專(zhuān)利名稱(chēng)：顯微外科器械的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種操作顯微外科器械的方法。更具體地，但 非限定地，本發(fā)明涉及一種在后段眼科手術(shù)中使用的顯微外科器械例 如玻璃體切除探針的操作方法。
背景技術(shù)：
許多顯微外科程序需要各種身體組織的精確切割和/或去除。例 如，某些眼科手術(shù)程序需要切割和/或去除玻璃體液、填充眼睛的后段 的透明膠狀材料。玻璃體液或玻璃質(zhì)由通常附接到視網(wǎng)膜的許多微細(xì) 纖維組成。所以，必須小心翼翼地進(jìn)行玻璃質(zhì)的切割和去除以避免牽 拉視網(wǎng)膜、視網(wǎng)膜從脈絡(luò)膜分離、視網(wǎng)膜撕裂，或在最壞的情況下切 割和去除視網(wǎng)膜自身。顯微外科切割探針用于后段眼科手術(shù)是公知的。這樣的玻璃體切 除探針典型地通過(guò)靠近平坦部的鞏膜中的切口被插入。外科醫(yī)生也可 以在后段手術(shù)期間插入其他顯微外科器械，例如光纖照明器、輸注插 管或抽吸探針。外科醫(yī)生在觀(guān)察顯微鏡下的眼睛的同時(shí)執(zhí)行程序。常規(guī)玻璃體切除探針典型地包括中空外部切割元件，與中空外部 切割元件同軸地布置并且可移動(dòng)地布置在其中的中空內(nèi)部切割元件、 以及靠近外部切割元件的遠(yuǎn)端徑向延伸通過(guò)外部切割元件的端口。玻 璃體液被抽吸到敞開(kāi)端口中，并且內(nèi)部元件被致動(dòng)，關(guān)閉端口。當(dāng)關(guān) 閉端口時(shí)，內(nèi)部和外部切割元件上的切割表面配合以切割玻璃質(zhì)，并 且被切割玻璃質(zhì)然后通過(guò)內(nèi)部切割元件被抽離。美國(guó)專(zhuān)利Nos.4，577，629 ( Martinez ); 5，019，035 ( Missirlian等人);4，909，249 (Akkas等人)；5,176,628 ( Charles等人)；5,047,008 ( de Juan等人)； 4,696,298 ( Higgins等人)；和5,733,297 (Wang)都公開(kāi)各種類(lèi)型的玻璃體切除探針，并且這些專(zhuān)利中的每一個(gè)全文被引用于此作為參考。常規(guī)玻璃體切除探針包括"鍘刀式(guillotine style)"探針和旋轉(zhuǎn) 探針。鍘刀式探針具有沿著其縱向軸線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部切割元件。旋 轉(zhuǎn)探針具有圍繞其縱向軸線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部切割元件。在兩種類(lèi)型的 探針中，內(nèi)部切割元件使用各種方法被致動(dòng)。例如，內(nèi)部切割元件可 以通過(guò)在活塞或隔膜組件上施加克服機(jī)械彈簧的作用的氣動(dòng)壓力來(lái)從 敞開(kāi)端口位置被移動(dòng)到閉合端口位置。當(dāng)氣動(dòng)壓力被去除時(shí)，彈簧使內(nèi)部切割元件從閉合端口位置返回到敞開(kāi)端口位置。作為另 一例子， 內(nèi)部切割元件可以使用第一氣動(dòng)壓力源從敞開(kāi)端口位置被移動(dòng)到閉合 端口位置，并且然后可以使用第二氣動(dòng)壓力源從閉合端口位置被移動(dòng) 到敞開(kāi)端口位置。作為進(jìn)一步的例子，內(nèi)部切割元件可以使用常規(guī)的 旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)或螺線(xiàn)管在敞開(kāi)和閉合端口位置之間被機(jī)電地致動(dòng)。美國(guó) 專(zhuān)利No.4，577，629提供了鍘刀式、氣動(dòng)活塞/機(jī)械彈簧致動(dòng)探針的一個(gè) 例子。美國(guó)專(zhuān)利Nos.4，909，249和5，019，035公開(kāi)了鍘刀式、氣動(dòng)隔膜/ 機(jī)械彈簧致動(dòng)探針。美國(guó)專(zhuān)利No.5，176，628說(shuō)明了一種旋轉(zhuǎn)雙氣動(dòng)驅(qū) 動(dòng)探針。使用上述玻璃體切除探針中的每一個(gè)，內(nèi)部切割元件被致動(dòng)，并 且因此端口在周期或切割速率的范圍內(nèi)被打開(kāi)和關(guān)閉。腳踏控制器通 常用于允許外科醫(yī)生適當(dāng)?shù)乜刂七@樣的周期或切割速率。另外，在手 術(shù)期間，外科醫(yī)生可能必須指導(dǎo)護(hù)士如何改變玻璃體切除探針可操作 地附接的手術(shù)控制臺(tái)上的附加手術(shù)參數(shù)(例如抽吸真空水平、抽吸流 量)，或者使用更復(fù)雜的腳踏控制器改變這樣的參數(shù)?？刂贫鄠€(gè)手術(shù)參 數(shù)使手術(shù)對(duì)于外科醫(yī)生來(lái)說(shuō)更復(fù)雜。所以，需要使患者安全性最大化 的玻璃體切除探針或其他顯微外科器械的簡(jiǎn)化操作方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種聯(lián)接到顯微外科系統(tǒng)的顯微外科器械的操作方 法。所述器械包括用于接納組織的端口和內(nèi)部切割元件。利用真空源 將組織流誘導(dǎo)到所述端口中。致動(dòng)所述內(nèi)部切割元件，以關(guān)閉所述端5口并且切割所述組織。提供流體信號(hào)，并響應(yīng)于所述流體信號(hào)來(lái)改變 所述內(nèi)部切割元件的切割速率、所述器械的端口敞開(kāi)占空比、或者所 述內(nèi)部切割元件的切割速率和所述器械的端口敞開(kāi)占空比兩者。


為了更完整地理解本發(fā)明，并且為了本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)，參考結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述，其中圖1是在完全敞開(kāi)端口位置被顯示的優(yōu)選用于本發(fā)明的方法中的第 一玻璃體切除探針的側(cè)視截面圖；圖2是在閉合端口位置被顯示的圖1的探針的側(cè)視截面圖；圖3是在完全敞開(kāi)端口位置被顯示的優(yōu)選用于本發(fā)明的方法中的第二玻璃體切除探針的側(cè)視、部分截面視圖；圖4是沿著線(xiàn)4 - 4的圖3的探針的橫截面視圖； 圖5是在閉合端口位置被顯示的沿著線(xiàn)4-4的圖3的探針的橫截 面視圖；圖6是優(yōu)選用于本發(fā)明的方法中的顯微外科系統(tǒng)的某些部分的框圖；圖7是圖1的探針的側(cè)視截面圖，其端口被組織堵塞；圖8是用于產(chǎn)生圖1的探針的操作的氣動(dòng)波形的典型電信號(hào)圖；和圖9是用于圖1的探針的操作的典型氣動(dòng)波形。
具體實(shí)施方式
通過(guò)參考附圖的圖1-9可以最佳地理解本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及 其優(yōu)點(diǎn)，相同的附圖標(biāo)記用于各個(gè)圖的相同和相應(yīng)部件。首先參考圖l和2，顯微外科器械10的遠(yuǎn)端示意性地被示出。顯 微外科器械10優(yōu)選地是鍘刀式玻璃體切除探針并且包括管狀外部切 割元件12和可移動(dòng)地布置在外部切割元件12內(nèi)的管狀內(nèi)部切割元件 14。外部切割元件12具有端口 16和切割刃18。內(nèi)部切割元件14具有切割刃20。在探針10的操作期間，在一個(gè)切割周期中，內(nèi)部切割元件14沿 著探針10的縱向軸線(xiàn)從如圖1中所示的位置A被移動(dòng)到如圖2中所 示的位置B,并且然后返回位置A。位置A對(duì)應(yīng)于端口 16的完全敞 開(kāi)位置，并且位置B對(duì)應(yīng)于端口 16的完全閉合位置。在位置A中， 玻璃體液或其他組織80通過(guò)由箭頭22表示的真空誘導(dǎo)流體流被抽吸 到端口 16中和內(nèi)部切割元件14內(nèi)，如圖7中最佳地所示。在位置B 中，端口 16和內(nèi)部切割元件14內(nèi)的玻璃質(zhì)通過(guò)切割刃18和2(M皮切 割或切斷并且通過(guò)真空誘導(dǎo)流體流22被抽離。切割刃18和20優(yōu)選地 以干涉配合形成，以保證玻璃質(zhì)的切割。另外，位置A和B可以位于 端口 16的末端略微向外，以解決特定探針10中內(nèi)部切割元件14的致 動(dòng)的變化?，F(xiàn)在參考圖3-5,顯微外科器械30的遠(yuǎn)端示意性地被示出。器 械30優(yōu)選地是旋轉(zhuǎn)玻璃體切除探針并且包括管狀外部切割元件32和 可移動(dòng)地布置在外部切割元件32內(nèi)的管狀內(nèi)部切割元件34。外部切 割元件32具有端口 36和切割刃38。內(nèi)部切割元件34具有帶切割刃 41的開(kāi)口 40。在探針30的操作期間，在一個(gè)切割周期中，內(nèi)部切割元件34圍 繞探針30的縱向軸線(xiàn)從如圖4中所示的位置A旋轉(zhuǎn)到如圖5中所示 的位置B，并且然后返回位置A。位置A對(duì)應(yīng)于端口 36的完全敞開(kāi) 位置，并且位置B對(duì)應(yīng)于端口 36的完全閉合位置。在位置A中，玻 璃體液或其他組織通過(guò)由箭頭42表示的真空誘導(dǎo)流體流被抽吸到端 口 36、開(kāi)口 40和內(nèi)部切割元件34中。在位置B中，內(nèi)部切割元件 34內(nèi)的玻璃質(zhì)通過(guò)切割刃38和41被切割或切斷并且通過(guò)真空誘導(dǎo)流 42^皮抽離。切割刃38和41優(yōu)選地以干涉配合形成，以保證玻璃質(zhì)的 切割。另外，位置B可以被定位成略微超過(guò)外部切割元件32的切割 表面38的邊緣，以解決特定探針30中內(nèi)部切割元件34的致動(dòng)的變化。探針10的內(nèi)部切割元件14優(yōu)選地通過(guò)在活塞或隔膜組件上施加 克服機(jī)械彈簧的作用的氣動(dòng)壓力而從敞開(kāi)端口位置被移動(dòng)到閉合端口位置。當(dāng)去除氣動(dòng)壓力時(shí)，彈簧使內(nèi)部切割元件14從閉合端口位置返 回敞開(kāi)端口位置。探針20的內(nèi)部切割元件34優(yōu)選地使用第一氣動(dòng)壓 力源從敞開(kāi)端口位置被移動(dòng)到閉合端口位置，并且然后使用第二氣動(dòng) 壓力源從閉合端口位置被移動(dòng)到敞開(kāi)端口位置。備選地，內(nèi)部切割元 件14和34可以使用常規(guī)的線(xiàn)性馬達(dá)或螺線(xiàn)管在它們各自的敞開(kāi)端口 位置和閉合端口位置之間被機(jī)電地致動(dòng)。這些致動(dòng)方法中的某一些的 實(shí)現(xiàn)方式在上述美國(guó)專(zhuān)利Nos.4，577，629; 4,909,249; 5,019,035;和 5,176,628中更完整地被描述。為了舉例說(shuō)明而非限制性的目的，將在 下文中參考鍘刀式、氣動(dòng)/機(jī)械彈簧致動(dòng)玻璃體切除探針10描述本發(fā) 明的方法。圖6顯示了優(yōu)選用于本發(fā)明中的顯微外科系統(tǒng)50的電子和氣動(dòng)子 組件的某些部分的框圖。系統(tǒng)50優(yōu)選地包括電連接到多個(gè)微控制器 54的主微型計(jì)算機(jī)52。微控制器54a與系統(tǒng)50的空氣/流體模塊56 電連接并且控制系統(tǒng)50的空氣/流體模塊56。空氣/流體模塊56優(yōu)選 地包括氣動(dòng)壓力源58和真空源60，兩者通過(guò)PVC管62和64與探針 10或探針30流體連通。真空源60優(yōu)選地包括聯(lián)接到氣動(dòng)壓力源的文 氏管。備選地，真空源60可以包括容積式泵例如蠕動(dòng)、隔膜、離心或 渦旋泵，或另一常規(guī)真空源。手術(shù)帶盒63優(yōu)選地布置在抽吸管道64 與真空源60之間。收集袋65優(yōu)選地流體聯(lián)接到帶盒63，以用于收集 從眼睛抽吸的組織和其他流體?？諝?流體模塊56液優(yōu)選地還包括它 的各種部件之間的適當(dāng)電連接。盡管兩個(gè)探針10和30可以與系統(tǒng)50 一起使用，為了便于描述，在該說(shuō)明書(shū)的其余部分，系統(tǒng)50將僅僅涉 及探針10。氣動(dòng)壓力源58將氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)壓力提供給探針10。螺線(xiàn)管閥66在管 道62內(nèi)被布置在氣動(dòng)壓力源58與探針I(yè)O之間。系統(tǒng)50也優(yōu)選地包 括可變控制器68?？勺兛刂破?8優(yōu)選地與微型計(jì)算機(jī)52和微控制器 54a電連接并且經(jīng)由微型計(jì)算機(jī)52和微控制器54a控制螺線(xiàn)管閥66。 在該操作模式中，可變控制器68提供可變電信號(hào)，所述可變電信號(hào)使 螺線(xiàn)管閥66在敞開(kāi)位置和閉合位置之間循環(huán)變化，以在各種切割速率下提供將探針10的內(nèi)部切割元件14從其敞開(kāi)端口位置驅(qū)動(dòng)到其閉合端口位置的周期性氣動(dòng)壓力。盡管未在圖6中顯示，空氣/流體模塊56也可以包括由微控制器54a控制的第二氣動(dòng)壓力源和螺線(xiàn)管閥，所述微控制器54a將探針30的內(nèi)部切割元件34從其閉合端口位置驅(qū)動(dòng)到其敞開(kāi)端口位置?？勺兛刂破?8優(yōu)選地是可由外科醫(yī)生操作的腳踏開(kāi)關(guān)或腳踏板。備選地，如果需要的話(huà)，可變控制器68也可以是手持開(kāi)關(guān)或"觸摸屏"控制。
微型計(jì)算機(jī)52也可以將指示患者的經(jīng)計(jì)算的眼內(nèi)壓力、顯微外科系統(tǒng)50的抽吸回路內(nèi)的經(jīng)測(cè)量的或經(jīng)計(jì)算的抽吸真空、顯微外科系統(tǒng)50的抽吸回路內(nèi)的經(jīng)測(cè)量的或經(jīng)計(jì)算的抽吸流量或一個(gè)或多個(gè)這樣的手術(shù)參數(shù)的組合的一個(gè)或多個(gè)附加控制信號(hào)提供給微控制器54a。如在本文中所使用的，這些信號(hào)被總體稱(chēng)作"流體信號(hào)"。流量計(jì)82、壓力換能器84或其他常規(guī)傳感器可以分別用于測(cè)量這種抽吸流量或抽吸真空。另外，被引用于此作為參考的2005年6月21日提交的美國(guó)申請(qǐng)Nos.11/158，238和2005年6月21日提交的11/158,259更完整地描述了計(jì)算抽吸流量的方法。被引用于此作為參考的2005年9月28日提交的美國(guó)申請(qǐng)No.11/237，503更完整地描述了計(jì)算眼內(nèi)壓力的方法。微型計(jì)算機(jī)52和微控制器54a可以利用 一個(gè)或多個(gè)流體信號(hào)使螺線(xiàn)管閥66在敞開(kāi)位置和閉合位置之間循環(huán)變化，以控制探針10的切割速率。
參考圖8，顯示了由微控制器54a供應(yīng)給螺線(xiàn)管閥66以通過(guò)氣動(dòng)壓力源58和管62致動(dòng)探針10的內(nèi)部切割元件14的典型電信號(hào)。閥66的閉合位置優(yōu)選地被賦值Vc，并且閥66的敞開(kāi)位置優(yōu)選地被賦值V。。對(duì)于指定切割速率，探針10將具有周期t (表示打開(kāi)閥66的時(shí)間+閥66保持敞開(kāi)的時(shí)間+關(guān)閉閥66的時(shí)間+閥66保持閉合直到打開(kāi)閥66的下一個(gè)信號(hào)發(fā)生的時(shí)間)。t是切割速率的倒數(shù)。為了本文起見(jiàn)，將閥66保持在敞開(kāi)位置的電信號(hào)的持續(xù)時(shí)間被定義為脈沖寬度PW。當(dāng)在本文中使用時(shí)，端口敞開(kāi)占空比或占空比凈皮定義為PW與t的比率(PW/t)。
9參考圖9， T也表示響應(yīng)圖8的電信號(hào)由空氣/流體模塊56生成的各個(gè)氣動(dòng)脈沖之間的時(shí)間。壓力Pc表示在完全閉合端口位置B的壓力，并且壓力Po表示在完全敞開(kāi)端口位置B的壓力。每個(gè)壓力脈沖具有最大壓力Pmax和最小壓力Pmin。對(duì)于不同探針Pc、 Po、 Pmax和Pmin可以變4b。
為了實(shí)現(xiàn)不同手術(shù)目標(biāo)，可能希望在切割速率的范圍內(nèi)改變探針10的端口敞開(kāi)占空比。微型計(jì)算機(jī)52和微控制器54a也可以利用一個(gè)或多個(gè)流體信號(hào)來(lái)改變PW，以控制端口敞開(kāi)占空比。
盡管上面參考?xì)鈩?dòng)/機(jī)械彈簧致動(dòng)探針10描述了顯微外科器械的優(yōu)選操作方法，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解它同樣適用于雙氣動(dòng)致動(dòng)探針30。另外，優(yōu)選方法也適用于使用常規(guī)線(xiàn)性電動(dòng)機(jī)、螺線(xiàn)管或其他機(jī)電裝置致動(dòng)的玻璃體切除探針。
從上面可以理解本發(fā)明提供了玻璃體切除探針或其他顯微外科切割器械的一種改進(jìn)操作方法。該改進(jìn)操作方法對(duì)于外科醫(yī)生是簡(jiǎn)單的并且對(duì)于患者是安全的。
相信根據(jù)以上描述，本發(fā)明的操作和構(gòu)造將變得明了。盡管上面所示或所述的裝置和方法被表征為是優(yōu)選的，可以在其中進(jìn)行各種變化和修改而不脫離如以下權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)接到顯微外科系統(tǒng)的顯微外科器械的操作方法，所述器械包括用于接納組織的端口和內(nèi)部切割元件，所述方法包括以下步驟利用真空源將組織流誘導(dǎo)到所述端口中；致動(dòng)所述內(nèi)部切割元件，以關(guān)閉所述端口并且切割所述組織；提供流體信號(hào)；和響應(yīng)于所述流體信號(hào)來(lái)改變所述內(nèi)部切割元件的切割速率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述流體信號(hào)指示經(jīng)計(jì)算的 眼內(nèi)壓力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述流體信號(hào)指示所述顯微 外科系統(tǒng)的抽吸回路的經(jīng)測(cè)量的抽吸真空。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述流體信號(hào)指示所述顯微 外科系統(tǒng)的抽吸回路的經(jīng)計(jì)算的抽吸真空。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述流體信號(hào)指示所述顯微 外科系統(tǒng)的抽吸回路的經(jīng)測(cè)量的抽吸流量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述流體信號(hào)指示所述顯微 外科系統(tǒng)的抽吸回路的經(jīng)計(jì)算的抽吸流量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括響應(yīng)于所述流體信 號(hào)來(lái)改變所述器械的端口敞開(kāi)占空比的步驟。
8. —種聯(lián)接到顯微外科系統(tǒng)的顯微外科器械的操作方法，所述器 械包括用于接納組織的端口和內(nèi)部切割元件，所述方法包括以下步驟利用真空源將組織流誘導(dǎo)到所述端口中；致動(dòng)所述內(nèi)部切割元件，以關(guān)閉所述端口并且切割所述組織；提供流體信號(hào)；和響應(yīng)于所述流體信號(hào)來(lái)改變所述器械的端口敞開(kāi)占空比。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述流體信號(hào)指示經(jīng)計(jì)算的 眼內(nèi)壓力。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述流體信號(hào)指示所述顯微外科系統(tǒng)的抽吸回路的經(jīng)測(cè)量的抽吸真空。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述流體信號(hào)指示所述顯 微外科系統(tǒng)的抽吸回路的經(jīng)計(jì)算的抽吸真空。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述流體信號(hào)指示所述顯 微外科系統(tǒng)的抽吸回路的經(jīng)測(cè)量的抽吸流量。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述流體信號(hào)指示所述顯 微外科系統(tǒng)的抽吸回路的經(jīng)計(jì)算的抽吸流量。
全文摘要
一種顯微外科器械的操作方法，該方法通過(guò)響應(yīng)于流體信號(hào)來(lái)改變切割速率、端口敞開(kāi)占空比、或切割速率和端口敞開(kāi)占空比兩者。
文檔編號(hào)A61B17/32GK101568306SQ200780047573
公開(kāi)日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
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