技術(shù)領(lǐng)域

本公開針對用于骨頭切割或整形的外科手術(shù)系統(tǒng)，且特別是，針對外科手術(shù)系統(tǒng)的外科手術(shù)解剖工具。

背景技術(shù)：

在使用切割工具的外科手術(shù)操作期間，外科醫(yī)生經(jīng)常通過精確控制切割工具的能力來平衡切割工具的侵襲性。隨著外科醫(yī)生控制切割器械以增加侵襲性，潛在地減少了手術(shù)操作的時(shí)間段，外科醫(yī)生可能控制不太精確。而非侵襲性切割可能更精確，但是其會(huì)增加手術(shù)操作的時(shí)間段。

在侵襲性切割期間減小的精確性的一部分可能是工具顫動(dòng)的結(jié)果。可能由于若干原因發(fā)生工具顫動(dòng)。一個(gè)原因是排屑槽的間隔。具有“成對的”排屑槽或偶數(shù)個(gè)排屑槽的切割工具可能由于一個(gè)切割邊緣與組織接合的同時(shí)另一個(gè)切割邊緣從組織脫離而顫動(dòng)，或者當(dāng)多個(gè)接合的排屑槽的切割深度變化、產(chǎn)生不對稱的力時(shí)可能出現(xiàn)顫動(dòng)。此外，工具顫動(dòng)可能由排屑槽中的組織沒有在排屑槽重新與組織接合之前從排屑槽離開所導(dǎo)致。在會(huì)產(chǎn)生相對較大的組織切片的侵襲性切割期間，這可能會(huì)被復(fù)合。

本公開針對解決現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)缺陷的用于骨頭切割或整形的外科手術(shù)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)示例性的方面中，本公開針對用于切割骨頭和其他組織的外科手術(shù)解剖工具。外科手術(shù)解剖工具可以包括遠(yuǎn)端部和近端部。柄可以在遠(yuǎn)端部和近端部之間延伸。設(shè)置在遠(yuǎn)端部的切割頭連接到柄。其具有在其內(nèi)形成有奇數(shù)個(gè)排屑槽的外表面。每個(gè)排屑槽都包括與外表面相交以形成切割刃的前角表面，以及與前角表面相對的后角表面。后角表面和前角表面形成第一角度。每個(gè)排屑槽還包括從后角表面延伸到切割頭的遠(yuǎn)端部的前導(dǎo)斜角表面，前導(dǎo)斜角表面和前角表面形成與第一角度大致相同的第二角度。

在一個(gè)方面中，奇數(shù)個(gè)排屑槽包括三個(gè)排屑槽。在其他方面中，第一角度和第二角度是鈍角。在其他方面中，前導(dǎo)斜角表面包括倒角和圓角中的一個(gè)。在其他方面中，排屑槽進(jìn)一步包括在前導(dǎo)斜角表面和前角表面之間的斜面。

在其他示例性的方面中，本公開針對一種用于切割骨頭和其他組織的外科手術(shù)解剖工具，其包括柄和被連接到柄的切割頭。切割頭和柄具有中央縱軸，并且切割頭具有在其內(nèi)形成有奇數(shù)個(gè)排屑槽的外表面。每個(gè)排屑槽可以包括與外表面相交以形成切割刃的平坦前角表面，并且可以包括與前角表面相對的平坦后角表面。平坦前角表面與平坦后角表面形成鈍角。前導(dǎo)斜角表面可以從平坦后角表面延伸到外表面的遠(yuǎn)端部，并且至少一個(gè)排屑槽的前導(dǎo)斜角表面包括延伸越過縱軸的最遠(yuǎn)端。

在其他示例性的方面中，本公開針對一種用于切割骨頭和其他組織的外科手術(shù)解剖工具，其包括柄以及被連接到柄的切割頭。切割頭和柄可以具有中央縱軸和外表面。外表面可以是大致的球形且可以具有形成在其內(nèi)的三個(gè)排屑槽。在三個(gè)排屑槽的鄰接的排屑槽之間的外表面形成在大約45度至55度的范圍內(nèi)的角度。三個(gè)排屑槽中的每一個(gè)都包括與外表面相交以形成切割刃的平坦前角表面。平坦前角表面與穿過縱軸的參考平面平行且偏離該參考平面。每個(gè)排屑槽還包括與前角表面相對并且與外表面相交的平坦后角表面。平坦后角表面可以延伸到切割頭的近部，平坦前角表面和平坦后角表面可以形成在大約95度和105度的范圍內(nèi)的第一鈍角。前導(dǎo)斜角表面可以從平坦后角表面延伸到外表面的遠(yuǎn)端部。前導(dǎo)斜角表面和平坦后角表面可以形成與第一鈍角大致相同的第二角度。三個(gè)排屑槽中的至少一個(gè)排的前導(dǎo)斜角表面包括延伸越過縱軸的最遠(yuǎn)端。

在其他示例性的方面中，本公開針對具有外科手術(shù)解剖切割器組件的外科手術(shù)系統(tǒng)，其具有如本文中所描述的外科手術(shù)解剖工具。

附圖說明

通過結(jié)合附圖參考以下描述可以獲得對本公開及其優(yōu)點(diǎn)的更完整的理解。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的在病人中使用的外科手術(shù)解剖切割器組件的圖示。

圖2是包括根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器和外科手術(shù)解剖工具的外科手術(shù)解剖切割器組件的部分分解立體圖的圖示。

圖3是根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面的外科手術(shù)解剖工具的遠(yuǎn)端的等比例視圖的圖示。

圖4是根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面的外科手術(shù)解剖工具的側(cè)視圖的圖示。

圖5是根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面的外科手術(shù)解剖工具的遠(yuǎn)端的端視圖的圖示。

圖6是根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面的外科手術(shù)解剖工具的遠(yuǎn)端的側(cè)視圖的圖示。

圖7是根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面的、從圖6中的位置旋轉(zhuǎn)的、圖6的外科手術(shù)解剖工具的遠(yuǎn)端的其他側(cè)視圖的圖示。

圖8是根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面的外科手術(shù)解剖工具的遠(yuǎn)端的端視圖的圖示。

圖9是根據(jù)本公開的其他示例性方面的外科手術(shù)解剖工具的遠(yuǎn)端的等比例視圖的圖示。

圖10是根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面的外科手術(shù)解剖工具的側(cè)視圖的圖示。

圖11是根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面的、從圖10中的位置旋轉(zhuǎn)的外科手術(shù)解剖工具的其他側(cè)視圖的圖示。

圖12是根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面的外科手術(shù)解剖工具的遠(yuǎn)端的端視圖的圖示。

圖13是根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面的外科手術(shù)解剖工具的遠(yuǎn)端的、在其關(guān)于骨頭組織在該組織中切割了一段路線時(shí)的端視圖的圖示。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在詳細(xì)地參考本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，在附圖中示出了其示例。只要有可能，在附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來指示相同的或相似的部分。

本公開針對外科手術(shù)解剖切割器組件，其包括在外科手術(shù)過程中驅(qū)動(dòng)外科手術(shù)解剖工具的解剖工具驅(qū)動(dòng)器。通過減少切割期間顫動(dòng)的發(fā)生率，解剖工具可以提供增強(qiáng)的切割控制和切割精度。這可以允許外科醫(yī)生進(jìn)行更侵襲性的解剖而不損害控制和切割精度。繼而，這可以減小一些外科手術(shù)操作所需的時(shí)間長度，使病人受益。此外，減少的顫動(dòng)可以產(chǎn)生更平滑的切口，這可以提升治愈率并減少恢復(fù)時(shí)間。

本文中公開的示例性解剖工具是具有不成對的排屑槽的外科手術(shù)鉆。如此，排屑槽自身并非精確地間隔開180度。偏離的排屑槽似乎在仍然允許相對侵襲性切割的同時(shí)提供了顫動(dòng)減少的益處。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以來自于在解剖鉆的單次旋轉(zhuǎn)期間，在一個(gè)排屑槽與切割組織結(jié)合而另一個(gè)與組織脫離的時(shí)間之間的時(shí)間上的偏離。

圖1表示病人A正在經(jīng)歷神經(jīng)手術(shù)。按照常見的做法，進(jìn)入腦或其他的神經(jīng)結(jié)構(gòu)通常要求骨頭和其它組織的精細(xì)的解剖才得以進(jìn)入。通過示例的方式，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面示出的使用解剖工具驅(qū)動(dòng)器10的解剖切割器組件被用于解剖與手術(shù)進(jìn)入部位鄰接的病人A的骨頭以及其他組織的一部分。

圖2更詳細(xì)地示出了用于解剖骨頭或其他組織的解剖工具驅(qū)動(dòng)器10。解剖工具驅(qū)動(dòng)器10包括馬達(dá)外罩12，其耦合到空氣供應(yīng)和軟管組件14，該組件向馬達(dá)外罩12中的馬達(dá)供應(yīng)壓縮空氣并將低壓廢氣從手術(shù)部位排出。解剖工具驅(qū)動(dòng)器10進(jìn)一步包括連接到解剖工具100的附接外罩16。參考圖3至圖5更詳細(xì)地描述解剖工具100。

圖3示出了遠(yuǎn)端部的等比例視圖，圖4示出了解剖工具100的側(cè)視圖，并且圖5示出了遠(yuǎn)端部的端視圖。參考這些附圖，在這個(gè)示例中，解剖工具100是外科手術(shù)鉆，其包括通過延伸的柄或軸106連接的近端部102和遠(yuǎn)端部104。柄106具有限定了近端部102和遠(yuǎn)端部104的中心線的縱軸。在一個(gè)實(shí)施方式中，柄106包括在大約0.030英寸至0.150英寸范圍內(nèi)的直徑。

在圖2中，近端部102被安排為與馬達(dá)部12中的軸接合并由該軸驅(qū)動(dòng)，但是其穿過附接外罩16并由附接外罩16支撐。在這個(gè)示例中，近端部102包括當(dāng)在剖面中觀察時(shí)的第一非圓形區(qū)域112、當(dāng)在剖面中觀察時(shí)的第二非圓形區(qū)域114、以及中間區(qū)域116。在這個(gè)示例中，第一非圓形區(qū)域和第二非圓形區(qū)域112、114被示出為六邊形表面且具有相同的剖面形狀。這些區(qū)域被配置為與解剖工具驅(qū)動(dòng)器10的驅(qū)動(dòng)部接合。中間區(qū)域116具有比第一非圓形區(qū)域和第二非圓形區(qū)域112、114更小的剖面面積。其可以用于與解剖工具驅(qū)動(dòng)器10接合或由解剖工具驅(qū)動(dòng)器10接合，以將解剖工具100錨定或固定在解剖工具驅(qū)動(dòng)器10中。在這個(gè)示例中，中間區(qū)域116具有圓形剖面，其具有比第一非圓形區(qū)域112的最小的剖面寬度更小的直徑。

遠(yuǎn)端部104包括被連接到柄106的切割頭120。切割頭120的橫剖面大于柄106的直徑。切割頭120被示出為具有外表面122的外科手術(shù)切割鉆。在這個(gè)示例中，外表面122是大致的球形。在其他實(shí)施方式中，切割頭120可以具有比柄106的至少一部分更小的剖面。在一個(gè)實(shí)施方式中，柄106包括延伸到切割頭120的具有彎曲的或錐形的表面的頸部。

切割頭120形成有被形成在外表面122中并且圍繞切割頭120均勻地間隔開的三個(gè)對稱的切割排屑槽124。每個(gè)切割排屑槽124都包括與外表面122形成切割刃128的前角表面126，并且包括鄰接前角表面126的后角表面130。切割頭120的遠(yuǎn)端區(qū)域包括被示出為通向后角表面130的倒角部132的前導(dǎo)斜角表面。斜面134將倒角部132連接到前角表面126。如可以看出的，切割刃120從球形切割頭120的最遠(yuǎn)端部到該切割頭120的近側(cè)形成平滑的弧線。

在這個(gè)示例中，前角表面126是橫跨其長度的平坦表面。在此，前角表面126偏離穿過縱軸108的平面但是與其平行。因此，前角表面126位于不與解剖工具100的中心線或縱軸108相交的平面上。雖然被示出為在中心線之后偏離，但是在其它實(shí)施方式中，前角表面126在穿過縱軸的平面之前或在其前面偏離但是與其平行，以給予期望的前角。在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)置前角表面使得穿過前角的平面與用于不偏的前角的軸相交。雖然被示出為平坦的，但是在其他實(shí)施方式中，前角表面126表面是斜角的或由螺旋形形成。

后角表面130形成了排屑槽124的相對側(cè)，并且，雖然考慮到額外的角度，但是與前角表面126一起形成在大約85度至120度的范圍內(nèi)的角度θ。在一個(gè)實(shí)施方式中，角度θ在大約95度至105度的范圍內(nèi)，且在其他實(shí)施方式中，角度是大約100度。后角表面從倒角部132延伸到切割頭120的近部。解剖工具100的不同實(shí)施方式包括在前角表面126和后角表面130之間的角度，其是銳角、直角或鈍角。在一些實(shí)施方式中，角度θ在大約90°和100°的范圍內(nèi)。

最好如在圖4中看到的，倒角部132從后角表面130到切割頭120的遠(yuǎn)端成斜角。在示出的示例中，以從橫穿軸108的線下落大約20度與70度之間測量的角度α來切割倒角部132。在一個(gè)示例中，倒角部132形成有在大約35度至45度的范圍之間的角度α，且在一個(gè)示例中，角度α是大約40度。形成角度α使得倒角部132的端部延伸越過中心線或軸108，如在圖4中可以看出的。此外，在示出的實(shí)施方式中，相對于前角表面126形成倒角部132，以形成與在后角表面130和前角表面126之間形成的角度θ大致上相對應(yīng)的角度。

圖5示出了斜面134如何與切割頭120的外表面122相交以在切割頭的最遠(yuǎn)端與外表面122形成前導(dǎo)表面。斜面134使切割刃128成斜角以使得每個(gè)排屑槽124都獨(dú)立于其他排屑槽且不與其他排屑槽相交，盡管它們延伸越過中心線或軸108。在示出的實(shí)施方式中，切割頭120雖然為球形，但是其包括被釬焊到柄106的、被切去頂端的近端。

圖6至圖8示出了解剖工具的另外的實(shí)施方式，在此標(biāo)記為附圖標(biāo)記200。解剖工具200的特征的一些尺寸、角度和形狀與上文所述的相似，且將不在此重復(fù)。解剖工具200包括與上文參考解剖工具100討論的柄和近端相似的柄206和近端。因此，這些在此將不做出進(jìn)一步描述。

解剖工具200包括具有球形外表面222的切割頭220，其具有在其內(nèi)形成的三個(gè)切割排屑槽224a至224c，其中每個(gè)切割排屑槽224a至224c都具有分別的平坦前角表面226a至226c，其與外表面222相交以形成分別的切割刃228a至228c。后角表面230a至230c形成與每個(gè)切割排屑槽224a至224c的每個(gè)分別的前角表面226a至226c相對的壁。如上文描述的，在一個(gè)實(shí)施方式中，前角表面226與穿過中心線或軸208的平面平行但是偏離該平面。在其他實(shí)施方式中，前角表面226形成穿過中心線或軸208的平面。

解剖工具200包括彼此不同的切割排屑槽，而不是如參考解剖工具100所公開的具有相同的排屑槽。在這個(gè)示例中，每個(gè)切割排屑槽224a至224c都包括被示出為從其最遠(yuǎn)端延伸到后角表面230的倒角或圓角232a至232c的分別的前導(dǎo)斜角表面。但是，每個(gè)排屑槽224a至224c的倒角或圓角232a至232c都具有不同的深度或曲率。這可以參考圖6來理解，其中每個(gè)倒角或圓角都被設(shè)置為不同的尺寸。

圖7和圖8各自示出了切割頭220的側(cè)視圖的圖示，其示出了沿著解剖工具200的不同排屑槽的曲率。圖7示出了后角表面230c和倒角或圓角232c的輪廓。圖8示出了后角表面230a和倒角或圓角232a的輪廓。如通過比較可以看出的，圖8中的倒角或圓角232a大致上比圖7中的倒角或圓角232c更大。如在圖8中可以看出的，前導(dǎo)斜角表面包括倒角和圓角。圓角連接倒角和后角表面230a。此外，前角表面228延續(xù)了后角表面230和倒角或圓角232的全長。即，解剖工具200不包括斜面。但是，由于在示例性的工具200中倒角或圓角232通過排屑槽變化，因此前角表面的表面面積也從排屑槽到排屑槽而變化。如通過比較圖7和圖8所看出的，前角表面226a的面積大于前角表面226c的面積。類似地，切割刃的長度從排屑槽到排屑槽而變化，且切割刃228a的長度大于切割刃228c。此外，如圖8中所示出的，切割排屑槽224a中的倒角或圓角232a延伸越過中心線或軸208，同時(shí)切割排屑槽224b和224c不延伸越過中心線或軸208。

圖9至圖12示出了解剖工具的另外的實(shí)施方式，在此標(biāo)記為附圖標(biāo)記300。解剖工具300的特征的一些尺寸、角度和形狀與上文所述的類似，且將不在此重復(fù)。解剖工具300包括與上文討論柄和近端類似的柄306和近端。

解剖工具300包括具有外表面322的切割頭320，其具有在其內(nèi)形成的切割排屑槽324，其中每個(gè)切割排屑槽324都具有與外表面322相交以形成分別的切割刃328的分別的前角表面326。在此，切割排屑槽324大致上具有相同的形狀，因此其全部標(biāo)記為相同的附圖標(biāo)記。

在這個(gè)實(shí)施方式中，前角表面326是螺旋形，其具有前導(dǎo)部340和尾部342。螺旋角增加了有效的剪切作用，從而減少了在骨頭切割過程中產(chǎn)生的切割力和熱量。也可以改進(jìn)碎屑的排出。在切割期間，隨著鉆圍繞縱軸308旋轉(zhuǎn)，前導(dǎo)部340是在切割動(dòng)作期間接合骨頭組織的第一部分，而尾部342跟在前導(dǎo)部340之后。這可以在切割期間向三個(gè)排屑槽的鉆提供額外的穩(wěn)定性，這是因?yàn)橥ㄟ^漸進(jìn)的側(cè)向動(dòng)作施加了來自骨頭組織的阻力。這使得切割力更恒定，有更少的顫動(dòng)機(jī)會(huì)。螺旋形使前導(dǎo)部340先接合骨頭，且切割刃的剩余部分在非常短的時(shí)間段后接合骨頭，而不是排屑槽的整個(gè)切割刃一次接合骨頭。這減少了振動(dòng)和阻尼，產(chǎn)生了更高水平的穩(wěn)定性。

在這個(gè)實(shí)施方式中，分別的前角表面326的前導(dǎo)部340與穿過中心線或軸308的平面平行，但是其從該平面的前面偏離。在其他實(shí)施方式中，前角表面326的前導(dǎo)部340形成穿過中心線或軸308的平面或形成在穿過中心線或軸308的平面后面的平面。如在圖12中可以看出的，前緣在中心點(diǎn)前面延伸并越過中心點(diǎn)。

圖12示出了解剖工具300的端視圖，其具有參考邊界346，其創(chuàng)造了與解剖工具300的切割刃328相交的圓。雖然在剖面中被示出為線，但是在一個(gè)示例中，參考邊界346是與切割刃328相交的球形邊界。解剖工具300的切割刃328與球形參考邊界346相交。但是，在剖面中，外表面322從參考邊界346向內(nèi)逐漸變細(xì)。如在圖12中可以看出的，外表面322包括錐形部348，其后跟著彎曲部350。錐形部348從切割刃沿外表面322向后延伸。錐形部348后面是彎曲部350，其形成有作為阿基米德螺線或凸輪表面的變化的半徑。利用附圖標(biāo)記351來標(biāo)記作為錐形部和彎曲部350的結(jié)果形成的凸輪退切量。這提供了最大間隙，其允許鉆在不受到來自與新切割表面接合的外表面322的過度干擾的情況下推進(jìn)到骨頭組織。這可以幫助減少如果外表面要與骨頭組織接合或摩擦的情況下可能產(chǎn)生的熱。

后角表面330形成了與每個(gè)切割排屑槽324的每個(gè)分別的前角表面326相對的壁。在解剖工具300的實(shí)施方式中，排屑槽324大致上全部相同，且與上文描述的前角表面類似。參考線352指出了切割頭320的腹板厚度。腹板厚度是切割頭的固體部分的最小直徑。當(dāng)使用圖12中示出的三個(gè)排屑槽時(shí)，腹板厚度具有大約等于切割刃328的半徑的一半的半徑。其他的實(shí)施方式具有更大或更小的腹板厚度。在一個(gè)實(shí)施方式中，腹板厚度半徑在切割刃328的半徑的大約40％到80％的范圍內(nèi)。

圖10至圖11各自示出了切割頭320的側(cè)視圖的圖示，其示出了沿著解剖工具300的不同排屑槽的曲率。圖10示出了后角表面330c和倒角或圓角332c的輪廓。圖11示出了前角表面326和切割刃328的輪廓。如通過比較可以看出的，前角表面328形成了從前導(dǎo)部340延伸到尾部342的螺旋形。

圖13示出了在切割環(huán)境中示例性的外科手術(shù)解剖工具300。在該視圖中，切割工具300的仰視圖在骨頭組織結(jié)構(gòu)370中切割了一段路線，其中為了顯示切割工具，骨頭組織結(jié)構(gòu)370是透明的。

在圖13中，解剖工具300的切割刃328被示出為與骨頭結(jié)構(gòu)370接合且切割來自骨頭結(jié)構(gòu)370的物質(zhì)。切割刃328也是僅接合到骨頭結(jié)構(gòu)370內(nèi)。如可以看出的，在該時(shí)間點(diǎn)，僅有兩個(gè)切割刃328接合到骨頭組織370中。第三切割刃328從與骨頭結(jié)構(gòu)的接合中移出。因?yàn)榕判疾郾舜似x且不直接彼此相對，所以切割刃328在切割刃328接合骨頭結(jié)構(gòu)之前從與骨頭結(jié)構(gòu)的接觸中移出。在解剖鉆的單次旋轉(zhuǎn)期間，一個(gè)切割刃接合組織與分開的切割刃脫離組織的時(shí)間之間的時(shí)間差可以提供顫動(dòng)減少的優(yōu)點(diǎn)。因此，在任何單一時(shí)間點(diǎn)，三個(gè)切割刃中僅兩個(gè)與骨頭結(jié)構(gòu)接觸。

雖然示例性的解剖工具是具有三個(gè)排屑槽的鉆，但是解剖工具可以具有額外的不成對的排屑槽。例如，解剖工具的一個(gè)示例包括5個(gè)排屑槽。在使用中，奇數(shù)個(gè)排屑槽可以在骨頭或切割期間導(dǎo)致水平降低的顫動(dòng)。由于通過使解剖工具圍繞其縱軸旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生切割，因此奇數(shù)個(gè)排屑槽使初始的切割刃接合和切割刃脫離的時(shí)間偏離。該時(shí)間上的偏離被認(rèn)為在仍然允許侵襲性的切割動(dòng)作的同時(shí)減少了顫動(dòng)的發(fā)生率。此外，由于排屑槽中的至少一個(gè)具有延伸越過縱軸或中心線的切割刃，因此外科醫(yī)生握持切割器的角度不像不是這樣的切割器那樣苛刻。

顯然，可以改變或修改上文公開的特定的說明性實(shí)施方式，且所有這樣的變化都被認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。