混合式手動和自動介入性器械及使用方法
【專利說明】混合式手動和自動介入性器械及使用方法
[0001]領(lǐng)域
[0002]本公開涉及用于導(dǎo)航患者解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)的系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及利用混合式手動和自動內(nèi)窺鏡器械進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)的系統(tǒng)和方法。
[0003]背景
[0004]微創(chuàng)醫(yī)療技術(shù)旨在降低在介入性手術(shù)過程中受損的組織的量，從而降低患者恢復(fù)時間、不適以及有害副作用?？赏ㄟ^患者解剖結(jié)構(gòu)中的自然腔道或通過一個或多個手術(shù)切口進(jìn)行這種微創(chuàng)技術(shù)。通過這些自然腔道或切口，臨床醫(yī)生可將介入性器械(包括外科手術(shù)、診斷、治療或活組織檢查器械)插入到達(dá)目標(biāo)組織位置。為了到達(dá)目標(biāo)組織位置，微創(chuàng)介入性器械可導(dǎo)航解剖系統(tǒng)(如肺、結(jié)腸、腸、腎臟、心臟、循環(huán)系統(tǒng)等)中的天然或外科手術(shù)形成的通道。當(dāng)前的介入性器械要么是手動控制的要么是自動控制的。在手動控制系統(tǒng)中，臨床醫(yī)生控制介入性器械的插入并且以一個或多個自由度操縱介入性器械的遠(yuǎn)端。手動控制系統(tǒng)主要依賴于臨床醫(yī)生導(dǎo)航解剖通道的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)而到達(dá)手術(shù)位置。自動控制的介入性器械允許遠(yuǎn)程使用者使用先進(jìn)的成像技術(shù)和導(dǎo)航技術(shù)來自動控制介入性器械。對于自動控制系統(tǒng)，可以用自動控制操作器械的插入和/或以一個或多個自由度移動外科手術(shù)器械的遠(yuǎn)端。對于某些復(fù)雜的介入性手術(shù)，臨床醫(yī)生可選擇混合的方法，其中對于一部分手術(shù)可以用手動控制操作單介入性器械，而對于其它部分手術(shù)可用自動控制。需要改進(jìn)的系統(tǒng)和方法來對常用的介入性器械提供手動和自動控制。
[0005]概述
[0006]通過在說明書之后的權(quán)利要求對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行概括。
[0007]在一個實施方式中，系統(tǒng)包括被配置成與醫(yī)療器械的近端連接的手持件體(handpiece body)和安裝在手持件體內(nèi)的手動致動器。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括安裝在手持件體內(nèi)的多個驅(qū)動輸入件(drive inputs) 0驅(qū)動輸入件被配置為與電動驅(qū)動機構(gòu)可移動嚙合。第一驅(qū)動組件與手動致動器可操作地連接并且與多個驅(qū)動輸入件中的一個可操作地連接。第一驅(qū)動組件控制醫(yī)療器械的遠(yuǎn)端在第一方向上移動。第二驅(qū)動組件與手動致動器可操作地連接并且與多個驅(qū)動輸入件中的另一個可操作地連接。第二驅(qū)動組件控制醫(yī)療器械的遠(yuǎn)端在第二方向上移動。
[0008]在另一個實施方式中，操作醫(yī)療器械的方法包括提供與手持件體連接的醫(yī)療器械、安裝在手持件體內(nèi)的手動致動器、安裝在手持件體內(nèi)的多個驅(qū)動輸入件，以及在手持件體內(nèi)延伸的第一和第二驅(qū)動組件。當(dāng)多個驅(qū)動輸入件與電動驅(qū)動機構(gòu)連接時，將多個驅(qū)動輸入件中的一個啟動以使第一和第二驅(qū)動組件中的至少一個移動，從而使醫(yī)療器械的遠(yuǎn)端以第一自由度移動。當(dāng)多個驅(qū)動輸入件與電動驅(qū)動機構(gòu)脫離時，將使用者的力接收到手動致動器上以使第一和第二驅(qū)動組件中的至少一個移動，從而使醫(yī)療器械的遠(yuǎn)端以第一自由度移動。
[0009]在另一個實施方式中，系統(tǒng)包括被配置成與醫(yī)療器械的近端連接的手持件體和安裝在手持件體內(nèi)的手動致動器。該系統(tǒng)還包括安裝在手持件體內(nèi)的電動驅(qū)動機構(gòu)。第一驅(qū)動組件與手動致動器可操作地連接并且與電動驅(qū)動機構(gòu)可操作地連接。第一驅(qū)動組件控制醫(yī)療器械的遠(yuǎn)端在第一方向上移動。第二驅(qū)動組件與手動致動器可操作地連接并且與電動驅(qū)動機構(gòu)可操作地連接。第二驅(qū)動組件控制醫(yī)療器械的遠(yuǎn)端在第二方向上移動。
[0010]操作醫(yī)療器械的方法包括提供與手持件體連接的醫(yī)療器械、安裝在手持件體內(nèi)的手動致動器、安裝在手持件體內(nèi)的電動驅(qū)動機構(gòu)，以及在手持件體內(nèi)延伸的第一和第二驅(qū)動組件。當(dāng)電動驅(qū)動機構(gòu)被啟動時，第一和第二驅(qū)動組件中的至少一個移動，從而使醫(yī)療器械的遠(yuǎn)端以第一自由度移動。當(dāng)電動驅(qū)動機構(gòu)被停用時，將使用者的力接收到手動致動器上以使第一和第二驅(qū)動組件中的至少一個移動，從而使醫(yī)療器械的遠(yuǎn)端以第一自由度移動。
[0011]通過以下具體描述將清楚本發(fā)明的其他方面、特征和優(yōu)點。
[0012]附圖簡述
[0013]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，從以下詳細(xì)描述可以更好地理解本發(fā)明的方面。應(yīng)該強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各種特征沒有按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各種特征的尺寸可以任意增加或減少。此外，本公開可以在各個實例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)用于簡化和清楚的目的，其本身并不表明多個實施方式和/或所討論的配置之間的關(guān)系O
[0014]圖1示意性地示出利用本公開方面的混合式手動和自動介入性器械系統(tǒng)。
[0015]圖2是根據(jù)本公開的實施方式的混合式手動和自動介入性系統(tǒng)。
[0016]圖3示出被配置為自動操作的、本公開的混合式手動和自動介入性器械系統(tǒng)。
[0017]圖4示出被配置為手動操作的圖3的器械系統(tǒng)。
[0018]圖5示出另一個被配置為自動操作的、本公開的混合式手動和自動介入性器械系統(tǒng)。
[0019]圖6示出另一個被配置為自動操作的、本發(fā)明的混合式手動和自動介入性器械系統(tǒng)。
[0020]圖7a和7b示出根據(jù)本公開的實施方式的混合式手動和自動介入性器械。
[0021]圖8示出根據(jù)本公開的另一個實施方式的混合式手動和自動介入性器械。
[0022]圖9a示意性地示出根據(jù)本公開的另一個實施方式的混合式手動和自動介入性器械。
[0023]圖9b、9c、9d、9e、9f和9g示出在圖9a中示意性示出的介入性器械的實施。
[0024]圖10示意性地示出根據(jù)本公開的另一個實施方式的混合式手動和自動介入性器械。
[0025]圖1la示意性地示出根據(jù)本公開的另一個實施方式的混合式手動和自動介入性器械。
[0026]圖1lb示出在圖1la中示意性示出的混合式手動和自動介入性器械的實施。
[0027]圖12a示意性地示出根據(jù)本公開的另一個實施方式的混合式手動和自動介入性器械。
[0028]圖12b示出在圖12a中示意性示出的介入性器械的張緊系統(tǒng)的實施。
[0029]圖13a示意性地示出根據(jù)本公開的另一個實施方式的混合式手動和自動介入性器械。
[0030]圖13b示出在圖13a中示意性示出的介入性器械的張緊系統(tǒng)的實施。
[0031]圖14a示意性地示出根據(jù)本公開的另一個實施方式的混合式手動和自動介入性器械。
[0032]圖14b示出在圖14a中示意性示出的介入性器械的張緊系統(tǒng)的實施。
[0033]圖15示出根據(jù)本公開的實施方式的混合式手動和自動介入性器械的使用方法。
[0034]詳述
[0035]在對本發(fā)明方面的以下詳細(xì)說明中，為提供本發(fā)明的詳盡理解而提出多個具體細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實施本公開的實施方式。在其它情況下，熟知的方法、過程、組件和電路未進(jìn)行詳細(xì)描述以免混淆本發(fā)明的實施方式的方面。并且，為了避免不必要的描述重復(fù)，根據(jù)一個示例性實施方式描述的一個或多個組件或動作可以適用其它示例性實施方式或由其省略。
[0036]下面的實施方式將從其在三維空間中狀態(tài)的角度對各種器械和器械部分進(jìn)行描述。如本文中所使用的，術(shù)語“位置(posit1n)”是指在三維空間(例如，沿卡迪爾X、Y、Z坐標(biāo)的三個平移自由度)中的物體或物體一部分的位置。如本文中所使用的，術(shù)語“取向(orientat1n) ”是指物體或物體一部分的旋轉(zhuǎn)布置(三個旋轉(zhuǎn)自由度一例如，轉(zhuǎn)動、俯仰和偏轉(zhuǎn))。如本文中所使用的，術(shù)語“姿態(tài)”是指物體或物體一部分在至少一個平移自由度中的位置，以及指該物體或物體一部分在至少一個旋轉(zhuǎn)自由度(多達(dá)共六個自由度)中的取向。如本文中所使用的，術(shù)語“形狀”是指沿細(xì)長物體測量的一組姿態(tài)、位置或取向。
[0037]參考附圖圖1，混合式微創(chuàng)介入性器械系統(tǒng)10利用本公開的方面。系統(tǒng)10包括醫(yī)療器械，如與器械手持件14連接的導(dǎo)管系統(tǒng)12。導(dǎo)管系統(tǒng)12包括具有近端17和遠(yuǎn)端18的細(xì)長柔性體16。在一個實施方式中，柔性體16具有約3mm的外徑。其它的柔性體外徑可以更大或更小。在可選的實施方式中，其它類型的醫(yī)療器械可連接至器械手持件并由器械手持件驅(qū)動。柔性體16裝有用于使柔性體的遠(yuǎn)端18在相反的方向上移動的相向驅(qū)動組件20、22。例如，驅(qū)動組件可以控制遠(yuǎn)端18的相向俯仰移動或相向偏轉(zhuǎn)移動。在各種實施方式中，可包括附加組的相向驅(qū)動組件，以控制多個相向運動方向(例如，俯仰、偏轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動)。驅(qū)動組件可包括從器械手持件14延伸至遠(yuǎn)端18的筋腱(tendons)、桿系或其它轉(zhuǎn)向控制(未顯示)。筋腱通常是可以承受張力的連續(xù)細(xì)長構(gòu)件。筋腱可包括多組分構(gòu)件，如螺旋纏繞或編織的纜線、繩、散狀纖維粗紗和纖維或絲線增強的帶。筋腱還包括單組分構(gòu)件，如適合在張力下使用的絲線、桿、管、帶狀物、細(xì)絲或其它連續(xù)構(gòu)件。柔性體16可進(jìn)一步裝有用于操作外科手術(shù)末端執(zhí)行器或可操縱用于醫(yī)療功能的另一個工作遠(yuǎn)端部分的控制機構(gòu)(未顯示)，例如，用于實施目標(biāo)組織的預(yù)定治療。例如，一些末端執(zhí)行器具有單工作構(gòu)件，如手術(shù)刀、刀片、針、光學(xué)纖維或電極。其它末端執(zhí)行器可包括一對或多個工作構(gòu)件，如例如鑷子、抓緊器、剪刀、活檢裝置或施夾器。電啟動的末端執(zhí)行器的實例包括電外科電極、變換器、傳感器等。同樣或可選地，柔性體16可以限定一個或多個腔，通過腔可以部署并在目標(biāo)外科手術(shù)位置使用介入性工具。這種介入性工具可包括一個或多個攝像機、活檢裝置、激光燒蝕纖維、藥物遞送系統(tǒng)，或位置和取向傳感器。
[0038]器械手持件14包括手動致動器24，如通過使用者(例如，通過使用者的手或拇指)可移動的桿或轉(zhuǎn)盤，以手動控制相向驅(qū)動組件20、22的移動。器械手持件14包括通過驅(qū)動系統(tǒng)30可移動的驅(qū)動輸入件26以控制驅(qū)動組件22的移動和通過驅(qū)動系統(tǒng)32可移動的驅(qū)動輸入件28以控制驅(qū)動組件20的移動。如將在下文中更詳細(xì)地描述的，驅(qū)動系統(tǒng)30、32可以是自動介入性系統(tǒng)的電動組件。任選地，附接至無菌布簾的無菌適配器盤27可以與驅(qū)動輸入件(例如，驅(qū)動輸入件26)連接。類似地，附接至無菌布簾的任選無菌適配器盤29可以與驅(qū)動輸入件(例如，驅(qū)動輸入件28)連接。無菌適配器盤27將運動從驅(qū)動系統(tǒng)30傳遞至驅(qū)動輸入件26同時維持無菌器械組件和非無菌自動組件之間的無菌屏障。在可選實施方式中，任選的適配器盤可以是非無菌的，用來調(diào)節(jié)各個電機輸出和器械輸入之間小的不符合(misalignment)。如本文中所使用的，驅(qū)動輸入件與驅(qū)動機構(gòu)的可移除嗤合包括直接嚙合和通過適配器盤間接嚙合。驅(qū)動輸入件26可以通過驅(qū)動組件34與手動致動器24連接。驅(qū)動組件34可以是驅(qū)動組件22的一部分(即，驅(qū)動組件22在驅(qū)動輸入件和手動致動器之間的長度)?？蛇x地，驅(qū)動組件22和34可以單獨連接至手動致動器24。驅(qū)動輸入件28可以通過驅(qū)動組件36與手動致動器連接。驅(qū)動組件36可以是驅(qū)動組件20的一部分(即，驅(qū)動組件20在驅(qū)動輸入件和手動致動器之間的長度)。可選地，驅(qū)動組件20和36可以單獨連接至手動致動器24。器械手持件14進(jìn)一步包括張緊系統(tǒng)38，其防止相向驅(qū)動組件20、22變松和與驅(qū)動輸入件或手動致動器分離。驅(qū)動輸入件26可以通過驅(qū)動組件40與張緊系統(tǒng)38連接。驅(qū)動組件406可以是驅(qū)動組件22的一部分(即，驅(qū)動組件22在驅(qū)動輸入件和手動致動器之間的長度)?？蛇x