BR112015014299B1

BR112015014299B1 - Dispositivo de posicionamento ativo de um instrumento cirúrgico para uso em um braço robótico e sistema robótico cirúrgico para a execução de cirurgia em corpo humano

Info

Publication number: BR112015014299B1
Application number: BR112015014299-0A
Authority: BR
Inventors: Hubertus von Grünberg
Original assignee: avateramedical GmBH
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2021-06-22
Also published as: CN104869936A; RU2651886C2; RU2015129339A; US9480531B2; US20140180308A1; DE102012025101A1; WO2014094719A1; HK1211823A1; CN104869936B; JP6385361B2; JP2016505316A; EP2934362B1; EP2934362A1; BR112015014299A2

Abstract

dispositivo de posicionamento ativo de um instrumento cirúrgico para uso em um braço robótico e sistema robótico cirúrgico para a execução de cirurgia em corpo humano a presente invenção refere-se a um arranjo de posicionamento ativo de um instrumento cirúrgico para utilização num braço robótico, que compreende uma placa de suporte (3, 33), que pode ser ligada a um braço robótico (1, 31), um dispositivo de porta (4, 34), a qual está disposta na placa de suporte (3, 33) e que é fornecida para o acesso ao interior de um corpo, pelo menos, um dispositivo de guia (6, 36, 59) para guiar um instrumento cirúrgico (8, 38, 61) para dentro do corpo, haste do instrumento cirúrgico (8, 38, 6 1) que se estende através do dispositivo de guia (6, 36, 59) e o dispositivo de guia (6, 36, 59) variável ligado à porta do dispositivo (4, 34) por meio de um elemento de compensação (5, 35), e um dispositivo de ajuste (9, 10, 1 1, 12, 13, 14, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 62, 63, 64, 65, 66, 67) para o dispositivo de guia (6, 36, 59) com respeito ao dispositivo de porta (4, 34), que está montado na placa de suporte (3, 33) e/ou dispositivo de porta (4 , 34) e na outra extremidade no dispositivo de guia (6, 36, 59) de tal modo que a haste do instrumento cirúrgico (8, 38, 6 1) pode ser deslocada em relação à posição inicial, em que a extensão longitudinal do instrumento cirúrgico é paralela à extensão longitudinal do dispositivo de porta (4, 34), na direção x, bem como na direção y.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de retenção e posicionamento de um instrumento cirúrgico e um sistema robótico cirúrgico ou telemanipulador para cirurgia minimamente invasiva e em particular a laparoscopia.

[0002] Os sistemas de robô ou telemanipuladores para cirurgia minimamente invasiva, especialmente para a cirurgia laparoscópica, substituem os instrumentos cirúrgicos geralmente guiados manualmente pelo cirurgião como, por exemplo, os instrumentos cirúrgicos, o endoscópio ou a câmera por meio de um posicionamento motorizado. Os instrumentos operacionais selecionados são guiados através de um ou mais trocartes para o interior de um paciente. É chamado de trocarte o instrumento que auxilia o cirurgião em cirurgias minimamente invasivas no acesso à cavidade do corpo do paciente (normalmente a cavidade abdominal ou torácica), em que o acesso é mantido aberto através de através de um tubo. O suporte de um mecanismo de movimento e lógica de controle fornecidos no sistema robótico permitem o movimento dos instrumentos cirúrgicos em torno de um ponto pivotal de cerca de 2 graus de liberdade (x, y) e um movimento de translação dos instrumentos cirúrgicos ao longo do eixo do instrumento (z). Chama-se ponto pivotal o ponto invariante de movimento em 2 graus de liberdade (x,y). Este ponto pivotal está idealmente situado dentro ou perto do ponto de intersecção do trocarte através da parede abdominal do paciente. A lógica de controle de um sistema de robô deve reconhecer o ponto pivotal, ou o ponto pivotal será definido pela execução estrutural do mecanismo de movimento para limitar o movimento do instrumento cirúrgico de modo que o dano biomecânico do tecido ao redor do trocarte seja minimizado.

[0003] A tecnologia existente conhecida dos sistemas robóticos baseia-se em braços robóticos para o pré- posicionamento passivo e o movimento ativo de um instrumento de exploração. Uma solução com braços robóticos da tecnologia existente que realiza um pré-posicionamento passivo e um movimento ativo dos instrumentos de operação em torno do ponto pivotal, que necessitam, por um lado, de um grande espaço de instalação e, por outro lado, podem conduzir os movimentos dos braços robóticos para uma colisão.

[0004] Durante um procedimento cirúrgico minimamente invasivo, em regra pelo menos, dois, três ou quatro instrumentos cirúrgicos, tais como pinça, tesoura, porta- agulhas, dissecador, e uma câmera ou um endoscópio são utilizados, cada qual guiado separadamente através de um trocarte para dentro do corpo do paciente. Isto significa que para cada instrumento cirúrgico utilizado, um braço robô está presente, o qual controla as posições dos braços de robô e o movimento ativo do instrumento.

[0005] A desvantagem das soluções da técnica anterior é que a posição do paciente a partir do início da operação precisa ser fixa e um reposicionamento do paciente durante a operação é quase impossível.

[0006] Outra desvantagem já mencionada anteriormente é o grande espaço que os sistemas robóticos conhecidos necessitam.

[0007] O objetivo da presente invenção consiste portanto em um posicionamento ativo de um instrumento cirúrgico e um sistema robótico cirúrgico que proporcionem um elevado grau de variabilidade e necessitem apenas de um espaço menor de instalação e que sejam mais leves e menores na sua execução.

[0008] Um outro objetivo da presente invenção consiste em proporcionar um sistema robótico que permita um rearranjo do paciente durante a cirurgia, em particular, sem com isso restringir a liberdade de movimentação do instrumento cirúrgico.

[0009] Estes objetivos são atendidos pela invenção, segundo a reivindicação 1, por um posicionamento ativo de um instrumento cirúrgico, e segundo a reivindicação 9, por um sistema cirúrgico robotizado.

[00010] Um objetivo da presente invenção refere-se a um posicionamento ativo de um instrumento cirúrgico para utilização num braço robótico que compreende uma placa de suporte, que pode ser ligada a um braço robótico, um dispositivo de porta, que está disposto na placa de suporte e que é previsto para a passagem para o interior de um corpo, pelo menos um dispositivo de guia para a bucha de um instrumento cirúrgico para dentro do corpo, em que a haste do instrumento cirúrgico estende-se através do orifício de guia e onde os dispositivos de guia estejam conectados com a porta do dispositivo porta através de um elemento de compensação variável, e um dispositivo de ajuste para o dispositivo de guia em relação ao dispositivo de porta que e stá ligado a uma placa de suporte e/ou dispositivo de porta e a um outro dispositivo de guia, de modo que a haste do instrumento cirúrgico possa mover-se tanto na direção-x quanto na direção-y em relação à posição inicial, na qual a extensão longitudinal do instrumento cirúrgico corra paralela à extensão longitudinal do dispositivo de porta.

[00011] Numa forma de realização preferida, o elemento de compensação é de tal forma variável em sua geometria que um ângulo livremente selecionável é ajustável em ambas as direções x e y entre o dispositivo de porta e o dispositivo de guia em relação à posição inicial mutuamente congruente, onde o elemento de compensação é formado, em particular, a partir de um material elástico.

[00012] Numa outra forma de realização preferida, o dispositivo de ajuste possui, pelo menos, dois atuadores controláveis, os quais são, em especial, executados como atuadores mutuamente dispostos perpendicularmente, em que um mecanismo de alavanca entre o dispositivo de guia e a placa de suporte ou o dispositivo de porta é fornecido, de tal maneira que o dispositivo de guia, por meio dos atuadores através do mecanismo de alavanca, é posicionado em relação posição inicial na direção-x e na direção-y independentemente um do outro.

[00013] Da mesma maneira, numa forma de realização preferida, é fornecido um dispositivo de ajuste de translação no dispositivo de guia, que está ligado ao instrumento cirúrgico de tal forma que a haste do instrumento cirúrgico move-se na direção-z. Preferencialmente, o dispositivo de ajuste de translação move a haste do instrumento cirúrgico na direção-z por meio de um sistema telescópico 20 e/ou sistema de cabos.

[00014] Numa outra forma de realização preferida, é fornecida um unidade de acionamento do instrumento no instrumento; a qual compreende um atuador rotativo, através do qual a haste do instrumento cirúrgico varia rotativamente em relação à posição inicial em torno da direção-z. De um modo preferido, a unidade de acionamento de instrumento possui três atuadores de instrumento por meio do qual a unidade ligada à extremidade distal do instrumento cirúrgico pode ser variada em três graus de liberdade adicionais. Particularmente preferido, a unidade de acionamento de instrumento é disposta sobre um dispositivo de retenção na extremidade proximal do sistema telescópico.

[00015] Um outro objetivo da presente invenção refere-se a um sistema robótico cirúrgico para a realização de cirurgia no corpo humano que compreende um dispositivo de controle, que pode ser usado por um usário para a realização de cirurgia, uma estrutura de suporte na qual dois ou mais braços robóticos estão montados, que são mobiizados através do dispositivo de controle, e onde é fornecido, pelo menos, um braço robótico para posicionamento ativo de um instrumento cirúrgico é fornecido, uma placa de suporte, a qual está ligada a um braço robótico, um dispositivo de porta, o qual está disposto na placa de suporte e que é fornecido para a passagem através de um corpo; pelo menos um dispositivo de guia para a introdução de um instrumento cirúrgico no corpo, em que a haste do instrumento cirúrgico estende-se através do dispositivo de guia e onde o referido dispositivo de guia é variavelmente ligado ao dispositivo de porta através de um elemento de compensação, e um dispositivo de ajuste para o dispositivo de guia oposta ao dispositivo de porta, que é, por um lado, ligado à placa de suporte e/ou dispositivo de porta e, por outro lado, ao dispositivo de guia, de modo que a haste do instrumento cirúrgico move-se, em relação à posição inicial, tanto na direção X quanto na direção Y, e onde a extensão longitudinal do instrumento cirúrgico corre paralela à extensão longitudinal do dispositivo de porta.

[00016] Numa forma de realização preferida, o elemento de compensação é de tal forma variável em sua geometria que um ângulo livremente selecionável é ajustável em ambas as direções x e y entre o dispositivo de porta e o dispositivo de guia em relação à posição inicial mutuamente congruente, onde o elemento de compensação é formado, em particular, a partir de um material elástico.

[00017] Outras formas de realização vantajosas da invenção do sistema robótico cirúrgico são evidentes a partir das reivindicações dependentes semelhantes ao posicionamento ativo de um instrumento cirúrgico. Isto é evidente particularmente pelo fato de que o posicionamento ativo da presente invenção pode ser combinado ou adaptado com um sistema robótico.

[00018] De acordo com a invenção, os termos sistema robótico e telemanipulador são usados como sinônimos.

[00019] A presente invenção é implementada, puramente a título de exemplo, pelas figuras que a acompanham. Elas mostram:

[00020] A Figura 1 uma apresentação esquemática, de acordo com a invenção, do equipamento de posicionamento ativo de um instrumento cirúrgico, que se encontra instalado em um braço robótico;

[00021] A Figura 2 é uma vista parcial esquemática do dispositivo de posicionamento ativo da presente invenção com possibilidade de conexão para a introdução de gás de insuflação, em geral CO2;

[00022] A Figura 3 é uma vista em planta do dispositivo de posicionamento ativo de acordo com a Figura 1;

[00023] A Figura 4 é uma vista esquemática de um corte do sistema robótico cirúrgico da presente invenção durante uma operação no corpo humano;

[00024] A Figura 5 é uma vista esquemática de um braço robótico de acordo com a invenção;

[00025] A Figura 6 é uma vista esquemática de um instrumento cirúrgico, que pode fazer parte da invenção;

[00026] A Figura 7 é uma vista esquemática de um sistema robótico que inclui um braço robótico e dispositivos de posicionamento ativos de acordo com a invenção; e

[00027] A Figura 8 é uma vista esquemática de um sistema robótico com 4 braços robóticos e dispositivos de posicionamento ativo de acordo com a invenção.

[00028] A Figura 9 é uma vista esquemática do dispositivo de posicionamento ativo da presente invenção para dois instrumentos cirúrgicos e uma porta comum, a qual está ligada a um braço robótico; e

[00029] A Figura 10 é uma vista em planta do dispositivo de posicionamento ativo de acordo com a Figura 9.

[00030] A presente invenção refere-se, num aspecto, a um sistema robótico cirúrgico ou tele-manipuladores, no qual um pré-posicionamento passivo do trocarte ou o dispositivo de posicionamento ativo pode ser combinado com um controle ativo ou com o motor do trocarte para movimentação de um instrumento de operação. Tal trocarte, de acordo com a invenção: “trocarte ativo”, pode mover o instrumento da operação em torno do ponto pivotal, pelo menos, em dois graus de liberdade (Direção 101 e 102), como mostrado na Figura 6. Os instrumentos de operação da presente invenção possuem um total de 7 graus de liberdade: 3 graus de liberdade (graus de liberdade 101, 102, e 103 mostrados na Figura 6) são realizados por um acoplamento motorizado do instrumento cirúrgico inserido no trocarte com as correspondentes unidades de acionamento, outros 4 graus de liberdade (graus de liberdade 104, 105, 106 e 107 mostrados na Figura 6) são realizados por uma unidade de acionamento na extremidade de cada instrumento de operação utilizado.

[00031] Uma vez que o ponto pivotal é definido pelo próprio trocarte ativo, a posição do ponto pivotal antes da operação será definida pelo pré-posicionamento do trocarte ativo. Desse modo, é possível um rearranjo do paciente após o início da cirurgia, uma vez que o ponto pivotal está ligado estruturalmente com o dispositivo de posicionamento da presente invenção ou trocarte ativo e manterá o dipositivo de posicionamento durante um rearranjo, isto é, o ponto pivotal sempre se mantém em relação ao instrumento e à placa de suporte, bem como ao dispositivo de guia.

[00032] Além disso, dispensando os braços robóticos para um posicionamento ativo do instrumento, o sistema pode ser executado de forma significativamente menor e mais leve. Assim, é possível transferência mais fácil de todo o sistema, por exemplo, para uma outra sala de operações, e, assim, há uma maior flexibilidade de utilização.

[00033] A presente invenção é descrita abaixo em pormenor com referência às figuras:

[00034] A Figura 1 mostra um dispositivo de posicionamento ativo da presente invenção de um instrumento cirúrgico, que está ligado a um braço robótico. Durante uma cirurgia laparoscópica minimamente invasiva, são utilizados geralmente 4 instrumentos de operação, dentre estes três instrumentos cirúrgicos e uma câmera ou endoscópio que são controlados através do sistema de tele-manipulador pelo cirurgião. Por conseguinte, estão disponíveis no sistema 4 buchas de um trocarte ativo ou de um dispositivo de posicionamento. Entende-se, no entanto, que também as formas de realização são fornecidas com 1 até 3 ou mais do 4 trocartes ativos, de acordo com o escopo da invenção. Cada trocarte ativo é disposto sobre um braço robótico 1, o qual pode ser disposto livre de peso com duas juntas 2. Este mecanismo de suporte é considerado necessário para cada trocarte ativo. Todos os mecanismos de suporte podem ser fixados a um suporte comum (ver Figura 4) ou suportes separados. Um acessório de fixação para suportes separados pode ser útil, por exemplo, se a disposição dos trocartes para o procedimento cirúrgico assim o exigir.

[00035] Uma placa de suporte 3 do trocarte ativo está rigidamente fixada a um braço robótico. Esta placa de suporte 3 está por sua vez firmemente fixada a um dispositivo de porta 4. O dispositivo de porta está, por sua vez, ligado a um elemento de compensação 5 com o dispostivo de guia 6. Através do elemento de compensação 5, é possível um movimento (inclinação) do dispositivo de guia em relação ao dispositivo de porta 4. Por este movimento é realizado o movimento pivotal do instrumento cirúrgico 8. O dispositivo de guia 6 assume o instrumento cirúrgico 8. Por meio de um anel de vedação 7 ocorre uma vedação estanque ao gás do instrumento cirúrgico 8 em relação ao dispositivo de guia 6. Na laparoscopia a cavidade abdominal é “insuflada” por introdução de um gás (dióxido de carbono, CO2) para possibilitar ao cirurgião uma maior liberdade de movimento para a cirurgia. De modo a que o gás não possa escapar, a vedação 7 é necessária.

[00036] Os atuadores ou atuadores lineares 9, I2 estão dispostos perpendicularmente entre si. No mecanismo de alavanca 10, 11, bem como 13 e 14 são exercidas forças sobre a extremidade superior do dispositivo de guia 6, de modo que este move-se relativamente ao dispositivo de porta 4 em 2 eixos (x, y) de forma independente uns dos outros.

[00037] Um outro atuador 15 está montado na extremidade superior do dispositivo de guia 6. No mecanismo atuador consistente de braçadeira 16, tambor de desvio 17, braçadeira 18 e cabos correspondentes, é realizado o movimento de translação do instrumento na direção-z.

[00038] Um sistema telescópico 20 está ligado através do dispositivo de suporte 21 com uma unidade de acionamento de instrumento 22, de tal maneira que um movimento de rotação do instrumento cirúrgico 8 em torno do eixo z é impedido. O movimento de rotação do instrumento cirúrgico 8 está ligado por um atuador rotativo 23, o qual está ligado à haste do instrumento cirúrgico 8. Os atuadores de instrumento 24, 25 e 26 realizam os movimentos do instrumento cirúrgico 8 nos graus de liberdade 105, 106 e 107, ver Figura 6.

[00039] A Figura 2 mostra um dispositivo de posicionamento ativo da presente invenção como mostrado na Figura 1, fornecido com uma conexão de insuflação composta de um tubo de alimentação (29), que se abre por baixo da vedação (7) na cavidade do trocarte (6) e um módulo de ventilação e conexão (30). No módulo de ventilação e conexão está convenientemente ligado um dispositivo de insuflação. Ele bombeia um gás, normalmente o CO2 através do módulo de ventilação (30) e do tubo de alimentação ligado ao mesmo (29) para dentro da cavidade abdominal do paciente. A vedação (7) impede um escape não intencional de gás a partir da cavidade abdominal do paciente para o meio ambiente. A vedação (7) é convenientemente concebida de tal modo que na remoção completa do instrumento (8) do trocarte (6), ele se fecha à prova de gás, isto é, mesmo quando da retirada do instrumento, nenhum gás escapa para o meio ambiente.

[00040] A Figura 3 mostra uma vista em planta do dispositivo de posicionamento ativo de acordo com a Figura 1;

[00041] A Figura 4 mostra uma vista esquemática de um corte do sistema cirúrgico robótico da presente invenção durante uma operação no corpo humano; os braços robóticos detalhados descritos na Figura 5 são suportados aqui, por exemplo, 300a, 300be 300c, de tal forma que este suporte de base seja suportado em uma trilha de guia pronunciadamente curva 311 em conjunto com a ligação 312 e 313 e possam ser posicionados independentemente uns dos outros. Na superfície de acoplamento 310 do braço robótico, o dispositivo de posicionamento ativo é montado sobre o módulo 3 de acordo com a Figura 1 ou 2. A forma de preferência arqueada da guia tem a vantagem do pré-posicionamento dos braços robóticos de acordo com a anatomia típica de um paciente em um arco por cima da parede abdominal 27.

[00042] A Figura 5 mostra uma vista esquemática de um braço robótico da presente invenção; o braço robótico consiste de vários elementos 303, 306 e 309, que são ligados mutuamente por meio de articulações de modo a que um arranjo de superfície de acoplamento 310 para um dispositivo de posicionamento ativo de acordo com a Figura 1 ou 2 seja possível.

[00043] O próprio braço robótico está sobre uma junta 301, que possibilita um movimento de rotação em torno do eixo de rotação 302 de ± 90°, ligada a um suporte de base 300. O primeiro elemento 303 do braço robótico conduz a uma outra junta 304, a qual possui um eixo de rotação 305, de preferência, perpendicular ao eixo de rotação 302. Um elemento 306 do braço robótico está ligado a uma junta 304, o que possibilita um movimento de rotação 308 sobre a junta 307, de preferência, perpendicular ao eixo de rotação 302 e perpendicular ao eixo de rotação 305. O terceiro elemento 309 do braço robótico possui em sua extremidade distal uma superfície de acoplamento 310, na qual através da preparação de uma força apropriada, de preferência uma conexão positiva, o dispositivo de posicionamento pode ser fixado no módulo 3, de acrodo com a Figura 1 ou 2. As juntas 301, 304,307 podem ser executadas tanto ativamente, isto é, provida de atuadores, quanto passivamente. As juntas 301, 304, 307 são fornecidas com sensores de posição absoluta, de modo que a posição ou a orientação dos braços robóticos e do dispositivo de posicionamento acoplado sejam reconhecidas. Os sinais do sensor de posição absoluta podem, preferencialmente, ser compensados entre si na unidade de controle 202, de modo que com o conhecimento da geometria e do local do dispositivo de posicionamento ativo de acordo com a Figura 1 ou 2, pode ser detectada a colisão de um braço robótico com o dispositivo de posicionamento ativo de um outro braço e um aviso de colisão para o usuário pode ser emitido na unidade de controle e visualização. Numa outra forma de realização, a unidade de controle 202 pode ativamente evitar a colisão potencial de diferentes braços robóticos uns com os outros, ou a colisão de um braço robótico com um dispositivo de posicionamento ativo de outro braço robótico, alterando o comando pré- definido pela unidade de controle e visualização 200.

[00044] Em uma execução passiva, as juntas 301, 304, 307, são seguras com um dispositivo para evitar ajustes não intencionais da posição da junta.

[00045] A Figura 6 mostra um instrumento cirúrgico como um possível componente da invenção.

[00046] No geral, o arranjo tem sete graus de liberdade. Isto pode ser realizado por um movimento de translação da haste do instrumento 120 na direção-x 101 e na direção-y 102. Estes movimentos trazem uma inclinação do instrumento em torno do ponto pivotal. Além disso, a haste do instrumento 120 pode ser movida na direção-z 103. A haste do instrumento 120 pode mover-se rotativamente em torno do seu próprio eixo de instrumento 110 na direção do movimento 104. A ponta do instrumento é feita de pelo menos 3 módulos moveis uns aos outros. Um primeiro módulo 121 está disposto de forma móvel em torno do eixo de rotação 111 na direção de rotação 105 inclinado para a haste do instrumento 120.

[00047] Este módulo 121 carrega dois módulos 122, 123, os quais estão dispostos uns sobre os outros de forma independente e inclinável em torno do eixo de rotação 122 na direção de rotação 106. Pelo movimento de rotação do módulo 122 em relação ao modulo 123, o ângulo 107 entre os dois módulos 122, 123 em torno do eixo de rotação 112 é alterado. Desse modo, pode ser executado um movimento de aperto, de agarrar ou de corte, dependendo da forma como os módulos 122, 123 são concebidos mecanicamente.

[00048] A Figura 7 e a Figura 8 mostram formas de realização do sistema robótico da presente invenção com um braço robótico 4 e com um 212a e 4 212a-d, dispositivo de posicionamento ativo da presente invenção. As explicações aqui referem-se a uma forma de realização com um braço robótico de acordo com a Figura 7. O dispositivo de posicionamento ativo 212a está ligado a um dispositivo de pré-posicionamento composto dos módulos 210 e 211 com uma guia curva 209. O dispositivo de pré-posicionamento pode ser executado de forma passiva, isto é, por ajuste manual ou, preferencialmente, também de forma ativa, ou seja, por funcionalidades das juntas 211 com atuadores ativos. O próprio dispositivo de pré-posicionamento pode ser suportado por meio de um suporte adequado, por exemplo, uma guia curva 209. Esta guia curva 209 pode por meio da junta 208 ser posicionada para o paciente. A lança 207 está ligada ao sistema de suporte móvel 205, permitindo assim um posicionamento de todo o sistema de suporte (que consiste de 205, 207..212a) em relação à mesa de operações 206. Através da unidade de operação e visualização 200, é fornecido ao usuário o status atual do dispositivo de pré-posicionamento 210, 211. Por meio da unidade de operação e visualização 200, o usuário pode inserir comandos, os quais são enviados para uma unidade de visualização apropriada (201) para a unidade de controle 202 e a partir daí para o dispositivo de posicionamento ativo 212a no dispositivo de pré- posicionamento 210, 211, bem como para a guia curva (209), para processamento. A unidade de controle 202 está ligada ao sistema de suporte por meio de uma ligação de dados apropriada 203. A mesa de operação 206 pode estar ligada tecnicamente controlada à unidade de controle 202 por meio da ligação de dados 204, e pela alteração da posição da mesa de operação, por exemplo, da altura, pode-se processar essa alteração de posição na unidade de controle e alcançar um rastreamento do dispositivo de posicionamento ativo 212a sobre o dispositivo de pré-posicionamento 210, 211 e/ou a posição da guia curva 209. Desse modo, as alterações da posição do paciente devido a uma mudança de posição da mesa de operação (206) podem ser equilibradas.

[00049] A Figura 9 e a Figura 10 mostram um dispositivo de posicionamento ativo da presente invenção para dois instrumentos cirúrgicos em uma única porta, a qual está montada em um braço robótico.

[00050] Durante uma cirurgia laparoscópica minimamente invasiva, são utilizados geralmente 4 instrumentos de operação, dentre estes três instrumentos cirúrgicos e uma câmera ou endoscópio que são controlados através do sistema de tele-manipulador pelo cirurgião. Desse modo, pela presente invenção, dois instrumentos cirúrgicos podem ser introduzidos no corpo do paciente por meio de uma porta comum (porta única) através de dois dispositivos de guia separados e ser controlados independentemente um do outro por instrumento cirúrgico por meio de cada dispositivo de posicionamento ativo. Portanto, de preferência, são fornecidas 2 buchas de um trocarte ativo para um acesso de porta única ou para um dispositivo de posicionamento ativo. Entende-se, no entanto, que também as formas de realização com 1 ou mais de 2 trocartes ativos para um acesso de porta única ou um dispositivo de posicionamento ativo estejam no escopo da invenção. Cada trocarte ativo é disposto sobre um braço robótico 31, o qual pode ser disposto livre de peso com duas juntas 32. Este mecanismo de suporte é considerado necessário para cada trocarte ativo. Todos os mecanismos de suporte podem ser fixados a um suporte comum (ver Figura 4) ou suportes separados. Um acessório de fixação para suportes separados pode ser útil, por exemplo, se a disposição dos trocartes para o procedimento cirúrgico assim o exigir.

[00051] Uma placa de suporte 33 do trocarte ativo está rigidamente fixada a um braço robótico 31. Estaplaca de suporte 33 está por sua vez firmemente fixada a um dispositivo de porta 34. O dispositivo de porta 34 está, por sua vez, ligado a um elemento de compensação 35 com os dispostivos de guia 36 e 59. Através do elemento de compensação 35, é possível um movimento (inclinação) dos dispositivos de guia 36 e 59 em relação ao dispositivo de porta 34. Por este movimento é realizado o movimento pivotal dos instrumentos cirúrgicos 38 e 61. Os dispositivos de guia 36 e 59 assumem os instrumentos cirúrgicos 38 e 61. Por meio dos anéis de vedação 37 e 60 ocorre uma vedação estanque ao gás dos instrumentos cirúrgicos 38 e 60 em relação aos dispositivos de guia 36 e 59. Na laparoscopia a cavidade abdominal é “insuflada” por introdução de um gás (dióxido de carbono, CO2) para possibilitar ao cirurgião uma maior liberdade de movimento para a cirurgia. De modo a que o gás não possa escapar, a vedação 37 ou 60 é necessária.

[00052] Os atuadores ou atuadores lineares 39, 42, bem como os 62, 65 estão dispostos perpendicularmente entre si. Nos mecanismos de alavanca 40, 41, 43, 44, bem como 63, 64, 66, 67 são exercidas forças sobre a extremidade superior dos dispositivos de guia 36 ou 59, de modo que este move-se relativamente ao dispositivo de porta 34 em 2 eixos (x, y) de forma independente uns dos outros.

[00053] Outros atuadores 45, 69 estão nas extremidades superiores dos dispositivos de guia 36 e 59. Através de mecanismos atuadores consistentes de braçadeira 46, tambor de desvio 47, braçadeira 48 e cabos correspondentes 49, é realizado o movimento de translação do instrumento na direção-z. Através de mecanismos atuadores consistentes de braçadeira 69, tambor de desvio 70, braçadeira 71 e cabos correspondentes 72, é realizado o movimento de translação do instrumento na direção-z.

[00054] Um sistema telescópico 50 está ligado através de dispositivos de suporte 51 com uma unidade de acionamento da instrumento 52, de tal maneira que um movimento de rotação β do instrumento cirúrgico 38 é impedida em torno do eixo z. O movimento de rotação β do instrumento cirúrgico 38 é realizado por um atuador rotativo 53, que está ligado à haste do instrumento cirúrgico 38. Os atuadores de instrumento 54, 55 e 56 realizam os movimentos do instrumento cirúrgico 38 nos graus de liberdade 105, 106 e 107, ver Fig. 6.

[00055] Um sistema telescópico 73 está ligado de tal maneira através do dispositivo de retenção 74 com uma unidade de acionamento de instrumento 75, que um movimento de rotação ϒ do instrumento cirúrgico 61 em torno do eixo z é impedido. O movimento de rotação ϒ do instrumento cirúrgico 61 é realizado por um atuador rotativo 76, o qual está ligado à haste do instrumento cirúrgico 61. Os atuadores de instrumento 77, 78 e 79 realizam os movimentos do instrumento cirúrgico 61 nos graus de liberdade 105, 106 e 107, ver Fig. 6.

[00056] A Figura 10 mostra uma vista em planta do dispositivo de posicionamento ativa de acordo com a figura 9, a partir da qual pode ser visto que os dois dispositivos de guia 36, 59 passam através do elemento de compensação comum 35. Em particular, pode ser visto a partir da Figura 10 que o primeiro dispositivo de ajuste 39, 40, 41, 42, 43, 44 para o primeiro dispositivo de guia 36 e o segundo dispositivo de ajuste 62, 63, 64, 65, 66, 67 do segundo dispositivo de guia 59 para os dois instrumentos cirúrgicos estão dispostos de tal modo que um obstáculo ou limitação dos dois respectivos dispositivos de ajuste é evitado.

[00057] Em geral, a presente invenção refere-se assim a um dispositivo de posicionamento ativo em que um ou mais instrumentos cirúrgicos podem ser usados através de um trocarte para a cirurgia minimamente invasiva.

Claims

1. Dispositivo de posicionamento ativo de um instrumento cirúrgico para uso em um braço robótico, caracterizado pelo fato de compreender: - uma placa de suporte (3, 33) a qual está ligada a um braço robótico (1,31), - um dispositivo de porta (4, 34) o qual está disposto na placa de suporte (3, 33) e que é fornecido para a passagem para o interior de um corpo, - pelo menos um dispositivo de guia (6, 36, 59) para a introdução de um instrumento cirúrgico (8, 38, 61) no corpo, onde se estende a haste do instrumento cirúrgico (8, 38, 61) por meio do dispositivo de guia (6, 36, 59) e onde o meio do dispositivo de guia (6, 36, 59) está ligado de forma variável com o dispositivo de porta (4, 34) por meio de elemento de compensação (5, 35), e - um dispositivo de ajuste (9, 10, 11, 12, 13, 14, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 62, 63, 64, 65, 66, 67) para o dispositivo de guia (6, 36, 59) em relação ao dispositivo de porta (4, 34), que está ligado de tal forma à placa de suporte (3, 33) e/ou ao dispositivo de porta (4, 34) e a outro dispositivo de guia (6, 36, 59) tal que a haste do instrumento cirúrgico (8, 38, 61) é móvel sobre um ponto pivotal (28) tanto na direção-x quanto na direção-y, que é ortogonal a mesma, em relação à posição inicial na qual a extensão longitudinal do instrumento cirúrgico, que define a direção-z situada ortogonal à direção- y, corre paralela à extensão longitudinal do dispositivo de porta (4, 34), sendo que o dispositivo de ajuste (9, 10, 11, 12, 13, 14, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 62, 63, 64, 65, 66, 67) ter dois atuadores controláveis (9, 12, 39, 42, 62, 65), os quais são projetados como atuadores (9, 12, 39, 42, 62, 65) dispostos perpendicularmente um ao outro onde um mecanismo de alavanca esférico (10, 11, 13, 14, 40, 41, 43, 44, 63, 64, 66, 67) é provido entre o dispositivo de guia (6, 36, 59) e a placa de suporte (3, 33) ou o dispositivo de porta (4, 34) de forma que o dispositivo de guia (6, 36) possa ser posicionado, em relação à posição inicial na direção-x e direção-y, um independentemente do outro pelos atuadores (9, 12, 39, 42) por meio do mecanismo de alavanca esférico (10, 11, 13, 14, 40, 41, 43, 44).

2. Dispositivo de posicionamento ativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o elemento de compensação (5, 35) ser variável em sua geometria, de modo que um ângulo livremente selecionável possa ser ajustado tanto na direção-x quanto na direção-y entre o dispositivo de porta (4, 34) e o dispositivo de guia (6, 36, 59) em relação à posição inicial de forma congruente um ao outro, e onde o elemento de compensação (5, 35) seja particularmente formado a partir de material elástico.

3. Dispositivo de posicionamento ativo, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de ser provido sobre o dispositivo de guia (6,36, 59) o dispositivo de ajuste de translação (15, 16, 17, 18, 19, 20, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 68 69, 70, 71, 72, 73) o qual está ligado ao instrumento cirúrgico (8, 38, 61) de tal forma que a haste do instrumento cirúrgico é móvel na direção-z.

4. Dispositivo de posicionamento ativo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o dispositivo de ajuste de translação (15, 16, 17, 18, 19, 20, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 68 69, 70, 71, 72, 73) mover a haste do instrumento cirúrgico (8, 38, 61) na direção-z por meio de um sistema telescópico (20, 50, 73) e/ou um sistema de cabos (15, 16, 17, 18, 19, 45, 46, 47, 48, 49, 68, 69, 70, 71, 72).

5. Dispositivo de posicionamento ativo, de acordo com qualquer um das reivindicações de 1 a 4, compreendendo adicionalmente, um instrumento cirúrgico (8, 38, 61), caracterizado pelo fato de ser provida sobre o instrumento cirúrgico (8, 38, 61) uma unidade de acionamento de instrumento (22, 52, 75) que compreende um atuador rotativo (23) pelo qual a haste do instrumento cirúrgico (8) é variável de modo rotativo em relação à posição inicial em torno da direção-z.

6. Dispositivo de posicionamento ativo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a unidade de acionamento de instrumento (22, 52, 75) ter três atuadores de instrumento (24, 25, 26, 54, 55, 56, 77, 78, 79) através dos quais a unidade do instrumento cirúrgico (8, 38, 61) ligada na extremidade distal é variável em três graus adicionais de liberdade.

7. Dispositivo de posicionamento ativo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de a unidade de acionamento de instrumento (22, 52, 75) estar disposta, através de um dispositivo de suporte (21, 51, 78), na extremidade proximal do sistema telescópico (20, 50, 73).

8. Dispositivo de posicionamento ativo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de dois dispositivos de guia (36, 59) serem providos para a intrudução de dois instrumentos cirúrgicos (38, 61) por meio de um elemento de compensação (35), onde o dispositivo de ajuste (39, 40, 41, 42, 43, 44) do primeiro dispositivo de guia (36) é disposto essencialmente de forma espelhada em relação ao eixo longitudinal dos dois dispositivos de guia (36, 59) relativos ao dispositivo de ajuste (62, 63, 64, 65, 66, 67) de outro dispositivo de guia (59).

9. Sistema robótico cirúrgico para a execução de cirurgia em corpo humano, caracterizado pelo fato de compreender: - um dispositivo de controle (200, 202) o qual é utilizado pelo usuário para execução de cirurgia, - uma estrutura de suporte (207, 208, 209) à qual dois ou mais braços robóticos estão ligados os quais podem ser movimentados através do dispositivo de controle, e onde um dispositivo de posicionamento ativo, conforme definido na reivindicação 1 é provido em pelo menos um braço robótico.

10. Sistema robótico cirúrgico, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o elemento de compensação (5, 35) ser variável em sua geometria de tal forma que um ângulo livremente selecionável tanto na direção-y quanto na direção- x entre o dispositivo de porta (4, 34) e o dispositivo de guia (6, 36, 59) seja ajustável de forma congruente um em relação ao outro na posição inicial, onde o elemento de compensação (5, 35) seja particularmente formado a partir de material elástico.

11. Sistema robótico cirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de ser provido no dispositivo de guia (6, 36, 59) um dispositivo de ajuste de translação (15, 16, 17, 18, 19, 20, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 68, 69, 70, 71, 72, 73) que é ligado ao instrumento cirúrgico (8, 38, 61) de tal forma que a haste do instrumento cirúrgico é móvel na direção-z.

12. Sistema robótico cirúrgico, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o dispositivo de ajuste de translação (15, 16, 17, 18, 19, 20, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 68, 69, 70, 71, 72, 73) mover a haste do instrumento cirúrgico (8, 38, 61) na direção-z por meio de um sistema telescópico (20, 50, 73) e/ou sistema de cabos (15, 16, 17, 18, 19, 45, 46, 47, 48, 49, 68, 69, 70, 71, 72).

13. Sistema robótico cirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 9 a 12, compreendendo, adicionalmente, um instrumento cirúrgico (8, 38, 61), caracterizado pelo fato ser provida sobre o instrumento cirurgico (8, 38, 61) uma unidade de acionamento de instrumento (22, 52, 75) a qual compreende um atuador rotativo (23) através do qual a haste do instrumento cirúrgico (8) é variável de modo rotativo em torno da direção- z em relação à posição inicial.

14. Sistema robótico cirúrgico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a unidade de acionamento de instrumento (22, 52, 75) possuir três atuadores de instrumentos (24, 25, 26, 54, 55, 56, 77, 78, 79), pelos quais, a unidade operativa do instrumento cirúrgico (8, 38, 61) anexada à extremidade distal é variável em três graus adicionais de liberdade.

15. Sistema robótico cirúrgico, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de uma unidade de acionamento de instrumento (22, 52, 75) estar disposta através de um dispositivo de suporte (21, 51, 78) na extremidade proximal do sistema telescópico (20, 50, 73).

16. Sistema robótico cirúrgico, de acordo com qualquer uma das revindicações de 9 a 15, caracterizado pelo fato de ser fornecido dois dispositivos de guia (36, 59) para introduzir dois instrumentos cirúrgicos (38, 61) através de elemento de compensação (35), onde o dispositivo de ajuste (39, 40, 41, 42, 43, 44) do primeiro dispositivo de guia (36) é disposto essencialmente de forma espelhada em relação à extensão longitudinal de ambos os dispositivos de guia (36, 59) para o dispositivo de ajuste (62, 63, 64, 65, 66, 67) do outro dispositivo de guia (59).