用于外科器械的柔性谐波波导/刀片的制作方法
【专利说明】用于外科器械的柔性谐波波导/刀片
[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，下列美国专利申请以引用方式全文并 入本文：
[0003] 名称为"Surgeon Feedback Sensing and Display Methods"、代理人案卷号为 END7046USNP/110391的美国申请序列号_。
[0004] 本申请涉及下列在前提交的美国专利申请，下列美国专利申请以引用方式全文并 入本文：
[0005] 名称为"Haptic Feedback Devices for Surgical Robot"、代理人案卷号为 END7042USNP/110388 的美国申请序列号 13/539,096 ;
[0006] 名称为"Lockout Mechanism for Use with Robotic Electrosurgical Device"、 代理人案卷号为END7043USNP/110389的美国申请序列号13/539, 110 ;
[0007] 名称为"Closed Feedback Control for Electrosurgical Device"、代理人案卷 号为END7044USNP/110390的美国申请序列号13/539, 117 ;
[0008] 名称为"Surgical Instruments with Articulating Shafts"、代理人案卷号为 END6423USNP/110392 的美国申请序列号 13/538, 588 ;
[0009] 名称为"Ultrasonic Surgical Instruments with Distally Positioned Transducers"、代理人案卷号为END6819USNP/110393的美国申请序列号13/538,601 ;
[0010] 名称为"Surgical Instruments with Articulating Shafts"、代理人案卷号为 END7047USNP/110394 的美国申请序列号 13/538, 700 ;
[0011] 名称为"Ultrasonic Surgical Instruments with Distally Positioned Jaw Assemblies"、代理人案卷号END7048USNP/110395的美国申请序列号13/538,711 ;
[0012] 名称为"Surgical Instruments with Articulating Shafts"、代理人案卷号为 END7049USNP/110396 的美国申请序列号 13/538, 720 ;和
[0013] 名称为"Ultrasonic Surgical Instruments with Control Mechanisms"、代理人 案卷号为END7050USNP/110397的美国申请序列号13/538,733。
【背景技术】
[0014] 各种实施例涉及包括各种能够进行关节运动的谐波波导的外科装置。
[0015] 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。超声外科装置包括朝近侧定位的 超声换能器和联接到超声换能器的器械，该器械具有朝远侧安装的端部执行器，该端部执 行器包括超声刀片以切割和密封组织。端部执行器通常经由轴联接到柄部和/或机器人外 科工具。刀片经由延伸穿过轴的波导而在声学上联接到换能器。具有该性质的超声外科装 置能够用于开放性外科用途、腹腔镜式或内窥镜式外科手术，包括机器人辅助的手术。
[0016] 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），超声刀片使组织中的蛋白质变性以形成粘性凝固物。由刀表 面施加在组织上的压力使血管塌缩并且允许所述凝结物形成止血密封。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。
[0017] 电外科装置还用于多种外科应用。电外科装置向组织施加电能以便对组织进行处 理。电外科装置可包括具有安装在远侧的端部执行器的器械，该端部执行器包括一个或多 个电极。端部执行器可抵靠组织定位，使得电流被引入到组织中。电外科装置可能够用于双 极性或单极性操作。在双极性操作期间，电流分别通过端部执行器的有源电极和返回电极 被引入组织中并从组织返回。在单极操作期间，电流通过端部执行器的有源电极被引入组 织中，并通过返回电极（例如，接地垫）返回，所述有源电极与所述返回电极分开地位于患 者的身体上。由流过组织的电流所生成的热可在组织内和/或在组织之间形成止血密封， 并且因此可尤其适用于例如密封血管。电外科装置的端部执行器有时还包括可相对于组织 和电极运动的切割构件以用于横切组织。
[0018] 由电外科装置施加的电能可通过发生器传输至器械。电能可为射频（"RF"）能的 形式。射频能量为可在300kHz至IMHz频率范围内的电能形式。在其操作期间，电外科装 置可将低频射频能量传输通过组织，这会引起离子振荡或摩擦，实际上造成电阻性加热，从 而升高组织的温度。由于可在受影响的组织和周围组织之间形成明显的边界，因此外科医 生能够以高精确度进行操作和控制，而不损伤相邻的非目标组织。射频能量的低操作温度 可适用于在密封血管的同时移除、收缩软组织，或对软组织塑形。射频能量可尤其良好地适 用于结缔组织，该结缔组织主要包含胶原，并在接触热时收缩。
[0019] 在许多情况下，希望利用弯曲或换句话讲不对称的超声刀片。当前，将不对称刀片 机加工成弯曲状态。将期望具有一种可以直构型或以弯曲构型操作且可在直构型与弯曲构 型之间运动的能够进行关节运动的谐波刀片。
【发明内容】
[0020] 本文所述的各种实施例涉及包括能够进行关节运动的谐波波导的外科器械。在一 个实施例中，一种外科器械包括能够进行关节运动的谐波波导。所述能够进行关节运动的 谐波波导包括第一驱动部分，所述第一驱动部分包括近侧端部和远侧端部。所述第一驱动 部分的所述近侧端部可能够连接到超声换能器。所述能够进行关节运动的谐波波导还包括 第一柔性波导，所述第一柔性波导联接到所述第一驱动部分的所述远侧端部。端部执行器 从所述第一柔性波导朝远侧延伸。所述外科器械还包括使所述第一柔性波导弯曲的关节运 动致动器。
【附图说明】
[0021] 多个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多个实施例（有关手术的组织和方法两者）及其优点：
[0022] 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。
[0023] 图2示出图1所示外科器械的一个实施例。
[0024] 图3示出超声端部执行器的一个实施例。
[0025] 图4示出超声端部执行器的另一个实施例。
[0026] 图5示出图1所示的外科器械的一个实施例的分解图。
[0027] 图6示出图1所示的外科器械的一个实施例的剖视图。
[0028] 图7示出图1所示的外科器械的一个示例性实施例的各种内部部件。
[0029] 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。
[0030] 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。
[0031] 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。
[0032] 图11是电能外科器械的一个实施例的透视图。
[0033] 图12是图11的外科器械的一个实施例的柄部的侧视图，其中移除了柄部主体的 一半以不出其中的一些部件。
[0034] 图13示出图11的外科器械的端部执行器的一个实施例的透视图，其中钳口打开 并且可轴向运动的构件的远侧端部处于回缩位置。
[0035] 图14示出图11的外科器械的端部执行器的一个实施例的透视图，其中钳口闭合 并且可轴向运动的构件的远侧端部处于部分推进的位置。
[0036] 图15示出图11的外科器械的可轴向运动的构件的一个实施例的透视图。
[0037] 图16示出图11的外科器械的端部执行器的一个实施例的截面图。
[0038] 图17示出无绳的电能外科器械的一个实施例的透视图的一部分。
[0039] 图18A示出图17的外科器械的一个实施例的柄部的侧视图，其中移除了柄部主体 的一半以示出其中的各种部件。
[0040] 图18B示出根据一个实施例的射频驱动和控制电路。
[0041] 图18C示出根据一个实施例的控制器的主要部件。
[0042] 图19示出机器人外科系统的一个实施例的框图。
[0043] 图20示出机械臂车的一个实施例。
[0044] 图21示出图20的机械臂车的机器人操纵器的一个实施例。
[0045] 图22示出具有另选的装置接头结构的机械臂车的一个实施例。
[0046] 图23示出可与机械臂车（诸如图19-图22的机械臂车）结合使用的控制器的一 个实施例。
[0047] 图24示出能够与机器人系统一起使用的超声外科器械的一个实施例。
[0048] 图25示出能够与机器人系统一起使用的电外科器械的一个实施例。
[0049] 图26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24所示的外科器械。
[0050] 图27示出包括图24的外科器械的图26的器械驱动组件实施例的另一个视图。
[0051] 图28示出包括图25的电外科器械的图26的器械驱动组件实施例的另一个视图。
[0052] 图29-图31示出了图26的器械驱动组件实施例的适配器部分的另外视图。
[0053] 图32-图34示出图24-图25的器械安装部分的一个实施例，显示用于将从动元 件的运动转化成外科器械的运动的部件。
[0054] 图35-图37示出图24-图25的器械安装部分的另选实施例，显示用于将从动元 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538的轴线的往复式平移的另选示例性机构。
[0055] 图38-图42示出图24-图25的器械安装部分的另选实施例，显示用于将从动元 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。
[0056] 图43-图46A示出器械安装部分的另选实施例，显示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。
[0057] 图46B-图46C示出包括内部功率源和能量源的器械安装部分的一个实施例。
[0058] 图47示出能够进行关节运动的谐波波导的一个实施例。
[0059] 图48A到图48C示出包括带状柔性波导的能够进行关节运动的谐波波导的一个实 施例。
[0060] 图49示出包括空心端部执行器的能够进行关节运动的谐波波导的一个实施例。
[0061] 图50示出包括圆形柔性波导和实心端部执行器的能够进行关节运动的谐波波导 的一个实施例。
[0062] 图51示出包括其中形成有一个或多个狭槽的带状柔性波导的能够进行关节运动 的谐波波导的一个实施例。
[0063] 图52A到图52B不出包括第一驱动部分、第一柔性波导、第二驱动部分和第二柔性 波导的能够进行关节运动的谐波波导的一个实施例。
[0064] 图53A到图53B示出包括波放大部分的能够进行关节运动的谐波波导的一个实施 例。
[0065] 图54示出处于弯曲位置的图53A到图53B的能够进行关节运动的谐波波导的一 个实施例。
[0066] 图55A到图55B示出关节运动致动器的一个实施例。
[0067] 图56示出双缆线关节运动致动器的一个实施例。
[0068] 图57示出包括能够进行关节运动的谐波波导和总曲率限制器的超声外科器械的 一个实施例。
[0069] 图58示出包括能够进行关节运动的谐波波导和两级电总曲率限制器的超声外科 器械的一个实施例。
[0070] 图59示出包括总曲率限制器的能够进行关节运动的谐波波导的一个实施例。
[0071] 图60示出包括能够进行关节运动的谐波波导和包括观察窗口的总曲率限制器的 超声外科器械的一个实施例。
[0072] 图61示出包括围绕波腹为中心的柔性波导的能够进行关节运动的谐波波导的一 个实施例。
[0073] 图62示出包括能够进行关节运动的谐波波导的机器人超声外科器械的一个实施 例。
[0074] 图63示出卡口钳外科器械的一个实施例。
[0075] 图64A到图64B示出包括能够进行关节运动的谐波波导的柔性超声剪器械的一个 实施例。
[0076] 图65A到图65B示出柔性超声剪器械的一个实施例。
[0077] 图66A到图66B示出包括具有多个弯曲特征结构的柔性护套的柔性超声剪器械的 一个实施例。
【具体实施方式】
[0078] 各种实施例涉及一种包括能够进行关节运动的谐波波导的超声外科器械。超声刀 片可包括朝近侧定位的直驱动部分和朝远侧定位的柔性波导，所述直驱动部分沿着纵向轴 线延伸，所述柔性波导联接到所述直驱动部分并且可与纵向轴线成一定角度弯曲。柔性波 导可进行关节运动以限定曲率半径并且可对着第一角度。柔性波导与驱动部分之间的切点 可位于能够进行关节运动的谐波波导的波节、波腹处，或波节与波腹之间。能够进行关节运 动的谐波波导可例如基于柔性波导的性能来进行平衡。平衡的能够进行关节运动的谐波波 导可具有纯粹为和/或基本上为纵向（例如，沿纵向轴线的方向）的振动模式。为达到平 衡，能够进行关节运动的谐波波导可如上所述被构造成使得当能够进行关节运动的谐波波 导在共振频率下驱动时在切点处发生波节和/或波腹。
[0079] 一些实施例涉及一种包括端部执行器和沿着纵向轴线延伸的能够进行关节运动 的谐波波导的外科器械。能够进行关节运动的谐波波导在声学上联接到端部执行器并且从 所述端部执行器朝近侧延伸穿过轴。能够进行关节运动的谐波波导可包括定位在纵向轴线 上的柔性波导。波导还可包括定位在波导的波节处的第一凸缘和第二凸缘。第一凸缘可从 柔性波导部分朝远侧定位，而第二凸缘从柔性波导部分朝近侧定位。第一控制构件可联接 到第一凸缘并且朝近侧延伸穿过第二凸缘和轴。第一控制构件的近侧平移可将第一凸缘朝 近侧牵拉，从而使轴和波导朝向第一控制构件枢转远离纵向轴线。
[0080] 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。
[0081] 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能够在近侧端部 处接收超声换能器16。超声换能器16机械地接合到端部执行器组件26的多个部分和细长 轴组件14。超声换能器16经由缆线22电联接到发生器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 放式外科手术和其他实施例中，并且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 腹腔镜式形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。
[0082] 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。在各种 实施例中，发生器20可在柄部组件12内一体地形成。在此类具体实施中，电池将协同定位 在柄部组件12内以充当能量源。图18A和附随的公开内容提供了此类具体实施的一个示 例。
[0083] 在一些实施例中，电外科手术/射频发生器模块23能够生成治疗和/或亚治疗能 级。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可提供能量以驱动外科器械10的声学组件并以预先确定的偏移水平 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，和/或衍生治疗/亚治疗电磁/射频能量。
[0084] 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)实 施，该电外科手术单元能够利用射频（RF)能量来提供足以来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， 其中有源电极和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。
[0085] 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，以实现 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 率电平属性。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 Instruments"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。
[0086] 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 ， Ohi