CN110381849B - 具有弯曲轴的外科器械 - Google Patents

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Abstract

一种外科骨切割装置，包括：手柄，其被配置成有利于操作者操作和控制所述装置；以及长形中空构件，其从手柄延伸，该中空构件具有近端和远端；其中该中空构件包括在其远端处的开口和延伸穿过该开口的可旋转切割元件，并且其中，该中空构件包括在其近端处的第一弯曲部，使得该中空构件的远离近侧弯曲部的部分偏离手柄的中心轴线。

Description

具有弯曲轴的外科器械
技术领域
本公开总体上涉及用于去除组织(优选地骨组织)的外科工具领域。
背景
多余的身体组织会导致病理状况和疼痛，尤其是当多余的组织影响神经系统时。一个常见的问题是椎管狭窄、椎间盘退变性疾病和其他脊椎病变，其中多余的骨组织影响脊髓和相关的神经元。与脊柱或神经根管变窄(狭窄)相关的两个最突出的情况是：脊柱或神经根管内过度的骨生长导致神经功能缺损以及椎间盘膨出或椎间盘突出。
椎管狭窄和椎间盘退变性疾病通常通过去除挤进神经元内的椎骨体(vertebralbody)或骨刺的全部或部分来治疗，通常作为使脊神经减压以减轻或治疗神经缺损的一种方式。至于椎间盘突出，通常采用称为椎间盘切除术的外科手术进行治疗，在此过程中，压迫神经根或脊髓的突出的椎间盘物质被去除。
打算去除的组织通常是硬组织，例如骨，这需要切割或磨削构件具有特殊的物理特性。此外，不期望的组织通常位于难以到达的位置，并且外科手术需要选择性地去除组织，同时避免对周围组织(例如硬膜囊和/或可能脆弱的或易受伤害的硬膜神经)造成伤害。
因此，本领域需要提供选择性切割/切除/去除难以接近的组织同时减轻损伤周围组织的伤害的外科器械(surgical instruments)。
概述
结合系统、工具和方法描述和图示了下列实施例及其方面，这些系统、工具和方法意在是示例性和说明性的，在范围上是非限制性的。在各种实施例中，一个或更多个上述问题已经被减少或消除，同时其他实施例涉及其他优点或改进。
根据一些实施例，提供了一种外科手术装置，包括：手柄，其被配置为有利于操作者操作和控制该装置；长形中空构件，其从手柄延伸，该中空构件具有近端和远端；其中中空构件的远端包括开口、扭矩传递元件/组件和可旋转切割元件，扭矩传递元件/组件被配置成放置在长形中空构件内，可旋转切割元件附接到所述扭矩传递元件/组件并延伸穿过开口或定位在开口处；其中中空构件的近端包括至少一个近侧弯曲部，该至少一个近侧弯曲部被配置成确保中空构件的远离近侧弯曲部的部分偏离手柄的中心轴线，其中所述扭矩传递元件/组件被配置成影响可旋转切割元件的旋转运动。
根据一些实施例，扭矩传递元件/组件配置成在弯曲和/或保持在弯曲构型的同时有利于至少15,000RPM、至少20,000RPM、至少30,000RPM、至少40,000RPM或至少50,000RPM的旋转速度和至少4Ncm的扭矩。根据一些实施例，扭矩传递元件/组件被配置为有利于至少15,000RPM、至少20,000RPM、至少30,000RPM、至少40,000RPM或至少50,000RPM的双向旋转速度和至少4Ncm的扭矩。
在去除多余组织的外科手术中，仅进行不需要的组织的选择性去除同时减轻周围组织的任何去除或损伤是非常重要的。
有利的是，由近侧弯曲部引起的轴相对于手柄的偏移构型(offsetconfiguration)被配置成确保承载切割器的轴的远端不会被外科医生的手、手柄、通过其递送切割器的管(例如但不限于内窥镜)隐藏和/或当使用外科手术显微镜时被隐藏。因此，确保了工作区域的更好可视性。
根据一些实施例，轴可以包括额外的近侧弯曲部。这种双重弯曲允许获得这样的构型，其中中空构件的在近侧弯曲部下游的一部分基本上平行于手柄的中心轴线。
附加地或可选地，该装置可以包括位于中空长形构件的近端和远端之间的一个或更多个中间弯曲部，例如但不限于在中空长形构件的长度的大约一半附近的中间弯曲部。有利的是，当在机器人的/机器人辅助的外科手术中使用该装置时，这种中间弯曲部可以确保瞄准线(line of site)不受阻碍。
另一个优点是，扭矩传递元件/组件可以包括一个或更多个支撑结构，该一个或更多个支撑结构被配置成防止扭矩传递元件/组件的螺旋化。这一点特别重要，因为需要在弯曲构型和以高旋转速度进行扭矩传递。
扭矩传递的现有解决方案使用长且硬的不锈钢丝(stainless-steel wire)(直径1mm-1.5mm)，其尽管允许轴(中空长形构件)在高速(60K RPM)和扭矩下弯曲，但是需要大的弯曲半径，通常大于100mm，这对人体解剖结构来说太大了。
扭矩传递的另一种解决方案是应用由许多条带制成的扭矩元件，这些条带通过切割(例如，借助装配的导向件间歇地从不同的方向(逆时针和顺时针方向)切割由三层制成的管)制成。这种解决方案虽然允许30mm-40mm的弯曲半径，但不能在高速(例如高于12KRPM)下操作。
此外，这两种解决方案引发可旋转扭矩传递元件和导向轴之间的高摩擦，这种摩擦经常导致扭矩传递元件过热和机械故障。
根据一些实施例，当使用具有短焦距并且优选平行于轴并且靠近外科手术部位定位的外科手术显微镜和/或内窥镜时，具有单个近侧弯曲部的轴可能是特别有利的，这是因为防止了手柄干扰照明路径和内窥镜的视线。
根据一些实施例，具有两个近侧弯曲部的轴对于保持视线，特别是对于开放式外科手术和/或内窥镜手术可能是有利的。
根据一些实施例，中空构件还可以包括远侧弯曲部，该远侧弯曲部被配置成允许进入难以到达的目标组织/隐藏的解剖结构，例如但不限于相邻椎骨之间和/或椎管内/附近的部位。
也就是说，尽管远侧弯曲部被配置成能够在隐藏的解剖结构处(例如在椎间盘之间或之下)进入和操作该装置，但近侧弯曲部被配置成使装置远侧尖端的瞄准线不受阻碍成为可能，而不管其是否具有远侧弯曲部。
根据一些实施例，提供了一种外科手术装置，包括：手柄，其配置成有利于操作者操作和控制该装置；长形中空构件，其从手柄延伸，该中空构件具有近端和远端；其中该中空构件的远端包括开口、扭矩传递元件/组件和可旋转切割元件，扭矩传递元件/组件配置成放置在长形中空构件内，可旋转切割元件附接到所述扭矩传递元件/组件并延伸穿过开口或定位在开口处；其中该中空构件的近端包括至少一个近侧弯曲部，该至少一个近侧弯曲部配置成确保中空构件的远离近侧弯曲部的部分偏离手柄的中心轴线，其中所述扭矩传递元件/组件被配置成影响可旋转切割元件的旋转运动。
根据一些实施例，扭矩传递元件/组件被配置成有利于至少40,000RPM的(可选地，双向的)旋转速度和至少4Ncm的扭矩。
根据一些实施例，当握持手柄和/或使用内窥镜或外科手术显微镜时，弯曲部使得操作者能够保持切割尖端的可视性。
根据一些实施例，第一近侧弯曲部包括相对于手柄的中心轴线成高达90度的弯曲角度。根据一些实施例，第一近侧弯曲部包括相对于手柄的中心轴线成20-60度的弯曲角度。根据一些实施例，第一近侧弯曲部包括小于20mm的弯曲半径。
根据一些实施例，该装置还包括第二近侧弯曲部。根据一些实施例，其中中空构件的远离第一近侧弯曲部和第二近侧弯曲部的一部分基本上平行于手柄的中心轴线，如本文所使用的，术语“基本上”可以指相对于手柄的中心轴线的+/-10度或+/-5度。
根据一些实施例，第二近侧弯曲部包括相对于手柄的中心轴线成高达90度的弯曲角度。根据一些实施例，第二近侧弯曲部包括相对于手柄的中心轴线成20-60度的弯曲角度。根据一些实施例，第二近侧弯曲部包括小于20mm的弯曲半径。
根据一些实施例，该装置还包括在其远端处的弯曲部。根据一些实施例，远侧弯曲部和开口之间的距离小于20mm。
根据一些实施例，远侧弯曲部包括相对于中空构件的远离第一近侧弯曲部或第二近侧弯曲部的部分成高达90度的弯曲角度。根据一些实施例，远侧弯曲部包括相对于中空构件的远离第一近侧弯曲部或第二近侧弯曲部的部分成0-60度的弯曲角度。根据一些实施例，远侧弯曲部包括相对于中空构件的远离第一近侧弯曲部或第二近侧弯曲部的部分小于10mm的弯曲半径。
根据一些实施例，远端偏离手柄的中心轴线。根据一些实施例，远端平行于手柄的中心轴线。
根据一些实施例，该装置还包括扭矩传递元件，该扭矩传递元件被配置成放置在长形中空构件内并影响可旋转切割元件的旋转运动，该扭矩传递元件包括芯和至少一个外层，该芯包括可弯曲多股线。
根据一些实施例，扭矩传递组件还包括支撑结构，该支撑结构被配置成防止其螺旋化。
根据一些实施例，支撑结构包括一个或更多个刚性元件，该一个或更多个刚性元件被配置成沿着扭矩传递组件/元件界定刚性部分和可弯曲部分，其中扭矩传递组件/元件的没有刚性元件的部分是可弯曲的。根据一些实施例，一个或更多个刚性元件包括压接在位于中空长形构件的非弯曲部分中的扭矩传递长形构件的间隔开的部分上的一个或更多个管状元件。
附加地或可选地，支撑结构包括一个或更多个轴承。根据一些实施例，一个或更多个轴承被配置成沿着位于中空长形构件的弯曲部分中的扭矩传递长形构件的一部分定位。
根据一些实施例，该装置还包括扭矩传递组件，该扭矩传递组件被配置成放置在长形中空构件内并影响可旋转切割元件的旋转运动。扭矩传递组件包括在其近端和远端处的具有扭矩传递元件的管，其中扭矩传递元件包括可弯曲芯和至少一个外层。根据一些实施例，芯包括多股线。
根据一些实施例，该装置还包括旋转致动器，该旋转致动器被放置在手柄内、被配置为将旋转运动引入到扭矩传递元件/组件。
根据一些实施例，该装置还包括控制界面，该控制界面被配置成有利于对所述旋转致动器和/或所述扭矩传递元件/组件的旋转速度进行操作控制。
根据一些实施例，该装置是外科手术钻(surgical drill)。
根据一些实施例，该装置还包括第三近侧弯曲部。
根据一些实施例，提供了一种扭矩传递组件，包括：扭矩传递长形构件，其包括芯和至少一个外层，所述芯包括多股线；可旋转切割元件，其附接到所述扭矩传递长形构件的远端；以及支撑结构，该支撑结构配置成防止所述扭矩传递长形构件在弯曲时的螺旋化；其中所述扭矩传递元件/组件被配置成有利于可旋转切割元件的至少15,000RPM、至少20,000RPM、至少40,000RPM的旋转运动和至少4Ncm的扭矩。
根据一些实施例，支撑结构包括一个或更多个刚性元件，该一个或更多个刚性元件被配置成沿着扭矩传递长形构件界定刚性部分和可弯曲部分，其中扭矩传递长形构件的没有刚性元件的部分是可弯曲的。
根据一些实施例，支撑结构包括压接在所述扭矩传递长形构件的部分上的一个或更多个管状元件。
附加地或可选地，支撑结构包括一个或更多个轴承。根据一些实施例，一个或更多个轴承被配置成沿着扭矩传递长形构件的没有刚性元件的一部分定位，以便在弯曲时界定扭矩传递长形构件的顶点。
根据一些实施例，扭矩传递元件/组件被配置成有利于可旋转切割元件的至少40,000RPM的旋转速度和至少4Ncm的扭矩。
本公开的特定实施例可包含上述优势中的一些、全部或不包含其中的任何一个。从包含在本文中的附图、说明书和权利要求中，本领域技术人员可容易明白一个或更多个技术优势。此外，尽管特定优势在上文中已经被列举，但是各种实施例可以包含所列举的优势的全部、一些或者不包含其中的任何一个。
除了上面所描述的示例性方面和实施例之外，通过参考附图且通过研究下面的详细描述，另外的方面和实施例将变得明显。
附图说明
下文中参考随附于此的图描述实施例的说明性示例。在图中，在多于一个图中出现的相同的结构、元件或部件通常在它们出现的所有图中以相同的数字进行标记。可选地，在多于一个图中出现的元件或部件可以在它们出现的不同的图中以不同的数字进行标记。图中示出的部件以及特征的尺寸通常出于陈述的方便性和清晰性来进行选择，并且不一定按照比例显示。附图列出如下。
图1A示意性图示了根据一些实施例的用于硬组织去除的装置的侧视图，该装置具有中空长形构件，该中空长形构件具有近侧弯曲部、远侧弯曲部和具有刚性部分的扭矩传递组件；
图1B是根据一些实施例的图1A中的中空长形构件的近端的放大视图；
图1C是根据一些实施例的图1A中的中空长形构件的远端的放大视图；
图2A示意性图示了根据一些实施例的用于硬组织去除的装置的侧视图，该装置具有中空长形构件以及轴承元件，该中空长形构件具有近侧弯曲部、远侧弯曲部和具有刚性部分的扭矩传递组件；
图2B是根据一些实施例的图2A中的中空长形构件的近端的放大视图；
图3A示意性图示了根据一些实施例的用于硬组织去除的装置的侧视图，该装置具有带有两个近侧弯曲部的中空长形构件；
图3B是根据一些实施例的图3A中的中空长形构件的近端的放大视图；
图4示意性图示了根据一些实施例的用于硬组织去除的装置的侧视图，该装置具有带有中间弯曲部的中空长形构件；
图5A是根据一些实施例的没有远侧弯曲部的中空长形构件的远端的放大视图；
图5B是根据一些实施例的中空长形构件的远端的放大视图，该中空长形构件具有远侧弯曲部和与远侧弯曲部的顶点相对的护罩；
图5C是根据一些实施例的中空长形构件的远端的放大视图，该中空长形构件具有远侧弯曲部和与远侧弯曲部的顶点相对的前护罩；
图5D是根据一些实施例的中空长形构件的远端的放大视图，该中空长形构件具有远侧弯曲部和与远侧弯曲部的顶点同延的护罩；
图5E是根据一些实施例的中空长形构件的远端的放大视图，该中空长形构件具有远侧弯曲部和与远侧弯曲部的顶点同延的前护罩；
图6示意性图示了根据一些实施例的用于椎骨间盘组织去除的图1A中的装置；
图7A示意性图示了根据一些实施例的连接到具有导航元件的成像板的图1A中的装置的正面透视图；
图7B示意性图示了根据一些实施例的连接到具有导航元件的成像板的图1A中的装置的背面透视图。
详细描述
在以下描述中，将要描述本公开的各个方面。出于解释的目的，具体的构型和细节被陈述以便提供对本公开的不同方面的彻底理解。然而，对本领域的技术人员同样明显的是，本公开可以在没有本文呈现的具体的细节的情况下被实施。此外，可以省略或简化公知的特征，以便不使本公开难理解。
根据一些实施例，提供了一种外科手术装置，包括：长形中空构件，其延伸，具有近端和远端；其中中空构件的远端包括开口、扭矩传递元件/组件和可旋转切割元件，扭矩传递元件/组件配置成放置在长形中空构件内，可旋转切割元件附接到所述扭矩传递元件/组件并延伸穿过开口或定位在开口处；其中中空构件的近端包括至少一个近侧弯曲部，该至少一个近侧弯曲部配置成确保中空构件的远离近侧弯曲部的部分偏离中空构件的靠近近侧弯曲部的部分的中心轴线，其中所述扭矩传递元件/组件配置成影响可旋转切割元件的旋转运动。
根据一些实施例，该装置还包括手柄，该手柄被配置为有利于操作者操作和控制该装置。根据一些实施例，中空构件的近侧弯曲部被配置成确保手柄不会干扰外科医生对切割元件的瞄准线。
根据一些实施例，扭矩传递元件/组件被配置为有利于至少15,000RPM、至少20,000RPM、至少25,000RPM、至少30,000RPM或40,000RPM的旋转速度以及至少4Ncm的扭矩。每种可能性都是单独的实施例。
根据一些实施例，扭矩传递元件/组件可以包括一个或更多个支撑结构，该支撑结构被配置成防止扭矩传递元件/组件的螺旋化、辫结和/或成环。
根据一些实施例，术语“螺旋化”、“辫结”、“成环”、“盘绕”和“扭转”可以互换使用，并且可以指扭矩传递元件在被施加扭矩时形成螺旋状形状的固有趋势。螺旋化尤其倾向于导致扭矩传递元件和/或其层的失效甚至撕裂。虽然切应力与切应变(例如，旋转角度)相关联，但螺旋化现象可能会迫使这种应变分散在柔性扭矩传递元件的短长度上，从而产生导致快速失效的较大局部应力。螺旋化是柔性扭矩传递元件失效的最常见原因。
根据一些实施例，该装置被配置成用于骨和软组织去除。根据一些实施例，该装置被配置成执行微创组织切除、切割、磨削和/或钻孔。每种可能性都是单独的实施例。如本文所用，术语“组织去除”、“组织切割”、“组织磨削”、“磨蚀组织(abrasive tissue)切割/磨削”可以互换，并且包括组织整形、多余组织的去除和/或组织锐化等。
根据一些实施例，该装置被配置成有利于从邻近椎骨的目标位置/部位和/或椎管内/附近的部位去除硬组织和软组织。
根据一些实施例，该装置被配置成治疗和/或改善脊柱适应症(spinalindications)。根据一些实施例，脊柱适应症选自：腰椎、胸椎、骶骨或颈椎椎管狭窄、椎间盘突出和/或椎间盘膨出。根据一些实施例，脊柱适应症是腰椎、胸椎、骶骨或颈椎狭窄。根据一些实施例，组织是椎骨间盘组织或骨组织。
根据一些实施例，该装置可以有利地促进腰椎、胸椎、骶骨或颈椎狭窄的微创治疗，而无需去除椎骨或进行椎骨的最小程度去除。这与通常的治疗相反，通常的治疗是去除椎骨和多余的骨组织，并且需要融合相邻的椎骨以防止脊柱不稳定，并且与长时间的恢复和疼痛有关。根据一些实施例，器械被配置为用于安全地插入两个相邻椎骨之间，允许去除多余的骨赘、骨和椎间盘组织。根据一些实施例，该装置被配置成用于包括去除软组织(例如椎间盘组织)的操作，允许治疗椎间盘突出或椎间盘膨出。根据一些实施例，该装置被配置成用于包括准备用于融合的椎骨壁的操作中。
根据一些实施例，该装置被配置成通过将该装置与目标位置并置并将切割器引入/使切割器接触待切割的组织来切割组织，例如椎间盘组织。有利的是，根据一些实施例，该装置可以使诸如椎间盘去除的手术能够进行，而不需要从受影响的椎骨去除骨块(例如椎板)，因此允许用于治疗椎间盘突出的微创手术，并有助于患者更高的成功率和更快的恢复。
根据一些实施例，利用辅助工具或器械(例如内窥镜或外科手术显微镜)、被配置为允许将装置插入椎间盘而不损伤所述椎间盘的插管器械或类似程序，装置被递送到椎间盘。
根据一些实施例，装置或其任何部分的尺寸被设计和成形为有利于将装置“低轮廓”安全地插入两个相邻椎骨之间，并提供进入存在于椎骨下方的材料的通道，这是去除所需要的。
根据一些实施例，扭矩传递元件可以是线缆。根据一些实施例，扭矩传递元件可以是线或线状的长形可弯曲构件。根据一些实施例，扭矩传递组件可以沿着长形中空构件的整个/大部分长度延伸。根据一些实施例，扭矩传递元件可以是沿着长形中空构件的整个/大部分长度延伸的线缆。
如本文使用的，术语“整个”可以指长形中空构件的长度的80％-100％，例如，至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少98％。每种可能性都是单独的实施例。如本文使用的，术语“大部分”可以指长形中空构件的长度的55％-80％，例如大约55％、大约60％、大约65％、大约70％、大约75％或大约80％。每种可能性都是单独的实施例。
根据一些实施例，扭矩传递组件的支撑结构可以包括刚性元件/部分。根据一些实施例，刚性元件/部分可以实质上沿着扭矩传递组件的整个非弯曲部分或其大部分延伸。根据一些实施例，扭矩传递元件的定位/延伸/排列/包围近侧弯曲部(或其他弯曲部)的部分可以没有刚性元件。根据一些实施例，刚性元件/部分可以覆盖一个或更多个扭矩传递元件的一部分。根据一些实施例，刚性元件/部分可以覆盖一个或更多个扭矩传递元件的非弯曲部，或者该非弯曲部的大部分。作为非限制性示例，刚性元件/部分可以覆盖实质上沿着中空长形构件的整个长度延伸的单个扭矩传递元件的非弯曲部分。根据一些实施例，刚性元件/部分可以是压接在一个或更多个扭矩传递元件(非弯曲部分)上或以其他方式附接/固定到一个或更多个扭矩传递元件(非弯曲部分)上的管状元件。根据一些实施例，刚性部分可以包括不锈钢(304、316、420)和/或聚合材料(例如尼龙、HDPE、PTFE)或是由不锈钢(304、316、420)和/或聚合材料(例如尼龙、HDPE、PTFE)制成。根据一些实施例，刚性元件可以成形为内直径约为1mm并且外直径约为1.5mm-3mm(例如1.46mm或2.5mm)且壁厚约为0.2mm-0.3mm(例如0.23mm)的管。可选地，刚性元件可以是方形的。作为非限制性示例，刚性元件可以是方形的，并且具有1mm×1mm的内部尺寸和1.46mm×1.46mm的外部尺寸以及1mm2的内部面积和2.13mm2的外部面积。
如本文所用的，扭矩传递组件的术语“非弯曲部(non-bent part)”或“非弯曲部分(non-bent portions)”可以指扭矩传递组件的穿过中空长形构件的实质上直的部分或穿过实质上直的部分的大部分延伸的部分，例如实质上直的部分的至少95％、至少90％或至少85％。
根据一些实施例，刚性元件/部分可以在两个扭矩传递元件之间互连。根据一些实施例，刚性元件/部分可以是中空的。根据一些实施例，刚性元件/部分可以是非中空的。
根据一些实施例，扭矩传递组件可包括至少两个扭矩传递元件，其位于包括弯曲部的中空构件的一部分内。根据一些实施例，第一扭矩传递元件可以定位在包括近侧弯曲部的中空构件的部分内。根据一些实施例，第二扭矩传递元件可以定位在包括远侧弯曲部的中空构件的部分内部。根据一些实施例，扭矩传递组件的第二扭矩传递元件可以位于中空构件的尖端部分内部。
根据一些实施例，扭矩传递元件可以包括芯和至少一个外层，该芯包括可弯曲的多股线。根据一些实施例，芯的多股线可以包括三股。根据一些实施例，芯的多股线可以包括七股。根据一些实施例，芯的多股线可以包括十九股。根据一些实施例，芯的多股线可以包括多于十九股。根据一些实施例，多股线的股可以是编织的(braided)、扭绞的(twisted)、交错的(interlaced)或盘绕(coiled)的。每种可能性都是单独的实施例。
根据一些实施例，刚性元件/部分被配置成沿着长形中空构件的在近侧弯曲部的最远侧和远侧弯曲部的最近侧之间延伸的部分的至少一部分延伸。
附加地或可选地，扭矩传递组件的支撑结构可以包括轴承，例如滚珠轴承、摩擦轴承或任何其他合适类型的旋转支撑元件，其被配置为减少扭矩传递组件和中空长形构件之间的摩擦。根据一些实施例，轴承可以位于一个或更多个近侧弯曲部和/或一个或更多个远侧弯曲部的顶点处。
根据一些实施例，该至少两个扭矩传递元件可以相同或不同。作为非限制性示例，第一扭矩传递元件的芯可以由7股形成，而第二扭矩传递元件的芯可以由19股形成。作为另一个非限制性示例，第一扭矩传递元件可以包括2个外层，而第二扭矩传递元件可以包括3个外层。作为另一个非限制性示例，第一扭矩传递元件可以具有与第二扭矩传递元件不同的长度(例如更长)。
根据一些实施例，扭矩传递组件具有高扭转刚度(torsional rigidity)和低弯曲刚度(bending rigidity)。
根据一些实施例，扭矩传递元件的芯被配置为保持高结构完整性，并且外层被配置为保持高扭转刚度。根据一些实施例，扭矩传递元件的每一个外层可以被配置成在与相邻层的方向相反的方向上具有机械性能。
根据一些实施例，扭矩传递元件能够支撑至少15,000RPM、至少20,000RPM、至少30,000RPM、至少40,000RPM、至少60,000RPM、至少70,000RPM、至少80,000RPM、至少90,000RPM或至少100,000RPM的(可选地，双向的)旋转速度。根据一些实施例，扭矩传递元件能够支撑至少2Ncm、至少3Ncm、至少4Ncm、至少5Ncm或至少6Ncm的扭矩。每个可能性和可能性的组合都是单独的实施例。作为非限制性示例，扭矩传递元件能够在5Ncm的扭矩下支撑80,000RPM的旋转速度。
根据一些实施例，扭矩传递元件从马达(其可选地定位在装置的手柄内)延伸。根据一些实施例，扭矩传递元件/组件被附接到长形中空构件的近端。根据一些实施例，扭矩传递元件/组件附接到可旋转切割头，并且可以被配置成将旋转(可选地，双向的)运动和可选地向前/向后运动传递到可旋转切割头。
根据一些实施例，扭矩传递元件/组件可以被配置为高扭转刚度和低弯曲刚度，潜在地使得扭矩传递元件能够在弯曲时高速旋转，有利地是，甚至在小曲率半径下旋转。具有低弯曲刚度提供了低弯曲相关应力和更好的对抗由高旋转速度和/或高旋转扭矩引起的疲劳。
根据一些实施例，扭矩传递元件可以由不锈钢丝(本文也称为股)制成，不锈钢丝扭绞(编织或盘绕)成绳索，构成芯。作为非限制性示例，扭矩传递元件可以由扭绞成绳索的七根304V不锈钢线(每根具有例如0.084mm的直径)制成。然后可以将若干层(例如3层)缠绕在绳索芯上。每个连续的层(例如线圈)可以可选地在它前面的层的相反方向上缠绕。作为非限制性示例，第一外层(最靠近芯的层)可以包括在第一方向上(例如顺时针方向)盘绕、绞合或扭绞的5根线(其中每根直径例如为0.12mm)，中间层可以包括例如在与第一外层相反的方向(例如逆时针方向)盘绕、绞合或扭绞的5根线(其中每根直径例如为0.14mm)，以及第三外层可以包括例如在与中间外层相反的方向盘绕、绞合或扭绞的5根线(其中每根直径例如为0.16mm)。
根据一些实施例，扭矩传递元件/组件的外直径是例如0.3mm至5mm，例如0.5mm或1mm或1.5mm或3mm。
根据一些实施例，扭矩传递元件可以具有以下物理特性：弯曲角度：0-90度，旋转速度：15,000-60,000rpm，弯曲半径：4.5-9mm，直径：0.5mm-3mm，以及长度：5-300mm(例如，5-50mm、40-200mm或大约40mm)。
根据一些实施例，扭矩传递元件可以具有以下物理特性：弯曲角度：0-90度，旋转速度：15,000-80,000rpm，弯曲半径：2-18mm，直径：1-7mm，以及长度：1-40mm。
根据一些实施例，扭矩传递元件可以具有以下物理特性：弯曲角度：50-80度，旋转速度：15,000-80,000rpm，弯曲半径：6-7mm，直径：3-5mm，以及长度：9-30mm。
根据一些实施例，中空构件的至少一个近侧弯曲部被配置成在使用时确保切割器和/或邻近装置远端的组织的可视性。根据一些实施例，中空构件的至少一个近侧弯曲部被配置成确保手柄、外科医生的手、外科手术显微镜和/或内窥镜在使用时不会削弱切割器和/或邻近装置远端的组织的可视性。根据一些实施例，中空构件的至少一个近侧弯曲部使得能够利用外科手术显微镜，例如具有短焦距的外科手术显微镜，这是因为显微镜可以平行于轴并且靠近外科手术部位定位，同时避免手柄干扰显微镜和视线。
如本文所用的，参考长形中空构件的术语“近侧”指中空构件的最靠近手柄的部分。根据一些实施例，该术语可以指中空构件的最靠近手柄的1/3。
如本文所用的，参考长形中空构件的术语“远侧”指中空构件的承载可旋转切割器并邻近目标组织的部分。根据一些实施例，远端可以包括尖端部分。根据一些实施例，远端可以指中空构件的离手柄最远的1/3。
如本文所用的，术语“尖端”和“尖端部分”可以指装置的接合部分，包括切割器和长形中空构件远端的至少一部分。根据一些实施例，术语尖端是指长形中空构件(以及放置在其中的扭矩传递元件)从远侧弯曲部延伸到其远侧末端的部分。根据一些实施例，尖端可以具有5-16mm的长度，例如大约11mm。根据一些实施例，术语尖端可以指装置的被配置为插入骨组织之间的部分。根据一些实施例，尖端被配置成在操作期间保持静止，至少相对于轴向旋转保持静止。
根据一些实施例，当指中空构件的近侧弯曲部时，术语“至少一个”可以是单个近侧弯曲部。可选地，至少一个近侧弯曲部可以包括2、3、4、5个或更多个近侧弯曲部。每种可能性都是单独的实施例。
根据一些实施例，至少一个近侧弯曲部相对于所述手柄的中心轴线具有高达90度的弯曲角度。根据一些实施例，至少一个近侧弯曲部相对于所述手柄的中心轴线具有高达80度的弯曲角度。根据一些实施例，至少一个近侧弯曲部相对于所述手柄的中心轴线具有高达70度的弯曲角度。根据一些实施例，至少一个近侧弯曲部相对于所述手柄的中心轴线具有高达60度的弯曲角度。
根据一些实施例，至少一个近侧弯曲部相对于所述手柄的中心轴线具有10-90度的弯曲角度。根据一些实施例，至少一个近侧弯曲部相对于所述手柄的中心轴线具有10-80度的弯曲角度。根据一些实施例，至少一个近侧弯曲部相对于所述手柄的中心轴线具有20-80度的弯曲角度。根据一些实施例，至少一个近侧弯曲部相对于所述手柄的中心轴线具有20-60度的弯曲角度。
根据一些实施例，至少一个近侧弯曲部的弯曲半径小于15mm、小于12mm、小于10mm、小于7mm或小于5mm。每种可能性都是单独的实施例。根据一些实施例，至少一个近侧弯曲部的弯曲半径的范围是5mm-15mm。
根据一些实施例，中空构件包括至少两个近侧弯曲部。根据一些实施例，中空构件包括至少三个近侧弯曲部。根据一些实施例，中空构件包括至少四个近侧弯曲部。根据一些实施例，中空构件可以包括多个近侧弯曲部(例如5个或更多个弯曲部)。根据一些实施例，弯曲部可以在同一平面内。根据一些实施例，弯曲部(或其中一些)可以在不同的平面内。
根据一些实施例，通过双重弯曲，中空构件的在第一近侧弯曲部和第二近侧弯曲部下游的部分将基本上平行于(例如+/-10度)所述手柄的中心轴线。有利的是，这在保持视线的同时可以简化操作者对装置的操纵。
根据一些实施例，至少两个近侧弯曲部可以相对于手柄的中心轴线具有高达90度的弯曲角度。根据一些实施例，至少两个近侧弯曲部可以相对于手柄的中心轴线具有高达80度的弯曲角度。根据一些实施例，至少两个近侧弯曲部可以相对于手柄的中心轴线具有高达70度的弯曲角度。根据一些实施例，至少两个近侧弯曲部可以相对于手柄的中心轴线具有高达60度的弯曲角度。根据一些实施例，至少两个近侧弯曲部可以相对于手柄的中心轴线具有10-90度的弯曲角度。根据一些实施例，至少两个近侧弯曲部可以相对于手柄的中心轴线具有10-80度的弯曲角度。根据一些实施例，至少两个近侧弯曲部可以相对于手柄的中心轴线具有20-80度的弯曲角度。根据一些实施例，至少两个近侧弯曲部可以相对于手柄的中心轴线具有20-60度的弯曲角度。根据一些实施例，至少两个近侧弯曲部的弯曲角度可以相同或不同。
根据一些实施例，至少两个近侧弯曲部的弯曲半径可以小于15mm、小于12mm、小于10mm、小于7mm或小于5mm。每种可能性都是单独的实施例。根据一些实施例，至少两个近侧弯曲部的弯曲半径的范围可以是5mm-15mm。根据一些实施例，至少两个近侧弯曲部的弯曲角度可以相同或不同。
根据一些实施例，长形中空构件可以包括至少一个远侧弯曲部，例如1、2、3个或更多个远侧弯曲部。每种可能性都是单独的实施例。根据一些实施例，远侧弯曲部可以在同一平面内。根据一些实施例，远侧弯曲部(或其中一些)可以在不同的平面内。根据一些实施例，长形中空构件可以包括单个远侧弯曲部。
附加地或可选地，该装置可以包括位于中空长形构件的近端和远端之间的一个或更多个中间弯曲部，例如但不限于在中空长形构件的长度的大约一半处，或者位于界定近端的1/3和界定远端的1/3之间。根据一些实施例，中间弯曲部可以在同一平面内。根据一些实施例，中间弯曲部(或其中一些)可以在不同的平面内。有利的是，当在机器人的/机器人辅助的外科手术中使用该装置时，这种中间弯曲部可以确保瞄准线不受阻碍。
根据一些实施例，该装置可以仅包括近侧弯曲部、仅包括远侧弯曲部或仅包括中间弯曲部。可选地，该装置可以既包括近侧弯曲部，也包括远侧弯曲部和中间弯曲部。每种可能性都是单独的实施例。
根据一些实施例，至少一个远侧弯曲部可以相对于中心轴线(中空构件的远离至少一个近侧弯曲部的部分)具有高达90度的弯曲角度。根据一些实施例，至少一个远侧弯曲部可以相对于中空构件的远离至少一个近侧弯曲部的部分具有高达80度的弯曲角度。根据一些实施例，至少一个远侧弯曲部可以相对于中空构件的远离至少一个近侧弯曲部的部分具有高达70度的弯曲角度。根据一些实施例，至少一个远侧弯曲部可以相对于中空构件的远离至少一个近侧弯曲部的部分具有高达60度的弯曲角度。根据一些实施例，至少两个近侧弯曲部可以相对于所述手柄的中心轴线具有10-90度的弯曲角度。根据一些实施例，至少一个远侧弯曲部可以相对于中空构件的远离至少一个近侧弯曲部的部分具有10-80度的弯曲角度。根据一些实施例，至少一个远侧弯曲部可以相对于中空构件的远离至少一个近侧弯曲部的部分具有20-80度的弯曲角度。根据一些实施例，至少一个远侧弯曲部可以相对于中空构件的远离至少一个近侧弯曲部的部分具有20-60度的弯曲角度。根据一些实施例，至少一个远侧弯曲部的弯曲角度可以与至少一个近侧弯曲部的弯曲角度相同或不同。
根据一些实施例，至少一个远侧弯曲部的弯曲半径可以是小于15mm、小于12mm、小于10mm、小于7mm或小于5mm。每种可能性都是单独的实施例。根据一些实施例，至少一个远侧弯曲部的弯曲半径的范围可以是5mm-15mm、2-12mm或6-10mm。每种可能性都是单独的实施例。作为非限制性示例，该弯曲半径可以是9mm。根据一些实施例，至少一个远侧弯曲部的弯曲角度可以与至少一个近侧弯曲部的弯曲半径相同或不同。
根据一些实施例，远侧弯曲部和开口之间的距离小于30mm。根据一些实施例，远侧弯曲部和开口之间的距离小于25mm。根据一些实施例，远侧弯曲部和开口之间的距离小于20mm。根据一些实施例，远侧弯曲部和开口之间的距离小于15mm。根据一些实施例，远侧弯曲部和开口之间的距离小于10mm。根据一些实施例，远侧弯曲部和开口之间的距离在1-20mm的范围内。根据一些实施例，远侧弯曲部和开口之间的距离在3-10mm的范围内。作为非限制性示例，远侧弯曲部和开口之间的距离可以是8mm。
根据一些实施例，远端可以平行于手柄的中心轴线。作为非限制性示例，中空构件可包括单个近侧弯曲部和单个远侧弯曲部，其被配置成使得中空构件的在近侧弯曲部和远侧弯曲部之间延伸的部分偏离手柄的中心轴线，而中空构件的从远侧弯曲部延伸到中空构件的远侧末端的部分平行于手柄的中心轴线。
根据一些实施例，远端可以偏离手柄的中心轴线。作为非限制性示例，中空构件可包括两个近侧弯曲部和单个远侧弯曲部，其配置成使得中空构件的在近侧弯曲部和远侧弯曲部之间延伸的部分平行于手柄的中心轴线，而中空构件的从远侧弯曲部延伸到中空构件的远侧末端的部分偏离手柄的中心轴线。
根据一些实施例，如从手柄到远侧尖端所测量的，长形中空构件的长度可以是例如30-300mm、50-200mm、50-150mm或75-125mm。每种可能性都是单独的实施例。作为非限制性示例，长形中空构件的长度可以是104mm。
根据一些实施例，长形中空构件可以具有圆形或椭圆形截面，外径是例如2-10mm、2-5mm、2.5-4mm或3-3.5mm。每种可能性都是单独的实施例。作为非限制性示例，长形中空构件的外径可以是3.2mm。长形装置主体的直径和/或横截面形状沿着其长度可以是恒定的，或者可以是变化的，例如从近端处的较大直径变化到远端处的较小直径，或者反之亦然。
根据一些实施例，长形中空构件可以具有直径为1-4mm或2-3mm的腔。每种可能性都是单独的实施例。作为非限制性示例，长形中空构件的内径可以是2.8mm。根据一些实施例，内腔的尺寸和形状可设定成紧密容纳扭矩传递元件/组件，如下文进一步描述的。根据一些实施例，内腔的直径可以比扭矩传递元件/组件的外径大30％-400％，以确保至少扭矩传递元件/组件的柔性部分不会在腔中扭结或扭曲。根据一些实施例，腔可以位于长形中空构件的中心。
根据一些实施例，长形中空构件可以由用于外科手术装置的任何材料制成，该材料包括，例如不锈钢、钴铬合金、镍钛合金(镍钛诺)、钛、聚合物等。各种装置部件可以使用众所周知的方法制造，这些方法例如编织、盘绕、绞合、铸造、挤压、机加工、3D打印等。
根据一些实施例，可旋转切割器可以包括旋转切割刀片或者是旋转切割刀片。根据一些实施例，可旋转切割器可以包括或者是多个接合的切割元件(例如多个切割盘)，和/或切割元件(例如金刚石粉)。
根据一些实施例，可旋转切割器可以是圆柱形的，具有周向切割特性。根据一些实施例，可旋转切割器可以是圆柱形的，具有径向周向切割特性(侧向)。根据一些实施例，可旋转切割器可以是圆柱形的，具有向前/远侧周向切割特性。
根据一些实施例，可旋转切割器可以至少部分涂覆有金刚石。根据一些实施例，可旋转切割器可以至少部分嵌入有刀片。
根据一些实施例，可旋转切割器可以由例如17.4pH(热硬化)不锈钢或不锈钢420制成；例如，外径为2.5mm，具有例如2-4个螺旋槽(导程角，例如26°，深度，例如0.75mm，宽度，例如0.8mm)，每个螺旋槽具有形成刀片的锋利刃。根据一些实施例，可旋转切割器可以是在其周边处包括切削刃的圆盘的形状。根据一些实施例，可旋转切割器可以包括两个相对的纵向直刃和两个相对的横向切削刃。根据一些实施例，可旋转切割器部分的长度可以根据用途从1mm到100mm变化(例如2mm)。
根据一些实施例，可旋转切割器可以被配置成以高达100,000转每分钟(RPM)的旋转速度轴向旋转。根据一些实施例，可旋转切割器可以被配置成以在5,000RPM至100,000RPM范围内的旋转速度轴向旋转。根据一些实施例，可旋转切割器可以被配置成以在15,000RPM至70,000RPM范围内的旋转速度轴向旋转。根据一些实施例，可旋转切割器可以被配置成以在20,000RPM至50,000RPM范围内的旋转速度轴向旋转。
根据一些实施例，提供给可旋转切割器的扭矩可以在1-15N*cm的范围内。根据一些实施例，提供给可旋转切割器的扭矩可以在2-10N*cm的范围内。根据一些实施例，提供给可旋转切割器的扭矩可以在6-8N*cm的范围内。根据一些实施例，扭矩值是指动态扭矩值，特别是在各种实施例中提供的可旋转切割器的旋转速度下的动态扭矩值。
根据一些实施例，扭矩和/或旋转速度可以由装置/器械的操作者控制。
根据一些实施例，可旋转切割器可被配置成有利于以下中的至少一种：侧向切割、后部组织切割或前部切割。每种可能性都是单独的实施例。
根据一些实施例，长形中空构件可以包括保护护罩。根据一些实施例，保护护罩可以从长形中空构件的远端延伸，以至少部分覆盖圆形动作切割器和/或至少部分覆盖装置的远端。根据一些实施例，保护护罩从所述长形中空构件的远端延伸，以至少部分覆盖圆形动作切割器和/或至少部分覆盖装置的远端。根据一些实施例，保护护罩可以被配置成在可旋转切割器和位于可旋转切割器远侧和下方的组织之间分开，从而减轻由于可旋转切割器的旋转而撞击组织的风险。根据一些实施例，保护护罩可以被配置成在两个组织层之间机械地分开，以有利于将可旋转切割器引入目标组织。根据一些实施例，保护护罩可以是圆形或半圆形或圆顶形，其中直径在3mm至10mm的范围内。根据一些实施例，保护护罩可以是圆形或半圆形或圆顶形，其中直径在1mm至4mm的范围内。根据一些实施例，保护护罩可以是圆形或半圆形或圆顶形，其中直径在5mm至7mm的范围内。根据一些实施例，保护护罩可以是圆形或半圆形或圆顶形，其中直径大约为6mm。根据一些实施例，保护护罩被配置成遮蔽可旋转切割器的远端。根据一些实施例，保护护罩可以基本垂直于远端的纵向轴线和/或圆形动作切割器的纵向轴线。根据一些实施例，保护护罩可以以相对于远端的纵向轴线和/或圆形动作切割器的纵向轴线成0-90度、0-60度、10-90度、60-90度或在0-90度范围内的任何其他合适的角度或角度范围定位。根据一些实施例，保护护罩被配置成遮蔽可旋转切割器的远端。根据一些实施例，保护护罩可以基本垂直于远端的纵向轴线和/或圆形动作切割器的纵向轴线。根据一些实施例，保护护罩可以以相对于远端的纵向轴线和/或圆形动作切割器的纵向轴线成0-90度、0-60度、10-90度、60-90度或在0-90度范围内的任何其他合适的角度或角度范围定位。
根据一些实施例，该装置可以进一步包括用于在钻孔/切割时冲洗组织的冲洗系统，这有利于防止目标组织或周围组织的过热。根据一些实施例，长形中空构件可以包括冲洗腔。根据一些实施例，长形中空构件的近端可以包括用于密封冲洗腔的密封件。根据一些实施例，密封件可以由肖氏硬度值为例如50A或更小的耐温材料构成。根据一些实施例，耐温材料可以是硅橡胶、自润滑硅橡胶或包括具有与温度无关的粘度的硅油的自润滑硅橡胶。
根据一些实施例，该装置可以进一步包括用于从切割部位去除组织碎屑和/或流体的抽吸泵。
根据一些实施例，手柄可以容纳驱动器和可选的马达以及电路。根据一些实施例，壳体可以包括适配器，该适配器被配置为允许连接到不同类型的外科手术马达。根据一些实施例，手柄可以被配置成允许用户操纵该装置并操作马达驱动的可旋转切割头。在这方面，手柄可以基本上成形为倒锥形，其长度是例如75mm-105mm，并且近端直径是例如20mm-30mm，以及远端直径是例如5mm-15mm。根据一些实施例，手柄可以被制造成由一个或更多个铸造、机加工或注射成型件构成的壳。根据一些实施例，手柄可以包括用于操作马达、设置马达参数(例如，旋转速度和旋转方向等)、设置切割时间、操作和设置冲洗和/或抽吸参数以及控制附属装置(例如神经刺激装置)的用户界面。根据一些实施例，手柄可以被设计和配置成使得外科医生沿着装置保持清晰的瞄准线，帮助外科医生在切割一些组织的同时监控进展，并回避不作为切割目标的组织。
根据一些实施例，用户界面还可以包括显示器，用于显示与马达或冲洗相关的各种参数以及与切割头和多股线相关的信息(例如温度、机械完整性、切割头定位等)和与在手术过程中使用的附属装置(例如用于神经监测的电极)相关的信息。
根据一些实施例，该装置的全部可以是一次性的。根据一些实施例，装置的部分是一次性的。根据一些实施例，尖端是一次性的。根据一些实施例，可旋转切割器是一次性的。根据一些实施例，扭矩传递元件/组件是一次性的。
根据一些实施例，外科手术尖端(在长形中空构件的远端处)被配置成具有至少两种操作模式，其中一种是插入模式(或非活动状态)，而另一种是操作/切割模式(或活动状态)。根据一些实施例，在插入模式中，可旋转切割器被定位成不从开口伸出，以降低插入期间撞击组织的风险。
根据一些实施例，装置可以连接到或可连接到成像板，该成像板包括一个或更多个导航元件，该导航元件被配置成在使用时允许确定装置的空间方位和/或坐标。根据一些实施例，导航元件可以由允许使用不同的可视性技术来实现材料可视化的材料制成。
现在参考图1A-图1C，其示意性地图示了根据一些实施例的用于硬组织去除的装置100，该装置100具有单个近侧弯曲部150。装置100包括连接到长形中空构件130的手柄120，长形中空构件130具有近端132和远端134。远端134包括用于外科组织切割的可旋转切割尖端110和远侧弯曲部112，远侧弯曲部112被配置成确保可旋转切割尖端110方便地定位到期望的目标位置(例如，在相邻椎骨之间或椎骨下方)。近侧弯曲部150用于确保长形中空构件130的远离近侧弯曲部150的部分偏离手柄120，从而确保当外科医生握持手柄120时，外科医生到可旋转切割尖端110的瞄准线101不受阻碍。有利的是，近侧弯曲部150能够利用外科手术工具，例如但不限于外科手术显微镜(未示出)。这是因为显微镜可以平行于长形中空构件130并且靠近可旋转切割尖端110定位，同时避免手柄120干扰显微镜和视线101。长形中空构件130包括从马达122延伸的扭矩传递组件140，这里马达122定位在手柄120内。扭矩传递组件140被配置为引起可旋转切割尖端110的旋转运动，同时保持高结构完整性(尽管其具有多弯曲部配置)。
扭矩传递组件140包括分别在长形中空构件130内沿直线部分132a和132b的大部分延伸的刚性部分142a和142b，和在近侧弯曲部150和远侧弯曲部112内并沿近侧弯曲部150和远侧弯曲部112延伸的扭矩的可弯曲部分144a和144b。根据一些实施例，可弯曲部分144a和144b分别沿着近侧弯曲部150和远侧弯曲部112的整个长度延伸。根据一些实施例，可弯曲部分144a和144b可以分别沿着比近侧弯曲部150和远侧弯曲部112的长度长的部分延伸(例如，分别比近侧弯曲部150和远侧弯曲部112的长度长大约2％-5％)。根据一些实施例，可弯曲部分144a和144b可以是通过刚性部分142b互连的单独元件。可选地，扭矩传递元件144a和144b可以是沿着扭矩传递组件140的长度延伸的单个连续元件(整体不可见)的一部分，在这种情况下，刚性部分142a和142b压接在扭矩传递组件140上，使得可弯曲部分144a和144b保持暴露。刚性部分142a和142b被配置成确保防止/抑制扭矩传递组件140的螺旋化，同时扭矩传递元件144a和144b有利于高旋转速度和扭矩。
根据一些实施例，手柄120包括操作输入端160，操作输入端160用于例如提供电能以操作装置100、引入额外的外科手术器械、连接到传感器、照相机等。
现在参考图2A-图2B，其示意性地图示了根据一些实施例的用于硬组织去除的装置200，该装置200具有单个近侧弯曲部250。装置200包括连接到长形中空构件230的手柄220，长形中空构件230具有近端232和远端234。远端234包括用于外科组织切割的可旋转切割尖端210和远侧弯曲部212，远侧弯曲部212被配置成确保可旋转切割尖端210方便地定位到期望的目标位置(例如，在相邻椎骨之间或椎骨下方)。近侧弯曲部250用于确保长形中空构件230的远离弯曲部250的部分偏离手柄220，因此确保当外科医生握持手柄220时，外科医生到可旋转切割尖端210的瞄准线201不受阻碍。有利的是，近侧弯曲部250能够利用外科手术工具，例如但不限于外科手术显微镜(未示出)。这是因为显微镜可以平行于长形中空构件230并且靠近可旋转切割尖端210定位，同时避免手柄220干扰显微镜和视线201。长形中空构件230包括在其中的扭矩传递元件/组件(未示出)。
根据一些实施例，手柄220包括操作输入端260，操作输入端260用于例如提供电能以操作装置200、引入额外的外科手术器械、连接到传感器、照相机等。
长形中空构件230包括扭矩传递组件240，扭矩传递组件240从马达222(在这里，马达222位于手柄220内)延伸。扭矩传递组件240被配置为引起可旋转切割尖端210的旋转运动，同时保持高结构完整性(尽管具有多弯曲部配置)。
扭矩传递组件240包括分别在长形中空构件230内沿直线部分232a和232b的大部分延伸的刚性部分242a和242b，和在近侧弯曲部250和远侧弯曲部212内并沿近侧弯曲部250和远侧弯曲部212延伸的可弯曲部分244a和244b。根据一些实施例，可弯曲部分244a和244b可以分别沿着近侧弯曲部250和远侧弯曲部212的整个长度延伸。根据一些实施例，可弯曲部分244a和244b可以分别沿着比近侧弯曲部250和远侧弯曲部212的长度长的部分延伸(例如，分别比近侧弯曲部250和远侧弯曲部212的长度长大约2％-5％)。根据一些实施例，可弯曲部分244a和244b可以是通过刚性部分242b互连的单独元件。可选地，可弯曲部分244a和244b可以是沿着扭矩传递组件240的长度延伸的单个连续元件(整体不可见)的一部分，在这种情况下，刚性部分242a和242b压接在扭矩传递组件240上或者以其他方式覆盖扭矩传递组件240，使得可弯曲部分244a和244b保持暴露。刚性部分242a和242b被配置成确保防止/抑制扭矩传递组件240的螺旋化，同时扭矩传递元件244a和244b有利于高旋转速度和扭矩。
扭矩传递组件240还包括位于近侧弯曲部250的顶点252处的轴承支撑元件246。轴承支撑元件246被配置成减少扭矩传递组件240和中空长形构件230之间的摩擦，并且可以是任何合适类型的轴承元件，例如但不限于滚珠轴承或摩擦轴承。
现在参考图3，图3示意性图示了根据一些实施例的用于硬组织或软组织去除的装置300，该装置300具有两个近侧弯曲部350和355。装置300包括连接到长形中空构件330的手柄320，长形中空构件330具有近端332和远端334。远端334包括用于外科组织切割的可旋转切割尖端310和远侧弯曲部312，远侧弯曲部312被配置为将可旋转切割尖端310方便地定位在期望的目标位置(例如，在相邻椎骨之间或椎骨下方)。近侧弯曲部350用于确保长形中空构件330偏离手柄320，从而确保当外科医生握持手柄320时，外科医生到可旋转切割尖端310的瞄准线301不受阻碍。近端332还包括第二近侧弯曲部355，该第二近侧弯曲部355被配置成有利于长形中空构件330的远离近侧弯曲部350的那部分平行于长形中空构件330的靠近近侧弯曲部350的那部分。这防止手柄320遮掩切割尖端310，并确保在手术过程中切割尖端310和目标组织的可视性。长形中空构件330包括在其中的扭矩传递元件，基本上类似于图1A-图1C中的扭矩传递元件140。根据一些实施例，手柄320包括操作输入端360，操作输入端360用于例如提供电能以操作装置、引入额外的外科手术器械、连接到传感器、照相机等。
现在参考图4，图4示意性地图示了用于硬组织去除的装置400的侧视图，其中中空长形构件430从手柄420延伸。中空构件430包括中间弯曲部452、454和456，它们基本上位于中空长形构件430的中间部分处。有利的是，中间弯曲部452、454和456被配置成确保到可旋转切割元件410的瞄准线不受阻碍，特别是当在机器人的/机器人辅助的外科手术中利用装置400时。装置400在此显示为没有近侧弯曲部和远侧弯曲部，然而包括中间弯曲部和近侧弯曲部和/或远侧弯曲部的构造也是适用的，并且在本公开的范围内。类似地，中空长形构件430在这里被描绘成具有三个中间弯曲部；然而，包括更少或更多中间弯曲部的其他构造也是可以设想的，并且在本公开的范围内。
现在参考图5A，图5A示意性图示了根据一些实施例的用于组织去除的装置(如本文所公开的)的中空长形构件530a的远端500a，该装置没有远侧弯曲部。由于没有远侧弯曲部，包括可旋转切割尖端510a的尖端部分534a与中空长形构件530a同延。尖端部分534a还包括护罩514a，该护罩514a被配置为防护可旋转切割尖端510a的一侧，从而最小化对相邻组织的附带损伤。
现在参考图5B，其示意性地图示了具有远侧弯曲部512b的用于组织去除的装置(如本文所公开的)的中空长形构件530b的远端500b。由于中空长形构件530b的远侧弯曲部512b、尖端部分534b以及由此的可旋转切割尖端510b偏离远端500b的中空长形构件530b的纵向轴线，从而有利于进入难以进入的区域，例如椎骨之间和椎骨之下。尖端部分534b还包括护罩514b，护罩514b覆盖面向弯曲部512b的相对顶点552b的可旋转切割尖端510b的一部分，从而防护位于尖端部分534b下方的组织。
现在参考图5C，图5C示意性地图示了具有远侧弯曲部512c的用于组织去除的装置(如本文所公开的)的中空长形构件530c的远端500c。由于中空长形构件530c的远侧弯曲部512c、尖端部分534c以及由此的可旋转切割尖端510c偏离远端500c的中空长形构件530c的纵向轴线，从而有利于进入难以进入的区域，例如椎骨之间和椎骨之下。尖端部分534c还包括护罩514c，护罩514c覆盖面向弯曲部512c的相对顶点552c的可旋转切割尖端510c的一部分以及可旋转切割尖端510c的远侧尖端518c，从而防护位于尖端部分534c下方和前方的组织。
现在参考图5D，其示意性地图示了具有远侧弯曲部512d的用于组织去除的装置(如本文所公开的)的中空长形构件530d的远端500d。由于中空长形构件530d的远侧弯曲部512d、尖端部分534d以及由此的可旋转切割尖端510d偏离远端500d的中空长形构件530d的纵向轴线，从而有利于进入难以进入的区域，例如椎骨之间和椎骨之下。尖端部分534d还包括护罩514d，护罩514d覆盖与可旋转切割尖端510d的弯曲部512b的顶点552d同延的可旋转切割尖端510d的一部分，从而防护位于尖端部分534d下方的组织。
现在参考图5E，图5E示意性地图示了具有远侧弯曲部512e的用于组织去除的装置(如本文所公开的)的中空长形构件530e的远端500e。由于中空长形构件530e的远侧弯曲部512e、尖端部分534e以及由此的可旋转切割尖端510e偏离远端500e的中空长形构件530e的纵向轴线，从而有利于进入难以进入的区域，例如椎骨之间和椎骨之下。尖端部分534e还包括护罩514e，护罩514e覆盖可旋转切割尖端510e的与弯曲部512e的顶点552e同延的一部分以及可旋转切割尖端510e的远侧尖端518e，从而防护位于尖端部分534e下方和前方的组织。
现在参考图6，图6示意性图示了根据一些实施例的用于组织去除的装置(例如图1A的装置100)，其用于椎骨间盘组织去除。如图所示，当在外科医生手690中时，中空长形构件630的近侧弯曲部650确保手柄620不会干扰外科医生朝向可旋转切割尖端610的瞄准线601。此外，远侧弯曲部612能够进入脊椎的椎骨690之间和之下的区域，从而能够从在没有远侧弯曲部612的情况下难以进入的区域去除组织。有利的是，本文公开的独特扭矩传递组件(例如扭矩传递组件140或240，在此未示出)有助于向可旋转切割尖端610传递高速扭矩，尽管存在弯曲部650和612。
现在参考图7A和图7B，图7A和图7B示意性地图示了连接到成像板的用于组织去除的装置700，成像板包括一个或更多个(这里为4个)导航元件782，导航元件782被配置为允许在使用时确定装置700的空间方位和/或坐标。根据一些实施例，导航元件782可以由允许使用不同的可视化技术来实现材料可视化的材料制成。
本文所用的术语仅是为了描述具体的实施例的目的，并且不意在是限制性的。如本文所使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。将进一步理解的是，术语“包括(comprises)”或“包括(comprising)”当在本说明书中使用时表示所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、或部件的存在，但不排除或取消一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件、或其群组的存在或添加。
虽然上文已经论述了许多示例性的方面和实施例，但是本领域的技术人员将认识到其某些修改、添加和子组合。因此，意图在于，随附的权利要求和此后所引入的权利要求应被解释为包括在其真实的精神和范围内的所有这样的修改、添加和子组合。

Claims (28)

1.一种外科骨切割装置，包括：
手柄，其被配置为有利于操作者操作和控制所述外科骨切割装置；和
长形中空构件，其从所述手柄延伸，所述中空构件包括近端和远端；以及
成像板，所述成像板包括一个或更多个导航元件，所述导航元件被配置成在使用时允许确定所述外科骨切割装置的空间方位和/或坐标；
其中，所述中空构件包括在其所述远端处的开口、配置成放置在所述中空构件内的扭矩传递元件/组件、和附接到所述扭矩传递元件/组件并延伸穿过所述开口或定位在所述开口处的可旋转切割元件，其中所述扭矩传递元件/组件配置成有利于至少20,000RPM的旋转速度和至少4Ncm的扭矩；并且
其中，所述中空构件包括在其所述近端处的第一近侧弯曲部，所述第一近侧弯曲部被配置成确保所述中空构件的远离所述第一近侧弯曲部的部分偏离所述手柄的中心轴线，从而确保所述可旋转切割元件的可视性；
其中，所述扭矩传递元件/组件包括芯和缠绕在所述芯上的至少一个盘绕的外层，所述芯包括能够弯曲的多股线，其是编织的、或扭绞的、或交错的或盘绕的，并且所述扭矩传递元件/组件被配置成影响所述可旋转切割元件的旋转运动；并且
其中，所述中空构件还包括第二近侧弯曲部，并且所述中空构件的远离所述第一近侧弯曲部和所述第二近侧弯曲部的部分基本上平行于所述手柄的所述中心轴线。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一近侧弯曲部包括相对于所述手柄的所述中心轴线成高达90度的弯曲角度。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一近侧弯曲部包括相对于所述手柄的所述中心轴线成20-60度的弯曲角度。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中，所述第一近侧弯曲部包括小于20mm的弯曲半径。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述第二近侧弯曲部包括相对于所述手柄的所述中心轴线成高达90度的弯曲角度。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第二近侧弯曲部包括相对于所述手柄的所述中心轴线成20-60度的弯曲角度。
7.根据权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述第二近侧弯曲部包括小于20mm的弯曲半径。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的装置，其中，所述中空构件还包括在其远端处的远侧弯曲部。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述远侧弯曲部和所述开口之间的距离小于20mm。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述远侧弯曲部包括相对于所述中空构件的远离所述第一近侧弯曲部或所述第二近侧弯曲部的部分成高达90度的弯曲角度。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述远侧弯曲部包括相对于所述中空构件的远离所述第一近侧弯曲部或所述第二近侧弯曲部的部分成0-60度的弯曲角度。
12.根据权利要求8-11中的任一项所述的装置，其中，所述远侧弯曲部包括相对于所述中空构件的远离所述第一近侧弯曲部或所述第二近侧弯曲部的部分小于10mm的弯曲半径。
13.根据权利要求8-12中的任一项所述的装置，其中，所述远侧弯曲部偏离所述手柄的所述中心轴线。
14.根据权利要求8-12中的任一项所述的装置，其中，所述远端平行于所述手柄的所述中心轴线。
15.根据权利要求1-14中的任一项所述的装置，还包括旋转致动器，所述旋转致动器被放置在所述手柄内、被配置为通过所述扭矩传递元件的近端将旋转运动引入到所述扭矩传递元件。
16.根据权利要求15所述的装置，还包括控制界面，所述控制界面被配置为有利于对所述旋转致动器的旋转速度和/或所述扭矩传递元件的旋转速度进行操作控制。
17.根据权利要求1-16中的任一项所述的装置，为外科手术钻。
18.根据权利要求1-17中的任一项所述的装置，其中，所述中空构件还包括第三近侧弯曲部。
19.根据权利要求1-18中的任一项所述的装置，其中，所述中空构件还包括第四近侧弯曲部。
20.根据权利要求1-19中的任一项所述的装置，还包括护罩，所述护罩从所述长形中空构件的所述远端延伸以至少部分地覆盖所述可旋转切割元件。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述护罩相对于所述远端的纵向轴线和/或所述可旋转切割元件的纵向轴线成0-90度角定位。
22.根据权利要求1-21中的任一项所述的装置，其中，所述扭矩传递元件/组件被配置为有利于至少40,000RPM的旋转速度和至少4Ncm的扭矩。
23.根据权利要求1-21中的任一项所述的装置，其中，所述扭矩传递组件还包括支撑结构，所述支撑结构被配置成防止所述扭矩传递组件螺旋化。
24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述支撑结构包括一个或更多个刚性元件，所述刚性元件被配置为沿着所述扭矩传递组件/元件界定刚性部分和可弯曲部分，其中，所述扭矩传递组件/元件的没有所述刚性元件的部分是可弯曲的。
25.根据权利要求23所述的装置，其中，所述扭矩传递组件还包括扭矩传递长形构件；其中，所述支撑结构包括一个或更多个管状元件，所述管状元件压接在与所述长形中空构件的非弯曲部分共同对齐的所述扭矩传递长形构件的间隔开的部分上。
26.根据权利要求23-24中的任一项所述的装置，其中，所述支撑结构包括一个或更多个轴承。
27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述扭矩传递组件还包括扭矩传递长形构件，并且其中所述一个或更多个轴承被配置成沿着所述扭矩传递长形构件的位于所述长形中空构件的弯曲部分处的一部分定位。
28.一种外科骨切割轴，包括：
长形中空构件，其包括近端和远端；其中，所述中空构件包括在其所述远端处的开口，
扭矩传递元件/组件，其被配置成放置在所述中空构件内，其中所述扭矩传递元件/组件包括芯和缠绕在所述芯上的至少一个盘绕的外层，所述芯包括能够弯曲的多股线，其是编织的、或扭绞的、或交错的或盘绕的，其中所述扭矩传递元件/组件配置成有利于至少40,000RPM的旋转速度和至少4Ncm的扭矩；
可旋转切割元件，其附接到所述扭矩传递元件/组件并延伸穿过所述开口或定位在所述开口处，以及
成像板，所述成像板包括一个或更多个导航元件，所述导航元件被配置成在使用时允许确定所述外科骨切割轴的空间方位和/或坐标；
其中，所述中空构件包括在其所述近端处的第一弯曲部，所述第一弯曲部被配置成确保所述中空构件的远离所述第一弯曲部的部分偏离所述中空构件的靠近所述第一弯曲部的部分，从而确保所述可旋转切割元件的可视性；并且其中，所述扭矩传递元件/组件被配置成影响所述可旋转切割元件的旋转运动。
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