專利名稱：攝像頭保持設(shè)備及其保持方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明7>開一種用于腹腔鏡手術(shù)的攝像頭保持設(shè)備和機構(gòu)。該攝像頭 保持設(shè)備易于安裝和拆卸、使用舒適、不會限制外科醫(yī)生的靈活操作、具 有小的物理尺寸并且成本低廉。
背景技術(shù)：
在腹腔鏡手術(shù)中，外科醫(yī)生采用長的器械穿過小孔進行手術(shù)并用內(nèi)窺 攝像頭來觀察內(nèi)部組織。內(nèi)窺鏡通常由攝像頭助手保持，因為外科醫(yī)生必 須用雙手來進行手術(shù)。外科醫(yī)生的表現(xiàn)在很大程度上取決于攝像頭相對于 器械的位置以及示于顯示器上的穩(wěn)定畫面；并且所示畫面必須處于正確的 方位。主要問題是助手難于將內(nèi)窺鏡保持在正確的空間位置、穩(wěn)定地握住 內(nèi)窺鏡，保持景象位于正確的方位。為了克服這些問題，已經(jīng)開發(fā)出了若 干新技術(shù)，在外科醫(yī)生進行操作的同時采用機器人保持住內(nèi)窺鏡，例如 Lapman、 Endoassist等。但是這些技術(shù)成本高、難于安裝、使用起來不舒 適，限制了外科醫(yī)生的靈活操作并且物理尺寸比所有手術(shù)工具大4艮多。相 對于所需的動作，因為若干臂的運動，它們的運動束綽^f艮多。另一種機器 人，LER (由TIMC-GMCAO實驗室開發(fā))美國專利申請第200/6100501 號包括直接置于患者腹部上的緊湊型攝像頭保持機器人及容納有電源和 機器人控制器的電子箱。LER具有相對小的尺寸，但是其具有必須附連到 患者皮膚或者非?？拷颊咂つw的直徑為110 mm的底環(huán)。該環(huán)占據(jù)患者 身體上的位置從而限制外科醫(yī)生的動作選定其他套管針的位置、使外科 醫(yī)生變換到進行程序的常規(guī)方式、有時迫使安裝過程長達40分鐘。而且， LER只有3個自由度并且不能控制示出給外科醫(yī)生的畫面的方向(LER 不能繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)內(nèi)窺鏡)。現(xiàn)在參見圖la、 lb、 lc，其示出描述了這些技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)的示意圖。對于患者來說腹腔鏡手術(shù)變得越來越受歡迎，因為傷疤較小且其恢復(fù)期較短。腹腔鏡手術(shù)需要外科醫(yī)生或婦科醫(yī)生以及手術(shù)室醫(yī)護人員進行專 門訓(xùn)練。設(shè)備通常是昂貴的，并且不是所有醫(yī)院都能提供。在腹腔鏡手術(shù) 的過程中，經(jīng)常需要移動內(nèi)蔬鏡的空間位置以便為外科醫(yī)生提供最好的圖 像。常規(guī)的腹腔鏡手術(shù)利用人工移動器械的人力助手或者可替代地利用自動化機器人助手(諸如日本專利第06063003號)。然而，即便是經(jīng)過改進的技術(shù)也還是限制了外科醫(yī)生的靈活操作并且 不能提供四個自由度。那些技術(shù)的另一缺點是缺乏在所述腹腔鏡手術(shù)的過 程中將內(nèi)窺鏡管的空間位置控制到任何方位從而使外科醫(yī)生到達位于手 術(shù)身體中的工作區(qū)內(nèi)的任何期望區(qū)域的能力。因此，長期以來還需要一種攝像頭保持器，該攝像頭保持器允許穩(wěn)定 地保持并控制內(nèi)窺鏡，而不會限制外科醫(yī)生的靈活操作，并且該攝像頭保 持器將提供四個自由度。再者，長期以來還需要一種攝像頭保持器，該攝 像頭保持器將提供在所述腹腔鏡手術(shù)的過程中將內(nèi)窺鏡管的空間位置控 制到任何方位從而使外科醫(yī)生到達位于手術(shù)身體中的工作區(qū)內(nèi)的任何期 望區(qū)域的能力。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是公開一種用于腹腔鏡手術(shù)的攝像頭保持器；其中，所述攝像頭保持器設(shè)置有在四個自由度上操縱的裝置；此外，所述攝像頭保持器設(shè)置有在所述腹腔鏡手術(shù)的過程中將內(nèi)窺鏡管的空間位置控制到任 何方位的裝置，從而所述內(nèi)窺鏡到達被操作身體中的位于工作包絡(luò)線內(nèi)的 任何期望區(qū)域。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像 頭保持器適于具有小的物理尺寸。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像頭保持器包括a. 托架;所述托架適于連接到所述內(nèi)窺鏡以及與所述內(nèi)窺鏡分開； 所述托架包括i. 至少一個變焦機構(gòu)；ii. 至少一個內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；b. 旋轉(zhuǎn)DF;以及c. 滑動DF。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像頭保持器另外還包括a. 馬達箱；b. 適于將運動傳遞到所述變焦機構(gòu)的裝置；c. 適于將運動傳遞到所述內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的裝置；d. 適于將運動傳遞到所述內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)DF的裝置； e=適于將運動傳遞到所述滑動DF的裝置。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述變焦 W^I適于提供變焦動作；并且所述內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)機構(gòu)適于使所述內(nèi)窺鏡繞其 長軸旋轉(zhuǎn)；另外，所述內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和/或所述變焦機構(gòu)和/或所述旋轉(zhuǎn) DF和/或所述滑動DF適于獨立于所述攝像頭保持機構(gòu)的其他移動部件。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像 頭保持器是一次性的。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像 頭保持器另外還包括快速釋放手柄，所述快速釋放手柄適于在不改變?nèi)我?所述自由度的情況下將所述內(nèi)窺鏡拆卸出所述托架。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像 頭保持器另外還包括可伸縮導(dǎo)引件，所述可伸縮導(dǎo)引件適于提供所述內(nèi)窺 鏡沿所述內(nèi)窺鏡的縱向軸線的運動。本發(fā)明的另 一 目的是公開如上所述的攝像頭保持器，所述攝像頭保持 器另外還包括a. 變焦環(huán)；b. 定向環(huán)；c. 至少兩根線纜，所述線纜的特征是具有長度L和L2;d. 彈簧，所述彈簧的特征是具有抗性K;以及e. 底環(huán)；其中，長度"和L2能夠隨所述彈簧的抗性K變化，從而所述定向環(huán) 相對于所述底環(huán)移動。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述旋轉(zhuǎn) 機構(gòu)包括至少一根線纜、至少一個蝸輪，所述線纜適于旋轉(zhuǎn)所述蝸輪，使 得所述內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括至少 一個滑輪組，所述滑輪組適于控制所述內(nèi)窺鏡的空間角位 置。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像 頭保持器另夕卜還包括使所述攝像頭保持器適于移動的裝置。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述裝置包括(a)至少一個可調(diào)節(jié)臂；以及(b)包括至少一個馬達的底座，所 述可調(diào)節(jié)臂將所述攝像頭保持器與所述底座耦^來。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述變焦 機構(gòu)選自包括調(diào)節(jié)線纜機構(gòu)、平4亍四邊形桿機構(gòu)、彈簧機構(gòu)、減力機構(gòu)、 旋轉(zhuǎn)線纜機構(gòu)以及雙彈簧變焦機構(gòu)的集合。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像 頭保持器包括操縱內(nèi)窺鏡機構(gòu)；力承載系統(tǒng)；以及力源。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的攝像頭保持器，其中，所述操縱 內(nèi)窺鏡機構(gòu)包括a. 至少一根線纜；b. 至少一個彈簧；以及c. 至少一根桿； 所述力承載系統(tǒng)包括a. 至少一根線纜；b. 至少一個鏈條；以及c. 至少一根桿； 所述力源包括a.至少一個馬達；和/或至少一個致動器；至少一個活塞。 本發(fā)明的另 一 目的是公開一種用于在腹腔鏡手術(shù)中將內(nèi)窺鏡管的空間 位置控制到任何方位、從而使外科醫(yī)生到達被操作身體中的位于工作包絡(luò) 線內(nèi)的任何期望區(qū)域的方法。該方法包括選自下列各項的步驟(a)獲得 如上所述的攝像頭保持器；(b)將所述內(nèi)窺鏡裝配到所述托架中；以及(c) 控制并操縱所述內(nèi)窺鏡從而獲得最優(yōu)視野；其中，所述控制并操縱所述內(nèi) 窺鏡的步驟提供所述內(nèi)窺鏡在四個自由度上的運動。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的方法，所述方法另外還包括向所 述期望區(qū)域拉近和/或從所述期望區(qū)域拉^而實現(xiàn)更高精確度的步驟。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的方法，其中，所述拉近和/拉遠的步驟另外還包括沿所述內(nèi)窺鏡縱向軸線移動所述內(nèi)窺鏡的步驟。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的方法，所述方法另外還包括旋轉(zhuǎn) 所述內(nèi)窺鏡的步驟。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的方法，所述方法另外還包括從所 述托架拆卸出所述內(nèi)窺鏡的步驟。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的方法，所述方法另外還包括控制 所述內(nèi)窺鏡沿所述內(nèi)窺鏡長軸的旋轉(zhuǎn)角的步驟。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的方法，所述方法另外還包括從包 括調(diào)節(jié)線纜機構(gòu)、平行四邊形桿機構(gòu)、彈簧機構(gòu)、減力機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)線纜機 構(gòu)以及雙彈簧變焦機構(gòu)的集合中選擇所述變焦機構(gòu)的步驟。本發(fā)明的另一目的是公開如上所述的方法，所述方法另外還包括將所 述攝像頭保持器調(diào)節(jié)成能夠移動的步驟。本發(fā)明的另一目的^L公開如上所述的方法，所述方法另外還包括以下步驟通過獨立于所述機構(gòu)的其他移動部件啟動內(nèi)窺鏡而在不改變所述內(nèi) 窺鏡空間定位的任何自由度的情況下從所述變焦機構(gòu)中拆卸出所述內(nèi)窺 鏡，從而整個系統(tǒng)無需重新定位。


為了理解本發(fā)明并弄清楚本發(fā)明在實踐中可以怎樣實施，下面通過僅 作為非限制性的示例并參照附圖進行解釋，附圖中圖la、 lb、 lc示出現(xiàn)有^L術(shù)的示意圖；圖2是該攝像頭保持器的示意圖；圖3是該攝像頭保持器的示意性剖視圖；圖4示意性地示出只具有一個弧形導(dǎo)引件的機構(gòu)；圖5示意性地示出該機構(gòu)的四個自由度；圖6和7是可伸縮導(dǎo)引件的示意圖；圖8a、 8b、 8c示意性地示出用于腹腔鏡手術(shù)的攝/像頭保持機構(gòu)的圖例；圖9示出內(nèi)窺鏡穿過小切口插入腹部或胸部的方式；圖IO示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的整個系統(tǒng)的示意圖，其包括三個主 要部分操縱內(nèi)窺鏡機構(gòu)(l);力承載系統(tǒng)(2);以及操縱系統(tǒng)致動器 (3);圖11示出根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的攝像頭保持器的示意圖；圖12是該攝像頭保持器的示意圖，其示出定向環(huán)相對于底環(huán)的運動；圖13是定向環(huán)不同位置的示意圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明實施方式的"調(diào)節(jié)線纜"變焦機構(gòu)的示意圖； 圖15示出旋轉(zhuǎn)機溝的示意圖； 圖16示出該機構(gòu)的可移動特征； 圖17是該機構(gòu)置于床邊的示意圖；圖18a、 18b、 19a、 19b、 20示出用于變焦機構(gòu)的三種方案圖18a和 18b是"平行四邊形桿機構(gòu)，，；圖19a和19b是"彈簧機構(gòu)"；以及圖20是 "減力設(shè)備"；圖21是置于內(nèi)窺鏡運動機構(gòu)上的滑輪組的示意性截面圖； 圖22是圖21的三維示意圖；圖23是通過旋轉(zhuǎn)線纜實現(xiàn)的"旋轉(zhuǎn)線纜"變焦機構(gòu)的示意圖，其中線 纜沿不同方向轉(zhuǎn)動具有接頭的中央螺桿；圖24示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的整個系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)包括三個 主要部分操縱內(nèi)窺鏡機構(gòu)(l);力承載系統(tǒng)(2);以及操縱系統(tǒng)致動 器(3);圖25示出操縱內(nèi)窺鏡機構(gòu)(1)的示意圖；圖26示出沿圖25中的滑動連桿lla、 llb、 llc的示意性剖^L圖；圖27示出根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的變焦機構(gòu)("雙彈簧變焦機構(gòu)");圖28a、28b和28c示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)； 圖29示意性地示出內(nèi)窺^動范圍的包絡(luò)線；圖30示意性地示出該機構(gòu)操作而通過改變可伸縮臂的整體長度來控制 內(nèi)窺鏡的一個角度的方式；圖31示意性地示出該機構(gòu)操作而通過旋轉(zhuǎn)可伸縮臂來控制內(nèi)窺鏡的另 一角度(P )的方式；圖32a示意性地示出該機構(gòu)的可移動特征；以及圖32b示意性地示出該系統(tǒng)的定位功能的俯^L圖旋轉(zhuǎn)角Y ，以及X 滑動件的水平定位。
具體實施方式
下面所提供的描述連同本發(fā)明的所有章節(jié)將使本領(lǐng)域的技術(shù)人員都能 夠應(yīng)用本發(fā)明，并說明了發(fā)明人認為實施本發(fā)明的最佳方式。然而，對于 本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，各種改型仍是顯而易見的，因為已經(jīng)特別地限定 了本發(fā)明的通用原理以提供用于腹腔鏡手術(shù)的攝像頭保持機構(gòu)。本發(fā)明提供一種用于腹腔鏡手術(shù)的攝像頭保持器。該攝像頭保持器設(shè) 置有以四個自由度操縱的裝置。該攝像頭保持器設(shè)置有在腹腔鏡手術(shù)的過程中將內(nèi)窺鏡管的空間位置 控制到任何方位從而使內(nèi)窺鏡到達位于手術(shù)身體中的工作區(qū)內(nèi)的任何期 望區(qū)域的裝置。本發(fā)明還提供一種在腹腔鏡手術(shù)的過程中將內(nèi)窺鏡管的空間位置控制 到任何方位從而使外科醫(yī)生到達位于手術(shù)身體中的工作區(qū)內(nèi)的任何期望 區(qū)域的方法。該方法包括選自下列各項的步驟(a)獲得如上所述的攝像 頭保持^I; (b)將內(nèi)窺鏡組裝到托架內(nèi)；以及(c)控制和操縱內(nèi)窺鏡從 而獲得最優(yōu)的圖l象；操縱內(nèi)窺鏡的步驟具有四個自由度。下文中術(shù)語"滑輪，，意指具有介于環(huán)繞其周緣的兩個凸緣之間的凹槽 的輪，凹槽中通常定位有纜繩、線纜或皮帶?；営糜诟淖兯┘拥牧Φ?方向、傳遞旋轉(zhuǎn)運動、或者在線性或旋轉(zhuǎn)運動系統(tǒng)中實現(xiàn)機械利益。下文中術(shù)語 下文中術(shù)語 下文中術(shù)語 下文中術(shù)語 下文中術(shù)語"萬向節(jié)"意指使物體能夠繞單個軸線旋轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)支撐件。 "小的物理尺寸"意指人手掌的物理尺寸。"四個自由度"意指圖5中示出的四個獨立的自由度。 "調(diào)節(jié)線纜機構(gòu)"意指圖14中描繪的變焦機構(gòu)。 "平行四邊形桿機構(gòu)，，意指圖18a和18b中描繪的變焦機構(gòu);下文中術(shù)語"彈簧機構(gòu)"意指圖19a和19b中描繪的變焦機構(gòu)；下文中術(shù)語"減力機構(gòu)"意指圖20中描繪的變焦機構(gòu)；下文中術(shù)語"旋轉(zhuǎn)線纜機構(gòu)，，意指圖23中描繪的變焦機構(gòu)；下文中術(shù)語"雙彈簧變焦機構(gòu)"意指圖27中描繪的變焦機構(gòu)；下文中術(shù)語"變焦導(dǎo)引桿"意指圖25中描繪的桿?，F(xiàn)在參閱圖2和3，圖2和3示出攝像頭保持設(shè)備100。如從圖2所能看到的，攝像頭保持器100包括具有沿旋轉(zhuǎn)方向的自由 度(DF)的機構(gòu)(下文中標(biāo)示為旋轉(zhuǎn)DF) 304、具有滑動自由度(DF) 的機構(gòu)(下文中標(biāo)示為滑動DF) 305以及托架309。托架309包括旋轉(zhuǎn)和 變焦機構(gòu)。旋轉(zhuǎn)DF304、滑動DF305以及托架309可以是一次性的。圖 2中還能夠看到攝像頭308、內(nèi)窺鏡307以及套管針306。圖2示出攝像頭 保持器100的機構(gòu)。該攝像頭保持器包括兩個主要部分第一部分是弧形 的，其中內(nèi)窺鏡能夠被前后驅(qū)動同時能夠左右移動(滑動DF和旋轉(zhuǎn)DF); 第二部分309的特征是變焦和內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)性能。該機構(gòu)允許在O。至90° 的角度內(nèi)前后移動和定位內(nèi)窺鏡以;Mt 0°至180°的角度內(nèi)左右地移動 和定位內(nèi)窺鏡。如上所述，該攝〗象頭保持器包括弧形托架，其沿弧形導(dǎo)引件移動萬向 節(jié)機構(gòu)。該弧形件的基座包括一個托架，該托架容納前后移動螺帽10的導(dǎo) 引螺桿15。該移動螺帽通過連桿20連接到萬向節(jié)，所述連桿將線性螺帽 運動傳遞給萬向節(jié)機構(gòu)，從而導(dǎo)致萬向節(jié)機構(gòu)沿弧形導(dǎo)引件(滑動DF) 前后移動。導(dǎo)引螺桿托架(前后螺桿托架30 )連接到另 一機構(gòu)(旋轉(zhuǎn)DF )， 其使第一部分繞導(dǎo)引螺桿的縱向軸線從一側(cè)旋轉(zhuǎn)到另一側(cè)。該機構(gòu)同時還 可以提供轉(zhuǎn)動導(dǎo)引螺桿所需的運動。這種設(shè)計允許移動第一部分的馬達優(yōu) 選地通過柔性軸或鉸接軸隔開一段距離地連接。該隔開是非常有用的特征，因為機構(gòu)的體積變得很小。變焦和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)變焦機構(gòu)和內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)機構(gòu)定位在同 一托架309,中。該托架連接到 在弧形件中滑動的萬向節(jié)。彈簧的一個端部連接到萬向節(jié)，另一端部連 接到機構(gòu)托架從而使托架不會向下移動。金屬線的一個端部也連接到萬 向節(jié)并且另一端部連接到機構(gòu)托架，從而使萬向節(jié)和托架之間保持期望 的距離。這些機構(gòu)可以通過耦聯(lián)到置于馬達箱中的馬達的柔性軸來操作，或者 通過直接附連到所述機構(gòu)的軸的馬達來操作。內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)^J柔性軸將置于馬達箱中的馬,聯(lián)到使齒輪旋轉(zhuǎn)的齒輪軸。前述齒輪 具有用于內(nèi)窺鏡的近部的中央通道。鎖定子機構(gòu)(未圖示)適于固定及釋 放內(nèi)窺鏡307。變焦機構(gòu)柔性軸連接到齒輪軸。在拉下的過程中，以機械方式連接到齒輪的滾 筒向上巻繞金屬線，從而使?jié)L筒和襯套之間的距離變短。當(dāng)馬達停止運轉(zhuǎn) 時，彈簧保持金屬線的張力。齒輪的結(jié)構(gòu)防止彈簧185未經(jīng)許可地移動傳 動箱體。在拉遠運動的過程中，馬達沿相反方向旋轉(zhuǎn)。展開的金屬線使彈 簧延伸。因而變焦傳動箱體上升。彈簧可以是圖3c、 5、 6中示出的可伸縮導(dǎo)引件的一部分?，F(xiàn)在參閱圖3，圖3示出第一部分的剖視圖。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)引螺桿導(dǎo)致移動 螺帽的線性運動。在螺帽10向前移動的情況下，其推動連接到萬向節(jié)的一 串連桿20。連桿的運動由置于弧形導(dǎo)引路徑40中的微型輪導(dǎo)引。在圖2 中，連桿的運動經(jīng)由另一連桿20借助連接件60等直接傳遞到外萬向節(jié)50。 除了機構(gòu)的物理尺寸，連桿的數(shù)目沒有原則性限制?，F(xiàn)在參閱圖3a，圖3a示意性地示出另外還包括覆蓋攝l象頭308的消 毒套筒131的攝像頭保持器?，F(xiàn)在參閱圖3b，圖3b示出整個補的不同視圖。圖3c另外還示出了 處于伸展位置的可伸縮導(dǎo)引件55?，F(xiàn)在參閱圖4，圖4示出該機構(gòu)的僅采用一個弧形導(dǎo)軌311和單條連桿312的另一種實現(xiàn)形式。該結(jié)構(gòu)具有一些其他優(yōu)點整個機構(gòu)比較薄并且 比較小，并且例如在需要清洗內(nèi)窺鏡的鏡頭的情況下允許內(nèi)窺鏡和該機構(gòu) 更快地連接和脫開?，F(xiàn)在參閱圖5，圖5示出該機構(gòu)的四個自由度繞el旋轉(zhuǎn)(由旋轉(zhuǎn)DF 提供)；繞e2旋轉(zhuǎn)(由滑動DF提供)；繞e3旋轉(zhuǎn)(由內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)絲提 供)和沿e3變焦?，F(xiàn)在參閱圖6和7，圖6和7示出可伸縮導(dǎo)引件55的才幾構(gòu)。該可伸縮 導(dǎo)引機構(gòu)使內(nèi)窺鏡能夠以"變焦運動，，的方式移動，在變焦運動中內(nèi)窺鏡 沿其縱向軸線移動。現(xiàn)在參閱圖6，圖6示出托架309和弧形機構(gòu)(例如 圖3所示)之間的連接?？缮炜s導(dǎo)引件55將托架309連接到內(nèi)萬向節(jié)62。 如前面所解釋的，萬向節(jié)沿弧形件滑動，并且在弧形件左右轉(zhuǎn)動時，萬向 節(jié)與弧形件一起移動。在保持與內(nèi)萬向節(jié)62剛性連接的同時，可伸縮導(dǎo)引 件使內(nèi)窺鏡307能夠以變焦運動的方式移動，此時內(nèi)窺鏡沿其縱向軸線移 動。內(nèi)窺鏡307被鎖定在托架309中并穿過內(nèi)萬向節(jié)62?？焖籴尫攀直?1 適于將所述托架309卸出所述內(nèi)窺鏡，而不會改變所述自由度中的任意一 個。變焦才 的組件在圖7中解釋。圖7示出該變焦機構(gòu)的組件。蝸桿l (標(biāo)示為71)由柔性軸(該圖中 未示出一一圖8中為303)或者直接由微型馬達順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。當(dāng) 蝸桿l旋轉(zhuǎn)時，其使齒輪l (標(biāo)示為72)也旋轉(zhuǎn)。齒輪l (標(biāo)示為72)與滾筒1 (標(biāo)示為73)具有相同的軸，當(dāng)齒輪l 旋轉(zhuǎn)時，滾筒l也旋轉(zhuǎn)并巻繞或展開(4艮據(jù)旋轉(zhuǎn)方向)巻繞滾筒的金屬線 75。當(dāng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致展開金屬線時，容納在可伸縮導(dǎo)引件55中的彈簧185張開 并向上推動托架，增加萬向節(jié)62和托架309之間的距離，導(dǎo)致"拉遠"運 動。當(dāng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致巻繞金屬線時，萬向節(jié)62和托架309之間的距離縮短，導(dǎo) 致"拉近"運動。圖7還示出了該M的使內(nèi)窺鏡繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)的組件。此機構(gòu)包 括蝸桿2 (標(biāo)示為76)和齒輪2 (標(biāo)示為77 )。蝸桿2 (標(biāo)示為76)可以由柔性軸(該圖中未示出一一圖8中為303) 或者直接由微型馬達順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)蝸桿2 (標(biāo)示為76)旋轉(zhuǎn)時， 其使齒輪2 (標(biāo)示為77)也旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的實施方式中，齒輪可以通過 摩擦力直接附連到內(nèi)窺鏡。當(dāng)齒輪2 (標(biāo)示為77)旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)窺鏡也沿相 同方向旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的另一實施方式中，如圖28b所示，齒輪2(標(biāo)示為77)可 以通過銷轉(zhuǎn)動，該銷穿過環(huán)上的孔，環(huán)通it^擦力直接附連到內(nèi)窺鏡。當(dāng) 齒輪2(77)旋轉(zhuǎn)時，該環(huán)旋轉(zhuǎn)并且內(nèi)窺鏡也沿相同方向旋轉(zhuǎn)。現(xiàn)在參閱圖8a、 8b、 8c，圖8a、 8b、 8c示出用于^^鏡手術(shù)的攝像 頭保持機構(gòu)的示例。該攝像頭保持器包括馬達箱301和變焦及旋轉(zhuǎn)機構(gòu) 309、滑動DF、旋轉(zhuǎn)DF、用于拉動滑動件的臂300以及具有柔性金屬線 的管303，所述柔性金屬線將旋轉(zhuǎn)力矩傳遞給變焦機構(gòu)的組件。本發(fā)明總體上涉及控制用于腹腔鏡手術(shù)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的裝置和方法， 其中，內(nèi)窺鏡(攝像頭308耦聯(lián)到其內(nèi))穿過小切口插入腹部或胸部，如 圖9所示。本發(fā)明的另一 目的是提供一種用于控制腹腔鏡手術(shù)中的內(nèi)窺鏡管的空 間位置的新型裝置。本設(shè)M格低廉、易于安裝和拆卸、使用起來非常舒適，不會限制外科醫(yī)生的靈活^Mt并具有小的物理尺寸。 本發(fā)明的小尺寸通過下列步驟實現(xiàn)1. 將移動部件與馬達分開并通過線纜和/或軸裝置傳遞馬達動力；2. 應(yīng)用線性變焦機構(gòu)，允許獨立于機構(gòu)中的其他移動部件進 行全范圍變焦動作，例如不像通過機械臂的組合運動實現(xiàn)線性變焦 動作的其他機器人；3. 獲得旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)機構(gòu)使內(nèi)窺鏡獨立于該機構(gòu)的其他 移動部件繞其長軸旋轉(zhuǎn)，例如不像其他的不能對非期望旋轉(zhuǎn)運動進 行補償?shù)臋C器人(例如LER)或者通過產(chǎn)生大運動的機械臂的組合 運動以獲得小旋轉(zhuǎn)的機器人(AESOP Endoassist LapMan )?，F(xiàn)在參閱圖10，圖IO示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的整個系統(tǒng)。 根據(jù)該實施方式，該系統(tǒng)包括三個主要部分操縱內(nèi)窺鏡^J (1);力承載系統(tǒng)(2);以及力源(3)。操縱內(nèi)窺鏡 機構(gòu)可包括線纜、彈簧和桿。力承載系統(tǒng)可包括線纜、鏈條、桿。力源可 包括馬達或者/并且可包括致動器和活塞?，F(xiàn)在參閱圖ll,圖11示出根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的攝像頭保持器 的示意圖。該才聶〗象頭〗呆持器包括變焦環(huán)l;變焦機構(gòu)2;定向環(huán)3;長度 分別為"、L2和L2的三根線纜4a、 4b和4c;彈簧5;以及底環(huán)6。 7描 繪的是手術(shù)身體上的小孔。當(dāng)Li和L2的長度連同彈簧力改變時，定向環(huán) 相對于底環(huán)移動并到達一個平衡點，如圖12所示。雖然變焦動作能夠 通過協(xié)調(diào)地縮短線纜Lp L2、 L3來實現(xiàn)，但是該機構(gòu)包括獨立于線纜長 度Lp L2、 L3進行動作的另外變焦選項。當(dāng)張緊時所述線纜的不同長度固定定向環(huán)的位置，如圖13所示?？刂?線纜長度的^*允許定向線纜移動并允許內(nèi)窺鏡傾斜到期望的角度。盡管 外科醫(yī)生的^作無需改變方向，但是內(nèi)窺鏡須繞其長度軸線旋轉(zhuǎn)。圖14示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的"調(diào)節(jié)線纜"變焦機構(gòu) 1400(可替代變焦機構(gòu)示出在圖18a、 18b、 19a、 19b、 20、 23和27中)。 變焦動作是內(nèi)窺鏡沿前后方向的移動，其不改變朝向。如從圖14中所 能看到的，該變焦機構(gòu)另外還包括調(diào)節(jié)線纜141、具有樞軸P^、 P2,3、 P3，4、 P^的閉合四連桿R1、 R2、 R3、 R4,線性彈簧容置調(diào)節(jié)線纜，該線性彈會的第一端位于樞軸Pw處并且第二端位于樞軸P2，3處。耦聯(lián)彈簧142和調(diào)節(jié)線纜決定樞軸P^和P^之間的距離，因此決 定內(nèi)窺鏡的變焦位置。 ' '現(xiàn)在參閱圖15，圖15示出旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的示意圖。如從圖15中所能看 到的，旋轉(zhuǎn)線纜151耦聯(lián)到連接至內(nèi)窺鏡環(huán)的蝸輪152。當(dāng)線纜使蝸輪 152旋轉(zhuǎn)時，連接到內(nèi)窺鏡環(huán)153的齒輪也旋轉(zhuǎn)，并且穿過其中的內(nèi)窺 鏡旋轉(zhuǎn)相同的量?，F(xiàn)在參閱圖16所示攝像頭保持器的可移動特征。如圖16所示，攝像 頭保持器另外還包括可調(diào)節(jié)臂161和包括馬達的底座162。該機構(gòu)能夠通 過導(dǎo)軌171置于床邊，如圖17所示?，F(xiàn)在參閱示出不同變焦機構(gòu)的圖18a、 18b、 19a、 19b和20:(1)"平行四邊形桿機構(gòu)，，(見圖18a、 18b)(2 )"彈簧機構(gòu)"。該彈簧將環(huán)變焦機構(gòu)和定向環(huán)機構(gòu)連接起來(見 圖19a、 19b);以及(3)"減力機構(gòu)"(見圖20)。.微型馬達巻繞Z線纜。該支撐系統(tǒng)一方面可以減小壓縮彈簧所需的力， 另一方面可以增加變焦運動的敏感度。為了獲得小的變焦運動，需要繞許 多圈?，F(xiàn)在參閱圖18a和18b，圖18a和18b示意性地示出才艮據(jù)"平4亍四邊 形桿機構(gòu)"的變焦機構(gòu)。如從圖18a和18b所能看到的，該變焦機構(gòu)包括平行四邊形桿25、彈 簧22、變焦環(huán)21、定向環(huán)23以及驅(qū)動Z線纜20。在第一階段(圖18a)，彈簧22被壓縮。當(dāng)Z線纜20被拉動時，壓 縮彈簧22被釋放(見圖18b),變焦環(huán)21和定向環(huán)23之間的距離減小。 以這種方式產(chǎn)生變焦運動，并且內(nèi)寇鏡307從位置ho移動到位置Ju。 釋放和拉動驅(qū)動Z線纜20允許連續(xù)地深度固定該變焦裝置?，F(xiàn)在參閱圖19a和19b,圖19a和19b示意性地示出另一變焦機構(gòu) ——"彈簧機構(gòu)"。如從圖19a和19b所能看到的，該變焦機構(gòu)包括環(huán) 變焦機構(gòu)21、定向環(huán)23以及連接環(huán)變焦機構(gòu)21和定向環(huán)23的彈簧24。當(dāng)Z線纜20被拉動時，彈簧24被壓縮(如從圖19b中所能看到的)， 并且環(huán)變焦機構(gòu)21和定向環(huán)23之間的距離減小?，F(xiàn)在參閱圖20,圖20示意性地示出另一變焦機構(gòu)——"減力機構(gòu)"。 如從圖20所能看到的，該變焦機構(gòu)包括馬達27、環(huán)變焦機構(gòu)21、定向 環(huán)23以及連接環(huán)變焦機構(gòu)21和定向環(huán)23的減力i更備28?，F(xiàn)在參閱圖21和22，圖21和22示出改變線纜長度的另一可替代 方案。根據(jù)圖21和22，在該另一可替代方案中線纜長度變化是基于滑 輪組70的運動來實現(xiàn)的?；喗M定位在內(nèi)窺鏡運動機構(gòu)上。圖21示出 示意性截面圖?；喗M70包含具有軸和金屬線的滾筒。該滑輪組可以 通過任何類型的剛性或柔性軸來操作。這種結(jié)構(gòu)具有采用相同原理的另 一實施方式通過采用金屬線長度的組合來控制內(nèi)窺鏡的空間角位置。 如前所述，該滑輪組在巻繞穿過上述調(diào)節(jié)臂的金屬線的機構(gòu)中具有某些 優(yōu)點。在圖22中示出了其三維圖，其還示出致動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的金屬線80。現(xiàn)在參閱圖23，圖23示出"旋轉(zhuǎn)線纜"變焦機構(gòu)。可通過轉(zhuǎn)動中 央螺桿的旋轉(zhuǎn)線纜來實現(xiàn)該變焦機構(gòu)，該中央螺桿包括兩個方向相反的 不同螺桿——螺桿R 231和螺桿L 232，當(dāng)中央變焦機構(gòu)向第一方向一 —即順時針方向旋轉(zhuǎn)時，螺帽靠近并且內(nèi)窺鏡做拉遠運動。當(dāng)中央變焦 機構(gòu)向第二方向——即逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，螺帽之間的距離增加并且內(nèi) 窺鏡做拉近運動，如圖23所示?，F(xiàn)在參閱圖24和25,圖24和25示出才艮據(jù)本發(fā)明另一實施方式的 整個設(shè)備的示意圖。如從圖24所能看到的，該設(shè)備包括操縱內(nèi)窺鏡 機構(gòu)(1);力承載系統(tǒng)(2);以及操縱系統(tǒng)致動器或力源(3)。圖25 示出操縱內(nèi)窺鏡機構(gòu)(1)的示意圖。該機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)連桿12;線性 連桿lla、 llb、 llc、 lld;萬向環(huán)機構(gòu)14;變焦導(dǎo)引桿15;內(nèi)窺鏡變 焦及旋轉(zhuǎn)機構(gòu)16;線纜管13。手術(shù)身體上的小孔以標(biāo)號7示出，內(nèi)窺 鏡4穿過小孔進入腹腔?，F(xiàn)在參閱圖26，圖26示出沿滑動連桿lla、 llb、 llc的示意性剖 視圖。線纜頭17安裝在連桿lla頭部處的孔中。當(dāng)連桿lla被線纜18 拉動時，其克服彈簧19a、 b的推力滑入連桿llb，因此萬向節(jié)14的中 心和旋轉(zhuǎn)連桿12的中心之間的距離變短。當(dāng)線纜18釋放時，彈簧19a 將連桿lla從連桿lib中推出并將連桿lib從連桿llc中推出，從而萬 向節(jié)14的中心和旋轉(zhuǎn)連桿12的中心之間的距離變長，在兩種情況下， 萬向節(jié)都相對于小孔移動并且改變內(nèi)窺鏡的朝向。當(dāng)線纜不移動時，通 過所述彈簧的意欲向外推動連桿的推力和線纜的張力而在每個位置處 保持平衡。變焦動作在腹腔鏡手術(shù)中是非常重要的。改變聚焦使外科醫(yī) 生能夠看到手術(shù)器官的重要細節(jié)一一例如"拉近"，并能夠在將內(nèi)窺鏡 從視野移遠一一例如"拉遠"一一時檢查手術(shù)情形的總體狀況。另一重 要的特征是能夠進行變焦運動、同時保持圖像的中心不移動。如果變焦 運動在不改變內(nèi)窺鏡方向的情況下進行，則可以實現(xiàn)上述操作?，F(xiàn)在參閱圖27，圖27示出滿足上述需要的雙彈簧變焦機構(gòu)270。 變焦動作是指在不改變內(nèi)窺鏡方向的情況下內(nèi)窺鏡運動入腹腔(拉近) 以及從腹腔拉出(拉遠)。"拉近"動作通過縮短線纜16a實現(xiàn)，而"拉 遠"動作通過伸長線纜16a的長度實現(xiàn)。彈簧19a和19b意圖增加連桿 對15a、 15b和連桿對15c、 15d之間的角度，從而產(chǎn)生"拉遠"運動。線纜16a的長度決定"拉近，，的量。當(dāng)內(nèi)窺鏡不運動時，彈簧力和線纜 張力之間存在一個平衡。箱體16包括兩個獨立的機構(gòu)，所述兩個獨立 的機構(gòu)控制內(nèi)窺鏡沿長軸的線性運動一一例如"拉近"、"拉遠"，以及 內(nèi)窺鏡沿長軸的旋轉(zhuǎn)角?，F(xiàn)在參閱圖28a、 28b和28c，圖28a、 28b和28c示意性地示出控 制內(nèi)窺鏡的例如"拉近"和"拉遠"的線性運動的另一主要機構(gòu)。沿內(nèi)窺鏡的長軸旋轉(zhuǎn)的能力在腹腔鏡手術(shù)中是非常重要的。在使內(nèi) 窺鏡通過插入點7旋轉(zhuǎn)以便改變內(nèi)窺鏡方向一一例如圖29所示角oc和 角卩的組合一一時，角度變化的分量可能不是沿著內(nèi)窺鏡的長軸。該角 度分量可能導(dǎo)致內(nèi)窺鏡的不期望的旋轉(zhuǎn)，其結(jié)果是導(dǎo)致在外科醫(yī)生顯像 屏上觀察到的畫面的討厭的旋轉(zhuǎn)運動。在傳統(tǒng)的腹腔鏡手術(shù)中，握持內(nèi) 窺鏡的人員憑直覺進行所需的改變從而保持手術(shù)視野不會不期望地旋 轉(zhuǎn)，例如保持移動畫面始終平行于自身。圖28a、圖28b和圖28c示出滿足上述需要并且允許快速移除內(nèi)窺 鏡以便清洗其鏡頭的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(80 )。齒輪163允許內(nèi)窺鏡桿307穿過其中 心以進行轉(zhuǎn)動和滑動。銷164從齒輪163的上表面豎起。盤狀件165緊固 到內(nèi)窺鏡桿4。在組裝內(nèi)窺鏡時，箱體16的上壁打開且內(nèi)窺鏡穿過齒輪163 的中心進入一個位于下壁上的孔內(nèi)，并穿過例如萬向節(jié)14的環(huán)，直到銷 164 4^盤狀件165的孔166內(nèi)。然后箱體16的上壁封閉，防止內(nèi)窺鏡從 箱體16中移出，從而確保內(nèi)窺鏡和整個變焦機構(gòu)之間的聯(lián)接。單獨的內(nèi)窺 鏡旋轉(zhuǎn)通過旋轉(zhuǎn)螺桿162來實現(xiàn)，螺桿162移動齒輪163并借助耦聯(lián)的盤 狀件165移動內(nèi)窺鏡307。螺桿162的動力源可以是傳遞來自置于箱體16 中或附近的小馬達或"遠程"馬達的旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)線纜。需要時，上述 機構(gòu)允許將內(nèi)窺鏡從變焦機構(gòu)快速地拆卸出而不改變其空間定位的任何 自由度。這種性能非常重要，因為外科醫(yī)生無需對系統(tǒng)重新定位。獲得這 種性能的原因是因為內(nèi)窺鏡307在保持住整個變焦機構(gòu)的定位方面不起任 何作用。連桿15、彈簧19和線纜16a之間的平衡維持住變焦的深度，并 且銷164和孔166之間的約束關(guān)系保持住旋轉(zhuǎn)的角度。當(dāng)內(nèi)窺鏡再次組裝 時，內(nèi)窺鏡恢復(fù)到其最初的空間位置。在進行手術(shù)時，外科醫(yī)生必須能夠?qū)?nèi)窺鏡移動到任何期望的方 位。內(nèi)窺鏡運動范圍的包絡(luò)線示出在圖29中。現(xiàn)在參閱圖30，圖30示意性地示出該機構(gòu)工作從而通過改變可 伸縮臂的總長來控制內(nèi)窺鏡角度的方式。圖30示出在起始位置P0—一 例如a -0——處的內(nèi)窺鏡307的角運動。啟動滑動機構(gòu)導(dǎo)致萬向環(huán)14 從點A運動到點B、從而使內(nèi)窺鏡307繞插入點7旋轉(zhuǎn)到期望位置P1。 當(dāng)與連桿lla、 llb、 llc的縮短結(jié)合在一起時，萬向節(jié)14和插入點7 之間的距離改變，導(dǎo)致非期望的變焦運動。可計算該運動距離并通過受 控的變焦運動來進行補償?，F(xiàn)在參閱圖31，圖31示意性地示出該機構(gòu)工作從而通過旋轉(zhuǎn)可 伸縮臂來控制內(nèi)窺鏡的例如P的另一角度的方式。圖31示出位于起始 位置P。處的內(nèi)窺鏡307的角運動。啟動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)導(dǎo)致萬向環(huán)14從點A 到點B做例如角度為c|)的徑向運動，導(dǎo)致內(nèi)窺鏡307繞插入點7旋轉(zhuǎn)角 度P而到達期望位置Pi。當(dāng)旋轉(zhuǎn)臂ll時，萬向節(jié)14和插入點7之間的 距離改變，導(dǎo)致非期望的變焦運動?？捎嬎阍撨\動距離并通過受控的變 焦運動來進行補償。該機構(gòu)臂的兩種獨立運動的結(jié)合使外科醫(yī)生能夠?qū)?內(nèi)窺鏡移動到任何方位，并且抵達工作包絡(luò)線內(nèi)的任何期望位置?，F(xiàn)在參閱圖32a所示機構(gòu)的可移動特征。該機構(gòu)被置于床邊、位 于軌道201上、并且能夠通過移動滑動件202沿軌道201置于任何位置 處；為了到達所需位置，外科醫(yī)生還能夠繞樞軸203旋轉(zhuǎn)該系統(tǒng)并通過 沿套體204滑動該系統(tǒng)來改變高度。圖32b通過俯視圖示意性地示出該 系統(tǒng)的定位功能旋轉(zhuǎn)角Y以及X滑動件的水平位置。
權(quán)利要求
1. 一種用于腹腔鏡手術(shù)的攝像頭保持器，其中，所述攝像頭保持器設(shè)置有在四個自由度上操縱的裝置；此外，所述攝像頭保持器設(shè)置有在所述腹腔鏡手術(shù)的過程中將內(nèi)窺鏡管的空間位置控制到任何方位的裝置，從而所述內(nèi)窺鏡到達被操作身體中的位于工作包絡(luò)線內(nèi)的任何期望區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像頭保持 器適于具有小的物理尺寸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像頭保持 器包括a. 托架(309)，所述托架適于連接到所述內(nèi)窺鏡以及與所述內(nèi)窺 鏡分開，所述托架包括i. 至少一個變焦機構(gòu)；ii. 至少一個內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；b. 旋轉(zhuǎn)DF (304);以及c. 滑動DF (305)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像頭保持 器另外還包括a. 馬達箱；b. 適于將運動傳遞到所述變焦機構(gòu)的裝置；c. 適于將運動傳遞到所述內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的裝置；d. 適于將運動傳遞到所述內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)DF的裝置；e. 適于將運動傳遞到所述滑動DF的裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像頭保持 器是一次性的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像頭保持 器另外還包括快速釋放手柄，所述快速釋放手柄適于在不改變?nèi)我凰?自由度的情況下將所述內(nèi)窺鏡拆卸出所述托架。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像頭保持 器另外還包括可伸縮導(dǎo)引件，所述可伸縮導(dǎo)引件適于提供所述內(nèi)窺鏡沿 所述內(nèi)窺鏡的縱向軸線的運動。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像頭保持器，另外還包括a. 變焦環(huán)(1);b. 定向環(huán)(3);c. 至少兩根線纜(4a和4b )，所述線纜(4a和4b )的特征是具 有長度L和L2;d. 彈簧(5),所述彈簧的特征是具有抗性K;以及e. 底環(huán)(6);其中，所述長度L1和L2能夠隨所述彈簧的抗性K變化，從而所 述定向環(huán)相對于所述底環(huán)移動。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像頭保持器，其中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包 括至少一根線纜、至少一個蝸輪，所述線纜適于旋轉(zhuǎn)所述蝸輪，使得所 述內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像頭保持器，其中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包 括至少一個滑輪組，所述滑輪組適于控制所述內(nèi)窺鏡的空間角位置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像頭保持 器另外還包括使所述攝像頭保持器適于移動的裝置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的攝像頭保持器，其中，所述裝置包括 (a)至少一個可調(diào)節(jié)臂；以及(b)包括至少一個馬達的底座，所述可調(diào)節(jié)臂將所述攝像頭保持器與所述底座耦聯(lián)起來。
13. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像頭保持器，其中，所述變焦機構(gòu)選 自包括調(diào)節(jié)線纜機構(gòu)、平行四邊形桿機構(gòu)、彈簧機構(gòu)、減力機構(gòu)、旋轉(zhuǎn) 線纜機構(gòu)以及雙彈簧變焦機構(gòu)的集合。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的攝像頭保持器，其中，所述攝像頭保持 器包括操縱內(nèi)窺鏡機構(gòu)(1);力承載系統(tǒng)(2);以及力源(3)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的攝像頭保持器，其中，所述操縱內(nèi)窺 鏡機構(gòu)包括a. 至少一根線纜；b. 至少一個彈簧；以及c. 至少一根桿；所述力承載系統(tǒng)包括a.至少一根線纜；b 至少一個鏈條；以及c.至少一根桿； 所述力源包括a.至少一個馬達；和/或至少一個致動器；至少一個活塞。
16. —種用于在腹腔鏡手術(shù)中將內(nèi)窺鏡管的空間位置控制到任何方 位、從而使外科醫(yī)生到達被操作身體中的位于工作包絡(luò)線內(nèi)的任何期望區(qū) 域的方法，所述方法包括下列步驟a. 獲得根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像頭保持器；b. 將所述內(nèi)窺鏡裝配到所述托架中；以及c. 控制并操縱所述內(nèi)窺鏡；其中，所述控制并操縱所述內(nèi)窺鏡的步驟提供所述內(nèi)窺鏡在四個自 由度上的運動。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，另外還包括向所述期望區(qū)域拉 近和/或從所述期望區(qū)域拉遠從而實現(xiàn)更高精確度的步驟。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述拉近和/或拉遠的步 驟另外還包括沿所述內(nèi)窺鏡的縱向軸線移動所述內(nèi)窺鏡的步驟。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，另外還包括旋轉(zhuǎn)所述內(nèi)窺鏡的 步驟。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，另外還包括從所述托架拆卸出 所述內(nèi)窺鏡的步驟。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，另外還包括控制所述內(nèi)窺鏡沿 所述內(nèi)窺鏡長軸的旋轉(zhuǎn)角的步驟。
22. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，另外還包括從包括調(diào)節(jié)線纜機 構(gòu)、平行四邊形桿機構(gòu)、彈簧機構(gòu)、減力機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)線纜機構(gòu)以及雙彈 簧變焦機構(gòu)的集合中選擇所述變焦機構(gòu)的步驟。
23. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，另外還包括將所述攝像頭保持 器調(diào)節(jié)成能夠移動的步驟。
24. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，另外還包括以下步驟通過獨 立于所述機構(gòu)的其他移動部件啟動內(nèi)窺鏡而在不改變所述內(nèi)窺鏡空間定 位的任何自由度的情況下從所述變焦機構(gòu)中拆卸出所述內(nèi)窺鏡，從而整個 系統(tǒng)無需重新定位。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于腹腔鏡手術(shù)的攝像頭保持器，所述攝像頭保持器設(shè)置有在四個自由度上操縱的裝置，以及在腹腔鏡手術(shù)的過程中將內(nèi)窺鏡管的空間位置控制到任何方位的裝置，從而內(nèi)窺鏡到達被操作身體中的位于工作包絡(luò)線內(nèi)的任何期望區(qū)域。還公開一種用于在腹腔鏡手術(shù)中將內(nèi)窺鏡管的空間位置控制到任何方位、從而使外科醫(yī)生到達被操作身體中的位于工作包絡(luò)線內(nèi)的任何期望區(qū)域的方法，所述方法包括下列步驟獲得如上所述的攝像頭保持器；將所述內(nèi)窺鏡裝配到所述托架中；以及控制并操縱所述內(nèi)窺鏡；其中，所述控制并操縱所述內(nèi)窺鏡的步驟提供所述內(nèi)窺鏡在四個自由度上的運動。
文檔編號A61B1/04GK101273876SQ20081000826
公開日2008年10月1日 申請日期2006年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月18日
發(fā)明者莫爾德艾·肖爾維 申請人:M.S.T.醫(yī)學(xué)外科技術(shù)有限公司