結合機器人手術系統使用的手術器械固持器的製作方法

2023-11-30 20:01:57

已開發機器人輔助的手術系統來改進手術精度且使實施新的手術過程成為可能。舉例來說，已開發機器人系統以感測外科醫生的手部移動並將其轉化成按比例縮小的微移動且針對器官移植、再造及微創手術中的精確顯微外科手術技術濾除無意的震顫。其它機器人系統涉及手術工具的遙控操作，使得外科醫生不用必須待在手術室中，由此促進遠程手術。也已開發反饋控制機器人系統以在手術期間提供比可由無輔助的外科醫生實現的對手術工具的操縱更平穩的對手術工具的操縱。

然而，外科醫生及醫院對機器人系統的廣泛接受因為各種原因而受到限制。擁有及維護當前系統較昂貴。所述系統通常在使用之前需要進行周密的術前手術規劃，且其延長了手術室中所需的準備時間。所述系統在生理上是侵入性的，從而可能會模糊外科醫生視野的部分且阻擋手術臺周圍的某些區域，使得外科醫生及/或手術助手被隔在手術臺的一側。當前系統也可為非直觀的或使用起來較麻煩，尤其是對已針對在手術期間執行某些操縱開發出特殊技能或「感覺」及發現不能使用機器人系統來實施此技能的外科醫生來說。最後，機器人手術系統可易於發生故障或易受操作員錯誤影響，儘管具有安全聯鎖及電源備份。

脊柱手術通常需要精密鑽孔及螺釘或其它器具關於脊柱的放置，且在手術期間對椎骨的接近可能會受約束，這使得此類操縱更困難。歸因於脊髓與動脈的接近性，災變性損傷或死亡可起因於在脊柱手術期間對身體的不適當的鑽孔或操縱。通常的脊柱手術過程包含用於去除全部或部分椎間盤的椎間盤切除術、用於加寬神經根離開脊柱的開口的椎板切開術、用於去除背部中的椎板或骨刺的椎板切除術及用於將兩個椎骨或椎骨段融合在一起以消除由椎骨的移動導致的疼痛的脊柱融合術。

涉及螺釘放置的脊柱手術需要在放置螺釘之前在骨頭(例如，椎骨段)中準備孔。在一些實施方案中，在手動執行此類過程的情況中，外科醫生基於術前CT掃描判斷用於隨後螺釘放置的鑽孔軌跡。不涉及術前CT掃描的使用的其它手動方法(例如，螢光鏡檢查、3D螢光鏡檢查或基於自然地標)可用於確定用於在放置螺釘之前在骨頭中準備孔的軌跡。在一些實施方案中，外科醫生將鑽固持於其手中同時進行鑽孔，且獲得螢光圖像以驗證軌跡是否正確。一些手術技術涉及使用不同工具，例如椎弓根定位器或K線。此類過程強烈依賴外科醫生的專業知識，且在不同外科醫生之間成功率存在顯著差異。螺釘誤放是此類手術過程中的常見問題。

圖像引導脊柱手術需要光學跟蹤來協助螺釘放置。然而，當前手動地執行此類過程，且儘管存在虛擬跟蹤但手術工具也可能會被不準確地定位。外科醫生需要使用在二維屏幕上所顯示的圖像來協調其在真實世界中對手術工具的手動操縱。此類過程可為不直觀的且需要訓練，這是因為外科醫生的眼睛必須連續掃描手術部位及屏幕兩者來確認對準。此外，過程錯誤可導致圖像引導系統的配準不準確性，從而使其無用或甚至具有誤導性。因此，需要一種用於使手術器械穩定同時允許容易地對所述器械及器械固持器進行消毒及容易地安裝所述器械及器械固持器及從機器人系統去除所述器械及器械固持器而不會使定位精度以及附接剛性降級的系統。

技術實現要素：

本文描述一種(例如)在脊柱手術期間結合機器人手術系統使用的手術器械固持器。在某些實施例中，所述固持器被附接到機器人臂且提供剛性結構，所述剛性結構允許在準備患者情況中通過鑽孔、穿刺抽液或其它操縱精確精密準備患者組織(例如，椎弓根的準備)，以及將螺釘精確放置於鑽孔中或附加假肢或植入物。

在某些實施例中，所述手術器械固持器是機器人臂與手術期間所使用的手術器械之間的接口。所述手術器械固持器以穩定方式精確、穩固地固持所述手術器械同時準許外科醫生在緊急情況中容易且迅速安裝或收回所述器械。所述手術器械包含機械地耦合到機器人臂的基座。

在一些實施方案中，需(例如，在高壓滅菌器中)對所述器械固持器進行消毒。可容易地安裝將所揭示的器械固持器及容易地將其從機器人系統去除而不會使定位精度以及附接剛性降級。通過(例如)被插入到基座中的定位銷實現定位精度。所述銷可接觸被精確固持於機器人臂上的較薄定位板中的長橢圓形開口。使用接觸所述定位板中的長橢圓形開口的銷將所述器械固持器的基座定位於所述機器人臂上。螺釘可被直接緊固到機器人中以將所述器械固持器的基座剛性附接到所述機器人。

手術器械滑動到器械固持器的基座中的通道中。夾具可定位成使器械位於基座與所述夾具之間，使得當抵靠所述夾具擰緊螺母(例如，抵靠所述器械推擠所述夾具)時所述器械被牢固地固持於所述基座與所述夾具之間。導航標誌也可被固定於所述基座與所述夾具之間。所述夾具接觸所述螺母的表面(而非整個表面)可經弧形化使得形成水平接觸線。此水平接觸線允許所述夾具稍微傾斜以適應尺寸變化。

在某些實施例中，所揭示的技術包含一種結合機器人手術系統使用的手術器械固持器。在某些實施例中，所述手術器械固持器包含：基座，其經配置以機械耦合到所述機器人手術系統的機器人臂。所述基座可包含：第一通道，其具有經設定大小及塑形以容納緊固螺釘的內部表面，所述緊固螺釘經配置以將所述基座直接或間接牢固地附接到所述機器人手術系統的機器人臂；第二通道，其具有帶有錐形圓柱體形狀的內部表面，所述內部表面經設定大小以容納通過其的手術器械，使得所述手術器械的移動在除沿著由所述第二通道表面所界定的軸外的全部方向上被約束；第一錐形彎曲表面，其沿著所述第二通道的所述軸延伸，所述第一錐形彎曲表面經配置以在所述手術器械被固定於所述第二通道中時由手術器械嚙合，其中第一通道與所述第二通道相交；及一或多個銷，其被插入到所述基座中，使得所述一或多個銷(例如，三個銷)在將所述基座機械耦合到所述機器人臂之後嚙合(例如，所述機器人臂的定位板中的)工具支撐件中的一或多個開口(例如，一或多個長橢圓形開口)，由此相對於所述機器人臂精確定位所述手術器械固持器(例如，其中所述一或多個開口寬於所述一或多個銷，且所述一或多個開口沿著其長度逐漸變細)。

在某些實施例中，所述手術器械固持器包含：夾具，其經配置以在通過所述第二通道放置手術器械時嚙合所述手術器械使得所述手術器械在螺母緊固之後被牢固地固持於所述夾具與所述基座之間。所述夾具可包含：第三通道，其具有經塑形及設定大小以容納滑動通過其的所述第一通道的內部表面；第二錐形彎曲表面，其經配置以在所述手術器械被固定於所述第二通道中時由手術器械嚙合；及一或多個狹縫，其經配置以允許所述夾具的主體在所述螺母的緊固之後彈性變形，其中所述螺母經配置以嚙合所述第一通道的外部表面上及所述夾具的弧形表面上的螺紋。所述器械固持器經配置使得在將導航標誌放置於所述夾具與所述基座之間且緊固所述螺母之後所述導航標誌被牢固地固持於所述夾具所述基座之間。在某些實施例中，由導航攝像機使用所述導航標誌來跟蹤所述手術器械。

所述第一通道的外部表面可經螺紋化以牢固地容納所述螺母，使得在將手術器械放置於所述第二通道中且擰緊所述螺母之後所述手術器械被牢固地固持於所述夾具所述基座之間。在某些實施例中，所述手術器械是經配置以接納通過其的第二手術器械的器械引導器(例如，鑽孔引導器)，所述第二手術器械是鑽頭、絲錐、螺絲刀或錐子。

在某些實施例中，所述基座包含具有內部表面的螺紋襯套。在某些實施例中，所述第一通道穿過所述螺紋襯套的內部表面，且所述螺紋襯套的所述內部表面經螺紋化，使得當通過所述螺紋襯套插入所述緊固螺釘時，所述緊固螺釘上的所述螺紋嚙合所述螺紋襯套上的所述螺紋。在某些實施例中，所述緊固螺釘包含螺釘主體的近端上的尖端；所述螺釘主體的遠端上的頭部；及沿著所述螺釘主體的部分的螺紋。在某些實施例中，沿著所述螺釘主體的所述部分的所述螺紋沿著所述螺釘主體的最靠近所述緊固螺釘的尖端的部分。在某些實施例中，所述螺釘主體的最靠近所述頭部的部分是平滑的，使得在所述緊固螺釘被完全插入到所述螺紋襯套中時所述緊固螺釘由所述螺紋襯套鬆弛地固持於適當位置中。

在某些實施例中，所揭示的技術包含一種結合機器人手術系統使用的手術器械固持器，所述手術器械固持器包含：基座，其經配置以機械耦合到所述機器人手術系統的機器人臂，所述基座包括：第一通道，其具有經設定大小及塑形以容納緊固螺釘的內部表面，所述緊固螺釘經配置以將所述基座直接或間接牢固地附接到所述機器人手術系統的機器人臂；第二通道，其具有帶有錐形圓柱體形狀的內部表面，所述內部表面經設定大小以容納通過其的手術器械，使得所述手術器械的移動在除沿著由所述第二通道表面所界定的軸外的全部方向上被約束；第一錐形彎曲表面，其沿著所述第二通道的所述軸延伸，所述第一錐形彎曲表面經配置以在所述手術器械被固定於所述第二通道中時由手術器械嚙合，其中第一通道與所述第二通道相交；及一或多個銷，其被插入到所述基座中，使得所述一或多個銷在將所述基座機械耦合到所述機器人臂之後嚙合工具支撐件中的一或多個開口，由此相對於所述機器人臂精確定位所述手術器械固持器；及夾具，其經配置以在通過所述第二通道放置手術器械時嚙合所述手術器械使得所述手術器械在螺母擰緊之後被牢固地固持於所述夾具與所述基座之間。

在某些實施例中，所述基座包含具有內部表面的螺紋襯套。

在某些實施例中，所述第一通道穿過所述螺紋襯套的內部表面，且所述螺紋襯套的所述內部表面經螺紋化，使得當通過所述螺紋襯套插入所述緊固螺釘時所述緊固螺釘上的所述螺紋嚙合所述螺紋襯套上的所述螺紋。

在某些實施例中，所述緊固螺釘包含：螺釘主體的近端上的尖端；所述螺釘主體的遠端上的頭部；及沿著所述螺釘主體的部分的螺紋。

在某些實施例中，沿著所述螺釘主體的所述部分的所述螺紋沿著所述螺釘主體的最靠近所述緊固螺釘的尖端的部分。

在某些實施例中，所述螺釘主體的最靠近所述頭部的部分是平滑的，使得在所述緊固螺釘被完全插入到所述螺紋襯套中時所述緊固螺釘由所述螺紋襯套鬆弛地固持於適當位置中。

在某些實施例中，所述夾具包含：第三通道，其具有經塑形及設定大小以容納滑動通過其的所述第一通道的內部表面；第二錐形彎曲表面，其經配置以在所述手術器械被固定於所述第二通道中時由手術器械嚙合；及一或多個狹縫，其經配置以允許所述夾具的主體在所述螺母的擰緊之後彈性變形，其中所述螺母經配置以嚙合所述第一通道的外部表面及所述夾具的弧形表面上的螺紋。

在某些實施例中，所述一或多個開口是一或多個長橢圓形開口。

在某些實施例中，所述一或多個銷包括三個銷。

在某些實施例中，所述手術器械是經配置以接納通過其的第二手術器械的器械引導器，所述第二手術器械包括從以下各物組成的群組中選出的構件：鑽頭、絲錐、螺絲刀及錐子。

在某些實施例中，所述器械引導器是鑽孔引導器。

在某些實施例中，所述機器人手術系統用於脊柱手術中。

在某些實施例中，器械固持器經配置使得在將導航標誌放置於所述夾具與所述基座之間且擰緊所述螺母之後所述導航標誌被牢固地固持於所述夾具所述基座之間。

在某些實施例中，由導航攝像機使用所述導航標誌來跟蹤所述手術器械。

在某些實施例中，所述工具支撐件是所述機器人臂的定位板。

在某些實施例中，所述一或多個開口寬於所述一或多個銷，且所述一或多個開口沿著其長度逐漸變細。

在某些實施例中，所述第一通道的外部表面經螺紋化以牢固地容納所述螺母，使得在將手術器械放置於所述第二通道中且擰緊所述螺母之後所述手術器械被牢固地固持於所述夾具所述基座之間。

附圖說明

通過參考結合附圖進行的以下描述，將更加明白且更好地理解本發明的前述及其它目標、方面、特徵及優點，其中：

圖1是處於手術室中的實例機器人手術系統的說明；

圖2是實例鑽孔引導器及兩個鑽頭的說明；

圖3A是處於其相對於機器人臂固持的位置中的鑽孔引導器的說明；

圖3B是由實例器械固持器固持的鑽孔引導器的說明；

圖4是其中固持有鑽孔引導器的實例器械固持器的橫截面圖的說明；

圖5A到B是手術器械固持器的實例基座的說明。

圖6A是在安裝夾具之前的實例手術器械固持器的說明；

圖6B是具有抵靠器械所插入及定位的夾具的實例手術器械固持器的說明；

圖7是從夾具的引導器側觀察的實例夾具的說明；

圖8是實例手術器械的說明；

圖9A到B是實例器械固持器的說明，所述器械固持器具有器械及用於將所述器械固定於所述固持器中的螺母；

圖10A到B是用於將器械固持器固定於機器人臂上的系統的說明；

圖11是器械固持器的實例基座的說明；

圖12A是根據本發明的實施例的夾具基座及轉矩螺釘的說明；

圖12B是根據本發明的實施例的夾具基座及轉矩螺釘的說明；及

圖12C是根據本發明的實施例的夾具基座及螺絲刀的說明。

將從下文結合圖式進行闡述的詳細描述更加明白本發明的特徵及優點，其中相似的參考字符始終識別對應元件。在圖式中，相似的參考數字通常指示相同、在功能上類似以及/或在結構上類似的元件。

具體實施方式

圖1說明處於手術室100中的實例機器人手術系統。在一些實施方案中，一或多個外科醫生、手術助手、外科技師以及/或其它技術人員(106a到c)使用機器人輔助手術系統對患者104執行手術。在手術室中，可由機器人系統引導外科醫生準確地執行手術。這可通過手術工具的機器人引導來實現，所述機器人引導包含確保工具(例如，鑽或螺釘)的適當軌跡。在一些實施方案中，外科醫生使用極少術前規劃或不使用術前規劃界定手術過程中的軌跡。系統允許外科醫生物理操縱工具固持器以安全實現工具的適當對準以用於執行手術過程的關鍵步驟。外科醫生(或其它操作者)以力控制模式對機器人臂進行的操作準許工具以忽視外科醫生的意外、微小移動的經測量、均勻方式移動。外科醫生移動工具固持器以在操作工具或將工具插入到患者中之前實現工具(例如，鑽或螺釘)的適當軌跡。一旦機器人臂處於所期望的位置中，就固定所述臂以維持所期望的軌跡。工具固持器用作穩定的牢固引導器，工具可以準確的角度移動或滑動通過所述引導器。因此，所揭示的技術向外科醫生提供可靠的器械及技術來成功地執行其手術。

在一些實施方案中，手術可為脊柱手術，例如椎間盤切除術、椎間孔切開術、椎板切除術或脊柱融合術。在一些實施方案中，手術機器人系統包含移動推車上的手術機器人102。手術機器人102可接近於手術臺112定位而無需附接到手術臺，由此圍繞手術臺為外科醫生提供最大手術區域及移動性且減少手術臺上的雜亂。在替代實施例中，手術機器人(或推車)可被固定到手術臺。在某些實施例中，手術臺及推車兩者都被固定到共同的基座以防止推車或手術臺相對於彼此的任何移動，即使在地顫的情況下也如此。

移動推車可準許用戶(操作者)106a(例如，技術人員、護士、外科醫生或手術室中的任何其它醫務人員)在手術過程之前、期間及/或之後將手術機器人102移動到不同位置。移動推車使能夠容易地將手術機器人102運到手術室100及運出手術室100。舉例來說，用戶106a可將手術機器人從存儲位置移動到手術室中。在一些實施方案中，移動推車可包含車輪、跟蹤系統(例如，連續跟蹤推進系統)或用於推車的移位的其它類似移動系統。移動推車可包含附接或嵌入式把手以供操作者移動移動推車。

出於安全原因，移動推車可具備在使用手術機器人執行手術過程期間可使用的穩定系統。所述穩定機構增加移動推車相對於地板的整體剛度，以便確保手術過程的準確性。在一些實施方案中，車輪包含防止推車移動的鎖定機構。可在機器開啟時激活穩定、制動及/或鎖定機構。在一些實施方案中，移動推車包含多個穩定、制動及/或鎖定機構。在一些實施方案中，穩定機構是具有電子激活的機電穩定機構。穩定、制動及/或鎖定機構可為完全機械的。可以電子方式激活及取消激活穩定、制動及/或鎖定機構。

在一些實施方案中，手術機器人102包含安裝於移動推車上的機器人臂。致動器可移動機器人臂。機器人臂可包含經配置以固持手術工具的力控制末端執行器。機器人可經配置以使用至少四個自由度(例如，六個自由度：三個平移及三個旋轉)控制及/或允許末端執行器的定位及/或移動。

在一些實施方案中，機器人臂經配置以可釋放地固持手術工具，從而允許手術工具被去除及以第二手術工具取代。系統可允許手術工具在無需重新配準末端執行器的位置的情況下或在自動或半自動重新配準末端執行器的位置的情況下被調換。

在一些實施方案中，手術系統包含手術機器人102、跟蹤檢測器108(其捕獲患者及手術機器人102的不同組件的位置)及顯示器屏幕110(其顯示(例如)實時患者數據及/或實時手術機器人軌跡)。

在一些實施方案中，跟蹤檢測器108監測患者104及手術機器人102的位置。所述跟蹤檢測器可為攝像機、視頻攝像機、紅外檢測器、場發生器及用於電磁跟蹤的傳感器或任何其它運動檢測設備。在一些實施方案中，基於患者及機器人位置，顯示器屏幕顯示機器人102的機器人臂從其當前位置到患者手術部位的投射軌跡及/或推薦軌跡。通過使用跟蹤檢測器108連續監測患者及機器人臂位置，手術系統可計算更新軌跡且在顯示器屏幕110上在視覺上顯示這些軌跡以通知及引導手術室中使用手術機器人的外科醫生及/或技術人員。另外，在某些實施例中，手術機器人102也可改變其位置且基於從使用跟蹤檢測器108捕獲的實時患者及機器人臂位置所計算的軌跡自動定位其本身。例如，考慮到在患者的椎體或其它部位在手術過程期間的移動，可實時自動調整末端執行器的軌跡。

圖2是實例鑽孔引導器及兩個鑽頭的說明。在一些實施方案中，由器械固持器固持的手術器械是經配置以接納通過其的第二手術器械的器械引導器(例如，鑽孔引導器)。第二手術器械可為鑽頭、絲錐、螺絲刀或錐子。

在一些實施方案中，器械固持器是機器人臂與手術期間所使用的手術器械之間的接口。所述器械固持器可經配置以以穩定方式精確、穩固地固持手術器械同時準許外科醫生在緊急情況中容易且迅速安裝或收回所述手術器械。所述手術器械可為器械引導器，例如圖2中所展示的鑽孔引導器202。在此實例中，鑽孔引導器202包含在在一端處具有加固件206的中空管204。把手208及/或導航標誌210可被(可拆卸地或永久地)附接到加固件206。所述導航標誌可為(例如)導航跟蹤器，例如來自明尼蘇達州明尼阿波利斯市的美敦力公司(Medtronic,Inc.of Minneapolis,MN)的專用NavLockTM跟蹤器。可結合鑽孔引導器202使用鑽頭212a到b執行操作，例如在椎骨中準備孔。

圖3A是處於其相對於工具固持器的主體304固持的位置中的鑽孔引導器302的說明。工具固持器304被附接到機器人臂306。在一些實施方案中，術語工具固持器是用於指定附接到機器人臂的尖端的整個裝置的通用術語。圖3B是由包含(除其它事物以外)基座310的實例器械固持器固持的鑽孔引導器的說明。

圖4是其中固持有鑽孔引導器的實例器械固持器的橫截面圖的說明。在一些實施方案中，器械固持器包含基座402、夾具404、螺母406、定位銷408(例如，三個定位銷)及緊固螺釘410。基座402經配置以經由插入於基座402的通道中的螺釘410機械耦合到機器人臂。基座402包含第二通道，可通過所述第二通道放置手術器械(例如，鑽孔引導器)。螺母406可經擰緊以將手術器械牢固地固持於夾具404與基座402之間。

圖5A到B是手術器械固持器的實例基座500的說明。基座可包含允許精確地且以穩定方式定位器械引導器的兩個表面(502a到b)(例如，其形成在圖5A中的藍圖中所展示的大「V」)。表面502a及502b可為平坦的或彎曲的表面。基座的上部(例如，表面502a到b)中的大「V」可接納引導器的圓柱形加固部分(例如，圖2中的206)，而另一小「V」(由502c到d所展示)接納引導器的外部圓柱形管部分(例如，圖2中的204)。表面504可界定器械引導器的軸向位置。表面506a及/或506b可接觸導航標誌的附接機構以在組裝時防止器械沿著其軸旋轉。在一些實施方案中，基座及手術器械經配置使得在手術器械插入於基座中時僅表面502、504及506接觸所述手術器械。這可允許手術器械在空間上被完全約束。

基座500可包含第一通道510，其具有經設定大小及塑形以容納緊固螺釘的內部表面，所述緊固螺釘經配置以(例如，經由工具固持器)將基座500直接或間接牢固地附接到機器人手術系統的機器人臂。所述緊固螺釘可被放置於第一通道510內，且延伸通過基座的相對側，在所述相對側處所述緊固螺釘嚙合機器人臂(例如，螺合)。

基座500可包含第二通道508，其具有帶有錐形圓柱體形狀的內部表面，所述內部表面經設定大小以容納通過其的手術器械，使得所述手術器械的移動在除沿著由第二通道表面508所界定的軸外的全部方向上被約束。第一通道510與第二通道508可相交。

圖6A是安裝夾具之前的實例手術器械固持器的說明。圖6B是具有抵靠器械所插入及定位的夾具的實例手術器械固持器的說明。夾具604可經配置以在通過第二通道放置手術器械606時嚙合手術器械606及/或導航標誌608，使得在擰緊螺母(例如，如圖9A中所展示的螺母906)之後手術器械被牢固地固持於夾具604與基座602之間。夾具604可包含具有經塑形及設定大小以容納滑動通過其的第一通道610的內部表面的通道。

圖7是從夾具700的引導器側觀察的實例夾具700的說明。夾具700可包含一或多個錐形彎曲表面(例如，702及704)，所述表面經配置以在手術器械被固定於第二通道(例如，如圖5A中所展示的508)中時由手術器械嚙合。所述錐形彎曲表面可包含四個表面702a到b及704a到b(例如，四個平坦表面)，其形成當手術器械被插入於第二通道(例如，如圖5A中所展示的508)中時接觸手術器械的兩個「V」形狀(陰影)。表面706a及/或706b可接觸導航標誌的附接件，以將其固持於夾具700與基座(例如，圖5A中的500)之間。在一些實施方案中，導航標誌可被安裝於兩個不同定向上，當手術器械被插入於第二通道中時其在一個定向上接觸表面706a且在另一定向上接觸表面706b。夾具700可包含一或多個狹縫708，其經配置以允許夾具的主體在擰緊螺母之後彈性變形。這可補償被插入於手術器械固持器中的手術工具的(除其它事物之外)尺寸變化。

圖8是實例手術器械800的說明。在圖8中展示接觸手術器械固持器的手術器械的表面。在一些實施方案中，手術器械的表面802在手術器械固持器被插入於第二通道(例如，圖5A中的508)中時接觸如圖5A中所展示的手術器械固持器500的表面504。在一些實施方案中，手術器械的表面806a到b在手術器械固持器被插入於第二通道(例如，圖5A中的508)中時接觸如圖5A中所展示的手術器械固持器500的表面502a到b。在一些實施方案中，手術器械的表面804a到b在手術器械固持器被插入於第二通道(例如，圖5A中的508)中時接觸如圖5A中所展示的手術器械固持器500的表面502c到d。此配置可允許將器械十分穩定地固持於固持器中。另外，此配置可防止用戶以相對於基座的錯誤定向插入夾具(例如，鑑於夾具接觸器械的表面804及806的大小及/或形狀差異)。

圖9A到B是具有器械902及用於將器械902固定於固持器中的螺母906的實例器械固持器的說明。器械902可被固定於基座908與夾具904之間。在一些實施方案中，導航標誌910被固定於基座908與夾具904之間。可抵靠夾具904擰緊螺母906以將器械902(及/或導航標誌910)牢固地按壓於夾具904與基座908之間。螺母906可經配置以嚙合第一通道(例如，如圖5A中所展示的510)的外部表面及夾具的弧形表面上的螺紋。

為使如圖9B中所說明的底部反作用力Rb與頂部反作用力Rt之間的螺母906的擰緊力Ft平衡，在一些實施方案中，螺母906接觸夾具904上的弧形表面(而非整個表面)從而僅形成水平接觸線。此水平接觸線可允許夾具904稍微傾斜以適應尺寸變化。此均衡設計可允許減小內部力且因此優化緊固力Rt及Rd。

導航標誌可為(例如)導航跟蹤器，例如來自明尼蘇達州明尼阿波利斯市的美敦力公司的專用NavLockTM跟蹤器。可由導航攝像機使用導航標誌來跟蹤手術器械。在一些實施方案中，機器人手術系統的計算系統(例如)使用跟蹤模塊跟蹤患者及手術工具的位置。計算系統從跟蹤檢測器接收患者的圖像、手術工具位置及末端執行器位置。在一些實施方案中，從數字3D掃描儀接收患者的圖像。舉例來說，跟蹤模塊可實時計算手術工具及患者的位置。在實施方案中，跟蹤模塊可跟蹤手術工具及患者在自由空間中的位置。在另一實施方案中，跟蹤模塊可跟蹤手術工具及患者相對於彼此的位置。在實施方案中，跟蹤模塊可根據從跟蹤檢測器接收到的圖像識別患者待手術的部位及手術工具並跟蹤這些經識別的對象。在另一實施方案中，跟蹤模塊可跟蹤標誌(例如，附接到患者待手術的部位及手術工具的導航標誌)。跟蹤模塊可根據從跟蹤檢測器接收到的圖像識別所述標誌，並識別到這些標誌被附接到患者及手術工具，且因此跟蹤患者位置及手術工具位置。

圖10A到B是用於將器械固持器固定於機器人臂上的系統的說明。在一些實施方案中，需(例如，在高壓滅菌器中)對儀器固持器進行消毒。可容易地安裝所揭示的器械固持器且容易地將其從機器人系統去除而不會使定位精度以及附接剛性劣化。可由(例如)插入到基座中的三個定位銷1002實現定位精度。可使用不同數目個定位銷1002(例如，1到5個銷)。銷1002可接觸被精確固持於機器人臂1008(例如，其被固持於工具固持器的主體1010上)上的較薄定位板1006中的長橢圓形開口1004。可使用接觸被精確固持於機器人1008上的定位板1006中的長橢圓形開口1004的銷1002將器械固持器的基座1012定位於機器人臂1008(例如，其被固持於工具固持器的主體1010上)上。螺釘1014可直接被緊固到機器人1008中以將器械固持器的基座1012剛性附接到機器人1008。圖10B說明實例定位板1006的前視圖。一或多個銷1002可經插入到基座中，使得一或多個銷1002在將基座機械耦合到機器人臂之後嚙合機器人臂1008中的一或多個開口1004(例如，在機器人臂1008的定位板1006中)，由此相對於機器人臂1008精確定位手術器械固持器(例如，一或多個開口1004可寬於所述一或多個銷，且所述一或多個開口可沿著其長度逐漸變細)。

圖11是器械固持器的實例基座1102的說明，其中銷1104a到c插入到基座1102中。基座1102可經配置以機械耦合到機器人手術系統的機器人臂。基座1102可包含一或多個銷1104(例如，三個銷1104a到c)，其被插入到基座1102中使得一或多個銷1104在將基座1102機械耦合到機器人臂之後嚙合工具支撐件中的一或多個開口(例如，在機器人臂的定位板中)，由此相對於機器人臂精確定位手術器械固持器。

圖12A是夾具基座1202及轉矩螺釘1204的說明。在一些實施方案中，螺紋襯套1206被壓配合到夾具基座1202中。轉矩螺釘1204由金屬製成，使得其提供到機器人的強附接，且滿足清理及消毒要求。轉矩螺釘1204上的螺紋嚙合被壓配合到夾具基座1202中的螺紋襯套1206。隨著轉矩螺釘1204被擰緊，轉矩螺釘1204上的螺紋穿過螺紋襯套1206使得最靠近轉矩螺釘頭部(即，具有更小直徑且不具有螺紋的部分)的轉矩螺釘1204的端(例如，因為不存在螺紋而稍微鬆弛地)駐存於螺紋襯套1206中。在此處，優點是轉矩螺釘1204及夾具基座組合件1202可接著被安裝於機器人上而無在組裝期間丟失轉矩螺釘1204的風險，這是因為轉矩螺釘1204不能滑出螺紋襯套1206，因為轉矩螺釘1204上的螺紋將接觸螺紋襯套1206(即，由此防止轉矩螺釘1204從襯套1206滑出而無需將轉矩1204從襯套1206旋出)。在此實例中，夾具基座1202包含三個定位銷1210a到c，如上文所描述。

圖12B是具有完全被插入到螺紋襯套1206中的轉矩螺釘1204的夾具基座1202的說明。轉矩螺釘1204的端具有更小直徑，以便允許將其緊固於工具固持器主體上以及在轉矩螺釘1204與夾具基座1202之間提供用於清理的間隙。

圖12C是夾具基座1202及螺絲刀1208的說明。為緊固轉矩螺釘1204，螺絲刀1208被設計有接近夾具基座1202的內直徑的軸直徑。因此，一旦螺絲刀1208被插入到夾具基座1202中，螺絲刀1208就由夾具基座1202引導，且這簡化了將螺絲刀1208的尖端配合於螺釘1204的頭部上。

鑑於本文所描述的系統及方法的結構、功能及設備，在一些實施方案中，提供一種用於結合機器人手術系統執行手術的系統及方法。已所描述用於支持機器人手術系統的方法及設備的某些實施方案，所屬領域的技術人員現將明白可使用併入本發明的概念的其它實施方案。因此，本發明不應限於某些實施方案，而是應僅由所附權利要求書的精神及範圍限制。

貫穿描述，在設備及系統被描述為具有、包含或包括特定組件的情況下，或在過程及方法被描述為具有、包含或包括特定步驟的情況下，應預期，另外存在基本上由或由所述組件組成的所揭示的技術的設備及系統，且存在基本上由或由所述處理步驟組成的根據所揭示的技術的過程及方法。

應理解，只要所揭示的技術保持可操作，那麼步驟的順序或用於執行某一動作的順序是不重要的。此外，可同時進行兩個或兩個以上步驟或動作。