CN102056558A - 一种可双向扩展的旋磨设备头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋磨设备包括可扩展的头，它可从大于其静止直径的脉管中清除堵塞物，其中该驱动轴可在两个相反方向上旋转并且每个旋转方向上具有不同的研磨特性。一个方向，该头可用于切割和/或切削，这种方式很适合清除特殊的软的堵塞物。其它方向，该头可用于研磨、刮除和/或砂磨，该方式很适合清除特殊的硬的堵塞物。该头包括一个或多个枢轴或铰接固定在驱动轴上的臂。一个或多个研磨元件放置或连接到一个或多个臂上。研磨元件有一切割部件，比如削尖的边缘，当驱动轴在“切割”方向旋转时像刀片一样切割。研磨元件也有一研磨部件，如设置在与削尖边缘相邻的研磨元件上的磨料，当驱动轴在“研磨”方向上旋转时它可磨除堵塞物。

Description

一种可双向扩展的旋磨设备头

对相关申请的交叉参考

本发明申请要求2008年6月5号提出的临时申请61/058962为优先权，其名称为“BIDIRECTIONAL EXPANDABLE HEAD FOR ROTATIONAL ATHERECTOMY DEVICE”，该申请的内容此处作为参考引入。

技术领域

本发明涉及的是用于旋磨设备的可扩展的研磨/切割头。

背景技术

[0002] 动脉粥样硬化斑块旋磨手术（Atherectomy）是一种用于打开被阻塞的冠状动脉或者静脉移植（vein graft）的非外科手术，采用一种在导管（catheter）末端的设备切除或刮除粥样硬化斑块（一种脂肪沉积和其它在动脉血管壁内表的累积物）。为了说明的方便，词汇“研磨（abrading）”用于说明这种研磨头的研磨（grinding）和/或刮除（scraping）行为。

动脉粥样硬化斑块旋磨手术用来恢复富氧血液向心脏的流动，从而缓解胸痛以及防止心脏病。该手术的实施是针对有胸痛而药物治疗没有效果的病人，以及需要实施气囊血管成形手术（一种使用气囊导管清除动脉管壁上的斑块的外科手术）或者冠状动脉搭桥手术的特定患者。有时该手术用于清除在冠状动脉搭桥手术后再次形成的斑块。

动脉粥样硬化斑块旋磨手术使用位于导管末端的旋刮设备或其他设备切除或破坏斑块。在手术开始时，使用药物控制血压、扩张冠状动脉，并防止血液凝块。患者保持清醒但要服用镇静剂。导管被插入腹股沟、腿或手臂处的动脉中，穿过血管进入堵塞的冠状动脉。切割头定位在接触斑块的位置，然后工作，斑块被磨碎或吸出。

动脉粥样硬化斑块旋磨手术的种类包括旋转、定向和腔内提取（transluminal extraction）。旋磨手术使用高速旋刮设备磨碎斑块。定向旋磨是第一种获得许可的方式，但不再普遍使用；它刮掉斑块使其进入导管的一侧。腔内提取冠状动脉的旋磨手术使用设备切掉血管管壁的斑块并将斑块真空抽入瓶中。它用于清理旁路移植（bypass graft）。

在一心导管插入术实验室中，动脉粥样硬化旋磨手术也被用于从冠状动脉中除去斑块。它能用于代替气囊血管成形手术，或者与其一起使用。现在动脉粥样硬化旋磨手术的成功率在95%左右。20-30%的病人术后会再次形成斑块。

几种用于动脉粥样硬化斑块旋磨手术的设备已被公开。例如，1994年11月1日公开的Leonid Shturman 的美国专利5360432，其名称是“Abrasive drive shaft drive shaft device for directional rotational atherectomy”，公开了一用于从动脉中清除狭窄组织的带有研磨驱动轴的旋磨设备，这里其整体作为参考引入。该设备包括带有柔性的、细长的驱动轴的旋磨设备，该驱动轴有中心管腔和研磨段，该研磨段的远端末端附近覆有研磨材料。在足够高的转速下，该研磨段可径向展开，并能够清除大于其静止直径的研磨直径范围。这样，该旋磨设备可除去大于其本身导管的堵塞物。使用可展开的头比使用不可展开的头的旋磨设备有改进；这种不可展开的装置一般的需要使用不同大小的头来除去各阶段的特殊的堵塞物。

自从专利美国专利US 5360432公布后，业界一直努力改进该可展开的头，其中许多装置利用离心力，或其它的使研磨头的驱动部分径向朝外高速旋转的装置。

所有这些装置，其研磨头只具有单一的研磨特性。例如，一研磨锥包括特殊粒度的研磨颗粒或特殊的粒度分布。或者，一特殊的头对于堵塞物有切割作用而没有研磨作用。

这样当专业人员需要两种不同的研磨头处理一个堵塞时就会有一些问题。例如，具有硬化斑块特殊的堵塞可使用砂磨或者刮除有效的除去，而且柔软的病变可使用切削或切割来有效去除。切割头与刮除头可有不同的特性。如果一专业人员要使用第一种研磨，然后使用与第一种研磨具有不同特性的第二种研磨，该专业人员必须除去设备上的第一个研磨头，然后将第二个研磨头插入该设备。这样去除一导管再插入另一导管是浪费时间的、麻烦的、昂贵的，并且旋磨装置需要附带用于制造、运输、存储以及保养的部件。

相应地，我们就需要具有两种不同特性的旋磨设备研磨头。这种研磨头减少了费用、时间以及在旋磨设备上使用辅助头的麻烦。

发明内容

一种用于研磨组织的旋磨设备的实施例，包括：一柔性的、细长的、可旋转的驱动轴，它具有一近端末端以及一与该近端末端相对的远端末端，该驱动轴可在一切割方向上以及在一与该切割方向相反的研磨方向上旋转；一可扩展的研磨元件放在靠近驱动轴远端末端的地方，该研磨元件进一步包括：一切割件（cutting element），当驱动轴在切割方向上高速旋转时可扩展地接触到组织；一研磨件(grinding element)，当驱动轴在研磨方向上高速旋转时可扩展地接触到组织；和一旋转直径，它可扩展到大于其静止直径（rest diameter）的直径。

另一个旋磨设备的实施例，包括：一柔性的、细长的、可旋转的驱动轴，具有一近端末端以及一与该近端末端相对的远端末端，该驱动轴可在一切割方向上以及在一与该切割方向相反的研磨方向上旋转；第一个臂在靠近驱动轴远端末端的第一个驱动轴固定点处枢轴固定在驱动轴上，第一个臂可在与驱动轴在第一个驱动轴的固定点处相切的第一个平面内旋转；第一个臂有一第一个臂自由端，当驱动轴在切割方向上旋转时它可牵引第一个驱动轴的固定点，当驱动轴在研磨方向上旋转时它拖曳住第一个驱动轴的固定点；第一个臂自由端的前沿有一第一切割部件（cutting feature）随驱动轴在切割方向上旋转；并且第一个臂自由端有一与第一切割部件相邻的第一研磨部件（grinding feature），随着驱动轴在研磨方向上的旋转它可牵引第一切割部件。

另一个旋磨设备的实施例，包括：一柔性的、细长的、可旋转的驱动轴，具有一近端末端以及一与该近端末端相对的远端末端，该驱动轴可在一切割方向上以及在一与该切割方向相反的研磨方向上旋转；第一个臂在靠近该驱动轴远端的第一个驱动轴固定点处铰接固定在驱动轴上，第一个臂可在包含驱动轴的旋转轴的第一个平面内旋转；第一个臂有一第一个臂自由端，驱动轴高速旋转时可从驱动轴径向展开；第一个臂自由端的前沿有一第一切割部件随驱动轴在切割方向上旋转；并且第一个臂自由端有一与第一切割部件相邻的第一研磨部件，随着驱动轴在研磨方向上的旋转它可以牵引第一切割部件。

另一个旋磨设备的实施例，包括：一柔性的、细长的、可旋转的驱动轴，具有一近端末端以及一与该近端末端相对的远端末端，该驱动轴可在一切割方向上以及在一与该切割方向相反的研磨方向上旋转；第一个臂在靠近该驱动轴远端的第一个驱动轴固定点处枢轴固定在驱动轴上，第一个臂可在与驱动轴在第一个驱动轴的固定点处相切的第一个平面内旋转；第一个臂有一第一个臂自由端，当该驱动轴在切割方向上旋转时它可牵引第一个驱动轴的固定点，当驱动轴在研磨方向上旋转时它拖曳住第一个驱动轴的固定点；第一研磨元件枢轴固定在第一个臂上，第一研磨元件在与第一个面平行的面内旋转；第一个研磨元件在第一个研磨元件的前沿有一切割部件随驱动轴在切割方向上旋转；并且第一研磨元件有一与第一切割部件相邻的第一研磨部件随驱动轴在研磨方向上旋转。

附图说明

图1是常规的旋磨设备的示意图；

图1是常规的旋磨设备的示意图；

图2A、2B和2C分别是一静止或低速旋转的旋磨头的俯视图、正视图以及右视图；

图3A、3B和3C分别是图2A、2B和2C中的高速旋转的旋磨头的俯视图、正视图以及右视图；

图4A、4B和4C分别是一静止或低速旋转的旋磨头的俯视图、正视图以及右视图；

图5A、5B和5C分别是图4A、4B和4C中的高速旋转的旋磨头的俯视图、正视图以及右视图；

图6是从驱动轴远端末端方向来看，驱动轴在切割方向上旋转的旋磨头的示意图；

图7是从驱动轴远端末端方向来看，驱动轴在研磨方向上旋转的图6的旋磨头的示意图；

图8A、8B和8C分别是一高速旋转的旋磨头的俯视图、正视图以及右视图。

具体实施例方式

一公开的旋磨设备包括一可扩展的头，它可以从大于其静止直径的脉管中清除堵塞物，其中该驱动轴可在两个相反的方向上旋转并且每个旋转方向上具有不同的研磨特性。一个方向上，该头可用于切割和/或切削，这种方式非常适合于清除特殊的软的堵塞物质。其它方向上，该头可用于研磨、刮除和/或砂磨，该方式非常适合于清除特殊的硬的堵塞物质。该头包括一个或多个枢轴或铰接固定在驱动轴上的臂。一个或多个研磨元件设置在或者连接到一个或多个臂上。该研磨元件有一切割部件，比如一削尖的边缘，当驱动轴在“切割”方向旋转时可像刀片一样切割。该研磨元件也有一研磨部件，比如设置在与该削尖边缘相邻的研磨元件上的磨料，当驱动轴在“研磨”方向上旋转时它可将堵塞物磨除。

以上所述段落是仅仅的概要，并不用于作为任何方式的限制。不过本发明有多种变更以及替换方式，其具体实施方式这里通过详细描述附图中的示例来说明。但是，应该理解，本发明不限制于描述的具体的实施例。相反，本发明涵盖了所有根据本发明的实质及内容进行的变更、等效方式及替换例。

图1是常规的旋磨设备的示意图。该装置包括一手柄部（handle portion）10带有包括一偏心扩大直径部28的研磨部件28的细长的、柔性的驱动轴20，以及一从手柄部10的远端延伸出来的细长的导管13。驱动轴20及其偏心扩大直径部28构造为螺旋盘绕线圈。导管13有一管腔，其中驱动轴20的大部分长度置于其中，除了扩大直径部28A以及扩大直径部28远端的一短部件。驱动轴20也包含一内部管腔，可使驱动轴20在导线15上前进或旋转。一液体补给线17用于向导管中引入冷却液和润滑液(一般为盐溶液或另一个生物相容性液体)。 

该手柄10优选地包含一用于高速旋转驱动轴20的涡轮(或者相似的旋转驱动机构)。该手柄10一般的可连接到一动力源上，比如经管道16输送的压缩空气。一对光纤电缆23也可用于监视器高速旋转下的涡轮以及驱动轴20。该手柄及相关装置在本领域内是众所周知的，并描述在，例如，Auth的美国发明5314407中。该手柄10也优选地包括一控制按钮11，用于相对导管13以及手柄部推进以及缩回涡轮和驱动轴20。

本申请主要是针对研磨头设计，用于改进图1中的偏心扩大直径部28。基于这种目的，许多或所有已知的图1中的旋磨设备的其它元件可用于本发明公开的研磨头设计，包括导管13、导线15，以及手柄10及其控制以及进料与输出元件。螺旋盘绕驱动轴20也可用于本公开中，注意图1中的偏心扩大直径部28可用研磨元件或下面详细地描述的元件替代。

图2A、2B和2C分别是静止或低速旋转的旋磨头的俯视图、正视图以及右视图。

驱动轴20可制成一螺旋盘绕线圈，终端在远端末端21处。该远端末端21可以是圆的、锥形的、左侧正方形的，或者可包括一可选的盖子来端接驱动轴，防止其损害被清理的脉管。该远端末端21也包括一可容纳旋磨设备导线的孔。可选地，该远端末端21可包含磨料，它可用于从堵塞物的近端向远端在堵塞物中研磨出一导孔。

替换地，驱动轴可制成超过一股线，比如两股线、三股线、五股线、十股线或任何其它合适股数的线。对于多股线的驱动轴，所有线都螺旋盘绕交织在一起。

旋磨头30包括一对臂31和41，它们分别在在驱动轴固定点32和42处枢轴固定在驱动轴上的，并分别有自由端33和43。固定点32和42靠近驱动轴20的远端末端21。臂31和41是固定的，这样它们可在与驱动轴相切的面内以固定点32和42为中心旋转。换句话说，若每个臂31和41将以一条线为中心旋转，每条线要垂直于驱动轴的旋转轴并与该驱动轴的旋转轴相交。

在有些实施例（application）中，驱动轴固定点32和42在该驱动轴20的两侧直接相对。其它实施例中，驱动轴固定点32和42两个都在驱动轴的一个侧面上。有些实施例中，可以只有一个臂。其它的实施例中，可有多于两个臂，可选择性的环绕驱动轴等距离安装。一些多个臂的实施例中，所有固定点都位于与驱动轴20的远端末端21相等距离的地方。其它的的多个臂的实施例中，一个或多个固定点位于驱动轴20的远端末端21不同距离的地方。

有些实施例中，臂31和41有相同的质量，这样二臂的联合质心都在驱动轴的旋转轴上。其它的实施例中，臂31和41有不同的质量，这样他们的联合质心从该驱动轴的旋转轴上向侧面平移了。其它的实施例中，驱动轴本身可在固定点附近带有一个或多个放大部件。 

静止或者低转速下，如图2中，臂31和41的方向大致与驱动轴平行。这些大体平行的定位有助于减小旋磨头30交叉部分的大小，这样它适合用在相对小点的导管13中进行插入、定位，以及移除。例如，当臂31和41处于静止状态时，该旋磨头30适合尺寸为6或者7法制导管（French catheter ）(例如，2或者2.33毫米直径导管)，不过其它的适当的大小也可使用。 

该臂可包括一可选的部件来保证该静止形态大致与该驱动轴平行；比如一弹簧或者其它的适宜的定向部件。另外，使用弹簧加载的臂可使得施加在脉管壁上的力几乎是恒定的，甚至能完成特定的切割和/或研磨。 

图3A、3B和3C分别是图2A、2B和2C中的高速旋转的旋磨头的俯视图、正视图以及右视图。这些高速旋转中，臂31和41从驱动轴20上扩展开。臂的展开可依靠离心力，或者依靠任何的适宜的驱动力。 

臂31和41的自由端33和43可包括一个或多个用于切除脉管中的堵塞物的研磨部件，以及一个或多个用于磨除脉管中的堵塞物的研磨部件。切割和磨除之间的区别不是仅仅是字面上的；研磨的类型与不同硬度的堵塞物质相匹配，这样切割适合一特殊硬度的堵塞物，而研磨适合不同的硬度。有些实施例中，切割和/或切削非常适用于特别软的堵塞物，而研磨、刮除和/或砂磨非常适用于特别硬的堵塞物。 

臂31和41的自由端33和43分别包括一切割边34和44。在有些实施例中，该切割部件可以是一刀片或者多个刀片，分别沿着一个或多个臂31和41的自由端33和43的边缘。有些实施例中，每个刀片上包括成直角和/或锐角的臂上物质，这样当该驱动轴是在所谓的“切割方向”24上旋转时，刀片穿过堵塞物同时一小部分堵塞物被刮掉。实际过程中，堵塞物的去除需要该刀片多次穿过堵塞物，较高的驱动轴转速下需要的完成时间相对较少。臂31和41的自由端33和43上的切割边34和44的方向在下面的几个图形中可看的更清晰一点，这些图中显示的是高速旋转下的拉长或者展开形态的臂31和41。 

臂31和41的自由端33和43也包括研磨边。研磨边包括研磨颗粒或者其它的磨料35和45，设置在臂31和41的自由端33和43的外表面。在有些实施例中，在当驱动轴在所谓的与“切割方向”24相反的“研磨方向”25上旋转时，该磨料恰恰在研磨边越过堵塞物前被拖过脉管堵塞物。 

注意该所谓“切割边”可以与所谓“研磨边”有相同的物理表面，当驱动轴在切割方向上旋转时，该类似刀片特征的边缘可进行切割，但是当驱动轴在研磨方向上旋转时这种这种作用则不存在。该边缘类似于刮刀上的刀片,这种刮刀在一个方向上划过皮肤时可剃光毛发，但反方向划过皮肤时则没什么作用。

在有些实施例中,该所谓“切割部件”可以是切割边本身，并且该所谓“研磨部件”可以是位于臂上与切割边相邻的自由端的磨料。这些实施例中，该所谓“研磨边”可以有与切割边相同的物理表面,类似刀片，当从一个方向（切割方向）穿过堵塞物时，该边缘可刮掉堵塞物质，但从另一个方向（研磨方向）穿过堵塞物时，该边缘没什么作用。在这些实施例中,该所谓的“研磨”发生自与其臂本身的自由端的切割/研磨边相邻的磨料。在这些实施例中,研磨部件可看作是“在研磨边上”,虽然研磨部件可以是设置在自由端的磨料,与研磨边相邻并当驱动轴在研磨方向上旋转时拖曳住研磨边。

该旋磨头30在一个或者两个臂31和41上有可选择的运动限制器（motion limiter）。例如，一任选的运动限制器可防止一个或者两个臂31和41扩展成完全垂直于驱动轴，同时可使得其只运动至特定的角度，比如45度、60度，或者任何其它适宜的角度，比90度。比如另一个例子，一可选的运动限制器可使得一个或两个臂31和41的运动仅在驱动轴的一侧，从而保证臂31“向上”运动同时臂41“向下”运动，如图3中。该可选的运动限制器可包括固定点、驱动轴，或臂本身。

在有些实施例中，每个臂31和41到其自由端类似勺子形状，这里该勺的外表面上有研磨物质并且有一削尖边缘，当驱动轴在切割方向上旋转时可起到类似刀片结构的作用。在有些实施例中，该勺可为一对半球状的杯状物，合起来可成一杯子，同时可在离其远端一端距离的地方绕轴旋转。可选地，该杯状物可在该轴近端一侧展开从而可作为类似剪刀刀片结构使用。其它实施例中，臂31和41可包括一对或多个中心点平行固定在一起的刀片，这里将它们连接在一个中心点上。其它实施例中，臂31和41可包括一对类似剪刀刀片但其外边锋利的平口刀片，它们可在离其远端一端距离的地方绕轴旋转。

该旋磨头的替换设计可使用铰接至驱动轴的臂，并且该臂能够在驱动轴高速旋转时向外径向展开，而不是图2和3中的臂绕轴旋转。这些铰接的臂显示在图4和5中。

图4A、4B和4C分别是一静止或低速旋转的旋磨头的俯视图、正视图以及右视图。图5A、5B和5C分别是图4A、4B和4C中的高速旋转的旋磨头的俯视图、正视图以及右视图。

旋磨头50包含一对分别在铰链52和62铰接至驱动轴的臂51和61，同时分别带有自由端53和63。铰链52和62靠近驱动轴20的远端末端21。某些实施例中，臂51和61是固定的，这样它们可在包含驱动轴的旋转轴的平面内移动。

某种实施例中，铰链52和62在驱动轴20上是直接相对的。某种实施例中，两个驱动轴固定点52和62都在驱动轴的一侧上。某些实施例中，只有一个臂。某些实施例中，有超过两个臂，可选择性的绕驱动轴等距分布。这些多个臂的实施例中的一些，其固定点都位于与驱动轴20的远端末端21相同距离的地方。这些多个臂的实施例中的其它，一个或多个固定点臂与其它的一个或多个固定点相比，位于与驱动轴20的远端末端21不同距离的地方。

有些实施例中，臂51和61有相同的质量，这样二臂的联合质心都在驱动轴的旋转轴上。其它的实施例中，臂51和61有不同的质量，这样他们的联合质心从该驱动轴的旋转轴上向侧面平移了。其它的实施例中，驱动轴本身可在固定点附近带有一个或多个放大部件。 

静止或者低转速下，如图4中，臂51和61的方向大致与驱动轴平行。这些臂可包含一可选择的部件以保证其静止位置基本与驱动轴平行；例如弹簧或其它适合的定位部件。这些大体平行的定位有助于减小旋磨头50交叉部分的大小，这样它适合用在相对小点的导管13中进行插入、定位，以及移除。例如，当臂51和61处于静止状态时，该旋磨头50适合尺寸为6或者7法制导管(例如，2或者2.33毫米直径导管)，不过其它的适当的大小也可使用。

足够高的转速下，臂51和61从驱动轴20上扩展开。臂的展开可依靠离心力，或者依靠任何的适宜的驱动力。 

臂51和61的自由端53和63可包括一个或多个用于切除脉管中的堵塞物的研磨部件，以及一个或多个用于磨除脉管中的堵塞物的研磨部件。 

臂51和61的自由端53和63分别包括一切割边54和64。在有些实施例中，该切割部件可以是一刀片或者多个刀片，分别沿着一个或多个臂51和61的自由端53和63的边缘。有些实施例中，每个刀片上包括成直角和/或锐角的臂上物质，这样当该驱动轴是在所谓的“切割方向”24上旋转时，刀片穿过堵塞物同时一小部分堵塞物被刮掉。实际过程中，堵塞物的去除需要该刀片多次穿过堵塞物，较高的驱动轴转速下需要的完成时间相对较少。臂51和61的自由端53和63上的切割边54和64的方向在下面的几个图形中可看的更清晰一点，这些图中显示的是高速旋转下的拉长或者展开形态的臂51和61。 

臂51和61的自由端53和63也包括研磨边。研磨边包括研磨颗粒或者其它的磨料55和65，设置在臂51和61的自由端53和63的外表面。在有些实施例中，在当驱动轴在所谓的与“切割方向”24相反的“研磨方向”25上旋转时，该磨料恰恰在研磨边越过堵塞物前被拖过脉管堵塞物。 

注意该所谓“切割边”可以与所谓“研磨边”有相同的物理表面，当驱动轴在切割方向上旋转时，该类似刀片特征的边缘可进行切割，但是当驱动轴在研磨方向上旋转时这种这种作用则不存在。该边缘类似于刮刀上的刀片,这种刮刀在一个方向上划过皮肤时可剃光毛发，但反方向划过皮肤时则没什么作用。

在有些实施例中,该所谓“切割部件”可以是切割边本身,并且该所谓“研磨部件“可以是位于臂上与切割边相邻的自由端的磨料。这些实施例中,该所谓“研磨边”可以有与切割边相同的物理表面,类似刀片,当从一个方向（切割方向）穿过堵塞物时，该边缘可刮掉堵塞物质，但从另一个方向（研磨方向）穿过堵塞物时，该边缘没什么作用。在这些实施例中,该所谓的“研磨”发生自与其臂本身的自由端的切割/研磨边相邻的磨料。在这些实施例中,研磨部件可看作是“在研磨边上”,虽然研磨部件可以是设置在自由端的磨料,与研磨边相邻并当驱动轴在研磨方向上旋转时拖曳住研磨边。

该旋磨头50在一个或者两个臂51和61上有可选择的运动限制器。例如，一任选的运动限制器可防止一个或者两个臂51和61扩展成完全垂直于驱动轴，同时可使得其只运动至特定的角度，比如45度、60度，或者任何其它适宜的角度，比90度。比如另一个例子，一可选的运动限制器可使得一个或两个臂31和41的运动仅在驱动轴的一侧，从而保证臂31“向上”运动同时臂41“向下”运动，如图3中。该可选的运动限制器可包括固定点、驱动轴，或臂本身。

回到图2和图3中，旋磨头30隐含假定为臂31和41只从驱动轴的一个方向上扩展开，这样臂31和41可在驱动轴在切割方向24上旋转时“牵引”驱动轴固定点32和42，同时可在驱动轴在研磨方向25上旋转时“拖曳”驱动轴固定点32和42。

实际过程中，可有一种研磨头70，其带有的臂71和81可在驱动轴在两个方向中的任一个上旋转时“拖曳”驱动轴固定点72和82。例如，图6是从驱动轴远端末端21方向来看，驱动轴在切割方向24上旋转的旋磨头70的示意图；图7是从驱动轴远端末端21方向来看，驱动轴在研磨方向上旋转的图6的旋磨头70的示意图。头70有臂71和81，带有具有切割部件74和84及研磨部件75和85的自由端73和83；所有部件的功能都与图2和3中的部件类似。

图8A、8B和8C分别是一高速旋转的旋磨头的俯视图、正视图以及右视图。

旋磨头100一般从病人脉管中的导管101中移过，这样研磨头和驱动轴102不会在插入或抽取过程中对血管有任何损伤。对于这种特殊的研磨头设计，导管101显示在图中，并且可以理解相似功能的导管也可以与图2-5中的研磨头设计一起使用。

驱动轴102有一位于或靠近手术员处的近端末端，在病人身体外部，以及一延伸至或靠近导管101末端的远端末端。一些实施例中，驱动轴102包含一个或多个螺旋盘绕线圈，不过任何扭矩传送（torque-transmitting）结构都可以使用。一些实施例中，驱动轴远端末端104包含一可容纳导线（未显示）的孔。一些实施例中，驱动轴102可包含可选的尖部103，该尖部减少了靠近远端末端104的螺旋线圈的直径。这种可选的尖部103的功能描述如下。

驱动轴102的远端末端104包含一对铰链105A和105B，将两个臂106A和106B枢轴连接至驱动轴102。臂106A和106B是固定的，这样它们可在与驱动轴相切的平面内以铰链105A和105B为中心旋转。换句话说，换句话说，若每个臂106A和106B将以一条线为中心旋转，每条线要垂直于驱动轴的旋转轴并与该驱动轴的旋转轴相交。

注意在某些实施例中，两个铰链105A和105B在驱动轴102远端末端104处使用，并且这些铰链105A和105B设置在驱动轴102外部，这样驱动轴102内部仍是空的并可容纳导线。其它实施例中，可使用单个铰链，它可从驱动轴中心延伸出去。

在每个臂106A和106B末端，与铰链105A和105B相反的末端，每个臂106A和106B在铰链107A和107B处连接至研磨元件108A和108B。

每个研磨元件108A和108B包含切割件109A和109B，它在当驱动轴102在“切割”方向24上旋转时可以切割、切削和/或刮除堵塞物。一些实施例中，切割件109A和109B可以是研磨元件108A和108B的边，该边在截面处对着一锐角。其它实施例中，切割件实际上可为连接到研磨元件的刀片。

每个研磨元件108A和108B也包含研磨件110A和110B，它们可以在驱动轴102在“研磨”方向25上旋转时，研磨或砂磨去除堵塞物。一些实施例中，研磨件110A和110B可以是设置在研磨元件108A和108B上的研磨物质，当驱动轴102在“研磨”方向25上旋转时它们靠近并牵引切割件109A和109B。这里使用的，术语“牵引”意思是当驱动轴102在“研磨”方向25上旋转时，研磨件110A或110B正好在切割件109A或109B之前通过血管上的一个特殊点。类似的，当驱动轴102在“切割”方向24上旋转时，研磨件110A或110B正好在切割件109A或109B之后通过血管上的一个特殊点，当驱动轴102在“切割”方向24上旋转时，研磨件被称为拖曳切割件。

一般地，研磨或切割件单次通过堵塞物只去除很少的堵塞物。多次通过一般可以完全去除堵塞物。因为驱动轴可以很快速的旋转，一般超过100000转每分，多次通过可在一段合理的时间内完成。

当驱动轴102高速旋转时，臂106A和106B及研磨元件108A和108B在两个方向中的每个上都被迫径向向外。这种力可来自于离心力，和/或来自从臂106A和106B传递过来的外部力。

注意每个研磨元件108A和108B具有较大的平面正面接触堵塞物或血管壁。该正面实际上是平面的，或者可有轻微的弯曲。一些实施例中，该正面可以是圆柱形的，其圆柱轴平行于驱动轴102的旋转轴。一些实施例中，每个切割件109A和109B可以是平直的，或线形的。一些实施例中，该正面延一个维度或延两个维度轻微地凸出。

还要注意铰接机构相对于臂106A和106B连接每个研磨元件108A和108B保证了该研磨元件的较大平面正面与堵塞物或血管至少在两个地方相接触。一些实施例中，这种几何构型可减少对血管壁的意外损伤。

在旋磨设备插入并定位的过程中，在使用前，臂106A和106B及研磨元件108A和108B折叠在一起静止在靠近驱动轴102的旋转轴处。在该折叠的位置，这些元件具有相对较紧密的横截面，同时可适合放置在导管101中。驱动轴内可选的尖部103可用来容纳研磨元件108A和108B的所有或一部分，以保证该研磨元件108A和108B确实与导管101匹配。

该导管可用于在或靠近血管中的堵塞物的地方定位研磨元件。一旦该设备适当的定位后，驱动轴102向前推进超过导管101的远端末端，和/或导管101收缩超过导管101的远端末端。这样研磨元件108A和108B暴露出来接触到堵塞物和/或血管内部。

一旦研磨元件108A和108B暴露出来，一可选的弹簧迫使臂106A和106B相互分离并离开驱动轴102的旋转轴。这种弹簧可以是一种压缩弹簧，作用在臂106A和106B中的一个或两个，和/或可以是一种扭转弹簧，通过铰链105A和105B中的一个或两个分别作用在臂106A和106B上。

作为替换，该一个弹簧或多个弹簧可以省略，这样臂106A和106B在驱动轴低速旋转或静止时不会明显分开。这些实施例中，研磨元件108A和108B仅靠离心力分开，该离心力迫使它们作用在血管壁和/或堵塞物上。

作为进一步的替换，可以有一个或多个偏置弹簧迫使臂106A和106B向驱动轴的旋转轴合拢，而不是迫使它们分开。这种偏置力可保证臂106A和106B在驱动轴停止旋转时回到折叠位置，这样研磨元件108A和108B可缩进导管中并可以很容易的从血管中移出。

替换实施例中，可以使用多于或少于两个臂106A、铰链105A和研磨元件108。

到这里为止都是对本公开发明指导性的总结说明。这里公开的旋磨设备公开了两个重要的特征：（1）旋磨头可径向扩展到大于其静止尺寸的位置，以及（2）旋磨头可用于清除具有不同硬度特性的堵塞物。其可扩展性是由一个或多个头上的臂产生的，其中的每一个可在离心力和/或施加到臂上的外部力作用下扩展离开驱动轴的旋转轴。对于不同硬度的堵塞物去除的有效性来源于具有两个能够移除软的堵塞物质以及能够移除硬的堵塞物质的研磨件。驱动轴可在“切割”方向上旋转，从而启用切割件，或者可在相反方向，已知的“研磨”方向上旋转，从而启用研磨件。切割件可以是研磨元件上的一个边，该边可在截面上对着一锐角并因此可像刀片一样作用。研磨件可以是设置在研磨元件上靠近切割件的研磨物质，当驱动轴在“研磨”方向上旋转时它可“牵引”切割件。在足够高的转速下，离心力驱使一个或多个臂径向向外。可以理解“足够高”的转速的具体数值根据设计与设计的不同变化很大，但是“足够高”的标准可以为一转速，在该转速下离心力足够迫使一个或多个臂径向向外超过旋磨头的静止尺寸。

一些实施例中，该旋磨设备使用一发动机来旋转驱动轴20，该驱动轴能够在两个方向上工作。一些实施例中，该发动机在切割和研磨两个方向上以相同的转速旋转驱动轴。其它实施例中，该发动机在切割和研磨方向上以不同的转速旋转驱动轴。其它实施例中，驱动轴的旋转是由使用者操作的，而不是发动机。这些实施例中，使用者可以使用一手柄旋转驱动轴，或者可选择性的使用一曲柄或其它的接合器来增加扭矩和/或增加使用者起动驱动轴旋转每分钟的转数（RPM）。

一些实施例中，旋磨设备包含一用于清除来自血管壁的碎片的阀。这种阀可以使用“活板门”（trap door）或其它合适的机构来捕获碎片颗粒，同时该设备可以使用合适的铅管来引导被捕获的碎片颗粒通过导管并流出血管。很多情况下，这种阀和/或铅管系统是可取的，这样的碎片颗粒不会导致血管堵塞物下行进入更小的血管中。

这里阐述的本发明及其申请的说明是解说性的，并不用于限制本发明的范围。这里公开的实施例的改变和修改是可能的，本领域普通技术人员在知晓本发明文本后可以对实施例中各种元件进行可行替换。此处公开的实施例的这些以及其他的改变和修改并未脱离本发明的保护范围和实质。

Claims (35)

1.一种用于研磨组织的旋磨设备，包括：

一柔性的、细长的、可旋转的驱动轴，具有一近端末端以及一与该近端末端相对的远端末端，该驱动轴可在一切割方向上以及在一与该切割方向相反的研磨方向上旋转；

一可扩展的研磨元件设置在靠近驱动轴远端末端处，该研磨元件进一步包括：

一切割件，当驱动轴在切割方向上高速旋转时可扩展地接触到组织；

一研磨件，当驱动轴在研磨方向上高速旋转时可扩展地接触到组织；和一旋转直径，它可扩展到大于其静止直径的直径。

2.根据权利要求1所述的旋磨设备，其中切割件包括一研磨元件的边。

3.根据权利要求2所述的旋磨设备，其中研磨元件的边在截面处有一锐角。

4.根据权利要求1所述的旋磨设备，其中研磨件包括设置在研磨元件上靠

近切割件的研磨物质，并且当驱动轴在研磨方向上旋转时牵引切割件。

5.根据权利要求1所述的旋磨设备，其中研磨元件包含一臂，当驱动轴高速旋转时扩展离开驱动轴。

6.根据权利要求5所述的旋磨设备，其中臂包含一自由端，研磨元件设置在该臂的自由端上。

7.根据权利要求5所述的旋磨设备，其中臂包含一自由端，研磨元件固定在该臂的自由端上。

8.根据权利要求5所述的旋磨设备，其中臂在驱动轴上的固定点处枢轴固定到驱动轴并可在与驱动轴在固定点处相切的平面内旋转。

9.根据权利要求5所述的旋磨设备，其中臂在驱动轴固定点处铰接固定在驱动轴上并可在包含驱动轴的旋转轴的平面内旋转。

10.根据权利要求1所述的旋磨设备，其中驱动轴包含设置在其远端末端上的研磨物质。

11.根据权利要求1所述的旋磨设备，进一步包括移除研磨碎片的阀。

12.一种旋磨设备，包括：

一柔性的、细长的、可旋转的驱动轴，具有一近端末端以及一与该近端末端相对的远端末端，该驱动轴可在一切割方向上以及在一与该切割方向相反的研磨方向上旋转；

第一个臂在靠近驱动轴远端末端的第一个驱动轴固定点处枢轴固定在驱动轴上，第一个臂可在与驱动轴在第一个驱动轴的固定点处相切的第一个平面内旋转；

第一个臂有一第一个臂自由端，当驱动轴在切割方向上旋转时它可牵引第一个驱动轴的固定点，当驱动轴在研磨方向上旋转时它拖曳住第一个驱动轴的固定点；

第一个臂自由端的前沿有一第一切割部件随驱动轴在切割方向上旋转；并且

第一个臂自由端有一与第一切割部件相邻的第一研磨部件，随着驱动轴在研磨方向上的旋转它可牵引第一切割部件。

13.根据权利要求12所述的旋磨设备，

其中第一切割部件为在截面处具有锐角的边；

其中第一研磨部件为设置在靠近第一切割部件的第一个臂自由端上的研磨物质。

14.根据权利要求12所述的旋磨设备，进一步包括：

第二个臂在靠近驱动轴远端末端的第二个驱动轴固定点处枢轴固定在驱动轴上，第二个臂可在与驱动轴在第二个驱动轴的固定点处相切的第二个平面内旋转；

第二个臂有一第二个臂自由端，当驱动轴在切割方向上旋转时它可牵引第二个驱动轴的固定点，当驱动轴在研磨方向上旋转时它拖曳住第二个驱动轴的固定点；

第二个臂自由端的前沿有一第二切割部件随驱动轴在切割方向上旋转；并且

第二个臂自由端有一与第二切割部件相邻的第二研磨部件，随着驱动轴在研磨方向上的旋转它可牵引第二切割部件。

15.根据权利要求14所述的旋磨设备，

其中第一个和第二个驱动轴固定点与驱动轴远端末端距离相等；

其中第一个和第二个驱动轴固定点在驱动轴相对的侧面上；并且

其中第一个面和第二个面是平行的。

16.根据权利要求14所述的旋磨设备，

其中第一和第二切割部件为边，每个边的截面处具有一锐角，并且

其中第一和第二研磨部件为分别设置在第一个和第二个臂自由端上的研磨物质，分别靠近第一和第二切割部件。

17.根据权利要求14所述的旋磨设备，其中第一个和第二个臂具有与驱动轴的旋转轴同步的联合质心。

18.根据权利要求14所述的旋磨设备，其中第一个和第二个臂具有从驱动轴的旋转轴侧向偏移的联合质心。

19.根据权利要求12所述的旋磨设备，其中当驱动轴静止时，第一个臂实际上与驱动轴平行。

20.根据权利要求19所述的旋磨设备，其中当驱动轴静止时，第一个臂是弹簧加载使其实际上平行于驱动轴的。

21.根据权利要求12所述的旋磨设备，其中当驱动轴高速旋转时，第一个臂被限制完全扩展垂直于驱动轴。

22.根据权利要求12所述的旋磨设备，

其中当驱动轴静止时，第一个臂自由端靠近驱动轴；并且

其中当驱动轴高速旋转时，离心力迫使第一个臂自由端离开驱动轴至一扩展位置。

23.根据权利要求22所述的旋磨设备，其中在切割方向旋转和在研磨方向旋转时扩展位置大致是相同的。

24.一种旋磨设备，包括：

一柔性的、细长的、可旋转的驱动轴，具有一近端末端以及一与该近端末端相对的远端末端，该驱动轴可在一切割方向上以及在一与该切割方向相反的研磨方向上旋转；

第一个臂在靠近该驱动轴远端的第一个驱动轴固定点处铰接固定在驱动轴上，第一个臂可在包含驱动轴的旋转轴的第一个平面内旋转；

第一个臂有一第一个臂自由端，驱动轴高速旋转时可从驱动轴径向展开；

第一个臂自由端的前沿有一第一切割部件随驱动轴在切割方向上旋转；并且

第一个臂自由端有一与第一切割部件相邻的第一研磨部件，随着驱动轴在研磨方向上的旋转它可以牵引第一切割部件。

25.根据权利要求24所述的旋磨设备，

其中第一切割部件为在截面处具有锐角的边；

其中第一研磨部件为设置在靠近第一切割部件的第一个臂自由端上的研磨物质。

26.根据权利要求24所述的旋磨设备，进一步包括：

第二个臂在靠近该驱动轴远端的第二个驱动轴固定点处铰接固定在驱动轴上，第二个臂可在包含驱动轴的旋转轴的第二个平面内旋转；

第二个臂有一第二个臂自由端，驱动轴高速旋转时可从驱动轴径向展开；

第二个臂自由端的前沿有一第二切割部件随驱动轴在切割方向上旋转；并且

第二个臂自由端有一与第二切割部件相邻的第二研磨部件，随着驱动轴在研磨方向上的旋转它可以牵引第二切割部件。

27.根据权利要求26所述的旋磨设备，

其中第一个和第二个驱动轴固定点与驱动轴远端末端距离相等；

其中第一个和第二个驱动轴固定点在驱动轴相对的侧面上；并且

其中第一个面和第二个面是平行的。

28.根据权利要求26所述的旋磨设备，

其中第一和第二切割部件为边，每个边的截面处具有一锐角，并且

其中第一和第二研磨部件为分别设置在第一个和第二个臂自由端上的研磨物质，分别靠近第一和第二切割部件。

29.根据权利要求26所述的旋磨设备，其中第一个和第二个臂具有与驱动轴的旋转轴同步的联合质心。

30.根据权利要求26所述的旋磨设备，其中第一个和第二个臂具有从驱动轴的旋转轴侧向偏移的联合质心。

31.一种旋磨设备，包括：

一柔性的、细长的、可旋转的驱动轴，具有一近端末端以及一与该近端末端相对的远端末端，该驱动轴可在一切割方向上以及在一与该切割方向相反的研磨方向上旋转；

第一个臂在靠近该驱动轴远端的第一个驱动轴固定点处枢轴固定在驱动轴上，第一个臂可在与驱动轴在第一个驱动轴的固定点处相切的第一个平面内旋转；

第一个臂有一第一个臂自由端，当该驱动轴在切割方向上旋转时它可牵引第一个驱动轴的固定点，当驱动轴在研磨方向上旋转时它拖曳住第一个驱动轴的固定点；

第一研磨元件枢轴固定在第一个臂上，第一研磨元件在与第一个面平行的面内旋转；

第一个研磨元件在第一个研磨元件的前沿有一切割部件随驱动轴在切割方向上旋转；并且

第一研磨元件有一与第一切割部件相邻的第一研磨部件随驱动轴在研磨方向上旋转。

32.根据权利要求31所述的旋磨设备，

其中第一切割部件为在截面处具有锐角的边；

其中第一研磨部件为设置在靠近第一切割部件的第一个臂自由端上的研磨物质。

33.根据权利要求31所述的旋磨设备，进一步包括：

第二个臂在靠近该驱动轴远端的第二个驱动轴固定点处枢轴固定在驱动轴上，第二个臂可在与驱动轴在第二个驱动轴的固定点处相切的第一个平面内旋转；

第二个臂有一第二个臂自由端，当该驱动轴在切割方向上旋转时它可牵引第二个驱动轴的固定点，当驱动轴在研磨方向上旋转时它拖曳住第二个驱动轴的固定点；

第二研磨元件枢轴固定在第二个臂上，第二研磨元件在与第二个面平行的面内旋转；

第二研磨元件在第二研磨元件的前沿有一第二切割部件随驱动轴在切割方向上旋转；并且

第二研磨元件有一与第二切割部件相邻的第二研磨部件随驱动轴在研磨方向上旋转。

34.根据权利要求33所述的旋磨设备，

其中第一个和第二个驱动轴固定点与驱动轴远端末端距离相等；

其中第一个和第二个驱动轴固定点在驱动轴相对的侧面上；并且

其中第一个面和第二个面是平行的。

35.根据权利要求33所述的旋磨设备，

其中第一和第二切割部件为边，每个边的截面处具有一锐角，并且

其中第一和第二研磨部件为分别设置在第一个和第二个臂自由端上的研磨物质，分别靠近第一和第二切割部件。

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