CN112789000A - 延展性抽吸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外科工具(21)，该外科工具由柄部(62)和柔性插入管(75)构成，该柔性插入管具有联接到该柄部(62)的近侧端部和被配置成插入到活体受检者的孔口中的远侧端部。该工具(21)具有内管(82)，该内管能够响应于弯曲力在一定角度范围内弯曲而不断裂，并且该内管在该弯曲力已被移除之后保持该弯曲形状。该内管(82)位于该插入管(75)内。该柔性管材(80)限定管腔(73)并且容纳在该内管(82)内。工具工作末端(70)被配置成接触该受检者体内的组织并且与该内管(82)的远侧终端配合。刚性外管(74)夹持该工作末端(70)的外表面和该内管(82)的外表面，以便保持该工作末端(70)的开口与该柔性管材管腔(73)连通。

Description

延展性抽吸装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年10月4日提交的美国临时专利申请62/741,402的权益，该临时专利申请以引用方式并入本文。
技术领域
本发明整体涉及外科工具，并且具体地涉及具有能够调节的形状的刚性外科工具。
背景技术
鼻窦为复杂的三维结构，该三维结构因人而异，使得进入特定窦以及进入窦的选定区域可能需要具有特异性形状的刚性工具来实现这种进入。此外，仅在检测患者的计算机断层摄影(CT)图像之后，工具的最佳形状才可显而易见。用于窦的外科工具诸如内窥镜、抓紧器和/或抽吸装置被制成医生通常可用的多种形状。因此，操作ENT医师能够选择最适用于窦内的特异性任务的特定形状。然而，即使存在医师可用的多种工具形状，这些形状中可能没有一个形状为最佳的。此外，向医师提供多个刚性工具(具有不同的形状)为昂贵的。
授予Burg等人的美国专利9,226,800描述了一种延展性外科器械，该延展性外科器械可从第一构型弯曲到第二弯曲构型并且可保持弯曲构型。
发明内容
本发明的实施方案提供了一种外科工具，包括：
柄部；
柔性插入管，所述柔性插入管具有联接到所述柄部的近侧端部和被配置成插入到活体受检者的身体的孔口中的远侧端部；
内管，所述内管能够响应于弯曲力在0°至120°的角度范围内弯曲而不断裂，并且所述内管被配置成在弯曲成弯曲形状之后以及在所述弯曲力已被移除之后保持所述弯曲形状，所述内管位于所述插入管内并且具有靠近所述插入管的所述远侧端部的远侧终端；
柔性管材，所述柔性管材限定管腔并且所述柔性管材容纳在所述内管内；
工作末端，所述工作末端具有开口，并且所述工作末端被配置成接触所述身体中的组织并与所述内管的所述远侧终端配合；以及
刚性外管，所述刚性外管夹持所述工作末端和所述内管的相应外表面，以便保持所述工作末端的所述开口与所述柔性管材管腔连通。
通常，存在位于所述工作末端附近的至少一个磁传感器。
在本发明所公开的实施方案中，所述至少一个磁传感器包括具有第一对称轴线的第一线圈和具有第二对称轴线的第二线圈，所述第二对称轴线包括与所述第一轴线正交的分量。所述第二对称轴线与所述第一轴线形成介于60°和120°之间的非正交角度。
在本发明所公开的另一个实施方案中，所述至少一个磁传感器被配置成响应于穿过所述至少一个磁传感器的磁场而生成指示所述工作末端在所述身体内的位置和取向的信号。
在本发明所公开的另一个实施方案中，所述工具具有线缆，所述线缆连接到所述至少一个磁传感器并且被配置成从其传输信号，所述线缆位于所述内管与所述柔性插入管之间。
在另选实施方案中，所述柔性插入管至少部分地覆盖所述外管。
在另一个另选实施方案中，所述内管由能够弯曲的铝形成。
所述工具可用作抽吸工具。
在另一个另选实施方案中，所述工具可包括相机，所述相机定位在所述工作末端中并且被配置成对所述末端外部的所述身体的区段进行成像。所述工作末端可形成为刚性管状元件，并且所述相机可位于所述刚性管状元件内。
根据本发明的实施方案，还提供了一种方法，包括：
提供柄部；
通过回流热塑性弹性体来形成柔性插入管；
将所述柔性插入管的近侧端部联接到所述柄部，所述柔性插入管具有被配置成插入到活体受检者的身体的孔口中的远侧端部；
将内管定位在所述插入管内，所述内管能够响应于弯曲力在0°至120°的角度范围内弯曲而不断裂，并且所述内管被配置成在弯曲成弯曲形状之后以及在所述弯曲力已被移除之后保持所述弯曲形状，其中所述内管具有靠近所述插入管的所述远侧端部的远侧终端；
将柔性管材定位在所述内管内，所述柔性管材限定管腔；
将工作末端与所述内管的所述远侧终端配合，所述工作末端被配置成接触所述身体中的组织并且所述工作末端具有开口；以及
利用刚性外管夹持所述工作末端和所述内管的相应外表面，以便保持所述工作末端的所述开口与所述柔性管材管腔连通。
通常，回流所述弹性体包括将热收缩管放置在所述弹性体上，加热所述热收缩管以便使所述热收缩管收缩并且使所述弹性体熔融，并且随后移除所述热收缩管。
结合附图，通过以下对本公开的实施方案的详细描述，将更全面地理解本公开，其中：
附图说明
图1为根据本发明的实施方案的ENT(耳、鼻和喉)系统的示意图；
图2A和图2B为根据本发明的实施方案的处于未弯曲状态的刚性工具的示意图；
图3A、图3B、图3C和图3D为根据本发明的实施方案的处于示例性弯曲状态的刚性工具的示意图；
图4A和图4B为示出根据本发明的实施方案的刚性工具的结构的示意图；并且
图5A和图5B为根据本发明的实施方案的工具的部分的示意性横截面。
具体实施方式
概述
在需要进入患者的内部器官诸如患者窦的医疗手术中，通常存在执行该手术的医师可用的多个工具。医师可选择最适用于进入的工具。然而，具有多个可用工具为昂贵的，并且这些工具中可能没有一个工具为医师正好需要的。
本发明的实施方案通过具有医师可弯曲成所需形状的单个刚性工具来克服这些问题。在弯曲之后，工具的刚性仍足以适用于其预期用途。在一个实施方案中，单个刚性工具为被配置用于鼻窦手术中的抽吸工具。
在本发明的实施方案中，单个刚性工具包括柄部，柔性插入管联接到该柄部。柔性插入管充当该管包封的工具元件的保护性覆盖件。管的近侧端部联接到柄部，并且管的远侧端部被配置成插入到活体受检者的孔口中。
内管位于柔性插入管内，使得内管的远侧终端靠近柔性插入管的远侧端部。内管限定内管管腔，并且内管具有能够延展的特性，以使其能够响应于弯曲力弯曲而不断裂。内管因此可在一定角度范围内弯曲。内管的另一个特性为其在弯曲力被移除之后保持其弯曲形状。
工具包括柔性管材，该柔性管材限定管腔并且该柔性管材容纳在内管内。
工具还包括工作末端，该工作末端与内管远侧终端配合并且该工作末端具有开口。工作末端(如果刚性工具为抽吸工具，则通常为抽吸末端)被配置成接触受检者的组织。
工具还包括刚性外管，该刚性外管夹持工作末端的外表面和内管的外表面，以便保持工作末端的开口与柔性管材管腔连通。
通常，刚性工具包括位于工作末端附近的至少一个磁传感器。该至少一个传感器使得工作末端的位置和取向能够被跟踪。在一个实施方案中，该至少一个传感器包括一对传感器线圈，该对传感器线圈具有相对于彼此介于60°和120°之间的对称轴线。
具体实施方式
在以下的描述中，附图中的类似元件由类似数字来标识，并且类似元件根据需要通过在标识数字后附加字母来进行区分。
现在参考图1，图1为根据本发明的实施方案的ENT(耳、鼻和喉)系统20的示意图。系统20由与一个或多个存储器42通信的系统处理器40操作。在以下描述中，系统20包括假设可供医师54使用以对患者22执行鼻窦手术的刚性外科工具21，并且如下文更详细所述，该工具包括在手术期间由磁跟踪系统23跟踪的磁传感器32。为了使跟踪为有效的，在系统20中，将患者22的CT(计算机断层摄影)图像与磁跟踪系统23的参照系进行配准。虽然CT图像通常可包括磁共振成像(MRI)图像或荧光透视图像，但是在本文的描述中，以举例的方式，图像被假设为包括荧光透视CT图像。
在窦手术之前和期间，包括在磁跟踪系统中的磁辐射器组件24定位在患者的头部下方。组件24包括磁场辐射器26，该磁场辐射器被固定在适当位置并将交变正弦磁场传输到患者22的头部所位于的区域30内。以举例的方式，组件24的辐射器26被布置成在患者22的头部周围的大致马蹄形状。然而，辐射到区域30内的组件24的辐射器的另选构型也被视为包括在本发明的范围内。
系统20的元件(包括辐射器26)由系统处理器40控制。处理器40可安装在控制台50中，该控制台50包括操作控件58，该操作控件58通常包括小键盘和/或指向装置，诸如鼠标或轨迹球。控制台50经由缆线和/或无线地连接到辐射器。医生54使用操作控制件58以与处理器进行交互，同时使用系统20执行ENT手术。在执行该手术时，处理器可在屏幕56上呈现该手术的结果。
处理器40利用存储于存储器42中的软件来操作系统20。该软件可以例如以电子形式通过网络下载到处理器40，或者另选地或除此之外，该软件可以被提供和/或存储在非临时性有形介质诸如磁存储器、光学存储器或电子存储器上。
处理器40使用软件(除了别的以外)来操作组件24的磁辐射器26。如上所述，辐射器将不同频率的正弦交变磁场传输到区域30(包括患者22的头部)内，并且来自辐射器的场在传感器32中感应信号。信号和/或从信号导出的数据可通过线和/或无线地传输到处理器，该处理器分析所接收的数据和/或信号以导出传感器的位置和取向值，该位置和取向值是相对于由组件限定的参照系测量的。
在本文的描述中，假设刚性外科工具21为抽吸装置，该抽吸装置用于允许通过装置的管腔排出流体。然而，本说明书可加以必要的变更而适用于其他类型的外科工具，诸如内窥镜或抓紧器，并且所有此类工具均被视为包括在本发明的范围内。
图2A和2B为处于未弯曲状态的刚性工具21的示意图，并且图3A、图3B、图3C和图3D为根据本发明的实施方案的处于示例性弯曲状态的刚性工具的示意图。图2A示出了工具21的顶视图，并且图2B示出了工具的侧视图。工具21包括能够弯曲的管状构件60，该能够弯曲的管状构件在处于其未弯曲形式时限定中心轴线66。构件60具有远侧端部61，并且构件及其远侧端部两者在下文进行更详细地描述。在其近侧端部处，能够弯曲的管状构件60连接到柄部62。柄部62包括联接件64，从而使得管材59(未示于图2A和2B中，但示意性地示于图1中)能够连接到柄部，以便在施加抽吸时接收来自构件60的排出流体。在一些实施方案中，柄部62可包括控制器，从而允许医师控制穿过构件60的抽吸。
图3A、图3B、图3C和3D分别示意性地示出了工具21的不同示例：工具21A、21B、21C和21D，每个工具由弯曲构件60从其未弯曲状态形成。因此，工具21A、21B、21C和21D包括基本上类似的联接件64A、64B、64C和64D，以及基本上类似的柄部62A、62B、62C和62D。工具各自具有不同的弯曲构件60A、60B、60C和60D。
图4A和图4B为示出工具21的结构的示意图，并且图5A和图5B为根据本发明的实施方案的工具的部分的示意性横截面。图4A为远侧端部61的外部视图，并且图4B为示出其内部元件的远侧端部的局部剖视图。图5A为沿线I-I截取的远侧端部61的近侧部分的横截面，并且图5B为沿线II-II截取的远侧端部的中心部分的横截面。
远侧端部61端接于工作末端70(在本文中也称为抽吸末端)，该工作末端具有通向构件60的管腔73的开口72。抽吸末端通常与构件60的中心轴线66形成非正交角度θ，并且在一个实施方案中，角度θ为大约40°。抽吸末端70通常由刚性生物相容性塑料诸如PEEK(聚醚醚酮)、聚碳酸酯、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚酰胺或UHMWPE(超高分子量聚乙烯)形成。在一些实施方案中，可通过添加玻璃或碳纤维来增强生物相容性塑料以实现增加的强度。在一些实施方案中，θ可为90°，从而形成旋转对称的抽吸末端。
抽吸末端70通过刚性管74(通常为挤出件并且在本文中也称为挤出件74)保持在适当位置，该刚性管在一个实施方案中为刚性生物相容性塑料诸如PEEK。
挤出件74通过夹持抽吸末端的外表面和能够弯曲的内管的外表面来将抽吸末端70联接到能够弯曲的内管82，使得抽吸末端的近侧端部接触能够弯曲的内管的远侧端部，并且使得抽吸末端的开口72与能够弯曲的内管内的管腔73连通。管腔73也在下文中有所提及。能够弯曲的内管82通常由能够弯曲的铝形成，并且能够弯曲的内管的特性在下文中进行描述。
能够弯曲的内管82由柔性插入管75覆盖。在一个实施方案中，插入管75由热塑性弹性体诸如聚醚嵌段酰胺(PEBA)形成，并且插入管可通过在内管顶部回流弹性体来形成。回流可通过以下方式来实现：将热塑性弹性体的松散配合的挤出件放置在内管82上，将热收缩管放置在挤出件上，使组件升至足够的温度以使热收缩管收缩并且使热塑性弹性体熔融，以及使组件冷却以便形成插入管75。一旦组件冷却，就移除热收缩管。
在一些实施方案中，柔性插入管75还覆盖挤出件74的一些或全部。管75覆盖内管82的全部，联接到柄部62，并且充当构件60的保护性覆盖件。管75还用于覆盖和保护能够弯曲的内管82的外部上的线缆84(下文更详细地描述)。
在其近侧端部处，抽吸末端70为管状的，并且在一个实施方案中，磁传感器32缠绕在管状近侧端部的外表面上。因此，除了充当将末端70夹持并接合到能够弯曲的内管82的刚性连接器之外，挤出件74还用于使传感器32与外部环境屏蔽和隔离。在挤出件74和线圈32之间，可存在保持材料诸如聚氨酯粘合剂或环氧树脂。来自传感器32的信号经由线缆84传输到柄部62，并且从柄部传输到处理器40(图1)。线缆84(在图5A中示意性地示为横截面)螺旋地缠绕在能够弯曲的内管82的外表面上。
延伸构件60的长度的柔性管材80位于能够弯曲的内管82内，并且从管远侧端部延伸到柄部62。在一个实施方案中，管材80由聚酰亚胺形成。管材80限定管腔73，并且管材的管腔与抽吸末端的开口72配合并连通。管材80还可包含编织物，从而相比于在不扭结的情况下原本可能实现的弯曲，允许管材呈现更小圆角的弯曲。
在另选实施方案中，管材80可为薄PTFE涂层的形式，该涂层沿着管82的内表面进行布置。
在一个实施方案中，传感器32为通常在柔性印刷电路板上形成为平面螺旋的一个单轴传感器(SAS)线圈。在另选实施方案中，传感器32包括通常形成为矩形螺旋的两个SAS平面螺旋线圈，这两个SAS平面螺旋线圈具有彼此不平行的对称轴线。虽然最佳的是两个轴线相对于彼此成90°，但是轴线可相对于彼此成大约60°和大约120°之间的角度，使得轴线中的一个轴线具有正交于另一个轴线的分量。本发明人已经发现，即使轴线相对于彼此成60°或120°，非正交线圈仍能向处理器40提供令人满意的信号，即，线圈正交情况下的信号的87％，因此使得磁跟踪系统23能够确定远侧端部61在三个线性维度中的位置以及远侧端部在三个角度维度中的取向。
如上所述，能够弯曲的内管82位于柔性管材80与柔性插入管75之间。内管82在其远侧端部与抽吸末端70的近侧端部配合，并且在其近侧端部与柄部62端接。能够弯曲的内管82充当构件60的脊，使得虽然构件能够在其长度中的基本上全部长度上弯曲，但是构件为刚性的，除非当暴露于相对高的力时。通过将内管82配置成能够弯曲的，医师能够根据需要并且按照图3A至图3D所例示的方式来使构件60成形。
在本公开和权利要求书中，如果实体可响应于弯曲力在0°至120°的角度范围内弯曲而不断裂，则实体诸如内管82被假设为能够弯曲的。能够弯曲的实体还具有如下特性：在被弯曲成弯曲形状之后，其在弯曲力被移除之后保持弯曲形状。内管82为能够弯曲的，并且因此在本文中也称为能够弯曲的管82。
在一个实施方案中，能够弯曲的管82由软调质的铝合金诸如3003形成。
在一些实施方案中，抽吸末端70的远侧端部具有开口88，该开口被配置成将相机90固定地接纳在该开口中。如果需要，可增加抽吸末端的厚度以容纳开口88。相机90提供靠近抽吸末端的对象的图像，并且该图像可在屏幕56上呈现给医师54。
无论抽吸末端的任何旋转如何，呈现在屏幕56上的图像均可保持在由医师选择的固定取向。处理器40可被配置成通过使用上文提及的SAS的取向测量抵消抽吸末端的任何旋转来保持固定取向。应当理解，无论刚性工具21在弯曲之后呈现的形状如何，处理器均可保持固定取向。
在一个实施方案中，构件60具有大约166mm的长度和大约3.6mm的外径。另外，传感器32具有大约3.2mm的长度，并且传感器的中心与抽吸末端70的远侧末端相距大约8.3mm。然而，应当理解，这些尺寸是以举例的方式给出的，并且其他合适的尺寸可在不进行不当实验的情况下来确定。
返回图1，在一些实施方案中，在上文提及的手术之前，使用系统20执行患者22的CT图像与磁跟踪系统23的配准。为了配准，使抽吸末端70的远侧末端接触患者22的皮肤的所选择的不同区域。所选择的不同区域为能够在CT图像中识别的区域，诸如患者的鼻尖或患者眼睛之间的点。响应于与由组件24产生的磁场的相互作用而在传感器32中感应的信号使得一旦组件24已被校准，就能够跟踪远侧末端在磁系统的参照系中的位置。(在一些实施方案中，柄部62可包括控件，该控件在远侧末端接触皮肤时允许医师控制来自传感器32的信号的采集。)处理器40将磁系统参照系中的远侧末端位置与CT图像参照系中的位置相关联，以便配准这两个参照系。
此外，由Biosense Webster(31Technology Drive,Irvine,CA 92618USA)生产的
Figure BDA0003005138340000091
系统使用与本文所述的系统类似的系统在受磁场辐照的区域中找到线圈的位置和取向，并且该系统可用于两个参照系的配准。另选地，可使用本领域已知的一种或多种其他配准方法来执行配准。
应当理解，上述实施方案以举例的方式被引用，并且本发明不限于上文具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上述各种特征的组合和子组合以及它们的变型和修改，本领域的技术人员在阅读上述说明时应当想到所述变型和修改，并且所述变型和修改并未在现有技术中公开。

Claims (20)

1.一种外科工具，包括：
柄部；
柔性插入管，所述柔性插入管具有联接到所述柄部的近侧端部和被配置成插入到活体受检者的身体的孔口中的远侧端部；
内管，所述内管能够响应于弯曲力在0°至120°的角度范围内弯曲而不断裂，并且所述内管被配置成在弯曲成弯曲形状之后以及在所述弯曲力已被移除之后保持所述弯曲形状，所述内管位于所述插入管内并且具有靠近所述插入管的所述远侧端部的远侧终端；
柔性管材，所述柔性管材限定管腔并且所述柔性管材容纳在所述内管内；
工作末端，所述工作末端具有开口，并且所述工作末端被配置成接触所述身体中的组织并与所述内管的所述远侧终端配合；以及
刚性外管，所述刚性外管夹持所述工作末端和所述内管的相应外表面，以便保持所述工作末端的所述开口与所述柔性管材管腔连通。
2.根据权利要求1所述的外科工具，还包括位于所述工作末端附近的至少一个磁传感器。
3.根据权利要求2所述的外科工具，其中所述至少一个磁传感器包括具有第一对称轴线的第一线圈和具有第二对称轴线的第二线圈，所述第二对称轴线包括与所述第一轴线正交的分量。
4.根据权利要求3所述的外科工具，其中所述第二对称轴线与所述第一轴线形成介于60°和120°之间的非正交角度。
5.根据权利要求2所述的外科工具，其中所述至少一个磁传感器被配置成响应于穿过所述至少一个磁传感器的磁场而生成指示所述工作末端在所述身体内的位置和取向的信号。
6.根据权利要求2所述的外科工具，还包括线缆，所述线缆连接到所述至少一个磁传感器并且被配置成从其传输信号，所述线缆位于所述内管与所述柔性插入管之间。
7.根据权利要求1所述的外科工具，其中所述柔性插入管至少部分地覆盖所述外管。
8.根据权利要求1所述的外科工具，其中所述内管由能够弯曲的铝形成。
9.根据权利要求1所述的外科工具，其中所述工具用作抽吸工具。
10.根据权利要求1所述的外科工具，还包括相机，所述相机定位在所述工作末端中并且被配置成对所述末端外部的所述身体的区段进行成像。
11.根据权利要求10所述的外科工具，其中所述工作末端形成为刚性管状元件，并且其中所述相机位于所述刚性管状元件内。
12.一种方法，包括：
提供柄部；
通过回流热塑性弹性体来形成柔性插入管；
将所述柔性插入管的近侧端部联接到所述柄部，所述柔性插入管具有被配置成插入到活体受检者的身体的孔口中的远侧端部；
将内管定位在所述插入管内，所述内管能够响应于弯曲力在0°至120°的角度范围内弯曲而不断裂，并且所述内管被配置成在弯曲成弯曲形状之后以及在所述弯曲力已被移除之后保持所述弯曲形状，其中所述内管具有靠近所述插入管的所述远侧端部的远侧终端；
将柔性管材定位在所述内管内，所述柔性管材限定管腔；
将工作末端与所述内管的所述远侧终端配合，所述工作末端被配置成接触所述身体中的组织并且所述工作末端具有开口；以及
利用刚性外管夹持所述工作末端和所述内管的相应外表面，以便保持所述工作末端的所述开口与所述柔性管材管腔连通。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括将至少一个磁传感器定位在所述工作末端附近。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述至少一个磁传感器包括具有第一对称轴线的第一线圈和具有第二对称轴线的第二线圈，所述第二对称轴线包括与所述第一轴线正交的分量。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二对称轴线与所述第一轴线形成介于60°和120°之间的非正交角度。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括将线缆连接到所述至少一个磁传感器以便从其传输信号，所述线缆位于所述内管与所述柔性插入管之间。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述柔性插入管至少部分地覆盖所述外管。
18.根据权利要求12所述的方法，还包括由能够弯曲的铝形成所述内管。
19.根据权利要求12所述的方法，还包括将相机定位在所述工作末端中，以及将所述相机配置成对所述末端外部的所述身体的区段进行成像。
20.根据权利要求12所述的方法，其中回流所述弹性体包括将热收缩管放置在所述弹性体上，加热所述热收缩管以便使所述热收缩管收缩并且使所述弹性体熔融，并且随后移除所述热收缩管。
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