[发明专利]组织穿透外科手术系统和方法

说明书

一种用于穿透组织和确定组织特性的外科手术系统。器械生成旋转扭矩，并且钻头工具主体在用以接合组织的近端与用以联接于器械的近端之间沿着轴线延伸。被操作性地联接到器械的发射器发射光。被操作性地联接到器械的检测器检测光。随着该器械旋转工具主体，工具主体内的发射光导将由发射器发射的光朝向组织传输。工具主体内的检测光导与发射光导间隔开，并随着器械旋转工具主体，将由组织反射的光朝向检测器传输。发射器沿轴线将光发射到发射光导中，并且当工具主体被联接到器械时，检测器检测从组织反射且横向于轴线离开检测光导的光。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2017年8月4日提交的美国临时专利申请No.62/541,339的优先权和所有权益，该专利申请的全部公开内容被通过引用结合于此。

技术领域

本公开主要涉及外科手术系统，并且更具体地涉及组织穿透外科手术系统。本公开还涉及利用外科手术系统穿透组织，检测不同组织之间的边界以及确定组织特征的方法。

背景技术

常规的医疗和外科手术程序通常涉及外科手术工具的使用，这些外科手术工具允许外科医生接近并操纵外科手术部位。特别地，诸如骨钻之类的旋转器械经常与畸形矫正术结合使用，以解决多种肌肉骨骼状况，例如创伤、运动损伤、退行性疾病、关节重建等。这些类型的畸形矫正术通常涉及使用螺钉、板、杆、销钉和其它固定装置来稳定或关节连接骨头或骨段。为了确保固定装置的正确安装，外科医生通常在外科手术部位处的骨头上钻一个导向孔。对于导向孔和安装在其中的固定装置来说，不突出到骨头或相邻组织中超过最大深度通常很重要。

附肢和中轴骨骼的大多数骨头包括环绕相对多孔的内部骨层的相对紧凑而致密的外部骨层。因此，可在骨层之间以及通过诸如骨髓之类的其它类型的组织并在其间限定多个“组织边界”。为了确保在组织穿透过程中不穿过某些组织边界，外科医生通常必须依靠详细的解剖学知识、丰富的专业经验以及来自旋转器械的反馈(例如，触觉和/或听觉反馈)。但是，可能有反馈发生得太晚或太快，以致于外科医生在穿过该组织边界之前无法做出反应。

尽管常规的组织穿透外科手术系统对于它们的预期用途来说通常表现良好，但是在本领域中仍然需要解决上述缺陷中的一个或多个。

附图说明

由于在阅读了结合附图进行的后续描述之后，可以更好地理解本文公开的实施例的优点，因此将容易理解它们。

图1A是根据一个实施例的组织穿透外科手术系统的示意图，其被示出为工具主体与旋转器械间隔开，该旋转器械具有发射源和检测器组件。

图1B是根据另一实施例的组织穿透外科手术系统的示意图，其被示出为工具主体与旋转器械间隔开，该旋转器械具有检测器组件和光导，该光导从该旋转器械延伸到具有发射源的控制台。

图2A是图1A-1B的外科手术系统的控制器的局部示意图，其被示出为工具主体的远侧切削端穿透骨头。

图2B是图2A的控制器的另一示意图，其被示出为两个发射源将光轴向地发射到工具主体的近端中，所发射的光被示出为被沿着发射光导朝向该骨头引导，并且由该骨头反射的光被示出为被沿着检测光导远离骨头并朝向检测器组件引导。

图3A是图2A-2B的工具主体的切削端的示意图，其被示出为被邻近于骨头定位。

图3B是图3A的工具主体的另一示意图，其被示出为该切削端穿透皮质骨并接近松质骨。

图3C是图3A-3B的工具主体的另一示意图，其被示出为该切削端穿透松质骨并接近骨髓。

图3D是图3A-3C的工具主体的另一示意图，其被示出为在已穿过骨髓之后，该切削端穿透松质骨并且接近皮质骨。

图4是基于时间的曲线图，其描绘了由图2A-2B的控制器测量到的第一漫反射率值和第二漫反射率值，并且还描绘了基于漫反射率值生成的波形。