外科手術縫合設備以及方法
【專利說明】外科手術縫合設備以及方法
[0001]相關文件的交叉引用
[0002]本申請要求2011年I月14日提交的美國臨時專利申請序列號61/461，196的優先權，其通過參引整體地合并于本文。
技術領域
[0003]本發明涉及外科手術縫合設備以及方法。
[0004]【背景技術】一些外科手術的過程需要橫切和閉合組織。這通常是當道內發生腫瘤或損傷時的胃腸道手術中的情況。典型地，在腫瘤或者受傷區域的相對側上的遠側和近側都進行橫切。例如，可通過在腫瘤近側上橫切結腸、然后在腫瘤遠側上第二次橫切來移除位于患者結腸的癌癥腫瘤。因此可移除異常組織區域，同時留下結腸的兩個剩余肢體，這兩個剩余肢體隨后接合或再結合。由于將周圍的組織暴露于結腸或其它器官的內部可大幅增加感染和相關并發癥的風險，因此期望直至肢體接合或再結合，剩余肢體都保持閉合。
[0005]線性切割器是典型地在兩個相對的鉗部之間夾緊組織并且縫合以及切割被夾緊的組織的外科手術設備。一些配置包括縫合機構，該機構典型地在切割之前或切割同時驅動成排的縫合器進入組織。這些成排的縫合器用于橫切并閉合切割器官的打開的端部，因此限制將任何周圍的器官暴露至器官的內容物。有利地，一個或多個成排的縫合器在每次切割的每側上驅動。
[0006]在上文描述的過程切割過程中，典型地使用設置在其中一個夾緊的鉗部中的縫合器推動件來驅動縫合器。縫合器推動件通過從第一夾緊鉗部下壓縫合器進入并穿過被夾緊的組織并進入在相對的夾緊鉗部中的砧部內從而形成縫合，該相對的夾緊鉗部構造成彎曲或其他形式來形成縫合閉合。為了有效地縫合組織，夾緊組織使得例如一微米的小厚度設置在兩夾緊的鉗部之間是有利的。為達到該結果，夾緊鉗部必須施加并保持相當大的夾緊力。由于驅動縫合器從其中一個鉗部進入在另一鉗部中的砧部在鉗部之間施加與夾緊力相反的力，因此當驅動縫合器進入被夾緊的組織時可能引起困難。因此在縫合過程中，需要由夾緊的鉗部施加甚至更大的夾緊力。即，夾緊的鉗部必須施加足夠的力既用以保持鉗部之間期望的組織間隙，又用以形成進入其緊固構造的縫合。高的夾緊力是有問題的，因為近側地支承的鉗部可能偏離或向外張開，因此使得沿鉗部的長度達到的均一的組織間隙是困難的。
[0007]美國專利N0.4，520，817公開了通過為運載縫合器推動件和切割器的塊體提供多個側向突出部而潛在地緩和上述問題的機構，當切割器和推動器向遠側移動時該突出部在相對的鉗部的槽中行進。這些突出部/槽接合通過在縫合推動件的區域中的鉗部之間提供局部支承來輔助保持夾緊力。然而，為了同時切割組織、壓入并形成縫合、以及克服由于突出部/槽配置造成的附加阻力，相當大的向遠側引導的力必須施加至縫合器推動件。由于美國專利N0.4，520，817的設備是需要完全訪問外科手術地點的手持單元，操作者能夠在非常靠近鉗部的位置通過推動旋鈕來手動地施加相當大的力。
[0008]一些上述操作可通過內窺鏡的方式執行，與開放的手術相比這種方式創傷更小并且允許更快的治愈，開放的手術需要大的切口以允許所需的利用手動外科手術儀器進入。內窺鏡過程典型地需要穿過小的切口點插入儀器例如穿過插管。所需的用于執行這些過程的外科手術工具通常具有從手持件或其它底座單元延伸至末端執行器的長形軸。
[0009]內窺外科手術儀器的末端執行器通常稱為儀器的“起作用的一端”。它們包括諸如通常以外科手術縫合器形式的緊固器的部件。這些末端執行器可橫切，、形成接合，阻隔人體內的內臟和血管。
[0010]由于末端執行器和軸具有相對小的直徑，因此末端執行器和軸可穿過插管插入以執行操作，而操作者從外科手術場地外部控制儀器。這種設備的缺點在于，其通常需要將由操作者手工產生的機械力從手持件或底座傳遞至末端執行器。這通過驅動軸、推桿、線纜以及延伸穿過軸的類似物完成。經由這些機構的力傳遞造成相當大的動力損失并使得精確控制極其困難。另外，這些缺點在利用柔性軸的系統中將放大。
[0011]由于這些內窺鏡儀器的機械效率低，需要相當大的遠側施加的手動力來驅動縫合器推動件和切割器的美國專利N0.4，520，817的突出部/槽配置不能很好的適用于內窺鏡末端執行器。美國專利N0.4，520，817公開了需要完全進入外科手術地點的手持單元，憑借其操作者能夠通過在非常靠近鉗部的地點推動旋扭而施加相當大的力。但是這對內窺鏡或自然腔道操作是不可行的，該內窺鏡或自然腔道操作由于最小化的患者的創傷和手術操作室時間而固有地優于打開和/或內窺鏡操作。
[0012]因此存在對末端執行器提供改進的動力傳輸的設備以及方法的需求。另外存在提供改進的在末端執行器中夾緊的設備以及方法的需求。
[0013]另外，對于末端執行器附接至柔性軸的外科手術的儀器，在有效地經由柔性軸將力傳遞至末端執行器方面存在困難是已知的。在此方面，有效的柔性縫合器將允許手術利用自然腔道或或者臍帶方法用于手術。有效的柔性軸的縫合器將允許在手術中穿過單一口前進的方法，這將導致減輕病痛、消除切口并且為患者縮短的手術操作室時間。
[0014]另外，許多外科手術的縫合器使用致動機構，其利用最通常手動操作的驅動帶。這些手動操作的設備需要操作者手動地拉動杠桿以或者提供一對一的沖程或者手動地重復拉動觸發器以達到期望的致動。這種設備依靠由操作者施加的力(例如操作者的手指和拇指之間的力)致動。在此方面，存在對不需要驅動帶并且憑借手動操作之外的方法提供動力的設備的需求。
【發明內容】
[0015]本發明的示例實施方式利用往復驅動機構，該機構允許力從控制組件傳遞至末端執行器同時完全消除對驅動帶的需求。
[0016]本發明的示例實施方式對已知的驅動機構的一對一的輸入/輸出關系進行了改進。代替提供一對一沖程、或需要手動地推動觸發器多次以達到與單一的完整沖程同樣的效果的機構，本發明的示例實施方式提供了振蕩驅動機構。振蕩驅動機構可在高速下起作用，并接收來自于在缸體內快速地向后和向前移動的活塞的輸入和輸出。由于液壓地達到該輸入/輸出力，因此不需要手動輸入，并且產生的力大于手動設備。由于該向后-和-向前跨域的距離包含在給定的距離內，因此移動可小于并且在某些情況下大幅小于為了致動給定的外科手術設備特別是手動操作的設備的末端執行器而必須橫穿的相對距離。
[0017]本發明的示例實施方式可具有一個或多個往復運動的活塞，其可執行致動外科手術儀器的一個或多個分離的步驟。在此方面，往復運動活塞快速地向后和向前移動一定距離，該距離小于在任何給定的示例外科手術設備中夾緊特征或擊發機構預期行進距離的100%。
[0018]根據本發明的示例實施方式，外科手術設備包括第一鉗部；具有相對于第一鉗部的打開位置和閉合位置的第二鉗部；托架；驅動器；以及致動器機構，該致動器構造成使驅動器往復運動，例如，以相對于第一鉗部和第二鉗部的高速相對于第一和第二鉗部平移托架。
[0019]驅動器可被液壓地致動。另外，液壓致動可包括力從控制模塊至端部操縱器的液壓傳遞。力的液壓傳遞可由設置在柔性軸中的液壓流體提供。
[0020]驅動器可包括致動條。
[0021]致動條可包括多個第一棘輪齒，其可選擇地與托架接合，以便沿第一方向平移托架。
[0022]致動條可包括多個第二棘輪齒，其可選擇地與托架接合，以便沿第二方向平移托架。
[0023]第一方向可以是相對于第一鉗部和第二鉗部的遠側方向，第二方向可以是相對于第一鉗部和第二鉗部的近側方向。
[0024]托架可包括多個第一托架齒，其構造成當致動條與托架接合時與第一棘輪齒組棘輪接合，以便沿第一方向平移托架。
[0025]托架可包括多個第二托架齒，其構造成當致動條與托架接合時與第二棘輪齒組棘輪接合，以便沿第二方向平移托架。
[0026]托架可包括例如制動桿的彈簧加載的雙向閂鎖機構，其造成為以下方式:當致動條與托架接合時，該雙向閂鎖機構與第一棘輪齒組棘輪接合，以便沿第一方向平移托架，并且當致動條與托架接合時，該雙向閂鎖機構與第二棘輪齒組棘輪接合，以便沿第二方向平移托架。該配置具有提供制動桿與第一棘輪齒組和第二棘輪齒組之間全齒咬緊和避免對托架側向加載的益處。另外，由于彈簧加載造成雙方向的閂鎖機構從接合第一棘輪齒組轉換到接合第二棘輪齒組，因此托架從遠側方向轉換至近側方向的運動不需要用戶行為，并且使機械作用最小化。在雙向閂鎖機構從接合第一棘輪齒組轉換至接合第二棘輪齒組之前和之后的在雙向閂鎖機構上的彈簧載荷可為相同的或大體相同的。
[0027]本發明的示例實施方式消除了在其它設備的情況下所需沖程的需要。這可例如通過提供在有限的物理范圍內振蕩的致動機構完成。該振蕩可由設置在例如控制模塊中的控制元件中的相應的振蕩進行驅動。
[0028]另外，控制元件的振蕩可經由液壓流體將振蕩力傳遞至設備的末端執行器中的相應驅動器。液壓流體可從控制模塊經由柔性軸延伸至末端執行器。
[0029]振蕩控制元件和/或振蕩驅動器可作為一個或多個例如液壓活塞的往復運動活塞。
[0030]根據本發明的示例方法，為了切割和/或縫合被夾緊的組織，在相對的鉗部之間夾緊組織，并通過振蕩致動器使托架相對于相對的鉗部前進。
[0031]托架可包括力傳遞條。
[0032]托架可構造為用于在托架前進以切割和/或縫合組織時在第一與第二鉗部之間施加夾緊力。由托架施加的夾緊力可以是在相對的鉗部之間的僅有的夾緊力。因此，可不需要例如用于閉合鉗部的額外的活塞，從而消除過量材料，減小制造成本，降低發生故障的風險并簡化操作。
[0033]振蕩致動可響應于操作者輸入信號執行。例如，響應于開關或其它輸入的操作，可發生振蕩。例如，輸入可以是數字式，無線數字式，和/或有線數字式的輸入機構。另外，設備可構造為當開關在第一位置時連續地振蕩致動器。另外，設備可構造為響應于在第二位置的開關而停止振蕩致動器。另外，振蕩致動可通過一個或多個數字、無線數字和/或有線數字控制信號或任何其它適合的控制系統進行控制。
[0034]根據本發明的示例實施方式，外科手術縫合設備包括第一鉗部；具有相對于第一鉗部的打開位置和閉合位置的第二鉗部；布置在第一鉗部并包括第一棘輪齒組的致動條；構造成使致動條沿第一鉗部的縱向方向振蕩地移位的棘輪活塞；具有位于第一鉗部中的至少一個縫合器和至少一個縫合器驅動槽的殼體；以及托架，該托架包括至少一個縫合器驅動楔塊，其選擇性地與致動條的第一棘輪齒組接合，以使托架沿遠側方向從近側末端位置經由殼體平移至遠側末端位置，該遠側末端位置與近側末端位置之間的距離大于棘輪條的振蕩位移的沖程長度，其中縫合器驅動楔塊適于在托架穿過殼體遠側地移動過程中將縫合器經由縫合器驅動槽抵靠著第二鉗部進行驅動。
[0035]致動條可還包括第二棘輪齒組，托架還可選擇性地與第二棘輪齒組接合，以使托架沿近側方向從遠側末端位置經由殼體平移至近側末端位置。
[0036]棘輪活塞可被液壓地致動。
[0037]外科手術縫合設備可還包括雙向閂鎖機構機構，其適于與第一棘輪齒組接合以沿遠側方向平移托架，并適于與第二棘輪齒組接合以沿近側方向平移托架。
[0038]雙向閂鎖機構機構可通過彈簧力傳遞銷與托架接合，并且可關于彈簧力傳遞銷進行彈簧加載。
[0039]致動條可包括位于遠端處的擴大的開口，該擴大的開口定尺寸成允許彈簧加載的雙向閂鎖機構機構繞彈簧力傳遞銷旋轉，以與第一棘輪齒組脫離并與第二棘輪齒組接合。
[0040]棘輪活塞可包括棘輪活塞軸，其具有位于棘輪活塞軸的遠端處的圓周凹部，致動條具有位于致動條的近端處的力傳遞肋部，力傳遞肋部構造為配合進入圓周凹部，棘輪活塞軸構造成通過圓周凹部和力傳遞肋部將力傳遞至棘輪，用于使致動條振蕩。
[0041]棘輪活塞可以是雙動式活塞。外科手術的縫合設備可還包括底座單元，該底座單元包括至少兩個單動式活塞，其中至少兩個單動式活塞中的其中一個與棘輪活塞的遠側流體連通，并且至少兩個單動式活塞中的其中一個與棘輪活塞的近側流體連通，并且其中，至少兩個單動式活塞中的每一個在棘輪活塞的遠側或近側上施加正液壓壓力或負液壓壓力。
[0042]第二鉗部可通過由托架施加在第二鉗部上的夾緊力從打開位置移動至閉合位置。
[0043]托架可包括第一托架齒組和第二托架齒組，托架可通過以下方式中的一個與致動條接合:(i)第一托架齒組與第一棘輪齒組接合以使托架沿遠側方向經由殼體平移，(ii)第二托架齒組與第二棘輪齒組接合以使托架沿近側方向經由殼體平移。
[0044]棘輪活塞可包括棘輪活塞軸和位于棘輪活塞軸的遠端處的力傳遞銷，致動條具有位于致動條近端的力傳遞槽，力傳遞銷適于配合進入力傳遞槽，棘輪活塞軸適于通過力傳遞銷和力傳遞槽將力傳遞至致動條，用于使致動條振蕩。
[0045]外科手術縫合設備還可包括位于第一鉗部的第一砧部銷槽和第二鉗部的第二砧部銷槽中的砧部樞轉活塞，砧部活塞構造成:沿遠側方向驅動砧部樞轉銷，以在第二鉗部中施加夾緊力從而將第二鉗部從打開位置移動至閉合位置，并沿近側方向驅動砧部樞轉銷，以釋放第二鉗部中的夾緊從而將第二鉗部從閉合位置移動至打開位置。
[0046]外科手術縫合設備可還包括容置棘輪活塞的活塞殼體和頭釋放閂鎖，該頭釋放閂鎖適于可釋放地將活塞殼體與第一鉗部進行接合，其中，當活塞殼體與第一鉗部接合時，棘輪活塞與致動條接合。
[0047]外科手術縫合設備還可包括具有液壓泵的底座單元和柔性軸，該柔性軸與底座單元和棘輪活塞液壓連通，其中，由液壓泵產生的液壓力可從底座單元傳遞至棘輪活塞。底座單元可包括至少兩個單動式活塞；至少兩個單動式活塞中的其中一個與棘輪活塞的遠側流體連通，并且至少兩個單動式活塞中的其中一個與棘輪活塞的近側流體連通，并且至少兩個單動式活塞中的每一個可在棘輪活塞的遠側或近側上施加正液壓壓力或負液壓壓力。外科手術縫合設備還可包括控制設備，其包括位于底座單元與棘輪活塞之間的開關，該開關可操作成選擇性地啟動液壓力從底座單元傳遞至棘輪活塞，并且選擇性地終止液壓力從底座單元傳遞至棘輪活塞。
[0048]根據本發明的示例實施方式，用于外科手術縫合的方法包括將第二鉗部從相對于第一鉗部的打開位置夾緊至相對于第一鉗部的閉合位置，振蕩地驅動棘輪活塞，通過驅動棘輪活塞使位于第一鉗部的致動條振蕩，致動條沿第一鉗部的縱向方向振蕩沖程長度，致動條具有第一棘輪齒組，通過與第一齒組棘輪接合，使托架憑借致動條的振蕩沿遠側方向從近側末端位置經由位于第一鉗部的殼體棘輪運動至遠側末端位置，殼體具有至少一個縫合器和至少一個縫合器驅動槽，并且通過使托架沿遠側方向的棘輪運動，經由至少一個縫合器驅動槽驅動至少一個縫合器，其中，遠側末端位置與近側末端位置的距離大于沖程長度。
[0049]參考附圖，在下文將更詳細地描述本發明的示例實施方式的另外的特征以及方面。
【附圖說明】
[0050]圖1是根據示例本發明的實施方式的外科手術設備的分解立體圖。
[0051]圖2示出了組裝狀態的圖1的設備。
[0052]圖3示出了不具有縫合器托架的圖1的設備。
[0053]圖4是鉗部處于閉合位置的圖1的設備的側視圖。
[0054]圖5是圖1的設備的殼體或本體組件的側視圖。
[0055]圖6示出了圖1的設備的本體組件。
[0056]圖7是圖1的設備本體組件的局部側視圖。
[0057]圖8是圖1的設備的局部正視圖。
[0058]圖9A是圖1的設備的局部頂視圖。
[0059]圖9B示出了圖1的設備的砧部活塞。
[0060]圖9C不出了圖1的設備的棘輪活塞。
[0061]圖9D是示出了設置在砧部中的砧部滑橇組件的圖1的設備的局部視圖。
[0062]圖9E是權利要求1的設備的砧部滑橇組件的分解圖。
[0063]圖1OA示出了圖1的設備的致動組件。
[0064]圖1OB示出了圖1的設備的托架。
[0065]圖1OC至1E示意性地示出了相對于權利要求1的設備的殼體的棘輪活塞位置與致動條位置之間的關系。
[0066]圖1lA不出了圖1的設備的設備殼體。
[0067]圖1lB是圖1的設備的殼體的頂視圖。
[0068]圖1lC是圖1的設備的殼體的側視圖。
[0069]圖1lD是圖1的設備的殼體的底視圖。
[0070]圖1lE是圖1的設備的殼體的正視圖。
[0071]圖1lF是圖1的設備的殼體的后視圖。
[0072]圖12A是圖1的設備的本體組件的本體缸體座的正視圖。
[0073]圖12B是對應于圖12A的截面A-A的截面視圖。
[0074]圖13A是圖1的設備的砧部的底視圖。
[0075]圖13B是圖1的設備的砧部的側視圖。
[0076]圖13C是對應于圖13B的截面B-B的截面視圖。
[0077]圖13D是圖1的設備的砧部的后視圖。
[0078]圖13E是對應于圖13B的截面C-C的截面視圖。
[0079]圖14是根據本發明的示例實施方式的外科手術設備的立體圖。
[0080]圖15示出了圖14的設備的砧部活塞。
[0081]圖16示出了圖14的設備的棘輪致動活塞。
[0082]圖17不出了具有站部活塞的圖14的設備的殼體。
[0083]圖18是具有砧部閉合活塞和力傳遞活塞的圖14的殼體的底視圖。
[0084]圖19A是圖14的設備的殼體組件的側視圖。
[0085]圖19B是圖19A的截面D的放大視圖。
[0086]圖20A示出了圖14的設備的托架。
[0087]圖20B是圖14的設備的托架的側視圖。
[0088]圖20C是圖14的設備的托架的后視圖。
[0089]圖20D是圖14的設備的托架的底視圖。
[0090]圖21A示出了圖14的設備的致動條的立體圖。
[0091]圖21B是圖14的設備的致動條的側視圖。
[0092]圖21C是圖14的設備的致動條的頂視圖。
[0093]圖2ID是對應于圖37的截面E的放大的截面視圖。
[0094]圖21E是圖14的設備的致動條的后視圖。
[0095]圖21F是圖14的設備的致動條的正視圖。
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