティブ サージカル オペレーションズ, インコーポレイテッド 統合された手術台運動のためのシステム及び方法
KR20170074850A (ko) 2014-10-27 2017-06-30 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드 통합 수술 테이블 아이콘을 위한 시스템 및 방법
US10258419B2 (en) 2015-09-25 2019-04-16 Ethicon Llc Methods for hybrid robotic laparoscopic surgery

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110015521A1 (en) * 2003-03-27 2011-01-20 Boulder Innovation Group, Inc. Means of Tracking Movement of Bodies During Medical Treatment
CN101484086A (zh) * 2006-05-19 2009-07-15 马科外科公司 用于控制触觉装置的方法和设备
CN101049248A (zh) * 2007-05-18 2007-10-10 西安工业大学 光磁电复合导航手术定位装置和方法
US20120029694A1 (en) * 2010-08-02 2012-02-02 Kuka Laboratories Gmbh Medical Work Station
US20130085510A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Robot-mounted surgical tables
CN104002296A (zh) * 2013-02-21 2014-08-27 株式会社安川电机 机器人模拟器、机器人示教装置以及机器人示教方法
CN104002296B (zh) * 2013-02-21 2016-05-18 株式会社安川电机 机器人模拟器、机器人示教装置以及机器人示教方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109893242A (zh) * 2019-04-12 2019-06-18 深圳市是源医学科技有限公司 冷热射频深部温热仪

Also Published As

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