专利名称：用于保持稳定组织装置的分段臂的制作方法
技术领域：
本发明涉及外科手术牵引器，以及在外科手术过程期间用于稳定身体的预定区域的装置，更具体的，本发明涉及外科手术牵引器，以及结合改进的分段臂支撑系统使用的稳定装置，其最好用于冠状动脉旁路移植外科手术过程，以及更具体地涉及分段臂设备，其与各种外科手术牵引器和稳定装置一起使用，以用于各种外科手术过程。
背景技术：
心血管系统的疾病每年影响着数百万的人，且是美国和全世界大量人死亡的原因。心血管疾病的特别流行的形式包括由动脉硬化(冠状动脉疾病)引起的给心脏供血的减少，或者产生在心血管系统中的重要位置处的血流限制的其它条件影响到心脏的血流。
治疗这样的阻塞或者限制的一种技术是熟知为冠状动脉旁路移植过程的外科手术过程，其更加普遍地所知为“心脏旁路”手术。通过旁路移植对堵塞的或者狭窄的冠状动脉进行的外科手术矫正当前进行的最普通的过程之一，尤其是当需要多个移植物时。
在冠状动脉旁路移植过程中，外科医生从身体的另一个部分摘除一部分静脉用于移植，或者分开动脉的一端，且经过冠状动脉中的梗阻连接该端，同时使另一端接附到动脉供给。当使用来自身体的另一部分的静脉时，外科医生在绕过该梗阻的位置处安装该部分。在两种情况下，目的在于恢复到心脏的正常血流。
此外，当使用该技术时，外科医生进行了向下到达胸腔的中部的长切割，锯过胸骨，使胸骨的两部分分开，然后进行一些必要的过程来将外科手术病人连接到心肺旁路机，以继续循环氧饱和的血液到身体的剩余部分，同时心脏停止，且移植物被缝合到合适的位置。尽管这样的过程是一种普通的治疗技术，但是该过程是冗长的、有创伤的、昂贵的，以及可能损坏心脏、中枢神经系统，以及血液供给。
由于一些原因，作为用于治疗动脉硬化堵塞选择的方法，诸如经皮肤经腔的血管成形术(PTCA)之类的介入技术已经获得了普及。经腔方法是使病人遭受减小的损伤和减小的恢复时间的最小创伤的技术，尤其是当与利用诸如隐静脉移植物之类的同种组织的旁路移植相比。此外，病人在移植物的供体位置通常患有并发症，其可能比劈开胸骨术和吻合术更糟。
尽管PTCA过程通常是成功的，但是可能产生并发症，诸如再狭窄或者血栓症和栓塞。再狭窄的脉管通常需要外科手术介入来矫正。像传统的冠状旁路外科手术过程一样，再狭窄的外科手术矫正在过程期间需要心脏停止，以及将病人放置在心脏/肺旁路机上。
近年来，以及在降低成本、危险和对病人的损伤的努力中，医生已经转向对心脏最小或者较小创伤的外科手术方法，诸如脉间和内窥镜检查的到达外科手术位置。通过这样的过程，心脏在外科手术过程期间跳动。这样，不需要任何形式的心肺旁路，且不需要执行将病人连接到这样的旁路机所必需的广泛的外科手术过程。
然而，对跳动的心脏执行最小创伤旁路移植的这样的企图的特征在于冗长、危险和困难，这是由于外科手术过程的精巧的特性，通过减小的外科手术区域缺少足够的到达，以及缺少在移植位置充分地稳定和减小组织移动的能力。因为这些过程是在心肌继续跳动时执行的，所以在外科医生试图在合适的位置缝合移植物时，血液继续流动，且心脏在三维运动中继续运动。此外，为了安装移植物的外科手术过程要求通过特别小的脉管，以及在该过程期间持续运动的组织上进行一系列的缝合。完全地和安全地设置这些缝合，使得移植物牢固地保持在合适的位置中且不泄漏是必须的。
在美国专利No.5730757中披露的是用于解剖乳房内动脉的进刀平台。所述的进刀平台具有相互连接到扩展件的第一和第二刀片，该扩展件侧向驱动刀片离开或者聚集，以及相互连接到第一刀片的支撑垫。扭转件可操作地相互连接到第一刀片和扩展件，且用于在任何方向上垂直移动第一刀片，这样增加了外科医生的用于解剖乳房内动脉的工作空间和视觉到达。相互连接到刀片的组织牵引器用于将围绕切口的软组织拉开外科医生的工作区域。进一步设置，该进刀平台可以包括一个端口，其可以用于安装心脏稳定仪器。
在授予Ferrari等的美国专利No.5875782；授予Cohn的美国专利No.6033362；授予Cartier等的美国专利No.6102854；以及授予Benetti等的美国专利No.5894843中也描述了各种装置，用于在病人的心脏或者其它器官上稳定预定的区域，以例如使得可以在跳动的心脏上进行外科手术过程。这些装置包括各种稳定件和伸长臂。臂段可以可移动地接附到肋骨牵引器，以便不需要人来保持臂段。
在授予Borst等的美国专利No.5836311中也描述了一种设备，用于在病人的心脏或者其它器官上稳定预定的区域，以例如使得可以在跳动的心脏上进行外科手术过程。该设备包括其上具有多个吸取件的单个有腿的或者分叉的部件，这些吸取件使用吸取压力来接附到心脏的表面。该装置的臂部分可以可移动地接附到肋骨牵引器或者其它外科手术装置，所以不需要人来保持臂段，且吸取装置可以靠着心脏的表面来锁定到合适的位置。
授予Sherts等的美国专利No.5947896描述了一种由段/连接件组成的铰接臂。在其中的一个具体的实施例中(如图41-49可见)，披露的铰接臂具有通过连接件的缆索和用于拉紧缆索的“过中心”锁定机构。如本领域中的普通技术人员所知的，在这样的铰接臂中，由于施加在远端的大力产生在近端的力矩臂，所以近端连接件比更加远的连接件遭受更大的转矩。因为连接件具有相等的尺寸，且没有机构设置为处理作用在近端处的连接件上的额外的转矩，所以明显近端连接件不能吸收当拉紧缆索时存在的全部量的转矩。因此，在Sherts等中可以获得的拉紧程度是有限的，且不能确保充分的稳定。此外，在Sherts等中，只设置了少量连接件，限制了铰接臂的运动范围。
授予Corey，Jr.等的美国专利No.5899425描述了具有柔性臂的稳定器，该柔性臂具有从臂的近端到远端逐渐减小尺寸的一系列元件。因为在元件遭受较大转矩的近端使用较大的元件，所以臂能够在锁定状态下抵抗铰接运动。然而，使用较大的元件降低了臂在未锁定状态下的灵活性。因此，运动的范围和可用的锁定位置是有限的。
因此，期望提供一种新的系统和与其相关的用于稳定诸如心脏之类的器官的预定区域的装置，以及一种使用这样的装置的方法。尤其期望提供具有足够灵活性的铰接臂，以允许大范围的运动和宽范围的位置，而且其能够充分地锁定，以确保在外科手术过程期间的稳定。
发明内容
本发明的特征在于一种用于牵引、稳定或者操纵身体的预定区域的系统。该系统包括分段臂系统或者设备，和组织支撑或者稳定装置，及其相关的使用方法。
具有本发明的特征的分段臂系统及其相关的装置和设备对于用于执行在外科手术过程期间心脏保持跳动的非体外循环冠状动脉旁路移植过程，和/或心脏停止的瓣膜手术特别有利。本发明的一个优点涉及分段臂系统的多用途，其连接到臂或者牵引器的架子部分，且还在所需位置保持稳定装置或者外科手术仪器。在牵引器上使用外部轨道系统允许分段臂设备在任何所需位置处接附到牵引器上，且不要求分段臂设备从臂的一端滑动，或者在某个特殊的位置中特别地接附。此外，本发明的分段臂系统允许稳定装置或者外科手术仪器的完全范围的三维运动，其通过单个旋钮控制，该旋钮与牵引器和分段臂设备中的每一个分开。该分段臂设备也由外科医生容易地和方便地操纵，且是可移动的，以便不阻碍外科医生对所需目标位置的视野。
该稳定装置最好包括由麻萨诸塞州Cambridge的GenzymeCorporation在市场上销售的通常所知为Cohn Cardiac Stabilizer或者Immobilizer的类型的装置，但是也可以使用马蹄铁或者吸取类型的装置。稳定装置的优选形式通常为方形、矩形或者泪珠形部件，其具有平的表面，其中具有位于中间的开口。该开口为这样的区域，即，外科医生通过该开口在跳动心脏的组织上进行吻合或者其它过程。该稳定装置最好是多块部件，以便一旦吻合完成，这些块或者其端部部分可以分离以便从吻合附近摘除装置。柔性带可以穿过组织被缝合，然后穿线通过稳定装置来提供临时的管脉堵塞。一旦稳定装置定位成所需方向并且定位成处于与组织接触的位置，然后拉动柔性带紧密地通过稳定装置的开口，以提供捕获组织的预定区域的系统。
该分段臂系统最好包括伸长的铰接臂，其具有用于接附到牵引器的近端安装组件，以及用于可释放地将稳定装置或者外科手术仪器连接到铰接臂的远端连接器。该远端连接器允许稳定装置可枢转地和可滑动地移动到所需位置以便与病人的组织的预定区域接触。本实施例的分段臂系统最好包括沿着臂的长度定位的多个段。这些段为稳定装置的相对运动提供多个位置，以及提供这样的位置，以便沿着牵引器并相对于稳定装置固定稳定臂系统的所需位置。
此外，可移动的段允许使用者将多个臂段的至少一部分定位成离开所需外科手术位置，以便铰接臂不阻碍外科医生或者助手的视野，同时提供足够的杠杆作用以便稳定的外科手术位置，且允许到达病人的心脏上的多个位置。这些段的每一个具有近似相同的尺寸和形状，具有较小的型面，以及能够大范围的运动，以便允许铰接臂被手动地设置在所需的位置。每个段最好由涂覆有高摩擦材料(例如，镍、金、银、锡、铜或者弹性体)的具有高硬度的材料(例如，不锈钢)制成。
本发明的其它方面和实施例在下面更加全面的讨论。
为了更加全面的理解本发明的特性和所需目的，参考下面的结合附图的详细描述，其中，同样的标号表示遍及几个视图的相应部分，其中图1是示出了本发明的分段臂设备的透视图；图2是图1的分段臂设备的部分分解的部分视图，包括拉紧组件、安装组件和一个段；图3是示出了分段臂设备的拉紧组件和安装组件的细节的截面图；图4是分段臂设备的远端组件的部分分解的部分视图；图5是示出了分段臂设备的远端处的稳定装置的接附的细节的截面图；图6是示出了分段臂设备的多个段的细节的放大截面图；图7是在图6中描述的段的透视图；以及图8是在图6和7中描述的段中的一个的截面图。
具体实施例方式
图1示出了本发明的分段臂设备10的一个例子。该分段臂设备10包括用于将设备接附到外科手术牵引器(如图3所示)的近端安装组件12。由多个段16组成的伸长的铰接臂14在其远端连接到安装组件12，铰接臂具有容纳在延伸通过每个段的近似中间的通道中的缆索18(例如如图2可见)。拉紧组件20接附到安装组件12的近端，且连接到缆索18，用于拉紧缆索18，这样促使铰接臂14的段16锁定、摩擦接合。
接附到铰接臂14的远端的是远端连接器21，用于容纳稳定装置22，例如，组织稳定器或者其它外科手术仪器。当铰接臂14处于锁定条件下时，稳定装置22可以固定或者使诸如心壁之类的器官的组织的一部分不动，以用于执行外科手术。
如图2和3所示，安装组件12包括具有尖端26和安装延伸部28的安装块24，以允许将分段臂设备10安装在牵引器30上。牵引器和将分段臂设备接附到牵引器的细节在2000年12月20日提交的美国序列号为09/746310中提供，该申请通过参考在此引用。
本发明的安装组件12包括通过带螺纹的紧固件或者螺钉34接附到安装块24的凸轮32。螺钉34最好容纳垫圈36，以与凸轮32的表面连接，且螺钉拧入到杠杆38中，使安装延伸部28夹在凸轮32和杠杆38之间。因为杠杆通过杠杆的偏心凸起(没有显示)与凸轮32接触，所以杠杆的旋转引起凸轮32在安装延伸部28内移动。通过在第一位置和第二位置之间旋转杠杆，凸轮可以在平行于安装延伸部28的平面上侧向调节，以便凸轮朝着或者离开牵引器30移动。这样，本发明的安装组件提供了一种简单的装置，用于将分段臂设备接附到牵引器，允许外科医生根据需要定位和再定位分段臂设备。
拉紧组件20容纳在形成在安装块24的近端中的钻孔40中。钻孔40远端延伸，以形成窄槽42，用于在其中容纳调节元件44的轴部分46。轴部分46可以形成为相应于槽42的形状的形状。例如，轴可以具有六边形形状，以装配在六边形槽42内。在近端方向上从钻孔40延伸，调节元件44包括通常具有比轴部分46的直径更大的直径的带螺纹的部分48，以便当轴部分46接合在槽42中时，带螺纹的部分48保持定位在槽的外部。缆索18延伸通过调节元件44，且通过最好由不锈钢或者类似材料制成的限制器50终止于调节元件44的近端以外。调节元件44和限制器50可以容纳在调节旋钮54内。旋钮54包括适于接合调节元件44的带螺纹的部分48的带螺纹的紧固件部分52。因此，调节元件44和限制器50容纳在旋钮的开口中，且当旋转旋钮时，限制器50和缆索可以被拉紧或者释放。用于拉紧缆索，从而促进铰接臂的段锁定、摩擦接合的机构在下面进一步讨论。
参考图2，安装座60通过与安装块24的带螺纹的或者不带螺纹的接合来固定到安装块24的远端。安装座60包括形成为凸起、通常球形/圆柱形或者冠形的下部(远端)表面62。安装座的凸起表面适于容纳在铰接臂14的第一段64的凹进表面中。第一段64这里也称为臂14的最近段。铰接臂14的其它段16以类似的球窝方式连接。
如图1所示，铰接臂14包括多个段16，每个段具有近似相同的尺寸和形状，相邻的段以球窝类型的结构结合在一起。铰接臂14的选定段16在图6和7中更加详细地显示。每个段16包括位于段的一端处的凸起外表面，在这里显示为远端72，以及在相反方向上取向，即，朝着近端70开口的凹进内表面。这样，每段14的外表面(球形)成形为和设置为与相邻段的内表面(座形)成配合关系。每段16还包括用于容纳缆索18的内部通道74。
虽然更多或者更少段也在本发明的范围内，铰接臂14最好包括近似20到40个段。在图1中显示的例子中，臂包括28段。每段最好构成由具有高硬度的材料，最好为不锈钢制成的基底，其覆盖有高摩擦镀覆材料。例如，如图6到8所示，段80具有由不锈钢制成的基底82，以及外部镀覆材料84覆盖该基底。优选的镀覆材料是镍，尽管根据本发明也可以使用其它金属，包括但不限于金、银、锡和铜。镀覆材料也可以由非金属弹性体形成。
通过在顺时针方向上(从旋钮远端朝着稳定装置看)手动旋转调节旋钮54，拉伸力施加在缆索18上，引起缆索18在张力下设置，从而被拉紧。通过拉紧缆索，由于施加在连接的段之间的摩擦力，铰接臂14的段16变成锁定在一起。由于较大的力施加到分段臂设备10的远端，更靠近铰接臂的近端的段经历较大的转矩。
在现有技术的分段臂装置中，为了确保段的正确接合，在近端的段尺寸定为比在远端的段要大。这样的装置对于产生段的锁定接合是有效的，但是由于位于近端附近的段的大型面，对于在本发明中使用是不期望的，以及由于较大的段，铰接臂的灵活性下降。
因此，根据本发明，以及为了防止滑动和当拉紧缆索时确保段的充分锁定接合，这些段涂覆有高摩擦镀覆材料，以便当拉紧缆索时这些段摩擦地相互接合。硬的、高摩擦铰覆材料的一个例子是镍。软的、高摩擦镀覆材料的一个例子是弹性体。当这些段涂覆有软的镀覆材料时，当拉紧缆索合这些段接合时，在相邻的段中呈现有预定量的“咬合”。该咬接是由于相邻段的较软的涂层的碰撞，从而相邻段的涂层接合，且变成靠着较硬的下面不锈钢基底压紧，允许相邻段的镀覆材料“咬接”或者压紧在一起，从而导致较紧的摩擦接合，以获得在铰接臂的远端和近端处的段的充分锁定。由于在每个段中存在的基底不锈钢材料的强度，这些段仍然维持整体刚性和稳定性。
通过包括涂覆有高摩擦材料的多个段，这些段可以制造为近似相等的尺寸。没有必要包括较大的近端段，由于在分段臂设备的近端处经历的较大的转矩通过摩擦，这些段的锁定接合来抵消。在这些段涂覆有软的、高摩擦镀覆材料的情况下，镀覆材料趋向于靠着较硬的不锈钢基底压紧。因此，与现有技术装置相比，铰接臂14可以包括较小的下部型面段。
图4和5示出了分段臂设备的远端，其包括最远端段90，以及延伸通过在段90中的通道的缆索18。该最远端段90容纳在形成在柱塞96的近端部分中的盆部95中，该盆部95具有通常凹进的表面，以符合段90的外部上的凸起表面。缆索18的远端通过最好由不锈钢或者类似材料制成的限制器94来终止。限制器94容纳在缆索容器92中，该缆索容器92容纳在柱塞96中。
柱塞96可滑动地设置在座102中，从而从盆部95远端延伸的柱塞96的一部分通过弹簧98来靠着座102的近端部分偏压，允许座102朝着盆部95压紧。销106延伸通过在柱塞96中的槽97和在缆索容器92中的孔93，且经由孔105接附到座的任一侧，从而连接柱塞96、缆索18和座102。这种类型的接附允许柱塞在座中纵向移动。
远端连接器21形成在座102和柱塞96的远端处，柱塞96包括座部分104，其最好成形为和设置为容纳接附到稳定装置22的柱108。柱108和远端连接器21形成球窝连接，以便当调节旋钮54松开时，柱108，从而稳定装置22可以通过在座102的部分中的开口110从分段臂组件松开。因此，稳定装置22可以容易地被替换，和在分段臂设备上替换。
可以对这里描述的本发明进行各种改进和增加。例如，铰接臂14最好覆盖有由热塑性弹性体或者其它生物相容材料制成的外部套筒，从而防止病人暴露到镀覆材料。
进一步的改进可以包括定位在旋钮内部的力释放机构或者机械停止件，以测量施加到缆索的力，且如果施加的力超过预定的域值，防止旋钮进一步旋转。
可以实现低螺距旋钮螺纹设计(例如，具有左旋和右旋同心螺纹的螺旋扣类型的机构)，以提供缆索响应于每一转的较大的轴向运动。对旋钮设计的另外的修改可以包括具有棘爪和杠杆的鼓轮、具有弹簧加载的缆索的凸轮，或者三杆联接装置。
尽管使用特殊的术语描述了本发明的优选实施例，但是这样的描述只是用于示例的目的，应该理解，在不偏离下面的权利要求书的精神和范围的情况下可以进行改变和变化。
权利要求
1.一种用于接附到手术牵引器上的分段臂支撑设备，其包括具有多个段的铰按臂，每个段具有外部壁和内表面，以便具有延伸穿过每个段的通道，第一段的外部壁与第二段的内表面成配合关系，每个段由涂覆有高摩擦镀覆材料的高硬度的材料形成；延伸穿过每段的通道的缆索；用于拉紧该缆索的装置，从而使得所述配合段进入紧密摩擦接合并且压紧镀覆材料；以及接附到该铰接臂上的组织稳定装置，当拉紧该缆索时，该稳定装置可锁定。
2.如权利要求1所述的分段臂支撑设备，其特征在于，每段由凸起外部壁和凹进内表面限定。
3.如权利要求2所述的分段臂支撑设备，其特征在于，第一段的凸起外部壁与第二段的凹进内表面接合。
4.如权利要求1所述的分段臂支撑设备，其特征在于，具有高硬度的材料包括不锈钢。
5.如权利要求1所述的分段臂支撑设备，其特征在于，配合关系存在于每段之间。
6.如权利要求1所述的分段臂支撑设备，其特征在于，高摩擦镀覆材料比具有高硬度的材料软。
7.如权利要求1所述的分段臂支撑设备，其特征在于，高摩擦镀覆材料从包括镍、金、银、铜、锡和弹性体的组中选择。
8.如权利要求1所述的分段臂支撑设备，其特征在于，高摩擦镀覆材料包括镍。
9.如权利要求1所述的分段臂支撑设备，其特征在于，在拉紧缆索期间，相邻段的高摩擦镀覆材料摩擦地接合。
10.如权利要求1所述的分段臂支撑设备，其特征在于，该稳定装置可移动地接附到分段臂支撑设备上。
11.如权利要求10所述的分段臂支撑设备，其特征在于，还包括可移动的座，以容纳稳定装置。
12.如权利要求11所述的分段臂支撑设备，其特征在于，该可移动的座沿着柱塞可滑动地接附到缆索的端部。
13.如权利要求12所述的分段臂支撑设备，其特征在于，该可移动的座通过弹簧抵靠着柱塞偏压。
14.如权利要求1所述的分段臂支撑设备，其特征在于，还包括用于接附到牵引器上的安装块。
15.如权利要求14所述的分段臂支撑设备，其特征在于，该安装块包括杠杆，该杠杆用于定位凸轮以便与牵引器接合。
16.一种用于稳定病人的组织的局部区域的方法，其包括的步骤为提供分段臂支撑设备，其包括具有多个段的铰接臂，每个段具有外部壁、内表面和用于容纳缆索的通道，第一段的外部壁与第二段的内表面成配合关系，每个段由涂覆有镀覆材料的高硬度的材料形成；提供接附到该铰接臂上的稳定装置；以及拉紧该缆索，使得第一和第二段的镀覆材料摩擦地接合，从而使得该稳定装置锁定。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，具有高硬度的材料包括不锈钢。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，镀覆材料从包括镍、金、银、铜、锡和弹性体的组中选择。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，镀覆材料包括镍。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，稳定装置可移动地接附到铰接臂中的座。
21.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括的步骤为通过松开缆索，以及从座中取出稳定装置来替换该稳定装置。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，该座抵靠着容纳缆索的一端的柱塞偏压。
23.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括的步骤为将分段臂支撑设备安装在牵引器上。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，该安装步骤包括手动地旋转与接附到牵引器上的凸轮相连接的杠杆。
全文摘要
一种用于接附到外科手术牵引器上的分段臂支撑系统和方法，其包括具有多个段(16)的臂(14)，这些段可以以摩擦锁定接合方式连接在一起。在未锁定的状态下，柔性臂(14)可以手动定位，且稳定装置(22)设置在组织的局部区域上。当拉紧延伸穿过段(16)的缆索(18)时，段(16)以摩擦接合方式结合在一起。每段(16)具有凸起外部壁(62)和凹进内表面，以用于接附相邻的段。段(16)由不锈钢基底材料构造成，且涂覆由高摩擦镀覆材料，以允许这些段的摩擦接合，从而允许臂(14)充分地拉紧和锁定。
文档编号A61B17/02GK1610524SQ02826453
公开日2005年4月27日 申请日期2002年10月9日 优先权日2001年10月29日
发明者S·亨特, M·J·魏因斯泰因 申请人:特里弗雷克斯Ct装置公司