具有冷卻液傳導(dǎo)的超聲波切割刀片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波工具。更具體地，本發(fā)明涉及超聲波切割刀片。所述刀片特別用于手術(shù)應(yīng)用以切割組織，如軟骨和骨。本發(fā)明還部分地涉及相關(guān)的手術(shù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在整形外科領(lǐng)域，活骨切割是許多程序的先決條件。這樣的程序包括因意外而損傷的組織結(jié)構(gòu)的重建、健康的骨向由疾病損傷的區(qū)域的移植、或先天性面部畸形像退縮的下巴線的矯正。在過去的幾百年中，通過使用稱為骨鋸的裝置來(lái)完成這些工作。
[0003]傳統(tǒng)的骨鋸分為幾個(gè)基本類別。手動(dòng)鋸或鉆頭僅僅是要求操作者以類似于使用木工工具的方式來(lái)移動(dòng)的手持裝置。無(wú)論是電動(dòng)的或氣動(dòng)的動(dòng)力裝置，均是往復(fù)式或旋轉(zhuǎn)式類型。往復(fù)式裝置使用平的、劍狀刀片，其中通過電機(jī)代替手來(lái)提供往返運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)式裝置采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)來(lái)旋轉(zhuǎn)鉆頭或刀片，所述刀片具有類似于臺(tái)鋸片的圍繞其周邊排列的齒。當(dāng)前，在世界各地的醫(yī)療程序中均使用所有這些傳統(tǒng)的骨鋸。
[0004]雖然傳統(tǒng)的鋸有用，但存在許多缺點(diǎn)。例如，無(wú)論是帶鋸還是往復(fù)式鋸，都不易于發(fā)動(dòng)和引導(dǎo)切割。必須從邊緣開始切割，或者必須使用啟始孔。為了創(chuàng)建啟始孔，將操作鉆頭或類似儀器鉆入骨中。接著，將切割刀片插入所鉆的孔中。然后，使用者可進(jìn)行切割。或者，可使用旋轉(zhuǎn)型刀片。然而，當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)式刀片時(shí)，必須按照相對(duì)直的路徑進(jìn)行切割，以防止刀片在切口中粘結(jié)。對(duì)于所有刀片，產(chǎn)生彎曲的或混合角度切割的能力非常受限于所選擇的刀片。相對(duì)厚的刀片具有寬的切口，導(dǎo)致在切割程序中丟失顯著厚度的活骨。醫(yī)師希望在大多數(shù)重建所需的程序中該厚度盡可能薄。
[0005]綜上，結(jié)合切割所需的齒的常規(guī)骨鋸刀片的相對(duì)慢的線性或切線速度，導(dǎo)致表現(xiàn)為熱的高摩擦損失。如果骨溫度達(dá)到47°C并超過幾秒鐘，熱量將引起組織壞死。當(dāng)組織壞死時(shí)，因?yàn)閴乃赖墓沁^度生長(zhǎng)，在手術(shù)之后骨出現(xiàn)回落。在這樣的自然手術(shù)后的組織發(fā)育期間，實(shí)際上增加了骨中的切口厚度。必須在可開始愈合之前完成骨退回程序。為了防止骨長(zhǎng)度變短，用金屬板和螺釘來(lái)在適當(dāng)位置上固定骨片段。所有這些因素顯然導(dǎo)致操作時(shí)間增加，并且更重要地，導(dǎo)致愈合時(shí)間顯著增加，因?yàn)楸仨毧邕^較大的跨度來(lái)接合骨。一些研究表明，骨的強(qiáng)度也受到不利影響。
[0006]在選擇性手術(shù)中切割上頌或下頌時(shí)，尤其非常需要干預(yù)傳統(tǒng)鋸的熱影響以防止損傷。如果骨受損或沒有快速愈合，則切割牙齒之間的頌將引起牙齒脫落。為了防止牙齒脫落，在術(shù)前一定要將牙齒分開;在開始操作前，往往強(qiáng)迫患者帶牙套長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月。在這些情況下，成本和患者的不適顯著增加。
[0007]為了限制組織溫度升高以嘗試減少壞死，一些傳統(tǒng)手術(shù)鋸向手術(shù)部位提供冷卻液。例如參見，Brinckmann等的美國(guó)專利4，008，720。這些裝置通常將冷卻劑引入切割刃上的區(qū)段之間的空間，或依賴于用流體覆蓋切割位點(diǎn)的噴霧方法。臨床醫(yī)生使用的另一種技術(shù)是制造非常輕的切口并增加工具切換之間的時(shí)間。結(jié)合區(qū)域沖洗，適度降低了骨溫度上升。當(dāng)然，該技術(shù)增加了操作時(shí)間和臨床醫(yī)生疲勞度。
[0008]—些研究者提出，使用超聲波工具來(lái)進(jìn)行骨分離。公知超聲波手術(shù)儀器用于切割多種組織。雖然這些裝置在一些方面優(yōu)于傳統(tǒng)鋸，例如減小的切口尺寸、降低的噪聲和制造復(fù)雜幾何切口的優(yōu)越能力，但是由于在刀片/組織接觸面處的摩擦熱，骨中的溫度升高仍是顯著問題。與傳統(tǒng)的往復(fù)式鋸相比，因?yàn)樯婕傲丝焖龠\(yùn)動(dòng)，使用超聲波加劇了該問題。一些設(shè)計(jì)者試圖通過修改切割刀片的橫截面來(lái)減小發(fā)熱。Idernoto的美國(guó)專利5，188，102、Loschilov的美國(guó)專利4，188，952和Hood的美國(guó)專利5，261，922均示出具有修改的橫截面的切割設(shè)計(jì)以降低摩擦熱。
[0009]—些超聲波裝置向切割刀片提供冷卻，其中取得了不同程度的成功。Alperovich等的美國(guó)專利4，823，790示出了低溫冷卻手術(shù)刀刀片的設(shè)計(jì)。然而，該設(shè)計(jì)實(shí)際上可能通過冷凍損傷了活組織。此外，該設(shè)計(jì)并未向沒有與刀片直接接觸的周圍組織提供任何冷卻劑。
[0010]Idemoto的美國(guó)專利5，205，817、5，188，102和4，832，683均示出了提供流體冷凍的超聲波儀器的實(shí)例。然而，這些儀器，既未提供其中所需的主要在刀片的切割部分的最佳冷卻劑流，或者對(duì)于一些儀器而言，也未在尖端提供冷卻劑，其用孔中斷了切割刃的冷卻劑。中斷的、不均勻的切割刃妨礙操作并導(dǎo)致難以將刀片引導(dǎo)到骨表面上。
[0011 ]超聲波霧化是一種與超聲波工具相關(guān)的、用于妨礙沖洗手術(shù)部位有益效果的現(xiàn)象。當(dāng)引入超聲波振動(dòng)主體與流體接觸時(shí)，流體破碎成小液滴，其尺寸與振動(dòng)頻率成反比。換言之，頻率越高，液滴約小且越易動(dòng)。由超聲波振動(dòng)產(chǎn)生的液滴的尺寸可非常小，其中一些直徑小于I微米。該現(xiàn)象是本領(lǐng)域公知的，實(shí)際上，許多旨在霧化液體的裝置，例如室加濕器、醫(yī)療噴霧器和工業(yè)噴嘴都基于該原理。然而，在手術(shù)室，不希望存在霧化顆粒，因?yàn)檫@些顆?？赡馨《净蚣?xì)菌劑。此外，一些流體在到達(dá)手術(shù)部位之前被霧化，降低了冷卻效率。需要有效的方式來(lái)確保流體轉(zhuǎn)運(yùn)。
[0012]美國(guó)專利6，379，31公開了具有冷卻功能的超聲波手術(shù)刀片，其具有刀片主體，所述刀片主體具有平滑連續(xù)的切割刃和柄，所述柄在一端連接至刀片主體并且在相對(duì)端處可操作連接至超聲波振動(dòng)源。該柄設(shè)置有軸向延伸的孔以將冷卻液轉(zhuǎn)運(yùn)到切割刃，同時(shí)刀片主體設(shè)置有在一端與所述孔連通的軸向延伸的穿槽。刀片主體優(yōu)選地在與所述柄相對(duì)的端部設(shè)置有與所述孔連通的凹部，以將流體從狹槽向切割刃分配。凹部可具有與至少部分切割刃平行的構(gòu)造。其中切割刃為圓形并且刀片主體在流體分布引導(dǎo)表面與切割刃之間具有平坦表面，例如，凹部具有相對(duì)于該平坦刀片表面傾斜并沿著圓弧延伸的流體分布表面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于提供具有改善的冷卻能力的改進(jìn)型超聲波工具或探針。根據(jù)本發(fā)明的超聲波工具或探針可特別地以超聲波切割刀片的形式，其使得切割切口較薄，不需要預(yù)先鉆出孔來(lái)切割，允許復(fù)雜的幾何切割，具有連續(xù)的切割表面，并提供了主要在的刀片/組織接觸面處的液體沖洗。更具體地，本發(fā)明涉及一種超聲波振動(dòng)切割刀片，其提供改善的冷卻介質(zhì)遞送，以減少和限制對(duì)活組織的熱損傷。本發(fā)明特別地針對(duì)在手術(shù)中切割活骨的應(yīng)用，盡管所述裝置并不排除該應(yīng)用。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的超聲波手術(shù)工具包括基本上平面的刀片主體，其具有一對(duì)相對(duì)的側(cè)表面和切割刃。在遠(yuǎn)端側(cè)與刀片主體連成一體的柄在近端側(cè)設(shè)置有連接頭以將刀片工作上連接至超聲波機(jī)械振動(dòng)源。刀片主體在至少一個(gè)側(cè)表面設(shè)置有淺凹部，其幾乎與各個(gè)側(cè)表面同等延伸。刀片主體具有圍繞并限定凹部的凸起邊緣，所述邊緣在三個(gè)面上變窄。在凹部的第四個(gè)，近端側(cè)面上，與柄結(jié)合的刀片主體的近端部分包圍所述凹部。
[0015]刀片主體優(yōu)選地在凹部中設(shè)置有通孔。通孔在刀片主體的側(cè)表面之間延伸并能夠使液體從凹部流動(dòng)至刀片主體的相對(duì)面。
[0016]所述柄優(yōu)選地設(shè)置有孔或通道，所述孔或通道具有與凹部連通的出口，從而能夠使液體從與通道連接的源流入凹部。
[0017]通孔可在近端方向上延伸至一個(gè)凹部或多個(gè)凹部的近端端部。在那種情況下，通孔與孔或通道在其出口處相連。
[0018]在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，凹部是各在側(cè)刀片表面的各個(gè)面中提供的兩個(gè)凹部的其中一個(gè)，各個(gè)凹部由周圍的邊緣限定。通孔能夠使液體在凹部之間連通。
[0019]各個(gè)凹部占據(jù)各個(gè)側(cè)表面的主要部分。各個(gè)凹部大部分由在三個(gè)面上的邊緣形成的淺壁和在近端側(cè)上的刀片主體的近端部分限定。當(dāng)柄設(shè)置有液體遞送孔或通道時(shí)，所述孔或通道可與各凹部連通，其通過單獨(dú)的出口孔或通過在兩個(gè)側(cè)刀片表面上的單個(gè)出口開放連通。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，刀片主體和凹部是伸長(zhǎng)的并且通孔是伸長(zhǎng)的窄開口，即，狹槽。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的超聲波手術(shù)工具包括基本上平面的刀片主體，其具有一對(duì)相對(duì)的主面和沿著刀片主體的三個(gè)面延伸的外圍凸緣。凸緣在至少一個(gè)相對(duì)主面上限定了凹部。凹部與刀片主體基本上同延，即，幾乎占據(jù)了刀片主體的所有各個(gè)主面。至少一部分凸緣具有切割刃或表面。在遠(yuǎn)端側(cè)與刀片主體連成一體的柄在近端側(cè)設(shè)置有連接頭以將刀片操作地連接至超聲波機(jī)械振動(dòng)源。
[0022]上文描述了本發(fā)明的其它特征，S卩，提供了各在刀片主體的各個(gè)主要表面上的兩個(gè)凹部，在刀片主體中的狹槽，在一個(gè)凹部或多個(gè)凹部中的液體遞送孔或通道以及液體出口布置。當(dāng)在刀片主體的相對(duì)面上有兩個(gè)凹部時(shí)，各凹部由凸緣在三個(gè)面上限定。在那種情況下，凸緣以從垂直于其放置的刀片主體的相對(duì)方向凸出。刀片主體的近端端部的厚度等于凸緣的厚度且在其近端側(cè)限定一個(gè)凹部或多個(gè)凹部。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明的超聲波手術(shù)工具的等軸測(cè)示圖。
[0024]圖2是沿著圖1中的線I1-1I的剖示圖，其示出了超聲波手術(shù)工具在較小比例上的修改設(shè)計(jì)。
[0025]圖3是沿著圖1中的線I1-1I的部分剖示圖，并且示出了圖2的修改設(shè)計(jì)。
[0026]圖4是類似于圖2的剖示圖，示出了在減小的比例上的另一種修改設(shè)計(jì)。
[0027]圖5是類似于圖3的部剖示圖，示出了圖4的修改設(shè)計(jì)。
[0028]圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一種超聲波手術(shù)工具的立體圖。
[0029]圖7是圖6的超聲波手術(shù)工具的俯視圖。
[0030]圖8是圖6和圖7的超聲波手術(shù)工具的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]如圖1至3所述，超聲波手術(shù)工具10包括基本上平面的刀片主體12，刀片主體12具有一對(duì)相對(duì)的主面(未單獨(dú)列舉)和凸緣18，所述相對(duì)的主面設(shè)置有凹陷表面14和16，所述凸緣18圍繞凹陷表面14和16在其三個(gè)面延伸以用其限定一對(duì)相對(duì)淺的凹部20和22。凸緣18遠(yuǎn)離凹陷表面14和16向外延伸，大體上垂直于或垂直于那些表面的平面(未單獨(dú)表示)。凸緣18用作各個(gè)凹部20和22的邊緣或側(cè)壁。通過各個(gè)側(cè)壁24在刀片主體12的近端側(cè)上分隔，對(duì)應(yīng)的側(cè)壁24延續(xù)凸緣18，并由與刀柄30的錐形部分28結(jié)合的近刀片主體部分26，以形成凹部20和22。
[0032]因此，刀片主體12具有一對(duì)相對(duì)的側(cè)表面32和34，其是近刀片主體部分26和凸緣18的平面外表面。凹陷表面1