外科手术缝合设备以及方法
【专利说明】外科手术缝合设备以及方法
[0001]相关文件的交叉引用
[0002]本申请要求2011年I月14日提交的美国临时专利申请序列号61/461，196的优先权，其通过参引整体地合并于本文。
技术领域
[0003]本发明涉及外科手术缝合设备以及方法。
[0004]【背景技术】一些外科手术的过程需要横切和闭合组织。这通常是当道内发生肿瘤或损伤时的胃肠道手术中的情况。典型地，在肿瘤或者受伤区域的相对侧上的远侧和近侧都进行横切。例如，可通过在肿瘤近侧上横切结肠、然后在肿瘤远侧上第二次横切来移除位于患者结肠的癌症肿瘤。因此可移除异常组织区域，同时留下结肠的两个剩余肢体，这两个剩余肢体随后接合或再结合。由于将周围的组织暴露于结肠或其它器官的内部可大幅增加感染和相关并发症的风险，因此期望直至肢体接合或再结合，剩余肢体都保持闭合。
[0005]线性切割器是典型地在两个相对的钳部之间夹紧组织并且缝合以及切割被夹紧的组织的外科手术设备。一些配置包括缝合机构，该机构典型地在切割之前或切割同时驱动成排的缝合器进入组织。这些成排的缝合器用于横切并闭合切割器官的打开的端部，因此限制将任何周围的器官暴露至器官的内容物。有利地，一个或多个成排的缝合器在每次切割的每侧上驱动。
[0006]在上文描述的过程切割过程中，典型地使用设置在其中一个夹紧的钳部中的缝合器推动件来驱动缝合器。缝合器推动件通过从第一夹紧钳部下压缝合器进入并穿过被夹紧的组织并进入在相对的夹紧钳部中的砧部内从而形成缝合，该相对的夹紧钳部构造成弯曲或其他形式来形成缝合闭合。为了有效地缝合组织，夹紧组织使得例如一微米的小厚度设置在两夹紧的钳部之间是有利的。为达到该结果，夹紧钳部必须施加并保持相当大的夹紧力。由于驱动缝合器从其中一个钳部进入在另一钳部中的砧部在钳部之间施加与夹紧力相反的力，因此当驱动缝合器进入被夹紧的组织时可能引起困难。因此在缝合过程中，需要由夹紧的钳部施加甚至更大的夹紧力。即，夹紧的钳部必须施加足够的力既用以保持钳部之间期望的组织间隙，又用以形成进入其紧固构造的缝合。高的夹紧力是有问题的，因为近侧地支承的钳部可能偏离或向外张开，因此使得沿钳部的长度达到的均一的组织间隙是困难的。
[0007]美国专利N0.4，520，817公开了通过为运载缝合器推动件和切割器的块体提供多个侧向突出部而潜在地缓和上述问题的机构，当切割器和推动器向远侧移动时该突出部在相对的钳部的槽中行进。这些突出部/槽接合通过在缝合推动件的区域中的钳部之间提供局部支承来辅助保持夹紧力。然而，为了同时切割组织、压入并形成缝合、以及克服由于突出部/槽配置造成的附加阻力，相当大的向远侧引导的力必须施加至缝合器推动件。由于美国专利N0.4，520，817的设备是需要完全访问外科手术地点的手持单元，操作者能够在非常靠近钳部的位置通过推动旋钮来手动地施加相当大的力。
[0008]一些上述操作可通过内窥镜的方式执行，与开放的手术相比这种方式创伤更小并且允许更快的治愈，开放的手术需要大的切口以允许所需的利用手动外科手术仪器进入。内窥镜过程典型地需要穿过小的切口点插入仪器例如穿过插管。所需的用于执行这些过程的外科手术工具通常具有从手持件或其它底座单元延伸至末端执行器的长形轴。
[0009]内窥外科手术仪器的末端执行器通常称为仪器的“起作用的一端”。它们包括诸如通常以外科手术缝合器形式的紧固器的部件。这些末端执行器可横切，、形成接合，阻隔人体内的内脏和血管。
[0010]由于末端执行器和轴具有相对小的直径，因此末端执行器和轴可穿过插管插入以执行操作，而操作者从外科手术场地外部控制仪器。这种设备的缺点在于，其通常需要将由操作者手工产生的机械力从手持件或底座传递至末端执行器。这通过驱动轴、推杆、线缆以及延伸穿过轴的类似物完成。经由这些机构的力传递造成相当大的动力损失并使得精确控制极其困难。另外，这些缺点在利用柔性轴的系统中将放大。
[0011]由于这些内窥镜仪器的机械效率低，需要相当大的远侧施加的手动力来驱动缝合器推动件和切割器的美国专利N0.4，520，817的突出部/槽配置不能很好的适用于内窥镜末端执行器。美国专利N0.4，520，817公开了需要完全进入外科手术地点的手持单元，凭借其操作者能够通过在非常靠近钳部的地点推动旋扭而施加相当大的力。但是这对内窥镜或自然腔道操作是不可行的，该内窥镜或自然腔道操作由于最小化的患者的创伤和手术操作室时间而固有地优于打开和/或内窥镜操作。
[0012]因此存在对末端执行器提供改进的动力传输的设备以及方法的需求。另外存在提供改进的在末端执行器中夹紧的设备以及方法的需求。
[0013]另外，对于末端执行器附接至柔性轴的外科手术的仪器，在有效地经由柔性轴将力传递至末端执行器方面存在困难是已知的。在此方面，有效的柔性缝合器将允许手术利用自然腔道或或者脐带方法用于手术。有效的柔性轴的缝合器将允许在手术中穿过单一口前进的方法，这将导致减轻病痛、消除切口并且为患者缩短的手术操作室时间。
[0014]另外，许多外科手术的缝合器使用致动机构，其利用最通常手动操作的驱动带。这些手动操作的设备需要操作者手动地拉动杠杆以或者提供一对一的冲程或者手动地重复拉动触发器以达到期望的致动。这种设备依靠由操作者施加的力(例如操作者的手指和拇指之间的力)致动。在此方面，存在对不需要驱动带并且凭借手动操作之外的方法提供动力的设备的需求。
【发明内容】
[0015]本发明的示例实施方式利用往复驱动机构，该机构允许力从控制组件传递至末端执行器同时完全消除对驱动带的需求。
[0016]本发明的示例实施方式对已知的驱动机构的一对一的输入/输出关系进行了改进。代替提供一对一冲程、或需要手动地推动触发器多次以达到与单一的完整冲程同样的效果的机构，本发明的示例实施方式提供了振荡驱动机构。振荡驱动机构可在高速下起作用，并接收来自于在缸体内快速地向后和向前移动的活塞的输入和输出。由于液压地达到该输入/输出力，因此不需要手动输入，并且产生的力大于手动设备。由于该向后-和-向前跨域的距离包含在给定的距离内，因此移动可小于并且在某些情况下大幅小于为了致动给定的外科手术设备特别是手动操作的设备的末端执行器而必须横穿的相对距离。
[0017]本发明的示例实施方式可具有一个或多个往复运动的活塞，其可执行致动外科手术仪器的一个或多个分离的步骤。在此方面，往复运动活塞快速地向后和向前移动一定距离，该距离小于在任何给定的示例外科手术设备中夹紧特征或击发机构预期行进距离的100%。
[0018]根据本发明的示例实施方式，外科手术设备包括第一钳部；具有相对于第一钳部的打开位置和闭合位置的第二钳部；托架；驱动器；以及致动器机构，该致动器构造成使驱动器往复运动，例如，以相对于第一钳部和第二钳部的高速相对于第一和第二钳部平移托架。
[0019]驱动器可被液压地致动。另外，液压致动可包括力从控制模块至端部操纵器的液压传递。力的液压传递可由设置在柔性轴中的液压流体提供。
[0020]驱动器可包括致动条。
[0021]致动条可包括多个第一棘轮齿，其可选择地与托架接合，以便沿第一方向平移托架。
[0022]致动条可包括多个第二棘轮齿，其可选择地与托架接合，以便沿第二方向平移托架。
[0023]第一方向可以是相对于第一钳部和第二钳部的远侧方向，第二方向可以是相对于第一钳部和第二钳部的近侧方向。
[0024]托架可包括多个第一托架齿，其构造成当致动条与托架接合时与第一棘轮齿组棘轮接合，以便沿第一方向平移托架。
[0025]托架可包括多个第二托架齿，其构造成当致动条与托架接合时与第二棘轮齿组棘轮接合，以便沿第二方向平移托架。
[0026]托架可包括例如制动杆的弹簧加载的双向闩锁机构，其造成为以下方式:当致动条与托架接合时，该双向闩锁机构与第一棘轮齿组棘轮接合，以便沿第一方向平移托架，并且当致动条与托架接合时，该双向闩锁机构与第二棘轮齿组棘轮接合，以便沿第二方向平移托架。该配置具有提供制动杆与第一棘轮齿组和第二棘轮齿组之间全齿咬紧和避免对托架侧向加载的益处。另外，由于弹簧加载造成双方向的闩锁机构从接合第一棘轮齿组转换到接合第二棘轮齿组，因此托架从远侧方向转换至近侧方向的运动不需要用户行为，并且使机械作用最小化。在双向闩锁机构从接合第一棘轮齿组转换至接合第二棘轮齿组之前和之后的在双向闩锁机构上的弹簧载荷可为相同的或大体相同的。
[0027]本发明的示例实施方式消除了在其它设备的情况下所需冲程的需要。这可例如通过提供在有限的物理范围内振荡的致动机构完成。该振荡可由设置在例如控制模块中的控制元件中的相应的振荡进行驱动。
[0028]另外，控制元件的振荡可经由液压流体将振荡力传递至设备的末端执行器中的相应驱动器。液压流体可从控制模块经由柔性轴延伸至末端执行器。
[0029]振荡控制元件和/或振荡驱动器可作为一个或多个例如液压活塞的往复运动活塞。
[0030]根据本发明的示例方法，为了切割和/或缝合被夹紧的组织，在相对的钳部之间夹紧组织，并通过振荡致动器使托架相对于相对的钳部前进。
[0031]托架可包括力传递条。
[0032]托架可构造为用于在托架前进以切割和/或缝合组织时在第一与第二钳部之间施加夹紧力。由托架施加的夹紧力可以是在相对的钳部之间的仅有的夹紧力。因此，可不需要例如用于闭合钳部的额外的活塞，从而消除过量材料，减小制造成本，降低发生故障的风险并简化操作。
[0033]振荡致动可响应于操作者输入信号执行。例如，响应于开关或其它输入的操作，可发生振荡。例如，输入可以是数字式，无线数字式，和/或有线数字式的输入机构。另外，设备可构造为当开关在第一位置时连续地振荡致动器。另外，设备可构造为响应于在第二位置的开关而停止振荡致动器。另外，振荡致动可通过一个或多个数字、无线数字和/或有线数字控制信号或任何其它适合的控制系统进行控制。
[0034]根据本发明的示例实施方式，外科手术缝合设备包括第一钳部；具有相对于第一钳部的打开位置和闭合位置的第二钳部；布置在第一钳部并包括第一棘轮齿组的致动条；构造成使致动条沿第一钳部的纵向方向振荡地移位的棘轮活塞；具有位于第一钳部中的至少一个缝合器和至少一个缝合器驱动槽的壳体；以及托架，该托架包括至少一个缝合器驱动楔块，其选择性地与致动条的第一棘轮齿组接合，以使托架沿远侧方向从近侧末端位置经由壳体平移至远侧末端位置，该远侧末端位置与近侧末端位置之间的距离大于棘轮条的振荡位移的冲程长度，其中缝合器驱动楔块适于在托架穿过壳体远侧地移动过程中将缝合器经由缝合器驱动槽抵靠着第二钳部进行驱动。
[0035]致动条可还包括第二棘轮齿组，托架还可选择性地与第二棘轮齿组接合，以使托架沿近侧方向从远侧末端位置经由壳体平移至近侧末端位置。
[0036]棘轮活塞可被液压地致动。
[0037]外科手术缝合设备可还包括双向闩锁机构机构，其适于与第一棘轮齿组接合以沿远侧方向平移托架，并适于与第二棘轮齿组接合以沿近侧方向平移托架。
[0038]双向闩锁机构机构可通过弹簧力传递销与托架接合，并且可关于弹簧力传递销进行弹簧加载。
[0039]致动条可包括位于远端处的扩大的开口，该扩大的开口定尺寸成允许弹簧加载的双向闩锁机构机构绕弹簧力传递销旋转，以与第一棘轮齿组脱离并与第二棘轮齿组接合。
[0040]棘轮活塞可包括棘轮活塞轴，其具有位于棘轮活塞轴的远端处的圆周凹部，致动条具有位于致动条的近端处的力传递肋部，力传递肋部构造为配合进入圆周凹部，棘轮活塞轴构造成通过圆周凹部和力传递肋部将力传递至棘轮，用于使致动条振荡。
[0041]棘轮活塞可以是双动式活塞。外科手术的缝合设备可还包括底座单元，该底座单元包括至少两个单动式活塞，其中至少两个单动式活塞中的其中一个与棘轮活塞的远侧流体连通，并且至少两个单动式活塞中的其中一个与棘轮活塞的近侧流体连通，并且其中，至少两个单动式活塞中的每一个在棘轮活塞的远侧或近侧上施加正液压压力或负液压压力。
[0042]第二钳部可通过由托架施加在第二钳部上的夹紧力从打开位置移动至闭合位置。
[0043]托架可包括第一托架齿组和第二托架齿组，托架可通过以下方式中的一个与致动条接合:(i)第一托架齿组与第一棘轮齿组接合以使托架沿远侧方向经由壳体平移，(ii)第二托架齿组与第二棘轮齿组接合以使托架沿近侧方向经由壳体平移。
[0044]棘轮活塞可包括棘轮活塞轴和位于棘轮活塞轴的远端处的力传递销，致动条具有位于致动条近端的力传递槽，力传递销适于配合进入力传递槽，棘轮活塞轴适于通过力传递销和力传递槽将力传递至致动条，用于使致动条振荡。
[0045]外科手术缝合设备还可包括位于第一钳部的第一砧部销槽和第二钳部的第二砧部销槽中的砧部枢转活塞，砧部活塞构造成:沿远侧方向驱动砧部枢转销，以在第二钳部中施加夹紧力从而将第二钳部从打开位置移动至闭合位置，并沿近侧方向驱动砧部枢转销，以释放第二钳部中的夹紧从而将第二钳部从闭合位置移动至打开位置。
[0046]外科手术缝合设备可还包括容置棘轮活塞的活塞壳体和头释放闩锁，该头释放闩锁适于可释放地将活塞壳体与第一钳部进行接合，其中，当活塞壳体与第一钳部接合时，棘轮活塞与致动条接合。
[0047]外科手术缝合设备还可包括具有液压泵的底座单元和柔性轴，该柔性轴与底座单元和棘轮活塞液压连通，其中，由液压泵产生的液压力可从底座单元传递至棘轮活塞。底座单元可包括至少两个单动式活塞；至少两个单动式活塞中的其中一个与棘轮活塞的远侧流体连通，并且至少两个单动式活塞中的其中一个与棘轮活塞的近侧流体连通，并且至少两个单动式活塞中的每一个可在棘轮活塞的远侧或近侧上施加正液压压力或负液压压力。外科手术缝合设备还可包括控制设备，其包括位于底座单元与棘轮活塞之间的开关，该开关可操作成选择性地启动液压力从底座单元传递至棘轮活塞，并且选择性地终止液压力从底座单元传递至棘轮活塞。
[0048]根据本发明的示例实施方式，用于外科手术缝合的方法包括将第二钳部从相对于第一钳部的打开位置夹紧至相对于第一钳部的闭合位置，振荡地驱动棘轮活塞，通过驱动棘轮活塞使位于第一钳部的致动条振荡，致动条沿第一钳部的纵向方向振荡冲程长度，致动条具有第一棘轮齿组，通过与第一齿组棘轮接合，使托架凭借致动条的振荡沿远侧方向从近侧末端位置经由位于第一钳部的壳体棘轮运动至远侧末端位置，壳体具有至少一个缝合器和至少一个缝合器驱动槽，并且通过使托架沿远侧方向的棘轮运动，经由至少一个缝合器驱动槽驱动至少一个缝合器，其中，远侧末端位置与近侧末端位置的距离大于冲程长度。
[0049]参考附图，在下文将更详细地描述本发明的示例实施方式的另外的特征以及方面。
【附图说明】
[0050]图1是根据示例本发明的实施方式的外科手术设备的分解立体图。
[0051]图2示出了组装状态的图1的设备。
[0052]图3示出了不具有缝合器托架的图1的设备。
[0053]图4是钳部处于闭合位置的图1的设备的侧视图。
[0054]图5是图1的设备的壳体或本体组件的侧视图。
[0055]图6示出了图1的设备的本体组件。
[0056]图7是图1的设备本体组件的局部侧视图。
[0057]图8是图1的设备的局部正视图。
[0058]图9A是图1的设备的局部顶视图。
[0059]图9B示出了图1的设备的砧部活塞。
[0060]图9C不出了图1的设备的棘轮活塞。
[0061]图9D是示出了设置在砧部中的砧部滑橇组件的图1的设备的局部视图。
[0062]图9E是权利要求1的设备的砧部滑橇组件的分解图。
[0063]图1OA示出了图1的设备的致动组件。
[0064]图1OB示出了图1的设备的托架。
[0065]图1OC至1E示意性地示出了相对于权利要求1的设备的壳体的棘轮活塞位置与致动条位置之间的关系。
[0066]图1lA不出了图1的设备的设备壳体。
[0067]图1lB是图1的设备的壳体的顶视图。
[0068]图1lC是图1的设备的壳体的侧视图。
[0069]图1lD是图1的设备的壳体的底视图。
[0070]图1lE是图1的设备的壳体的正视图。
[0071]图1lF是图1的设备的壳体的后视图。
[0072]图12A是图1的设备的本体组件的本体缸体座的正视图。
[0073]图12B是对应于图12A的截面A-A的截面视图。
[0074]图13A是图1的设备的砧部的底视图。
[0075]图13B是图1的设备的砧部的侧视图。
[0076]图13C是对应于图13B的截面B-B的截面视图。
[0077]图13D是图1的设备的砧部的后视图。
[0078]图13E是对应于图13B的截面C-C的截面视图。
[0079]图14是根据本发明的示例实施方式的外科手术设备的立体图。
[0080]图15示出了图14的设备的砧部活塞。
[0081]图16示出了图14的设备的棘轮致动活塞。
[0082]图17不出了具有站部活塞的图14的设备的壳体。
[0083]图18是具有砧部闭合活塞和力传递活塞的图14的壳体的底视图。
[0084]图19A是图14的设备的壳体组件的侧视图。
[0085]图19B是图19A的截面D的放大视图。
[0086]图20A示出了图14的设备的托架。
[0087]图20B是图14的设备的托架的侧视图。
[0088]图20C是图14的设备的托架的后视图。
[0089]图20D是图14的设备的托架的底视图。
[0090]图21A示出了图14的设备的致动条的立体图。
[0091]图21B是图14的设备的致动条的侧视图。
[0092]图21C是图14的设备的致动条的顶视图。
[0093]图2ID是对应于图37的截面E的放大的截面视图。
[0094]图21E是图14的设备的致动条的后视图。
[0095]图21F是图14的设备的致动条的正视图。
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