CN109688959A - 使用柔性张紧构件的推拉式外科手术器械末端执行器致动 - Google Patents

Abstract

外科手术工具和相关方法经由致动张紧构件来铰接致动杆组件。外科手术工具包括末端执行器、支撑所述末端执行器的器械轴组件、与所述末端执行器驱动地联接的致动杆组件、引导表面、连接到所述致动杆组件的柔性张紧构件以及致动部分。所述致动杆组件被安装成在所述器械轴组件内滑动。所述柔性张紧构件在连接部处连接到所述致动杆组件。所述柔性张紧构件包括第一部分，所述第一部分从所述连接部向远侧延伸到所述引导表面、围绕所述引导表面缠绕，并从所述引导表面向近侧延伸。所述致动部分与所述柔性张紧构件驱动地联接并可操作以铰接所述张紧构件，以便铰接所述致动杆组件来致动所述末端执行器。

Description

使用柔性张紧构件的推拉式外科手术器械末端执行器致动

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月9日提交的美国临时申请No.62/385,642的权益，所述申请的完整公开内容出于所有目的通过引用以其整体并入本文。

背景技术

微创外科手术技术旨在减小在诊断或外科手术过程期间受损的外部组织的量，由此减少患者的恢复时间、不适和有害的副作用。因此，使用微创外科手术技术可以显著缩短标准外科手术的平均住院时间。另外，还可以通过微创外科手术减少患者恢复时间、患者不适、外科手术副作用和远离工作的时间。

微创外科手术的常见形式是内窥镜检查，并且内窥镜检查的常见形式是腹腔镜检查，所述腹腔镜检查是腹腔内的微创检查和外科手术。在标准腹腔镜外科手术中，患者的腹腔被吹入气体，并且插管套筒穿过小的(约半英寸或更小)切口以便为腹腔镜器械提供进入端口。

腹腔镜外科手术器械通常包括用于观察外科手术区域的内窥镜(例如，腹腔镜)和用于在外科手术部位处工作的工具。工作工具通常类似于常规(开放)外科手术中使用的工具，除了每个工具的工作端或末端执行器通过延伸管(也称为例如器械轴或主轴)与其手柄分开之外。例如，末端执行器可以包括夹具、抓握器、剪刀、缝合器、烧灼工具、线性切割器或持针器。

为了执行外科手术过程，外科医生通过插管套筒将工作工具传递到内部外科手术部位并从腹部外部操纵它们。外科医生从监视器查看该过程，所述监视器显示从内窥镜取得的外科手术部位的图像。例如，类似的内窥镜技术用于关节镜检查、后腹腔镜检查、骨盆镜检查、肾镜检查、膀胱镜检查、池囊镜检查、窦镜检查、宫腔镜检查、尿道镜检查等。

正在开发微创远程外科手术机器人系统，以在内部外科手术部位上工作时增加外科医生的灵活性以及允许外科医生从(无菌区域外的)远程位置对患者进行操作。在远程外科手术系统中，外科医生通常在控制台处被提供外科手术部位的图像。在合适的观察器或显示器上观看外科手术部位的三维图像时，外科医生通过操纵控制台的主输入或控制装置对患者执行外科手术过程。每个主输入装置控制伺服机械致动/铰接式外科手术器械的运动。在外科手术过程期间，远程外科手术系统可以提供对具有末端执行器的各种外科手术器械或工具的机械致动和控制，所述末端执行器响应于对主输入装置的操纵而使外科医生执行各种功能，例如握住或驱动针、抓住血管、解剖组织等。

外科手术夹紧和切割工具(例如，非机器人线性夹紧、缝合和切割装置，也称为外科手术缝合器；以及电外科手术血管密封装置)已经被用于许多不同的外科手术过程。例如，外科手术缝合器可以用于切除来自胃肠道的癌组织或异常组织。许多已知的外科手术夹紧和切割装置(包括已知的外科手术缝合器)具有夹紧组织的相对钳口和用于切割夹紧组织的铰接刀。

外科手术夹紧和切割工具可以包括器械轴支撑的末端执行器，可替换的缝合器仓/吻合器仓(stapler cartridge)被安装到所述末端执行器。末端执行器的钳口可以被铰接以将组织夹紧在缝合器仓与钳口之间。然后，缝合器仓可以被铰接以将来自缝合器仓的缝合器部署成缝合在缝合器仓与钳口之间夹紧的组织。缝合器仓可以包括刀具，所述刀具可铰接以在所部署的缝合器排之间切割已缝合的组织。

足以夹紧、缝合和/或切割组织的致动力水平可能是显著的。此外，期望限制支撑末端执行器的器械轴的直径以及经由近侧致动部分来致动末端执行器，所述近侧致动部分经由延伸通过器械轴的联动装置与末端执行器驱动地联接。还期望的是，延伸通过小直径器械轴以将末端执行器与近侧致动部分驱动地联接的联动装置是稳健、经济且可靠的。本文提出的外科手术工具和相关方法适合于以稳健、经济且可靠的方式通过相对小直径的器械轴将足够的致动力传递到末端执行器(诸如夹紧、缝合和切割末端执行器)。

发明内容

提供了外科手术工具和相关方法，其中柔性张紧构件的近侧缩回用于将远侧指向的致动力通过器械轴组件传递到由器械轴组件支撑的末端执行器。柔性张紧构件围绕设置在器械轴组件内并连接到致动杆组件的引导表面缠绕，所述致动杆组件响应于柔性张紧构件的缩回而朝向末端执行器移动。致动杆组件、引导表面和柔性张紧构件被配置成被封闭在伸长的、相对小直径的器械轴组件内，并且传递远侧指向的致动力以致动外科手术末端执行器，诸如夹紧、缝合和切割外科手术末端执行器。

因此，在一个方面中，提供了一种外科手术工具。所述外科手术工具包括：致动部分、末端执行器、将所述致动部分联接到所述末端执行器的器械轴组件、与所述末端执行器驱动地联接的致动杆组件以及柔性张紧构件。所述器械轴组件沿器械轴轴线伸长并限定内腔。所述器械轴组件包括朝向所述内腔的远端设置的引导表面。所述致动杆组件被可滑动地安装在所述内腔内以用于沿着所述器械轴轴线相对于所述器械轴组件平移。所述柔性张紧构件将所述致动部分驱动地联接到所述致动杆组件。所述柔性张紧构件在连接部处连接到所述致动杆组件，所述连接部纵向地设置在所述致动部分与所述引导表面之间。所述柔性张紧构件包括第一部分，所述第一部分从所述连接部朝向所述引导表面向远侧延伸、围绕所述引导表面缠绕，并朝向所述致动部分向近侧延伸。所述致动部分可操作以增加所述柔性张紧构件的所述第一部分中的张力以使所述致动杆组件沿远侧方向平移。

在许多实施例中，所述致动部分可操作以使所述器械轴组件相对于支撑所述器械轴组件的近侧底盘围绕所述器械轴轴线旋转。在许多实施例中，所述致动杆组件被约束为与所述器械轴组件一起围绕所述器械轴轴线旋转。所述外科手术工具可以包括沿所述器械轴轴线延伸的隔离管。所述隔离管可以设置在所述连接部与所述致动部分之间。所述柔性张紧构件的第一部分和第二部分可以穿过所述隔离管。所述隔离管可以封闭所述第一部分和第二部分的可相互扭转的(inter-twistable)长度并将所述可相互扭转的长度与围绕所述隔离管的所述内腔的区域隔离开。因此，用于致动和/或铰接末端执行器的一个或更多个附加致动构件可以穿过围绕隔离管的内腔的区域，并因此防止受到由于第一部分和第二部分的相互扭转而引起的不利影响，所述相互扭转是由器械轴组件的旋转导致的。

所述柔性张紧构件可以包括任何合适的柔性张紧构件。例如，柔性张紧构件可以包括致动线缆。柔性张紧构件的第一部分可以包括第一长度的线缆，并且柔性张紧构件的第二部分可以包括第二长度的线缆。所述外科手术工具可以包括滑轮，所述滑轮包括所述引导表面。所述致动部分可操作以使所述致动杆组件移动通过相对于所述滑轮的移动范围。所述致动杆组件可以包括被配置成在整个所述移动范围内容纳所述滑轮的槽。所述致动杆组件可以包括线缆引导孔，所述第二长度的线缆延伸通过所述线缆引导孔。

在许多实施例中，器械轴组件包括分开的部件(例如，分开的上半区段和下半区段)，其适应将所述致动杆组件、所述引导表面和所述柔性张紧构件插入所述器械轴组件的内腔中，并且可结合以形成封闭所述致动杆组件、所述引导表面和所述柔性张紧构件的所述内腔。例如，所述器械轴组件可以包括第一部件和第二部件。所述第一部件和第二部件可以被配置成在所述第一部件和第二部件未联接时适于将所述致动杆组件、所述引导表面和所述柔性张紧构件插入所述内腔中。所述第一部件和第二部件可以被配置成进行结合以形成所述内腔。

在许多实施例中，所述致动部分可操作以使所述致动杆组件移动通过相对于所述引导表面的移动范围。所述致动杆组件可以包括沿第一方向突出的第一引导特征以及沿不同于所述第一方向的第二方向突出的第二引导特征。所述第一部件和所述第二部件可以形成尺寸被设置成容纳所述第一引导特征的第一槽以及尺寸被设置成在整个所述移动范围内容纳所述第二引导特征的第二槽。

所述柔性张紧构件可以包括除线缆之外的合适柔性张紧构件。例如，柔性张紧构件可以包括驱动带。所述驱动带可以包括槽，所述连接部与所述末端执行器之间的所述致动杆组件的一部分延伸通过所述槽。外科手术工具可以包括支撑框架、第一轴承和第二轴承。所述支撑框架可以具有孔，所述致动杆组件的在所述连接部与所述末端执行器之间的部分延伸通过所述孔。所述第一轴承可以被安装到所述支撑框架以围绕垂直于所述器械轴轴线的引导表面轴线旋转并在所述槽的第一侧上与所述驱动带相接。所述第二轴承可以被安装到所述支撑框架以围绕所述引导表面轴线旋转并在所述槽的第二侧上与所述驱动带相接，所述槽的第二侧与所述槽的第一侧相对。所述致动杆组件可以包括驱动带引导孔，所述驱动带延伸通过所述驱动带引导孔。

在另一个方面中，提供了一种用于致动外科手术工具的末端执行器的方法。所述方法包括：经由沿器械轴轴线伸长的器械轴组件来支撑末端执行器；将致动杆组件封闭在所述器械轴组件的内腔内；在所述致动杆组件沿所述器械轴轴线移动期间引导所述致动杆组件；以及操作致动部分以增加与所述致动杆组件驱动地联接的柔性张紧构件的第一部分中的张力，以使所述致动杆组件朝向所述末端执行器移动来致动所述末端执行器。所述柔性张紧构件的所述第一部分从所述致动部分向远侧延伸到引导表面、围绕所述引导表面缠绕，并从所述引导表面延伸到所述柔性张紧构件的所述第一部分与所述致动杆组件之间的连接部。在许多实施例中，所述方法还包括操作所述致动部分以增加与所述致动杆组件驱动地联接的所述柔性张紧构件的第二部分中的张力，以使所述致动杆组件远离所述末端执行器移动。

在许多实施例中，所述方法包括操作所述致动部分以使所述器械轴组件相对于支撑所述器械轴组件的近侧底盘围绕所述器械轴轴线旋转。所述方法可以包括将所述致动杆组件约束为与所述器械轴组件一起围绕所述器械轴轴线旋转。所述方法可以包括在隔离管内封闭设置在所述致动杆组件与所述致动部分之间的所述柔性张紧构件的所述第一部分和第二部分的可相互扭转的长度，以将所述可相互扭转的长度与围绕所述隔离管的所述内腔的区域隔离开。

在所述方法的许多实施例中，所述柔性张紧构件包括线缆。例如，所述柔性张紧构件的所述第一部分可以包括第一长度的线缆。所述柔性张紧构件的所述第二部分可以包括第二长度的线缆。所述外科手术工具可以包括滑轮，所述滑轮包括所述引导表面。所述方法可以包括操作所述致动部分以使所述致动杆组件移动通过相对于所述滑轮的移动范围，以及在整个所述移动范围内将所述滑轮容纳在所述致动杆组件的槽内。所述方法可以包括经由所述致动杆组件中的线缆引导孔来引导所述第二长度的线缆，所述第二长度的线缆延伸通过所述线缆引导孔。

在所述方法的许多实施例中，器械轴组件包括分开的部件(例如，分开的上半区段和下半区段)，其适于将所述致动杆组件、所述引导表面和所述柔性张紧构件插入所述器械轴组件的内腔内，并且可结合以形成封闭所述致动杆组件、所述引导表面和所述柔性张紧构件的所述内腔。例如，所述方法可以包括将所述致动杆组件、所述引导表面和所述柔性张紧构件插入所述器械轴组件的第一部件中，以及将所述器械轴组件的第二部件联接到所述第一部件以将所述致动杆组件、所述引导表面和所述柔性张紧构件的一部分封闭在所述器械轴组件的所述内腔内。

在许多实施例中，所述方法包括操作所述致动部分以使所述致动杆组件移动通过相对于所述引导表面的移动范围。所述方法可以包括将所述致动杆组件的突出引导特征与所述器械轴组件相接，以引导所述致动杆组件相对于所述器械轴组件移动通过整个所述移动范围。

在所述方法的许多实施例中，所述柔性张紧构件可以包括除线缆之外的合适柔性张紧构件。例如，柔性张紧构件可以包括驱动带。所述方法可以包括通过所述驱动带中的槽来容纳所述致动杆组件的在所述连接部与所述末端执行器之间的部分。所述方法可以包括：在支撑框架的孔中容纳所述致动杆的在所述连接部与所述末端执行器之间延伸的部分；支撑第一轴承，所述第一轴承被安装到所述支撑框架以围绕垂直于所述器械轴轴线的引导表面轴线旋转并在所述槽的第一侧上与所述驱动带相接；以及支撑第二轴承，所述第二轴承被安装到所述支撑框架以围绕所述引导表面轴线旋转并在所述槽的第二侧上与所述驱动带相接，所述槽的第二侧与所述槽的第一侧相对。在许多实施例中，所述第一轴承和第二轴承包括所述引导表面。所述方法可以包括经由所述致动杆组件的驱动带引导孔来引导所述驱动带，所述驱动带延伸通过所述驱动带引导孔。

为了更全面地理解本发明的本质和优点，应当参考随后的具体实施方式和附图。从随附的附图和下面的具体实施方式中，本发明的其他方面、目的和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是根据许多实施例的用于执行外科手术的微创机器人外科手术系统的平面图。

图2是根据许多实施例的用于机器人外科手术系统的外科医生控制台的透视图。

图3是根据许多实施例的机器人外科手术系统的电子设备推车的透视图。

图4示意性地示出了根据许多实施例的机器人外科手术系统。

图5是根据许多实施例的机器人外科手术系统的患者侧推车(外科手术机器人)的前视图。

图6示出了根据许多实施例的机器人外科手术工具。

图7A和图7B是示出根据许多实施例的外科手术工具的简化示意图，所述外科手术工具包括末端执行器和用于将推/拉致动力传递到末端执行器的线缆驱动机构。

图8是图7A和图7B的外科手术工具的实施例的平面图。

图9是示出用于将推/拉致动力传递到图8的外科手术工具的末端执行器的线缆驱动机构的部件的平面图。

图10是示出用于将推/拉致动力传递到图8的外科手术工具的末端执行器的线缆驱动机构的部件的近距离视图。

图11和图12是近侧致动机构的视图，所述近侧致动机构可操作以致动用于将推/拉致动力传递到图8的外科手术工具的末端执行器的线缆驱动机构的线缆。

图13A和图13B是示出根据许多实施例的外科手术工具的简化示意图，所述外科手术工具包括末端执行器和用于将推/拉致动力传递到末端执行器的带驱动机构。

图14是图13A和图13B的外科手术工具的实施例的平面图。

图15和图16是示出用于将推/拉致动力传递到图14的外科手术工具的末端执行器的带驱动机构的带驱动梭的近距离视图。

图17是示出用于将推/拉致动力传递到图14的外科手术工具的末端执行器的带驱动机构的驱动带端部支撑件的近距离视图。

具体实施方式

在以下描述中，将描述本发明的各种实施例。出于解释的目的，阐述了具体配置和细节以便提供对实施例的透彻理解。然而，对本领域的技术人员将显而易见的是，在没有具体细节的情况下也可以实行本发明。此外，可以省略或简化众所周知的特征以避免模糊所描述的实施例。

微创机器人外科手术

现在参考附图，其中相同的附图标号在若干视图中表示相同的部分，图1是通常用于对躺在手术台14上的患者12执行微创诊断或外科手术过程的微创机器人外科手术(MIRS)系统10的平面图示。该系统可以包括供外科医生18在过程期间使用的外科医生控制台16。一个或更多个助理20也可以参与该过程。MIRS系统10还可以包括患者侧推车22(外科手术机器人)和电子设备推车24。患者侧推车22可以通过患者12的身体中的微创切口操纵至少一个可移除地联接的工具组件26(下文中简称为“工具”)，同时外科医生18通过控制台16观察外科手术部位。外科手术部位的图像可以通过内窥镜28(诸如立体内窥镜)获得，所述内窥镜28可以由患者侧推车22操纵以定向内窥镜28。电子设备推车24可以用于处理外科手术部位的图像，以便随后通过外科医生控制台16显示给外科医生18。一次使用的外科手术工具26的数量通常取决于诊断或外科手术过程和手术室内的空间限制以及其他因素。如果需要改变在过程期间使用的工具26中的一个或更多个，则助理20可以从患者侧推车22移除工具26，并且用来自手术室中的托盘30的另一个工具26来替换它。

图2是外科医生控制台16的透视图。外科医生控制台16包括左眼显示器32和右眼显示器34以用于向外科医生18呈现外科手术部位的协调立体视图，所述协调立体视图能够实现深度感知。控制台16还包括一个或更多个输入控制装置36，其进而致使患者侧推车22(图1所示)操纵一个或更多个工具。输入控制装置36可以提供与其相关工具26(图1所示)相同的自由度以便为外科医生提供远程呈现或者输入控制装置36与工具26是一体的感觉，使得外科医生强烈地感觉到直接控制工具26。为此，可以采用位置、力和触觉反馈传感器(未示出)以通过输入控制装置36将来自工具26的位置、力和触感传递回外科医生的手。

外科医生控制台16通常位于与患者相同的房间中，使得外科医生可以直接监测过程，在必要时可以实际在场，并直接与助理通话，而不是通过电话或其他通信媒介。然而，外科医生可以位于不同的房间、完全不同的建筑物、或患者的其他远程位置，从而允许远程外科手术过程。

图3是电子设备推车24的透视图。电子设备推车24可以与内窥镜28联接并可以包括处理器，所述处理器用于处理捕获的图像以用于随后的显示，诸如在外科医生控制台上或者在本地和/或远程定位的另一个合适显示器上向外科医生显示。例如，在使用立体内窥镜的情况下，电子设备推车24可以处理捕获的图像以向外科医生呈现外科手术部位的协调立体图像。这种协调可以包括相对图像之间的对准并且可以包括调整立体内窥镜的立体工作距离。作为另一个示例，图像处理可以包括使用先前确定的相机校准参数来补偿图像捕获装置的成像误差，诸如光学像差。

图4示意性地示出了机器人外科手术系统50(诸如图1的MIRS系统10)。如上所述，外科医生可以在微创过程期间使用外科医生控制台52(诸如图1中的外科医生控制台16)来控制患者侧推车(外科手术机器人)54(诸如图1中的患者侧推车22)。患者侧推车54可以使用成像装置(诸如立体内窥镜)来捕获手术部位的图像并将捕获的图像输出到电子设备推车56(诸如图1中的电子设备推车24)。如以上所讨论的，电子设备推车56可以在任何后续显示之前以各种方式处理捕获的图像。例如，电子设备推车56可以用虚拟控制界面覆盖捕获的图像，之后经由外科医生控制台52向外科医生显示组合图像。患者侧推车54可以输出捕获的图像以用于在电子设备推车56外部进行处理。例如，患者侧推车54可以将捕获的图像输出到处理器58，所述处理器58可以用于处理捕获的图像。图像还可以由电子设备推车56和处理器58的组合处理，所述电子设备推车56和处理器58可以联接在一起以联合地、顺序地和/或以其组合处理捕获的图像。一个或更多个单独显示器60也可以与处理器58和/或电子设备推车56联接以用于本地和/或远程地显示图像，诸如手术部位的图像或其他相关图像。

图5示出了患者侧推车22。所示的患者侧推车22提供了对三个外科手术工具26和成像装置28(诸如用于捕获手术部位的图像的立体内窥镜)的操纵。由具有多个机器人关节的机器人机构提供操纵。可以通过患者中的切口来定位和操纵成像装置28和外科手术工具26，使得在切口处保持运动远程中心以最小化切口的尺寸。外科手术部位的图像可以包括外科手术工具26的远端在其定位在成像装置28的视野内时的图像。

图6示出了根据许多实施例的机器人外科手术工具100。机器人外科手术工具100是外科手术工具26的示例。外科手术工具100包括末端执行器102、细长器械轴组件104和近侧组件106。器械轴组件104在器械轴组件104的远端处支撑末端执行器102。近侧组件106包括近侧底盘108和由近侧底盘108支撑的致动部分110。致动部分110被配置成铰接致动线缆，所述致动线缆用于铰接被安装成沿着器械轴组件104的内腔平移的致动杆组件。致动杆组件包括致动杆，所述致动杆与末端执行器102驱动地联接以将推/拉致动力传递到末端执行器102。传递到末端执行器102的推/拉致动力可以用于致动末端执行器102的任何合适机构，例如，用于夹紧组织的钳口铰接机构、用于将缝合器部署到夹紧组织中的缝合器部署机构，和/或用于切割由末端执行器102夹紧和缝合的组织的切割机构。

图7A和图7B是示出外科手术工具100的简化示意图。外科手术工具100包括用于将推/拉致动力传递到末端执行器102的线缆驱动机构112。线缆驱动机构112包括致动杆组件114、滑轮组件116、致动线缆118和隔离管140。致动杆组件114包括梭120和固定地附接到梭120的致动杆122。器械轴组件104具有内腔124，所述内腔124从器械轴组件104的近端126延伸到器械轴组件104的远端128。器械轴组件104沿器械轴轴线130伸长。梭120设置在内腔124内并安装在器械轴组件104内以用于平行于器械轴轴线130沿着内腔124平移。滑轮组件116包括滑轮132以及支撑滑轮132并与器械轴组件104联接的滑轮支撑件134。致动线缆118在连接部136处附接到梭120。致动线缆118的第一区段从连接部136向远侧延伸到滑轮132、围绕滑轮132穿过、从滑轮132向近侧延伸到通过梭120的近侧部分的引导孔138、延伸通过引导孔138、从引导孔138向近侧延伸到隔离管140、延伸通过隔离管140、从隔离管140向近侧延伸到致动部分110的绞盘142，并且沿第一方向围绕绞盘142缠绕。致动线缆118的第二区段从连接部136向近侧延伸到隔离管140、延伸通过隔离管140、从隔离管140向近侧延伸到绞盘142，并且沿与第一方向相反的第二方向围绕绞盘142缠绕。

绞盘142的受控旋转用于控制梭120沿内腔124的平移。在所示的实施例中，绞盘142的逆时针旋转将致动线缆118的第一区段拉向绞盘142(并且适应致动线缆118的第二区段的远侧前进)，由此向远侧将梭120拉向末端执行器102。向远侧拉动梭120将致动杆122推向末端执行器102。例如，可以旋转绞盘142以使梭120从图7A所示的近侧位置前进到图7B所示的远侧位置，由此使致动杆122向远侧前进通过致动行程。以类似的方式，可以旋转绞盘142以使梭120从图7B所示的远侧位置缩回到图7A所示的近侧位置，由此使致动杆122向近侧缩回通过致动行程。在所示的实施例中，梭120具有中心槽，所述中心槽被配置成对于梭120的从图7A所示的近侧位置到图7B所示的远侧位置的所有位置容纳滑轮组件116。

致动杆122的铰接可以用于将显著的致动力传递到末端执行器102以致动末端执行器102的任何合适机构。例如，致动杆122的从图7A所示的近侧位置到图7B所示的远侧位置和/或从图7B所示的远侧位置到图7A所示的近侧位置的铰接可以用于铰接末端执行器的钳口以在钳口与被安装到末端执行器102的可替换缝合器仓之间夹紧组织，铰接缝合器仓以将来自缝合器仓的缝合器部署到夹紧在缝合器仓与钳口之间的组织中，和/或铰接切割元件以切割夹紧在缝合器仓与钳口之间并经由从缝合器仓部署到夹紧组织中的缝合器来缝合的组织。

在许多实施例中，器械轴组件104被安装到近侧组件106以用于器械轴组件104相对于近侧底盘108的围绕器械轴轴线130的受控旋转。在许多实施例中，梭120安装在内腔124内以与器械轴组件104一起旋转。由于梭120随着器械轴组件104的旋转而旋转，致动线缆118的第二区段的一部分(从连接部136向近侧延伸到绞盘142)以及致动线缆118的第一区段的一部分(从引导孔138向近侧延伸到绞盘142)将根据器械轴组件104相对于近侧底盘108的旋转量进行相互扭转。在许多实施例中，隔离管140被配置成封闭和/或约束致动线缆118的相互扭转部分的至少一部分的位置。隔离管140可以用于将设置在围绕隔离管140的内腔124中的用于末端执行器的一个或更多个其他致动构件与致动线缆118的相互扭转部分隔离开，以防止致动线缆118的相互扭转干扰周围的一个或更多个其他致动构件。

图8至图12示出了图7A和图7B的外科手术工具100的实施例。图8示出了末端执行器102、器械轴组件104的局部视图、近侧组件106、滑轮组件116、梭120、致动杆122和隔离管140的实施例。图9是图8的外科手术工具100的实施例的平面图，其示出了器械轴组件104的局部视图、滑轮组件116、梭120、致动杆122和隔离管140。

图10是图8的外科手术工具100的实施例的近距离视图，其示出了器械轴组件104的第一部件104(1)、滑轮组件116、梭120、致动杆122、致动线缆118和隔离管140。在图10中未示出器械轴组件104的配合第二部件。在所示的实施例中，器械轴组件104包括器械轴组件104的所示第一部件104(1)和配合第二部件(图10中未示出)，以使得能够将致动杆组件114(其包括梭120和致动杆122)、滑轮组件116、隔离管140和致动线缆118安装到器械轴组件104的内腔124中。在所示的实施例中，梭120包括沿第一方向突出的第一引导特征144和沿不同于第一方向的第二方向突出的第二引导特征146。在所示的实施例中，第二方向处于与第一方向相反的方向。器械轴组件104的第一部件104(1)和配合第二部件形成尺寸被设置成容纳第一引导特征144的第一槽148以及尺寸被设置成容纳第二引导特征146的第二槽150，以便在梭120相对于器械轴组件104的整个移动范围内将梭120限制为沿器械轴轴线130平移。器械轴组件104的第一部件104(1)和配合第二部件也被配置成使得能够将滑轮组件116安装到器械轴组件104的内腔124中。例如，器械轴组件104的第一部件104(1)和配合第二部件可以包括凹部，所述凹部被配置成接收滑轮支撑件134的接口部分并与其相接，由此捕获滑轮支撑件134并将滑轮支撑件134限制在器械轴组件104的内腔124内。以类似的方式，器械轴组件104的第一部件104(1)和配合第二部件也被配置成使得能够将隔离管140安装到器械轴组件104的内腔124中。例如，器械轴组件104的第一部件104(1)和配合第二部件可以包括凹部，所述凹部被配置成接收隔离管140的接口部分并与其相接，由此捕获隔离管140并将隔离管140限制在器械轴组件104的内腔124内。

图11和图12是外科手术工具100的近侧组件106的视图。致动线缆118围绕绞盘142穿过。绞盘142被安装用于围绕垂直于器械轴轴线130的绞盘轴线152旋转。经由致动输入154的绞盘142的受控旋转控制致动线缆118的第一区段和第二区段的延伸和缩回，以便控制致动力经由致动杆122到末端执行器102的传递。在所示的实施例中，绞盘142包括可操作以调整张力和/或从致动线缆118移除松弛的调整特征。

图13A和图13B是示出外科手术工具200的简化示意图。外科手术工具200类似于外科手术工具100，但不包括线缆驱动机构112，而是包括用于将推/拉致动力传递到末端执行器102的带驱动机构212。带驱动机构212包括致动杆组件214、驱动带端部支撑件216、驱动带218和隔离管240。致动杆组件214包括梭220和固定地附接到梭220的致动杆222。器械轴204具有内腔224，所述内腔224从器械轴204的近端226延伸到器械轴204的远端228。器械轴204沿器械轴轴线230伸长。梭220设置在内腔224内并与器械轴204联接以用于沿着器械轴轴线230沿内腔224平移。驱动带端部支撑件216包括驱动带端部支撑框架234，其支撑第一轴承232a和第二轴承232b。驱动带端部支撑框架234设置在内腔224内并被安装到器械轴204。驱动带218在连接部236处附接到梭220。驱动带218的第一区段从连接部236向远侧延伸到第一轴承132a和第二轴承132b、围绕第一轴承132a和第二轴承132b穿过、在梭220的与连接部236相对的一侧上从第一轴承132a和第二轴承132b向近侧延伸到通过梭220的引导孔、延伸通过引导孔、从引导孔向近侧延伸到隔离管240、延伸通过隔离管240、从隔离管240向近侧延伸到致动部分210的绞盘242，并且沿第一方向围绕绞盘242缠绕。线缆218的第二区段从连接部236向近侧延伸到隔离管240、延伸通过隔离管240、从隔离管240向近侧延伸到绞盘242，并且沿与第一方向相反的第二方向围绕绞盘242缠绕。

绞盘242的受控旋转用于控制梭220沿内腔224的平移。在所示的实施例中，绞盘242沿第一方向的旋转将驱动带218的第一区段拉向绞盘242(并且适应驱动带218的第二区段的远侧前进)，由此将梭220向远侧拉向末端执行器102。向远侧拉动梭220将致动杆222推向末端执行器102。例如，可以旋转绞盘242以使梭220从图13A所示的近侧位置前进到图13B所示的远侧位置，由此使致动杆222向远侧前进通过致动行程。以类似的方式，可以旋转绞盘242以使梭220从图13B所示的远侧位置缩回到图13A所示的近侧位置，由此使致动杆222向近侧缩回通过致动行程。

致动杆222的铰接可以用于将显著的致动力传递到末端执行器102以致动末端执行器102的任何合适机构。例如，致动杆222的从图13A所示的近侧位置到图13B所示的远侧位置和/或从图13B所示的远侧位置到图13A所示的近侧位置的铰接可以用于铰接末端执行器的钳口以在钳口与被安装到末端执行器102的可替换缝合器仓之间夹紧组织，铰接缝合器仓以将来自缝合器仓的缝合器部署到夹紧在缝合器仓与钳口之间的组织中，和/或铰接切割元件以切割夹紧在缝合器仓与钳口之间并经由从缝合器仓部署到夹紧组织中的缝合器来缝合的组织。

在所示的实施例中，器械轴204被安装到近侧组件206以用于器械轴204相对于近侧底盘208的围绕器械轴轴线230的受控旋转。在许多实施例中，梭220安装在内腔224内以与器械轴204一起旋转。由于梭220随着器械轴204的旋转而旋转，驱动带218的第二区段的一部分(从连接部236向近侧延伸到绞盘242)以及驱动带218的第一区段的一部分(从梭220中的引导孔向近侧延伸到绞盘242)将根据器械轴204相对于近侧底盘208的旋转量进行相互扭转。在许多实施例中，隔离管240被配置成封闭和/或约束驱动带218的相互扭转部分的至少一部分的位置。隔离管240可以用于将设置在围绕隔离管240的内腔224中的用于末端执行器102的一个或更多个其他致动构件与驱动带218的相互扭转部分隔离开，以防止驱动带218的相互扭转干扰周围的一个或更多个其他致动构件。

图14至图17示出了图13A和图13B的外科手术工具200的实施例。图14示出了末端执行器102、器械轴204、近侧组件206、驱动带端部支撑件216、梭220、致动杆222和隔离管240的实施例。图15是示出了梭220、驱动带218、致动杆222、器械轴204的第一部件204(1)(器械轴204的第二部件204(2)未在图15中示出)以及驱动带218与梭220之间的连接部236的近距离视图。在所示的实施例中，连接部236包括两个突头螺栓237，其延伸通过驱动带218中的相应孔并与梭220中的相应螺纹孔配合，由此将驱动带218的局部部分固定到梭220。

在所示的实施例中，器械轴204包括器械轴204的所示第一部件204(1)和配合第二部件204(2)(图15中未示出并在图16中示出)，以使得能够将致动杆组件214(其包括梭220和致动杆222)、驱动带端部支撑件216、隔离管240和驱动带218安装到器械轴204的内腔224中。在所示的实施例中，梭220包括沿第一方向突出的第一引导特征244以及沿与第一方向不同的第二方向突出的第二引导特征246(在图15中被隐藏)。在所示的实施例中，第二方向处于与第一方向相反的方向。器械轴204的第一部件204(1)具有尺寸被设置成容纳第二引导特征246的第一槽248，并且第二部件204(2)具有尺寸被设置成容纳第一引导特征244的第二槽250，以便在梭220相对于器械轴204的整个移动范围内将梭220限制为沿器械轴轴线230平移。器械轴组件104的第一部件204(1)和配合第二部件204(2)也被配置成使得能够将驱动带端部支撑件216安装到器械轴204的内腔224中。例如，器械轴204的第一部件204(1)和配合第二部件204(2)可以包括凹部，所述凹部被配置成接收驱动带端部支撑框架234的接口部分并与其相接，由此捕获驱动带端部支撑件216并将驱动带端部支撑件216限制在器械轴204的内腔224内。以类似的方式，器械轴204的第一部件204(1)和配合第二部件204(2)也被配置成使得能够将隔离管240安装到器械轴204的内腔224中。例如，器械轴204的第一部件204(1)和配合第二部件204(2)可以包括凹部，所述凹部被配置成接收隔离管240的接口部分并与其相接，由此捕获隔离管240并将该隔离管240限制在器械轴204的内腔224内。

图16是示出了形成引导槽的梭220和引导销238a、238b的近距离视图，驱动带218延伸通过所述引导槽。在经由驱动带218的致动来致动梭220期间，驱动带218滑动通过引导销238a、238b和梭220之间的引导槽。图16还示出了第二引导特征246和器械轴204的第二部件204(2)。

图17是示出驱动带端部支撑件216的近距离视图。驱动带端部支撑件216包括驱动带端部支撑框架234以及安装在驱动带端部支撑框架234上以用于围绕驱动带端部支撑轴线252旋转的第一轴承232a和第二轴承232b，所述驱动带端部支撑轴线252垂直于器械轴轴线230并平行于驱动带218的侧面。驱动带端部支撑框架234具有尺寸被设置成容纳致动杆222的孔254，所述致动杆222延伸通过所述孔254。驱动带端部支撑框架234包括第一端部轴颈256和第二端部轴颈258，第一端部轴颈256和第二端部轴颈258与器械轴204中的互补形状的凹部配合以将驱动带端部支撑框架234支撑在器械轴204的内腔224内的固定位置处。

其他变体也在本发明的精神之内。例如，虽然本文描述了五种不同类型的缝合器仓，但可以采用任何合适数量的缝合器仓类型，包括比所描述的五种缝合器仓类型更少和更多。因此，虽然本发明易受各种修改和替代构造的影响，但在附图中示出且在上文中已经详细描述其某些示出的实施例。然而，应当理解，并不意图将本发明限于所公开的一种或更多种具体形式，而是相反，本发明意图涵盖落在本发明的精神和范围内的所有修改、替代构造和等效物，如所附权利要求中限定的。

在描述本发明的上下文中(尤其是在所附权利要求的上下文中)，术语“一(a)”、“一(an)”和“所述/该”以及类似指示对象的使用应当被解释为涵盖单数和复数两者，除非在本文另外地指示或上下文明显矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”应当被解释为开放式术语(即，意味着“包括但不限于”)，除非另外指明。术语“连接”应当被理解为部分或全部地包含在其中、附接到、或接合在一起，即使存在某物介入。除非本文另外指明，否则本文中的值范围的表述仅意图用作分别针对落入该范围内的每个单独值的简化方法，并且每个单独值都结合到说明书中，就好像每个值被单独引用一样。可以按任何适合的顺序来执行本文所述的所有方法，除非本文另外指示或上下文明显矛盾。本文所提供的任何以及所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅意图更好地说明本公开的实施例，并且除非另外要求保护，否则不会对本公开的范围施加限制。说明书中的语言不应解释为表明任何未要求保护的要素对实施本发明必不可少。

本文中描述了本发明的优选实施例，其包括发明者所知的用于执行本发明的最佳模式。在阅读上述说明书后，那些优选实施例的变化对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。本发明人期望本领域技术人员适当地利用这些变型，并且本发明人期望本发明以本文特定描述之外的其他方式来实施。因此，经适用的法律许可，本发明包括此处所附的权利要求中所述的主题的所有修改和等效物。此外，除非在本文中另外指示或上下文明显矛盾，否则本发明涵盖以所有可能变型的上述元素的任何组合。

本文所引用的所有参考文件，包括公开、专利申请和专利，按如下程度均以引用方式并入本文中：如同每一个参考文件都个别地和特别地指示为以引用方式并入到本文中并以其整体进行陈述。

Claims (20)

1.一种外科手术工具，其包括：

致动部分；

末端执行器；

将所述致动部分联接到所述末端执行器的器械轴组件，所述器械轴组件沿器械轴轴线伸长并限定内腔，所述器械轴组件包括朝向所述内腔的远端设置的引导表面；

与所述末端执行器驱动地联接的致动杆组件，所述致动杆组件被可滑动地安装在所述内腔内以用于沿着所述器械轴轴线相对于所述器械轴的平移；以及

将所述致动部分驱动地联接到所述致动杆组件的柔性张紧构件；所述柔性张紧构件在连接部处被连接到所述致动驱动杆，所述连接部纵向地设置在所述致动部分与所述引导表面之间；所述柔性张紧构件包括第一部分，所述第一部分从所述连接部朝向所述引导表面向远侧延伸、围绕所述引导表面缠绕并且朝向所述致动部分向近侧延伸，所述致动部分可操作以增加所述柔性张紧构件的所述第一部分中的张力以使所述致动杆组件沿远侧方向平移。

2.根据权利要求1所述的外科手术工具，其中所述柔性张紧构件包括第二部分，所述第二部分从所述连接部向近侧延伸通过所述内腔到达所述致动部分，所述致动部分与所述第二部分驱动地联接并且可操作以增加所述第二部分中的张力以使所述致动杆组件沿近侧方向移动。

3.根据权利要求2所述的外科手术工具，其中：

所述致动部分可操作以使所述器械轴组件相对于支撑所述器械轴组件的近侧底盘围绕所述器械轴轴线旋转；

所述致动杆组件被约束为与所述器械轴组件一起围绕所述器械轴轴线旋转；并且

所述外科手术工具还包括沿所述器械轴轴线延伸的隔离管，所述隔离管被设置在所述连接部与所述致动部分之间，所述柔性张紧构件的所述第一部分和所述第二部分穿过所述隔离管，所述隔离管封闭所述第一部分和所述第二部分的可相互扭转的长度并将所述可相互扭转的长度与围绕所述隔离管的所述内腔的区域隔离开。

4.根据权利要求2所述的外科手术工具，其中：

所述柔性张紧构件的所述第一部分包括第一长度的线缆；

所述柔性张紧构件的所述第二部分包括第二长度的线缆；

所述外科手术工具包括滑轮，所述滑轮包括所述引导表面；

所述致动部分可操作以使所述致动杆组件移动通过相对于所述滑轮的移动范围；并且

所述致动杆组件包括被配置成在整个所述移动范围内容纳所述滑轮的槽。

5.根据权利要求4所述的外科手术工具，其中所述致动杆组件包括线缆引导孔，所述第二长度的线缆延伸通过所述线缆引导孔。

6.根据权利要求1所述的外科手术工具，其中所述器械轴组件包括第一部件和第二部件，所述第一部件和所述第二部件被配置成在所述第一部件和所述第二部件未联接时适于将所述致动杆组件、所述引导表面和所述柔性张紧构件插入所述内腔中，所述第一部件和所述第二部件被配置成进行结合以形成所述内腔。

7.根据权利要求6所述的外科手术工具，其中：

所述致动部分可操作以使所述致动杆组件移动通过相对于所述引导表面的移动范围；

所述致动杆组件包括沿第一方向突出的第一引导特征以及沿不同于所述第一方向的第二方向突出的第二引导特征；并且

所述第一部件和所述第二部件形成尺寸被设置成容纳所述第一引导特征的第一槽以及尺寸被设置成在整个所述移动范围内容纳所述第二引导特征的第二槽。

8.根据权利要求1所述的外科手术工具，其中：

所述柔性张紧构件包括驱动带；并且

所述驱动带包括槽，所述致动杆组件的在所述连接部与所述末端执行器之间的部分延伸通过所述槽。

9.根据权利要求8所述的外科手术工具，其包括：

支撑框架，其具有孔，所述致动杆组件的在所述连接部与所述末端执行器之间的所述部分延伸通过所述孔；

第一轴承，其被安装到所述支撑框架以围绕垂直于所述器械轴轴线的引导表面轴线旋转并在所述槽的第一侧上与所述驱动带相接；以及

第二轴承，其被安装到所述支撑框架以围绕所述引导表面轴线旋转并在所述槽的第二侧上与所述驱动带相接，所述槽的第二侧与所述槽的第一侧相对，

其中所述第一轴承和所述第二轴承包括所述引导表面。

10.根据权利要求8所述的外科手术工具，其中所述致动杆组件包括驱动带引导孔，所述驱动带延伸通过所述驱动带引导孔。

11.一种用于致动外科手术工具的末端执行器的方法，所述方法包括：

经由沿器械轴轴线伸长的器械轴组件支撑末端执行器；

将致动杆组件封闭在所述器械轴组件的内腔内；

在所述致动杆组件沿所述器械轴轴线移动期间引导所述致动杆组件；以及

操作致动部分以增加与所述致动杆组件驱动地联接的柔性张紧构件的第一部分中的张力，以使所述致动杆组件沿远侧方向移动来致动所述末端执行器，所述柔性张紧构件的所述第一部分从所述致动部分向远侧延伸到引导表面、围绕所述引导表面缠绕，并从所述引导表面延伸到所述柔性张紧构件的所述第一部分与所述致动杆组件之间的连接部。

12.根据权利要求11所述的方法，其还包括：操作所述致动部分以增加与所述致动杆组件驱动地联接的所述柔性张紧构件的第二部分中的张力，以使所述致动杆组件沿近侧方向移动。

13.根据权利要求12所述的方法，其还包括：

操作所述致动部分以使所述器械轴组件相对于支撑所述器械轴组件的近侧底盘围绕所述器械轴轴线旋转；

将所述致动杆组件约束为与所述器械轴组件一起围绕所述器械轴轴线旋转；以及

在隔离管内封闭设置在所述致动杆组件与所述致动部分之间的所述柔性张紧构件的所述第一部分和所述第二部分的可相互扭转的长度，以将所述可相互扭转的长度与围绕所述隔离管的所述内腔的区域隔离开。

14.根据权利要求12所述的方法，其中：

所述柔性张紧构件的所述第一部分包括第一长度的线缆；

所述柔性张紧构件的所述第二部分包括第二长度的线缆；

所述外科手术工具包括滑轮；并且

所述方法还包括：

操作所述致动部分以使所述致动杆组件移动通过相对于所述滑轮的移动范围；以及

在整个所述移动范围内将所述滑轮容纳在所述致动杆组件的槽内。

15.根据权利要求14所述的方法，其还包括：经由所述致动杆组件中的线缆引导孔引导所述第二长度的线缆，所述第二长度的线缆延伸通过所述线缆引导孔。

16.根据权利要求11所述的方法，其还包括：

将所述致动杆组件、所述引导表面和所述柔性张紧构件插入所述器械轴组件的第一部件中；以及

将所述器械轴组件的第二部件联接到所述第一部件以将所述致动杆组件、所述引导表面和所述柔性张紧构件的一部分封闭在所述器械轴组件的所述内腔内。

17.根据权利要求16所述的方法，其还包括：

操作所述致动部分以使所述致动杆组件移动通过相对于所述引导表面的移动范围；以及

将所述致动杆组件的突出引导特征与所述器械轴组件相接，以引导所述致动杆组件相对于所述器械轴组件移动通过所述移动范围。

18.根据权利要求11所述的方法，其中所述柔性张紧构件包括驱动带，所述方法还包括：通过所述驱动带中的槽容纳所述致动杆组件的在所述连接部与所述末端执行器之间的部分。

19.根据权利要求18所述的方法，其还包括：

在支撑框架的孔中容纳所述致动杆的在所述连接部与所述末端执行器之间延伸的部分；

支撑第一轴承，所述第一轴承被安装到所述支撑框架以围绕垂直于所述器械轴轴线的引导表面轴线旋转并在所述槽的第一侧上与所述驱动带相接；以及

支撑第二轴承，所述第二轴承被安装到所述支撑框架以围绕所述引导表面轴线旋转并在所述槽的第二侧上与所述驱动带相接，所述槽的第二侧与所述槽的第一侧相对，

其中所述第一轴承和所述第二轴承包括所述引导表面。

20.根据权利要求18所述的方法，其还包括：经由所述致动杆组件的驱动带引导孔引导所述驱动带，所述驱动带延伸通过所述驱动带引导孔。