醫(yī)療用機(jī)械手和醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在插入體腔中時(shí)使用的醫(yī)療用機(jī)械手，以及一種控制所述醫(yī)療用 機(jī)械手的控制方法。要求2013年1月28日遞交的美國臨時(shí)專利申請第61/757, 427號(hào)的 優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容通過援引并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，為了使醫(yī)生容易地執(zhí)行手術(shù)，已經(jīng)對使用機(jī)械手治療進(jìn)行了研宄，該機(jī)械 手可以以諸如彎曲動(dòng)作、移動(dòng)動(dòng)作等各種形式變形。為了在手術(shù)期間減少患者的負(fù)擔(dān)，已經(jīng) 考慮在將插入部從形成在體壁中的開口導(dǎo)入體腔等之后執(zhí)行手術(shù)。
[0003] 例如，在特許文獻(xiàn)1中公開的內(nèi)窺鏡外科手術(shù)器械由用于內(nèi)窺鏡手術(shù)的套管針、 處理器、顯示器和處置工具（treatment tool)構(gòu)成。
[0004] 所述套管針是具有穿過體壁的中空軸的引導(dǎo)構(gòu)件。連接構(gòu)件由連接銷附接至中空 軸的遠(yuǎn)端部。連接構(gòu)件具有伸縮式結(jié)構(gòu)，該伸縮式結(jié)構(gòu)包括位于連接銷附近的主體部以及 以可滑動(dòng)的方式插入主體部中的滑動(dòng)器。隨著滑動(dòng)器關(guān)于主體部的突出量被控制，連接構(gòu) 件的長度可以變化。成像裝置（成像部）由連接銷以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式附接至滑動(dòng)器的遠(yuǎn)端部。 成像裝置的輸出信號(hào)輸入到處理器中。
[0005] 由馬達(dá)使連接構(gòu)件圍繞連接銷轉(zhuǎn)動(dòng)，連接構(gòu)件的膨脹/收縮量被控制，并且使成 像裝置圍繞連接銷轉(zhuǎn)動(dòng)。處理器包括：信號(hào)處理器，該信號(hào)處理器被配置成處理來自成像裝 置的信號(hào)；控制電路，該控制電路被配置成計(jì)算連接構(gòu)件的突出量等；以及驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū) 動(dòng)電路被配置成驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)。信號(hào)處理器具有傾斜檢測器，該傾斜檢測器被配置成計(jì)算 中空軸圍繞其穿過體壁的部分的大致中心（作為支撐點(diǎn)）傾斜時(shí)中空軸的傾斜量。使用由 傾斜檢測器計(jì)算出的傾斜量，控制電路計(jì)算連接構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量和膨脹/收縮量，使得在使 中空軸傾斜之前和之后將成像裝置布置在大致相同的位置。驅(qū)動(dòng)電路使連接構(gòu)件旋轉(zhuǎn)并膨 脹/收縮，并且使成像裝置旋轉(zhuǎn)。
[0006] 在處置工具中，剛性的處置工具插入部從由諸如醫(yī)生等的操作者操作的操作單元 延伸，并且以可交換的方式插入套管針中。諸如一對夾持鑷子的處置部被設(shè)置在處置工具 插入部的遠(yuǎn)端處。配置成開閉這一對夾持鑷子的手柄和配置成操作上述馬達(dá)的操作裝置 (諸如按鈕等）被設(shè)置在操作單元處。
[0007] 具有上述配置的內(nèi)窺鏡外科手術(shù)器械的效果如下。操作者操作操作裝置，以將中 空軸、連接構(gòu)件和成像裝置布置在同一軸線上。這些器件經(jīng)由套管針被插入體腔中。當(dāng)操 作者操作該操作單元并且使用體壁作為支撐點(diǎn)使中空軸傾斜時(shí)，上述的控制電路和驅(qū)動(dòng)電 路使成像裝置旋轉(zhuǎn)。為此原因，成像裝置可以維持這樣的狀態(tài)，即：觀察圖像被大致匹配于 顯示器的顯示屏幕上，由于中空軸的傾斜而受到的影響不大。
[0008] 引用列表
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 特許文獻(xiàn)I :PCT國際公布WO 2007/097034

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明要解決的問題
[0012] 在上述的常規(guī)內(nèi)窺鏡外科手術(shù)器械中，每當(dāng)所述處置工具與所述中空軸傾斜時(shí)， 使所述成像裝置旋轉(zhuǎn)。雖然通過控制所述處理器而顯示在所述顯示器上的觀察圖像（圖 像）被控制成不移動(dòng)，但也限制了控制的精度。也就是說，經(jīng)由上述控制使顯示在顯示器上 的觀察圖像移動(dòng)而產(chǎn)生微小的振動(dòng)，操作者無法容易地識(shí)別觀察圖像。
[0013] 本發(fā)明旨在提供一種能夠抑制顯示在顯示器上的圖像在處置工具移動(dòng)時(shí)移動(dòng)的 醫(yī)療用機(jī)械手以及一種所述醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法。
[0014] 解決尚題的手段
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種醫(yī)療用機(jī)械手包括：插入部，所述插入部被配置成用 于插入身體中，所述插入部具有被配置成能移動(dòng)的主可動(dòng)部和設(shè)置成比所述主可動(dòng)部更接 近所述插入部的遠(yuǎn)端的遠(yuǎn)端剛性部；機(jī)械手，所述機(jī)械手具有遠(yuǎn)端部，在所述遠(yuǎn)端部處設(shè)置 有處置部；輔助可動(dòng)部，所述輔助可動(dòng)部被配置成以至少一個(gè)自由度相對于所述遠(yuǎn)端剛性 部移動(dòng)所述處置部；成像部，所述成像部被配置成能相對于所述遠(yuǎn)端剛性部移動(dòng)，所述成像 部被配置成獲取視野范圍中的圖像；操作單元，所述操作單元被配置成輸出指令，所述指令 指定了所述處置部要移動(dòng)到的位置；顯示器，所述顯示器被配置成顯示所述圖像；確定單 元，所述確定單元被配置成確定條件是部分移動(dòng)條件還是全體移動(dòng)條件，在所述部分移動(dòng) 條件下僅需要移動(dòng)所述輔助可動(dòng)部，在所述全體移動(dòng)條件下需要移動(dòng)所述輔助可動(dòng)部和所 述主可動(dòng)部二者，以當(dāng)所述確定單元接收到所述指令時(shí)將所述處置部移動(dòng)到在所述指令中 指定的位置；以及驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元被配置成基于由所述確定單元確定的所述部分 移動(dòng)條件或所述全體移動(dòng)條件來驅(qū)動(dòng)所述輔助可動(dòng)部、所述主可動(dòng)部和所述成像部。所述 驅(qū)動(dòng)單元具有視野固定模式，在所述視野固定模式下，當(dāng)所述確定單元確定了所述條件為 所述全體移動(dòng)條件時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)單元移動(dòng)所述輔助可動(dòng)部和所述主可動(dòng)部，以將所述處置 部移動(dòng)到在所述指令中指定的位置，并且所述驅(qū)動(dòng)單元移動(dòng)所述成像部使得測試對象的目 標(biāo)區(qū)域投影在基準(zhǔn)區(qū)域中，所述基準(zhǔn)區(qū)域形成所述圖像的一部分。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在根據(jù)第一方面所述的醫(yī)療用機(jī)械手中，所述輔助可動(dòng) 部可設(shè)置成比所述處置部更接近所述機(jī)械手的近端。所述機(jī)械手的近端部可附接至所述遠(yuǎn) 端剛性部。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在根據(jù)第一方面所述的醫(yī)療用機(jī)械手中，所述輔助可動(dòng) 部可設(shè)置在所述插入部處。所述機(jī)械手可插入所述遠(yuǎn)端剛性部中形成的通道以前進(jìn)和后 退。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在根據(jù)第一方面至第三方面中的任一方面所述的醫(yī)療用 機(jī)械手中，所述驅(qū)動(dòng)單元可基于一移動(dòng)量來移動(dòng)所述成像部，當(dāng)所述確定單元確定了所述 條件為所述全體移動(dòng)條件時(shí)，所述主可動(dòng)部以所述移動(dòng)量移動(dòng)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在根據(jù)第一方面至第四方面中的任一方面所述的醫(yī)療用 機(jī)械手中，所述基準(zhǔn)區(qū)域的尺寸可以是能夠變化的。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在根據(jù)第一方面至第五方面中的任一方面所述的醫(yī)療用 機(jī)械手中，所述測試對象的所述目標(biāo)區(qū)域可以能夠由操作者設(shè)定。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在根據(jù)第一方面至第六方面中的任一方面所述的醫(yī)療用 機(jī)械手中，所述測試對象的所述目標(biāo)區(qū)域可設(shè)定到當(dāng)由操作者輸入確認(rèn)指令時(shí)使所述測試 對象投影到所述圖像的中心的部分。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在根據(jù)第一方面至第七方面中的任一方面所述的醫(yī)療用 機(jī)械手中，所述驅(qū)動(dòng)單元可具有視野非固定模式，在所述視野非固定模式下，當(dāng)所述確定單 元確定了所述條件為所述全體移動(dòng)條件時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)單元移動(dòng)所述輔助可動(dòng)部和所述主可 動(dòng)部，以將所述處置部移動(dòng)到在所述指令中指定的位置，并且所述驅(qū)動(dòng)單元不會(huì)自動(dòng)地移 動(dòng)所述成像部。所述驅(qū)動(dòng)單元可配置成設(shè)定到所述視野固定模式和所述視野非固定模式中 的一者，并且可配置成能夠從所述視野固定模式和所述視野非固定模式中的一者切換到所 述視野固定模式和所述視野非固定模式中的另一者。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的第九方面，在根據(jù)第一方面至第八方面中的任一方面所述的醫(yī)療用 機(jī)械手中，當(dāng)所述確定單元確定了所述條件為所述全體移動(dòng)條件時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)單元可基于 所述圖像來移動(dòng)所述成像部。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的第十方面，在根據(jù)第一方面至第九方面中的任一方面所述的醫(yī)療用 機(jī)械手中，從所述操作單元輸出的所述指令可指定所述處置部要移動(dòng)到的位置和取向。通 過將所述處置部移動(dòng)到在所述指令中指定的位置和所述取向，所述確定單元可確定所述條 件是所述部分移動(dòng)條件還是所述全體移動(dòng)條件。所述驅(qū)動(dòng)單元可將所述處置部移動(dòng)到在所 述指令中指定的位置和取向。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，一種控制醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法，該醫(yī)療用機(jī)械手 包括：插入部，所述插入部被配置成用于插入身體中，并且具有被配置成可移動(dòng)的主可動(dòng)部 和設(shè)置成比所述主可動(dòng)部更接近所述插入部的遠(yuǎn)端的遠(yuǎn)端剛性部；機(jī)械手，所述機(jī)械手具 有遠(yuǎn)端部，在所述遠(yuǎn)端部處設(shè)置有處置部；輔助可動(dòng)部，所述輔助可動(dòng)部被配置成以至少一 個(gè)自由度相對于所述遠(yuǎn)端剛性部移動(dòng)所述處置部；成像部，所述成像部被配置成能相對于 所述遠(yuǎn)端剛性部移動(dòng)并且被配置成獲取視野范圍中的圖像；以及操作單元，所述操作單元 被配置成輸出指令，所述指令指定了所述處置部要移動(dòng)到的位置，所述控制方法包括：當(dāng)接 收到所述指令時(shí)，確定條件是部分移動(dòng)條件還是全體移動(dòng)條件，在所述部分移動(dòng)條件下，僅 需要移動(dòng)所述輔助可動(dòng)部，在所述全體移動(dòng)條件下，需要移動(dòng)所述輔助可動(dòng)部和所述主可 動(dòng)部二者，以便將所述處置部移動(dòng)到在所述指令中指定的位置；當(dāng)所述條件確定為所述部 分移動(dòng)條件時(shí)，移動(dòng)所述輔助可動(dòng)部而無需移動(dòng)所述主可動(dòng)部，并且將所述處置部移動(dòng)到 在所述指令中指定的位置；并且當(dāng)所述條件確定為所述全體移動(dòng)條件時(shí)，移動(dòng)所述輔助可 動(dòng)部和所述主可動(dòng)部，并且將所述處置部移動(dòng)到在所述指令中指定的位置，移動(dòng)所述成像 部使得測試對象的目標(biāo)區(qū)域被投影在基準(zhǔn)區(qū)域中，所述基準(zhǔn)區(qū)域形成所述圖像的一部分。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，控制根據(jù)第^^一方面所述的醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法 可進(jìn)一步包括：當(dāng)所述條件確定為所述全體移動(dòng)條件時(shí)，基于使所述主可動(dòng)部移動(dòng)的移動(dòng) 量來移動(dòng)所述成像部。
[0027] 本發(fā)明的有益效果
[0028] 根據(jù)上述醫(yī)療用機(jī)械手，可以抑制所述操作者操作所述操作單元以移動(dòng)所述處置 工具時(shí)顯示在所述顯示器上的圖像的移動(dòng)。
【附圖說明】
[0029] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的醫(yī)療用機(jī)械手的總體圖。
[0030] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的醫(yī)療用機(jī)械手的框圖。
[0031] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的醫(yī)療用機(jī)械手的套管（overtube)的遠(yuǎn)端部 的立體圖。
[0032] 圖4是示出套管的遠(yuǎn)端表面與目標(biāo)組織相對的狀態(tài)的視圖。
[0033] 圖5是示出當(dāng)套管的遠(yuǎn)端表面與目標(biāo)組織相對時(shí)顯示在顯示器上的圖像的示例 的視圖。
[0034] 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的醫(yī)療用機(jī)械手的處置工具的接頭部被 彎曲的狀態(tài)的視圖。
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