ES2678070T3 - Mecanismo de dirección de transmisión de par para una herramienta direccionable - Google Patents

Mecanismo de dirección de transmisión de par para una herramienta direccionable Download PDF

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ES2678070T3 ES15762947.8T ES15762947T ES2678070T3 ES 2678070 T3 ES2678070 T3 ES 2678070T3 ES 15762947 T ES15762947 T ES 15762947T ES 2678070 T3 ES2678070 T3 ES 2678070T3
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Cyriel Mabilde
Bart Blanckaert
Alain Kalmar
Lieven MAENE
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Abstract

Una herramienta direccionable (500) que tiene un extremo proximal (20) y un extremo distal (40) y que comprende una zona de eje (532), una parte proximal torsionable, BPP (534), que se puede mover omnidireccionalmente, y una parte distal torsionable, BDP (530), que se puede mover omnidireccionalmente y se configura para moverse en respuesta al movimiento de la BPP (534), herramienta direccionable (500) que comprende un sistema de transmisión mecánica, MTS, que comprende una pluralidad de miembros longitudinales, LM (110), teniendo cada uno un extremo proximal (20) y un extremo distal (40), dispuestos en una dirección longitudinal alrededor de un tubo ficticio (120), y tiene una correspondiente zona de eje de transmisión, TSR (132), una parte proximal torsionable de transmisión, TBPP (134), y una parte distal torsionable de transmisión, TBDP (130), en la que una sección de plano (114) de al menos un LM (110) demuestra un momento de inercia de área anisotrópica y la mayoría de los LMs (110) están limitados, cada uno, axialmente en rotación en puntos de limitación en los que los LM son deslizables longitudinalmente con respecto a cada punto de limitación aislado y el MTS (100) se configura de tal manera que la punta de la BDP (530) se puede rotar axialmente en una posición torsionada mediante una rotación complementaria de la BPP (534) en la que - el MTS (100) se proporciona además con guías de LM (300, 305, 305a 350) configuradas cada una para limitar axialmente en rotación dicha mayoría de los LMs (110) en los puntos de limitación, estando al menos 2 guías de LM (300, 305) en la TBDP (130) y estando al menos 2 guías de LM (300, 305a) en la TBPP (134), - cada guía de LM (300, 305, 305a, 350) comprende un cuerpo provisto de una pluralidad de canales (310) aislados dispuestos alrededor del tubo ficticio (320, 120) configurado para limitar axialmente en rotación dicha mayoría de los LMs (110) en los puntos de limitación y para mantener los LMs (110) en una posición circunferencial esencialmente constante sobre el tubo ficticio (120) en el punto de limitación, y - las guías de LM (300) en la TBDP (130) y la TBPP (134) son guías de LM articuladas (305, 305', 305", 305a, 305a', 305a") dispuestas en tándem respectivamente y articuladas entre sí de tal manera que se permite el movimiento pivotante en dos grados de libertad con respecto a una guía de LM articulada adyacente, soportando de este modo la torsión de los LMs (110) en la TBDP (530) y en la TBPP (534) respectivamente.

Description

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descripcion
Mecanismo de direccion de transmision de par para una herramienta direccionable Antecedentes de la invencion
Desde la decada de 1980, la cio^a abierta se ha reemplazado en gran medida por un procedimiento endoscopico, mediante el que se insertan instrumentos de eje largo a traves de trocares en un abdomen con gas extendido. Tal cirug^a laparoscopica, conocida por sus beneficios confirmados de tiempos de hospitalizacion mas cortos, menos dolor postoperatorio y recuperacion mas temprana, resulta mas exigente para el cirujano.
Una desventaja de la cio^a endoscopica es la destreza reducida. Esto se debe principalmente al efecto fulcro y la ausencia de movimientos similares al de la muneca en la punta del instrumento. El conocimiento de esta desventaja aumenta a medida que se realizan procedimientos endoscopicos y cirugfas de puerto unico mas complejos, caracterizados por la "lucha de espadas" de los instrumentos.
El efecto de fulcro implica el pivotamiento de los instrumentos de eje largo al nivel del trocar (punto de pivote) insertado en el abdomen. Un movimiento del mango hacia la izquierda se traduce como un movimiento hacia la derecha en el efector (por ejemplo, un par de tijeras) y viceversa. Los cirujanos son capaces de adaptarse rapidamente a estos movimientos invertidos.
La falta de movimientos similares a los de la muneca es mas diffcil de superar. El robot Da Vinci (Intuitive Surgical) proporciona una solucion del estado de la tecnica, en el que los movimientos de las manos de los cirujanos en la consola se convierten en movimientos fluidos en la punta de los instrumentos. Esta solucion es cara, lo que conduce al desarrollo de instrumentos manuales mas baratos con una punta articulada omnidireccional.
Gran parte del problema quirurgico es atribuible a la destreza reducida. Un instrumento laparoscopico ngido convencional ofrece solo 4 grados de libertad (rotacion, angulaciones hacia arriba/hacia abajo, angulaciones hacia la izquierda/derecha, angulaciones hacia dentro/fuera). Para superar esta restriccion en los movimientos, se han desarrollado diversos disenos para instrumentos direccionables:
1. En su forma mas simple, un instrumento articulado comprende un tubo flexible torsionado previamente, que se desenvaina de manera deslizable desde un tubo recto ngido. Esta punta solo puede torsionarse en una direccion (instrumento articulado unidireccional) y solo puede soportar una cantidad limitada de fuerza lateral.
2. Las alternativas mas avanzadas son los instrumentos que permiten movimientos de torsion de la punta en un piano, por ejemplo, de izquierda a derecha y viceversa. Debido a la naturaleza de la construccion, se crea una punta en gran parte estable. Estos instrumentos bidireccionales necesitan dirigirse a un punto de interes mediante la torsion en una direccion y, despues, mediante el giro de todo el instrumento alrededor de su propio eje. Esto carece de intuicion.
3. Los verdaderos movimientos de muneca son unicamente posibles con sistemas omnidireccionales. El instrumento articulado omnidireccional consiste principalmente en un extremo distal y proximal, una parte de torsion distal, una zona de eje que se extiende desde la parte de torsion distal y, opcionalmente, una parte de torsion proximal. El movimiento del extremo proximal se convierte en un movimiento en el extremo distal. Los ejemplos se describen en la patente estadounidense n.0 7.410.483 (FIG. 11) y la patente estadounidense n.0 8.105.350 (FIG. 15).
Similar a la cirugfa robotica, los instrumentos articulados omnidireccionales proporcionan hasta 7 grados de libertad (la rotacion axial y la flexion de la punta en dos pianos se anaden a los 4 DOF de los instrumentos ngidos convencionales). Una combinacion de movimientos hacia arriba/hacia abajo y hacia la izquierda/hacia la derecha en el lado proximal permite que se alcance cualquier punto en el lado de efector distal sin la necesidad de una rotacion alrededor de su propio eje. Sin embargo, el aumento de la maniobrabilidad tiene el precio de una disminucion significativa en la estabilidad de la punta. Para solucionar esto, las soluciones tubridas, tales como el sistema Kymerax® (Terumo) y el sistema Jaimy® (EndoControl), compensan mediante el uso de servomotores electricos potentes para restaurar la estabilidad de la punta.
Los instrumentos articulados omnidireccionales ofrecen, en comparacion con los sistemas roboticos, las ventajas de costes bajos y respuesta tactil.
La empunadura de un instrumento articulado quirurgico debe ser estable, es dedr, presentar una resistencia suficiente a la aplicacion de fuerzas externas. Chang Wook Jeong (Chang et al. Insufficient Joint Forces of First Generation Articulating Instruments for Laparoendoscopic Single-Site Surgery, Surgical Innovation 2012) ha estudiado recientemente esto. Se calculo que la empunadura de los instrumentos soporta idealmente una fuerza lateral minima de 20 N para ser util.
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Esta estabilidad puede lograrse mediante el aumento del diametro de Ios Instrumentos, el aumento del numero, la seccion de Ios alambres de direccion, la reduccion de la longitud de la empunadura o mediante el uso de un material mas ngido. Sin embargo, en Ios casos en Ios que el deseo de invasividad reducida requiere un diametro minimizado, se necesitan compromisos con las tecnologfas existentes.
En cirugfa, la estabilidad de rotacion es, quizas, el rasgo mas importante, es decir, la capacidad de transmitir un movimiento rotatorio desde el eje por la empunadura del instrumento hasta el efector de extremo. Por ejemplo, el movimiento de hacer una sutura en la posicion de corte del reves requiere un instrumento que se torsione a mas de aproximadamente 70° y permite tambien un movimiento rotatorio del porta-agujas para sacar tejidos con la aguja redonda.
Un instrumento quirurgico se considera omnidireccional si se usa la orientacion del eje como referenda, la parte de extremo distal torsionable puede moverse libremente dentro de un angulo de cono total. Tfpicamente, se usa una junta de rotula y un receptaculo articulatorio. Esta es una junta de 3 DOF que permite movimientos, tales como cabeceo (arriba-abajo), alabeo (izquierda-derecha) y guinada (rotacion). Con el fin de permitir que se transmita el movimiento rotatorio, el movimiento de rotacion en la junta se limita idealmente, por ejemplo, usando un pasador y una ranura. Se proporciona una ranura arqueada en el receptaculo y se extiende en un piano que pasa, generalmente, a traves del centro de la rotula y recibe un pasador que se conecta de manera pivotante al lado adyacente de la rotula. Otra manera es el uso de una rotula y un receptaculo facetados. Las facetas y Ios bordes bloquean la rotacion axial, sin embargo, estos reducen la angulacion de algunas orientaciones laterales.
Existen numerosas maneras en las que se puede ensamblar una concatenacion de juntas mecanicas para imitar el comportamiento de una junta de rotula y un receptaculo articulatorio. Por ejemplo, una junta de cardan es como una junta de rotula y un receptaculo articulatorio, excepto que esta limitada por un grado de libertad de rotacion. Dos horquillas se unen entre sf mediante un travesano, manteniendo el travesano estos ejes a 90 grados, de manera que si el par se aplica al eje 1, el eje 2 rotara. Una junta de cardan es equivalente a una junta de 2 bisagras en la que Ios ejes de las 2 bisagras son perpendiculares entre sf y con una conexion perfectamente ngida en su lugar. En Ios instrumentos quirurgicos articulados o Ios cateteres endovasculares articulados, una junta de cardan se logra a menudo mediante una concatenacion de bisagras flexibles que se orientan a 90° entre sl
El movimiento omnidireccional puede lograrse usando una cadena cinematica que es un conjunto de varillas dispuestas en tandem. Una varilla es un cuerpo ngido que posee puntos para su fijacion a otras varillas. En psicologfa humana, las varillas se pueden ver como discos, vertebras o huesos. Una junta es una conexion entre varillas. Un par cinematico es una combinacion de dos varillas con una junta en el medio. Una cadena cinematica es un conjunto de varillas y juntas. La empunadura de Ios instrumentos es la cadena cinematica entre el eje y el efector de extremo.
Una observacion interesante es que, aunque la libertad de rotacion entre las dos varillas esta limitada, una cadena cinematica que contiene tales varillas puede impulsarse en una configuracion de manera que se roten la primera y la ultima varillas una respecto de la otra. Cuando todas las varillas y juntas permanecen en una ffnea, el movimiento rotatorio se transmite sin holgura y la primera y la ultima varilla mantienen la misma orientacion. Sin embargo, cuando la cadena cinematica sigue una trayectoria en espiral, puede producirse una rotacion significativa entre la primera y la ultima varilla. Los instrumentos omnidireccionales basados en una concatenacion de juntas mecanicas (flexibles) tambien son propensos a este fenomeno. En el caso de Ios instrumentos quirurgicos, esto da como resultado una rotacion entre el eje y la parte distal torsionable de extremo. En cirugfa, esta perdida de transmision de giro es altamente no deseable.
Una solucion en la tecnica para reducir el 'efecto de cadena cinematica en espiral' es reducir el numero de varillas. El documento US 2012/0220831 describe una junta de empunadura de multiples discos con solo 5 varillas y 4 juntas. Se reivindica que la herramienta no tiene ninguna singularidad en el alabeo, cabeceo o la guinada. Por tanto, Ios movimientos son suaves. Esto es cierto en las aplicaciones roboticas en las que todas las juntas pueden controlarse individualmente. Adicionalmente, se pueden realizar facilmente las correcciones por medio de la cinematica inversa adecuada implementada en el controlador de ordenador. Con el uso de instrumentos controlados a mano, las juntas son diffciles de controlar, especialmente si las juntas individuales necesitan torsionarse a mas de 45°. Estas llegan a tener 'muescas' y son diffciles de rotar cuando se operan en angulos extremos.
El documento US 2010/160736 describe un dispositivo medico con un eje articulado con un par de conjuntos de listones. Mediante el movimiento de un articulador, Ios conjuntos de listones se configuran para traccionarse concurrentemente, mientras que el otro se presiona con el fin de torsionar el eje de articulacion. Sin embargo, el dispositivo medico no preve el movimiento omnidireccional, estando limitada la articulacion del eje a un unico piano.
El objetivo de la presente invencion es proporcionar un sistema de transmision mecanica para un instrumento direccionable que supere uno o mas de Ios problemas de la tecnica anterior.
Algunas realizaciones de la invencion
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La presente invencion se refiere, en una realizacion principal, segun la reivindicacion 1, a una herramienta direccionable (500) que tiene un extremo proximal (20) y un extremo distal (40) y comprende una zona de eje (532), una parte proximal torsionable, BPP (534), que se puede mover omnidireccionalmente, y una parte distal torsionable, BDP (530), que se puede mover omnidireccionalmente y se mueve en respuesta a un movimiento de la BPP (534), que comprende un sistema de transmision mecanica MTS, MTS (100) que comprende una pluralidad de miembros longitudinales, LM (110), teniendo cada uno un extremo proximal (20) y un extremo distal (40), dispuestos en una direccion longitudinal alrededor de un tubo ficticio (120), y tiene una correspondiente zona de eje de transmision, TSR (132), una parte proximal torsionable de transmision, TBPP (134), y una parte distal torsionable de transmision, TBDP (130), en la que una seccion de piano (114) de al menos un LM (110) demuestra un momento de inercia de area anisotropica y la mayona de los LMs (110) estan limitados, cada uno, axialmente en rotacion en puntos de limitacion en los que los LM son deslizables longitudinalmente con respecto a cada punto de limitacion aislado y el MTS (100) se configura de tal manera que la punta de la BDP (530) se puede rotar axialmente en una posicion torsionada mediante una rotacion complementaria de la BPP (534) en la que
- el MTS (100) se proporciona ademas con gmas de LM (300, 305, 350, 305a) configuradas cada una para limitar axialmente en rotacion dicha mayona de los LMs (110) en los puntos de limitacion, estando al menos 2 gmas de LM (300, 305) en la TBDP (130) y estando al menos 2 gmas de LM (300, 305a) en la TBPP (134),
- cada gma de LM (300, 305, 305a, 350) comprende un cuerpo provisto de una pluralidad de canales (310) aislados dispuestos alrededor del tubo ficticio (320, 120) configurado para limitar axialmente en rotacion dicha mayona de los LMs (110) en los puntos de limitacion y para mantener los LM (110) en una posicion circunferencial esencialmente constante sobre el tubo ficticio (120) en el punto de limitacion, y
- las gmas de LM (300) en la TBDP (130) y la TBPP (134) son gmas de LM articuladas (305, 305', 305", 305a, 305a', 305a") dispuestas en tandem respectivamente y articuladas entre sf de tal manera que se sigue el movimiento pivotante en dos grados de libertad con respecto a una gma de LM articulada adyacente, soportando de este modo la torsion de los LM (110) en la TBDP (530) y en la TBPP (534) respectivamente.
La mayona de los LMs (110) pueden limitarse, cada uno, axialmente en rotacion en 1 o mas puntos de limitacion a lo largo de la TBDP (130) o a lo largo de la TSR (132).
En el presente documento, se describe un sistema de transmision mecanica, MTS (100), para una herramienta direccionable (500), herramienta direccionable (500) que tiene un extremo proximal (20) y un extremo distal (40) y comprende una zona de eje (532), una parte proximal torsionable, BPP (534), que se puede mover omnidireccionalmente, y una parte distal torsionable, BDP, (530), que se puede mover omnidireccionalmente y se mueve en respuesta a un movimiento de la BPP (534), MTS (1o0) que comprende una pluralidad de miembros longitudinales, teniendo cada LM (110) un extremo proximal (20) y un extremo distal (4o), dispuestos en una direccion longitudinal alrededor de un tubo ficticio (120), y tiene una correspondiente zona de eje de transmision, TSR (132), una parte proximal torsionable de transmision, TBPP (134), y una parte distal torsionable de transmision, TBDP (130), en la que una seccion de piano (114) de al menos un LM (110) demuestra un momento de inercia de area anisotropico y la mayona de los LMs (110) estan limitados, cada uno, axialmente en rotacion en 1 o mas puntos de limitacion a lo largo de la TBDP (130) o a lo largo de la TSR (132), en los que los LM son deslizables longitudinalmente con respecto a cada punto de limitacion aislado y el MTS (100) se configura de tal manera que la punta de la BDP (530) se puede rotar axialmente en una posicion torsionada mediante una rotacion complementaria de la BPP (534).
Al menos un punto de limitacion dispuesto a lo largo de la TSR (132) puede proporcionarse en la mitad distal de la TSR (132), preferentemente en el 10 % de la longitud total de la TSR (132) ubicada en el extremo distal de la TSR (132), y al menos otro punto de limitacion dispuesto a lo largo de la TSR (132) puede proporcionarse en la mitad proximal de la TSR (132), preferentemente en el 10 % de la longitud total de la TSR (132) ubicada en el extremo proximal de la TSR (132). Dicha mayona de los LMs (110) pueden limitarse, cada uno, axialmente en rotacion en 1 o mas puntos de limitacion a lo largo de la TBPP (134). El MtS (100) se proporciona ademas con gmas de LM (300, 305, 350) configuradas cada una para limitar axialmente en rotacion dicha mayona de los LMs (110) en los puntos de limitacion. Cada gma de LM puede configurarse ademas para mantener dicha mayona de los LM (110) en una posicion circunferencial esencialmente constante sobre el tubo ficticio (120) en los puntos de limitacion. El MTS (100) puede proporcionarse con al menos 2 gmas de LM (300, 305, 350) en la TBDP (130) y al menos 2 gmas de LM en la TBPP (l34). La gma de LM (300, 305, 350) puede comprender un cuerpo provisto de una pluralidad de canales (310) aislados dispuestos alrededor del tubo ficticio (320, 120) configurado para limitar axialmente en rotacion dicha mayona de los lMs (110) en los puntos de limitacion y para mantener los Lm (110) en una posicion circunferencial esencialmente constante sobre el tubo ficticio (120) en el punto de limitacion. Un canal (310) que puede configurarse para limitar axialmente en rotacion un LM (110) en la TBDP o la TBPP contiene un perfil en seccion transversal que complementa la seccion de piano (114) del LM. Las gmas de LM (300) en la TBDP (130) y en la TBPP (134) pueden ser gmas de LM articuladas (305, 305', 305") dispuestas en tandem respectivamente y articuladas entre sf, soportando de este modo la torsion de los LM (110) en la BDP (130) y en la BPP (134) respectivamente. Las gmas de LM articuladas (305, 305', 305") pueden estar en contacto entre s^ por pares a traves de una junta de pivote que comprende una junta de rotula y un receptaculo articulatorio. La guinada entre las gmas de LM articuladas adyacentes puede estar limitada para proporcionar una alineacion rotatoria entre sf esencialmente fija de los puntos de limitacion a lo largo del tubo ficticio. Las gmas de LM (300) en la TSR (132) pueden ser gmas de LM fijas (350,
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350', 35O") y pueden fijarse en rotacion una con respecto a la otra para reducir la flexibilidad de la TSR (132) en comparacion con la flexibilidad de la TBDP (130) o la TbPP (134). La seccion de piano del LM puede ser un perfil de segmento rectangular, en letra de "i" o circular, opcionalmente, en el que una o mas de las esquinas de perfil son puntiagudas o redondeadas. La BDP (530) y la BPP (534) pueden curvarse al menos parcialmente.
Otro ejemplo desvelado se refiere a un sistema de transmision mecanica, MTS (100), para una herramienta direccionable (500), herramienta direccionable (500) que tiene un extremo proximal (20) y un extremo distal (40) y comprende una parte distal torsionable, BDP, (530) que se mueve omnidireccionalmente, en respuesta al accionamiento del MTS (100) en el extremo proximal (20), MTS (100) que comprende una pluralidad de miembros longitudinales, teniendo cada LM (110) un extremo proximal (2o) y un extremo distal (40), dispuestos en una direccion longitudinal alrededor de un tubo ficticio (l2o), y tiene una correspondiente parte distal torsionable de transmision, TBDP (130), en el que una seccion de piano de al menos uno, opcionalmente, todos y cada uno de los LM (110), demuestra un momento de inercia de area anisotropico, y la mayona, preferentemente todos, de la pluralidad de LM (110) se limitan, cada uno, axialmente en rotacion en la parte distal torsionable de transmision (130).
La anisotropfa puede ser con respecto a los ejes (116, 118) perpendiculares entre s^ que se intersecan en un centroide de la seccion de piano (114) del LM (110), y en la que el eje (116), alrededor del que el LM (110) tiene el momento de inercia de area mas alto, se orienta en una direccion hacia un eje (A-A') central del tubo ficticio (120). El eje (116) puede intersecar el eje (A-A') central del tubo ficticio (120) o desviarse del eje (A-A') central del tubo ficticio (I2O) adoptando un angulo (alfa) de hasta 60 grados en comparacion con una imea imaginaria (115) trazada entre el eje (A-A') central y el centroide (Ill) de la seccion de piano. La seccion de piano (114) puede estar presente en la parte distal torsionable de transmision (13O). El numero de LM (11O) puede ser de al menos tres 0 cuatro. La seccion de piano (114) del LM puede tener un perfil de segmento rectangular, de letra "i" 0 circular, opcionalmente, en el que una 0 mas de las esquinas de perfil son puntiagudas 0 redondeadas.
El MTS (1OO) puede estar provisto ademas de una 0 mas gmas de LM (3OO, 35O) configuradas para mantener los LM (11O) en una posicion circunferencial esencialmente constante sobre el tubo ficticio (12O) y para limitar axialmente en rotacion dicha mayona de los LMs (11O) en la TBDP (13O). La gma de LM (30o, 3o5, 35O) puede comprender un cuerpo provisto de una pluralidad de canales (31O) aislados dispuestos alrededor del tubo ficticio (32O, 12O) configurado para mantener los LM (11O) en la posicion circunferencial esencialmente constante sobre el tubo ficticio (12O) y para limitar axialmente en rotacion dicha mayona de los LMs (11O) en la TBDP (31O). Un canal (31O) configurado para limitar axialmente en rotacion un LM (1lO) en la TBDP puede contener un perfil en seccion transversal que complementa la seccion de piano (114) del lM. Algunas de las gmas de LM (3OO) pueden ser gmas de LM articuladas (3O5, 305', 3O5") dispuestas en tandem en la TBDP (13O), y pueden articularse entre s^ soportando de este modo la torsion de los LM (11O) en la BDP (13O). Las gmas de LM articuladas (3O5, 305', 3O5") pueden estar en contacto entre sf por pares a traves de una junta de pivote. Algunas de las gmas de LM (3OO) pueden ser gmas de LM fijas (35O, 350', 35O") que se disponen en una zona de eje de transmision, TSR (132), adyacente a la TBBP (13O), y se fijan en rotacion una con respecto a la otra. El MtS (1OO) puede comprender ademas una parte proximal torsionable de transmision, TBPP (134), para el accionamiento omnidireccional por parte del usuario, que induce la respuesta de movimiento omnidireccional de la TBDP (13O).
Otro ejemplo desvelado se refiere a una herramienta direccionable (5OO) que comprende un MTS (1OO), tal como se define en el presente documento. La BDP (53O) puede configurarse para el movimiento en al menos dos pianos de interseccion diferentes en respuesta al accionamiento del MTS (1OO) en el extremo proximal (20), en la que la herramienta direccionable (5OO) esta provista ademas de un efector de extremo (54O) en el extremo distal de la BDP (53O), y el MTS (1OO) se configura de tal manera que el efector de extremo (54O) se fija en rotacion en relacion con la bDp (53O), y el efector de extremo se puede rotar cuando la BDP (53O) esta en una posicion torsionada mediante una rotacion complementaria de la parte de torsion proximal (2O2). El efector de extremo puede fijarse en rotacion en relacion con la bDp por medio de un elemento bloqueable configurado para permitir el ajuste rotatorio de y para fijar en rotacion el efector de extremo (54O) en relacion rotatoria con la BDP (53O).
Breve descripcion de las figuras
La FIG. 1 representa una vista isometrica de un sistema de transmision mecanica (MTS) de la invencion en
aislamiento en una configuracion lineal.
La FIG. 2 representa el MTS de la FIG. 1, en el que la parte distal torsionable de transmision (TBDP) se torsiona
y la zona de eje de transmision (TSR) permanece en la misma configuracion recta.
La FIG. 3 representa dos ejes de interseccion sobre una seccion de piano que es una seccion transversal plana
del miembro longitudinal (LM) en la posicion 112 en la FIG. 1, seccion transversal que tiene un perfil en forma de
"I".
La FIG. 4 representa una vista exterior de un MTS de la invencion dispuesto con una pluralidad de gmas de LM fijas y una pluralidad de gmas de LM articuladas.
La FIG. 5 representa el MTS de la FIG. 4, en el que la TBPP se ha accionado mediante torsion, transmitiendose el movimiento a la TBDP.
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La FIG. 6 representa una seccion transversal semicircular (es dedr, la seccion de piano) de un LM.
La FIG. 7 representa una seccion transversal rectangular(es dedr, la seccion de piano) de un LM.
La FIG. 8 representa una seccion transversal en forma de "I" (es dedr, la seccion de piano) de un LM.
La FIG. 9 representa una seccion transversal rectangular de bordes redondeados (es dedr, la seccion de piano) de un LM.
La FIG. 10 representa una seccion transversal en forma de pista (es dedr, la seccion de piano) de un LM.
La FIG. 11 representa una vista de lado de un medio de transmision mecanica, no de la invencion, en el que los miembros longitudinales tienen, cada uno, una seccion de piano circular.
La FIG. 12 representa una vista de lado de un MTS de la invencion, en la que los LM, cada uno, tienen secciones de piano en forma de "I".
La FIG. 13 es una vista isometrica de un medio de transmision mecanica no de la invencion, en el que los miembros longitudinales tienen, cada uno, una seccion de piano circular, que demuestra el giro no deseable de los miembros longitudinales.
La FIG. 14 es una vista isometrica de un MTS de la FIG. 11 y de la invencion, en el que los LM tienen, cada uno, una seccion de piano en forma de "I" que demuestra un giro significativamente menor de los LM en la TBDP.
La FIG. 15 es una vista de lado de un MTS de la FIG. 14 y de la invencion, que muestra un LM unico aislado.
La FIG. 16 es una vista de lado de un MTS que muestra los radios de torsion de los LM dispuestos en la TBDP del MTS.
La FIG. 17 es una vista en planta de una gma de LM que tiene forma de disco.
La FIG. 18 es una vista de lado de una gma de LM que es una gma de LM articulada.
La FIG. 19 muestra una vista isometrica de una herramienta direccionable que incorpora un MTS de la invencion.
La FIG. 20 es una vista isometrica de un MTS 100 de la invencion provisto de 4 LM mantenidos en posicion radial con una pluralidad de gmas de LM fijas y articuladas.
La FIG. 21A muestra una parte distal torsionable de un medio de transmision mecanica, no de la invencion, dispuesto con miembros longitudinales con perfil circular.
La FIG. 21B muestra la parte distal torsionable de un medio de transmision mecanica de la FIG. 21A y no de la invencion, en el estado de cadena cinematica en espiral no deseable y estable.
La FIG. 22 muestra dos orientaciones ejemplares de un canal de gma de LM y del LM presente en el mismo.
Las FIGS. 22A y B muestran dos orientaciones ejemplares de un LM presente en un canal de gma de LM.
La FIG. 23 ilustra puntos de limitacion aislados en una alineacion rotatoria entre sf esencialmente fija a lo largo del tubo ficticio.
Descripcion detallada de la invencion
Antes de describir el presente dispositivo de la invencion, debe entenderse que la presente invencion no esta limitada a los dispositivos particulares descritos, ya que tales dispositivos pueden, naturalmente, variar. Tambien debe entenderse que la terminologfa usada en el presente documento no pretende ser limitante, puesto que el alcance de la presente invencion estara limitado unicamente por las reivindicaciones adjuntas.
Tal como se usa en el presente documento, las formas del singular "un", "una" y "el" y "la" incluyen referencias tanto en singular como en plural, salvo que el contexto lo defina claramente de otra forma.
Los terminos "que comprende/n", "comprende" y "comprendido/s de", tal como se usan en el presente documento, son sinonimos de "que incluye/n", "incluye" o "que contiene/n", "contiene" y son inclusivos o indeterminados y no excluyen miembros, elementos o etapas de metodo adicionales y no mencionados. Los terminos "que comprende/n", "comprende" y "comprendido/s de" tambien incluyen la expresion "que consiste/n en". La citacion de intervalos numericos con extremos incluye todos los numeros y las fracciones englobados dentro de los respectivos intervalos, as^ como los extremos citados.
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El termino "aproximadamente", tal como se usa en el presente documento, cuando se refiere a un valor medlble, tal como un parametro, una cantidad, una duracion temporal y similares, se entiende que abarca variaciones de +/-10 % o menos, preferentemente +/-5 % o menos, mas preferentemente +/-1 % o menos, y todavfa mas preferentemente +/-0,1 % o menos de y a partir del valor especificado, en la medida en que tales variaciones sean adecuadas para realizarse en la invencion desvelada. Debe entenderse que el valor al que se refiere el modificador "aproximadamente" tambien se desvela espedfica y preferentemente por s^ mismo.
Salvo que se defina de otra manera, todos los terminos usados en la divulgacion de la invencion, incluyendo los terminos tecnicos y cientificos, tienen el significado que entiende comunmente un experto habitual en la materia al que pertenece la presente invencion. A modo de gma adicional, se incluyen las definiciones de los terminos usados en la descripcion para apreciar mejor la ensenanza de la presente invencion. La referenda a lo largo de la presente memoria descriptiva a "una realizacion" o "la realizacion" significa que un rasgo, estructura o caractenstica particular descrita en relacion con la realizacion se incluye en al menos una realizacion de la presente invencion. Por tanto, la presencia de las expresiones "en una realizacion" o "en la realizacion" en diversos lugares a lo largo de la presente memoria descriptiva no se refieren necesariamente a la misma realizacion, pero pueden. Ademas, los rasgos, estructuras o caractensticas particulares pueden combinarse de cualquier manera adecuada, tal como resultana evidente para un experto en la materia a partir de la presente divulgacion, en una o mas realizaciones. Ademas, aunque algunas realizaciones descritas en el presente documento incluyen algunos, pero no otros rasgos incluidos en otras realizaciones, se entiende que las combinaciones de rasgos de diferentes realizaciones se encuentran dentro del alcance de la invencion y forman diferentes realizaciones, tal como entenderan aquellos expertos en la materia. Por ejemplo, en las siguientes reivindicaciones, puede usarse cualquiera de las realizaciones reivindicadas en cualquier combinacion.
Los terminos "distal" y "proximal" se usan a traves de la memoria descriptiva y son terminos generalmente entendidos en el campo que significan hacia (proximal) o lejos (distal) del lado del cirujano del aparato. Por tanto, "proximal" significa hacia el lado del cirujano y, por lo tanto, lejos del lado del paciente. Por el contrario, "distal" significa hacia el lado del paciente y, por lo tanto, lejos del lado del cirujano.
La presente invencion se refiere a una herramienta direccionable que comprende un sistema de transmision mecanica (MTS). La herramienta direccionable es preferentemente longitudinal, lo que significa que es mas larga en una direccion. Esto no necesariamente implica que la herramienta direccionable sea lineal, aunque una herramienta direccionable (recta) lineal se encuentra dentro del alcance de la invencion. La herramienta direccionable puede ser recta o curva, por ejemplo, teniendo una zona de eje en forma de C o S.
Tfpicamente, una herramienta direccionable tiene un extremo proximal y un extremo distal y comprende una parte distal torsionable (BDP), algunas veces conocida como empunadura, que se mueve en respuesta al accionamiento del MTS en el extremo proximal. El accionamiento del MtS en el extremo proximal induce una respuesta de movimiento en la BDP. La herramienta direccionable tambien esta provista de una zona de eje (SR), que puede ser esencialmente ngida o semirngida, un extremo de la cual se dispone con la BDP. La zona de eje es longitudinal, lo que significa que es mas larga en una direccion. Esto no necesariamente implica que la zona de eje sea lineal, aunque un eje (recto) lineal se encuentra dentro del alcance de la invencion. La zona de eje puede ser recta o curva, por ejemplo, teniendo una forma de C o S. Para controlar la BDP, se usan alambres de direccion, que se conocen como miembros longitudinales (LM), en el MTS. Estos controlan la BDP mediante traccion o presion. El MTS comprende una pluralidad de miembros longitudinales (LM) que tienen, cada uno, un extremo proximal y un extremo distal, dispuestos en una direccion longitudinal alrededor de un tubo ficticio. Al menos uno de los LM contiene una zona, en la que una seccion de piano de la misma tiene un segundo momento de inercia anisotropico con respecto a los dos ejes de interseccion. La punta (extremo terminal distal) de la BDP debena ser capaz de moverse con la misma facilidad en cualquier direccion, es dear, no existe singularidad. La respuesta de movimiento es proporcional al grado de accionamiento.
La zona de eje (SR) preferentemente es esencialmente ngida o semirngida o puede ser flexible y volverse ngida o semirngida cuando se opera en conjunto con un exotubo o tubo exterior ngido o semirngido. La zona de eje es adyacente a la BDP. La zona de eje puede estar en contacto con la BDP. La herramienta direccionable esta provista ademas de una parte proximal torsionable (BPP) en el extremo proximal de la herramienta direccionable. La BPP es adyacente a la zona de eje, es decir, la zona de eje se dispone entre la BDP y la BPP. La zona de eje puede estar en contacto con la BPP. El movimiento de la BPP acciona el MTS en el extremo proximal e induce una respuesta de movimiento en la BDP. El movimiento de la BPP en diferentes direcciones radiales y a diferentes grados de torsion se transmite usando el MTS a la BDP y da como resultado un cambio correspondiente en la direccion radial y/o el grado de torsion de la BDP. La herramienta direccionable puede accionarse en el extremo proximal usando un dispositivo electromecanico conectado directamente al MTS, por ejemplo, a dos o mas de los LM, o todos y cada uno de los LM. Tfpicamente, se accionanan los LM en la zona de eje. En tal caso, la herramienta puede estar desprovista de una BPP. Como alternativa, el control robotico puede realizarse mediante el uso de un dispositivo electromecanico para accionar la BPP. El dispositivo electromecanico puede ser, por ejemplo, un servomotor. El acoplamiento a un dispositivo electromecanico facilitana la integracion directa en un robot quirurgico.
La respuesta de movimiento de la BDP puede ser:
- un cambio en el grado de torsion dentro de un piano paralelo a y en contacto con un eje longitudinal central de y que se extiende desde la zona de eje,
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- un cambio de direccion de la torsion dentro de un piano perpendicular a y en contacto con un eje longitudinal central de y que se extiende desde la zona de eje.
La combinacion de los movimientos que permite la herramienta direccionable facilitana normalmente una rotacion de la zona de eje que podna transmitirse a la BDP en su punta, mientras la BDP esta en una posicion torsionada. Sin embargo, los inventores han hallado que la punta de la BDP no rota de manera sincronizada con la zona de eje. Existe una "zona muerta", un espacio de contragolpe o una holgura en los que el par aplicado en el extremo proximal y transmitido a traves de la zona de eje no da como resultado una rotacion de la punta de la BDP, particularmente cuando esta esta en una posicion torsionada.
La herramienta direccionable puede ser un instrumento quirurgico, tal como, por ejemplo, un instrumento laparoscopico o un cateter endovascular. La invencion puede usarse en un instrumento articulado, tal como, pero sin limitarse a, aplicaciones endovasculares, instrumentos quirurgicos, robotica medica teleoperada robotizada o herramientas quirurgicas de mano y aplicaciones industriales.
La BDP se configura para moverse omnidireccionalmente, es dear, en cualquier direccion radial. La BDP se configura para moverse en cualquier direccion radial (aproximadamente 360° con respecto al eje longitudinal central (A'-A) de la zona de eje). La BDP se configura preferentemente para moverse en al menos dos pianos diferentes (porejemplo, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o mas) dispuestos paralelos a y en contacto con un eje longitudinal central (A'-A) de la zona de eje. Preferentemente, la BDP se configura para moverse en un numero infinito de pianos diferentes dispuestos paralelos a y en contacto con un eje longitudinal central (A'-A) de la zona de eje. La torsion de la BDP es tfpicamente, al menos parcialmente, una curva, es decir, la BDP se puede curvar. Por curva se entiende que existe una torsion suave en lugar de una torsion angular, tal como se entiende comunmente en la tecnica. Una curva contiene tfpicamente, para al menos una parte de su longitud, un gradiente en continuo cambio (por ejemplo, aumento o disminucion), en comparacion con una torsion angular que presenta tipicamente un gradiente constante o un cambio aislado y singular del gradiente, por ejemplo, en una junta de bisagra. Se aprecia que la BDP puede sesgarse en una configuracion recta y el accionamiento induce una curvatura en la misma. Como alternativa, la BDP puede sesgarse en una curva y el accionamiento induce una curvatura adicional o menor en la misma. De manera similar, la BPP, en los casos en los que este presente, se configura para moverse omnidireccionalmente, es dear, en cualquier direccion radial. La BPP se configura preferentemente para moverse en cualquier direccion radial (aproximadamente 360° con respecto al eje longitudinal central (A'-A) de la zona de eje). El MTS se configura preferentemente para mover la BpP en al menos 8 direcciones diferentes. La BPP se configura preferentemente para moverse en al menos dos pianos diferentes (por ejemplo, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o mas) dispuestos paralelos a y en contacto con un eje longitudinal central (A'-A) de la zona de eje. Preferentemente, la BPP se configura para moverse en un numero infinito de pianos diferentes dispuestos paralelos a y en contacto con un eje longitudinal central de la zona de eje. La torsion de la BPP es tfpicamente, al menos parcialmente, una curva, es dear, la BPP se puede curvar. Por curva se entiende que existe una torsion suave en lugar de una torsion angular, tal como se entiende comunmente en la tecnica. Una curva contiene tfpicamente, para al menos una parte de su longitud, un gradiente en continuo cambio (por ejemplo, aumento o disminucion), en comparacion con una torsion angular que presenta tfpicamente un gradiente constante o un cambio aislado y singular del gradiente, por ejemplo, en una junta de bisagra. Se aprecia que la BPP puede sesgarse en una configuracion recta y el accionamiento induce una curvatura en la misma. Como alternativa, la BPP puede sesgarse en una curva y el accionamiento induce una curvatura adicional o menor en la misma.
La herramienta direccionable puede estar provista de un efector de extremo, tal como un agarre, pinzas, tijeras de corte y similares. El efector de extremo se proporciona en el extremo distal de la herramienta direccionable.
Ademas, resulta posible rotar la punta distal del instrumento sobre su propio eje, es deair, axialmente, incluso en un estado torsionado. Por consiguiente, el MTS se configura de tal manera que la punta de la BDP (o TBDP) se puede rotar axialmente en una posicion torsionada mediante una rotacion complementaria de la BPP (o TBPp). La herramienta direccionable puede estar provista de un efector de extremo en el extremo distal de la BDP, en la que el MTS se configura de tal manera que el efector de extremo se fija en rotacion en relacion con la BDP y el efector de extremo se puede rotar cuando la BDP esta en una posicion torsionada, mediante una rotacion complementaria de la BPP. El efector de extremo puede fijarse en rotacion en relacion con la BDP por medio de un elemento bloqueable configurado para permitir el ajuste rotatorio de y para fijar en rotacion el efector de extremo en relacion rotatoria con la BDP. El MTS, tal como se describe en el presente documento, tiene un extremo proximal y un extremo distal. El extremo distal esta provisto de una parte distal torsionable de transmision (TBDP) que se mueve en respuesta al accionamiento del MTS en el extremo proximal y que mueve la BDP de la herramienta direccionable.
La TBDP esta en consonancia en una posicion con la BDP. El extremo proximal esta provisto de una parte proximal torsionable de transmision (TBPp). Los movimientos por el usuario de la BPP de la herramienta direccionable se transfieren a la TBPP. La TBDP esta en consonancia en una posicion con la BPP. La TBPP acciona el MTS en el extremo proximal e induce la respuesta de movimiento de la TBDP que se transfiere a la BDP de la herramienta direccionable.
El MTS tambien esta provisto de una zona de eje de transmision (TSR) que se dispone dentro de la correspondiente zona de eje de la herramienta direccionable. La TSR preferentemente es esencialmente ngida o semirngida o puede volverse ngida o semirngida cuando se opera en conjunto con un exotubo o tubo exterior ngido o seminigido.
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El MTS puede accionarse en el extremo proximal usando un dispositivo electromecanico conectado dlrectamente al MTS, por ejemplo, a dos o mas de los lM, o todos y cada uno de los LM. ^picamente, se accionanan los LM en la zona de eje de los LM. En tal caso, la herramienta puede estar desprovista de una TBPP. Como alternativa, el control robotico puede realizarse mediante el uso de un dispositivo electromecanico para accionar la BPP. El dispositivo electromecanico puede ser, por ejemplo, un servomotor. Esto facilitana la integracion directa en un robot quirurgico.
El MTS se configura preferentemente para mover la BDP omnidireccionalmente. El MTS se configura preferentemente para mover la BDP en cualquier direccion (aproximadamente 360° con respecto al eje longitudinal central (A'-A) de la TSR). El MTS se configura preferentemente para mover la BDP en al menos 8 direcciones diferentes. El MTS se configura preferentemente para mover la BDP en al menos dos pianos diferentes (por ejemplo, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o mas) dispuestos paralelos a y en contacto con un eje longitudinal central (A'-A) de la TSR. Preferentemente, el MTS se configura para mover la BDP en un numero infinito de pianos diferentes dispuestos paralelos a y en contacto con un eje longitudinal central (A'-A) de la zona de eje de transmision.
La TBDP se configura para moverse omnidireccionalmente, es dedr, en cualquier direccion radial. La TBDP se configura preferentemente para moverse en cualquier direccion radial (aproximadamente 360° con respecto al eje longitudinal central (A'-A) de la zona de eje). La tBdP se configura preferentemente para moverse en al menos dos pianos diferentes (por ejemplo, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o mas) dispuestos paralelos a y en contacto con un eje longitudinal central (A'-A) de la zona de eje. Preferentemente, la TBDP se configura para moverse en un numero infinito de pianos diferentes dispuestos paralelos a y en contacto con un eje longitudinal central (A'-A) de la zona de eje. La torsion de la TBDP es tfpicamente, al menos parcialmente, una curva, es decir, la TBDP se puede curvar. Por curva se entiende que existe una torsion suave en lugar de una torsion angular, tal como se entiende comunmente en la tecnica. Una curva contiene tfpicamente, para al menos una parte de su longitud, un gradiente en continuo cambio (por ejemplo, aumento o disminucion), en comparacion con una torsion angular que presenta tfpicamente un gradiente constante o un cambio aislado y singular del gradiente, por ejemplo, en una junta de bisagra. Se aprecia que la TBDP puede sesgarse en una configuracion recta y el accionamiento induce una curvatura en la misma. Como alternativa, la TBDP puede sesgarse en una curva y el accionamiento induce una curvatura adicional o menor en la misma.
La TBPP se configura para moverse omnidireccionalmente, es dear, en cualquier direccion radial. La TBPP se configura preferentemente para moverse en cualquier direccion radial (aproximadamente 360° con respecto al eje longitudinal central (A'-A) de la zona de eje). La tBpP se configura preferentemente para moverse en al menos dos pianos diferentes (por ejemplo, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o mas) dispuestos paralelos a y en contacto con un eje longitudinal central (A'-A) de la zona de eje. Preferentemente, la TBPP se configura para moverse en un numero infinito de pianos diferentes dispuestos paralelos a y en contacto con un eje longitudinal central (A'-A) de la zona de eje. La torsion de la TBPP es tfpicamente, al menos parcialmente, una curva, es decir, la TBPP se puede curvar. Por curva se entiende que existe una torsion suave en lugar de una torsion angular, tal como se entiende comunmente en la tecnica. Una curva contiene tfpicamente, para al menos una parte de su longitud, un gradiente en continuo cambio (por ejemplo, aumento o disminucion), en comparacion con una torsion angular que presenta tfpicamente un gradiente constante o un cambio aislado y singular del gradiente, por ejemplo, en una junta de bisagra. Se aprecia que la TBPP puede sesgarse en una configuracion recta y el accionamiento induce una curvatura en la misma. Como alternativa, la TBPP puede sesgarse en una curva y el accionamiento induce una curvatura adicional o menor en la misma.
Ademas, resulta posible rotar la punta distal del instrumento sobre su propio eje, incluso en un estado torsionado. El MTS puede estar provisto de un efector de extremo en el extremo distal de la TBDP, en la que el MTS se configura de tal manera que el efector de extremo se fija en rotacion en relacion con la TBDP y el efector de extremo se puede rotar cuando la TBDP esta en una posicion torsionada, mediante una rotacion complementaria de la TBPP. El efector de extremo puede fijarse en rotacion en relacion con la TBDP por medio de un elemento bloqueable configurado para permitir el ajuste rotatorio de y para fijar en rotacion el efector de extremo en relacion rotatoria con la TBDP.
El MTS comprende una pluralidad de miembros longitudinales (LM) que tienen, cada uno, un extremo proximal y un extremo distal, dispuestos en una direccion longitudinal alrededor de un tubo ficticio. El tubo ficticio es una forma geometrica alrededor de la que se alinean los LM. Este es preferentemente longitudinal. Este tiene preferentemente una seccion transversal circular, una seccion transversal que es esencialmente perpendicular a un eje longitudinal. Un eje (A'-A) central del tubo ficticio es preferentemente coaxial con un eje central de la herramienta direccionable. El tubo ficticio es preferentemente cilmdrico. El tubo ficticio tiene un diametro que es menor que el diametro de la herramienta direccionable en la posicion correspondiente.
El LM, tal como se describe en el presente documento, tiene un extremo proximal y un extremo distal. El extremo distal esta provisto de una parte distal torsionable de LM (LMBDP) que se dispone en la TBDP del MTS. El LM esta provisto de una zona de eje de LM (LMSR) que se dispone en la correspondiente TSR del MTS. La LMSR es proximal a y adyacente a la LMBDP. El extremo proximal puede estar provisto de una parte proximal torsionable de LM (LMBpP) que se dispone en la TBPP del MTS.
Los extremos distales de los LM se mantienen en relacion fija entre sf en el MTS. Los extremos distales de los LM, mas preferentemente los extremos terminales distales de los LM, pueden conectarse a un elemento de fijacion de LM. Preferentemente, el elemento de fijacion de LM distal mantiene los LM en sus respectivas posiciones circunferenciales, por ejemplo, este puede mantener los extremos terminales distales de los LM en un anillo anular.
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El elemento de fijacion de LM distal puede ser, por ejemplo, un disco o un anillo dispuesto en el extremo distal del
mts.
De manera similar, los extremos proximales de los LM, mas preferentemente los extremos terminales proximales de los LM, pueden mantenerse en relacion fija entre sf en el MTS. Los extremos proximales de los LM pueden conectarse a un elemento de fijacion de LM. Preferentemente, el elemento de fijacion de LM proximal mantiene los LM en sus respectivas posiciones circunferenciales, por ejemplo, este puede mantener los extremos terminales proximales de los LM en un anillo anular. El elemento de fijacion de LM proximal puede ser un disco o un anillo dispuesto en el extremo proximal del MTS.
Los LM son deslizables entre sf, en la medida en que el movimiento este limitado por dicho/s elemento/s de fijacion de LM. La aplicacion de fuerza (presion y/o torsion) en el extremo proximal del MTS se transmite a traves de los LM a lo largo de la LMSR de la lMbDP que, a su vez, causa el movimiento de la TBPP, por ejemplo, mediante la traccion o presion del/de los elemento/s de fijacion mencionados anteriormente. El numero de lM en un MTS puede ser de al menos dos, por ejemplo, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 o 20, o mas. Para el direccionamiento omnidireccional, se prefiere que esten presentes al menos 4, mas preferentemente 6 u 8 LM.
Las dimensiones de un LM pueden depender del diametro y la longitud de la herramienta direccionable final y del numero de LM utilizados. Como gma general, un LM puede tener un espesor en una direccion de 40 pm, 50 pm, 60 pm, 80 pm, 100 pm, 200 pm, 200 pm, 400 pm o 500 pm, o un valor en el intervalo entre dos cualquiera de los valores mencionados anteriormente. Un LM puede tener un ancho de 80 pm, 100 pm, 120 pm, 140 pm, 160 pm, 180 pm, 200 pm, 300 pm, 400 pm, 500 pm, 600 pm, 700 pm, 800 pm, 900 pm, 1000 pm, 1100 pm, 1200 pm, 1300 pm, 1400 pm o 1500 pm, o un valor en el intervalo entre dos cualquiera de los valores mencionados anteriormente. El experto en la materia entendena la manera de seleccionar un espesor y un ancho adecuados segun el diametro del MTS. En cuanto a un MTS de 10 mm de diametro, el espesor preferido es de 280 pm a 320 pm, preferentemente de aproximadamente 300 pm, y el ancho preferido es de 480 pm a 520 pm, preferentemente un ancho de aproximadamente 500 pm en la LMBDP, la LmSR y, opcionalmente, la LMBPP. La longitud del MTS dependera de la longitud de la herramienta direccionable y su aplicacion. Las dimensiones preferidas anteriores se aplican a MTS de 37-40 cm de longitud.
Los LM pueden elaborarse a partir de cualquier material adecuado que tenga las propiedades de compresion y de tension adecuadas y pueden deducirse por parte del experto en la materia. Los ejemplos incluyen acero inoxidable o nitinol, beta titanio, acero para resortes o polfmero.
El LM puede elaborarse a partir de una unica hebra de un material, por ejemplo, una unica tira de acero inoxidable. Como alternativa, este puede elaborarse a partir de multiples hebras de material conectadas en tandem.
Los LM se disponen longitudinalmente alrededor del tubo ficticio. Los LM pueden distribuirse uniformemente alrededor del tubo ficticio, por ejemplo, la distancia entre los LM adyacentes puede ser esencialmente la misma. Los LM pueden distribuirse simetricamente alrededor del tubo ficticio, por ejemplo, puede existir un piano de simetna sobre una seccion transversal longitudinal del tubo ficticio. Los LM pueden distribuirse uniformemente alrededor del tubo ficticio, por ejemplo, la distancia entre al menos dos pares de LM adyacentes puede ser diferente.
El LM preferentemente se dispone esencialmente a lo largo de la longitud del MTS y de la herramienta direccionable. Este abarca la TBDP y se extiende en la TSR, y la TBPP, en los casos en los casos en los que este presente.
Los LM se disponen preferentemente de tal manera que sus ejes longitudinales son paralelos entre sl Los LM se disponen preferentemente de tal manera que sus ejes longitudinales son paralelos a un eje longitudinal (A-A') del tubo ficticio. Los LM se disponen preferentemente de tal manera que sus ejes longitudinales son paralelos a un eje longitudinal de la herramienta direccionable longitudinal.
Al menos una seccion de piano del LM demuestra un momento de inercia de area anisotropico. Una seccion de piano es tfpicamente una seccion transversal perpendicular al eje (z) central perpendicular de un LM (vease la FIG. 3). La anisotropfa es con respecto a los ejes (x, y) perpendiculares entre sf que se intersecan en un centroide de la seccion de piano y cuyo eje forma un piano que es paralelo a y se encuentra sobre la seccion de piano. El centroide se entiende que es el centro geometrico de la seccion de piano, mas espedficamente del perfil exterior de la seccion de piano. Cuando la seccion de piano tiene un perfil esencialmente rectangular, los ejes x e y se alinean paralelos a los bordes rectos del rectangulo, alineandose el eje x de tal manera que el momento de inercia de area con respecto al eje x es el mas grande. Cuando la seccion de piano tiene un perfil esencialmente irregular, el eje x se alinea de tal manera que el momento de inercia de area es el mas grande con respecto al eje x. Preferentemente, la relacion del momento de inercia de area (Ir) con respecto a un eje x (Ix) y un eje y (ly) (lx/ly) que intersecan un centroide de una seccion de piano del LM es mayor que 1 o es de aproximadamente 1,1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5, 6, 6,5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, l8, 19 o 20 o mas, o un valor en el intervalo entre dos cualquiera de los valores mencionados anteriormente. Como gma general, Ir puede ser entre 1,1 y 4, preferentemente entre 2 y 3, para un instrumento quirurgico invasivo que los inventores han hallado que proporciona una TBDP estable que es resistente al par, al tiempo que es susceptible a la torsion y tambien evita el estado de cadena cinematica en espiral no
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deseable.
La al menos una seccion de piano puede estar en la LMBDP. Preferentemente, la LMBDP demuestra la propiedad anisotropica en multiples secciones de piano, preferentemente en la mayona de o sustancialmente todas las posiciones a lo largo de la longitud de la LmBDP. Preferentemente, la LMBPP demuestra la propiedad anisotropica en multiples secciones de piano, preferentemente en la mayona de o sustancialmente todas las posiciones a lo largo de la longitud de la LMBPp. Preferentemente, la LMSR demuestra la propiedad anisotropica en multiples secciones de piano, preferentemente en la mayona de o sustancialmente todas las posiciones a lo largo de la longitud de la LMSR. Segun un aspecto, la LMBDP y del 1 al 10 % de la longitud de la TSR desde su extremo distal demuestran la propiedad anisotropica en la mayona de o sustancialmente todas las secciones de piano en las mismas. En los casos en los que la LMBPP esta tambien presente, la LMBDP y del 1 al 10 % de la longitud de la TSR desde su extremo distal, la LMBPP y del 1 al 10% de la longitud de la TSR desde su extremo proximal, demuestran la propiedad anisotropica en la mayona de o sustancialmente todas las secciones de piano en las mismas.
El LM se orienta preferentemente en el MTS o la herramienta direccionable de tal manera que el eje (tipicamente el eje x) que tiene el momento de inercia de area superior se extiende hacia el eje (A-A') central del tubo ficticio del MTS o de la herramienta direccionable. Aunque tal eje se extiende hacia el eje (A-A') central, este puede o no intersecar el eje A-A' central. Este puede desviarse del eje central, por ejemplo, el eje x puede adoptar un angulo (alfa) de 10 grados, 20 grados o 30 grados, hasta 60 grados, en comparacion con una imea imaginaria trazada entre el eje (A-A') central del tubo ficticio del MTS y el centroide de la seccion de piano (vease la FIG. 22). En otras palabras, el LM se orienta preferentemente de tal manera que el eje (tfpicamente el eje x) que tiene el momento de inercia de area inferior se situa en sentido opuesto al eje (A-A') central del tubo ficticio del MtS o de la herramienta direccionable.
Los perfiles ejemplares (forma exterior) de la seccion transversal plana que demuestran el momento de inercia de area anisotropico mencionado anteriormente incluyen segmentos rectangulares, de letra "I" y circular, por ejemplo, de semidrculo, cuarto de drculo, etc.). Una o mas, preferentemente todas las esquinas de los perfiles, pueden ser puntiagudas (por ejemplo, de cuadrado) o redondeadas. En el caso de un LM rectangular, el radio de un borde puede ser de hasta el 10 %, 20 %, 30 %, 40 % o 50 % de longitud del lado mas corto del rectangulo. Tfpicamente, este puede ser de 10 pm, 20 pm o 30 pm o mas, por ejemplo, de entre 10 pm y 200 pm.
El momento de inercia de area tambien se conoce como el segundo momento de inercia, momento de inercia de area de piano, momento polar de area o momento de area segundo. En cuanto a un LM de material uniforme, la propiedad anisotropica se determina esencialmente mediante la forma exterior de la seccion de piano. Esta puede calcularse a partir de la geometna de la seccion de piano usando tecnicas bien conocidas en la tecnica. Por ejemplo, Ix e ly pueden calcularse usando las Ecs 1 y Ecs 2, en las que x e y son las coordenadas del elemento diferenciai de dA y A es el area de la seccion de piano, los ejes x e y se intersecan en un centroide de la seccion de piano.
Ix=J y2 dA [Ec 1]
Iy=Jx2 dA [Ec 2]
Un LM que tiene un momento de inercia de area isotropico facilitana el movimiento omnidireccional en la TBDP y la TBPP, puesto que el LM necesita ser capaz de torsionarse en todas las direcciones, no solo con respecto a los LM de accionamiento circunferencialmente opuestos (LM anterior y posterior) que aplican una fuerza de torsion y de presion que se torsiona en la TBDP, sino con respecto a aquellos LM dispuestos entre los LM de accionamiento, es dedr, los LM laterales. Un LM que tiene un momento de inercia de area isotropico reducina la resistencia a la torsion de estos LM laterales y, por tanto, se prefiere en la tecnica. Por el contrario a esto, los inventores han hallado que el MTS tolera los LM que tienen un momento de inercia de area anisotropico y que requieren mas fuerza para torsionar los LM laterales en la TBDP y la TBPP debido a que estos se torsionan sobre un radio mas grande en comparacion con los LM ubicados en el interior de la torsion (vease la FIG. 16).
Adicionalmente, los inventores han hallado que la rotacion axial de la TSR se transmite sincronicamente a la TBDP cuando se emplean los LM que tienen un momento de inercia de area anisotropico. Este caso es menor cuando se usan LM que tienen un momento de inercia de area isotropica, lo que puede dar como resultado un retardo de rotacion, tambien conocido como espacio de contragolpe u holgura, antes de que los movimientos se transmitan a la punta de la TBDP. Por ejemplo, en los casos en los que un medio de transmision mecanica contiene miembros iongitudinales que tienen un perfil transversal circular, una rotacion axial del efector de extremo con respecto al eje da como resultado una torsion de los miembros iongitudinales individuales, que, a su vez, significa que un par aplicado a la herramienta direccionable en un extremo no se transmite al otro extremo, puesto que dicho par es absorbido por dichos miembros iongitudinales de perfil circular (vease, por ejemplo, la Fig. 13). Se induce una contrafuerza de par que es linealmente inversa proporcional a la longitud de la torsion. En el caso de una herramienta direccionable con una parte torsionable distal de 20 mm y una zona de eje de 400 mm, una torsion de 45° de los miembros iongitudinales de perfil circular se expandira sobre una distancia de 420 mm, permitiendo un espacio de contragolpe u holgura significativos. El cirujano debe aplicar un par adicional antes de que se prolongue la holgura.
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En cuanto al mismo sistema de transmision mecanica, pero en Ios casos en Ios que se usan LM anisotropicos, existe una torsion reducida en Ios LM individuales, puesto que la anisotropfa proporciona a cada LM una resistencia potenciada contra el giro. Este efecto se potencia cuando se combina con gmas de LM, mencionadas mas adelante, que limitan cada LM para evitar o reducir la rotacion axial. Por tanto, se reduce la cantidad de espacio de contragolpe.
En un aspecto preferido, la mayona, preferentemente todos Ios LM en la pluralidad de LM se limitan, cada uno, axialmente en rotacion en 1 o mas puntos (o zonas) limitantes a Io largo del eje longitudinal del tubo ficticio del MTS.
Preferentemente, existe al menos 1 punto de limitacion presente a Io largo de la TBDP o a Io largo de la TSR. El al menos un punto de limitacion dispuesto a Io largo de la TSR puede proporcionarse en la mitad distal de la TSR, preferentemente en el 25% o el 10% de la longitud de la TsR total ubicada en el extremo distal de la TSR, opcionalmente, en la punta distal de la TSR. El punto o Ios puntos limitante/s dispuestos a Io largo de la TSR pueden confinarse a la mitad distal de la TSR, preferentemente en el 25 % o el 10 % de la longitud de la TSR total ubicada en el extremo distal de la TSR, opcionalmente, en la punta distal de la TSR. Preferentemente, existen al menos 2 puntos de limitacion, al menos 1 dispuesto a Io largo de la TSR y al menos 1, 2, 3 o 4 dispuestos a Io largo de la
tbdp.
Preferentemente, existe al menos 1 punto de limitacion presente a Io largo de la TBPP o a Io largo de la TSR. El al menos 1 punto de limitacion dispuesto a Io largo de la TsR puede proporcionarse en la mitad proximal de la TSR, preferentemente en el 25 % o el 10 % de la longitud de la TSR total ubicada en el extremo proximal de la TSR, opcionalmente, en la punta proximal de la TSR. El punto o Ios puntos limitante/s dispuestos a Io largo de la TSR pueden confinarse a la mitad proximal de la TSR, preferentemente en el 25 % o el 10 % de la longitud de la TSR total ubicada en el extremo proximal de la TSR, opcionalmente, en la punta proximal de la TSR. Preferentemente, existen al menos 2 puntos de limitacion, al menos 1 dispuesto a Io largo de la TSR y al menos 1, 2, 3 o 4 dispuestos a Io largo de la TBPP.
Pueden existir al menos 4 puntos de limitacion, al menos 1 dispuesto a Io largo de la TBDP, al menos 1 dispuesto a Io largo de la TSR en la mitad distal de la TSR, preferentemente en el 25 % o el 10 % de la longitud de la TSR total ubicada en el extremo distal de la TSR, opcionalmente, en la punta distal de la TSR, al menos 1 dispuesto a Io largo de la TBPP y al menos 1 dispuesto a Io largo de la TSR en la mitad proximal de la TSR, preferentemente en el 25 % o el 10 % de la longitud de la TSR total ubicada en el extremo proximal de la TSR, opcionalmente, en la punta proximal de la TSR.
En la TBDP o BDP (o la TBPP o BPP), Ios puntos de limitacion estan aislados. Por aislado se entiende que estos estan separados espacialmente en la direccion del eje (A-A') longitudinal central del tubo ficticio. Los puntos de limitacion aislados se separan espacialmente en la direccion del eje (A-A') longitudinal central del tubo ficticio en la TBDP o BDP o la TBPP (o BPP, en Ios casos en Ios que este presente).
En la TSR o SR, Ios puntos de limitacion pueden o no estar aislados. Cuando no estan aislados, estos pueden proporcionarse, por ejemplo, como un canal longitudinal continuo en la direccion del eje (A-A') longitudinal central del tubo ficticio en la TsR o SR.
Se aprecia que la limitacion mencionada anteriormente es diferente de cualquier efecto de limitacion proporcionado por el elemento de fijacion de LM; el elemento de fijacion de LM fija la posicion de Ios LM y no permite que Ios LM se deslicen entre sf (por ejemplo, la FIG. 12, el elemento de fijacion de LM distal 113).
En cuanto a la pluralidad de LM, este permite que Ios LM sean deslizables entre sf en cada uno de dichos puntos de limitacion. Tal como se describe mas adelante, a continuacion, un punto de limitacion puede ser proporcionado por una gma de LM, en particular, una gma de LM articulada en la TBDp o BDP (y en la TBDP o BDp, en Ios casos en Ios que este presente) o una gma de LM fija en la SR o TSR.
Un aspecto adicional es que Ios puntos de limitacion pueden estar en una alineacion rotatoria entre sf esencialmente fija; estos pueden estar en una alineacion rotatoria axial esencialmente fija entre sf a Io largo del tubo ficticio. Por alineacion rotatoria esencialmente fija entre sf o alineacion rotatoria axial entre sf esencialmente fija se entiende que el angulo de rotacion del eje (A-A') entre Ios puntos de limitacion (limttrofes) adyacentes a Io largo del tubo ficticio es esencialmente fijo o limitado. En cuanto a una pluralidad de puntos de limitacion dispuestos longitudinalmente a Io largo del tubo ficticio, el angulo radial del LM con respecto al eje (A-A') longitudinal central del tubo ficticio sigue siendo el mismo en cada punto de limitacion en un estado accionado o sin accionar. Los puntos de limitacion pueden estar en una alineacion esencialmente fija cuando no se aplica ninguna carga de trabajo al MTS o a la herramienta direccionable.
Segun un aspecto de la invencion, Ios puntos de limitacion estan en una alineacion rotatoria entre sf esencialmente fija de tal manera que una lmea radial que interseca un punto de limitacion aislado en el extremo terminal distal de una TBDP muestra un angulo de desviacion, epsilon, de no mas de 30 grados, preferentemente de 25 grados a Io largo del eje longitudinal del tubo ficticio en comparacion con el de un punto de limitacion en el extremo terminal
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proximal de una TBDP o en la TSR en el extremo distal (vease la FIG. 23, por ejemplo, l-A vease l-E). La lmea radial se irradia desde y es perpendicular al eje (A-A') longitudinal central del tubo ficticio. En cuanto a los puntos de limitacion en cuestion (por ejemplo, un canal), el punto de interseccion es el mismo para permitir una comparacion.
Segun un aspecto de la invencion, los puntos de limitacion estan en una alineacion rotatoria entre s^ esencialmente fija de tal manera que una lmea radial que interseca un punto de limitacion aislado en el extremo terminal proximal de una TBPP muestra un angulo de desviacion, epsilon, de no mas de 30 grados, preferentemente de 25 grados a lo largo del eje longitudinal del tubo ficticio en comparacion con el de un punto de limitacion en el extremo terminal distal de una TBPP o en la TSR en el extremo proximal. La lmea radial se irradia desde y es perpendicular al eje (A- A') longitudinal central del tubo ficticio. En cuanto a los puntos de limitacion en cuestion (por ejemplo, un canal), el punto de interseccion es el mismo para permitir una comparacion.
Segun otro aspecto, una lmea radial que interseca un punto de limitacion aislado muestra un angulo de desviacion, epsilon, de no mas de 10 grados, preferentemente de 5 grados, en comparacion con el de un punto de limitacion aislado (limttrofe mas cercano) adyacente a lo largo del eje longitudinal del tubo ficticio (por ejemplo, las FIG. 23. l-C vease i-d). La lmea radial se irradia desde y es perpendicular al eje (A-A') longitudinal central del tubo ficticio. Entre los puntos de limitacion aislados adyacentes (por ejemplo, un canal), el punto de interseccion es el mismo para permitir una comparacion. Ademas de los puntos de limitacion aislados en la TBDP o BDP (y en la TBPP o BPP, en los casos en los que este presente) que se fijan esencialmente entre sf axialmente en rotacion a lo largo del tubo ficticio, estos pueden fijarse esencialmente en rotacion axialmente con respecto a los puntos de limitacion en la SR o
tsr.
Puede proporcionarse una alineacion rotatoria entre sf esencialmente fija en la TBDP o BDP (y en la TBPP o BPP, en los casos en los que este presente), por ejemplo, mediante la presencia de los LM que limitan la cantidad de rotacion entre las gmas de LM adyacentes.
Puede proporcionarse una alineacion rotatoria entre sf esencialmente fija en la TBDP o BDP (y en la TBPP o BPP, en los casos en los que este presente), por ejemplo, mediante gmas de LM articuladas, en las que la guinada entre las gmas de LM articuladas adyacentes esta limitada o se evita, tal como se describe mas adelante a continuacion.
Se proporciona una alineacion rotatoria entre sf esencialmente fija en la SR o TSR, por ejemplo, mediante gmas de LM fijas, en las que la guinada entre las gmas de LM fijas adyacentes esta limitada o se evita, tal como se describe mas adelante a continuacion.
Los puntos de limitacion aislados en la TBDP o BDP (y en la TBPP o BPP, en los casos en los que este presente) que estan en una alineacion rotatoria entre sf esencialmente fija pueden contribuir ademas a la reduccion del espacio de contragolpe.
La rigidez de junta obtenida en la BDP depende en gran parte del momento de inercia de area anisotropico (ly) de los LM. Otros factores pueden influir en la rigidez, incluyendo el modulo elastico, el modulo de cizalla, el numero de LM, la distancia del LM al eje central del MTS, la longitud de la seccion de LM, el momento de inercia polar.
La fuerza de contra-accionamiento es proporcional al momento de inercia de area (I). La inercia se refiere a la longitud del lado largo de la seccion plana del LM a la tercera potencia. Esto explica por que resulta ventajoso el uso de, por ejemplo, un LM de perfil en forma de "I" con un lado largo y corto. El lado largo de la seccion de piano da lugar a un momento de inercia de area superior en comparacion con un alambre de direccion redondo convencional para el mismo area transversal. A este se le denomina efecto de 'regia'. Tal regia puede torsionarse facilmente en una direccion. Sin embargo, en la otra direccion, este es altamente ngido. Esta es la ultima rigidez que se usa para bloquear las deformaciones de rotacion axial y reducir el espacio de contragople en el sistema.
Debido al perfil de un LM, este no se puede rotar libremente en los puntos de limitacion; una vez que el LM esta en contacto con una pared de un canal (por ejemplo, la FIG. 22b), se evita la rotacion y un segundo efecto entra en accion, a saber, el giro de la tira alrededor del eje z (vease la FIG. 3). La constante de torsion (medida de la resistencia frente a la torsion) se denomina el momento de inercia polar y es igual a la suma de Ix e ly (momentos de inercia segundos, medida de la resistencia frente a la torsion). Existe un tercer efecto que surge cuando un LM unicamente en la direccion x golpea la pared de la gma de LM (FIG. 22A, con el LM, por ejemplo, movido hacia la izquierda para que toque la pared de la gma de LM). Esta condicion se cumple muy rapidamente ya que la gma de LM se coloca cerca de la superficie exterior del instrumento, a una distancia radial que es mucho mayor que el espesor del LM. La gma de lM se torsiona sobre su lado resistivo mas torsionado (momento de inercia anisotropico) (vease la FIG. 14, 110). La constante de torsion para este efecto depende de: ly, radio del instrumento (distancia del centro del LM al eje central del instrumento) al cuadrado e inversamente a la longitud del LM (distancia entre 2 puntos de limitacion) al cuadrado. Debido a que la distancia entre los puntos de limitacion es del mismo orden en comparacion con el radio del instrumento y debido a que la ly es alta debido a la anisotropfa y debido a que el radio es grande en comparacion con las dimensiones de la seccion transversal del LM, este tercer efecto es muy importante. Este tiende a ser mucho mayor que el segundo efecto, lo que explica la ventaja del rasgo anisotropico del LM.
Un LM de perfil rectangular con un espesor de 300 pm y un ancho de 530 pm, por ejemplo, tiene el mismo area transversal que un alambre redondo de 437 pm de diametro. Sin embargo, el momento de inercia de area sobre el
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lado alargado (orientado en paralelo a la circunferencia del Instrumento) de la tlra rectangular es dos veces el momento de inercia de area del alambre redondo que da como resultado un aumento doble en la rigidez de rotacion en la TBPP o BPP (300 x 530 = pi x 2182) (1530 = 300 x 5303/12) (1437 = 437 40 x pi /64).
El momento de inercia de area anisotropico no solo reduce la rotacion axial y, por tanto, el espacio de contragoipe, sino que tambien reduce la formacion de una cadena cinematica en espiral dentro de la LMBDP (y, por tanto, la TBDP y BDP) o dentro de la LMBPP (y, por tanto, la TBPP y BPP). La cadena cinematica en espiral es una configuracion no deseable en la LMBDp o la LMBPP en la que las gmas de LM articuladas, a pesar de estar limitadas entre s^ en rotacion, adoptan una configuracion mecanicamente estable en la que la gma de LM mas proximal esta desplazada de manera giratoria en comparacion con la gma de LM mas distal (veanse las FIG. 21A y 21B). Tal configuracion estable se realiza cuando las gmas de LM constituyen una cadena cinematica que sigue una trayectoria en espiral. Los instrumentos omnidireccionales basados en una concatenacion de gmas de LM articuladas son propensos a este fenomeno. En el caso de los instrumentos quirurgicos, esto da como resultado una rotacion entre el eje y la parte distal torsionable de extremo. En cirugfa, esta perdida de transmision de giro es altamente no deseable. Los presentes inventores han hallado que los LM que tienen un momento de inercia de area anisotropico evitan la formacion de esta configuracion estable. El efecto se potencia cuando los puntos de limitacion en la sR (TSR) y la TBDP (BDP) y en la TBDP (o BDP, en los casos en los que esta presente) estan en una alineacion rotatoria entre sf esencialmente fija.
Los LM en el interior y el exterior de un giro de una TBPP o BPP torsionada y que son los principales LM implicados en la transmision de fuerza, se torsionan sobre el eje con el menor momento de inercia de area. Los LM laterales o dispuestos en lados, no implicados ni directamente implicados en la transmision de fuerza, tienen que torsionarse sobre el eje mas ngido (vease la FIG. 12). En el caso de una TBPP o BPP de 10 mm de diametro torsionada a 90° de deformacion, el radio de torsion interno puede ser de 5 mm, mientras que el radio de torsion en el medio sera de 10 mm. Por tanto, la torsion no favorable sobre el lado alargado del LM anisotropico puede compensarse mediante un aumento del radio de torsion.
El MTS esta provisto de una pluralidad (por ejemplo, de 2 a 30, de 3 a 20) de gmas de LM configuradas para soportar y mantener la disposicion de los LM alrededor del tubo ficticio. En particular, la pluralidad de gmas de LM mantienen la mayona de, preferentemente todos, los LM en una posicion circunferencial constante sobre el tubo ficticio. Por mantenimiento de una posicion circunferencial constante se entiende que un angulo radial adoptado por un LM con respecto a un eje (A-A') longitudinal central del tubo ficticio es esencialmente constante y que la distancia radial de un lM desde el eje (A-A') longitudinal central del tubo ficticio es esencialmente constante. La gma de LM se configura para mantener la posicion circunferencial esencialmente constante en un estado accionado o sin accionar.
En particular, la pluralidad de gmas de LM limita axialmente en rotacion la mayona de, preferentemente todos, los LM, en particular, en la TBDP (y la TBPP, en los casos en los que este presente), pero tambien en la TSR. Por limitacion axialmente en rotacion de un LM se entiende que la rotacion de un LM sobre su eje (axial) longitudinal esta limitada, por ejemplo, en un punto de limitacion. La gma de LM se configura para mantener el angulo de rotacion axial esencialmente constante en un estado accionado o sin accionar. Un angulo de rotacion axial, beta, (veanse las FIG. 22A y 22B) se refiere a un angulo adoptado por una seccion de piano del LM, por ejemplo, dentro del punto de limitacion. Una seccion de piano es tfpicamente una seccion transversal perpendicular al eje (z) central longitudinal de un LM (vease la FIG. 22A y B). El angulo de rotacion axial, beta, es con respecto a un eje x de los ejes (x, y) perpendiculares entre sf que se intersecan en un centroide de la seccion de piano y cuyo eje forma un piano que es paralelo a y se encuentra sobre la seccion de piano. El centroide se entiende que es el centro geometrico de la seccion de piano, mas espedficamente del perfil exterior de la seccion de piano. Cuando la seccion de piano tiene un perfil esencialmente rectangular, los ejes x e y se alinean paralelos a los bordes rectos del rectangulo, alineandose el eje x de tal manera que el momento de inercia de area con respecto al eje x es el mas grande. Cuando la seccion de piano tiene un perfil esencialmente irregular, el eje x se alinea de tal manera que el momento de inercia de area es el mas grande con respecto al eje x. Beta es un cambio de angulo del eje x (por ejemplo, x' en comparacion con x en la FIG. 22B). En cuanto a un angulo de rotacion axial esencialmente constante, es dedr, en los casos en los que el LM esta limitado axialmente en rotacion, beta, tfpicamente tiene una desviacion de entre ±45 grados.
Una gma de LM en la BDP/TBDP (y BPP/TBPP, en los casos en los que este presente) contiene el punto de limitacion aislado mencionado anteriormente para un LM para limitar axialmente en rotacion un LM y para mantener ademas el LM en una posicion circunferencial esencialmente constante sobre el tubo ficticio, en la que los LM son deslizables longitudinalmente con respecto a cada punto de limitacion aislado. En cuanto a la pluralidad de LM, esta permite que los LM sean deslizables entre sf en cada uno de dichos puntos de limitacion aislados.
De manera similar, una gma de LM en la zona de eje o TSR contiene el punto de limitacion aislado mencionado anteriormente para un LM para limitar axialmente en rotacion un LM y para mantener ademas el LM en una posicion circunferencial esencialmente constante sobre el tubo ficticio, en la que los LM son deslizables longitudinalmente con respecto a cada punto de limitacion aislado. En cuanto a la pluralidad de LM, esta permite que los LM sean deslizables entre sf en cada uno de dichos puntos de limitacion aislados.
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Algunas gmas de LM ("gmas de LM articuladas" en el presente documento) pueden articularse entre sf, particularmente pueden pivotarse entre sf, soportando de este modo la torsion de los LM, de manera similar a una Junta de empunadura. Las gmas de LM articuladas pueden disponerse en la TBDP y en la TBPP, en los casos en los que este presente, que corresponden a la BDP y la BPP de la herramienta direccionable. Una gma de LM articulada puede articularse en uno o ambos lados.
Una o mas gmas de LM ("gmas de LM fiJas" en el presente documento) pueden fiJarse en rotacion entre s^ manteniendo de este modo una trayectoria (no de torsion) fiJa del LM. Estas pueden fiJarse en rotacion entre sf para reducir la flexibilidad de la TSR en comparacion con la flexibilidad de la TBDP. La fiJacion de rotacion evita la rotacion entre sf en cualquiera de los tres eJes (por ejemplo, alabeo, cabeceo y guinada). Las gmas de LM fiJas pueden disponerse en la TSR, que corresponde a la Sr de la herramienta direccionable, dando lugar a una TSR esencialmente ngida o seminigida.
Tal como se ha mencionado anteriormente, la TSR puede volverse ngida o seminigida cuando se opera en conJunto con un exotubo o tubo exterior ngido o semirngido. En otras palabras, la TSR puede ser flexible. Puede aplicarse ngidamente mediante la insercion de la TSR en un tubo ngido o semirngido o mediante la suJecion de un tubo ngido o semirngido alrededor de la TSR. Por tanto, las gmas de LM articuladas pueden disponerse en la TSR, que corresponde a la SR de la herramienta direccionable.
Una gma de LM comprende un cuerpo que tiene un lado distal y un lado proximal, y un borde o superficie exterior que conecta los lados distal y proximal.
En cuanto a una gma de LM articulada, el cuerpo preferiblemente es sustancialmente en forma de disco, tal como se muestra, por eJempIo, en la FIG. 18. El disco puede disponerse en un lado distal con un receptaculo y en un lado proximal con una protuberancia (por ejemplo, una rotula) para acoplarse con un receptaculo de una gma de LM adyacente. Las gmas de LM articuladas adyacentes, por tanto, forman una Junta de rotula y un receptaculo articulatorio para el pivotamiento entre sf Como gma general, en cuanto a los instrumentos, tales como los instrumentos quirurgicos, un disco puede tener un diametro de 0,1 cm, 0,2 cm, 0,3 cm, 0,4 cm, 0,5 cm, 0,6 cm, 0,8 cm, 1cm, 1,2 cm, 1,4 cm, 1,6 cm, 1,8 cm, 2 cm o mas, o un valor entre dos cualquiera de los valores mencionados anteriormente, preferentemente entre 0,2 cm y 1,6 cm. El disco, excluyendo las protuberancias, puede tener un espesor de 0,02 cm, 0,15 cm, 0,2 cm, 0,4 cm o mas, o un valor entre dos cualquiera de los valores mencionados anteriormente, preferentemente entre 0,1 mm y 0,2 mm.
En cuanto a una gma de LM fiJa, el cuerpo preferiblemente es sustancialmente en forma cilmdrica, siendo los extremos del cilindro los lados distal y proximal. Como gma general, en cuanto a los instrumentos, tales como los instrumentos quirurgicos, un cilindro puede tener un diametro de 0,1 cm, 0,2 cm, 0,3 cm, 0,4 cm, 0,5 cm, 0,6 cm, 0,8 cm, 1cm, 1,2 cm, 1,4 cm, 1,6 cm, 1,8 cm, 2 cm o mas, o un valor entre dos cualquiera de los valores mencionados anteriormente, preferentemente entre 0,2 cm y 1,6 cm. El diametro de la gma de LM articulada y la gma de LM fiJa puede ser el mismo.
La longitud del cilindro puede ser, por eJempIo, de 0,5 cm, 0,6 cm, 0,8 cm, 1 cm, 2 cm, 3 cm o mas, o un valor entre dos cualquiera de los valores mencionados anteriormente, preferentemente entre 1 cm y 3 cm. Aunque se prefiere que este presente una pluralidad de gmas de LM fiJas dispuestas en tandem, dentro del alcance de la invencion se encuentra que una unica gma de LM fiJa larga se dispone en la TSR, que corresponde a la SR de la herramienta direccionable.
Preferentemente, el cuerpo de la gma de LM, ya sea articulado o fiJo, es un elemento de una pieza, por eJempIo, se forma mediante moldeo o mecanizado como una sola pieza, evitando el conJunto de una pluralidad de elementos.
El cuerpo esta provisto de una disposicion de dos o mas, por ejemplo, 2, 3, 4, 5 canales. El numero de canales puede depender del tamano del instrumento; se preven de 18 a 40 canales o mas. Un canal comprende un espacio vado en el cuerpo de la gma de LM articulada. Un canal pasa desde el lado distal hasta el lado proximal del cuerpo. Un canal tiene preferentemente un eJe central desde el lado distal hasta el lado proximal del cuerpo que es paralelo al eJe central de la gma de LM. Un canal puede aloJar uno, dos o mas LM, preferentemente solo un LM. Un canal actua como punto de limitacion. Un canal esta dimensionado para limitar el LM, en particular, para evitar el movimiento radial con respecto al eJe central del cuerpo. Un canal esta dimensionado para limitar el LM, en particular, para evitar la rotacion axial, es dedr, sobre el eJe (z) central de LM. Cada canal se configura ademas para mantener el LM en una posicion circunferencial esencialmente constante sobre el tubo ficticio. Un canal esta dimensionado para facilitar el movimiento deslizable longitudinal del LM a traves del mismo. Los canales pueden disponerse alrededor de un tubo ficticio. Dicho tubo ficticio se corresponde con el tubo ficticio del MTS. Los canales se separan espacialmente entre sf Un canal puede contener un perfil transversal que complemente el perfil del LM que va a aloJarse. Un perfil transversal es perpendicular al eJe central del canal. Por eJempIo, en los casos en los que el LM tiene un perfil rectangular, el canal puede contener un perfil rectangular. Se aprecia que el perfil de canal no necesita refleJar precisamente el perfil del LM, por eJempIo, un perfil de LM en forma de pista puede acoplarse mediante un canal rectangular.
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La pluralidad de gmas de LM se dispone en tandem, es dedr, el lado distal de una gma de LM se situa en sentido opuesto al lado proximal de una gma de LM adyacente. Un ejemplo de gmas de LM articuladas dispuestas en tandem se muestra en la FIG. 20. La disposicion en tandem de las gmas de LM articuladas sirve para limitar los LM en un numero de posiciones de limitacion aisladas a lo largo del eje longitudinal del tubo ficticio del MTS. Pueden existir 2 o mas (por ejemplo, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 o mas) gmas de LM articuladas dispuestas en tandem que proporcionen 2 o mas (por ejemplo, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 o mas) puntos de limitacion aislados. Preferentemente, existen 7 o mas gmas de LM articuladas dispuestas en tandem que proporcionan 7 o mas puntos de limitacion aislados.
La pluralidad de gmas de LM articuladas se articula (por pares) entre sl Preferentemente, la pluralidad de gmas de LM articuladas esta en contacto (por pares) entre sl Se prefiere que se evite o limite la rotacion relativa de las gmas de LM adyacentes (es dedr, la guinada o la rotacion axial entre las gmas de LM articuladas adyacentes). La prevencion o limitacion de la guinada permite que los puntos de limitacion aislados esten en una alineacion rotatoria entre sf esencialmente fija a lo largo del tubo ficticio. Segun un aspecto, una lmea radial que interseca un punto de limitacion aislado (por ejemplo, un canal) de una gma de LM articulada muestra un angulo de desviacion, epsilon, de no mas de 10 grados, preferentemente de 5 grados, en comparacion con el de una gma de LM articulada adyacente (vease las FIG. 23). La lmea radial se irradia desde y es perpendicular al eje (A-A') longitudinal central del tubo ficticio. Entre las gmas de LM adyacentes, el punto de interseccion con el punto de limitacion aislado (por ejemplo, un canal) es el mismo para permitir una comparacion.
Preferentemente, una gma de LM articulada esta en contacto con una gma de LM (limftrofe) adyacente usando una junta de pivote, tal como una junta de tipo rotula o receptaculo articulatorio. Puede existir una junta de tipo rotula o receptaculo articulatorio por par de gma de LM articulada. La junta de pivote permite el pivotamiento de una gma de LM articulada con respecto a una gma de LM articulada adyacente. La junta de pivote permite dos grados de libertad de movimiento con respecto a una gma de LM articulada adyacente, es dedr, alabeo y cabeceo. La junta de pivote puede permitir alguna rotacion relativa de las gmas de LM articuladas adyacentes (es dedr, la guinada o la rotacion axial entre las gmas de LM articuladas adyacentes). Se prefiere la prevencion o limitacion de la guinada, pero no es necesariamente un requisite en vista de que el uso de los LM que tienen un momento de inercia de area anisotropico evita la holgura rotatoria, tal como se ha mencionado anteriormente, sin embargo, tambien se encuentra dentro del alcance de la invencion. Se prefiere que la junta de pivote no pueda permitir una rotacion relativa de las gmas de LM articuladas adyacentes (es dedr, la guinada o la rotacion axial entre las gmas de LM articuladas adyacentes). La prevencion o limitacion de la guinada puede lograrse, por ejemplo, usando un limitador que pueda ser una protuberancia fija sobre el cuerpo de una gma de LM articulada que se recibe mediante un rebaje fijo sobre el cuerpo de una gma de LM articulada adyacente (tal como se muestra, por ejemplo, en la FIG. 18); el acoplamiento evita la rotacion axial de una gma de LM con respecto a la gma de LM adyacente.
Una pluralidad de gmas de LM fijas esta entre sf (por pares) en relacion fija. Estas estan preferentemente en relacion rotatoria fija. Estas estan preferentemente en relacion de distancia fija. Preferentemente, la pluralidad de gmas de LM fijas esta en contacto (por pares) entre sl Una pluralidad de gmas de LM fijas se configura para reducir la flexibilidad de la TSR, en comparacion con la flexibilidad de la TBDP.
Al igual que con las gmas de LM articuladas adyacentes, se evita la rotacion relativa de las gmas de LM fijas adyacentes (es dedr, la guinada o la rotacion axial entre las gmas de LM fijas adyacentes). La prevencion de la guinada permite que los puntos de limitacion aislados esten en una alineacion rotatoria entre sf esencialmente fija a lo largo del tubo ficticio.
La pluralidad de gmas de LM se dispone en tandem de tal manera que los canales dispuestos en drculo estan en alineacion y pueden recibir, cada una, un (u, opcionalmente, dos o mas) LM. Preferentemente, la gma de LM articulada tiene forma sustancialmente de disco, esta provista de 10-20 canales, configurado cada uno para alojar solo un LM, conteniendo cada canal un perfil rectangular, orientandose el lado largo del rectangulo en sentido opuesto a un eje central de la gma de LM, disponiendose los canales alrededor de un drculo ficticio.
Preferentemente, la gma de LM fija tiene forma sustancialmente de cilindro, esta provista de 10-20 canales, configurado cada uno para alojar solo un LM, conteniendo cada canal un perfil rectangular, orientandose el lado largo del rectangulo en sentido opuesto a un eje central de la gma de LM, disponiendose los canales alrededor de un drculo ficticio.
Cada canal se configura para limitar el LM para reducir o evitar la rotacion axial y para mantener su posicion radial con respecto a un eje (A-A') central de la gma de LM.
El MTS puede estar provisto de un efector de extremo y configurado de tal manera que el efector de extremo se fija en rotacion en relacion con la LMBDP y el efecto de extremo se puede rotar cuando la LMBDP esta en una posicion torsionada, mediante una rotacion complementaria de la LMBPp. Por tanto, la herramienta direccionable puede configurarse de tal manera que el efector de extremo se fija en rotacion en relacion con la BDP y el efector de extremo se puede rotar cuando la BDP esta en una posicion torsionada, mediante una rotacion complementaria de la BPP. El efector de extremo fijo en rotacion puede realizarse mediante una fijacion permanente a la punta de la LMBDP o BDP, por ejemplo, mediante soldadura o adhesivo. Como alternativa, el efector de extremo fijo en rotacion puede realizarse mediante una fijacion giratoria bloqueable a la punta de la LMBDP o BDP, en la que el efector de extremo se fija en rotacion en relacion cuando el efector de extremo se bloquea en una posicion.
Se hace referenda en la descripcion, a continuacion, a los dibujos que ejemplifican realizaciones particulares de la invencion; estos no pretenden de ningun modo ser limitantes. Se entendera que el experto puede adaptar el dispositivo y sustituir los componentes y los rasgos segun las practicas comunes del experto.
La FIG. 1 representa un sistema de transmision mecanica (MTS) de la invencion 100 mostrada en aislamiento que
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tiene un extremo proximal 20 y un extremo distal 40, y un eje A-A' longitudinal central. El MTS 100 que comprende una pluralidad (es dear, 4) de miembros longitudinales (LM) 110 dispuestos longitudinalmente y dispersados uniformemente alrededor de un tubo ficticio 120 longitudinal que tiene una forma cilmdrica. El MTS 1l0 contiene una parte distal torsionable de transmision (TBDP) 130 y una zona de eje de transmision (TSR) 132 que es esencialmente ngida o semingida en la zona de eje de la herramienta direccionable o que se mantiene ngida o semingida en la zona de eje de la herramienta direccionable mediante la operacion conjunta con un exotubo.
La FIG. 2 representa el MTS 100 de la FIG. 1 en el que la TBDP 130 esta torsionada y la TSR 132 permanece en la misma configuracion recta.
La FIG. 3 representa dos ejes de interseccion 116 (eje x), 118 (eje y) sobre una seccion de piano 114 que es una seccion transversal plana del LM 110 en posicion 112 en la FIG. 1, seccion transversal que tiene un perfil en forma de "I". Los ejes que se intersecan en un punto Ill que es un centroide del perfil (forma exterior) de la seccion transversal plana 114. Los ejes 116, 118 son perpendiculares entre sl El eje 116 sobre el que el LM tiene el momento de inercia de area superior (eje x, 116) se orienta de tal manera que es esencialmente radial al eje (A-A') central del MTS. Un eje z 119 tambien se indica que es perpendicular tanto al eje x 116, como al eje y 118.
La FIG. 4 representa una vista exterior de un MTS 100 de la invencion, que tiene un extremo proximal 20 y un extremo distal 40, y una parte distal torsionable de transmision (TBDP) 130, una zona de eje de transmision (TSR) 132 y una parte proximal torsionable de transmision (TBPP) 134. La zona de eje de transmision (TSR) 132 se dispone con una pluralidad de gmas de LM fijas 350, 350', 350" proporcionando cada una puntos de limitacion para la rotacion axial del LM, en la que cada LM es longitudinalmente deslizable con respecto a cada gma de LM 350, 350', 350''. La TBDP 130 y la tBpP 134 se disponen con una pluralidad de gmas de Lm articuladas 305, 305', 305", 305a, 305a', 305a", proporcionando cada una un punto de limitacion aislado para la rotacion axial del LM, en la que cada LM es longitudinalmente deslizable con respecto a cada gma de LM 305, 305', 305", 305a, 305a', 305a".
La FIG. 5 representa el MTS 100 de la FIG. 4, en el que la TBPP 134 se ha accionado mediante torsion, transmitiendose el movimiento a la TBDP 130 a lo largo de la TSR 132 mediante el MTS, que la TBDP 130 se torsiona en respuesta.
La FIG. 6 representa una seccion transversal semicircular (es decir, la seccion de piano 114) de un LM y los ejes x e y de interseccion sobre los que se miden los momentos de inercia, ejes que se centran en un punto Ill que es el centroide de la seccion transversal. La relacion lx/ly = 3,57, que se calcula segun la Ec 1 y la Ec 2.
La FIG. 7 representa una seccion transversal rectangular (es decir, la seccion de piano 114) de un LM y los ejes x e y de interseccion alrededor de los que se miden los momentos de inercia, ejes que se centran en un punto Ill que es el centroide de la seccion transversal. La relacion lx/ly = 4, que se calcula segun la Ec 1 y la Ec 2.
La FIG. 8 representa una seccion transversal en forma de "l" (es decir, la seccion de piano 114) de un LM y los ejes x e y de interseccion alrededor de los que se miden los momentos de inercia, ejes que se centran en un punto Ill que es el centroide de la seccion transversal. La relacion lx/ly = 9,2, que se calcula segun la Ec 1 y la Ec 2.
La FIG. 9 representa una seccion transversal rectangular de bordes redondeados (es decir, la seccion de piano 114) de un LM y los ejes x e y de interseccion alrededor de los que se miden los momentos de inercia, ejes que se centran en un punto Ill que es el centroide de la seccion transversal. La relacion lx/ly = 4, que se calcula segun la Ec 1 y la Ec 2.
La FIG. 10 representa una seccion transversal en forma de pista (es decir, la seccion de piano 114) de un LM y los ejes x e y de interseccion alrededor de los que se miden los momentos de inercia, ejes que se centran en un punto Ill que es el centroide de la seccion transversal. La relacion lx/ly = 4, que se calcula segun la Ec 1 y la Ec 2.
La FIG. 11 representa una vista de lado de un medio de transmision mecanica 50, no de la invencion, que tiene un extremo proximal 20 y un extremo distal 40 y se forma usando miembros longitudinales 52, 52', 52" conectados en el extremo distal a un elemento de fijacion de miembros longitudinales distal 55. La zona de eje de transmision esta provista de una gma fija de miembro longitudinal 64. Las secciones transversales de los miembros longitudinales 52, 52', 52" se representan cada una teniendo una seccion de piano circular 56, 56', 56". La torsion de cada uno de los miembros longitudinales 52, 52', 52" se facilita aparentemente mediante los miembros longitudinales de perfil circular que tienen un momento de inercia de area isotropico, particularmente, con respecto a aquellos miembros longitudinales, por ejemplo, 52 que son perifericos a los miembros longitudinales 52', 52" que accionan el movimiento de torsion. Por tanto, todos los miembros longitudinales 52, 52', 52" se torsionan con una resistencia igual, a pesar de que cada miembro longitudinal, por ejemplo, 52, 52', 52" se torsione en una direccion relativa diferente (vease la direccion de la flecha 58, 58', 58", en comparacion con un indicador de orientacion 60, 60', 60").
La FIG. 12 representa una vista de lado de un MTS 100 de la invencion, que tiene un extremo proximal 20 y un extremo distal 40 y se forma usando LM 110, 110, 110" conectados en el extremo distal a un elemento de fijacion de LM distal 113. La zona de eje de transmision (TSR) esta provista de una gma de LM fija 350. Las secciones de piano
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114, 114', 114" del LM 110, 110, 110" se representan con perfiles en forma de "I". La torsion de cada uno de Ios LM 110, 110, 110" no se impide, sorprendentemente, mediante Ios LM de perfil en forma de "I" que tienen secciones de piano con un momento de inercia de area anisotropico, particularmente con respecto a aquellos LM, por ejemplo, 110 que son perifericos a Ios miembros longitudinales 110', 110" que accionan el movimiento de torsion. Por tanto, todos Ios miembros longitudinales 110, 110', 110" se torsionan sin pandeo o giro, a pesar de que cada miembro longitudinal, por ejemplo, 110, 110', 110" se torsione en una direccion relativa diferente (vease la direccion de la flecha 158, 158', 158''), y a pesar de que Ios miembros longitudinales perifericos, por ejemplo, 110, se torsionen en una direccion que tenga un momento de inercia de area mayor.
La FIG. 13 es una vista esquematica de un medio de transmision mecanica 50 de la FIG. 11 y no de la invencion, que demuestra el giro de Ios miembros longitudinales 52, 52', 52" en una parte torsionable distal 64 cuando el par 62 se aplica a una zona de eje 66. Cada uno de Ios miembros longitudinales 52, 52', 52" tiene un perfil circular y, por tanto, un momento de inercia de area isotropico. Por tanto, el uso de miembros longitudinales circulares introduce un espacio de contragolpe en la transmision de par a traves de la zona de eje 66 y a la parte distal torsionable 64.
La FIG. 14 es una vista esquematica de un MTS 100 de la FIG. 11 y de la invencion, que demuestra un giro significativamente menor de Ios LM 110, 110', 110" en la parte distal torsionable de transmision (TBDP) 130 cuando el par 162 se aplica a la TSR 132. Cada uno de Ios miembros longitudinales 110, 110', 110" tiene una seccion de piano en forma de "I" y, por tanto, un momento de inercia de area anisotropico. Por tanto, el uso de LM de perfil en forma de "I" reduce o retira el espacio de contragolpe en la transmision de par a traves de la zona de eje de LM 132 y a la TBDP 130.
La FIG. 15 es una vista esquematica de un MTS 100 de la FIG. 14 y de la invencion, que muestra un unico LM 110 aislado. Esta muestra la aplicacion de fuerza (164) al LM 110 y su resistencia a la torsion, atribuible al momento de inercia de area anisotropico.
La FIG. 16 muestra Ios diferentes radios de torsion de Ios LM anterior 110", posterior 110' y lateral 110 dispuestos en el MTS 100 en la TBDP 130. El radio de torsion 117a es menor para el LM anterior 110" ubicado en el interior de la torsion, en comparacion con el radio de torsion 117b del LM lateral 110, LM lateral 110 que es mas ngido en la direccion de torsion debido al momento de inercia de area anisotropico del LM 110.
La FIG. 17 es una vista en planta de una gma de LM 300 que tiene forma de disco. La gma de LM 300 tiene un cuerpo 302 que se dispone con 4 canales 310 aislados, dispuestos alrededor de un tubo ficticio 320. El tubo ficticio 320 se corresponde con el tubo ficticio 120 en la FIG. 1. Cada canal 310 limita un LM 110. Cada canal se considera como un punto de limitacion aislado.
La FIG. 18 es una vista de lado de una gma de LM 300 que es una gma de LM articulada 305 que tiene una forma de disco y un lado distal 40 y un lado proximal 20. La gma de LM articulada 300 tiene un cuerpo 302 que comprende en el lado distal 40, un componente del par de componentes que forma una junta de pivote que es una protuberancia abovedada 330, similar a la rotula de una junta de rotula y un receptaculo articulatorio. Este comprende ademas, en el lado proximal 20, el otro componente del par de componentes que forma una junta de pivote que es un rebaje redproco 340, similar al receptaculo de una junta de rotula y un receptaculo articulatorio. Ademas, se indica un par de limitadores de rotacion (332, 332') conectados fijamente a la protuberancia abovedada 330, que son protuberancias radiales de dicha protuberancia abovedada 330. Estos se asocian a un par de ranuras redprocas 340, 340' conectadas fijamente al rebaje receptor 340 de una gma de LM articulada adyacente (no mostrada), para evitar la rotacion axial entre sf de gmas de Lm articuladas adyacentes. Cada gma de LM articulada contiene un punto de limitacion aislado (es dedr, un canal) y el par de limitadores de rotacion proporcionan una alineacion en rotacion entre sf esencialmente fija del punto de limitacion aislado a Io largo del tubo ficticio. La FIG. 19 muestra una herramienta direccionable 500 que incorpora un MTS de la invencion. La herramienta direccionable 500 tiene un extremo proximal 20 y un extremo distal 40. El extremo distal 40 esta provisto de un efector de extremo (540) que es un agarre, mientras que el extremo proximal 20 esta provisto de un mango 550 para dirigir el tubo y controlar el agarre. Tambien se indican la parte distal torsionable (BDP) 530, la zona de eje (SR) 532 y la parte proximal torsionable (BPP) 534.
La FIG. 20 es una vista esquematica de un MTS 100 de la invencion que tiene un extremo proximal 20 y un extremo distal 40, provisto de 4 LM 110 dispuestos alrededor de un tubo ficticio, mantenido en una posicion con una pluralidad de gmas de LM articuladas 305, 305', 305" en la TBDP 130, proporcionadas cada una con una pluralidad de canales alineados. Uno de un par complementario de elementos (protuberancia abovedada 330) de una junta de pivote se indica en la gma de LM mas distal 300". La TSR 132 contiene una pluralidad de gmas de LM fijas dispuestas en tandem 350, 350', 350" que mantienen la posicion de Ios LM 110 en la TSR 130.
La FIG. 21A muestra una parte distal torsionable de un medio de transmision mecanica 50, no de la invencion, que tiene un extremo proximal 20 y un extremo distal 40. El medio de transmision mecanica 50 se dispone con miembros longitudinales de perfil circular 52, 52', 52", teniendo cada uno un segundo momento de inercia de area isotropico, miembros longitudinales 52, 52', 52" que se limitan en una posicion circunferencial y radial mediante una pluralidad de gmas articuladas de miembro longitudinal 54, 54', 54". Se evita la rotacion axial entre sf de las gmas articuladas
5
10
15
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40
de miembro longitudinal 54, 54', 54" adyacentes debido a la presencia de limitadores de rotacion (no indicados) sobre cada gma de miembro longitudinal 54, 54', 54''.
La FIG. 21B muestra la parte distal torsionable de un medio de transmision mecanica 50 de la FIG. 21A y no de la invencion, que ha entrado en el estado de cadena cinematica en espiral estable y no deseable mediante el que los miembros longitudinales de perfil circular 52, 52', 52" en el extremo proximal 20 se giran con respecto al extremo distal 40, a pesar de la presencia de limitadores de rotacion.
La FIG. 22 muestra dos orientaciones ejemplares de un miembro longitudinal 110a, 110b presente en un canal de gma de LM 310 o 310' en el que el eje x de una seccion de piano 114 de un miembro longitudinal 110b se muestra para desviarse de una imea imaginaria 115 trazada entre el eje (A-A') central y el centroide Ill de la seccion de piano 114 mediante un angulo alfa cuando esta limitado por un canal de gma de LM 310'. El otro miembro longitudinal 110a no muestra tal desviacion, es dear, alfa es cero cuando esta limitado por un canal de gma de LM 310.
Las FIG. 22A y 22B ilustran un angulo beta que es un cambio en un angulo de rotacion axial de un LM 110. La FIG 22A representa una orientacion de partida de un eje (X) y la FIG. 22B representa el eje (x') en uno de los ifmites de rotacion dentro de un canal 310. En cuanto a un angulo de rotacion axial esencialmente constante de un LM 110, es dear, en los casos en los que el LM esta limitado axialmente en rotacion en un punto de limitacion aislado, el angulo beta se desvfa entre determinados Kmites.
La FIG. 23 I y II ilustran una TBDP (130) dispuesta con una pluralidad de gmas de LM articuladas (305b a E) y un eje (A-A') longitudinal central del tubo ficticio y una TSR (132) dispuesta con gmas de LM fijas (305a). En I, la TBdP (130) es recta (sin accionar) y en II, la TBDP (130) esta curvada (accionada). Las FIG. 23 Y y X muestran vistas en planta esquematicas de gmas de LM aisladas para ilustrar el angulo de desviacion, epsilon. La FIG. 23A muestra la imea radial (312X) de una gma de LM (305X) que se proyecta desde el eje (A-A') longitudinal central del tubo ficticio y que interseca su canal 310X, La FIG. 23Y muestra la imea radial (312Y) de otra gma de LM (305X) que interseca su canal 310X. X e Y son las gmas de LM entre las que debe medirse el valor de epsilon. Por ejemplo, en los casos en los que epsilon es una medida del angulo de desviacion entre dos gmas de LM articuladas adyacentes, X puede ser l-C e Y puede ser l-D.
En los casos en los que epsilon es una medida del angulo de desviacion entre una gma de LM articulada mas proximal y una gma de LM articulada mas distal en la TBDP (130), X puede ser l-B e Y puede ser l-E. En los casos en los que epsilon es una medida del angulo de desviacion entre la gma de LM fija en la TsR (132) y una gma de LM articulada mas distal, X puede ser l-A e Y puede ser l-E.
La diferencia angular entre las imeas radiales (312a y 312X) de estas respectivas gmas de LM, el angulo de desviacion, se indica como epsilon. Las FIG. 23 l-A a l-E son vistas en planta esquematicas de las gmas de LM aisladas de la FIG. 23, en las que no existe ninguna desviacion (epsilon es cero) entre las gmas de LM adyacentes y cuando la TBDP (130) es recta (sin accionar). Las FIG. 23 ll-A a ll-E son vistas en planta esquematicas de las gmas de LM aisladas de la FIG. 23-ll, en las que no existe ninguna desviacion (epsilon es cero) entre las gmas de LM adyacentes y cuando la TBDP (130) esta curvada (tensionada).

Claims (10)

  1. 5
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    20
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    30
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    65
    reivindicaciones
    1. Una herramienta direccionable (500) que tiene un extremo proximal (20) y un extremo distal (40) y que comprende una zona de eje (532), una parte proximal torsionable, BPP (534), que se puede mover omnidireccionalmente, y una parte distal torsionable, BDP (530), que se puede mover omnidireccionalmente y se configura para moverse en respuesta al movimiento de la BPP (534), herramienta direccionable (500) que comprende un sistema de transmision mecanica, MTS, que comprende una pluralidad de miembros longitudinales, LM (110), teniendo cada uno un extremo proximal (20) y un extremo distal (40), dispuestos en una direccion longitudinal alrededor de un tubo ficticio (120), y tiene una correspondiente zona de eje de transmision, TSR (132), una parte proximal torsionable de transmision, TBPP (134), y una parte distal torsionable de transmision, TBDP (l30), en la que una seccion de piano (114) de al menos un LM (110) demuestra un momento de inercia de area anisotropica y la mayona de los LMs (110) estan limitados, cada uno, axialmente en rotacion en puntos de limitacion en los que los LM son deslizables longitudinalmente con respecto a cada punto de limitacion aislado y el MTS (100) se configura de tal manera que la punta de la BDP (530) se puede rotar axialmente en una posicion torsionada mediante una rotacion complementaria de la BPP (534)
    en la que
    - el MTS (100) se proporciona ademas con gmas de LM (300, 305, 305a 350) configuradas cada una para limitar axialmente en rotacion dicha mayona de los LMs (110) en los puntos de limitacion, estando al menos 2 gmas de LM (300, 305) en la TBDP (130) y estando al menos 2 gmas de LM (300, 305a) en la TBPP (134),
    - cada gma de LM (300, 305, 305a, 350) comprende un cuerpo provisto de una pluralidad de canales (310) aislados dispuestos alrededor del tubo ficticio (320, 120) configurado para limitar axialmente en rotacion dicha mayona de los LMs (110) en los puntos de limitacion y para mantener los LMs (110) en una posicion circunferencial esencialmente constante sobre el tubo ficticio (120) en el punto de limitacion, y
    - las gmas de LM (300) en la TBDP (130) y la TBPP (134) son gmas de LM articuladas (305, 305', 305", 305a, 305a', 305a") dispuestas en tandem respectivamente y articuladas entre sf de tal manera que se permite el movimiento pivotante en dos grados de libertad con respecto a una gma de LM articulada adyacente, soportando de este modo la torsion de los LMs (110) en la TBDP (530) y en la TBPP (534) respectivamente.
  2. 2. La herramienta direccionable (500) segun la reivindicacion 1, en la que:
    - al menos una de las gmas de LM (350, 350' 350") se dispone en la TSR (132) y proporciona al menos un punto de limitacion a lo largo de la TSR (132) en la mitad distal de la TSR (i32) preferentemente en el 10 % de la longitud total de la TSR (132) ubicada en el extremo distal de la (132), y/o
    - al menos una de las gmas de LM (350, 350' 350") se dispone en la TSR (132) y proporciona al menos otro punto de limitacion a lo largo de la tSr (132) en la mitad proximal de la TSR (132), preferentemente en el 10 % de la longitud total de la TSR (132) ubicada en el extremo proximal de la TSR (132).
  3. 3. La herramienta direccionable (500) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en la que un canal (310) configurado para limitar axialmente en rotacion un LM (110) en la TBDP o la TBPP contiene un perfil en seccion transversal que complementa la seccion de piano (114) del LM.
  4. 4. La herramienta direccionable (500) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que las gmas de LM articuladas (305, 305', 305") estan en contacto entre sf por pares a traves de una junta de pivote que comprende una junta de rotula y un receptaculo articulatorio.
  5. 5. La herramienta direccionable (500) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la guinada entre las gmas de LM articuladas adyacentes esta limitada para proporcionar una alineacion rotatoria entre sf esencialmente fija de los puntos de limitacion aislados a lo largo del tubo ficticio.
  6. 6. La herramienta direccionable (500) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la TSR (132) contiene una pluralidad de gmas de LM que son gmas de LM fijas (350, 350', 350") y se fijan en rotacion una con respecto a la otra para reducir la flexibilidad de la TSR (132) en comparacion con la flexibilidad de la TBDP (130) o la TBPP (134).
  7. 7. La herramienta direccionable (500) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la seccion de piano del LM tiene un perfil de segmento rectangular, de letra "I" o circular, opcionalmente, en el que una o mas de las esquinas de perfil son puntiagudas o redondeadas.
  8. 8. La herramienta direccionable (500) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la BDP (530) y la BPP (534) pueden curvarse al menos parcialmente.
  9. 9. La herramienta direccionable (500) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que el extremo distal (40) esta provisto de un efector de extremo (540), que es un agarre, y el extremo proximal (20) esta provisto de un mango (550) para controlar el agarre.
  10. 10. Un robot quirurgico que comprende la herramienta direccionable segun cualquiera de las relvlndlcaclones 1 a 8.
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