CN105578975A - 用于真空辅助式组织移除系统的防堵塞装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于真空辅助式组织移除系统的防堵塞装置。所述防堵塞装置包括组织分离腔，该组织分离腔配置为紧密地靠近于(i)由医生操作的刀头和(ii)医生，以用于在组织移除手术的过程中由医生填充或排空所述组织分离腔，所述刀头和所述组织分离腔可操作地连通于抽吸组件。所述组织分离腔具有入口，该入口与所述刀头可操作地连通，用于使提取的组织进入所述组织分离腔中，所述提取的组织具有固体部分和液体部分；挡板，该挡板用于将液体部分与固体部分分离；以及出口，该出口用于使所述提取的组织中的液体部分从所述组织分离腔中排出。所述组织可以包括通过小的外科手术开口能够到达的任意组织，例如，在椎间盘切除手术的过程中移除的髓核组织。
Description
技术背景
技术领域
此处的教导通常是指一种包括防堵塞装置的系统，以解决在外科组织移除手术过程中真空系统的堵塞问题。
背景技术
外科组织提取通常包括使用标准的(standard)真空组件，该标准的真空组件在手术中会堵塞。在移除大量组织(通常较大块地提取)的手术中尤其如此。在这种手术中，较大的管可以给予帮助，但是并不能解决上述问题，并且对医生来说较大的管不方便使用。
提取大量组织(包括较大块的组织)的手术的一个例子是椎间盘切除手术。椎间盘疾病是一种主要的全球健康问题。仅在美国，每年都进行将近700,000例脊柱手术，并且治疗背痛的总费用已经超过了300亿美元。椎间盘中与年龄有关的变化包括细胞核内水分消失以及生命中每4个十年(the4thdecade)胶原蛋白成分的增加。细胞核锁住的水分的减少导致环形物(annulus)上更多的压缩负荷。这导致所述环形物更易于脱层(delamination)和损伤。所述环形物的损伤结果加速了椎间盘变性以及周围组织(例如，椎间关节)的变性。
进行的两种最常见的椎柱外科手术为椎间盘切除术和椎柱融合术(spinalfusion)。这些手术仅解决了下背痛、神经压迫、失稳(instability)和畸形的症状。椎间盘的融合过程的目的为恢复、保持和稳定椎间盘的高度和/或降低背痛。所述过程通常实施为：为了稳定高度，在换上移植骨和支架之前移除中间椎间盘材料(例如，内部环形物(innerannulus)、髓核和终板(endplate)上的软骨)，以在被治疗的椎间盘内有效地融合椎体。这种移除过程被称作椎间盘切除术(discectomy)，并且该移除过程既冗长又频繁产生不足，由于用于椎间盘切除术时暴露椎间盘所需的大切口和剖开，上述不足可能导致不良融合(compromisedfusion)、外伤和耗时。
在典型的椎间盘切除术过程中，首先进行髓核摘除术(nuclemotomy)，在髓核摘除术中，利用刮匙或手动刮刀(manualshaver)使细胞核游离，以剪切游离的细胞核(nucleusloose)，并且随后利用被称作咬骨钳的硬的抓紧器移除所述游离的细胞核。外科医生必须将所述咬骨钳插入穿过椎间盘上的被称作切口(anulotomy)的开口，抓紧细胞核，并将该细胞核移出所述椎间盘和手术通路，清理钳口(jaw)并重复地重新插入，以抓取更多的椎间盘。这个过程可能造成工具通道之间的组织(例如，神经)的安全问题。此外，残留的椎间盘碎片可以阻碍后续组织的有效移除以及椎间盘切除工具在所述椎间盘中的插入。第二步为去皮质术(decortication)，在去皮质术中，利用刚性的刮刀(例如，刮匙或锉刀)移除附着在骨头上的软骨，以有助于促进牢固的椎间融合。通过利用刮匙舀出剥离的软骨，并且利用咬骨钳将剥离的软骨从椎体中取出。残留的组织碎片也可能降低去皮质术的效率和效果，从而导致较弱的融合。此外，现有技术中的工具通常难以到达所述椎间盘中的角部，并且通常留下移除不充分的椎间盘区域。
此外，利用抽吸和切割的结合的现有系统承受因切除的组织在所述系统中聚集而导致的堵塞问题。本领域技术人员将理解，外科手术过程中的上述堵塞问题悬而未决，并且非常需要上述堵塞的解决方案。
虽然已经开发了多种先进的工具，但是并没有任何一种完全充分解决这些组织的工具。本领域技术人员当然希望有一种椎间盘切除术系统，该椎间盘切除术系统(i)使用时不太冗长且耗时较少的；(ii)不易于被切除的组织堵塞；(iii)使进行手术的目标更安全；以及(iv)更有效地促进牢固的椎间盘融合。
发明内容
此处提供的教导通常是指一种系统，该系统包括防堵塞装置，以解决在外科组织移除手术的过程中真空系统的堵塞问题。靶组织可以包括通过小的外科手术开口能够到达的任意组织，例如，在某些实施方式中的关节组织(例如，半月板)，或者在其他实施方式中的椎间盘组织(例如，髓核)。
所述防堵塞系统可以具有组织分离腔，该组织分离腔配置为紧密地靠近于(i)由医生操作的刀头和(ii)医生，用于在组织移除手术的过程中由医生填充或排空所述组织分离腔，所述刀头和所述组织分离腔可操作地连通于抽吸组件。所述组织分离腔可以具有入口，该入口与所述刀头可操作地连通，用于使提取的组织进入所述组织分离腔中，所述提取的组织具有固体部分和液体部分。所述组织分离腔还可以具有挡板(baffle)，以将液体部分与固体部分分离。并且，所述组织分离腔还可以具有出口，用于所述提取的组织中的液体部分从所述组织分离腔中排出。
刀头可以是具有切割表面的管状，所述切割表面在所述刀头的远端周边上至少形成第一面，所述刀头与抽吸装置可操作地连通，以通过抽吸容易地移除所述组织的方式切除靶组织。切割表面可以是例如平的、正弦曲线形的或锯齿形的，并且所述切割表面的第一面可以形成角θFP，该角θFP从与所述刀头的中心轴线正交的位置偏离达到75°。在某些实施方式中，所述切割表面可以具有第二面，该第二面可以形成角θSP，该角θSP从与所述刀头的中心轴线正交的位置偏离达到75°。在某些实施方式中，所述刀头具有切割刃和切割刃防护件，该切割刃防护件用于防止所述切割刃切割周边组织。
因此，本教导包括管状的刀头，该刀头用于移除目标的靶组织。在这些实施方式中，所述刀头可以具有外周，该外周限定了穿过所述刀头的内腔，所述内腔具有中心轴线。所述刀头的外周的远端边缘可以具有朝前的切割刃，所述朝前的切割刃构造为(i)在所述刀头的前进冲程中切割靶组织并且(ii)将切割的靶组织引导至所述内腔中。并且，所述刀头可以具有切割刃防护件，该切割刃防护件位于所述朝前的切割刃的远端，并且所述切割刃防护件构造为在所述前进冲程中防止所述朝前的切割刃切割周边组织，所述切割刃防护件的宽度小于所述内腔的横截面的宽度，以便于所述靶组织在所述前进冲程中进入所述内腔中。
在某些实施方式中，所述刀头可以具有朝后的切割刃、横切割刃或者二者的组合，所述朝后的切割刃用于在刀头的返回冲程中切割靶组织，所述横切割刃用于在刀头的横向冲程中切割靶组织。在某些实施方式中，横向的切割刃可以位于所述切割刃防护件上，以在所述刀头的横向冲程中切割所述靶组织。
在某些实施方式中，所述朝后的切割刃可以位于所述外周的远端边缘上，以在所述刀头的返回冲程中切割所述靶组织。在某些实施方式中，所述朝后的切割刃可以位于所述切割刃防护件上，以在所述刀头的返回冲程中切割所述靶组织，所述切割刃防护件具有双刃尖端，该双刃尖端以大于90°的角θ2朝后指向所述内腔中，以在所述刀头的返回冲程中在所述内腔中抓紧和/或切割组织。
由于可以将所述刀头设计为通过抽吸而移除组织，本教导还指导一种将刀头与抽吸组件的刀头可操作地连接的刀头的系统。因此，本教导包括这种外科组织移除系统(asurgical,tissueremovalsystem)，该外科组织移除系统包括管状的刀头，该刀头用于移除目标的靶组织。所述系统可以包括刀头，该刀头具有：外周，该外周限定了穿过所述刀头的抽吸流；内腔，该内腔由所述外周限定，所述内腔引导所述抽吸流，并且所述内腔具有中心轴线；朝前的切割刃，该朝前的切割刃位于所述外周的远端边缘上，所述朝前的切割刃构造为(i)在所述刀头的前进冲程中切割所述靶组织和(ii)将切割的靶组织引导至所述内腔中；和切割刃防护件，该切割刃防护件位于所述朝前的切割刃的远端，并且所述切割刃防护件构造为在所述刀头的前进冲程时防止所述朝前的切割刃切割周边组织(perimetertissue)。在某些实施方式中，所述切割刃防护件的宽度小于所述内腔的横截面的宽度，以便于所述靶组织在所述前进冲程中进入所述内腔中。
所述刀头可以构造为在可操作地在所述内腔和所述抽吸源之间连通，因此，所述系统包括抽吸组件，该抽吸组件与所述刀头可操作地连通，以制造用于使所述靶组织穿过所述内腔并移出所述目标的抽吸流，所述抽吸组件包括刚性的抽吸管，该抽吸管具有中心轴线。在某些实施方式中，可操作地连通包括使用一个或多个抽吸口，该抽吸口设置于靠近所述刀头外周的远端边缘的最近点。在某些实施方式中，一个或多个口可以位于距离所述远端边缘的最近点大约3mm至大约20mm处。
在某些实施方式中，所述抽吸组件包括至少大致刚性的抽吸管，该抽吸管具有近端和远端，该远端与所述刀头可操作地连通，并且所述远端构造为与所述抽吸组件的抽吸源连通。在某些实施方式中，所述至少大致刚性的抽吸管可以与所述刀头形成为一个整体。
在某些实施方式中，所述内腔的中心轴线与所述刚性的抽吸管的中心轴线形成角θ1，该角θ1在5°至90°的范围内，并且所述朝前的切割刃位于距离所述角θ1的顶点大约3mm至大约25mm的位置。
权利要求10的系统，所述内腔的中心轴线具有在所述朝前的切割刃上的出口点，并且所述出口点位于正交于所述刚性的抽吸管的中心轴线的横向距离处，该横向距离大约3mm至25mm。
在一些实施方式中，所述内腔的中心轴线在所述抽吸组件的远端与所述抽吸流的中心轴线成一定角θ1，该角θ1在大约5°至大约90°的范围内，并且所述朝前的切割刃位于与所述角θ1的顶点相距大约3mm至大约25mm的位置。在某些实施方式中，所述刀头与所述抽吸组件之间的可操作连通可以为铰接(articulating)，并且所述角可为可调节的。在某些实施方式中，所述刀头与所述抽吸组件之间的可操作连通可以是刚性的，所述角为固定的。
在某些实施方式中，所述内腔的中心轴线与在所述抽吸组件的远端的所述抽吸流的中心轴线之间形成角θ1，该角θ1在1°至180°的范围内，并且所述朝前的切割刃位于距离所述角θ1的顶点3mm至25mm的位置。在这些实施方式中，靠近角θ1大约5mm至25mm处为额外的角θ3，并且角θ1和角θ3互相独立地选自大约0°至大约180°的范围内，并且角θ1和角θ3的限制为(i)所述刀头的内腔的中心轴线与靠近角θ3的刚性的抽吸管的中心轴线之间的净角θ4在0°至90°的范围内；并且(ii)所述刀头的的内腔的中心轴线与所述刚性的抽吸管的中心轴线之间的距离在2mm至30mm的范围内。
应当理解的是，此处教导的所述刀头和系统具有本来领域技术人员已知的多种用途。例如，在某些实施方式中，所述靶组织可以为髓核，并且所述周边组织可以为纤维环。
因此，本教导还指一种用于椎间盘切除术的外科组织移除系统，并且该外科组织移除系统可以包括管状的刀头，该刀头用于从目标上移除髓核。在这些实施方式中，所述系统可以包括刀头，该刀头具有：外周，该外周限定了穿过所述刀头的抽吸流；内腔，该内腔由所述外周限定，所述内腔引导所述抽吸流；朝前的切割刃，该朝前的切割刃位于所述外周的远端边缘上，所述朝前的切割刃构造为(i)在所述刀头的前进冲程中切割所述髓核和(ii)将切下的髓核引导至所述内腔中；朝后的切割刃，该朝后的切割刃用于在所述刀头的返回冲程中切割所述髓核；横向的切割刃，该横向的切割刃用于在所述刀头的横向冲程中切割所述髓核；和切割刃防护件，该切割刃防护件位于所述朝前的切割刃的远端，并且所述切割刃防护件构造为在所述前进冲程时防止所述朝前的切割刃切割环纤维。并且，所述切割刃防护件的宽度，例如，可以小于所述内腔的横截面的宽度，以便于所述靶组织在所述前进冲程中进入所述内腔中。
所述教导还包括一种从目标上移除靶组织的方法，该方法可以包括获得此处教导的系统，所述系统可选择地具有同样在此处教导的防堵塞装置。所述方法可以包括在目标上制造用于接近靶组织的开口；将此处教导的刀头插入并通过所述开口，以接近所述目标的所述靶组织；和在包括所述靶组织的表面上沿朝前的方向推进所述刀头，以移除所述靶组织。所述朝前的方向可以包括力矢量，该力矢量在(i)至少大致在包括所述刀头的所述内腔的中心轴线的面上移动，(ii)至少大致在包括所述靶组织的所述表面上移动，和(iii)朝向由所述切割刃防护件保护的周边组织移动。并且，所述方法可以包括抓取所述刀头的所述内腔内的所述靶组织，并且使所述靶组织移动穿过所述内腔并离开所述目标。
在某些实施方式中，所述方法包括在包括所述靶组织的表面上沿朝后的方向推进此处教导的刀头，以移除所述靶组织。所述朝后的方向包括力矢量，该力矢量(i)至少大致在包括所述刀头的所述内腔的中心轴线的面上移动，(ii)至少大致在包括所述靶组织的所述表面上移动，并且(iii)移动离开从由所述切割刃防护件保护的周边组织。
在某些实施方式中，所述方法包括在包括所述靶组织的表面上沿横向方向推进此处教导的刀头，以移除所述靶组织。所述横向方向可以包括力矢量，该力矢量(i)以与包括所述刀头的所述内腔的中心轴线的面成大约15°至大约150°的范围内的角移动，(ii)至少大致在包括所述靶组织的表面上移动，并且(iii)移动至与由所述切割刃防护件保护的所述周边组织接触。
在某些实施方式中，所述方法包括：在真空辅助式组织移除中使用所述抽吸组件移除所切除的髓核组织，并使得所切除的髓核组织穿过所述内腔进入所述防堵塞装置的所述组织分离腔中；以及，排空所述组织分离腔。
本教导还指一种闭孔防护插管(obturator,guardcannula)，该闭孔防护插管在细长的外科手术切割装置进入和离开时保护目标，所述细长的外科手术切割装置具有非线性度。在这些实施方式中，所述防护插管可以包括入口毂，该入口毂具有内周、外周和冲洗口(irrigationport)，该冲洗口连通在所述内周和所述外周之间；和线性的细长的对开管(split-tube)，该对开管具有近端、远端和内腔。在这些实施方式中，所述对开管的近端可以(i)限定所述入口毂的所述内周的至少一部分，并且(ii)与所述冲洗口可操作地连通。在这些实施方式中，所述连通为可操作地，以接收来自所述冲洗口的冲洗流体，将所述冲洗流体运送至靶组织包括，例如，在所述对开管的内腔表面上将所述冲洗流体从所述冲洗口移动至所述对开管的远端。
所述对开管的远端还可以具有本领域技术人员所需的任意结构。例如，所述远端可以为至少大致尖的和/或锐利的。在一些实施方式中，所述远端可以为至少大致钝的，以避免在所述远端与入口组织接触时损坏所述入口组织。所述对开管的长度可以在大约10cm至大约60cm的范围内，并且所述对开管的宽度可以在大约5mm至大约16mm的范围内。此外，所述对开管的裂缝(split)可以构成间隙，该间隙的宽度在大约4mm至大约14mm的范围内，所述裂缝在所述外科手术装置中具有非线性度。
如上所述，此处教导的系统可以用于从目标上移除靶组织的各种手术过程中，该手术过程包括例如，半月板的移除或椎间盘切除术。在某些实施方式中，利用防护插管的所述外科切割装置可以为椎间盘切除装置。并且，在某些实施方式中，所述入口组织包括通向所述髓核的所述目标的上皮组织、肌肉组织、神经组织、结缔组织、血管、骨骼、软骨或上述组织的结合。因此，在某些实施方式中，所述靶组织可以包括所述髓核。
所述教导还指一种外科组织移除工具，该外科组织移除工具具有外科组织移除系统和防护插管，该外科组织移除工具利用此处教导的系统和防护插管实施方式的任意结合。在某些实施方式中，所述外科组织移除工具可以为椎间盘切除工具。因此，在某些实施方式中，所述入口组织包括通向所述髓核的所述目标的上皮组织、肌肉组织、神经组织、结缔组织、血管、骨骼、软骨或上述组织的结合。因此，所述靶组织可以包括某些实施方式中的髓核。
所述教导还指一种利用所述工具移除靶组织的方法。在某些实施方式中，所述方法包括在目标上制造用于接近靶组织的开口；将所述工具的刀头插入穿过所述工具的防护插管的入口毂和细长的对开管；将所述工具的插入穿过所述开口，以接近所述目标中的靶组织，同时利用所述对开管的钝的远端保护所述入口组织。在其他方面，利用所述组织移除系统的方法与此处教导的那些方法相同或相似。本领域技术人员可以理解的是将这种工具用于椎间盘切除术，例如，在所述椎间盘切除术中，所述靶组织可以为髓核，并且所述周边组织可以为纤维环。本领域技术人员还可以理解的是使得所述工具具有防护插管，该防护插管有助于保护通向这种手术中的髓核的所述目标的上皮组织、肌肉组织、神经组织、结缔组织、血管、骨骼、软骨，或上述组织的结合。
本领域技术人员将理解，出于一般指导概念的目的提供此处教导的实施方式，并且本领域技术人员还应理解，此处提供的教导包括多种其他的实施方式，并且可以从此处提供的教导中得出。
附图说明
图1A至图1D展示了根据某些实施方式的多种管状的刀头结构，可以利用管材(stocktube)制造所述刀头结构；
图2A至图2E展示了根据某些实施方式的切割刃结构；
图3A至图3C展示了根据某些实施方式的独立的切割刃轮廓的横截面；
图4A至图4C展示了根据某些实施方式的刀头；
图5A和图5B展示了根据某些实施方式的刀头500的角度(angulation)；
图6展示了根据某些实施方式的闭孔防护插管；
图7展示了根据某些实施方式的外科组织移除工具；
图8A至图8C展示了根据某些实施方式的外科组织移除系统或工具，该外科组织移除系统或工具可以利用抽吸的同时进行冲洗，并且不需要闭孔防护插管安装就位；
图9A至图9G展示了根据某些实施方式的经过测试的刀头设计；
图10A至图10E展示了根据某些实施方式的刀头的改进(advancement)；
图11A至图11C展示了根据某些实施方式的刀头和抽吸组件之间的卡口式连通(bayonet-typecommunication)；
图12A和图12B展示了根据某些实施方式的将组织分离腔整合到用于椎间盘切除术的组织移除系统中的集合。
具体实施方式
此处提供的教导通常是指一种包括防堵塞装置的系统，以解决在外科组织移除手术过程中真空系统的堵塞问题。靶组织可以包括任意可以通过小的外科手术开口到达的组织，例如，在某些实施方式中的关节组织(例如，半月板)或在另一些实施方式中的椎间盘组织(例如，髓核、端板软骨(end-platecartilage)或内部环形组织(innerannulartissue))。在某些实施方式中，此处教导的装置可以指一种骨科组织移除装置(orthopedictissueremovaldevice)。在某些实施方式中，此处教导的装置在X-LIF(椎间融合的侧入)过程、T-LIF(椎间融合的穿入(transforaminalapproachtointervertebralfusions))过程、P-LIF(椎间融合的后入)过程或经皮的椎间进入(apercutaneous,transforaminalapproach)(卡宾三角进入(Kambintriangleaccess))中是有用的。
所述防堵塞系统可以具有组织分离腔，在组织移除手术过程中，该组织分离腔配置为紧密靠近于(i)由医生操作的刀头和(ii)医生，以用于由医生填充或排空所述组织分离腔，所述刀头和所述组织分离腔可操作地连通于抽吸组件。所述组织分离腔可以具有入口，该入口与所述刀头可操作地连通，以用于使提取的组织进入所述组织分离腔中，所述提取的组织具有固体部分和液体部分。所述组织分离腔还可以具有挡板，以将所述液体部分与所述固体部分分离。并且，所述组织分离腔还可以具有出口，用于使所述提取的组织中的液体部分从所述组织分离腔中排出。
在某些实施方式中，术语“目标”和“患者”可以交换，并且“目标”和“患者”是指动物，该动物例如为哺乳动物，该哺乳动物包括但不限于非灵长类(诸如牛、猪、马、猫、狗、鼠类)和灵长类(诸如，猴或人类)。因此，术语“目标”和“患者”还可以应用于非人类生物场合，该非人类生物场合包括但不限于疾病动物、宠物、商业牲畜等。
所述刀头可以为具有切割表面的管状，该切割表面在所述刀头的远端周边上至少形成第一面，所述刀头与抽吸装置可操作地连通，以通过抽吸容易地移除所述组织的方式切除靶组织。
所述切割表面可以为，例如，平的、正弦曲线形的或锯齿形的，并且所述切割表面的第一面可以形成角θFP，该角θFP从与所述刀头的中心轴线正交的位置偏离达到75°。在某些实施方式中，所述切割表面可以具有第二面，该第二面可以形成角θSP，该角θSP从与所述刀头的中心轴线正交的位置偏离达到75°。在某些实施方式中，所述刀头具有切割刃和切割刃防护件，该切割刃防护件用于防止周边组织被所述切割刃切割。在某些实施方式中，角θFP和角θSP可以独立地选自0°至大约75°、大约5°至大约75°、大约10°至大约70°、大约15°至大约65°、大约10°至大约60°、大约5°至大约55°、大约15°至大约50°、大约20°至大约45°、大约15°至大约40°、大约25°至大约35°的范围，或者可以独立地选自任意角或此处增加1°的任意角范围。
图1A至图1D展示了根据某些实施方式的多种管状的刀头结构，该刀头结构可以由管材(stocktube)制成。图1A展示了具有第一面105的刀头管材100，第一面105形成角θFP，该第一面105正交于管材100的内腔的中心轴线110。图1B展示了具有第一面105的刀头管材100，第一面105与管材100的内腔的中心轴线110形成锐角θFP，该锐角θFP在1°至大约75°的范围内。图1C展示了刀头管材100，该刀头管材具有第一面105，该第一面105与管材100的内腔的中心轴线110之间形成锐角θFP，该锐角θFP在1°至大约75°的范围内；并且所述刀头管材具有第二面105，该第二面105形成角θSP，第二面105与管材100的内腔110的中心轴线正交。图1D展示了刀头管材100，该刀头管材100具有第一面105，该第一面105与管材100的内腔110的中心轴线形成锐角θFP，该锐角θFP在1°至大约75°的范围内；并且所述刀头管材具有第二面105，该第二面105与管材100的内腔的中心轴线110之间形成锐角θSP，该锐角θSP在1°至大约75°的范围内。
可以利用本领域技术人员已知的适于使用此处的教导的外科环境的任意材料制造所述刀头。例如，在某些实施方式中适用硬度大于洛氏硬度C30或硬度大于洛氏硬度C45的硬质材料。在某些实施方式中，所述刀头可以包括选自下组的成分，该组包括：回火钢、不锈钢、高碳钢、钛或钛合金、陶瓷、金刚石和黑曜石。在某些实施方式中，不锈钢可以包括304不锈钢、316不锈钢、17-4PH不锈钢、400系列的不锈钢或者任意本领域技术人员已知的适于此处教导的切割功能的不锈钢材料。在某些实施方式中，可以利用铬化钴(cobaltchromium)、碳化钨(tungstencarbide)或陶瓷材料制作所述刀头。
形成所述刀头的管的壁厚可以为，例如，0.003"至0.020"之间，更具体地，为0.005"至0.012"之间。所述刀头的横截面积可以在0.120平方英寸至1.5平方英寸的范围内，或者，在某些实施方式中，所述刀头的横截面积可以在0.180平方英寸至0.400平方英寸的范围内。任意方向的宽度可以在0.080"至0.400"或更大的范围内，在某些实施方式中，可以在0.160"至0.250"。在某些实施方式中，所述刀头的最大横截面尺寸在3.0mm至大约20.0mm之间，在4.0mm至大约15mm之间，在大约4.0mm至大约12.0mm之间，在大约5.0mm至大约10.0mm之间，在大约5.0mm至大约8.0mm之间，或在此处增加0.1mm的任意范围内。在某些实施方式中，所述刀头的直径为大约4.8mm、大约5.0mm、大约5.2mm、大约5.4mm、大约5.8mm、大约6.0mm、大约6.2mm、大约6.4mm、大约6.6mm、大约6.8mm、大约7.0mm、大约7.2mm、大约7.4mm、大约7.6mm、大约7.8mm、大约8.0mm、大约8.2mm，以及此处增加0.1mm的任意直径。
刀头的远端周长可以在所述第一面上或者所述第二面上，或者在二者的结合上，并且所述切割表面可以为任意本领域技术人员已知的任意切割表面，例如，在某些实施方式中，所述切割表面可以为剃刀表面(razorsurface)、锯齿形表面或正弦表面(sinusoidalsurface)。有很多本领域技术人员已知的切割刃设计，并且可以利用这些结构中的任意一种。例如，所述切割表面可以具有齿和在齿之间的齿槽。多个所述齿之间的间隔可以相等或可以变化，并且所述齿槽的深度可以相等，也可以变化，并且可以利用齿和齿槽的任意结合。在某些实施方式中，所述齿的凸起的方向可以从所述刀头的所述壁的其余部分(remainder)的方向偏移。在某些实施方式中，所述齿与所述刀头的所述壁的其余部分方向相同，使得所述齿仅为所述刀头的壁的延伸，而不会朝向所述刀头的内腔的方向改变，或者不会远离所述刀头的内腔改变。在某些实施方式中，具有所述齿远离或朝向所述刀头的内腔的方向变换图形。例如，所述图形可以为朝向、远离、朝向、远离、无偏移的顺序，并且该顺序环绕所述刀头的外周的远端边缘重复。在某些实施方式中，所有的齿都指向所述内腔，并且在某些实施方式中，所有的齿都远离所述内腔。在某些实施方式中，所述多个齿中，各个齿交替地朝向和远离所述内腔。并且，在某些实施方式中，所述多个齿中，各个齿以逐渐增加和逐渐减小的角逐渐朝向和远离所述内腔，以当所述齿环绕所述外周的远端边缘时产生波浪形的外观。所述顺序也可以为完全随机。
图2A至图2E展示了根据某些实施方式的切割刃结构。图2A展示了重复朝向、远离、朝向、远离、无改变的5齿的变换图形。图2B展示了随机的变换图形。图2C展示了波浪形的变换图形。图3D展示了重复远离、朝向、无改变的3齿的变换图形。并且，图3E展示了简单的重复远离、朝向的变换图形。
在某些实施方式中，可以结合选择所述切割刃的轮廓选择切割刃的结构。设计切割刃的本领域技术人员将理解，此处教导的刀头可以具有多种切割动作，例如，凿的动作、锯切的动作、切片的动作和劈开的动作。因此，选择的切割刃的轮廓可以是改变为使用本领域技术人员已知的任意切割刃轮廓。在某些实施方式中，所述齿是斜面的。在某些实施方式中，所述刀头可以具有朝后的齿和朝前的齿，以除了朝后的切割“刺(spur)”之外还包括朝前的切割表面。
因此，所述教导包括管状的刀头，该管状的刀头用于移除目标上的靶组织。并且，所述管可以为细长的、具有任意形状(例如，圆管、正方管、矩形管、椭圆管、五边形管、六边形管、七边形管、八边形管等)的管状结构，使得在某些实施方式中，可以利用管的任意数量的边、曲线或者二者的结合。在某些实施方式中，利用圆管。
所述刀头可以具有多种类型的切割刃(例如，朝前的切割刃、朝后的切割刃和横向的切割刃，以及凸起、钩等)的结合，以抓取、劈开组织，或者其他方式地移除组织。在某些实施方式，所述刀头具有：朝后的切割刃，该朝后的切割刃用于在刀头的返后冲程中切割所述靶组织；横向的切割刃，该横向的切割刃用于在所述刀头的横向冲程中切割所述靶组织；或者朝后的切割刃和横向的切割刃相结合的切割刃。在某些实施方式中，横向的切割刃可以位于所述切割刃防护件上，用于在所述刀头的横向冲程中切割靶组织。
图3A至图3C展示了根据某些实施方式的独立的切割刃轮廓的横截面。图3A展示了平面-内凹切割刃轮廓。图3B展示了楔形切割刃轮廓。并且，图3C展示了凿形切割刃轮廓。同样地，应当理解的是，所述切割刃可以被设计为具有任意结构(包括单边、双边、单倒钩、双倒钩、直尖端、倒钩尖端等)，以辅助任意形式的组织的移除(包括组织的切割、切片、凿、刮、刨、锯切、磨削和劈切)，以例如在手术过程中有效地移除所述组织。
图4A至图4C展示了根据某些实施方式的刀头。图4A展示了所述刀头的斜视图，并且图4B展示了所述刀头的侧视图。刀头400可以具有外周405，该外周405限定了穿过刀头400的内腔410，该内腔410具有中心轴线415。刀头400还可以具有朝前的切割刃420，该朝前的切割刃420位于外周405的远端边缘425上，朝前的切割刃420构造为(i)在刀头400的前进冲程中切割靶组织(未示出)，并且(ii)将切下的靶组织引导至内腔410中。并且，刀头400可以具有切割刃防护件430，该切割刃防护件430位于朝前的切割刃420的远端并且构造为在所述前进冲程中防止周边组织(未示出)被切割刃420切割，切割刃防护件430的宽度433小于内腔410的横截面的宽度422，以便于所述靶组织在所述前进冲程中进入内腔410中。并且，如图4A至图4C所示，所述切割刃防护件的侧表面409可以为锯齿形的，或者其他形状锋利的切割表面，以用于横向切割。
由于所述刀头可以设计为通过利用抽吸444移除组织，所以所述教导还指一种刀头的系统，该系统将所述刀头与抽吸组件484(仅示出了远端)可操作地连接。因此，图4C还展示了外科组织移除系统，该外科组织移除系统包括管状的刀头400，该刀头400用于移除目标的靶组织(未示出)。所述外科组织移除系统可以包括刀头400，该刀头400具有：外周，该外周限定穿过刀头400的抽吸流444；内腔410，该内腔410由外周405限定，内腔410引导抽吸流444并且具有中心轴线415；朝前的切割刃420，该朝前的切割刃420在外周405的远端边缘425上，朝前的切割刃420构造为(i)在刀头400的前进冲程中切割靶组织，并且(ii)将切下的靶组织引导至内腔410中；和切割刃防护件430，该切割刃防护件430位于相对于朝前的切割刃420的远端并且构造为在所述前进冲程中防止周边组织(未示出)被朝前的切割刃420切割。
所述刀头可以构造为可操作地在内腔410和抽吸源444之间连通，因此，系统400包括抽吸组件484，该抽吸组件484与刀头400可操作地连通，以产生抽吸444流，以使所述靶组织穿过内腔410移除至所述目标外，抽吸组件484包括刚性的抽吸管488，该抽吸管488具有中心轴线。在某些实施方式中，所述可操作地连通包括利用一个或多个抽吸口466，该抽吸口466位于靠近刀头外周的最远端边缘的最近点。在某些实施方式中，一个或多个抽吸口466可以位于靠近远端边缘425的最近点大约3mm至20mm处。由于并未受任何动作理论或动作机理限制，本领域技术人员将理解，在移除组织的过程中，当在可以形成真空的区域内抽吸时，额外的空气源可以是有用的，否则所述真空可以阻碍或者终止将切除的组织从手术区域运走的抽吸流。抽吸口466可以用于提供额外的空气，以避免在手术区域内产生真空。
在很多实施方式中可以利用本领域技术人员已知的任意抽吸组件结构。在某些实施方式中，抽吸组件484包括至少大致刚性的抽吸管488，该抽吸管488具有近端(未示出)和远端499，该远端499可操作地连通刀头400，并且该远端499构造为连通用于抽吸组件484的抽吸源444。在某些实施方式中，至少大致刚性的抽吸管488可以与刀头400形成为一个整体。词组“至少大致刚性”可以指元件是刚性的，或者足够刚性的，使得在正常使用所产生的力的作用下获得所需的功能。例如，所需的功能可以为当在所述目标上使用所述刀头时阻止或防止刚性的元件在沿刚性抽吸管的长度方向的一个或多个点处产生弯矩。
下表描述了被发现能够在椎间盘切除术中实现快速有效地移除组织的刀头400的尺寸比(dimensionalratio)。“标签”用于展示在小设备和大设备上形成所述尺寸比的元件和措施。
刚性的抽吸管可以包括本领域技术人员已知的适用于此处的教导的任意材料。例如，刚性的抽吸管可以包括本领域技术人员认为是此处教导的装置所需的任意手术钢(surgicalsteel)、塑料或树脂。在某些实施方式中，所述刚性的抽吸管可以包括与所述刀头相同或相似的材料。在某些实施方式中，刚性的抽吸管可以包括不锈钢、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺或碳纤维。轴的壁厚可以为选定的材料在此将具有所需的物理性质的任意厚度。在某些实施方式中，所述壁厚可以在，例如，0.003”至0.020”的范围内，并且，在某些实施方式中，可以在0.005”至0.010”的范围内。所述抽吸管的内腔表面可以涂覆有聚四氟乙烯(TEFLON)、疏水涂层(例如，聚对二甲苯)或亲水涂层(例如，聚乙烯醇或聚乙二醇)。
在某些实施方式中，刚性的抽吸管可以包括金属编制线增强的聚合物管、盘管或具有横向槽的管，以便于在某些需要铰接的实施方式中进行铰接。在这些实施方式中，通过例如，拉扯连接在所述刀头的一侧的肌腱(tendon)可以使所述刀头相对于所述刚性的抽吸管的轴线形成角，所述肌腱沿所述刚性的抽吸管的一侧上的导向件(guide)延伸。
图5A和图5B展示了根据某些实施方式的刀头500的角度。图5A展示了内腔510的中心轴线515可以与在抽吸组件(局部示出)584的远端599的抽吸流544的中心轴线555形成角θ1，该角θ1在大约5°至大约90°的范围内，并且朝前的切割刃520可以距离角θ1的顶点大约2mm至大约25mm处。在某些实施方式中，θ1可以在大约2mm至大约30mm、大约2mm至大约30mm、大约2.5mm至大约25mm、大约3mm至大约25mm、大约4mm至大约20mm、大约5mm至大约15mm、大约3mm至大约25mm、大约7mm至大约12mm、大约8mm至大约10mm，或此处增加0.5mm的任意范围内。
在某些实施方式中，所述内腔的中心轴线与所述刚性的抽吸管的中心轴线之间的角θ1在大约5°至大约90°的范围内，并且所述朝前的切割刃距离角θ1的顶点大约3mm至大约25mm。并且，在某些实施方式中，所述内腔的中心轴线具有在所述朝前的切割刃上的出口点，并且所述出口点位于大约3mm至大约25mm的横向距离处，所述横向距离正交于所述刚性的抽吸管的中心轴线。
在某些实施方式中，所述内腔的中心轴线与在所述抽吸组件的远端的抽吸流的中心轴线之间的角θ1在1°至180°的范围内，并且朝前的切割刃距离角θ1的顶点3mm至25mm。在这些实施方式中，额外的角θ3位于靠近角θ1的5mm至25mm位置处，并且角θ1和角θ3互相独立地选自大约0°至大约180°的范围内，并限制为(i)所述刀头的中心轴线与靠近角θ3的刚性的抽吸管的中心轴线之间的净角(netangle)θ4在0°至90°之间；并且(ii)所述刀头的内腔的中心轴线与所述刚性的抽吸管的中心轴线之间的距离在2mm至30mm之间。因此，在角θ1和角θ3之间的抽吸流的距离可以在大约5mm至大约30mm之间、大约5mm至大约25mm之间、大约5mm至大约20mm之间、大约6mm至大约18mm之间、大约7mm至大约15mm之间，或者此处增加1mm的任意范围内。
在某些实施方式中，刀头500和抽吸组件584之间的可操作的连通可以是铰接的，角θ1可以为可调节的。在某些实施方式中，刀头500和抽吸组件584之间的可操作的连通可以是刚性的，角θ1可以为固定的。在某些实施方式中，角θ1可以在0°至大约45°的范围内、在大约1°至大约40°的范围内、在大约5°至大约35°的范围内、在10°至大约35°的范围内、在15°至大约40°的范围内、在20°至大约30°的范围内，或者在此处增加1°的任意范围内。在某些实施方式中，角θ1可以为大约3°、大约5°、大约10°、大约15°、大约20°、大约25°、大约30°、大约35°、大约40°、大约45°，或者此处增加1°的任意角。
在某些实施方式中，所述朝后的切割刃可以位于外周505的远端边缘525上，以在刀头500的返回冲程中切割所述靶组织。在某些实施方式中，朝后的切割刃531可以位于切割刃防护件530上，以在刀头500的返回冲程中切割所述靶组织。图5B展示了防护件530，该防护件530具有作为朝后的切削刃531的双刃尖端，该双刃尖端以与内腔500的中心轴线515成大于90°的角θ2朝后指向内腔515，以在刀头500的返回冲程中在内腔510中抓紧和/或切割组织。由于朝后的切割刃的功能可以为抓紧、剪切和钩住将被移除的组织，所以在某些实施方式中，朝后的切割刃531可以被称作“爪(talon)”或“夹钳(pincer)”。
应当理解的是，此处教导的所述刀头和系统具有本领域技术人员已知的多种应用。在某些实施方式中，例如，所述靶组织可以为髓核，并且所述周边组织可以为例如纤维环。
提供一种用于椎间盘切除术的外科组织移除系统，并且该外科组织移除系统可以包括用于从目标上移除髓核的管状的刀头。在这些实施方式中，外科组织移除系统可以包括：刀头，该刀头具有：外周，该外周限定穿过所述刀头的抽吸流；内腔，该内腔由所述外周限定，并且所述内腔引导所述抽吸流；朝前的切割刃，该朝前的切割刃位于所述外周的远端边缘上，该朝前的切割刃构造为(i)在所述刀头的前进冲程中切割所述髓核和(ii)将切下的髓核引导至所述内腔中；朝后的切割刃，该朝后的切割刃用于在所述刀头的返回冲程中切割所述髓核；横向的切割刃，该横向的切割刃用于在所述刀头的横向冲程中切割所述髓核；和切割刃防护件，该切割刃防护件位于所述朝前的切割刃的远端并且构造为在所述前进冲程中防止所述朝前的切割刃切割纤维环。
另一个有价值的特征在于，可以操作此处所述教导的装置，而基本上不被所述刀头切除的组织流阻塞，并且通过设计达到此目的。由于并未受任何动作理论或动作机理限制，将发现，所述刀头远端的横截面的面积将至少大致等于或小于靠近刀头远端的引起(leadingto)刀头切除的组织流聚集的任意点的横截面积。这些点将包括，例如，沿所述刚性的抽吸管的截面上的任意点，或者，引起被切除的组织的聚集点的所述抽吸组件的任意其他元件，例如，在某些实施方式中，压差将切除的组织倾卸至收集罐(collectioncanister)中的最近的孔处。在某些实施方式中，术语“至少大致等于”意味着只要限定在较小的范围内，可以有较小的横截面积。在某些实施方式中，如果横截面积比位于近端的横截面的横截面积小的量不超过20％，则所述横截面积可以至少大致等于刀头的横截面积。在某些实施方式中，如果所述横截面积不超过大约3％、大约5％、大约7％、大约9％、大约11％、大约13％、大约15％、大约17％、大约19％或大约21％，则所述横截面积可以至少大致等于所述刀头的横截面积。比近端横截面的横截面积小的量在此处可以是增加1％的任意百分比。
所述教导还包括一种从目标上移除靶组织的方法，该方法可以包括获得此处教导的系统，所述系统可选择地具有同样在此处教导的防堵塞装置。在这些实施方式中，所述方法可以包括在目标上制造用于接近靶组织开口；插入此处所教导的刀头穿过所述开口，以接近所述目标中的靶组织；利用合适的成像技术(例如，荧光透视法)对所述刀头的尖端的深度进行成像；和在包括所述靶组织的表面上沿朝前的方向推进所述刀头以移除所述靶组织，同时激活真空，以抽吸附近的切下的组织。所述朝前的方向可以包括力矢量，该力矢量在(i)至少大致在包括所述刀头的所述内腔的中心轴线的面上移动，(ii)至少大致在包括所述靶组织的表面上移动，和(iii)朝向由所述切割刃防护件保护的周边组织移动。并且，所述方法可以包括在所述刀头的内腔内抓取靶组织，并且将所述靶组织穿过所述内腔并移出所述目标。
术语“至少大致在……上”可以指，在正常使用此处教导的系统所产生的力和条件下，位置或移动足够靠近精确所需的位置，从而可以获得所需的功能。例如，“至少大致在包括所述刀头的所述内腔的中心轴线的面上”或“至少大致在包括靶组织的表面上”可以指平行于或大致平行于所述面或表面的位置或移动，但是该位置可能偏离实际的面或表面大约1um至大约15mm，或者移动方向可能偏离大约0.1°至大约20°。“至少大致”的测量(measure)用于近似的场合，该近似的场合中不能获得精确测量或精确位置，但是本领域普通技术人员可以获得所需的功能。例如，当与可能的最佳结果相比时，减弱的结果可以用来确定什么是“至少大致”的所需结果。在某些实施方式中，在可能的最佳结果减弱少于10％、少于15％、少于20％、少于30％、少于40％或少于50％的地方至少大致地获得所需的结果。在某些实施方式中，在可能的最佳结果减弱大约5％至大约30％、大约7％至大约35％、大约10％至大约25％，或者此处增加1％的任意范围内的位置至少大致地获得所需的结果。
在椎间盘切除术中，可以根据所述目标的椎间盘高度而改变所述目标中的所述开口，椎间盘的高度通常在大约5mm至7mm的范围内。在某些实施方式中，所述目标中的所述开口的尺寸可以在大约4mm×4mm至大约14mm×14mm的范围内。在某些实施方式中，所述开口可以为大约10mm×7mm。
在某些实施方式中，所述方法包括在包括所述靶组织的表面上沿朝后的方向推进此处教导的刀头，以移除所述靶组织。所述朝后的方向可以包括力矢量，该力矢量(i)在至少大致在包括所述刀头的内腔的中心轴线的面上移动，(ii)在至少大致在包括所述靶组织的表面上移动，和(iii)移动离开由所述切割刃防护件保护的周边组织。
在某些实施方式中，所述方法包括在包括所述靶组织的表面上沿横向方向推进此处教导的刀头，以移除所述靶组织。例如，所述横向方向可以包括力矢量，该力矢量(i)以与包括所述刀头的内腔的中心轴线的面成大约15°至大约165°范围内的角移动，(ii)至少大致在包括所述靶组织的表面上移动，和(iii)移动至与由所述切割刃防护件保护的周边组织接触。
在某些实施方式中，所述方法包括：在真空辅助式组织移除中，使用所述抽吸组件移除所切除的髓核组织，以使得所切除的髓核组织穿过所述内腔并进入所述防堵塞装置的组织分离腔中；以及，排空所述组织分离腔。
此处教导的所述刀头为锋利的，并且在所述刀头穿过所述外科手术的开口而进入或离开时可能对组织有害。在某些实施方式中设置有闭孔防护插管(anobturator,guardcannula)，以在非线性的细长的外科切割装置进入或离开时保护目标。
图6展示了根据某些实施方式的闭孔防护插管。闭孔防护插管600可以包括：入口毂605，该入口毂605具有内周615、外周625和冲洗口635，该冲洗口635连通在内周615和外周625之间；和线性的细长的对开管(split-tube)650，该对开管650具有近端655、远端665和内腔675。在这些实施方式中，对开管650的近端655可以(i)限定入口毂605的内周615的至少一部分，并且(ii)与冲洗口635可操作地连通。在这些实施方式中，所述连通为可操作地，以接收来自冲洗口635的冲洗流体690，将冲洗流体690运送至靶组织(未示出)包括，例如，冲洗流体690在对开管650的内腔表面680上从冲洗口635移动至对开管650的远端665。
本领域技术人员将理解，所述“冲洗流体”可以为本领域技术人员所需的任意流体，包括液体和气体。在某些实施方式中，冲洗流体可以为含水的(aqueous)。在某些实施方式中，所述冲洗流体可以为非含水的(non-aqueous)。并且，在某些实施方式中，所述冲洗流体可以为乳剂。在某些实施方式中，所述冲洗流体可以包括气体。含水的冲洗流体的实例可以包括水、盐水(saline)或包括液体的水性表面活性剂(aqueoussurfactant)。非含水流体的实例可以包括在外科手术中可以有助于实现组织提取的任意油基液体(oil-basedliquid)。气体的实例可以包括二氧化碳、氮气、空气，和任何惰性或至少大致无反应性(non-reactive)的气体。在某些实施方式中，所述冲洗流体可以包括润滑剂，例如甘油、硅油等。冲洗流体可以用作载体，以助于移除切除的组织，或者助于防止在手术位置产生真空，该真空可能会妨碍所述切除的组织的移除。这种真空的实例为，在椎间盘切除术时，在封闭的腔(例如，环形物内的椎间隙)内采用抽吸时产生的真空。
对开管650的远端665还可以具有本领域技术人员所需的任意结构。例如，远端665可以为至少大致尖的和/或非钝的。在某些实施方式中，远端665可以为至少大致钝的，以避免在远端665与入口组织接触时伤害入口组织。对开管650的长度还可以在大约10cm至大约60cm的范围内，并且对开管650的宽度可以在大约5mm至大约16mm的范围内。此外，对开管650中的裂缝(split)构成间隙667，该间隙667的宽度在大约4mm至大约14mm的范围内，所述裂缝在外科手术装置中具有非线性度(non-linearity)。在某些实施方式中，此处教导的所述刀头的直径可以小于所述抽吸组件的穿过所述闭孔防护插管的内腔的部分的直径，使得所述闭孔防护插管保持抽吸组件484，但是允许刀头400穿过间隙667。因此，间隙667的宽度可以超过刀头400的直径，但是小于刚性的抽吸管488的直径，并且闭孔防护插管600的内腔的直径大于刚性的抽吸管488的直径。
如上所述，此处教导的系统可以用于从目标上移除靶组织的各种手术过程，这些手术过程包括，例如，半月板的移除或椎间盘切除术。在某些实施方式中，与防护插管一起使用的外科切除装置可以为椎间盘切除装置。并且，在某些实施方式中，入口组织包括所述目标上的通向所述髓核的上皮组织、肌肉组织、神经组织、结缔组织、血管、骨骼、软骨或者上述组织的结合。因此，在某些实施方式中，所述靶组织可以包括髓核。
提供一种具有外科组织移除系统和闭孔防护插管的外科组织移除工具，该外科组织移除工具利用此处教导的所述系统和所述防护插管的实施方式的任意结合。在某些实施方式中，所述工具可以为椎间盘切除工具。因此，在某些实施方式中，入口组织包括所述目标上的通向所述髓核的上皮组织、肌肉组织、神经组织、结缔组织、血管、骨骼、软骨或者上述组织的结合。因此，在某些实施方式中，所述靶组织可以包括髓核。
图7展示了根据某些实施方式的外科组织移除工具。该工具700包括刀头400、抽吸组件484和闭孔防护插管600。来自抽吸组件484的抽吸流444进入刀头400，以移除由所述刀头切除的靶组织。冲洗水690可以进入冲洗阀795和/或冲洗口635，当抽吸流444关闭时，利用来自冲洗阀795的冲洗水690，并且当抽吸流444打开时，可以利用来自冲洗口635的冲洗水690在上述过程中，抽吸流444引导闭孔防护插管600的内腔表面和抽吸组件484之间的冲洗水690进入外科手术区域(未示出)内。在例如刀头400朝前、朝后和/或横向移动以切除并移除的靶组织的手术过程中，防护插管600用于在刀头400和抽吸组件484相对于入口组织(未示出)移动时保护该入口组织。
提供一种利用所述外科组织移除工具移除靶组织的方法。在某些实施方式中，所述方法包括：在目标上制造开口，用于接近靶组织；将所述外科组织移除工具的刀头插入穿过所述外科组织移除工具的防护插管的入口毂和细长的对开管；将所述外科组织移除工具的所述刀头插入穿过所述开口，以接近所述目标中的靶组织，同时利用所述对开管的钝的远端保护所述入口组织。在其他方面，利用所述组织移除系统的方法与此处教导的相同或相似。本领域技术人员可以理解的是将上述外科组织移除工具用于例如，椎间盘切除术，在该椎间盘切除术中，所述靶组织可以为髓核，并且周边组织可以为纤维环。本领域技术人员还可以理解的是使得外科组织移除工具具有防护插管，该防护插管有助于在这种手术中保护所述目标的通向所述髓核的上皮组织、肌肉组织、神经组织、结缔组织、血管、骨骼、软骨或上述组织的结合。
图8A至图8C展示了根据某些实施方式的外科组织移除系统或工具，该外科组织移除系统或工具可以应用抽吸的同时进行冲洗，并且不需要闭孔防护插管安装就位。图8A展示了完整的椎间盘切除系统800，该椎间盘切除系统800包括刀头400、用于通过抽吸组件884提供抽吸流的工具、控制手柄886和真空附件892、冲洗管804、冲洗控制件802和可选择的真空控制件888。
在所述刀头的角为可调节的实施方式中，手柄886可以具有旋钮(未示出)，转动该旋钮，以张紧拉绳(pullcable)以使所述刀头相对于所述刚性的抽吸管收缩或伸直，或者手柄886可以具有滑动件，该滑动件张紧所述拉绳，以使所述刀头相对于所述刚性的抽吸管收缩或伸直。用于收缩或伸直的所述拉绳可以位于轴的相对的两侧，所述轴受到连接在该轴的外表面的小的侧腔的约束，以收缩并拉直所述刀头。
图8B展示了相对于刚性的抽吸管894的冲洗管804的剖视图。并且，图8C展示了控制手柄886和内管的剖视图。
本领域技术人员将理解，此处提供的所述教导和实施例是指基本概念，该基本概念可以延伸超过任意特殊的一个或多个实施方式、一个或多个附图。应当理解的是，任意实施例都是出于说明的目的，并且并不解释为限制所述教导的其他方面。
实施例1，刀头设计测试
在3个尸体实验(cadaverlaboratory)的28个椎间盘上测试多个刀头。对结果进行比较以确定最有效率的刀头设计。理想的刀头设计为一种可以很好地切割所有靶组织(包括髓核、椎体终板(vertebralendplates)和内部环形组织)的刀头。然而，所述刀头还应当以所需的方式切割所述靶组织，同时对周边组织不提供损伤，所述周边组织包括应当作为所需的周边结构保存的周边纤维环。此外，所述刀头设计应当在抽吸的作用下快速地移除组织，因此，所述刀头的结构使得能够在抽吸作用下进行所述组织的移除。
图9A至图9G展示了根据某些实施方式的被测试的刀头设计。图9A中的刀头设计能很好地切割，但是对于所述环形物不如其他刀头设计安全。图9B中的刀头设计对于所述环形物是安全的，但是不能很好地切割坚韧的组织，并且展示了太多阻力。图9C中的设计也未能很好地穿过坚韧的组织。图9D中的设计的确能很好地切割和剥皮，但是该设计在软的/弹性的组织上被堵塞。图9E中的设计能很好地切割坚韧的组织且不发生堵塞，并且所述设计也能真正很好地剥皮。所述设计对于所述环形物也是安全的。然而，所述装置的形状并不能到达所述髓核的远侧。图9F中的设计展示了引入所述装置的弯曲部(abend)，该弯曲部使得图9E中的刀头能够到达所述髓核的远侧。然而，图9G和图9H中的设计展示了测试中验证的最有效的刀头性能，图9G和图9H中的设计在5分钟内移除23cc材料。
实施例2
本实施例进一步拓展了所述刀头的设计。进一步在7个尸体实验和28个椎间盘中研究了图8G和图8H中的设计。
图10A至图10E展示根据某些实施方式的所述刀头中的改进。图10A中的设计展示了切割齿的外表面上具有倾斜角的刀头和切割较差并且需要开凿(gouge)软骨的装置。图10B中的设计展示了椭圆形的刀头和产生不一致的切割并且需要开凿软骨的装置，所述刀头在切割齿的外表面上不具有倾斜角。图10C中的设计展示了用于采用环形刮匙的对比结果和开凿软骨的装置。图10D中的设计展示了具有一个“爪”或夹钳的短刀头和展示了最吸引人的结果并实现了最佳的切割且无需进行开凿的装置。图10E为另一种推荐的设计，该设计构造为具有图10D中的设计的功效，图10E中的设计还具有第二爪，该第二爪弯曲离开所述刀头的内腔，以用作额外的爪和切割刃防护件。
本实施例中使用的方法如下：
1.切割高度和宽度尺寸为5mm至8mm的导孔；
2.使平行于椎体终板的15°的尖端指向，以居中地且侧向地切割并扩展所述腔；
3.逐渐将所述椎体终板刮剃至坚硬的组织(软骨或骨骼)；利用荧光透视法确认所述尖端的深度；利用所述尖端沿所述椎体终板的曲线刮剃；当露出骨骼(认定为终点的硬的、粗糙的、粘的且红色的抽出物)时停止刮剃；并且使所述装置的手柄(i)居中倾斜，以剥除侧边，和(ii)侧向倾斜，以剥除中间侧；
4.根据需要抵靠前方的环形物居中地-侧向地推动所述刀头，以移除连接在所述环形物和内部环形物上的髓核；
5.使40°的尖端指向相对侧，并且在侧向地倾斜把手时开始从后方的环形物开始刮剃，以移除大部分的髓核；以及
6.朝向所述椎体终板旋转所述手柄，以进一步剥除。
实施例3
本实施例描述了用于测试的可选实施方式，所述可选实施方式被称为弯曲或卡口结构(serpentineorbayonetconfiguration)，其中刚性的抽吸管488可以具有至少两个角：角θ1和角θ3。
图11A至图11C展示了根据某些实施方式的刀头和抽吸组件之间的卡口式连通。可以发现刚性的抽吸管488的远端可以以卡口或弯曲的方式改变方向，以在例如椎间盘切除术中使刀头更接近靶组织。如图11A至图11C所示，角θ1和角θ3可以分别独立地选自从大约0°至大约180°的范围内，并限制为(i)刀头400的内腔410的中心轴线和刚性的抽吸管488的中心轴线497(延伸为朝向靠近角θ1)之间实现的净角(netangle)θ4，该净角θ4在0°至90°的范围内；和(ii)刀头400的内腔410的中心轴线415与刚性的抽吸管488的中心轴线497之间的距离498可以在大约2mm至大约30mm的范围内。并且，在这些实施方式中，所述内腔的中心轴线可以具有位于所述朝前的切割刃处的出口点，并且该出口点位于大约3mm至大约25mm的横向距离处。
在某些实施方式中，距离498在大约2.5mm至大约25mm之间、大约3mm至大约25mm之间、大约4mm至大约20mm、大约5mm至大约15mm、大约3mm至大约25mm、大约7mm至大约12mm之间、大约8mm至大约10mm之间，或者此处增加0.5mm的任意范围内。因此，距离498可以为大约2mm、大约3mm、大约4mm、大约5mm、大约6mm、大约7mm、大约8mm、大约9mm、大约10mm、大约12mm、大约14mm、大约16mm、大约18mm、大约20mm、大约22mm、大约24mm、大约26mm、大约28mm、大约30mm，以及此处增加0.5mm的任意距离或范围。在某些实施方式中，角θ3的顶点与刀头400的远端之间的距离可以在大约5mm至大约25mm之间、大约6mm至大约20mm之间、大约7mm至大约15mm之间，或此处增加1mm的任意范围内。
实施例4
本实施例描述了用于组织移除系统的组织分离腔的一个例子，该组织分离腔可以用作为防堵塞装置，以解决在外科组织移除手术过程中真空系统的堵塞问题。
图12A和图12B展示了根据某些实施方式的将组织分离腔整合到用于椎间盘切除术的组织移除系统中的集合。防堵塞系统1200可以具有组织分离腔1273，在组织移除手术过程中，该组织分离腔1273配置为紧密地靠近于(i)由医生操作的刀头400和(ii)医生，以用于由医生填充或排空所述组织分离腔，所述刀头400和所述组织分离腔1273可操作地连通于抽吸组件1288、1278。所述组织分离腔1273可以具有入口1272，该入口1272与刀头1273可操作地连通，以用于使提取的组织1270SL进入组织分离腔1273中，所述提取的组织1270SL具有固体部分1270S和液体部分1270L。所述组织分离腔1273还可以具有挡板1274，以将所述液体部分1270L与所述固体部分1270S中分离开。并且，所述组织分离腔1273还可以具有出口1276，以用于所述提取的组织1270中的液体部分1270L从所述组织分离腔1273中排出。
应当理解的是，在某些实施方式中，组织分离腔可以是半透明的或透明的，以帮助医生看到被提取的组织1270SL。所述组织分离腔可以由本领域技术人员已知的用于外科装置中的任意材料或材料的组合制成。所述组织分离腔可以为一次性的或者可灭菌且重复使用的。在某些实施方式中，组织收集腔可以由金属壳组成，例如，具有玻璃可视化窗口的金属壳，以易于消毒和重复使用。并且，所述腔还可以用作为操纵刀头的手柄。同样的，所述腔可以是粗面的、有凹点的(dimpled)或者滚花的(knurled)，以改善所述腔/手柄用于操纵所述刀头时在医生手中的抓握。
挡板1274可以配置为提供间隙，以用于液体部分1270L围绕挡板1274、通过盖1275并从出口1276排除，从而通过抽吸管线1278移除并收集于靠近抽吸源1244的较大的容器中。本领域技术人员可以理解的是，出口1276可以适应于通过快拆插座1277连接于抽吸管线1274。应该理解的是，挡板还可以包括孔(pore)，或者挡板可以具有凸面，该凸面使得被提取的组织1270SL转向，以引导被提取的组织1270SL离开挡板，从而有助于将固体部分1270S与液体部分1270L分离。在某些实施方式中，还可以有多个挡板，以增大分离效率。盖1275可以设置为快速移除的，以使得在外科手术的过程中医生易于移除和排空腔1273。
一个或多个挡板可以包括任意一个孔(orifice)或孔的任意组合，以用于分离所述固体部分和所述液体部分。在某些实施方式中，挡板可以包括孔，该孔的直径的尺寸范围为0.010-0.100英寸、0.010-0.090英寸、0.010-0.080英寸、0.010-0.070英寸、0.010-0.060英寸、0.010-0.050英寸、0.010-0.040英寸、0.010-0.030英寸、0.020-0.100英寸、0.030-0.100英寸、0.040-0.100英寸、0.050-0.100英寸、0.060-0.100英寸、0.070-0.100英寸、0.080-0.100英寸或者此处直径增加0.001英寸的任意范围。需要注意的是，在某些实施方式中，还可以有多个挡板，以增大分离效率，并且挡板的孔的尺寸可以，例如，阶段式从较大到较小，以增大分离效率。
Claims (20)
1.一种外科髓核移除系统，该外科髓核移除系统具有用于真空辅助式组织移除的防堵塞装置，所述外科髓核移除系统包括：
防堵塞装置，该防堵塞装置包括收集手柄和组织分离腔，所述收集手柄配置为用于管状的刀头的人工控制，所述管状的刀头与抽吸组件可操作地连通，所述组织分离腔避免用于椎间盘切除术的组织移除系统堵塞；其中，
所述组织分离腔具有：
入口，该入口用于使被提取的组织进入所述腔，所述被提取的组织具有固体部分和液体部分，所述固体部分包括髓核组织；
挡板，该挡板用于将所述固体部分与所述液体部分分离；以及
出口，该出口用于使所述液体部分从所述腔排出；
所述管状的刀头配置为用于移除目标的靶组织，所述刀头具有：
外周，该外周限定通过所述刀头的抽吸流；
内腔，该内腔由所述外周限定，所述内腔引导所述抽吸流并且具有中心轴线；
朝前的切割刃，该朝前的切割刃位于所述外周的远端边缘上，所述朝前的切割刃构造为(i)在所述刀头的前进冲程中切割髓核组织并(ii)在所述前进冲程中切离所述髓核组织并引导切离的所述髓核组织进入到所述内腔中，所述朝前的切割刃具有第一面和第二面，所述第一面具有多个切割表面并且设置为与所述管状的刀头的所述内腔的中心轴线成角θFP；并且，所述第二面具有多个切割表面并且设置为与所述管状的刀头的所述内腔的中心轴线成角θSP；以及
切割刃防护件，该切割刃防护件位于所述朝前的切割刃的远端，并且所述切割刃防护件构造为在所述前进冲程中防止所述朝前的切割刃切割纤维环组织，所述切割刃防护件的横断面宽度至少大致小于所述内腔的横截面的宽度，以便于切离的髓核组织在所述前进冲程中进入所述内腔中，从而使得在所述前进冲程中，由于所述切割刃防护件的存在，切离的髓核组织如期望地进入到所述内腔中的量的减少小于50％；
其中，所述刀头配置为在所述内腔和抽吸源之间可操作地连通；并且
所述抽吸组件配置为与所述刀头可操作地连通，所述抽吸组件包括至少大致刚性的抽吸管，该至少大致刚性的抽吸管具有中心轴线，并且所述抽吸组件产生抽吸流，以使切离的髓核组织通过所述内腔移除并离开所述目标；以及，
2.根据权利要求1所述的外科髓核移除系统，其中，所述刀头还具有朝后的切割刃，该朝后的切割刃配置有倒钩，以钩住髓核组织，用于在所述刀头的返回冲程中移除所述髓核组织。
3.根据权利要求1所述的外科髓核移除系统，其中，所述刀头还具有横向的切割刃，该横向的切割刃配置有多个尖锐的侧表面，用于在所述刀头的横向冲程中切割并切离所述髓核组织。
4.根据权利要求1所述的外科髓核移除系统，其中，所述内腔的中心轴线与所述刚性的抽吸管的中心轴线形成角θ1，该角θ1在大约5°至大约90°的范围内，并且所述朝前的切割刃定位为距离所述角θ1的顶点大约3mm至大约25mm。
5.根据权利要求1所述的外科髓核移除系统，其中，所述内腔的中心轴线具有位于所述朝前的切割刃处的出口点，并且所述出口点定位在大约3mm至大约25mm的横向距离处，所述横向距离正交于所述刚性的抽吸管的中心轴线。
6.根据权利要求1所述的外科髓核移除系统，其中，所述内腔的中心轴线与所述刚性的抽吸管的中心轴线形成角θ1，该角θ1在1°至180°的范围内，并且所述朝前的切割刃定位为距离所述角θ1的顶点3mm至25mm；其中，
额外的角θ3，该额外的角θ3位于靠近角θ1的5mm至25mm处；
角θ1和角θ3互相独立地选自大约0°至大约180°的范围内，角θ1和角θ3限制为：
所述刀头的内腔的中心轴线与靠近角θ3的所述刚性的抽吸管的中心轴线之间的净角为θ4，该净角θ4在0°至90°的范围内；并且
所述内腔的中心轴线具有位于所述朝前的切割刃处的出口点，并且所述出口点定位在大约3mm至大约25mm的横向距离处，所述横向距离正交于所述刚性的抽吸管的中心轴线。
7.根据权利要求1所述的外科髓核移除系统，其中，所述刀头和所述至少大致刚性的抽吸管为一个整体，所述刀头形成在所述至少大致刚性的管的远端。
8.一种用于椎间盘切除术的外科组织移除系统，该系统具有用于真空辅助式组织移除的防堵塞装置，所述系统包括：
防堵塞装置，该防堵塞装置包括收集手柄和组织分离腔，所述收集手柄配置为用于管状的刀头的人工控制，所述管状的刀头与抽吸组件可操作地连通，所述组织分离腔避免用于椎间盘切除术的组织移除系统堵塞；其中，
所述组织分离腔具有：
入口，该入口用于使被提取的组织进入所述腔，所述被提取的组织具有固体部分和液体部分，所述固体部分包括髓核组织；
挡板，该挡板用于将所述固体部分与所述液体部分分离；以及
出口，该出口用于使所述液体部分从所述腔排出；
所述管状的刀头配置为用于移除目标的髓核组织，所述刀头具有：
外周，该外周限定通过所述刀头的抽吸流；
内腔，该内腔由所述外周限定，所述内腔引导所述抽吸流；
朝前的切割刃，该朝前的切割刃位于所述外周的远端边缘上，所述朝前的切割刃构造为(i)在所述刀头的前进冲程中切割并切离髓核组织并(ii)在所述前进冲程中引导切割并切离的所述髓核组织进入到所述内腔中，所述朝前的切割刃具有第一面和第二面，所述第一面具有多个切割表面并且设置为与所述管状的刀头的所述内腔的中心轴线成角θFP；并且，所述第二面具有多个切割表面并且设置为与所述管状的刀头的所述内腔的中心轴线成角θSP；
朝后的切割刃，该朝后的切割刃配置有倒钩，以钩住髓核组织，用于在所述刀头的返回冲程中移除所述髓核组织；
横向的切割刃，该横向的切割刃配置有多个尖锐的侧表面，用于在所述刀头的横向冲程中切割并切离所述髓核；和
切割刃防护件，该切割刃防护件位于所述朝前的切割刃的远端，并且所述切割刃防护件构造为在所述前进冲程中防止所述朝前的切割刃切割纤维环组织，所述切割刃防护件的横断面宽度至少大致小于所述内腔的横截面的宽度，以便于切离的髓核组织在所述前进冲程中进入所述内腔中，从而使得在所述前进冲程中，由于所述切割刃防护件的存在，切离的髓核组织如期望地进入到所述内腔中的量减少小于50％；
所述抽吸组件配置为与所述刀头可操作地连通，所述抽吸组件包括至少大致刚性的抽吸管，该至少大致刚性的抽吸管具有中心轴线，并且所述抽吸组件产生抽吸流，以使髓核组织通过所述内腔移除并离开所述目标。
9.根据权利要求8所述的外科组织移除系统，其中，所述刀头的内腔的中心轴线与所述刚性的抽吸管的中心轴线形成角θ1，该角θ1在大约5°至大约90°的范围内，并且所述朝前的切割刃定位为距离所述角θ1的顶点大约3mm至大约25mm。
10.根据权利要求8所述的外科组织移除系统，其中，所述刀头的内腔的中心轴线具有位于所述朝前的切割刃处的出口点，并且该出口点定位在大约3mm至大约25mm的横向距离处，所述横向距离正交于所述刚性的抽吸管的中心轴线。
11.根据权利要求8所述的外科组织移除系统，其中，所述多个切割表面包括锯齿。
12.根据权利要求8所述的外科组织移除系统，其中，所述内腔的中心轴线与所述刚性的抽吸管的中心轴线形成角θ1，该角θ1在1°至180°的范围内，并且所述朝前的切割刃定位为距离所述角θ1的顶点3mm至25mm；其中，
额外的角θ3，该额外的角θ3定位在靠近角θ1的5mm至25mm处；
角θ1和角θ3互相独立地选自大约0°至大约180°的范围内，角θ1和角θ3限制为：
所述刀头的内腔的中心轴线与靠近角θ3的所述刚性的抽吸管的中心轴线之间的净角为θ4，该净角θ4在0°至90°的范围内；和
所述内腔的中心轴线具有位于所述朝前的切割刃处的出口点，并且所述出口点定位在大约3mm至大约25mm的横向距离处，所述横向距离正交于所述刚性的抽吸管的中心轴线。
13.根据权利要求8所述的外科组织移除系统，其中，所述朝后的切割刃配置为爪，该爪位于所述外周的远端边缘上，用于在所述刀头的所述返回冲程中切割所述髓核组织。
14.根据权利要求8所述的外科组织移除系统，其中，所述切割刃防护件也是所述朝后的切割刃，所述切割刃防护件具有双刃尖端，该双刃尖端以大于90°的角θ2朝后指向所述内腔中，以在所述刀头的返回冲程中在所述内腔中抓紧组织、切割组织或者抓紧并切割组织。
15.根据权利要求8所述的外科组织移除系统，其中，所述切割刃防护件也是所述横向的切割刃，所述多个尖锐的侧表面位于所述切割刃防护件上，用于在所述刀头的横向冲程中切割所述髓核组织。
16.根据权利要求8所述的外科组织移除系统，其中，所述刀头和所述至少大致刚性的抽吸管为一个整体，所述刀头形成在所述至少大致刚性的管的远端。
17.一种从目标上移除髓核组织的方法，该方法包括：
获得权利要求1中的所述外科髓核移除系统；
在目标上形成用于接近髓核组织的开口；
通过所述开口将所述刀头插入，以接近所述目标的所述髓核组织；
在包括所述髓核组织的表面上沿朝前的方向推进所述刀头，以移除所述髓核组织，所述朝前的方向包括力矢量，该力矢量在(i)至少大致在包括所述刀头的所述内腔的中心轴线的面上移动，以当沿朝前的方向推进所述刀头时，切离所述髓核组织并引导切离的所述髓核组织进入所述刀头的所述内腔中，(ii)至少大致在包括所述髓核组织的所述表面上移动，并(iii)朝向由所述切割刃防护件保护的纤维环组织移动；
当沿朝前的方向推进所述刀头时，抓取所述刀头的所述内腔中的所述髓核组织；
使用所述真空辅助式组织移除中的所述抽吸组件移除切离的所述髓核组织穿过所述内腔并进入所述防堵塞装置的所述组织分离腔中；以及
排空所述组织分离腔。
18.根据权利要求17所述的从目标上移除髓核组织的方法，该方法还包括：在包括所述髓核组织的表面上沿朝后的方向推进所述刀头，以移除所述髓核组织，所述朝后的方向包括力矢量，该力矢量(i)至少大致在与包括所述刀头的所述内腔的中心轴线的面上移动，(ii)至少大致在包括所述髓核组织的表面上移动，和(iii)远离由所述切割刃防护件保护的所述纤维环组织移动。
19.根据权利要求17所述的从目标上移除髓核组织的方法，该方法还包括：在包括所述髓核组织的表面上沿横向方向推进所述刀头，以移除所述髓核组织，所述横向方向包括力矢量，该力矢量(i)以与包括所述刀头的所述内腔的中心轴线的面成大约15°至大约150°的范围内的角移动，(ii)至少大致在包括所述髓核组织的表面上移动，和(iii)移动至与由所述切割刃防护件保护的所述纤维环组织接触。
20.一种用于组织移除系统的防堵塞装置，该防堵塞装置包括：
组织分离腔，该组织分离腔配置为紧密地靠近于(i)由医生操作的刀头和(ii)医生，以用于在组织移除手术的过程中由医生填充或排空所述组织分离腔，所述刀头和所述组织分离腔可操作地连通于抽吸组件；其中，
所述组织分离腔具有：
入口，该入口与所述刀头可操作地连通，用于使提取的组织进入所述组织分离腔中，所述提取的组织具有固体部分和液体部分；
挡板，该挡板用于将液体部分与固体部分分离；以及
出口，该出口用于使所述提取的组织中的液体部分从所述组织分离腔中排出。
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