CN117425423A - 骨科关节镜光学套管系统 - Google Patents

Abstract

本文描述的实施方式涉及一种改进的骨科关节镜系统，其减少了必要的关节镜入口的数量，同时提高了关节间隙内的内窥镜可视化和器械能力。所公开的系统的主要实施例用可旋转的光学套管代替了传统的杆式内窥镜，通过该光学套管能够使用器械来操纵组织并进行外科手术。通过增加套管旋转能力，可以轻松调整器械工具梢部的可视化。所公开的系统将消除外科医生不必要的手腕旋转的需要，从而使得在执行外科手术任务时更容易协调手的位置。

Description

骨科关节镜光学套管系统

交叉参考

本申请要求于2021年4月1日提交的美国专利申请No.63/169366的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及关节镜过程的装置、系统和方法。

背景技术

关节镜检查是用于诊断和治疗关节问题的程序。外科医生通过小切口或入口将小管或套管插入关节间隙中。然后，光纤或内窥镜相机穿过入口，并用于将关节间隙的高分辨率图像传输到视频监视器。关节镜检查允许外科医生在不将切口做大的情况下看到你的关节内部。关节镜检查用于将许多关节，包括膝盖、臀部、肩部、脚踝、脊椎和手腕可视化。传统的关节镜检查使用用于内窥镜的单个入口和第二入口来传递用于在关节间隙内操纵组织的器械。

发明内容

本文描述的实施方式涉及一种改进的骨科关节镜系统，其减少了必要的关节镜入口的数量，同时提高了关节间隙内的内窥镜可视化和器械能力。所公开的系统的主要实施例用可旋转的光学套管代替了传统的杆式内窥镜，通过该光学套管能够使用器械来操纵组织并进行外科手术。设想了这种系统的可重复使用和一次性实施方式。通过增加套管旋转能力，通过围绕纵向轴线旋转来容易地调整器械工具梢部的可视化。传统的光学启用的脊柱套管无法独立于手柄旋转。所公开的系统将消除外科医生不必要的手腕旋转的需要，从而使得在执行外科手术任务时更容易协调手的位置。所公开的技术的特征和方面允许通过用同一只手操作和握持的内窥镜手柄对器械工具进行机械化操作。这种能力解放了另一只手，可以经由专有的转盘来旋转套管，从而允许外科医生的工具操作抓握和手腕位置保持静止，处于符合人体工程学的舒适位置。

在某些实施方式中，电线携带来自套管梢部穿过套管长度的相机信号，电线将经由允许套管旋转至少90度(或可替换地套管旋转至少360度或无限制套管旋转)而不中断电连接的电耦接器(例如电换向器或服务环)而接合。

在常规的关节镜系统中，内窥镜梢部直径越小，用于图像捕获的光纤就越少，光传输所需的光纤就越多。此外，常规的脊柱关节镜技术使LED光源和相机芯片与关节镜手柄分离。光从被包含在外部盒子内的LED源通过长光纤线缆传输到套管。使用本文所述的技术，将光学相机芯片(例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)、电荷耦合器件(CCD)、透镜或其他类型的图像传感器)放置在关节镜套管的梢部处。将光学相机芯片放置在远端梢部处能够提高图像分辨率。该实施方式包括LED光源，其被包含在关节镜手柄内或位于套管梢部，因此不需要单独的视频支架来保持占用手术室空间且增加设备费用的独立光源。本发明的其他实施例提供了一种多相机芯片设计，其中相机传感器以发散的方式彼此稍微分开地成角度。尽管发散角度和CMOS芯片的数量能够变化，但通过利用这种设计，能够从整体图像中数字地减去穿过套管工作通道放置的器械轴，从而在不需要移除器械轴的情况下改善关节间隙的可视化。替代性地，以不同角度集成多个相机芯片可以允许在监视器、头戴式显示器或便携式显示设备上呈现关节间隙的分屏图像。在其他实施例中，通过使用AI(人工智能)技术，能够使用从位于套管梢部的多个相机获得的多个2D图像来创建解剖关节间隙的3D图像或虚拟现实表示。

本文公开的实施例允许通过光学套管的两种类型的器械方法。第一种方法涉及使器械从近端到远端穿过光学套管。在这种情况下，工具梢部必须保持小于工作通道直径，以便有效地推进器械穿过套管。第二种方法允许可移除器械轴(具有在远端附接的工具梢部)从远侧向近侧推进穿过套管。在这两种情况下，工具轴的近端端部能够被制成接合机械化手柄的一部分，并且是以通过挤压结合到内窥镜手柄的设计中的杠杆而允许外科医生来操作附接到器械轴的远端端部的工具梢部的方式。对于那些从远端到近端经过的器械轴，工具梢部能够保持大于套管的工作通道，从而允许用于特定外科手术应用的更大的工具选项。在一些实施例中，机械化内窥镜手柄将保持相对于器械轴的直线定向，并允许外科医生上手抓握。在其他实施方式中，内窥镜手柄可以偏移光学套管和器械轴的长轴线，从而允许外科医生以更多的“手枪式抓握”方式握持装置。在某些情况下，使用传统的关节镜钳可能是有利的(已经附接手柄并且工具梢部尺寸小到足以穿过所公开的光学套管)。在这些情况下，将不需要所公开的装置的机械化手柄部分。尽管目前市场上的大多数关节镜系统能够使器械穿过，但是目前的系统不具有器械接合的被动和主动方法的选择，因此在它们的外科手术应用中受到限制。

本发明的另一个特征包括一种装备，通过该装备在外科手术过程中保持电气软管、抽吸软管和冲洗软管在内窥镜手柄后面有序、固定的定位。该系统的实施例利用一次性抽吸/冲洗线束，其以水密的方式可移除地或永久地装配在套管周围。在该线束内是周向流体和/或抽吸腔室，其与穿过光学套管外壁放置的相应孔洞或端口对齐。在套管内，这些孔洞与在器械轴与套管壁之间形成的抽吸和冲洗空间或通道连通。在一些实施例中，孔洞沿着外部套管的圆周彼此偏移，以便尽可能多地分离两个流体通道。使用插入的器械轴，而不是在套管内集成的工作通道来形成流体通道的套管实施例将最大化套管的内径，以便较大的、刚性的或柔性的器械梢部、轴和微型清创器的通过。应用这些或类似的实施方式允许抽吸和冲洗能力即使在套管旋转期间也保持不变。因此，现有关节镜套管系统所见的传统侧面抽吸/冲洗口的垂直或成角度定向将被消除。通过使用这种方法，即使套管旋转，所有软管和内窥镜绳索也将保持在稳定位置。因此，软管和绳索可以组合在一起，并固定在装置背面的流线型束中，从而改善手术操作现场的混乱。

在一些实施方式中，内窥镜手柄和套管以及并入的光学器件和冲洗/抽吸通道可以是一次性的。在这些实施方式中，将套管相机导线连接到内窥镜手柄的电耦合器能够与松弛线(即，服务环)一起容纳或包括在抽吸/冲洗线束内，以允许套管旋转。在其他实施方式中，内窥镜手柄可以是可重复使用的，但是以允许容易清洁和消毒的方式封装。在其他实施例中，各个系统部分和光学接口可以是一次性的或可重复使用的。如果光学套管和内窥镜手柄被构造为可重复使用，则电连接能够利用围绕外部套管周边的圆周电接触引线或带(即，换向器)。还可以考虑允许自由旋转的其他电接触方法。不管可重用性如何，所公开的系统的所有各个部件都将以直观且易于组装、拆卸和清洁/消毒的方式进行组合。

在其他实施例中，光学可旋转套管能够是铰接的。铰接的方向和角度能够变化，但可以是单向的或多向的，角度在0度与180度之间的任意角度。铰接的启用可能涉及转盘、杠杆、伸缩机构、机器人机构或并入在内窥镜手柄或光学钳系统内或附连到内窥镜手柄或光学钳系统的一些其他集成装备。这样的机构将几乎消除了为了进入关节间隙的视觉效果差的区域而操纵套管的需求。这进而将有助于最大限度地减少组织损伤和器械受损。铰接套管将进一步允许和扩展柔性器械轴和微型清创器的使用。这种进步能够应用于其他外科手术专业，包括但不限于耳鼻喉科手术、神经外科手术、普通外科手术、泌尿科手术、妇产科手术、骨科外科手术、足科手术、兽医手术等。在一些实施方式中，一个或多个凹口可以被并入到套管的侧面或梢部，以允许器械轴在其离开远端套管时方便地铰接。

以上概述仅是说明性的且并非意在是限制性的。在本申请中描述的系统、装置和方法和/或其他主题的其他方面、特征和优点将在下面阐述的教导中变得明显。提供该概述是为了介绍对本公开的概念中的一些概念的选择。概述并非旨在认定本文描述任何主题的关键或基本特征。

附图说明

根据一个或多个实施方式，本公开内容将参考以下附图进行详细描述。提供这些附图仅仅是为了说明的目的，并且仅仅描绘示例实施方式。此外，应该注意的是，为了清楚和便于说明，图中的元素不一定按比例绘制。

本文中包括的附图中的一些从不同的视角图示了所公开技术的各种实施方式。尽管所附的描述性文本可以指代诸如“顶部”、“底部”、“正面”、“后面”或“侧面”视图之类的视图，但除非另有明确说明，否则这些引用仅仅是描述性的，并不暗示或要求所公开的技术以特定的特殊方向来实施或使用。

图1示出了光学套管系统的侧视图。

图2示出了图1所示光学套管系统的放大视图。

图3示出了图1的光学套管系统的正视图。

图4示出了图1的双相机套管实施例的透视图。

图5示出了从图2的双相机套管获得的图像消除的示例。

图6示出了根据本公开的实施方式的用于图像数据传输的电耦合器的示例。

图7示出了包含相机芯片的光学套管的正视图，以及从其与套管的位置得到的空间关系。

图8示出了根据本公开的实施方式的图1的光学套管及其与抽吸/冲洗线束的附接的透视图。

图9示出了穿过图8所描绘的套管和抽吸/冲洗线束的矢状面视图。

图10A示出了附接有电线缆的内窥镜实施方式的透视图。

图10B示出了内窥镜手柄的更详细的透视图，突出显示了设计用于装配光学套管系统100的各种其他部件的各种切口和凹陷部。

图11示出了根据本公开的实施方式的在器械锁定键与内窥镜手柄的器械轴和杠杆部件接合之前的器械锁定键。

图12示出了根据本公开的实施方式的图1的光学套管系统的仰视图，突出显示了内窥镜绳索和抽吸/冲洗软管在离开装置时的流线型性质。

图13示出了图1的光学套管系统的冠状剖切后视图。

图14图示了光学套管系统的另一个实施例。

图15示出了图14的光学套管系统，包括内窥镜和工具。

图16示出了图14的光学套管系统的内窥镜。

图17示出了图16的内窥镜的分解图。

图18示出了图16的内窥镜的后视图。

图19示出了图16的内窥镜的正视图。

图20示出了沿图18中的线20-20截取的剖视图。

图21示出了图20的细节。

图22示出了图16的内窥镜的套管的远端梢部。

图23示出了图16所示内窥镜套管远端梢部的正视图，包括工作通道内的工具的轴。

图24示出了图14的光学套管系统的工具。

图25示出了图24的工具的分解图。

图26示出了图24的工具的抓握部分的剖视图。

图27示出了处于打开构型的工具的抓握部分，用于组装和拆卸工具的轴。

图28示出了处于第一构型的图14的光学套管系统的剖视图。

图29示出了处于第二构型的图14的光学套管系统的剖视图。

图30示出了图28的细节。

图31示出了图14的光学套管系统，为了清楚起见，移除了内窥镜本体。

图32示出了图14的光学套管系统，为了清楚起见，移除了内窥镜的本体、线束块和旋转构件。

具体实施方式

本文描述的技术的系统、装置和方法的各种特征和优点将从以下对附图中图示的示例的描述中变得更加明显。这些示例旨在说明本公开的原理，并且本公开不应仅限于所说明的示例。所图示的实施例的特征可以被修改、组合、移除和/或替换，如本领域普通技术人员在考虑本文公开的原理后将显而易见的。

关节镜检查是用于诊断和治疗关节问题的程序。外科医生通过小切口或入口将小管或套管插入关节间隙。然后，光纤或内窥镜相机穿过入口，并用于将关节间隙的高分辨率图像传输到视频监视器。关节镜检查允许外科医生在不做大切口的情况下看到你的关节内部。关节镜检查用于将许多关节，包括膝盖、臀部、肩部、脚踝、脊椎和手腕可视化。传统的关节镜检查使用用于内窥镜(具有或不具有冲洗和抽吸)的单个入口和第二入口来传递用于在关节间隙内操纵组织的器械。骨科外科手术市场的当前趋势是关节镜和相关联的器械外科手术钳的小型化。较新的关节镜系统，比如由Arthrex(锐适)公司生产的Nanoscope系统，在一个入口和第二个入口中使用非常小的内窥镜套管，以使用于组织操纵的微型手术钳通过第二入口。

更小的切口和更少的入口允许改善患者的舒适度，降低成本，缩短手术操作时间，并能够在办公室而不是在医院或门诊手术中心环境里进行关节镜程序。直到最近，很少有系统考虑通过单个入口可视化和操纵组织。Stryker SPA系统使用双套管装置，其通过单个入口切口插入。不幸地，该入口被制成大型的以容纳两个套管，一个用于内窥镜，另一个用于电动微型清创器。必须通过单个入口操纵两个套管在技术上是困难的。

关节镜检查总体上需要冲洗液体和抽吸，以便清除碎屑并使关节膨胀，以用于提高可视化。抽吸和冲洗软管附接到刚性套管外部的连接器，其被内窥镜穿过。这些软管垂直于套管的长轴线定向，并从套管侧向延伸，从而增加了外科手术现场的混乱和程序期间外科医生的挫败感。相机头线缆和光纤光缆进一步增加了外科手术现场内相互缠绕的线缆和软管的数量。当通过第二入口使用电动抽吸微型清创器时，会在混合物中再添加另外两根线缆/软管。因此，在操作现场内，有六根软管/绳索都在争夺空间的情况并不常见。由于外科医生在程序期间必须旋转和扭转窥镜以提高可视性，因此软管经常会缠结和扭曲，这使手术更加困难，并使外科医生和进行擦洗的护士感到沮丧。

常规关节镜检查使用标准杆式光纤内窥镜进行可视化。这些内窥镜具有远端梢部，其能够根据内窥镜的不同角度进行可视化。一些示例包括零度、三十度、七十度刚性内窥镜。当具有倾斜视野的内窥镜进入关节间隙时，外科医生必须沿着其水平轴线旋转内窥镜，以便观察整个关节间隙。外科医生还必须在多个方向上撬动内窥镜杆，以便捕捉更大的视野。当内窥镜穿过入口时，这种摇晃或撬动会对切口部位和关节间隙造成更大的创伤，更不用说内窥镜损坏和外科医生疲劳增加。

传统上，一次只能使单个器械通过关节镜入口。一些脊柱关节镜系统开始利用单个刚性光纤套管，器械可以经过单个刚性光纤套管(微创脊柱外科手术)。这些系统利用光纤束将图像从关节间隙通过套管传送到附接到器械套管近端端部的相机头CMOS芯片。这导致图像质量潜在受到将图像输送到CMOS传感器的光纤数量的限制。随着CMOS芯片技术的小型化和分辨率的提高，位于套管梢部处的内窥镜相机/CMOS芯片将是有利的。同样，这些光学脊柱套管需要旋转整个手柄才能改变器械轴周围的视角或视图。这种动作会导致在正转动套管时从手柄上脱落的软管和绳索在手柄背面翻动。这些套管的直径也较大，并且在所有情况下都需要器械从近端到远端穿过套管并由第二只手操作。

在一些骨科关节镜程序中，需要第二种器械来有效地管理外科手术任务。如果需要第二个器械，则有必要创造第三切口/入口来容纳第二个器械。这增加了外科手术时间、组织损伤和患者不适。很明显，外科医生能够提高图像分辨率、限制外科手术入口的数量、减小切口尺寸、减少内窥镜旋转和/或撬动的需要以及最小化手术区域上的外科手术绳索/软管的数量的任何手段对于全世界的外科手术市场来说都是有益的和受欢迎的进步。

如前所述，骨科关节镜套管、关节镜器械和关节镜内窥镜(关节内窥镜)的当前实施方式在通过单个入口和套管进行操作和可视化的能力方面存在局限性。当前的系统繁琐，难以设置，需要扩展的视频和堆叠的附件部件来操作，并且没有以使用者友好的方式集成。当前关节镜系统的其他限制包括关节间隙内的有限可视化、需要撬动关节镜以进入关节间隙的不同部分、需要用于器械进入的第二或第三切口/入口、抽吸软管、冲洗管和电线缆管理、外科医生的手部/手腕定位困难、以及无法相对于器械轴和工具梢部旋转相机方向(反之亦然)。

为此，本公开的实施方式涉及一种改进的关节镜系统设计，其纠正了这些当前的缺陷，同时减少了特定手术所需的必要入口的数量。实际上，本公开的实施方式允许外科医生解放一只手和至少一个外科手术入口。通过这样做，外科医生能够用一只手操纵四肢，同时用另一只手可视化并使用机械器械。旋转套管设计使图像角度能够改变，而不必转动整个手腕或内窥镜手柄。以这种简化且符合人体工程学的方式，医生的疲劳得到改善，最大程度的减少了通常需要第二助理的任务。此外，减少了手术操作时间，增加了患者的舒适度，减少了需要消毒灭菌的零部件，提高了光学清晰度，并降低了过程的总体成本。所公开的系统的实施方式还允许外科医生使用比光学套管上的直径大的工具执行器械，同时保持工具梢部的光学可视化。本文公开的实施方式提供了更好的“鼠标陷阱(mouse trap)”和用于关节镜检查期间的外科手术器械和可视化的改进选项。非常重要的是，该装置的实施方式将使外科手术更容易从医院和门诊护理中心转移到医生办公室，从而降低设施和麻醉成本，并且提高外科医生的效率和患者满意度。

图1-2示出了根据本公开的可旋转光学套管系统100的实施方式。如图1至图2所示，光学套管系统100可以包括具有外转动转盘130的可重复使用或一次性的套管120。套管装配到位于内窥镜手柄170的顶表面上的细长的半圆形凹陷部(图10A，178)中。转动转盘130具有套环延伸部125，其同样卡入到远端内窥镜手柄170的内表面内的模制凹陷部(图2，173)中。当附接到内窥镜手柄时，转动转盘130的旋转导致光学套管以周向方式顺时针或逆时针旋转。在套管120的近端端部上，定位有抽吸/冲洗线束140，其永久地或可移除地附接到光学套管120。当被固定到内窥镜手柄时，套管能够在冲洗线束内自由转动。在内窥镜手柄170的近端方面内，存在被设计为利用“卡入”机构或替代装置，比如磁体、夹子、夹具、凹槽或不限于本文所述实施方式的其他装置来接收冲洗线束140的模制凹陷部。图1至图2中未描述的是沿着冲洗线束140的底表面定位的电耦接器和在手柄170的近端模制凹陷部174内的单独的匹配电耦接器(见图10A、177)。

在某些实施方式中，可拆卸杠杆175附接到内窥镜手柄170。沿着杠杆的近端方面存在双侧延伸部171。这些杠杆延伸部接合可移除的锁定键150，其被设计成与器械轴110的后端部集成。器械轴110包括内轴199和外轴190。内器械轴在外轴内的移动引起附接到器械轴110(未示出)的端部的工具梢部的机械化移动。杠杆抵靠内窥镜本体的铰接运动导致锁定键在与外部器械轴相反的方向上可逆地移动内器械轴。在此过程中，工具梢部被致动。在某些情况下，当不需要内窥镜手柄的机械化方面时，器械杠杆能够被移除或卡入到模制在内窥镜手柄172的本体中的相一致的凹陷部中。根据实施方式，能够通过磁体或替代机构来促进将杠杆175固定到手柄凹陷部172中。

在锁定键150的背面有一个可旋转的器械轴转动转盘160，其与形成在外器械轴110的小水平区段内的小圆形齿轮117内部啮合。器械轴转动转盘160独立于锁定键150旋转。当锁定键150完全接合时，转动转盘的内圆周内的齿轮突出部以允许器械轴在其离开光学套管的近端端部时容易旋转的方式接合外器械轴上的齿轮突出部。器械轴的旋转由此独立于光学套管旋转，其通过旋转位于套管的相反的更远端端部上的单独的转动转盘130而被执行。

可移除的内窥镜电缆180被示出为连接至内窥镜手柄170的近端下表面。抽吸和冲洗软管185附接到抽吸/冲洗线束的下表面(图11c)。在下文中设想和描述了抽吸软管和冲洗软管如何与抽吸/冲洗线束140相互作用的各种实施例。然而，很明显，与当前系统相比，所有电线缆和抽吸/冲洗软管的流线型方向是有利的。

图3示出了所公开的光学套管系统100的正视图。图3突出显示了光学套管120的内部特征。在该实施方式中，观察到单个相机CMOS芯片200正好在套管的外围内部。重要的是应注意，在这些实施方式中，相机芯片位于套管的远端梢部处，而不是在附接到套管或内窥镜手柄的近端端部的单独相机头内。将CMOS传感器定位在套管的梢部消除了使用受限光纤将图像传送到远端传感器的常规系统所看到的图像分辨率的任何损失。随着成像技术的进步以及CMOS芯片的尺寸变得更小和分辨率的提高，与使用常规光纤技术的系统相比，所公开的系统的实施方式将示出所显示的图像的质量的逐渐提高。

图3示出了在管腔或套管120内沿周边定向的冲洗通道210和抽吸通道220。这些冲洗和抽吸通道沿着套管的长度被水平地承载，并且最终终止于外套管中的孔中，其与位于冲洗/抽吸线束140内的流体腔室连通，冲洗/抽吸线束140沿着套管的后端部定位。光学套管冲洗和抽吸通道边界由内部的器械轴110和/或器械工作通道230、外部的光学套管壁121以及中央的CMOS芯片和光纤200形成。在其他实施方式中，可以使用放置在CMOS芯片旁边的LED发射器来代替光纤。在一些实施方式中，可能不存在结合到外套管的中心管腔中的分离内部工作套管，并且在其他实施方式中器械轴单独能够充当套管的冲洗和抽吸通道的内部边界。

图4示出了双相机芯片光学套管300的透视图，其能够是套管120的一个实施方式。横向邻近CMOS芯片310、311的小间隙320、321能够用于容纳联合照明所需的光纤或LED发射器。通过使用在发散的方向上的两个单独的CMOS芯片，两个相机图像都能够单独或并排显示在分割图像监视器上。每个图像将提供解剖情景的不同视角。替代性地，能够将图像进行数字组合或“缝合”在一起，以创建更大的全景视野。在该实施方式中，光学套管实施例300的CMOS芯片定向为偏离中心30度。设想使用两个或多个相机CMOS芯片的具有不同相机芯片发散角度的套管系统。通过将多个相机芯片结合到套管的梢部中，能够同时可视化并在监视器显示器上以分区、3D或全景的方式显示关节间隙的多个区域。常规的关节镜系统具有受限于刚性镜镜片角度的有限视野。

图5示出了使用双相机芯片套管构型的图像消除的示例图解示意图。在该应用中，经组合的CMOS相机图像的计算机化数字操纵允许器械轴的显示取消/移除，器械轴占据手术操作视图的中心方面。由发散的CMOS传感器创建的两个未改变的图片的分割屏幕图像330位于图的顶部。可视化对象360被器械轴370遮蔽，器械轴370被沿着每个顶部图片的内部方面居中标注。左下图片340以示出器械轴380的透明但仍可见的轮廓的方式将数字处理的图片组合成单个图片。右下图片350示出了数字增强图像，其中器械轴完全从场景中移除。被拍摄的物体在视觉上保持完整，就好像器械轴从未出现过一样。人们能够看到，图像消除技术如何在减少入口的外科手术过程期间，通过从已显示的图像中数字地移除和重新插入器械轴，而不实际从关节间隙移除器械轴来改善关节间隙可视化。

图6示出了可旋转光学套管120如何与嵌入内窥镜手柄170内的固定电耦接器111a、111b、111c相互作用的各种实施方式。固定电耦接器111a、111b能够包括触点，电线能够附接到触点(例如，具有与套管120连接的服务环路)，以提供与轴110和相机芯片200的连续电接触。固定电耦接器111c能够包括形成换向器的一部分的周向触点。套管系统的另一部分(例如，内窥镜手柄170)能够包括与周向触点的每一者对准的触点，以提供与轴110和相机芯片200的连续电接触。

图7示出了一毫米相机芯片200能够如何影响光学套管的内部工作通道230、冲洗通道210和抽吸通道220的尺寸的视觉示意图。分别包括外径240a为8mm的套管120、直径230a为6.1mm的工作通道230、外径250为6mm、直径230b为4.1mm的工作通道230、外径260为4mm以及直径230c为2.1mm的工作通道230以供比较。

常规的关节镜套管通常需要集成到套管的侧壁中的抽吸和/或冲洗端口。这些端口通常具有调节通过套管的流体流的截止阀/杠杆。通常，这些端口被定向为与套管的纵向轴线相距30度和90度之间。所公开的系统的实施方式使用用于将抽吸和冲洗引导到套管中和引导出套管的替代性装置。图8至图9分别示出了与光学套管120相互作用的抽吸/冲洗线束140的透明视图和矢状面视图。

所公开的套管系统100利用了套管的旋转特性，并使用两个独立的流体端口411、412来分别排出位于线束140的内周内的两个独立流体或抽吸通道421、422，而不是在套管侧面使用固定的端口。一系列橡胶密封件431、432、433将两个线束通道彼此分开，并维持对套管壁的水密密封。外套管壁内的第一端口441与抽吸/冲洗线束140内部的通道中的一者对齐，并在套管内部内间隔的抽吸或冲洗通道210或220之间提供流体或抽吸通路。第二端口442可以从第一端口441纵向地和/或周向地偏移，第二端口442提供通向第二线束腔室422的通路。通过使套管壁内的端口偏移并分离线束通道，抽吸通道和冲洗通道保持彼此分离。当光学套管120旋转时，端口441、442在旋转期间保持与线束140的对应的内部流体通道421、422的连通。

在一些实施例中，可能存在橡胶密封件或突出部，其附接到外套管壁上，与抽吸/冲洗线束内的一个或多个通道对齐。当套管旋转到特定的周向位置时，这些突出部/密封件能够用于密封冲洗或抽吸端口411、412，并防止流体进一步运动通过相应的端口。替代性地，更传统的阀机构能够被结合到线束端口411、412中或刚好在线束端口411和412外，可能通过端口开口的机械延伸，从而以更传统的方式调节流体流入或流出。可预计通过线束端口调节流体和抽吸流量的其他方法。

与常规的关节镜系统相比，本文描述的光学套管系统100的一个方面是独特的，因为它将旋转套管光学器件、工具梢部的机械启用、抽吸冲洗和完全集成的内窥镜结合到单个手持装置中。图10A示出了一个替代内窥镜手柄170a的简化的示意性突出显示图，其中电线缆180附接到接收耦接器179。内窥镜手柄170a具有模制切口174(例如，矩形)，模制切口174结合到内窥镜壳体中，用于接收图8至图9中描述的冲洗/抽吸线束140。可以提供电路径，用于将图像数据从位于套管远端端部处的相机芯片传输通过套管的长度到抽吸/冲洗线束(未示出)内的松弛线。松弛线(未示出)连接到位于线束的平坦下表面上的电耦接器，其接触位于内窥镜线束切口174的底部上的内窥镜耦接器177。电耦接器能够包括图像处理模块，其通过松弛线(或换向器)接收信号。图像处理模块能够设置在手柄170a内(例如，内部地设置)。电耦接器还能够与内窥镜耦接器177连接。因此，手柄170a能够是可重复使用的，以降低组件的成本。替代性地，图像数据然后通过内窥镜耦接器177传输到接收耦接器179的线缆180，然后传输到内窥镜线缆，其将信号传输到位于手术操作区域之外的图像处理控制板。

图10B示出了没有电连接器的内窥镜手柄实施例的更详细示意图。在线束凹陷部174的基部内可以看到曲线切口181，其允许抽吸管和冲洗管穿过内窥镜手柄的底部。在图11至图12中可以更好地理解内窥镜手柄与引出抽吸/冲洗线束的绳索之间的这种空间关系。抽吸/冲洗管185、186能够在以允许管和电线缆180以平行、流线型的方式(图12，186)离开装置的方向上离开内窥镜手柄。在一个实施方式中，两个半圆形凹陷部182可以沿着线束凹陷部174的外基部结合到侧突出部中。这些凹陷部将接收沿着内窥镜杠杆175的后端部沿着杠杆延伸部(图2，171)的中间方面定位的小圆形突出部(图中未示出)。突出部将位于杠杆延伸部的中间方面，而不是位于延伸部的末端部处。小的圆形突出部将起到将杠杆锚定在内窥镜手柄上的作用，同时允许杠杆175从内窥镜手柄的近端方面脱离铰接。

所公开的系统的某些实施方式和实施例允许器械工具梢部的机械启用。各种工具梢部中的任何一种都可以被附接到器械轴上。对于太大而不能穿过光学套管工作通道内径的器械工具梢部，轴能够从远端到近端插入光学套管中。相反，如果器械工具梢部足够小以穿过套管，那么器械轴能够从近端到远端、或者从远端到近端穿过套管。在任何一种情况下，目的都是通过结合到内窥镜手柄的杠杆机构来操作器械工具梢部。现有技术已经证明机械化手柄能够利用两个集成的、并且一个在另一个内部的滑动器械轴来操作可互换的工具梢部和器械轴的手段。外圆形轴具有中心通道，较小直径的轴能够通过该中心通道来回移动。两个器械轴部件之间的运动相互作用使工具梢部能够被打开和关闭。

图11示出了从光学套管的近端端部突出的器械轴。在该实施方式中，内轴191的后端部具有附接到内器械轴部件的扩大的后部延伸部。图13所示的实施方式示出了这种加宽的轴区段，其被塑造成齿轮型构型193。这样的构型将有助于器械轴110在套管120内的精确旋转。在这些和其他设想的实施方式中，位于器械轴110后端部的齿轮齿193能够与位于可旋转的器械轴转动转盘160的中心开口内的齿轮齿161集成。以独立于光学相机芯片(其本身是可独立旋转的)的位置的方式独立地旋转器械轴和对应的工具梢部的能力将为外科医生提供超出传统关节镜系统所提供的扩展的可视化能力。此外，用更大的工具梢部或以抑制穿过套管内径的方式构造的工具梢部加载器械轴的能力扩展了外科医生可用的工具选项。在套管上增加铰接能力将进一步改善外科手术通路和可视化，特别是当与所公开系统的其他特征组合时。

正好在区段191的远端端部是器械轴中的包含小的圆周中心凹槽192区段。该凹槽嵌入到外器械轴部件110的轮廓中。图11突出显示了可移除的器械轴锁定键150。键被示出位在与器械轴和双侧内窥镜手柄杠杆延伸部171接合之前。锁定键与器械轴、抽吸/冲洗线束、内窥镜手柄和手柄杠杆延伸部相互作用，将所有物品固定在内窥镜手柄后端部的位置。锁定键150具有前部段195和后部段198，前部段195和后部段198由半柔性桥194连接并且由狭槽196分开。该桥194用作张力铰链，以允许锁定键的前部件和后部件彼此分隔开。当锁定键完全接合时，杠杆延伸部171突出到锁定键下侧内的间隙197中。

当器械杠杆175挤压抵靠内窥镜手柄170时，杠杆延伸部的最上部方面沿枢转点逆时针旋转，从而使锁定键198的后部段远离前部段195。在该实施方式中，锁定键的前部段195固定到抵靠冲洗/抽吸线束、外器械轴和内窥镜手柄的位置，而锁定键的后部段仅接合近端轴延伸部191。锁定键的后部段的逆时针运动导致内器械轴相对于外器械轴向后移动，从而启用远端工具梢部机构。

图14-32图示了光学套管系统500。光学套管系统500能够包括如关于图1-13所示和所描述的光学套管系统100的结构和功能，其区别如下。光学套管系统500能够包括内窥镜600和外科手术工具700。内窥镜600能够为外科手术工具700提供到外科手术部位的物理通路、视觉图像、冲洗、抽吸和/或其他外科手术功能。外科手术工具700能够是可插入的并且能够从内窥镜600移除。尽管图示为一对抓握器，但是工具700能够包括各种不同的外科手术工具中的任何一种。替代性地，工具700包括切割工具、清创工具、抓握工具、研磨工具、烧灼工具、钻孔工具、组织取样工具或其他类型的外科手术工具。

内窥镜600能够包括本体670、套管620、旋转机构660、入口毂683、电线缆680、第一管681和/或第二管682。本体670能够包括远端端部671和近端端部672。近端端部672能够包括孔，其提供通过外壁进入到内部673中的通路。本体670在远端端部671与近端端部672之间通常是柱形的。远端端部671能够朝向套管620渐缩。本体670能够包括入口毂683。电线缆680、第一管681和/或第二管682能够通过入口毂683进入到本体670中。电线缆680、第一管681和/或第二管682能够以平行的方式向外延伸，以在使用内窥镜600时防止过度干扰或缠结。电线缆680能够与入口毂683可移除地耦接或永久地耦接。

套管620能够包括远端端部621和近端端部622。套管620能够沿着远端端部621与近端端部622之间的轴线延伸。套管620能够具有从远端端部621延伸到近端端部622的外壁。外壁能够具有从远端端部621延伸到近端端部622的横截面形状。套管620能够包括第一通道623。第一(工作)通道623能够从近端端部622延伸到远端端部621。套管620能够包括第二通道624。第二通道624能够从近端端部622延伸到远端端部621。内壁629能够将第一通道623与第二通道624分隔开。内壁629能够从近端端部622延伸到远端端部621。第一通道623和第二通道624能够具有从近端端部622到远端端部621基本相同的横截面形状。第二通道624可以包括切口部段625。切口部段625能够沿着近端端部622的一部分(例如在本体670内)延伸。套管620能够包括金属合金、医用级聚合物或其他材料。在某些示例中，套管620能够包括聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)材料、碳增强尼龙、玻璃增强尼龙或其他复合材料。套管620能够包括单一材料的整体结构。

套管620能够包括第一端口626。第一端口626能够穿过套管620的外壁。第一端口626能够与第一通道623连通。第二端口627能够与第一端口626间隔开。第二端口627能够延伸穿过套管620的外壁。第二端口627能够与第一通道623连通。第一端口626和第二端口627能够延伸穿过套管620的外壁的两侧。替代性地，第一孔626和第二孔627能够各自延伸穿过套管620的外壁的一侧，其能够位于第一通道623的相反两侧(例如，第一端口626能够位于外壁的第一侧上，第二端口627能够位于外壁的相反侧)。在另一替代性方案中，第一端口626和/或第二端口627能够与第二通道624连通。第一端口626和第二端口627能够各自延伸穿过套管620的外壁的一侧，其能够在第二通道624的相反侧。在另一替代性方案中，第一端口626与第一通道623连通，并且第二端口627与第二通道624连通。

套管620的近端端部622能够通过远端端部671接收在本体670的内部673内。远端端部621能够从远端端部671突出。切口部段625能够在本体670内。远端端部671能够包括用于接收套管620的孔。

内窥镜600能够包括向前密封件628。向前密封件628能够由弹性材料形成。向前密封件628能够包括中心孔。中心孔能够尺寸上设置成接收套管620并抵靠其外壁密封。密封件628能够包括被至少部分地接收在远端端部671内的部分。向前密封件628能够在套管620与中心孔的内壁之间以及在本体670的部分与远端端部671之间提供液密密封。

旋转机构660能够包括转盘部分662、插入部分661和/或孔663。转盘部分662能够具有圆周外周。转盘部分662在近端端部672处能够具有类似于或大于本体670直径的直径。插入部分661在形状上能够是柱形。插入部分661能够在远离转盘部分662的方向上延伸。插入部分661的远端端部能够具有相对于插入部分661的近端部分减小的直径。孔663能够延伸穿过转盘部分662和插入部分661。孔663能够包括内壁，其尺寸设置成接收套管620的近端端部622。插入部分能够包括第一孔664和与第一孔664的间隔开的第二孔665。第一孔664和第二孔665能够延伸穿过插入部分661的外壁以在孔663内提供连通。

旋转机构660能够被与本体670组装在一起。旋转机构660能够被与本体670的近端部分672组装在一起。插入部分661能够被插入在内部空间673内。转盘662能够抵接近端端部672。旋转机构660能够相对于本体670旋转，类似于系统100的转盘160。套管620的近端端部622能够被接收在插入部分661内。套管620的近端端部622能够与插入部分661可旋转地固定，使得转盘662的旋转使套管620旋转。孔664、665能够分别与套管620的端口626、627对准和/或连通。

内窥镜600能够包括线束组件650。线束组件650能够在管681、682与套管620之间提供连通，包括在旋转时。线束组件650能够包括多个间隔件和密封件，其被构造成产生一个或多个周向路径，以便向套管620提供冲洗和/或抽吸(例如，通过相应的第一端口626和第二端口627，如将在下文中进一步讨论的)。线束组件650能够包括第一密封件651、第二密封件652和/或第三密封件653。密封件651-653能够呈O形环的形式。线束组件650能够包括第一间隔件654、第二间隔件655、第三间隔件656和/或第四间隔件657。第一间隔件654和第四间隔件657在形状上能够是柱形。第二间隔件655和第三间隔件656能够包括通过延伸构件655a、656a间隔开的双环(图32)。周向流体路径658、659(图21)能够位于由延伸杆形成的双环之间。中心孔能够延伸穿过线束组件。中心孔能够延伸穿过第一密封件651、第二密封件652和第三密封件653以及第一间隔件654、第二间隔件655、第三间隔件656和第四间隔件657。

内窥镜600能够包括线束块640。线束块640能够围绕线束组件650装配以形成周向路径658、659。线束块640能够具有中心孔642。中心孔642能够具有内径和内表面。线束组件650能够被组装在中心孔642内。密封件651、652、653能够与中心孔642的内表面接合。线束块640能够包括突片部分641。突片部分641能够位于线束块640的一侧，以向其提供非柱形横截面形状(即，防止在本体670内旋转)。第一孔(端口)644能够延伸穿过线束块640的外壁并且提供与中心孔642的流体连通。第二孔(端口)645能够与第一孔644间隔开并且延伸穿过外壁并且提供与中心孔642的流体连通。

内窥镜600能够包括工具密封件630。工具密封件630能够包括第一密封件631。第一密封件631能够包括能够使工具的轴穿过其中的翼片或狭缝。工具密封件能够包括密封件本体633。密封件本体633能够是具有穿过其中的孔的柱形构件(例如，尺寸设置为接收工具轴)。密封件本体633能够包括周向凹部633a。凹部633a的尺寸能够被设置为适合O形环632。O形环632能够被组装在凹部633a内。密封件本体633的近端端部能够包括渐缩凹部开口。在一些实施方式中，工具密封件630可以被构造为是可逆的…

内窥镜600能够包括相机组件690。相机组件690可以包括类似相机芯片200的相机芯片和/或附加的相机芯片。相机组件690能够包括光源(例如，LED或光纤灯丝)。相机组件690能够被组装在套管620的远端梢部621内，比如在第二通道624内。信号线(未示出)能够在第二通道624内在远端端部621与切口部段625之间沿着通道624延伸。线能够与本体670内的电子控制器(PCB板)675附接(或者以其他方式与电缆680连接)在一起。控制器675能够包括图像处理能力和/或其他功能。信号线与电子控制器板675之间的连接能够通过服务回路、电换向器或其他方式。

图21-22示出了内窥镜600的内部组件。线束块640能够被组装在内部空间673内。突片641能够接合本体670的内表面以防止线束块在本体670内旋转。线束组件650能够被组装在线束块640的内部空间或孔642内。内部空间673能够被成形为使得线束块640在内部空间673内处于固定位置(即，旋转地)，使得线束块640被固定到本体670。第一孔644能够通过本体670的外壁与第一管681对准并流体连通。第二孔645能够通过本体670的外壁与第二管682对准并连通。

线束组件650被组装在线束块640的中心孔642内。第一密封件651能够位于第一间隔件654与第二间隔件655之间。第二密封件652能够位于第二间隔件655与第三间隔件656之间。第三密封件能够位于第三间隔件656与第四间隔件657之间。第一间隔件654能够位于线束组件650的远端端部上。第四间隔件657能够位于线束组件650的近端端部上。第二间隔构件655能够形成周向流体路径658。第三间隔件656能够形成周向流体路径659。密封件651、652、653能够接触线束块640的内表面以将路径658、659彼此隔离。周向路径658、659能够与线束块640的相应孔644、645对准和/或流体连通。由此，周向路径658、659能够与相应的管681、682对准和/或流体连通。

旋转机构660能够被与本体670组装在一起。插入部分661能够通过近端端部672被插入到线束组件650的中央通道中。密封件651、652、653能够接触插入部分661的外表面以将路径658、659彼此隔离。第一孔664和第二孔(端口)665能够与相应的周向路径658、659对准和流体连通。

近端端部622和套管620能够被接收在内部空间673内，比如通过远端端部671。远端端部622能够被接收在插入部分661内。旋转机构660的孔664能够与套管620的第一端口626对准和/或流体连通。因此，第一管681、孔644、周向路径658、孔664和端口626能够流体连通。旋转机构660的孔665能够与套管620的第二端口627对准和/或流体连通。因此，第二管682、孔645、周向路径659、孔665和端口627能够流体连通。

插入部分661能够沿着其纵向轴线旋转(例如，通过旋转转盘662)。套管620能够被锁定成与旋转机构660一起旋转。旋转机构660能够相对于线束组件650、线束块640和/或本体670旋转。插入部分661在线束组件650内的旋转能够通过周向路径658、659保持套管620的孔与管681、682之间的对准和/或流体连通。插入部分661在线束组件650内的旋转能够是至少90°或360°并且可选地是无限的(例如对于换向器)。

轴密封件630能够被通过孔663插入到插入部分661中。轴密封件630能够是单向密封件。轴密封件630能够被通过旋转组件660的近端端部插入孔663中。轴密封件630和孔663能够与第一通道623对准。轴密封件630(例如，O形环632)能够密封孔663的内表面。插入部分661的渐缩部分能够为密封件630提供座。轴密封件630能够被插入到插入部分661的近端部分中。第一密封件631能够包括第一密封构件631a和第二密封构件631b。第一密封构件631a能够包括圆顶形状。第二密封构件631b能够与第一密封构件631a附接。第一和/或第二密封构件631a、631b能够包括穿过其中的中心孔或狭缝。可选地，轴密封件630能够在如图21所示的反向方向上插入(例如，以适应套管内器械轴上从远端到近端的负载)。在替代性实施例中，能够包括与轴密封件630耦接的可旋转或可切换杠杆。杠杆能够在单向密封件之间切换(例如，以适应套管内器械轴上的从远端到近端的负载或不同尺寸的密封件)和/或提供完全不密封的选项，这取决于插入到手柄中的器械。

图22-23示出了套管620的远端端部621，包括在由套管620外壁限定的内部空间内的第一通道623和第二通道624。套管620的外壁能够包括弯曲的或圆形的下部部分621a。套管620的外壁能够包括平坦部分或上部部分621b。弯曲部分621a能够通过弯曲或平面侧部部分在任一侧上与平坦部分621b附接。第一通道623能够位于弯曲的下部部分621a内。此外，第一通道623能够包括第一侧部部分623a和第二侧部部分623b。可选地，第一侧部部分623a和第二侧部部分623b在使用中能够被至少部分地分离。第一通道623能够被设置尺寸为接收工具700的轴710。轴710能够包括外轴780和内轴790。第一通道623能够被设置尺寸为使得轴710大体上填充通道623。抽吸和冲洗能够沿着第一侧部部分623a和第二侧部部分623b或者以其他方式围绕轴710发生。可选地，通道623和轴710能够被设置尺寸为使得轴710将第一侧部部分623a与第二侧部部分623b分隔开，第二侧部部分将位于第一通道623的上对角。在一个替代方案中，第一侧部部分623a能够与第一端口626对准，第二侧部部分623b能够与第二端口627对准，使得冲洗能够沿着第一侧部部分623a发生，抽吸能够沿着第二侧部部分623b独立地发生。

内壁629将第一通道623与第二工作通道624分隔开。内壁629能够从近端端部622延伸到远端端部621。替代性地，能够包括附加的内壁以进一步划分套管620的内部空间。第二通道624能够具有矩形或梯形的横截面形状。第二通道624的形状能够设置尺寸为使得相机组件690装配在第二通道622的远端端部内。替代性地，附加的相机芯片或灯或其他器械能够装配在第二通道624内。相机组件690能够包括相机芯片691和光源692。第一通道623的拱形横截面形状具有圆形部分和平坦部分。套管620的外壁能够在平坦部分621b与第二通道624之间具有厚度T1。套管620的外壁能够具有第一上圆形边缘R1和第二上圆形边缘R2。第三曲率R3能够在第一通道623的下方延伸。第一通道623内的外壁的内部部分能够具有曲率R4。第二通道具有高度H1和/或宽度W1。内壁629能够具有厚度T2。在第三曲率R3与第四曲率R4之间的外壁能够具有厚度T3。第二通道624能够与第一通道623间隔开高度H2。套管620的外壁能够具有高度H3(例如，中心线到中心线)。第一通道623能够具有高度H4。以下图表提供了套管620的尺寸的某些期望值和范围。

替代性地，其他套管和通道尺寸也在本公开的范围内。

	尺寸(mm)	尺寸范围(mm)
			R1/R2	0.5	0.1-3.0
R3	4.4	2.5-8.0
			R4	3.6	2.0-7.0
T1/T2/T3	0.4	0.1-4.0
			H1	1.3	0.5-4.0
W1	2.4	0.5-8.0
			H2	2.8	0.5-8.0
H3	6.1	4.0-12.0
			H4	3.6	2.0-9.0

图24-27更详细地示出了工具700。工具700能够包括轴710，其具有在轴710的远端端部711上的工具720。轴710的近端端部712能够与抓握组件730附接。抓握组件730能够包括抓握本体740、杠杆750和/或组件套筒760。

轴710能够包括外轴780。外轴780能够包括远端端部781和近端端部782。远端端部781能够与工具组件720附接。近端端部782能够包括近端部分，其包括有助于与抓握部分730一起组装的肩部。

轴710能够包括内轴790。内轴790能够是用于工具720的控制机构。内轴790能够包括远端端部791。远端端部791能够与工具720连接，比如用于致动一对抓握器。近端端部792能够与抓握组件730(例如，杠杆750)附接以用于致动的目的。

抓握本体740具有远端部分741和近端部分742。远端部分741能够包括基本柱形形状，其具有从远端端部向近侧朝向近端部分742延伸的狭槽743。狭槽743能够提供用于将轴710与抓握部分730组装的通路。远端部分741能够包括远端凸缘745。狭槽743能够延伸穿过远端凸缘745。近端凸缘746能够位于远端凸缘745的近侧。抓握本体740能够包括用于接收抓握水平750的一个端部的狭槽744。远端部分741能够包括肩部或凹部747。肩部或凹部747能够与外轴780的近端端部782的肩部接合。肩部或凹部747能够与狭槽743对准，或者能够通过狭槽进入。

抓握组件730还能够包括卡扣构件770。卡扣构件770能够包括具有卡扣771的远端端部。卡扣771能够被构造成接合内轴790的近端端部791。卡扣771能够与狭槽743对准或者能够通过狭槽进入。卡扣构件770能够包括近端端部772。近端端部772能够包括狭槽773。卡扣构件770能够被组装在抓握本体740内并且通过组装套筒760保持在适当位置。卡扣构件770能够附接或与杠杆750耦接，以用于提供内轴790的致动。内轴790的近端端部能够包括用于附接卡扣771的肩部。

杠杆750能够包括抓握部分751，其可以包括一个或多个指状物孔洞。杠杆750能够包括轴部分753，其包括枢转轴752。枢转轴752能够将杠杆750附接在狭槽孔744内。杠杆750能够在枢转轴752处枢转地连接。替代性地，杠杆750能够与抓握本体740(例如，活动铰链)一体形成。杠杆750能够包括销754。销754能够接合在卡扣构件770的近端端部772上的狭槽773内。杠杆750的移动能够使卡扣构件770与轴710轴向对齐地移动。

组装套筒760能够被组装在远端凸缘745与近端凸缘746之间。组装套筒760能够围绕抓握本体740的远端部分741旋转。组装套筒760能够是可旋转进入和离开组装构型的，在组装构型中，组装套筒760的狭槽763与抓握本体740上的狭槽743对准。当狭槽763处于组装构型(图27)时，轴780、790能够通过狭槽743组装。这也能够提供用于工具700的快速组装和拆卸构型。在轴780、790已经被插入狭槽743内之后，组装套筒760能够旋转以移动组装狭槽763并覆盖狭槽743。这能够将近端端部782、792锁定在抓握组件730内的适当位置。

图28-32图示了组装光学套管系统500与接收在内窥镜600内的工具700。图28示出了工具720的具有夹爪的第一构型和(闭合的)第一构型。图29示出了处于第二构型中的工具720，其中夹爪打开。杠杆750已经被致动以推进卡扣构件770并通过轴790致动夹爪。

轴710被接收在套管620内。当从近端向远端地加载时，轴被插入穿过旋转机构660(例如，孔663)并且被插入到套管620的第一通道623中。轴710能够被插入穿过轴密封件630。密封件630的密封构件631能够密封流体通过孔663返回的通道。第一密封件631能够围绕轴710进行密封。第一密封件631能够相对于本体633向远端定位。

当从远端向近端加载时，工具700能够至少部分拆卸。轴710插入在近端端部712内，进入套管620的远端端部621。轴密封件630能够从孔663中移除并且在相反的方向上被替换。近端端部712能够从套管620的第一通道623加载到旋转机构660(例如，孔663)中。轴710能够被插入穿过轴密封件630。密封件630的密封构件631能够密封流体通过孔663返回的通道。第一密封件631能够围绕轴710进行密封。第一密封件631能够相对于本体633向近侧定位。轴710然后能够被与抓握组件730重新组装在一起。可替换地，为了使密封件630反向，能够在孔633内安装反向定向的第二密封件。

工具700的远端部分741能够至少部分地被接收在孔663内。孔663能够包括这样的长度，使得远端部分741能够被插入到孔663内变化的深度，同时仍然与旋转机构660接合。以这种方式，工具部分720能够相对于套管620移动(例如，工具部分720能够相对于远端端部621延伸和缩回)。可选地，远端部分741能够被设置尺寸为使得工具700能够放置在旋转机构660内。在该构型中，工具700能够与旋转机构660一起旋转。在这种构型中，外科医生能够解放一只手来处理其他任务，而内窥镜600和工具700被保持在另一只手中。除此以外，工具700能够独立于套管620旋转或以其他方式移动。

某些术语

本文中使用的方位术语，如“顶”、“底”、“近端”、“远端”、“纵向”、“侧向”和“端部”，用于所示示例的上下文中。然而，本公开不应限于所示的方位。事实上，其他方位是可能的并且在本公开的范围内。本文中使用的与圆形形状有关的术语，比如直径或半径，应理解为不需要完美的圆形结构，而是应当应用于具有能够被从一侧到另一侧测量的横截面区域的任何合适的结构。总体上与形状有关的术语，比如“圆形”、“柱形”、“半圆形”或“半柱形”或任何相关或类似的术语，不需要严格遵守圆形或柱形体或其他结构的数学定义，但能够涵盖合理地近似的结构。

条件语言例如“能够”、“能”、“可能”或“可以”，除非另外特别说明，或者在所使用的上下文中以其他方式理解，否则通常旨在传达某些示例包括或不包括某些特征、元素和/或步骤。因此，这种条件语言通常并不意味着一个或多个示例以任何方式需要特征、元素和/或步骤。

连词语言，比如短语“X、Y和Z中的至少一者”，除非另有明确说明，否则应与上下文一起理解，通常用于表示项目、术语等可能是X、Y或Z中的任何一者。因此，这种连接性语言通常不旨在暗示某些示例需要X中的至少一者、Y中的至少一者和Z中的至少一者的存在。

本文中使用的术语“近似”、“大约”和“实质上”表示接近所陈述量的量，其仍然执行所需功能或实现所需结果。例如，在一些示例中，在一些示例中，如上下文所述，术语“大约”、“约”和“基本上”可以指小于或等于所陈述量的10％的量。本文中使用的术语“总体上”代表主要包括或倾向于特定值、量或特征的值、量或特征。例如，在某些示例中，根据上下文的规定，术语“大致平行”可以指与完全平行相差小于或等于20度的情况。所有范围都包含端点。

总结

已经公开了光学套管系统的若干示例性示例。尽管已经根据某些说明性示例和用途描述了本公开，但是其他示例和其他用途，包括了不提供本文所阐述的所有特征和优点的示例和用途，也在本公开的范围内。部件、元素、特征、动作或步骤能够与所描述的不同地布置或执行，并且部件、元素或特征、动作、或步骤在各种示例中能够被组合、合并、添加或省略。本文所描述的元素和部件的所有可能的组合和子组合旨在被包括在本公开中。没有任何一个特征或一组特征是必要的或不可或缺的。

本公开中在单独实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也能够在多个实施方式中单独地或者以任何合适的子组合实现。此外，尽管特征可以在上面被描述为以某些组合的方式起作用，但是在一些情况下，可以从该组合中去除来自要求保护的组合中的一个或多个特征，并且该组合可以被要求保护为子组合或子组合的变型。

在本公开的一个示例中公开或示出的任何步骤、过程、结构和/或装置的任何部分能够与(或代替)在不同示例或流程图中公开或图示的任何步骤的任何其他部分组合或使用。本文所描述的示例并非旨在彼此分离或者独立所公开的特征的组合、变化和一些实施方式在本公开的范围内。

虽然可以以特定顺序在附图中描绘或在说明书中描述操作，但是此类操作不需要以所示的特定顺序或相继次序执行，或者执行所有操作以获得期望的结果。未描绘或描述的其他操作能够被并入这些示例性的方法和过程中。例如，能够在任何所描述的操作之前、之后、同时或之间执行一个或多个额外的操作。此外，可以在一些实施方式中将这些操作重新排列或重新排序。此外，上述实施方式中的各种部件的分离不应被理解为在所有实施方式中都需要这种分离，并且应当理解，所描述的部件和系统通常可以集成在单个产品中或者封装成多个产品。此外，一些实施方式在本公开的范围内。

此外，虽然已经描述了说明性示例，但具有等效元素、改型、省略和/或组合的任何示例也在本公开的范围内。此外，尽管本文描述了某些方面、优点和新颖特征，但并非所有这些优点都可以根据任何特定示例来实现。例如，本公开范围内的一些示例实现了如本文所教导的一个优点或一组优点，而不必实现本文所教导或建议的其他优点。此外，一些示例可以实现与本文教导或建议的那些示例不同的优点。

已经结合附图描述了一些示例。附图是按比例绘制和/或示出的，但这种比例不应是限制性的，因为除了所示的尺寸和比例之外的尺寸和比率也是被考虑的，并且在所公开的发明的范围内。距离、角度等仅是说明性的，并不一定与所示装置的实际尺寸和布局有确切关系。能够添加、移除和/或重新布置部件。此外，本文结合各种示例对任何特定特征、方面、方法、性质、特性、质量、属性、元素等的公开能够用于本文阐述的所有其它示例中。此外，可以使用适合于执行所陈述的步骤的任何装置来实践本文描述的任何方法。

为了总结本公开的目的，本文描述了本发明的某些方面、优点和特征。并非所有的或任何这样的优点都必须根据本文公开的发明的任何特定示例来实现。本公开的任何方面都不是必不可少或不可或缺的。在许多示例中，装置、系统和方法可以与本文的附图或描述中所示的构造不同。例如，由所示模块提供的各种功能能够被组合、重新布置、添加或删除。在一些实施方式中，附加的或不同的处理器或模块可以执行参照附图中描述和图示的示例所描述功能中的一些或全部。许多实施方式变型是可能的。本说明书中公开的任何特征、结构、步骤或过程都能够被包括在任何示例中。

总之，已经公开了光学套管系统和相关方法的各种示例。本公开超出了具体公开的示例，扩展到示例的其他替代示例和/或其他用途，以及其某些改型和等价物。此外，本公开明确设想了所公开的示例的各种特征和方面能够彼此组合或替代。因此，本公开的范围不应受到上述特定公开示例的限制，而应仅通过公平阅读权利要求来确定。

Claims (50)

1.一种光学套管系统，包括：

套管，包括：

近端部分；

远端端部；

轴线，所述轴线在所述近端部分与所述远端端部之间延伸；

外套管壁，所述外套管壁限定沿着所述轴线延伸的内部空间；

内套管壁，所述内套管壁在所述外套管壁内沿着所述轴线延伸，所述内套管壁将所述内部空间划分为第一通道和第二通道；

本体，所述本体构造成接收所述套管的所述近端部分；

第一相机芯片，其定位在所述第一通道内的所述远端端部处；

其中所述套管能够在所述本体内旋转。

2.根据权利要求1所述的光学套管系统，还包括：

线束，其包括：

内表面，所述内表面围绕所述套管的所述近端部分设置；

第一周向密封件，所述第一周向密封件设置在所述外套管壁与所述线束的所述内表面之间；

第二周向密封件，所述第二周向密封件设置在所述外套管壁与所述线束的所述内表面之间，所述第二周向密封件与所述第一周向密封件间隔开，以限定所述外套管壁与所述内表面之间的第一流体通道；和

第一线束端口，所述第一线束端口与所述第一流体通道流体连通；以及

第一套管端口，所述第一套管端口设置成穿过所述外套管壁进入到所述内部空间中；

其中所述第一流体通道通过所述第一套管端口与所述内部空间流体连通。

3.根据权利要求2所述的光学套管系统，所述线束还包括：

第三周向密封件，所述第三周向密封件设置在所述外套管壁与所述线束的所述内表面之间，所述第三周向密封件与所述第二周向密封件间隔开，以限定所述外套管壁与所述内表面之间的第二流体通道；和

第二线束端口，所述第二线束端口与所述第二流体通道流体连通；和

第二套管端口，所述第二套管端口设置成穿过所述外套管壁进入到所述内部空间中；

其中所述第二流体通道通过所述第二套管端口与所述内部空间流体连通。

4.根据权利要求3所述的光学套管系统，其中在所述套管相对于所述线束旋转期间，所述第一流体通道和所述第二流体通道与相应的所述第一套管端口和所述第二套管端口流体连通。

5.根据权利要求4所述的光学套管系统，其中：

所述线束可旋转地固定在所述本体内；并且

所述第一套管端口和所述第二套管端口通过所述第一流体通道和所述第二流体通道以及所述第一线束端口和所述第二线束端口与相应的第一软管和第二软管流体连通。

6.根据权利要求5所述的光学套管系统，其中：

所述线束包括线束块，所述线束块包括：

中心孔，所述中心孔由所述内壁限定；和

所述第一线束端口和所述第二线束端口；

其中所述线束块可旋转地固定在所述本体内。

7.根据权利要求6所述的光学套管系统，还包括：

插入部分，所述插入部分附接有旋转机构，所述插入部分被定位在所述外套管壁与所述线束的所述第一周向密封件、所述第二周向密封件和所述第三周向密封件之间，使得所述第一流体通道和所述第二流体通道被定位在所述插入部分的外壁与所述线束块的所述内壁之间；

其中所述插入部分包括与相应的所述第一流体通道和所述第二流体通道对准的第一插入部分端口和第二插入部分端口，并且在所述套管相对于所述线束旋转期间，所述第一套管端口和所述第二套管端口通过所述第一流体通道和所述第二流体通道、所述第一线束端口和所述第二线束端口以及所述第一插入部分端口和所述第二插入部分端口与所述第一软管和所述第二软管流体连通。

8.根据权利要求7所述的光学套管系统，其中所述插入部分与所述旋转机构的转盘附接并构造为使所述套管相对于所述本体旋转。

9.根据权利要求5所述的光学套管系统，其中所述第一软管和所述第二软管以平行构型离开所述本体。

10.根据权利要求5所述的光学套管系统，其中所述第一软管是冲洗软管，并且所述第二软管是抽吸软管。

11.根据权利要求10所述的光学套管系统，其中所述第一套管端口和所述第二套管端口与所述套管的所述第二通道流体连通。

12.根据权利要求11所述的光学套管系统，其中器械轴设置在所述第二通道内，并将所述第二通道的第一侧与所述第二通道的第二侧分开，所述第一套管端口与所述第二通道的所述第一侧连通，并且所述第二套管端口与所述第二通道的所述第二侧连通。

13.根据权利要求10所述的光学套管系统，其中所述第一套管端口和所述第二套管端口与所述套管的所述第一通道流体连通。

14.根据权利要求10所述的光学套管系统，其中所述第一套管端口与所述套管的所述第一通道连通，并且所述第二套管端口与所述套管的所述第二通道连通。

15.根据权利要求2所述的光学套管系统，还包括：

相机信号线，所述相机信号线在所述第一通道内，所述相机信号线与所述第一相机芯片连接，所述相机信号线通过服务环路或电换向器与电耦接器电连接；

外部电缆，所述外部电缆包括被构造为与所述电耦接器电连接的外部耦接器；

其中所述套管、所述第一相机芯片、所述线束和任意被附接的管、所述外部电缆和所述外部耦接器能够被从所述本体移除，使得所述本体能够是可重复使用的。

16.根据权利要求1所述的光学套管系统，还包括：

相机信号线，所述相机信号线在所述第一通道内，所述相机信号线通过服务环路或电换向器与所述本体内的电子控制板电连接，所述电子控制板与外部电缆耦接。

17.根据权利要求1所述的光学套管系统，还包括：

转动转盘，所述转动转盘与所述外套管壁接合并且构造成将扭矩传递到所述套管。

18.根据权利要求1所述的光学套管系统，还包括：

工具，其包括：

器械轴，所述器械轴被构造成插入所述外套管内；和

外科手术工具，所述外科手术工具在所述器械轴的远端端部处。

19.根据权利要求18所述的光学套管系统，其中所述器械轴包括内轴和外轴，所述内轴的远端端部与所述外科手术工具耦接，所述内轴的近端端部与杠杆耦接，并且挤压所述杠杆致动了所述外科手术工具。

20.根据权利要求19所述的光学套管系统，其中所述杆在所述本体上。

21.根据权利要求19所述的光学套管系统，其中所述工具还包括与所述器械轴的近端端部附接的抓握部分，所述杠杆与所述抓握部分附接。

22.根据权利要求21所述的光学套管系统，其中所述工具还包括：

卡扣，所述卡扣与所述杠杆耦接，其中所述外轴与所述抓握部分耦接，并且所述内轴的所述近端端部与所述卡扣耦接，使得挤压所述杆致动了所述外科手术工具。

23.根据权利要求22所述的光学套管系统，还包括：

组装套筒，所述组装套筒包括第一狭槽；

所述抓握部分包括第二狭槽；

其中所述第一狭槽与所述第二狭槽的对准允许所述外轴与所述抓握部分以及所述内轴与所述卡扣的组装或拆卸，并且所述第一狭槽与所述第二狭槽的未对准将所述外轴锁定在所述抓握部分内并且将所述内轴锁定在所述卡扣内。

24.根据权利要求23所述的光学套管系统，其中所述器械轴包括套环，并且所述抓握部分包括转动转盘，所述套环能够插入所述转动转盘的孔内，使得所述器械轴与所述套管一起旋转。

25.根据权利要求23所述的光学套管系统，还包括：

器械密封件，所述器械密封件设置在所述抓握部分内；

其中所述器械密封件包括与所述套管的所述第二通道对准并且构造成接收所述器械轴的中心孔。

26.根据权利要求25所述的光学套管系统，其中所述器械密封件是可拆卸和可逆的，以容纳所述器械轴的从远端到近端或从近端到远端的加载。

27.根据权利要求23所述的光学套管系统，其中所述器械轴的旋转独立于所述套管的旋转。

28.根据权利要求27所述的光学套管系统，其中所述器械轴与用于旋转所述外科手术工具的第一转动转盘耦接。

29.根据权利要求1所述的光学套管系统，还包括：

第二相机芯片，所述第二相机芯片定位在所述第一通道内的所述远端端部处，所述第一相机芯片定位在所述第一通道的第一侧上，并且所述第二相机芯片定位在所述第一通道的第二侧上。

30.根据权利要求29所述的光学套管系统，其中所述第一相机芯片和所述第二相机芯片在发散的方向上以提供不同的视角。

31.根据权利要求29所述的光学套管系统，其中来自所述第一相机芯片和所述第二相机芯片的图像被数字地组合以创建全景视场，并且所述套管的所述远端端部的图像被从组合的全景视场中数字地移除或缩小。

32.根据权利要求1所述的光学套管系统，还包括：

在所述第一通道的所述远端端部处的光源。

33.根据权利要求1所述的光学套管系统，其中所述套管的所述外套管壁具有圆形横截面形状，所述第一通道具有新月形横截面形状并且所述第二通道具有圆形横截面形状。

34.根据权利要求1所述的光学套管系统，其中所述第一通道具有矩形或梯形横截面形状。

35.一种光学套管系统，包括：

可重复使用的或一次性的套管；

外转动转盘；

内窥镜手柄；

冲洗/抽吸线束；

电耦接器；以及

在所述套管的远端梢部内的相机芯片；

其中所述套管的近端端部被接收在所述内窥镜手柄内，所述抽吸/冲洗线束被附接到所述套管的所述近端端部，并且所述抽吸/冲洗线束被固定到所述内窥镜手柄；

其中所述外转动转盘与所述套管耦接，使得所述外转动转盘的旋转使得所述套管在所述冲洗线束内顺时针或逆时针转动；

36.根据权利要求35所述的光学套管系统，还包括：

外套管壁内的第一端口，所述第一端口与所述抽吸/冲洗线束的内部圆周内的第一流体通道对准；

所述外套管壁内的第二端口，所述第二端口与所述抽吸/冲洗线束的所述内部圆周内的第二流体通道对准；

其中所述第一流体通道和所述第二流体通道由维持与所述外套管壁的水密密封的密封件分隔开，并且在所述套管相对于所述冲洗/抽吸线束旋转期间，所述第一端口和所述第二端口维持与相应的所述第一流体通道和所述第二流体通道的连通。

37.根据权利要求36所述的光学套管系统，其中所述第一端口排出所述套管内的第一流体通道，并且所述第二端口排出所述套管内的第二流体通道。

38.根据权利要求36或37所述的光学套管系统，其中所述第一端口沿所述外套管壁从所述第二端口在纵向上和周向上偏移。

39.根据权利要求36或37所述的光学套管系统，还包括以平行、流线型的取向离开所述内窥镜手柄的抽吸管和冲洗管以及电缆。

40.根据权利要求39所述的光学套管系统，其中所述抽吸管和所述冲洗管穿过所述内窥镜手柄中的切口以与所述冲洗/抽吸线束耦接。

41.根据权利要求36或37所述的光学套管系统，还包括：

杠杆，所述杠杆附接到所述内窥镜手柄；

器械轴，所述器械轴包括在外器械内的内器械轴；和

工具梢部，所述工具梢部附接到所述器械轴的端部；

其中所述杠杆与所述内窥镜手柄和所述内轴耦接，使得所述杠杆抵靠所述内窥镜手柄的移动引起所述内器械轴在与所述外器械轴相反的方向上移动并且引起所述工具梢部的机械化移动。

42.根据权利要求41所述的光学套管系统，还包括：

可移除的锁定键，所述可移除的锁定键与所述器械轴的近端端部集成并且将所述内器械轴与至少一个内窥镜手柄杆延伸部耦接。

43.根据权利要求41所述的光学套管系统，还包括：

与所述内窥镜手柄耦接的轴转动转盘，所述轴转动转盘被构造为相对于所述套管独立地旋转所述器械轴。

44.根据权利要求36或37所述的光学套管系统，其中所述内窥镜手柄在其顶表面上包括细长的半圆形凹陷部，以便接收所述套管。

45.根据权利要求36或37所述的光学套管系统，其中所述外转动转盘包括卡入在所述内窥镜手柄内的模制凹陷部内的套环延伸部。

46.根据权利要求36或37所述的光学套管系统，还包括：

光纤；

其中在所述第一端口处排出的所述第一流体通道和在所述第二端口处排出的所述第二流体通道的边界由内部的器械工作通道、外部的所述外套管壁以及中心的所述相机芯片和所述光纤形成。

47.根据权利要求36或37所述的光学套管系统，还包括：

电线，所述电线从所述套管的所述远侧梢部中的所述相机芯片沿着所述相机携带相机信号穿过所述套管的长度以与所述电耦接器接合。

48.根据权利要求47所述的光学套管系统，还包括围绕所述外套管壁的圆周接触引线或带，以允许所述套管的自由旋转，同时携带所述相机信号以与所述电耦接器接合。

49.根据权利要求47所述的光学套管系统，还包括用于将所述电耦接器与所述电线连接的松弛线。

50.根据权利要求36或37所述的光学套管系统，其中所述套管和任何器械轴、所述相机芯片、所述冲洗/抽吸线束和任何被附接的管、以及所述电耦接器和任何被附接的电线缆能够从所述内窥镜手柄移除，使得所述内窥镜手柄能够是可重复使用的。