CN104955408A - 手术器械 - Google Patents
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Abstract
特征是一种手术器械(10),其具有细长内管状构件(20)和细长外管状构件(11),其中,所述内管状构件被可移动地接收在所述外管状构件内。所述器械还包括设置成使得处于内管状构件和外管状构件之间的类金刚石碳(DLC)表面。在另外的实施例中,DLC表面(31/32)被形成在内管状构件的外表面上和/或外管状构件的内表面上。在又一些实施例中,内管状构件包括设置在其远端区域处的切削刃(24),并且外管状构件包括其中的远端开口(15)。所述开口被定位成暴露内管状构件的切削刃并与之协作,以允许对组织的剪切或切割。
Description
本申请要求2012年11月12日提交的美国临时申请序列号61/725,102的优先权,其教导通过引入结合于本文中。
技术领域
本发明涉及手术器械。具体而言,本发明涉及具有用于切割、成形、研磨或磨削组织和/或骨中的可旋转部分(例如,刀片(blade)、钻)的手术器械。
背景技术
用于关节镜手术中的手术切割器械通常包括在外管状构件内可旋转的内管状构件。所述内管状构件具有设置在远端上的切削刃,并且外管状构件在其远端处包括开口,所述开口被定位成暴露内管状构件的切削刃并与之协作,以剪切或切割组织和/或骨。被切除的组织/骨靠通过内管状构件的内腔的抽吸来移除。
所述器械一般还包括将管状构件连接至具有电动机的机头(handpiece)的近端毂(hub)。在使用中,内管状构件以在500rpm和10000rpm之间的速度在固定的外管状构件内被可旋转地驱动(通过电机),从而使切削刃旋转经过所述开口并切割组织。器械刀片能够具有多种配置,这将取决于待执行的手术过程。
这些管状构件一般由不锈钢形成,并且内管状构件的外直径与外管状构件的内直径是基本上相同的,但使得内管状构件能够以高速度自由地旋转。通常,在管状构件之间将存在介于0.01毫米和0.25毫米之间的空隙。
与这些类型的器械相关联的问题是,当内管状构件以高速度在外管状构件内旋转时,由金属对金属磨损引起的不锈钢颗粒的毛边或脱落的可能性。在极端情况下,那些颗粒能够沉积在手术部位中,从而导致金属污染、对组织的可能损害和缓慢的恢复或甚至手术失败。另外的问题在于这些颗粒还能引起器械表面的过早磨损和划伤,其能够导致器械的咬死(seizure)和故障。对此问题的一个解决方案是在内管状构件的外表面上、外管状构件的内表面上或这两个表面上涂覆银或锡镍合金的薄层。另一种解决方案是使用润滑剂(例如,硅树脂)在管状构件之间创建低摩擦表面。然而,由于这些涂层可能不是足够硬的或润滑的,所以这些解决方案仍能导致颗粒或润滑剂偶然脱落到手术部位中。此外,在制造期间添加润滑剂能够显著增加成本,并且能够产生制造过程复杂性。因此,如果克服了这些障碍,一种更方便的方法就能够具有优于已知器械的相当大的优势。
因此,将需要提供一种新的手术器械以及与其相关的方法。特别是将需要提供如下这样的手术器械和方法,即:与现有技术的装置相比,将基本上降低(若非消除)由金属对金属磨损引起的金属(例如,不锈钢)颗粒的毛边或脱落的可能性。还将需要提供如下这样的手术器械,即:与现有技术的装置相比,将基本上减少(若非消除)颗粒或润滑剂到手术部位中的偶然脱落。优选地,这样的手术器械装置与现有技术的手术器械相比使用和制造将不会更加复杂,并且与现有技术的手术器械相比,为了利用本发明的手术器械,这样的方法将不会需要具有显著提高的技能的使用者。
发明内容
根据本发明最广的方面,本发明特征在于一种手术器械,其包括协作地布置成在使用中切割组织的固定的管状构件和可驱动、可移动的细长管状构件,其中,所述器械包括一个或多个类金刚石碳支承表面。如本文所指示,术语“组织”包括人体的其它部分或结构,其包括但不限于软骨、肌肉、骨、骨性结构(例如,椎骨)以及韧带。如本文还指示的,术语“切”或“切割”包括用于对骨、软骨或组织进行手术工作的本领域中已知的若干技术或操作中的任何技术或操作,这样的技术包括但不限于骨或组织的修整、切除、研磨或磨削。
在实施例中,类金刚石碳(DLC)表面被设置成使得处于内管状构件和外管状构件之间。在另外的实施例中,DLC表面被形成在内管状构件的外表面上和/或外管状构件的内表面上。
根据本发明的一个方面,提供了一种手术切割器械,其包括:细长内管状构件和细长外管状构件,所述内管状构件可移动地接收在所述外管状构件内;设置在内管状构件的远端区域处的切削刃;以及外管状构件中的远端开口,所述开口被定位成暴露内管状构件的切削刃并与之协作,以允许剪切或切割。其中,手术切割器械包括布置成使得被设置在内管状构件和外管状构件之间的类金刚石碳支承表面。
合适地,所述细长内管状构件和所述细长外管状构件各自包括内表面和外表面,并且所述类金刚石碳支承表面包括所述内管状构件的外表面和/或所述外管状构件的内表面的至少一部分。优选地,所述支承表面是形成在所述器械的远端处的端部支承表面。在另外的实施例中,所述支承表面是周向支承表面。在又一些实施例中,所述支承表面是端部支承表面和周向支承表面二者。
在又一些实施例中,内管状构件被可旋转地接收在外管状构件内。
在又一些实施例中,支承表面具有在0.001微米和10.0微米之间的厚度。此外,支承表面的摩擦系数小于0.20。优选地,摩擦系数小于0.15;更优选为小于0.1。此外,支承表面合适地具有维氏硬度在1500和3500(14-34GPa)之间的硬度。
在本发明的又一些实施例/方面中,类金刚石碳是sp3键合四面体非晶碳。优选地,基本上所有的类金刚石碳都是sp3键合四面体非晶碳。可替代地,类金刚石碳包括sp2和sp3键合碳原子,并且可选地还包括填料,例如氢和金属。
根据本发明的另一方面,特征在于一种手术器械,其包括细长外管状构件和细长内管状构件,所述内管状构件可移动地接收在所述外管状构件内。这样的器械还包括设置成使得处于内管状构件和外管状构件之间的类金刚石碳支承表面。在本发明的一个实施例中,细长内管状构件具有外表面,且细长外管状构件具有内表面,并且类金刚石碳支承表面包括所述内管状构件的外表面的一部分和所述外管状构件的内表面的一部分中的至少一个。
在另外的实施例中,所述支承表面包括形成在所述器械的远端处的端部支承表面和/或周向支承表面。所述周向支承表面能够沿相应的内管状构件和/或外管状构件的长度延伸,以便包围包含外管状构件开口的区域和/或内管状构件的切削刃区域。可替代地,周向支承能够进一步沿相应的内构件和/或外构件的长度延伸。
在又一些实施例中,内管状构件被可旋转地接收在外管状构件内。此外,支承表面具有在0.001微米和10.0微米之间的厚度和/或支承表面的摩擦系数小于0.20、0.15或0.1中的一个。另外,支承表面具有维氏硬度在1500和3500(14-34GPa)之间的硬度。此外,所述支承表面是使得具有上文提供的硬度和摩擦系数二者的支承表面。
在又一些实施例中,所述类金刚石碳包括以下之一:(a)基本上所有的sp3键合四面体非晶碳;(b)sp2和sp3键合碳原子;或者(c)基本上所有的sp3键合四面体非晶碳或sp2和sp3键合碳原子以及包括氢和/或金属中的至少一者的填料。
在又一些实施例中,这样的手术器械还包括:设置在内管状构件的远端区域处的切削刃;以及外管状构件中的远端开口,所述开口被定位成暴露内管状构件的切削刃并与之协作,以允许剪切或切割。
根据本发明的又一方面,特征在于一种关节镜器械,其包括提供了具有优异耐磨性的硬化表面的类金刚石碳涂层,并且其允许外科医生更精确地控制和实质上无污染地操作所述器械。已发现这样的涂层显示出减少热点的产生的低摩擦系数。此外,表面是化学惰性、耐腐蚀的,并且可不需要使用润滑剂。这些属性可以允许切割器械以更高的速度并且在每分钟20-40千转的区域中操作。
在本发明的另外的方面中,特征在于一种手术方法,其用于执行对于本领域技术人员而言已知的若干手术过程中的一种,例如使用本文所述的手术器械中的任何手术器械的关节镜手术过程。
本发明的其它方面和实施例在下文中论述。
定义
参考下列定义最清楚地理解本发明:
本文所用的术语“DLC”应被理解成意指类金刚石碳。类金刚石碳表现出七种不同的形式,并且能够被应用于与真空环境相容的几乎任何材料。这些涂层是柔性的,并且容易符合被涂覆物品的特定形状,同时保持金刚石的特征硬度属性。这样的类金刚石碳能够实施不同的结晶多形体(crystalline polytype),例如以立方晶格布置的碳原子(例如,sp2键合碳原子)或以六方晶格布置的碳原子(sp3键合碳原子)。这样的类金刚石碳材料还能实施填料,例如氢和金属。
当用于描述本发明的方法时,本文所用的术语“切”或“切割”应被理解成包括用于对骨、软骨或组织进行手术工作的本领域中已知的若干技术或操作中的任何技术或操作,这样的技术包括但不限于骨或组织的修整、成形、切除、研磨或磨削。
当在下文中使用时,术语“组织”应被理解成包括人体的其它部分或结构,包括但不限于软骨、肌肉、骨、骨性结构(例如,椎骨)以及韧带。
附图说明
为了更全面地理解本发明的性质和期望的目标,结合附图参考以下详细描述,附图中,相同的附图标记表示贯穿若干视图的对应的部分,并且其中:
图1是根据本发明的第一实施例的手术切割器械的侧视图。
图2是图1的手术切割器械的内管状构件的侧视图。
图3是沿图2的线A-A所取的剖面中的特写视图。
图4是本发明的第二实施例的剖面中的另一特写视图。
图5是本发明的第三实施例的远端末端的特写剖面图,其中,内管状构件和外管状构件作为支承表面接触。
图6是本发明的第四实施例的远端末端的特写剖面图,其中,内管状构件和外管状构件作为支承表面接触。
具体实施方式
现在参照附图中的各种图,其中,相同的附图标记表示相同的部分,图1中示出了根据本发明的一个方面的手术切割器械10。这样的手术切割器械包括在近端12处耦接到大毂部件13的细长外管状构件11。外管状构件11的远端14包括开口15,其形成切割端口或窗口。
手术切割器械10还包括细长内管状构件20,其更容易地图示在图2中。内管状构件20在近端21处耦接到小毂部件22,并且包括具有切削刃24的远端23。小毂22和内管状构件20分别被可旋转地接收在大毂13和外管状构件11中,使得内管状构件和外管状构件的远端邻接,并且使得切削刃24被定位成与开口15相邻,所以为了切割身体的组织/骨的目的,切削刃能够接合所述组织/骨。
这样的手术切割器械及其零部件一般由适于预期的用途的生物相容的材料(例如,塑料或金属)制成。例如,内管状构件20和外管状构件11使用例如不锈钢或钛的生物相容的金属构建。
小毂22包括:横向孔25,内管状构件20部分地延伸至所述横向孔25中;以及用于与机头(未示出)中的电动机(或本领域中已知的其它驱动机构,例如,气动马达)的驱动轴接合的近端区域30。这样的电动机通常包括传动装置或本领域中已知的其它这样的机构,其将电机耦接至驱动轴,并且用于控制传递的旋转速度和转矩。电驱动轴使用对于本领域技术人员而言已知的用于旋转地驱动内管状构件的若干技术中的任何技术耦接(例如,机械地耦接)至内管状构件。
外管状构件11的远端中的开口15延伸穿过侧壁和端壁,以产生在使用中与内管状构件20的切削刃24协作的边缘。开口20和一个或多个切削刃24能够具有在本领域中已知的或在下文中开发的任何数量的配置,这取决于它们的预期用途,只要这些配置适于彼此协作以提供适于切割组织和/或骨的手术刀片等。在示例性实施例中,开口和一个或多个切削刃能够结合或协作以形成手术修整器、半月板切割器、末端切割器、侧切刀、全半径切割器、滑膜切除器、触须(whisker)、开口端切割器、关节造形钻、开槽触须、锥形钻或椭圆形钻。
在使用中,内管状构件20在外管状构件11内被可旋转地驱动,使得切削刃24穿过通过开口20形成的切割端口或窗口接合身体组织。切割或处理过的组织通过内管状构件的内腔抽吸,并经由横向孔25离开手术切割器械,所述横向孔25与机头中的吸入通道连通。
现在参照图3至图6,其示出了本发明的各种不同的示例性实施例,其中,管状构件的区域中的表面涂覆有类金刚石碳(DLC)材料。
这样的类金刚石碳材料能够被用作涂层材料,以将金刚石的属性中的一些给予其上涂覆它的材料,所述金刚石的属性例如硬度、耐磨性、光滑性和平滑度。类金刚石碳表现出七种不同的形式,并且能够被应用于与真空环境相容的几乎任何材料。因此,能够产生无扩展晶序(crystalline order)的DLC涂层。这导致没有脆性断裂平面的材料,使得实质上消除了表面涂层的剥离和破裂。这些DLC涂层是柔性的,并且容易符合被涂覆物品的特定形状,同时保持金刚石的特征硬度属性。这样的类金刚石碳能够实施不同的结晶多形体,例如以立方晶格或以六方晶格布置的碳原子(sp3键合碳原子)。
图3示出了沿线A-A的图2的内管状构件的剖面。如所示,根据本发明的实施例或另一方面,内管状构件的远端区域的外表面包括类金刚石碳的涂层31。现在参照图4,其示出了本发明的另一个实施例或方面,其中,外管状构件11的远端区域的内表面包括类金刚石碳的涂层32。每个图示中的涂覆表面作为防止金属微粒的磨损和脱落的支承表面。在本发明的又一个方面或实施例中,内管状构件的外表面和外管状构件的内表面二者都设有这样的涂层或支承表面。
所述支承表面能够是周向支承表面(如图3和图4中所示)、端部支承表面(如图5和图6中所示),或者它能够是二者的结合。此外,所述周向支承表面是可配置的,以便从器械的远端沿内管状构件和/或外管状构件的长度延伸足以在内管状构件和外管状构件之间提供细长支承表面的长度。如上所论述,DLC涂层能够被应用于外管状构件的内表面、内管状构件的外表面,或者它能够被应用于外管状构件和内管状构件二者的表面。
尽管内管状构件和外管状构件的端部支承表面被图示为在形状上是球形或半球形的,但这不是限制性的,因为属于本发明的范围内的是,配置和布置管状构件的端部,以便提供在本领域中已知的和另外适于预期用途的若干支承表面布置中的任何支承表面布置。
在本发明的又一些实施例/方面中,DLC涂层被应用于切削刃和/或开口或切割端口或窗口,使得切割区域受益于涂覆材料的属性。
如本文所述的DLC涂层优选地具有从大约0.001微米至大约10.0微米之间的厚度,具有维氏硬度在大约1,500-3,500(大约14-34GPa)之间的硬度。所述涂层通常将具有小于0.2的摩擦系数。在优选实施例中,摩擦系数小于0.15;最优选为小于0.1。在更特别的实施例中,DLC涂层的属性使得硬度在维氏硬度1,500-3,500(大约14-34GPa)的范围中,并且摩擦系数在0.2至大约0.05的范围中,更具体而言,摩擦系数为小于0.2、0.15或小于0.1中的一个。
在所示示例中DLC涂层未按比例示出,这是因为在实践中,所述涂层太薄以至于它不能以其它方式图示。
在替代性实施例中,内管状构件在其内表面上,在其外表面上或者在其内表面和外表面上被涂覆。内表面上的DLC涂层预期有助于防止所抽吸组织的粘附和堵塞。在另外的替代性实施例中,外管状构件在其内表面上,在其外表面上或者在其内表面和外表面上被涂覆。外表面上的涂层预期帮助器械移动通过组织,而且在切割期间也是。
DLC涂层能够是其已知形式中的任何形式,即具有所有sp3键合碳原子的纯四面体非晶碳,或包含sp3和sp2键合碳原子的其它形式中的一种。如本文所指示,所述涂层还能够包括一种或多种填料,例如氢和金属。
在本发明的又一些实施例或方面中,选择用于涂覆表面的DLC材料能够具有与应用于相对的表面的DLC涂层不同的属性。例如,具有第一组属性的第一DLC涂层被应用于内管状构件的外表面,并且具有第二组属性的第二DLC涂层被应用于外管状构件的内表面,其中,第一组属性和第二组属性彼此不同。此外,例如,应用于外管状构件的外表面和/或内管状构件的内表面的一种或多种DLC涂层能够与应用于外管状构件的内表面和/或内管状构件的外表面之间的一种或多种DLC涂层的属性不同。
示例
具有3微米的厚度的DLC涂层被应用于内管状构件的整个外表面。在远端末端的区域中,相同厚度的涂层被应用于外管状构件的内表面。在使用中,内管状构件和外管状构件在远端末端区域中作为支承表面物理接触。
所述涂层被认为处于其可能范围的“软”侧上,即维氏硬度大约1,500(14GPa)。刀片为Smith&Nephew 4.5毫米全半径REF.7205306,但意在将此涂层用在所有尺寸和类型的刀片和钻上。
在内刀片和外刀片之间不存在预期接触的区域中,它们之间的间隙能够多达0.25毫米。
尽管本发明的优选实施例已使用特定术语描述,但这样的描述仅出于说明的目的,并且应当理解的是,可以作出改变和变型而不脱离所附权利要求的精神或范围。
援引结合
本文公开的所有专利、公开专利申请和其它参考文献在此通过引用整体地明确结合到本文中。
等同物
本领域技术人员将认识到或能够使用不超过常规试验来确定本文所述发明的具体实施例的许多等同物。这样的等同物都意在被所附权利要求包括。
Claims (24)
1.一种手术切割器械,包括:
细长外管状构件;
细长内管状构件,所述内管状构件可移动地接收在所述外管状构件内;
设置在所述内管状构件的远端区域处的切削刃;
所述外管状构件中的远端开口,所述开口被定位成暴露所述内管状构件的切削刃并与之协作,以允许剪切或切割;以及
其中,所述器械包括在所述内管状构件和所述外管状构件之间的类金刚石碳支承表面。
2.如权利要求1所述的手术器械,其特征在于,所述细长内管状构件具有外表面,且所述细长外管状构件具有内表面,并且所述类金刚石碳支承表面包括所述内管状构件的外表面和/或所述外管状构件的内表面的至少一部分。
3.如权利要求1-2中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述支承表面包括形成在所述器械的远端处的端部支承表面。
4.如权利要求1-3中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述支承表面包括周向支承表面。
5.如权利要求1-4中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述内管状构件被可旋转地接收在所述外管状构件内。
6.如权利要求1-5中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述支承表面具有在0.001微米和10.0微米之间的厚度。
7.如权利要求1-6中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述支承表面的摩擦系数小于0.20。
8.如权利要求7所述的手术器械,其特征在于,所述摩擦系数小于0.15或0.1中的一个。
9.如权利要求1-7中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述支承表面具有维氏硬度在1500和3500(14-34GPa)之间的硬度。
10.如权利要求1-9中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述类金刚石碳包括基本上所有的sp3键合四面体非晶碳。
11.如权利要求1-10中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述类金刚石碳包括sp2和sp3键合碳原子。
12.如权利要求11所述的手术器械,其特征在于,所述类金刚石碳还包括氢和/或金属。
13.一种手术器械,包括:
细长外管状构件;
细长内管状构件,所述内管状构件可旋转地接收在所述外管状构件内;以及
设置在所述内管状构件和所述外管状构件之间的类金刚石碳支承表面。
14.如权利要求13所述的手术器械,其特征在于,所述细长内管状构件具有外表面,且所述细长外管状构件具有内表面,并且所述类金刚石碳支承表面包括所述内管状构件的外表面的一部分和所述外管状构件的内表面中的至少一个。
15.如权利要求13-14中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述支承表面包括形成在所述器械的远端处的端部支承表面。
16.如权利要求13-15中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述支承表面包括周向支承表面。
17.如权利要求13-16中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述支承表面具有在0.001微米和10.0微米之间的厚度。
18.如权利要求13-17中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述支承表面的摩擦系数小于0.20、0.15或0.1中的一个。
19.如权利要求13-18中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述支承表面具有维氏硬度在1500和3500(14-34GPa)之间的硬度。
20.如权利要求13-19中任一项所述的手术器械,其特征在于,所述类金刚石碳包括以下之一:
(a)基本上所有的sp3键合四面体非晶碳;
(b)sp2和sp3键合碳原子;或者
(c)基本上所有的sp3键合四面体非晶碳或sp2和sp3键合碳原子和包括氢和/或金属中的至少一者的填料。
21.一种手术方法,包括如下步骤:
提供如权利要求13所述的手术器械的手术器械;以及
将所述手术器械用于对身体部分进行剪切、切割、研磨或磨削中的一种。
22.如权利要求21所述的手术方法,其特征在于,所述手术器械被配置成形成以下之一:手术修整器、半月板切割器、末端切割器、侧切刀、全半径切割器、滑膜切除器、触须、开口端切割器、关节造形钻、开槽触须、锥形钻或椭圆形钻。
23.一种手术方法,包括如下步骤:
提供如权利要求1所述的手术器械的手术器械;以及
将所述手术器械用于对身体部分进行剪切、切割、研磨或磨削中的一种。
24.如权利要求23所述的手术方法,其特征在于,所述手术器械被配置成形成以下之一:手术修整器、半月板切割器、末端切割器、侧切刀、全半径切割器、滑膜切除器、触须、开口端切割器、关节造形钻、开槽触须、锥形钻或椭圆形钻。
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