CN103315786B - 基于内窥镜的快速缝合机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于内窥镜的快速缝合机构。其中，该快速缝合机构包括基座、摄像照明模块、和缝合模块。摄像照明模块位于快速缝合机构上部分并包括照明装置、摄像头、以及摄像头壳套。缝合模块位于基座中，缝合模块由缝针装置和针头捕捉复原装置构成。缝针装置由缝针针体，针体壳套和针头组成。针头捕捉复原装置设有弹性针头夹，弹性针头夹的空间位置以及翻转角度可受控，且弹性针头夹用于在缝合过程中夹持或松开针头。本发明的基于内窥镜的快速缝合机构可通过简易操作实现由内窥镜携带的手术器械进行的快速体内缝合，且该机构能够在较小直径内集成，方便由内窥镜镜体携带。

Description

基于内窥镜的快速缝合机构

技术领域

本发明涉及医用器械技术领域，特别涉及一种基于内窥镜的手术快速缝合机构。

背景技术

体内缝合作为一种新兴的微创手术理念，具有对人体创伤小、康复时间短和良好的术后外观等诸多优点，具有良好的市场前景。其一般采用内窥镜或者腹腔镜等微创手术器械经人体自然腔道或者微小创口携带特定的手术工具到达体内手术部位，从体内完成缝合操作。然而，缝合操作过程中的穿刺过程，一般需要器械携带弯曲的缝针进行旋转动作才能完成。此操作在由细长且弯曲的内窥镜或腹腔镜手术器械携带手术工具的情况下，很难准确并快速实现。同时缝合操作所需的弯曲缝针，手术钳等工具的空间需求对所集成内窥镜或腹腔镜镜体尺寸也有较大限制，这使得体内缝合还未能在临床上实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于内窥镜的快速缝合机构，该机构可通过简易操作实现由内窥镜携带的手术器械进行的快速体内缝合，且该机构能够在较小直径内集成，方便由内窥镜镜体携带。

根据本发明目的，提供了一种基于内窥镜的快速缝合机构，主要应用于内窥镜微创手术中的体内缝合操作。该机构能以较小尺寸的闭合姿态由内窥镜携带到达手术部位，之后该机构可伸展到工作姿态；该机构集成了手术中所需的摄像与照明功能；该机构有一套可通过简易操作实现快速缝合的缝合模块；该机构集成了一只辅助手术操作的功能连续体机械臂；该机构留有手术所需的供气供药管道。

本发明的基于内窥镜的快速缝合机构按照功能可分为摄像照明模块、缝合模块和功能机械臂模块。此三个模块组成的快速缝合机构均可由一柔性内窥镜镜体携带。

本发明的快速缝合机构的摄像照明模块位于整体机构上部分。集成了LED照明的摄像头配有摄像头壳套。摄像头壳套与摄像头整体通过连杆机构与机构基座连接。该连杆机构由位于机构基座滑槽中的摄像照明模块控制滑块的前后滑动来控制以实现摄像照明模块整体的开合运动。通过连杆结构的尺寸设计，该模块的开合范围保证了摄像头足够角度调节和的视场范围。控制滑块末端连接金属控制线，内窥镜镜体中留有供该控制线通过的腔道。摄像照明模块中的电子线路也可从内窥镜留有的特定通道连出体外。

本发明的快速缝合机构的缝合模块位于整体机构的下部机构基座中。缝合模块可再分成两部分，即缝针装置和针头捕捉复原装置。缝针装置由缝针针体，针体壳套和针头组成。缝针针体材料为具有超弹性的镍钛合金管，其前端被热处理定型为弯曲的圆弧形状。针体壳套为可由外部控制线控制在机构基座中滑动的长杆，长杆中有直径略大于针体直径的直孔，针体位于此直孔中。当前端弯曲的针体被用力拉入该长杆壳套中时，其前端弯曲部分被强制变形为直线形状。但由于针体材料为具有超弹性性质的镍钛合金，在次变形过程中，针体不会发生永久塑性形变。当针体被推出针体壳套中时，针体会自动回复成弯曲形状，且具有一定的回复力。针体前端有一可与针体分离的针头，该针头上有供缝线穿过的缝线孔。缝线穿过针头上的缝线孔，从管装针体内部连出到体外。利用超弹性针体推出针体壳套时自动回复成弯曲形状的性质，缝合过程中最主要的穿刺动作可通过简单的推出缝针动作来实现。针头捕捉复原装置为一套可侧向张开的连杆机构，该连杆机构由五个刚性构件组成，分别为两个控制连杆、两个翻转连杆和弹性针头夹。通过推拉位于机构基座内的两个控制连杆，可以控制针头捕捉复原装置整体前后的进给以及两个翻转连杆侧向的翻转角度，从而实现对弹性针头夹的空间位置以及翻转角度的控制。弹性针头夹为弓形构件，其末端与两个翻转连杆连接，其前端有具有台阶的细长开槽。针头可从一端插入此开槽中，担当针体收回时，针头会被弹性夹头开槽的台阶卡住，从而实现针体和针头的分离。

本发明的功能机械臂模块可在摄像照明模块张开后从内窥镜镜体通道内伸出，其前端可携带手术钳或者手术剪等缝合手术辅助工具。

缝合手术过程中，缝合机构首先处于闭合状态。摄像照明模块闭合，缝合模块中针体弯曲缩回到针体壳套中，针体壳套完全缩回到机构基座中，针头捕捉复原装置的两个控制连杆和翻转连杆完全缩回机构基座，弹性针头夹覆盖于整个缝合模块前端，此时针头处于弹性针头夹中，同时位于针体正前端，功能机械臂收缩与内窥镜镜体中。缝合机构闭合状态时为一外径与内窥镜镜体的内径（约10mm）相同的柱状结构。内窥镜镜体携带闭合状态下的快速缝合机构到达手术部位后，快速缝合机构伸展到工作状态，整个过程中摄像照明装置处于工作状态。控制摄像照明模块控制滑块，使摄像头抬起并调整视觉范围。此时，功能机械臂可携带手术工具伸出进行缝合手术的辅助工作。将针体从针体壳套中推出一小段，使针头套到针体顶端并与弹性夹头分离。通过推拉控制连杆，侧向伸出并张开针头捕捉复原装置，使其不再影响针体以及针体壳套的运动。然后，针体缩回到针体壳套中，针头位于壳套前端。之后针体与针体壳套一同伸出到需要缝合部位，向前推出针体，针体穿入组织同时自动恢复弯曲形状并于距离入针孔一定距离的组织同一侧穿出。调整针头捕捉复原装置中弹性针头夹的位置和指向，使其开槽处位于针头前端。针体向前继续穿出，使针头穿入到弹性针头夹开槽中。向后收回针体，弹性夹头开槽处的台阶卡住针头，使针头与针体分离，留在弹性针头夹中。针体与针体壳套复原到初始位置，此时，在针体中的缝线主体留在组织内部，一端连接在位于弹性夹头的针头上。如此，穿刺动作完成。将针头捕捉复原装置恢复到初始闭合时位置，则整个装置又可以进行下次穿刺。调整内窥镜镜体姿态，携带快速缝合装置到其他位置，则可进行下一次穿刺动作。多次穿刺后，可由功能机械臂携带的手术工具辅助实现缝线切割和打结，从而完成体内缝合操作。操作结束后，整个快速缝合机构恢复闭合姿态，由内窥镜携带抽离人体。

根据本发明的一方面，提供了一种基于内窥镜的快速缝合机构，其特征在于，所述快速缝合机构包括：

基座、摄像照明模块、和缝合模块，所述基座、所述摄像照明模块、和所述缝合模块由内窥镜镜体携带；其中，

所述摄像照明模块位于快速缝合机构上部分并包括照明装置、摄像头、以及摄像头壳套，所述摄像头安装于所述摄像头壳套中，所述摄像头壳套与所述摄像头整体通过摄像照明模块连杆机构与所述基座连接，所述摄像照明模块连杆机构由位于所述基座的滑槽中的摄像照明模块控制滑块的前后滑动来控制以实现所述摄像照明模块的开合运动；

所述缝合模块位于所述基座中，所述缝合模块由缝针装置和针头捕捉复原装置构成；所述缝针装置由缝针针体，针体壳套和针头组成，所述缝针针体能够伸出或缩入所述针体壳套中，所述针体壳套能够沿所述基座滑动，所述针头与所述缝针针体有可离合的连接关系；所述针头捕捉复原装置为可侧向张开的连杆机构，该连杆机构包括两个控制连杆、两个翻转连杆和弹性针头夹，所述两个控制连杆用于控制所述针头捕捉复原装置整体前后的进给以及所述两个翻转连杆侧向的翻转角度，从而实现对所述弹性针头夹的空间位置以及翻转角度的控制；所述弹性针头夹用于在缝合过程中夹持或松开所述针头。

优选地，还包括功能机械臂模块，所述功能机械臂模块能够在所述摄像照明模块张开后从所述内窥镜镜体通道内伸出，且其前端可携带缝合手术辅助工具。

优选地，所述缝针针体材料为具有超弹性的镍钛合金管，其前端被热处理定型为弯曲的圆弧形状。

优选地，所述针体壳套为由外部控制线控制在所述基座中滑动的长杆，所述长杆中有直径略大于所述针体直径的直孔，所述针体位于所述直孔中，且能够伸出或缩入所述直孔。

优选地，所述弹性针头夹为弓形构件，其末端与所述两个翻转连杆连接，其前端有具有台阶的细长开槽。

优选地，所述两个控制杆可滑动地置于所述基座中，且所述两个控制连杆的一端与控制线连接，从而通过推拉所述控制线来控制所述针头捕捉复原装置整体前后的进给以及所述两个翻转连杆侧向的翻转角度。

优选地，所述两个控制连杆中一个与所述两个翻转连杆中一个铰接，该翻转连杆与所述弹性针头夹铰接；所述两个控制连杆中另一个与所述两个翻转连杆中另一个铰接，该翻转连杆与弹性针头夹铰接。

优选地，所述摄像照明模块控制滑块的一端与控制线连接，该控制线用于控制所述摄像照明模块的沿所述基座的前后移动。

优选地，所述摄像照明模块连杆机构由结构壳、结构连杆和抬升连杆构成，所述摄像头壳套通过所述结构壳与所述结构连杆连接于所述基座的两侧，所述抬升连杆一端连接于所述结构连杆上，另一端连接于可在所述基座的滑槽内滑动的销钉上，所述销钉的滑动通过连接有滑块控制线的摄像照明模块控制滑块控制，通过推拉该滑块控制线可实现对摄像头抬升高度以及角度的控制。

优选地，所述快速缝合机构还设有供气和/或供药装置。

本发明的基于内窥镜的快速缝合机构可通过简易操作实现由内窥镜携带的手术器械进行的快速体内缝合，且该机构能够在较小直径内集成，方便由内窥镜镜体携带。

附图说明

图1为根据本发明的基于内窥镜的快速缝合机构的一个实施例处于闭合状态时的立体图。

图2为根据本发明的基于内窥镜的快速缝合机构的一个实施例处于工作状态时的立体图。

图3为本发明的快速缝合机构摄像照明模块的结构示意图。

图4为本发明的快速缝合机构的缝合模块的结构示意图。

图4A-4D示出快速缝合机构的针头组装在弹性针头夹上时的示意图，其中图4A是立体图，图4B是正视图，图4C是沿图4B的A-A线剖切的剖视图，图4D是沿图4B的B-B线剖切的剖视图。

图5A-5G为利用本发明的快速缝合机构缝合模块进行一次缝合过程的示意图。

图6A和6B分别为本发明的快速缝合机构的功能机械臂收缩和工作情况示意图。

图7为本发明的基于内窥镜的快速缝合机构的内窥镜镜体的截面图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

图1和2示出根据本发明的基于内窥镜的快速缝合机构的一个实施例的立体图。如图1、2所示，基于内窥镜的快速缝合机构由内窥镜镜体1携带，内窥镜镜体为一柔性连续体，设有多根结构骨，通过控制各结构骨的长度可实现内窥镜镜体朝向各个角度弯曲。该快速缝合机构主要组成部分可分为基座5、位于机构上部可调节角度和高度的摄像照明模块2，位于机构下部的缝合模块3和可收缩于机构腔体中间的功能机械臂模块4，功能机械臂模块4可携带用于进行缝合手术的辅助工作的手术工具。内窥镜镜体1末端与快速缝合机构的基座5相连接，基座5上设有滑槽11。如图3所示，本发明摄像照明模块中集成了LED照明的摄像头6安装于摄像头壳套7中。摄像头壳套7通过结构壳8与结构连杆9连接于基座5的两侧。一组抬升连杆10一端连接于结构连杆9上，另一端连接于可在机构基座5的滑槽11内滑动的销钉12上，销钉12的滑动通过连接有滑块控制线13的摄像头控制滑块14控制。通过推拉滑块控制线13，经滑块14，以及由结构壳8、结构连杆9和抬升连杆10构成的连杆机构进行运动传递，可实现对摄像头6抬升高度以及角度的控制。

图4为本发明的缝合模块3的一个实施例的结构示意图。如图4所示，缝合模块3位于机构基座5下部腔体内。缝合模块3可再分成两部分，即缝针装置和针头捕捉复原装置。缝针装置由缝针针体15，针体壳套16和针头17组成。缝针针体15材料为具有超弹性的镍钛合金管，其前端被热处理定型为弯曲的圆弧形状。针体壳套16为可由外部控制线18控制在机构基座中滑动的长杆，长杆中有直径略大于针体15直径的直孔16a，针体15位于此直孔16a中。当前端弯曲的针体15被用力拉入该针体壳套16中时，其前端弯曲部分被强制变形为直线形状。但由于针体15材料为具有超弹性性质的镍钛合金，在此变形过程中，针体15不会发生永久塑性形变。当针体15被推出针体壳套16中时，针体15会自动恢复成弯曲形状，且具有一定的回复力。针体前端有一可与针体分离的针头17，该针头17为带台阶的空心锥形，同时针头17上有供缝线穿过的缝线孔19。缝线从管状针体内部穿出,其一端利用缝线孔19打结固定连接于针头17上。

针头捕捉复原装置为一套可侧向张开的连杆机构，该连杆机构由五个刚性构件组成，分别为两个控制连杆20、21、两个翻转连杆22、23和弹性针头夹24，其中控制连杆20与翻转连杆22铰接，翻转连杆22与弹性针头夹24铰接；控制连杆21与翻转连杆23铰接，翻转连杆23与弹性针头夹24铰接。通过推拉位于机构基座内的两个控制连杆20、21，可以控制针头捕捉复原装置整体前后的进给以及两个翻转连杆22、23侧向的翻转角度，从而实现对弹性针头夹24的空间位置以及翻转角度的控制。一实施例中，可分别通过推拉控制线20a、21a来推拉控制连杆20、21，从而实现针头捕捉复原装置整体前后的进给以及两个翻转连杆22、23侧向的翻转角度。

图4A-4D示出针头17组装在弹性针头夹24上时的示意图。弹性针头夹24为弓形构件，其末端与两个翻转连杆22、23连接，前端有具有台阶的细长开槽25，在开槽25中有用来卡住针15的台阶26。由于细长开槽25的存在，锥形针头17可从一端插入此开槽25中，当针体15收回时，带台阶的针头17会被弹性夹头开槽25的台阶26卡住，从而实现针体15和针头17的分离。而当针头捕捉复原机构复原时，弹性针头夹24将针头17重新连接到针体15上后，针体15进一步向前推出，又可将针头17推出弹性针头夹24。上述过程中，针头17穿过弹性针头夹24的运动是单向的，即由于台阶26的存在，针头17在弹性针头夹24中反向运动。开槽25的侧开口25a宽度比针体15直径大，但比针头的最大直径小，从而当针头17被推出弹性针头夹24时，针体15可从开槽25的侧开口25a离开针头夹24。

图5A-5G为利用本发明的快速缝合机构的缝合模块一次缝合过程示意图。首先，整个缝合模块处于初始闭合状态，如图5A所示，将针体15从针体壳套16中推出一小段，使针头17套到针体15顶端并与弹性针头夹24分离，同时通过推拉控制连杆20、21，伸出侧向并张开针头捕捉复原装置，使其不再影响针体15以及针体壳套16的运动，如图5B所示。接着针体15缩回到针体壳套16中，针头17位于壳套16前端，之后针体15与针体壳套16一同伸出到需要缝合部位，如图5C所示。向前推出针体15，针体15穿入组织同时自动回复弯曲形状并于距离入针孔27一定距离人体组织60同一侧的针孔29穿出，如图5D所示。调整针头捕捉复原装置中弹性针头夹24的位置和指向，使其开槽处位于针头17前端，针体15向前继续穿出，使针头17穿入到弹性针头夹24开槽中，且从管装针体15内部穿出的缝线28的一端始终连接于针头17，如图5E所示。向后收回针体15，弹性针头夹24开槽处的台阶26卡住针头，使针头17与针体15分离，留在弹性针头夹24中，而针体15与针体壳套16复原到初始位置，缝线28留在组织内部，如图5F所示。最后，通过推拉控制连杆20、21使针头捕捉复原机构复原到初始闭合时位置，如图5G所示，如此，一次穿刺动作完成。重复上述步骤，则整个装置又可以进行下次穿刺。

图6A和6B示出还集成有一个可伸缩的功能柔性机械臂模块的内窥镜快速缝合机构的立体图，其中图6A中，功能机械臂30所携带的手术钳31处于缩入状态，而图6B中，手术钳31处于伸出状态。另外，该柔性功能机械臂30也可携带除手术钳31之外的其它手术工具以辅助体内缝合手术的进行。

如图7，所示为本发明基于内窥镜的快速缝合机构内窥镜镜体1的截面图。如图7所示，内窥镜镜体中设有供摄像照明模块线路以及供气供药管通过的管道32、33，控制滑块控制线13的通道34，针体15的通道35，针体壳套16控制线的通道36，针头捕捉复原装置中控制连杆控制线的通道37、38，功能机械臂通过的通道39，以及内窥镜镜体结构骨通道40。

缝合手术过程中，缝合机构首先处于闭合状态。摄像照明模块闭合，缝合模块中针体弯曲缩回到针体壳套中，针体壳套完全缩回到机构基座中，针头捕捉复原装置的两个控制连杆和翻转连杆完全缩回机构基座，弹性针头夹覆盖于整个缝合模块前端，此时针头处于弹性针头夹中，同时位于针体正前端，功能机械臂收缩于内窥镜镜体中。缝合机构闭合状态时为一外径与内窥镜镜体的内径（约10mm）相同的柱状结构。内窥镜镜体携带闭合状态下的快速缝合机构到达手术部位后，快速缝合机构伸展到工作状态，整个过程中摄像照明装置处于工作状态。控制摄像照明模块控制滑块，使摄像头抬起并调整视觉范围。此时，功能机械臂可携带手术工具伸出进行缝合手术的辅助工作。根据缝合模块工作时的操作流程，对需要缝合部位进行体内缝合操作，最后在功能机械臂的辅助下完成打结、割线等操作。操作结束后，整个快速缝合机构恢复闭合姿态，由内窥镜携带抽离人体。

本发明的基于内窥镜的快速缝合机构可通过简易操作实现由内窥镜携带的手术器械进行的快速体内缝合，且该机构能够在较小直径内集成，方便由内窥镜镜体携带。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基于内窥镜的快速缝合机构，所述快速缝合机构包括基座、摄像照明模块、和缝合模块，所述基座、所述摄像照明模块、和所述缝合模块由内窥镜镜体携带，所述摄像照明模块位于快速缝合机构上部分并包括照明装置、摄像头、以及摄像头壳套，所述摄像头安装于所述摄像头壳套中，其特征在于：

所述摄像头壳套与所述摄像头整体通过摄像照明模块连杆机构与所述基座连接，所述摄像照明模块连杆机构由位于所述基座的滑槽中的摄像照明模块控制滑块的前后滑动来控制以实现所述摄像照明模块的开合运动；以及

所述缝合模块位于所述基座中，所述缝合模块由缝针装置和针头捕捉复原装置构成；所述缝针装置由缝针针体，针体壳套和针头组成，所述缝针针体能够伸出或缩入所述针体壳套中，所述针体壳套能够沿所述基座滑动，所述针头与所述缝针针体有可离合的连接关系；所述针头捕捉复原装置为可侧向张开的连杆机构，该连杆机构包括两个控制连杆、两个翻转连杆和弹性针头夹，所述两个控制连杆用于控制所述针头捕捉复原装置整体前后的进给以及所述两个翻转连杆侧向的翻转角度，从而实现对所述弹性针头夹的空间位置以及翻转角度的控制；所述弹性针头夹用于在缝合过程中夹持或松开所述针头。

2.如权利要求1所述的快速缝合机构，其特征在于，还包括功能机械臂模块，所述功能机械臂模块能够在所述摄像照明模块张开后从所述内窥镜镜体的通道内伸出，且所述功能机械臂模块的前端能够携带缝合手术辅助工具。

3.如权利要求1所述的快速缝合机构，其特征在于，所述缝针针体材料为具有超弹性的镍钛合金管，且所述缝针针体的前端被热处理定型为弯曲的圆弧形状。

4.如权利要求1所述的快速缝合机构，其特征在于，所述针体壳套为由外部控制线控制在所述基座中滑动的长杆，所述长杆中有直径略大于所述缝针针体的直径的直孔，所述缝针针体位于所述直孔中，且能够伸出或缩入所述直孔。

5.如权利要求1所述的快速缝合机构，其特征在于，所述弹性针头夹为弓形构件，且所述弹性针头夹的末端与所述两个翻转连杆连接，所述弹性针头夹的前端有具有台阶的细长开槽。

6.如权利要求1所述的快速缝合机构，其特征在于，所述两个控制连杆可滑动地置于所述基座中，且所述两个控制连杆的一端与控制线连接，从而通过推拉所述控制线来控制所述针头捕捉复原装置整体前后的进给以及所述两个翻转连杆侧向的翻转角度。

7.如权利要求1所述的快速缝合机构，其特征在于，所述两个控制连杆中一个与所述两个翻转连杆中一个铰接，该翻转连杆与所述弹性针头夹铰接；所述两个控制连杆中另一个与所述两个翻转连杆中另一个铰接，该翻转连杆与弹性针头夹铰接。

8.如权利要求1所述的快速缝合机构，其特征在于，所述摄像照明模块控制滑块的一端与控制线连接，该控制线用于控制所述摄像照明模块的沿所述基座的前后移动。

9.如权利要求1所述的快速缝合机构，其特征在于，所述摄像照明模块连杆机构由结构壳、结构连杆和抬升连杆构成，所述摄像头壳套通过所述结构壳与所述结构连杆连接于所述基座的两侧，所述抬升连杆一端连接于所述结构连杆上，另一端连接于可在所述基座的滑槽内滑动的销钉上，所述销钉的滑动通过连接有滑块控制线的摄像照明模块控制滑块控制，通过推拉该滑块控制线可实现对摄像头抬升高度以及角度的控制。

10.如权利要求1所述的快速缝合机构，其特征在于，所述快速缝合机构还设有供气和/或供药装置。