DE69517463T2 - Gekrümmtes chirurgisches Instrument mit segmentiertem Innenelement - Google Patents

Gekrümmtes chirurgisches Instrument mit segmentiertem Innenelement

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf arthroskopische chirurgische Instrumente.
  • Arthroskopische chirurgische Instrumente sind üblicherweise mit einem starren äußeren Rohr versehen, innerhalb dessen ein starres inneres Rohr rotiert wird, beispielsweise durch einen Motor. Ein Schneidwerkzeug, beispielsweise eine Klinge oder eine abtragende Fräse, ist an dem distalen Ende des inneren Rohres angeordnet. Gewebe oder Knochen wird dem Schneidwerkzeug durch eine Öffnung im distalen Ende des äußeren Rohres zugänglich gemacht und Gewebe- oder Knochenteilchen, die durch die rotierende Klinge oder Fräse abgeschnitten sind, werden durch das Innere des inneren Rohres zusammen mit einer Spülflüssigkeit unter der Einwirkung von auf das proximale Ende des Instrumentes aufgebrachtem Unterdruck abgesaugt.
  • Typische arthroskopische chirurgische Instrumente sind linear, also zwischen proximalem Ende und distalem Ende gerade. Es ist in manchen Fällen zweckmäßig, derartige Instrumente gekrümmt auszubilden, um das Positionieren des Schneidwerkzeuges an dem zu schneidenden Gewebe zu erleichtern, ohne daß es erforderlich wäre, das Instrument aus dem Körper zu entfernen und durch einen zusätzlichen Einstich wieder einzuführen. Bei gekrümmten Instrumenten ist der Bereich des inneren Rohres, welcher innerhalb des gekrümmten Abschnittes des äußeren Rohres liegt, flexibel, so daß das innere Rohr in der Lage ist, sich der durch das äußere Rohr aufgebrachten Krümmung während der Übertragung eines Drehmomentes vom Motor zum Schneidgerät anzupassen. Dazu wird auf WO 92/15255 Bezug genommen.
  • In einem allgemeinen Aspekt der Erfindung wird ein chirurgisches Instrument gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
  • Bevorzugte Ausführungen weisen die folgenden Merkmale auf:
  • Jedes des miteinander in Eingriff befindlichen Segmente ist mit wenigstens einem sich axial von einem Ende des Segmentes erstreckenden Fortsatz und wenigstens einer Ausnehmung versehen, die an einem gegenüberliegenden Ende des Segmentes angeordnet ist. Der Fortsatz jedes Segmentes wird von der Ausnehmung eines benachbarten Segments aufgenommen. Fortsatz und Ausnehmung jedes Segments sind gegeneinander um 90º um die Längsachse des Segmentes versetzt. Somit sind benachbarte Segmente relativ zueinander um 90º innerhalb es gebogenen Bereiches gedreht.
  • Die Länge jedes Segmentes ist ausreichend klein, um ein freies Bewegen des Segmentes innerhalb des gebogenen Bereiches zu ermöglichen. Eine ausreichende Anzahl von miteinander in Eingriff befindlichen Segmenten ist vorgesehen derart, daß wenigstens die gesamte Länge des gebogenen Bereiches mit ihnen versehen ist. Das Schneidwerkzeug (z. B. eine Klinge) und der proximale Bereich des inneren Teils weisen auch wenigstens einen sich axial erstreckenden Fortsatz auf (oder, alternativ wenigstens eine Ausnehmung), um mit dem am weitesten proximal und am weitesten distal befindlichen Segment in Eingriff zu kommen.
  • Die Länge der Fortsätze ist größer als die Tiefe der Ausnehmungen und die Breite der Fortsssätze ist kleiner als die Breite der Ausnehmungen. Die Fortsätze haben gerundete Endflächen, um glatte Abwälz-Flächen zwischen den miteinander in Eingriff befindlichen Fortsätzen und Ausnehmungen benachbarter Segmente zu bilden. Dieses Merkmal führt zu einer Verbindung mit loser Passung zwischen den miteinander in Eingriff befindlichen Segmenten im gekrümmten Bereich, welche das Ausmaß von Ermüdungsspannungen verringert, welches zwischen den Segmenten während des Betriebes auftreten kann.
  • Da das innere Teil über einen weiten Bereich bezüglich Geschwindigkeit und aufgebrachtem Drehmoment rotiert werden kann (z. B. durch einen Motor, welcher das proximale Ende des inneren Teiles antreibt), ist es wichtig, daß Ermüdungsspannungen so gering wie möglich gehalten werden, um die Gefahr eines Bruches zu verringern. Fortsätze und Ausnehmungen haben auch abgerundete Ecken (oder Ränder) um zu verhindern, daß sich während des Betriebes Material von den Segmenten löst. Das innere Teil und die mehreren in Eingriff miteinander befindlichen Segmente sind hohl und begrenzen einen Saugkanal für den Transport von durch das Schneidwerkzeug abgeschnittenem Gewebe. Eine flexible Hülle, die beispielsweise aus einem Schrumpfschlauch bestehen kann, umgibt die in Eingriff miteinander befindliche Segmente und benachbarte Abschnitte des inneren Teils und des Schneidwerkzeuges. Die Hülle verschließt den Saugkanal, so daß die Teilchen wirksam durch den Kanal transportiert werden (in Abhängigkeit von der auf das proximale Ende des inneren Teils aufgebrachten Saugwirkung), während das Instrument an Ort und Stelle zur Durchführung weiterer Schneidarbeit bleibt.
  • Die miteinander in Eingriff befindlichen Segmente des inneren Teiles passen sich an die Krümmung an, die durch den gebogenen Bereich des äußeren Teiles aufgebracht wird, wobei sie gleichzeitig ein hohes Maß an Torsions- und Axialsteifheit aufrechterhalten. Dies führt zu dem Ergebnis, daß die Segmente wirksam ein Drehmoment (oder andere Kräfte) über den gebogenen Bereich zum Schneidwerkzeug zwecks Durchführung von Schneidarbeit mit hoher Effizienz übertragen. Die Ausgestaltung der miteinander in Eingriff befindlichen Segmente führt zu einem robusten und zuverlässigen chirurgischen Instrument mit vergrößerter Lebensdauer, welches verhältnismäßig einfach herzustellen und zusammenzusetzen ist. Darüber hinaus sind die Herstellungskosten im allgemeinen geringer als bei inneren Teilen, die eine einstückige flexible Ausgestaltung aufweisen.
  • Hinzu kommt, daß die miteinander in Eingriff befindlichen Segmente sich unabhängig davon, ob das äußere Teil gerade oder gekrümmt ist, sich an axiale Abweichungen im äußeren Teil anpassen. Dies hat zur Folge, daß Abweichungen (bei denen es sich eigentlich um geringfügige Biegungen im äußeren Teil handelt, die unter den harten Bedingungen eines chirurgischen Eingriffes auftreten können), die im anderen Falle dazu führen können, daß das innere Teil während der Rotation festgeht oder das Schneidgerät periodisch von den Kanten des äußeren Teiles weggezogen wird, wenn das innere Teil rotiert, nur einen geringen oder gar keinen Effekt bezüglich der Schneidwirksamkeit des Instrumentes haben.
  • Andere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen.
  • Fig. 1 zeigt ein gekrümmtes arthroskopisches chirurgisches Instrument.
  • Fig. 2 zeigt das Instrument gemäß Fig. 1 mit dem äußeren Rohr im Schnitt, um das innere Rohr sichtbar zu machen.
  • Fig. 3 ist eine Ansicht in größerem Maßstab eines Teils des Instrumentes gemäß Fig. 2 und zeigt mehrere miteinander in Eingriff befindliche Segmente, die die Flexibilität des inneren Rohres innerhalb des gebogenen Bereiches des äußeren Rohres herbeiführen.
  • Fig. 4 zeigt in noch größerem Maßstab im Schnitt einige der miteinander in Eingriff befindlichen Segmente der Fig. 3. Die Fig. 5a bis 5c sind drei Ansichten eines der in Eingriff miteinander befindlichen Segmente.
  • Gemäß Fig. 1 und 2 ist das chirurgische Instrument 13, welches für arthroskopische Chirurgie (z. B. geschlossene arthroskopische Chirurgie an einem Knie) geeignet ist, mit einem starren, stationären hohlen äußeren Rohr 12 versehen, innerhalb dessen ein rotierendes hohles inneres Rohr 14 angeordnet ist. Ein gekrümmter Bereich 13 des äußeren Rohres 12 gibt die Möglichkeit, mit dem Instrument 10 in chirurgischen Bereichen zu arbeiten, die mit einem geraden Instrument schwierig zu erreichen wären. Der proximale Bereich 17 und der distale Bereich 28 des inneren Rohres 14 sind starr und miteinander durch einen flexiblen Bereich 16 verbunden, welcher der durch den gekrümmten Bereich 13 aufgebrachten Krümmung folgt und dabei ein Drehmoment (oder andere Kräfte), die auf das proximale Ende des inneren Rohres 14 aufgebracht werden, auf ein Schneidwerkzeug 30 am distalen Bereich 28 überträgt.
  • Gemäß den Fig. 3, 4 und 5a bis 5c weist der flexible Bereich 16 einen Satz hohler, zylindrisch geformter miteinander in Eingriff befindlicher Segmente 60 auf, die das Schneidwerkzeug 30 mit dem proximalen Bereich 17 des inneren Rohres 14 verbinden. Die Segmentee 60 sind mindestens über den gesamten gebogenen Bereich 13 vorhanden und können, je nach Bedarf, sich sowohl proximal als auch distal innerhalb benachbarter gerader Abschnittee des äußeren Rohres 12 erstrecken. Die Ausgestaltung der Segmente 60, die es ermöglicht, daß diese miteinander in Eingriff sind, bewirkt eine ausreichende Flexibilität, um Kräfte durch den gebogenen Bereich 13 zu übertragen, um das Schneidwerkzeug 30 zu rotieren und das Schneiden von Gewebe zu bewirken, welches sich durch die Öffnung 22 im äußeren Rohr 12 erstreckt. Hinzu kommt., daß die miteinander in Eingriff befindlichen Segmente 60 ein hohes Maß an axialer Steifheit bewirken, um das Schneidwerkzeug 30 zur Öffnung 22 ausgerichtet zu halten.
  • Jedes Segment 60 (auch Kardan-Gelenk genannt) weist einen Ring 64 auf. Ein Paar Fortsätze 66 erstreckt sich axial von einem Ende des Rings 64 in diametral gegenüberliegender Weise, wobei ein Paar Ausnehmungen 68 am entgegengesetzten Ende des Ringes 64 angebracht ist (Fig. 5a). Die Fortsssätze 66 jedes Segmentes 60 werden von den Ausnehmungen 68 des benachbarten Segmentes 60 aufgenommen. Bei jedem Segment sind die Fortsätze 66 in Umfangsrichtung gegenüber den Ausnehmungen 68 um 90º um die Längsachse des Segmentes versetzt angeordnet. Dies gibt die Möglichkeit, die axiale Erstreckung der Segmente 60 relativ klein zu halten, so daß die Segmente 60 einer starken Krümmung folgen können. Als Ergebnis der Orientierung der Fortsätze 66 und Ausnehmungen 68 sind benachbarte Segmente 60 um die Längsachse der Segmente gegeneinander um 90º gedreht. Die Länge (L1) jedes Segmentes 60 sollte ausreichend klein sein, um es dem Segmente 60 zu ermöglichen, während des Betriebes frei innerhalb des gebogenen Bereiches 13 zu rotieren.
  • Die Fortsätze 66 haben abgerundete Endflächen 70, um glatte Abwälzflächen zwischen den Fortsätzen 66 und den Ausnehmungen 68 benachbarter Segmente 60 zu bilden. Fortsätze 66 und Ausnehmungen 68 haben abgerundete Ecken 72, um die Gefahr zu verringern, daß während des Betriebes Abrieb entsteht. Die Länge L2 und Breite W1 jedes Fortsatzes 66 sind länger und kleiner als Tiefe L3 und Breite W2 der Ausnehmung 68, mit welcher der Eingriff erfolgt. Die Geometrie der Fortsätze 66 und Ausnehmungen 68 führt zu losen Paßverbindungen zwischen benachbarten Paaren in Eingriff miteinander befindlicher Segmente 60 entlang der Länge des gebogenen Bereiches 13 und, wie am deutlichsten in Fig. 4 gezeigt, läßt Abstände 76 zwischen den Segmenten 60 entstehen, damit sich die Fortsätze 66 frei innerhalb zugehöriger Ausnehmungen 68 während der Rotation des inneren Rohres 14 bewegen können. Typische Dimensionen für ein in Eingriff befindliches Segment 60, welches in einem gebogenen Bereich 13 mit einem Krümmungsradius von 27 mm (1.06 inches) benutzt wird, sind die folgenden (Fig. 5b):
  • Länge des Segmentes (L1) 2.3 mm (90 nils)
  • Innerer Durchmesser (D1) 2.7 mm (106 mils)
  • Äußerer Durchmesser (D2) 3.4 mm (134 mils)
  • Länge des Fortsatzes (L2) 0,7 mm (29 nils)
  • Breite des Fortsatzes (W1) 1.4 mm (55 mils)
  • Tiefe der Ausnehmung (L3) 0.49 mm (19 mils)
  • Breite der Ausnehmung (W2) 1.5 mm (59 mils)
  • Radius des Fortsatz-Endes 2.6 mm (100 mils)
  • Radius Fortsatz/Ausnehmung-Ecken 0.1 mm (5 mils).
  • Die Segmente 60 werden mittels Spritzgießen hergesteallt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Ringe 64 der Segmente 60 zu extrudieren, wobei die Fortsätze 66 und Ausnehmungen 68 unter Verwendung eines Draht-Elektroerosion-Verfahrens (ED- Bearbeitung) hergestellt werden.
  • Die hohlen Innenräume des proximalen Bereiches 17 und des distalen Bereiches 28 des inneren Rohres 14 und der Segmente 60 begrenzen einen Saugkanal 34, durch welchen Gewebe, welches durch das Werkzeug 30 abgeschnitten worden ist, entfernt wird, während das Instrument 10 an Ort und Stelle für weitere Schneidarbeit bleibt. Die Öffnungen 76 zwischen benachbarten Segmenten 60 werden durch eine flexible Hülle 74 verschlossen, welche die Segmente 60 und benachbarte Abschnitte des proximalen Bereiches 17 und des distalen Bereiches 28 des inneren Rohrs 14 umgibt. Die Hülle 74 hat eine Wandstärke von weniger als 0,03 mm (0.001 inches) und wird aus schrumpfbarem Polyester mit einem inneren Durchmesser vor der Schrumpfung von 3.76 mm (148 mils) und einer Wandstärke von weniger als 0.03 mm (1 mils) hergestellt. Dieses Material kann von Advanced Polymeres Inc., Salem NH, bezogen werden. Die Hülse 74 wird auf den Segmenten 60 und den benachbarten Abschnitten des proximalen Bereiches 17 und des distalen Bereiches 28 positioniert und dann (beispielsweise in einem Schrumpftunnel) in einem Ausmaß erwärmt, welches ausreicht, um die Hülle 74 eng um die Segmente 60 und den proximalen und den distalen Bereich 17, 28 zusammenzuziehen.
  • Die Fig. 1 und 2 lassen erkennen, daß das proximale Ende 36 des äußeren Rohres 12 und der proximale Bereich 17 des inneren Rohres 14 von einer Basis 38 aufgenommen werden. Das äußere Rohr ist starr an der Basis 38 an einer dichten Verbindung 40 angebracht, während das innere Rohr 14 an einer Antriebswelle 42 befestigt ist, die innerhalb der Basis 38 rotiert. Der Saugkanal 34 endet in einer Öffnung 54 einer Saugkanalquelle in der Antriebswelle 42. Die Antriebswelle 42 wird durch ein biegsames Verbindungsteil 40 an der Basis 38 gehalten.
  • Das Material, welches für die Rohre 12, 14 und die Segmente 60 verwendet wird, hängt unter anderem ab von der Widerstandsfähigkeit des zu schneidenden Gewebes und davon, ob das Instrument 10 ein Einweg-Instrument ist oder wieder benutzt wird. Für ein Einweg-Instrument, welches für die allgemeine arthroskopische Chirurgie bestimmt ist, werden die Rohre 12, 14 aus rostfreiem Stahl 304 hergestellt. Die Segmente 60 werden aus im Spritzgießverfahren verarbeitetem Kunststoff hergestellt. Die Basis 38 und ihre Teile (z. B. Antriebswelle 42) sind aus Kunststoff; allerdings kann auch als andere Möglichkeit Metall verwendet werden (z. B. für wiederverwendbare Instrumente).
  • Das proximale Ende 46 der Antriebswelle 42 paßt in ein Handstück (nicht dargestellt), welches einen Motor zum Rotieren der Antriebswelle 42 und des inneren Rohres 14 aufweist. Ein Beispiel eines solchen Handstückes ist in US- Patent No. 4.705.038 mit dem Titel "Chirurgisches System für motorgetriebene Instrumente" beschrieben, welches auf die Anmelderin übertragen worden ist. Das Verbindungsteil 44 bewirkt eine fluiddichte Verbindung, wenn die Basis 38 in das Handstück eingesetzt wird.
  • Im Betrieb mit gemäß vorstehender Beschreibung in das Handstück eingesetztem Instrument 10 wird das innere Rohr 14 innerhalb des äußeren Rohrs durch den Motor des Handstückes rotiert. Öffnungen 22, 24 an den distalen Enden 26, 28 der Rohre 12 bzw. 14 werden periodisch zueinander auscterichtet, wenn das innere Rohr 14 rotiert, so daß abzutrennendes Gewebe in das Instrument 10 gelangen kann. Das Schneidwerkzeug 30 (beispielsweise geschärfte Kanten der Öffnung 22 des inneren Rohres) wirken mit geschäften Kanten 32 der Öffnung 24 im äußeren Rohr 12 zusammen, um Gewebe abzuschneiden, welches zwischen den Kanten 30, 32 beim Rotieren des inneren Rohres erfaßt wird. Das so abgeschnittene Gewebe wird über den Saugkanal 34 entfernt. Wenngleich eine bevorzugte Ausführung beschrieben worden ist, liegen auch andere Varianten und Modifikationen innerhalb des Bereiches der folgenden Ansprüche.
  • Beispielsweise können die miteinander in Eingriff befindlichen Segmente 60 andere Dimensionen aufweisen. Die Länge (L1) der Segmente 60 sollte ausreichend klein sein, um eine freie Bewegung der Segmente 60 innerhalb des äußeren Rohrs 12 während des Betriebes zu ermöglichen (so sollten z. B. Segmente 60 nicht so lang sein, daß sie beim Rotieren des inneren Rohres 14 innerhalb des äußeren Rohres 12 klemmen). Das chirurgische Instrument 10 kann manuell betrieben werden. Andere Materialien können beispielsweise für die Rohre 12, 14 und Segmente 60 verwendet werden. Die Erfindung kann an Instrumenten angewendet werden, die außerhalb des Bereiches der Arthroskopie liegen.

Claims (14)

1. Chirurgisches Instrument mit
einem langgestreckten äußeren Teil (12), wobei an einem distalen Bereich (26) desselben eine Öffnung für das Aufnehmen von Gewebe vorhanden ist und das äußere Teil (12) einen gekrümmten Bereich (13) aufweist, welcher den distalen Bereich (26) winklig gegenüber einem proximalen Bereich des äußeren Teiles (12) versetzt, und
mit einem inneren Teil (14), welches innerhalb des äußeren Teiles (12) angeordnet ist und ein Schneidwerkzeug (30) aufweist, welches in einem distalen Bereich (28) desselben angeordnet ist,
wobei das innere Teil (14) mehrere in Eingriff miteinander befindliche Segmente (60) von begrenzter Länge aufweist, die innerhalb des gekrümmten Bereiches (13) angeordnet sind, um eine auf den proximalen Bereich (17) des inneren Teiles (14) aufgebrachte Kraft durch den gekrümmten Bereich auf das Schneidwerkzeug (30) zu übertragen, um eine Bewegung des Schneidwerkzeuges (30) und ein Schneiden von Gewebe zu bewirken, welches durch die Öffnung (22) eingetreten ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das
chirurgische Instrument auch eine flexible Hülle (74) aufweist, welche die mehreren in Eingriff miteinander befindlichen Segmente (60) dichtschließend umgibt.
2. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, bei welchem jedes Segment eine Länge aufweist, die ausreichend klein ist, um dem Segment eine freie Bewegung innerhalb des gekrümmten Bereiches zu ermöglichen.
3. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, bei welchem jedes der miteinander in Eingriff befindlichen Segmente wenigstens einen axial sich erstreckenden Fortsatz aufweist, der so ausgebildet ist, daß er durch einen Teil eines - der miteinander in Eingriff befindlichen Segmente aufgenommen wird, welches benachbart ist.
4. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, bei welchem jedes der in Eingriff miteinander befindlichen Segmente wenigstens eine Ausnehmung aufweist, die so ausgebildet ist, daß sie einen Teil eines benachbarten Segmentes der miteinander in Eingriff befindlichen Segmente aufnimmt.
5. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, bei welchem jedes der miteinander in Eingriff befindlichen Segmente wenigstens einen sich axial von einem Ende des Segments erstreckende Fortsatz und wenigstens eine Ausnehmung aufweist, die am entgegengesetzten Ende des Segmentes angeordnet ist, und der wenigstens eine Fortsatz eines der Segmente von der wenigstens einen Ausnehmung eines benachbarten Segmentes diese" Segmente aufgenommen wird.
6. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 5, bei welchem dieser wenigstens eine Fortsatz des einen Segmentes und die wenigstens eine Ausnehmung des einen Segmentes um 90º gegeneinander um die Längsachse des Segmentes versetzt sind.
7. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 5, bei welchem der wenigstens eine Fortsatz eine Länge aufweist, die größer ist als eine Tiefe der wenigstens einen Ausnehmung.
8. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 5, bei welchem der wenigstens eine Fortsatz eine Breite aufweist, die kleiner ist als eine Breite der wenigstens einen Ausnehmung.
9. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 5, bei welchem der wenigstens eine Fortsatz eine abgerundete Stirnfläche aufweist.
10. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 5, bei welchem der wenigstens eine Fortsatz und die wenigstens eine Ausnehmung abgerundete Ecken einschließen.
11. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, bei welchem das innere Teil einen starren Abschnitt aufweist, der sich von einem proximalen Bereich des Instrumentes zum gekrümmten Bereich erstreckt und so ausgebildet ist, daß er mit einem der in Eingriff miteinander befindlichen Segmente in Eingriff kommt.
12. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, bei welchem das Schneidwerkzeug so ausgebildet ist, daß es mit einem der in Eingriff befindlichen Segmente in Eingriff kommt.
13. Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die flexible Hülle weiterhin Bereiche des inneren Teiles einschließlich Schneidwerkzeugs umgibt, welche neben den mehreren in Eingriff miteinander befindlichen Segmenten angeordnet sind.
14. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 13, bei welchem das innere Teil einschließlich der mehreren in Eingriff miteinander befindlichen Segmente hohl ist, um einen Saugkanal für den Transport des durch das Schneidwerkzeug abgeschnittenen Gewebes zu begrenzen, und die Hülle den Saugkanal abdichtet.
DE69517463T 1994-04-15 1995-04-11 Gekrümmtes chirurgisches Instrument mit segmentiertem Innenelement Expired - Lifetime DE69517463T2 (de)

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