超聲手術(shù)鉆及相關(guān)的手術(shù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲切割刀片。更具體來說，本發(fā)明涉及一種超聲旋轉(zhuǎn)刀片或鉆。所述刀片或鉆具體在手術(shù)應(yīng)用中用于切削骨組織。
【背景技術(shù)】
[0002]在整形外科領(lǐng)域中，切割活性骨是許多手術(shù)的先決條件。此類手術(shù)包含重建由于事故而受損的組織結(jié)構(gòu)、將健康骨植入到因疾病而受損的區(qū)域中，或矯正先天性面部畸形，如下顎后縮。數(shù)世紀(jì)以來，這些任務(wù)都是通過利用被稱為骨鋸的裝置來執(zhí)行的。
[0003]傳統(tǒng)的骨鋸分為若干基本類別。手動(dòng)型鋸或鉆就是手持式裝置，其要求操作者以類似于使用木工工具的方式來移動(dòng)所述裝置。動(dòng)力式裝置(無論是電動(dòng)還是氣動(dòng))為往復(fù)或旋轉(zhuǎn)類型。往復(fù)式裝置使用扁平的劍狀刀片，其往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過電動(dòng)機(jī)而不是手動(dòng)來提供。旋轉(zhuǎn)裝置使用旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭或刀片，所述鉆頭或刀片具有圍繞其圓周布置的齒，類似于臺(tái)鋸刀片。所有這些傳統(tǒng)的骨鋸目前在世界范圍內(nèi)用于醫(yī)療手術(shù)中。
[0004]在許多外科手術(shù)中，需要直接進(jìn)入顱腔和大腦。為進(jìn)行此類手術(shù)，常常需要穿過頭蓋骨鉆多個(gè)孔。由于骨非常硬，所以必須施加很大的力來鉆穿它。由于頭蓋骨下方的硬腦膜和大腦自身非常脆弱，所以在使用常規(guī)的旋轉(zhuǎn)鉆(無論是手動(dòng)還是自動(dòng)提供動(dòng)力并進(jìn)行控制)時(shí)難以防止硬腦膜不受到切割或損傷。
[0005]過去，外科醫(yī)生已使用設(shè)計(jì)上非常類似于用于非醫(yī)療目的(例如，木工)的手搖鉆和鉆頭的手搖鉆和鉆頭。此類工具不是完全令人滿意的，因?yàn)橐寻l(fā)現(xiàn)此類工具會(huì)切穿頭蓋并損傷腦膜或大腦，且往往不能使頭骨或下面的腦膜恢復(fù)到近似其初始的狀況。
[0006]已發(fā)現(xiàn)超聲刀片在適當(dāng)設(shè)計(jì)且適當(dāng)使用的情況下能夠在不損傷鄰近骨的軟組織的情況下切割骨。美國專利申請(qǐng)公開N0.20050273127 (Novak等人)公開了一種手術(shù)刀片及在超聲輔助手術(shù)中用于切割骨使用所述手術(shù)刀片的相關(guān)方法，其中鄰近的軟組織不受損傷。曾觀察到，刀片越尖銳，即，由寬度N的刀片的夾角形成的垂直梯形的小尺寸越小，切割硬組織越有可能導(dǎo)致周圍軟組織中的附屬損傷，尤其是切口。已發(fā)現(xiàn)，邊緣厚度在大約0.001〃英寸與大約0.010〃英寸之間的刀片在對(duì)例如骨等硬組織進(jìn)行有效安全切割與不讓周圍軟組織受到損傷之間提供了最佳的平衡。
[0007]美國專利申請(qǐng)公開N0.20050273127是關(guān)于通過往復(fù)的鋸型運(yùn)動(dòng)移動(dòng)的線狀切割刀片，不是旋轉(zhuǎn)工具。鉆入骨中顯然要求其自身用于最小化或避免對(duì)大腦組織造成損傷的保護(hù)技術(shù)和相關(guān)工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明旨在提供一種改進(jìn)的超聲鉆，特別具有改進(jìn)的超聲鉆頭或頭端，其具體配置成用于鉆入例如頭骨等骨中。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一種超聲手術(shù)器械包括具有對(duì)稱的縱向軸線的管狀部件，和連接到所述管狀部件且在均包含所述軸線的縱向平面中延伸的多個(gè)鰭件。每一個(gè)所述鰭件都具有末端部分和近端部分，其中所述末端部分與所述管狀部件的末端頂端隔開。每一鰭件的所述末端部分具有一寬度，所述寬度在相應(yīng)的縱向平面中延伸且在相對(duì)于所述軸線的徑向方向上測(cè)得，所述寬度隨著距所述末端頂端的距離增大而增大。因此，每一鰭件的所述末端部分在近端處具有最大寬度。每一鰭件的所述近端部分具有一寬度，所述寬度在相應(yīng)鰭件的縱向平面中延伸且在相對(duì)于器械軸線的徑向方向上測(cè)得，所述寬度隨著距所述器械的所述末端頂端的距離增大而減小。因此，每一鰭件的所述近端部分在末端處具有最大寬度。所述末端部分的所述最大寬度和所述近端部分的所述最大寬度是相等的。
[0010]優(yōu)選的是，所述鰭件的數(shù)目在三個(gè)與十二個(gè)之間，且圍繞所述管狀部件或軸成角度地平均間隔。
[0011]依照本發(fā)明的特定實(shí)施例，每一個(gè)所述鰭件的所述末端部分是三角形的且具有從在末端側(cè)的所述管狀部件的外表面延伸到近端側(cè)上的第一最大寬度處的一點(diǎn)的線狀外邊緣。同時(shí)，在本發(fā)明的此特定實(shí)施例中，每一鰭件的所述近端部分具有曲線外邊緣，所述曲線外邊緣從所述近端部分的所述末端處的所述最大寬度延伸到所述近端部分的近端處的所述管狀部件的外表面。優(yōu)選的是，所述曲線邊緣是凹形的。
[0012]在本發(fā)明改進(jìn)的實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)鰭件的所述末端部分可能具有弓形且凹形的外邊緣。在本發(fā)明的另一修改中，一個(gè)或多個(gè)鰭件的所述近端部分可能具有直線或線狀的外邊緣?；蛘撸粋€(gè)或多個(gè)鰭件的所述末端部分可能具有至少部分為弓形且凸形的外邊緣?；蛘?，一個(gè)或多個(gè)鰭件的所述近端部分可能具有至少部分弓形且凸形的外邊緣。
[0013]預(yù)期根據(jù)本發(fā)明的超聲手術(shù)鉆具備套管，所述套管在所述鰭件的所述近端部分上至少延伸到所述最大寬度，即，所述鰭件的所述末端部分的近端邊界。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一種手術(shù)方法利用一種鉆頭，所述鉆頭具有圍繞器械軸彼此成角度地間隔的多個(gè)至少部分縱向延伸的鰭件。所述方法包括:提供所述鉆頭；將所述鉆頭的末端頂端放置成與骨接觸；抵著所述骨按壓所述鉆頭；及在所述鉆頭的所述按壓期間，將超聲振動(dòng)傳導(dǎo)到所述鉆頭中。另外，在所述鰭件與所述骨接觸的情況下，所述鉆頭圍繞縱向軸線振蕩或成角度地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得所述鰭件將位于所述鰭件之間的骨材料粉碎。
[0015]預(yù)期所述超聲振動(dòng)至少包含縱向壓縮波。依照本發(fā)明的特征，給鉆頭提供能量的超聲振動(dòng)可進(jìn)一步包含扭轉(zhuǎn)(扭曲)波。在后一種情況下，可同時(shí)施加所述縱向壓縮波和扭轉(zhuǎn)波。
[0016]依照本發(fā)明的另一特征，所述鉆頭的所述振蕩或往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及所述鉆頭抵著所述骨的所述按壓以交錯(cuò)的順序執(zhí)行。因此，所述鉆頭的所述振蕩或往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及所述鉆頭抵著所述骨的所述按壓可在不同的非重疊或交替的時(shí)間，或可部分重疊。在后一種情況下，所述鉆頭的所述按壓發(fā)生在第一間隔期間，且所述鉆頭的所述振蕩或往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)生在第二間隔中，所述第二間隔與所述第一間隔部分重疊。
[0017]在所述方法包含超聲振動(dòng)以及振蕩或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的若干或更多循環(huán)的情況下，所述動(dòng)作可在每一循環(huán)中重疊。因此，在所述鉆頭抵著所述骨的所述按壓發(fā)生在多個(gè)第一間隔期間，且所述鉆頭的所述振蕩或往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)生在多個(gè)第二間隔中的情況下，每一個(gè)所述第二間隔可與至少其中一個(gè)所述第一間隔部分重疊。
[0018]所述鉆頭抵著所述骨的所述按壓可包含抵著所述骨手動(dòng)地推動(dòng)所述鉆頭，且所述鉆頭的所述振蕩或往復(fù)運(yùn)動(dòng)可包含手動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)所述鉆頭?；蛘撸粋€(gè)動(dòng)作或另一個(gè)動(dòng)作或兩者都可在電動(dòng)機(jī)、液壓或氣壓缸、螺線管或其它機(jī)構(gòu)的輔助下完成。
[0019]將理解，所述鉆頭的所述振蕩或往復(fù)運(yùn)動(dòng)具有大體上小于超聲頻率的重復(fù)頻率。在所述超聲頻率高達(dá)20，000Hz時(shí)，如果所述動(dòng)作是手動(dòng)驅(qū)動(dòng)的，鉆頭的振蕩或往復(fù)運(yùn)動(dòng)可每秒或更短時(shí)間發(fā)生不多于5至10次。因此，所述鉆頭的振蕩或往復(fù)運(yùn)動(dòng)可由所述鉆頭的宏觀度量(macro-metric)運(yùn)動(dòng)組成。
【附圖說明】
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明的超聲骨鉆或鉆頭的末端部分的示意性透視圖。
[0021]圖2為圖1的鉆頭的示意性前正視圖。
[0022]圖3為沿著圖2中的線II1-1II取得的示意性局部縱向截面圖。
[0023]圖4為類似于圖3的局部截面圖，其示出根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)的超聲骨鉆或鉆頭。
[0024]圖5為類似于圖3的部分橫截面圖，其示出根據(jù)本發(fā)明的另一改進(jìn)的超聲骨鉆或鉆頭。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1到圖3中所描繪，超聲手術(shù)鉆或鉆頭包括具有對(duì)稱的縱向軸線14的管狀部件12和連接到所述管狀部件且與所述管狀部件成一體的多個(gè)鰭件16。鰭件16在均包含所述軸線的縱向平面18中延伸。每一鰭件16具有末端部分20和近端部分22，其中所述末端部分20與所述管狀部件的末端頂端24隔開。每一鰭件16的末端部分20具有一寬度Wl，所述寬度在相應(yīng)的縱向平面18中延伸且在垂直于軸線14的徑向方向上測(cè)得，所述寬度隨著距末端頂端24的距離山增大而增大。換句話說，距頂端24的縱向或軸向距離屯越大，每一鰭件16的末端部分20的寬度《:就越大。在數(shù)學(xué)說法上，鰭件寬度w:隨著距離d:單調(diào)增加。因此，每一鰭件16的末端部分20在近端處具有最大寬度W_。
[0026]每一鰭件16的近端部分22具有一寬度w2，所述寬度在相應(yīng)鰭件16的縱向平面18中延伸且在相對(duì)于器械軸線14的徑向方向上測(cè)得，所述寬度隨著距所述器械的末端頂端的距離d2增大而減小。因此，距頂端24的縱向或軸向距離d2越大，每一鰭件16的近端部分22的寬度w2越小。在數(shù)學(xué)說法上，鰭件寬度w2隨著距離(12單調(diào)減小。因此，每一鰭件16的近端部分22在末端處具有最大寬度W_。由于末端鰭件部分20和近端鰭件部分22鄰接，每一鰭件的兩個(gè)端部部分20和22的最大寬度胃_是相等的。
[0027]優(yōu)選的是，鰭件16的數(shù)目在三個(gè)與十二個(gè)之間，且圍繞所述管狀部件或軸成角度地平均間隔。然而，應(yīng)注意，鰭件16的數(shù)目越大，接觸面積就越大，且將鰭件16驅(qū)動(dòng)入骨中所需的力就越大。鉆骨操作被構(gòu)想成以下兩個(gè)動(dòng)作之間的混合:在大約.5mm的相對(duì)短的距離上將鉆驅(qū)動(dòng)入骨中所需的軸向移位，以及圍繞鉆的中心軸線14的小區(qū)段運(yùn)動(dòng)，其意在幫助破壞位于鰭件16之間的骨結(jié)構(gòu)。為了降低工具卡住的可能性，鰭件的齒根直徑在末端鰭件部分20的區(qū)域中在過渡進(jìn)入鰭件16的近端部分22中或甚至成負(fù)角度時(shí)應(yīng)自始至終是相同的。
[0028]每一鰭件16的末端部分20是三角形的且具有線狀外邊緣26，所述線狀外邊緣在末端側(cè)從管狀部件12的外表面28延伸到近端側(cè)上的最大寬度W_處的點(diǎn)30。同時(shí)，每一鰭件16的近端部分22具有曲線外邊緣32，所述曲線外邊緣從所述近端部分的末端處的最大寬度胃_延伸到近端部分22的近端處的管狀部件12的外表面34。曲線邊緣32可為所示的凹形，或?yàn)橥剐?。如下文參考圖5所指示，邊緣32可由線狀邊緣36取代。
[0029]圖3描繪分別具有較小直徑和較大直徑的兩個(gè)外表面28和34的管狀部件12。然而，管狀部件12可可選地配置成使得外表面28和34具有相等直徑。
[0030]如圖4中所描繪，一個(gè)或多個(gè)鰭件16的末端部分20可能具有為弓形和凹形的外邊緣38，例如，具有小于近端鰭件部分22的外邊緣32的曲率度數(shù)的曲率度數(shù)。
[0031]如圖5中所示，可修改圖4的實(shí)施例以使得一個(gè)或多個(gè)鰭件16的近