DE4303882C2

DE4303882C2 - Kombinationsinstrument zum Trennen und Koagulieren für die minimal invasive Chirurgie

Info

Publication number: DE4303882C2
Application number: DE4303882A
Authority: DE
Inventors: Rainer Trapp
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1993-02-10
Filing date: 1993-02-10
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2013-02-11
Also published as: DE4303882A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kombinationsinstrument zum Trennen und Koagulieren für die minimal invasive Chirurgie. Zwei Bewegungsfunktionen werden über separate Antriebe ausgeführt. Eine davon ist die direkt handgesteuerte zweier Maulteile zu einander. Die andere ist die Bewegung und Führung eines chir urgischen Messers zwischen diesen beiden Maulteilen.

Aus der US 4,655,216 ist ein Kombinationsinstrument zum Schneiden (Trennen) und Koagulieren für laparoskopisch chir urgische Eingriffe bekannt. Dieses Instrument hat an seinem distalen Ende ein feststehendes Maulteil mit einem schlitzför migen Durchbruch. Auf diesem Maulteil ist ein davon wegbeweg liches Maulteil angebracht, in dem ein chirurgisches Messer über einen Antrieb, der einen Längshub ausführt, aus dem fest stehenden Maulteil hinein und wieder herausgeführt werden kann. Das Herausschneiden erfolgt erst dann, wenn das Gewebe von dem beweglichen Maulteil gegen das feste Maulteil gedrückt und dabei koaguliert worden ist. In dieser Position ist das Messer in dem Schlitz des beweglichen Maulteils und wird zum Schneiden aus diesem heraus gegen das feststehende Maulteil bewegt.

Instrumente, mit denen mehrere chirurgische Handhabungen durchgeführt werden können, sind somit bekannt. Der Vorteil in der Handhabe ist nur dann zu sehen, wenn die Folge der Hangriffe des bedienenden Chirurgen übersichtlich bleibt und das Kombinationsinstrument von der Anwendung her Akzeptanz findet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Antriebsvorgänge an einem Kombinationsinstrument für die minimal invasive Chirur gie zu vereinfachen und den Bedienkomfort zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 3 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Der Aufbau des An triebs aus Formgedächtnismetall (Shape Memory Alloy=SMA) er laubt es einen Antrieb zu erzeugen, der besonders einfach zu bedienen ist.

Die Funktion der Koagulation läßt sich baulich besonders ein fach im Fall des Antriebs für das Messer nach dem unabhängigen Anspruch 1 erfüllen, da dabei die beiden Zugdrähte aus Formge dächtnismetall gleichzeitig auch als Hochfrequenzübertragungs strecke dienen, wie das im Unteranspruch 2 gekennzeichnet ist.

Um definierte elektrische Verhältnisse während einer Operation zu haben, ist es weiter von Vorteil, wenn Stomableitungen über den Körper eines Patienten vermieden werden können. Hierzu ist die Oberfläche des Kombinationsinstrumentes aus einem gewebeverträglichen, elektrisch nicht leitenden Material. Der Unteranspruch 4, der als von dem Unteranspruch 2 und dem An spruch 3 abhängig abgefaßt ist, kennzeichnet einen solchen Aufbau.

Die Volumenänderung der Teile aus der Formgedächtnislegierung bei ausreichender Wärmeeinwirkung bringt einen weiteren Vor teil bei der Dampfsterilisation mit sich. Ist ein solches In strument einem heißen Sterilisierdampfbad hinreichend lange ausgesetzt, so wird durch den Formgedächtniseffekt das chirur gische Messer selbsttätig aus dem beweglichen Maulteil ausge fahren und dadurch der Sterilisiereinwirkung voll zugänglich. Bei Abkühlung wird das Messer bei Ausnutzung des SMA-Einweg- Effektes oder ohne Hilfsfedern bei Ausnutzung des SMA-Zweiweg- Effektes wieder automatisch zurückgezogen.

Die neue Antriebsart mit Bauelementen aus Formgedächtnismetall ist nicht auf die Führung eines chirurgischen Messers be schränkt. Genauso sind Antriebsvarianten der vorgestellten beiden Prinzipien für andere Bewegungsfunktionen zum Bedienen von Instrumenten, wie Schere, Hakenelektrode, Zange, Pinzette, Nadelelektrode, damit konstruierbar, um nur einige Einfachin strumente zu nennen, bei denen eine Hubbewegung zum Betreiben ausgenützt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 die Kombinationszange mit integriertem Antrieb für das chirurgische Messer;

Fig. 2 einen alternativen Antrieb für das chirurgische Messer.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt den Kopf des Kombinationsinstru ments, das hier eine Koagulationszange 1 mit senkrecht zur Instrumentenachse 5 abstehenden Maulteilen 3, 4 ist. Das fest stehende Maulteil 3 weist einen axial durchgehenden Schlitz 6 auf. Es ist am Ende eines äußeren Antriebsrohres 7 starr auf gesetzt, das im Maulteilbereich halbzylinderförmig ist, um eine Zusammenführung der beiden Maulteile 3, 4 zu ermöglichen. In dem äußeren Antriebsrohr 7 gleitet ein weiteres Antriebsrohr 8, gestrichelt angedeutet, an dessen Ende das bewegliche Maul teil 4 ebenfalls starr aufgesetzt und gleichsinnig wie das feststehende Maulteil 3 ausgerichtet ist. Das Maulteil 4 ist mit einer vorgegebenen Tiefe wannenförmig ausgebildet.

In der Stirnseite 9, die dem feststehenden Maulteil 3 genau gegenübersteht, ist die Einrichtung 10 zum Koagulieren einge lassen. Für den Fall der bipolaren Koagulation ist genau ge genüberliegend im feststehenden Maulteil 3 ebenfalls eine solche Koagulationseinrichtung eingebaut. Die Hochfrequenzzu führung muß dann allerdings getrennt erfolgen, um die Beweg lichkeit des beweglichen Maulteil 4 beizubehalten.

Das chirurgische Messer 11 kann völlig im Maulteil 4 versenkt oder aus ihm herausgefahren werden (gestrichelte Stellung). Zu diesem Zweck ist es ebenfalls starr am Ende der Schubstange 12 aufgesetzt, so daß es je nach Stellung der Maulteile 3, 4 in dem dazwischenliegenden Raum, gleich ausgerichtet wie die Maulteile 3, 4, axial hin und her bewegt werden kann. Bei nicht zu weit auseinandergefahrenen Maulteilen 3, 4, läßt sich das chirurgische Messer 11 durch den Schlitz 6 durch bzw. in ihn hinein führen, damit zwischen den Maulteilen 3, 4 liegen des Gewebe oder durch die Maulteile 3, 4 festgehaltenes Gewebe mit einer Axialbewegung des Messers 11 durchtrennt werden kann.

Für eine saubere, schwenkfreie Führung des Messers ist die Schubstange in zwei Lagern 13, 14 axial geführt. Die beiden Lager 13, 14 sind fest mit der Innenwand des zylindrischen An triebsrohrs 8 verbunden. Die Schubstange 12 endet mit ihrem nahen Ende an einer zylinderförmigen Scheibe 15. Diese Scheibe 15 füllt den Zylinderquerschnitt des inneren Antriebsrohres 8 aus, kann aber in ihm gleiten.

Auf der anderen Seite der Scheibe 15 ist in ihrem Mittelpunkt die Zugfeder 14 eingehängt, die selbst wiederum mit ihrem an dern Ende an der weiteren zylinderischen Scheibe 16 eingehängt ist. Diese Scheibe 16 ist fest mit der Innenwand des inneren Antriebsrohrs 8 verbunden. Das Messer 11 ist durch diesen Auf bau zunächst axial federnd gelagert.

Den Kern des Antriebs für das Messer 11 bilden zwei Drähte 17, 18, die von der axial gleitfähigen Scheibe 14 bis zum bewegli chen Maulteil 4 beidseitig der Achse 2 und parallel zu ihr ge spannt sind. Die beiden Drähte sind gleichartig. Sie sind aus einer ausgewählten Formgedächtnislegierung (SMA-Drähte). Prin zipiell ließe sich der Antrieb mit nur einem solchen Draht verifizieren. Diese Form wäre allerdings mechanisch nicht si cher genug geführt. Würde die sichere Führung betont werden, so wären drei, symmetrisch um die Achse angeordnete Drähte zu verwirklichen. Das aber ist ein Platz- und Aufwandproblem. Die Zuverlässigkeit des Antriebs mit zwei Drähten hat sich im Durchführungsbeispiel bestätigt.

Beide Drähte 17, 18 sind Bestandteil eines Stromkreises, der außerhalb der Koagulationszange 1 an eine Stromquelle angeschlossen ist. Über einen Schalter, der ebenfalls außer halb der Koagulationszange liegt, kann der Stromkreis ge schlossen oder geöffnet werden.

Bei der vorgegebenen Erwärmung, hier durch den durch die Drähte fließenden elektrischen Strom, bewirkt der Formgedächt niseffekt die Volumenänderung. Dies geht einher mit einer Kon traktion. Beim derartigen Aufbau des Antriebs im Innern des inneren Antriebsrohrs 4, wird so ein Herausfahren des chirur gischen Messers 11 aus dem beweglichen Maulteil 3 in Richtung feststehendes Maulteil 3 bewirkt. Da der Prozeß reversibel ist, geht die Volumenänderung beim Öffnen des Stromkreises durch die Abkühlung wieder zurück, und das Messer 11 wird über die Stahl-Zugfeder 14 in die Ausgangslage zurückgezogen. Beim Einsatz eines Bauteils aus Formgedächtnismetall mit dem Zwei wege-Effekt könnte die Feder 14 sogar entfallen. Die Länge der Hubbewegung des Messers 11 ist abhängig von der Länge der bei den Drähte 17, 18 und kann über diese Vorgabe mit eingestellt werden.

Der Anschluß der Koagulationseinrichtung 10 an eine Hochfrequenzquelle außerhalb der Koagulationszange 1 kann di rekt oder über die SMA-Drähte 17, 18 erfolgen.

Bei der letztgenannten Variante werden die Enden der am beweglichen Maulteil 4 verankerten Drähte 17, 18 vollends an die Koagulationseinrichtung 10 herangeführt. Die sichere ge genseitige Trennung der externen Strom- und Hochfrequenzquelle ist durch gängige schaltungstechnische Maßnahmen leicht einzu richten.

Eine andere Antriebsvariante für das chirurgische Messer 11 zeigt Fig. 2, und zwar den Antrieb alleine, der ebenfalls im Innern des Antriebsrohres 8 untergebracht und gleichartig ver ankert werden kann, wie der Antrieb gemäß Fig. 2.

Der Antrieb ist als Hintereinanderschaltung zweier Federn 19, 20, die durch die im Antriebsrohr 8 gleitfähige Scheibe 15 voneinander getrennt sind, aufgebaut. Die eine Feder 19 be steht aus einer für die Aufgabe geeigneten Forngedächtnis legierung, die sich ab einer vorbestimmten Temperatur aus dehnt. Da diese Feder 19 und die herkömmliche Feder 20, die als Druckfeder 20 arbeitet, zwischen den beiden fest an der Innenwand des Antriebsrohrs 8 befestigten Scheiben 16, einge zwängt sind, wird die Feder 20 ab der o.e. erwähnten Schwell temperatur stärker zusammengepreßt und die Schubstange 12 in Richtung feststehendes Maulteil 3 bewegt. Bei Umkehrung der Bewegung drückt die Druckfeder 20 die Schubstange 12 wieder zurück, so daß das Messer 11 wieder im beweglichen Maulteil versenkt ist.

Die Schubstange 12 ist fest mit der gleitfähigen Scheibe 15 verbunden. Die verankerte Scheibe 21 wirkt als axiales Gleit lager für die Schubstange 12. Dadurch führt die Schubstange 12, die nochmals entsprechend Fig. 1 in Richtung ihres ande ren Endes, an dem das chirurgische Messer 11 angebracht ist, zwecks einer exakten axialen Führung gelagert ist, eine defi nierte Hubbewegung aus.

Die Ausdehnung der SMA-Feder 19 wird indirekt durch Beheizung oder direkt über einen vorbestimmten elektrischen Stromfluß durch sie hervorgerufen. Im letzteren Fall sind abruptere Hub bewegungen einleitbar, wobei das Schalten der dazu notwendi gen, außerhalb liegenden Stromquelle über einen Pedalschalter zur Entlastung der Handgriffe des Chirurgen oder durch einen Schalter am Handhabungsteil der Koagulationszange 1 erfolgen kann. Die Koagulationseinrichtung 12 müßte für diese Antriebs variante auf jeden Fall separat an die Hochfrequenzquelle ge schalten werden.

Das chirurgische Messer 11 nimmt gewissermaßen zwei Stellun gen ein und muß von der einen in die andere Position ohne In nehalten auf einer Zwischenposition sicher wechseln. Hierfür ist ein Antrieb mit Bauelementen aus Formgedächtnismetall sehr gut geeignet. Allgemein sind solche Bauteile dort vorzugsweise einsetzbar, wo ein Mechanik zwischen zwei Endstellungen ohne Verweilen in einer Zwischenstellung hin und her bewegt werden soll.

Bezugszeichenliste

1 Kombinationsinstrument, Koagulationszange
2 Instrumentenachse
3 feststehendes Maulteil
4 bewegliches Maulteil
5 Instrumentenachse
6 Schlitz, Durchbruch
7 Antriebsrohr
8 Antriebsrohr
9 Stirnseite
10 Einrichtung, Koagulationseinrichtung
11 Messer
12 Schubstange
13 Scheibe
14 Zugfeder, Stahlzugfeder
15 Scheibe
16 Scheibe
17 Draht, Zugdraht, SMA-Draht
18 Draht, Zugdraht, SMA-Draht
19 Feder, SMA-Feder
20 Stahl-Druckfeder
21 Scheibe.

Claims

1. Kombinationsinstrument zum Trennen und Koagulieren für die minimal invasive Chirurgie, bestehend aus einem am distalen Ende angebrachten feststehenden Maulteil mit einem schlitz förmigem Durchbruch darin und einem auf dieses über ein An triebsrohr zu und wegbeweglichen Maulteil, in dem ein chirurgisches Messer versenkbar ist, das über einen einen Hub ausführenden Antrieb bei nahe beieinander stehenden Maulteilen aus dem beweglichen Maulteil heraus in den schlitzförmigen Durchbruch hinein und wieder daraus heraus geführt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, daß

- der Antrieb im Antriebsrohr (8) für das bewegliche Maul teil (4) verankert ist;
- der Antrieb aus einer Stahl-Zugfeder (14), einer entlang der Instrumentenachse (2) geführten Schubstange (12) und zwei Zugdrähten (17, 18) aus Formgedächtnismetall be steht;
- die Stahlzugfeder (14) mit ihrem einen Ende an einer fest mit dem Antriebsrohr (8) verbundenen Scheibe (16) verankert ist, ihr anderes Ende in einer im Antriebsrohr (8) axial beweglichen Scheibe (15) eingehängt ist, an der, zum beweglichen Maulteil (4) hingewandten Seite, die axial geführte Schubstange (12) ansetzt, die an ih rem distalen Ende das axial bewegliche chirurgische Mes ser (11) aufgesetzt hat, und die beiden Zugdrähte (17, 18) mit ihrem jeweils einen Ende an der beweglichen Scheibe (15) und mit ihrem jeweils anderen Ende am be weglichen Maulteil (4) verankert sind;
- die Zugdrähte (17, 18) den Teil eines elektrischen Stromkreises bilden, der an eine außerhalb liegende Stromquelle schaltbar ist.

2. Kombinationsinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum feststehenden Maulteil (3) gerichteten Stirn seite (9) des beweglichen Maulteils (4) eine Einrichtung (10) zur Koagulation eingelassen ist, deren Hochfrequenz versorgung über die beiden am beweglichen Maulteil (4) ver ankerten Drähte (17, 18) erfolgt.

3. Kombinationsinstrument zum Trennen und Koagulieren für die minimal invasive Chirurgie, bestehend aus einem am distalen Ende angebrachten, feststehenden Maulteil (3) mit einem schlitzförmigem Durchbruch (6) darin und einem auf dieses über ein Antriebsrohr (8) zu und wegbeweglichen Maulteil, in dem ein chirurgisches Messer (11) versenkbar ist, das über einen einen Hub- ausführenden Antrieb bei nahe beiein ander stehenden Maulteilen (3, 4) aus dem beweglichen Maul teil (4) heraus in den schlitzförmigen Durchbruch (6) hin ein und wieder daraus herausgeführt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, daß

- der Antrieb im Antriebsrohr (8) für das bewegliche Maul teil (4) verankert ist und aus einer Feder (19) aus ei ner Formgedächtnislegierung, einer Stahldruckfeder (20) und einer axial geführten Schubstange (12) besteht;
- die Feder (19) mit ihrem einen Ende an einer fest mit dem Antriebsrohr (8) verbundenen Scheibe (16) verankert ist, ihr anderes Ende gegen eine im Antriebsrohr (8) axial bewegliche Scheibe (15) drückt, an der auf der zum beweglichen Maulteil (4) hingerichteten Seite eine axial geführte Schubstange (12) ansetzt, die an ihrem distalen Ende das axial hin und her bewegliche chirurgische Mes ser aufgesetzt hat, und die Stahldruckfeder über die Schubstange (12) geführt ist, mit ihrem einen Ende gegen die bewegliche Scheibe (15) drückt und mit ihrem anderen Ende gegen eine fest mit dem Antriebsrohr (8) für das bewegliche Maulteil (4) verbundenen Scheibe (21) drückt;
- die Feder (19) Teil eines elektrischen Stromkreise ist, der von außerhalb des Instruments zu- und weggeschaltet werden kann.

4. Kombinationsinstrument nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kombinationsinstrument (1) eine Oberfläche aus gewebeverträglichem und elektrisch nicht leitenden Material hat.