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Die Erfindung betrifft ein endoskopisches Instrument mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
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Bei diesen Instrumenten ist es bekannt, Ringsegmente zur Bildung eines abwinkelbaren Abschnitts über Gelenke miteinander zu verbinden. Daneben ist es zur Bildung abwinkelbarer Abschnitte Stand der Technik, Rohre mit geeigneten Trennverfahren, beispielsweise mittels Laserschneiden, derart in einzelne Segmente aufzuteilen, dass sie trotz im Wesentlichen körperlicher Trennung über die Ausbildung von Nasen und korrespondierender Ausnehmungen formschlüssig und gleichzeitig gelenkig miteinander verbunden bleiben. Ein solches endoskopisches Instrument ist z. B. aus
DE 195 34 112 A1 bekannt.
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Allen endoskopischen Instrumenten dieser Art ist gemeinsam, dass die Auslenkung der abwinkelbaren Abschnitte, die durch die Betätigung eines an dem distalen Ende des abwinkelbaren Abschnitts angreifenden Zugmittels erfolgt, bedingt durch Reibung, die bei allen an der Auslenkung beteiligten Instrumentenkomponenten auftritt, stets zunächst am Übergang von einem starr ausgebildeten Schaftabschnitt zu dem abwinkelbaren Abschnitt beginnt und erst danach an den sich distalwärts anschließenden Segmenten erfolgt. In Folge dessen wird bei einer Auslenkung des abwinkelbaren Abschnitts vergleichsweise viel Raum benötigt, da ein distaler Endbereich des abwinkelbaren Abschnitts erst relativ spät, nämlich erst nach vollständiger Auslenkung des übrigen abwinkelbaren Abschnitts, abgewinkelt wird. Dies macht die Auslenkung des abwinkelbaren Abschnitts in engen Hohlräumen oftmals unmöglich. Darüber hinaus erweist es sich als nachteilig, dass der Schaft im Bereich des Übergangs von dem starren Schaftabschnitt zu dem abwinkelbaren Abschnitt den höchsten mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, da hier bei einer Auslenkung des abwinkelbaren Abschnitts und gleichzeitiger Drehung des Schafts, die während der Anwendung endoskopischer Instrumente häufig erforderlich ist, hohe Torsionskräfte auftreten, die oft zu ungünstigstenfalls irreparablen Beschädigungen des Schaftes führen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein endoskopisches Instrument der oben beschriebenen Gattung so auszubilden, dass die vorerwähnten Nachteile weitgehend vermieden werden und das Instrument besser an den Einsatz in unterschiedlich geformten und unterschiedlich großen Hohlräumen angepasst ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein endoskopisches Instrument mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Instruments ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung. Hierbei können gemäß der Erfindung die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale jeweils für sich aber auch in technisch sinnvoller Kombination die erfindungsgemäße Lösung gemäß Anspruch 1 weiter ausgestalten.
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Bei dem erfindungsgemäßen endoskopischen Instrument kann es sich um ein technisches Instrument, d. h. Technoskop handeln oder um ein medizinisches Instrument, d. h. Endoskop. In üblicher Weise ist dieses Instrument mit einer Handhabe und einem sich an die Handhabe distalseitig anschließenden Schaft ausgestattet. Der Schaft weist einen abwinkelbaren Abschnitt auf, der typisch, aber nicht notwendigerweise einen distalen Endbereich des Schaftes bildet. Einen Bestandteil des Schaftes bildet ein darin angeordneter rohrförmiger Tragkörper, der im Bereich des abwinkelbaren Abschnitts durch Querausnehmungen in Segmente unterteilt ist, wobei benachbarte Segmente durch elastisch biegbare Stege miteinander verbunden sind. Diese Stege bilden Federgelenke, über die benachbarte Segmente relativ zueinander abgewinkelt werden können.
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Gemäß der Erfindung weisen mindestens zwei Stege benachbarter Segmente unterschiedliche Federsteifigkeiten auf. Demzufolge unterscheiden sich mindestens zwei und gegebenenfalls mehr oder alle Stege hinsichtlich ihres Biegewiderstandes, sodass die einzelnen an diese Stege distalseitig angrenzenden Segmente bei einem gleichen auf die Stege wirkenden Biegemoment unterschiedlich weit auslenken bzw. zuerst die Segmente auslenken, die an einen Steg mit einer vergleichsweise geringen Federsteifigkeit angrenzen, während andere Segmente, die an einen Steg mit einer höheren Federsteifigkeit angrenzen, später oder überhaupt nicht auslenken. Insofern ist es möglich, jeweils durch Auswahl einer geeigneten Steifigkeit der einzelnen Stege das Auslenkverhalten des abgewinkelten Abschnitts vorzugeben, vorzugsweise in einer Weise, dass sich bei einer vergleichsweise geringen auf den abwinkelbaren Abschnitt ausgeübten Steuerkraft zunächst nur die distal an einen Steg mit geringerer Steifigkeit angrenzenden Segmente abwinkeln und erst bei einer Erhöhung der Steuerkraft, die distalseitig an einen Steg mit größerer Federsteifigkeit angrenzenden Segmente auslenken. Auf diese Weise kann die Krümmung des abwinkelbaren Abschnitts speziell an die Form und Größe verschiedener Hohlräume bzw. Hohlorgane angepasst werden. Insbesondere ist es möglich, ein Instrument zu schaffen, dessen distales Segment vor den sich proximalwärts anschließenden Segmenten auslenkt.
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Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Federsteifigkeiten der Stege in einem an das proximale Ende des abwinkelbaren Abschnitts angrenzenden Bereich am größten sind. D. h., bei Einleitung einer Steuerkraft zum Auslenken des abwinkelbaren Abschnitts werden zunächst nur die in einem distalen Bereich an Stege mit geringeren Federsteifigkeit angrenzenden Segmente ausgelenkt, sodass sich ein gegenüber den bislang bekannten Instrumenten dieser Art geringerer Krümmungsradius des abwinkelbaren Abschnitts ergibt, der das erfindungsgemäße Instrument insbesondere zum Einsatz in Hohlräumen mit geringem Querschnitt geeignet macht. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Stege insbesondere in dem Bereich des Übergangs von dem abwinkelbaren Abschnitt zu dem starren Abschnitt derart steif ausgebildet werden können, dass die dort vor allem bei einer Drehung des Schafts wirkenden Torsionsbelastungen nicht zu einer Beschädigung des Schafts bzw. des Tragkörpers führen.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Federsteifigkeit der von einem distalen Ende des abwinkelbaren Abschnitts in Richtung des proximalen Endes des abwinkelbaren Abschnitts aufeinander folgenden Stege vorzugsweise stetig zunimmt. Dementsprechend weist bei dieser Ausgestaltung der die beiden ersten, distal an den starren Abschnitt des Tragkörpers anschließenden Segmente verbindende Steg von allen Stegen die höchste Federsteifigkeit und der die beiden an das distale Ende des abwinkelbaren Abschnitts anschließenden Segmente verbindende Steg die geringste Federsteifigkeit auf, wobei die dazwischen liegenden Segmente alle mit Stegen verbunden sind, deren Federsteifigkeit zwischen der größten und der geringsten Federsteifigkeit liegt, wobei bevorzugt mit zunehmendem Abstand der Stege von dem distalen Ende des abwinkelbaren Abschnitts deren Federsteifigkeit kontinuierlich zunimmt. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt die Auslenkung des abwinkelbaren Abschnitts zunächst durch Auslenkung des an das distale Ende des abwinkelbaren Abschnitts angrenzenden Segments, wobei der Auslenkradius des abwinkelbaren Bereichs korrespondierend zu einer Vergrößerung der zum Auslenken erforderlichen Steuerkraft vergrößert werden kann.
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Die unterschiedlichen Federsteifigkeiten der einzelnen Stege können dadurch erreicht werden, dass die Stege aus unterschiedlichen Materialien mit verschiedenen Festigkeitseigenschaften ausgebildet werden und dadurch, dass die Materialstruktur der einzelnen Stege beispielsweise durch eine Wärmebehandlung gezielt hinsichtlich der Federsteifigkeit verändert wird. Bevorzugt ist allerdings eine Ausgestaltung, bei der die unterschiedliche Federsteifigkeit der Stege durch unterschiedliche Stegabmessungen erzielt wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der abwinkelbare Abschnitt, wie es weiter bevorzugt vorgesehen ist, aus einem Rohr gebildet wird, das mittels im wesentlichen quer zur Längsausdehnung des Rohrs verlaufender Einschnitte unter Beibehaltung einer Materialverbindung in mehrere Segmente aufgeteilt ist. In diesem Fall können die unterschiedlichen Federsteifigkeiten dadurch erzielt werden, dass die die Segmente trennenden Einschnitte unterschiedlich gestaltet werden, wodurch sich auch die Größe der verbleibenden Stege ändert.
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Vorteilhaft können sich die Stege hinsichtlich ihrer Abmessungen in Längsrichtung des Schaftes unterscheiden. In diesem Fall wird eine vergleichsweise geringe Federsteifigkeit dann erzielt, wenn die Stege in Längsrichtung des Schaftes verhältnismäßig lang ausgebildet werden. Umgekehrt wird eine geringere Federsteifigkeit der Stege bei einer geringeren Steglänge erreicht.
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Alternativ oder zusätzlich können sich die Stege auch hinsichtlich ihrer Abmessungen quer zur Längsausdehnung des Schaftes, also hinsichtlich der Stegbreite unterscheiden. Auch hierdurch lässt sich die Federsteifigkeit der einzelnen Stege beeinflussen, wobei die Federsteifigkeit der Stege mit zunehmenden Abmessungen in Umfangsrichtung zunimmt und korrespondierend mit abnehmenden Abmessungen in dieser Richtung abnimmt.
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Zweckmäßigerweise sind die Stege aus einem Material ausgebildet, das eine ausreichend hohe Elastizitätsgrenze aufweist, sodass die Stege nach erfolgter Auslenkung des abwinkelbaren Abschnitts wieder in ihre Ausgangsstellung rückfedern. Solche Materialien sind z. B. Federstähle oder superelastische Metalllegierungen. So kann der abwinkelbare Abschnitt vorteilhaft aus einem hochfesten federharten Stahl oder weiter vorteilhaft aus einer super elastischen Nickel-Titan-Legierung ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise kann der gesamte Tragkörper oder sogar der gesamte Schaft aus einem dieser Werkstoffe ausgebildet sein, wobei eine solche Ausgestaltung bei Verwendung von superelastischem Nickeltitan zudem insofern vorteilhaft ist, als gegebenenfalls der gesamte Schaft eine gewisse Flexibilität aufweist, wodurch die bei der Behandlung eines Patienten durch die Bewegung des Schaftes in einer Körperhöhle verursachten Gewebetraumatisierungen geringer ausfallen oder günstigenfalls gar nicht auftreten.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Tragkörper zumindest an dem abwinkelbaren Abschnitt einen einseitig abgeflachten Querschnitt auf. Zweckmäßigerweise ist der Tragkörper aus einem Rohr mit einem runden und vorzugsweise ovalen und einseitig abgeflachten Querschnittsprofil ausgebildet, welches im Bereich des abwinkelbaren Abschnitts zur Bildung der einzelnen Segmente mit quer zur Längsausdehnung des Rohres verlaufenden Einschnitten versehen ist, welche zumindest den abgeflachten Bereich der Rohrwandung nicht durchtrennen, so dass diese Bereiche die benachbarte Segmente verbindenden Stege bilden.
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Zur Abwinklung des abwinkelbaren Abschnitts ist vorteilhaft ein Steuermittel vorgesehen, das vorzugsweise in dem Tragkörper in einem den Stegen diametral gegenüberliegenden Bereich geführt ist. Bei dem Steuermittel handelt es sich bevorzugt um einen Draht, der an dem distalen Ende des abwinkelbaren Abschnitts befestigt ist und zu der Handhabe des erfindungsgemäßen Instruments geführt ist, wo er mit einem Betätigungsmittel zum Abwinkeln des abwinkelbaren Abschnitts gekoppelt ist. Der Draht kann in üblicher Weise rund oder auch flach ausgebildet sein.
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Da der Tragkörper aufgrund der an dem abwinkelbaren Abschnitt ausgebildeten Querausnehmungen eine offene Struktur bildet, ist er bevorzugt von einer Außenhülle umgeben. Um der Abwinkelung des Tragkörpers folgen zu können, ist diese Außenhülle zweckmäßigerweise aus einem flexiblen Material ausgebildet. Beispielsweise kann ein Schlauch die Außenhülle bilden.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 schematisch in einer Seitenansicht ein endoskopisches Instrument mit einem abgewinkelten Schaftende,
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2 in vergrößerter Darstellung das abwinkelbare distale Schaftende des Instruments nach der 1,
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3 eine Einzelheit III in 2 in vergrößerter Darstellung,
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4 den Schaftquerschnitt im abwinkelbaren Schaftbereich,
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5 schematisch stark vereinfacht in einer Seitenansicht einen Tragkörper eines Schaftes,
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6 schematisch stark vereinfacht den Tragkörper nach 5 in verschiedenen Abwinkelungszuständen und
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7 schematisch stark vereinfacht den Tragkörper nach 5 im vollständig abgewinkelten Zustand.
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Das in 1 dargestellte endoskopische Instrument weist einen Schaft 2 auf, der in einer Handhabe 4 festgelegt ist. In dem Schaft 2 ist ein Tragkörper 6 angeordnet. Dieser Tragkörper 6, der aus einem Rohr gebildet ist, ist in einem proximalen Abschnitt 8 starr ausgebildet und in einem distalen Abschnitt 10 abwinkelbar ausgebildet.
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Zur Auslenkung des distalen Abschnitts 10 ist als Steuermittel ein Steuerdraht 12 vorgesehen, der in dem Tragkörper 6 im Bereich dessen distalen Endes befestigt ist und durch den Tragkörper 6 zu der Handhabe 4 geführt ist, wo er mit einer Betätigungseinrichtung gekoppelt ist. Die Abwinkelung des distalen Abschnitts 10 des Tragkörpers 6 erfolgt durch Zugbeaufschlagung des Steuerdrahts 12.
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Wie aus 4 ersichtlich ist, weisen der Tragkörper 6 und der Schaft 2 einen im Wesentlichen ovalen Querschnitt auf, wobei an einer Spitze des Ovals ein Bereich 14 abgeflacht ausgebildet ist. In einem dem Bereich 14 gegenüberliegenden Bereich ist ein Führungskanal 16 für den Steuerdraht 12 ausgebildet.
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Um den distalen Abschnitt 10 des Tragkörpers 6 abwinkeln zu können, ist dieser durch Querausnehmungen 18 in mehrere in Längsrichtung des Tragkörpers hintereinander angeordnete Segmente 20 aufgeteilt. Mit Ausnahme des Bereichs 14 erstrecken sich die Querausnehmungen 18 um den gesamten Umfang des Tragkörpers 6. Dementsprechend sind benachbarte Segmente 20 an dem Bereich 14 über Stege 22 miteinander verbunden (siehe insbesondere 3). Die Querausnehmungen 18 verlaufen im Wesentlichen geradlinig quer zu einer Längsachse A des Tragkörpers 6, wobei sie bei dieser Ausführung an den zwischen dem Bereich 14 und dem gegenüberliegenden abgespitzten Bereich liegenden Seitenbereichen mittels zweier hakenförmiger Vorsprünge 24 geführt sind, die in mit den Vorsprüngen 24 korrespondierende Ausnehmungen 26 benachbarter Segmente 20 formschlüssig eingreifen. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Tragkörper 6 bzw. der Schaft 2 nicht über ein festgelegtes maximales Maß hinaus ausgelenkt werden kann, sodass die Stege 22, die bei einer Abwinklung die Funktion von Federgelenken haben, nicht über ihre Elastizitätsgrenze belastet werden, d. h. nicht überdehnt werden können.
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In den 1 bis 3 nicht dargestellt, weisen die einzelnen Querausnehmungen 18 eine unterschiedliche Breite auf. Dementsprechend sind die einzelnen Stege 22 in Richtung der Längsachse A des Tragkörpers 6 unterschiedlich lang ausgebildet. Hierbei ist die Querausnehmung 18a, die die an das distale Ende des abwinkelbaren Abschnitts 10 angrenzenden Segmente 20a und 20b trennt, in Richtung der Längsachse A des Tragkörpers 6 am weitesten ausgebildet und die Querausnehmung 18b, die die an das proximale Ende des abwinkelbaren Abschnitts 10 angrenzenden Segmente 20c und 20d trennt, in Richtung der Längsachse A des Tragkörpers 6 am schmalsten ausgebildet. Ausgehend von der Querausnehmung 18a nimmt die Weite der in proximaler Richtung hintereinander angeordneten Querausnehmungen 18 stetig ab. Korrespondierend nimmt die Länge der Stege 22 ausgehend von einem die Segmente 20a und 20b verbindenden Steg 22 bis zu einem die Segmente 20c und 20d verbindenden Steg 22 kontinuierlich ab. Da mit geringer werdender Länge der Stege 22 bei gleich bleibender Breite und Dicke deren Federsteifigkeit zunimmt, wird bei einer Betätigung des Steuerdrahts 12 zunächst nur das Segment 20a abgewinkelt und erst bei einer Erhöhung der Zugkraft auf den Steuerdraht 12 hintereinander die sich an das Segment 20a in proximaler Richtung anschließenden Segmente 20 abgewinkelt.
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In den 5 bis 7 ist eine weitere Ausgestaltung eines Tragkörpers 28 dargestellt. Auch der Tragkörper 28 wird aus einem Rohr gebildet. In einem abwinkelbaren Abschnitt 30, der sich distalseitig an einen starren Abschnitt 32 anschließt, bilden Einschnitte Querausnehmungen 34, die den abwinkelbaren Abschnitt 30 in eine Vielzahl von Segmenten 36 unterteilen. Hierbei trennen die Einschnitte die Segmente 36 nicht vollständig, so dass die einzelnen Segmente 36 in Einschnittrichtung oberhalb der Querausnehmungen 34 mittels Stegen 38 verbunden bleiben.
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Die Einschnitttiefe der die Querausnehmungen 34 bildenden Einschnitte ist unterschiedlich. An der Querausnehmung 34a, die die an das distale Ende anschließenden Segmenten 36a und 36b trennt, ist die Einschnitttiefe am größten. Bei den in proximaler Richtung auf die Querausnehmung 34a folgenden Querausnehmungen 34 nimmt die Einschnitttiefe kontinuierlich ab, bis sie an der Querausnehmung 34b, die die an den starren Abschnitt 32 des Tragkörpers 28 angrenzenden Segmente 36c und 36d trennt, ihren geringsten Wert aufweist. Korrespondierend hierzu sind die Abmessungen des die Segmente 36a und 36b verbindenden Stegs 38, also die Stegbreite am geringsten und die Abmessungen des die Segmente 36c und 36d verbindenden Stegs 38 am größten. Die Stegbreite der zwischen diesen Stegen 38 angeordneten weiteren Stege 38 nimmt mit deren Position in proximaler Richtung stetig zu. Mit der Zunahme der Stegbreite der einzelnen Stege 38 nimmt bei gleichbleibender Materialdicke und Steglänge deren Federsteifigkeit zu. Insofern weist der die Segmente 36a und 36b verbindende Steg 38 die geringste und der die Segmente 36c und 36d verbindende Steg 38 die größte Federsteifigkeit auf.
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Das Auslenkverhalten des abwinkelbaren Abschnitts 30 des Tragkörpers 28 wird aus 6 deutlich. Wird der Steuerdraht 12 nur mit einer geringen Zugkraft beaufschlagt, werden nur die direkt an das distale Ende des abwinkelbaren Abschnitts 30 angrenzenden Segmente 36 aufgrund der vergleichsweise geringen Federsteifigkeit der diese Segmente 36 verbindenden Stege 38 abgewinkelt, während sich der übrige Bereich des Abschnitts 30 noch quasi starr verhält. Mit zunehmender Zugkraft werden zunehmend mehr Segmente 36 abgewinkelt, bis der abwinkelbare Abschnitt 30 bei einer maximalen Zugkraft seine größtmögliche Krümmung aufweist (7).
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Anhand der vorstehenden Ausführungsbeispiele ist beschrieben worden, wie das Auslenkverhalten eines abwinkelbaren distalen Instrumentenabschnittes durch Veränderung der Federsteifigkeit der Stege gezielt beeinflusst werden kann. Es versteht sich, dass gemäß der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise das Ablenkverhalten so wie vorbeschrieben sein muss, es kann beispielsweise auch so gestaltet werden, dass zunächst ein mittlerer Bereich abgelenkt wird. Auch ist es denkbar, dass der ablenkbare Bereich nicht auf einen distal ablenkbaren Abschnitt beschränkt ist und die Abwinkelung des ablenkbaren Bereichs in einer Ebene in zwei zueinander entgegengesetzten Richtungen erfolgen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Schaft
- 4
- Handhabe
- 6
- Tragkörper
- 8
- Abschnitt
- 10
- Abschnitt
- 12
- Steuerdraht
- 14
- Bereich
- 16
- Führungskanal
- 18, 18a, 18b
- Querausnehmung
- 20, 20a, 20b, 20c, 20d
- Segment
- 22
- Steg
- 24
- Vorsprung
- 26
- Ausnehmung
- 28
- Tragkörper
- 30
- Abschnitt
- 32
- Abschnitt
- 34, 34a, 34b
- Querausnehmung
- 36, 36a, 36b, 36c, 36d
- Segment
- 38
- Steg
- A
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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