CN114727829A - 内窥镜手术机器人 - Google Patents

Abstract

本文公开了手术机器人，尤其是用于在患者身体器官内进行操作的医疗器械的灌注和抽吸循环系统。还提供了使用它们的方法。

Description

内窥镜手术机器人

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年1月29日提交的美国临时申请第62/967,176号的优先权并要求其权益，全文以参见的方式纳入本文。

技术领域

本公开总体上涉及手术机器人，尤其涉及在患者身体器官内的医疗器械的灌注和抽吸泵系统。

背景技术

肾结石是影响所有年龄段的男性和女性的常见疾病。全世界肾结石的发病率每年增长约10％。结石形成的概率在沙特阿拉伯为20.1％，在美国为13％。肾结石10年内复发率可达80％～90％。经皮肾镜取石术(PCNL)是手术治疗大型肾结石或对其他治疗方式有抵抗力的结石的首选技术。PCNL也可以替代逆行肾内手术(RIRS)治疗10mm至20mm之间的结石，因为单次手术可获得更好的结石清除率。PCNL也是治疗输尿管近端嵌顿结石和有症状的肾盏憩室结石的主要选择。

经皮肾镜取石术(PCNL)是一种医疗程序，允许医生移除患者的肾结石或输尿管结石，这些结石太大(超过20mm)或太复杂，无法进行其他形式的结石治疗，如冲击波碎石术或输尿管镜检查。肾结石是由于尿液中的化学物质结晶而在尿路形成的，PCNL是大型复杂肾结石的标准程序。在医疗程序期间，在患者的侧面区域做一个1cm的小切口，并在X射线或超声波引导下通过切口将鞘放置到肾脏中。然后，称为经皮肾镜的小望远镜穿过鞘，医生在整个操作中握住望远镜，以便观察结石，将其破碎，并将其从体内取出。如果有必要，可以使用激光或其他称为碎石机的设备来破碎结石，然后将其移除。在医疗程序期间，患者通常以俯卧或仰卧的姿势麻醉。

常规的PCNL程序通常包括高压力冲洗方法，该方法允许冲洗流体将结石或结石碎片冲洗出患者的身体，并为医生执行医疗程序保持足够的视觉清晰度。冲洗流体的压力水平由医生使用压力泵装置预先设定。冲洗流体由压力泵装置泵送，通过经皮肾镜进入患者的肾脏，然后通过经皮肾镜和鞘之间的空间从患者的身体流出至开放式废弃物收集器。通常，用5％的盐水作为冲洗流体。

除了上述的方法，例如高压力冲洗方法之外，可以使用各种机械装置来帮助外科手术。例如，各种碎石设备的发展和钬激光的引入提高了碎石和清除结石的效率。在PCNL医疗程序期间，可以使用碎石机或激光来破碎肾结石，然后将其移除。

然而，即使在使用现有方法(例如，高压力冲洗方法)和使用现有医疗设备(例如，碎石设备和钬激光)时，以前的肾结石清除技术仍然存在挑战。作为一个示例，高压力冲洗方法不能有效地管理患者器官的内部压力，因为它在医疗程序期间仅预先设定患者身体外部的恒定压力水平，而没有内部压力测量或控制。PCNL通常在高压力下进行，以保持医生的视觉清晰度，高压力冲洗方法引起的肾盂压力升高可能通过肾盂静脉回流传播感染。此外，结石碎片在离开患者身体的过程中可能会卡在经皮肾镜和鞘之间，并在医疗程序中阻碍冲洗流体的流出。结果是，患者肾脏内部的压力水平急剧增加。由于不能测量或控制患者肾脏内部的压力，可能会发生并发症，比如术后出血、组织损伤、附近器官或结构损伤以及尿路败血症，死亡率为20％～42％。然而，压力降低会阻碍观察并增加出血。医生可能不得不停止医疗程序，考虑到患者对高压力冲洗的耐受性。结果是，结石清除率低，导致患者术后肾结石形成。

此外，在整个PCNL程序中，医生必须在不休息的情况下手持经皮肾镜。通常，PCNL程序的长度是三到四个小时，在极端情况下，当患者有大的或复杂的肾结石时，可能超过五个小时。结果是，由于长时间的操作、患者的器官处于高压力下以及由于手握经皮肾镜的医生的潜在疲劳，手术风险(例如，并发症、出血和器官损伤)很高。

因此，需要改进在医疗程序期间为了患者身体内部压力管理的技术，并且需要改进为了更安全和有效地移除结石的技术。

发明内容

本文在一个方面提供了一种内窥镜手术机器人系统，该系统包括：

根据需要内窥镜手术的病变(例如，器官内部的位置和大小)预先选择的内窥镜，其中该内窥镜包括用于使冲洗流体流向器官的流体入口通道；

鞘，该鞘用于在内窥镜手术期间引导和容纳内窥镜；

抽吸通道，该抽吸通道位于鞘内，用于从器官移除冲洗流体；

压力测量通道，该压力测量通道沿着鞘定位，构造成测量在其近端处器官内的压力，并连接到在其远端处的压力检测器；

与鞘流体连通的减压阀，其中一旦压力达到阈值，该减压阀就会打开，以允许移除在抽吸通道中的冲洗流体，从而降低器官内的压力；

第一保持件，其用于保持鞘；

第二保持件，用于保持内窥镜，其中第一保持件和第二保持件设计成同轴地移动，以便将内窥镜移入和移出鞘；以及

机器人臂，用于控制鞘的移动，其中该机器人臂连接到第一保持件。

在某些实施例中，内窥镜选自经皮肾镜、输尿管镜、膀胱镜、尿道镜、宫腔镜、关节镜、脊柱内窥镜、腹腔镜、泪道内窥镜、鼻咽内窥镜、和/或耳镜。

在某些实施例中，内窥镜可进一步包括可穿刺帽部，可选地为橡胶帽部，位于鞘的远端处，该内窥镜通过远端插入到鞘中。

在某些实施例中，内窥镜可进一步包括灌注－抽吸泵，用于将冲洗流体连续地泵送到器官并连续地移除该冲洗流体。

在某些实施例中，内窥镜可进一步包括与抽吸通道流体连通的抽吸泵，用于从器官中泵出并移除冲洗流体。

在某些实施例中，压力测量通道位于鞘内部。

在某些实施例中，压力检测器实时监测压力，并且可选地连接到心电图机。

在某些实施例中，阈值根据病变、器官、鞘和/或冲洗流体的流速预先确定，其中可选地，阈值为约40cmH₂O。

在某些实施例中，第一保持件构造成经由第一闩锁可移除地保持鞘，和/或第二保持件构造成经由第二闩锁可移除地保持内窥镜。

在某些实施例中，内窥镜手术机器人系统可进一步包括保持件杆，该保持件杆用于悬挂第一保持件和第二保持件，使得它们可以沿着保持件杆来回移动，其中可选地，该保持件杆经由连接器连接到机器人臂。

在某些实施例中，机器人臂包括多自由度致动器和多自由度控制系统，其中内窥镜固定在该多自由度致动器的输出端，且其中工具中心点由该多自由度控制系统在内窥镜上定义。

在某些实施例中，内窥镜手术机器人系统可进一步包括用于控制机器人臂的命令控制台。

在某些实施例中，命令控制台包括3D控制器和控制主机，其中该3D控制器的尺寸与工具中心点的自由度匹配，其中该控制主机将来自3D控制器的多维传感器的尺寸信息与来自工具中心点的自由度信息相关联。

在某些实施例中，3D控制器远程控制多自由度致动器和内窥镜。

在某些实施例中，工具中心点是切口的入口点。

在某些实施例中，当内窥镜到达患者时，控制主机开始限制内窥镜仅沿其轴向方向移动，并在安全区的预先设定范围内以俯仰、滚动和偏航运动绕工具中心点旋转。

在某些实施例中，命令控制台包括监测器模块，用于显示诸如心电图和血压、肾内压力值和曲线、内窥镜图像、灌注和抽吸参数、激光参数、X射线图像等患者监测信息。

在某些实施例中，内窥镜手术机器人系统可进一步包括括用于破碎器官内结石的碎石机。

本文还提供了一种用于执行PCNL手术的方法，该方法包括使用本文公开的内窥镜手术机器人系统。

另一方面涉及一种用于执行PCNL手术的方法，该方法包括：

可选地在X射线或超声引导下，通过患者的预切切口将鞘插入到需要内窥镜手术的器官中；

将内窥镜放置到鞘中，其中该内窥镜包括流体入口通道，用于使冲洗流体流动到器官，并且其中鞘包括位于其中的抽吸通道，用于从器官移除冲洗流体；

经由灌注泵将冲洗流体连续地泵入流体入口通道；

经由抽吸泵通过抽吸通道从器官中连续地移除冲洗流体；并且

经由沿鞘定位的压力测量通道来监测器官内的实时压力，其中压力测量通道构造成在其近端测量器官内的压力，并在其远端连接到压力检测器，其中一旦该压力达到阈值，与鞘流体连通的减压阀就会打开，以允许移除抽吸通道中的冲洗流体，从而降低器官内的压力。

附图说明

图1A示出了根据一个实施例的示例性手术机器人系统。

图1B-1C示出了根据一个实施例的联接到图1A中所示的手术机器人系统的机器人平台的各种立体图。

图1D示出了根据一个实施例的将内窥镜连接到图1A所示的手术机器人臂的连接器的一个示例。

图2示出了根据一个实施例的用于手术机器人系统的示例性命令控制台。

图3A示出了根据一个实施例的示例性内窥镜的侧视图。

图3B示出了根据一个实施例的图3A所示内窥镜的手术操作视图。

图4A示出了根据一个实施例的示例性PCNL系统。

图4B示出了与图4A的系统结合使用的示例性内窥镜的俯视图。

图4C示出了与图4A的系统相关联的示例性内窥镜和鞘设计的侧视图。

现在将详细参考几个实施例，其示例在附图中示出。应当注意，在可行的情况下，可在附图中使用类似或相同的附图标记，并且可以指示类似或相同的功能。附图描述了所述系统(或方法)的实施例，仅用于说明。本领域技术人员将容易地从以下描述中认识到，可以在不脱离本文所述原理的情况下使用本文所示的结构和方法的替代实施例。

具体实施方式

本文公开的方法和设备通过提供机器人内窥镜系统来帮助医生控制诸如柔性或刚性细长医疗器械(例如，经皮肾镜)在患者身体器官内的移动，从而提供改进的结石去除技术。应当注意，虽然本公开使用PCNL、尤其是肾结石去除作为示例，但如本领域普通技术人员所理解的，在此公开的方法和系统可以容易地应用于其他医疗程序。此类其他医疗程序包括但不限于经皮肾镜检查、输尿管镜检查、膀胱镜检查、尿道镜检查、宫腔镜检查、关节镜检查、脊柱内窥镜检查、腹镜检查、泪道内窥镜检查、鼻咽内窥镜检查和耳镜检查。

作为一个示例，该设备是机器人经皮肾镜工具，用于在PCNL程序期间准确和安全地稳定所需解剖部位的经皮肾镜。机器人经皮肾镜工具包括机器人臂系统、连接到机器人臂的内窥镜连接器、经皮肾镜、压力管理系统、命令控制台、能量源(例如，激光装置)和必要的布局配件。该机器人经皮肾镜工具由医生用实时3D控制器控制，在PCNL程序期间精确和直观地操作机器人臂来移动经皮肾镜。该机器人臂系统包括多自由度机器人臂致动器和机器人臂控制器。通过内窥镜连接器将经皮肾镜固定在机器人臂致动器的输出端。工具中心点由机器人臂控制器在经皮肾镜上定义，并且3D控制器的尺寸与工具中心点的自由度相匹配。命令控制台用于将来自3D控制器的多维传感器的尺寸信息与来自工具中心点的自由度信息相关联。

在某些实施例中，3D控制器远程控制多自由度机器人臂和经皮肾镜。机器人臂控制器将入口点(即，切口)定义为工具中心点。当内窥镜装置到达患者时，命令控制台开始限制内窥镜装置的移动。在手术期间，命令控制台仅允许内窥镜装置沿其轴向定向移动，并在称为安全区的预先设定范围内绕工具中心点进行俯仰、滚动和偏航运动。上位计算机还包括监测模块，用于显示由附接到内窥镜装置的成像传感器发送的图像。机器人内窥镜系统在医疗程序期间准确、安全地辅助内窥镜的运动控制方面具有巨大的优势。它允许医生更方便、更有效和更安全的操作。它也易于使用，因为它与标准的医疗程序兼容。适用于本公开的示例性机器人臂系统包括Kuka LBR iiwa、Kuka LBR Med、通用机器人UR5e、FrankaEmika Panda、Kinova Jaco等。

此外，本文公开的方法和设备通过在患者身体的器官内提供诸如柔性或刚性细长医疗器械(例如，经皮肾镜)的医疗器械的改进的压力管理系统(例如，灌注和抽吸泵系统)来提供改进的压力管理技术。

例如，该设备是冲洗流体的灌注和抽吸泵系统，以将结石碎片冲出患者的身体，并为手术操作保持足够的视觉清晰度，同时在PCNL程序期间测量和控制患者肾脏的内部压力。灌注和抽吸泵系统包括压力泵装置、压力测量通道近端上的压力检测器、减压阀和废弃物收集器。压力泵装置将冲洗流体灌注到患者身体中，压力传感器和压力计测量并显示肾脏内部的压力，减压阀允许冲洗流体在达到阈值时从肾脏抽吸出以降低肾脏内部的压力。阈值压力可以改变，并且可以根据患者、肾脏的状态(例如，大小、肿胀、出血、结石数量)、鞘的大小和冲洗流体的流速来选择。在某些实施例中，上阈值可以是约40cmH₂O、约35cmH₂O、约30cmH₂O、约25cmH₂O、或约20cmH₂O，或两者之间的任何数字，或更高或更低。在某些实施例中，对于F24鞘，阈值可以是约17.2±5cmH₂O。在某些实施例中，实时监测肾脏内部的压力。在某些实施例中，可以使用心电图(例如，压力传感器可以连接到心电图机)来实现监测。灌注和抽吸泵系统允许医生在PCNL程序期间通过实时监测和管理患者肾脏的内部压力来安全地操作手术。

在某些实施例中，在患者的侧面区域中做一个小的(例如，1厘米)切口，并且将鞘通过切口放置到肾脏中。经皮肾镜然后穿过鞘，以观察结石，将其分解，并将其从身体移除。通过经皮肾镜，将冲洗流体通过压力泵装置泵入患者肾脏，并通过灌注和抽吸泵系统将结石碎片一起泵出患者肾脏。冲洗流体可以是等渗溶液，可选地为5％的盐水。所有的废弃流体都进入废弃物收集器。

在某些实施例中，压力测量通道放置在鞘和经皮肾镜之间。压力检测器由穿过压力测量通道的压力测量导管连接。该压力检测器包括用于收集实时的内部压力信息的压力传感器，该压力传感器固定在患者肾脏内部的导管的一端。允许医生实时读取内部压力的压力检测器位于导管另一端的患者身体外部。当压力达到医生预先设定的阈值水平时，可以使用减压阀来降低内部压力，并将冲洗流体抽吸到患者身体外部，这使得医生的视觉清晰和操作安全。该系统易于使用，并且与现有的医疗设备兼容，适用于PCNL程序。

定义

为了方便起见，这里收集了说明书、示例和所附权利要求书中使用的某些术语。除非以其它方式定义，否则在本文所使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的一名普通技术人员所通常理解的相同的含义。

当在权利要求书和/或说明书中与术语“包括”结合使用时，使用词语“一”(a)或“一个”(an)可以表示“一个”(one)，但它也与“一个或多个”(one or more)、“至少一个”(atleast one)、“一个或多于一个”(one or more than one)的含义一致。

在本申请中，术语“约”用于表示值包括用于确定该值的方法/装置的固有误差变化，或研究对象之间存在的变化。通常，该术语是指根据情况包含大约或小于1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％的可变性。

权利要求书中术语“或”的使用被用来表示“和/或”，除非明确指示仅指替代方案或替代方案是相互排斥的，尽管本公开支持仅指替代方案和“和/或”的定义。

如在本说明书和权利要求书中所使用的，以下术语：“正包括(comprising)”(以及“正包括”的诸如“包括(一般语态)”和“包括(第三人称单数)”之类的任何形态)、“正具有”(以及“正具有”的诸如诸如“具有(一般语态)”和“具有(第三人称单数)”之类的任何形态)、“正包括(including)”(以及“正包括”的诸如“包括(第三人称单数)”和“包括(一般语态)”之类的任何形态)或“正包含”(以及“正包含”的诸如“包含(第三人称单数)”和“包含(一般语态)”之类的任何形态)是包容性的或开放式的，并且不排除其他未列举的元件或方法步骤。可以设想，本说明书中讨论的任何实施例都可以相对于本发明的任何方法、系统、宿主细胞、表达载体和/或组合物来实现。此外，本发明的组合物、系统、宿主细胞和/或载体可用于实现本发明的方法和蛋白质。

如本文所使用的，术语“基本上由……组成”(consisting essentially of)是指给定实施例所需的那些元件。该术语允许存在不实质性地影响本发明实施例的基本和新颖或功能特性的附加元件。

术语“由……组成”(consisting of)是指在此描述的组合物、方法及其相应组分，它们不包括在实施例描述中未叙述的任何元素。

“例如”(for example)一词及其相应缩写“例如”(e.g.)的使用(无论是否斜体)意味着，所述特定术语是本发明的代表性示例和实施例，除非另有明确说明，否则这些示例和实施例不限于所引用或引用的特定示例。

手术机器人系统

图1A示出了根据一个实施例的示例性手术机器人系统100。手术机器人系统100包括基部101，该基联接到一个机器人臂，例如，机器人臂102。基部101通信地联接到命令控制台，下面参考图2对其进行进一步描述。基部101的位置可以使机器人臂102能够对患者执行手术程序，而医生等使用者可以舒适地从命令控制台控制手术机器人系统100。尽管为了便于查看而未在图1A中示出，但基部101可以包括子系统，比如电源等。机器人臂102包括联接在接头111处的多个臂连杆110，其为机器人臂102提供多个自由度，例如，对应于七个臂连杆的七个自由度。基部101中的机器人臂控制器112还可以处理和传输从命令控制台传送的控制信号。

某些实施例中，基部101包括用于运输手术机器人系统100的轮子113。在程序期间，使用者可以使用诸如命令控制台的控制设备来控制机器人臂102。手术机器人系统100的移动性允许有效利用手术室中的空间，并允许机器人臂102在程序期间不干扰人或其他设备。

机器人臂102可以使用连接器114联接到内窥镜115。内窥镜115可以被移除并替换为不同类型的内窥镜，例如，肾镜或宫腔镜。连接器114可以基于内窥镜的类型互换，并且可以针对特定类型的手术程序进行定制。机器人臂102可包括接头水平扭矩感应。

图1B-1C示出了根据各种实施例的联接到手术床116的手术机器人系统100的各种立体图。具体而言，图1B示出了手术机器人系统100的侧视图，其中机器人臂102操纵内窥镜115以将内窥镜插入患者身体内部，并且患者躺在手术床116上。图1C手持了手术机器人系统100和手术床116的俯视图，且由机器人臂操纵的内窥镜115插入患者身体内部。

图1D手持了连接器114的一个示例，该连接器联接机器人臂102以固定和移动内窥镜(例如，经皮肾镜)115。连接器114包括用于稳定经皮肾镜115位置的前螺钉117和后螺钉118。下面参考图3A-3B进一步描述经皮肾镜115。

命令控制台

图2示出了根据一个实施例的用于手术机器人系统100的示例性命令控制台200。命令控制台200包括控制台基部201、显示模块202(例如，监视器)和控制模块(例如，键盘203和3D控制器204)。使用者205，例如医生，使用命令控制台200从人体工程学位置远程控制手术机器人系统100。

控制台基部201可以解释和处理例如来自图1A所示的内窥镜115的照相机图像等信号。控制台基部201还可以处理由使用者205通过控制模块203和204提供的命令和指令。除了图2中所示的键盘203和3D控制器204之外，控制模块还可以包括其他设备，例如，计算机鼠标和控制板。

使用者205可以在速度模式下使用命令控制台200控制内窥镜115等手术器械。工具中心点由机器人臂控制器在内窥镜115上定义，并且3D控制器的尺寸与该工具中心点的自由度相匹配。在速度模式下，使用者205基于使用3D控制器204的直接手动控制，远程控制内窥镜115的6个自由度运动。3D控制器204可以向使用者提供触觉反馈。例如，3D控制器204振动以指示内窥镜正在接触器官的边界，必须停止在当前方向上移动或旋转。命令控制台还可以使用患者的3D图像地图来确定安全区，一旦操作超出器官边界或安全区，将触发报警系统和自动保护程序来警告或停止或纠正手术医生的操作，这将大大优化手术医生操作的准确性，并提高手术期间患者的安全。

具体而言，机器人臂控制器将入口点(即，切口)定义为工具中心点。当内窥镜115接近患者时，命令控制台开始限制内窥镜115的移动。在手术期间，命令控制台仅允许内窥镜155沿其轴向定向移动，并在称为安全区的预先设定范围内绕工具中心点进行俯仰、滚动和偏航运动。

在某些实施例中，使用者205可以在不使用命令控制台200的情况下手动操纵手术机器人系统100的机器人臂102。在外科手术室中的设置期间，可以在示教显示模式下配置机器人臂102。然后，使用者205可以移动机器人臂102、内窥镜115和其他手术设备以进入患者。手术机器人系统100可依赖于来自使用者205的力反馈和惯性控制来确定机器人臂102和设备的适当配置。特别地，使用者205甚至在程序期间也可以使用具有这种手动操作模式的手术机器人系统100，这允许更大的灵活性和更好的安全控制。

显示模块202可以显示患者监控信息，例如心电图和血压、肾内压力值和曲线、内窥镜图像、灌注和抽吸参数、激光参数、X射线图像等。

内窥镜

根据待执行的医疗程序，可以将各种内窥镜适配到本文描述的系统中。可以根据器官内部病变的位置和大小选择匹配的内窥镜。例如，经皮肾镜、输尿管镜、膀胱镜、尿道镜、宫腔镜、关节镜、脊柱内窥镜、腹镜、泪道内窥镜、鼻咽内窥镜、耳镜等可以根据器官、病变等来使用。在各种实施例中，内窥镜可以包括流体入口通道、光源、光导体(例如，光纤)和棱镜。

图3A示出了根据一个实施例的示例性内窥镜115的侧视图。内窥镜115是光学仪器，它允许人们检查肾腔系统并在直接的视觉控制下执行不同的治疗程序。内窥镜115可用于移除高达约1厘米的结石、结石碎片和小肿瘤。内窥镜115包含鞘308、光学系统和工作通道304。

光学系统包括光端口301、光纤入口302和目镜303。光纤光端口301与工作通道304结合。在医疗程序中，光源穿过光端口301，并允许光纤305收集患者肾脏内的实时图像，该光纤穿过光纤入口302并位于工作通道304的中心轴线307中。实时图像可以由医生从目镜303可视化。内窥镜115的光学系统确保清晰的可见度，以辅助医生执行医疗程序。

工作通道304允许插入医疗程序所必需的宽范围的刚性附件，比如碎石器或不同的工作元件(结石钳、取出探针等)。工作通道304的肾镜尖端306将插入到患者的肾脏中，并允许医生执行医疗程序。冲洗流体用于保持清晰的视野和冲出结石碎片。相同的轴向通道还确保来自流入连接307的冲洗流体的流动。冲洗流体的流出通过工作通道304与鞘308之间的空间。下面参考泵系统进一步描述鞘308。

图3B示出了根据一个实施例的图3A所示内窥镜的手术操作视图。在医疗程序期间，在患者的侧面区域做小的(例如，1cm)切口309，并在X射线或超声波引导下通过切口将鞘308放置到肾脏中。然后，内窥镜(即，经皮肾镜)115穿过鞘308并插入患者的肾脏310，以供医生观察肾结石311。医疗设备(例如，激光设备)可以将结石破碎成碎片。

泵系统

可以使用系统来将冲洗流体连续地泵送通过该系统。在某些实施例中，冲洗抽吸泵可包括在系统中以实现连续抽吸。

图4A示出了根据一个实施例的示例性PCNL系统。所示为灌注－抽吸系统，该系统允许冲洗流体移除肾结石，并保持足够的视觉清晰度，以便医生执行实时压力管理的医疗程序。灌注－抽吸泵系统包括灌注抽吸泵403、内部带有压力传感器的压力检测器414、带有抽吸通道406的鞘405、鞘405后端处的橡胶帽部410。压力测量通道407沿着鞘405行进。冲洗通道406通过连接管427与冲洗泵436连接。内窥镜415的水入口通道416通过连接管428与灌注泵437连接。在操作期间，内窥镜415从鞘405后端处的橡胶帽部410的中心插入到鞘405中。允许实时压力释放的减压阀433位于鞘405上。

在PCNL程序开始时，医生打开灌注抽吸泵403。在患者的侧面区域做一个1cm的小切口，并在X射线或超声波引导下通过切口将鞘405放置到肾脏中。内窥镜415从鞘405后端处的橡胶帽部410的中心插入到鞘405中，以进入到肾脏。灌注泵437将冲洗流体432泵入内窥镜415，且然后泵入肾脏。然后，抽吸泵436通过内窥镜415与鞘405之间的空间将冲洗流体432(包含碎裂的肾结石)泵出患者身体。然后，冲洗流体432将流入抽吸通道406，并流入废弃物收集器430。

鞘405具有肾内压力测量通道407。压力测量导管413放置在压力测量通道407的内部。压力测量导管413的远端位于肾脏内部，并且压力测量导管413的近端连接到外部压力检测器414。灌注－抽吸泵403的压力水平可以由命令控制台404自动调节，也可以由医生根据实时压力测量结果手动调节。当鞘405堵塞且肾脏中的压力超过安全压力范围(可以为15-40cmH₂O)时，减压阀433将起到释放肾脏内部压力的作用。

图4B示出了根据一个实施例的与图4A的系统结合使用的示例性内窥镜的俯视图。鞘405允许内窥镜415进入到患者的肾脏。压力测量通道407位于在鞘405与内窥镜415之间的空间的鞘405的一侧上。

图4C示出了根据一个实施例的与图4A的系统相关联的示例性内窥镜和鞘设计的侧视图。机器人臂102经由连接器114连接到保持杆424。保持杆424的远侧保持件411通过鞘闩锁408连接到鞘405。保持杆424的近侧保持件412通过内窥镜闩锁409与内窥镜415连接。在该程序期间，远侧保持件411和近侧保持件412以同轴运动的方式移动。远侧保持件411控制肾脏中鞘405的深度和角度，而近侧保持件412控制内窥镜415在鞘405内来回移动。

变型

在不脱离本公开的范围和精神的情况下，本领域技术人员将清楚地看到本公开所述方法和组合物的变型和变化。尽管已经结合特定实施例描述了本公开，但应当理解，如权利要求书所述的本公开不应不适当地限于此类特定实施例。事实上，本公开所属相关领域的技术人员意图并理解用于执行本公开的所述模式的各种变型在以下权利要求书所代表的本公开的范围内。

援引加入

本说明书中提及的所有公开物、专利及专利申请以引用的方式全部并入本文中，该引用的程度就如同将每个独立的专利和公开物特定且单独揭示的内容以引用的方式纳入一般。

Claims (20)

1.一种内窥镜手术机器人系统，所述系统包括：

内窥镜，所述内窥镜是根据需要内窥镜手术的病变(例如，器官内部的位置和大小)预先选择的，其中所述内窥镜包括用于使冲洗流体流向器官的流体入口通道；

鞘，所述鞘用于在所述内窥镜手术期间引导和容纳所述内窥镜；

抽吸通道，所述抽吸通道位于所述鞘内，用于从所述器官中移除所述冲洗流体；

压力测量通道，所述压力测量通道沿着所述鞘定位，构造成在其近端测量所述器官内的压力，并在其远端连接到压力检测器；

与所述鞘流体连通的减压阀，其中一旦所述压力达到阈值，所述减压阀就会打开，以允许移除在所述抽吸通道中的所述冲洗流体，从而降低所述器官内的压力；

第一保持件，用于保持所述鞘；

第二保持件，用于保持所述内窥镜，其中所述第一保持件和所述第二保持件设计成同轴地移动，以便将所述内窥镜移入和移出所述鞘；以及

机器人臂，用于控制所述鞘的移动，其中所述机器人臂连接到所述第一保持件。

2.根据权利要求1所述的内窥镜手术机器人系统，其中，所述内窥镜选自经皮肾镜、输尿管镜、膀胱镜、尿道镜、宫腔镜、关节镜、脊柱内窥镜、腹腔镜、泪道内窥镜、鼻咽内窥镜、和/或耳镜。

3.根据权利要求1所述的内窥镜手术机器人系统，还包括能穿刺帽部，能选地为橡胶帽部，位于所述鞘的远端处，所述内窥镜通过所述远端插入到所述鞘中。

4.根据权利要求1所述的内窥镜手术机器人系统，还包括灌注－抽吸泵，用于将所述冲洗流体连续地泵入所述器官并连续地移除所述冲洗流体。

5.根据权利要求1或4所述的内窥镜手术机器人系统，还包括与所述抽吸通道流体连通的抽吸泵，用于从所述器官中泵出并移除所述冲洗流体。

6.根据权利要求1所述的内窥镜手术机器人系统，其中，所述压力测量通道位于所述鞘的内部。

7.根据权利要求1所述的内窥镜手术机器人系统，其中，所述压力检测器实时监测压力，并且能选地连接到心电图机。

8.根据权利要求1所述的内窥镜手术机器人系统，其中，所述阈值根据所述病变、所述器官、所述鞘和/或所述冲洗流体的流速预先确定，其中能选地所述阈值为约40cmH₂O。

9.根据权利要求1所述的内窥镜手术机器人系统，其中，所述第一保持件构造成经由第一闩锁能移除地保持所述鞘，和/或所述第二保持件构造成经由第二闩锁能移除地保持所述内窥镜。

10.根据权利要求1所述的内窥镜手术机器人系统，还包括保持件杆，所述保持件杆用于悬挂所述第一保持件和所述第二保持件，使得它们能沿着所述保持件杆来回移动，其中能选地，所述保持件杆经由连接器连接到所述机器人臂。

11.根据权利要求1所述的内窥镜手术机器人系统，其中，所述机器人臂包括多自由度致动器和多自由度控制系统，其中所述内窥镜固定在所述多自由度致动器的输出端，并且其中工具中心点由所述多自由度控制系统在所述内窥镜上定义。

12.根据权利要求11所述的内窥镜手术机器人系统，还包括用于控制所述机器人臂的命令控制台。

13.根据权利要求12所述的内窥镜手术机器人系统，其中，所述命令控制台包括3D控制器和控制主机，其中所述3D控制器的尺寸与所述工具中心点的自由度匹配，其中所述控制主机将来自所述3D控制器的多维传感器的尺寸信息与来自所述工具中心点的自由度信息相关联。

14.根据权利要求13所述的内窥镜手术机器人系统，其中，所述3D控制器远程控制所述多自由度致动器和内窥镜。

15.根据权利要求11所述的内窥镜手术机器人系统，其中，所述工具中心点是用于切口的入口点。

16.根据权利要求13所述的内窥镜手术机器人系统，其中，当所述内窥镜到达患者时，所述控制主机开始限制所述内窥镜仅沿其轴向方向移动，并在安全区的预先设定范围内以俯仰、滚动和偏航运动绕所述工具中心点旋转。

17.根据权利要求12所述的内窥镜手术机器人系统，其中，所述命令控制台包括监测器模块，用于显示诸如心电图和血压、肾内压力值和曲线、内窥镜图像、灌注和抽吸参数、激光参数、X射线图像等患者监测信息。

18.根据权利要求1所述的内窥镜手术机器人系统，还包括碎石机，用于破碎所述器官内的结石。

19.一种用于执行PCNL手术的方法，包括使用权利要求1-18中任一项所述的内窥镜手术机器人系统。

20.一种用于执行PCNL手术的方法，所述方法包括：

能选地在X射线或超声引导下，通过患者的预切切口将鞘插入到需要内窥镜手术的器官中；

将内窥镜放置到所述鞘中，其中所述内窥镜包括流体入口通道，用于使冲洗流体流动到所述器官，并且其中所述鞘包括位于其中的抽吸通道，用于从所述器官移除所述冲洗流体；

经由灌注泵将所述冲洗流体连续地泵入所述流体入口通道；

经由抽吸泵通过所述抽吸通道从所述器官中连续地移除所述冲洗流体；并且

经由沿所述鞘定位的压力测量通道来监测所述器官内的实时压力，其中所述压力测量通道构造成在其近端测量所述器官内的压力，并在其远端连接到压力检测器，其中一旦所述压力达到阈值，与所述鞘流体连通的减压阀就会打开，以允许移除所述抽吸通道中的所述冲洗流体，从而降低所述器官内的压力。

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