CN116685286A - 插管异径管 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种插管异径管，该插管异径管可包括具有近侧端部和远侧端部的套筒。该套筒可被构造成能够被插入到插管中。该套筒可具有被构造成能够接纳外科器械的内部通道。该套筒的近侧端部被构造成能够附接到外科器械。

Description

插管异径管

技术领域

本文所公开的系统和方法涉及医疗装置，并且更具体地涉及插管异径管。

背景技术

微创规程允许在对患者造成最小创伤的情况下进入患者内的靶向部位。例如，腹腔镜检查手术可以允许手术通过患者腹部上的小切口进入患者的体腔。插管可形成外科过道，以允许细长医疗器械进入内部解剖部位，以执行过程性功能，诸如操纵或可视化患者内的组织。在外科手术期间，插管可支撑并维持器械与插管同轴对准。在一些应用中，插管的大小或构造被设定成支撑和/或对准具有一定直径的器械。

附图说明

下文将结合附图描述所公开的方面，这些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和/或治疗支气管镜检查规程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一个实施方案。

图6提供了图5的机器人系统的另选视图。

图7示出了被构造成能够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规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图10示出了图5至图9的具有俯仰和倾斜调节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的台与基于台的机器人系统的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示出了根据一些实施方案的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外科器械。

图17示出了根据一些实施方案的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示出了根据一些实施方案的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描绘了根据一些实施方案的框图，该框图示出了估计图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)的定位系统。

图21示出了根据一些实施方案的机器人系统的部件的示例性对接布置。

图22示出了根据一些实施方案的图21的对接布置的剖视图。

图23示出了根据一些实施方案的图21的对接布置的分解视图。

图24示出了根据一些实施方案的插管异径管和外科器械。

图25示出了根据一些实施方案的图24的插管异径管和外科器械作为组装单元。

图26示出了根据一些实施方案的插管异径管和外科器械与机器人系统对接。

图27示出了根据一些实施方案的插管异径管的闩锁机构。

图28示出了根据一些实施方案的图27的闩锁机构的剖视图。

图29示出了根据一些实施方案的插管异径管的远侧端部。

图30示出了根据一些实施方案的插管内的插管异径管的远侧端部。

图31至图33示出了根据一些实施方案的用于插管异径管的示例性闩锁机构。

图34示出了根据一些实施方案的示例性插管异径管和外科器械的分解视图。

图35示出了作为组装单元的图34的插管异径管和外科器械。

图36示出了根据一些实施方案的示例性插管异径管和外科器械的分解视图。

图37示出了作为部分组装单元的图36的插管异径管和外科器械。

图38示出了作为组装单元的图36的插管异径管和外科器械。

图39示出了根据一些实施方案的示例性插管异径管和外科器械的分解视图。

图40示出了作为部分组装单元的图39的插管异径管和外科器械。

图41示出了作为组装单元的图39的插管异径管和外科器械。

图42示出了根据一些实施方案的具有示例性插管异径管和插入件的对接布置的分解视图。

图43示出了作为组装单元的图42的插管异径管和插入件。

图44示出了根据一些实施方案的示例性插管异径管和插入件的分解视图。

图45示出了作为组装单元的图44的插管异径管和插入件。

图46示出了根据一些实施方案的示例性插管异径管和插入件的分解视图。

图47示出了作为组装单元的图46的插管异径管和插入件。

图48和图49示出了根据一些实施方案的使用插管异径管的方法的流程图。

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，既包括微创规程诸如腹腔镜检查，也包括非侵入规程诸如内窥镜检查。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姿势。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具体实施是可能的，并且利用所公开的具体实施可实现各种优点。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参照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配置，这取决于特定规程。图1示出了被布置用于诊断和/或治疗支气管镜检查规程的基于推车的机器人使能系统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专用支气管镜)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，可致动机器人臂12以相对于进入点来定位支气管镜。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插入到患者中。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/或位置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的角度可基于临床应用或医师偏好来调节、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的角度和位置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弯曲到患者的口腔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，可操纵内窥镜13以从外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也允许引导件部分和护套部分彼此独立地被驱动。

例如，可引导内窥镜13以将活检针递送到目标，诸如例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也可包括可动塔30，该可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。将此类功能放置在塔30中允许可由操作医师和他/她的工作人员更容易地调节和/或重新定位的更小形状因子的推车11。另外，在推车/台与支撑塔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，机器人臂的接头中的马达可将臂定位成特定姿势。

塔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也可用于容纳和定位EM场发生器，以供医疗器械之中或之上的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或生命体征和系统的操作，以及提供规程专用数据，诸如导航和定位信息。在其他实施方案中，控制台30被容纳在与塔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，尽管可以通过单根缆线向推车提供电力，但也可以通过单独的缆线提供对控制、光学、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可包括可单独配置的臂安装件，该臂安装件沿垂直轴线旋转以调节机器人臂12的基部，以相对于患者更好地定位。托架17也包括托架接口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，这些狭槽被定位在柱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调节机器人臂12的到达范围以满足多种台高度、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进行部署。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，从盖的盘绕状态开始延伸和回缩。当托架17朝向卷轴平移时，卷轴的弹簧负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可在内部包括机构诸如齿轮和马达，这些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)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接头24连接，每个接头包括独立的致动器，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可用的独立自由度。臂12中的每一者具有七个关节，并且因此提供七个自由度。多个接头导致多个自由度，从而允许“冗余”的自由度。冗余的自由度允许机器人臂12使用不同的连杆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，同时允许医师使臂接头运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包括允许推车在规程之前容易地围绕房间运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。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也包括用于辅助操纵和稳定推车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专用内窥镜)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的实施方案。在血管规程中，系统10可被构造成能够使得推车11可将医疗器械34(诸如可操纵导管)递送到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可被定位成朝向患者的腿部和下腹部，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。在插入到动脉中之后，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。通过移除推车，结合该台减少了手术室内的主要设备的数量，这允许更好地进入患者。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可使用被定位在柱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，同时维持结构平衡。托架43的旋转和平移允许系统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有利地能够紧凑地收到病人检查台或病床下方，并且随后在规程期间升高。

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，臂安装架45可定位在托架43上，使得当托架43适当地旋转时，臂安装架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、以及将所述托架基于导螺杆的平移机械化的马达。柱37也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。台基部46也可结合刚性脚轮以在规程期间提供稳定性。在基部46的两侧上，从台基部46的底部开始部署的脚轮可以在相反方向延伸，并且在系统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，塔可以向台提供各种支持功能，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。塔还可以是可运动的，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中有更多的储存空间，以用于机器人臂的潜在收起。塔架还可包括主控制器或控制台，该主控制器或控制台提供用于用户输入的用户界面诸如键盘和/或吊塔，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)。在一些实施方案中，塔还可包括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和臂50，并且关闭以收起该托架、该臂安装件和该臂，以便在不使用时保护它们。基部盖52可利用膜54沿着其开口的边缘密封，以防止在闭合时灰尘和流体进入。

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(未示出)，机器人臂39可沿着虚拟轨道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部的方位，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一个或多个小切口，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内的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示出了被配置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可旋转以匹配倾斜，使得臂39与台38维持相同的平面关系。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可被构造成能够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，可使用球形接头来在多个自由度上改变台38相对于柱37的俯仰角。

例如，当试图将台定位在特伦德伦伯格卧位(即，将患者的下腹部定位在比患者的下腹部距地板更高的方位)以用于下腹部手术时，俯仰调节特别有用。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包括可被构造成能够相对于台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。在所示实施方案中，示出了单个可调式臂支撑件105，但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可被构造成能够以使其可相对于台101移动，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的位置。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和附接到该一个或多个可调式臂支撑件的任何机器人臂收到台101下方的能力。可调式臂支撑件105可从收起位置升高到台101的上表面下方的位置。在其他实施方案中，可调式臂支撑件105可从收起位置升高到台101的上表面上方的位置。

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被构造成能够具有四个自由度，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(“Z提升”)上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，该托架被构造成能够沿着或相对于支撑台101的柱102上移或下移。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可包括旋转关节，该旋转关节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、杆或轨道连接件111以及杆或轨道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移动。

托架109可通过第一关节113附接到柱102，该第一关节允许托架109相对于柱102移动(例如，诸如沿第一轴线或竖直轴线123上下移动)。第一关节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可包括第二关节115，该第二关节为可调式臂支撑件105提供第二自由度(倾斜)。可调式臂支撑件105可包括第三关节117，该第三关节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可包括第四关节121，该第四关节可沿着第四轴线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可被构造成能够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、偏航和滚动的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；和(ii)可移除或可拆卸的医疗器械，该医疗器械可不含任何机电部件，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，其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(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件，同时保持驱动轴与驱动输入件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主要设备，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73可以与器械驱动器75中的驱动输出74共享旋转轴线，以允许扭矩从驱动输出74传递到驱动输入73。在一些实施方案中，驱动输出部74可包括花键，这些花键被设计成与驱动输入部73上的插孔配合。

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)来递送。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接头腕和外科工具或医疗器械(诸如例如，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。

来自器械驱动器75的扭矩使用腱沿着轴71向下传递到细长轴71。这些单独的腱(诸如牵拉线)可单独地锚定到器械柄部72内的各个驱动输入部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，或锚定在细长轴的远侧部分处的腕部中。在外科规程诸如腹腔镜、内窥镜或混合规程期间，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，从而引起端部执行器以某种方式致动。在一些实施方案中，在外科规程期间，腱可以致使接头围绕轴线旋转，从而致使端部执行器沿一个方向或另一个方向运动。另选地，腱可连接到细长轴71的远侧端部处的抓握器的一个或多个钳口，其中来自腱的张力使抓握器闭合。

在内窥镜检查中，腱可经由粘合剂、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，从而使较软的弯曲节段(有时称为可关节运动节段或区域)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呈现较小的轴压缩，而较低的螺旋量在负载力下引起更大的轴压缩，但也呈现限制弯曲。在另一种情况下，可平行于细长轴71的纵轴来引导牵拉腔以允许在期望的弯曲或可关节运动节段中进行受控式关节运动。

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。轴可包括用于将外科工具(或医疗器械)、冲洗件和/或抽吸件部署到轴71的远侧端部处的操作区域的工作通道。轴71也可容纳线和/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，该光学组件可包括光学相机。轴71也可容纳光纤，以将来自位于近侧的光源(诸如发光二极管)的光载送到轴的远侧端部。

在器械70的远侧端部处，远侧末端也可包括用于将供诊断和/或治疗、冲洗和抽吸的工具递送到手术部位的工作通道的开口。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，驱动轴的轴线以及因此驱动输入部轴线与细长轴的轴线正交。然而，该布置使细长轴71的滚动能力复杂化。沿着细长轴71的轴线滚动该细长轴同时保持驱动输入部73静止会引起当腱从驱动输入部73延伸出去并且进入细长轴71内的牵拉腔时，腱的不期望的缠结。此类腱的所得缠结可破坏旨在预测柔性细长轴在内窥镜式规程期间的运动的任何控制算法。

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)，该器械基部包括被构造成能够接收器械驱动器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的旋转使器械轴88围绕其自身的纵轴旋转。此外，在器械基部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何。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被构造成能够接纳通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部174，例如插孔、滑轮或卷轴，该一个或多个机械输入部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，从而使对机器人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何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而致使器械对应操纵。

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。

在所示实施方案中，控制器182被构造成能够允许操纵两个医疗器械，并且包括两个柄部184。柄部184中的每一者连接到万向支架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(选择顺应性装配机器人臂)198。棱柱关节196被构造成能够沿着柱194(例如，沿着轨道197)平移，以允许柄部184中的每一者在z方向上平移，从而提供第一自由度。SCARA臂198被构造成能够允许柄部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)被定位在万向支架186中的每一者的主体中。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的平移自由度或位置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是示出了根据示例性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可以是一组被配置成执行一个或多个指令的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、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号中有所讨论，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92。定位模块95可处理视觉数据以实现一个或多个基于视觉的位置跟踪。例如，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。在操作中，机器人系统可以参考该库，以便将在摄像相机(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)的运动和位置。

定位模块95可使用实时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手术中“配准”到患者解剖结构(例如，手术前模型)，以确定将坐标系中的单个位置与患者的解剖结构的手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。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可使用多项其他输入数据。例如，尽管图20中未示出，但利用了形状感测纤维的器械可提供形状数据，定位模块95可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中的每一者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，这些计算机程序指令在执行后，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，诸如器械在全局坐标系内的方位、解剖图等。

2.插管异径管。

本文所公开的一些实施方案提供一种插管异径管，该插管异径管可用于在插管内支撑和对准外科器械。插管异径管可作为组件联接到外科器械并且插入到插管中。此外，插管异径管还可或另选地在远侧联接到插管中的密封层。在各种优点中，此类特征可允许临床医生在不同大小的器械之间切换时将插管留在原位，从而减少对患者的创伤，减少手术时间，并且减少与使用现有系统和方法所需的额外工作相关联的某些风险和其他挑战。此类特征还可或另选地缓解对异径管中的辅助密封机构的需要，从而降低与异径管装置相关联的成本或复杂性。

例如，图21至图23描绘了用于与插管异径管310(在图23中示出)一起使用的示例性机器人系统200。根据一些实施方案，插管异径管310可用于在插管210内支撑和对准外科器械230。根据本文所述的一些实施方案，插管异径管310可被构造成能够使插管轴212的内径适于支撑和同轴对准外科器械230，该外科器械的构造或尺寸被设定成与具有较小内径的插管一起使用。插管异径管310可用于使插管210和/或外科器械230适于被构造用于与本文所述的系统200一起使用。

在一些实施方案中，插管异径管310可附接到外科器械230，从而允许插管异径管310和外科器械230作为组装单元被插入到插管210中。此外，在一些实施方案中，插管异径管310可在远侧附接到密封单元240的全部或一部分，从而允许密封单元240直接密封外科器械230。

图23示出了机器人系统200的分解视图。在所描绘的示例中，机器人系统200包括被构造成能够操纵插管210的操纵器220和通过插管210插入的外科器械230。操纵器220可联接到机器人臂的远侧端部并且可根据本文所述的操纵器或器械驱动器(例如，28、62、75、80)中的任一者来构造。外科器械230可包括细长器械轴236并且可根据本文所述的外科器械(例如，34、70、88、150)中的任一者来构造。

操纵器220可被构造成能够对接到医疗装置，诸如插管210和/或外科器械230，使得操纵器220可控制这些装置的移动。在所描绘的示例中，操纵器220包括：器械对接件224，该器械对接件被构造成能够附接到外科器械230的基部232；和插管对接件226，该插管对接件被构造成能够附接到插管210的漏斗部分214。在所示实施方案中，器械对接件224定位在操纵器220的第一侧上，并且插管对接件226定位在操纵器220的第二侧上。操纵器220还包括通道222以容纳外科器械230的轴236并允许外科器械230的轴236延伸穿过操纵器220。对接件224、226均可在装置处于对接构型时促进将相应装置进行对接和脱离，同时将该装置紧固到操纵器220的主体。使用时，可在规程期望的进入开口处，将插管210插入到患者中。然后可将操纵器220移动到插管210的位置，并且可经由插管对接件226内的闩锁机构将插管对接件226附接到插管210。然后可将器械230通过插管210插入并且将其附接到器械对接件224。当处于对接构型时，器械230和插管210可沿着插入轴线进行同轴对准，使得轴236可延伸穿过通道222和插管210。在一些实施方案中，操纵器220可包括一个或多个致动器以致动或操纵外科器械230的器械轴236和/或端部执行器237。例如，操纵器220可操作器械基部的致动机构244以在一个或多个自由度上控制器械轴236和/或端部执行器237。

虽然图22描绘了既对接到器械230也对接到插管210的单个操纵器，但采用多个机器人操纵器或臂是可能的，使得插管210和器械230的移动由单独的机器人操纵器或臂来控制。此外，操纵器220可被构造成直接附接到器械230和插管210，或者操纵器220可被构造成能够通过居间无菌屏障附接到器械230和插管210。

在所描绘的示例中，插管210可使软组织移位或解剖软组织，以允许将插管210插入到患者体腔中，以提供通往外科手术部位的通路。任选地，在初始插入期间，可通过插管210插入闭塞器，以提供扩张或钝的尖端，该扩张或钝的尖端便于通过患者身上的切口或其他开口而插入插管210。根据一些实施方案，插管210被构造成能够给腹腔镜检查规程提供通往患者腹部内的外科手术部位的通路。另外或另选地，插管210可被构造成能够提供通往泌尿、内窥镜、经皮、骨科和/或其他医疗或微创规程的部位的通路，其中外科器械通过插管210被引入到该部位。在一些应用中，插管210提供通往本文所述机器人系统所执行的机器人规程的外科手术部位的通路。另外或另选地，插管210可被构造用于手动规程。

在所描绘的示例中，插管210的近侧部分被构造为漏斗部分214，其具有通常比插管轴212更大的直径。漏斗部分214可过渡到直径较小的插管轴212，以便于从插管210的近侧端部处的开口插入工具。任选地，插管210的漏斗部分214可被临床医生或其他用户用作柄部以推进插管210或以其他方式对插管210施力。在一些实施方案中，漏斗部分214可形成附接点，该附接点可由机器人操纵器接合以操纵插管210的移动。在一些实施方案中，漏斗部分214包括密封单元240，该密封单元可被固定到漏斗部分或被构造为可移除密封盒。密封单元240可帮助将流体(诸如注入气体或液体)密封在患者体腔内。流体端口(诸如旋塞阀或鲁尔接头)可定位在插管210的漏斗部分214处，以提供连接点，流体可通过该连接点而流经插管260并流入到患者中或从患者流出。

如图所示，插管轴212被构造为从漏斗部分214向远侧延伸的管状部分。插管轴212的内腔213提供了通道，器械的轴可通过该通道延伸以进入外科手术部位。插管内腔213可提供工作过道或工作通道，工具可通过该工作过道或工作通道而沿插管的纵向轴线进行插入、操纵和/或移除。任选地，插管210和工具的移动可由本文所述的机器人系统来操纵或控制。在所示实施方案中，插管轴212被构造为终止于倾斜远侧端部的直管，但插管210和插管轴212可具有多种构型。例如，插管轴212可以是弧形的、弯曲的或成角度的，或者插管轴212的远侧端部可以是平坦的或具有其他几何形状。

如本文所述，插管210可与外科器械230一起使用并且被构造成能够提供进入患者体腔的通路，即使插管轴212的内径大于器械轴236的外径也如此。在一些实施方案中，插管轴212的内腔213可在插管轴212内支撑并同轴对准外科器械230的轴236。在一些应用中，插管210的大小或构造被设定成支撑和/或对准一定大小或直径的外科器械230。例如，插管210的大小或构造可被设定成支撑和/或对准具有标称直径为12mm的轴236的外科器械230。

在某些腹腔镜检查规程中，临床医生可利用被构造成能够与直径为12mm的外科器械一起使用的插管，其中外科器械具有直径为8mm的轴，以便在器械进入方面提供灵活性并使独特插管所需的切口数量最小化。然而，在某些应用中，诸如在机器人辅助的腹腔镜检查规程中，直径为8mm的器械与直径为12mm的插管的工作过道之间的额外间隙可允许器械的中心线与插管的中心线之间的不对准，这可降低器械的工作端的位置精度。在一些应用中，机器人外科系统可能无法补偿位置精度的降低。

有利地，当插管的内径太大或预期与具有更大外部轮廓或外径的器械一起使用时，可使用插管异径管来减小要在其中装配器械的内部轮廓或内径，从而允许器械的轴被支撑并与预期用于较大外科器械的插管对准。在一些应用中，某些常规异径管可能与本文所述的插管210、外科器械230和/或操纵器220的对接布置不相容。此外，某些常规异径管可联接到或附接到插管，从而需要首先在单独的步骤中从插管移除外科器械以便引入或移除异径管。此外，某些常规的异径管可能穿过密封单元，从而降低密封单元的有效性并且需要辅助密封机构或密封表面来维持注气。

因此，如上所述，根据本文公开的至少一个实施方案，认识到可能期望提供一种插管异径管，该插管异径管可适于插管的内径，同时与插管、外科器械和/或操纵器的对接布置相容。此外，根据本文所公开的至少一个实施方案，认识到可能期望提供一种插管异径管，该插管异径管可附接到外科器械，从而允许插管异径管和外科器械作为组装单元被操纵和/或插入到插管中。此外，根据本文所公开的至少一个实施方案，认识到可能期望提供一种插管异径管，该插管异径管可在远侧附接到密封层，从而允许密封层直接密封外科器械。本文所公开的各种实施方案允许临床医生实现这些以及其他有利结果，如本文所讨论的。

图24和图25描绘了插管异径管310和外科器械230。图26描绘了插管异径管310和外科器械230对接在外科系统内。在所描绘的示例中，插管异径管310可附接到外科器械230以使外科器械230适于牢固地装配和/或对准在预期用于更大外科器械的插管210内。

如图所示，插管异径管310具有异径管套筒或主体320，该异径管套筒或主体通常成形为牢固地装配和/或对准在插管210内。在一些实施方案中，异径管主体320具有大致管状或圆柱形的形状。任选地，异径管主体320可以是带键的、花键的、弯曲的、弧形的等，以装配在插管210内。

在所描绘的示例中，异径管主体320具有被构造成能够牢固地装配和/或对准在插管210内的外径。在所描绘的示例中，异径管主体320的外径的大小或构造可被设定成由插管内腔213支撑或对准。例如，异径管主体320的外径可具有12mm的标称直径，以被支撑和/或对准在被构造成能够与直径为12mm的外科器械一起使用的插管内。异径管主体320的外径可以是任何合适的大小以对应于期望插管的工作过道或内腔直径，从而允许插管异径管310被完全支撑和/或对准在插管中。在所描绘的示例中，异径管主体320的外径大于器械轴236的外径。

如图所示，异径管主体320可具有限定异径管通道321的中空或管状结构，以接纳外科器械230的器械轴236。在所描绘的示例中，异径管通道321是异径管主体320的限定延伸穿过异径管主体320的内部的内腔的中空部分，并且通常可成形为接纳、装配和对准外科器械230的器械轴236。异径管通道321可具有大致圆形的横截面形状。任选地，异径管通道321可以是带键的、弯曲的、弧形的等，以与器械轴236配合。器械轴236可通过插管异径管310的近侧端部340被插入到异径管通道321中。

在所描绘的示例中，异径管通道321的内径的大小或构造被设定成支撑和/或轴向对准器械轴236。例如，异径管通道321的内径可被构造成能够接纳标称直径为8mm的器械轴236。异径管通道321的内径可以是任何合适的大小，以提供对应于期望外科器械230的标称直径的工作过道，这允许器械轴236被完全支撑和/或对准在插管异径管310内。有利地，通过将外科器械230支撑和/或对准在插管异径管310内并且将插管异径管310支撑和/或对准在插管210内，外科器械230可被支撑和/或对准在插管210内，即使在插管210旨在与具有较大标称直径的外科器械一起使用(例如，直径为8mm的外科器械与直径为12mm的插管)的应用中也如此。

如图所示，插管异径管310和外科器械230可被附接在一起作为组装单元300。有利地，插管异径管310和外科器械230可与操纵器220一起插入、联接或对接和/或作为组装单元300被插入到插管210中。此外，因为插管异径管310可附接到外科器械230，所以外科器械230和插管异径管310可作为组装单元300被移除，从而便于从插管210和/或操纵器220快速更换外科器械230。在从插管210和/或操纵器220移除组装单元300时，插管异径管310可从外科器械230移除。

如图所示，插管异径管310的近侧端部340可联接到或附接到外科器械230。例如，插管异径管310的近侧端部340可附接到外科器械230的沿着器械轴236的长度围绕器械轴定位的各种特征。在所描绘的示例中，插管异径管310的近侧端部340可附接到外科器械230的外部部分上的各种特征。

在一些实施方案中，近侧端部340联接到或附接到外科器械230的基部部分232。基部部分232的壳体可容纳用于致动外科器械230的器械轴236和/或端部执行器237的致动或驱动机构，并且可在器械轴236的一部分上延伸。在所描绘的示例中，基部部分232包括近侧壳体部分和远侧壳体部分，该近侧壳体部分可限定器械的支撑致动机构的主体和柄部，该远侧壳体部分限定从主体开始在器械轴236的一部分上延伸的器械套筒234。在所描绘的示例中，插管异径管310的近侧端部340附接到器械套筒234的远侧端部。任选地，基部部分232和/或器械套筒234可允许外科器械230在插管内和/或相对于插管异径管对准。

图26示出了处于对接构型的外科器械230、操纵器220、插管210和异径管310的横截面图。图26还描绘了器械的致动机构244，该致动机构可由操纵器220操作以致动器械230的部分。致动机构244可包括各部件的内部组件，诸如一个或多个滑轮、卷轴和/或齿轮，这些部件可由操纵器220操作以致动器械轴236的一个或多个自由度。在一些实施方案中，致动机构244可被操作以驱动器械轴236相对于器械基部232的部分的移动，使得当致动机构244被操作时，器械轴236相对于插管210、器械套筒234和附接的异径管310移动。例如，致动机构244的操作可被构造成能够驱动器械轴236相对于器械基部232的轴向移动，使得器械轴236穿过器械套筒234并穿过异径管310推进或回缩。因此，当器械轴236被操纵并移动通过插管210、异径管310和器械基部232以执行医疗规程时，附接到外科器械230的异径管310可在插管210内且相对于器械基部232保持就位。

如图26所示，插管异径管310和/或外科器械230的大小可被设定成或以其他方式被构造成能够使得当插管异径管310和外科器械230被插入到插管210中或与其对接时，插管异径管310的近侧端部340可被定位成远离设置在密封单元240内的密封层。在此，器械套筒234的长度以及器械对接件224与操纵器220的插管对接件226之间的间隔使得，当器械230和插管210均对接到操纵器220时，器械套筒234的远侧端部延伸到插管210的漏斗部分214中，超出定位在插管210中的近侧密封层248。近侧密封层248可限定密封平面，使得当异径管310的近侧端部附接到器械套筒234的远侧端部时，异径管310的近侧端部和异径管310与器械套筒234之间的附接点的位置远离密封平面。任选地，插管异径管310的近侧端部340可在对接构型中被定位成远离密封单元240内的远侧密封层249和近侧密封层248两者。在一些实施方案中，插管异径管310的近侧端部340可在对接构型中被定位在密封单元240内的远侧端封层249和近侧密封层248之间。在此类实施方案中，近侧密封层248可在器械230存在于插管210中时提供对器械230的密封，而远侧密封层249可在没有器械存在于插管210中时提供密封。有利地，通过将插管异径管310的近侧端部340定位成远离密封单元240内的密封层，插管异径管310的使用不会影响密封层抵靠外科器械230的接合或密封，并且因此允许密封单元240保持注气。

任选地，插管异径管310和/或外科器械230的大小可被设定成或以其他方式被构造成能够使得当插管异径管310和外科器械230被插入到插管210中或与其对接时，插管异径管310的近侧端部340可被定位成靠近密封单元240或设置在密封单元240内的密封层。例如，异径管310可被构造成能够附接到外科器械230的其他部分，诸如器械基部壳体的主体部分，或附接到沿着器械套筒234的靠近密封层的位置。在另一个示例中，当器械被插入到插管中时，器械套筒234的远侧端部可靠近密封层终止。

在所描绘的示例中，插管异径管310和/或外科器械230的大小可被设定成或以其他方式被构造成能够使得当插管异径管310和外科器械230作为组装单元300接合时，插管异径管的远侧端部330可被定位成靠近外科器械230的端部执行器237。此外，插管异径管310和/或外科器械230的大小可被设定成或以其他方式被构造成能够使得当插管异径管310和外科器械230被插入到插管210中或与其对接时，插管异径管310的远侧端部330可被定位成靠近插管210的远侧端部217。

如本文所用，术语“近侧端部”和/或“远侧端部”可指主体或部件的端点，以及邻近、接近或以其他方式靠近主体或部件的端点的部分。

例如，远侧端部330和/或近侧端部340可指异径管主体320的端点，以及异径管主体的邻近、接近或以其他方式靠近异径管主体320的端点的部分。因此，术语近侧端部340可包括异径管主体320的接近或以其他方式邻近异径管主体320的近侧端点的部分，并且术语远侧端部330可包括异径管主体320的接近或以其他方式邻近异径管主体320的远侧端点的部分。

插管异径管可利用各种类型的附接机构(诸如机械闩锁、磁性闩锁或螺纹连接)来将插管异径管可释放地接合到外科器械。图27和图28描绘了闩锁机构的示例，插管异径管310可利用该闩锁机构来可释放地附接、接合或闩锁至外科器械230，以将插管异径管310固定至外科器械230。如本文所述，插管异径管310可闩锁到外科器械230的基部部分232和/或器械套筒234。在所描绘的示例中，插管异径管310可闩锁到外科器械230的特征或插孔。

如图所示，闩锁机构可包括一个或多个闩锁构件342，该一个或多个闩锁构件可与从器械套筒234的表面延伸出去的特征或唇部235接合。在一些实施方案中，唇部235可从外科器械230的远侧部分或任何其他合适的部分延伸出去或突出。在所描绘的示例中，闩锁构件342可包括接纳唇部235的一部分的凹槽、凹部或其他互补特征。闩锁构件342与唇部235的接合可限制或防止插管异径管310相对于外科器械230的一部分的轴向移动。在一些实施方案中，闩锁构件342与唇部235的接合可允许插管异径管310相对于外科器械230的一部分旋转。

在所描绘的示例中，闩锁构件342可移动以与唇部235接合和脱离。例如，闩锁构件342可径向向内移动以与唇部235接合并且相对于外科器械230保持插管异径管310。闩锁构件342可被向内偏压以接合唇部235。闩锁构件342可径向向外移动以脱离唇部235并且从外科器械230上释放插管异径管310。

如图所示，闩锁构件342可相对于异径管主体320移动或枢转，以允许闩锁构件342接合或脱离唇部235。闩锁构件342可通过一个或多个铰链部分346联接到异径管主体320，该一个或多个铰链部分允许闩锁构件342相对于异径管主体320移动。铰链部分346可被偏压以促使闩锁构件342与唇部235接合。

在所描绘的示例中，铰链部分346可以是活动铰链或挠曲部分，其偏转或变形以允许闩锁构件342移动。在一些实施方案中，闩锁构件342和铰链部分346可与异径管主体320一体地或整体地形成，从而降低插管异径管310的复杂性。任选地，铰链部分346可具有相对于异径管主体320不同的厚度、构造或材料组成，以允许闩锁构件342以期望的方式移动。在一些实施方案中，闩锁构件342可以是附接到异径管主体320的单独部分。

任选地，闩锁构件342可通过按压一个或多个释放按钮344来致动。释放按钮344提供致动部分，该致动部分可联接到闩锁构件342以允许闩锁构件342响应于释放按钮344的致动而移动。例如，临床医生可按压释放按钮344以使闩锁构件342从唇部235脱离。释放按钮344可具有凹槽或其他特征，以允许临床医生致动释放按钮344。

在一些实施方案中，释放按钮344和闩锁构件342可围绕公共枢转点(诸如铰链部分346)旋转。因此，当径向向内按压释放按钮344时，闩锁构件342可径向向外移动以使闩锁构件342从唇部235脱离。类似地，当闩锁构件342径向向内移动以接合唇部235时，释放按钮344可径向向外移动。类似于闩锁构件342，释放按钮344可与异径管主体320一体地或整体地形成，从而降低插管异径管310的复杂性。

参考图29和图30，在一些实施方案中，插管异径管310的远侧端部330可包括一个或多个肋332，以创建允许注入气体在插管异径管310与插管210的内腔213之间通过的流动路径。如图所示，肋332可从位于异径管主体320的远侧端部330处的表面径向延伸出去。在一些实施方案中，肋332可被构造成能够延伸以接触插管内腔213的内表面。肋332可周向地间隔开。任选地，肋332可等距地间隔开。插管异径管310可包括任何合适数量的肋332，包括但不限于两个、四个、六个或八个肋。肋332可具有任何合适的形状或横截面轮廓。在一些实施方案中，肋332可被限定为异径管主体320中的凹槽或切口。

如图所示，各肋332之间的间隔限定径向间隙334，该径向间隙允许流体在异径管主体320的外表面与插管内腔213的内表面之间流动。除了允许流体流动之外，肋332还可为插管210提供结构支撑。

参考图31，插管异径管410可包括一个或多个闩锁构件442，该一个或多个闩锁构件可通过限定在器械套筒234的表面中的窗口235'接合，以形成组装单元400。在一些实施方案中，窗口235'可被限定在外科器械230的远侧部分或任何其他合适的部分中。在所描绘的示例中，闩锁构件442可包括径向突出部分，该径向突出部分延伸穿过窗口235'的边缘和/或与该边缘接合。闩锁构件442与窗口235'的接合可限制或防止插管异径管410相对于外科器械230的轴向和/或旋转移动。

在所描绘的示例中，闩锁构件442可移动以与窗口235'接合和脱离。例如，闩锁构件442可径向向外移动以延伸穿过窗口235'并且相对于外科器械230保持插管异径管410。闩锁构件442可被向外偏压以接合窗口235'。闩锁构件442可径向向内移动以脱离窗口235'并且从外科器械230上释放插管异径管410。

如图所示，闩锁构件442可相对于异径管主体420移动或枢转，以允许闩锁构件442接合或脱离窗口235'。闩锁构件442可通过一个或多个铰链部分446联接到异径管主体420，该一个或多个铰链部分允许闩锁构件442相对于异径管主体420移动。铰链部分446可被偏压以促使闩锁构件442与窗口235'接合。

如本文所述，铰链部分446可以是活动铰链或挠曲部分，其偏转或变形以允许闩锁构件442移动。任选地，闩锁构件442本身提供释放按钮，该释放按钮可通过直接按压闩锁构件442来致动。例如，临床医生可按压闩锁构件442以使闩锁构件442从窗口235'脱离。闩锁构件442可具有凹槽或其他特征，以允许临床医生致动闩锁构件442。

参考图32，插管异径管510可包括闩锁机构，该闩锁机构具有相对的闩锁指状物布置，以可释放地闩锁到外科器械230的插孔，从而形成组装单元500。如图所示，插管异径管510可包括被构造为闩锁指状物的一个或多个闩锁构件542，该闩锁指状物可沿着插管异径管510的圆周并相对于彼此向外移动以接合被限定在器械套筒234的表面中的窗口235'的边缘。在一些实施方案中，窗口235'可被限定在外科器械230的远侧部分或任何其他合适的部分中。在所描绘的示例中，闩锁指状物可包括钩状部分，该钩状部分延伸穿过窗口235'的边缘和/或与该边缘接合。闩锁指状物与窗口235'的接合可限制或防止插管异径管510相对于外科器械230的一部分的轴向和/或旋转移动。

在所描绘的示例中，闩锁指状物可移动以与窗口235'接合和脱离。例如，闩锁指状物可相对于彼此向外移动以接合窗口235'的边缘并且相对于外科器械230保持插管异径管510。闩锁指状物可相对于彼此向外偏压以接合窗口235'的边缘。闩锁指状物可提供释放按钮，该释放按钮朝向彼此向内移动以使窗口235'脱离并且从外科器械230上释放插管异径管510。

如图所示，闩锁指状物可相对于彼此和异径管主体520移动或枢转，以允许闩锁指状物接合或脱离窗口235'。闩锁指状物可通过一个或多个铰链部分546联接到异径管主体520，该一个或多个铰链部分允许闩锁指状物相对于彼此和异径管主体520移动。铰链部分546可被偏压以促使闩锁指状物相对于彼此向外以与窗口235'接合。

如本文所述，铰链部分546可以是活动铰链或挠曲部分，其偏转或变形以允许闩锁指状物移动。任选地，闩锁指状物可提供释放按钮，该释放按钮通过挤压异径管主体520的近侧端部530而被致动。例如，临床医生可挤压异径管主体520的近侧端部530以使闩锁指状物从窗口235'脱离。

参考图33，插管异径管610可包括闩锁机构，该闩锁机构具有相对的闩锁指状物布置，以可释放地闩锁到外科器械230的突出特征，从而形成组装单元600。如图所示，插管异径管610可包括被构造为闩锁指状物的一个或多个闩锁构件642，该闩锁指状物可接合从器械套筒234的远侧端部延伸出去的突出235”的边缘。在此，可在不致动释放按钮的情况下，通过用足够的力将异径管主体620从器械230上拉开来将闩锁构件642从器械230上脱离。在所描绘的示例中，闩锁指状物可包括钩状部分，该钩状部分具有与突出235”的边缘接合的配合轮廓。闩锁指状物与突出235”的接合可限制或防止插管异径管610相对于外科器械230的一部分(例如，套筒234)的轴向和/或旋转移动。

在所描绘的示例中，闩锁指状物可移动以与突出235”接合和脱离。例如，闩锁指状物可相对于彼此向内移动以接合突出235”的边缘并且相对于外科器械230保持插管异径管610。闩锁指状物可被向内偏压以接合突出235”的边缘。闩锁指状物可远离彼此向外移动以使突出235”脱离并且从外科器械230上释放插管异径管610。

如图所示，闩锁指状物可相对于彼此和异径管主体620移动或枢转，以允许闩锁指状物接合或脱离突出235”。闩锁指状物可通过一个或多个铰链部分646联接到异径管主体620，该一个或多个铰链部分允许闩锁指状物相对于彼此和异径管主体620移动。铰链部分646可被偏压以促使闩锁指状物相对于彼此向内以与突出235”接合。

如本文所述，铰链部分646可以是活动铰链或挠曲部分，其偏转或变形以允许闩锁指状物移动。任选地，闩锁指状物可通过将突出235”插入或从闩锁指状物移除而进行偏转。因此，闩锁指状物可用预定力来保持外科器械230，并且在超过预定力的情况下允许插管异径管610从外科器械230上释放。

在一些实施方案中，插管异径管可在插入到插管中之前侧向地附接到外科器械。侧向附接的插管异径管可允许临床医生将插管异径管牢固地附接到外科器械，而不会因避免与外科器械的端部执行器或其他部分接触而给临床医生带来受伤或损坏外科器械的风险。

例如，参考图34和图35，插管异径管710可侧向地附接到外科器械230，以使外科器械230适于牢固地装配和/或对准在预期用于较大外科器械的插管内。如图所示，插管异径管710具有异径管主体720，该异径管主体具有近侧端部740、中间部分722和远侧端部730，该远侧端部通常成形为牢固地装配和/或对准在插管内。在一些实施方案中，近侧端部740、中间部分722和远侧端部730被构造成能够与插管内腔的部分接触。

如图所示，近侧端部740和中间部分722可各自并协作地限定侧向通道721以接纳外科器械230的器械轴236。在所描绘的示例中，侧向通道721通常可被成形为接纳、装配和对准外科器械230的器械轴236。侧向通道721可具有大致“C”形的横截面形状，其中通道开口在近侧端部740和远侧端部730之间延伸以接纳器械轴236。器械轴236可通过在近侧端部740和远侧端部730之间延伸的通道开口被侧向地插入到侧向通道721中。在一些实施方案中，远侧端部730可形成闭环，并且外科器械230的器械轴236可在插入期间回缩以避免在侧向附接期间与远侧端部730接触。

在所描绘的示例中，侧向通道721的内部尺寸的大小或构造被设定成支撑和/或轴向对准器械轴236。如本文所述，插管异径管710和外科器械230可被附接在一起作为组装单元700。

如图所示，插管异径管710的近侧端部740可联接到或附接到外科器械230。在所描绘的示例中，插管异径管710能够可释放地附接、接合或闩锁到外科器械230，以将插管异径管710固定到外科器械230。

如图所示，近侧端部740可与限定在器械套筒234的表面中的特征或窗口235'接合。在一些实施方案中，窗口235'是被限定在器械套筒234的远侧部分或外科器械230的任何其他合适部分中的带键狭槽。在所描绘的示例中，近侧端部740限定周向延伸部分，该周向延伸部分可延伸穿过窗口235'的边缘和/或与该边缘接合。近侧端部740与窗口235'的接合可限制或防止插管异径管710相对于外科器械230的轴向移动。

在所描绘的示例中，近侧端部740可移动以与窗口235'接合和脱离。例如，近侧端部740可与窗口235'扣合、变形或具有干涉配合，以相对于外科器械230保持插管异径管710。近侧端部740可变形以脱离窗口235'，并且从外科器械230上释放插管异径管710。

参考图36至图38，插管异径管810可侧向地附接到外科器械230，以使外科器械230适于牢固地装配和/或对准在预期用于较大外科器械的插管内。

如图所示，插管异径管810具有异径管套筒或主体820，该异径管套筒或主体具有近侧端部840和远侧端部830，通常成形为牢固地装配和/或对准在插管内。在一些实施方案中，异径管主体820具有大致管状或圆柱形的形状。任选地，异径管主体820可以是带键的、花键的、弯曲的、弧形的等，以装配在插管内。

在所描绘的示例中，异径管主体820具有被构造成能够牢固地装配和/或对准在插管内的外径。在所描绘的示例中，异径管主体820的外径的大小或构造可被设定成由插管内腔支撑或对准。

如图所示，异径管主体820可限定侧向通道821以接纳外科器械230的器械轴236。在所描绘的示例中，侧向通道821通常可被成形为接纳、装配和对准外科器械230的器械轴236。侧向通道821可具有大致“C”形的横截面形状，其中通道开口在近侧端部840和远侧端部830之间延伸以接纳器械轴236。器械轴236可通过在近侧端部840和远侧端部830之间延伸的通道开口被侧向地插入到侧向通道821中。如图所示，近侧端部840可与限定在器械套筒234的表面中的特征或窗口235'接合。在此，侧向附接顺序涉及在将器械轴侧向地装载到异径管810的通道中之后使异径管810轴向地移动以接合外科器械。

参考图39至图41，插管异径管910可包括闩锁机构，该闩锁机构与从外科器械230延伸出去的唇部235接合。如图所示，插管异径管910可包括近侧端部940，该近侧端部被构造成能够与限定在器械套筒234的远侧端部上的唇部235接合。在所描绘的示例中，近侧端部940限定周向延伸部分，该周向延伸部分可在唇部235上方、周围延伸或以其他方式与该唇部接合。近侧端部940与唇部235的接合可限制或防止插管异径管910相对于外科器械230的一部分的轴向移动。

在所描绘的示例中，近侧端部940可移动以与唇部235接合和脱离。例如，近侧端部940可与唇部235扣合、变形或以其他方式弹性地接合，以相对于外科器械230保持插管异径管910。近侧端部940可变形以脱离唇部235，并且从外科器械230上释放插管异径管910。

在一些实施方案中，插管异径管可与操纵器一起插入、联接或对接和/或与外科器械分开插入到插管中。此外，插管异径管可通过可释放地附接到插管异径管的插入件来定位在插管中。

例如，参考图42和图43，插管异径管1010可使用插入件1060被引入到操纵器220和/或插管210中。插入件1060可被构造成能够在操纵器对接到插管210之后通过操纵器220的通道将异径管1010装载到插管210中。在插入期间，插管异径管1010的近侧端部1040可联接到或附接到插入件1060。例如，插管异径管1010的近侧端部1040可附接、接合或闩锁到插入件1060的接合特征1062。在所描绘的示例中，近侧端部1040可包括凹槽、凹部或其他互补特征以与接合特征1062接合。近侧端部1040与接合特征1062的接合可允许插管异径管1010被插入件1060轴向地推进到操纵器220和插管210中。

在一些实施方案中，接合特征1062可移动以与插管异径管1010的近侧端部1040接合和脱离。例如，接合特征1062可径向向外扩张以与插管异径管1010的近侧端部1040接合并且相对于插入件1060保持插管异径管1010，以允许插管异径管1010被插入件1060定位为组装单元1000。

接合特征1062可径向向内回缩以从近侧端部1040脱离，以从插入件1060上释放插管异径管1010，从而允许插管异径管1010被安装在插管210内。任选地，接合特征1062的移动可通过按压释放按钮1070来控制。例如，通过致动释放按钮1070，插管异径管1010可从插入件1060上被释放并且被安装在插管210内。

参考图44和图45，插管异径管1110可包括闩锁特征1142，该闩锁特征与插入件1160可释放地接合。在插入期间，闩锁特征1142可与限定在插入件1160的表面中的配合特征1165接合。在所描绘的示例中，闩锁特征1142可包括与配合特征1165接合的轴向和周向延伸的钩状部分。闩锁特征1142的接合可防止插管异径管1110在插管异径管1110的插入期间相对于插入件1160的轴向和/或旋转移动。

在所描绘的示例中，闩锁特征1142和/或配合特征1165可移动、偏转或变形以使插管异径管1110与插入件1160接合和脱离。例如，配合特征1165可周向地向内移动以接合闩锁特征1142，并且在插入期间将插管异径管1110与插入件1160保持在一起作为组装单元1100。配合特征1165可周向地向外移动以使闩锁特征1145从插入件1060脱离，从而释放插管异径管1110并将其定位在插管内。在一些实施方案中，接合特征1162可相对于插入件1160向远侧推动或推进插管异径管1110，从而从配合特征1165上释放闩锁特征1142并且释放和定位插管异径管1110。任选地，接合特征1162的移动可通过按压释放按钮1170来控制。

参考图46和图47，插管异径管1210可包括唇部1242，该唇部可与插入件1260的接合特征1262可释放地接合。在插入期间，插入件1260的接合特征1262可与限定在插管异径管1210的远侧端部1240处的表面上的唇部1242接合。在所描绘的示例中，接合特征1262可包括周向延伸部分，该周向延伸部分可在唇部1242上方、周围延伸或以其他方式与该唇部接合。接合特征1262与唇部1242的接合可防止插管异径管1210在插管异径管1210的插入期间相对于插入件1260的轴向移动。

在所描绘的示例中，接合特征1262可移动、偏转或变形以使插管异径管1210与插入件1260接合和脱离。例如，接合特征1262与唇部1242扣合、变形或以其他方式弹性地接合，并且在插入期间将插管异径管1210与插入件1260保持为组装单元1200。接合特征1262可变形以使唇部1242从插入件1260脱离，从而释放和定位插管异径管1210。在一些实施方案中，接合特征1262可相对于插入件1260向远侧推动或推进插管异径管1210，从而从唇部1242上释放接合特征1262并且释放和定位插管异径管1210。任选地，接合特征1262的移动可通过按压释放按钮1270来控制。

参考图48，本文描述了使用插管异径管的方法1300。在步骤1302中，将插管安装在患者身上。可在规程期望的进入开口处，将插管插入到患者中。插管可使软组织移位或解剖软组织，以允许将插管插入到患者体腔中，以提供通往外科手术部位的通路。任选地，在初始插入期间，可通过插管插入闭塞器，以提供扩张或钝的尖端，该扩张或钝的尖端便于通过患者身上的切口或其他开口而插入插管。

在步骤1304中，将机器人臂和/或操纵器移动到插管的位置。操纵器可对接或以其他方式附接到插管。

在步骤1306中，如本文所述，可将插管异径管附接到外科器械，该外科器械比预期用于安装在患者内的插管的外科器械小。插管异径管和外科器械可附接在一起以形成组装单元。在一些实施方案中，插管异径管的近侧端部可联接到或附接到外科器械。例如，插管异径管的近侧端部可附接到外科器械的沿着器械轴的长度延伸的各种特征。在所描绘的示例中，插管异径管的近侧端部可附接到外科器械的外部部分上的各种特征。

在步骤1308中，可将组装单元与操纵器一起插入、联接或对接和/或将其插入到插管中。当处于对接构型时，器械、异径管和插管可沿着插入轴线同轴地对准，使得器械轴可延伸穿过插管。插管轴的内腔可支撑并同轴对准插管异径管，并且继而在插管轴内支撑和同轴对准外科器械的轴。

在一些实施方案中，插管异径管和/或外科器械可被构造成能够使得当插管异径管和外科器械被插入到插管中或与其对接时，插管异径管的近侧端部可被定位成远离设置在密封单元内的密封层。

参考图49，本文描述了使用插管异径管和更换外科器械的方法1400。如步骤1308中所述，在步骤1402中，可将插管异径管和外科器械与操纵器一起插入、联接或对接和/或将其插入到插管中。在步骤1404中，执行使用外科器械的外科任务或规程。外科任务或规程可包括腹腔镜、泌尿、内窥镜、经皮、骨科和/或其他医疗或微创规程，其中外科器械通过插管被引入到该部位。

在外科任务或规程完成之后，在步骤1406中，可将外科器械和插管异径管作为组装单元移除。有利地，通过将插管异径管和外科器械作为单元移除，可快速地将外科器械换入和换出插管。任选地，在从插管和/或操纵器移除组装单元时，插管异径管可从外科器械移除。

在移除第一外科器械和插管异径管后，在步骤1408中，可将第二外科器械引入到插管中以进行后续外科任务或规程。第二外科器械可用插管异径管或不用插管异径管来插入。

尽管本文参考插管描述了各实施方案，但本文所述的异径管可应用于其他医疗装置。例如，本文所公开的任何异径管可应用于除插管或外科器械之外的其他医疗装置，包括例如其他进入装置。

3.实施系统和术语。

应当指出的是，如本文所用，术语“联接(couple)”、“联接(coupling)”、“联接(coupled)”或该词的其他变型可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。

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描述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 (36)

1.一种插管异径管，所述插管异径管包括：

套筒，所述套筒具有近侧端部和远侧端部，所述套筒被构造成能够被插入到插管中并且具有内部通道，所述内部通道被构造成能够接纳外科器械，其中，所述套筒的所述近侧端部被构造成能够附接到所述外科器械。

2.根据权利要求1所述的插管异径管，其中，所述套筒的所述近侧端部被构造成能够沿着所述外科器械的轴附接到所述外科器械。

3.根据权利要求1所述的插管异径管，其中，在所述套筒和所述外科器械对接到所述插管的对接构型中，所述套筒的所述近侧端部被构造成能够在远离联接到所述插管的密封层的位置处附接到所述外科器械。

4.根据权利要求1所述的插管异径管，其中，所述套筒的所述近侧端部包括闩锁构件，所述闩锁构件被构造成能够与所述外科器械的壳体接合。

5.根据权利要求4所述的插管异径管，其中，所述闩锁构件经由挠曲部分联接到所述套筒。

6.根据权利要求4所述的插管异径管，其中，所述闩锁构件与所述套筒一体地形成。

7.根据权利要求4所述的插管异径管，其中，所述套筒还包括联接到所述闩锁构件的致动部分，其中，所述致动部分的移动使所述闩锁构件移动并且使所述套筒从所述外科器械脱离。

8.根据权利要求1所述的插管异径管，其中，所述套筒包括从所述近侧端部延伸到所述远侧端部的管状主体，并且所述内部通道是延伸穿过所述管状主体的内腔。

9.根据权利要求1所述的插管异径管，其中，所述套筒包括在所述近侧端部和所述远侧端部之间沿着所述套筒的一部分延伸的侧向通道，其中，所述侧向通道的大小被设定成在所述套筒侧向附接到所述外科器械期间允许所述外科器械的轴通过。

10.根据权利要求1所述的插管异径管，其中，所述套筒的所述远侧端部包括一个或多个径向延伸部和一个或多个径向间隙，所述一个或多个径向延伸部被构造成能够与所述插管的内表面接合，所述一个或多个径向间隙从所述一个或多个径向延伸部成角度地偏移并且被构造成能够允许流体在所述套筒的外表面与所述插管的所述内表面之间流动。

11.一种插管异径管，所述插管异径管包括中空主体，所述中空主体具有被构造成能够与外科器械的接合特征可释放地联接的近侧端部，其中，所述插管异径管和所述外科器械被构造成能够作为组装单元被插入到插管中。

12.根据权利要求11所述的插管异径管，其中，在所述中空主体和所述外科器械对接到所述插管的对接构型中，所述主体的所述近侧端部被构造成能够在远离联接到所述插管的密封层的位置处附接到所述外科器械。

13.根据权利要求11所述的插管异径管，其中，所述近侧端部包括闩锁构件，所述闩锁构件被构造成能够与所述外科器械的所述接合特征接合。

14.根据权利要求13所述的插管异径管，其中，所述闩锁构件经由挠曲部分联接到所述中空主体。

15.根据权利要求13所述的插管异径管，所述插管异径管还包括联接到所述闩锁构件的致动部分，其中，所述致动部分的移动使所述闩锁构件移动。

16.根据权利要求11所述的插管异径管，所述中空主体还限定被构造成能够接纳所述外科器械的内腔。

17.根据权利要求16所述的插管异径管，其中，所述中空主体是管状的。

18.根据权利要求11所述的插管异径管，所述插管异径管还限定在所述近侧端部和远侧端部之间沿着所述中空主体的一部分延伸的侧向通道，其中所述侧向通道的大小被设定成在所述中空主体侧向附接到所述外科器械期间允许所述外科器械的轴通过。

19.一种外科系统，所述外科系统包括：

插管；

外科器械，所述外科器械包括：

基部，所述基部被构造成能够安装到机器人臂；和

轴，所述轴延伸穿过所述基部并且被构造成能够延伸穿过所述插管；和

异径管套筒，所述异径管套筒被构造成能够附接到所述外科器械的所述基部，以允许所述外科器械和所述异径管套筒作为组装单元被插入到所述插管中。

20.根据权利要求19所述的外科系统，其中，所述异径管套筒的近侧端部附接到所述外科器械。

21.根据权利要求19所述的外科系统，其中，所述外科器械的所述轴被构造成能够相对于所述异径管套筒和所述外科器械的所述基部推进或回缩。

22.根据权利要求19所述的外科系统，其中，所述外科器械的所述基部包括器械套筒，所述外科器械的所述轴延伸穿过所述器械套筒，并且所述异径管套筒被构造成能够附接到所述器械套筒。

23.根据权利要求22所述的外科系统，其中，所述器械套筒被构造成能够接纳所述异径管套筒。

24.根据权利要求22所述的外科系统，其中，所述外科器械的所述轴被构造成能够相对于所述异径管套筒和所述器械套筒推进或回缩。

25.根据权利要求22所述的外科系统，其中，所述器械套筒限定被构造成能够与所述异径管套筒接合的接合特征。

26.根据权利要求25所述的外科系统，其中，所述接合特征包括从所述器械套筒的表面径向延伸的唇部，并且所述异径管套筒被构造成能够接合所述唇部。

27.根据权利要求19所述的外科系统，其中，所述机器人臂包括机器人操纵器，所述机器人操纵器具有被构造成能够附接到所述插管的第一端部、被构造成能够附接到所述外科器械的所述基部的第二端部、以及被构造成能够致动所述外科器械的至少一个致动器，并且所述机器人臂包括被构造成能够使所述机器人操纵器相对于患者移动的至少一个致动器。

28.一种方法，所述方法包括：

将插管异径管套筒附接到外科器械；以及

在将所述插管异径管套筒附接到所述外科器械之后，将所述插管异径管套筒和所述外科器械插入到插管中。

29.根据权利要求28所述的方法，所述方法还包括沿着所述外科器械的轴将所述插管异径管套筒的近侧端部附接到所述外科器械。

30.根据权利要求28所述的方法，其中，在将所述插管异径管套筒和所述外科器械插入到所述插管中之后，所述插管异径管套筒远离联接到所述插管的密封层。

31.根据权利要求28所述的方法，所述方法还包括通过近侧端部将所述外科器械轴向地插入到所述插管异径管套筒中。

32.根据权利要求28所述的方法，所述方法还包括通过侧向通道将所述外科器械侧向地插入到所述插管异径管套筒中，所述侧向通道在近侧端部和远侧端部之间沿着所述插管异径管套筒的一部分延伸。

33.根据权利要求28所述的方法，所述方法还包括：

将所述插管异径管套筒和所述外科器械作为组装单元从所述插管移除；以及

将第二外科器械插入到所述插管中。

34.一种方法，所述方法包括：

将插管安装在患者上；

将机器人操纵器对接到所安装的插管；

通过所对接的机器人操纵器的通道将异径管插入到所安装的插管中；以及

通过所对接的机器人操纵器的所述通道将外科器械插入到所安装的插管中。

35.根据权利要求34所述的方法，其中，将所述异径管插入到所安装的插管中包括：通过所对接的机器人操纵器的所述通道操纵所述异径管以将所述异径管附接到所述插管，并且其中，将所述外科器械插入到所安装的插管中包括：通过所述通道并且通过附接到所述插管的所述异径管插入所述外科器械的轴。

36.根据权利要求34所述的方法，所述方法还包括将所述异径管附接到所述外科器械，其中，插入所述异径管和插入所述外科器械包括：将所述异径管和所述外科器械作为组装单元一起插入到所述插管中。