CN106102548B - 具有多个工具头接口的外科手术工具*** - Google Patents

具有多个工具头接口的外科手术工具*** Download PDF

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Abstract

一种外科手术工具***包括具有远端和近端的外科手术工具轴杆。多个外科手术工具头可拆卸地连接至所述轴杆的所述远端。所述外科手术工具轴杆包括低功率电接口、高功率电接口和机械接口。

Description

具有多个工具头接口的外科手术工具***
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年2月3日提交的美国临时申请61/935,227(代理人案卷号42369-707.101)的权益，上述申请的全部公开内容通过援引并入在此。
技术领域
1.发明领域。本发明总体涉及医疗设备和方法。更具体而言，本发明涉及用于内窥镜手术和腹腔镜手术的外科手术工具***，其中单一工具轴杆可以与多个外科手术工具头一起使用。
腹腔镜外科手术和其他内窥镜外科手术得到广泛使用，并且已经取代了许多开放式外科手术。腹腔镜手术是在诸如腹腔或胸腔等体腔内进行的，并且依赖于引导轴杆穿过提供向所述腔中的进入的小切口、套管针或其他穿过组织的进入点。在腹腔镜手术中，轴杆操纵工具或末端执行器以执行外科手术方案，同时使用相机查看腔内的手术区域。在进行腹腔镜手术和其他内窥镜手术中的一个缺点是需要穿过有限数目个进入点频繁地更换工具。
已经提出了通过以下方式来增加腹腔镜手术和其他内窥镜手术的效率：将多个外科手术工具头引导到诸如注气的腹腔或胸腔等手术区域中并随后更换单一工具轴杆或有限数目个工具轴杆上的工具，因而避免了穿过进入点移除和更换全部工具的需要。例如在共同拥有的美国专利公开号2013/0150871中描述了这样的外科手术工具更换***和程序，其全部公开内容通过引用并入本文。
2.背景技术。上文已经描述了美国专利公开2013/0150871。另外参见美国专利号5,925,002；6,309,397；和7,492,116；以及美国公开号2003/0114731；2005/0043718；美国2005/0209607；美国2006/0041273；美国2007/0198000；美国2008/0108871；美国2008/0147096；美国2008/0167672；美国2008/0275480；美国2009/0005638；和美国2013/0066304。
发明内容
在第一方面，本发明提供了一种外科手术工具***，该外科手术工具***包括具有远端和近端的外科手术工具轴杆。所述外科手术工具轴杆包括低功率电接口、高功率电接口和机械接口。所述***还包括多个外科手术工具头，其中单个工具头可拆卸地连接至所述轴杆的远端。所述单个工具头还将至少包括低功率电接口、高功率电接口和机械接口中的至少一个，其中所述工具头上的接口安设在所述工具上，以使得当所述工具头安装在所述轴杆上时，所述接口将与所述轴杆上的对应接口相配合。所述低功率电接口可以为所述工具头上的传感器提供电力以及/或者从所述工具头接收数据或其他低功率信息。替代地，所述低功率电接口可以向所述工具头上的马达提供控制信息以及/或者从所述工具头接收控制数据或其他低功率信息。所述高功率电接口通常将驱动工具头上的马达、为照明供电、为烧灼供电、为电外科手术工具等供电，而所述机械接口通常将允许所述轴杆或相关手柄上的常规握柄、杠杆或其他手动驱动器机械地驱动所述工具头上的钳口、剪刀等。
在第一实施方式中，所述外科手术工具头中的至少一些具有连接至所述低功率电接口的传感器。传感器可以包括温度传感器、环境传感器、诊断传感器等。在第二实施方式中，所述外科手术工具头中的至少一些可以具有连接至所述低功率电接口的相机。在第三实施方式中，所述外科手术工具头中的至少一些可以具有连接至所述高功率电接口的电极，诸如用于进行电外科手术和/或电烧灼的射频电极。所述电极还可以包括电阻加热器、消融元件、切削元件等。在第四实施方式中，出于控制和其他目的，所述外科手术工具头中的至少一些将包括连接至所述高功率电接口并且可选地也连接至所述低功率电接口的电动马达。电动马达可以连接至所述高功率接口和/或所述低功率接口并且可以驱动工具或者可以连接至相机，以便调节焦距或放大倍数。在第六实施方式中，所述机械接口将针对外科手术工具头上的工具提供线性致动，诸如用于驱动剪刀、镊子或者其他枢转元件。在第八实施方式中，所述机械接口将提供旋转致动以例如驱动钻头、小机动钻、磨削件等。在一些布置中，所述机械接口可以提供旋转致动和线性致动两者，用于选择性地连接至上文针对旋转致动或线性致动中之一或全部两者而描述的末端执行器中的任何一个。
在本发明的第二方面，工具***包括具有远端和近端的外科手术工具轴杆。外科手术工具头可拆卸地连接至所述轴杆的所述远端，并且所述工具轴杆包括表面部件，所述表面部件与所述工具头上的锁紧机构相配合，以使得所述轴杆相对于所述工具头的旋转使所述工具头从保持构件释放。例如，轴杆可以具有圆柱形外表面并且所述表面部件可以包括位于所述圆柱形表面上的至少一个平坦的面或小面，其与所述外科手术工具头中的凸轮或其他类似机构结合以使所述工具头从所述保持器释放。
在本发明的第三方面，工具头匣***(“tool tip cassette system”)包括多个工具架节段(“tool carrier segment”)，所述工具架节段中的至少一些与活接接头相连。所述匣***还包括匣操纵器，该匣操纵器包括手柄和附接轴杆。所述轴杆被配置用于从外部位置穿过组织，通常穿过组织中的套管或直接切口，到达所述体腔中的一个位置。所述附接轴杆的远端被配置用于在所述工具架位于所述体腔内时可拆卸地固定至所述工具架。手柄通常附接至位于所述外部位置处的轴杆，并且可用于操纵所述工具架节段，例如通过拉动工具架节段抵靠患者的busfrias胸腔的内壁来操纵该节段。通常，所述匣操纵器将包括用以使所述工具架从所述轴杆选择性地释放的机构以及/或者用以使所述操纵器从所述轴杆选择性地释放的机构。在另外其他实施方式中，所述操纵器可以在所述手柄上提供这样的机构：所述机构允许外科医师在所述体腔内重新配置所述工具架节段，例如，通过使所述架节段变直或变弯、通过使单个工具保持器从每个节段释放以使圆形工具头可接入等来重新配置所述工具保持器节段。
附图说明
图1图示了根据本发明的原理而构造的外科手术工具***和工具头匣***。
图2图示了在被引导至外科手术工具头的外科手术工具轴杆。
图3是当外科手术工具头保留在工具头匣***内的保持单元之内时进入该工具头的外科手术工具轴杆的详细视图。
图4A-图4C详细图示了被引导到外科手术工具头中的外科手术工具轴杆的远端。
图5A-图5D图示了锁定机构的细节，该锁定机构允许外科手术工具轴杆的远端旋转以便从工具头释放该轴杆。
图6图示了外科手术工具轴杆的近端的详细构造，该外科手术工具轴杆在近端处连接至手柄。
图7图示了结合了被保持在展开的工具头匣***中的外科手术工具头的外科手术工具***。
图7A-图7C图示了本发明的工具头匣***的笔直配置、展开配置和工具保持器展开配置。
图8图示了被用于患者的工具头匣***操纵器。
图9图示了在附接至工具匣之前的外科手术工具操纵器。
图10A-图10B图示了附接至展开的工具匣***的本发明的外科手术工具操纵器。
援引并入
本说明书中所提及的所有公开、专利和专利申请均通过引用并入于此，其程度如同具体和个别地指出通过引用而并入每一个别的公开、专利或专利申请。
具体实施方式
图1图示了具有匣的完整工具***。该工具***10包括手柄12和轴杆14。匣***16包括具有活接接头20和可展开工具保持器22的多个单个节段18，可展开工具保持器22中的每一个都放有可移除外科手术工具头36(图2)。
图2中更详细地示出了工具***10。手柄12包括轴杆旋转器26、固定的手指握柄28和拇指致动器30。手柄12通常收容马达、控制器以及其他用于驱动单个工具头36且与其接合的组件。拇指致动器30通常将被连接用于以某种期望的方式来操纵工具，例如，通过机械地张开或闭合剪刀、镊子或其他工具元件来操纵所述工具。替代地，拇指致动器可以致动电动马达以使诸如小机动钻、钻头等工具元件旋转。手柄上的其他部件包括套管针按钮32和套管针模式选择器34。
工具***的轴杆14通常将(但不一定)具有尖的、电外科的或其他组织穿透尖端，以允许直接引导穿过组织，即不穿过先前放置的套管。虽然不是必需的，但具有组织穿透元件的此类轴杆可被引导穿过套管或预先形成的切口。
示例性外科手术工具头36包括匣锁定元件，诸如棘爪38、印刷电路板或其他低功率电接口40等。通常将在轴杆14上提供第二低功率接口42或配合低功率接口42以便与工具上的接口40互相连接。工具36本身可以包括诸如钳口46等机械元件，不过也可以提供其他机械末端执行器和非机械末端执行器，诸如电极、钻头、相机等。
图3提供了在工具36被保持在作为匣***16的一部分的展开的工具保持器22内时进入工具36的轴杆的远端的详细视图。工具保持器从节段18中的底板升起，并且轴杆14(其外径通常小于3mm)的远端可被引导到更大尺寸的或全尺寸的工具头(通常为8mm)中，且此后通常可以通过棘爪38(图2)而锁定到轴杆上。
图4A示出了被引导至外科手术工具头36的轴杆14的远端，其中旋转运动可以驱动诸如抓紧器、切削器、相机变焦/焦距、粉碎器等工具。旋转运动通过推力轴承48来转换，其中工具头上的花键50结合旋转机构以经由杠杆52将旋转运动转换为直线运动。
图4B和4C示出了工具头36'以及具有夹叶56(在图4B中是缩进的而在图4C中是暴露的)的轴杆14'的远端的备选构造，所述夹叶56被接纳至夹叶腔58中，用于通过使闩元件60倾斜来将工具头锁定到工具保持器中以及释放所述工具头。还提供了旋转对准掣子62。图4B示出了在被***到工具36'中之前的轴杆14'，而图4C示出了被***到工具中的轴杆。图5A-图5D中提供了用于将轴杆14'锁定到外科手术工具头36'中以及对轴杆14'进行解锁的机构的细节。图5A和图5B中示出了分解图，其中锁销架70包括套管针推离部件72、锁尖74、弹簧76和弹簧帽78。图5C中示出了解锁配置而图5D中示出了锁定配置。如图5C中的箭头所示，通过使轴杆14旋转90°，轴杆14远端的圆柱形面上的平坦小面或表面允许锁销74受弹簧76的力而下降，从而允许弹簧帽78脱离锁定杆。
图6图示了工具***10的手柄12到轴杆14的连接的分解图。接地销80被可移动地接纳至接地销袋穴82中，并且手柄圈84可被向前推动以脱离接地销或者被拉回以结合接地销，因而允许选择性地旋转前锥体86。这允许用于将工具头锁定至装置的轴杆以及对所述工具头进行解锁的90°旋转。
图7图示了工具***10和匣***16，其中可以用缝线90将匣***16缝合到位。
图7A-图7C图示了工具匣***16的各种配置。图7A中示出了线性配置。该线性配置通常用于将匣引导到患者体内。对于胸腔镜手术，单个节段18和工具36可以具有非圆形的截面以便使为了引入而使相邻肋骨分散的需求最小化。7B中示出了处于其稳定的弯曲配置的工具匣，并且该工具匣在图7C中被进一步示出有展开的各个工具保持器22。
现参考图8，匣操纵器100被示出为附接至在患者胸部中展开的工具匣的中心节段。如图9和图10A-图10B中更好地看到，匣操纵器100包括手柄102和轴杆104，其中所述轴杆的远侧尖端106可以可拆卸地移除至工具匣***116的中心节段108中。中心节段108通常将不携带工具并且被提供作为轴杆104的接口。如图8中所示，在工具匣已被引导到患者胸部中之后，通常可以使用尖锐的或以其他方式穿透组织的尖端106经皮引导轴杆104，并继而将轴杆14结合到节段108中。手柄102可继而向上拉动所述匣以抵靠胸部的内壁，并且该手柄继而向下松脱而抵靠患者的外皮以便将工具匣保持到位。在手术的末尾，可以按压释放按钮120以将匣释放。提供了第二释放按钮122以在尖端固定至轴杆时使将手柄保持到位的棘轮脱离。
虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式仅以示例方式提供。在不偏离本发明的情况下本领域技术人员现将会想到许多更改、改变和替代。应当理解，在实践本发明的过程中可以采用对本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。以下权利要求旨在限定本发明的范围，并由此覆盖这些权利要求范围内的方法和构造物及其等效项。

Claims (11)

1.一种外科手术工具***，包括：
具有远端和近端的外科手术工具轴杆；
可拆卸地连接至所述外科手术工具轴杆的所述远端的多个外科手术工具头；
工具头匣***，包括：多个工具架节段，所述多个工具架节段中的至少一些与活接接头相连接：以及匣操纵器，其包括手柄和附接轴杆；
其中所述多个工具架节段放有所述多个外科手术工具头，
其中所述外科手术工具轴杆包括位于所述外科手术工具轴杆的所述远端的低功率电接口、高功率电接口和机械接口，
其中所述多个外科手术工具头中的每一个包括低功率电接口、高功率电接口和机械接口中的至少一个，其中当所述外科手术工具头安装在所述外科手术工具轴杆上时，所述外科手术工具头的接口与所述外科手术工具轴杆的对应接口相配合，并且
其中所述附接轴杆被配置用于从一外部位置穿过组织到达体腔中的一位置，并且其中所述附接轴杆的远端能够可拆卸地固定至所述体腔内的所述多个工具架节段，而所述手柄在所述外部位置处附接至所述附接轴杆。
2.如权利要求1所述的外科手术工具***，其中所述外科手术工具头中的至少一些具有连接至所述低功率电接口的传感器。
3.如权利要求1所述的外科手术工具***，其中所述外科手术工具头中的至少一些具有连接至所述低功率电接口的相机。
4.如权利要求1所述的外科手术工具***，其中所述外科手术工具头中的至少一些具有连接至所述高功率电接口的电极。
5.如权利要求1所述的外科手术工具***，其中所述外科手术工具头中的至少一些具有连接至所述高功率电接口的电动马达。
6.如权利要求1所述的外科手术工具***，其中马达连接至相机，用于调整焦距或放大倍数。
7.如权利要求1所述的外科手术工具***，其中所述机械接口提供线性致动。
8.如权利要求1所述的外科手术工具***，其中所述机械接口提供旋转致动。
9.如权利要求1所述的外科手术工具***，其中所述机械接口提供旋转致动和线性致动两者。
10.如权利要求1所述的外科手术工具***，其中所述匣操纵器包括用以将所述多个工具架节段从所述附接轴杆选择性地释放的机构。
11.如权利要求1所述的外科手术工具***，其中所述匣操纵器包括用以将所述手柄从所述附接轴杆选择性地释放的机构。
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