DE102014202083B4

DE102014202083B4 - Vorrichtung und Verfahren zur automatischen Druckanpassung bei Wasserstrahlapplikatoren

Info

Publication number: DE102014202083B4
Application number: DE102014202083.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bahls; Florian Alexander Fröhlich
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2034-02-06
Also published as: DE102014202083A1

Abstract

Vorrichtung für die Wasserstrahlchirurgie, mit einem Wasserstrahlapplikator (10) zur Bearbeitung von Gewebe, einem mit dem Wasserstrahlapplikator (10) verbundenen Versorgungsvorrichtung (16) zur Versorgung des Wasserstrahlapplikators (10) mit Wasser unter einem bestimmten Druck und einer Absaugvorrichtung (24) im Bereich des Wasserstrahlapplikators (10) zur Absaugung von Absaugmaterial, wobei das Absaugmaterial biologisches Material und das eingebrachte Wasser umfasst, gekennzeichnet durch eine mit der Absaugvorrichtung (24) verbundenen Analysevorrichtung (26) zur Analyse des Absaugmaterials, wobei die Analysevorrichtung (26) in Abhängigkeit vom Analyseergebnis ein Signal ausgibt, bei dem es sich um ein Warnsignal und/oder ein Steuersignal handelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren für die Wasserstrahlchirurgie zur Bearbeitung von Gewebe mit einem Wasserstrahlapplikator.
Die zunehmend von Chirurgen verwendete Wasserstrahlchirurgie bietet die Möglichkeit Weichgewebe selektiv zu trennen. So kann beispielsweise Lebergewebe getrennt werden, wobei Blutgefäße und Nerven vorzugsweise unbeschädigt bleiben. Um das Gewebe zu trennen wird eine Düse, aus der Wasser mit hohem Druck strahlt, in geringem Abstand zur Gewebeoberfläche bewegt. Gleichzeitig werden das ausgetretene Wasser und das ausgespülte Gewebe abgesaugt. In erster Näherung ist der Schnitteffekt lediglich vom Wasserdruck abhängig. Eine Erhöhung des Wasserdrucks ergibt somit ebenfalls einen stärkeren Schnitteffekt. Der Wasserdruck wird dabei üblicherweise von dem Chirurgen oder einem Operateur manuell verändert, wobei insbesondere auf Erfahrungswerte zurückgegriffen wird. Wird hierbei der Wasserdruck zu niedrig eingestellt, wird die Bearbeitung des Gewebes erschwert, wodurch sich die Operation verlängert. Gleichzeitig besteht die Gefahr, dass der Chirurg oder der Operateur den zu niedrigen Wasserdruck durch eine Verringerung des Abstands von der Düse zum Gewebe auszugleichen versucht. Dies kann zu einem ungewollten Kontakt der Düse mit dem Gewebe führen, wodurch das Gewebe mechanisch verletzt werden kann. Ist jedoch der Wasserdruck zu hoch eingestellt, besteht die Gefahr, dass das Gewebe ungewollt verletzt wird und insbesondere Schnitte zu tief erfolgen. Hierdurch können Blutgefäße und Nerven beschädigt werden. Wird ein solches Blutgefäß oder ein Nerv beschädigt muss dies vom Chirurgen oder Operateur bemerkt werden, sodass dieser manuell den Wasserdruck herunter regeln kann.
US 8 425 544 B2 offenbart eine Vorrichtung für die Wasserstrahlchirurgie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
US 2013/0 16 59 44 A1 beschreibt eine endoskopische Vorrichtung zum Entfernen von die Harnröhre verstopfenden Partikeln durch die Anwendung einer Flüssigkeit, die aus einer Düse austritt. Alternativ hierzu kann ein Unterdruck an der Düse erzeugt werden, um die Entfernung der Partikel zu bewirken.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung für die Wasserstrahlchirurgie zu schaffen bei dem die Gefahr ungewollter Gewebsverletzungen verringert wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung des Anspruch 1 sowie durch das Verfahren des Anspruch 7.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Wasserstrahlchirurgie weist einen Wasserstrahlapplikator zur Bearbeitung von Gewebe auf. Mit dem Wasserstrahlapplikator ist eine Versorgungsvorrichtung verbunden, die den Wasserstrahlapplikator mit Wasser unter einem bestimmten Druck versorgt. Der Druck beträgt dabei 10–200 bar und insbesondere 20–120 bar, je nachdem, welche Art von Gewebe zu bearbeiten ist. Dabei ist die Versorgungsvorrichtung insbesondere mit einem Reservoir, durch das Wasser bereit gestellt wird, verbunden. Erfindungsgemäß ist im Bereich des Wasserstrahlapplikators eine Absaugvorrichtung vorgesehen durch die Absaugmaterial abgesaugt werden kann. Dabei umfasst das Absaugmaterial sowohl biologisches Material als auch das eingebrachte Wasser. Mit der Absaugvorrichtung ist eine Analysevorrichtung verbunden zur Analyse des Absaugmaterials wobei die Analysevorrichtung in Abhängigkeit vom Analyseergebnis ein Signal ausgibt.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wasserstrahlapplikator um ein endoskopisches Instrument, welches insbesondere über eine Zuleitung mit der Versorgungsvorrichtung verbunden ist. Dabei steht die Zuleitung in Strömungsverbindung mit einer Düse, durch die das Wasser unter hohem Druck austritt. Durch das austretende Wasser wird das Gewebe bearbeitet. Dabei kann es sich bei der Bearbeitung um ein Schneiden, Abtragen oder lokales Ablösen von biologischem Material handeln.
Insbesondere wird durch den Wasserstrahlapplikator Wasser in den Operationssitus, d. h. in den Bereich der Bearbeitung des Gewebes, vorzugsweise innerhalb eines insbesondere menschlichen Körpers, eingebracht. Im gleichen Bereich ist ebenfalls die Absaugvorrichtung angeordnet, sodass das Absaugmaterial von der Absaugvorrichtung geeignet abgesaugt bzw. abgeführt werden kann. Dabei kann die Absaugvorrichtung in einem geringen Abstand zum Wasserstrahlapplikator geführt werden, wobei dieser geringe Abstand so bemessen ist, dass ein geeignetes Absaugen weiterhin erfolgen kann. Hierbei kann es sich bei der Absaugvorrichtung insbesondere ebenfalls um ein endoskopisches Instrument handeln. Alternativ hierzu kann die Absaugvorrichtung unmittelbar mit dem Wasserstrahlapplikator verbunden sein, sodass kein separates Instrument erforderlich wird.
Insbesondere ist die Analysevorrichtung ausgebildet um den pH-Wert, die Farbe, die Transmissivität und/oder die Leitfähigkeit des Absaugmaterials zu bestimmen und/oder Hämoglobin im Absaugmaterial nachzuweisen. Alternativ oder zusätzlich hierzu sind weitere Analysemöglichkeiten denkbar, die geeignet sind festzustellen, dass sich das geschnittene/bearbeitete Gewebe verändert hat. Wird beispielsweise durch den Wasserstrahlapplikator ein Blutgefäß verletzt, verändert sich durch das austretende Blut das Absaugmaterial, wodurch sich das Analyseergebnis der Analysevorrichtung verändert und ein Signal ausgegeben wird. Insbesondere ist die Analysevorrichtung ausgebildet um Veränderungen des Analyseergebnisses zu erfassen.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Signal, welches von der Analysevorrichtung in Abhängigkeit vom Analyseergebnis ausgegeben wird, um ein Warnsignal. Das Warnsignal kann dabei insbesondere akustisch, haptisch oder optisch ausgebildet sein. Durch das Warnsignal wird dem Chirurgen oder Operateur signalisiert, dass sich das Absaugmaterial verändert hat, was auf die Verletzung eines Blutgefäßes hindeuten kann.
Alternativ oder zusätzlich handelt es sich erfindungsgemäß bei dem Signal, welches von der Analysevorrichtung in Abhängigkeit vom Analyseergebnis abgegeben wird, um ein Steuerungssignal. Wird beispielsweise die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet mit einem Operationsroboter, so kann durch das Steuerungssignal der Operationsroboter, insbesondere dessen Bewegung, gesteuert werden.
Vorzugsweise ist die Analysevorrichtung verbunden mit der Versorgungsvorrichtung, sodass durch das Steuerungssignal die Versorgungsvorrichtung gesteuert wird. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass durch das Signal der Analysevorrichtung in Abhängigkeit vom Analyseergebnis, der Druck des Wassers, welcher durch die Versorgungsvorrichtung gewährleistet wird, veränderbar ist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren für die Wasserstrahlchirurgie, bei welchem durch Wasser mit einem bestimmten Druck Gewebe bearbeitet wird. Das Wasser und eventuell abgelöstes biologisches Material wird als Absaugmaterial abgesaugt und nachfolgend analysiert. In Abhängigkeit vom Analyseergebnis des Absaugmaterials wird ein Signal ausgegeben. Vorzugsweise wird der pH-Wert, der Hämoglobin-Wert, die Farbe, die Transmissivität und/oder die Leitfähigkeit des Absaugmaterials analysiert. In Abhängigkeit einer dieser Analysen oder einer Kombination von mehreren dieser Analysen wird ein Signal ausgegeben.
Insbesondere kann jedoch vorgesehen sein, dass das Signal ausgegeben wird beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts. Dabei kann der Grenzwert manuell vorgegeben sein oder sich aus anderen Größen ergeben.
Vorzugsweise wird durch das Signal eine Warnung abgegeben, bei welcher es sich um eine akustische, optische und/oder haptische Warnung handeln kann. Die Warnung wird somit abgegeben in Abhängigkeit vom Analyseergebnis und vorzugsweise beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts.
Vorzugsweise wird durch das Signal der Druck des Wassers verändert, sodass die Bearbeitung des Gewebes verändert wird in Abhängigkeit des Analyseergebnisses.
Vorzugsweise wird für das vorgegebene Verfahren eine Vorrichtung für die Wasserstrahlchirurgie verwendet, wie oben erläutert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Wasserstrahlchirurgie.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Wasserstrahlchirurgie weist einen Wasserstrahlapplikator 10 auf. Der Wasserstrahlapplikator 10 ist dabei als endoskopisches Instrument ausgebildet und weist eine Zuführleitung 12 auf und eine Düse 14. Über die Zuleitung 12 ist der Wasserstrahlapplikator 10 mit einer Versorgungsvorrichtung 16 verbunden. Die Versorgungsvorrichtung 16 ist wiederrum über eine Leitung 18 mit einem nicht dargestellten Wasserreservoir verbunden. Aus diesem Wasserreservoir fördert die Versorgungsvorrichtung 16 Wasser mit einem bestimmten Druck über die Zuleitung 12 zum Wasserstrahlapplikator 10. Wasserstrahlapplikator mit Wasser unter einem bestimmten Druck versorgt. Der Druck beträgt dabei 10–200 bar und insbesondere 20–120 bar und richtet sich bei der konkreten Anwendung nach dem zu bearbeitenden Gewebe. Die Düse 14 des Wassersrtahlapplikators 10 steht dabei in Strömungsverbindung mit der Zuleitung 12, sodass das von der Versorgungsvorrichtung 16 geförderte Wasser zur Düse 14 gelangt und hier unter einem bestimmten Druck austritt. Durch das austretende Wasser lässt sich Gewebe 20 bearbeiten, wobei durch die Bearbeitung insbesondere ein Schneiden, Abtragen oder Lösen erfolgt. Die Bearbeitung erfolgt dabei insbesondere interkorporal an einem Operationssitus 22. Im Bereich des Wasserstrahlapplikators 10, ebenfalls am Operationssitus 22 und besonders bevorzugt im Bereich der Düse 14, ist eine Absaugvorrichtung 24 angeordnet, durch welche das durch den Wasserstrahlapplikator 10 in den Operationssitus 22 eingebrachte Wasser sowie eventuell auftretendes biologisches Material als Absaugmaterial abgesaugt werden kann. Mit der Absaugvorrichtung 24 ist eine Analysevorrichtung 26 verbunden. Durch die Analysevorrichtung 26 wird das Absaugmaterial analysiert, wobei insbesondere der pH-Wert, der Hömoglobinwert, die Farbe, die Transmissivität und/oder die Leitfähigkeit des Absaugmaterials bestimmt wird. In Abhängigkeit vom Analyseergebnis wird durch die Analysevorrichtung 26 ein Signal ausgegeben. Bei dem Signal handelt es sich bei der vorliegenden Ausführungsform um ein Steuerungssignal welches über die Steuerungsleitung 28 zur Versorgungsvorrichtung 16 geleitet wird. Durch das Steuerungssignal wird der Druck des Wassers, welcher durch die Versorgungsvorrichtung 16 erzeugt wird, angepasst, sodass die Bearbeitung des Gewebes 20 verändert wird.
Wird beispielsweise durch den Wasserstrahlapplikator 10 ein Blutgefäß 30 verletzt, so tritt vermehrt Blut in den Operationssitus 22 und vermischt sich dort mit dem durch den Wasserstrahlapplikator 10 eingebrachten Wasser. Dieses Gemisch wird als Absaugmaterial durch die Absaugvorrichtung 24 vom Operationssitus 22 entfernt und zur Analysevorrichtung 26 befördert. Durch das vermehrt auftretende Blut im Absaugmaterial ändern sich der pH-Wert, der Hämoglobin-Wert, die Farbe, die Transmissivität und/oder die Leitfähigkeit des Absaugmaterials. Mindestens einer dieser Größen wird durch die Analysevorrichtung 26 bestimmt und die Änderung erfasst. Somit kann durch die Analysevorrichtung eventuell auftretendes Blut durch die Verletzung des Blutgefäßes 30 erfasst werden und über die Steuerungsleitung 28 ein geeignetes Steuerungssignal an die Versorgungsvorrichtung 16 geleitet werden, sodass der Druck des Wassers reduziert wird, um eine weitere Verletzung eines Blutgefäßes oder eine Vergrößerung der Verletzung des Blutgefäßes 30 zu verhindern.

Claims

Vorrichtung für die Wasserstrahlchirurgie, mit einem Wasserstrahlapplikator (10) zur Bearbeitung von Gewebe, einem mit dem Wasserstrahlapplikator (10) verbundenen Versorgungsvorrichtung (16) zur Versorgung des Wasserstrahlapplikators (10) mit Wasser unter einem bestimmten Druck und einer Absaugvorrichtung (24) im Bereich des Wasserstrahlapplikators (10) zur Absaugung von Absaugmaterial, wobei das Absaugmaterial biologisches Material und das eingebrachte Wasser umfasst, gekennzeichnet durch eine mit der Absaugvorrichtung (24) verbundenen Analysevorrichtung (26) zur Analyse des Absaugmaterials, wobei die Analysevorrichtung (26) in Abhängigkeit vom Analyseergebnis ein Signal ausgibt, bei dem es sich um ein Warnsignal und/oder ein Steuersignal handelt.
Vorrichtung für die Wasserstrahlchirurgie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysevorrichtung (26) ausgebildet ist, um den pH-Wert, den Hämoglobin-Wert, die Farbe, die Transmissivität und/oder die Leitfähigkeit des Absaugmaterials zu bestimmen.
Vorrichtung für die Wasserstrahlchirurgie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysevorrichtung (26) verbunden ist mit der Versorgungsvorrichtung (16) zur Steuerung der Versorgungsvorrichtung (16).
Vorrichtung für die Wasserstrahlchirurgie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit vom Analyseergebnis durch das Signal der Druck des Wassers veränderbar ist.
Verfahren für die Wasserstrahlchirurgie, bei welchem durch Wasser mit einem bestimmten Druck Gewebe bearbeitet wird, Wasser und biologisches Material als Absaugmaterial abgesaugt werden, das Absaugmaterial analysiert wird und in Abhängigkeit vom Analyseergebnis ein Signal ausgegeben wird, bei dem es sich um ein Warnsignal und/oder um ein Steuersignal handelt.
Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem der pH-Wert, der Hämoglobin-Wert, die Farbe, die Transmissivität und/oder die Leitfähigkeit des Absaugmaterials analysiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts das Signal ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei welchem durch das Signal eine Warnung abgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei welchem durch das Signal der Druck verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei welchem eine Vorrichtung für die Wasserstrahlchirurgie nach einem der Ansprüche 1 bis 4 verwendet wird.