用于内窥镜式和机器人辅助式外科手术的缝合线递送工具以及方法_3

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伤口的一端(相比于另一端而言) 开始并且可利用距过渡部分144较远的缝合针来缝合伤口的较长部分。这允许医生使用其 优势手通过缝合线的较长臂来缝合伤口的绝大部分。缝合线的较长臂为过渡部分和距过渡 部分较远的缝合针之间的缝合线部分。
[0074] 图IB示出了部分142中的自固位缝合线102的放大视图。如图IB所示,多个固位 体130分布在丝线120的表面上。自固位缝合线在调配到组织内之后的固定需要固位体末 端132穿透到周围组织内,由此导致组织被捕获在固位体130和缝合丝线120的主体之间。 接触被捕获在固位体130和缝合丝线120的主体之间的组织的固位体130的内表面134在 本文中称为"组织接合表面"或"内固位体表面"。如图IB所示,每个固位体130均具有尖 端132和组织固位体表面134。当自固位缝合线102沿箭头136的方向移动时,固位体130 紧靠丝线120的主体平展地放置。然而,当自固位缝合线102沿箭头138的方向移动时,固 位体130的尖端132接合围绕丝线120的组织并且导致固位体130从丝线120张开且利用 组织接合表面134来接合组织,由此阻止缝合线沿此方向的移动。
[0075] 在可供选择的实施例中,可将小拭子应用至自固位缝合线系统。图IH示出了位于 自固位缝合线系统100的过渡区域144中的小拭子124。在一些实施例中,小拭子124可 带有有助于识别缝合线和/或其特性的标记物/编码128。小拭子124具有可穿过缝合线 120的一个或多个小孔126,如图所示。作为另外一种选择,可通过例如焊接、夹持、胶粘、和 /或熔合来将小拭子粘合和/或机械地固定至缝合线120。小拭子126可用于定位过渡区 域、提供阻挡件以使得小拭子仅可被牵拉穿过组织直至小拭子接触组织、和/或为组织和 器官提供支承,仅以上述若干用途为例。小拭子126可呈多种形式,包括可支承组织的较宽 部分。
[0076] 自固位缝合线的下述能力为相比于普通缝合线也提供优越性的特征,即,甚至在 不存在由结施加至缝合线的张力的情况下将组织锚固并保持固定。当闭合承受张力的伤口 时,此优点自身以若干方式表现出来:(i)自固位缝合线具有多个固位体,由此相比于将张 力集中在分立点的带结间断式缝合线而言可分散沿缝合线的整个长度的张力(通过提供 数百个"锚固"点来产生优异的美容效果并且降低缝合线将"滑脱"或拉出的机率);(ii) 可按照均一的方式来闭合复杂的伤口几何形状(圆形、弧形、锯齿边缘)且可实现比间断式 缝合线更高的精确度和准确度;(iii)自固位缝合线无需"第三手",而在常规的缝合和打 结过程中通常需要"第三手"来保持整个伤口上的张力(以防止在打结期间短暂释放张力 时的"滑脱");(iv)自固位缝合线在其中在技术上难以打结的手术(例如在深部伤口或腹 腔镜式/内窥镜式手术)中为优越的;以及(V)自固位缝合线可用于在最终闭合之前来拉 近和保持伤口。因此,自固位缝合线在解剖学上紧密或深部的位置(例如骨盆、腹部、和胸 腔)中提供较容易的处理并且使得较易于在腹腔镜式/内窥镜式和微创手术中拉近组织; 这些操作均不必通过结来固定闭合。较高的精确度允许自固位缝合线用于比利用普通缝合 线可实现的更复杂的闭合(例如,具有直径失配、较大缺损、或缩拢线缝合的那些)。自固位 缝合线的优异特性在内窥镜式手术和远程外科手术中为尤其有益的。自固位缝合线有助于 克服存在于内窥镜式器械和远程外科器械中的灵巧性和灵敏性的限制。
[0077] 图IC示出了用于将自固位缝合线系统100递送到患者体内的外科手术部位的内 窥镜式缝合线递送器械150。缝合线递送器械150包括位于近端的柄部152,所述柄部152 通过细长管状构件154连接至线轴156。柄部152允许从患者的身体外面来定位和操作缝 合线递送器械150。柄部152可包括一个或多个致动器158,所述一个或多个致动器158在 一些实施例中相对彼此和/或相对柄部152进行移动以用于操作位于缝合线递送器械上的 执行器,例如外科手术剪、递送线轴等。
[0078] 细长管状构件将柄部152 (近端)连接至线轴156 (远端)。细长管状构件154为 刚性构件,所述刚性构件的尺寸设定成适配穿过入口而进入患者体内。优选的是,管状构件 154为约或小于12mm、8mm、和5mm。细长管状构件154必须足够长以穿过入口到达所需的外 科手术部位。对于腹腔镜式器械,例如,细长管状构件154具有介于180mm和450mm之间的 长度,并且通常对于成年人具有360mm的长度且对于小儿外科手术具有280mm的长度。通 常入口将具有12_或更小的直径。优选的是,入口将具有IOmm或更小的直径。在一些情 况下,入口在一些实施例中具有8mm或5mm或更小的直径。通常,较小的入口为优选的以降 低对患者组织的创伤,然而这些部分必须足够大以允许下述器械进入,所述器械具有执行 所需外科手术操作的功能。细长管状构件154和线轴156的直径将小于入口的内径以使得 在一些实施例中通过入口来引入缝合线递送器械的远端部分。
[0079] 图ID示出了包括线轴156和连接器172的筒170。连接器172允许将筒170可释 放地附接到细长管状构件154的远端。在一些实施例中,致动器158控制筒170的附接和 释放。在一些实施例中,提供一系列无菌筒170以用于手术,每个无菌筒均支承不同的自固 位缝合线。因此,在手术的过程中,缝合线递送器械150可被外科医生或者助手用于选择和 递送多个自固位缝合线系统100。在可供选择的实施例中,线轴156在一些实施例中永久性 地固定至缝合线递送器械150的末端。如图ID所示,线轴156还可包括一个或多个缝合针 坞157以用于支承自固位缝合线系统100的缝合针110、112。缝合针110、112可释放地附 接到缝合针坞157。将缝合针110、112从缝合针坞157移出以允许调配自固位缝合线102。 在一些实施例中,在调配自固位缝合线102之后将缝合针110、112放回缝合针坞157中以 允许移出缝合针110、112和任何剩余的自固位缝合线102。
[0080] 另外如图ID所示,筒170包括标记物174。如图ID所示,标记物174为QR码。QR 码是被设计为允许其内容的快速解码的机器可读矩阵码或二维条形码。具体地讲,QR码能 够在相机图像中得到快速的识别和解码。QR码在一些实施例中直接地标识缝合线的性质 并且在其他情况下标识指示缝合线性质的数据的位置(URL或其他)。然后将缝合线的性 质与提供给外科医生的外科手术部位图像一起显示(参见图1G)。所显示的信息允许外科 医生来确认筒中装载有所需的缝合线。尽管在图ID中示出了 QR码,但可能的标记物包括 但不限于:在可见光频率范围内可见的标记物;字母数字标记物、QR码标记物、肉眼不可见 但在外科手术应用条件下能够观察到的标记物;可在非可见光辐射频率范围内辨识的标记 物;可利用超声检测的标记物;机器可读的标记物;人类可读的标记物;在一些实施例中远 程读取的标记物;本身为有源标记物的标记物(包括RFID);以及本身为无源标记物的标记 物(包括无源RFID)。可与标记物相关的缝合线性质包括但不限于:长度、直径、材料、缝合 针、固位体的存在、固位体的缺失、来源/商标、和/或其他固定性质。除了固定或静态性质 之外,可使用标记物来标识动态性质。例如,通过正放置到筒上的力产生的筒和/或缝合线 的移动可引起标记物的移动,并且这种移动可被远程外科手术系统记下以便跟踪筒和缝合 线的变化位置。这种移动可为平移移动或旋转移动。通过跟踪线轴的旋转移动,例如,可跟 踪到从线轴移出的缝合线的量。另外放置在缝合线上的标记物可用于标识缝合线的变化位 置并且另外例如可用于标识缝合线上的张力。也可将标记物与语音命令远程外科手术系统 结合使用。外科医生说出所需的缝合线类型,并且远程外科手术系统随后将筒装载到位于 远程外科手术系统的臂上的工具的末端上以便调配到患者体内。
[0081] 线轴156被安装到细长管状构件154的远端并且其尺寸设定成使其可通过入口滑 动到患者体内。线轴156支承自固位缝合线系统100,由此允许将自固位缝合线系统100 通过入口递送到患者体内的外科手术部位。图IE示出了通过入口 160引入到患者162体 内的缝合线递送器械150的远端部分。通过入口 160处的套管164来插入缝合线递送器械 150。在一些实施例中,将缝合线递送器械150滑入和滑出套管164,如通过箭头166所示。 缝合线递送器械150和套管164也可围绕入口 160枢转,如通过箭头168所示。因此,缝合 线递送器械150允许将线轴156递送到患者162体内的外科手术部位。
[0082] 图IF示出了将自固位缝合线系统100递送到患者体内的外科手术部位。如图IF 所示,内窥镜180利用一个或多个光源182来照亮外科手术部位。内窥镜180还通过一个 或多个成像装置184来对外科手术部位成像。内窥镜180因而照亮外科手术部位。虚线 圆圈186指示在一些实施例中传输至外科医生的视野。应当注意,已插入缝合线递送器械 150以便将筒170的线轴156定位到视野内。一个或多个内窥镜式外科器械190的端部执 行器(剪刀、镊子等等)也出现在视野中。外科医生可操作内窥镜式外科器械190以抓住 由线轴156支承的缝合针110、112。外科医生随后可操作内窥镜式外科器械190以将自固 位缝合线102调配到组织192内。在调配自固位缝合线102之后,外科医生可操作内窥镜 式外科器械190以将缝合针110、112放回到线轴156中并且截断任何未使用的自固位缝合 线102。然后可从外科手术部位移出缝合线递送器械150,由此从患者体内移出缝合针和任 何多余的自固位缝合线102。
[0083] 图IG示出了位于显示器196上的显示给外科医生的图IF的外科手术部位的图像 194的实例。虚线圆圈186指示可得自内窥镜(未示出)的视野。应当注意,已插入缝合线 递送器械150以便将筒170的线轴156定位到视野186内。筒170的标记物174在图像中 为可见的。与显示器196相关的计算机系统识别并且翻译标记物174。如图IG所示,将与 标记物174相关的缝合线性质信息176在图像194中显示给外科医生。所显示的信息允许 外科医生来确认筒中装载有所需的缝合线。所显示的信息可为静态或动态的信息。例如, 在已识别缝合线时,图像显示系统还可显示与该缝合线相关的其他缝合线性质信息176。例 如,可将由内窥镜式工具或其他工具感测的张力显示为所识别缝合线的最大标称张力的百 分比曲线图。
[0084] 机器人辅助式缝合线涕送系统
[0085] 如上文所述,已开发出微创远程外科手术系统,以提高外科医生在体内外科手术 部位内工作时的灵巧性以及允许外科医生从远程位置来对患者进行手术。在远程外科手术 系统中,将外科手术部位的图像在控制台处提供给外科医生。当观看位于合适显示器上的 外科手术部位的图像时,外科医生通过操纵控制台的输入装置来对患者执行外科手术。输 入装置控制机械臂,所述机械臂定位和操纵外科手术器械。在外科手术期间,远程外科手术 系统可提供多种外科器械或具有端部执行器(如,组织抓紧器、烧灼器、缝合针驱动器等) 的器械的机械致动和控制,所述端部执行器响应母机控制装置的操作来为外科医生执行多 种功能,例如,保持或驱动缝合针、抓紧血管、或解剖组织等。Intuitive Surgical,Inc.的 DA VINQk .外科手术系统为MIS远程外科手术系统的一个实例。
[0086] 在远程外科手术中,在一些实施例中可利用此前参照图1C-1G所述的缝合线递送 器械150来将包括自固位缝合线系统的缝合线引入到外科手术部位。可由外科医生来手动 地操作缝合线递送器械。然而,这需要外科医生离开工作站。作为另外一种选择,可由外科 手术助手来手动地操作缝合线递送器械150。然而,这需要助手在看不到由工作站提供的可 视化图像的情况下来手动地插入缝合线递送器械。根据本发明的另一个实施例,提供了接 合远程外科手术系统的缝合线递送器械。在外科医生的命令下使用缝合线递送器械以将自 固位缝合线递送到外科手术部位。这种缝合线递送器械有利地支持远程外科手术系统的下 述能力,即在工作站处的外科医生的控制下并且利用远程外科手术系统的可视化能力来将 自固位缝合线精确地递送到外科手术部位。此外,在一些实施例中,缝合线递送操作的某些 部分为安全地自动化的,以有利于在初始安装之后在外科医生的控制下来将缝合线重复性 地递送和抽取至外科手术部位。外科医生利用控制台的一个或多个输入装置来控制缝合线 递送器械,所述输入装置可包括例如开关、键盘、运动控制器、和/或语音输入装置。
[0087] 图2A示出了适于结合远程外科手术系统使用的缝合线递送工具250。缝合线递送 工具250包括位于近端的壳体252,所述壳体252通过工具轴254连接至包括线轴256的 端部执行器。壳体252可安装至机械臂240的接口 246以允许从患者体外来定位和操作缝 合线递送工具250。缝合线递送工具250包括安装在工具轴254的远端的线轴256。线轴 256支承自固位缝合线系统100,由此允许将自固位缝合线系统100通过套管/导引器264 递送到患者体内的外科手术部位。线轴256的尺寸设定成使其可通过套管/导引器264滑 动到患者体内。
[0088] 工具轴254将壳体252 (近端)连接至线轴256 (远端)。工具轴254为刚性构件, 所述刚性构件的尺寸设定成适配穿过入口而进入患者体内。作为另外一种选择,工具轴可 为柔性的。工具轴自身可通过远程外科手术系统进行控制以使得工具轴可"曲折行进"至 所需位置。工具轴254必须足够长以穿过入口到达所需的外科手术部位。工具轴254和线 轴256的直径必须足够小以使得外科手术工具250的远端部分在一些实施例中穿过套管工 具导引器/入口 264而引入到患者体内。工具轴254可包括一个或多个机械连接件以用于 将得自壳体中的齿轮258的运动传送至工具轴254远端的端部执行器。
[0089] 图2A还示出了机械臂240的一部分,在一些实施例中缝合线递送工具250被安装 至所述机械臂240。缝合线递送工具250 (或另一个工具)的壳体252在一些实施例中可 释放地安装至机械臂240上的接口 246。壳体252包括一个或多个夹片253,所述夹片253 接合接口 246上的配合结构以将壳体252固定至接口 246。应当注意,接口 246可沿着导 轨247向上和向下移动以将工具滑入和滑出套管/工具导引器264。通过换能器/致动器 来实现接口 246沿导轨247的移动。导轨247为足够长的,以使得当接口 246移动到导轨 的近端(距患者最远的末端)时,安装至接口的缝合线递送工具250完全从套管/工具导 引器264缩回。因此,在一些实施例中,当接口 246位于导轨的近端时,缝合线递送工具250 与接口 246相配合或者从接口 246释放。然后可利用换能器/致动器将接口 246沿着导轨 247推进至入口 264,由此穿过入口 264来插入缝合线递送工具250。
[0090] 如图2A所示,缝合线递送工具250的壳体252可包括一个或多个齿轮258以控制 缝合线递送工具250的部分的移动/操作。接口 246包括多个电动齿轮248,当壳体252 被安装至接口 246时所述多个电动齿轮248与壳体252的多个齿轮258相啮合。这允许接 口的电动齿轮248用于旋转工具轴254和/或线轴256和/或操作缝合线递送工具的其他 机械操作。例如,在一些实施例中,缝合线递送工具250包括位于其远端的抓紧器或切割 器,所述抓紧器用于抓紧从患者移除的缝合针,所述切割器用于在手术期间切割缝合线;所 述抓紧器或切割器在一些实施例中由电动齿轮248借助壳体252的配合齿轮258来进行操 作。
[0091] 图2B和2C示出了安装至机械臂240的缝合线递送工具250。通过一个或多个夹 片253 (未示出)来将壳体252固定至接口 246。当壳体252被安装至接口 248时,一个或 多个释放杆257为可触及的,以在需要时释放夹片253 (未示出)。线轴256在一些实施例 中永久性地附接到缝合线递送工具250或者可形成下述筒的一部分,所述筒在一些实施例 中可释放地附接到缝合线递送工具250。在一些实施例中,线轴永久性地或可释放地附接到 缝合线递送工具250的固定位置。线轴256固定至(在此实例中)缝合线递送工具250的 远端。为了将线轴256引入到对象内的外科手术部位,首先将接口 246移动至导轨247的 近端(距患者最远的末端)。然后将带有线轴256的缝合线递送工具250的壳体248与机 械臂240的接口 246相配合,如图2B所示。然后将接口 246沿着导轨247朝患者线性地推 进。接口 2
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