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IT201800005507A1 - ROBOT FOR MINIMALLY INVASIVE SURGERY - Google Patents

ROBOT FOR MINIMALLY INVASIVE SURGERY Download PDF

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IT201800005507A1
IT201800005507A1 IT102018000005507A IT201800005507A IT201800005507A1 IT 201800005507 A1 IT201800005507 A1 IT 201800005507A1 IT 102018000005507 A IT102018000005507 A IT 102018000005507A IT 201800005507 A IT201800005507 A IT 201800005507A IT 201800005507 A1 IT201800005507 A1 IT 201800005507A1
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Description

ROBOT PER CHIRURGIA MININVASIVA ROBOT FOR MINIMALLY INVASIVE SURGERY

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si colloca nel settore dei robot chirurgici ed in particolare riguarda un manipolatore robotico mininvasivo per il rilascio di una valvola cardiaca, ad esempio di tipo polimerico. La presente invenzione riguarda, ancora maggiormente nel dettaglio, un manipolatore robotico mininvasivo per la sostituzione e il posizionamento di una valvola aortica biologica dotato di un sistema di visione e navigazione di tipo endoscopico. The present invention relates to the field of surgical robots and in particular relates to a minimally invasive robotic manipulator for the release of a heart valve, for example of the polymeric type. The present invention relates, even more in detail, to a minimally invasive robotic manipulator for the replacement and positioning of a biological aortic valve equipped with an endoscopic vision and navigation system.

La stenosi dell’aorta è uno tra i problemi più frequenti e gravi legato al funzionamento valvolare. Può trovare causa nell’età ma anche come conseguenza di svariate malattie tra cui il diabete, infezioni, condizioni metaboliche o ormonali, fattori genetici, ecc.. Le malattie valvolari portano a stenosi (riduzione dell’apertura della valvola), insufficienza valvolare, o disturbi misti (steno-insufficienza). Questi disturbi portano progressivamente alla morte del malato e diventano via via sempre più frequenti, con un numero stimato di 300.000 interventi chirurgici l’anno, numero che si stima destinato a crescere nei prossimi anni. È atteso che questo numero salga con l’aumentare dell’età media della popolazione. Aortic stenosis is one of the most frequent and serious problems related to valve operation. It can be caused by age but also as a consequence of various diseases including diabetes, infections, metabolic or hormonal conditions, genetic factors, etc. Valvular diseases lead to stenosis (reduced valve opening), valve insufficiency, or mixed disorders (steno-insufficiency). These disorders progressively lead to the death of the patient and become more and more frequent, with an estimated number of 300,000 surgeries per year, a number that is estimated to grow in the coming years. This number is expected to rise as the average age of the population increases.

Tradizionalmente per posizionare una valvola cardiaca si pratica una sternotomia, ovvero un’incisione a livello dello sterno che consente di aprire la cassa toracica del paziente per raggiungere la vena aorta. Tale tipologia di intervento tradizionale comporta numerosi problemi, sia durante l’operazione, sia nel periodo di recupero post-operatorio. Ad esempio si verificano sovente rischi di rigetto e/o infezioni correlati alla necessità di trasfondere sangue al paziente, sono noti rischi di infezione della ferita ed inoltre il post-operatorio è caratterizzato da dolore e una prolungata fase di degenza ospedaliera. La convalescenza è poi significativamente lunga, considerando che la ferita impiega circa due mesi per arrivare a completa guarigione e che durante questo periodo il paziente è, in teoria, a massimo riposo, praticamente immobilizzato, allo scopo di evitare tutti quei movimenti che potrebbero compromettere e/o rallentare il processo di guarigione. Traditionally, a sternotomy is performed to position a heart valve, which is an incision at the level of the sternum that allows the patient's rib cage to be opened to reach the aortic vein. This type of traditional intervention involves numerous problems, both during the operation and in the post-operative recovery period. For example, there are often risks of rejection and / or infections related to the need to transfuse blood to the patient, there are known risks of wound infection and moreover the post-operative period is characterized by pain and a prolonged hospital stay. The convalescence is then significantly long, considering that the wound takes about two months to reach complete healing and that during this period the patient is, in theory, at maximum rest, practically immobilized, in order to avoid all those movements that could compromise and / or slow down the healing process.

Per queste ragioni la chirurgia cardiaca minimamente invasiva (minimally invasive cardiac surgery, MICS) sta gradualmente diventando un’alternativa alla tradizionale sternotomia. For these reasons, minimally invasive cardiac surgery (MICS) is gradually becoming an alternative to traditional sternotomy.

La MICS è realizzata tradizionalmente con una toracotomia (ovvero un taglio di circa 5-6 centimetri sul petto, sopra il seno destro) oppure una mini-sternotomia (ovvero un’incisione di pochi centimetri nella metà superiore dello sterno). La MICS presenta numerosi vantaggi quali in particolare la riduzione del rischio di mortalità e del dolore post-operatorio e risulta particolarmente indicata in pazienti che hanno precedentemente subito interventi coronarici. Un diverso approccio chirurgico prevede invece l’accesso transapicale; tale approccio, sviluppatosi più di recente, implica l’utilizzo di una piccola toracotomia sinistra e consente quindi l’introduzione direttamente nell’apice del ventricolo sinistro. Ovviamente tale tipo di accesso implica i benefici di un accesso diretto alla valvola e evita le potenziali complicazioni di un accesso periferico. Inoltre è possibile intervenire anche senza una anestesia di tipo generale. MICS is traditionally performed with a thoracotomy (i.e. a cut of about 5-6 centimeters on the chest, above the right breast) or a mini-sternotomy (i.e. an incision of a few centimeters in the upper half of the sternum). MICS has numerous advantages such as in particular the reduction of the risk of mortality and post-operative pain and is particularly indicated in patients who have previously undergone coronary interventions. A different surgical approach, on the other hand, provides for transapical access; this approach, which has developed more recently, involves the use of a small left thoracotomy and therefore allows the introduction directly into the apex of the left ventricle. Obviously, this type of access implies the benefits of direct access to the valve and avoids the potential complications of peripheral access. It is also possible to intervene without general anesthesia.

Un ulteriore metodo di trattamento per pazienti con patologie delle valvole aortiche è l’impianto valvolare aortico transcatetere (transcatheter aortic valve implantation o TAVI), di valvole di tipo polimerico di tipo ad esempio a palloncino oppure auto-espandibili. Il TAVI è quindi un’ulteriore alternativa per pazienti non adatti al trattamento con i metodi tradizionali sopra descritti. Con tale tecnica l'impianto della valvola aortica è realizzato con approccio percutaneo. A further method of treatment for patients with aortic valve diseases is the transcatheter aortic valve implantation or TAVI, of polymeric type valves such as balloon or self-expanding. The TAVI is therefore a further alternative for patients not suitable for treatment with the traditional methods described above. With this technique, the implantation of the aortic valve is performed with a percutaneous approach.

Nell’approccio con ingresso transfemorale, il catetere è condotto alla valvola aortica attraverso l’arteria femorale. Se da un lato l’approccio transfemorale porta dei vantaggi, esso implica tuttavia il rischio di danni ai vasi artofemorali. In the transfemoral entry approach, the catheter is led to the aortic valve through the femoral artery. While the transfemoral approach brings advantages, it nevertheless implies the risk of damage to the artofemoral vessels.

L’uso della chirurgia robotica negli approcci chirurgici sopra descritti ed in particolare per l’impianto di valvole protesiche con approccio mini-invasivo trova ancora numerose problematiche, soprattutto legate alla capacità del robot di essere correttamente guidato/condotto entro il vaso. The use of robotic surgery in the surgical approaches described above and in particular for the implantation of prosthetic valves with a minimally invasive approach still faces numerous problems, especially related to the ability of the robot to be correctly guided / conducted within the vessel.

Il primo esempio di uso di robot nel campo della chirurgia cardiovascolare e cardiotoracica risale al 1997 con l’impiego del sistema AESOPTM 3000. Nel 1999 l’evoluzione di questo sistema, ovvero il sistema ZEUS fu impiegato nel primo intervento di by-pass arterio-coronarico. Il sistema DA VINCI (Intuitive Surgical Inc., Sunnyvale, CA, USA) fu invece usato per la prima volta nel 2002, in una procedura di riparazione di una valvola mitrale. Questi sistemi sono accomunati da numerosi vantaggi, primo tra tutti quello di consentire incisioni meno invasive rispetto a quelle tradizionali, con i benefici che ne conseguono già precedentemente descritti. The first example of use of robots in the field of cardiovascular and cardiothoracic surgery dates back to 1997 with the use of the AESOPTM 3000 system. coronary. The DA VINCI system (Intuitive Surgical Inc., Sunnyvale, CA, USA) was instead used for the first time in 2002, in a repair procedure of a mitral valve. These systems share numerous advantages, first of all that of allowing less invasive incisions than traditional ones, with the ensuing benefits already described above.

Tuttavia l’impiego della chirurgia vascolare robotica è ad oggi non ancora esteso a tutte le tipologie di intervento, vuoi per il costo, vuoi per la necessità di competenze tecniche chirurgiche specifiche, vuoi per limiti tecnici. A quest’ultimo proposito e come sopra accennato, i robot noti presentano limiti per quanto riguarda la precisione di comando e navigazione, ovvero la capacità di posizionamento della valvola protesica in situ. However, the use of robotic vascular surgery is not yet extended to all types of surgery, either because of the cost, or because of the need for specific surgical technical skills, or because of technical limitations. In this latter regard and as mentioned above, known robots have limits with regard to the precision of command and navigation, that is, the ability to position the prosthetic valve in situ.

Scopo della presente invenzione è quindi quello di fornire un dispositivo robotico per chirurgia mini-invasiva, che abbia elevate possibilità di comando e manovrabilità, e che assicuri una capacità di navigazione al chirurgo non paragonabile a quella dei robot noti nel settore. The object of the present invention is therefore to provide a robotic device for minimally invasive surgery, which has high possibilities of command and maneuverability, and which ensures a navigation capacity for the surgeon not comparable to that of robots known in the field.

Questi e altri scopi vengono raggiunti dal dispositivo robotico secondo l’invenzione capace di raggiungere il sito di intervento e posizionare una valvola cardiaca di tipo noto, sotto il controllo di un sistema di visione e navigazione di tipo endoscopico. These and other purposes are achieved by the robotic device according to the invention capable of reaching the intervention site and positioning a heart valve of a known type, under the control of an endoscopic vision and navigation system.

In maggior dettaglio, il dispositivo robotico per il posizionamento ed il rilascio di una valvola aortica comprendente: - un braccio di macro-posizionamento; - un gruppo motore e mezzi di attuazione; - un braccio manipolatore cavo atto ad essere azionato da detto gruppo motore attraverso detti mezzi di attuazione; un’estremità distale di detto braccio manipolatore, atta all’inserimento in un vaso sanguigno di un paziente – un terminale di introduzione atto ad essere alternativamente mobile tra una posizione retratta in cui è contenuto entro detta estremità distale e una posizione estratta in cui risulta aggettante da detta estremità distale; - mezzi di rilascio di detta valvola connessi a detto terminale di introduzione; - un sistema integrato di navigazione comprendente a sua volta almeno mezzi di visione installati su detta estremità distale e una unità elettronica di controllo, detta unità elettronica di controllo essendo almeno istruita per calcolare, in funzione della posizione e dell’orientamento di detto terminale di introduzione e di detti mezzi di visione rispetto a punti anatomici di riferimento, una traiettoria di detto braccio manipolatore per il rilascio in posizione desiderata di detta valvola. Il dispositivo robotico comprendendo inoltre mezzi di stabilizzazione associati a detta estremità distale mobili tra una posizione serrata e una posizione aperta, dove in detta posizione aperta detti mezzi di stabilizzazione risultano aggettanti perimetralmente rispetto a detta estremità distale, ovvero da detto braccio manipolatore, mentre nella posizione serrata detti mezzi di stabilizzazione sono tali da sostanzialmente non eccedere l’ingombro perimetrale dell’estremità distale, ovvero del braccio manipolatore. In greater detail, the robotic device for positioning and releasing an aortic valve comprising: - a macro-positioning arm; - a motor unit and actuation means; - a hollow manipulator arm adapted to be operated by said motor unit through said actuation means; a distal end of said manipulator arm, suitable for insertion into a blood vessel of a patient - an introduction terminal adapted to be alternately movable between a retracted position in which it is contained within said distal end and an extracted position in which it projects from said distal end; - means for releasing said valve connected to said introduction terminal; - an integrated navigation system comprising in turn at least viewing means installed on said distal end and an electronic control unit, said electronic control unit being at least instructed to calculate, as a function of the position and orientation of said introduction terminal and of said viewing means with respect to anatomical reference points, a trajectory of said manipulator arm for releasing said valve in the desired position. The robotic device further comprising stabilization means associated with said distal end movable between a closed position and an open position, where in said open position said stabilization means are projecting perimetrically with respect to said distal end, or from said manipulator arm, while in said position tightened, said stabilization means are such as not to substantially exceed the perimetral dimensions of the distal end, or rather of the manipulator arm.

Gli scopi sopra elencati vengono inoltre raggiunti da un procedimento per il controllo e la guida del dispositivo robotico in un vaso di un paziente, atto al rilascio di una valvola protesica , comprendente le fasi di: The purposes listed above are also achieved by a method for controlling and guiding the robotic device in a patient's vessel, suitable for releasing a prosthetic valve, comprising the steps of:

- identificazione di punti di riferimento anatomici; - identification of anatomical landmarks;

- acquisizione da parte della unità elettronica di controllo di detti punti di riferimento anatomici identificati; - acquisition by the electronic control unit of said identified anatomical reference points;

- guida del braccio manipolatore in approccio ai punti di riferimento identificati; - guide of the manipulator arm in approach to the identified reference points;

- interruzione del movimento del braccio manipolatore in un punto di interruzione stabilito; - interruption of the movement of the manipulator arm at an established interruption point;

- posizionamento in posizione aperta dei mezzi di stabilizzazione; - positioning in the open position of the stabilization means;

- estrazione dalla estremità distale del terminale di introduzione; - extraction from the distal end of the introducer terminal;

- attuazione dei mezzi di rilascio per il rilascio della valvola nella posizione di impianto desiderata; - actuation of the release means for releasing the valve in the desired implant position;

- dove la traiettoria e l’orientamento di detto braccio manipolatore e detto terminale di introduzione sono calcolati da detta unità di controllo in tempo reale in funzione della posizione e dell’orientamento del terminale di introduzione e dei mezzi di visione sia reciprocamente sia rispetto ai punti anatomici di riferimento. - where the trajectory and orientation of said manipulator arm and said introduction terminal are calculated by said control unit in real time as a function of the position and orientation of the introduction terminal and of the viewing means both reciprocally and with respect to the points anatomical reference.

Ulteriori caratteristiche del dispositivo robotico secondo l’invenzione sono contenute nelle rivendicazioni secondarie come annesse. Further characteristics of the robotic device according to the invention are contained in the secondary claims as annexed.

Caratteristiche e vantaggi del dispositivo robotico secondo la presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui: Characteristics and advantages of the robotic device according to the present invention will become clearer from the following description of an embodiment thereof, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:

- la figura 1 mostra schematicamente il dispositivo secondo l’invenzione, in condizione di intervento operatorio; - Figure 1 schematically shows the device according to the invention, in the condition of operative intervention;

- la figura 1a è una vista in ingrandimento di una estremità distale del dispositivo robotico di figura 1; Figure 1a is an enlarged view of a distal end of the robotic device of Figure 1;

- la figura 2 mostra un terminale di introduzione del dispositivo robotico, con installati mezzi di rilascio di una valvola protesica, a sua volta mostrata nella figura; Figure 2 shows a terminal for introducing the robotic device, with installed release means for a prosthetic valve, in turn shown in the figure;

- la figura 3 mostra isolatamente mezzi di rilascio della valvola protesica, con ancora installata tale valvola; - figure 3 shows in isolation means for releasing the prosthetic valve, with this valve still installed;

- la figura 4 è una vista in esploso dei mezzi di rilascio di figura 3; Figure 4 is an exploded view of the release means of Figure 3;

- le figure da 5 a 8 mostrano fasi successive della connessione operativa nella summenzionata estremità distale di tali mezzi di rilascio con valvola protesica montata su di essi; e Figures 5 to 8 show successive steps of the operative connection in the aforementioned distal end of said release means with prosthetic valve mounted on them; And

- le figure da 9 a 13 mostrano fasi successive del rilascio della valvola protesica attraverso i summenzionati mezzi di rilascio. Figures 9 to 13 show successive stages of releasing the prosthetic valve through the aforementioned release means.

Con riferimento alle summenzionate figure, il dispositivo robotico chirurgico secondo l’invenzione comprende un braccio di macro-posizionamento 1, di tipo noto, che consente i movimenti macroscopici di avvicinamento/allontanamento alla postazione di intervento chirurgico. A tale scopo il braccio di macro-posizionamento 1 ha preferibilmente sei gradi di libertà e una attuazione che consente l’approccio e/o l’allontanamento ad un paziente da operare di un braccio manipolatore 2, in modo desiderato. With reference to the aforementioned figures, the surgical robotic device according to the invention comprises a macro-positioning arm 1, of a known type, which allows the macroscopic movements of approaching / moving away from the surgery station. For this purpose, the macro-positioning arm 1 preferably has six degrees of freedom and an actuation that allows the approach and / or removal of a manipulator arm 2 to a patient to be operated on, as desired.

Come appena accennato, al braccio di macro-posizionamento 1 è collegato il braccio manipolatore 2, di tipo flessibile, atto ad essere introdotto nel corpo di un paziente da operare, ed in particolare in un vaso sanguigno dello stesso, quale ad esempio ed in particolare la vena aorta. As just mentioned, the manipulator arm 2, of the flexible type, is connected to the macro-positioning arm 1, suitable for being introduced into the body of a patient to be operated on, and in particular into a blood vessel of the same, such as for example and in particular the aorta vein.

Il braccio manipolatore 2 è preferibilmente nella forma di un tubolare estensibile cavo, e definisce un proprio asse X di sviluppo principale. The manipulator arm 2 is preferably in the form of a hollow extensible tubular, and defines its own main development axis X.

Il dispositivo chirurgico comprende inoltre un gruppo motore 3 e mezzi di attuazione per la guida del braccio manipolatore 2, che ha sei gradi di libertà per l’introduzione e la guida entro il vaso del paziente. The surgical device also comprises a motor unit 3 and actuation means for guiding the manipulator arm 2, which has six degrees of freedom for introduction and guidance within the patient's vessel.

Il braccio manipolatore 2 si estende tra una prima estremità o estremità prossimale 20 direttamente connessa al braccio di macro-posizionamento 1 e una seconda estremità o estremità distale 21 atta ad essere inserita nel corpo del paziente da operare. Entro il braccio manipolatore 2 trova alloggiamento un terminale di introduzione o introduttore 211 (mostrato isolatamente in figura 2) destinato alla connessione con mezzi di rilascio 4 di una valvola protesica di tipo noto, indicata nelle figure con il riferimento V. The manipulator arm 2 extends between a first end or proximal end 20 directly connected to the macro-positioning arm 1 and a second end or distal end 21 able to be inserted into the body of the patient to be operated on. Inside the manipulator arm 2 there is a housing or introducer terminal 211 (shown separately in Figure 2) intended for connection with release means 4 of a prosthetic valve of a known type, indicated in the figures with the reference V.

Il terminale di introduzione 211 è composto da un tubolare estensibile 211a cavo e gode preferibilmente di almeno un grado di libertà, ovvero un movimento di traslazione lungo un proprio asse X’, tra una posizione estratta dalla estremità distale 21 e una posizione retratta, entro il braccio manipolatore. Tale movimento di traslazione è implementato da un meccanismo di tipo elastico; in una soluzione realizzativa mostrata nelle figure, il meccanismo di tipo elastico comprende una molla 211b di tipo a spirale coassiale al tubolare estensibile e avvolta su di esso, che è vincolata ad una sua estremità ad un meccanismo ad ingranaggi 211c o comunque attuato meccanicamente; l’altra estremità della molla a spirale è vincolata al tubolare 211a e risponde con una spinta in direzione assiale alla sollecitazione esercitata dal meccanismo ad ingranaggi sull’estremità opposta, determinando la traslazione lungo il proprio asse X’ dell’introduttore 211. Ovviamente altri sistemi di attuazione del terminale di introduzione potranno essere previsti. L’introduttore 211 comprende poi mezzi di attivazione della espansione della valvola V quali un motore DC 211d e un secondo motore DC che alimenta un movimento di rotazione della valvola, indicato in figura con il numero di riferimento 211e. The introduction terminal 211 is composed of a hollow extensible tubular 211a and preferably enjoys at least one degree of freedom, i.e. a translation movement along its own axis X ', between a position extracted from the distal end 21 and a retracted position, within the manipulator arm. This translation movement is implemented by an elastic type mechanism; in an embodiment shown in the figures, the elastic-type mechanism comprises a spiral-type spring 211b coaxial with the extendable tubular and wound on it, which is constrained at one end to a gear mechanism 211c or in any case actuated mechanically; the other end of the spiral spring is constrained to the tubular 211a and responds with a thrust in an axial direction to the stress exerted by the gear mechanism on the opposite end, determining the translation along its own axis X 'of the introducer 211. Obviously other systems implementation of the introduction terminal may be provided. The introducer 211 then comprises means for activating the expansion of the valve V such as a DC motor 211d and a second DC motor that powers a rotation movement of the valve, indicated in the figure with the reference number 211e.

Il terminale di introduzione 211 installa mezzi di rilascio 4 della valvola protesica V. Seppur diverse tipologie di mezzi di rilascio possano essere previste, qui di seguito è illustrato un esempio realizzativo di mezzi di rilascio per una valvola protesica aortica V, di tipo noto, autobloccante, senza necessità di punti di sutura. Evidentemente diverse tipologie di valvole protesiche potrebbero essere previste, attrezzando il dispositivo robotico secondo l’invenzione con opportuni mezzi di rilascio 4. The introduction terminal 211 installs release means 4 of the prosthetic valve V. Although different types of release means can be provided, an embodiment of release means for a known type, self-locking aortic prosthetic valve V is illustrated below. , without the need for stitches. Evidently different types of prosthetic valves could be provided, equipping the robotic device according to the invention with suitable release means 4.

Secondo una tecnica nota nel settore, la valvola V è in installata sui mezzi di rilascio 4 in assetto collassato, come visibile in figura 3. Tale montaggio è eseguito esternamente al dispositivo robotico, in preparazione dell’intervento. According to a technique known in the field, the valve V is installed on the release means 4 in a collapsed position, as shown in Figure 3. This assembly is performed externally to the robotic device, in preparation for the intervention.

Con riferimento adesso in particolare alle figure 3 e 4, i mezzi di rilascio 4 comprendono un terminale di testa 41 e un terminale a camicia 42 operativamente connessi da mezzi di traslazione 43 comprendenti un azionamento a vite, ovvero una vite di espansione 43 in modo da poter essere reciprocamente avvicinati e/o allontanati, secondo una direzione Y’ definita di fatto dalla direzione di sviluppo longitudinale della vite stessa. Tale direzione Y’ corrisponderà, in uso, alla direzione di inserimento Y della valvola V nel sito di impianto. With reference now in particular to Figures 3 and 4, the release means 4 comprise a head terminal 41 and a jacket terminal 42 operatively connected by translation means 43 comprising a screw drive, or an expansion screw 43 so as to being able to be mutually approached and / or moved away, according to a direction Y 'de facto defined by the longitudinal development direction of the screw itself. This direction Y 'will correspond, in use, to the direction of insertion Y of the valve V in the implantation site.

Sulla vite 43, in assetto coassiale, sono inoltre posizionati elementi interni di riscontro 43a e 43b rispettivamente per porzioni anulari opposte della valvola ovvero V1 e V2, rispettivamente di entrata e uscita, con riferimento alla direzione del flusso sanguigno. Tali elementi interni di riscontro, definiscono un nucleo interno di supporto alla vite collassata. Internal abutment elements 43a and 43b are also positioned on the screw 43, in a coaxial arrangement, respectively for opposite annular portions of the valve, namely V1 and V2, respectively of inlet and outlet, with reference to the direction of the blood flow. These internal abutment elements define an internal support core for the collapsed screw.

Il terminale di testa 41 ha una forma sostanzialmente conica o a fungo con uno stelo tubolare centrale cavo 410. Entro lo stelo si inserisce la porzione di entrata V1 della valvola V. Entro lo stelo 410 trova quindi inserimento anche l’estremità della vite, materializzando una connessione attraverso un innesco indicato nelle figure con il numero 43c. The head terminal 41 has a substantially conical or mushroom-like shape with a hollow central tubular stem 410. The inlet portion V1 of the valve V is inserted into the stem. connection through a primer indicated in the figures with the number 43c.

l terminale a camicia 42 ha invece una forma a tazza con una parete esterna 42a e un’anima tubolare 42b centrale cava che si impegna con la vite 43. Entro il tubolare a camicia, nel meato definito tra la summenzionata parete esterna 42a e l’anima tubolare 42b la porzione di uscita V2 della valvola. The sleeve terminal 42, on the other hand, has a cup shape with an external wall 42a and a hollow central tubular core 42b which engages with the screw 43. Within the jacket tube, in the meatus defined between the aforementioned external wall 42a and the tubular core 42b the outlet portion V2 of the valve.

Il secondo elemento di riscontro 43b ha una porzione terminale sagomata 43b’ con indentizioni radiali sporgenti 430b che si impegnano su rispettive sedi ricavate su un anello perimetrale 211a del terminale 211, per perfezionare il collegamento tra i mezzi di rilascio 3 e il terminale 211. Per consentire lo scorrimento della camicia 42 rispetto al secondo elemento di riscontro 43b, sulla parete esterna 42a della camicia sono ricavati rispettivi canali 42a’ entro cui scorrono le summenzionate indentizioni. The second abutment element 43b has a shaped terminal portion 43b 'with protruding radial indentations 430b which engage on respective seats formed on a perimeter ring 211a of the terminal 211, to perfect the connection between the release means 3 and the terminal 211. For allowing the liner 42 to slide with respect to the second abutment element 43b, respective channels 42a 'are formed on the outer wall 42a of the liner in which the aforementioned indentations slide.

Come sopra accennato, il movimento di rotazione della vite 43, comandato nell’esempio illustrata dal motore DC 211d, ottiene l’allontanamento reciproco tra le porzioni di testa e a camicia, liberando le porzioni anulari della valvola V che quindi si decomprime, espandendosi nella posizione desiderata, liberandosi dall’impegno con i mezzi di rilascio 4 ed impiantandosi nel sito di impianto voluto. As mentioned above, the rotation movement of the screw 43, commanded in the example illustrated by the DC 211d motor, obtains the mutual separation between the head and jacket portions, freeing the annular portions of the valve V which then decompresses, expanding into the position desired, freeing itself from engagement with the release means 4 and implanting itself in the desired implantation site.

Di seguito, ancora maggiormente nel dettaglio, verrà descritto un metodo di preparazione e successivamente di rilascio della valvola V. In the following, even more in detail, a method of preparation and subsequently of releasing valve V will be described.

La valvola V viene predisposta sui mezzi di rilascio 4, essendo ridotta allo stato collassato su di essi, con contestuale serraggio della porzione di testa e a camicia sulle porzioni anulari, determinandone il bloccaggio nella posizione collassata. Con la valvola così installata, i mezzi di rilascio 4 sono quindi trascinati internamente al corpo del manipolatore dal movimento di ritrazione del terminale 211 e le ali 210 vengono richiuse contestualmente, attorno alla valvola collassata V. La porzione a fungo 411 della testa 41 rimane sporgente, impegnandosi su di un bordo anulare 210a definito dai bordi superiori delle alette di stabilizzazione 210; pertanto tale porzione definisce, in uso, il terminale di testa della estremità distale 21 del manipolatore 2. The valve V is arranged on the release means 4, being reduced to the collapsed state thereon, with simultaneous tightening of the head and jacket portion on the annular portions, causing it to lock in the collapsed position. With the valve thus installed, the release means 4 are then dragged inside the body of the manipulator by the retraction movement of the terminal 211 and the wings 210 are simultaneously closed, around the collapsed valve V. The mushroom portion 411 of the head 41 remains protruding engaging on an annular edge 210a defined by the upper edges of the stabilizing fins 210; therefore this portion defines, in use, the head terminal of the distal end 21 of the manipulator 2.

Il movimento di rilascio della valvola V seguirà quindi le fasi descritte di seguito, con il supporto delle figure da 6 a 10. In dettaglio, i mezzi di rilascio 4 verranno spinti in direzione X verso l’esterno del manipolatore 2, con il contestuale disimpegno della testa 41 dal bordo circonferenziale 210a che libera le ali e ne permette l’apertura. The release movement of the valve V will then follow the steps described below, with the support of figures 6 to 10. In detail, the release means 4 will be pushed in the X direction towards the outside of the manipulator 2, with the simultaneous disengagement of the head 41 from the circumferential edge 210a which frees the wings and allows them to open.

Riscontrando sulle pareti dell’aorta le ali determinano la conseguente stabilizzazione del manipolatore nel punto di interruzione del movimento. Una volta che il manipolatore è così assicurato in posizione e i mezzi di rilascio sono esterni ad esso, la vite viene attivata per allontanare reciprocamente lungo la direzione Y’ il terminale di testa 41 e la camicia 42. Questo movimento di allontanamento reciproco comporta la decompressione della valvola rispetto agli elementi di riscontro e quindi il conseguente passaggio dalla posizione collassata alla posizione estesa V’. La decompressione determina il conseguente svolgimento di strutture di ancoraggio della valvola, indicate con il riferimento V3 e il disimpegno della valvola dai mezzi di rilascio, con contestuale impegno sul sito di impianto desiderato. Finding the wings on the walls of the aorta determine the consequent stabilization of the manipulator at the point of interruption of the movement. Once the manipulator is thus secured in position and the release means are external to it, the screw is activated to move the head terminal 41 and the liner 42 away from each other along the Y 'direction. valve with respect to the abutment elements and therefore the consequent passage from the collapsed position to the extended position V '. The decompression determines the consequent unwinding of anchoring structures of the valve, indicated with the reference V3 and the disengagement of the valve from the release means, with simultaneous engagement on the desired implantation site.

Una volta che la valvola è stata impiantata, i mezzi di rilascio sono retratti internamente al manipolatore, con contestuale chiusura delle ali 210. A questo punto, il braccio manipolatore è guidato fuori dal vaso, verso l’esterno del corpo del paziente. Once the valve has been implanted, the release means are retracted internally to the manipulator, with simultaneous closure of the wings 210. At this point, the manipulator arm is guided out of the vessel, towards the outside of the patient's body.

È quindi evidente che, essendo il rilascio effettuato a remoto rispetto alla posizione del chirurgo, è necessario un sistema di navigazione tale da consentire l’esatto posizionamento del braccio manipolatore e del terminale di introduzione 211 allo scopo di avere di conseguenza, un corretto posizionamento della valvola. It is therefore evident that, since the release is carried out remotely with respect to the position of the surgeon, a navigation system is necessary such as to allow the exact positioning of the manipulator arm and of the introduction terminal 211 in order to consequently have a correct positioning of the valve.

Il sistema di navigazione, macroscopicamente indicato con il numero di riferimento 5, comprende almeno mezzi di visione interni 50 e un’unità elettronica di controllo (non mostrata). Il sistema comprende inoltre un’interfaccia utente 51 su cui detta unità elettronica di controllo visualizza informazioni e le immagini raccolte da detti mezzi di visione. Eventualmente l’interfaccia utente può essere collegata in ingresso all’unità elettronica di controllo per l’inserimento di informazioni da parte dell’utilizzatore/chirurgo/personale medico. The navigation system, macroscopically indicated with the reference number 5, comprises at least internal viewing means 50 and an electronic control unit (not shown). The system also comprises a user interface 51 on which said electronic control unit displays information and images collected by said viewing means. If necessary, the user interface can be connected at the input to the electronic control unit for the insertion of information by the user / surgeon / medical staff.

In maggiore dettaglio, i mezzi di visione interni 50 sono associati alla estremità distale 21. In greater detail, the internal viewing means 50 are associated with the distal end 21.

I mezzi di visione comprendono almeno due telecamere 50. The viewing means comprise at least two cameras 50.

In una soluzione realizzativa preferita, le almeno due telecamere 50 sono disposte radialmente rispetto all’asse di sviluppo X, sulla periferia esterna dell’estremità distale 21. La collocazione delle telecamere sulla periferia esterna dell’estremità distale 21 è particolarmente vantaggiosa perché risulta la posizione ottimale per la visione della cavità del vaso, sia durante l’inserimento del manipolatore 2 sia durante il rilascio della valvola. In a preferred embodiment, the at least two cameras 50 are arranged radially with respect to the development axis X, on the external periphery of the distal end 21. The positioning of the cameras on the external periphery of the distal end 21 is particularly advantageous because the position is optimal for viewing the vessel cavity, both during the insertion of the manipulator 2 and during the release of the valve.

Ancora, i mezzi di visione interni 50 possono comprendere tre telecamere. Furthermore, the internal viewing means 50 can comprise three cameras.

Le telecamere sono, in un assetto preferito, circonferenzialmente equispaziate. Il sistema di navigazione è in grado di identificare punti di riferimento anatomici, ovvero punti target, che fungono da riferimento per il posizionamento della valvola protesica. The cameras are, in a preferred setting, circumferentially equally spaced. The navigation system is capable of identifying anatomical landmarks, or target points, which serve as a reference for positioning the prosthetic valve.

L’identificazione dei punti target può essere effettuata sulla base di un comando esterno, ovvero selezionati manualmente dal chirurgo attraverso l’interfaccia utente 51, che a tale scopo prevede una tastiera o un touch screen. Alternativamente, l’unità elettronica di controllo può essere istruita per effettuare una rilevazione automatica o semiautomatica dei punti target sulla base delle immagini raccolte dai mezzi di visione. The identification of the target points can be carried out on the basis of an external command, or manually selected by the surgeon through the user interface 51, which for this purpose provides a keyboard or a touch screen. Alternatively, the electronic control unit can be instructed to carry out an automatic or semi-automatic detection of the target points on the basis of the images collected by the vision means.

Una volta identificati, l’unità elettronica di controllo è istruita per acquisire i punti target; inoltre l’unità elettronica di controllo è istruita per almeno per calcolare in tempo reale la traiettoria e l’orientamento del braccio manipolatore 2 e del terminale di introduzione 211 in funzione della posizione e dell’orientamento del terminale di introduzione 211 e dei mezzi di visione 50 sia reciprocamente sia rispetto ai punti anatomici di riferimento. Once identified, the electronic control unit is instructed to acquire the target points; moreover the electronic control unit is instructed to at least calculate in real time the trajectory and orientation of the manipulator arm 2 and of the introduction terminal 211 as a function of the position and orientation of the introduction terminal 211 and of the viewing means 50 both reciprocally and with respect to the anatomical points of reference.

Più nel dettaglio, dati i mezzi di rilascio 4, l’unità elettronica di controllo è istruita per calcolare: More specifically, given the release means 4, the electronic control unit is instructed to calculate:

(i) la posizione e l’orientamento dei punti di riferimento anatomici rispetto al sistema di riferimento interno definito dai mezzi di visione; (i) the position and orientation of the anatomical reference points with respect to the internal reference system defined by the means of vision;

(ii) la posizione e l’orientamento del terminale 211 rispetto ai mezzi di visione 50; (ii) the position and orientation of the terminal 211 with respect to the viewing means 50;

(iii) la traiettoria necessaria per posizionare il braccio manipolatore 2 in modo tale da garantire il rilascio della protesi nella posizione desiderata, sulla base delle informazioni (i) e (ii). (iii) the trajectory necessary to position the manipulator arm 2 in such a way as to ensure the release of the prosthesis in the desired position, based on information (i) and (ii).

Con riferimento al punto (iii), l’unità elettronica di controllo è in grado di fornire in uscita l’informazione del punto di interruzione del movimento del braccio manipolatore 2 in fase di inserimento della valvola protesica. Infatti, come sarà dettagliatamente descritto appena oltre, il rilascio della valvola si perfeziona con un contestuale movimento di traslazione in una direzione di rilascio Y perfezionato dai summenzionati mezzi di rilascio e dovuto al naturale movimento di espansione della valvola; tale movimento di traslazione deve essere considerato nel calcolo della traiettoria di avvicinamento del braccio 2 che pertanto si deve posizionare ad una distanza adeguata dal sito di impianto della valvola stessa. With reference to point (iii), the electronic control unit is able to output the information of the point of interruption of the movement of the manipulator arm 2 during the insertion phase of the prosthetic valve. In fact, as will be described in detail just below, the release of the valve is perfected with a simultaneous translation movement in a release direction Y perfected by the aforementioned release means and due to the natural expansion movement of the valve; this translation movement must be considered in the calculation of the approach trajectory of the arm 2 which therefore must be positioned at an adequate distance from the implant site of the valve itself.

Ancora, l’interfaccia utente consente di visualizzare tali informazioni di traiettoria e guida calcolate, sfruttando anche ad esempio immagini di realtà aumentata, come visualizzazioni ricostruite della valvola su immagini reali riprese dalle telecamere in tempo reale. Furthermore, the user interface allows you to view this calculated trajectory and guide information, also using, for example, augmented reality images, such as reconstructed views of the valve on real images taken by cameras in real time.

Vantaggiosamente, il sistema di navigazione realizza una visione stereoscopica del vaso; tale visualizzazione stereoscopica è realizzata dall’unità elettronica di controllo che è istruita per combinare coppie di immagini raccolte dalle almeno due telecamere. È comunque possibile per il chirurgo selezionare tra la visione stereoscopica e quella 2D, ovvero l’immagine singola resa da ciascuna telecamera in tempo reale. Advantageously, the navigation system achieves a stereoscopic view of the vessel; this stereoscopic display is made by the electronic control unit which is instructed to combine pairs of images collected by at least two cameras. However, it is possible for the surgeon to select between stereoscopic and 2D vision, i.e. the single image rendered by each camera in real time.

Ancora, ai mezzi di visione interni 50 possono essere affiancati anche mezzi di visione esterni (non mostrati), materializzati da telecamere che inquadrano l’area di intervento e rendono al chirurgo un’immagine globale del paziente mostrata sulla interfaccia 51 sopra descritta. Furthermore, the internal vision means 50 can also be accompanied by external vision means (not shown), materialized by cameras that frame the intervention area and give the surgeon a global image of the patient shown on the interface 51 described above.

È inoltre eventualmente previsto che il sistema di navigazione, attraverso l’unità elettronica di controllo, comandi in modo automatico il braccio di macroposizionamento 1 o il braccio manipolatore 2, sulla base delle informazioni combinate di posizione dei mezzi di visione e dei punti target. It is also possibly provided that the navigation system, through the electronic control unit, automatically controls the macro-positioning arm 1 or the manipulator arm 2, based on the combined information of the position of the vision means and target points.

Mezzi di guida 6 sono inoltre previsti con lo scopo di consentire il comando del braccio manipolatore da parte del chirurgo/utilizzatore. In una soluzione realizzativa tali mezzi di guida sono materializzati da una consolle di guida 6, con joystick 60. La consolle di guida 6 installa anche un display 61 che permette di visualizzare informazioni legate al comando del braccio robotico. Guide means 6 are also provided for the purpose of allowing the surgeon / user to control the manipulator arm. In one embodiment, these driving means are materialized by a driving console 6, with joystick 60. The driving console 6 also installs a display 61 which allows information related to the command of the robotic arm to be displayed.

I mezzi di guida 6 possono essere interfacciati con l’unità elettronica di controllo del sistema di navigazione, per realizzare la summenzionata guida automatica. The guide means 6 can be interfaced with the electronic control unit of the navigation system, to achieve the aforementioned automatic guide.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, in corrispondenza dell’estremità distale 21, il braccio manipolatore 2 presenta mezzi di stabilizzazione o ad aletta 210 mobili tra una posizione serrata e una posizione aperta, dove in detta posizione aperta detti mezzi di stabilizzazione risultano aggettanti perimetralmente rispetto a tale estremità distale, ovvero dal braccio manipolatore, mentre nella posizione serrata i mezzi ad aletta 210 sono tali da sostanzialmente non eccedere l’ingombro perimetrale dell’estremità distale, ovvero del braccio manipolatore. According to a further aspect of the invention, at the distal end 21, the manipulator arm 2 has stabilization or fin means 210 movable between a closed position and an open position, where in said open position said stabilization means protrude perimeter with respect to said distal end, or from the manipulator arm, while in the clamped position the fin means 210 are such as to substantially not exceed the perimetral size of the distal end, or rather of the manipulator arm.

In altre parole, nella posizione serrata i mezzi di stabilizzazione 210 occludono l’estremità distale 21 e quindi impediscono l’estrazione del terminale 211 (figura 8). Al contrario nella posizione aperta i mezzi di stabilizzazione consentono liberano l’estremità distale e consentono l’estrazione del terminale di introduzione 211 (figura 9). In other words, in the tightened position the stabilization means 210 occlude the distal end 21 and therefore prevent the extraction of the terminal 211 (Figure 8). On the contrary, in the open position the stabilization means allow free the distal end and allow the extraction of the introduction terminal 211 (Figure 9).

Va da sé che i mezzi di stabilizzazione 210 sono in posizione serrata quando il braccio manipolatore 2 è in fase di avvicinamento al punto di rilascio della valvola, mentre si dispongono in posizione aperta quando il braccio manipolatore 2 raggiunge il sopramenzionato punto desiderato di interruzione del movimento di avvicinamento al sito di impianto, per consentire l’uscita e quindi il rilascio della valvola. It goes without saying that the stabilizing means 210 are in a locked position when the manipulator arm 2 is approaching the valve release point, while they are arranged in the open position when the manipulator arm 2 reaches the aforementioned desired point of interruption of the movement. approach to the plant site, to allow the exit and therefore the release of the valve.

Vantaggiosamente i mezzi di stabilizzazione 210 sono materializzati da alette o flaps che, in posizione aperta, risultano disposti a raggiera rispetto all’asse di sviluppo X, come i petali di un fiore. Quando le alette sono in posizione aperta esse interferiscono o comunque entrano in contatto con le pareti del vaso sanguigno entro cui il braccio è inserito. Tale interferenza consente da un lato la stabilizzazione del braccio manipolatore 2 e nello specifico dell’estremità distale 21 in posizione entro il vaso. Ancora, grazie all’azione di interferenza delle ali 210, il vaso è impedito dal collassare su sé stesso. Advantageously, the stabilization means 210 are materialized by flaps or flaps which, in the open position, are arranged radially with respect to the development axis X, like the petals of a flower. When the fins are in the open position they interfere or in any case come into contact with the walls of the blood vessel within which the arm is inserted. This interference allows on the one hand the stabilization of the manipulator arm 2 and specifically of the distal end 21 in position within the vessel. Again, thanks to the interference action of the wings 210, the vessel is prevented from collapsing on itself.

Vantaggiosamente le telecamere 50 si trovano in posizione interposta tra le alette 210. Advantageously, the cameras 50 are located in an interposed position between the fins 210.

Come sopra accennato, il rilascio della valvola avverrà lungo un asse di inserimento Y allineato all’asse della valvola umana da sostituire; tale rilascio implicherà un movimento di traslazione della valvola lungo tale asse, dovuto alla sua naturale espansione. Ne consegue che, affinché il movimento di rilascio della valvola si concluda in corrispondenza dei punti target, ovvero nel sito di impianto desiderato, l’estremità distale 21 del braccio deve posizionarsi ad una distanza congrua da tale sito di impianto, distanza che appunto terrà conto della necessità di estrazione del terminale 211. As mentioned above, the valve will be released along an insertion axis Y aligned with the axis of the human valve to be replaced; this release will involve a translation movement of the valve along this axis, due to its natural expansion. It follows that, in order for the valve release movement to end at the target points, or in the desired implantation site, the distal end 21 of the arm must be positioned at a suitable distance from that implantation site, a distance that will precisely take into account the need to extract the terminal 211.

Secondo quanto sopra descritto, il dispositivo robotico secondo l’invenzione implementa pertanto il seguente procedimento per il caricamento di una valvola protesica, comprendente le fasi di: According to what has been described above, the robotic device according to the invention therefore implements the following procedure for loading a prosthetic valve, comprising the steps of:

- caricare la valvola sui mezzi di rilascio; - load the valve on the release means;

- connettere operativamente i mezzi di rilascio al terminale di introduzione 211; - operatively connecting the release means to the introduction terminal 211;

- ritrarre il terminale di introduzione 211 entro l’estremità distale 21; - retract the introduction terminal 211 within the distal end 21;

- predisporre in assetto serrato i mezzi di stabilizzazione 210. - arrange the stabilization means 210 in a tight setting.

Ancora secondo quanto sopra descritto, l’invenzione implementa il seguente procedimento per il controllo e la guida in un vaso di un paziente del dispositivo robotico sopra descritto, comprendente le fasi di: Still according to what is described above, the invention implements the following procedure for controlling and guiding the robotic device described above in a vessel of a patient, comprising the steps of:

- identificazione di punti di riferimento anatomici; - identification of anatomical landmarks;

- acquisizione dei punti di riferimento anatomici identificati da parte dell’unità elettronica di controllo; - acquisition of the anatomical reference points identified by the electronic control unit;

- guida del braccio manipolatore 2 in approccio ai punti di riferimento identificati; - guiding the manipulator arm 2 in approach to the identified reference points;

- interruzione del movimento del braccio manipolatore in un punto di interruzione stabilito; - interruption of the movement of the manipulator arm at an established interruption point;

- posizionamento in posizione aperta dei mezzi di stabilizzazione 210; - positioning in the open position of the stabilization means 210;

- estrazione dalla estremità distale 21 del terminale di introduzione 211; - attuazione dei mezzi di rilascio 4 per il rilascio della valvola nella posizione di impianto desiderata; - extraction from the distal end 21 of the introduction terminal 211; - actuation of the release means 4 for releasing the valve in the desired implant position;

- dove la traiettoria e l’orientamento di detto braccio manipolatore 2 e detto terminale di introduzione 211 sono calcolati da detta unità di controllo in tempo reale in funzione della posizione e dell’orientamento del terminale di introduzione 211 e dei mezzi di visione 50 sia reciprocamente sia rispetto ai punti anatomici di riferimento. - where the trajectory and orientation of said manipulator arm 2 and said introduction terminal 211 are calculated by said control unit in real time as a function of the position and orientation of the introduction terminal 211 and of the viewing means 50 are reciprocally both with respect to the anatomical points of reference.

Il dispositivo robotico e il procedimento secondo l’invenzione, riescono ad ottenere il vantaggioso risultato di intervenire con metodologie mini e micro invasive sul paziente. In particolare, grazie alla visione simulata, è possibile stabilire a priori i punti target per il rilascio della valvola e il percorso entro il vaso sanguigno più efficace e con minor rischi per il paziente. È anche possibile stabilire il punto migliore di inserimento del manipolatore. L’intervento implica una incisione sul petto del paziente di dimensioni minime (3-4 centimetri circa) e le funzionalità cardiache possono essere stabilizzate con l’ausilio di macchine per la circolazione extracorporea (o macchine cuorepolmone). Inoltre, grazie all’uso di valvole polimeriche di attuale concezione, è possibile l’impianto anche, se del caso, senza sostituire la valvola umana esistente. The robotic device and the procedure according to the invention manage to obtain the advantageous result of intervening with mini and micro invasive methods on the patient. In particular, thanks to the simulated vision, it is possible to establish in advance the target points for valve release and the most effective path within the blood vessel and with less risk for the patient. It is also possible to determine the best insertion point for the manipulator. The operation involves a minimum size incision on the patient's chest (about 3-4 centimeters) and heart functions can be stabilized with the aid of extracorporeal circulation machines (or heart-lung machines). Furthermore, thanks to the use of polymer valves of current conception, it is possible to implant even, if necessary, without replacing the existing human valve.

Tali risultati sono evidentemente ottenuti grazie alla eccezionale capacità di controllo e guida del braccio manipolatore e del dispositivo robotico nel suo complesso, grazie al sistema di visione di tipo endoscopico sopra descritto. Anche le ali 210 contribuiscono notevolmente a ridurre i rischi legati all’intervento in quanto consentono da un lato di stabilizzare la posizione del braccio manipolatore entro il vaso, dall’altra impediscono il collasso di quest’ultimo. These results are evidently obtained thanks to the exceptional ability to control and guide the manipulator arm and the robotic device as a whole, thanks to the endoscopic vision system described above. The wings 210 also contribute significantly to reducing the risks associated with the intervention as they allow on the one hand to stabilize the position of the manipulator arm within the vessel, on the other they prevent the latter from collapsing.

Il sistema di navigazione inoltre di per sé realizza svariati sorprendenti vantaggi, quali in primo luogo la possibilità di controllare il posizionamento della valvola partendo da informazioni di posizionamento del braccio fornite in real-time e confrontate con informazioni registrate quali ad esempio ma non limitativamente la localizzazione dei punti target e la tipologia di rilascio della valvola. Con particolare riferimento alla localizzazione dei punti target, questa può essere rifinita anche in tempo reale, tramite una funzionalità di feature tracking. Furthermore, the navigation system in itself achieves several surprising advantages, such as first of all the possibility of controlling the positioning of the valve starting from positioning information of the arm provided in real-time and compared with recorded information such as, for example, but not limited to the location. of the target points and the type of valve release. With particular reference to the localization of target points, this can also be refined in real time, through a feature tracking function.

Ancora, il sistema di navigazione può utilizzare queste informazioni per calcolare una traiettoria che viene suggerita al chirurgo, per agevolare la guida del robot. Nell’eventualità che sia implementato un sistema di guida automatico la traiettoria calcolata dal sistema di navigazione viene utilizzata come traiettoria target dal sistema di guida automatico. Furthermore, the navigation system can use this information to calculate a trajectory that is suggested to the surgeon, to facilitate the guidance of the robot. In the event that an automatic guidance system is implemented, the trajectory calculated by the navigation system is used as the target trajectory by the automatic guidance system.

Inoltre i mezzi di visione consentono una perfetta visuale del sito di intervento al chirurgo, grazie alla possibilità di scelta dell’immagine, tra stereoscopica e 2D oltre che alla possibilità di combinare con esse una immagine ricostruita, ad esempio della valvola, allo scopo di creare una immagine di realtà aumentata. Furthermore, the vision means allow the surgeon to have a perfect view of the surgery site, thanks to the possibility of choosing the image, between stereoscopic and 2D as well as the possibility of combining with them a reconstructed image, for example of the valve, in order to create an augmented reality image.

Pertanto, la capacità del sistema di navigazione di garantire la corretta posizione del braccio e l’interazione sinergica con le alette 210 che garantiscono uno stabile posizionamento del braccio, permettono il rilascio della valvola anche in remoto, in posizione desiderata. Therefore, the ability of the navigation system to ensure the correct position of the arm and the synergistic interaction with the flaps 210 which ensure stable positioning of the arm, allow the valve to be released even remotely, in the desired position.

La presente invenzione è stata descritta con riferimento a una sua forma di realizzazione preferita. È da intendersi che possono esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, tutte rientranti nell’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate. The present invention has been described with reference to a preferred embodiment thereof. It is to be understood that there may be other embodiments that refer to the same inventive core, all falling within the scope of the claims set out below.

Bibliografia Bibliography

[1] Lung B. et. Al. “A prospective survey of patients with valvular heart disease in Europe: The Euro Heart Survey on Valvular Heart Disease.” Euro Heart J.2003 Jul; 24(13):1231-43. [1] Lung B. et. Al. "A prospective survey of patients with valvular heart disease in Europe: The Euro Heart Survey on Valvular Heart Disease." Euro Heart J. 2003 Jul; 24 (13): 1231-43.

Claims (19)

RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo robotico per il posizionamento ed il rilascio di una valvola aortica comprendente: - un braccio di macro-posizionamento (1); - un gruppo motore (3) e mezzi di attuazione; - un braccio manipolatore (2) cavo atto ad essere azionato da detto gruppo motore (3) attraverso detti mezzi di attuazione, provvisto di un’estremità distale (21) atta all’inserimento in un vaso sanguigno di un paziente, e di un terminale di introduzione (211) atto ad essere alternativamente mobile tra una posizione retratta in cui è contenuto entro detta estremità distale (21) e una posizione estratta in cui risulta aggettante da detta estremità distale (21); - mezzi di rilascio (4) di detta valvola connessi a detto terminale di introduzione (211); - detto dispositivo robotico essendo caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un sistema integrato di navigazione (5) comprendente a sua volta almeno mezzi di visione (50) installati su detta estremità distale (21) e una unità elettronica di controllo, detta unità elettronica di controllo essendo almeno istruita per calcolare, in funzione della posizione e dell’orientamento di detto terminale di introduzione (211) e di detti mezzi di visione (50) rispetto a punti anatomici di riferimento, una traiettoria di detto braccio manipolatore per il rilascio in posizione desiderata di detta valvola; detto dispositivo robotico essendo inoltre caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di stabilizzazione (210) associati a detta estremità distale (21) mobili tra una posizione serrata e una posizione aperta, dove in detta posizione aperta detti mezzi di stabilizzazione risultano aggettanti perimetralmente rispetto a detta estremità distale, ovvero da detto braccio manipolatore, mentre nella posizione serrata detti mezzi di stabilizzazione (210) sono tali da sostanzialmente non eccedere l’ingombro perimetrale dell’estremità distale, ovvero del braccio manipolatore. CLAIMS 1. A robotic device for positioning and releasing an aortic valve comprising: - a macro-positioning arm (1); - a motor unit (3) and actuation means; - a hollow manipulator arm (2) adapted to be operated by said motor unit (3) through said actuation means, provided with a distal end (21) suitable for insertion into a blood vessel of a patient, and with a terminal of introduction (211) adapted to be alternatively movable between a retracted position in which it is contained within said distal end (21) and an extracted position in which it projects from said distal end (21); - release means (4) of said valve connected to said introduction terminal (211); - said robotic device being characterized in that it further comprises an integrated navigation system (5) comprising in turn at least vision means (50) installed on said distal end (21) and an electronic control unit, said electronic control unit being at least instructed to calculate, as a function of the position and orientation of said introduction terminal (211) and of said viewing means (50) with respect to anatomical reference points, a trajectory of said manipulator arm for release in the desired position of said valve; said robotic device being further characterized in that it comprises stabilization means (210) associated with said distal end (21) movable between a closed position and an open position, where in said open position said stabilization means protrude perimeter with respect to said end distal, or from said manipulator arm, while in the closed position said stabilization means (210) are such as to substantially not exceed the perimetral dimensions of the distal end, or rather of the manipulator arm. 2. Il dispositivo robotico secondo la rivendicazione 1 in cui detti mezzi di visione (50) di detto sistema di navigazione comprendono almeno due telecamere. The robotic device according to claim 1 wherein said viewing means (50) of said navigation system comprise at least two cameras. 3. Il dispositivo robotico secondo la rivendicazione 2 in cui dette almeno due telecamere (50) sono disposte circonferenzialmente equispaziate sulla periferia di detta estremità distale (21). The robotic device according to claim 2 wherein said at least two cameras (50) are arranged circumferentially equally spaced on the periphery of said distal end (21). 4. Il dispositivo robotico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta unità elettronica di controllo identifica detti punti di riferimento. The robotic device according to any one of the preceding claims, wherein said electronic control unit identifies said reference points. 5. Il dispositivo robotico secondo la rivendicazione 4 in cui detta identificazione è effettuata sulla base di un comando esterno impartito da un utilizzatore attraverso una interfaccia utente (51). The robotic device according to claim 4 wherein said identification is made on the basis of an external command given by a user through a user interface (51). 6. Il dispositivo robotico secondo la rivendicazione 4 in cui detta identificazione è effettuata automaticamente dal sistema di navigazione. The robotic device according to claim 4 wherein said identification is made automatically by the navigation system. 7. Il dispositivo robotico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 2 alla 6 in cui detta unità elettronica di controllo è istruita per combinare coppie di immagini trasmesse da dette almeno due telecamere per ottenere una visione stereoscopica. The robotic device according to any one of claims 2 to 6 in which said electronic control unit is instructed to combine pairs of images transmitted by said at least two cameras to obtain a stereoscopic vision. 8. Il dispositivo robotico secondo la rivendicazione 7, in cui detta unità elettronica di controllo è istruita per sovrappone un’immagine ricostruita a dette immagini trasmesse da dette almeno due telecamere per ottenere immagini a realtà aumentata. 8. The robotic device according to claim 7, in which said electronic control unit is instructed to superimpose a reconstructed image on said images transmitted by said at least two cameras to obtain augmented reality images. 9. Il dispositivo robotico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detta unità elettronica di controllo è operativamente interfacciata con mezzi di guida (6) di detto dispositivo, per realizzare la guida automatica di detto gruppo motore e detti mezzi di attuazione sulla base di detta traiettoria di rilascio calcolata. The robotic device according to any one of the preceding claims, in which said electronic control unit is operatively interfaced with guiding means (6) of said device, to realize the automatic guiding of said motor assembly and said actuation means on the basis of said calculated release trajectory. 10. Il dispositivo robotico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 9 in cui detti mezzi di stabilizzazione (210) hanno dimensioni tali da interferire, in detta posizione aperta, con pareti di detto vaso sanguigno. The robotic device according to any one of claims 2 to 9 wherein said stabilization means (210) have dimensions such as to interfere, in said open position, with walls of said blood vessel. 11. Il dispositivo robotico secondo la rivendicazione 10 in cui detti mezzi di stabilizzazione comprendono una pluralità di alette (210) disposte a raggiera sulla periferia di detta estremità distale (21). The robotic device according to claim 10 wherein said stabilizing means comprise a plurality of fins (210) arranged in a radial pattern on the periphery of said distal end (21). 12. Il dispositivo robotico secondo la rivendicazione 10 o 11 in cui dette almeno due telecamere sono poste in posizione interposta tra le alette (210) di detta pluralità. The robotic device according to claim 10 or 11 in which said at least two video cameras are placed in an interposed position between the fins (210) of said plurality. 13. Il dispositivo robotico secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni in cui detti mezzi di rilascio (4) comprendono un terminale di testa (41) e un terminale a camicia (42) reciprocamente avvicinabili o allontanabili secondo una direzione di inserimento (Y’) di detta valvola per effetto di mezzi di traslazione, a detto movimento di allontanamento reciproco corrispondendo il rilascio di detta valvola. 13. The robotic device according to any one of the preceding claims in which said release means (4) comprise a head terminal (41) and a jacket terminal (42) which can be approached or removed from each other according to an insertion direction (Y ') of said valve by effect of translation means, to said reciprocal movement corresponding to the release of said valve. 14. Il dispositivo robotico secondo la rivendicazione 13 in cui detti mezzi di traslazione comprendono un azionamento a vite che si estende secondo detta direzione di inserimento. 14. The robotic device according to claim 13 wherein said translating means comprise a screw drive extending according to said insertion direction. 15. Il dispositivo robotico secondo la rivendicazione 14 in cui al movimento di ritrazione di detto terminale (211) entro detta estremità distale corrisponde il movimento di chiusura di detti mezzi di stabilizzazione, mentre al movimento di estrazione di detto terminale (211) esternamente a detta estremità distale corrisponde il movimento di apertura di detti mezzi di stabilizzazione. The robotic device according to claim 14 wherein the retraction movement of said terminal (211) within said distal end corresponds to the closing movement of said stabilizing means, while the extraction movement of said terminal (211) externally to said distal end corresponds to the opening movement of said stabilizing means. 16. Il dispositivo robotico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 15, in cui detta testa (41) è tale da impegnarsi assialmente su un bordo circonferenziale (210a) definito da detti mezzi di stabilizzazione (210) in assetto chiuso. The robotic device according to any one of claims 13 to 15, wherein said head (41) is such as to axially engage on a circumferential edge (210a) defined by said stabilization means (210) in a closed position. 17. Procedimento per il caricamento di una valvola protesica su di un dispositivo robotico quale quello delle rivendicazioni da 1 a 16 comprendente le fasi di: - caricare detta valvola su detti mezzi di rilascio; - connettere operativamente detti mezzi di rilascio a detto terminale di introduzione (211); - ritrarre detto terminale di introduzione (211) entro detta estremità distale (21); - predisporre in assetto serrato detti mezzi di stabilizzazione (210). 17. Process for loading a prosthetic valve on a robotic device such as that of claims 1 to 16 comprising the steps of: - loading said valve on said release means; - operatively connecting said release means to said introduction terminal (211); - retracting said introducer terminal (211) into said distal end (21); - arranging said stabilization means (210) in a tight setting. 18. Procedimento per il controllo e la guida in un vaso di un paziente di un dispositivo robotico atto al rilascio di una valvola protesica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 16, comprendente le fasi di: - identificazione di punti di riferimento anatomici; - acquisizione di detti punti di riferimento anatomici da parte di detta unità elettronica di controllo; - guida di detto braccio manipolatore (2) in approccio ai punti di riferimento identificati; - interruzione del movimento di detto braccio manipolatore (2) in un punto di interruzione stabilito; - posizionamento in posizione aperta di detti mezzi di stabilizzazione (210); - estrazione di detta estremità distale (21) di detto terminale di introduzione (211); - attuazione dei mezzi di rilascio (4) per il rilascio di detta valvola nella posizione di impianto desiderata; - dove la traiettoria e l’orientamento di detto braccio manipolatore (2) e detto terminale di introduzione (211) sono calcolati da detta unità di controllo in tempo reale in funzione della posizione e dell’orientamento del terminale di introduzione (211) e dei mezzi di visione (50) sia reciprocamente sia rispetto ai punti anatomici di riferimento. 18. Process for controlling and guiding a robotic device in a vessel of a patient for releasing a prosthetic valve according to any one of claims 1 to 16, comprising the steps of: - identification of anatomical landmarks; - acquisition of said anatomical reference points by said electronic control unit; - guiding said manipulator arm (2) in approach to the identified reference points; - interruption of the movement of said manipulator arm (2) at an established interruption point; - positioning in the open position of said stabilization means (210); - extracting said distal end (21) of said introducer terminal (211); - actuation of the release means (4) for the release of said valve in the desired implant position; - where the trajectory and orientation of said manipulator arm (2) and said introduction terminal (211) are calculated by said control unit in real time as a function of the position and orientation of the introduction terminal (211) and of the viewing means (50) both reciprocally and with respect to the anatomical reference points. 19. Il procedimento secondo la rivendicazione 18 dove detta fase di calcolo di detta traiettoria e orientamento in tempo reale è calcolata sulla base delle informazioni rilasciate dalle seguenti fasi: - calcolare la posizione e l’orientamento dei punti di riferimento anatomici rispetto a detti mezzi di visione; - calcolare la posizione e l’orientamento di detto terminale (211) rispetto a detti mezzi di visione (50). 19. The process according to claim 18 wherein said step of calculating said trajectory and orientation in real time is calculated on the basis of the information released by the following steps: - calculate the position and orientation of the anatomical reference points with respect to said means of vision; - calculate the position and orientation of said terminal (211) with respect to said viewing means (50).
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