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Die
Erfindung betrifft zum einen eine biokompatible Materialschicht
zur Verwendung als Zwischenschicht zwischen zu fusionierenden Körpergewebeoberflächen
bei der Fusion von Körpergewebe. Die Erfindung betrifft
zum anderen ein Elektrochirurgiesystem für die elektrochirurgische
Fusion von Körpergewebe.
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Die
elektrochirurgische Fusion von Körpergewebe ist grundsätzlich
bekannt und beispielsweise in
US
2007/0239260 oder
WO
2008/125259 beschrieben. Weitere Beschreibungen finden
sich in
Lauto et al., "Chitosan Adhesive for Laser
Tissue Repair: In Vitro Characterization", Lasers in Surgery
and Medicine, Bd. 36, S. 139–201, 2005, sowie
in
Bregyi et al., "Electromagnetic Tissue Fusion
Using Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles: First Experience
with Rabbit Aorta", The Open Surgery Journal, 2008, Bd.
2, S. 3–9.
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Elektrochirurgische
Gewebefusion wird beispielsweise anstelle herkömmlicher
Nähte für den Wundverschluss eingesetzt. Der optimale
Wundverschluss ist eine entscheidende Voraussetzung für
die komplikationsfreie Rekonvaleszenz eines chirurgisch be handelten
Patienten. Studien belegen, dass alle wesentlichen frühen
postoperativen Komplikationen nach einem minimalinvasiven chirurgischen
Eingriff aus einer gestörten Wundheilung resultieren.
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Mit
der Entwicklung der impedanzgeregelten bipolaren Hochfrequenztechnik
steht ein kostengünstiges und bereits in der Chirurgie
etabliertes Verfahren zum Schneiden, Koagulieren und thermischen Verschließen
von Blutgefäßen zur Verfügung. Abhängig
von Temperatur, Zeit und Druck ist es grundsätzlich möglich,
auch andere Gewebearten als bisher, z. B. Darmwand, Urethra oder
Haut, zu fusionieren und damit Wunden zu verschließen.
Es kann dafür ein thermisch induzierter Transformationsprozess (Denaturierung)
der menschlichen im Gewebe vorhandenen Eiweiße benutzt
werden. Bedingung für einen erfolgreichen Wundverschluss
durch Erhitzen des Gewebes ist jedoch, dass Schädigungen
der Gewebezellen durch Überhitzen möglichst gering
und lokal begrenzt gehalten werden.
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Das
Fusionieren von Körpergewebe kann durch eine Zwischenschicht
aus einem fusionsfördernden Material, wie beispielsweise
Albumin, gefördert werden. Die Nutzung einer Zwischenschicht
zur Gewebefusion ist aus den oben genannten beiden Veröffentlichungen
bereits bekannt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte thermische
Gewebefusion zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird einerseits durch eine biokompatible Materialschicht
der eingangs genannten Art gelöst, die zwei einander gegenüberliegende
Seiten aufweist und so ausgebildet ist, dass sie zwischen zu fusionierenden
Körpergewebeoberflächen Bereiche vergleichsweise
höheren elektrischen Widerstands und Bereiche vergleichsweise
niedrigeren elektrischen Widerstands bewirkt. Dies geschieht vorzugsweise
dadurch, dass die Materialschicht Abschnitte unterschiedlichen elektrischen
Widerstands zwischen den einander gegenüberliegenden Seiten der
Materialschicht aufweist.
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Derartige
Bereiche unterschiedlichen elektrischen Widerstands kann die Materialschicht
beispielsweise dadurch erhalten, dass sie aus einem Material besteht,
welches einen höheren elektrischen Widerstand als fusionierendes
Körpergewebe hat und die Materialschicht Abschnitte unterschiedlicher Schichtdicke
aufweist. Im Extremfall kann die Schichtdicke Null sein, so dass
die Materialschicht Löcher aufweist, die dann die Bereiche
vergleichsweise niedrigeren elektrischen Widerstands bewirken.
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Vorzugsweise
besteht die Materialschicht aus einem Material, welches einen elektrischen
Widerstand besitzt, der beispielsweise wenigstens fünfmal
so hoch ist, wie der von unkoaguliertem Körpergewebe. In
Abhängigkeit vom Material kann der Widerstand während
der Fusion fest sein oder sich verändern.
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Alternativ
oder zusätzlich kann die Materialschicht auch abschnittsweise
aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei sich die unterschiedlichen
Materialien durch ihren spezifischen elektrischen Widerstand voneinander
unterscheiden, so dass die Materialschicht abschnittsweise einen
unterschiedlichen elektrischen Widerstand zwischen einander gegenüberliegenden
Punkten ihrer einander gegenüberliegenden Seiten besitzt.
Der Widerstandunterschied der unterschiedlichen Materialien besteht
dabei beispielsweise wenigstens um einen Faktor fünf.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird außerdem durch
ein Elektrochirurgiesystem für die thermische Gewebefusion
gelöst, welches wenigstens zwei Elektroden zur Abgabe bzw.
Aufnahme von Strom aufweist, welcher im Betriebsfall durch zu fusionierendes
Körpergewebe fließt. Bestandteil des Elektrochirurgiesystems
ist außerdem eine Materialschicht der vorbeschriebenen
Art. Die Elektroden des Elektrochirurgiesystems sind dabei so bemessen, dass
ihre jeweilige für die Stromabgabe oder Stromaufnahme wirksame
Fläche jeweils größer ist als die Fläche
der jeweiligen – durch die Materialschicht bewirkten – Bereiche
vergleichsweise niedrigeren elektrischen Widerstands, die bei der
Gewebefusion wirksam sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass
der in das Körpergewebe eingeleitete elektrische Strom eine
größte Erwärmung des Körpergewebes
im Bereich der Bereiche vergleichsweise niedrigen elektrischen Widerstands
bewirkt und nicht etwa in der Nähe der Elektroden.
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Ein
wesentlicher Vorteil einer erfindungsgemäßen Materialschicht
ist, dass diese es ermöglicht, Bereiche hoher Stromdichte
in Nachbarschaft zu Bereichen geringerer Stromdichte zu erwirken.
Da die Bereiche hoher Stromdichte sich an der Materialschicht und
nicht etwa an den Elektroden konzentriert, wird damit gezielt Gewebefusionen
durch Gewebeerwärmung genau an der Schnittfläche
zwischen den zu fusionierenden Gewebeschichten erwirkt.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Körpergewebe
durchfließender elektrischer Strom in Abhängigkeit
von Stromstärke, Stromart und Frequenz drei unterschiedliche
Effekte bewirken kann. Neben dem elektrolytischen und dem faradischen
Effekt (Nervenreizung) ist für die chirurgische Praxis
vor allem der thermische Effekt von Bedeutung. Aus dem Joule-Gesetz
ergibt sich für einen elektrischen Leiter (wie es auch
Körpergewebe ist) der Zusammenhang, dass die Erwärmung
des elektrischen Leiters direkt proportional zum Quadrat der Stromstärke
und zum elektrischen Widerstand des Leiters ist sowie indirekt proportional
zum Leitungsquerschnitt. Dieser allgemeine Zusammenhang der Umwandlung
der eingebrachten elektrischen Energie in thermische Energie kann
unter Vorbehalt weiterer Einflussgrößen auch auf
mit Strom durchflossenes Körpergewebe übertragen
werden. Mit der hier vorgestellten Erfindung ist es möglich,
die mit Strom, insbesondere hochfrequentem Wechselstrom, induzierte
Erwärmung von Körpergewebe lokal so zu begrenzen,
dass die natürliche Wundheilung kaum gestört und
die Festigkeit der Gewebeverbindung nicht beeinträchtigt
wird, weil zwischen den sich in den Bereichen niedrigen elektrischen
Widerstands stärker erwärmten Körpergewebebereichen
auch solche bestehen bleiben, die weniger stark erwärmt
werden (in den Bereichen vergleichsweise höheren elektrischen Widerstands)
und daher nicht denaturieren, sondern zur effizienten Wundheilung
beitragen können.
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Dies
wird – wie bereits gesagt – durch die zuvor erwähnte
Materialschicht und das beschriebene Elektrochirurgiesystem bewirkt.
Die Zwischenschicht für die Gewebefusion vorgesehene Materialschicht kann
aus biologischem Material, wie z. B. Collagen, Albumin, Fibrinogen,
Chitin oder dergleichen, bestehen. Sie wird für die Gewebefusion
zwischen zu fusionierendes Körpergewebe gelegt und kann
dort verbleiben.
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Die
Materialschicht kann insbesondere auch – ganz oder teilweise – aus
bioresorbierbarem und/oder biodegradierbarem Material wie PGA, L-PLA
(Polylactid-Säure), PDS oder PCL bestehen.
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Die
Zwischenschicht kann hierzu fest sein, aber auch gelartig ausgebildet
sein oder auch eine Kombination von beidem. Wesentlich ist, dass
die Zwischenschicht Bereiche mit unterschiedlich hohen Widerständen
bewirkt. Hiermit wird bewirkt, dass bei Anlegen eines Stroms vornehmlich
die Bereiche mit vergleichsweise niedrigem elektrischen Widerstand von
Strom durchflossen werden, während in dem Bereich vergleichsweise
höheren elektrischen Stroms eine geringere Stromdichte
herrscht. Aufgrund der höhe ren Stromdichte in den Bereichen
niedrigeren elektrischen Widerstands wird in diesen Bereichen eine
höhere Erwärmung des Körpergewebes erzielt als
in den Bereichen mit höherem elektrischem Widerstand.
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In
Bezug auf das Elektrochirurgiesystem ist es insbesondere bevorzugt,
wenn die Elektroden Bestandteil eines Elektrochirurgieinstrumentes
sind, welches dazu ausgebildet ist, zu fusionierendes Körpergewebe
mit dazwischen angeordneter Materialschicht zu greifen und vorzugsweise
zwischen den Elektroden einzuklemmen. Vorzugsweise sind die Elektroden
hierzu an einem distalen Ende des Elektrochirurgie-Instruments angeordnet.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Elektrochirurgie-Instrument so ausgebildet
ist, dass die Elektroden im Betrieb gekühlt werden können.
Damit kann zuverlässig verhindert werden, dass es in der Nähe
der Elektroden zu einer zu starken Erwärmung von Körpergewebe
und damit zur unerwünschten Denaturierungen kommt. Eine
entsprechende Kühlung kann beispielsweise eine Fluidkühlung
sein. Hierzu können entsprechende Kühlkanäle
im Bereich der Elektroden vorgesehen sein.
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Gemäß einer
Ausführungsvariante sind die Elektroden als zangen- oder
scherenartig bewegliche freie Enden des Elektrochirurgie-Instruments
ausgebildet.
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Die
beweglichen freien Enden des Elektrochirurgie-Instruments sind vorzugsweise über
eine Parallelkinematik beweglich, die sicherstellt, dass sich die
einander gegenüber liegenden Elektroden an den freien Enden
des Elektrochirurgie-Instruments parallel zueinander annähern,
wenn das Elektrochirurgie-Instrument entsprechend betätigt
wird.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsvariante sind die Elektroden in
Längsrichtung des Elektrochirurgie-Instrumentes relativ
zueinander beweglich. Dabei ist vorzugsweise eine am Weitesten distal an
dem Elektrochirurgie-Instrument angeordnete Elektrode lösbar
mit einem Zugelement am distalen Ende eines Schaftes des Elektrochirurgie-Instruments
verbunden. Ein derartiges Elektrochirurgie-Instrument kann im Übrigen ähnlich
gestaltet sein wie an sich bekannte Stapler.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Elektrochirurgie-Instrument so ausgebildet
ist, dass die von den Elektroden am distalen Ende des Elektrochirurgie-Instruments
im Anwendungsfall auf dazwischen liegendes Gewebe ausgeübte
Klemmkraft – damit der Druck im Gewebe – voreinstellbar
ist. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn das Elektrochirurgie-Instrument
weiter dazu ausgebildet ist, dass es selbsttätig einen
vorgegebenen Verlauf der Klemmkraft und damit des Drucks im Gewebe
während einer Gewebefusion bewirkt. Beispielsweise kann
das Elektrochirurgie-Instrument so ausgebildet sein, dass die von
den Elektroden auf das Gewebe ausgeübte Klemmkraft und
damit der Druck im Gewebe während der Gewebefusion zunimmt.
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Darüberhinaus
kann das Elektrochirurgie-Instrument – gegebenenfalls in
Verbindung mit einem anzuschließenden oder angeschlossenen
Generator – dazu ausgebildet sein, während einer
Gewebefusion herrschende Prozessparameter wie beispielsweise Impedanz
zwischen den Elektroden, Gewebetemperatur, Klemmkraft oder dergleichen
zu erfassen und – gemäß einer weiteren
Ausführungsvariante – in Abhängigkeit
eines oder mehrerer dieser Parameter eine automatische Abschaltung
oder Regelung der Gewebefusion zu bewirken.
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Die
Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen mit
Bezug auf die Figuren näher erläutert werden.
Von diesen zeigen:
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1a bis 1d: Eine erfindungsgemäße
Zwischenschicht in Aufsicht und Längsschnitt;
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2:
Eine Skizze zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden
Prinzips;
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3:
Eine weitere Skizze zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden
Prinzips;
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4:
Eine Gesamtansicht eines Elektrochirurgie-Instrumentes;
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5:
Eine Detailansicht eines distalen Endes des Elektrochirurgie-Instrumentes
aus 4 in längsgeschnittener Darstellung;
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6a bis 6d:
Skizzen zur Erläuterung der Funktionsweise des Elektrochirurgie-Instruments aus 4 und 5;
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7a bis 7d:
Komponenten eines erfindungsgemäßen chirurgischen
Systems in Einzeldarstellung und in der Anwendung;
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8a bis 8d:
Ein alternatives elektrochirurgisches System und Darstellung zur
Anwendung desselben;
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9a bis 9h:
Ein weiteres Beispiel einer Anwendung; und
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10a bis 10c:
Verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen
Materialschicht.
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Die
in 1a in der Aufsicht und in 1b im
Längsschnitt dargestellte Materialschicht 10 weist Abschnitte
unterschiedlichen elektrischen Widerstands auf. Die Materialschicht
besteht aus einem biokompatiblen Material mit einem spezifischen
elektrischen Widerstand, der höher ist als derjenige von durchblutetem
Körpergewebe. Die Materialschicht 10 besitzt einen
ersten zusammenhängenden Bereich 12 mit vergleichsweise
hohem elektrischen Widerstand, in dem eine Vielzahl zweiter Bereiche 14 mit vergleichsweise
niedrigerem elektrischen Widerstand angeordnet sind. Diese Bereiche 14 mit
niedrigerem elektrischen Widerstand können beispielsweise
aus dem gleichen Material bestehen wie der erste Bereich 12 mit
vergleichsweise höherem elektrischen Widerstand, nur dass
die Schichtdicke der Materialschicht 10 im Bereich der
Bereiche 14 mit vergleichsweise niedrigerem elektrischen
Widerstand geringer ist als die Schichtdicke im ersten Bereich 12 mit
vergleichsweise hohem elektrischen Widerstand. Die Schichtdicke
in den Bereichen 14 mit vergleichsweise niedrigem elektrischen
Widerstand kann auch Null sein, so dass die Bereiche 14 mit
vergleichsweise niedrigem elektrischen Widerstand de facto Löcher
in der Materialschicht 10 sind, die den ersten Bereich 14 mit
vergleichsweise hohem elektrischen Widerstand durchbrechen.
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1c zeigt,
wie die Dicke der Materialschicht 10 in den Bereichen 14 zum
Bewirken eines niedrigeren elektrischen Widerstands gegenüber dem
Bereich 12 vermindert sein kann. 1d zeigt, dass
die Materialschicht auch eine einheitliche Dicke besitzen kann und
dafür aus Materialen mit unterschiedlichem spezifischen
elektrischen Wider stand 12, 14 bestehen kann.
Beide Maßnahmen können auch miteinander kombiniert
werden.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsvariante kann auch der Bereich 12 derjenige
Bereich der Materialschicht 10 sein, der einen niedrigen
elektrischen Weiderstand bewirkt, während die Bereiche 14 einen
vergleichsweise hohen elektrischen Widerstad bewirken, weil die
Materialschicht in diesen Bereichen eine größere
Schichtdicke besitzt oder aus weniger leitfähigem Material
besteht.
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Wie
dem Längsschnitt in 1b zu
entnehmen ist, ist die Materialschicht 10 flach und besitzt daher
zwei vergleichsweise großfläche Seiten (Seiten) 16 und 18,
die bei einer Gewebefusion jeweils den miteinander zu fusionierenden
Gewebeoberflächen zugewandt sind.
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Die
maximale Schichtdicke der Materialschicht 10 liegt vorzugsweise
zwischen 10 μm und 50 μm.
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2 zeigt
dies am Beispiel einer schematischen Skizze zur Erläuterung
des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens. Die Skizze zeigt
ein Elektrochirurgiesystem mit einer Materialschicht 10 und
Elektroden 24 und 26 eines bipolaren Elektrochirurgie-Instruments,
die an einen Generator 28 anzuschließen sind.
Dargestellt ist, wie die Materialschicht 10 während
einer Gewebefusion zwischen einer ersten Körpergewebeschicht 20 in
einer zweiten Körpergewebeschicht 22 angeordnet
ist. Die erste Körpergewebeschicht 20 und die
zweite Körpergewebeschicht 22 werden jeweils von
der ersten Elektrode 24 bzw. der zweiten Elektrode 26 eines
nicht näher dargestellten Elektrochirurgie-Instruments
kontaktiert. Die Elektroden 24 und 26 stehen mit
dem Generator 28 in Verbindung. Der Generator 28 erzeugt
im Betrieb einen hochfrequenten Wechselstrom, der über
die beiden Elektroden 24 und 26 an die Körpergewebeschichten 20 und 22 abgegeben
wird.
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Wie 2 zu
entnehmen ist, ist die Materialschicht 10 so dargestellt,
dass nur ein einziger zweiter Bereich 14 mit vergleichsweise
niedrigerem elektrischen Widerstand dargestellt ist, der vom ersten Bereich 12 mit
vergleichsweise höherem elektrischen Widerstand umgeben
ist. Wie 2 schematisch zeigt, bewirkt
der zweite Bereich 14 mit vergleichsweise niedrigerem elektrischen
Widerstand, dass sich der Stromfluss zwi schen den beiden Elektroden 24 und 26 im
zweiten Bereich 14 mit vergleichsweise niedrigerem elektrischen
Widerstand sowie dem daran angrenzenden Körpergewebe der
ersten und zweiten Körpergewebeschicht 20 und 22 konzentriert.
Mit anderen Worten: Im Bereich der zweiten Bereiche 14 mit
vergleichsweise niedrigerem elektrischen Widerstand herrschen auch
im angrenzenden Körpergewebe höhere Stromdichten,
die zu einer stärkeren Erwärmung der Körpergewebeschichten 20 und 22 in
diesem Bereich führen als in benachbarten Körpergewebeabschnitten,
die an den ersten Bereich 12 der Materialschicht 10 mit
vergleichsweise höherem elektrischen Widerstand angrenzen.
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2 zeigt
auch, dass die Gesamtfläche der jeweiligen Elektrode 16 bzw. 18 größer
ist als die Gesamtfläche der zweiten Bereiche 12 der
Materialschicht 10, damit es nicht in der Nähe
der Elektroden zu einer Konzentration des Stromflusses und einer unerwünschten
Gewebeerwärmung kommt.
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Zur
weiteren Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden
Prinzips zeigt 3 wiederum zwei miteinander
zu fusionierende Körpergewebeschichten 20 und 22,
zwischen denen eine erfindungsgemäße Materialschicht 10 angeordnet
ist. Bei dem in 3 abgebildeten Beispiel werden
die zweiten Bereiche 14 mit vergleichsweise niedrigerem elektrischen
Widerstand von Löchern in der Materialschicht 10 gebildet,
die von einem zusammenhängenden ersten Bereich 12 mit
vergleichsweise höherem elektrischen Widerstand umgeben
sind.
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3 zeigt
auch zwei Elektroden 24 und 26 zur Abgabe hochfrequenten
Wechselstroms an die Körpergewebeschichten 20 und 22.
Insbesondere erläutert 3, dass
die Elektroden 24 und 26 während der
Körpergewebefusion vorzugsweise aufeinander gepresst werden
und so die zu fusionierenden Körpergewebeschichten 20 und 22 sowie
die dazwischen angeordnete erfindungsgemäße Materialschicht 10 zwischen
sich einklemmen. Die so von den Elektroden 24 und 26 ausgeübte
Klemmkraft F bewirkt auch, dass sich die beiden Körpergewebeschichten 20 und 22 in
den von Löchern in der Materialschicht 10 gebildeten
zweiten Bereichen mit vergleichsweise niedrigerem elektrischem Widerstand gegenseitig
berühren. Im Ergebnis führt dies dazu, dass sich
die beiden zu fusionierenden Körpergewebeschichten in mehreren,
von den zweiten Bereichen 14 der erfindungsgemäßen
Materialschicht 10 definierten Bereichen berühren,
während in anderen, von dem zusammenhängenden
ersten Bereich 12 mit ver gleichsweise höherem
elektrischen Widerstand der Materialschicht 10 gebildeten
Abschnitten die Materialschicht 10 für einen vergleichsweise
höheren elektrischen Widerstand sorgt. Dies führt
dazu, dass es auf die mit Bezug auf 2 erläuterte
Weise zu einer stärkeren Körpergewebeerwärmung
dort kommt, wo sich die zu fusionierenden Körpergewebeschichten 20 und 22 im
Bereich der zweiten Abschnitte 14 der Materialschicht 10 gegenseitig
berühren, weil sie durch die von den Elektroden ausgeübte Klemmkraft
in die Löcher 14 der Materialschicht 10 gedrückt
werden. In diesen Bereichen kommt es zu einem thermischen Verschweißen
der beiden Körpergewebeschichten 20 und 22.
Diese miteinander verschweißten Körpergewebeabschnitte
sind jeweils von während der Fusion weniger stark erwärmtem Körpergewebe
umgeben, welches daher nicht vollständig denaturiert ist
und somit zu einer guten Wundheilung beitragen kann.
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Eine
geeignete Klemmkraft für die von den Elektroden 16 und 18 auf
die Körpergewebeschichten 20 und 22 und
die dazwischenliegende Materialschicht 10 ausgeübte
Kraft ist so bemessen, dass sie einen Druck im Bereich zwischen
0,5 und 1,5 N/mm2 bewirkt. Das Elektrochirurgie-Instrument
ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Klemmkraft einstellbar
ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn es das Elektrochirurgie-Instrument
erlaubt, dass ein Verlauf der Klemmkraft während einer
Gewebefusion vorgebbar ist, der dann von dem Elektrochirurgie-Instrument
selbsttätig bewirkt wird.
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Die
Elektroden 16 und 18 eines für die Erfindung
geeigneten Elektrochirurgie-Instrumentes sind vorzugsweise an dessen
jeweiligen distalen Ende angeordnet. Dabei sind die Elektroden 16 und 18 vorzugsweise
relativ zueinander beweglich, so dass zwischen den Elektroden 16 und 18 jeweils
zu fusionierende Körpergewebeschichten und eine dazwischen angeordnete
Materialschicht eingeklemmt werden können.
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Zur
Bewegung der Elektroden 16 und 18 ist – anders
als in der Figur angedeutet – eine Parallelkinematik vorgesehen,
die dafür sorgt, dass sich die Elektroden 16 und 18 immer
parallel zueinander annähern und auf diese Weise auf das
im Anwendungsfall zwischen ihnen eingeklemmte Gewebe einen über
die Elektrodenfläche möglichst gleichmäßigen Druck
ausüben.
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Die
für die Stromeinleitung wirksame Fläche der Elektroden 16 und 18 ist
im Verhältnis zur Materialschicht 10 so bemessen,
dass sie größer ist, als die Gesamtfläche
der Be reiche 14, die einen vergleichsweise niedrigeren
elektrischen Widerstand bewirken. Zu dieser Gesamtfläche
sind nicht jene Bereiche 14' zu zählen, die bei
einer Gewebefusion praktisch nicht wirksam werden, da sie sich nicht
in dem zwischen den Elektroden 16 und 18 eingeklemmten
Gewebebereich befinden.
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4 zeigt
ein beispielhaftes Elektrochirurgie-Instrument 30, welches
am proximalen Ende einen Handgriff 32 mit einem Hebel 34 aufweist.
An den Handgriff 32 schließt sich ein Schaft 36 an,
an dessen distalem Ende eine erste ringförmige Elektrode 16 angeordnet
ist. Die zweite Elektrode 18 (Gegenelektrode) ist Bestandteil
eines vom übrigen elektrochirurgischen Instrument 10 lösbaren
Gegenstücks 38. Das Gegenstück 38 kann
mittels eines in 4 angedeuteten Kupplungsstiftes 40 mit
einem in 4 nicht näher dargestellten
Zugelement im Inneren des Schaftes 36 gekoppelt werden.
Eine Betätigung des Handgriffs 34 führt
dazu, dass das Zugelement eine Zugkraft auf den Kupplungsstift 40 des Gegenstücks 38 ausübt
und somit das Gegenstück 38 und dessen Ringelektrode 18 in
Richtung des distalen Endes des Schafts 36 und der dort
angeordnete Ringelektrode 16 presst. Das Gegenstück
wirkt somit als Gegenlager zum Bewirken der Klemmkraft.
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5 zeigt
schematisch einen unvollständigen Längsschnitt
durch das distale Ende des Schaftes 36 und die an dessen
Stirnfläche angeordnete ringförmige Elektrode 16 sowie
durch das Gegenstück 38 mit seinem Kupplungsstift 40 und
der im dargestellten und gekuppelten Zustand der ringförmigen Elektrode 16 gegenüberliegenden,
ebenfalls ringförmigen Elektrode 18 des Gegenstücks 40.
Zu beachten ist, dass 5 nicht das im Inneren des Schaftes 36 angeordnete
Zugelement sowie die Details der Kupplung zwischen diesem Zugelement
und dem Kupplungsstift 40 zeigt.
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6a bis 6d erläutern,
wie das Elektrochirurgie-Instrument 30 aus 4 und 5 zusammen
mit einer erfindungsgemäßen Materialschicht zum
Verbinden zweier Abschnitte eines Hohlorgans per End-zu-End-Anastomose
mittels Gewebefusion eingesetzt werden kann.
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Zunächst
zeigt 6a schematisch, wie der Schaft 36 in
ein erstes Ende 50 des zu verbindenden Hohlorgans eingeschoben
wird, während das Gegenstück 38 in ein
zweites Ende des zu verbindenden Hohlorgans eingeschoben wird. Das
die Wände des zu verbindenden Hohlorgans bildende Körpergewebe
bildet dabei die beiden zwischen den Elektroden 16 und 18 einzuklemmenden
Körpergewebeschichten. Wie 6a zu
entnehmen ist, werden die zu verbindenden Darmenden beispielsweise
mittels einer Tabakbeutelnaht so gerafft, dass sich die zu fusionierenden
Körpergewebeschichten vor der Elektrode 16 bzw.
der Elektrode 18 befinden.
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Zur
Gewebefusion wird dann das Gegenstück 38 mit dem
nicht dargestellten Zugelement im Schaft 36 des Elektrochirurgie-Instruments 30 gekoppelt
und anschließend mittels des Handgriffs 32 gegen
das distale Ende des Schaftes 36 gezogen. Dies ist in 6d dargestellt.
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6a und 6b zeigen
eine Körpergewebefusion eines Hohlorgans ohne die Anwendung einer
erfindungsgemäßen Materialschicht. 6c zeigt,
wie die erfindungsgemäße Materialschicht 10 über
ein Ende 50 des zu fusionierenden Hohlorgans gelegt. werden
kann, bevor der Schaft 36 des Elektrochirurgie-Instruments 30 mit
dem Gegenstück 38 gekoppelt wird. Im Ergebnis
liegt dann die Materialschicht 10 zwischen den zu fusionierenden
Körpergewebeschichten, wie 6b zeigt
und wie es in detaillierterer Darstellung auch 5 zu
entnehmen ist.
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7a bis 7d zeigen
ein alternatives Elektrochirurgie-Instrument 60, welches
in Kombination mit einer erfindungsgemäßen Zwischenschicht 10 zur
Behandlung von Incisionen in einem Hohlorgan, wie beispielsweise
einem Darm, eingesetzt werden kann. Hierbei zeigt 7a das
alternative Elektrochirurgie-Instrument 60 und 7b die
Materialschicht 10 zur Verwendung mit dem alternativen Elektrochirurgie-Instrument.
Das Elektrochirurgie-Instrument 60 ist ein bipolares Langschaftinstrument mit
einem Schaftdurchmesser von 5 mm. 7c zeigt
am Beispiel eines Darms ein Hohlorgan 54 mit einer zu behandelnden
Incision 56. 7d erläutert schließlich
die Behandlung.
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Wie 7a zu
entnehmen ist, ist das Elektrochirurgie-Instrument 60 auf
Seiten des Arztes an seinem proximalen Ende ähnlich aufgebaut
wie das Elektrochirurgie-Instrument 30 aus 4.
Auch das Elektrochirurgie-Instrument 60 besitzt einen Handgriff 62 mit
daran angeordnetem Betätigungshebel 64. An den
Handgriff 62 schließt sich ein Schaft 66, an,
an dessen distalem Ende zwei maulzangenähnliche Vorsprünge 68 und 70 angeordnet
sind, die auf ihrer jeweils dem anderen Vorsprung zugewandten Seite
die erste Elektrode 16 bzw. die zweite Elektrode 18 bilden.
Die maulzangenähnlichen Vorsprünge 68 und 70 können über
den Betätigungshebel 64 von dem in 7a dargestellten
geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand überführt
werden, in dem die beiden maulzangenartigen Vorsprünge 68 und 70 in
zangenähnlicher Manier zwischen ihnen angeordnetes Gewebe
zwischen sich einklemmen. Wie zuvor erwähnt, werden die
Vorsprünge 68 und 70 vorzugsweise über
eine Parallelkinematik bewegt, die bewirkt, dass die Elektroden 16 und 18 in
jedem Öffnungszustand des Elektrochirurgie-Instrumentes 60 parallel
zueinander verlaufen, so das der bei der Gewebefusion auf die Körpergewebeschichten
ausgeübte Druck möglichst gleichmäßig
ist.
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7d zeigt,
wie mit Hilfe eines derartigen Elektrochirurgie-Instrumentes 60 und
der erfindungsgemäßen Materialschicht 10 eine
Incision 56 behandelt werden kann. Die Materialschicht 10 wird
zwischen die miteinander zu fusionierenden Körpergewebeschichten
gelegt und diese werden dann zwischen den an den maulzangenartigen
Vorsprüngen 68 und 70 angeordneten Elektroden 16 und 18 eingeklemmt.
Hierzu muss der zu behandelnde Arzt den Betätigungshebel 64 am
Handgriff 62 des Elektrochirurgie-Instrumentes 60 betätigen
und gleichzeitig – durch Betätigung eines separaten
Schalters oder ebenfalls durch Betätigung des Betätigungshebels 64 – wird
an die Elektroden 16 und 18 ein hochfrequenter
Wechselstrom angelegt. Hierzu sind die Elektroden 16 und 18 über
das proximale Ende des elektrochirurgischen Instrumentes 60 mit
einem nicht näher dargestellten Hochfrequenzgenerator,
wie dem Hochfrequenzgenerator 28 aus 2,
verbunden.
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8a bis 8d erläutern,
wie ein dem Elektrochirurgie-Instrument 60 aus 7 ähnliches Elektrochirurgie-Instrument 60 mit
einem flexiblen Schaft für die Behandlung von Hohlorganen
von innen eingesetzt werden kann, um beispielsweise eine Natural
Orifice Transluminal Endoscopic Surgery (NOTES) durchzuführen..
Dazu wird der flexible Schaft des Elektrochirurgie-Instruments beispielsweise
in den Arbeitskanal eines Hohlschaft 82 eines Endoskops 80 eingeschoben,
so dass zwei maulzangenartige Vorsprünge 68 und 70 des
Elektrochirurgie-Instrumentes aus dem distalen Ende des Hohlschaftes 82 herausragen. Ähnlich
wie in 7 dargestellt kann dann eine
Incision eines Hohlorgans vom Inneren des Hohlorgans aus dadurch
behandelt werden, dass die im Bereich der Incision befindlichen Körpergewebeschichten
sowie eine dazwischen eingelegte erfindungsgemäße
Materialschicht von den maulzangenartigen Vorsprüngen am
distalen Ende des Elektrochirurgie-Instrumentes eingeklemmt und anschließend
elektrochirurgisch behandelt werden, indem die Elektroden 16 und 18 an
den maulzangenartigen Vorsprüngen hochfrequenter Wechselstrom in
die zu fusionie renden Körpergewebeschichten und durch die
dazwischen angeordnete Materialschicht 10 hindurch geleitet
wird.
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9a bis 9h zeigen
schließlich, wie zwei Enden eines Hohlorgans mit einem
Instrument ähnlich dem elektrochirurgischen Instrument 60 aus 5a per Seit-zu-Seit-Anastomose verbunden
werden können. Erfindungsgemäß wird auch
hierfür eine Materialschicht 10 verwandt, die,
wie in 9a dargestellt, die Form einer
ebenen Fläche haben kann oder, wie in 9b dargestellt,
eine Zylindermantelform haben kann. Für das Verbinden von
zwei Enden eines Hohlorgans miteinander, so dass das Hohlorgan anschließend
ein durchgehendes Lumen aufweist, werden für das in 9 dargestellte Verfahren (anders als für
das in 6 dargestellte Verfahren) beide
Materialschichten benötigt, einmal die flache Materialschicht 10 aus 9a und
zum anderen die zylindermantelförmige Materialschicht 10 aus 9b.
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Wie 9c zeigt,
wird zunächst über eines der miteinander zu verbindenden
Enden eines Hohlorgans, beispielsweise eines Darms, die zylindermantelförmige
Materialschicht 10 geschoben, wie sie auch in 9b dargestellt
ist. Anschließend werden von den maulzangenartigen Vorsprüngen
am distalen Ende des Elektrochirurgie-Instrumentes 60 jeweils
einer der Vorsprünge in das eine offene Ende des Hohlorgans
und der jeweils andere der Vorsprünge an das andere offene
Ende des Hohlorgans eingeschoben. Anschließend werden die
maulzangenartigen Vorsprünge 68 und 70 aufeinander
zu bewegt, so dass sie jeweils einen Wandabschnitt der zu verbindenden
Enden des Hohlorgans mit dazwischenliegender Materialschicht zwischen
sich einschließen. Dies ist in 9d dargestellt.
In diesem Zustand kann dann ein hochfrequenter Wechselstrom durch die
entsprechenden Körpergewebeschichten geleitet werden, um
auf diese Weise die Fusion zu bewirken.
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Daran
anschließend werden die so miteinander verschweißten
Wandabschnitte des zu verbindenden Hohlorgans in Längsrichtung
durchtrennt, jedoch nicht ganz so weit wie die entsprechenden Körpergewebeschichten
miteinander fusioniert sind. Auf diese Weise entsteht eine Öffnung 90 zwischen
den seitlich miteinander verschweißten, aber immer noch offenen
Enden des Hohlorgans. Dies ist in 9e dargestellt.
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Daraufhin
wird die in 9a abgebildete flache Materialschicht 10 in
die Öffnung 90 eingeführt, jedoch nicht
ganz so weit wie der zuvor eingebrachte Schnitt tief ist. Dies ist
in 9f dargestellt.
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Schließlich
werden dann die maulzangenartigen Vorsprünge des Elektrochirurgie-Instruments so
angesetzt, dass sie die offenen Enden des Hohlorgans quer von außen
greifen und zwischen sich einklemmen. Mit Hilfe der zuvor eingeschobenen
Materialschicht 10 können dann die zunächst
offenen Enden, wie in 9g dargestellt, miteinander
fusioniert werden. Dadurch wird das fusionierte Hohlorgan verschlossen.
Zwischen den beiden miteinander verbundenen Enden des Hohlorgans
besteht jedoch eine Verbindung infolge des zuvor (siehe 9e) eingebrachten
Schnitts.
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10ab bis 10c zeigen
beispielhaft verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen
Materialschicht 10. In 10a ist
eine Materialschicht 10 in Form eines Strumpfes abgebildet, diese
besitzt in der Abbildung 10a rechts ein geschlossenes Ende
mit einer Vielzahl von Bereichen 14. Der Strumpf ist in
der Abbildung am linken Ende offen und weitet sich zu diesem Ende
hin, um ein besseres Überstülpen zu ermöglichen.
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10b zeigt eine Materialschicht 10 in Form
eines Zylindermantelabschnitts. Die Besonderheit der Materialschicht 10 aus 10b ist, dass an ihrem in der Abbildung rechten
Ende einen Tabaksbeutelnaht mit einem Faden 92 vorgesehen
ist, mit der dieses Ende gerafft werden kann. Dies ist beispielsweise
bei der in 6 dargestellten Anwendung
von Vorteil.
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10c zeigt schließlich eine Materialschicht 10 in
Form einer Kreisscheibe mit einer zentralen Öffnung, die
gleichzeitig einen Bereich 14 bewirkt, der für
einen niedrigen Widerstand sorgt. Weitere, kleinflächigere
Bereiche 14 können ebenfalls vorgesehen sein.
Genauso kann anstelle der großen zentrale Öffnung
auch keine Öffnung, sondern nur eine Vielzahl von Bereichen 14 vorgesehen
sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2007/0239260 [0002]
- - WO 2008/125259 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Lauto et al., ”Chitosan
Adhesive for Laser Tissue Repair: In Vitro Characterization”,
Lasers in Surgery and Medicine, Bd. 36, S. 139–201, 2005 [0002]
- - Bregyi et al., ”Electromagnetic Tissue Fusion Using
Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles: First Experience with
Rabbit Aorta”, The Open Surgery Journal, 2008, Bd. 2, S.
3–9 [0002]