[发明专利]用于微创外科手术的外科手术器械和/或内窥镜的保持和定位装置以及外科手术机器人系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种外科手术器械的保持和定位装置，以及涉及一种用于微创外科手术的(特别是腹腔镜术的)外科手术机器人系统或远程机械手。

背景技术

用于微创外科手术的(特别是腹腔镜外科手术的)机器人系统或者还有远程机械手通过电动化定位替代了由外科医生通常手动引导的手术器械，例如外科手术器械、内窥镜或照相机。需要替代的手术器械借助一个或多个套针引入患者体内。如下的器械被称为套针，外科医生借助该器械在微创外科手术中给出了进入患者体腔(通常为腹腔或胸腔)的进口，其中，该进口通过管、所谓的管筒保持敞开。在运动机械和控制逻辑电路中设置在机器人系统中的保持件实现了手术器械绕枢转点在二个自由度(x，y)上的运动以及手术器械沿器械轴线(z)的平移运动。在二个自由度(x，y)上的运动的不动点称为枢转点。该枢转点理想地处在套针与患者腹壁的穿透点上或穿透点附近。机器人系统的控制逻辑电路必须识别到该枢转点或者枢转点必须通过运动机械的结构实施方案来限定，以便对手术器械的运动进行如下限定：使得在套针周围对组织的生物机械负荷尽可能低。

由现有技术公知的机器人系统基于具有手术器械的主动运动的机器人手臂，这种机器人手臂一方面需要很大的结构空间并且基于典型的实施方式在机器人手臂的运动过程中几乎避免不了碰撞。

在微创外科手术介入期间，应用至少两个、一般为三至四个外科手术器械(如钳子、剪刀、针固定夹、手术刀)以及照相机或内窥镜，它们分别借助专门的套针引入患者体内。这意味着：对于每个所使用的手术器械存在机器人手臂，该机器人手臂对机器人手臂的位置以及器械的主动运动加以控制。

现有技术中的解决方案的缺陷在于，基于这种占用空间的构造，使器械的定位能力受到限制，并且进入患者体内的方案对于手术医生(例如助理医生和手术护士)仅有限可行。

另一缺陷在于，在已知的系统中的不动点总是通过套针与机器人手臂之间的机械联接强制实现。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于定位外科手术器械的机械手臂以及一种外科手术机器人系统，所述机械手臂及所述机器人系统设置了很高的可变度并且仅需要很小的结构空间或者在其实施方案中更小而且更轻，并且在此选择性地实现了套针与机械手臂之间的机械联接或者在没有套针与机械手臂之间的机械联接的情况下也行得通。

本发明的另一目的在于，提供如下的机器人系统，这种机器人系统为机械手臂的保持装置提供了较大的预定位调整区域。在应用两个或者更多针对机械手臂的保持装置时，则能够实现彼此间更为灵活的定位可能性。

所述目的通过本发明根据权利要求1的特征利用一种用于微创外科手术的外科手术器械和/或内窥镜的、特别是用在外科手术机器人系统中的保持和定位装置来实现，所述保持和定位装置包括第一转动轴线，保持元件围绕该第一转动轴线能够转动地布置，其中，第一转动轴线与至少一个外科手术器械和/或内窥镜的纵轴线在枢转点中始终以如下方式保持相交：在保持元件上装设有推移驱动装置，该推移驱动装置将器械驱动单元能够绕枢转点转动地布置，以及伸缩装置设置在器械驱动单元上，通过伸缩装置，外科手术器械和/或内窥镜沿其纵轴线借助引导装置以如下方式平移运动到体内，使得外科手术器械和/或内窥镜的纵轴线相对于伸缩装置能够可变地调整。

另外，所述目的通过本发明根据权利要求11的特征借助一种具有多个机器人手臂的外科手术机器人系统来实现，在这些机器人手臂上能够布置至少一个用于微创外科手术的外科手术器械和/或内窥镜，至少两个保持和定位装置装设在基本上横向于保持和定位装置延伸的保持支架系统上，其中，保持支架系统由分别针对保持和定位装置的联接部位构造而成，并且联接部位分别固定地或者借助铰接件相互连接。

本发明的以及根据本发明的外科手术机器人系统的其他有利的构造方案由从属权利要求类似于用于主动针对外科手术器械进行主动定位的机械手臂地实现。这特别是通过如下方式实现：使得根据本发明的、用于主动定位外科手术器械的机械手臂能够与机器人系统相组合或者后续装备有机器人系统。根据本发明，机器人系统和远程机械手可以含义相同地应用。

有利的是，器械驱动单元借助器械转动点以如下方式能够转动地支承在伸缩装置上，即：伸缩装置的伸缩纵轴线相对于外科手术器械和/或内窥镜的纵轴线根据推移驱动装置(5)可变。

本发明的另一实施方式以如下方式构造：伸缩装置具有多个伸缩元件，其中，器械转动点布置在伸缩元件上，所述伸缩元件具有最大的调整范围。