用于软组织解剖的方法和装置的制造方法_4

文档序号:8302539阅读:来源:国知局
)。旋转轴2135在第一柱体2130和第二柱体2131内自由旋转,但是牢固地固定至解剖轮2110。链轮2140也牢固地固定至轴2135。链轮2140由驱动带2150转动。由此,由第一柱体2130和第二柱体2131、轴2135、链轮2140和驱动带2150创建驱动机构2160以使护罩2120内部的解剖轮2110在箭头2161的方向上转动。可以使用替代驱动机构,并且,运动可以是旋转的或振荡的。解剖轮2110的第一边界2111和第二边界2112优选地不为锐利的,如图21B的放大部分所示。(第一和第二边界2111和2112与图15B中的第一和第二边界1540和1541 —样。)锐利边界比圆整边界可更具攻击地进行破坏。然而,如果需要更具攻击性的破坏或甚至进行破坏,可以使用更锐利边界。而且,如果需要差别破坏或进行破坏,可使一个边界比另一个边界更加锐利。例如,第一边界2111可以是方形或甚至是锐利的,而第二边界2112可以是圆整的以在第一边界2111的一侧实现更具攻击性的破坏或进行破坏。
[0090]护罩2012近乎封闭了解剖轮2110,仅留下一小部分解剖轮2110作为组织接合表面2111暴露出来,并且,形成确定在解剖轮2110的破坏点处的组织上的应变的楔角ω。随着DDM 2100被推入组织中,楔角ω越大,应变组织越多。图21C描绘了护罩2120在四个不同位置中的DDM 2100。可以独立于驱动机构2160和解剖轮2110而移动护罩2120,护罩2120能够在双箭头2190的方向上移动。由此,在位置I中,仅暴露出来了一小部分解剖轮2110。在位置2中,已经在箭头2191的方向上移动了护罩2120,留下更小的一部分解剖轮2110暴露出来并且还创建了更大的楔角ω。在位置3中,已经在箭头2192的方向上移动了护罩2120,从而使护罩2120完全封闭住解剖轮2110。由此,解剖轮2110不再可以破坏组织。在该位置中,解剖轮2110有效地用作光滑的、平坦的、钝性探针。在位置4中,已经在箭头2193的方向上移动了护罩2120,增加了在位置I或位置2中可见的解剖轮2110的暴露程度并且减小了楔角ω。
[0091]图22示出了差别解剖器2210的远端,该差别解剖器2210包括往复机构的一种实施例,在本文中是指止转轭。差别解剖器2210的远端包括壳体2212,其进一步包括枢轴轴承2214、马达轴轴承2216和轴鼓轴承2218。图22还示出了马达轴2220、与马达轴2220同轴且固定至马达轴2220的轴鼓2222和可平行于马达轴2220但不与马达轴2220同轴的驱动器销2224,该驱动器销2224本身固定于轴鼓2222。进一步地,存在的差别解剖构件DDM2230与差别解剖器壳体2212有关,并且进一步包括限定出DDM 2230的本体、形成至少外表面2231 —部分的组织接合表面2232、适配入枢轴轴承2214的DDM枢轴2234,以及进一步包括有效地抓住驱动器销2224的中空DDM销从动件2236。在本文中所示的中空DDM销从动件2236的内部三维形状为棱柱,从而在图22所示的视图中横截面形状类似于沙漏,然而垂直于该视图时,横截面形状为直线。
[0092]图23A、图23B和图23C示出了图22的DDM 2230的一部分至沙漏形中空DDM销从动件2236的腰部的最窄部分且垂直于轴鼓2222的旋转轴线的截面图。在该视图中,DDM销从动件2236的形状为长方形;进一步地,在示出了尺寸的该视图中,穿过2236的腰部,长方形的高度等于或者大于沿着驱动器销2224的圆形路径2237由驱动器销2224的外直径描述的直径。在该视图中,长方形的宽度对应驱动器销2224的外直径。包括中空DDM销从动件2236的DDM 2230绕着轴2234的轴线2233旋转。因此,中空DDM销从动件2236的位置和DDM 2230的旋转位置由驱动器销2224的旋转位置确定。
[0093]在运作时,参考图22,顺着图23A至图23C,马达(未示出)使马达轴2220旋转,其使鼓2222绕其旋转轴线旋转,致使驱动器销2224绕着圆形路径2237行进,该路径2237的平面在此垂直于鼓2222的旋转轴线。如在止转轭中,长方形中空DDM销从动件2236使驱动器销2224的旋转路径2237转变为中空DDM销从动件2236的直线行进2238 ;假定销从动件2236远离轴线2233的某段距离进行定位,DDM 2230绕着轴线2233起杠杆作用,从而使旋转路径2237转变为直线行进2238,并且使绕着由枢轴轴承2214保持的DDM枢轴2234旋转的DDM 2230往复运动。DDM 2230往复运动的式样通过改变中空DDM销从动件2236的形状、驱动器销2224、轴2234绕其旋转的轴线2233的3D角度、驱动器销2224到轴线2233的距离进行控制,还通过改变马达的旋转速度进行控制。
[0094]如在图24A和图24B图中所示的侧视图,图22的DDM 2230可具有往复运动2250和2251。示出的振荡顺序描绘了当具备了来自马达(未示出)的旋转运动2299时,随着驱动器销2224绕着圆形路径2237行进的DDM 2230的极限位置。在图20中的侧视图中很好的示出了施加在将进行解剖的组织的表面上的DDM 2230的组织接合表面2232的动作。
[0095]对患者内部进行手术的外科医生希望尽可能减少组织的创伤,该组织不是手术过程的焦点,或者仅仅是在途经目标组织的路上。为了这个目的,图25A至图25C描绘了大部分覆盖的DDM组件2500的实施例的轮廓图,DDM组件2500进一步包括垂直地投射于页(即,在观察者处)的覆盖的枢轴2510、内部马达轴2550、内部驱动器鼓2522、驱动器销2524、DDI壳体2512、绕着覆盖的枢轴2510 (和页所在平面内)往复运动的DDM 2520、组织接合DDM表面2534、光滑的DDM表面2518、大体上圆形的DDM区域2516、护罩边缘2517和护罩-DDM间隙2514。作为整体考虑的DDM组件2500的所有外表面被视为整体,覆盖的DDM组件2500显示了患者的组织的几乎连续光滑的表面。就这一点而言,除了组织接合DDM表面2534的有限程度,与DDM组件2500适配的整个差别解剖器械表现得不过像抛光的探针。
[0096]一旦启用,DDM 2520在壳体2512内并且相对于壳体2512作往复运动。在壳体2512最靠近DDM 2520的边缘处是护罩边缘2517。护罩-DDM间隙2514存在于护罩边缘2517与DDM 2520之间。在一种实施例中,与DDM组件2500适配的差别解剖器械包括提供对差别解剖器械的向外地光滑特性的保护。因此,护罩-DDM间隙2514遇到了挑战,因为相对于壳体2512的DDM 2520的任何相对运动可扩大护罩-DDM间隙2514,向组织呈现出锐边。作为替代方案,DDM 2520的一部分可冲击壳体2512。还有,在一种实施例中,护罩-DDM间隙2514始终保持尽可能小。为促进这点,DDM 2520具有圆形DDM区域2516,作为大多数DDM 2520的一部分限定在该立体图中,DDM 2520具有圆圈的横截面,圆圈的中心与覆盖的枢轴2510的轴线重合。该圆形DDM区域2516限定出且占据了 DDM 2520外表面的那部分,DDM 2520的该部分在DDM 2520作往复运动期间经过护罩边缘2517,并且处于限定出护罩-DDM间隙2514的距离处。因为圆形DDM区域2516在旋转角度上保持了 DDM 2520的一样的半径,这使护罩-DDM间隙2514保持在定值(即,即使DDM 2520运动,护罩-DDM间隙2514也不会改变)。因此,与该DDM组件适配的差别解剖器械一直到处向组织呈现出连续光滑表面。
[0097]图2?描绘了大部分覆盖的DDM组件2500的斜视图,示出了壳体2512、绕着覆盖的枢轴2510作往复运动的DDM 2520(见图25A至图25C)、组织接合DDM表面2534、光滑的DDM表面2518、大体上圆形的DDM区域2516、护罩边缘2517和护罩-DDM间隙2514。
[0098]当暴露了目标组织时,锐性解剖通常与钝性解剖交替执行。这种情况发生在,每当抵抗钝性解剖的膜或大型纤维成分遇到且必须切断时,外科医生进一步穿刺进入组织。现行实践要求外科医生针对钝性解剖使用次优的器械(例如,不常用的电刀),或者当暴露目标组织时交换器械。使用次优的器械减少了钝性解剖的轻松且增加了目标组织的潜在风险。交换器械消耗时间且令人分心,尤其对于许多微创手术,器械必须穿过体壁中的狭口然后轻轻地引导至应在的位置,诸如在腹腔镜检查和胸腔镜检查期间。差别解剖器械可配备有能选择性地被外科医生启用的锐利的解剖部件,消除了器械交换的需要,同时向外科医生提供了最佳的器械。
[0099]图26A示出了与图20所示的差别解剖器械2000相似的差别解剖器械2600的一种实施例的俯视和侧视图,但现在还包括在钝性解剖期间覆盖的可伸缩解剖刀片。该可伸缩解剖刀片可由外科医生向外突出用于锐性解剖,然后在进行进一步钝性解剖之前缩回。差别解剖器械2600具有由护罩2620组成的细长构件,DDM 2610经由旋转轴2635旋转地安装至护罩2620。DDM 2610的一侧是狭槽2612,可伸缩解剖刀片2622位于其下面,从而使可伸缩解剖刀片2622完全地被护罩2620覆盖。可伸缩解剖刀片2622通过由外科医生控制的缩回机构(未图示)致动。致动可伸缩解剖刀片2622可经由滑块手动,通过电致动(诸如,螺线管),或者通过操作者控制的任何适当的机构控制。
[0100]图26B示出了具有延伸用于锐性解剖的可伸缩解剖刀片2622的差别解剖器械2600。可伸缩解剖刀片2622是锐性解剖工具的一种实例。在其他实施例中,差别解剖器械2600可包括其他锐性解剖工具,诸如,电刀刀片、超声波刀具或者破坏钩。在其他实施例中,差别解剖器械2600可包括用于高能破坏的工具,例如,电烙刀片或电刀头。此外,为了代替缩回,可伸缩解剖刀片2622或其他适当的工具可选择性地通过几个机构之一暴露以便进行使用,诸如,通过弹出式、通过伸展式或现有技术中已知的其他机构。
[0101]图27示出了与图26A和图26B所示的差别解剖器械2600相似的差别解剖器械2700的另一种实施例的俯视和侧视图,但现在支配抓紧构件2710使差别解剖器械2700还用作手术钳。差别解剖器械2700具有可旋转地附接至器械轴2720的DDM 2710且由机动机构(未示出)旋转。推杆2730在器械轴2720里面且由存在于手柄(未示出)中的机构启用以及通过操作者手动启用。当DDM 2710启用时,其按照箭头2740的指示来回振荡。当操作者切断DDM 2710的动作时,操作者能使用推杆2370推进手术钳爪2750,该手术钳爪2750具有使手术钳爪2750围绕枢轴点2770旋转且因此打开的控制短杆2760。手术钳的相对的爪是DDM 2710。操作者能通过推或拉推杆2730抓紧且释放在手术钳爪2750与DDM2710之间的物体。
[0102]图28和图29A至29D描绘了 DDM的另一种实施例。实际上,该实施例已提供了通过复合组织的很大的差别动作和快速解剖。对于DDM的该实施例,组织接合表面的突起由DDM的表面上切入的凹谷形成。参考图28,DDM 2800具有第一端2810和第二端2820,其具有连接第一端2810和第二端2820的中心轴线2825。第一端2810远离将进行解剖的复合组织(未示出)取向且与移动DDM 2800的驱动机构(未示出)接合,从而使第二端2820沿运动方向进行扫掠。在本文中,机构绕着垂直于中心轴线2825的旋转轴线2830振荡DDM2800,从而使运动方向2840为存在于垂直于旋转轴线2830的平面中的运动弧线。第二端2820具有指向复合组织的面向组织的表面2850,其包括至少一个组织接合表面2860和至少一个侧表面2870。
[0103]在这个示例中,DDM 2800的运动是往复(来回)振荡,但其他DDM能连续旋转或直线运动。优选地,旋转介于每分钟2,000周与25,000周之间,但范围可从每分钟60周升至每分钟900,000周,这些转速都低于超声波。在某些实施例中,已经发现每分钟300周至25,000周的速度都效果显著。
[0104]图29A至图29E示出了图28的DDM 2800的面向组织的表面2850的放大视图。图29A示出了具有已识别的部件的面向组织的表面2850的斜视图。图29B至图29D示出了具有较好描述的形状的几何结构的面向组织的表面2850,尤其是相对于面向组织的表面2850的部件的不同视图。最后,图29E示出了某些这些部件的不同实施例。面向组织的表面2850具有组织接合表面2860和两个侧表面,第一侧表面2871相对于组织接合表面2860的一侧横向设置,以及,第二侧表面2872相对于组织接合表面的相对侧横向设置。参考图29A和图29C,组织接合表面2860由沿在面向组织的表面2850上为弧线运动的运动方向2840交错排列的一系列至少一个凹谷2910和至少一个突起2920组成,从而使至少一个凹谷2910和至少一个突起2920的交叉部限定出至少一个谷缘2930,该至少一个谷缘2930取向为使得其具有与运动方向2840垂直的方向分量(component of direct1n)。
[0105]谷缘2930不应该是锐利的,例如,谷缘不能切入复合组织,尤其不能切入硬组织。例如,谷缘2930上的任何点都不应该具有小于约0.025毫米的曲率半径R。(见图29C,扩大视图)。该曲率半径R。相似于图15中所述的表面的曲率半径R,边的曲率半径R-我们已经通过测试示出了具有不小于约0.050毫米的曲率半径R。的边也有效果。此外,曲率半径R。能随着谷缘2930的长度改变。在图29A至图29D所示的实施例中,曲率半径R。在谷缘2930离旋转轴线2830最远的位置最小并且随着靠近第一侧表面2871和第二侧表面2872而增大。此外,在同样的DDM中,谷缘2930的最小的曲率半径R。对于不同的谷缘是不同的,即使对于同一个的凹谷的相对侧上的谷缘也不同。
[0106]在一种实施例中,DDM 2800的突起2920可通过删减生产而成。实际上,如图29B至图29C所示,凹谷2910是在表面上切去的半椭圆体,具有垂直对准的旋转速度2830和平行中心轴线2825 (见图28)的半长轴A (即,指向复合组织)、第一半短轴B和平行于旋转速度2830的第二半短轴C。因此,突起2920具有为剩下的半椭圆表面以及与侧表面2971和2972相连的突起顶部2940。因此,在该实施例中,组织接合表面2860由凹谷2910的侧限制产生,并且跨越形成突起2920的凹谷2910之间的面向组织的表面。在其他实施例中,突起能够通过其他方式形成,因此具有更多不同形状的突起顶部,包括不形成作为表面剩余部分的突起顶部。例如,在一种实施例中,突起能有效地从表面设立,从而产生更复杂的突起顶部。
[0107]参考图29A和图29C,各个凹谷2910可具有第一谷侧(valley side) 2911、第二谷侧2912和谷底2913,凭借第一谷侧2911和第二谷侧2912位于凹谷2910的相对侧。谷底2913是直线的或曲线的并且是二维的或三维的。例如,DDM 2800的谷底是对准且平行于旋转速度2830的直线。第一谷侧2911和第二谷侧2912从谷底2913升起至谷缘2930。来自谷底的过渡是缓慢且不确定的,如同DDM 2800中的凹谷2910,或者过渡可以是有小面的。凹谷2910可在二维中弯曲,在平行于谷底2913的方向上呈直线(因此还平行于旋转轴线2830)。然而,谷侧可以是任何形状,包括在三维中的弯曲的表面。
[0108]谷缘由谷坡(valley wall)与突起顶部的交叉部形成。因此,谷缘具有不同的形状,取决于突起顶部和谷缘的形状。DDM 2800上的谷缘2930沿着三维曲线前进,并且因此具有非零度的曲率和扭曲度(按照几何结构中数学地限定出)以及沿着谷缘改变。谷缘具有光滑变化曲率和扭曲度(同谷缘2930 —样),或者谷缘能被弯折。
[0109]图29C表示了在垂直于谷缘的平面中谷缘的扩大视图。突起顶部2920和谷侧(在本文中是2911或者2912)在交叉部处圆整的(S卩,如机械工描述其为“倒圆角的”)的该平面中形成面角(face angle) Γ,交叉部具有上述的曲率半径R。。面角Γ能形成小于90度的角,在首次检验时呈锐角,但锐度由边的曲率半径R。确定。面角Γ可沿着谷缘的长度而改变,如其对于DDM 2800 —样,面角Γ在离旋转轴线2830最远的谷缘上的点处最小。在一种实施例中,约三十度(30°)至约一百五十度(150° )的面角是有效的。
[0110]凹谷具有长度、宽度和深度,其中凹谷长度为谷底长度,凹谷宽度是在它们的最长分离距离处测得的分离一个凹谷的谷缘的距离,以及凹谷深度是从谷缘至谷底的最大竖直距离(S卩,峰至谷的高度)。凹谷一般的尺寸包括0.25毫米至10毫米的凹谷长度、0.1毫米至10毫米的凹谷宽度和0.1毫米至10毫米的凹谷深度。在一种实施例中,已发现约三(3)毫米的凹谷长度、约三(3)毫米的凹谷深度和约两(2)毫米的凹谷宽度效果显著。
[0111]当DDM具有多个凹谷时,就像DDM2800,凹谷可以平行设置,就像DDM 2800的凹谷2910,具有全部平行的谷底2913,或者它们不与谷底平行,相对于彼此以非零角度设置或者相对于彼此以可变角度设置。
[0112]DDM 2800的凹谷2910具有单独通道(空间由谷侧和谷底界定);然而,凹谷具有多个交叉的通道,从而使谷底能在组织接合表面上分叉或分出多个分支或形成网络。图29E示出了两个DDM的俯视图,具有与谷底平行的凹谷2981的左DDM 2980不平行于旋转速度,同时右DDM 2990相对于旋转速度以及相对于彼此在不同角度具有多个交叉凹谷的网络2991。
[0113]如上所述,DDM 2800的面向组织的表面2850具有半椭圆体的表面,该半椭圆体的表面具有对准垂直于旋转轴线2830和平行于中心轴线2825的半长轴A、第一半短轴B和平行于旋转轴线2830的第二半短轴C。在一种实施例中,面向组织的表面2850可具有椭圆体形状,其中A>B>C。然而,在半轴长度之间的任何关系都是可能的。例如,在一种实施例中,DDM可制造成A = B = C (例如,面向组织的表面是半球形)。
[0114]DDM 2800的第一侧表面2871和第二侧表面2872是半椭圆形状的延续部分。同样地,它们彼此呈角度地放置,形成楔子,如早前在图19D和图20中所述的,对准并拉伸复合组织的纤维成分,使突起戳破和破坏纤维成分。
[0115]图30表示了围在第一膜3016中的第一组织区域3011和围在第二膜3017中的第二组织区域3012的情况。第一膜3016和第二膜3017邻接组织平面3020。第一膜3016和第二膜3017由紧密聚集的纤维成分构成,因此包括硬组织。跨越从第一膜3016至第二膜3017的组织平面的填隙材料包括纤维成分3030。因为这些纤维成分3030不紧密聚集,所以填隙材料包括软组织。当面向组织的表面2850在箭头3050的方向上压入组织平面3020使得两个组织区域3011和3012分开时,第一侧表面2871和第二侧表面2872分别施加第一扩张力3041和第二扩张力3042至组织区域3011和3012上,在突起顶部2940处对准和拉伸纤维成分3030 (见图29C)。这使得当面向组织的表面2850绕着旋转轴线2830旋转时,纤维成分3030进入凹谷2910且因此被突起2920戳破和撕裂,移动出页所在平面(朝着观察者)。此外,当突起顶部2940与侧面延续时,突起顶部2940更多的侧区域也施加使组织区域3011和3012楔开的附加扩张力3043和3044,进一步增强纤维成分3030上的应变。
[0116]图30还图示了 DDM的重要方面。DDM会自动跟随组织平面。因为组织平面倾向于由硬组织界定(例如,膜、导管等等),且通过软组织跨越,DDM会凭借其差别动作,不移动进入硬组织且会进入软组织,因此跟随和分开组织平面只能从操作者那里获得很少或没有引导。这意味着操作者不需要如同对现有方法的要求那样对解剖学有详细的理解,或者,相反地,DDM使得有技术的外科医生对于解剖不确定的解剖更有信心,例如,当组织平面由于肿瘤扭曲时或当组织处于肿胀或红肿状态时)。
[0117]图31示出了面向组织的表面2850戳破且延伸破坏图30中所示的纤维成分3030时的端视图。三种纤维成分(第一纤维成分3031、第二纤维成分3032和第三纤维成分3033)已经由三个突起(分别地,第一突起2921、第二突起2922和第三突起2923)戳破。面向组织的表面2850旋转生成为由箭头3100描述的运动弧线的运动方向2840。第一纤维成分3031刚好进入第一凹谷2911并且还没有被第一突起2921戳破。第二纤维成分3032在较早的位置处及时进入第二凹谷2912并且已经由第二突起2922戳破和拉紧。第三纤维成分3033在更早的位置处及时进入第三凹谷2913并且已经进一步由第三突起2923戳破和拉紧。最后,拉紧所有的纤维成分3031、3032和3033使其破坏。
[0118]图31图示了 DDM 2800的设计的重要方面。因为凹谷从一个侧表面2871跨越至相对的侧表面2872,各个凹谷产生横跨DDM 2800的端部的开放空间,拉紧的纤维成分能进入DDM 2800的端部,因此,有利于它们被突起戳破。
[0119]要重点注意的是DDM 2800没有如早前描述的给出其表面纹理的任何部分的小突起的阵列。相反,DDM 2800的所有表面是光滑的,优选地,拥有低摩擦表面。DDM 2800的表面特征的形状和结构是其具有有差别地解剖复合组织的能力的原因。事实上,当与组织接触的所有DDM表面使用例如,外科润滑油润滑时,DDM 2800工作状态最佳。
[0120]图32示出了完整的差别解剖器械的一种实施例的分解视图。差别解剖器械3200整个由器械手柄3212组
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