DE29580471U1

DE29580471U1 - Chirurgisches Ultraschall-Handstück

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Publication number: DE29580471U1
Application number: DE29580471U
Authority: DE
Original assignee: Valleylab Inc
Current assignee: Covidien AG
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1995-01-19
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2005-01-20
Also published as: JP3055945B2; WO1995024865A1; US5484398A; JPH09504981A; AU1326895A

Description

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6. September 1996 PC 8655ALP

VALLEYLAB INC.

5920 Longbow Drive

Boulder, Colorado 80301

USA

1. Gebiet der Erfindung

Dieses betrifft Ultraschall-Handstücke für chirurgische Einwirkungen und spezieller die Kühlung des Vibrators darin, insbesondere während des Betriebs bei Verstopfung oder halber Verstopfung.

2. Hintererrund der Offenbarung

Chirurgische Ultraschall-Handstücke enthalten ein Instrument, das zur Erzeugung einer stehenden Welle um seine distale Spitze herum mit Ultrahochfrequenz, d.h. mit über 23 000 Zyklen pro Sekunde in Schwingungen versetzt wird. Die an der distalen Spitze erzeugte und abgegebene Energie wirkt durch Fragmentation und/oder Emulgierung auf Zellmaterial von Menschen und Tieren ein. Weniger kräftige Zellen werden zu Beginn zerstört, so daß selektive chirurgische Einwirkungen und Eingriffe möglich sind. Die distale Spitze befindet sich an einem Ende eines langgestreckten röhrenförmigen MetallInstruments, das sich aus dem vom Chirurgen gehaltenen Handstück erstreckt. Fragmentierte und/oder emulgierte Zelltrümmer können mit Unterdruck, der am behandelten Gewebe angelegt wird, vom Operationsort entfernt werden. Speziell ist ein Kanal durch das röhrenförmige Instrument mit einer

Unterdruckquelle verbunden, durch welche die Trümmer abgesaugt werden. Bei piezogetriebenen Instrumenten setzt sich der Kanal durch den Vibrator hindurch fort, und bei magnetostriktiven Vibratoren verläuft der Kanal parallel zum Vibrator. Bei jedem Vibrator wird ein Teil der elektrischen Energie, die zugeführt wird, um die axialen Ultraschallschwingungen zu erzeugen, welche dem damit verbundenen Instrument zugeführt werden, in Wärme umgewandelt. Wärme ist somit unvermeidlich ein Teil des Prozesses und muß durch einen zirkulierenden Kühlmittelstrom, Luftkühlung, durch den Kanal hindurch abgeführte Trümmer oder eine beliebige Kombination derselben abgeführt werden. In Abhängigkeit von der Menge der zugeführten Energie und vom verwendeten Vibrator ändert sich die Art der Kühlung, und die verwendeten Techniken sind unterschiedlich. Eine gewisse Form von Kühlung bleibt während des Betriebs des Vibrators immer notwendig, um seine Verschlechterung aufgrund der Wärme zu minimieren, die während der Umwandlung von elektrischer Energie in für die Operation nützliche Ultraschallschwingungen erzeugt wird. Bei chirurgischen Ultraschall-Handstücken, bei denen die Kühlung lediglich die Folge einer Fluidbewegung durch den Kanal des Instruments und des Vibrators ist, stellt eine Verstopfung und/oder ein gedrosselter Durchfluß eine ernste Sache für den ordnungsgemäßen und erfolgreichen Betrieb des Kühlsystems dar. Das heißt, bei chirurgischen Ultraschal1-W Handstücken, bei denen das Abführen von Operationstrümmern ein Mittel ist, durch welches die vom Vibrator erzeugte Wärmeenergie abgeführt wird, ist ein zusätzlicher Kühlkreislauf erforderlich, um eine Zerstörung des Vibrators zu verhindern. Es ist gleichgültig, ob der Vibrator Piezokristalle oder magnetostriktive Laminierungen aufweist, solange die Betriebstemperatur des Handstücks auf einem für den Chirurgen angenehmen niedrigen Niveau gehalten wird.

Valleylab Inc., Boulder, Colorado stellt chirurgische Ultraschall-Instrumente her und besitzt eine Reihe von übertragenen Patenten. Die vorliegende Offenbarung ist ebenfalls an Valleylab Inc. übertragen. Drei von Valleylab

Inc. gehaltene Patente sind die U.S. Patente mit den Nummern 4,493,694, 4,516,398 und 4,921,476, welche chirurgische Ultraschall-Handstücke und Verfahren offenbaren und beanspruchen, die in der Nähe der distalen Spitze des chirurgischen Instruments angeordnete Voransaugöffnungen einschließen. Diese vorgenannten Patente lehren die Voransaugvorrichtung und die Technik für ihre Verwendung und spezieller die Vorteile von in der Nähe der distalen Spitze des Instruments angeordneten Voransaugöffnungen. Bei der in ihnen offenbarten Vorrichtung wird ein Spülrohr so gehalten, daß es sich distal aus dem Handstück erstreckt und das Instrument umgibt. Das sich erstreckende Spülrohr stellt einen ringförmigen Zwischenraum bereit, durch den Spülmittel in Richtung der Spitze fließen kann. In diesen Patenten denkt man, daß es aus diesen Gründen von Vorteil ist, wenn man das Spülmittel in Fluid durch die Fluidabsaugöffnung zurückkehren läßt. Der erste besteht darin, daß eine solche Überschwemmung des Operationsorts mit Spülfluid, daß der Chirurg sich zusätzlich zu den von der Operation herrührenden Körperfluiden auch damit beschäftigen müßte, verhindert wird. Der zweite besteht darin, daß eine Nebelbildung verhindert wird, welche die Folge ist, wenn die Ultraschallschwingungen der distalen Spitze das Spülfluid in feine Partikel aufbrechen und sie als Dampf darum herum verteilen. Der dritte ist die Verwendung des durch die Öffnungen nahe der distalen Spitze zurückgeführten Spülfluids zum Schmieren, Erleichtern und Fördern des vom Operationsort abgeführten Trümmerstroms, wodurch ein Verstopfen verhindert wird. Weil das durch die Öffnungen nahe der distalen Spitze zurückgeführte Spülfluid mit den Trümmern durch den Piezovibrator hindurchtritt, wird für eine Kühlung gesorgt. Bei magnetostriktiven Vibratoren ist eine getrennte Kühlschleife erforderlich. Piezovibratoren enthalten einen durchgehenden Kanal, der es den Trümmern und dem Spülmittel gestattet, während der Abfuhr zu Kühlzwecken hindurchzutreten. Folglich dienen das Konzept und die Ausführung der Voransaugöffnung dazu, eine zusätzliche Funktion eines Ermöglichens eines zusätzlichen Spülfluidstroms zur

Vibratorkühlung während der Operation zuzulassen, nicht jedoch wenn das Instrument verstopft und/oder halb verstopft ist.

Wenn die Voransaugöffnungen nahe der distalen Spitze angebracht sind, gibt es mehrere Probleme, einschließlich eines Instrumentenbruchs. Das Instrument ist röhrenförmiges Titan, das im seitlichen Profil mit dem Umriß einer Gaußkurve geformt ist, um den Spannungen und Beanspruchungen standzuhalten, die damit verbunden sind, daß es vom Vibrator zum Schwingen mit Ultraschallfrequenzen angetrieben wird. Das heißt, daß das röhrenförmige Titaninstrument durch das Aufbringen von Ultraschallschwingungen mit über zwanzigtausend bis vierzigtausend Zyklen pro Sekunde gedehnt und zusammengedrückt wird. Folglich wirken Diskontinuitäten, wie beispielsweise Öffnungen nahe der distalen Spitze als Spannungskonzentration. Unglücklicherweise sind diese Spannungskonzentrationen nahe einem Bereich einer größten Spannung angeordnet und stellen ein Problem dar. Speziell und bei Gelegenheit zerbricht die distale Spitze des röhrenförmigen Titaninstruments in Umfangsrichtung durch die Öffnungen und fällt ab. Diese Situation ist während eines chirurgischen Eingriffs nicht akzeptabel, da der Ausfall des Instruments dazu führt, daß die distale Spitze unmittelbar in den Operationsort fällt.

Dort, wo die zuvor erwähnten drei Vorteile der Voransaugöffnungen nicht wesentlich oder erwünscht sind, jedoch die Kühlung eine wichtige Angelegenheit bleibt, bleibt die Verwendung eines zirkulierenden Spülfluidstroms, der ausreicht, um den Vibrator zu kühlen, ein Erfordernis für eine lange Lebensdauer und einen kühlen Betrieb. Kein vorhandenes chirurgisches Ultraschall-Handstück ist verfügbar oder bekannt, das einen Vibratorkühlkreislauf durch das Instrument und um den Vibrator herum aufweist, wenn die Spitze verstopft oder halb verstopft ist.

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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein chirurgisches Ultraschall-Handstück liefert chirurgische Einwirkungen auf einen menschlichen oder tierischen Patienten. Ein proximales Ende auf dem Handstück wird vom Chirurgen manipuliert. Ein Gehäuse ist vorzugsweise geformt, um es in der Hand zu halten, und ist zum Einschließen von Ultraschallvorrichtungen hohl. Ein Instrument kann sich aus einem distalen Ende des Gehäuses bis zu seiner distalen Spitze erstrecken. Ein innerhalb des Gehäuses gehaltener Vibrator ist mit dem Instrument verbunden, um Ultraschallenergie darauf zu übertragen. Eine Achse verläuft von der distalen Spitze bis zum Gehäuse durch das Instrument hindurch, so daß eine Schwingung des Instruments vorzugsweise axial sein und mit hoher Frequenz erfolgen kann. Ein Kanal entlang der Achse und durch das Instrument hindurch kühlt den Vibrator und sorgt für einen Fluidstrom zum proximalen Ende. Zum Ansaugen von Fluid durch das Instrument und zum Kühlen des Vibrators im Gehäuse kann eine Unterdruckquelle nahe dem proximalen Ende angeschlossen sein.

Ein Spülrohr ist am besten um das Instrument herum angeordnet, und erstreckt sich entlang der Achse vom distalen Ende in Richtung der distalen Spitze; das Spülrohr wird freitragend vom distalen Ende gehalten und ist gegen dieses abgedichtet. Ein Zwischenraum zwischen dem Instrument und dem Spülrohr führt Fluid vom distalen Ende in Richtung der distalen Spitze. Ein durch das Instrument hindurch angeordneter Durchlaß kann vorzugsweise eine Verbindung zwischen dem Zwischenraum und dem Kanal herstellen. Bevorzugt ist der Durchlaß zum Auffangen und Zurückführen von Fluid zur Kühlung des Vibrators in axialer Richtung in der Nähe des distalen Endes des Handstücks angeordnet.

Das Spülrohr nahe dem distalen Ende weist am besten einen Einlaß für Fluid auf, das von einer Versorgung geliefert werden kann. Der Einlaß ist vorzugsweise in axialer Richtung

distal vom Durchlaß angeordnet. Der Vibrator kann auf elektrische Ultraschall-Hochfrequenzenergie ansprechende Piezokristalle enthalten. Der Durchlaß ermöglicht vorzugsweise die Zirkulation von Fluid im Bereich von 1 bis 3 Kubikzentimeter pro Minute zum Kühlen der Piezokristalle. Der Durchlaß kann axial entlang des Instruments in Richtung eines Punktes mit niedriger Spannung angeordnet sein.

Die Achse des Instruments kann in bezug zum Vibrator angewinkelt sein, so daß das Gehäuse in bezug zum Instrument angewinkelt ist. Der Durchlaß kann dem Einlaß vorzugsweise ■p diametral gegenüberliegen. Das Spülrohr und das distale Ende sind vorzugsweise für eine Ausrichtung ausgestaltet, um die diametrale Gegenüberstellung des Durchlasses und des Spülrohrs aufrechtzuerhalten. Der Durchlaß kann so bemessen sein, daß er den Durchfluß durch ihn hindurch auf den Bereich von 1 bis 3 Kubikzentimetern pro Minute steuert. Ein Paar öffnungen kann zusätzlich quer zur Achse und vorzugsweise nahe der distalen Spitze und dem Spülrohr an dieser durch das Instrument hindurchtreten. Das Paar Öffnungen ist am besten so bemessen, daß es ausreicht, um Fluid hindurchzuführen, das nicht durch der Durchlaß zurückgeführt wird. Das Paar Öffnungen zum Hindurchführen von Fluid dient vorzugsweise dazu, eine Nebelbildung, ein Verstopfen und ein Herabtropfen von überschüssigem Fluid um die distale Spitze herum zu minimieren.

Ein Verfahren zum Kühlen des chirurgischen Ultraschall-Handstücks bei der Durchführung einer Ultraschall-Operation kann Schritte aufweisen, welche die Handhabung und Manipulierung des Gehäuses des chirurgischen Ultraschall-Handstücks einschließen. Ein weiterer Schritt kann darin bestehen, Ultraschallvorrichtungen innerhalb des hohlen Inneren des manipulierten Gehäuses einzuschließen. Bevorzugt wird ein Schritt eines Erstreckens des Instruments vom distalen Ende des Gehäuses bis zur distalen Spitze des Instruments eingeschlossen. Ein Halten des Vibrators innerhalb

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des Hohlraums und ein Verbinden des Instruments mit dem Vibrator können weitere Schritte sein, die eine Übertragung von Ultraschallfrequenzenergie durch das Instrument ermöglichen. Der Schritt eines Übertragens von Schwingungen in axialer Richtung entlang des Instruments zwischen der distalen Spitze und dem Vibrator kann ein Teil des Verfahrens sein. Bevorzugt läßt man Fluid durch den Kanal entlang der Achse und von der distalen Spitze zum Vibrator strömen. Ein Erstrecken des Spülrohrs um das Instrument herum von der distalen Spitze bis zum distalen Ende und ein Erzeugen eines Zwischenraum dazwischen ist ein Schritt. Ein Anschließen einer Unterdruckquelle nahe dem proximalen Ende zum Ansaugen von Fluid durch das Instrument und zum Kühlen des Vibrators ist ein Schritt des Verfahrens. Es wird bevorzugt, den Durchlaß durch das Instrument zwischen dem Zwischenraum und dem Kanal anzuordnen, so daß der Durchlaß in axialer Richtung in der Nähe des distalen Endes angeordnet ist, um als ein Schritt des Verfahrens Fluid aufzufangen. Ein anderer Schritt kann ein Dosieren des Fluidstroms einschließen, um ihn im bevorzugten Bereich von 1 bis 3 Kubikzentimetern pro Minute aufrechtzuerhalten.

Ein Verfahren zum Herstellen des Ultraschall-Instruments für Schwingungen entlang seiner Achse mit hohen Frequenzen, wenn es vom Vibrator in Resonanz angetrieben wird, kann den Schritt einschließen, daß man das langgestreckte röhrenförmige Instrument mit einem von der distalen Spitze bis zum Vibrator hindurchführenden Kanal versieht. Der Schritt eines Bereitstellens von einem oder mehreren Durchlässen vom Kanal aus durch das Instrument, um einen Fluidstrom in den Kanal zu ermöglichen, wenn ein Unterdruck daran angelegt wird, wird bevorzugt. Das bevorzugte Verfahren kann ein Positionieren von einem oder mehreren der Durchlässe in der Nähe eines Bereichs mit niedrigen Beanspruchungen oder Spannungen einschließen, während man einen Fluidstrom hindurch ermöglicht.

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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine schematisch dargestellte perspektivische Ansicht des mit einem Generator und einer Unterdruckquelle und einer Fluidversorgung verbundenen chirurgischen Ultraschall-Handstücks .

Figur 2 ist eine geschnittene Seitenansicht des chirurgischen Ultraschall-Handstücks, wie man es entlang der Linie 2-2 aus Figur 1 sehen würde, wenn der Vibrator darin ein Piezovibrator wäre.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Ein chirurgisches Ultraschall-Handstück 10 für chirurgische Einwirkungen auf einen Patienten, entweder einen Menschen oder ein Tier, umfaßt ein langgestrecktes Handstück 11, das so geformt ist, daß es von einem Chirurgen in der Hand gehalten werden kann. Das Handstück 11 besitzt ein proximales Ende 12, das vom Patienten weg gerichtet ist, jedoch zur Manipulation durch den Chirurgen während einer Ultraschall-Emulgierung durch die Schwingungswellenformen, welche Zellmaterial und/oder Flüssigkeit darum herum erregen, um wie gewünscht ™ Gewebe und Körperfluide zum Abführen zu fragmentieren und/oder zu emulgieren. Folglich kann das chirurgische Ultraschall-Instrument 10 betrieben werden, um unerwünschtes Gewebe selektiv chirurgisch zu entfernen. Die bevorzugte Ultraschallfrequenz liegt bei etwa 23 000 Zyklen pro Sekunde für Eingriffe an Nerven und Leber und andere Verfahren, die eine Trennung von Gewebe von Gefäßen erfordern. Ein Gehäuse 13, das aus Polymermaterial geformt und so gestaltet ist, daß es auf seiner Außenseite einen Griff 14 umfaßt, sowie einen Hohlraum 15 in seinem Inneren, schließt darin Ultraschallvorrichtungen ein. Ein Instrument 16, das vorzugsweise röhrenförmig, hohl und aus Titan ist, weist einen Kanal oder eine Bohrung 17 entlang seiner Achse "A" auf. Das

Instrument 16 weist zur Spannungsminimierung ein Gaußprofil auf. Speziell schwingt das Instrument 16 in axialer Richtung, wobei es sich bei einer Resonanzfrequenz, auf die es abgestimmt ist, ausdehnt und zusammenzieht, wodurch entlang des Instruments 16 die Spannungsprofil-Wellenform vorhanden ist, wie bei 18 in Figur 2 dargestellt.

Ein Vibrator 19 wird in dem Hohlraum 15 des Gehäuses 13 gehalten, und insbesondere, wie in Figur 2 im Querschnitt dargestellt. Der Vibrator 19 kann aus Piezokristallen sein. Der Vibrator 19 weist eine Gewindeverbindung 20 auf, um eine lösbare Befestigung des Instruments 16 am Vibrator 19 in der Nähe eines distalen Endes 21 des Handstücks 11 zu erleichtern. Das Instrument 16 erstreckt sich weg vom distalen Ende 21 entlang der Achse "A" und ist von einer Länge, die in Wellenlängen oder Bruchteilen derselben gemessen wird, so daß eine distale Spitze 22 des Instruments 16 die für die besten chirurgischen Einwirkungen zum Fragmentieren, Emulgieren oder Zerstören von Gewebe notwendigen größten Ausdehnungen und Kontraktionen aufweist. Die Bohrung 17 liefert eine praktische und nützliche Durchtrittsöffnung für Trümmer, um verändertes Gewebe chirurgisch zu entfernen.

Nahe dem distalen Ende 21 endet die Bohrung am Vibrator 19, und die Durchtrittsöffnung für die Trümmer setzt sich fort, wobei sie durch den Vibrator 19 hindurch verlegt ist, um für eine Kühlung zu sorgen. Speziell werden nur 75 bis 85 Prozent der von einem Generator 23 in Figur 1 gelieferten elektrischen Hochfrequenzenergie vom Vibrator 19 in Ultraschall-Resonanzschwingungen umgewandelt; der Rest wird zu Wärme, die abgeführt werden muß. Eine Kühlung für den Vibrator 19 wirkt dahingehend, diese unerwünschte Wärme zu beseitigen. Bei dem chirurgischen Ultraschall-Handstück 10, bei dem der Vibrator 19 einen Piezokristall umfaßt, kann eine zentrierte Öffnung 19a durch diesen hindurch vorhanden und unmittelbar fluchtend mit der Bohrung 17 verbunden sein. Die Trümmer werden so geradeaus durch diesen Vibrator 19 hindurchgeführt, wie in

Figur 2 dargestellt, und bei diesem Vorgang wird Wärme abgeführt.

Da die Erfindung dieser Offenbarung nicht speziell die zum Kühlen des Vibrators 19 verwendete Installation ist, und deren Einzelheiten nicht zur Stützung der Patentansprüche herangezogen werden, ist die genaue Anordnung für die Kühlung nicht wesentlich. Erfahrene Handwerker verstehen zweifellos, daß die geforderte Kühlung einen innigen Wärmeübergang zwischen dem Vibrator 19 und dem Fluid und den Trümmern erforderlich macht, welche vom Operationsort abgeführt werden.

Eine Unterdruckquelle 24 in den Figuren 1 und 2 ist am proximalen Ende 12 für einen Anschluß durch das Gehäuse 13 vorgesehen, um Fluid und Trümmer für die Kühlung des Vibrators 19 abzusaugen. Das heißt, daß die Unterdruckquelle 24 das fragmentierte und emulgierte Zellmaterial, Gewebe und Fluide durch die Bohrung 17 und durch oder um den Vibrator 19 herum saugt, so daß es am proximalen Ende 12 austreten kann. Die Unterdruckquelle 24 ist in Figur 1 als Block dargestellt, kann jedoch eine beliebige Pumpe sein, die ein Vakuum erzeugen kann. Bevorzugt wird eine Pumpe mit hohem Volumen verwendet, die selbstansaugend ist. Mit einem zentralen Vakuum verbundene Krankenhauswand-Unterdruckanschlüsse sind ebenfalls eine l|P mögliche Unterdruckquelle 24. Ein Behälter kann zwischen das proximale Ende 12 und die Unterdruckquelle 24 geschaltet sein, um das Fluid und die Trümmer wie gewünscht zur Beseitigung oder Analyse aufzufangen.

Ein in den Figuren 1 und 2 dargestelltes Spülrohr 25 ist um das Instrument 16 herum angeordnet und erstreckt sich entlang der Achse "A" vom distalen Ende 21 in Richtung der distalen Spitze 22. Das Spülrohr 25 ist vorzugsweise aus einem elastischen, weichen Polymermaterial, wie beispielsweise Silikonkautschuk, und wird koaxial um das Instrument 16 herum aber getrennt von diesem gehalten. Zu diesem Zweck ist das Spülrohr 25 am distalen Ende 21 abgestützt und ist bezüglich

des Gehäuses 13 gepaart. Verschiedene Arten einer Befestigung des Spülrohrs 25 am Gehäuse 13 umfassen Gewinde, eine Preßpassung darum herum und dergleichen sind möglich. Folglich, und wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, ist das Spülrohr 25 erweitert, um es über dem distalen Ende 21 anzubringen, und kann so gegenüber diesem abgedichtet sein, wobei es eine abnehmbare fluiddichte Verbindung um dieses herum bildet. Das Spülrohr 25 und das distale Ende 21 können so ausgebildet sein, daß sie mit einer speziellen Ausrichtung miteinander in Eingriff treten, so daß sowohl die Axial- als auch die Rotations-Beziehung immer dieselbe ist. Im Hinblick auf die Axial-Beziehung wird bevorzugt, daß sich die distale Spitze 22 immer über das Spülrohr 25 hinaus erstreckt. Was die relative Rotations-Beziehung betrifft, ist ein Einlaß 26 mit dem Spülrohr 25 verbunden und in dessen erweitertem Teil nahe dem distalen Ende 21 angeordnet, vgl. Figur 2. Wie dargestellt, ist der Einlaß 26 so innerhalb des Spülrohrs 25 in Figur 2 angeordnet, daß er zweckmäßig mit einer Fluidversorgung 27 verbunden werden kann. Das Fluid aus der Fluidversorgung 27 kann ein beliebiges Spülmittel und/oder ein gerinnungshemmendes Mittel sein. Der Zweck des Fluids ist in den U.S. Patenten Nr. 4,063,557, 4,493,694, 4,516,398 und 4,921,476 offenbart, die hier eingeschlossen und durch Bezugnahme zu einem Teil der Offenbarung gemacht werden. Kurz gesagt, wird das Fluid durch den Einlaß 26 in das Spülrohr 25 zugeführt und fließt entlang des Instruments 16. Spezieller reicht bei der bevorzugten Ausführungsform ein ringförmiger Zwischenraum 28 zwischen dem Spülrohr 25 und dem Instrument vom distalen Ende 21 aus nahezu bis zur distalen Spitze 22, vergleiche zum Beispiel Figur 2. Die distale Spitze 22 erstreckt sich um etwa 4 bis 6 Millimeter über das Spülrohr hinaus.

Das durch den ringförmigen Zwischenraum 28 hinabfließende Fluid erreicht die distalen Spitze 22 und wird von den Ultraschallschwingungen des Instruments 16 verdampft oder tropft von der distalen Spitze 22 ab in den Operationsort.

Wenn die Lehren der eingangs genannten Patente befolgt werden, dann treten nahe der distalen Spitze 22 angeordnete Öffnungen 29 durch das Instrument 16 angrenzend an das darum herum angeordnete Spülrohr 25 hindurch. Diese Öffnungen 29 dienen dazu, überschüssiges Fluid zu erfassen, das durch den ringförmigen Zwischenraum 28 hindurchtritt, und eine Verdampfung (Nebelbildung an der distalen Spitze 22), ein Abtropfen und/oder eine Verstopfung in der Bohrung 17 zu verhindern oder zu minimieren.

Im Hinblick auf eine Verstopfung wirkt die Rückführung von Fluid durch die Öffnungen 29 und die Bohrung 17 hinauf dahingehend, vom Operationsort entfernte Trümmer und Fluid zu schmieren, wodurch eine Verstopfung minimiert oder beseitigt wird. Wenn die Unterdruckquelle 24 die Trümmer und Fluid die Bohrung 17 hinauf um den Vibrator 19 herum oder durch diesen hindurch und aus dem proximalen Ende 12 saugt. Das Fluid aus der Fluidversorgung 27 wirkt daher dahingehend, daß es dazu beiträgt, den Vibrator 19 zusätzlich zu den entfernten Trümmern, dem Gewebe und dem emulgierten Material des Patienten zu kühlen.

Bevorzugt sind ein oder mehrere Durchlässe 30, vgl. Figur 2, vorgesehen, wobei sich jeder vom ringförmigen Zwischenraum lP aus bis zur Bohrung 17 erstreckt, um einen Hindurchtritt von Fluid von der Fluidversorgung 27 zur Unterdruckquelle 24 zu ermöglichen. Eine Ausführungsform ist in Figur 2 dargestellt, bei der Durchlässe 30 in axialer Richtung proximal vom Einlaß 26 angeordnet sind und diesem diametral gegenüberliegen können. Während eines chirurgischen Ultraschallverfahrens möchte man jenseits der distalen Spitze 22 eine Wellenfront etablieren, welche dahingehend wirkt, Gewebe und/oder Zellmaterial der Patienten zu fragmentieren, zu zerstören und/oder zu emulgieren. Wenn jedoch der Chirurg die distale Spitze 22 unmittelbar gegen das Gewebe anlegt, wobei er den Fluidstrom durch diese hindurch unterbricht, und wenn keine Öffnungen 29 vorhanden sind, um überschüssiges Fluid aus dem

Ringraum 28 abzuführen, oder die Öffnungen durch Gewebe und/oder Trümmer verstopft sind, dann ermöglichen und fördern ein oder mehrere Durchlässe 30 einen Fluidstrom durch diese hindurch, um den Vibrator 19 während eines derartigen gedrosselten Betriebs zu kühlen. Während nur ein Durchlaß 30 bevorzugt werden und ausreichend sein kann, um den typischen Durchfluß während verstopfter oder gedrosselter Zustände umzuleiten, ist es auch möglich, zusätzliche Durchlässe 30 vorzusehen. Das Kriterium besteht darin, mindestens einen minimalen Fluidstrom im Bereich von 1 bis 10 Kubikzentimeter pro Minute zu bewahren, der zur Kühlung des Vibrators 19 Mk ausreichend ist. Der eine oder die mehreren Durchlässe 30 wirken somit als ein Dosiersystem, das immer mindestens den minimalen Fluidstrom zuführen kann, der zur Kühlung des Vibrators 19 notwendig ist, ungeachtet dessen, was an der distalen Spitze 22 und/oder den Öffnungen 29, falls enthalten, passiert ist. Als Alternative kann der Durchlaß 30 distal im Vibrator angeordnet sein, wie ebenfalls in Figur 2 dargestellt.

Das Instrument 16 steht aufgrund der Tatsache, daß es vom Vibrator 19 in Ultraschallresonanz angetrieben wird, unter einer großen Spannung, und so sind ein oder mehrere Durchlässe 30 bevorzugt in der Nähe von Bereichen des Instruments 16 mit ¹W niedriger Spannung angeordnet. Die in Figur 1 oberhalb des Instruments 16 dargestellte Wellenform 18 stellt die Spannungsamplitude an jeder axialen Stelle entlang des Instruments 16 dar. Das Konzept einer Anbringung der Durchlässe 30 an, in der Nähe oder in Richtung von Knoten, wenn möglich, dient dazu, die Auswirkungen von Spannungskonzentrationen aufgrund einer Entfernung von Material aus dem Instrument 16 bei der Herstellung eines Durchlasses 30 zu minimieren.

Obwohl dies nicht speziell dargestellt ist, kann die Achse "A'¹ unter einem Winkel in bezug zum Vibrator 19 verlaufen, um für eine ergonomische Lage des Gehäuses 13 in bezug zur distalen

Spitze 22 des Instruments 16 zu sorgen. Das Anwinkeln der Achse "A" gegenüber dem Gehäuse 13 gestattet die Plazierung der distalen Spitze 22, während das Gehäuse 13 bequem gehalten wird, aufgrund einer Minimierung der Umbiegung des Handgelenks des Chirurgen. Die U.S. Patente mit den Nr. 4,747,820, 4,846,790 und 4,881,761 lehren allgemein ein Anwinkeln und werden durch Bezugnahme hier eingeschlossen.

Ein Verfahren zum Kühlen des Vibrators 19 und daher des Gehäuses 13 zum Durchführen einer Ultraschalloperation während einer Handhabung und Manipulation des Gehäuses zum Steuern der Position der distalen Spitze 22 des sich aus dem distalen Ende 21 erstreckenden Instruments 16 weist Schritte auf. Ein Halten des Vibrators 19 innerhalb des Gehäuses 13 und ein lösbares Verbinden des Instruments 16 mit dem Vibrator 19 ist ein Schritt, der eine Übertragung von Schwingungen entlang der Instrumentenachse ¹¹A" zur distalen Spitze 22 ermöglicht. Ein weiterer Schritt schließt das Hindurchführen von Fluid durch die Bohrung 17 von der distalen Spitze 22 zum Vibrator 19 ein. Eine Erstreckung des Spülrohrs 25 um das Instrument 16 herum von der distalen Spitze 22 bis zum distalen Ende 21 ist ein Schritt, der den ringförmigen Zwischenraum 28 erzeugt. Ein Anschließen der Unterdruckquelle 24 nahe dem proximalen Ende 12 saugt das Fluid aus der Bohrung 17 und durch den Vibrator 19, um dadurch den Vibrator 19 zu kühlen. Ein Anordnen von einem oder mehreren Durchlässen 30 in der Nähe des distalen Endes 21 und durch das Instrument 16 oder den Vibrator 19 hindurch zum Verbinden der Bohrung 17 mit dem Einlaß 26 wirkt dahingehend,unter verstopften oder gedrosselten Bedingungen in der Nähe der distalen Spitze 22 den Fluidstrom umzuleiten. Folglich wird mindestens etwas Fluid zum Kühlen zum Vibrator 19 dosiert.

Claims

S CHUT ZANSPRÜCHE

1. Chirurgisches Ultraschall-Handstück (10) zum Liefern von chirurgischen Einwirkungen auf einen Patienten, umfassend:

ein Handstück rait einem proximalen Ende (12) zur Handhabung und Manipulation durch einen Chirurgen;

ein zum Halten in der Hand geformtes Gehäuse (13) des Handstücks, wobei das Gehäuse (13) zum Einschließen von Ultraschallvorrichtungen hohl (15) ist;

ein Instrument (16), das sich aus dem distalen Ende (21) des Handstücks erstreckt;

eine distale Spitze (22) auf dem Instrument (16) weg vom distalen Ende (21);

einen Vibrator (19), der innerhalb des Hohlraums (15) des Gehäuses (13) gehalten wird und mit dem Instrument (16) verbunden ist, um Ultraschallfrequenzenergie darauf zu übertragen;

eine durch das Instrument (16) verlaufende Achse, entlang derer axiale Schwingungen mit hohen Frequenzen übertragen werden;

eine Bohrung (17), die sich entlang der Achse durch das Instrument (16) erstreckt, um Trümmer und Fluid (27) zur Kühlung des Vibrators (19) zu transportieren, während sie für einen Fluidstrom (27) von der distalen Spitze (22) zum proximalen Ende (12) sorgt;

eine an das proximale Ende (12) angeschlossene Unterdruckquelle (24) zum Ansaugen von Fluid (27) durch das Instrument (16) und zum Kontakt mit dem Vibrator (19) zu Kühlzwecken;

ein Spülrohr (25), das um das Instrument (16) herum angeordnet ist und sich entlang der Achse vom distalen Ende (21) in Richtung der distalen Spitze (22) erstreckt, wobei das Spülrohr (25) freitragend und gegen das distale Ende (21) abgedichtet gehalten wird;

eine mit dem distalen Ende (21) verbundene Fluidquelle (27);

einen Zwischenraum (28) zwischen dem Instrument (16) und dem Spülrohr (25), um Fluid (27) vom distalen Ende (21) in Richtung der distalen Spitze (22) zu führen, und

mindestens einen Durchlaß (30), der in der Nähe des distalen Endes (21) angeordnet ist, um eine Verbindung zwischen dem Zwischenraum (28) und der Öffnung durch den Vibrator (19) herzustellen, wobei der Durchlaß (30) zum Auffangen von Fluid (27) zur Kühlung des Vibrators (19) in axialer Richtung in der Nähe des distalen Endes (21) angeordnet ist.

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2. Chirurgisches Ultraschall-Handstück (10) nach Anspruch 1, bei welchem das Spülrohr (25) in der Nähe des distalen Endes (21) einen Einlaß (26) für Fluid (27) aufweist, das durch die Fluidversorgung (27) bereitgestellt wird.

3. Chirurgisches Ultraschall-Handstück (10) nach Anspruch 2, bei welchem der Einlaß (26) in axialer Richtung distal von der Öffnung des Vibrators (19) gelegen ist.

4. Chirurgisches Ultraschall-Handstück (10) nach Anspruch 3, bei welchem der Vibrator (19) einen auf elektrische Ultraschall-Hochfrequenzenergie ansprechenden Piezokristall enthält.

5. Chirurgisches Ultraschall-Handstück (10) nach Anspruch 4, bei welchem der Durchlaß (30) einen Durchfluß von Fluid (27) im Bereich von 1 bis 10 Kubikzentimetern pro Minute zur Kühlung des Piezokristall ermöglicht.

6. Chirurgisches Ultraschall-Handstück (10) nach Anspruch 1, bei welchem der Durchlaß (30) axial entlang des Instruments (16) an, in der Nähe oder in Richtung eines Bereichs niedriger Spannung angeordnet ist.

7. Chirurgisches Ultraschall-Handstück (10) nach Anspruch 1, bei welchem die Achse des Instruments (16) in bezug zum

Vibrator (19) angewinkelt ist, so daß das Gehäuse (13) einen Winkel in bezug zur Instrumentenachse (A) aufweist.

8. Chirurgisches Ultraschall-Handstück (10) nach Anspruch 2, bei welchem der nur eine Durchlaß (30) dem Einlaß (26) diametral gegenüberliegend angeordnet ist, und das Spülrohr (25) und das distale Ende (21) für eine Ausrichtung zur Aufrechterhaltung der diametral gegenüberliegenden Anordnung des Durchlasses und des Spülrohrs (25) ausgestaltet sind.

9. Chirurgisches Ultraschall-Handstück (10) nach Anspruch 1, bei welchem der Durchlaß (30) so bemessen ist, daß er den Durchfluß durch ihn hindurch auf den Bereich von 1 bis 10 Kubikzentimetern pro Minute steuert.

10. Chirurgisches Ultraschall-Handstück (10) nach Anspruch 1, bei welchem ein Paar Öffnungen (29) durch das Instrument (16) in der Nähe der distalen Spitze (22) und des darum herum angeordneten Spülrohrs (25) hindurchtreten, wobei das Paar Öffnungen (29) so bemessen ist, daß es ausreicht, um nicht durch den Durchlaß (30) zurückgeführtes Fluid (27) in einer zur Minimierung von Nebelbildung, Verstopfungen oder einem Abtropfen von überschüssigem Fluid (27) um die distale Spitze (22) herum ausreichenden Menge hindurchzuführen.

11. Ultraschallinstrument (16) für Schwingungen entlang seiner Achse bei hohen Frequenzen, wenn es von einem Vibrator (19) in Resonanz angetrieben wird, umfassend:

eine von seiner distalen Spitze (22) bis zum Vibrator (19) durchgehende Bohrung (17) durch das langgestreckte Instrument;

einen oder mehrere Durchlässe (30) von der Bohrung (17) aus durch das Instrument (16), um einen Fluidstrom (27) aus einem um das Instrument (16) herum angeordneten Spülrohr (25) in die Bohrung (17) zu ermöglichen, wenn eine Unterdruckquelle (24) an der Bohrung (17) angelegt ist.

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12. Ultraschallinstrument (16) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß oder die Durchlässe (30) in einem Bereich oder in der Nähe eines Bereichs niedriger Spannung des Instruments (16) angeordnet sind.

13. Ultraschallinstrument (16) nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch ein Paar Öffnungen (29) durch das Instrument (16) in der Nähe der distalen Spitze (22).