CN110891514B - 用于驱动医疗器械的系统和方法 - Google Patents

Abstract

某些方面涉及用于驱动具有内本体和外本体的医疗器械的系统和技术。在一个方面中，系统包括：医疗器械，其包括外本体和被配置成被驱动穿过外本体中的腔的内本体。该系统还可以包括：被配置成控制外本体和内本体的移动的一组一个或更多个器械操纵器；以及一组一个或更多个处理器，被配置成：接收改变驱动模式命令；以及响应于接收到改变驱动模式命令将医疗器械的驱动模式从成对驱动模式改变为不成对驱动模式。

Description

用于驱动医疗器械的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月13日提交的美国临时申请第62/630,112号的权益，该申请通过引用整体合并到本文。

技术领域

本文中公开的系统和方法涉及用于驱动医疗器械的系统和方法，并且更具体地涉及用于驱动其中内本体被配置成被驱动穿过外本体的腔的医疗器械的技术。

背景技术

医疗过程诸如内窥镜检查(例如，支气管镜检查)可以涉及将医疗工具插入至患者的腔网络(例如，气道)中以用于诊断和/或治疗的目的。手术机器人系统可以用于控制在医疗过程期间医疗工具的插入和/或操纵。手术机器人系统可以包括至少一个具有操纵器组件的机器人臂，操纵器组件可以用于控制在医疗过程之前和在医疗过程期间医疗工具的定位。某些医疗工具可以包括外本体和被配置成被驱动穿过外本体的腔的内本体。对于某些医疗过程，可能期望具有对医疗器械的内本体和外本体的独立控制。

发明内容

本公开内容的系统、方法和装置均具有若干创新方面，所述创新方面中没有单个方面单独负责本文中公开的期望属性。

在一个方面中，提供了一种机器人手术系统，包括：医疗器械，该医疗器械包括外本体和被配置成被驱动穿过外本体中的腔的内本体；一组一个或更多个机器人臂组件器械操纵器，被配置成控制外本体和内本体的移动；一组一个或更多个用户输入装置；一组一个或更多个处理器；以及至少一个计算机可读存储器，所述至少一个计算机可读存储器与所述一组处理器通信并且在所述至少一个计算机可读存储器上存储有使所述一组处理器进行如下操作的计算机可执行指令：经由所述一组用户输入装置接收改变驱动模式命令；以及响应于接收到改变驱动模式命令，将医疗器械的驱动模式从成对驱动模式改变为不成对驱动模式，其中，响应于从所述一组输入装置接收到驱动命令，将内本体的末端与外本体的末端之间的距离保持在预定距离。

在另一方面中，提供了一种机器人手术系统，包括：医疗器械，该医疗器械包括外本体和被配置成被驱动穿过外本体中的腔的内本体；一组一个或更多个器械操纵器，被配置成控制外本体和内本体的移动；一组一个或更多个用户输入装置；一组一个或更多个处理器；以及至少一个计算机可读存储器，所述至少一个计算机可读存储器与所述一组处理器通信并且在所述至少一个计算机可读存储器上存储有使所述一组处理器进行如下操作的计算机可执行指令：经由所述一组用户输入装置接收接合医疗器械的接合命令；将外本体和内本体中的一个作为初级本体，并且将外本体和内本体中的另一个作为次级本体；确定内本体的末端与外本体的末端之间的距离；基于所确定的距离确定共同接合因子；基于接合命令经由所述一组器械操纵器接合初级本体；以及基于接合命令和共同接合因子经由所述一组器械操纵器接合次级本体。

在又一方面中，提供了一种机器人手术系统，包括：医疗器械，该医疗器械包括外本体和被配置成被驱动穿过外本体中的腔的内本体；一组一个或更多个器械操纵器，被配置成控制外本体和内本体的移动；一组一个或更多个反馈装置；一组一个或更多个处理器；至少一个计算机可读存储器，所述至少一个计算机可读存储器与所述一组处理器通信并且在所述至少一个计算机可读存储器上存储有腔网络的映射部分的模型、相对于模型的目标的位置以及从进入点到目标的沿着模型的路径，存储器还存储使所述一组处理器进行如下操作的计算机可执行指令：沿着具有与停放辅助特征匹配的形状的路径识别腔网络的部分；以及在所述一组反馈装置的至少一部分上产生在相对于模型的与所识别的部分对应的位置处的停放指示，停放指示表示停放外本体的末端的位置。

附图说明

下文将结合附图描述所公开的方面，提供附图是为了说明而不是限制所公开的方面，其中，相同的标记表示相同的元件。

图1示出了被布置成用于诊断和/或治疗性支气管镜检查过程的基于推车的机器人系统的实施方式。

图2描绘了图1的机器人系统的另外方面。

图3示出了被布置成用于输尿管镜检查的图1的机器人系统的实施方式。

图4示出了被布置成用于血管过程的图1的机器人系统的实施方式。

图5示出了被布置成用于支气管镜检查过程的基于台的机器人系统的实施方式。

图6提供了图5的机器人系统的替选视图。

图7示出了被配置成收放机器人臂的示例系统。

图8示出了被配置成用于输尿管镜检查过程的基于台的机器人系统的实施方式。

图9示出了被配置成用于腹腔镜检查过程的基于台的机器人系统的实施方式。

图10示出了具有俯仰或倾斜调整的图5至图9的基于台的机器人系统的实施方式。

图11提供了图5至图10的基于台的机器人系统的台与柱之间的接口的详细图示。

图12示出了示例性器械驱动器。

图13示出了具有成对的器械驱动器的示例性医疗器械。

图14示出了器械驱动器和器械的替选设计，其中驱动单元的轴线平行于器械的细长轴的轴线。

图15描绘了示出根据示例实施方式的定位系统的框图，该定位系统估计图1至图10的机器人系统的一个或更多个元件的位置，例如图13和图14的器械的位置。

图16示出了根据本公开内容的方面的可以被配置成驱动具有外本体和内本体的医疗器械的手术机器人系统的实施方式。

图17A描绘了根据本公开内容的方面的医疗器械的实施方式。

图17B示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的成对驱动模式的实施方式。

图18是示出根据本公开内容的方面的可由手术机器人系统或其部件操作的用于改变医疗器械的驱动模式的示例方法的流程图。

图19示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的内本体驱动模式的实施方式。

图20示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的外本体驱动模式的实施方式。

图21提供了说明根据本公开内容的方面的用于改变医疗器械的驱动模式的技术的框图。

图22示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的自动成对的实施方式。

图23示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的自动成对的另一实施方式。

图24提供说明根据本公开内容的方面的用于改变医疗器械的驱动模式的另一技术的框图。

图25示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的初始跟进的实施方式。

图26示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的初始跟进的另一实施方式。

图27提供了示出根据本公开内容的方面的用于改变医疗器械的驱动模式的又一技术的框图。

图28是示出了根据本公开内容的方面的用于共同接合医疗器械的外本体和内本体的由手术机器人系统或其部件操作的的示例方法的流程图。

图29A包括示出根据本公开内容的方面的用于在内本体驱动模式下确定共同接合比的技术的图表。

图29B包括示出根据本公开内容的方面的用于在外本体驱动模式下确定共同接合比的技术的图表。

图30示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的张力监测的实施方式。

图31示出了根据本公开内容的方面的医疗器械在缩回期间的自动松弛的实施方式。

图32是示出根据本公开内容的方面的用于医疗器械的停放辅助的由手术机器人系统或其部件操作的示例方法的流程图。

图33示出了根据本公开内容的方面的停放指示的示例。

具体实施方式

1.概述。

本公开内容的方面可以被集成到机器人使能医疗系统中，该机器人使能医疗系统能够执行各种医疗过程，包括微创过程诸如腹腔镜检查，以及无创过程诸如内窥镜检查。在内窥镜检查过程中，该系统可以执行支气管镜检查、输尿管镜检查、胃肠病学等。

除了执行广泛的过程之外，系统还可以提供另外的益处，例如增强成像和引导以帮助医生。此外，系统可以为医生提供如下能力：在不需要笨拙的手臂运动和定位的情况下，从人体工程学位置执行过程。此外，系统还可以向医生提供如下能力：以改进的易用性来执行过程，使得系统的器械中的一个或更多个器械可以由单个用户控制。

出于说明的目的，下面将结合附图来描述各种实施方式。应当理解的是，所公开的概念的许多其他实现是可能的，并且利用所公开的实现可以获得各种优点。本文包含标题以用于参考并帮助定位各个部分。这些标题并非旨在限制相对于其所描述的概念的范围。这种概念可以适用于整个说明书。

A.机器人系统-推车。

取决于具体过程，可以以各种方式配置机器人使能医疗系统。图1示出了被布置成用于诊断和/或治疗支气管镜检查过程的基于推车的机器人使能系统10的实施方式。在支气管镜检查期间，系统10可以包括推车11，推车11具有一个或更多个机器人臂12，以将医疗器械(例如可操纵的内窥镜13，其可以是用于支气管镜检查的过程专用支气管镜)递送至自然孔口进入点(即，在本示例中为定位在台上的患者的口腔)，以递送诊断和/或治疗工具。如图所示，推车11可以被定位在患者的上躯干附近，以便提供至进入点的入径。类似地，机器人臂12可以被致动以相对于进入点定位支气管镜。当利用胃镜(一种用于胃肠(GI)过程的专用内窥镜)执行GI过程时，也可以利用图1中的装置。图2更详细地描述了推车的示例性实施方式。

继续参照图1，一旦推车11被合适地定位，机器人臂12就可以自动地、手动地或以其组合的方式将可操纵内窥镜13插入到患者身体内。如图所示，可操纵内窥镜13可以包括至少两个伸缩部分，例如内引导件部分和外护套部分，每个部分耦接至来自该组器械驱动器28的单独的器械驱动器，每个器械驱动器耦接至单独的机器人臂的末端。便于将引导件部分与护套部分同轴对准的器械驱动器28的这种线性布置产生“虚拟轨道”29，“虚拟轨道”29可以通过将一个或更多个机器人臂12操纵到不同角度和/或位置而在空间中重新定位。在图中使用虚线描绘了本文描述的虚拟轨道，并且因此虚线不描绘系统的任何物理结构。器械驱动器28沿着虚拟轨道29的平移使内引导件部分相对于外护套部分伸缩，或者使内窥镜13相对于患者前进或缩回。虚拟轨道29的角度可以基于临床应用或医生偏好来调整、平移和枢转。例如，在支气管镜检查中，所示的虚拟轨道29的角度和位置代表了在使医生接近内窥镜13与使由于内窥镜13弯曲到患者的口腔中而产生的摩擦最小化之间的折衷。

可以使用来自机器人系统的精确命令在插入之后沿着患者的气管和肺引导内窥镜13，直到到达目标目的地或手术部位。为了增强通过患者的肺网络的导航和/或到达期望的目标，内窥镜13可以被操纵成从外护套部分伸缩地延伸内引导件部分，以获得增强的接合和更大的弯曲半径。使用单独的器械驱动器28还允许引导件部分和护套部分彼此独立地被驱动。

例如，内窥镜13可以被引导以将活检针递送至目标，例如，患者肺内的病变或结节。可以沿着工作通道部署沿着内窥镜的长度延伸的针以获得要由病理学家分析的组织样本。根据病理学结果，可以沿着内窥镜的工作通道部署附加工具以用于附加活检。在识别出结节是恶性的之后，内窥镜13可以通过内窥镜递送工具以切除潜在的癌组织。在一些情况下，诊断和治疗处理可能需要在单独的过程中递送。在那些情况下，内窥镜13也可以用于递送基准物以“标记”目标结节的位置。在其他情况下，诊断和治疗处理可以在相同的过程期间被递送。

系统10还可以包括可移动塔30，该可移动塔30可以经由支持线缆连接至推车11以向推车11提供控制、电子、流控学、光学、传感器和/或电力的支持。将这样的功能性放置在塔30中允许可以由操作医生和他/她的工作人员更容易地调整和/或重新定位的更小形状因子的推车11。此外，推车/台与支持塔30之间的功能性的分配减轻了手术室的混乱并且有利于改善临床工作流程。虽然推车11可以定位成靠近患者，但是塔30可以收放在远程位置以在过程期间不挡道。

在上述机器人系统的支持中，塔30可以包括基于计算机的控制系统的(一个或多个)部件，基于计算机的控制系统例如在诸如永久性磁存储驱动器、固态驱动器等的非暂态计算机可读存储介质内存储计算机程序指令。这些指令的执行——无论该执行在塔30中还是在推车11中发生——都可以控制整个系统或其(一个或多个)子系统。例如，当由计算机系统的处理器执行时，指令可以使机器人系统的部件致动相关的托架和臂安装件，致动机器人臂，并且控制医疗器械。例如，响应于接收到控制信号，机器人臂的关节中的马达可以将臂定位成特定姿势。

塔30还可以包括泵、流量计、阀控制器和/或流体入口，以便向可以通过内窥镜13部署的系统提供受控的冲洗和抽吸能力。这些部件也可以使用塔30的计算机系统来控制。在一些实施方式中，冲洗和抽吸能力可以通过(一个或更多个)单独的线缆直接递送至内窥镜13。

塔30可以包括电压和浪涌保护器，电压和浪涌保护器被设计成向推车11提供经滤波和保护的电力，从而避免在推车11中放置电力变压器和其他辅助电力部件，从而得到更小、更加可移动的推车11。

塔30还可以包括用于遍及机器人系统10部署的传感器的支持设备。例如，塔30可以包括用于检测、接收和处理从遍及机器人系统10的光学传感器或相机接收到的数据的光电子设备。与控制系统结合，这样的光电子设备可以用于生成实时图像以显示在遍及系统部署的任何数量的控制台(包括在塔30中的)中。类似地，塔30还可以包括用于接收和处理从部署的电磁(EM)传感器接收到的信号的电子子系统。塔30还可以用于容置和定位EM场发生器，以用于医疗器械中或医疗器械上的EM传感器的检测。

除了在系统的其余部分中可用的其他控制台(例如，安装在推车顶部的控制台)之外，塔30还可以包括控制台31。控制台31可以包括用于医生操作员的用户接口和显示屏，例如触摸屏。系统10中的控制台通常被设计成提供机器人控制以及过程的术前信息和实时信息，例如，内窥镜13的导航和定位信息。当控制台31不是医生可用的唯一控制台时，控制台31可以由诸如护士的第二操作者使用，以监测患者的健康或生命体征以及系统的操作，以及提供过程专用数据，例如，导航和定位信息。

塔30可以通过一个或更多个线缆或连接(未示出)耦接至推车11和内窥镜13。在一些实施方式中，来自塔30的支持功能可以通过单个线缆被提供至推车11，从而简化手术室并且使手术室不杂乱。在其他实施方式中，特定功能性可以耦接在单独的线缆和连接中。例如，尽管可以通过单个电力线缆向推车提供电力，但也可以通过单独的线缆提供对控制、光学、流控和/或导航的支持。

图2提供了图1所示的基于推车的机器人使能系统的推车的实施方式的详细图示。推车11通常包括细长的支承结构14(通常称为“柱”)、推车基部15和在柱14的顶部的控制台16。柱14可以包括用于支承一个或更多个机器人臂12(图2中示出三个)的部署的一个或更多个托架，例如托架17(替选地“臂支架”)。托架17可以包括可单独配置的臂安装件，该臂安装件沿着竖直轴旋转以调整机器人臂12的基部，以相对于患者更好地定位。托架17还包括托架接口19，其允许托架17沿着柱14竖直平移。

托架接口19通过诸如槽20的槽连接至柱14，所述槽被定位在柱14的相对侧以引导托架17的竖直平移。槽20包含用于将托架定位和保持在相对于推车基部15的各种竖直高度处的竖直平移接口。托架17的竖直平移允许推车11调整机器人臂12的可达范围以满足各种台高度、患者尺寸和医生偏好。类似地，托架17上的可单独配置的臂安装件允许机器人臂12的机器人臂基部21以各种配置成角度。

在一些实施方式中，槽20可以补充有槽盖，槽盖与槽表面齐平且平行，以防止在托架17竖直平移时灰尘和流体进入柱14的内部腔室和竖直平移接口。可以通过位于槽20的竖直顶部和底部附近的成对弹簧卷轴来部署槽盖。盖盘绕在卷轴内直到被部署成随着托架17竖直地上下平移而从盖的盘绕状态延伸和缩回。当托架17向卷轴平移时，卷轴的弹簧加载提供了将盖缩回到卷轴中的力，同时当托架17平移远离卷轴时也保持紧密密封。盖可以使用例如托架接口19中的托架连接至托架17，以确保盖在托架17平移时适当地延伸和缩回。

柱14可以在内部包括诸如齿轮和马达的机构，所述机构被设计成使用竖直对准的导螺杆以响应于响应用户输入(例如，来自控制台16的输入)而生成的控制信号而以机械化方式平移托架17。

机器人臂12通常可以包括由一系列连杆23分开的机器人臂基部21和端部受动器22，上述一系列连杆23由一系列关节24连接，每个关节包括独立的致动器，每个致动器包括独立可控马达。每个独立可控关节表示机器人臂可用的独立自由度。臂12中的每一个具有七个关节，因此提供七个自由度。多个关节引起多个自由度，从而允许“冗余”自由度。冗余自由度允许机器人臂12使用不同的连杆位置和关节角度将它们各自的端部受动器22定位在空间中的特定位置、取向和轨迹处。这允许系统从空间中的期望点定位和引导医疗器械，同时允许医生将臂关节移动到远离患者的临床有利位置，以产生更好的接近，同时避免臂碰撞。

推车基部15在地板上平衡柱14、托架17和臂12的重量。因此，推车基部15容置较重的部件，例如电子器件、马达、电源以及使得推车能够移动和/或固定的部件。例如，推车基部15包括允许推车在过程之前容易地在手术室中移动的可滚动的轮形脚轮25。在到达适当位置之后，脚轮25可以使用轮锁固定，以在过程期间将推车11保持在适当位置。

定位在柱14的竖直端部的控制台16允许用于接收用户输入的用户接口和显示屏(或两用装置，例如触摸屏26)两者向医生用户提供术前和手术中数据两者。触摸屏26上的潜在术前数据可以包括从术前计算机化断层层析成像(CT)扫描得出的术前计划、导航和映射数据和/或来自术前患者面谈的注释。显示器上的手术中数据可以包括从工具、传感器提供的光学信息和来自传感器的坐标信息以及重要的患者统计，例如呼吸、心率和/或脉搏。控制台16可以被定位和倾斜，以允许医生从柱14的与托架17相对的侧面接近控制台。从该位置，医生可以在从推车11后面操作控制台16的同时观察控制台16、机器人臂12和患者。如所示出的，控制台16还包括用于帮助操纵和稳定推车11的手柄27。

图3示出了被布置成用于输尿管镜检查的机器人使能系统10的实施方式。在输尿管镜检查过程中，推车11可以被定位成将输尿管镜32——即，被设计成横穿患者的尿道和输尿管的过程专用内窥镜——递送至患者的下腹部区域。在输尿管镜检查中，可以期望输尿管镜32直接与患者的尿道对准以减少该区域中的敏感解剖结构上的摩擦和力。如所示出的，推车11可以在台的脚部处对准，以允许机器人臂12定位输尿管镜32，以用于直接线性进入患者的尿道。从台的脚部，机器人臂12可以沿着虚拟轨道33将输尿管镜32通过尿道直接插入患者的下腹部。

在插入尿道中之后，使用与支气管镜检查中类似的控制技术，输尿管镜32可以被导航到膀胱、输尿管和/或肾中以用于诊断和/或治疗应用。例如，可以使用沿着输尿管镜32的工作通道部署的激光或超声碎石装置将输尿管镜32引导到输尿管和肾中以打碎积聚的肾结石。在碎石完成之后，可以使用沿着输尿管镜32部署的网篮移除所得到的结石碎片。

图4示出了类似地被布置成用于血管过程的机器人使能系统的实施方式。在血管过程中，系统10可以被配置成使得推车11可以将诸如可操纵导管的医疗器械34递送至患者腿部的股动脉中的进入点。股动脉呈现用于导航的较大直径以及到患者心脏的相对较少迂回和曲折路径两者，这简化了导航。如在输尿管镜检查过程中，推车11可以被定位成朝向患者的腿和下腹部，以允许机器人臂12提供直接线性进入患者的大腿/髋部区域中的股动脉进入点的虚拟轨道35。在插入动脉后，可以通过平移器械驱动器28来引导和插入医疗器械34。替选地，推车可以被定位在患者的上腹部周围，以到达替选的血管进入点，例如，肩部和腕部附近的颈动脉和臂动脉。

B.机器人系统-台。

机器人使能医疗系统的实施方式还可以结合患者的台。通过移除推车，台的结合减少了手术室内的主要设备的量，这允许对患者的更好的进入。图5示出了被布置成用于支气管镜检查过程的这样的机器人使能系统的实施方式。系统36包括用于在地板上支承平台38(示出为“台”或“床”)的支承结构或柱37。与基于推车的系统非常相似，系统36的机器人臂39的端部受动器包括器械驱动器42，器械驱动器42被设计成通过或沿着由器械驱动器42的线性对准形成的虚拟轨道41来操纵细长医疗器械，例如图5中的支气管镜40。在实践上，可以通过将发射器和检测器放置在台38周围来在患者的上腹部区域上方放置用于提供荧光透视成像的C形臂。

图6提供了出于讨论的目的而没有患者和医疗仪器的系统36的替选视图。如所示出的，柱37可以包括在系统36中示出为环形形状的一个或更多个托架43，一个或更多个机器人臂39可以基于上述一个或更多个托架43。托架43可以沿着在柱37的长度上延伸的竖直柱接口44平移以提供不同的有利点，机器人臂39可以从这些有利点被定位成到达患者。(一个或多个)托架43可以使用定位在柱37内的机械马达绕柱37旋转，以允许机器人臂39接近台38的多个侧面，诸如例如患者的两侧。在具有多个托架的实施方式中，托架可以单独地定位在柱上，并且可以独立于其他托架而平移和/或旋转。虽然托架43不需要围绕柱37或者甚至无需是圆形的，但所示的环形形状有利于托架43绕柱37的旋转，同时保持结构平衡。托架43的旋转和平移允许系统将诸如内窥镜和腹腔镜的医疗器械对准到患者上的不同进入点中。

臂39可以通过包括一系列关节的一组臂安装件45安装在托架上，上述一系列关节可以单独地旋转和/或可伸缩地延伸，以向机器人臂39提供附加的可配置性。另外，臂安装件45可以被定位在托架43上，使得当托架43适当地旋转时，臂安装件45可以被定位在台38的相同侧(如图6中所示)，定位在台38的相对侧(如图9中所示)，或者定位在台38的相邻侧(未示出)。

柱37在结构上提供用于台38的支承以及用于托架的竖直平移的路径。在内部，柱37可以配备有用于引导托架的竖直平移的导引螺杆以及基于导引螺杆使所述托架的平移机械化的马达。柱37还可以将电力和控制信号传送至托架43和安装在托架43上的机器人臂39。

台基部46起到与图2中示出的推车11中的推车基部15类似的作用，容置较重的部件以平衡台/床38、柱37、托架43和机器人臂39。台基部46还可以并入刚性脚轮以用于在过程期间提供稳定性。从台基部46的底部部署的脚轮可以在基部46的两侧沿相对方向延伸，并且当系统36需要被移动时缩回。

继续图6，系统36还可以包括塔(未示出)，该塔在台与塔之间分配系统36的功能性以减小台的形状因子和体积。如在先前公开的实施方式中，塔可以向台提供各种支持功能，例如处理、计算和控制能力、电力、流控和/或光学以及传感器处理。塔还可以是可移动的，以被定位成远离患者，以改善医生的接近并且使手术室不杂乱。另外，将部件放置在塔中能够实现在台基部中有更多的储存空间，以用于机器人臂的潜在收放。塔还可以包括控制台，该主控器或控制台提供用于用户输入的诸如键盘和/或悬架式操纵台的用户接口以及用于手术前和手术中信息诸如实时成像、导航和跟踪信息的显示屏(或触摸屏)二者。

在一些实施方式中，台基部可以将机器人臂在不使用时收放并存放。图7示出了基于台的系统的实施方式中的收放机器人臂的系统47。在系统47中，托架48可以竖直平移到基部49中以将机器人臂50、臂安装件51和托架48收放在基部49内。基部盖52可以被平移和缩回地打开以绕柱53展开托架48、臂安装件51和臂50，以及被关闭以收放托架48、臂安装件51和臂50，以在不使用它们时保护它们。基部盖52可以用膜54沿着所述基部盖52的开口的边缘密封，以防止在关闭时灰尘和流体进入。

图8示出了被配置成用于输尿管镜检查过程的机器人使能的基于台的系统的实施方式。在输尿管镜检查中，台38可以包括用于将患者定位成与柱37和台基部46成偏角的转动部分55。转动部分55可以绕枢转点(例如，位于患者头部下方)旋转或枢转，以便将转动部分55的底部部分定位成远离柱37。例如，转动部分55的枢转使C形臂(未示出)能够定位在患者的下腹部上方，而不与台38下方的柱(未示出)竞争空间。通过绕柱37旋转托架35(未示出)，机器人臂39可以沿着虚拟轨道57将输尿管镜56直接插入到患者的腹股沟区域中以到达尿道。在输尿管镜检查中，镫58也可以固定至台38的转动部分55，以在过程期间支承患者的腿的位置并且实现对患者的腹股沟区域的畅通的进入。

在腹腔镜检查过程中，通过患者的腹壁中的(一个或多个)小切口，微创器械(在形状上为细长以适应一个或多个切口的大小)可以插入到患者的解剖结构中。在患者的腹腔膨胀之后，通常称为腹腔镜的器械可以被定向成执行外科任务，例如抓握、切割、切除、缝合等。图9示出了被配置成用于腹腔镜检查过程的机器人使能的基于台的系统的实施方式。如图9中所示，系统36的托架43可以被旋转并且竖直调整成将成对的机器人臂39定位在台38的相对侧上，使得可以使用臂安装件45将腹腔镜59定位成穿过患者的两侧上的小切口以到达他/她的腹腔。

为了适应腹腔镜检查过程，机器人使能台系统还可以将平台倾斜成期望的角度。图10示出了具有俯仰或倾斜调整的机器人使能医疗系统的实施方式。如图10中所示，系统36可以适应台38的倾斜，以将台的一部分定位在比另一部分距地面更远的距离处。另外，臂安装件45可以旋转以匹配倾斜，使得臂39与台38保持相同的平面关系。为了适应更陡的角度，柱37还可以包括伸缩部分60，该伸缩部分60允许柱37的竖直延伸以防止台38接触地板或与基部46碰撞。

图11提供了台38与柱37之间的接口的详细图示。俯仰旋转机构61可以被配置成以多个自由度改变台38相对于柱37的俯仰角。俯仰旋转机构61可以通过将正交轴线1、2定位在柱-台接口处来实现，每个轴线由单独的马达3、4响应于电俯仰角命令而致动。沿一个螺杆5的旋转将实现在一个轴线1上的倾斜调整，而沿另一个螺杆6的旋转将实现沿另一个轴线2的倾斜调整。

例如，当试图将台定位成头低脚高(Trendelenburg)位置，即，将患者的下腹部定位在比患者的下腹部距地板更高的位置处以用于下腹部手术时，俯仰调整特别有用。头低脚高位置使患者的内部器官通过重力滑向他/她的上腹部，从而清理腹腔以使微创工具进入并执行下腹部手术过程，例如腹腔镜前列腺切除术。

C.器械驱动器和接口。

系统的机器人臂的端部受动器包括：(i)器械驱动器(替选地称为“器械驱动机构”或“器械装置操纵器”)，其结合了用于致动医疗器械的机电装置；以及(ii)可移除或可拆卸的医疗器械，其可以没有诸如马达的任何机电部件。该二分法可能由如下因素驱使：对医疗过程中使用的医疗器械进行消毒的需要；以及由于昂贵的资本设备的复杂机械组件和敏感电子器件而无法对昂贵的资本设备进行充分消毒。因此，医疗器械可以被设计成从器械驱动器(以及因此从系统)拆卸、移除和互换，以用于由医生或医生的工作人员进行单独的消毒或处置。相比之下，器械驱动器不需要被改变或消毒，并且可以被覆盖(drape)以进行保护。

图12示出了示例器械驱动器。定位在机器人臂的末端处的器械驱动器62包括一个或更多个驱动单元63，所述一个或更多个驱动单元63被布置有平行轴线以经由驱动轴64向医疗器械提供受控的扭矩。每个驱动单元63包括：用于与器械相互作用的单独的驱动轴64；用于将马达轴旋转转换成期望扭矩的齿轮头65；用于生成驱动扭矩的马达66；用于测量马达轴的速度并且向控制电路系统提供反馈的编码器67；以及用于接收控制信号并致动驱动单元的控制电路68。每个驱动单元63被独立地控制和机动化，器械驱动器62可以向医疗器械提供多个(如图12中所示为四个)独立的驱动输出。在操作中，控制电路68将接收控制信号，将马达信号发送至马达66，将如由编码器67测量的得到的马达速度与期望速度进行比较，并且调制马达信号以生成期望的扭矩。

对于需要无菌环境的过程，机器人系统可以结合位于器械驱动器与医疗器械之间的驱动接口，例如连接至无菌披盖(drape)的无菌适配器。无菌适配器的主要目的是将来自器械驱动器的驱动轴的角运动传递至器械的驱动输入，同时保持驱动轴与驱动输入之间的物理分离并且因此保持无菌性。因此，示例无菌适配器可以包括旨在与器械驱动器的驱动轴和器械上的驱动输入配合的一系列旋转输入和输出。连接至无菌适配器的包括薄的柔性材料例如透明或半透明塑料的无菌披盖被设计成覆盖资本设备，例如器械驱动器、机器人臂和推车(在基于推车的系统中)或台(在基于台的系统中)。该披盖的使用将允许资本设备被定位在患者附近，同时仍然位于不需要消毒的区域(即，非无菌区)中。在无菌披盖的另一侧，医疗器械可以与在需要消毒的区域(即无菌区)中的患者对接。

D.医疗器械.

图13示出了具有成对的器械驱动器的示例医疗器械。与被设计成用于与机器人系统一起使用的其他器械一样，医疗器械70包括细长轴71(或细长体)和器械基部72。由于其用于由医生进行的手动交互的预期设计而也被称为“器械手柄”的器械基部72通常可以包括例如容座、滑轮或卷轴的可旋转的驱动输入73，其被设计成与驱动输出74配合，该驱动输出74延伸穿过机器人臂76的末端处的器械驱动器75上的驱动接口。当物理连接、闩锁和/或耦接时，器械基部72的配合的驱动输入73可以与器械驱动器75中的驱动输出74共享旋转的轴线，以允许扭矩从驱动输出74传递至驱动输入73。在一些实施方式中，驱动输出74可以包括花键，所述花键被设计成与驱动输入73上的容座配合。

细长轴71被设计成通过例如如在内窥镜检查中的解剖结构开口或腔或者通过例如如在腹腔镜检查中的微创切口来递送。细长轴66可以是柔性的(例如，具有类似于内窥镜的特性)或刚性的(例如，具有类似于腹腔镜的特性)，或者包含柔性部分和刚性部分两者的定制组合。当被设计成用于腹腔镜检查时，刚性细长轴的末端可以被连接至端部受动器和诸如抓握器或剪刀的手术工具，上述端部受动器包括由具有旋转轴线的U形夹形成的有关节的腕部，上述手术工具可以当驱动输入响应于从器械驱动器75的驱动输出74接收到的扭矩而旋转时基于来自腱部的力来致动。当被设计成用于内窥镜检查时，柔性细长轴的末端可以包括可操纵或可控制的弯曲段，该弯曲段可以基于从器械驱动器75的驱动输出74接收到的扭矩而被接合和弯曲。

使用轴71内的腱部沿着细长轴71传送来自器械驱动器75的扭矩。这些单独的腱部例如牵引线可以单独地锚定至器械手柄72内的单独的驱动输入73。从手柄72，腱部在细长轴71内顺着一个或更多个牵引腔引导锚定在细长轴71的末端部分处。在腹腔镜检查中，这些腱部可以被耦接至末端安装的端部受动器例如腕部、抓握器或剪刀。在这样的布置下，施加在驱动输入73上的扭矩会将张力传递至腱部，从而使端部受动器以某种方式致动。在腹腔镜检查中，腱部可以使关节围绕轴线旋转，从而使端部受动器在一个方向或另一个方向上移动。可替选地，腱部可以连接至细长轴71的末端处的抓握器的一个或更多个钳口，其中来自腱部的张力使抓握器闭合。

在内窥镜检查中，腱部可以经由粘合剂、控制环或其他机械固定件耦接至沿细长轴71(例如，在末端处)定位的弯曲或接合段。当固定地附接至弯曲段的末端时，将沿着腱部传送施加在驱动输入73上的扭矩，从而使较软的弯曲段(有时被称为可接合段或区域)弯曲或接合。沿非弯曲段，可以有利的是，使各个牵引腔盘旋或螺旋，所述牵引腔沿内窥镜轴的壁(或在内窥镜轴的壁内部)引导各个腱部，以平衡由牵引线中的张力产生的径向力。为了特定目的，可以改变或设计盘旋的角度和/或其间的间隔，其中，更急的盘旋在负载力下呈现更小的轴压缩，而更小的盘旋量在负载力下得到更大的轴压缩，而且呈现有限弯曲。在范围(spectrum)的另一端，牵引腔可以平行于细长轴71的纵向轴线定向以允许在期望的弯曲或可接合段中的受控接合。

在内窥镜检查中，细长轴71容置多个部件以辅助机器人过程。轴可以包括工作通道，用于将手术工具、冲洗和/或抽吸部署至轴71的末端处的手术区域。轴71还可以容纳线和/或光纤以向远侧尖端处的光学组件/从远侧尖端处的光学组件传递信号，该光学组件可以包括光学相机。轴71还可以容纳光纤，以将来自位于近端的光源例如发光二极管的光传播至轴的末端。

在器械70的末端处，远侧尖端还可以包括用于将用于诊断和/或治疗、冲洗和抽吸的工具递送至手术部位的工作通道的开口。远侧尖端还可以包括用于捕获内部解剖空间的图像的相机例如纤维镜或数码相机的端口。相关地，远侧尖端还可以包括用于在使用相机时照亮解剖空间的光源的端口。

在图13的示例中，驱动轴轴线以及因此驱动输入轴线与细长轴的轴线正交。然而，该布置使细长轴71的滚动操纵性复杂化。当腱部从驱动输入73延伸出并且进入细长轴71内的牵引腔时，在保持驱动输入73静止的同时沿细长轴71的轴线滚动细长轴71会导致腱部的不期望的缠结。所得到的这样的腱部的缠结可能扰乱旨在在内窥镜检查过程期间预测柔性细长轴的运动的任何控制算法。

图14示出了器械驱动器和器械的替选设计，其中驱动单元的轴线平行于器械的细长轴的轴线。如所示地，圆形器械驱动器80包括四个驱动单元，其中四个驱动单元的驱动输出81在机器人臂82的端部处平行对准。驱动单元及其各自的驱动输出81被容置在器械驱动器80的旋转组件83中，该旋转组件83由组件83内的驱动单元之一驱动。响应于由旋转的驱动单元提供的扭矩，旋转组件83沿圆形轴承旋转，该圆形轴承将旋转组件83连接至器械驱动器的非旋转部分84。可以通过电接触将电力和控制信号从器械驱动器80的非旋转部分84传达至旋转组件83，所述电接触可以通过由电刷滑环连接(未示出)的旋转来保持。在其他实施方式中，旋转组件83可以响应于单独的驱动单元，该单独的驱动单元集成至不可旋转部分84中并且因此不平行于其他驱动单元。旋转机构83允许器械驱动器80使驱动单元及其各自的驱动输出81作为单个单元围绕器械驱动器轴线85旋转。

与先前公开的实施方式一样，器械86可以包括细长轴部分88和器械基部87(出于讨论的目的，被示出为具有透明的外壳)，该器械基部87包括被配置成接收器械驱动器80中的驱动输出81的多个驱动输入89(例如，容座、滑轮和卷轴)。与先前公开的实施方式不同，器械轴88从器械基部87的中心延伸，其中器械轴88的轴线基本上平行于驱动输入89的轴线，而不是如图13的设计中那样正交。

当耦接至器械驱动器80的旋转组件83时，包括器械基部87和器械轴88的医疗器械86与旋转组件83结合围绕器械驱动器轴线85旋转。由于器械轴88被定位在器械基部87的中心处，因此当附接时器械轴88与器械驱动器轴线85同轴。因此，旋转组件83的旋转使器械轴88围绕其自身的纵向轴线旋转。此外，当器械基部87与器械轴88一起旋转时，连接至器械基部87中的驱动输入89的任何腱部在旋转期间都不会缠结。因此，驱动输出81、驱动输入89和器械轴88的轴线的平行结构在不会使任何控制腱部缠结的情况下允许轴旋转。

E.导航和控制。

传统的内窥镜检查可以涉及使用荧光检查(例如，如可以通过C形臂递送的)以及其他形式的基于辐射的成像模式，以向操作医生提供腔内指导。相比之下，由本公开内容设想的机器人系统可以提供基于非辐射的导航和定位装置，以减少医生暴露于辐射并且减少手术室内的设备的量。如本文所使用的，术语“定位”可以指确定和/或监测对象在参考坐标系中的位置。可以单独地或组合地使用诸如手术前映射、计算机视觉、实时EM跟踪和机器人命令数据的技术以实现无辐射操作环境。在仍使用基于辐射的成像模式的其他情况下，可以单独地或组合地使用手术前映射、计算机视觉、实时EM跟踪和机器人命令数据，以对仅通过基于辐射的成像模式获得的信息进行改进。

图15是示出了根据示例实施方式的估计机器人系统的一个或更多个元件的位置例如器械的位置的定位系统90的框图。定位系统90可以是被配置成执行一个或更多个指令的一个或更多个计算机装置的组。计算机装置可以由以上讨论的一个或更多个部件中的处理器(或多个处理器)和计算机可读存储器来体现。通过示例的方式而非限制，计算机装置可以在图1中所示的塔30、图1至图4中所示的推车、图5至图10中所示的床等中。

如图15中所示，定位系统90可以包括定位模块95，该定位模块95处理输入数据91至94以生成医疗器械的远侧尖端的位置数据96。位置数据96可以是表示器械的末端相对于参考系的位置和/或取向的数据或逻辑。参考系可以是相对于患者的解剖结构或相对于已知的对象例如EM场发生器(参见以下关于EM场发生器的讨论)的参考系。

现在更详细地描述各个输入数据91至94。可以通过使用一组低剂量CT扫描来完成手术前映射。手术前CT扫描被重建为三维图像，这些三维图像例如，作为患者的内部解剖结构的剖面图的“切片”被视觉化。当整个分析时，可以生成用于患者的解剖结构例如患者肺网络的解剖腔、空间和结构的基于图像的模型。可以从CT图像确定和近似诸如中心线几何形状的技术，以开发患者的解剖结构的三维体积，该三维体积被称为手术前模型数据91。中心线几何形状的使用在美国专利申请第14/523,760号中讨论，其全部内容并入本文中。网络拓扑模型也可以从CT图像中得到，并且特别适合于支气管镜检查。

在一些实施方式中，器械可以配备有相机以提供视觉数据92。定位模块95可以处理视觉数据以实现一个或更多个基于视觉的位置跟踪。例如，手术前模型数据可以与视觉数据92结合使用，以实现对医疗器械(例如，内窥镜或通过内窥镜的工作通道的器械前进)的基于计算机视觉的跟踪。例如，使用手术前模型数据91，机器人系统可以基于内窥镜的行进的期望路径从模型来生成期望的内窥镜图像的库，每个图像链接至模型内的位置。在手术中，该库可以由机器人系统参考，以将在相机(例如，在内窥镜的末端处的相机)处捕获的实时图像与图像库中的图像进行比较，以辅助定位。

其他基于计算机视觉的跟踪技术使用特征跟踪来确定相机的运动，并且因此确定内窥镜的运动。定位模块95中的一定特征可以识别手术前模型数据91中的与解剖腔对应的圆形几何结构并且跟踪那些几何结构的改变以确定哪个解剖腔被选择，以及跟踪相机的相对旋转和/或平移运动。拓扑图的使用可以进一步增强基于视觉的算法或技术。

光流(另一种基于计算机视觉的技术)可以分析视觉数据92中的视频序列中的图像像素的位移和平移以推断相机移动。通过在多次迭代中比较多个帧，可以确定相机(以及因此内窥镜)的移动和位置。

定位模块95可以使用实时EM跟踪来生成内窥镜在全局坐标系中的实时位置，该实时位置可以与由手术前模型表示的患者的解剖结构配准。在EM跟踪中，包括嵌入在医疗器械(例如，内窥镜工具)中的一个或更多个位置和取向中的一个或更多个传感器线圈的EM传感器(或跟踪器)测量由定位在已知位置处的一个或更多个静态EM场发生器创建的EM场的变化。由EM传感器检测到的位置信息被存储为EM数据93。EM场发生器(或发送器)可以靠近患者放置，以创建嵌入式传感器可以检测到的低强度磁场。磁场在EM传感器的传感器线圈中感应出小电流，可以对该小电流进行分析以确定EM传感器与EM场发生器之间的距离和角度。这些距离和取向可以在手术中与患者解剖结构(例如，手术前模型)“配准”，以确定将坐标系中的单个位置与患者的解剖结构的手术前模型中的位置对准的几何变换。一旦被配准，医疗器械的一个或更多个位置(例如，内窥镜的远侧尖端)中的嵌入式EM跟踪器可以提供医疗器械通过患者的解剖结构的进展的实时指示。

机器人命令和运动学数据94也可以由定位模块95使用以为机器人系统提供定位数据96。可以在手术前校准期间确定由接合命令产生的装置俯仰和横摆。在手术中，这些校准测量可以与已知的插入深度信息结合使用，以估计器械的位置。可替选地，这些计算可以结合EM、视觉和/或拓扑建模进行分析，以估计医疗器械在网络内的位置。

如图15所示，多个其他输入数据可以由定位模块95使用。例如，尽管在图15中未示出，但是利用形状感测光纤的器械可以提供形状数据，定位模块95可以使用该形状数据来确定器械的位置和形状。

定位模块95可以以(一个或多个)组合使用输入数据91至94。在一些情况下，这样的组合可以使用概率方法，其中定位模块95向根据输入数据91至94中的每个确定的位置分配置信度权重。因此，在EM数据可能不可靠的情况下(如可能是存在EM干扰的情况)，由EM数据93确定的位置的置信度可能降低，并且定位模块95可能更侧重地依赖于视觉数据92和/或机器人命令和运动学数据94。

如以上所讨论的，本文讨论的机器人系统可以被设计成结合以上技术中的一个或更多个的组合。基于塔、床和/或推车的机器人系统的基于计算机的控制系统可以将计算机程序指令存储例如在诸如永久性磁存储驱动器、固态驱动器等的非暂时计算机可读存储介质内，所述计算机程序指令在执行时使系统接收并分析传感器数据和用户命令，生成整个系统的控制信号并且显示导航和定位数据，例如器械在全局坐标系、解剖图等内的位置。

2.医疗器械驱动。

本公开内容的实施方式涉及用于驱动具有内本体和外本体的医疗器械的系统和技术。例如，医疗器械可以包括可以基于从系统的用户接收到的命令独立地被驱动(例如，前进、缩回、接合、旋转等)的两个或更多个可伸缩本体。随着独立可控的本体的数量增加，可以独立地被映射成控制医疗器械的驱动的命令的数量也增加，从而增加了系统的复杂性。另外，每个本体可以设置有可用于控制相应本体的多个自由度，从而导致控制变量的数量的更大的复杂性。较高的医疗器械控制复杂性可能与可能不能用较不复杂的驱动系统实现的更大数量的可用驱动技术相关联。

例如，标准的单本体内窥镜可以被配置成向用户提供多个自由度，诸如：在各个方向上的插入、滚动和接合。在包括内本体和外本体的示例多本体内窥镜中，系统可以提供10个自由度(例如，对于每个本体，自由度可以包括：1个插入自由度和4个独立的牵引线，每个牵引线提供独立的接合自由度)。其他实现方式可以包括更多或更少的自由度，其可以提供例如外本体和内本体中的一个或更多个的滚动。在具有10个自由度的情况下，可以存在用于实现类似驱动功能性的多种不同组合的技术。另外，某些技术可以具有优于其他技术的优点，诸如减少医疗器械上的应力或磨损，从而使得医疗器械或其部分在需要更换之前能够用于更长的时间。

尽管可以根据包括外本体和内本体的双本体系统来描述本公开内容的某些方面，但是本公开内容不限于双本体医疗器械。例如，医疗器械还可以包括被配置成被驱动穿过内本体中的腔的机器人控制的手术器械。手术器械可以连接至第三机器人臂组件以由此独立地被控制。因此，本领域技术人员将认识到，下面描述的通常应用于包括外本体和内本体的医疗器械的构思也可以应用于三本体系统或者包括更多数量的独立驱动的本体的系统。

为了减轻系统的用户的认知负荷，系统可以包括用户输入装置，其被配置成以比基于医疗器械的结构可实现的自由度更少的自由度来接收输入命令。例如，用户输入装置可以被配置成接收映射到三个自由度(例如，插入、偏转和俯仰)的用户命令。然后，系统可以将这些用户命令映射到与用于控制医疗器械的内本体和外本体的物理自由度对应的机器人命令。此外，该映射可以涉及确定将命令应用于内本体和外本体中的哪个，该命令可以涉及在某些应用中驱动内本体和外本体二者以及/或者以顺序或协调的方式协调内本体和外本体的移动。

图16示出了根据本公开内容的方面的可以被配置成驱动具有外本体和内本体的医疗器械的手术机器人系统的实施方式。尽管图16涉及(一个或多个)机器人臂和/或器械操纵器附接至推车的实施方式，但是本公开内容不限于此，并且本文中描述的技术是如图6所示的可以附接至支承患者平台的柱的可应用的(一个或多个)机器人臂和/或器械操纵器。

返回至图16，示出了可以包括推车105、一个或更多个器械操纵器115和125以及医疗器械130的系统100。推车105可以包括处理器(未示出)、存储器(未示出)、被配置成呈现与医疗器械130的导航和/或驱动相关的编码数据的显示器107、以及一组一个或更多个用户输入装置150(例如，悬架式操纵台、主控制器或其他用户输入控制器)。然而，取决于实施方式，处理器、存储器和显示器107中的一个或更多个可以位于另外的装置上或另外的装置内，诸如图1所示的可移动塔30上或可移动塔30内。另外，在其他实现方式中，可以使用除显示器107之外的反馈装置来代替显示器107或附加至显示器107。可以采用的其他反馈装置包括触觉装置、扬声器、经由器械操纵器115和125中的一个或更多个致动的力反馈、一个或更多个发光二极管LED等。

在某些实现方式中，一个或更多个用户输入装置150包括一个或更多个操纵杆151和切换输入153(诸如，按钮)。一个或更多个操纵杆可以用作能够用于生成用于医疗器械的插入和/或缩回以及医疗器械130的接合部分的接合的命令的输入。可以由系统使用切换输入153来生成改变驱动模式命令(例如，切换驱动模式命令)以在医疗器械130的各种驱动模式之间改变。下面将提供关于驱动模式和用于在驱动模式之间改变或切换的条件的进一步的细节。

器械操纵器115和125可以包括分别由第一机器人臂110和第二机器人臂120驱动的第一器械操纵器和第二器械操纵器125。然而，本公开内容的方面还适用于具有一个或更多个器械操纵器115和125的系统，所述器械操纵器115和125可以由与第一机器人臂110和第二机器人臂120不同的其他致动机构来驱动。如本文中所使用的，术语器械操纵器(也被称为器械装置操纵器(IDM))通常可以指代向医疗器械(或其部分)提供可检测的连接的组件。IDM(诸如，图12中所示的驱动单元63)可以被配置成控制医疗器械(包括附接至医疗器械的任何端部受动器)的移动和/或操纵。第一器械操纵器115可以连接至第一机器人臂110的末端并且第二器械操纵器可以连接至第二机器人臂120的末端。通过致动第一机器人臂110的(一个或多个)马达，(一个或多个)马达可以操作成调整第一机器人臂110的姿态或姿势，并且因此调整器械操纵器115(例如，通过调整第一臂的一个或更多个关节113的位置和/或取向)，并且从而控制附接至器械操纵器115的可操纵的器械130。类似于第一机器人臂110，第二机器人臂120可以操作成驱动第二器械操纵器125以操作可操纵的器械130。

图16实施方式中的医疗器械130包括附接至第一器械操纵器115的外本体131和附接至第二器械操纵器125 120的内本体133。然而，图16中的所示的示例仅仅是一个示例医疗器械130，并且其他实施方式可以包括由单个器械操纵器115控制的医疗器械130或者需要三个或更多个器械操纵器进行操作的医疗器械130。取决于实施方式和正执行的医疗过程，第一医疗器械和第二医疗器械中的每个医疗器械可以包括内引导件部分、外护套部分、针、镊子、刷子等中的一个。

外本体131和内本体133可以被配置成沿着第一轴线140前进/插入到患者体内(或从患者体内缩回)。如上所述，第一轴线140可以被称为虚拟轨道。虚拟轨道可以由器械操纵器115和125的对准的轴线限定，并且因此也可以与医疗器械130的中心轴线重合。第一器械操纵器115和第二器械操纵器125沿着虚拟轨道140的移动可以控制外本体131和内本体133到患者体内的前进以及从患者体内出来的缩回。

在一个实施方式中，操纵杆151中的一个用于控制医疗器械130的接合，包括内本体和外本体131和133中的一个或更多个的接合，操纵杆151中的另一个用于控制医疗器械130的接合，包括内本体和外本体131中的一个或更多个的接合。取决于驱动模式，从操纵杆151接收到的输入可以映射到内本体和外本体131和133二者，或者可以每次映射到内本体和外本体131和133中的仅一个。

A.示例医疗器械和驱动模式。

图17A描绘了根据本公开内容的方面的医疗器械的实施方式。所示的医疗器械200包括外本体210(也被称为护套)和内本体220(也被称为引导件)。在某些实现方式中，机器人手术系统可以包括被配置成控制外本体和内本体的移动的一组一个或更多个机器人臂组件。例如，外本体210和内本体220可以分别耦接至被连接至机器人臂的器械操纵器(参见，例如，图16)。因此，外本体和内本体210和220可以经由相应的机器人臂的操纵以及连接至机器人臂的器械操纵器独立地被驱动。外本体210还可以限定腔215，内本体220被配置成被驱动穿过腔215。

图17B示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的成对驱动模式的实施方式。系统可以被配置成以多种驱动模式中的一种驱动模式驱动医疗器械，所述多种驱动模式可以包括成对驱动模式和至少一种不成对驱动模式。

图18是示出根据本公开的方面的可由手术机器人系统或其(一个或多个)部件操作的用于改变医疗器械的驱动模式的示例方法的流程图。例如，图18中所示的方法1600的步骤可以由手术机器人系统的处理器执行。为方便起见，方法1600被描述为由系统的处理器执行。

方法1600在框1601处开始。处理器可以被包括作为系统的一部分，该系统包括具有外本体和被配置成被驱动穿过外本体中的腔的内本体的医疗器械、被配置成控制外本体和内本体的移动的一组一个或更多个器械操纵器(例如，器械操纵器可以耦接至机器人臂组件)、一组一个或更多个用户输入装置、一组一个或更多个处理器、以及至少一个计算机可读存储器，计算机可读存储器与所述一组处理器进行通信并且在计算机可读存储器上存储计算机可执行指令以使所述一组处理器执行方法1600。

在框1605处，处理器经由用户输入装置(例如，图16的用户输入装置150)接收改变驱动模式命令。系统还可以被配置成响应于接收到改变驱动模式命令将医疗器械200的驱动模式从成对驱动模式改变为不成对驱动模式。因此，在框1610处，响应于接收到改变驱动模式命令，处理器将医疗器械的驱动模式从成对驱动模式改变为不成对驱动模式，其中，响应于在成对驱动模式时从所述一组输入装置接收到驱动命令，将内本体的末端与外本体的末端之间的距离保持在预定距离。方法1600在框1615处结束。

继续参照图16、图17A和图17B，在某些实现方式中，在成对驱动模式中，将内本体220的末端与外本体210的末端之间的距离保持在预定距离240。可以响应于从所述一组输入装置接收到驱动命令来保持外本体210与内本体220的末端之间的预定距离240。驱动命令可以包括操纵医疗器械的一个或更多个命令。例如，驱动命令可以包括以下命令中的一个或更多个：插入命令(例如，前进或缩回医疗器械)和/或接合命令(例如，增加或减少医疗器械的末端的弯曲或接合)。应当理解，本文所使用的术语“距离”可以指单个长度(例如，5mm)或长度的范围(5mm至8mm)。

再次参照图17B，当医疗器械200沿着插入方向230被插入时，从上到下依次示出医疗器械200的多个快照。相对于外本体210与内本体220的末端之间的预定距离240的初始位置设置了虚线。当医疗器械200在所示的快照中前进时，在外本体210与内本体220的末端之间保持预定距离240。在成对驱动模式中，对于其他操纵命令，也可以保持预定距离240。例如，可以响应于缩回命令以及响应于接合命令保持预定距离240。

如图17A和图17B所示，内本体220和外本体210的末端可以被倒角。这些经倒角的边缘可以使得内本体220和外本体210的末端在医疗过程期间更容易地前进穿过腔网络。另外，当内本体220包括经倒角的边缘时，可以存在某些优点以保持预定距离240使得内本体220的末端从外本体210的末端延伸。例如，外本体210和内本体220的末端中的每个末端上的倒角可以使得末端更容易地沿着腔网络前进，而不会卡在腔网络的壁的特征上。如果内本体220的末端没有从外本体210的末端延伸，则不能利用与内本体220的末端上的倒角相关联的优点。

可以基于医疗器械240和/或机械人臂的物理结构的一个或更多个考虑来选择预定距离240。例如，外本体210和内本体220中的每个的长度可能具有一定量的制造变化，该制造变化可能导致外本体210的末端与内本体220的末端之间的距离相对于不具有这样的制造变化的外本体的末端与内本体的末端之间的相应距离偏移。外本体210与内本体200的长度还可能随时间改变，例如在长度上收缩，其可能导致由系统所计算出的外本体210的末端与内本体220的末端之间的距离和实际的情况下末端之间的距离之间的差异。

另外，当外本体210的末端与内本体220的末端之间的距离小于阈值距离时，由形成在内本体的末端上的相机捕获的图像数据可能被外本体210遮挡，外本体210可能在由相机捕获的图像中是可见的。因此，可能期望将内本体220的末端从外本体210的末端延伸，使得外本体220的末端在捕获的图像中是不可见的。

因此，预定距离240可以被选择成大于长度上的这样的制造差异的公差，使得当加载到机器人臂的器械操纵器上时，内本体210的末端将从外本体220的末端延伸。在其他实现方式中，预定距离240还可以被选择成考虑器械操纵器的安置相对于命令的安置的任何差异，该差异可以具有用于安置的公差误差。因此，预定距离240还可以考虑由于器械操纵器的安置和命令的位置的差异而引入到外本体210和内本体220的末端之间的距离上的差异。

可以用于选择预定距离240的另一考虑可以包括：外本体210和内本体220的末端之间的距离，超过该距离可能会阻碍医疗器械200的插入。例如，如下所述，外本体210和内本体220可以被接合在一起以提供比单独由本体210和200之一可实现的接合更大的接合。如本文所使用的，外本体210和内本体220沿同一方向的共同接合通常可以被称为“共同接合”。当内本体220的末端从外本体210的末端延伸得过远时，医疗器械200的共同接合可能产生不期望的摆动，摆动对于用户来说可能难以有效地操纵。因此，预定距离240可以被选择成小于阈值，在该阈值处共同接合导致不期望的摆动。

在某些实施方式中，内本体220的末端可以缩回到外本体210中，使得外本体210和内本体220的末端之间的距离保持在预定距离。通过将内本体220的末端保持在限定在外本体210中的腔中，可以减少内本体220上的磨损，从而增加内本体220的寿命。在某些实现方式中，可能期望在内本体220的末端缩回到外本体210中的情况下驱动医疗器械200。例如，当内本体220包括诸如针的尖锐边缘时，在内本体220从外本体210延伸的情况下进行驱动可能导致对患者的无意伤害。当在内本体220缩回的情况下进行驱动时，医疗器械200可以在接合期间经历较少的扫掠，可以具有更急的转弯半径，并且可以保护内本体220的末端。然而，这种缩回的驱动还可能导致置于内本体220的末端上的相机的视场的遮挡。此外，更急的转弯半径可以导致对内本体220的过早损坏。

当以成对模式驱动时可以在外本体210和内本体220的末端之间保持的预定距离240可以包括一定范围的距离。例如，可以基于影响成对模式下的医疗器械200的驱动的上述考虑来选择一定范围的距离，使得驱动医疗器械200不会受到与末端之间的距离太小或末端之间的距离太大相关联的不利影响。系统可以在成对模式下的驱动期间监测外本体210和内本体220的末端之间的距离，并且响应于所测量的距离小于第一阈值距离或大于第二阈值距离来调整外本体210和内本体220的末端之间的距离。通过将末端之间的距离保持在一定范围的距离内，系统能够补偿测量误差，该测量误差可能由于在过程期间或过程之前器械操纵器位置、外本体210和内本体220中的一个或更多个的延伸或收缩上的误差等而被引入。

在某些实施方式中，系统可以存储多个预定距离，可以根据所述预定距离选择特定的预定距离以用于在成对模式下驱动。预定距离可以与用户的偏好、正执行的医疗过程的类型(例如，支气管镜检查、输尿管镜检查、肠胃检查等)和/或每个单独的医疗器械相关联。系统可以接收标识预定距离的值的偏好的选择。该选择可以包括系统的用户的标识，并且所标识的用户可以与根据用户的偏好预先选择的给定预定距离相关联。系统可以基于所接收到的选择来调整预定距离。例如，系统可以具有各种模式，例如运动模式或保守模式，以允许有可能地基于用户偏好选择不同的性能配置文件。每个模式可以具有用于预定距离和/或接合因子的不同参数。预定距离和共同接合因子可以影响接合轮廓，并且反之影响医疗装置上的磨损和损耗。

在某些实施方式中，当医疗器械的驱动模式从成对驱动模式改变为不成对驱动模式时或者当医疗器械的驱动模式从不成对驱动模式改变为成对驱动模式时，系统可以基于外本体的末端相对于患者的腔网络的位置来调整预定距离。对于给定的解剖结构，改变预定距离和共同接合因子以实现接合轮廓可能是期望的。

当以成对模式驱动时保持外本体210的末端和内本体220的末端之间的预定距离时，系统可以确定内本体的末端与外本体的末端之间的距离不等于预定距离(或者不在距离范围内)。在某些实施方式中，系统可以基于内本体和外本体各自的长度以及机器人插入数据来确定内本体的末端与外本体的末端之间的距离，该机器人插入数据可以用来确定相应的内本体或外本体已经被插入患者体内的距离。在一个实现方式中，系统可以将内本体和外本体的长度存储在存储装置中，该存储装置可以被安装在内本体和外本体的一部分上。例如，RFID标签可以被安装到内本体和外本体中的每一个中，并且系统可以被配置成从RFID标签读取内本体和外本体的长度。可以在制造之后测量内本体和外本体的长度，并且可以将测量值存储在存储装置中。

响应于确定内本体的末端与外本体的末端之间的距离不等于预定距离，该系统可以使外本体和内本体之一前进或缩回，直到内本体的末端与外本体的末端之间的距离保持为预定距离为止。例如，系统可以转变为外本体驱动模式以使外本体210前进或者可以转变为内本体驱动模式以使内本体220缩回，直到该距离基本上等于(如，在限定的公差范围内)预定距离。该系统可以转变回成对模式，以便响应于该距离回到预定距离的公差范围内而通过一组器械操纵器来驱动外本体和内本体两者以保持预定距离。

特别地，系统可以确定内本体的末端从外本体的末端延伸小于预定距离，并且响应于确定内本体的末端从外本体的末端延伸小于预定距离，将医疗器械的驱动模式改变为内本体驱动模式，并且基于从用户处接收到的插入命令使内本体前进，直到内本体的末端从外本体的末端延伸预定距离。然后，系统可以将驱动模式改变为成对驱动模式。可替选地，系统可以确定内本体的末端从外本体的末端延伸大于预定距离，并且响应于确定内本体的末端从外本体的末端延伸大于预定距离，将医疗器械的驱动模式改变为外本体驱动模式，并且基于从用户处接收到的插入命令使外本体前进，直到内本体的末端从外本体末端延伸预定距离。然后，系统可以将驱动模式改变为成对驱动模式。

该系统还可以被配置成以内本体驱动模式(也称为引导件驱动模式)操作。在内本体驱动模式中，系统可以被配置成将从用户输入装置接收的输入映射为对内本体的驱动命令，而不向外本体提供进一步的命令。在某些实现方式中，系统可以被配置成经由一组用户输入装置来接收内本体驱动模式命令，并且响应于接收到内本体驱动模式命令将医疗器械的驱动模式改变为内本体驱动模式，在该内本体驱动模式中，内本体在外本体保持静止的同时前进或缩回。内本体驱动模式还可以将接合命令映射到内本体。在某些实施方式中，系统还可以在内本体驱动模式下接合外本体。下面将更详细地讨论用于根据驱动模式将接合命令映射到内本体和外本体的技术。

图19示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的内本体驱动模式的实施方式。该系统可以被配置成通过经由内本体驱动模式命令。该系统还可以被配置成响应于接收到内本体驱动模式命令将医疗器械300的驱动模式改变为内本体驱动模式。在内本体驱动模式中，可以在当外本体保持基本静止的同时将插入和缩回命令映射到内本体。

在图19中，从顶部至底部依次示出当内本体320沿着插入方向330被插入而外本体310的位置被基本保持时医疗器械300的多个快照。相对于外本体310的末端与内本体320的末端之间的预定距离340的初始位置设置了虚线。例如，当从成对驱动模式切换到内本体驱动模式时，外本体310和内本体320的末端可以最初分开在预定距离340的阈值范围内的距离。当内本体320响应于前进命令而在所示快照中前进时，外本体310保持基本静止。尽管外本体310的末端的位置被示为是静止的，但是环境的改变(例如，患者的呼吸运动)以及/或者由于内本体320的运动而致使的施加在外本体310上的力可能导致外本体310的位置被极小地改变。尽管在图19中示出了前进命令，但是也可以在内本体驱动模式下执行缩回命令，其中内本体320向外本体310的末端缩回而外本体310保持基本静止。

该系统还可以被配置成在外本体驱动模式(也称为护套驱动模式)下操作。在外本体驱动模式中，系统可以被配置成将从用户输入装置接收到的输入映射为对外本体的驱动命令，而不向内本体提供进一步的命令。在某些实现方式中，系统可以被配置成通过一组用户输入装置来接收外本体驱动模式命令，并且响应于接收到外本体驱动模式命令将医疗器械的驱动模式改变为外本体驱动模式，在该外本体驱动模式中，外本体在内本体保持静止的同时前进或缩回。如下面详细讨论的，外本体驱动模式还可以将接合命令映射至内本体。

图20示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的外本体驱动模式的实施方式。该系统可以被配置成经由用户输入装置接收外本体驱动模式命令。该系统还可以被配置成响应于接收到外本体驱动模式命令将医疗器械300的驱动模式改变为外本体驱动模式。在外本体驱动模式中，插入和缩回命令可以被映射到外本体，而内本体保持基本静止。

在图20中，从顶部至底部依次示出当外本体410沿着插入方向430前进而内本体420的位置被基本保持时医疗器械400的多个快照。相对于外本体410和内本体420的末端之间的预定距离440的位置设置了虚线，在该位置处外本体410的进一步前进将自动切换至成对模式。当外本体410的末端响应于前进命令而在所示快照中前进时，内本体420保持基本静止。尽管内本体420的末端的位置被示为是静止的，但是环境的改变(例如，患者的呼吸运动)以及/或者由于外本体410的运动致使施加在内本体420上的力可能导致内本体420的位置被极小地改变。尽管在图20中示出了前进命令，但是也可以在外本体驱动模式下执行缩回命令，其中外本体410的末端远离内本体420的末端缩回而内本体420保持基本静止。

图21提供了示出根据本公开内容的方面的用于改变医疗器械的驱动模式的技术的框图。在所示的实施方式中，医疗器械可以以成对驱动模式505、内本体驱动模式510和外本体驱动模式515中的一种驱动模式驱动。在某些实现方式中，用户输入装置可以包括被配置成从系统的用户接收改变当前驱动模式的命令的按钮。系统可以根据系统的当前状态来不同地响应于改变驱动模式命令。例如，当系统正在以成对驱动模式505命令驱动医疗器械并且接收到改变驱动模式命令时，系统可以将驱动模式改变为内本体驱动模式510。该改变可以包括停下护套并且启动内本体的驱动。

当在内本体驱动模式510中时，系统对接收到改变驱动模式命令的响应可以取决于内本体和外本体的末端之间的距离是否在预定距离的阈值距离内(例如，医疗器械处于成对位置，参见图17A)。当内本体和外本体的末端之间的距离在预定距离的阈值距离内时，系统可以响应于接收到改变驱动模式命令而将驱动模式改变为成对驱动模式505。当内本体的末端与外本体的末端之间的距离不在预定距离的阈值距离内时，系统可以响应于接收到改变驱动模式命令而将驱动模式改变为外本体驱动模式515。

最终，当处于外本体驱动模式515中时，系统可以响应于接收到改变驱动模式命令而将驱动模式改变为内本体驱动模式510。驱动模式的这种改变可以包括将外本体停在外本体的当前位置处并且启动内本体的驱动。该系统可能不需要直接从外本体驱动模式515转变为成对驱动模式505的命令，因为系统可以在某些条件下自动地进行驱动模式的这种改变，如下面所讨论的。

在某些实施方式中，该系统可以被配置成在成对驱动模式505下以与内本体驱动模式510或外本体驱动模式515中的任一个下相比更高的速度驱动医疗器械。例如，驱动医疗器械通过腔网络的较靠近进入点的初始部分与腔网络的接近目标的部分相比可能需要较低的精度，在目标附近，用户可以选择内本体驱动模式510或外本体驱动模式515。因此，当需要较低的精度时，系统可以在成对驱动模式505下以更快的速度驱动医疗器械。可替选地，当在距进入点阈值插入距离内时系统可以以更快的速度驱动医疗器械，并且在插入距离大于阈值插入距离之后限制速度。驱动速度可以包括以下中的至少一项：接合速度、松弛速度、插入速度和缩回速度。

该系统还可以被配置成在当前驱动模式下的驱动接近成对位置时，通过将驱动模式改变为成对驱动模式505来执行“自动成对”(例如，从内本体驱动模式510或外本体驱动模式515中的任一个的自动转变)。图22示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的自动成对的实施方式。具体地，在图22中，从顶部至底部依次示出当内本体620沿着缩回方向630缩回时医疗器械600的多个快照。在这种情况下，系统正在以内本体驱动模式驱动内本体620，并且内本体620的末端从外本体610的末端延伸大于预定距离640的距离，如虚线所示。例如，该系统可以被配置成在内部驱动模式下经由一组用户输入装置接收缩回的缩回命令。响应于接收到缩回命令，系统可以通过机器人臂组件的一组器械操纵器使内本体620缩回。

在某些实施方式中，一旦内本体620的末端到达距外本体610的末端预定距离640时(例如，医疗器械600处于成对位置)，系统可以自动进入成对驱动模式。也就是说，系统可以确定内本体620的末端与外本体610的末端之间的距离在预定距离640的公差范围内。响应于确定内本体620的末端与外本体610的末端之间距离在预定距离640的公差范围内，系统可以将医疗器械600的驱动模式改变为成对驱动模式。此后，根据成对驱动模式，系统可以将进一步的驱动命令映射到外本体610和内本体620两者。在图22所示的示例中，维持缩回命令，并且将外本体610和内本体620两者都缩回以维持其间的预定距离640。

该系统还可以被配置成从外本体驱动模式执行“自动成对”。图23示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的自动成对的另一种实施方式。具体地，在图23中，从顶部至底部依次示出当外本体710沿插入方向730插入时医疗器械700的多个快照。在这种情况下，系统正在以外本体驱动模式驱动外本体710，并且内本体720的末端从外本体710的末端延伸大于预定距离740的距离，如虚线所示。例如，系统可以被配置成在外本体驱动模式中经由一组用户输入装置接收插入的插入命令。响应于接收到插入命令，系统可以通过机器人臂组件的一组器械操纵器插入外本体710。

在某些实施方式中，一旦外本体710的末端到达距内本体720的末端预定距离740(例如，医疗器械700处于成对位置)，则系统可以自动进入成对驱动模式。也就是说，系统可以确定内本体720的末端与外本体710的末端之间的距离在预定距离740的公差范围内。响应于确定内本体720的末端与外本体710的末端之间的距离在预定距离740的公差范围内，系统可以将医疗器械700的驱动模式改变为成对驱动模式。此后，根据成对驱动模式，系统可以将进一步的驱动命令映射到外本体710和内本体720两者。在图23所示的示例中，维持插入命令，并且将外本体710和内本体720两者都插入以维持其间的预定距离740。

图24提供了示出根据本公开内容的方面的用于改变医疗器械的驱动模式的另一种技术的框图。具体地，图24示出了结合以上的图22和图23讨论的“自动成对”转变。在第一自动成对技术820中，系统可以响应于内本体的末端缩回到成对位置(例如，在预定距离的公差范围内)自动地从内本体驱动模式810转变为成对驱动模式805。在第二自动成对技术825中，系统可以响应于外本体的末端插入到成对位置(例如，在预定距离的公差范围内)自动地从外本体驱动模式815转变为成对驱动模式805。

在某些实现中，系统可以在执行第一自动成对技术820和第二自动成对技术825之一时确定是否满足定时条件。例如，当在内本体驱动模式810中时，用户可以使内本体缩回直到内本体的末端与外本体的末端之间的距离处于成对位置。当到达成对位置时，系统可以开启定时器或者以其他方式跟踪或测量自到达成对位置起已命令内部器械缩回的持续时间。如果系统在经过的时间小于阈值时间段时接收到使医疗器械停止缩回或前进的命令，则系统可以返回至或保持在内本体驱动模式810。否则，如果时间条件已经满足，则系统可以将驱动模式改变为成对模式。这样的时间条件可以作为一种技术，该技术用于防止系统在用户不打算进入成对驱动模式805时自动从一种模式改变为成对驱动模式805。

类似地，时间条件可以被用于确定外部器械插入命令是否将会导致系统从护套驱动模式转变为成对驱动模式。

该系统还可以被配置成在医疗过程启动之后执行初始调整，以解决内本体的末端和外本体的末端未对准的问题。图25示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的初始跟进的实施方式。在某些实现方式中，系统可以被配置成自动地在成对驱动模式下启动过程。然而，在机器人手术系统的初始设置之后，外本体910的末端和内本体920的末端可能未安置在成对位置(例如，在预定距离940的阈值距离之内)。例如，这种情况可能由于外本体910和内本体920中的每个的长度都具有一定量的制造差异而发生，这可能导致外本体210的末端与内本体220的末端之间的距离根据机器人臂的加载位置从预定距离偏移。该系统可以将制造后测量的内本体910和外本体920的长度分别存储在附接至内本体910和外本体920的RFID标签中。因此，系统能够读取内本体910和外本体920的长度，将制造后测量的制造差异考虑在内。图25中示出了一种可能的未对准的初始条件，其中外本体910的末端与内本体920的末端之间的距离小于预定距离940。

响应于接收到插入命令，系统可以仅驱动内本体920直到外本体910与内本体920之间的距离达到预定距离940。此后，系统可以在成对模式下一起驱动外本体910和内本体920。

图26示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的初始跟进的另一实施方式。例如，可能发生的另一种未对准包括外本体1010的末端与内本体1020的末端之间的距离大于预定距离1040。如上所述，系统可以被配置成自动地以成对驱动模式启动过程。然而，在机器人手术系统的初始设置之后，外本体1010的末端和内本体1020的末端可能未安置在成对位置中(例如，在预定距离940的阈值距离内)。图26中示出了另一种可能的未对准初始条件，其中，医疗器械1000的外本体1010的末端与内本体1020的末端之间的距离大于预定距离1040。

响应于接收到插入命令，系统可以仅驱动外本体1010直到外本体1010与内本体1020之间的距离达到预定距离1040。此后，系统可以在成对模式下一起驱动外本体1010和内本体1020。

图27提供了示出根据本公开内容的方面的用于改变医疗器械的驱动模式的又一技术的框图。具体地，图27示出了结合以上图25和图26讨论的“初始跟进”转变。在第一初始跟进技术1120中，系统可以响应于外本体的末端与内本体的末端之间的距离小于预定距离而自动地从内本体驱动模式1110转变为成对驱动模式1105。在第二初始跟进技术1125中，系统可以响应于医疗器械的外本体的末端与内本体的末端之间的距离大于预定距离而自动地从外本体驱动模式1115转变为成对驱动模式1105。B.医疗器械本体之间的共同接合。

为了前进通过患者的腔网络，可能必需将医疗器械的末端附近的一部分接合以调整医疗器械在腔网络中沿期望的腔的插入方向。当系统被配置成在各种驱动模式(例如，成对驱动模式、内本体驱动模式和外本体驱动模式)下驱动医疗器械时，系统可以基于当前驱动模式映射经由一组一个或更多个用户输入装置接收的接合命令。

图28是示出了根据本公开内容的方面的用于共同接合医疗器械的外本体和内本体的由手术机器人系统或其部件(s)操作的示例方法的流程图。例如，图28中所示的方法1700的步骤可以由手术机器人系统的处理器执行。为了方便起见，将方法1700描述为由系统的处理器执行。

方法1700开始于框1701处。处理器可以被包括为系统的一部分，包括：含有外本体和在外本体中的被配置成驱动通过腔的内本体的医疗器械；被配置成控制外本体和内本体的移动的一组一个或更多个器械操纵器(例如，耦接至机器人臂组件)；一组一个或更多个用户输入装置；一组一个或更多个处理器；以及至少一个计算机可读存储器，该计算机可读存储器与一组处理器通信并且具有存储在计算机可读存储器上的使一组处理器执行方法1700的计算机可执行指令。

在框1705处，处理器经由一组用户输入装置接收接合医疗器械的接合命令。在某些实施方式中，接合命令可以不包括选择医疗器械的外本体或内本体用于接合。因此，系统可以被配置成基于当前驱动模式将接合命令映射到外本体和内本体之一或两者。例如，当处于内本体驱动模式时，用户可能希望使内本体的末端接合。然而，取决于内本体的末端与外本体的末端之间的距离，可能期望将内本体和外本体两者都接合，以提供另外的接合(例如，更小的曲率半径)或者避免内本体和外本体的接合相互抵抗。

一次仅接合外本体和内本体之一时可能出现的一个潜在问题是“硬挤(muscling)”。如本文中所使用的，硬挤通常是指施加至外本体和内本体中的一个的接合与施加至外本体和内本体中的另一个的接合相反的情况。例如这可能在第一力被施加至外本体中的腱部以维持外本体的当前接合而第二力响应于接合命令而被施加至内本体时发生。因此，在第一力与第二力之间可能发生硬挤，导致在外本体与内本体之间产生相反的力。

为了防止不期望的硬挤以及改善医疗器械可达到的接合的量，系统可以响应于接收到接合命令而使外本体和内本体“共同接合”。在某些实施方式中，共同接合的量可以取决于外本体的末端与内本体的末端之间的距离，还可以取决于当前驱动模式。在图28的方法1700中，在框1701处，处理器将外本体和内本体中的一个作为初级本体，而将外本体和内本体中的另一个作为次级本体。系统然后可以将接合命令施加至初级本体并且可以使次级本体共同接合。系统可以基于当前驱动模式来选择初级本体和次级本体。下表总结了一种用于选择初级本体和次级本体的技术。

表1

上述用于选择初级本体和次级本体的技术仅是一种实施方式，并且可以采用其他技术，例如，通过在成对驱动模式中选择内本体作为初级本体而选择外本体作为次级本体。

在执行共同接合时，在框1715处，处理器确定内本体的末端与外本体的末端之间的距离。系统能够通过多种不同技术中的一种来确定末端之间的距离，例如，基于限定器械操纵器的位置的机器人数据。在框1720处，处理器基于外本体的末端与内本体的末端之间的确定距离来确定共同接合因子。在某些实施方式中，共同接合因子可以根据外本体的末端与内本体的末端之间的距离而变化。在其他实施方式中，共同接合因子可以是当外本体的末端与内本体的末端之间的距离在预定距离范围内时施加的静态值。

在框1725处，处理器通过一组器械操纵器基于接合命令接合初级本体。也就是说，系统可以将在接合命令中接收的接合的全部量施加至初级本体。然而，本公开内容不限于此，并且在某些情况下，系统可以调节施加至初级本体的接合的量。在框1730处，处理器通过一组器械操纵器基于接合命令和共同接合因子接合次级本体。共同接合因子可以基于以下中的一项或更多项来限定用于确定要施加至次级本体上的接合的量的技术：接合命令、施加至初级本体的接合的量；以及当前驱动模式。该方法在框1735处结束。

在某些实施方式中，共同接合因子包括共同接合比，该共同接合比将施加至初级本体的接合的量与施加至次级本体的接合的量相关。也就是说，共同接合比可以限定用于基于施加至初级本体的接合的量来确定施加至次级本体的接合的量的比率。在一些实现方式中，基于外本体的末端与内本体的末端之间的距离来确定共同接合比。因此，施加至次级本体的接合的量可以基于末端之间的距离而变化。另外，用于确定共同接合比的技术可以取决于当前驱动模式。

由于当处于成对驱动模式时该系统维持外本体的末端与内本体的末端之间的距离，因此共同接合比可以基本上恒定。然而，在其他实施方式中，可以基于例如通过一组用户输入装置而接收到的命令在成对驱动模式下调节共同接合比。因此，在某些实现方式中，用户可以能够选择共同接合比来调节医疗器械可达到的接合的量。在这些实现方式中，用户还能够在其他驱动模式(例如，外部驱动模式和内部驱动模式)下手动选择共同接合比。

图29A包括示出了根据本公开内容的方面的用于在内本体驱动模式下确定的共同接合比的技术的图表。在图29A的实施方式中，共同接合比由曲线或斜率1205示出。内本体插入深度(其与外本体的末端与内本体的末端之间的距离有关)沿X轴绘制并且共同接合比的值沿y轴绘制。该图表包括：示出成对位置的虚线1210；表示共同接合区域的起点的点1215以及表示共同接合区域的终点的点1220。在某些实现方式中，点1215可以是外本体的末端与内本体的末端对准(例如，末端之间没有距离)的点，以及点1220可以表示内本体插入深度，超过该深度共同接合比降为零。

在所示的实施方式中，共同接合在外本体的末端与内本体的末端之间的距离的预定范围之外禁用(这可以包括将共同接合值设置为零)。距离的预定范围由点1215与点1220之间的内本体插入深度示出。在此范围之外，系统可能不会使次要装置共同接合，而仅向主要装置提供接合命令。在点1215处的共同接合区域的起点处，共同接合比可以被设置为预定值。此外，当外本体的末端与内本体的末端之间的距离落入距离的预定范围内时，共同接合比可以基于将确定的距离与共同接合比相关的预定函数来确定。如图29A中所示，基于预定函数确定的共同接合比可以随着所确定的距离(例如，内本体插入深度)的增加而减小。由该函数限定的曲线可以是平滑曲线1205，该平滑曲线1205限定了从共同接合区域的起点1215至共同接合区域的终点1220的逐渐转变。在某些实现方式中，预定函数可以由具有可被选择以控制曲线1205的速度和形状的参数的双弯曲函数(sigmoid function)来限定。

系统可以使用基于限定图29A所示的曲线1205的函数所确定的共同接合因子，以基于在内本体驱动模式下接收到的接合命令来确定要施加至外本体的接合的量(例如，要施加至外本体的一个或更多个腱部的张力)。例如，系统可以将接合指令的全部的量施加至内本体，并且将如使用接合比率所确定的部分接合指令施加至外本体。

图29B包括示出了根据本公开内容的方面的用于在外本体驱动模式下确定共同接合比的技术的图表。在图29A的实施方式中，通过与图29A中示出的曲线1205相似的曲线或斜率1225示出了共同接合比。该图表包括示出成对位置的虚线1230、代表共同接合区域的起始的点1235和代表共同接合区域的终止的点1240。在某些实现方式中，点1235可以是外本体的末端与内本体的末端对准(例如，末端之间没有距离)的点，以及点1240可以表示内本体插入深度，超过该深度共同接合比降为零。

曲线1225可以以与内部驱动模式下的曲线1205相似的方式限定。然而，在某些实现方式中，外本体驱动模式的共同接合区域的起点1235处的初始值可以具有比内本体驱动模式的初始值低的值。可替选地，可以以与在内部驱动模式中不同的方式来调节限定曲线1225的特征的参数(例如，曲线的速度和形状)。

该系统可以使用基于限定图29A所示的曲线1225的函数而确定的共同接合因子，以基于在外本体驱动模式下接收到的接合命令来确定要施加至内本体的接合的量(例如，要施加至内本体的一个或更多个腱部的张力)。例如，该系统可以将接合命令的全部的量施加至外本体，并且如使用接合比率所确定的将一部分接合命令施加至内本体。

该系统还可以被配置成基于经由一组用户输入装置所接收的松弛医疗器械的松弛命令来使用共同接合因子(如根据以上实施方式的一种确定的)。在某些实施方式中，系统可以基于松弛命令通过机器人臂组件的一组器械操纵器松弛初级本体，并且可以基于松弛命令和共同接合因子通过机器人臂组件的一组器械操纵器松弛次级本体。可以基于以下各项中的一项或更多项来确定共同接合因子：外本体的末端与内本体的末端之间的距离、当前驱动模式以及松弛命令。松弛命令可以包括使先前用于使外本体和/或内本体接合的一个或更多个腱部中的张力松弛的命令。另外，类似于以上讨论的共同接合实施方式，根据表1，可以将外本体和内本体作为初级本体和次级本体。

在某些情况下，一旦初级本体被松弛(例如，不再对初级本体中的腱部施加张力)，次级本体可以仍然在次级本体中的腱部中的一个或更多个腱部中具有张力。因此，响应于确定初级本体已经松弛，系统可以独立于共同接合因子地基于松弛命令经由机器人臂组件的一组器械操纵器松弛次级本体。例如，由于当初级本体的腱部中没有张力时，诸如硬挤的某些问题将不再发生，因此一旦使主要装置松弛，可能就不再需要调节次要装置的接合。因此，如果系统在初级本体已经松弛之后接收到松弛命令，则系统将对次级本体施加松弛命令，而无需基于共同接合比来调节松弛命令。

在某些实现方式中，系统还可以被配置成经由一组用户输入装置接收禁用共同接合命令。该系统可以响应于接收到禁用共同接合命令在不接合次级本体的情况下基于接合命令通过机器人臂组件的一组器械操纵器接合初级本体。这可以给用户提供对外本体和内本体中的每一个的手动控制的另外的选项，其可以被用于执行更复杂的接合操纵。例如，用户可以在外本体与内本体之间施加一定量的硬挤，以基于外本体的接合向内本体提供另外的支持。

图30示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的张力监测的实施方式。特别地，图30示出了系统基于在外本体和内本体之一的一个或更多个腱部中测量的张力与四个阈值张力值的比较而可以采取的多个接合动作1300。尽管可以以单独的方式将张力监测应用于外本体和内本体中的每一个，但是为了便于描述，将针对内本体描述张力监测的示例。可以将类似的技术应用于外本体，该外本体可以包括与张力阈值相同或不同的值。在某些实现方式中，系统可以单独地监测给定的内本体或外本体中的每个腱部的张力值。然而，在其他实现方式中，系统可以确定相应的内本体或外本体的各个腱部中的张力值的标准。

在所示的实现方式中，当内本体的腱部的测量张力小于第一阈值时，系统可以以正常接合速度1305接合内本体。例如，当张力小于阈值时，系统可以不改变应用于内本体的接合。当测得的张力大于第一阈值但小于第二阈值时，系统可以减慢接合速度1310。通过减慢接合速度，系统可以防止内本体的接合将另外的力快速地施加至患者的腔，从而减小伤害患者的几率。

当测量张力大于第二阈值但小于第三阈值时，系统可以限制接合量1315。当接合量被限制时，阻碍了施加至患者的腔的力(例如，通过另外的接合)，降低受伤风险。当测量张力大于第三阈值但小于第四阈值时，系统可以自动地松弛内本体1320。在接合被限制之后，腱部的张力在某些情况下可能会增加，例如将内本体缩回腔的一部分中，或者腔改变形状并向腱部施加力。该系统通常可以响应于施加至腱部的外力来调节施加至腱部上的力，并且从而增加施加至腱部上的力，以维持当前的接合量。通过在张力大于第三阈值时提供自动松弛功能1320，系统可以防止由内本体施加至腔的力达到可能对患者造成伤害的水平。

当测量张力大于第四阈值时，系统可能会发生错误1325。尽管自动松弛功能1320旨在防止张力达到危险水平，但是可以将第四阈值设置为获知系统遇到故障、松弛得不够快的情况，或者获知其他意外事件。响应于所产生的错误，系统可以禁用机器人系统的操作。此外，系统可以要求医疗过程停止，并且要求从患者移除医疗器械。然后可以重置系统，以便医疗过程可以重新开始。

系统还可以被配置成自动地使减慢接合速度功能1310和/或限制接合功能1315去激活。在某些实施方式中，响应于激活减慢接合速度功能1310或限制接合功能1315，系统可以响应于腱部上的测量张力处于低于相应阈值(例如，第一阈值或第二阈值)超过阈值时间段而禁用相应的功能1310或1315。系统可以存储不同的阈值时间段，以去激活减慢接合速度功能1310和限制接合功能1315中的每一个。

图31示出了根据本公开内容的方面的医疗器械在缩回期间的自动松弛的实施方式。在图31的实施方式中，医疗器械1400包括外本体1410和可以处于第一位置1420或第二位置1425的内本体。当内本体在第一接合位置1420时，内本体可以被接合成具有小于虚线所示的阈值曲率半径1430的曲率半径。当内本体处于第二接合位置1425时，内本体可以被接合成具有大于阈值曲率半径1430的曲率半径。

用于在缩回期间使医疗器械自动地松弛的一种技术基于在没有接收到缩回以外的用户命令的情况下的缩回的距离。例如，在医疗器械已经缩回大于阈值距离的距离之后，系统还可以在缩回时自动地松弛医疗器械1400。例如，系统可以确定医疗器械已经缩回的距离大于阈值距离，并且响应于确定医疗器械已经缩回的距离大于阈值距离，自动地使医疗器械松弛。缩回大于阈值距离的距离可以包括在没有接收到任何插入命令或接合命令的情况下医疗器械的缩回。当系统接收接合命令或插入命令时，系统可以阻止和/或退出自动松弛命令，从而允许用户超控自动松弛。系统可以在驱动模式(例如，成对驱动模式、内本体驱动模式、外本体驱动模式)中的任何一种下执行自动松弛，并且可以基于与当前驱动相对应的初级本体来测量所确定的缩回距离。

基于缩回距离的自动松弛可以在医疗器械在长距离上缩回时(例如，在医疗过程完成之后移除医疗装置)辅助用户松弛医疗器械。通常地，期望在长距离缩回时松弛医疗器械，因此当用户忘记手动地松弛医疗器械时，系统可以辅助用户。

自动松弛的另一种实现方式可以包括医疗器械1400的曲率半径的测量。响应于从一组用户输入装置接收到缩回命令，系统可以被配置成确定医疗器械的曲率(例如，在图31的示例中，在第一位置1420处的内本体的曲率)小于阈值曲率1430。响应于确定医疗器械的曲率小于阈值曲率1430，系统可以在缩回医疗器械时使医疗器械自动地松弛。通过使医疗器械1400自动地松弛，该系统可以防止由于缩回到外本体1410中的内本体1420的部分中的张力而引起的医疗器械的硬挤。由于硬挤可以导致外本体1410和/或内本体1420过早的磨损，因此这种自动松弛可以使医疗器械1400的寿命更长。在某些实施方式中，这种自动松弛的实现可以在缩回时立即发生而无需测量缩回的距离。可替选地，曲率半径自动缩回可以仅发生在当接合部分(例如，内本体1420的在其末端附近的长度)正在缩回到外本体1410中时。内本体1420的曲率半径可以基于对内本体1420的命令的角度(或可替代地为命令的接合量)和命令的插入量来确定。

医疗器械的自动松弛也可以使用用于如上所述的命令松弛的共同接合比。然而，在某些实施方式中，在自动松弛期间，松弛一个初级本体，该系统可以在接合次级本体时继续使用共同接合比。这种共同接合比继续使用可以防止外本体在自动松弛期间过早地失去对内本体的支持。

C.外本体停放。

通过使得驱动模式能够在成对驱动模式、外本体驱动模式和内本体驱动模式之间选择和改变，系统可以允许更容易地进入腔网络的部分。例如，特别急的转弯在接合期间可能需要较小的曲率半径，这可以通过在内本体驱动模式下的共同接合来实现。此外，由于外本体的直径，可能需要停放外本体并且以内本体驱动模式继续前进进入腔网络，以使医疗器械配合到直径小于外本体的直径的腔中。

该系统可以访问医疗器械前进通过的腔网络的手术前和/或手术中模型。模型可以存储在存储器中，并且可以包括腔网络的映射部分。存储器还可以存储目标相对于模型的位置以及沿着模型从进入点到目标的路径。通过使用该模型，目标的位置和/或路径，系统可以能够确定护套可以停放的位置，以便遵循路径和/或到达目标。

图32是示出了根据本公开内容的方面的用于医疗器械的停放辅助的能够由手术机器人系统或其部件操作的示例方法的流程图。例如，图32中所示的方法1800的步骤可以由手术机器人系统的处理器执行。为了方便起见，方法1800被描述为由系统的处理器执行。

方法1800开始于框1801处。处理器可以作为系统的一部分被包括，该系统包括：医疗器械，该医疗器械包括外本体和被配置成通过外本体中的腔来驱动的内本体；一个或更多个被配置成控制外本体和内本体移动的一组器械操纵器(例如，耦接至机器人臂组件)；一组一个或更多个反馈装置；一组一个或更多个处理器；以及至少一个计算机可读存储器，所述至少一个计算机可读存储器与一组处理器通信并且在所述至少一个计算机可读存储器上存储有使一组处理器执行方法1800的计算机可执行指令。

在框1805处，处理器沿着具有与停放辅助特征匹配的形状的路径识别腔网络的部分。停放辅助特征可以包括例如：具有小于阈值的曲率半径的腔网络的部分；小于阈值的腔网络的直径；或者用户选择性地选择的用于停放外本体的预先计划的位置。在框1810处，处理器使得在一组反馈装置的至少一部分上产生在相对于模型的与所识别的部分对应的位置处的停放指示，该停放指示表示停放外本体的末端的位置。方法1800在框1815处结束。

图33示出了根据本公开内容的方面的停放指示的示例。图33中所示的模型1500可以呈现在显示器上并且还可以包括路径1505以及停放指示1510，该路径可以是使医疗器械朝着目标(未示出)导航的预先计划的路径。停放指示可以是模型中的停放外本体并且将驱动模式改变为内部驱动模式以使内本体进一步前进的位置的视觉表示。在其他实施方式中，除了在显示器上呈现停放指示之外，系统还可以包括一组一个或更多个反馈装置，反馈装置包括以下中的至少一种：显示器、触觉反馈装置和扬声器。因此，系统可以通过上面列出的反馈机构中的一个或更多个向用户提供停放指示。例如，当医疗器械的末端在停放指示的阈值距离内时，系统可以向用户提供听觉和/或触觉反馈，并且当医疗器械的末端到达停放指示的位置时，系统可以提供不同类型的反馈。

在某些实施方式中，系统可以不提供停放指示，直到在内本体驱动模式下可到达目标。例如，内本体可能仅能够从外本体的末端延伸阈值插入距离。因此，系统可以确定从识别部分到目标的距离小于内本体的阈值插入距离，并且响应于确定从识别部分到目标的距离小于内本体的阈值插入距离，使得进行停放指示的呈现。通过延迟提供停放指示，直到医疗器械的末端在距离目标的阈值插入距离之内，该系统可以防止用户过早地将外本体停放在将不允许内本体到达目标的位置处。

系统还可以被配置成接收外本体停放指令，以将外本体停放在当前位置处。该系统可以确定从当前位置到目标的距离大于内本体的阈值插入距离，并且响应于确定从当前位置到目标的距离大于内本体的阈值插入距离，在一组显示器的至少一部分上引起当外本体停放在当前位置处时内本体无法到达目标的呈现。因此，系统可以能够向用户提供警告，在剩余的医疗过程中将外本体停放在当前位置可能会导致目标无法到达。用户可以能够使用该信息来确定是否在不停放外本体的情况下继续以成对模式驱动，或者在前进通过腔网络的一部分之后是否使用外本体驱动模式来使外本体跟上内本体。

该系统还可以被配置成基于从先前执行的医疗过程中收集的数据来确定停放辅助特征。例如，可以基于先前执行的医疗过程来确定停放辅助特征，上述先前执行的医疗过程各自包括具有与停放辅助特征匹配的形状的路径。因此，系统可以确定用户更可能沿着具有与停放辅助特征相匹配的形状的某些路径停放外本体。然后，基于对先前执行的医疗过程的分析，系统更可能提供停放位置的指示。该系统还可以被配置成接收识别腔网络的部分的选择，并且使用所接收的选择来提供停放指示。

在某些实施方式中，系统可以被配置成识别沿着路径的位置，在该位置处腔网络中的腔的直径在外本体的直径的阈值范围内。系统可以基于沿着路径所识别的位置来识别腔网络的部分。如此，系统可以基于腔网络内的一个位置来确定停放指示，在该位置处腔网络变窄到可能难以使外本体进一步前进。

在其他实施方式中，系统还可以被配置成检测医疗器械脱出，并且使得在一组显示器的至少一部分上进行该医疗器械脱出的指示的呈现。用户可以使用该反馈在继续处理之前校正脱出。可以用于检测脱出的一种技术可以包括将医疗器械的命令的前进与医疗器械的末端的位置的一个或更多个测量值(例如，来自医疗器械中的相机的视觉信息、从EM传感器接收的位置数据等)进行比较。当测量的位置数据指示医疗器械的末端尚未响应于使医疗器械前进的命令而移动时，系统可以能够确定医疗器械脱出。系统还能够根据脱出的严重性来提供用于减轻脱出的技术的任何指示。例如，可以通过在外本体驱动模式中使外本体前进来解决小于阈值量的脱出，而大于阈值量的更严重的脱出可能需要医疗器械的缩回。

在一个实施方式中，系统可以被配置成响应于接收到使内本体前进的内本体前进指令来检测脱出。系统可以指示机器人臂组件的一组器械操纵器使内本体前进，并且响应于指示机器人臂组件的一组器械操纵器使内本体前进，基于来自一个或更多个传感器的输出确定内本体的末端的位置没有移动。系统可以基于确定内本体的末端的位置没有移动来检测医疗器械脱出。

3.实现系统和术语。

本文公开的实现方式提供了用于驱动具有内本体和外本体的医疗器械的系统、方法和设备。

应该注意的是，如本文中使用的术语“耦接(couple)”、“耦接(coupling)”、“耦接(coupled)”或者词语耦接的其他变型可以指示间接连接或直接连接。例如，如果第一部件被“耦接”至第二部件，则第一部件可以经由另一部件间接连接至第二部件或者直接连接至第二部件。

本文中描述的用于驱动医疗器械的函数可以作为一个或更多个指令存储在处理器可读或计算机可读介质上。术语“计算机可读介质”是指可以由计算机或处理器访问的任何可用介质。作为示例而非限制，这样的介质可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、光盘只读存储器(CD-ROM)或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁性存储装置、或者可以用于以指令或数据结构的形式存储期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何介质。应当注意的是，计算机可读介质可以是有形的且非暂态的。如本文中所使用的，术语“代码”可以指能够由计算装置或者处理器执行的软件、指令、代码或数据。

本文中公开的方法包括用于实现所描述的方法的一个或更多个步骤或动作。在不脱离权利要求的范围的情况下，方法步骤和/或动作可以彼此互换。换言之，除非正在描述的方法的正确操作需要步骤或动作的特定顺序，否则可以在不脱离权利要求的范围的情况下修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。

如本文中所使用的，术语“多个”表示两个或更多个。例如，多个部件表示两个或更多个部件。术语“确定”包含各种各样的动作，并且因此，“确定”可以包括计算、电脑运算、处理、导出、调查、查找(例如，在表、数据库或另一数据结构中查找)、查明等。“确定”还可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。此外，“确定”可以包括解析、选择、挑选、建立等。

除非另有明确说明，否则短语“基于”并不意味着“仅基于”。换言之，短语“基于”描述了“仅基于”和“至少基于”两者。

提供了所公开的实现方式的先前描述，以使得本领域技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域技术人员而言，对这些实现方式的各种修改将是明显的，并且在不脱离本发明的范围的情况下，本文中限定的一般原理可以应用于其他实现方式。例如，应当理解的是，本领域普通技术人员将能够采用多个对应的替选和等同的结构细节，诸如紧固、安装、耦接或者接合工具部件的等同方式、用于产生特定致动运动的等同机制，以及用于递送电能的等同机制。因此，本发明不意在限于本文中所示的实现方式，而是与符合本文中公开的原理和新特征的最宽范围一致。

Claims (15)

1.一种机器人手术系统，包括：

医疗器械，所述医疗器械包括外本体和被配置成被驱动穿过所述外本体中的腔的内本体；

一组一个或更多个器械操纵器，被配置成控制所述外本体和所述内本体的移动；

一组一个或更多个用户输入装置；

一组一个或更多个处理器；以及

至少一个计算机可读存储器，所述至少一个计算机可读存储器与所述一组一个或更多个处理器通信并且在所述至少一个计算机可读存储器上存储有使所述一组一个或更多个处理器进行如下操作的计算机可执行指令：

经由所述一组一个或更多个用户输入装置接收改变驱动模式命令；以及

响应于接收到所述改变驱动模式命令，将所述医疗器械的驱动模式从成对驱动模式改变为不成对驱动模式，其中，当处于所述成对驱动模式时，响应于从所述一组一个或更多个输入装置接收到驱动命令，将所述内本体的末端与所述外本体的末端之间的距离保持在预定距离，

其中，所述存储器还存储使所述一组一个或更多个处理器进行如下操作的计算机可执行指令：

确定所述内本体的末端与所述外本体的末端之间的距离不等于所述预定距离；

响应于确定所述内本体的末端与所述外本体的末端之间的距离不等于所述预定距离，将所述医疗器械的驱动模式改变为所述不成对驱动模式；以及

使所述外本体和所述内本体之一前进，直到所述内本体的末端与所述外本体的末端之间的距离在所述预定距离内。

2.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中，所述内本体的末端和所述外本体的末端中的每个都被倒角。

3.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中，所述存储器还存储使所述一组一个或更多个处理器进行如下操作的计算机可执行指令：

确定所述内本体的末端从所述外本体的末端延伸小于所述预定距离；

响应于确定所述内本体的末端从所述外本体的末端延伸小于所述预定距离，将所述医疗器械的驱动模式改变为内本体驱动模式；

使所述内本体前进，直到所述内本体的末端从所述外本体的末端延伸所述预定距离；以及

将所述医疗器械的驱动模式改变为所述成对驱动模式。

4.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中，所述存储器还存储使所述一组一个或更多个处理器进行如下操作的计算机可执行指令：

在进入所述成对驱动模式之前，确定所述内本体的末端从所述外本体的末端延伸大于所述预定距离的距离；

响应于确定所述内本体的末端从所述外本体的末端延伸大于所述预定距离的距离，将所述医疗器械的驱动模式改变为外本体驱动模式；

使所述外本体前进，直到所述内本体的末端从所述外本体的末端延伸所述预定距离；以及

将所述医疗器械的驱动模式改变为所述成对驱动模式。

5.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中，所述存储器还存储使所述一组一个或更多个处理器进行如下操作的计算机可执行指令：

将所述医疗器械的驱动模式改变为内本体驱动模式，在所述内本体驱动模式中，所述内本体在所述外本体保持静止的同时前进或缩回。

6.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中，所述存储器还存储使所述一组一个或更多个处理器进行如下操作的计算机可执行指令：

将所述医疗器械的驱动模式改变为外本体驱动模式，在所述外本体驱动模式中，所述外本体在所述内本体保持静止的同时前进或缩回。

7.根据权利要求5所述的机器人手术系统，其中，所述存储器还存储使所述一组一个或更多个处理器进行如下操作的计算机可执行指令：

在所述内本体驱动模式中，经由所述一组一个或更多个用户输入装置接收用于缩回的缩回命令；

响应于接收到所述缩回命令，经由所述一组一个或更多个器械操纵器使所述内本体缩回；

确定：(a)所述内本体的末端与所述外本体的末端之间的距离在所述预定距离的公差范围内，并且(b)已经满足定时条件；以及

响应于确定所述内本体的末端与所述外本体的末端之间的距离在所述预定距离的所述公差范围内并且已经满足所述定时条件，将所述医疗器械的驱动模式改变为所述成对驱动模式。

8.根据权利要求6所述的机器人手术系统，其中，所述存储器还存储使所述一组处理器进行如下操作的计算机可执行指令：

在所述外本体驱动模式中，经由所述一组一个或更多个用户输入装置接收用于前进的前进指令；

响应于接收到所述前进指令，经由所述一组一个或更多个器械操纵器使所述外本体前进；

确定：(a)所述内本体的末端与所述外本体的末端之间的距离在所述预定距离的公差范围内，并且(b)已经满足定时条件；以及

响应于确定所述内本体的末端与所述外本体的末端之间的距离在所述预定距离的所述公差范围内并且已经满足所述定时条件，将所述医疗器械的驱动模式改变为所述成对驱动模式。

9.根据权利要求5所述的机器人手术系统，其中，所述存储器还存储使所述一组一个或更多个处理器进行如下操作的计算机可执行指令：

将所述医疗器械的驱动模式改变为外本体驱动模式，在所述外本体驱动模式中，所述外本体在所述内本体保持静止的同时前进或缩回；

经由所述一组一个或更多个用户输入装置接收切换所述医疗器械的驱动模式的切换驱动模式命令；

响应于接收到所述切换驱动模式命令，确定所述内本体的末端与所述外本体的末端之间的距离不在所述预定距离的公差范围内；以及

响应于所述切换驱动模式命令并且确定所述内本体的末端与所述外本体的末端之间的距离不在所述预定距离的公差范围内，将所述医疗器械的驱动模式在所述内本体驱动模式与所述外本体驱动模式之间切换。

10.根据权利要求5所述的机器人手术系统，其中，所述存储器还存储使所述一组处理器进行如下操作的计算机可执行指令：

将所述医疗器械的驱动模式改变为外本体驱动模式，在所述外本体驱动模式中，所述外本体在所述内本体保持静止的同时前进或缩回；

经由所述一组一个或更多个用户输入装置接收切换所述医疗器械的驱动模式的切换驱动模式命令；

响应于接收到所述切换驱动模式命令，确定所述内本体的末端与所述外本体的末端之间的距离等于所述预定距离；以及

响应于所述切换驱动模式命令以及确定所述内本体的末端与所述外本体的末端之间的距离等于所述预定距离，将所述医疗器械的驱动模式在所述内本体驱动模式与所述成对驱动模式之间切换。

11.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中：

所述一组一个或更多个器械操纵器包括至少三个器械操纵器，

所述医疗器械还包括机器人控制的手术器械，所述机器人控制的手术器械被配置成被驱动穿过所述内本体中的腔，

所述外本体、所述内本体和所述机器人控制器的手术器械分别耦接至所述三个器械操纵器。

12.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中，所述存储器还存储使所述一组一个或更多个处理器进行如下操作的计算机可执行指令：

在所述成对驱动模式中，以与在所述不成对驱动模式下所述医疗器械的驱动速度不同的速度驱动所述医疗器械。

13.根据权利要求12所述的机器人手术系统，其中，驱动所述医疗器械的速度包括以下速度中的至少一个：接合速度、松弛速度、插入速度和缩回速度。

14.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中，所述存储器还存储使所述一组一个或更多个处理器进行如下操作的计算机可执行指令：

经由所述一组一个或更多个用户输入装置接收标识针对所述预定距离的值的偏好的选择；

基于所接收到的选择来调整所述预定距离。

15.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中，所述存储器还存储使所述一组一个或更多个处理器进行如下操作的计算机可执行指令：

基于所述外本体的末端相对于患者的腔网络的位置来调整所述预定距离。

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