CN107847240B - 超声波伤口处理装置及相关方法 - Google Patents

Abstract

一种超声波医学治疗探针，具有头部，该头部具有最远端的圆形边缘，该边缘沿着宽的凹部周围的环形不间断的周缘延伸并且形成有一系列锯齿或齿。该边缘与凹部的宽度相比是薄的。锯齿或齿优选地沿着边缘地整个圆周或长度连续延伸。探针头部沿着边缘设置有与凹部连通的多个凹口或开口。

Description

超声波伤口处理装置及相关方法

背景技术

本发明涉及超声波外科手术器械及相关使用方法。更具体地，本发明涉及用超声波能量处理伤口。本发明设想的处理包括在减小不期望的热和附带组织损伤的同时在临床环境中碎裂和乳化硬组织和软组织。

在过去30年里，已经发明了几种可用于在外科手术中消融或切割组织的超声波工具。这种装置由Wuchinich等人在第4,223,676号美国专利以及Idemoto等人在第5,188,102号美国专利中公开。

在实践中，这些外科手术装置包括一个钝尖中空探针，该探针以20kc到100kc之间的频率振动，振幅高达300微米或更高。这样的装置通过产生使细胞内爆和破坏细胞的空化气泡、通过产生组织压缩和松弛应力(有时称为手提钻效应)、或者通过诸如组织基质中的气泡的微流动的其他机制来消融组织。效果是组织变得液化和分离。碎片化的组织通过冲洗液变得乳化。形成的组织碎片的乳液或浆液然后从该部位被吸出。通过将能量施加在不需要的组织块周围和下面以将其从周围结构中分离，可以大量切除组织。然后外科医生可以使用普通工具如镊子将分离的组织块提出。

管状探针由压电式或磁致伸缩式传感器激励，该传感器将上述频率内的交变电信号转换成纵向或横向振动。当探针附接至传感器时，两个元件变成了具有串联和并联共振的一个元件。设计者将尝试调整这些元件的机械和电气特性以提供适当的操作频率。在大多数情况下，元件将有一个直的长轴，并具有在垂直于长轴的平面上截平的尖端。这样做是为了简便和经济的考虑。在几乎所有的应用中，无论是医疗还是工业，这样的实施方式都是实用和有用的。然而，在诸如烧伤的清创、伤口、糖尿病性溃疡或由放射治疗引起的溃疡的应用中，钝直的探针已被证明在去除伤口愈合时发生的硬的焦痂积聚方面不太有效。必须除去这种焦痂积聚，使得健康的组织暴露并允许封闭伤口以提供完全愈合，形成最小的疤痕组织。此外，小直径尖端由于是空心的，所以具有小的环形区域，使有限的能量传递到伤口中。这延长了手术的长度并导致操作者疲劳和患者不适。

因此，期望提供一种能够与超声波手术吸引器配合的探针，该探针提高了乳化效率，不会加热操作部位并且降低操作时间。

为了响应这种需求，开发了一系列装置，这些装置已被证明至少解决了以前技术的一些缺点。这些装置描述在2011年4月26日授权的第7,931,611号美国专利中。该装置已经证实在临床使用中有效用于去除坏死组织和一些较软类型的焦痂。

高温灼伤产生坚硬、革质类型的焦痂。尽管焦痂可以自然的脱落，但为了防止感染，通常需要通过手术清创去除。对于免疫受损患者来说，这一点更为重要。一个经常使用的焦痂去除选择涉及使用手工皮刀如Weck刀。外科医生切割焦痂薄片，直到健康组织暴露。Weck刀到达健康组织时，出血是关键的视觉指示。理想地，焦痂应在不会对下面的健康组织产生任何伤害的情况下被去除。由于这是不可能的，在清创过程中去除的健康组织的层越薄，则去除焦痂手术就越成功。

如上所述的伤口的超声波清创已经被证明是极其精确的坏死组织去除方法，具有对健康组织影响最小的附加益处。超声波伤口清创探针用于清除复杂的组织形态，同时损失最少的健康组织。这是不可能用锐器如解剖刀或Weck刀完成的。

由于高温导致的焦痂的一些物理性能如弹性与健康组织接近，因此使用现今开发的超声波清创工具进行超声波清创是有问题的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于伤口处理的改进的超声波外科手术器械。更具体的说，本发明的目的在于提供一种能改善伤口愈合时间的器械。优选地，这样的器械可以容易地用于表现为坚硬、革质类型的焦痂的伤口的清创。

根据本发明的超声波医学治疗探针包括轴或柄、连接器以及探针头部。布置在轴或柄的一端的连接器构造用于联接至超声波振动能量源。探针头部位于轴或柄的与连接器相反的一端处并且包括在器械的远端平面上开设的凹部。探针头部具有沿着凹部周围的环形周缘延伸的最远边缘并且形成有一系列锯齿或齿。

根据本发明，最远端边缘布置在一个平面中，示例性地但不一定相对于轴的轴线成90°角定向。

优选地，边缘是圆形的，探针头部具有杯状构型，并且边缘构成探针头部的边沿。如在任何典型的杯状形状中，边缘与凹部的宽度相比较薄。尽管边缘的厚度不超过几毫米，但凹部的直径一般为5-15毫米。因此，凹部的直径大约比边缘的宽度大一个数量级。

根据本发明的另一特征，探针头部沿着边缘设置有与凹部连通的多个凹口或开口。优选地，探针头部沿着边缘设置有与凹部连通的正好四个凹口或开口。锯齿或齿优选地沿着边缘的整个圆周连续延伸，受到凹口或开口形成的空间的限制。形成的对称性有助于使用该装置来清创伤口表面。探针头部的整个几何形状特别有助于从具有高温灼伤的组织表面有效地除去焦痂。

根据本发明的伤口清创方法使用一种超声波探针，所述超声波探针具有轴或柄、位于轴或柄一端构造用于联接至超声波振动能量源的连接器、以及位于轴或柄的与连接器相反的一端处的探针头部，探针头部包括在远端平面上的凹部开口，探针头部具有沿着凹部周围的环形不间断周缘延伸的最远边缘，该边缘形成有一系列锯齿或齿。该方法包括将包括锯齿或齿的边缘放置成与患者的目标表面相接触，移动探针使得在包括锯齿或齿的边缘与表面相接触的同时使边缘以预定模式平行于患者的目标表面且沿着患者的目标表面移动，以及在探针移动期间，在探针中产生超声波驻波以使边缘振动从而清理目标表面。优选地，在探针与目标表面接触的移动期间，液体通过探针轴中的通道或孔导引至探针头部中的凹部。

探针运动的预定模式可以是一系列邻近的并且优选略微重叠的平行通过路径，以确保在烧伤部位去除连续的焦痂层。通过使探针在一系列重叠的环路中移动可以获得相同的结果。环路可以是大致圆形的，并且重叠的圆可以以线性排列布置以产生清理的组织表面的矩形条带。此外，循环的探针移动可以进行几次以清除宽广的区域。通常，探针的移动使得锯齿状边缘在构成目标表面的至少一部分的平面内横向移动。

可以设想，探针头部的锯齿状边缘以10到18m/s RMS的速度振动。可以选择频率-幅度操作参数的组合以确保这样的速度。例如，对于22.5KHz，产生期望的10-18m/s RMS的速度间隔的输出幅度范围为200-360um。

附图说明

图1是根据本发明的超声波伤口清创探针的局部示意性侧视图，其示出了锯齿状的远端边缘，并且还示出了外壳。

图2是沿着图1中的线II-II截取的局部纵向截面图。

图3是图1和图2的探针的立体图。

图4是图1至图3的探针的远端边缘的呈放大比例的局部侧视图。

图5是示出了图1至图4的探针的使用模式的示意图。

图6是示出了图1至图4的探针使用的替代模式的示意图。

具体实施方式

如图1至图3中所示，超声波医学治疗探针10包括轴或柄12、连接器14以及探针头部16。布置在轴或柄12的一端处的连接器14构造用于连接至超声波振动能量源。探针头部16位于轴或柄12的与连接器14相反的一端处并且横向扩大以限定在器械的远端平面20上开口的大凹部18。探针头部16具有沿着凹部18周围的环形或连续的周缘(封闭的环)延伸的最远边缘22，并且形成有沿远端方向指向或渐缩的一系列锯齿或齿24。

最远边缘22布置在平面20中，其(示例性地但不一定)相对于轴12的轴线成90度角度定向，即，垂直于轴12的轴线定向。

优选地，边缘12是圆形的，探针头部16具有杯状构型，并且边缘22构成探针头部的边沿。杯状形状通常是圆筒形的但也可以是一个横向尺寸比另一个横向尺寸长的正矩形棱柱。如在任何典型的杯状形状中，边缘22与凹部18的宽度相比较薄。尽管边缘22的厚度不超过几毫米，但凹部的直径通常至少为5-15毫米。因此，凹部18的直径大约比边缘22的宽度大一个数量级。

锯齿或齿24优选地沿着边缘22的整个圆周连续地延伸。形成的对称性有助于使用装置10清除伤口表面。探针头部16的整个几何形状特别有助于有效地从具有高温灼伤的组织表面去除焦痂。

探针头部16优选地沿着边缘22设置有与凹部18连通的多个相互间隔的凹口或开口26。如图所示，探针头部16沿着边缘22设置有与凹部18连通的正好四个凹口或开口26。因此，尽管探针头部16的边缘22沿着凹部18周围的环形或连续的周缘延伸，但边缘沿着该周缘通过凹口或开口26间断。除了由凹口或开口26形成的空间以外，锯齿或齿24沿着边缘22的的整个圆周连续地延伸。

轴或柄12形成有中心通道或孔28，该中心通道或孔28在远端与凹部18连通并且在近端穿过连接器用于经由机头(未示出)与加压的冲洗液源连通。冲洗液通常是可以具有抗生素和/或麻醉剂成分的盐水溶液。

使用探针10的伤口清创方法涉及操作探针以将包括锯齿或齿24的边缘22放置成与患者的目标表面接触，以及移动探针使得在包括锯齿或齿的边缘与组织表面接触的同时使边缘以预定模式平行于目标组织表面并沿着目标组织表面移动。在探针10的移动期间，在探针中产生超声波驻波以使边缘22及其锯齿或齿24振动，从而清除目标表面。冲洗液在探针10与目标表面接触的移动期间通过探针轴12中的通道或孔28导引至探针头部16中的凹部18并且通过凹口26(如箭头40所指示的)导出。

图5中所示的探针运动的一个模式是一系列平行通过路径(pass)30，该通过路径彼此相邻并且优选地略微重叠从而确保去除烧伤部位的连续或不间断的焦痂层。平行通过路径30可以是分离的，即由于探针10离开目标皮肤表面的提升而暂时间隔开，并且在运动之前在如箭头32所指示的相同方向上重新定位探针。替代性地，替代的通过路径30可以处于相反的方向，在探针运动的方向改变期间探针保持在目标皮肤表面上。

如图6所示，探针运动的另一模式是一系列重叠环路34。环路34是大致圆形的并且重叠的圆形可以以阵列36分布以产生线性的通过路径，每个通过路径清理清除的组织表面的矩形条带或轨迹。此外，循环的探针运动的清除通过路径36可以进行多次以清除宽广的区域。平行通过路径36可以是分离的，即由于探针10离开目标皮肤表面的提升而暂时隔开，并且在运动之前在如箭头38所指示的相同方向上重新定位探针。替代性地，替代的环形通过路径36可以在相反的方向上，其中在探针运动方向改变期间，探针保持在目标皮肤表面上。

通常，探针10的移动使得锯齿状边缘在构成目标表面的至少一部分的平面内横向地移动。

可以设想，探针头部的锯齿状边缘以10到18m/s RMS的速度振动。可以选择频率-幅度操作参数的组合以确保这样的速度。例如，对于22.5KHz，产生期望的10-18m/s RMS的速度间隔的输出幅度范围为200-360um。

探针10和其在伤口清创中的使用在探针-组织界面处结合以下参数：(1)高的接触压力，(2)边缘22和齿24的高速度，以及(3)经由通道28和凹部18的冲洗。探针10已经被证明在精确且有效地去除由高温灼伤产生的坚硬、革质类型的焦痂方面是高效的。探针10的关键要素包括环形接触区域，环形接触区域与锯齿状边缘22配合以确保在探针-组织界面处的组织穿透和破坏所需的高接触压力。设置成围绕器械头部16的远端的环形周缘隔开90°的凹口26允许冲洗剂正好在与目标组织充分接触期间离开探针。

此外，探针10的最佳操作考虑了频率-幅度操作参数的组合，从而确保了典型的在10到18m/s RMS之间的高速度。示例：对于22.5KHz，产生期望的10-18m/s RMS的速度间隔的输出幅度范围是200-360um。

尽管本发明已经根据特定的实施方式和应用进行了描述，但是本领域的普通技术人员根据该教导可以在不背离要求保护的本发明的精神或超过本发明的范围的情况下产生另外的实施方式和修改。在一些应用中，如果边缘22具有不是圆形的形状，例如卵形或者椭圆形、或者具有圆形或者截头角部的长方形，则可能是有益的。因此，应该理解的是，本文的附图和描述是通过示例的方式提供的，以便于理解本发明，而不应该被解释为限制其范围。

Claims (8)

1.一种超声波医学治疗探针，包括：

轴或柄；

连接器，位于所述轴或柄的一端，构造用于联接至超声波振动能量源；以及

探针头部，位于所述轴或柄的与所述连接器相反的一端处，

所述探针头部包括在远端平面上开设的凹部，所述远端平面垂直于所述轴或柄的纵向轴线而定向，所述探针头部具有沿着所述凹部周围的环形或连续周缘延伸的最远边缘，所述最远边缘形成有一系列齿，所述最远边缘还形成有与所述凹部连通的多个凹口，所述凹口大于所述齿，所述齿沿着所述最远边缘在所述凹口之间连续延伸，所述齿彼此间的间隙小于所述凹口的间隙。

2.根据权利要求1所述的探针，其中，所述最远边缘布置在一个平面中。

3.根据权利要求2所述的探针，其中，所述最远边缘是圆形的。

4.根据权利要求2所述的探针，其中，所述探针头部具有杯状构型。

5.根据权利要求2所述的探针，其中，所述平面垂直于所述轴或柄的轴线而定向。

6.根据权利要求1所述的探针，其中，所述探针头部具有杯状构型。

7.根据权利要求1所述的探针，其中，所述最远边缘是圆形的。

8.根据权利要求1所述的探针，其中，所述探针头部沿着所述边缘设置有与所述凹部连通的正好四个凹口。

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