专利名称：显微外科器械的操作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种操作显微外科器械的方法。更具体地，但 非限定地，本发明涉及一种在后段眼科手术中使用的显微外科器械例 如玻璃体切除探针的操作方法。
背景技术：
许多显微外科程序需要各种身体组织的精确切割和/或去除。例 如，某些眼科手术程序需要切割和/或去除玻璃体液、填充眼睛的后段 的透明胶状材料。玻璃体液或玻璃质由通常附接到视网膜的许多微细 纤维组成。所以，必须小心翼翼地进行玻璃质的切割和去除以避免牵 拉视网膜、视网膜从脉络膜分离、视网膜撕裂，或在最坏的情况下切 割和去除视网膜自身。显微外科切割探针用于后段眼科手术是公知的。这样的玻璃体切 除探针典型地通过靠近平坦部的巩膜中的切口被插入。外科医生也可 以在后段手术期间插入其他显微外科器械，例如光纤照明器、输注插 管或抽吸探针。外科医生在观察显微镜下的眼睛的同时执行程序。常规玻璃体切除探针典型地包括中空外部切割元件，与中空外部 切割元件同轴地布置并且可移动地布置在其中的中空内部切割元件、 以及靠近外部切割元件的远端径向延伸通过外部切割元件的端口。玻 璃体液被抽吸到敞开端口中，并且内部元件被致动，关闭端口。当关 闭端口时，内部和外部切割元件上的切割表面配合以切割玻璃质，并 且被切割玻璃质然后通过内部切割元件被抽离。美国专利Nos.4，577，629 ( Martinez ); 5，019，035 ( Missirlian等人);4，909，249 (Akkas等人)；5,176,628 ( Charles等人)；5,047,008 ( de Juan等人)； 4,696,298 ( Higgins等人)；和5,733,297 (Wang)都公开各种类型的玻璃体切除探针，并且这些专利中的每一个全文被引用于此作为参考。常规玻璃体切除探针包括"铡刀式(guillotine style)"探针和旋转 探针。铡刀式探针具有沿着其纵向轴线往复运动的内部切割元件。旋 转探针具有围绕其纵向轴线往复运动的内部切割元件。在两种类型的 探针中，内部切割元件使用各种方法被致动。例如，内部切割元件可 以通过在活塞或隔膜组件上施加克服机械弹簧的作用的气动压力来从 敞开端口位置被移动到闭合端口位置。当气动压力被去除时，弹簧使内部切割元件从闭合端口位置返回到敞开端口位置。作为另 一例子， 内部切割元件可以使用第一气动压力源从敞开端口位置被移动到闭合 端口位置，并且然后可以使用第二气动压力源从闭合端口位置被移动 到敞开端口位置。作为进一步的例子，内部切割元件可以使用常规的 旋转电动机或螺线管在敞开和闭合端口位置之间被机电地致动。美国 专利No.4，577，629提供了铡刀式、气动活塞/机械弹簧致动探针的一个 例子。美国专利Nos.4，909，249和5，019，035公开了铡刀式、气动隔膜/ 机械弹簧致动探针。美国专利No.5，176，628说明了一种旋转双气动驱 动探针。使用上述玻璃体切除探针中的每一个，内部切割元件被致动，并 且因此端口在周期或切割速率的范围内被打开和关闭。脚踏控制器通 常用于允许外科医生适当地控制这样的周期或切割速率。另外，在手 术期间，外科医生可能必须指导护士如何改变玻璃体切除探针可操作 地附接的手术控制台上的附加手术参数(例如抽吸真空水平、抽吸流 量)，或者使用更复杂的脚踏控制器改变这样的参数。控制多个手术参 数使手术对于外科医生来说更复杂。所以，需要使患者安全性最大化 的玻璃体切除探针或其他显微外科器械的简化操作方法。发明内容本发明提供一种联接到显微外科系统的显微外科器械的操作方 法。所述器械包括用于接纳组织的端口和内部切割元件。利用真空源 将组织流诱导到所述端口中。致动所述内部切割元件，以关闭所述端5口并且切割所述组织。提供流体信号，并响应于所述流体信号来改变 所述内部切割元件的切割速率、所述器械的端口敞开占空比、或者所 述内部切割元件的切割速率和所述器械的端口敞开占空比两者。
为了更完整地理解本发明，并且为了本发明的进一步目标和优点，参考结合附图进行的以下描述，其中图1是在完全敞开端口位置被显示的优选用于本发明的方法中的第 一玻璃体切除探针的侧视截面图；图2是在闭合端口位置被显示的图1的探针的侧视截面图；图3是在完全敞开端口位置被显示的优选用于本发明的方法中的第二玻璃体切除探针的侧视、部分截面视图；图4是沿着线4 - 4的图3的探针的横截面视图； 图5是在闭合端口位置被显示的沿着线4-4的图3的探针的横截 面视图；图6是优选用于本发明的方法中的显微外科系统的某些部分的框图；图7是图1的探针的侧视截面图，其端口被组织堵塞；图8是用于产生图1的探针的操作的气动波形的典型电信号图；和图9是用于图1的探针的操作的典型气动波形。
具体实施方式
通过参考附图的图1-9可以最佳地理解本发明的优选实施例及 其优点，相同的附图标记用于各个图的相同和相应部件。首先参考图l和2，显微外科器械10的远端示意性地被示出。显 微外科器械10优选地是铡刀式玻璃体切除探针并且包括管状外部切 割元件12和可移动地布置在外部切割元件12内的管状内部切割元件 14。外部切割元件12具有端口 16和切割刃18。内部切割元件14具有切割刃20。在探针10的操作期间，在一个切割周期中，内部切割元件14沿 着探针10的纵向轴线从如图1中所示的位置A被移动到如图2中所 示的位置B,并且然后返回位置A。位置A对应于端口 16的完全敞 开位置，并且位置B对应于端口 16的完全闭合位置。在位置A中， 玻璃体液或其他组织80通过由箭头22表示的真空诱导流体流被抽吸 到端口 16中和内部切割元件14内，如图7中最佳地所示。在位置B 中，端口 16和内部切割元件14内的玻璃质通过切割刃18和2(M皮切 割或切断并且通过真空诱导流体流22被抽离。切割刃18和20优选地 以干涉配合形成，以保证玻璃质的切割。另外，位置A和B可以位于 端口 16的末端略微向外，以解决特定探针10中内部切割元件14的致 动的变化。现在参考图3-5,显微外科器械30的远端示意性地被示出。器 械30优选地是旋转玻璃体切除探针并且包括管状外部切割元件32和 可移动地布置在外部切割元件32内的管状内部切割元件34。外部切 割元件32具有端口 36和切割刃38。内部切割元件34具有带切割刃 41的开口 40。在探针30的操作期间，在一个切割周期中，内部切割元件34围 绕探针30的纵向轴线从如图4中所示的位置A旋转到如图5中所示 的位置B，并且然后返回位置A。位置A对应于端口 36的完全敞开 位置，并且位置B对应于端口 36的完全闭合位置。在位置A中，玻 璃体液或其他组织通过由箭头42表示的真空诱导流体流被抽吸到端 口 36、开口 40和内部切割元件34中。在位置B中，内部切割元件 34内的玻璃质通过切割刃38和41被切割或切断并且通过真空诱导流 42^皮抽离。切割刃38和41优选地以干涉配合形成，以保证玻璃质的 切割。另外，位置B可以被定位成略微超过外部切割元件32的切割 表面38的边缘，以解决特定探针30中内部切割元件34的致动的变化。探针10的内部切割元件14优选地通过在活塞或隔膜组件上施加 克服机械弹簧的作用的气动压力而从敞开端口位置被移动到闭合端口位置。当去除气动压力时，弹簧使内部切割元件14从闭合端口位置返 回敞开端口位置。探针20的内部切割元件34优选地使用第一气动压 力源从敞开端口位置被移动到闭合端口位置，并且然后使用第二气动 压力源从闭合端口位置被移动到敞开端口位置。备选地，内部切割元 件14和34可以使用常规的线性马达或螺线管在它们各自的敞开端口 位置和闭合端口位置之间被机电地致动。这些致动方法中的某一些的 实现方式在上述美国专利Nos.4，577，629; 4,909,249; 5,019,035;和 5,176,628中更完整地被描述。为了举例说明而非限制性的目的，将在 下文中参考铡刀式、气动/机械弹簧致动玻璃体切除探针10描述本发 明的方法。图6显示了优选用于本发明中的显微外科系统50的电子和气动子 组件的某些部分的框图。系统50优选地包括电连接到多个微控制器 54的主微型计算机52。微控制器54a与系统50的空气/流体模块56 电连接并且控制系统50的空气/流体模块56。空气/流体模块56优选 地包括气动压力源58和真空源60，两者通过PVC管62和64与探针 10或探针30流体连通。真空源60优选地包括联接到气动压力源的文 氏管。备选地，真空源60可以包括容积式泵例如蠕动、隔膜、离心或 涡旋泵，或另一常规真空源。手术带盒63优选地布置在抽吸管道64 与真空源60之间。收集袋65优选地流体联接到带盒63，以用于收集 从眼睛抽吸的组织和其他流体。空气/流体模块56液优选地还包括它 的各种部件之间的适当电连接。尽管两个探针10和30可以与系统50 一起使用，为了便于描述，在该说明书的其余部分，系统50将仅仅涉 及探针10。气动压力源58将气动驱动压力提供给探针10。螺线管阀66在管 道62内被布置在气动压力源58与探针IO之间。系统50也优选地包 括可变控制器68。可变控制器68优选地与微型计算机52和微控制器 54a电连接并且经由微型计算机52和微控制器54a控制螺线管阀66。 在该操作模式中，可变控制器68提供可变电信号，所述可变电信号使 螺线管阀66在敞开位置和闭合位置之间循环变化，以在各种切割速率下提供将探针10的内部切割元件14从其敞开端口位置驱动到其闭合端口位置的周期性气动压力。尽管未在图6中显示，空气/流体模块56也可以包括由微控制器54a控制的第二气动压力源和螺线管阀，所述微控制器54a将探针30的内部切割元件34从其闭合端口位置驱动到其敞开端口位置。可变控制器68优选地是可由外科医生操作的脚踏开关或脚踏板。备选地，如果需要的话，可变控制器68也可以是手持开关或"触摸屏"控制。
微型计算机52也可以将指示患者的经计算的眼内压力、显微外科系统50的抽吸回路内的经测量的或经计算的抽吸真空、显微外科系统50的抽吸回路内的经测量的或经计算的抽吸流量或一个或多个这样的手术参数的组合的一个或多个附加控制信号提供给微控制器54a。如在本文中所使用的，这些信号被总体称作"流体信号"。流量计82、压力换能器84或其他常规传感器可以分别用于测量这种抽吸流量或抽吸真空。另外，被引用于此作为参考的2005年6月21日提交的美国申请Nos.11/158，238和2005年6月21日提交的11/158,259更完整地描述了计算抽吸流量的方法。被引用于此作为参考的2005年9月28日提交的美国申请No.11/237，503更完整地描述了计算眼内压力的方法。微型计算机52和微控制器54a可以利用 一个或多个流体信号使螺线管阀66在敞开位置和闭合位置之间循环变化，以控制探针10的切割速率。
参考图8，显示了由微控制器54a供应给螺线管阀66以通过气动压力源58和管62致动探针10的内部切割元件14的典型电信号。阀66的闭合位置优选地被赋值Vc，并且阀66的敞开位置优选地被赋值V。。对于指定切割速率，探针10将具有周期t (表示打开阀66的时间+阀66保持敞开的时间+关闭阀66的时间+阀66保持闭合直到打开阀66的下一个信号发生的时间)。t是切割速率的倒数。为了本文起见，将阀66保持在敞开位置的电信号的持续时间被定义为脉冲宽度PW。当在本文中使用时，端口敞开占空比或占空比净皮定义为PW与t的比率(PW/t)。
9参考图9， T也表示响应图8的电信号由空气/流体模块56生成的各个气动脉冲之间的时间。压力Pc表示在完全闭合端口位置B的压力，并且压力Po表示在完全敞开端口位置B的压力。每个压力脉沖具有最大压力Pmax和最小压力Pmin。对于不同探针Pc、 Po、 Pmax和Pmin可以变4b。
为了实现不同手术目标，可能希望在切割速率的范围内改变探针10的端口敞开占空比。微型计算机52和微控制器54a也可以利用一个或多个流体信号来改变PW，以控制端口敞开占空比。
尽管上面参考气动/机械弹簧致动探针10描述了显微外科器械的优选操作方法，本领域的技术人员应当理解它同样适用于双气动致动探针30。另外，优选方法也适用于使用常规线性电动机、螺线管或其他机电装置致动的玻璃体切除探针。
从上面可以理解本发明提供了玻璃体切除探针或其他显微外科切割器械的一种改进操作方法。该改进操作方法对于外科医生是简单的并且对于患者是安全的。
相信根据以上描述，本发明的操作和构造将变得明了。尽管上面所示或所述的装置和方法被表征为是优选的，可以在其中进行各种变化和修改而不脱离如以下权利要求中限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种联接到显微外科系统的显微外科器械的操作方法，所述器械包括用于接纳组织的端口和内部切割元件，所述方法包括以下步骤利用真空源将组织流诱导到所述端口中；致动所述内部切割元件，以关闭所述端口并且切割所述组织；提供流体信号；和响应于所述流体信号来改变所述内部切割元件的切割速率。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述流体信号指示经计算的 眼内压力。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述流体信号指示所述显微 外科系统的抽吸回路的经测量的抽吸真空。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述流体信号指示所述显微 外科系统的抽吸回路的经计算的抽吸真空。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述流体信号指示所述显微 外科系统的抽吸回路的经测量的抽吸流量。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述流体信号指示所述显微 外科系统的抽吸回路的经计算的抽吸流量。
7. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括响应于所述流体信 号来改变所述器械的端口敞开占空比的步骤。
8. —种联接到显微外科系统的显微外科器械的操作方法，所述器 械包括用于接纳组织的端口和内部切割元件，所述方法包括以下步骤利用真空源将组织流诱导到所述端口中；致动所述内部切割元件，以关闭所述端口并且切割所述组织；提供流体信号；和响应于所述流体信号来改变所述器械的端口敞开占空比。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述流体信号指示经计算的 眼内压力。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中所述流体信号指示所述显微外科系统的抽吸回路的经测量的抽吸真空。
11. 根据权利要求8所述的方法，其中所述流体信号指示所述显 微外科系统的抽吸回路的经计算的抽吸真空。
12. 根据权利要求8所述的方法，其中所述流体信号指示所述显 微外科系统的抽吸回路的经测量的抽吸流量。
13. 根据权利要求8所述的方法，其中所述流体信号指示所述显 微外科系统的抽吸回路的经计算的抽吸流量。
全文摘要
一种显微外科器械的操作方法，该方法通过响应于流体信号来改变切割速率、端口敞开占空比、或切割速率和端口敞开占空比两者。
文档编号A61B17/32GK101568306SQ200780047573
公开日2009年10月28日 申请日期2007年11月6日 优先权日2006年12月22日
发明者B·达凯, J·C·赫库莱克 申请人:爱尔康研究有限公司