Haltevorrichtung für ein chirurgisches Instrument und eine Schleuse sowie Verfahren und Steuervorrichtung zum Betreiben eines Roboters mit einer solchen Haltevorrichtung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten eines chirurgischen Instruments und einer Schleuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , sowie ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zum Betreiben eines Roboters mit einem Roboterkopf, an dem eine solche Haltevorrichtung befestigt ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 1 bzw. 17.

Chirurgische Eingriffe am menschlichen Körper werden heute in zunehmendem Maße in minimal invasiven Verfahren mit Unterstützung von Chirurgie-Robotern durchgeführt. Je nach Art des Eingriffs können die Chirurgie-Roboter mit verschiedenen chirurgischen Instrumenten, wie z.B. Endoskopen, Trokaren, Schneid-, Greif- oder Nähinstrumenten bestückt sein. Bei der Operation werden die Instrumente mittels eines oder mehrerer Roboter über eine Schleuse in den Körper des Patienten eingeführt, wo dann der chirurgische Eingriff stattfindet. Das Robotersystem wird dabei von einem Chirurgen oder gegebenenfalls auch von einem Chirurgen-Team über eine Eingabevorrichtung gesteuert.

Fig. 1 zeigt ein typisches Robotersystem 1 mit einem Chirurgie-Roboter 4, der für einen minimal invasiven Eingriff an einem Patienten 2 ausgelegt ist. Der Patient 2 liegt auf einem OP-Tisch 3 und wird vom Chirurgie-Roboter 4 behandelt, der einen mehrgliedrigen Roboterarm mit Armgliedern 8, 9 umfasst, die jeweils über ein Gelenk 5, 6 miteinander verbunden sind. Am Roboterkopf 7 ist eine

Haltevorrichtung 10 für verschiedene chirurgische Instrumente und Geräte 1 1 befestigt. Wie zu erkennen ist, ist ein chirurgisches Instrument 1 1 durch eine Trokarhülse 12, die im Körper des Patienten 2 steckt, in das Körperinnere eingeführt.

Aus der US 7,955,322 B2 (siehe Fig. 2) ist ein Roboterarm 100 mit einer

Haltevorrichtung 101 für ein chirurgisches Instrument 103 bekannt, an der auch eine Trokarhülse 102 befestigt ist. Die Haltevorrichtung 101 umfasst ferner einen Schlitten, mittels dessen das chirurgische Instrument 103 in seiner Axialrichtung (Pfeil 105) verstellbar ist. Das Instrument 103 kann somit unabhängig vom

Roboterarm in Axialrichtung verstellt werden. Bei einer Bewegung des

Roboterarms 100 werden aber sowohl das chirurgische Instrument 103 als auch die Trokarhülse immer gleichzeitig bewegt. Wird die Position des Roboterkopfes beispielsweise in Längsrichtung des chirurgischen Instruments 103 verstellt, macht die Trokarhülse 102 diese Bewegung mit und kann somit aus dem

Patienten herausgezogen oder zu weit in den Körper eingeführt werden. Die Bewegungsfreiheit des Roboters 100 während einer Operation ist daher auf Schwenkbewegungen beschränkt. Darüber hinaus ist es bei dieser Konstruktion der Haltevorrichtung 101 von Nachteil, dass die Trokarhülse 102 eine

Rotationsbewegung ausführt, wenn der Roboterkopf um die Längsachse des Instruments 103 rotiert. Die Trokarhülse 102 reibt dann nämlich am umliegenden Gewebe, so dass dieses geschädigt werden kann.

Aus der DE 196 09 034 A1 ist eine Vorrichtung zum Halten eines chirurgischen Instruments und einer Schleuse bekannt. Wird eine solche Haltevorrichtung an einem Chirurgie-Roboter befestigt, wird die Bewegung des Roboters sowohl auf das chirurgische Instrument als auch auf die Schleuse übertragen. Es ist daher nicht möglich, das chirurgische Instrument durch Bewegung des Roboters in seiner Längsrichtung zu bewegen, da andernfalls die Schleuse tiefer in den Patienten hinein gesteckt bzw. aus dem Körper des Patienten herausgezogen werden würde. Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Haltevorrichtung zum Halten eines chirurgischen Instruments und einer Schleuse zu schaffen, bei der das chirurgische Instrument während einer Operation durch Verstellung des Roboterarms in Längsrichtung bewegt werden kann. Alternativ oder zusätzlich soll die erfindungsgemäße Haltevorrichtung derart ausgebildet sein, dass die Schleuse weniger stark am umliegenden Gewebe reibt, wenn der Roboterarm

(einschließlich des Roboterkopfs) eine um die Längsachse des chirurgischen Instruments rotierende Bewegung oder eine Längsbewegung ausführt. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patenanspruch 1 , im Patentanspruch 1 1 bzw. im Patentanspruch 17 angegebenen Merkmale. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Halten eines chirurgischen Instruments und einer Schleuse vorgeschlagen, die einen ersten Halter für das chirurgische Instrument und einen zweiten Halter für die Schleuse umfasst.

Gemäß der Erfindung ist ferner eine Antriebseinheit vorgesehen, mittels derer der zweite Halter relativ zum ersten Halter bzw. einem Roboter, in Längsrichtung des chirurgischen Instruments verstellbar ist und/oder mittels derer die Schleuse um ihre Längsachse rotierbar ist. Die Schleuse ist somit unabhängig vom

chirurgischen Instrument in dessen Längsrichtung bewegbar und/oder um ihre Längsachse rotierbar. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass eine Längs- bzw. Rotationsbewegung des Roboterarms (einschließlich des Roboterkopfes) durch eine entsprechende Gegenbewegung der Schleuse kompensiert werden kann, so dass die Schleuse relativ zum Körper des Patienten still gehalten werden kann und somit das umliegende Gewebe an der Einstichstelle nicht reizt oder beschädigt. Unter einer„Schleuse" wird im Rahmen dieses Dokuments insbesondere jede

Einrichtung verstanden, die dazu ausgelegt ist, einen Zugang für ein oder mehrere chirurgische Instrumente in den Körper eines Patienten bereitzustellen. Gemäß der Erfindung können Schleusen z. B. Trokarhülsen oder beliebige andere hülsenartige Elemente, wie z.B. so genannte Ports, sein. Nach vorliegender Erfindung können die Begriffe„Schleuse",„Trokarhülse" und„Port" daher auch synonym verwendet werden.

Unter einem„Roboter" wird im Rahmen dieses Dokuments insbesondere eine Vorrichtung mit einem oder mehreren Gelenkarmen verstanden, die mittels eines oder mehrerer Aktuatoren, wie z.B. Elektromotoren, bewegbar sind. Der

Freiheitsgrad des Roboters wird dabei durch die Anzahl seiner Gelenke bestimmt. Der Roboter ist vorteilhafterweise als sogenannter Roboterarm ausgebildet, dessen letztes Glied als Roboterkopf bezeichnet werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die

Haltevorrichtung zumindest eine erste Antriebseinheit mittels derer der zweite Halter relativ zum ersten Halter, in Längsrichtung des chirurgischen Instruments verstellbar ist. Diese erste Antriebseinheit umfasst vorzugsweise eine Motor- Getriebe-Einheit mit einem Elektromotor und einem mechanischen Getriebe.

Alternativ oder zusätzlich kann die Haltevorrichtung auch eine zweite

Antriebseinheit umfassen, mittels derer die Schleuse um ihre Längsachse bzw. die Längsachse des chirurgischen Instruments rotierbar ist. Die zweite Antriebseinheit umfasst vorzugsweise auch eine Motor-Getriebe-Einheit mit einem Elektromotor und einem mechanischen Getriebe.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann die zweite

Antriebseinheit einen Elektromotor und eine vom Elektromotor rotierend

angetriebene Hülse umfassen, in der die Schleuse drehfest angeordnet ist.

Die erste oder zweite Antriebseinheit könnte alternativ auch hydraulisch oder pneumatisch betätigte Antriebseinrichtungen umfassen. Die erste Antriebseinheit zum Verstellen der Schleuse in Längsrichtung des chirurgischen Instruments ist vorzugsweise in der erfindungsgemäßen

Haltevorrichtung, und insbesondere wenigstens teilweise im ersten Halter für das chirurgische Instrument integriert. Sie könnte aber z. B. auch im Roboter integriert sein.

Die zweite Antriebseinheit zum Ausführen einer Rotationsbewegung der Schleuse ist vorzugsweise in der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung, und insbesondere wenigstens teilweise im zweiten Halter integriert. Sie wird daher bei einer

Längsbewegung der Schleuse in Längsrichtung des chirurgischen Instruments mitgenommen. Sie könnte aber z. B. auch im Roboter integriert sein.

Der zweite Halter für die Schleuse umfasst vorzugsweise eine Klemmvorrichtung. Die Klemmvorrichtung kann z. B. zwei gegenüberliegende Klemmbacken aufweist, zwischen denen das chirurgische Instrument eingeklemmt werden kann. Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung umfasst vorzugsweise auch Mittel zum Befestigen der Haltevorrichtung an einem Roboter. Zur Befestigung der

Haltevorrichtung kann prinzipiell jede bekannte Befestigungsvorrichtung verwendet werden, wie z.B. eine Rast-, Steck-, Klemm- oder Schraubverbindung. Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann auch ein

Schnellverbindungsmechanismus vorgesehen sein, mittels dessen die

Haltevorrichtung, insbesondere werkzeuglos, am Roboterkopf befestigt werden kann. Der Schnellverbindungsmechanismus kann beispielsweise einen bekannten Zapfen-Exzentermuter-Mechanismus oder einen anderen Spannmechanismus umfassen, wie er aus dem Stand der Technik in den verschiedensten

Ausführungen bekannt ist.

Der Halter für das chirurgische Instrument ist vorzugsweise fest in der

Haltevorrichtung integriert, also z. B. bezüglich der Befestigungsmittel feststehend angeordnet. Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann der erste Halter aber auch in Längsrichtung und/oder Rotationsrichtung beweglich angeordnet sein. In diesem Fall ist vorzugsweise eine entsprechende zusätzliche Antriebseinheit vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung umfasst vorzugsweise auch eine elektrische und/oder mechanische Schnittstelle, über die Kräfte, Momente, elektrische Größen und/oder Daten auf bzw. an das chirurgische Instrument bzw. vom chirurgischen Instrument an eine Steuereinheit des Roboters übertragen werden können.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Haltevorrichtung eine Führung, die fest (unbeweglich) in der Haltevorrichtung integriert ist. Der zweite Halter für die Schleuse ist auf der Führung gleitend angeordnet, so dass er sich in Längsrichtung des chirurgischen Instruments bewegen kann. Die feststehende Führung erstreckt sich in Längsrichtung des Instruments vorzugsweise zumindest über eine Strecke, die dem Verstellbereich des zweiten Halters in Längsrichtung entspricht. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst der zweite Halter einen frei auskragenden Arm, der relativ zum ersten Halter beweglich angeordnet ist. An diesem Arm sind vorzugsweise Haltemittel, wie z. B. eine Klemme, vorgesehen, an denen die Schleuse befestigt wird. Bei dieser Ausführungsform wird der gesamte Arm einschließlich der Haltemittel und der Schleuse von der ersten Antriebseinrichtung in Längsrichtung des chirurgischen Instruments angetrieben. Der frei auskragende Arm ist vorzugsweise im Bereich des ersten Halters in Längsrichtung verschiebbar gelagert. Der Arm ist vorzugsweise auch so gestaltet, dass er am distalen Ende der Haltevorrichtung nicht über die Haltemittel zum Halten der Schleuse hinaus ragt. Infolgedessen kann die Schleuse tiefer in den Patienten eingeführt werden.

Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung bietet grundsätzlich die Möglichkeit, eine Bewegung des Roboterkopfes in Längsrichtung des chirurgischen Instruments und/oder eine Rotations- oder Schwenkbewegung des Roboterkopfes um den Einstichpunkt der Schleuse, auszugleichen, indem die Schleuse eine

entsprechende Gegenbewegung durchführt. Die vorgeschlagene Haltevorrichtung bietet aber auch die Möglichkeit, weitere Bewegungsformen, die eine

Relativbewegung der Schleuse im Einstichpunkt bewirken können, zu

kompensieren, beispielsweise eine Längs- oder Rotationsbewegung des chirurgischen Instruments selbst, oder eine entsprechende Bewegung des

Körpers des Patienten. Gemäß der Erfindung wird daher ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters, an dem eine vorstehend beschriebene Haltevorrichtung befestigt ist, vorgeschlagen, mit den Relativbewegungen der Schleuse relativ zum Patienten weitestgehend vermieden werden können.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters vorgeschlagen, bei dem der Roboterkopf durch entsprechende Ansteuerung des Roboters in Längsrichtung des chirurgischen Instruments verstellt und der Halter für die Schleuse durch entsprechende Ansteuerung der zugehörigen

Antriebseinheit in Gegenrichtung zur Bewegung des Roboterkopfes verstellt wird, so dass sich die beiden Bewegungen im Wesentlichen, vorzugsweise vollständig, kompensieren. Das Robotersystem ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass eine vom Bediener des Robotersystems eingegebene Steuervorgabe sowohl in einen ersten

Steuerbefehl zur Steuerung des Roboters bzw. Roboterkopfes als auch in einen zweiten Steuerbefehl zur Steuerung der Schleuse umgesetzt wird. Eine Steuerung verarbeitet also die vom Bediener ausgeführte Steuervorgabe und erzeugt sowohl einen Steuerbefehl zur Steuerung des Roboters als auch einen zweiten

Steuerbefehl zur Steuerung des Schleusenantriebs. Der Roboter als auch die Schleuse werden also basierend auf derselben Steuervorgabe angesteuert. Alternativ könnte auch die Bewegung des Roboters bzw. Roboterkopfes sensorisch erfasst werden, beispielsweise mittels optischer Sensoren, wie z.B. einer Kamera, oder mittels Weg-, Winkel- oder anderer Bewegungssensoren. In diesem Fall wäre eine entsprechende Sensorik vorzusehen, die eine Bewegung des Roboters bzw. Roboterkopfes (oder eines am Roboter befestigten Elements) erfasst und entsprechende Bewegungsdaten erzeugt, die von einer Steuerung für den Schleusenantrieb berücksichtigt werden, um die Bewegung des Roboters zu kompensieren.

Alternativ oder zusätzlich wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem der

Roboterkopf durch entsprechende Ansteuerung des Roboters um den

Einstichpunkt rotierend angetrieben wird und die Schleuse durch entsprechende Ansteuerung der zweiten Ansteuereinheit in die Gegenrichtung rotiert wird, so dass die Schleuse relativ zum umliegenden Gewebe im Wesentlichen still steht, d.h. keine Relativbewegung der Schleuse gegenüber dem umliegenden Gewebe stattfindet. Das Gewebe an der Einstichstelle wird dadurch weniger stark belastet.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Haltevorrichtung kann auch das chirurgische Instrument selbst (ohne die Stellung des Roboterkopfes zu

verändern) mittels eines zugehörigen Antriebs rotierend angetrieben werden. Um eine Mitnahme der Schleuse durch die Drehbewegung des chirurgischen

Instruments zu vermeiden, kann die Antriebseinheit der Schleuse und damit die Schleuse selbst fixiert werden, so dass wiederum keine Relativbewegung der Schleuse zum umliegenden Gewebe stattfindet. Die gesamte Haltevorrichtung ist vorzugsweise schwenkbar an einem Roboter befestigt. Der erste Halter für das chirurgische Instrument ist in diesem Fall vorzugsweise so angeordnet, dass die Schwenkachse der Haltevorrichtung die Längsachse des chirurgischen Instruments schneidet, vorzugsweise senkrecht schneidet. Dadurch bewegt sich der Endeffektor auf einer Kreisbahn um die Schwenkachse als Mittelpunkt.

Wenn das chirurgische Robotersystem die Möglichkeit bietet, auch den Körper des Patienten zu bewegen - z. B. durch Ansteuerung eines verstellbaren OP- Tisches - wird vorgeschlagen, auch eine solche Bewegung durch entsprechende Ansteuerung der ersten und/oder zweiten Antriebseinheit der Haltevorrichtung zu kompensieren. Zu diesem Zweck kann wiederum die Steuervorgabe des

Bedieners sowohl in einen ersten Steuerbefehl zur Steuerung der Vorrichtung zur Bewegung des Patienten als auch in einen zweiten Steuerbefehl zur Steuerung der Schleuse umgesetzt werden. Alternativ könnte aber auch z. B. eine Bewegung des Körpers sensorisch erfasst und die erste und/oder zweite Antriebseinheit zum Antreiben der Schleuse entsprechend angesteuert werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Roboters für die minimal invasive Chirurgie, an dem eine erfindungsgemäße

Haltevorrichtung befestigt ist, mit einer ersten Steuereinheit zum Steuern des Roboters und einer zweiten Steuereinheit zum Steuern der ersten und/oder zweiten Antriebseinheit der Schleuse. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Operationsraum mit einem bekannten Roboter für die minimal invasive Chirurgie;

Fig. 2 einen aus dem Stand der Technik bekannten Roboter mit einer

Haltevorrichtung, die einen Schlitten zum Verstellen der Position des chirurgischen Instruments und eine Halterung für eine Trokarhülse aufweist;

Fig. 3 einen Roboterkopf mit einer daran befestigten Haltevorrichtung für ein chirurgisches Instrument und eine Schleuse gemäß einer ersten

Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Anordnung von Fig. 3; Fig. 5 die Anordnung von Fig. 3 in einem Zustand, in dem sich die Schleuse an einem distalen Ende der Haltevorrichtung befindet;

Fig. 6 die Anordnung von Fig. 3 in einem Zustand, in dem der Roboterkopf um den Einstichpunkt die Längsachse des chirurgischen Instruments rotiert;

Fig. 7 den Operationsraum von Fig. 1 , nachdem der Körper des Patienten in eine andere Position bewegt wurde;

Fig. 8 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung für ein

chirurgisches Instrument und eine Schleuse gemäß einer zweiten

Ausführungsform der Erfindung, wobei sich die Schleuse in einer vorderen (distalen) Position befindet;

Fig. 9 die Anordnung von Fig. 8, bei der sich die Schleuse in einer mittleren

Position befindet; und

Fig.10 eine Schnittansicht der Anordnung von Fig. 9.

Ausführungsformen der Erfindung

Bezüglich der Erläuterungen der Figuren 1 und 2 wird auf die

Beschreibungseinleitung verwiesen. Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Roboterkopfes 7 mit einer daran lösbar befestigten Haltevorrichtung 10 zum Halten eines chirurgischen Instruments 1 1 und einer Schleuse bzw. Trokarhülse 12. Die Haltevorrichtung 10 umfasst einen ersten Halter 26 für ein chirurgisches

Instrument 1 1 sowie einen zweiten Halter 18 für eine Schleuse 12. Je nach Art des Instruments 1 1 kann es einen unterschiedlichen Endeffektor 13 umfassen und z.B. als ein Greif-, Halte-, Schneid-, Säge-, Schleif-, Verbinde-, Verfüge- , Optik- oder ein anderes Werkzeug ausgebildet sein, also z.B. ein Skalpell, eine Pott'sche Schere, eine Zange, ein Trokar, eine Kamera, etc.. Die Schleuse 12 ist hier eine Trokarhülse, kann aber auch eine andere Vorrichtung, wie z.B. ein Port, sein, die dazu ausgelegt ist, den Schaft 41 des chirurgischen Instruments 1 1 aufzunehmen und in dessen Längsrichtung 15 zu führen. Der Halter 26 für das chirurgische Instrument 1 1 befindet sich im dargestellten Ausführungsbeispiel an einem proximalen Ende (hier oben) der Haltevorrichtung 10 und umfasst eine Aufnahme, in die das chirurgische Instrument 1 1 eingesetzt werden kann. Das Instrument 1 1 ist zumindest teilweise durch ein Gehäuse 23 mit einem Deckel nach außen hin geschützt.

Im eingesetzten Zustand ist das chirurgische Instrument 1 1 bezüglich der

Haltevorrichtung 10 in Längsrichtung fixiert. Das Instrument 1 1 kann aber gegebenenfalls den Schaft 41 und den damit verbundenen Endeffektor 13 um seine Längsachse 15 drehen. Der Schaft 41 des chirurgischen Instruments 1 1 ist durch die Trokarhülse 12 hindurch gesteckt und ragt am distalen Ende der

Trokarhülse 12 (im Bild unten) in den Körper-Innenraum 19 eines Patienten 2 hinein. Die Trokarhülse 12 steckt dabei z.B. im Einstichpunkt 25 (auch

Trokarpunkt genannt) der Bauchdecke 16 des Patienten 2. Der eigentliche

Endeffektor, wie z.B. ein Greifer, ist mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet.

Der erste Halter 26 umfasst vorzugsweise eine Schnittstelle, über die alle benötigten physikalischen Größen, wie z.B. Kräfte, Momente, Ströme oder

Information übertragen werden können, um das chirurgische Instrument 1 1 einschließlich des Endeffektors 13 zu betätigen. Der zweite Halter 18 ist hier als hülsenförmige Lagerung ausgebildet, in die die Trokarhülse 12 eingesteckt werden kann. Der Roboter 4, an dem die Haltevorrichtung 10 befestigt ist, hat vorzugsweise so viele Freiheitsgrade, dass er die Haltevorrichtung 10 frei im Raum bewegen kann. Das freie Ende des Roboters 4, auch Roboterkopf 7 genannt, kann hier z. B. um eine Achse 24 rotieren. Die Haltevorrichtung 10 kann zusätzlich um eine Achse 14 des Roboterkopfs 7 geschwenkt werden.

Wird nun der Roboterkopf 7 beispielsweise in Längsrichtung 15 des chirurgischen Instruments 1 1 nach oben oder unten bewegt, wird die gesamte Haltevorrichtung 10 einschließlich des chirurgischen Instruments 1 1 , des zweiten Halters 18 und der Trokarhülse 12 mitgenommen. Die Axialbewegung des Roboterkopfes 7 ist durch einen Pfeil 20 angedeutet. Wird der Roboter 4 bzw. Roboterkopf 7 dagegen um die Achse 24 rotiert bzw. um den Einstichpunkt 25 geschwenkt, wird ebenfalls die gesamte Haltevorrichtung 10 mitgenommen. Die Rotationsbewegung des Roboterkopfes 7 ist durch einen Pfeil 17 angedeutet. Jede Bewegung der Haltevorrichtung 10 sowohl in Längsrichtung 15 als auch in Rotationsrichtung 17 hat zur Folge, dass sich auch die Trokarhülse 12 am

Einstichpunkt 25 relativ zum umliegenden Gewebe bewegt. Dadurch könnte der Patient verletzt oder zumindest das Gewebe geschädigt werden. Um eine

Relativbewegung der Trokarhülse 12 gegenüber dem umliegenden Gewebe zu vermeiden, umfasst die erfindungsgemäße Haltevorrichtung 10 mindestens eine Antriebseinheit. Die hier dargestellte Haltevorrichtung 10 umfasst zwei

Antriebseinheiten 27 bzw. 31 (siehe Fig. 4), mit denen eine Axialbewegung 20 und/oder Rotationsbewegung 17 des Roboterkopfes 7 kompensiert werden kann. Im günstigsten Fall kann somit die Trokarhülse 12 relativ zum Patienten still gehalten werden.

Zum Ausgleich von Axialbewegungen 20 des Roboterkopfes 7 ist der Halter 18 auf einer feststehenden Führung 21 angeordnet. Die Führung 21 ist hier schienenartig gebildet und fest mit der Haltevorrichtung 10 verbunden. Sie erstreckt sich in Längsrichtung 15 des Instruments 1 1 zumindest über eine Strecke, die dem Verstellbereich des zweiten Halters 18 entspricht. Der zweite Halter 18 ist auf der Führung 21 gleitend angeordnet und mittels der ersten Antriebseinheit 27 in Längsrichtung 15, relativ zum ersten Halter 10 verstellbar. Durch entsprechende Ansteuerung der ersten Antriebseinheit 27 kann somit eine vom Roboterkopf 7 auf die Trokarhülse 12 übertragene Axialbewegung 20 teilweise oder vollständig im Einstichpunkt 25 kompensiert werden. Die Trokarhülse 12 bleibt dann im

günstigsten Fall in Längsrichtung 15 fixiert, so dass zwischen der Trokarhülse 12 und dem umliegenden Gewebe keine Relativbewegung stattfindet.

Zur Kompensation von Rotationsbewegungen des Roboterkopfes 7 ist eine zweite Antriebseinheit 31 vorgesehen, mittels derer die Trokarhülse 12 um ihre

Längsachse rotiert werden kann. Somit können auch Rotationsbewegungen des Roboterkopfes 7 wenigstens teilweise oder vollständig kompensiert werden. Im günstigsten Fall tritt wiederum keine Relativbewegung zwischen der Trokarhülse 12 und dem umliegenden Gewebe auf. Die Operation kann daher sehr schonend durchgeführt werden.

In Fig. 4 sind die beiden Antriebseinheiten 27 und 31 genauer dargestellt. Die Antriebseinheit 27 für die Kompensation einer Axialbewegung 20 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Motor-Getriebe-Einheit mit einem

Elektromotor 28, der über ein Getriebe 29 eine Spindel 30 antreibt, deren

Längsachse im Wesentlichen parallel zur Längsachse 15 des chirurgischen Instruments verläuft. Die Spindelstange 30 ist teilweise als Schubstange 22 ausgebildet, die mit dem Halter 18 mechanisch verbunden ist. Spindel 30 und

Schubstange 22 könnten aber auch als separate Teile ausgeführt sein. Durch eine Bewegung der Spindelstange 30 in deren Längsrichtung nach vorne bzw. hinten bewegt sich der Halter 18 entlang der Führung 21 in axialer Richtung 15 des chirurgischen Instruments 1 1 . Die erste Antriebseinheit 27 ist hier in einem gemeinsamen Gehäuse des ersten Halters 26 integriert.

Anstelle des Spindelantriebs könnte auch ein alternativer Antrieb gewählt werden, z. B. ein Zahnstangen- oder Zahnriemenantrieb oder ein hydraulischer bzw.

pneumatischer Antrieb. Die zweite Antriebseinheit 31 ist vorzugsweise ebenfalls als Motor-Getriebe- Einheit ausgeführt und umfasst einen Elektromotor 32, der über ein Getriebe 33 eine Hülse 34 in Rotationsrichtung 17 antreibt. Die Hülse 34 ist dabei so ausgebildet, dass die Trokarhülse 12 drehfest in diese eingesteckt werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Antriebseinheit 31 im Halter 18 für die Trokarhülse 12 mit integriert. Mittels der zweiten Antriebseinheit 31 kann somit die Hülse 34 und damit auch die Trokarhülse 12 um ihre Längsachse 15 rotiert werden.

Fig. 5 zeigt den Roboterkopf 7 und die Haltevorrichtung 10 in einem Zustand, in dem die Haltevorrichtung 10 im Vergleich zu Fig. 3 etwas weiter angehoben wurde und der zweite Halter 18 - um diese Bewegung zu kompensieren - entlang der Führung 21 weiter nach unten gefahren wurde. Die entgegen gerichteten

Bewegungen des Roboterkopfes 7 und des Halters 18 erfolgen vorzugsweise synchron und im gleichen Ausmaß, so dass die im Halter 18 aufgenommene Trokarhülse 12 keine Relativbewegung im Einstichpunkt 25 erfährt. Auf den Patienten 2 wirken somit keine (Reib-)Kräfte durch die Trokarhülse 12. Wird das chirurgische Instrument 1 1 hingegen durch eine entsprechende

Absenkung des Roboterkopfes 7 tiefer in den Patienten 2 eingeführt, wird der Halter 18 mittels der ersten Antriebseinheit 27 weiter nach oben verstellt, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Trokarhülse 12 bleibt dabei in Bezug auf den Patienten 2 wiederum ortsfest.

Bei einer Rotation des Roboterkopfes 7 um die Achse 24 (die im dargestellten Zustand zufällig mit der Längsachse 15 des chirurgischen Instruments 1 1 fluchtet) wird die Trokarhülse 12 automatisch in die Gegenrichtung gedreht. Wird die Haltevorrichtung 10 beispielsweise durch eine Drehbewegung des Roboterkopfes 7 nach rechts gedreht oder geschwenkt, wird die Trokarhülse 12 gemäß der Erfindung mittels der Antriebseinheit 31 um einen entsprechenden Winkel nach links verdreht, so dass die vom Roboterkopf 7 auf die Trokarhülse 12 übertragene Dreh- und / oder Schwenkbewegung im Einstichpunkt 25 kompensiert wird.

Entsprechendes gilt, wenn der Roboterkopf 7 nach links gedreht oder geschwenkt wird. Durch die entgegengesetzte Bewegung der Trokarhülse 12 kann somit wiederum ein Reibmoment im Einstichpunkt 25 verhindert werden.

Da die Trokarhülse 12 mit dem chirurgischen Instrument 1 1 in der Regel in direktem Kontakt steht, besteht die Möglichkeit, dass infolge einer

Kompensationsbewegung der Trokarhülse 12 zugleich auch das Instrument 1 1 bzw. dessen Schaft 41 mit bewegt wird. Eine rotierende Bewegung der

Trokarhülse 12 würde in diesem Fall die Position des Endeffektors 13 ungewollt verstellen. Es wird daher vorgeschlagen, bei einer Bewegung der Trokarhülse 12 vorzugsweise auch das Instrument 1 1 derart anzusteuern, dass das chirurgische Instrument 1 1 bzw. der Endeffektor 13 seine Position in Bezug auf die

Haltevorrichtung 10 beibehält. Das chirurgische Instrument 1 1 kann zu diesem Zweck z.B. den Schaft 41 entgegengesetzt zur Trokarhülse 12 bewegen, oder es kann eine Kraft bzw. ein Moment ausgeübt werden, das die von der Trokarhülse 12 ausgeübte Kraft bzw. das entsprechende Moment kompensiert.

Zur Ausübung der passenden Gegenkraft bzw. eines Gegenmoments können ein oder mehrere Sensoren vorgesehen sein, die z.B. eine Veränderung der Position des Instruments 1 1 oder des Endeffektors 13 erfassen. Die Gegenkraft bzw. das Gegenmoment könnte dann in Abhängigkeit der gemessenen Bewegung erhöht oder gesenkt werden.

Durch eine Verstellung der Trokarhülse 12 ist es nicht nur möglich, Bewegungen des Roboterkopfes 7 bzw. der Haltevorrichtung 10 zu kompensieren, sondern auch Bewegungen des chirurgischen Instruments selbst. Aus dem Stand der Technik sind Instrumente 1 1 bekannt, die den Endeffektor 13 sowohl axial als auch rotatorisch betätigen können. Die hierzu erforderlichen Kräfte bzw. Momente werden typischerweise über den Instrumentenschaft 41 auf den Endeffektor 13 übertragen.

Um nun einer durch die Längs- oder Rotationsbewegung des chirurgischen Instruments 1 1 bewirkten ungewollten Bewegung der Trokarhülse 12 entgegen zu wirken, kann die Trokarhülse 12 mittels der ersten oder zweiten Antriebseinheit festgehalten werden. D.h. die Antriebseinheiten erzeugen Kräfte bzw. Drehmomente, die den von dem Instrument 1 1 auf die Trokarhülse 12

übertragenen Kräften oder Drehmomenten entgegengesetzt sind. Die Trokarhülse 12 kann somit unverändert in Position gehalten werden, während das Instrument 1 1 bewegt wird. Dies ist mittels einer herkömmlichen Steuerung leicht umsetzbar.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Haltevorrichtung 10 ist es außerdem möglich, Bewegungen des Patienten 2 relativ zur Haltevorrichtung 10 zu kompensieren. Fig. 7 zeigt einen Operationsraum mit einem Robotersystem 1 für die minimal invasive Chirurgie, in dem ein Patient 2 auf einem elektrisch verstellbaren Operationstisch 3 liegt und von einem Roboter 4, der mit einem chirurgischen Instrument 1 1 bestückt ist, behandelt wird. Der Körper des Patienten 2 ist im Vergleich zu Fig. 1 mittels des OP Tisches 3 in seiner Lage gedreht worden. Um die bei einer solchen Bewegung des Patienten 2 auftretende Reibung der Trokarhülse 12 am umliegenden Gewebe im Einstichpunkt 25 zu minimieren, wird die Trokarhülse 12 vorzugsweise entgegen der Drehbewegung des Patienten verdreht. Eine Lageveränderung des Patienten 2 kann somit durch entsprechende Gegenbewegung der Trokarhülse 12 kompensiert werden. Entsprechendes gilt auch für eine Bewegung des Patienten in Längsrichtung 15 des chirurgischen Instruments 1 1 .

Um die Trokarhülse 12 in der gewünschten Weise zu verstellen, können beispielsweise die Steuerdaten, mit denen der OP-Tisch 3 oder eine andere Vorrichtung zum Bewegen des Körpers des Patienten 2, verstellt wird, verwendet werden. Aus diesen Daten können dann die entsprechenden Steuerbefehle zur Ansteuerung der Trokarhülse 12 generiert werden. Alternativ könnte die

Bewegung des Körpers des Patienten 2 auch sensorisch, z.B. mittels einer Kamera oder anderer Sensoren, erfasst werden. Aus den Sensorinformationen kann dann wiederum die Lageänderung des Patienten 2 ermittelt und daraus entsprechende Ansteuerbefehle für eine Bewegung der Trokarhülse 2 erzeugt werden.

Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Haltevorrichtung 10 für ein chirurgisches Instrument 1 1 und eine Schleuse 12. Wie auch bei den

Ausführungsformen der Fig. 3 bis 6 ist der zweite Halter 18 relativ zum ersten Halter 26 für das chirurgische Instrument 1 1 , in Längsrichtung 15 des

chirurgischen Instruments 1 1 verstellbar. Im Unterschied zur Ausführungsform der Fig. 3 bis 6 umfasst der Halter 18 einen frei auskragenden Arm 35, der sich etwa über eine Strecke, die dem Verstellbereich des zweiten Halters in Längsrichtung entspricht, erstreckt. Das Haltemittel 18 ist am Arm 35 befestigt. Der Arm 35 ist im Bereich des ersten Halters 26 geführt und dort mittels eines Lagers 36 axial beweglich gelagert.

Analog zum ersten Ausführungsbeispiel ist wiederum eine Antriebseinheit 27 zur axialen Verstellung des zweiten Halters 18,35 und damit der Trokarhülse 12 vorgesehen. Die Antriebseinheit 27 umfasst eine Motor-Getriebe-Einheit, die eine Schubstange 22 umfasst, die mit dem Arm 35 mechanisch gekoppelt ist, so dass der gesamte Arm 35 und die mittels des Halters 18 daran befestigte Schleuse 12 entlang der Längsachse 15 verstellt werden können.

Der Arm 35 ist vorzugsweise derart gestaltet, dass er (am distalen Ende der Haltevorrichtung 10) nicht über die eigentlichen Haltemittel 18 zum Halten der Schleuse 12 hinaus ragt. Infolgedessen kann die Schleuse 12 im Vergleich zur ersten Ausführungsform tiefer in den Patienten 2 eingeführt werden.

In Fig. 8 befindet sich der Arm 35 in einer weit in Richtung des Patienten 2 vorgefahren Stellung. Fig. 9 zeigt die Haltevorrichtung 10 von Fig. 8 in einer mittleren Position. Im Vergleich zu Fig. 8 wurde die Schleuse 12 in Richtung des ersten Halters 26 bewegt. Dadurch hat sich das chirurgische Instrument 1 1 bezüglich der Schleuse 12 weiter nach vorne bewegt, wie durch einen Pfeil 20 angedeutet ist.

Fig. 10 zeigt schließlich noch eine Schnittansicht der Anordnung von Fig. 9, in der insbesondere die einzelnen Komponenten der Antriebseinheit 27 zur Verstellung der Trokarhülse 12 in Axialrichtung gut zu erkennen sind. Die Antriebseinheit 27 umfasst hier einen Elektromotor 28, der über ein Getriebe 29 eine Spindelstange 30 antreibt. Die Spindelstange 30 ist sowohl an ihrem distalen als auch an ihrem proximalen Ende drehfest im Arm 35 gelagert. Die beiden Lager sind mit den Bezugszeichen 37 bzw. 39 bezeichnet. Die in den Figuren 8 bis 10 dargestellte Ausführungsform kann ebenfalls um eine Antriebseinheit 31 erweitert werden, um entsprechend der ersten

Ausführungsform auch eine Rotationsbewegung auf die Schleuse 12 ausüben und somit eine Reibung zwischen der Schleuse 12 und dem umliegenden Gewebe vermeiden zu können.

Jede erfindungsgemäße Haltevorrichtung 10 kann grundsätzlich mit einem oder mehreren Sensoren ausgerüstet sein, mit denen beispielsweise die Position, Bewegung, Beschleunigung, eine Kraft und/oder ein Moment ermittelt werden kann. Ein solcher Sensor kann beispielsweise in der Antriebseinheit 27 und/oder 31 integriert sein. Im Falle eines Positionssensors kann beispielsweise die

Position der Schleuse 12 oder des Halters 18 in Bezug auf den Halter 10 bestimmt werden. Die Sensorinformationen können überwacht und z.B. eine

Sicherheitsfunktion ausgeführt werden, wenn ein kritischer Wert festgestellt wurde. Im Falle einer zu hohen Krafteinwirkung auf die Haltevorrichtung 10 kann z.B. ein automatischer Not-Stopp eingeleitet werden. Die Sensordaten können ferner dazu genutzt werden, zu überprüfen, ob die Schleuse 12 auch gemäß dem zugehörigen Steuerbefehl verstellt wurde. Weicht beispielsweise die tatsächliche Position oder Bewegung der Schleuse von der gewünschten Position bzw. Bewegung ab, kann die Abweichung z.B. mittels einer Regelung ausgeregelt werden. Gleiches gilt auch im Falle einer Kraft- oder Momentenerfassung.

Fig. 10 zeigt schließlich noch Befestigungsmittel 40 zum Befestigen der

Haltevorrichtung 10 an einem Roboter. Die Befestigungsmittel 40 können einen Teil einer Schraubverbindung, wie z.B. eine Schraube, eine Schraubenöffnung oder eine Gewindebohrung, etc. umfassen. Vorzugsweise sind die

Befestigungsmittel 40 aber als ein Schnellverbindungsmechanismus, wie z.B. Zapfen-Nut-Verbindung mit beweglich angeordneten Zapfen, oder eine bekannte Exzenterverbindung mit einem Zapfen und einer Exzentermutter, eine

Rastverbindung oder eine bekannte Schnellspannverbindung, z.B. mit einem Spannhebel, ausgebildet. Der Verbindungsmechanismus ist vorzugsweise werkzeuglos bedienbar.