CN114040727A - 包括具有混合重定向表面的腕部的医疗器械 - Google Patents

Abstract

本公开的某些方面涉及包括具有混合重定向表面的腕部的医疗器械。此类医疗器械可包括例如具有定位在远侧端部处的腕部的轴。腕部可包括连接到轴的近侧连接叉和枢转地连接到近侧连接叉的远侧连接叉。腕部还可包括静态重定向表面诸如连接叉的面，以及动态重定向表面诸如滑轮。该器械可包括连接到远侧连接叉的端部执行器。多根牵拉线可延伸穿过轴和腕部并且接合并致动腕部和端部执行器。多根牵拉线中的第一牵拉线节段可接合静态重定向表面，并且多根牵拉线中的第二牵拉线节段可接合动态重定向表面。

Description

包括具有混合重定向表面的腕部的医疗器械

优先权申请

本申请要求2019年6月28日提交的美国临时申请号62/868,808的优先权，该临时申请全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。

技术领域

本文所公开的系统和方法涉及医疗器械，并且更具体地涉及包括具有混合重定向表面的腕部的医疗器械。包括具有混合重定向表面的腕部的医疗器械可在机器人医疗系统上实施。

背景技术

医学规程诸如腹腔镜手术可涉及进入患者的内部区域并使患者的内部区域可视化。在腹腔镜检查规程中，医疗器械可通过腹腔镜式入口插入内部区域中。

在某些规程中，机器人使能的医疗系统可用于控制医疗器械及其端部执行器的插入和/或操纵。端部执行器可通过可进行关节运动的腕部连接到医疗器械的细长轴。机器人使能的医疗系统还可包括机器人臂或其他器械定位装置。机器人使能的医疗系统还可包括用于在规程期间控制医疗器械的定位的控制器。

发明内容

本公开的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，这些创新方面中没有一个独自负责本文所公开的期望属性。

本申请涉及具有采用混合重定向表面的新型腕部架构的医疗器械，其中至少一个重定向表面是静止的并且至少另一个重定向表面是非静止的。

在第一方面，该医疗器械包括：轴，该轴在近侧端部与远侧端部之间延伸；腕部，该腕部被定位在轴的远侧端部处，该腕部包括：近侧连接叉，该近侧连接叉连接到轴的远侧端部；远侧连接叉，该远侧连接叉枢转地连接到近侧连接叉并且被构造成围绕俯仰轴线旋转；多个近侧滑轮，该多个近侧滑轮被构造成围绕俯仰轴线旋转；以及多个远侧滑轮，该多个远侧滑轮被构造成围绕偏航轴线旋转；以及端部执行器，该端部执行器连接到多个远侧滑轮；多根牵拉线，该多根牵拉线与多个近侧滑轮和多个远侧滑轮接合并且被构造成使腕部进行关节运动并致动端部执行器，其中多根牵拉线至少包括具有在多个近侧滑轮中的第一近侧滑轮与多个远侧滑轮中的第一远侧滑轮之间延伸的第一缆线路径长度的第一牵拉线节段，以及具有在多个近侧滑轮的第二近侧滑轮与第一远侧滑轮之间延伸的第二缆线路径长度的第二牵拉线节段，其中第一缆线路径长度小于第二缆线路径长度。

该医疗器械可以任何组合包括以下特征中的一个或多个特征：(a)其中端部执行器包括连接到第一远侧滑轮的第一钳口构件和连接到多个远侧滑轮中的第二远侧滑轮的第二钳口构件；(b)其中第一牵拉线节段的致动致使第一钳口构件沿第一方向旋转以打开端部执行器；(c)其中第二牵拉线节段的致动致使第二钳口构件沿第二方向旋转以闭合端部执行器；(d)其中第一牵拉线节段在第一近侧滑轮与第一远侧滑轮之间延伸而不接触远侧连接叉；(e)其中第一牵拉线节段基本上平行于腕部的纵向轴线延伸；(f)其中第一牵拉线节段相对于腕部的纵向轴线以小于10度的角度延伸；(g)其中第二牵拉线节段在第二近侧滑轮与第一远侧滑轮之间接触远侧连接叉的重定向表面；(h)其中重定向表面包括远侧连接叉的静态表面；(i)延伸穿过腕部到达端部执行器的导电缆线，其中导电缆线被构造成在远侧连接叉的第二重定向表面上延伸；(j)其中远侧连接叉的第二重定向表面包括远侧连接叉的支撑支腿；(k)其中支撑支腿定位在多个近侧滑轮中的至少两个近侧滑轮之间；(l)其中导电缆线联接到第一牵拉线节段；以及/或者(m)其中端部执行器包括双极端部执行器，并且导电缆线联接到端部执行器的钳口构件以使钳口构件通电。

在第二方面，该医疗器械包括：轴，该轴在近侧端部与远侧端部之间延伸；腕部，该腕部被定位在轴的远侧端部处，该腕部包括：近侧连接叉，该近侧连接叉连接到轴的远侧端部；远侧连接叉，该远侧连接叉枢转地连接到近侧连接叉并且被构造成围绕俯仰轴线旋转；多个近侧滑轮，该多个近侧滑轮被构造成围绕俯仰轴线旋转；以及多个远侧滑轮，该多个远侧滑轮被构造成围绕偏航轴线旋转；以及端部执行器，该端部执行器连接到多个远侧滑轮；多根牵拉线，该多根牵拉线与多个近侧滑轮和多个远侧滑轮接合并且被构造成使腕部进行关节运动并致动端部执行器，其中多根牵拉线至少包括在多个近侧滑轮中的第一近侧滑轮与多个远侧滑轮中的第一远侧滑轮之间延伸而不接触远侧连接叉的第一牵拉线节段，以及在多个近侧滑轮的第二近侧滑轮与第一远侧滑轮之间延伸的第二牵拉线节段，该第二牵拉线节段接触远侧连接叉的重定向表面。

该医疗器械可以任何组合包括以下特征中的一个或多个特征：(a)其中端部执行器包括连接到第一远侧滑轮的第一钳口构件和连接到多个远侧滑轮中的第二远侧滑轮的第二钳口构件；(b)其中第一牵拉线节段的致动致使第一钳口构件沿第一方向旋转以打开端部执行器；(c)其中第二牵拉线节段的致动致使第二钳口构件沿第二方向旋转以闭合端部执行器；(d)其中第一牵拉线节段基本上平行于腕部的纵向轴线延伸；(e)其中第一牵拉线节段相对于腕部的纵向轴线以小于10度的角度延伸；(f)其中重定向表面包括远侧连接叉的静态表面；(g)其中第一牵拉线节段包括在第一近侧滑轮与第一远侧滑轮之间延伸的第一缆线路径长度，并且第二牵拉线节段包括在第二近侧滑轮与第一远侧滑轮之间延伸的第二缆线路径长度，其中第一缆线路径长度小于第二缆线路径长度；(h)延伸穿过腕部到达端部执行器的导电缆线，其中导电缆线被构造成在远侧连接叉的第二重定向表面上方延伸；(i)其中远侧连接叉的第二重定向表面包括远侧连接叉的支撑支腿；(j)其中支撑支腿定位在多个近侧滑轮中的至少两个近侧滑轮之间；(k)其中导电缆线联接到第一牵拉线节段；以及/或者(l)其中端部执行器包括双极端部执行器，并且导电缆线联接到端部执行器的钳口构件以使钳口构件通电。

在另一方面，该医疗器械包括：轴，该轴在近侧端部与远侧端部之间延伸；腕部，该腕部被定位在轴的远侧端部处，该腕部包括：近侧连接叉，该近侧连接叉连接到轴的远侧端部；远侧连接叉，该远侧连接叉枢转地连接到近侧连接叉并且被构造成围绕俯仰轴线旋转；多个近侧滑轮，该多个近侧滑轮被构造成围绕俯仰轴线旋转；以及多个远侧滑轮，该多个远侧滑轮被构造成围绕偏航轴线旋转；以及端部执行器，该端部执行器连接到多个远侧滑轮；多根牵拉线，该多根牵拉线与多个近侧滑轮和多个远侧滑轮接合并且被构造成使腕部进行关节运动并致动端部执行器；以及导电缆线，该导电缆线延伸穿过腕部到达端部执行器，其中导电缆线被构造成在远侧连接叉的重定向表面上延伸。

该医疗器械可以任何组合包括以下特征中的一个或多个特征：(a)其中远侧连接叉的重定向表面包括远侧连接叉的支撑支腿；(b)其中支撑支腿定位在多个近侧滑轮中的至少两个近侧滑轮之间；(c)其中导电缆线在近侧连接叉的重定向表面上方延伸；(d)其中导电缆线联接到第一牵拉线节段；(e)其中端部执行器包括双极端部执行器，并且导电缆线联接到端部执行器的钳口构件以使钳口构件通电；(f)其中端部执行器包括连接到第一远侧滑轮的第一钳口构件和连接到多个远侧滑轮中的第二远侧滑轮的第二钳口构件；(g)其中第一牵拉线节段的致动致使第一钳口构件沿第一方向旋转以打开端部执行器；(h)其中第二牵拉线节段的致动致使第二钳口构件沿第二方向旋转以闭合端部执行器；(i)其中第一牵拉线节段基本上平行于腕部的纵向轴线延伸；(j)其中第一牵拉线节段相对于腕部的纵向轴线以小于10度的角度延伸；以及/或者(k)其中第一牵拉线节段包括在第一近侧滑轮与第一远侧滑轮之间延伸的第一缆线路径长度，并且第二牵拉线节段包括在第二近侧滑轮与第一远侧滑轮之间延伸的第二缆线路径长度，其中第一缆线路径长度小于第二缆线路径长度。

附图说明

下文将结合附图描述所公开的方面，该附图被提供以说明而非限制所公开的方面，其中类似的标号表示类似的元件。

图1示出了被布置用于诊断性和/或治疗性支气管镜检查的基于推车的机器人系统的实施方案。

图2描绘了图1的机器人系统的另外方面。

图3示出了被布置用于输尿管镜检查的图1的机器人系统的实施方案。

图4示出了被布置用于血管规程的图1的机器人系统的实施方案。

图5示出了被布置用于支气管镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图6提供了图5的机器人系统的另选视图。

图7示出了被构造成收起机器人臂的示例性系统。

图8示出了被构造用于输尿管镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图9示出了被构造用于腹腔镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

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案。

图11提供了图5至图10的基于台的机器人系统的台和柱之间的接口的详细图示。

图12示出了基于台的机器人系统的另选实施方案。

图13示出了图12的基于台的机器人系统的端视图。

图14示出了其上附接有机器人臂的基于台的机器人系统的端视图。

图15示出了示例性器械驱动器。

图16示出了具有成对器械驱动器的示例性医疗器械。

图17示出了器械驱动器和器械的另选设计，其中驱动单元的轴线平行于器械的细长轴的轴线。

图18示出了具有基于器械的插入架构的器械。

图19示出了示例性控制器。

图20描绘了根据示例性实施方案的示出定位系统的框图，该定位系统估计图1至图10的机器人系统的一个或多个元件的位置，诸如图16至图18的器械的位置。

图21是医疗器械的实施方案的侧视图，该医疗器械包括通过腕部连接到医疗器械的轴的端部执行器。

图22是医疗器械的端部执行器和腕部的实施方案的透视图，该医疗器械包括位于腕部中的静态重定向表面。

图23A至图23E示出了医疗器械的实施方案，该医疗器械包括具有混合重定向表面的腕部。

图23A是医疗器械的透视图。

图23B是医疗器械的透视图，其中远侧连接叉被示出为透明的，以便显示静态重定向表面。

图23C是医疗器械的第一侧视图。

图23D是医疗器械的第二侧视图。

图23E是医疗器械的近侧连接叉的俯视图。

图24示出了医疗器械的远侧滑轮、钳口构件和牵拉线的实施方案。

图25A示出了包括混合重定向表面的远侧连接叉的另选实施方案。

图25B示出了沿图25A的远侧连接叉的静态重定向表面和动态重定向表面的示例性缆线路径。

图26A示出了包括四个动态重定向表面的远侧连接叉的示例。

图26B示出了图26A的远侧连接叉的另一个视图。

图27A是医疗器械的另一个实施方案的透视图。

图27B示出了图27A的医疗器械的透视图，其中远侧连接叉被示出为透明的。

图28是图27A的医疗器械的剖视图。

图29是图27A的医疗器械的俯视图。

图30A和图30B是示出图27A的医疗器械的近侧滑轮和远侧滑轮的视图。

图31是图27A的医疗器械的第一侧视图。

图32是图27A的医疗器械的第二侧视图。

图33是图27A的医疗器械的剖面侧视图。

图34是图27A的医疗器械的剖视图，示出了轴重定向其滑轮。

图35是示出图27A的医疗器械的示例性缆线路径长度的图。

具体实施方式

1.概述。

本公开的各方面可集成到机器人使能的医疗系统中，该机器人使能的医疗系统能够执行多种医疗规程，包括微创规程诸如腹腔镜检查，以及非侵入规程诸如内窥镜检查两者。在内窥镜检查规程中，系统可能能够执行支气管镜检查、输尿管镜检查、胃镜检查等。

除了执行广泛的规程之外，系统可以提供附加的益处，诸如增强的成像和指导以帮助医师。另外，该系统可以为医师提供从人体工程学方位执行规程的能力，而不需要笨拙的臂运动和方位。另外，该系统可以为医师提供以改进的易用性执行规程的能力，使得系统的器械中的一个或多个器械可由单个用户控制。

出于说明的目的，下文将结合附图描述各种实施方案。应当理解，所公开的概念的许多其他实施方式是可能的，并且利用所公开的实施方式可实现各种优点。标题包括在本文中以供参考并且有助于定位各个节段。这些标题并非旨在限制相对于其所述的概念的范围。此类概念可在整个说明书中具有适用性。

A.机器人系统–推车。

机器人使能的医疗系统可以按多种方式构造，这取决于特定规程。图1示出了被布置用于诊断性和/或治疗性支气管镜检查的基于推车的机器人使能的系统10的实施方案。在支气管镜检查期间，系统10可包括推车11，该推车具有一个或多个机器人臂12，以将医疗器械诸如可操纵内窥镜13(其可以是用于支气管镜检查的规程特定的支气管镜)递送至自然孔口进入点(即，在本示例中定位在台上的患者的口)，以递送诊断和/或治疗工具。如图所示，推车11可被定位在患者的上躯干附近，以便提供到进入点的通路。类似地，可以致动机器人臂12以相对于进入点定位支气管镜。当利用胃镜(用于胃肠道(GI)规程的专用内窥镜)执行GI规程时，也可利用图1中的布置。图2更详细地描绘了推车的示例性实施方案。

继续参考图1，一旦推车11被正确定位，机器人臂12就可以机器人地、手动地或以其组合将可操纵内窥镜13插入患者体内。如图所示，可操纵内窥镜13可包括至少两个伸缩部分，诸如内引导件部分和外护套部分，每个部分联接到来自一组器械驱动器28的单独的器械驱动器，每个器械驱动器联接到单独的机器人臂的远侧端部。有利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，该“虚拟轨道”可以通过将一个或多个机器人臂12操纵到不同角度和/或方位而在空间中被重新定位。本文所述的虚拟轨道在附图中使用虚线描绘，并且因此虚线未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从患者推进或回缩。虚拟轨道29的角度可以基于临床应用或医师偏好来调整、平移和枢转。例如，在支气管镜检查中，如图所示的虚拟轨道29的角度和方位代表了在向医师提供到内窥镜13的通路同时使由内窥镜13弯曲到患者的口中引起的摩擦最小化之间的折衷。

在插入之后，内窥镜13可以使用来自机器人系统的精确命令向下导向患者的气管和肺，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可被操纵以从外部护套部分伸缩地延伸内引导件部分，以获得增强的关节运动和更大的弯曲半径。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可被导向以将活检针递送到目标，诸如患者肺内的病变或结节。针可沿工作通道向下部署，该工作通道延伸内窥镜的长度以获得待由病理学家分析的组织样本。根据病理结果，可沿内窥镜的工作通道向下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，诊断和治疗处理可在单独的规程中递送。在这些情况下，内窥镜13也可用于递送基准以“标记”目标结节的位置。在其他情况下，诊断和治疗处理可在相同的规程期间递送。

系统10还可包括可移动塔30，该可移动塔可经由支撑缆线连接到推车11以向推车11提供控制、电子、流体、光学、传感器和/或电力的支持。将这样的功能放置在塔30中允许可以由操作医师和他/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。另外，在推车/台和支撑塔30之间划分功能减少了手术室混乱并且有利于改善临床工作流程。虽然推车11可被定位成靠近患者，但是塔30可以在远程位置中被收起以在规程过程期间不挡道。

为了支持上述机器人系统，塔30可包括基于计算机的控制系统的部件，该基于计算机的控制系统将计算机程序指令存储在例如非暂态计算机可读存储介质诸如永磁存储驱动器、固态驱动器等内。无论执行是发生在塔30中还是发生在推车11中，这些指令的执行都可以控制整个系统或其子系统。例如，当由计算机系统的处理器执行时，指令可致使机器人系统的部件致动相关托架和臂安装件，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将臂定位成特定姿势。

塔架30还可包括泵、流量计、阀控制器和/或流体通路，以便向可通过内窥镜13部署的系统提供受控的冲洗和抽吸能力。这些部件也可使用塔30的计算机系统来控制。在一些实施方案中，冲洗和抽吸能力可通过单独的缆线直接递送到内窥镜13。

塔30可包括电压和浪涌保护器，该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、更可移动的推车11。

塔30还可包括用于在整个机器人系统10中部署的传感器的支撑设备。例如，塔30可包括用于在整个机器人系统10中检测、接收和处理从光学传感器或相机接收的数据的光电设备。结合控制系统，此类光电设备可用于生成实时图像，以用于在整个系统中部署的任何数量的控制台中显示(包括在塔30中显示)。类似地，塔30还可包括用于接收和处理从部署的电磁(EM)传感器接收的信号的电子子系统。塔30还可用于容纳和定位EM场发生器，以便由医疗器械中或医疗器械上的EM传感器进行检测。

除了系统的其余部分中可用的其他控制台(例如，安装在推车顶部上的控制台)之外，塔30还可包括控制台31。控制台31可包括用于医师操作者的用户界面和显示屏，诸如触摸屏。系统10中的控制台通常设计成提供机器人控制以及规程的术前信息和实时信息两者，诸如内窥镜13的导航和定位信息。当控制台31不是医师可用的唯一控制台时，其可由第二操作者(诸如护士)使用以监测患者的健康状况或生命体征和系统10的操作，以及提供规程特定的数据，诸如导航和定位信息。在其他实施方案中，控制台30容纳在与塔30分开的主体中。

塔30可通过一个或多个缆线或连接件(未示出)联接到推车11和内窥镜13。在一些实施方案中，可通过单根缆线向推车11提供来自塔30的支撑功能，从而简化手术室并消除手术室的混乱。在其他实施方案中，特定功能可联接在单独的布线和连接中。例如，尽管可以通过单个缆线向推车11提供电力，但也可以通过单独的缆线提供对控件、光学器件、流体和/或导航的支持。

图2提供了来自图1所示的基于推车的机器人使能的系统的推车11的实施方案的详细图示。推车11通常包括细长支撑结构14(通常称为“柱”)、推车基部15以及在柱14的顶部处的控制台16。柱14可包括一个或多个托架，诸如用于支持一个或多个机器人臂12(图2中示出三个)的部署的托架17(另选地为“臂支撑件”)。托架17可包括可单独构造的臂安装件，该臂安装件沿着垂直轴线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，该托架接口允许托架17沿着柱14竖直地平移。

托架接口19通过狭槽诸如狭槽20连接到柱14，该狭槽定位在柱14的相对侧上以引导托架17的竖直平移。狭槽20包含竖直平移接口以将托架17相对于推车基部15定位并保持在各种竖直高度处。托架17的竖直平移允许推车11调整机器人臂12的到达范围以满足各种台高度、患者尺寸和医师偏好。类似地，托架17上的可单独构造的臂安装件允许机器人臂12的机器人臂基部21以多种构型成角度。

在一些实施方案中，狭槽20可补充有狭槽盖，该狭槽盖与狭槽表面齐平且平行，以防止灰尘和流体在托架17竖直平移时进入柱14的内部腔以及竖直平移接口。狭槽盖可通过定位在狭槽20的竖直顶部和底部附近的成对弹簧卷轴部署。盖在卷轴内盘绕，直到在托架17竖直地上下平移时被部署成从盖的盘绕状态延伸和回缩。当托架17朝向卷轴平移时，卷轴的弹簧加载提供了将盖回缩到卷轴中的力，同时在托架17平移远离卷轴时也保持紧密密封。可使用例如托架接口19中的支架将盖连接到托架17，以确保在托架17平移时盖的适当延伸和回缩。

柱14可在内部包括诸如齿轮和马达之类的机构，其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)生成的控制信号来以机械化方式平移托架17。

机器人臂12通常可包括由一系列连杆23分开的机器人臂基部21和端部执行器22，该一系列连杆由一系列关节24连接，每个关节包括独立的致动器，每个致动器包括可独立控制的马达。每个可独立控制的关节表示机器人臂12可用的独立自由度。机器人臂12中的每个机器人臂可具有七个关节，并且因此提供七个自由度。多个关节导致多个自由度，从而允许“冗余”的自由度。具有冗余自由度允许机器人臂12使用不同的连接件方位和关节角度将其相应的端部执行器22定位在空间中的特定方位、取向和轨迹处。这允许系统从空间中的期望点定位和导向医疗器械，同时允许医师将臂关节移动到远离患者的临床有利方位，以产生更大的接近，同时避免臂碰撞。

推车基部15在地板上平衡柱14、托架17和机器人臂12的重量。因此，推车基部15容纳较重的部件，诸如电子器件、马达、电源以及使得推车11能够移动和/或固定的部件。例如，推车基部15包括允许推车11在规程之前容易地围绕房间移动的可滚动的轮形脚轮25。在到达适当方位之后，脚轮25可以使用轮锁固定，以在规程期间将推车11保持在适当方位。

定位在柱14的竖直端部处的控制台16允许用于接收用户输入的用户界面和显示屏(或两用装置，诸如例如触摸屏26)两者向医师用户提供术前和术中数据两者。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摄影(CT)扫描导出的术前计划、导航和标测数据和/或来自术前患者面谈的记录。显示器上的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，诸如呼吸、心率和/或脉搏。控制台16可以被定位和倾斜成允许医师从柱14的与托架17相对的侧面接近控制台16。从该方位，医师可以在从推车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。如图所示，控制台16还包括用以帮助操纵和稳定推车11的柄部27。

图3示出了被布置用于输尿管镜检查的机器人使能的系统10的实施方案。在输尿管镜规程中，推车11可被定位成将输尿管镜32(被设计成横穿患者的尿道和输尿管的规程特定的内窥镜)递送到患者的下腹部区域。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。如图所示，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。机器人臂12可从台的脚部沿着虚拟轨道33将输尿管镜32通过尿道直接插入患者的下腹部中。

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，可以将输尿管镜32引导到输尿管和肾中以使用沿输尿管镜32的工作通道向下部署的激光或超声碎石装置来打碎积聚的肾结石。在碎石完成之后，可以使用沿输尿管镜32向下部署的篮移除所得的结石碎片。

图4示出了类似地布置用于血管规程的机器人使能的系统10的实施方案。在血管规程中，系统10可被构造成使得推车11可将医疗器械34(诸如可操纵导管)递送至患者的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的心脏的相对较少的迂回且曲折的路径两者，这简化了导航。如在输尿管镜规程中，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。在插入动脉中之后，可通过平移器械驱动器28来导向和插入医疗器械34。另选地，推车可以被定位在患者的上腹部周围，以到达另选的血管进入点，诸如肩部和腕部附近的颈动脉和臂动脉。

B.机器人系统–台。

机器人使能的医疗系统的实施方案还可结合患者的台。结合台通过移除推车减少了手术室内的资本设备的量，这允许更多地接近患者。图5示出了被布置用于支气管镜检查规程的这样的机器人使能的系统的实施方案。系统36包括用于将平台38(示出为“台”或“床”)支撑在地板上的支撑结构或柱37。与基于推车的系统非常相似，系统36的机器人臂39的端部执行器包括器械驱动器42，其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，诸如图5中的支气管镜40。在实践中，用于提供荧光镜成像的C形臂可以通过将发射器和检测器放置在台38周围而定位在患者的上腹部区域上方。

图6提供了用于讨论目的的没有患者和医疗器械的系统36的另选视图。如图所示，柱37可包括在系统36中示出为环形的一个或多个托架43，一个或多个机器人臂39可基于该托架。托架43可以沿着沿柱37的长度延伸的竖直柱接口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以到达患者。托架43可以使用定位在柱37内的机械马达围绕柱37旋转，以允许机器人臂39进入台38的多个侧面，诸如患者的两侧。在具有多个托架的实施方案中，托架可单独地定位在柱上，并且可独立于其他托架平移和/或旋转。虽然托架43不需要环绕柱37或甚至是圆形的，但如图所示的环形形状有利于托架43围绕柱37旋转，同时保持结构平衡。托架43的旋转和平移允许系统36将医疗器械诸如内窥镜和腹腔镜对准到患者身上的不同进入点中。在其他实施方案(未示出)中，系统36可包括具有可调式臂支撑件的病人检查台或病床，该可调式臂支撑件呈在病人检查台或病床旁边延伸的杆或导轨的形式。一个或多个机器人臂39(例如，经由具有肘关节的肩部)可附接到可调式臂支撑件，该可调式臂支撑件可被竖直调节。通过提供竖直调节，机器人臂39有利地能够紧凑地存放在病人检查台或病床下方，并且随后在规程期间升高。

机器人臂39可通过包括一系列关节的一组臂安装件45安装在托架43上，该关节可单独地旋转和/或伸缩地延伸以向机器人臂39提供附加的可构造性。另外，臂安装件45可定位在托架43上，使得当托架43适当地旋转时，臂安装件45可定位在台38的同一侧上(如图6所示)、台38的相对侧上(如图9所示)或台38的相邻侧上(未示出)。

柱37在结构上为台38提供支撑，并且为托架43的竖直平移提供路径。在内部，柱37可配备有用于引导托架的竖直平移的导螺杆，以及用以机械化基于导螺杆的托架43的平移的马达。柱37还可将功率和控制信号传送到托架43和安装在其上的机器人臂39。

台基部46具有与图2所示的推车11中的推车基部15类似的功能，容纳较重的部件以平衡台/床38、柱37、托架43和机器人臂39。台面基部46还可结合刚性脚轮以在规程期间提供稳定性。从台基部46的底部部署的脚轮可以在基部46的两侧沿相反方向延伸，并且当系统36需要移动时回缩。

继续图6，系统36还可以包括塔(未示出)，该塔使系统36的功能在台与塔之间进行划分以减小台的形状因子和体积。如在先前所公开的实施方案中，塔可以向台提供多种支持功能，诸如处理、计算和控制能力、电力、流体和/或光学以及传感器处理。塔还可以是可移动的，以远离患者定位，从而改善医师的接近并且消除手术室的混乱。另外，将部件放置在塔中允许在台基部46中有更多的储存空间，以用于机器人臂39的潜在收起。塔还可以包括主控制器或控制台，其提供用于用户输入的用户界面(诸如键盘和/或挂件)以及用于术前和术中信息(诸如实时成像、导航和跟踪信息)的显示屏(或触摸屏)两者。在一些实施方案中，塔还可包含用于待用于注气的气罐的夹持器。

在一些实施方案中，台基部可以在不使用时收起和储存机器人臂。图7示出了在基于台的系统的实施方案中收起机器人臂的系统47。在系统47中，托架48可以竖直平移到基部49中以使机器人臂50、臂安装件51和托架48收起在基部49内。基部盖52可以平移和回缩打开以围绕柱53部署托架48、臂安装件51和机器人臂50，并且关闭以收起该托架、臂安装件和机器人臂，以便在不使用时保护它们。基部盖52可以利用膜54沿着其开口的边缘密封，以防止在关闭时灰尘和流体进入。

图8示出了被构造用于输尿管镜检查规程的机器人使能的基于台的系统的实施方案。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成偏角的旋转部分55。旋转部分55可以围绕枢转点(例如，位于患者的头部下方)旋转或枢转，以便将旋转部分55的底部部分定位成远离柱37。例如，旋转部分55的枢转允许C形臂(未示出)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。通过围绕柱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的旋转部分55，以在规程期间支撑患者的腿的方位，并且允许完全通向患者的腹股沟区域。

在腹腔镜检查规程中，通过患者的腹壁中的小切口，可将微创器械插入患者的解剖结构中。在一些实施方案中，微创器械包括用于进入患者体内解剖结构的细长刚性构件，诸如轴。在患者腹腔充气之后，可以引导器械执行外科或医疗任务，诸如抓握、切割、消融、缝合等。在一些实施方案中，器械可以包括镜，诸如腹腔镜。图9示出了被构造用于腹腔镜检查规程的机器人使能的基于台的系统的实施方案。如图9所示，系统36的托架43可以被旋转并且竖直调整，以将成对的机器人臂39定位在台38的相对侧上，使得可以使用臂安装件45将器械59定位成穿过患者两侧上的最小切口以到达他/她的腹腔。

为了适应腹腔镜检查规程，机器人使能的台系统还可将平台倾斜到期望的角度。图10示出了具有俯仰或倾斜调整的机器人使能的医疗系统的实施方案。如图10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底板更远的距离处。另外，臂安装件45可以旋转以匹配倾斜，使得机器人臂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，该伸缩部分允许柱37的竖直延伸以防止台38接触地板或与台基部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可以被构造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，每条轴线由单独的马达3、4响应于电俯仰角命令而致动。沿着一个螺钉5的旋转将使得能够在一条轴线1中进行倾斜调整，而沿着另一个螺钉6的旋转将使得能够沿着另一个轴线2进行倾斜调节。在一些实施方案中，可使用球形关节来在多个自由度上改变台38相对于柱37的俯仰角。

例如，当试图将台定位在头低脚高位(即，将患者的下腹部定位在比患者的上腹部距地板更高的方位)以用于下腹部手术时，俯仰调整特别有用。头低脚高位致使患者的内部器官通过重力滑向他/她的上腹部，从而清理出腹腔以使微创工具进入并且执行下腹部外科或医疗规程，诸如腹腔镜前列腺切除术。

图12和图13示出了基于台的外科机器人系统100的另选实施方案的等轴视图和端视图。外科机器人系统100包括可被构造成相对于台101支撑一个或多个机器人臂(参见例如图14)的一个或多个可调式臂支撑件105。在例示的实施方案中，示出了单个可调式臂支撑件105，但是附加的臂支撑件可设置在台101的相对侧上。可调式臂支撑件105可被构造，使得其可相对于台101运动，以调节和/或改变可调式臂支撑件105和/或安装到该可调式臂支撑件的任何机器人臂相对于台101的方位。例如，可调式臂支撑件105可相对于台101被调节一个或多个自由度。可调式臂支撑件105为系统100提供高灵活性，包括容易地将一个或多个可调式臂支撑件105和附接到其的任何机器人臂收起在台101下方的能力。可调式臂支撑件105可从收起方位升高到台101的上表面下方的方位。在其他实施方案中，可调式臂支撑件105可从收起方位升高到台101的上表面上方的方位。

可调式臂支撑件105可提供若干自由度，包括提升、侧向平移、倾斜等。在图12和图13的例示实施方案中，臂支撑件105被构造成具有四个自由度，这些自由度在图12中用箭头示出。第一自由度允许在z方向上(“Z提升”)调节可调式臂支撑件105。例如，可调式臂支撑件105可包括托架109，该托架被构造成沿着或相对于支撑台101的柱102向上或向下运动。第二自由度可允许可调式臂支撑件105倾斜。例如，可调式臂支撑件105可包括旋转接头，该旋转接头可允许可调式臂支撑件105在头低脚高位与床对准。第三自由度可允许可调式臂支撑件105“向上枢转”，这可用于调节台101的一侧与可调式臂支撑件105之间的距离。第四自由度可允许可调式臂支撑件105沿着台的纵向长度平移。

图12和图13中的外科机器人系统100可包括由安装到基部103的柱102支撑的台。基部103和柱102相对于支撑表面支撑台101。地板轴线131和支撑轴线133在图13中示出。

可调式臂支撑件105可安装到柱102。在其他实施方案中，臂支撑件105可安装到台101或基部103。可调式臂支撑件105可包括托架109、杆或导轨连接件111以及杆或导轨107。在一些实施方案中，安装到轨道107的一个或多个机器人臂可相对于彼此平移和运动。

托架109可通过第一接头113附接到柱102，该第一接头允许托架109相对于柱102运动(例如，诸如沿第一轴线或竖直轴线123上下运动)。第一接头113可向可调式臂支撑件105提供第一自由度(“Z提升”)。可调式臂支撑件105可包括第二接头115，该第二接头为可调式臂支撑件105提供第二自由度(倾斜)。可调式臂支撑件105可包括第三接头117，该第三接头可为可调式臂支撑件105提供第三自由度(“向上枢转”)。可提供附加接头119(在图13中示出)，该附加接头机械地约束第三接头117以在导轨连接件111围绕第三轴线127旋转时保持导轨107的取向。可调式臂支撑件105可包括第四接头121，该第四接头可沿着第四轴线129为可调式臂支撑件105提供第四自由度(平移)。

图14示出了根据一个实施方案的具有安装在台101的相对侧上的两个可调式臂支撑件105A、105B的外科机器人系统140A的端视图。第一机器人臂142A附接到第一可调式臂支撑件105B的杆或导轨107A。第一机器人臂142A包括附接到导轨107A的基部144A。第一机器人臂142A的远侧端部包括可附接到一个或多个机器人医疗器械或工具的器械驱动机构146A。类似地，第二机器人臂142B包括附接到导轨107B的基部144B。第二机器人臂142B的远侧端部包括器械驱动机构146B。器械驱动机构146B可被构造成附接到一个或多个机器人医疗器械或工具。

在一些实施方案中，机器人臂142A、142B中的一者或多者包括具有七个或更多个自由度的臂。在一些实施方案中，机器人臂142A、142B中的一者或多者可包括八个自由度，包括插入轴线(包括插入的1个自由度)、腕部(包括腕部俯仰、偏航和翻滚的3个自由度)、肘部(包括肘部俯仰的1个自由度)、肩部(包括肩部俯仰和偏航的2个自由度)以及基部144A、144B(包括平移的1个自由度)。在一些实施方案中，插入自由度可由机器人臂142A、142B提供，而在其他实施方案中，器械本身经由基于器械的插入架构提供插入。

C.器械驱动器和接口。

系统的机器人臂的端部执行器可包括：(i)器械驱动器(另选地称为“器械驱动机构”或“器械装置操纵器”)，该器械驱动器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，该医疗器械可以没有任何机电部件，诸如马达。该二分法可能是由以下所驱动的：对医疗规程中使用的医疗器械进行灭菌的需要；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不能对昂贵的资本设备进行充分灭菌。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，以便由医师或医师的工作人员单独灭菌或处置。相比之下，器械驱动器不需要被改变或灭菌，并且可以被覆盖以便保护。

图15示出了示例器械驱动器。定位在机器人臂的远侧端部处的器械驱动器62包括一个或多个驱动单元63，该一个或多个驱动单元以平行轴线布置以经由驱动轴64向医疗器械提供受控扭矩。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，用以测量马达轴的速度并且向控制电路提供反馈的编码器67，以及用于接收控制信号并且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可向医疗器械提供多个(例如，如图15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，将马达信号传输至马达66，将由编码器67测量的所得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扭矩。

对于需要无菌环境的规程，机器人系统可以结合驱动接口，诸如连接至无菌覆盖件的无菌适配器，其位于器械驱动器与医疗器械之间。无菌适配器的主要目的是将角运动从器械驱动器的驱动轴传递到器械的驱动输入部，同时保持驱动轴与驱动输入部之间的物理分离并且因此保持无菌。因此，示例性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部配合的一系列旋转输入部和旋转输出部。连接到无菌适配器的由薄的柔性材料(诸如透明或半透明塑料)组成的无菌覆盖件被设计成覆盖资本设备，诸如器械驱动器、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)。覆盖件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灭菌的区域(即，非无菌区)。在无菌覆盖件的另一侧上，医疗器械可以在需要灭菌的区域(即，无菌区)与患者对接。

D.医疗器械。

图16示出了具有成对器械驱动器的示例医疗器械。与被设计成与机器人系统一起使用的其他器械类似，医疗器械70包括细长轴71(或细长主体)和器械基部72。由于其用于由医师进行的手动交互的预期设计而也被称为“器械柄部”的器械基部72通常可以包括可旋转驱动输入部73(例如，插座、滑轮或卷轴)，该驱动输入部被设计成与延伸通过机器人臂76的远侧端部处的器械驱动器75上的驱动接口的驱动输出部74配合。当物理连接、闩锁和/或联接时，器械基部72的配合的驱动输入部73可以与器械驱动器75中的驱动输出部74共享旋转轴线，以允许扭矩从驱动输出部74传递到驱动输入部73。在一些实施方案中，驱动输出部74可以包括花键，其被设计成与驱动输入部73上的插座配合。

细长轴71被设计成通过解剖开口或内腔(例如，如在内窥镜检查中)或通过微创切口(例如，如在腹腔镜检查中)递送。细长轴71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。当被设计用于腹腔镜检查时，刚性细长轴的远侧端部可以连接到端部执行器，该端部执行器从由具有至少一个自由度的连接叉形成的关节腕和外科工具或医疗器械(例如，抓握器或剪刀)延伸，当驱动输入部响应于从器械驱动器75的驱动输出部74接收到的扭矩而旋转时，该外科工具可以基于来自腱的力来致动。当设计用于内窥镜检查时，柔性细长轴的远侧端部可包括可操纵或可控制的弯曲节段，该弯曲节段以基于从器械驱动器75的驱动输出74接收到的扭矩而进行关节运动和弯曲。

使用沿着细长轴71的腱沿着细长轴71传递来自器械驱动器75的扭矩。这些单独的腱(例如，拉线)可以单独地锚定至器械柄部72内的单独的驱动输入部73。从柄部72，沿着细长轴71的一个或多个牵拉腔向下引导腱并且将其锚定在细长轴71的远侧部分处，或者锚定在细长轴的远侧部分处的腕部中。在外科手术诸如腹腔镜式、内窥镜式或混合手术期间，这些腱可以联接到远侧安装的端部执行器，诸如腕部、抓握器或剪刀。在这样的布置下，施加在驱动输入部73上的扭矩将张力传递到腱，从而致使端部执行器以某种方式致动。在一些实施方案中，在外科手术期间，腱可以致使关节围绕轴线旋转，从而致使端部执行器沿一个方向或另一个方向移动。另选地，腱可以连接到细长轴71的远侧端部处的抓握器的一个或多个钳口，其中来自腱的张力致使抓握器闭合。

在内窥镜检查中，腱可以经由粘合剂、控制环或其他机械固定件联接到沿着细长轴71定位(例如，在远侧端部处)的弯曲或关节运动节段。当固定地附接到弯曲节段的远侧端部时，施加在驱动输入部73上的扭矩将沿腱向下传递，从而致使较软的弯曲节段(有时称为可进行关节运动的节段或区域)弯曲或进行关节运动。沿着不弯曲节段，可以有利的是，使单独的牵拉腔螺旋或盘旋，该牵拉腔沿着内窥镜轴的壁(或在内部)导向单独的腱，以平衡由牵拉线中的张力引起的径向力。为了特定目的，可以改变或设计螺旋的角度和/或其间的间隔，其中更紧的螺旋在负载力下表现出较小的轴压缩，而较低的螺旋量在负载力下引起更大的轴压缩，但限制弯曲。在另一种情况下，可以平行于细长轴71的纵向轴线来导向牵拉腔以允许在期望的弯曲或可进行关节运动的节段中进行受控关节运动。

在内窥镜检查中，细长轴71容纳多个部件以辅助机器人规程。轴71可以在轴71的远侧端部处包括用于部署外科工具(或医疗器械)、对手术区域进行冲洗和/或抽吸的工作通道。轴71还可以容纳线和/或光纤以向远侧末端处的光学组件/从远侧末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也可以容纳光纤，以将来自位于近侧的光源(例如，发光二极管)的光载送到轴71的远侧端部。

在器械70的远侧端部处，远侧末端还可以包括用于递送用于诊断和/或治疗的工具、对手术部位进行冲洗和抽吸的工作通道的开口。远侧末端还可以包括用于相机(诸如纤维镜或数码相机)的端口，以捕获内部解剖空间的图像。相关地，远侧末端还可以包括用于光源的端口，该光源用于在使用相机时照亮解剖空间。

在图16的示例中，驱动轴轴线以及因此驱动输入部轴线与细长轴71的轴线正交。然而，该布置使细长轴71的滚动能力复杂化。在保持驱动输入部73静止的同时沿着其轴线使细长轴71滚动会引起当腱从驱动输入部73延伸出去并且进入到细长轴71内的牵拉腔时，腱的不期望的缠结。所得到的这样的腱的缠结可能破坏旨在在内窥镜规程期间预测柔性细长轴71的移动的任何控制算法。

图17示出了器械驱动器和器械的另选设计，其中驱动单元的轴线平行于器械的细长轴的轴线。如图所示，圆形器械驱动器80包括四个驱动单元，其驱动输出81在机器人臂82的端部处平行对准。驱动单元和它们各自的驱动输出81容纳在由组件83内的驱动单元中的一个驱动单元驱动的器械驱动器80的旋转组件83中。响应于由旋转驱动单元提供的扭矩，旋转组件83沿着圆形轴承旋转，该圆形轴承将旋转组件83连接到器械驱动器80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传送至旋转组件83，该电接触可以通过电刷滑环连接(未示出)的旋转来维持。在其他实施方案中，旋转组件83可以响应于集成到不可旋转部分84中的单独的驱动单元，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允许驱动单元及其相应的驱动输出81作为单个单元围绕器械驱动器轴线85旋转。

与先前所公开的实施方案类似，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，示出为具有透明的外部表层)，该器械基部包括被配置成接收器械驱动器80中的驱动输出部81的多个驱动输入部89(诸如插座、滑轮和卷轴)。与先前公开的实施方案不同，器械轴88从器械基部87的中心延伸，该器械基部的轴线基本上平行于驱动输入部89的轴线，而不是如图16的设计中那样正交。

当联接到器械驱动器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组合地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的旋转致使器械轴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，连接到器械基部87中的驱动输入部89的任何腱在旋转期间都不缠结。因此，驱动输出部81、驱动输入部89和器械轴88的轴线的平行允许轴在不会使任何控制腱缠结的情况下旋转。

图18示出了根据一些实施方案的具有基于器械的插入架构的器械。器械150可联接到上文所述的器械驱动器中的任一个器械驱动器。器械150包括细长轴152、连接到轴152的端部执行器162和联接到轴152的柄部170。细长轴152包括管状构件，该管状构件具有近侧部分154和远侧部分156。细长轴152沿着其外表面包括一个或多个通道或凹槽158。凹槽158被构造成接收穿过该凹槽的一根或多根线材或缆线180。因此，一根或多根缆线180沿着细长轴152的外表面延伸。在其他实施方案中，缆线180也可穿过细长轴152。所述一根或多根缆线180的操纵(例如，经由器械驱动器)使得端部执行器162的致动。

器械柄部170(也可称为器械基部)通常可包括附接接口172，该附接接口具有一个或多个机械输入件174，例如插孔、滑轮或卷轴，所述一个或多个机械输入件被设计成与器械驱动器的附接表面上的一个或多个扭矩联接器往复地配合。在一些实施方案中，器械150包括使得细长轴152能够相对于柄部170平移的一系列滑轮或缆线。换句话讲，器械150本身包括基于器械的插入架构，该架构适应器械的插入，从而使对机械臂的依赖最小化以提供器械150的插入。在其他实施方案中，机器人臂可以很大程度上负责器械插入。

E.控制器。

本文所述的机器人系统中的任一个机器人系统可包括用于操纵附接到机器人臂的器械的输入装置或控制器。在一些实施方案中，控制器可与器械(例如，通信地、电子地、电气、无线地和/或机械地)联接，使得控制器的操纵例如经由主从控制引起器械的对应操纵。

图19是控制器182的实施方案的透视图。在本实施方案中，控制器182包括可具有阻抗和导纳控制两者的混合控制器。在其他实施方案中，控制器182可仅利用阻抗或被动控制。在其他实施方案中，控制器182可仅利用导纳控制。通过作为混合控制器，控制器182有利地在使用时可具有较低的感知惯性。

在例示的实施方案中，控制器182被配置成允许操纵两个医疗器械，并且包括两个柄部184。柄部184中的每个柄部连接到万向支架186。每个万向支架186连接到定位平台188。

如图19所示，每个定位平台188包括通过棱柱接头196联接到柱194的SCARA臂(选择顺应性装配机械臂)198。棱柱接头196被构造成沿着柱194(例如，沿着导轨197)平移，以允许柄部184中的每个柄部在z方向上平移，从而提供第一自由度。SCARA臂198被构造成允许柄部184在x-y平面中运动，从而提供两个附加自由度。

在一些实施方案中，一个或多个负荷传感器定位在控制器中。例如，在一些实施方案中，负荷传感器(未示出)定位在万向支架186中的每个万向支架的主体中。通过提供负荷传感器，控制器182的部分能够在导纳控制下操作，从而在使用时有利地减小控制器的感知惯性。在一些实施方案中，定位平台188被构造用于导纳控制，而万向支架186被构造用于阻抗控制。在其他实施方案中，万向支架186被构造用于导纳控制，而定位平台188被构造用于阻抗控制。因此，对于一些实施方案，定位平台188的平移自由度或方位自由度可依赖于导纳控制，而万向支架186的旋转自由度依赖于阻抗控制。

F.导航和控制。

传统的内窥镜检查可以涉及使用荧光透视(例如，如可以通过C形臂递送的)和其他形式的基于辐射的成像模态，以向操作医师提供腔内指导。相比之下，本公开所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，以减少医师暴露于辐射并且减少手术室内的设备的量。如本文所用，术语“定位”可以指确定和/或监测对象在参考坐标系中的方位。诸如术前标测、计算机视觉、实时EM跟踪和机器人命令数据的技术可以单独地或组合地使用以实现无辐射操作环境。在仍使用基于辐射的成像模态的其他情况下，可以单独地或组合地使用术前标测、计算机视觉、实时EM跟踪和机器人命令数据，以改进仅通过基于辐射的成像模态获得的信息。

图20是示出根据示例实施方案的估计机器人系统的一个或多个元件的位置(诸如器械的位置)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多个指令的一组一个或多个计算机装置。计算机装置可以由上文讨论的一个或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。通过示例而非限制，计算机装置可以位于图1所示的塔30、图1至图4所示的推车11、图5至图14所示的床等中。

如图20所示，定位系统90可包括定位模块95，该定位模块处理输入数据91-94以生成用于医疗器械的远侧末端的位置数据96。位置数据96可以是表示器械的远侧端部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解剖结构或已知对象(诸如EM场发生器)的参考系(参见下文对于EM场发生器的讨论)。

现在更详细地描述各种输入数据91-94。术前标测可以通过使用低剂量CT扫描的集合来完成。术前CT扫描被重建为三维图像，该三维图像被可视化，例如作为患者的内部解剖结构的剖面图的“切片”。当总体上分析时，可以生成用于患者的解剖结构(诸如患者肺网络)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，以形成患者解剖结构的三维体积，其被称为模型数据91(当仅使用术前CT扫描生成时也称为“术前模型数据”)。中心线几何形状的使用在美国专利申请14/523,760中有所讨论，其内容全文并入本文中。网络拓扑模型也可以从CT图像中导出，并且特别适合于支气管镜检查。

在一些实施方案中，器械可以配备有相机以提供视觉数据(或图像数据)92。定位模块95可处理视觉数据92以实现一个或多个基于视觉的(或基于图像的)位置跟踪模块或特征部。例如，术前模型数据91可以与视觉数据92结合使用，以实现对医疗器械(例如，内窥镜或推进通过内窥镜的工作通道的器械)的基于计算机视觉的跟踪。例如，使用术前模型数据91，机器人系统可以基于内窥镜的行进预期路径根据模型生成预期内窥镜图像的库，每个图像连接到模型内的位置。在外科手术进行时，机器人系统可以参考该库，以便将在相机(例如，在内窥镜的远侧端部处的相机)处捕获的实时图像与图像库中的那些图像进行比较，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的一些特征可以识别术前模型数据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变化以确定选择了哪个解剖腔，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运动。光流技术的示例可以包括运动检测、对象分割计算、亮度、运动补偿编码、立体视差测量等。通过多次迭代的多帧比较，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，该全局坐标系可以被配准到由术前模型表示的患者的解剖结构。在EM跟踪中，包括嵌入在医疗器械(例如，内窥镜工具)中的一个或多个位置和取向中的一个或多个传感器线圈的EM传感器(或跟踪器)测量由定位在已知位置处的一个或多个静态EM场发生器产生的EM场的变化。由EM传感器检测的位置信息被存储为EM数据93。EM场发生器(或发射器)可以靠近患者放置，以产生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外科手术进行时“配准”到患者解剖结构(例如，术前模型)，以确定将坐标系中的单个位置与患者的解剖结构的术前模型中的方位对准的几何变换。一旦配准，医疗器械的一个或多个方位(例如，内窥镜的远侧末端)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使用以提供用于机器人系统的方位数据96。可以在术前校准期间确定从关节运动命令得到的装置俯仰和偏航。在外科手术进行时，这些校准测量可以与已知的插入深度信息结合使用，以估计器械的方位。另选地，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方位。

如图20所示，定位模块95可使用多个其他输入数据。例如，尽管在图20中未示出，但是利用形状感测纤维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可以组合地使用输入数据91-94。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91-94中的每个输入数据确定的位置分配置信度权重。因此，在EM数据可能不可靠(如可能存在EM干扰的情况)的情况下，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种或多种技术的组合。位于塔、床和/或推车中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在例如非暂态计算机可读存储介质(诸如永久性磁存储驱动器、固态驱动器等)内，该计算机程序指令在执行时致使系统接收并且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，诸如器械在全局坐标系内的方位、解剖图等。

2.包括具有混合重定向表面的腕部的医疗器械

上述机器人医疗系统以及其他机器人医疗系统和/或非机器人医疗系统可使用如本节中所述的包括具有混合重定向表面的腕部的医疗器械。如上所述，医疗器械可包括定位在细长轴的远侧端部处的端部执行器。端部执行器可通过腕部连接到细长轴的远侧端部。腕部可以是可进行关节运动的，以允许控制端部执行器。如上所述，医疗器械可包括延伸穿过腕部到达端部执行器的一根或多根牵拉线。一根或多根牵拉线可被致动(例如，牵拉或张紧)以使腕部和端部执行器进行关节运动。随着一根或多根牵拉线延伸穿过腕部，它们可与腕部内的一个或多个滑轮接合。

图21是医疗器械200的实施方案的侧视图。医疗器械200可类似于上述的医疗器械，例如，参考图16至图18。如图所示，医疗器械200包括细长轴202和柄部208。细长轴202在远侧端部204与近侧端部206之间延伸。在例示的实施方案中被构造为抓握器的端部执行器212可定位在细长轴202的远侧端部204处。如图所示，端部执行器212可通过腕部210连接到细长轴202的远侧端部204。腕部210可被构造成允许器械200的一个或多个自由度。例如，腕部210可以是双自由度腕部。例如，双自由度腕部可允许端部执行器212围绕俯仰轴线和偏航轴线枢转或旋转。

在图21例示的实施方案中，器械200包括柄部208。柄部208可被构造成连接到器械驱动机构，例如，如图16和图17所示，如上所述。如前所述，器械200可包括在端部执行器212与柄部208之间沿着细长轴202延伸(例如，穿过细长轴或在细长轴上延伸)的一个或多个腱、缆线或牵拉线。柄部208可包括一个或多个驱动输入部，这些驱动输入部被构造成接合器械驱动机构(参见图16和图17)上的一个或多个驱动输出部以允许器械驱动机构致动(例如，张紧或牵拉)牵拉线。致动牵拉线可引起腕部210和/或端部执行器212的运动，以允许远程操纵和控制端部执行器212。例如，在一些实施方案中，牵拉线的致动可被构造成使端部执行器212的钳口打开和闭合以及/或者允许端部执行器212围绕俯仰轴线和/或偏航轴线旋转。如上所述，器械驱动机构可定位在机器人臂上。在一些实施方案中，机器人臂可被控制以定位、滚动、推进以及/或者回缩器械200。

如图21所示，在一些实施方案中，细长轴202延伸穿过柄部208。在此类实施方案中，细长轴202可被构造成相对于柄部208推进或回缩。在一些实施方案中，器械驱动机构被构造成致使细长轴202相对于柄部208推进或回缩。这可允许例如当细长轴202和端部执行器212在规程期间推进到患者体内时，柄部208保持静止。在一些实施方案中，细长轴202的近侧端部206附接到柄部208，使得细长轴202仅在端部执行器212与柄部208之间延伸。

根据本公开的一个方面，腕部210内的重定向表面可被构造成改变牵拉线的方向，以便在滑轮之间引导牵拉线。如下文参考图22所更全面地描述，一些腕部可仅包括“静态”重定向表面。如本文所用，“静态”重定向表面是指形成在腕部上或内的接触牵拉线以将其重定向的非移动或静止表面。例如，静态重定向表面可以是形成在腕部的连接叉上或中的静态、静止或非移动的壁或通道，随着牵拉线被重定向，牵拉线沿着该壁或通道滑动。

在一些实施方案中，本节中所述的包括具有混合重定向表面的腕部的医疗器械可(例如，如图23A至图23E所示)包括至少一个静态重定向表面和至少一个“动态”重定向表面。如本文所用，“动态”重定向表面是指腕部的接触牵拉线以将其重定向的移动表面。例如，动态重定向表面可以是腕部的旋转滑轮的使牵拉线重定向的表面。下文将提供静态表面和重定向表面的示例以更全面地说明这些概念。

下文还参考图27A至图35描述了包括具有混合重定向表面的腕部的医疗器械的另选实施方案。该另选实施方案可包括腕部，该腕部使用静态重定向表面重定向至少一个牵拉线节段穿过腕部的远侧连接叉，而至少一个其他牵拉线节段延伸穿过远侧连接叉而不接触远侧连接叉的近侧滑轮与远侧滑轮之间的任何重定向表面。

因此，如本申请中所用，术语“具有混合重定向表面的腕部”可指(1)被构造成使用静态重定向表面和动态重定向表面两者的腕部(例如，如图23A至图23E所示)，或(2)被构造成使得某些牵拉线节段使用静态重定向表面或动态重定向表面重定向，而其他重定向牵拉线节段根本不必由任何表面(静态或动态)重定向的腕部(例如，如图27A至图35所示)。

在一些情况下，可能存在与静态重定向表面和动态重定向表面两者相关联的优点和缺点。例如，可将静态重定向表面视为在机械上更简单，因为它们可包括静止或静态表面。然而，静态重定向表面可使牵拉线上发生更多磨损。因为静态重定向表面随着其使牵拉线重定向而保持静止，所以牵拉线可跨静态重定向表面滑动。牵拉线与静态重定向表面之间的摩擦可引起可缩短牵拉线寿命的磨损。动态重定向表面可减少或消除可与静态重定向表面相关联的磨损问题。这可能是因为动态重定向表面旋转或以其他方式与牵拉线的移动一起移动，从而减小它们之间的摩擦。这可延长牵拉线的寿命。然而，在一些情况下，动态重定向表面可被视为在机械上更复杂。例如，动态重定向表面可能需要附加部件(与静态重定向表面相比)。此外，可能很难以小的或紧凑的形状因子提供动态重定向表面的附加部件，而这对于与例如腹腔镜手术相关联的医疗器械而言通常是期望的。

本节中所述的包括具有混合重定向表面的腕部的一些医疗器械可以一种方式包括一个或多个静态重定向表面和一个或多个动态重定向表面，该方式可增加与每一者相关联的优点，同时最小化缺点。例如，在一些实施方案中，实施动态重定向表面以重定向与端部执行器的闭合运动(例如，夹持运动)相关联的牵拉线节段，而实施静态重定向表面以重定向与端部执行器的打开运动(例如，松开运动)相关联的牵拉线节段。因为闭合端部执行器通常需要更大的力、张力或负载(或一般来讲在闭合方向上施加更多的力)，所以与端部执行器的闭合运动相关联的牵拉线节段可能经历更大的力并暴露于更多的磨损中。通过使用动态重定向表面来重定向这些牵拉线节段，可减少牵拉线上的磨损，从而延长牵拉线的寿命。打开端部执行器可需要较小的力，因此与端部执行器的打开运动相关联的牵拉线节段可能经历较小的力和较少的磨损。因此，对于这些牵拉线节段使用静态重定向可能是有利的，因为这些静态重定向表面的使用在机械上可能不太复杂。

此外，本节中所述的包括具有混合重定向表面的腕部的一些医疗器械可包括新型结构架构，该新型结构架构可允许在适合腹腔镜或内窥镜医疗器械的最小形状因子中包装静态重定向表面和动态重定向表面两者，并且可提供如下文进一步描述的一个或多个附加优点。现在将参考图21至图26B更详细地描述包括具有混合重定向表面的腕部的医疗器械的这些特征和优点。

为了帮助理解具有包括混合重定向表面的腕部的医学器械(如例如图23A至图23E所示，以及又如如图27A至图35所示)，首先参考图22描述具有仅包括静态重定向表面的腕部的医疗器械。图22示出了包括仅具有静态重定向表面的腕部的医疗器械300的远侧端部的透视图。

如图所示，腕部310定位在医疗器械300的细长轴302的远侧端部304处。腕部310包括近侧连接叉322和远侧连接叉324。在例示的实施方案中，远侧连接叉324被示出为透明的，以便看见形成在远侧连接叉324内的特征。近侧连接叉322连接到细长轴302的远侧端部304。远侧连接叉324枢转地连接到连接叉322。例如，近侧轮轴366可延伸穿过远侧连接叉324并将其连接到近侧连接叉322，使得远侧连接叉324可相对于近侧连接叉322围绕近侧轮轴366的纵向轴线旋转。这可允许腕部310在第一自由度上移动或进行关节运动。第一自由度可以是俯仰。

如图22所示，多个滑轮340也可在近侧连接叉322与远侧连接叉324之间的接头处安装在近侧轮轴366上。在例示的实施方案中，包括四个近侧滑轮340。如下文将更详细地描述，多根牵拉线(未示出)可与近侧滑轮340接合并被致动以控制医疗器械300的俯仰。

端部执行器312连接到远侧连接叉324。在例示的实施方案中，端部执行器312包括具有第一钳口构件356和第二钳口构件358的夹持件。也可使用其他类型的端部执行器，诸如抓握器、切割器、剪刀等。在例示的实施方案中，钳口构件356、358中的每一个钳口构件连接到两个远侧滑轮350中的连接到远侧连接叉324的一个远侧滑轮。在图24中单独示出了示例性钳口构件，其在下文描述。如图所示，远侧轮轴367可延伸穿过远侧连接叉324，并且远侧滑轮350可以可旋转地安装在远侧轮轴367上。远侧滑轮350可因此相对于远侧连接叉324旋转，以允许端部执行器312以第二自由度旋转。第二自由度可以是偏航。另外，如果远侧滑轮350沿相反方向旋转，则可提供第三自由度。第三自由度可打开和闭合端部执行器312。多根牵拉线(未示出)可与远侧滑轮350接合并被致动，以控制医疗器械300的俯仰并打开和闭合端部执行器312。

如图22所示，近侧轮轴366和远侧轮轴367可沿着沿不同方向延伸的轴线取向。在例示的实施方案中，近侧轮轴366沿着俯仰轴线延伸并且远侧轮轴367沿着偏航轴线延伸。俯仰轴线和偏航轴线可彼此正交。因此，近侧滑轮340和远侧滑轮350在不同平面中旋转，在例示的实施方案中，这些平面彼此正交。随着多根牵拉线与近侧滑轮340和远侧滑轮350两者接合，需要在近侧滑轮340与远侧滑轮350之间重定向该多根牵拉线。例如，需要将多根牵拉线从近侧滑轮340的平面重定向到远侧滑轮350的平面。为了有利于牵拉线的重定向，远侧连接叉324包括被构造成使多根牵拉线重定向的多个静态重定向表面326。如图所示，静态重定向表面326包括形成在远侧连接叉324中的成角度或弯曲面，用于使多根牵拉线重定向。随着多根牵拉线的多个牵拉线节段被致动，牵拉线节段随着其重定向而跨静态重定向表面326滑动。

可提供静态重定向表面326以改变多根牵拉线中的一个或多个牵拉线节段的方向。在图22的医疗器械300中，腕部310包括仅具有静态重定向表面326(呈一个或多个成角度、弯曲或倾斜表面的形式)的远侧连接叉324。虽然此类静态重定向表面326可成功地重定向牵拉线，但牵拉线节段抵靠静态重定向表面326的滑动由于增加的摩擦可能引起牵拉线外部磨损，从而缩短牵拉线的寿命。另外，可限制可用于近侧滑轮340与远侧滑轮350之间的静态重定向表面326的空间。

图22中所示的医疗器械300可被视为N+1医疗器械，因为其使用四个牵拉线节段实现三个自由度(俯仰、偏航和器械致动)。

与图22的医疗器械300相比，图23A至图23E示出了具有包括混合重定向表面的腕部的医疗器械400。也就是说，在该示例中，图23A至图23E的腕部包括静态重定向表面和动态重定向表面两者。在腕部内使用混合重定向表面可减轻牵拉线上的磨损。虽然图23A至图23E示出了被构造为抓握器器械的示例，但本领域技术人员将理解混合重定向表面的用途不限于简单地用于抓握的器械，而是可应用于许多其他器械(例如，烧灼器械、切割器械、抽吸和冲洗器械等)。

如下文将描述，图23A至图23E的医疗器械400包括静态重定向表面和动态重定向表面两者，以实现静态重定向表面的包装有益效果和动态重定向表面的性能和寿命改进两者。如上所述，在操作期间，与闭合端部执行器相关联的牵拉线节段可具有比与打开端部执行器相关联的牵拉线节段显著更多的负载。因此，动态重定向表面的大部分有益效果可通过接合与闭合端部执行器相关联的牵拉区段的动态重定向表面来实现。同时，可使用静态重定向表面来重定向经历较少负载和张力的牵拉线节段。

医疗器械400的结构将参考图23A至图23E进行描述。图23A是医疗器械400的透视图。图23B是医疗器械400的另一透视图，其示出为具有被示为透明的远侧连接叉424，以便看见某些内部特征。图23C是医疗器械400的第一侧视图。图23D是医疗器械400的第二侧视图。图23E是医疗器械400的近侧连接叉422的俯视图。

如图23A所示，在例示的实施方案中，医疗器械400包括延伸到远侧端部404的细长轴402。在图23A中仅可看见细长轴402的远侧端部404，但细长轴402可类似于上述医疗器械200的细长轴202。腕部410定位在细长轴402的远侧端部404处。腕部410还连接到端部执行器412，如上所述，该端部执行器是例示的实施方案中的抓握器。如下文将更详细地描述，腕部410可被构造成允许以两个自由度进行关节运动。在下文描述的示例中，两个自由度是俯仰和偏航。另外，端部执行器412可打开和闭合，以为医疗器械400提供附加自由度。医疗器械400可被视为N+1医疗器械，因为其使用四个牵拉线节段实现三个自由度(俯仰、偏航和器械致动)。

在例示的实施方案中，腕部410包括近侧连接叉422和远侧连接叉424。近侧连接叉422可附接到细长轴402的远侧端部404。远侧连接叉424可以枢转地附接到近侧连接叉422。在例示的实施方案中，远侧连接叉424通过延伸穿过远侧连接叉424和近侧连接叉422的轮轴466枢转地附接到近侧连接叉422。远侧连接叉424可围绕轮轴466的轴线相对于近侧连接叉422旋转。远侧连接叉424围绕轮轴466的轴线相对于近端连接叉422的旋转可提供腕部410的自由度中的一个自由度。例如，该自由度可以是俯仰。因此，轮轴466可被视为俯仰轮轴，并且轮轴466的轴线可被视为腕部410的俯仰轴线。

如图23C中最清楚地看出，近侧连接叉422可包括第一近侧连接叉支撑支腿474和第二近侧连接叉支撑支腿476。轮轴466可延伸穿过近侧连接叉422的第一近侧连接叉支撑支腿474和第二近侧连接叉支撑支腿476。类似地，远侧连接叉424可包括第一远侧连接叉支撑支腿470和第二远侧连接叉支撑支腿472。轮轴466延伸穿过远侧连接叉424的第一远侧连接叉支撑支腿470和第二远侧连接叉支撑支腿472。如下文将描述，在一些实施方案中，第一近侧连接叉支撑支腿474、第二近侧连接叉支撑支腿476、第一远侧连接叉支撑支腿470和第二远侧连接叉支撑支腿472可以可为带有具有混合重定向表面的腕部的医疗器械提供有利架构的方式间隔开。

如图23A至图23D所示，医疗器械400包括定位在腕部410中的多个近侧滑轮440和多个远侧滑轮450。如图23A至图23C中最清楚地看出，近侧滑轮440可定位在连接近侧连接叉422和远侧连接叉424的轮轴466上。如上所述，轮轴466可为俯仰轮轴，并且因此，近侧滑轮440也可被视为俯仰滑轮440。在例示的实施方案中，近侧滑轮440包括第一外部近侧滑轮442、第一内部近侧滑轮444、第二外部近侧滑轮446和第二内部近侧滑轮448。第一外部近侧滑轮442、第一内部近侧滑轮444、第二外部近侧滑轮446和第二内部近侧滑轮448可各自定位在轮轴466上，使得它们可围绕轮轴466旋转。近侧滑轮440各自在垂直于轮轴466的轴线的俯仰平面中旋转。

如图23A至图23D所示，远侧滑轮450可定位在轮轴467上。轮轴467可如图所示延伸穿过远侧连接叉424。轮轴467的轴线可为医疗器械400提供第二自由度。例如，该第二自由度可以是偏航。因此，轮轴467可被视为偏航轮轴并且可为腕部410提供偏航轴线。在例示的实施方案中，远侧滑轮450包括安装在轮轴467上的第一远侧滑轮452和第二远侧滑轮454。远侧滑轮450中的每一个远侧滑轮可被构造成在垂直于轮轴467的轴线的偏航平面中旋转。

俯仰轮轴466和偏航轮轴467可相对于彼此成一定角度取向。在例示的示例中，俯仰轮轴466和偏航轮轴467是正交的。因此，俯仰平面和偏航平面也可彼此正交。

医疗器械400的端部执行器412可由第一钳口构件456和第二钳口构件458形成。第一钳口构件456可连接到第一远侧滑轮452，并且第二钳口构件458可连接到第二远侧滑轮454。端部执行器412的取向可通过围绕轮轴467沿相同方向旋转第一远侧滑轮452和第二远侧滑轮454来控制。例如，通过围绕轮轴467沿相同方向旋转第一远侧滑轮452和第二远侧滑轮454两者，可调整端部执行器412的偏航。通过围绕轮轴467沿相反方向旋转第一远侧滑轮452和第二远侧滑轮454，可致动(例如，在例示的抓握器的情况下打开或闭合)端部执行器412。端部执行器412的致动可被视为医疗器械400的第三自由度。

医疗器械400可包括多根牵拉线430，该多根牵拉线可被致动(例如，张紧或牵拉)以控制医疗器械400的三个自由度(俯仰、偏航和致动)。如图23A至23D所示，多根牵拉线430与近侧滑轮440和远侧滑轮450接合。在例示的实施方案中，多根牵拉线430包括第一牵拉线节段432、第二牵拉线节段434、第三牵拉线节段436和第四牵拉线节段438，这些牵拉线节段沿着穿过腕部410的各种路径穿行。

例如，在例示的实施方案中，第一牵拉线节段432接合第一外部近侧滑轮442和第一远侧滑轮452。第一牵拉线节段432的致动可与闭合第一钳口构件456相关联。第二牵拉线节段434可与第一内部近侧滑轮444和第二远侧滑轮454接合。第二牵拉线节段434可与打开第二钳口构件458相关联。第三牵拉线节段436可与第二外部近侧滑轮446和第二远侧滑轮454接合。第三牵拉线节段436可与闭合第二钳口构件458相关联。第四牵拉线节段438可与第二内部近侧滑轮448和第一远侧滑轮452接合。第四牵拉线节段438可与打开第一钳口构件456相关联。

如图所示，第一牵拉线节段432和第四牵拉线节段438中的每一者可接合第一远侧滑轮452，但是在相对侧上接合。类似地，第二牵拉线节段434和第三牵拉线节段436中的每一者可接合第二远侧滑轮454，但是在相对侧上接合。在例示的实施方案中，近侧滑轮440中的每一个近侧滑轮仅由牵拉线节段中的一个牵拉线节段接合。在腕部410的同一侧上，第一牵拉线节段432接合第一外部近侧滑轮442，并且第四牵拉线节段438接合第二内部近侧滑轮448。类似地，在腕部410的同一侧上，第二牵拉线节段434接合第一内部近侧滑轮444，并且第三牵拉线节段436接合第二外部近侧滑轮446。在近侧滑轮440处，第一牵拉线节段432和第四牵拉线节段438定位在腕部410的与第二牵拉线节段434和第三牵拉线节段436相对的侧上。

如图23B中最清楚地看出，该图将远侧连接叉424示出为透明的，多根牵拉线430在近侧滑轮440与远侧滑轮450之间被重定向。为了实现重定向，器械400的腕部410包括混合重定向表面。具体地讲，在例示的实施方案中，腕部410包括定位在近侧滑轮440与远侧滑轮450之间的一对静态重定向表面和一对动态重定向表面。如图23B所示，该对静态重定向表面包括第一静态重定向表面426和第二静态重定向表面433。第一静态重定向表面426和第二静态重定向表面433可各自为形成在远侧连接叉424中或上的成角度的或弯曲的表面。示例见于图23C中，示出了静态重定向表面426。该对动态重定向表面包括第一动态重定向表面428和第二动态重定向表面431。第一动态重定向表面428和第二动态重定向表面431中的每一者可包括重定向滑轮(诸如在图中示出的第一重定向滑轮429和第二重定向滑轮435)的表面。

多根牵拉线430被静态重定向表面426、433和动态重定向表面428、431重定向。在例示的实施方案中，第一牵拉线节段432接合第一动态重定向表面428。第二牵拉线节段434接合第一静态重定向表面426。第三牵拉线节段436接合第二动态重定向表面431。第四牵拉线节段438接合第二静态重定向表面433。

因此，在该示例中，与闭合端部执行器412相关联的第一牵拉线节段432和第三牵拉线节段436分别使用重定向滑轮429、435的动态重定向表面428、431进行重定向。与打开端部执行器412相关联的第二牵拉线节段434和第四牵拉线节段438分别使用静态重定向表面426、433进行重定向。

医疗器械400还包括定位在近侧连接叉422中和/或细长轴402内的轴重定向滑轮480。轴重定向滑轮480在图23E中最清楚地看出，该图是近侧连接叉422的俯视图。如图所示，轴重定向滑轮480包括第一外部轴重定向滑轮482、第一内部轴重定向滑轮484、第二外部轴重定向滑轮486和第二内部轴重定向滑轮488。在例示的实施方案中，轴重定向滑轮480处于交错位置。也就是说，如图23E所示，第一外部轴重定向滑轮482定位在第一轴线483上，并且第一内部轴重定向滑轮484定位在第二轴线485上。第一轴线483和第二轴线485不同轴(在例示的实施方案中)。第二内部轴重定向滑轮488定位在第三轴线489上。在例示的实施方案中，第三轴线489与第二轴线485同轴。第二外部轴重定向滑轮486定位在第四轴线487上。在例示的实施方案中，第四轴线487与第一轴线483、第二轴线485或第三轴线489不同轴。近侧连接叉422还包括第一近侧连接叉支撑壁492和第二近侧连接叉支撑壁494。第一近侧连接叉支撑壁492定位在第一内部轴重定向滑轮482与第一外部轴重定向滑轮484之间。第二近侧连接叉支撑壁494定位在第二内部轴重定向滑轮486与第二外部轴重定向滑轮484之间。第一近侧连接叉支撑支腿474和第二近侧连接叉支撑支腿476也示于图23E中。

医疗器械400(其包括混合重定向表面)的结构可提供优于其他类型的医疗器械诸如仅包括静态重定向表面的医疗器械(例如，图22)的若干显着特征和优点。例如，对于医疗器械400(示出为抓握器器械)的例示的实施方案，在操作期间，与闭合端部执行器412相关联的牵拉线节段(第一牵拉线节段432和第三牵拉线节段436)可具有比用于打开端部执行器412的牵拉线节段(第二牵拉线节段434和第四牵拉线节段438)更大的负载。因此，可能特别有利的是使用于闭合端部执行器412的牵拉线节段沿着动态重定向表面428、431行进以便降低牵拉线磨损的风险，同时使用于打开端部执行器412的牵拉线节段沿着静态重定向表面426、433行进，如图23B所示。因为动态重定向表面428、431与第一牵拉线节段432和第三牵拉线节段436一起移动(随着重定向滑轮429、435旋转)，相比于牵拉线节段与静态重定向表面之间经历的摩擦，动态重定向表面428、431与牵拉线节段432、436之间的摩擦可减小。如前所述，这可延长牵拉线的寿命。

医疗器械400的结构可包括使得能够或有利于在远侧连接叉424内使用混合重定向表面的若干特征。首先，远侧连接叉424的远侧连接叉支撑支腿470、472可定位在内部近侧滑轮与外部近侧滑轮之间。例如，如图23D所示，第一远侧连接叉支撑支腿470定位在第一外部近侧滑轮442与第一内部近侧滑轮444之间。类似地，第二远侧连接叉支撑支腿472定位在第二外部近侧滑轮446与第二内部近侧滑轮448之间。此布置或架构在静止重定向表面426、433与动态重定向表面428、431(例如，重定向滑轮429、435)之间提供了一定间隔距离。该距离可提供间隙和足够空间，用于安装重定向滑轮429、435以及使相邻的牵拉线节段不干扰地穿过。这在图23D中最清楚地看出。因为第一远侧连接叉支撑支腿470定位在第一外部近侧滑轮442与第一内部近侧滑轮444之间，所以第三牵拉线节段446有横穿第一重定向滑轮429的后面的额外空间。另外，该构造可允许重定向滑轮429的轮轴位于远侧连接叉支撑支腿470的外部上，使得不需要切穿远侧连接叉支撑支腿470以容纳轮轴。

其次，动态重定向滑轮429、432的大小可被设定成使得它们可跨到远侧滑轮450。这可使得能够将更大的重定向滑轮429、432装配在远侧连接叉424内，从而可延长在上面行进的牵拉线节段的使用寿命。较大的动态重定向表面(例如，重定向滑轮)可通常得到较好的寿命性能。因此，在远侧滑轮与近侧滑轮之间的有限空间内包括尽可能大的重定向滑轮是有利的。这示出于图23D中。重定向缆线439足够大，使得牵拉线节段432从第一侧面462跨到第二侧面464(跨越平面460)，再到位于牵拉线节段432接合第一外部近侧滑轮431的相对侧上的第一远侧滑轮452。在一些实施方案中，为了容纳较大的动态重定向滑轮429，静止重定向表面426被设计成在没有交叉的情况下穿过滑轮429的后面(参见图23C)，这通过由远侧连接叉支撑支腿提供的额外空间(上文讨论的)来实现。

第三，在例示的实施方案中，近侧连接叉422中的外部轴重定向滑轮482、486不与近侧连接叉422中的内部轴重定向滑轮484、488共用共同轴线。应注意，轴重定向滑轮480(参见图23E)全部提供动态重定向表面。这是可能的，因为近侧连接叉422内可能存在更大空间以容纳轴重定向滑轮480。如上所述，较大的动态重定向表面(例如，重定向滑轮)可通常得到较好的寿命性能。在一些情况下，使轴重定向滑轮480交错可允许使用较大的滑轮。此外，在内部近侧滑轮与外部近侧滑轮440之间添加远侧连接叉支撑支腿470、472可推出位于医疗器械400的轴402中的对应轴重定向滑轮480的位置。随着外部轴重定向滑轮482、486被推出，用于沿着共同轴线装配多个(例如，四个)轴重定向滑轮480的空间更少。虽然可以减小一个或多个近侧重定向滑轮480的尺寸，但这可能减少寿命和性能有益效果。因此，在例示的实施方案中，近侧重定向滑轮480的尺寸被设定成使得缆线保持在器械轴402的内径内，而外部轴重定向滑轮482、486的边缘恰好位于器械轴402的外径内。

前述段落中所述的这三个特征可使用混合重定向表面来提供有利的腕部结构。在一些实施方案中，不需要包括全部三个特征。

图24示出了第一远侧滑轮452和附接的钳口构件456以及第一牵拉线节段432和第四牵拉线节段438的实施方案。图24还表示具有相关联的第二牵拉线节段434和第三牵拉线节段436的第二远侧滑轮454。如上所述，第一牵拉线节段432与打开钳口构件456相关联，并且第四牵拉线节段438与闭合钳口构件456相关联。在一些实施方案中，两个牵拉线节段432、438可为同一牵拉线的一部分，或者为在钳口构件456处共用压接件的不同牵拉线的每个部分。

图25A和图25B示出了包括混合重定向表面的远侧连接叉522的另选实施方案。在该实施方案中，动态重定向表面529(被构造为滑轮)被构造成沿着从远处的俯仰滑轮540跨到偏航滑轮550的相对侧的路径重定向牵拉线530。在该实施方案中，近侧俯仰滑轮540可全部居中且对准，这可允许它们的尺寸较大，因为它们全部居中。

图26A和图26B提供了远侧连接叉622的另一个实施方案的视图。在该实施方案中，静止重定向表面被动态重定向表面替代。因此，远侧连接叉622包括四个重定向滑轮629。在这种情况下，器械将不被视为具有混合重定向表面，因为它仅包括一种类型的重定向表面(动态)。

图27A至图35涉及包括具有混合重定向表面的腕部的医疗器械700的另选实施方案。与图23A至图23E的先前描述的包括静态重定向表面426、433和动态重定向表面428、431两者的医疗器械400相比，医疗器械700包括混合连接叉设计，其中至少一个牵拉线节段(例如，钳口打开缆线节段)被设计成通过重定向表面(例如，静态重定向表面或动态重定向表面)，而另一个牵拉线缆线节段(例如，钳夹闭合缆线节段)被设计成根本没有重定向表面。如下文将更详细地描述，通过这种设计，钳口闭合牵拉线节段可比钳口打开牵拉线节段得到优先处理。在医疗器械700的一些实施方案中，当钳口打开牵拉线节段延伸超过重定向表面时，钳口闭合牵拉线节段在远侧连接叉的远侧滑轮(例如，俯仰滑轮)与远侧连接叉的近侧滑轮(例如，偏航滑轮)之间几乎垂直或笔直地延伸(相对于器械的纵向轴线)，如下文所示和所述。

在一些实施方案中，医疗器械700可以是能量输送器械(例如，双极器械或单极器械)。因此，除了牵拉线节段之外，器械还可包括用于使器械通电的电缆线节段。如下所述，医疗器械700可有利地容纳电缆线节段，同时维持适于腹腔镜手术的紧凑形状因子。

图27A和图27B是医疗器械700的透视图。在图27B中，医疗器械700的远侧连接叉724被示出为透明的，以便看见某些内部特征。医疗器械700可定位在细长轴的端部处(例如，远侧端部处)，如上所述(参见例如图21)。如图27A和图27B所示，医疗器械700可包括腕部710。腕部710可定位在细长轴的远侧端部处。

腕部710还可连接到端部执行器712，在例示的实施方案中端部执行器被构造为抓握器，但其他类型的端部执行器也是可能的。如下文将更详细地描述，腕部710可被构造成允许以两个自由度进行关节运动。在例示的示例中，两个自由度是俯仰和偏航。另外，端部执行器712可打开和闭合，以为医疗器械700提供附加自由度。医疗器械700可被视为N+1医疗器械，因为其使用四个牵拉线节段实现三个自由度(俯仰、偏航和器械致动)。

在例示的实施方案中，腕部710包括近侧连接叉722和远侧连接叉724。近侧连接叉722可被构造成附接到细长轴的远侧端部。远侧连接叉724可枢转地附接到近侧连接叉722。在例示的实施方案中，远侧连接叉724通过延伸穿过远侧连接叉724和近侧连接叉722的轮轴766枢转地附接到近侧连接叉722。远侧连接叉724可围绕轮轴766的轴线相对于近侧连接叉722旋转。远侧连接叉724围绕轮轴766的轴线相对于近端连接叉722的旋转可提供腕部710的自由度中的一个自由度。例如，该自由度可以是俯仰。因此，轮轴766可被视为俯仰轮轴，并且轮轴766的轴线可被视为腕部710的俯仰轴线。

如图27A和图27B所示(并且还如下文所述的图28和图31所示)，近侧连接叉722可包括第一近侧连接叉支撑支腿774和第二近侧连接叉支撑支腿776。轮轴766可延伸穿过近侧连接叉722的第一近侧连接叉支撑支腿774和第二近侧连接叉支撑支腿776。类似地，远侧连接叉724可包括第一远侧连接叉支撑支腿770和第二远侧连接叉支撑支腿772。轮轴766延伸穿过远侧连接叉724的第一远侧连接叉支撑支腿770和第二远侧连接叉支撑支腿772。

医疗器械700可包括定位在腕部710中的多个近侧滑轮740和多个远侧滑轮750。近侧滑轮740可定位在连接近侧连接叉722和远侧连接叉724的轮轴766上。如上所述，轮轴766可为俯仰轮轴，并且因此，近侧滑轮740也可被视为俯仰滑轮740。在例示的实施方案中，近侧滑轮740包括第一外部近侧滑轮742、第一内部近侧滑轮744、第二外部近侧滑轮746和第二内部近侧滑轮748。第一外部近侧滑轮742、第一内部近侧滑轮744、第二外部近侧滑轮746和第二内部近侧滑轮748各自定位在轮轴766上，使得它们可围绕轮轴766旋转。近侧滑轮740各自在垂直于轮轴766的轴线的俯仰平面中旋转。

图28中还示出了第一外部近侧滑轮742、第一内部近侧滑轮744、第二外部近侧滑轮746和第二内部近侧滑轮748的布置，这是沿着轮轴766的轴线截取的剖视图。如图28所示，第一外部近侧滑轮742、第一内部近侧滑轮744、第二外部近侧滑轮746和第二内部近侧滑轮748沿着轮轴766布置。此外，在例示的实施方案中，第一外部近侧滑轮742、第一内部近侧滑轮744、第二外部近侧滑轮746和第二内部近侧滑轮748全部定位在第一近侧连接叉支撑支腿774与第二近侧连接叉支撑支腿776之间。第一远侧连接叉支撑支腿770和第二远侧连接叉支撑支腿772可定位在外部近侧滑轮与内部近侧滑轮之间。例如，如图所示，第一远侧连接叉支撑支腿770定位在第一外部近侧滑轮742与第一内部近侧滑轮744之间，并且第二远侧连接叉支撑支腿772定位在第二外部近侧滑轮746与第二内部近侧滑轮748之间。

如图27A和图27B所示，远侧滑轮450定位在轮轴767上。轮轴767可如图所示延伸穿过远侧连接叉724。轮轴767的轴线可为医疗器械700提供第二自由度。例如，该第二自由度可以是偏航。因此，轮轴767可被视为偏航轮轴并且可为腕部710提供偏航轴线。在例示的实施方案中，远侧滑轮750包括安装在轮轴767上的第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754。远侧滑轮750中的每一个远侧滑轮可被构造成在垂直于轮轴767的轴线的偏航平面中旋转。第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754也示于图29的医疗器械700的俯视图中。如下文将更详细地描述，第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754可各自被构造成与牵拉线节段接合以用于使第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754旋转，并且在能量递送器械的情况下，例如如图所示，为电缆线节段790、792。俯仰轮轴766和偏航轮轴767可相对于彼此成一定角度取向。在例示的示例中，俯仰轮轴766和偏航轮轴767是正交的。因此，在一些实施方案中，俯仰平面和偏航平面也可彼此正交。

在例示的实施方案中，医疗器械700的端部执行器712由第一钳口构件756和第二钳口构件758形成。第一钳口构件756可连接到第一远侧滑轮752，并且第二钳口构件758可连接到第二远侧滑轮754。端部执行器712的取向可通过围绕轮轴767沿相同方向旋转第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754来控制。例如，通过使第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754两者沿相同方向围绕轴767旋转，可调整端部执行器712的偏航。通过围绕轮轴767沿相反方向旋转第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754，可致动(例如，在例示的抓握器的情况下打开或闭合)端部执行器712。端部执行器712的致动可被视为医疗器械700的第三自由度。如下所述，第一钳口构件756和/或第二钳口构件758可通过电缆线节段790、792通电。

医疗器械700包括多根牵拉线730，该多根牵拉线可被致动(例如，张紧或牵拉)以控制医疗器械700的三个自由度(例如，俯仰、偏航和致动)。如图27A和图27B所示，多根牵拉线730可与近侧滑轮740和远侧滑轮750接合。在例示的实施方案中，多根牵拉线730可包括第一牵拉线节段732、第二牵拉线节段734、第三牵拉线节段736(在图27A和和图27B中不可见)和第四牵拉线节段738，这些牵拉线节段沿着穿过腕部710的各种路径穿行。

例如，在例示的实施方案中，第一牵拉线节段732接合第一外部近侧滑轮742和第一远侧滑轮752。第一牵拉线节段732的致动可与闭合第一钳口构件756相关联。第二牵拉线节段734可与第一内部近侧滑轮744和第二远侧滑轮754接合。第二牵拉线节段734可与打开第二钳口构件758相关联。第三牵拉线节段736可与第二外部近侧滑轮746和第二远侧滑轮754接合。第三牵拉线节段736可与闭合第二钳口构件758相关联。第四牵拉线节段738可与第二内部近侧滑轮748和第一远侧滑轮752接合。第四牵拉线节段438可与打开第一钳口构件756相关联。

如在图29的俯视图中所见，第一牵拉线节段732和第四牵拉线节段738中的每一者可接合第一远侧滑轮752，但是在相对侧上接合。类似地，第二牵拉线节段734和第三牵拉线节段736中的每一者可接合第二远侧滑轮754，但是在相对侧上接合。如图28的剖视图最佳所示，近侧滑轮740中的每一个近侧滑轮可仅由牵拉线节段中的一个牵拉线节段接合。在腕部710的同一侧上，第一牵拉线节段732可接合第一外部近侧滑轮742，并且第四牵拉线节段738接合第二内部近侧滑轮748。类似地，在腕部710的同一侧上，第二牵拉线节段734可接合第一内部近侧滑轮744，并且第三牵拉线节段736接合第二外部近侧滑轮746。在近侧滑轮740处，第一牵拉线节段732和第四牵拉线节段738可定位在腕部710的与第二牵拉线节段734和第三牵拉线节段736相对的侧上。

如图27A和图27B所示，多根牵拉线730沿着近侧滑轮740与远侧滑轮750之间的各种路径延伸。有利地，牵拉线730中的一些牵拉线可具有穿过腕部710的优先路径(例如，更直接或以其他方式有利的路径)。例如，在例示的实施方案中，当与第二牵拉线节段734和第四牵拉线节段738相比时，第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736具有优先缆线路径。在此示例中，用于第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736的缆线路径被称为优先的，因为第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736沿着短于第二牵拉线节段734和第四牵拉线节段738的缆线路径的缆线路径在近侧滑轮740与远侧滑轮750之间延伸。另外，在例示的示例中，用于第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736的缆线路径被称为优先的，因为第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736在近侧滑轮740与远侧滑轮750之间延伸而不接触任何重定向表面(静态或动态)。

这可相对于第一牵拉线节段732看出，如图27A和图27B所示。在此示例中，第一牵拉线节段732沿着优先缆线路径在第一外部近侧滑轮742与第一远侧滑轮752之间延伸。如图所示，第一牵拉线节段732沿着第一外部近侧滑轮742与第一远侧滑轮752之间的基本上直的缆线路径延伸。该基本上直的缆线路径可与医疗器械700的纵向或中心轴线大致对准，如下文参考图35进一步所述。例如，在一些实施方案中，第一牵拉线节段732相对于医疗器械700的纵向或中心轴线的缆线路径的角度可小于10度或小于5度。此外，如图27A和图27B所示，第一牵拉线节段732沿着优先缆线路径在第一外部近侧滑轮742与第一远侧滑轮752之间延伸，因为它没有被第一外部近侧滑轮742与第一远侧滑轮752之间的任何重定向表面重定向。相反，第一牵拉线节段732可在第一外部近侧滑轮742与第一远侧滑轮752之间延伸而不接触任何重定向表面。尽管第三牵拉线节段736在图27A和图27B中不可见，但第三牵拉线节段736也可沿着类似的优先缆线路径延伸。

相反，具有第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736的优先缆线路径时，第二牵拉线节段734和第四牵拉线节段738在它们延伸穿过腕部710的远侧连接叉724时被重定向。例如，如图27A和图27B所示，第二牵拉线节段734和第四牵拉线节段738分别接触第一重定向表面726和第二重定向表面731。在例示的实施方案中，第一重定向表面726和第二重定向表面731是形成于远侧连接叉724中的静态重定向表面。然而，在一些实施方案中，第一重定向表面726和第二重定向表面731可包括动态重定向表面。例如，第一重定向表面726和第二重定向表面731可包括重定向滑轮的表面。

在例示的实施方案中，第一重定向表面726和第二重定向表面731在第二牵拉线节段734和第四牵拉线节段738延伸穿过近侧滑轮740与远侧滑轮750之间的远侧连接叉724时将它们重定向(例如，改变其方向)。在例示的实施方案中，第二牵拉线节段734接合第一静态重定向表面726，并且第三牵拉线节段736接合第二动态重定向表面731。

因为第二牵拉线节段734和第四牵拉线节段738在延伸穿过远侧连接叉724时被重定向，所以第二牵拉线节段734和第四牵拉线节段738的缆线路径长度可长于第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736的缆线路径长度。换句话说，第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736的缆线路径长度可短于近侧滑轮740与远侧滑轮750之间的第二牵拉线节段734和第四牵拉线节段738的缆线路径长度。第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736的较短缆线路径长度可另外解释为什么第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736的缆线路径长度被认为优先于第二牵拉线节段734和第四牵拉线节段738的缆线路径长度。

如前所述，第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736可与医疗器械700的闭合运动(例如，夹持运动)相关联，并且第二牵拉线节段734和第四牵拉线节段738可与医疗器械714的打开运动(例如，松开运动)相关联。在操作期间，与闭合端部执行器712相关联的牵拉线节段(第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736)可具有比用于打开端部执行器712的牵拉线节段(第二牵拉线节段734和第四牵拉线节段738)更大的负载(例如，更大的张紧或力)。因此，如图27A和图27B所示，使用于闭合端部执行器412的牵拉线节段沿着优选缆线路径行进可能是特别有益的。例如，可能有利的是，第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736不(或有限地)接触近侧滑轮740与远侧滑轮750之间的重定向表面。这可能是因为避免与重定向表面的接触可减少或消除牵拉线磨损的风险，该风险对于与闭合端部执行器712相关联的牵拉线节段可能尤其大，因为这些牵拉线节段经受更大的力。相反，用于打开端部执行器712的牵拉线节段沿着重定向表面726、731行进，如图27A和图27B所示。使这些牵拉线节段沿着重定向表面726、731行进可促进腕部的有利紧凑架构，并且因为与打开端部执行器712相关联的力和负载较轻，所以这些牵拉线节段上的磨损可最小化。这可延长医疗器械700的牵拉线730的寿命。

在图27A和图27B的例示实施方案中，医疗器械700包括能量递送医疗器械，诸如双极医疗器械。因此，除上面讨论的牵拉线节段之外，医疗器械700还包括电缆线节段790、792。电缆线节段790、792延伸穿过腕部710并且可连接到第一钳口构件756和第二钳口构件758以使第一钳口构件756和第二钳口构件758通电。尽管医疗器械700被示出为双极能量递送医疗器械，其包括使第一钳口构件756和第二钳口构件758两者通电的两个电缆线节段790、792，但在其他实施方案中，医疗器械700可以是单极能量递送医疗器械，其包括用于使钳口构件756、758中的一者通电的单个电缆线节段790。此外，在一些实施方案中，医疗器械700不需要是能量递送装置，并且因此可省略电缆线节段790、792。

医疗器械700的架构(包括用于第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736的优选缆线路径)的另一个优点在于，该架构可有利地在腕部710内提供空间以容纳电缆线节段790、792。由于在一些实施方案中，医疗器械700被构造为用于腹腔镜手术的工具，因此医疗器械700的直径应最小化。因此，可能难以提供容纳用于使钳口构件756、758通电的附加电缆线节段790、792的架构。添加用于使钳口构件756、758通电的电缆线节段790、792可增加对腕部设计的附加约束。例如，电缆线节段790、792可通常为刚性的(例如，当与牵拉线730相比时)。这可能给馈送电缆线节段790、792穿过腕部710造成困难。

在一些实施方案中，为了有利于馈送电缆线节段790、792穿过腕部710，电缆线节段790、792可机械地联接到并从属于牵拉线730中的一根或多根牵拉线。例如，电缆线节段790、792可在沿着牵拉线节段的两个点处机械地联接到牵拉线节段中的一个牵拉线节段(例如，通过钳口构件并在医疗器械的轴内)。在一些实施方案中，将电缆线节段790机械地联接到牵拉线730可用热收缩来实现，热收缩将电缆线节段790、792粘附到牵拉线730。在例示的实施方案中，电缆线节段790、792机械地联接到或从属于与闭合钳口构件756、758相关联的牵拉线节段。例如，第一电缆线节段790可机械地联接到第一牵拉线节段732，并且第二电缆线节段792可机械地联接到第二牵拉线节段734。因此，医疗器械700可包括用于电缆线节段790、792的滑轮，这些电缆线节段接近(例如，靠近或贴近)其上接合有第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736的滑轮，如下所述。在一些实施方案中，用于电缆线节段790、792的滑轮和用于第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736的滑轮应具有大致相同的直径，使得当电缆线节段790、792机械地联接到第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736时，通过腕部运动的松弛路径长度保持匹配(参见下文所述的图29)。

图28示出了在轮轴766的轴线处截取的医疗器械700的剖视图。在此剖视图中，示出了例示实施方案的第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736以及电缆线节段790、792的相对位置。如图所示，第一牵拉线节段732与电缆线节段790相邻地定位，并且第三牵拉线节段732与电缆线节段792相邻地定位。这可有利于第一牵拉线节段732与电缆线节段790之间的机械联接，以及第三牵拉线节段732与电缆线节段792之间的机械联接。

也如图28所示，在一些实施方案中，当第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736可分别定位在第一外部近侧滑轮742和第二外部近侧滑轮746上时，第一电缆线节段790和第二电缆线节段792可分别在第一远侧连接叉支撑支腿770和第二远侧连接叉支撑支腿772上布线。此类布置可有利地节省腕部710内的空间，因为用于电缆线节段790、792的附加滑轮不必包括在轴线766上。此类布置有利地利用远侧连接叉724的现有结构来布线电缆线节段790、792。

图28的剖视图示出了朝向器械的远侧端部看的医疗器械700。从该视图可以看出第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736如何与医疗器械700的纵向或中心轴线基本上对准地延伸。如图所示，从近侧滑轮740朝向远侧滑轮750，第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736仅以小偏离角(例如，小于10度或小于5度)延伸，如下面参考图35更详细地描述。

图29是医疗器械700的俯视图。在此视图中，示出了第一钳口构件756和第二钳口构件758以及第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754。在此视图中，还可以看到第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754的直径在接纳第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736的位置和接纳电缆线节段790、792的位置如何大致相同。如前所述，提供第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754的第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736以及电缆线节段790、792具有相似直径的构造可帮助维持通过腕部710的松弛路径长度。

图30A和图30B是医疗器械700的近侧滑轮和远侧滑轮的视图。这些视图被取向成从器械的近侧朝向器械的远侧看。在图30A中，示出了第一外部近侧滑轮742和第二外部近侧滑轮746以及第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754。图30B另外示出了第一内部近侧滑轮744和第二内部近侧滑轮748。

在例示的实施方案中，第一外部近侧滑轮742和第二外部近侧滑轮746各自包括凹槽782、786，该凹槽可以是单个凹槽。凹槽782、786可被构造成接纳第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736，使得第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736通过凹槽782、786与第一外部近侧滑轮742和第二外部近侧滑轮746接合。如图所示，第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754各自包括两个凹槽。例如，第一远侧滑轮752包括第一凹槽783和第二凹槽785。第一凹槽783可被构造成接合第一牵拉线节段732，并且第二凹槽785可被构造成接合第一电缆线节段790。因此，第一牵拉线节段732和第一电缆线节段790可通过第一凹槽783和第二凹槽785与第一远侧滑轮752接合。第一远侧滑轮752在第一凹槽783和第二凹槽785处的直径可基本上相等以管理如上所述通过腕部的缆线的松弛。类似地，第二远侧滑轮754包括第一凹槽787和第二凹槽789。第一凹槽787可被构造成接合第三牵拉线节段736，并且第二凹槽789可被构造成接合第二电缆线节段792。因此，第三牵拉线节段736和第二电缆线节段792可通过第一凹槽787和第二凹槽789与第二远侧滑轮754接合。第二远侧滑轮754在第一凹槽787和第二凹槽789处的直径可基本上相等以管理如上所述通过腕部的缆线的松弛。

在一些实施方案中，第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754的第一凹槽和第二凹槽可为分离的，使得两凹槽的第一远侧滑轮752和第二远侧滑轮754可被四个单凹槽滑轮替代。

如图30A所示，第一外部近侧滑轮742和第二外部近侧滑轮746可被定位成横向间隔开。该构型可能是有利的，因为其可允许第一牵拉线节段732和第三牵拉线节段736沿着与腕部710的纵向或中心轴线基本上对准的路径长度在近侧滑轮与远侧滑轮之间延伸。例如，如图30A所示，第一牵拉线节段732在第一外部近侧滑轮742与第一远侧滑轮752之间延伸，并且第三牵拉线节段736在用虚线圈出的区域中在第二外部近侧滑轮746与第二远侧滑轮754之间延伸。值得注意的是，在这些区域中，第一外部近侧滑轮742可与第一远侧滑轮752的第一凹槽783几乎对准，并且第二外部近侧滑轮746可与第二远侧滑轮754的第一凹槽787几乎对准。

图30B另外示出了内部近侧滑轮744、748的相对位置。如图所示，内部近侧滑轮744、748可朝向医疗器械700的中心定位。如图所示，这可在内部近侧滑轮与外部近侧滑轮之间提供空间799。空间799可被构造成接纳第一远侧连接叉支撑支腿770和第二远侧连接叉支撑支腿772，如图28所示。将第一远侧连接叉支撑支腿770和第二远侧连接叉支撑支腿772定位在内部近侧滑轮与外部近侧滑轮之间的空间799中可有助于形成如上所述的几乎对准，以及有利于电缆线节段790、792的布线。此外，该布置允许电缆线节段790、792在第一远侧连接叉支撑支腿770和第二远侧连接叉支撑支腿772上布线，如上所述，并且如下文参考图31、图32和图33进一步描述。

图31是医疗器械700的第一侧视图。图32是医疗器械700的第二侧视图。图33是医疗器械700的剖面侧视图。如图31所示(另参见图28)，第一远侧连接叉支撑支腿770可定位在外部近侧滑轮742与内部近侧滑轮744之间，并且第二远侧连接叉支撑支腿772可定位在外部近侧滑轮746与内部近侧滑轮748之间。这可将外部近侧滑轮742、746横向向外间隔开，以实现上文参考图30A所讨论的对准。

此外，如图所示，电缆线节段790可围绕第一远侧连接叉支撑支腿770布线。尽管在图31中不可见，但电缆线节段792可类似地围绕第二远侧连接叉支撑支腿772布线在医疗器械700的相对侧上。在一些实施方案中，第一远侧连接叉支撑支腿770和第二远侧连接叉支撑支腿772可成形为静态重定向表面，用于围绕轮轴766(例如，围绕俯仰轴线)重定向电缆线节段790、792。

如在图33的剖视图中最清楚地看出，第一远侧连接叉支撑支腿770和第二远侧连接叉支撑支腿772上的静止重定向表面以通过近侧连接叉722中的对应静止重定向表面795接合。虽然在一些实施方案中，可能优选的是具有用于电缆线节段790、792的动态重定向表面(例如，滑轮)，但在腕部710内装配附加滑轮的空间可能有限。因此，例示的架构有利地装配电缆线节段790、792，使得它们被布线在现有结构构件的顶部。此外，电缆线节段790、792可能不会像牵拉线节段那样经受高张力负载。因此，将静态重定向表面用于电缆线节段790、792可以是容许的，并且考虑到腕部710的空间限制甚至是优选的。

如图31至图32所示，医疗器械700还可包括定位在近侧连接叉722中和/或细长轴内的轴重定向滑轮760。图34是通过轴重定向滑轮760截取的医疗器械700的剖视图。如图34所示，轴重定向滑轮760可包括第一外部轴重定向滑轮762、第一内部轴重定向滑轮764、第二外部轴重定向滑轮766和第二内部轴重定向滑轮768。在例示的实施方案中，轴重定向滑轮760处于交错位置。也就是说，如图34所示，第一外部轴重定向滑轮762定位在第一轴线763上，并且第一内部轴重定向滑轮764定位在第二轴线765上。第一轴线763和第二轴线765不同轴(在例示的实施方案中)。第二内部轴重定向滑轮768定位在第三轴线769上。在例示的实施方案中，第三轴线769与第二轴线765同轴。第二外部轴重定向滑轮766定位在第四轴线767上。在例示的实施方案中，第四轴线767与第一轴线763、第二轴线768或第三轴线769不同轴。

图34还示出了第一牵拉线节段732、第二牵拉线节段734、第三牵拉线节段736和第四牵拉线节段738与轴重定向滑轮760的接合，以及电缆线节段790、792的位置。在此视图中，可以看到近侧连接叉722的重定向表面795与电缆线节段790、792之间的接合。

图35是示出近侧滑轮740与远侧滑轮750之间的优先缆线路径705的图。如图所示，优先缆线路径705可与医疗器械700的纵向或中心轴线703几乎对准。例如，在两个正交平面(例如，俯仰平面和偏航平面)中的每一者中，纵向或中心轴线703与优先缆线路径705之间的角度可小于10度或小于5度。在例示的图中，在两个正交平面中的每一者中示出了3.93度和4.35度的示例角度。

3.实施系统和术语。

本文所公开的具体实施提供了用于包括具有混合重定向表面的腕部的医疗器械的系统、方法和设备。

应当指出的是，如本文所用，术语“联接(couple)”、“联接(coupling)”、“联接(coupled)”或词语联接的其他变型形式可以指示间接连接或直接连接。例如，如果第一部件“联接”到第二部件，则第一部件可经由另一个部件间接连接到第二部件或直接连接到第二部件。

引用本文所述的特定计算机实施的过程/功能的短语可作为一个或多个指令存储在处理器可读或计算机可读的介质上。术语“计算机可读介质”是指可由计算机或处理器访问的任何可用介质。通过示例而非限制，这样的介质可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)、快闪存储器、致密盘只读存储器(CD-ROM)或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁存储装置，或可以用于存储呈指令或数据结构的形式的期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何其他介质。应当指出的是，计算机可读介质可为有形的和非暂态的。如本文所用，术语“代码”可以指可由计算装置或处理器执行的软件、指令、代码或数据。

本文所公开的方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或动作。在不脱离权利要求的范围的情况下，方法步骤和/或动作可彼此互换。换句话讲，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。

如本文所用，术语“多个”表示两个或更多个。例如，多个部件指示两个或更多个部件。术语“确定”涵盖多种动作，并且因此，“确定”可包括计算、运算、处理、导出、调查、查找(例如，在表格、数据库或另一种数据结构中查找)、查明等。另外，“确定”可包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。另外，“确定”可包括解析、选择、挑选、建立等。

除非另有明确指明，否则短语“基于”并不意味着“仅基于”。换句话讲，短语“基于”描述“仅基于”和“至少基于”两者。

提供对所公开的具体实施的前述具体实施方式以使得本领域的任何技术人员能够制作或使用本发明。对这些具体实施的各种修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，并且在不脱离本发明的范围的情况下，本文所定义的一般原理可应用于其他具体实施。例如，应当理解，本领域的普通技术人员将能够采用多个对应的替代和等同的结构细节，诸如紧固、安装、联接或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构、以及用于递送电能的等同机构。因此，本发明并非旨在限于本文所示的具体实施，而是被赋予符合本文所公开的原理和新颖特征的最广范围。

Claims (39)

1.一种医疗器械，包括：

轴，所述轴在近侧端部与远侧端部之间延伸；

腕部，所述腕部定位在所述轴的所述远侧端部处，所述腕部包括：

近侧连接叉，所述近侧连接叉连接到所述轴的所述远侧端部，

远侧连接叉，所述远侧连接叉枢转地连接到所述近侧连接叉，所述远侧连接叉被构造成围绕俯仰轴线旋转，

多个近侧滑轮，所述多个近侧滑轮被构造成围绕所述俯仰轴线旋转，以及

多个远侧滑轮，所述多个远侧滑轮被构造成围绕偏航轴线旋转；以及

端部执行器，所述端部执行器连接到所述多个远侧滑轮；

多根牵拉线，所述多根牵拉线与所述多个近侧滑轮和所述多个远侧滑轮接合并且被构造成使所述腕部进行关节运动并致动所述端部执行器，其中所述多根牵拉线至少包括：

第一牵拉线节段，所述第一牵拉线节段具有在所述多个近侧滑轮中的第一近侧滑轮与所述多个远侧滑轮中的第一远侧滑轮之间延伸的第一缆线路径长度，以及

第二牵拉线节段，所述第二牵拉线节段具有在所述多个近侧滑轮的第二近侧滑轮与所述第一远侧滑轮之间延伸的第二缆线路径长度，

其中，所述第一缆线路径长度小于所述第二缆线路径长度。

2. 根据权利要求1所述的器械，其中，所述端部执行器包括：

第一钳口构件，所述第一钳口构件连接到所述第一远侧滑轮；以及

第二钳口构件，所述第二钳口构件连接到所述多个远侧滑轮中的第二远侧滑轮。

3.根据权利要求2所述的器械，其中，所述第一牵拉线节段的致动致使所述第一钳口构件沿第一方向旋转以打开所述端部执行器。

4.根据权利要求3所述的器械，其中，所述第二牵拉线节段的致动致使所述第二钳口构件沿第二方向旋转以闭合所述端部执行器。

5.根据权利要求2所述的器械，其中，所述第一牵拉线节段在所述第一近侧滑轮与所述第一远侧滑轮之间延伸而不接触所述远侧连接叉。

6.根据权利要求5所述的器械，其中，所述第一牵拉线节段基本上平行于所述腕部的纵向轴线延伸。

7.根据权利要求5所述的器械，其中，所述第一牵拉线节段相对于所述腕部的纵向轴线以小于10度的角度延伸。

8.根据权利要求5所述的器械，其中，所述第二牵拉线节段在所述第二近侧滑轮与所述第一远侧滑轮之间接触所述远侧连接叉的重定向表面。

9.根据权利要求8所述的器械，其中，所述重定向表面包括所述远侧连接叉的静态表面。

10.根据权利要求1所述的器械，还包括延伸穿过所述腕部到达所述端部执行器的导电缆线，其中，所述导电缆线被构造成在所述远侧连接叉的第二重定向表面上方延伸。

11.根据权利要求10所述的器械，其中，所述远侧连接叉的所述第二重定向表面包括所述远侧连接叉的支撑支腿。

12.根据权利要求11所述的器械，其中，所述支撑支腿定位在所述多个近侧滑轮中的至少两个近侧滑轮之间。

13.根据权利要求10所述的器械，其中，所述导电缆线联接到所述第一牵拉线节段。

14.根据权利要求10所述的器械，其中，所述端部执行器包括双极端部执行器，并且所述导电缆线联接到所述端部执行器的钳口构件以使所述钳口构件通电。

15.一种医疗器械，包括：

轴，所述轴在近侧端部与远侧端部之间延伸；

腕部，所述腕部定位在所述轴的所述远侧端部处，所述腕部包括：

近侧连接叉，所述近侧连接叉连接到所述轴的所述远侧端部，

远侧连接叉，所述远侧连接叉枢转地连接到所述近侧连接叉，所述远侧连接叉被构造成围绕俯仰轴线旋转，

多个近侧滑轮，所述多个近侧滑轮被构造成围绕所述俯仰轴线旋转，以及

多个远侧滑轮，所述多个远侧滑轮被构造成围绕偏航轴线旋转；以及

端部执行器，所述端部执行器连接到所述多个远侧滑轮；

多根牵拉线，所述多根牵拉线与所述多个近侧滑轮和所述多个远侧滑轮接合并且被构造成使所述腕部进行关节运动并致动所述端部执行器，其中所述多根牵拉线至少包括：

第一牵拉线节段，所述第一牵拉线节段在所述多个近侧滑轮中的第一近侧滑轮与所述多个远侧滑轮中的第一远侧滑轮之间延伸而不接触所述远侧连接叉，以及

第二牵拉线节段，所述第二牵拉线节段在所述多个近侧滑轮中的第二近侧滑轮与所述第一远侧滑轮之间延伸，所述第二牵拉线节段接触所述远侧连接叉的重定向表面。

16. 根据权利要求15所述的器械，其中，所述端部执行器包括：

第一钳口构件，所述第一钳口构件连接到所述第一远侧滑轮；以及

第二钳口构件，所述第二钳口构件连接到所述多个远侧滑轮中的第二远侧滑轮。

17.根据权利要求16所述的器械，其中，所述第一牵拉线节段的致动致使所述第一钳口构件沿第一方向旋转以打开所述端部执行器。

18.根据权利要求17所述的器械，其中，所述第二牵拉线节段的致动致使所述第二钳口构件沿第二方向旋转以闭合所述端部执行器。

19.根据权利要求15所述的器械，其中，所述第一牵拉线节段基本上平行于所述腕部的纵向轴线延伸。

20.根据权利要求15所述的器械，其中，所述第一牵拉线节段相对于所述腕部的纵向轴线以小于10度的角度延伸。

21.根据权利要求15所述的器械，其中，所述重定向表面包括所述远侧连接叉的静态表面。

22. 根据权利要求15所述的器械，其中：

所述第一牵拉线节段包括在所述第一近侧滑轮与所述第一远侧滑轮之间延伸的第一缆线路径长度；以及

所述第二牵拉线节段包括在所述第二近侧滑轮与所述第一远侧滑轮之间延伸的第二缆线路径长度，

其中所述第一缆线路径长度小于所述第二缆线路径长度。

23.根据权利要求15所述的器械，还包括延伸穿过所述腕部到达所述端部执行器的导电缆线，其中，所述导电缆线被构造成在所述远侧连接叉的第二重定向表面上方延伸。

24.根据权利要求23所述的器械，其中，所述远侧连接叉的所述第二重定向表面包括所述远侧连接叉的支撑支腿。

25.根据权利要求24所述的器械，其中，所述支撑支腿定位在所述多个近侧滑轮中的至少两个近侧滑轮之间。

26.根据权利要求23所述的器械，其中，所述导电缆线联接到所述第一牵拉线节段。

27.根据权利要求23所述的器械，其中，所述端部执行器包括双极端部执行器，并且所述导电缆线联接到所述端部执行器的钳口构件以使所述钳口构件通电。

28.一种医疗器械，包括：

轴，所述轴在近侧端部与远侧端部之间延伸；

腕部，所述腕部定位在所述轴的所述远侧端部处，所述腕部包括：

近侧连接叉，所述近侧连接叉连接到所述轴的所述远侧端部，

远侧连接叉，所述远侧连接叉枢转地连接到所述近侧连接叉，所述远侧连接叉被构造成围绕俯仰轴线旋转，

多个近侧滑轮，所述多个近侧滑轮被构造成围绕所述俯仰轴线旋转，以及

多个远侧滑轮，所述多个远侧滑轮被构造成围绕偏航轴线旋转；以及

端部执行器，所述端部执行器连接到所述多个远侧滑轮；

多根牵拉线，所述多根牵拉线与所述多个近侧滑轮和所述多个远侧滑轮接合并且被构造成使所述腕部进行关节运动并致动所述端部执行器；以及

导电缆线，所述导电缆线延伸穿过所述腕部到达所述端部执行器，其中，所述导电缆线被构造成在所述远侧连接叉的重定向表面上方延伸。

29.根据权利要求28所述的器械，其中，所述远侧连接叉的所述重定向表面包括所述远侧连接叉的支撑支腿。

30.根据权利要求29所述的器械，其中，所述支撑支腿定位在所述多个近侧滑轮中的至少两个近侧滑轮之间。

31.根据权利要求28所述的器械，其中，所述导电缆线在所述近侧连接叉的重定向表面上方延伸。

32.根据权利要求28所述的器械，其中，所述导电缆线联接到所述第一牵拉线节段。

33.根据权利要求28所述的器械，其中，所述端部执行器包括双极端部执行器，并且所述导电缆线联接到所述端部执行器的钳口构件以使所述钳口构件通电。

34. 根据权利要求28所述的器械，其中，所述端部执行器包括：

第一钳口构件，所述第一钳口构件连接到所述第一远侧滑轮；以及

第二钳口构件，所述第二钳口构件连接到所述多个远侧滑轮中的第二远侧滑轮。

35.根据权利要求34所述的器械，其中，所述第一牵拉线节段的致动致使所述第一钳口构件沿第一方向旋转以打开所述端部执行器。

36.根据权利要求35所述的器械，其中，所述第二牵拉线节段的致动致使所述第二钳口构件沿第二方向旋转以闭合所述端部执行器。

37.根据权利要求28所述的器械，其中，所述第一牵拉线节段基本上平行于所述腕部的纵向轴线延伸。

38.根据权利要求28所述的器械，其中，所述第一牵拉线节段相对于所述腕部的纵向轴线以小于10度的角度延伸。

39. 根据权利要求28所述的器械，其中：

所述第一牵拉线节段包括在所述第一近侧滑轮与所述第一远侧滑轮之间延伸的第一缆线路径长度；并且

所述第二牵拉线节段包括在所述第二近侧滑轮与所述第一远侧滑轮之间延伸的第二缆线路径长度，

其中，所述第一缆线路径长度小于所述第二缆线路径长度。

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