用於指示夾緊預測的系統的製作方法

2023-11-05 21:35:23 2

相關申請的交叉參考

本申請是2011年2月15日提交的美國臨時專利申請No.61/443,159的非臨時專利申請，並要求該美國臨時專利申請的利益，其整個內容通過參考結合於此。

本申請涉及如下的申請：2010年2月12日提交的名稱為「Cut and Seal Instrument(切割和密封器械)」的美國申請No.12/705,418(律師編號No.ISRG 02180/US)；2009年11月13日提交的名稱為「END EFFECTOR WITH REDUNDANT CLOSING MECHANISMS(具有冗餘的封口機器的末端執行器)」的美國臨時申請No.61/260,907(律師編號No.ISRG 02330PROV)；2009年11月13日提交的名稱為「WRIST ARTICULATION BY LINKED TENSION MEMBERS(由張力部件連結的腕關節)」的美國臨時申請No.61/260,903(律師編號No.ISRG 02320PROV)，(律師編號No.ISRG 02320/US)；2009年11月13日提交的名稱為「WRIST ARTICULATION BY LINKED TENSION MEMBERS(由張力部件連結的腕關節)」的美國臨時申請No.61/260,903，(律師編號No.ISRG 02320PROV)；2009年11月13日提交的名稱為「SURGICAL TOOL WITH A TWO DEGREE OF FREEDOM WRIST(具有二自由度的腕的外科手術工具)」的美國臨時申請No.61/260,915(律師編號No.ISRG 02350PROV)；以及2009年11月13日提交的名稱為「MOTOR INTERFACE FOR PARALLEL DRIVE SHAFTS WITHIN AN INDEPENDENTLY ROTATING MEMBER(用於在獨立旋轉的部件內平行驅動軸的電機接口)」的美國臨時申請No.61/260,919(律師編號No.ISRG 02360PROV)，其中的每個以其整體通過參考結合於此。

背景技術：

微創外科手術技術的目的在於減少在診斷或外科手術期間被損壞的無關組織的量，因而減少病人的恢復時間、不舒服和有害的副作用。因此，利用微創外科手術技術可以大大縮短標準外科手術的平均住院時長。而且，利用微創外科手術也可以減少病人恢復時間、病人的不舒服、外科手術副作用和離開工作崗位的時間。

微創外科手術的通常的形式是內窺鏡檢查，並且內窺鏡檢查的通常的形式是腹腔鏡檢查，其包括腹腔內的微創檢查和外科手術。在標準的腹腔外科手術中，病人的腹部被吹入氣體，並且插管套通過小切口(約二分之一英寸或更小)以提供腹腔鏡器械的進入口。

腹腔鏡外科手術器械一般包括用於觀察外科手術現場和工作在外科手術部位的工具。該工作工具通常類似於傳統的(開放性)外科手術中所用的工具，不同的是每個工具的工作端或末端執行器與其把手之間相隔延伸的管子(通常稱之為，例如，器械軸或主軸)。末端執行器可以包括：例如，夾鉗、抓鉗、剪刀、釘合機、燒灼工具、直線切割器或針保持器。

為了進行外科手術過程，外科醫生使工作工具通過插管套到內部外科手術部位，並且從腹部的外面操縱它們。外科醫生通過顯示來自內窺鏡的外科手術部位的圖像的監控器來觀察所述過程。類似的內窺鏡技術用在例如關節鏡檢查、後腹腔鏡檢查、盆腔鏡檢查、腎盂鏡檢查、膀胱鏡檢查、腦池鏡檢查、竇鏡檢查、宮腔鏡檢查、尿道鏡檢查等。

近年來已經開發出微創機器人外科手術手術機器人系統，以便當在內部外科手術部位上工作時增加外科醫生的靈活性，以及允許外科醫生從遠程位置(無菌區外面)對病人進行操作。在機器人外科手術手術系統中，通常在控制臺為外科醫生提供外科手術部位的圖像。在合適的觀察器或顯示器上觀察外科手術部位的同時，外科醫生通過操縱控制臺的主輸入裝置或控制裝置對病人進行外科手術過程。每個主輸入裝置控制伺服機械地致動的/關節式的外科手術器械的運動。在外科手術過程期間，機器人外科手術手術系統可以為外科醫生提供執行各種功能的具有末端執行器的各種外科手術器械或工具的機械致動和控制，例如，響應於主輸入裝置的操縱而保持或驅動針、抓握血管、切除組織等。

已經開發出用於開放性外科手術的各種工具，其中許多(雖然不必是全部)已經成功地被改進以用於微創外科手術過程。例如，手動夾鉗、直線切割器和釘合機裝置能夠對組織施加足夠的治療夾緊力，這能夠增強各種外科手術過程。遺憾的是，與本發明相關的工作表明在微創設置中採用開放式外科手術夾緊裝置(和開發用於安全有效地使用它們的方法)可能比預期的更具挑戰性。具體說，已經被證實非常困難的是開發和利用這樣一種外科手術夾緊夾具，其能夠產生希望的夾緊力，同時還為用於尺寸受限的微創外科手術接入和治療部位提供希望的可操作性。將從外科手術釘合機、直線切割器和外科手術夾緊工具獲得的優點轉移到機器人外科手術設置可能涉及更大的挑戰，特別是在外科醫生引導的工具移動、工具致動和由新的機器人外科手術手術治療系統提供的醫生反饋中給出不同的範例。

因此，確信需要用於外科手術釘合機、直線切割器和/或其他夾緊外科手術工具的改進的方法和系統。這些工具可以在廣泛的外科手術應用範圍內是有益的，特別是在微創和/或機器人外科手術應用中。

技術實現要素：

提供了改進的系統和方法以便於夾緊。要求保護的方法和系統可以用來在試圖夾緊之前幫助預測以希望的夾緊力夾緊在夾具之間抓握的身體組織是否可能成功。要求保護的系統和方法在涉及在末端執行器的兩個夾具之間夾緊身體組織的外科手術應用中是特別有用的。許多外科手術應用涉及以足夠切割、密封和/或縫合被夾緊的組織的夾緊力夾緊身體組織。由於在夾緊失敗的情況下很大的夾緊力可能潛在地損壞組織，所以本方法和系統因其在試圖夾緊之前指示關於夾緊成功的可能性的預測而特別有利。雖然本文公開的各種實施例主要是關於外科手術應用來描述的，但是這些外科手術應用僅是示例性應用，並且公開的末端執行器、工具和方法可以用在人類體內和體外以及非外科手術應用等其他合適的應用中。

在第一方面中，本發明提供了指示對在第一和第二夾具之間抓握的組織的夾緊是否可能成功的方法。該方法包括確定和/或測量以抓握力抓握組織的兩個夾具之間的間隔，以及響應於該間隔的確定而在用戶界面上輸出以希望的夾緊力夾緊被抓握的組織是否可能成功的預測的指示。在這種方法中，夾緊力大於抓握力，並且在一些實施例中，該夾緊力可以包括第一預定範圍的力，其中的每個力均大於抓握力。對夾緊是否可能成功的指示符還可以包括以希望的夾緊力和以希望的夾緊間隔的夾緊是否可能成功的指示符。該希望的夾緊間隔可以包括預定範圍的間隔。而且，所述間隔可以按照第一和第二夾具之間的夾角或夾具部件之間的間隔距離來表示。在許多實施例中，希望的夾緊間隔適合於發射(fire)給定尺寸的U形釘通過夾緊在夾具之間的組織、切割被抓握的組織和/或密封該被抓握的組織。所述第一和第二夾具通常是末端執行器的部件。第一和第二夾具可以包括可抵靠末端執行器的一部分鉸接的第一夾具，在這種情況下，末端執行器的所述部分包括第二夾具。在一些實施例中，該預測還可以基於組織的硬度。該組織的硬度在已知的情況下可以被輸入，或者當施加抓握力時可以根據抓握力和分隔，或根據分隔的變化速率來估計該組織的硬度。例如，硬度的估計可以基於根據經驗得出的這些因素和組織硬度之間的關係。

要求保護的方法響應於第一和第二夾具之間的分隔參數提供夾緊成功和/或夾緊失敗的指示，該第一和第二夾具具有抓握在其間的身體組織。在一些實施例中，響應於所述分隔參數和抓握力提供所述指示。該方法的一個實施例包括通常響應於來自使用者的命令而用第一和第二夾具抓握組織。該方法還包括在系統提供夾緊可能成功的指示符之後，以夾緊力將組織夾緊在第一和第二夾具之間。在系統已經提供夾緊是否可能成功或失敗的指示之後，該系統通常響應於來自使用者的夾緊組織的命令而夾緊該組織。要求保護的方法的一個實施例包括在該系統已經提供夾緊失敗的預測指示之後釋放被抓握的組織。所述系統通常響應於來自使用者的從夾具之間釋放組織的命令而釋放所述被抓握的組織。

在另一方面，所述系統和方法包括第一和第二夾具以抓握力抓握身體組織的溫和抓握模式，以及第一和第二夾具以夾緊力夾緊被抓握的身體組織的夾緊模式，該夾緊力大於抓握力。與夾具耦接的機構使夾具閉合以便在第一和第二夾具之間抓握和/或夾緊身體組織。該機構可以是與諸如電機等致動器耦接的一個機構，或可替換地，該機構可以包括用於施加不同幅度的力的多個機構。該致動器可以包括致動器系統，所述致動器系統包括一個或更多個致動器。致動器可以是電機、液壓致動器、氣動致動器和可變轉矩輸出致動器中的任何或全部。在具有溫和抓握模式和夾緊模式的實施例中，系統通常在該系統提供夾緊被抓握的組織可能成功的指示之後響應於使用者命令而在兩種模式之間轉換。

在大多數實施例中，在應用抓握力或轉矩期間，由所述系統測量和/或確定所述分隔參數。所述系統可以自通過控制夾具部件的機器人系統獲得的位置數據來確定/測量夾具部件之間的分隔，所述機器人系統例如為美國專利申請公開No.2007/0005045中說明的機器人病人側操縱器(PSM)系統，其整個內容通過參考結合於此。通常，夾緊力至少是抓握力的兩倍，優選大於抓握力的約5至10倍。

在本發明的另一方面中，夾緊預測的指示提供在用戶界面上。優選地，該指示是重疊在顯示器上的視覺指示符，所述顯示器在外科手術過程中提供外科手術工具的圖像。在其他實施例中，夾緊預測的指示可以是任何音頻的、視覺的或感覺的指示符，以便向使用者傳達夾緊是否可能成功的預測。在本發明的另一方面，夾緊預測的指示還可以包括開始釘合動作是否安全的指示。例如，在夾緊是可行的預測以及夾緊已經完成之後，定時器可以被起動，使得一旦在成功夾緊之後逝去預定的時間量，則在顯示器上顯示進行釘合到被夾緊的組織中是安全的指示符。夾緊定時指示符可以是有利的，由於它能夠隨時間減少被夾緊的組織的量或者減少組織內的流體的量，以便減少釘合期間的流血並且幫助實現止血。該定時指示符還可以跟蹤在夾緊的組織的釘合之後逝去的夾緊時間，以便減少流血或者幫助實現被釘合的組織的止血。

在另一方面，響應於由系統確定和/或測量的抓握的夾具之間的分隔參數而提供夾緊的預測。在許多實施例中，如果測量的分隔大於閾值或希望的抓握分隔參數，則預測指示可能的夾緊失敗，而如果該抓握分隔等於或小於希望的抓握分隔參數，則預測指示可能的夾緊成功。在一些實施例中，閾值或希望的抓握分隔參數可以部分地基於顯見的或估計的組織硬度。希望的分隔可以包括夾具之間的角度或夾具之間的距離，並且分隔參數可以是離散的參數或預定的數值範圍。對於許多應用，該閾值或希望的抓握分隔是夾具部件的末端之間的大約8度的角度或大約6mm的距離。在一個實施例中，4度的角度產生該夾具的末端之間大約3mm的間隙。一般而言，當組織被成功地夾緊時，夾具之間的間隙為1.3mm至2mm之間，但是本領域的技術人員將會明白這個值可以根據應用而變化。在希望的分隔參數是預定的範圍的實施例中，當測量的分隔在預定的範圍內時，可以指示夾緊成功。例如，希望的抓握分隔參數的預定範圍可以是從1到10度，優選為1到8度，或用距離來說，希望的抓握分隔參數的範圍是從0.7mm到8mm，優選為2到5mm。理想地，希望的目標分隔大約為4mm。希望的分隔值或範圍可以根據任意數量的變量而變化，包括但不限於：第一和第二夾具的尺寸、釘合機尺寸、關節的釘合機角度、身體組織的厚度、身體組織的類型、身體組織的特性、希望的夾緊力或希望的夾緊分隔。在許多實施例中，夾具末端之間的抓握力將在大約3lb-f至10lb-f的範圍內，優選為大約5lb-f，並且夾具末端之間的夾緊力將在大約30lb-f至70lb-f的範圍內，優選為大約50lb-f。抓握力和希望的夾緊力可以根據上述任何變量而變化或通過外科手術應用的類型(例如，組織切割、組織密封和/或組織的釘合)而變化。

在另一方面，本發明包括用於執行要求保護的方法的系統。理想地，該系統包括第一和第二夾具、耦接於該夾具的驅動系統、用戶界面和耦接於該驅動系統的電子數據處理器。在許多實施例中，該驅動系統以預定的抓握力將該夾具閉合在組織上，該電子數據處理器測量夾具之間的距離，並且基於該夾具之間的測量的距離，電子數據處理器向用戶界面輸出成功以希望的夾緊力在兩個夾具之間夾緊該組織的預測，其中該夾緊力在大於該抓握力的第一預定範圍內，並且其中該夾緊的夾具分隔距離在第二預定範圍內。理想地，該第二預定範圍包括適合於對所述夾具之間的組織施加U形針的所述夾具之間的距離。

該系統還可以包括一種或多種操作模式。在一些實施例中，該系統包括溫和抓握模式和夾緊模式。在溫和抓握模式中，該夾具閉合或閉合以便以預定的抓握力抓握身體組織。在夾緊模式中，該夾具閉合以便以夾緊力夾緊身體組織。通常，當處於抓握模式中時，該系統僅提供夾緊成功的預測，使得外科醫生可以抓握模式抓握組織，從而準備好夾緊該被抓握的組織。在具有多種模式的實施例中，該系統還可以包括用於在模式之間轉換的控制器。

所述系統可以包括致動器系統，該致動器系統通過用於使夾具發生運動以便抓握和/或夾緊身體組織的機構與夾具耦接。在一些實施例中，該機構可以包括線纜和聯動裝置。在許多實施例中，該機構包括絲槓和凸輪。在一些實施例中，特別是在具有多種模式的實施例中，第一機構實現夾具的抓握，而第二機構用夾具實現夾緊。例如，該第一機構可以包括線纜，而第二機構可以包括絲槓。用線纜實現抓握對於用相對小的力提供快速響應是理想的，而儘管絲槓具有較長的響應時間，但是其更適合於提供較大的力。第一致動機構可以提供用於將身體組織抓握在夾具部件之間的較小的力，而第二致動結構能夠提供較大的夾緊力模式。例如，在許多實施例中，由第二致動機構提供的可移動的夾具的最大夾緊力大於由第一致動機構提供的最大抓握力。

該第一和第二致動機構可以採用與用於較小的力的抓握模式和較大的力的夾緊模式的力的要求對應的不同的力傳遞機構。例如，由第一夾具致動機構使用以將夾具從打開移動到閉合位置的力可以包括線性力，而由第二夾具致動機構使用以將夾具從打開移動到閉合位置的力可以包括轉矩。在許多實施例中，用在較小的力的抓握模式中的第一夾具致動機構包括線纜驅動機構，而用在較大的力的夾緊模式中的第二夾具致動機構包括絲槓驅動機構。

上面所述的任何方法均可以用於任何材料的夾緊並且可以用在本質上是非外科手術的應用中。例如，上面所述的方法可以在工業處理中用來指示使用者關於夾緊柔性柔順材料的夾緊預測。

為了更充分地理解本發明的性質和優點，應當參考下面的具體實施方式和附圖。從附圖和下面的具體實施方式，本發明的其他方面、目的和優點將變得明顯。

附圖說明

圖1是根據許多實施例的用來進行外科手術的微創機器人外科手術系統的俯視圖。

圖2是根據許多實施例的用於機器人外科手術系統的外科醫生的控制臺的透視圖。

圖3是根據許多實施例的機器人外科手術系統的電子手推車的透視圖。

圖4圖示說明了根據許多實施例的機器人外科手術系統。

圖5A是根據許多實施例的機器人外科手術系統的病人側手推車(外科手術機器人)的主視圖。

圖5B是機器人外科手術工具的主視圖。

圖6A是根據許多實施例的具有鉸接的夾具的末端執行器的透視圖。

圖6B是根據許多實施例的圖6A的末端執行器的透視圖(為了更好地示出絲槓致動機構組件，鉸接的夾具被去除)。

圖7A和7B示出了根據許多實施例的絲槓致動機構的組件。

圖8A示出了根據許多實施例的線纜驅動的致動機構的組件。

圖8B是根據許多實施例的圖8A的末端執行器的透視圖，其中鉸接的夾具的一部分被去除，以便示出設置在該鉸接的夾具後面的用於朝著閉合配置鉸接該夾具的線纜驅動的致動機構組件。

圖8C至8F示出了用來朝著打開配置鉸接該夾具的圖8A的線纜驅動的致動機構的相對側的組件。

圖9A是說明了根據許多實施例的線纜致動機構的透視圖，示出了用於朝著閉合配置鉸接夾具的線纜。

圖9B是說明了圖9A的線纜致動機構的透視圖，示出了用於朝著打開配置鉸接夾具的線纜。

圖10是說明了根據許多實施例的絲槓致動機構的組件的剖視圖。

圖11是根據許多實施例的工具組件的簡化的簡圖。

圖12是根據許多實施例的安裝到機器人工具操縱器的機器人工具的簡化的簡圖。

圖13A至13C描述了根據許多實施例的具有第一和第二夾具的末端執行器，並且說明了在抓握配置和夾緊配置中的夾具之間的抓握分隔。

圖14A-14B說明了根據許多實施例的處於抓握配置的末端執行器。

圖15A-15B說明了根據許多實施例的具有組織夾緊預測的指示符的用戶界面配件。

圖16A-16B說明了根據許多實施例的組織夾緊預測的指示符的示例。

圖17-19說明了根據許多實施例的方法。

圖20-21說明了根據許多實施例的利用方法的流程圖。

圖22A-22B說明了根據許多實施例的指示符的額外的示例。

具體實施方式

提供了關於身體組織的夾緊的改進的系統和方法。本發明涉及在試圖夾緊組織之前提供是否可能夾緊被抓握的組織的指示符。本發明可以用在具有用於夾緊身體組織的夾具部件的系統中，特別是用在用於微創外科手術應用的外科手術系統中。通常，利用要求保護的方法的系統具有以較小的力抓握身體組織並接著以較大的力夾緊該身體組織的夾具。以較小的力抓握身體組織允許醫生操縱和定位夾具部件之間的身體組織，而不導致對該組織的損壞，同時以較大的夾緊力夾緊允許醫生進行各種手術，例如組織切割和密封或釘合。雖然這裡公開的各種實施例主要關於外科手術應用進行描述，但是這些外科手術應用僅是示例性應用，並且所公開的系統和方法可以用在人類體內和體外以及非外科手術應用等其他合適的應用中。

在許多實施例中，所述兩個夾具包括朝著末端執行器的靜止部分移動的鉸接的夾具。在這種實施例中，末端執行器的靜止部分包括第二夾具。在許多實施例中，該系統利用兩個獨立的機構來鉸接末端執行器的夾具。第一致動機構提供快速的響應/較小的力的模式，該模式在閉合(抓握)配置和打開配置之間改變鉸接的夾具的位置。在許多實施例中，該第一致動機構是可向後驅動的。例如，在較小的力模式的抓握模式中，該第一致動機構可以被構造成在第一和第二夾具的末端之間提供5磅(lbs)的夾緊力。第二致動機構提供較大的夾緊力模式，以用於以較大的夾緊力將身體組織夾緊在該夾具之間。通常，該第二致動機構是不可向後驅動的。該第二致動機構將相對小的力或轉矩(但是具有可得到的較大位移)轉換成旋轉末端執行器的夾具的相對大的轉矩。該第二致動機構可以構造成在夾緊的夾具的末端之間提供例如50磅的夾緊力。

通常，在利用要求保護的方法的應用中，外科醫生以抓握力在外科手術工具的夾具之間抓握身體組織，然後以較大的夾緊力夾緊該身體組織。定期地，夾具可能不能成功地以較大的夾緊力夾緊組織，這可能由於較大的夾緊力而潛在地導致該組織的損壞。例如，由於過分偏轉，夾具可能夾緊在組織上，但是夾具末端可能比希望的相隔更遠，導致潛在地組織損壞。由於各種原因，該夾具可能不能成功地夾緊組織，包括該夾具之間的不足的或過分的組織抓握，包括來自諸如骨骼等相鄰組織的幹擾，或組織在兩個夾具之間的滑動。因此，有利的是醫生能夠在夾緊之前預測到何時可能發生夾緊失敗，因而避免對組織的任何潛在的損壞。所述系統和方法向醫生提供夾緊身體組織是否將成功的預測的指示。當夾具處於夾緊位置並且夾具之間的距離足以用於執行希望的治療(例如發射U形釘通過被夾緊的組織)時，夾緊可以被認為是成功的。

夾緊是否更趨向於成功的指示可以完全或部分地基於當組織抓握在其間時夾具部件之間的分隔。理想地，該方法包括以抓握力抓握組織，測量和/或確定夾具部件之間的分隔，以及向醫生提供關於夾緊被抓握的組織是否更趨向於成功的指示。該方法還可以包括測量或確定該被抓握的組織的相對硬度。當用在微創外科手術應用中時，本發明的這些系統和方法是特別有益的。此外，夾緊成功或失敗的指示還可以包括以多個抓握力(例如，依次更大的力)的預測，使得使用者可以用被指示為可能產生成功夾緊的力來抓握。在一些實施例中，該特徵可以擴展為在連續增大抓握力期間基於夾具位置考慮夾緊成功或失敗的可能性。該夾緊力還可以包括基於夾具位置和抓握力之間的關係的可變的夾緊力。例如，如果夾具之間的距離大於希望的距離，諸如可能在當指示夾緊可能失敗的指示時發生，則可以施加更大的夾緊力(例如，由使用者施加或自動施加)，並且測量第二數據點以確定以更大的夾緊力的夾緊預測的指示。

微創機器人外科手術

現在參考附圖，其中在所有若干附圖中，相同的附圖標記表示相同的零件，圖1是本發明的實施例的俯視圖。圖1說明了微創機器人外科手術(MIRS)系統10，其通常用來對躺在手術臺14上的病人12進行微創診斷或外科手術過程。該系統可以包括在手術過程期間由外科醫生18使用的外科醫生的控制臺16。一個或多個助手20也可以參與手術過程。該MIRS系統10還可以包括病人側手推車22(外科手術機器人)和電子手推車24。病人側手推車22可以操縱至少一個可移除地耦接的工具配件26(此後簡稱為「工具」)通過病人12的身體中的微創切口，同時外科醫生18通過控制臺16觀察外科手術部位。工具配件26包括末端執行器25，該末端執行器具有用於抓握和夾緊組織的夾具。外科手術部位的圖像可以通過諸如立體內窺鏡等內窺鏡28獲得，所述內窺鏡可以由病人側手推車22操縱，以便取向該內窺鏡28。電子手推車24可以用來處理隨後通過外科醫生的控制臺16向外科醫生18順序顯示的外科手術部位的圖像。電子手推車24包括用於測量工具的夾具部件之間的分隔參數的處理器27。抓握分隔參數可以直接測量或間接測量。該分隔可以由處理器從實際的夾具部件或表示該夾具部件的位置的圖像直接測量，或者從該系統的各種傳感器直接測量。例如，霍爾效應型傳感器可以定位在鐵砧夾具樞軸附近以測量該夾具的閉合角。該霍爾效應型傳感器可以設置在U形釘夾頭中(或一對夾具中的任一個夾具中)並且磁鐵對應地設置在所述鐵砧夾具(或相對的夾具)中。傳感器能夠感測該磁鐵的附近以確定該鐵砧夾具是否足夠閉合。在另一個示例中，形狀感測光纖可以設置在夾具中，使得能夠感測夾具角度。在一些實施例中，至少一個夾具可以裝備有深度計並且相對的夾具可以裝備有傳感器，以測量該深度計。例如，該深度計可以是很小的可收縮的針，一旦組織被抓握，該針能夠被展開以測量夾具之間的分隔距離。該分隔還可以通過自工具位置數據計算所述分隔而被間接測量，例如通過自PSM獲得的位置數據或者其導數的計算。該處理器也可以響應於所述分隔參數提供關於夾緊是否可能成功的指示。該指示可以根據公式或算法確定，或者從預定的數值表中得到。系統10之後向醫生的控制臺16上的醫生傳達所述預測的指示符。

圖2是外科醫生的控制臺16的透視圖。該科醫生的控制臺16包括左眼顯示器32和右眼顯示器34，以用於向醫生18提供能夠實現深度感知的外科手術部位的帶坐標的立體視圖。控制臺16還包括一個或多個輸入控制裝置36，該輸入控制裝置反過來又使病人側手推車22(圖1所示)能夠操縱一個或多個工具。該輸入控制裝置36將提供與其相關聯的工具26(圖1所示)相同的自由度，以便為外科醫生提供遙測，或提供輸入控制裝置36與工具26一體形成的感知，使得外科醫生具有直接控制該工具26的強烈感覺。為此，可以採用位置、力和觸覺反饋傳感器(未示出)以通過輸入控制裝置36將位置、力和觸覺感覺從工具26傳輸回外科醫生的手。

外科醫生的控制臺16通常設置在和病人相同的房間中，使得外科醫生可以直接監控手術過程，必要時可以實體地存在，並且和助手直接對話而不是通過電話或其他通信媒介。但是，外科醫生可以位於不同的房間中、完全不同的建築物中或者允許遠程外科手術過程的距病人的其他遠程位置(即在無菌區域外操作)。

圖3是電子手推車24的透視圖。該電子手推車24可以耦合內窺鏡28並且可以包括處理器27，以測量和/或確定工具的夾具部件之間的分隔參數，並且響應於該測量的分隔參數而確定夾緊成功的預測。處理器27還可以處理捕捉的圖像以用於隨後的顯示，例如在外科醫生的控制臺上或在本地和/或遠程定位的其他任意合適的顯示器上顯示給外科醫生。

圖4圖示說明了機器人外科手術系統50(例如圖1的MIRS系統10)，其中處理器58和顯示器60被描述為與電子手推車56和外科醫生的控制臺52分隔。正如上面所討論的，在微創手術過程中，外科醫生的控制臺52(例如圖1的外科醫生的控制臺16)能夠被外科醫生使用以控制病人側手推車(外科手術機器人)54(例如圖1中的病人側手推車22)。在用於夾緊身體組織的準備中，外科醫生能夠命令病人側手推車54的工具以將身體組織抓握在末端執行器的夾具部件之間。響應於這種命令，處理器58能夠測量抓握該組織的夾具部件之間的分隔參數，並且隨後完全地或部分地根據該分隔參數而確定夾緊預測。夾緊預測的確定也可以包括抓握力、希望的夾緊力和處於夾緊配置的夾具部件之間的希望的距離。處理器58然後命令顯示器60向外科醫生顯示該預測的指示符。響應於該指示符，外科醫生之後可以安全地進行身體組織的夾緊或可以中止夾緊，並且重新定位該夾具，直至顯示器60指示夾緊成功的預測。

圖5A和圖5B分別示出了病人側手推車22和外科手術工具62。外科手術工具26其中之一的外科手術工具62是具有用於抓握和夾緊身體組織的一組夾具部件的末端執行器的一個示例。所示的病人側手推車22提供了對三種外科手術工具26和諸如用於捕捉手術過程的部位的圖像的立體內窺鏡等成像裝置28的操控。操控通過具有多個機器人接頭的機器人機構提供。成像裝置28和外科手術工具26可以通過病身體內的切口而定位和操控，使得運動的遠程中心保持在該切口處，以便使切口的尺寸最小。當外科手術工具26的遠端定位在成像裝置28的視場內時，外科手術部位的圖像可以包括外科手術工具26的遠端的圖像。

通過獨立的致動機構的組織抓握和夾緊

在許多實施例中，兩個獨立的致動機構用來控制末端執行器的鉸接的夾具的鉸接。第一致動機構可以用來提供快速響應/較小的力抓握模式，而第二致動機構可以用來提供較大的夾緊力模式，該夾緊力大於抓握力。在許多實施例中，用來提供快速響應/較小的力鉸接模式的該第一致動機構是可向後驅動的。在許多實施例中，用來提供較大的夾緊力鉸接模式的第二致動機構是不可向後驅動的。在一些外科手術應用中，利用獨立的致動機構可以是有益的，例如在電灼密封、釘合等在較大的力的夾具夾緊被用於實施外科手術工具的任務之前可能要求多個較小的力的夾具布置夾緊的應用中。

在許多實施例中，在快速響應/較小的力抓握模式中的夾具的致動由包括一對牽引線纜的線纜致動機構提供。在許多實施例中，該對線纜的第一線纜的牽引運動朝著閉合(抓握)配置鉸接所述被鉸接的夾具，而該對線纜的第二線纜的牽引運動朝著打開(不抓握)配置鉸接所述被鉸接的夾具。在許多實施例中，該線纜致動機構是可向後驅動的。

在許多實施例中，處於較大的夾緊力模式中的夾具的致動由包括絲槓驅動的凸輪的絲槓致動機構提供。被驅動的凸輪與鉸接的夾具上的匹配的凸輪表面接合，以便當絲槓驅動的凸輪處在其運動範圍的第一端時將鉸接的夾具保持在閉合(夾緊)配置中。此外，當絲槓驅動的凸輪處在其運動範圍的第二端(相對的端)時，被驅動的凸輪不限制該鉸接的夾具的運動。換句話說，匹配的凸輪表面被設置成使得絲槓驅動的凸輪在一個方向的運動將引起所述鉸接的夾具的閉合，並且該絲槓驅動的凸輪在相反方向的運動將允許(但並非迫使)該鉸接的夾具打開到由凸輪表面提供的限度。通常，絲槓致動機構是不可向後驅動的。在許多實施例中，末端執行器的夾具部件的位置能夠由該線纜致動機構的位置確定，或如果由絲槓驅動，則由絲槓的位置確定。

圖6A是根據許多實施例的具有由兩個獨立的致動機構鉸接的夾具72的末端執行器70的透視圖。該末端執行器70包括末端執行器底盤74、鉸接的夾具72和可拆卸的固定夾具76。該末端執行器70經由第一驅動軸78、第二驅動軸80和兩個驅動線纜(未示出)致動。第一驅動軸78旋轉絲槓致動機構的絲槓82。第二驅動軸80旋轉所述可拆卸的固定夾具/U形釘接頭復載機76的另一個絲槓(未示出)。

在許多實施例中，第一驅動軸78和/或第二驅動軸80由定位在近端工具底盤中的驅動特徵件驅動，末端執行器70經由器械軸與所述近端工具底盤耦接。在許多實施例中，該近端工具底盤構造成可釋放地安裝到機器人工具操縱器。在許多實施例中，第一驅動軸78和第二驅動軸80經由定位在近端工具底盤中的相應的驅動特徵件致動。在許多實施例中，這些驅動特徵件由定位在近端工具底盤中的致動器或電機系統驅動。

圖6B是根據許多實施例的圖6A的末端執行器70的透視圖(為了更好地示出絲槓致動機構的組件，鉸接的夾具72被去除)。絲槓82被安裝以相對於末端執行器基座74旋轉。絲槓驅動的凸輪84與絲槓82耦接，使得絲槓82的選擇的旋轉能夠用來選擇性地沿著末端執行器基座74中的凸輪槽86移動絲槓驅動的凸輪84。末端執行器70包括樞軸銷88，其用來將鉸接的夾具72旋轉地耦接末端執行器基座74。

圖7A至圖10示出了致動機構，通過該致動機構，末端執行器以較小的力抓握模式在其夾具之間抓握身體組織，並且以較大的夾緊力在其夾具之間夾緊被抓握的身體組織。

圖7A和圖7B說明了圖6A和圖6B的絲槓致動機構。絲槓82具有遠端軸頸表面96和與近端軸承98接合的近端軸頸表面。在許多實施例中，遠端軸頸表面96被容納在位於凸輪槽86的遠端的圓柱形塞孔內。用於絲槓82的這種遠端支撐物可以構造成保持絲槓82避免過分擺動，並且在遠端軸頸表面96和圓柱形塞孔之間具有相對大的間隙。該近端軸承98由末端執行器基座74支撐，以便支撐絲槓82的近端。近端軸承98可以是有助於減小摩擦和磨損的滾珠軸承。遠端軸承(未示出)可以由末端執行器基座74支撐以便支撐絲槓82的遠端，並且遠端軸承可以是滾珠軸承。絲槓驅動的凸輪84包括構造成與絲槓82的外部螺紋配合的螺紋孔。絲槓驅動的凸輪84包括構造成與凸輪槽86的對應的頂部和底部表面相互作用的頂部和底部表面。絲槓驅動的凸輪84和凸輪槽86之間的相互作用防止絲槓驅動的凸輪84相對於凸輪槽86旋轉，這種旋轉將使絲槓驅動的凸輪84響應於絲槓的旋轉而沿凸輪槽86移動。

鉸接的夾具72包括匹配的凸輪表面94，其構造成使得絲槓驅動的凸輪84沿著凸輪槽86的位置確定鉸接的夾具72繞樞軸銷88的旋轉運動的程度被絲槓驅動的凸輪84約束。該鉸接的夾具72包括第一近側100和被中間槽分隔的第二近側102。當鉸接的夾具72經由樞軸銷88與末端執行器基座74耦接時，該第一和第二近側被設置在末端執行器基座74的相對兩側上。第一和第二近側100、102中的每個均包括限定匹配的凸輪表面94並且提供絲槓驅動的凸輪84和近側100、102之間的間隙的凹進區域。當絲槓驅動的凸輪84位於凸輪槽86處或在其近端附近(靠近其在圖7A和圖7B中所示的位置)時，絲槓驅動的凸輪84和鉸接的夾具72的匹配的凸輪表面94之間的接觸將該鉸接的夾具保持在夾緊配置中。當絲槓驅動的凸輪84位於在凸輪槽86的遠端時，該鉸接的夾具繞樞軸銷88的旋轉位置在夾緊配置(其中在該絲槓驅動的凸輪84和鉸接的夾具72的匹配凸輪表面94之間存在間隙)和打開配置(其中在絲槓驅動的凸輪84和鉸接的夾具72的匹配凸輪表面94之間可以存在或可以不存在間隙)之間的旋轉位置的範圍內不受絲槓驅動的凸輪84的約束。對於絲槓驅動的凸輪84在凸輪槽86的近端和遠端之間的位置，不受約束的運動的範圍可以根據所用的凸輪表面而變化。

在每個近側100、102中利用凹進部分限定該鉸接的夾具72的匹配凸輪表面94提供了許多益處。例如，與延伸通過近側的橫向槽相對的凹進部分的使用為鉸接的夾具的近側100、102提供了連續的外表面，這比橫向槽開口更少可能阻礙病人組織。沒有橫向槽與具有橫向槽的近側相比也有助於硬化近側100、102，並由此提供增大的夾緊硬度。這樣的近側100、102在兩個平面中可以具有增強的硬度，這能夠有助於在存在外力的情況下保持鉸接的夾具72的對齊。在兩個平面中的這種增加的硬度在一些外科手術應用中可以是有益的，例如，在對保持U形釘和形成該U形釘的鐵砧袋之間的對齊有益的組織釘合中。而且，利用凹進部分代替橫向槽與具有包含橫向開口槽的近側的致動機構相比還提供了較少可能被外部材料堵塞的致動機構。

絲槓致動機構可以構造成在末端執行器的鉸接的夾具和相對的夾具之間提供希望的夾緊力。例如，在許多實施例中，絲槓致動機構被構造成在鉸接的夾具72的末端(距樞軸銷88大約2英寸)提供至少20磅的夾緊力。在許多實施例中，絲槓致動機構被構造成在鉸接的夾具72的末端提供至少50磅的夾緊力。在許多實施例中，為了在鉸接的夾具72的末端產生50磅的夾緊力，對絲槓82的輸入轉矩是大約0.1牛米，並且絲槓82具有大約30匝。

絲槓致動機構可以用可獲得的材料和組件製造。例如，絲槓致動機構的許多組件可以用可獲得的不鏽鋼製造。絲槓驅動的凸輪84可以被塗覆(例如，TiN)以減少與其抵靠摩擦的表面(例如，絲槓82、末端執行器基座74、鉸接的夾具72的近側100、102)的摩擦。絞合的線纜可以用來驅動第一致動機構。

圖8A至圖8F說明了根據許多實施例的線纜致動機構110的組件。如上所述，絲槓驅動的凸輪84可以定位在凸輪槽86的遠端(即，樞軸銷88附近)。如上所述，對於絲槓驅動的凸輪84的這種遠端位置，鉸接的夾具72繞樞軸銷88的旋轉位置不約束鉸接的夾具72的旋轉位置的範圍。因此，鉸接的夾具72繞樞軸銷88的旋轉位置可以由線纜致動機構110控制。線纜致動機構110可操作為在閉合配置和打開配置之間變化鉸接的夾具的旋轉位置。線纜致動機構110包括一對牽引線纜112、114。線纜致動機構110還包括用來朝著閉合配置繞樞軸銷88旋轉鉸接的夾具72的第一聯動裝置116，以及用來朝著打開配置繞樞軸銷88旋轉鉸接的夾具72的類似的第二聯動裝置118。第一聯動裝置116(圖8A和8B所示)包括旋轉連杆120，其經由樞軸銷122安裝以用於相對於末端執行器基座74旋轉。連接連杆124經由樞軸銷126和樞軸銷128將旋轉連杆120耦接到鉸接的夾具72。第一聯動裝置116經由牽引線纜112的牽引運動而鉸接。在操作中，牽引線纜112的牽引運動繞樞軸銷122沿順時針方向旋轉所述旋轉連杆120。引起的連接連杆124的運動繞樞軸銷88沿逆時針方向朝著閉合配置旋轉鉸接的夾具72。

線纜致動機構110的第二聯動裝置118(圖8C至圖8F中所示)包括與第一聯動裝置116類似的組件，例如，經由樞軸銷132安裝以用於相對於末端執行器基座74旋轉的旋轉連杆130，以及經由兩個樞軸銷136、138將旋轉連杆130耦接到鉸接的夾具72的連接連杆134。該第二聯動裝置118經由牽引線纜114的牽引運動而鉸接。第二聯動裝置118構造成使得牽引線纜114的牽引運動繞樞軸銷88朝著打開配置旋轉鉸接的夾具72。在許多實施例中，第二聯動裝置118的連接連杆134和旋轉連杆130之間的樞軸銷136與第一聯動裝置116的連接連杆124和旋轉連杆120之間的樞軸銷126的相位相差180度。線纜致動機構110的牽引線纜112、114的協同的牽引和延伸用來在打開和閉合配置之間鉸接所述鉸接的夾具72。為了最好地提供相等並相對的線纜運動(並且因而保持如下所述的絞盤驅動系統中的線纜張力)，用於樞軸銷122、132的公共旋轉軸線被構造成當鉸接的夾具72閉合(或接近閉合)並且當鉸接的夾具72再次打開(或接近打開)時位於包含樞軸銷128、138的旋轉軸線的平面內。連接連杆124、134繞用於第一和第二聯動裝置116、118的這個相同的平面對稱地相對地裝配。樞軸銷122、126之間的距離和樞軸銷132、136之間的距離對於第一和第二聯動裝置116、118兩者是相同的，並且樞軸銷126、128之間的距離和樞軸銷136、138之間的距離對於第一和第二聯動裝置116、118兩者是相同的。

圖9A和圖9B說明了根據許多實施例的經由其他線纜致動機構140的鉸接的夾具72的鉸接。在線纜致動機構的實施例140中，第一牽引線纜142和第二牽引線纜144與鉸接的夾具72的近端直接耦接。第一牽引線纜142繞第一滑輪146纏繞，使得第一牽引線纜142的牽引運動使鉸接的夾具72繞樞軸銷88朝著夾緊配置旋轉。第二牽引線纜144繞第二滑輪148纏繞，以便第二牽引線纜144的牽引運動使鉸接的夾具72繞樞軸銷88朝著打開配置旋轉。因此，線纜致動機構140的第一和第二牽引線纜的協同的牽引和延伸用來在打開配置和夾緊配置之間鉸接所述鉸接的夾具72。為了最好地提供相等並相對的線纜運動(並且因而保持如下所述的絞盤驅動系統中的線纜張力)，由線纜142繞樞軸銷88規定的圓弧的半徑與由線纜144繞樞軸銷88規定的半徑是基本相同的。

在許多實施例中，線纜(即，較小的力)致動機構包括一對牽引線纜，其經由設置在近端工具底盤中的致動特徵件致動。該近端工具底盤構造成可釋放地安裝到具有驅動機構的機器人工具操縱器，該驅動機構可操作地與致動特徵件耦接。例如，這對牽引線纜能夠繞設置在近端工具底盤中的絞盤纏繞。當近端工具底盤安裝到機器人工具操縱器時，所述絞盤可以可操作地與機器人工具操縱器的絞盤驅動伺服電機耦接。絞盤驅動電機的選擇的旋轉可以用來產生該絞盤的對應的旋轉。絞盤的旋轉能夠用來產生牽引線纜的協同的延伸和縮回。如上所述，牽引線纜的協同的致動能夠用來產生末端執行器的鉸接的夾具的對應的鉸接。

在許多實施例中，快速響應/較小的力模式由可向後驅動的線纜致動機構提供。例如，施加於鉸接的夾具的外力能夠用來朝著夾緊配置旋轉該鉸接的夾具並且向後驅動線纜致動機構。通過包括繞絞盤纏繞的一對牽引線纜的線纜致動機構，朝著閉合配置旋轉該鉸接的夾具的外力在一個牽引線纜中產生增大的張力，而在另一個牽引線纜中產生減小的張力，因而，引起絞盤響應於此的旋轉。正如所知道的，這種線纜驅動系統可以構造成具有針對可向後驅動性的足夠的效率。同樣，施加到鉸接的夾具的外力能夠用來朝著打開配置旋轉鉸接的夾具，並且向後驅動線纜致動機構。如上所述，可向後驅動的快速響應/較小的力致動機構提供了許多益處。

可替換的機構可以用來提供快速響應/較小的力致動模式。例如，可以使用包括推/拉杆的致動機構。

圖10是說明了如上所述的絲槓致動機構的組件的剖視圖。所示的組件包括絲槓82、絲槓驅動的凸輪84、末端執行器基座74中的凸輪槽86、遠端軸頸表面96、末端執行器基座中的圓柱形塞孔154以及由末端執行器基座74支撐的近端軸承98。

圖11是根據許多實施例的工具配件170的簡化的透視簡圖。該工具配件170包括近端致動機構172、具有近端和遠端的細長軸174、設置在該軸的遠端的工具主體176、在夾緊配置和打開配置之間相對於該工具主體176可移動的夾具178、與該夾具耦接的第一致動機構和與該夾具耦接的第二致動機構。該第一致動機構是可操作的，以在夾緊配置和打開配置之間相對於工具主體改變該夾具的位置。該第二致動機構具有將夾具保持在夾緊配置的第一配置和該夾具相對於工具主體的位置不受第二致動機構的約束的第二配置。該第一致動機構與近端致動機構可操作地耦接。在許多實施例中，第一致動機構包括由近端致動機構致動的一對牽引線纜。第二致動機構與近端致動機構可操作地耦接。在許多實施例中，第二致動機構包括位於工具主體中的絲槓驅動的凸輪，所述絲槓驅動的凸輪經由從近端致動機構延伸通過細長軸174的驅動軸由近端致動機構驅動。雖然工具配件170已經描述為具有第一和第二致動機構，但是在一些實施例中，工具配件170可以構造為具有由可變力電機驅動的單個致動機構，使得該工具能夠通過單個致動機構用相對小的力抓握身體組織，並且隨後能夠以較大的夾緊力充分夾緊被抓握的身體組織。

所述工具配件170可以構造成用於各種應用中。例如，該工具配件170可以構造成手持式裝置，具有用在近端致動機構中的手動和/或自動的致動。該工具配件170還可以構造成用在外科手術應用中，例如電灼密封、釘合等。該工具配件170可以具有微創機器人外科手術之外的應用，例如，用在非機器人微創外科手術、非微創的機器人外科手術、非機器人非微創外科手術以及利用公開的冗餘的夾具致動可以帶來益處的其他應用。

冗餘的夾具致動可以用來鉸接機器人工具末端執行器的夾具。例如，圖12示意地示出了利用冗餘的夾具致動的機器人工具180。該機器人工具180包括近端工具底盤182、驅動電機184、器械軸186、遠端末端執行器188、第一致動機構部分190和第二致動機構192。該遠端末端執行器188包括鉸接的夾具194。該近端工具底盤182可釋放地安裝到機器人工具操縱器196，該機器人工具操縱器196具有第一驅動器198以及第一致動機構部分200，當近端工具底盤182安裝到機器人工具操縱器196時，第一致動機構部分200與該機器人工具180的第一致動機構部分190可操作地耦接。該器械軸186具有鄰近該工具底盤182的近端和鄰近該末端執行器188的遠端。當工具底盤182安裝到工具操縱器196以便在打開配置和閉合配置之間鉸接末端執行器188時，該第一致動機構(包括部分200和部分190)將第一驅動器198耦接於鉸接的夾具194。該第二致動機構192將驅動電機184耦接於鉸接的夾具194，以便將末端執行器從打開配置鉸接成夾緊/閉合配置。該第一致動機構可以是線纜致動機構，例如上面描述的提供快速響應/較小的力模式的線纜致動機構。在許多實施例中，該第一致動機構是可向後驅動的。第二致動機構可以包括將驅動電機184耦接於絲槓致動機構的驅動軸，例如，上面描述的提供較大的夾緊力模式的絲槓致動機構。在許多實施例中，該第二致動機構是不可向後驅動的。在兩種模式中，夾具部件的位置通過與末端執行器188耦接的PSM得到。通過在身體組織與末端執行器抓握期間由PSM獲得的位置數據，處理器191能夠確定分隔參數和以夾緊力用末端執行器夾緊成功的關聯的預測。

圖13A-13C說明了末端執行器188的分隔參數的示例並且示出了在抓握和夾緊位置中的末端執行器188。圖13A示出了末端執行器188的夾具，其中分隔參數是夾具部件的末端之間的距離，或者可以是夾具部件之間的角度。圖13B示出了以抓握力(Fg)將身體組織(T)抓握在夾具部件之間的末端執行器188。在這個實施例中，當以已知的力Fg將身體組織T抓握在夾具部件之間時，所述系統測量所述分隔參數。作為響應，該系統在用戶界面上提供關於以較大的夾緊力(Fc)夾緊該被抓握的身體組織T是否更趨向於成功的指示。夾緊成功的可能性的指示可以完全或部分地基於分隔參數，但是也可以基於額外的因素，包括但不限於：身體組織(T)的類型(例如，腸、胃)、身體組織的厚度、希望的夾緊力Fc以及在完全夾緊的狀態中夾具部件之間的希望的分隔。例如，在一個實施例中，要求保護的系統可以響應於小於閾值或希望的抓握分隔的抓握分隔參數而提供關於以夾緊力Fc夾緊該被抓握的組織的可能性的指示。可選地，如果測量的分隔大於預定的分隔參數，則該系統可以向使用者提供夾緊可能不成功的指示。預定的分隔參數可以根據上面說明的任何額外的因素而變化。圖13C示出了用夾緊力Fc成功地將身體組織T夾緊在夾具部件之間的末端執行器188，該夾緊力在大於抓握力Fg的希望的力的範圍內。

圖14A-14B示出了以抓握力Fg抓握身體組織T的末端執行器188的兩個示例。圖14A示出其中在抓握所述組織小於以給定的希望的夾緊力Fc和/或希望的夾緊分隔的夾緊預測確定的預定的抓握分隔或目標分隔(St)時末端執行器188的夾具之間的實際分隔(Sa)的一個示例。在這個示例中，該系統將預測成功的夾緊並且在用戶界面上向外科醫生提供所述預測的指示。圖14B示出一個示例，其中由於在末端執行器的夾具之間的組織滑動或不足夠的組織，身體組織被定位成使得夾緊可能是不成功的。在這個示例中，末端執行器188的夾具之間的實際測量的分隔(Sa)大於預定的分隔或目標分隔(St)，所述預定的分隔或目標分隔(St)通過以給定的夾緊力Fc和/或夾緊分隔的夾緊預測而確定。在這個實施例中，該系統將預測夾緊可能是不成功的並且在用戶界面上向外科醫生提供該預測的指示。在提供夾緊可能不成功的指示之後，在沒有來自使用者的另外的輸入的情況下，所述系統可以防止外科醫生夾緊。

圖15A-15B說明了在系統10的用戶界面顯示器60上的關於夾緊被抓握的組織是否可能成功的指示。通常，在外科手術期間，除了夾緊預測的指示符之外，用戶界面顯示器60還顯示外科手術工具末端執行器的圖像和/或視覺表示。在外科手術過程期間，夾緊預測的指示可以重疊在用戶界面顯示器上的圖像上，以便無縫地將該特徵併入外科手術過程中。優選地，夾緊預測指示符只有在外科醫生在為夾緊做準備而實施組織抓握時才出現。夾緊預測的指示促進了在外科手術期間由外科醫生成功地夾緊身體組織，同時使由於不成功的夾緊所引起的潛在的組織損壞最小。圖15A示出了具有重疊在該屏幕的右下角區域上的夾緊預測指示符250的顯示器60，其中該指示符預測夾緊更可能成功。圖15B示出了具有重疊在該屏幕的右下角區域上的夾緊預測指示符250的顯示器60，其中該指示符指示夾緊將可能不成功的預測。通常，由於與身體組織相互幹擾，外科醫生將不能藉助於內窺鏡顯現整個外科手術工具，或者外科醫生可以觀察該工具的視覺表示。在圖15A-15B中，在顯示器60上的末端執行器189的夾具的圖示表示被誇大，並且通常外科醫生可能不能夠單獨從觀察顯示器60上的外科手術工具的圖像而確定夾緊是否將成功。

圖16A-16B示出了夾緊預測指示符250的額外的示例。圖16A示出了指示符的一個示例，其中該夾緊預測是可能夾緊成功的梯度。該系統和方法可以根據各種因素確定該梯度內的預測，包括但不限於：抓握組織的夾具之間的實際的分隔和預定的目標分隔之間的差、組織的類型、組織的厚度或希望的夾緊力和/或夾緊分隔。例如，當夾具抓握組織時該預定的分隔可以在可接受的抓握分隔的範圍內，並且明顯在該預定的抓握分隔的範圍之外的實際測量的抓握分隔是較少可能夾緊成功的。例如，在一個實施例中，如果實際測量的分隔在0-2度內，於是該系統將顯示99％的夾緊成功的可能性的指示符。當測量的分隔從2度增加到8度時，成功可能性以單調遞減的關係減小，例如從99％下降到10％。圖16B示出了具有指示符的實施例，該指示符在兩個設置即預測的夾緊成功設置和預測的夾緊失敗設置之間轉換。在這個示例中，指示符僅是燈，當照亮時，指示夾緊更可能成功，而當變暗時，指示夾緊成功是不可能的。

圖17-19圖示地說明了要求保護的方法的實施例。圖17是示例性方法300的簡化的圖示。方法300包括測量以已知的抓握力抓握組織的兩個夾具之間的分隔的步驟302，和當以較大的夾緊力夾緊在兩個夾具之間的被抓握的組織時在用戶界面上指示夾緊可能成功或失敗的步驟304。圖18是方法310的簡化的圖示，該方法310還包括通常響應於來自使用者的命令通過該系統以抓握力在兩個夾具之間抓握身體組織的步驟312和步驟318，在步驟318中，在該系統已經測量了夾具之間的分隔並且分別在步驟314和316提供預測的夾緊成功的指示之後，響應於來自使用者的夾緊該組織的命令而以夾緊力在夾具之間夾緊該身體組織。圖19是方法320的簡化的圖示，該方法320進一步包括在該系統已經進行提供夾緊可能成功的指示的步驟332之後，響應於來自使用者的重新定位該夾具的命令而將夾具重新定位在身體組織上的步驟334。

圖20-21示出了說明要求保護的方法的實施例的流程圖。圖20是示出要求保護的方法的實施例的流程圖，其中在身體組織已經抓握在夾具之間之後(MTM抓握在組織上閉合)，該系統從PSM讀取該分隔(夾具角度)。如果分隔(角度)小於預定的分隔(閾值角度)，則系統指示使用者夾緊可能成功。如果該分隔(角度)不小於預定的分隔(閾值)，則該系統指示使用者夾緊可能不成功。如果使用者對系統提供輸入以夾緊(按下藍色踏板)，則該系統繼續進行被抓握在夾具內的組織的夾緊。圖20是示出併入在外科手術系統中的要求保護的方法的實施例的流程圖，該外科手術系統用於通過將U形釘發射到被夾緊的組織中而夾緊並密封該身體組織。在圖20-21中，該系統可以要求使用者輸入，例如在進行選擇的動作之前按下藍色或黃色踏板。

圖22A-22B說明了在系統10的用戶界面顯示器60上的關於繼續進行被夾緊的組織的釘合是否可取的指示。該指示可以僅僅是繼續進行釘合是否安全的指示符，或還可以包括用於示出在用末端執行器189夾緊組織之後逝去的時間(或可替換地為倒計時)的計時器。該指示符250可以類似於圖15A-15B中示出的指示符，但是，還可以包括上面描述的特徵。釘合安全指示符和/或計時器特徵有利的是在可以通過擠出被釘合的組織內的液體(例如血)以稍稍減少被夾緊的組織的厚度之前允許被夾緊的組織保持夾緊達指定的時間量。減少被夾緊的組織中的液體量是有利的，因為其可以減少在釘合期間或釘合之後從U形釘插入點流血的可能性。通常，當組織被恰當地夾緊在末端執行器189的夾具之間時，需要有限的時間量以用於夾緊的組織在開始釘合之前的按壓(例如，從該夾具之間的組織中擠出液體)。用於充分地按壓並減少液體所需要的時間量可以根據下述方面而變化：U形釘的類型和尺寸、釘合機和/或夾緊的類型、以及被夾緊的組織的類型和厚度。例如，在進行腸組織的釘合時，已經顯示出在該組織的釘合之前夾緊之後等待至少一分鐘明顯減少了由釘合引起的出血量；但是本領域的技術人員將會明白，等待的持續時間能夠少於一分鐘或多於一分鐘，這通常取決於該手術過程和被釘合的組織。此外，釘合之後保持該組織的夾緊還可以減少被釘合的組織的出血並促進止血。該指示符可以提供已經逝去的時間(或從推薦的等待時間的倒計時)，使得所述系統和/或外科醫生能夠認識到所要求的時間已經逝去並且繼續進行釘合是安全的。在其他實施例中，額外的指示符消息(例如，「等待釘合」、「繼續進行釘合」)可以幫助向外科醫生指示繼續進行被夾緊的組織的釘合是可取的。這種指示可以包括但不限於，時間指示符顯示器中的顏色的變化、該顯示器上的背景顏色的變化、光線、聲音或適合向外科醫生傳達釘合安全和/或夾緊持續時間的任何其他指示符。推薦的夾緊等待時間可以根據該手術過程的任意變量預先設置在所述系統中，或可替換地，可以由外科醫生輸入。

在上面描述的實施例的圖22中，外科醫生已經用末端執行器189的夾具成功地夾緊組織，對此的表示在顯示器60上可見。在該顯示器60的右下角中的指示符250指示夾緊已經完成並且還指示外科醫生「等待釘合」的信息，同時計時器指示從該組織被成功地夾緊之後已經逝去的時間。在這個實施例中，釘合之前推薦的等待時間是一分鐘。如圖22B所示，在一分鐘已經逝去之後，指示符250用「進行釘合」的消息顯示逝去的時間，其後，外科醫生可以繼續進行該夾緊的組織的釘合。在可替換的實施例中，在組織的釘合之後，計時器可以重新起動，以便使外科醫生能夠保持被釘合的組織的夾緊。

應當理解，本文中描述的示例和實施例用於說明性目的，並且鑑於此的各種修改或變化將對本領域技術人員存在啟示並且被包括在本申請的精神和範圍內以及所附權利要求的範圍內。各種不同的組合是可行的，並且這些組合被認為是本發明的部分。