用于软组织解剖的方法和装置的制造方法

用于软组织解剖的方法和装置的制造方法
【专利说明】用于软组织解剖的方法和装置
[0001]优先权申请
本申请要求于2012年4月28日提交的发明名称为“用于软组织解剖的器械(Instrument for Soft Tissue Dissect1n)” 的美国临时专利申请 N0.61/687,587 的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。
[0002]本申请也要求于2012年10月6日提交的发明名称为“用于软组织解剖的器械(Instrument for Soft Tissue Dissect1n)” 的美国临时专利申请 N0.61/744，936 的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。
[0003]本申请也要求于2013年3月14日提交的发明名称为“用于软组织解剖的器械、装置和相关方法(Instruments, Devices and Related Methods for Soft TissueDissect1n)”的美国临时专利申请N0.61/783,834的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。
[0004]相关申请
本申请涉及2012年I月4日提交的发明名称为“在手术期间减少组织损伤的方法和装置(Methods and Devices To Reduce Tissue Trauma During Surgery)，，的美国临时专利申请N0.61/631，432，其全部内容通过引用的方式并入本文。
[0005]本申请涉及2012年I月17日提交的发明名称为“在手术期间减少组织损伤的方法和装置(Methods and Devices To Reduce Tissue Trauma During Surgery)”的美国临时专利申请N0.61/632，048，其全部内容通过引用的方式并入本文。
技术领域
[0006]本公开的领域涉及在手术或者其他医疗程序期间用于解剖组织的方法或装置。
【背景技术】
[0007]外科医生在手术程序期间通常需要切开组织。通常使用两种技术:(1) “锐性解剖”:外科医生使用切割器械对组织进行切片，使用手术剪、解剖刀、电刀或者其他切片器械进行切割；以及，(2)钝性解剖。
[0008]外科医生在手术程序期间通常需要切开组织。通常使用两种技术:(1) “锐性解剖”:外科医生使用切割器械对组织进行切片，使用手术剪、解剖刀、电刀或者其他切片器械进行切割；以及，(2)钝性解剖。
[0009]锐性解剖的优势在于切割器械易于切断任何组织。切割本身无差别，应用器械来切穿任何和所有组织。当第一组织嵌入第二组织中(或者更常见的是在许多组织中)并且被第二组织掩盖时，尤其是当试图在不破坏第一组织的情况下隔离第一组织时，这也是锐性解剖的缺点所在。例如，血管、神经或者肠道的意外切割即便对于大多数经验丰富的外科医生而言也并不罕见，并且可以导致严重的甚至是危及生命的术中并发症并且可以对患者产生持久的影响。
[0010]由此，隔离嵌入其他组织中的第一组织通常利用钝性解剖进行。在钝性解剖中，使用钝性器械挤过组织、迫使两种组织分开，或者另外通过撕裂而非切割使组织分开。几乎所有的手术都需要对组织进行钝性解剖使目标结构暴露出来，诸如，待结扎的血管或者需要避免的神经束。胸外科手术的示例包括:在肺门解剖期间隔离血管以便进行叶切除并使淋巴结暴露出来。
[0011]钝性解剖包括众多操纵，包括撕裂软组织的各种方式，诸如:插入钝性探针或者器械、反向操作(即，展开)手术钳、以及利用手术钳拉扯组织或者利用“拭子解剖器”(例如，手术钳中夹紧的外科用纱布)摩擦。在需要的时候，谨慎使用锐性解剖来切割在钝性解剖中抗撕裂的组织。
[0012]总体目的是在不撕裂或者破坏目标结构或者关键结构(诸如，附近的血管或者神经)的情况下远离目标结构撕裂或者以其他方式破坏组织(诸如，膜和肠系膜)。外科医生利用组织的不同机械行为，诸如，相邻组织的不同硬度或者较硬组织之间的较软组织平面的存在。通常，目的是隔离机械上坚硬的由较紧密聚集的(packed)纤维成分构成的目标组织，并且目标组织嵌入在机械上柔软的由较松散聚集的纤维成分构成的组织中。较紧密聚集的纤维组织包括由紧密聚集的胶原蛋白构成的组织和其他纤维结缔组织，通常具有高度组织的纤维成分的各向异性分布，通常具有分层复合。示例包括血管、神经鞘、肌肉、筋膜、膀胱和肌腱。较松散聚集的纤维组织每单位体积具有更少数量的纤维或者由诸如脂肪和肠系膜等欠佳组织的材料构成。纤维成分包括纤维、原纤维、丝状体和其他丝状成分。当组织称为“纤维性”时，通常是指聚合成多种不同复杂度的线性结构以形成细胞外基质的细胞外丝状成分，诸如胶原蛋白和弹性蛋白。如上一段中提及的，纤维成分的密度、定向和组织很大程度地确定了组织的机械行为。有时，组织称为“坚韧的纤维性组织”，表明纤维或者丝状成分是密集聚集的并且包括很大一部分组织体。然而，所有组织在某种程度上都是纤维性的，事实上组织中都存在有纤维和其他丝状细胞外成分。
[0013]针对本论述，重要的是较软组织比硬组织(firm tissue)更加容易撕裂，因此，试图通过施加足够的力以撕裂较软组织而非较硬组织来进行钝性解剖。
[0014]钝性解剖可能比较困难并且通常耗时严重。判断该力是撕裂软组织而非紧密相邻的硬组织并非易事。由此，可能会撕裂血管。可能会拉伸或者撕裂神经。对此，外科医生尝试进行慎重的锐性解剖，但是，可能会割到血管和神经，尤其是较小的边支血管。这一切都会导致长时间的、单调的解剖并且会增加发生如出血、肺漏气和神经损伤之类的并发症的风险。
[0015]外科医生通常使用手术钳进行钝性解剖。图1A和图1B示出了现有技术的典型手术钳10。图1A示出了在闭合位置中用于夹紧相对的第一夹紧元件30和第二夹紧元件31之间的组织34的手术钳10。图1B示出了在打开位置上使组织34分开的手术钳10。第一手指扣20和相对的第二手指扣21用于致动机构。第一手指扣20驱动第一夹紧元件30，而第二手指扣21驱动第二夹紧元件31。枢轴40附接第一夹紧元件30和第二夹紧元件31，允许手术剪般的动作以迫使第一夹紧元件30和第二夹紧元件31在一起或分开，从而夹紧两个夹紧表面35和36之间的组织34或者通过展开第一夹紧元件30和第二夹紧元件31来分裂组织34。通常使用棘轮扣钩50将第一夹紧元件30和第二夹紧元件31锁在一起。
[0016]腹腔镜和胸腔镜(统称为“内窥镜”)器械使用类似的动作。图2示出了现有技术的内窥镜钳110。第一手指扣120和相对的第二手指扣121用于致动该机构。第一手指扣120刚性安装至器械本体150。第二手指扣121驱动相对的夹紧元件130和131。枢轴140附接两个夹紧元件130和131，从而使第二手指扣121的致动迫使夹紧元件130和131在一起，从而夹紧两个夹紧表面135和136之间的组织。如图1所示，内窥镜钳110可以用于使组织分开。使夹紧元件130和131闭合，插入组织中，然后再打开以撕裂组织。
[0017]对手术钳10或者内窥镜钳110中任一器械而言，外科医生通过如下执行钝性解剖:使手术钳闭合，将该闭合后的手术钳推入组织中，然后，可选地，在组织内部打开手术钳，并使用打开手术钳钳口时施加的力来撕开组织。由此，外科医生通过将推入组织和打开手术钳钳口进行组合来解剖组织。
[0018]钝性解剖通常用于湿润和光滑的组织，并且大多数手术器械的光滑被动表面都容易沿着组织滑动，从而削弱了器械获得抓取和分开组织的能力。此外，外科医生仅具有有限的控制，只可以进行刺戳、向侧面拨动或者分开。一种有差别地分开软组织但是不破坏硬组织的改进型钝性解剖器械会大大方便许多外科手术。

【发明内容】

[0019]在本文中公开的实施例包括用于钝性解剖的方法和装置，该方法和装置有差别地破坏软组织但是不破坏硬组织。尤其，在一个实施例中，公开了一种用于有差别地解剖复合组织的差别解剖器械。所述差别解剖器械包括手柄和具有第一端与第二端的细长构件，其中，所述第一端连接至所述手柄。所述差别解剖器械还包括配置为可旋转地附接至所述第二端的差别解剖构件，所述差别解剖构件包括至少一个组织接合表面。所述差别解剖器械进一步包括配置为使所述差别解剖构件绕旋转轴线机械旋转从而使所述至少一个组织接合表面在抵靠所述复合组织的至少一个方向上移动的机构。所述至少一个组织接合表面配置为选择性地接合所述复合组织，从而，在将所述差别解剖构件压入所述复合组织时，所述至少一个组织接合表面移动跨过所述复合组织，并且所述至少一个组织接合表面破坏所述复合组织中的至少一个软组织，但是不破坏所述复合组织中的硬组织。
[0020]在另一实施例中，公开了一种用于解剖复合组织的差别解剖构件。所述差别解剖构件包括具有第一端和第二端的本体，其具有从所述第一端到所述第二端的中心轴线。所述第一端配置为远离所述复合组织取向并且配置为与移动所述差别解剖构件的驱动机构接合，从而使所述第二端沿运动方向进行扫掠。所述第二端包括面向组织的表面，所述面向组织的表面配置为朝向所述复合组织取向。所述面向组织的表面包括至少一个组织接合表面，所述至少一个组织接合表面由沿所述面向组织的表面上的所述运动方向交错排列的一系列至少一个凹谷和至少一个突起组成，从而使所述至少一个凹谷和至少一个突起的交叉部限定出至少一个谷缘，所述至少一个谷缘拥有与所述运动方向垂直的方向分量。在一个实施例中，所述至少一个谷缘不是锐利的。
【附图说明】
[0021]图1A和IB示出了现有技术的示例；图1A示出了用于抓住组织的手术钳；
图1B示出了在钝化解剖中用于分割组织的示例性手术钳；
图2示出了现有技术的腹腔镜钳；
图3A至图3F示出了示例性差别解剖器械。图3A至图3C示出了具有在护罩内的可旋转的差别解剖构件的差别解剖器械。图3D示出了差别解剖构件的前视图和侧视图。图3E示出了四种不同类型的差别解剖构件。图3F示出了在前视图和侧视图中的差别解剖构件，包括待解剖的组织；
图4A至图4F示出了示例性差别解剖器械如何破坏复合组织中的软组织但是不破坏硬组织从而暴露出硬组织。图4D至图4F图示了差别解剖器械如何接合和破坏具有分散纤维成分的组织但不能接合且由此破坏纤维成分；
图5A至图5C示出了包括安装在护罩内的解剖轮的不同示例性差别解剖器械的组织接合端。图5A至图5B示出了具有一种配置的解剖轮的器械，而图5C示出了具有不同配置的解剖轮的另一种器械；
图6A至图6D示出了在差别解剖器械(包括具有柔性或者铰接的细长构件的差别解剖器械)中的示例性差别解剖构件的不同配置，示出了差别解剖构件的旋转轴线如何才能相对于差别解剖器械具有许多不同的定向；
图7A和图7B示出了使用解剖线代替解剖轮或者其他差别解剖构件的示例性差别解剖器械；
图8A至图SC示出了使用柔性带作为差别解剖构件的示例性差别解剖器械；
图9A至图9C示出了差别解剖构件的组织接合表面的不同暴露如何改变差别解剖器械的行为，特别是组织接合表面的暴露角度范围；
图1OA至图1OC示出了差别解剖构件的组织接合表面的不同暴露如何改变组织上的摩擦力的方向从而改变该组织上的应变角度；
图1lA和图1lB示出了具有在差别解剖构件旁边出来的出水口的示例性差别解剖器械；
图12示出了具有两条相对的柔性带的示例性差别解剖器械，这两条柔性带生成相对的摩擦力由此减小差别解剖器械上的扭矩；
图13示出了可以具有放置在护罩内的多个部件的示例性差别解剖器械，该多个部件包括吸入管线、水管和发光二极管；
图14示出了示例性差别解剖器械的细长构件如何可以与可弯折区域铰接以方便放置差别解剖构件；
图15A至图15E示出了不同的示例性差别解剖构件，图示了差别解剖构件的几个重要尺寸和特征；
图16示出了一种用于改变差别解剖构件的攻击性级别的示例性装置；
图17A和图17B示出了组织接合表面的特征(诸如，扇贝边)如何使组织接合表面当其在组织上方移动时具有变化的攻角；
图18示出了振荡的差别解剖构件的旋转中心和重心的相对布置如何可以使差别解剖器械振动；
图19A至图19D示出了示例性差别解剖构件或罩住其的护罩如何在与组织接合表面的运动方向垂直的方向上拉紧组织。图19D图示了该拉紧如何可以使组织内部的纤维成分对准，从而方便组织接合表面破坏纤维成分；
图20进一步图示了示例性差别解剖构件如何破坏组织，包括差别解剖构件如何拉紧组织并且破坏纤维成分，诸如间质纤维； 图21A至图21C示出了护罩和差别解剖器械的差别解剖构件的相对移动如何改变楔入角度从而可以在组织中产生或多或少的应变；
图22示出了用于差别解剖构件的使用止转轭(scotch yoke)机构将轴的旋转转换为差别解剖构件的往复振荡的示例性往复机构的一个示例；
图23A至图23C进一步图示了图22中示出的止转轭机构；
图24A和图24B进一步图示了图22中示出的止转轭机构；
图25A至图2?进一步图示了图22中示出的止转轭机构，包括如何使更多差别解剖构件可以装入护罩中以减少对患者组织造成的创伤；
图26A和图26B示出了示例性差别解剖构件如何可以与可伸缩刀片适配使差别解剖器械还可以对组织进行锐性解剖；
图27A和图27B示出了示例性差别解剖构件如何可以与扣紧构件适配以允许差别解剖器械用作手术钳；
图28示出了具有组织接合表面和侧表面的示例性差别解剖构件；
图29A至图29E示出了图28中的差别解剖构件的组织接合表面和侧表面的放大视图，该组织接合表面由一系列交错的凹谷和突起组成；
图30示出了图28和图29A至图29C中示出的差别解剖构件的侧表面如何对准并且拉紧组织(包括间质纤维成分)以及拉紧间质纤维成分如何方便对准间质纤维成分并使它们进入凹谷然后被突起撕裂；
图31从不同的角度进一步图示了组织的纤维成分如何进入凹谷然后被突起拉紧并撕裂；
图32示出了完整的示例性差别解剖器械的分解图；
图33A至图33C示出了图32中的差别解剖器械的差别解剖构件的放大图，重点在于止转轭机构如何使旋转轴驱动差别解剖构件进行往复振荡；
图34示出了具有可伸缩刀片的另一种示例性差别解剖器械的分解图；
图35A至图35C示出了图34中的差别解剖器械的差别解剖构件的放大图，包括该机构如何可以还用于改变差别解剖构件的振荡幅度；
图36A至图36B示出了一种示例性可伸缩刀片，该可伸缩刀片是具有更有攻击性的组织接合表面以及允许选择性地对组织进行切片以进行锐性解剖的尖锐弯头的钩子的可伸缩钩；
图37图示了图36A和图36B中示出的可伸缩钩如何可以用于快速且安全地分割如腹膜之类的膜结构；
图38示出了具有手枪式握把并且可以使器械插入管旋转由此使差别解剖构件的振荡平面转动转动的完整的示例性差别解剖器械；
图39示出了示例性差别解剖器械如何可以与手术机器人的臂适配并且如何可以(可选地)与用于电烙的导电片适配；以及
图40示出了具有在关节远侧的电子机械致动器的差别解剖器械的示例性腹腔镜形式。
【具体实施方式】
[0022]在本文中公开的实施例包括用于钝性解剖的方法和装置，该方法和装置有差别地破坏软组织但是不破坏硬组织。尤其，在一个实施例中，公开了一种用于有差别地解剖复合组织的差别解剖器械。所述差别解剖器械包括手柄和具有第一端与第二端的细长构件，其中，所述第一端连接至所述手柄。所述差别解剖器械还包括配置为可旋转地附接至所述第二端的差别解剖构件，所述差别解剖构件包括至少一个组织接合表面。所述差别解剖器械进一步包括配置为使所述差别解剖构件绕旋转轴线机械旋转从而使所述至少一个组织接合表面在抵靠所述复合组织的至少一个方向上移动的机构。所述至少一个组织接合表面配置为选择性地接合所述复合组织，从而，在将所述差别解剖构件压入所述复合组织时，所述至少一个组织接合表面移动跨过所述复合组织，并且所述至少一个组织接合表面破坏所述复合组织中的至少一个软组织，但是不破坏所述复合组织中的硬组织。
[0023]在另一实施例中，公开了一种用于解剖复合组织的差别解剖构件。所述差别解剖构件包括具有第一端和第二端的本体，其具有从所述第一端到所述第二端的中心轴线。所述第一端配置为远离所述复合组织取向并且配置为与移动所述差别解剖构件的驱动机构接合，从而使所述第二端沿运动方向进行扫掠。所述第二端包括面向组织的表面，所述面向组织的表面配置为朝向所述复合组织取向。所述面向组织的表面包括至少一个组织接合表面，所述至少一个组织接合表面由沿所述面向组织的表面上的所述运动方向交错排列的一系列至少一个凹谷和至少一个突起组成，从而使所述至少一个凹谷和至少一个突起的交叉部限定出至少一个谷缘，所述至少一个谷缘拥有与所述运动方向垂直的方向分量。在一个实施例中，所述至少一个谷缘不是锐利的。
[0024]具体地，公开了“差别解剖器械”。使用术语“差别(differential)”是因为差别解剖器械可以破坏软组织但是避免破坏硬组织。可以使差别解剖器械的效应器端压靠由硬组织和软组织组成的组织，并且软组织远比硬组织更容易被破坏。由此，当将差别解剖器械压入复合组织中时，差别解剖器械破坏软组织，从而露出硬组织。这种差别动作是自动的，这是装置设计的功能。要求操作者付出的注意力远低于传统的钝性解剖方法，并且大大减少了意外损坏组织的风险。
[0025]为了本申请的目的，“软组织”定义为在钝性解剖期间被分开、撕裂、移除或者以其他方式典型地被破坏的各种软组织。“目标组织”定义为在钝性解剖中需要隔离的并且完整保留的组织，诸如血管、胆囊、尿道或者神经束。“硬组织”定义为机械强度较大的组织，通常包括一层或者多层紧密聚集的胶原蛋白或者其他胞外纤维基质。硬组织的示例包括血管壁、神经纤维鞘、筋膜、肌腱、韧带、膀胱、心包等许多其他。“复合组织”是由软组织和硬组织组成的组织并且可以包含目标组织。
[0026]图3A、图3B和图3C示出了可以有差别地破坏软组织但是不破坏硬组织的差别解剖器械300的效应器端。在该实施例中，解剖构件包括绕轴320旋转的解剖轮310，轴320保持在护罩330内部的空腔331内。图3A示出了分开的部分。图3B和图3C示出了组件的两种不同的视图。解剖轮310由多种机构中的任何一种机构转动，诸如马达或者具有合适的传动装置的手动驱动的驱动器。解剖轮310具有可以抓住并且破坏软组织但不破坏硬组织的组织接合表面340。组织接合表面340和解剖轮310的示例包括金刚石砂轮或者磨石或者由突出表面的小突出或突起(在下面将进一步定义)以其他方式覆盖的表面。护罩330遮盖住解剖轮310的多个部分，从而仅露出解剖轮310的一部分。使用时，解剖轮310以从约六十(60) rpm到约二万五千(25，000) rpm或者从约六十(60) rpm到约十万(100，000)rpm的范围内的速度旋转，速度可由操作者选择。此外，解剖轮310的旋转方向可以由操作者转动。作为替代方案，在一个实施例中，解剖轮310可以以从每分钟约六十(60)到约两万(20，000)周(cycle)的范围内的频率振荡(往复振荡)。在另一实施例中，解剖轮310可以以从每分钟约2，000到1，000，000周的范围内的频率振荡(往复振荡)。
[0027]解剖轮310是可以有差别地破坏软组织但是不破坏硬组织的差别解剖构件(下文称为“DDM”)的一个示例。为了清楚起见，图3D示出了已经与差别解剖器械300的剩余部分分开的DDM 350的一个实施例的侧视图、前视图和斜视图。DDM 350由具有本体360绕其旋转的旋转轴线365的本体360。旋转可以是振荡的(即，来回)或者连续的。本体360的外表面361具有分布在本体360的外表面361的至少一部分上的组织接合表面370。非组织接合表面371是外表面361未被组织接合表面370覆盖的部分。在该实施例中，接触组织的外表面361的任何部分，尤其是组织接合表面370，均不应具有足够锐利以对组织进行切片的特征，因此，应不存在刀刃(如，解剖刀或者手术剪)、不存在尖利齿(如，锯)、不存在尖角、并且不存在锐边的切槽(如，钻头或关节镜刮刀)，其中，“锐利”是指拥有小于25 m的曲率半径。DDM的典型最大尺寸介于约三(3)毫米和约二十(20)毫米(mm)之间。作为替代方案，小型显微手术可以测量介于约两(2) mm和约五(5) mm之间。
[0028]组织接合表面370进一步由突出于本体360的外表面361的多个突起375 (如图3D的扩大的详细视图所示)，各个突起375具有在大体上垂直于本体360的外表面361的局部区域的方向上测量的从波谷到波峰的突出长度380。组织接合表面370上的不同突起375可以均具有相同的突出长度380，或者，它们可以具有不同的突出长度380。突起375优选地具有小于约一(I)mm的突出长度380。作为替代方案，对于某些实施例，突出长度可以大于约一(I) mm且小于约五(5) mm。总的来说，组织接合表面370上的所有突起375具有平均突出长度(Pavg)。突起375由优选为跨越约0.1 mm到约十(10) mm的距离的间隙385分开。
[0029]可选地，图3D所示的本体360的形状可以设计为使得组织接合表面370位于与旋转轴线365相隔不同的距离处。由此，放置半径R可以是在垂直于旋转轴线365的平面上测得的从旋转轴线365到组织接合表面370上的任何点的距离。由此，会存在具有最短长度的最小放置半径Rmin和具有最长长度的最大放置半径Rmax，如图3D和图3E所示，只要组织接合表面370不完全覆盖DDM350的表面361，Rmin都大于零。由此，如果本体360的形状设计为使得组织