專利名稱：用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的設(shè)備及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空腔或空洞的工具。具體是，本發(fā)明涉及出于診斷或治療目的而在骨骼上形成空洞。
背景技術(shù)：
因?yàn)榉派湫院推渌愋偷膾呙杓夹g(shù)提高了醫(yī)生觀察身體內(nèi)部的能力，而不必切開一個切口，所以出于診斷和治療目的而在一個身體固體器官內(nèi)部形成腔室或空洞的最低程度侵害的方法變得越來越重要。
當(dāng)前采用最低程度侵害的技術(shù)以形成空洞的最常見的固體器官是骨骼。典型地，這是任何一種在身體里有病的骨骼，其具有骨折、骨質(zhì)疏松癥或腫瘤。最常見使用的骨骼空洞形成方法是可膨脹的骨骼夯具(tamp)，如在美國專利4,969,888和5,108,404中所述。這種情況下的空洞形成通常隨后會用填充物質(zhì)例如骨骼粘固粉或骨骼替代物來進(jìn)行填充。
對于在固體器官內(nèi)部形成空洞也可以使用機(jī)械方法。這些固體器官包括大腦、腎臟、脾臟、肝臟和骨骼。例如，在大腦里，使用最低程度侵害的機(jī)械空洞技術(shù)可以很容易得清除和沖洗膿腫。使用最低程度侵害的技術(shù)可以接近破裂的脾臟，以形成很小的空洞來填充明膠海綿或一些其他凝血劑，以便止血。通過最低程度侵害的機(jī)械系統(tǒng)可以接近骨質(zhì)疏松的斷裂脊椎體或骨骼腫瘤，以便形成一個腔室或空洞，然后重新充滿骨骼替代物。需要這樣的系統(tǒng)和方法，其能夠以安全有效的方式在骨骼和其他身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的一個方面提供了一種用于切割或刮削骨骼的切削刀具(切削刀具)。在一個實(shí)施例中，在軸的端部處的刮匙類型的儀器可以機(jī)械的方式傾斜到不同的位置，以便將材料切碎，以形成空洞。在另一實(shí)施例中，在軸的端部處的機(jī)械設(shè)備類似T形結(jié)構(gòu)，且允許平移和旋轉(zhuǎn)切割，以形成空洞。在第三實(shí)施例中，切削刀具包括轉(zhuǎn)彎(turned)且漸縮(tapered)的主干(trunk)。在第四實(shí)施例中，切削刀具包括錐形主干。在第五實(shí)施例中，鋒利、堅(jiān)固的金屬彈簧設(shè)置在軸的端部上。在第六實(shí)施例中，軸的遠(yuǎn)端承載兩個或更多的指狀元件，以抓取組織以便抽出。在第七實(shí)施例中，鉸接的空洞形成設(shè)備由軸承載，并允許用于形成空洞，所述空洞可以是矩形的或任何其他預(yù)先確定的形狀。
本發(fā)明的另一方面提供了一種用于展開切削刀具的致動器機(jī)構(gòu)。在一個實(shí)施例中，指輪(thumbwheel)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為柱塞桿的平移運(yùn)動。在一個可選實(shí)施例中，通過一系列齒輪的相互作用，控制按鈕的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為柱塞桿的平移運(yùn)動。
本發(fā)明的另一方面提供了一種用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的工具。所述工具包括軸、用于接觸骨骼的刀具和將刀具連接到軸的鉸接元件。如果施加的力矩超過了最大鉸接力矩，那么刀具就會變得分開。所述軸包括一鄰近刀具的減弱區(qū)域，如果施加的力矩超過了最大軸力矩，所述軸將沿著減弱區(qū)域斷裂。最大鉸接力矩大于最大軸力矩。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的工具包括包括內(nèi)腔的軸組件；連接到軸的、用于接觸骨骼的刀具；以及能在所述內(nèi)腔里滑動的桿。所述桿被拴(tether)到刀具上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的工具包括包括內(nèi)腔的軸；以及通過連接元件連接到軸的、用于接觸骨骼的刀具。所述刀具另外拴到軸上，使得如果連接元件變得不能工作時，刀具仍拴在軸上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的工具包括插管(cannula)和軸。所述軸具有手柄，且形成合適尺寸，并構(gòu)造為穿過插管。突起從軸上徑向伸出，以在插管內(nèi)限制軸的向前運(yùn)動。
本發(fā)明的另一方面提供了在骨骼里形成空洞的方法。所述方法提供了一種或多種機(jī)械切削工具，該機(jī)械切削工具可以和一種或多種可膨脹空洞形成結(jié)構(gòu)組合使用，以形成需要尺寸和結(jié)構(gòu)的空洞。


圖1是用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的機(jī)械工具的透視圖，其以虛線的方式描繪了切削刀具的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動。
圖2是一種骨骼治療設(shè)備的透視圖。
圖3是描繪圖2的設(shè)備插入和使用在脊椎里的透視圖。
圖4是切削刀具的可選擇實(shí)施例的透視圖，其以虛線的形式描繪了刀具的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動。
圖5是圖4中示出的刀具的正視圖，其描繪了切削刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
圖6是描繪了在脊椎里的切削刀具的180°旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，以便形成180°的空洞。
圖7描繪了相對于圖6旋轉(zhuǎn)了180°的軸，且切削刀具再次旋轉(zhuǎn)180°，以便形成360°空洞。
圖8是圖4中示出的刀具的側(cè)視圖，其描繪了處于鋸切動作的切削刀具的平移運(yùn)動。
圖9描繪了切削刀具的平移運(yùn)動以及在脊椎內(nèi)形成空洞。
圖10是描繪了使用標(biāo)記帶來識別切削刀具相對于插管的遠(yuǎn)端的位置的透視圖。
圖11是描繪了使用止動塊來限制軸在插管內(nèi)的平移前進(jìn)的透視圖。
圖12A是位于切削工具的軸上的凹槽的放大視圖。
圖12B是軸的一個可選實(shí)施例的透視圖，在所述軸里，相對于軸的其他部分，軸的一部分由減小強(qiáng)度和/或剛度的材料形成。
圖13是止動塊的一個可選實(shí)施例的透視圖，所述止動塊限制了軸沿著插管和在插管內(nèi)的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
圖13A是限制了軸沿著插管和在插管內(nèi)的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的T形槽的一個可選實(shí)施例的透視圖。
圖14是示意性視圖，其表示了通過沿著凸輪表面完成一次凸輪隨動件的完整掃動作所形成的空洞的預(yù)置大小和結(jié)構(gòu)。
圖15是切削刀具的一個可選實(shí)施例的透視圖，其以虛線的形式描繪了刀具的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動。
圖16是圖15中示出的刀具的前視平面圖，其描繪了切削刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
圖17是切削刀具的一個可選實(shí)施例的透視圖，其以虛線的形式描繪了刀具的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動。
圖18是圖17中示出的刀具的前視平面圖，其描繪了切削刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
圖19是用于展開切削刀具的致動器機(jī)構(gòu)的剖視圖，其示出了將工具放在使用者的手里。
圖20是一個是圖19的指輪、螺紋蓋、法蘭和止動塊的近視局部剖視圖。
圖21是切削刀具的束縛和鉸接結(jié)構(gòu)的剖開視圖。
圖22是致動器機(jī)構(gòu)的一個可選實(shí)施例的側(cè)面剖視圖，在該致動器機(jī)構(gòu)中，杠桿啟動柱塞桿的運(yùn)動。
圖23是結(jié)合了致動器機(jī)構(gòu)的一個可選實(shí)施例的工具的透視圖。
圖24是致動器機(jī)構(gòu)的一個可選實(shí)施例的頂部剖視圖。
圖25是致動器機(jī)構(gòu)的一個可選實(shí)施例的側(cè)面剖視圖，其示出了將工具放在使用者手里。
圖26是一個側(cè)面局部剖視圖，其描繪了機(jī)械骨骼切削工具的一個可選實(shí)施例，并描繪了切削刀具處于在插管里伸直或可延展和收縮的狀態(tài)。
圖27是類似于圖26的視圖，其描繪了切削刀具前進(jìn)超出插管的遠(yuǎn)端刀具，且引入了流體以啟動切削刀具。
圖28是類似于圖27的視圖，其描繪了啟動切削刀具到一預(yù)先確定的配置。
圖29是切削刀具的一個可選實(shí)施例的側(cè)視圖，其描繪了處于伸直或可延展的狀態(tài)的切削刀具。
圖30是類似于圖29的視圖，其描繪了處于啟動狀態(tài)的切削刀具。
圖31是切削刀具的一個可選實(shí)施例的側(cè)視圖，其描繪了處于伸直或可延展的狀態(tài)的切削刀具。
圖32是類似于圖31的視圖，其描繪了處于啟動狀態(tài)的切削刀具。
圖33是由軸承載的切削刀具的一個可選實(shí)施例的側(cè)視圖，其描繪了一對內(nèi)腔延伸穿過軸進(jìn)入切削刀具中。
圖34是切削刀具的一個可選實(shí)施例的側(cè)視圖，其描繪了延伸穿過切削刀具的一個通孔。
圖35A是描繪了由插管限制的預(yù)先彎曲或形成的切削刀具。
圖35B是類似于圖35A的側(cè)視圖，其描繪了通過將刀具伸出插管外來展開預(yù)先彎曲或形成的切削刀具。
圖36是機(jī)械空洞形成設(shè)備的一個可選實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖37是機(jī)械空洞形成設(shè)備的一個可選實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖38是機(jī)械空洞形成設(shè)備的一個可選實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖39是圖38中示出的設(shè)備的頂視圖。
圖40是圖38和39的設(shè)備的一個可選實(shí)施例的側(cè)視圖，其中彈簧刀具從所述設(shè)備里伸出。
圖41A-D描繪了一種形成和填充在骨骼里的空洞的方法，其中第一機(jī)械切削工具用于在骨骼里形成空洞，而第二機(jī)械切削工具用于膨脹和/或進(jìn)一步限定空洞。
圖42A-E描繪了一種形成和填充在骨骼里的空洞的可選方法，其中第一機(jī)械切削工具用于在骨骼里形成空洞，而第二機(jī)械切削工具和然后的可膨脹體用于膨脹和/或進(jìn)一步限定空洞。
圖43A-D描繪了一種形成和填充在骨骼里的空洞的可選方法，其中第一可膨脹體用于在骨骼里形成空洞，而第二可膨脹體用于膨脹和/或進(jìn)一步限定空洞。
圖44A-E描繪了一種形成和填充在骨骼里的空洞的可選方法，其中第一可膨脹體用于在骨骼里形成空洞，而第二可膨脹體和隨后的機(jī)械切削工具用于膨脹和/或進(jìn)一步限定空洞。
圖45A-E描繪了一種形成和填充在骨骼里的空洞的可選方法，其中第一可膨脹體用于在骨骼里形成空洞，而機(jī)械切削工具和隨后的第二可膨脹體用于膨脹和/或進(jìn)一步限定空洞。
圖46A-E描繪了一種形成和填充在骨骼里的空洞的可選方法，其中可膨脹體用于在骨骼里形成空洞，而第一機(jī)械切削工具和隨后的第二機(jī)械切削工具用于膨脹和/或進(jìn)一步限定空洞。
圖47A-E描繪了一種形成和填充在骨骼里的空洞的可選方法，其中第一切削工具用于在骨骼里形成空洞，而可膨脹體和隨后的第二機(jī)械切削工具用于膨脹和/或進(jìn)一步限定空洞。
圖48A-E描繪了一種形成和填充在骨骼里的空洞的可選方法，其中機(jī)械切削工具用于在骨骼里形成空洞，而第一可膨脹體和隨后的第二可膨脹體用于膨脹和/或進(jìn)一步限定空洞。
具體實(shí)施例方式
雖然此處的公開內(nèi)容是詳細(xì)且準(zhǔn)確的，以便使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，但是此處所公開的實(shí)際實(shí)施例僅僅是用來例證本發(fā)明的，本發(fā)明可以用其他具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)施。盡管已經(jīng)描述了優(yōu)選實(shí)施例，但是在不背離本發(fā)明的情況下可以對具體細(xì)節(jié)進(jìn)行改變，本發(fā)明由權(quán)利要求進(jìn)行限定。
實(shí)施本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以適用于幾乎所有身體內(nèi)部區(qū)域，在這些身體內(nèi)部區(qū)域，出于治療或診斷目的而要求在組織內(nèi)形成腔室或空洞。優(yōu)選實(shí)施例顯示了與用于治療骨骼的系統(tǒng)和方法相關(guān)的本發(fā)明。這是因?yàn)閷?shí)施本發(fā)明的系統(tǒng)和方法能很好得適用于這個環(huán)境。應(yīng)該注意的是，實(shí)施本發(fā)明的特征的系統(tǒng)和方法同樣可以用于其他身體內(nèi)部區(qū)域里。
下面詳細(xì)描述切削刀具的各種實(shí)施例。在每一種情況下，都可以形成它們的尺寸和形狀以符合要形成的理想空洞，而不用管它是在脛骨里或是在脊椎體里。另外，這些機(jī)械工具可以由具有足夠切變強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度以實(shí)現(xiàn)它們的空洞形成功能的任何具有生物相容性的金屬(例如，但不限于，不銹鋼、鈦、鈦合金、鉭、鋁、鋁合金或其它金屬)制成。具有合適的生物機(jī)械屬性的塑料聚合物也可以用于這些工具?？蛇x擇的是，所述工具鍍有或涂有生物相容的材料。
I機(jī)械切削工具A.刮匙圖1-3顯示了能夠在目標(biāo)治療區(qū)域里形成腔室或空洞的工具10。工具10包括具有近端和遠(yuǎn)端的軸12，近端和遠(yuǎn)端分別為14和16。軸12優(yōu)選包括手柄18，以幫助抓住和操縱軸12通過一預(yù)先形成的進(jìn)入路徑進(jìn)入骨骼。手柄18可以由任何合適的材料制成，例如任何剛性的聚合物或金屬或者其組合，手柄18固定在軸12周圍。手柄18形成需要的尺寸和結(jié)構(gòu)，以便醫(yī)生能牢固和舒適得握住。
軸12在其遠(yuǎn)端16處承載有空洞形成結(jié)構(gòu)20。在所繪出的實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)20采用了多面切削刀具20的形式。切削刀具20可以適用于各種身體區(qū)域里，例如用于在骨骼里形成空洞。切削刀具20也可以用于從組織上去除硬的或軟的腫瘤。如在這個說明書中所述的那樣，切削刀具是這樣一種表面，該表面適合于以機(jī)械的方式通過與骨骼相接觸而在骨骼里形成空洞，通過例如切削、剪切、挖掘、剃刮、切(sciving)、剖開或刻痕骨骼。
切削刀具20以鉸接的方式連接到軸12的遠(yuǎn)端16上。切削刀具20根據(jù)需要適于從軸12徑向伸出，和從預(yù)先形成的進(jìn)入路徑徑向伸出到一定直徑，該直徑大于進(jìn)入路徑的直徑。切削刀具20可以由任何合適的生物相容的材料制成，例如不銹鋼、鈷、鉻、鈦和它們的合金或混合物。可選擇的是，軸12和切削刀具20可以由不同的材料(例如，具有不同強(qiáng)度的不銹鋼合金303不銹鋼、304不銹鋼、17-4不銹鋼、17-7不銹鋼)制成，并焊接在一起或以其他方式結(jié)合在一起。如下面將詳細(xì)描述的那樣，例如輪22(也參見例如圖19和23)的致動器允許切削刀具20選擇性地從第一關(guān)閉或非展開位置移到第二打開或展開位置。
在關(guān)閉位置(圖1中的實(shí)線所表示)，切削刀具20沿著軸12的軸線S從軸12的遠(yuǎn)端16伸出。在這個位置，軸12可以很容易地穿過插管23或其他儀器。鉸接機(jī)構(gòu)允許刀具20樞轉(zhuǎn)在軸12的軸線S的橫向成角度A而到達(dá)打開位置(在圖1中以虛線表示)。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，切削刀具20適于樞轉(zhuǎn)，并可選擇固定在相對于軸12的軸線S成0-90°的任何樞轉(zhuǎn)位置里。
希望的是，致動機(jī)構(gòu)在所有啟動程度中，提供沿著兩個方向(即，從打開、展開位置到關(guān)閉、非展開位置，以及從關(guān)閉、非展開位置到打開、展開位置)的有效的、受控制的運(yùn)動。即，不管軸12的旋轉(zhuǎn)方向怎樣，都保持固定的樞轉(zhuǎn)位置和角度A。因?yàn)檠刂我环较騿拥毒咭蕴峁╇p向切削，所以致動器機(jī)構(gòu)提供了有效的切削作用?？梢灾貜?fù)啟動，以提供持續(xù)切削。可以改變啟動的速度，以改變切削的速度。切削刀具20也允許在刀具處于展開位置時，沿著軸12的軸線S以推拉方式或鋸切動作方式進(jìn)行平移(即縱向)運(yùn)動。醫(yī)生通過重復(fù)啟動、平移運(yùn)動，或通過執(zhí)行一系列組合的啟動和平移運(yùn)動，形成了需要的空洞。
在使用中，切削刀具20置于關(guān)閉位置，從軸12的遠(yuǎn)端16伸出，即其相對于軸線S成0°角度。工具10通過打開程序可以被引入到目標(biāo)治療位置。希望的是，以封閉和最低程度侵害的程序引入工具10，在該程序中，經(jīng)皮插管被送進(jìn)到需要治療的區(qū)域，例如脊椎體37。然后，軸12穿過插管23，切削刀具20延伸到插管23的遠(yuǎn)端之外?？蛇x擇的是，在引入工具10之后，可以去除插管23。可以采用透視法或其他顯象技術(shù)，以幫助引入插管23和工具進(jìn)入目標(biāo)治療面積。然后，將切削刀具12樞轉(zhuǎn)到需要的位置，即，優(yōu)選的是在0-150°之間的任一位置，最優(yōu)選的是大約90°。同樣，可以想象到，刀具20可以在沒有在非展開的情況下停止地在任一方向上展開。可以重復(fù)啟動，通過推拉以鋸切動作形式沿著前后方向推進(jìn)軸12，從而形成空洞。
如果需要旋轉(zhuǎn)切割，需要轉(zhuǎn)動軸12以重新定位刀具20，以繼續(xù)切削。在這種情況下，切削刀具20返回到關(guān)閉位置，軸12轉(zhuǎn)動或旋轉(zhuǎn)到一個新位置。切削刀具20再次樞轉(zhuǎn)到需要的角度A(打開位置)，使用推拉動作沿著前后方向再次送進(jìn)軸12。顯而易見的是，軸12可以重新定位任意次，以產(chǎn)生需要結(jié)構(gòu)的空洞。
現(xiàn)在參考圖2和圖3，插管23根據(jù)需要結(jié)合了具有縮小輪廓的遠(yuǎn)端部分。插管23包括大直徑部分25、小直徑遠(yuǎn)端部分27以及過渡部分29。插管23可以在大直徑部分25和小直徑部分27之間設(shè)置為錐形(未示出)。工具10的軸12根據(jù)需要設(shè)置尺寸以安裝在延伸通過插管23的內(nèi)腔31內(nèi)，軸12的尺寸可以是恒定的或者是變化的。
希望的是，插管23的縮小的遠(yuǎn)端刀具直徑將允許工具10的刀具可以插入到目標(biāo)骨骼里，在骨骼里形成的進(jìn)入路徑的尺寸也對應(yīng)地減小。插管23的較小直徑部分27將穿過皮層壁進(jìn)入骨骼，而較大直徑部分25可以抵靠在骨骼的外面(如果需要的話，可以密封開口)，并將展開較軟組織，但并不撕開所述較軟組織。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，較小直徑部分27根據(jù)需要設(shè)置尺寸，使得當(dāng)較大直徑部分25抵靠在肉莖的外皮骨骼33上時，較小直徑部分27的遠(yuǎn)端延伸穿過肉莖35，并進(jìn)入脊椎體37內(nèi)，且進(jìn)入松質(zhì)骨39里。在這個實(shí)施例里，工具10可以如此設(shè)定尺寸，使得當(dāng)工具10完全插入到插管23中時，將防止遠(yuǎn)端切削刀具20接觸和/或刺破脊椎體37或目標(biāo)骨骼的前面皮層壁41。
2001年9月11日提出的、申請?zhí)枮?9/952,014、名稱為“Systemsand Methods for Accessing and Treating Diseased or Fractrured BoneEmploying a Guide Wire”的美國專利申請描述了其他的小輪廓骨骼進(jìn)入工具，該篇文獻(xiàn)作為參考在此結(jié)合。
B.T形刀具實(shí)施例在許多情況下，希望的是，沿著旋轉(zhuǎn)和平移兩個方向都進(jìn)行切削。在這樣的情況下，優(yōu)選的是，對醫(yī)生而言，旋轉(zhuǎn)切削動作反映了符合人機(jī)工程學(xué)和自然的動作。圖4-9描繪了具有切削刀具120的切削工具100的一個實(shí)施例，該切削工具允許利用符合人機(jī)工程學(xué)和自然的動作讓切削刀具進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)或者同時平移和旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動。切削刀具由任何合適的生物相容的材料制成，例如不銹鋼。
如圖4所描繪，切削刀具120提供了樞轉(zhuǎn)區(qū)域124，該樞轉(zhuǎn)區(qū)域124以鉸接的形式連接到軸112上，例如樞轉(zhuǎn)銷126穿過在樞轉(zhuǎn)區(qū)域124里的孔128并進(jìn)入軸112里。這種配置允許大范圍的樞轉(zhuǎn)動作，從而允許切削刀具以幾乎任何需要的角度樞轉(zhuǎn)。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，切削刀具120適于相對于軸112的軸線S從0-90°樞轉(zhuǎn)。類似于圖1的實(shí)施例，致動機(jī)構(gòu)在兩個方向上都是有效的。
凸緣130分開了樞轉(zhuǎn)區(qū)域124和主干區(qū)域132，并對切削刀具120提供了額外的強(qiáng)度和支撐。當(dāng)?shù)毒?20在90°處展開時(如圖4中虛線所示)，主干132的最大寬度(W)平行于軸112的軸線S。
主干132承載有切削盤134，該切削盤134提供了在主干132的任一側(cè)面上伸出的一對圓形切削表面，從而提供了360°的切削表面。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，盤134的直徑大致與軸112的直徑相同，從而使得在切削期間刀具120上的應(yīng)力最小，并使其容易通過插管。
刀具包括沿著盤134的刀具的平或直的切削表面136，該切削表面136為在切削骨骼中的拉回動作提供了更大的方便。當(dāng)推進(jìn)時，軸112提供了切削所需的強(qiáng)度和力。
盤134和主干132一起提供一大的表面接觸面積，該大的表面接觸面積能夠使得刀具120十分地嵌入骨骼里，并以大塊的形式鑿出骨骼材料。
盤結(jié)構(gòu)允許沿著順時針和逆時針兩個方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削。參考圖5，刀具120延伸到沿著軸線T的需要的角度A，例如90°。然后，軸112相對于軸線T沿著第一方向(由箭頭138表示)旋轉(zhuǎn)0-90°。軸112可以沿著相對于軸線T的相反方向(由箭頭140表示)旋轉(zhuǎn)0-90°，以便通過醫(yī)生手腕的簡單轉(zhuǎn)動來形成延伸180°的空洞。
圖6描繪了切削刀具120在例如脊椎142的骨骼里的旋轉(zhuǎn)，從而形成180°的空洞。在許多情況下，希望的是，形成延伸360°的空洞。如圖7所示，在形成了180°的空洞之后，可以使軸112旋轉(zhuǎn)180°，并再次沿著軸線T大致對齊。然后，軸112相對于軸線T沿著第一方向(由箭頭144表示)旋轉(zhuǎn)0-90°。軸112可以相對于軸線T沿著相反方向(由箭頭146表示)旋轉(zhuǎn)0-90°，以形成延伸360°的空洞。醫(yī)生可以使用透視法來監(jiān)控刀具120的位置。
盤結(jié)構(gòu)也允許如圖8和9中的箭頭所表示的推拉或鋸切動作的平移切削。在使用中，醫(yī)生可以在同時旋轉(zhuǎn)手柄或交替進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移動作的同時，通過推進(jìn)和拉出而同時傳遞平移和旋轉(zhuǎn)力。以這種方式，醫(yī)生控制著切削刀具120的旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動，以形成需要大小和形狀的空洞，所述形狀例如圓柱形。
希望的是，如圖10所示，在插管104內(nèi)軸112承載有設(shè)計(jì)用來將軸112的向前動作，例如平移動作，限制的凸臺或止動塊102。止動塊102的直徑接近插管104的直徑，使得止動塊102抵靠在插管104的表面或頂部106上，以便將軸112的向前運(yùn)動限制在插管104內(nèi)。
止動塊102定位在軸112上，使得具有足夠的空間來容納繞在手柄18的周圍和下面的醫(yī)生的手指。因此，止動塊102提供了在醫(yī)生的手指和經(jīng)皮進(jìn)入插管104之間的間隙，防止夾住或卡住醫(yī)生的手指。止動塊102限制軸112的插入，以便當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸112(即，掃掠切削動作)時或當(dāng)使用推拉切削動作或使用上述兩種切削動作的組合時，為醫(yī)生的手留下舒服的工作距離。在一個有代表性的實(shí)施例中，止動塊102定位在距離手柄18的基部大約是1.75英寸(大約4.5cm)處。通過限制或防止軸112進(jìn)一步前進(jìn)，止動塊112防止了軸112(和空洞形成結(jié)構(gòu)20)在脊椎體內(nèi)部的前進(jìn)運(yùn)動。這防止出現(xiàn)刺穿或破壞脊椎142的前面皮層壁(也見圖9)的情況。
希望的是，標(biāo)記帶101定位在止動塊102的遠(yuǎn)端側(cè)。如圖10所示，當(dāng)軸112充分插入到進(jìn)入插管104時，在切削刀具120從插管104出來進(jìn)入例如脊椎142的骨骼里，標(biāo)記帶101與插管104的表面106對齊。如圖11所示，當(dāng)軸112充分插入插管104時，刀具120延伸到插管103的遠(yuǎn)端103的外面。
在一個有代表性的實(shí)施例中，標(biāo)記帶101位于止動塊102的遠(yuǎn)端側(cè)的大約3cm處。在這個實(shí)施例中，當(dāng)軸112充分插入到插管104(即，抵靠在止動塊102上)時，在切削刀具120處于非展開位置時(即，與軸112的軸線S對齊)刀具120從插管104的遠(yuǎn)端103大致伸出3.5cm，當(dāng)?shù)毒?20處于展開位置時(例如，在90°)刀具120從插管104的遠(yuǎn)端103大致伸出3cm。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，凹槽105定位在接近止動塊102的地方。如在圖12中最佳示出，凹槽105是在軸112上具有角度G并有半徑R的彎曲角狀切口，以便限定出在軸112上的減弱線。在一個有代表性的實(shí)施例中，凹槽105是半徑R大致是0.006英寸的60°的角狀切口(即，G＝大約60°)。在凹槽105處的軸112的斷裂所需的平均力矩(最大軸力矩)小于在銷126處的軸112的斷裂所需的力矩(最大鉸接力矩)(也見圖4)，或者更常見得，小于切削組件本身斷裂所需的力矩。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，刮削正常骨骼所需的平均力矩是大約2.0英寸·磅(in.-lb)。在一個有代表性的實(shí)施例中，在凹槽105處軸105斷裂所需的平均力矩是大約7.3英寸·磅(in.-lb)，在銷128處失效所需的平均力矩是9.3英寸·磅(in.-lb)。在過多的力矩通過軸112傳遞時，凹槽105導(dǎo)致在刀具120在樞轉(zhuǎn)區(qū)域124處斷裂之前，軸112在凹槽112處斷裂或分離。這提供了另一安全的技術(shù)特征，該技術(shù)特征使得軸112和未變形的樞轉(zhuǎn)區(qū)域124能并不復(fù)雜地從插管104安全移除。避免樞轉(zhuǎn)區(qū)域124的斷裂或變形。
應(yīng)該認(rèn)識到，也可以通過任一各種其他合適手段來形成減弱區(qū)域，在刀具120變得從軸112分開之前，所述合適手段使得軸112分開或斷裂(即，提供的最大鉸接力矩大于最大軸力矩)。例如，如圖12B所示，軸112的一部分111可以由一種這樣的材料制成，該材料相對于軸112的剩余部分113A和113B具有減小的強(qiáng)度和/或剛度，以限定出減弱區(qū)域。在一個有代表性的實(shí)施例中，軸部分113A和113B由生物相容的金屬制成，軸部分111由生物相容的塑料制成。
參考圖13，軸112也可以承載具有齒或凸耳108的凸臺或止動塊102，該齒或凸耳108有選擇性地與插管104或其他進(jìn)入設(shè)備里的互補(bǔ)狹縫或凹槽110相配合，從而將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動限制在一預(yù)定的角度。在這種配置中，狹縫或凹槽110限定了凸輪表面。齒或凸耳108作為凸輪隨動件。凸輪表面和凸輪隨動件的配置可以改變，但是優(yōu)選的是限定出這樣一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，凸輪隨動件在凸輪表面的完全范圍上的動作的掃掠一致地形成了預(yù)先確定的大小和形狀的空洞。
圖13顯示了一個實(shí)施例，在該實(shí)施例中凸輪表面采用的形式是在插管104的圓周邊緣上的細(xì)長槽110。伸出的深度由槽的深度限定。即，槽的深度LS限定了止動塊102(和由此的軸112)在插管104內(nèi)的向前運(yùn)動。槽的寬度WS大于凸耳或齒102的寬度WC一個預(yù)定量。通過槽110的范圍來控制旋轉(zhuǎn)角度，所述槽110的范圍即在槽110和齒或凸耳108的寬度之間的差異(即，在WS和WC之間的差異)。因?yàn)樯斐龅纳疃群托D(zhuǎn)的角度是預(yù)先確定的且是恒定的，所以凸輪表面和凸輪隨動件的完全范圍的掃掠動作一致地形成出了預(yù)定大小和形狀的空洞。例如，圖14描繪了具有角度A1的預(yù)先確定的餅形空洞的形成。預(yù)先確定的餅形空洞的長度對應(yīng)于如圖13中所示的槽110的長度LS。例如通過沿著槽110的長度改變槽110的寬度，可以改變槽110，從而形成需要的預(yù)先確定的形狀和大小的空洞。例如，圖13A描繪了槽110A的一個可選實(shí)施例，在該槽110A中，槽110A基本是T形的，并適于形成預(yù)先確定的偏斜空洞，使得最前面部分具有最大體積，其中每個體積也都是楔形的。
在使用中，工具100被引入到目標(biāo)治療地點(diǎn)。希望的是，以封閉地且最小程度侵害的程序引入工具100，在上述程序中，經(jīng)皮插管104向前進(jìn)入需要治療的區(qū)域，例如脊椎體。通過如前面所述的傳統(tǒng)的顯像技術(shù)，可以幫助引入所述工具。然后，軸112穿過插管104，切削刀具120延伸到插管104的遠(yuǎn)端之外。然后，切削刀具112樞轉(zhuǎn)到需要的位置，即在0-90°之間的任意位置。
醫(yī)生通過沿著凸輪表面和凸輪隨動件的完全范圍掃掠軸112來操縱切削刀具120。止動塊102用于限制軸112沿著插管104的平移運(yùn)動，凸耳或齒108將軸112的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動限制在插管104內(nèi)，以形成預(yù)定大小和形狀的空洞。因?yàn)樗纬傻目斩词且恢碌暮途哂蓄A(yù)定大小和形狀的，所以在切削和形成空洞過程中不需要進(jìn)行顯像。對透視法或其他顯像技術(shù)的需要由此減少了，從而限制了病人暴露在輻射或染料下。在完成上述程序時，切削刀具112返回到非展開位置，且插管104和工具100撤回。
C.轉(zhuǎn)彎和漸縮主干實(shí)施例圖15和16描繪了用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的工具200的一個可選實(shí)施例。在這個實(shí)施例中，主干232是漸縮的，并相對于圖4-9中示出的實(shí)施例旋轉(zhuǎn)90°，使得當(dāng)?shù)毒?20展開在從軸212的軸線S起的90°角度時，主干的最大寬度W垂直于軸212的軸線S。
這種配置使得在刮削和切削期間盤234和主干232與骨骼接觸的組合表面積最小，因此使得傳遞給鉸接機(jī)構(gòu)的相當(dāng)大的作用力和應(yīng)力最少化。
盤234具有設(shè)置為圓頂形的凸起的前表面248。優(yōu)選的是，盤234的直徑大致與軸212的直徑相同，從而使得在切削期間在刀具220上的應(yīng)力最小，并使得刀具220能很容易通過插管。圓頂結(jié)構(gòu)有利于通過在骨骼上產(chǎn)生杠桿作用來切削和刮削骨骼，所述杠桿作用允許刀具220很容易從骨骼滾動出來。圓頂結(jié)構(gòu)允許刀具很容易從骨骼脫開，并很容易撤回地從骨骼分離。
盤234提供了360°切削表面，并允許當(dāng)如前所述展開在需要的角度A時，切削盤234進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
D.圓錐形主干結(jié)構(gòu)圖17和18描繪了用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的工具300的另一可選實(shí)施例。在這個實(shí)施例中，主干332是類似于圖15和16中的實(shí)施例的傾斜形狀，但它是圓錐形的。
主干332也承載允許類似于圖15和16的實(shí)施例的平移和旋轉(zhuǎn)切削的圓頂形狀盤334。
使得盤334和主干332的組合切削表面最小，并將它設(shè)計(jì)為通過使得在所有方向上骨骼里的接觸面積最小來減小在鉸接機(jī)構(gòu)上的作用力和應(yīng)力。相同的輪廓(錐形主干332的對稱橫截面)提供給了骨骼，而不管施加的是否是推或拉(平移)力、轉(zhuǎn)動(旋轉(zhuǎn))力或以上兩種力的組合。
II致動器機(jī)構(gòu)A.指輪實(shí)施例圖19-22描繪了用于和空洞形成工具一起使用的致動器機(jī)構(gòu)的一個實(shí)施例。致動器機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)動作轉(zhuǎn)換為平移運(yùn)動，以控制切削刀具的展開。只是描繪而不是意圖限制，致動器機(jī)構(gòu)描繪為具有圖4-9實(shí)施例的切削刀具120。
致動器機(jī)構(gòu)提供了指輪150、插入件或蓋152、法蘭154、柱塞桿156以及旋轉(zhuǎn)止動塊158。指輪150、蓋152、法蘭154、柱塞桿156和止動塊158可以由任何合適的金屬制成。指輪以自由浮動的方式坐在手柄18的槽160內(nèi)。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，手柄18由高強(qiáng)度且耐用的聚合物塑料制成。
指輪150至少部分地從手柄18伸出，以便由使用者的拇指或食指操作，如圖19所示。希望的是，指輪150包括容易握住和操作目的的凹槽或壓花。雖然指輪150可以構(gòu)造為用于手動操作，但是應(yīng)該認(rèn)識到，致動器也可以電力驅(qū)動。蓋152坐在指輪150內(nèi)，并希望的是有螺紋的或其他的適合于接合輪150，以便與輪150一起移動。蓋152例如通過焊接連接到柱塞桿156上。傳動比以及由此傳遞的力矩量可以通過改變蓋152的螺紋的螺距來進(jìn)行控制。
柱塞桿156如此設(shè)置大小并構(gòu)造為坐在軸112內(nèi)，并延伸通過在蓋152和指輪150中的內(nèi)孔而到軸112和指輪150之外。在所繪出的實(shí)施例中，指輪150和軸112在手柄18上偏移地定位，以將軸112置于食指和中指之間，如圖19所示。如圖21所示，柱塞桿156的遠(yuǎn)端連接到系繩166上。系繩160環(huán)繞穿過切削刀具120上在銷126下面的孔168，并被壓緊在或焊接到柱塞桿156上。柱塞桿156的運(yùn)動調(diào)節(jié)在系繩160上的壓力，以便在展開和非展開位置之間啟動刀具120。在銷126斷裂或失效的情況下，系繩160將會使得刀具120保持連接到軸112上，從而允許很容易取出。這防止了零件在拆卸中被遺留下來，從而提供了另一安全技術(shù)特征。
雖然所描繪的實(shí)施例顯示了刀具120連接到軸112上且另外地通過桿156系到軸112上，但是應(yīng)該理解，刀具120可以另外地通過各種方法中的任一方法系到軸112上，以便如果連接元件(例如銷126)變得不能正常工作時，刀具120保持系接到軸112上。例如，在一個可選實(shí)施例中，刀具120另外地通過線纜或滑輪(未示出)系接到軸112上。
法蘭154坐在手柄18內(nèi)的凹槽170里，并例如通過焊接或通過過盈配合或壓力配合連接到軸112上。希望的是，法蘭154包括偏置的孔，使得僅僅存在一種方式使得它可以坐在凹槽170里。法蘭154在手柄18內(nèi)接合軸112，并設(shè)置尺寸和構(gòu)造為基本防止軸112的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
在所繪出的實(shí)施例中，桿156具有矩形端部172，并構(gòu)造為穿過在止動塊158里的互補(bǔ)矩形開口174。止動塊158接合桿156，以防止在啟動期間桿156的旋轉(zhuǎn)。止動塊156安裝到柱塞桿156上并坐在凹槽160外面并靠在凹槽160上。金屬止動塊158靠在塑料凹槽160上的配置形成了額外的摩擦力，以提供了額外的強(qiáng)度和加強(qiáng)作用，并用于限制傳遞到柱塞桿156的力矩量。
指輪150沿著第一方向的旋轉(zhuǎn)使得柱塞桿156在第一方向上沿著軸112前進(jìn)，以便減小在繩166上的張力并啟動切削刀具120的展開。指輪150沿著相反方向的旋轉(zhuǎn)使得柱塞桿在相反方向上在軸112內(nèi)前進(jìn)，并增加了在繩166上的張力以便使得切削刀具120從展開位置啟動到非展開位置。這種配置將指輪150的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為柱塞桿156的平移運(yùn)動。
在一個可選實(shí)施例中，如圖22所示，杠桿176以鉸接的方式連接到柱塞桿156上。杠桿176沿著第一方向的運(yùn)動使得柱塞沿著第一方向前進(jìn)，以展開切削刀具120，杠桿176沿著相反方向的運(yùn)動使得柱塞156沿著第二方向前進(jìn)，以將切削刀具120從展開位置移動到非展開位置。以這種方式，杠桿176允許醫(yī)生連續(xù)地且方便地移動刀具120本身，而不用移動軸112，從而形成往復(fù)切削動作。
B.齒輪實(shí)施例圖23-25描繪了類似于圖19-21的實(shí)施例的致動器的實(shí)施例。所述致動器提供了一系列齒輪，該系列齒輪相互作用從而將旋轉(zhuǎn)動作轉(zhuǎn)換為平移動作。
中心齒輪178在結(jié)構(gòu)和功能上都類似于如圖19-21所示的指輪150。中心齒輪178和軸112沿著手柄18的底部居中對齊以便將軸112置于中指和無名指之間。
控制按鈕180A和180B設(shè)置在手柄18的每個端部處，以通過使用者的拇指來啟動。可選擇的是，控制按鈕180A和180B可以通過馬達(dá)來驅(qū)動。每個控制按鈕180A和180B都限定一個齒輪，該齒輪啟動定位在控制按鈕180A和180B之間的對應(yīng)的中間齒輪182A或182B以及中心齒輪178?？刂瓢粹o180A或180B的旋轉(zhuǎn)啟動了對應(yīng)的中間齒輪182A或182B和中心齒輪178。從而，控制按鈕180的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動被轉(zhuǎn)換為柱塞桿156的平移運(yùn)動，這類似于前面的實(shí)施例。
對稱的設(shè)計(jì)是為了容易地由右手或左手來使用。此外，對稱設(shè)計(jì)允許很容易地旋轉(zhuǎn)手柄18。
在使用中，將軸112送進(jìn)穿過插管104。切削刀具120延伸到插管104的遠(yuǎn)端之外。旋轉(zhuǎn)控制按鈕180A或180B，以將切削刀具130展開到需要的角度。然后醫(yī)生通過執(zhí)行一系列的軸112的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來形成了需要的空洞。然后，醫(yī)生將切削刀具120返回到非展開位置。
如果需要的話，手柄18然后可以旋轉(zhuǎn)180°。然后，操縱相對的控制按鈕180A或180B，以再次將切削刀具120展開到一個需要的角度，并可以執(zhí)行另一系列的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
一旦形成了需要的空洞，醫(yī)生將刀具120返回到非展開位置。工具100從病人收撤回來。然后，醫(yī)生通過用骨骼粘固粉或骨骼替代物填充空洞、取下插管104以及閉合切口而完成了程序。
可以通過改變傳動比來控制切削的速度和/或力。通過改變螺釘螺紋螺距或齒輪傳動比來改變力。可以通過手動或機(jī)械地改變啟動的速度來改變動作的速度(即，啟動速度)。
III.機(jī)械空洞生成器的可選實(shí)施例
A.形狀記憶合金(shape memory alloys)圖26-28描繪了采用由形狀記憶合金制成的切削刀具720的工具700的一個實(shí)施例。使用形狀記憶合金允許儀器更小，這是因?yàn)椴辉傩枰q接機(jī)構(gòu)來啟動刀具。較小的儀器會更加安全，并可以進(jìn)入位于在脊柱里的更高位置的更小脊椎體里。較小的儀器也具有較小侵害性，對病人會造成較少的創(chuàng)傷，使得恢復(fù)時間更快。
提供了由例如鎳鈦諾的形狀記憶合金制成的可延展的桿701。應(yīng)該理解的是，桿701可以具有各種不同直徑、刀具結(jié)構(gòu)和啟動角度。桿701具有可延展或伸直狀態(tài)(圖26和27)和啟動或鉸接預(yù)定的希望狀態(tài)(圖28)。桿701如此設(shè)置尺寸并構(gòu)造為處于伸直或可延展?fàn)顟B(tài)穿過插管104進(jìn)入脊椎或任意骨骼表面。一旦插入到骨骼里，由于病人體溫或者通過電脈沖(例如冷卻、加熱、電壓等)，桿701就返回到它的預(yù)定的、希望的記憶形狀。例如，桿701的遠(yuǎn)端被啟動到一定角度，例如90°，以便形成形成切削刀具的彎頭，如圖28所示。在一個有代表性的實(shí)施例中，從桿的遠(yuǎn)端到彎曲的長度是大約0.5cm。通過前面所述的旋轉(zhuǎn)動作或推拉動作或者上述兩種動作的組合完成骨骼的切削。希望的是，桿701包括內(nèi)腔703，該內(nèi)腔703允許引入冷卻或加熱介質(zhì)(S)例如鹽水，以將桿701返回到伸直狀態(tài)，以允許很容易的撤回。
在另一實(shí)施例中，桿701由具有激活溫度的形狀記憶合金制成，該激活溫度等于室溫，即，桿701在室溫下是處于充分奧氏體狀態(tài)。因此，桿701被完全地鉸接到它的室溫下的預(yù)定形狀。桿701在插入到骨骼之前被冷卻到馬氏體狀態(tài)(可延展?fàn)顟B(tài))，以允許很容易地插入。當(dāng)桿701返回到室溫時，它被鉸接(articulate)到預(yù)定的希望的位置。這就確保切削刀具720的近端獲得了完全的激活，而不必依賴于來自桿701的遠(yuǎn)端(其與病人接觸)或者任何外面的裝置(例如，熱、電壓等)的熱傳遞。內(nèi)腔703設(shè)置在桿701里，以便有利于將冷卻介質(zhì)例如冷卻鹽水引入以去激活材料，允許很容易的撤回。在另一可選實(shí)施例中，所述合金是具有超級彈性的，插管104限制了預(yù)先彎曲活成形的切削刀具720，直到啟動機(jī)構(gòu)展開了切削刀具720，以便延伸出插管104之外(見圖35A活35B)。
在另一可選實(shí)施例中，桿701可以用于伸直插管104，該插管104由形狀記憶合金制成。在這個實(shí)施例中，切削刀具設(shè)置在形狀記憶插管104上(未示出)。使得插管104具有彎曲的刀具，桿701以可移動的方式設(shè)置在插管104內(nèi)，以通過在插管104內(nèi)充分接合桿701(即，通過推桿701)來伸直插管104，并通過在桿701上拉回允許插管104和切削刀具720彎曲或鉸接。希望的是，桿701由剛性金屬制成，例如不銹鋼。
在另一實(shí)施例中，合金的激活溫度設(shè)定在高于體溫的一定溫度。在這個實(shí)施例中，桿701是可延展的，以便于插入和撤回。桿701僅僅通過施加熱或電壓才能被充分激活到預(yù)定形狀。這允許使用電位器或其他合適設(shè)備來控制桿701的狀態(tài)從可延展形狀改變?yōu)轭A(yù)定形狀，或者在其間的任意百分比處的形狀。
通過在近端(未示出)上的標(biāo)準(zhǔn)方形驅(qū)動器(square drive)或Hudson類型整形外科裝配件，桿701可以連接到手柄上。力矩調(diào)節(jié)手柄可以配合到桿701上，以便允許限制力矩旋轉(zhuǎn)刮削。
在一個實(shí)施例中，桿701以固定的方式連接到或以其他方式連接到具有致動器機(jī)構(gòu)的手柄18上。例如，在所繪出的實(shí)施例中，桿701連接到指旋螺桿152上，并由類似于圖19和20所描繪的機(jī)構(gòu)的致動器機(jī)構(gòu)來驅(qū)動。通過致動器機(jī)構(gòu)在插管104內(nèi)部啟動桿701(沿著前后方向運(yùn)動)。這允許切削刀具720處于可延展?fàn)顟B(tài)下在插管104內(nèi)部撤回(圖26)，以便容易插入和撤回，然后，切削刀具720在骨骼里延伸到插管104的遠(yuǎn)端之外，并被啟動以進(jìn)行使用(圖28)。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，手柄18包括呂埃爾(luer)裝配件705。所述裝配件705設(shè)置尺寸和結(jié)構(gòu)為與在例如注射器709的流體引入設(shè)備上的互補(bǔ)流體裝配件707相配合，以在內(nèi)腔703和流體引入設(shè)備709之間建立流體連通。例如冷卻或加熱鹽水的流體可以從注射器709通過桿內(nèi)腔703而引入，以控制桿701在可延展(去激活)和激活狀態(tài)之間的運(yùn)動。
在一個可選實(shí)施例中，如圖29-30所示，希望的結(jié)構(gòu)的切削刀具720A形成在可延展桿701的遠(yuǎn)端。刀具720A可以是焊接到桿701上的一個分離件，或者刀具720A可以刻在或以其他方式形成在桿701上，例如通過傳統(tǒng)加工技術(shù)形成。在所繪出的實(shí)施例中，切削刀具720A是圓錐形主干和圓頂盤的結(jié)構(gòu)，其類似于圖17和18所描繪的實(shí)施例。然而，顯而易見的是，切削刀具720A的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)執(zhí)行的程序和/或適應(yīng)各解剖結(jié)構(gòu)而改變。在一個實(shí)施例中，包括切削刀具720A的整個桿701由形狀記憶合金制成。桿701由可延展?fàn)顟B(tài)(圖29)屈服轉(zhuǎn)變(yield)為激活狀態(tài)(圖30)，如前所述。希望的是，桿701包括內(nèi)腔703，以允許引入流體介質(zhì)，以控制在去激活和激活狀態(tài)之間的移動，同樣如前所述。
在一個可選實(shí)施例中，如圖31和32所描繪，桿701的刀具720A和遠(yuǎn)端部分711由形狀記憶合金制成。桿體713由任意合適的生物相容的、外科手術(shù)等級材料制成。承載著切削刀具720A的遠(yuǎn)端部分711焊接到或以其他方式固定到桿體713上。桿701的遠(yuǎn)端部分711從可延展?fàn)顟B(tài)(圖31)屈服轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顮顟B(tài)(圖32)。希望的是，桿701包括內(nèi)腔703，以允許引入流體介質(zhì)，以控制在去激活和激活狀態(tài)之間的運(yùn)動。在一個可選實(shí)施例中，桿701可以包括一對內(nèi)腔714，使得流體介質(zhì)可以通過軸112循環(huán)，并希望的是通過切削刀具720(見圖33)。在另一可選實(shí)施例中，桿701可以包括通孔703A，以容納更多的熱流(見圖34)。
B.可選擇的機(jī)械空洞生成器圖36顯示了用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的機(jī)械工具400的一個可選實(shí)施例。軸412在軸412的端部承載有鋒利、堅(jiān)固的金屬彈簧420。軸412可以相對彈簧420的方向旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致彈簧420以擴(kuò)展的方式切削骨骼(或其他組織)。工具400如此設(shè)置尺寸和結(jié)構(gòu)以便通過插管(未示出)，其中彈簧420延伸到插管之外，軸412一次中旋轉(zhuǎn)進(jìn)入組織一短的距離。然后，可以撤回軸412，以去除任何捕捉的組織。如果沒有捕捉到組織，工具400重新更進(jìn)一步引入到組織中，并再次嘗試去除組織。工具400也可以用于松開組織，以允許通過其他機(jī)械工具更好地切削和/或去除。
圖37顯示了用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的機(jī)械工具500的另一實(shí)施例。兩個或更多指狀元件520承載在軸512的遠(yuǎn)端上。優(yōu)選的是，軸512承載有四個指狀元件520，兩個指狀元件520彼此面對。指狀元件520通過插管(未示出)引入到組織中，然后以機(jī)械方式用滑輪類型系統(tǒng)或其他類似系統(tǒng)閉合，以抓取組織以抽出。希望的是，指狀元件520適于當(dāng)空洞的尺寸增大時也進(jìn)一步擴(kuò)展。顯而易見的是，可以選擇指狀元件520的長度，以使其適合要使用的用途和具體的各個解剖結(jié)構(gòu)。
圖38和39顯示了用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的機(jī)械工具600的另一實(shí)施例。所述工具包括承載在軸612的遠(yuǎn)端上的鉸接空洞形成設(shè)備620。空洞形成設(shè)備620可以用于形成空洞或疏松組織以允許通過其他機(jī)械工具更好地切削和去除。
空洞形成設(shè)備620提供了可以調(diào)節(jié)設(shè)備620的高度。定位桿621連接到設(shè)備620上，用于擴(kuò)展和收縮設(shè)備620。可以通過拉回桿621以增加高度H，通過推出桿以降低設(shè)備620的高度，從而來調(diào)節(jié)高度。校準(zhǔn)標(biāo)記(未示出)可以設(shè)置在桿手柄上，以當(dāng)桿621拉回或前進(jìn)時指示設(shè)備620的尺寸。也可以選擇高度H，以適合于要使用的用途和具體的各個解剖結(jié)構(gòu)。
圖40顯示了類似于圖35和36的實(shí)施例，但是另外提供了一個彈簧刀具或一系列彈簧刀具623，以便于更有效(aggressive)地切削。彈簧刀具623連接到在插管外的最后刀具上，并且希望的是預(yù)先彎曲以平行于端板切削。
IV.在骨骼里形成空洞可以組合使用所描繪類型的兩個或多個不同的機(jī)械切削工具，以在目標(biāo)骨骼里形成需要尺寸和結(jié)構(gòu)的腔室或空洞。另外，一個或多個機(jī)械切削工具可以和一個或多個可膨脹空洞形成工具組合使用，以形成需要的空洞。用于在骨骼里形成內(nèi)的可膨脹機(jī)構(gòu)在如下文獻(xiàn)中進(jìn)行了描述，即美國專利4,969,888、5,827,289、5,972,015、6,235,043、6,248,110和6,607,544，所有這些文獻(xiàn)都作為參考結(jié)合。
骨折的復(fù)位和缺陷的糾正受到各種因素影響，其包括但不限于，骨折的劇烈程度、骨骼質(zhì)量(例如骨質(zhì)疏松癥、骨癌、類固醇引發(fā)的骨質(zhì)疏松癥)以及愈合。在一些骨折中，通過一個區(qū)域或多個區(qū)域的硬骨骼可以使得可膨脹結(jié)構(gòu)的膨脹變形。這會在可膨脹結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生高壓，并使得在可膨脹結(jié)構(gòu)內(nèi)的膨脹介質(zhì)的體積很小。使用機(jī)械切削工具以有選擇的破斷開硬骨骼區(qū)域?qū)⒃试S可膨脹結(jié)構(gòu)取得更一致和可靠的骨折復(fù)位。機(jī)械切削或刮削工具將斷開骨骼，但是需要可膨脹結(jié)構(gòu)以整體地終板復(fù)位(en-masse endplate)和正畸。
在使用中，通過本領(lǐng)域里公知的技術(shù)、使用傳統(tǒng)進(jìn)入插管開出骨骼的進(jìn)入路徑。第一空洞生成器可以是機(jī)械切削工具或可膨脹結(jié)構(gòu)，第一空洞生成器然后被引入到骨骼里以形成空洞。然后，移去第一空洞生成器。第二空洞生成器可以和第一空洞生成器相同或者不同，第二空洞生成器然后插入到骨骼里以加大或進(jìn)一步形成空洞以形成需要尺寸和結(jié)構(gòu)的空洞。如果需要的話，第三空洞生成器可以是與第一和/或第二空洞生成器相同或不同，第三空洞生成器然后可以引入以進(jìn)一步加大和形成空洞，然后去除第三空洞生成器。希望的是，例如骨骼粘固粉或骨骼替代物的填充材料然后注射或以其他方式引入到空洞中以填充空洞。
在一個實(shí)施例中，如圖41A-41D所示，第一機(jī)械切削工具800A和第二機(jī)械切削工具800B在尺寸和/或結(jié)構(gòu)上可以和第一切削工具800A不同，第一機(jī)械切削工具800A和第二機(jī)械切削工具800B用于形成具有需要尺寸和結(jié)構(gòu)的空洞802。進(jìn)入插管802經(jīng)皮引入以z在骨骼，例如脊椎142中提供進(jìn)入路徑(圖41A)。第一機(jī)械切削工具800A被通過插管104引入到脊椎142的松質(zhì)骨骼39里。以一系列縱向和/或旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動來操作切削刀具820A，以在松質(zhì)骨骼39里形成空洞802(圖41B)。然后，移去第一切削工具800A。然后，引入第二機(jī)械切削工具800B，并以一系列縱向和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)行操縱(圖41C)。希望的是，第二切削工具800B具有不同尺寸和/或結(jié)構(gòu)的切削刀具820B，以加大和/或以其他方式進(jìn)一步形成由第一工具800A形成的空洞802。例如，在所繪出的實(shí)施例中，第二切削工具800B具有高度大于第一切削刀具820A的切削刀具820B，以加大空洞802，但是其結(jié)構(gòu)卻類似。然后，移去第二切削工具800B。然后，例如骨骼粘固粉或骨骼替代物的填充材料804可以引入到空洞802中，以填充空洞802里(圖41D)。
可選擇的是，如圖42A-42E所示，在去除第二切削工具800B之后，可膨脹結(jié)構(gòu)900可以通過插管104引入并膨脹，以加大和/或進(jìn)一步形成由第一和第二機(jī)械切削工具802A和802B所形成的空洞802。雖然在所描繪的實(shí)施例中可膨脹結(jié)構(gòu)900采用適于通過壓縮松質(zhì)骨骼而擴(kuò)展或形成空洞的氣球的形式，但是可膨脹結(jié)構(gòu)900可以是任何合適的設(shè)備，該設(shè)備能擴(kuò)展以加大和/或進(jìn)一步形成空洞。例如，可膨脹結(jié)構(gòu)900也可以是機(jī)械千斤頂、收縮器或彈簧。希望的是，可膨脹結(jié)構(gòu)900具有允許可膨脹結(jié)構(gòu)900通過插管104插入的折疊狀態(tài)和膨脹狀態(tài)，在膨脹狀態(tài)中在松質(zhì)骨骼39內(nèi)的膨脹時，可膨脹結(jié)構(gòu)900使得松質(zhì)骨骼39變致密。然后，移去可膨脹結(jié)構(gòu)900。然后，可以填充空洞802，如前所述。
在另一實(shí)施例中，如圖43A-43D所示，第一可膨脹結(jié)構(gòu)900A和第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B在尺寸和/或結(jié)構(gòu)上可以和第一可膨脹結(jié)構(gòu)900A不同，第一可膨脹結(jié)構(gòu)900A和第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B用于形成具有需要尺寸和結(jié)構(gòu)的空洞802。進(jìn)入插管802經(jīng)皮引入以在脊椎142中提供進(jìn)入路徑(圖43A)。第一可膨脹結(jié)構(gòu)900A通過插管104在處于折疊狀態(tài)下被引入到脊椎142的松質(zhì)骨骼39里。然后，可膨脹結(jié)構(gòu)900A膨脹以在松質(zhì)骨骼39里形成空洞802(圖43B)。然后，移去第一可膨脹結(jié)構(gòu)900A。然后，引入第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B，并使其膨脹(圖43C)。希望的是，第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B具有不同尺寸和/或結(jié)構(gòu)，使得第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B的膨脹加大和/或以其他方式進(jìn)一步形成了由第一可膨脹結(jié)構(gòu)900A形成的空洞802。例如，在所繪出的實(shí)施例中，第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B具有較大的體積，但是其結(jié)構(gòu)卻類似。然而，應(yīng)該理解，第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B可以是與第一可膨脹結(jié)構(gòu)900A相比不同的結(jié)構(gòu)。然后，移去第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B。然后，例如骨骼粘固粉或骨骼替代物的填充材料804可以引入到空洞802中，以填充空洞802里(圖43D)。
可選擇的是，如圖44A-44E所示，在移去第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B之后，如果需要的話，可以通過插管104引入機(jī)械切削工具800，以加大和/或進(jìn)一步形成由第一和第二可膨脹結(jié)構(gòu)900A和900B形成的空洞802。然后，移去切削工具800。然后，可以如前所述填充空洞802。
圖45A-45E描繪了另一種在骨骼內(nèi)形成具有需要的尺寸和結(jié)構(gòu)的空洞802的方法。進(jìn)入插管104經(jīng)皮引入以提供進(jìn)入脊椎142的進(jìn)入路徑(圖45A)。第一可膨脹結(jié)構(gòu)900A通過插管104在折疊狀態(tài)下引入到脊椎142的松質(zhì)骨骼39里。然后，可膨脹結(jié)構(gòu)900A膨脹以在松質(zhì)骨骼39里形成空洞802(圖45B)。因?yàn)樗少|(zhì)骨骼39的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以有些致密，所以可膨脹結(jié)構(gòu)900A充分致密松質(zhì)骨骼39以允許可膨脹體900A的充分膨脹是困難的。這可能會出現(xiàn)在年老的骨折或在已經(jīng)受到外傷損害的正常骨骼上，它不必一定是骨質(zhì)疏松的。在這種情況下，可膨脹結(jié)構(gòu)900A優(yōu)選地以根據(jù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的密度沿著給定的方向膨脹，但是不能夠膨脹到它的充分完成的形狀，如圖45B所示。然后，移去第一可膨脹結(jié)構(gòu)900A。
然后，引入機(jī)械切削工具800(圖45C)。以一系列縱向和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動操縱切削刀具820，以加大和/或以其他方式進(jìn)一步形成由可膨脹結(jié)構(gòu)900A形成的空洞802。然后，移去切削工具800。
如果需要的話，第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B可以是具有和第一可膨脹結(jié)構(gòu)900A不同的尺寸和/或結(jié)構(gòu)，然后在填充空洞802之前引入第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B(圖45D)。使用切削工具800以斷開或切削網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并膨脹空洞802，這允許第二可膨脹結(jié)構(gòu)900A充分膨脹。然后，第二可膨脹結(jié)構(gòu)900A膨脹以加大和/或以其他方式進(jìn)一步形成以前形成的空洞802。然后，移去第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B?？蛇x擇的是，不用第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B，而可以重新引入、重新膨脹并然后去除第一可膨脹結(jié)構(gòu)900A。然后，可以引入填充材料804到空洞802中以填充空洞(圖45E)。
在圖46A-46E所示出的一個可選實(shí)施例中，進(jìn)入插管104經(jīng)皮引入以提供進(jìn)入到脊椎104的進(jìn)入路徑(圖46A)?？膳蛎浗Y(jié)構(gòu)900被引入和膨脹，以在松質(zhì)骨骼39里形成空洞802(圖46B)。然后，去除第一可膨脹結(jié)構(gòu)900A。
然后，引入第一機(jī)械切削工具800A(圖46C)。以一系列縱向和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動操縱切削刀具820A，以加大和/或以其他方式進(jìn)一步形成由可膨脹結(jié)構(gòu)900形成的空洞802。然后，移去切削工具800。
如果需要的話，第二機(jī)械切削工具800B可以是具有與第一機(jī)械切削工具800A相比不同尺寸和/或結(jié)構(gòu)，然后在填充空洞802之前引入第二機(jī)械切削工具800B(圖46D)。以一系列縱向和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動操縱切削刀具820B，以加大和/或以其他方式進(jìn)一步形成由可膨脹結(jié)構(gòu)900和第一切削工具800A形成的空洞802。然后，移去第二切削工具800B。然后可以將填充材料804引入到空洞802中，以填充空洞802(圖46E)。
在圖47A-47E所示的一種可選方法中，引入第一機(jī)械切削工具800A并以一系列縱向和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動操縱第一機(jī)械切削工具800A以形成空洞802。然后，移去第一切削工具800A。然后，可膨脹結(jié)構(gòu)900被引入和膨脹以加大和/或以其他方式進(jìn)一步形成由第一切削工具800A形成的空洞802。然后，移去可膨脹結(jié)構(gòu)900。
如果需要的話，第二機(jī)械切削工具800B可以具有和第一機(jī)械切削工具800A相比不同的尺寸和/或結(jié)構(gòu)，然后在填充空洞802之前引入第二機(jī)械切削工具800B。以一系列縱向和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來操縱切削刀具820B，以加大和/或以其他方式進(jìn)一步形成由可膨脹結(jié)構(gòu)900A和第一切削工具802A形成的空洞802。然后，移去第二切削工具802B。然后可以將填充材料804引入到空洞802中以填充空洞802。
可選擇的是，如圖48A-48E所示，沒有用第二機(jī)械切削刀具，而將第二可膨脹結(jié)構(gòu)900B插入并膨脹以加大和/或以其他方式進(jìn)一步形成由第一可膨脹結(jié)構(gòu)900A和第一切削工具800A形成的空洞。
權(quán)利要求
1.一種用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的工具，包括包括內(nèi)腔的軸組件；用于接觸骨骼的刀具，其連接到軸上；以及在內(nèi)腔內(nèi)部能滑動的桿，所述桿束縛到刀具上。
2.一種用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的工具，包括包括內(nèi)腔的軸；以及用于接觸骨骼的刀具，其通過連接元件連接到軸上，所述刀具附加束縛到軸上，使得如果連接元件變得不能工作，刀具保持束縛到軸上。
3.一種用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的工具，包括插管；具有手柄的軸，其尺寸和結(jié)構(gòu)構(gòu)造為穿過所述插管；以及手柄遠(yuǎn)端的軸上的突起，其沿徑向從軸伸出，所述突起將軸的向前運(yùn)動限制在插管內(nèi)。
全文摘要
提供了用于在身體內(nèi)部區(qū)域里形成空洞的工具的切削刀具(20、120、220、300、620、720、820)的幾個實(shí)施例。切削刀具提供了旋轉(zhuǎn)和平移切削。用于展開切削刀具的致動器機(jī)構(gòu)(22、150、180A)將輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為柱塞桿(156)的平移運(yùn)動。當(dāng)切削刀具從第一非展開位置變?yōu)榈诙归_位置以及從第二展開位置變?yōu)榈谝环钦归_位置時，致動器機(jī)構(gòu)提供了有效的切削作用。在骨骼里形成空洞的方法提供了一種或多個機(jī)械切削工具，該機(jī)械切削工具可以與一個或多個可膨脹空洞形成結(jié)構(gòu)組合使用以形成需要尺寸和結(jié)構(gòu)的空洞。
文檔編號A61B17/16GK1845709SQ200480025208
公開日2006年10月11日 申請日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月3日
發(fā)明者理查德·W·萊恩, 布賴斯·安東·韋, 德里克·S·羅思韋爾, 阿爾貝托·R·坎圖, 阿夫拉姆·阿蘭·艾迪丁, 馬克·A·賴?yán)? 阿里·斯霍爾滕 申請人:科豐公司