系统和方法与流程

1.本发明总体涉及血管内机器人系统和用于在医疗介入(例如手术)中使用血管内机器人系统的方法。


背景技术：

2.血管内专家(例如血管(内)外科医生、(介入)心脏病医生、(介入)放射科医生等)训练、练习以及发展直觉技能以操控手术工具。对内科医生的技能的心理意象也是通过将内科医生的动作和手术工具在人体剖析中的反应联系起来而演变的。血管内外科医生通常由两种感觉引导：来自成像装置的视觉反馈和通过工具的反作用力反馈。外科医生的感知能力-行动能力-可视化能力被精细地调整到即使不观察外科医生的手势也可以做出外科医生的手术决定的水平。
3.目前，现有的机器人系统专门关注成像反馈，而忽略了另一个信息来源：来自手术工具的触感反馈。相比于手术器械的控制，使用操纵杆和pc接口的器械控制更接近视频游戏控制器，并且使血管外科医生获得更少的反馈信息，而这些反馈信息在手动地执行手术时是有用的。
4.图1示出了根据现有技术的系统的示意图。在该示例中，血管内专家站在x射线束发生器附近，操控(细长的)医疗装置。在一些示例中，该系统可以由技术人员和/或血管内专家操作。
5.图2示出了根据现有技术的另一个系统的示意图。在该示例中，机器人由操纵杆、鼠标(例如专用3d鼠标)、键盘或触摸屏控制。
6.可以例如在us 8,390,438 b2、us 2015/0173838 a1和us 5,078,714 a中找到现有技术，us 8,390,438 b2总体涉及包括触觉反馈的机器人导管系统，us2015/0173838a1总体涉及用于机器人导管系统的可变驱动力设备和方法，us5,078,714a总体涉及用于在体内布置探针的方法和设备、以及用于在体内引导和定位导管探针的医疗过程。
7.发明人已经意识到，现有的血管机器人系统是通过计算机接口来控制的，这与血管外科医生被训练使用的器械(例如，引导线和导管)形成对比。
8.因此，需要改进血管(内)机器人系统。


技术实现要素：

9.在一项或多项独立权利要求中对本发明进行了限定。在从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。
10.在根据本公开的第一方面，提供了一种血管内机器人系统，该血管内机器人系统包括：第一血管内机器人器械，第一血管内机器人器械位于第一位置处；以及第二血管内机器人器械，第二血管内机器人器械位于第二位置处，第二位置与第一位置不同，其中，第一血管内机器人器械与第二血管内机器人器械通信地联接，其中，第一血管内机器人器械的第一功能与第二血管内机器人器械的第二功能相同(或相似)，其中，第一血管内机器人器
械包括第一触觉反馈单元，第一触觉反馈单元被配置成根据第一血管内机器人器械的第一移动来生成第一触觉反馈数据，第一移动用于执行第一功能，其中，所述第一血管内机器人器械被配置成将所述第一触觉反馈数据发送到所述第二血管内机器人器械，并且其中，第二血管内机器人器械被配置成基于从第一血管内机器人器械接收的第一触觉反馈数据来模仿第一血管内机器人器械的第一移动，以执行第二功能。
11.第一位置和第二位置可以包括第一区域和第二区域，第一区域和第二区域彼此不同。
12.在一些示例中，第一血管内机器人器械可以用于对位于第一位置处的患者进行治疗或实施手术。第二血管内机器人器械可以由位于第二位置处的外科医生控制。
13.可替代地，第一血管内机器人器械可以由位于第一位置处的外科医生控制。第二血管内机器人器械可以用于对位于第二位置处的患者进行治疗或实施手术。
14.第一血管内机器人器械与第二血管内机器人器械之间的通信联接可以是有线的或无线的。例如，无线通信可以通过一个或多个网络发生。
15.第一功能和第二功能可以指相应的目的或任务，相应的目的或任务可以分别使用第一血管内机器人器械和第二血管内机器人器械(或者第一血管内机器人器械和第二血管内机器人器械的一个或多个组件、或一个或多个部分)来执行。功能可以涉及分别由或经由第一血管内机器人器械和第二血管内机器人器械执行的特定(类型)的工作或特定(类型)的操作。功能可以涉及(细长的)医疗装置的功能，(细长的)医疗装置例如但不限于：引导线和/或导管和/或支架和/或经皮腔内血管成形球囊和/或血栓切除装置和/或线圈和/或胶系统。在一些示例中，相同的第一功能和第二功能可以涉及相同的感测功能(使用器械的感测部件和/或感测组件)和/或驱动功能(使用器械的驱动部件和/或驱动组件和/或驱动齿轮)，而用于感测和/或驱动的硬件可以不一定相同。在一些示例中，对于两个器械，力的感测可以是相同的，而硬件可以是不同的。另外地或可替代地，第一血管内机器人器械和第二血管内机器人器械(或者第一血管内机器人器械和第二血管内机器人器械的一个或多个组件)的硬件可以相同。在一些示例中，壳体和/或安装部件和/或无菌装置和/或软件和/或用户界面和/或固件可以不同(或相同)。
16.在一些示例中，触觉反馈可以涉及触感反馈，触感反馈可以通过第一触觉反馈单元获得。
17.从第一血管内机器人器械向第二血管内机器人器械发送第一触觉反馈数据可以通过第一血管内机器人器械与第二血管内机器人器械之间的有线连接或有线联接来执行。另外地或可替代地，第一血管内机器人器械可以包括发送器(或收发器)，第二血管内机器人器械可以包括接收器(或收发器)，使得可以用无线电(部分地或全部地)将第一触觉反馈数据从第一血管内机器人器械发送到第二血管内机器人器械。
18.在一些示例中，第二血管内机器人器械包括驱动单元，该驱动单元被配置成驱动第二血管内机器人器械的一个或多个组件，以使第二血管内机器人器械基于从第一血管内机器人器械接收的第一触觉反馈数据来模仿第一血管内机器人器械的第一移动。
19.特别地，根据如在此描述的血管内机器人系统的示例性实施方式使得能够感测外科医生的手势，即感测对相应器械的操纵和/或手术动作，并且提供自然的(或接近自然的)触觉反馈(特别是触感反馈)，以增强外科医生的动作并且确保对手术器械和手术工具的充
分控制。
20.根据如在此描述的示例实施方式的血管内机器人系统使得能够使用真实的血管内器械来控制血管内机器人器械。在一些示例中，外科医生将与同时插入到患者体内的和/或在患者的手术期间同时使用的一个或多个血管内器械相同或相似(即，例如具有相同的功能)的一个或多个血管内器械插入。产生触觉反馈以复制血管内器械的移动和阻力的自然感觉。
21.根据在此描述的血管内机器人系统的示例实施方式解决了现有机器人系统的(主要)问题，并为更安全、更快速且更有效的微创血管内介入开辟了可能性。
22.与现有系统相比，根据在此描述的示例实施方式的血管内机器人系统的优点是使用精细地调整的外科医生的感知能力-行动能力-可视化能力对所有血管内器械进行触觉反馈和常规控制。与仅使用视觉反馈和例如通过操纵杆进行的控制的现有系统相比，这提供了显著的优点。
23.根据本公开的示例实施方式的原理可以用于所有标准血管内器械，并且避免了对昂贵的器械的需求，这些昂贵的器械包括诸如(细长的)医疗装置，例如但不限于专用于特定系统的导管和/或引导线和/或支架和/或经皮腔内血管成形球囊和/或血栓切除装置和/或线圈和/或胶系统。
24.在血管内机器人系统的一些示例中，第二血管内机器人器械包括第二触觉反馈单元，第二触觉反馈单元被配置成根据第二血管内机器人器械的第二移动来生成第二触觉反馈数据，第二移动用于执行第二功能，其中，第二血管内机器人器械被配置成将第二触觉反馈数据发送到第一血管内机器人器械，并且其中，第一血管内机器人器械被配置成基于从第二血管内机器人器械接收的第二触觉反馈数据来模仿第二血管内机器人器械的第二移动，以执行第一功能。
25.在一些示例中，触觉反馈可以涉及触感反馈，触感反馈可以通过第二触觉反馈单元获得。
26.从第二血管内机器人器械向第一血管内机器人器械发送第二触觉反馈数据可以通过第一血管内机器人器械与第二血管内机器人器械之间的有线连接或有线联接来执行。另外地或可替代地，第二血管内机器人器械可以包括发送器(或收发器)，第一血管内机器人器械可以包括接收器(或收发器)，使得可以用无线电(部分地或全部地)将第二触觉反馈数据从第二血管内机器人器械发送到第一血管内机器人器械。
27.在一些示例中，第一血管内机器人器械包括驱动单元，该驱动单元被配置成驱动第一血管内机器人器械的一个或多个组件，以使第一血管内机器人器械基于从第二血管内机器人器械接收的第二触觉反馈数据来模仿第二血管内机器人器械的第二移动。
28.分别在第一血管内机器人器械和第二血管内机器人器械上布置第一触觉反馈单元和第二触觉反馈单元，有利地，使得能够感测外科医生的手势并提供自然的(或接近自然的)触觉反馈(特别是触感反馈)，以增强外科医生的动作并且确保对外科器械和工具的充分控制。
29.同时，可以通过触觉反馈单元获得进一步的触觉反馈，该触觉反馈单元被布置在血管内机器人器械上，该血管内机器人器械被布置在患者被治疗的地方，基于该触觉反馈，外科医生可以例如感受来自患者的经受手术的部位的阻力。这使得能够提高对患者实施手
术时的精确度，因为外科医生可以更细微地感受到来自患者的实施手术的那些部位的阻力。同时，由外科医生施加到他/她物理地(即直接地)操作的血管内机器人器械上的力可以被实时施加到对患者实施手术所使用的血管内机器人器械。
30.在血管内机器人系统的一些示例中，第一血管内机器人器械包括一个或多个第一血管内机器人器械组件，其中，第二血管内机器人器械包括一个或多个第二血管内机器人器械组件，并且其中，所述第一血管内机器人器械组件中的一个第一血管内机器人器械组件与所述第二血管内机器人器械组件中的对应的相应一个第二血管内机器人器械组件相同(例如，在功能上相同和/或在用于执行这种功能的硬件和/或软件方面相同)。在一些示例中，第一血管内机器人器械组件中的一个第一血管内机器人器械组件与第二血管内机器人器械组件中的对应的相应一个第二血管内机器人器械组件相同。在一些示例中，第一血管内机器人器械组件中的一些第一血管内机器人器械组件或全部第一血管内机器人器械组件与第二血管内机器人器械组件中的对应的相应多个第二血管内机器人器械组件相同。由于基于触觉反馈而提高了精度，因此，提供彼此相同的第一血管内机器人器械的组件和第二血管内机器人器械的组件使得能够特别精确地进行手术，触觉反馈通过血管内机器人器械中的一个血管内机器人器械而获得，并且用于驱动血管内机器人器械中的另一个血管内机器人器械的组件，另一个血管内机器人器械使用具有相同特征的相同组件，相同特征例如但不限于血管内机器人器械的一个或多个组件的物理特性(例如(诸如诊断导管的)形状和/或重量和/或感测和/或驱动精度和/或驱动速度和/或驱动可扭转性和/或驱动可推动性和/或支撑特征)。
31.在血管内机器人系统的一些示例中，对所述血管内机器人器械的所述移动的所述模仿包括驱动所述血管内机器人器械组件。驱动单元可以布置在第二血管内机器人器械上(在一些示例中，此外，布置在第一血管内机器人器械上)，通过该驱动单元，第二血管内机器人器械(以及在一些示例中，第一血管内机器人器械)的组件中的一个或多个组件(特别地，所有组件)可以基于第一触觉反馈数据(以及在一些示例中，基于第二触觉反馈数据)而被驱动。
32.在血管内机器人系统的一些示例中，第一血管内机器人器械包括第一(细长的)医疗装置，例如但不限于导管和/或第一引导线和/或第一支架和/或第一经皮腔内血管成形球囊和/或第一血栓切除装置和/或第一线圈和/或第一胶系统。另外地或可替代地，第二血管内机器人器械包括第二(细长的)医疗装置，例如但不限于导管和/或第二引导线和/或第二支架和/或第二经皮腔内血管成形球囊和/或第二血栓切除装置和/或第二线圈和/或第二胶系统。
33.在一些示例中，血管内机器人系统还包括：光学检测单元，光学检测单元被布置在第一位置处，以及可视化单元，可视化单元被布置在第二位置处，其中，光学检测单元被配置成对所述第一移动进行光学检测，基于对所述第一移动的所述光学检测生成移动数据，并且将所述移动数据发送到可视化单元，并且其中，可视化单元被配置成基于移动数据使所述第一移动可视化。特别地，这可以有利地使得外科医生能够看到第一血管内机器人器械的移动，并且此外，在一些示例中，使得外科医生能够看到患者的身体的实施手术的部位和/或与第一血管内机器人器械相互作用的部位。因此，不仅基于由于触觉反馈获得的自然的(或接近自然的)感觉，而且基于第一血管内机器人器械的第一移动的可视化，可以更精
确地实施手术。
34.在血管内机器人系统的一些示例中，可视化单元被配置成将第一血管内机器人器械的至少一部分可视化为第二血管内机器人器械的至少一部分的虚拟延伸部。在一些示例中，整个第一血管内机器人器械可以由可视化单元可视化。特别地在具有触觉反馈的情况下，在可视化单元上将第一血管内机器人器械的至少一部分可视化为第二血管内机器人器械的至少一部分的虚拟延伸部使得：特别地，当位于第二位置的外科医生对位于第一位置的患者实施手术时，能够具有非常自然的感觉，从而改善外科医生的体验和手术的精度。
35.在血管内机器人系统的一些示例中，第一触觉反馈单元包括第一线性力传感器和/或第一旋转力传感器，第一线性力传感器被配置成对作用在第一血管内机器人器械上的第一线性力进行感测，第一旋转力传感器被配置成对作用在第一血管内机器人器械上的第一旋转力进行感测。另外地或可替代地，在血管内机器人系统的一些示例中，第二触觉反馈单元包括第二线性力传感器和/或第二旋转力传感器，第二线性力传感器被配置成对作用在第二血管内机器人器械上的第二线性力进行感测，第二旋转力传感器被配置成对作用在第二血管内机器人器械上的第二旋转力进行感测。提供线性力传感器和旋转力传感器的组合可以有利地使得能够精确地获得触觉反馈数据。在整个本公开中概述的示例实施方式和实施例中，线性力感测和旋转力感测的组合可以在单个传感器中实现。
36.在一些示例中，血管内机器人系统被配置成：确定(i)第一线性力和第二线性力之间的相对力，和/或(ii)第一旋转力和第二旋转力之间的相对力，以及驱动第一血管内机器人器械和/或第二血管内机器人器械，以(i)将第一线性力调节成等于第二线性力和/或将第二线性力调节成等于第一线性力，和/或(ii)将第一旋转力调节成等于第二旋转力和/或将第二旋转力调节成等于第一旋转力。有利地，调节多个力之间的相对力使得能够驱动血管内机器人器械中的一个或两个，从而改善由血管内机器人器械中的另一个血管内机器人器械进行的、对血管内机器人器械中的一个血管内机器人器械的移动的模仿。
37.在一些示例中，各个力不能被调节成是相等的，但是可以被调节成仅以预定阈值与彼此偏离。另外地或可替代地，各个力可以被调节成使得一个力可以以预定系数高于对应的相应的力。
38.在一些示例中，血管内机器人系统还被配置成基于第一系统力传感器的传感器读数和第二系统力传感器的传感器读数，来确定是否将第一系统力调节成等于第二系统力和/或是否将第二系统力调节成等于第一系统力。因此，血管内机器人系统的示例实施方式使得能够实时地互换地改变主血管内机器人器械的角色和从属血管内机器人器械的角色。特别地，这可以使得能够由第二血管内机器人器械来更快地模仿第一血管内机器人器械的移动，以及由第一血管内机器人器械来更快地模仿第二血管内机器人器械的移动。在一些示例中，各个力不能被调节成是相等的，但是可以被调节成仅以预定阈值与彼此偏离。另外地或可替代地，各个力可以被调节成使得一个力可以以预定系数高于对应的相应的力。
39.在血管内机器人系统的一些示例中，所述传感器被配置成：与对应的、相应的所述血管内机器人器械一起线性地移动和/或旋转地移动，以及在与所述对应的、相应的血管内机器人器械一起进行的所述线性移动和/或旋转移动期间，对所述对应的、相应的血管内机器人器械产生增加的和/或减少的力。因此，基于相应的触觉反馈数据，能够以精确的方式将力施加到相应的血管内机器人器械。
40.在血管内机器人系统的一些示例中，第一血管内机器人器械包括第一旋转和轴向马达齿轮，第一旋转和轴向马达齿轮用于轴向地和旋转地驱动第一血管内机器人器械，其中，第二血管内机器人器械包括第二旋转和轴向马达齿轮，第二旋转和轴向马达齿轮用于轴向地和旋转地驱动第二血管内机器人器械，并且其中，第一旋转和轴向马达齿轮与第二旋转和轴向马达齿轮相同(或者，第一旋转和轴向马达齿轮与第二旋转和轴向马达齿轮相似，只要相应的旋转和轴向马达齿轮在力和加速度方面彼此不偏离超过预定阈值，旋转和轴向马达齿轮可以用于驱动相应的血管内机器人器械)。使用相同的驱动单元驱动第一血管内机器人器械和第二血管内机器人器械还提高了对于由血管内机器人器械中的另一个血管内机器人器械来模仿血管内机器人器械中的一个血管内机器人器械的移动的精度和/或对于调节作用在相应的血管内机器人器械上的相对于彼此的轴向力和/或旋转力的精度。
41.在一些示例中，血管内机器人系统还包括适于存储所述(第一和/或第二)触觉反馈数据的数据存储器。因此，可以例如在使用血管内机器人系统进行手术之后分析触觉反馈数据。在一些示例中，触觉反馈数据可以用于对系统的另一个版本进行精细调整。另外地或可替代地，触觉反馈数据可以用于为住院医生和/或医生创建学习控制台，从而使得能够对新装置进行虚拟测试。另外地或可替代地，触觉反馈数据可以用于训练住院医生和/或医生和/或人工智能(artificial intelligence，ai)，并且自动地执行一些步骤/过程。
42.在一些示例中，数据存储器可以适于将触觉反馈数据与(或不与)通过另一个医疗器械(诸如x射线检测器)获得的视觉数据一起存储。
43.在一些示例中，血管内机器人系统还被配置成：从数据存储器中检索所述触觉反馈数据，以及驱动第一血管内机器人器械以执行所述第一功能和/或驱动第二血管内机器人器械以执行所述第二功能。这可以使得能够基于相应的血管内机器人器械的精确限定的运行参数，例如将触觉反馈数据用于外科医生的训练目的和/或用于执行相同的过程。
44.在血管内机器人系统的一些示例中，第一血管内机器人器械与第二血管内机器人器械的通信联接包括无线通信联接。
45.在一些示例中，血管内机器人系统还包括一个或多个控制器，特别地包括一个或多个触摸屏和/或一个或多个监视器，其中，一个或多个控制器被配置成指示血管内机器人系统(例如第一血管内机器人器械和第二血管内机器人器械中的一个或两者)的状态，并且根据血管内机器人系统的状态而输出(例如光学和/或声学)信号。在一些示例中，状态包括施加到第一血管内机器人器械和第二血管内机器人器械中的一个或两者的力的值，其中，如果该力高于(或低于)阈值力，则输出(例如光学和/或声学和或振动)信号。另外地或可替代地，该信号指示何时需要更换血管内机器人器械的组件(例如，不同的(细长的)医疗装置)。
46.我们还描述了(第一)方法，该方法包括：提供大致如在此描述的、根据一个或多个示例实施方式的(特别地，根据所附权利要求中的任一项的)血管内机器人系统；(例如由外科医生)驱动第二血管内机器人器械；由第一血管内机器人器械生成第一触觉反馈数据(基于第一血管内机器人器械模仿第二血管内机器人器械的移动)；由第一血管内机器人器械将第一反馈数据发送到第二血管内机器人器械；以及由第二血管内机器人器械基于第一触觉反馈数据来模仿第一血管内机器人器械的移动。
47.我们还描述了(第二)方法，该方法包括：提供大致如在此描述的、根据示例实施方式的(特别地，根据所附权利要求中的任一项的)血管内机器人系统；(例如由外科医生)驱动第二血管内机器人器械；由第二血管内机器人器械生成触觉反馈数据；由第二血管内机器人器械将反馈数据发送到第一血管内机器人器械；以及由第一血管内机器人器械基于触觉反馈数据来模仿第二血管内机器人器械的移动。
48.以上描述的第一方法和第二方法可以组合。
49.我们还描述了一种使用根据如在此描述的示例实施方式中的任意一种示例实施方式的血管内机器人器械、特别地使用以上描述的第一方法和第二方法中的一个或两者来对患者实施手术的方法。
50.我们还描述了一种医疗介入系统，该医疗介入系统包括：第一医疗器械，第一医疗器械位于第一位置处，以及第二医疗器械，第二医疗器械位于第二位置处，第二位置与第一位置不同，其中，第一医疗器械与第二医疗器械通信地联接，其中，第一医疗器械被配置成对患者执行第一类型的介入，其中，第二医疗器械被配置成对患者执行第二类型的介入，其中，第一类型和第二类型是相同的类型的介入或大致相同的类型的介入，其中，第一医疗器械包括第一触觉反馈单元，第一触觉反馈单元被配置成根据第一医疗器械的第一移动来生成第一触觉反馈数据，其中，第一医疗器械被配置成将第一触觉反馈数据发送到第二医疗器械，并且其中，第二医疗器械被配置成基于从第一医疗器械接收的第一触觉反馈数据来模仿第一医疗器械的第一移动。
51.医疗介入系统可以包括如在本公开上文和下文所描述的血管内机器人系统的一个或多个特征和组件。
52.我们还描述了一种医疗介入系统，该医疗介入系统包括：用于对患者进行介入的第一医疗器械，其中，第一医疗器械位于第一位置处，以及用于对所述患者进行介入的第二医疗器械，其中，第二医疗器械位于第二位置处，第二位置与第一位置不同，其中，第一医疗器械与第二医疗器械通信地联接，并且其中，医疗介入系统被配置成在第一医疗器械移动时触发第二医疗器械的移动。在一些示例中，第二医疗器械的移动包括模仿第一医疗器械的所述移动的移动。
53.医疗介入系统可以包括如在本公开上文和下文所描述的血管内机器人系统的一个或多个特征和组件。
54.我们还描述了用于对患者进行介入的方法，该方法包括：提供根据在此描述的示例实施方式中的任何一个或多个示例实施方式的血管内机器人系统或医疗介入系统；分别操作第二血管内机器人器械或第二医疗器械；以及分别触发第一血管内机器人器械或第一医疗器械的移动，以分别模仿第二血管内机器人器械或第二医疗器械的所述操作。
55.在本公开中，由另一个血管内机器人器械模仿血管内机器人器械的移动可以包括驱动血管内机器人器械中的一个血管内机器人器械或两个血管内机器人器械，使得力中的相同的力(或者一个力以预定系数大于另一个力)作用在两个血管内机器人器械上。
56.此外，在整个本公开中，关于介入的任何引用可以包括例如手术。
附图说明
57.现在将参考附图，仅通过示例的方式进一步描述本发明的这些方面和其他方面，
其中，相似的附图标记表示相似的部件，在附图中：
58.图1示出了根据现有技术的系统的示意图；
59.图2示出了根据现有技术的系统的示意图；
60.图3示出了根据在此描述的一些示例实施方式的血管内机器人系统的示意图；
61.图4示出了根据在此描述的一些示例实施方式的血管内机器人系统的另一个示意图；
62.图5示出了根据在此描述的一些示例实施方式的虚拟切口的示意图；
63.图6示出了根据在此描述的一些示例实施方式的虚拟切口和传感器的示意图；
64.图7示出了根据在此描述的一些示例实施方式的传感器的示意图；
65.图8示出了根据在此描述的一些示例实施方式的方法的流程图；并且
66.图9示出了根据在此描述的一些示例实施方式的方法的流程图。
具体实施方式
67.本公开总体涉及血管内机器人的解决方案。根据如在此描述的示例实施方式的系统和方法可以用于细长的医疗装置(例如但不限于用于实施治疗过程的引导线和/或导管系统)的领域，特别地用于用于引导细长的医疗装置(例如但不限于具有触觉反馈的引导线和/或导管)的血管内手术方法和原理。另外地或可替代地，在上文以及在后面的示例中概述的系统可以使用各种(细长的)医疗装置，例如但不限于支架和/或经皮腔内血管成形球囊和/或血栓切除装置和/或线圈和/或胶系统。
68.图3示出了根据在此描述的一些示例实施方式的血管内机器人系统100的示意图。
69.在该示例中，患者103躺在桌子101上。患者103经受使用血管内机器人器械102的手术。
70.在该示例中，血管内机器人系统100还包括光学检测单元142，光学检测单元被配置成对血管内机器人器械102的移动以及患者103的如下部位进行光学检测，手术通过血管内机器人器械102在患者的该部位上进行。
71.在该示例中，血管内机器人器械102包括旋转和轴向马达齿轮146，通过旋转和轴向马达齿轮可以轴向地和旋转地驱动血管内机器人器械102。旋转和轴向马达齿轮146可以用于驱动血管内机器人器械102的各个组件，特别是用于驱动血管内机器人器械102的引导线和导管。
72.血管内机器人器械102和光学检测单元142被布置在第一位置106处，第一位置与第二位置108不同，外科医生110在第二位置处操作。
73.在该示例中，第二血管内机器人器械104被布置在第二位置108处，由此外科医生110控制血管内机器人器械104。
74.在该示例中，第二血管内机器人器械104与第一血管内机器人器械102相同。然而，在一些其他示例中，第二血管内机器人器械104与第一血管内机器人器械102相似(即，至少在其功能上是相同的)。
75.在该示例中，血管内机器人器械104包括旋转和轴向马达齿轮144，通过旋转和轴向马达齿轮可以轴向地和旋转地驱动第二血管内机器人器械104。旋转轴向马达齿轮144可以用于驱动第二血管内机器人器械104的各个组件，特别是用于驱动血管内机器人器械104
的引导线和导管。
76.在该示例中，血管内机器人系统100还包括布置在第二位置108处的可视化单元140。光学检测单元142被配置成对第一血管内机器人器械102的移动进行光学检测(以及对患者的如下部位进行光学检测，手术通过第一血管内机器人器械102在患者的该部位上进行)，基于对所述移动的光学检测来生成移动数据，并且将移动数据发送到可视化单元140。可视化单元140被配置成基于移动数据使第一血管内机器人器械102的移动可视化(以及使患者103的如下部位可视化，手术通过第一血管内机器人器械102在患者的该部位上进行)。
77.外科医生可以操控第二血管内机器人器械104(例如第二血管内机器人器械的导管和/或引导线)，其中，该移动由第一血管内机器人器械102模仿，以到达所要求的患者身体区域。当第一血管内机器人器械102穿过或击中患者身体的特定区域时，外科医生可以得到第一血管内机器人器械102的触觉反馈。
78.血管内机器人系统包括两个模块(两个血管内机器人器械)，两个模块具有线性力传感器和旋转力传感器(在一些示例中，线性力感测和旋转力感测通过单个的(集成的)传感器来提供)，线性力传感器和旋转力传感器能够感测外科动作，为引导线和导管的旋转运动和线性运动提供充分的触觉(特别是触感)反馈。
79.本公开的示例实施方式提供了传感器和系统，传感器和系统使得外科医生在远离患者时能够对导管和/或引导线具有触觉反馈。传感器可以使用自动平衡原理：在导管和引导线的两端部的相对力可以被感测到，并且相同的力可以由驱动系统在另一个端部处(即另一个血管内机器人器械处)再现。主模块和从属模块可以具有相同的传感器系统，传感器系统被安装成在不存在补偿摩擦的情况下或者在具有最小的补偿摩擦的情况下用于线性运动和旋转运动，并且因此主模块和从属模块可以在不存在由系统导致的附加阻力的情况下/具有由系统导致的非常小的附加阻力的情况下被操控。因此，该系统使得外科医生能够使用接近自然触感感觉的被动手术工具来控制血管内机器人器械。
80.在一些示例中，作用在血管内机器人器械中的一个血管内机器人器械上的相同的力可以在血管内机器人器械中的另一个血管内机器人器械处再现。在一些示例中，作用在血管内机器人器械中的一个血管内机器人器械上的力可以在血管内机器人器械中的另一个血管内机器人器械处相似地再现。在一些示例中，作用在血管内机器人器械中的一个血管内机器人器械上的力可以根据操作者的偏好在血管内机器人器械中的另一个血管内机器人器械处基于预定系数而被调大(或减小)。
81.主模块和从属模块(即血管内机器人器械或血管内机器人器械的特定的一个或多个组件)可以根据模块的传感器的传感器读数和作用在相应传感器上的力之间的力平衡，实时地将角色从主模块转变为从属模块，以及将角色从从属模块转变为主模块。
82.图4示出了根据在此描述的一些示例实施方式的血管内机器人系统400的又一示意图。
83.在该示例中，第一血管内机器人器械102包括导管116，该导管包括导引器导管118。
84.在该示例中，第一血管内机器人器械102还包括引导线114，引导线联接到传感器112。传感器112被配置成通过引导线114对作用在传感器112上的轴向力和旋转力进行检测。传感器检测到的力和(或)传感器产生的力404可以用于生成触觉反馈数据。在本公开的
整个示例中，另外地或可替代地，为了感测力，传感器可以产生(预定的)一个或多个力，特别地以产生某种阻力(阻力的感觉)。
85.在该示例中，第一血管内机器人器械102通过线128联接到控制器130，控制器用于控制第一血管内机器人器械102与第二血管内机器人器械104之间的通信。特别地，控制器130被配置成将来自第一血管内机器人器械102的触觉反馈数据提供到第二血管内机器人器械104，以及将来自第二血管内机器人器械的触觉反馈数据提供到第一血管内机器人器械。在该示例中，第二血管内机器人器械104通过线129联接到控制器130。
86.在一些示例中，第一血管内机器人器械102和第二血管内机器人器械104中的一个或者两者无线地联接到控制器130。在一些示例中，可以提供第一血管内机器人器械102和第二血管内机器人器械104之间的直接的有线通信路径或无线通信路径(不存在沿着通信路径的控制器)。
87.在该示例中，外科医生110正在操作第二血管内机器人器械104，第二血管内机器人器械被布置在第二位置108处。在该示例中，外科医生110通过引导线122来操作导管124。
88.第二血管内机器人器械104包括传感器120，该传感器被配置成对作用在传感器120上的轴向力和旋转力进行检测。传感器检测到的力和(或)传感器产生的力406可以用于生成触觉反馈数据。
89.在该示例中，第二血管内机器人器械104被布置在桌子126上。
90.在该示例中，第二血管内机器人器械104包括数据存储器402，数据存储器适于存储触觉反馈数据。在该示例中，数据存储器402适于存储通过传感器112和传感器120中的一个传感器或两个传感器生成的触觉反馈数据。应当理解，数据存储器402可以被布置在第一血管内机器人器械102中。可替代地，数据存储器402可以被布置在一位置处，该位置与第一位置106和第二位置108不同。应当理解，数据存储器402的组件可以被布置在不同的位置，不同的位置包括但不一定限制于第一位置106和第二位置108。触觉反馈数据(例如触感反馈数据)可以被存储在数据存储器402中，并且可以在以后用于外科医生的训练的目的。
91.如以上所概述的，外科医生110不位于主手术室(紧邻的房间、或者甚至另一个地方或国家；在一些情况下，两个器械可以位于同一房间)，并且外科医生操控导管124(与在患者103身上/在患者体内使用的导管完全相同(或相似))和引导线122(与在患者103身上/在患者体内使用的引导线完全相同(或相似))，并且外科医生具有来自导管和引导线的相同的触感反馈(反作用力反馈)(或通常地，触觉反馈)，仿佛他/她站在手术室中的患者103旁边。
92.可以分别在第一血管内机器人器械102和第二血管内机器人器械104中布置相同的(或相似的)机器人引导(旋转和轴向旋转马达齿轮)和感测系统，机器人引导和感测系统经由电缆通信信道(或无线的通信信道)128/129并且通过控制器130彼此通信。
93.虽然示出了细长的医疗装置(其中一个医疗装置可以完全地或部分地在另一个医疗装置内)，但是应当理解，一个或多个医疗装置可以具有如在本公开中所示出的和所描述的其他形状。
94.在一些示例中，血管内机器人系统400包括在位置106处的光学检测单元和在位置108处的可视化单元，如以上关于在图3中所示的血管内机器人系统100所概述的。
95.图5示出了根据在此描述的一些示例实施方式的虚拟切口502的示意图。
96.第一血管内机器人器械102和第二血管内机器人器械104连接在一起，这为外科医生提供了触感反馈或(通常)触觉反馈，但仅具有外科医生手中与患者体内的引导线端部之间和导管端部之间的虚拟连接。
97.例如，在血管内机器人器械的虚拟切口中，线可以插入到患者体内，外科医生可以坐在另一个房间中(或通常地，坐在其他位置)，并且感觉仿佛他要将具有实时阻力的相同的线插入到患者体内。
98.在图5中，导管116和124(和/或引导线114和122)被示出为存在虚拟切口。在该切口处，存在通信线路(基于线128和129的无线通信线路或有线通信线路)，并且控制器130被配置成在导管116和导管124(和/或引导线114和引导线122)之间进行虚拟连接，从而提供触觉反馈的感觉，仿佛导管和/或引导线是连续的。
99.图6示出了根据在此描述的一些示例实施方式的虚拟切口和传感器的示意图。
100.在该示例中，导管116和/或引导线114可以在两个方向上移动：线性地(在前后方向上)移动和旋转地(在顺时针方向和/或逆时针方向上)移动。类似地，在该示例中，导管124和/或引导线122可以在两个方向上移动：线性地(在前后方向上)移动和旋转地(在顺时针方向和/或逆时针方向上)移动。
101.图7示出了根据在此描述的一些示例实施方式的传感器120和力的感测的示意图。
102.在该示例中，传感器120在一个端部上实时检测导管或引导线的线性力和旋转力。传感器120可以与导管和引导线一起线性地移动和旋转地移动，同时，传感器120可以检测并产生对导管或引导线的或多或少的力706。这同样可以应用于传感器112。
103.对于完整的系统，使用两个彼此相同(或者至少彼此相似，即至少在功能上彼此相同)的传感器(一个传感器在第一血管内机器人器械102中，一个传感器在第二血管内机器人器械104中)。这些传感器一起实时交互，以检测一个血管内机器人器械中的相对力，并且在另一个血管内机器人器械处(通过驱动单元)复制该大小的力，反之亦然。这样，可以产生持续连接的导管和/或引导线的触觉反馈和感觉/感测。
104.图8示出了根据在此描述的一些示例实施方式的方法800的流程图。
105.在步骤s802中，方法800包括提供根据在此描述的示例实施方式中的任何一个示例实施方式的血管内机器人系统。在该示例中，血管内机器人系统包括位于第一位置处的第一血管内机器人器械和位于第二位置处的第二血管内机器人器械，第二位置与第一位置不同。第一血管内机器人器械与第二血管内机器人器械通信地联接，其中，第一血管内机器人器械的第一功能与第二血管内机器人器械的第二功能相同。
106.在步骤s804中，方法800包括驱动第二血管内机器人器械。驱动第二血管内机器人器械可以由位于第二位置处的外科医生执行。
107.在步骤s806中，用第一血管内机器人器械的第一触觉反馈单元生成第一触觉反馈数据。在一些示例中，使用传感器来生成第一触觉反馈数据，传感器可以感测轴向力和/或旋转力。
108.在步骤s808中，将第一触觉反馈数据从第一血管内机器人器械发送到第二血管内机器人器械。
109.在方法800的步骤s810中，基于从第一血管内机器人器械接收的第一触觉反馈数据，通过第二血管内机器人器械来模仿第一血管内机器人器械的移动。
110.图9示出了根据在此描述的一些示例实施方式的方法900的流程图。
111.在步骤s902中，方法900包括提供根据在此描述的示例实施方式中的任何一个示例实施方式的血管内机器人系统。在该示例中，血管内机器人系统包括位于第一位置处的第一血管内机器人器械和位于第二位置处的第二血管内机器人器械，第二位置与第一位置不同。第一血管内机器人器械与第二血管内机器人器械通信地联接，其中，第一血管内机器人器械的第一功能与第二血管内机器人器械的第二功能相同。
112.在步骤s904中，该方法包括驱动第二血管内机器人器械。驱动第二血管内机器人器械可以由位于第二位置处的外科医生执行。
113.在步骤s906中，方法900包括用第二血管内机器人器械的第二触觉反馈单元生成触觉反馈数据。
114.在步骤s908中，将触觉反馈数据从第二血管内机器人器械发送到第一血管内机器人器械。
115.在步骤s910在，方法900包括通过第一血管内机器人器械并且基于在步骤s908中接收的触觉反馈数据来模仿第二血管内机器人器械的移动。
116.方法800可以与方法900组合。换言之，可以使用相应的传感器在第一血管内机器人器械和第二血管内机器人器械两者中生成触觉反馈数据，并且可以将触觉反馈数据从第一血管内机器人器械发送到第二血管内机器人器械，以及将触觉反馈数据从第二血管内机器人器械发送到第一血管内机器人器械，以通过驱动第一血管内机器人器械和第二血管内机器人器械中的一个或两者来均衡作用在传感器上的力。在一些示例中，一个力以预定系数高于另一个力。
117.特别地，如在此描述的血管内机器人系统和一个或多个方法的示例实施方式使得能够使用触觉反馈来远程地引导特别是引导线和/或导管(引导线和/或导管具有引导线和/或导管的虚拟切口)，同时感觉仿佛引导线和导管从可以由外科医生在第二位置处操作的血管内机器人器械到另一个血管内机器人器械是连续的，另一个血管内机器人器械被布置在第一位置处并且用于对患者实施手术。特别地基于主从概念，可以使用线性力和旋转力平衡感测，其中可以根据来自传感器读数的力平衡来实时改变主装置和从属装置(和/或主传感器和从属传感器)。
118.如在此描述的系统和一个或多个方法的示例实施方式可以同样地用于血管机器人系统，血管机器人系统包括第一血管机器人器械和第二血管机器人器械。
119.在一些示例中，信号(该信号例如可以与反馈信号和/或光信号和/或振动相关)可以由第一血管内机器人器械和/或第二血管内机器人器械发送到另一装置(该另一装置在一些示例中可以为血管内机器人系统的一部分)，例如监视器。该另一装置可以使得能够对第一血管内机器人器械和第二血管内机器人器械中的一个或两者、和/或血管内机器人系统的其他部分进行远程控制(例如使用监视器和远程控制器)。在一些示例中，图像可以由第一血管内机器人器械和/或第二血管内机器人器械发送到另一装置。
120.另一装置可以包括一个或多个组件。在一些示例中，监视器被布置在手术室中、和/或用于控制第一血管内机器人器械和/或第二血管内机器人器械的控制室中、和/或会堂中。
121.在一些示例中，布置在患者侧/患者位置处的血管内机器人器械可以包括无菌功
能装置/无菌应用装置，在一些示例中，可能不需要在内科医生侧布置无菌功能装置/无菌应用装置。
122.在一些示例中，可以安置有患者的桌子可以提供患者到桌子的功能性附接。在一些示例中，该功能性附接可能不需要在布置在内科医生侧/内科医生位置处的桌子上提供。
123.如果可以仅为第一血管内机器人器械或第二血管内机器人器械提供特定功能，而无需为血管内机器人器械中的另一个血管内机器人器械提供特定功能(例如，如上所述的，可以仅在患者侧/患者位置处提供无菌功能和/或功能性附接)，则可以为不同的血管内机器人器械(至少为血管内机器人器械之间的不同的组件)提供不同的软件和/或硬件。
124.毫无疑问，本领域技术人员可以想到许多其他有效的替代方案。应当理解，本发明不限于所描述的实施例，并且在所附的权利要求的范围内，本发明包括对本领域技术人员而言明显的修改。