CN109561846B - 关节镜装置和方法 - Google Patents

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Abstract

关节镜系统包括可重复使用的可消毒手柄，其与单个脐带缆线或导管集成在一起。单个脐带缆线或导管将电功率从电源和/或控制台载送到手柄，以操作手柄内的马达驱动单元并将RF功率递送到能够可拆卸地连接到手柄的一次性RF探头或切割器。递送到手柄和递送到探头或切割器上的RF功率通常是双极的，其中手柄包括第一和第二电双极触头，该触头耦合到连接至手柄的一次性RF探头或切割器的轮毂上的相应双极电触头。

Description

关节镜装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年3月11日提交的临时申请号62/307,229(代理人案号41879-716.101)、于2016年3月15日提交的临时申请号62/308,705(代理人案号41879-717.101)以及于2016年3月15日提交的临时申请号62/308,743(代理人案号41879-718.101)的优先权，其全部内容以其整体并入本文。
发明背景
1.发明领域。本发明涉及关节镜组织切割和去除装置，可以通过该装置从关节或其他部位切割和去除解剖学组织。更具体地，本发明涉及被配置用于利用电外科装置切割和去除软组织的器械。
在包括肩峰下减压术、涉及切迹成形术(notchplasty)的前交叉韧带重建术和肩锁关节的关节镜切除术在内的若干个手术程序中，需要对骨和软组织进行切割和去除。目前，外科医生使用具有旋转切割表面的关节镜刨削器(arthroscopic shaver)和钻(burr)来去除这类程序中的硬组织，并且存在对快速去除软组织的关节镜切割器的需要。
最近，已经开发出能够选择性地去除硬组织和软组织两者的关节镜手术切割器。这些切割器在与本申请共同分配的以下美国专利公开中描述：US20130253498；US20160113706；US20160346036；US20160157916；和US20160081737，其全部公开内容通过引用并入本文。
虽然这些切割器非常有效，但是希望提供作为具有一次性切割组件和可重复使用的可消毒手柄的“可重复使用(reposable)”装置的关节镜手术切割器和切割器系统。优选地，手柄将会包括尽可能多的昂贵系统组件。更优选地，手柄设计将会具有最少数目的外部连接以简化消毒和设置。进一步优选地，切割器和系统将会允许双极切割以及单极切除和机械(切割刀片)切除。这些目标中的至少一些将会通过本文描述的发明来实现。
2.背景技术描述。已经公开了包括耦合到一次性电外科切割器组装件的手持件和/或马达驱动器的各种手术系统，包括美国专利3,945,375；4,815,462；5,810,809；5,957,884；6,007,553；6,629,986；6,827,725；7,112,200和9,504,521。以商品名DYONICSBonecutter Electroblade Resector销售的一种市售RF刨削器(参见http：//www.smith-nephew.com/professional/products/all-products/dyonics-bonecutter-electroblade)利用独立或单独的RF电缆，该电缆既不载送马达功率也不载送电信号，并且直接耦合到现有技术刨削器轮毂的暴露部分或外表面。电缆必须与可重复使用手柄平行地向远侧布线。在这样的现有技术装置中，RF的耦合不会延伸通过可重复使用手柄。在US2016/0346036和US 2017/0027599中描述了使用霍尔效应传感器来监测电外科切割器中的内套筒相对于外套筒的旋转速度，两者均与本申请具有共同发明人。以上已经列出了其他共同分配的已公布的美国专利申请，包括US20130253498；US20160113706；US20160346036；US20160157916；和US20160081737。
发明内容
一般而言，根据本发明的关节镜系统包括与单个脐带缆线或导管集成的可重复使用的可消毒手柄或手持件。单个脐带缆线或导管将电功率从电源和/或控制台载送到手柄，以操作手柄内的马达驱动单元并将RF功率递送到可以可拆卸地连接到手柄的一次性RF探头或切割器。递送到手柄和递送到探头或切割器上的RF功率通常是双极的，其中手柄包括第一和第二电双极触头，该触头耦合到连接到手柄的一次性RF探头或切割器的轮毂上的相应双极电触头。
在第一方面，本发明提供了用于在导电流体存在下使用的一次性双极RF探头。所述探头包括轴杆和具有中心通道的轮毂，所述轴杆包括内导电套筒和外导电套筒。所述内导电套筒和所述外导电套筒的相反极性区域存在于所述中心通道中，通常暴露于所述中心通道中，并且所述相反极性区域之间具有间隔，所述间隔抑制导电流体的侵入并限制例如当使用期间所述探头的远侧工作端浸入导电流体或以其他方式存在于导电流体中时，所述相反极性区域之间的RF或其他电流流动。
所述一次性双极RF探头的近侧轮毂通常被配置成或适于可拆卸地耦合到携带第一电触头和第二电触头的手柄，以将RF电流通过所述轮毂耦合到所述第一导电套筒和所述第二导电套筒。所述内导电套筒和所述外导电套筒可以被配置用于将RF电流流动耦合到所述探头的工作端中的相应的第一相反极性电极和第二相反极性电极，并且导电流体的侵入通常在所述轮毂的所述内部和中心通道中被充分限制，使得向所述工作端的RF电流流动在所述导电流体的存在下不受阻碍。
在所述一次性双极RF探头的具体示例中，所述内导电套筒的至少一部分可旋转地安设在所述外导电套筒的孔腔中，并且所述相反极性区域在所述轮毂的内部纵向间隔开一段距离，所述距离被选择用于至少基本上阻碍或限制在使用期间所述相反极性区域之间的RF电流流动。所述选定距离通常为至少0.5英寸，经常至少0.6英寸，时常至少0.8英寸，有时至少1英寸或更长。所述内套筒和所述外套筒通过所述轮毂中的环形空间分离，所述环形空间通常小于0.010英寸，经常小于0.004英寸，时常小于0.002英寸，以进一步使流体侵入最小化并使所述相反极性区域之间的电阻最大化。
在本发明的第二方面，关节镜治疗系统包括如上所述的一次性双极RF探头和手柄，其中所述手柄包括马达驱动单元，用于在所述一次性双极RF探头耦合到所述轮毂时旋转所述第二导电套筒。
在本发明的第三方面，手术系统包括携带马达驱动单元的手柄。一次性RF探头具有可拆卸地耦合到所述手柄的近侧轮毂、RF效应器(RF effector)和由所述马达驱动单元驱动的组件。至少一个霍尔传感器由所述马达驱动单元携带或以其他方式与之耦合，以提供表征马达操作参数的信号。控制器通过脐带导管(umbilical conduit)可操作地耦合到所述马达和所述RF探头，所述脐带导管包括(i)用于将电功率递送到所述马达的电缆，(ii)用于将RF功率递送到所述RF效应器的RF缆线，以及(iii)至少一个信号电路，其包括用于将来自霍尔信号的信号递送到所述控制器的信号缆线。通常，至少一个施密特触发器可操作地耦合到所述至少一个信号电路，以降低其中的噪声感应。
如本文所用的，词语“霍尔效应传感器”是指换能器或等效的模拟或数字电路，其响应于磁场而改变其输出电压。通常，所述霍尔效应传感器作为模拟换能器运行，直接将由所述手柄中的马达驱动器产生的电压信号输出到本发明的所述控制台中的控制器或其他控制电路中的模拟或数字电路，以用于下文详细描述的目的。
如本文所用的，词语“施密特触发器”是指具有滞后的比较器电路，该滞后通过将正反馈施加到比较器或差分放大器的非反相输入来实现。它是模拟或数字有源电路，将模拟输入信号转换成数字输出信号并且可以在本发明系统的控制电路中实现，以用于下文详细描述的目的。
在本发明的手术系统的示例性实施方式中，多个霍尔传感器由手柄和马达驱动单元携带或以其他方式与之耦合，其中每个霍尔传感器包括通过所述脐带导管中的信号缆线连接到所述控制器的信号电路。第一施密特触发器位于每个信号电路的手柄端，而第二施密特触发器位于每个信号电路的控制器端。例如，三个霍尔传感器可以由所述手柄和所述马达驱动单元携带或以其他方式与之耦合，其中所述三个霍尔传感器中的每一个包括通过所述脐带导管中的信号缆线连接到所述控制器的信号电路，并且施密特触发器可以位于所述三个信号电路中的每一个的手柄端中，而另一施密特触发器可以位于所述三个信号电路中的每一个的控制器端中。
在本发明的第四方面，手术系统包括携带马达驱动单元的手柄，其中包括霍尔传感器。一次性RF探头具有可拆卸地耦合到所述手柄的近侧轮毂，并且所述RF探头具有RF效应器和由所述马达驱动单元驱动的组件。单个脐带导管从所述手柄延伸到控制台，并且所述单个导管包括(i)用于将电功率递送到所述马达的电缆，(ii)用于将RF功率递送到所述RF效应器的RF缆线，以及(iii)用于载送霍尔传感器信号的多个信号缆线。所述手术系统还可以包括第一施密特触发器，其在其手柄端处耦合到每个信号缆线，以及第二施密特触发器，其在其控制台端处耦合到每个信号缆线。
在本发明的第五方面，操作关节镜治疗系统的方法包括提供可拆卸地耦合到携带马达驱动单元的手柄的一次性RF治疗装置，其中所述手柄通过单个导管耦合到控制台。通过所述单个导管中的第一相应电缆和第二相应电缆向所述马达和所述RF装置递送功率。耦合到所述马达驱动器的霍尔传感器将马达操作参数信号发送到所述控制台，所述信号电路包括所述单个导管中的电缆。所述信号电路中的至少一个施密特触发器降低由于邻近所述第一电缆和所述第二电缆而导致的在其中的噪声感应。
在本发明的第六方面，关节镜系统包括具有远侧双极元件和近侧轮毂的探头，所述近侧轮毂具有第一极性电触头和第二极性电触头。具有远侧圆柱形通道的手柄被配置用于可去除地接收所述探头的所述近侧轮毂，并且所述轮毂具有第一极性电触头和第二极性电触头。所述轮毂上的所述第一极性电触头和所述第二极性电触头接合所述通道中的所述第一极性电触头和所述第二极性电触头，并且所述手柄的所述远侧通道中的所述第一电触头和所述第二电触头包括抵抗交流电腐蚀的导电材料。
在特定实施方式中，所述手柄的所述远侧通道中的所述第一电触头和所述第二电触头可以包括或镀有选自钛、金、银、铂、碳、钼、钨、锌、铬镍铁合金(Inconel)、石墨、镍或其组合的材料。所述手柄的所述远侧通道中的所述第一电触头和所述第二电触头可以轴向间隔开并暴露在所述远侧通道的内表面上，其中所述第一电触头和所述第二电触头可以包括环形触头，所述环形触头围绕所述圆柱形通道的至少一部分周向延伸，通常围绕所述圆柱形通道的所述内表面延伸360°。所述关节镜系统还可以包括在所述轮毂与所述圆柱形通道之间的流体密封件，其中所述流体密封件通常包括安设在所述圆柱形通道的所述内表面上的至少一个O形环。所述流体密封件还可以包括安设在所述探头的所述近侧轮毂上的至少一个O形环，并且所述至少一个O形环安设在所述轴向间隔开的电触头之间。经常，至少一个O形环还安设在所有所述电触头的近侧，并且至少一个O形环安设在所有所述电触头的远侧。
在其他实施方式中，所述手柄携带具有不可拆卸的脐带导管的马达驱动单元，其中所述脐带导管携带多根电缆。通常，连接至少一根电缆以驱动所述马达驱动单元，至少一根缆线连接到所述通道中的所述第一极性电触头，并且至少一根缆线连接到所述通道中的所述第二极性电触头。所述脐带导管还可以携带一根或多根电缆，用于信号发送和控制功能，并且所述探头的所述近侧轮毂上的所述第一极性电触头和所述第二极性电触头可以包括在所述轮毂的外表面上的弹簧加载元件。
附图说明
现将参考附图对本发明的各个实施方式进行讨论。应当理解，附图仅描绘了本发明的典型实施方式，因此不应视为限制本发明的范围。
图1为一次性关节镜切割器或钻组装件的透视图，其中陶瓷切割构件被携带在可旋转内套筒的远端，切割构件中的窗口在钻的切削刃的近侧。
图2为图1的关节镜切割器或钻组装件的陶瓷切割构件的放大透视图。
图3为具有马达驱动单元的手柄主体的透视图，图1中的钻组装件可以耦合至该手柄主体，其中该手柄主体包括用于在使用期间显示装置的操作参数的LCD屏幕以及在手柄上的操纵杆和模式控制致动器。
图4为陶瓷切割构件的放大透视图，示出了将切割器耦合至钻组装件的内套筒远端的方式。
图5A为沿着线5A-5A截取的类似于图2的切割组装件的截面图，示出了陶瓷切割构件中窗口的锋利切削刃与外套筒的锋利横向边缘之间的紧公差，其在软组织中提供类似剪刀的切割效果。
图5B为图5A的切割组装件的截面图，其中陶瓷切割构件处于与图5A中不同的旋转位置。
图6为另一陶瓷切割构件的透视图，其被携带在内套筒的远端，具有比图2和图4的切割构件稍圆的远侧突出部和更深的槽，并且抽吸开口或端口在槽中形成。
图7为另一陶瓷切割构件的透视图，其具有在切割器的远端突出部周围延伸的切削刃以及在轴杆部分中的抽吸窗口和在槽中的抽吸开口。
图8为在外套筒的远端携带的陶瓷壳体的透视图。
图9为具有切削刃的陶瓷构件的另一变型的透视图，其包括抽吸窗口和定位在窗口远侧的电极布置。
图10为图9的陶瓷构件和轴杆的立面图，示出了电极布置相对于窗口的宽度和位置。
图11为图9-图10的陶瓷构件的端视图，示出了相对于陶瓷构件的切削刃的旋转外围的电极布置的朝外外围。
图12A为图9-图11的工作端和陶瓷切割构件的示意图，图示了使用方法中的步骤。
图12B为图12A的工作端的另一视图，图示了用于消融组织表面的方法中的后续步骤。
图12C为图12A的工作端的视图，图示了进行组织切除和组织屑片抽吸以快速去除组织体积的方法。
图13A为类似于图9的备选陶瓷构件和轴杆的立面图，图示了电极变型。
图13B为类似于图12A的另一陶瓷构件的立面图，图示了另一电极变型。
图13C为类似于图12A-图12B的另一陶瓷构件的立面图，图示了另一电极变型。
图14为备选工作端和陶瓷切割构件的透视图，其中电极部分环绕抽吸窗口的远侧部分。
图15A为工作端变型的立面图，其中电极布置部分环绕抽吸窗口的远端。
图15B为另一工作端变型的立面图，其中电极邻近抽吸窗口远端而定位。
图16为工作端和陶瓷构件的变型的透视图，其中电极邻近抽吸窗口的远端，该抽吸窗口具有锋利横向边缘以便切割组织。
图17为工作端和陶瓷构件的变型的透视图，其中四个切削刃和电极邻近抽吸窗口的远端。
图18为关节镜系统的透视图，其包括控制和电源控制台、脚踏开关和携带马达驱动单元的可重复使用马达。
图19为图18的手柄远端的放大剖视图，示出了其中用于将RF能量耦合到一次性RF探头的第一和第二电触头。
图20为属于耦合到图18-图19的可重复使用手柄的类型的一次性RF探头的透视图。
图21为图20的一次性RF探头的近侧轮毂部分的截面透视图。
图22为图21的轮毂的变型的剖视图，其包括用于收集在轮毂中向近侧迁移的任何导电流体的流体捕集器。
图23为沿图18中的线23-23截取的图18的电导管的横截面图。
具体实施方式
本发明涉及骨切割和去除装置以及相关的使用方法。现将描述本发明的若干种变型以提供对本文公开的装置的形式、功能和使用方法的原理的总体理解。大体上，本公开内容提供了用于切割或磨削骨的关节镜切割器或钻组装件，该组装件是一次性的并且被配置成可拆卸地耦合至非一次性的手柄和马达驱动组件。这种对本发明的一般原理的描述并不意味着限制随附权利要求中的发明构思。
大体上，本发明提供了高速旋转的陶瓷切割器或钻，其被配置成用于许多关节镜手术应用，包括但不限于治疗肩、膝、臀、腕、踝和脊柱中的骨。更具体地，该装置包括完全由如下文中详细描述的非常坚硬且耐用的陶瓷材料制造的切割构件。马达驱动器可操作地耦合至陶瓷切割器，以使钻边缘以3,000rpm至20,000rpm范围的速度旋转。
在图1-图2所示的一种变型中，提供了用于切割和去除硬组织的关节镜切割器或钻组装件100，其以类似于可商购的金属刨削器和钻的方式操作。图1示出了一次性的钻组装件100，其适于可拆卸地耦合至如图3中所示的手柄104和其中的马达驱动单元105。
切割器组装件100具有沿纵轴115延伸的轴杆110，轴杆110包括外套筒120和可旋转地安设在其中的内套筒122，内套筒122携带远侧陶瓷切割构件125。轴杆110从近侧轮毂(hub)组装件128延伸，其中外套筒120以固定方式耦合至外轮毂140A，外轮毂140A可以是注塑塑料，例如，外套筒120插入物在该注塑塑料中模塑。内套筒122耦合至被配置用于耦合至马达驱动单元105(图3)的内轮毂140B(部分剖视图)。外套筒120和内套筒122通常可以是薄壁不锈钢管，但还可以使用其他材料如陶瓷、金属、塑料或其组合。
参考图2，外套筒120延伸到具有开口端和切口144的远侧套筒区域142，开口端和切口144适于在一部分内套筒旋转期间暴露陶瓷切割构件125中的窗口145。参考图1和图3，钻组装件100的近侧轮毂128配置有J型锁、卡扣特征、螺纹或用于将轮毂组装件128可拆卸地锁定到手柄104的其他合适的特征。如图1中所示，外轮毂140A包括适于与手柄104中接收J型锁的狭槽148相匹配的突出键146(参见图3)。
在图3中，可以看出，手柄104通过电缆152可操作地耦合至控制马达驱动单元105的控制器155。手柄104上的致动器按钮156a、156b或156c可以用于选择操作模式，诸如陶瓷切割构件的不同旋转模式。在一种变型中，操纵杆158前后移动以调节陶瓷切割构件125的旋转速度。切割器的旋转速度可以是可连续调节的，或可以渐增地调节直到20,000rpm。图3还示出，负压源160耦合至抽吸管162，抽吸管162与手柄104中的流动通道以及内套筒122中的腔165连通，内套筒122延伸至陶瓷切割构件125中的窗口145(图2)。
现参考图2和图4，切割构件125包括完全由具有非常高硬度等级和较高断裂韧性等级的技术陶瓷材料制造的陶瓷主体或整料，其中以维氏量表衡量“硬度”并以MPam1/2衡量“断裂韧性”。断裂韧性是指描述含有瑕疵或裂缝的材料抵抗进一步断裂的能力的性质并表示材料对脆性断裂的抵抗力。瑕疵的发生在任何组件的制造和加工中都是无法完全避免的。
作者评估了技术陶瓷材料并测试了样件以确定哪种陶瓷最适于非金属切割构件125。在将本发明的陶瓷切割器的材料硬度与现有技术的金属切割器进行比较时，可以很容易地理解为什么典型的不锈钢钻不是最佳的。304和316型不锈钢分别具有1.7和2.1的较低硬度等级以及228和278的极高断裂韧性等级。由于人骨具有0.8的硬度等级，因此不锈钢切割器仅比骨硬约2.5倍。不锈钢的高断裂韧性提供了延展性行为，其导致不锈钢切割构件的锋利边缘快速开裂和磨损。相比而言，技术陶瓷材料具有约10至15的硬度，该硬度比不锈钢大五至六倍并且比皮质骨硬10至15倍。因此，在切割骨时，陶瓷的锋利切削刃保持锋利并且不会变钝。合适陶瓷的断裂韧性范围为约5至13，这足以防止陶瓷切削刃的任何断裂或碎裂。如可以从下表A中所理解的，作者确定了硬度与断裂韧性比(“硬度-韧性比”)是表征适用于本发明的陶瓷材料的有用术语，该表列出了皮质骨、304不锈钢和若干种技术陶瓷材料的硬度和断裂韧性。
表A
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如表A中所示，所列出的陶瓷材料的硬度-韧性比不锈钢304的硬度-韧性比大98倍至250倍。在本发明的一个方面，提供了用于切割硬组织的陶瓷切割器，其具有至少0.5:1、0.8:1或1:1的硬度-韧性比。
在一种变型中，陶瓷切割构件125为氧化锆的一种形式。基于氧化锆的陶瓷已被广泛用于牙科学，并且这样的材料来源于在航空航天和军事装甲中使用的结构陶瓷。对这样的陶瓷进行改性以满足生物相容性的附加要求并掺杂稳定剂以实现高强度和高断裂韧性。本发明中使用的陶瓷类型已经用于牙科植入物，并且这样的基于氧化锆的陶瓷的技术细节可以在Advances in Ceramics-Electric and Magnetic Ceramics,Bioceramics, Ceramics and Environment(2011)中的第17章，Volpato等人,"Application of Zirconiain Dentistry：Biological,Mechanical and Optical Considerations"中找到。
在一种变型中，陶瓷切割构件125由技术陶瓷领域中已知的氧化钇稳定的氧化锆制造，并且可以由CoorsTek Inc.,16000 Table Mountain Pkwy.,Golden,CO 80403或Superior Technical Ceramics Corp.,600 Industrial Park Rd.,St.Albans City,VT05478提供。其他可以使用的技术陶瓷包括氧化镁稳定的氧化锆、氧化铈稳定的氧化锆、氧化锆增韧的氧化铝和氮化硅。通常，在本发明的一个方面，整体式陶瓷切割构件125具有至少8Gpa(kg/mm2)的硬度等级。在本发明的另一方面，陶瓷切割构件125具有至少2MPam1/2的断裂韧性。
这样的陶瓷或整块组件的制造是技术陶瓷领域已知的，但是尚未用于关节镜或内窥镜切割或切除装置的领域。陶瓷部件制造包括模塑、烧结并随后在高温下以精确的时间间隔加热模塑的部件，以将压缩的陶瓷粉末转变成可提供如上所述的硬度范围和断裂韧性范围的陶瓷整块。在一种变型中，模塑的陶瓷构件部件可以通过对部件进行热等静压而具有附加强化。在陶瓷制造过程之后，可以任选地使用后续的研磨过程将钻的切削刃175磨尖(参见图2和图4)。
在图4中，可以看出，在一种变型中，切割构件125的近侧轴杆部分176包括突出元件177，突出元件177由部分剖视图中所示的不锈钢拼合环180中的接收开口178接合。拼合环180可以附接在轴杆部分176和突出元件177周围，并然后沿着焊接线182激光焊接。此后，可以将环180的近端184激光焊接至不锈钢内套筒122的远端186以将陶瓷主体125机械耦合至金属内套筒122。在本发明的另一方面，选择具有小于10(1x 106/℃)的热膨胀系数的陶瓷材料，该热膨胀系数可以足够邻近金属套筒122的热膨胀系数，使得可以减少如刚才所述的陶瓷构件125与套筒122的机械耦合中的热应力。在另一变型中，可以通过钎焊、粘合剂、螺纹或其组合将陶瓷切割构件耦合至金属套筒122。
参考图1和图4，陶瓷切割构件125中具有窗口145，窗口145可以在切割构件的轴杆的约10°至90°的径向角度上延伸。在图1的变型中，窗口定位在切削刃175的近侧，但在其他变型中，可以提供一个或多个窗口或开口，并且这样的开口可以在切削刃175中间的槽190(参见图6)中延伸或在陶瓷切割构件125的圆形远侧突出部周围延伸。根据陶瓷构件125的直径和设计，窗口145的长度L可以在2mm至10mm的范围内，且具有1mm至10mm的宽度W。
图1和图4示出了具有多个锋利切削刃175的陶瓷钻或切割构件125，锋利切削刃175可以螺旋地、轴向地、纵向地或以交叉线构型(或其任意组合)在切割构件周围延伸。切削刃175和中间槽190的数目可以在2至100的范围内，槽深度在0.10mm至2.5mm的范围内。在图2和图4中所示的变型中，切削刃175的外部表面或外围为圆柱形，但这样的表面或外围可以相对于轴115成角度或成圆形，如图6和7中所示。切削刃的轴向长度AL可以在1mm与10mm之间的范围内。虽然如图4中所描绘的切削刃175被配置用于在单一旋转方向上进行最佳骨切割或磨削，但应当理解，控制器155和马达驱动器105可以适于使陶瓷切割构件125在任一旋转方向上旋转，或使切割构件沿相反的旋转方向来回振荡。
图5A-图5B图示了非常类似于图2和图4中的陶瓷构件125的陶瓷切割构件125'的窗口145和轴杆部分176的截面图。在该变型中，陶瓷切割构件具有一个或两个配置有锋利切削刃202a和202b的侧面的窗口145，该切削刃202a和202b适于在与外套筒120远端的切口部分144中的套筒壁的横向边缘204a和204b紧邻或成剪刀样接触的情况下旋转或振荡时切除组织。因此，窗口145的锋利边缘通常可以用作用于切除软组织而不是硬组织或骨的切割器或刨削器。在该变型中，陶瓷切割构件125'的锋利边缘202a和202b与套筒120的锋利横向边缘204a、204b之间实际上没有开放间隙G。在另一变型中，窗口切削刃202a、202b与套筒边缘204a、204b之间的间隙G小于约0.020英寸或小于0.010英寸。
图6在部分剖视图中图示了耦合至内套筒122的陶瓷切割构件225的另一变型。该陶瓷切割件同样具有多个锋利切削刃175和其间的槽190。部分剖视图中还示出了外套筒120及其远侧开口和切口形状144。在该变型中，多个窗口或开口245在槽190内形成并且与如前所述的陶瓷构件中的内部抽吸通道165连通。
图7图示了耦合至内套筒122(部分剖视图)的陶瓷切割构件250的另一变型，外套筒未示出。陶瓷切割构件250与图1、图2和图4的陶瓷切割器125非常类似，并且同样具有多个锋利切削刃175和其间的槽190。在该变型中，在切削刃175中间的槽190中形成多个窗口或开口255，并且在如前所述的陶瓷构件225的轴杆部分176中提供另一窗口145。开口255和窗口145与如上所述的陶瓷构件中的内部抽吸通道165连通。
可以理解，陶瓷切割构件可以消除将金属颗粒留在治疗部位的可能性。在本发明的一个方面，预防骨治疗部位中外来颗粒引起的炎症的方法包括提供由具有至少8Gpa(kg/mm2)的硬度和/或至少2MPam1/2的断裂韧性的陶瓷材料制造的可旋转切割器，以及旋转该切割器以切割骨而不在治疗部位留下任何外来颗粒。该方法包括通过切割组装件中的抽吸通道从治疗部位去除切下的骨组织。
图8图示了外套筒组装件的变型，旋转陶瓷切割器和内套筒未示出。在先前的变型中，诸如在图1、图2和图6中，陶瓷切割器125的轴杆部分176在金属外套筒120中旋转。图8图示了另一变型，其中陶瓷切割器(未示出)将会在陶瓷壳体280中旋转。在该变型中，将会由此旋转的轴杆或陶瓷切割器是类似的陶瓷主体，这在以高转速操作陶瓷切割器时可能是有利的。如图8中所示，金属远侧的金属壳体282沿着焊接线288焊接至外套筒120。对远侧的金属壳体282进行塑形以支撑内陶瓷壳体282并向其提供强度。
图9-图11为备选的组织切除组装件或工作端400的视图，组织切除组装件或工作端400包括具有形式与前述形式相同的切削刃410的陶瓷构件405。图9图示了作为如先前实施方式中所述的轴杆或内套筒412的远侧端头携带的整体式陶瓷构件405。陶瓷构件405同样具有与轴杆412中的抽吸通道420连通的窗口415，该抽吸通道连接至如前所述的负压源160。内套筒412可操作地耦合至马达驱动器105并在图2中所示类型的外套筒422中旋转。图10中示出了外套筒422。
在图9中所图示的变型中，陶瓷构件405携带具有可操作地连接至RF源440的单极性的电极布置425或活性电极。如图10中所示，在外套筒422上提供返回电极或第二极性电极430。在一种变型中，外套筒422可以包括导电材料如不锈钢，从而起到返回电极445的作用，其中外套筒422的远侧部分任选地被薄绝缘层448如聚对二甲苯覆盖以间隔开活性电极425与返回电极430。
如图9和图10所示，活性电极布置425可以由单个导电金属元件或多个金属元件组成。在图9中所示的一种变型中，多个电极元件450a、450b和450c横向延伸到陶瓷构件405和内套筒412的纵轴115并且在陶瓷构件中稍微间隔开。在图9和图10中所示的一种变型中，活性电极425与窗口415的远侧边缘452间隔距离D，由于如下所述的原因，该距离D小于5mm且通常小于2mm。窗口415的宽度W和长度L可以与参考图4的先前实施方式中所描述的相同。
如图9和图11中所示，电极布置425被携带在陶瓷构件405的切削刃410中间的平坦区域454中，其中切削刃410已经被去除。如从图11可以最好理解地，活性电极425的外围455处于切削刃410旋转时的圆柱或旋转外围之内。在图11中，切削刃的旋转外围在460处示出。在旋转期间电极的外围455与切削刃外围460相同或在其内部的目的在于允许切削刃410以高RPM旋转，从而在表面或电极425未接触目标组织的情况下接合并切割骨或其他硬组织。
图9还图示了制造其中携带有电极布置425的陶瓷构件405的方法。模塑陶瓷构件405制造有接收电极元件450a-450c的狭槽462，其中电极元件由不锈钢、钨或类似的导电材料制造。每个电极元件450a-450c都具有穿过其中延伸的孔腔464，用于接收细长的线电极元件465。如图9中所示，可以将细长的线电极465从陶瓷构件405的远端穿过陶瓷构件405中的通道以及电极元件450a-450c中的孔腔464而插入。线电极465可以延伸穿过轴杆412并耦合至RF源440。因此，线电极元件465可以用作将电极元件450a-450c机械锁定在狭槽462中的手段，并且还可以用作将RF能量递送至电极425的手段。
图9-图10中图示了本发明的另一方面，其中可以看出，电极布置425相对于轴115具有横向尺寸TD，该横向尺寸TD与图10中所描绘的窗口宽度W相比是显著的。在一种变型中，电极的横向尺寸TD为窗口宽度W的至少50％，或横向尺寸TD为窗口宽度W的至少80％。在图9-图10的变型中，电极横向尺寸TD为窗口宽度W的100％或更多。已经发现，通过与所执行的RF等离子体消融的宽度相比更宽的窗口415更好地捕获和抽取来自RF消融的组织碎片和副产物。
通常，组织切除系统包括具有包括陶瓷构件的远侧端头的细长轴杆、陶瓷构件中连接至轴杆中的内部通道的窗口以及陶瓷构件中定位在窗口远侧并且具有宽度的电极布置，该宽度为窗口宽度的50％、为窗口宽度的80％或者为窗口宽度的100％。此外，该系统包括与内部通道420连通的负压源160。
现转到图12A-图12C，可以解释图9中的切除组装件400的使用方法。在图12A中，对系统和控制器进行操作以在选定位置处停止陶瓷构件405的旋转，在该选定位置处，窗口415暴露于部分剖视图中所示的外套筒422的开口端的切口482。在一种变型中，可以使控制器算法适于停止陶瓷405的旋转，该控制器算法使用手柄104(参见图3)中的霍尔传感器484a，该霍尔传感器感测由如图2中所示的内套筒轮毂140B携带的磁体484b的旋转。控制器算法可以从霍尔传感器接收信号，该信号指示内套筒412和陶瓷构件相对于外套筒422的旋转位置。磁体484b可以定位在轮毂140B(图2)中，因此当其被霍尔传感器感测到时，控制器算法可以解除马达驱动器105的激活，以便在选定的位置处停止内套筒的旋转。
参考图12B，在内窥镜视野下，医生可以随后将电极布置425定位成与目标组织T接触以便在充满流体486(如使得能够在电极周围产生RF等离子体的盐溶液)的工作空间中进行消融和去除。在将RF能量递送至电极425的步骤之前或同时激活负压源160。仍参考图12B，当陶瓷构件405被定位成与组织接触并沿箭头Z的方向平移时，负压源160将目标组织吸入窗口415中。同时，递送到电极布置425的RF能量产生如本领域已知的等离子体P，从而消融组织。消融此时将会非常接近窗口415，使得组织碎片、片段、碎屑和副产物将会与流体486一起被抽吸通过窗口415并朝外通过内部抽取通道420到达收集储库。在图12B中图示示出的一种方法中，电极布置425在目标组织上的轻微移动或平移将会消融组织的表层并抽吸走组织碎屑。
图12C图示示出了特别感兴趣的方法的变型。已经发现，如果在工作端400上提供合适的向下压力，则工作端400在图12C中的箭头Z方向上的轴向平移连同合适的负压和RF能量递送将会使等离子体P沿着线L底切被吸入窗口415中的目标组织，然后切割并挖出488处所示的组织屑片。实际上，除了用作表面消融工具的能力之外或作为其替代，工作端400随后可以更多地用作高容量组织切除装置。在该方法中，切割或挖取这样的组织屑片488将会允许将屑片夹带在流体486的流出物中并被抽吸通过抽取通道420。已经发现，具有7.5mm的外轴杆直径的该系统可以执行本发明方法，可以以大于15克/min、大于20克/min以及大于25克/min消融、切除和去除组织。
通常，对应于本发明的方法包括提供具有工作端400的细长轴杆，工作端400包括携带在开向轴杆中连接至负压源的内部通道的窗口415附近的活性电极425，将活性电极和窗口定位成与充满流体的空间中的目标组织接触，激活负压源，从而将目标组织吸入窗口中，以及在将工作端跨目标组织平移的同时将RF能量递送至活性电极以消融组织。该方法还包括通过内部通道420抽吸组织碎片。在一种方法中，平移工作端400以去除目标组织的表面部分。在该方法的变型中，平移工作端400以底切目标组织，从而去除组织屑片488。
现转到图13A-图13C，图示了除了由陶瓷构件405携带的电极配置不同之外，与图9-图11的远侧陶瓷端头类似的其他远侧陶瓷端头。在图13A中，电极490A包括一个或多个从窗口415大体轴向向远侧延伸的电极元件。图13B图示了电极490B，其包括从表面454朝外突出的多个线状元件492。图13C示出了电极490C，其包括部分凹进陶瓷主体中的凹槽494中的环状元件。所有这些变型都可以产生对组织的表面消融有效的RF等离子体，并且都被定位在窗口415附近以允许从该部位抽吸组织碎屑。
图14图示了除了窗口515具有在切削刃520之间向远侧延伸的远侧部分518之外，与图9的远侧陶瓷端头类似的内套筒512的远侧陶瓷端头500的另一变型，该变化对于抽吸由切削刃520高速旋转切割的组织碎片有用。此外，在图14中的变型中，电极525环绕窗口515的远侧部分518，这对于当陶瓷端头500不旋转但在目标组织上平移时(如上关于图12B所述)去除由电极所消融的组织碎片有用。在另一变型中，可以将如图14中所示的远侧端头500通电以在马达驱动器使陶瓷构件500以1°至180°(更经常以10°至90°)的径向弧度来回旋转(或振荡)的同时进行RF消融。
图15A-图15B图示了除了电极配置不同之外，与图14中的远侧陶瓷端头类似的其他远侧陶瓷端头540和540'。在图15A中，窗口515具有同样在切削刃520之间向远侧延伸的远侧部分518，其中电极530包括部分地在窗口515周围延伸的多个突出电极元件。图15B示出了具有窗口515的陶瓷端头540'，该窗口515具有同样在切削刃520之间向远侧延伸的远侧部分518。在该变型中，电极545包括横向于轴115延伸并紧邻窗口515的远端548的单个刀片元件。
图16图示了内套筒552的远侧陶瓷端头550的另一变型，该陶瓷端头被配置成没有图9-图11的实施方式中的锋利切削刃410。在其他方面，窗口555和电极560的布置与先前所述相同。此外，电极的外围与陶瓷端头550的朝外表面类似。在图16的变型中，窗口555具有至少一个锋利边缘565，用于当组装件以500rpm至5,000rpm的合适速度旋转时切割软组织。如上所述，当陶瓷端头构件550保持在静止位置并且在目标组织上平移时，电极560可以用于消融组织的表层。
图17描绘了耦合至内套筒582的远侧陶瓷端头580的另一变型，其同样具有如图9-图11的实施方式中的锋利钻边缘或切削刃590。在该变型中，陶瓷整料仅具有4个锋利边缘590，已经发现其在高RPM(例如8,000RPM至20,000RPM)下切割骨时效果良好。在该变型中，窗口595和电极600的布置与先前所述的相同。同样，电极595的外围与切削刃590的朝外表面类似。
图18-图21图示了关节镜系统800的组件，其包括可重复使用的手柄804，该手柄通过单个脐带缆线或导管805连接到控制器单元或控制台810。此外，脚踏开关812通过缆线814连接到控制台810以对系统进行操作。如图18和图20所示，手柄804适于接收具有上图9-图17中所示类型的RF功能的一次性RF刨削器或探头822的近侧壳体或轮毂820。
在一个变型中，图18的控制台810包括用于操作手柄804中的马达驱动单元828的电源825、用于将RF能量递送到一次性RF切割器或刨削器822的RF电极的RF能量源或RF源830，以及用于操作该系统的流体管理组件的双蠕动泵835A和835B。控制台810还携带具有软件的微处理器或控制器838，以操作和集成该系统的所有马达驱动、控制和RF功能。如图18中所示，一次性匣盒840携带流入管842a和流出管842b，其与控制台810中的流入和流出蠕动泵相配合。在一个变型中，脚踏开关812包括开关，用于操作马达驱动单元828、用于用射频能量以切割模式操作RF探头、以及用于以凝固模式操作RF探头。
特别感兴趣地，本发明的系统包括具有第一电触头845A和第二电触头845B的手柄804，该电触头通常为环形触头，其形成围绕手柄804的接收通道846的内壁(参见图19)的连续导电路径，并且与一次性RF刨削器822的近侧轮毂820中的电触头850A和850B(参见图20-图21)相配合。特别地，当近侧轮毂820完全插入接收通道846时，电触头850A和850B将会与电触头845A和845B轴向或纵向对准以提供导电路径，从而从电源825向RF刨削器822的外套筒870和内套筒875分别提供RF功率，如下文将会进一步描述的。近侧轮毂820可以插入到接收通道846中而不考虑旋转定向，使得使用者可以以任何期望的相对旋转定向对准刨削器822的轴杆部分855的工作端856。
RF刨削器822包括延伸到工作端856的轴杆部分855，工作端856携带图9-图17中所示类型的双极电极布置。手柄实施方式804提供将RF刨削器822连接到在手柄804与控制台810之间延伸的单个脐带缆线或导管805内的控制器810所需的所有布线和电路。例如，导管805通常携带用于手柄804中的三相马达驱动单元828的电功率导线、从RF能量源或RF源830到手柄的电功率导线、以及用于马达驱动单元828中的霍尔传感器和/或其他传感器的多个电信号导线，其允许控制器838控制马达驱动器828的操作参数。在该实施方式中，手柄804和导管805是可以容易地消毒的单个组件，这对于手术室人员而言是方便的，并且对于医院而言是经济的。从图18中可以理解，单个脐带缆线或导管805无法从手柄804拆卸。在其他实施方式中，单个脐带缆线或导管805可从手柄804拆卸。
如先前关于图12A-图12C所述，RF切割器或刨削器22通常将会可连接到真空或负压源。优选地，手柄804将会包括抽吸端口972，抽吸端口972可拆卸地或可去除地连接到真空或抽吸管线974(以虚线示出)。抽吸腔970轴向或纵向延伸穿过手柄并具有远侧部分976，远侧部分976连接到接收通道846，使得可以在内套筒875的内腔875a中抽取出吸力或真空，以便在刨削器连接到手柄时通过RF刨削器吸取流体，如本文其他各处所述。由于存在该路径，电触头850A和850B以及电触头845A和845B可以暴露于通过手柄吸取的导电流体。以下描述了手柄804和轮毂820的设计方面，该设计方面减少或消除由这种暴露引起的电短路和/或腐蚀的风险。
以商品名DYONICS Bonecutter Electroblade Resector销售的一种市售RF刨削器(参见http：//www.smith-nephew.com/professional/products/all-products/dyonics-bonecutter-electroblade)利用独立或单独的RF电缆，该电缆既不载送马达功率也不载送电信号，并且直接耦合到现有技术刨削器轮毂的暴露部分或外表面。该电缆必须与可重复使用手柄平行地向远侧布线。在这种现有技术装置中，RF的耦合不延伸通过可重复使用手柄。
本发明采用单一的脐带缆线或导管805将手柄804耦合到控制台810，如图18所示。来自手柄的RF功率被提供给一次性RF刨削器822，如图21-图23所示。本发明的系统包括许多创新以便(i)通过手柄将RF能量耦合到RF刨削器，(ii)消除敏感的低功率霍尔传感器信号与电路之间的电干扰，并且较高功率电流流向马达驱动单元828和RF探头822。
在本发明的一个方面，参考图19，电触头845A和845B是环状的，例如，圆柱形或部分圆柱形，通常围绕手柄804的接收通道846的内表面或壁延伸。在使用中，电触头845A和845B将会暴露于导电流体以及通过探头822和手柄804的流出通道或腔970吸取的流体，使电触头845A和845B经受交流电腐蚀，这也被称为杂散电流腐蚀，这两种术语在本文中可互换使用。通常，不锈钢将会用于这样的电触头。然而，已经发现，由于使用过程中的腐蚀，不锈钢电触头在该应用中将会具有非常短的寿命。如从图19和图21可以理解的，通道846中与轮毂820中的电触头850B接合的更近侧圆柱形电触头845B将会暴露于流体流出，并因此经受腐蚀。通道846中与轮毂820中的电触头850A接合的更远侧电触头845A通过O形环854(图21)相对于流体流出密封，但是通常手术过程中手柄804中的探头更换会使电触头845A暴露于一些导电流体，这同样会导致腐蚀。
在该应用中，如果使用不锈钢电触头，则将会通过这样的不锈钢接触表面之间的RF交流电流将会由电容电流和电阻电流的混合组成。触头的接触表面之间的电阻称为极化电阻，这是在电容构成不锈钢表面的电化学层时将电子电导转换成电流电导的转换电阻。电流的电容部分不会导致腐蚀，但会导致金属表面上各种化学物质的还原和氧化。电流的电阻部分是以与直流电腐蚀相同的方式引起腐蚀的部分。电阻电流组件与电容电流组件之间的关联在交流电腐蚀中是已知的，并且这样的电阻电流可以导致非常快速的腐蚀。
在本发明的一个方面，为了防止这样的交流电腐蚀，手柄804的接收通道846中的电触头845A和845B(图19)包括抵抗这种腐蚀的材料，优选地是生物相容的抗腐蚀材料。“生物相容的”是指材料通常是生物学惰性的，并且当在本文所述的条件下暴露于身体组织和流体时不会引起不良反应。在一个变型中，手柄804中的第一电触头845A和第二电触头845B包括选自钛、金、银、铂、碳、钼、钨、锌、铬镍铁合金、石墨、镍或其组合的导电材料。第一电触头845A和第二电触头845B间隔开至少0.04英寸，通常至少0.08英寸，有时至少0.16英寸。这样的电触头可以至少部分地围绕圆柱形通道径向延伸，或者可以围绕圆柱形通道846以360°延伸。轮毂820上的触头850A和850B可以由相同的材料形成，但是由于是一次性RF切割器822的腐蚀问题较少，因此触头850A和850B还可以由对交流电腐蚀的抵抗较小的其他材料如不锈钢形成。
在本发明的另一方面，马达轴杆860(图19)也将会暴露于导电流体并经受交流电腐蚀。为此，马达轴杆860和马达驱动单元828的暴露部分由以上列出的抗腐蚀材料之一构成或镀有该材料。在一个变型中，马达轴杆860和暴露的马达驱动组件具有钼的表面镀层。
在本发明的另一方面，手柄804的接收通道846包括O形环852或在轮毂820与通道846之间的其他流体密封件，如图19所示。附加地或替代地，一个或多个O形环854和857或其他流体密封件可由轮毂820携带，如图21所示。如图21中所示，一个这样的O形环854可以定位在轮毂820中的第一电触头845A与第二电触头845B之间以及手柄中的850A与850B之间，以抑制或防止其间的任何流体通过，从而降低短路的风险。第二个这样的O形环857可以定位在电触头的远侧，使得O形环857连同接收通道846上的O形环852一起在电触头的近侧和远侧提供密封，从而防止或抑制流体侵入轮毂820与通道846表面之间的环形空间。
现参考图20和图21，本发明的另一方面涉及用于通过组装到RF探头的轴杆855中的两个薄壁同心导电套筒870和875有效地将来自RF能量源或RF源830(图18)的RF能量耦合到RF探头或切割器822的工作端856的设计和机构。
图21是RF探头822的轮毂820的放大剖视图，其图示了能够将RF递送到探头工作端856的组件和电通路。特别地，轴杆855包括外套筒870和同心内套筒875，其可旋转地安设在外套筒870的孔腔或纵向通道877中。外套筒870和内套筒875中的每一个包括薄壁导电金属套筒，它们将RF电流载送至工作端856中的间隔开的相反极性电极或从该电极载送RF电流。如图21所示，内套筒875向工作端856(诸如可旋转的刨削器组件，例如，如图17所示)中的活性电极提供导电路径或导体。在图21中，外套筒870相对于轮毂820固定并静止，并且具有包括或用作如本领域已知的局部返回电极或离散电极的远端或区域。具有位于切割器或探头上的活性电极和分散电极或返回电极的工作端将会被视为相比于“单极”装置的“双极”配置，该“单极”装置依赖于单独连接到RF能量源的远程接地或离散电极。
如图21中所示，外套筒870和内套筒875由绝缘层分开，如下文将会描述的。外套筒870的近端880固定在轮毂820中，例如包括模制在轮毂820上的不导电塑料材料。在图21中，内套筒875的近端882类似地固定在模制塑料耦合器862中，塑料耦合器862适于与马达驱动单元828的轴杆860的远端配合(图18)，耦合器862通常具有脊或其他耦合元件以确保充分耦合。因此，内套筒875和耦合器862的组装件被配置成在轮毂820中的通道885内旋转以及在外套筒870的孔腔或纵向通道内旋转。
外套筒870具有在轴855上从轮毂820向远侧延伸的外部绝缘层890，如热收缩聚合物。类似地，内套筒875在其外表面上具有热收缩聚合物层892，该聚合物层在轴杆855的整个长度上将内套筒875与外套筒870电隔离或分离。
从手柄804到外套筒870和内套筒875的电通路由安设在轮毂820的外表面上的第一或最近侧的弹簧加载(spring-loaded)的电触头850A建立。如图19所示，电触头850A被配置用于在轮毂820被完全接纳在通道846中时接合手柄804中的相应电触头845A(图18和图19)。电触头850A连接到并电耦合到轮毂820内的导电芯组件895，导电芯组件895进而电耦合到外套筒870的近端880。
图21还示出了轮毂820中的第二弹簧加载电触头850B，其适于将RF电流递送到旋转内套筒875。在图21中，电触头850B具有接合套环890的弹簧加载的内部部分896，套环890进而耦合到内套筒875和耦合器862。
仍参考图21，轮毂组装件820和外套筒870的组装件限定了第一最近侧电区域，该区域在本文称为第一极性区域900A，其导电地暴露于通道的内部空间(即，不与其电隔离)。类似地，内套筒875和套环890的组装件限定第二极性区域900B，其导电地暴露于延伸穿过轮毂820的通道885。
由于RF探头或切割器822的工作端856将会在使用期间浸入导电盐水或其他溶液，因此导电溶液将会不可避免地通过孔腔或纵向通道877的内壁与内套筒875上的绝缘层892的外壁之间的环形空间885向近侧迁移(通常通过毛细作用)。虽然该环形空间或通道885非常小，但是盐水溶液仍将会在关节镜程序的持续时间内迁移，该持续时间可以是5分钟至1小时或更长。从图21中可以理解，盐水可以最终迁移成在第一相反极性区域900A与第二相反极性区域900B之间形成导电路径或桥。这样的桥接将会导致短路并且扰乱工作端856与RF能量源或RF源830之间的RF电流流动。即使在区域900A与区域900B之间流过的短路电流非常低并且不会中断治疗，该电流仍然可能在轮毂820的内部引起不希望的发热。因此，期望限制或消除在第一相反极性区域900A与第二相反极性区域900B之间通过轮毂820中的通道885的任何可能的RF电流流动。
在图21所示的旨在消除这样的短路RF电流的一个实施方式中，第一相反极性区域900A与第二相反极性区域900B之间的纵向或轴向尺寸AD被选择成足够大以提供非常高的电阻(电阻与可能的导电路径的长度成比例)，以便基本上或完全防止区域900A与区域900B之间的电流流动。在一个变型中，轴向尺寸AD至少为0.5英寸、至少0.6英寸、至少0.8英寸或至少1英寸。在这样的变型中，限制内套筒870与外套筒875之间的环形空间或间隙905的径向尺寸也是重要的，这可以进一步增加对第一相反极性区域900A与第二相反极性区域900B之间的电流的电阻(电阻与可能的导电路径的横截面积成反比)。在特定实施方式中，环形间隙905的径向宽度或尺寸可以小于0.006英寸、小于0.004英寸或小于0.002英寸，通常在0.001英寸至0.006英寸的范围内，经常在0.001英寸至0.004英寸的范围内，有时在0.001英寸至0.002英寸的范围内。通过提供所选择的环形间隙905的轴向尺寸AD和径向尺寸，通道885中的导电流体中可能的电通路和任何可能的不需要的电流可以显著减小并且经常被消除。
在其他实施方式中，可以提供其他结构或修改以减少或消除迁移通过相反极性区域900A与相反极性区域900B之间的环形间隙905的导电盐水溶液的量。例如，图22示出了实施方式，其中提供了扩大的环形或部分环形的空间或流体捕集器908，以允许盐水通过重力流入空间908并收集在其中。这样的空间将会防止或“破坏”毛细作用，从而有助于导电流体在通道885中的近侧迁移。在类似的实施方式中，仍然参考图22，可以在轮毂820中提供一个或多个孔910，以允许捕集器908中的任何盐水向外掉落并从手柄804中去除。在另一变型中，可以将干燥剂材料(未示出)暴露于空间908以吸收导电液体，从而防止第一相反极性区域900A与第二相反极性区域900B之间的导电通路(参见图22)。
如上所述，从手柄804延伸到控制台810的单个脐带缆线或导管805包括多个电缆、电线或其他电导体，用于向马达驱动单元828供电和对其进行操作、用于将RF能量递送到RF探头822、以及用于如下所述的其他信号发送和控制功能。图23示出了图18的导管805的横截面。
单个脐带缆线或导管805携带马达功率缆线915和RF双极缆线916。提供缆线920用于手柄804中的电路板的供电和接地。缆线922连接到手柄804中的霍尔传感器(未示出)，该霍尔传感器检测耦合器862(参见图21)上的磁性元件924的旋转位置，这允许控制器感测耦合器862和内套筒875相对于轮毂820的旋转位置。电缆925耦合到手柄804中的LCD屏926(图18)。930指示的缆线耦合到手柄804中的操纵杆935和致动器按钮936，如图18所示。最后，缆线940具有三个电导线942a、942b和942c，其耦合到马达驱动单元828中的三个霍尔传感器945a、945b和945b(图18)，该霍尔传感器适于提供与马达的操作参数相关的信号。
如图18中所示，手柄804中的接口电路板948携带三个施密特触发器950a、950b和950c，以降低集成在手柄804中的三相马达828中的三个独立霍尔传感器电路945a、945b和945c上的噪声感应。在使用中，来自霍尔传感器945a、945b和945b的高保真度信号对于控制三相马达的速度和旋转方向至关重要。因此，三个施密特触发器950a、950b和950c减少由三相马达产生的这种噪声。
当来自霍尔传感器945a、945b和945b的信号在缆线942a、942b和942c(参见图23)的长度上行进时，这些信号将会与导管805中的三相马达功率信号耦合，以及与RF探头使用期间导管805中的RF信号耦合。为此，在控制台810内部于霍尔传感器电路与三相马达控制电路的控制台端之间提供另外三个施密特触发器960a、960b和960c(图18)。这三个施密特触发器960a、960b和960c的作用是在霍尔传感器信号可能路由到控制三相马达828的控制电路之前消除该耦合噪声。
尽管上文已经详细描述了本发明的特定实施方式，但是应当理解，该描述仅用于说明的目的，并且本发明的上述描述并非详尽无遗的。本发明的某些具体特征在一些附图中示出而在其他附图中没有示出，这仅仅是为了方便，并且可以根据本发明将任何特征与另一特征组合。对于本领域普通技术人员而言，许多变化和替代将是显而易见的。这样的替代和变化旨在包含在权利要求的范围内。在从属权利要求中呈现的特定特征可以被组合并且落入本发明的范围内。本发明还包括从属权利要求任选地以引用其他独立权利要求的多项从属权利要求的形式书写的实施方式。
尽管上文已经详细描述了本发明的特定实施方式，但是应当理解，该描述仅用于说明的目的，并且本发明的上述描述并非详尽无遗的。本发明的某些具体特征在一些附图中示出而在其他附图中没有示出，这仅仅是为了方便，并且可以根据本发明将任何特征与另一特征组合。对于本领域普通技术人员而言，许多变化和替代将是显而易见的。这样的替代和变化旨在包含在权利要求的范围内。在从属权利要求中呈现的特定特征可以被组合并且落入本发明的范围内。本发明还包括从属权利要求任选地以引用其他独立权利要求的多项从属权利要求的形式书写的实施方式。
其他变化也在本发明的精神内。因此，尽管本发明易于进行各种修改和替代的构建，但本发明的某些图示的实施方式在附图中示出并且已在上文详细描述。但是应当理解，无意将本发明限制于所公开的特定形式，相反，其目的是在于涵盖落入如所附权利要求中限定的本发明的精神和范围内的所有修改、替代构建和等同物。
除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则在描述本发明的上下文中(特别是在以下权利要求的上下文中)，术语“一个”和“一种”和“该”的使用以及类似的指示物应被解释为涵盖单数和复数。除非另有说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应被解释为开放式术语(即，意味着“包括但不限于”)。术语“连接”应被解释为部分或全部地包含在内、附接至或接合在一起，即使存在某些干预。除非本文另有说明，否则本文中对数值范围的记载仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独的值都被包括在本说明书中，如同它们在本文中被单独记载。除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法都可以以任何合适的顺序进行。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明的实施方式，并不对本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的元素对于本发明的实践是必不可少的。
本文描述了本发明的优选实施方式，包括发明人已知的实施本发明的最佳方式。在阅读前面的描述时，那些优选实施方式的变化可以对于本领域普通技术人员而言变得显而易见。发明人预期熟练的技术人员能够根据需要采用这些变化，并且发明人希望本发明以不同于如本文具体描述的方式实施。因此，本发明包括适用法律所允许的对所附权利要求中记载的主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述元素的所有可能变化的任何组合。
本文引用的包括出版物、专利申请和专利在内的所有参考文献均通过引用并入本文，其程度如同每个参考文献被单独且具体地指出通过引用并入本文并且在本文中完整阐述。
已经对本发明的多个实施方式进行了描述。然而，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改。

Claims (28)

1.一种用于在导电流体存在的情况下使用的一次性双极RF探头，包括：
轴杆，其包括内导电套筒和外导电套筒，所述内导电套筒具有位于其近端的第一极性区域，所述外导电套筒具有位于其近端的第二极性区域，所述内导电套筒沿纵向轴线同心地接纳在所述外导电套筒内；
具有中心通道的近侧轮毂，其中所述内导电套筒和所述外导电套筒的分别的近端被接纳在所述中心通道中，使得所述第一极性区域和所述第二极性区域暴露在所述中心通道中且在所述中心通道中由环形空间轴向地彼此分离，所述环形空间在所述中心通道中从所述第一极性区域完整地延伸到所述第二极性区域；并且
其中，所述环形空间对于在所述第一极性区域和所述第二极性区域之间的流体流动是开放的，以允许导电流体穿过所述环形空间在所述第一极性区域和所述第二极性区域之间向近侧迁移，但所述环形空间的纵向长度和径向尺寸被选择为使得沿着所述环形空间的导电流体的电阻用以限制在使用期间在导电流体存在的情况下所述第一极性区域和所述第二极性区域之间的电流流动。
2.如权利要求1所述的一次性双极RF探头，其中所述内导电套筒和所述外导电套筒被配置用于将RF电流流动耦合到所述探头的工作端中的相应的第一相反极性电极和第二相反极性电极。
3.如权利要求2所述的一次性双极RF探头，其中所述导电流体的迁移被充分限制，使得向所述工作端的RF电流流动不受阻碍。
4.如权利要求1所述的一次性双极RF探头，其中所述内导电套筒的至少一部分可旋转地安设在所述外导电套筒的孔腔中。
5.如权利要求1所述的一次性双极RF探头，其中所述纵向长度被选择以用于阻碍在使用期间在所述第一极性区域和所述第二极性区域之间的RF电流流动。
6.如权利要求5所述的一次性双极RF探头，其中所述纵向长度为至少0.5英寸、至少0.6英寸、至少0.8英寸或至少1英寸。
7.如权利要求1所述的一次性双极RF探头，其中所述径向尺寸小于0.010英寸、小于0.004英寸或小于0.002英寸，以使流体迁移最小化并使所述第一极性区域和所述第二极性区域之间的电阻最大化。
8.如权利要求1所述的一次性双极RF探头，其中所述近侧轮毂适于可拆卸地耦合到一携带第一电触头和第二电触头的手柄，以将RF电流通过所述近侧轮毂耦合到所述内导电套筒和所述外导电套筒。
9.一种包括手柄和如权利要求1所述的一次性双极RF探头的系统，其中所述手柄包括马达驱动单元，用于在所述一次性双极RF探头耦合到所述近侧轮毂时旋转所述内导电套筒。
10.一种手术系统，包括：
携带马达驱动单元的手柄；
如权利要求1所述的一次性双极RF探头，其中所述近侧轮毂可拆卸地耦合到所述手柄，且所述一次性双极RF探头具有RF效应器和一由所述马达驱动单元驱动的组件；
至少一个霍尔传感器，其耦合到所述马达驱动单元以提供表征马达操作参数的信号；
控制器，其通过脐带导管可操作地耦合到所述马达和所述一次性双极RF探头，所述脐带导管包括：(i)用于将电功率递送到所述马达的电缆，(ii)用于将RF功率递送到所述RF效应器的RF缆线，以及(iii)至少一个信号电路，其包括用于将来自霍尔信号的信号递送到所述控制器的信号缆线；以及
至少一个施密特触发器，其可操作地耦合到所述至少一个信号电路，以降低其中的噪声感应。
11.如权利要求10所述的手术系统，包括：
由所述马达驱动单元携带的多个霍尔传感器，其中每个霍尔传感器包括信号电路，所述信号电路通过所述脐带导管中的信号缆线连接到所述控制器；和
在每个信号电路的手柄端中的第一施密特触发器和在每个信号电路的控制器端中的第二施密特触发器。
12.如权利要求11所述的手术系统，包括：
由所述马达驱动单元携带的三个霍尔传感器，其中所述三个霍尔传感器中的每一个包括信号电路，所述信号电路通过所述脐带导管中的信号缆线连接到所述控制器；和
在三个信号电路中的每一个的手柄端中的施密特触发器和在三个信号电路中的每一个的控制器端中的施密特触发器。
13.一种手术系统，包括：
携带马达驱动单元的手柄，其中所述马达驱动单元包括霍尔传感器；
如权利要求1所述的一次性双极RF探头，其中所述近侧轮毂可拆卸地耦合到所述手柄，所述一次性双极RF探头具有RF效应器和由所述马达驱动单元驱动的组件；以及
单个脐带导管，其从所述手柄延伸到控制台，所述单个脐带导管包括(i)用于将电功率递送到所述马达的电缆，(ii)用于将RF功率递送到所述RF效应器的RF缆线，以及(iii)用于携带霍尔传感器信号的多个信号缆线。
14.如权利要求13所述的手术系统，还包括第一施密特触发器，所述第一施密特触发器在其手柄端处耦合到每个信号缆线。
15.如权利要求14所述的手术系统，还包括第二施密特触发器，所述第二施密特触发器在其控制台端处耦合到每个信号缆线。
16.一种关节镜系统，包括：
如权利要求1所述的一次性双极RF探头，其中，所述近侧轮毂具有第一极性电触头和第二极性电触头；和
具有远侧圆柱形通道的手柄，所述远侧圆柱形通道被配置用于可去除地接收所述一次性双极RF探头的所述近侧轮毂，其中所述近侧轮毂上的所述第一极性电触头和所述第二极性电触头将会与所述远侧圆柱形通道中的第一电触头和第二电触头接合；
其中所述手柄的所述远侧圆柱形通道中的所述第一电触头和所述第二电触头包括抵抗交流电腐蚀的导电材料。
17.如权利要求16所述的关节镜系统，其中所述手柄的所述远侧圆柱形通道中的所述第一电触头和所述第二电触头包括或镀有选自钛、金、银、铂、碳、钼、钨、锌、铬镍铁合金、石墨、镍或其组合的材料。
18.如权利要求16所述的关节镜系统，其中所述手柄的所述远侧圆柱形通道中的所述第一电触头和所述第二电触头轴向间隔开并暴露在所述远侧圆柱形通道的内表面上。
19.如权利要求18所述的关节镜系统，其中所述第一电触头和所述第二电触头包括环状触头，所述环状触头围绕所述远侧圆柱形通道的所述内表面周向延伸。
20.如权利要求19所述的关节镜系统，其中所述环状第一电触头和所述环状第二电触头围绕所述远侧圆柱形通道的所述内表面以360°延伸。
21.如权利要求20所述的关节镜系统，还包括在所述近侧轮毂与所述远侧圆柱形通道之间的流体密封件。
22.如权利要求21所述的关节镜系统，其中所述流体密封件包括安设在所述远侧圆柱形通道的所述内表面上的至少一个O形环。
23.如权利要求22所述的关节镜系统，其中所述流体密封件还包括安设在所述一次性双极RF探头的所述近侧轮毂上的至少一个O形环。
24.如权利要求23所述的关节镜系统，其中所述O形环中的至少一个安设在所述轴向间隔开的电触头之间。
25.如权利要求23所述的关节镜系统，其中至少一个O形环安设在所有所述电触头的近侧，并且所述O形环中的至少一个安设在所有所述电触头的远侧。
26.如权利要求16所述的关节镜系统，其中所述手柄携带具有不可拆卸的脐带导管的马达驱动单元，其中所述脐带导管携带多根电缆，其中连接至少一根电缆以驱动所述马达驱动单元，并且至少一根缆线连接到所述远侧圆柱形通道中的所述第一电触头，并且至少一根缆线连接到所述远侧圆柱形通道中的所述第二电触头。
27.如权利要求26所述的关节镜系统，其中所述脐带导管还携带一根或多根电缆，用于信号发送和控制功能。
28.如权利要求16所述的关节镜系统，其中所述一次性双极RF探头的所述近侧轮毂上的所述第一极性电触头和所述第二极性电触头包括在所述近侧轮毂的外表面上的弹簧加载元件。
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