CN105073045A - 用于肺手术的钳式超声波探头 - Google Patents

Abstract

公开了一种超声手术器械，且所述超声手术器械包含手柄组件、细长的管状构件和末端执行器。细长的管状构件从手柄组件延伸且限定贯穿其的沟槽。末端执行器与细长的管状构件的远侧端联接，且包含可枢转地附接至管状构件的第一钳夹构件、以及在细长的管状构件的沟槽内能够纵向地移动的第二钳夹构件。第一钳夹构件和第二钳夹构件中的一个包含至少一个超声波换能器。

Description

用于肺手术的钳式超声波探头

技术领域

本公开涉及一种用超声能将组织结构成像和处理的装置，并且具体涉及一种具有可变的构造来适应具有不同形状和尺寸的组织结构的装置。

背景技术

现今，在努力既减小对于患者的损伤又减少恢复时间方面，与在传统的操作中典型要求的较大的开口相比较，许多的手术操作通过皮肤中的小开口来进行。通常，除非在患者的腹部进行，否则这种操作被称为内窥镜操作，而在患者的腹部进行操作的情况下，操作被称为腹腔镜操作。贯穿本公开，术语“微创”应该理解成包括内窥镜的、腹腔镜的和机器人的操作。

在微创操作的过程期间，操纵手术器械所穿过的相对小开口的性质、和/或表面下的组织结构的存在可使对于目标手术部位的直接视线模糊不清。即使例如照相机、内窥镜等的专用的可视工具也会受微创手术部位的几何结构限制。因而，将要期望提供一种不受微创手术部位的几何结构限制的表面下可视的方法。将要进一步期望用超声能处理表面下的组织结构。

一种这样的技术涉及使用超声来提供给临床医生将表面下的组织结构成像、诊断和处理表面下的组织结构的能力。超声成像依赖邻近组织结构的不同的声阻抗来提供用于将单独的组织结构成像和识别单独的组织结构的对照。超声成像拥有用于在手术操作中实时应用的吸引人的多个优势，例如，最小相关非电离辐射以及相对小且不贵的成像硬件。进一步地，相对于从患者所在的大的成像容器中收集，超声成像能立即地且在患者内的局部点处收集从许多的超声成像操作中获得的成像数据，从而允许对组织形态的实时估定以及实时处理。

向组织施加超声能也可被用来增加组织内的热量，例如，以将组织切除、熔化、封闭、烧焦、发生坏死或烧灼。以此方式，使用超声能处理组织可消除对于切割或从肉体上分离组织的实体器械的需求。

一些手术装置利用接近的钳夹来捕捉在所述钳夹之间的组织，定位组织用于将超声能施加至其上。然而，在捕捉和处理具有不规则的或复杂的几何结构的组织方面存在挑战。因而，期望提供一种具有如下接近的钳夹的手术装置：所述接近的钳夹能再配置为捕捉具有不规则的或复杂的几何结构的组织。进一步地，组织处理或成像的期望部位，例如，癌结节或患病结节，可能位于组织块内深处。因而，进一步期望提供一种如下的手术器械：配置为从组织块的多于一侧成像或处理所述组织块，以便超声能可从不同的方向被施加至结节。

发明内容

本公开根据其各种实施例涉及一种超声手术装置。依照本公开的一个方案，超声手术器械被公开且包含手柄组件、细长的管状构件以及末端执行器。细长的管状构件从手柄组件延伸且限定贯穿其的沟槽。末端执行器与细长的管状构件的远侧端联接且包含枢转地附接至管状构件的第一钳夹构件、以及在细长的管状构件的沟槽内能够纵向地移动的第二钳夹构件。第一钳夹构件和第二钳夹构件中的一个包含至少一个超声波换能器。

依照本公开的另一个方案，驱动构件布置成穿过细长的管状构件，所述驱动构件将手柄组件和末端执行器可操作地相互连接。手柄组件可与末端执行器可操作地联接，以便手柄组件的致动引起第一钳夹构件相对于第二钳夹构件枢转。手柄组件可与末端执行器可操作地联接，以便手柄组件的致动引起第二钳夹构件在细长的管状构件的沟槽内纵向地平移。

依照本公开的另一个方案，第一钳夹构件配置为朝向第二钳夹构件枢转，以压缩在所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件之间的组织。依照本公开的又一方案，所述至少一个超声波换能器配置为接收超声能。在本公开的又一方案中，所述至少一个超声波换能器配置为传送超声能。在本公开的另一方案中，所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件中的每一个均包含至少一个超声波换能器。所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件的各自的至少一个超声波换能器一起配置为接收从布置在所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件之间的组织的相反侧反射的超声能。

依照本公开的另一个方案，一种使用超声手术器械的方法被公开，且包含：提供手柄组件；提供细长的管状构件，所述细长的管状构件从所述手柄组件延伸且限定贯穿其的沟槽；提供末端执行器，所述末端执行器与所述细长的管状构件的远侧端联接且与所述手柄组件可操作地联接。所述末端执行器被设置为包含相对于所述细长的管状构件可枢转地布置的第一钳夹构件、以及相对于所述沟槽能够平移的第二钳夹构件。所述方法还包含在所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件中的一个上设置超声波换能器。所述方法还包含：致动所述手柄组件，以便所述第一钳夹构件朝向所述第二钳夹构件枢转，以捕捉在所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件之间的组织。所述方法进一步包含激活所述超声波换能器，以便从其发出超声能。

依照本公开的另外的方案，所述方法包含：致动所述手柄组件，以便所述第二钳夹构件在所述细长的管状构件的所述沟槽内移动。依照本公开的另一个方案，使用超声波换能器可将组织加热到预定温度。换能器可为阵列换能器(arraytransducer)。

附图说明

被并入且构成本说明书一部分的附图图示出本公开的实施例，且与上文给出的本公开的总体描述、以及下文给出的实施例的详细描述一起用于解释本公开的主旨。

图1是依照本公开的包含超声手术装置的超声手术系统的立体图；

图2A是超声手术装置的末端执行器部的立体图；

图2B是超声手术装置的末端执行器部的另一个立体图；

图3是超声手术装置的末端执行器部以一部分切掉的形式局部示出的侧视图；

图4是正处理组织的超声手术装置的末端执行器部以一部分切掉的形式局部示出的侧视图；以及

图5是正处理组织的超声手术装置的末端执行器部以一部分切掉的形式局部示出的另一个侧视图。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本公开的手术超声系统和手术成像装置的实施例，其中同样的附图标记指代贯穿几幅视图的对应的元件。

首先参考图1，超声系统1000包含超声手术装置100。超声手术装置100如所示地也可与超声波发生器200、处理器300、以及显示器302联接。如将在下文进一步描述地，超声波发生器200、处理器300以及显示器302中的每一个均可与超声手术装置100电联接。

手术装置100如所示地包含手柄组件10、从其延伸且限定纵轴线“A”的细长的轴构件20、以及联接至轴构件20的远侧部的末端执行器30。

手柄组件10大体包含壳体12、固定手柄14以及活动手柄16，所述活动手柄配置为朝向固定手柄14接近，以致动超声手术装置100且引起末端执行器30的运动。如将在下文进一步描述的，扳机18也可引起末端执行器30的运动。手柄组件10的特征和功能以及其随后的致动的更详细的描述公开在授权于米丽曼(Milliman)等人的美国专利第5,865,361号中，该专利的全部内容通过引用合并于此。

如所示，轴组件20是限定贯穿其的沟槽22的大体直的、管状构件(图2A)。如将在下文描述的，沟槽22配置为接纳末端执行器30的一部分。轴组件20可以任何合适的方式联接至手柄组件10，例如，粘合或焊接、搭扣配合、过盈配合、或压配合的方式。

如所示，末端执行器30包含第一钳夹构件40和第二钳夹构件50。第一钳夹构件40可枢转地附接至轴构件20的远侧部。因而，如将在下文进一步描述的，第一钳夹构件40配置为接近第二钳夹构件50，即朝向第二钳夹构件50径向地枢转，以捕捉在第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织。另外，如将在下文描述的，第二钳夹构件50配置为相对于轴构件20轴向平移，以便重配置第一钳夹构件40和第二钳夹构件50的相对定位。第一钳夹构件40和第二钳夹构件50配置为彼此独立地运动。当钳夹构件40和50描述为具有聚合于远侧的钳夹时，钳夹40和50可为矩形的或其他形状，如弯曲的钳夹。

现在转向图2A和图2B，详细示出末端执行器30。第一钳夹构件40经由铰链24可枢转地连接至轴构件20。铰链24可包含在轴构件20和第一钳夹构件40中的一个或多个上的枢转点，且配置为当如上述的手柄组件10(图1)致动时朝向第二钳夹构件50接近。第一钳夹构件40可由手柄组件10致动，且通过例如驱动构件、驱动线缆或动力夹紧构件的动作作用于第一钳夹构件40上。在实施例中，铰链24可被构造为板簧，以将第一钳夹构件40维持在不动的、非接近位置上。

如所示，第一钳夹构件40具有沿纵轴线A(图1)的锥形轮廓，以限定如下的远侧表面41：所述远侧表面配置为与组织表面初始接触，例如来推动、移动或扩张组织。第一钳夹构件40还限定了组织接触表面42。如所示，组织接触表面42可具有大体平的轮廓，且可包含在其上的多个超声波换能器44。如所示，超声波换能器44可在第一钳夹构件40的组织接触表面42上布置成纵向间隔的排，或可具有任何其他期望的布置。

超声波换能器44可为配置为检测超声能的存在和/或如振幅的特性的任何类型的换能器或传感器。因而，如将在下文进一步描述的，超声波换能器44配置为将从具有不同声阻抗的组织结构反射的能量转换成不同的电信号。在实施例中，超声波换能器44可配置为生成和/或传送超声能，并且接收能量。

因而，超声波换能器44可通过电线46(图3)电联接至电源。电线可为适于在超声波换能器44与电能源之间传送电能的任何类型的线缆或线管，所述电能源例如为电池、发电机或局域电网(localpowergrid)(未示出)。电线46也可将超声波换能器44与超声波发生器200、处理器300、和/或显示器302(图1)电联接。

如所示，第二钳夹构件50在限定沟槽22的轴构件20的内壁中径向对齐。因而，第二钳夹构件50被布置成使得第二钳夹构件50对齐，用于进入沟槽22的通路。第二钳夹构件50被支撑在穿过轴构件20的沟槽22向近侧延伸的驱动构件56上，且与手柄组件10的扳机18(图1)可操作地联接。驱动构件56与手柄组件10的扳机18可操作地联接，以便扳机18的致动引起：驱动构件56以及附接至其上的第二钳夹构件50相对于轴构件20收回或延伸。在一些实施例中，驱动构件56可相对于扳机18弹簧加载，以便第二钳夹构件50朝向不动的、延伸位置偏置。由于第二钳夹构件50与轴构件20的沟槽22对齐，因此第二钳夹构件50可定位成在轴构件20的沟槽22内部分地或全部地平移。驱动构件56和第二钳夹构件50可以通过如粘附、焊接、钎焊、压配合、过盈配合、搭扣配合等的任何合适的固定方式附接。

第二钳夹构件50具有与上述第一钳夹构件40相似的构造。具体地，第二钳夹构件50具有沿纵轴线A的大体锥形的轮廓，以限定远侧表面51，所述远侧表面配置为与组织初始接触，例如以挤压、移动或扩张组织。第二钳夹构件50还限定组织接触表面52。如所示，组织接触表面52可具有大体平的轮廓，且包含在其上的多个超声波换能器44。如上所述，相对于第一钳夹构件40，超声波换能器44可以如纵向间隔排的任何合适的方式布置。因而，第二钳夹构件50的超声波换能器44可经由电线46与超声波发生器200(图1)电联接，以通过其传送超声能。

将要理解的是，超声手术装置100的部件可具有任何期望的构造或布置。在一些实施例中，超声波换能器44可存在于第一钳夹构件40和第二钳夹构件50中的仅仅一个上。另外，超声手术装置100的部件可由用于它们相应的目的的任何合适的材料形成，例如生物相容的聚合物、金属或合成物的材料。将进一步理解的是，尽管超声手术装置100已经描述了关于在微创操作中的使用，但是超声手术装置100也适于在传统的开口式手术操作中使用。

转向图3、图4和图5，将详细地描述手术装置100的操作。

如上所述，第一钳夹构件40配置为在铰链24处枢转，以从第一、开口的位置移动至第二、接近的位置。因而，末端执行器30配置为渐渐包围且捕捉如组织“T”的一部分。可迫使第一钳夹构件40将压缩力施加在抵靠第二钳夹构件50的组织T上，以便组织T在其之间被压缩。在实施例中，第一钳夹构件40可配置为将可变的或用户限定的压缩力施加在组织T上。

组织T可为组织的任何部分，且可包含用于成像或处理的目标区域，例如结节“N”。结节N可为例如组织T的病部或癌部。如所示，结节N可布置在组织T的内部中。另外，组织T可具有不规则形状，以便第一钳夹构件40朝向第二钳夹构件50的接近可捕捉组织T的一部分，而组织T的包含结节N的另一部分与钳夹构件40、50间隔开。由于结节N为组织T内的目标区域，因此期望的是使结节N与组织接触表面42、52紧密接近，并且期望使在组织接触表面42、52与组织T之间的表面接触量最大。因而，可期望重配置钳夹构件40、50的相对方位。因此，钳夹构件50可向近侧收回到轴构件20的沟槽22内，例如，以将组织T的包含结节N的部分随其一起向近侧拉，从而为第一钳夹构件40的组织接触表面42提供更大的表面积来接触组织T。此后，第二钳夹构件50可再向远侧移动，以使在第二组织接触表面52与组织T之间的接触量最大(未示出)。

一旦组织T适当地布置在钳夹构件40、50之间，那么超声波换能器44被激活，进而超声能E被施加至组织T。超声波换能器44可配置为生成且传送如超声波的超声能“E”至组织T。超声能可例如经由超声波发生器200(图1)被传送到超声波换能器44。在实施例中，超声波发生器200配置为独立于超声波换能器44来传送超声能或连同超声波换能器44一起传送超声能。另外，光源58可被激活以用光“L”照亮组织T的部分。

由于超声能E穿过组织T传送，因此从例如组织表面T的组织结构反射反射能E’。由于超声波换能器44位于组织T的任一侧，即，超声波换能器44布置在第一钳夹构件40和第二钳夹构件50两者上，因此，超声能可在目标组织区域(即，结节N)的任一侧周围施加。因而，如下的结节N可经由超声能E施加至包含结节N的组织T的任一侧而更有效地完成：布置在组织T内深处使得超声成像操作可能被例如组织T的特别密实区域模糊。另外，布置在第一钳夹构件40和第二钳夹构件50中的一个上的超声波换能器44可配置为将超声能E传送到布置在第一钳夹构件40和第二钳夹构件50中的另一个上的超声波换能器44，所述超声波换能器可配置为接收反射能E’，以便超声能E从组织T的一侧传到另一侧。通过这种方式，可测量组织T的另外的特性，例如，厚度或流动通过其的流体的速度。

如上所述，超声波换能器44配置为接收超声能E，且基于接收的反射能E’来产生电信号。因而，由于从组织T的不同部分所接收的反射的超声能E’因组织T的不同部分的声阻抗而具有不同的特性，因此响应于从组织T的那些部分接收的反射的超声能E’，超声波换能器44产生不同的电信号。

另外地或可选地，施加至组织T的超声能E可被用来提供热的组织T，例如以将组织切除、熔化、封闭、烧焦、或发生坏死。因而，超声能可通过超声波换能器44施加，以便组织T或其部分上升到预定温度。

另外参考图1，且如上所述，超声手术装置100可与处理器300电联接，所述处理器配置为解译从超声波换能器44接收的电信号。因而，处理器300可包含用于显示存储的数据或实时数据的监测器302，例如由超声波换能器44收集的数据的2D的或3D的直观表示或图形表示。通过这种方式，处理器300在患者外部提供了使操作者能够将表面下的组织结构可视化的接口。

处理器300可配置为响应于由超声波换能器44所提供的数据而产生信号。在一些实施例中，处理器300可检测微创手术部位处的变化条件，例如，组织结节N相对于超声手术装置100的定位的偏移，或者，组织的结节N或另一患病部的生长或扩散。在监测器302上可提供这种指示。另外，处理器300可包括用于存储从超声波换能器44接收的数据、或用于与预定值比较的、或用于提供反馈的记忆存储模块，例如板上的或可拆除的记忆存储设备、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)等。

将要理解的是，可对在此公开的实施例作出各种修改。因此，上述描述不应该解释为限制性的，而是仅仅作为优选实施例的示例。本领域的技术人员将预想到在权利要求书的范围和精神内的其它修改。

Claims (16)

1.一种超声手术器械，包括：

手柄组件；

细长的管状构件，其从所述手柄组件延伸且限定贯穿其的沟槽；以及

末端执行器，其与所述细长的管状构件的远侧端联接且包含：

第一钳夹构件，其可枢转地附接至所述管状构件；

第二钳夹构件，其在所述细长的管状构件的所述沟槽内能够纵向地移动；

其中所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件中的一个包含至少一个超声波换能器。

2.根据权利要求1所述的超声手术器械，进一步包括布置成穿过所述细长的管状构件的驱动构件，所述驱动构件将所述手柄组件和所述末端执行器可操作地相互连接。

3.根据权利要求2所述的超声手术器械，其中所述手柄组件与所述末端执行器可操作地联接，以便所述手柄组件的致动引起所述第一钳夹构件相对于所述第二钳夹构件枢转。

4.根据权利要求2所述的超声手术器械，其中所述手柄组件与所述末端执行器可操作地联接，以便所述手柄组件的致动引起所述第二钳夹构件在所述细长的管状构件的所述沟槽内纵向地平移。

5.根据权利要求1所述的超声手术器械，其中所述第一钳夹构件能够独立于所述第二钳夹构件运动。

6.根据权利要求1所述的超声手术器械，其中所述第一钳夹构件配置为朝向所述第二钳夹构件枢转，以压缩在所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件之间的组织。

7.根据权利要求1所述的超声手术器械，其中所述至少一个超声波换能器配置为接收超声能。

8.根据权利要求1所述的超声手术器械，其中所述至少一个超声波换能器配置为传送超声能。

9.根据权利要求1所述的超声手术器械，其中所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件中的每一个均包含至少一个超声波换能器。

10.根据权利要求9所述的超声手术器械，其中所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件的各自的至少一个超声波换能器一起配置为接收从布置在所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件之间的组织的相反侧反射的超声能。

11.根据权利要求1所述的超声手术器械，其中所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件中的一个包含光源。

12.根据权利要求11所述的超声手术器械，其中所述光源为激光器。

13.根据权利要求1所述的超声手术器械，其中所述至少一个超声波换能器配置为将超声能传送到组织，以便所述组织的温度增加。

14.一种使用超声手术器械的方法，包括：

提供手柄组件；

提供细长的管状构件，所述细长的管状构件从所述手柄组件延伸且限定贯穿其的沟槽；

提供末端执行器，所述末端执行器与所述细长的管状构件的远侧端联接且与所述手柄组件可操作地联接，所述末端执行器包含相对于所述细长的管状构件可枢转地布置的第一钳夹构件、以及相对于所述沟槽能够平移的第二钳夹构件；

在所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件中的一个上设置超声波换能器；

致动所述手柄组件，以便所述第一钳夹构件朝向所述第二钳夹构件枢转，以捕捉在所述第一钳夹构件和所述第二钳夹构件之间的组织；以及

激活所述超声波换能器，以便从其发出超声能。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：致动所述手柄组件，以便所述第二钳夹构件在所述细长的管状构件的所述沟槽内移动。

16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括将组织加热到预定温度。