CN101495051A - 具有轴向和旋转运动的内窥镜切割器械 - Google Patents

Abstract

此处公开了一种具有改进的切割效率的内窥镜外科手术组件。特别地，本发明提供一种内窥镜刮刀组件，该内窥镜刮刀组件配置为自动地轴向以及旋转运动从而增强组织切除。

Description

具有轴向和旋转运动的内窥镜切割器械

优先权

【0001】本申请要求2006年7月19日提交的序列号为60/831,986的美国临时申请和2006年12月6日提交的序列号为11/634,102的美国专利申请的权益，这些申请的内容以其整体作为参考合并于此。

技术领域

【0002】本发明一般地涉及内窥镜组织切除术以及用于其中的动力驱动的外科手术器械的领域。更特别地，本发明涉及具有细长内部构件的微创内窥镜切割器械，所述细长内部构件轴向可滑动并且可旋转地置于细长固定外部构件内，内部构件和外部构件均在它们的末端具有切割孔径，该切割孔径在内窥镜外科手术过程中配合以切除组织。

背景技术

【0003】与需要相对大的切口以能够进入到体内的外科手术位置的传统外科手术相反，内窥镜过程使用自体通道或者可选择地包括形成非常小的入口以能够进入感兴趣的外科手术位置。因此，内窥镜过程通常被称为微创外科手术。执行内窥镜手术的一个优点是由于身体被切割的部分减小，因此身体在外科手术后需要痊愈的部分同样减小。内窥镜外科手术的另一个优点是这种手术使得更少的身体内部组织被暴露在开放环境中。这种身体的最小开放减少了其内部组织和器官被开放以感染的程度。

【0004】这种“闭合”外科手术领域的发展，例如关节内窥镜以及更一般地内窥镜外科手术，导致了多种微创外科手术切割器械的产生。如上所述，在闭合外科手术中，经由一个或多个入口进入外科手术位置。这样，在外科手术过程中使用的器械必须足够平滑并且细长以便允许器械的远端到达外科手术位置且对相邻组织造成最小损伤。通常称为“远端”的器械的一端被设计为位于外科手术位置。通常称为“近端”的器械的相对端延伸出患者的身体。器械的远端通常具有一些类型的工作头，该工作头被设计为操纵该工作头放置处的组织，而器械的近端具有使用户远程控制工作头的机构。

【0005】通常称为内窥镜“刮刀”的在闭合外科手术中使用的外科手术切割器械通常包括一对同心放置、端部闭合且一般为管状的构件，更典型地包括以远端开口或“切割窗”终止的细长外部管状构件、位于远端内或在远端侧壁上或二者均有的孔径以及滑动地并且同心地置于外部管状构件中的细长内部管状构件，该细长内部管状构件的远端被置于邻近外部管状构件的切割窗。内部管状构件的远端通常具有经由外部管状构件中的远端开口来接合组织的表面或边缘，并且配合开口来剪切、切割或修整组织，即一种通常被称为“切除术”的过程。例如，内部管状构件可以围绕其轴线自其近端通过机头被旋转地驱动，所述机头具有小型电机，该小型电机由机头上的一个或多个由手指致动的开关、向机头供电的控制台上的一个或多个脚踏开关或者一些其他类似的控制装置控制。切下组织随后可以通过内部管状构件的空腔被抽吸，从而经由与机头连通的真空导管被收集。内部管状构件的远端可以基于将执行的外科手术过程而具有多种尺寸或配置。类似地，在外部管状构件的远端中的开口可以用于配合内部管状构件的远端的特定配置。例如，内部管状构件和外部管状构件均可以被配置为产生侧面切割或端部切割或者两种切割的结合以切割软组织或多骨组织或两种组织的结合。这些不同的配置一般在本领域中被称为“刮刀刀片”。

【0006】刮刀的切割窗均具有由在其近端和远端由两个相对横向边缘连接的两个相对纵向的、笔直的或曲线的边缘组成的周长。纵向边缘的配置以及在较小程度上横向边缘的配置是由刮刀的预期用途而确定。例如，预期被用于软组织上的刮刀将具有切割窗，由于切割力通常较低，因此该切割窗被配置为适应增大的切除效率和相对低的抗变形阻力。相反，由于切割力非常高，那些预期用于坚硬组织(例如半月板或脊椎盘)上的刮刀将具有更大的抗变形阻力。

【0007】通过刮刀刀片切割组织通常由内部切割窗和外部切割窗的锋利的有斜面的边缘之间的配合交互作用而完成。当内部窗和外部窗对准时，内部构件的腔内的真空将组织抽吸到所形成的开口中。内部构件的连续旋转使得内部切割边缘接近外部切割边缘。在内部边缘和外部边缘之间的切割窗中的组织被限制在边缘之间或从窗中排出。限制在边缘之间的组织在所述边缘彼此接近时被边缘切割或在所述边缘经过并旋转地离开彼此时被所述切割边缘撕裂。被切除的组织之后从所述位置通过内部构件的内腔被抽吸。

【0008】可以通过减小从窗中排出的材料的相对部分并且增大限制在边缘之间并被切除的部分来提高切除效率。可以通过使用更锋利的切割边缘来实现减小从窗中排出的相对部分。用于增大切割边缘的锋利度的示例性手段包括减小切割边缘的坡口角度、减小边缘半径并减小在切除期间组织必须在其上滑过的表面的粗糙程度。例如，美国专利No.5,843,106(Hersler)公开了一种具有增大的切除效率的刮刀，增大的切除效率是通过具有“锋利的”低坡口角度切割边缘的外部切割窗配置产生的。还可以通过在内部切割边缘或外部切割边缘或两个边缘上添加齿状物而减小在闭合期间自窗中排出的组织的相对部分。具有带齿的内部切割边缘的刮刀在本领域中被说明，例如在美国专利No.5,217,479(Shuler)和No.5,269,798(Winkler)中被说明，这两个专利中的每一个均公开了具有带齿的内部切割边缘的刮刀，这种齿状物由“贯通切割(through-cutting)”工艺形成，例如由电火花线切割加工(wire EDM)或由磨削加工(grinding)。这样形成的齿状物有效地将组织保持在窗内从而使得组织可以在内部边缘和外部边缘会聚时由小坡口角度的外部切割边缘切割。由于齿状物形成非常大的坡口角度的切割边缘，因此内部切割边缘几乎不进行切割。

【0009】Linvatec Corporation(佛罗里达的拉哥市)的Cuda^TM和StrykerCorporation(密歇根州的卡拉马祖市)的Tomcat^TM均具有在内部和外部切割边缘上的齿状物，所述边缘是由例如磨削加工或电火花线切割加工的二维的贯通切割过程形成的。所形成的边缘具有大的坡口角度，该几何构造不能有效地切割组织。在内部和外部切割边缘上具有这些二维成形的齿状物的刮刀主要通过当切割窗闭合时边缘经过彼此时的撕开来分离组织。由于被撕裂的组织经常被限制在内部管状构件和外部管状构件之间的缝隙中，从而导致阻塞，因此这种撕开是不期望的。该问题在美国专利No.6,053,928(Van Wyk等)中具体地说明，该专利公开了在外部窗的横向相对的切割边缘上具有多个齿状物的刮刀，当从与导管的轴线垂直的平面看去时，切割边缘是对称的。切割边缘被形成以便当在任意这种平面中看去时，在齿状物和齿状物之间的凹处中边缘均具有小坡口角度。由于外部切割边缘锋利，根据‘928专利的原理构造的Linvatec的Great White^TM刮刀在切除组织时非常有效并且能够减少阻塞。

【0010】当通过给予内部构件的恒定旋转而使用刮刀时，紧密地靠近窗的组织被抽吸到窗中并且以前文中所述的方式从该窗中切除或排出。从窗中排出的组织或邻近被去除部分的剩余组织在旋转方向上被清扫。因为组织的这种方向性的“设置”，当通过内部构件的旋转而再次打开切割窗时，被内腔中的真空推入窗中的组织的量与之前打开时的情况相比要减小。也就是，因为组织已经优选地定向在接近的内部切割边缘的旋转方向上，所以内部切割边缘难以获得足够的“咬合”以将组织保持在切割窗中以便切除。为此，在切割组织时关节内窥镜刮刀一般用于“振荡”模式。在此模式下，内部在一个方向上旋转预定转数，之后使其反向旋转相同的预定转数。内部切割边缘从交替的方向接近组织，由此极大地增大被抽吸入窗内并且被切除而不是被排出的组织的相对部分。

【0011】如上所述，传统的刮刀刀片组件包括固定的外部组件和内部组件。内部组件通常包括具有闭合远端和近端轮轴的基本管状构件，所述近端轮轴被配置为可移除地连接动力驱动机头的驱动机构从而将来自机头的旋转运动传递到内部组件的远端。外部组件通常包括具有闭合远端和近端轮轴装置的基本管状构件，所述近端轮轴装置用于可移除地将刮刀刀片组件安装在动力驱动机头中。弹性构件在内部组件上向远端传递轴向力从而维持在内部构件的远端的外表面和外部构件的远端的内表面之间的接触，所述表面一起作为轴承。在一些刮刀系统中，弹性构件是附于内部组件的轮轴上的弹簧。在其他系统中，弹性构件是其中安装有刮刀的机头中的弹簧。虽然具有其他形状的刮刀被生产以用于特定目的，但绝大多数(几乎全部)刮刀的远端轴承表面是球面。外部构件的球形内部表面的半径略微大于内部构件的球形外部表面的半径。通过弹性构件向内部构件施加轴向力会在轴承表面处产生非常高的赫兹接触应力。由于刮刀以高达5,000rpm的转速使用，这些表面的擦破或磨损经常是一个问题。为了避免磨损，内部和外部远端的材料被精心选择并且部件被硬化和机械加工至非常精确的形状，通常具有小至0.0002英寸的形状公差。轴承表面的表面精整度同样关键，由于表面的不规则可以导致高的局部应力，这会导致使用期间表面的磨损。使用期间轴承表面的磨损会产生金属碎片，该金属碎片可能堆积在外科手术位置中，从而对患者产生不利结果。在严重的情况下，磨损可以导致内部和外部构件的紧密结合从而使刮刀不能使用。因此，一些制造商在内部构件轴承表面上涂覆抗磨损的金属材料，而其他制造商使用由抗磨损合金制成的内部构件的远端。在任意情况下，由于外部构件的内表面的检查非常困难并且微小的制造异常均可以产生不合规范的表面，因此由刮刀刀片产生的磨损和金属碎片仍是一个经常性问题。

【0012】与关节内窥镜刮刀密切相关的是本领域公知的一类装置，即用于切除骨头的关节内窥镜钻(arthroscopic bur)。钻与刮刀的不同之处在于内部构件具有布置在旋转元件(钻头)上的多个切割边缘，其中仅通过内部切割边缘实现切割。虽然刮刀通过内部和外部切割边缘的配合的交互作用来切割，但钻仅使用内部边缘切割。同样，刮刀使用真空将组织抽吸到切割窗中以便切除，而钻仅使用抽气机将碎片从外科手术区域移除。钻对切割软组织是缺乏效率的。商业可获得的钻的示例包括但不限于由Conmed Corporation(纽约的尤蒂卡)生产的球形钻、椭圆形钻、气旋钻和涡流刳刨机。

【0013】Smith and Nephew Incorporated(马萨诸塞州的安度华)的Helicut^TM钻和Conmed Corporation的Lightning^TM是切割软组织和骨头的特制钻。所述器械具有螺旋旋转的内部构件，该内部构件具有两个切割边缘，所述器械还具有端部开放的外部构件，该外部构件具有与内部构件的边缘配合地切除软组织的边缘。通过螺旋内部构件的作用以及施加到外部构件的近端的真空的作用而从所述位置移除被切除的组织。Helicut和Lightning的独特性在于它们既能对骨头也能对软组织进行切除并且不具有管状的内部构件。因为外部导管不具有闭合端部，所以在远端不具有轴承表面，轴承表面位于装置的近端处的内部轮轴和外部轮轴之间。

【0014】因此，存在多种商业可获得的内窥镜切割器械的实施例。然而，尽管具有上述改进，但本领域中仍明显存在一种需求，即增大内窥镜切割器械和刮刀刀片的效率。本发明旨在满足这种需求。

发明内容

【0015】由前述可见，本发明的一个主要目的是提供一种具有改进的切割效率的内窥镜刮刀组件。为此，本发明提供切割边缘之间的增大的相对运动以便更容易地切割组织。特别地，本发明将自动的相对轴向运动与旋转运动结合以增强组织切除。

【0016】因此，本发明的一个目的是提供基于切割边缘之间的轴向运动以及旋转运动而具有高切除效率的内窥镜刮刀组件。

【0017】本发明的另一个目的是提供一种在不需要修改机头的情况下在内窥镜刮刀组件的内部切割边缘中产生轴向运动以及旋转运动的方法。

【0018】本发明的又一个目的是提供一种增大内窥镜(特别是关节内窥镜)的结合轴向运动和旋转运动的刮刀刀片组件中的切除效率的方法。

【0019】因此，本发明的一个目的是提供一种内窥镜外科手术组件，该组件包括细长内部构件和细长外部构件，每个细长构件均具有置于其近端的同位轮轴、置于其远端的一个或多个孔径以及沿其长度伸展并限定内表面和外表面的中心腔，内部构件被成尺寸为滑动地容纳在外部构件的腔内，从而当内部轮轴和外部轮轴连接时，内部构件和外部构件的孔径配合以切除与其接触的组织，所述组件还包括在所述内部构件和外部构件相对转动时自动传递内部构件和外部构件之间的相对轴向运动的装置。

【0020】本发明的另一个目的是提供一种具有弹性构件的内窥镜外科手术组件，当内部轮轴和外部轮轴连接时，该弹性构件维持内部构件的远端的外表面和外部构件的远端的内表面之间的接触。这种构件的示例包括盘卷弹簧及类似物。

【0021】在优选的实施例中，内部构件和外部构件包括具有横向放置的联动切割窗的同心且端部闭合的导管。然而，所述组件还可以构造成具有端部开放的管状外部构件和具有一个或多个切割元件的螺旋状内部构件。

【0022】在优选的实施例中，每个切割窗均具有周长，该周长包括两个纵向切割边缘和两个横向切割边缘。切割边缘可以是直线的、曲线的或直线与曲线的组合，由此提供具有规则的或不规则的、对称或不对称形状的完整形状的切割窗。适当的切割窗形状的示例包括但不限于圆形，椭圆形，例如矩形、正方形、长斜方形、梯形等的多边形，以及这些形状的组合。

【0023】虽然本发明不限于任意特定大小、形状和维数的切割窗，但为了获得有效切割，优选为至少一个或多个切割边缘的一部分是成角的或成斜角的以便获得锋利的切割表面。成斜角的切割边缘的适当的坡口角度优选在15-70度的范围内，并且更优选地在20-50度的范围内。

【0024】本发明的又一个目的是提供一种联动元件，在所述内部构件和外部构件相对旋转时，所述联动元件自动地在内部构件和外部构件之间传递相对轴向运动，特别地联动元件置于所述内部轮轴和外部轮轴内。这种联动元件的示例包括但不限于配合的凸轮和凸轮随动件、螺纹、蜗杆齿轮(worm gear)、蜗轮(worm wheel)、气动装置、水力机构、磁性组件和插拔式连接器。

【0025】本发明的另一个目的是提供一种用于切除感兴趣的外科手术位置内的目标组织的方法，该方法包括以下步骤：

(a)将本发明的内窥镜外科手术组件引入感兴趣的外科手术位置内；

(b)相对于外部构件旋转内部构件，其中将内部构件旋转一足够距离以导致内部构件相对于外部构件的自动轴向运动，进一步地其中构件的相对轴向和旋转运动导致其各自孔径的相对轴向和旋转运动，以配合来切割目标组织。

【0026】本发明的方法可以进一步包括以下可选择的步骤：(a)相对于外部管状构件在一个方向上以第一预定转数旋转内部构件，之后相对于外部管状构件在相反方向上以第二预定转数旋转内部构件(在本领域中公知为“振动”组件的过程)，或者(b)将抽气机应用到一个或多个内部构件和外部构件，从而抽吸接触一个或多个切割元件的目标组织并且从外科手术位置吸出被切除的组织。

【0027】这些和其他目的在此处所述的本发明中实现，旨在得到改进的刮刀刀片，其中内部切割边缘和外部切割边缘经历轴向以及旋转的相对运动。当结合所附附图和示例阅读以下详细说明时，本发明的其他目的和特征将变得更加清楚。然而，应该理解本发明的前述内容和以下的优选实施例的详细说明均不限制本发明或本发明其他可替换的实施例。特别地，虽然本发明在此处参考多个特定实施例进行了说明，但可以理解的是，说明是为了示例本发明并且不构成对本发明的限制。本领域技术人员可以在不背离由所附权利要求描述的本发明的精神和范围的情况下进行各种修改和应用。

【0028】例如，虽然附图和示例旨在两个叶状凸轮和凸轮随动件，但显然的是凸轮元件的数量不是本发明的关键特征。因此，凸轮可以是一个或多个叶状，根据需要包括一个、两个、三个、四个、五个直至十个叶状。同样，虽然附图和示例说明了通过凸轮作用而给予的轴向运动，但本发明不限于此。如上所述，用于在内部构件和外部构件之间传递相对轴向运动的一些其他装置也可用于此处。例如，除了凸轮和凸轮随动件之外，自动轴向位移可以由配合的螺纹、蜗杆齿轮(wormgear)、蜗轮(worm wheel)、气动装置、水力机构、磁性组件、插拔式连接器等提供。

【0029】此外，虽然附图和示例说明了通过置于内部组件轮轴和外部组件轮轴之间的装置而给予的轴向运动，但明显的是用于在内部构件和外部构件之间传递相对轴向运动的装置可以沿装置的长度置于从近轮轴端到远切割端的任意位置。此外，在可选择的实施例中，轴向运动可以由在其中安装有刮刀刀片组件的机头提供。

附图说明

【0030】图1是现有技术的关节内窥镜刮刀刀片组件的分解图；

【0031】图2是用于根据本发明原理构造的刮刀的凸轮的平面图；

【0032】图3是图2中物体的侧面正视图；

【0033】图4是图2中物体的远端轴向图；

【0034】图5是图2中物体的透视图；

【0035】图6是根据本发明原理构造的刮刀的外部组件的平面图；

【0036】图7是图6中物体的近端部分的扩大的侧面正视截面图；

【0037】图8是根据本发明原理构造的刮刀的凸轮随动件的平面图；

【0038】图9是图8中物体的侧面正视图；

【0039】图10是图8中物体的近端轴向图；

【0040】图11是图8中物体的透视图；

【0041】图12是根据本发明原理构造的刮刀的内部组件的透视图；

【0042】图13是根据本发明原理构造的刮刀的扩大的平面图，且内部组件在相对于外部组件的第一位置上；

【0043】图14是图13中的物体的扩大的平面图，且内部组件在相对于外部组件的第二位置上。

具体实施方式

【0044】虽然类似于或等同于此处所述方法和材料的任意方法和材料均可以用于实现或测试本发明的实施例，但现在说明优选的方法、装置和材料。然而，在说明这些材料和方法之前，应该理解本发明不限于此处所述的特定大小、形状、维数、材料、方法论、草案等，这些可以根据常规试验和最优化而改变。还应该理解说明书中使用的术语仅是用于说明特定版本或实施例的目的，并且不旨在限制本发明的范围，本发明的范围仅由所附权利要求限制。

【0045】除非另行定义，否则此处使用的全部技术和科学术语均具有与本发明属于的领域的普通技术人员的普遍理解相同的含义。然而，在冲突的情况下，包括限定的本说明书将起支配作用。

【0046】在本发明的上下文中，应用了以下限定：

【0047】除非特别声明，否则此处使用的词语“一”、“一个”和“所述”意为“至少一个”。因此，例如，涉及“凸轮叶形”是涉及一个或多个凸轮及其本领域技术人员公知的等价物等等。

【0048】此处使用的术语“近端”涉及位于最接近装置的用户的、最远离目标外科手术位置的端部或部分。在本发明的上下文中，本发明装置的近端包括机头区域。

【0049】此处使用的术语“远端”涉及位于最远离装置的用户的、最接近目标外科手术位置的端部或部分。在本发明的上下文中，本发明装置的远端包括内部和外部管状构件各自的切割窗。

【0050】此处使用的术语“旋转的”涉及围绕装置的中心点或纵向轴线的回转运动。在本发明的上下文中，通常细长内部管状构件相对于保持在固定位置中的细长外部管状构件的旋转导致它们各自的切割孔径的相对旋转，所述切割孔径配合以切除感兴趣的外科手术位置内的目标组织。

【0051】此处使用的术语“轴向”涉及相对于或平行于装置的纵向轴线的方向。在本发明的上下文中，细长外部管状构件和滑动地接收于其中的细长内部管状构件之间的额外的相对轴向运动导致提高的切割效率。

【0052】本发明具有人类医学和兽医学应用。因此，此处可替换地使用的术语“主体”和“患者”涉及待治疗或诊断的人或动物。示例性的动物包括家养宠物、农场动物和动物园的动物。在优选实施例中，主体是哺乳动物。

【0053】此后，本发明通过参考附图和示例进行更详细的说明。然而，以下材料、方法、附图和示例仅示例出本发明的一些方面并且不旨在限制本发明的范围。这样，与此处说明的方法和材料类似或等价的方法和材料可以用于实现或测试本发明。

【0054】图1描述了现有技术的传统关节内窥镜刮刀1，该关节内窥镜刮刀1包括通常由金属材料形成的细长管状外部组件2，细长管状外部组件2具有远端部分4和形成适于安装在刮刀机头中的轮轴的近端部分6。远端部分4具有远端8，在远端8中形成有切割窗10和球状内部远端表面19。刮刀1还包括同样为金属的细长管状内部组件12，细长管状内部组件12具有远端部分14和形成适于将由机头提供的旋转运动传递到内部组件12的轮轴的近端部分16。远端部分14具有远端18，在远端18中形成有切割窗20和远端球状表面19。内部组件12的远端部分14的直径22略微小于外部组件2的远端部分4的内腔的直径，从而使内部组件12可以旋转地置于其中以便使用。当刮刀1安装在适当的动力驱动机头中时置于弹簧固定器28内的弹簧26产生在内部组件12上的远端轴向力以便维持内部组件12的远端球状部分19和外部组件2的远端8的内表面9之间的轴向接触。

【0055】在使用中，内部组件12的远端部分14以摆动方式在外部组件4的远端部分14内旋转，也就是，内部导管在一个方向上旋转预定转数、停止并且之后在相反方向上旋转预定转数。这个动作被重复直至其中安装有刮刀的机头被致动。经由与远端部分14的腔连通的通道24提供到外部组件12的远端部分14的腔中的抽气机将组织抽吸以接触并部分地进入由窗10和20的成角度对齐而形成的开口中。内部组件12的连续旋转使得由窗10和20的切割边缘的配合动作而切割组织。

【0056】刮刀构造的额外信息和操作可以在美国专利No.5,693,063(VanWyk等)、No.5,766,199(Heisler等)和No.5,843,106(Heisler)中找到，其内容的整体作为参考合并于此。

【0057】现在参考图2-图5，具有外直径32的凸轮30具有第一轴向表面34和内直径38，第一轴向表面34具有凸起部分36。凸起部分36被置于距表面34轴向距离37处并且具有预定的轮廓。

【0058】现在参考图6和图7，根据本发明原理形成的内窥镜刮刀的外部组件2具有近端轮轴组件6，该近端轮轴组件6具有轮轴40和固定器42，与现有技术的刮刀1的轮轴和固定器的构造类似。然而，本发明的轮轴组件2进一步包括凸轮元件30，该凸轮元件30与外部组件2同轴，凸轮30被压缩地固定在圆柱形凹槽44内，凸轮30的直径32略微大于凹槽44的直径46。

【0059】如图8-图11所示，凸轮随动件元件50具有带凸起部分54的第一轴向表面52和第二轴向表面56，第二轴向表面56具有形成于其中的凹口，该凹口被配置为允许凸轮随动件50连接到内部轮轴。凸起部分54被轴向置于距表面52距离55处。距离55小于或等于凸轮30的距离37。

【0060】图12描述了根据本发明原理形成的刮刀的内部组件12，其中凸轮随动件50被组装到内部轮轴60的远端62。

【0061】图13描述了根据本发明原理构造的刮刀100，其中内部组件12处于相对于外部组件2的第一成角度位置中。在该第一位置中，内部组件12的切割窗20与外部组件2的窗10对齐。内部组件12的管状元件14的远端外部球状表面19(见图1)接触外部组件2的管状元件4的内部球状表面9。凸轮30不接触凸轮随动件50。凸轮30的凸起部分36与凸轮50的表面52轴向分离距离70。随动件50的凸起部分54与凸轮30的表面34轴向分离距离72。距离70和72大致相等。在其他实施例中，距离70大于距离72。在另外的实施例中，距离72大于距离70。

【0062】图14描述了根据本发明原理构造的刮刀100，其中内部组件12处于相对于外部组件2的第二成角度位置中。在该第二位置中，内部组件12的切割窗20旋转从而当在边缘之间切除组织时，窗20的边缘74紧邻并接近外部窗10的边缘76。凸轮随动件50的凸起部分54接触凸轮30的凸起部分36。内部组件12的远端部分14的远端球状表面19与外部组件2的细长部分4的远端8的内表面9相距轴向距离102。弹簧26结合与机头联动的弹簧固定器28，使得在凸轮30的表面和随动件50的表面之间保持接触。距离102优选为在0.005至0.16英寸之间，并且更优选地在0.01至0.12英寸之间。

【0063】在使用中，内部组件12在如图13所示的第一位置和如图14所示的第二位置之间在外部组件2内旋转。这样，内部组件12经历旋转运动和轴向运动。这导致了在边缘彼此接近时在内部切割边缘和外部切割边缘之间的轴向相对运动。这随之导致切除效率的提高

【0064】通过考虑刀切割牛排而易于理解效率的提高。简单地垂直于牛排推动刀的边缘将切割该牛排；然而，这样所需要的力比如果牛排刀在施加垂直力时来回“拉锯”所需要的力大得多。当切割边缘在没有平行切割边缘的相对运动的情况下以简单的直接运动被推入组织时，由于切割边缘的楔形形状，通过垂直于切割边缘的力而分离组织。由楔形引起的组织中的分离应力必须超过材料的强度。对抗刀的刀片的组织的摩擦力试图避免组织的分离。相反，当切割边缘平行于切割边缘移动(即拉锯运动)时，在切割边缘处的组织受到由切割边缘的楔形形状引起的分离力以及由移动切割边缘和边缘处的组织之间的摩擦引起的撕裂力。如果给予切割边缘平行于该切割边缘的运动，边缘和组织之间的摩擦帮助切割过程。这与不存在这种运动并且边缘和组织之间的摩擦阻碍切割过程的切割情况相反。

【0065】以相同方式，根据本发明原理构造的刮刀刀片具有轴向相对运动，这促使通过更优选地分离接触切割边缘的组织而提高的切除效率。

【0066】此处公开的本发明还提高了在内部切割边缘、外部切割边缘或两者上具有齿状物的刮刀的效率。在此处之前所述的优选实施例中，切割边缘是笔直或弯曲的。然而，易于理解的是可以使用多个不同的切割窗剖面。例如，内部和/或外部切割边缘的纵向部分和远端尖端边缘可以具有轮廓，该轮廓包括但不限于一个或多个齿状物、脊、波纹、锥体形状等。这些轮廓的形成可以在切割边缘处于轴向运动时最优化提高的切除效率。

【0067】凸轮30和凸轮随动件50的轮廓可以被最优化以改进性能。例如，凸起部分36和54的成角宽度可以分别被优化从而使内部切割边缘在内部和外部切割边缘彼此接近并且紧邻时发生轴向运动。同样，至凸起部分以及自凸起部分的轮廓过渡可以被优化从而使轴向运动以最优速度发生并且轴向加速度被最小化从而使弹簧26能够维持凸轮和随动件之间的接触。

【0068】在此处前述的实施例中，除了当凸轮30的凸起部分36(图2-图4)和凸起部分54(图9-图11)相接触时，内部组件2和12的轴承表面9和19分别相接触。在其他实施例中，凸轮30和随动件40在整个循环中均相接触从而作为规则的轴承表面，表面9和19在整个循环中均不接触。因为表面9和19不接触，所以它们不需要严格按照紧公差和轴承表面所需的高质量表面精整度来形成。为此，凸轮和随动件作为轴承表面的实施例可以与以表面9和19为轴承表面的刮刀相比以降低的成本生产。

【0069】此处所述的发明中，通过内部和外部切割边缘的配合的交互作用由组合的旋转和轴向运动而切割组织的内窥镜器械同样包括具有非管状的内部构件的器械。作为这种装置的轴承表面的凸轮和随动件以与此处前述的实施例相同的方式增大了所述装置的效率。

【0070】根据本发明原理构造的刮刀可以用于现有的机头而不修改机头，刮刀系统的回弹构件允许内部组件的轴向运动。在前述的优选实施例中，弹簧26和弹簧固定器28保持为内部组件12的一部分。在其他实施例中，弹簧和弹簧固定器是其中插入刮刀100的机头的一部分。

【0071】在前述的优选实施例中，弹簧26和弹簧固定器28是内部组件12的一部分。在其他实施例中，弹簧和弹簧固定器是其中插入刮刀100的机头的一部分。

【0072】在优选实施例中，相对轴向运动由联动的凸轮和凸轮随动件提供。虽然此处说明的示例说明了至内部管状构件的凸轮和跟随外部管状构件的凸轮的组件，但易于理解的是这些元件可以被颠倒而不影响装置的整体操作。此外，如上所述，本发明期望其他装置提供轴向相对运动以及旋转运动，例如通过使用适于这种移动的特定构造的机头。当凸轮和随动件用于提供轴向运动时，所产生的运动与内部组件的转动同步。在由机头提供的运动的实施例中，所述运动可以与旋转运动同步或独立于旋转运动。当所述运动不与刮刀转动同步时，轴向运动重复频率优选为在每秒10-5,000循环之间，并且更优选地为在每秒20-1,000循环之间。

【0073】同样可预期的是当以恒定的旋转运动工作时，根据本发明原理生产的用于软组织的刮刀将以高效率切割。这将允许刮刀在其中仅提供恒定的旋转运动的低成本机头中使用。在另一个实施例中，刮刀与低成本机头一体形成从而使装置是被限制重复使用的一次性物品。

【0074】本发明此处公开的概念可以应用到具有直线以及旋转运动的任何传统的刮刀，而无论产生轴向运动的装置是什么样的。

【0075】本发明还可以有益地应用到用于与骨头轮廓相合的内窥镜钻。在使用期间被提供到钻的轴向运动增大了切除效率并产生了更平滑的表面。

【0076】本说明书中涉及的每个出版物、专利或专利申请的公开均特别地以其整体作为参考合并于此。然而，此处不应被解释为本发明未经授权而鉴于现有发明提前公开的理由。

【0077】本发明通过参考特定示例和优选实施例进行了说明。然而，应该理解的是，本发明不旨在由前述说明限定，而是由所附权利要求及其等价物限定。

Claims (22)

1.一种内窥镜外科手术组件，其包括细长内部构件和细长外部构件，每个所述细长构件均包括置于其近端的同位轮轴、置于其远端的孔径以及沿其长度伸展并限定了内表面和外表面的中心腔，所述内部构件被成尺寸为滑动地容纳在所述外部构件的所述腔内，从而当所述内部轮轴和所述外部轮轴连接时，所述内部构件和所述外部构件的各自的孔径配合以切除与其接触的组织，所述组件还包括在所述内部构件和所述外部构件相对旋转时自动地传递所述内部构件和所述外部构件之间的相对轴向运动的装置。

2.根据权利要求1所述的组件，该组件还包括弹性构件，当所述内部轮轴和所述外部轮轴连接时，该弹性构件在所述内部构件上向远端传递轴向力，以维持所述内部构件的远端的外表面和所述外部构件的远端的内表面之间的接触。

3.根据权利要求1所述的组件，其中所述弹性构件包括附连到所述内部轮轴上的盘卷弹簧。

4.根据权利要求1所述的组件，其中所述外部构件是端部开放的导管并且所述内部构件是具有一个或多个切割元件的螺旋状元件。

5.根据权利要求1所述的组件，其中所述内部构件和所述外部构件包括具有横向放置的联动切割窗的同心端部闭合的导管。

6.根据权利要求5所述的组件，其中每个所述切割窗均具有周长，该周长包括两个纵向切割边缘和两个横向切割边缘。

7.根据权利要求6所述的组件，其中所述切割边缘中的一个或多个是成斜角的。

8.根据权利要求7所述的组件，其中所述成斜角的切割边缘中的一个或多个具有多个齿状物。

9.根据权利要求8所述的组件，其中所述成斜角的切割边缘的角度是从15度到70度。

10.根据权利要求1所述的组件，其中在所述内部构件和所述外部构件相对旋转时自动传递所述内部构件和所述外部构件之间的相对轴向运动的所述装置包括沿所述内部构件和所述外部构件放置的联动元件。

11.根据权利要求10所述的组件，其中所述联动元件置于所述内部轮轴和所述外部轮轴内。

12.根据权利要求10所述的组件，其中所述联动元件选自由配合的凸轮和凸轮随动件、螺纹、蜗杆齿轮、蜗轮、气动装置、水力机构、磁性组件和插拔式连接器组成的组。

13.根据权利要求10所述的组件，其中所述联动元件包括置于所述内部构件轮轴的远端上的凸轮以及置于所述外部构件轮轴的近端上的配合的凸轮随动件。

14.根据权利要求13所述的组件，其中所述凸轮与所述内部构件轮轴的远端一体形成并且所述配合的凸轮随动件与所述外部构件轮轴一体形成。

15.根据权利要求13所述的组件，其中所述凸轮包括独立的环状环形物，该环形物在其远端面向表面上具有一个或多个凸起的凸叶或凸出物，所述环形物围绕所述细长内部构件的外围被滑动放置并且相对于所述内部构件轮轴的远端被定位。

16.根据权利要求13所述的组件，其中所述配合的凸轮随动件包括可压缩的盘，该盘在其近端面向表面上具有一个或多个凸起的凸出物，所述盘固定在位于所述外部构件轮轴的近端上的圆柱形凹槽内。

17.根据权利要求10所述的组件，其中所述联动元件包括置于所述外部轮轴的近端上的凸轮以及置于所述内部轮轴的远端上的配合的凸轮随动件。

18.根据权利要求17所述的组件，其中所述凸轮和凸轮随动件具有多个交互作用的凸叶或凸出物。

19.根据权利要求10所述的组件，其中所述联动元件包括凸轮和置于机头内的配合的凸轮随动件，在所述机头中安装有所述刮刀组件。

20.一种用于切除感兴趣的外科手术位置内的目标组织的方法，该方法包括以下步骤：

(a)将权利要求1所述的装置引入所述外科手术位置内；

(b)相对于所述外部构件旋转所述内部构件，其中将所述内部构件旋转足够的距离以导致所述内部构件相对于所述外部构件的自动轴向运动，进一步地其中所述构件的相对轴向和旋转运动导致其各自孔径的相对轴向和旋转运动，其中所述孔径配合来切割所述目标组织。

21.根据权利要求19所述的方法，该方法还包括以下步骤：相对于所述外部管状构件在一个方向上以第一预定转数旋转所述内部构件，之后相对于所述外部管状构件在相反方向上以第二预定转数旋转所述内部构件。

22.根据权利要求19所述的方法，其中所述内部构件和所述外部构件包括具有横向放置的联动切割窗的同心端部闭合的导管，该方法还包括以下步骤：将抽气机应用到所述外科手术组件的近端从而抽吸目标组织与所述配合切割窗接触并且从所述外科手术位置通过所述内部管状构件的中心腔吸出被切除的组织。

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