CN117257406A - 一种超声软组织手术设备的末端执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声软组织手术设备的末端执行器，包括圆柱部分及弯曲部分，弯曲部分具有上切削面、下切削面以及凹槽，凹槽设于上切削面与下切削面包围的侧面；其中，上切削面具有第一圆弧面和第二圆弧面，第一圆弧面和第二圆弧面相切，第一圆弧面的半径小于第二圆弧面的半径，第一圆弧面的长度小于第二圆弧面的长度；下切削面具有第三圆弧面和第四圆弧面，第三圆弧面和第四圆弧面相切，第三圆弧面的半径小于第四圆弧面的半径，第三圆弧面的长度小于第四圆弧面的长度；凹槽在长度方向上的轮廓为曲线形状。本发明能够将横向振动抑制到12μm，保障超声手术刀的使用安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种微创技术，特别涉及一种超声软组织手术设备的末端执行器。
背景技术
在微创外科领域，超声切割止血手术刀应用广泛，相较于高频电刀等其他微创手术器械，其优点是：产生烟雾少，手术视野清晰，热损伤小，兼有组织切割、凝固和分离的作用，且可精确控制切割和凝血范围。
超声波手术刀可用于腔镜和内窥镜手术，也可用于开放式手术，可与其它手术器械，如传统的机械手术刀、电刀协调使用，也可单独使用，因为其集抓、剪、切、剥离、止血等多动能于一体，对不同的手术，需要适合的刀具长度来达到手术部位且用易于操作的手柄和刀具组合。
超声波手术刀属于细长的超声振动系统，由于需要给医生提供更多术中视野，通常将刀杆末端执行器设计成弯曲状，但是从弹性振动学的角度来看，弯曲形状会在纵向振动的同时引入横向振动，横向振动过大所造成的后果有：刀杆工作过程中最大动态应力增加，进而降低其疲劳寿命；增加组织的侧向热损伤范围及其程度；增加负载阻抗，降低主机的输出效率。如果不对横向振动进行抑制，上述后果将可能导致手术风险及器械失效。需要指出的是，由于弯曲形状的存在，该横向振动不可能完全消除，需将其抑制在一个极低的水平。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种超声软组织手术设备的末端执行器，该末端执行器能够将横向振动抑制到12μm，保障超声手术刀的使用安全。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种超声软组织手术设备的末端执行器，包括圆柱部分及弯曲部分，所述弯曲部分具有上切削面、下切削面以及凹槽，所述凹槽设于上切削面与下切削面包围的侧面；
其中，所述上切削面具有第一圆弧面和第二圆弧面，第一圆弧面和第二圆弧面相切，并且第二圆弧面位于远离圆柱部分的一侧，第一圆弧面位于靠近圆柱部分的一侧，所述第一圆弧面的半径小于第二圆弧面的半径，第一圆弧面的长度小于第二圆弧面的长度；
所述下切削面具有第三圆弧面和第四圆弧面，第三圆弧面和第四圆弧面相切，并且第四圆弧面位于远离圆柱部分的一侧，第三圆弧面位于靠近圆柱部分的一侧，所述第三圆弧面的半径小于第四圆弧面的半径，第三圆弧面的长度小于第四圆弧面的长度；
所述第三圆弧面的半径大于第一圆弧面的半径，且第四圆弧面的半径大于第二圆弧面的半径；
所述凹槽在长度方向上的轮廓为曲线形状。
可选的，所述凹槽在上切削面与下切削面之间沿圆弧轨迹分布，所述圆弧轨迹分别与上切削面和下切削面垂直，并且圆弧轨迹与圆柱部分的端面相切。
可选的，所述第一圆弧面的半径为3.7~4.1mm，第一圆弧面的长度为1.56~1.72mm。
可选的，所述第二圆弧面的半径为42.2~46.7mm，第二圆弧面的长度为10.8~11.93mm。
可选的，所述第三圆弧面的半径R3为9.5~10.5mm，第三圆弧面的长为1.24~1.37mm。
可选的，所述第四圆弧面的半径为32.8~36.2mm，第四圆弧面的长度为10.85~12mm。
采用上述技术方案，本发明通过上述提出的末端执行器结构，其应用于超声刀杆，使得超声刀具有极小且可控的远端横振，可以极大程度地提高超声刀杆的抗疲劳效果和使用寿命，降低组织的侧向热损伤区域及程度。本发明通过设置的上切削面、下切削面以及凹槽，将末端执行器的横向振动进行抑制，从而保障超声手术刀能够有效安全的使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图一；
图2是本发明的结构示意图二。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
超声软组织手术设备通常由三部分组成，即主机、手柄和刀头，其中主机用于提供高频电流，手柄（超声换能器）起到能量转换作用，将高频电能转换为高频振动，刀头是手术执行部分，其中刀头又包括塑料壳体、旋转轮、套管、钳头、超声刀杆。主机产生高频电信号，通过连接电缆驱动手柄，手柄产生的高频振动传递至超声刀杆，经过超声刀杆的放大作用将能量集中到末端执行器（刀尖），末端执行器直接与组织接触实现切割和凝血功能。
切割和凝血的效果受到超声刀杆输出振幅的影响。手柄实际上是一个压电换能器，其自身输出振幅不高，要想获得理想的输出振幅，超声刀杆自身需具备振幅放大功能，即超声刀杆(包括末端执行器)的增益构成系统增益的一部分。
一般而言，末端执行器的整体结构为由近端向远端逐渐变细，这样更有利于精细切割，弯曲的形状有利于医生操作和视野观察。但这种末端执行器的结构会引发超声刀杆的弯曲振动，降低纵振输出振幅。如果没有优异的末端执行器结构设计，从振动状态的角度而言，弯曲振动会引发超声刀杆杆身的振动，带来噪音的同时增加手柄的负载阻抗，严重时甚至会引发手柄的振动，进而导致整个系统无法使用；从超声刀杆疲劳寿命的角度而言，过大的横向振动会导致过大的交变应力，降低超声刀杆疲劳寿命；从手术效果而言，横振会增大组织的侧向热损伤。因此，本发明提出的末端执行器结构以及应用该结构的超声刀杆旨在最大程度上降低所述弯曲振动的幅度。
如图1和图2所示，本发明公开了一种超声软组织手术设备的末端执行器，包括圆柱部分100及弯曲部分200，圆柱部分100作为末端执行器的基体，其一端与超声刀的波导杆相接，弯曲部分200从圆柱部分100远离波导杆的一端延伸而形成。其中，弯曲部分200具有上切削面210、下切削面220以及凹槽230，凹槽230设于上切削面210与下切削面220包围的侧面。
在本发明中，上切削面210具有第一圆弧面211和第二圆弧面212，且第一圆弧面211和第二圆弧面212相切，其中，第二圆弧面212位于远离圆柱部分100的一侧，第一圆弧面211则位于靠近圆柱部分100的一侧，第一圆弧面211的半径小于第二圆弧面212的半径，且第一圆弧面211的长度小于第二圆弧面212的长度。
同样的，下切削面220具有第三圆弧面221和第四圆弧面222，第三圆弧面221和第四圆弧面222相切，并且第四圆弧面222位于远离圆柱部分100的一侧，第三圆弧面221位于靠近圆柱部分100的一侧，第三圆弧面221的半径小于第四圆弧面222的半径，第三圆弧面221的长度小于第四圆弧面222的长度。
此外，在本发明中，第三圆弧面221的半径大于第一圆弧面211的半径，且第四圆弧面222的半径大于第二圆弧面212的半径。
例如，在本发明的一个实施例中，设置的第一圆弧面的半径为3.7~4.1mm，第一圆弧面的长度为1.56~1.72mm。第二圆弧面的半径为42.2~46.7mm，第二圆弧面的长度为10.8~11.93mm。第三圆弧面的半径R3为9.5~10.5mm，第三圆弧面的长为1.24~1.37mm。第四圆弧面的半径为32.8~36.2mm，第四圆弧面的长度为10.85~12mm。同时，圆柱部分100的直径为2.09~2.31mm。
在本发明中，在开设凹槽300时，使凹槽300在长度方向上的轮廓为曲线形状。具体而言，凹槽300在上切削面210与下切削面220之间沿圆弧轨迹310分布，圆弧轨迹310所在平面与上切削面210和下切削面220均垂直，并且圆弧轨迹310与圆柱部分100的端面相切，沿着这样的轨迹开设的凹槽300，其一端与圆柱部分100相切，另一端则与弯曲部分200的端面相切。在本发明的一个实施例中，圆弧轨迹310的半径为33.25~36.75mm，而凹槽310的最大深度为1.7~1.9mm。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。
Claims (6)
1.一种超声软组织手术设备的末端执行器，其特征在于，包括圆柱部分及弯曲部分，所述弯曲部分具有上切削面、下切削面以及凹槽，所述凹槽设于上切削面与下切削面包围的侧面；
其中，所述上切削面具有第一圆弧面和第二圆弧面，第一圆弧面和第二圆弧面相切，并且第二圆弧面位于远离圆柱部分的一侧，第一圆弧面位于靠近圆柱部分的一侧，所述第一圆弧面的半径小于第二圆弧面的半径，第一圆弧面的长度小于第二圆弧面的长度；
所述下切削面具有第三圆弧面和第四圆弧面，第三圆弧面和第四圆弧面相切，并且第四圆弧面位于远离圆柱部分的一侧，第三圆弧面位于靠近圆柱部分的一侧，所述第三圆弧面的半径小于第四圆弧面的半径，第三圆弧面的长度小于第四圆弧面的长度；
所述第三圆弧面的半径大于第一圆弧面的半径，且第四圆弧面的半径大于第二圆弧面的半径；
所述凹槽在长度方向上的轮廓为曲线形状。
2.根据权利要求1所述的超声软组织手术设备的末端执行器，其特征在于，所述凹槽在上切削面与下切削面之间沿圆弧轨迹分布，所述圆弧轨迹分别与上切削面和下切削面垂直，并且圆弧轨迹与圆柱部分的端面相切。
3.根据权利要求2所述的超声软组织手术设备的末端执行器，其特征在于，所述第一圆弧面的半径为3.7~4.1mm，第一圆弧面的长度为1.56~1.72mm。
4.根据权利要求2所述的超声软组织手术设备的末端执行器，其特征在于，所述第二圆弧面的半径为42.2~46.7mm，第二圆弧面的长度为10.8~11.93mm。
5.根据权利要求2所述的超声软组织手术设备的末端执行器，其特征在于，所述第三圆弧面的半径R3为9.5~10.5mm，第三圆弧面的长为1.24~1.37mm。
6.根据权利要求2所述的超声软组织手术设备的末端执行器，其特征在于，所述第四圆弧面的半径为32.8~36.2mm，第四圆弧面的长度为10.85~12mm。
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