CN112702962A - 具有限定顶吸孔的突出部的超声尖端 - Google Patents

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Abstract

一种与外科机头一起使用以产生纵向和扭转运动的超声尖端。超声尖端包括具有在近端和远端之间延伸的纵向轴线的轴，近端和远端具有相应的第一和第二直径，其中第一直径大于第二直径。超声尖端还包括被联接到轴的远端的切割特征。轴限定沿着轴的纵向轴线延伸的抽吸内腔。轴上的突出部被定位于轴的远端和近端之间。突出部的一部分具有第三直径，第三直径小于第一直径并且第三直径大于第二直径。孔隙由突出部限定并且与抽吸内腔流体连通，其中突出部加强孔隙周围的区域。

Description

具有限定顶吸孔的突出部的超声尖端
相关申请
本专利申请要求于2018年9月24日提交的美国临时专利申请No.62/735,440的优先权和所有权益，其全部内容被通过引用方式合并于此。
背景技术
随着医学专业人员在努力减小切口的尺寸和外科手术后所需的恢复时间，在这些手术中使用的医疗器械的尺寸已经变得越来越小。在执行这些外科手术过程中使用的医疗器械可以包括使用切割附件，例如超声尖端。在执行切割、剃刮或整形操作时，切割附件将暴露于不同量值的力，在切割附件内产生应力。切割附件还可能与冲洗或抽吸(即吸出)配合使用，以减少热量和/或去除手术部位的碎屑。冲洗也可以用作切割介质。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，本公开的优点将变得更好理解，所以容易理解。
图1是超声外科机头组件的俯视图。
图2是图1的超声外科机头组件沿剖面线箭头2的方向的剖视图。
图3是超声尖端和冲洗套筒的俯视图，其中超声尖端位于冲洗套筒内。
图4是图3的超声尖端和冲洗套筒沿剖面线箭头4的方向的剖视图。
图5是超声尖端的远侧部分的透视图，其包括突出部和切割特征。
图6A是包括突出部和切割特征的超声尖端的第一构造的侧视图。
图6B是超声尖端沿着图6A的6B线在剖面线箭头6B的方向上的剖面图。
图6C是超声尖端沿着图6A的6C线在剖面线箭头6C的方向上的剖面图。
图6D是超声尖端沿着图6A中示出的6D线在剖面线箭头6D的方向上的剖面图。
图6E是超声尖端沿着图6A中示出的6E线在剖面线箭头6E的方向上的剖面图。
图6F是超声尖端沿着图6A中示出的6F线在剖面线箭头6F的方向上的剖面图。
图7是图6A的超声尖端在剖面线箭头7的方向上的剖视图。
图8是图5的超声尖端的远侧部分的剖视图，其在剖面线箭头8的方向上包括突出部和切割特征。
图9是图4的椭圆形9中的那部分的超声尖端的远侧部分和冲洗套筒的放大剖视图。
图10A是包括突出部和切割特征的超声尖端的第一构造的仰视图。
图10B是在图10A的超声尖端的远侧区域处的切割特征的第一构造的透视图。
图10C是在图10A的超声尖端的远侧区域处的切割特征的第二构造的透视图。
图10D是在图10A的超声尖端的远侧区域处的切割特征的第三构造的透视图。
图10E是在图10A的超声尖端的远侧区域处的切割特征的第四构造的透视图。
图11是图1的超声外科机头组件的侧视图。
具体实施方式
可以使用冲洗和/或抽吸系统的外科器械的一个例子是超声外科机头。通常，一条或多条线路可以联接到超声外科机头以供应冲洗和/或吸出。超声外科机头还可以包括套筒，该套筒包括一个或多个内腔，该内腔可用于将来自冲洗源的流体引导至手术部位和/或切割附件，即超声尖端。
超声尖端用于与外科机头一起使用以产生纵向和扭转运动，该机头包括设置在壳体内的超声换能器。超声尖端包括轴，切割特征和突出部。轴具有在轴的近端和远端之间延伸的纵向轴线。近端具有第一直径。远端具有第二直径。第一直径大于第二直径。轴包括振动转换机构，用于将从超声换能器传输的振动能量转换成由沿着纵向轴线的纵向振动和扭转振动构成的复合振动。切割特征联接到轴的远端。抽吸内腔由轴限定。抽吸内腔被构造成沿着轴的纵向轴线延伸。抽吸内腔配置成被置于与机头流体连通。突出部在轴上并且被定位于远端和近端之间。突出部被沿着纵向轴线定位于振动转换机构的远侧。突出部的一部分具有第三直径。第三直径小于第一直径，并且第三直径大于第二直径。孔隙由突出部限定。孔隙与抽吸内腔流体连通。突出部加强孔隙周围的区域。
轴的近端可以包括联接特征，该联接特征被配置为将轴可移除地联接至机头的换能器。
联接特征可以包括被配置用于联接到机头的换能器的多个螺纹。
振动转换机构可以包括形成在轴的外表面上的一个或多个螺旋槽部分。
孔隙的轴线可以横向于超声尖端的纵向轴线。
切割特征可以包括面向与纵向轴线成等于或小于90度角度的方向的切割面。
切割特征可以具有从纵向轴线径向向外布置的切割面。切割面可以包括一个或多个齿。
突出部可以包括第一锥形区域，中间区域和第二锥形区域。中间区域的外表面可大致平行于纵向轴线。中间区域可以设置在第一锥形区域和第二锥形区域之间。第一锥形区域可以在中间区域的近侧并且具有正斜率。第二锥形区域可以在中间区域的远侧并且具有负斜率。
抽吸内腔可以在轴的远端和近端敞开。
超声套筒组件用于与包括超声换能器的外科机头一起使用。超声套筒组件包括切割尖端和冲洗套筒。切割尖端包括轴，振动转换机构，切割特征和突出部。轴在近端和远端之间延伸。近端包括联接特征，该联接特征被配置为将轴可移除地联接到机头。近端包括第一直径，而远端包括第二直径。第一直径大于第二直径。振动转换机构用于将从超声换能器传输的振动能量转换为由沿着纵向轴线的纵向振动和扭转振动构成的复合振动。切割特征被联接到轴的远端。抽吸内腔由轴限定，并且被配置为沿着轴的纵向轴线延伸。抽吸内腔被构造成当轴被联接至外科机头时与外科机头流体连通。突出部在轴上并且被定位于振动转换机构的远侧。突出部的一部分具有第三直径。第三直径小于第一直径。第三直径大于第二直径。突出部被配置用于加强轴。孔隙由突出部限定并且与抽吸内腔流体连通。冲洗套筒被配置为当冲洗套筒和切割尖端被联接至机头时围绕轴的一部分。冲洗套筒限定包括近端和远端的内腔。内腔的近端包括联接机构，该联接机构被配置用于可移除地联接到机头。冲洗套筒还限定与内腔分离开的冲洗通道。冲洗通道具有远端和近端。冲洗通道的近端被配置用于可释放地联接至冲洗源。冲洗通道被配置为通过冲洗端口将流体输送至内腔。冲洗端口与冲洗通道和内腔流体连通。
联接特征可以包括被配置用于联接至机头的换能器的多个螺纹。
振动转换机构可以包括形成在轴的外表面上的一个或多个螺旋槽部分。
切割特征可以包括面向垂直于纵向轴线的方向的切割面。
孔隙可被定位在与切割面径向相反的方向上。
切割特征可以具有从纵向轴线径向向外布置的切割面。切割面可以包括一个或多个齿。
突出部可以包括第一锥形区域，中间区域和第二锥形区域。中间区域的外表面可大致平行于纵向轴线。中间区域可以设置在第一锥形区域和第二锥形区域之间。第一锥形区域可以在中间区域的近侧并且可以具有正斜率。第二锥形区域可以在中间区域的远侧并且可以具有负斜率。
抽吸内腔可以在轴的远端和近端敞开。
用于产生纵向和扭转运动的超声切割系统包括机头，切割尖端和冲洗套筒。机头包括布置在壳体内的换能器。切割尖端被联接到机头并且包括轴和切割特征。轴包括远端和近端。近端包括联接特征，该联接特征被配置用于将轴可移除地联接到机头。切割特征联接到轴的远端。抽吸内腔由轴限定。抽吸内腔构造成沿着轴的纵向轴线延伸。抽吸内腔与机头流体连通。孔隙与抽吸内腔流体连通，并位于轴的近端和远端之间。孔隙具有近端和远端。冲洗套筒被联接至机头。冲洗套筒围绕轴的一部分，并具有近端和远端。冲洗套筒限定内腔。冲洗套筒的近端具有被配置用于将冲洗套筒可移除地联接到机头的联接机构。冲洗套筒进一步限定包括远端和近端的冲洗通道。冲洗通道的近端被配置用于从冲洗源接收冲洗流体。冲洗端口与冲洗通道的远端流体连通。冲洗端口被配置用于朝向轴分配冲洗流体。冲洗套筒的远端被定位于轴的远端的近侧。冲洗端口被沿纵向轴线定位于相对于孔隙的近侧。冲洗套筒的远端在孔隙的远端的远侧，使得冲洗套筒包围整个孔隙。
冲洗套筒的远端可沿着纵向轴线在远侧方向上延伸超过孔隙的远端。
联接特征可以包括被配置用于联接至机头的换能器的多个螺纹。
轴可以包括振动转换机构，该振动转换机构用于将从换能器传输的振动能量转换成由沿着纵向轴线的纵向振动和扭转振动构成的复合振动。
振动转换机构可以包括形成在轴的外表面上的一个或多个螺旋槽部分。
切割特征可以包括面向垂直于纵向轴线的方向的切割面。
孔隙可以在与切割面径向相反的方向上定位。
切割特征可以具有从纵向轴线径向向外布置的切割面，并且其中，切割面包括一个或多个齿。
抽吸内腔可以在轴的远端和近端敞开。
超声尖端用于与外科机头一起使用以产生纵向和扭转运动，该外科机头包括超声换能器。超声尖端包括轴，切割特征和突出部。轴在近端和远端之间延伸。近端具有第一横截面面积和第二横截面面积。第一横截面面积大于第二横截面面积。该轴包括振动转换机构，该振动转换机构用于将从超声换能器传输的振动能量转换为由沿着纵向轴线的纵向振动和扭转振动构成的复合振动。切割特征被联接到轴的远端。抽吸内腔由轴限定。抽吸内腔构造成沿着轴的纵向轴线延伸。抽吸内腔被配置为被置于与机头流体连通。突出部在轴上并且位于远端和近端之间。突出部被沿着纵向轴线定位于振动转换机构的远侧。突出部的一部分具有第三横截面面积。第三横截面面积小于第一横截面面积。第三横截面面积大于第二横截面面积。孔隙由突出部限定并且与抽吸内腔流体连通。突出部加强孔隙周围的区域。
超声尖端用于与外科机头一起使用，该外科机头包括布置在壳体内的超声换能器。超声尖端包括轴，切割特征和突出部。轴包括远侧区域，中间区域和近侧区域。中间区域具有第一直径。远侧区域具有第二直径。第一直径大于第二直径。该轴包括振动转换机构，该振动转换机构用于将从超声换能器传输的振动能量转换为由沿着纵向轴线的纵向振动和扭转振动构成的复合振动。切割特征联接到轴的远侧区域。第一内腔由轴限定。第一内腔构造成沿着轴的纵向轴线延伸。第一内腔配置成被置于与机头流体连通。突出部在轴上并且被定位于中间区域和远侧区域之间。中间区域被定位于突出部和振动转换机构之间。突出部的一部分具有第三直径。第三直径小于第一直径，并且第三直径大于第二直径。孔隙由突出部限定。该孔隙与第一内腔流体连通。突出部加强孔隙周围的区域。
超声尖端用于与外科机头一起使用以产生纵向和扭转运动，该机头包括超声换能器。超声尖端包括轴，切割特征和突出部。轴在近端和远端之间延伸。近端具有第一横截面面积。远端具有第二横截面面积。第一横截面面积大于第二横截面面积。切割特征被联接到轴的远端。抽吸内腔由轴限定。抽吸内腔构造成沿着轴的纵向轴线延伸。抽吸内腔配置成被置于与机头流体连通。突出部在轴上并且被定位于远端和近端之间。突出部的一部分具有第三横截面面积。第三横截面面积小于第一横截面面积。第三横截面面积大于第二横截面面积。孔隙由突出部限定并且与抽吸内腔流体连通。突出部加强孔隙周围的区域。
超声尖端用于与外科机头一起使用以产生纵向和扭转运动，该机头包括设置在壳体内的超声换能器。超声尖端包括轴，切割特征和突出部。轴具有在近端和远端之间延伸的纵向轴线。近端具有第一直径，而远端具有第二直径。第一直径大于第二直径。切割特征被联接到轴的远端。抽吸内腔由轴限定。抽吸内腔构造成沿着轴的纵向轴线延伸。抽吸内腔配置成被置于与机头流体连通。突出部在轴上并且被定位于远端和近端之间。突出部的一部分具有第三直径。第三直径小于第一直径。第三直径大于第二直径。孔隙由突出部限定并且与抽吸内腔流体连通。突出部加强孔隙周围的区域。
图1和图2示出了超声外科机头组件10的示例性构造，该超声外科机头组件10可以包括超声切割系统12的一部分，其可以由医疗专业人员用来从患者身上去除生物学物质。超声外科机头组件10可以包括超声机头11，超声机头11包括近侧壳体部分22和远侧壳体部分20。冲洗套筒24可以可移除地联接到超声外科机头11的远侧壳体部分20。冲洗套筒24和超声尖端26(在本文中也可替代地称为切割尖端26)可以被配置成使得当冲洗套筒24和超声尖端26两者都联接到超声机头11时冲洗套筒24沿着超声尖端26的长度围绕超声尖端26的至少一部分。冲洗套筒24和超声尖端26可至少部分地包括超声套筒组件14。
图2示出了图1的超声外科机头组件10的剖视图。如图2所示，超声机头11可以包括换能器32，其可以是超声换能器32，布置在由超声机头11的远侧壳体部分20和近侧壳体部分22限定的空隙内。换能器32可以包括被配置用于产生机械能的压电元件或磁致伸缩元件。
超声机头11还可以包括喇叭形部30，喇叭形部30可至少部分地布置在由超声机头11的远侧壳体部分20和近侧壳体部分22限定的空隙内。喇叭形部30可以包括远端和近端。喇叭形部30的近端可以联接到换能器32的远端。换能器32可被配置用于将由压电元件或磁致伸缩元件产生的机械能提供给喇叭形部30。喇叭形部30还可被构造成限定喇叭形部内腔31，喇叭形部内腔31从喇叭形部30的远端延伸至近端，以流体连接至在近侧壳体部分22的近端16处的嘴部28。嘴部28可用于将机头11连接至真空源(未示出)。喇叭形部内腔31可限定延伸穿过超声机头11以向超声尖端26提供抽吸的通道的一部分。
超声机头11还可以包括冲洗线33，其布置在由超声机头11的远侧壳体部分20和近侧壳体部分22限定的空隙内。冲洗线33可被配置用于从超声机头11的近端16延伸到远端。冲洗线33可用于将水从联接到超声机头11的冲洗系统通过超声机头11引导至冲洗套筒24。应该理解的是冲洗线33可以直接从冲洗源(未示出)引导至超声套筒(即冲洗线不必都延伸穿过机头)。
超声尖端26可以包括轴48，该轴48包括远侧区域50(在本文中可替代地也称为远端50)，中间区域37，和近侧区域36(在本文中可替换地也称为近侧区域36)。轴也具有远端和近端，其中近侧区域与近端相邻，而远侧区域与远端相邻。超声尖端还可以包括联接特征34，其被定位于轴48的近侧区域36处，并且被配置用于将超声尖端26的近侧区域36联接到喇叭形部30的远端，以允许喇叭形部30与超声尖端26机械连通。联接特征34可以是螺纹联接器，其被构造成与喇叭形部30的远端上的对应螺纹联接器35接合。超声尖端26可以被拧入喇叭形部30中并且被拧紧至预定的扭矩规范，以将超声尖端26可移除地固定到超声机头11。尽管在附图中未示出，但是可以预期的是，联接特征34可以被配置为快速连接，直角转弯适配连接或类似的联接机构。进一步考虑到，联接特征34可以被配置成将超声尖端26永久地附连到机头11。例如，超声尖端26可以通过焊接、环氧树脂或类似的联接方法联接到超声机头11。可替代地，还可以想到，超声尖端26和喇叭形部30可以形成为一体的部件。
超声尖端26的轴48还可以构造成限定出从超声尖端26的近侧区域36穿过中间区域37延伸到远侧区域50的抽吸内腔52。抽吸内腔52可被定向成大致平行于纵向轴线并且可以沿着纵向轴线延伸。超声尖端26的抽吸内腔52可被配置用于当超声尖端26被联接至喇叭形部30时形成与喇叭形部30的内腔31的流体通道。除非另有说明，抽吸内腔52可被配置成被置于与机头11、尤其是喇叭形部30的内腔31流体连通。抽吸内腔52在轴48的远侧区域50处敞开。超声尖端26的抽吸内腔52可以被配置为提供远离手术部位的抽吸。例如，抽吸内腔52可用于将流体和生物学组织抽离超声尖端26的远端50。抽吸内腔52可以与由切割特征62限定的内腔流体连通。
图3示出了冲洗套筒24的示例性构造的俯视图，冲洗套筒24具有远端94和近端。冲洗套筒24可以包括在冲洗套筒24的近端上的冲洗套筒联接机构38。冲洗套筒联接机构38可以包括从冲洗套筒24的近端向近侧延伸的一个或多个指状部42。所述一个或多个指状部42中的每个可以包括相对于冲洗套筒24的纵向轴线46在径向向外的方向上延伸的突片44。指状部42用作凸形配件，其被配置用于与机头11上的凹形配件(未示出)联接以建立卡扣配合40或过盈配合。可以想到，其他类型的冲洗套筒联接机构38可以用于将冲洗套筒24联接到超声机头11。例如，冲洗套筒联接机构38可以构造为螺纹连接部。
参照图4，示出了超声尖端26的剖视图，该超声尖端至少部分地布置在由冲洗套筒24限定的内腔70内。冲洗套筒24可以包括具有近端和远端的冲洗通道88。冲洗通道88的近端可被配置用于联接至超声机头11的冲洗线33的远端或冲洗源。冲洗通道88可配置成与由冲洗套筒24限定的内腔70相邻地延伸，并终止于设置在内腔70的表面上的端口92，以将冲洗流体从超声机头11提供给超声尖端26和手术部位。端口92的位置可以不同。例如，端口92可以与套筒24的近端相邻。可替代地，端口的位置可以与套筒的远端相邻。
参照图5，示出了超声尖端26的远侧区域的一部分。超声尖端26的轴48可在超声尖端26的近侧区域36和远侧区域50之间的轴48上的中间点处包括突出部68。突出部68可以构造成围绕着超声尖端26的轴48径向地延伸。突出部68可以包括第一锥形区域76，中间区域80和第二锥形区域78。中间区域80被定位于第一锥形区域76和第二锥形区域78之间。在示例性构造中，第一锥形区域76可在突出部68的近侧具有正斜率，并且第二锥形区域78可在所述突出部68的远侧相对于轴的内腔的纵向轴线具有负斜率。中间区域80可以没有斜率并且可以相对于纵向轴线46平行。在另一种构造中，突出部68可以在从第一锥形区域76到中间区域80以及接着第二锥形区域78的过渡处包括大致圆形或半球形的几何形状。第一锥形区域76和第二锥形区域78的直径和横截面面积小于中间区域80的直径和横截面面积。在另一构造中，突出部68可以包括其他多面形状，图中未示出。突出部68可以构造成具有从第一锥形区域76到中间区域80、然后从中间区域80到第二锥形区域78的渐进过渡。突出部68的渐进过渡可以减小在轴48中产生附加应力点的可能性，该附加应力点在超声振动期间可能具有较高的失效概率。另外，当流体从冲洗套筒24和超声尖端26之间从冲洗端口92相对于超声尖端26向远侧50运动时，此渐进过渡防止了流体流动分布在超声尖端26周围的扰动。渐进过渡还允许超声尖端26以高功率使用，但不会受到可能导致超声尖端26破坏的程度的高应力。渐进过渡还可以提高轴48的性能，以允许超声尖端26以最佳频率操作。
从与直径D4相关联的长度到与直径D5相关联的长度和/或从与直径D3相关联的长度到与D5相关联的长度，轴48可以没有任何突然的台阶。没有任何突然的台阶意味着每个过渡区域的倾斜角度相对于轴48的外表面小于10度或5度。
超声尖端26可进一步包括在轴48上的孔隙66。突出部68通常在突出部68的中间区域80中限定孔隙66。孔隙66与抽吸内腔52流体连通。孔隙66的轴线可以横向于超声尖端26的纵向轴线46。在一种构造中，孔隙66的轴线可以垂直于纵向轴线46。孔隙66的直径小于抽吸内腔52的直径。
突出部68加强了轴48在孔隙66附近的区域。因为否则的话孔隙66会通过孔隙66削弱轴48的强度，所以当超声尖端26在使用过程中受到在扭转和纵向方向上的超声运动时轴48在突出部68处的较厚的第三直径D3可有助于增加超声尖端26的结构完整性。
切割特征62和抽吸内腔开口72可被定位于轴48的远端。图8和9示出抽吸内腔开口72在轴48的远侧区域50和/或切割特征62上敞开。抽吸内腔开口72可以用于从手术部位去除多余的流体和/或生物学碎屑。
在某些构造中，突出部68的尺寸基于孔隙66的尺寸而构造。例如，中间区域80的轴向长度可以比孔隙66的直径大200-1000％。在其他构造中，中间区域80的轴向长度可以比孔隙66的直径大500-800％。类似地，第一和第二锥形区域(76、78)的长度也可以与孔隙66的直径有关。例如，第一锥形区域76、中间区域80和第二锥形区域78的组合轴向长度可以比孔隙66的直径大15000％和24000％之间。这些尺寸确保了尖端在应力减小和切削性能方面达到精确的平衡。
例如，突出部68的长度(即，图6A中的6E和6F处的线之间的距离)可以约为2mm，并且在其他构造中可以在1mm与6mm之间。突出部68的轴向长度(从D4处的长度到D5处的长度)和径向厚度可以与为了创建孔隙而去除的材料的量有关。例如，如果孔隙66具有较大的直径，则突出部68的直径以及厚度将较大。相反，如果孔隙66具有较小的直径，则突出部68的厚度和长度将较小。
图7和图8示出了超声尖端26，其包括轴48和在轴48上被定位于远侧区域50和近侧区域36之间的突出部68。如图6A所示，突出部68被沿着纵向轴线46定位于振动转换机构60的远侧。轴48在突出部68处可具有第三直径D3，该第三直径D3小于中间区域37处的第一直径D1并且大于在远侧区域50处的第二直径D2。
如图6A-7所示，超声尖端26的直径从近侧区域36、通过中间区域37、到轴48的远侧区域50变化。轴48包括第一直径D1并且包括第二直径D2，其中第一直径D1大于第二直径D2。直径D1被定位于轴48的中间区域37中，并且直径D2被定位于轴的远侧区域50中。
轴48可以沿着纵向轴线46从近侧区域36、通过中间区域37、到远侧区域50总体上逐渐变细。例如，轴48的直径可以沿着轴48从近侧区域36到远侧区域50向远侧变小。锥形轴48提供的众多优势之一是在使用超声尖端26时它可以减小尖端的尺寸并改善用户的视线。
根据应用，轴48可以由诸如钛合金、不锈钢等的金属材料或诸如复合材料的非金属材料制成。在轴48的一个示例中，超声尖端26可以是一体式的，整体式的和一件式的。在另一个示例中，超声尖端26的远端50可以通过诸如螺纹(未示出)的合适机构附接到轴48。应当理解，关于高功率超声部件来说，在本领域中金属是已知的。还应当理解，轴48的远侧区域50和超声尖端26的直径具有相对较小的直径，例如小于一厘米(1cm)，以便在患者的小开口中工作。应当进一步理解的是，轴48和超声尖端26可以根据应用而按比例放大或缩小。
参照图6A，超声尖端26还包括振动转换机构60，该振动转换机构60用于将从超声换能器32传输的振动能量转换成由沿着纵向轴线46的纵向振动和扭转振动构成的复合振动。中间区域37在振动转换机构60的远侧。振动转换机构60可在轴48的表面上包括一个或多个螺旋槽部分71。如图所示，这些一个或多个槽部分71可以围绕着轴48的周向表面延伸。振动转换机构60用于将从换能器32传输的纵向振动通过喇叭形部30转换为复合振动，该复合振动由在超声尖端26的纵向轴线46方向上的纵向振动和以超声尖端26的纵向轴线46充当支轴的扭转振动构成。应当理解，振动转换机构可以可替代地采用适于将纵向运动转换成复合运动的其他形式。这些替代形式在轴48的横截面形状中可以是不对称的。关于振动转换机构的细节可以在美国专利No.6,497,715，6,955,680，和6,984,220中找到，它们的全部内容都被通过引用方式并入本文。
图6A还示出超声尖端26包括轴48和联接至轴48的远侧区域50的切割特征62。切割特征62可以是超声尖端26解剖或切割患者的生物学组织的那部分。一系列不同的切割特征62可以联接至轴48的远端50。在一个示例中，切割特征62可具有面向相对于纵向轴线46成等于或小于90度角度的方向的切割面64。术语“切割面”和“切割表面”在本文中可以互换使用。切割面64可以以如下方式定位：切割面64的中心相对于孔隙66位于轴48的相反侧上。切割特征可以配置为用扭转运动进行切割。
如图6B-6F所示，轴48在中间区域37上在位置D1处的横截面面积可以比在位置D2处的横截面面积大。图6B示出了轴48在位置D1处的横截面面积。图6C示出了轴48在D2处的横截面面积。此外，图6D显示了轴48在位置D3处的横截面面积，并且还显示了孔隙66。如图6E所示，D4的横截面面积小于D3的横截面面积。图6F示出了在位置D5处的横截面面积。当将图6B-6F放在一起看时，这表明在突出部68附近的位置D3处的横截面面积大于与突出部相邻分别在其近侧和远侧处的位置D4和D5处的横截面面积。轴48的不同横截面面积使得轴48在沿长度的不同位置处强度不同。总体上来说，轴48在给定位置处横截面面积越大壁厚度则越大，从而强度越大。
如上所述，孔隙66削弱了轴48的强度。突出部68处的较大的横截面面积克服了由孔隙66产生的弱点，从而允许超声尖端26以较高的功率设置使用并且不会因增大的应力而破坏。突出部68的横截面面积可被构造成具有对于避免低效和保持视线来说所必须的最小量的面积的同时保持必要的应力特性以防止失效。
如图8所示，超声尖端26的轴48具有变化的厚度。假设抽吸内腔52从远侧区域50、通过中间区域37、到近侧区域36具有恒定的直径，则轴48在孔隙66处的厚度大于在紧邻该孔隙的区域处轴48的厚度。换句话说，在中间区域80处轴48的厚度大于在第一锥形区域76和第二锥形区域78处的轴48的厚度。轴48在设置孔隙66的中间区域80处增加厚度可以改善轴48的强度。
如图4所示，冲洗套筒24被配置用于在冲洗套筒24和超声尖端26联接到机头11时围绕轴48的一部分。冲洗套筒24包括内腔70。冲洗套筒24具有近端36和远端94。套筒24的近端36包括被配置用于可移除地联接到机头11的联接机构38。冲洗套筒限定冲洗通道88并且与内腔70分离开。冲洗通道88具有远端和近端，冲洗通道88的近端被配置用于可释放地联接至冲洗源(未示出)。冲洗通道88可通过冲洗端口92将流体运送至内腔70。冲洗端口92可以与冲洗通道88和内腔70流体连通。
在某些配置中，流体可以从冲洗源(未显示)通过冲洗通道88流到冲洗端口92。冲洗端口92将流体供应到冲洗套筒24的内腔70。冲洗套筒24的内腔70中的流体可向远侧流向切割尖端26。当流体流向切割尖端26时，一些流体可能会通过突出部68上的孔隙66进入抽吸内腔52。流经孔隙66的流体有助于降低切割尖端26的温度，并且可以提高外科机头组件10的性能。此外，它可以可替代地帮助降低套筒24的温度，从而防止与套筒的外表面接触的组织被不经意地加热。
冲洗套筒24可以由任何聚合物制成，例如热塑性塑料。冲洗套筒24的远端94可具有一部分易碎部分，其可被切开或剪断以改变冲洗套筒24的长度。
冲洗通道88可以与机头11和/或冲洗源(未示出)流体连通。轴48上的孔隙66、冲洗通道88、套筒24的远端94相对于孔隙66的位置、冲洗端口92和抽吸内腔52的组合提高了超声尖端26的冷却能力。另外，上述组合改善了超声尖端26的冷却，以防止冲洗套筒24由于超声尖端26的纵向和扭转运动产生的过多热量而变形或熔化。
如图9所示，冲洗套筒24沿着超声尖端26的长度围绕超声尖端26的一部分。冲洗套筒24的远端94沿着纵向轴线46朝向超声尖端26的远侧区域50延伸。冲洗套筒24的远端94可延伸超过孔隙66。孔隙66可具有近端和远端，冲洗套筒24的远端94延伸超过孔隙66的近端和远端。换句话说，当超声尖端和套筒24被联接到机头11时，孔隙66被套筒24完全遮盖。内腔70中的流体有助于冷却超声尖端26和套筒24。
超声尖端26允许通过器械尖端的扭转或纵向运动来有效地去除骨头。切割特征62可以包括切割面64A以帮助此去除。但是，应当理解，超声尖端26也可以与纵向振动、扭转振动或纵向和扭转运动两者组合振动的换能器一起使用。此外，在一些示例中，超声尖端没有振动转换机构。
扭转解剖尖端在去除骨头、骨突出、钙化赘肉、软骨、软骨材料、椎间盘以及其他与切除特征接触时的病理学部分方面是有效的。该装置在下述手术过程中特别有用：神经外科、尤其是在浅表皮层已经去除之后的从内向外的骨头解剖，脊柱外科，矫形外科，整形/重建外科，以及耳鼻喉外科，以及遇到上述组织的其他外科。
应当理解，超声尖端26的切割特征62可以具有多种构造。参考图10A-10E，示出了超声尖端26的切割特征62的各种示例性构造。切割特征62可以包括切割面64，其中，切割面64包括一个或多个齿65。可以布置切割面64的齿65，其中齿65从超声尖端26的纵向轴线46径向向外定向。对于某些构造，切割特征的平面大致平行于器械的远端50的中心轴线、但相对于其偏置，但是切割面64的位置可以以实际上无限的方式改变。
参照图10B，示出了切割特征62的第一构造。切割特征62的第一构造包括切割表面64B，该切割表面64B包括围绕轴48的远端50径向地设置的多个齿65。例如，齿65可构造成从超声尖端26的纵向轴线46向外指向，并且齿65布置成围绕着轴48的远端的整个圆周。至少一些齿向远侧延伸。
替代地，图10C示出了切割特征62的第二构造。切割特征62的第二构造包括切割表面64C，该切割表面64C具有弓形或半圆柱形形状，该切割表面包括从超声尖端26的纵向轴线向外指向的多个齿65。
图10D示出了切割特征62的第三构造。切割特征62的第三构造包括具有弓形或半圆柱状形状的切割表面64D，该切割表面64D包括从超声尖端26的纵向轴线向外指向的多个齿65。切割表面64D总体上从超声尖端26的轴48偏置并且定向成垂直于超声尖端26的纵向轴线46。
图10E示出了切割特征62的第四构造。切割特征62的第四构造包括具有弓形或半圆柱形形状的切割表面64E，其包括从超声尖端26的纵向轴线向外指向的多个齿65。切割表面64E总体上从超声尖端26的轴偏置并且定向成垂直于超声尖端26的纵向轴线46。还考虑了其他合适的切割特征，包括在美国专利No.8,512,340和美国文献2018/0103976中描述的那些，它们的全部内容都通过引用方式合并于此。
在前面的描述中已经讨论了几个例子。然而，本文讨论的示例并非旨在是排外性的或将本发明限制为任何特定形式。例如，尽管示例构造将外科器械描述为超声机头，但是还可以想到，关于超声机头描述的特征和概念可以应用于其他医疗或外科器械。这类似地适用于超声尖端，超声尖端可能包括刀片、钻头、旋转钻(burs)、开窗式刨刀(shaver)等。已经使用的术语旨在具有描述性词语的性质，而不是限制性的。鉴于以上教导，许多修改和变型是可能的，并且可以以不同于具体描述的方式实践本发明。

Claims (30)

1.一种与外科机头一起使用以产生纵向和扭转运动的超声尖端，所述机头包括布置在壳体内的超声换能器，所述超声尖端包括：
轴，其具有在近端和远端之间延伸的纵向轴线，所述近端具有第一直径并且所述远端具有第二直径，
其中所述第一直径大于所述第二直径，
其中所述轴包括振动转换机构，所述振动转换机构用于将从超声换能器传输的振动能量转换为由沿着纵向轴线的纵向振动和扭转振动构成的复合振动；
被联接到所述轴的所述远端的切割特征；
由所述轴限定的抽吸内腔，所述抽吸内腔构造成沿着所述轴的所述纵向轴线延伸，所述抽吸内腔配置成被置于与所述机头流体连通；
在所述轴上并且被定位于所述远端和所述近端之间的突出部，其中所述突出部被沿着所述纵向轴线定位于所述振动转换机构的远侧，所述突出部的一部分具有第三直径，其中所述第三直径小于所述第一直径并且所述第三直径大于所述第二直径；以及
由所述突出部限定的与所述抽吸内腔流体连通的孔隙，其中所述突出部加强所述孔隙周围的区域。
2.根据权利要求1所述的超声尖端，其中，所述轴的所述近端包括被配置用于将所述轴可移除地联接至机头的换能器的联接特征。
3.根据权利要求2所述的超声尖端，其中，所述联接特征包括被配置用于联接至所述机头的换能器的多个螺纹。
4.根据权利要求1所述的超声尖端，其中，所述振动转换机构包括形成在所述轴的外表面上的一个或多个螺旋槽部分。
5.根据权利要求4所述的超声尖端，其中，所述孔隙的轴线横向于所述超声尖端的纵向轴线。
6.根据权利要求1所述的超声尖端，其中，所述切割特征包括切割面，所述切割面面向与所述纵向轴线成等于或小于90度角度的方向。
7.根据权利要求1所述的超声尖端，其中，所述切割特征具有从所述纵向轴线径向向外布置的切割面，其中所述切割面包括一个或多个齿。
8.根据权利要求1所述的超声尖端，其中，所述突出部包括第一锥形区域，中间区域和第二锥形区域，所述中间区域的外表面大致平行于纵向轴线并且所述中间区域设置在所述第一锥形区域和所述第二锥形区域之间，所述第一锥形区域在所述中间区域近侧并且具有正斜率，并且所述第二锥形区域在所述中间区域远侧并且具有负斜率。
9.根据权利要求1所述的超声尖端，其中，所述抽吸内腔在所述轴的所述远端和所述近端敞开。
10.一种与包括超声换能器的外科机头一起使用的超声套筒组件，所述超声套筒组件包括：
切割尖端，所述切割尖端包括：
在近端和远端之间延伸的轴，所述近端包括被配置用于将所述轴可移除地联接到机头的联接特征，所述近端包括第一直径并且所述远端包括第二直径，其中所述第一直径为大于所述第二直径；
其中所述轴包括振动转换机构，所述振动转换机构用于将从超声换能器传输的振动能量转换成由沿着纵向轴线的纵向振动和扭转振动构成的复合振动；
被联接到所述轴的所述远端的切割特征；
抽吸内腔，其由所述轴限定并且构造成沿着所述轴的所述纵向轴线延伸，所述抽吸内腔被配置成当所述轴联接至外科机头时与外科机头流体连通；
在所述轴上、被定位于所述振动转换机构的远侧的突出部，其中所述突出部的一部分具有第三直径，其中所述第三直径小于所述第一直径并且所述第三直径大于所述第二直径，其中所述突出部被配置用于加强所述轴；和
由所述突出部限定并且与所述抽吸内腔流体连通的孔隙；以及
冲洗套筒，其被配置用于当所述冲洗套筒和所述切割尖端联接至机头时围绕所述轴的一部分，所述冲洗套筒限定包括近端和远端的内腔，所述内腔的所述近端包括被配置用于可移除地联接至机头的联接机构；
其中，所述冲洗套筒还限定与所述内腔分离的冲洗通道，所述冲洗通道具有远端和近端，所述冲洗通道的所述近端被配置用于可释放地联接至冲洗源，所述冲洗通道被配置用于将流体通过冲洗端口运送至所述内腔，所述冲洗端口与所述冲洗通道和所述内腔流体连通。
11.根据权利要求10所述的超声套筒组件，其中，所述联接特征包括被配置用于联接至机头的换能器的多个螺纹。
12.根据权利要求10所述的超声套筒组件，其中，所述振动转换机构包括形成在所述轴的外表面上的一个或多个螺旋槽部分。
13.根据权利要求10所述的超声套筒组件，其中，所述切割特征包括面向垂直于所述纵向轴线的方向的切割面。
14.根据权利要求13所述的超声套筒组件，其中，所述孔隙被定位在与所述切割面径向相反的方向上。
15.根据权利要求10所述的超声套筒组件，其中，所述切割特征具有从所述纵向轴线径向向外布置的切割面，并且其中，所述切割面包括一个或多个齿。
16.根据权利要求10所述的超声套筒组件，其中，所述突出部包括第一锥形区域，中间区域和第二锥形区域，所述中间区域的外表面大致平行于纵向轴线并且所述中间区域设置在所述第一锥形区域和所述第二锥形区域之间，所述第一锥形区域在所述中间区域的近侧并且具有正斜率，并且所述第二锥形区域在所述中间区域的远侧并且具有负斜率。
17.根据权利要求10所述的超声套筒组件，其中，所述抽吸内腔在所述轴的所述远端和所述近端开口。
18.一种用于产生纵向和扭转运动的超声切割系统，所述超声切割系统包括：
机头，其包括布置在壳体内的换能器；
被联接到所述机头的切割尖端，所述切割尖端包括：
包括远端和近端的轴，其中，所述近端包括被配置用于将所述轴可移除地联接到所述机头的联接特征；
被联接到所述轴的所述远端的切割特征；
由所述轴限定的抽吸内腔，所述抽吸内腔构造成沿着所述轴的纵向轴线延伸，所述抽吸内腔与所述机头流体连通；和
与所述抽吸内腔流体连通的孔隙，其位于所述轴的所述近端和所述远端之间，所述孔隙具有近端和远端；
被联接至所述机头的冲洗套筒，所述冲洗套筒围绕所述轴的一部分并具有近端和远端，其中，所述冲洗套筒限定内腔，所述冲洗套筒的所述近端具有被配置用于将所述冲洗套筒可移除地联接到所述机头的联接机构；和
所述冲洗套筒进一步限定包括远端和近端的冲洗通道，所述冲洗通道的所述近端被配置用于接收来自冲洗源的冲洗流体；
与所述冲洗通道的所述远端流体连通的冲洗端口，所述冲洗端口被配置用于朝向所述轴分配冲洗流体，
其中，所述冲洗套筒的所述远端被定位于所述轴的所述远端的近侧；
其中，所述冲洗端口被沿着所述纵向轴线相对于所述孔隙定位于近侧；并且
其中，所述冲洗套筒的所述远端在所述孔隙的所述远端的远侧，使得所述冲洗套筒包围整个所述孔隙。
19.根据权利要求18所述的超声切割系统，其中，所述冲洗套筒的所述远端沿着所述纵向轴线在远侧方向上延伸超过所述孔隙的所述远端。
20.根据权利要求18所述的超声切割系统，其中，所述联接特征包括被配置用于联接至所述机头的所述换能器的多个螺纹。
21.根据权利要求18所述的超声切割系统，其中，所述轴包括振动转换机构，所述振动转换机构用于将从所述换能器传递的振动能量转换为由沿着所述纵向轴线的纵向振动和扭转振动构成的复合振动。
22.根据权利要求21所述的超声切割系统，其中，所述振动转换机构包括形成在所述轴的外表面上的一个或多个螺旋槽部分。
23.根据权利要求18所述的超声切割系统，其中，所述切割特征包括面向垂直于所述纵向轴线的方向的切割面。
24.根据权利要求23所述的超声切割系统，其中，所述孔隙被定位在与所述切割面径向相反的方向上。
25.根据权利要求18所述的超声切割系统，其中，所述切割特征具有从所述纵向轴线径向向外布置的切割面，并且其中所述切割面包括一个或多个齿。
26.根据权利要求18所述的超声切割系统，其中，所述抽吸内腔在所述轴的所述远端和所述近端敞开。
27.一种与外科机头一起使用以产生纵向和扭转运动的超声尖端，所述机头包括超声换能器，所述超声尖端包括：
在近端和远端之间延伸的轴，所述近端具有第一横截面面积并且所述远端具有第二横截面面积，其中所述第一横截面面积大于所述第二横截面面积，
其中所述轴包括振动转换机构，所述振动转换机构用于将从超声换能器传输的振动能量转换成由沿着纵向轴线的纵向振动和扭转振动构成的复合振动；
被联接到所述轴的所述远端的切割特征；
由所述轴限定的抽吸内腔，所述抽吸内腔构造成沿着所述轴的所述纵向轴线延伸，所述抽吸内腔配置成被置于与机头流体连通；
在所述轴上并且被定位于所述远端和所述近端之间的突出部，其中所述突出部被沿着所述纵向轴线定位于所述振动转换机构的远侧，所述突出部的一部分具有第三横截面面积，其中所述第三横截面面积小于所述第一横截面面积并且所述第三横截面面积大于所述第二横截面面积；和
由所述突出部限定并与所述抽吸内腔流体连通的孔隙，其中所述突出部加强所述孔隙周围的区域。
28.一种与外科机头一起使用的超声尖端，所述外科机头包括布置在壳体内的超声换能器，所述超声尖端包括：
轴，其包括远侧区域，中间区域和近侧区域，所述中间区域具有第一直径并且所述远侧区域具有第二直径，其中所述第一直径大于所述第二直径，
其中所述轴包括振动转换机构，所述振动转换机构用于将从超声换能器传输的振动能量转换成由沿着纵向轴线的纵向振动和扭转振动构成的复合振动；
被联接到所述轴的所述远侧区域的切割特征；
由所述轴限定的第一内腔，所述第一内腔构造成沿着所述轴的所述纵向轴线延伸，所述第一内腔配置成被置于与机头流体连通；
在所述轴上并且被定位于所述中间区域和所述远侧区域之间的突出部，所述中间区域被定位于所述突出部和所述振动转换机构之间，其中所述突出部的一部分具有第三直径，其中所述第三直径小于所述第一直径并且所述第三直径大于所述第二直径；和
孔隙，其由所述突出部限定，与所述第一内腔流体连通，其中所述突出部加强所述孔隙周围的区域。
29.一种与外科机头一起使用以产生纵向和扭转运动的超声尖端，所述机头包括超声换能器，所述超声尖端包括：
在近端和远端之间延伸的轴，所述近端具有第一横截面面积并且所述远端具有第二横截面面积，其中所述第一横截面面积大于所述第二横截面面积，
被联接到所述轴的所述远端的切割特征；
由所述轴限定的抽吸内腔，所述抽吸内腔构造成沿着所述轴的纵向轴线延伸，所述抽吸内腔配置成被置于与机头流体连通；
在所述轴上并且被定位于所述远端和所述近端之间的突出部，所述突出部的一部分具有第三横截面面积，其中，所述第三横截面面积小于所述第一横截面面积并且所述第三横截面面积大于所述第二横截面面积；和
由所述突出部限定并与所述抽吸内腔流体连通的孔隙，其中所述突出部加强所述孔隙周围的区域。
30.一种与外科机头一起使用以产生纵向和扭转运动的超声尖端，所述机头包括布置在壳体内的超声换能器，所述超声尖端包括：
轴，其具有在近端和远端之间延伸的纵向轴线，所述近端具有第一直径并且所述远端具有第二直径，其中所述第一直径大于所述第二直径，
被联接到所述轴的所述远端的切割特征；
由所述轴限定的抽吸内腔，所述抽吸内腔构造成沿着所述轴的所述纵向轴线延伸，所述抽吸内腔配置成被置于与机头流体连通；
在所述轴上并且被定位于所述远端和所述近端之间的突出部，所述突出部的一部分具有第三直径，其中所述第三直径小于所述第一直径并且所述第三直径大于所述第二直径；和
孔隙，其由所述突出部限定，与所述抽吸内腔流体连通，其中所述突出部加强所述孔隙周围的区域。
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