DE10021529A1 - Von Hand betätigbarer Ultraschallzertrümmerer zum Zerkleinern oder Entfernen von menschlichem oder tierischem Gewebe - Google Patents
Von Hand betätigbarer Ultraschallzertrümmerer zum Zerkleinern oder Entfernen von menschlichem oder tierischem GewebeInfo
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Abstract
Es wird ein von Hand betätigbarer Ultraschallzertrümmerer zum Entfernen von menschlichem oder tierischem Gewebe angegeben, der eine Sonotrode zum Übertragen von Schallwellen an ihrem distalen Ende an das Gewebe, einem an die Sonotrode ankoppelbaren Ultraschallwandler und einem längs der Sonotrode verlaufenden Kanal zum Spülen und/oder Absaugen von zertrümmertem oder abgetragenem Gewebe enthält. Um einen möglichst wirksamen Eintrag der Ultraschallwellen in das zu behandelnde Gewebe zu verwirklichen, ist das distale Ende der Sonotrode als Vollfläche ausgebildet, außerhalb welcher der Spül- oder Absaugkanal verläuft.
Description
Die Erfindung betrifft einen von Hand betätigbaren Ultraschallzertrümmerer zum
Erzeugen von kleinen Kanälen in Muskelgewebe, bei denen sowohl über den
Leistungsultraschall Druckamplituden/Stosswellen ins umgebende Gewebe
eingebracht, als auch simultan ein definiert thermischer Eintrag ins umliegende
Gewebe eingebracht werden kann. Ferner dient die Erfindung zum Zerkleinern oder
Entfernen von menschlichem oder tierischem Gewebe, mit einer Sonotrode zum
Übertragen von Ultraschallwellen und von lokal begrenzter Hochfrequenzspannung
an ihrem distalen Ende an das Gewebe, einem an das proximale Ende der Sonotrode
ankoppelbaren Ultraschallwandler und einem längs der Sonotrode verlaufenden
Kanal zum Spülen und/oder Absaugen von zertrümmertem und/oder abgetragenem
Gewebe und/oder ferner zur Übertragung einer hochfrequenten Wechselspannung
in bipolarer Technik. Angeregt wird der Ultraschallwandler über einen externen
Ultraschallgenerator, die Sonotrode mit ihrer in umittelbarer Nähe befindlichen
Rückleitelektrode ferner mit HF-Spannung über eine externe Hochfrequenz
spannungsquelle versorgt. Die Sonotrode dient hier zur simultanen Übertragung von
Leistungsultrachall und Hochfrequenzspannung.
Ultraschallwellen hoher Leistung werden bekanntermaßen zum Zertrümmern
und/oder Abtragen von Tumorgewebe eingesetzt. Die zu zerstörenden
Tumorzellen platzen aufgrund der hohen Druckamplituden und Kavitations
erscheinungen der eingesetzten Ultraschallwellen hoher Leistungsdichte. Ein
herkömmlicher, von Hand betätigbarer Ultaschallzertrümmerer enthält einen
Ultraschallwandler, in der Regel einen Piezo-Verbundwandler, der mittelbar oder
unmittelbar an eine Sonotrode angekoppelt ist. Die Sonotrode dient dazu, die
über ihre aktive Fläche von dem Ultraschallwandler erzeugten Ultraschallwellen
an das abzutragende Gewebe in Form von Longitudinalwellen zu übertragen.
Vorzugsweise wird bei den bekannten Geräten noch ein mechanischer
Amplitudentransformator zwischen dem Ultraschallwandler und der Sonotrode
geschaltet, der dafür sorgt, dass die an die Sonotrode übertragenen Ultraschall
wellen eine geeignete Amplitude zum Zertrümmern und Abtragen der Tumorzel
len aufweisen. Der Ultraschallwandler, der Amplitudentransformator und die
Sonotrode befinden sich bei den bekannten Geräten in einem länglichen, griff
artigen Gehäuse, wobei das distale Ende der Sonotrode aus einer distalen
Öffnung des Gehäuses hervorragt, an dem das Gerät von Hand gehalten und
geführt werden kann.
Bekannt ist aus der industriellen Anwendung von Leistungsultraschall ist das
Ultraschallbohren von Werkstoffen. Durch die hohen mechanischen Abtrags
kräfte beim Leistungsultraschall, lassen sich bei geeigneten Sonotrodengeome
trien in harten und weichen Materialien ohne wesentlichen Kraftaufwand Löcher
oder Kanäle in verschiedensten Materialien erzeugen.
Unter dem Schlagwort "Trans-Myokardiale Laser-Revaskularisierung" werden
derzeit überwiegend gepulste Lasersysteme eingesetzt, wobei insbesondere
derzeit Geräte der Firmen PLC/USA, CARDIO GENESIS/USA und United State
Surgical Coporation/USA zum Einsatz kommen. Mit diesen gepulsten Lasersyste
men gelingt unter Ausnutzung des Mechanismus der sogenannten Photoablation
das Anlegen von transmyokardialen Kanälen und systembedingt entstehen
hierbei thermisch beeinflußte Randzonen und durch den Prozeß der Photoablation
auch Stoßwellen. Allerdings lassen sich die Größe der thermisch beeinflußten
Randzone und die Amplituden und Tiefenwirkung der Stoßwellen nicht getrennt
voneinander regeln und optimieren. Außerdem sind diese Systeme extrem teuer.
Überraschenderweise konnte festgestellt werden, daß die bisher beim Einsatz
dieser hochenergetischen Lasersysteme erzielten Erfolge, sich im wesentlichen
auf zwei laserinduzierte Effekte zurückführen lassen:
Die Erzeugung intramuskulärer Stoßwellen durch den Prozeß der Photoablation
einer schnellen lokalen thermischen Explosion zur Verdampfung des Gewebes
in der Zielregion sowie durch die um Grundsatz bei dieser Art der Laseranwen
dung (gemeint ist der Prozeß der Photoablation) letzlich unvermeidbare
thermische Schädigung der Randzonen, die je nach benutzten Einstellparametern
der o. g. Laser von der Karbonisierung (d. h. Verkohlung) über Koagulation zur
extremen Hyperthermie reicht. Auch für Experten auf diesem Gebiet völlig
überraschend konnte nun gezeigt werden, daß die bisher berichteten akuten
Erfolge dieses Verfahrens im wesentlichen auf sekundäre Effekte der ent
stehenden Stoßwellen und damit verbundenen Druckamplituden zurückzuführen
sind und daß die Langzeiterfolge im wesentlichen auf die Ausbildung der
thermisch beeinflußten Randzone der angelegten Kanäle zurückzuführen ist. Bei
den nach dem Stand der Technik eingesetzten Systemen ist es a priori völlig
unmöglich, die Wirkungsweise der Stoßwellen, d. h. die entstehende Druckam
plitude und Druckstoßdauer sowie die damit verbundene Tiefenwirkung getrennt
von denen bei Durchführung des Verfahrens auftretenden thermischen
Randschädigungen zu optimieren. Ebenso ist es völlig unmöglich, die erkennbar
vorteilhafte Ausbildung einer thermischen Randzone getrennt von den Stoßwel
len zur Erzielung und Optimierung der berichteten Langzeiterfolge weiter zu
optimieren.
Bei der allgemeinen Zertrümmerung von Gewebe lässt es sich trotz der
Selektivität des Ultraschalls nicht verhindern, dass auch kleinere Gefäße
zertrümmert werden. Die Folge sind Blutungen, die sich mit dem Ultraschall
instrument nicht stillen lassen, da es sich bei der Ultraschallzertrümmerung um
einen athermischen Prozess handelt. Die Lösung dieses Problems wird bei
einigen bekannten Geräten dadurch erreicht, dass eine bevorzugt aus Titan
ausgebildete Hohlsonotrode mit einem hochfrequenten Wechselstrom (HF-Strom)
gespeist wird. Die an dem distalen Ende des Gerätes in dem Gewebe erzeugten
elektromagnetischen Hochfrequenzfelder koagulieren durch eine entsprechende
Wärmeentwicklung das umliegende Gewebe, wodurch schließlich eine Blutung
gestillt werden kann.
Bei dieser bekannten Erzeugung eines elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes
wird die Sonotrode als eine Elektrode geschaltet, die Gegenelektrode wird von
außen auf den menschlichen Körper - im Bereich der Behandlungszone -
aufgesetzt. Es handelt sich dabei um eine sogenannte monopolare Geräteanord
nung, bei welcher der Strom durch einen Großteil des Körpers bis zu der
Gegenelektrode fliesst, die in der Regel an einer der Extremitäten angebracht ist.
Aus dem Patent US 5,312,329 ist ein Gerät der eingangs genannten Art
bekannt, bei dem ein rohrförmiger Hohlkanal entlang der Längsachse der
Sonotrode vorgesehen ist. Die Mündung des Kanals wird von der aktiven Fläche
der Sonotrode umgeben. Der Kanal führt in das Innere des Gehäuses und ist von
den übrigen im Gehäuse befindlichen elektronischen und mechanischen Kom
ponenten isoliert. Eine Vakuumpumpe kann an den Kanal angeschlossen werden,
um Gewebefragmente oder Körperflüssigkeit oder den bei der Koagulation
erzeugten Rauch durch ein in dem Hohlraum erzeugtes Vakuum aus dem Körper
abzusaugen. Der Kanal wird ebenso dazu genutzt, eine Flüssigkeit zu dem
Behandlungsgebiet der Sonotrode zuzuführen, um die Zellfragmente zu
verflüssigen und daraufhin abzusaugen. Zu diesem Zweck lässt sich der Kanal
mit einen Flüssigkeitsbehälter verbinden, der die Spülflüssigkeit bereitstellt.
Die aus der US 5 312 329 bekannte Anordnung von Sonotrode und Kanal hat
zur Folge, dass die aktive Fläche der Sonotrode, d. h. die Stirnfläche der
Sonotrode an ihrem distalen Ende, die für die Übertragung der Ultraschallwellen
an das Gewebe sorgt, relativ klein ist, aber durch den internen Spülkanal der
Außendurchmesser dennoch relativ gross ist. Weil die Abtragrate einer Sono
trode bei konstanter Frequenz und konstanter Amplitude in etwa proportional zu
deren aktiven Fläche ist, bewirkt die Kanalmündung in der aktiven Fläche der
Sonotrode eine Verringerung der aktiven Fläche und damit der Abtragrate. Dieser
Verringerung wird dadurch abgeholfen, dass der Außendurchmesser der aktiven
Ringfläche vergrößert wird. Dadurch wird bei diesem bekannten Gerät jedoch die
Sicht auf das abzutragende Gewebe eingeschränkt, und das Einsatzgebiet des
Ultraschallzertrümmerers wird dadurch auf relativ großflächige Strukturen einge
schränkt. Da im Haupteinsatzgebiet der Ultraschallzertrümmerer der Neurochir
urgie jedoch immer kleinere, miniaturisierte Instrumente gefordert werden, um
ein präzises Operieren zu ermöglichen, ist dieses bekannte Instrument nicht zu
friedenstellend. Da der Durchmesser der Sonotroden bekannter Geräte aus den
genannten Gründen bei einigen Millimetern liegt, sind die Sonotroden dieser be
kannten Geräte auch starr und lassen sich nicht mehr flexibel einsetzen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen von Hand
betätigbaren Ultraschallzertrümmerer der eingangs genannten Art bereitzustellen,
der eine hohe Abtragrate bei einer aktiven Sonotrodenfläche mit kleinem
Außendurchmesser erreicht, und der dabei auch eine effektive Spülung und/oder
Absaugung von Zellfragmenten ermöglicht sowie die Möglichkeit eröffnet über
einen lokalen hochfrequenten Stromfluss Blutungen thermisch zu stillen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen von Hand betätigbaren
Ultraschallzertrümmerer der eingangs genannten Art bereitzustellen, der ein
effizientes Ultraschallbohren von kleinen Kanälen in Muskelgewebe bei
gleichzeitigem Eintrag von thermischer Energie in die Randzonen des Kanals
mittels eines hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes ermöglicht,
wobei der hochfrequente Stromfluss über eine bipolare Elektrodenanordnung in
der Nähe der Sonotrode realisiert wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen von Hand betätigbaren
Ultraschallzertrümmerer zum Entfernen von menschlichem oder tierischem
Gewebe gelöst, der eine Sonotrode - vorzugsweise in unterschiedlicher Länge -
zum Übertragen von Ultraschallwellen an ihrem distalen Ende an das Gewebe,
einen an das proximale Ende der Sonotrode ankoppelbaren Ultraschallwandler
mit Amplitudentransformator, und einen längs der Sonotrode verlaufenden ersten
Kanal zum Spülen und/oder Absaugen von zertrümmertem und/oder abgetrage
nem Gewebe enthält, und dadurch gekennzeichnet ist, dass das distale Ende der
Sonotrode eine Vollfläche zum Übertragen der Ultraschallwellen an das Gewebe
aufweist, und dass der Kanal außerhalb der Sontrode verläuft. Unter einer
Vollfläche ist hier eine einfach zusammenhängende Fläche zu verstehen, d. h.
eine Fläche, deren äußere Umrandung keine Aussparungen bzw. Löcher
einschließt.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass die aktive Fläche der
Sonotrode, welche die Abtragrate beeinflusst, gleich der Vollfläche ist, dass also
die Größe der von ihrer Außenkontur definierten aktiven Fläche nicht durch
Hohlkanäle oder Bohrungen reduziert ist. Ferner kann durch den außerhalb der
Sonotrode verlaufenden ersten Kanal das zertrümmerte Gewebe gespült
und/oder abgesaugt werden, die Spül- und/oder Absaugfunktion ist also durch
den außenliegenden ersten Kanal, und gegebenenfalls auch noch durch einen
zweiten Kanal verwirklicht. Ferner können durch diesen Kanal/diese Kanäle auch
Medikamente oder andere Substanzen an das Gewebe oder in den Gewebekanal
eingebracht werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird dadurch erzielt,
dass die Vollfläche am distalen Ende der Sonotrode mit einer ebenen distalen
Stirnfläche der Sonotrode zusammenfällt. Die distale Stirnfläche ist der Bereich,
der bei der Applikation des Ultraschallzertrümmerers auf das Behandlungsgebiet
aufgesetzt wird, und die Ultraschallwellen in das abzutragende oder zu bohrende
Gewebe einleitet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besitzt die
Sonotrode einen uniformen Vollquerschnitt und ist als länglicher Stab ausgebil
det. Als Material für die Sonotrode wird besonders bevorzugt Titan eingesetzt,
es eignen sich jedoch auch andere körperverträgliche Materialien. Ein uniformer
Querschnitt der Sonotrode ist vorteilhaft, da er sich besonders einfach herstellen
lässt. Aufgrund eines oder mehrerer außen liegender Kanäle kann der Durch
messer der Sonotrode besonders klein gewählt werden, er liegt beispielsweise
im Bereich von 0,3 bis 2 Millimetern. Aufgrund der geringen Größe des
Sonotrodendurchmessers ist es auch möglich, die Sonotrode flexibel, biegsam
zu gestalten, wodurch die Erreichbarkeit der gewünschten Behandlungsorte
verbessert ist und das System auch über flexible Endoskope oder Katheter
einsetzbar ist.
Die Sonotrode wird gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem ersten Rohr
angeordnet, dessen lichter Querschnitt größer als der Querschnitt der Sonotrode
ist, so dass der Kanal zwischen dem ersten Rohr und der Sonotrode einen vor
gegebenen Kanalquerschnitt besitzt. Die vorstehende Anordnung von Sonotrode
und erstem Kanal ermöglicht einen kompakten Aufbau des distalen Endes des
Ultraschallzertrümmerers. Die Kanalmündung umfasst die Sonotrode, weshalb
zertrümmertes Gewebe in der Umgebung der Sonotrode effektiv abgesaugt
werden kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Sonotrode zentral in dem ersten
Rohr angeordnet. Die hat den Vorteil, dass der Bereich um das distale Ende der
Sonotrode gleichförmig abgesaugt wird.
Die Sonotrode ragt bevorzugt aus der distalen Mündung des ersten Kanals axial
hervor. Dies ist vorteilhaft, weil die Sicht auf die aktive Fläche der Sonotrode
durch die vorliegenden Anordnung erleichtert wird und die Vorteile der Erfindung,
maximal aktive Fläche bei kleinstmöglichem Durchmesser der Sonotrode voll zur
Wirkung kommt. Durch den Unterdruck der Absaugung kann das zertrümmerte
Gewebe dennoch effizient mit dem zurückgesetzten Absaugrohr entfernt
werden.
Die Sonotrode und das erste Rohr sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung axial relativ zueinander verschiebbar, um den Abstand zwischen der
Ultraschallwellen übertragenden Stirnfläche der Sonotrode und der Rohrmündung
einzustellen.
Der Ultraschallwandler wird bevorzugt über einen Amplitudentransformator an
die Sonotrode angekoppelt. Der Amplitudentransformator sorgt dafür, dass die
an die Sonotrode übertragenen Ultraschallwellen eine ausreichend große Am
plitude erhalten, die geeignet ist, die zu entfernenden Zellen zu zertrümmern. Die
Ultraschallamplitude kann über den von außen angeschlossenen Wechsel
stromgenerator, der den Ultraschallwandler erregt, vorteilhafterweise den
jeweils vorliegenden Bedingungen geeignet angepasst werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird ein proximaler Abschnitt der
Sonotrode, der Amplitudentransformator und der Ultraschallwandler in einem
stabförmigen Gehäuse untergebracht, aus dem ein distaler Abschnitt der
Sonotrode herausragt, und der Kanal wird durch das Gehäuse hindurchgeführt.
Das gemeinsame Gehäuse besitzt Anschlüsse für die elektrische Stromver
sorgung, für die Sauganschlüsse und/oder Spülanschlüsse zu den entsprechen
den Pumpen. Das Gehäuse ist handgerecht geformt, so dass sich das Gerät
leicht von Hand führen und einsetzen lässt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die
Sonotrode im Bereich des distalen Endes eine erste Elektrodenoberfläche und das
die Sonotrode umgebende Rohr weist eine zweite Elektrodenoberfläche auf.
Dabei kann die Sonotrode selbst oder das umgebende Absaugrohr als Sonotrode
ausgebildet sein. Die erste und bevorzugt auch die zweite Elektrodenoberfläche
sind an eine äußere elektrische HF-Spannungsquelle anschließbar. Der Einsatz
nur einer HF-Elektrode im Körper eines Patienten und einer auf die Haut des
Patienten aufgesetzten Gegenelektrode (sog. monopolare Behandlungstechnik)
hat zur Folge, dass der in dem Körper fließende Strom in einem nicht genau
eingegrenzten Areal abfließt und daher zu einer unkontrollierten und schädigen
den Beeinflussung von körpereigenen Nervenzellen führt. Gerade bei Behandlung
im Kopfbereich eines Patienten ist dies höchst gefährlich. Erfindungsgemäß
bilden daher die erste und zweite Elektrodenoberfläche gemäß dieser Ausfüh
rungsform eine bipolare Elektrodenanordnung, welche bewirkt, dass über die
Elektrodenoberflächen erzeugten Feldlinien vorzugsweise von der ersten
Elektrodenoberfläche zu der zweiten Elektrodenoberfläche verlaufen. Die vor
liegende bipolare Elektrodenanordnung sorgt also dafür, dass aufgrund des
definierten Feldlinienverlaufs ein lokal genau eingegrenzter Gewebebereich in der
Umgebung der ersten und zweiten Elektrodenoberflächen koaguliert wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die
Sonotrode und/oder das Kanalrohr aus einem elektrischen Leiter, der an die HF-
Spannungsquelle anschließbar ist. Die Oberfläche der Sonotrode und/oder des
Rohrs bildet demnach die erste und/oder zweite Elektrodenoberfläche. Dieser
Ausführungsform ermöglicht einen unkomplizierten Aufbau des Ulstraschallzer
trümmerers, da die HF-Spannungsquelle direkt an das Rohr und die Sonotrode
angeschlossen werden können. Es müssen zudem keine zusätzlichen Elektroden
oberflächen bereitgestellt werden.
Alternativ ist die Sonotrode aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet,
das mindestens abschnittweise mit einer dielektrischen Isolatorschicht
beschichtet ist. Das erste Rohr besteht bei dieser Ausführungsform aus einem
leitenden Material, welches auf seiner Innenfläche eine dielektrische Isolator
schicht aufweisen kann, die besonders dann notwendig ist, wenn die Sonotrode
keine solche Isolatorschicht trägt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht jede Sonotrode aus
einem elektrischen Isolator und die erste Elektrodenoberfläche ist eine Metall
beschichtung auf der Sonotrode. Analog dazu wird gemäß einer weiteren Ausge
staltung das Rohr aus einem elektrischen Isolator ausgebildet und die zweite
Elektrodenfläche ist eine Metallbeschichtung auf dem Rohr. Vorteilhaft ist dabei,
dass es möglich wird, durch die Größe und Form der Elektrodenoberflächen, das
Koagulationsgebiet dem Einsatzgebiet des Ultraschallzertrümmerers ent
sprechend zu gestalten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
außerhalb der Sonotrode ein zweiter Kanal vorgesehen, der ebenfalls längs der
Sonotrode verläuft. Der erste Kanal und/oder der zweite Kanal lassen sich an
einem vorgegebenen Ort am Umfang der Sonotrode anordnen, sie verlaufen
parallel zur Sonotrode und anschließend durch das Gehäuse des Ultraschallzer
trümmerers hindurch und lassen sich an äußere Pumpen (nicht dargestellt)
anschließen, welche einen der Kanäle als Absaugkanal, den anderen als
Spülkanal betreiben. Zur Verwirklichung des zweiten Kanals lässt sich auch an
das erste Rohr konzentrisch ein zweites Rohr anordnen, welches den zweiten
Kanal mit Ringquerschnitt bildet, der das erste Rohr umgibt. Das zweite Rohr
endet bevorzugt eine vorgegebene Länge vor dem distalen Ende des ersten
Rohres.
Zur Erzeugung von feinen Kanälen in Muskelgewebe zur transmyokardialen
Revaskularisation (TMR) des Herzens, kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung
das Außenrohr, welches hier etwas flächiger oder balliger am distalen Ende
ausgeführt ist, auf das Muskelgewebe aufgesetzt werden. Dieses die Sonotrode
umgebende Instrumententeil kann sowohl rohrförmig ausgebildet die Sonotrode
ganz umschliessen, oder aber auch zur Längsachse der Sonotrode schalenförmig
ausgelegt, also offen sein. Durch ein definiertes Vorschieben der innenliegenden
Sonotrode über einen Betätigungsmechansimus am Handstück und Aktivierung
sowohl des Ultraschall- als auch des HF-Generators, können durch die von einem
lokalen, hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld HF-unterstützte
Sonotrode feine Känale ins Muskelgewebe gebohrt werden. Durch den
Ultraschall und das HF-Feld wird eine Druckamplitude als auch ein thermischer
Eintrag in dem sich bildenen Kanal in dem Muskelgewebe erzeugt und damit eine
Neubildung von Gefässen initiiert.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darstellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Ultraschallzertrümmerer gemäß einem ersten Ausführungs
beispiel; und
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Sonotrode, des Saugkanals und
des Spülkanals eines Ultraschallzertrümmerers gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des distalen Endes der Sonotrode
gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines von Hand betätigbaren
Ultraschallzertrümmerers 1. Dargestellt ist ein im wesentlichen zylindrisches
Gehäuse 14 mit einem kegelförmigen distalen Abschnitt 16. Die Gehäusewand
18 ist transparent dargestellt, so dass der Innenraum 20 des Gehäuses 14
sichtbar ist. Zur Längsachse 15 des Gehäuses 14 ist ein Ultraschallwandler 6
und ein Amplitudentransformator 12 angeordnet. Der distale Bereich des
Amplitudentransformators 12 ist mit der Sonotrode 2 verbunden. Der Ultraschall
wandler 6 befindet sich zwischen dem Amplitudentransformator 12 und dem
proximalen Ende 22 des Gehäuses 14. Der Ultraschallwandler 6 ist an den
Amplitudentransformator 12 angekoppelt und an dem Gehäuse 14 befestigt. Ein
von außen an das Gerät anschließbarer elektrischer Wechselstromgenerator
(nicht dargestellt) versorgt den Ultraschallwandler 6 mit der erforderlichen
elektrischen Wechselspannung und Leistung, um den Ultraschallwandler 6 so
anzuregen, dass dieser Ultraschallwellen abgibt. Von außen sind an das Gerät
ferner noch Saug- und Spülpumpen (nicht dargestellt) sowie gegebenenfalls
weitere elektrische Versorgungsquellen für Zusatzfunktionen anschließbar.
Der kegelförmige Abschnitt 16 des Gehäuses 14 geht distal in ein Rohr 10 über,
dessen Längsachse mit der Längsachse 15 des Gehäuses 14 zusammenfällt. Aus
der distalen Öffnung des Rohrs 10 ragt die Sonotrode 2 hervor. Die zylin
derförmige Sonotrode 2 ist in dem lichten Querschnitt des Rohrs 10 zentral
angeordnet. Die Stirnfläche 4 der Sonotrode 2 besitzt eine kreisförmige
Umfangskontur; die Sonotrode 2 besitzt die Form eines schlanken Kreiszylinders,
dessen Längsachse mit der Längsachse 15 des Gehäuses 14 fluchtet. Alternativ
kann die Längsachse der Sonotrode 2 auch gegen die Längsachse 15 des
Gehäuses 14 einen vorgegebenen Winkel einschließen. Der Vollquerschnitt des
Kreiszylinders bildet am distalen Ende die aktive Fläche der Sonotrode 2. Die
Sonotrode 2 besitzt bevorzugt eine Länge, die ein Vielfaches der halben
Wellenlänge (λ/2) der angeregten Ultraschallwellen beträgt, um einen hohen
Ultraschall-Leistungseintrag in das Gewebe zu ermöglichen. Die Sonotrode 2
besitzt einen geringen Querschnitt und ist bevorzugt aus biegbarem Material
hergestellt. Das Rohr 10, welches die Sonotrode mit Abstand umgibt und einen
Kanal 8 um die Elektrode herum bildet, ist am distalen Ende gegenüber der
Sonotrode 2 verkürzt, so dass die distale Spitze des Gerätes, an dem der
Gewebeabtrag erfolgt, nur von der Sonotrode gebildet ist.
Der Zwischenraum zwischen der Sonotrode 2 und dem Rohr 10 bildet den
distalen Bereich eines Kanals 8, der durch das Gehäuse 14 verläuft. Der Kanal
8 wird zum Absaugen von abgetragenem oder zerstörtem Gewebe an eine
Vakuumpumpe (nicht gezeigt) angeschlossen. Der Kanal 8 kann sowohl zum
Absaugen als auch zum Spülen von Gewebe im Behandlungsgebiet eingesetzt
werden. Der Kanal 8 kann zudem auch abwechselnd zum Spülen und Absaugen
betrieben werden.
Die Sonotrode 2 besteht aus einem Vollmaterial, das zur Übertragung von Ul
traschallwellen geeignet ist. Der ringförmige Hohlraum zwischen der Sonotrode
2 und dem Rohr 10 bildet die Mündung des Kanals 8. Die Sonotrode 2 lässt sich
entlang ihrer Längsachse verschieben und ragt dann mehr oder weniger aus der
Mündung des Kanals 8 hervor. Alternativ ist die Sonotrode unverschiebbar, ver
schiebbar ausgebildet ist dann das Rohr 10, um die Kanalmündung den Bedürfnissen
des jeweiligen Behandlungsortes anzupassen. Die zu applizierenden
Schallwellen werden über die Stirnfläche 4 der Sonotrode 2 in das zu behandeln
de Gewebe übertragen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet die Sonotrode 2 eine erste Elektrode
und das Rohr 10 eine zweite Elektrode. Die Sonotrode 2 und das Rohr 10 sind
daher aus einem leitfähigen Material ausgebildet und werden an eine HF-Span
nungsquelle (nicht gezeigt) angeschlossen. Da die Sonotrode 2 und das Rohr 10
relativ zueinander verschiebbar sind, kann mit einer derartigen Einstellung nicht
nur die Kanalmündung, sondern auch die Form des elektromagnetischen
Wechselfeldes zwischen den beiden Elektroden und damit das entsprechende
Koagulationsgebiet geeignet eingestellt werden.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer Sonotrode 2, die von zwei
äußeren Kanälen, beispielsweise einem Saugkanal 24 und einem Spülkanal 26
umgeben ist. Die zylinderförmige Sonotrode 2 ragt wiederum aus der distalen
Mündung eines Rohrs 10 hervor. Die Längsachse 3 der zylinderförmigen
Sonotrode 2 liegt auf der Längsachse des Rohrs 10 und die kreisscheibenförmige
Stirnfläche 4 der Sonotrode 2 bildet die aktive Fläche der Sonotrode 2. Der
Raum zwischen der Sonotrode 2 und dem Rohr 10 bildet die Mündung eines
Saugkanals 24, d. h. desjenigen Kanals, der zum Absaugen von Zellfragementen
eingesetzt wird. Der Saugkanal 24 verläuft durch das Gehäuse 14 hindurch zu
einem proximalen Anschlussstutzen, an dem geeignete Saugeinrichtungen
anschließbar sind. Ein weiteres Rohr 30 umschließt das Rohr 10 mit der Sonotro
de 2 derart, dass ein distaler Längsabschnitt des Rohrs 10 und der Sonotrode 2
aus der Mündung des Rohrs 30 hervorragen.
Der Zwischenraum zwischen dem Rohr 30 und dem Rohr 10 bildet den distalen
Abschnitt eines Spülkanals 26, d. h. eines Kanals, der zum Zuführen von Spül
flüssigkeit in die Umgebung der Sonotrode 2 eingesetzt wird. Der Spülkanal 26
verläuft ebenfalls durch das Gehäuse 14.
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Sonotrode 2 einer weiteren
Ausführungsform, wobei nur das distale Ende des Gerätes dargestellt ist. Die
Sonotrode 2 ist bei dieser Ausführungsform wiederum zentral in dem Rohr 10
angeordnet. Die Wandung des Rohres 10 ist zu dem distalen Ende hin über einen
vorgegebenen Umfangsabschnitt, beispielsweise 180°, weggebrochen und
besitzt dadurch etwa einen halbkreisförmigen Querschnitt. An den axialen
Kanten des verbleibenden Rohrquerschnitts 10a sind Führungen 48 vorgesehen,
in denen Spiralfedern 50 lagern, welche mit ihrem distalen Ende gegen einen
verschiebbaren distalen Wandabschnitt 60 anliegen. Der distale Wandabschnitt
60 des Rohres 10 ist - gegen die Vorspannung der Druckfedern 50 - in den
axialen Führungen 48 des Rohres 10 verschiebbar geführt, so dass die
Sonotrode 2 bei dem Ultraschall-Betrieb in das angrenzende Gewebe eindringen
kann und dabei unter dem Andruck des Benutzers den verschiebbaren
Wandungsabschnitt 60 des Rohres 10 axial in proximaler Richtung verschiebt.
Durch ein definiertes Vorschieben der innenliegenden Sonotrode 2 über einen
Betätigungsmechanismus und bei gleichzeitiger Aktivierung sowohl des
Ultraschall als auch des HF-Generators können durch die von dem elek
tromagnetischen Wechselfeld unterstützte Sonotrode feine Kanäle in das
angrenzende Gewebe gebohrt werden. Durch den Energieeintrag mittels der
Sonotrode und/oder einer bipolaren HF-Energiebeaufschlagung erfolgt auch ein
thermischer Eintrag in die Kanalwand, der eine Neubildung von Gefäßen initiieren
kann.
Um die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung bipolar mit einem
HF-Wechselspannungsfeld betreiben zu können, ist bevorzugt die Sonotrode 2
an einen äußeren HF-Generator angelegt, die entsprechende Gegenelektrode 70
ist an der Stirnkante der verschiebbaren distalen Rohrwandung 60 ausgebildet
und stützt sich von außen auf das Gewebe auf, in dem die Sonotrode 2 einen
dünnen Kanal erzeugen soll.
Claims (24)
1. Von Hand betätigbarer Ultraschallzertrümmerer zum Entfernen von
menschlichem oder tierischem Gewebe, mit
einer Sonotrode (2) zum Übertragen von Ultraschallwellen an ihrem distalen Ende (4) in das Gewebe,
einem über einen Amplitudentransformator (12) an die Sonotrode (2) ankoppel baren Ultraschallwandler (6), und
einem längs der Sonotrode (2) verlaufenden ersten Kanal (8) zum Spülen und/oder Absaugen von zertrümmertem und/oder abgetragenem Gewebe,
dadurch gekennzeichnet, dass das distale Ende der Sonotrode (2) eine Vollfläche zum Übertragen der Ultraschallwellen an das Gewebe aufweist, und
dass der erste Kanal (8) außerhalb der Sonotrode (2) verläuft.
einer Sonotrode (2) zum Übertragen von Ultraschallwellen an ihrem distalen Ende (4) in das Gewebe,
einem über einen Amplitudentransformator (12) an die Sonotrode (2) ankoppel baren Ultraschallwandler (6), und
einem längs der Sonotrode (2) verlaufenden ersten Kanal (8) zum Spülen und/oder Absaugen von zertrümmertem und/oder abgetragenem Gewebe,
dadurch gekennzeichnet, dass das distale Ende der Sonotrode (2) eine Vollfläche zum Übertragen der Ultraschallwellen an das Gewebe aufweist, und
dass der erste Kanal (8) außerhalb der Sonotrode (2) verläuft.
2. Ultraschallzertrümmerer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vollfläche am distalen Ende der Sonotrode (2)
mit der distalen Stirnfläche (4) der Sonotrode (2) zusammenfällt.
3. Ultraschallzertrümmerer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) einen uniformen Vollquerschnitt
besitzt und eine Länge besitzt, die im wesentlichen n × Lambda/2 beträgt, wobei
L die Wellenlänge der erzeugten Ultraschallwellen ist und n = 1, 2, 3 . . . gilt.
4. Ultraschallzertrümmerer nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) von einem ersten Rohr (10)
umgeben ist, welches den ersten Kanal (8) zwischen sich und der Sonotrode (2)
bildet.
5. Ultraschallzertrümmerer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) zentral in dem ersten Rohr (10)
angeordnet ist.
6. Ultraschallzertrümmerer nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) aus dem distalen Ende des
ersten Rohres (10) axial einen vorgegebenen Längenabschnitt hervorragt.
7. Ultraschallzertrümmerer nach Anspruch 4, 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) und das erste Rohr (8) axial
relativ zueinander verschiebbar sind.
8. Ultraschallzertrümmerer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen zweiten Kanal (26), der außerhalb und längs der
Sonotrode (2) verläuft.
9. Ultraschallzertrümmerer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kanal (8; 24) und/oder der zweite Kanal
(26) an einem vorgegebenen Ort am Umfang der Sonotrode (2) angeordnet ist
und parallel zur Sonotrode (2) verläuft.
10. Ultraschallzertrümmerer nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal (26) an einem vorgegebenen Ort
am Außenumfang des ersten Rohrs (10) angeordnet ist und parallel zur
Sonotrode (2) verläuft.
11. Ultraschallzertrümmerer nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch um das erste Rohr (10) ein zweites
Rohr (30) angeordnet ist, welches den zweiten Kanal (26) mit Ringquerschnitt
bildet, der in Längsrichtung der Sonotrode (2) verläuft.
12. Ultraschallzertrümmerer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das proximale Ende der Sonotrode (2), der Am
plitudentransformator (12) und der Ultraschallwandler (6) in einem Gehäuse (14)
untergebracht sind, und dass der Kanal (8) durch das Gehäuse (14) hindurch
geführt ist.
13. Ultraschallzertrümmerer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) im Bereich des distalen Endes
eine erste Elektrodenoberfläche aufweist, dass das erste oder das zweite Rohr
(10, 30) eine zweite Elektrodenoberfläche aufweist, und dass die erste und/oder
zweite Elektrodenoberfläche an eine äußere elektrische HF-Spannungsquelle
anschließbar sind.
14. Ultraschallzertrümmerer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) und/oder das erste oder das
zweite Rohr (10, 30) aus einem elektrischen Leiter bestehen, die an eine äußere
elektrische HF-Spannungsquelle anschließbar sind.
15. Ultraschallzertrümmerer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) aus einem elektrischen Isolator
besteht und die erste Elektrodenoberfläche eine Metallbeschichtung auf der
Sonotrode (2) ist.
16. Ultraschallzertrümmerer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Rohr (10) aus
einem elektrischen Isolator besteht und die zweite Elektrodenoberfläche eine
Metallbeschichtung auf dem ersten oder zweiten Rohr (10, 30) ist.
17. Ultraschallzertrümmerer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) aus einem elektrisch leitenden
Material besteht und mindestens abschnittweise mit einer dielektrischen Isolator
schicht beschichtet ist.
18. Ultraschallzertrümmerer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (10) und/oder das zweite Rohr (30)
aus einem elektrisch leitenden Material bestehen und an der Innenfläche mit
einer dielektrischen Isolatorschicht versehen sind.
19. Ultraschallzertrümmerer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) und das erste Rohr (10) sowie
gegebenenfalls das zweite Rohr (30) aus einem elastischen Material bestehen.
20. Ultraschallzertrümmerer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) und das erste Rohr (10) sowie
gegebenenfalls das zweite Rohr (30) auswechselbar an dem Instrument
befestigbar sind.
21. Ultraschallzertrümmerer nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des ersten Rohrs (10) an dem
distalen Rohrende teilweise weggebrochen ist.
22. Ultraschallzertrümmerer nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, dass aus der Wandung des ersten Rohres am distalen
Rohrende ein Umfangsabschnitt weggebrochen ist.
23. Ultraschallzertrümmerer nach Anspruch 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste axiale Rohr (10) oder die Sonotrode (2)
axial unter Federvorspannung verschiebbar sind.
24. Ultraschallzertrümmerer nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, dass das distale Ende (60) des ersten Rohres (10),
dessen Wandung abschnittsweise am Umfang weggebrochen ist, axial unter
Federvorspannung gegen einen proximal angrenzenden Rohrabschnitt (10a)
verschiebbar ist.
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