[发明专利]与机器人臂一起使用的导航阵列和相关方法

说明书

本发明提供了导航器械引导系统和相关方法，该导航器械引导系统和相关方法可识别接纳在机器人臂的器械安装件内的器械的绝对位置。引导系统的导航阵列单元可包括主阵列和安装阵列。主阵列可识别机器人臂和器械安装件的位置，而安装阵列可识别接纳在器械安装件内的器械的远侧端部的深度位置。当器械被插入到器械安装件中时，器械可穿过安装阵列的内腔。安装阵列可被构造成随着器械的远侧平移而相对于器械安装件和主阵列平移。以此方式，安装阵列的位置可识别器械的深度位置，而无需在安装阵列与器械之间进行机械连接。

技术领域

本文公开了导航阵列和相关方法，例如，用于定位、跟踪和/或导航与机器人或机器人辅助手术相关联的器械。

背景技术

许多不同的外科规程利用一些形式的外科导航或跟踪来帮助在规程期间相对于患者解剖结构的部分定位外科器械。一种此类类型的规程是机器人或机器人辅助外科规程，其中外科导航对于相对于患者正确定位机器人控制或辅助外科器械可能是重要的。

在已知的外科导航技术中，导航阵列或跟踪器可以安装在由机器人臂接纳和/或控制的器械上以识别器械的位置。在一些情况下，导航阵列或跟踪器可以与器械本身一体形成。然而，此类解决方案可能并不方便，因为缺少了将阵列与器械断开或将阵列联接到其他器械上的能力。另外，具有与器械一体形成的导航阵列的布置可能需要用于标准和导航用途的独立器械，从而提高设备的成本。在其他情况下，导航阵列可以可移除地附接到器械，并且可以用于在外科规程的过程内跟踪多个器械的位置。然而，这种方法需要在每次使用不同器械时相对于每个特定器械卸下和重新安装阵列。这些步骤可能是耗时的，由于需要增加对设备的操纵而增加了损坏外科部件(诸如器械、阵列、机器人臂等)的风险，并且可能干扰和/或扰乱外科规程的流程。此外，在将阵列重新安装到新器械上时，可能会增加不正确校准的风险。

因此，需要改进的系统、方法和装置，用于在机器人或机器人辅助外科规程的过程期间以准确、更有效和破坏性较小的方式定位与机器人外科臂相关联的器械的位置。

发明内容

本文公开了导航器械引导系统，用于以不扰乱外科规程的流程或不需要过度操纵仪器的方式准确和精确地识别机器人臂和与机器人臂相关联的器械的绝对放置。器械引导系统的导航阵列单元可包括主阵列，该主阵列被构造成定位机器人臂的远侧端部；和安装阵列，该安装阵列被构造成定位接纳在器械引导系统内的器械的远侧末端，并且更具体地，器械的远侧末端的深度位置。在一些实施方案中，定位机器人臂的远侧端部可包括识别可以已知方式联接到机器人臂的远侧端部的器械引导系统(例如，器械安装件)的绝对位置。在其他实施方案中，定位机器人臂的远侧端部可包括识别器械引导系统的纵向轴线的位置，器械可以沿着该纵向轴线被接纳。主阵列可以联接到机器人臂的远侧端部，并且安装阵列可以安装在主阵列上，使得安装阵列可以相对于主阵列平移。安装阵列可包括内腔，器械可以通过该内腔插入到导航器械引导系统的器械安装件中。安装阵列可以结合器械在器械安装件内的纵向移动相对于主阵列和器械安装件纵向移动。因此，可以跟踪安装阵列的移动并且可以识别或定位器械的远侧末端的深度位置。

在一个方面，一种外科组件可包括第一阵列，该第一阵列联接到外科机器人臂并且被构造成定位臂的远侧部分的位置；器械安装件；和第二阵列。器械安装件可以联接到机器人臂，并且可具有近侧端部、远侧端部以及在近侧端部与远侧端部之间延伸的内腔。第二阵列可以被构造成在器械穿过器械安装件的内腔时相对于器械安装件和第一阵列移动并且可以被构造成沿着由第一阵列限定的路径移动。

本文所述的装置和方法可具有多种附加的特征和/或变型，所有这些特征和/或变型均在本发明的范围内。在一些实施方案中，例如，第一阵列可以被构造成定位器械安装件的纵向轴线的位置。第二阵列可以被构造成沿着形成在第一阵列中的狭槽行进。在一些此类实施方案中，第二阵列还可以被构造成沿着器械安装件的纵向轴线平移。第一阵列可以相对于机器人臂的远侧部分静止，并且第二阵列可以被构造成随着接纳在器械安装件的内腔内的器械的纵向移动而相对于第一阵列和器械安装件纵向移动。