帶有雙端部執(zhí)行器的超聲外科手術(shù)器械的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲外科手術(shù)器械。更具體地，本發(fā)明涉及帶有雙端部執(zhí)行器的超聲外科手術(shù)器械。其中該器械具體地采用切割組織(諸如軟骨和骨)的器械的形式，雙端部執(zhí)行器是平行的切割刀片。
【背景技術(shù)】
[0002]在整形外科領(lǐng)域，活骨的切割是許多手術(shù)的先決條件。這些手術(shù)包括重建意外受損的組織結(jié)構(gòu)，將健康的骨移植入因疾病而受損的區(qū)域，或者校正如下巴線后縮的先天性面部畸形。在過(guò)去的幾個(gè)世紀(jì)，這些任務(wù)是通過(guò)利用被稱為骨鋸的設(shè)備執(zhí)行的。
[0003]傳統(tǒng)的骨鋸被分為幾個(gè)基本的類別。手動(dòng)的鋸或鉆就是手持設(shè)備，其需要操作者以類似于用于木工工具的方式移動(dòng)設(shè)備。動(dòng)力設(shè)備，無(wú)論是電動(dòng)或是氣動(dòng)設(shè)備，都是往復(fù)式或旋轉(zhuǎn)類型。往復(fù)式設(shè)備使用平坦的劍狀刀片，其中通過(guò)馬達(dá)代替手來(lái)使刀片前后運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)設(shè)備使用旋轉(zhuǎn)馬達(dá)來(lái)使鉆頭或刀片旋轉(zhuǎn)，刀片周邊布置有具有類似于臺(tái)鋸鋸片的齒狀物。如今，所有這些骨鋸均用在世界各地的醫(yī)療手術(shù)中。
[0004]雖然傳統(tǒng)的鋸是功能性的，但是它們具有許多缺點(diǎn)。借助帶鋸或往復(fù)式鋸，例如，不容易啟動(dòng)和引導(dǎo)切割。切割必須從邊緣開(kāi)始，或者，替代地，必須使用起始孔。為了形成起始孔，操作鉆或類似器械使其鉆進(jìn)骨中。隨后，將切割刀片插入鉆孔。然后使用者可進(jìn)行切害J。替代地，可使用旋轉(zhuǎn)類型的刀片。但是，當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)刀片時(shí)，必須沿著相對(duì)直的路徑進(jìn)行切割以防止刀片被束縛在切口中。借助所有刀片，形成彎曲的或復(fù)合角度的切口的能力受所選擇的刀片極大地限制。相對(duì)較厚的刀片具有寬截口；因此活骨的大部分厚度在切割手術(shù)中丟失。內(nèi)科醫(yī)生希望在大多數(shù)必須進(jìn)行重建的手術(shù)中該寬度盡可能的薄。
[0005]首先，與用于切割所必需的齒狀物耦接的常規(guī)骨鋸的相對(duì)較慢的線性或切向速度導(dǎo)致摩擦損失高，該損失表現(xiàn)為熱量。如果骨溫度達(dá)到47EC超過(guò)幾秒，則熱量會(huì)致使組織壞死。當(dāng)組織壞死時(shí)，由于壞死的骨生長(zhǎng)過(guò)度，因此手術(shù)后骨會(huì)回縮。在這種自然的外科手術(shù)后組織發(fā)展期間，骨中切口的厚度實(shí)際增加了。在愈合可以開(kāi)始之前必須完成骨回縮過(guò)程。為了防止骨長(zhǎng)度縮短，使用金屬板和螺桿來(lái)將骨碎片固定在合適的位置。所有這些因素顯然導(dǎo)致了手術(shù)時(shí)間增加，且更重要地，導(dǎo)致了愈合時(shí)間大大增加，因?yàn)楣潜仨毧缭礁蟮目缇嘟雍稀Ｒ恍┭芯恳呀?jīng)表明骨的強(qiáng)度也受到不利影響。
[0006]為了限制組織溫度上升以力圖減少壞死，一些傳統(tǒng)的外科手術(shù)鋸向手術(shù)部位提供冷卻液體。一些研究人員已經(jīng)提出使用超聲工具進(jìn)行骨分離。使用超聲外科手術(shù)器械來(lái)切斷各種組織是熟知的。雖然這些設(shè)備在一些方面優(yōu)于傳統(tǒng)鋸，如切口尺寸減小，噪音減少，且形成復(fù)雜幾何形狀的截口的能力優(yōu)良，但是由于在刀片/組織界面的摩擦熱，骨中溫度上升仍然是重大問(wèn)題。由于涉及的快速運(yùn)動(dòng)，與傳統(tǒng)的往復(fù)式鋸相比，使用超聲波加重了這個(gè)問(wèn)題。
[0007]美國(guó)專利號(hào)6，379，371和美國(guó)專利號(hào)6，443，969公開(kāi)了一種帶有在切割骨時(shí)允許進(jìn)行適當(dāng)冷卻的結(jié)構(gòu)的超聲骨切割刀片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目的在于提供骨切割能力提高(如，切割骨更快，更容易)的超聲骨切割器械。
[0009]本發(fā)明認(rèn)識(shí)到需要一種加快骨切割的更有效的超聲骨切割器械。本發(fā)明部分涉及超聲切割器械，該器械不需要預(yù)先鉆出的孔，允許復(fù)雜幾何形狀的切口，具有一個(gè)或更多連續(xù)切割表面，并且在刀片/組織界面提供液體灌洗。更具體地，本發(fā)明部分屬于提供了輸送冷卻介質(zhì)以減少或限制對(duì)活組織的損傷的超聲振動(dòng)切割器械。本發(fā)明具體針對(duì)在外科手術(shù)中切割活骨的應(yīng)用，盡管該設(shè)備不限于這個(gè)應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明設(shè)想了具有多個(gè)平行于彼此延伸的工具的超聲外科手術(shù)器械。該工具有相應(yīng)的操作頭并且平行于彼此延伸，通常是并列的。但是，一個(gè)工具可同心地位于另一個(gè)工具中。在后一種情況下，工具頭具有不同構(gòu)造。工具橫向設(shè)置時(shí)，頭可以是鏡像對(duì)稱的。
[0011]如下文中的詳細(xì)討論，根據(jù)本發(fā)明的超聲器械可采用骨切割器的形式，其中平面刀片體設(shè)置成彼此相鄰，用于在平行平面中進(jìn)行異相運(yùn)動(dòng)(out-of-phase movement)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的超聲外科手術(shù)器械包括至少兩個(gè)工具，每一個(gè)工具包括各自的帶有操作面或邊緣的操作頭。設(shè)置了至少一個(gè)超聲機(jī)械振動(dòng)能量源，其產(chǎn)生至少兩種彼此異相的振動(dòng)模式。工具的每一個(gè)均連接到超聲機(jī)械振動(dòng)能量源，以使振動(dòng)模式中相應(yīng)一種震動(dòng)模式能夠傳送入相應(yīng)的工具，以便工具彼此異相地受驅(qū)動(dòng)。
[0013]工具通常以共延關(guān)系平行于彼此延伸。因此，工具的操作面或邊緣被彼此并置。
[0014]操作頭可彼此相同。但是，在一些器械中，操作頭可以是同心鏡像對(duì)稱的。在后一種情況下，一個(gè)工具軸可同軸地延伸通過(guò)另一個(gè)工具軸，以便操作頭之一被另一個(gè)操作頭圍繞。
[0015]在器械尤其適于骨切割的情況下，兩個(gè)工具的頭可采用平面切割刀片體的形式。因此，根據(jù)本發(fā)明的骨切割種類的超聲外科手術(shù)器械包括至少兩個(gè)切割刀片，每一個(gè)切割刀片包括基本上平坦或平面的刀片體，該刀片體的切割刃平行于至少兩個(gè)切割刀片中另一個(gè)切割刀片的刀片體的切割刃延伸。器械包括至少一個(gè)超聲機(jī)械振動(dòng)能量源，該能量源具有至少兩種彼此異相的振動(dòng)模式。至少兩個(gè)切割刀片的每一個(gè)均連接到超聲機(jī)械振動(dòng)能量源，以使振動(dòng)模式中相應(yīng)的一個(gè)能夠傳送入相應(yīng)的刀片體，以便至少兩個(gè)切割刀片彼此異相地受驅(qū)動(dòng)。
[0016]兩種振動(dòng)模式通常具有共同的超聲頻率。另外，兩種振動(dòng)模式通常彼此相位相差180°。交替的相位關(guān)系是可能的。例如，振動(dòng)模式可相位相差90°或四分之一波長(zhǎng)。替代地，當(dāng)激活頻率彼此略有不同時(shí)(例如，相差100Hz)，相位差可改變。
[0017]依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，超聲振動(dòng)能量源包括單個(gè)換能器總成和半波連接器焊頭(half wave connector horn)，至少兩個(gè)切割刀片的刀柄之一且僅一個(gè)刀柄通過(guò)半波焊頭(half wave horn)連接到換能器總成，另一個(gè)刀柄直接連接到換能器總成。
[0018]依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，超聲機(jī)械振動(dòng)能量源包括兩個(gè)不同的換能器總成，每一個(gè)換能器總成產(chǎn)生振動(dòng)模式之一，并且連接到至少兩個(gè)切割刀片的相應(yīng)的一個(gè)。兩種振動(dòng)模式可具有一個(gè)共同的超聲頻率，并且振動(dòng)模式可彼此相位相差180°。
[0019]切割刀片中每一個(gè)的切割刃優(yōu)選地包括平滑的連續(xù)切割刃。切割刃優(yōu)選地設(shè)置在單個(gè)平面中且在遠(yuǎn)側(cè)端部具有弓形節(jié)段，切割刃的相對(duì)端部具有一對(duì)延續(xù)弓形節(jié)段的直節(jié)段。每個(gè)刀柄具有用于將冷卻流體傳輸?shù)较鄳?yīng)切割刃的軸向延伸的孔，相應(yīng)的刀片體設(shè)有軸向延伸的通槽，通槽的一端與孔連通。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有雙超聲切割刀片的外科手術(shù)系統(tǒng)的整體視圖。
[0021]圖2是根據(jù)本發(fā)明的具有兩個(gè)刀片的超聲切割器械的示意性的局部側(cè)視圖。
[0022]圖3是圖2的刀片之一的示意性透視圖。
[0023]圖4是根據(jù)本發(fā)明的具有兩個(gè)刀片的超聲切割器械的替代實(shí)施例的局部框圖和局部側(cè)視圖。
[0024]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)雙超聲切割器械的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1和圖2所示，一種超聲外科手術(shù)系統(tǒng)包括運(yùn)載一對(duì)橫向并置的工具的手持件10，該工具為平行于彼此設(shè)置的骨切割刀片12和12’的形式。手持件10通過(guò)相應(yīng)的探針14和14’附接至刀片12和12’，并且還包括包封兩個(gè)壓電晶體總成17和17’的外殼，每一個(gè)壓電晶體總成17和17’的類型為授予Manna的美國(guó)專利號(hào)5，371,429中公開(kāi)的類型。手持件中的晶體組件17和17’響應(yīng)于經(jīng)由電纜18從超聲發(fā)射器20發(fā)射的兩個(gè)正弦震蕩信號(hào)而產(chǎn)生通過(guò)探針器14和14’傳輸至刀片12和12’的縱向超聲壓力波。信號(hào)發(fā)生器20通過(guò)腳踏開(kāi)關(guān)22被激活。手持件10也經(jīng)由管26連接到灌洗栗24。栗24響應(yīng)于在踏開(kāi)關(guān)22的控制下通過(guò)線纜30從信號(hào)發(fā)生器20載送的信號(hào)而通過(guò)管26將灌洗液體從貯存器或IV型吊袋28移動(dòng)至手持件10。
[0026]使用超聲領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)，通過(guò)換能器的形狀以及進(jìn)一步通過(guò)探針14和14’與刀片12和12’的形狀，由手持件10中壓電晶體組件17和17’產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)被機(jī)械地放大。如圖2所示，探針14和14’通過(guò)外部螺紋連接件31和31’附接到手持件10。因此，使用者可更換探針14和14’以促進(jìn)從一個(gè)手術(shù)到另一個(gè)手術(shù)的一次性無(wú)菌刀片12和12’的使用。手持件10可通過(guò)高壓滅菌法以及其它常規(guī)的方法進(jìn)行消毒。雖然可對(duì)探針14和14’進(jìn)行消毒，但是保持良好的切割刃和清潔度是如此關(guān)鍵的問(wèn)題，以致設(shè)想了一次性尖端或一次性工具/尖端總成。探針14和14’的主要目的是機(jī)械地放大來(lái)自壓電換能器總成17和17’的振動(dòng)，并且將這些振動(dòng)傳遞到切割刀片12和12’。
[0027]刀片12和12’是鏡像對(duì)稱的，并且包括平面操作頭或刀片體40和40’，其帶有為平面且彼此緊密地平行設(shè)置的面對(duì)表面102和102’。通常，表面102和102’彼此相隔一定間隙(未指出)，該間隙非常窄以便促進(jìn)形成單個(gè)切口，同時(shí)有助于液體冷卻劑在刀片12和12’之間流動(dòng)。
[0028]圖3描述了切割刀片12，而切割刀片12’基本上是其鏡像。如圖2和圖3所示，刀片12和12’的每一個(gè)均包括一體成形的刀柄部分32、32’，刀柄部分32、32’具有用于