DE4312284A1 - Endoinstrument für die minimalinvasive Chirurgie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Endoinstrument für die minimalinvasive Chirurgie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für die Durchführung von Eingriffen im Körper ohne Operationsöffnung werden Endoinstrumente benutzt, die durch einen schmalen Kanal hindurch in den Körper ein­ geführt werden. Derartige Endoinstrumente weisen ein langgestrecktes Rohr auf, das an seinem vorderen Ende zwei nach Art einer Zange oder Schere zusammenwirkende Figuren trägt. Solche Figuren werden beispielsweise dazu benutzt, Gefäße abzuklemmen, Gefäßklemmen zu setzen, Gewebe oder Organe abzuschneiden oder Dilatationen vorzunehmen. Die für die minimalinvasive Chirurgie benutzen Geräte entsprechen normalerweise denjenigen, die in der klassischen Abdominalchirurgie eingesetzt werden, wobei diese Instrumente normaler­ weise so abgewandelt sind, daß sie durch einen rohr­ förmigen Trokar hindurch passen.

Chirurgische Instrumente unterliegen nicht nur großen mechanischen und chemischen Beanspruchungen, sondern sie mussen auch in zahlreichen Zyklen sterilisierbar sein. Äus diesen Gründen bestehen die chirurgischen Instrumente und auch die chirurgischen Endoinstrumente ausnahmslos aus Stahl oder anderen Metallen, die diesen Anforderungen entsprechen. Werden die in der klas­ sischen Abdominalchirurgie verwendeten Geräte so um­ konstruiert, daß sie für die minimalinvasive Chirurgie geeignet sind, werden Verkleinerungen der bewegbaren Figuren erforderlich. Infolge der Verkleinerung ergeben sich kürzere Abmessungen, wodurch die Federeigenschaf­ ten der Figuren verlorengehen. Normalerweise sind die Figuren von Faßzangen oder Klemmen als lange Federbeine ausgebildet, die infolge ihrer Nachgiebigkeit einen unterschiedlichen Grad der Zusammenpressung erlauben und mit denen variierende Druckkräfte ausgeübt werden können. Werden derartige Figuren mit kurzer Maullänge ausgebildet, so verlieren sie ihre federnden, sich an­ passenden Eigenschaften.

Ferner ist bekannt, daß das Koagulieren von Blut und das Schneiden von Gewebe durch Stromfluß begünstigt werden kann. Hierfür kann man Geräte einsetzen, die Metallelektroden aufweisen, welche an eine Stromquelle angeschlossen sind. Wenn das betreffende Gerät aus Metall besteht, ist es schwierig, die Figuren elek­ trisch voneinander zu isolieren, so daß sie an unter­ schiedliche Potentiale gelegt werden können. Bei mono­ polaren Geräten muß der gesamte Patient geerdet werden, während das Gerät an ein Spannungspotential angeschlos­ sen wird. Dies erfordert große Stromstärken und ermög­ licht keine gezielte Anwendung des Stroms in speziellen Körperbereichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Endo­ instrument zu schaffen, das trotz einer geringen Maul­ länge der den Arbeitsmechanismus bildenden Figuren leicht und gefühlvoll zu handhaben ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Endoinstrument besteht min­ destens eine der zusammenwirkenden Figuren aus einem biologisch verträglichen sterilisierbaren Kunststoff mit hoher Biegefestigkeit. Die Erfindung weicht von dem üblichen Weg, chirurgische Instrumente ausschließlich aus Metall herzustellen, ab und sieht vor, die Figuren mit denen im Innern des Körpers Eingriffe vorgenommen werden, aus Kunststoff herzustellen. Dadurch ist es möglich, die Figuren mit kurzer Maullänge auszustatten und ihnen eine hohe Biegsamkeit zu verleihen. Die Er­ findung geht von dem Gedanken aus, daß die Elastizität von Kunststoffen sich viel besser einstellen läßt als diejenige von Metallen. Durch Wahl von Kunststoffen oder Kunststoffgemischen kann eine gewünschte Elasti­ zität, die viel größer ist als diejenige von Stahl, realisiert werden. Wenn zwei Figuren mit geringer Maul­ länge von beispielsweise weniger als 10 mm gegenein­ andergedrückt werden, gibt jede dieser Figuren deutlich nach, so daß beim Zusammenstoßen der beiden Figuren kein fester Anschlag gebildet wird. Damit können die aufzubringenden Kräfte sehr genau dosiert werden.

Biologisch verträgliche und sterilisierbare Kunststoffe sind in anderen Bereichen der Medizintechnik bereits eingesetzt worden, beispielsweise für implantierbare Kapseln, Dosierbehälter, Instrumentenschalen und Kunst­ herzen. Die Figuren, d. h. die Arbeitsteile, chirur­ gischer Instrumente wurden dagegen stets aus Stahl oder anderen Metallen hergestellt. Durch die Verwendung von Kunststoff für die bewegbaren Figuren eines chirur­ gischen Instruments ist eine hohe Elastizität der Figuren bei kurzen Abmessungen erzielbar.

Als Kunststoffe, die im Rahmen der Erfindung verwendbar sind, eignen sich beispielsweise Polysulfone, wie sie unter der Marke "UDEL" von der Firma Amoco Chemical Deutschland GmbH vertrieben werden, Polymerblends, wie sie unter der Marke "MINDEL S, FDA und NSF" von Amoco vertrieben werden, Polyarylsulfon (vertrieben unter der Marke "RADEL A" von Amoco), Polyphenylsulfon (ver­ trieben unter der Marke "RADEL R" von Amoco) und Polyetherimid (vertrieben unter der Marke "ULTEM" von General Electric Plastics GmbH). Der Kunststoff hat eine hohe Biegefestigkeit von mindestens 90 MPa, vor­ zugsweise von mehr als 100 MPa und insbesondere mehr als 120 MPa. Der Biegemodul sollte weniger als 5000 MPa, vorzugsweise weniger als 3.000 MPa, betragen. Die genannten Kunststoffe können mit Dampf, Heißluft oder Chemikalien sterilisiert werden und erlauben eine praktisch unbegrenzte Zahl von Sterilisierungsvorgängen ohne wesentlichen Veränderungen zu unterliegen.

Es ist auch möglich, Gemische aus den genannten Kunst­ stoffen zu verwenden und dadurch den gewünschten Biege­ modul und die gewünschte Härte einzustellen. Ferner ist es möglich, innerhalb einer Figur unterschiedliche Kunststoffe oder Kunststoffmischungen zu verwenden, in dem beispielsweise die Figur mit getrennten Formhohl­ räumen herstellt wird, in die unterschiedliche Kunst­ stoffe eingespritzt werden, welche sich dann durch Zurückziehen einer Trennwand miteinander verbinden. Auf diese Weise ist es beipielsweise möglich, den rück­ wärtigen Teil einer Figur steifer zu machen als den vorderen Teil.

Die Ausbildung der Figuren aus isolierendem Kunststoff ermöglicht es ferner, Metallelektroden teilweise in den Kunststoff einzubetten und die Zuleitungen zu den Me­ tallelektroden durch den Kunststoff hindurchzuführen. Dabei können die beiden Figuren an unterschiedliche Spannungspotentiale angeschlossen werden, so daß eine bipolare Nutzung des Instruments möglich ist. Auf diese Weise können die Figuren dadurch, daß zwischen ihnen ein Stromfluß erzeugt wird, zum Koagulieren von Blut und zum besseren stromunterstützten Schneiden benutzt werden.

Die Erfindung ermöglicht nicht nur klemmende oder stumpfe Figuren sondern auch schneidende Figuren. Zu diesem Zweck kann eine Figur als Schneide geformt und längs der Schneidenspitze mit einem Wolframfaden ver­ sehen sein. Der zu einem Teil seines Umfangs in den Kunststoff eingebettete Wolframfaden ermöglicht infolge seiner großen Härte eine hohe Schneidequalität selbst bei kleinen Schnittlängen. Ein solches Instrument ist hauptsächlich für arthroskopische Anwendungen geeignet.

Der Wolframfaden kann erforderlichenfalls beheizt werden, wenn seine Enden in stromleitender Verbindung mit einer Stromquelle stehen. Dadurch kann die Schnei­ dequalität noch erhöht werden.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen Ausführungsbespiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen

Fig 1 eine Ansicht eines Endoinstruments nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt des Endoinstruments mit ge­ schlossener Figurenstellung,

Fig. 3 in gleicher Darstellung wie Fig. 2 die geöff­ nete Figurenstellung,

Fig. 4 eine Draufsicht des Endoinstruments, teilweise geschnitten,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Endo­ instruments, dessen wesentliche Teile nahezu vollständig aus Kunststoff bestehen,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI nach Fig. 5,

Fig. 7 eine andere Ausbildung der Figuren als scheren­ artig zusammenwirkende Schneiden und

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Endoinstruments mit insgesamt auswechsel­ barem Arbeitsmechanismus.

Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Endoinstrument weist an seinem rückwärtigen (proximalen) Ende einen Betätigungsmechanismus 10 und an seinem vorderen (distalen) Ende einen Arbeitsmechanismus 11 auf. Da­ zwischen befindet sich ein langgestrecktes gerades starres Rohr 12, das den Übertragungsmechanismus 13 enthält, der die Bewegungen des Betätigungsmechanismus 10 10 auf den Arbeitsmechanismus 11 überträgt.

Der Betätigungsmechanismus 10 ist nach Art des Betäti­ gungsmechanismus einer Schere ausgebildet. Er weist zwei Schenkel 14, 15 auf, die jeweils mit einer Finger­ öse 16, 17 versehen sind und um eine gemeinsame Gelenk­ achse 18 relativ zueinander verschwenkt werden können. Der Schenkel 14 ist starr mit dem rückwärtigen Ende des Rohres 12 verbunden und von diesem nahezu rechtwinklig abgewinkelt. Der Schenkel 15 ist gelenkig mit dem rück­ wärtigen Ende einer Schubstange 19 verbunden, die in Längsrichtung durch das Rohr 12 verläuft und den Über­ tragungsmechanismus 13 bildet. Die gegenseitige Winkel­ stellung der Schenkel 14, 15 wird durch ein Ratschen­ element 20 arretiert, das mit einem Gelenk 21 an dem einem Schenkel 15 abgestützt ist und quer durch eine Öffnung des anderen Schenkels 14 hindurchgeht. Das Ratschenelement 20 wird von einer an dem Schenkel 15 vorgesehenen Blattfeder 22 (gemäß Fig. 1 im Gegen­ uhrzeigersinn) so vorgespannt, daß eine an ihm vor­ gesehene Zahnreihe 23 gegen eine Rastnase 24 des Schenkels 14 gedrückt wird. Ein am Ende des Ratschen­ elements 20 vorgesehener Griff 25 kann in Richtung auf die Fingeröse 16 heruntergedrückt werden, um das Ratschenelement 20 außer Eingriff mit der Rastnase 24 zu bringen und den Betätigungsmechanismus 10 zu ent­ sperren.

Der Winkel, den die Schenkel 14, 15 einschließen, bildet ein Maß für die Vorschubposition der Stange 19 im Rohr 12. Beim Auseinanderspreizen der Schenkel 14, 15 wird die Schubstange 19 im Rohr 12 vorgeschoben.

Der Arbeitsmechanismus 11 weist zwei Fig. 30, 31 auf, die hier als Klemmbacken ausgebildet sind und die um eine Querachse 32 des Rohres 12 herum schwenkbar sind. Die Fig. 30 und 31 können also nach Art eines Schnabels geöffnet und geschlossen werden, wobei jede der Figuren um die Querachse 32 herum verschwenkt wird. Es ist auch möglich, eine der Figuren fest zum Rohr 12 anzuordnen und nur die andere Figur schwenkbar aus­ zubilden. Die beiden Figuren haben Klemmflächen, die im geschlossenen Zustand gemäß Fig. 1 und 2 im wesent­ lichen parallel zueinander verlaufen und, falls sich zwischen ihnen kein Objekt befindet, flächig gegenein­ andergedrückt werden können. Da beide Fig. 30 und 31 um eine zum Rohr 12 feste Querachse 32 herum ver­ schwenkt werden, ist ein sehr genaues Arbeiten mit dem Instrument möglich, weil die Figuren zum Öffnen und Schließen nicht in Längsrichtung des Rohres bewegt werden. An den Klemmflächen sind Elektroden 33a, 33b vorgesehen, die aus Metall bestehen und die teilweise in den Kunststoff eingebettet sind. Von diesen Elek­ troden 33a, 33b führen getrennte Leitungen zu den Hebel­ systemen, die elektrisch voneinander isoliert sind.

Jede der Fig. 30 und 31 ist am Ende eines zwei­ armigen Hebels 34, 35 angebracht. Durch den Über­ lappungsbereich der beiden Hebel 34, 35 geht die Quer­ achse 32 hindurch.

An dem jeweils anderen Hebelarm jedes Hebels 34 und 35 greift gelenkig ein Arm 36 bzw. 37 an. Die beiden Arme 36 und 37 sind gelenkig mit der Schubstange 19 ver­ bunden und erstrecken sich divergierend von dem vor­ deren Ende der Schubstange 19. Die Hebel 34, 35 und Arme 36, 37 sind in einem Querschlitz 38 am vorderen Ende des Rohres 12 untergebracht. Sie bilden einen Mechanismus zum Umsetzen der Längsbewegung der Schubstange 19 in eine Schwenkbewegung der Fig. 30 und 31.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 bestehen die zweiarmigen Hebel 34 und 35 aus Stahl. An ihren nach vorne weisenden Schenkeln sind die Fig. 30 und 31 vorgesehen, die aus einem biologisch verträglichen sterilisierbaren Kunststoff mit hoher Biegefestigkeit bestehen. Dieser Kunststoff hat gleichzeitig eine relativ hohe Biegeelastizität, so daß die Fig. 30, 31 sich, obwohl sie relativ kurz sind, bei Vorhandensein eines Objekts zwischen ihren Klemmflächen 33 elastisch verbiegen können. Die Elastizität des Kunststoffs ist wesentlich größer als diejenige von Stahl.

Die Fig. 30 und 31 sind durch Umspritzen der vorderen Arme der zweiarmigen Hebel 34 und 35 her­ gestellt. Damit die Figuren die Hebelenden fest und formschlüssig umschließen und die Figuren starr und dauerhaft an den Hebelenden befestigt werden, ist jeder Hebel 34 und 35 mit einem nach beiden Seiten abstehen­ den Querzapfen 39 und einem Loch 40 versehen. Anstelle des Querzapfens 39 kann auch ein Vorsprung vorhanden sein. Beim Umspritzen mit dem Kunststoff wird der Querzapfen 39 in den Kunststoff eingebettet. Ferner fließt der Kunststoff auch in das Loch 40 hinein, so daß eine formschlüssige und starre Verankerung der Figur an dem Hebel erfolgt. Die Figuren umschließen die Arme der Hebel 34 und 35 nur auf einem Teil der Figu­ renlänge. Sie stehen über diesen Teil hinaus ohne Metallverstärkung nach vorne ab.

Die Hebel 34 und 36 sind elektrisch leitend miteinander verbunden und die Hebel 35 und 37 sind elektrisch lei­ tend miteinander verbunden. Von jedem dieser Hebelpaare führt eine elektrische Leitung durch die Stange 19 hin­ durch zum rückwärtigen Ende des Instruments, wo die Leitungen an unterschiedliche elektrische Potentiale angeschlossen werden können.

Das Endoinstrument nach den Fig. 1 bis 4 kann durch einen rohrförmigen Trokar hindurch in den Körper des Patienten eingeführt werden. Der Arbeitsmechanismus 11 steht seitlich nicht über die Kontur des Rohres 12 hin­ durch vor, wenn die Fig. 30 und 31 im geschlossenen Zustand sind. Das Endoinstrument kann als Faßzange zum Erfassen von Objekten oder zum Abklemmen von Gefäßen benutzt-werden oder auch zum Setzen von Gefäßklemmen, wenn die Klemmflächen 33 entsprechend modifiziert sind.

Das Endoinstrument der Fig. 5 und 6 dient als Zange zur Durchführung von Schneidvorgängen. Es ist generell in gleicher Weise ausgebildet wie das erste Ausfüh­ rungsbeispiel, so daß im folgenden nur die Unterschiede erläutert werden.

Die Fig. 30a und 31a sind als relativ starre Schneidorgane aus Kunststoff ausgebildet. Die eine Fig. 30a weist eine spitz zulaufende Schneide 40 auf, die an ihrer Schneidenspitze einen Wolframfaden 41 enthält. Der Wolframfaden 41 hat einen Durchmesser von etwa 10 bis 20 µm, bis hin zu 100 µm. Die andere Fig. 31a ist mit einem als Amboß für den Wolframfaden 41 dienenden Hartmetalleinsatz 42 versehen. Befindet sich zwischen den Fig. 30a und 31a ein Objekt und werden die Figuren gegeneinandergedrückt, so wird das Objekt von dem Wolframfaden 41 sauber durchtrennt.

Der Wolframfaden 41 kann mit seinen Enden an eine Stromquelle, z. B. eine Hochfrequenzquelle, angeschossen sein, um Strom durch den Wolframfaden zu leiten und diesen zu erhitzen. Zu diesem Zweck können in die be­ treffende Fig. 30a Drähte eingebettet sein, die durch das Rohr 12 hindurchgeführt sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 bestehen nicht nur die beiden Fig. 30a und 31a aus Kunst­ stoff, sondern auch die zweiarmigen Hebel 34 und 35, die Arme 36, 37 und die Schubstange 19. Die Arme 36 und 37 sind der Schubstange 19 einstückig angeformt, wobei an der Ansatzstelle ein Spreizgelenk 45 vorhanden ist. Die Hebel 34 und 35 sind mit den Armen 36, 37 durch Filmscharniere 46 und 47 verbunden. Hierbei besteht die gesamte Einheit aus den beiden Fig. 30a, 31a, den Hebeln 34, 35 und den Armen 36, 37 einstückig aus Kunst­ stoff, wobei die Eigenschaften der einzelnen Abschnitte aus Kunststoff von unterschiedlichen Zusammensetzungen bestehen und somit in ihren Eigenschaften variieren können. Die Fig. 30a und 31a sind an ihren einander zugewandten Seiten mit Elektroden 33a und 33b versehen, die teilweise in den Kunststoff eingebettet sind und die über Leitungen, die durch die Kunststoffteile, die Scharniergelenke und durch die Stange 19 hindurchver­ laufen, verbunden.

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch zwei Fig. 30b, 31b, die nach Art der Schneiden einer Schere aneinander vorbeibewegt werden und von denen jede in ihrer Spitze einen Wolframfaden 41 enthält. Ein derartiges Instrument dient zur Durchführung von Scherschnitten.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7 ist das Rohr 12 zweiteilig ausgebildet. An seinem vorderen Ende be­ findet sich ein eingeschraubtes lösbares Rohrstück 12a, das den Arbeitsmechanismus 11 trägt und eine Verände­ rung des Rohrkörpers 12b bildet. Auch die Schubstange 19 ist zweiteilig ausgebildet. Der vordere Teil 19a der Schubstange 19 ist mit dem rückwärtigen Teil 19b durch ein Verbindungsstück 50 lösbar verbunden.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 8 ist der Arbeits­ mechanismus 11 von dem Übertragungsmechanismus 13 lösbar, so daß er ausgewechselt werden kann. Dadurch ist es möglich, das Gerät mit unterschiedlichen Ar­ beitsmechanismen zu versehen und beispielsweise einen Klemmechanismus gegen einen Schneidemechanismus aus­ zuwechseln. Im übrigen ist der Arbeitsmechanismus 11 in gleicher Weise ausgebildet wie bei ersten Ausführungs­ beispiel, wobei jedoch die Form der Fig. 30 und 31 verändert ist.

Ferner ist es möglich, auch das Rohr 12 aus Kunststoff herzustellen.

Das Endoinstrument, das ganz oder teilweise aus Kunst­ stoff besteht, kann an den Kunststoffkomponenten nicht rosten. Sofern die Gelenke aus Kunststoff bestehen, besteht der Vorteil einer besseren Gleitbarkeit und der Vorteil der Wartungsfreiheit. Die Figuren sind nicht­ leitend, und können daher Strom- oder Spannungsbehand­ lungen, die im Innern des Körpers durchgeführt werden, nicht stören. Ferner erlauben die Kunststoffiguren ein gefäßschonendes Fassen und Klemmen.

Das erfindungsgemäße Endoinstrument ist beispielsweise bei gefäßchirurgischen Eingriffen, laparaskopischen Untersuchungen und Eingriffen sowie in der Atroskopie einsetzbar. Es eignet sich insbesondere zum Erfassen und Klemmen von Körperbestandteilen, jedoch auch als Nadelhalter oder Klemmenapplikator.

Claims (9)

1. Endoinstrument für die minimalinvasive Chirurgie, mit einem Rohr (12), das an seinem hinteren Ende einen Betätigungsmechanismus (10) und an seinem vorderen Ende einen aus zusammenwirkenden Figuren (30, 31) bestehenden Arbeitsmechanismus (11) auf­ weist, und mit einem durch das Rohr (12) ver­ laufenden Übertragungsmechanismus (13) zum Über­ tragen der auf den Betätigungsmechanismus (10) ausgeübten Kraft auf den Arbeitsmechanismus (11), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der zusammenwirkenden Figuren (30, 31) aus einem biologisch verträglichen sterilisierbaren Kunststoff mit hoher Biege­ festigkeit besteht.

2. Endoinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Figuren (30, 31) Metallelektroden (33a, 33b) aufweisen, die teilweise in den Kunst­ stoff eingebettet sind.

3. Endoinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der die Figur bildende Kunststoff eine hohe Biegeelastizität aufweist.

4. Endoinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Kunststoff bestehende Figur (31a) einen Hartmetalleinsatz (42) aufweist.

5. Endoinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Kunststoff bestehende Figur (30a) eine Schneide (40) mit einem längs der Schneidenspitze verlaufenden Hartmetallfaden (41) aufweist.

6. Endoinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Figuren (30a, 31a) zusammen mit dem zugehörigen Hebel (34, 35) eines Scherenmechanismus einstückig aus Kunststoff ausgebildet ist.

7. Endoinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungs­ mechanismus (13) eine aus Kunststoff bestehende Schubstange (19) aufweist, die einstückig ange­ formte divergierende Arme (36, 37) zum Angreifen an den Hebeln (34, 35) eines die Figuren (30a, 31a) bewegenden Scherenmechanismus aufweist.

8. Endoinstrument nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Arme (36, 37) den Hebeln (34, 35) des Scherenmechanismus einstückig angeformt sind.

9. Endoinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (12) zwei­ teilig ausgebildet ist, wobei der Arbeitsmechanis­ mus (11) an einem separaten vorderen Rohrstück (12a) vorgesehen ist, und daß im Übergangsbereich zwischen Rohr (12) und Rohrstück (12a) ein Ver­ bindungsstück (50) angeordnet ist, das zwei Teile (19a, 19b) des Übertragungsmechanismus (13) lösbar miteinander verbindet.