CN219323488U - 用于基于导管的手术系统的机器人驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种用于基于导管的手术系统的机器人驱动系统，所述机器人驱动系统包括：线性构件；以及至少一个装置模块，其联接到所述线性构件，所述至少一个装置模块能够独立控制且包括：驱动模块，其包括：壳体，所述壳体具有包括凹部的前侧；设置在所述壳体内的马达；可操作地联接到所述马达的联接器；以及安装在所述驱动模块上的盒，所述盒具有前侧并且被构造成支撑具有纵向装置轴线的细长医疗装置，其中所述盒以竖直取向安装在所述驱动模块上，使得所述盒的所述前侧平行于所述驱动模块的所述前侧并且所述盒联接到所述联接器。

Description

用于基于导管的手术系统的机器人驱动系统

技术领域

本实用新型总体上涉及机器人医疗手术系统的领域，且特别地涉及一种用于在介入手术中以机器人方式控制细长医疗装置的移动和操作的机器人驱动系统。

背景技术

导管和其他细长医疗装置（EMD）可用于微创医疗手术以诊断并治疗各种血管系统的疾病，包括神经血管介入（NVI）（也称为神经介入手术）、经皮冠状动脉介入（PCI）和外周血管介入（PVI）。这些手术通常涉及：导航导丝通过脉管系统，并经由导丝使导管前进以递送治疗。导管插入手术通过以下方式开始：使用标准经皮技术，利用导引器护套获得进入适当的血管（诸如，动脉或静脉）中的通路。通过导引器护套，然后使护套或引导导管在诊断导丝上前进到主要位置，诸如用于NVI的颈内动脉、用于PCI的冠状动脉口或用于PVI的股浅动脉。然后，通过护套或引导导管将适合于脉管系统的导丝导航到脉管系统中的目标位置。在某些情况下，诸如在曲折的解剖结构中，在导丝上插入支撑导管或微导管，以帮助导航导丝。医生或操作员可使用成像系统（例如，荧光镜）来利用造影剂注射获得影像（cine）并选择用作路线图的固定框架来将导丝或导管导航到目标位置，例如病灶。还在医生递送导丝或导管的同时获得了对比度增强的图像，使得医生可以验证该装置正沿着正确的路径移动到目标位置。在使用荧光透视法观察解剖结构的同时，医生操纵导丝或导管的近端，以将远侧尖端引导到朝向病灶或目标解剖位置的适当血管中并避免前进到侧支中。

已开发了基于机器人导管的手术系统，其可用于帮助医生执行导管插入手术，诸如例如NVI、PCI和PVI。NVI手术的示例包括动脉瘤的线圈（coil）栓塞、动静脉畸形的液体栓塞和急性缺血性卒中情况下大血管闭塞的机械血栓切除术。在NVI手术中，医生使用机器人系统通过控制对神经血管导丝和微导管的操纵而获得目标病灶通路，来递送治疗以恢复正常血流。目标通路通过护套或引导导管来实现，但是也可能需要中间导管来用于更远侧的区域，或者为微导管和导丝提供足够的支撑。取决于病灶和治疗的类型，导丝的远侧尖端被导航进入或经过病灶。为了治疗动脉瘤，使微导管前进到病灶中并移除导丝，并且几个栓塞线圈通过微导管被部署到动脉瘤中并用于阻塞血流进入动脉瘤中。为了治疗动静脉畸形，经由微导管将液体栓塞剂注射到畸形中。用于治疗血管闭塞的机械血栓切除术可以要么通过抽吸和/或要么使用支架取回器来实现。取决于凝块的位置，通过抽吸导管抑或针对较小动脉通过微导管完成抽吸。一旦抽吸导管在病灶处，就施加负压以通过导管移除凝块。替代地，可以由通过微导管部署支架取回器来移除凝块。一旦凝块已整合到支架取回器中，就通过将支架取回器和微导管（或中间导管）缩回到引导导管中来取回凝块。

在PCI中，医生使用机器人系统通过操纵冠状动脉导丝而获得病灶通路，以递送治疗并恢复正常血流。通过将引导导管安置在冠状动脉口中来实现该通路。导航导丝的远侧尖端经过病灶，并且对于复杂的解剖结构，可使用微导管来为导丝提供足够的支撑。通过将支架或球囊递送和部署在病灶处来恢复血流。病灶可能需要在支架植入前进行准备，通过递送用于病灶预扩张的球囊，抑或通过使用例如激光或旋转粥样斑块切除术导管和球囊在导丝上执行粥样斑块切除术。可通过使用成像导管或血流储备分数（FFR）测量来执行诊断成像和生理测量，以确定适当的治疗。

在PVI中，医生使用机器人系统来递送治疗并利用类似于NVI的技术来恢复血流。导航导丝的远侧尖端经过病灶，并且对于复杂的解剖结构，可使用微导管来为导丝提供足够的支撑。通过将支架或球囊递送和部署到病灶来恢复血流。与PCI一样，也可使用病灶准备和诊断成像。

当需要在导管或导丝的远端处的支撑时，例如对曲折或钙化的脉管系统进行导航、到达远侧解剖位置或穿越硬病灶，使用整体交换型（over-the-wire）（OTW）导管或同轴系统。OTW导管具有用于延伸导管全长的导丝的内腔。这提供了相对稳定的系统，因为导丝沿着整个长度被支撑。然而，与快速交换导管（见下文）相比，该系统有一些缺点，包括较高的摩擦力和较长的整体长度。通常为了移除或交换OTW导管同时保持留置导丝的位置，导丝的暴露长度（患者体外）必须比OTW导管长。300 cm长的导丝通常足以达到此目的，并且常常被称为交换长度导丝。由于导丝的长度，需要两名操作员来移除或交换OTW导管。如果使用本领域中称为三轴系统的三重同轴（也已知使用四重同轴导管），这变得甚至更具挑战性。然而，由于其稳定性所致，OTW系统常常用于NVI和PVI手术中。另一方面，PCI手术常常使用快速交换（或单轨）导管。快速交换导管中的导丝内腔仅延伸穿过导管的远侧区段（称为单轨或快速交换（RX）区段）。对于RX系统，操作员操纵彼此平行的介入装置（与OTW系统相反，在OTW系统中，装置以串行构造被操纵），并且导丝的暴露长度仅需要略长于导管的RX区段。快速交换长度的导丝通常为180-200 cm长。考虑到更短长度的导丝和单轨，可以由单个操作员交换RX导管。然而，当需要更多的远侧支撑时，RX导管常常是不够的。

实用新型内容

根据实施例，一种用于基于导管的手术系统的机器人驱动系统包括联接到病床的定位系统，该病床具有前侧和后侧。病床的后侧具有轨道。机器人驱动系统进一步包括在连接点处联接到定位系统的线性构件、以及联接到线性构件的至少三个装置模块。每个装置模块是独立可控的，并且包括具有前侧的驱动模块和安装在驱动模块上的盒。盒具有前侧并且被构造成支撑具有纵向装置轴线的细长医疗装置。盒以竖直取向安装在驱动模块上，使得盒的前侧平行于驱动器的前侧。另外，在细长医疗装置的纵向装置轴线和线性构件到定位系统的连接点之间限定的宽度等于或小于细长医疗装置到患者的插入点和在病床的后侧上的轨道之间的距离。

根据另一实施例，一种用于基于导管的手术系统的机器人驱动系统包括线性构件和联接到线性构件的至少一个装置模块。所述至少一个装置模块是独立可控的，并且包括驱动模块和安装在驱动模块上的盒。驱动模块包括：壳体，其具有包括凹部的前侧；具有轴的马达，该马达设置在壳体内并且该轴被定位在壳体的前侧的凹部中；以及绞盘，其直接安装到马达轴。盒具有前侧并且被构造成支撑具有纵向装置轴线的细长医疗装置。盒以竖直取向安装在驱动模块上，使得盒的前侧平行于驱动模块的前侧并且盒联接到绞盘。

根据另一实施例，一种用于基于导管的手术系统的机器人驱动系统包括联接到病床的定位系统。病床具有前侧和后侧，并且病床的后侧具有轨道。机器人驱动系统进一步包括在连接点处联接到定位系统的线性构件。线性构件具有远端和近端。机器人系统进一步包括联接到线性构件的至少三个装置模块。每个装置模块是独立可控的，并且被构造成支撑具有纵向装置轴线的细长医疗装置。定位系统被构造成以在平行于病床的水平轴线和线性构件的近端之间限定的俯仰角来定位线性构件和所述至少三个装置模块。俯仰角小于10度。

附图说明

从结合附图的以下详细描述中，本实用新型将变得被更全面地理解，其中，附图标记指代相似的部分，在附图中：

图1是根据实施例的示例性基于导管的手术系统的透视图；

图2是根据实施例的示例性基于导管的手术系统的示意性框图；

图3是根据实施例的用于基于导管的手术系统的机器人驱动器的透视图；

图4是图示细长医疗装置操纵轴线和进入患者的引入点的图；

图5a和图5b是图示机器人驱动器的厚度对工作长度损失的影响的图；

图6是图示用以使工作长度损失最小化的示例性取向的图；

图7是根据实施例的具有竖直安装的盒的装置模块的透视图；

图8是根据实施例的具有竖直安装的盒的装置模块的后透视图；

图9是根据实施例的具有竖直安装的盒的装置模块的远端的前视图；

图10是根据实施例的具有水平安装的盒的装置模块的远端的前视图；

图11a是根据实施例的具有竖直安装的装置模块的机器人驱动器的透视图；

图11b是根据实施例的用于机器人驱动器的单个驱动模块的齿条和小齿轮驱动机构的透视图；

图12是根据实施例的具有竖直安装的装置模块的机器人驱动器的前视图；

图13是根据实施例的具有竖直安装的装置模块的机器人驱动器的前视图；

图14是根据实施例的示例盒和细长医疗装置的前视图；

图15是根据实施例的安装在病床上的基于导管的手术系统的床边单元的透视图；

图16是根据实施例的安装在病床上的基于导管的手术系统的床边单元的顶视图；

图17是根据实施例的安装在病床上的基于导管的手术系统的床边单元的前视图；

图18是根据实施例的具有竖直安装的装置模块的机器人驱动器的后横截面视图；

图19a是根据实施例的驱动模块的透视图；

图19b是根据实施例的在驱动模块的凹部中的马达轴的前视图；

图19c是根据实施例的用于驱动模块的联接器的绞盘的透视图；

图20是图示根据实施例的俯仰角的机器人驱动器的前视图；以及

图21是根据实施例的安装在病床上的基于导管的手术系统的床边单元的顶视图。

具体实施方式

本文中将使用以下定义。术语细长医疗装置（EMD）是指但不限于导管（例如，引导导管、微导管、球囊/支架导管）、基于金属丝的装置（导丝、栓塞线圈、支架取回器等）和具有这些的组合的装置。基于金属丝的EMD包括但不限于导丝、微丝、用于栓塞线圈的近侧推动器、支架取回器、自膨式支架和流偏滤器。通常，基于金属丝的EMD在其近侧终端处没有毂或手柄。在一个实施例中，EMD是具有在导管近端处的毂以及从毂朝向导管远端延伸的柔性轴的导管，其中，轴比毂更具柔性。在一个实施例中，导管包括在毂和轴之间过渡的中间部分，该中间部分具有刚性小于毂但刚性大于轴的中间柔性。在一个实施例中，中间部分是应变消除件。

术语远侧和近侧定义了两个不同特征的相对位置。关于机器人驱动器，术语远侧和近侧由机器人驱动器在其预期用途中相对于患者的位置来定义。当用于定义相对位置时，远侧特征是机器人驱动器的如下的特征，即，当机器人驱动器处于其预期使用中位置时，该特征比近侧特征更靠近患者。在患者体内，沿着路径离接入点更远的任何脉管系统界标均被认为比更靠近接入点的界标更在远侧，其中接入点是EMD进入患者的点。类似地，近侧特征是当机器人驱动器处于其预期使用中位置时比远侧特征更远离患者的特征。当用于定义方向时，远侧方向是指如下的路径，即，当机器人驱动器处于其预期使用中位置时，在该路径上某物移动或旨在移动，或者沿着该路径某物从近侧特征指向或面向远侧特征和/或患者。近侧方向是远侧方向的相反方向。

术语构件（例如，基于导管的手术系统中的EMD或其他元件）的纵向轴线是从构件的近侧部分到构件的远侧部分的取向方向。举例来说，导丝的纵向轴线是从导丝的近侧部分朝向导丝的远侧部分的取向方向，即使导丝在相关部分中可能是非线性的。术语构件的轴向移动是指构件沿着构件的纵向轴线的平移。当EMD的远端沿着其纵向轴线沿远侧方向轴向移动进入或进一步进入患者时，使EMD前进。当EMD的远端沿着其纵向轴线沿近侧方向轴向移动离开或进一步离开患者时，将EMD撤回。术语构件的旋转移动是指构件绕构件的局部纵向轴线的角取向的变化。由于施加的扭矩，EMD的旋转移动对应于EMD绕其纵向轴线的顺时针或逆时针旋转。

术语轴向插入是指将第一构件沿着第二构件的纵向轴线插入到第二构件中。术语侧向插入是指将第一构件沿着在垂直于第二构件的纵向轴线的平面中的方向插入到第二构件中。这也可以被称为径向装载或侧向装载。术语夹捏是指将EMD可释放地固定到构件，使得当构件移动时，EMD和构件一起移动。术语解除夹捏（unpinch）是指从构件释放EMD，使得当构件移动时，EMD和构件独立移动。术语夹持是指将EMD可释放地固定到构件，使得EMD的移动相对于构件受约束。构件可以相对于全局坐标系或相对于局部坐标系固定。术语松开是指从构件释放EMD，使得EMD可以独立移动。

术语夹紧是指通过驱动机构向EMD施加力或扭矩，这引起EMD在至少一个自由度中无滑移的运动。术语放开（ungrip）是指释放通过驱动机构向EMD施加力或扭矩，使得EMD的位置不再受约束。在一个示例中，被夹紧在两个轮胎之间的EMD在这些轮胎相对于彼此纵向地移动时将绕其纵向轴线旋转。EMD的旋转移动不同于两个轮胎的移动。被夹紧的EMD的位置受驱动机构的约束。词语屈曲是指柔性EMD在轴向压缩下弯曲远离纵向轴线或使其前进所沿着的预期路径的趋势。在一个实施例中，轴向压缩响应于来自在脉管系统中导航的阻力而发生。在EMD屈曲之前EMD可在没有支撑的情况下沿着其纵向轴线被驱动的距离在本文中被称为装置屈曲距离。装置屈曲距离是装置刚度、几何形状（包括但不限于直径）和施加到EMD的力的函数。屈曲可引起EMD形成与预期路径不同的弓形部分。扭结是一种屈曲情况，其中EMD的变形是非弹性的，从而导致永久定型。

术语顶部、向上、上部和上方是指远离重力方向的总体方向，且术语底部、向下、下部和下方是指沿重力方向的总体方向。术语向内是指特征的内部分。术语向外是指特征的外部分。术语前部是指机器人驱动器（或者机器人驱动器的元件或导管手术系统的其他元件）的面向床边用户并远离定位系统（诸如，关节臂）的一侧。术语后部是指机器人驱动器（或者机器人驱动器的元件或导管手术系统的其他元件）的最靠近定位系统（诸如，关节臂）的一侧。术语无菌接口是指无菌单元和非无菌单元之间的接口或边界。例如，盒可以是机器人驱动器和至少一个EMD之间的无菌接口。术语可灭菌单元是指能够进行灭菌（不含病原微生物）的设备。这包括但不限于盒、耗材单元、盖布、装置适配器和可灭菌驱动模块/单元（其可包括机电部件）。可灭菌单元可与患者、其他无菌装置或放置在医疗手术的无菌区内的任何别的东西接触。

术语装置上适配器是指能够可释放地夹捏EMD以提供驱动接口的无菌设备。例如，装置上适配器也称为末端执行器或EMD捕获装置。在一个非限制性实施例中，装置上适配器是夹头，该夹头被以机器人方式被操作性地控制以绕其纵向轴线旋转EMD，以将EMD夹捏到夹头和/或对EMD解除夹捏，和/或使EMD沿着其纵向轴线平移。在一个实施例中，装置上适配器是毂驱动机构，诸如位于EMD的毂上的从动齿轮。

图1是根据实施例的示例性基于导管的手术系统10的透视图。基于导管的手术系统10可用于执行基于导管的医疗手术，例如经皮介入手术，诸如经皮冠状动脉介入术（PCI）（例如，以治疗STEMI）、神经血管介入手术（NVI）（例如，以治疗紧急大血管闭塞（ELVO））、外周血管介入手术（PVI）（例如，用于严重肢体缺血（CLI）等）。基于导管的医疗手术可包括诊断导管插入手术，在此期间，使用一根或多根导管或其他细长医疗装置（EMD）来帮助诊断患者的疾病。例如，在基于导管的诊断手术的一个实施例期间，通过导管将造影剂注射到一条或多条动脉上并拍摄患者脉管系统的图像。基于导管的医疗手术还可包括基于导管的治疗手术（例如，血管成形术、支架放置、外周血管疾病的治疗、凝块移除、动静脉畸形治疗、动脉瘤的治疗等），在此期间，使用导管（或其他EMD）来治疗疾病。治疗手术可通过包括附属装置54（在图2中示出）来增强，所述附属装置是诸如例如血管内超声（IVUS）、光学相干断层扫描（OCT）、血流储备分数（FFR）等。然而，应注意，本领域技术人员将认识到，可基于要执行的手术的类型来选择某些特定的经皮介入装置或部件（例如，导丝的类型、导管的类型等）。基于导管的手术系统10可以执行任何数量的基于导管的医疗手术，其中对医疗手术稍作调整以适应要在手术中使用的特定经皮介入装置。

除其他元件外，基于导管的手术系统10包括床边单元20和控制站26。床边单元20包括机器人驱动器24和定位系统22，它们定位成与患者12相邻。患者12被支撑在病床18上。定位系统22用于定位和支撑机器人驱动器24。定位系统22可以是例如机器人臂、关节臂、保持器等。定位系统22可在一端处附接到例如病床18上的轨道、基座或推车。定位系统22的另一端附接到机器人驱动器24。定位系统22可被移开（连同机器人驱动器24一起）以允许将患者12放置在病床18上。一旦患者12被定位在病床18上，定位系统22就可用于使机器人驱动器24相对于患者12落座或定位以进行手术。在实施例中，病床18由底座17可操作地支撑，该底座固定到地板和/或地面。病床18能够相对于底座17以多个自由度移动，例如滚动、俯仰和偏航。床边单元20还可包括控件和显示器46（在图2中示出）。例如，控件和显示器可位于机器人驱动器24的壳体上。

通常，机器人驱动器24可配备有适当的经皮介入装置和附件48（在图2中示出）（例如，导丝、包括球囊导管在内的各种类型的导管、支架递送系统、支架取回器、栓塞线圈、液体栓塞剂、抽吸泵、用以递送造影剂的装置、药物、止血阀适配器、注射器、旋塞阀、充气装置等），以允许用户或操作员11经由机器人系统通过操作各种控件（诸如，位于控制站26处的控件和输入）来执行基于导管的医疗手术。床边单元20（且特别是机器人驱动器24）可包括任何数量的部件和/或部件的任何组合以向床边单元20提供本文中所描述的功能。控制站26处的用户或操作员11被称为控制站用户或控制站操作员并且在本文中被称为用户或操作员。床边单元20处的用户或操作员被称为床边单元用户或床边单元操作员。机器人驱动器24包括安装到轨道或线性构件60的多个装置模块32a-d（在图3中示出）。轨道或线性构件60引导和支撑这些装置模块。装置模块32a-d中的每一个可用于驱动EMD，诸如导管或导丝。例如，机器人驱动器24可用于将导丝自动馈送到诊断导管中和馈送到在患者12的动脉中的引导导管中。一个或多个装置（诸如，EMD）经由例如导引器护套在插入点16处进入患者12的身体（例如，血管）。

床边单元20与控制站26通信，从而允许将由控制站26的用户输入生成的信号无线地或经由硬线传输到床边单元20，以控制床边单元20的各种功能。如下文所讨论的，控制站26可包括控制计算系统34（在图2中示出）或通过控制计算系统34联接到床边单元20。床边单元20还可将反馈信号（例如，负载、速度、操作条件、警告信号、错误代码等）提供给控制站26、控制计算系统34（在图2中示出）或两者。可经由通信链路来提供控制计算系统34和基于导管的手术系统10的各种部件之间的通信，该通信链路可以是无线连接、电缆连接或能够允许在部件之间发生通信的任何其他手段。控制站26或其他类似的控制系统可位于本地站点（例如，图2中所示的本地控制站38）处抑或远程站点（例如，图2中所示的远程控制站和计算机系统42）处。导管手术系统10可由本地站点处的控制站、远程站点处的控制站、或者本地控制站和远程控制站两者同时操作。在本地站点处，用户或操作员11和控制站26位于与患者12和床边单元20相同的房间或相邻房间中。如本文中所使用的，本地站点是床边单元20和患者12或受试者（例如，动物或尸体）的位置，且远程站点是用于远程控制床边单元20的用户或操作员11和控制站26的位置。远程站点处的控制站26（和控制计算系统）以及本地站点处的床边单元20和/或控制计算系统可使用通信系统和服务36（在图2中示出）例如通过互联网进行通信。在实施例中，远程站点和本地（患者）站点彼此远离，例如，在同一建筑物中的不同房间、同一城市中的不同建筑物、不同城市或远程站点不能物理访问本地站点处的床边单元20和/或患者12的其他不同位置中。

控制站26通常包括一个或多个输入模块28，所述输入模块被构造成接收用户输入以操作基于导管的手术系统10的各种部件或系统。在所示的实施例中，控制站26允许用户或操作员11控制床边单元20执行基于导管的医疗手术。例如，输入模块28可被构造成引起床边单元20使用与机器人驱动器24接口连接的经皮介入装置（例如，EMD）来执行各种任务（例如，使导丝前进、缩回或旋转，使导管前进、缩回或旋转，对位于导管上的球囊充气或放气，定位和/或部署支架，定位和/或部署支架取回器，定位和/或部署线圈、将造影剂注射到导管中，将液体栓塞剂注射到导管中，将药物或生理盐水注射到导管中，在导管上抽吸，或执行可能作为基于导管的医疗手术的一部分执行的任何其他功能）。机器人驱动器24包括各种驱动机构以引起包括经皮介入装置在内的床边单元20的各部件的移动（例如，轴向和旋转移动）。

在一个实施例中，输入模块28可包括一个或多个触摸屏、操纵杆、滚轮和/或按钮。除了输入模块28之外，控制站26可使用附加的用户控件44（在图2中示出），诸如用于语音命令的脚踏开关和麦克风等。输入模块28可被构造成使各种部件和经皮介入装置（诸如例如，导丝以及一个或多个导管或微导管）前进、缩回或旋转。按钮可包括例如紧急停止按钮、倍增器按钮、装置选择按钮和自动化移动按钮。当按下紧急停止按钮时，向床边单元20切断或移除功率（例如，电功率）。当处于速度控制模式时，倍增器按钮用于增加或减小响应于对输入模块28的操纵来移动相关联的部件的速度。当处于位置控制模式时，倍增器按钮改变输入距离和输出命令式距离之间的映射。装置选择按钮允许用户或操作员11选择被装载到机器人驱动器24中的哪些经皮介入装置由输入模块28控制。自动化移动按钮用于在没有来自用户或操作员11的直接命令的情况下实现基于导管的手术系统10可在经皮介入装置上执行的算法移动。在一个实施例中，输入模块28可包括显示在触摸屏（其可能是或可能不是显示器30的一部分）上的一个或多个控件或图标（未示出），当被激活时，所述控件或图标引起基于导管的手术系统10的部件的操作。输入模块28还可包括被构造成对球囊充气或放气和/或部署支架的球囊或支架控件。输入模块28中的每一个可包括一个或多个按钮、滚轮、操纵杆、触摸屏等，它们可用于控制控件所专用于的一个或多个特定部件。另外，一个或多个触摸屏可显示与输入模块28的各个部分或与基于导管的手术系统10的各个部件相关的一个或多个图标（未示出）。

控制站26可包括显示器30。在其他实施例中，控制站26可包括两个或更多个显示器30。显示器30可被构造成向位于控制站26处的用户或操作员11显示信息或患者特定数据。例如，显示器30可被构造成显示图像数据（例如，X射线图像、MRI图像、CT图像、超声图像等）、血液动力学数据（例如，血压、心率等）、患者记录信息（例如，病史、年龄、体重等）、病灶或治疗评估数据（例如，IVUS、OCT、FFR等）。另外，显示器30可被构造成显示手术特定信息（例如，手术性检查表、建议、手术的持续时间、导管或导丝位置、所递送的药物或造影剂的量等）。进一步地，显示器30可被构造成显示信息以提供与控制计算系统34（在图2中示出）相关联的功能。显示器30可包括触摸屏能力以提供系统的一些用户输入能力。

基于导管的手术系统10还包括成像系统14。成像系统14可以是可与基于导管的医疗手术结合使用的任何医疗成像系统（例如，非数字X射线、数字X射线、CT、MRI、超声等）。在示例性实施例中，成像系统14是与控制站26通信的数字X射线成像装置。在一个实施例中，成像系统14可包括C形臂（在图1中示出），该C形臂允许成像系统14部分地或完全地围绕患者12旋转，以便相对于患者12在不同的角位置处获得图像（例如，矢状视图、尾视图、前后视图等）。在一个实施例中，成像系统14是包括C形臂的荧光透视系统，C形臂具有X射线源13和检测器15，所述成像系统也称为图像增强器。

成像系统14可被构造成在手术期间拍摄患者12的适当区域的X射线图像。例如，成像系统14可被构造成拍摄头部的一个或多个X射线图像以诊断神经血管状况。成像系统14还可被构造成在基于导管的医疗手术期间拍摄一个或多个X射线图像（例如，实时图像），以在该手术期间帮助控制站26的用户或操作员11正确地定位导丝、引导导管、微导管、支架取回器、线圈、支架、球囊等。所述一个或多个图像可显示在显示器30上。例如，图像可显示在显示器30上，以允许用户或操作员11准确地将引导导管或导丝移动到正确位置中。

为了阐明方向，引入了带有X、Y和Z轴的直角坐标系。正X轴沿纵向（轴向）远侧方向定向，即，沿从近端到远端的方向，换句话说，从近侧到远侧的方向。Y轴和Z轴处在横向于X轴的平面中，其中正Z轴向上定向，即沿与重力相反的方向，且Y轴由右手定则自动确定。

图2是根据示例性实施例的基于导管的手术系统10的框图。导管手术系统10可包括控制计算系统34。控制计算系统34在物理上可以是例如控制站26（在图1中示出）的一部分。控制计算系统34通常可以是适合于向基于导管的手术系统10提供本文中所描述的各种功能的电子控制单元。例如，控制计算系统34可以是嵌入式系统、专用电路、用本文中所描述的功能进行编程的通用系统等。控制计算系统34与以下各者通信：床边单元20、通信系统和服务36（例如，互联网、防火墙、云服务、会话管理器、医院网络等）、本地控制站38、附加的通信系统40（例如，远程呈现系统）、远程控制站和计算系统42、以及患者传感器56（例如，心电图（ECG）装置、脑电图（EEG）装置、血压监测器、温度监测器、心率监测器、呼吸监测器等）。控制计算系统还与成像系统14、病床18、附加的医疗系统50、造影剂注射系统52和附属装置54（例如，IVUS、OCT、FFR等）通信。床边单元20包括机器人驱动器24、定位系统22并且可包括附加的控件和显示器46。如上文所提到的，附加的控件和显示器可位于机器人驱动器24的壳体上。介入装置和附件48（例如，导丝、导管等）接口连接到床边系统20。在实施例中，介入装置和附件48可包括专用装置（例如，IVUS导管、OCT导管、FFR丝、用于造影的诊断导管等），这些专用装置接口连接到它们各自的附属装置54，即IVUS系统、OCT系统和FFR系统等。

在各种实施例中，控制计算系统34被构造成基于用户与输入模块28（例如，属于控制站26（在图1中示出），诸如本地控制站38或远程控制站42）的交互和/或基于控制计算系统34可访问的信息来生成控制信号，使得可使用基于导管的手术系统10来执行医疗手术。本地控制站38包括一个或多个显示器30、一个或多个输入模块28、以及附加的用户控件44。远程控制站和计算系统42可包括与本地控制站38类似的部件。远程控制站42和本地控制站38可以是不同的，并且可基于它们所需的功能加以定制。附加的用户控件44可包括例如一个或多个脚输入控件。脚输入控件可被构造成允许用户选择成像系统14的功能，诸如接通和切断X射线以及滚动浏览不同的存储图像。在另一实施例中，脚输入装置可被构造成允许用户选择哪些装置被映射到输入模块28中所包括的滚轮。附加的通信系统40（例如，音频会议、视频会议、远程呈现等）可被采用来帮助操作员与患者、医疗人员（例如，血管套间人员（angio-suite staff））和/或床边附近的装备进行交互。

基于导管的手术系统10可连接到或被构造成包括未明确示出的任何其他系统和/或装置。例如，基于导管的手术系统10可包括图像处理引擎、数据存储和存档系统、自动球囊和/或支架充气系统、药物注射系统、药物跟踪和/或记录系统、用户日志、加密系统、用以限制访问或使用基于导管的手术系统10的系统等。

如所提到的，控制计算系统34与床边单元20通信，该床边单元包括机器人驱动器24、定位系统22，并且控制计算系统可包括附加的控件和显示器46，并且可将控制信号提供给床边单元20以控制用于驱动经皮介入装置（例如，导丝、导管等）的马达和驱动机构的操作。可提供各种驱动机构作为机器人驱动器24的一部分。图3是根据实施例的用于基于导管的手术系统10的机器人驱动器的透视图。在图3中，机器人驱动器24包括联接到线性构件60的多个装置模块32a-d。每个装置模块32a-d经由可移动地安装到线性构件60的台62a-d联接到线性构件60。装置模块32a-d可使用连接器（诸如，偏移托架78a-d）连接到台62a-d。在另一实施例中，装置模块32a-d直接安装到台62a-d。每个台62a-d可被独立地致动以沿着线性构件60线性地移动。因此，每个台62a-d（以及联接到台62a-d的对应的装置模块32a-d）可相对于彼此和相对于线性构件60独立地移动。驱动机构用于致动每个台62a-d。在图3中所示的实施例中，驱动机构包括联接到每个台62a-d的独立台平移马达64a-d以及台驱动机构76，该台驱动机构例如是经由旋转螺母的丝杠、经由小齿轮的齿条、经由小齿轮或滑轮的皮带、经由链轮的链条，或者台平移马达64a-d本身可以是线性马达。在一些实施例中，台驱动机构76可以是这些机构的组合，例如，每个台62a-d可采用不同类型的台驱动机构。在台驱动机构是螺杆（例如，丝杠、滚珠螺杆或任何类型的螺杆机构）和旋转螺母的实施例中，可旋转丝杠并且每个台62a-d可接合和脱离丝杠以移动（例如，前进或缩回）。在图3中所示的实施例中，台62a-d和装置模块32a-d呈串行驱动构造。

每个装置模块32a-d包括驱动模块68a-d和安装在驱动模块68a-d上并联接到驱动模块的盒66a-d。在图3中所示的实施例中，每个盒66a-d以一种取向安装到驱动模块68a-d，使得通过将盒66a-d沿竖直方向向下移动到驱动模块66a-d上，得以将盒66a-d安装在驱动模块68a-d上。当盒66a-d安装在驱动模块68a-d上时，盒66a-d的顶面或顶侧平行于驱动模块68a-d的顶面或顶侧（即，安装表面）。如本文中所使用的，图3中所示的安装取向被称为水平取向。在其他实施例中，每个盒66a-d可以以其他安装取向安装到驱动模块68a-d。下文关于图7-图10来进一步描述各种安装取向。每个盒66a-d被构造成与EMD（未示出）的近侧部分接口连接并支撑该近侧部分。另外，每个盒66a-d可包括用以提供一个或多个自由度（补充由致动对应台62a-d以沿着线性构件60线性地移动所提供的线性运动）的元件。例如，盒66a-d可包括当盒联接到驱动模块68a-d时可用于旋转EMD的元件。每个驱动模块68a-d包括至少一个联接器以提供到每个盒66a-d中的机构的驱动接口，从而提供附加的自由度。每个盒66a-d还包括其中定位有装置支撑件79a-d的通道，并且每个装置支撑件79a-d用于防止EMD屈曲。支撑臂77a、77b和77c分别附接到每个装置模块32a、32b和32c，以分别提供固定点来支撑装置支撑件79b、79c和79d的近端。机器人驱动器24还可包括连接到装置支撑件79、远侧支撑臂70和支撑臂77₀的装置支撑连接件72。支撑臂77₀用于提供固定点来支撑容纳在最远侧装置模块32a中的最远侧装置支撑件79a的近端。另外，导引器接口支撑件（重定向器）74可连接到装置支撑连接件72和EMD（例如，导引器护套）。机器人驱动器24的构造具有通过在单个线性构件上使用致动器来减小驱动机器人驱动器24的体积和重量的益处。

为了防止病原体污染患者，医疗保健人员在容纳床边单元20和患者12或受试者（在图1中示出）的房间中使用无菌技术。容纳床边单元20和患者12的房间可以是例如导管室或血管套间。无菌技术由使用无菌屏障、无菌装备、正确的患者准备、环境控制和接触指南组成。因此，所有EMD和介入附件都进行灭菌，并且只可以与无菌屏障抑或无菌装备接触。在实施例中，无菌盖布（未示出）放置在非无菌的机器人驱动器24上。每个盒66a-d进行灭菌并且充当带盖布的机器人驱动器24和至少一个EMD之间的无菌接口。每个盒66a-d可以设计成无菌的以供单次使用或者整体或部分地进行重新灭菌，使得可以在多个手术中使用盒66a-d或其部件。

如图1中所示，一个或多个EMD可使用例如导引器和导引器护套在插入点16处进入患者的身体（例如，血管）。导引器护套通常以与患者120中的血管轴线成一定角度（通常小于45度）定向（在图4-图6中示出）。EMD进入身体的位置（在图4中所示的导引器护套的近侧开口126）和机器人驱动器124的纵向驱动轴线之间的任何高度差异都将直接影响细长医疗装置的工作长度。细长医疗装置需要补偿位移和角度的差异越多，则当机器人驱动器处于其最大远侧（向前）位置时，细长医疗装置将能够进入身体的程度就越小。具有与导引器护套处于同一高度和角度的机器人驱动器是有益的。图4是图示细长医疗装置操纵轴线和进入患者的引入点的图。图4示出了导引器护套122的近端126和纵向装置轴线之间的高度差异（d）123以及导引器护套122和机器人驱动器124的纵向装置轴线125之间的角差异（θ）128。细长医疗装置121在每条轴线上均受约束，并且形成了具有切向对准的端点的曲线。该曲线的长度表示无法由机器人驱动器124进一步向前驱动并且由于未对准而无法进入导引器护套122的细长医疗装置121的长度。更高的角度（θ）128也导致装置摩擦更高。一般而言，更低的角未对准（θ）128和线性未对准d 123会导致摩擦减小和工作长度损失减小。虽然图10图示了图示一个线性偏移和一个旋转偏移的简化示例，但是应理解，这个问题发生在三个维度上，即三个线性偏移和三个旋转偏移。机器人驱动器124的厚度也在确定纵向装置轴线125相对于导引器护套122的位置中起作用。

图5a和图5b是图示驱动模块或作为一个整体的机器人驱动器的厚度对工作长度损失的影响的图。图5a示出了当机器人驱动器124厚时（如由机器人驱动器124的上表面和底表面之间的距离（X）129所示）机器人驱动器124的纵向装置轴线125相对于导引器护套122的位置（由d 123指示）。图5b示出了当机器人驱动器124浅时（如由机器人驱动器124的上表面和底表面之间的距离（X）129所示）机器人驱动器124的纵向装置轴线125相对于导引器护套122的位置（由更短的d 123指示）。减小机器人驱动器124的厚度以靠近患者和导引器护套减小了导引器护套轴线和装置轴线之间的距离123并减小了细长医疗装置的工作长度损失。图6是图示用以使工作长度损失最小化的示例性取向的图。在图6中，机器人驱动器被定位成将机器人驱动器124的纵向装置轴线125对准到导引器护套122的纵向装置轴线。这消除了由于细长医疗装置的角未对准和线性未对准所致的工作长度损失。然而，由于机器人驱动器124的长度和尺寸所致，机器人驱动器124的这个位置可能不实用。以锐角来定向机器人驱动器由于使得难以装载和卸载细长医疗装置以及调整和操纵机器人驱动器而也影响可用性。

为了减小机器人驱动器和患者之间的距离以及机器人驱动器的纵向装置轴线与导引器护套之间的距离，装置模块32（在图3中示出）的盒66a-d可以以一种取向安装到驱动模块68a-d，使得通过将盒66a-d沿水平方向移动到驱动模块66a-d上，得以将盒66a-d安装在驱动模块68a-d上。图7是根据实施例的具有竖直安装的盒的装置模块的透视图，并且图8是根据实施例的具有竖直安装的盒的装置模块的后透视图。在图7和图8中，装置模块132包括安装到驱动模块140的盒138，使得盒138的前面或前侧139平行于驱动模块140的前面或前侧141（即，安装表面）。如本文中所使用的，图7和图8中所示的安装取向被称为竖直取向。装置模块132连接到可移动地安装到轨道或线性构件134的台136。驱动模块140包括联接器142，该联接器用于提供到盒138的动力接口，以例如旋转被定位在盒中的细长医疗装置（未示出）。联接器142绕轴线143旋转。如所提到的，通过将盒138沿水平方向移动到安装表面141上使得盒联接到驱动模块140的联接器142，得以将盒138安装到驱动模块140。通过竖直安装盒138，盒138所附接到的驱动模块140位于一边并且不再被定位在盒138和患者之间。图9是根据实施例的具有竖直安装的盒的装置模块的远端的前视图。在图9中，示出了细长医疗装置144的装置轴线和装置模块132的底表面之间的距离146。盒138的竖直安装取向消除了对将驱动模块140放置在装置轴线下面以及细长医疗装置144和患者之间的需要。相反，只有盒138的一部分被定位在细长医疗装置138和患者之间。竖直安装所述盒138还减小了细长医疗装置与装置模块132的底表面之间的距离146，这允许机器人驱动器更靠近患者并减小细长医疗装置中工作长度损失。相比之下，图10是根据实施例的具有水平安装的盒的装置模块的远端的前视图。在图10中，示出了装置模块132，其中盒138水平安装到驱动模块140。当盒138安装在驱动模块140上时，盒138的顶面或顶侧145平行于驱动模块140的顶面或顶侧147（即，安装表面）。驱动模块140在盒138下面或下方，并且增加了细长医疗装置144的装置轴线和装置模块132的底表面之间的距离148。这可以防止装置轴线尽可能靠近导引器（未示出）。被定位在盒138下面的驱动模块140也可能干扰患者。在各种其他实施例中，盒可以以任何角度安装到驱动模块。在又一个实施例中，盒可水平安装在驱动模块的下侧，以消除对驱动模块在装置轴线和患者之间的需要。

图11a是根据实施例的具有竖直安装的装置模块的机器人驱动器的透视图。在图11a中，机器人驱动器200包括联接到线性构件211的多个驱动模块206a-d。如上文所讨论的，盒（未示出）可安装到每个驱动模块206a-d。在机器人驱动器200中，每个驱动模块206a-d被构造成使得盒可以以竖直取向安装到驱动模块206a-d。如上文关于图7-图9所讨论的，驱动模块206a-d和附接到每个驱动模块206a-d的对应盒（未示出）的竖直取向允许驱动器200和驱动模块206a-d更靠近患者并减小EMD中的工作长度损失。每个驱动模块206a-d包括至少一个联接器209a-d以提供到每个盒中的机构的驱动接口，从而提供动力以例如使用该盒中的机构来旋转EMD。每个驱动模块206a-d还包括用于旋转联接器209a-d的马达（未示出）。每个驱动模块206a-d经由台（或滑块）203a-d联接到线性构件211，该台（或滑块）使用例如轨道204可移动地安装到线性构件211。驱动模块206a-d可使用连接器（诸如，偏移托架208a-d）连接到台203a-d。在另一实施例中，驱动模块206a-d可直接安装到台203a-d。机器人驱动器211还可包括连接到远侧支撑臂212的装置支撑连接件210。远侧支撑臂212延伸远离机器人驱动器200的线性构件211，并且可附接到例如机器人驱动器200的框架。装置支撑连接件210和远侧支撑臂212被构造成提供远侧固定点来支撑在安装到最靠近患者的最远侧驱动模块206a的盒中的装置支撑件（未示出）的远端。装置支撑连接件210也可联接到导引器护套毂（未示出）。

每个台203a-d可被独立地致动以沿着线性构件211的轨道204线性地移动。因此，每个台203a-d（以及联接到台203a-d的对应的驱动模块206a-d）可相对于彼此和相对于线性构件211独立地移动。驱动机构用于致动每个台203a-d。在图11a中所示的实施例中，驱动机构包括联接到每个台203a-d的独立台平移马达207a-d以及台驱动机构。在图11a中，台驱动机构是齿条和小齿轮线性致动器机构，其包括用于每个台203a-d的齿条202和单独的小齿轮（在图11b中示出）。轨道204被定位在齿条202上方，使得齿条202承受力矩。

图11b是根据实施例的用于机器人驱动器的单个驱动模块的齿条和小齿轮驱动机构的透视图。在图11b中，示出了用于单个驱动模块206（例如，图11a中所示的驱动模块206a-d中的一个）的齿条和小齿轮机构。驱动模块206利用偏移托架208联接到台203。台203可移动地联接到轨道204。在实施例中，台203被构造成尽可能无摩擦。小齿轮213直接安装到马达207，例如马达207的轴（未示出）。可使用已知的方法将小齿轮213直接安装到马达轴，例如螺杆。如下文进一步讨论的，将小齿轮213直接安装到马达207轴可减小机器人驱动器200（在图11中示出）的高度。小齿轮213与齿条202啮合（例如，小齿轮213的齿与齿条202的齿啮合）。为了致动台203以沿着轨道204向前移动（即，沿朝向患者的远侧方向），小齿轮旋转（例如，当从图11b中所示的底视图看时，沿逆时针方向）并沿着齿条202移动，这向前推动了驱动模块206，而齿条202保持静止。在实施例中，齿条202和小齿轮213的齿可以是直的、螺旋的或其他标准几何形状。

如所提到的，每个驱动模块206a-d可使用连接器（诸如，偏移托架208a-d）连接到台203a-d。图12是根据实施例的具有竖直安装的装置模块的机器人驱动器的前视图。每个驱动模块206a-d连接到用于将该驱动模块连接到台203a-d的偏移托架208a-d。为了减小机器人驱动器200的线性构件211的长度214，可使用偏移托架208a-d来在台203a-d和驱动模块206a-d（以及安装到每个驱动模块的盒（未示出））之间形成偏移，以在将驱动模块放在一起时减小线性构件211上（例如，轨道204上）的台203a-d之间的间隙。每个驱动模块208a-d（和相关联的盒）的长度可限制每个台可与轨道202上的另一个台的拉近程度（例如，台203b可与台203a的拉近程度）。四个台203a-d限定了占用的轨道长度，该轨道长度影响轨道202和线性构件211所需的整体长度214。可通过使用偏移和偏移托架来缩短轨道204（和线性构件211）的占用的轨道长度和整体长度214。每个偏移托架208a-d限定了从它所附接的相应台203a-d的中心到附接到台203a-d的驱动模块206a-d的中心或者到附接到每个驱动模块206a-d的盒（未示出）的中心的偏移距离。这些偏移允许台203a-d被带向轨道204的中心，这减小了机器人驱动器200的整体长度。在图11b中所示的实施例中，沿着轨道204（和线性构件211）定位的每个偏移托架208a-d沿远侧方向（即，面向前）朝向患者延伸。这种构造可以允许线性构件211（和机器人驱动器的其他元件）更远离患者中的进入部位和导管手术系统的成像系统。图13是根据实施例的具有竖直安装的装置模块的机器人驱动器的前视图。在图13的实施例中，线性构件211设置在壳体216中。由偏移托架208a-d形成的偏移用于通过消除台之间的死空间（在图11a和图12中示出）来使线性构件的长度和壳体216的所需长度219最小化。因此，可使线性构件211和用于线性构件211的壳体216的长度最小化，而最远侧驱动模块206a的线性运动范围可以朝向病人继续向前移动经过线性构件211和壳体215的远端。例如，最远侧驱动模块206a可以移动经过壳体216的远端一段由远侧支撑臂218的长度限定的距离。有利地，这允许线性构件211和壳体216避免与例如成像系统（例如，荧光透视成像系统）的C形臂（例如，图1中所示的C形臂的检测器15）起冲突。另外，偏移托架208a-d的使用可以减小机器人驱动器200的重量，因为线性构件211（和机器人驱动器的框架）的长度被最小化。

如上文所提到的，盒可安装到机器人驱动器200中的每个驱动器模块206a-d。图14是根据实施例的示例盒和细长医疗装置的前视图。盒220被构造成用于竖直安装到驱动模块（例如，图11a、图12和图13中所示的驱动模块206a-d），并且包括使得盒220能够在机器人驱动器中竖直安装到驱动模块（例如，以如上文关于图7-图9所描述的竖直取向安装）的特征。盒220具有远端222、近端224和纵向装置轴线238，该纵向装置轴线与被定位在盒壳体228中的细长医疗装置（EMD）230相关联并由其限定。在实施例中，EMD 230是导管。导管230联接到止血阀（例如，旋转止血阀（RHV））232，该止血阀也被定位在盒壳体228中。止血阀232包括侧端口234，该侧端口可连接到管（未示出）以促进流体（例如，生理盐水）流到止血阀232和导管230以及从止血阀232和导管230流动。盒220还包括使用连接机构236（例如，铰链）连接到盒壳体228的盖226。连接机构236位于纵向装置轴线238下方的位置处。在图11中，盖226处于闭合位置中。连接机构236使得盖226能够从闭合位置移动到打开位置。

图15是根据实施例的安装在病床上的基于导管的手术系统的床边单元的透视图。床边单元包括机器人驱动器302（例如，图11a中所示的机器人驱动器200）和定位系统304。机器人驱动器302具有壳体322和四个装置模块324，其中，每个装置模块被构造成操纵EMD。在实施例中，每个装置模块324包括竖直安装的驱动模块和竖直安装的盒。机器人驱动器302具有前侧314、后（或背）侧316、近端318和远端320。定位系统304（例如，机器人臂、关节臂、保持器等）可在一端处附接到病床，例如病床306的后轨道312。定位系统304的另一端附接到机器人驱动器302。定位系统304可用于使机器人驱动器302相对于病床306上的患者（未示出）落座或定位以进行手术。病床306由底座308可操作地支撑，该底座固定到地板和/或地面。在实施例中，机器人驱动器302的宽度被限制，以例如避免干扰可安装到后轨道312的其他装置。图16是根据实施例的安装在病床上的基于导管的手术系统的床边单元的顶视图。在图16中，机器人驱动器的宽度331被限定为定位系统304到机器人驱动器302的附接或连接点335和装置模块324的纵向装置轴线337之间的距离。纵向装置轴线337与被定位在装置模块324中的EMD相关联并由EMD限定。在实施例中，宽度331等于或小于插入点332（在该插入点处，导引器护套将进入患者的股动脉）与病床306的后轨道312之间的距离333。在图16中，插入点332在左股动脉中，并且病床的后轨道312是左轨道。在其他实施例中，机器人驱动器302、定位系统304和患者（未示出）可设立成使得插入点在右股动脉中并且机器人装置302和定位系统304安装到前轨道310。在一个实施例中，机器人驱动器的宽度331为大约15 cm。使宽度331尽可能小允许机器人驱动器302平行于安装在病床306的后轨道312上的其他装置，并且仍然能够使EMD在插入点332处进入患者的股动脉。通过将宽度331限制为等于或小于插入点332和后轨道312之间的距离333，机器人驱动器302可装配在患者的腹股沟（即，股动脉）与后轨道312之间的区域中并且将不会撞上或干扰后轨道312上的其他装置（例如，IV等），例如安装到后轨道312上的连接点330的装置。图17是根据实施例的安装在病床上的基于导管的手术系统的床边单元的前视图。在图17中，连同定位系统304和机器人驱动器302一起安装到病床306的示例装置是IV杆336。IV杆336安装到病床306的后轨道（未示出）。

如所提到的，机器人驱动器（200、302）可以被构造成使机器人驱动器的宽度最小化并且允许机器人驱动器放置成靠近患者。图18是根据实施例的具有竖直安装的装置模块的机器人驱动器的后横截面视图。在图18中，盒340竖直安装到驱动模块354。盒140的盖342被示为处于闭合位置中。驱动模块354联接到台346，该台可移动地联接到轨道348。在实施例中，偏移托架359可用于将驱动模块354联接到台346。驱动模块354还使用例如如上文所描述的联接器与马达353联接，该马达用于将旋转运动提供给被定位在盒340中的EMD（未示出）。用于台346的驱动机构包括齿条344和小齿轮356。如上文所描述的，小齿轮356可直接连接到与台346相关联的马达345（例如，马达轴）。马达345被提供为驱动与齿条344啮合的小齿轮344以将线性运动提供给台346。机器人驱动器302的宽度352被限定为定位系统304到机器人驱动器302的附接点341和装置模块（即，盒340和驱动模块354）的纵向装置轴线347之间的距离。纵向装置轴线347与被定位在装置模块的盒340中的EMD（未示出）相关联并由EMD限定。在实施例中，纵向装置轴线347在盒340的中心轴线下方或低于所述中心轴线，以使纵向装置轴线更靠近患者。可以减小纵向装置轴线347与装置模块的底部（例如，盒340的底部）之间的距离350，因为盒340和驱动模块354被竖直安装。有利地，在竖直安装中，驱动模块不在装置轴线下面以及装置轴线和患者之间。因此，纵向装置轴线347可以靠近患者，特别地，期望使最远侧装置模块（即，沿着线性构件211（在图11a中示出）最靠近患者的装置模块）的纵向装置轴线尽可能靠近患者。在实施例中，盒340被构造成使距离350最小化。纵向装置轴线347和定位系统接口343之间的距离358也在图18中示出。定位系统接口343联接到例如机器人驱动器的后部和定位系统的臂。定位系统接口343可用于调整机器人驱动器的俯仰角。

可以被构造成使机器人驱动器的宽度最小化的一个元件是驱动器模块的联接器。图19a是根据实施例的驱动模块的透视图，图19b是根据实施例的在驱动模块的凹部中的马达轴的前视图，且图19c是根据实施例的驱动模块的联接器的透视图。驱动模块360包括壳体362。定位销364可位于驱动模块360的前侧（例如，安装表面）上。联接器366被定位在壳体362的凹部368中。定位销364可以帮助在联接器被完全配对之前将驱动模块362的联接器366与（例如，盒（未示出）上的）配对联接器对准。通过将联接器366定位在凹部368中可保护联接器366免受外部径向负载的影响，这会导致增加马达轴承的寿命。如上文所提到的，联接器366可与安装在驱动模块360上的盒（未示出）接口连接，并且可用于旋转盒中的EMD。例如，盒可包括与驱动模块360的联接器366接口连接的锥齿轮，并且该锥齿轮与联接到盒中的EMD的配对锥齿轮接口连接以旋转EMD。为了减小机器人驱动器的宽度，联接器366（例如，绞盘）可直接安装到驱动模块360中的马达的轴370，如图19b中所示。在各种实施例中，绞盘366可使用例如激光焊接和/或粘合剂或其他永久性或非永久性方法直接安装到马达轴370。在实施例中，联接器366（例如，绞盘）可包括开口372，如图19c中所示，马达轴370可插入该开口中。

机器人驱动器（例如，图11a中所示的机器人驱动器200和图15中所示的机器人驱动器302）被定位所处的角度会影响机器人驱动器的可用性，从而可由于更近侧的装置模块（例如，装置模块324c、324d）的高度所致而难以装载和卸载EMD，尤其是当将更近侧的装置模块缩回到机器人驱动器的近端时。另外，机器人驱动器被定位所处的角度会使得难以调整和操纵机器人驱动器。另外，它会影响机器人驱动器的最远侧装置模块可以接触到患者的距离。图20是图示根据实施例的俯仰角的机器人驱动器的前视图。在图20中，机器人驱动器302的俯仰角371被限定在平行于病床306的水平轴线374与轨道327的近端之间。装置模块324a-d联接到台325a-d，这些台可移动地联接到轨道327。在实施例中，俯仰角371小于10度。在另一实施例中，俯仰角371在3-6度的范围内。对于具有多个装置模块和EMD的长型机器人驱动系统来说，尽可能小的俯仰角371是有利的。还应选择机器人驱动器302的俯仰角371，使得机器人驱动器不干扰或接触患者的脚。使俯仰角371最小化可以为装置提供可获得的装载高度。通过如上文所讨论的那样限制机器人驱动器的宽度，机器人驱动器的偏航将不会引起机器人驱动器干扰安装在病床306的后轨道上的其他装置。图21是根据实施例的安装在病床上的基于导管的手术系统的床边单元的顶视图。在图21中，偏航被限定为病床306的后轨道的纵向轴线382与机器人驱动器302的纵向轴线384之间的角度380。期望使机器人驱动器302的偏航最小化以避免与安装在病床的后轨道上的其他装置接触。

如本文中所描述的控制计算系统可包括具有处理电路的处理器。处理器可包括核心目的处理器（中央处理器）、专用处理器（ASIC）、包含一个或多个处理部件的电路、分布式处理部件组、被构造成用于处理的分布式计算机组等，其被构造成提供本文中所讨论的模块或子系统部件的功能。存储器单元（例如，存储器装置、存储装置等）是用于存储数据和/或计算机代码以完成和/或促进本公开中所描述的各种过程的装置。存储器单元可包括易失性存储器和/或非易失性存储器。存储器单元可包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件和/或用于支持本公开中所描述的各种活动的任何其他类型的信息结构。根据示例性实施例，过去、现在或将来的任何分布式和/或本地存储器装置都可与本公开的系统和方法一起被利用。根据示例性实施例，存储器单元可通信地连接到一个或多个相关联的处理电路。该连接可经由电路或任何其他有线、无线或网络连接，并且包括用于执行本文中所描述的一个或多个过程的计算机代码。单个存储器单元可包括各种单独的存储器装置、芯片、磁盘和/或其他存储结构或系统。模块或子系统部件可以是用于进行每个模块的相应功能的计算机代码（例如，目标代码、程序代码、编译代码、脚本代码、可执行代码、或其任何组合）。

该书面描述使用示例来公开本实用新型，包括最佳模式，并且还使得本领域任何技术人员能够制造和使用本实用新型。本实用新型的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元素，则它们旨在在权利要求的范围内。根据替代性实施例，任何过程或方法步骤的次序和顺序均可改变或重新排序。

在不背离本实用新型的精神的情况下，可对本实用新型进行许多其他改变和修改。这些和其他变化的范围将从所附权利要求中变得显而易见。

Claims (10)

1.一种用于基于导管的手术系统的机器人驱动系统，其特征在于，所述机器人驱动系统包括：

线性构件；以及

至少一个装置模块，其联接到所述线性构件，所述至少一个装置模块能够独立控制且包括：

驱动模块，其包括：

壳体，所述壳体具有包括凹部的前侧；

设置在所述壳体内的马达；

可操作地联接到所述马达的联接器；以及

安装在所述驱动模块上的盒，所述盒具有前侧并且被构造成支撑具有纵向装置轴线的细长医疗装置，其中所述盒以竖直取向安装在所述驱动模块上，使得所述盒的所述前侧平行于所述驱动模块的所述前侧并且所述盒联接到所述联接器。

2.根据权利要求1所述的机器人驱动系统，进一步包括联接到病床的定位系统，所述病床具有前侧和后侧，所述病床的所述后侧具有轨道，其中所述线性构件在连接点处联接到所述定位系统，并且其中在所述细长医疗装置的所述纵向装置轴线和所述线性构件到所述定位系统的所述连接点之间限定的宽度等于或小于所述细长医疗装置到患者的插入点与所述病床的所述后侧上的所述轨道之间的距离。

3.根据权利要求1所述的机器人驱动系统，其中所述线性构件包括驱动机构，以便为所述多个装置模块中的每一个提供线性运动，并且所述驱动机构是齿条和小齿轮线性致动器。

4.根据权利要求1所述的机器人驱动系统，其中所述线性构件包括驱动机构，以便为所述多个装置模块中的每一个提供线性运动，并且所述驱动机构是螺杆。

5.根据权利要求1所述的机器人驱动系统，其中所述联接器定位在所述凹部中。

6.根据权利要求1所述的机器人驱动系统，其中所述联接器操作地联接到所述马达。

7.根据权利要求1所述的机器人驱动系统，其中所述壳体包括定位销，以帮助将所述联接器与所述盒上的配对联接器对准。

8.根据权利要求1所述的机器人驱动系统，其中所述联接器直接安装在垂直于所述驱动模块的所述前侧延伸的轴上。

9.根据权利要求1所述的机器人驱动系统，其中所述联接器是定位在所述凹部内的绞盘。

10.根据权利要求1所述的机器人驱动系统，其中所述盒包括与所述联接器接口连接的锥齿轮，并且所述锥齿轮与配对的锥齿轮接口连接，所述配对的锥齿轮联接到所述盒中的细长医疗装置。

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