專利名稱：用于切割和凝固的超聲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及超聲外科系統(tǒng)，并且更具體地講涉及允許外科醫(yī)生進行組織切割和凝固以及增強的組織解剖的超聲裝置。
背景技術(shù)：
超聲外科器械憑這種器械的獨特的性能特性而在外科手術(shù)中日益得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)具體器械構(gòu)型和操作參數(shù)，超聲外科器械能夠通過凝固提供基本上同時的組織切割和止血，從而有利地使患者創(chuàng)傷最小化。切割動作通常通過器械遠端處的端部執(zhí)行器或刀頭來完成，該端部執(zhí)行器將超聲能量傳輸?shù)浇佑|端部執(zhí)行器的組織。具有這一性質(zhì)的超聲器械可以被構(gòu)造用于開放性外科用途、腹腔鏡檢查的或內(nèi)窺鏡檢查的手術(shù)操作，包括機器人輔助操作。一些外科器械將超聲能量用于精確切割和受控凝固兩者。與電外科使用的溫度相t匕，超聲能量切割和凝固使 用更低的溫度。通過高頻振動(例如，每秒55，500次)，超聲刀使組織中的蛋白變性以形成粘性凝固物。刀片表面施加于組織上的壓力使血管收縮并允許所述凝固物形成止血密封。切割和凝固的精度受外科醫(yī)生的技術(shù)以及對功率電平、刀刃、組織牽引力和刀片壓力的調(diào)節(jié)的控制。已開發(fā)出包括夾持機構(gòu)的超聲外科器械，以將組織壓在端部操縱裝置的刀片上，以便將超聲能量耦合到患者的組織。這種裝置(有時被稱作凝固器鉗剪或超聲切斷器)在美國專利No. 5，322，055,No. 5，873，873和No. 6，325，811中有所公開，這些專利中的全部均以引用方式并入本文。外科醫(yī)生通過擠壓手把或觸發(fā)器柄部來啟動夾持臂，以將夾持墊壓向刀片。夾持凝固器構(gòu)型還允許外科醫(yī)生來解剖組織。希望提供克服當(dāng)前器械的某些缺陷的超聲外科器械。本文所述的超聲外科器械克服了這些缺陷。


然而，引用以下描述并結(jié)合附圖可以最好地理解本發(fā)明本身的構(gòu)造和操作方法。圖1為超聲外科器械的大致結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖2a為處于打開位置的分叉夾持臂的表達形式的等軸視圖；圖2b為圖2a的且處于閉合位置的分叉夾持臂的表達形式的等軸視圖；圖3a為組織解剖中所用的現(xiàn)有技術(shù)夾持臂和刀片的圖示；圖3b為組織解剖中所用的本發(fā)明的一個實施例的圖示；圖4為用于組織解剖中的鏟切運動(例如形成切口)所用的本發(fā)明的一個實施例的圖示；圖5a為處于僅凝固模式下的分叉夾持臂的替代性使用的圖示；圖5b為本發(fā)明的替代表達形式的等軸遠端視圖，所述替代表達形式處于部分打開狀態(tài)并且示出獨立夾持臂之間的間隙距離G ；圖6為本發(fā)明的替代表達形式的等軸遠端視圖，其中示出夾持臂相對刀片的接近角；圖7a為本發(fā)明的替代實施例的等軸視圖，其中示出部分覆蓋刀片的冷卻和/或保護護套；圖7b為用于冷卻和/或保護刀片的內(nèi)管的等軸視圖，其中為清晰起見已移除外管和夾持臂；圖8a為本發(fā)明的替代實施例的側(cè)正視圖，其中示出僅一個夾持臂的控制；并且圖8b為圖8a的實施例的側(cè)正視圖，其中示出兩個夾持臂的控制。
具體實施例方式在詳細闡述本發(fā)明之前，應(yīng)該指出的是，本發(fā)明的應(yīng)用或使用并不局限于附圖和具體實施方式
中詳細示出的部件的構(gòu)造和布置。本發(fā)明的示例性實施例可以實施或結(jié)合到其他實施例、變型形式和修改形式中，并可以多種方式實施或執(zhí)行。此外，除非另外指明，本文所用的術(shù)語和表達是為了方便向讀者描述本發(fā)明的示例性實施例的目的而選擇的，并不是為了限制本發(fā)明?？烧J(rèn)識到，本 文結(jié)合臨床醫(yī)生握住超聲外科手術(shù)器械的柄部組件柄部的情況來使用術(shù)語“遠側(cè)”和“近側(cè)”。因此，端部執(zhí)行器相對于更近側(cè)的柄部為遠側(cè)。還應(yīng)該理解，為方便和清晰的目的，本文還相對于臨床醫(yī)生握住柄部的情況使用(例如)“頂部”和“底部”的空間術(shù)語。然而，外科手術(shù)器械可以在許多取向和位置中使用，并且這些術(shù)語并非意圖是限制的和絕對的。術(shù)語“右”是指從使用者的角度從遠端向近端朝器械“前部”觀察時器械的右側(cè)。術(shù)語“左”是指從使用者的角度從遠端向近端朝器械“前部”觀察時器械的左側(cè)。術(shù)語“后”是指從使用者的角度從器械近端向遠端觀察時器械的使用者后部。此外，應(yīng)當(dāng)理解，下述實施例、實施例表達、實例等中的任何一個或多個可與下述其他實施例、實施例表達、實例等中的任何一個或多個結(jié)合。本發(fā)明尤其是涉及改善的超聲外科器械，所述改善的超聲外科器械被構(gòu)造為在外科手術(shù)期間進行組織解剖、切割、和/或凝固。所述器械被構(gòu)造為有利于在開放或腹腔鏡手術(shù)中觸及軟組織。通過選擇性地使用超聲能量，方便了多種用途。當(dāng)該設(shè)備的超聲組件未激活時，可根據(jù)需要操縱組織，而不進行組織切割或造成損害。當(dāng)啟動超聲組件時，超聲能量提供組織切割和凝固或者僅提供組織凝固。從以下描述將顯而易見的是，本發(fā)明的外科設(shè)備由于其簡明的構(gòu)造而特別被構(gòu)造用于一次性使用。由此，可設(shè)想到所述設(shè)備應(yīng)與外科發(fā)生器單元(其為外科系統(tǒng)的一部分或者包封在所述器械內(nèi))聯(lián)合使用，從而得自發(fā)生器單元的超聲能量為本發(fā)明的外科器械提供所需的超聲致動。應(yīng)當(dāng)理解，體現(xiàn)本發(fā)明原理的外科器械可被構(gòu)造用于非一次性使用或多次使用，以及與相關(guān)超聲發(fā)生器單元不可拆卸地一體化。然而，對于單個患者使用本設(shè)備而言，當(dāng)前優(yōu)選的是將本發(fā)明的外科器械與相關(guān)超聲發(fā)生器單元可拆卸地連接在一起。
圖1為超聲外科器械100的一個實施例的右側(cè)視圖。在圖示實施例中，超聲外科器械100可用于多種外科手術(shù)，包括內(nèi)窺鏡手術(shù)或常規(guī)開放式外科手術(shù)。在一個實施例中，超聲外科器械100包括殼體組件102、細長的內(nèi)窺鏡軸組件110、和超聲換能器114。殼體組件102包括觸發(fā)器組件104、遠端旋轉(zhuǎn)組件106、和開關(guān)組件108。細長的內(nèi)窺鏡軸組件110包括超聲波導(dǎo)113和位于波導(dǎo)遠端的端部執(zhí)行器組件112。端部執(zhí)行器112包括用于解剖組織或相互抓緊、切割、和凝固血管和/或組織的元件。殼體組件102適于在近端接納超聲換能器114。超聲換能器114機械地接合至波導(dǎo)113和端部執(zhí)行器組件112。超聲換能器114通過電纜118電連接至發(fā)生器116。盡管大部分附圖示出了可結(jié)合內(nèi)窺鏡外科手術(shù)使用的端部執(zhí)行器組件112，但超聲外科器械100可用于更多常規(guī)的開放式外科手術(shù)中。出于本文的目的，從內(nèi)窺鏡器械的角度來描述超聲外科器械100 ;然而,可以設(shè)想,超聲外科器械100的開放式形式也可包括如本文所述的相同或相似的操作組件和部件。此外，可設(shè)想外科器械100的其他實施例，如美國專利申請12/503，770中所公開的，該專利申請的內(nèi)容以引用方式并入本文。超聲換能器114將來自超聲信號發(fā)生器116的電信號轉(zhuǎn)換成機械能,所述機械能主要致使端部執(zhí)行器112的超聲換能器114和刀片2 (圖2a)部分出現(xiàn)以超聲頻率縱向振動運動的聲學(xué)駐波。在另一個實施例中，例如彎曲刀片，超聲換能器的振動運動可使得彎曲刀片在運動平面內(nèi)振動。合適的發(fā)生器為得自俄亥俄州辛辛那提市(Cincinnati，Ohio)的Ethicon Endo-Surgery公司的型號GENII。超聲外科器械100被設(shè)計為在諧振下工作,從而產(chǎn)生預(yù)定振幅的聲學(xué)駐波圖案。沿著聲學(xué)組件的任何點處的振動運動的振幅取決于沿著聲學(xué)組件測量振動運動的位置。振動運動駐波的最小或零交點通常稱為波節(jié)(即縱向運動最小的位置)，駐波的局部最大絕對值或峰值通常稱為波腹(即局部運動最大的位置)。波腹與距其最近的波節(jié)之間的距離為四分之一波長(λ /4)。

圖2a和2b公開了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的端部執(zhí)行器112，其包括分叉夾持臂4和刀片2，所述刀片2具有刀刃22和從刀刃22側(cè)向延伸的兩個密封區(qū)域18和20。刀刃22示為鋒利邊緣，然而刀刃22可為窄或?qū)挼?。此外，刀?示為直刀片，即不存在彎曲，但本發(fā)明同樣適用于如美國專利6，325，811中所公開的彎曲刀片。刀刃22提供切割區(qū)域，這樣夾持臂10、14的向下壓力將組織牽拉到刀刃22上，由此來切割組織。相鄰的密封表面
18、20產(chǎn)生血管密封。在第一實施例的一種表達形式中，密封表面18、20相比可用超聲器械具有較大的表面積，并且因此將提供較強效的組織密封。例如，應(yīng)當(dāng)理解，O. 018"的密封表面積為實現(xiàn)5mm血管密封的最低的足夠面積。密封表面18、20可增大到O. 045平方英寸至
O.10平方英寸。分叉夾持臂4包括第一和第二夾持元件10、14。各個夾持元件包括用于配合相應(yīng)密封表面18、20的組織墊12、16，如圖2b所示。組織墊12、16可由TEFLON 或任何其他合適的低摩擦材料形成。組織墊12、16還可包括不止一種合適的材料，如美國專利7，544，200以及美國專利申請序列No. 11/751，733和No. 12/357, 846中所公開的，這些專利的內(nèi)容以引用方式并入本文。在第一實施例的這種表達形式中，夾持元件10、14中的每一個通過銷軸或凸塊樞轉(zhuǎn)裝置和附接至內(nèi)管的傳動銷來附接至外管24的遠端，如此前引用的美國專利中所公開的。相比于以圖示方式示于圖3a中的常規(guī)單夾持夾具，使用端部執(zhí)行器112的組織解剖在兩方面為有利的。如圖3b所示，相比沿單個方向(由箭頭C指出)拉伸組織的現(xiàn)有技術(shù)的單夾具和刀片設(shè)計，根據(jù)本發(fā)明的分叉夾持夾具設(shè)計沿2個方向(由箭頭A和B指出)來拉伸組織以形成組織窗口或開口(即，切口)0，由此改善外科醫(yī)生在端部執(zhí)行器112的單次打開和閉合功能中來擴展組織的效率。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是，夾持元件10、14(圖2a)間的分離角β決定組織開口 O的大小并且由設(shè)計者來處理。此外，相比利用雙夾具裝置的背向切割，對于通電解剖而言，本發(fā)明的分叉夾持臂通過沿如圖4所示通過沿方向D的推動或“鏟切運動”來分離和橫切組織平面。利用現(xiàn)有技術(shù)的單夾具和刀片設(shè)計的“鏟切”可因位于背向切割刀刃背面上的夾持臂而受到抑制。本發(fā)明的分叉夾持臂實施例具有與切割刀刃位于同一側(cè)的夾持臂，以使得夾持臂將不妨礙這種運動。此實施例尤其可用于從精細結(jié)構(gòu)(例如膽囊)來分離和切割組織平面。分叉夾持臂構(gòu)型具有附加的有益效果，即如果難以獲得足夠的組織張力，則以剪切輔助方式完成橫切。現(xiàn)在參見圖5a和5b，本發(fā)明的本實施例的替代表達形式提供用于“僅凝固”操作模式。具體地講，夾持元件10和14限定所述夾持元件之間的間隙距離G，由此允許僅一個夾持元件將組織抵壓到單個密封表面上并且繞過切割刀刃。優(yōu)選的是，間隙距離G的范圍為約O. 005英寸至約O. 150英寸并且更優(yōu)選為約O. 050英寸。如圖5a所示，夾持元件10和組織墊12將血管V壓縮到密封表面18上。由于夾持元件14不接合組織V，則組織V未被拉伸跨過切割刀刃22，由此未使血管V經(jīng)受切割或剪切力。這種構(gòu)型導(dǎo)致顯著較慢的橫切時間，由此使得這種構(gòu)型尤其適于僅凝固組織，而非切割組織。參見圖6，在本實施例的替代表達形式中，刀片2限定了總刀片角α。角α為由相交的密封表面18、20形成的角并且具有約20°至約170°的范圍。夾持元件10、14還限定了接近角Θ，所述接近角Θ相對于各個密封表面18、20的法線N限定出沿箭頭A的方向(或沿A'方向的-Θ)的運動平面，所述方向為夾持元件10、14從打開到閉合位置以及從閉合到打開位置的方向。小接近角Θ將提供較慢的時間來橫切組織，而大接近角Θ將提供較快的時間來橫切組織。因此，接近角Θ還影響組織凝固或止血以使得較快的切割(較大的接近角Θ)提供有效的組織凝固或密封強度，并且較慢的切割(較小的接近角Θ)提供較好的組織凝固或穩(wěn)固的 密封強度。負Θ提供不存在切割的密封(箭頭Α,)。優(yōu)選的是，無論Θ的值如何，夾持元件10、14可齊平地接觸相應(yīng)的密封表面18、20(即法線方向)。接近角Θ可為O至約45°，并且接近角-Θ可為O至約-45°。接近角Θ隨夾持元件和樞轉(zhuǎn)軸的幾何構(gòu)造而變化。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是，可通過調(diào)整夾持臂的幾何形狀以及相對于夾持臂面傾斜相應(yīng)夾持構(gòu)件的樞轉(zhuǎn)軸來實現(xiàn)非垂直接近角，同時仍保持與密封表面的齊平接觸。用于實現(xiàn)所述構(gòu)造的其他機構(gòu)由技術(shù)人員來處理。此外，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是，夾持元件10、14中的每一個的接近角Θ可為不同的。在本實施例的第一實施例的另一個表達形式中，圖7a和7b公開了有效冷卻溝槽28以使得內(nèi)管26沿著刀片2的背面延伸。穿過內(nèi)管的內(nèi)腔以及一系列小孔29將鹽水或氣流遞送至刀片2。內(nèi)管26的延伸部還充當(dāng)保護護套以防止組織意外地接觸刀片2。在第一實施例的另一個表達形式中，在圖8a和8b中示出了控制機構(gòu)以允許兩個夾持元件10、14的獨立控制。如圖所示，內(nèi)管26分成兩個獨立元件26a和26b,由此允許兩個夾持元件10、14中的每一個的獨立控制。在這種表達形式中，由(例如)彈簧鋼或鎳鈦諾制成的選擇性啟動型接合結(jié)構(gòu)32通過接合凸塊構(gòu)件36來選擇性地接合和脫離分開的內(nèi)管26b。選擇器開關(guān)34通過沿著軸軸向滑動來控制接合結(jié)構(gòu)32與分開的內(nèi)管26b接合和分離。如圖可見，選擇器開關(guān)34操作性地連接至推壓元件36、38，所述推壓元件36、38可為獨立元件或者通常接合的(例如環(huán)形的)推壓元件。使用時，可由用戶向遠端滑動選擇器開關(guān)34來接合兩個內(nèi)管26a、26b (圖8b)。這允許扳機104同時或一致地閉合兩個夾持元件10、14以將組織接合在刀片2和夾持元件10、14之間。通過向近端滑動選擇器開關(guān)(圖8a)，夾持元件10、14以錯開方式工作，這樣接合元件32從分開的內(nèi)管26b脫離，由此阻止扳機104閉合夾持元件10以接合組織并且僅使夾持元件14在密封模式下接合刀片2間的組織。盡管本實施例的表達形式示出了僅一個具有脫離能力的夾持元件，但具有兩個選擇性啟動型接合結(jié)構(gòu)將允許夾持元件10或夾持元件14的選擇性啟動、或者兩個夾持元件
10、14的選擇性啟動。這可通過具有位于各個接合元件30、32的相對端的接合凸塊來完成。接合結(jié)構(gòu)可具有不同的形狀并且每個內(nèi)管側(cè)可存在不止一個接合凸塊。盡管已經(jīng)通過描述若干實施例說明了本發(fā)明，但申請人并非旨在將所附權(quán)利要求書的精神和范圍限定或限制到這些細節(jié)上。在不脫離本發(fā)明的范圍的條件下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進行許多變型、更改和替代。此外，作為另外一種選擇，可將與本發(fā)明相關(guān)的每一個元件的結(jié)構(gòu)描述為用于提供由該元件執(zhí)行的功能的方式。因此，本發(fā)明旨在僅受所附權(quán)利要求書的精神和范圍的限制。`
權(quán)利要求
1.一種超聲醫(yī)療裝置，包括具有近端和遠端的超聲波導(dǎo)；超聲致動的刀片，所述刀片附接至所述波導(dǎo)的遠端，其中所述刀片具有第一組織接觸表面和第二組織接觸表面；第一夾持臂，所述第一夾持臂具有組織接觸表面且能夠相對所述刀片樞轉(zhuǎn)并且具有打開位置和閉合位置，在所述打開位置所述第一夾持臂的至少一部分與所述刀片間隔開，在所述閉合位置所述第一夾持臂的組織接觸表面鄰近所述刀片的第一組織接觸表面；以及第二夾持臂，所述第二夾持臂具有組織接觸表面且能夠相對所述刀片樞轉(zhuǎn)并且具有打開位置和閉合位置，在所述第二夾持臂的打開位置所述第二夾持臂的至少一部分與所述刀片間隔開，在所述第二夾持臂的閉合位置所述第二夾持臂的組織接觸表面鄰近所述刀片的第二組織接觸表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲醫(yī)療裝置，其中所述第一組織接觸表面和第二組織接觸表面相交以形成切割刀刃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲醫(yī)療裝置，其中所述刀片為直的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲醫(yī)療裝置，其中所述刀片為彎曲的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲醫(yī)療裝置，其中當(dāng)所述第一夾持臂和第二夾持臂處于所述閉合位置時，所述第一夾持臂和第二夾持臂限定間隙距離G。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲醫(yī)療裝置，其中所述間隙距離G在約O.005英寸至約O. 150英寸的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲醫(yī)療裝置，其中所述第一夾持臂和第二夾持臂一致地從第一打開位置移動至第二閉合位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲醫(yī)療裝置，其中所述第一夾持臂和第二夾持臂以錯開方式工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲醫(yī)療裝置，其中所述第一夾持臂限定從所述打開位置到所述閉合位置的運動平面，其中所述運動平面從所述刀片的第一組織接觸表面的法向偏移一接近角Θ。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超聲醫(yī)療裝置，其中所述接近角Θ在約-45°至約45°的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲醫(yī)療裝置，其中所述第二夾持臂限定從所述打開位置到所述閉合位置的運動平面，其中所述運動平面從所述刀片的第二組織接觸表面的法向偏移一接近角Θ。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超聲醫(yī)療裝置，其中所述接近角Θ在約-45°至約45°的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲醫(yī)療裝置，其中所述第一組織接觸表面和所述第二組織接觸表面相交而限定出約20°至約170°的角度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于切割和凝固的超聲裝置，其中超聲夾持凝固器組件被構(gòu)造為允許在外科手術(shù)期間來選擇性地切割、凝固、和夾持組織。所述組件包括刀片和夾持機構(gòu)，所述刀片具有第一和第二組織接觸表面，所述夾持機構(gòu)包括樞轉(zhuǎn)地安裝在所述器械的遠端部分處的第一和第二夾持臂以用于將組織分別夾持在第一和第二組織接觸表面之間。
文檔編號A61B17/32GK103054625SQ201210415399
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者R·W·蒂姆, C·J·沙布, A·L·瑪科特, R·M·亞瑟, J·B·舒爾特, J·S·吉 申請人:伊西康內(nèi)外科公司