CN101478923A - 最小侵入性手术组件和方法 - Google Patents

Abstract

最小侵入性手术组件广泛地包括外部空心针，其具有3.0mm或更小的外部直径，以及同轴手术器具，其具有在外部空心针中延伸的杆。同轴手术器具包括位于杆末端的末端操作器，其被偏置到打开位置以便当手术器具的末端操作器延伸出针时它们打开，而它们是通过针越过它们的相对运动而关闭。组件优选包括第一固定元件，其用于固定手术器具和针的相对位置。组件还优选包括第二固定元件，其相对于针移动并且放置在其外面上并且其用来固定针与患者的相对位置。

Description

最小侵入性手术组件和方法

本发明要求2006年3月13日提交的美国临时申请60/781,556，2006年10月10日提交的美国临时申请60/828,916，和美国申请序列号11/420,927的优先权，上述所有申请通过参考结合于此。

背景技术

1.技术领域

本发明广泛地涉及手术器具及其使用方法。尤其是，本发明涉及最小侵入性手术器具，其组合了针和工作装置，其中工作装置在针内外延伸并且可被缩回到针内。本发明特别是用于腹腔镜类型的手术，尽管其不限于此。

2.技术现状

在过去的二十年中，最小侵入性手术已经成为了许多类型手术的标准，而它们之前都是通过开放式手术完成的。最小侵入性手术通常涉及在人体中的手术或自然端口内引入光学元件(例如，腹腔镜或内窥镜)，使一个或多个手术器具在另外的端口或内窥镜内前进，用手术器具进行手术，并且从人体内取回器具和窥镜。在腹腔镜手术中(在此广泛地限定为任何经由手术切口制成端口的手术，包括但不限于腹部腹腔镜术，关节内窥镜术，脊椎腹腔镜术等)，窥镜的端口典型地是通过手术套管针组件制成的。套管针组件经常包括端口，在端口远端的内外延伸的锋锐元件(套管针)，和至少在腹部腹腔镜术中的端口近端部分上的阀。典型地，在患者的期望部位会在皮肤中制造出小切口。套管针延伸出端口的套管针组件然后被迫通过切口，从而扩宽了切口并允许端口在切口内延伸，通过任何浅表，并进入人体(腔)。套管针然后被取回，将端口留在位置上。在特定情况下，气腹元件可附加到套管针端口上以便吹入手术地点。光学元件可在之后通过套管针端口被引入。另外的端口可在随后典型地制成从而另外的腹腔镜器具可被引入到人体内。

套管针组件可被制造出不同尺寸。典型的套管针端口尺寸包括5mm，10mm和12mm(可以从比如Taut和U.S.Surgical这样的公司买到)，其中尺寸是要满足要通过其中引入的各种不同尺寸的腹腔镜器具，包括例如，抓钳，剥离器，吻合器，剪刀，抽吸/灌注器，夹具，镊子，活检钳，等等。尽管5mm的套管针端口相对较小，在有些情况下内部的工作空间是受限的(比如儿童)，将多个5mm端口放置在有限区域内还是困难的。另外，5mm的套管针端口容易会在很大程度上限制腹腔内器具的运动。

另外，尽管腹腔镜手术减少了由各种不同的手术疗程带来的创伤，并且随之减少了这些手术的恢复时间，在本领域中仍存在着进一步减少对患者的创伤的期望。

发明人定义的由腹腔镜手术带来的可以减少的创伤，一个方面是指由使用套管针端口造成的疤痕。在许多腹腔镜手术中要制造三个或更多的切口。例如，在腹腔镜疝气修补手术中，典型地会制造四个套管针切口，其中一个切口做气腹并插入光学装置，两个切口作为套管针端口用于通过其中插入抓钳，而第四个端口用于在其中穿过吻合器。本领域的技术人员和经历过手术疗程的人可以意识到即便是5mm的套管针端口也会留下必须要缝针并且会留下疤痕的孔。

发明人定义的由腹腔镜手术带来的可以减少的创伤，第二个方面是关于由操作套管针端口所需的操作(角度调节)造成的创伤，这是为了进行定位不精确的手术。调节端口角度会引起切口周边的撕开。

本领域技术人员也能够理解到由于在腹腔镜手术中使用的套管针组件和腹腔镜工具的数量(由于高压灭菌带来的成本和麻烦，其中大部分是一次性的)，腹腔镜手术的成本很高。因此，在本领域中仍存在着提供成本更低的腹腔镜工具的期望。

发明内容

因此，本发明的一个目标是提供一种最小侵入性的手术组件，其与现行系统相比减小了对患者的创伤。

本发明的另一个目标是提供一种最小侵入性的手术组件，其与现行系统相比简单而且不贵。

本发明进一步的目标是提供一种最小侵入性的手术组件，其使用3mm或更小的切口/端口装置。

本发明的目标还有是提供一种最小侵入性的手术组件，其不给患者留下疤痕。

本发明的另一个目标是提供一种使用有效手术器具的最小侵入性的手术组件，其可被插入进3mm或更小的端口装置。

本发明的另一个目标是提供一种最小侵入性的手术组件，其组成部分的数量减少了。

为了符合这些目标，这些将在下面进行详细讨论，根据本发明的最小侵入性手术组件广泛地包括外部空心针，其具有基本上为2.5mm的外部直径(术语“基本上”，在本申请中是指±20％)，并且优选为2.5mm或更小的直径，以及同轴手术器具，其具有在外部空心针中延伸的杆。同轴手术器具包括位于杆末端的末端操作器，其被偏置到打开位置以便当手术器具的末端操作器延伸出针时它们打开，而它们是通过针越过它们的相对运动而关闭。组件优选包括第一固定元件，其用于固定手术器具和针的相对位置。组件还优选包括第二固定元件，其相对于针移动并且放置在其外面上并且其用来固定针与患者的相对位置。第二固定组件可包括锚定元件，其使得针能够相对患者以不同的角度被夹持。

根据本发明的实施例，手术器具和针的尺寸被制成在其之间的受控间隙非常小，从而手术器具杆的至少一部分滑到针的内表面上，进而形成了有效防止漏气的密封。

根据本发明的另一实施例，手术组件包括保险机构，其阻止了无意中将手术器具的末端操作器完全取回到针内，从而针尖会被“露出”(也就是说不会有从那里稍微向外延伸的末端操作器)。保险机构优选地包括超驰装置使得组件可以被初始地置于“已装备”的位置，这时针尖露出以便进行第一次穿刺，以及为了进行重新装备。

本发明的手术组件可用在腹腔镜手术中替代对额外套管针和腹腔镜器具的使用。尤其地，当手术器具(如抓钳)部分地插入到针中(也就是说，末端操作器至少部分地收回针内)且选择性地通过第一固定元件彼此锁定时，针被用来穿刺皮肤并且前进到人体内(如腹部)。在期望部位(典型地是在已插入窥镜的指引下)，针的运动停止。手术器具随后解除锁定(如果先前被锁定的话)并前进到末端操作器延伸通过针并打开到其中性应力位置。针和手术器具可在之后进一步前进到末端操作器延伸越过人体内的结构。然后，在手术器具静止时，针相对于手术器具前进迫使末端操作器关闭，从而安稳地抓住该结构。第一固定元件可在之后用来将针相对于手术器具固定从而阻止释放所抓结构。如果需要的话，固定到手术器具其上并抓住结构的针可相对于人体体壁操控(如提，推，或其他来移动结构)。当针(或所抓结构)位于体内的期望部位时，第二固定元件沿着针滑动并与患者皮肤接合，从而将抓钳末端操作器固定在体内的期望部位。在任何时候，所抓结构可通过促使第一固定元件释放手术器具并随后将针相对于手术器具向后(最接近地)移动的方式被释放，从而使得末端操作器再次打开。手术组件可被拉出人体(优选地，手术器具首先相对于针向后移动缩回并关闭末端操作器并将它们定位于针内)，从而仅留下小的通常能不留疤痕愈合的穿刺记号。

本发明的手术组件从而用最小数量的组成部分完成了本发明的目标并且可用来替换昂贵的套管针组件和腹腔镜器具。

本发明另外的目标和优点将通过引用与配图一起提供的详细说明而对本领域技术人员变得清晰。

附图说明

图1是本发明手术组件第一个实施例的不完整横截面放大视图，其中手术器具的末端操作器处于打开(前进)位置。

图2是本发明手术组件第一个实施例的不完整横截面放大视图，其中手术器具的末端操作器处于关闭(缩回)位置。

图3A-3E是将手术器具的杆相对于针固定的五个不同的固定元件系统的不完整表示图。

图4是用于固定手术器具相对于患者位置的锚定元件的第一个实施例的表示图。

图5A和5B是用于固定手术器具相对于患者位置的锚定元件的另一个实施例的代表性顶视图和侧视图。

图6是用于固定手术器具相对于患者位置的另一种机构的示意图。

图7A-7G是本发明手术器具七种不同末端操作器的表示图。

图8A-8D是改变的手术器具的表示图，其末端操作器起到气密装置的作用，且末端操作器分别定位于平衡静止的防护位置，穿刺位置，扩张位置和取回位置。

图9A-9D画出了本发明四种手术组件用于疝气修补手术的示意图。

图10是手术器具拇指夹持位的前视图。

图11A-11C是连接拇指夹持位和手术器具杆的柱塞的三个视图。

图12A-12B是半个近端壳体内部和外部的透视图。

图13A-13B是另外半个近端壳体内部和外部的透视图。

图14是手术器具锁定机构的透视图。

图15A-15B是针毂和针尖的透视图。

图16A-16E是柱塞分别处于完全缩回位置，开始展开位置，恰在到达保险锁定位置之前的位置，保险锁定位置，和工作或操作区位置时保险/锁定机构的透视图。

图17是末端操作器占据了相对针尖的保险位置的手术组件远端视图。

图18A-18B是画出了锁定机构与柱塞接合到解除锁定位置的部分透视侧视图和透视图。

图19A-19B是画出了锁定机构与柱塞接合到锁定位置的组件近端部分的透视和侧视图。

图20A是在第二固定元件中延伸的完整组件的透视图。

图20B是仅画出了部分壳体的组件近端部分的透视图。

图21A-21D是本发明第二固定装置的第三个实施例的分解视图，顶视图，和横截面视图。

图21E是图21A-21D中人体的底部视图。

图21F是图21A-21D中可挤压球的透视图。

图21G是图21A-21D基部的透视图。

具体实施方式

如图1和2中所示，根据本发明的最小侵入性手术组件10广泛地包括外部空心针12，其具有基本上为2.5mm(.1英寸)的外部直径，以及同轴手术器具14，其具有在外部空心针中延伸的杆15。针12具有锋锐的远端18，其相对于针的纵轴约成35°角，以及具有旋钮或手柄20的近端，其用于对针进行抓持和操控。针的内直径基本上为2.0mm(.08英寸)，并且针的壁厚基本上为0.25mm(.01英寸)。针典型地长为10到30cm之间，更典型地长为13到18cm之间(尽管其他尺寸亦可使用，这取决于涉及的手术，并且典型地对肥胖的患者用较大的，而对婴儿或小孩用较小的)，优选使用不锈钢制成，尽管其他材料亦可利用。

在图1和2中所示的同轴手术器具14是抓钳式器具，包括在杆15远端上的末端操作器22和杆近端上的手柄或旋钮24。如图1中所示，末端操作器22被制成能够偏置到打开位置，从而当手术器具14的末端操作器22延伸出针12时它们打开，如图2所示，当针延伸越过它们时，它们关闭。末端操作器22可从杆15的端部形成，这在Toth等人的美国专利号6,616,683中有所介绍，其通过参考全部结合于此，或者是通过任何其他所需的方式，比如通过形成末端操作器并将它们连接到杆上。手术器具14的杆15应足够长到能让末端操作器延伸出针，如图1中所示。手术器具14优选由不锈钢制成，尽管其他材料亦可用于全部或部分器具14的制造。

尤其地，在一个实施例中，手术器具用来抓取的位置上(也就是说，末端操作器是如图1，7A-7F，8A-8D和17中所示的抓钳)，抓钳可由百分之六十冷轧定制475沉淀硬化马氏体不锈钢金属丝制成，可以在Carpenter Specialty WireProducts，Orangeburg，South Carolina买到。不锈钢金属丝在美国专利号6,630,103中介绍过，其通过参考全部结合于此，并且包括9.0％-13.0％且更优选为10.5-11.5％铬，5.0％-11.0％且更优选为8.0％-9.0％钴，7.0％-9.0％且更优选为7.5％-8.5％镍，3.0％-6.0％且更优选为4.75％-5.25％钼，1.0％-1.5％且更优选为1.1％-1.3％铝，1.0％且更优选为.005-.05％钛(最大值)，.5％且更优选为.1％硅(最大值)，.75％且更优选为.25％铜(最大值)，.5％且更优选为.1％锰(最大值)，.025％且更优选为.0025％硫(最大值)，.03％且更优选为.015％碳(最大值)，1.0％且更优选为.20％铌(最大值)，.04％且更优选为.015％磷(最大值)，.03％且优选为.01％氮(最大值)，.02％且优选为.003％氧(最大值)，.01％且优选为.0015-.0035％硼，且余量为铁。金属丝可以接受EDM步骤形成约为1.8mm带齿的抓钳(例如图7G中的169a，和图17中的569)或其他结构，然后典型地在975℉下接受沉淀时效硬化热处理一小时。得到的末端操作器屈服力高，典型地会超过300,000psi仍具有好的延展性和硬度。这为临床提供了优势，当过多材料置于末端操作器中且末端操作器启动时，钳口既不会夹碎材料，也不会自己破裂开，但会塑性形变。

根据本发明优选实施例的一个方面，手术器具14和针12的尺寸设成能够让手术器具14的杆15的至少一部分滑行在针12的内表面上，进而形成有效阻止漏气的密封。因此，针内径为2.00mm，杆15的外径就约为1.99mm(.078英寸)，或比针的内径略小.01mm。在半径的这一点小小差别会构成低隙滑动配合，其可被感觉为阻力并且有效地起到阻止漏气的密封作用。如果需要的话，仅有一部分的杆被设成阻碍在针内表面上滑动的尺寸。可选地，针可包括内筐或密封或油脂，其密封了杆的外径。

转到图3A-3E，根据优选实施例，本发明的组件10包括第一固定机构、元件或系统，其用于固定手术器具14和针12的相对位置。在图3A中，所示的第一固定系统50包括手术器具14的杆15上的槽口52，以及在针12或其手柄中的螺纹径孔55内延伸的螺钉54。当需要将手术器具14相对针12固定时，螺钉54拧紧(典型地是顺时针)入针并与槽口52接合。当需要释放手术器具14时，螺钉54拧松从而其不再接合到槽口中。应当理解到除了螺钉54和螺纹径孔55，在针(或针柄)中的径孔内延伸的弹簧加载销钉可用来将手术器具14相对针12锁定。

在图3B中，所示的第二固定系统50’包括手术器具14的杆15上的径向凹槽60和具有弹性臂62(画出一个)的夹子61，以及杆63。夹子61的杆63在针或优选针柄壁内延伸，并且弹性臂62接合杆15上的径向凹槽64。当针杆15相对于针被推或拉动，弹性臂62伸展使得杆15的运动能够通过夹子61。应当理解到如果弹性臂62充分地有弹性，在针杆15上就不必开槽，这是由于弹性臂62能够将杆保持到位。

如图3C中所示，第三固定系统50”包括塑料螺钉65，其绕手术器具14的杆15延伸，和定位于针12的手柄或旋钮20上的内螺纹66。当需要将手术器具14相对于针12固定时，螺钉65拧紧到针12的螺纹手柄或旋钮针20中。塑料螺钉65和针的手柄或旋钮20的内螺纹66的尺寸设为在螺钉65拧紧到螺纹66时促使塑料螺钉65绕杆15变形和变紧，从而固定针12和手术器具14相对于彼此的定位。当需要释放手术器具14时，螺纹65拧松到足够允许手术器具相对于针的移动。正如本领域技术人员能理解到的，螺钉65可具有抓紧部件，比如头部(未画出)以帮助医师施加扭矩。

图3D画出了第四固定系统50”’，其中包括翼形螺钉70和包括头部(未画出)且可变形或具有塑性的针12的手柄部分20。特别地，翼形螺钉70当拧紧到手柄部分螺纹上时会引起手柄部分钳制住手术器具14的杆15并将手术器具相对于针锁定。

在图3E中所示的第五固定系统50””，其中凸轮元件72被销钉73旋转地连接到针柄20’上。在第一方向时，凸轮元件72允许手术器具14的杆15的后部15’以不受限的方式移动。在如图3E中所示的第二方向时，凸轮元件72接合杆15的后部15’并保持其相对于针柄20’和针12固定。能够理解到的是除了固定系统50””，其与图3A-3D的固定系统不同，针柄20’和手术器具手柄24’相对于图1和2和图3A-3D所示的手柄20，24也有所改变。

组件还优选包括第二固定元件，其相对于针移动并且放置在其外面上，并且其用来固定针与患者的相对位置。尤其是，如图4中所示，第二固定元件是软的塑性抽吸杯80，其接合并有摩擦地可在针12外表面上滑动，并且其可被压在患者腹壁上引起抽吸连接。如果需要的话，针12外表面可配有匹配元件，比如凸耳，锯齿，或槽(未画出)，并且抽吸杯80可配有反相匹配元件用来接合针12外表面的匹配元件进而将抽吸杯80相对于针12的位置更牢固地固定。

转到图5A和5B，所示的第二固定组件的第二个实施例包括有顶部近端孔82的塑料抽吸杯80’，和多个刺刀形槽84，针12通过其中进行操控。抽吸杯80’从而使得针12能够相对患者以不同的角度被夹持。

代替抽吸杯，又可能通过使用标准设备和稍微改变本发明的手术组件的方式来固定针12和手术器具14相对于患者的位置。因此，如图6中所示，提供了标准的多头夹子90，其通过夹具92固定到手术室台子的边上。多头夹子90包括可锻金属棒94和多个夹子元件96。手术组件10可在之后相对于患者被保持在期望位置上，这是通过在针12或手术器具14上配有夹子收容器或槽实现的，其可位于针柄外表面上或针或手术器具的手柄或旋钮上。目前优选的多头夹子的详情可在共同拥有的2007年1月29日提交的美国序列号11/668,169中找到，其名称为“手术中用于固定手术器具的平台”。

正如本领域技术人员能够理解的，本发明的手术器具14可采用各种不同的形式。因此，图7A-7G画出了本发明手术器具七种不同末端操作器的表示图(尽管其他的亦可用到)。图7A画出了如图1和2中所示的抓钳的详细视图。抓钳末端操作器101包括从杆15上延伸的两个臂102，每个长约19mm(.75英寸)。臂在其外周稍为圆形，与杆15轮廓相同，而每个圆形表面会形成在四十五和九十度之间的弧。臂的第一部分104(例如，约4mm)在其静止打开位置较直。臂102的中间部分106然后转向远离彼此(每个与水平线在6°到18°之间)直到它们延伸到彼此相隔约7mm。为了提供好的弹性负载，臂的中间部分可用弹性钢加强或用弹性钢制成。臂的尖108(约3mm)随后向后弯与第一部分104平行。它们的外表面也可以使扁平的。

如果需要的话，图7A的抓钳可用实心杆或钢管制成，通过将管端且成两半形成臂(例如经由使用激光或EDM机器)，进一步从第一部分104每个臂下方去掉材料，之后在第一部分104和中间部分106的交叉部位和中间部分106与尖108的交叉部位将臂弯曲。

图7B是肺形夹具末端操作器111的表示图。肺形夹具末端操作器从具有臂112的杆15上延伸，其终止于限定出开口115的环114中。尽管在图7B中没有详细画出，臂112与图7A的抓钳臂类似，它们都是在其外周稍圆，与杆15的轮廓相同，包括在其静止打开位置较直的第一部分116和转向远离彼此直到它们延伸到彼此相隔约6mm的中间部分118。环114然后向后弯与第一部分116平行。为了提供好的弹性负载，臂的中间部分可用弹性钢加强或用弹性钢制成。

图7C是混合型末端操作器121的表示图，包括一个抓钳122和一个肺形夹具123。抓钳122基本上参见如图7A中所述，而肺形夹具123基本上参见如图7B中所述。

图7D是无压碎夹具末端操作器131的表示图，包括一个抓钳132和橡胶包覆的臂133。

图7E是牵引器末端操作器141的表示图。牵引器末端操作器141用金属丝网元件143形成，其静止时基本上是扁平的，但收回针中时弯曲成弓形。

图7F是与图7A相似的抓钳表示图。图7F的抓钳末端操作器151和图7A的抓钳末端操作器101之间的基本不同是臂152每个长约25mm-35mm(1-1.38英寸)，中间部分156彼此与水平线成50°或25°的角度转向。图7F中所示的尖部分158长约12mm并且向后弯曲稍过与第一部分154平行的范围从而它们朝向彼此稍稍成夹角。可选地，尖部分不需要弯回超过平行位置或根本不用。如果尖部分不弯回，尖部分可被设计成相对彼此打开15mm-20mm。

图7G是画成在针12内处于关闭位置的压碎抓钳161的表示图。压碎抓钳161与图7A的抓钳101相似，除了稍长(约长22mm)，且尖部分168具有齿169a并具有圆形前端169b从而它们呈现出几乎为半球形的钝表面。当图7G的末端操作器161相对于针12向前移动时，它们优选保持在关闭位置直到约臂162长度的一半伸出针。因此，正如将在下面讨论到的，手术器具14的末端操作器可起到相对于针的闭塞物的作用从而保护针不会引起意外的针尖创伤。

本发明的手术组件可用在腹腔镜手术中替代对额外套管针和腹腔镜器具的使用。尤其地，当手术器具14(例如抓钳末端操作器111)部分地插入针12中(也就是说，末端操作器至少部分收回到针内)并且选择性地被第一固定元件彼此锁定(例如，固定系统50)，针12用于穿刺皮肤并前进到人体内(例如腹部)。在期望的部位上(典型地是在已插入窥镜的指引下)，针停止运动。手术器具14随后解除锁定(如果先前被锁定的话)并前进到末端操作器111延伸通过针12并打开到其中性应力位置。针和手术器具可在之后进一步前进直到末端操作器延伸越过人体内的结构。然后，在手术器具静止时，针相对于手术器具前进迫使末端操作器111关闭，从而安稳地抓住该结构。第一固定元件或系统(例如系统50)可在之后用来将针相对于手术器具固定从而阻止释放所抓结构。如果需要的话，固定到手术器具其上并抓住结构的针可相对于人体体壁操控(如提，推，或其他来移动结构)。当针(或所抓结构)位于体内的期望部位时，第二固定元件(例如80)沿着针滑动并与患者皮肤接合，从而将抓钳末端操作器固定在体内的期望部位。在任何时候，所抓结构可通过促使第一固定元件释放手术器具并随后将针相对于手术器具向后移动的方式被释放，从而使得末端操作器再次打开。手术组件可被拉出人体(优选地，手术期间首先相对于针向后移动缩回并关闭末端操作器并将它们定位于针内)，从而仅留下小的通常能不留疤痕愈合的穿刺记号。

要注意的是由于手术组件的直径小，从腹部收回针组件将会引起漏气，并且不应需要进行缝合来关闭创口。还要注意的是由于手术组件的直径小消除了套管针端口，手术组件可在手术中容易地在任何方向上移动(也就是，可以容易地进行转向)。

本发明的手术组件从而用最小数量的组成部分完成了本发明的目标并且可用来替换昂贵的套管针组件和腹腔镜器具。

根据本发明的另一方面，如前所提，手术器具的末端操作器尖可用来起到闭塞物的作用。因此，如图8A-8D中所示，手术组件组合了在图3E和7G中所示的方面，除了配有弹簧193和分别连接到针和手术器具的手柄20’，24’上。处于静止位置的弹簧193引起圆形末端操作器161占据了位置，其中末端操作器延伸出针12但保持着图8A中所示的关闭位置。在这个部分延伸的位置上，末端操作器161起到闭塞物的作用或保护不发生意外的针尖创伤。当手术组件用来如图8B中所示的穿刺皮肤时，压力被置于末端操作器上，进而引起末端操作器161被推回进入针并从而暴露出针，引起手术器具相对于针向后移动，从而使弹簧193拉紧。当皮肤被穿刺并且针延伸进入腔内，末端操作器上的压力释放时，弹簧193向前推动手术器具重新占据图8A中所示的位置。当需要延伸出末端操作器161抓取结构时，手术器具可如图8C中所示相对于针被向前推动，从而使弹簧193压缩，并且打开末端操作器161。末端操作器可在之后通过相对针向后拉回末端操作器来关闭，其中针在末端操作器上起到至少部分关闭它们的作用，而弹簧193占据了部分压缩的位置。抓取位置(和其他任何位置)可在任何时候被固定元件(例如凸轮72)锁定。如果需要如图8D中所示将末端操作器全部拉进针中的话，可通过相对于针向后拉动手术器具实现，再次使弹簧193拉紧。手术器具可被固定元件锁定在那个位置上。

图9A-9D中画出了关于疝气修补手术中使用对各手术组件10a-10d。特别地，腹壁200所示带由疝气(开口)290。疝气290用网290修补，其已经在窥镜(未画出)的指引下被插入到腹部中。如图9A中所示，根据本发明的四个手术组件10a-10d已经用来刺穿腹壁。四个组件10a-10d之后被用来抓住网295的边角区域，这是通过将抓钳末端操作器分别移动出各自的针并绕过网的边角的方式，和相对于抓钳器具向前移动针的方式迫使末端操作器在网上关闭。针和手术器具之后优选地相互锁定(用第一固定元件或系统比如上面讨论过的参见图3A-3E)，且组件10a-10d被向上拉从而使得网295直接铺在疝气290下方，如图9B所示。组件之后优选地被如上所述参见图4，5A，5B，和6的机械结构相对于腹壁锁定到位。然后，用腹腔镜吻合器(未画出)典型地通过标准套管针端口引入，网被吻合到位。网可在之后被组件10a-10d通过解除对手术器具的锁定，解除第二固定元件的锁定，以及将各自的针向后移动以打开末端操作器。在网被释放之后，手术器具的末端操作器至少部分被收回针中(并且选择性地锁定到位)，并且从腹部拉出，留下网295被吻合到位，如图9C和9D中所示。

本领域技术人员应当理解到的是本发明最小侵入性手术组件可被用于各种其他的手术疗程，包括但不限于输卵管整复术，胃旁路术，肠连接术，肾脏手术，阑尾切除术，半月板切除术，椎间盘切除术，等等。本发明的最小侵入性手术组件还在新生儿和小儿儿科手术的使用中具有特别地优越性，并且组件和方法可被用于动物或尸体。

另一个本发明手术组件的实施例在图10-20B中画出。如图20A和20B所示，组件510包括针512和医疗器具514。针具有锋锐的远端尖端518和手柄520。医疗器具具有末端操作器522和手柄524。在图20A和20B中画出的还有保险锁定机械结构550的杠杆554，其也起到第一固定机械结构的作用。在图20A中能够看到在此后参见图21A-21G讨论的第二固定组件800。针512，医疗器具514，和保险锁定机械结构550的细节以及保险锁定机械结构的机能都可以在图10-20B中看到。

医疗器具的手柄520在图10中看到。手柄524包括环601，其尺寸设成能容纳医师的拇指，和柱603，其在与器具514的杆的平行或同轴方向延伸。柱603可配有座605，其可用于容纳销钉607(图16D)，其可如下所述将手柄520相对于医疗器具514的其余部分固定。

如图11A-11C所示，手柄524的柱603容纳在柱塞610中。特别地，柱塞610是圆柱形部件，其具有头部611并限定出顶部的管状开口612，销钉孔613，底部管状开口614，杆表面615，其限定出停止在止挡表面617的第一槽616，第二槽618，扁平远端部分620，其为槽618限定出止挡表面621，以及斜面622。顶部开口612容纳了手柄520的柱603，而销钉607(图16D)被插入销钉孔613中以便接合柱603的座605。销钉孔613偏离柱603的圆心，从而它接合座605并将手柄524轴向地相对于柱塞610固定，但同时允许手柄524相对于柱塞旋转。底部管状开口614是用来容纳医疗器具(顶部部分仅在图11B中画出)的杆515的。如果需要的话，柱塞610可形成为圆筒，其单一通道限定出开口612和614。

在柱塞610的杆表面615中限定出的槽616和618被用来执行几个功能。正如在此后所更详细介绍到的，槽616用来将医疗器具514的末端操作器522的方向相对于针512的尖的斜面固定。在槽618末端的止挡表面617还阻止了医疗器具514完全从针512上去除。槽618与扁平部分620，止挡表面621和斜面622一起与杠杆554(图14和20)作用为组件500提供保险锁定和第一固定装置550。

现在转到图12A，12B，13A，和13B，可以看到针的手柄520。手柄520优选地由两个相似的匹配部分520A，520B组成，其当匹配在一起时通常会形成线轴形的手柄。如图12A和12B中所示，手柄部分520A包括四个内部匹配柱622A，旋转柱624A，弹性销或槽口625，定位舌626，柱塞定位肋628A，针毂定位肋629A和针杆定位肋630A。部分520A还具有带上、下肋部分632A，634A的外表面，在其之间的平滑漏斗形腰部636A，其中下肋部分632A为针杆限定了开口638A，而上肋部分634A为柱塞限定了开口639A。上肋部分634A还为杠杆554限定了开口640A，这在此后会结合止挡表面641A进行探讨。如图13A和13B中所示，手柄部分520B通常是与手柄部分520A相对应，并且有四个内部匹配柱容纳口622B，旋转柱容纳口624B，柱塞定位肋628B，带定位槽口629B1的针毂定位肋629B和针杆定位肋630B。部分520B还具有带上下肋部分632B，634B的外表面，在其之间的平滑漏斗形腰部636B，其中下肋部分632B为针杆限定了开口638B，而上肋部分634B为柱塞限定了开口639B。上肋部分634B还为杠杆554限定了开口640B，这在此后会结合止挡表面641B进行探讨。

杠杆554可在图14，18A和18B中看到，并且包括摩擦凹肋面644，主体646，其为包容弹簧649限定了孔647和弹簧座648(在图18A中可见)，和鼻端650。孔647的尺寸设成能容纳旋转柱624A以便杠杆554能绕柱旋转。鼻端650通常是三角形的形状，带有成角的顶部表面650A和直的底部表面650B，并具有能让鼻端650依附在柱塞的槽618中的第一宽度。主体646具有更大的第二宽度，其尺寸设成在开口内与由开口640A，640B形成的手柄配合。如后所述，鼻端顶部附近的主体的圆形部分652被当作组件的第一固定元件。摩擦表面644具有优选为更大的第三宽度并且定位在手柄匹配部分520A，520B的外面。

现在转向图15A和15B，针512的近端和远端部分可见。特别地，如图15B中所示，空心针的远端尖518是倾斜且锋锐的。如图15A中所示，空心针512的近端配有带隆起656的毂655。如图20B中所表示的，毂655的尺寸设成能被保持在由针毂容纳肋629A和629B形成的孔中，其中隆起656被容纳在切口629B1中从而将针斜面相对于手柄520定向于期望方向上。如果需要，针杆近端部分可带上织纹以向医师提供额外的抓握表面。

在讨论柱塞610和杠杆554的机能之前，本发明还有几个另外的方面是值得关注的。第一，弹簧座648(图18)和弹簧销或槽口625(图12A)被设置成引起弹簧649向顺时针方向偏置杠杆554到一位置，在那里鼻端650基本上垂直于柱塞610和针512的垂直轴。杠杆554从那个位置顺时针的旋转会被线轴上肋部分的表面641A，641B阻挡。杠杆554抵抗弹簧逆时针的旋转可通过向杠杆554施加少量逆时针作用力轻松地实现。第二，尽管图11A-11C中所示槽616和618相隔了一百八十度，它们更优选地相隔九十度，并且它们的实际位置应结合销钉624A(图12A)的位置考虑，其设置了杠杆554和保持在槽616中的舌626(图12A)的位置。第三，在针毂655和隆起656(图15A)，以及针毂容纳肋629A，629B和定位槽口629B1的使用过程中对针512的定位优选是相对于手术器具514(其相对于柱塞610被固定)的末端操作器定位来选取的，从而末端操作器将其本身相对于针512的斜面尖端518以防护的方式出现。特别地，根据本发明的一个方面，希望末端操作器518如图17中所示的那样表现为具有一个沿针斜边的那个尖端599放置的末端操作器的完整的典型为圆形的外表面518，其阻止相对于其上旋转。以此方式，末端操作器表面518有效地延续在和/或围绕着针的斜面，也就是说，其作用是内部防护以便针锋的暴露能被充分地减少。第四，如果需要，柱塞610(包括扁平部分620)的远端部分可涂上红色或其他颜料(未画出)以便如后所述能具有高度的可见度。

柱塞610和杠杆554的机能是为了提供保险锁定功能和第一固定功能，这参见图16-19能够最好地理解。特别地，图16A画出了当组件处于“已装备”位置时，柱塞610和杠杆554的位置，其中医疗器具514相对于针512完全收回以便针尖518不会被末端操作器保护起来。在图16A的位置中，线轴的舌626(图12A)接合柱塞610的止挡表面617(图11B和11C)。还有，在图16A的位置中，杠杆554的鼻端650或者是完全不与柱塞610接合，或者是接合柱塞的斜面末端622。在该已装备位置中，组件510(和尤其是针512)可用来穿刺患者的皮肤以便组件的远端能够穿过体腔(例如横膈)。还有，在该位置中，柱塞610远端部分延伸出针柄520。如果柱塞的该部分用颜色弄成高度可见，医师就会收到组件已装备(也就是针是未防护的)看得见的警告。

在穿过皮层之后，期望的是向前移动手术器具514以便末端操作器保护(护卫)针斜面。如图16B中所示，随着手术器具514的柱塞610相对于针向前移动，柱塞斜面622就抵在杠杆554成角的顶部表面650A或鼻端650上作用，以便杠杆554抵抗弹簧649(图18A)逆时针旋转。柱塞610(图16C)进一步的运动会导致鼻端650保持在柱塞610的扁平远端部分620中，这是由于末端操作器开始从斜面的后边出现。当柱塞610如图16D所看到的移动得再远一点，鼻端650就到达了槽618且鼻端顶部的角表面650A不再与柱塞610接触。结果是，弹簧649顺时针旋转杠杆直到鼻端650的底部平面650B垂直于柱塞610的轴并且鼻端650被保持在槽618中。如图16D所示，如果在该点上尝试着将手术器具缩回针中，鼻端的平坦表面650B会碰到槽618的止挡表面621并阻止所述移动；也就是说，组件处于保险位置。当处于该保险位置时，末端操作器延伸越过针512斜面的最远尖并如图17中所示般的护卫针尖。取回末端操作器从而重装针的唯一方式是通过手动顺时针迫使杠杆越过止挡，从而推动柱塞610稍微向前并且使得鼻端再次保持在扁平区域620中。

一旦组件到达保险位置时，操作者能在组件的操作范围内自由地上下移动柱塞引起末端操作器的开闭(参见本发明在前实施例所述的)。操作范围由图16D的止挡位置和针512的手柄520的顶部表明靠近手术器具514的柱塞610的头部611的位置限定。图16E画出了处于操作范围内的组件，其中杠杆鼻端650位于槽618中。

在组件操作范围内的任一点上，器具514和针512的相对位置都可被固定或锁定。这是通过抵抗弹簧的作用力顺时针旋转杠杆554直到鼻端650顶部(其比鼻端650和槽618更宽)附近的杠杆主体646的圆形部分652绕槽618摩擦接合柱塞614的杆表面615，如图19A和19B中所见。该结合的摩擦力设置成大于弹簧649的弹簧作用力因此弹簧649不能自动地从表面615上解除与圆形部分652的接合，并且优选足够大到可阻止器具相对于针的无意移动。有了这个接合，相对于针施加在末端操作器上的大张力负载就会导致锁定机械结构的滑移，并且大的压力负载可导致锁定解除。在正常的使用中，如果期望从针上解除对器具的锁定，杠杆554可逆时针旋转从而组件可使用在其操作范围中。如同本发明的其他实施例一样，从人体上去除组件510可通过末端操作器的开闭实现。

现在转到图21A-21G，可以看到的是用来相对于患者身体固定手术组件的第二固定装置的第三实施例。第二固定装置800包括三个元件：基部810，可挤压球820和致动主体830。在图21A，21D和21G中最佳可见的第二固定装置800的基部810本质上是垫圈，具有平坦的底部表面832，其上可施加粘性层834(和可剥离的保护纸层-未画出)，截头圆锥形中心开口836(看图21D)，和顶部表面838，其限定了手指握柄841和中心圈844。圈844限定了略微呈锥形的内表面(图21D)，其用来容纳球和三个分离的外部斜坡846，其凹进圈中并开始在圈的顶部表面847且随着它们绕着圈顺时针延伸而下降直到它们到达顶部垫圈表面838。在图21G中能最佳看到的是，斜坡846相对于圈顶部表面847上的开口略内凹以形成实现后述目的的小凸缘848。

球820优选为空心塑料球，且配有相对的圆形开口851，852，其尺寸设为能容纳手术组件510的针杆，以及多个狭缝853，其在由开口851，852限定的轴方向上从开口852延伸约120°。有了狭缝853，球就是可挤压的从而当切线作用力施加到球上时，形成在狭缝853之间的凸角854就会朝向彼此移动。在图21A-21D中能最佳看到的是，球820定位于圈844中，从而狭缝853向下延伸。

致动主体830可在图21A和21E中最佳看到，并且有效地包含带延伸臂862的帽860。帽860具有带中心开口865的顶部壁864，球820的顶部部分可延伸通过其中。帽860还具有带切口的边壁866，其限定出接合指868。接合指868具有隆起869，其尺寸设为能够保持在圈844的斜坡846中。在图21E中能最佳看到的是，向内的隆起是斜坡或斜面的。

在组件中，球820可置于致动主体830和基部810之间，并且隆起869被迫越过凸缘848并接合斜坡846。在该位置中，致动主体的帽860的边壁866的底部相对于垫圈(看图21D)的顶部表面838隔开，并且球在圈844和中心开口865的指引下自由地旋转。因此，当手术组件的杆插入球的圆形开口851，852中时，杆就具有了相当的运动自由度，仅受到帽860的中心开口865和基部截头圆锥体形中心开口836尺寸的限制。优选地，第二固定装置800为组件提供了相对于垂线在所有方向上至少四十五度的运动自由度。然而，当致动主体830相对于基部810做顺时针旋转时(通常是通过用拇指和食指一起挤压臂862和841)，隆起869保持在斜坡846下并且将主体830向着基部810拉近。因为球820在圈中不能向下移动，中心开口865向球提供了切向作用力(也就是说，它压缩球)，从而迫使凸角854向内，并向手术组件的杆施加摩擦力。结果是，不仅杆被锁定在球820中，而且球也被固定在固定装置800其旋转方向上。球820和杆可通过相对于基部逆时针旋转的主体830(典型地是通过一起挤压另外的臂862，841)而被释放。然而主体830不能提起离开基部810因为凸缘848起到了挡块的作用。

在此，介绍和画出了若干最小侵入性手术组件及其使用方法的实施例。尽管已经介绍过了本发明的特定实施例，本发明的目的并不是为了被限定于此，这是因为本发明的目的是为了以本领域能允许的最宽范围并且说明书也应这样解读。因此，尽管已经公开了制作针和手术器具的特定材料，应当理解为其他材料也可以被用到。另外，尽管已经公开了用来将手术器具相对于针固定的特定固定元件和系统，应当理解到其他的机械结构是可以使用的。还有，尽管已经介绍过了用来固定手术组件相对于患者的位置的特定固定元件和系统，应当意识到其他机械结构也可以用来这样做。进一步地，尽管特定的末端操作器如抓钳，肺形夹具等已作为手术器具被公开，应当理解到具有不同末端操作器的器具可以以类似方式使用，如(但不限于)剥离器，吻合器，剪刀，抽吸/灌注器，夹具，活检钳，等等。还有，末端操作器的臂不需要等长。进一步地，尽管手术器具和针被画成了直的，由于它们的直径小它们可由使用者一起掰弯，或一个或两个一起形成弯曲(弧)。此外，尽管参见已公开的手术器具和针的手柄已经公开了特定构造，可以想到也能够使用其他构造。另外，尽管公开的针具有特定尺寸并且具有带特定角度的锐利末端，可以想到也能够使用其他尺寸的针和不同角度的锋。因此本领域技术人员能够想到尽管其他改变可以发生在本发明上，但这并未脱离其所要求的精神和范围。

Claims (33)

1.手术组件，包含：

a)空心针，其具有3mm或更小的外部直径和锋锐的远端；以及

b)手术器具，其具有在外部空心针中延伸的杆，所述手术器具可相对于所述空心针移动且包括位于所述杆末端的末端操作器，其被偏置到打开位置以便当所述末端操作器延伸出所述针时所述末端操作器相对于彼此自动打开，而当所述空心针延伸越过所述末端操作器时，所述末端操作器被自动压迫到闭合位置。

2.根据权利要求1的手术组件，其中：所述空心针具有内表面而所述杆具有外表面，并且所述外表面和所述内表面的尺寸设成至少部分地所述杆能接近所述针的所述内表面上滑动，从而形成能有效阻止漏气的密封。

3.根据权利要求1的手术组件，进一步包含：连接到所述手术器具和所述针上用来固定所述手术器具和所述针相对位置的第一固定装置。

4.根据权利要求3的手术组件，其中：所述第一固定装置包含所述手术器具的所述杆上的槽口或槽和相对所述针固定用来接合所述槽口或槽的装置。

5.根据权利要求4的手术组件，其中：所述用来接合所述槽口或槽的装置包含夹子或螺钉。

6.根据权利要求3的手术组件，其中：所述第一固定装置包含第一和第二螺钉元件。

7.根据权利要求6的手术组件，其中：所述空心针具有手柄且所述第一螺钉元件是所述手柄上的内螺纹且所述第二螺钉元件是绕所述杆延伸的塑料空心螺钉，或者所述空心针具有带塑料元件的手柄，且所述第一螺钉元件是所述手柄上的外螺纹，且所述第二螺钉元件是绕所述杆延伸的塑料空心螺钉，其接合所述外螺纹以便使所述塑料元件变形。

8.根据权利要求3的手术组件，进一步包含：连接到且相对于所述针可移动的第二固定装置，用于固定所述针到患者的相对位置。

9.根据权利要求8的手术组件，其中：所述第二固定装置包含绕所述针延伸的抽吸杯。

10.根据权利要求8的手术组件，其中：所述第二固定装置包含可挤压球关节机械结构。

11.根据权利要求1的手术组件，其中：所述针长为13cm到18cm之间。

12.根据权利要求1的手术组件，其中：所述末端操作器打开到它们之间的距离超过所述针直径的两倍。

13.根据权利要求1的手术组件，其中：所述末端操作器是抓钳，其具有连接到所述杆且基本上平行于所述杆的纵轴延伸的第一部分，转向远离所述纵轴6°到18°之间的第二部分，和从所述第二部分朝向所述纵轴转回的第三部分。

14.根据权利要求13的手术组件，其中：所述第三部分基本上平行于所述纵轴。

15.根据权利要求1的手术组件，其中：所述针具有基本上成35°角的锋锐末端。

16.根据权利要求1的手术组件，其中：所述手术器具本质上是由所述杆，所述弹簧偏置末端操作器，其牢固地在所述杆的远端上和所述末端操作器近端上与所述杆连接，和用来与所述末端操作器一起移动所述杆的手柄或旋钮组成。

17.根据权利要求16的手术组件，其中：所述针本质上是由具有基本为2mm或更小的所述外径的空心杆，所述锋锐远端，和近端手柄或旋钮组成。

18.根据权利要求17的手术组件，其中：所述手术组件本质上是由所述空心针，所述手术器具，和用来相对于所述针固定所述手术器具的装置组成。

19.根据权利要求17的手术组件，其中：所述手术组件本质上是由所述空心针，所述手术器具，用来相对于所述针固定所述手术器具的装置，和用来相对于其中放置了所述锋锐远端的体腔固定所述空心针的装置组成。

20.根据权利要求1的手术组件，进一步包含：安全机构，其建立了所述手术器具相对于所述空心针的工作范围，其中在所述工作范围中，所述末端操作器通常延伸通过所述空心针的所述锋锐末端的尖端，并且所述安全机构包括挡块，其阻止了所述末端操作器完全缩回到所述空心针中。

21.根据权利要求20的手术组件，进一步包含：所述安全机构的超越机构。

22.根据权利要求20的手术组件，其中：所述安全机构包括连接到所述针的杠杆和具有与所述杠杆相互作用的表面结构的柱塞，所述柱塞连接到所述手术器具的所述杆上。

23.根据权利要求22的手术组件，其中：所述杠杆是弹簧装载的并且包括突出部，且所述表面结构包括槽，其尺寸设成容纳所述突出部，所述槽终止于所述挡块中。

24.根据权利要求22的手术组件，其中：所述杠杆包括摩擦表面，并且所述杠杆是可旋转的，以便所述摩擦表面与所述表面结构相互作用从而相对于所述针固定所述手术器具。

25.根据权利要求1的手术组件，其中：所述空心针斜面形成尖端并且所述末端操作器是具有外表面和彼此相对的内部抓取表面的抓钳，其中所述医疗器具相对于所述针定向固定从而当所述末端操作器部分地延伸出所述空心针时，所述末端操作器的第一的外表面暴露得比所述第二表面的外表面多。

26.根据权利要求1的手术组件，其中：所述末端操作器包含沉淀时效硬化热处理过的马氏体不锈钢。

27.手术方法，包含：

a)获得手术组件，其具有外部直径为3mm或更小和锋锐远端的空心针，和手术器具，其具有在外部空心针中延伸的杆，所述手术器具可相对于空心针移动且包括位于所述杆末端的被偏置到打开位置的末端操作器；

b)所述末端操作器处于关闭位置时，使用所述空心针的所述锋锐远端将所述手术组件的远端部分插入患者的体腔内；

c)相对于所述针向前移动所述手术器具，从而使所述末端操作器延伸出所述针并且相对彼此自动打开；

d)移动所述末端操作器越过体腔内的物体；

e)相对于所述针向前移动所述针，从而使所述末端操作器封盖住所述物体。

28.根据权利要求27的手术方法，进一步包含：通过一起移动所述针和所述手术器具推或拉物体。

29.根据权利要求27的手术方法，进一步包含：将所述针和所述手术器具锁定在一起。

30.根据权利要求28的手术方法，进一步包含：通过相对于所述手术器具向后移动所述针从而允许所述末端操作器相对彼此自动打开来释放所述物体。

31.根据权利要求30的手术方法，进一步包含：从体腔中取回所述手术组件。

32.根据权利要求27的手术方法，进一步包含：用多个基本一致的手术组件重复a)-e)步骤，并通过一起移动每套手术组件的针和手术器具来推或拉物体。

33.根据权利要求27的手术方法，其中：所述手术组件包括安全机构，其建立了所述手术器具相对于所述空心针的工作范围，其中在所述工作范围中，所述末端操作器通常延伸通过所述空心针的所述锋锐末端的尖端，并且所述安全机构包括挡块，其阻止了所述末端操作器完全缩回到所述空心针中，并且所述在体腔内移动的所述末端操作器越过物体，和所述的相对于所述针向前移动的所述针来引起所述末端操作器封盖住所述物体是在所述工作范围内完成。

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