DE69122979T2

DE69122979T2 - Chirurgisches Schneidinstrument

Info

Publication number: DE69122979T2
Application number: DE69122979T
Authority: DE
Inventors: Richard Crowell; Kenneth W Krause; Philip B Sample
Original assignee: Smith and Nephew Endoscopy Inc
Current assignee: Smith and Nephew Inc
Priority date: 1990-02-07
Filing date: 1991-02-05
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2011-02-06
Also published as: CA2035765A1; US5152744A; JP3226287B2; DE69122979D1; ATE144891T1; US5322505A; AU7090791A; ES2103773T3; EP0445918B1; DK0445918T3; EP0445918A1; US5707350A; US5510070A; JPH0751290A; CA2035765C; AU651958B2; DE9117183U1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf chirurgische Instrumente und insbesondere auf motorgetriebene arthroskopische chirurgische Instrumente.
Für arthroskopische chirurgische Instrumente ist typisch, daß sie mit einem starren äußeren Rohr versehen sind, innerhalb dessen ein starres inneres Rohr durch einen Motor rotiert wird. Eine Schneidwerkzeug, wie eine Klinge oder ein abtragendes Burr, ist am distalen Ende des inneren Rohres angeordnet. Gewebe oder Knochen ist der Einwirkung des Schneidwerkzeuges durch eine Öffnung im distalen Ende des äußeren Rohres ausgesetzt und durch die rotierende Klinge oder das rotierende Burr abgeschnittene Gewebe- oder Knochenteile werden durch das Innere des inneren Rohres zusammen mit einer Spülflüssigkeit durch die Anwendung einer Saugwirkung abgezogen, die am proximalen Ende des Instrumentes zur Einwirkung gebracht wird. Beispiele derartiger chirurgischer Instrumente sind in US-Patenalle auf die Erwerberin der vorliegenden Anmeldung übertragen sind.
Bei einigen Instrumenten ist das Schneidwerkzeug als schwenkbare Klaue ausgebildet, die am äußeren Rohr nahe seinem distalen Ende angebracht ist und durch das rotierende innere Rohr betätigt wird, um am Drehgelenk zu schwenken und Gewebe abzuschneiden. Beispiele dieser chirurgischen Instrumente sind in US-Patenten Nr. 4522206, 4662371 beschrieben, die beide auf die Erwerberin der vorliegenden Anmeldung übertragen sind.
Typische arthroskopische chirurgische Instrumente sind linear, d. h., zwischen ihrem proximalen und ihrem distalen Ende gerade. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, daß solche Instrumente gekrümmt sind, um das Positionieren des Schneidwerkzeugs an dem zu schneidenden Gewebe zu erleichtern, ohne daß es erforderlich wäre, das Instrument aus dem Körper zu entfernen und wieder durch eine zusätzliche Punktion einzuführen. Ein Bereich des inneren Rohres ist flexibel um zu ermöglichen, daß das innere Rohr die Krümmung annimmt, die ihm durch das äußere Rohr aufgezwungen wird, während die Torsion übertragen wird, die durch die Klinge auf den Motor aufgebracht wird.
Im US-Patent Nr. 4646738 Trott ist das innere Rohr unter Verwendung eines besonderen flexiblen Abschnittes flexibel gemacht, der aus einer Reihe von koaxialen, schraubenförmigen Lagen, die gegeneinander gewickelt sind, hergestellt ist. Die Schneidklinge ist am distalen Ende der gegenläufig gewickelten schraubenlinienförmigen Wendel angeschweißt und das starre proximale Ende des inneren Rohres ist an dem anderen Ende der flexiblen Struktur befestigt. Bei Benutzung wird das Drehmoment durch Rotation des Motors in einer Richtung erzeugt und auf die Klinge durch das Spannen der Wendel oder Wendeln übertragen, die in dieser Richtung gewickelt sind, was auch dazu dient, der Tendenz der entgegengesetzt gewickelten Wendeln, durch die Rotation aufgewickelt zu werden, entgegenzuwirken.
Die Verwendung von schraubenlinienförmigen Wendeln zur Bildung eines flexiblen Abschnittes des inneren Rohres kann die Drehmomentübertragung des inneren Rohres, wenn auf dieses eine Rotationskraft aufgebracht wird, verringern, wenn die Wendeln eine Vorspannung erfordern, bevor das Drehmoment auf das Schneidwerkzeug übertragen wird. Das Vorhandensein von Wendeln kann auch dazu führen, daß das inneren Element sich innnerhalt des äußeren Elementes verklemmt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein chirurgisches Instrument verfügbar zu machen, welches zumindest einige der vorstehend genannten Schwierigkeiten beseitigt.
In einer allgemeinen Hinsicht betrifft die Erfindung ein chirurgisches Instrument, welches ein starres äußeres Element mit einer Öffnung in einem distalen Bereich desselben zum Aufnehmen von Gewebe und ein hohles inneres Element mit einem starren proximalen Ende und einem starren distalen Ende aufweist, das innerhalb des äußeren Elementes angeordnet ist, um Kraft, die auf das proximale Ende aufgebracht wird, zum Bewegen eines Schneidwerkzeugs zu übertragen, das am distalen Ende angeordnet ist, damit das Werkzeug Gewebe abschneidet, welches der Einwirkung des Werkzeuges durch die Öffnung ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich dieses inneren Elementes, der zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende angeordnet ist, reduziert ist, so daß dieser Bereich mehrere in seinen Wänden angeordnete Öffnungen aufweist, um diesen Bereich relativ flexibel zu machen, und dieser Bereich genügend Steifigkeit hat, um die aufgebrachte Kraft auf das Schneidelement zu übertragen, damit es das Gewebe schneidet.
Der flexible Bereich kann mit einem Abschnitt des proximalen Endes, der an den flexiblen Bereich angrenzend angeordnet ist, einstückig sein.
Der flexible Bereich übernimmt Änderungen der Krümmung im äusseren Element, wobei er ein hohes Maß an Torsionssteife und axialer Steife bewahrt. Mithin ist das innere Element sehr geeignet zur Verwendung in einem gekrümmten chirurgischen Instrument. Das innere Element wird über einen weiten Bereich von Geschwindigkeiten und zur Einwirkung gebrachten Drehmoments rotiert (z. B. durch einen Motor, welcher das proximale Ende des inneren Elementes antreibt), ohne das Risiko des Brechens des inneren Elementes (aufgrund seiner Flexibilität). Die durch den flexiblen Abschnitt bewirkte Torsionssteife begünstigt eine gute Drehmomentübertragung D. h., daß der flexible Bereich das durch den Motor aufgebrachte Drehmoment wirksam auf das Schneidwerkzeug überträgt und dadurch ein hohes Maß an Schneidleistung aufrechterhält
Die gute Drehmomentübertragung ist ein direktes Ergebnis der einstückigen Ausgestaltung des flexiblen Bereichs in bezug auf den Rest des inneren Elementes (insbesondere in bezug auf das proximale Ende des inneren Elementes, auf welches das Drehmoment aufgebracht wird) -- der flexible Bereich braucht nicht in irgendeiner Weise gestrafft (d. h., "vorgespannt") zu werden, wenn das Drehmoment zur Einwirkung gebracht wird, bevor das Drehmoment auf das Schneidwerkzeug übertragen wird (wie es der Fall sein kann, wenn schraubenlinienförmige Wendeln verwendet werden). Da das innere Element auch keine sich entspannende (d. h., sich aufwickelnde) und somit ausdehnende Schraubenwendel aufweist, der eine straffer werdende, entgegengesetzt gewundene Wendel entgegenwirkt, wird die Möglichkeit, daß das innere Element sich innerhalb des äußeren Elementes verklemmt, verringert.
Bevorzugte Ausführungen weisen folgende Merkmale auf.
Der flexible Bereich ist ausreichend lang, um den gesamten Bereich zu überbrücken und teilweise innerhalb der geraden Abschnitte des äußeren Elementes zu liegen, welche den gekrümmten Bereich begrenzen.
Der flexible Bereich ist mittels mehrerer Öffnungen reduziert, die in den Wänden des inneren Elementes angebracht und in einem symmetrischen Muster angeordnet sind.
Bei einer Ausführung bestehen die Öffnungen aus mehreren sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schlitzen, die in einer Folge von Ebenen angeordnet sind, die senkrecht zur Längsachse des inneren Elementes sind. Die Ebenen sind in gleichmäßigen Abständen entlang der Länge des flexiblen Bereiches angeordnet und die Schlitze in benachbarten Ebenen sind in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt.
Bei einer anderen Ausführung umfassen die Öffnungen Löcher anstelle von Schlitzen. Die Löcher sind in Reihen entlang wenigstens einem Abschnitt der Länge des flexiblen Bereiches angeordnet. Vorzugsweise sind die Löcher in benachbarten Reihen gegeneinander entlang der Länge der Reihen versetzt.
Das hohle innere Element unterliegt an seinem proximalen Ende einer Saugwirkung, damit Gewebeteile, die von dem Werkzeug (d.h., einer Klinge) abgeschnitten worden sind, von der Operationsstelle durch das Rohr wegtransportiert werden, während das Instrument zum Zwecke des weiteren Schneidens an der Operationsstelle verbleibt.
Der flexible Bereich paßt sich den axialen Abweichungen im äußeren Element selbst an, und zwar unabhängig davon, ob das äußere Rohr gerade oder gekrümmt ist. Dies hat zur Folge, daß Abweichungen (tatsächlich kleinere Krümmungen im äußeren Rohr, die während der Beanspruchungen beim chirurgischen Eingriff auftreten können), die sonst zur Folge hätten, daß das innere Element während der Rotation verklemmt oder das Schneidwerkzeug sich periodisch von den Kanten der Öffnungen des äußeren Elementes beim Rotieren des innneren Elementes entfernt, wenig oder keine Auswirkung auf die Schneidleistung des Instrumentes haben. Der flexible Bereich hält auch einen engen Gleitkontakt aufrecht, wenn das Schneidwerkzeug Verschleiß unterliegt.
Der flexible Bereich wird mit einem Abschnitt des proximalen Endes des inneren Elementes aus einem durchgehenden Rohr aus dünnem Material einstückig hergestellt, wobei die Wanddicke der nicht reduzierten Abschnitte des flexiblen Bereiches die gleiche ist wie in den übrigen Bereichen des Rohres. Dies vereinfacht die Herstellung, indem die Notwendigkeit beseitigt wird, den flexiblen Bereich besonders zusammenzusetzen und ihm danach am übrigen Teil des inneren Elementes zu befestigen. Bei einer Ausführung werden die Schlitze durch Draht-Funkenerosionsbearbeitung hergestellt.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Bereich des inneren Elementes in bezug auf den übrigen Teil des Elementes geschwächt um zu erreichen, daß der Bereich bricht, wenn die auf das innere Element zur Einwirkung gebrachte Kraft einen vorherbestimmten Grenzwert überschreitet.
Es ist bekannt, zwischen dem Schneidinstrument und dem Motor eines chirurgischen Schneidwerkzeuges eine Kupplung vorzusehen, die z. B. Scherstifte aufweist, die brechen können, falls das durch den Motor aufgebrachte Drehmoment eine bestimmt Höhe überschreitet, z. B. wenn das Instrument sich verklemmt. Jedoch kann das Vorhandensein eines mit dem inneren Element einstückigen Bruchbereiches zu einer einfacheren Kupplung zwischen dem Motor und dem rotierenden inneren Element führen.
Demzufolge schlagen wir ein chirurgisches Instrument vor mit einem äußeren Element mit einer Öffnung in einem distalen Bereich desselben zum Aufnehmen von Gewebe, einem bewegbaren Schneidwerkzeug, welches Gewebe schneiden kann, welches der Einwirkung des Werkzeuges durch die Öffnung ausgesetzt ist, und einem inneren Element, welches innerhalb des äußeren Elementes angeordnet ist, um auf das proximale Ende des inneren Elementes aufgebrachte Kraft zu übertragen, um das Schneidwerkzeug zu bewegen, wobei ein Bereich des inneren Elementes mehrere in den Wänden desselben angebrachte diskrete Öffnungen aufweist, die eine zum Schwächen dieses Bereiches des inneren Elementes in bezug auf den übrigen Teil des inneren Elementes ausgewählte Größe haben, um ein Brechen dieses Bereiches zu bewirken, falls die auf das innere Element aufgebrachte Kraft einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
Bevorzugte Ausführungen umfassen folgende Merkmale.
Der Grenzwert wird so gewählt, daß er niedriger ist als eine auf das Schneidwerkzeug zur Einwirkung zu bringende Soll-Maximalkraft. Dies hat zur Folge, daß die Möglichkeit des Brechens des Schneidwerkzeugs durch das Aufbringen einer übermäßigen Kraft (z. B. Drehmoment) und die damit verbundene Gefahr, daß Splitter des gebrochenen Schneidwerkzeuges vom Instrument in die Operationsstelle geschleudert werden, erheblich verringert werden. Der Bereich ist ausreichend nahe an der gewebeschneidenden Öffnung in dem äußeren Element angeordnet, so daß, falls der Bereich bricht, der abgebrochene Abschnitt des inneren Elementes innerhalb des inneren Elementes gehalten wird und nicht durch die Öffnung austreten kann. Dies steigert die Sicherheit des Instrumentes in erheblichem Ausmaß.
Der geschwächte Bereich des inneren Elementes umfaßt vorzugsweise den vorstehend im Detail erörterten einstückigen flexiblen Bereich. Das Instrument ist vorzugsweise gekrümmt, es kann aber stattdessen auch gerade sein.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal kann biegsames Material in den Öffnungen des flexiblen Bereiches angeordnet sein. Das biegsame Material hindert Gewebeteile daran, sich an den Kanten der Öffnungen festzusetzen, wenn die Teile sich durch das inneren Element hindurchbewegen, wodurch das Risiko, daß eine Verstopfung auftritt, erheblich verringert wird. Hinzu kommt, daß das biegsame Material die axiale Kompressibilität des inneren Elementes verringert, um die schneidklinge in richtiger Ausrichtung zur Gewebeöffnung im äußeren Element zu halten.
Bevorzugte ausführungen umfassen die folgenden Merkmale.
Das biegsame Material fluchtet im wesentlichen sowohl mit der inneren Oberfläche des inneren Elementes (um eine glatte innere Oberfläche für einen leichten Gewebedurchgang zu erreichen) als auch mit der äußeren Oberfläche des inneren Elementes (damit die Bewegung des inneren Elementes in dem äußeren Element nicht gestört wird). Das biegsame Material ist ein Polymer, z. B. Silikongummi.
Das biegsame Material wird in den öffnungen über den Dorn angebracht, der zeitweilig in das innere Element eingeführt ist. Der Dorn trägt dazu bei zu erreichen, daß das biegsame Material mit der inneren Oberfläche fluchtet. Überschußmaterial, welches aus den Öffnungen vorsteht, wird dann entfernt. Das biegsame Material kann durch Spritzgießenn eingebracht werden.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung und aus den Ansprüchen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines gebogenen arthroskopischen chirurgischen Instruments gemäß der Erfindung,
Fig. 2 das Instrument gemäß Fig. 1 mit dem äußeren Rohr in einer Querschnitts-Darstellung, um das innere Rohr sichtbar zu machen,
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des distalen Bereiches des inneren Rohres der Fig. 2,
Fig. 4 eine weitere Vergrößerung des durch eine gestrichelte Linie begrenzten Teils des flexiblen Bereiches des Rohres gemäß Fig. 3,
Fig. 5a und 5b Querschnitte entlang den Linien 5a-5a und 5b-5b des in Fig. 3 gezeigten flexiblen Bereiches,
Fig. 6 die Verwendung des chirurgischen Instrumentes gemäß Fig. 1 während eines chirurgischen Eingriffs,
Fig. 7a und 7b ein anderes Merkmal der Erfindung,
Fig. 8 eine alternative Ausführung der Erfindung,
Fig. 9 eine andere Ausführung der Erfindung, bei welcher biegsames Material in den Öffnungen des inneren Rohres angeordnet ist,
Fig. 10 und 11 Schritte des Verfahren zum Anbringen des biegsamen Materials,
Fig. 12 dient dem Verständnis der Vorteile, die durch die Anwendung des biegsamen Material erreicht werden.
Das chirurgische Instrument 10 gemäß den Figuren 1 und 2, welches für z. B. geschlossene arthroskopische Chirurgie am Knie geeignet ist, weist ein starres, feststehendes äußeres Rohr 12 auf, innerhalb dessen ein rotierendes inneres Rohr 14 angeordnet ist. Ein Bereich 13 des äußeren Rohres 12 ist gebogen, um die Möglichkeit zu schaffen, mit dem Instrument 10 chirurgische Flächen zu bearbeiten, die mit einem geraden Instrument nur schwer zu erreichen wären. Der proximale Bereich 17 und der distale Bereich 28 des inneren Rohres sind starr und durch einen flexiblen Bereich 16 verbunden, welcher der Biegung 13 folgt, in die er durch das äußere Rohr 12 gebracht wird, wobei Torsion (oder andere Kräfte), die auf den proximalen Bereich 17 aufgebracht wird, auf den distalen Bereich 28 übertragen wird. Der Bereich 16 ist durch das wahlweise Entfernen von Materialabschnitten von den Wänden 20 (Fig. 3) des inneren Rohres 12 (dargestellt durch Linien 18 in Fig. 2) flexibel gemacht. Das bedeutet, daß das Rohr 14 im flexiblen Bereich 16 reduziert ist.
An den distalen Enden 26, 28 der Rohre 12 bzw. 14 sind Öffnungen 22 bzw. 24 vorgesehen, die während der Rotation des inneren Rohres 14 in regelmäßigen Zeitabständen miteinander fluchten, um Gewebe, welches abgetrennt werden soll, im Instrument 10 aufzunehmen. Die Kanten 30 der Öffnung 22 des inneren Rohres sind scharf und wirken mit scharfen Kanten 32 der Öffnung 24 im äußeren Rohr beim Rotieren des Rohres 14 zusammen, um Gewebe, welches zwischen den Kanten 30, 31 erfaßt wird, abzutrennen. Das abgetrennte Gewebe wird über eine zentrale Öffnung 34 im inneren Rohr 14 entfernt.
Das proximale Ende 36 des Rohres 12 und das proximale Ende 17 des Rohres 14 werden von einem Grundkörper 38 aufgenommen. Das äußere Rohr 16 ist starr am Grundkörper 38 an einer dichten Verbindung 40 angebracht, wohingegen das innere Rohr 14 an einer Antriebswelle 42 befestigt ist, die innerhalb des Grundkörpers 38 rotiert. Die Antriebswelle 42 wird durch ein biegsames Verbindungsstück 44 am Grundkörper 38 gehalten. Das proximale Ende 46 der Antriebswelle 42 paßt in ein Handstück 50 (Fig. 6), welches einen Motor 52 zum Rotieren der Antriebswelle 42 und des inneren Rohres 14 enthält. Ein Beispiel eines derartigen Handstückes ist in US-Patent Nr. 4705038 mit dem Titel "Chirurgisches System für motorgetriebene Instrumente" beschrieben, welches auf die Erwerberin der vorliegenden Anmeldung übertragen ist und in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird. Das Verbindungsstück 44 bewirkt einen flüssigkeitsdichten Verschluß, wenn der Grundkörper 38 in das Handstück 50 eingesetzt wird.
Die zentrale Öffnung 34 läuft in eine Öffnung 54 einer Vakuumquelle in der Antriebswelle 42 aus. Die Öffnung 54 ist während des Betriebs an eine Vakuumquelle 55 (Fig. 6) angeschlossen, um abgetrenntes Gewebe und Spülflüssigkeit von der Operationsstelle über die Öffnung 34 in einer Weise zu entfernen, die nachfolgend im Detail beschrieben wird.
Das für die Rohre 12, 14 verwendete Material hängt unter anderem von der Härte des zu schneidenden Gewebes und davon ab, ob das Instrument 10 zum einmaligen oder mehrmaligen Gebrauch bestimmt ist. Bei einem für die allgemeine arthroskopische Chirurgie bestimmten Einmalinstrument sind die Rohre 12, 14 aus rostfreiem 304-Stahl hergestellt. Grundkörper 38 und seine Komponenten (z.B. Antriebswelle 42) sind aus Kunststoff. Jedoch kann auch Metall als Alternative (z.B. für wiederverwendbare Instrumente) verwendet werden.
Die Figuren 3, 4 und 5a - 5e zeigen, daß das innere Rohr 14 ein dünnwandiges (Z.B. etwa 0,010 Zoll) Rohr ist, welches zwischen dem proximalen Ende 17 bis zum flexiblen Bereich 16 kontinuierlich ist, wobei der flexible Bereich mit dem proximalen Bereich 17 des inneren Rohres 14 einstückig ausgebildet ist. Der flexible Bereich 16 wird durch Anbringen einer Reihe von gebogenen (d.h., in Umfangsrichtung verlaufenden) Schlitzen 60, 62 in den Wandungen 20 des inneren Rohres 14 reduziert. Die Wandstärke der nicht reduzierten Abschnitte des flexiblen Bereiches 16 ist gleich der des proximalen Bereiches 17. Die Schlitze 60, 62 sind allgemein senkrecht zur Längsachse 64 des inneren Rohres 14 und in einem symmetrischen Muster entlang der Länge L&sub1; des flexiblen Bereiches 16 angeordnet um zu gewährleisten, daß der Bereich 16 entlang der Länge L&sub1; gleichförmig flexibel ist und daß die Flexibilität keine wesentliche Abweichung beim Rotieren des Rohres 14 innerhalb des Rohres 12 erfährt. Dies minimiert die Torsionsbeanspruchung, mit welcher das rotierende innere Rohr beaufschlagt wird, wodurch die Lebensdauer des Instrumentes 10 verlängert wird.
Speziell sind alle Schlitze 60 parallel zueinander (vertikal in Fig. 3) entlang der Länge L&sub1; angeordnet und jedem Schlitz 60 liegt ein gleicher senkrechter Schlitz 60 in einer Ebene gegenüber, die senkrecht zur Längsachse 64 des inneren Rohres 14 verläuft. Zwischen jedem Paar vertikaler Schlitze 60 sind Schlitze 62 angeordnet und um 90º um Achse 64 in bezug auf die Schlitze 60 verdreht (d.h., in die Seite in Fig. 3). Dies bedeutet, daß die Schlitze 60, 62 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind. Wie bei den Schlitzen 60 sind alle Schlitze 62 zueinander parallel und jedem Schlitz 62 liegt ein gleicher Schlitz 62 in einer Ebene gegenüber, die senkrecht zur Achse 64 verläuft.
Die Abmessungen der Schlitze 60, 62 (d.h., ihre Breite W&sub1; und Tiefe D) und der Abstand S zwischen benachbarten senkrechten Schlitzen 60, 62 werden durch das gewünschte Ausmaß an Flexibilität bestimmt. Bei diesem Beispiel ist die Breite W&sub1; jedes Schlitzes 60, 62 gleich der Dicke der Wandung 20 des inneren Rohres (z.B. 0,010 Zoll), wie dies auch für den Abstand S zwischen benachbarten senkrechten Schlitzen 60, 62 gilt (und somit der Abstand zwischen benachbarten parallelen Schlitzen wie den Schlitzen 60 0,5 mm (0,020 Zoll) beträgt).
Ein Paar einander gegenüberliegender Stege mit begrenzter Erstreckung in Umfangsrichtung bleiben zwischen einander gegenüberliegenden Schlitzen 60 stehen und sind ebenfalls in einer Ebene angeordnet, die senkrecht zur Achse 64 verläuft. Ein gleiches Paar von einander gegenüberliegenden Stegen 69 ist zwischen jedem Paar einander gegenüberliegender Schlitze 62 angeordnet. Aufgrund der orthogonalen Beschaffenheit der Schlitze 60, 62 sind die Stege 68 unter rechten Winkeln in bezug auf die Leisten 69 angeordnet.
Die Tiefe D der Schlitze 60, 62 ist auch eine Funktion der gewünschten Torsionsfestigkeit des flexiblen Bereiches 16. Wenn die Tiefe D zu groß ist, werden die Stege 68, 69 zu dünn sein (d.h., ihre radiale Ausdehnung wird zu klein sein), als daß sie das durch den Motor auf die rotierenden Schneidkanten 30 des inneren Rohres 14 aufgebrachte Drehmoment wirksam übertragen könnten. In diesem Beispiel ist die Tiefe D so gewählt, daß die Erstreckungen in Umfangsrichtung (d.h., die Breiten) W&sub2; der Stege 68, 69 gleich sind und etwa zwei Wandstärken (d.h., 0,5 mm (0,020 Zoll)) betragen.
Die Anordnung der Schlitze 60, 62 bewirkt das Vorhandensein einer Reihe von Materialringen 70 aus Material, welche durch Stegpaare 68, 69 entlang der Länge L&sub1; des flexiblen Bereiches 16 verbunden sind. Jeder Ring 70 ist mit einem der ihm unmittelbar benachbarten Ringe 70 durch ein Stegpaar 68 und mit dem anderen unmittelbar benachbarten Ring 70 durch ein Stegpaar 69 verbunden. Die miteinander verbundenen Ringe 70 bilden eine Reihe von im wesentlichen H-förmigen Blattfedern 72 entlang der Länge L&sub1; des flexibelen Bereiches 16, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Da die Schlitze 60, 62 in einem symmetrischen Muster entlang dem Bereich 16 angeordnet sind, sind auch die Blattfedern 72 so angeordnet. Speziell sind Paare von senkrecht angeordneten (in Fig. 4) Blattfedern 72 durch Paare von Blattfedern 72 miteinander verbunden, die im Blatt in Fig. 4 angeordnet sind. Es ist diese symmetrische Anordnung von miteinander verbundenen, einstückig gebildeten Blattfedern 72, welche den Bereich sowohl mit einheitlicher Flexibiltät als auch Torsionsfestigkeit versieht, wie dies im Detail im folgenden erläutert wird.
Es ist zu beachten, daß diese Anordnung das Vorhandensein von mehreren Materialbahnen bewirkt, die zwischen proximalem Bereich 17 und distalem Bereich 28 sich kontinuierlich erstrecken, ohne den Umfang des inneren Rohres 14 zu durchlaufen. Zwei dieser Bahnen sind in Fig. 3 gezeigt. Eine Bahn umfaßt die oberen Hälften jedes "H" der miteinander verbundenen Blattfedern und die andere umschließt die unteren Hälften der "H's" der miteinander verbunden Blattfedern.
Die Länge L&sub1; des flexiblen Bereiches 16 (z.B. 25,4 mm (1 Zoll)) ist eine Funktion der Länge des gekrümmten Abschnittes 13 im äußeren Rohr 12, und der Abstand L2 (z.B. 13 mm (0,5 Zoll)) zwischen dem Ende des inneren Rohres 14 und dem distalen Ende des flexiblen Bereiches 16 hängt sowohl von der Länge des Instrumentes 10 als auch der relativen Position des gekrümmten Bereiches 13 in bezug auf das Ende des äußeren Rohres 12 ab. Die Abmessungen sollten so gewählt werden, daß der flexible Bereich 16 die gesamte Länge des gekrümmten Bereiches 13 überbrückt, wobei das proximale Ende und das distale Ende des flexiblen Bereiches 16 in den geraden Bereichen 15 (Fig. 2) des äußeren Rohres 12 angeordnet sind, die sich an jeder Seite des gebogenen Bereiches 13 befinden. Dies ermöglicht einen glatten Übergang des flexiblen Bereiches 16 zwischen den geraden Bereichen 14 durch den gebogenen Bereich 13, wodurch die durch die Krümmung auf die Wandungen 20 des inneren Teils 14 ausgeübte Beanspruchung verringert wird.
Die Schlitze 60, 62 können durch jedes geeignete Verfahren hergestellt werden, z.B. durch Draht-Funkenerosionsbearbeitung, wobei Draht mit einem Durchmeser von 0,25 mm (0,010 Zoll) verwendet wird. Während der Funkenerosionsbearbeitung wird das innere Rohr 14 festgehalten und ein elektrisch geladener Draht in Berührung mit den äußeren Oberflächen der Wandungen 20 gebracht, um jeden Schlitz herzustellen. Der Draht ist in Bezug auf Achse 64 so orientiert, daß die Schlitze die gewünschte Orientierung in bezug auf die Achse 64 (wie z.B. 90º gemäß Darstellung in Fig. 3) aufweisen. Die Schlitze werden nacheinander durch schrittweises Einstellen des Drahtes entlang L&sub1; her gestellt, wobei alle in gleicher Weise orientierten Schlitze hergestellt werden vor Herstellung der oberen Oberfläche des Rohres 14 in Fig. 3 hergestellt werden durch Absenken des ED-Drahtes gegen das Rohr 14 von oben. Dann wird der Draht von unten angelegt, um in der unteren Oberfläche des Rohres 14 angeordnete Schlitze 62 herzustellen. Erst dann wird das Rohr 14 rotiert, so daß Schlitze 60 hergestellt werden können. Der ED-Draht wird erst von oben angelegt, um die Hälfte der Schlitze 60 herzustellen. Wenn dies beendet ist, wird der Draht von unten angelegt, um die übrigen Schlitze herzustellen. Das lediglich einmalige Wechseln der Position des Rohres 14 während des ED-Verfahrens verringert die Möglichkeit einer falschen Ausrichtung der Schlitze 60, 62. Das Draht-ED-Verfahren ermöglicht das Herstellen der flexiblen Bereiche 16 mehrerer innerer Rohre 14 gleichzeitig (durch Anordnen von Rohren 14 Seite an Seite, so daß der Draht gleichzeitig auf alle Rohre einwirkt).
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Schlitze 60, 62 in das Rohr 14 zu sägen. Welches Verfahren auch immer verwendet wird, die Schlitze 60, 62 sollten so hergestellt werden, daß ihre Enden 76 eher abgerundet als scharf sind. Dies verringert die Tendenz der Stege 68, 69 zu brechen.
Das distale Ende 28 des Rohres 14 ist entweder einstückig mit dem Rest des Rohres 14 oder ein besonderes Stahlstück, welches starr (z.B. durch kohlenstoffarmes Schweißen, Löten oder Hartlöten) am Rohr 14 etwa 0,100 Zoll distal vom flexiblen Bereich 16 befestigt ist.
Das äußere Rohr 12 hat einen inneren Durchmesser, der geringfügig größer ist als der äußere Durchmesser des inneren Rohres 14. Wenn der Abstand zwischen den Rohren zu klein ist, wird sich das innere Rohr 14 beim Rotieren verklemmen. Der äußere Durchmesser des Rohres 14 ist 3,43 mm (0,135 Zoll); das Rohr 12 hat einen inneren Durchmesser von etwa 3,5 mm (0,138 Zoll), der nahe der Schneide des distalen Endes 26 etwas kleiner wird, um eine enge Lagerfläche für das distale Ende 28 des inneren Rohres 14 zu bilden. Dies dient dazu, die rotierenden Kanten 30 in engen Kontakt mit den stationären Kanten 32 des äußeren Rohres 12 zu zwingen und die Schneidleistung zu verbessern. Die durch den flexiblen Bereich 16 bewirkte Federwirkung beaufschlagt auch das rotierende distale Ende 28 des inneren Rohres in Richtung auf die Wandungen des äußeren Rohres 12, wodurch die Herstellung eines engen Kontaktes zwischen den Kanten 30, 32 unterstützt wird.
Gemäß Fig. 6 wird bei Benutzung das chirurgische Instrument in das distale Ende eines Handstückes 50 eingesetzt und in der dargestellten Weise durch eine Punktionswunde 78 in das Kniegelenk 80 unter der Kniescheibe eingeführt. Über eine zweite Punktion 82 wird Licht in das Gelenk unter Verwendung einer faseroptischen Lichtquelle 84 projiziert, wobei eine Sichtanzeige der Operationsstelle durch einen separaten optischen Weg zu einer Fernsehkamera 86 zurückgeführt wird. Die Abbildung wird von einer Kamera 86 auf einen Fernsehschirm 88 zur Betrachtung durch den Chirurgen übertragen. (Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Chirurg das Bild unter Verwendung eines Oculars betrachtet oder daß das Bild aufgezeichnet wird).
Das innere Rohr 14 wird durch Einschalten des Motors 51 rotiert, der Betriebsspannung und -strom von einer Stromversorgung 51 erhält. Der Chirurg steuert die Rotationsgeschwindigkeit und -richtung (entweder ungerichtet oder oszillierend), wobei Fußschalter 53a, 53b verwendet werden, die die Größe und die Polarität des Betriebspotentials und -stroms steuern, die von der Stromversorgung 51 dem Motor 50 zugeführt werden. Der Motor so ist in der Lage, das innere Rohr über einen weiten Geschwindigkeitsbereich, z.B. zwischen etwa 100 U/min und 5000 U/min, zu rotieren und ein Drehmoment von bis 0,1765 Nm (25 oz. Zoll) aufzubringen.
Verschiedene Typen von chirurgischen Instrumenten wie das Instrument 10 haben Rotations- und Drehmomentgrenzen. Um zu verhindern, daß der Chirurg ungewollt das Instrument 10 mit gefährlich hohen Geschwindigkeiten und Drehmomenten betreibt, wird das Instrument 10 von Sensoren im Handstück 50 bezüglich seines Typs identifiziert, wobei die Geschwindigkeit des Motors 50 und das durch diesen aufgebrachte Drehmoment gesteuert werden, so daß diese Grenzen nicht überschritten werden. (Diese Steuertechnik ist im vorerwähnten US-Patent 4705038 beschrieben, dessen Offenbarungsgehalt in die vorliegende Anmeldung miteinbezogen wird).
Die Rotation des Motors 50 und das von ihm gelieferte Drehmoment werden wirksam auf das Schneidwerkzeug (d. h., rotierende Kanten 30) durch den flexiblen Bereich 16 übertragen. Obwohl der Bereich 16 ausreichend flexibel ist, um die Krümmung anzunehmen, hat er einen hohen Grad von Torsionssteife, so daß er das Drehmoment gut überträgt. Dies bedeutet, daß durch den Motor 50 aufgebrachtes Drehmoment zum distalen Ende 28 im wesentlichen unmittelbar übertragen wird, wenn das innere Rohr aus seiner Ruheposition rotiert wird, ohne daß ein ins Gewicht fallendes "Vorspannen" des flexiblen Bereiches 16 erforderlich wäre, bevor das Drehmoment das distale Ende 28 erreicht. Ausserdem erfährt der flexible Bereich 16 bei der Rotation und beim Übertragen des Drehmomentes auf das distale Ende 28 keine ins Gewicht fallende Durchmesservergrößerung, wodurch die Möglichkeit verringert wird, daß das Rohr 14 innerhalb des äußeren Rohres 12 während der Rotation verklemmt.
Die Torsionssteife ist zum Teil eine Funktion der Form der Stege 68, 69. Wenn die Breite (W&sub2;) der Stege 68, 69 zu schmal oder der Abstand zwischen benachbarten Schlitzen 60 oder 62 zu groß ist, werden die Stege 68, 69 ziemlich langgestreckt, wodurch ihre Festigkeit verringert wird. Dies würde es dem flexiblen Bereich 16 ermöglichen, sich um die Stege 68, 69 zu verwinden, wenn Torsion aufgebracht wird, wodurch die Torsionssteife des Rohres 14 verringert würde.
Während der chirurgischen Behandlung wird das Körpergelenk mittels Flüssigkeit aufgeweitet, die durch eine dritte Punktionswunde 90 von einer Flüssigkeitsquelle 92 eingeführt wird. Diese Flüssigkeit spült die Stelle und macht das Synovialgewebe 94 beweglich, so daß es schwimmt und verlagert werden kann (ähnlich der Bewegung von Meerestang in Wasser). Der Chirurg schneidet das Synovialgewebe fortschreitend weg, indem er das Instrument 10 von einer zur anderen Seite und in der axialen Richtung bewegt (wobei er den Fernsehschirm 88 betrachtet).
Durch das Instrument 10 abgeschnittene Gewebeteile werden von der Operationsstelle zusammen mit der Spülflüssigkeit über die Öffnung 34 (Fig. 2) durch von der Vakuumquelle 55 aufgebrachte Saugwirkung entfernt. Es ist zu beachten, daß beim Rotieren des flexiblen Bereiches 16 innerhalb des gebogenen Bereiches 13 des äußeren Rohres die Breite jedes Schlitzes 60 oder 62 am Umfang der Rohrwandung 20 mit Bezug auf die normale Breite W&sub1; zunehmend größer wird und zunehmend abnimmt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der flexible Bereich 16 die Tendenz hat, sich am Scheitelpunkt des Bogens 13 (d. h., dem oberen Teil des Bogens 13 in Fig. 2) zu dehnen und sich an der Basis des Bogens zusammenzudrücken. Dieses alternierende Erweitern und Verengen beim Rotieren des Rohres 14 kann in der durch die Öffnung 34 abfließenden Flüssigkeiten Turbulenzen erzeugen, wodurch der Transport der Gewebefragmente durch die Kammer und aus dem Instrument 10 heraus unterstützt wird. Die Zugänglichkeit der Öffnung 34 vom Inneren der Wände des äußeren Rohres 12 durch die Schlitze 60, 62 führt nicht dazu, daß Gewebeteile in den Schlitzen hängenbleiben und eine Blockierung verursachen, vielleicht aufgrund der geringen Breite der Schlitze und der kontinuierlichen Rotation des Rohres 14. Es ist auch festgestellt worden, daß Flüssigkeit zwischen den Rohren 12, 14 über die Schlitze 60, 62 nicht in Mengen durchsickert, die den Betrieb des Instrumentes 10 stört.
Wenn der Chirurg während der Behandlung Gewebe von einem anderen Bereich des Synovialgewebes abschneiden will, kann er dies in einfacher Weise durch Rotieren und Schwenken des Handstückes 50 bewirken. Die Krümmung des Instrumentes 10 ermöglicht es, das Schneidende so zu handhaben, daß es in Bereiche des Gelenkes geführt wird, die mit einem geraden Instrument, welches durch dieselbe Punktion 78 eingeführt wird, nicht erreicht werden können. Somit ist es nicht erforderlich, zusätzliche Punktionen zu machen, um das gekrümmte chirurgische Instrument 10 so zu handhaben, daß es in andere Gelenkbereiche gelangt. Dadurch werden Unannehmlichkeiten für den Patienten wie auch die Möglichkeiten einer Infektion und andere schädliche Folgen des Eingriffs verringert.
Andere Ausführungen befinden sich innerhalb des Bereiches der folgenden Ansprüche:
Es können verschiedene Anordnungen der Schlitze 60, 62 vorgesehen sein. Die Breite und Tiefe der Schlitze, ihre Abstände und sogar die Ausgestaltung der Schlitze selbst können variiert werden, um unterschiedliche Grade hinsichtlich Flexibilität und Torsionssteife zu erreichen. So könnte z. B. das Verhältnis von Schlitzbreite zur Breite der Stege 68, 69 zwischen den Schlitzen (welches bei der vorstehend beschriebenen Ausführung 1:2 beträgt) vergrößert werden, um die Flexibilität zu verringern, oder verringert werden, was zu einer größeren Flexibilität des Bereiches 16 führen würde (jedoch weniger Torsionssteife). Es kann auch der Abstand zwischen benachbarten Schlitzen 60, 62 (d. h., die Breite der Ringe 70) geändert werden, um größere oder weniger Schlitze pro Zoll vorzusehen. Es sei darauf hingewiesen, daß eine Vergrößerung dieses Abstandes (was die Fabrikationskosten reduziert) mit einer reduzierten Flexibilität erkauft wird.
Die Flexibilität des Bereiches 16 muß auch die Beanspruchungen berücksichtigen, welche durch die Krümmung (z. B. 10 Grad) des äußeren Rohres 12 bewirkt werden. Wenn die ausgeübte Beanspruchung die Streckgrenze des Materials des inneren Rohres im flexiblen Bereich übersteigt, wird es sich in unzulässiger Weise verformen. Allerdings sollte darauf geachtet werden, daß die Beanspruchung auch die Ermüdungsgrenze des Materials nicht übersteigt, um eine angemessene Lebensdauer zu gewährleisten.
Benachbarte Schlitze 60, 62 brauchen nicht senkrecht um die Achse 64 orientiert zu sein; die Breite der Stege 68, 69 braucht auch nicht gleich zu sein. So können z. B. die Schlitze 60, 62 so ausgestalte sein, daß die Stege 68, 69 in einem schraubenförmigen Muster entlang dem flexiblen Bereich 16 angeordnet sind.
Es brauchen auch nicht nur zwei einander gegenüberliegende Schlitze in jedem Satz vorhanden zu sein. So kann z. B. jeder Satz von Schlitzen (z. B. Schlitze 60) drei Schlitze umfassen, die um den Umfang der Wandung 20 angeordnet sind. Die Schlitze können gleiche Abstände aufweisen, um eine einheitliche Flexibilität beim Rotieren des inneren Rohres 14 zu bewirken, so daß drei Schlitze einander unter einem Winkel von etwa 120 Grad gegenüberliegen würden. Die Stege zwischen benachbarten Schlitzen 60, 62 würden unter 60 Grad relativ zueinander anstelle von 90 Grad bei den Stegen 68, 69 orientiert sein.
Im Hinblick auf die Figuren 7a und 7b ist die Zweckmäßigkeit eines einstückigen flexiblen Bereiches 16 nicht auf gekrümmte Instrumente beschränkt. Instrument 110 weist ein gerades äußeres Rohr 112 auf, innerhalb dessen das innere Rohr 114 mit einem einstückigen flexiblen Bereich 16 in derselben Weise wie vorstehend erörtert rotiert. Der flexible Bereich 16 paßt sich an Auslenkungen von seiner Längsachse 113 durch das äußere Rohr 112 an (die z. B. dadurch verursacht werden, daß der Chirurg das Instrument zwischen Knochen einkeilt, um schwer zugängliches Gewebe zu schneiden). Deshalb ist die Wahrscheinlichkeit, daß das innere Rohr 114 beim Rotieren innerhalb des gekrümmten äußeren Rohres 112 verklemmt, geringer, wobei die Schneidkanten des inneren Rohres 114 in engem Gleitkontakt mit den Schneidkanten des äußeren Rohres 112 gehalten werden. Der flexible Bereich 16 wirkt in ähnlicher Weise dahingehend, daß Verschleiß an den Schneidkanten kompensiert wird.
Die Verringerung der Stärke des flexiblen Bereiches 16, die mit dem Entfernen von Material von den Wandungen 20 verbunden ist, kann als sogenannter "Sollbruchstelle" bei entweder einem geraden Instrument oder einem gebogenen Instrument verwendet werden, um einen eingebauten Drehmomentbegrenzer vorzusehen. D. h., daß der flexible Bereich 16 in einem Ausmaß geschwächt werden kann, welches so gewählt ist, daß er bricht, wenn die aufgebrachte Torsionskraft eine vorherbestimmte Grenze überschreitet, die so gewählt ist, daß sie geringfügig niedriger als das maximale Drehmoment ist, welches für das Schneidwerkzeug am inneren Rohr vorgesehen ist. Somit wirkt der flexible Bereich 16 als "Sicherung", die ein Versagen des Instrumentes bewirkt, bevor die Drehmomentgrenze des Schneidwerkzeugs am inneren Rohr überschritten wird. Dies verhindert z. B., daß eine Schneidklinge bricht und Fragmente der Klinge in die Operationsstelle geschleudert werden, weil ihr maximales festgesetztes Drehmoment überschritten worden ist. Vielmehr bricht das innere Rohr selbst proximal von der Öffnung im äußeren Rohr und das abgebrochene distale Ende des inneren Rohres bleibt innerhalb des äußeren Rohres gehalten. Wenn das Instrument gerade und nicht gebogen ist, braucht die Länge des flexiblen Bereiches 16 lediglich ausreichend zu sein, um die gewünschte Drehmomentbegrenzung zu bewirken.
Gemäß Fig. 8 braucht das Material vom inneren Rohr 14 nicht in Form von Schlitzen entfernt zu werden. So weist z. B. der flexible Bereich 16' alternierende Reihen von Löchern 100, 102 auf, die durch die Wandungen des inneren Rohres 14 gebohrt sind. Jedes Loch hat einen Durchmesser von 1,27 mm (0,050 Zoll) und die Löcher jeder Reihe weisen einen Abstand von 3,1 mm (0,120 Zoll) auf. Die Achsen benachbarter Reihen 100, 102 weisen ebenfalls einen Abstand von 1,27mm (0,050 Zoll) auf, und Reihen 101, 102 sind entlang der Längsachse 64 des Rohres 14 um etwa 1,27 mm (0,050 Zoll) versetzt. Der flexible Bereich 16' ist sich verjüngend ausgeführt (mit etwa 5 Grad) in bezug auf das übrige Rohr 14, um seinen äußeren Durchmesser auf etwa 3,25 mm (0,128 Zoll) zu verringern. Dies vermindert die Möglichkeit des Klemmens innerhalb des gekrümmten Bereiches 13 des äußeren Rohres 12, wenn das innere Rohr 14 rotiert.
Viele Arten von arthroskopischen Schneidwerkzeugen können als Alternativen zu dem in der Zeichnung dargestellten Werkzeug benutzt werden. Ein Beispiel eines solchen Schneidwerkzeuges sind Shavers, Cutters, Abraders und Zangen, wie sie in den vorerwähnten US-Patenten Nos. 4203444, 4274414, 4522206, 4662371, 4834729 und 4842578 beschrieben werden. Der Offenbarungsgehalt all dieser Patente wird in die vorliegende Anmeldung miteinbezogen. Das Schneidwerkzeug kann auch eine Bohrkrone sein.
Das innere Rohr kann von der Art sein, welche Translationsbewegungen (wie hin- und hergehende Bewegungen) entlang der Längsachse des äußeren Rohres ausführt (entweder anstelle von oder zusätzlich zu einer Rotationsbewegung). Der flexible Bereich 16 (oder 16') hat auch ein hohes Ausmaß an Translationssteife und überträgt somit wirksam die aufgebrachte axiale Kraft auf das Schneidwerkzeug. Das chirurgische Instrument braucht kein motorisch angetriebenes Instrument zu sein.
Andere Materialien können ebenfalls verwendet werden. So kann z. B. das innere Rohr aus Kunststoff anstelle von Metall bestehen, solange der Kunststoff ausreichend haltbar ist, um den während der Operation aufgebrachten Beanspruchungen zu widerstehen. Die Schlitze würden während des Kunststofformgebungsverfahrens hergestellt werden.
Das flexible innere Rohr gemäß der Erfindung kann auch in chirurgischen Instrumenten verwendet werden, bei denen es sich nicht um arthroskopische Instrumente handelt.
Gemäß den Figuren 9-12 weist das innere Rohr 120 einen flexiblen Bereich 122 zwischen starrem proximalen und distalen Ende 121 bzw. 123 auf, das mit biegsamem Silikongummi 124 (Z. B. RTV 732 von Dow Corning Corporation) in jedem Schlitz 126 versehen ist (die Schlitze 126 sind in den Figuren 9-12 zweckes Klarheit erheblich vergrößert dargestellt). Das Silikongummi 124 füllt jeden Schlitz 126 und trägt dazu bei, ein Zusetzen zu verhindern, indem die Tendenz der Gewebeteile, an den Kanten 128 der Schlitze 126 hängen zu bleiben, wenn die Teile durch das innere Rohr 120 hindurchgehen, reduziert wird. Wenngleich Silikongummi 124 flexibel ist, ist er weniger kompressibel als leerer Raum, so daß das biegsame Material 124 dazu dient, die Kompressibilität des flexiblen Bereiches 122 entlang der Längsachse 130 des inneren Rohres 120 zu verringern.
Wie in den Figuren 9 und 10 gezeigt, erstrecken sich benachbarte Schlitze 126a, 126b im inneren Rohr 120 in entgegengesetzten Richtungen (Rohr 120 ist in Fig. 9 von einer Seite und in Fig. 10 von oben gezeigt). Die Schlitze 126a sind in das Rohr 120 von oben eingeschnitten und die Schlitze 126b sind von unten hergestellt. Die Schlitze 126 sind jeweils etwa 0,5 mm (0,020 Zoll) breit und benachbarte Schlitze 126a, 126b weisen einen Abstand von etwa 0,020 Zoll auf. Jeder Schlitz 126a, 126b bildet einen Bogen von etwa 276 Grad, wobei ein bogenförmiger Steg 132 von 89 Grad zwischen den Enden der Schlitze verbleibt. Die Stege 132 erstrecken sich axial und sind durch zwischen benachbarten Schlitzen angeordnete Ringe 134 miteinander verbunden. Der flexible Bereich 122 ist etwas über 25 mm (1 Zoll) lang und umfaßt 28 Schlitze 126 (jeweils 14 Schlitze 126a und 126b)
Nach Herstellung der Schlitze 126 wird das innere Rohr 120 unter Verwendung irgendeines geeigneten Entfettungs-Lösemittels gereinigt, so daß Silikongummi 124 leicht und dauerhaft an der Oberfläches des Rohres (d. h., den Wandungen der Schlitze 126) anhaftet. Alsdann wird ein Dorn 140 zeitweilig über das proximale Ende 121 in das innere Rohr 120 eingeführt. Der Dorn 140 dient dazu, das Silikongummi 124 innerhalb der Schlitze 126 abzustützen, während das biegsame Material angebracht wird. Das Silikongummi 124 ist zum Zwecke der Erläuterung nicht in allen Schlitzen 126 dargestellt.
Das distale Ende 142 des Dorns 140 erstreckt sich distal von den Schlitzen 126 in das distale Ende 123 des Rohres. Der äußere Durchmesser des Domes 140 ist so gewählt, daß die äußere Oberfläche 144 des Domes eng an der inneren Oberfläche 146 des inneren Rohres 120 anliegt. Dies trägt dazu bei zu gewährleisten, daß das biegsame Material 124 mit der inneren Oberfläche 146 abschließt, wodurch die innere Oberfläche 146 im flexiblen Bereich 122 eine glatte Beschaffenheit aufweist.
Fig. 11 zeigt, daß das Silikongummi 124 manuell angebracht werden kann, indem es in den Schlitz 126 mit einem Werkzeug 150 eingearbeitet wird. Überschuß-Silikongummi 152, das aus den Schlitzen 126 über die äußere Oberfläche 148 des inneren Rohres 120 vorsteht, wird dadurch entfernt, daß das Rohr 120 in Richtung des Pfeiles 155 gedreht wird, wobei es gegen ein Blatt Papier 154 gedrückt wird (durch Pfeil 156 gezeigt). Dies hat zur Folge, daß der Überschuß 152 auf das Blatt 154 übertragen wird, wenn das Rohr 120 gerollt wird 157. Silikongummi 124 wird dann bei Raumtemperatur während etwa 24 Stunden vernetzt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß das Rohr 120 bei etwa 200ºF während einundeinhalb Stunden erhitzt wird, um das Silikongummi 124 zu vernetzen.
Nach dem Vernetzen des Silikongummis 124 wird das Anbringungsverfahren, falls erforderlich, mit einer zweiten Beschichtung aus Silikongummi wiederholt, um irgendwelche Vertiefungen innerhalb der Schlitze 126 auszufüllen. Das Entfernen von Überschußmaterial hat zur Folge, daß das Silikongummi 124 mit der äußeren Oberfläche 148 abschließt, so daß das Silikongummi 124 die Bewegung des Rohres 120 innerhalb eines äußeren Rohres (wie Rohr 12, Fig. 1) nicht beeinträchtigt.
Fig. 12 zeigt, daß während des Betriebs die Rotation des inneren Rohres 120 innerhalb eines gekrümmten äußeren Rohres 12 (wie in Richtung des Pfeiles 160) bewirkt, daß die Schlitze 126a, 126b im gekrümmten Bereich 13 alternativ Ausdehnung und Zusammendrückung erfahren. D. h., daß die Schlitze sich etwas öffnen, wenn sie sich dem äußeren Abschnitt des gekrümmten Bereiches 13 nähern (Schlitze 126a sind in dieser Konfiguration dargestellt) und dann im Zuge der weiteren Rotation und Annäherung an den inneren Abschnitt des gekrümmten Bereiches 13 sich teilweise schließen (wie durch die Schlitze 126b gezeigt). Beim Fehlen von Silikongummi 124 in den Schlitzen 126 könnte diese Öffnungs- und Schliebewegung dazu führen, daß Gewebeteile 162, die durch die Klinge 125 abgeschnitten worden sind, sich an den Kanten 128 (Fig. 10) der Schlitze 126 festsetzen. Silikongummi 124 hindert Gewebeteile daran, sich in die Schlitze 126 hineinzuerstrecken und glättet die innere Oberfläche 146 des inneren Rohres 120, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, daß Gewebeteile 162 den flexiblen Bereich 122 leicht passieren, ohne an den Kanten 128 anzustoßen. Die Gefahr des Auftretens von Verstopfungen wird dadurch erheblich reduziert.
Öffnungs- und Schließbewegung der Schlitze 126 können dazu führen, daß der flexible Bereich 122 entlang seiner Längsachse 130 beim Rotieren eine Kompression erfährt, die den unerwünschten Effekt habe würden, daß das distale Ende 127 des Rohres 120 axial (in Richtung des Pfeiles 170) weg vom distalen Ende 26 des äußeren Rohres 12 gleitet und eine Lücke zwischen beiden Enden läßt. Silikongummmi 124 ist weniger komprimierbar als Luft, so daß, obwohl Silikongummi 124 geschmeidig Ausdehnung und Zusammendrückung innerhalb der Schlitze 126 beim Rotieren des inneren Rohres 120 erfährt, er das Ausmaß der Dehnung und der Zusammendrückung der Schlitze beschränkt. Als Ergebnis wird die axiale Kompressibilität des inneren Rohres 120 verringert und die Bildung einer Lücke zwischen den distalen Enden 26, 127 im wesentlichen verhindert. Die Schneidkanten von innerem und äußerem Rohr 12 bzw. 120 (und die durch sie begrenzten Öffnungen) werden in der richtigen Einstellung zur Erzielung eines wirksamen Schneidens gehalten.
Anstelle von Silikongummi kann auch anderes biegsames Material verwendet werden. Das Material sollte flexibel sein; es kann ein Elastomer, ein Polymer usw. sein. Silikongummi 124 kann besser maschinell als von Hand angebracht werden. So kann z. B. Spritzgießen verwendet werden. Ein Material, das mittels Spritzgießen verwendet werden kann ist Kraton&sup8; (ein mittels Spritzgießen verarbeitbares Gummi), der von der Shell Chemical Company bezogen werden kann.

Claims

1. Chirurgisches Instrument (10) mit

einem starren äußeren Element (12) mit einer Öffnung (24) in einem distalen Bereich desselben zum Aufnehmen von Gewebe und

einem hohlen inneren Element (14) mit einem starren proximalen Ende (17) und einem starren distalen Ende (28), das innerhalb des äußeren Elementes (12) angeordnet ist, um Kraft, die auf das proximale Ende aufgebracht wird, zum Bewegen eines Schneidwerkzeugs (30) zu übertragen, das am distalen Ende (28) angeordnet ist, damit das Werkzeug (30) Gewebe abschneidet, welches der Einwirkung des Werkzeugs durch die Öffnung (24) ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,

ein Bereich (16) dieses inneren Elementes (14), der zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende (27, 28) angeordnet ist, reduziert ist, so daß dieser Bereich mehrere in seinen Wänden (20) angeordnete Öffnungen (60, 62) aufweist, um diesen Bereich relativ flexibel zu machen, und dieser Bereich genügend Steifigkeit hat, um die aufgebrachte Kraft auf das Schneidinstrument (30) zu übertragen, damit es das Gewebe schneidet.

2. Instrument nach Anspruch 1, bei welchem das äußere Element (12) einen gekrümmten Bereich (13) aufweist, der proximal von dem Endbereich (26) angeordnet ist, und der flexible Bereich (16) des inneren Elementes in wenigstens einem Abschnitt des gekrümmten Bereiches (13) des äußeren Elementes angeordnet ist.

3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der gekrümmte Bereich (13) an wenigstens einer Seite durch einen geraden Bereich des äußeren Elementes (12) begrenzt ist und ein Abschnitt des flexiblen Bereiches (16) in wenigstens einem Abschnitt des geraden Bereiches angeordnet ist.

4. Instrument nach Anspruch 3, bei welchem der gekrümmte Bereich (13) an zwei Seiten durch gerade Bereiche begrenzt ist und die Länge des flexiblen Bereiches (16) so bemessen ist, daß der flexible Bereich die gesamte Länge des gekrümmten Bereiches (13) überbrückt, und proximales sowie distales Ende des flexiblen Bereiches jeweils in einem der geraden Bereiche angeordnet sind.

5. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Kraft aufgebracht wird, um das innere Element (14) zu rotieren.

6. Instrument nach Anspruch 5, bei welchem die Kraft durch einen Motor (52) aufgebracht wird, welcher ein Drehmoment auf das innere Element aufbringt, und der flexible Bereich (16) so ausgestaltet ist, daß er dieses aufgebrachte Drehmoment auf das Schneidwerkzeug überträgt.

7. Instrument nach Anspruch 1, bei welchem diese Öffnungen (60, 62) in einem symmetrischen Muster angeordnet sind.

8. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem diese Öffnungen mehrere Schlitze (60, 62) aufweisen, von denen jeder sich über einen Abschnitt des Umfangs des inneren Elementes (14) erstreckt, und die Schlitze entlang wenigstens einem Abschnitt der Länge dieses flexiblen Bereiches (16) angeordnet sind.

9. Instrument nach Anspruch 8, bei welchem die Schlitze (60, 62) in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

10. Instrument nach Anspruch 8, bei welchem die Schlitze (60, 62) in einer Folge von Ebenen angeordnet sind, die senkrecht zu einer Längsachse (64) des inneren Elementes verlaufen, und ein Satz dieser Schlitze in jeder Ebene angeordnet ist und die Schlitze in benachbarten Ebenen in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.

11. Instrument nach Anspruch 10, bei welchem Sätze von Schlitzen (60, 62) entlang dieser Achse in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind.

12. Instrument nach Anspruch 1 bis 7, bei welchem die Öffnungen Löcher (100, 102) aufweisen.

13. Instrument nach Anspruch 12, bei welchem diese Löcher (100, 102) in mehreren Reihen angeordnet sind&sub1; die entlang wenigstens einem Abschnitt der Länge des flexiblen Bereiches angeordnet sind.

14. Instrument nach Anspruch 13, bei welchem diese Löcher (100, 102) in benachbarten Reihen entlang dieser Länge gegeneinander versetzt angeordnet sind.

15. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das hohle innere Element (14) derart ausgebildet ist, daß es an seinem proximalen Ende (17) einer Saugwirkung unterliegen und Gewebeteile, die durch das Schneidwerkzeug abgeschnitten worden sind, von der Operationsstelle weg transportieren kann, während das Instrument (10) zum weiteren Schneiden in seiner Betriebslage verbleibt.

16. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Schneidwerkzeug eine Klinge aufweist.

17. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Bereich (13) des äußeren Elementes (12), innerhalb dessen der flexible Bereich (16) angeordnet ist, allgemein entlang einer Achse (113) angeordnet ist und die Kraft aufgebracht wird, um das innere Element (14) zu rotieren, und der flexible Bereich (16) so ausgebildet ist, daß er sich an Abweichungen in dem Bereich (13) des äußeren Elementes (12) bezüglich dieser Achse anpaßt.

18. Instrument nach Anspruch 17, bei welchem das äußere Element (12) einen gekrümmten Bereich (13) aufweist und der flexible Bereich (16) des inneren Elemtes innerhalb wenigstens eines Abschnittes des gekrümmten Bereiches angeordnet ist.

19. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der flexible Bereich (16) mit einem Abschnitt des proximalen Endes (17) einstückig ist, welcher an diesen Bereich angrenzend angeordnet ist.

20. Instrument nach Anspruch 19, bei welchem das innere Element (14) ein durchgehendes Rohr aus dünnem Material aufweist, welches in diesem einstückigen Bereich (16) reduziert ist, um es flexibel zu machen.

21. Instrument nach Anspruch 20, bei welchem die Dicke der Wände dieses Rohres in nicht reduzierten Abschnitten des einstückigen Bereiches die gleiche ist wie die Wanddicke in dem übrigen Teil des durchgehenden Rohres.

22. Chirurgisches Instrument mit

einem äußeren Element (12) mit einer Öffnung (24) in einem distalen Bereich desselben zur Aufnahme von Gewebe,

einem bewegbaren Schneidwerkzeug (30), welches so ausgebildet ist, daß es Gewebe schneiden kann, welches durch diese Öffnung der Einwirkung des Werkzeugs ausgesetzt ist, und

einem in diesem äußeren Element (12) angeordneten inneren Element (14) zum Übertragen einer auf das proximale Ende (17) des inneren Elementes (14) aufgebrachten Kraft zum Bewegen dieses Schneidwerkzeugs (30), wobei ein Bereich (16) des inneren Elementes (14) mehrere in den Wänden desselben angebrachte diskrete Öffnungen (60, 62) aufweist, die eine zum Schwächen dieses Bereiches (16) des inneren Elementes (14) in bezug auf den übrigen Teil des inneren Elementes (14) ausgewählte Größe haben, um ein Brechen dieses Bereiches (16) zu bewirken, falls die auf das innere Element aufgebrachte Kraft einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.

23. Instrument nach Anspruch 22, bei welchem dieser Grenzwert so gewählt ist, daß er geringer als eine maximale, auf das Schneidwerkzeug (30) aufzubringende Sollkraft ist.

24. Instrument nach Anspruch 22 oder 23, bei welchem die Kraft eine Rotationskraft ist und der Grenzwert ein Drehmoment- Grenzwert ist.

25. Instrument nach einem der Ansprüche 22 - 24, bei welchem dieser geschwächte Bereich (16) in einem vorherbestimmten Abstand proximal von der Öffnung angeordnet ist, so daß, falls dieser Bereich bricht, der Abschnitt des inneren Elementes (14), der distal von der Bruchstelle angeordnet ist, innerhalb des äußeren Elementes (12) gehalten wird.

26. Instrument nach Anspruch 22 - 25, bei welchem das innere Element (14) hohl und der geschwächte Bereich (16) reduziert ist.

27. Instrument nach Anspruch 26, bei welchem dieser reduzierte, geschwächte Bereich einstückig mit dem proximalen Ende (17) des inneren Elementes (14) ist.

28. Instrument nach Anspruch 22 - 27, bei welchem diese Öffnungen in Umfangsrichtung sich erstreckende Schlitze (60, 62) aufweisen.

29. Instrument nach Anspruch 22 - 27, bei welchem Öffnungen Löcher (100, 102) aufweisen.

30. Instrument nach Anspruch 22 - 29, bei welchem das äußere Element (12) einen gekrümmten Bereich (13) umfaßt und der geschwächte Bereich (16) des inneren Elementes (14) in wenigstens einem Abschnitt dieses gekrümmten Bereiches angeordnet ist.

31. Ein Teil (14) für ein chirurgisches Instrument (19) nach einem der Ansprüche 1 oder 22 mit einem hohlen Element (14), das innerhalb eines starren äußeren Elements (12) angeordnet werden kann, wobei das hohle Element (14) ein starres proximales Ende (17) und ein starres distales Ende (28) aufweist zum Übertragen einer auf das proximale Ende (17) aufgebrachten Kraft zum Bewegen eines am distalen Ende (28) angebrachten Schneidwerkzeuges (30), um zu bewirken, daß letzteres Gewebe abschneidet, das der Einwirkung des Werkzeuges durch eine Öffnung (24) in dem äußeren Element (12) ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen dem proximalen Ende (17) und dem distalen Ende (28) angeordneter Bereich (16) dieses hohlen Elementes (14) reduziert ist derart, daß dieser Bereich mehrere Öffnungen (60, 62) aufweist, die in den Wandungen (20) desselben angeordnet sind, um diesen Bereich relativ flexibel zu machen oder um diesen Bereich (16) des Elementes (14) in bezug auf den restlichen Teil des Elements zu schwächen, und dieser reduzierte Bereich (16) eine ausreichende Steifigkeit aufweist, um die aufgebrachte Kraft auf das Schneidwerkzeug (30) zu übertragen, damit es das Gewebe schneidet, und biegsames Material (124) in diesen Öffnungen (60, 62; 101, 102) in diesem hohlen Element (14) angeordnet ist,

32. Ein Teil für ein chirurgisches Instrument nach Anspruch 31, bei welchem diese Öffnungen (60, 62) Kanten (128) an einer inneren Oberfläche dieses hohlen Elementes (14) bilden und das biegsame Material (124) so angeordnet ist, daß es im wesentlichen mit der inneren Oberfläche an diesen Kanten abschließt.

33. Ein Teil für ein chirugisches Instrument nach Anspruch 32, bei welchem das hohle Element (14) so ausgebildet ist, daß an seinem proximalen Ende (17) eine Saugwirkung eintreten kann und es durch das Schneidwerkzeug abgeschnittene Gewebeteile von der Operationsstelle weg transportiert, während das Instrument an der Operationsstelle für weiteres Schneiden verbleibt, und das biegsame Material (124) so angeordnet ist, daß es eine im wesentlichen glatte Oberfläche für den Durchgang dieses Gewebes durch den flexiblen Bereich bewirkt, um die Tendenz dieser Gewebeteile, an den Kanten (128) hängenzubleiben, zu verringern

34. Ein Teil für ein chirugisches Instrument nach Anspruch 31 - 33, bei welchem das hohle Element (14) entlang einer Achse (130) innerhalb des äußeren Elementes angeordnet ist derart, daß die aufgebrachte Kraft eine Bewegung des hohlen Elementes (14) in bezug auf das äußere Element (12) bewirkt, so daß sich das Schneidwerkzeug (30) an der Öffnung (24) vorbeibewegt, um Gewebe abzuschneiden, welches der Einwirkung dieses Werkzeuges durch die Öffnung ausgesetzt ist, und das biegsame Material (124) die axiale Kompression des hohlen Elementes (14) während der Bewegung desselben reduziert.

35. Ein Teil für ein chirurgisches Instrument nach Anspruch 31 - 34, bei welchem die Öffnungen (60, 62; 100, 102) Kanten an einer äußeren Oberfläche des hohlen Elementes (14) definieren und das biegsame Material (124) so angeordnet ist, daß es bezüglich seiner Erstreckung im wesentlichen mit der äußeren Oberfläche an diesen Kanten abschließt.

36. Ein Teil für ein chirurgisches Instrument nach Anspruch 31 - 35, bei welchem das biegsame Material (124) ein polymeres Material umfaßt.

37. Ein Teil für ein chirurgisches Instrumentes nach Anspruch 36, bei welchem das biegsame Material (124) Silikongummi umfaßt.