[发明专利]超声外科器械

说明书

背景技术

本发明总体涉及超声外科器械。包括空芯器械和实芯器械在内的超声器械用于安全有效地治疗许多病症。超声器械，尤其是实芯超声器械是有利的，因为它们可以向外科手术末端执行器传输超声频率的机械振动，以这种形式的能量切割和/或凝结有机组织。当以合适的能量级传输至有机组织并且使用合适的末端执行器时，超声振动可用于切割、解剖、拉升或烧灼组织或用于使肌肉组织与骨骼分离。由于通过波导管从超声转换器可传输至外科手术末端执行器的超声能量的量，使用实芯技术的超声器械尤其有利。此类器械可用于开放性手术或微创手术，例如内窥镜手术或腹腔镜手术，其中末端执行器穿过套针到达外科手术部位。

以超声频率激活此类器械的末端执行器(例如，切割超声刀)可引发纵向振动，该纵向振动在相邻组织内产生局部热量。由于超声器械的该特性，因此具体的超声驱动的末端执行器可设计成执行许多功能，包括(例如)切割和凝结。例如，通过电激活换能器在外科手术末端执行器中引发超声振动。换能器可由器械手柄中的一个或多个压电元件或磁致伸缩元件构成。换能器产生的振动经由从换能器延伸至外科手术末端执行器的超声波导管传输至外科手术末端执行器。波导管和末端执行器被设计为与换能器以相同的频率共振。因此，当末端执行器连接到换能器时，整个系统的频率与换能器自身的频率相同。

末端执行器在顶端处的纵向超声振动的振幅d表现为共振频率的简单正弦曲线，用以下公式表示：

d＝A sin(ωt)

其中：

ω为2π乘以循环频率f的角频率f；并且

A为零至峰值振幅。

将末端执行器顶端的纵向偏移定义为峰到峰(p-t-p)振幅，其恰好为正弦波振幅的两倍或2A。通常，末端执行器可包括刀片，由于所述纵向偏移，该刀片可切割和/或凝结组织。公告于2001年9月4日、名称为“METHOD OF BALANCING ASYMMETRIC ULTRASONIC SURGICAL BLADES”的美国专利号6,283,981；公告于2001年10月30日、名称为“CURVED ULTRASONIC BLADE HAVING A TRAPEZOIDAL CROSS SECTION”的美国专利号6,309,400；公告于2002年8月20日、名称为“BALANCED ULTRASONIC BLADE INCLUDING A PLURALITY OF BALANCE ASYMMETRIES”的美国专利号6,436,115公开了各种超声外科器械，其整个公开内容以引证方式并入本申请。

发明内容

在一总体方面，各种实施例涉及包括换能器的超声外科器械，所述换能器能够沿着纵向轴线产生预定频率的振动。在多个实施例中，超声刀沿着纵向轴线延伸，并连接到换能器。在多个实施例中，超声刀包括具有近端和远端的主体，其中所述远端能由换能器所生成的振动而相对于所述纵向轴线运动。

附图说明

各种实施例的特征在所附权利要求书中进行了详细描述。然而，参考结合下面附图的随后的详细描述可最好地理解关于构成和操作方法的各种实施例及其目的和优点。

图1示出一超声外科器械系统的实施例。

图2示出一用于超声器械的连接件/接头的实施例。

图3为超声外科器械的末端执行器和波导管的示意图以及在波导管和末端执行器内生成的典型纵向应变图和纵向应力图。

图4为超声外科器械的换能器的示意图以及在换能器内生成的典型纵向应变图和纵向应力图。

图5为图3中所示末端执行器和波导管的示意图以及在波导管和末端执行器内生成的典型纵向位移图。

图6为图4中所示换能器的示意图以及在换能器内生成的典型纵向位移图。

图7为根据至少一个实施例的超声外科器械的换能器的示意图以及在换能器内生成的典型纵向应变图和纵向应力图。

图8示出一种包括具有不同厚度压电元件的换能器的实施例。

图9示出包括具有不同厚度压电元件的换能器的第二种实施例。

图10示出包括具有不同厚度压电元件的换能器的第三种实施例。

图11示出包括具有不同厚度压电元件的换能器的第四种实施例。

图12示出包括具有不同厚度压电元件的换能器的第五种实施例。

图13示出包括具有不同厚度压电元件的换能器的第六种实施例。