CN113423359A - 机器人控制的凝块操纵和移除 - Google Patents

Abstract

某些方面涉及用于凝块操纵和移除的系统、装置和技术。用于凝块操纵和移除的装置中的至少一些装置可由机器人控制。这些装置可包括一个或多个细长构件，这些细长构件可由机器人驱动穿过患者的脉管系统。此类装置可包括可用作进入护套的第一细长构件、可用作凝块移除导管的第二细长构件、可用作凝块粉碎机的第三细长构件以及可用作导丝的第四细长构件。

Description

机器人控制的凝块操纵和移除

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年2月8日提交的美国临时申请号62/803,328的权益，该申请据此全文以引用方式并入。

技术领域

本文所公开的系统和方法涉及医疗系统，并且更具体地涉及用于机器人控制的凝块操纵和移除的医疗系统。

背景技术

血凝块是半固体团块的凝胶状团块，其可沿着患者的整个脉管系统中的血管形成。凝块可在个体的脉管系统中的任何地方形成，包括但不限于脑脉管系统、肺动脉或周边动脉。

凝结可导致多种问题，包括卒中。例如，卒中最常见类型之一是缺血性卒中，其在脑动脉由于血凝块而变窄或阻塞时发生，从而导致血液流动严重减少或局部缺血。这种类型的卒中通常可导致神经元的快速损失。

因此，需要提供能够以安全并且有效的方式操纵和移除凝块的改进的系统、装置和方法。

发明内容

本文所述的系统、装置和方法涉及操纵和移除患者的脉管系统内的凝块。

在一个方面，一种用于从患者体内移除凝块的机器人控制系统包括器械系统，该器械系统包括第一细长构件和与第一细长构件同轴定位的第二细长构件，其中第二细长构件联接到泵以用于对凝块执行抽吸功能。机器人控制系统还可包括用于驱动器械系统的器械驱动系统。器械驱动系统可包括用于驱动第一细长构件的第一器械驱动器和用于驱动第二细长构件的第二器械驱动器。

在一些实施方案中，机器人控制系统还可包括定位在第一细长构件和第二细长构件内的第三细长构件。第三细长构件能够物理地修改凝块。第三细长构件可为刀片。第三细长构件可为远侧防护件。

在一个方面，机器人控制系统还可包括定位在第三细长构件内的第四细长构件。第四细长构件可以是导丝。

在另一方面，第一细长构件可以是用于闭塞血管的可充胀构件。第一器械驱动器可联接到第一机器人臂，并且第二器械驱动器可联接到第二机器人臂。第一机器人臂和第二机器人臂可定位在可调式臂支撑件上。可调式臂支撑件可定位在患者平台的一侧，并且相对的可调式臂支撑件可定位在患者平台的相对侧。第一机器人臂和第二机器人臂可联接到可移动推车。

在一些实施方案中，机器人控制系统还可包括用于导航器械穿过患者的控制台。控制台可包括控制器，该控制器为用于驱动器械穿过患者的悬挂件、万向支架或操纵杆的形式。

在另一方面，第一细长构件能够独立于第二细长构件进行关节运动。第一细长构件可包括至少一根关节运动缆线，并且第二细长构件可包括至少一根关节运动缆线。第一细长构件可包括与第二细长构件相比数量更多的关节运动缆线。

在一些实施方案中，机器人控制系统可包括用于辅助任务优先化的处理器系统。处理器系统可能够采集与凝块的闭塞位置和/或阻塞的严重性中的一者或多者有关的信息。

在一个方面，第一细长构件和第二细长构件两者均为机器人控制的。在一些实施方案中，第一细长构件和第二细长构件中的仅一者为机器人控制的。

一个方面涉及一种凝块移除方法，该方法包括：朝向患者的脉管系统内的凝块驱动机器人控制的器械系统，其中器械系统包括第一细长构件和与第一细长构件同轴定位的第二细长构件；以及施加第二细长构件的泵以抽吸凝块。

在一些实施方案中，第一细长构件联接到第一器械驱动器，并且第二细长构件联接到第二器械驱动器。第一器械驱动器可联接到第一机器人臂，并且第二器械驱动器可联接到第二机器人臂。

在一个方面，该方法还可包括驱动患者的脉管系统内的第三细长构件。该方法还可包括经由第三细长构件刺穿凝块。该方法还可包括沿着第三细长构件的长度部署远侧防护件，该远侧防护件位于凝块位置下游。

在另一方面，可一前一后地驱动第一细长构件和第二细长构件。可彼此独立地驱动第一细长构件和第二细长构件。

在一些实施方案中，该方法还可包括在屏幕上显示脉管系统的表示和其中的器械系统的表示的第一视图。第一视图可以是第一人称视图。第一视图可以是第三人称视图。

在一个方面，该方法还可包括在屏幕上显示脉管系统的表示和其中的器械系统的表示的第二视图，其中第一视图不同于第二视图。该方法可包括在第一视图和第二视图之间切换。

该方法还可包括在第一视图上显示指示标识，其中该指示标识指示器械系统在患者的脉管系统内的同心度。该方法还可包括基于术前图像生成3-D图像。

该方法还可包括在3-D图像上识别凝块。该方法还可包括在3-D图像上识别表示器械系统与凝块之间的路径的通路。

附图说明

下文将结合附图描述所公开的方面，该附图被提供以说明而非限制所公开的方面，其中类似的标号表示类似的元件。

图1示出了被布置用于诊断和/或治疗支气管镜检查规程的基于推车的机器人系统的实施方案。

图2描绘了图1的机器人系统的另外方面。

图3示出了被布置用于输尿管镜检查的图1的机器人系统的实施方案。

图4示出了被布置用于血管规程的图1的机器人系统的实施方案。

图5示出了被布置用于支气管镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图6提供了图5的机器人系统的另选视图。

图7示出了被构造成收起机器人臂的示例性系统。

图8示出了被构造用于输尿管镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图9示出了被构造用于腹腔镜检查规程的基于台的机器人系统的实施方案。

图10示出了具有俯仰或倾斜调整的图5至图9的基于台的机器人系统的实施方案。

图11提供了图5至图10的基于台的机器人系统的台和柱之间的接口的详细图示。

图12示出了基于台的机器人系统的另选实施方案。

图13示出了图12的基于台的机器人系统的端视图。

图14示出了其上附接有机器人臂的基于台的机器人系统的端视图。

图15示出了示例性器械驱动器。

图16示出了具有成对器械驱动器的示例性医疗器械。

图17示出了器械驱动器和器械的另选设计，其中驱动单元的轴线平行于器械的细长轴的轴线。

图18示出了具有基于器械的插入架构的器械。

图19示出了示例性控制器。

图20描绘了根据示例性实施方案的示出定位系统的框图，该定位系统估计图1至图10的机器人系统的一个或多个元件的位置，诸如图16至图18的器械的位置。

图21示出了用于执行凝块移除的机器人系统的实施方案。

图22示出了用于执行凝块移除的图21的机器人系统的驱动系统。

图23示出了图21的机器人系统的驱动系统。

图24示出了用于执行凝块移除的器械系统。

图25示出了用于执行凝块移除的器械系统的另选实施方案。

图26示出了用于执行凝块移除的导管器械。

图27示出了图26的导管器械的不同前透视图。

图28示出了图26的导管器械的护套或导管的剖视图。

图29A示出了包括充胀构件的用于执行凝块移除的导管器械的另选实施方案。

图29B示出了包括远侧保护器的用于执行凝块移除的导管器械的另选实施方案。

图29C示出了包括双内腔导管的用于执行凝块移除的导管器械的另选实施方案。

图30A示出了可使用术前图像生成的3-D模型。

图30B示出了可用于生成3-D模型的示例性术前图像。

图31示出了血管的生成模型的第一人称视图。

图32示出了血管的生成模型的第三人称视图。

图33A示出了用于辅助导航的两个并列同心视图。

图33B示出了随附血管内导管同心度指示标识的生成模型。

图34示出了接近凝块的导管器械。

图35示出了吸取凝块的图34的导管器械。

图36示出了在吸取凝块之后从血管回缩的图34的导管器械。

图37示出了接近凝块的另选导管器械。

图38示出了将远侧防护件部署在凝块的远侧位置中的图37的导管器械。

图39示出了在将凝块捕获在远侧防护件中之后从血管回缩的图37的导管器械。

图40是示出凝块移除的示例性方法的流程图。

图41示出了用于执行凝块移除的双机器人系统的实施方案。

图42示出了用于执行凝块移除的机器人系统的另选实施方案。

图43示出了用于执行凝块移除的机器人系统的又一个另选实施方案。

具体实施方式

1.概述

本公开的各方面可集成到机器人使能的医疗系统中，该机器人使能的医疗系统能够执行多种医学规程，包括微创规程诸如腹腔镜检查，以及非侵入规程诸如内窥镜检查两者。在内窥镜检查规程中，系统可能能够执行支气管镜检查、输尿管镜检查、胃镜检查等。

除了执行广泛的规程之外，系统可以提供附加的益处，诸如增强的成像和指导以帮助医师。另外，该系统可以为医师提供从人体工程学方位执行规程的能力，而不需要笨拙的臂运动和方位。另外，该系统可以为医师提供以改进的易用性执行规程的能力，使得系统的器械中的一个或多个器械可由单个用户控制。

出于说明的目的，下文将结合附图描述各种实施方案。应当理解，所公开的概念的许多其他实施方式是可能的，并且利用所公开的实施方式可实现各种优点。标题包括在本文中以供参考并且有助于定位各个节段。这些标题并非旨在限制相对于其所述的概念的范围。此类概念可在整个说明书中具有适用性。

A.机器人系统–推车

机器人使能的医疗系统可以按多种方式构造，这取决于特定规程。图1示出了被布置用于诊断和/或治疗支气管镜检查规程的基于推车的机器人使能系统10的实施方案。在支气管镜检查期间，系统10可包括推车11，该推车具有一个或多个机器人臂12，以将医疗器械诸如可操纵内窥镜13(其可以是用于支气管镜检查的规程特定的支气管镜)递送至自然孔口进入点(即，在本示例中定位在台上的患者的口)，以递送诊断和/或治疗工具。如图所示，推车11可被定位在患者的上躯干附近，以便提供到进入点的通路。类似地，可以致动机器人臂12以相对于进入点定位支气管镜。当用胃镜(用于胃肠道(GI)规程的专用内窥镜)执行GI规程时，也可利用图1中的布置。图2更详细地描绘了推车的示例性实施方案。

继续参考图1，一旦推车11被正确定位，机器人臂12就可以机器人地、手动地或以其组合将可操纵内窥镜13插入患者体内。如图所示，可操纵内窥镜13可包括至少两个伸缩部分，诸如内引导件部分和外护套部分，每个部分联接到来自一组器械驱动器28的单独的器械驱动器，每个器械驱动器联接到单独的机器人臂的远侧端部。有利于将引导件部分与护套部分同轴对准的器械驱动器28的这种线性布置产生“虚拟轨道”29，该“虚拟轨道”可以通过将一个或多个机器人臂12操纵到不同角度和/或方位而在空间中被重新定位。本文所述的虚拟轨道在附图中使用虚线描绘，并且因此虚线未描绘系统的任何物理结构。器械驱动器28沿着虚拟轨道29的平移使内引导件部分相对于外护套部分伸缩，或者使内窥镜13从患者推进或回缩。虚拟轨道29的角度可以基于临床应用或医师偏好来调整、平移和枢转。例如，在支气管镜检查中，如图所示的虚拟轨道29的角度和方位代表了在向医师提供到内窥镜13的通路同时使由内窥镜13弯曲到患者的口中引起的摩擦最小化之间的折衷。

在插入之后，内窥镜13可以使用来自机器人系统的精确命令向下导向患者的气管和肺，直到到达目标目的地或手术部位。为了增强通过患者的肺网络的导航和/或到达期望的目标，内窥镜13可被操纵以从外部护套部分伸缩地延伸内引导件部分，以获得增强的关节运动和更大的弯曲半径。使用单独的器械驱动器28还允许引导件部分和护套部分彼此独立地被驱动。

例如，内窥镜13可被导向以将活检针递送到目标，诸如患者肺内的病变或结节。针可沿工作通道向下部署，该工作通道延伸内窥镜的长度以获得待由病理学家分析的组织样本。根据病理结果，可沿内窥镜的工作通道向下部署附加工具以用于附加活检。在识别出结节是恶性的之后，内窥镜13可以通过内窥镜递送工具以切除潜在的癌组织。在一些情况下，诊断和治疗处理可在单独的规程中递送。在这些情况下，内窥镜13也可用于递送基准以“标记”目标结节的位置。在其他情况下，诊断和治疗处理可在相同的规程期间递送。

系统10还可包括可移动塔30，该可移动塔可经由支撑缆线连接到推车11以向推车11提供控制、电子、流体、光学、传感器和/或电力的支持。将这样的功能放置在塔30中允许可以由操作医师和他/她的工作人员更容易地调整和/或重新定位的更小形状因子的推车11。另外，在推车/台和支撑塔30之间划分功能减少了手术室混乱并且有利于改善临床工作流程。虽然推车11可被定位成靠近患者，但是塔30可以在远程位置中被收起以在规程过程期间不挡道。

为了支持上述机器人系统，塔30可包括基于计算机的控制系统的部件，该基于计算机的控制系统将计算机程序指令存储在例如非暂态计算机可读存储介质诸如永磁存储驱动器、固态驱动器等内。无论执行是发生在塔30中还是发生在推车11中，这些指令的执行都可以控制整个系统或其子系统。例如，当由计算机系统的处理器执行时，指令可致使机器人系统的部件致动相关托架和臂安装件，致动机器人臂，并且控制医疗器械。例如，响应于接收到控制信号，机器人臂的关节中的马达可将臂定位成特定姿势。

塔架30还可包括泵、流量计、阀控制器和/或流体通路，以便向可通过内窥镜13部署的系统提供受控的冲洗和抽吸能力。这些部件也可使用塔30的计算机系统来控制。在一些实施方案中，冲洗和抽吸能力可通过单独的缆线直接递送到内窥镜13。

塔30可包括电压和浪涌保护器，该电压和浪涌保护器被设计成向推车11提供经滤波和保护的电力，从而避免在推车11中放置电力变压器和其他辅助电力部件，从而得到更小、更可移动的推车11。

塔30还可包括用于在整个机器人系统10中部署的传感器的支撑设备。例如，塔30可包括用于在整个机器人系统10中检测、接收和处理从光学传感器或相机接收的数据的光电设备。结合控制系统，此类光电设备可用于生成实时图像，以用于在整个系统中部署的任何数量的控制台中显示(包括在塔30中显示)。类似地，塔30还可包括用于接收和处理从部署的电磁(EM)传感器接收的信号的电子子系统。塔30还可用于容纳和定位EM场发生器，以便由医疗器械中或医疗器械上的EM传感器进行检测。

除了系统的其余部分中可用的其他控制台(例如，安装在推车顶部上的控制台)之外，塔30还可包括控制台31。控制台31可包括用于医师操作者的用户界面和显示屏，诸如触摸屏。系统10中的控制台通常设计成提供机器人控制以及规程的术前信息和实时信息两者，诸如内窥镜13的导航和定位信息。当控制台31不是医师可用的唯一控制台时，其可由第二操作者(诸如护士)使用以监测患者的健康或生命体征和系统的操作，以及提供规程特定的数据，诸如导航和定位信息。在其他实施方案中，控制台30容纳在与塔30分开的主体中。

塔30可通过一个或多个缆线或连接件(未示出)联接到推车11和内窥镜13。在一些实施方案中，可通过单根缆线向推车11提供来自塔30的支撑功能，从而简化手术室并消除手术室的混乱。在其他实施方案中，特定功能可联接在单独的布线和连接中。例如，尽管可以通过单根缆线向推车提供电力，但也可以通过单独的缆线提供对控制、光学、流体和/或导航的支持。

图2提供了来自图1所示的基于推车的机器人使能的系统的推车的实施方案的详细图示。推车11通常包括细长支撑结构14(通常称为“柱”)、推车基部15以及在柱14的顶部处的控制台16。柱14可包括一个或多个托架，诸如用于支持一个或多个机器人臂12(图2中示出三个)的部署的托架17(另选地为“臂支撑件”)。托架17可包括可单独构造的臂安装件，该臂安装件沿着垂直轴线旋转以调整机器人臂12的基部，以相对于患者更好地定位。托架17还包括托架接口19，该托架接口允许托架17沿着柱14竖直地平移。

托架接口19通过狭槽诸如狭槽20连接到柱14，该狭槽定位在柱14的相对侧上以引导托架17的竖直平移。狭槽20包含竖直平移接口以将托架相对于推车基部15定位并保持在各种竖直高度处。托架17的竖直平移允许推车11调整机器人臂12的到达范围以满足各种台高度、患者尺寸和医师偏好。类似地，托架17上的可单独构造的臂安装件允许机器人臂12的机器人臂基部21以多种构型成角度。

在一些实施方案中，狭槽20可补充有狭槽盖，该狭槽盖与狭槽表面齐平且平行，以防止灰尘和流体在托架17竖直平移时进入柱14的内部腔以及竖直平移接口。狭槽盖可通过定位在狭槽20的竖直顶部和底部附近的成对弹簧卷轴部署。盖在卷轴内盘绕，直到在托架17竖直地上下平移时被部署成从盖的盘绕状态延伸和回缩。当托架17朝向卷轴平移时，卷轴的弹簧加载提供了将盖回缩到卷轴中的力，同时在托架17平移远离卷轴时也保持紧密密封。可使用例如托架接口19中的支架将盖连接到托架17，以确保在托架17平移时盖的适当延伸和回缩。

柱14可在内部包括诸如齿轮和马达之类的机构，其被设计成使用竖直对准的导螺杆以响应于响应用户输入(例如，来自控制台16的输入)生成的控制信号来以机械化方式平移托架17。

机器人臂12通常可包括由一系列连杆23分开的机器人臂基部21和端部执行器22，该一系列连杆由一系列关节24连接，每个关节包括独立的致动器，每个致动器包括可独立控制的马达。每个可独立控制的关节表示机器人臂可用的独立自由度。臂12中的每个臂具有七个关节，并且因此提供七个自由度。多个关节导致多个自由度，从而允许“冗余”的自由度。冗余自由度允许机器人臂12使用不同的连杆方位和关节角度将其相应的端部执行器22定位在空间中的特定方位、取向和轨迹处。这允许系统从空间中的期望点定位和导向医疗器械，同时允许医师将臂关节移动到远离患者的临床有利方位，以产生更大的接近，同时避免臂碰撞。

推车基部15在地板上平衡柱14、托架17和臂12的重量。因此，推车基部15容纳较重的部件，诸如电子器件、马达、电源以及使得推车能够运动和/或固定的部件。例如，推车基部15包括允许推车在规程之前容易地围绕房间运动的可滚动的轮形脚轮25。在到达适当方位之后，脚轮25可以使用轮锁固定，以在规程期间将推车11保持在适当方位。

定位在柱14的竖直端部处的控制台16允许用于接收用户输入的用户界面和显示屏(或两用装置，诸如例如触摸屏26)两者向医师用户提供术前和术中数据两者。触摸屏26上的潜在术前数据可以包括从术前计算机化断层摄影(CT)扫描导出的术前计划、导航和标测数据和/或来自术前患者面谈的记录。显示器上的术中数据可以包括从工具、传感器提供的光学信息和来自传感器的坐标信息以及重要的患者统计，诸如呼吸、心率和/或脉搏。控制台16可以被定位和倾斜成允许医师从柱14的与托架17相对的侧面接近控制台。从该方位，医师可以在从推车11后面操作控制台16的同时观察控制台16、机器人臂12和患者。如图所示，控制台16还包括用以帮助操纵和稳定推车11的柄部27。

图3示出了被布置用于输尿管镜检查的机器人使能的系统10的实施方案。在输尿管镜规程中，推车11可被定位成将输尿管镜32(被设计成横穿患者的尿道和输尿管的规程特定的内窥镜)递送到患者的下腹部区域。在输尿管镜检查中，可以期望输尿管镜32直接与患者的尿道对准以减少该区域中的敏感解剖结构上的摩擦和力。如图所示，推车11可以在台的脚部处对准，以允许机器人臂12定位输尿管镜32，以用于直接线性进入患者的尿道。机器人臂12可从台的脚部沿着虚拟轨道33将输尿管镜32通过尿道直接插入患者的下腹部中。

在插入尿道中之后，使用与支气管镜检查中类似的控制技术，输尿管镜32可以被导航到膀胱、输尿管和/或肾中以用于诊断和/或治疗应用。例如，可以将输尿管镜32引导到输尿管和肾中以使用沿输尿管镜32的工作通道向下部署的激光或超声碎石装置来打碎积聚的肾结石。在碎石完成之后，可以使用沿输尿管镜32向下部署的篮移除所得的结石碎片。

图4示出了类似地布置用于血管规程的机器人使能的系统的实施方案。在血管规程中，系统10可被构造成使得推车11可将医疗器械34(诸如可操纵导管)递送至患者的腿部的股动脉中的进入点。股动脉呈现用于导航的较大直径以及到患者的心脏的相对较少的迂回且曲折的路径两者，这简化了导航。如在输尿管镜规程中，推车11可以被定位成朝向患者的腿和下腹部，以允许机器人臂12提供直接线性进入患者的大腿/髋部区域中的股动脉进入点的虚拟轨道35。在插入动脉中之后，可通过平移器械驱动器28来导向和插入医疗器械34。另选地，推车可以被定位在患者的上腹部周围，以到达另选的血管进入点，诸如肩部和腕部附近的颈动脉和臂动脉。

B.机器人系统–台

机器人使能的医疗系统的实施方案还可结合患者的台。结合台通过移除推车减少了手术室内的资本设备的量，这允许更多地接近患者。图5示出了被布置用于支气管镜检查规程的这样的机器人使能系统的实施方案。系统36包括用于将平台38(示出为“台”或“床”)支撑在地板上的支撑结构或柱37。与基于推车的系统非常相似，系统36的机器人臂39的端部执行器包括器械驱动器42，其被设计成通过或沿着由器械驱动器42的线性对准形成的虚拟轨道41来操纵细长医疗器械，诸如图5中的支气管镜40。在实践中，用于提供荧光镜成像的C形臂可以通过将发射器和检测器放置在台38周围而定位在患者的上腹部区域上方。

图6提供了用于讨论目的的没有患者和医疗器械的系统36的另选视图。如图所示，柱37可包括在系统36中示出为环形的一个或多个托架43，一个或多个机器人臂39可基于该托架。托架43可以沿着沿柱37的长度延伸的竖直柱接口44平移，以提供不同的有利点，机器人臂39可以从这些有利点被定位以到达患者。托架43可以使用定位在柱37内的机械马达围绕柱37旋转，以允许机器人臂39进入台38的多个侧面，诸如患者的两侧。在具有多个托架的实施方案中，托架可单独地定位在柱上，并且可独立于其他托架平移和/或旋转。虽然托架43不需要环绕柱37或甚至是圆形的，但如图所示的环形形状有利于托架43围绕柱37旋转，同时保持结构平衡。托架43的旋转和平移允许系统将医疗器械诸如内窥镜和腹腔镜对准到患者身上的不同进入点中。在其他实施方案(未示出)中，系统36可包括具有可调式臂支撑件的病人检查台或病床，该可调式臂支撑件呈在病人检查台或病床旁边延伸的杆或导轨的形式。一个或多个机器人臂39(例如，经由具有肘关节的肩部)可附接到可调式臂支撑件，该可调式臂支撑件可被竖直调节。通过提供竖直调节，机器人臂39有利地能够紧凑地存放在病人检查台或病床下方，并且随后在规程期间升高。

臂39可通过包括一系列关节的一组臂安装件45安装在托架上，该关节可单独地旋转和/或伸缩地延伸以向机器人臂39提供附加的可构造性。另外，臂安装架45可定位在托架43上，使得当托架43适当地旋转时，臂安装架45可定位在台38的同一侧上(如图6所示)、台38的相对侧上(如图9所示)或台38的相邻侧上(未示出)。

柱37在结构上为台38提供支撑，并且为托架的竖直平移提供路径。在内部，柱37可配备有用于引导托架的竖直平移的导螺杆，以及用以机械化基于导螺杆的所述托架的平移的马达。柱37还可将功率和控制信号传送到托架43和安装在其上的机器人臂39。

台基部46具有与图2所示的推车11中的推车基部15类似的功能，容纳较重的部件以平衡台/床38、柱37、托架43和机器人臂39。台面基部46还可结合刚性脚轮以在规程期间提供稳定性。从台基部46的底部部署的脚轮可以在基部46的两侧沿相反方向延伸，并且当系统36需要移动时回缩。

继续图6，系统36还可以包括塔(未示出)，该塔使系统36的功能在台与塔之间进行划分以减小台的形状因子和体积。如在先前所公开的实施方案中，塔可以向台提供各种支持功能，诸如处理、计算和控制能力、电力、流体和/或光学以及传感器处理。塔还可以是可移动的，以远离患者定位，从而改善医师的接近并且消除手术室的混乱。另外，将部件放置在塔中允许在台基部中有更多的储存空间，以用于机器人臂的潜在收起。塔架还可包括主控制器或控制台，该主控制器或控制台提供用于用户输入的用户界面诸如键盘和/或吊塔，以及用于术前和术中信息诸如实时成像、导航和跟踪信息的显示屏(或触摸屏)。在一些实施方案中，塔还可包含用于待用于注气的气罐的夹持器。

在一些实施方案中，台基部可以在不使用时收起和储存机器人臂。图7示出了在基于台的系统的实施方案中收起机器人臂的系统47。在系统47中，托架48可以竖直平移到基部49中以使机器人臂50、臂安装件51和托架48收起在基部49内。基部盖52可以平移和回缩打开以围绕柱53部署托架48、臂安装件51和臂50，并且关闭以收起托架48、臂安装件51和臂50，以便在不使用时保护它们。基部盖52可以用膜54沿着其开口的边缘密封，以防止在关闭时灰尘和流体进入。

图8示出了被构造用于输尿管镜检查规程的机器人使能的基于台的系统的实施方案。在输尿管镜检查中，台38可以包括用于将患者定位成与柱37和台基部46成偏角的旋转部分55。旋转部分55可以围绕枢转点(例如，位于患者的头部下方)旋转或枢转，以便将旋转部分55的底部部分定位成远离柱37。例如，旋转部分55的枢转允许C形臂(未示出)定位在患者的下腹部上方，而不与台38下方的柱(未示出)竞争空间。通过围绕柱37旋转托架35(未示出)，机器人臂39可以沿着虚拟轨道57将输尿管镜56直接插入患者的腹股沟区域中以到达尿道。在输尿管镜检查中，镫58也可以固定至台38的旋转部分55，以在规程期间支撑患者的腿的方位，并且允许完全通向患者的腹股沟区域。

在腹腔镜检查规程中，通过患者的腹壁中的小切口，可将微创器械插入患者的解剖结构中。在一些实施方案中，微创器械包括用于进入患者体内解剖结构的细长刚性构件，诸如轴。在患者腹腔充气之后，可以引导器械执行外科或医疗任务，诸如抓握、切割、消融、缝合等。在一些实施方案中，器械可以包括镜，诸如腹腔镜。图9示出了被构造用于腹腔镜检查规程的机器人使能的基于台的系统的实施方案。如图9所示，系统36的托架43可以被旋转并且竖直调整，以将成对的机器人臂39定位在台38的相对侧上，使得可以使用臂安装件45将器械59定位成穿过患者两侧上的最小切口以到达他/她的腹腔。

为了适应腹腔镜检查规程，机器人使能的台系统还可将平台倾斜到期望的角度。图10示出了具有俯仰或倾斜调整的机器人使能的医疗系统的实施方案。如图10所示，系统36可以适应台38的倾斜，以将台的一部分定位在比另一部分距底板更远的距离处。另外，臂安装件45可以旋转以匹配倾斜，使得臂39与台38保持相同的平面关系。为了适应更陡的角度，柱37还可以包括伸缩部分60，该伸缩部分允许柱37的竖直延伸以防止台38接触地板或与基部46碰撞。

图11提供了台38与柱37之间的接口的详细图示。俯仰旋转机构61可以被构造成以多个自由度改变台38相对于柱37的俯仰角。俯仰旋转机构61可以通过将正交轴线1、2定位在柱台接口处来实现，每条轴线由单独的马达3、4响应于电俯仰角命令而致动。沿着一个螺钉5的旋转将使得能够在一条轴线1中进行倾斜调整，而沿着另一个螺钉6的旋转将使得能够沿着另一个轴线2进行倾斜调节。在一些实施方案中，可使用球形关节来在多个自由度上改变台38相对于柱37的俯仰角。

例如，当试图将台定位在特伦德伦伯格卧位(即，将患者的下腹部定位在比患者的下腹部距地板更高的方位)以用于下腹部手术时，俯仰调节特别有用。头低脚高位致使患者的内部器官通过重力滑向他/她的上腹部，从而清理出腹腔以使微创工具进入并且执行下腹部外科或医学规程，诸如腹腔镜前列腺切除术。

图12和图13示出了基于台的外科机器人系统100的另选实施方案的等轴视图和端视图。外科机器人系统100包括可被构造成相对于台101支撑一个或多个机器人臂(参见例如图14)的一个或多个可调式臂支撑件105。在例示的实施方案中，示出了单个可调式臂支撑件105，但是附加的臂支撑件可设置在台101的相对侧上。可调式臂支撑件105可被构造，使得其可相对于台101运动，以调节和/或改变可调式臂支撑件105和/或安装到该可调式臂支撑件的任何机器人臂相对于台101的方位。例如，可调式臂支撑件105可相对于台101被调节一个或多个自由度。可调式臂支撑件105为系统100提供高灵活性，包括容易地将一个或多个可调式臂支撑件105和附接到其的任何机器人臂收起在台101下方的能力。可调式臂支撑件105可从收起方位升高到台101的上表面下方的方位。在其他实施方案中，可调式臂支撑件105可从收起方位升高到台101的上表面上方的方位。

可调式臂支撑件105可提供若干自由度，包括提升、侧向平移、倾斜等。在图12和图13的例示实施方案中，臂支撑件105被构造成具有四个自由度，这些自由度在图12中用箭头示出。第一自由度允许在z方向上(“Z提升”)调节可调式臂支撑件105。例如，可调式臂支撑件105可包括托架109，该托架被构造成沿着或相对于支撑台101的柱102向上或向下运动。第二自由度可允许可调式臂支撑件105倾斜。例如，可调式臂支撑件105可包括旋转接头，该旋转接头可允许可调式臂支撑件105在特伦德伦伯格卧位与床对准。第三自由度可允许可调式臂支撑件105“向上枢转”，这可用于调节台101的一侧与可调式臂支撑件105之间的距离。第四自由度可允许可调式臂支撑件105沿着台的纵向长度平移。

图12和图13中的外科机器人系统100可包括由安装到基部103的柱102支撑的台。基部103和柱102相对于支撑表面支撑台101。地板轴线131和支撑轴线133在图13中示出。

可调式臂支撑件105可安装到柱102。在其他实施方案中，臂支撑件105可安装到台101或基部103。可调式臂支撑件105可包括托架109、杆或导轨连接件111以及杆或导轨107。在一些实施方案中，安装到轨道107的一个或多个机器人臂可相对于彼此平移和运动。

托架109可通过第一接头113附接到柱102，该第一接头允许托架109相对于柱102运动(例如，诸如沿第一轴线或竖直轴线123上下运动)。第一接头113可向可调式臂支撑件105提供第一自由度(“Z提升”)。可调式臂支撑件105可包括第二接头115，该第二接头为可调式臂支撑件105提供第二自由度(倾斜)。可调式臂支撑件105可包括第三接头117，该第三接头可为可调式臂支撑件105提供第三自由度(“向上枢转”)。可提供附加接头119(在图13中示出)，该附加接头机械地约束第三接头117以在导轨连接件111围绕第三轴线127旋转时保持导轨107的取向。可调式臂支撑件105可包括第四接头121，该第四接头可沿着第四轴线129为可调式臂支撑件105提供第四自由度(平移)。

图14示出了根据一个实施方案的具有安装在台101的相对侧上的两个可调式臂支撑件105A、105B的外科机器人系统140A的端视图。第一机器人臂142A附接到第一可调式臂支撑件105B的杆或导轨107A。第一机器人臂142A包括附接到导轨107A的基部144A。第一机器人臂142A的远侧端部包括可附接到一个或多个机器人医疗器械或工具的器械驱动机构146A。类似地，第二机器人臂142B包括附接到导轨107B的基部144B。第二机器人臂142B的远侧端部包括器械驱动机构146B。器械驱动机构146B可被构造成附接到一个或多个机器人医疗器械或工具。

在一些实施方案中，机器人臂142A、142B中的一者或多者包括具有七个或更多个自由度的臂。在一些实施方案中，机器人臂142A、142B中的一者或多者可包括八个自由度，包括插入轴线(包括插入的1个自由度)、腕部(包括腕部俯仰、偏航和翻滚的3个自由度)、肘部(包括肘部俯仰的1个自由度)、肩部(包括肩部俯仰和偏航的2个自由度)以及基部144A、144B(包括平移的1个自由度)。在一些实施方案中，插入自由度可由机器人臂142A、142B提供，而在其他实施方案中，器械本身经由基于器械的插入架构提供插入。

C.器械驱动器和接口

系统的机器人臂的端部执行器包括(i)器械驱动器(另选地称为“器械驱动机构”或“器械装置操纵器”)，该器械驱动器结合用于致动医疗器械的机电装置，以及(ii)可移除或可拆卸的医疗器械，该医疗器械可不含任何机电部件，诸如马达。该二分法可能是由以下所驱动的：对医学规程中使用的医疗器械进行灭菌的需要；以及由于昂贵的资本设备的复杂机械组件和敏感电子器件而不能对昂贵的资本设备进行充分灭菌。因此，医疗器械可以被设计成从器械驱动器(以及因此从系统)拆卸、移除和互换，以便由医师或医师的工作人员单独灭菌或处置。相比之下，器械驱动器不需要被改变或灭菌，并且可以被覆盖以便保护。

图15示出了示例器械驱动器。定位在机器人臂的远侧端部处的器械驱动器62包括一个或多个驱动单元63，其以平行轴线布置以经由驱动轴64向医疗器械提供受控扭矩。每个驱动单元63包括用于与器械相互作用的单独的驱动轴64，用于将马达轴旋转转换成期望扭矩的齿轮头65，用于生成驱动扭矩的马达66，用以测量马达轴的速度并且向控制电路提供反馈的编码器67，以及用于接收控制信号并且致动驱动单元的控制电路68。每个驱动单元63被独立地控制和机动化，器械驱动器62可向医疗器械提供多个(如图15所示为四个)独立的驱动输出。在操作中，控制电路68将接收控制信号，将马达信号传输至马达66，将由编码器67测量的所得马达速度与期望速度进行比较，并且调制马达信号以生成期望扭矩。

对于需要无菌环境的规程，机器人系统可以结合驱动接口，诸如连接至无菌覆盖件的无菌适配器，其位于器械驱动器与医疗器械之间。无菌适配器的主要目的是将角运动从器械驱动器的驱动轴传递到器械的驱动输入部，同时保持驱动轴与驱动输入部之间的物理分离并且因此保持无菌。因此，示例性无菌适配器可以包括旨在与器械驱动器的驱动轴和器械上的驱动输入部配合的一系列旋转输入部和旋转输出部。连接到无菌适配器的由薄的柔性材料(诸如透明或半透明塑料)组成的无菌覆盖件被设计成覆盖资本设备，诸如器械驱动器、机器人臂和推车(在基于推车的系统中)或台(在基于台的系统中)。覆盖件的使用将允许资本设备被定位在患者附近，同时仍然位于不需要灭菌的区域(即，非无菌区)。在无菌覆盖件的另一侧上，医疗器械可以在需要灭菌的区域(即，无菌区)与患者对接。

D.医疗器械

图16示出了具有成对器械驱动器的示例医疗器械。与被设计成与机器人系统一起使用的其他器械类似，医疗器械70包括细长轴71(或细长主体)和器械基部72。由于其用于由医师进行的手动交互的预期设计而也被称为“器械柄部”的器械基部72通常可以包括可旋转驱动输入部73(例如，插座、滑轮或卷轴)，该驱动输入部被设计成与延伸通过机器人臂76的远侧端部处的器械驱动器75上的驱动接口的驱动输出部74配合。当物理连接、闩锁和/或联接时，器械基部72的配合的驱动输入73可以与器械驱动器75中的驱动输出74共享旋转轴线，以允许扭矩从驱动输出74传递到驱动输入73。在一些实施方案中，驱动输出部74可以包括花键，其被设计成与驱动输入部73上的插座配合。

细长轴71被设计成通过解剖开口或内腔(例如，如在内窥镜检查中)或通过微创切口(例如，如在腹腔镜检查中)递送。细长轴71可以是柔性的(例如，具有类似于内窥镜的特性)或刚性的(例如，具有类似于腹腔镜的特性)，或者包含柔性部分和刚性部分两者的定制组合。当被设计用于腹腔镜检查时，刚性细长轴的远侧端部可以连接到端部执行器，该端部执行器从由具有至少一个自由度的连接叉形成的关节腕和外科工具或医疗器械(例如，抓握器或剪刀)延伸，当驱动输入部响应于从器械驱动器75的驱动输出部74接收到的扭矩而旋转时，该外科工具可以基于来自腱的力来致动。当设计用于内窥镜检查时，柔性细长轴的远侧端部可包括可操纵或可控制的弯曲节段，该弯曲节段以基于从器械驱动器75的驱动输出74接收到的扭矩而进行关节运动和弯曲。

来自器械驱动器75的扭矩使用腱沿着轴71向下传递到细长轴71。这些单独的腱(例如，拉线)可以单独地锚定至器械柄部72内的单独的驱动输入部73。从柄部72，沿着细长轴71的一个或多个牵拉腔向下引导腱并且将其锚定在细长轴71的远侧部分处，或者锚定在细长轴的远侧部分处的腕部中。在外科手术诸如腹腔镜式、内窥镜式或混合手术期间，这些腱可以联接到远侧安装的端部执行器，诸如腕部、抓握器或剪刀。在这样的布置下，施加在驱动输入部73上的扭矩将张力传递到腱，从而致使端部执行器以某种方式致动。在一些实施方案中，在外科手术期间，腱可以致使关节围绕轴线旋转，从而致使端部执行器沿一个方向或另一个方向移动。另选地，腱可以连接到细长轴71的远侧端部处的抓握器的一个或多个钳口，其中来自腱的张力致使抓握器闭合。

在内窥镜检查中，腱可以经由粘合剂、控制环或其他机械固定件联接到沿着细长轴71定位(例如，在远侧端部处)的弯曲或关节运动节段。当固定地附接到弯曲节段的远侧端部时，施加在驱动输入73上的扭矩将沿腱向下传递，从而致使较软的弯曲节段(有时称为可关节运动节段或区域)弯曲或进行关节运动。沿着不弯曲节段，可以有利的是，使单独的牵拉腔螺旋或盘旋，该牵拉腔沿着内窥镜轴的壁(或在内部)导向单独的腱，以平衡由牵拉线中的张力引起的径向力。为了特定目的，可以改变或设计螺旋的角度和/或其间的间隔，其中更紧的螺旋在负载力下呈现较小的轴压缩，而较低的螺旋量在负载力下引起更大的轴压缩，但也呈现限制弯曲。在另一种情况下，可以平行于细长轴71的纵向轴线来导向牵拉腔以允许在期望的弯曲或可关节运动节段中进行受控关节运动。

在内窥镜检查中，细长轴71容纳多个部件以辅助机器人规程。轴可包括用于将外科工具(或医疗器械)、冲洗件和/或抽吸件部署到轴71的远侧端部处的操作区域的工作通道。轴71还可以容纳线和/或光纤以向远侧末端处的光学组件/从远侧末端处的光学组件传递信号，该光学组件可以包括光学相机。轴71也可以容纳光纤，以将来自位于近侧的光源(例如，发光二极管)的光载送到轴的远侧端部。

在器械70的远侧端部处，远侧末端还可以包括用于递送用于诊断和/或治疗的工具、对手术部位进行冲洗和抽吸的工作通道的开口。远侧末端还可以包括用于相机(诸如纤维镜或数码相机)的端口，以捕获内部解剖空间的图像。相关地，远侧末端还可以包括用于光源的端口，该光源用于在使用相机时照亮解剖空间。

在图16的示例中，驱动轴的轴线以及因此驱动输入轴线与细长轴的轴线正交。然而，该布置使细长轴71的滚动能力复杂化。在保持驱动输入部73静止的同时沿着其轴线使细长轴71滚动会引起当腱从驱动输入部73延伸出去并且进入到细长轴71内的牵拉腔时，腱的不期望的缠结。此类腱的所得缠结可破坏旨在预测柔性细长轴在内窥镜式规程期间的运动的任何控制算法。

图17示出了器械驱动器和器械的另选设计，其中驱动单元的轴线平行于器械的细长轴的轴线。如图所示，圆形器械驱动器80包括四个驱动单元，其驱动输出81在机器人臂82的端部处平行对准。驱动单元和它们各自的驱动输出81容纳在由组件83内的驱动单元中的一个驱动单元驱动的器械驱动器80的旋转组件83中。响应于由旋转驱动单元提供的扭矩，旋转组件83沿着圆形轴承旋转，该圆形轴承将旋转组件83连接到器械驱动器的非旋转部分84。可以通过电接触将电力和控制信号从器械驱动器80的非旋转部分84传送至旋转组件83，该电接触可以通过电刷滑环连接(未示出)的旋转来维持。在其他实施方案中，旋转组件83可以响应于集成到不可旋转部分84中的单独的驱动单元，并且因此不平行于其他驱动单元。旋转机构83允许器械驱动器80允许驱动单元及其相应的驱动输出81作为单个单元围绕器械驱动器轴线85旋转。

与先前所公开的实施方案类似，器械86可以包括细长轴部分88和器械基部87(出于讨论的目的，示出为具有透明的外部表层)，该器械基部包括被配置成接收器械驱动器80中的驱动输出部81的多个驱动输入部89(诸如插座、滑轮和卷轴)。与先前公开的实施方案不同，器械轴88从器械基部87的中心延伸，该器械基部的轴线基本上平行于驱动输入部89的轴线，而不是如图16的设计中那样正交。

当联接到器械驱动器80的旋转组件83时，包括器械基部87和器械轴88的医疗器械86与旋转组件83组合地围绕器械驱动器轴线85旋转。由于器械轴88被定位在器械基部87的中心处，因此当附接时器械轴88与器械驱动器轴线85同轴。因此，旋转组件83的旋转致使器械轴88围绕其自身的纵向轴线旋转。此外，当器械基部87与器械轴88一起旋转时，连接到器械基部87中的驱动输入部89的任何腱在旋转期间都不缠结。因此，驱动输出部81、驱动输入部89和器械轴88的轴线的平行允许轴在不会使任何控制腱缠结的情况下旋转。

图18示出了根据一些实施方案的具有基于器械的插入架构的器械。器械150可联接到上文所述的器械驱动器中的任一个器械驱动器。器械150包括细长轴152、连接到轴152的端部执行器162和联接到轴152的柄部170。细长轴152包括管状构件，该管状构件具有近侧部分154和远侧部分156。细长轴152沿着其外表面包括一个或多个通道或凹槽158。凹槽158被构造成接收穿过该凹槽的一根或多根线材或缆线180。因此，一根或多根缆线180沿着细长轴152的外表面延伸。在其他实施方案中，缆线180也可穿过细长轴152。所述一根或多根缆线180的操纵(例如，经由器械驱动器)使得端部执行器162的致动。

器械柄部170(也可称为器械基部)通常可包括附接接口172，该附接接口具有一个或多个机械输入件174，例如插孔、滑轮或卷轴，所述一个或多个机械输入件被设计成与器械驱动器的附接表面上的一个或多个扭矩联接器往复地配合。在一些实施方案中，器械150包括使得细长轴152能够相对于柄部170平移的一系列滑轮或缆线。换句话讲，器械150本身包括基于器械的插入架构，该架构适应器械的插入，从而使对机械臂的依赖最小化以提供器械150的插入。在其他实施方案中，机器人臂可以很大程度上负责器械插入。

E.控制器

本文所述的机器人系统中的任一个机器人系统可包括用于操纵附接到机器人臂的器械的输入装置或控制器。在一些实施方案中，控制器可与器械(例如，通信地、电子地、电气、无线地和/或机械地)联接，使得控制器的操纵例如经由主从控制引起器械的对应操纵。

图19是控制器182的实施方案的透视图。在本实施方案中，控制器182包括可具有阻抗和导纳控制两者的混合控制器。在其他实施方案中，控制器182可仅利用阻抗或被动控制。在其他实施方案中，控制器182可仅利用导纳控制。通过作为混合控制器，控制器182有利地在使用时可具有较低的感知惯性。

在例示的实施方案中，控制器182被配置成允许操纵两个医疗器械，并且包括两个柄部184。柄部184中的每个柄部连接到万向支架186。每个万向支架186连接到定位平台188。

如图19所示，每个定位平台188包括通过棱柱接头196联接到柱194的SCARA臂(选择顺应性装配机械臂)198。棱柱接头196被构造成沿着柱194(例如，沿着导轨197)平移，以允许柄部184中的每个柄部在z方向上平移，从而提供第一自由度。SCARA臂198被构造成允许柄部184在x-y平面中运动，从而提供两个附加自由度。

在一些实施方案中，一个或多个负荷传感器定位在控制器中。例如，在一些实施方案中，负荷传感器(未示出)定位在万向支架186中的每个万向支架的主体中。通过提供负荷传感器，控制器182的部分能够在导纳控制下操作，从而在使用时有利地减小控制器的感知惯性。在一些实施方案中，定位平台188被构造用于导纳控制，而万向支架186被构造用于阻抗控制。在其他实施方案中，万向支架186被构造用于导纳控制，而定位平台188被构造用于阻抗控制。因此，对于一些实施方案，定位平台188的平移自由度或方位自由度可依赖于导纳控制，而万向支架186的旋转自由度依赖于阻抗控制。

F.导航和控制

传统的内窥镜检查可以涉及使用荧光透视(例如，如可以通过C形臂递送的)和其他形式的基于辐射的成像模态，以向操作医师提供腔内指导。相比之下，本公开所设想的机器人系统可以提供基于非辐射的导航和定位装置，以减少医师暴露于辐射并且减少手术室内的设备的量。如本文所用，术语“定位”可以指确定和/或监测对象在参考坐标系中的方位。诸如术前标测、计算机视觉、实时EM跟踪和机器人命令数据的技术可以单独地或组合地使用以实现无辐射操作环境。在仍使用基于辐射的成像模态的其他情况下，可以单独地或组合地使用术前标测、计算机视觉、实时EM跟踪和机器人命令数据，以改进仅通过基于辐射的成像模态获得的信息。

图20是示出根据示例实施方案的估计机器人系统的一个或多个元件的位置(诸如器械的位置)的定位系统90的框图。定位系统90可以是被配置成执行一个或多个指令的一组一个或多个计算机装置。计算机装置可以由上文讨论的一个或多个部件中的处理器(或多个处理器)和计算机可读存储器来体现。通过示例而非限制，计算机装置可位于图1所示的塔架30、图1至图4所示的推车、图5至图14所示的床等中。

如图20所示，定位系统90可包括定位模块95，该定位模块处理输入数据91-94以生成用于医疗器械的远侧末端的位置数据96。位置数据96可以是表示器械的远侧端部相对于参考系的位置和/或取向的数据或逻辑。参考系可以是相对于患者解剖结构或已知对象(诸如EM场发生器)的参考系(参见下文对于EM场发生器的讨论)。

现在更详细地描述各种输入数据91-94。术前标测可以通过使用低剂量CT扫描的集合来完成。术前CT扫描被重建为三维图像，该三维图像被可视化，例如作为患者的内部解剖结构的剖面图的“切片”。当总体上分析时，可以生成用于患者的解剖结构(诸如患者肺网络)的解剖腔、空间和结构的基于图像的模型。可以从CT图像确定和近似诸如中心线几何形状的技术，以形成患者解剖结构的三维体积，其被称为模型数据91(当仅使用术前CT扫描生成时也称为“术前模型数据”)。中心线几何形状的使用在美国专利申请号14/523760中有所讨论，其内容全文并入本文中。网络拓扑模型也可以从CT图像中导出，并且特别适合于支气管镜检查。

在一些实施方案中，器械可以配备有相机以提供视觉数据92。定位模块95可处理视觉数据以实现一个或多个基于视觉的位置跟踪。例如，术前模型数据可以与视觉数据92结合使用，以实现对医疗器械(例如，内窥镜或推进通过内窥镜的工作通道的器械)的基于计算机视觉的跟踪。例如，使用术前模型数据91，机器人系统可以基于内窥镜的行进预期路径根据模型生成预期内窥镜图像的库，每个图像连接到模型内的位置。在操作中，机器人系统可以参考该库，以便将在摄像相机(例如，在内窥镜的远侧端部处的相机)处捕获的实时图像与图像库中的那些图像进行比较，以辅助定位。

其他基于计算机视觉的跟踪技术使用特征跟踪来确定相机的运动，并且因此确定内窥镜的运动。定位模块95的一些特征可以识别术前模型数据91中的与解剖腔对应的圆形几何结构并且跟踪那些几何结构的变化以确定选择了哪个解剖腔，以及跟踪相机的相对旋转和/或平移运动。拓扑图的使用可以进一步增强基于视觉的算法或技术。

光流(另一种基于计算机视觉的技术)可以分析视觉数据92中的视频序列中的图像像素的位移和平移以推断相机运动。光流技术的示例可以包括运动检测、对象分割计算、亮度、运动补偿编码、立体视差测量等。通过多次迭代的多帧比较，可以确定相机(以及因此内窥镜)的移动和位置。

定位模块95可以使用实时EM跟踪来生成内窥镜在全局坐标系中的实时位置，该全局坐标系可以被配准到由术前模型表示的患者的解剖结构。在EM跟踪中，包括嵌入在医疗器械(例如，内窥镜工具)中的一个或多个位置和取向中的一个或多个传感器线圈的EM传感器(或跟踪器)测量由定位在已知位置处的一个或多个静态EM场发生器产生的EM场的变化。由EM传感器检测的位置信息被存储为EM数据93。EM场发生器(或发射器)可以靠近患者放置，以产生嵌入式传感器可以检测到的低强度磁场。磁场在EM传感器的传感器线圈中感应出小电流，可以对该小电流进行分析以确定EM传感器与EM场发生器之间的距离和角度。这些距离和取向可以在手术中“配准”到患者解剖结构(例如，手术前模型)，以确定将坐标系中的单个位置与患者的解剖结构的手术前模型中的方位对准的几何变换。一旦配准，医疗器械的一个或多个方位(例如，内窥镜的远侧末端)中的嵌入式EM跟踪器可以提供医疗器械通过患者的解剖结构的进展的实时指示。

机器人命令和运动学数据94也可以由定位模块95使用以提供用于机器人系统的方位数据96。可以在术前校准期间确定从关节运动命令得到的装置俯仰和偏。在手术中，这些校准测量可以与已知的插入深度信息结合使用，以估计器械的方位。另选地，这些计算可以结合EM、视觉和/或拓扑建模进行分析，以估计医疗器械在网络内的方位。

如图20所示，定位模块95可使用多个其他输入数据。例如，尽管在图20中未示出，但是利用形状感测纤维的器械可以提供形状数据，定位模块95可以使用该形状数据来确定器械的位置和形状。

定位模块95可以组合地使用输入数据91-94。在一些情况下，这样的组合可以使用概率方法，其中定位模块95向根据输入数据91-94中的每个输入数据确定的位置分配置信度权重。因此，在EM数据可能不可靠(如可能存在EM干扰的情况)的情况下，由EM数据93确定的位置的置信度可能降低，并且定位模块95可能更重地依赖于视觉数据92和/或机器人命令和运动学数据94。

如上所讨论的，本文讨论的机器人系统可以被设计成结合以上技术中的一种或多种技术的组合。位于塔、床和/或推车中的机器人系统的基于计算机的控制系统可以将计算机程序指令存储在例如非暂态计算机可读存储介质(诸如永久性磁存储驱动器、固态驱动器等)内，该计算机程序指令在执行时致使系统接收并且分析传感器数据和用户命令，生成整个系统的控制信号并且显示导航和定位数据，诸如器械在全局坐标系内的方位、解剖图等。

2.对机器人控制的凝块操纵和移除的介绍

本公开的实施方案涉及用于机器人控制的凝块操纵和移除的系统和方法。急性缺血性卒中是面向大众的主要健康问题。这些卒中可由因为血管中形成的凝块引起的大血管闭塞引起。

用于凝块移除的当前规程由必须导航曲折路径以进入脑脉管系统的血管/神经血管外科医生手动执行。这些手动规程可能面临多种挑战，包括不完全凝块移除(25％的病例)、多次导管通过(50％的病例)、栓塞破裂和血管解剖/穿孔。此外，执行此类规程的时间可能相当长，结果是神经元随着每一分钟流逝而快速丢失。此外，除了血管外科医生之外，可能需要多个其他人员来完成卒中规程，包括神经科医生、放射科医生、护士和导管实验室临床医生，从而消耗大量资源。通常，能够执行卒中护理的医生通常是有限的或在有寻求治疗的患者的需求时不易找到。

本文所述的实施方案涵盖用于机器人控制的凝块操纵和移除的解决上述问题的系统和方法。该系统被构造成使得凝块移除规程的至少一部分可由机器人执行，从而使凝块移除更准确并且更快地执行。虽然本文所述的系统和方法通常是指脑脉管系统中的凝块，但本领域的技术人员应当理解，所述的系统和方法也可应用于在体内任何其他地方(包括周边动脉和肺动脉中)发现的凝块。

A.用于执行凝块移除的机器人系统

现在将描述用于执行凝块移除的机器人系统。这些系统可用于由机器人控制凝块移除器械的至少一些部分。如图26至图29C所示，凝块移除器械可采取多种形式，并且可包括多个细长构件，包括一个或多个护套、导管、粉碎机和导丝。在一些实施方案中，机器人系统可用于经由远程操纵由机器人导航、操控这些护套、导管、粉碎机和导丝中的一者或多者并且/或者使其进行关节运动。

图21示出了用于执行凝块移除的机器人系统200的实施方案。机器人系统200包括控制台220、处理器240、患者平台201和器械驱动系统250。器械驱动系统250被构造成操纵凝块移除器械300穿过患者以例如移除在脑脉管系统、周边脉管系统或肺血管中的凝块。虽然本申请将附图标号300称为由多个部件(例如，细长构件)构成的凝块移除器械，但本领域的技术人员可以理解，附图标号300也可另选地被视为由其中的多个细长器械构成的凝块移除系统。

如图21所示，患者被构造成驻留在患者平台201上。患者平台201可为能够在多个自由度上倾斜的床的形式。例如，在一些实施方案中，床能够进行特伦德伦伯卧位倾斜和/或侧向倾斜。患者平台201能够支撑器械驱动系统250。在一些实施方案中，患者平台201能够支撑一对器械驱动系统250。

器械驱动系统250包括设置臂，该设置臂包括设置接头260和器械驱动器270。器械驱动器270包括基部269，该基部支撑近侧器械驱动器271和远侧器械驱动器273，以用于经由驱动轴驱动附接到其的器械(类似于图15所示的驱动器)。近侧器械驱动器271连接到凝块移除器械300的近侧器械撑开器或柄部272，而远侧器械驱动器273连接到凝块移除器械300的远侧器械撑开器或柄部274。在一些实施方案中，近侧器械驱动器271和远侧器械驱动器273能够诸如沿着轨道或导轨相对于彼此对准和/或平移。在其他实施方案中，近侧器械驱动器271和远侧器械驱动器273能够经由算法经由虚拟轨道相对于彼此对准和/或平移。

凝块移除器械300包括能够机器人控制的一个或多个细长构件。在一些实施方案中，一个或多个细长构件可用于以下功能中的任一项功能，包括进入、导航、冲洗、吸取、凝块修改和/或移除。在一些实施方案中，凝块移除器械300可包括可用作凝块修改或移除装置的导管的伸缩护套或导管，该伸缩护套或导管可经由抽吸、支架部署、能量递送或药物递送的任何组合来移除凝块。在一些实施方案中，凝块移除器械300可包括联接到近侧器械柄部272的至少一个细长构件和联接到远侧器械柄部274的至少一个细长构件。如上所述，近侧器械柄部272连接到近侧器械驱动器271，而远侧器械柄部274连接到远侧器械驱动器273，从而实现相应细长构件的驱动和关节运动。

凝块移除器械300可经由医师或临床医生远程和/或远程手术操作。医师可位于控制台工位220处，该控制台工位包括一个或多个观察屏幕210和控制器230。控制器230可用于驱动、操纵凝块移除器械300并且使其进行关节运动。在一些实施方案中，控制器230可为操纵杆、悬挂件或万向支架的形式。有利的是，观察屏幕210可向用户呈现一个或多个视图以辅助凝块移除器械300导航，包括但不限于血管内凝块移除器械300的第一人称视图、第三人称视图、画中画视图、缩小视图和等轴视图。此外，观察屏幕210可以是触摸屏，由此用户可与屏幕交互以在图像之间切换、修改图像质量、并且执行任何其他功能以辅助成像和导航。当医师操纵控制器230时，向处理器240发送信号，该处理器然后控制凝块移除器械300的运动。

图22示出了用于在患者的脉管系统5内执行凝块移除的图21的机器人系统的驱动系统250。如该图所示，驱动系统250可经由其近侧柄部272和远侧柄部274联接到凝块移除器械300，该近侧柄部和远侧柄部能够(例如，经由导轨或轨道或虚拟地)相对于彼此平移。凝块移除器械300被构造成延伸穿过在患者体内形成的切口。在一些实施方案中，凝块移除器械300经由腹股沟或股动脉进入患者体内，如图22所示。在其他实施方案中，凝块移除器械300沿径向或周边(诸如通过沿着或靠近患者手臂的切口)进入患者体内。驱动系统250能够将凝块移除器械300导航穿过可延伸到患者的脑脉管系统中的血管。如图22所示，血管的尺寸可从股骨区域到脑区域减小。有利的是，凝块移除器械300被设计成具有便于导航尺寸减小的血管的特征件，如下文将进一步讨论的。

图23示出图21的机器人系统的驱动系统250。从该视图可以看出，驱动系统250的基部269包括近侧器械驱动器271和远侧器械驱动器273，近侧器械驱动器用于驱动附接到近侧器械撑开器或柄部272的细长器械，远侧器械驱动器用于驱动附接到远侧器械撑开器或柄部274的细长器械。在一些实施方案中，附接到近侧器械柄部272的细长器械包括抽吸导管，而附接到远侧器械柄部274的细长器械包括抽吸导管平移穿过其中的进入护套。在其他实施方案中，附接到近侧器械柄部272的细长器械包括进入导管，而附接到远侧器械柄部274的细长器械包括进入护套，该进入护套能够相对于进入导管伸缩，以为用作凝块移除器的其他器械(例如，凝块取回器、抽吸导管或其他机械血栓切除装置)提供导管和/或工作通道。在一些实施方案中，无菌适配器可定位在近侧器械柄部和远侧器械柄部与它们的相应的驱动器之间。

在一些实施方案中，近侧器械驱动器271和远侧器械驱动器273中的至少一者能够移动或平移。在一些实施方案中，近侧器械驱动器271和远侧器械驱动器273两者均能够移动或平移。在本实施方案中，近侧器械驱动器271是固定的，而远侧器械驱动器273能够平移。如图23所示，近侧器械驱动器271和远侧器械驱动器273中的至少一者能够沿着驱动系统250的轨道或导轨279平移。在其他实施方案中，诸如图41所示，器械驱动器可定位在沿虚拟导轨对准的机器人臂上，使得不存在用于平移的物理轨道或导轨。

图41示出了用于执行凝块移除的双机器人系统250a、250b的实施方案。双机器人系统250a、250b包括第一机器人系统250a和第二机器人系统250b，它们中的每一者类似于图21所示的机器人系统250。第一机器人系统250a包括用于驱动附接到其上的第一细长构件的近侧器械驱动器271a和用于驱动附接到其上的第二细长构件的远侧器械驱动器273a。类似地，第二机器人系统250b包括用于驱动附接到其上的第三细长构件的近侧器械驱动器271b和用于驱动附接到其上的第四细长构件的远侧器械驱动器273b。因此，通过提供双机器人系统250a、250b，可由机器人控制多于两个的细长构件，作为凝块移除规程的一部分。例如，在一个实施方案中，远侧器械驱动器273a可驱动进入护套，近侧器械驱动器271a可驱动进入护套内的抽吸导管，远侧器械驱动器273b可驱动抽吸导管和进入护套内的凝块粉碎机，并且近侧器械驱动器271b可驱动凝块粉碎机、抽吸导管和进入护套内的导丝。在其他实施方案中，虽然双机器人系统250a、250b使得能够由机器人控制至少四个细长构件，但在一些实施方案中，并非所有的器械驱动器都需要使用。例如，在一些实施方案中，双机器人系统250a、250b可利用四个驱动器中的三个驱动器273a、271a和273b来由机器人控制进入护套、抽吸导管和导丝，而不必使用第四驱动器。

图42示出了用于执行凝块移除的机器人系统500的另选实施方案。在本实施方案中，机器人系统500包括用于在其上接收患者的患者平台501(例如，床)。具有一个或多个机器人臂512、514、516的移动推车502能够紧邻患者平台501定位。机器人臂512、514、516中的每个机器人臂包括能够驱动附接到其上的细长构件的器械驱动器522、524、526。例如，在本实施方案中，机器人臂512、514、516能够经由器械驱动器522、524、526驱动凝块移除器械300的不同细长构件。在一个实施方案中，机器人臂512及其相关联的器械驱动器522能够定位和驱动进入护套，机器人臂514及其相关联的器械驱动器524能够定位和驱动进入护套内的抽吸导管，并且机器人臂516及其相关联的器械驱动器526能够定位和驱动抽吸导管和进入护套内的凝块粉碎机或导丝。在一些实施方案中，器械驱动器522、524、526可经由“虚拟导轨”对准，其中机器人臂512、514、516将它们定位成一直线。

有利的是，当推车502是移动的时，其能够相对于患者移动到不同的位置。例如，推车502可被定位成使得机器人臂512、514、516可通过患者的股骨动脉执行凝块移除。推车502还可被定位成使得机器人臂512、514、516可通过患者手臂上或附近的患者的径向或周边入口执行凝块移除。此外，本领域的技术人员将会理解，推车502可包括少于(例如，2个或更少)或多于(例如，4个或更多)三个臂。此外，可使用具有多个臂的一对推车，或者使用与具有多个臂的腹腔镜床结合的推车来执行凝块移除规程，如下所述。

图43示出了用于执行凝块移除的机器人系统600的又一个另选实施方案。机器人系统600包括多个机器人臂612、614、616、613、615、617，它们各自联接到与图12和图13所述的那些相似的可调式臂支撑件605、607。如图所示，机器人系统600包括六个机器人臂，其中三个612、614、616联接到第一可调式臂支撑件605，并且另外三个613、615、617联接到第二可调式臂支撑件607。机器人臂612、614、616、613、615、617中的每个机器人臂分别联接到器械驱动器622、624、626、623、625、627，该器械驱动器任选地联接到无菌适配器。器械驱动器622、624、626、623、625、627各自能够附接到器械的柄部，从而允许器械的驱动和关节运动。

由于机器人系统600包括六个机器人臂，因此可有利地控制器械系统300的多达六个器械。器械可包括各种类型的细长构件，包括但不限于一个或多个进入护套、凝块移除导管(例如，抽吸导管、支架部署导管)、凝块粉碎机(例如，包括机械粉碎机和能量粉碎机)、激光导管、水射流导管和导丝。本领域的技术人员将会理解，并非需要使用机器人系统600的所有臂，但如果医师推荐，则该系统提供使用所有臂的选项。例如，在一个实施方案中，可使用机器人臂中的五个机器人臂，其中第一机器人臂612用于控制宽进入护套(例如，在股骨动脉处或附近停止的进入护套)，第二机器人臂614用于控制较窄进入护套(例如，在颈动脉处或附近停止的进入护套)，第三机器人臂616用于控制凝块移除导管(例如，如果需要，能够移动超过颈动脉)，第四机器人臂613用于控制凝块粉碎机以减小凝块的尺寸，并且第五机器人臂615用于控制导丝。

在另选实施方案中，臂中的一个臂可用于在器械系统300插入患者体内时稳定该器械系统。例如，在一个实施方案中，第一机器人臂612可用于在器械系统300插入穿过股骨或径向插入时稳定该器械系统。在一些实施方案中，第一机器人臂612可用作以及/或者联接到引导器，该引导器允许器械系统300通过切口稳定插入。在其中第一机器人臂612用作器械稳定器的此类实施方案中，第二机器人臂614可用于控制宽进入护套(例如，在颈动脉处或附近停止的进入护套)，第三机器人臂616可用于控制较窄进入护套(例如，在颈动脉处或附近停止的进入护套)，第四机器人臂613可用于控制凝块移除导管(例如，如果需要，能够移动超过颈动脉)，第五机器人臂615可用于控制凝块粉碎机以修改凝块，并且第六机器人臂617可用于控制导丝。因此，多个臂(诸如六个或更多个臂)的可用性当然增加了供临床医生或医师使用的选项。

在本实施方案中，机器人臂612、614、616联接到第一可调式臂支撑件605，而机器人臂613、615、617联接到第二可调式臂支撑件607。臂支撑件605、607中的每个臂支撑件驻留在患者的相对侧上，使得可双侧地执行规程。第一组机器人臂612、614、616和第二组机器人臂613、615、617两者均能够相对于彼此平移。机器人臂中的每个机器人臂可在多个自由度(例如，六个、七个、八个或更多个自由度)上移动，这有利地有助于避免彼此之间的碰撞。

本文所述的机器人系统可见于医院和急救中心。有利的是，这些系统中的至少一些系统是可移动的，使得它们可被运输到不同房间中。此外，本文所述的机器人系统也可结合到移动车辆诸如急救车辆中。这对于可能需要即时护理但不靠近急救中心的患者(诸如乡郊区域的患者)可能特别有用。

本领域的技术人员将理解，本文所述的机器人系统不限于执行凝块移除。例如，图43所示和所述的系统还可用于执行伴随的内窥镜式和腹腔镜式规程，诸如逐步结肠息肉切除。因此，本文所述的机器人系统在执行除本文详述的那些外科手术之外的各种类型的外科手术中提供了很大的灵活性。此外，本文所述的机器人系统可用于治疗各种疾病，包括卒中、心肌梗塞、心脏骤停或其他类型的医学问题。

B.用于凝块移除的器械系统

本节描述了可用于凝块移除的各种类型的器械系统。虽然本文所述的装置可被称为“器械系统”，因为它们通常包括可彼此独立控制的多个细长构件，但本领域的技术人员可理解，它们也可被简单地视为具有多个独立控制的部件的“器械”。这些器械系统可包括一个或多个细长构件，该一个或多个细长构件可使用本文所述的系统中的任一个系统进行机器人操作、导航和/或关节运动，诸如图23、图41、图42和图43所示。

在一些实施方案中，器械系统可包括多个细长构件。例如，在一个实施方案中，器械系统包括：第一细长构件，该第一细长构件包括进入护套；第二细长构件，该第二细长构件包括凝块移除(例如，抽吸)导管；第三细长构件，该第三细长构件包括凝块修改器(例如，粉碎机)；以及第四细长构件，该第四细长构件包括导丝。

器械系统的细长构件中的至少一个或多个细长构件可包括一根或多根驱动线或关节运动线。在一些实施方案中，一个或多个细长构件可包括四根关节运动线。这些关节运动线可围绕细长构件的圆周相对于彼此均匀地间隔开。在其他实施方案中，细长构件中的一个或多个细长构件可包括少于四根关节运动线(例如，诸如三根、两根或单根关节运动线)。通过具有相对较少数量的关节运动线，这允许细长构件具有减小的直径，这对于机器人导航越来越小的血管可能是有利的。

图24示出了用于执行凝块移除的器械系统300。器械系统300包括第一细长构件304(例如，进入护套)和延伸穿过第一细长构件304的内腔的第二细长构件302(例如，凝块移除导管诸如抽吸导管)。第一细长构件304联接到远侧器械柄部274，而第二细长构件302联接到近侧器械柄部272。远侧器械柄部274被构造成经由一根或多根牵拉线或关节运动线使第一细长构件304进行关节运动，而近侧器械柄部272被构造成经由一根或多根牵拉线或关节运动线使第二细长构件302进行关节运动。远侧器械柄部274和近侧器械柄部272被构造成可移除地附接到远侧器械驱动器273和近侧器械驱动器271，包括马达、驱动轴和传感器(例如，扭矩传感器)，如上所述。这些器械驱动器273、271可存在于本文所述的系统中的任一个系统中，如图23、图41、图42和图43中所示。

在一些实施方案中，第一细长构件304包括进入护套。进入护套用作引导件，该引导件可停放在沿通向患者的脑脉管系统的血管的任何位置。例如，在一些实施方案中，第一细长构件304包括可停放在颈动脉处或附近的进入护套，从而用作甚至更小的细长构件进入脑脉管系统的导管。在一些实施方案中，第一细长构件304包括一根或多根牵拉线或关节运动线，以使第一细长构件304通过曲折的解剖结构进行关节运动。

在一些实施方案中，第二细长构件302包括凝块移除导管，诸如抽吸导管。第二细长构件302可用于经由真空或吸取来保持凝块。在抽吸时，第二细长构件302然后可通过患者的血管系统往返伸缩，从而从患者体内移除凝块。在一些实施方案中，第二细长构件302能够在第一细长构件304的内腔内移动。因此，第二细长构件302的直径可小于第一细长构件304的直径，使得其可伸入和伸出第一细长构件304。与第一细长构件304类似，第二细长构件302包括一根或多根牵拉线或关节运动线，以使第二细长构件304通过曲折的解剖结构进行关节运动。在一些实施方案中，第一细长构件304和第二细长构件302各自共享相等数量的牵拉线或关节运动线。在其他实施方案中，第一细长构件304和第二细长构件302各自具有不同数量的牵拉线或关节运动线。例如，第一细长构件304可具有比第二细长构件302(例如，多达两个)更大数量的牵拉线(例如，多达四个)。这有利地允许第二细长构件302具有较小的直径，使得其可比第一细长构件304导航甚至更小的曲折血管。

如图24所示，轮毂306可联接到第一细长构件304和第二细长构件302中的一者或多者。轮毂306包括用于经由第一细长构件304和/或第二细长构件302执行吸取或冲洗的一个或多个管线308。在一些实施方案中，一个或多个管线308可附接到泵以用于通过第一细长构件304和/或第二细长构件302提供吸取能力。

图25示出了用于执行凝块移除的器械系统300的另选实施方案。器械系统300与图24中的系统的类似之处在于，其包括联接到第一细长器械(例如，进入护套304)的远侧器械柄部274和联接到第二细长器械(例如，行进穿过进入护套304的凝块移除导管302)的近侧器械柄部272。然而，在本实施方案中，器械系统300还包括与器械柄部274、272相邻定位的一个或多个防屈曲装置276。防屈曲装置276有利地降低了在细长构件穿过患者时可能发生屈曲的风险。在一些实施方案中，防屈曲装置276中的一个或多个防屈曲装置可用有助于将细长构件供给到患者体内的供给辊代替。在一些实施方案中，防屈曲装置276有利地在(例如，经由股骨或径向地)插入切口时提供器械系统300的稳定性。

图26示出了用于执行凝块移除的导管器械300。图27示出了图26的导管器械300的不同的前透视图。导管器械300包括多个细长构件，该多个细长构件包括进入护套304、凝块移除导管302和凝块粉碎机312。可被引导穿过凝块粉碎机312的导丝未示出。在一些实施方案中，这些细长构件中的每个细长构件为机器人控制的。在一些实施方案中，细长构件中的仅一些细长构件为机器人控制的，而另一些可为手动控制的。例如，在一些实施方案中，进入护套304和凝块移除导管302可为机器人和伸缩控制器，而凝块粉碎机312和导丝可手动控制。在其他实施方案中，仅导丝可由机器人递送，而进入护套304、凝块移除导管302和凝块粉碎机312可在其上方手动递送。

进入护套304包括能够穿过股骨动脉插入的细长构件。进入护套304被构造成能够用作容纳在其中的一个或多个细长构件的导管，包括凝块移除导管302和凝块粉碎机312。进入护套304包括可至少部分地由编织结构形成的柔性轴或管。在一些实施方案中，进入护套304包括具有不锈钢编织物的尼龙。进入护套304有利地能够具有操纵穿过患者不同血管的结构和灵活性。

凝块移除导管302包括能够伸缩穿过进入护套304的细长构件。在一些实施方案中，凝块移除导管302包括用于在其中抽吸和吸取凝块的抽吸导管。在一些实施方案中，凝块移除导管302可联接到能够将凝块物理地捕获在其中以用于移除的支架、网、篮或其他3-D结构(如图29A中中所示)。在一些实施方案中，导管302可用于施用溶栓剂(例如，链激酶、尿激酶、tPA)和/或其他抗凝剂，以有助于经由药物施用来分解凝块，而不是用作凝块移除器。换言之，凝块移除导管302的目的中的一个目的是通过机械血栓切除、溶栓剂的施用或它们的任何组合来提供受影响血管的再灌注。与进入护套304类似，凝块移除导管302有利地具有操纵穿过患者的不同血管的结构和灵活性。在一些实施方案中，凝块移除导管302还可部分地由联接到不锈钢编织物的聚合物形成。

在凝块移除导管302为抽吸导管的实施方案中，凝块移除导管302可联接到抽吸泵(未示出)。泵可联接到流量计以控制提供给凝块移除导管302的压力量。在一些实施方案中，凝块移除导管302可被控制到处理器(例如，图21中的240)中的反馈回路，该反馈回路不断地监测并保持凝块移除导管302中的适当压力。此外，此类处理器240可用于确定凝块移除导管302是否用于一种功能(例如，抽吸)或另一种功能(例如，冲洗)。

凝块粉碎机312包括能够操纵穿过凝块移除导管302和进入护套304的内腔的细长构件。凝块粉碎机312可用于修改凝块，以使其更容易被凝块移除导管302移除。例如，在一些实施方案中，凝块粉碎机312包括能够刺穿凝块的轴。该轴可联接到任选的粉碎机或切割器312(例如，钝刀片或螺旋桨)。该轴能够旋转，使得凝块可被修改或粉碎，从而将凝块减小为更小的颗粒。在一些情况下，这可使凝块更容易被凝块移除导管302移除。在一些实施方案中，凝块粉碎机312可由不锈钢或镍钛诺形成。凝块粉碎机312可具有钝的远侧末端，以便以对患者血管造成伤害的最小风险穿过凝块，从而有利地降低无意血管刮擦的风险。

能够插入患者的脉管系统中的导丝(图26中未示出)也可为器械300的一部分。导丝可手动地或由机器人插入，其中在其上方递送进入护套304、凝块移除导管302和/或凝块粉碎机312中的一者或多者。在一些实施方案中，导丝可由薄的柔性生物相容性材料(诸如不锈钢或镍钛诺)形成，并且可用作患者目标凝块的引导件。

图28示出了图26的导管器械300的细长构件的剖视图。该剖视图可代表例如进入护套304的横截面。从该视图可看到细长构件如何包括用于引导一个或多个导管或器械穿过其中的工作内腔或通道340。虽然在本实施方案中，工作通道340被示出为具有单个圆形横截面，但在其他实施方案中，工作通道340可具有椭圆形形状的横截面。在一些实施方案中，工作通道340可为其间具有较窄宽度的双连接椭圆形。

细长构件包括一个或多个驱动或关节运动缆线或线322。在本实施方案中，细长构件包括围绕细长构件的圆周分布的四根关节运动线322。在一些实施方案中，四根关节运动线322彼此呈约90度分布。关节运动线322可容纳在盘管320内。虽然在本实施方案中，细长构件包括四根关节运动线322，但在其他实施方案中，细长构件可包括少于四根关节运动线322，诸如三根、两根、一根或根本不包括。通过最小化关节运动线322的数量，这可尤其有助于保持用于导航较小血管(例如，脑脉管系统中的血管)的细长构件的较小直径。因此，本领域的技术人员将会理解，图28中的细长构件的剖视图代表一个可能的实施方案，并且其他实施方案可包括不同数量的关节运动线322。

细长构件还包括一对传感器345。在一些实施方案中，传感器345可包括EM传感器，该EM传感器可用于，例如，检测和测量细长构件的滚动。在一些实施方案中，细长构件中的一个或多个细长构件可包括传感器，该传感器可用于在导航期间(例如，经由超声)识别血管内的同心度，如下文相对于图33B所讨论的。在一些实施方案中，除了或代替传感器345，细长构件可包括一个或多个形状感测纤维。该形状感测纤维可用于在细长构件行进穿过患者的脉管系统时为细长构件提供定位信息。

在本实施方案中，细长构件包括用作细长构件的主干的脊321。在一些实施方案中，脊可由生物相容性材料诸如镍钛诺形成。在一些实施方案中，细长构件包括沿着细长构件的长度延伸的一个或多个编织特征件。

图29A示出了包括充胀构件305的用于执行凝块移除的导管器械300的另选实施方案。导管器械300与图26所示的导管器械的类似之处在于，其包括进入护套304、凝块移除导管302和凝块粉碎机312。然而，在本实施方案中，导管器械300包括附加特征件，包括用于血管闭塞的可充胀构件305、用于凝块取回的3-D结构316以及凝块切割器314。

在所示实施方案中，导管器械300包括联接到进入护套304的外部主体的可充胀构件305。可充胀构件305能够充胀，从而闭塞血管。可充胀构件305的优点在于其可将导管器械300稳定在患者的脉管系统内，使得其允许准确并且精确地递送一个或多个细长构件。在一些实施方案中，可充胀构件305包括可膨胀以闭塞血管的球囊。

在所示实施方案中，导管器械300还包括用于捕获凝块的3-D结构316，诸如支架、网、篮或回收器。在一些实施方案中，3-D结构316联接到凝块移除导管302，并且可经由医师部署。在其他实施方案中，3-D结构316联接到凝块粉碎机312，并且可在凝块粉碎机312从凝块移除导管302移出足够远时部署。

在所示实施方案中，导管器械300还包括凝块修改器或粉碎机312，该凝块修改器或粉碎机包括推进器或切割器314形式的凝块操纵器。如果需要，切割器314可有助于破坏凝块并将其转变成更小的颗粒。在一些实施方案中，凝块粉碎机312能够旋转，从而导致凝块结构的破坏。

图29B示出了包括远侧保护器313的用于执行凝块移除的导管器械300的另选实施方案。导管器械300与图26中的导管器械的类似之处在于，其包括进入护套304、凝块移除导管302和凝块粉碎机312。然而，在本实施方案中，凝块粉碎机312联接到多功能远侧防护件313。远侧防护件313可具有多种功能。首先，其可用于防止凝块材料分布在导管器械300的下游。这有利地有助于防止松散的凝块材料流出远侧防护件313，从而降低后续卒中发生的风险。第二，远侧防护件313可用于将凝块朝向凝块移除导管302取回。这可以例如在凝块被凝块移除导管302定位成离抽吸太远的情况下有所帮助。在这种情况下，凝块粉碎机312可用于刺穿凝块，由此远侧防护件313可被部署或充胀超过凝块。当凝块粉碎机312通过凝块移除导管302回缩时，远侧防护件313有助于将任何凝块材料物理地移回凝块移除导管302。本领域的技术人员将会理解，远侧防护件313可附接到本申请中所述的器械中的任一个器械，并且不限于图29B的实施方案。

图29C示出了包括双内腔导管的用于执行凝块移除的导管器械300的另选实施方案。导管器械300与图26中的导管器械的类似之处在于，其包括进入护套304、凝块移除导管302和凝块粉碎机312。导管器械300还包括联接到凝块移除导管302的远侧防护件303，如关于图29B所述。然而，在本实施方案中，凝块移除导管302呈由阀315分开的由第一直径的第一内腔307和第二直径的第二内腔309构成的双内腔的形式。通过提供这些不同的内腔307、309，可修改凝块移除导管302的抽吸能力，并且在一些情况下，相对于单个内腔导管增强该抽吸能力。在一些实施方案中，凝块移除导管302可被视为具有由较宽近侧内腔分开的锥形末端。

本文所述的导管器械300可与上述系统中的任何一个系统一起使用。如上所述，在一些实施方案中，器械300的细长构件中的每个细长构件可为机器人控制，在其他实施方案中，细长构件中的一些细长构件可为机器人控制，而细长构件中的一些细长构件可手动控制。

C.用于凝块移除的导航和成像系统

下面是可伴随上述系统和器械中的任一个系统和器械的各种成像和导航系统。有利的是，这些成像和导航系统中的多种系统不仅可与机器人控制的器械(诸如上述那些)一起使用，而且还可用于更好地引导和导航非机器人控制的(例如，手动的)器械穿过曲折的血管。

可提供改进的成像系统和方法，以辅助导航一个或多个凝块移除器械。成像系统可在规程前和规程期间拍摄图像，以有助于凝块移除器械的导航。

图30A示出了可使用术前或规程前图像生成的3-D模型380。图30B示出了可用于生成3-D模型的示例性术前图像385。规程前成像可通过计算机断层摄影术(CT)、CT血管造影术(CTA)、磁共振血管造影术(MRA)或荧光镜透视检查中的一者或多者来进行。在使用多种规程前成像方法的实施方案中，医师可将他/她的导航源从一种成像方法切换到另一种成像方法(例如，在基于CT的导航与基于CTA的导航之间切换)。在另一个实施方案中，导航软件可组合来自多种方法的规程前图像数据以改进向临床医生或医师显示的信息的质量和量。这可包括由图像创建脉管系统的可操纵的3-D重建。在图30A中，由一个或多个成像扫描(例如，荧光镜透视检查、CT、CTA或MRA)生成的脉管系统的3-D模型或重建380，诸如图30B所示的图像385。一旦创建了脉管系统的3-D重建380，临床医生或医师就可利用3-D重建380来导航穿过通向并且穿过脑脉管系统的曲折血管。

在一些实施方案中，可在3-D模型或脉管系统的重建上识别闭塞部位(例如，凝块的位置)。在一些实施方案中，闭塞部位可任选地经由软件识别并且添加到3-D模型。在一些实施方案中，闭塞部位的识别由医师在规程前计划步骤中执行。在其他实施方案中，闭塞部位的识别由软件在几乎没有或没有医师帮助的情况下自动执行。由于识别闭塞部位是至关重要的，尤其是在急性缺血性卒中期间，因此使用软件使闭塞部位的位置自动化可具有显著价值。

可包括任选的闭塞部位的3-D模型(诸如图30A所示的模型380)可用于由临床医生或医师在屏幕上观察。例如，可在控制台220的屏幕210上观察3-D模型，如例如图21所示。除了图30A所示的3-D模型380之外，还可生成附加虚拟模型并且将其显示在控制台的相同或不同屏幕上，诸如图31和图32所示的那些。

图31示出了血管415的生成模型的第一人称视图410。所生成的模型可使用上述成像模式的任一种成像模式来构建，并且包括从第一人称观察的血管415的模型。从该视图中，医师可将凝块移除器械从当前位置导航到闭塞部位。从该第一人称视图410，可看到导管400在被驱动到血管415的虚拟生成模型中时的虚拟生成模型。可提供包括不同颜色的右标记417和左标记419的任选的环指示标识。任选的右标记417和左标记419有利地辅助(例如，经由控制器或悬挂件)控制器械的临床医生或医师知道在血管内操纵和/或导航器械的方式。

图32示出了血管的生成模型的第三人称视图420。所生成的模型可使用上述成像模式的任一种成像模式来构建，并且包括从第三人视观察的血管415的模型。从该视图中，医师可将凝块移除器械从当前位置导航到闭塞部位。第三人称视图420示出了导管400在被驱动到血管415的虚拟生成模型中时的虚拟生成模型。本文还示出了包括右标记417和左标记419的环指示标识。

有利的是，临床医生或医师可在任何不同的视图之间切换，诸如第一人称视图410和第三人称视图420。在一些实施方案中，画中画视图可被显示在观察屏幕上，其中第一人称视图410被提供在第三人称视图420内，或反之亦然。除了第一人称视图和第三人称视图之外还可生成的其他可能的视图包括缩小视图和等轴视图，所有这些视图在规程中的各个点处都可能有帮助。

临床医生或医师可使用上述生成模型中的一个或多个模型来导航器械穿过血管以操纵或移除凝块。在初始进入(例如，通过切口)之后，医师可使用规程前和规程中成像来导航并且遵循预先确定的路径到达闭塞部位。实时导航数据可在规程期间提供给医师，以更好地导航血管的曲折路径。实时导航数据可用于创建如图31和图32所示的视图或显示。

在导航之前和期间，可收集数据以生成“导航模型”和“定位模型”。导航模型是可用于将医师引导到闭塞部位的数据集合。该模型可包括闭塞的位置坐标，或血管解剖结构的复杂3-D重建、血液流速、闭塞尺寸和组成，以及进入闭塞部位的最佳路径。定位模型是可用于确定器械在血管内的位置的数据集合。可使用从例如各种传感器(例如，EM或超声)和/或形状感测技术收集的信息来生成该模型。

上文所示的图像，包括图30A中的3-D重建、图31中的第一人称视图和图32中的第三人称视图，均可被视为临床医生或医师可用的导航模型。此类导航模型在凝块移除规程期间可供医师使用。在此类规程期间，可收集规程中定位数据。该定位数据可经由电磁感测、形状感测技术或基于荧光镜图像的图像分析来收集。在涉及机器人控制的实施方案中，马达输出和位置、力和扭矩感测也可以是定位系统的输入。

一旦已建立器械在血管内的定位，就可将所收集的定位信息与规程前图像进行协调。在一些实施方案中，使用配准步骤执行协调。在一些实施方案中，配准可涉及将器械移动到患者上/患者体内的一个或多个预定位置，或者将电磁贴片放置在患者的特定部位上。在一些实施方案中，可在规程前和规程期间采集来自CT和荧光镜成像的数据，并且可将规程中图像配准到规程前图像。

在一些实施方案中，规程中成像可用于改进导航模型。例如，在一些实施方案中，规程中成像技术可包括荧光镜透视检查或血管内超声(IVUS)。在一些实施方案中，具体地，IVUS可实现对血管腔的同心观察，从而实现第一人称腔内摄像机视图。

图33A示出了由IVUS生成以辅助导航的两个并列同心视图。左侧的第一同心视图450示出了待导航的血管的同心图像。右侧的第二同心视图450示出了血管的相同同心图像，但其上方定位有任选的虚像叠层460。可选的虚像叠层460有利地识别狭窄区域和斑块，该狭窄区域和斑块对正在导航穿过血管的临床医生或医师可以有用。此类叠层460可更好地使操作者能够导航脉管系统的曲折部分，以避免血管壁上的狭窄区域。

图33B示出了随附血管内导管同心度指示标识431的生成模型。在该实施方案中，其中示出了包括用于凝块移除的导管器械300的模型血管415(例如，由上述规程前或规程中成像技术中的任一种成像技术生成)的第三人称视图430。导管器械300包括进入护套304、凝块移除导管302(例如，抽吸导管)和凝块粉碎机312。虚拟指示标识叠层431覆盖第三人称视图430。指示标识431示出了血管壁432的表示和导管器械434的顶端的表示。在一些实施方案中，如上所述，指示标识431可经由定位在导管器械上或导管器械内的一个或多个传感器生成。有利地，指示标识431帮助临床医生或医师确保被驱动导管器械300在血管415内同心，从而降低无意血管刮伤和术中卒中的风险。虽然在本实施方案中，虚拟指示标识431覆盖在血管的生成的第三人称视图的顶部上，但是在其他实施方案中，虚拟指示标识431覆盖在血管的实时或相机图像的顶部上。

D.用于凝块移除的方法

上述系统和装置可用于修改和移除凝块。下面是用于执行凝块修改和移除的一些示例性方法。这些方法可在对患者的脉管系统进行术前和/或术中成像之后执行。如上所述，在一些实施方案中，可基于术前和/或术中成像来生成患者的脉管系统的虚拟模型或表示。然后可在医师的观察屏幕上显示脉管系统的虚拟模型。在配准用于凝块移除的导管器械时，然后可在脉管系统的虚拟模型上显示导管器械的虚拟模型或表示。临床医生或医师然后可使用机器人系统的控制器(例如，悬挂件、万向节或操纵杆)来使用下述步骤或序列中的任一个步骤或序列来驱动导管器械穿过脉管系统。

图34至图36示出了用于凝块修改和移除的步骤的一个序列。在本实施方案中，提供了包括呈抽吸导管形式的凝块移除导管302的导管器械300，以吸取和移除凝块。在其他实施方案中，凝块移除导管302可部署3-D结构，诸如支架、网、篮或取回器以辅助凝块移除。在一些实施方案中，凝块移除器械302可抽吸和部署3-D结构。

图34示出了将导管器械300递送到凝块390附近的位置。导管器械300包括进入护套304、凝块移除导管302、凝块粉碎机312和导丝318。在一些实施方案中，导丝318(其为任选的)可首先通过血管(例如，经由股骨或径向切口)递送到与凝块390相邻的位置。导丝318可手动地和/或由机器人递送到所需位置。在其他实施方案中，可首先通过切口递送其他细长构件，诸如进入护套304，并且然后可递送导丝318。

在本实施方案中，可在插入导丝318之前或之后将进入护套304插入患者体内。进入护套304可被导航和停放在患者的脉管系统中的任何位置，诸如在颈动脉处或附近。在一些实施方案中，可部署进入护套304的可充胀构件(例如，球囊)305以辅助进入护套304在血管5内的稳定。进入护套304可手动地和/或由机器人递送到所需位置。进入护套304可与凝块移除导管302串联和/或独立地移动。

凝块移除导管302可通过进入护套304的内腔并且在导丝318上方递送。在一些实施方案中，凝块移除导管302可以伸缩式方式相对于进入护套304移动。虽然在本实施方案中，凝块移除导管302包括抽吸导管，但在其他实施方案中，凝块移除导管302可包括可部署的3-D结构(例如，支架、网或篮)，或者用于凝块捕获的抽吸器和可部署的3-D结构的组合。凝块移除导管302可手动地和/或由机器人递送到所需位置。有利的是，凝块移除导管302的直径可小于进入护套304的直径，使得其可导航甚至更小的血管(例如，超过颈动脉)。因此，在一些实施方案中，凝块移除导管302可定位于比进入护套304更远侧并且在一些实施方案中更靠近凝块390。

在进入护套304和凝块移除导管302就位的情况下，可将凝块粉碎机312插入穿过其中。与导丝318类似，凝块粉碎机312是任选的。在一些实施方案中，凝块粉碎机312包括能够修改凝块390的尺寸和形状的细长构件。

在图34中，进入护套304、凝块移除导管302、凝块粉碎机312和导丝318已通过血管5导航到与凝块390相邻的位置。

图35示出了吸取凝块390的图34的导管器械300。此时，凝块粉碎机312(其中包括任选的导丝314)已刺穿凝块390。凝块移除导管302已邻近凝块390定位，使得其能够吸取凝块390。可打开真空泵，从而在凝块移除导管302中生成吸取能量以吸取凝块390。

图36示出了在吸取凝块390之后从血管5回缩的图34的导管器械300。此时，凝块390已被凝块移除导管302吸取，并且整个导管器械300通过患者的脉管系统回缩。

图37至图39示出了使用与图34至图36所示的不同的导管器械300进行凝块修改和移除步骤的另选序列。在本实施方案中，诸如图29B所示的导管器械300用于凝块移除。

图37示出了将导管器械300递送到凝块390附近的位置。导管器械300包括进入护套304、凝块移除导管302和凝块粉碎机312。在一些实施方案中，任选的导丝(未示出)可首先通过血管(例如，经由股骨或径向切口)递送到与凝块390相邻的位置。导丝可手动地和/或由机器人递送到所需位置。在其他实施方案中，可首先通过切口递送其他细长构件，诸如进入护套304，并且然后可递送导丝。

在本实施方案中，可在插入导丝之前或之后将进入护套304插入患者体内。进入护套304可被导航和停放在患者的脉管系统中的任何位置，诸如在颈动脉处或附近。进入护套304可手动地和/或由机器人递送到所需位置。进入护套304可与凝块移除导管302串联和/或独立地移动。

凝块移除导管302可通过进入护套304的内腔并且在导丝318上方递送。在一些实施方案中，凝块移除导管302可以伸缩式方式相对于进入护套304移动。虽然在本实施方案中，凝块移除导管302包括抽吸导管，但在其他实施方案中，凝块移除导管302可包括可部署的3-D结构(例如，支架、网或篮)，或者用于凝块捕获的抽吸器和可部署的3-D结构的组合。凝块移除导管302可手动地和/或由机器人递送到所需位置。有利的是，凝块移除导管302的直径可小于进入护套304的直径，使得其可导航甚至更小的血管(例如，超过颈动脉)。因此，在一些实施方案中，凝块移除导管302可定位于比进入护套304更远侧并且在一些实施方案中更靠近凝块390。

在进入护套304和凝块移除导管302就位的情况下，可将凝块粉碎机312插入穿过其中。在一些实施方案中，凝块粉碎机312包括能够修改凝块390的尺寸和形状的细长构件。在本实施方案中，凝块粉碎机312包括尚未部署的多功能远侧防护件313(如图38和图39所示)。

图38示出了在将远侧防护件313部署在凝块390的远侧位置之后的图37的导管器械300。此时，凝块粉碎机312已刺穿凝块390。远侧防护件313已沿着凝块粉碎机312部署在凝块390的远侧位置。远侧防护件313有利地用于阻挡可能无意中漂移到血管5中的来自凝块390的栓塞材料，从而降低下游卒中的风险。有利的是，远侧防护件313可与凝块移除导管302的抽吸器结合工作以移除凝块390。如图39所示，远侧防护件313是多功能的，在于其也有助于从脉管系统中物理地回缩并且移除凝块390。有利的是，在凝块粉碎机312刺穿凝块390之前、期间或之后，可打开真空泵以提供来自凝块移除导管302的抽吸。例如，有利的是，在一些实施方案中，凝块移除导管302的吸取能力可在凝块粉碎机312刺穿凝块390期间打开，使得其可有助于防止凝块390在被刺穿时移动。这是有益的，因为与凝块390的任何接触(例如，经由凝块粉碎机312)可导致凝块390和凝块的较小颗粒漂移到不期望的位置。因此，在刺穿凝块之前、期间或之后施加来自凝块移除导管302的吸力可提供多种优点。

图39示出了在将凝块390捕获在远侧防护件313中之后从血管5回缩的图37的导管器械300。当导管器械300回缩时，远侧防护件313使凝块390从血管5物理回缩。在一些实施方案中，在回缩期间，凝块移除导管302也处于抽吸过程中。通过提供抽吸，这有利地降低了凝块390无意中漂移到患者的相邻血管中的风险，从而降低了下游卒中的风险。

虽然图34至图36和图37至图39示出了凝块移除的特定方法的序列，本领域技术人员将理解，这些序列是示例性的，并且本文所述的系统和方法不限于此类规程。

图40是示出用于凝块移除的示例性方法4000的流程图。方法4000可在某些机器人系统中实现，诸如图1至图15和图21中所示的机器人系统以及其他机器人系统。在一些具体实施中，一个或多个计算机装置可被构造成执行方法4000。计算机装置可由可用于执行方法4000的一个或多个处理器(诸如由图21中的240表示的处理器)来实现。计算机可读存储器可存储可由处理器执行以执行方法4000的指令。指令可包括一个或多个软件模块，如下文更详细描述的。以示例而非限制的方式，计算机装置可位于图1所示的塔30中，图1至图4、图21和图42所示的推车中，图5至图10、图21和图41至图43所示的床中等。如前所述，机器人控制的器械系统300的某些部分可以为机器人控制的或手动控制的。

方法4000从框4001开始，在该框处机器人控制的器械系统300被朝向患者的脉管系统5内的凝块390驱动。机器人控制系统300可包括至少第一细长构件304和与第一细长构件304同轴定位的第二细长构件302。机器人控制的器械系统300可包括另外的细长构件和其他特征件，如前所述。第一细长构件304可以是进入护套，并且第二细长构件302可以是凝块移除(例如，抽吸)导管。

在框4003处，方法4000涉及施加第二细长构件302的泵以抽吸凝块390。如前所述，可打开真空泵，从而在凝块移除导管302中生成吸取能量以吸取凝块390。

E.软件

上述系统、装置和方法的各个方面可为机器人控制。有利的是，可使用一个或多个处理器(诸如图21中的240表示的处理器)来辅助上述系统和装置的成像、驱动和导航。

在相关方面，一个或多个处理器可被实现为各种合适的电路中的任一种电路，诸如一个或多个微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑、软件、硬件、固件或它们的任何组合。当技术部分地在软件中实现时，装置可将用于软件的指令存储在合适的非暂态计算机可读介质中，并且使用一个或多个处理器在硬件中执行指令以执行本公开的技术。

在一些实施方案中，可使用一个或多个处理器来对复杂或多血管闭塞的情况进行优先化。例如，在由于多个凝块而存在多个闭塞部位的情况下，这可能是重要的。在一些实施方案中，处理器可用于识别由于使用术前图像诸如CT和CTA进行凝血而引起的较少灌注的部位。在其他实施方案中，除了使用术前图像之外，还可使用一个或多个处理器基于与凝块尺寸、流量或灌注以及阻塞位置相关的信息来优先化复杂或多血管闭塞的情况。此类较少灌注的部位可被医师识别，然后医师可优先治疗。在一些实施方案中，在识别较少灌注的部位时，医师可手动地将凝块移除器械从一个位置移动到另一个位置以解决较少灌注的部位。在其他实施方案中，凝块移除器械可自动地从一个位置移动到另一个位置，而几乎没有乃至没有来自医师的输入。

在一些实施方案中，一个或多个处理器还可辅助导航。如上所述，可提供包括相关脉管系统的虚拟表示的导航模型。图像处理和计算机视觉算法可用于识别闭塞部位，量化阻塞的尺寸和严重性，并且评价灌注。在一些实施方案中，可在规程之前或期间沿着进入部位(例如，股骨或径向)到闭塞部位的任何地方生成路径。该路径可在临床医生或医师的观察屏幕上生成。有利的是，当医师朝向凝块驱动包括凝块移除导管的导管器械时，可更新导管器械沿该路径的位置。可借助于各种类型的技术(包括EM和超声传感器，以及光纤形状感测技术)来更新位置。在一些实施方案中，可定期用定位信息更新处理器，直到外科医生完成凝块移除规程。在一些实施方案中，导管器械采用的路径可被记录并且存储在计算机可读介质上。在一些实施方案中，该信息可有助于导管器械更容易地从脉管系统回缩。

3.实施系统和术语

本文所公开的具体实施提供了用于修改和移除凝块的系统、装置和方法。本领域的技术人员将会理解，上述系统中的任一个系统都可用于驱动器械中的任一种器械以执行上述方法中的任一种方法。

应当指出的是，如本文所用，术语“联接(couple)”、“联接(coupling)”、“联接(coupled)”或词语联接的其他变型形式可以指示间接连接或直接连接。例如，如果第一部件“联接”到第二部件，则第一部件可经由另一个部件间接连接到第二部件或直接连接到第二部件。

与如上所述的机器人运动、成像和导航以及任务优先化相关的任何参数可被存储为处理器可读或计算机可读介质上的一个或多个指令。术语“计算机可读介质”是指可由计算机或处理器访问的任何可用介质。通过示例而非限制，这样的介质可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器、致密盘只读存储器(CD-ROM)或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁存储装置，或可以用于存储呈指令或数据结构的形式的期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何其他介质。应当指出的是，计算机可读介质可为有形的和非暂态的。如本文所用，术语“代码”可以指可由计算装置或处理器执行的软件、指令、代码或数据。

本文所公开的方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或动作。在不脱离权利要求的范围的情况下，方法步骤和/或动作可彼此互换。换句话讲，除非正在描述的方法的正确操作需要步骤或动作的特定顺序，否则可以在不脱离权利要求的范围的情况下修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。

如本文所用，术语“多个”表示两个或更多个。例如，多个部件指示两个或更多个部件。术语“确定”涵盖多种动作，并且因此，“确定”可包括计算、运算、处理、导出、调查、查找(例如，在表格、数据库或另一种数据结构中查找)、查明等。另外，“确定”可包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。另外，“确定”可包括解析、选择、挑选、建立等。

除非另有明确指明，否则短语“基于”并不意味着“仅基于”。换句话讲，短语“基于”描述“仅基于”和“至少基于”两者。

提供对所公开的具体实施的前述具体实施方式以使得本领域的任何技术人员能够制作或使用本发明。对这些具体实施的各种修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，并且在不脱离本发明的范围的情况下，本文所定义的一般原理可应用于其他具体实施。例如，应当理解，本领域的普通技术人员将能够采用多个对应的替代和等同的结构细节，诸如紧固、安装、耦接或接合工具部件的等同方式、用于产生特定致动运动的等同机构、以及用于递送电能的等同机构。因此，本发明并非旨在限于本文所示的具体实施，而是被赋予符合本文所公开的原理和新颖特征的最广范围。

Claims (38)

1. 一种用于从患者体内移除凝块的机器人控制系统，包括：

器械系统，所述器械系统包括第一细长构件和与所述第一细长构件同轴定位的第二细长构件，其中所述第二细长构件联接到泵以用于对所述凝块执行抽吸功能；以及

器械驱动系统，所述器械驱动系统用于驱动所述器械系统，其中所述器械驱动系统包括用于驱动所述第一细长构件的第一器械驱动器和用于驱动所述第二细长构件的第二器械驱动器。

2.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其中所述器械系统还包括定位在所述第一细长构件和所述第二细长构件内的第三细长构件。

3.根据权利要求2所述的机器人控制系统，其中所述第三细长构件能够物理地修改所述凝块。

4.根据权利要求3所述的机器人控制系统，其中所述第三细长构件包括刀片。

5.根据权利要求3所述的机器人控制系统，其中所述第三细长构件包括远侧防护件。

6.根据权利要求3所述的机器人控制系统，还包括定位在所述第三细长构件内的第四细长构件。

7.根据权利要求6所述的机器人控制系统，其中所述第四细长构件包括导丝。

8.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其中所述第一细长构件包括用于闭塞血管的可充胀构件。

9.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其中所述第一器械驱动器联接到第一机器人臂，并且所述第二器械驱动器联接到第二机器人臂。

10.根据权利要求9所述的机器人控制系统，其中所述第一机器人臂和所述第二机器人臂定位在可调式臂支撑件上。

11.根据权利要求10所述的机器人控制系统，其中所述可调式臂支撑件定位在患者平台的一侧，并且相对的可调式臂支撑件定位在所述患者平台的相对侧。

12.根据权利要求9所述的机器人控制系统，其中所述第一机器人臂和所述第二机器人臂联接到可移动推车。

13.根据权利要求1所述的机器人控制系统，还包括用于导航所述器械穿过所述患者的控制台。

14.根据权利要求13所述的机器人控制系统，其中所述控制台包括控制器，所述控制器为用于驱动所述器械穿过所述患者的悬挂件、万向支架或操纵杆的形式。

15.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其中所述第一细长构件能够独立于所述第二细长构件进行关节运动。

16.根据权利要求15所述的机器人控制系统，其中所述第一细长构件包括至少一根关节运动缆线，并且所述第二细长构件包括至少一根关节运动缆线。

17.根据权利要求16所述的机器人控制系统，其中所述第一细长构件包括与所述第二细长构件相比数量更多的关节运动缆线。

18.根据权利要求1所述的机器人控制系统，还包括用于辅助任务优先化的处理器系统。

19.根据权利要求18所述的机器人控制系统，其中所述处理器系统能够采集与所述凝块的闭塞位置和/或阻塞的严重性中的一者或多者有关的信息。

20.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其中所述第一细长构件和所述第二细长构件两者均为机器人控制的。

21.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其中所述第一细长构件和所述第二细长构件中的仅一者为机器人控制的。

22. 一种凝块移除方法，包括：

朝向患者的脉管系统内的凝块驱动机器人控制的器械系统，其中所述器械系统包括第一细长构件和与所述第一细长构件同轴定位的第二细长构件；以及

施加所述第二细长构件的泵以抽吸所述凝块。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述第一细长构件联接到第一器械驱动器，并且所述第二细长构件联接到第二器械驱动器。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一器械驱动器联接到第一机器人臂，并且所述第二器械驱动器联接到第二机器人臂。

25.根据权利要求22所述的方法，还包括驱动所述患者的所述脉管系统内的第三细长构件。

26.根据权利要求25所述的方法，还包括经由所述第三细长构件刺穿所述凝块。

27.根据权利要求26所述的方法，还包括沿着所述第三细长构件的长度部署远侧防护件，所述远侧防护件位于所述凝块位置下游。

28.根据权利要求22所述的方法，其中一前一后地驱动所述第一细长构件和所述第二细长构件。

29.根据权利要求22所述的方法，其中彼此独立地驱动所述第一细长构件和所述第二细长构件。

30.根据权利要求22所述的方法，还包括在屏幕上显示所述脉管系统的表示和其中的所述器械系统的表示的第一视图。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述第一视图包括第一人称视图。

32.根据权利要求30所述的方法，其中所述第一视图包括第三人称视图。

33.根据权利要求30所述的方法，还包括在所述屏幕上显示所述脉管系统的表示和其中的所述器械系统的表示的第二视图，其中所述第一视图不同于所述第二视图。

34.根据权利要求33所述的方法，还包括在所述第一视图和所述第二视图之间切换。

35.根据权利要求30所述的方法，还包括在所述第一视图上显示指示标识，其中所述指示标识指示所述器械系统在所述患者的所述脉管系统内的同心度。

36.根据权利要求22所述的方法，还包括基于术前图像生成3-D图像。

37.根据权利要求36所述的方法，还包括在所述3-D图像上识别凝块。

38.根据权利要求37所述的方法，还包括在所述3-D图像上识别表示所述器械系统与所述凝块之间的路径的通路。

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