Relatório Descritivo da Patente de Invenção para APLICADOR DE ÂNCORA DE SUTURA ENDOSCÓPICO FLEXÍVEL. ANTECEDENTES [001] A presente invenção refere-se à cirurgia, e mais particularmente a técnicas e dispositivos de cirurgia endoscópica. A cirurgia geralmente refere-se ao diagnóstico ou tratamento de ferimento, deformidade ou doença. Uma ampla variedade de técnicas cirúrgicas tem sido desenvolvida. Um tipo de cirurgia é chamado cirurgia minimamente invasiva, que tipicamente envolve entrar no corpo através da pele ou através de uma cavidade ou abertura anatômica do corpo embora minimizando a avaria a essas estruturas. Os procedimentos médicos minimamente invasivos usualmente envolvem menos trauma operativo para o paciente se comparado a procedimentos cirúrgicos abertos. Os procedimentos cirúrgicos minimamente invasivos são também geralmente menos dispendiosos, reduzem o tempo de hospitalização, causam menos dor e cicatrizes, e reduzem o incidente de complicações relacionadas ao trauma cirúrgico, por conseguinte, acelerando a recuperação.
[002] Os endoscópios são muitas vezes usados durante um procedimento cirúrgico minimamente invasivo para visualizar os órgãos e estruturas no interior do corpo. Os endoscópios geralmente usam um sistema de distribuição de luz para iluminar o tecido sob inspeção. Tipicamente, a fonte de luz está do lado de fora do corpo e a luz é tipicamente direcionada via um sistema de fibra óptica. As imagens são capturadas, usualmente através de um sistema de lente, e transmitidas para um monitor. Alguns endoscópios incluem canais de trabalho através dos quais os instrumentos médicos podem ser introduzidos no corpo para biópsia ou operar. Os canais de trabalho podem também ser independentes do endoscópio. Os endoscópios podem ser rígidos ou flexíveis. Alguns endoscópios flexíveis são dirigíveis para facilitar o
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2/12 posicionamento do endoscópio no corpo.
[003] As suturas são muitas vezes usadas durante os procedimentos cirúrgicos para prender a pele, órgãos internos, vasos sanguíneos e outros tecidos no corpo. Uma sutura é tipicamente um filamento flexível alongado, mas pode assumir uma variedade como estruturas de rosca, diferentes ou similares à rosca, incluindo sem limitação fibras, linhas, fios, e o similar. Uma sutura pode ser homogênea ou heterogênea, e pode também compreender um filamento único ou uma sutura composta, tal como dois ou mais filamentos torcidos ou trançados. Além disso, uma sutura pode ser feita de um amplo arranjo de materiais absorvíveis (isto é, metabolizados pelo corpo) ou não absorvíveis, conhecidos na técnica.
[004] Uma variedade de diferentes técnicas e dispositivos tem sido desenvolvida para distribuir e fixar a sutura ao tecido. Algumas técnicas envolvem perfurar o tecido com agulhas, amarrar ou formar nós ou alças, distribuir âncoras tais como etiquetas-t, etiquetas-x e outras âncoras flexíveis ou rígidas, e o similar. São descritos aqui técnicas e dispositivos de ligação e distribuição endoscópicos novos para ancorar suturas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [005] Embora o relatório descritivo conclua com as reivindicações que particularmente salientam e distintamente reivindicam a invenção, acredita-se que a invenção será mais bem entendida a partir da seguinte descrição, tomada em conjunção com os desenhos em anexo que ilustra alguns exemplos não limitantes da invenção. A não ser que de outro modo indicado, números de referência similares identificam os mesmos elementos.
[006] A figura 1 descreve uma vista em perspectiva de um aplicador de âncora de sutura;
[007] A figura 2 descreve uma vista lateral em corte transversal
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3/12 de um aplicador de âncora de sutura, com uma âncora genérica descrita esquematicamente;
[008] A figura 3 descreve uma vista lateral de uma âncora;
[009] A figura 4 descreve uma vista em perspectiva de um manípulo; e [0010] A figura 5 descreve um exemplo esquemático de encurvamento.
DESCRIÇÃO DETALHADA [0011] As figuras 1 e 2 ilustram um exemplo de um aplicador de âncora de sutura. O aplicador de âncora de sutura 100 compreende uma agulha 10, um eixo flexível delgado 20 e uma luva flexível 30.
[0012] A agulha 10 tem uma extremidade distal aguda 12, uma extremidade proximal 14, um comprimento entre as extremidades proximal e distal 12, 14. A agulha 10 é oca ao longo do seu comprimento e parcialmente define a cânula 102 do aplicador de âncora 100. A agulha 10 é substancialmente rígida, querendo dizer que ela tem pelo menos 3 vezes a rigidez de flexão do eixo flexível delgado 20. A agulha 10 pode ser feita de uma variedade de materiais diferentes. Um material adequado é aço inoxidável. Para facilitar a passagem da agulha 10 através de um endoscópio articulado, o comprimento da agulha 10 pode ser menos do que cerca de 19,05 mm (3/4 de polegada), preferivelmente menos do que 16,51 mm (0,65 de polegada), e mais preferivelmente menos do que 15,24 mm (0,6 de polegada). Opcionalmente, a superfície externa da agulha 10 pode incluir indícios visuais, tais como tiras ou bandas de cores alternadas, então o operador pode determinar a profundidade que a agulha 10 penetrou no tecido.
[0013] O eixo flexível delgado 20 compreende um estojo flexível alongado 22 conectado à extremidade proximal 14 da agulha 10 usando técnicas conhecidas tais como adesivos, ajustes de interferência, soldagem ultrassônica, e o similar. O estojo flexível 22 é oco ao longo
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4/12 do seu comprimento e parcialmente define a cânula 102 do aplicador de âncora 100. O estojo flexível 22 é dimensionado para ajustar no canal de trabalho de um endoscópio flexível, preferivelmente com um diâmetro externo de menos do cerca de 3,7 mm e um comprimento maior do que 80 cm. Para outras aplicações, tal como através de uma trocarte, o comprimento poderia ser muito mais curto. A extremidade distal do estojo flexível 22 tem uma geometria afunilada 21 na interface da agulha 10. O estojo flexível 22 nesse exemplo é feito de PEEK extrudado; no entanto, outras estruturas e materiais poderiam também ser usados, tal como um tubo hipodérmico com cortes seletivos em espiral, uma luva de plástico com cortes seletivos em espiral, um tubo de fio de metal trançado, e o similar. O eixo flexível delgado 20 adicionalmente compreende uma barra de pressionar flexível alongada 26 posicionada na cânula do estojo flexível 22. A barra de pressionar 26 pode se estender substancialmente ao longo do comprimento da cânula 102. A barra de pressionar 26 é axialmente deslizável na cânula do estojo flexível 22. Nesse exemplo a barra de pressionar 26 é feita de um fio de NITINOL, que pode opcionalmente ser revestido com um lubrificante ou revestimento tal como TEFLON. Naturalmente, outras estruturas e materiais poderiam também ser usados, tais como fio de aço inoxidável, tubo hipodérmico de aço inoxidável com cortes em espiral, plástico extrudado ou barra ou tubo polimérico, tal como PEEK, PEKK e náilon, e o similar.
[0014] A luva flexível 30 é posicionada em torno do eixo flexível
20. A luva flexível 30 pode deslizar axialmente com relação ao eixo flexível 20 e a agulha 10 além da extremidade distal 12 para impedir que a agulha 10 atravanque no canal de trabalho. Além disso, a luva flexível 30 pode funcionar como um dispositivo de limitação de profundidade retraindo proximamente ao bordo de avanço 32 da luva flexível 30 para a posição longitudinal selecionada ao longo da agulha 10 ou
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5/12 do eixo flexível 20. A agulha 10 pode penetrar no tecido até o ponto que o tecido contata o bordo de avanço 32. A luva flexível 30 nesse exemplo é feita de HDPE e tem um diâmetro externo de menos de 3,7 mm e uma espessura de parede de cerca de 0,38 mm (0,015 de polegada). Naturalmente, a luva flexível 30 pode ser feita de outros materiais tais como TEFLON, uretana, náilon, pebax, e o similar.
[0015] Uma âncora de sutura 60 é posicionada na cânula 102, tanto na agulha 10 quanto no estojo flexível 22, de modo distal da barra de pressionar 26. Um ajuste de interferência entre a âncora 60 e a cânula 102 pode ser usado para fornecer resistência friccional para impedir a âncora 60 de descarregar inadvertidamente. Opcionalmente, uma pluralidade de âncoras poderia ser posicionada em tandem na cânula 102. A figura 3 ilustra um exemplo de uma âncora 40 com uma sutura 50 mostrada parcialmente em espectro. A sutura 50 tem uma posição desdobrada, como descrito na figura 3, em que a sutura 50 se estende transversal à âncora 40. A sutura 50 também tem uma posição de distribuição, como mostrado nas figuras 1 e 2, em que a sutura 50 é de igual extensão ou paralela ao eixo longitudinal da âncora 40. Nessa modalidade, a sutura 50 se estende fora da cânula 102 e de modo distal da extremidade distal 12 da agulha 10. A âncora 40 e a sutura 50 estão posicionadas na cânula 102 na posição de distribuição, e implantadas no tecido na posição desdobrada. Alguns exemplos não limitantes adequados de âncoras são descritos no copertencente e co-pendente pedido de patente US número de série 11/538.975 depositado em 05 de outubro de 2006, aqui incorporado a título de referência. Naturalmente, outros tipos de âncoras de sutura podem também ser usados, incluindo sem limitação outros tipos de etiquetas-T, etiquetas-X, cestos expansíveis, âncoras de mola se expandindo, âncoras guarda-chuva, âncoras farpadas, âncora árvore de natal, âncoras de NITINOL, e o similar.
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6/12 [0016] Um manipulo 600 é conectado à extremidade proximal do aplicador de âncora de sutura 100. Empurrando e puxando o corpo do manípulo 62 em relação a um canal de trabalho de endoscópio o aplicador de âncora de sutura 100 pode ser avançado ou retraído ao longo do canal de trabalho. O manípulo 600 nesse exemplo é operativamente conectado à barra de pressionar 26 e à luva flexível 30 para controlar três funções: exposição da agulha, trava da agulha e desdobramento da âncora. O acionador da âncora 68 é conectado à barra de pressionar 26 para seletivamente deslizar a barra de pressionar 26 com relação ao estojo flexível 22 para desdobrar âncoras 60. Opcionalmente, o acionador da âncora 68 pode ser travado com relação ao acionador de exposição da agulha 66 para impedir desdobramento inadvertido de uma âncora. O acionador de exposição da agulha 66 é conectado à luva flexível 30 para seletivamente expor a agulha 10 e para controlar a profundidade de penetração da agulha deslizando a luva flexível 30 com relação ao estojo flexível 22. Os indícios no eixo 67 indicam ao operador a posição do bordo de avanço 32 da luva flexível 30, que corresponde à profundidade de penetração da agulha. O botão oscilante 64 trava o acionador de exposição da agulha 66 com relação ao corpo 62 travando, por conseguinte, a profundidade de penetração da agulha. Embora os acionadores mostrados aqui sejam ilustrados com botões e êmbolos, outros tipos de acionadores poderiam também ser usados, tais como botões, alavancas, motores, pistões, e o similar.
[0017] O seguinte descreve um exemplar uso de um aplicador de âncora de sutura 100. Depois de posicionar um endoscópio flexível para uma posição desejada em um paciente, o aplicador de âncora de sutura 100 e a sutura 50 são aparafusados na extremidade proximal do canal de trabalho com a luva flexível 30 cobrindo a extremidade distal 12 da agulha 10. Depois de empurrar o aplicador de âncora de suPetição 870180057725, de 04/07/2018, pág. 11/28
7/12 tura 100 e a sutura 50 no comprimento do canal de trabalho, a extremidade distal 12 pode ser estendida de modo distal do canal de trabalho. O bordo de avanço 32 da luva flexível 30 pode ser retraído expondo, por conseguinte, a agulha 10 e ajustando a profundidade de penetração desejada. Tipicamente a profundidade será ajustada para penetração transmural ou intramural no tecido. O aplicador de âncora de sutura 100 é avançado distalmente até a agulha 10 penetrar o tecido até o bordo de avanço 32 contatar o tecido. A barra de pressionar 26 é então acionada até a extremidade distal 24 contatar a âncora 60 e empurrar a âncora fora da cânula 102. Uma vez ejetada a âncora 60 deslocará para sua posição desdobrada. Como tal, a sutura 50 será ancorada ao tecido. O aplicador de âncora de sutura 100 pode então ser retirado do canal de trabalho deixando a sutura 50 ancorada no tecido com a sutura 50 no canal de trabalho para subsequente manipulação como o cirurgião pode desejar. Por exemplo, duas ou mais suturas podem ser ancoradas no tecido e cilhadas juntas usando os dispositivos de travamento descritos no pedido de patente US 11/437440 e 11/437441 ou U.S. patente 5.899.921.
[0018] Os componentes flexíveis, incluindo o eixo flexível 20 e a luva flexível 30, do aplicador de âncora de sutura 100 equilibram duas exigências conflitantes. Primeiro, o aplicador de âncora de sutura 100 é flexível o bastante para permitir passagem contínua e manipulação dentro de um canal de trabalho de um endoscópio articulado. Segundo, o aplicador de âncora de sutura 100 é rígido o bastante para resistir ao empenamento ou flexão quando estendido distalmente além da extremidade de um endoscópio e conforme a agulha 10 penetra no tecido. Por exemplo, a agulha 10, o eixo flexível 20, e a luva flexível 30 podem ser deslizantemente inseridos e estendidos através de um canal de trabalho de um endoscópio flexível articulado com menos de 17,8 N (4 lbs) de força, e mais preferivelmente menos de 8,9 N (2 lbs)
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8/12 de força. Como um outro exemplo, assume o estojo flexível 22, que compreende a estrutura composta do estojo flexível 22 e a barra de pressionar 26, irá transferir a maioria da carga axial para a agulha 10 durante a penetração. Nesse exemplo, o eixo flexível 20 pode ter rigidez suficiente para distalmente estender (duas polegadas) fora de um canal de trabalho do endoscópio e concede uma carga axial na agulha 10 de pelo menos 4,45 N (1 lb) de força sem empenamento.
[0019] Como alguém com ordinária habilidade na técnica irá reconhecer, o empenamento é um modo de falha caracterizado por uma falha súbita por flexão de um membro estrutural que é submetido à carga axial compressiva em que as tensões compressivas reais em falha são maiores do que as últimas tensões compressivas que o material é capaz de suportar. Esse modo de falha é também descrito como falha devido à instabilidade elástica. A carga máxima de empenamento, algumas vezes chamada a carga crítica, faz com que uma coluna esteja em um estado de equilíbrio instável, isto é, qualquer aumento nas cargas ou na introdução de força lateral irá fazer com que a coluna falhe por empenamento.
[0020] A figura 5 ilustra um exemplo esquemático de uma coluna mediante uma carga axial exibindo a deformação característica de empenamento. Nessa ilustração as extremidades da coluna estão livres para girar, o que nesse exemplo é ilustrado como tendo extremidades aparafusadas por pinos. A estrutura da esquerda descreve a coluna antes de uma carga axial ser introduzida na coluna, e a estrutura da direita descreve a coluna empenada depois que a carga máxima de empenamento foi introduzida.
[0021] Em uma modalidade, o comprimento de 50,8 mm (duas polegadas) do eixo flexível 20, compreendendo a estrutura do compósito do estojo flexível 22 e a barra de pressionar 26, adjacente à agulha 10 tem uma carga máxima de empenamento maior do que cerca de 2,22
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N (½ Ib) e menos de cerca de 22,24 N (5 Ibs) quando medida com extremidades livres. Mais preferivelmente, o comprimento de 5,08 cm (duas polegadas) do eixo flexível 20 tem uma carga máxima de empenamento menor do que cerca de 66,72 N (1.1/2 lb) quando medida com as extremidades livres. Leonhard Euler, matemático do século 18 derivou uma fórmula que dá a carga axial máxima que uma coluna ideal delgada, longa, pode carregar sem empenamento. Uma coluna ideal é uma que é perfeitamente reta, homogênea, e livre da tensão inicial. A equação de Euler para empenamento de coluna de uma coluna é mostrada na equação 1.
Κπ' EI
1/ (Eq. 1) em que:
[0022] P é a carga máxima de empenamento;
[0023] K é uma constante cujo valor depende das condições de suporte da extremidade da coluna. Para ambas as extremidades livres girarem K = 1, para ambas as extremidades fixadas K = 4, para uma extremidade livre girar e a outra extremidade fixada K = 2 aproximadamente, e para uma extremidade fixada e a outra extremidade livre para se moverem lateralmente K = 1/4;
[0024] E é o Módulo de Elasticidade do material;
[0025] I é o momento da área de inércia da coluna; e [0026] L é o comprimento da coluna.
[0027] Para propósitos de ilustração, assumiu-se que a luva flexível 30 tem uma contribuição mínima para resistir ao empenamento e que o eixo flexível 20 é uma coluna ideal delgada tendo extremidades livres, então K = 1. Quando o eixo flexível 20 não é uma coluna ideal, nem irá ela em uso ter extremidades livres, as características de empenamento do eixo flexível 20 podem, apesar disso, ser entendidas em vista da relação das variáveis na equação de Euler.
[0028] A maioria das agulhas que seriam usadas em um dispositiPetição 870180057725, de 04/07/2018, pág. 14/28
10/12 vo endoscópico tem uma força de penetração abaixo de 4,45 N (1 Ib). Se for assumido que o comprimento da agulha exposta a empenamento fora do endoscópio é de aproximadamente 5,08 cm (2 polegadas) e que a agulha é de 1,52 cm (0,6 de polegada) de comprimento, então o comprimento flexível do eixo flexível 20 exposto ao empenamento é de 6,35 mm (1,4 de polegada). O termo EI na Equação 1, deve ser, por conseguinte, maior do que 0,013 N/mm2 (0,2 lb/pol2) de modo a alcançar uma resistência ao empenamento maior do que 4,45 N (1 lbf). Para o caso específico da estrutura do eixo flexível 20 descrito acima, esse termo EI pode ser modelado como a soma dos valores EI do estojo flexível 22 de PEEK e da barra de pressionar 26 de NITINOL. A soma dos valores de EI do estojo flexível 22 de PEEK e da barra de pressionar 26 de NITINOL é entre 2295,42 e 2869,28 N.mm2 (0,8 e 1,0 lbpol2) limite de resistências ao empenamento acima de 4,45 N (1 lbf). Naturalmente, é desejado que o valor de EI varie dependendo da quantidade de agulhas expostas do lado de fora do endoscópio, do comprimento da agulha, e do ajuste entre as duas partes do conjunto. [0029] O termo EI também refere-se à rigidez do eixo flexível (20). A equação 2 mostra a equação para deflexão de um feixe em balanço.
v - PL V~ 3EI (Eq. 2) em que:
[0030] P é a força aplicada à extremidade do feixe;
[0031] v é a deflexão na extremidade do feixe;
[0032] E é o Módulo de Elasticidade do material;
[0033] I é o momento de área de inércia da coluna; e [0034] L é o comprimento da coluna.
[0035] Embora essa equação se refira diretamente à habilidade para passar um dispositivo através de um endoscópio articulado, ela fornece percepção nos fatores que podem ser importantes. Alguém com ordinária habilidade na técnica reconhecerá que um eixo que exiPetição 870180057725, de 04/07/2018, pág. 15/28
11/12 biu baixa deflexão em resposta a uma força aplicada estaria relativamente rígido e, por conseguinte, difícil de passar através de um endoscópio articulado. Inversamente, um eixo que exibiu altas deflexões em resposta à mesma força aplicada deve ser relativamente flexível e, por conseguinte, mais fácil de passar através de um endoscópio articulado. É o termo EI que fornece o componente de rigidez dessa equação. Por conseguinte, conforme o termo EI associado com as dimensões e o material do eixo aumenta, assim deve a força requerida inserir o dispositivo através de um endoscópio articulado. O valor 3156,21 N.mm2 (1,1 lb-pol2) é uma boa diretriz para a rigidez máxima do eixo flexível 20 que permitirá a inserção através de um endoscópio articulado.
[0036] Com base nessa avaliação, um valor de EI apropriado para o eixo flexível 20 deve ser entre 2295,42 e 3156,21 N.mm2 (0,8 e 1,0 lb-pol2), e é referido estar na extremidade baixa dessa faixa. Perceba que essa avaliação aplica diversas suposições simplificadas, mas deve fornecer uma maneia de estimar a performance de um projeto. [0037] Preferivelmente, os dispositivos já mencionados serão processados antes da cirurgia. Primeiro, um dispositivo novo ou usado é obtido e se necessário limpado. O dispositivo pode então ser esterilizado. Em uma técnica de esterilização, o dispositivo é colocado em um recipiente fechado e vedado, tal como um saco de plástico ou TYVEK. O recipiente e o dispositivo são então colocados em um campo de radiação que pode penetrar no recipiente, tal como radiação gama, raios x, ou elétrons de alta energia. A radiação mata as bactérias no dispositivo e no recipiente. O dispositivo esterilizado pode então ser armazenado no recipiente estéril. O recipiente vedado mantém o dispositivo estéril até ser aberto nas instalações médicas.
[0038] Tendo mostrado e descrito várias modalidades e exemplos, adicionais adaptações dos métodos e aparelhos descritos aqui podem
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12/12 ser alcançadas através de modificações apropriadas por alguém de ordinária habilidade da técnica sem se afastar do escopo da presente invenção. Diversas de tais modificações potenciais foram mencionadas, e outras estarão aparentes para aqueles versados na técnica. Por exemplo, as dimensões e avaliações específicas descritas acima e escalas descritas nas figuras serão entendidas serem exemplos não limitantes. Dessa maneira, o escopo da presente invenção deve ser considerado em termos das reivindicações a seguir e é entendido não ser limitado a detalhes de estrutura, matérias, ou atos mostrados e descritos no relatório descritivo e figuras.