SISTEMA DE TELEPRESENCIA MULTICOMPONENTE Y PROCEDIMIENTO DE PREPARACIÓN CORRESPONDIENTE.

[0001] Esta invención se refiere a manipuladores quirúrgicos robotizados y más particularmente a sistemas y procedimientos para realizar procesos quirúrgicos telerobóticos en un paciente, proporcionando al mismo tiempo al cirujano la sensación de presencia física en el sitio quirúrgico. [0002] En cirugía robotizada o telerobótica, el cirujano maneja típicamente un controlador maestro para controlar de forma remota el movimiento de los instrumentos quirúrgicos en el sitio quirúrgico desde una ubicación que puede estar alejada del paciente (p. ej., en la sala de operaciones, en otra una habitación o en un edificio completamente diferente al que está el paciente).El controlador maestro incluye normalmente uno o más dispositivos de entrada manuales, como palancas de mando, guantes exoskeletales o similares, que están acoplados a los instrumentos quirúrgicos con servomotores para articular los instrumentos en el sitio quirúrgico. Los servomotores típicamente forman parte de un dispositivo o manipulador quirúrgico (el esclavo) que sirve de apoyo y controla los instrumentos quirúrgicos que han sido introducidos directamente en un campo quirúrgico abierto o a través de trocares dentro de una cavidad corporal, como el abdomen del paciente. Durante la operación, el manipulador quirúrgico proporciona la articulación mecánica y el control de una variedad de instrumentos quirúrgicos, como pinzas de tejido, porta-agujas, sondas de cauterio, etc., y cada una realiza diferentes funciones para el cirujano, p. ej., sostener o dirigir una aguja, agarrar un vaso sanguíneo, o diseccionar, cauterizar o coagular tejidos. [0003] Este nuevo procedimiento para realizar cirugía telerobótica mediante manipulación remota tiene, obviamente, nuevos retos. Uno de estos retos es del hecho de que una porción del manipulador quirúrgico electromecánico estará en contacto directo con los instrumentos quirúrgicos, y también se colocará contiguo al sitio quirúrgico. Por consiguiente, el manipulador quirúrgico se puede contaminar durante la cirugía y típicamente se desecha o se esteriliza durante las operaciones. Por tanto, visto desde la perspectiva de los costes, sería preferible esterilizar el dispositivo. Sin embargo, los servomotores, los sensores, los codificadores y las conexiones eléctricas que son necesarias para controlar robóticamente los motores normalmente no se pueden esterilizar utilizando métodos convencionales, p. ej., vapor, calor y presión o productos químicos, porque se dañarían o se destruirían en el proceso de esterilización. [0004] Otro objetivo de la cirugía telerobótica es que es cirujano típicamente utiliza un gran número de instrumentos quirúrgicos diferentes durante un procedimiento. Dado que el número de porta-instrumentos es limitado debido a las restricciones de espacio y de costes, muchos de estos instrumentos se acoplan y se separan muchas veces del mismo porta-instrumentos durante la operación. En procesos de laparoscopia, por ejemplo, el número de puertos de entrada hacia el abdomen del paciente suele ser limitado durante la operación por las restricciones de espacio, así como por la necesidad de evitar incisiones innecesarias al paciente. Por tanto, un número de instrumentos quirúrgicos diferentes se introducirá típicamente a través del mismo trocar durante la operación. Del mismo modo, en cirugía abierta, típicamente no hay espacio suficiente en el sitio quirúrgico para colocar más de uno o dos manipuladores quirúrgicos, y por tanto al ayudante del cirujano se verá forzado a retirar instrumentos del portador y cambiarlos por otras herramientas quirúrgicas. [0005] US-A-5184601 describe un estabilizador endoscópico que incluye un brazo de posición universal para sostener un endoscopio durante un proceso quirúrgico. El ajuste del trayecto en la elevación del instrumento por encima de la mesa de operaciones se proporciona mediante un motor de dirección reversible que extiende y retrae un soporte superior sobre el que se sostiene el instrumento. [0006] Lo que se necesita, por tanto, son sistemas y procedimientos telerobóticos mejorados para controlar de forma remota instrumentos quirúrgicos en un sitio quirúrgico sobre el paciente. Estos sistemas y procedimientos deben configurarse para que sean fáciles de esterilizar, de modo que se pueden reutilizar después de que los componentes se hayan contaminado durante la operación. Además, estos sistemas y procedimientos se deben diseñar para minimizar el tiempo necesario para cambiar de instrumental durante el proceso quirúrgico. RESUMEN DE LA INVENCIÓN [0007] La invención está definida por las reivindicaciones adjuntas, y las realizaciones preferidas se describen un las reivindicaciones preferidas. [0008] Esta invención proporciona sistemas y procedimientos para preparar los sistemas que realizan procesos quirúrgicos robotizados de forma remota en un paciente, proporcionando al mismo tiempo al cirujano la sensación de presencia física en el sitio quirúrgico (es decir, telepresencia). En particular, un sistema quirúrgico robotizado para realizar un procedimiento en un entorno estéril que comprenda: una herramienta quirúrgica; un ensamblado de manipulación que incluye un brazo de manipulación que tiene porciones finales proximales y distales; un paño quirúrgico que cubre al menos el brazo de manipulación del ensamblado de manipulación para proteger el brazo de 2   manipulación del entorno estéril; y un adaptador para acoplar la porción final distal del brazo de manipulación con la herramienta quirúrgica y transferir al menos dos grados de movimiento desde el ensamblado de manipulación a la herramienta utilizando al menos dos vías de paso de movimiento, extendiéndose el adaptador por el paño quirúrgico. [0009] El componente de activación y control de la presente invención incluye generalmente los actuadores de accionamiento, p.ej., engranajes o poleas, etc., y dispositivos de posicionamiento que son necesarios para articular la herramienta quirúrgica en el sitio quirúrgico. Además, el componente de activación y control normalmente incluirá los codificadores y conectores eléctricos necesarios para acoplar el componente al servomecanismo con el fin de formar un sistema quirúrgico telerobótico master/esclavo. En una configuración específica de la invención, este componente comprende un ensamblado de manipulación que tiene un ensamblado de accionamiento y un brazo de manipulación con amplio grado de libertad. El brazo y el ensamblado de accionamiento están cubiertos por un paño estéril para proteger eficazmente estos componentes del sitio quirúrgico estéril durante la operación. De este modo, la porción del sistema que incluye motores, codificadores y elementos electrónicos frágiles no tiene que ser esterilizada porque está separada del entorno estéril que rodea el sitio quirúrgico. [0010] El conector intermedio incluye un adaptador estéril que se extiende por una abertura en el paño quirúrgico para acoplar la herramienta quirúrgica estéril en el brazo de manipulación. El adaptador incluye una pluralidad de vías de paso de movimiento y eléctricas para articular la herramienta quirúrgica, y para enviar señales eléctricas hacia y desde la herramienta, p. ej., señales de retorno de fuerza y esfuerzo, etc. En una configuración, el componente intermedio incluye un adaptador de visualización para acoplar un microscopio de visualización, como un endoscopio acoplado un soporte de cámara y una cámara, al brazo de manipulación. En otra configuración, el conector intermedio incluye un ensamblado de instrumento quirúrgico acoplado al adaptador estéril. El ensamblado de instrumento quirúrgico normalmente incluirá una herramienta quirúrgica que puede comprender una variedad de instrumentos articulados con efectores terminales, como tijeras, porta-agujas, micro-disectores, aplicadores de grapas, remaches, instrumentos de succión-irrigación, aplicadores de clips o instrumentos no articulados, como cuchillas cortantes, sondas de cauterio, irrigadores, catéteres u orificios de succión. [0011] En una configuración preferida, el ensamblado de instrumento quirúrgico incluirá también una unidad de puño para acoplar de forma movible la herramienta quirúrgica al adaptador en el ensamblado de manipulación. La unidad de puño comprende un árbol alargado con una articulación distal acoplada a la herramienta quirúrgica para proporcionar la articulación del instrumento alrededor de la articulación distal. Durante un proceso quirúrgico, el sistema telerobótico normalmente incluirá una variedad de ensamblados de instrumentos quirúrgicos, teniendo cada uno una unidad de puño, cada uno con una unidad de herramienta acoplada. Las unidades de articulación se pueden acoplar y desacoplar de forma fácil y rápida de los ensamblados de manipulación... [Seguir leyendo]

1. Sistema quirúrgico robotizado para realizar un proceso dentro de un campo estéril, comprendiendo: un instrumento quirúrgico (24); un ensamblado de manipulación (4) que incluye un brazo de manipulación (42) con porciones finales proximales (154) y distales (48); un paño quirúrgico (70) que cubre al menos el brazo de manipulación (42) del ensamblado de manipulación (4) para proteger el brazo de manipulación (42) del entorno estéril; y un adaptador (52) para acoplar la porción final distal (48) del brazo de manipulación (42) con el instrumento quirúrgico (24), extendiéndose por el paño quirúrgico (70), caracterizado por el hecho de que el adaptador (52) está dispuesto para transferir al menos dos grados de movimiento desde el ensamblado de manipulación (4) al instrumento (24) utilizando al menos dos vías de paso de movimiento. 2. Sistema según la reivindicación 1, en el que la herramienta quirúrgica (24) es un instrumento. 3. Sistema según la reivindicación 1, en el que la herramienta quirúrgica (24) es un endoscopio (100) para visualizar un sitio de tratamiento. 4. Sistema según la reivindicación 1, en el que el adaptador (52) es esterilizable, e incluye una porción expuesta en un lado del paño (70) opuesto al brazo de manipulación (42), estando el adaptador (52) acoplado al brazo de manipulación (42) de tal modo que la porción expuesta permanece estéril. 5. Sistema según la reivindicación 2, comprendiendo además una unidad de puño (22) que tiene un árbol (56) con una unidad de puño (60) acoplada al instrumento y un extremo final proximal acoplado de forma movible al adaptador (52). 6. Sistema según la reivindicación 5, en el que el árbol de la unidad de puño y los instrumentos están acoplados de forma giratoria al adaptador (52) para girar alrededor de un eje longitudinal del árbol relativo al adaptador (52). 7. Sistema según la reivindicación 5, en el que una de las vías de paso de movimiento proporciona la rotación del instrumento alrededor del puño distal de la unidad de puño. 8. Sistema según la reivindicación 1, en el que la herramienta quirúrgica (24) incluye un efector terminal (140), proporcionando una de las vías de paso de movimiento la articulación del efector terminal. 9. Sistema según la reivindicación 1, en el que el adaptador (52) incluye uno o más conectores eléctricos para transferir una señal eléctrica desde el brazo de manipulación (42) a la herramienta quirúrgica (24) y de la herramienta quirúrgica (24) al brazo de manipulación (42). 10. Sistema según la reivindicación 1, incluyendo además una cánula (66) que define una luz interna para recibir la herramienta quirúrgica (24) y proporcionar acceso mediante penetración percutánea en el paciente, comprendiendo además el sistema un adaptador de cánula esterilizable que se extiende por el paño (70) y se acopla a la cánula en la porción final distal del brazo de manipulación (42). 11. Sistema según la reivindicación 1, en el que el ensamblado de manipulación (4) incluye además un ensamblado de accionamiento (40) acoplado a la porción final proximal del brazo de manipulación (42) para proporcionar al menos dos grados de libertad a la herramienta quirúrgica (24), cubriendo el paño quirúrgico tanto el brazo de manipulación(42) como el ensamblado de accionamiento para proteger el brazo y el ensamblado de accionamiento del entorno estéril. 12. Sistema según la reivindicación 5, en el que el brazo de manipulación (42) incluye un posicionador central remoto (160, 162, 164, 42) para restringir el movimiento de la unidad de puño y el instrumento alrededor de un centro esférico fijo de rotación en un punto a lo largo del árbol de la unidad de puño. 13. Sistema según la reivindicación 5, comprendiendo además medios para limitar el número de veces que se puede utilizar la unidad de puño en un proceso quirúrgico, en el que los medios de limitación incluyen medios para contar cada vez que la unidad de puño se acopla o se separa del adaptador (52). 14. Sistema según la reivindicación 5, comprendiendo además una unidad de transmisión acoplada al brazo de manipulación (42) y cubierta por el paño estéril (70), teniendo la unidad de transmisión un carrito que puede moverse axialmente (122) acoplado al adaptador (52) y a la unidad de puño para corresponder axialmente al adaptador (52), a la unidad de puño y al instrumento.   15. Sistema según la reivindicación 14, en el que la unidad de transmisión transmite al menos tres grados de movimientos desde el brazo de manipulación (42), a través del adaptador (52) a la unidad de puño y al instrumento, los grado de movimiento incluyendo la rotación de la unidad de puño y el instrumento relativo al adaptador (52), la rotación del instrumento alrededor del puño distal del árbol de unidad de puño y la activación del efector terminal. 16. Sistema según la reivindicación 1, comprendiendo además: un controlador (12) ubicado en una posición alejada del ensamblado de manipulación (4); y un servomecanismo (16) que acopla el controlador al brazo de manipulación (42) para el control remoto del brazo de manipulación (42). 17. Sistema según la reivindicación 16, comprendiendo además un microscopio de visualización (19) para ver el sitio quirúrgico, y una pantalla de visualización (10) acoplada de forma operativa al microscopio de visualización para producir una imagen del sitio quirúrgico al lado del controlador. 18. Sistema según la reivindicación 16, comprendiendo además medios para detectar sensaciones táctiles que provienen del contacto entre la herramienta quirúrgica (24) y el paciente y medios para proporcionar información táctil al controlador correspondientes a las sensaciones táctiles del instrumento quirúrgico (24). 19. Sistema según la reivindicación 18, en el que el adaptador (52) es esterilizable e incluye una o más vías de paso de movimientos para transferir movimiento desde el ensamblado de manipulación (4) al instrumento, incluyendo además el adaptador (52) una porción expuesta en un lado del paño (70) opuesta al brazo de manipulación (42), acoplada al brazo de manipulación (42), estando el adaptador (52) acoplado al brazo de manipulación (42) de tal modo que la porción expuesta permanece estéril. 20. Sistema según la reivindicación 16, comprendiendo además una unidad de puño que tiene un árbol con una unidad de puño distal acoplada al instrumento y un extremo proximal acoplado de forma movible al adaptador (52), en el que el árbol de la unidad de puño y el instrumento están acoplados de forma giratoria al adaptador (52) para girar alrededor de un eje longitudinal del árbol relativo al adaptador (52). 21. Procedimiento para preparar un sistema quirúrgico robotizado con el fin de realizar un proceso quirúrgico dentro de un campo estéril, comprendiendo: cubrir porciones de un brazo de manipulación (42) con un paño estéril (70) para proteger el brazo del entorno estéril; acoplar un adaptador estéril (52) a una porción de extremo distal del brazo de manipulación (42) a través del paño estéril (70); y acoplar una herramienta quirúrgica estéril (24) al adaptador (52); transferir al menos dos grados de movimiento desde el ensamblado de manipulación (4) a la herramienta (24) utilizando al menos dos vías de paso de movimiento. 22. Procedimiento según la reivindicación 21, en el que el adaptador estéril (52) incluye una porción expuesta en un lado del paño (70) opuesto al brazo de manipulación (42), estando el adaptador estéril (52) acoplado al brazo de manipulación (42) de tal modo que la porción expuesta permanece estéril. 23. Procedimiento según la reivindicación 21, comprendiendo además el acoplamiento de forma movible de una unidad de puño al adaptador (52) y el acoplamiento de un instrumento quirúrgico a un puño distal de la unidad de puño. 24. Procedimiento según la reivindicación 21, comprendiendo además: acoplar un adaptador de cánula estéril (64) a través el paño estéril (70) a la porción de extremo distal del brazo de manipulación (42); acoplar una cánula al adaptador de cánula (64); mediante el que un instrumento quirúrgico se puede introducir a través de la cánula en una cavidad corporal del paciente. 25. Procedimiento según la reivindicación 21, comprendiendo además la restricción de movimiento de la herramienta quirúrgica (24) alrededor de un centro esférico fijo de rotación. 11   26. Sistema según la reivindicación 23, comprendiendo además la limitación del número de veces que se utiliza la unidad de puño en un proceso quirúrgico, incluyendo preferiblemente medios para contar cada vez que la unidad de puño se acopla al adaptador (52). 27. Procedimiento según la reivindicación 21, comprendiendo además: acoplar el adaptador (52) a un carrito móvil en el brazo de manipulación (42), estando el carrito cubierto por el paño estéril (70); y mover axialmente el carrito para mover axialmente la herramienta quirúrgica (24) de forma relativa al brazo de manipulación (42). 28. Procedimiento según la reivindicación 21, comprendiendo además la visualización de una imagen del campo de destino en una pantalla de visualización que se encuentra alejada del campo de destino. 29. Procedimiento según la reivindicación 21, en el que la herramienta quirúrgica (24) es un instrumento. 30. Procedimiento según la reivindicación 21, en el que la herramienta quirúrgica (24) es un endoscopio para ver un sitio de tratamiento. 31. Procedimiento según la reivindicación 29, comprendiendo además: girar una unidad de puño distal que tiene un extremo final proximal acoplado de forma movible al adaptador (52), en el que la unidad de puño tiene un árbol con un extremo distal acoplado al instrumento, la rotación comprendiendo la rotación de la unidad de puño alrededor de un eje longitudinal del árbol relativo al adaptador (52). 32. Procedimiento según la reivindicación 31, comprendiendo además la rotación del instrumento alrededor del extremo distal de la unidad de puño utilizando una de las vías de paso de movimiento. 33. Procedimiento según la reivindicación 21, en el que la herramienta quirúrgica (24) incluye un efector terminal, comprendiendo además el procedimiento la articulación del efector terminal utilizando una de las vías de paso de movimiento. 34. Procedimiento según la reivindicación 21, comprendiendo además la transferencia de una señal eléctrica desde el brazo de manipulación (42) a la herramienta quirúrgica (24), y de la herramienta quirúrgica (24) al brazo de manipulación (42) a través de uno o más de los conectores eléctricos del adaptador (52). 35. Procedimiento según la reivindicación 21, comprendiendo además accionar la herramienta quirúrgica (24) en al menos dos grados de libertad utilizando un ensamblado de accionamiento acoplado e la porción final proximal del brazo de manipulación (42), el paño estéril (70) cubriendo tanto el brazo de manipulación 842) como el ensamblado de accionamiento para proteger el brazo y el ensamblado de accionamiento del campo estéril. 36. Procedimiento según la reivindicación 31, comprendiendo además la limitación del movimiento de la unidad de puño y el instrumento alrededor de un centro esférico fijo de rotación en un punto a lo largo del árbol de la unidad de puño utilizando un posicionador central remoto. 37. Procedimiento según la reivindicación 31, comprendiendo además medios para contar cada vez que la unidad de puño se acopla o se separa del adaptador (52). 38. Procedimiento según la reivindicación 31, comprendiendo además corresponder axialmente el adaptador (52), la unidad de puño y el instrumento utilizando una unidad de transmisión acoplada al brazo de manipulación (42) y cubierta por el paño estéril (70), la unidad de transmisión teniendo un carrito movible axialmente acoplado al adaptador (52) y a la unidad de puño. 39. Procedimiento según la reivindicación 38, comprendiendo además la transmisión de al menos tres grados de movimientos desde el brazo de manipulación (42) a través de la unidad de transmisión y a través del adaptador (52) a la unidad de puño y al instrumento. 40. Procedimiento según la reivindicación 21, comprendiendo además el control del brazo de manipulación (42) utilizando un servomecanismo acoplado a un controlador remoto. 12   13   14     16   17   18   19     21