专利名称：用于切割和凝固组织的两用外科器械的制作方法用于切割和凝固组织的两用外科器械本发明整体涉及超声外科系统，更具体地讲，涉及允许外科医生执行组织切割和凝固的超声系统。多年以来，人们已开发出用于进行外科手术的许多不同类型的非超声动力切割器和剃刮装置。这些装置中的一些使用旋转式切割器械而其他装置使用往复式切割构件。例如，剃刀被广泛使用在关节镜式外科手术中。这些装置通常由电源、手持件和一次性端部执行器构成。端部执行器通常具有内管和外管。内管相对于外管转动并以其锋利的边缘切割组织。内管可连续转动或摆动。另外，此装置可使用穿过内管内部的抽吸通道。例如，授予McGurk-Burleson等人的美国专利No. 4，970, 354公开了一种非超声动力外科切割器械,该器械包括以剪切动作切割材料的旋转切割器。它使用可在外管内旋转的内部切割构件。这些装置缺乏凝固组织的能力。 授予Peyman等人的美国专利No. 3，776，238公开了一种眼科器械，其中通过内管尖端的截断动作切除组织，该内管抵靠着外管端部的内表面而移动。授予Kajiyama等人的美国专利No. 5，226，910公开了另一种具有内部构件的外科切割器械，该内部构件相对于外部构件移动，以切割进入外部构件中的小孔的组织。这些装置中的每一个同样缺乏凝固组织的能力。授予Wuchinich等人的美国专利No. 4，922，902公开了一种利用超声抽吸器以进行内窥镜式组织移除的方法和装置。该装置使用超声探针，该探针将适形的组织破裂并通过狭孔将其吸出。授予Spinosa等人的美国专利No. 4，634，420公开了一种从动物身上移除组织的装置和方法并包括具有针或探针的细长器械，该针或探针在横向上以超声频率振动。针的超声移动将组织破裂成碎片。可通过针内导管的抽吸将组织碎片从处理区域移除。授予Banko的美国专利No. 3，805，787还公开了另一种具有探针的超声器械，该探针具有屏蔽层，以缩小从探针顶端发出的超声能量束。在一个实施例中，该屏蔽层延伸经过探针的自由端以防止探针与组织接触。授予Davis的美国专利No. 5，213，569公开了一种聚焦超声能量的晶状体乳化针。可将聚焦表面倾斜、弯曲或小平面化。授予Wuchinich的美国专利No. 6，984，220和授予Easley的美国专利公布No. US 2005/0177184公开了超声组织解剖系统，该系统通过使用纵向扭转谐振器提供纵向和扭转组合运动。授予Zhou等人的美国专利公布No. US 2006/0030797 Al公开了一种整形外科装置，该装置具有驱动马达以驱动超声换能器和喇叭。在驱动马达和换能器之间设有适配器以用于将超声能量信号提供给换能器。虽然使用超声动力外科器械较之于传统机械动力的锯、钻和其他器械具有若干优点，但是由于在骨头/组织界面的摩擦发热导致的骨头和相邻组织中的温度上升可能仍然是一个显著的问题。当前的关节镜式外科工具包括冲头、往复式剃刀和射频(RF)装置。机械装置(诸如冲头和剃刀)产生最小的组织损伤，但是有时候会留下不可取的参差不齐的切割线。RF装置可产生平滑的切割线，也能消融大体积的软组织；然而它们却易于造成比机械装置更多的组织损伤。因而，能在不产生过量组织损伤的情况下形成光滑切割表面的同时提供增加的切割精度的装置应当是可取的。希望提供克服当前器械缺陷中的一些的超声外科器械。本文所述的超声外科器械克服了这些缺陷中的许多。上述讨论仅仅为了示出技术领域内目前存在缺点中的一些，而不应当视为对权利要求范围的否定。
在一个普遍方面，多种实施例涉及超声外科器械，该器械可能包括内有马达的壳体。切割刀可连接到马达并且可被支承以相对于壳体选择性地旋转行进。至少一个超声换能器可由壳体支承。超声刀可从至少一个超声换能器突出，使得超声刀同轴延伸穿过切割刀中的内腔，以突出穿过切割刀远端。结合本发明的另一个普遍方面，提供了可包括壳体的超声外科器械，该壳体支承 在其中的至少一个超声换能器。大致中空的超声刀可连接到至少一个超声换能器。切割刀可延伸穿过大致中空的超声刀。切割刀可具有组织切割远端，该远端从大致中空的超声刀的远端向外突出。马达可连接到切割刀，以用于转动在大致中空的超声刀内的切割刀。结合本发明的另一个普遍方面，提供了可包括支承马达的壳体的超声外科器械。切割刀可连接到马达并且可被支承以相对于壳体选择性旋转行进。至少一个超声换能器可由壳体支承并且具有从其突出的超声刀。超声刀可大致平行于切割刀。各种实施例的特征在所附权利要求书中进行了详细描述。然而结合以下描述和如下附图才能最好地理解多个实施例(对手术组织和方法来说皆是如此)以及其他目的和优点。图I是随本发明的非限制性外科器械实施例一起使用的本发明的外科控制系统实施例的不意图；图2是图I所示的外科器械的外护套和刀结构的一部分的局部透视图；图3是沿图2中的线3-3截取的图2的外护套和刀结构的剖视图；图4是图2和图3的外护套和刀结构的局部侧正视图；图5是本发明的另一个非限制性外护套和刀结构的局部透视图；图6是图5所示结构的外护套和超声刀的局部剖视图；图7是本发明的另一个非限制性外科器械实施例的剖视图；图8是本发明的另一个非限制性外科器械实施例的剖视图；图9是本发明的另一个非限制性外科器械实施例的剖视图；图10是本发明的另一个非限制性外科器械实施例的剖视图；图11是本发明的另一个非限制性外科器械实施例的剖视图；图12是示出在图11中的外科器械实施例使用的外护套和刀结构的一部分的透视图；图13是其部分以横截面示出的本发明的另一个非限制性外科器械实施例的侧正视图14是外护套以横截面示出的本发明的多种非限制性实施例的外护套组件和剃刀以及超声刀的分解组件视图；图15为图13的外科器械的分解组件视图；图16是超声刀与其连接的图13和图15的外科器械的一部分的剖视图；图17是外护套组件在超声刀上方滑动的图16的外科器械的另一个视图；图18是本发明的另一个非限制性外科器械实施例的剖视图；以及图19为沿着图18中的线19-19截取的图18的外科器械的剖面端视图。
本专利申请的所有者也拥有与本专利同一日期提交的以下美国专利申请，这些专利以引用方式相应地全部并入本文名称为“ULTRASONICALLY POWERED SURGICAL INSTRUMENTS WITH ROTATING⑶TTING IMPLEMENT”(具有旋转切割工具的超声动力外科器械)、代理人案卷号为END6688USNP/090341 的美国专利申请 No._；名称为“METHODS OF USING ULTRASONICALLY POWERED SURGICAL INSTRUMENTSWITH ROTATABLE⑶TTING MPLEMENTS”(使用具有旋转切割工具的超声动力外科器械的方法)、代理人案卷号为END6689USNP/090342的美国专利申请No._；名称为“SEAL ARRANGEMENTS FOR ULTRASONICALLY POWERED SURGICALINSTRUMENTS” (超声动力外科器械的密封构造)、代理人案卷号为END6690USNP/090343的美国专利申请No._；名称为“ULTRASONICSURGICAL INSTRUMENTS WITH ROTATABLE BLADE AND HOLLOWSHEATH ARRANGEMENTS”(具有可旋转刀片和中空护套构造的超声外科器械)、代理人案卷号为END6691USNP/090344的美国专利申请No._；名称为“ROTATABLECUTTING IMPLEMENT ARRANGEMENTS FOR ULTRASONICSURGICAL INSTRUMENTS”(超声外科器械的可旋转切割工具构造)、代理人案卷号为END6692USNP/090345 的美国专利申请 No._；名称为“ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENTS WITH PARTIALLY ROTATING BLADEAND FIXED PAD ARRANGEMENT”(具有部分旋转刀片和固定垫片构造的超声外科器械)、代理人案卷号为END6693USNP/090346的美国专利申请No._；名称为“OUTERSHEATH AND BLADE ARRANGEMENTS FOR ULTRASONIC SURGICALINSTRUMENTS” (超声外科器械的外护套和刀结构)，代理人案卷号为END6695USNP/090348的美国专利申请No._；名称为“ULTRASONICSURGICAL INSTRUMENTS WITH MOVING CUTTINGIMPLEMENT(具有移动切割工具的超声外科器械)，代理人案卷号为END6687USNP/090349的美国专利申请No._;以及名称为“ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT WITH COMB-LIKE TISSUE TRIMMINGDEVICE"(具有梳状组织修剪装置的超声外科器械)、代理人案卷号为END6686USNP/090367的美国专利申请No._。各种实施例涉及用于处理组织的设备、系统和方法。示出了许多特定的细节，从而得到对说明书中所述和附图中所示的实施例的整体结构、功能、制造和用途的彻底理解。然而，本领域技术人员将会理解，可以在没有这样的特定细节的情况下实施该实施例。在其他实例中，没有详细描述熟知的操作、部件和元件，以免使说明书中描述的实施例模糊不清。本领域普通技术人员将会理解，本文所述和所示的实施例是非限制性的实例，从而可以认识到，本文所公开的特定结构和功能细节可能是代表性的，并且不必限制实施例的范围，实施例的范围仅仅由所附的权利要求书限定。本说明书通篇引用的“各种实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”或“实施例”等，意味着结合所述实施例描述的具体特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，本说明书通篇出现的短语“在各种实施例中”、“在一些实施例中”、“在一个实施例中”或“在实施例中”等并不一定都指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，可按照任何合适的方式组合具体特征、结构或特性。因此，在没有限制的情况下，结合一个实施例示出或描述的具体特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其他实施例的特征、结构或特性结合。多个实施例涉及被构造为在外科手术期间施行组织解剖、切割和/或凝固的改良超声外科系统和器械以及因而所采用的切割工具。在一个实施例中，超声外科器械设备被构造为用于开放性外科手术中，但所述设备可应用于其他类型的手术(诸如关节镜、腹腔 镜、内窥镜和机器人辅助手术)中。选择性使用超声能量和选择性旋转切割/凝固工具和/或保护护套有利于多用途使用。应当理解，本文使用的术语“近端”和“远端”是相对于紧握手持件组件的临床医生而言的。因此，端部执行器相对于较近的手持件组件而言处于远端。还应当理解，为方便和清晰起见，本文根据临床医生紧握手持件组件的情况也使用诸如“顶部”和“底部”之类的空间术语。然而，外科器械在多个取向和位置中使用，并且这些术语并非意图进行限制，也并非绝对。图I以示意图形式示出了用于控制本发明的多种外科器械实施例的本发明的外科控制系统10的一个实施例。例如，外科控制系统10可包括将超声控制信号提供至超声外科器械100的超声发生器12。超声发生器12可通过电缆14连接到不可旋转地支承在超声外科器械100的壳体102内的超声换能器组件114。在一个实施例中，系统10还可包括马达控制系统20，该马达控制系统包括由电缆23连接到控制模块24的常规电源22以向其提供(例如)24V直流电。马达控制模块24可包括由得克萨斯州奥斯汀的美国国家仪器公司(National Instruments of Austin, Texas)制造的型号为 No. NI cRIO-9073 的控制模块。然而，可采用其他常规马达控制模块。电源22可由电缆25连接到马达驱动器26以向其提供24V直流电。马达驱动器26可包括由美国国家仪器公司(National Instruments)制造的马达驱动器。然而，可采用其他常规马达驱动器。控制模块24也可由电缆27连接到马达驱动器26以用于向其提供电力。常规的脚踏开关30或其他控制开关构造可由电缆31附接到控制模块24。如在下文中进一步详细地讨论，超声外科器械100可包括马达190，该马达具有与其相关的编码器194。马达190可包括由美国国家仪器公司(National Instruments)制造的型号为No. CTP12ELF10MAA00的马达。编码器194可包括由位于华盛顿温哥华的美国数字公司(U. S. Digital of Vancouver, Washington)制造的型号为 No. 197-I-D-D-B 的编码器。然而，可使用其他常规马达和常规编码器。编码器194可通过编码器电缆32连接到马达控制模块24并且马达190可通过电缆33连接到马达驱动器26。外科系统10还可包括可通过以太网电缆42与马达控制模块24通信的计算机40。如也可在图I中所见，马达控制系统20可容纳在机罩21中。为有利于系统的便携性，多个部件可通过可移除的电缆连接器附接到马达控制系统20。例如，脚踏开关30可通过电缆35附接到可拆卸电缆连接器37以利于将脚踏开关快速地附接到控制系统20。交流电能可通过常规插头/电缆50提供给电源22，该常规插头/电缆附接到可拆卸电缆连接器54而该电缆连接器又附接到电缆52。计算机40可具有附接到可拆卸电缆连接器62的电缆60，该可拆卸电缆连接器又连接到电缆42。编码器194可具有附接到可拆卸连接器72的编码器电缆70。同样，马达190可具有附接到可拆卸连接器72的电缆74。可拆卸连接器72可通过电缆32附接到控制模块24并且连接器72可通过电缆33附接到马达驱动器26。因而，电缆连接器72用于将编码器194连接到控制模块24并将马达190连接到马达驱动器26。电缆70和74可容纳在共同的护套76中。在多种实施例中，超声发生器12可包括超声发生器模块13和信号发生器模块15。参见图I。超声发生器模块13和/或信号发生器模块15可各自与超声发生器12整体地形成，或可提供为电连接到超声发生器12的单独的电路模块(显示为虚线，以示出此选择)。在一个实施例中，信号发生器模块15可与超声发生器模块13整体地形成。超声发生器12可包括位于发生器12控制台的前面板上的输入装置17。输入装置17可包括以已知方式产生适于对发生器12的操作进行编程的信号的任何合适装置。仍参照图1，电缆14可包括多个电导体，所述电导体用于将电能应用至超声换能器组件114的正⑴电极和负㈠电极。在可供选择的实施例中，超声驱动模块和/或马达驱动模块可支承在外科器械100内。已知多种形式的超声发生器、超声发生器模块和信号发生器模块。例如，此类装置在 2007 年 7 月 15 日提交的名称为 “Rotating Transducer Mount For UltrasonicSurgical Instruments”(超声外科器械的旋转换能器架)的共同拥有的美国专利申请No. 12/503, 770中有所公开。其他此类装置在以下全部以引用方式并入本文的美国专利中的一个或多个中有所公开美国专利No. 6，480，796 ( “Method for Improving theStart Up of an Ultrasonic System Under Zero Load Conditions，，(在零负载条件下改进超声系统的启动的方法))；美国专利No. 6,537,291 ( “Method for Detecting aLoose Blade in a Handle Connected to an Ultrasonic Surgical System，，(在连接至超声外科系统的柄部中检测松懈的刀片的方法))；美国专利No. 6，626，926 ( “Methodfor Driving an Ultrasonic System to Improve Acquisition of Blade ResonanceFrequency at Startup”(驱动超声系统以在启动时改进对刀片谐振频率的获取的方法))；美国专利 No. 6，633，234 ( “Method for Detecting Blade Breakage Using Rate and/or Impedance Information”(利用速率和/或阻抗信息检测刀片破损的方法))；美国专利 No. 6, 662, 127 ( “Method for Detecting Presence of a Blade in an UltrasonicSystem”(在超声系统中检测刀片的存在的方法))；美国专利No. 6，678，621 ( “OutputDisplacement Control Using Phase Margin in an Ultrasonic Surgical Handle”(在超声外科柄部中利用相补角的输出位移控制))；美国专利No. 6，679,899( “Method forDetecting Transverse Vibrations in an Ultrasonic Handle”(在超声柄部中检测横向振动的方法))；美国专利 No. 6，908，472 ( “Apparatus and Method for AlteringGenerator Functions in an Ultrasonic Surgical System”(在超声夕卜科系统中改变发生器功能的设备和方法))；美国专利No. 6，977，495 ( “Detection Circuitryfor Surgical Handpiece System”(用于外科手持件系统的检测电路))；美国专利No. 7，077，853 ( “Method for Calculating Transducer Capacitance to DetermineTransducer Temperature”(计算换能器电容以确定换能器温度的方法))；美国专利No. 7，179，271(“Method for Driving an Ultrasonic System to Improve Acquisition ofBlade Resonance Frequency at Startup”(驱动超声系统以在启动时改进对刀片谐振频率的获取的方法));以及美国专利 No. 7，273，483 (“Apparatus and Method for AlertingGenerator Function in an Ultrasonic Surgical System”(在超声外科手术系统中警不发生器功能的设备和方法))。在多种实施例中，壳体102可设置为通过紧固件(例如，螺钉、按扣结构等)连接在一起的两个或更多个部分，其可由(例如)塑料(诸如，碳酸酯、聚醚酰亚胺(GE Ultem ))或金属(诸如，铝、钛或不锈钢)制成。如上指出，壳体102不可旋转地支承压电超声换能器组件114，该压电超声换能器组件用于将电能转化成机械能以产生换能器组件114的末端的纵向振动运动。超声换能器组件114可包括至少一个和优选一叠堆(例如)四至八 个陶瓷压电元件115，其运动零点位于沿该叠堆的某一点处。超声换能器组件114还可包括超声喇叭124，该超声喇叭124附接在一侧面上的零点处并且附接到在另一侧面上的耦合器126。可由(例如)钛制得的超声刀200可固定到耦合器126。在可供选择的实施例中，超声刀200与超声喇叭124整体地形成。在两种情况下，超声刀200将通过超声换能器组件114以超声频率在纵向上振动。当超声换能器组件114以换能器谐振频率和最大电流驱动时，超声换能器组件114的末端实现最大运动而叠堆的一部分构成无运动节点。然而，提供最大运动的电流将随每一个器械而变化，并为存储在器械的非易失性存储器中因而系统可以使用的值。可设计超声器械100的部件使得其组合将以相同的谐振频率摆动。具体地讲，可调整元件使得每一个此类元件的所得长度为波长的二分之一或其倍数。随着更靠近声学安装喇叭124的超声刀200的直径减小,纵向前后运动增大。这种现象在节点处最大而当在腹点发生直径变化时基本上不存在这种现象。因而，可制定该超声喇叭124以及刀/耦合器的形状和尺寸以扩大刀运动并提供与声学系统其余部分谐振的超声振动，其使靠近超声刀200的声学安装喇叭124的末端产生最大前后运动。在压电元件115处可实现大约10微米的运动。在声学喇叭124的末端可实现大约20至25微米的运动并且在超声刀200的末端可实现大约40至100微米的运动。当电力通过操作脚踏开关30或其他开关构造而施加到超声器械100时，超声发生器12可(例如)使超声刀200以大约55. 5kHz的频率在纵向上振动，并且纵向运动的量将随所应用的(如通过用户可调节地选择的)驱动电力(电流)的量成比例地变化。当应用相对高的电力时，可设计超声刀200按超声振动频率在约40至100微米的范围内纵向运动。刀200的该超声振动将在刀接触组织时产生热量，即通过组织的超声刀200的加速将运动超声刀200的机械能在非常狭窄而局限的区域中转换成热能。该局部热量产生狭窄的凝结区域，这将减少或消除小血管的出血，诸如直径小于一毫米的那些血管。超声刀200的切割效率以及止血程度将随应用的驱动电力水平、外科医生施加给刀切割速率或力度、组织类型的性质和组织的血管分布而变化。
如上指出，外科器械100还可包括马达190，该马达190用于将旋转运动施加到与超声刀200同轴对齐的组织切割刀220。更具体地讲，组织切割刀220具有穿过其中的轴向内腔221，所述超声刀200延伸穿过该内腔。组织切割刀220可由(例如)不锈钢制成。在多种实施例中，可采用在以引用的方式全部并入本文的名称为“SEAL ARRANGEMENTS FORULTRASONICALLY POWERED SURGICAL INSTRUMENTS”(超声动力外科器械的密封构造)、代理
人案卷号为END6690USNP/090343的共同未决的美国专利申请No._中所述类型的
一个或多个密封件250。然而，也可采用其他密封构造。马达190可包括(例如)常规步进马达。当同编码器194 一起使用时，编码器194将马达轴192的机械转动转换成电脉冲，该电脉冲将速度和其他马达控制信息提供给控制模块24。如也在图I中可见，传动齿轮196可附接到马达轴195。可支承传动齿轮196与可附接到组织切割刀220的从动齿轮222啮合。当提供电力给马达190时，此构造用于促进组织切割刀220绕纵向轴线A-A旋转。组织切割刀220也可通过一个或多个轴承224可旋转地支承在外护套230内。外护套230可固定到壳体102并且具有基本上钝的远端232。 可设置穿过钝的远端232的孔或开口 236，以使得超声刀200的远端202的至少一部分能够从其穿过而突出。参照图I和图2。超声刀200的远端202可具有如图1-3所示的类似球体的形状，或在其他实施例中，例如，远端202可具有稍平的部分206，该稍平的部分具有如图5和图6所示的弓形或圆形远侧表面208。组织切割刀220可具有多种构型。在图2-4所示的实施例中，组织切割刀220具有两个相对的弓形部分221，这两个相对的弓形部分221形成四个组织刀刃223。如在图2中可见，组织切割刀220的一部分通过远侧组织开口 234而暴露。因为在该实施例中，组织切割刀220并非超声活动的，所以刀220可由将有利于保持锋利边缘的材料制成。例如，组织切割刀220可由(例如)不锈钢或其他适合的材料制成。在使用中，外科医生可使用通过远侧组织切割开口 234而暴露的旋转组织切割刀220的部分切割组织，然后当其需要用于凝固目的时，激活该超声刀200。外科医生在激活超声换能器组件114时只是将目标组织与超声刀200的远端202的暴露部分接触。图7示出了本发明的另一个外科器械300。外科器械300包括可容纳换能器组件314的壳体302，该换能器组件包括超声喇叭324。超声换能器组件314可包括至少一个和优选一叠堆(例如)四至八个陶瓷压电元件315，其运动零点位于沿该叠堆的某一点处。在该实施例中，换能器组件314不可旋转地支承在壳体302内。电力可通过连接到控制系统10中的超声发生器12的导体360、362传输至超声换能器组件314。外科器械300可包括上述类型和可以上述多种模式使用的控制构造。马达340可具有与其相关的并且与上述控制模块24通信的编码器341。马达340通过导体342、343可接收来自马达驱动器26的电力，所述导体包括延伸穿过通用护套76的马达电缆74。上述类型和结构的超声刀200可以上述方式附接到超声喇叭324并且可延伸穿过安装于壳体302内的马达340中的孔342。在可供选择的实施例中，然而，超声刀200可与超声喇叭324整体地形成。上述类型和结构的组织切割刀220可附接到马达340的可旋转部分/轴。例如，可使用由美国国家仪器公司(National Instruments)制造的那些马达。然而，也可成功使用其他马达。组织切割刀220可同轴延伸穿过附接到壳体302的外护套230。外护套230可由(例如)铝、钛、铝合金、钢、陶瓷等制成。组织切割刀220可由一个或多个安装在壳体302和/或外护套230之间的轴承332可旋转地支承。在上述专利申请或其他专利申请之一中所述类型和结构的一个或多个密封件250可安装在超声刀200和组织切割刀220之间。超声喇叭324可以上述方式连接到超声刀200的近端。在使用中，夕卜科医生可使用通过在外护套230内的远侧组织切割开口 234而暴露的旋转组织切割刀220的部分切割组织，然后当其需要用于凝固目的时，激活该超声刀200。外科医生在激活超声换能器组件314时只是将目标组织与超声刀200的远端202接触。应当理解，器械300可以组织切割旋转模式、超声模式或组织切割和超声模式(“双重模式”)使用。图8示出了除以下差异之外基本上与上述的外科器械300相同的可供选择的外科器械300’。如在图8中可见，通过可枢转地连接到壳体302’的触发器370，能够轴向地移动超声换能器组件314和超声刀200。在多种实施例中，触发器370可具有托架372，该托架372被构造为接合换能器组件314的一部分，使得当触发器370枢转时(箭头“B”)，超声换能器组件314和超声刀200沿轴线A-A(由箭头“C”表示)轴向移动。该“大幅度”轴向运动可区别于当向超声换能器组件314提供电力时实现的超声轴向运动。图9不出了本发明的另一个外科器械400。外科器械400包括壳体402,该壳体 402可容纳包括超声喇叭424的超声换能器组件414。超声换能器组件414可包括至少一个和优选一叠堆(例如)四至八个PZT-8(锆钛酸铅)陶瓷压电元件415，其运动零点位于沿该叠堆的某一点处。在该实施例中，超声换能器组件414与通过远侧轴承436可旋转地支承在壳体402内的换能器壳体430连接。超声换能器组件414可通过(例如)三元乙丙橡胶弹性体材料或通过置于节点的凸缘基本在声学上与换能器壳体430隔绝并且由阻尼构件阻尼，使得来自超声换能器组件414的超声运动不可传递到换能器壳体。上述各种类型和结构的组织切割刀220可附接到换能器壳体430以随其旋转移动。组织切割刀220可同轴延伸穿过附接到壳体402的外护套230。组织切割刀220可由安装在壳体402和/或外护套230之间的一个或多个轴承432可旋转地支承。一个或多个密封件250可安装在超声刀200和组织切割刀200之间。超声喇叭424可以上述方式连接到超声刀200的近端。在可供选择的实施例中，超声刀200可与超声喇叭424整体地形成。该实施例可包括常规步进马达440。马达440可具有与其相关的并且与上述控制模块24通信的编码器。马达440通过导体441、442可接收来自马达驱动器26的电力，该导体包括延伸穿过通用护套76的马达电缆74。马达440可具有与之连接的中空马达轴444，该中空马达轴延伸穿过滑环组件450。中空马达轴444通过近侧轴承446可旋转地支承在壳体402内ο滑环组件450可固定(即，不可旋转地)在壳体402内并且可包括与导体453、454连接的固定式外部触点452，所述导体形成如上所述的发生器电缆14。内部触点456可安装在可旋转的中空传动轴444上，使得其与外部触点452电接触或连通。导体453、454与内部触点456连接并且延伸穿过有待连接到超声换能器组件414的中空马达轴444。在多种实施例中，为利于轻松组装以及另外声学上将马达440与超声换能器组件414隔离，中空马达轴444可通过多种耦合组件的一种可拆卸地连接到换能器430，所述耦合组件公开在其内容以引用方式全部并入本文的名称为“ULTRASONICALLY POWERED SURGICAL INSTRUMENTSWITH ROTATING CUTTING MPLEMENT”(具有旋转切割工具的超声动力外科器械)、代理人案卷号为END6688USNP/090341的共同未决的美国专利申请No._中。
当将电力提供到马达440时，传动轴444绕轴线A-A旋转，这也促使换能器壳体430绕轴线A-A旋转。因为超声换能器组件414和组织切割刀220附接到换能器壳体430，所以它们也绕轴线A-A旋转。当临床医生想要提供电力给超声换能器组件414时，电力从超声发生器12提供给滑环组件450中的固定式触点452。电力借助内部触点456和固定式触点452之间的旋转滑动接触或电通信被传输至超声换能器组件414。通过导体460、462将那些信号传输至超声换能器组件414。外科器械400可包括上述类型和可以上述多种模式使用的控制构造。应当理解，器械400可以旋转模式、超声模式或旋转和超声模式(“双重模式”)使用。图10不出了本发明的另一个外科器械500。外科器械500包括壳体502,该壳体502可容纳包括超声喇叭524的超声换能器组件514。超声换能器组件514可包括至少一个和优选一叠堆(例如)四至八个PZT-8(锆钛酸铅)陶瓷压电元件515，其运动零点位于沿该叠堆的某一点处。在该实施例中，超声换能器组件514容纳在通过远侧轴承536可旋转地支承在壳体502内的密封换能器仓526内。在多种实施例中，密封换能器仓526可由 磁性材料(例如，铁、稀土磁性材料等)制成。上述各种类型和结构的组织切割刀220可附接到换能器仓526以随其旋转移动。组织切割刀220可同轴延伸穿过附接到壳体502的外护套230。外护套230可由(例如)铝、钛和铝合金、钢、陶瓷等制成。组织切割刀220可由一个或多个安装在壳体502的突鼻件部分503和/或外护套230之间的轴承532可旋转地支承。一个或多个密封件250可安装在超声刀200和组织切割刀220之间。超声喇叭524可以上述方式连接到超声刀200的近端。在可供选择的实施例中，超声刀200可与超声喇叭524整体地形成。该实施例具有可包括上述类型和结构的步进马达的马达540。马达540可具有与其相关的并且与上述控制模块24通信的编码器。马达540通过导体541、542可接收来自马达驱动器26的电力，所述导体包括延伸穿过通用护套76(图I)的马达电缆74。马达540具有与其连接的马达轴544，该马达轴连接到与换能器仓526磁性连接的磁性托架560。马达轴544可通过近侧轴承546可旋转地支承在壳体502内。活动触点550可固定到密封换能器仓526，并且通过导体552和553连接到换能器组件514。固定式外部触点554可附接到壳体502并且与形成上述发生器电缆14的导体555,556连接。当将电力提供到马达540时，马达轴544绕轴线A-A旋转，这也促使换能器仓526绕轴线A-A旋转。因为超声换能器组件514和组织切割刀220附接到换能器仓526，所以它们也绕轴线A-A旋转。当临床医生想要提供电力给超声换能器组件514时，电力从超声发生器12提供给固定式触点554。电力借助固定式触点554和活动触点550之间的旋转滑动接触或电通信被传输至超声换能器组件514。通过导体553、554将那些信号传送至超声换能器组件514。外科器械500可包括上述类型和可以上述多种模式使用的控制构造。应当理解，器械500可以旋转模式、超声模式或旋转和超声模式(“双重模式”)使用。图11和图12示出了本发明的另一个外科器械600。该外科器械600包括可支承中空换能器壳体620的壳体602。中空换能器壳体620可支承多个(例如四至八个)压电陶瓷元件622和可具有随其整体地形成的超声喇叭部分624。一系列内螺纹625可在喇叭部分624的远端部分上形成，以用于附接到中空超声刀630。超声刀630可由(例如)铝、钛、铝合金、钢、陶瓷等制成并且具有螺纹近端632，以用于螺纹附接到超声喇叭部分624上的螺纹625。如进一步在图11中可见，换能器壳体620的近端626可具有形成于其上，以用于螺纹附接到螺纹套管640的螺纹627。螺纹套管640可具有穿过其中的轴向通道642，以用于接纳从其穿过的可旋转组织切割或“剃刀”刀650。在多种实施例中，剃刀650可由(例如)铝、钛、铝合金、钢、陶瓷等制成并且通过位于壳体620中的节点“N”处的轴承651可旋转地支承在换能器壳体620内。剃刀650的近端652可附接到马达660。剃刀650通过螺纹(未示出)或其他适合的耦合结构可(例如)附接到马达660的传动轴662。换能器622通过导体628、629可接收来自控制系统10中的超声发生器12的电力。马达660通过导体664、665可与控制系统10中的多个部件连通。在多种实施例中，剃刀650可具有远端654,该远端654可被构造为当刀650绕轴线A-A旋转时切割组织。在一个实施例中，例如,远端654具有一系列形成于其上的齿656。参见图12。另外在多种实施例中，剃刀650可具有穿过其中的轴向抽吸内腔657。设置至少一个穿过剃刀650的排放孔658，以使得抽吸内腔657能够将从其穿过的被切割的组织和流体排放到位于壳体602内的抽吸腔室670中。抽吸腔室670可密封地附接到套管640或支承在壳体602内，使得剃刀650从其延伸穿过。因为套管640是声学系统的一部分并 且抽吸腔室670与套管640的连接也使其成为声学系统的一部分，所以期望抽吸腔室670和套管640之间的连接位于振动节点处。在图11所示的实施例中，可将轴密封件672设置在剃刀650上，以在剃刀650和抽吸腔室670之间建立基本上流体密封的密封件。在多种实施例中，轴密封件672可由(例如)娃树脂橡胶、三元乙丙橡胶、TefIon 和Ultem 等制成。抽吸腔室670可通过与收集容器676和抽吸源678连通的柔性软管674排放。该器械600还可具有声学上隔离的中空护套680，该中空护套680从壳体602延伸以覆盖超声刀630的绝大部分。也就是说，在多种实施例中，除了具有在其中的刀片开口635的远端部分634之外，中空护套680可覆盖全部超声刀630。参见图12。中空护套680可由氟化乙丙烯(FEP)、硅或可声学上隔离或声学上隔绝超声刀630外部的类似材料制成。至少一个密封件636可应用在外护套680和超声刀630之间。相似地，超声刀630可通过至少一个密封件651与剃刀650隔离。在多种实施例中，密封件636、651可包括在以引用的方式全部并入本文的名称为“SEAL ARRANGEMENTS FOR ULTRASONICALLY POWERED SURGICALINSTRUMENTS” (超声动力外科器械的密封构造)、代理人案卷号为END6690USNP/090343的
共同未决的美国专利申请No._中所述类型的一个或多个密封件。如在图11和图
12中可见，超声刀630的远端部分634可为基本上钝的或圆形的。当将电力提供到马达660时，传动轴662绕轴线A-A旋转，这也促使剃刀650绕轴线A-A旋转。激活抽吸源678促使抽吸被施加到在剃刀650中的抽吸内腔657，以将组织牵引进中空护套680的开口 635中并且与旋转剃刀650接触。抽吸源678可与控制系统10连通并且由其控制，使得当剃刀650通过马达660旋转时，仅将抽吸施加到内腔657。外科器械600可具有两种主要的操作模式。一个模式为剃刀模式,其中剃刀650结合抽吸旋转以切割进入开口 636的组织。另一个模式为超声凝固模式。作为超声器械，超声刀630在线性超声振动模式下由换能器622驱动。使用者用超声刀630的暴露的远端634按需要能够凝固易出血者和组织。在使用中，可单独在剃刀模式下或单独在超声模式下激活器械600。也可一起激活两个模式并且可在任何时候打开和关闭抽吸。当以超声模式之一使用器械600时，超声刀630的远端634可用于凝固组织而该装置的其余可安全地与目标位点外的组织接触，因为其不是超声活动的。图13-17示出了本发明的另一个外科器械700。外科器械700可包括以多个部件的方式由(例如)塑料(诸如，聚碳酸酯、聚醚酰亚胺(GE Ultem ))或金属(诸如，铝、钛、或钢)制成的壳体702，该多个部件可通过紧固件(诸如，螺钉、螺栓和按扣结构)连接在一起或通过粘合剂和焊接等保持在一起。如在图13和图15-17中可见，壳体702可限定与抽吸口 705连通的抽吸腔室703。柔性管或其他合适的导管707可与抽吸口 705连接，也可与位于外科手术套件内的收集容器709连接。收集容器709可与抽吸源711连接，以通过柔性管707和抽吸口 705将抽吸施加到抽吸腔室703。上述类型和结构的马达710也可支承在壳体702内。马达710具有延伸进抽吸腔室703中的传动轴712。传动轴712可通过轴承714支承在抽吸腔室703的壁内。也可采用密封件716以实现传动轴712和抽吸腔室703的壁之间的基本上流体密封的密封件。马达710可以上述方式通过导体717、718与控制系统10的多种部件连通。具有与其连接或随其整体形成的超声喇叭部分722的超声换能器组件720也可支承在壳体702内。超声换能器组件720可包括至少一个和优选一叠堆(例如)四至八个锆钛酸铅(PZT-8)陶瓷压电元件725，其运动零点位于沿该叠堆的某一点处。在多种实施例中，例如，一系列内螺纹(未示出)可在喇叭部分722的远端部分上形成，以用于附接到超声刀760。超声刀760可具有螺纹近端762，以用于螺纹附接到喇叭部分722，如将在下文进一步详细地讨论。外科器械700还可包括可由(例如)铝、钛、铝合金、钢和陶瓷等制成的中空组织切割或“剃刀”730。剃刀730的远端732可具有形成于其上的锯齿状突起734，或在其他实施例中，可省去锯齿状突起。在一些实施例中，可将剃刀730的近端736制成可拆卸地附接到马达710的传动轴712。在一个实施例中，例如，可采用“直角回转”或卡销式耦合738，以将剃刀730的近端736连接到与传动轴712连接的相应的耦合部分713。已知此类卡销式耦合结构并且通过接合耦合部分738、713和当传动轴712保持固定时旋转刀730可有利于剃刀730与传动轴712的耦合。在不脱离本发明的精神和范围的前提下，也可成功地使用其他形式的耦合结构。剃刀730还可具有延伸穿过其中的抽吸内腔740。至少一个抽吸孔742可设置于剃刀730的近端736中，以使得当近端736连接到图13所示的传动轴712时，延伸穿过剃刀730的抽吸内腔740能够排放到抽吸腔室703中。在多种实施例中，外科器械700还可包括可固定附接到壳体702的外护套组件770。在一个实施例中，例如，外护套组件770的近端772可包括被构造为附接到壳体702的远端701的直角回转或卡销式耦合结构。然而，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可采用其他已知的耦合结构，以用于可拆卸地将外护套组件770耦合到壳体702。如尤其是在图14中可见，外护套组件770可具有剃刀内腔774，该剃刀内腔774延伸穿过其中并且尺寸被设定为可旋转地接纳在其中的剃刀730。多种实施例也可采用在外护套组件770的近端772中的轴承776，以用于可旋转地支承其中的剃刀730。可采用另外的轴承和/或密封构造，以可旋转地支承外护套组件770内的剃刀730。外护套组件770的远端778也可具有在其中的开口 780，以暴露剃刀730的远端732。外护套组件770的远端778也可形成切板表面782，剃刀730的远端732可在切板表面782上摆动。外护套组件770还可包括超声刀内腔790，以用于接纳在其中的超声刀760。超声刀内腔790可大致平行于剃刀内腔774。当在刀760和内腔790之间形成基本上流体密封的密封件时，可采用在以引用方式并入本文的上述未决的专利申请或其他专利申请中所述的类型和结构的一个或多个密封构件(未示出)，以支承超声刀内腔790内的超声刀760。现在将结合图16和图17解释器械700的组件。如在图16中可见，例如，超声刀760的近端762附接到超声喇叭722。在一个实施例中，超声刀760的近端762螺纹连接到超声喇叭722上。然而，仍然在其他实施例中，超声刀760可与超声喇叭722整体地形成。在超声刀760连接到超声喇叭722之后，将有剃刀730支承在其中的外护套组件770定向，使得超声刀760的远端764被引入到内腔790中。然后，外护套组件770在超声刀760上滑动，以使外护套组件770的近端772与壳体702的远端701接合。然后，可以已知的方式操作外护套组件770，以将卡销式耦合结构耦合在一起。在其他实施例中，外护套组件770可通过粘合剂和焊接等永久地固定到壳体702。仍然在其他构造中，外护套组件770可通过诸如螺钉和螺栓等可拆卸的紧固件附接到壳体702。在使用中，可采用控制系统10部件以控制马达710，使得引起传动轴712绕轴线A-A来回摆动并且也引起剃刀730绕轴线A-A旋转。激活抽吸源711可促使抽吸被施加到 在剃刀730中的抽吸内腔740，以牵引组织与剃刀730的摆动远端732接触。切断的组织片可被牵引穿过抽吸内腔740并且最后收集在收集容器709中。如果需要止血，外科医生可激活超声换能器组件720，以为超声刀760提供超声动力。然后可将突出于外护套组件770 (图13)的超声刀760的远端764按压在出血组织上，以利用超声能量阻止出血。图18和图19不出了本发明的另一个外科器械800。外科器械800可包括以多个部件的方式由(例如)塑料(诸如，聚碳酸酯、聚醚酰亚胺(GE Ultem ))或金属(诸如，铝、钛、或钢)制成的壳体802，该多个部件可通过紧固件(诸如，螺钉、螺栓和按扣结构)连接在一起或通过粘合剂和焊接等保持在一起。如在图18中可见，壳体802可限定与抽吸口805连通的抽吸腔室803。柔性管或其他合适的导管807可与抽吸口 805连接，也可与收集容器809连接。收集容器809可与抽吸源811连接，以用于通过柔性管807和抽吸口 805将抽吸施加到抽吸腔室803。上述类型和结构的马达810也可支承在壳体802内。马达810具有延伸进抽吸腔室803中的马达传动轴812。马达传动轴812可通过轴承814支承在抽吸腔室803的壁内。也可采用密封件816以实现传动轴812和抽吸腔室803的壁之间的基本上流体密封的密封件。马达810可以上述多种方式通过导体817、818与控制系统10的多种部件连通。具有与其连接或随其整体形成的超声喇叭部分822的超声换能器组件820也可支承在壳体802中。超声换能器组件820可包括至少一个和优选一叠堆(例如)四至八个锆钛酸铅(PZT-8)陶瓷压电元件821，其运动零点位于沿该叠堆的某一点处。在多种实施例中，超声刀860可通过(例如)螺纹接头附接到喇叭部分822的远端。外科器械800还可包括可由(例如)铝、钛、铝合金、钛合金、钢和陶瓷等制成的中空剃刀830。剃刀830的远端832可具有在其中的并且形成两个锋利的组织刀刃835、837的开口 834，如图19所示。剃刀830的近端836可具有与附接到马达810的传动轴812的传动齿轮818保持啮合的从动齿轮838。剃刀830还可具有延伸穿过其中的抽吸内腔840。至少一个抽吸孔882可设置于剃刀830的近端836中，以在当近端836连接到传动轴812时排放到抽吸腔室803中，如图18所示。在多种实施例中，外科器械800还可包括可固定附接到壳体802的剃刀护套870。在一个实施例中，剃刀护套870的近端872可由(例如)金属材料(诸如，铝、钛、钢、钛合金或铝合金)制成并且包括被构造为与壳体802的远端801连接的直角回转或卡销式耦合结构。然而，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可采用其他已知的耦合结构，以用于可拆卸地将剃刀护套870耦合到壳体802。如最尤其是在图18中可见，剃刀护套870可具有延伸穿过其中并且尺寸被设定为可旋转地接纳在其中的剃刀830的剃刀内腔874。多种实施例也可采用在剃刀护套870的近端中的轴承(未示出)，以用于可旋转地支承剃刀护套870内的剃刀830。可采用另外的轴承和/或密封构造，以可旋转地支承剃刀护套870内的剃刀830。剃刀护套870的远端878可为基本上钝的封闭端，该封闭端具有在其中的开口880，以暴露剃刀830的远端832。另外在该实施例中，超声刀护套890可附接到壳体802。在多种实施例中，例如，超声刀护套890可由聚合物材料(诸如，聚醚酰亚胺、液晶聚合物、聚碳酸酯、尼龙或陶瓷材料)制成并且可通过螺纹、粘合、压配合和卷曲等附接到壳体802。超声刀护套890还可具有延伸穿过其中以用于接纳在其中的超声刀860的超声刀内腔892。当在刀860和内腔892 之间形成基本上流体密封的密封件时，可采用在以引用方式并入本文的上述未决的专利申请或其他专利申请中所述的类型和结构的一个或多个密封构件(未示出)，以支承内腔892内的超声刀860。超声刀护套890还可具有在远端894中的开口 896以暴露超声刀860的远端864。在使用中，可使用控制系统10部件以控制马达810，使得传动轴812绕轴线A-A旋转并且也引起剃刀830绕轴线A-A旋转。激活抽吸源811将促使抽吸被施加到在剃刀830中的抽吸内腔840上以将组织牵引穿过剃刀护套870的远端878中的开口 880并且进入剃刀830中的开口 834。切断的组织片可被牵引穿过抽吸内腔840并且最后收集在收集容器809中。如果需要止血，外科医生可激活超声换能器组件820，以为超声刀860提供超声动力。然后可将突出于超声护套组件890 (图19)的远端864按压在出血组织上，以利用超声能量阻止出血。可将本发明所公开的装置设计为单次使用后抛弃，或者可将它们设计成多次使用。然而在任一种情况下，该装置均可修复，以在至少一次使用后再次使用。修复可包括如下步骤的任意组合拆卸该装置、然后清洗或置换某些部分以及随后重新组装。特别是，该装置可以拆卸，并且可以任意组合选择性地置换或移除任意数目的某些部分或零件。清洗和/或置换某些零件后，该装置可以在修复设施处重新组装以随后使用，或者在即将进行外科手术操作前由外科手术队重新组装。本领域的技术人员将会知道，装置的修复可利用多种用于组装、清洁/置换和重新组装的技术。这些技术的使用以及所得的修复装置均在本发明的范围内。优选地，在外科手术前实施本文所述的多种实施例。首先，获取新的或用过的器械，并在必要时对器械进行清洁。然后对器械进行消毒。在一种消毒技术中，将该器械置于闭合并密封的容器中，例如塑料或TYVEK袋中。然后将容器和器械置于能够穿透该容器的辐射区，例如Y辐射、X-射线或高能电子。辐射将器械上和容器中的细菌杀死。然后将灭菌后的器械保存在消毒容器中。该密封容器将器械保持无菌，直到在医疗设备中打开该容器。消毒也能够通过本领域技术人员已知的任何种方式进行，包括β辐射或Y辐射、环氧乙烷和/或蒸汽消毒。
在各种实施例中，可将下述超声外科器械提供给外科医生，其中波导和/或端部执行器已可操作地连接外科器械的换能器。在至少一个此类实施例中，外科医生或其他临床医生可从消毒包中移出超声外科器械、将该超声器械插入到发生器中(如上文所概述)、并且在外科手术操作期间使用该超声器械。这种系统可无需外科医生或其他临床医生动手而将波导和/或端部执行器装配至超声外科器械。在已使用超声外科器械之后，外科医生或其他临床医生可将超声器械置于可密封包中，其中可将所述包运送至消毒设施。在消毒设施处，可对超声器械消毒，其中任何耗费零件都可被丢弃和更换，任何可重复使用的零件都可被消毒和再次使用。其后，超声器械可进行重新组装、测试、置于消毒袋中和/或在置于消毒袋中之后进行消毒。一旦经过消毒，该重新处理的超声外科器械就可再次使用。虽然本文已描述了多种实施例，但可以对这些实施例进行多种修改和变型。例如，可采用不同类型的端部执行器。另外，凡是公开了用于某些元件的材料的，均可使用其他材料。上述
和下述权利要求书旨在涵盖所有这样的修改和变型形式。在本说明书中提及的所有上述美国专利和美国专利申请以及出版的美国专利申请均以引用的方式全部并入本文，但仅在所并入的材料与现有定义、陈述或本文所述的其他公开材料不产生冲突的程度下才将其并入本文。同样地并且在必要的程度下，本文明确 阐述的公开内容取代了以引用方式并入本文的任何冲突材料。如果任何材料或其部分据述以引用方式并入本文，但与本文所述的现有定义、陈述或其他公开材料相冲突，那么仅在所并入的材料和现有公开材料之间不产生冲突的程度下才将其并入本文。


在一个普遍方面，多种实施例涉及一种超声外科器械，所述超声外科器械具有超声刀，所述超声刀从超声换能器组件突出。在一些实施例中，所述超声刀同轴延伸穿过可旋转的组织切割刀，所述可旋转的组织切割刀由壳体可旋转地支承，所述壳体支承所述超声换能器组件。在其他实施例中，所述超声刀和所述组织切割刀相对于所述壳体均可选择性地旋转。仍然在其他实施例中，所述组织切割刀和所述超声刀相对于彼此支承在单独的护套中，所述单独的护套附接到所述壳体。