用于软组织解剖的方法和装置的制造方法_3

文档序号:8302539阅读:来源:国知局
050。该扭矩可以将与器械1060的点1040相对的端部1070拉离所需的应用点,从而更难以对解剖进行控制。由此,限制组织接合表面的暴露程度减小了摩擦力并且通过减小手柄上的扭矩而改善了控制。
[0061]图1OB示出了圆形的组织接合表面850如何产生垂直于组织接合表面850的摩擦力并且由此在不同方向上取决于在圆形组织接合表面850上的组织400的接触范围。在组织400上由此产生的多方向剪切力在组织400中产生更加复杂的应变式样。如图1OA所示,摩擦力仍然在护罩830的尖端上产生向上的净力1080 ;然而,并未在护罩830的尖端上产生左/右(进入组织400和从组织400出来)的净力。图1OC示出了通过使孔900变窄减小组织接合表面850的暴露程度来使组织上的摩擦力超过一维,从而简化了组织中的应变式样。
[0062]虽然对摩擦的该论述是针对组织,如相对于湿润组织的上面所描述的内容,但是,本文所描述的DDM具有当其相对于复合组织具有低摩擦时也有效的超凡品质。即使用润滑剂(诸如,手术润滑剂或水凝胶润滑剂)充分浸泡整个DDM,非组织接合表面和组织接合表面仍然有效。
[0063]在手术中,优选地是最大程度地减少将组织意外输送到身体的其他部位。组织的破坏件可以附着至本文所公开的差别解剖器械的组织接合表面。可以通过两种方式最大程度地减少意外输送。首先,使如图1OB和图1OC所示孔900变窄并且控制其形状意味着附着至组织接合表面850的破坏组织碎片在沉积到护罩上或进入护罩之前仅能输送很短的距离。相似地,如果破坏组织碎片附着至组织接合表面850然后在惯性的作用下被切线地抛离组织接合表面850,那么,使孔900变窄会减小供附着的表面积、供附着的时间和可以加速材料的距离。第二,可以使组织接合表面850抗组织附着。可以通过现有技术中已知的多种技术中的任何一种技术来实现对组织接合表面850进行表面处理,诸如,化学处理、气相沉积、溅射等其他技术。例如,通过多种已知方法(例如,浸涂、化学沉积、化学交联(例如,与硅烷交联)等)中的任何一种方法将组织接合表面850氟化可以使组织接合表面850通过亲水性材料和碳基疏水组织成分抗组织附着。在一个实施例中,可以使用涂覆有金刚石/碳化物的组织接合表面,已经发现,这种处理不太容易使组织附着至这些表面。
[0064]通过使用DDM的振荡(往复)运动而非连续的单方向运动或连续的旋转运动,也可以减少材料的输送。振荡防止了在超过振荡距离的距离上进行输送,该振荡距离仅可以在几个旋转角度(例如,5°到90° )范围内。可以使用若干机构中的任何机构与旋转马达一起驱动往复的振荡运动,诸如,止转轭或曲柄/滑块。
[0065]组织附着对于降低组织接合表面850的有效性也是个问题。组织接合表面850的阻塞在组织接合表面850之上产生了厚材料涂层,从而使其烧蚀软组织的效果减弱。如上,使表面抗组织附着降低了该问题。氟化的组织接合表面和金刚石/碳化物组织接合表面不容易阻塞,尤其是在破坏脂肪组织时。
[0066]如果将组织湿润,进一步地,如果用水冲洗组织接合表面850,也会减少阻塞,如早先所论述的。图1IA和图1lB示出了三个出水口 1111的第一阵列在组织接合表面850旁边从护罩830出水的差别解剖器械1100。三个出水口 1112的第二阵列在组织接合表面850的相对侧出水。其他的出水口布置也是可能的。图1lA以斜视图的方式示出了实体模型。图1lB示出了差别解剖器械1100的示意性俯视图,其中,水管1121内部携带有水或者其他流体(诸如,生理盐水)并且将水送至护罩830的一侧送达出水口 1111,以及,第二水管1122内部携带有流体并且将流体送至护罩830的另一侧送达出水口 1112。出水口 1111和1112从孔900的相对侧出来,从而将流体提供至组织接合表面850的两侧。从出水口出来的液体可以(可选地)携带生理活性材料,无论是溶解在液体中的生理活性材料或是悬浮在液体中的生理活性材料。生理活性材料可以包括各种药物化合物(抗生素、消炎药等)和活性生物分子(例如,细胞因子、胶原酶等)。
[0067]适当布置组织接合表面850在组织上产生摩擦力,该摩擦力可用于在钝性解剖期间发挥优势。图12示出了具有两个相对的暴露在孔1230中的柔性带1201和1202的差别解剖器械1200。各个带如图1OB所示配置,其中,柔性带1201在惰轮1211之上延伸而柔性带1202在惰轮1212之上延伸,但是,柔性带1201和1202相对于彼此相对地循环。由此,柔性带1201和柔性带1202在箭头1203和1204所示的相同方向上并排延伸,但是,当暴露于组织1205时,则如箭头1271和1272所示地,在相对的方向上延伸。由此,柔性带1201在护罩1220上产生向下的净力1251,而柔性带1202在护罩1220上产生向上的净力1252,这些力1251和1252借此抵消,在护罩1220上留下很小的净力或没有留下净力。这消除了差别解剖器械1200的任何扭转(如图1OA所描述的),使操作者更加容易进行控制。此外,在解剖期间,柔性带1201和1202的相对的运动方向1271和1272在组织1205上产生相对的摩擦力,从而拉动由双箭头1260识别的区域中的组织1205使其分开。通过撕裂在双箭头1260的区域中的组织,该拉动动作可以方便钝性解剖。注意,在护罩1220内部的柔性带1201和1202之间的间隙1280可以改变并且可以减小到零,从而使柔性带1201和1202接触。柔性带1201和1202之间的接触可以帮助驱动机构与柔性带1201和1202的行进速率匹配。事实上,柔性带1201和1202之间的摩擦可以使一个带(例如,1201)能够驱动另一个带(在本示例中为1202)。由此,马达例如可以主动地驱动柔性带1201,然后,柔性带1202由柔性带1201驱动。这可以简化用于两个带的驱动机构。
[0068]图13示出了差别解剖器械1300的护罩1330如何可以装纳其他物件从而实现更强的功能。解剖轮810暴露在孔900处。吸入线1301和1302可以连接至组织接合表面850附近的护罩1330的前部,从而帮助从破坏或多余流体移除任何碎肩,诸如,来自水管1121和1122的流体,该流体通过出水口 1111和1112流出。可以将发光二极管(LED)放置在护罩1330上以更好地对进行钝性解剖的区域照明;例如,LED 1311和1312分别通过电缆1313和1314供电,并且,来自LED 1311和1312的光直接对破坏区域中的组织照明。
[0069]图14示出了差别解剖器械1400的细长构件1410如何可以与可弯折区域1430铰接从而使用户可以实现对细长构件1410的可变弯折以便于放置DDM 1420。在位置I中,细长构件1410为直的。在位置2和位置3中,将细长构件1410在可弯折区域1430处相继弯折,从而使DDM 1420从在位置I中的朝前移动到位置3中的朝侧边。可弯折区域1430可以是铰接接头或任何其他机构以允许弯折。
[0070]图15A至图15E示出了不同的DDM,图示了 DDM的多种重要尺寸和特征。图15A示出了绕可旋转接头1510旋转的DDM 1500的俯视图。致动DDM 1500使其往复地上下振荡,如双箭头1506所示,从而使组织接合表面1520(卵石纹理部分)按照半径为Ra的弧线摆动。DDM 1500的振荡可以在±90度范围内摆动。组织接合表面在旋转平面(与旋转平面(在本文中是页所在平面)垂直的平面)中具有最小的半径Rs。
[0071]图15B用两个相继的放大图示出了横截面的侧视图。(在本视图中,DDM 1500由此进出页振荡。)第一侧1530和组织接合表面1520在第一边界1540处汇合,具有曲率半径Re,而第二侧1531和组织接合表面1520在第二边界1541处接合,具有曲率半径Re,其中,第一边界1540和第二边界1541的曲率半径可以不同,但是,应该足够大从而使第一边界1540和第二边界1541不是锐利的。然后,通过突起1550向组织接合表面1520创建最大长度Lmax,定义为特征从最内的波谷到最外的波峰的最大长度。
[0072]图15C图示了具有由表面特征1560形成的扇贝形组织接合表面的不同DDM 1501。在本文中,表面特征1560是凸叶,但是,表面特征1560可以是在组织接合表面1520上的具有最小曲率半径为&的任何规则的或重复的特征。而且,表面特征可以具有不在旋转平面中的轮廓,如图15D和图15E所示。图MD示出了斜视图,而图15E示出了端视图。图15E中的插图示出了沿45°角所做的DDM 1502的相继放大截面。DDM 1502具有表面特征1570,该表面特征1570的轮廓处于与旋转平面呈45°的平面中。与图15C中的DDM 1501一样,DDM 1502的组织接合表面1520具有存在最大长度Lmax的突起1550。在一个实施例中,Ra可以介于约一(l)mm和约一百(100) mm之间。在一个实施例中,R s可以介于约0.1mm和约十(10) mm之间。在一个实施例中,Re可以介于约0.05 mm和约十(10) mm之间,从而不向组织呈现任何切片边缘。作为替代方案,针对DDM的某些实施例,&和1^可以小至约 0.025 mm。
[0073]DDM可以具有扇贝形的或凹口状的或具有起伏轮廓的组织接合表面,从而,随着组织接合表面从组织中给定点之上通过,使组织接合表面相对于组织表面的攻角不同。事实上,针对满足Pavg < (Rmax-Rmin)的任何DDM,例如,DDM类型1、类型II或类型IV,攻角不同。不同的攻角使得解剖动作更具攻击,其中,更具攻击的DDM更加能够破坏更硬的组织,而不太具有攻击的DDM不太能够破坏该相同的组织。
[0074]图16示出了可以使DDM具有不同攻击级别的交替装置,S卩,DDM的攻击性可以设计。DDM 1600绕旋转轴线1610旋转并且具有支承突起1620的组织接合表面1620。这些突起具有更尖的尖端(但是仍然不足以锐利得进行切片XDDM 1640具有支承具有更圆整尖端1652的突起的组织接合表面1650。DDM 1680具有支承具有甚至更圆整尖端1692的突起的组织接合表面1690。DDM 1600比DDM 1640更具攻击,而DDM 1640比DDM 1680更具攻击。
[0075]图17A示出了具有扇贝形组织接合表面1710和旋转中心1720的DDM 1700的一个实施例。由此,DDM 1700是DDM类型IV的一个示例。如双箭头1730所示的DDM 1700的来回振荡使组织接合表面1710在组织之上移动,从而,随着各个扇贝形在组织之上通过,扇贝形边缘使组织接合表面1710支承在不同的攻角处。
[0076]图17B图示了 DDM 1700与组织1750抵接的动作。在组织接合表面1710上的两点PjP P2处示出了攻角(运动方向与组织接合表面1710在接触点处的切线之间的角度Θ )。
Θ i小于Θ 2。通过使用具有组织接合表面1810和旋转中心1820的圆形组织接合部件1805,如图18所示,利用DDM 1800也可以实现相似的动作,该旋转中心1820不是圆形组织接合部件1805的中心(例如,DDM类型II)。如双箭头1830所示的圆形组织接合部件1805的来回振荡使组织接合表面1810在组织之上移动,从而使组织接合表面1810移动,从而使攻角在组织接合表面1810在圆形组织接合部件1805周长上的各个点处不同。
[0077]图18图示了另一要点,尤其是针对使DDM抵接组织1850的运动加速,并且,每当加载或卸载DDM时以及每当振荡的DDM在扫掠一个方向之后减速并且加速以扫掠相对方向时,发生加速。DDM 1800安装为使其重心1870移动离开旋转中心1820。实线双箭头1830示出了绕旋转中心1820的旋转,而虚线双箭头1840示出了重心1870的运动。使DDM 1800的质量加速的力以及在重心1870和旋转中心1820之间的距离产生绕旋转中心1820的力矩,该力矩使差别解剖器振动。该力矩会使DDM 1800所附着的差别解剖器的手柄晃动。由更加致密的材料组成的DDM会使该晃动更加剧烈。由此,用不太致密的材料(如,刚性聚合物而非金属)制造DDM可以有利于降低手柄的晃动。相反,可以通过将质量适当分布在DDM内以将重心放置在旋转轴线处来布置反力矩。
[0078]DDM的整个表面可以是组织接合。作为替代方案,所选的表面部分可以是组织接合。这可能有利于将解剖效果局限在DDM的表面的一个区域(例如,朝前的表面)。图19A至图19D示出了具有DDM的差别解剖器械1900,该DDM为解剖轮1910,该解剖轮1910与在图3A至图3C中示出的解剖轮相似;然而,组织接合表面局限于绕旋转轴线365旋转的解剖轮1910的外周长周围的薄组织接合条1920。余下的包括侧向设置至组织接合条1920的一侧或解剖轮1910的暴露表面的非组织接合表面1930,并且具有更加光滑的表面,该表面可选地为玻璃般光滑,无突起,或者以其他方式不能与组织中的纤维接合。图19B图示了解剖轮1910如何适配入护罩1940中并且由操作者在方向367上按压。如图19C所图示的,比组织接合条1920更加光滑的非组织接合表面1930在其已经由组织接合条1920分开之后减少了对组织1950的破坏。随着解剖器在按压367的方向上进一步穿透进入组织1950中,护罩1940进一步保护组织1950免受解剖轮1910的破坏。
[0079]图19D图示了非组织接合表面1930和护罩1940的附加的重要动作。当在差别解剖器械1900的按压367 (本文中未示出)方向上存在进入组织1950的运动1901分量时,差别解剖器械1900的这些更宽的部分(非组织接合表面1930和护罩1940)迫使最近由组织1950分开的部分隔开或楔入,从而对组织1950的纤维成分1980进行对准和拉紧,使它们处于拉伸下,并且将它们与组织接合条1920的运动垂直对准。纤维成分1980中的该应变促进了组织接合条1920中的组织接合材料的突起抓住并撕裂单独纤维的能力。
[0080]随着组织接合条1920移过组织1950,在垂直于页所在平面的方向上移动(由此从页所在平面中移过),其中的组织接合条1920上的突起破坏组织1950,包括:撕裂组织1950的单独纤维成分1980 (例如,胶原质或弹性蛋白纤维)。这类纤维成分1980在软组织中通常具有不规则的对准(g卩,不规则定向)。然而,随着组织1950被破坏,在运动1901分量的方向上,将差别解剖器械1900推入组织1950中,从而,随着余下的组织接合表面1930和护罩1940推入分开的组织1950中,它们在箭头1960和1961的方向上将组织1950 (包括切断的纤维成分1990)往旁边推,从而对准其先前不规则定向的纤维并且将材料拉伸在组织接合条1920的接触点处。该局部应变区域在与组织接合条1920的运动方向垂直的方向上对准并拉伸(由此,预紧)未切断的纤维成分1980,如双箭头1970所示,方便它们被抓住并且增加了它们被来自组织接合条1920的突起切断的可能性。如果非组织接合表面1930和护罩1940相对于彼此呈一定角度,那么它们将充当楔,如图19C和图19D所示,或者,即使它们具有比组织接合表面1910更宽的宽度,也要充当楔。在一个实施例中,如图3F所描述的,第二半短轴C占第一半短轴B相当大一部分(例如,在一个实施例中,其中,0.2B < C <0.SB)的半椭圆形状是对于楔入有效的形状。
[0081]如上述段落中描述的,对准纤维可以极大地更改DDM的执行方式。可以通过外科医生用手或单独器械在适当方向上拉紧组织来实现对准。如上述段落中描述的,可以通过DDM、通过组织接合轮上的光滑部分(诸如如图19C至图19D中的非组织接合表面1930)、通过光滑护罩(诸如,图19A至图19D中的护罩1940)、或者通过DDM上的单独机构来实现对准。
[0082]图20示出了破坏人类患者中组织段的一个形式的细节。在圆形窗口内描绘了患者的关注区域2000,示出了通过两个相对的体积(S卩,组织段A与组织段B相对)的截面图;相对发生在区域2010中,该区域2010由间质纤维2012和紧绷的间质纤维2015桥接并且进一步与断裂的间质纤维2020相关联。圆形窗口内还描绘了拥有组织接合表面2034的DDM2030,该组织接合表面2034进一步拥有突起2032和光滑的非组织接合表面2033。在该图中,DDM 2030绕轴2036往复,从而使纤维接合突起2032移入和移出页所在平面(S卩,往复地朝着观察者移动或移离观察者)。
[0083]组织段A和组织段B每一个分别进一步具有组织段表面2005和组织段表面2006,组织段表面2005和组织段表面2006由与组织段表面2005和组织段表面2006平行的相对较紧聚集纤维组成,从而形成覆盖在组织段A和组织段B之上的膜(例如,组织段A和B包括硬组织)。组织段A的表面2005和组织段B的表面2006也呈三维曲线。虽然这些组织段表面2005和2006可能不会在每个点处彼此接触,但是组织段表面2005和组织段表面2006不会在组织段表面2005和组织段表面2006彼此局部地且大致平行地相对的区域2010中汇合,并且通常是大体上彼此接触。
[0084]在该区域2010中,组织段表面2005和组织段表面2006通过基本上垂直于两个相对的组织段表面2005和2006延伸的相对较松间质纤维2012群彼此固定。该少量的间质纤维2012可以是也可以不是来自包括更紧聚集纺织表面(组织段表面2005和2006)的纤维量(或者,是其组成部分)。例如,包括一部分组织段表面2005的给定纤维可以在转离并且继续跨过区域2010之前沿该表面延伸一定距离,从而成为间质纤维2012群的一部分,并且,进一步地,可以继续跨过区域2010到达组织段表面2006,在组织段表面2006处,给定纤维可转动并且交织在其中,从而成为包括组织段表面2006的纤维群的一部分。由此,间质纤维2012的定义包括跨过、桥接、穿越或以其他方式连接(或与其紧密相关联)组织段表面2005和组织段表面2006处于相对状态的区域2010的任何纤维。在一个实施例中,间质纤维2012可以是与如下纤维同类型的纤维,只要这些纤维包括组织段A和组织段B的组织段表面2005和组织段表面2006。在另一实施例中,间质纤维2012可以是不同的类型,并且,间质纤维2012可以强力地或脆弱地、直接地或间接地结合至组织段表面2005和组织段表面 2006。
[0085]在各种情况下,所有涉及的纤维都机械地能够将力(经由拉紧)沿着各个单独组织段的表面传递,或者,间质地在两个组织段之间传递,或者以上两者。例如,间质纤维2010和包括组织段表面2005和组织段表面2006的纤维的拉伸状态取决于作用在组织段A和组织段B上的力,例如,当光滑的非组织接合表面2033楔入并且迫使这些组织段在方向1960和1961上分开时。例如,纤维2010抗由组织段表面2005在方向1960上和组织段表面2006在方向1961上的彼此相对运动导致的拉伸应变,并且,进一步地,该抵抗性根据纤维的机械性质而不同。例如,如果无应力的间质纤维2012与两个相对的组织段表面2005和2006垂直对准,则可以增加组织段A和组织段B之间的距离(如箭头2030所示)直到间质纤维2010首先变直得像紧绷的间质纤维2015为止,最终,纤维可能会断掉(fail),如断裂的间质纤维2020所示。人类最常见的纤维种类是胶原质,胶原质的断裂应变超过无应力正常长度的约5%。如果组织段A和组织段B如箭头2030所示移动分开,那么,胶原质纤维(在本文中,无应力的间质纤维2012)会首先变得紧绷(如紧绷的纤维2015)。如果两个组织段A和B再进一步移动分开,那么,胶原质纤维会伸展约5%。关键的是,此时,如果组织段A从组织段B进一步超过紧绷而移动约5%,紧绷的间质纤维2015会断裂,或者,如果紧绷的纤维2012不断裂,那么,组织段自身可能会裂开,对患者非常有害。
[0086]由于外科医生经常必须相对于组织段彼此来分开、解剖或以其他方式移动组织段以进入患者体内的各个区域,所以,外科医生在患者的整个身体内不断拉紧与间质纤维2010等同的纤维群。当前的实践要求将间质纤维切片为彼此自由的一个组织段,或者,通过用手术剪施加钝性力(通过张开钳口,迫使组织段隔开,因此撕裂间质纤维)将间质纤维整体撕裂。常见并发症是在尝试经由锐性解剖仅切割间质纤维的同时切片为组织段,或者,在尝试对间质纤维进行钝性解剖的同时撕裂更小或更大部分的组织段。无论哪种方法,首先发生应变为紧绷间质纤维2010,然后伸展它们,然后撕裂它们。前面提及的将间质纤维2010与组织段表面2005和2006紧密连接的后果(例如,漏气和肺段出血)现在变得清楚:必须将使间质纤维断掉所要求的力隔离,而不使整体组织段自身经受相同的力。
[0087]本文所公开的差别解剖器械的实施例具体设计为:经由光滑表面2033的冲击使相对的组织段A和B生成初始分开运动来隔离纤维群上的力,由此将单独间质纤维2010暴露出来并拉紧(预紧),使这些纤维更加容易断裂,充分利用这些现在紧绷的间质纤维2015所提供的机会,并且,通过差别解剖构件2030的组织接合表面2034的突起2032的局部冲击进一步谨慎地使这些纤维相遇、接合并转换为断裂的间质纤维2020。这样,具有光滑侧面的非组织接合表面和/或护罩的DDM可以极大地提高组织解剖的速度和效率,同时限制解剖效果仅针对连接相邻硬组织区域的软组织内的这些纤维并且仍然保留这些硬组织。
[0088]图21A至图21C图示了将非常薄的解剖轮2110用作DDM的另一差别解剖器械2100。解剖轮2110近乎整体包在护罩2120中以实现非常薄的组织接合表面2009,护罩2120用于保护、分开和预紧需要解剖的组织,如图19D所示。
[0089]图21A使出了侧视图,而图21B示出了正视图。解剖轮2110经由旋转轴2135安装在两个柱体上:第一柱体2130和第二柱体2131(见图21B的侧视图
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