CN111432708A - 用于在切割尖端处用可伸缩工具移除组织的可插入内窥镜器械 - Google Patents

用于在切割尖端处用可伸缩工具移除组织的可插入内窥镜器械 Download PDF

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Abstract

内窥镜器械包括外套管和设置在外套管内的内套管、工具通道、可伸缩工具以及可伸缩工具致动器。工具通道被限定在外套管的径向壁内或邻近外套管的径向壁定位。可伸缩工具包括远侧尖端，并且被设定大小以适配在工具通道内。可伸缩工具致动器被配置成响应于可伸缩工具致动器的致动，将可伸缩工具沿着工具通道从其中可伸缩工具的远侧尖端在工具通道内的第一位置移动到其中可伸缩工具的远侧尖端延伸超出外套管的远端的第二位置。

Description

用于在切割尖端处用可伸缩工具移除组织的可插入内窥镜 器械
相关申请的交叉引用
本公开要求于2017年10月3日提交的标题为“INSERTABLE ENDOSCOPICINSTRUMENT FOR TISSUE REMOVAL WITH RETRACTABLE BLADE AT CUTTING TIP”的美国临时申请No.62/567,664的权益和优先权，该临时申请的公开内容通过引用全部包含于此。
背景技术
在美国，结肠癌是癌症的第三大主要原因，但是癌症相关死亡的第二大主要原因。结肠癌起源于已存在的结肠息肉(腺瘤)，其发生在多达35％的美国人群中。结肠息肉可以是良性、癌前期或癌性的。结肠镜检查在世界范围内被广泛认为是发病率正在增加的结肠癌的出色筛查工具。根据文献，结肠镜检查筛查增加1％就导致结肠癌发病率降低3％。目前对结肠镜检查的需求超过了医疗系统提供充分筛查的能力。尽管过去几十年结肠癌筛查有所增加，但仅有55％的符合条件的人群接受了筛查，远远低于建议的80％，使数百万患者处于危险之中。
由于缺乏足够的资源，执行结肠镜检查的操作者通常仅对最大的息肉进行取样，通过在未来的结肠镜检查之前留下可能进展为结肠癌的较小的较少可检测的息肉而使患者暴露于样本偏差。由于样本偏差，来自被取样息肉的阴性结果不能确保患者真正无癌症。现有的息肉移除技术缺乏精确度是麻烦且耗时的。
目前，使用经由内窥镜内限定的工作通道引入患者体内的圈套器移除结肠息肉。圈套器的尖端绕息肉的茎部通过，以从结肠壁切割息肉。一旦切割完成，被切割的息肉就位于患者的肠壁上，直到被操作者取回作为样本。为了取回样本，首先从内窥镜移除圈套器，并且通过内窥镜的相同通道供给活检钳或抽吸以取回样本。
因此，需要一种改进的内窥镜器械，其增加用于活组织检查的息肉移除的精确度和速度。
发明内容
提供本发明内容以简化形式介绍一些概念，该概念将在下面的详细描述中进一步描述。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在本发明内容用于限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于提供任何或所有优点或解决任何或所有现有技术问题的实施方式。
提供了一种改进的内窥镜器械，其可以精确地移除无蒂息肉并有效地从患者获得多个息肉的样本。特别地，改进的内窥镜器械能够清除一个或多个息肉并取回被清除的息肉，而不必在使用单独的可伸缩工具和单独的样本取回工具之间交替。取样可与结肠镜检查结合使用。在一些实施方式中，内窥镜器械可以从患者体内切割并移除组织。在一些这样的实施方式中，内窥镜器械可以从通过柔性内窥镜进入的患者内基本上同时地切割并移除组织。
在一个方面，内窥镜器械包括外套管和设置在外套管内的内套管、工具通道、可伸缩工具以及可伸缩工具致动器。工具通道被限定在外套管的径向壁内或邻近外套管的径向壁定位。可伸缩工具包括远侧尖端，并且被设定大小以适配在工具通道内。可伸缩工具致动器被配置成响应于可伸缩工具致动器的致动，将可伸缩工具沿着工具通道从其中可伸缩工具的远侧尖端在工具通道内的第一位置移动到其中可伸缩工具的远侧尖端延伸超出外套管的远端的第二位置。
在另一方面，一种操作内窥镜器械的方法包括：将内窥镜器械定位在受检者的部位附近，该内窥镜器械包括外套管和设置在外套管内的内套管、限定在外套管的径向壁内或邻近外套管的径向壁定位的工具通道；在内窥镜器械的可伸缩工具致动器处接收控制信号；响应于控制信号，由可伸缩工具致动器将可伸缩工具沿着工具通道从其中可伸缩工具的远侧尖端在工具通道内的第一位置移动到其中可伸缩工具的远侧尖端延伸超出外套管的远端的第二位置；以及从受检者的所述部位取回受检者的样本。
附图说明
参考附图示例性地示出和描述了本公开，在附图中：
图1A示出可以在体内形成的各种类型的息肉。
图1B是根据本公开的实施例的改进的内窥镜器械的分解透视图。
图1C是根据本公开的实施例的图1A中所示的改进的内窥镜器械的端视图。
图1D是根据本公开的实施例的沿截面A-A截取的图1B中所示的改进的内窥镜器械的横截面视图。
图2是根据本公开的实施例的包括可伸缩工具的内窥镜器械的框图。
图3A是根据本公开的实施例的处于第一构造的内窥镜器械的远端的截面图，该内窥镜器械包括由线性致动器操作的可伸缩工具。
图3B是根据本公开的实施例的处于第二构造的图3A的内窥镜器械的截面图。
图3C是根据本公开的实施例的处于第一构造的内窥镜器械的远端的截面图，该内窥镜器械包括由控制线操作的可伸缩工具。
图3D是根据本公开的实施例的处于第一构造的内窥镜器械的远端的截面图，该内窥镜器械包括由电磁体操作的可伸缩工具。
图3E是根据本公开的实施例的处于第一构造的图3D的内窥镜器械的细节图。
图3F是根据本公开的实施例的处于第二构造的图3D的内窥镜器械的细节图。
图4是根据本公开的实施例的操作包括可伸缩工具的内窥镜器械的方法的流程图。
具体实施方式
本文提供的技术涉及改进的柔性内窥镜器械，其可以精确且有效地从患者获得单个和多个息肉和肿瘤的样本。特别地，改进的内窥镜器械能够从一个或多个息肉中清除样本并取回被清除的样本，而不必从患者体内的治疗部位移除内窥镜器械。
图1A示出了可以在体内形成的各种类型的息肉。尽管特别大的息肉和/或无蒂或扁平息肉必须使用活检钳逐个移除或使用内窥镜粘膜切除术(EMR)整体移除，但大多数息肉可通过圈套息肉切除术移除。最近的一项研究得出结论，凹陷的无蒂息肉的恶性率最高，为33％。同一项研究还发现，非息肉样肿瘤病变(无蒂息肉)占息肉患者的22％或所有接受结肠镜检查的患者的10％。切除结肠息肉存在多个障碍，即移除无蒂息肉的困难、移除多个息肉所花费的时间以及切除多个息肉时缺乏费用差异。由于切除较不易接近的无蒂息肉带来了挑战，并且多个息肉对于每个患者需要更多的时间，大多数息肉被逐个移除，组织随着息肉的大小的增加而留下，导致取样偏差，其中剩余组织的病理未知，导致假阴性率增加。
结肠镜检查不是完美的筛查工具。通过目前的结肠镜检查实践，内窥镜医师通过移除最大的息肉(柄状息肉)使患者暴露于样本偏差，留下不易检测和不易接近的无蒂/扁平息肉。无蒂息肉使用现有技术以内窥镜检查移除是非常困难或不可能的，并且通常被单独留下。在目前的实践下，估计有28％的柄状息肉和60％的无蒂(扁平)息肉未被检测、活组织检查或移除，这导致样本偏差和结肠镜筛查的6％假阴性率。目前用于息肉切除的结肠镜检查器械受限于它们不能充分移除无蒂息肉和完全移除多个息肉的效率低。根据临床文献，大于10mm的无蒂息肉具有更大的恶性肿瘤风险。在不完全切除后留下的无蒂息肉碎片会长成新的息肉并带来恶性肿瘤的风险。
在最近的过去，已采用内窥镜粘膜切除术(EMR)来移除无蒂息肉。EMR涉及使用注射来提升周围的粘膜，然后打开圈套器以切割息肉，并且最后使用活检钳或取回装置来移除息肉。对于钳来说，必须重复引入和移除注射针和圈套器通过结肠镜的长度，大约5.2英尺。
本公开涉及一种内窥镜器械，其能够通过引入与当前代的结肠镜一起工作并且可以切割并移除任何息肉的柔性动力器械，来提供现有息肉移除工具的创新替代物，包括圈套器、热活检和EMR。本文所述的内窥镜器械可以设计成使医生能够更好地解决无蒂或大息肉以及在明显更短的时间内移除多个息肉。通过采用本文所述的内窥镜器械，医生可以在结肠直肠癌的早期诊断中变得更有效。
通过以下描述将更全面地理解本公开，这应结合附图阅读。在本说明书中，相同的数字表示本公开的各种实施例中的类似元件。在本说明书中，将关于实施例解释权利要求。本领域技术人员将容易理解，本文描述的方法、设备和系统仅仅是示例性的，并且可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下进行变化。
A.内窥镜器械
返回参考附图，图1B-1D示出根据本公开的实施例的内窥镜器械100。内窥镜器械100可以类似于在美国专利申请序列No.15/459,870中描述的各种内窥镜器械，该专利申请通过引用整体包含于此。
内窥镜器械100可以被配置成从患者获得息肉和肿瘤的样本。内窥镜器械100可以被配置成通过扭矩源(例如，耦合到内窥镜器械100的驱动组件或驱动轴杆的马达)旋转。内窥镜器械100可以被配置成使冲洗流体流出到受检者体内的部位(例如，受检者的结肠、食道、肺内的部位)。内窥镜器械100可以被配置成在受检者体内的部位处切除材料。内窥镜器械100可以被配置成经由抽吸通道提供抽吸力，以获得在受检者体内的部位处切除的材料的样本。在一些实施方式中，内窥镜器械100可以被配置成插入器械通道内，诸如内窥镜(例如，诸如结肠镜的胃镜，喉镜或任何其它柔性内窥镜)的器械通道内。
内窥镜器械100包括近侧连接器110和柔性扭矩传递组件200。近侧连接器110被配置成将内窥镜器械100的驱动组件150(例如，包括被配置成通过旋转能量源旋转的驱动轴杆的驱动组件)耦合到内窥镜器械100的柔性扭矩传递组件。在一些实施方式中，近侧连接器110包括驱动组件150耦合在其上的第一连接器端114以及柔性扭矩传递组件200耦合在其上的第二连接器端118。如图1B和1D中所示，第一连接器端114包括内壁116，该内壁116限定了开口，驱动组件150可以被接纳在该开口中。例如，在一些实施方式中，近侧连接器110可用于将驱动组件150连接至外科手术控制台的驱动轴杆。近侧连接器110包括驱动传递组件122。驱动传递组件122被配置成可操作地耦合至驱动组件150，当驱动组件150旋转时从驱动组件150接收扭矩，并将扭矩传递到柔性扭矩传递组件200，以旋转柔性扭矩传递组件200。在一些实施方式中，驱动组件150、驱动传递组件122和柔性扭矩传递组件200的至少一部分是同轴的。例如，驱动传递组件122可以沿着驱动轴线102接合到驱动组件150，并且驱动传递组件122还可以沿着驱动轴线102在柔性扭矩传递组件200的近端204处接合到柔性扭矩传递组件200。应当理解，旋转柔性扭矩传递组件可以包括使柔性扭矩传递组件在柔性扭矩传递组件之一处旋转部件(诸如内套管)。
在一些实施方式中，驱动传递组件122包括齿轮、皮带或其它驱动部件，以控制从驱动组件150传递到柔性扭矩传递组件200的方向和/或扭矩。例如，这种驱动部件可以彼此成一定角度定位以改变柔性扭矩传递组件200的旋转轴线，或彼此偏移以使柔性扭矩传递组件200的旋转轴线相对于驱动轴线102移动。
在一些实施方式中，驱动组件150包括驱动接合构件152。驱动接合构件152被配置成将驱动组件150接合至旋转能量源(例如，由马达旋转的驱动器，诸如外科手术控制台的控制台驱动组件)。驱动接合构件152可被配置成固定地和/或刚性地连接到控制台驱动组件，以使得驱动接合构件152与控制台驱动组件一致地旋转。例如，如图1B中所示，驱动接合构件152包括近侧驱动端154，该近侧驱动端154包括被配置成接合(例如，锁定、配合、固定地接合、摩擦接合等)控制台驱动组件的配件(例如，六角配件、销配件等)。这样，控制台驱动组件的旋转引起驱动接合构件152的旋转。
在一些实施方式中，驱动组件150包括一个或多个轴杆部件154，该轴杆部件154被配置成将驱动接合构件150的旋转传递到驱动传递组件122。在一些实施方式中，驱动传递组件122包括一个或多个轴杆部件156。轴杆部件156可包括绝缘构件156a(例如，热护套、热收缩器等)，该绝缘构件156a被配置成使驱动组件150的部件与由驱动组件或其部件的旋转生成的热量隔离。轴杆部件156可包括切割器156b。轴杆部件156可包括轴杆扭矩线圈156c，该轴杆扭矩线圈156c可类似于本文所述的其它扭矩线圈。在一些实施方式中，轴杆部件156可包括轴杆扭矩绳。轴杆部件156可包括轴杆管156d。轴杆管156d可包括小于驱动接合构件152的相对较大半径的半径(例如，相对较大的半径，其可诸如通过将驱动接合构件152接合到控制台驱动组件来促进从驱动轴杆或其它旋转能量源接收旋转能量)。例如，轴杆管156d可包括与驱动传递组件122和/或柔性扭矩传递组件200的半径更紧密地对应的相对较小的较小半径。在这种实施方式中，可以以与驱动接合构件152的半径和轴杆管156d的半径之间的半径变化相对应的方式来修改(例如，增加)在驱动传递组件122和/或柔性扭矩传递组件200处接收的扭矩。
在一些实施方式中，切割组件201可包括外套管和设置在外套管内的内套管。外套管可限定开口208，待切除的材料可通过该开口208进入切割组件201。在一些实施方式中，开口208通过外套管的径向壁的一部分限定。在一些实施方式中，开口208可仅围绕外套管的半径的一部分延伸，例如直至径向壁的圆周的三分之一。随着抽吸通道在真空端口(例如，真空端口126)和开口208之间延伸，施加在真空端口处的任何抽吸都会在开口208处施加抽吸力。抽吸力使得材料被引入至外套管的开口或切割窗口，然后可以由切割组件201的内套管切割。
内套管可包括切割部分，该切割部分被配置成与开口208相邻定位，以使得经由开口208进入切割组件201的待切除材料可被内套管的切割部分切除。内套管可以是中空的，并且内套管的内壁可以限定抽吸通道的一部分，该抽吸通道可以延伸通过内窥镜器械的长度。内套管的远端可以包括切割部分，而内套管的近端可以是开放的，以使得经由切割部分进入内套管的远端的材料可以穿过内套管的近端。在一些实施方式中，内套管的远端可以与外套管的远端的内表面接触。在一些实施方式中，这可以允许内套管沿着大体上纵向轴线相对于外套管旋转，从而在内套管旋转时向内套管提供更大的稳定性。在一些实施方式中，开口的大小可以决定被内套管切割或切除的材料的大小。这样，可以部分地基于由柔性扭矩线圈的内圆周限定的抽吸通道的大小来确定开口的大小。
内窥镜器械100可以包括柔性扭矩线圈212，该柔性扭矩线圈212被配置成在柔性扭矩线圈212的远端耦合到内套管的近端。柔性扭矩线圈可以包括具有多个螺纹和多个层的细线圈，该细线圈可以向柔性扭矩线圈的相对端传送柔性扭矩线圈的一端的旋转。柔性扭矩线圈的每一层螺纹可以在与相邻于该层螺纹的每一层螺纹缠绕的方向相反的方向上缠绕。在一些实施方式中，柔性扭矩线圈可包括沿顺时针方向缠绕的第一层螺纹、沿逆时针方向缠绕的第二层螺纹以及沿顺时针方向缠绕的第三层螺纹。在一些实施方式中，第一层螺纹与第三层螺纹由第二层螺纹分开。在一些实施方式中，每一层螺纹可以包括一个或多个螺纹。在一些实施方式中，螺纹层可以由不同的材料制成或具有不同的特性，诸如厚度、长度等。
扭矩线圈212的柔性允许线圈即使在扭矩线圈212的弯曲部分中也能保持性能。柔性扭矩线圈212的示例包括由位于美国加利福尼亚州圣安娜的ASAHI INTECC USA公司制造的扭矩线圈。在一些实施方式中，柔性扭矩线圈212可以由护套或衬里(例如，护套214)围绕，以避免柔性扭矩线圈212的外表面与其它表面之间的摩擦接触。在一些实施方式中，柔性扭矩线圈212可以涂覆有聚四氟乙烯(PFTE)，以减少柔性扭矩线圈212的外表面与其它表面之间的摩擦接触。柔性扭矩线圈212可被设定大小、成形或配置成具有比内窥镜器械要被插入其中的内窥镜的器械通道的直径更小的外径。例如，在一些实施方式中，柔性扭矩线圈的外径可以在1-4毫米的范围内。柔性扭矩线圈的长度可被设定大小为超过内窥镜的长度。在一些实施方式中，柔性扭矩线圈212的内壁可以被配置成限定抽吸通道的另一部分，该另一部分流体地耦合至由切割组件201的内套管的内壁限定的抽吸通道的部分。柔性扭矩线圈212的近端可以耦合至近侧连接器110(例如，至近侧连接器110的驱动传递组件122等)。
内窥镜器械100可以包括柔性外管206，该柔性外管206可以耦合至外套管的近端。在一些实施方式中，柔性外管206的远端可以使用耦合部件耦合至外套管的近端。在一些实施方式中，外套管可以被配置成响应于旋转柔性外管而旋转。在一些实施方式中，柔性外管206可以是中空的编织管，该中空的编织管具有比内窥镜器械100要被插入其中的内窥镜的器械通道更小的外径。在一些实施方式中，柔性外管206的长度可被设定大小为超过内窥镜的长度。柔性外管206可限定孔，柔性外管206的一部分延伸通过该孔。柔性外管206可包括编织物、螺纹或有助于柔性外管206相对于柔性扭矩线圈旋转的其它特征，该柔性扭矩线圈部分地设置在柔性外管206内。柔性外管可限定用于将流体输出到受检者体内的部位的冲洗通道的一部分。
内窥镜器械100可以包括旋转耦合器216，该旋转耦合器216被配置成耦合至柔性外管206的近端。旋转耦合器216可被配置成允许内窥镜器械的操作者经由耦合到旋转耦合器216或成为旋转耦合器216的整体部分的旋转翼片218来旋转柔性外管206。通过旋转该旋转翼片218，操作者可以沿着内窥镜的纵向轴线并且相对于内窥镜和切割组件201的内套管旋转柔性外管和外套管。在一些实施方式中，当内窥镜在患者体内时，操作者可能想要在内窥镜器械插入内窥镜内的同时旋转外套管。操作者可能希望旋转外套管以将外套管的开口定位到这样的位置，在该位置处，外套管的径向壁的在其中限定开口的部分可以与内窥镜的相机对准，以使得操作者可以经由开口查看进入内窥镜器械的材料以进行切除。这可能部分是因为开口沿着在外套管的一侧上延伸的径向壁限定，而不是形成在外套管的轴向壁上的开口。
在一些实施方式中，旋转耦合器216的近端220可以流体地耦合至近侧连接器110，以使得内窥镜器械100的冲洗通道从冲洗端口134穿过柔性外管206进入旋转耦合器216中。因此，在冲洗端口134处进入近侧连接器110的冲洗流体可以穿过旋转耦合器216，以便在受检者体内的部位处输出。在一些实施方式中，旋转耦合器216可以是旋转鲁尔(luer)部件，该旋转鲁尔部件允许旋转耦合器216的远端222相对于旋转耦合器216的近端220旋转。以该方式，当柔性外管206旋转时，不使旋转耦合器216的近端耦合至其的部件旋转。旋转耦合器216可沿着旋转耦合器216的中心部分限定孔，柔性扭矩线圈212的一部分延伸通过该孔。在一些实施方式中，旋转耦合器216可以是公对公旋转鲁尔连接器。在一些实施方式中，旋转耦合器可以被配置成处理高达1200psi的压力。
在一些实施方式中，柔性扭矩传递组件200被配置成流体地耦合至真空源，以将抽吸力施加至抽吸通道。抽吸通道允许将流体和材料(例如，要获得的样本)吸入柔性扭矩传递组件200的远端204，以便流到柔性扭矩传递组件200的近端202。例如，在切割组件201已经用于从受检者体内的部位切除材料之后，可以通过抽吸通道施加真空压力以将流体和材料抽吸(例如，通过抽吸传递等)到柔性扭矩传递组件200中。
在一些实施方式中，近侧连接器110被配置成耦合至真空源以提供用于抽吸的抽吸力。例如，如图1B和1D中所示，近侧连接器110包括真空端口126(例如，抽吸端口)。真空端口/抽吸端口126可以类似于本文公开的其它抽吸端口。真空端口126被配置成将内窥镜器械100的抽吸通道流体地耦合至真空源(例如，至具有定位于真空源与内窥镜器械之间的样本接收器的真空源)。真空端口126被配置成向抽吸通道传送施加至真空端口126的抽吸力，以便将进入内窥镜器械100的远端204的流体和材料通过抽吸通道朝向真空源抽吸。在一些实施方式中，诸如图1B和1D中所示，真空端口126包括真空端口通道130，该真空端口通道130横向于驱动轴线102(并因此横向于抽吸通道)定向。这可以便于将管耦合到延伸至样本接收器或真空源的真空端口126，而不会干扰近侧连接器110和内窥镜器械100的操纵。在各种实施方式中，真空端口通道130可相对于驱动轴线102以不同角度定向。在一些实施方式中，真空管132可耦合至真空端口126。
在一些实施方式中，近侧连接器110被配置成耦合至流体源，以向受检者体内的部位提供要由内窥镜器械100输出的流体。如图1B-1D中所示，近侧连接器110包括冲洗端口134，该冲洗端口134包括冲洗端口通道136，该冲洗端口134被配置成从流体源接收流体。冲洗端口134被配置成流体地耦合至柔性扭矩传递组件200的冲洗通道(例如，在柔性外管206和柔性扭矩线圈212之间限定并延伸到柔性扭矩传递组件200的远端204处的开口的冲洗通道)，以使得流体可以从近侧连接器110流过柔性扭矩传递组件200，以在受检者体内的部位处输出。在一些实施方式中，流体(例如，冲洗流体)可用于冷却柔性扭矩传递组件200，该柔性扭矩传递组件200可由于旋转或其它移动引起的摩擦而生成热量。在一些实施方式中，流体可用于洗涤受检者体内的部位。在一些实施方式中，流体提供润滑以促进内窥镜器械100的部件相对于彼此的旋转或其它移动。在一些实施方式中，冲洗端口134被配置成耦合至流体输送装置或冲洗泵。冲洗端口134从冲洗泵接收冲洗流体流，并将该流体输送到冲洗通道中。在一些实施方式中，冲洗通道被限定为包括冲洗端口134和/或将冲洗端口134连接到流体源的管。在一些实施方式中，冲洗端口134可以通过流体管140耦合到流体源。流体管140可以耦合至配件144(例如，通风钉状配件、非通风钉状配件等)，该配件144被配置成使流体管140与流体源接口。
B.用于在切割尖端处用可伸缩工具移除组织的可插入内窥镜器械的系统和方法
在现有的内窥镜器械系统中，可以提供切割组件，该切割组件可以旋转以从受检者体内的部位切除息肉和其它材料。然而，在某些使用情况或程序中，切割组件可能不能有效地切除期望的材料，诸如切除与息肉从下面的组织突出的位置相邻的息肉的相对较大的部分。
图2示出根据本公开的实施例的包括可伸缩刀片的内窥镜器械250的框图。内窥镜器械250可以包括参考图1B-1D描述的内窥镜器械100的特征。在一些实施方式中，内窥镜器械250包括驱动组件255、近侧连接器260、切割组件265以及柔性扭矩传递组件270。驱动组件255可以经由近侧连接器260耦合至柔性扭矩传递组件270，以使柔性扭矩传递组件270旋转。
在一些实施方式中，内窥镜器械200包括可伸缩工具275和可伸缩工具致动器280。可伸缩工具275被配置成在受检者体内的部位切除材料。可伸缩工具275可以被配置成在与切割组件265旋转的方向成横向的方向上移动，这可以使得更大的内窥镜器械250能够用于更大范围的程序和组织操纵，同时保持可用于内窥镜程序的紧凑的外形。
可伸缩工具275可以以类似于本文所述的各种内窥镜器械的器械通道、相机或相机镜头的方式设置在内窥镜器械250的远端。在一些实施例中，可伸缩工具275设置成比内窥镜器械250的纵向轴线更靠近内窥镜器械250的外表面。这样，内窥镜器械250围绕内窥镜器械250的纵向轴线的旋转可以允许可伸缩工具275到达受检者体内部位周围的多个位置，否则切割组件265将无法接近这些位置(例如，如果切割组件265沿纵向轴线定位)。
可伸缩工具275可以被配置成在受检者的部位处切割、切除、切掉或以其它方式移除材料(例如，组织)的样本。可伸缩工具275可包括在大致平行于内窥镜器械250的纵向轴线的方向上延伸的相对薄的边缘。在一些实施例中，可伸缩工具275的边缘是锯齿状的。可伸缩工具275可以由诸如不锈钢或钛的材料制成。可伸缩工具275可以由生物相容性材料制成。给定可伸缩工具275的表面积与体积之比，可伸缩工具275可具有大于足以切除材料样本的阈值刚度的刚度。在一些实施方式中，可伸缩工具275包括一个或多个刀片。
可伸缩工具275可被配置成由可伸缩工具致动器280操纵(例如相对于内窥镜器械250移动，诸如通过移出或移入内窥镜器械250)。在一些实施方式中，可伸缩工具致动器280包括线性致动器。可伸缩工具致动器280可被配置成将可伸缩工具275从第一位置(例如，缩回位置)驱动到第二位置(例如，伸出位置)并返回第一位置。在第一位置处，可伸缩工具275的远端可设置在内窥镜器械250内。在第二位置处，可伸缩工具275的远端可延伸出内窥镜器械250。
具有可伸缩的可伸缩工具275的益处是减少了在可伸缩工具不使用或操作时对受检者造成伤害的风险。当外科医生在受检者体内操纵内窥镜器械250时，可伸缩工具275可保持在缩回位置中，以使得当内窥镜器械被插入插入在受检者体内的内窥镜内时，可伸缩工具275不能接触任何器官，诸如结肠、食道或受检者的其它部分。在外科医生希望使用可伸缩工具275时，外科医生可将可伸缩工具从缩回位置展开到伸出位置以供使用。在外科医生不再需要可伸缩工具275之后，外科医生可以将可伸缩工具275从展开位置缩回至缩回位置。可伸缩工具275从内窥镜器械250的展开和缩回二者都可以完成，而不必将内窥镜器械从其被插入其中的受检者或内窥镜内移除。
应当理解，本文描述的可伸缩工具275以及展开和缩回机构可以在需要在不使用可伸缩工具的情况下将其缩回或收起的任何医疗装置中实施。
在一些实施方式中，可伸缩工具致动器280被配置成基于控制信号来控制可伸缩工具275的操作。可伸缩工具致动器280可被配置成经由控制线(未示出)接收控制信号，该控制线在内窥镜器械250内从内窥镜器械250的近端延伸至可伸缩工具致动器280。可伸缩工具致动器280可被配置成基于电压大小、脉冲宽度或控制信号的其它参数来执行对可伸缩工具275的控制。在一些实施方式中，可伸缩工具致动器280包括处理电路，该处理电路被配置成接收控制信号并基于该控制信号控制可伸缩工具275的操作。可伸缩工具致动器280可被配置成(例如，基于控制信号)控制可伸缩工具275伸出内窥镜器械250的距离或可伸缩工具275的移动频率中的至少一个。
现在参考图3A-3B，示出根据本公开的实施例的内窥镜器械300a。内窥镜器械300a可以包括参考图2描述的内窥镜器械200的特征。在一些实施方式中，内窥镜器械300a包括外套管305和限定内套管315的内切割器310。内切割器310可以被配置为(例如，通过柔性扭矩传递组件215)围绕内窥镜器械300a的纵向轴线302旋转，诸如以切除与内切割器310接触的材料。该材料可以(例如，经由通过抽吸通道施加的真空力)被吸到内套管315中。
内窥镜器械可以限定工具通道306，该工具通道306可以被限定在外套管305的径向壁内或者邻近外套管305的径向壁定位。内窥镜器械300a包括可伸缩工具325a和可伸缩工具致动器330a，它们可设置在工具通道306中。如图3A中所示，可伸缩工具325a可通过轴杆335a连接至可伸缩工具致动器330a。例如，可伸缩工具致动器330a可被配置成沿着驱动轴线326驱动轴杆335a，以将可伸缩工具325a移出(或移回)工具通道306。在一些实施方式中，可伸缩工具致动器330a被配置成将可伸缩工具325a从第一位置(例如，如图3A中所示)移动到第二位置(例如，如图3B中所示)。例如，在第一位置中，可伸缩工具325a的远端327a可以设置在工具通道306内(例如，远端327a在外套管305的远侧边缘307的内侧)。在第二位置中，远端327a可以设置在工具通道306的外侧。
可伸缩工具325a包括切割边缘328a。如图3A中所示，切割边缘328a从远端327a(例如，在可伸缩工具325a的远离纵向轴线302的一侧上)朝向纵向轴线302和可伸缩工具致动器330a(例如朝向内窥镜器械300a的近端)延伸。切割边缘328a可被配置成在受检者体内的部位处切除材料，诸如通过沿着要切除的材料的边界来回移动。切割边缘328a可包括锯齿状表面。
可伸缩工具致动器330a可被配置成基于经由控制线340a接收的控制信号来控制可伸缩工具325a的操作。控制线340a可被配置成从用户接口(未示出)接收控制信号；例如，用户接口可被配置成接收用户输入并基于该用户输入生成控制信号。可伸缩工具致动器330a可被配置成基于控制信号来确定用于控制可伸缩工具325a的操作的控制参数。控制参数可以包括用于可伸缩工具325a的移动的移动持续时间、移动频率或移动间歇中的一个或多个。可伸缩工具致动器330a可被配置成经由控制线340a或单独的电源线(未示出)接收电力。可伸缩工具致动器330a可包括被配置成由电力驱动的马达，或被配置成响应于接收电力而振荡的压电元件。
在一些实施方式中，可伸缩工具致动器330a从控制线340a接收作为电信号的电力，其中电信号还携带控制信号。例如，从控制线340a接收的电信号可以根据控制信号被调制(例如，电压调制)，以使得可伸缩工具致动器330a的马达、压电元件或其它驱动元件可基于由调制的电信号传递的电力而被激活。
在一些实施方式中，可伸缩工具致动器330a包括线性致动器，该线性致动器被配置成沿着工具轴线326驱动可伸缩工具325a(例如，通过轴杆335a)。线性致动器可包括被配置成生成旋转的马达，以及驱动轴杆，其连接至马达以将旋转运动转换为往复运动；驱动轴杆可包括或耦合至轴杆335a以引起可伸缩工具325a的线性运动。在一些实施方式中，可伸缩工具致动器330a包括线性编码器，该线性编码器被配置成输出指示轴杆的位置的信号，该轴杆的位置可以对应于可伸缩工具325a的位置。
可伸缩工具致动器330a可被配置成以移动频率移动可伸缩工具325a，该移动频率可以对应于可伸缩工具325a沿着工具轴线326移动的速率(例如，远端327a移动经过参考点(诸如工具轴线326与远侧边缘307所在的平面相交的点)的速率)。类似地，可伸缩工具致动器330a可被配置成基于移动持续时间和/或移动间歇来移动可伸缩工具325a。在一些实施方式中，可伸缩工具致动器330a被配置成将电力输送到可伸缩工具325a中，这可以使可伸缩工具325a执行电灼。
可伸缩工具致动器330a可以附接至内切割器315或外套管305。例如，可伸缩工具致动器330a可被配置成在附接到相应部件时与内切割器315或外套管305一起旋转。
现在参考图3C，示出根据本公开的实施例的内窥镜器械300c。除了如下所述的可伸缩工具致动器330c的操作之外，内窥镜器械300c可以类似于内窥镜器械300a。内窥镜器械300c可包括可伸缩工具325c和可伸缩工具致动器330c，该可伸缩工具325c包括远端327c和切割边缘328c。
在一些实施方式中，可伸缩工具致动器330c包括控制线335c。控制线可以从内窥镜器械300的近端(例如，邻近于近侧连接器，诸如参考描述的近侧连接器205)延伸到设置在工具通道306中的可伸缩工具325c。
控制线335c可以包括或连接到设置在内窥镜器械300c的远端附近的偏置元件(例如弹簧)。偏置元件可被配置成将可伸缩工具325c偏置到第一位置(例如，图3C中所示的位置)，以使得经由控制线施加到可伸缩工具325c的力可以大于偏置元件的偏置力，以将可伸缩工具325c移出工具通道306。控制线可包括或耦合至滑轮系统或其它机构，该滑轮系统或其它机构被配置成将在远离内窥镜器械300c的远端的方向上施加的力转换为在朝向内窥镜器械300c的远端的方向上施加的力，这可以使内窥镜器械300c的操作者能够向控制线335c施加力(例如，将控制线335c的近侧部分拉离内窥镜器械300c的远端)以使可伸缩工具325c移出工具通道306；当控制线335c未接收到力时，偏置元件可使可伸缩工具325c返回至第一位置。可伸缩工具325c可被配置成响应于从控制线335c接收到力而移动到第二位置(例如，类似于内窥镜器械300a的图3B中所示的第二位置的位置)。
内窥镜器械300c可包括一个或多个轨道元件340c。轨道元件340c可包括被配置成接纳可伸缩工具325c的狭槽，当可伸缩工具325c移入或移出工具通道306时，狭槽可稳定可伸缩工具325c。
现在参考图3D-3F，示出根据本公开的实施例的内窥镜器械300d。除了如下所述的可伸缩工具325d和可伸缩工具致动器330d的操作之外，内窥镜器械300d可以类似于内窥镜器械300a、300c。内窥镜器械300d可包括可伸缩工具325d以及可伸缩工具致动器330d，该可伸缩工具325d包括远端327d和切割边缘328d。
在一些实施方式中，可伸缩工具325d包括永磁体。例如，可伸缩工具325d可以由铁磁材料制成。如图3E-3F中所示，可伸缩工具325d可在远端327d处具有第一磁极(例如，北极)，并且在与远端相对的近端329d处具有第二磁极(例如，南极)。应当理解，可伸缩工具325d的极性可以反转。
可伸缩工具致动器330d可包括轴杆335d，可伸缩工具325d可沿该轴杆335d平移。例如，可伸缩工具325d可以从第一位置(例如，如图3E中所示)平移到第二位置(例如，如图3F中所示)。在一些实施方式中，可伸缩工具致动器330d包括停止件331d，该停止件331d被配置成限制可伸缩工具325d在朝向内窥镜器械300d的近端的方向上的平移。
在一些实施方式中，内窥镜器械300d包括一条或多条电力线340d。电力线340d被配置成将电力从内窥镜器械300d的近端运送到图3D-3F中所示的远端。每条电力线340d可包括被配置成输送电力的一条或多条电线。内窥镜器械300d还包括一个或多个电磁体345d，该电磁体345d可以从电力线340d接收电力并生成具有第一磁极和第二磁极的磁场。可以基于经由电力线340d输送到电磁体345d的电流的大小来控制磁场的大小。在图3E中所示的构造中，电磁体345d的北极邻近内窥镜器械300d的远端，而电磁体345d的南极远离内窥镜器械300d的远端。
使用由电磁体345d生成的磁场，内窥镜器械300d可被配置成将可伸缩工具325d保持在一个或多个稳定位置中。例如，在一个或多个稳定位置处，在可伸缩工具325d上的力平衡包括来自电磁体345d的磁力为零。将理解，电磁体345d和可伸缩工具325d可被配置成使得与可施加到可伸缩工具325d的其它力(例如重力、受检者部位附近流体的压力)相比，由电磁体345d生成的磁力足够大，以至于在控制可伸缩工具325d的操作中这种其它力可以忽略不计。如图3E中所示，第一位置可以是稳定位置，其中可伸缩工具325d的南极最靠近电磁体345d的远侧北极，而可伸缩工具325d的北极最靠近电磁体345d的近侧南极。
如图3F中所示，与图3E的构造相比，电磁体345d的极性已经反转。这样，合力可以施加到可伸缩工具325d(例如，由于相同极性的磁极彼此相邻)，从而导致可伸缩工具325d从工具通道306中被驱动到图3F中所示的第二位置。第二位置也可以是稳定位置；在一些实施方式中，轴杆335d的远端可包括一个或多个停止件(未示出)，该停止件被配置成限制可伸缩工具325d在远离内窥镜器械300d的近端的方向上的平移。
在各种实施方式中，输送到不同电磁体345d的电流的大小可以不同，这可以允许用于可伸缩工具325d的移动的不同控制方案。在各种实施方式中，内窥镜器械300d可以包括多个电磁体345d，每个电磁体345d被配置成从电力线340d单独地接收电力，这可以使电磁体345d能够被单独地打开或关闭，诸如当可伸缩工具325d沿切割轴线326移动时，允许依次激活电磁体345d。
现在参考图4，示出根据本公开的实施例的操作包括可伸缩刀片的内窥镜器械的方法400的流程图。可以使用本文所述的各种内窥镜器械(例如，内窥镜器械200、300a、300c、300d)来执行该方法。可以使用被配置成控制内窥镜器械的操作的外科手术控制台或其他用户接口来执行该方法。该方法可以由外科医生、技术人员或其他医学专业人员执行。
在405处，将内窥镜器械定位在受检者的部位附近。受检者的部位可以包括期望被切除的样本，诸如受检者的结肠内的息肉或要切除的其它组织。内窥镜器械的定位可以使用内窥镜器械的相机来监视。内窥镜器械可包括外套管和设置在外套管内的内套管。工具通道可被限定在外套管的径向壁内或邻近外套管的径向壁定位。
在410处，内窥镜器械的可伸缩工具致动器被操作。可伸缩工具致动器可以附接至可伸缩工具(例如，刀片)，以使可伸缩工具沿工具轴线移动。切割工具可以在平行于内窥镜器械的纵向轴线的方向上延伸。可伸缩工具致动器可以包括线性致动器。在一些实施方式中，操作可伸缩工具致动器包括在可伸缩工具致动器处接收控制信号以使可伸缩工具致动器移动可伸缩工具。可伸缩工具致动器可基于控制信号来控制可伸缩工具的操作。操作可伸缩工具可包括沿着期望被切除的样本的表面将可伸缩工具移入和移出外套管的工具通道。
在415处，可以取回样本。取回样本可以包括将内窥镜器械的抽吸通道(例如，流体地耦合至内套管的抽吸通道)邻近样本定位，以在样本上施加真空力并将样本从内窥镜器械的远端拉至内窥镜器械的近端。

Claims (20)

1.一种内窥镜器械，包括：
外套管和设置在所述外套管内的内套管；
工具通道，其限定在所述外套管的径向壁内或邻近所述外套管的所述径向壁定位；
可伸缩工具，其包括远侧尖端，并且被设定大小以适配在所述工具通道内；
可伸缩工具致动器，其被配置成响应于所述可伸缩工具致动器的致动，将所述可伸缩工具沿着所述工具通道从其中所述可伸缩工具的所述远侧尖端在所述工具通道内的第一位置移动到其中所述可伸缩工具的所述远侧尖端延伸超出所述外套管的远端的第二位置。
2.根据权利要求1所述的内窥镜器械，包括：
从所述内套管的开口延伸到所述内窥镜器械的近端的抽吸通道，在所述内套管的开口处，通过所述内套管将材料从受检者体内的部位移除。
3.根据权利要求1所述的内窥镜器械，包括：
限定器械通道的内窥镜，所述内窥镜器械延伸通过所述器械通道。
4.根据权利要求1所述的内窥镜器械，其中，所述可伸缩工具由不锈钢、钛或生物相容性材料中的至少一种制成。
5.根据权利要求1所述的内窥镜器械，其中，所述可伸缩工具致动器包括线性致动器，以将所述可伸缩工具从所述第一位置移动到所述第二位置。
6.根据权利要求1所述的内窥镜器械，其中，所述可伸缩工具致动器基于接收到的控制信号来控制所述可伸缩工具延伸出所述工具通道的距离或所述可伸缩工具的移动频率中的至少之一。
7.根据权利要求1所述的内窥镜器械，其中，所述可伸缩工具致动器包括由电力驱动的马达或由电力驱动的压电元件中的至少之一。
8.根据权利要求1所述的内窥镜器械，其中，所述可伸缩工具致动器耦合至一条或多条电线，以接收电力并将所述电力输送到所述可伸缩工具中，以使所述可伸缩工具执行电灼。
9.根据权利要求1所述的内窥镜器械，其中，所述可伸缩工具附接至所述内套管或所述外套管中的至少之一。
10.根据权利要求1所述的内窥镜器械，其中，所述可伸缩工具致动器包括从所述近端延伸至所述可伸缩工具的控制线，所述控制线耦合至偏置元件，所述偏置元件使所述可伸缩工具相对于所述工具通道的位置偏置。
11.根据权利要求1所述的内窥镜器械，包括由所述工具通道限定的狭槽，所述可伸缩工具在所述狭槽中移动并且所述狭槽接纳所述可伸缩工具。
12.根据权利要求1所述的内窥镜器械，包括多个电磁体，所述多个电磁体被配置成基于接收到的电流选择性地生成电磁场，以改变施加到所述可伸缩工具的永磁体的磁力，以将所述可伸缩工具驱动进或驱动出所述通道。
13.根据权利要求1所述的内窥镜器械，其中，所述内套管相对于所述外套管旋转。
14.一种操作内窥镜器械的方法，包括：
将所述内窥镜器械定位在受检者的部位附近，所述内窥镜器械包括外套管和设置在所述外套管内的内套管、限定在所述外套管的径向壁内或邻近所述外套管的所述径向壁定位的工具通道；
在所述内窥镜器械的可伸缩工具致动器处接收控制信号；
通过响应于所述控制信号的所述可伸缩工具致动器，将可伸缩工具沿着所述工具通道从其中所述可伸缩工具的远侧尖端在所述工具通道内的第一位置移动到其中所述可伸缩工具的远侧尖端延伸超出所述外套管的远端的第二位置；以及
从所述受检者的所述部位取回所述受检者的样本。
15.根据权利要求14所述的方法，包括：
经由耦合至所述可伸缩工具致动器的电线将电力输送至所述可伸缩工具，以使用所述可伸缩工具执行电灼。
16.根据权利要求14所述的方法，包括：
由所述可伸缩工具致动器，基于所述控制信号来操纵所述可伸缩工具的移动频率或所述可伸缩工具延伸超出所述外套管的所述远端的距离中的至少之一。
17.根据权利要求14所述的方法，包括：
操作所述可伸缩工具致动器的马达或所述可伸缩工具致动器的压电元件中的至少之一，以将所述可伸缩工具从所述第一位置移动到所述第二位置。
18.根据权利要求14所述的方法，包括：
由所述内窥镜器械的多个电磁体使用接收到的电流选择性地生成电磁场，以改变施加到所述可伸缩工具的永磁体的磁力，以将所述可伸缩工具从所述第一位置移动到所述第二位置。
19.根据权利要求14所述的方法，包括在由所述工具通道限定的狭槽内移动所述可伸缩工具。
20.根据权利要求14所述的方法，包括相对于所述外套管旋转所述内套管。
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