自矫直针组件制造技术

本申请提供包括针组件的系统，所述针组件被配置为插入脑部、身体组织或腔体，并在脑部、身体组织或腔体内转向以执行手术操作。所述针组件包括机器人控制且电动的同心套管。为了弯曲，可提供例如配置成弯曲内套管的张紧线材，或具有可调节自然曲线的套管。通过内部套管弯曲的柔性内部元件进行自矫直，以使其在穿过组织前进时对其预期路径位移的敏感性降至最低。所述自矫直内部元件包括例如超弹性管、形状记忆合金管、狭槽管、紧密卷绕记忆合金弹簧、通过牵引由弹簧预加载的线缆而保持在一起的圆形连杆、以及具有经由加载的弹簧连接的线缆以张紧内套管的切口内套管中的至少一种。紧内套管的切口内套管中的至少一种。紧内套管的切口内套管中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自矫直针组件
[0001]交叉引用
[0002]本申请要求于2019年4月10日提交的第265963号以色列专利申请的优先权，所述专利申请的内容通过引用全部包含于本申请中。
[0003]
和
技术介绍

[0004]在本申请的一些实施例中，本申请涉及用于微创手术和诊断程序中的机器人系统领域，更具体地涉及在神经外科领域中执行颅内治疗的应用。
[0005]在G.Tolkowsky等人提交的专利技术名称为“医疗探针导入器”的第2009/0048610号美国专利申请公开中，描述了一种手动机械系统，所述手动机械系统用于将一探针插入受试者的颅组织，其中通过使用具有倾斜治疗出口尖端的一直针或通过使用由一形状记忆合金制成的针并使所述针离开外套管时弯曲以便所述尖端到达治疗区域，从而使所述探针到达离轴目标或实现治疗。
[0006]在C.L.Truwit提交的专利技术名称为“用于偏转探针的方法和装置”的第2004/0059260号美国专利申请公开中，描述了一种用于将一柔性针沿具有离轴出口孔径的一套管(cannula)插入的方法和装置，使得当所述柔性针从所述套管离开时，所述针可从直套管可到达的区域进入一离轴区域。
[0007]在与本申请具有相同专利技术人，专利技术名称为“用于微创神经外科手术的机器人”的第WO2012/095845号国际专利申请公开中，描述了结合用于实时检测和治疗肿瘤的光学可检测肿瘤标记物的机器人装置的使用，所述机器人装置使用用于插入颅组织的一空心针，所述空心针具有同轴布置在所述空心针内并且能够以与所述空心针的轴线(axis)呈高达90
°
的角度离开所述空心针的一柔性内针。通过旋转所述空心针，可以接近与所述空心针轴线成任意角度的组织。所述柔性针包含在一外套管内，所述柔性针由所述机器人控制以提供进入和离开所述套管的远端部分种的非轴向孔径(aperture)的运动。所述针具有使所述针能够离开所述非轴向孔径并继续从所述孔径移出至目标区域而不损失其机械性能的结构。
[0008]在与本申请具有相同专利技术人的第US2014/0025088号美国专利申请公开中，描述了多种具有这种机械性能的可能结构，包括磁化段链(a chain of magnetized segments)、扁平管结构(flattened tube structures)和张拉整体结构(tensegrity structures)。套管和柔性针的插入运动以及可旋转元件的旋转的协调控制使得所述针能够进入脑部的目标区域。
[0009]在本部分的以及在说明书其他部分提及的每个申请文件的公开内容通过引用全部包含于此。

技术实现思路

[0010]根据本申请的一些实施例的一方面，提供了一种针组件，用于在手术操作中引导延伸通过组织，所述针组件包括：一刚性直外部第一套管；一第二套管，所述第二套管适于穿过所述刚性直外部第一套管并延伸出所述刚性直外部第一套管，所述第二套管具有沿其至少部分长度的多个横向狭槽，所述多个狭槽延伸穿过所述套管的大部分周壁；一线材，所
述线材沿所述第二套管的所述多个狭槽壁设置在所述第二套管内并附接到所述第二套管的远端区域，使得当所述线材处于张力下时，所述线材适于弯曲所述第二套管，直到所述第二套管的延伸部分中的所述多个狭槽的多个相邻侧彼此邻接，所述多个狭槽的所述多个侧的邻接限定所述第二套管的已知曲率角；以及一自矫直内部元件，所述自矫直内部元件设置在所述第二套管内，所述自矫直内部元件具有柔性，使得即使当所述第二套管弯曲时所述自矫直内部元件也穿过所述第二套管，但在离开所述第二套管之后所述自矫直内部元件采用其直的形式。
[0011]根据本申请的一些实施例，所述线材通过连接在所述线材和所述第二套管近端点上的锚定点之间的一弹簧而被张紧。
[0012]根据本申请的一些实施例，所述针组件进一步包括多个保持装置，所述多个保持装置定位在沿所述狭槽壁的多个中间位置处，并适于由此沿所述狭槽壁将所述线材维持在定位。
[0013]根据本申请的一些实施例，所述第一套管、所述第二套管和所述内部元件中的任一个被机器人控制以提供延伸运动和旋转运动中的至少一种。
[0014]根据本申请的一些实施例，所述针组件根据术前计划被机器人控制，使得所述内部元件的尖端能够到达目标区域。
[0015]根据本申请的一些实施例，所述第二套管穿过所述组织的延伸适于追踪由所述第二套管的所述已知曲率角设定的轨迹，使得对所述组织的损伤最小化。
[0016]根据本申请的一些实施例，所述针组件适于装载手术工具，所述手术工具是抽吸器、钻机、烧灼器、针、相机和组织消融器中的一种。
[0017]根据本申请的一些实施例，一控制器被配置成确定所述第二套管的所述端部区域的所述位置。
[0018]根据本申请的一些实施例，所述弯曲的角度取决于所述多个狭槽的宽度与所述多个狭槽之间的壁的宽度之间的比率。
[0019]根据本申请的一些实施例，所述第二套管的所述远端的位置由所述第二套管从所述第一套管延伸出的程度确定。
[0020]根据本申请的一些实施例，所述线材适于提供具有增大的刚度的所述多个狭槽的第二套管，使得当所述第二套管暴露于横向力时所述远端具有增大的位移阻力。
[0021]根据本申请的一些实施例，一控制器被构造成确定所述自矫直内部元件的尖端的位置。
[0022]根据本申请的一些实施例，所述自矫直内部元件包括以下中的至少一种：超弹性管、记忆合金管、狭槽管、紧卷记忆合金弹簧、通过弹簧预加载线缆固定在一起的圆形连杆、带有通过加载弹簧连接的电缆用以张紧所述内套管的切口内套管、以及承载或包括手术工具、光纤线缆和照相机的实体元件。
[0023]根据本申请的一些实施例的一个方面，提供了一种针组件，所述针组件用于在手术操作中延伸穿过组织，所述针组件包括：一刚性直外部第一套管；一第二套管，所述第二套管的至少远端区域具有自然弯曲形状且所述第二套管的刚度和直径小于所述外部套管的刚度和直径，使得所述第二套管适于以矫直形式穿过所述刚性直外部第一套管；以及一自矫直内部元件，所述自矫直内部元件设置在所述第二套管内并适于穿过所述第二套管，
所述内部元件的刚度比所述第二套管的刚度小，使得无论所述第二套管为直还是弯曲的，所述内部元件均能够穿过所述第二套管，但是以其自矫直形式出现。
[0024]根据本申请的一些实施例，所述针组件还包括一机器人控制器，所述机器人控制器适于控制所述第一套管、所述第二套管和所述内部元件中的至少一个的延伸和旋转中的至少一种，使得所述内部元件的远端区域的位置是已知的。
[0025]根据本申请的一些实施例，所述第二套管穿过所述组织的延伸适于追踪由所述第二套管的自然弯曲形状所设定的路径，使得对所述组织的损伤最小化。
[0026]根据本申请的一些实施例，所述针组件适于装载手术工具，所述手术工具是抽吸器、钻机、烧灼器、针、相机和组织消融器中的一种。
[0027]根据本申请的一些实施例，所述第二套管的所述自然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种针组件，用于在手术操作中引导延伸通过组织，其特征在于，所述针组件包括：一刚性直外部第一套管；一第二套管，所述第二套管适于穿过所述刚性直外部第一套管并延伸到所述刚性直外部第一套管之外，所述第二套管具有沿所述第二套管的至少部分长度的多个横向狭槽，所述多个狭槽延伸穿过所述第二套管的大部分周壁；一线材，所述线材沿所述第二套管的所述狭槽壁设置在所述第二套管内并附接到所述第二套管的远端区域，使得当所述线材处于张力下时，所述线材适于弯曲所述第二套管，直到所述第二套管的所述延伸部分中的所述多个狭槽的多个相邻侧彼此邻接，所述多个狭槽的所述多个侧的所述邻接限定所述第二套管的已知曲率角；以及一自矫直内部元件，所述自矫直内部元件设置在所述第二套管内，所述自矫直内部元件具有柔性，使得即使当所述第二套管弯曲时所述自矫直内部元件也穿过所述第二套管，但在离开所述第二套管之后所述自矫直内部元件采用其直的形式。2.一种根据权利要求1所述的针组件，其特征在于，所述线材通过连接在所述线材和所述第二套管的近端点上的锚定点之间的一弹簧而被张紧。3.一种根据权利要求1所述的针组件，其特征在于，所述针组件进一步包括多个保持装置，所述多个保持装置定位在沿所述狭槽壁的多个中间位置处，并适于由此沿所述狭槽壁将所述线材维持在定位。4.一种根据前述任一项权利要求所述的针组件，其特征在于，所述第一套管、所述第二套管和所述内部元件中的任一个被机器人控制以提供延伸运动和旋转运动中的至少一种。5.一种根据前述任一项权利要求所述的针组件，其特征在于，所述针组件根据术前计划被机器人控制，使得所述内部元件的尖端能够到达目标区域。6.一种根据前述任一项权利要求所述的针组件，其特征在于，所述第二套管穿过所述组织的延伸适于追踪由所述第二套管的所述已知曲率角设定的轨迹，使得对所述组织的损伤最小化。7.一种根据前述任一项权利要求所述的针组件，其特征在于，所述针组件适于装载手术工具，所述手术工具是抽吸器、钻机、烧灼器、针、相机和组织消融器中的一种。8.一种根据前述任一项权利要求所述的针组件，其特征在于，一控制器被配置成确定所述第二套管的所述端部区域的所述位置。9.一种根据权利要求1所述的针组件，其特征在于，所述弯曲的角度取决于所述多个狭槽的宽度与所述多个狭槽之间的壁的宽度之间的比率。10.一种根据前述任一项权利要求所述的针组件，其特征在于，所述第二套管的所述远端的位置由所述第二套管从所述第一套管延伸出的程度确定。11.一种根据权利要求10所述的针组件，其特征在于，所述线材适于提供具有增大的刚度的所述开槽的第二套管，使得当所述第二套管暴露于横向力时所述远端具有增大的位移阻力。12.一种根据权利要求10所述的针组件，其特征在于，一控制器被构造成确定所述自矫直内部元件的尖端的位置。13.一种根据前述任一项权利要求所述的针组件，其特征在于，所述自矫直内部元件包括以下中的至少一种：超弹性管、记忆合金管、狭槽管、紧卷记忆合金弹簧、通过弹簧预加载
线缆固定在一起的圆形连杆、带有通过加载弹簧连接的电缆用以张紧所述内套管的切口内套管、以及承载或包括手术工具、光纤线缆和照相机的实体元件。14.一种针组件，所述针组件用于在手术操作中延伸穿过组织，其特征在于，所述针组件包括：一刚性直外部第一套管；一第二套管，所述第二套管的至少远端区域具有自然弯曲形状且其刚度和直径小于所述外部套管的刚度和直径，使得所述第二套管适于以矫直形式穿过所述刚性直外部第一套管；以及一自矫直内部元件，所述自矫直内部元件设置在所述第二套管内并适于穿过所述第二套管，所述内部元件具有比所述第二套管的刚度小的刚度，使得无论所述第二套管是直还是弯曲，所述内部元件均能够穿过所述第二套管，但是以其自矫直...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤姆，
申请(专利权)人：塔玛尔机器人有限公司，
类型：发明
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