具有定位在远侧的钳口组件的超声外科器械的制作方法
【专利说明】具有定位在远侧的钳口组件的超声外科器械
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请涉及下列同时提交的美国专利申请，这些美国专利申请全文以引用方式并 入本文：
[0003] 美国申请序列号_，名称为"Haptic Feedback Devices for Surgical Robot"，代理人案卷号 END7042USNP/110388 ;
[0004] 美国申请序列号_，名称为"Lockout Mechanism for Use with Robotic Electrosurgical Device"，代理人案卷号 END7043USNP/110389;
[0005] 美国申请序列号_，名称为"Closed Feedback Control for Electrosurgical Device"，代理人案卷号 END7044USNP/110390 ;
[0006] 美国申请序列号_，名称为 "Surgical Instruments with Articulating Shafts"，代理人案卷号 END6423USNP/110392 ;
[0007] 美国申请序列号_，名称为"Ultrasonic Surgical Instruments with Distally Positioned Transducers''， 代理人 案卷号 END6819USNP/110393 ；
[0008] 美国申请序列号_，名称为 "Surgical Instruments with Articulating Shafts"，代理人案卷号 END7047USNP/110394 ;
[0009] 美国申请序列号_，名称为 "Surgical Instruments with Articulating Shafts"，代理人案卷号 END7049USNP/110396 ;
[0010] 美国申请序列号_，名称为"Ultrasonic Surgical Instruments with Control Mechanisms"，代理人案卷号 END7050USNP/110397;和
[0011] 美国申请序列号_，名称为 "Surgical Instruments With Fluid Management System"，代理人案卷号 END7051USNP/110399。
【背景技术】
[0012] 各种实施例涉及包括超声器械和定位在远侧的钳口组件的外科器械。
[0013] 超声外科装置（诸如超声刀）因其独特的性能特性而用于外科手术的多种应用 中。根据具体的装置构型和操作参数，超声外科装置能够基本上同时进行组织的横切和通 过凝结作用的止血，从而有利地最大程度减轻患者创伤。超声外科装置包括定位在近侧的 超声换能器和联接到超声换能器的器械，该器械具有安装在远侧的端部执行器，该端部执 行器包括用于切割和密封组织的超声刀。端部执行器通常经由轴联接到柄部和/或机器人 外科工具。刀经由延伸穿过轴的波导而在声学上联接至换能器。具有该性质的超声外科装 置能够用于开放性外科用途、腹腔镜式外科手术、或内窥镜式外科手术，包括机器人辅助的 手术。
[0014] 超声能量使用比用在电外科手术中的温度低的温度来切割和凝结组织。通过高频 振动（例如，每秒55, 500次），超声刀使组织中的蛋白质变性以形成粘性凝结物。刀表面施 加在组织上的压力使血管塌缩并使所述凝结物能够形成止血密封。外科医生能够通过由端 部执行器施加至组织的力、施加该力的时间、以及端部执行器的选定偏移水平来控制切割 速度和凝结。
[0015] 临床医生通常期望使器械轴的远侧部分进行关节运动以便引导超声和/或射频 能量的施用。这种关节运动具有挑战性，并且通常限于其中超声波导从定位在近侧的换能 器延伸到定位在远侧的超声刀的实施例中。
【附图说明】
[0016] 各种实施例的特征结构在所附权利要求书中进行了详细描述。然而，参考结合如 下附图的下列描述可最好地理解各种实施例（有关手术的组织和方法两者）及其优点：
[0017] 图1示出包括外科器械和超声发生器的外科系统的一个实施例。
[0018] 图2示出图1所示的外科器械的一个实施例。
[0019] 图3示出超声端部执行器的一个实施例。
[0020] 图4示出超声端部执行器的另一个实施例。
[0021] 图5示出图1所示的外科器械的一个实施例的分解图。
[0022] 图6示出图1所示的外科器械的一个实施例的剖视图。
[0023] 图7示出图1所示的外科器械的一个实施例的各种内部部件。
[0024] 图8示出包括外科器械和超声发生器的外科系统的一个实施例的顶视图。
[0025] 图9示出图1的外科器械的一个示例性实施例中包括的旋转组件的一个实施例。
[0026] 图10示出包括外科器械的外科系统的一个实施例，该外科器械具有单元件端部 执行器。
[0027] 图11示出机器人外科系统的一个实施例的框图。
[0028] 图12示出机械臂车的一个实施例。
[0029] 图13示出图12的机械臂车的机器人操纵器的一个实施例。
[0030] 图14示出具有另选的装置接头结构的机械臂车的一个实施例。
[0031] 图15示出可与机械臂车（诸如图11-图14的机械臂车）结合使用的控制器的一 个实施例。
[0032] 图16示出适于与机器人系统一起使用的超声外科器械的一个实施例。图25示出 适于与机器人系统一起使用的电外科器械的一个实施例。
[0033] 图17示出器械驱动组件的一个实施例，该器械驱动组件可联接到外科操纵器以 接收和控制图16所示的外科器械。
[0034] 图18示出包括图16的外科器械的图26的器械驱动组件实施例的另一个视图。
[0035] 图19-图21示出图26的器械驱动组件实施例的适配器部分的附加视图。
[0036] 图22-图24示出图16的器械安装部分的一个实施例，显示了用于将从动元件的 运动转化成外科器械的运动的部件。
[0037] 图25-图27示出图16的器械安装部分的另选实施例，显示了用于将从动元件的 旋转转化成围绕轴的轴线的旋转运动的另选示例性机构，以及用于生成一个或多个构件沿 轴的轴线的往复式平移的另选示例性机构。
[0038] 图28-图32示出图16的器械安装部分的另选实施例，显示了用于将从动元件的 旋转转化成围绕轴的轴线的旋转运动的另一个另选示例性机构。
[0039] 图33-图36A示出器械安装部分的另选实施例，显示了用于使构件沿轴的轴线发 生差动平移（例如，用于进行关节运动）的另选示例性机构。
[0040] 图36B-图36C示出包括内部功率源和能量源的工具安装部分的一个实施例。
[0041] 图37-图38示出包括定位在远侧的钳口组件的外科器械远侧部分的一个实施例。
[0042] 图39示出图37-图38的外科器械远侧部分的一个实施例的正面图。
[0043] 图40-图41示出图37-图38的外科器械远侧部分的一个实施例，其联接到与机 器人外科系统一起使用的器械安装部分。
[0044] 图42-图44示出图37-图38的外科器械远侧部分的一个实施例，显示了附加控 制机构。
[0045] 图45A示出器械安装部分的一个实施例，显示了用于致动图37-图38的外科器械 的各种控制线的示例性机构。
[0046] 图45B不出引导器的一个实施例的侧视图。
[0047] 图46-图47示出图37-图38的外科器械远侧部分的一个实施例，其具有可缩回 的超声刀。
[0048] 图48示出图37-图38的外科器械远侧部分的一个实施例，该远侧部分联接到机 器人外科系统的能够使超声刀伸展和回缩的器械安装部分。
[0049] 图49示出图37-图38的外科器械远侧部分的另选实施例，该远侧部分联接到机 器人外科系统的具有外部换能器的器械安装部分。
[0050] 图50示出如图49所示的图37-图38的外科器械远侧部分的附加视图。
[0051] 图51示出包括夹持垫的钳口组件的一个实施例。
[0052] 图52-图56示出外科器械远侧部分的一个实施例，其包括具有U形钳口构件的钳 口组件。
【具体实施方式】
[0053] 本文所述的各种实施例涉及包括定位在远侧的可进行关节运动的钳口组件的外 科器械。所述钳口组件可用于替代轴关节运动或对轴关节运动进行补充。例如，钳口组件 可用于夹持组织并将其朝着超声刀、射频电极或用于处理组织的其他部件移动。
[0054] 根据一个示例性实施例，外科器械可包括端部执行器，该端部执行器具有从其朝 远侧延伸的超声刀。钳口组件可进行关节运动，并且可围绕至少两条轴线枢转。第一轴线或 腕枢转轴线可基本上垂直于器械轴的纵向轴线。钳口组件可围绕腕枢转轴线从钳口组件基 本上平行于超声刀的第一位置枢转到钳口组件基本上不平行于超声刀的第二位置。此外， 钳口组件可包括可围绕第二轴线或钳口枢转轴线枢转的第一钳口构件和第二钳口构件。钳 口枢转轴线可基本上垂直于腕枢转轴线。在一些实施例中，钳口枢转轴线自身可在钳口组 件围绕腕枢转轴线枢转时枢转。第一钳口构件和第二钳口构件可相对于彼此围绕钳口枢转 轴线枢转，使得第一钳口构件和第二钳口构件可以"打开"和"闭合"。另外，在一些实施例 中，第一钳口构件和第二钳口构件也可围绕钳口枢转轴线一起枢转，使得第一钳口构件和 第二钳口构件的方向可以改变。
[0055] 在各种实施例中，钳口组件受到一系列的线和/或缆线的控制，所述一系列的线 和/或缆线从钳口组件朝近侧延伸到机器人外科系统的手动柄部和/或器械安装部分。第 一线和第二线可以控制钳口组件围绕腕枢转轴线的枢转。第一线可以在与腕枢转轴线偏置 的位置处联接到钳口组件。第二线可以在与腕枢转轴线偏置并且基本上与第一位置相对的 第二位置处联接到钳口组件。第一线和第二线的差动平移可以致使钳口组件围绕腕枢转轴 线枢转。例如，所述线中的一者的近侧平移可致使钳口组件向朝近侧平移的线枢转远离轴 的纵向轴线。在一些实施例中，钳口组件可包括围绕腕枢转轴线定位的滑轮。第一线和第 二线可以是缠绕在滑轮周围的单条线的第一端部和第二端部。
[0056] 第一钳口构件和第二钳口构件可以类似地受到控制。例如，在一些实施例中，每个 钳口构件联接到两条控制线，所述两条控制线从钳口组件朝近侧延伸穿过轴，直到机器人 外科系统的手动柄部和/或器械安装部分。每个钳口构件的控制线可在钳口枢转轴线周围 彼此偏置，使得一条控制线的近侧平移使钳口围绕钳口枢转轴线以第一方向枢转，而另一 条控制线的近侧平移使钳口围绕钳口枢转轴线以与第一方向相反的第二方向枢转。在一 些实施例中，第一钳口构件和第二钳口构件包括围绕钳口枢转轴线定位的滑轮，并且每个 钳口构件的第一控制线和第二控制线是缠绕在相应滑轮周围的单条控制线的端部。在一些 实施例中，所述钳口构件可被单独控制。例如，所述钳口构件可围绕钳口枢转轴线打开和闭 合，并且此外可围绕钳口枢转轴线一起枢转。
[0057] 现在将详细提及若干实施例，包括显示具有端部执行器的手动外科器械和机器人 外科器械的示例性具体实施的实施例，所述端部执行器包括超声元件和/或电外科元件。 只要可行，相似或相同的参考编号可用于多个附图并可指示相似或相同的功能。附图仅出 于举例说明的目的描绘了本发明所公开的外科器械和/或使用方法的示例性实施例。本领 域的技术人员将通过以下描述容易地认识到：可在不脱离本文所述原理的情况下采用本文 所示的结构和方法的另选的示例性实施例。
[0058] 图1为超声外科器械10的一个实施例的右侧视图。在该例示的实施例中，超声外 科器械10可用于各种外科手术，包括内窥镜式外科手术或传统的开放式外科手术。在一个 示例性实施例中，超声外科器械10包括柄部组件12、细长轴组件14和超声换能器16。柄 部组件12包括触发器组件24、远侧旋转组件13和开关组件28。细长轴组件14包括端部 执行器组件26,该端部执行器组件包括用于解剖组织或相互抓紧、切割并凝结血管和/或 组织的元件，以及用于致动端部执行器组件26的致动元件。柄部组件12适于在近侧端部 处接收超声换能器16。超声换能器16机械地接合到细长轴组件14和端部执行器组件26 的多个部分。超声换能器16经由缆线22电耦合至发生器20。虽然大部分附图描绘了结合 腹腔镜式外科手术使用的多端部执行器组件26,但是超声外科器械10可用于更传统的开 放式外科手术中，并且在其他实施例中，能够用于内窥镜式手术中。出于本文的目的，从内 窥镜式器械的角度来描述超声外科器械10 ;然而，可以设想，超声外科器械10的开放式和/ 或腹腔镜式型式也可包括如本文所述的相同或相似的操作部件和特征结构。
[0059] 在各种实施例中，发生器20包括若干功能性元件，诸如模块和/或块。不同的功 能性元件或模块能够用于驱动不同种类的外科装置。例如，超声发生器模块21可以驱动超 声装置，诸如超声外科器械10。在一些示例性实施例中，发生器20还包括用于驱动电外科 装置（或超声外科器械10的电外科实施例）的电外科手术/射频发生器模块23。在图1 所示的示例性实施例中，发生器20包括与发生器20成一整体的控制系统25,以及经由缆线 27连接至发生器的脚踏开关29。发生器20还可以包括用于激活外科器械（诸如器械10) 的触发机构。触发机构可以包括电源开关（未示出）以及脚踏开关29。当由脚踏开关29 激活时，发生器20可提供能量来驱动外科器械10的声学组件并以预定的偏移水平来驱动 端部执行器18。发生器20以声学组件的任何合适的共振频率来驱动或激发声学组件，以及 /或者形成治疗/亚治疗电磁/射频能量。
[0060] 在一个实施例中，电外科/射频发生器模块23可作为电外科手术单元（ESU)来实 施，该电外科手术单元能够使用射频（RF)能量来供应足以执行双极电外科手术的功率。在 一个实施例中，ESU可以是由ERBE USA, Inc. (Marietta, Ga.)销售的双极ERBE ICC 350。 如此前所论述，在双极电外科手术应用中，可以使用具有有源电极和返回电极的外科器械， 其中所述有源电极和所述返回电极可抵靠或邻近待处理的组织定位，使得电流可从有源电 极通过组织流至返回电极。因此，电外科/射频发生器模块23能够为通过将足以处理组织 T(例如，烧灼）的电能施加到组织而用于治疗目的。例如，在一些实施例中，有源电极和/ 或返回电极可定位在本文所述的钳口组件上。
[0061] 在一个实施例中，电外科/射频发生器模块23能够递送亚治疗射频信号，以实施 组织阻抗测量模块。在一个实施例中，电外科/射频发生器模块23包括如下文所详述的双 极射频发生器。在一个实施例中，电外科/射频发生器模块12能够监控组织T的电阻抗Z， 并通过在端部执行器组件26的夹持构件上提供的返回电极来控制基于组织T的时间和功 率电平特性。因此，电外科/射频发生器模块23可出于亚治疗目的能够用于测量组织T的 阻抗或其他电特性。用于测量组织T的阻抗或其他电特性的技术和电路配置在共同转让的 名称为"Electrosurgical Generator for Ultrasonic Surgical Instrument" 的美国专 利公布No. 2011/0015631中有更详细的讨论，该美国专利公布的公开内容全文以引用方式 并入本文。
[0062] 合适的超声发生器模块21能够在功能上以与Ethicon Endo-Surgery, Incline innat i ， Oh i 〇) 销售的 GEN300 相 似的方 式运作 ，如在 以下美 国专利 中的一 者或多 者中所公开，所有这些专利均以引用方式并入本文：美国专利6, 480,796( "Method for Improving the Start Up of an Ultrasonic System Under Zero Load Conditions"）； 美国专利 6,537,291 ( "Method for Detecting Blade Breakage Using Rate and/or Impedance Information"）；美国专利 6, 662, 127( "Method for Detecting Presence of a Blade in an Ultrasonic System"）；美国专利 6, 977, 495( "Detection Circuitry for Surgical Handpiece System"）；美国专利 7, 077, 853 ("Method for Calculating Transducer Capacitance to Determine Transducer Temperature"）；美 国专利 7, 179,271 ( "Method for Driving an Ultrasonic System to Improve Acquisition of Blade Resonance Frequency at Startup"）；以及美国专利 7, 273, 483( "Apparatus and Method for Alerting Generator Function in an Ultrasonic Surgical System''）。