包括用于感测组织特性的系统的手术器械及其方法与流程

本申请要求2017年12月12日提交的美国临时专利申请第62/597,621号的权益和优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

本公开一般涉及手术器械，更具体地涉及用于在手术过程中测量一种或多种组织特性的系统和方法。

背景技术：

在手术过程中，医学专业人员或临床医生可能觉得在作用于组织之前确定一种或多种组织特性是合乎需要的。例如，在需要吻合的结肠直肠手术期间，临床医生在视觉上检查待切除的结肠组织。通常，在检查期间，临床医生在视觉上观察结肠并确定结肠的哪个部分或哪多个部分患病。然后临床医生确定将移除结肠的哪些患病部分。可以通过位于结肠内或靠近结肠的一个或多个成像装置进行观察。各种其他手术需要对组织进行类似的视觉检查，以确定要去除哪些部分的组织。

取决于手术和所检查的组织，由于临床医生的可见度有限，临床医生可能无法识别所有关注的区域。例如，再次参考吻合手术，结肠可能包括异常生长，所述异常生长可能不容易从结肠外部的检查中看到。因此，临床医生也可能需也要检查待切除的组织的内部。检查结肠内部可能需要额外的临床医生来帮助对结肠内部进行成像。此外，在成像过程中对齐内部视图和外部视图时必须小心。

因此，需要用于在手术过程中评估组织特性的改进的系统和方法。

技术实现要素：

通过用于识别靶组织的一个或多个特性的方法，以及通过根据该方法操作的系统和设备，克服与上述相关的现有挑战以及其他挑战。

根据本公开的一个方面，一种用于感测组织特性的手术装置包括手柄、外套管、由外套管可滑动地接收的致动组件和传感组件。手柄联接到外套管。致动组件由外套管可滑动地接收。传感组件包括固定构件、梭、传感器和囊。固定构件沿外套管的远端部分设置。梭构造成可滑动地接合固定构件。传感器设置在梭上。囊构造成与囊加压装置成流体连通。

在一些方面，手术装置还包括联接到囊的流体导管。流体导管可以构造成联接到囊加压装置。致动组件可包括内套管。内套管可以构造成由外套管可滑动地接收。手柄、外套管和内套管可包括相应的开口，所述开口构造成允许流体导管通过其中。

根据各方面，梭还可包括臂，该臂包括沿梭的臂设置的至少一个齿。固定构件还可包括臂，该臂包括至少一个齿，所述齿构造成选择性地接合梭的臂的至少一个齿。囊可以构造成选择性地接合固定构件的臂。固定构件的臂可以朝向外套管的中心偏置。

在一些方面，手术装置可包括第一弹簧，所述第一弹簧沿着内套管的近端部分设置。第一弹簧可构造成将近端力施加到联接到内套管的近端部分的旋钮。第一弹簧可构造成将远端力施加到联接到手柄的销。手术装置可包括第二弹簧，所述第二弹簧设置在固定构件与梭之间。第二弹簧可构造成接合传感组件。第二弹簧可构造成将远端力施加到固定构件。第二弹簧可构造成将近端力施加到梭。

根据各方面，第一弹簧和第二弹簧可构造成将手术装置保持在关闭位置。致动组件可构造成接收远端力，所述远端力足以克服由第一弹簧和第二弹簧施加的力，以使致动组件接合传感组件。致动组件可构造成当传感组件围绕靶组织定位同时由第一弹簧或第二弹簧施加近端力以使传感组件向近端朝向关闭位置移动时向靶组织施加力。

在一些方面，当手术装置的囊被扩张时，囊可以被构造成向靶组织施加力以使靶组织接合传感器。囊可以被构造成施加足够的力，以阻塞通过靶组织的血流。传感器可以选自由压阻力传感器、光学传感器和阻抗传感器组成的组。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本组织传感装置和方法的实施方案，并且与上面给出的本公开的一般描述一起，下面给出的实施方案的详细描述，用于解释本公开的原理。

图1是根据本公开的实施方案的组织特性传感装置的立体图；

图2是图1的组织特性传感装置的分解立体图；

图3是沿图1的剖面线3-3截取的图1的组织特性传感装置的立体图；

图4是沿剖面线4-4截取的图1的组织特性传感装置的立体图；

图5a是沿3-3截取的在打开组态中的图1的组织特性传感装置的平面侧视图；

图5b是沿3-3截取的在关闭组态中囊缩放的图1的组织特性传感装置的平面侧视图；

图5c是沿3-3截取的在关闭组态中囊充涨的图1的组织特性传感装置的平面侧视图；以及

图6是根据本公开的各种实施方案可以采用的计算装置400的示意性框图。

具体实施方式

现参考附图详细描述本组织传感装置的实施方案，图中相似或相应附图标记在若干视图中的每个视图中标示相同或对应元件。

在描述由本公开概述的原理的同时，将参考本文描述的术语。如本文所用，术语“临床医生”是指医生、护士或其他护理提供者，并且可包括支持人员。术语“远端”是指在使用中远离临床医生定位的结构，而术语“近端”是指更接近临床医生的结构。此外，诸如前、后、上、下、顶部、底部、远端和近端等的方向术语用于帮助理解该描述，并且不旨在限制本公开。术语“手术区域”是指进行手术的空间，术语“手术腔”是指至少部分地被组织包围的腔。

根据本公开的说明性实施方案的组织特性传感装置包括联接到外套管的手柄、致动组件和传感组件。在使用中，临床医生将远端力施加到组织特性传感装置的旋钮，以使传感组件的梭相对于组织特性传感装置的远端部分向远端推进。在梭相对于外套管向远端推进之后，组织特性传感装置处于“打开”组态，以及靶组织使用由梭形成的腔定位。一旦临床医生对靶组织在腔内的放置感到满意，临床医生就释放施加到旋钮的远端力，同时保持对组织特性传感装置的抓握。当施加或减小施加到旋钮的力时，组织特性传感装置，更具体地说，传感组件，保持与靶组织的固定关系，同时靶组织被钉扎或被夹紧在传感组件的部件之间。当靶组织被夹紧时，通过与传感组件相关联的传感器测量一个或多个特性。传感组件还可以联接到囊加压装置(未示出)。为了增加施加到靶组织的力，可以使囊加压装置接合，从而使气体或流体(为了清楚起见，在本文中称为“流体”)选择性地保持在囊中。

首先参考图1，组织特性传感装置的一个实施方案被示出，并且通常称为手术装置10。手术装置10限定纵向轴线aa，并且包括手柄100、致动组件200和传感组件300。手柄100包括外套管120，所述外套管120延伸穿过由手柄100限定的孔，其中孔沿着纵向轴线aa延伸。外套管120被构造成在其中可滑动地接收致动组件200，致动组件200相对于外套管120向近端和远端移动。

参考图1-4，致动组件200被构造成相对于外套管120沿纵向轴线aa向近端和向远端移动。致动组件200包括内套管220，所述内套管220沿着由外套管120限定的内表面可滑动地被接收。内套管220限定近端部分220a和远端部分220b。内套管220的近端部分220a配置成联接到旋钮202。旋钮202包括近端接合表面204，所述近端接合表面204向远端凹进，以便于通过临床医生的拇指对旋钮202接合。类似地，旋钮202的外表面具有截头圆锥形状，所述截头圆锥形状被构造成接收临床医生在手术过程中施加的近端力。旋钮202可以接收近端力或远端力，并且响应于接收相应的力，使内套管220相对于外套管120在最近端位置(图5c)和最远端位置之间移动(图5a)。内插管212在近端位置和远端位置之间的移动导致内插管212选择性地接合传感组件300。

当靶组织沿着传感组件300的内部定位时，传感组件300被构造成当被内套管220接合时，施加或减小施加在靶组织(未示出)上的力。当力施加到传感组件300或从传感组件300释放时，靶组织可被压缩或减压，从而有利于组织与与传感组件300相关联的传感器“s”(图3)的选择性接合。另外或替代地，可以将流体例如气体或液体引入手术装置10，所述气体或液体导致手术装置10的囊“b”(参见图2-5c)接合靶组织。

参考图2，如图1中的拆卸式手术装置10所示，手柄100包括第一半部分100a和第二半部分100b。第一和第二半部分100a，100b呈镜像关系，并且被构造成联接到外套管120的近端部分并且围绕外套管120的近端部分。出于清楚的目的，将在第一半部分100a和第二半部分100b联接时描述手柄100。手柄100包括近端凸缘102和远端凸缘108。近端凸缘102位于手柄100的主体部分106的近端。远端凸缘108位于主体部分106的远端。主体部分106被构造成由临床医生(未示出)的手抓握，近端凸缘102和远端凸缘108进一步被构造成接收临床医生施加的力，并在临床医生抓住手术装置10时提供支撑。

手柄100被构造成围绕外套管120的近端部分联接。当手柄100围绕外套管120联接时，手柄100的内表面112定位成邻近由外套管120限定的外表面的近端部分。当手柄100联接到外套管120的近端部分时，沿手柄100以固定关系设置的相应的紧固开口或孔104可将紧固件(未示出)接收在其中，从而将手柄100可固定地联接到外套管120。

手柄100包括一对相对的横向凹口116a，所述横向凹口116a构造成将销116c接收在其中。销116c另外由通过其中的外套管120的开口116b接收。结果，当手术装置10被临床医生接合时，手柄100相对于外套管120保持在固定位置。

手柄100还包括开口114a，所述开口114a与外套管120的开口114b对齐。开口114a，114b分别允许流体导管308通过手柄100和外套管120。

外套管120被构造成将致动组件200的内套管220可滑动地接收在其中。内套管220包括基部连接开口208、一对窗口214和远端接合部分222。旋钮202包括远端构件206，所述远端构件206被构造成插入内套管220的近端部分220a中。远端构件206包括开口205a，所述开口205a限定了相对于轴线aa横向延伸的孔。当旋钮202插入内套管220的近端部分220a中并且开口205a与基部连接开口208对准时，可以将销(未示出)插入其中，以保持旋钮202与内套管220固定关系。

窗口214平行于aa轴线沿着纵向延伸，并且被构造成接收穿过其中的一个或多个流体导管308。窗口214包括近端部分214a和远端部分214b，远端部分214b被构造成限制内套管220相对于外套管120的运动。更具体地，当内套管220相对于外套管120向近端或向远端平移时，延伸穿过窗口214的销116c接合窗口214的近端部分214a或远端部分214b。结果，当销116c接合窗口214的近端部分214a或远端部分214b时，内套管212达到极限并且被防止在内套管212行进的方向上进一步平移。应该注意的是，窗口214可以不是镜像关系，以便防止由外套管120或内套管220延伸穿过窗口214的流体导管308的接合或卷曲。

手柄100还包括弹簧211，所述弹簧211位于从旋钮202向远端延伸的凸块210与销116c之间。当定位在旋钮202与销116之间时，弹簧211被构造成抵靠凸块210和销116分别c传递近端力和远端力。当弹簧211将近端力和远端力传递到凸块210和销116c时，传递的力使得旋钮202默认地相对于手术装置10偏置到近端位置。当远端力施加到旋钮202时，旋钮202相对于弹簧211向远端平移。响应于将远端力施加到旋钮202，弹簧211被构造成压缩，允许内套管220沿着外套管120的一部分可滑动平移。

窗口214可以被构造成限制内套管220相对于外套管120的运动。更具体地，当内套管220相对于外套管120平移时，窗口214的近端部分214a和远端部分214b可沿内套管220定位，使得一旦内套管220平移到最近端或最远端位置时，窗口的近端部分214a和远端部分214b就接触销116c。取决于沿着内套管的窗口的放置，一个窗口214可以通过限制窗口214的平移来防止通过流体导管308的流体流的卷曲或阻塞，所述窗口214接收通过其中的流体导管308。另外，窗口214被构造成限制内套管220相对于外套管120的旋转。

现在参考图1-4并且具体地参见图3和4，传感组件300显示为联接到外套管120的远端部分。传感组件300被构造成由内套管220和由囊加压装置(未示出)接合。传感组件300包括固定构件304，所述固定构件304沿着外套管120的近端部分120a在内部联接(固定)。固定构件304包括向外偏置的臂或偏置臂304c和弹簧接收构件304e。固定构件304还限定了位于外套管120的远端部分120a内的凹口或开口“c1”。由固定构件304限定的内表面304a被构造成可滑动地接收穿过其中的梭302的梭臂302b。偏置臂304c还限定一个或多个齿304d，所述齿304d被构造成接合沿梭臂302b设置的齿302d。在没有从气囊“b”施加径向力的情况下，偏置臂304c被构造成朝向固定构件304的中心部分偏置。

传感组件300还包括梭302，梭302具有梭头或压缩头302a、梭臂302b和梭基座302c。压缩头302a和梭基座302c分别向近端和远端与梭臂302b连接。梭臂302b还限定一组齿，所述齿被构造成与梭臂302b的一个或多个齿啮合。压缩头320a包括传感器“s”，所述传感器“s”设置在压缩头320的面向近端的内表面上的。

传感组件300还包括位于固定构件304与梭基座302c之间的弹簧306。弹簧306被构造成分别向梭基部302c和弹簧接收构件304e施加近端和远端力。结果，在没有通过内套管220或囊加压装置(未示出)接合传感组件300时，传感组件300被构造为默认保持在“关闭”位置。传感组件300通过弹簧306保持在“关闭”位置，所述弹簧306向梭基部302c和弹簧接收构件304e施加近端力和远端力。为了将传感组件300从“关闭”位置(图5c)朝向“打开”位置(图5a)转换，通过内套管220的远端接合部分222将力施加到梭302。当临床医生在旋钮202上施加足够的力以克服弹簧306施加在梭302上的力时，梭302相对于外套管120向远端前进，从而将传感组件300转换到“打开”位置。

传感组件300还包括囊“b”，所述囊“b”位于由固定构件304限定的腔“c1”中。囊“b”联接到流体导管308。如前所述，流体导管308与囊加压装置(未示出)成流体连通，并且可操作地将囊“b”联接到囊加压装置。当处于膨胀或扩张状态时，囊“b”被构造成朝向由向固定构件304限定的内表面304a和压缩头302a向外施加力。或者，当处于收缩状态时，囊“b”被构造成减少或消除在囊膨胀期间施加的向外力。更具体地，当靶组织位于囊“b”和压缩头302a之间时，随着囊“b”被扩张，向外的力被引向压缩头302a，并至少部分地被位于其间的靶组织接收。可以设想，囊“b”可以经由粘合剂、钩环紧固件、缝合线等附接到固定构件304。进一步预期囊“b”可以可拆卸地联接到固定构件304。

当囊“b”被扩张时，气囊“b”也朝向固定构件304的偏压臂304c沿着径向向外施加力。一旦通过气囊“b”向偏压臂304c施加足够的向外的力，梭臂302b的齿302d就与偏压臂304c的齿304d接合。梭臂302b通过偏置臂304c的齿304d的接合限制了梭302的远端运动，从而阻止梭302在朝向最远端或“打开”位置时向远端前进。

如前所述，梭302的压缩头302a的近端表面包括设置在其上的至少一个传感器“s”。传感器“s”可包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器可经由任何合适的方法固定到压缩头302a的近端表面，所述方法包括但不限于用粘合剂、一个或多个紧固件(未示出)、夹子或沿压缩头302a设置的其他类似结构固定。传感器“s”可包括一个或多个压阻力传感器、光学传感器或阻抗传感器。

传感器“s”可以与耦合或以其他方式与显示装置(未示出)电通信的计算装置400(图6)进行有线或无线通信。传感器“s”被构造成从其传输传感器信号，并且更具体地，当在传感过程期间传感器“s”被组织接合时，传感器“s”被构造成传递指示血液灌注、组织健康、血液力、血液灌注、组织阻抗、组织丰富度等的传感器信号。

手柄100、外套管120、内套管220、致动组件200和传感组件300可使用本领域已知的材料制造，所述材料例如塑料、聚合物、生物相容材料、金属和本领域已知的其他类似材料。流体导管308可以由塑料、橡胶或能够将加压流体输送到囊“b”的其他类似材料制成。囊可以由生物相容性材料制成，所述生物相容性材料例如天然或合成弹性体、天然或合成橡胶、硅树脂材料和/或柔顺弹性体。

现在将参考在由临床医生执行的手术过程中手术装置10的操作。当临床医生确定期望在手术过程中测量一个或多个组织特性时，临床医生可以将手术装置10的远端部分插入患者的手术腔中。由于弹簧211、306施加的力，手术装置10，更具体地是传感组件300，可以处于“关闭”位置，以防止传感组件300无意中接合组织。当手术装置10被引导向靶组织时，囊“b”可另外扩张，以防止梭302相对于手术装置10的无意的远端运动。一旦插入，临床医生就可以将手术装置10的远端部分引向靶组织。

在识别靶组织之后，当囊“b”被缩放时，临床医生可以抓住手柄100，并相对于手柄100向旋钮202施加远端力。当远端力施加到旋钮202时，临床医生向手柄100施加大致相等量的反作用力，以便将手柄100保持与组织固定的关系。当远端力被施加到旋钮202时，内套管220的远端部分220b向梭基部302c向远端施加力。反过来，梭基座302c将远端力传递到梭臂302b和压缩头302a两者，从而使压缩头302a向远端朝向“打开”位置前进。同时，弹簧306在内套管220的远端部分220b与梭302的梭基座302c之间被压缩。

一旦处于“打开”位置，通过将靶组织定位在梭302的腔“c2”内，可以将传感组件300定位在靶组织周围。更具体地，靶组织定位在压缩头302a与外套管120的远端部分120b之间。一旦靶组织被定位成使得大部分靶组织位于纵向轴线aa的中心，临床医生可以减小或释放施加在旋钮202上的远端力。作为响应，梭302，更具体地是压缩头302a，朝向固定构件304向近端前进，并且接合靶组织，例如，夹紧靶组织。

在临床医生在旋钮202上释放远端力之前，囊“b”可以部分或完全扩张。当靶组织在压缩头302a与囊“b”或外套管120的远端部分120b之间被压缩时，靶组织相对于手术装置10固定就位。然后，临床医生可以接合囊加压装置，从而使流体力在囊“b”中积聚。囊“b”中的流体力的增加导致靶组织在囊“b”与压缩头302a之间被进一步压缩。另外，当囊“b”将偏置臂304c按压到与梭臂304b的齿304d接合时，力的增加将压缩头302a相对于外套管120固定。在实施方案中，计算装置400(图6)可以传递控制信号，以使囊加压装置对囊“b”进行充涨或缩放。更具体地，囊加压装置可以接收信号，以进行充涨或缩放。

一旦期望的压缩量施加在靶组织上，传感器“s”就可以将传感器信号传递到计算装置400(图6)，以显示在显示器(未示出)上。显示器可以在指定时间、周期性间隔地或连续地显示指示传感器测量值的数据。一旦临床医生注意到期望的传感器测量值，临床医生可以使囊加压装置减小囊“b”施加的力。当力被释放时，囊“b”允许位于固定构件304的偏置臂304c上的齿304d脱离穿梭臂302b的齿302e，这又允许临床医生将远端力施加到旋钮202上，以从手术装置10离开靶组织。当临床医生施加远端力时，压缩头302a向远端延伸。一旦靶组织离开手术装置10，临床医生就可以停止向旋钮202施加远端力，并且允许手术装置10，更具体地是，传感组件300，返回到“关闭”位置。

现在参照图6，示出了可以根据本公开的各种实施方案采用的计算装置400的示意性框图。虽然未在本申请的对应图中明确示出，但是计算装置400或其一个或多个组件可以表示手术装置10的一个或多个组件(例如，控制器，输入接口，输出接口等)。计算装置400可以包括一个或多个处理器402、存储器404、输入接口410、输出接口412、无线接口414或任何期望子集的其组件。存储器404包括用于存储数据和/或软件的非暂时性计算机可读存储介质，所述数据和/或软件包括可由一个或多个处理器402执行的指令。当执行时，指令可以使处理器402控制计算装置400的操作，例如，在沿着手术装置10定位的至少一个传感器“s”的操作期间发送和接收的传感器信号的接收和传输(图3)。在实施方案中，存储器404可以包括一个或多个固态存储装置，例如闪存芯片。另外或替代地，存储器404可以包括通过大容量存储控制器和通信总线(未示出)与处理器402通信的一个或多个大容量存储装置。虽然本公开中描述的计算机可读介质的描述涉及固态存储装置，但是普通技术人员将理解，计算机可读介质可以包括可以由处理器402访问的任何可用介质。更具体地，计算机可读存储介质可以包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他合适的数据访问和管理系统之类的信息的任何技术方法实现的非暂时性、易失性、非易失性、可移动、不可移动的介质等。计算机可读存储介质的实例包括ram、rom、eprom、eeprom、闪存或其他已知的固态存储器技术、cd-rom、dvd、蓝光或其他这样的光学存储器、磁带盒、磁带、磁性磁盘存储器或其他磁存储装置，或可用于存储信息并且可由计算装置400访问的任何其他介质。

在实施方案中，存储器404存储数据406和/或一个或多个应用程序408。这样的应用程序408可以包括在计算装置400的一个或多个处理器402上执行的指令。应用程序408可以包括使得输入接口410和/或输出接口412分别向手术装置10接收和从手术装置10发送传感器信号的指令。更具体地，当至少一个传感器“s”(参见图3)感测到上面讨论的一个或多个组织特性时，作为响应，至少一个传感器“s”可以将指示测量的信号传递到输入接口410，或者传递由外部计算装置400指示的信号。一旦被输入接口410接收，由一个或多个传感器“s”传递的信号可以存储在计算装置400的至少一个存储器404中。另外或替代地，计算装置400可以经由输出接口412发送用于分析和/或显示的信号。例如，输出接口412可以将传感器信号传输到设置在手术装置10上或相对于手术装置10远程定位的显示装置(未示出)。存储器404还可以经由无线接口414经由一个或多个无线配置(例如，射频、光学方式、wi-fi、蓝牙(用于在短距离上交换数据、使用短长度无线电波、来自固定和移动装置、创建个人区域网络(pan)的开放式无线协议)、(基于用于无线个人局域网的ieee802.15.4-2003标准的使用小的、低功率数字无线电的一套高级通信协议的规范)来发送和/或接收数据。尽管描绘为单独的组件，但是无线接口414可以集成到输入接口410和/或输出接口412中。

尽管本文已经描述了本公开的说明性实施方案，但是应该理解，本公开不限于那些精确的实施方案，并且本领域技术人员可以在其中影响各种其他改变和修改而不脱离本发明的范围或者本公开的精神。所有这些改变和修改旨在包括在本公开的范围内。