[发明专利]用于对患者的解剖特征进行手术的手术机器人系统

说明书

本申请涉及一种用于对患者的解剖特征进行手术的手术机器人系统。该用于机器人手术的系统利用末端执行器，所述末端执行器已经被配置成使得连接到所述末端执行器的钻按其轨迹被引导并且在所述钻前进到相关联的解剖特征时受到钻引导器的限制。在所述钻前进预选量之后，可手动调整所述钻引导器以接合所述钻的对应表面。所述钻引导器同样包含在轨迹相对于与医疗手术相关联的所述解剖特征的表面具有倾斜角度期间引导所述钻头的特征。

相关申请的交叉引用

本申请是2019年6月26日提交的第16/452,737号美国专利申请的部分继续申请，所述美国专利申请是2019年3月22日提交的第16/361,863号美国专利申请的部分继续申请，每一个申请的全部内容出于所有目的通过引用并入本文中。

技术领域

本公开涉及医疗装置和系统，更具体地涉及神经导航配准和机器人轨迹引导系统、机器人手术及相关方法和装置。

背景技术

用于机器人辅助手术的位置辨识系统用于以三维(3D)方式确定特定对象的位置且跟踪特定对象。举例来说，在机器人辅助手术中，例如当机器人或医生定位和移动器械时，需要高度精确地跟踪某些对象，例如手术器械。

位置辨识系统可使用无源和/或有源传感器或标记来配准和跟踪对象的位置。使用这些传感器，系统可以基于来自或关于一个或多个摄像机、信号或传感器等的信息，以几何方式解析传感器的3维位置。因此，这些手术系统可以利用位置反馈来精确地引导机器人臂和工具相对于患者手术部位的移动。因此，需要一种在手术环境中有效且准确地提供神经导航配准和机器人轨迹引导的系统。

机器人手术中使用的末端执行器可能限于仅在某些程序中使用，或可能遭受其它缺点或劣势。

发明内容

根据一些实施方式，手术机器人系统被配置用于在患者的解剖特征上进行手术，并且包括手术机器人、连接到这种手术机器人的机器人臂以及连接到该机器人臂的末端执行器。末端执行器具有选择性地连接到所述末端执行器的手术工具，并且机器人系统包含可由合适的处理器电路访问的存储器，所述处理器处理机器可读指令。响应于用户输入而确定钻孔目标和相关联的钻孔轨迹的指令在系统可执行的指令中。指令还可被执行以使得末端执行器移动到与此类所确定目标和所确定钻孔轨迹相对应的位置。一旦以此方式定位，系统和对应的指令就将允许前述钻朝着所确定目标前进。

在某些实施方式中，系统包含可在末端执行器和钻之间连接的钻引导器。钻引导器被配置成使钻在与所确定目标相关联的预选钻孔深度处停止前进，并且进一步被配置成在钻前进期间沿着所确定钻孔轨迹引导钻。这样，钻引导器提供了进一步保障以防在操作时过度穿透或过度接合解剖特征，并且同样有助于引导钻的轨迹，包含当此类轨迹倾斜于解剖特征时。

钻引导器包含引导轴，所述引导轴具有纵向延伸穿过其中的孔，并且具有到所述孔的近侧和远侧开口。引导轴和对应孔的尺寸设定成可滑动地容纳穿过其中的钻头，此类钻头具有相关联的钻尖并且通过合适的卡盘在近侧位置处可操作地连接到钻的前进和旋转机构。钻引导器包含限深器，所述限深器安装到引导轴的近端并且可选择性地纵向滑动以使引导轴的长度相对于容纳在钻中的钻头的预定长度而变化。钻止挡件具有定位并以其它方式安置成接合钻的卡盘的远侧表面的表面。这样，卡盘和限深器之间的接合将钻尖可前进到的深度限制了与限深器的位置相对应的量。

在某些实施方式中，钻引导器利用具有标记的深度指示器，所述标记与在手术机器人系统所考虑的操作程序期间与钻引导器相关联的钻头前进刻度深度相对应。限深器可形成以包含纵向杆，此杆可滑动地容纳在引导轴的孔内。引导轴又具有形成在其中的窗口，所述窗口的尺寸和位置设定成当其容纳在引导轴中时露出限深器的纵向杆。通过此布置，与刻度深度相关联的前述标记可位于可透过窗口看到的纵向杆上或位于与窗口相邻的部分上，并且此类标记可相对于指针或其它指示器移动，刻度深度标尺相对于所述指针或其它指示器移动。以此方式，可通过在视觉上感知与相关联的指针或指示器对准的刻度深度的数值来手动选择期望的深度极限。