[发明专利]使用零空间回避操纵器臂与患者碰撞

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是于2012年6月1日提交的名称为“Manipulator Arm-to-Patient Collision Avoidance Using a Null-Space(使用零空间回避操纵器臂与患者碰撞)”(代理人案卷号ISRG03760 PROV/US)的美国临时专利申请号61/654,755的非临时性申请且要求其优先权，该申请的全部公开以引用方式并入本文。

本申请大体涉及以下共同拥有的申请：2009年6月30日提交的名称为“Control of Medical Robotic System Manipulator About Kinematic Singularities(围绕运动奇点的医疗机器人系统操纵器的控制)”的美国申请号12/494，695；2009年3月17日提交的名称为“Master Controller Having Redundant Degrees of Freedom and Added Forces to Create Internal Motion(具有冗余自由度和添加力以造成内部运动的主控制器)”的美国申请号12/406,004；2005年5月19日提交的名称为“Software Center and Highly Configurable Robotic Systems for Surgery and Other Uses(用于外科手术和其它用途的软件中心和高度可配置的机器人系统)”的美国申请号11/133,423(美国专利号8,004,229)；2004年9月30日提交的名称为“Offset Remote Center Manipulator For Robotic Surgery(用于机器人外科手术的偏置遥控中心操纵器)”的美国申请号10/957,077(美国专利号7,594,912)；1999年9月17日提交的名称为“Master Having Redundant Degrees of Freedom(具有冗余自由度的主工具)”的美国申请号09/398,507(美国专利号6,714,839)；以及名称为“System and Methods for Commanded Reconfiguration of a Surgical Manipulator Using the Null-Space(使用零空间为命令的外科手术操纵器重新配置的系统和方法)”的美国申请号【代理人卷号ISRG03770/US】；以及与本申请一同提交的名称为“Systems and Methods for Avoiding Collisions Between Manipulator Arms Using a Null-Space(使用零空间回避操纵器臂之间的碰撞的系统和方法)”的美国申请号______【代理人卷号ISRG03810/US】；其全部公开以引用方式并入本文。

技术领域

本发明一般提供改善的外科手术和/或机器人装置、系统和方法。

背景技术

微创医疗技术的目的是减少在诊断或外科手术过程期间的组织受损量，从而减少患者的恢复时间、不适以及有害副作用。每年在美国执行数以百万计的“开放”或传统外科手术；这些手术中的许多能够以微创的方式潜在地被执行。然而，目前仅有相对少量的外科手术使用微创技术，这是因为微创外科手术器械和技术的限制性以及掌握这些技术所需的额外的外科手术培训。

外科手术中使用的微创远程外科手术系统经发展增大了外科手术医生的灵巧性以及允许外科手术医生从远程位置在患者体上进行手术。远程外科手术是对如下外科手术系统的泛称，即外科手术医生使用远程控制的某种形式，例如伺服机构等来操纵外科手术器械运动而不是通过手直接握持和移动器械。在此种远程外科手术系统中，在远程位置处为外科手术医生提供手术部位的图像。当外科手术医生通常在合适的观察器或显示器上观看到手术部位的三维图像时，外科手术医生通过操纵主控制输入装置，继而控制机器人器械的运动，从而在患者身上执行外科手术。机器人外科手术器械能够通过小的微创外科手术切孔被插入以处理患者体内的手术部位的组织，一般创伤与开放式外科手术进入相关联。这些机器人系统能够足够灵巧地移动外科手术器械的工作端，以执行相当复杂的外科手术任务，通常通过在微创切孔处枢转器械的轴、使轴轴向滑动通过切孔、在切孔中旋转轴和/或其它类似动作来完成。