一種擴展功能的用於骨骼手術的超聲刀的製作方法
2023-10-11 23:17:04
專利名稱：一種擴展功能的用於骨骼手術的超聲刀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲外科手術刀，更具體地說，涉及一種擴展功能的用於骨骼手術的超聲刀。
背景技術：
隨著現代醫學的迅速發展，超聲手術儀已越來越多地應用於臨床外科手術治療中，它將超聲能量應用於外科手術，其突出的特點是切割精細、安全、組織選擇性和低溫止血等，極大地豐富了外科手術的手段，提升了外科手術的質量，一定程度上減輕了患者的病痛。圖1是常規的超聲切割止血儀的系統工作原理圖，該系統主要由主機、手柄、刀具和腳踏開關組成。其中主機主要包括超聲信號發生器、功率放大器和嵌入式計算機。超聲信號發生器產生的小功率超聲電信號經功率放大器放大後，可驅動手柄中的超聲換能器工作；嵌入式計算機主要負責協調和控制整機工作，接收控制指令，顯示儀器工作狀態，實現人機互動和腳踏控制等功能。另外嵌入式計算機還要完成對超聲換能器頻率自動跟蹤功能。手柄包括超聲換能器和變幅杆，完成將超聲電信號轉化成超聲機械波，經變幅杆實現振幅放大後，傳遞到手術刀具。
近年來，內窺鏡引導下的微創手術已越來越多地應用於臨床外科手術治療中，並開始廣泛地應用於骨骼手術中。這種微創手術方法的主要優點在於，小切口(5～10mm)、損傷小、恢復快、患者可以保持體表美觀等優點。專利US6913613公開了一種咬骨鉗在內窺鏡引導下實現微創骨骼手術的方法；專利US10/932844提供了一種用超聲刀完成傳統大切口骨骼手術的技術和方法。
由於內窺鏡引導下的微創骨骼手術視野窄，操作空間狹小，要求對骨組織的切割儘量少出血，甚至不出血，即使手術過程中遇見出血情況，切割骨組織的器械也應該能快速止血，以便在內窺鏡下獲得良好的視野。另外，內窺鏡引導下的微創骨骼手術都是在靠近關鍵部位或器官(如神經或血管)的骨組織切割，要求器械對骨組織切割有良好的控制精度，保護或者不損傷周圍組織，同時操作簡便安全。然而，常規的用於微創骨骼手術的器械，如咬骨鉗或者高速磨鑽沒有止血功能，手術過程中出血多，嚴重影響內窺鏡視野；另外，內窺鏡手術要求加長刀具的長度，高速磨鑽(氣鑽或者電鑽)磨削骨組織時，磨頭是高速旋轉的(最高到100,000轉/分)，高速磨頭在延長後高速旋轉時，會發生漂擺，增加了操作的危險性。還有，高速磨頭在高速旋轉時，骨屑和血液飛濺到內窺鏡鏡頭，也會影響手術視野。在專利US10/932844中現有超聲手術儀中，刀具不夠細長，無法在內窺鏡下實施微創手術，刀具沒有中孔，無法將手術殘渣吸除，刀具不彎曲，部分手術部位無法達到。
本發明描述的用於內窺鏡引導下的超聲骨骼刀微創手術，克服了以上缺點。首先，超聲刀切骨時有獨特的止血功能，可保證手術視野清晰；其次，超聲刀沒有高速旋轉，切骨時有良好的切割精度，而且不傷害周圍組織，操作簡便；還有，超聲刀不會造成手術殘渣的飛濺，不會影響手術視野。
最後，本發明還提供了其他多種類型的用於內窺鏡引導下或者常規的非內窺鏡引導的超聲手術器械，如一種能夠咬合或去除骨骼或者軟組織的超聲手術刀，一種向超聲手術刀具提供縱向或者扭向超聲複合振動超產手柄，一種能夠手術區域灌注液體並且吸除骨骼手術殘渣超聲手柄，以及一種加長的超聲刀具，一種彎曲的超聲刀具等等。這些超聲手術器械，對比已有技術的專利，提高了切割和去除組織的效率，增強了安全性，清理了手術視野，方便了術者的操作。
發明內容
本發明所要解決的技術問題就是提供一種能夠和內窺鏡結合的用於微創骨骼手術的超聲手術刀，其加長的手術刀具可以用於內窺鏡下的骨骼微創手術。
本發明的另一方面是提供能夠手術區域灌注液體並且吸除骨骼手術殘渣的超聲刀具，其能夠在切除骨骼的同時吸除手術殘渣。
本發明進一步的發明是提供一種彎曲的超聲刀具，其能夠達到普通直刀具所不能達到的部位。
本發明進一步的發明是提供一種縱向複合振動的超聲手術刀，在無旋轉情況下實現安全切割骨組織或者軟組織。
本發明進一步的發明是提供一種能夠咬合或者去除骨組織或者軟組織的超聲手術刀。
本發明的其它方面和/或優點部分將在下面的描述中進行說明，部分可從下面的描述中明顯得出，或通過實施本發明而獲得教導。
本發明的上述和其它方面是通過下述技術方案實現的，即提供一種複合振動的超聲手術刀，包括手柄、安裝在所述手柄前端的手術刀具以及超聲信號發生器，其中所述手術刀具包括一種將普通超聲刀具延長的加長刀具，一種能將手術殘渣吸除的中空的刀具，以及一種彎曲的刀具，所述手柄包括一種縱向複合振動的超聲手柄，一種帶咬合機構的超聲手柄，以及一種能將手術殘渣吸除的中空的超聲手柄。
在上述超聲手術刀中，將刀具加長，使得能夠在內窺鏡的引導下進行骨骼微創手術。
根據本發明進一步的方面，將刀具彎曲一定角度，使得能夠達到普通直刀具所不能達到的部位。
根據本發明進一步的方面，用手動或者其他自動的方法控制超聲手柄上的咬合機構，將被切割組織咬合在保護鉤和超聲刀具之間，以便將組織咬合和去除。
根據本發明進一步的方面，在超聲刀具上加上灌注袖套，或者在手柄上加上灌注管道，或者在超聲刀具中除了吸引通道再增加一個灌注液體的通道，實現向手術區域提供灌注液體。
根據本發明進一步的方面，將刀具或者換能器或者驅動機構製成中空，使得能夠從中吸除手術殘渣。
根據本發明進一步的方面，在上述超聲手術刀中，在所述外殼的後端設置驅動電機，而且該驅動電機驅動換能器和變幅杆做頻率低於超聲頻率的旋轉或者前後往復運動，這樣就使安裝在手柄前端的手術刀具在縱向振動的同時，還可進行旋轉或者前後往復運動，從而產生複合運動，對手術部位的骨骼進行切割、鑽孔、磨削等。其中手術刀具在縱向振動的同時附加做前後往復運動，稱為縱向超聲複合振動；手術刀具在縱向振動的同時附加做旋轉或者擺動運動，稱為扭向超聲複合振動。這種超聲複合振動也可以應用在切割或者磨削軟組織的手術中，如神經外科的膠質腫瘤的摘除、白內障摘除等等。
根據本發明進一步的方面，也可以不採用驅動電機，用氣動或者人工輔助辦法使刀具前後移動，咬合併切除骨骼組織。
在上述超聲手術刀中，與所述中空刀具相連接的超聲手柄也為中空的，兩者以螺紋方式連接。
採用上述結構的超聲手術刀進一步提高了應用範圍，增強了安全性。其細長的刀杆可以通過小切口，在內窺鏡下完成手術。並且彎曲的刀具能夠達到普通直刀具不能達到的部位。而中空的刀具能夠在切割骨組織的同時吸除手術殘渣，使得內窺鏡下視野清晰。並且其低速旋轉的手柄或者依靠電機往復運動的手柄或者依靠人工往復運動的手柄都與目前手術上應用的高速磨鑽不同，沒有高速旋轉，大大增強了手術安全性。
通過結合附圖對本發明具體實施例的詳細描述，會對本發明的發明目的和技術構思有更清楚的了解，其中圖1是常規的超聲切割止血儀的系統工作原理圖。
圖2是一種傳統的手術刀具的示意圖。
圖3是加長的手術刀具的示意圖。
圖4是帶彎頭的手術刀具的示意圖。
圖5是中空的手術刀具的示意圖。
圖6是用於咬合的手柄和刀具的示意圖。
圖7是用於咬合的夾持機構的示意圖。
圖8是用於咬合的手柄和刀具裝至夾持機構的示意圖。
圖9是一種縱向複合振動的超聲手柄的示意圖。
圖10是一種中空的複合運動超聲手柄的示意圖。
圖11是一種具有灌注功能的超聲手柄圖12是一種用於磨削或鑽孔超聲磨刀。
圖13具有排屑功能的超聲磨刀。
圖14在內窺鏡的引導下的超聲刀用於微創骨骼手術的工作原理。
具體實施例方式
下面將對本發明的具體實施進行詳細描述，在附圖中示出了其實例，其中相同的標號表示相同的部件。
圖14是一個典型的內窺鏡配合超聲刀完成骨骼微創手術原理圖。圖中超聲手柄24上安裝有加長的超聲刀具25，超聲刀頭26可以發出超聲能量，在內窺鏡29的引導下，將患者體內的骨組織27切除。超聲刀24和內窺鏡29進入患者體內之前，要通過穿刺器經患者體表28建立一個切口較小的手術通道，在通道內放置不鏽鋼外鞘30，便於超聲刀和內窺鏡的操作。
圖2是一種傳統的手術刀具的示意圖，其長度為半個超聲波波長(λ/2)。刀具可用於開放式骨骼手術，但因為長度偏短，在內窺鏡下無法使用。圖3所示的是加長的長度為一個波長(λ)，可以在內窺鏡引導下完成微創骨骼手術的超聲刀具。推廣地，內窺鏡引導下完成微創骨骼手術的超聲刀具的長度可以延長為半個波長(λ/2)的整數倍。
圖4是帶彎頭的手術刀具的示意圖。相比圖3所示的直刀具1，其在距離刀頭頂端l的位置彎曲，彎曲一角度α。如果手術部位被骨骼等阻擋，直刀具不能直接接觸到手術部位的情況下，可以使用手術刀具2。刀具2能夠繞開骨骼等障礙物，完成手術。
圖5是中空的手術刀具的示意圖。在微創骨骼手術過程中，由於刀具切割、磨削作用，會產生大量骨屑等手術殘渣。圖5所示的手術刀具3具有延軸心的通孔，與中空的手術手柄相連接，接上真空泵，就能在切割、磨削骨骼的同時將手術殘渣吸除。
圖6是用於咬合的手柄和刀具的示意圖。圖6中刀具5已連接至手柄4。刀頭6用於切割骨骼。圖7是用於咬合的夾持機構的示意圖。按壓夾持機構7的手把8能夠使手柄和刀具向前移動。保護鉤9起到一種保護作用，其能夠防止刀具損傷其它組織。圖8是用於咬合的手柄和刀具裝至夾持機構的示意圖。刀頭6和保護鉤9之間形成咬合部位，將需要切除的骨骼置於咬合部位，按壓手把8，就能夠利用超聲切除骨組織。這種方法沒有依賴旋轉作用，安全性很高。
圖9也是一種不依賴旋轉作用的複合運動手術手柄的示意圖。圖9中換能器10是普通的朗之萬型超聲換能器。電機11是普通直流電機。給電機11加不同的電壓信號，電機11能夠實現正轉和反轉。電機11正轉時，裝於電機11軸12上的渦輪13帶動齒條14往前移動，齒條14又推動換能器10和刀具向前移動；反之，當電機11反轉時，裝於電機11的軸12上的渦輪13帶動齒條14往後移動，齒條14又拉動換能器10和刀具向後移動。給電機11施加周期性的正轉和反轉信號，就能使得刀具周期性地前後往復移動。一般地，刀具前後移動的範圍控制在1mm-2mm範圍內。如果移動範圍過小，則切割效果不佳；如果移動範圍過大，則振動太大，手柄不容易把持。
圖10是一種中空的複合運動超聲手柄的示意圖。圖10中換能器14是普通的朗之萬型超聲換能器，其具有沿軸心的一通孔，通孔直徑為大約2mm。導電滑環15起到電氣連接換能器14的作用，當換能器14旋轉的情況下，導電滑環15也能夠持續穩定地給換能器14提供超聲電信號。導電滑環15中心穿過一連接軸16。電機17是一普通直流電機，其中心軸19具有沿軸心的一通孔，通孔直徑大約為2mm。連接軸16起到連接換能器14的尾部18和電機17的中心軸19的作用，連接軸16既能傳遞電機17的扭矩給換能器14，從而帶動換能器14轉動，也能將從換能器14前端吸取的殘渣輸送至手柄的尾部出口。軸承20起到支撐換能器14的作用，使得換能器14能夠圍繞其軸心旋轉。如果中心軸19的尾部接上負壓，就能夠在換能器14繞軸心旋轉的情況下，從手柄頭部吸除手術殘渣，並將手術殘渣從尾部排出。
圖11是具有灌注功能的超聲骨骼手術手柄23，在超聲刀具20的側面安裝一個灌注管道21，管道21的一端的和灌注液體相連，另一端通過加在超聲刀具20上的灌注袖套22可以向超聲刀具20切割或者磨削或者鑽孔的手術區域灌注液體，以衝洗清理手術殘渣，並達到局部降溫的目的。灌注液體可以通過一種液體泵或者通過自然重力的方法送入灌注管道21。
圖12是一種帶有微小磨齒的球形或柱形磨頭，用於磨削或鑽孔超聲磨刀。圖12所示的球形或柱形磨頭上也可以加上其他類型的磨齒或者附著上砂粒等用於磨削的材料。圖13為具有排屑功能的超聲磨刀。刀齒被交錯排列，以有利於排屑，提高切削效率。圖13(b)是圓柱狀刀具的軸向視圖。為提高切割效率，降低磨削溫度，在刀具前端有磨齒的部分，特殊設計了一組有利於通暢排屑的凹槽。圖13所示的磨頭上，刀齒也可以有其他排列方式，以有利於排屑，提高切削效率。圖13所示的磨頭上，在刀齒的切削麵上加工出了帶前傾角A的刀刃，這樣有利於提高切削效率。
本發明上述實例和實施方式可認為是實例性的，而不是限定性的，而且本發明並不局限於本說明書所給出的細節，而是在隨附權利要求書及其等同替換的範圍之內，可以進行改進。
權利要求
1.一種用於骨骼手術的超聲刀，其包括手柄，所述手柄將超聲電信號轉換成超聲機械波，並帶動刀具振動；手術刀具，所述刀具能在刀頭髮出超聲波能量，並在內窺鏡引導下，用於骨組織的切割或者磨削或者鑽孔。
2.一種用於骨骼手術的超聲刀，其包括手柄，所述手柄將超聲電信號轉換成超聲機械波，並帶動刀具振動；手術刀具，所述刀具的刀頭為球形或者柱形磨頭，該形狀的刀頭能發出超聲波能量，用於骨組織的磨削或者鑽孔。
3.一種用於骨骼手術的超聲刀，其包括手柄，所述手柄將超聲電信號轉換成超聲機械波，並帶動刀具振動；手術刀具，所述刀具能在刀頭髮出超聲波能量，使得被切割或者磨削或者鑽孔的組織局部升溫，達到凝血的目的，用於骨骼手術止血。
4.如權利要求2、3所述的超聲刀，該器械在內窺鏡的引導下用於骨骼手術。
5.一種用於骨骼手術的超聲刀，包括手柄和手術刀具，其中所述手柄能使超聲刀實現扭向超聲複合振動。
6.如權利要求5所述的扭向複合振動的手柄，其包括超聲換能器，所述超聲換能器用於將超聲電信號轉換成超聲機械波，並帶動刀具以超聲頻率振動；驅動機構，所述驅動機構用於產生低於超聲頻率的扭向運動；傳動機構，將驅動機構產生的扭向運動，傳遞到超聲換能器，用於帶動超聲換能器做複合運動。
7.如權利要求6所述的扭向複合振動的手柄，其驅動機構，用電動、或氣動、或人工輔助辦法使刀具扭向運動，做扭向複合振動。
8.一種使超聲刀實現扭向超聲複合振動的超聲手柄，適用於骨骼手術以外的其他手術。
9.一種用於骨骼手術的超聲刀，包括手柄和手術刀具，其中所述手柄能使超聲刀實現縱向超聲複合振動。
10.如權利要求9所述的縱向複合振動的手柄，其包括超聲換能器，所述超聲換能器用於將超聲電信號轉換成超聲機械波，並帶動刀具以超聲頻率振動；驅動機構，所述驅動機構用於產生低於超聲頻率的縱向運動；傳動機構，將驅動機構產生的縱向運動，傳遞到超聲換能器，用於帶動超聲換能器做複合運動。
11.如權利要求10所述的縱向複合振動的手柄，其驅動機構，用電動、或氣動、或人工輔助辦法使刀具前後移動，做縱向複合振動。
12.一種使超聲刀實現縱向超聲複合振動的超聲手柄，適用於骨骼手術和骨骼手術以外的其他手術。
13.一種用於骨骼手術的超聲刀，包括手柄和手術刀具，其中所述手柄包括一種咬合機構，可利用手動或者電動或者氣動的方法帶動或控制其咬合機構，將骨組織或者軟組織咬合在超聲刀具和保護鉤之間，以便於對組織切割、或鑽孔、或磨削。
14.如權利要求13所述的咬合機構用於配合手術刀具咬合或者去除骨組織，並且利用保護鉤保護其它的組織不受傷害。
15.一種帶咬合機構的超聲手柄，利用手動或者電動或者氣動的方法帶動或控制其咬合機構，適用於骨骼手術和骨骼手術以外的其他手術。
16.一種用於骨骼手術的超聲刀，包括手柄和手術刀具，其能通過液體灌注機構，向手術區域灌注液體以便手術區域的局部衝洗和降溫。
17.一種用於骨骼手術的超聲刀，包括手柄和手術刀具，其能將手術殘渣吸除以便清理手術視野，適用於下列情況之一a)超聲刀具為中空型的，與吸引管道相連；b)超聲刀具和超聲換能器為中空型的，與吸引管道相連；c)超聲刀具、超聲換能器和驅動電機為中空型的，與吸引管道相連；d)超聲手柄外附加安裝吸引管道。
18.一種用於骨骼手術的超聲刀，其中所述手術刀具包括一種長度大於超聲波半波長(λ/2)的加長的刀具。
19.一種用於骨骼手術的超聲刀，其中所述手術刀具包括一種彎曲的刀具。
20.一種用於骨骼手術的超聲刀，通過一種帶有微小磨齒的球形或柱形磨頭，利用微小磨齒產生的超聲波能量磨削病變骨質，與薄片狀切刀相比較，提高了切削的精確度和安全性。
21.一種用於骨骼手術的超聲手術刀具，為提高切割效率，降低磨削溫度，在刀具前端有磨齒的部分，特殊設計了一組有利於通暢排屑的凹槽。
22.如權利要求20，21所述的骨骼手術的超聲刀，磨齒的切削麵上加工出了一個帶前傾角的刀刃，以提高切割效率。
23.一種應用超聲刀於骨骼手術的方法，包含以下步驟將超聲電信號轉換成超聲機械波；用超聲機械波帶動超聲刀具振動；在內窺鏡的引導下，用超聲刀具完成骨組織的切割，或者磨削或者鑽孔。
24.一種應用超聲刀於骨骼手術的方法，包含以下步驟將超聲電信號轉換成超聲機械波；用超聲機械波帶動超聲刀具振動；用刀頭的為球形或者柱形磨頭超聲刀具，完成骨組織的磨削或者鑽孔。
25.一種應用超聲刀於骨骼手術的方法，包含以下步驟將超聲電信號轉換成超聲機械波；用超聲機械波帶動超聲刀具振動；用超聲刀具使得被切割或者磨削或者鑽孔的組織局部升溫，達到凝血的目的，完成骨骼手術中的止血功能。
26.一種應用超聲刀於骨骼手術和骨骼手術以外的其他手術的方法，包含以下步驟將超聲電信號轉換成超聲機械波；用超聲機械波帶動超聲刀具振動實現縱向或者扭向複合振動；用超聲刀具完成骨組織的切割，或者磨削或者鑽孔。
27.一種應用超聲刀於骨骼手術和骨骼手術以外的其他手術的方法，包含以下步驟將超聲電信號轉換成超聲機械波；用超聲機械波帶動超聲刀具振動；通過控制一種咬合機構，將骨組織或者軟組織咬合在超聲刀具和保護鉤之間，使超聲刀完成組織的切割，或者磨削或者鑽孔。
28.一種應用超聲刀於骨骼手術的方法，包含以下步驟將超聲電信號轉換成超聲機械波；用超聲機械波帶動超聲刀具振動；用一種液體灌注機構向手術區域灌注液體，使手術區域的局部衝洗和降溫。
29.一種應用超聲刀於骨骼手術的方法，包含以下步驟將超聲電信號轉換成超聲機械波；用超聲機械波帶動超聲刀具振動；並通過下列方法之一a)超聲刀具為中空型的，與吸引管道相連；b)超聲刀具和超聲換能器為中空型的，與吸引管道相連；c)超聲刀具、超聲換能器和驅動電機為中空型的，與吸引管道相連；d)超聲手柄外附加安裝吸引管道。將手術殘渣吸除，用超聲刀具完成骨組織的切割，或者磨削或者鑽孔。
30.一種應用超聲刀於骨骼手術的方法，包含以下步驟將超聲電信號轉換成超聲機械波；用超聲機械波帶動超聲刀具振動；用一種彎曲的刀具完成骨組織的切割，或者磨削或者鑽孔。
31.一種應用超聲刀於骨骼手術的方法，包含以下步驟將超聲電信號轉換成超聲機械波；用超聲機械波帶動超聲刀具振動；用一種刀具前端有磨齒的部分，利用一組有利於通暢排屑的凹槽的刀具完成骨組織的切割，或者磨削或者鑽孔。
全文摘要
一種擴展功能的用於骨骼手術的超聲刀，其中包括手柄、手術刀具以及主機。本發明在普通超聲骨骼手術器械的基礎上，擴展了如下功能；在內窺鏡的引導下用於微創骨骼手術；可實現骨骼手術中的止血功能；超聲手柄可以使超聲刀具進行縱向複合振動，提高切割效率，在無旋轉情況下實現安全切割；一種帶咬合機構的超聲手柄，實現用超聲刀具咬除骨骼的功能；一種能手術區域灌注液體並將手術殘渣吸除的中空的超聲手柄，實現將手術殘渣吸除。刀具包括一種將普通超聲刀具延長的加長刀具，實現在內窺鏡引導下的微創骨骼手術；一種彎曲的刀具，能夠達到普通直刀具所不能達到的部位進行操作；一種通過帶有微小磨齒的球形或柱形磨頭，能夠磨削靠近重要器官的病變骨質；通過一組有利於通暢排屑的凹槽的磨頭，提高了切割效率，降低了磨削溫度。
文檔編號A61B18/00GK1745721SQ20051001220
公開日2006年3月15日 申請日期2005年7月15日 優先權日2005年7月15日
發明者史文勇, 羅曉寧, 周兆英, 張毓笠 申請人:北京博達高科技有限公司