弯曲套管、机器人操纵器和手术端口的制作方法_5

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式的详细视图。如图15B 中所示,密封件1502包括一体模制的固体/实心(solid)的环1504,该环从通道1412b的 内壁1506向内朝向通道1412b的纵向中心线延伸。小开口 1508保留在环1504的中心,以 便允许该环围绕插入的物体伸展开,但是该开口总体上足够小,小到能够防止任何显著的 流体通过(例如,吹入气体漏出)。因此,这些密封件允许在插入任何器械(例如,套管)之 前进行吹入(例如,通过该端口构件的辅助通道)。当该端口构件是柔性的时,这些密封件 还改善该端口构件与套管之间的密封,并且因此由于手术期间套管的移动使通道的形状发 生变形。在另一个实现方式中,薄膜被模制以填充该密封件内的开口,从而提供完全的吹入 密封,直到器械被插入该通道中。在第一套管的插入过程中可以例如通过阻塞器来刺穿这 样的膜。
[0153] 图15C是在图14A中切割线B-B处截取的图解的横截面视图。穿过内窥镜通道 1408的中心线取得切割线B-B,并且这样切割线B-B不包括辅助通道1414或1416的中心 线。图15C图示说明了在一些实现方式中内窥镜通道1408包括密封件1508,并且辅助通道 1414包括密封件1510,但是辅助通道1416不具有密封件。图15C进一步图示说明密封件 1508和1510类似于密封件1502,虽然可以如上所述使用各种密封件。
[0154] 图1?是在图14中切割线A-A处截取的图解横截面视图,并且它图示说明在一些 实现方式中存在水平地延伸横穿该端口构件的中部的导电硅酮/硅树脂层1512(例如,如 图所示在腰部1422处)。示出的导电层1512在该端口构件的顶表面和底表面之间的中间 位置形成间隔,并且这样它结合本文所述的密封件。在其他实现方式中,导电层可以位于不 结合密封件的另一个垂直位置处,或可以使用两个或更多个导电层。在一些实现方式中,这 些通道的内部在导电层处颈缩但是不必配置成密封件,从而在导电层与该器械之间提供必 要的电接触。在一个实现方式中,导电层1512与该端口构件的上部1514和下部1516-体 地模制。由于必要的添加剂,与上部和下部相比,该导电硅酮/硅树脂可能具有更高的硬度 计数值,但是因为它大致地定位在套管运动中心的水平处,因此与无导电层的类似端口构 件相比,较高硬度不会显著影响套管运动。这种导电层在病人体壁(其与端口构件的外表 面接触)与通过该通道的套管和/或器械之间形成导电路径。在电烙术期间这个导电路径 提供电接地路径。
[0155] 图15E是密封件的另一个实例实现方式的详细视图,该密封件可以被定位在该端 口构件主体中的不同通道中的任何一个之内。如图15E中所示,环形突起1520与该端口构 件主体一体模制并且从通道1412b的内壁1506朝向该通道的中心线延伸。在图示说明的 图中,该突起的表面与该通道壁成约六十度角,这允许器械在插入后更容易与该密封件对 齐并穿过密封件。关于上述的密封件实现方式,突起围绕套管或其他手术器械向内压,从而 在该端口构件主体与器械之间提供吹入密封。因为该突起的截面与抵靠该器械的圆形的密 封表面大体成三角形,并且因为该器械的远程运动中心大体被定位在或实际位于在该密封 件处,因此该密封件随着该器械移动从而在围绕该远程运动中心移动的过程中在该器械拉 伸该端口构件主体并略微扭曲该通道截面时提供对抗该器械的可靠密封。小开口(例如, 对于器械通道是0. 014英寸,对于内窥镜通道是0. 043英寸)仍留在该密封件中心,并且在 一些实现方式中如以上描述,薄膜被模制成横穿该开口。
[0156] 本领域技术人员将理解的是可以使用用于实现有效密封的各种其他方式。例如, 在另一个密封实现方式中,一体模制的弹性膜使通道完全封闭,并且在将物体插入穿过该 通道时第一次刺穿该膜。然后,该膜与该物体形成密封。在其他实现方式中,作为分离件的 密封件被插入到该通道中。例如,环形锁销(detent)被模制在通道壁1506中,并且然后密 封件可以被定位并且保持在该锁销中。
[0157] 如上所述,在一些情况下,端口构件1402可以被插入穿过整个体壁。然而,在其他 情况下,单个切口不能形成为穿过整个体壁。例如,单个切口可以包括在脐处(例如,以Z 形)形成的单个经皮切口和在下面筋膜中的多个切口。因此,在一些情况下,该端口构件可 以被取消,并且当该内窥镜套管和弯曲套管的每一个延伸穿过该单个经皮切口时,这些套 管各自通过筋膜中分开的切口,并且可能被它们支撑。图16A的图解视图图示说明内窥镜 套管1602,以及左侧和右侧弯曲套管1604a和1604b的部分,这些套管通过单个的皮肤切口 1606并且然后各自通过分开的筋膜切口 1608。在一些情况下,手术室人员可能希望在这样 的单个经皮的/多重筋膜切口中对套管额外的支持(例如,当插入的套管对接到其相关联 的机器人操纵器上时)。在这类情况中,可以使用类似于顶部部分1514(图15D)或类似于 结合的顶部部分1514和导电层1512配置的端口。
[0158] 图16B是另一个端口构件的图解透视截面视图,该端口构件可以与单个的皮肤切 口 /多重筋膜切口程序一起使用。端口构件1620在配置上类似于端口构件1402,并且上述 构件(例如,取向和端口指示器、当适用时的密封件、软的弹性材料等)也可以应用到端口 构件1620上。端口构件1620具有大体柱形/圆柱形的主体,它包括顶表面1622,底表面 1624以及位于该顶表面和底表面之间的变窄的侧壁腰部1626。因此,顶部凸缘1628和底 部凸缘1630形成在该侧壁与该顶表面和底表面之间。在使用期间,皮肤被保持在该上凸缘 和下凸缘之间的腰部1626中,并且底表面1624和底部凸缘1630保持在皮肤下面的筋膜层 上。
[0159] 图16B进一步示出四个示意性端口,这些端口在该端口构件的顶表面和底表面之 间延伸。通道1632是内窥镜通道,并且通道1634是辅助通道,类似于上面参考端口构件 1402所述的这类通道。类似地,通道1636a和1636b是成角度的器械通道,这些通道类似于 上述这类通道,通道1636b从右上朝向左下成角度(如示出),而通道1636a从左上朝向右 下成角度(隐藏不可见)。然而,与端口构件1402的器械通道不同,端口构件1620的器械 通道1636a和1636b的中心线不延伸横穿端口构件的垂直中线。相反地,成角度的器械通道 终止于端口构件1620的中线处,这样使得套管和器械的远程运动中心被定位在下面的筋 膜切口处(图示说明示意性的运动中心位置1638)。因此,可以看到的是该端口构件的底表 面上器械通道的出口位置可以改变从而将运动中心设置在相对于病人组织的希望位置处。
[0160] 对于一些手术程序而言,单个切口和手术部位之间的直线(例如,脐与胆囊之间) 开始接近相对于病人的头(coronal)(正面)平面成锐角。因此,套管以相对于皮肤表面相 对小的角度(锐角)进入该单个切口中,并且该体壁在这些套管/器械上或在该端口上扭 动并且施加扭矩。图17A是又一个端口构件1702的图解顶视图,并且图17B是它的图解侧 视图,该端口构件1702可以用于引导和支持两个或更多个套管通过单个切口进入。如图 17A和17B中所示,端口构件1702包括上部漏斗状(funnel)区段1704、下部前舌状件1706 和下部后舌状件1708。在一些实现方式中,该漏斗状区段和舌状件是单件。端口构件1702 可以由例如相对刚性模制的塑料诸如PEEK、聚醚酰亚胺(例如,Ultenv?产品)、聚乙烯、聚 丙烯等形成,从而使得端口构件1702在使用期间大体保持其形状。当定位在切口 1710中 时,下部舌状件1706和1708在主体的内侧,并且漏斗状区段1704保持在主体的外侧。如 这些图中所示,在一些实现方式中漏斗状区段1704被成型为倾斜的圆锥或椭圆锥,当如下 所述该端口构件在切口中扭动时,该漏斗状区段1704减少对定位在该漏斗状区段上的设 备的干扰。可以看到,一旦就位,漏斗状区段1704的远端1712朝向皮肤表面按压。这个动 作引起该上部漏斗状部分与下部舌状件之间的腰部区段1714在该切口中扭动,这有效地 对该切口再定向,并且使得它为该手术部位提供更没有阻力的路径。前舌状件防止端口构 件1702在这个扭曲过程中从切口中出来。此外,按压漏斗状区段的远端1712使得前舌状 件的远端1716提升。在一些实现方式中,该前舌状件的尺寸和形状被设计成在舌状件的远 端升高时缩回组织。后舌状件1708还有助于将端口构件1702保持在切口中。
[0161] 端口构件1702还包括至少两个进入通道用来容纳内窥镜和器械套管。如图17A 中所图示说明的,在一些实现方式中,四个示例通道在腰部部分1714内。内窥镜套管通道 1720被设置在腰部部分1714的中间,并且三个器械套管通道1722被定位在内窥镜套管通 道1720周围。在一些实现方式中,这些通道形成在与该漏斗状区段和这些舌状件相同的 单件中。在其他实现方式中,这些通道形成在柱形工件1723中,该工件被安装从而如箭头 1723a指示在腰部区段1714中旋转。在一些实现方式中,这些器械套管通道1722各自形成 在球关节1724中,该球关节被定位在腰部区段1714中(例如,直接地或在该柱形工件中)。 套管的远程运动中心被定位在球关节中,然后球关节允许套管容易地在端口构件1702内 枢转。在其他实现方式中,通道被配置成接收球,该球在远程运动中心处固定(例如,压力 装配)到套管上,并且然后该套管球在该通道凹座中作为球关节来枢转。在一些实现方式 中,腰部区段的顶表面和底表面(例如,该柱形工件的顶表面和底表面)可以成斜角从而允 许增加套管在该球关节中运动的运动范围。在一些实现方式中,该内窥镜套管通道1720不 包括球关节。在一些实现方式中,在使用或不使用上述的球关节的情况下,内窥镜和/或具 有刚性轴的器械穿过其相应的无套管的通道。在一些实现方式中,如上所述,(多个)密封 件可以被定位在通道的一个或多个之中。
[0162] 图18A是又一个端口构件1802的图解顶视图,并且图18B是它的图解侧视图,该 端口构件1802可以用于引导和支持两个或更多个套管穿过单个切口进入。端口构件1802 的基本配置类似于端口构件1702,例如漏斗状区段和前舌状件并且通道大体类似。然而,在 端口构件1802中,后舌状件1804可以从与前舌状件1806对齐的位置(如替换位置1808 所指示)转动到与该前舌状件相对的位置,如图18B中所示。因此,后舌状件1804可以比 后舌状件1708相对更长(图17B),并且端口构件1802仍然可以被插入到单个的小切口中。 当端口构件1802被定位在该切口中时,后舌状件1804与前舌状件1806对齐,并且然后当 该端口构件就位时,后舌状件1804被转动至后面位置。在一个实现方式中,后舌状件1804 耦连到包含通道的旋转柱体上(如上所述),并且定位在漏斗状区段内部位于柱形工件上 的接片(tab) 1810如箭头指示从其替换插入位置1812朝前旋转从而将该后舌状件定位用 于手术用途。
[0163] 如在此所述的端口构件的多个方面未被限制为与一个或多个弯曲套管一起使用, 并且这类端口构件可以例如与直线器械套管、刚性器械轴(具有或不具有套管)一起使用, 并且用于机器人手术和手动手术两者。
[0164] 插入固定件
[0165] 在多端口微创手术中,该内窥镜一般是待插入的第一手术器械。一旦插入,该内窥 镜可以被定位以观察其他套管和器械插入物,从而使得器械不会意外接触和损害组织。然 而,在单个切口的情况下,一旦将内窥镜插入,其他套管以及器械至少最初被插入到该内窥 镜视场之外。并且,对于弯曲的套管而言,难以确保套管尖端将会直接移动进入内窥镜视场 中而不接触其他组织。此外,当这些机器人操纵器被调节并且然后耦连(对接)到套管上 时使这些套管保持适当地定位和取向可能需要多于一个人的相当大的手动灵巧性。因此, 需要安全并且容易地将多个器械插入穿过单个切口的方法。在一些手术程序中,端口构件 (例如上述的那些)可以提供安全地插入多个器械的适当的方法。例如,端口构件(全部或 一半高度)被定位在体壁中或体壁上。该端口构件的通道充当套管插入的引导件,并且一 旦插入该套管,该端口构件就支持这些套管耦连至其相关联的机器人操纵器上。因此如上 描述的这些端口构件可以在手术程序的早期充当插入和稳定固定件,如以上描述的。在其 他手术程序中,或者由于外科医生偏好,可以使用安全地插入并支持多个器械的其他方式。
[0166] 图19A是套管插入固定件1902的实例的透视图。如图19A所示,插入固定件1902 能够引导内窥镜套管和两个弯曲的器械套管进入单个切口中。其他实现方式可以引导更 多或更少的套管。插入固定件1902包括底座1904,内窥镜套管支撑臂1906和两个器械套 管支撑臂1908a和1908b。如图19A中所示,内窥镜套管支撑臂1906被刚性地安装在底座 1904上,虽然在其他实现方式中它可以被枢转地安装。内窥镜套管支撑臂1906的远端被向 下朝向底座平面弯曲并且包含内窥镜套管支撑槽1910,该支撑槽1910用作套管的安装支 架。支撑槽1910中的锁销(detent) 1912允许以各种角度定位和夹持该内窥镜套管。
[0167] 图19A还示出一个器械套管支撑臂1908a在铰链1914a处被枢转地安装在底座 1904上。器械套管支座1916a位于套管支撑臂1908a的远端并且夹持示意性的器械套管 (例如,如上所述的弯曲套管)。套管支座1916a可以包括一个或多个机械键构件以确保该 套管被夹持在希望的滚动方向上(如上所述)。图19A示出在插入位置中支撑臂1908a与 其相关联的套管的位置。
[0168] 图19A进一步示出另一个器械套管支撑臂1908b在铰链1914b处被枢转地安装在 底座1904上,其在与支撑臂1908a相对的一侧上。支撑臂1908b包括类似于套管支座1916a 的器械套管支座1916b。图19A示出了在套管插入穿过切口之前支撑臂1908b及其相关联 的套管的位置。这些套管被套管支座1916a和1916b夹持,从而使得铰链1914a和1914b 的转动轴线邻近弯曲套管的弯曲部的轴线。因此,当支撑臂在铰链处转动时,弯曲套管行进 穿过大致相同的小区域,其与单个切口或进入身体的其他入口对齐。参考图19B,可以看到 支撑臂1908b已经移动以插入其相关联的套管,该套管以弧形移动穿过该切口。此外,铰链 1914a和1914b可以被定向,从而使得两个套管移动穿过切口中稍微不同的区域,以便在该 切口中在不同的套管之间建立期望的间隙和布置。
[0169] 套管插入固定件的示例性使用是与单个经皮的/多个筋膜的切口一起使用(例如 上述之一)。外科医生首先形成该单个经皮切口。接着,外科医生将解剖(例如,尖头)阻 塞器插入内窥镜套管中并且以期望的角度将该内窥镜套管耦连到该插入固定件上。这时, 外科医生可以将内窥镜插入穿过该内窥镜套管以便观察进一步插入,将该内窥镜套管和内 窥镜安装到机器人操纵器上亦或暂时地用手支撑该内窥镜。然后,外科医生可以沿着套管 的插入弧形来移动套管,直至它们接触体壁。通过使用解剖阻塞器,外科医生然后可以将每 个套管插入穿过筋膜。然后外科医生可以任选地从这些套管中移除解剖阻塞器并且将这些 套管清空亦或插入钝的阻塞器。然后,外科医生可以继续将这些器械套管移动到它们完全 插入的位置,其中它们的远端被定位从而出现在内窥镜的视场中。一旦套管被插入,这些机 器人操纵器可以被移入到适当位置中,并且然后器械套管可以被安装(对接)到它们的机 器人操纵器上。然后插入固定件被移除,并且柔性轴器械在内窥镜显示下穿过套管朝向手 术部位插入。这个示意性插入过程是使用插入固定件穿过各种切口和身体开口插入和支持 任何数量的套管的多种可能变化的实例。
[0170] 在一些情况下,插入固定件的实现方式可以用于支持这些套管,同时一个或多个 手动操作的器械可以插入通过该一个或多个套管并在手术部位使用。
[0171] 在一些替代实现方式中,插入固定件可以被简化从而仅提供在套管对接到它们相 关的操纵器上期间将套管夹持在固定位置中的方式。例如,这可以通过以下步骤实现:首先 插入这些套管,然后将固定件应用到该摄像机套管上,并且然后将该固定件附连到这些弯 曲套管上。一旦插入的套管被耦连到该固定件上,病人侧的机器人以及它的操纵器就会被 移动到相对于病人的适当位置。然后,当该固定件将摄像机套管和弯曲套管夹持在适当位 置时,每个套管都对接到其相关联的操纵器上。通常,首先对接摄像机套管。
[0172] 图19C是套管稳定固定件1930的图解透视图。固定件1930包括底座1932以及 两个套管夹持器1934a和1934b。臂1936a将套管夹持器1934a耦连到底座1932上,并且 臂1936b将套管夹持器1934b耦连到底座1932上。底座1932被耦连到静止对象,从而使 得该固定件可以支撑保持在臂的末端处的套管。在一个实现方式中,底座1932被配置用来 在开口 1938中接收内窥镜套管,并且位于开口 1938每侧上的两个一体的弹簧夹1940a和 1940b将底座紧固地夹持在该内窥镜套管上(该内窥镜套管可以刚性地耦连到其相关联的 ECM上)。每个套管夹持器1934a和1934b被配置为通过接收类似于上面参考图IOA所述 的键构件的键构件来夹持器械套管。套管夹持器中的孔接收销钉1036(如图IOA中所示)。 在一个图示说明性实现方式中臂1936a和1936b是被抗腐蚀的硅酮/硅树脂管覆盖用以抗 腐蚀的重的可弯曲的铝线,并且因此这些臂可以根据需要来定位和再定位。在其他实现方 式中,其他材料如不锈钢(不需要耐腐蚀的覆盖物或涂层)以及不同的可再弯曲/可再定 位的配置(例如,如上描述的一系列可刚化的连杆,"鹅颈"型管等等)可以被用于臂,从而 提供足够的套管支撑。每个臂支持其相关联的套管夹持器和器械套管,从而使得当器械套 管都被定位到单个的皮肤切口中时,这些器械套管相对于该内窥镜套管保持固定。本领域 技术人员将会理解该固定件的多种变化是可能的以便在插入期间以及在对接到机器人操 纵器上期间将不同的套管作为一个单个单元有效地夹持就位。例如,每端都具有套管夹持 器的单个臂可以用于将两个套管相对彼此进行支撑。
[0173] 图20A-20D是图示说明将套管插入单个切口中的另一种方法的图解视图。例如, 图20A示出内窥镜套管2002以及两个弯曲套管2004a和2004b。在一些情况下,内窥镜 2006可以被插入内窥镜套管2002中。套管的远端(如果内窥镜的成像端可用的话)被一 起成组到帽2008内部。在一些实现方式中,帽2008可以是由足够刚性的材料制成的正圆 锥,从而用作阻塞器以便穿透体壁。在一些实现方式中,外科医生首先形成切口,并且然后 帽2008和其后成组的套管被插入穿过该切口。在一些情况下,该帽可以由透明材料制成, 该透明材料允许内窥镜对该帽前面的插入路径成像。在一些实现方式中,帽2008可以与端 口构件2010(例如上述之一或其他适当的端口构件)成组在一起。因此在一些情况下,端 口构件对于内窥镜和/或器械可以用作一个或多个套管。(如所示,端口构件2010还图示 说明在任何端口构件中通过吹入通道2012的吹入可以被提供在一些实现方式中,虽然上 述的吹入能够以其他方式来提供,例如经由套管之一)。栓系2014被附连到帽2008上,并 且栓系延伸到主体外部。
[0174] 图20B示出当将它更深地插入病人体内时,套管(或器械,当可用时)的远端仍然 成组在帽2008中。当端口构件2010仍然紧固在体壁2016中时,套管(或器械,当可用时) 滑动通过它,从而保持在帽2008内。在一些情况下,通过按压一个或多个套管(或器械,当 可用时)将帽向内更深地移动。例如,内窥镜套管和/或套管被安装在机器人摄像机操纵 器上,并且该操纵器可以被用于将该帽向内更深地插入。
[0175] 图20C示出一旦套管(或器械,当可用时)的
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