用于机器人内窥镜轴的系统和方法与流程

背景技术：

1、内窥镜检查程序使用内窥镜检查中空器官或体腔的内部。与许多其他医学成像技术不同的是，内窥镜直接插入器官中。可以递送依靠直觉的操纵和控制的柔性内窥镜用于诊断和治疗通过身体中的任何自然孔口可进入的疾病。依据临床适应症，内窥镜可以被指定为支气管镜、输尿管镜、结肠镜、胃镜、耳鼻喉镜及各种其他的内窥镜。例如，柔性支气管镜可以用于肺癌诊断和/或手术治疗。然而，支气管镜检查的一个难题是在导航通过气道的同时到达肺上叶。在另一示例中，柔性内窥镜检查已被用于检查和治疗胃肠(gi)道紊乱，而无需在患者身上创建开口。内窥镜分别经由口或肛门引入上gi道或下gi道中。远端处的微型相机捕获gi壁的图像，该图像帮助临床医生诊断gi疾病。可以通过经由工作通道引入柔性工具以到达远端处的感兴趣部位来执行简单的外科手术(如息肉切除术和活检)。当细长设备的段随其移动通过一个或多个通路而屈曲时，屈曲的段会受到压缩。该压缩导致细长设备沿着其长度弯曲并接触一个或多个通路的壁。在细长设备周围有一个或多个大通路的区域中，当该设备的远端遇到组织阻力时，细长设备可能在大的气道内弯曲，并向非预期的解剖结构区域移动，而不是在预期的方向上移动(“脱垂”)。当组织阻力变高时，脱垂的可能性更大(例如，由于气道太小、肺未完全充气、组织病变、盲目插入等)。脱垂或扭结可能导致潜在的损伤，因为其可能暴露扭结的细长设备的锐边，并使手术过程复杂化。

2、传统上，内窥镜是可重复使用的，每次手术后可能需要对其进行彻底清洁、消毒和/或灭菌。在大多数情况下，清洁、消毒和灭菌可以是杀死病菌和/或细菌的侵略性过程。这样的程序也可能对内窥镜本身很苛刻。因此，这种可重复使用的内窥镜的设计通常可能很复杂，特别是为了确保内窥镜能够经受住这种苛刻的清洁、消毒和灭菌方案。通常可能需要对这种可重复使用的内窥镜进行定期维护和修理。

3、对于难以正确清洁的器械，指定用于单次使用的低成本一次性医疗设备已经变得很受欢迎。单次使用的一次性设备可以用无菌包装纸包装，以避免诸如hiv、肝炎和其他病原体的疾病的致病性交叉污染风险。医院普遍欣然接受单次使用的一次性产品的便利性，因为他们无须再担心产品的老化、过度使用、破损、故障和灭菌。传统内窥镜通常包括操作员用以操控内窥镜的手柄。对于单次使用的内窥镜，手柄通常在近端包封相机、昂贵的电子器件和机械结构，以便传输视频并允许用户经由用户界面操控内窥镜。这可能导致单次使用的内窥镜的手柄的高成本。

技术实现思路

1、本文认识到需要一种机器人内窥镜，该内窥镜允许以改进的性能和成本效率执行外科手术或诊断操作。本文还认识到包括内窥镜的设备和系统，该内窥镜可以是一次性的并且可以不需要大量的清洁程序。本公开提供了低成本、单次使用的可铰接内窥镜，用于在各种应用(诸如支气管镜检查、泌尿外科、妇科、关节镜检查、矫形外科、耳鼻喉科、胃肠内窥镜检查、神经外科和各种其他应用)中进行诊断和治疗。在一些实施方式中，本公开提供了单次使用、机器人控制的一次性支气管镜，用于与机器人系统一起使用，以实现对肺部解剖结构中任何位置的损伤的诊断评估。应当注意，所提供的内窥镜系统可以在各种微创外科手术、涉及包括心脏、膀胱和肺组织等各种类型的组织的治疗性或诊断性手术中使用，并可以在患者身体的其他解剖结构区域(诸如包括但不限于食道、肝脏、胃、结肠、尿道的消化系统或包括但不限于支气管、肺的呼吸系统以及各种其他区域)中使用。

2、本公开提供了方法和装置，当铰接式柔性内窥镜导航通过体腔时，所述方法和装置可以提高该铰接式柔性内窥镜的性能。柔性细长构件可以以改进的防脱垂能力导航通过气道/通道。在本公开的一个方面，提供了一种铰接式柔性内窥镜。该内窥镜包括：在远端和近端之间延伸的细长构件，该细长构件包括：由一根或多根拉线可操纵的主动弯曲段；和位于主动弯曲段和近侧轴段之间的被动段，其中该被动段包括确定该被动段的最小弯曲半径从而防止脱垂的防脱垂结构。

3、在一些实施方式中，远端连接到铰接式柔性内窥镜的远侧尖端部分，并且其中该远侧尖端部分包括用于接收成像设备、位置传感器和照明设备的结构。在一些实施方式中，近端连接到铰接式柔性内窥镜的近侧部分，并且其中该近侧部分包括用于向一根或多根拉线施加力的驱动机构。

4、在一些实施方式中，防脱垂结构整体形成在被动段内。在一些情况下，防脱垂结构包括切割图案，并且最小弯曲半径至少部分地基于切割图案的间隙大小来确定。在一些情况下，切割图案包括间隙和互锁特征。

5、在一些实施方式中，被动段具有两个或更多个不同的最小弯曲半径。在一些情况下，防脱垂结构包括切割图案，并且两个或更多个不同的最小弯曲半径通过选择切割图案的不同的间隙大小和/或选择切割图案的不同的节距来确定。

6、在一些实施方式中，主动弯曲段的最小弯曲半径小于被动段的最小弯曲半径。在一些情况下，主动弯曲段具有两个或更多个不同的最小弯曲半径。

7、在一些实施方式中，铰接式柔性内窥镜进一步包括一个或多个盘管，该一个或多个盘管的远端锚固到被动段和主动弯曲段之间的接口。在一些情况下，一个或多个盘管的近端锚固到铰接式柔性内窥镜的手柄。在一些实施方式中，铰接式柔性内窥镜进一步包括作为细长构件的外层的护套。在一些情况下，护套包括多个层，并且沿着该护套的长度具有可变的刚度。在一些实施方式中，近侧轴段的刚度大于被动段的刚度。

8、在另一方面，提供了一种用于防止铰接式柔性内窥镜脱垂或扭结的方法。该方法包括：提供细长构件；通过经由一根或多根拉线操纵细长构件的主动弯曲段来导航铰接式柔性内窥镜通过通路；以及提供位于主动弯曲段和近侧轴段之间的被动段，其中该被动段包括确定该被动段的最小弯曲半径从而在铰接式柔性内窥镜导航通过通路时防止脱垂的防脱垂结构。

9、在一些实施方式中，防脱垂结构整体形成在被动段内。在一些实施方式中，防脱垂结构包括切割图案，该切割图案包括重复的间隙特征和互锁特征。在一些情况下，最小弯曲半径至少部分地基于间隙特征的间隙大小来确定。在一些实施方式中，被动段具有两个或更多个不同的最小弯曲半径。在一些情况下，防脱垂结构包括切割图案，并且两个或更多个不同的最小弯曲半径通过选择切割图案的不同的间隙大小和/或选择切割图案的不同的节距来确定。

10、在一些实施方式中，主动弯曲段的最小弯曲半径小于被动段的最小弯曲半径。在一些实施方式中，主动弯曲段具有两个或更多个不同的最小弯曲半径。

11、应注意的是，所提供的模块化内窥镜组件和设备的各个组件可以在各种微创外科手术、涉及包括心脏、膀胱和肺组织等各种类型的组织的治疗性或诊断性手术中使用，并可以在患者身体的其他解剖结构区域(诸如包括但不限于食道、肝脏、胃、结肠、尿道的消化系统或包括但不限于支气管、肺的呼吸系统以及各种其他区域)中使用。

12、根据以下详细描述，本公开的附加方面和优点将对本领域技术人员而言变得显而易见，其中仅示出并描述了本公开的说明性实施方式。如将被认识到的，本公开能够具有其他和不同的实施方式，并且其若干细节能够在各种明显方面进行修改，所有这些都是在不背离本公开的情况下。因此，附图和描述本质上被视为是说明性的，而不是限制性的。

13、援引并入

14、本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同具体地和单独地指出通过引用而并入每个单独的出版物、专利或专利申请。在通过引用而并入的出版物和专利或专利申请与说明书中包含的公开内容相矛盾的情况下，说明书旨在取代和/或优先于任何此类矛盾的材料。