CN117940080A - 具有不同齿距的锯齿状超声切割刀片 - Google Patents
具有不同齿距的锯齿状超声切割刀片 Download PDFInfo
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Abstract
超声刀片沿凸弓形远端边缘及在纵向边缘的至少一个中设有连续的齿阵列，包括沿着凸弓形远端边缘的第一齿子集和沿至少一个纵向边缘的第二齿子集。沿凸弓形远端边缘的齿和沿一个或两个纵向边缘的齿在齿长和可选的齿间间隙或齿距上不同。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声工具。更具体地说，本发明涉及一种超声切割的刀片。该刀片特别适用于在外科应用中切割诸如软骨和骨骼等组织。
背景技术
在骨科领域，切割活体骨骼是许多手术的前提条件。这种手术包括修复因事故而受损的组织结构，将健康的骨骼移植到因疾病而受损的区域，或矫正先天性面部异常(如下巴后缩等)。几个世纪以来，这些任务通常使用一种叫做骨锯的设备完成。
传统骨锯可以分为几个基本类别，例如手持设备和动力设备。手动锯或钻属于需要操作者以与木工工具类似的方式移动的手持式设备。电动或气动的动力类设备可以分为往复式设备或旋转式设备。往复式设备使用剑状的平面刀片，通过电机而非手实现往复运动。旋转式设备利用旋转马达驱动钻头或刀片旋转，钻头或刀片围绕其周向装有类似台锯刀片的齿。目前，世界各地的医疗手术中均会用到这些传统骨锯。
虽然传统骨锯具有很多功能，但也存在许多缺点。例如，无论是带锯还是往复锯，在启动和引导切割过程中都存在一定的难度。切割通常从边缘开始，或者需要起始孔。为了创建一个起始孔，需要操作钻头或类似的工具钻入骨头。随后，将切割刀片插入已钻好的孔中。然后，用户便可以进行切割作业。或者，可以使用旋转式刀片。然而，当使用旋转式刀片时，切割必须沿着相对直的路径进行，以防止刀片在切割过程中卡住。对于所有刀片，弯曲或复合角度的切割能力都受限于所选择的刀片。相对较厚的刀片会造成较宽的切口，在切割过程中会损失相当厚的活骨。在大多数需要重建的手术中，医生希望切口的宽度尽可能的窄。
例如，在美国专利No.5,261,922、No.6,379,371、No.6,443,969、No.6,763,673、No.8,888,783、No.9,387,005、No.9,320,528、No.D680,218和No.D667,117中公开的超声波骨切割刀片在克服了上面讨论的许多缺点和问题。然而，仍存在改进余地。一个问题是，外科医生有时难以穿透特别大或特别坚固的骨骼结构(例如，脊椎骨、椎板或突起)。
发明目的
本发明的目的是提供一种改进的超声手术工具或探针，用于消融或解剖骨组织和软骨。
本发明的另一个目的是提供这样一种超声外科手术工具或探针，其更容易促进骨骼切割过程，特别是但不仅仅是脊柱骨骼切割过程。
本发明的另一个目的是提供这样一种超声外科手术工具或探头，其切割非骨骼组织的可能性小于切割骨骼的可能性。
本发明的另一个目的是提供一种在外科手术中可用于进入椎间盘的外科椎间盘间隙准备手术。
从本文附图和描述中，本发明的这些和其他目的将变得显而易见。尽管本发明的每个目的在本发明的至少一个实施例中实现了，但是不一定有任何实施例实现了本发明的所有目的。
发明内容
根据本发明的超声手术工具包括基本上为平面的刀身，具有一对相对侧表面、一对直的纵向边缘，以及与直的纵向边缘邻接的凸弓形远端边缘。刀柄在远侧与刀身整合，并在近侧设置有连接器，用于将刀片可操作地连接到超声机械振动源。刀身沿着凸弓形远端边缘和在直的纵向边缘中的至少一个设置有连续的齿阵列，包括沿着凸弓形远端边缘的第一齿子集和沿着至少一个直的纵向边缘的第二齿子集。第一齿子集具有第一齿长和第一齿间间隙深度，而第二齿子集具有第二齿长和第二齿间间隙深度。第一齿长不同于第二齿长，并且第一齿间间隙深度不同于第二齿间间隙深度。根据本发明的超声手术工具的另一个特征，第一齿子集之间的第一齿长和第一齿间间隙深度保持一致，而第二齿子集之间的第二齿长和第二齿间间隙深度保持一致。
根据本发明的另一特征，第一齿长和第一齿间间隙深度分别小于第二齿长和第二齿间间隙深度。具体而言，第一齿长约为第二齿长的0.60至0.85倍，且第一齿间间隙深度约为第二齿间间隙深度的0.60至约0.85倍。优选地，第一齿长约为第二齿长的0.80倍，且第一齿间间隙深度约为第二齿间间隙深度的0.80倍。
如上所述，第一齿长和第一齿间间隙深度在第一齿子集之间是一致的，而第二齿长和第二齿间间隙深度在第二齿子集之间是一致的。然而，情况并非总是如此。例如，第一齿长和第一齿间间隙深度可以从弓形远端边缘的最远尖端的最小值开始变化，并且在朝向刀片的相应纵向边缘的每一侧递增。
在本发明的优选实施例中，连续的齿阵列的齿都是等距三角形的，并且在两个相对边之间具有共同的角度。在第一齿子集的特征齿长小于第二齿子集的特征齿长时，沿着刀片的远端边缘的第一齿子集的齿距必然小于沿着刀片的一条或两条纵向边缘的第二齿子集的齿距。
根据该优选实施例，根据本发明的超声手术工具包括：基本上为平面的刀身，具有一对相对侧表面、一对直的纵向边缘以及与直的纵向边缘邻接的凸弓形远端边缘；刀柄，在远侧与刀身整合，并在近侧配备有连接器，用于将刀片可操作地连接至超声机械振动源。刀身沿凸弓形远端边缘及在纵向边缘中的至少一个上设有连续的齿阵列，包括沿凸弓形远端边缘的第一齿子集，和沿直的纵向边缘中的至少一个的第二齿子集。第一齿子集具有第一齿间间隙和齿距，而第二齿子集具有第二齿间间隙，其中第一齿间间隙或齿距和第二齿间间隙或齿距不同。
根据本发明的另一特征，第一齿子集中第一齿间间隙或齿距保持一致，并且第二齿子集中第二齿间间隙或齿距保持一致。
根据本发明的更具体的特征，第一齿间间隙或齿距小于第二齿间间隙或齿距。连续的齿阵列的齿优选都是等距三角形的，并且在相对边之间具有共同的角度。
优选地，第一齿间间隙或齿距是约为第二齿间间隙或齿距的0.60和0.85倍之间。
根据本发明的超声波工具有助于脊柱手术的进行，特征是减少对非目标软组织的损伤风险。据信，沿刀片远端的较小的齿长相对于较长的齿长，减少对不打算切除的组织(如脊柱中的软组织)的侵蚀性。
附图说明
图1是根据本发明的超声手术工具或探针(尤其是超声手术刀)的顶部平面图，底部平面图与顶部平面图相同。
图2是图1的超声手术工具或探针的左后方顶部透视图。
图3是图1和图2的超声手术工具或探针的正视图。
图4是图1至3的超声手术工具或探针的后视图。
图5是图1至4的超声手术工具或探针的右视图，左视图与右视图相同。
图6是图1至5的超声手术工具或探针的纵向轴截面图。
图7是放大比例的局部顶部平面图或底部平面图，示出图1中的细节VI。
具体实施方式
如图所示，超声手术工具或探针10包括基本上为平面的刀身12(该刀身12具有一对平行相对侧表面或的主表面14和16)，一对基本上直的纵向边缘18和20，以及与直的纵向边缘邻接和连续的凸弓形远端边缘22。纵向边缘18和20在刀身12的远端稍微朝向彼此会聚，并且纵向边缘18和20之间相对于彼此以几度弧的角度定向。
横向扩大的近端部分或刀柄24在远侧与刀身12整合，并在近侧上设有外螺纹连接器26，用于将刀身(“刀片”)12可操作地与超声机械振动能量源27耦接，特别是与压电晶体元件(未示出)和在压电叠层上施加达到超声波频率的电压的波形发生器(未示出)耦接。刀柄24形成了一对可由扳手(未示出)接合的相对平面40和42，以便将工具或探针10旋紧到超声手持件上，尤其是其中的压电晶体叠层。
刀柄24和刀身12设有直径不同的共线通道、通孔或腔44和46，这些共线通道、通孔或腔彼此相连，并在远端具有沿刀身12的部分纵向和轴向延伸的贯穿槽48。通过通道44和通道46，液体冷却液(通常是水基冷却剂)可被输送到槽48，以将刀片12和/或相邻生物组织的温度保持在生物安全范围内。
刀身12沿凸弓形远端边缘22和在纵向边缘18与20中的至少之一(优选两者)上设有连续的齿阵列。该齿阵列包括沿凸弓形远端边缘22的第一齿子集28，以及沿纵向边缘18和20的第二齿子集30、32。齿28的第一齿长TL1通常与相关的第一齿间间隙深度彼此相等，而齿30和32的第二齿长TL2通常与第二齿间间隙深度大致相等。齿长TL1与齿长TL2不相等，同样第一齿间间隙深度也与第二齿间间隙深度不相同。在贯穿槽48的远端的圆锥形表面50用于沿着贯弓形边缘22的长度将冷却剂均匀分配至弓形边缘22。
优选但不必要的是，齿长TL1和相应的齿间间隙深度在齿28之间均一致，而齿长TL2和相关的齿间间隙深度至少在齿30或32之间均一致。不过，齿28的长度和相关的第一齿间间隙深度可从在弓形远端边缘22的最远端处的最小值开始变化，并且在每一侧朝向刀身12的相应纵向边缘30、32逐渐增加。或者，齿30和齿32也可以具有不同的共同齿长TL2和第二齿间间隙深度，其中应用以具有不同骨骼结构或密度的区域为目标。
优选地，齿28的齿长TL1及齿间间隙深度分别均小于齿30和32的齿长TL2及齿间间隙深度。具体而言，齿长TL1约为齿长TL2的0.60至0.85，相应的齿间间隙深度也呈现同样的比例关系。优选地，齿长TL1大约是齿长TL2的0.80倍，其中，齿长TL1为0.0016英寸而齿长TL2为0.0020英寸。相应地，齿28的齿间间隙深度也是齿30和/或32的第二齿间间隙深度的0.80倍。
齿28、30和32优选地均为等距三角形，并且在相对边缘之间具有共同的角度a1、a2。这种几何结构简化了制造过程。然而，角度a1和a2也可以彼此不同。例如，角度a1可以大于角度a2。若保持齿长TL2不变，角度a2的减小以及随之而来的齿30和32的锋利度增加与其齿间距TP2的减少相关。这种减少可被实现以提升边缘30和32的切割动作的精细度。
因此，根据本发明实施例的超声手术工具包括：平面刀身12，具有相对侧表面14和16、直的纵向边缘18和20，以及与边缘18和20邻接的凸弓形远端边缘22；刀柄24，在远侧与刀身12整合，并配备有连接器26，用于将刀身12可操作地连接至振动源27。如上所述，刀身12沿凸弓形远端边缘22及在纵向边缘18和20中的至少一个上设有连续的齿阵列，包括沿远端边缘22的齿28以及沿纵向边缘30、32的齿30、32。齿28具有第一齿间间隙或齿距TP1，且齿30和/或32具有第二齿间间隙或齿距TP2，第二齿间间隙或齿距TP2可以与第一齿间间隙或齿距TP1不同。
在优选实施例中，齿间间隙或齿距TP1在齿28之间是均匀的，而齿间间隙或齿距TP2在齿30和/或32之间是均匀的。齿间间隙或齿距TP1小于齿间间隙或齿距TP2，其中，连续齿阵列的齿均为等距三角形，且共享相对边之间的公共角(a1＝a2，例如各为60°)。可替代地，可以改变制造方法(尤其是角度a1和a2的大小)，使得齿距TP1和齿距TP2相同。
超声工具或探针10通过减少探针对刀身12的远端组织的作用，能够在脊柱外科手术中更精细地控制消融。较短的齿长TL1降低了弓形边缘22的锋利度，从而相对于沿着纵向边缘18和20的超声波切割速度，减少了远端切割动作。
虽然本发明是依据特定实施例及其应用进行描述的，但基于这些教导，本领域的技术人员可以开发出其它实施例或做出修改，而不会背离本发明的主旨或超出其保护范围。例如，齿距和齿长(或深度和高度)可以沿边缘30和32处的特征值逐渐变化为沿前缘或远端边缘22处的特征值。可替代地，如图7所示，该变化可以在边缘18与22之间的第一给定点处以及在边缘20与22之间的另一分界点处以单个步骤发生。因此，应当理解，这里的附图和描述是作为示例提供的，以便于理解本发明，并且不应被解释为限制其范围。
Claims (19)
1.一种超声手术工具，包括：
基本平坦的刀身，具有一对相对侧表面、一对直的纵向边缘，以及与所述直的纵向边缘邻接的凸弓形远端边缘；
刀柄，在远侧与所述刀身整合，在近侧设有用于可操作地将刀片连接到超声机械振动源的连接器；
所述刀身沿所述凸弓形远端边缘及在所述直的纵向边缘中的至少一个上设有连续的齿阵列，所述连续的齿阵列包括沿所述凸弓形远端边缘的第一齿子集和沿所述直的纵向边缘中的至少一个的第二齿子集；
所述第一齿子集具有第一齿长和第一齿间间隙深度，所述第二齿子集具有第二齿长和第二齿间间隙深度，所述第一齿长不同于所述第二齿长，所述第一齿间间隙深度不同于所述第二齿间间隙深度。
2.根据权利要求1所述的超声手术工具，其中，在所述第一齿子集之间的所述第一齿长和所述第一齿间间隙深度保持一致，且所述第二齿子集之间的所述第二齿长和所述第二齿间间隙深度保持一致。
3.根据权利要求2所述的超声手术工具，其中，所述第一齿长和所述第一齿间间隙深度分别小于所述第二齿长和所述第二齿间间隙深度。
4.根据权利要求3所述的超声手术工具，其中，所述第一齿长是所述第二齿长的约0.60倍至约0.85倍之间，所述第一齿间间隙深度是所述第二齿间间隙深度的约0.60倍至约0.85倍之间。
5.根据权利要求4所述的超声手术工具，其中，所述第一齿长约为所述第二齿长的0.80倍，而所述第一齿间间隙深度约为所述第二齿间间隙深度的0.80倍。
6.根据权利要求3所述的超声手术工具，其中，连续的齿阵列的齿都是等距三角形，且具有在对边之间的共同角度，所述第一齿子集的齿具有第一齿距，且所述第二齿子集的齿具有第二齿距，所述第一齿距小于所述第二齿距。
7.根据权利要求1所述的超声手术工具，其中，所述第一齿长和所述第一齿间间隙深度分别小于所述第二齿长和所述第二齿间间隙深度。
8.根据权利要求7所述的超声手术工具，其中，所述第一齿长是所述第二齿长的约0.60倍至约0.85倍之间，所述第一齿间间隙深度是所述第二齿间间隙深度的约0.60倍至约0.85倍之间。
9.根据权利要求8所述的超声手术工具，其中，所述第一齿长约为所述第二齿长的0.80倍，所述第一齿间间隙深度约为所述第二齿间间隙深度的0.80倍。
10.根据权利要求7所述的超声手术工具，其中，所述连续的齿阵列的齿都是等距三角形，且具有在相对边之间的共同角度，所述第一齿子集的齿具有第一齿距，且所述第二齿子集的齿具有第二齿距，所述第一齿距小于所述第二齿距。
11.根据权利要求1所述的超声手术工具，其中，所述连续的齿阵列的齿都是等距三角形，且具有在相对边之间的共同角度，所述第一齿子集的齿具有第一齿距，且所述第二齿子集的齿具有与所述第一齿不同的第二齿距。
12.一种超声手术工具，包括：
基本平坦的刀身，具有一对相对侧表面、一对直的纵向边缘，以及与所述直的纵向边缘邻接的凸弓形远端边缘；
刀柄，在远侧与所述刀身整合，并在近侧设有用于可操作地将刀片连接到超声机械振动源的连接器；
所述刀身沿所述凸弓形远端边缘及在所述直的纵向边缘中的至少一个上设有连续的齿阵列，所述连续的齿阵列包括沿所述凸弓形远端边缘的第一齿子集和沿所述直的纵向边缘中的至少一个的第二齿子集；
所述第一齿子集具有第一齿间间隙或齿距，且所述第二齿子集具有第二齿间间隙或齿距，所述第一齿间间隙或齿距不同于所述第二齿间间隙或齿距。
13.根据权利要求12所述的超声手术工具，其中，在所述第一齿子集之间的所述第一齿间间隙或齿距保持一致，且在所述第二齿子集之间的所述第二齿间间隙或齿距保持一致。
14.根据权利要求13所述的超声手术工具，其中，所述第一齿间间隙或齿距小于所述第二齿间间隙或齿距。
15.根据权利要求14所述的超声手术工具，其中，所述连续的齿阵列的齿都是等距三角形，且具有在相对边之间的共同角度。
16.根据权利要求13所述的超声手术工具，其中，所述第一齿间间隙或齿距是所述第二齿间间隙或齿距的0.60至0.85倍之间。
17.根据权利要求12所述的超声手术工具，其中，所述第一齿间间隙或齿距小于所述第二齿间间隙或齿距。
18.根据权利要求17所述的超声手术工具，其中，所述第一齿间间隙或齿距是所述第二齿间间隙或齿距的0.60至0.85倍之间。
19.根据权利要求12所述的超声手术工具，其中，所述连续的齿阵列的齿都是等距三角形，且具有在相对边之间的共同角度。
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