ES2443015T3 - Manipulador quirúrgico para un sistema telerrobótico - Google Patents

Abstract

Un aparato para su uso en un sistema quirúrgico robótico que comprende: un instrumento quirúrgico (14) y un conjunto manipulador (2) que tiene un porta-instrumento (4) que está montado deforma liberable en una base (6) y un conjunto de accionamiento (7) para manipular el instrumento quirúrgico (14),que está acoplado de forma liberable al porta-instrumento (4), en al menos dos grados de libertad; en donde el instrumento quirúrgico (14) comprende: un eje (100) que tiene un extremo distal (104) y un extremo proximal (102); un efector extremo accionable (120) enel extremo distal (104) de dicho eje (100); al menos un elemento alargado (136) conectado al efector extremo (120)para causar el accionamiento de dicho efector extremo (120) en respuesta al movimiento de al menos uno de dichoselementos alargados (136); y al menos un cuerpo accionado (132) dispuesto en el extremo proximal (102) de dichoeje (100), estando acoplado al menos uno de dichos cuerpos accionados (132) a al menos uno de dichos elementosalargados (136) de manera que el accionamiento de al menos uno de dichos cuerpos accionados (132) causa elmovimiento de al menos uno de dichos elementos alargados (136); en donde dicho conjunto de accionamiento (7) comprende un cuerpo de accionamiento rotativo (18) acoplable con almenos uno de dichos cuerpos accionados (132), siendo al menos uno de dichos cuerpos accionados (132)accionable selectivamente por al menos uno de dichos cuerpos de accionamiento rotativo (20) cuando dichoscuerpos accionado y de accionamiento se acoplan operativamente; en donde al menos uno de dichos cuerpos accionados (132) puede acoplarse de manera liberable al conjunto deaccionamiento (7); y en donde dicho conjunto manipulador (2) está soportado por un posicionador centrador remoto (300) queproporciona dos grados de libertad para posicionar el conjunto manipulador y constreñir el conjunto manipulador,durante su uso, para girar alrededor de un orificio de entrada.

Description

Manipulador quirurgico para un sistema telerrobotico

Antecedentes de la invencion

Esta invencion se refiere a manipuladores quirurgicos y, mas particularmente, a un aparato asistido roboticamente 5 para utilizarse en cirugia.

En la cirugia laparoscopica tradicional, el abdomen del paciente se insufla con gas y se pasan manguitos de trocar a traves de pequenas incisiones (aproximadamente 12,7 mm (1/2 pulgada)) para proporcionar orificios de entrada para los instrumentos quirurgicos laparoscopicos. Los instrumentos quirurgicos laparoscopicos incluyen en general un laparoscopio para observar el campo quirurgico y utiles de trabajo tales como pinzas, agarradores, tijeras, 10 grapadoras y porta-agujas. Los utiles de trabajo son similares a los utilizados en la cirugia convencional (abierta), excepto que el extremo de trabajo de cada util estar separado de su asidero por un tubo de extension de aproximadamente 305 mm (12 pulgadas) de longitud. Para llevar a cabo procedimientos quirurgicos, el cirujano pasa los instrumentos a traves de los manguitos de trocar y los manipula en el interior del abdomen haciendoles deslizar hacia dentro y fuera a traves de los manguitos, haciendolos girar en los manguitos, apalancando (es decir,

15 pivotando) los manguitos en la pared abdominal y haciendo actuar efectores perifericos en el extremo distal de los instrumentos.

En la cirugia asistida roboticamente y en cirugia telerrobotica (procedimientos ambos abiertos y endoscopicos), la posicion de los instrumentos quirurgicos es controlada por servomotores en lugar de hacerlo directamente de forma manual o con pinzas fijas. Los servomotores siguen los movimientos de las manos del cirujano a medida que este 20 manipula los dispositivos de control de entrada y observa la operacion por medio de una imagen exhibida desde una posicion que puede ser distante del paciente. Los servomotores forman habitualmente parte de un dispositivo electromecanico o manipulador quirurgico que soporta y controla los instrumentos quirurgicos que han sido introducidos directamente en un sitio quirurgico abierto o a traves de manguitos de trocar dentro del cuerpo, tal como el abdomen del paciente. Durante la operacion, el manipulador quirurgico proporciona accionamiento mecanico y

25 control de una variedad de instrumentos quirurgicos, tales como agarradores de tejidos, impulsores de agujas, etc, cada uno de los cuales realiza diversas funciones para el cirujano, es decir, para sostener o impulsar una aguja, agarrar un vaso sanguineo o diseccionar tejido.

Este nuevo metodo de realizacion de telecirugia a traves de la manipulacion a distancia dara lugar a muchos nuevos desafios. Uno de tales desafios reside en la transmision de sensaciones de posicion, fuerza y tactiles desde el 30 instrumento quirurgico de nuevo a las manos del cirujano a medida que este hace funcionar el sistema telerrobotico. Al contrario que otras tecnicas de manipulacion a distancia, la telecirugia puede hacer que el cirujano tenga la sensacion de que esta manipulando los instrumentos quirurgicos directamente con la mano. Por ejemplo, cuando el instrumento se acopla con una estructura de tejido u organo dentro del paciente, el sistema sera capaz de detectar la fuerza de reaccion contra el instrumento y transmitir dicha fuerza a los dispositivos de control de entrada. De esta 35 manera, el cirujano puede ver como el instrumento contacta con la estructura del tejido en la imagen exhibida de forma visual y siente directamente la presion de este contacto en los dispositivos de control de entrada. Sin embargo, la consecucion de una realimentacion adecuada puede se problematica debido a otros factores que actuan sobre el sistema, tales como friccion dentro de los mecanismos telerroboticos, fuerza de gravedad e inerciales que actuan sobre el manipulador quirurgico o fuerzas ejercidas sobre un manguito de trocar por la incision

40 quirurgica.

Ademas, para lograr una telecirugia eficaz, el manipulador ha de ser altamente sensible y debe ser capaz de seguir con precision incluso los movimientos de las manos que son mas rapidos que los utilizados frecuentemente por el cirujano en la realizacion de procedimientos quirurgicos. Para conseguir este comportamiento rapido y sensible, debe disenarse un servosistema telerrobotico que tenga un ancho de banda apropiadamente elevado lo cual

45 requiere que el manipulador sea disenado para presentar una baja inercia y utilizar motores de accionamiento con una relacion de transmision relativamente baja o acoplamientos por poleas.

Otro desafio de la telecirugia se deriva del hecho de que una porcion del manipulador quirurgico electromecanico estara en contacto directo con los instrumentos quirurgicos y estara tambien situada en posicion adyacente al punto de operacion. En consecuencia, el manipulador quirurgico puede llegar a quedar contaminado durante la cirugia y 50 habitualmente se desecha o se esteriliza entre las operaciones. Como es logico, desde un punto de vista economico, seria preferible esterilizar el dispositivo. Sin embargo, los servomotores, sensores y conexiones electricas que se necesitan para controlar roboticamente los motores no pueden ser esterilizados habitualmente empleando metodos convencionales, por ejemplo, vapor de agua, calor y presion o productos quimicos, debido a que resultarian danados

o destruidos en el proceso de esterilizacion.

55 Otro desafio mas es que distintos instrumentos quirurgicos se uniran y desuniran del mismo porta-instrumento un

numero de veces durante una operacion. En los procedimientos laparoscopicos, por ejemplo, el numero de orificios de entrada en el abdomen del paciente es limitado generalmente durante la operacion debido a limitaciones de espacio, asi como al deseo de evitar incisiones innecesarias en el paciente. De este modo, habitualmente se introducira un numero de diferentes instrumentos quirurgicos a traves del mismo manguito de trocar durante la operacion. Similarmente, en cirugia abierta, generalmente no existe suficiente espacio alrededor del punto quirurgico para situar mas de uno o dos manipuladores quirurgicos y, por tanto, el asistente del cirujano se vera obligado a retirar frecuentemente instrumentos del porta y cambiarlos por otros utiles quirurgicos.

En consecuencia, lo que se necesita es un sistema y metodo para sostener y manipular instrumentos quirurgicos con control remoto y para acoplar de forma liberable un instrumento quirurgico en un porta-instrumento. El aparato debera estar configurado para una facil esterilizacion, de manera que pueda reutilizarse una vez que ha quedado contaminado durante una operacion. El aparato debera ser capaz ademas de proporcionar al cirujano la adecuada realimentacion de fuerzas transmitidas hacia y desde el instrumento quirurgico durante la operacion telerrobotica y debera estar configurado para compensar las fuerzas gravitacionales que actuan sobre el aparato, de modo que dichos factores no pueden ser sentidos por el cirujano. Ademas, el aparato debera ser altamente sensible y ha de ser capaz de seguir con precision los movimientos de las manos que incluso son mas rapidos que los utilizados frecuentemente por el cirujano en la realizacion de procedimientos quirurgicos. Por otro lado, seria tambien deseable proporcionar un sistema configurado para acoplar y desacoplar rapida y facilmente el instrumento del porta para reducir al minimo el tiempo de intercambio del instrumento durante la cirugia endoscopica.

La EP 0�21009 describe forceps quirurgicos manuales que tienen mordazas que se pueden mover por medio de un asidero de disparador manual por via de un eje de accionamiento acoplado a las mordazas.

La WO 95/03001 describe un instrumento quirurgico que tiene un mango, un cilindro y una punta efectora extrema de trabajo. El cilindro es en general tubular estando uno de los extremos conectado de forma liberable al mango. El efector extremo esta unido de manera movil al otro extremo del cilindro y puede ser situado y operado independientemente a traves de multiples elementos de articulacion conectados a una fuente de potencia motriz alojada en o unida al mango. El instrumento es operado y controlado por un microprocesador, un controlador multidimensional o contactos electricos incluidos en el mango. En la modalidad preferida, el efector extremo es de tipo tijera, pero pueden unirse al mango otros efectores extremos tales como asideros, mordazas, disectores o accionadores de aguja.

Resumen de la invencion

La presente invencion proporciona un aparato para su uso en un sistema quirurgico robotico como se indica en las reivindicaciones adjuntas.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona un aparato para su uso en un sistema quirurgico robotico que comprende: un instrumento quirurgico y un conjunto manipulador que tiene un portainstrumento que esta montado de forma liberable en una base y un conjunto de accionamiento para manipular el instrumento quirurgico, que esta acoplado de forma liberable al porta-instrumento, en al menos dos grados de libertad; en donde el instrumento quirurgico comprende: un eje que tiene un extremo distal y un extremo proximal; un efector extremo accionable en el extremo distal de dicho eje; al menos un elemento alargado conectado al efector extremo para causar el accionamiento de dicho efector extremo en respuesta al movimiento de al menos uno de dichos elementos alargados; y al menos un cuerpo accionado dispuesto en el extremo proximal de dicho eje, estando acoplado al menos uno de dichos cuerpos accionados a al menos uno de dichos elementos alargados de manera que el accionamiento de al menos uno de dichos cuerpos accionados causa el movimiento de al menos uno de dichos elementos alargados; en donde dicho conjunto de accionamiento comprende un cuerpo de accionamiento rotativo acoplable con al menos uno de dichos cuerpos accionados, siendo al menos uno de dichos cuerpos accionados accionable selectivamente por al menos uno de dichos cuerpos de accionamiento rotativo cuando dichos cuerpos accionado y de accionamiento se acoplan operativamente; en donde al menos uno de dichos cuerpos accionados puede acoplarse de manera liberable al conjunto de accionamiento; y en donde dicho conjunto manipulador esta soportado por un posicionador centrador remoto que proporciona dos grados de libertad para posicionar el conjunto manipulador y constrenir el conjunto manipulador, durante su uso, para girar alrededor de un orificio de entrada.

De acuerdo con una modalidad, se proporcionan un aparato y un metodo para sostener y manipular de forma liberable un instrumento quirurgico durante una operacion abierta convencional o durante procedimientos endoscopicos, tal como laparoscopia. El aparato incluye un conjunto manipulador que tiene un porta-instrumento acoplado de forma liberable a un conjunto de accionamiento, de manera que el porta pueda ser esterilizado. El conjunto incluye ademas un elemento sensor de fuerza montado en posicion distal con respecto al porta y al conjunto de accionamiento, para detectar las fuerzas ejercidas sobre el instrumento quirurgico y proporcionar una realimentacion de las mismas al cirujano. Esta modalidad esta dirigida tambien a un sistema y metodo para sostener de forma liberable un instrumento quirurgico. El sistema incluye un soporte del instrumento para inmovilizar automaticamente pasadores de montaje en el instrumento dentro de ranuras de bloqueo en el porta-instrumento,

para acoplar de forma liberable el instrumento con el porta. Por medio de un movimiento de bloqueo por torsion, el cirujano puede acoplar y desacoplar rapidamente varios instrumentos del porta durante un procedimiento quirurgico, tal como cirugia abierta, laparoscopia o toracoscopia.

En una modalidad, el aparato comprende una base de soporte que puede fijarse a una superficie, tal como una mesa de operaciones, por medio de varios dispositivos posicionadores accionados de forma pasiva o mecanica, y un porta-instrumento que puede montarse de forma movil sobre la base. El porta-instrumento comprende un cuerpo y un soporte del instrumento acoplado de forma movil al cuerpo y que presenta una interfase que puede acoplarse con el instrumento quirurgico para montar de forma liberable el instrumento en el porta-instrumento. Un conjunto de accionamiento esta acoplado operativamente al porta-instrumento para aportar al instrumento al menos dos grados de libertad. El conjunto de accionamiento incluye un primer accionamiento para mover el soporte del instrumento y un segundo accionamiento para mover el porta-instrumento con respecto a la base del soporte. El aparato incluye medios para acoplar de forma liberable el porta-instrumento con la base y el conjunto de accionamiento, de manera que el porta pueda separarse del resto del dispositivo y esterilizarse despues de un procedimiento quirurgico.

En una configuracion especifica, la base del soporte incluye un bastidor con elementos de soporte distal y proximal y un par de ejes montados rotativamente dentro de los elementos de soporte. El porta-instrumento esta montado de forma deslizante en los ejes de los soportes para mover axialmente el instrumento. Ademas, los ejes estan cada uno de ellos acoplados a un motor de accionamiento para aportar al instrumento un segundo y un tercero grados de libertad, por ejemplo, rotacion y accionamiento del efector periferico. Los motores de accionamiento estan acoplados al elemento de soporte proximal, de manera que los mismos no resultaran contaminados durante la cirugia. Los ejes rotativos pueden ser retirados haciendolos deslizar hacia arriba y fuera del acoplamiento con sus cojinetes inferiores y porta-instrumento, de manera que el porta-instrumento puede ser separado facilmente de la base del soporte para su esterilizacion. La porcion inferior de la base del soporte (que incluye el elemento de soporte distal) tambien se puede esterilizar para descontaminar aquellas partes que han estado en contacto con el porta-instrumento. De esta manera, el manipulador quirurgico puede ser esterilizado facilmente despues de un procedimiento quirurgico sin danar los servomotores o las conexiones electricas requeridas para el sistema telerrobotico.

La base del soporte comprende ademas un manguito, tal como un manguito de canula o trocar, montado en el elemento de soporte distal. El manguito tiene un paso axial para recibir el instrumento a traves del mismo y un elemento sensor de fuerza montado dentro del paso axial cerca del extremo distal del manguito. El elemento sensor de fuerza esta configurado para detectar fuerzas laterales ejercidas sobre el elemento por la porcion distal del instrumento durante la cirugia. Puesto que el elemento sensor de fuerza esta montado en posicion distal respecto al resto del aparato, el mismo no resulta perturbado por las fuerzas que puedan ser ejercidas sobre la canula por la incision quirurgica o por las fuerzas de gravedad y de inercia que actuan sobre el porta-instrumento. Cuando esta soportado por un dispositivo posicionador, el manipulador quirurgico se puede emplear con inclinometro para determinar la orientacion verdadera del porta-instrumento con respecto a la direccion del campo gravitacional local. El uso del inclinometro y de sensores de fuerza con el manipulador facilita el diseno de un sistema telerrobotico en donde el cirujano detectara directamente las fuerzas que actuan contra el extremo del instrumento, sin ser afectado por fuerzas extranas que actuen sobre el mecanismo telerrobotico. En otras palabras, el cirujano sentira como si sus manos estan sosteniendo el instrumento en el momento en el cual el instrumento entra en contacto con el elemento sensor de fuerza.

Una modalidad resulta particularmente util para sostener y manipular un instrumento quirurgico que tiene un efector periferico, tal como un par de mordazas, acoplado al extremo distal del eje del instrumento. Para ese fin, el portainstrumento incluye ademas un accionador que tiene una interfase que puede acoplarse con un accionador del efector periferico en el instrumento. El accionador incluye un acoplamiento que conecta el accionador con el conjunto de accionamiento para mover axialmente una porcion del accionador con respecto a la base del soporte, accionando con ello al efector periferico del instrumento. En una configuracion preferida, el acoplamiento consiste en un accionador helicoidal concentrico que traduce la rotacion desde un motor de accionamiento a un movimiento axial del accionador del efector periferico. Debido al diseno simetrico del accionador helicoidal, la fuerza de accionamiento aplicada por el motor de accionamiento no generara cargas laterales eficaces sobre el instrumento, lo cual evita el acoplamiento friccional con otros grados de libertad tal como movimiento axial y rotacion del instrumento.

En otro ejemplo, el instrumento comprende un eje alargado con extremos proximal y distal y un medio de montaje que tiene un saliente que se extiende radialmente desde el eje entre los extremos proximal y distal. Un portainstrumento comprende un soporte que tiene un cuerpo con un paso axial para recibir el eje del instrumento y un primer agujero en comunicacion con el paso axial para recibir el saliente. Un segundo agujero esta practicado en el cuerpo transversalmente al primer agujero y en comunicacion con este ultimo, de manera que el saliente puede ser girado dentro del segundo agujero. Para evitar que el instrumento realice una torsion accidental y con ello se desacople del porta-instrumento durante la cirugia, el porta incluye ademas un medio de bloqueo acoplado al cuerpo para inmovilizar automaticamente el saliente dentro del segundo agujero, reteniendo con ello de forma liberable el instrumento en el porta-instrumento.

En una configuracion preferida, el saliente del medio de montaje comprende un par de brazos opuestos, tales como pasadores de montaje, que se extienden hacia el exterior desde el eje del instrumento. El primer agujero es una ranura que se extiende axialmente para recibir los pasadores de montaje y el segundo agujero es una ranura de bloqueo perpendicular que tiene una primera porcion alineada con la ranura axial y una segunda porcion que se extiende circunferencialmente alrededor del cuerpo del soporte del instrumento. Con esta configuracion, los pasadores de montaje pueden ser deslizados a traves de la ranura axial y girados en la ranura de bloqueo para acoplar el instrumento en el porta. El instrumento puede ser separado realizando las mismas dos etapas pero en orden inverso. Con este movimiento de bloqueo por torsion, el cirujano puede acoplar y desacoplar rapidamente varios instrumentos del porta-instrumento durante un procedimiento quirurgico.

El medio de bloqueo comprende preferentemente un conjunto de pestillo liberable para inmovilizar los pasadores de montaje en el porta-instrumento. El conjunto de pestillo incluye un percutor accionado por resorte y acoplado a un pestillo que normalmente bloquea el instrumento en su sitio al capturar el pasador de montaje en la ranura de bloqueo. El percutor tiene un boton que se extiende hacia el exterior desde el porta-instrumento para retirar el pestillo de la ranura de bloqueo. El boton puede ser oprimido manual o automaticamente para liberar los pasadores de montaje y permitir el intercambio de instrumento cuando el cirujano tiene un facil acceso al instrumento.

Las modalidades son particularmente utiles para sostener de forma liberable un instrumento endoscopico configurado para introducirse a traves de una pequena penetracion percutanea al interior de una cavidad del cuerpo, por ejemplo, la cavidad abdominal o toracica. Para ese fin, el instrumento incluye preferentemente un efector periferico, tal como un par de mordazas, acoplado al extremo distal para acoplarse con una estructura de tejido dentro de la cavidad del cuerpo. Para accionar el efector periferico, el instrumento tiene un segundo par de brazos, tales como pasadores accionadores, que se extienden lateralmente desde el eje y acoplados operativamente con el efector periferico. Con preferencia, los pasadores accionadores son axialmente desplazables con respecto al eje para accionar el efector periferico (por ejemplo, para abrir y cerrar las mordazas). El porta-instrumento incluye ademas un accionador acoplado de forma liberable con los brazos accionadores y con accionador externo para accionar el efector periferico. El accionador incluye preferentemente una interfase de bloqueo por torsion que tiene ranuras transversales similares a las descritas para el soporte del instrumento, de manera que el instrumento se puede acoplar o desacoplar simultaneamente tanto del soporte del instrumento como del accionador.

Otras caracteristicas y ventajas se desprenderan de las siguiente descripcion en donde se ofrece con detalle la modalidad preferida en combinacion con los dibujos adjuntos.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es una vista en alzado en seccion parcial de un instrumento quirurgico endoscopico robotico montado en un conjunto manipulador de acuerdo con la presente invencion.

La figura 1A es una vista en alzado en seccion parcial del conjunto manipulador de la figura 1 y que ilustra la separacion de un porta-instrumento del resto del conjunto.

Las figuras 2A y 2B son vistas en seccion transversal lateral y frontal, aumentadas, respectivamente, del instrumento quirurgico de la figura 1.

Las figuras 3A y 3B son vistas en perspectiva de un soporte del instrumento y de un enganche de pasadores accionadores, respectivamente, para montar de forma liberable el instrumento quirurgico en el conjunto manipulador.

La figura 4 es una vista en alzado frontal del instrumento quirurgico montado dentro del soporte del instrumento y del enganche de los pasadores accionadores de las figuras 3A y 3B.

La figura 5 es una vista en alzado frontal de un accionador para proporcionar el movimiento axial del enganche de los pasadores accionadores de la figura 3B.

Las figuras A y �B son vistas en seccion transversal aumentadas de un conjunto de carro accionador y de un accionador helicoidal del accionador de la figura 5.

La figura 7 es un detalle aumentado de una porcion del bastidor del conjunto manipulador de la figura 1 que ilustra un mecanismo de acoplamiento para separar los ejes del bastidor.

La figura es una vista en seccion transversal parcial del soporte del instrumento de la figura 3A que ilustra un mecanismo de bloqueo para una interfase de bloqueo por torsion de acuerdo con la presente invencion.

La figura 9 es una vista en alzado de un aparato auxiliar no incluido en la presente invencion, un aparato centrador remoto para mantener el conjunto manipulador de la figura 1.

Descripcion de las modalidades preferidas

Con referencia detallada a los dibujos, en donde numeros iguales representan elementos tambien iguales, se ilustra un conjunto manipulador 2 segun los principios de la invencion. El conjunto manipulador 2 incluye en general un porta-instrumento 4 montado de forma liberable en una base y un conjunto de accionamiento 7 para manipular un instrumento quirurgico 14 acoplado de forma liberable en el porta-instrumento 4.

Con referencia a la figura 1, la base comprende un bastidor 1� que tiene elementos de soporte alargados proximal y distal 17, 19 y un primero y un segundo ejes estriados esfericos 1�, 20 acoplados rotativamente en los elementos de soporte 17, 19 por medio de los cojinetes 22. El bastidor 1� incluye ademas una mensula de soporte 24 para unir el conjunto manipulador 2 a un aparato centrador remoto 300, como se expondra con mayor detalle mas adelante (vease la figura 9). El conjunto de accionamiento 7 comprende un primero, segundo y tercero accionamientos �, 10, 12, que estan dispuestos en el bastidor 1� y configurados para proporcionar tres grados de libertad en el instrumento quirurgico 14. En la modalidad preferida, el primer accionamiento� gira el instrumento 14 alrededor de su propio eje, el tercer accionamiento 10 acciona a un efector periferico 120 en el extremo distal del instrumento 14 y el segundo accionamiento 12 desplaza axialmente el instrumento 14 con respecto al bastidor 1�. Como es logico, los expertos en la materia podran reconocer facilmente que son posibles otras configuraciones. por ejemplo, el conjunto 2 puede incluir otros accionamientos para proporcionar otros grados de libertad en el instrumento quirurgico 14, tal como rotacion y flexion de una munequilla del instrumento.

El primer accionamiento comprende un motor de accionamiento rotativo 2� fijado en el bastidor 1� y acoplado al primer eje 1� mediante una correa de transmision 2� para girar el primer eje 1� con respecto al bastidor 1�. El segundo accionamiento 10 comprende un motor de accionamiento de agarre 30 fijado en el bastidor 1� y acoplado al segundo eje 20 mediante una correa de transmision 32 para girar el segundo eje 20 con respecto al bastidor 1 . El tercer accionamiento 12 comprende un motor de accionamiento vertical 34 acoplado al porta-instrumento 4 por medio de una correa de transmision 3� y dos poleas 3� para desplazar axialmente el porta-instrumento 4 con respecto al bastidor 1�. Los motores de accionamiento 2�, 30, 34 estan acoplados preferentemente a un mecanismo controlador por via de electronica de servo-control (no mostrada) para formar un sistema telerrobotico de funcionamiento del instrumento quirurgico 14 con control remoto. Los motores de accionamiento siguen los movimientos de las manos del cirujano a medida que este manipula los dispositivos de control de entrada en una posicion que puede ser distante del paciente. Un sistema telerrobotico adecuado para controlar los motores de accionamiento se describe en la solicitud copendiente cedida legalmente �o. de serie 0�/� 23.932 presentada el 1/21/92 �ELEOPERA�OR S�S�EMA A�D ME��OD W��� �ELEPRESE�CE, publicada como US 5 �0 5.

El servosistema telerrobotico antes descrito tiene preferentemente un ancho de banda con una frecuencia de corte a 3 dB de al menos 10 hz, de manera que el sistema puede responder con rapidez y precision a los movimientos rapidos de las manos realizados por el cirujano. Para trabajar eficazmente con este sistema, el porta-instrumento 4 tiene una inercia relativamente baja y los motores de accionamiento 2�, 30, 34 tienen una relacion de transmision relativamente baja o acoplamientos por poleas.

En una modalidad especifica, el instrumento quirurgico 14 es un instrumento endoscopico configurado para introducirse a traves de una perforacion percutanea al interior de una cavidad del cuerpo, tal como la cavidad abdominal o toracica. En esta modalidad, el conjunto manipulador 2 soporta una canula 50 en el elemento de soporte distal 19 del bastidor 1� para situarse en la incision de entrada durante un procedimiento quirurgico endoscopico (puede apreciarse que la canula 50 se ilustra de forma esquematica en la figura 1 y habitualmente sera mucho mas larga). La canula 50 es preferentemente un manguito de trocar estanco a los gases, convencional, adaptado para cirugia laparoscopica, tal como reseccion de colon y fundoplicacion de �issen.

Como se muestra en la figura 1, la canula 50 incluye preferentemente un elemento sensor de fuerza 52, tal como un medidor de deformaciones o un resistor sensor de fuerza, dispuesto en un cojinete anular 54 dentro de la canula 50. El cojinete 54 soporta al instrumento 14 durante la cirugia, permitiendo que el instrumento pueda girar y moverse axialmente a traves del anima central del cojinete 54. El cojinete 54 transmite las fuerzas laterales ejercidas por el instrumento 14 al elemento sensor de fuerza 52, el cual esta conectado operativamente al mecanismo controlador para transmitir dichas fuerzas a los dispositivos de control de entrada (no mostrados) mantenidos por el cirujano en el sistema telerrobotico. De esta manera, las fuerzas que actuan sobre el instrumento 14 pueden ser detectadas sin perturbaciones derivadas de las fuerzas que actuan sobre la canula 50, tal como el tejido que rodea a la incision quirurgica, o bien por fuerzas de gravedad y de inercia que actuan sobre el conjunto manipulador 2. Esto facilita el uso del conjunto manipulador en un sistema robotico debido a que el cirujano detecta directamente las fuerzas que actuan contra el extremo del instrumento 14. Como es logico, las fuerzas gravitacionales que actuan sobre el extremo distal del instrumento 14 seran tambien detectadas por el elemento sensor de fuerza 52. Sin embargo, dichas fuerzas seran tambien detectadas por el cirujano durante la manipulacion directa del instrumento.

Como se muestra en la figura 1, el porta-instrumento 4 comprende un chasis �0 montado en los ejes 1 �, 20 por medio de cojinetes estriados esfericos �2, 4, de manera que el chasis 0 se puede mover axialmente con respecto a los ejes 1 �, 20, pero no puede girar con los ejes 1 �, 20. El chasis �0 esta construido preferentemente de un

�0

material que aguantara la exposicion a los procesos de esterilizacion a elevada temperatura, tal como acero inoxidable, de manera que el chasis 0 puede ser esterilizado despues de un procedimiento quirurgico. El chasis 0 incluye un cavidad central para recibir el instrumento quirurgico 14 y un brazo que se extiende lateralmente desde el chasis �0. El brazo esta fijado a la correa de transmision 3�, de modo que la rotacion de la correa de transmision 3� causa el movimiento del porta-instrumento 4 en la direccion axial a lo largo de los ejes 1�, 20.

El porta-instrumento 4 esta acoplado de forma liberable a la base y a los motores de accionamiento, de modo que el porta entero 4 puede ser retirado y esterilizado por metodos convencionales, tales como vapor de agua, calor y presion, productos quimicos, etc. En la configuracion preferida, el brazo incluye un conmutador electrico de palanca de dos direcciones �9 que puede ser girado para liberar el brazo respecto de la correa de transmision 3 (figura 1). Ademas, los ejes 1 , 20 estan acoplados de forma liberable a los cojinetes 22, de manera que los ejes pueden extraerse axialmente de los elementos de soporte 17, 19 del bastidor 1�, como se muestra en la figura 1A. Para este fin, los cojinetes distales 22 incluyen preferentemente un mecanismo de acoplamiento para poder retirar los ejes 1 , 20. Como se muestra en la figura 7, el elemento de soporte distal 19 incluye un collarin de soporte 71 dentro de cada cojinete distal 22 que tiene un anima interior 72 para el paso de uno de los ejes 1�, 20. Cada collarin de soporte 71 tiene una acanaladura interna 73 y los ejes 1� , 20 tienen cada uno de ellos una acanaladura anular 74 (vease la figura 1A) cerca de sus extremos inferiores y que queda alineada con las acanaladuras internas 73 cuando los ejes se montan de forma adecuada dentro del bastidor 1� (figura 1). Una presilla elastica 75 esta situada dentro de cada acanaladura interna 73 para retener cada eje 1 , 20 dentro del respectivo collarin de soporte 71. La presilla elastica 74 tiene una discontinuidad (no mostrada) para permitir la retirada de los ejes 1 , 20 tras la aplicacion de una fuerza axial de umbral a los ejes.

Para retirar el porta-instrumento 4 de la base �, el cirujano gira el conmutador de palanca �9 para liberar el brazo respecto de la correa de transmision 3� y separa las correas de transmision 2�, 32 respecto de los accionamientos

�, 10. Como se muestra en la figura 1A, el cirujano sostiene el porta-instrumento 4 y empuja los ejes 1 �, 20 hacia arriba, proporcionando una fuerza suficiente para liberar las presillas elasticas 75. Los ejes 1�, 20 se desacoplaran de los cojinetes distales 22 y deslizaran a traves de los cojinetes estriados esfericos 2, �4, de manera que el portainstrumento 4 se desconecta de la base �. �a de entenderse que la invencion no queda limitada a los medios antes descritos para acoplar de forma liberable el porta-instrumento 4 a la base y conjunto de accionamiento 7. Por ejemplo, el elemento de soporte distal 19 se puede acoplar de forma liberable al resto del bastidor 1 �, de manera que el cirujano simplemente retira el elemento 19 y desliza el porta hacia abajo y fuera de los ejes 1�, 20. El elemento de soporte proximal 17 se puede acoplar de forma liberable al bastidor 1� de un modo similar. Alternativamente, los motores de accionamiento pueden estar alojados en una servo-caja separada (no mostrada) que esta unida de forma liberable a la base . En esta configuracion, la servo-caja se retirara de la base de modo que pueda esterilizarse toda la base �, junto con el porta 4.

La porcion inferior de la base (incluyendo el elemento de soporte distal 19) tambien se puede esterilizar para descontaminar aquellas partes que han entrado en contacto con el porta 4 o instrumento 14 (por ejemplo, por inmersion de la porcion inferior de la base � en un bano de esterilizacion). Para facilitar este tipo de esterilizacion, los ejes 1�, 20 seran preferentemente de una longitud algo mayor que la mostrada en la figura 1, de manera que la porcion superior de la base , incluyendo el conjunto de accionamiento 7, queda dispuesta los suficientemente retirada del porta 4 e instrumento 14. De este modo, el manipulador quirurgico puede ser esterilizado facilmente despues de un procedimiento quirurgico sin danar los motores de accionamiento o las conexiones electricas requeridas para el sistema telerrobotico.

El porta-instrumento 4 incluye ademas un soporte 70 del instrumento (vease detalles en la figura 3A), para acoplar de forma liberable el instrumento quirurgico 14 en el conjunto manipulador. El soporte 70 del instrumento esta montado rotativamente dentro del chasis �0 por medio de cojinetes de montaje 74, de manera que el soporte 70 y el instrumento pueden girar en los mismos. Como se muestra en la figura 1, el soporte 70 esta circunscrito por un engranaje anular 7� que tiene dientes que engranan con los dientes de un engranaje impulsor 7 montado en el primer eje 1 �. El engranaje impulsor 7 esta configurado alrededor del primer eje 1 de tal manera que girara con el primer eje 1 , girando con ello el soporte 70 del instrumento y con este el instrumento quirurgico. El engranaje impulsor 7 esta configurado tambien para moverse axialmente con respecto al primer eje 1�, para permitir el movimiento axial del porta-instrumento 4 con respecto al bastidor 1�.

El porta-instrumento 4 incluye ademas un accionador �0 (veanse detalles en la figura 5) montado de forma movil dentro de ranuras de guia axiales 2 en cualquier lado del chasis 0. El accionador �0 comprende un accionador helicoidal �4 (veanse detalles en la figura �B) que tiene un engranaje anular que engrana con un engranaje impulsor de agarre �� montado en el segundo eje 20. La rotacion del segundo eje 20 causa la rotacion del engranaje impulsor de agarre , girando con ello el engranaje anular y el accionador helicoidal �4 dentro del chasis �0. El accionador 0 incluye ademas un conjunto de carro accionador (veanse detalles en la figura �A) para acoplar de forma liberable un accionador del efector periferico del instrumento quirurgico 14 al porta-instrumento 4 (vease figura 2). El conjunto de carro 90 esta montado dentro del accionador helicoidal �4 y chasis 0, de modo que la rotacion del accionador helicoidal �4 causa el correspondiente movimiento axial del conjunto de carro 90 con respecto al chasis �0, como se expondra mas adelante con mayor detalle.

Las figuras 2A y 2B ilustran una modalidad especifica de un instrumento quirurgico endoscopico 14 capaz de ser operado por un manipulador motorizado, tal como el conjunto manipulador 2, para cirugia telerrobotica. El instrumento quirurgico 14 puede consistir en una variedad de instrumentos endoscopicos convencionales adaptados para ser suministrados a traves de una penetracion percutanea al interior de una cavidad del cuerpo, tales como sujetadores de tejidos, impulsores de agujas, microtijeras, disectores de electrocauterio, etc. En la modalidad preferida, el instrumento 14 es un sujetador de tejidos que comprende un eje 100 que tiene un extremo proximal 102, un extremo distal 104 y un eje longitudinal 10� entre los mismos. Un asidero moleteado 114 esta unido al extremo proximal 102 del eje 100 para facilitar la manipulacion del instrumento 14.

El eje 100 es preferentemente un tubo de acero inoxidable que tiene un diametro exterior de 2-10 mm, normalmente 4-�mm, con el fin de ajustarse dentro de una canula que tiene un diametro interior de 2-15 mm. El eje 100 puede introducirse tambien directamente a traves de una incision percutanea en el paciente. El eje 100 tiene una longitud seleccionada para alcanzar un sitio diana en una cavidad del cuerpo, tal como el abdomen, y para extenderse lo suficientemente fuera de la cavidad del cuerpo para facilitar una manipulacion sencilla del instrumento quirurgico 14. De este modo, el eje 100 tendra una longitud comprendida al menos entre 10 cm y 40 cm y con preferencia entre 17 cm y 30 cm. Debe apreciarse que aunque el eje 100 se muestra en los dibujos como teniendo una forma en seccion transversal circular, el eje 100 podria tener alternativamente una forma en seccion transversal rectangular, triangular, ovalada o acanalada.

En una configuracion especifica, el eje 100 incluye un medio de montaje para acoplar de forma liberable el instrumento quirurgico 14 con el soporte 70 del instrumento y con el primer accionamiento del conjunto manipulador 2. En la modalidad preferida, el medio de montaje comprende un par de pasadores de montaje opuestos 11 que se extienden lateralmente hacia el exterior respecto del eje 100. Los pasadores de montaje 11 estan conectados de forma rigida al eje 100 y estan adaptados para acoplarse con una interfase de bloqueo por torsion en el soporte 70 del instrumento, como se expone detalladamente mas adelante. �a de entenderse que la invencion no queda limitada a un par de pasadores opuestos y el medio de montaje puede incluir un solo pasador de montaje o una pluralidad de pasadores que se extienden circunferencialmente alrededor del eje. Alternativamente, los pasadores 11� pueden presentar otras diversas formas, tal como esferica o anular, si asi se desea.

El instrumento 14 incluye un efector periferico 120 que se extiende desde el extremo distal 104 para acoplarse con una estructura de tejido del paciente, tal como el abdomen, durante la cirugia laparoscopica. En la modalidad preferida, el efector periferico 120 comprende un par de mordazas 122, 124 que pueden moverse entre posiciones abierta y cerrada para sujetar un vaso sanguineo, mantener una sutura, etc. Las mordazas 122, 124 tienen preferentemente acanaladuras transversales u otras caracteristicas de textura (no mostradas) en superficies opuestas, para facilitar el agarre de la estructura de tejido. Para evitar la posibilidad de danos en el tejido al cual se aplican las mordazas 122, 124, las mordazas pueden incluir tambien medios atraumaticos (no mostrados), tales como manguitos elastomeros hechos de caucho, espuma o gasa quirurgica, envueltos alrededor de las mordazas 122, 124.

Para mover las mordazas 122, 124 entre las posiciones abierta y cerrada, el instrumento 14 incluye un accionador del efector periferico acoplado de forma liberable al accionador 0 y al segundo accionamiento 10 del conjunto manipulador 2 (vease figura 4). En la modalidad preferida, el accionador del efector periferico comprende un par de pasadores accionadores opuestos 132 que sobresalen lateralmente de ranuras que se extienden axialmente 134 en el eje 100. Los pasadores accionadores 132 estan acoplados a una varilla alargada 13� dispuesta de forma deslizante dentro de un lumen interior 13� del eje 100. Los pasadores accionadores 132 pueden deslizar dentro de las ranuras 134, de manera que la varilla 13� puede moverse axialmente con respecto al eje 100 y pasadores de montaje 11� para abrir y cerrar las mordazas 122, 124, como es convencional en la tecnica. La varilla alargada 13 tiene un porcion proximal 140 que esta dispuesta dentro de un lumen interior 142 dentro del eje 100 para impedir que los pasadores accionadores 132 se muevan en la direccion lateral y para asegurar que la varilla 13 permanezca generalmente centrada dentro del eje 100 durante el procedimiento quirurgico.

Las mordazas 122, 124 son solicitadas preferentemente a la posicion cerrada mediante un resorte de compresion anular 144 situado dentro del eje 100 entre los pasadores accionadores 132 y un disco anular 14� fijado en la superficie interior del eje 100. Durante los procedimientos endoscopicos, esto permite que el equipo quirurgico pueda introducir las mordazas 122, 124 a traves de la canula 50 (o cualquier otro tipo de penetracion percutanea) y al interior de la cavidad del cuerpo sin que lleguen a pegarse dentro de la canula 50 o danar al tejido circundante.

Las figuras 3A, 3B y 4 ilustran un mecanismo de bloqueo por torsion para conectar de forma liberable el instrumento quirurgico 14 al conjunto manipulador 2 de manera que se puedan cambiar distintos instrumentos durante el procedimiento quirurgico endoscopico. Como se muestra en la figura 3A, el soporte 70 del instrumento comprende un collarin anular 200 que define un anima central 202 para recibir el eje 100 del instrumento quirurgico14. El collarin 200 define ademas una ranura que se extiende axialmente 204 en comunicacion con el anima 202 y dimensiona para permitir que los pasadores de montaje y accionadores 11�, 132 del instrumento 14 puedan deslizar a traves de la misma (vease figura 4). Se han practicado dos ranuras de bloqueo 20� en el collarin anular 200 en un angulo transversal, preferentemente de 90� aproximadamente, con respecto a la ranura que se extiende axialmente 204

(puede observarse que en la figura 3A solo se muestra una de las ranuras de bloqueo). Las ranuras de bloqueo 20 intersectan a la ranura 204 cerca del centro del collarin anular 200 y se extiende circunferencialmente alrededor del anima 202, preferentemente en 90� aproximadamente, para permitir la rotacion de ambos pasadores de montaje 11 que pasan a traves del mismo, como mas adelante se indicara.

Como se muestra en las figuras 3A y �, el soporte 70 del instrumento comprende ademas medios para inmovilizar los pasadores de montaje 11 en las ranuras de bloqueo 20�, de manera que el instrumento no pueda someterse accidentalmente a torsion y con ello se desacople del soporte 70 del instrumento durante la cirugia. Con preferencia, el medio de inmovilizacion comprende un conjunto de pestillo que tiene un percutor 210 dispuesto deslizantemente dentro de un agujero 212 del collarin 200, como se muestra en la figura 3A. El percutor 210 comprende un pestillo 213 en forma de L acoplado a un boton de liberacion 214 por una varilla 215 que se extiende a traves del agujero

212. El percutor 210 puede moverse entre una primera posicion, en donde el pestillo 213 no esta dispuesto dentro de las ranuras de bloqueo 20 de manera que los pasadores de montaje 11� queden libres para girar a traves de las mismas, y una segunda posicion, en donde el pestillo 213 esta dispuesto al menos parcialmente dentro de una de las ranuras de bloqueo 20 con el fin de impedir la rotacion de los pasadores de montaje 11 �. El pestillo 113 es solicitado preferentemente a la segunda posicion o posicion bloqueada mediante un resorte de compresion 21� .

El boton 214 esta dispuesto en la superficie superior del soporte 70 para su accionamiento manual por el cirujano o para su accionamiento automatico mediante la base �. Con preferencia, cuando el porta-instrumento 4 se mueve a su posicion mas proximal (vease figura 1), el elemento de soporte proximal 17 del bastidor 1� oprime al conmutador de liberacion 214 para mover el pestillo 213 a la primera posicion o posicion abierta. Con esta configuracion, los instrumentos pueden ser cambiados unicamente cuando el porta-instrumento se encuentra en la posicion mas proximal, en donde el eje 100 del instrumento 14 es facilmente accesible. Ademas, esto evita la liberacion accidental del instrumento cuando su extremo distal ha penetrado en la canula 50 y queda dispuesto dentro de la cavidad del cuerpo.

Las ranuras de bloqueo axiales y que se intersectan 204, 20� forman una interfase para acoplar de forma liberable los pasadores de montaje 11 del instrumento quirurgico 14 en el porta-instrumento 4. Para insertar el instrumento 14, el cirujano alinea los pasadores de montaje 11� con la ranura axial 204 y desliza el instrumento a traves del anima 202 del collarin anular 200 hasta que los pasadores de montaje 11 quedan alineados con las ranuras de bloqueo 20�, como se muestra en la figura 4. Se hace girar entonces el instrumento en una distancia suficiente, preferentemente alrededor de 1/4 de vuelta, a traves de las ranuras de bloqueo 20� , de manera que los pasadores dejen de estar ya alineados con la ranura axial 204. Cuando el instrumento 14 se mueve axialmente, se libera el conmutador 214 (figura 1) y se mueve el pestillo 213 al interior de las ranuras de bloqueo 20� para impedir que los pasadores de montaje 11� giren de nuevo para quedar alineados con la ranura axial 204, de modo que el instrumento 14 queda asegurado en el soporte 70 del instrumento. Debe apreciarse que se puede utilizar un solo pasador de montaje con la configuracion antes descrita, para inmovilizar el instrumento quirurgico en el soporte. Sin embargo, se prefieren dos pasadores opuestos debido a que esta configuracion reduce las fuerzas de torsion sobre la superficie interior de las ranuras de bloqueo.

Como se muestra en la figura �, el medio de bloqueo incluye preferentemente un trinquete esferico 217 dispuesto dentro del collarin 200. El trinquete esferico 217 es solicitado hacia arriba al interior de una de las ranuras de bloqueo 20� por un resorte 21�. El trinquete esferico 217 sirve para capturar temporalmente los pasadores de montaje 11 en una posicion girada en 90� aproximadamente respecto de la alineacion con la ranura axial 204. Esto asegura que los pasadores de montaje seran girados por completo a la posicion adecuada (es decir, fuera del recorrido del pestillo 213) cuando el instrumento 14 es torsionado dentro del porta-instrumento. De otro modo, cuando el conmutador 214 es liberado, el pestillo 213 podria llegar a acoplarse con los pasadores de montaje 21�, de manera que el pestillo es incapaz de moverse por completo a la posicion bloqueada, causando con ello potencialmente la liberacion accidental del instrumento 14 durante la cirugia.

Como se muestra en las figuras 3B, 4 y 5, el accionador �0 del porta-instrumento 4 comprende ademas un enganche 220 de los pasadores accionadores para retener de forma liberable y mover los pasadores accionadores 132 del instrumento 14. El enganche 220 de los pasadores accionadores esta construido de manera similar al soporte 70 del instrumento (figura 3A), comprendiendo un collarin anular 222 que define un anima 224 para recibir el eje 100 y una ranura que se extiende axialmente 22� para recibir los pasadores accionadores 132. En el enganche 220 de los pasadores accionadores se ha practicado una ranura de bloqueo 22 en un angulo de 90�, de manera que los pasadores accionadores pueden ser girados al interior de la ranura de bloqueo para acoplar los pasadores accionadores 132 con el accionador , como se ha expuesto anteriormente con referencia a los pasadores de montaje. Debe apreciarse que no es necesario que la ranura 22� se extienda por completo a traves del collarin 222 puesto que los pasadores accionadores 132 estan situados distalmente respecto de los pasadores de montaje 11� (el instrumento es insertado preferentemente con las mordazas en primer lugar). Como es logico, los pasadores accionadores y de montaje 132, 11� pueden ser invertidos de manera que los pasadores de montaje sean distales con respecto a los pasadores accionadores, si asi se desea.

Con referencia a la figura �A, el enganche 220 de los pasadores accionadores esta montado rotativamente en un

cojinete de bolas 230 del conjunto del carro accionador 90. El cojinete 230 permite que el enganche 220 de los pasadores gire libremente en el conjunto de carro 90 al mismo tiempo que impide el movimiento axial relativo. Por tanto, cuando el instrumento 14 es girado por el primer accionamiento �, los pasadores accionadores 132 giraran dentro del conjunto del carro 90. El conjunto del carro 90 comprende ademas dos series de ejes 232 para soportar rotativamente un par de rodillos interiores 23� y un par de rodillos exteriores 23�. Como se muestra en la figura 1, los rodillos exteriores 23 estan dispuestos deslizantemente dentro de las ranuras de guia axiales �2 del chasis 0 para impedir la rotacion del conjunto del carro 90 con respecto al chasis �0. Los rodillos interiores y exteriores 23 �, 23� cooperan con el accionador helicoidal �4 y chasis 0 del porta-instrumento 4 para moverse axialmente con respecto al porta, moviendo con ello axialmente al enganche 220 de los pasadores y a los pasadores accionadores 132 con el mismo con respecto al eje 100 del instrumento 14 (que acciona a las mordazas 122, 124, como anteriormente se ha indicado).

Como se muestra en la figura �B, el accionador helicoidal �4 incluye un anima central 240 para recibir el conjunto del carro 90 y el instrumento quirurgico 14 y dos carriles helicoidales opuestos 242, 244 cada uno de los cuales se extiende circunferencialmente alrededor del accionador helicoidal �4 (con preferencia en un angulo ligeramente inferior a 1 0�) para recibir los rodillos interiores 23 del conjunto del carro 90, como se muestra en la figura 5. Con los rodillos exteriores 23� constrenidos en las ranuras de guia axiales 2 del chasis �0, la rotacion del accionador helicoidal 4 hace que el conjunto del carro 90 (y enganche 220 de los pasadores accionadores) se mueva hacia arriba o hacia abajo, dependiendo del sentido de la rotacion. Debido al diseno simetrico del accionador helicoidal

�4, la fuerza de actuacion aplicada por el segundo accionador 10 no generara cargas laterales eficaces sobre el instrumento 14, lo cual evita el acoplamiento friccional con otros grados de libertad tal como axial (tercer accionador 12) y rotacion (primer accionador ). En la modalidad preferida, los carriles helicoidales 242, 244 tienen un paso seleccionado de tal manera que el mecanismo puede ser accionado facilmente hacia atras, permitiendo ello la deteccion de fuerzas de agarre en un sistema de teleoperacion de posicion asistida.

Como se muestra en las figuras 3A y 3B, el porta-instrumento 4 incluye ademas un par de pasadores de guia axiales 250, 252 fijados en el soporte 70 del instrumento. En enganche 220 de los pasadores accionadores tiene un par de aberturas 254, 25� para recibir los pasadores de guia 250, 252. Los pasadores de guia 250, 252 impiden la rotacion relativa entre el enganche 220 y el soporte 70 (de manera que los pasadores accionadores y de montaje 11�, 132 no pueden girar ambos con el instrumento) y permiten el movimiento axial relativo entre los mismos (de manera que el efector periferico 120 puede ser accionado por el movimiento axial de los pasadores accionadores 132).

La figura 9 es una vista en alzado de un aparato auxiliar, un aparato centrador remoto 300, que se puede emplear para soportar el conjunto manipulador 2 por encima del paciente (observese que manipulador de soporte 2 no se muestra en la figura �). El aparato centrador remoto 300 proporciona dos grados de libertad para situar el conjunto manipulador 2, obligandolo a girar alrededor de un punto 30� coincidente con la incision de entrada. Preferentemente, el punto 30 sera aproximadamente el centro del cojinete 54 en la canula 50 (figura 1). Una descripcion mas completa del aparato centrador remoto 300 se describe en la solicitud copendiente legalmente cedida �umero de PublicacionWO 94/2� 1�7.

Un primer medio de articulacion viene indicado en general por el numero 321 y un segundo medio de articulacion en forma de un paralelogramo viene indicado por el numero 323. El primer medio de articulacion esta montado pivotalmente en una placa de base para girar alrededor de un eje x-x. El segundo medio de articulacion esta conectado pivotalmente al primer medio de articulacion y esta adaptado para moverse en un plano paralelo al primer medio de articulacion. Cinco elementos de conexion (incluyendo sus extensiones), 311, 312, 313, 314 y 315, estan conectados entre si con articulaciones de pivote 31�-320. Una porcion del elemento 313 se extiende mas alla del pivote 320 del segundo medio de articulacion en forma de paralelogramo. El segundo medio de articulacion en forma de paralelogramo tiene un extremo operativo en el elemento de conexion 313 y un extremo de accionamiento en el elemento de conexion 312. El elemento alargado 313 puede portar, como se desee posteriormente, un instrumento quirurgico u otro dispositivo, tal como una mensula de soporte 24 del conjunto manipulador 2. Las articulaciones de pivote permiten el movimiento relativo de los elementos de conexion unicamente en el plano que los contiene.

Un medio de articulacion en forma de paralelogramo esta formado por los correspondientes elementos de conexion 314, 315 y elementos de conexion 312 y 313. Las porciones de los elementos de conexion 314 y 315 del paralelogramo son de igual longitud que las porciones de los elementos 312 y 313 del paralelogramo. Dichos elementos estan conectados entre si en forma de un paralelogramo para asumir movimiento relativo unicamente en el plano formado por los elementos. Una articulacion rotativa indicada en general por el numero 322 esta conectada a una base adecuada 324. La articulacion rotativa 322 esta montada en un placa de base 32� adaptada para quedar montada de forma fija en el medio de soporte de la base 324. Una placa de pivote 32 esta montada pivotalmente en la placa de base 32 por cualquier medio adecuado, tal como pivotes 330, 332. De este modo, la placa de pivote 32� puede ser girada alrededor de un eje x-x en un angulo deseado θ2. Esto se puede efectuar bien manualmente o bien por medio de un motor de accionamiento pivotal adecuado 334.

Una primera articulacion esta montada pivotalmente en la placa de pivote 32� de la articulacion rotativa 322. Los elementos de articulacion 311, 312 y los elementos de conexion son relativamente rigidos o inflexibles, de manera que pueden soportar adecuadamente el instrumento utilizado en las operaciones quirurgicas. Como tales conexiones son utiles las varillas hechas de aluminio o de otro metal. Los elementos de articulacion 311 y 312 estan montados pivotalmente en la placa de base 32� para girar con respecto a la articulacion rotativa por los pivotes 3 y 33�. Al menos uno de los pivotes 3 , 33 esta situado de manera que su eje de rotacion es normal al eje x-x e

5 intersecta a este ultimo. El movimiento se puede efectuar manualmente o bien por medio del uso de un motor de accionamiento 340 de la articulacion. La primera articulacion esta configurada tambien en forma de un paralelogramo formado por los elementos de articulacion 311 y 312; la porcion del elemento de conexion 315 conectada a la misma por los pivotes 31�, 31 ; y una placa de base 32 �. De este modo, uno de los elementos de conexion 315 se emplea tanto en el primer medio de articulacion 321 como en el segundo medio de articulacion 323.

10 El elemento de articulacion 312 forma tambien una conexion comun tanto del primer medio de articulacion 321 como del segundo medio de articulacion 323. De acuerdo con la invencion, se proporciona un centrador remoto de rotacion esferica 30� por medio de la modalidad del aparato antes descrita cuando el elemento de articulacion 311 es girado y/o cuando la placa de pivote 32� es girada alrededor del eje x-x. De este modo, el extremo del elemento 313 se puede mover en angulos deseados θ1 y θ2 o girado alrededor de su propio eje mientras que el centrador

15 remoto de la rotacion permanece en la misma posicion.

La figura 9 muestra tambien un inclinometro 350 unido a la base del aparato centrador remoto 300. El aparato centrador remoto puede estar montado en una orientacion arbitraria con respecto a la vertical, dependiendo de la cirugia particular a realizar, y el inclinometro 350 se puede emplear para medir dicha orientacion. La orientacion medida se puede emplear para calcular y ejecutar las senales de servo-control necesarias para controlar el sistema

20 telerrobotico con el fin de impedir que las fuerzas gravitacionales que actuan sobre los mecanismos del sistema puedan ser sentidas por el cirujano.

Se pueden realizar variaciones y cambios sin desviarse por ello del alcance de las presente reivindicaciones. Por ejemplo, ha de entenderse que la presente invencion no queda limitada a cirugia endoscopica. De hecho, el portainstrumento 4, junto con un mecanismo de control telerrobotico, seria particularmente util durante procedimientos

25 quirurgicos abiertos, permitiendo al cirujano efectuar una operacion desde una posicion remota, tal como una sala diferente o un hospital completamente diferente.

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un aparato para su uso en un sistema quirurgico robotico que comprende:

   un instrumento quirurgico (14) y un conjunto manipulador (2) que tiene un porta-instrumento (4) que esta montado de forma liberable en una base ( �) y un conjunto de accionamiento (7) para manipular el instrumento quirurgico (14), que esta acoplado de forma liberable al porta-instrumento (4), en al menos dos grados de libertad;

   en donde el instrumento quirurgico (14) comprende:

   un eje (100) que tiene un extremo distal (104) y un extremo proximal (102); un efector extremo accionable (120) en el extremo distal (104) de dicho eje (100); al menos un elemento alargado (13�) conectado al efector extremo (120) para causar el accionamiento de dicho efector extremo (120) en respuesta al movimiento de al menos uno de dichos elementos alargados (13�); y al menos un cuerpo accionado (132) dispuesto en el extremo proximal (102) de dicho eje (100), estando acoplado al menos uno de dichos cuerpos accionados (132) a al menos uno de dichos elementos alargados (13�) de manera que el accionamiento de al menos uno de dichos cuerpos accionados (132) causa el movimiento de al menos uno de dichos elementos alargados (13�);

   en donde dicho conjunto de accionamiento (7) comprende un cuerpo de accionamiento rotativo (1�) acoplable con al menos uno de dichos cuerpos accionados (132), siendo al menos uno de dichos cuerpos accionados (132) accionable selectivamente por al menos uno de dichos cuerpos de accionamiento rotativo (20) cuando dichos cuerpos accionado y de accionamiento se acoplan operativamente;

   en donde al menos uno de dichos cuerpos accionados (132) puede acoplarse de manera liberable al conjunto de accionamiento (7); y

   en donde dicho conjunto manipulador (2) esta soportado por un posicionador centrador remoto (300) que proporciona dos grados de libertad para posicionar el conjunto manipulador y constrenir el conjunto manipulador, durante su uso, para girar alrededor de un orificio de entrada.

2. 2.

   Aparato segun la reivindicacion 1, en donde dicho movimiento de dicho elemento alargado (13�) comprende tirar de dicho elemento alargado (13�).

3. 3.

   Aparato segun la reivindicacion 1, cuyo efector extremo (120) comprende un par de mordazas (122, 124), en donde al menos uno de dichos cuerpos accionados (132) comprende un par de pasadores accionadores deslizables axialmente para abrir y cerrar dicho par de mordazas (122, 124).

4. 4.

   Aparato segun la reivindicacion 1, en donde dicho conjunto de accionamiento (7) comprende un segundo cuerpo de accionamiento rotativo (1�) para girar dicho eje (100) alrededor de su eje longitudinal.

5. 5.

   Aparato segun la reivindicacion 1, en donde dicho conjunto de accionamiento (7) comprende un segundo cuerpo de accionamiento rotativo (3�) para mover dicho eje (100) axialmente a lo largo de su eje longitudinal.

   �. Sistema quirurgico robotico (2) que comprende:

   el aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, alojando ademas el conjunto de accionamiento (7) un motor accionador ( 0), estando acoplado operativamente dicho conjunto de accionamiento (7) a una unidad de control operable por medio de entradas procedentes de un operador, pudiendose acoplar dicho motor accionador

   (�0) con al menos uno de dichos cuerpos accionados (132), de manera que las entradas del operador a la unidad de control hacen que al menos uno de los elementos alargados (13�) se mueva, accionando con ello a dicho efector extremo (120).