[发明专利]柔顺手术装置

说明书

背景技术

微创手术技术通常试图在最小化对健康组织的损害的同时执行手术过程。用于实现该目标的一种具体技术采用柔性手术器械，其通过至少部分地遵循自然管腔而能够到达病患体内的目标工作部位，其中所述自然管腔例如是病患的消化道(digestive tract)。遵循自然管腔允许外科医生在工作部位上手术且较少地需要穿过健康组织造成切口，尽管在柔性器械进入或离开自然管腔的位置可能需要切口。在这样的手术过程中能够使用进入导引器从而帮助该过程中手术器械或工具的插入和移除。通常，通过切口或自然孔口(orifice)插入进入导引器，且沿着通向所述进入导引器远端接近或到达目标工作部位的点的路径来操纵进入导引器。进入导引器通常包含一个或多个器械管腔，通过其可插入或移除不同的手术器械。这允许改变器械，而不需要每次需要不同器械组时的微妙的操纵过程。

能够遵循自然管腔或其它回旋路径的手术器械和进入导引器通常必须是柔性的，这要求这些装置具有在大多数其它手术器械中不需要的属性和能力。特别地，虽然进入导引器必须足够柔性来导航回旋路径，但导引器理想上应提供在工作部位的稳定基础以用于操纵通过导引器插入一个或多个器械。此外，导引器不应以会意外损害邻近组织的方式来改变形状或对外力作出反作用(reaction)。缆绳或筋束可以延伸通过进入导引器的全部或一部分，以用于致动进入导引器的机械特征或沿其路径操纵进入导引器。在一些先进的手术系统中，使用马达和计算机辅助控制来自动控制地操作这些缆绳(如在此所用，术语“机器人”或“自动控制地”等等包括遥控或遥控机器人方面。)。通过筋束施加的力能够是重要的，既用于克服摩擦力，也是由于进入导引器和器械的长度能产生长力矩臂。柔性手术装置需要控制这些相对大的力以便沿着装置的一段长度的反作用或运动不损害病患的邻近组织。

发明内容

按照本发明的方面，柔顺手术装置，例如铰接的进入导引器，采用筋束来操作或操纵该装置且附接恒力弹簧系统以便控制筋束中的张力。因此，手术装置能够是柔顺的且在手术过程期间响应外力，而不快速回弹或以别的方式导致损害组织的反作用。在用于手术过程的插入期间或之前，柔顺性也允许手动定位或定形该装置，而不损害筋束或在装置内筋束的连接或导致对后端机构的损害。

本发明的一个具体实施例为手术装置，例如进入导引器。装置包括具有可动构件的轴、附接到该构件的筋束、恒力弹簧系统以及控制机构。恒力弹簧系统被附接到筋束，且控制机构控制恒力弹簧系统施加于筋束的幅度/大小(magnitude)。筋束中的张力能够因此独立于移动筋束的外力但被控制成铰接(articulate)构件。

本发明的另一个实施例也为手术装置。该实施例包括具有可动构件的轴、附接到该构件的筋束以及附接到该筋束的不对称弹簧系统。不对称弹簧系统是这样的，即由不对称弹簧系统施加到筋束的力更依赖于弹簧系统近端(proximal end)的位置，而不是筋束的位置。控制机构能够被连接到不对称弹簧系统的近端。

本发明的另一个实施例为用于操作手术装置的方法。该方法包括插入用于手术过程的手术装置的铰接轴，且使用不对称或恒力弹簧系统来维持在铰接轴的构件上的平衡力。

附图说明

图1示出根据本发明实施例的柔性或铰接进入导引器和后端机构。

图2A示出根据本发明实施例的用于控制在手术装置内的可动链接的两个筋束至不对称弹簧系统的连接。

图2B和图2C示出了根据本发明实施例的不对称弹簧系统，其分别使用扭力弹簧和恒力弹簧来产生随筋束的运动而保持恒定、但可通过控制机构被调节的筋束张力。

图3示出了根据本发明实施例的用于控制在手术装置内的可动链接的三个筋束至不对称弹簧系统的连接。

在不同附图中使用相同附图标记表明类似或相同的项。

具体实施方式

在铰接手术装置(例如柔性进入导引器)中的柔顺性通常是理想的以便允许对该装置的手动定形。根据本发明的一个方面，将柔性装置中的各部分(例如，机械链接或脊)连接到后端机构的筋束被连接到弹簧系统，所述弹簧系统能够适应对该装置的柔性部分的手动操纵，而不会损害后端机构或筋束的连接。根据本发明另一个方面，耦合到驱动筋束的弹簧系统能够是不对称弹簧或甚至为恒力弹簧，以使得弹簧系统不引起大反作用力且装置不会快速回弹来响应外力。当柔性装置承受变化外力时，手术装置的柔顺性和回弹的缺乏会有助于避免在手术过程期间可能会导致的组织损害。