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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument mit
mindestens einem in einen Patientenkörper einführbaren
Instrumentenabschnitt.
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Chirurgische
Instrumente der eingangs beschriebenen Art mit einem, zwei oder
auch noch mehr Instrumentenabschnitten werden in zahlreichen Varianten
hergestellt und kommen bei der Behandlung von Patienten zum Einsatz.
Ein Beispiel für ein solches chirurgisches Instrument ist
eine mit einer Spritze verbindbare Kanüle, durch welche
Flüssigkeiten in einen Patientenkörper eingebracht
oder aus diesem entnommen werden können. Um insbesondere
den Instrumentenabschnitt der Kanüle, die in Form einer
Nadel ausgebildet ist, gezielt in einen Patientenkörper
einführen zu können, werden dabei auch bildgebende
Verfahren genutzt, um den in den Patientenkörper eingeführten
Instrumentenabschnitt sichtbar zu machen. Verwendet werden hierbei
insbesondere Röntgenstrahlen oder auch Ultraschall, um
eine Lage und/oder eine Orientierung des Instrumentenabschnitts
im Patientenkörper für einen Operateur sichtbar
zu machen.
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Das
Sichtbarmachen des Instrumentenabschnitts ist häufig problematisch,
da bei sehr kleinen Instrumentenabschnitten eine Absorption beziehungsweise
eine Reflexion der zur Detektion genutzten elektromagnetischen Strahlung
beziehungsweise von Ultraschall nicht ausreicht, um den Instrumentenabschnitt überhaupt
oder zumindest in gewünschter Weise mit einer ausreichenden
Qualität sichtbar zu machen.
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Zur
Lösung dieses Problems wurde bei einem chirurgischen Instrument
der eingangs beschriebenen Art in der
WO 96/33654 A1 vorgeschlagen,
den Instrumentenabschnitt so herzustellen oder zu bearbeiten, dass
er eine äußere Kontur mit einer erhöhten
oder zumindest verbesserten Reflexivität für Ultraschall
aufweist. Nachteilig bei dieser Vorgehensweise ist jedoch, dass
nicht beliebige Geometrien von Instrumentenabschnitten möglich
sind.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein chirurgisches
Instrument der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass
es unabhängig von einer äußeren Form
oder Kontur unter Ultraschallkontrolle überhaupt sichtbar
wird oder besser sichtbar ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem chirurgischen Instrument der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
der mindestens eine Instrumentenabschnitt mindestens auf einem Teil
seiner äußeren Oberfläche mit einer ultraschallreflektierenden
Beschichtung versehen ist.
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Eine
Beschichtung auf mindestens einem Teil der äußeren
Oberfläche des einen oder der mehreren Instrumentenabschnitte
vorzusehen ermöglicht es, den so beschichteten Instrumentenabschnitt
unter Ultraschallkontrolle optimal für einen Anwender sichtbar
zu machen, und zwar unabhängig von einer Form des Instrumentenabschnitts.
Insbesondere ist es auch möglich, den Instrumentenabschnitt,
anders als in der
WO
96/33654 A1 beschrieben, zylindrisch auszubilden. Günstig
ist es, wenn der Instrumentenabschnitt auf seiner gesamten äußeren
Oberfläche mit der Beschichtung versehen ist. So kann der
Instrumentenabschnitt als Ganzes durch Beaufschlagen mit Ultraschall
sichtbar gemacht werden. Je nach Ausbildung und Anordnung der Beschichtung
ist es möglich, den Instrumentenabschnitt mittels Ultraschall
einfach und sicher zu detektieren, und zwar sogar dann, wenn die
Strahlrichtung des Ultraschalls und der Instrumentenabschnitt relativ
zueinander nur wenig geneigt sind, insbesondere bei Neigungswinkeln
von weniger als 10°.
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Besonders
einfach wird der Aufbau des chirurgischen Instruments, wenn der
mindestens eine Instrumentenabschnitt in Form eines Schafts ausgebildet
ist. Vorzugsweise ist der Schaft hohl. Dies ermöglicht
es, Fluide durch den Schaft beziehungsweise den durch den hohlen
Schaft gebildeten Kanal zu leiten.
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Günstigerweise
ist der mindestens eine Instrumentenabschnitt in Form einer Kanüle
ausgebildet. Es kann sich so beispielsweise um einen sich bis zu
einem distalen Ende des Instruments erstreckenden Instrumentenabschnitt
handeln. Insbesondere ist es möglich, herkömmliche
Kanülen mit der Ultraschall reflektierenden Beschichtung
zu versehen, um sie so auf einfache Weise für eine Bedienperson sichtbar
zu machen.
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Insbesondere
bei einem Instrumentenabschnitt mit einer kleinen Querschnittsfläche
ist es günstig, wenn der mindestens eine Instrumentenabschnitt
aus einem Metall hergestellt ist. So kann insbesondere eine Stabilität
des Instrumentenabschnitts erhöht werden.
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Besonders
einfach in der Herstellung wird das Instrument, wenn das Metall
ein VA-Stahl ist.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der mindestens eine Instrumentenabschnitt einen Durchmesser
in einem Bereich von 0,5 mm bis 5 mm aufweist. Ein Instrumentenabschnitt
mit derartigen Abmessungen kann einfach in einen Patientenkörper
eingeführt werden, beispielsweise durch eine von ihm selbst
geschaffene Öffnung beim Einführen in den Körper
oder durch einen minimalinvasiven Zugang.
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Um
die Sichtbarkeit des mindestens einen Instrumentenabschnitts unter
Ultraschallkontrolle zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenn die
Beschichtung eine Dicke in einem Bereich von 10 μm bis
1 mm aufweist.
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Vorteilhaft
kann es ferner sein, wenn die Dicke der Beschichtung einen Wert
in einem Bereich von 20 μm bis 0,5 mm aufweist. Dünnere
Beschichtungen sind kostengünstiger in der Herstellung
als dicke. Des Weiteren wird so der Instrumentenabschnitt nicht über
die Maßen vergrößert, was insbesondere bei
sehr kleinen Querschnitten unerwünscht wäre.
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Eine
ausreichend gute Ultraschallsichtbarkeit kann insbesondere dann
noch sichergestellt werden, wenn die Dicke der Beschichtung einen
Wert in einem Bereich von 20 μm bis 0,3 mm aufweist. Eine Mindeststärke
von 20 μm hat den Vorteil, dass die Beschichtung praktisch
defektfrei und lückenlos herstellbar ist sowie äußere
Abmessungen des Instrumentenabschnitts praktisch nicht ändert.
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Vorteilhafterweise
ist die Beschichtung aus einem elektrisch isolierenden Material
gebildet. Dies ermöglicht es insbesondere, den mindestens
einen Instrumentenabschnitt als elektrischen Leiter zu nutzen, welcher
durch die Beschichtung beispielsweise gegenüber umliegendem
Gewebe elektrisch isoliert werden kann.
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Die
Stabilität des Instrumentenabschnitts kann auf einfache
Weise dadurch erhöht werden, dass die Beschichtung aus
einer Keramik gebildet ist. Zudem lässt sich eine keramische
Beschichtung auf einfache Weise auf Metallen oder Kunststoffen aufbringen.
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Vorzugsweise
ist die Keramik eine Nicht-Oxid-Keramik. Derartige Keramiken enthalten keinen
Sauerstoff und zeichnen sich gegenüber Oxid-Keramiken durch
höhere kovalente und geringere ionische Bindungsanteile
aus. Dies ergibt, bedingt durch die starken Bindungsenergien, hohe
chemische und thermische Stabilität, Härte und
Festigkeit, jedoch gleichzeitig auch eine geringe Duktilität und
recht hohe Sprödigkeit. Denkbar als Nicht-Oxid-Keramiken
sind insbesondere Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Aluminiumnitrid
und Borcarbid.
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Günstigerweise
ist oder enthält die Keramik Siliziumcarbid. So kann insbesondere
eine Nicht-Oxid-Keramik hergestellt werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Keramik Bornitrid ist oder enthält. Dies
ist eine weitere Möglichkeit, eine Nicht-Oxid-Keramik auszubilden.
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Günstig
ist es, wenn die Keramik eine Mischoxid-Keramik ist. Beispielsweise
lässt sich eine Oxidkeramik wie zum Beispiel Zirkonoxid
durch eine weitere Oxidkeramik stabilisieren. Denkbar ist hier insbesondere
Yttriumoxid.
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Vorzugsweise
enthält die Beschichtung Yttrium. So können insbesondere
Yttrium enthaltende Keramiken ausgebildet werden.
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Günstig
ist es, wenn die Beschichtung Yttriumoxid enthält. Yttriumoxid
kann insbesondere zur Stabilisierung einer Oxidkeramik verwendet
werden.
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Vorteilhafterweise
enthält die Beschichtung Aluminium. So können
insbesondere Aluminium enthaltende Keramiken ausgebildet werden.
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Vorzugsweise
enthält die Beschichtung Bor. So können insbesondere
Bor enthaltende Keramiken ausgebildet werden.
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Günstig
ist es, wenn die Beschichtung Stickstoff enthält. So können
insbesondere Stickstoff enthaltende Keramiken ausgebildet werden.
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Vorteilhafterweise
enthält die Beschichtung Silizium. So können insbesondere
Silizium enthaltende Keramiken ausgebildet werden.
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Vorzugsweise
enthält die Beschichtung Kohlenstoff. So können
insbesondere Kohlenstoff enthaltende Keramiken ausgebildet werden.
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Günstig
ist es, wenn die Beschichtung ganz oder teilweise aus Diamant gebildet
ist. So können insbesondere sehr harte Beschichtungen hergestellt werden.
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Die
Sichtbarkeit des Instrumentenabschnitts unter Ultraschall lässt
sich weiter verbessern, wenn die Beschichtung Zirkon enthält.
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Vorteilhafterweise
enthält die Beschichtung Sauerstoff. Mit Sauerstoff lassen
sich insbesondere Oxidkeramiken ausbilden, insbesondere Zirkonoxid, Titanoxid,
Magnesiumoxid, Zinkoxid, Aluminiumtitanat oder Bariumtitanat. Oxidkeramiken
weisen insbesondere eine große Härte auf und sind
sehr verschleissbeständig.
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Besonders
einfach herzustellen ist eine Beschichtung, welche ein Metalloxid
ist oder enthält. Insbesondere eignen sich hierfür
die oben beschriebenen Beschichtungsverfahren.
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Die
Ultraschallsichtbarkeit des Instrumentenabschnitts kann weiter verbessert
werden, wenn das Metalloxid Zirkonoxid (ZrO2)
ist oder enthält. Andere Bezeichnungen für Zirkonoxid
sind Zirkoniumdioxid, Zirconium(IV)-oxid sowie Zirconia.
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Eine
besonderes defnierte und reproduzierbare Ausbildung der Beschichtung
wird möglich, wenn die Beschichtung eine kristalline oder
polykristalline Beschichtungsstruktur aufweist.
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Günstig
ist es, wenn die Beschichtungsstruktur in Form einer Diamantstruktur
ausgebildet ist. Die Diamantstruktur besteht aus einem kubisch flächenzentrierten
Gitter und der Basis {(0, 0, 0,), (¼, ¼, ¼)}.
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Vorzugsweise
ist die Beschichtung hohlraumfrei ausgebildet. Hohlraumfreie Beschichtungen haben
den Vorteil, dass sie besonders dünn auftragen werden können,
um den gewünschten Effekt zu erzielen. Des Weiteren ist
das Aufbringen einer hohlraumfreien Beschichtung deutlich einfacher
als einer Hohlräume aufweisenden Beschichtung.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann
vorgesehen sein, dass die Beschichtung mindestens teilweise porös
ist. Eine poröse Beschichtung ermöglicht es, die
Sichtbarkeit des Instrumentenabschnitts unter Ultraschallkontrolle
weiter zu verbessern.
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Vorteilhaft
kann es ferner sein, wenn die Beschichtung eine Porösität
mit einem Wert in einem Bereich von 0 bis 30% aufweist. Darunter
ist zu verstehen, dass die Beschichtung Hohlräume aufweist, welche
bis zu 30% des Gesamtvolumens der Beschichtung definieren. Eine
solche Porösität kann die Sichtbarkeit des Instrumentenabschnitts
unter Ultraschallkontrolle weiter verbessern.
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Um
eine Haltbarkeit des Instruments zu verbessern, ist es vorteilhaft,
wenn die Beschichtung polymerfrei ausgebildet ist. Beschichtungen
aus Polymeren oder Polymere enthaltenden Materialien haben insbesondere
den Nachteil, dass sie bei der Sterilisation, beispielsweise durch
ionisierende Strahlung, nicht dauerhaft beständig sind.
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Um
den gesamten Instrumentenabschnitt unter Ultraschallkontrolle sichtbar
zu machen, ist es vorteilhaft, wenn die Beschichtung die äußere
Oberfläche des Instrumentenabschnitts vollständig
bedeckt.
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Günstig
kann es ferner sein, wenn ein distales Ende des Instrumentenabschnitts
aus demselben Material hergestellt ist wie die Beschichtung. Auf
diese Weise kann eine Verbindung zwischen dem Instrumentenabschnitt,
der einen Träger für die Beschichtung bildet,
und der Beschichtung selbst verbessert werden.
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Um
das Instrument auch in der Kryotherapie einsetzen zu können,
ist es vorteilhaft, wenn die Beschichtung aus einem thermischen
Isolationsmaterial hergestellt ist. Beispielsweise kann so der Instrumentenabschnitt
stark abgekühlt oder stark aufgeheizt werden, eine Wärmeleitung
zum Beispiel zu umliegendem Gewebe hin wird jedoch in gewünschter Weise
unterbunden oder zumindest minimiert, durch die thermisch isolierende
Beschichtung.
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Besonders
einfach herstellen lässt sich die Beschichtung, wenn sie
durch Aufspritzen hergestellt ist. In Frage kommen hier alle denkbaren
Beschichtungsverfahren, bei welchen eine Beschichtung durch Aufspritzen
des die Beschichtung ausbildenden Materials möglich ist.
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Vorzugsweise
wird die Beschichtung durch thermisches Spritzen hergestellt. In
Frage kommen hier alle thermischen Spritzverfahren, insbesondere Flammspritzen
mit Draht oder Stab, Flammspritzen mit Pulver, Kunststoff-Flammspritzen,
Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen oder Detonationsflammspritzen.
Des Weiteren sind vorteilhaft: Plasmaspritzen, Laserspritzen, Lichtbogenspritzen,
Kaltgasspritzen und Plasmaauftragsschweißen mit Pulver
unter übertragendem Lichtbogen.
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Des
Weiteren kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Beschichtung durch
physikalische oder chemische Gasphasenabscheidung hergestellt ist. Die
Beschichtung kann dabei entweder durch Kondensation aus der Gasphase
oder durch chemische Reaktion aus der Gasphase erfolgen, wobei eine
auf dem Instrumentenabschnitt die Beschichtung ausbildende Feststoffkomponente
abgeschieden wird.
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Darüber
hinaus ist es günstig, wenn die Beschichtung durch Sol-Gel-Technik
hergestellt ist. Die Sol-Gel-Technik, auch als Sol-Gel-Prozess beschrieben,
ist ein Verfahren zur Herstellung nichtmetallischer anorganischer
hybridpolymerer Materialien aus kolloidalen Dispersionen, den sogenannten
Solen. Die Ausgangsmaterialien werden auch als Prekursoren bezeichnet.
Aus ihnen entstehen in Lösung in ersten Grundreaktionen
feinste Teilchen mit einer Größe, die im Nanometerbereich
liegen kann. Durch eine spezielle Weiterverarbeitung der Sole lassen sich
Pulver, Fasern, Schichten oder Aerogele erzeugen.
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Vorzugsweise
weist der mindestens eine Instrumentenabschnitt eine zylindrische
Oberfläche auf. So lassen sich insbesondere maximal dünnwandige
Kanülen ausbilden.
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Grundsätzlich
wäre es denkbar, den mindestens einen Instrumentenabschnitt
aus demselben Material herzustellen wie die Beschichtung. Ist das Material, aus
dem der Instrumentenabschnitt hergestellt ist, jedoch unter Ultraschallkontrolle
schlecht oder gar nicht sichtbar, ist es günstig, wenn
die Beschichtung aus einem anderen Material hergestellt ist als
der mindestens eine Instrumentenabschnitt. So kann durch die Beschichtung
auch ein unter Ultraschallkontrolle nicht oder nur schlecht sichtbarer
Instrumentenabschnitt sichtbar oder noch besser sichtbar gemacht
werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Instrument
in Form einer Injektionsnadel ausgebildet. Insbesondere Injektionsnadeln
mit sehr kleinen Durchmessern weisen üblicherweise unter
Ultraschallkontrolle keine oder nur eine eingeschränkte
Sichtbarkeit auf. Durch die Beschichtung kann die Injektionsnadel
so gut sichtbar gemacht werden, dass ein Arzt beim Einführen
derselben in einen Patientenkörper genau erkennen kann, wo
sich beispielsweise ein Ende der Injektionsnadel befindet, um Verletzungen
von Gefäßen oder Organen beim Einführen
der Injektionsnadel zu vermeiden.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren
Erläuterung. Es zeigen:
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1:
eine schematische Darstellung eines distalen Endes einer Spritze
mit aufgesetzter Injektionsnadel;
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2:
eine Schnittansicht längs Linie 2-2 in 1;
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3:
eine vergrößerte Darstellung des Bereichs 3 in 2;
und
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4:
eine vergrößerte Ansicht des Bereichs 4 in 3.
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In 1 ist
ein chirurgisches Instrument 10 in Form einer Injektionskanüle
dargestellt, welche an ihrem proximalen Ende einen zylindrischen
Kupplungsstutzen 12 aufweist, welcher auf ein distales Ende 14 einer
Spritze 16 aufgeschoben ist. Ausgehend vom Kupplungsstutzen 12 erstreckt
sich in distaler Richtung ein Instrumentenabschnitt 18 in
Form eines Schafts 20, welcher eine Injektionsnadel 22 bildet.
In ihrem Inneren definiert die Injektionsnadel 22 einen
Kanal 24, welcher sich koaxial zu einer Längsachse 26 der
Injektionsnadel 22 erstreckt. Ein distales Ende 28 der
Injektionsnadel 22 ist abgeschrägt, so dass als
Endfläche eine länglich ovale Ringfläche 30 ausgebildet
wird, welche in einer Ebene liegt, die bezogen zur Längsachse 26 um
etwa 45° geneigt ist.
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Die
Injektionsnadel 22 ist aus einem Metall hergestellt, vorzugsweise
einem nicht rostenden Instrumentenstahl, und weist einen äußeren
Durchmesser 32 auf, welcher in einem Bereich von 0,5 mm bis
5 mm liegt.
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Um
den Instrumentenabschnitt 18 unter Ultraschallkontrolle
sichtbar zu machen, ist eine äußere Oberfläche 34 desselben
mit einer Beschichtung 36 versehen, welche Ultraschall
reflektiert. Die Beschichtung 36 weist eine im Wesentlichen
konstante Dicke auf und bedeckt die gesamte Oberfläche 34 vollständig.
Denkbar wäre es auch, nur einen Teil der Oberfläche 34 mit
der Beschichtung 36 zu versehen. Insbesondere können
auch bestimmte Muster mittels der Beschichtung auf die Oberfläche 34 aufgebracht werden.
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Die
Beschichtung weist eine Dicke 38 in einem Bereich von 10 μm
bis 1 mm auf, vorzugsweise in einem Bereich von 20 μm bis
0,5 mm, bei bevorzugten Ausführungen in einem Bereich von
20 μm bis 0,3 mm. Die Beschichtung ist aus einem elektrisch isolierenden
Material gebildet, vorzugsweise aus einer Keramik. Die Beschichtung
selbst ist hohlraumfrei, also insbesondere aus einem verdichteten
Material hergestellt, wie in den 3 und 4 zu
erkennen. Des Weiteren ist die Beschichtung polymerfrei ausgebildet.
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Ferner
ist die Beschichtung aus einem thermisch isolierenden Material hergestellt
und vorzugsweise durch Aufspritzen aufgebracht. Insbesondere ist
die Beschichtung durch Flammspritzen mit Draht oder Stab, Flammspritzen
mit Pulver, Kunststoff-Flammspritzen, Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen,
Detonationsspritzen, Plasmaspritzen, Laserspritzen, Lichtbogenspritzen,
Kaltgasspritzen oder Plasmaauftragsschweißen aufgebracht.
Alternativ kann die Beschichtung auch durch physikalische oder chemische
Gasphasenabscheidung oder einen Sol-Gel-Prozess hergestellt werden.
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Die
Beschichtung 36 enthält Zirkon. Des Weiteren handelt
es sich bei der Beschichtung 36 um eine aus einem Metalloxid
hergestellte Beschichtung, nämlich aus Zirkonoxid (ZrO2).
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Die
oben beschriebene Injektionsnadel 22 ist sterilisierbar,
beispielsweise durch ionisierende Strahlung. Insbesondere die durch
den Beschichtungsprozess erzeugten Korngrenzen der einzelnen Prüferpartikel
bilden innenliegende Streuzentren für eine Ultraschallwelle
und erhöhen so die Sichtbarkeit der Kanüle unter
Ultraschallbeobachtung deutlich. Insgesamt wird so ermöglicht,
dass die Injektionsnadel 22 in biologischem Gewebe bei
Ultraschalldiagnosen sichtbar gemacht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 96/33654
A1 [0004, 0007]