CN108366720A - 软手术工具 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于制作软手术工具的附件的方法，其包括：接收手术规程的一组机械约束；基于所述一组机械约束计算一组关节运动状态；基于所述计算生成用于打印附件的多个打印命令，所述附件被配置来形成所述一组关节运动状态；以及基于所述多个打印命令来打印附件。多个打印附件可形成定向组件。

Description

软手术工具
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年10月31日提交的美国申请号62/249,195的优先权，所述申请的内容以引用的方式整体并入。
背景技术
已经开发出用于开放式和微创机器人手术规程的机械化手术工具来帮助外科医生执行手术规程。然而，由于机器人工具取代了外科医生历史上所依赖的触觉反馈，所以在规程期间，硬仪器的无约束移动可能会继续刺穿、撕裂和损坏患者的组织。需要对外科医生来说灵巧并且对患者来说也安全的软手术工具。
发明内容
提供一种用于制作软手术工具的附件的方法，其包括：接收手术规程的一组机械约束；基于所述一组机械约束计算一组关节运动状态；基于所述计算生成用于打印附件的多个打印命令，所述附件被配置来形成所述一组关节运动状态；以及基于所述多个打印命令来打印附件。多个打印附件可形成定向组件。
附图说明
通过结合附图参考以下详细描述，将更好地了解所公开实施方案及其许多伴随优点并易于获得对其的更透彻理解，其中：
图1是根据实例的软手术工具的透视图，所述软手术工具包括一组附件、护套、一组泵、以及贮存器；
图2A是根据实例的软手术工具的远侧末端的特写透视图，其展示出每个附件包括被配置来接触并感测组织特性的一个或多个传感器；
图2B是根据实例的软手术工具的远侧末端的特写透视图，其展示出每个附件被致动成处于平面外，包括一个附件形成螺旋结构；
图3A是根据实例的被分成一组区段的附件的图，其中每个区段被配置来以不同方式致动；
图3B是根据实例的图3A中所示附件的透视图，其中每个区段以不同方式致动；
图3C示出根据实例的跨附件的附件宽度的截面，所述附件包括外部膜和内部通道；
图3D示出根据实例的跨图3C中所示附件的附件长度的截面，其示出内部通道内的流动；
图3E示出跨根据实例的附件的附件宽度的截面，所述附件包括外部膜和通道分隔器，所述通道分隔器被配置来分隔内部通道；
图3F示出跨根据实例的图3E中所示附件的附件长度的截面，其示出由内部通道内的通道分隔器引导的两个流动方向；
图4A是根据实例的软手术工具的远侧末端的特写透视图，其展示出具有顺应部分和刚性部分的混合附件；
图4B-4C示出根据实例的软手术工具的远侧末端的特写透视图，所述软手术工具包括具有多个孔口的定向组件，其中每个孔口被配置来使附件定向；
图5A-5B分别示出根据实例的正在阑尾切除规程中用于稳定阑尾的软手术工具的前视图和侧视图；
图6A示出根据实例的用于打印附件的***，所述***包括规程数据库、医学成像装置、计算装置和打印机；
图6B示出根据实例的被配置用于对软手术工具的闭环控制的***；
图6C示出根据实例的安装到机器人定位平台以用于在机器人手术规程中使用的软手术工具；
图6D示出根据实例的计算装置的硬件；
图7A是示出根据实例的用于制作软手术工具的方法的流程图；
图7B示出用于接收针手术规程的一组机械约束的不同实例；
图7C示出用于计算一组关节运动状态的不同实例；并且
图7D示出用于打印附件的不同实例。
具体实施方式
本公开涉及用于在手术规程中使用的软手术工具及方法。具体来说，本公开描述具有一组软附件的软手术工具，所述软附件被配置来选择性地暴露、牵开、抓紧、稳定以及移动感兴趣的组织。软手术工具可以是规程特定的并且是基于术前成像而患者特定的。软手术工具可包括：护套，所述护套用于容纳一组软附件并且可并入到用于开放式手术规程的传统手持工具中；微创工具，所述微创工具用于自然腔道、腹腔镜、关节镜或其他微创入路；以及机械化工具，所述机械化工具用于开放式和微创机器人规程。
现在参考附图，其中贯穿若干视图，相同附图标号指示完全相同或对应的部分。
图1是根据实例的软手术工具100的透视图，所述软手术工具100包括一组附件110、护套120、一组泵130、以及贮存器140。在实例中，软手术工具100可在所述一组附件110位于护套120内的情况下***到患者的腹腔内。在实例中，护套120可缩回以暴露所述一组附件110。在另一实例中，所述一组附件110可被致动以延伸超出护套120。
所述一组附件110可通过将气体/流体泵送到每个附件100中以达到致动压力来致动。在实例中，气体是加压的空气或CO2。在实例中，流体是盐溶液。一方面，气体/流体优选地是对组织/患者无损伤的，使得当发生泄漏时，气体/流体不会危及患者。在实例中，每个泵130可通过一个或多个入口连接到相应附件110以控制流的方向和量。(见图3A-3F)
每个附件110可由被配置成在硬度上变化的聚合物(诸如，硅树脂)以及纤维和弹性体的共混物的组合制成，以形成可变顺应致动结构或软机器人致动器。软机器人致动器可能够高度变形以适应任意形状并且可部署在紧密的空间中。在实例中，每个附件110可由在模具中成形的聚合物制成。一方面，附件110可由不同部分制成并可组装成最终形状。在实例中，附件110可由在具有附件形状的模具中成形的硅树脂材料制成，所述硅树脂材料然后以诸如Kevlar线(未示出)的形状记忆材料来包裹。标题为“Soft robot device andrelated fabrication methods”的国际专利申请W02015061444A1描述了一种技术，其中软致动器的模具可使用增材制造技术来设计和打印。
在实例中，每个附件110可由3D打印聚合物制成。通过使聚合物的机械特性从刚性到顺应性变化，每个附件110可被设计来在其被致动时沿循预设轨迹。另外，形成附件110所使用的材料优选地既是可串行化的又是生物相容的。在优选实施方案中，软手术工具100由一次性部件制成并且旨在用于单次使用手术应用。在替代实施方案中，软手术工具100可以一次性薄膜护套覆盖，使得它可在多于一个手术规程中重复利用。在替代实施方案中，软手术工具100可被裹住以保持机械的且不可消毒的部件与手术区域隔离。
关节运动形状和关节运动状态
图2A是软手术工具100的远侧末端的特写透视图，其展示出每个附件110a-110c具有与护套120共面的关节运动形状200。图2B是根据实例的软手术工具100的远侧末端的特写透视图，其展示出每个附件110a-c被致动成处于平面外。附件110a被示出为形成具有螺旋结构的关节运动形状204。附件110b-110c各自被致动成具有大体上弯曲形状的关节运动形状202。在实例中，关节运动形状200可通过使附件110的相对的顺应壁和刚性壁机械偏置来设定(见图3A-3F)。在实例中，刚性壁是相对于顺应壁来说的。例如，刚性壁可被认为是相比于顺应壁的相对刚性的壁。在实例中，关节运动形状200可通过修改由至少一个泵130递送到附件110的加压的气体/流体的量来设定。
一方面，每个附件110可被配置成具有关节运动状态230。在实例中，关节运动状态230可以是附件110的刚度。在实例中，附件110的刚度可通过修改递送到附件110的加压的气体/流体的量来变化。在实例中，附件110的刚度可通过修改递送到附件110的气体/流体的粘度来变化。
在实例中，关节运动状态230可以是附件110的关节运动形状200和刚度的组合。标题为“Systems and methods for actuating soft robotic actuators”的美国专利申请号14/243,656和标题为“Systems and methods for providing flexible roboticactuators”的国际专利申请W02013148340A2描述了用于控制软致动器的方法，并且两者均以引用的方式整体并入本文。
传感器
在实例中，每个附件110可包括被配置来提供诸如用于闭环控制(见图6B)的反馈的一个或多个传感器210。在实例中，一个或多个传感器210可沿着每个附件110的长度来定位。在实例中，一个或多个传感器210可围绕每个附件110的宽度来定位。在实例中，来自两个或更多个传感器210的组合读数可被配置来提供对每个附件110的3D定向，以确保适当地使用软手术工具100。传感器210可以是接近传感器、红外传感器、触觉开关、继电器、力传感器、或可提供对手术场景以及软手术工具100的当前状态的反馈的其他装置。
在实例中，一个或多个传感器210可被配置来感测施加到组织的接触压力。在实例中，软手术工具100被配置来基于来自至少一个传感器210的读数来修改至少一个泵130，使得施加到组织的接触压力是无损伤的。在实例中，根据实例，一个或多个传感器210可被配置来在接触时感测组织特性。组织特性的实例包括诸如颜色、图案和轮廓的光学特性，诸如硬度的机械特性，以及诸如血管分布量的生理特性。
附件区段
图3A是根据实例的被分成一组附件区段320a-320c的附件300a的图，其中每个附件区段320a-320c被配置来以不同方式致动。如图3B所示，附件区段320a可被配置来弯曲，附件区段320b可被配置来延伸，并且附件区段320c可被配置来在同时弯曲且扭转。在实例中，每个附件300、110可包括连接到泵130的一个或多个入口310，所述泵130被配置来控制流370的方向和量(见图3D和图3F)。
在实例中，每个附件区段320a-320c可具有机械偏置以沿一个或多个方向致动的相对的顺应壁330和刚性壁340的组合。当气体/流体被泵送到附件110中时，顺应壁330伸展而刚性壁340则维持预定长度，使得附件110沿刚性壁340的方向屈曲。一方面，两个或更多个附件区段320可形成接头并促进附件110关节运动成关节运动形状200。在实例中，填充两个或更多个附件区段320的气体/流体的粘度可被配置来修改附件110的关节运动状态230。标题为“Flexible robotic actuators”的美国专利申请号14/329,506、标题为“Softrobotic actuators”的美国专利申请号13/885,967和标题为“Flexible actuator”的欧洲专利申请EP1319845A2描述了由一个或多个柔性腔室与一个刚性脊构成的软机器人致动器，并且所述申请全都以引用的方式整体并入本文。
图3C示出跨根据实例的附件302的附件宽度302a的截面，所述附件302包括外部膜350和内部通道360。图3D示出跨根据实例的图3C中所示的附件302的附件长度302b的截面，其示出内部通道360内的流370。在实例中，至少一个泵130可被配置来在特定压力下泵送流体/气体以形成流370。一方面，流370被配置来将每个附件110致动成关节运动形状200。
图3E示出跨根据实例的附件304的附件宽度304a的截面，所述附件304包括外部膜350和通道分隔器380，所述通道分隔器380被配置来将内部通道360分隔成第一分区362和第二分区364。图3F示出跨图3E中所示附件304的附件长度304b的截面。如图3F所示，根据实例，通道分隔器380被配置来在第一分区362内形成远侧流372，其中远侧流372在第二分区364内作为近侧流374返回。
在实例中，至少一个泵130可被配置来在第一压力下泵送具有第一粘度的第一流体/气体以形成远侧流372。在实例中，至少一个泵130可被配置来在相同或另一压力下泵送具有第二粘度的第二流体/气体以形成远侧流372。在实例中，至少一个泵130被配置来将第一流体/气体和第二流体/气体互换，以便修改附件的沿附件宽度方向或附件长度方向中的至少一者的硬度或刚度。在实例中，在用于诸如抓紧的手术应用时，具有更高粘度气体/流体的附件110可施加更多力。在实例中，当使用特定气体/流体给每个附件110充气时，每个泵130可具有不同贮存器140。粘度例如可基于温度、例如通过将加热元件包括在线路中来进行修改。
混合附件
图4A是根据实例的软手术工具100的远侧末端的特写透视图，所述软手术工具100包括一组混合附件402，其中每个混合附件402具有顺应部分410和刚性部分420。顺应部分410优选地位于远侧末端处；然而根据实例，可存在进一步向远侧延伸的第二刚性部分。在实例中，顺应部分410和刚性部分420可基于围绕附件区段320的形状记忆材料的绕圈数的变化。
定向组件
图4B-4C示出根据实例的软手术工具100的远侧末端的特写透视图，所述软手术工具100包括具有一组孔口432a-432d的定向组件430，其中每个孔口432a-432d被配置来使附件410相对于定向组件430定向。在实例中，所述一组孔口432a-432d可被配置来使一组附件410定向成类似于一根或多根拇指和一根或多根手指。在实例中，所述一组附件410可被致动成处于第一关节运动状态230'，使得定向组件430具有第一组件404a(见图4B)。此外，所述一组附件410可被致动成处于第二关节运动状态230”，使得定向组件430具有第二组件404b(见图4C)。在实例中，每个组件404a-404b可被配置用于特定功能，诸如用于固持组织的一部分的抓紧运动和用于打开手术区域的组织的牵开。标题为“Low strain pneumaticnetworks for soft robots”的美国专利申请号14/464.396和标题为“Apparatus，systems，and methods for modular soft robots”的美国专利申请号14/421,429描述了可同步多个致动器以形成软机器人***的方式，并且两者均以引用的方式整体并入本文。标题为“Robot having soft arms for locomotion and grip purposes”的美国专利申请号14/114,833描述了使用软致动器作为指状抓紧器来拾取和放置对象的机器人***，并且所述申请以引用的方式整体并入本文。
患者特定的附件
一方面，附件110可以是患者特定的附件。在实例中，患者特定的附件可基于患者的术前成像(例如，MRI、CT、超声波等)。患者可由医学成像装置620(见图6A)进行术前成像/扫描以确定腹腔内的解剖结构的位置和几何形状。例如，可基于术前成像来确定解剖结构、目标组织和器官的大小、形状和定向中的至少一者，并且可将其用于生成患者特定的附件。就阑尾切除术而言，可使用多光谱成像来识别发炎的阑尾。
在实例中，患者的术前成像可被配置来提供对患者来说唯一的一组几何约束和一组运动路径。在实例中，计算装置6000(见下文)可被配置来生成患者特定的致动程序，所述致动程序是基于术前成像或通过基于手术规程的预定致动命令库而生成的。
患者特定的附件可被生成为具有刚性壁340和顺应壁330的组合，所述组合被配置来匹配所述一组几何约束和所述一组运动路径的机械约束。在实例中，患者特定的附件可使用被配置来以生物相容性材料进行打印的3D打印机来生成。
规程特定的附件
一方面，附件110可以是基于手术规程的一个或多个规程步骤的规程特定的附件。在实例中，规程特定的附件可具有预定运动和被配置来形成所述预定运动的一组关节运动状态230。在实施方案中，软手术工具100可具有基于一组附件120的几何形状和所使用材料的预编程关节运动。
在替代实施方案中，软手术工具100可包括快速连接特征，所述特征允许任何附件120的快速移除以及规程特定的附件的连接，使得针对特定手术或手术部分设计的规程特定的附件可在软手术工具100的同一机械接口上被快速替换，以便执行手术任务或规程。附件还可具有不同大小、形状或功能以用于不同的布局和用途。
图5A-5B分别示出根据实例的正在阑尾切除规程中用于稳定阑尾502的软手术工具100的前视图和侧视图，阑尾502附接到身体的盲肠504。如图5A最佳所示，附件110b-110c各自被致动成弯曲形状，并被配置来牵开患者的盲肠504和末端回肠506各自的围绕阑尾502的部分。附件110a被示出为环绕并稳定阑尾502。在实例中，被配置来环绕并稳定阑尾502的附件110a可被认为是规程特定的附件。图5B示出软手术工具100将阑尾502定位成远离盲肠504并引入用于切割阑尾502的腹腔镜式缝合器510。
用于打印附件的***
图6A示出根据实例的用于打印附件的***，所述***包括规程数据库610、医学成像装置620、计算装置6000和打印机630。在实例中，打印机630可以是3D打印机，诸如来自Carbon3D有限公司(加利福尼亚州，雷德伍德城)的M1。在实例中，计算装置6000被配置来从规程数据库610和医学成像装置620中至少一者接收手术规程的一组机械约束。在实例中，规程数据库610可用于存储来自医学成像装置620的手术规程的一组机械约束。
在实例中，计算装置6000被配置来基于所述一组机械约束计算一组关节运动状态。在实例中，计算装置6000被配置来基于对所述一组关节运动状态的计算生成用于打印附件的多个打印命令，所述附件被配置来形成所述一组关节运动状态。在实例中，打印命令可包括修改附件110的壁的厚度。例如，可通过添加材料或从附件110的壁移除材料来将规程特定的附件修改成患者特定的附件。
在实例中，打印机630被配置来从计算装置6000接收多个打印命令并且基于多个打印命令来打印附件110。
闭环控制
图6B示出根据实例的用于提供对软手术工具100的闭环控制的***600。在实例中，对软手术工具100的闭环控制可通过以下方式进行：从一个或多个传感器210获取读数；由计算装置6000对读数进行比较；以及基于所述比较来控制一组泵130以修改附件110的内部压力。根据实例，软手术工具100的自动定位可通过靶定组织上的光学标记的运动追踪算法来实现。所述一组泵130可基于算法自动地并独立地使每个附件膨胀，所述算法被配置来追踪手术规程的当前步骤并且更新软手术工具100以用于手术规程的下一步骤。
在实例中，软手术工具100的定位和操作是利用主从范例来实现的，其中软手术工具100的致动状态由外科医生来控制。在实例中，可在控制算法中使用传感器反馈以自动完成手术任务。
在实例中，如图6C所示，软手术工具100可安装到机器人定位平台640以用于在机器人手术规程中使用。在实例中，软手术工具100可并入机器人***中，诸如标题为“Automated surgical and interventional procedures”的美国专利号9,220,570中所描述的手术工具，所述专利以引用的方式整体并入本文。在实例中，软手术工具100可并入机器人***中，诸如来自Intuitive Surgical有限公司(加利福尼亚州，森尼维尔市)的da手术***。在另一实例中，软手术工具100可并入机器人手持工具中，诸如来自Terumo Medical公司(新泽西州，萨默赛特)的KymeraxTM。
计算***的硬件描述
接下来，参考图6D描述根据示例性实施方案的计算装置6000的硬件描述。在图6D中，计算装置6000或服务器包括执行上述过程的CPU 6030。过程数据和指令可存储在存储器6002中。这些过程和指令也可存储在诸如硬盘驱动器(HDD)或便携式存储介质的存储介质盘6004上，或者可远程地存储。此外，所要求保护的进展不受发明性过程的指令存储于其的计算机可读介质的形式限制。例如,指令可存储在CD、DVD上，存储在闪存器、RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、硬盘、或者计算装置或服务器与之通信的任何其他信息处理装置(诸如另一服务器、计算机或数据库)中。
此外，所要求保护的进展的一部分可作为实用应用程序、后台守护进程、或操作***的组件、或者它们的组合来提供，从而结合CPU 6030和操作***(诸如MicrosoftWindows 7、UNIX、Solaris、LINUX、Apple MAC-OS以及本领域技术人员已知的其他***)来执行。
CPU 6030可以是来自美国英特尔的Xenon或Core处理器或来自美国AMD的Opteron处理器，或者可以是本领域普通技术人员将意识到的其他处理器类型。可替代地，CPU 6030可在FPGA、ASIC、PLD上或使用离散逻辑电路来实现，如本领域普通技术人员将意识到。此外，CPU 6030可实现为合作地并行工作以执行上述发明性过程的指令的多个处理器。
图6D中的计算装置或服务器还包括网络控制器6006，诸如来自美国英特尔公司的英特尔以太网PRO网络接口卡，以用于与网络6040交互。如可理解的，网络6040可以是公共网络(诸如互联网)或私用网络(诸如LAN或WAN网络)或者它们的任何组合，并且还可包括PSTN或ISDN子网络。网络6040也可以是有线的，诸如以太网络；或者可以是无线的，诸如蜂窝网络，包括EDGE、3D和4G无线蜂窝***。无线网络也可以是Wi-Fi、蓝牙或已知的任何其他无线通信形式。在实例中，网络6040可被配置来访问存储基于手术规程的多个机械约束的数据库。
计算装置或服务器还包括显示控制器6008(诸如来自美国NVIDIA公司的NVIDIAGeForce GTX或Quadro图形适配器)以用于与显示器6010(诸如惠普HPL2445w LCD监视器)交互。通用I/O接口6012与键盘和/或鼠标6014以及在显示器6010上或与其分开的触摸屏面板6016交互。通用I/O接口还连接到多种***设备6018，包括打印机和扫描器，诸如来自惠普的OfficeJet或DeskJet。
计算装置或服务器中还设置有数据采集(DAQ)控制器6020，以与所述一组传感器210和所述一组泵130交互，从而提供闭环控制。
通用存储控制器6024使存储介质盘6004与用于互连计算装置或服务器的所有部件的通信总线6026连接，所述通信总线6026可以是ISA、EISA、VESA、PCI等。在实例中，存储介质盘6004可充当存储基于手术规程的多个机械约束的数据库。由于已知显示器6010、键盘和/或鼠标6014以及显示控制器6008、存储控制器6024、网络控制器6006、DAQ控制器6020和通用I/O接口6012的一般特征和功能性，因此为简明起见，本文省略了对这些特征的描述。
一个或多个处理器可用于实施本文所述的各种功能和/或算法，除非另外明确陈述。另外，除非另外明确陈述，否则本文所述的任何功能和/或算法可在例如一个或多个物理计算***(诸如计算机群)或云驱动上的一个或多个虚拟处理器上执行。
已参考根据本公开的实现方式的方法、***和计算机程序产品的流程图图解和框图。它们的各方面由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以便产生一种机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令构建用于实施流程图和/或框图的一个或多个方框中所指定的功能/动作的手段。
这些计算机程序指令也可存储在可引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式起作用的计算机可读介质中，使得存储在计算机可读介质中的指令产生一种制品，所述制品包括实现流程图和/或框图的一个或多个方框中所指定的功能/动作的指令装置。
计算机程序指令还可加载到计算机或其他可编程数据处理设备上以使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤来产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图的一个或多个方框中所指定的功能/动作的过程。此外，本公开不限于本文所述的特定电路元件，也不限于这些元件的特定大小设定和分类。
用于组装软手术工具的方法
图7A是示出根据实例的用于制作软手术工具100的方法700的流程图。方法700包括步骤710：接收手术规程的一组机械约束。在实例中，可根据患者的术前成像(712)来接收所述一组机械约束。在实例中，可从存储基于手术规程的多个机械约束的数据库(714)接收所述一组机械约束。在实例中，所述一组机械约束可基于患者的腹腔内的解剖结构的位置和几何形状。在实例中，所述一组机械约束可基于需要执行手术规程的手术区域。在实例中，所述一组机械约束可包括对应于每个机械约束的定时。
在步骤720处，基于所述一组机械约束来计算一组关节运动状态。在实例中，对关节运动状态的计算可包括3D位置和接触压力(722)。在实例中，接触压力是基于对组织无损伤的压力阈值。在实例中，对关节运动状态的计算还可包括与3D位置相关联的定时和被配置来致动附件的内部压力(724)。在实例中，对关节运动状态的计算可包括计算用于放置与至少一个顺应壁对置相对的至少一个刚性壁的一组尺寸(726)。
在步骤730处，基于对所述一组关节运动状态的计算生成用于打印附件的多个打印命令，所述附件被配置来形成所述一组关节运动状态。在实例中，所述多个打印命令是基于使用打印机可获得的特征。在实例中，打印机可以是4D打印机，其中用于3D打印中的材料被配置来在打印后改变形状。
在实例中，方法700还可包括步骤740，其中基于所述多个打印命令来打印附件。在实例中，可使用3D打印机直接打印附件(742)。在实例中，对附件的打印包括打印具有附件的阴形状的附件模具(744)。附件模具可与传统成型方法一起使用，以便完成附件的制作。
在实例中，方法700还可包括步骤750，其中将两个或更多个打印附件组装成定向组件430。此外，可根据实例组装其他子***，诸如用于传感器的接线。
使用软手术工具进行的阑尾切除规程
接下来，提供对根据实例的可使用软手术工具100辅助如图5A-5B所示的阑尾切除规程的方式的工作流程的描述。任选地，可对患者进行术前成像以确定其腹腔内的其所有重要结构的位置和几何形状。可基于患者的所有重要结构的位置和几何形状来确定一组关节运动状态。在实例中，软手术工具100可具有保持在护套内的一组附件，所述一组附件可被机械地编程来沿循患者体内的独特或异常的几何形状。
可将软手术工具100***到腹腔内，并且可使护套120缩回以暴露所述一组附件。可将每个附件致动成处于第一致动状态。在实例中，可通过使用至少一个泵使附件膨胀到第一内部压力来将附件致动成处于第一致动状态。可通过软手术工具100的轻扫运动来将覆盖阑尾502的网膜扫到一边，从而暴露下伏组织。
接下来，可将所述一组附件定位在阑尾502之上。可将第一附件致动成处于被配置来向下推动盲肠504的第二致动状态。可将第二附件致动成处于被配置来向下推动末端回肠506的第二致动状态。可将第三附件致动成处于被配置来产生螺旋运动的第二致动状态，所述第二致动状态螺旋地缠绕在阑尾502的基部周围并且稳定阑尾502，如图5A-5B所示。作为整体，所述一组附件形成被配置来充当牵开器工具的定向组件430，从而打开手术区域。
一旦使阑尾502不动，就可将腹腔镜缝合器引入到手术区域中并用它来将阑尾502与盲肠504分离。在将阑尾502与盲肠504分离之后，可使定向组件430缩回，使得阑尾502掉入袋子(未示出)中，并且不再牵开盲肠504和末端回肠506。可将护套120推回到所述一组附件之上，并且可使软手术工具从患者缩回。
替代实施方案
在替代实施方案中，附件中的一者或多者可包括用于切割、解剖或活检组织的特征(未示出)。附件的关节运动可使软手术工具100以预成型图案或根据术前成像生成的图案来进行切割。在替代实施方案中，附件中的一者或多者可包括用于组织操纵的传统工具，诸如用于在手术区域中推动、拉动、拾取以及牵开组织、工具和相机的抓紧器。
显然，鉴于以上教义，本公开的众多修改和变化是可能的。因此，应理解，在所附权利要求书的范围内，本发明可按不同于本文具体描述的方式来实践。

Claims (21)

1.一种用于在手术规程中使用的软手术工具，其包括：
贮存器，所述贮存器被配置来保持具有一定粘度的流体；
至少一个泵，所述至少一个泵被配置来给所述流体加压；以及
至少一个附件，所述至少一个附件具有形成关节运动形状的多个附件区段，每个附件区段具有至少一个顺应壁，
其中，当由所述加压流体膨胀时，所述至少一个顺应壁基于所述流体的所述粘度致动所述附件。
2.如权利要求1所述的软手术工具，其还包括：
护套，所述护套被配置来容纳所述至少一个附件。
3.如权利要求1所述的软手术工具，其中所述至少一个附件还包括：
传感器，所述传感器被配置来感测所述至少一个附件相对于患者的组织的接触压力。
4.如权利要求1所述的软手术工具，其中所述关节运动形状是基于患者的术前图像。
5.如权利要求1所述的软手术工具，其中对至少一个附件的选择是基于患者的术前图像。
6.如权利要求1所述的软手术工具，其还包括：
处理电路，所述处理电路被配置来控制所述泵以致动所述至少一个附件。
7.如权利要求6所述的软手术工具，其中所述处理电路被配置来基于患者的术前图像控制所述泵以致动所述至少一个附件。
8.如权利要求1所述的软手术工具，其中所述流体为惰性气体。
9.如权利要求1所述软手术工具，其中所述贮存器进一步被配置来保持具有第二粘度的第二流体，并且
其中所述至少一个泵被配置来使所述流体和所述第二流体循环。
10.如权利要求9所述的软手术工具，其中所述至少一个附件被配置来以变化的力来致动。
11.如权利要求9所述的软手术工具，其中所述至少一个附件被配置来致动成处于不同的关节运动形状。
12.一种用于制作软手术工具的附件的方法，其包括：
接收手术规程的一组机械约束；
基于所述一组机械约束来计算一组关节运动状态；以及
基于所述计算生成用于打印附件的多个打印命令，所述附件被配置来形成所述一组关节运动状态。
13.如权利要求12所述的方法，其还包括：
基于所述多个打印命令来打印附件。
14.如权利要求12所述的方法，其还包括：
将两个或更多个附件组装成定向组件。
15.如权利要求12所述的方法，其中对关节运动状态的每项计算包括3D位置和接触压力。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述一组机械约束是基于患者的术前成像。
17.如权利要求12所述的方法，其中所述一组机械约束是从存储基于所述手术规程的多个机械约束的数据库接收的。
18.如权利要求12所述的方法，其中所述对关节运动状态的计算可包括3D位置和接触压力。
19.如权利要求12所述的方法，其中所述对关节运动状态的计算还可包括与3D位置相关联的定时和被配置来致动所述附件的内部压力。
20.如权利要求12所述的方法，其中使用3D打印机直接打印所述附件。
21.如权利要求12所述的方法，其中打印基于所述附件的形状的阴模。
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