DE69814283T2

DE69814283T2 - Ultraschallkoagulationsklemme mit einem Gehäuse, in dem die Ultraschallkomponenten drehbar gelagert sind

Info

Publication number: DE69814283T2
Application number: DE69814283T
Authority: DE
Inventors: Gregory D. West Chester Bishop; Richard W. Fairfield Flaker; Chester O. Loveland Baxter III
Original assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Current assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Priority date: 1997-10-10
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2018-10-10
Also published as: EP0908154B1; CA2249834A1; JPH11192237A; CA2249834C; AU749258B2; ES2198655T3; AU8841498A; EP0908154A1; DE69814283D1

Description

Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf chirurgische Ultraschallvorrichtungen und im besonderen auf eine chirurgische Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung zum Koagulieren und/oder zum Schneiden von Gewebe, die ein Gehäuse enthält, das so konfiguriert ist, daß es die Ultraschallantriebseinheit relativ zu der Vorrichtung ausrichtet und drehbar lagert.
Hintergrund der Erfindung
Chirurgische Ultraschallinstrumente finden auf Grund der einzigartigen Leistungsmerkmale solcher Instrumente eine zunehmend breitere Anwendung bei chirurgischen Eingriffen. Je nach deren speziellen Konstruktionsausführung und den Funktionsparametern kann man chirurgische Ultraschallinstrumente im wesentlichen gleichzeitig zum Schneiden von Gewebe und zur Hämostase bei der Koagulation einsetzen, was in wünschenswerter Weise das Trauma für den Patienten minimiert. Der Schneidvorgang wird typischerweise durch einen am distalen Ende des Instrumentes befindlichen Endmanipulator ausgeführt, wobei durch den Endmanipulator Ultraschallenergie auf das mit ihm in Kontakt gebrachte Gewebe übertragen wird. Ultraschallinstrumente dieser Art können sowohl für den Einsatz in der offenen Chirurgie als auch für laparoskopische oder endoskopische chirurgische Eingriffe eingerichtet sein.
Es sind chirurgische Ultraschallinstrumente entwickelt worden, die einen Klemm-Mechanismus enthalten, der dazu dient, das Gewebe gegen den Endmanipulator des Instrumentes zu drücken, um Ultraschallenergie in das Gewebe des Patienten einzukoppeln. Eine solche Anordnung (die gelegentlich auch als Ultraschalltransektor bezeichnet wird) wird in dem US-Patent Nr. 5.322.055 offenbart. Jedoch enthalten die typischen Konstruktionen einen Klemm-Mechanismus, der sich in einer festen Ausrichtung relativ zum Griff oder dem Handteil des Instrumentes befindet. Bei derartigen Instrumenten mußte der Chirurg typischerweise das ganze Instrument körperlich drehen, um die Drehausrichtung des Klemm-Mechanismus zu verändern. Das kann für die bequeme Benutzung des Instrumentes nachteilig sein.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung sieht eine chirurgische Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung vor, die umfaßt ein Gehäuse und ein langgestrecktes Teil, wobei das langgestreckte Teil dadurch gekennzeichnet ist, daß es an dem Gehäuse drehbar angefügt ist, eine äußere Rohrhülse, ein darin hin- und herbewegliches Betätigungselement, um einen Klemm-Mechanismus zu schwenken, und einen Ultraschall-Wellenleiter, der einen End-Manipulator aufweist, der sich in distaler Richtung von der äußeren Rohrhülse erstreckt. Das Gehäuse enthält ein Paar von Gehäuseteilen, die zueinander passen, das Gehäuse enthält eine Vielzahl axial beabstandeter Stützelemente, um eine zugehörige Ultraschall-Antriebseinheit, die in dem Gehäuse drehbar positioniert ist, drehbar zu lagern.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung richtet sich auf eine verbesserte chirurgische Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung, die einen Klemm-Mechanismus aufweist, der so eingerichtet ist, daß er drehbar relativ zu einem Gehäuse der Vorrichtung positioniert werden kann. Die Gehäusevonichtung ist insbesondere so konfiguriert, daß sie die Ultraschall-Antriebseinheit der Konstruktion drehbar lagert und ausrichtet und ebenfalls das langgestreckte Teil der Vorrichtung, das während chirurgischer Eingriffe zum Klemmen, Schneiden und/oder Koagulieren von Gewebe positioniert wird, drehbar lagert.
Eine gemäß dem Wesen der vorliegenden Erfindung ausgeführte chirurgische Ultraschallklemmkoagulatorvomchtung ist so gestaltet, daß sie selektives Schneiden, Koagulieren und Klemmen von Gewebe während eines chirurgischen Eingriffes ermöglicht. Der bequeme und effektive Einsatz der Vorrichtung wird durch die Art und Weise unterstützt, mit welcher der Klemm-Mechanismus der Vorrichtung selektiv drehbar in Bezug auf das Gehäuse der Vorrichtung positioniert werden kann. Das Gehäuse der Vorrichtung ist besonders so ausgestaltet, daß es das langgestreckte Teil der Vorrichtung drehbar lagert, das selektiv positioniert wird, wie es während chirurgischer Eingriffe erforderlich ist, und ist weiterhin so ausgestaltet, daß es die Ultraschall-Antrtebseinheit, die in der Vorrichtung aufgenommen ist, um diese mit Ultraschallenergie zu versorgen, drehbar lagert und ausrichtet. Das Gehäuse der Vorrichtung kann ökonomisch gestaltet werden, um so den Einsatz der Vorrichtung an nur einem Patienten und die Entsorgung nach der Abkopplung von der zugehörigen Ultraschall-Antrtebseinheit zu ermöglichen.
In Übereinstimmung mit der dargestellten Ausführungsform umfaßt die vorliegende chirurgische Ultraschall-Klemnikoagulatorvorrichtung ein Gehäuse und ein langgestrecktes Teil, das an dem Gehäuse drehbar angefügt ist. Das langgestreckte Teil, das für endoskopische chirurgische Eingriffe eingerichtet sein kann, umfaßt eine äußere Rohrhülse und ein darin hin- und herbeweglich positioniertes röhrenförmiges Betätigungselement und einen Ultraschall-Wellenleiter, der einen End-Manipulator enthält, der sich in distaler Richtung von der äußeren Rohrhülse erstreckt. Ein Klemm-Mechanismus der Vorrichtung umfaßt einen am distalen Ende der äußeren Rohrhülse schwenkbar gelagerten Klemmarm zum Ausführen einer Schwenkbewegung relativ zum End-Manipulator, um Gewebe zwischen dem Klemmarm und dem End-Manipulator zu klemmen. Der Mechanismus umfaßt ebenfalls einen Auslösehebel, der schwenkbar am Gerätegehäuse gelagert und funktionell mit dem Klemmarm durch die Verbindung mit dem hin- und herbeweglichen Betätigungselement verbunden ist, um eine Schwenkbewegung des Klemmarmes relativ zum End-Manipulator zu bewirken.
In Übereinstimmung mit der dargestellten Ausführungsform umfaßt das Gehäuse der Vorrichtung eine Vielzahl axial beabstandeter Stützelemente, um eine zugehörige Ultraschall-Antriebseinheit, die in dem Gehäuse drehbar positioniert ist, drehbar zu lagern und zu positionieren. In der bevorzugten Form enthält das Gehäuse eine Anordnung zum Führen der Ultraschall-Antriebseinheit, wenn diese in das Gehäuse eingebracht wird. Die Anordnung zum Führen der Antriebseinheit umfaßt eine abgeschrägte Einführungsfläche, die auf wenigstens einem der Stützelemente des Gehäuses vorgesehen ist, sowie eine Anordnung von Fΰhrungsrippen, die sich vom am weitesten proximal gelegenen Stützelement proximal erstreckt.
Es wird in Betracht gezogen, daß das Gehäuse der Vorrichtung das langgestreckte Teil der Vorrichtung und die zugehörige Ultraschall-Antriebseinheit drehbar hält, damit diese als Einheit relativ zum Gehäuse zusammen rotieren können. Zu diesem Zweck enthält das Gehäuse weiterhin vorzugsweise ein Paar axial voneinander beabstandeter Stützwände, um die äußere Rohrhülse des langgestreckten Teiles der Vorrichtung drehbar zu halten. In Übereinstimmung mit der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung einen auf der äußeren Rohrhülse positionierten Drehknopf, wobei der Knopf an dem langgestreckten Teil angebracht ist, um mit diesem gedreht zu werden. Der Drehknopf wird durch ein Paar von Stützwänden des Gehäuses der Vorrichtung drehbar getragen, wobei der Drehknopf der bevorzugten Ausführungsform eine Ringnut definiert, in der die distal am weitesten gelegene der Stützwände aufgenommen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das Gehäuse der Vorrichtung ein Paar von Gehäuseteilen, die aneinander angepaßt sind. Die Stützelemente des Gehäuses werden jeweils gemeinsam aus einem Paar von Stützelementeteilen gebildet, die entsprechend an den Ge häuseteilen vorgesehen sind. In ähnlicher Weise werden die voneinander beabstandeten Stützwände des Gehäuses jeweils gemeinsam aus einem Paar von Stützwändeteilen gebildet, die entsprechend an den Gehäuseteilen vorgesehen sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden jetzt an Hand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen verdeutlicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Darstellung eines chirurgischen Ultraschallsystems, das eine Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung enthält, welche die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert.
2 ist eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teiles eines Klemm-Mechanismus der in 1 dargestellten Klemmkoagulatorvorrichtung.
3 ist eine Darstellung einer Ausführungsform des Klemmkoagulators gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht, teilweise freigelegt, in funktioneller Verbindung mit einer Ultraschall-Antriebseinheit des in l dargestellten chirurgischen Systems.
4 ist eine Ausführungsform einer chirurgischen Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung in Explosivdarstellung, welche die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert.
5 ist eine vergrößerte Teilansicht der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung, die deren Klemmantriebsmechanismus mit dem zugehörigen Rastmechanismus zeigt.
6 ist eine weitere Ansicht, die den Klemmantriebsmechanismus und den Rastmechanismus der vorliegenden Klemmkoagulatorvonichtung schematisch darstellt.
7 ist eine schematische Darstellung des Rastmechanismus.
8 ist eine perspektivische Darstellung eines Antriebsbundes des Klemm-Mechanismus der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung.
9 ist eine perspektivische Darstellung der zusammenpassenden Gehäuseteile der vorliegenden Vorrichtung, wobei die Art und Weise dargestellt wird, in der eine zugehörige Ultraschall-Antriebseinheit in der Vorrichtung aufgenommen wird.
Ausführliche Beschreibung
Obwohl die vorliegende Erfindung viele mögliche Ausführungsformen in verschiedenen Formen zuläßt, wird in den Zeichnungen ein gegenwärtig bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt und im folgenden beschrieben, wobei es als selbstverständlich betrachtet wird, daß die vorliegende Offenbarung lediglich als eine Veranschaulichung der Erfindung anzusehen ist und daß es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die besonders dargestellte Ausführungsform zu beschränken.
Die vorliegende Erfindung richtet sich im besonderen auf eine verbesserte Vorrichtung eines chirurgischen Ultraschall-Klemmkoagulators, der so eingerichtet ist, daß er das Schneiden, Koagulieren und/oder das Klemmen von Gewebe während eines chirurgischen Eingriffes bewirken kann. Die vorliegende Vorrichtung kann ohne Probleme für den Einsatz sowohl für Eingriffe in der offenen Chirurgie als auch für laparoskopische oder endoskopische Eingriffe eingerichtet werden. Der selektive Einsatz von Ultraschallenergie erleichtert deren vielseitige Verwendung. Wenn die Ultraschallkomponenten der Vorrichtung nicht aktiviert sind, kann das Gewebe ohne weiteren Aufwand ergriffen und in der gewünschten Weise manipuliert werden, ohne in das Gewebe einzuschneiden oder es zu beschädigen. Wenn die Ultraschallkomponenten im aktiven Zustand sind, kann man mit der Vorrichtung das Gewebe zum Einkoppeln von Ultraschallenergie fassen, um eine Gewebekoagulation durchzuführen, wobei eine Beaufschlagung mit einem erhöhten Druck ein effizientes Schneiden des Gewebes und Koagulieren bewirkt. Wenn erforderlich, kann die Beaufschlagung des Gewebes mit Ultraschallenergie erfolgen, ohne daß der Klemm-Mechanismus der Vorrichtung zum Einsatz kommt, und zwar indem die Ultraschall-„Klinge" oder der Endmanipulator der Vorrichtung entsprechend manipuliert wird.
Wie aus der folgenden Beschreibung deutlich wird, ist die vorliegende Klemmkoagulatorvorrichtung wegen ihrer unkomplizierten Bauweise besonders für eine einmalige Verwendung geeignet. Wegen dieser Beschaffenheit ist vorgesehen, daß die Vorrichtung in Verbindung mit einer Ultraschallantriebseinheit eines chirurgischen Systems zum Einsatz gelangt, wobei die von der Antriebseinheit gelieferte Ultraschallenergie die gewünschte Ultraschallbetätigung für die vorliegende Klemmkoagulatorvonichtung liefert. Es ist leicht einzusehen, daß eine Klemmkoagulatorvorrichtung, die nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, auch für eine Mehrfachbenutzung eingerichtet werden und unlösbarer Bestandteil einer zugeordneten Ultraschallantriebseinheit sein kann. Jedoch wird gegenwärig die lösbare Verbindung der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung mit einer zugehörigen Ultraschallantrtebseinheit für den Einsatz des Gerätes an einem einzigen Patienten der Vorzug gegeben.
Es wird zuerst auf die 1 und 3 Bezug genommen. Dann ist eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform eines chirurgischen Systems dargestellt, das durchgängig mit 10 bezeichnet wird, welches eine Klemmkoagulatorvorrichtung enthält, die nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Ultraschallgenerators und der zugehörigen Ultraschallantrtebseinheit des chirurgischen Systems 10 werden zuerst beschrieben, danach folgt eine detaillierte Beschreibung der chirurgischen Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung einschließlich eines Klemm-Mechanismus, der für eine indexierte Rotationsbewegung ausgelegt ist, welche nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.
Das chirurgische System 10 umfaßt einen Ultraschallgenerator 30 und ein zugehöriges chirurgisches Ultraschallinstrument. Das chirurgische Instrument enthält eine Ultraschallantrtebseinheit, die mit 50 bezeichnet ist, und ein Ultraschallklemmkoagulatorgerät 120, das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert. Wie dann weiter beschrieben wird, bilden ein Ultraschallwandler der Antriebseinheit 50 und ein Ultraschallwellenleiter des Klemmkoagulators 120 zusammen eine Akustikeinheit für das vorliegende chirurgische System, wobei die Akustikeinheit die Ultraschallenergie für den jeweiligen chirurgischen Eingriff liefert, wenn diese durch den Generator 30 mit Strom versorgt wird. Man wird feststellen, daß bei einigen Anwendungen die Ultraschallantrtebseinheit 50 als „Handstückeinheit" bezeichnet wird, weil das chirurgische Instrument des chirurgischen Systems derart ausgebildet ist, daß der Chirurg die Ultraschallantriebseinheit 50 während verschiedener Eingriffe und Operationen ergreift und manipuliert. Das Klemmkoagulatorgerät 120, das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert, enthält vorzugsweise eine scherenähnliche Griffanordnung, die, abgesehen von der Manipulation der Ultraschallantrtebseinheit 50, das Positionieren und das Manipulieren des Instrumentes erleichtert.
Der Generator 30 des chirurgischen Systems sendet durch ein Kabel 32 ein elektrisches Signal von ausgewählter Amplitude/Auslenkung, Frequenz und Phase, die durch ein Steuersystem des Generators 30 bestimmt werden. Wie im weiteren noch beschrieben wird, bewirkt das Signal ein Ausdehnen und Zusammenziehen eines oder mehrerer piezoelektrischer/n Elementes) der Akustikeinheit des chirurgischen Instrumentes, wodurch die elektrische Energie in mechanische Bewegung umgewandelt wird. Die mechanische Bewegung erzeugt Longitudinalwellen von Ultraschallenergie, die sich durch die Akustikeinheit als stehende Schallwelle fortpflanzt, um die Akustikeinheit mit einer ausgewählten Frequenz und Amplitude/Auslenkung vibrieren zu lassen. Ein am distalen Ende des Wellenleiters der Akustikeinheit angeordneter Endmanipulator wird so plaziert, daß er sich in Kontakt mit dem Gewebe des Patienten befindet, um die Ultraschallenergie auf dieses zu übertragen. Wie weiter unten noch beschrieben wird, setzt man vorzugsweise ein chirurgisches Werkzeug ein, zum Beispiel einen Klemmbacken- oder Klemm-Mechanismus, um das Gewebe gegen den Endmanipulator zu pressen.
Durch die Ankopplung des Endmanipulators an das Gewebe wird als Ergebnis der Reibung, der akustischen Absorption und der Viskositätsverluste in dem Gewebe Wärmeenergie oder Hitze erzeugt. Die Hitze ist ausreichend, um Protein-Wasserstoff-Bindungen aufzubrechen, was zur Folge hat, daß die stark strukturierten Proteine (das heißt, Kollagen und Muskelproteine) denaturiert werden (das heißt, sie in eine niedere Aufbauform zu überführen). Mit dem Denaturieren der Proteine bildet sich ein klebriges Koagulat, so daß durch dieses kleine Blutgefäße versiegelt oder koaguliert werden. Eine tiefere Koagulation von größeren Blutgefäßen wird dadurch erreicht, daß man den Effekt länger wirken läßt.
Die Übertragung von Ultraschallenergie auf das Gewebe verursacht weitere Effekte einschließlich eines mechanischen Zerreißens, Schneidens, Aushöhlens, Auseinanderreißens von Zellen und der Emulsionsbildung. Die Größe der Inzisionen sowie der erreichbare Grad von Koagulation variiert mit der Auslenkung des Endmanipulators, den Schwingungsfrequenzen, der Stärke des durch den Benutzer beaufschlagten Druckes, der Schärfe des Endmanipulators und der Kopplung zwischen Endmanipulator und Gewebe.
Wie in 1 gezeigt wird, umfaßt der Generator 30 ein mit diesem integrales Steuersystem, einen Netzschalter 34 und eine Auslösereinrichtung 36. Der Netzschalter 34 regelt die Zuführung von elektrischem Strom zum Generator 30, und, wenn dieser durch die Auslösereinrichtung 36 aktiviert ist, dann liefert der Generator 30 die Energie, um die Akustikeinheit des chirurgischen Systems 10 mit einer vorherbestimmten Frequenz und den Endmanipulator mit einem vorherbestimmten Pegel der Auslenkung zu fahren. Der Generator 30 fährt oder erregt die Akustikeinheit mit bzw. zu jeder geeigneten Resonanzfrequenz der Akustikeinheit.
Wenn der Generator 30 über die Auslösereinrichtung 36 aktiviert ist, liegt kontinuierlich die vom Generator 30 gelieferte elektrische Energie an einem Wandlerstapel oder einer Wandlereinheit 40 der Akustikeinheit an. Ein Phasenregelkreis im Steuersystem des Generators 30 überwacht die Rückkopplung von der Akustikeinheit. Der Phasenregelkreis stellt die Frequenz der vom Generator 30 gelieferten elektrischen Energie ein, um die Resonanzfrequenz der ausgewählten longitudinalen Schwingungsform der Akustikeinheit, unter Einschluß der Gewebelast, anzupassen. Außerdem hält eine zweite Rückkopplungsschleife in dem Steuersystem den an die Akustikeinheit abgegebenen elektrischen Strom auf einem vorgewählten konstanten Pegel, um eine im wesentlichen konstante Auslenkung am Endmanipulator der Akustikeinheit zu erreichen.
Das an die Akustikeinheit gegebene elektrische Signal bewirkt, daß das distale Ende des Wellenleiters, das heißt, der Endmanipulator, in einem Bereich von, zum Beispiel, ungefähr 20 kHz bis 250 kHz und vorzugsweise in dem Bereich von ungefähr 54 kHz bis 56 kHz, und am vorteilhaftesten bei ungefähr 55,5 kHz in longitudinaler Richtung schwingt bzw. vibriert. Die Auslenkungen der Vibrationen am Endmanipulator können, zum Beispiel, durch Steuerung der Amplitude des durch den Generator 30 in die Wandlereinheit 40 der Akustikeinheit eingegebenen elektrischen Signals geregelt werden.
Wie oben festgestellt wurde, kann der Benutzer über die Auslösereinrichtung 36 des Generators 30 diesen einschalten, so daß die Akustikeinheit kontinuierlich mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Die Auslösereinrichtung 36 besitzt vorzugsweise einen Fußschalter, der über ein Kabel oder eine Schnur mit dem Generator 30 lösbar verbunden oder an diesem befestigt ist. Es ist aber auch möglich, die Auslösereinrichtung als Handschalter auszuführen, der in der Ultraschallantriebseinheit 50 eingebaut ist, so daß auf diese Weise der Generator 30 durch den Benutzer aktiviert werden kann.
Der Generator 30 besitzt weiterhin eine elektrische Anschlußleitung 38, die mit einer chirurgischen Stromversorgungseinheit verbunden oder in eine gewöhnliche elektrische Steckdose eingesteckt werden kann. Ebenfalls kommt in Betracht, daß der Generator 30 auch durch eine Gleichstromquelle, wie zum Beispiel durch eine Batterie gespeist werden kann. Der Generator 30 kann jeder geeignete Generator sein, wie zum Beispiel das Modell Nr. GENOI, das bei Ethicon Endo-Surgery, Inc. erhältlich ist.
In den 1 und 3 umfaßt die Ultraschallantriebseinheit 50 des chirurgischen Instrumentes ein mehrteiliges Gehäuse 52, das so konstruiert ist, daß es die Schwingungen der Akustikeinheit nicht auf den Benutzer übernägt. Das Gehäuse 52 der Antriebseinheit kann eine derartige Form aufweisen, daß ein Halten durch den Benutzer in herkömmlicher Weise möglich ist, es ist aber auch daran gedacht, daß der vorliegende Klemmkoagulator 120 im Prinzip mittels einer durch das Gehäuse des Gerätes gegebenen scherenförmigen Anordnung ergriffen und manipuliert werden kann, wie noch beschrieben werden wird. Das Gehäuse 52 wird zwar als ein aus mehreren Teilen bestehendes dargestellt, es kann aber auch aus einem einzigen oder einem einheitlichen Bauteil. bestehen.
Das Gehäuse 52 der Ultraschallantriebseinheit 50 weist ganz allgemein ein proximales Ende, ein distales Ende und einen sich darin in Längsrichtung erstreckenden Hohlraum auf. Das distale Ende des Gehäuses 52 enthält eine Öffnung 60, die so eingerichtet ist, daß sich durch diese die Akustikeinheit des chirurgischen Systems 10 erstrecken kann. Das proximale Ende des Gehäuses 52 ist durch das Kabel 32 mit dem Generator 30 verbunden. Das Kabel 32 enthält vorzugsweise Belüftungsrohre oder Luftkanäle 62, welche das Zuführen von Luft in das Gehäuse 52 der Ultraschallantriebseinheit 50 ermöglichen, um die Wandlereinheit 40 der Akustikeinheit zu kühlen.
Das Gehäuse 52 der Ultraschallantriebseinheit 50 ist vorzugsweise aus einem dauerhaften Kunststoff gefertigt, wie zum Beispiel Ultem®. Es ist auch möglich, daß das Gehäuse 52 alternativ aus vielen anderen Stoffen gefertigt sein kann, einschließlich aus anderen Kunststoffen [das heißt, Flüssigkristallpolymere (LCP), Nylon oder Polycarbonate]. Eine geeignete Ultraschallantriebseinheit 50 ist das Modell Nr. HP050, das bei Ethicon Endo-Surgery, Inc. erhältlich ist.
Die Akustikeinheit des chirurgischen Instrumentes enthält im allgemeinen einen ersten Akustikbereich und einen zweiten Akustikbereich. Der erste Akustikbereich wird vorzugsweise durch die Ultraschallantriebseinheit 50 getragen, und der zweite Akustikbereich (in Form eines Wellenleiters und Endmanipulators, wie noch beschrieben werden wird,) von der Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung. Das distale Ende des ersten Akustikbereiches ist funktionell mit dem proximalen Ende des zweiten Akustikbereiches vorzugsweise über eine Schraubverbindung gekoppelt.
Wie in 3 dargestellt wird, enthält der erste Akustikbereich einen Wandlerstapel oder eine Wandlereinheit 40 und eine Halterungsvorrichtung 84 und der zweite Akustikbereich ein Übertragungsteil oder Arbeitsteil, das hier im weiteren als Wellenleiter mit einem Endmanipulator bezeichnet wird.
Die Bestandteile der Akustikeinheit sind vorzugsweise akustisch aufeinander derart abgestimmt, daß die Baulänge jedes Teiles ein Ganzzahliges der halben Wellenlänge (nλ/2) beträgt, wobei Wellenlänge λ die Wellenlänge einer vorgewählten oder longitudinalen Betriebsschwingungsfrequenz f₀ der Akustikeinheit und n eine nicht-negative ganze Zahl bezeichnet. Es ist auch vorgesehen, daß die Akustikeinheit jede geeignete Anordnung von Akustikelementen enthalten kann.
Die Wandlereinheit 40 der Akustikeinheit wandelt die elektrischen Signale vom Generator 30 in mechanische Energie um, was eine Längsschwingungsbewegung des Endmanipulators bei Ultraschallfrequenzen zur Folge hat. Wenn der Akustikeinheit Energie zugeführt wird, entsteht durch die Akustikeinheit eine Vibrationsbewegungen ausführende stehende Welle. Die Auslenkungen dieser Vibrationsbewegungen an jedem beliebigen Punkt entlang der Akustikeinheit hängt von dem Ort entlang der Akustikeinheit ab, an dem die Vibrationsbewegung gemessen wird. Ein Minimum oder ein Nulldurchgang der die Vibrationsbewegungen ausführenden stehenden Welle wird im allgemeinen als Knoten bezeichnet (das heißt, wo die Bewegung gewöhnlich minimal ist), und ein Absolutwertmaximum oder ein Scheitelwert in der stehenden Welle wird im allgemeinen als Antiknoten bezeichnet. Die Entfernung zwischen dem Antiknoten und dem dazu nächsten Knoten beträgt eine viertel Wellenlänge (λ/4).
Wie in 3 dargestellt wird, enthält die Wandlereinheit 40 der Akustikeinheit, die auch unter der Bezeichnung „Langevin Stapel" bekannt ist, im allgemeinen einen Wandlerbereich 90, einen ersten Resonator 92 und einen zweiten Resonator 94. Die Wandlereinheit ist vorzugsweise ein Ganzzahliges der halben Systemwellenlänge (nλ/2) bezogen auf die Länge. Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung aber auch so ausgeführt sein kann, daß sie eine Wandlereinheit enthält, die aus magnetostriktiven, elektromagnetischen oder elektrostatischen Wandlern besteht.
Das distale Ende des ersten Resonators 92 ist mit dem proximalen Ende des Wandlerbereiches 90 verbunden, und das proximale Ende des zweiten Resonators 94 ist mit dem distalen Ende des Wandlerbereiches 90 verbunden. Der erste Resonator 92 und der zweite Resonator 94 sind vorzugsweise aus Titan, Aluminium, Stahl oder einem anderen geeigneten Material gefertigt, besonders vorteilhaft ist es, den ersten Resonator 92 aus rostfreiem 303-Stahl und den zweiten Resonator 94 aus Aluminium vom Typ 7075-T651 zu fertigen. Der erste Resonator 92 und der zweite Resonator 94 weisen eine Länge auf, die durch eine Anzahl von Variablen bestimmt wird, einschließlich der Länge des Wandlerbereiches 90, der Schallgeschwindigkeit des in den Resonatoren 92 und 94 verwendeten Materials und der gewünsch ten Grundfrequenz f₀ der Wandlereinheit 40. Der zweite Resonator 94 kann innen vom proximalen Ende hin zum distalen Ende konisch verlaufen, um als Geschwindigkeitswandler zu arbeiten und um die Auslenkungen der Ultraschallvibrationen zu verstärken.
Der Wandlerbereich 90 der Wandlereinheit 40 umfaßt vorzugsweise einen piezoelektrischen Abschnitt aus abwechselnd positiven Elektroden 96 und negativen Elektroden 98, wobei die piezoelektrischen Elemente 100 zwischen den Elektroden 96 und 98 alternieren. Die piezoelektrischen Elemente 100 können aus jedem geeigneten Material gefertigt sein, wie zum Beispiel aus Blei-Zirkonat-Titanat, Blei-Meta-Niobat, Blei-Titanat oder anderen piezoelektrischen Stoffen. Eine durchgehende Bohrung verläuft mittig durch jede der positiven Elektroden 96, der negativen Elektroden 98 und durch jedes der piezoelektrischen Elemente 100. Die positiven Elektroden 96 und die negativen Elektroden 98 sind elektrisch mit den Leitungen 102 bzw. 104 verbunden. Diese Leitungen 102 und 104 übertragen das elektrische Signal vom Generator 30 zu den Elektroden 96 und 98.
Wie in 3 dargestellt, werden die piezoelektrischen Elemente 100 durch einen Bolzen 106 zwischen dem ersten Resonator 92 und dem zweiten Resonator 94 unter Druck gehalten. Der Bolzen 106 besteht vorzugsweise aus einem Kopf, einem Schaft und einem mit Gewinde versehenem distalen Ende. Der Bolzen 106 wird vom proximalen Ende des ersten Resonators 92 her durch die Bohrungen des ersten Resonators 92, der Elektroden 96 und 98 und den piezoelektrischen Elementen 100 gesteckt. Das mit Gewinde versehene distale Ende des Bolzen 106 wird in eine mit Gewinde versehene Bohrung in dem proximalen Ende des zweiten Resonators 94 eingeschraubt. Der Bolzen kann aus Stahl, Titan, Aluminium oder einem anderen geeigneten Material gefertigt sein, vorzugsweise aus Ti-6A1-4V Titan, und besonders vorteilhaft ist es, wenn er aus niedrig legiertem Stahl vom Typ 4037 gefertigt ist.
Durch ein elektrisches Signal von dem Generator 30 werden die piezoelektrischen Elemente 100 erregt und erzeugen in der Akustikeinheit eine stehende Schallwelle. Das elektrische Signal bewirkt, daß sich ein elektromagnetisches Feld über den piezoelektrischen Elementen 100 aufbaut, was wiederum bewirkt, daß sich die piezoelektrischen Elemente 100 entlang der Achse des Spannungsgefälles kontinuierlich ausdehnen und zusammenziehen, wodurch sich hochfrequente Longitudinalwellen mit Ultraschallenergie aufbauen. Die Ultraschallenergie wird durch die Akustikeinheit auf den Endmanipulator übertragen.
Die Halterungsvonichtung 84 der Akustikeinheit weist ein proximales Ende und ein distales Ende auf und hat vorzugsweise eine Länge, die im wesentlichen gleich dem Ganzzahligen der halben Systemwellenlänge ist. Das proximale Ende der Halterungsvorrichtung 84 ist vorzugsweise axial ausgerichtet und mit dem distalen Ende des zweiten Resonators 94 durch eine mit Innengewinde versehene Verbindung nahe einem Antiknoten gekoppelt. (Gemäß dieser Offenbarung definiert sich der Begriff „nahe"/"in der Nähe" als "genau an" oder „sehr nahe bei"). Es ist ebenfalls als Möglichkeit in Betracht zu ziehen, die Halterungsvorrichtung 84 durch jedes geeignete Mittel an dem zweiten Resonator 94 zu befestigen und den zweiten Resonator 94 und die Halterungsvorrichtung 84 als Einzelbauteil oder als einheitliches Bauteil auszubilden.
Die Halterungsvorrichtung 84 ist mit dem Gehäuse 52 der Ultraschallantriebseinheit 50 in der Nähe eines Knotens verbunden. Die Halterungsvorrichtung 84 enthält vorzugsweise einen als integralen Bestandteil auf ihrem Umfang angebrachten Befestigungsflansch 108. Der Befestigungsflansch 108 ist vorzugsweise in einer in dem Gehäuse 52 der Ultraschallantriebseinheit 50 eingearbeiteten Ringnut 110 vorgesehen, um die Halterungsvorrichtung 84 an das Gehäuse 52 zu koppeln. Ein elastisches Teil oder Material 112, wie zum Beispiel ein Paar Dichtungsringe aus Silikonkautschuk, die über Abstandshalter angebracht werden, kann zwischen der Ringnut 110 des Gehäuses 52 und dem Flansch 108, der ein integrales Teil der Halterungsvorrichtung 84 ist, plaziert werden, um ein Übertragen der Ultraschallvibrationen von der Halterungsvorrichtung 84 auf das Gehäuse 52 zu reduzieren oder zu verhindern.
Die Halterungsvorrichtung 84 wird vorzugsweise in einer vorher festgelegten axialen Lage durch eine Vielzahl von Stiften 114, vorzugsweise durch vier, gesichert. Die Stifte 114 sind in Längsrichtung und um neunzig (90) Grad relativ zueinander beabstandet um den Außenumfang der Halterungsvorrichtung 84 herum angebracht. Die Stifte 114 sind mit dem Gehäuse 52 der Ultraschallantriebseinheit 50 verbunden und werden durch Kerben in dem Akustikbefestigungsflansch 108 der Halterungsvorrichtung 84 angebracht. Die Stifte 114 sind vorzugsweise aus rostfreiem Stahl gefertigt.
Die Halterungsvorrichtung 84 ist vorzugsweise so ausgeführt, daß sie die Auslenkungen der Ultraschallschwingungen, die durch die Akustikeinheit auf das distale Ende des Endmanipulators übertragen werden, verstärkt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Halterungsvorrichtung 84 einen konisch verlaufenden Festkörperhornstrahler. So wie die Ultraschallenergie durch die Halterungsvorrichtung 84 übertragen wird, wird die Geschwindigkeit der durch die Halterungsvonichtung 84 übertragene Schallwelle beschleunigt. Es wird jede geeignete Form für die Ausführung der Halterungsvonichtung 84 in Betracht ge zogen, wie zum Beispiel ein stufenförmiges Horn, ein konisches Horn, ein Horn mit Exponentialverlauf, ein kontinuierlich zunehmendes Horn oder dergleichen mehr.
Wie in 3 gezeigt wird, ist die Halterungsvorrichtung 84 vorzugsweise akustisch mit dem zweiten Akustikbereich der Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 gekoppelt. Das distale Ende der Halterungsvorrichtung 84 ist. über eine mit Innengewinde versehene Verbindung in der Nähe eines Antiknotens vorzugsweise an das proximale Ende des zweiten Akustikbereiches gekoppelt, aber es sind auch alternative Kopplungsanordnungen einsetzbar.
Es wird jetzt auf 4 Bezug genommen. Darin wird gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispieles eine Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 des chirurgischen Systems 10 in einer Explosivdarstellung gezeigt. Das proximale Ende der Ultraschall-Klemmkoagulatorvonichtung 120 nimmt vorzugsweise das distale Ende der Ultraschallantriebseinheit 50 auf und wird in dieses eingepaßt, indem die Antriebseinheit in das Gehäuse des Gerätes eingesetzt wird, wie in 3 gezeigt wird. Die Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 wird vorzugsweise als Einheit an der Ultraschallantriebseinheit 50 befestigt oder von dieser entfernt. Der Ultraschallklemmkoagulator 120 kann nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.
Die Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 umfaßt vorzugsweise eine Griffeinheit oder ein Gehäuse 130, das vorzugsweise aus aneinander passenden Gehäuseteilen 131, 132 besteht, und ein langgestrecktes oder endoskopisches Teil 150. Wenn das vorliegende Gerät für eine endoskopische Anwendung eingerichtet ist, dann kann die Konstruktion so dimensioniert sein, daß das Teil 150 einen Außendurchmesser von ungefähr 5,5 mm hat. Das langgestreckte Teil 150 der Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 erstreckt sich rechtwinklig vom Gehäuse 130 der Vorrichtung. Das langgestreckte Teil 150 kann wahlweise relativ zu dem Gehäuse 130 gedreht werden, wie weiter unten noch beschrieben wird. Das langgestreckte Teil 150 umfaßt vorzugsweise eine äußere/s röhrenförmige/s Bauteil oder Hülse 160, ein inneres röhrenförmiges Betätigungselement 170 und den zweiten Akustikbereich des Akustiksystems in Form eines Wellenleiters 180 mit einem Endmanipulator 180'. Wie noch beschrieben werden wird, werden die äußere Hülse 160, das Betätigungselement 170 und der Wellenleiter 180 vorzugsweise so miteinander verbunden, daß sie als eine Einheit (zusammen mit der Ultraschallantriebseinheit 50) eine indexierte Drehbewegung in bezug auf das Gehäuse 130 ausführen.
Wie in 4 gezeigt wird, ist das proximale Ende des Wellenleiters 180 des zweiten Akustikbereiches vorzugsweise lösbar mit der Halterungsvonichtung 84 der Ultraschallantriebseinheit 50 in der Nähe eines Antiknotens verbunden, wie oben bereits beschrieben wurde. Der Wellenleiter 180 hat vorzugsweise eine Länge von im wesentlichen gleich dem Ganzzahligen einer halben Systemwellenlänge (nλ/2). Der Wellenleiter 180 besteht vorzugsweise aus einem festen Kernschaft, der aus einem Material gefertigt ist, in dem sich in effizienter Weise Ultraschallenergie fortpflanzen kann, wie zum Beispiel Titanlegierungen (das heißt, Ti-6A1-4V) oder eine Aluminiumlegierung. Es wird auch die Möglichkeit in Betracht gezogen, daß der Wellenleiter 180 alternativ aus jedem anderen geeigneten Material gefertigt werden kann.
Der Wellenleiter ist vorzugsweise halbflexibel. Es ist aber auch möglich, daß der Wellenleiter alternativ im wesentlichen stan sein kann oder aus einem flexiblen Draht besteht. Der Wellenleiter kann so ausgeführt sein, daß er die durch den Wellenleiter zum Endmanipulator übertragenen mechanischen Vibrationen verstärkt, wie es in dem Fachgebiet bekannt ist. Der Wellenleiter kann weiterhin Eigenschaften aufweisen, welche die Verstärkung der Längsschwingungen entlang dem Wellenleiter steuern, und Eigenschaften, die den Wellenleiter auf die Resonanzfrequenz des Systems abstimmen.
Selbstverständlich kann der Querschnitt des Wellenleiters 180 jede geeignete Abmessung besitzen. So kann, zum Beispiel, der Wellenleiter einen im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt aufweisen, oder er kann an verschiedenen Abschnitten konisch sein oder aber auch konisch über seine ganze Länge verlaufen.
Wie in 4 dargestellt wird, besitzt der Wellenleiter 180 ganz allgemein einen ersten Abschnitt 182, einen zweiten Abschnitt 184 und einen dritten Abschnitt 186. Der erste Abschnitt 182 des Wellenleiters erstreckt sich distal vom proximalen Ende des Wellenleiters und weist einen im wesentlichen kontinuierlichen Querschnitt auf.
Der erste Abschnitt 182 besitzt vorzugsweise wenigstens eine radiale Bohrung oder Öffnung 188, die sich im wesentlichen senkrecht zur Achse des Wellenleiters 180 diametral hindurch erstreckt. Die Öffnung 188 ist vorzugsweise an einem Knoten angeordnet, kann aber auch an anderer Stelle angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, daß die Öffnung 188 jede geeignete Tiefe aufweisen und jede geeignete Form annehmen kann. Die Öffnung ist so gestaltet, daß sie ein Verbindungselement aufnehmen kann, das den Wellenleiter 180, das röhrenförmige Betätigungselement 170 und die röhrenförmige äußere Hülse 160 miteinander verbindet, so daß diese gemeinsam eine indexierte Drehbewegung relativ zum Gehäuse 130 der Vorrichtung durchführen.
Der zweite Abschnitt 184 des Wellenleiters 180 erstreckt sich distal von dem ersten Abschnitt 182. Der zweite Abschnitt 184 weist vorzugsweise ebenfalls einen im wesentlichen kontinuierlichen Querschnitt auf. Der Durchmesser. des zweiten Abschnittes 184 ist kleiner als der Durchmesser des ersten Abschnittes 182 und größer als der Durchmesser des dritten Abschnittes 186. Wenn die Ultraschallenergie vom ersten Abschnitt 182 des Wellenleiters 180 in den zweiten Abschnitt 184 übertritt, dann führt die Verengung des zweiten Abschnittes 184 dazu, daß die Amplitude der den Abschnitt durchlaufenden Ultraschallenergie sich vergrößert.
Der dritte Abschnitt 186 erstreckt sich distal vom distalen Ende des zweiten Abschnittes 184. Der dritte Abschnitt 186 weist ebenfalls einen im wesentlichen kontinuierlichen Querschnitt auf. Der dritte Abschnitt 186 kann aber auch kleine Veränderungen des Durchmessers über die Länge enthalten. Wenn die Ultraschallenergie vom zweiten Abschnitt 184 des Wellenleiters 180 in den dritten Abschnitt 186 übergeht, dann führt die Verengung des dritten Abschnittes 186 dazu, daß die Amplitude der den Abschnitt durchlaufenden Ultraschallenergie sich vergrößert.
Der dritte Abschnitt 186 kann eine Vielzahl von auf seinem Außenumfang ausgebildeten (nicht dargestellten) Nuten oder Kerben aufweisen. Die Nuten können an den Knoten des Wellenleiters 180 angeordnet sein und dienen als Anzeige der Fluchtung bei der Installation eines (nicht dargestellten) Dämpfungsmantels und stabilisierender Silikonringe oder elastischer Lagerungen während der Fertigung. Eine Dichtung ist vorzugsweise an dem äußersten distalen Knoten in der größtmöglichen Nähe zum Endmanipulator 180' vorgesehen, um den Eintritt von Gewebe, Blut und anderen Stoffen in den Bereich zwischen dem Wellenleiter und dem Betätigungselement 170 zu vermindern.
Der Endmanipulator 180' des Wellenleiters 180 ist vorzugsweise ein integraler Bestandteil des letzteren, und sie sind als eine Einheit ausgebildet. In einer anderen Ausführung kann der Endmanipulator durch eine mit Gewinde versehene Verbindung oder durch eine Schweißverbindung verbunden sein. Das distale Ende des Endmanipulators ist in der Nähe eines Antiknotens vorgesehen, um die Akustikeinheit auf eine bevorzugte Resonanzfrequenz f₀ abzustimmen, wenn die Akustikeinheit nicht durch Gewebe belastet ist. Das distale Ende des Endmanipulators ist so ausgeführt, daß es sich in Längsrichtung in einem Bereich von, zum Beispiel, annähernd 10 Mikrometer bis 500 Mikrometer Spitze-zu-Spitze, und vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 10 Mikrometer bis ungefähr 100 Mikrometer bei einer vorherbestimmten Vibrationsfrequenz f₀ bewegt, wenn die Wandlereinheit erregt wird.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist der Endmanipulator 180', der gelegentlich als Klinge bezeichnet wird, vorzugsweise zylindrisch; um mit dem zugeordneten Klemm-Mechanismus der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung zusammenwirken zu können. Wie in dem Fachgebiet bekannt ist, kann der Endmanipulator in geeigneter Weise oberflächenbehandelt werden.
Es wird jetzt im besonderen auf die 2 eingegangen. In dieser wird der Klemm-Mechanismus des vorliegenden Klemmkoagulators 120 dargestellt, der so ausgeführt ist, daß er mit dem Endmanipulator 180' des Wellenleiters 180 zusammenwirken kann. Der Klemm-Mechanismus umfaßt einen schwenkbar beweglichen Klemmarm 190, der über sein distales Ende an dem distalen Ende der äußeren röhrenförmigen Hülse 160 angelenkt ist. Eine Klemmauflage 192, die vorzugsweise aus Teflon oder einem anderen geeigneten Material von geringer Reibung besteht, ist auf der Oberfläche des Klemmarmes zum Zusammenwirken mit dem Endmanipulator 180' aufgebracht, wobei die Schwenkbewegung des Klemmarmes die Klemmauflage im wesentlichen parallel zu und in Kontakt mit dem Endmanipulator 180' positioniert. Durch diese Konstruktion wird das zu klemmende Gewebe zwischen der Auflage 192 und dem Endmanipulator 180' erfaßt. Wie dargestellt wird, ist die Auflage 192 vorzugsweise mit einer sägezahnähnlichen Ausbildung versehen, um die Greifwirkung auf das Gewebe im Zusammenwirken mit dem Endmanipulator 180" zu steigern.
Die Schwenkbewegung des Klemmarmes relativ zum Endmanipulator wird dadurch bewirkt, daß mindestens ein Paar, jedoch vorzugsweise ein Paar von Hebelabschnitten 193 des Klemmarmes 190 an dessen proximalen Ende vorgesehen ist. Die Hebelabschnitte sind auf den entsprechenden gegenüberliegenden Seiten des Wellenleiters 180 und des Endmanipulators 180" angebracht und sind funktionell mit einem Antriebsteil 194 des hin- und herbewegbaren Betätigungselementes 170 verbunden. Die Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes relativ zu der äußeren röhrenförmigen Hülse 160 und zum Wellenleiter 180 bewirkt durch diese eine Schwenkbewegung des Klemmarmes relativ zum Endmanipulator. Die Hebelabschnitte 193 können in einem Paar von Öffnungen, die durch das Antriebsteil 194 definiert werden, entsprechend positioniert werden oder auf andere geeignete Weise mechanisch mit diesen verbunden werden, wobei die Hin- und Herbewegung des Betäti gungselementes durch das Antriebsteil 194 und die Hebelteile 193 derart wirkt, daß der Klemmarm geschwenkt wird.
Es wird jetzt im besonderen auf die 3, 5 und 6 Bezug genommen. Die Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes 170 wird dadurch bewirkt, daß ein Antriebsbund vorgesehen ist, der generell mit 200 bezeichnet wird und der auf dem proximalen Ende des Betätigungselementes angebracht ist, um zusammen Drehbewegungen auszuführen. Zu diesem Zwecke enthält der Antriebsbund ein Paar diametral gegenüberliegende und sich axial erstreckende Arme 202, von denen jeder eine Antriebsnase 204 besitzt, wobei die Antriebsnasen durch die Arme 202 so ausgerichtet sind, daß sie in entsprechende Öffnungen 206, die durch das proximale Teil des rölrenförmigen Betätigungselementes 170 definiert werden, eingreifen können. Indem man ein Paar von Keilen 208 (vergleiche 8) vorsieht, die diametral in entsprechende Öffnungen 210 in Eingriff gebracht werden können, wobei diese Öffnungen durch das proximale Ende des Betätigungselementes 170 bestimmt werden, wird weiterhin die gemeinsame Drehbewegung des Antriebsbundes 200 mit dem Betätigungselement 170 bewirkt. Eine auf dem Betätigungselement 170 vorgesehene Ringnut 211 dient zur Aufnahme eines Dichtungsringes 211(4) zur Anlage an der Innenfläche der äußeren Hülse 160.
Ein Verbindungsstift 212 ermöglicht die Drehbewegung des Betätigungselementes 170 gemeinsam mit der röhrenförmigen äußeren Hülse 160 und dem inneren Wellenleiter 180, indem der Verbindungsstift sich durch diese Komponenten der Vorrichtung erstreckt. Wie in 4 dargestellt wird, definiert das röhrenförmige Betätigungselement 170 einen länglichen Schlitz 214, durch den sich der Verbindungsstift 212 erstreckt, um die Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes relativ zur äußeren röhrenförmigen Hülse und zu dem inneren Wellenleiter zu ermöglichen.
Ein auf der äußeren röhrenförmigen Hülse gelagerter Drehknopf 216 erleichtert die Einstellung der Drehposition des länglichen Teiles 150 in Bezug auf das Gehäuse 130 der Klemmkoagulatorvorrichtung. Der Verbindungsstift 212 verbindet vorzugsweise den Knopf 216 mit der Hülse 160, dem Element 170 und dem Wellenleiter 180, so daß diese als eine Einheit relativ zum Gehäuse 130 drehbar sind. In einer jetzigen Ausführungsform dient der Nabenteil 216' des Drehknopfes dazu, die äußere Hülse 160, das Betätigungselement 170 und den Wellenleiter 180 (als Einheit mit dem Knopf 216) an dem Gehäuse 130 drehbar zu lagern.
Der Antriebsbund 200 stellt einen Teil des Klemmantriebsmechanismus des Gerätes dar, der die Schwenkbewegung des Klemmarmes 190 durch die Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes 170 bewirkt. Der Klemmantriebsmechanismus umfaßt weiterhin eine Antriebsgabel 220, die mit einem Betätigungshebel 222 des Gerätes funktionell verbunden ist, wodurch der Betätigungshebel auf diese Weise mit dem hin- und herbewegbaren Betätigungselement 170 über die Antriebsgabel 220 und den Antriebsbund 200 verbunden ist. Der Betätigungshebel 222 ist schwenkbar an dem Gehäuse 130 des Gerätes (über eine Drehzapfenlagerung 223) angelenkt und wirkt dabei scherenartig mit einem Griffteil 224 des Gehäuses zusammen. Die Bewegung des Hebels 222 gegen das Griffteil 224 bewegt das Betätigungselement 170 translatorisch proximal und schwenkt auf diese Weise den Klemmarm 190 gegen den Endmanipulator 180'.
Die funktionelle Verbindung zwischen der Antriebsgabel 220 und dem Betätigungshebel 222 wird durch eine Feder 226 hergestellt, die vorzugsweise aus einer Schraubendruckfeder besteht. Die Feder 226 paßt in einen Federschlitz 228, der durch die Antriebsgabel 220 definiert wird, die wiederum zwischen einem Paar von Federrückhalteflanschen 230 des Betätigungshebels 222 positioniert ist. Die Antriebsgabel 220 ist relativ zu den Federflanschen 230 schwenkbar (um ein Schwenklager 223 des Gehäuses 130) gegen die Schraubendruckfeder beweglich, die sich gegen die Flächen der durch jeden der Federflansche 230 definierten Federschlitze abstützt. Auf diese Weise wird die Kraft, mit der das Betätigungselement 170 beaufschlagt werden kann, durch die Schwenkbewegung des Betätigungshebels 222, der über die Antriebsgabel 220 und den Antriebsbund 200 wirkt, durch die Kraft begrenzt, mit der die Feder 226 sich gegen die Federflansche 230 abstützt. Die Beaufschlagung mit einer übermäßigen Kraft führt zu einer schwenkenden Verschiebung der Antriebsgabel 220 relativ zu den Federflanschen 230 des Betätigungshebels 222 gegen die Feder 226. In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ist die Feder 226 derart ausgewählt, daß sie die Klemmkraft am Klemmarm 190 auf ungefähr 2 Pfund begrenzt. Anschläge am Gehäuse 130 begrenzen den Arbeitsweg des Betätigungshebels 222, um ein übermäßiges Zusammendrücken der Feder 226 zu verhindern.
In dem Klemmantriebsmechanismus der Vorrichtung ist ein Rastmechanismus enthalten, wodurch eine mit Index versehene Drehpositionierung des länglichen Teiles 150 der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung 120 gegeben ist. Speziell der Antriebsbund 200 umfaßt ein Paar axial voneinander beabstandeter Antriebsflansche 232. Zwischen den Antriebsflanschen 232 ist eine Rastaufnahmefläche vorgesehen, welche eine Vielzahl von auf dem Umfang räumlich beabstandete Zähne 234 definiert, die wiederum generell auf dem Umfang des Antriebsbundes 200 vorgesehene Vertiefungen zur Aufnahme der Rastzähne fest legen. In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform sind zwölf (12) solcher Zähne 234 vorgesehen, so daß auf diese Weise eine indexierte Positionierung des länglichen Teiles 150 der Verrichtung in 30°-Intervallen relativ zum Gehäuse 130 der Vorrichtung erfolgt.
Eine indexierte Drehbewegung wird weiterhin dadurch erreicht, daß wenigstens ein Anschlag und vorzugsweise ein Paar von diametral gegenüberliegender Anschläge 236 vorgesehen ist, die auf den jeweiligen freitragenden Jocharmen 238 der Antriebsgabel 220 angebracht sind. Durch diese Anordnung werden die Jocharme 238 zwischen den Antriebsflanschen 232 so positioniert, daß sie mit diesen ihnen gegenüberliegenden Flächen in Eingriff stehen und die Rasten 236 so lenken, daß sie in dem Antriebsbund 200 eingreifen. Eine indexierte Relativdrehung wird auf diese Weise realisiert, wobei die Rasten 236 der Jocharme mit den Antriebsflanschen 238 zusammenwirken, um eine Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes 170 zu bewirken. In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ist die Antriebsgabel 220 aus geeigneten polymeren Stoffen gebildet, wobei die durch die Jocharme erzeugte Vorspannungskraft auf deren Rasten wirkt, indem sie mit den durch den Antriebsbund festgelegten radialen Vertiefungen zusammenwirkt, um ein relatives Drehmoment von weniger als etwa 5 bis 20 Unzen-Zoll aufzunehmen. Entsprechend wird das langgestreckte Teil 150 der Klemmkoagulatorvorrichtung in jeder gewählten indexierten Drehposition relativ zum Gehäuse 130 gehalten, solange nicht ein Drehmoment anliegt (wie zum Beispiel durch den Drehknopf 216), das diesen vorher festgelegten Drehmomentpegel überschreitet. Auf diese Weise ergibt sich ein ratschender indexierter Vorgang.
Das Drehen des langgestreckten Teiles 150 der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung 120 wird vorzugsweise zusammen mit der relativen Drehbewegung der Ultraschallantriebseinheit 50 in bezug auf das Gehäuse 130 der Vorrichtung bewirkt. Um das langgestreckte Teil 150 mit der Ultraschallantriebseinheit 50 so miteinander zu verbinden, daß sie den Ultraschall übertragen, ist der proximale Teil der äußeren röhrenförmigen Hülse 160 vorzugsweise mit einem Paar von Schraubenschlüssel-Abflachungen 240 (siehe 4) versehen. Durch einen geeigneten Drehmomentschlüssel oder dergleichen können die Schraubenschlüssel-Abflachungen mit einem Drehmoment beaufschlagt werden, wodurch der Wellenleiter 180 an die Ultraschallantriebseinheit 50 angefügt werden kann. Sowohl die Ultraschallantriebseinheit als auch das langgestreckte Teil 150 können auf diese Weise als Einheit durch entsprechende Betätigung des Drehknopfes 216 relativ zum Gehäuse 130 der Vorrichtung gedreht werden. Das Innere des Gehäuses 130 ist so dimensioniert, daß eine solche relative Drehbewegung der Antriebseinheit 50 ermöglicht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Ultraschallkomponenten des vorliegenden Ultraschallsystems einschließlich der Ultraschall-Antriebseinheit 50 und des Wellenleiters 180 (ebenso wie die äußere Rohrhülse 160 und das Betätigungselement 170) in Bezug auf das Gehäuse 130 als Einheit drehbar gelagert. Demgemäß ist das Gehäuse 130 speziell so ausgeführt, daß es für die Ultraschall-Antriebseinheit 50, zu der die vorliegende Klemmkoagulatorvonichtung zugeordnet ist, eine drehbare Halterung bietet, ebenso für das langgestreckte Teil 150 der Vorrichtung.
Es wird jetzt speziell auf die 9 Bezug genommen. Darin sind die zusammenpassenden Gehäuseteile 131, 132 des Gehäuses 130 dargestellt. 9 zeigt ebenfalls einen Teil der zugehörigen Ultraschall-Antriebseinheit 50, die zur Anwendung der vorliegenden Ultraschallvorrichtung in dem Gehäuse aufgenommen wird. Wie bereits vorher beschrieben wurde, ist die Ultraschall-Antriebseinheit 50 funktionell mit dem Wellenleiter 180 der Vorrichtung verbunden, um durch diesen Ultraschallenergie an den End-Manipulator 180' zu übertragen. Wie bereits vorher festgestellt wurde, umfaßt das Gehäuse 130 ein Griffstück 224, das in der dargestellten Ausführungsform als integraler Bestandteil des Gehäuseteiles 132 ausgebildet ist.
Die Gehäuseteile 131, 132 schließen beide gemeinsam eine Außenhülle ein, die mit 242 bezeichnet ist, die generell das Innere des Gerätegehäuses festlegt. Die Gehäuseteile 131, 132 sind vorzugsweise mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 244 versehen, die in einer Vielzahl von entsprechenden Aufnahmehülsen 246 aufgenommen werden. Ein Vorsprung 223' ist in einem der Gehäuseteile (131 in der dargestellten Ausführungsform) vorgesehen, um in der Art einer Steckverbindung in dem Zapfen 223 (am Griffteil 132 vorgesehen) des Betätigungshebels 222 der Vorrichtung positioniert zu werden.
Wenn die Gehäuseteile 131, 132 zusammengebaut sind, dann definieren sie gemeinsam eine Reihe von Tragestrukturen, die räumlich zueinander beabstandet generell entlang der Drehachse der Ultraschall-Antriebseinheit 50 und des langgestreckten Teiles 150 positioniert sind. Am distalen Teil des Gehäuses ist ein Paar von axial beabstandeten Stützwänden vorgesehen, wenn die Gehäuseteile 131, 132 aneinander in entsprechender Weise zusammengepaßt sind. Jede Stützwand wird. gemeinsam von einem Paar von Stützwandteilen gebildet, die ein am meisten distal gelegenes Paar 248, 248'und ein davon proximal positioniertes Paar 250, 250' einschließen. Die Stützwände, die durch die Teile 248, 248'und 250, 250' gebildet werden, lagern drehbar das langgestreckte Teil 150 der vorliegenden chirurgischen Vorrichtung. In einer besonders bevorzugten Form wird eine solche drehbare Lagerung dadurch geschaffen, daß man den Drehknopf 216 zwecks drehbarer Lagerung in den Stütz wänden drehbar positioniert. In einer besonders bevorzugten Form definiert der Drehknopf eine Ringnut 251 (siehe 6), in welcher die distal am weitesten gelegenen Stützwandteile 248, 248' aufgenommen werden. Diese bevorzugte Konfiguration dient dazu, das langgestreckte Teil 150 in funktioneller Verbindung mit dem Gehäuse 130 durch die Art und Weise, in der die Stützwandteile 248, 248' in der Nut 251 positioniert und festgehalten werden, (und durch die Verbindung des, Drehknopfes 216 zu 'der äußeren Rohrhülse 160, zu dem inneren röhrenförmigen Betätigungselement 170 und zu dem Wellenleiter 180 durch das Vorhandensein der Verbindungsstifte 212) zurückzuhalten.
Wie bereits oben diskutiert wurde, gehen die gegenwärtigen Überlegungen dahin, daß die vorliegende Klemmkoagulatorvorrichtung 120 nach der Benutzung an nur einem Patienten entsorgt wird, und daß deshalb vorgesehen ist, die Vorrichtung so zu konfigurieren, daß sie die zugehörige Ultraschall-Antriebseinheit 50 lösbar aufnimmt. Um die Ausrichtung der Ultraschall-Antriebseinheit beim Einfügen in das Gehäuse 130 und die folgende drehbare Lagerung der Antriebseinheit in bezug auf das Gehäuse zu unterstützen, definieren die Gehäuseteile 131, 132 gemeinsam eine Vielzahl von axial beabstandeten Stützelementen, welche die Antriebseinheit 50 in die richtige Position im Gehäuse führen und die Antriebseinheit darin drehbar lagern.
Die Stützelemente für die Ultraschall-Antriebseinheit umfassen ein äußerstes distales Stützelement, das vorzugsweise eine wandähnliche Konfiguration aufweist, die gemeinsam durch die Stützelementeteile 252, 252' gebildet wird, die jeweils in den Gehäuseteilen 131, 132 vorgesehen sind. Die Ultraschall-Antriebseinheit wird weiterhin durch ein Paar von axial beabstandeten Stützelementen getragen, die gemeinsam durch ein Paar von Teilen 254, 254' und ein Paar von Teilen 256, 256' gebildet werden, wobei jedes Paar eine im wesentlichen rippenähnliche Konfiguration aufweist, die jeweils an den Gehäuseteilen 131, 132 vorgesehen ist. Die Stützelemente 252, 252' definieren eine Öffnung, durch die der äußerste distale Teil der Ultraschall-Antriebseinheit 50 sich erstreckt zur funktionellen Verbindung mit dem Wellenleiter 180 zum Zwecke der Ultraschallübertragung. Es wird besonders bevorzugt, daß die Stützelementeteile 252, 252' mit abgeschrägten Einführungsflächen 258, 258' versehen sind, um die Bewegung der Ultraschall-Antriebseinheit 50, wenn diese in das Gehäuse 130 eingeführt und von diesem aufgenommen wird, zu führen.
Die oben erwähnten Stützelementeteile 254, 254' sind proximal zu den Stützelementeteilen 252, 252' positioniert. Das Stützelement, das durch die Teile 254, 254' gebildet wird, ist vorzugsweise so ausgebildet, daß es das äußere Gehäuse der Ultraschall-Antriebseinheit 50 drehbar lagert und es ist wie das Stützelement, das durch die Teile 252, 252' gebildet wird, vorzugsweise mit abgeschrägten Einführungsflächen 260, 260' versehen, um die Bewegung der Antriebseinheit, wenn diese in dem Gehäuse der Vorrichtung' aufgenommen wird, zu führen.
Ein am weitesten proximal gelegenes Stützelement, das durch die Teile 256, 256' gebildet wird, ist vorzugsweise in proximal beabstandeter Beziehung von dem Stützelement, das durch die Teile 254, 254' gebildet wird, vorgesehen. Um das geführte Positionieren der Ultraschall-Antrtebseinheit in dem Gehäuse zu erleichtern, erstreckt sich eine Vielzahl von Führungsrippen 252, 262' proximal von den am weitesten proximal gelegenen Stützelementeteilen 256, 256'. Es wird bevorzugt, daß die proximalen Enden der Führungsrippen 262, 262' mit Schrägen versehen sind, um das Ausrichten der Ultraschall-Antriebseinheit 50 zu erleichtern. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist auf jedem der Gehäuseteile 131, 131' ein Paar von Führungsrippen 262, 262' vorgesehen, die sich proximal von den jeweiligen Stützelementen 256, 256' erstrecken. Besonders wird bevorzugt, daß die sich gegenüberliegenden Flächen jedes Paares von Führungsrippen (d. h. der zwei Rippen 262 und der zwei Rippen 262') parallel zueinander sein sollen, um auf diese Weise eine ökonomische Fertigung der Gehäuseteile zu erleichtern.
Das Vorsehen der Führungsrippen 262, 262' ebenso wie der abgeschrägten Einführungsflächen 258, 258' und 260, 260' wird besonders deshalb bevorzugt, damit die Ultraschall-Antrtebseinheit 50 so ausgestaltet werden kann, daß sie Außengewinde aufweist (derart, wie in 9 dargestellt), welche den Einsatz in anderen Anwendungen durch Schraubverbindung an zugehörtge Komponenten erleichtert. Das Vorsehen von verschiedenen Führungsmerkmalen an der vorliegenden Vorrichtung erleichtert ein effizientes und bequemes Positionieren der Ultraschall-Antriebseinheit bei gleichzeitigem wünschenswertem Vermeiden möglicher Beschädigungen an den daran befindlichen Gewinden.
Damit ist die vorliegende chirurgische Klemmkoagulatorvorrichtung für einen hocheffizienten und vielseitigen Einsatz eingerichtet, wobei die Konstruktion ausreichend unkompliziert und wirtschaftlich in der Konfiguration ist, damit ein Einsatz an nur einem Patienten möglich wird. Die Komponenten der Vorrichtung können aus Material gefertigt werden, das für chirurgische Anwendungen geeignet ist. Durch den Rastmechanismus, der durch das Zusammenwirken von Antriebsbund 200 und Antriebsgabel 220 gegeben ist, kann ein selektives winkliges Positionieren des langgestreckten Teiles 150 der Vorrichtung und der zugehörigen Ultraschall-Antriebseinheit 50 in bezug auf das Gehäuse 130 der Vorrichtung ohne weiteres erzielt werden. Die scherenartige Arbeitsweise, die durch den schwenkbaren Betätigungshebel 222 und dem mit diesem zusammenwirkenden Griffteil 224 bewirkt wird, er möglicht eine bequeme und effiziente Handhabung und Positionierung der Vorrichtung und der Arbeitsweise des Klemm-Mechanismus am distalen Ende der Vorrichtung, wodurch Gewebe wirkungsvoll gegen den End-Manipulator 180' gepreßt wird. Der Rastmechanismus setzt dem Drehen der Ultraschall-Antriebseinheit und der zugehörigen Kabeleinheit in bezug auf das Gehäuse 130 einen Widerstand entgegen, wobei der Widerstand gegen das Drehen ohne weiteres und bequem durch Beaufschlagen mit einem ausreichenden Drehmoment über den Drehknopf 216 überwunden werden kann.
Aus dem Vorgenannten wird ersichtlich, daß zahlreiche Modifikationen und Veränderungen erzielt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Ansprüche abzuweichen. Es ist selbstverständlich, daß eine Einschränkung in bezug auf die hier dargestellte spezifische Ausführungsform nicht beabsichtigt ist, noch sollte eine solche daraus abgeleitet werden. Die Offenbarung beabsichtigt, durch die beigefügten Ansprüche, alle derartigen Modifikationen, wie sie im Umfang der Ansprüche liegen, zu erfassen.

Claims

Chirurgisches Ultraschall-Klemmgerät umfassend: ein Gehäuse (130) und einen langgestreckten Teil (150), dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Teil (150) drehbar mit dem Gehäuse (130) verbunden ist und eine äußere Rohrhülse (160), ein Betätigungselement (170), das darin linear bewegbar ist, um einen Klemm-Mechanismus zu schwenken sowie einen Ultraschall-Wellenleiter (180) mit einem End-Manipulator (180') aufweist, welcher sich in distaler Richtung aus der äußeren Rohrhülse heraus erstreckt, aufweist; wobei das Gehäuse (130) aus einem Paar zusamenpassender Gehäusehälften (131, 132) besteht und dasselbe eine Vielzahl im axialen Abstand voneinander angeordneter Stützelemente (252, 252', 254, 254', 256, 256') aufweist, um eine angefügte, drehbar im Gehäuse (130) positionierte Ultraschall-Antriebseinheit (50) drehbar zu halten.
Chirurgisches Ultraschall-Klemmgerät nach Anspruch 1, bei welchem das Gehäuse ferner ein Paar im axialen Abstand voneinander angeordnete Stützwände (248, 248', 250, 250') aufweist, um den langgestreckten Teil (150) drehtbar zu halten.
Chirurgisches Ultraschall-Klemmgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, welches weiterhin umfaßt: einen Klemm-Mechanismus mit einem Klemm-Arm (190), der am distalen Ende der äußeren Rohrhülse (160) schwenkbar gelagert ist, um eine Schwenkbewegung in bezug auf den End-Manipulator (180') auszuführen und Gewebe zwischen dem Klemm-Arm (190) und dem End-Manipulator (180') einzuklemmen sowie einen Auslösehebel (222), der schwenkbar im Gehäuse (130) gelagert und funktionell mit dem Klemm-Arm (190) verbunden ist, um dessen Schwenkbewegung zu bewirken.
Chirurgisches Ultraschall-Klemmgerät nach einem der bisherigen Ansprüche, welches weiterhin umfaßt: einen Führungseinrichtung im Gehäuse (130), um die Ultraschall-Antriebseinheit (50) zu führen, wenn diese im Gehäuse (130) aufgenommen wird.
Chirurgisches Ultraschall-Klemmgerät nach Anspruch 5, bei welchem die Führungseinrichtung aus einer abgeschrägten Einführungsfläche (258, 258') auf mindestens einem der Stützelemente (252, 252', 254, 254', 256, 256') des Gehäuses (130) besteht.
Chirurgisches Ultraschall-Klemmgerät nach Anspruch 4, bei welchem die Führungseinrichtung mindestens eine Führungsrippe (262, 262') umfaßt, die sich vom am weitesten proximal gelegenen der Stützelemente (256, 256') aus in proximaler Richtung erstreckt.
Chirurgisches Ultraschall-Klemmgerät nach Anspruch 6, bei welchem die einander zugewandten Flächen eines jeden Paares der Führungsrippen parallel zueinander verlaufen.
Chirurgisches Ultraschall-Klemmgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, welches aufweist: einen Drehknopf (216), der mit dem langgestreckten Teil (150) verbunden ist und sich mit diesem zusamnmen dreht, wobei dieser Drehknopf (216) von dem Paar Führungswände (248, 248', 250, 250') gehalten wird, um auch den langgestreckten Teil (150) drehbar zu lagern und der Drehknopf (216) eine umlaufende Vertiefung (251) begrenzt, in welcher die am meisten distal gelegene der Stützwände (248, 248') aufgenommen wird.
Chirurgisches Ultraschall-Klemmgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei welchem jede der Stützwände (248, 248', 250, 250') jeweils gemeinsam von einem Paar Stützwandteilen gebildet wird, welche auf dem Paar der Gehäusehälften (131, 132) vorgesehen sind, und auch jedes der Stützelemente (252, 252', 254, 254', 256, 256') gemeinsam von einem Paar Stützelementeteilen gebildet wird, welche jeweils auf den Gehäusehälften (131, 132) vorgesehen sind.