[发明专利]用于具有表面硬化切割刃的超声外科工具的末端及其制造方法

说明书

本申请涉及一种用于附接到手持件(50)的末端(70)以及形成该末端(70)的方法。末端具有轴杆(71)，头部(86)从轴杆延伸。齿从头部伸出。至少所述齿具有表面硬化外层(94)。当齿被抵靠着硬组织振动时所述表面硬化外层(94)减少了齿(88)的磨损。

技术领域

本描述总体上涉及超声外科工具的末端。更具体地，本描述涉及具有抗磨损硬化齿的末端和制造该末端的方法。

背景技术

电动外科工具的可用性既提高了执行外科手术的能力，又使其能够执行先前难以(即便不是不可能)执行的一些手术。

一种这样的电动外科工具是超声手持件。此类工具包括三个基本构成部件。首先是手持件本身。手持件内部是一个或多个驱动器。在施加AC驱动信号时，驱动器以相对高频率循环地膨胀和收缩，该频率通常至少10kHz或更高。控制台(第二构成部件)提供AC驱动信号。末端是该工具的第三个构成部件。末端机械地联接到驱动器并从驱动器向前延伸。在远端，末端具有头部。该头部形成有齿。驱动器的振动引起头部以及乃至于齿的类似振动。当振动的齿被应用到诸如骨骼的硬组织时，齿的前后运动剪切掉、除去该组织。当超声工具被致动时，这些齿通常进行相对窄范围的运动，通常为5mm或更小。这使得超声外科工具成为精确去除小块硬组织的非常有用的工具。这样，超声工具已经被证明是非常实用的工具，用于在任何给定的时刻、在诸如椎板切除术的手术中去除一小部分骨。

由于超声工具用于执行的手术的精细特性，应该理解这些工具的末端尺寸相对较小。末端的长度为20mm或更小并且直径为5mm或更小并不罕见。头部可具有三个或更多个齿。每个齿的基部至峰部的高度可以为3mm或更小，并且横向宽度为5mm或更小。

通常，超声工具对于设计这些工具的目的而言工作得相当好。然而，有时，将这些齿应用到硬组织会导致齿的明显磨损。这种磨损自然地降低了这些齿剪切掉、去除所述齿用于去除的组织的能力。在一些手术中，例如椎板切除术，在手术过程中需要末端去除大量的组织。随着时间的推移，齿的磨损导致末端执行预期组织去除的能力的明显降低。这可能需要外科医生中断该手术，用齿没有磨损的新末端来替换具有磨损的齿的末端。不得不中断手术来更换末端将增加执行该手术所需的时间。增加执行外科手术所需的时长与现代外科实践的公认最佳技术之一背道而驰。应尽快进行手术，以尽量减少患者受麻醉的时间。尽可能快地执行手术的第二个原因是使患者的、通常情况下被隐藏的内部组织暴露于周围环境和该环境中固有的引起感染的药剂的时间最少。

理论上，应该可以用一层材料、如类金刚石碳膜涂覆超声末端的头部和齿。这会增加齿的硬度。通过扩展，与未涂覆的齿相比，这将降低齿磨损的速率。提供具有这种类型的涂层的末端的缺点是涂层的存在会导致末端的共振频率移离位于附接着该末端的手持件内部的驱动器的共振频率。共振频率是这样的频率：当驱动信号处于给定电压或电流时，在该频率下应用驱动信号在末端中引起的振动与在偏离共振的频率下应用相同的电压或电流时相比具有相对大幅值。理想情况下，末端应具有尽可能接近地匹配驱动器的共振频率的共振频率。当末端的共振频率移离驱动器的共振频率时，末端将驱动器的机械能传递到齿的能力降低。这降低了通过该末端去除组织的效率。

向超声末端的头部增加涂层可能不是提高末端的齿的硬度的最佳手段还有另外一个原因。末端的振动可能导致末端和涂层以不同的频率振动。这可能导致形成涂层的材料从末端分层脱离。由于重力的作用，这些分层脱离的末端碎屑可能掉落在正在执行手术的开口的手术部位中。显然，任何手术过程都不想要的结果是将不希望的物质引入患者体内。