發(fā)明背景

1.技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明大體涉及醫(yī)療系統(tǒng)、工具和方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于單孔腹腔鏡進(jìn)入，通常用于穿過切口或臍部進(jìn)入的系統(tǒng)和工具。

2.

背景技術(shù)：
描述。近年來，許多在腹腔中進(jìn)行的開放式外科手術(shù)已由微創(chuàng)手術(shù)所取代，所述微創(chuàng)手術(shù)使用被稱為腹腔鏡的內(nèi)窺鏡，穿過幾個(gè)非常小的切口進(jìn)行，所述腹腔鏡穿過所述切口當(dāng)中的一個(gè)插入。其他切口用于引入外科工具，并且使腹腔膨脹以便創(chuàng)造出用于進(jìn)行外科手術(shù)的空間。此類手術(shù)通常被稱為“腹腔鏡術(shù)”，可用于膽囊切除術(shù)、疝修補(bǔ)術(shù)、子宮切除術(shù)、闌尾切除術(shù)、胃底折疊術(shù)和其他手術(shù)。類似的內(nèi)窺鏡手術(shù)、胸腔鏡手術(shù)和其他手術(shù)在不經(jīng)膨脹的其他體腔中進(jìn)行。

雖然相比于可能需要穿過腹壁的幾英寸或更長(zhǎng)切口的開放式外科手術(shù)已取得巨大進(jìn)步，但此類腹腔鏡手術(shù)仍需要穿過幾個(gè)單獨(dú)部位中的肌肉或筋膜的切口。對(duì)患者而言，每個(gè)切口都可增大感染、出血套管針部位疝、術(shù)后疼痛增加、有損美觀效果以及其他不良事件的風(fēng)險(xiǎn)。

作為對(duì)此類腹腔鏡手術(shù)的改進(jìn)，已經(jīng)提出了在其中通過臍部(患者的肚臍)插入單一進(jìn)入孔的“單孔”腹腔鏡術(shù)。僅通過臍部進(jìn)入由于提供出色的美觀效果因而是有利的。然而，通過單孔引入外科手術(shù)所必需的腹腔鏡和所有其他工具使手術(shù)的執(zhí)行更加困難。特別是，常規(guī)腹腔鏡工具(通常為筆直的)的使用使得難以同時(shí)用兩個(gè)或更多個(gè)工具接近治療組織中的單一目標(biāo)區(qū)域。

在與本申請(qǐng)共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利公開2012/0116362中描述了單孔腹腔鏡外科手術(shù)領(lǐng)域中的進(jìn)一步改進(jìn)。一種用于執(zhí)行單孔腹腔鏡手術(shù)的系統(tǒng)包括經(jīng)皮密封件和多個(gè)工具。所述工具包括基本上剛性的管狀密封件，該管狀密封件具有可平移且可旋轉(zhuǎn)地安設(shè)于套筒中的芯體。工具近端處的手柄控制該工具遠(yuǎn)端處的末端效應(yīng)器。工具的套筒鎖定于經(jīng)皮密封件中，使得它們保持固定的幾何關(guān)系，這防止了工具在腹腔鏡手術(shù)期間相互干擾。雖然在本領(lǐng)域具有功能和顯著進(jìn)步，但是將工具安裝在經(jīng)皮密封件內(nèi)可能是個(gè)挑戰(zhàn)。

因此，提供用于通過單孔的腹腔鏡進(jìn)入以進(jìn)行微創(chuàng)外科手術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)系統(tǒng)和工具將會(huì)是有益的。如果工具和其他系統(tǒng)組件能夠使進(jìn)入目標(biāo)部位更容易并且降低手術(shù)進(jìn)行過程中工具互相干擾的可能性，則尤其令人期望。特別是，此類工具和系統(tǒng)還應(yīng)允許醫(yī)師以類似于使用更為常規(guī)的多孔腹腔鏡術(shù)進(jìn)行手術(shù)的方式，在觀察視屏顯示器上的手術(shù)的同時(shí)直觀地操縱工具。此外，這樣的腹腔鏡進(jìn)入系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)提供用于以最小干擾和最大開放孔面積相對(duì)于經(jīng)皮密封件來支撐所述工具的改進(jìn)結(jié)構(gòu)和方法。下文所描述的發(fā)明將會(huì)滿足這些目標(biāo)中的至少一些目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本發(fā)明的第一方面，一種腹腔鏡工具系統(tǒng)包括在水平面上具有周界和中心開口的構(gòu)架。所述構(gòu)架被配置用于定位于經(jīng)皮切口(諸如患者腹部中的切口，通常為臍部)之上。第一工具和第二工具分別地樞轉(zhuǎn)附接在構(gòu)架的外表面上的第一位置和第二位置處，通常在構(gòu)架的周界上。每個(gè)工具的中間部分穿過構(gòu)架的中心開口，并且工具被附接到構(gòu)架，使得其各自相對(duì)于構(gòu)架在至少兩個(gè)垂直平面上樞轉(zhuǎn)。特別是，每個(gè)工具的中間部分被定位成在各工具在所述至少兩個(gè)垂直平面上樞轉(zhuǎn)時(shí)避免工具之間的干擾。

在具體實(shí)施方式中，該構(gòu)架包括圍繞中心開口的連續(xù)周界，通常為圓形環(huán)。每個(gè)工具通常具有近側(cè)區(qū)段和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段，所述近側(cè)區(qū)段和所述遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段位于位于沿著經(jīng)過構(gòu)架的周界外面(或者在一些情況下為內(nèi)部)的公共軸之處。構(gòu)架可以具有各種尺寸，因此工具的近側(cè)區(qū)段和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段的軸可以經(jīng)過構(gòu)架的外面或之內(nèi)。遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段和近側(cè)區(qū)段通常被配置成進(jìn)行伸縮以適應(yīng)致動(dòng)器和效應(yīng)器的延伸和縮回，并且每個(gè)工具的中間部分優(yōu)選地是半圓形的，并且從近側(cè)區(qū)段和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段的公共軸徑向向內(nèi)延伸。

可以通常如美國(guó)專利公開2012/0116362中所描述地構(gòu)造所述工具，特別是如圖11-圖16中所圖示那樣地構(gòu)造，該專利公開的全部公開內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。然而，本發(fā)明中的工具不要求允許工具相互直接耦合的接納管，如該在先專利公開所講授的。在本發(fā)明中，至少一個(gè)工具將會(huì)包括其遠(yuǎn)端處的效應(yīng)器、其近端處的致動(dòng)器以及從其中穿過的芯體，所述芯體將致動(dòng)器機(jī)械地耦合到效應(yīng)器，使得致動(dòng)器可以相對(duì)于中間部分延伸和縮回以使效應(yīng)器延伸和縮回。

在本發(fā)明的第二方面，一種腹腔鏡工具系統(tǒng)包括經(jīng)皮切口密封件，所述經(jīng)皮切口密封件具有被配置用于駐于切口的內(nèi)側(cè)上的一個(gè)末端、被配置用于駐于切口的外側(cè)上的第二末端以及在所述末端之間延伸以保護(hù)切口的鞘套。環(huán)具有中心開口、下表面和外周界，其中所述下表面被配置用于可移除地附接到所述經(jīng)皮切口密封件的第二末端。第一搖動(dòng)附接塊被附接用于通過所述環(huán)繞著第一水平軸樞轉(zhuǎn)，并且第一垂直支撐臂被附接用于通過所述第一搖動(dòng)附接塊繞著第二水平軸樞轉(zhuǎn)。第二搖動(dòng)附接塊被附接用于通過所述環(huán)繞著第三水平軸樞轉(zhuǎn)，并且第二垂直支撐臂被附接用于通過所述第二搖動(dòng)附接塊繞著第四水平軸樞轉(zhuǎn)。第一工具可移除地附接到所述第一垂直支撐臂，并且具有沿著穿過所述第一水平軸和第二水平軸的交叉點(diǎn)的軸對(duì)準(zhǔn)的遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段和近側(cè)區(qū)段。第二工具可移除地附接到所述第二垂直支撐臂，并且具有沿著穿過所述第三水平軸和第四水平軸的交叉點(diǎn)的軸對(duì)準(zhǔn)的遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段和近側(cè)區(qū)段。

在具體實(shí)施方式中，所述第一搖動(dòng)附接塊和第二搖動(dòng)附接塊連接到所述環(huán)的外周界。由于這樣的外部附接減小了占用環(huán)的中心開口的結(jié)構(gòu)，因此其特別有利。特別是，通過將工具可移除地附接到臂的上端，將會(huì)只有中間部分穿過環(huán)的中心開口或其它支撐構(gòu)架。所述第一水平軸和所述第三水平軸軸向地對(duì)準(zhǔn)，并且所述第一搖動(dòng)附接塊和所述第二搖動(dòng)附接塊通常處于所述環(huán)的相對(duì)側(cè)上。所述第一垂直支撐臂和第二垂直支撐臂分別附接到所述第一搖動(dòng)附接塊和第二搖動(dòng)附接塊，并且所述第二水平軸和第四水平軸是平行的，但是相互水平地間隔開。

在其它具體實(shí)施方式中，每個(gè)工具優(yōu)選地具有穿過所述環(huán)的中心開口的半圓形中間部分，其中所述中間區(qū)段被定位成在所述工具繞著所有四個(gè)水平軸獨(dú)立地樞轉(zhuǎn)時(shí)避免干擾，并且至少一個(gè)工具通常包括其遠(yuǎn)端處的效應(yīng)器、其近端處的致動(dòng)器以及從其中穿過的芯體，所述芯體將所述致動(dòng)器機(jī)械地耦合到所述效應(yīng)器。所述芯體在所述密封件至少一個(gè)工具內(nèi)通常是可平移的，使得所述致動(dòng)器可以相對(duì)于所述中間部分延伸和縮回以使所述效應(yīng)器延伸和縮回，并所述遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段和所述近側(cè)區(qū)段被配置成進(jìn)行伸縮以適應(yīng)所述致動(dòng)器和效應(yīng)器的延伸和縮回。

可以將工具移動(dòng)分成三種特定類型：(1)繞著第一水平軸向上/向下或樞轉(zhuǎn)移動(dòng)，(2)繞著正交于第一水平軸的第二水平軸在近中/橫向或樞轉(zhuǎn)移動(dòng)以及(3)通過工具在軸向方向上進(jìn)/出移動(dòng)。在工具的在近中和橫向移動(dòng)期間，半圓形段沿著虛圓的圓周移動(dòng)，在那里附接的臂在該圓的中心處樞轉(zhuǎn)。這一機(jī)構(gòu)確保了兩個(gè)工具在臍部?jī)?nèi)的距離在手柄/效應(yīng)器的近中和橫向移位期間不會(huì)改變。在進(jìn)/出移動(dòng)期間。

在本發(fā)明的第三方面，用于通過單孔執(zhí)行腹腔鏡手術(shù)的方法包括將具有中心開口的構(gòu)架緊固在患者腹部中的切口之上以限定所述單孔。在所述構(gòu)架的外周界上的第一位置處將第一工具附接到第一樞轉(zhuǎn)附接元件，以及在所述構(gòu)架的外周界上的第二位置處將第二工具附接到第二樞轉(zhuǎn)附接元件。每個(gè)工具具有位于穿過所述樞轉(zhuǎn)附接元件的軸上的遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段和近側(cè)區(qū)段以及中間部分，所述中間部分在所述工具在外科手術(shù)期間由用戶操縱時(shí)保持位于所述構(gòu)架的中心開口內(nèi)但避免干擾。

在本方法的特定實(shí)施方式中，將所述第一工具和所述第二工具中的一個(gè)拆卸下來并將第三工具附接到相應(yīng)樞轉(zhuǎn)附接元件，其中所述第三工具具有位于穿過所述樞轉(zhuǎn)附接元件的軸上的遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段和近側(cè)區(qū)段以及中間部分，所述中間部分在所述工具在外科手術(shù)期間由用戶操縱時(shí)保持位于所述構(gòu)架的中心開口內(nèi)。通常操縱所述工具的近端以將所述遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段樞轉(zhuǎn)定位于外科手術(shù)野內(nèi)的期望位置處，以及可以使所述工具的近端軸向地延伸和縮回以使所述遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段軸向地延伸和縮回，通常以便末端效應(yīng)器定位于外科手術(shù)野中的期望位置處。

援引并入

本說明書中所提及的所有出版物、專利和專利申請(qǐng)均通過引用并入于此，其程度如同具體和個(gè)別地指出通過引用而并入每一個(gè)別的出版物、專利或?qū)＠暾?qǐng)。

附圖說明

本發(fā)明的新穎特征在所附的權(quán)利要求書中具體闡述。通過參考以下對(duì)利用了本發(fā)明原理的說明性實(shí)施方式加以闡述的詳細(xì)描述以及附圖，將會(huì)獲得對(duì)本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)的更好的理解，在附圖中：

圖1是依據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的系統(tǒng)的側(cè)視圖，該系統(tǒng)包括樞轉(zhuǎn)安裝到支撐構(gòu)架的第一工具和第二工具，其中以虛線示出了工具中之一的重定位視圖。

圖2是圖1的系統(tǒng)的側(cè)視圖。

圖3是圖示搖動(dòng)附接塊到工具支撐構(gòu)架的樞轉(zhuǎn)附接以及垂直支撐臂到搖動(dòng)附接塊的第二樞轉(zhuǎn)附接點(diǎn)的詳細(xì)透視圖。

圖4a和4b圖示了支撐臂相對(duì)于工具附接構(gòu)架在正交平面上的樞轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)。

圖5是圖示形成每個(gè)腹腔鏡工具的一部分的工具附接塊與耦合到工具支撐構(gòu)架的垂直支撐臂的可分離性的詳圖。

圖6是本發(fā)明的腹腔鏡工具系統(tǒng)10的俯視圖，該圖大體示出了醫(yī)師在使用該系統(tǒng)期間將如何觀察該系統(tǒng)。

圖7是用于本發(fā)明的腹腔鏡工具系統(tǒng)中的工具的示例性實(shí)施方式的分解圖。

圖8圖示了對(duì)本發(fā)明的腹腔鏡工具系統(tǒng)的附接有用的經(jīng)皮密封件。

圖9圖示了穿過患者臍部中的切口而到位的圖8的經(jīng)皮密封件，還用虛線圖示了腹腔鏡工具系統(tǒng)的附接。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考圖1和圖2，依據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的腹腔鏡工具系統(tǒng)10包括工具附接構(gòu)架12，工具附接構(gòu)架12具有與其樞轉(zhuǎn)附接的第一工具14和第二工具20。第一工具具有中間部分16，而第二工具具有中間部分22，并且兩個(gè)中間部分從工具的軸28大體上向內(nèi)延伸，如在圖7中最佳地圖示的。兩個(gè)中間部分16和22優(yōu)選地為圓形的，并且具有源自虛擬旋轉(zhuǎn)點(diǎn)p的半徑r，這也在圖7中最佳地看出。虛擬旋轉(zhuǎn)點(diǎn)p與附接到工具附接構(gòu)架12的外周界的樞轉(zhuǎn)組裝件大體對(duì)準(zhǔn)，如下文將參考圖3、圖4a和圖4b更詳細(xì)地描述的。使每個(gè)工具的虛擬旋轉(zhuǎn)點(diǎn)位于環(huán)的周界外面允許大體為圓形的中間部分16和22在不互相干擾的情況下穿過和移動(dòng)通過構(gòu)架12的中心開口18。雖然中間部分16和22或者可以具有相對(duì)于構(gòu)架12徑向向內(nèi)延伸的非圓形幾何結(jié)構(gòu)，例如為橢圓形的或多面體的，但是圓形形狀促使中間部分的穿通點(diǎn)在構(gòu)架的中心開口18內(nèi)保持固定，只要通過樞軸附接將工具制約為移動(dòng)到正交平面中即可，如下文將更詳細(xì)地解釋。

每個(gè)工具14和20包括近側(cè)區(qū)段24和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段26。這些近側(cè)區(qū)段和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段大體上是筆直的，并且位于沿著大體上不與虛擬樞軸點(diǎn)p對(duì)準(zhǔn)的公共軸28之處(圖7)。因此，工具14和20的中間部分16和22將大體上劃定了完整圓的小于180°，通常劃定了大約120°。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，每個(gè)工具的近側(cè)區(qū)段24和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)段26兩者都將會(huì)具有伸縮構(gòu)造，該伸縮構(gòu)造允許工具在手術(shù)期間軸向延伸和縮回，如下文將參考圖7更詳細(xì)地描述。

現(xiàn)在參考圖3、圖4a和圖4b，搖動(dòng)附接塊52樞轉(zhuǎn)緊固到工具附接構(gòu)架12以繞著第一軸64旋轉(zhuǎn)，如用虛線所示。由箭頭66示出了旋轉(zhuǎn)方向。在圖4a和4b中最佳地看出樞軸或旋轉(zhuǎn)點(diǎn)58。

垂直支撐臂54進(jìn)而樞轉(zhuǎn)附接到搖動(dòng)附接塊52以繞著第二軸68樞轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)，如由箭頭70所示。這樣，垂直支撐臂54能夠在相對(duì)于由工具附接平面12限定的垂直平面的兩個(gè)正交平面上樞轉(zhuǎn)。如前所提及，對(duì)垂直支撐臂的在兩個(gè)正交平面上樞轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)的制約分別地限制第一工具14和第二工具20的圓形中間部分16和22的移動(dòng)，使得它們始終穿過工具附接構(gòu)架12的圓形開口18內(nèi)的同一位置。雖然還將有可能使用將垂直支撐臂54附接到工具附接12的單一萬(wàn)向接頭，但是附加的運(yùn)動(dòng)自由度將會(huì)允許工具的中間部分在圓形開口內(nèi)從一邊到另一邊地?cái)[動(dòng)，因此增加了工具干擾以及工具附接構(gòu)架12的內(nèi)周界的非預(yù)期接合的機(jī)會(huì)。再參考圖4a和圖4b，通過虛線可以看出垂直支撐臂54相對(duì)于軸64的運(yùn)動(dòng)。同樣地，參考圖4b，通過虛線看出垂直支撐臂54相對(duì)于第二軸68的運(yùn)動(dòng)。

現(xiàn)在參考圖5，將期望在進(jìn)行任何特定腹腔鏡手術(shù)期間交換工具，并且各種不同工具將會(huì)是可用的。這樣的可交換性可以方便地通過在工具14和20中的每一個(gè)上提供工具附接塊60來實(shí)現(xiàn)。方便地，工具附接塊60可以朝著中間部分22的上端附接，使得帶有垂直支撐臂的附接點(diǎn)在構(gòu)架12之上垂直地升高了最大距離。通過使附接點(diǎn)垂直向上移動(dòng)，增加了中間部分16或22的無阻礙長(zhǎng)度，從而允許工具進(jìn)出支撐構(gòu)架12的中心開口18的最大旋轉(zhuǎn)。

現(xiàn)在參考圖6，方便地將工具支撐構(gòu)架12形成為具有圓形中心開口12的圓形環(huán)。方便地，箭頭72或其它指示符將允許用戶將工具系統(tǒng)10相對(duì)于要治療的腹部或其它體腔內(nèi)的靶部位定向。方便地，箭頭將直接地指向靶區(qū)域，使得工具14和16沿著大體垂直于朝著預(yù)定手術(shù)部位的方向的線對(duì)準(zhǔn)。這樣，各工具到靶部位將會(huì)是大體等距的，并且對(duì)工具的操縱將會(huì)更加直觀。

在圖7中示出了工具16、22的示例性構(gòu)造。圖7的工具將會(huì)具有由樞轉(zhuǎn)手柄30'致動(dòng)的鉗子或其他的剪刀狀末端效應(yīng)器32'。手柄30'將通過拉動(dòng)穿過柔性纜線36的中央內(nèi)腔的拉線38而操作。柔性纜線36和拉線38的組裝件進(jìn)而位于工具16/22的內(nèi)腔中心通道內(nèi)。纜線36的長(zhǎng)度將會(huì)是固定的，并且在伸縮手中的一個(gè)完全延伸而另一個(gè)完全縮回的情況下將會(huì)等于工具16/22的長(zhǎng)度。這樣，相對(duì)于工具的中間部分16/22對(duì)致動(dòng)器30的推動(dòng)和拉動(dòng)將會(huì)致使伸縮區(qū)段中的一個(gè)伸長(zhǎng)，而另一個(gè)縮短。然而，每個(gè)伸縮區(qū)段將能夠覆蓋并保持纜線36和導(dǎo)線38的軸向剛性，使得工具沿著軸38保持對(duì)準(zhǔn)(除圓形中間區(qū)段之外)。在美國(guó)專利公開2012/0116362中大體描述了這樣的工具構(gòu)造，該專利公開的全文先前已通過引用結(jié)合到本文中。

然而，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明可以適應(yīng)大范圍的更加復(fù)雜和不太復(fù)雜的腹腔鏡工具。例如，可以提供簡(jiǎn)單的電烙工具，其具有帶有偏置的圓形中間區(qū)段的軸向幾何結(jié)構(gòu)，如在所有先前的圖中所示。然而，將會(huì)不需要提供任何芯體，這是因?yàn)樵诠ぞ叩膬?nèi)部可以利用簡(jiǎn)單的電導(dǎo)體以便如剛剛所描述的那樣使工具延伸和縮回。在本發(fā)明的系統(tǒng)內(nèi)還將能夠?qū)崿F(xiàn)其它工具配置。

現(xiàn)在參考圖8，經(jīng)皮密封件42包括上端或環(huán)44和下端或環(huán)46。柔性鞘套48在上端與下端之間延伸?？梢源┻^腹壁aw將密封件安設(shè)于經(jīng)皮切口ti中，如圖9中所示。方便地，鞘套48可以大體上是彈性的，并且可以通過使鞘套在上環(huán)或下環(huán)之上滾動(dòng)來調(diào)整鞘套的長(zhǎng)度，從而允許拉伸經(jīng)皮密封件并將其置于經(jīng)皮插入部ti上。

如圖9中所示，一旦就位，就可以使工具附接構(gòu)架12附接到經(jīng)皮密封件42的上端或環(huán)44，因此將構(gòu)架相對(duì)于患者固定到位。工具14和20繼而可以附接到垂直支撐臂54，并且工具繼而用來通過操縱工具的近端以將遠(yuǎn)端重新定位在期望的位置來進(jìn)行腹腔鏡手術(shù)。隨著手術(shù)進(jìn)行，可以通過簡(jiǎn)單地將工具附接塊60從垂直支撐臂54拆卸下來而將該工具更換成其它工具。