当松质骨例如由于骨质疏松，无血管性坏死或癌症而病变时，病 变骨可能不再为周围皮质骨提供足够的支撑。所以皮质骨可能变得更 易于压缩性骨折或塌陷。类似地，健康但例如由于外伤性骨折而受损 的骨也易于进一步压缩性骨折或塌陷。
在受试者的结构(例如骨)内制造空腔或空隙可以便于在病变或 损伤骨存在的地方进行诊断或治疗介入。刮匙是一种用于从体腔去除 组织或生长物的外科器械并且包括刮匙头。刮匙头可以被成形为类似 于勺或匙以便于组织去除或破坏。
发明内容
本发明涉及一种用于在患者的身体中制造空腔的方法和装置。总 的来说，在一个方面，本发明涉及一种装置和使用该装置的方法，其 中所述装置包括头部、推杆、手柄和锁定机构。所述头部可围绕第一 轴线旋转并且被构造成执行第一医疗程序。所述推杆在远端附着到所 述头部并且被构造成沿着基本垂直于第一轴线的第二轴线平移，其中 所述推杆沿着第二轴线的平移使所述头部围绕第一轴线旋转。所述手 柄附着到所述推杆的近端并且包括基座和杠杆。所述杠杆在其第一端 上的旋转点联接到所述基座并且可在所述旋转点围绕基本垂直于第二 轴线的第三轴线旋转。所述杠杆在第一端联接到所述推杆并且所述杠 杆围绕第三轴线枢转使所述推杆沿着第二轴线平移。所述锁定机构被 构造成将所述杠杆锁定在一个或多个锁定位置，其中所述杠杆的每个 锁定位置对应于所述头部的锁定位置。
本发明的实现方式可以包括一个或多个以下特征。所述头部的锁 定位置相对于第二轴线可以基本上在0-90度的范围内。所述锁定机 构可以包括在所述手柄中，并且包括在所述基座内的棘轮机构和在第 一端联接到所述棘轮机构和在第二端联接到所述杠杆的第二端的联接 元件。所述杠杆围绕第三轴线的旋转将所述棘轮机构推进到一个或多 个位置并且将所述杠杆锁定在一个或多个锁定位置。在一个实现方式 中，所述棘轮机构包括掣子和包括一个或多个齿的滑动连杆。所述齿 被构造成与包括在所述掣子中的一个或多个相应凹槽配合，并且所述 掣子包括被构造成与所述齿配合的一个或多个凹槽。一个或多个所述 齿可以被构造成在包括初始位置和一个或多个延伸位置的多个位置与 所述一个或多个凹槽配合，其中至少一个位置对应于所述杠杆的锁定 位置。
所述装置可以进一步包括联接在所述滑动连杆的一端和所述基座 的近端的拉伸弹簧。所述拉伸弹簧将所述齿压靠在所述掣子的相应凹 槽上。所述基座可以进一步包括释放件，该释放件可操作地接合所述 掣子以执行所述掣子从所述滑动连杆上释放，使得所述拉伸弹簧可以 将所述滑动连杆重定位在更接近初始位置的备选位置。
在一个实现方式中，第一轴线基本垂直于第三轴线，并且在备选 实现方式中，第一轴线基本平行于第三轴。所述推杆在远端可以包括 用于将所述推杆联接到所述头部的凸轮。所述头部可以包括锥形本体 和附着到所述锥形本体的远端的圆盘，其中所述圆盘具有圆顶形上表 面并且具有围绕所述圆盘的圆周形成的基本上360度的切割表面。
总的来说，在另一方面，本发明涉及一种装置和使用该装置的方 法，其中所述装置包括头部、推杆、手柄和锁定机构。所述头部包括 一个或多个切割部分并且在近端附着到所述推杆。所述推杆在近端附 着到所述手柄并且被构造成沿着第一轴线平移，其中所述推杆沿着第 一轴线的平移使所述头部沿着第一轴线平移。所述手柄包括基座和杠 杆，所述杠杆在其第一端上的旋转点联接到所述基座并且可在所述旋 转点围绕基本垂直于第一轴线的第二轴线旋转。所述杠杆在第一端联 接到所述推杆并且所述杠杆围绕第二轴线枢转使所述推杆沿着第一轴 线平移。所述锁定机构被构造成将所述杠杆锁定在一个或多个锁定位 置，其中所述杠杆的每个锁定位置对应于所述头部的锁定位置。
本发明的实现方式可以包括一个或多个以下特征。所述头部的至 少一部分可以由形状记忆材料形成，使得在第一温度下所述头部的所 述部分处于紧凑位置，并且在第二不同温度下所述头部的所述部分展 开到切割位置，其中所述头部被构造成当所述推杆平移和/或旋转时切 割。所述头部可以包括一组三个或更多个指状件并且一个或多个切割 部分可以是被构造成用于切割或刮削的每个指状件的至少一部分。每 个指状件可以包括近端和远端，并且至少两个指状件的远端可以互连。 在一个实现方式中，至少一个指状件不在该指状件的远端互连到另一 指状件。
所述三个或更多个指状件中的至少一个的切割部分可以包括一个 部分，该部分具有从下列组成的组选择的构造：圆形硬币端，方形硬 币端，曲线端，多曲线端，弯端，平线圈端，平环端，弯曲硬币端， 线圈端，弯曲线圈端，沙漏线圈端，骨凿端，搅打器端，毛刺端，多 曲线端，弯钩端，锐利端，发夹环端，弯曲端，压配合端，镰刀端， 弧形插管端，冠状端，钉头锤端，直升机端，十字形端，铲形端和多 窗口管端。
平移所述推杆可以将所述三个或更多个指状件从相对于第一轴线 基本共线几何形状展开到基本不共线几何形状。
上述装置的使用可以包括形成在患者身体中的位置的进入路径和 将所述装置的所述头部通过所述进入路径引入到所述位置。所述装置 的所述杠杆可以枢转以平移所述推杆，由此旋转和/或平移所述头部。 形成到所述位置的进入路径可以包括将插管在患者体内插入到所述位 置，其中所述插管包括被构造成接收医疗设备的内腔。所述头部可以 用于切割和/或刮削以在身体内的所述位置制造或扩大空腔。
总的来说，在一个方面，本发明涉及一种包括细长元件的装置。 所述细长元件包括第一组三个或更多个指状件，其定位在所述细长元 件的远侧区域但是邻近所述细长元件的远尖端。每个指状件包括近端 和远端并且至少两个指状件的远端连接到所述细长元件的远尖端。每 个指状件的至少一部分被构造成用于切割或刮削。
本发明的实现方式可以包括一个或多个以下特征。所述三个或更 多个指状件可以被构造成用于切割或刮削受试者的内部骨骼支撑结 构，所述结构选自骨，软骨及其骨化衍生物，膜骨和软骨性骨组成的 组。在一个实现方式中，至少一个指状件不在该指状件的远端连接到 所述细长元件的远尖端。
所述细长元件可以由选自金属、形状记忆材料和聚合物组成的组 的材料形成。在一个实现方式中所述形状记忆材料是镍钛诺 (NITINOL)。
所述三个或更多个指状件中的至少一个可以包括切割或刮削部 分，该部分具有从下列组成的组选择的构造：圆形硬币端，方形硬币 端，曲线端，多曲线端，弯端，平线圈端，平环端，弯曲硬币端，线 圈端，弯曲线圈端，沙漏线圈端，骨凿端，搅打器端，毛刺端，多曲 线端，弯钩端，锐利端，发夹环端，弯曲端，压配合端，镰刀端，弧 形插管端，冠状端，钉头锤端，直升机端，十字形端，铲形端和多窗 口管端。
所述三个或更多个指状件可以从相对于所述细长元件的纵轴基本 共线几何形状展开到基本不共线几何形状。所述细长元件可以进一步 包括第二组三个或更多个指状件，其邻近第一组三个或更多个指状件 被定位，其中每个指状件包括近端和远端并且至少两个指状件的远端 连接到所述细长元件并且其中每个指状件的至少一部分被构造成用于 切割或刮削。第二组三个或更多个指状件可以从相对于所述细长元件 的纵轴基本共线几何形状展开到基本不共线几何形状。
总的来说，在另一方面，本发明涉及一种包括插管和细长元件的 装置。所述插管包括内腔和从所述内腔延伸到位于所述插管的远侧部 分的外表面的一个或多个开孔。所述细长元件被定位在所述插管的内 腔内。所述细长元件包括两个或更多个指状件，其被定位在所述细长 元件的远侧部分但是邻近所述细长元件的远尖端。每个指状件包括近 端和远端并且至少一个指状件的远端连接到所述细长元件的远尖端。 每个指状件包括被构造成用于切割或刮削的切割部分。所述细长元件 被定位在所述插管内使得所述指状件的所述切割部分可通过所述插管 中的所述一个或多个开孔展开。
本发明的实现方式可以包括一个或多个以下特征。所述插管远侧 部分可以被构造成阻止所述细长元件的远尖端的移动。当所述插管的 远侧部分阻止所述细长元件的远尖端的移动时，可以导致所述两个或 更多个指状件的切割部分通过所述一个或多个开孔展开。所述细长元 件的所述两个或更多个指状件由选自金属、形状记忆材料(例如镍钛 诺)和聚合物组成的组的材料组成。
在一个实现方式中，所述细长元件的至少一个指状件的远侧部分 不连接到所述细长元件的远尖端。所述两个或更多个指状件可以被构 造成用于切割或刮削受试者的内部骨骼支撑结构，所述结构选自骨， 软骨及其骨化衍生物，膜骨和软骨性骨组成的组。
总的来说，在另一方面，本发明涉及一种包括细长元件的装置。 所述细长元件由形状记忆材料形成并且包括一组两个或更多个指状 件，其被定位在所述细长元件的远侧部分但是邻近所述细长元件的远 尖端。每个指状件包括近端和远端并且至少一个指状件的远端连接到 所述细长元件的远尖端，并且每个指状件的至少一部分被构造成用于 切割或刮削。
本发明的实现方式可以包括一个或多个以下特征。在一个实现方 式中，所述形状记忆材料是镍钛诺。所述两个或更多个指状件由选自 金属、形状记忆材料(例如镍钛诺)和聚合物组成的组的材料形成。 所述两个或更多个指状件可以从所述细长元件分离。
在一个实现方式中，一个或多个所述指状件包括切割或刮削部分， 该部分具有从下列组成的组选择的构造：圆形硬币端，方形硬币端， 曲线端，多曲线端，弯端，平线圈端，平环端，弯曲硬币端，线圈端， 弯曲线圈端，沙漏线圈端，骨凿端，搅打器端，毛刺端，多曲线端， 弯钩端，锐利端，发夹环端，弯曲端，压配合端，镰刀端，弧形插管 端，冠状端，钉头锤端，直升机端，十字形端，铲形端和多窗口管端。
所述两个或更多个指状件可以从相对于所述细长元件的纵轴基本 共线几何形状展开到基本不共线几何形状。所述两个或更多个指状件 可以被构造成用于切割或刮削受试者的内部骨骼支撑结构，所述结构 选自骨，软骨及其骨化衍生物，膜骨和软骨性骨组成的组。
其它实现方式是可能的。本发明的实现方式可以实现一个或多个 以下优点。刮匙系统上的杠杆式手柄提供了机械优点，允许用户通过 轻松地挤压手柄施加足够的力将刮匙头定位到骨结构内。所述手柄是 人体工程学的并且可以包括防止在用户的手中滑动的特征。所述手柄 可以被设计成根据需要包括较多或较少的刮匙头的锁定位置。备选地， 可以在没有刮匙头的锁定位置的情况下使用所述手柄。如果轴在安全 槽中断裂，会防止推杆相对于手柄移动，并且消除了在连接到所述头 部的推杆的远端的推丝变得卷绕的风险。
在附图和下面的描述中阐述了本发明的一个或多个实施例的细 节。从描述和附图，以及从权利要求将显而易见本发明的其它特征， 目标和优点。

图1显示了刮匙系统的透视图。
图2显示了刮匙头的放大图。
图3显示了图1的刮匙系统的手柄的剖开侧视图。
图4显示了图1的刮匙系统的手柄的侧视图。
图5显示了图1的刮匙系统的备选手柄的剖开侧视图。
图6显示了图5中所示的手柄沿着线A-A的部分横截面图。
图7-28显示了刮匙头的各种实现方式。
在各个图中相同的参考符号指示相同的元件。

描述了一种用于在患者的身体中形成空腔或切割和/或破坏组织 的装置和方法。为了图解的目的，将在骨中制造空腔的背景下描述所 述装置和方法，然而应当理解的是所述装置和方法可以用于在身体的 其它部分中制造空隙和执行各种医疗程序。
图1显示了刮匙系统100的透视图。刮匙系统100包括手柄102、 轴104和头部106。手柄102包括杠杆108和基座103。杠杆108被构 造成由用户朝着基座103挤压。挤压杠杆108和基座103使杠杆108 沿顺时针方向转动。转动杠杆108导致定位在轴104内的推杆在轴104 内沿一个方向(即，所示方向中的y方向)平移，这将在下面进一步 进行详细描述。
参考图2，显示了头部106的放大图，其中为了图解部分地切除 了轴104的远端。推杆110的远端被显示成附着到推丝112。推丝112 环穿过刮匙尖端114。刮匙尖端114可围绕旋转点116旋转。销(未 显示)穿过轴104的远端并且穿过刮匙尖端114(例如在旋转点116)， 以相对于轴104将刮匙尖端114的近端固定就位。推杆110沿y方向 的平移导致刮匙尖端114围绕旋转点116旋转，即围绕沿x方向的轴 旋转。旋转方向(即，x方向)基本垂直于轴104的平移方向(即，y 方向)。在另一实现方式中，如果被构造成使得将刮匙尖端114连接到 轴104的销与不同轴线(不是所示的x轴)对准，则刮匙尖端114可 以围绕不同轴(即，z轴)旋转。在又一实现方式中，轴104可以旋 转或扭转，导致刮匙尖端114的旋转。
在一个实现方式中，将工作插管插入到患者的身体中使得插管的 远端被定位在待制造空腔的地方。将刮匙系统100插入到插管中。在 通过插管插入期间，刮匙尖端114轴向地与轴104对准以最小化插管 的所需内径(即，初始位置)。一旦刮匙系统100的头部106离开插管 并且在患者的身体内被定位到待制造空腔的位置，刮匙尖端114可以 旋转到延伸位置，例如旋转90°到图2中所示的位置。刮匙尖端114 然后可以作为铲挖或刮削器械由用户通过转向、牵拉和推动刮匙系统 100进行操作。
参考图3，显示了刮匙系统100的手柄102的一个实现方式的剖 开侧视图。如上所述，手柄102包括基座103和杠杆108。杠杆108 可围绕在杠杆108的近侧区域中的支点118旋转。在该实现方式中， 杠杆的近端120包括腔122，该腔被构造成接收附着到推杆110的近 端的球窝接头124。围绕支点118，即围绕x轴旋转杠杆108使杠杆的 近端120旋转。当杠杆108由用户挤压合拢时，杠杆的近端120顺时 针旋转，导致球窝接头124平移，即沿y方向向下。球窝接头124沿 y方向的平移导致推杆110沿y方向平移。球窝接头124是推杆110 和杠杆108之间的连接的一个实现方式。该接头可以具有其它构造。 通常，该接头应当模仿腔122的形状，即方形，星形，三角形等。如 上参考图2所述，平移推杆110使刮匙尖端114旋转。通过附着到外 轴并且键入到手柄102的基座103中的凸缘126防止推杆110侧向移 动(例如，沿图3中所示的x和z方向)。
棘轮机构可以包括在手柄102的基座103中以提供杠杆108的一 个或多个锁定位置，因此提供刮匙尖端114的一个或多个延伸位置。 在一个实现方式中，棘轮机构包括滑动连杆130和掣子132。在一个 实现方式中，滑动连杆130包括三个凹槽134并且掣子132包括至少 一个相应的齿136，但是其它构造是可能的。例如，非限定地，其它 构造可以包括位于支点的棘爪和齿轮系统，其中齿轮随着杠杆旋转并 且棘爪防止反向旋转，除非脱离。也可以使用例如位于支点118的锁 扣和掣子锁定机构。再次参考所示的机构，每个凹槽134被构造成接 收来自掣子132的齿136。每个凹槽134和齿136可以具有如图所示 的斜面以便于齿136与凹槽啮合和从其中脱离。
参考图4，显示了手柄102的侧视图。在一个实现方式中，标记 138可以包括在手柄102的基座103上。每个标记138可以对应于杠 杆108的锁定位置，并且指示当杠杆108处于锁定位置时刮匙尖端114 的角度。例如，杠杆108被显示成在位置“0”表示刮匙尖端114的角 度为0°，所以刮匙尖端114处于初始位置，轴向地与轴104对准。 下一个标记138指示30°的角度，表示当通过将齿136移动到预定凹 槽(即，下一凹槽)134中使杠杆108锁定在该位置时，在延伸位置 的刮匙尖端114与y轴成大约30°的角度。下一个标记138未标示， 但是可以对应于60°的角度，而最后标记138可以对应于90°的角度。 用户可以挤压杠杆108以在锁定位置之间移动杠杆108和推进滑动连 杆130，使得掣子132上的齿136与包括在滑动连杆130中的不同凹 槽134啮合。在其它实现方式中，可以包括杠杆108的更多或更少的 锁定位置，其对应于刮匙尖端114的更多或更少的延伸位置。
可选地，尖端114可以被转动而不锁定到一个或多个位置。例如， 杠杆108的速发式挤压动作可以用于转动尖端114，其中释放件142 处于未锁定、后部位置(参见图1和3)并且防止啮合掣子132。
再次参考图3，手柄102进一步包括连接在滑动连杆130的一端 和基座103的近端之间的拉伸弹簧140。拉伸弹簧140将凹槽134压 靠在掣子132的齿(多个齿)136上。基座103进一步包括释放件142， 释放件142可操作地接合掣子132以执行掣子132从滑动连杆130上 释放，使得拉伸弹簧140可以将滑动连杆130重定位在更接近杠杆108 的初始位置和刮匙尖端114的相应初始位置的另一个可选位置。当释 放件处于如图所示的非活动位置时，挠曲件141可以将掣子132推动 到与滑动连杆130接合。联接元件135在旋转点137和139将杠杆108 的远端连接到基座103。
刮匙系统100包括被设计成防止刮匙头106在患者内例如受到扭 矩时折断的安全部件。再次参考图3，轴104包括安全槽144。安全槽 144被设计成提供轴104的弱化区域，使得轴104当受到过度扭矩时 在刮匙头106失效之前将出现失效。也就是说，在安全槽144折断轴 104所需的力比可以导致刮匙头106例如通过折断而失效的力更小。 典型地，可以导致轴104失效的情况是将刮匙尖端114压靠在特别硬 的结构例如骨上，该结构不容易由刮匙尖端114刮削或铲挖。轴104 的失效提供了用户停止动作和从患者缩回刮匙系统100的指示。如果 用户没有立即发现轴104失效，用户可以继续挤压杠杆108并且试图 旋转刮匙尖端114。由于推杆110通过球窝接头124连接到手柄102， 推杆110将仅仅沿y方向平移，并且将不围绕y轴旋转。也就是说， 旋转手柄将不会使推杆110旋转，原因是球窝接头124将仅仅在腔122 内旋转。该结构保证了推丝112将不围绕推杆110和/或刮匙头106卷 绕，导致刮匙尖端114结束固定在延伸位置，并且因此不可能通过插 管缩回。
参考图5，显示了刮匙系统100的手柄150的另一实现方式的剖 开侧视图。杠杆152可围绕杠杆152的近侧区域中的支点154旋转。 在该实现方式中，杠杆的近端156例如通过销连接到轴连杆158。轴 连杆158连接到推杆160。围绕支点154，即围绕x轴旋转杠杆152 使杠杆的近端156旋转。当杠杆152由用户挤压合拢时，杠杆的近端 156顺时针旋转，导致轴连杆158平移(即，沿y方向向下)。轴连杆 158沿y方向的平移导致推杆160沿y方向平移。如上参考图2所述， 平移推杆160使刮匙尖端114旋转。
参考图5和6，在图6中显示了沿线A-A获得的手柄150的一部 分的横截面图。在该实现方式中，推杆160具有圆柱形近端162，该 圆柱形近端装配在形成于轴连杆158的下部分内部的腔164内。轴连 杆158的上部分连接到杠杆的近端156。当轴连杆158沿y方向平移 时，推杆160的圆柱形近端162随着轴连杆158的下部分移动，沿y 方向将平移运动从轴连杆158传到推杆160。轴104的近端被显示出 固定在凸缘166内。推杆160延伸通过轴104。凸缘166侧向地相对 于手柄150固定轴104，并由此固定推杆160(因此轴连杆158可以沿 z方向稍稍平移)。
再次参考图5，棘轮机构可以包括在手柄150中以提供杠杆152 的一个或多个锁定位置，因此提供刮匙尖端114的一个或多个延伸位 置。在所示实现方式中，棘轮机构包括滑动连杆168和掣子170。滑 动连杆168包括四个齿172。掣子170包括至少一个相应的凹槽174。 凹槽174被构造成接收来自滑动连杆168的齿172。凹槽174和齿172 可以具有如图所示的斜面以便于齿172与凹槽174接合和从其中脱离。 齿和凹槽的其它构造是可能的。
手柄150进一步包括连接在滑动连杆168的一端和基座151的近 端之间的拉伸弹簧176。拉伸弹簧176将齿(多个齿)172压靠在掣子 170的相应凹槽(多个凹槽)174上。基座151进一步包括释放件178， 释放件178可操作地接合掣子170以执行掣子170从滑动连杆168上 释放，使得拉伸弹簧176可以将滑动连杆168重定位在更接近杠杆152 的初始位置和刮匙尖端114的相应初始位置的另一个可选位置。联接 元件180在旋转点182和184将杠杆152的远端连接到基座151。
手柄102和150可以被构造成与用户的手人体工程学地互补，并 且可以包括衬料或其它这样的材料，其有策略性地被定位以防止在用 户的手内滑动和增强杠杆108和基座103的抓握。
在操作中，在一个实现方式中，用户可以开始使用在未锁定模式 下的手柄102或150，除非遇到硬骨。使用影像导引，用户可以通过 进路插管将尖端114放置到与预期治疗区域(例如骨，间盘，组织， 肿瘤等)接触，并且挤压手柄102或150以旋转尖端114到预期角度。 使用影像导引，用户例如可以使用推拉运动谨慎地划刻治疗区域。用 户可以调节尖端114的角度并且必要时重复。如果骨是软的，用户将 能够容易地转动尖端114以制造间隙。用户可以在不致动锁定机构的 情况下随手将尖端114放置在完全铰接位置(例如，90°)，同时通过 在手柄102或150上保持牢固、紧密的抓握轻松地将尖端114保持在 其完全铰接位置。应当注意的是尖端114可以单独与手柄/触发机构铰 接，并且刮匙系统100可以沿着y轴在来回推拉运动中平移。系统100 也可以在x-z平面中与所有这些运动组合旋转，这些运动例如为铰接 尖端114以及来回和左右地移动系统100。
用户可以依靠触觉反馈(例如骨运动的阻力)和影像导引知道何 时遇到硬骨，例如皮质壳或愈合骨(硬化)。当用户遇到硬骨时，用户 可以选择使用预设尖端114展开模式(即，锁定位置)来开始沿着骨 折线制造空隙。这可以允许空腔的受控且逐渐打开。使用影像导引， 用户可以通过进入插管将尖端114放置到与预期治疗区域接触并且开 始致动手柄102或150。一旦遇到展开尖端114的阻力，用户可以将 释放件142切换到锁定位置。骨对尖端114的阻力允许杠杆108由用 户缓慢地合拢并且进入第一锁定位置。用户然后可以在推拉运动和/ 或扫掠运动中划刻硬骨以打碎和/或移走或破坏硬化骨。如果需要的 话，用户然后可以继续在影像导引下操作杠杆108以进一步接合第二 和附加的锁定位置，直到完全打开或制造空腔。释放件142然后可以 被释放，并且尖端114返回到与轴对准(即，0°)和去除系统100。 在一个实现方式中，然后另一工具，例如气囊或较长刮匙，可以进一 步用于实现最佳空腔制造和/或骨折减少。使用刮匙系统100制造空隙 或破坏组织的改进或其它技术可以被使用。例如，可以使用在2005 年8月2日公布的，授予Phillips等人的，受让人为Kyphon有限公 司的，发明名称为“用于在内部身体区域制造空隙的设备和相关方法” 的美国专利6,923,813中所述的，和在2004年7月16日由Layne等 人申请的，发明名称为“用于在内部身体区域制造空隙的设备和相关 方法”的美国专利申请No.10/893,155中所述的技术。
上述刮匙系统100可以与刮匙头106和刮匙尖端114的任何构造 一起使用。图2中所示的刮匙头106是典型的头部106并且为了图解 被描述。刮匙头106的其它形式例如在2004年7月16日由Layne等 人申请的，发明名称为“用于在内部身体区域制造空隙的设备和相关 方法”的美国专利申请No.10/893,155中被描述。
为了进一步图解，在下面描述了可以用在刮匙系统100中的刮匙 头106的许多不同实现方式。图7A和7B示出了用于在内部身体区域 中制造空隙的刮匙头200的备选实施例。在该实施例中，本体232是 有锥度的并且相对于图2中所示的实施例旋转90°，使得当尖端220 与轴212的轴线S成90°角A展开时，本体的最大宽度W垂直于轴 212的轴线S。该结构使在刮削和切割期间圆盘234和本体232与骨接 触的组合表面积最小化，并且因此使相当大的力和应力传递到铰链机 构最小化。
圆盘234具有提供圆顶形状的穹顶表面248。优选地，圆盘234 具有的直径近似与轴212的直径相等，从而在切割期间最小化尖端220 上的压力和使尖端220容易通过插管。穹顶结构通过在骨上产生杠杆 作用便于切割和刮削，所述杠杆作用允许尖端200容易地转出骨。穹 顶结构允许尖端容易地从骨上释放和从骨脱离以容易缩回。圆盘234 提供360°切割表面并且当成预期角A展开时允许切割圆盘234的平 移和旋转运动，如前所述。
图8A和8B示出了用于在内部身体区域中制造空隙的刮匙头300 的另一备选实施例。刮匙尖端包括切割圆盘224和本体332。在该实 施例中，本体332是有锥度的，类似于图7A和7B的实施例，但是是 圆锥形的。类似于图7A和7B的实施例，本体332也带有穹顶形圆盘 334，从而允许平移和旋转切割。
圆盘334和本体332的组合切割表面被最小化并且被设计成通过 最小化沿所有方向在骨中的接触面积减小铰接机构上的力和应力。相 同轮廓(圆锥形本体332的对称横截面)呈现给骨，无论施加推或拉 (平移)力，转动(旋转)力，或两种力的组合。
图9-11示出了利用由形状记忆合金形成的刮匙尖端720的刮匙头 700的实施例。形状记忆合金的使用允许更小的器械，原因是不再需 要铰接机构来致动头部。更小的器械更安全并且可以进入位于脊柱中 更深的更小椎体。更小的器械对于患者来说也具有更小的侵入性和更 小的创伤性，从而允许更快的恢复时间。
由形状记忆合金例如镍钛诺形成的韧性杆701设在推杆110的远 端。在该实现方式中，刮匙尖端720并不需要旋转而是需要沿y方向 平移。如上所述，刮匙尖端720(在推杆110的远端形成)可以通过 平移推杆110被平移。杆701可以具有各种不同直径、头部构造和致 动角。杆701具有韧性或矫直状态(图9和10)和致动或铰接预定、 预期状态(图11)。
杆701的尺寸被确定成和被构造成在矫直或韧性状态下穿过轴 104进入椎骨、任何骨表面或其它区域。如上所述，轴104可以插入 到已定位在所述区域(例如骨或间盘组织)的插管中。一旦插入到所 述区域中，杆701由于患者的体温或借助于电刺激(例如冷却，加热， 电压等)返回到其预定、预期记忆形状。例如，杆701的远端被激活 到一个角度，例如90度，以形成限定切割刮匙尖端720的弯头，如图 11中所示。在代表性实施例中，从杆的远端到弯头的长度大约为 0.5cm。如先前所述，可以通过旋转运动或推拉运动或两种运动的组合 实现骨的切割。杆701理想地包括内腔703，该内腔允许引入冷却或 加热介质(S)，例如盐水，从而将杆701返回到允许容易缩回的矫直 状态。
在另一实施例中，杆701由具有等于室温的激活温度的形状记忆 合金形成，即，杆701在室温下完全是奥氏体。所以，杆701在室温 下完全铰接到其预定形状。杆701在插入之前被冷却到马氏体状态(韧 性状态)，从而允许容易插入。一旦返回到室温杆701铰接到预定、预 期位置。这保证了刮匙尖端720的近端在不依赖于来自杆701的远端 (其与患者接触)或任何外部手段(例如加热，电压等)的热传递的 情况下获得完全激活。内腔703可以设在杆701中以便于引入冷却介 质(S)，例如冷盐水，从而使材料失去活性和允许容易缩回。在另一 备选实施例中，合金是超弹性的，并且轴104限定预弯曲或成形刮匙 尖端720，直到推杆110展开刮匙尖端720以延伸超出轴104(参见图 18和19)。
在另一备选实施例中，杆701可以用于矫直由形状记忆合金形成 的轴104。在该实施例中，刮匙尖端720布置在形状记忆轴104(未显 示)上。轴104被训练以具有弧形头部，并且杆701可移动地布置在 轴104内以通过将杆701完全接合在轴104内(即，通过推动杆701) 矫直轴104和通过拉回杆701允许轴104和刮匙尖端720弯曲或铰接。 理想地，杆701由刚性材料例如不锈钢制造。
在另一实施例中，合金的激活温度被设定在高于体温的温度。在 该实施例中，杆701是韧性的以插入和抽出。杆701仅仅通过应用加 热或电压实现完全激活到其预定形状。这允许使用电位计或其它合适 的设备控制杆701的状态从韧性状态到预定形状的变化，或它们之间 的任何百分比。
在一个实现方式中，手柄102包括路厄(luer)接头，该路厄接 头的尺寸被确定和构造成与流体引入设备例如注射器上的互补性路厄 接头配合，以在内腔703和流体引入设备之间建立流体连通。流体， 例如冷或热盐水，可以通过内腔703(其基本上沿推杆110以及杆701 的长度延伸)从注射器被引入以控制杆701在柔性(失去活性)状态 和激活状态之间移动。
在如图12和13所示的备选实施例中，预期构造的刮匙尖端720A 在柔韧杆701的远端形成。柔韧杆701在推杆110的远端形成。尖端 720A可以是附着(例如焊接)到杆701的单独件，或者尖端720A可 以被雕刻或以另外方式形成在杆701中，例如通过传统的加工技术。 在所示实施例中，刮匙尖端720A具有类似于图17和18中所示的实 施例的圆锥形本体和圆顶形圆盘构造。然而，显而易见刮匙尖端720A 的构造可以根据执行的程序和/或为了适应个体解剖结构而变化。在一 个实施例中，包括刮匙尖端720A的整个杆701由形状记忆合金形成。 如先前所述，杆701从韧性状态(图29)屈服到激活状态(图30)。 也如先前所述，杆701和推杆110可以包括内腔703以允许引入流体 介质，从而控制失去活性和激活状态之间的运动。
在图14和15所示的备选实施例中，杆701的尖端720A和远侧 部分711由形状记忆合金形成。杆主体713可以由任何合适的生物相 容性外科级材料形成。带有刮匙尖端720A的远侧部分711焊接或以 另外方式固定到杆主体713。杆701的远侧部分711从韧性状态(图 14)屈服到激活状态(图15)。杆701和推杆110可以包括内腔703 以允许引入流体介质，从而控制失去活性和激活状态之间的运动。在 一个备选实施例中，推杆110和杆701可以包括双内腔714使得流体 介质可以通过推杆110和理想地通过刮匙尖端720循环(参见图16)。 在另一备选实施例中，推杆110和杆701可以包括通孔703A以容纳 更多的热流(参见图17)。
图20显示了例如可操作地用于在内部身体区域中制造空隙的刮 匙头500的另一实施例。刮匙尖端包括在推杆512的远端上带有的两 个或更多个指状件520。优选地，推杆512带有四个指状件520，两个 指状件520彼此面对。指状件520通过插管(未显示)被引入到组织 中，并且然后用滑轮型系统或其它类似系统合拢以抓取组织而取出。 通过平移推杆512(即，沿y方向)，刮匙头500可以推进到轴104之 外并且进入组织，指状件膨胀到展开状态。理想地，当空隙的尺寸增 加时，指状件520适于进一步膨胀。显而易见指状件520的长度可以 被选择成适合预期用途和特殊的个体解剖结构。
图21和22显示了用于在内部身体区域中制造空隙的刮匙头600 的另一实施例。刮匙尖端包括在轴612的远端上带有的铰接空隙制造 设备620。空隙制造设备620可以用于制造空隙或松散组织以允许由 其它机械工具更好地切割和去除。
空隙制造设备620提供设备620的高度调节。定位杆621连接到 设备620以用于膨胀和收缩设备620。定位杆621附着到推杆110的 远端，并且随着推杆110的平移而平移(即，沿y方向)。通过内拉杆 621增加高度H并且通过外推杆减小设备620的高度H，可以进行高 度调节。内拉和外推杆621通过挤压手柄102的杠杆108以平移推杆 110而实现(图1)。校准标记(未显示)可以设在手柄102上以当杆 621被来回牵引时指示设备620的尺寸。高度H也可以被选择成适合 预期用途和特殊个体解剖结构。
图23显示了类似于图21和22，但是附加地提供用于更强力切割 的一个弹簧刀片或一系列弹簧刀片623的实施例。弹簧刀片623连接 到在轴612之外的最后刀片并且理想地预弯曲以平行于端板切割。
在另一实现方式中，在推杆110的远端的刮匙头106可以包括指 状件，例如如图24A-E中所示的具有近侧部分801和远侧部分802的 指状件800；在该实现方式中指状件800形成刮匙尖端114。指状件近 侧部分801连接到推杆110的远端。指状件800被布置和构造成用于 切割或刮削患者的结构。在图24B所示的实现方式中，两组指状件800 可以串联布置以在推杆110的远端形成刮匙头106。
在图24A-C、26A和27D-E所示的实现方式中，每个指状件800 在指状件远侧部分802处互连到一个或多个其它指状件远侧部分802。 在另一实现方式中，每个指状件800的远侧部分802可以通过共同附 件互连，例如环，圆盘，塞子，管或其它合适的附着点。
如图24D中所示，在另一实现方式中，刮匙尖端可以包括两个或 更多个互连指状件800(即，在远侧部分802连接的指状件800)和一 个或多个其它指状件的组合，其中所述其它指状件的指状件远侧部分 802不连接到任何其它指状件800的远侧部分802。
在另一实现方式中，指状件800可以连接到细长元件，而不是推 杆110。细长元件例如可以被构造成刮匙，丝线，尖签，针或其它合 适的切割或刮削设备。细长元件可以由诸如金属、形状记忆材料或聚 合物这样的材料形成。金属的例子包括但不限于钴铬合金(L605)， ASTMf90，304/216弹簧回火不锈钢，钛和镍钛合金。例如，形状记 忆材料可以包括镍钛诺(海军兵器实验室的镍钛合金)，包含几乎相等 的镍(55wt.％)和钛的混合物的金属间材料的族。在另一实现方式中， 其它元素可以加入到镍钛诺以调节或“调和”材料性质。例如，聚合 物可以包括聚碳酸酯或尼龙(例如填充玻璃的)。在一个实现方式中， 细长元件包括内腔，其中细长元件被构造成管。
如图24E中所示，在特殊实现方式中，刮匙头106包括连接到推 杆110的远端或如上所述的细长元件的形状记忆金属元件。形状记忆 金属元件包括两个或更多个可展开指状件800，所述指状件包括近侧 部分801和远侧部分802，其中指状件的近侧部分801连接到推杆110 的远端，并且其中指状件800被布置和构造成用于切割或刮削。在一 个实现方式中，刮匙头106由诸如金属、形状记忆金属和聚合物这样 的材料组成。金属例如可以包括钴铬合金(L605)、ASTMf90、304/216 弹簧回火不锈钢、钛和镍钛合金。形状记忆金属例如可以包括镍钛诺。 在另一实现方式中，其它元素可以加入到镍钛诺，以调节或“调和” 材料性质。聚合物例如可以包括聚碳酸酯或尼龙(例如填充玻璃的)。
参考图25A-II，指状件800可以包括切割或刮削部分。合适的切 割或刮削部分的例子包括但不限于球形端(参见图25A)，硬币端(参 见图25B)，曲线端(参见图25C)，弯端(参见图25D)，对接端(docking end)(参见图25E)，方形硬币端(参见图25F)，平线圈端(参见图 25G)，平环端(参见图25H)，弯曲硬币端(参见图25I)，线圈端(参 见图25J)，骨凿端(参见图25K)，搅拌器端(参见图25L)，毛刺端 (参见图25M-P)，弯曲线圈端(参见图25Q)，环端(参见图25R)， 多曲线端(参见图25S)，弯钩端(参见图25T)，锐利端(参见图25U)， 发夹环端(参见图25V)，弯曲端(参见图25W)，压配合端(参见图 25X)，镰刀端(参见图25Y)，弧形插管端(参见图25Z)，冠状端(参 见图25AA)，钉头锤端(参见图25BB)，直升机端(参见图25CC)， 十字形端(参见图25DD)，铲形端(参见图25EE)和多窗口管端(参 见图25FF)，沙漏线圈端(参见图25GG)，刷端(参见图25HH)和 弯曲刷端(参见图25II)。
例如可以通过指状件800相对于推杆110的前后挠曲运动实现用 指状件800致动切割或刮削。这样的运动可以由驱动(液压)机构或 手动地驱动。如图25K中所示，在指状件800的切割或刮削部分带骨 凿端的情况下，指状件800例如可以包括镍钛合金，并且骨凿端可以在 前后运动中被致动。如图25CC中所示，在指状件800的切割或刮削 部分带直升机端的情况下，切割或刮削的致动可以包括指状件800从 低轮廓折叠构造到未折叠构造的相互转换。如图25EE中所示，在指 状件800的切割或刮削部分带铲形端的情况下，切割或刮削的致动可 以包括一系列铲挖和倾倒运动。指状件800的其它切割或刮削部分可 以包括针端、骨凿端和安全丝端(编织丝端)(未显示)。
在使用中，使用指状件800致动切割或刮削可以包括指状件800 的切割或刮削部分碰撞受试者的结构。碰撞所述结构可以使用凿、锤 运动(例如沿y轴的平移)或扭转运动(例如沿x-z方向的旋转)实 现。
如图26A-C中所示，在一个实现方式中，刮匙头106可从推杆110 或如上所述的细长元件的远端分离。图26A显示了一个实现方式，其 中多个指状件800可以使用联接器900互连到推杆110或细长元件作 为一个单元。联接器900包括成形推杆或细长元件远侧部分和互补形 状的指状件近侧部分901。在该实现方式中，推杆或细长元件远侧部 分的形状和指状件近侧部分901的互补形状可以是许多构造中的任何 一个，例如包括但不限于卡扣、插夹、压配合或其它合适的可分离互 连。图26C显示了另一实现方式，其中单个指状件800可以使用联接 器900互连到推杆110的远端。在该实现方式中，联接器900也包括 推杆或细长元件远侧部分和互补形状的指状件近侧部分901。
如图26B中所示，联接器900可以包括结合到指状件近侧部分801 中的卡销902和从推杆110或细长元件的远侧部分延伸的互补性突起 901。在使用中，当导致推杆110的远侧部分啮合指状件近侧部分801 时，卡销902和突起901可以可逆地互连。备选地，在另一实现方式 中，卡销902被结合到推杆110的远侧部分中，并且突起从指状件近 侧部分801延伸。
在另一实现方式中，联接器900包括在指状件近侧部分801和推 杆或细长元件远侧部分之间的螺纹互连部。例如，螺纹镍钛合金指状 件近侧部分801可以被拧到螺纹不锈钢推杆110的远侧部分上。
在另一实现方式中，推杆或细长元件的远侧部分可以包括指状件 近侧部分801可以互连到其中的键槽(未显示)。推杆的远侧部分可以 进一步包括外螺纹和螺纹锁定机构，以用于将一个或多个指状件800 固定到推杆110。
在进一步的实现方式中，联接器900可以包括互连结构，例如包 括挤压销(crush-pins)，搭扣配合，板簧，磁性六角接头(hex-tips)， 快速连接件，球形卡销或卷曲(未显示)。
再次参考图24A和C，在一个实现方式中，刮匙尖端114的指状 件800可从基本共线几何形状(参见图24C)展开到相对于推杆110 的纵轴基本不共线几何形状(参见图24A)。另外，如图28A-D中所 示，在另一实现方式中，指状件800可从基本共线几何形状(参见图 28A)逐渐展开到相对于推杆110的纵轴基本不共线几何形状(参见 图28B-D)。在图28A-D所示的实现方式中，刮匙系统100的轴400 用于基于指状件800的弹性性质和轴400封闭指状件800的程度管理 指状件800展开的进度。如图28A-D中所示，当显示指状件从轴400 延伸的长度数量增加时，指状件800逐渐展开直到最大展开出现(参 见图28D)。通过挤压手柄102的杠杆108沿y方向平移推杆110以从 轴400的远侧部分404延伸指状件800。可以通过在轴400内平移推 杆110或如上所述的细长元件递增地调节指状件800的展开，以提供 部分程度的展开(参见图28A-C)或完全展开(参见图28D)。在另一 实现方式中，锁定机构可以用于允许递增展开，例如在指状件800的 30°，60°和/或90°铰接。
形成刮匙尖端114的指状件800的展开可以由与构造指状件800 的材料相联系的固有性质产生。例如，在指状件800由金属构造的情 况下，指状件800可以由于金属的类似弹簧性质展开到指定预成形形 状。备选地，在指状件800由形状记忆材料(例如镍钛诺)构造的情 况下，可以使用温度变化调节指状件800的展开。
在使用中，在进入结构之后，指状件800的切割或刮削部分可以 用于在所述结构内制造空隙或空腔，或者切割，刮擦或划刻骨，即骨 破坏(其中被破坏骨没有必要被去除)。当在这里使用时，“制造空隙” 表示除了膨胀骨骼支撑结构的内部以产生空隙之外包括膨胀骨骼支撑 结构中的现有空隙。可以预料用刮匙系统100进入的骨骼支撑结构在 被进入之前或在被进入时可以包括空隙。进一步可以预料这样的已有 或同时形成的空隙可以使用刮匙尖端114进一步膨胀。
现在参考图27A-E，轴400的各种构造可以与推杆110或如上所 述的细长元件和刮匙头106的各种构造组合使用。轴400的典型构造 可以包括但不限于管状轴400(参见图27A)、具有长圆形横截面内腔 403的轴400(参见图27B)，或具有位于轴远侧部分404中的一个或 多个开孔401的轴400(参见图27C-E)。特别参考图27B，在该实现 方式中，轴400包括长圆形横截面内腔403。当这样的轴400与具有 互补几何形状的推杆110或如上所述的细长元件组合使用时，内腔403 可以用于在一个平面中定向推杆110的运动，因此定向刮匙头106的 运动，使得在使用中，在指定平面中用刮匙头106切割或刮削可以被 控制以防止扭转。
特别参考图27C-E，在一个实现方式中，轴400包括近侧部分405、 远侧部分404和一个或多个开孔401。开孔401提供刮匙尖端114的 指状件800从轴的内腔402离开和再进入的路径。轴400可以包括任 何数量的开孔401，例如单个开孔401或两个或更多个开孔401。开孔 401可构造成许多构造中的任何一个，包括但不限于狭缝(一个或多 个)，孔(一个或多个)等。如图27D-E中所示，推杆110与刮匙头 106和包括一个或多个开孔401的轴400的组合可以被构造和布置成 用于将刮匙头106输送和展开到一个结构。
如图27D-E中所示，轴的远侧部分404被布置和构造成阻止刮匙 尖端114的移动。如图27E中所示，在刮匙尖端114被阻止之后，可 以通过一个或多个开孔401导致两个或更多个指状件800展开。在使 用中，在推杆110与定位在远端的刮匙尖端114被推进到轴的远侧部 分404时，实现展开直到移动被阻止(参见图27D)。随后，如图27E 中所示，推杆110的进一步推进导致通过一个或多个开孔401展开指 状件800。推杆110在轴400内的推进量可以用于控制指状件800的 展开；推进可以通过挤压刮匙系统100的手柄102的杠杆108控制。 可以通过将刮匙头106定位在轴400内递增地调节指状件800的展开， 以提供部分程度的展开(未显示)和完全展开(参见图27E)。例如通 过在轴400内沿相反方向平移推杆110可以逆转指状件800的展开过 程。
在前一实现方式中，两个或更多个指状件800可以由包括但不限 于金属、形状记忆金属和聚合物的材料形成。在特殊实现方式中，形 状记忆金属是镍钛诺。另外，两个或更多个指状件800的远侧部分802 可以互连到一个或多个其它指状件远侧部分802。例如，两个指状件 800的远侧部分802可以互连。类似地，三个或更多个指状件800的 远侧部分802可以互连(参见图27D-E)。备选地，在两个指状件800 互连并且第三或更多个附加指状件800包括在刮匙尖端114中的情况 下，附加指状件800的远侧部分802可以不连接到任何其它指状件800 (未显示)。可以预见互连和未连接指状件800的许多组合中的任何一 个可以包括在刮匙尖端114中。在一个实现方式中最少只有两个指状 件800互连。
本发明的许多实施例已被描述。然而，将会理解可以在不脱离本 发明的精神和范围的情况下进行各种修改。因此，其它实施例是可能 的。
相关申请的横向参照
本申请要求下列优先权：2005年7月11日申请的，序列号为 No.60/698,408，发明名称为“刮匙头”的未决美国临时申请；2005年 7月11日申请的，序列号为No.60/698,354，发明名称为“刮匙系统” 的未决美国临时申请；和2006年1月6日申请的，序列号为 No.60/756,677，发明名称为“刮匙系统”的未决美国临时申请。