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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Bei medizinischen Eingriffen werden Schnitte durchgeführt, deren Schnittkanten verödet werden müssen, um den Blutfluss zu stoppen. Das Veröden sollte, um Blutverluste zu minimieren und die Sichtbarkeit des Arbeitsbereichs für den Arzt zu verbessern, im Idealfall instantan erfolgen.
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Häufig werden für die Verödung beispielsweise Elektrowerkzeuge verwendet. Diese leiten einen elektrischen Strom durch den menschlichen oder tierischen Körper, was durch thermische Erwärmung zur Verödung durch Koagulation der Eiweiße führt, wodurch Adern und Gewebeteile quasi verschweißt werden. Es gibt sowohl monopolare als auch bipolare Techniken, die derzeit Anwendung finden. Damit eine auftretende Flüssigkeitsbildung in Form von z. B. Blut oder Gewebeflüssigkeit ein genaues Arbeiten des Operateurs nicht erschwert, wird diese über ein zusätzliches Absaugwerkzeug entfernt.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein chirurgisches Instrument, weiterhin ein Verfahren zum Steuern einer Erwärmung einer Kontaktfläche eines chirurgischen Instruments, ein Verfahren zum Koagulieren von Eiweiß in einem menschlichen oder tierischen Gewebe gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Ein chirurgisches Instrument, das mit einem integrierten, induktiven Heizelement realisiert wird, ermöglicht eine zeitnahe Koagulation des Eiweißes eines Gewebes zum Veröden einer Wunde und kann so unnötigen Blutverlust verhindern.
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Mit einem Einsatz eines gemäß dem hier vorgestellten Konzept realisierten chirurgischen Instruments bei einem medizinischen Eingriff kann auf ein Leiten eines elektrischen Stroms durch den Körper verzichtet werden und damit eine Gefahr diesbezüglicher Kollateralschäden während des Eingriffs ausgeschaltet werden. Ein gemäß dem vorgeschlagenen Ansatz gestaltetes chirurgisches Instrument kann über das innenliegende, induktive Heizelement direkt beheizt werden, ohne dass hierbei Heizmaterial in direktem Kontakt mit dem Körper des Patienten steht. Ferner ist eine Sterilisierung des Instruments über seine Eigentemperatur möglich. Beispielsweise kann eine Temperaturerhöhung von über bis zu 500 °C eine Säuberung des Instruments von anhaftenden Geweberesten oder Ähnlichem durch Pyrolyse ermöglichen.
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Es wird ein chirurgisches Instrument mit folgenden Merkmalen vorgestellt:
einem ferromagnetisches Material aufweisenden Heizelement zum Erwärmen einer Kontaktfläche des Instruments zum Kontaktieren eines menschlichen oder tierischen Gewebes; und
einer Induktionsspule zum Induzieren eines elektromagnetischen Feldes in dem Heizelement zum Erwärmen des Heizelements.
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Das chirurgische Instrument kann bei einem medizinischen Eingriff wie beispielsweise einer Operation an Mensch oder Tier zum Schneiden oder Klemmen von Zellgewebe eingesetzt werden. Bei der Kontaktfläche des Instruments kann es sich um einen Endabschnitt des Instruments handeln, der ausgebildet ist, um das Zellgewebe zu schneiden, zu greifen oder abzuklemmen. Insbesondere kann es sich bei dem chirurgischen Instrument um ein Skalpell oder eine chirurgische Zange handeln. Bei dem Heizelement kann es sich um ein Bauteil des chirurgischen Instruments handeln, das ausgebildet ist, um sich durch Induktion zu erwärmen und die so entstandene Wärmeenergie an die Kontaktfläche des Instruments weiterzuleiten, um diese aufzuheizen. Das Heizelement kann vollständig aus dem ferromagnetischen Material gebildet sein. Alternativ zu dem ferromagnetischen Material kann das Heizelement ein anderes geeignetes elektrisch leitfähiges Material aufweisen bzw. aus diesem gebildet sein. Die Induktionsspule kann als eine Wickelung eines drahtförmigen stromdurchflossenen Leiters ausgeführt sein. Beispielsweise kann es sich bei der Induktionsspule um eine Wickelung aus einem Kupferdraht handeln. Die Induktionsspule kann ausgebildet sein, um ein magnetisches Wechselfeld zu erzeugen. Das magnetische Wechselfeld kann ein elektromagnetisches Feld und damit einen Wirbelstrom in dem Heizelement bewirken. Durch den Wirbelstrom kann sich das Heizelement erwärmen. Auf diese Weise kann ein elektromagnetisches Wechselfeld auf das Heizelement übertragen und dort in Wärme umgewandelt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform des chirurgischen Instruments kann die Kontaktfläche durch ein Keramikelement gebildet sein, das an einer Außenkontur eines Behandlungsbereichs des chirurgischen Instruments positioniert oder positionierbar ist, um von dem Heizelement erwärmt zu werden. Bei dem Behandlungsbereich kann es sich um einen von einem Griff des Instruments entfernten Bereich zum Ausführen der Operationshandlung an dem menschlichen oder tierischen Zellgewebe handeln. Mit einem derartigen Keramikelement kann ein unerwünschtes Anhaften des chirurgischen Instruments an dem Zellgewebe ohne Weiteres vermieden werden.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann das chirurgische Instrument in Form einer chirurgischen Zange vorliegen. Die chirurgische Zange kann eine die Kontaktfläche aufweisende und einen ersten Teil eines Zangenkopfes der Zange bildende erste Greifbacke und eine eine weitere Kontaktfläche zum Kontaktieren des menschlichen oder tierischen Gewebes aufweisende und einen zweiten Teil des Zangenkopfes der Zange bildende zweite Greifbacke aufweisen. Dabei kann die erste Greifbacke das Heizelement aufweisen und die zweite Greifbacke die Induktionsspule aufweisen. Die chirurgische Zange kann zum Abklemmen und Veröden einer Schnittwunde im Zellgewebe während des medizinischen Eingriffs eingesetzt werden. Mit dem Einsatz der chirurgischen Zange kann dem Operateur ein optimaler Zugang zum Operationsgebiet und eine gute Sicht auf das Operationsgebiet gewährleistet werden. Die Kontaktflächen der chirurgischen Zange bilden z. B. Greifflächen der chirurgischen Zange, zwischen denen das zu verödende Zellgewebe in Eingriff genommen und abgeklemmt werden kann.
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Beispielsweise kann das Heizelement in einem ersten Innenraum der ersten Greifbacke angeordnet oder anordenbar sein und/oder die Induktionsspule in einem zweiten Innenraum der zweiten Greifbacke angeordnet oder anordenbar sein. Damit können das Heizelement und/oder die Induktionsspule vollständig von einer Außenumgebung der Zange abgeschlossen werden. Diese Gestaltung der chirurgischen Zange ermöglicht eine einfache Sterilisierung des Instruments vor einem erneuten Einsatz bei gleichzeitigem umfassenden Schutz von Heizelement und Spule vor Beschädigung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die zweite Greifbacke ein ferromagnetisches Material aufweisendes weiteres Heizelement aufweisen. Entsprechend kann die Induktionsspule ausgebildet sein, um das elektromagnetische Feld ferner in dem weiteren Heizelement zu induzieren. Mit dieser Ausführungsform der chirurgischen Zange können beide Kontaktflächen der Zange gleichmäßig erwärmt und die Verödung des Zellgewebes optimal gesteuert werden.
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Beispielsweise kann das weitere Heizelement die Induktionsspule kontaktierend in dem zweiten Innenraum der zweiten Greifbacke angeordnet oder anordenbar sein. Dies ermöglicht neben Bauraumvorteilen eine besonders schnelle Erwärmung des Heizelements.
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Günstig ist es auch, wenn das chirurgische Instrument ein die Kontaktfläche des chirurgischen Instruments bildendes erstes Keramikelement aufweist. Das erste Keramikelement kann an einem Behandlungsbereich der ersten Greifbacke positioniert oder positionierbar sein, um zumindest von dem Heizelement erwärmt zu werden. Alternativ oder zusätzlich kann das chirurgische Instrument ferner ein die weitere Kontaktfläche des chirurgischen Instruments bildendes zweites Keramikelement aufweisen, das an einem weiteren Behandlungsbereich der zweiten Greifbacke positioniert oder positionierbar sein kann, um zumindest von dem Heizelement erwärmt zu werden. Bei den Behandlungsbereichen kann es sich um einander gegenüberliegende Endabschnitte der Greifbacken handeln, die im Einsatz der chirurgischen Zange zum Klemmen des Zellgewebes dieses in Eingriff nehmen und zueinander gedrückt werden. Eine derartige keramische Zangenkopfbeschichtung ermöglicht eine im höchsten Maße biokompatible Gestaltung der chirurgischen Zange. Die anti-adhäsive Oberflächenwirkung des keramischen Materials garantiert bei geringem Aufwand ein leichtes und zuverlässiges Koagulieren von Gewebe und kleinen bis großen Hohlgefäßen, beispielsweise Adern mit Querschnitten von bis zu 10 mm.
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Insbesondere können das erste Keramikelement und/oder das zweite Keramikelement aus einem Oxidkeramikmaterial gebildet sein. Mit dieser Ausführungsform können hervorragende Schneid- bzw. Klemmeigenschaften des Keramikelements bzw. der Keramikelemente bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste Keramikelement und/oder das zweite Keramikelement eine räumliche Oberflächenstrukturierung auf. Die Oberflächenstrukturierung kann beispielsweise in Form einer Waffeleisenstruktur vorliegen. So kann auf einfache Weise ein Anhaften der Kontaktflächen des chirurgischen Instruments an dem menschlichen oder tierischen Zellgewebe noch besser vermieden werden.
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Beispielsweise kann ein Haftmittel verwendet werden, um das erste Keramikelement stoffschlüssig an dem Behandlungsbereich der Zange zu fixieren und/oder das zweite Keramikelement stoffschlüssig an dem weiteren Behandlungsbereich zu fixieren. So kann ohne Weiteres eine sichere und robuste Fixierung der Keramikelemente an den Behandlungsbereichen auch bei mehrfachem Einsatz des chirurgischen Instruments gewährleistet werden. Bei dem Haftmittel kann es sich beispielsweise um Lot oder einen Keramikklebstoff handeln.
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Alternativ kann das chirurgische Instrument eine erste Befestigungseinrichtung zum lösbaren Befestigen des ersten Keramikelements an dem Behandlungsbereich und/oder eine weitere Befestigungseinrichtung zum lösbaren Befestigen des zweiten Keramikelements an dem weiteren Behandlungsbereich aufweisen. Diese Ausführungsform des chirurgischen Instruments ermöglicht einen schnellen und einfachen Austausch der Keramikelemente an den Behandlungsbereichen.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann das chirurgische Instrument mindestens einen in die Kontaktfläche oder die weitere Kontaktfläche mündenden Kanal zum Leiten eines Fluids aufweisen. Derartige integrierte Kavitäten in Form von Kanälen ermöglichen eine gezielte Absaugung von Flüssigkeiten aus dem Zellgewebe oder aber auch ein Einleiten von Spülmedium oder Medikamenten in das Zellgewebe.
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Ein Verfahren zum Steuern einer Erwärmung einer Kontaktfläche eines chirurgischen Instruments gemäß einer der im Vorangegangenen ausgeführten Ausführungsformen weist den folgenden Schritt auf:
Bereitstellen eines Steuersignals zum Steuern eines Abstands zwischen der Induktionsspule und dem Heizelement und/oder zum Steuern einer Charakteristik eines an die Induktionsspule angelegten Spulenstroms an eine Schnittstelle mit der Induktionsspule.
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Die Steuerung des Abstands zwischen Spule und Heizelement kann gemäß Ausführungsbeispielen des Verfahrens mittels eines mit dem chirurgischen Instrument gekoppelten Aktors bewirkt werden. Der Abstand zwischen Spule und Heizelement kann beispielsweise durch eine Anpassung eines Öffnungswinkels zwischen den Backen der chirurgischen Zange vergrößert bzw. verkleinert werden. Umso geringer der Abstand ist, umso stärker ist die Erwärmung des Heizelements. Unter der Charakteristik des Spulenstroms kann beispielsweise eine Stromstärke oder Frequenz verstanden werden.
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Ein Verfahren zum Koagulieren von Eiweiß in einem menschlichen oder tierischen Gewebe weist die folgenden Schritte auf:
Induzieren eines elektromagnetischen Feldes in ein ferromagnetisches Material aufweisendes Heizelement eines chirurgischen Instruments, um eine Kontaktfläche des chirurgischen Instruments zu erwärmen; und
Kontaktieren des Gewebes mit der Kontaktfläche, um das Eiweiß in dem Gewebe zu koagulieren.
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Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Verfahrens zum Koagulieren von Eiweiß kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines chirurgischen Instruments gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 eine schematische Darstellung einer chirurgischen Zange gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 eine schematische Darstellung eines Zangenkopfs einer chirurgischen Zange mit einem Heizelement gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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4 eine schematische Darstellung eines Zangenkopfs einer chirurgischen Zange mit zwei Heizelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Erwärmung einer Kontaktfläche eines chirurgischen Instruments gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Koagulieren von Eiweiß in einem menschlichen oder tierischen Gewebe gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines chirurgischen Instruments 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das chirurgische Instrument 100 kann beispielsweise für medizinische Eingriffe, beispielsweise bei Operationen an Mensch und Tier, eingesetzt werden und ist in 1 beispielhaft als ein Skalpell 100 ausgeführt. Das Skalpell 100 ist beispielsweise ausgebildet, um Zellgewebe 102, wie z. B. Haut, zu zerschneiden und und trennen, um unter der Haut 102 liegende Körperbereiche für den medizinischen Eingriff freizulegen. Wie anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben, kann das chirurgische Instrument 100 beispielsweise auch als eine Zange ausgeführt sein.
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Das Skalpell 100 wird in einem Griffbereich gehalten und weist an einer Außenkontur eines vom Griffbereich entfernten Endes 104 des Skalpells 100, das hier als Behandlungsbereich 104 des chirurgischen Instruments 100 bezeichnet wird, eine Kontaktfläche 106 zum Kontaktieren des menschlichen oder tierischen Gewebes 102 auf. Unter dem Behandlungsbereich 104 ist der Abschnitt des chirurgischen Instruments 100 zu verstehen, der zum Ausführen des medizinischen Eingriffs mit dem Griff in die Nähe des zu behandelnden Gewebes 102 geführt wird, um die Kontaktfläche 106 mit dem Gewebe 102 in Kontakt zu bringen, um dieses abzuklemmen oder – wie bei der in 1 gezeigten Ausführung des chirurgischen Instruments als Skalpell 100 – dem Gewebe 102 einen Schnitt beizubringen.
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Bei dem in 1 gezeigten beispielhaften Skalpell 100 ist die Kontaktfläche 106 in Form einer keramischen Klinge 106 mit einer sehr scharfen Schneide zum Schneiden des Gewebes 102 ausgebildet. Die Klinge 106 kann je nach Ausführungsbeispiel vollständig aus einem Keramikmaterial, beispielsweise aus einem Oxidkeramikmaterial, gebildet sein oder beispielsweise aus Metall bestehen und eine keramische Beschichtung aufweisen.
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In einem vollständig von einer Umgebung des chirurgischen Instruments 100 abgeschlossenen Innenraum 108 des chirurgischen Instruments 100 sind ein Heizelement 110 und eine Induktionsspule 112 angeordnet. Die Induktionsspule 112 ist hier als eine Wicklung aus einem Kupferdraht ausgeführt, an den eine elektrische Spannung angelegt wird. Das Heizelement 110 ist ein Bauteil, das ferromagnetisches Material aufweist oder aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist. Gemäß einer Ausführungsform besteht das Heizelement 110 aus Eisen.
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Ein Wechselstrom in der Induktionsspule 112 erzeugt ein magnetisches Wechselfeld, über das in dem nahe der Induktionsspule 112 positionierten Heizelement 110 ein elektromagnetisches Wechselfeld induziert wird. Das Heizelement 110 erwärmt sich dadurch induktiv und gibt die erzeugte Wärme an das Kontaktelement 106, hier die keramische Klinge 106, ab.
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Das Kontaktelement 106 erwärmt sich auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, um eine Koagulation des Eiweißes, das in dem von dem Kontaktelement 106 kontaktieren Gewebe 102 enthalten ist, bewirkt. Die Koagulation bewirkt eine Verödung und damit eine Schließung des von der Klinge 106 des Skalpells 100 am Gewebe 102 ausgeführten Schnitts.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Heizelement 110 anstelle des ferromagnetischen Materials elektrisch leitfähiges Material auf bzw. ist aus elektrisch leitfähigem Material gebildet.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des hier vorgestellten neuartigen chirurgischen Instruments 100 als eine chirurgische Zange 100. Die chirurgische Zange 100 ist ausgebildet, um Schnittkanten menschlichen oder tierischen Zellgewebes abzuklemmen, um ein durch einen Schnitt geöffnetes Operationsgebiet zugänglich zu machen und ein Einlaufen von Flüssigkeit aus der Schnittwunde in das Operationsgebiet zu verhindern.
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Die chirurgische Zange 100 ist aus einem ersten Hebelarm 200 und einem zweiten Hebelarm 202 zusammengesetzt. Die Hebelarme 200, 202 sind über ein Gelenk gegeneinander beweglich miteinander verbunden. Zwei längere Abschnitte der Hebelarme 200, 202 bilden Griffe der Zange 100, zwei kürzere Abschnitte, die sogenannten Lastarme, bilden gemeinsam einen Zangenkopf 204 der chirurgischen Zange 100. Der Zangenkopf 204 weist eine am ersten Hebelarm 200 ausgeformte erste Greifbacke 206 und eine am zweiten Hebelarm 202 ausgeformte zweite Greifbacke 208 auf. Die Greifbacken 206, 208 bilden zueinander gerichtete Endabschnitte der Lastarme der chirurgischen Zange 100 und sind ausgebildet, um Zellgewebe zwischen sich in Eingriff zu nehmen. Mit einer Bewegung der Griffe der Zange 100 zueinander bzw. voneinander weg kann ein Abstand zwischen den Greifbacken 206, 208 variiert, also vergrößert bzw. verkleinert werden.
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Die erste Greifbacke 206 des Zangenkopfes 204 weist die Kontaktfläche 106 zum Kontaktieren des Zellgewebes auf. Die zweite Greifbacke 208 des Zangenkopfes 204 weist eine weitere Kontaktfläche 210 zum Kontaktieren des Zellgewebes auf. Die Kontaktflächen 106, 210 bilden einander gegenüberliegende plane Endflächen der Greifbacken 206, 208. Durch ein Zusammenführen der Griffe der Zange 100 werden die Greifbacken 206, 208 zueinander bewegt und das zwischen den Kontaktflächen 106, 210 befindliche Gewebe abgeklemmt. Entsprechend werden die Kontaktflächen 106, 210 der Greifbacken 206, 208 im Folgenden auch als Greifflächen 106, 210 bezeichnet.
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Bei der in 2 gezeigten Ausführung des chirurgischen Instruments 100 als chirurgische Zange 100 weist die erste Greifbacke 206 das Heizelement 110 und die zweite Greifbacke 208 die Induktionsspule 112 auf. Das Heizelement 110 ist in dem von einer Umgebung der chirurgischen Zange 100 abgeschlossenen Innenraum 108 angeordnet, der hier in der ersten Greifbacke 206 vorgesehen ist. Die Induktionsspule 112 ist in einem weiteren von der Umgebung der chirurgischen Zange 100 abgeschlossenen Innenraum 211 angeordnet, der hier in der zweiten Greifbacke 208 vorgesehen ist.
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Selbstverständlich ist auch eine gegenteilige Ausführung denkbar und realisierbar, bei der die erste Greifbacke 206 die Induktionsspule 112 aufweist und die zweite Greifbacke 208 das Heizelement 110 aufweist.
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Das Heizelement 110 erwärmt sich und überträgt die Wärme auf die Kontaktflächen 106, 210. Die heißen Kontaktflächen 106, 210 bewirken somit im Kontakt mit dem Zellgewebe gleichzeitig mit der Abklemmung des Zellgewebes eine Verödung des Zellgewebes durch Koagulation des in dem Zellgewebe enthaltenen Eiweißes, und die Schnittwunde am Zellgewebe wird geschlossen.
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Für eine optimale Koagulation des Gewebeeiweißes werden die Kontaktflächen 106, 210 durch das Heizelement 110 gemäß einer Ausführungsform der chirurgischen Zange 100 auf eine Temperatur im Bereich zwischen 50 und 65 °C erwärmt.
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Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der chirurgischen Zange 100, bei der das Heizelement 110 in der ersten Greifbacke 206 angeordnet ist und die Induktionsspule 112 in der zweiten Greifbacke 208 angeordnet ist, wird die Erwärmung der Kontaktflächen 106, 210 durch eine Größe des Luftspalts zwischen den Greifbacken 206, 208 gesteuert. Wird durch eine Schließbewegung der Zange 100 durch ein Zusammenführen der Zangengriffe der Luftspalt verringert, erwärmen sich die Kontaktflächen 106, 210 auf eine höhere Temperatur. Wird umgekehrt der Luftspalt durch ein Vergrößern eines Abstands zwischen den Zangengriffen vergrößert, sinkt die Temperatur der Kontaktflächen 106, 210.
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Die in 2 gezeigte Variante der chirurgischen Zange 100 weist einen Kanal 212 zum Leiten von Fluid auf. Der Kanal 212 ist im Innenbereich der Zange 100 geführt. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der chirurgischen Zange 100 erstreckt sich der Kanal 212 im Lastarm des die Induktionsspule 112 aufweisenden zweiten Hebelarms 202 der Zange 100. Der Kanal 212 setzt beispielhaft an einer Pumpeneinrichtung 214 im Innenbereich des zweiten Hebelarms 202 an und mündet in die weitere Kontaktfläche 210 der zweiten Greifbacke 208. Die Pumpeinrichtung 214 ist ausgebildet, um einen Unterdruck oder Überdruck in dem Kanal 212 zu erzeugen, um ein Fluid über den Kanal 212 anzusaugen oder abzugeben. Alternativ zu der Pumpeinrichtung 214 kann der Kanal 212 an einer äußeren Anschlussstelle der Zange 100 ansetzen, sodass Fluid in die Zange 100 eingeleitet oder aus der Zange 100 abgeleitet werden kann.
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Über eine in der weiteren Kontaktfläche 210 liegende Öffnung des Kanals 212 wird je nach Ausführung oder Funktionsweise der chirurgischen Zange 100 Fluid von an der weiteren Kontaktfläche 210 anliegendem Zellgewebe abgesaugt oder Fluid in das an der weiteren Kontaktfläche 210 anliegende Zellgewebe eingeleitet. Bei dem anzusaugenden Fluid kann es sich beispielsweise um Blut oder Gewebeflüssigkeit handeln. Bei dem einzuleitenden Fluid kann es sich beispielsweise um ein Medikament oder ein Lösungsmittel handeln.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der beheizbaren Zange 100 zur Schnittkantenverödung mit integriertem Kanal 212 kann der zur Flüssigkeitsabsaugung oder auch zur Flüssigkeitsdosierung, bzw. -einleitung zur Wirkstoffabgabe vorgesehene Kanal 212 auch in den ersten Hebelarm 200 integriert sein. Ebenso können beide Hebelarme 200, 202 mit einem oder mehreren derartiger Kanäle 212 ausgestattet sein.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Zangenkopfs 204 der chirurgischen Zange mit Heizelement 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Ausgestaltung des Zangenkopfes 204 entspricht dem des in 2 gezeigten Zangenkopfes mit dem Unterschied, dass in 3 die Greifbacken 206, 208 zusätzlich mit Keramikelementen ausgestattet sind. Entsprechend wird die Kontaktfläche 106 der ersten Greifbacke 206 durch eine Oberfläche eines an der ersten Greifbacke 206 angeordneten ersten Keramikelements 300 gebildet und und die weitere Kontaktfläche 210 der zweiten Greifbacke 208 durch eine Oberfläche eines an der zweiten Greifbacke 208 angeordneten zweiten Keramikelements 302 gebildet.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des Zangenkopfes 204 sind die Keramikelemente 300, 302 durch eine keramische Beschichtung von Teile der Behandlungsbereiche der chirurgischen Zange bildenden planen Endflächen der Greifbacken 206, 208 gebildet. Eine plane Endfläche der ersten Greifbacke 206 bildet dabei einen Teil eines Behandlungsbereichs 304 der ersten Greifbacke 206, und eine plane Endfläche der zweiten Greifbacke 208 bildet einen Teil eines Behandlungsbereichs 306 der zweiten Greifbacke 208.
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Alternativ zur keramischen Beschichtung kann es sich bei den Keramikelementen 300, 302 um separat gefertigte Plättchen aus einem Keramikmaterial handeln, die stoffschlüssig oder kraft- und/oder formschlüssig an den Endflächen der Greifbacken 206, 208 fixiert sind. Beispielsweise sind die Keramikelemente 300, 302 aus einem Oxidkeramikmaterial gebildet.
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Eine Variante für eine dauerhafte stoffschlüssige Fixierung der Keramikelemente 300, 302 an den Endflächen der Greifbacken 206, 208 besteht in der Verwendung eines Haft- bzw. Klebemittels in der Fertigung der chirurgischen Zange. Hier kommt beispielsweise in Keramikkleber in Betracht. Auch ein Anlöten der Keramikelemente 300, 302 an die Greifbacken 206, 208 ist denkbar.
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Für eine Auswechselbarkeit der Keramikelemente 300, 302 können diese lösbar kraft- und/oder formschlüssig an den Greifbacken 206, 208 befestigt sein. Dazu weist gemäß einem Ausführungsbeispiel der Behandlungsbereich 304 der ersten Greifbacke 206 eine erste Befestigungseinrichtung auf und der weitere Behandlungsbereich 306 der zweiten Greifbacke 208 eine zweite Befestigungseinrichtung auf. Beispielsweise können die Befestigungseinrichtungen als Stecksysteme ausgebildet sein. In jedem Fall der gewählten Anbindung ist ein guter Wärmeübergang von den Endflächen der Greifbacken 206, 208 zu den Keramikelementen 300, 302 gewährleistet.
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Beim Einsatz des Zangenkopfes 204 in der in 3 gezeigten Variante werden die Keramikelemente 300, 302 durch das Heizelement 110 auf eine zum Herbeiführen einer Koagulation des Gewebeeiweißes geeignete Temperatur aufgewärmt und mit dem zu verödenden Gewebe in Kontakt gebracht. Beispielsweise werden die Keramikelemente 300, 302 auf eine Temperatur von 60 °C erwärmt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das erste Keramikelement 300 oder das zweite Keramikelement 302 oder weisen beide Keramikelemente 300, 302 an ihren die Kontaktflächen 106, 210 bildenden Oberseiten eine räumliche Oberflächenstrukturierung, beispielsweise eine Waffeleisenstruktur, auf. So wird ein Anhaften der Keramikelemente 300, 302 am Zellgewebe wirkungsvoll verhindert.
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Bei dem in 3 gezeigten beispielhaften Zangenkopf 204 der beheizbaren, keramischen Zange mit integriertem induktiven Heizelement 110 bewirkt die keramische Beschichtung 300, 302 die Realisierung einer besseren Ablösbarkeit der Zange vom Gewebe, den sogenannten Antisticking-Effekt.
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Die in 3 gezeigte Ausführung des Zangenkopfes 204 ermöglicht die direkte Beheizung der inerten, keramischen Kontaktflächen 106, 210 des Zangenkopfes 204 über das innenliegende, induktive Heizelement 110, ohne dass hierbei Heizmaterial in direktem Kontakt mit dem menschlichen oder tierischen Körper steht.
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4 zeigt anhand einer schematischen Darstellung eine weitere beispielhafte Variante des Zangenkopfs 204 der chirurgischen Zange mit Heizelement 110. Der Aufbau des in 4 gezeigten Zangenkopfs 204 gleicht dem des in 3 gezeigten, mit dem Unterschied, dass der Zangenkopf 204 neben dem Heizelement 110 ein weiteres Heizelement 400 aufweist.
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Das weitere Heizelement 400 weist wie das Heizelement 110 ferromagnetisches Material auf oder ist aus ferromagnetischem Material, beispielsweise Eisen, gebildet. Das weitere Heizelement 400 ist die Induktionsspule 112 kontaktierend in dem zweiten Innenraum der zweiten Greifbacke 208 angeordnet. Die Induktionsspule 112 ist entsprechend ausgebildet, um das elektromagnetische Feld in dem Heizelement 110 und dem weiteren Heizelement 400 zu induzieren.
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Bei der in 4 gezeigten Variante des Zangenkopfes 204 der chirurgischen Zange erwärmt sich das weitere Heizelement 400 aufgrund des induzierten elektromagnetischen Feldes und heizt primär das an der zweiten Greifbacke 208 angeordnete zweite Keramikelement 302 auf. Das Heizelement 110 heizt primär das an der ersten Greifbacke 206 angeordnete erste Keramikelement 300 auf.
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Bei dem in 4 durch den Zangenkopf 204 repräsentierten Ausführungsbeispiel der chirurgischen Zange wird ein Grad einer Erwärmung der durch die Oberflächen der Keramikelemente 300, 302 gebildeten Kontaktflächen 106, 210 durch eine Variierung einer Stromstärke des an die Induktionsspule 112 angelegten elektrischen Stroms gesteuert.
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3 und 4 zeigen – repräsentiert jeweils durch den Zangenkopf 204 – zwei bevorzugte Varianten der hier vorgestellten chirurgischen Zange, die mit zumindest einem integrierten, induktiven Heizelement 110 realisiert wird. Diese Zange, deren Funktionsprinzip im Wesentlichen dem einer lnduktionskochplatte entspricht, ermöglicht die Koagulation mit dem zeitgleichen Klemmen der Wunde und verhindert so unnötigen Blutverlust. Die Integration zusätzlicher Funktionen einer Flüssigkeitsabsaugung und/oder Flüssigkeitsdosierung bzw. -einleitung zur Wirkstoffabgabe, wie sie in 2 schematisch gezeigt ist, ist auch bei den in den 3 und 4 gezeigten Ausführungen der Zange möglich.
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Mit dem Anlegen eines Wechselstroms an die in dem Zangenkopf 204 eingebrachte Induktionsspule 112, die z. B. aus Kupfer besteht, induziert die Spule 112 ein alternierendes elektromagnetisches Feld in das ferromagnetische Material des Heizelements 110 und/oder weiteren Heizelements 400. Die entstehenden Verluste äußern sich in Wärme, die für die Koagulation des Gewebes genutzt wird. Wird der Primärstrom abgeschaltet, hört sofort die Wärmezufuhr auf.
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Bei der in 3 gezeigten ersten beispielhaften Konstruktionsart der chirurgischen Zange ist die Induktionsspule 112 einseitig in der zweiten Greifbacke 208 integriert und das zu beheizende Material in Form des Heizelements 110 an der gegenüberliegenden Zangenkopfseite 206 angebracht. Die Wärme wird hier primär einseitig im Ferromagneten des Heizelements 110 erzeugt. Werden die Greifbacken 206, 208 voneinander entfernt, erhöht sich der Luftspalt, die Induktion sinkt und der Zangenkopf 204 wird „automatisch“ kühler.
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Ist das ferromagnetische Material mit dem Heizelement 110 und dem weiteren Heizelement 400 beidseitig integriert, wie in 4 beispielhaft gezeigt, wird die Temperatur des Zangenkopfes 204 gemäß einem Ausführungsbeispiel über den Primärstrom der Induktionsspule 112 gesteuert.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Zangenkopf 204 mit den keramischen Oberflächen 300, 302 ausgestattet ist. Versuche haben gezeigt, dass das unerwünschte Anhaften von Gewebe während des Koagulationsvorganges durch Keramik deutlich reduziert ist, da das Material stark anti-adhäsive Eigenschaften besitzt. Besonders geeignet als Material für die Keramikelemente 300, 302 sind Oxidkeramiken, wie ZrO2 oder Al2O3, da sie in hohem Maße inert im Kontakt mit lebendigem Gewebe sind.
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Die Keramik kann über unterschiedliche Möglichkeiten angebracht werden. Eine von mehreren Umsetzungsmöglichkeiten ist das in den 3 und 4 vorgestellte Einlegen der keramischen Elemente oder Folien 300, 302, die gemäß Ausführungsbeispielen über einen Reaktiv-Lötprozess oder einen keramischen Kleber fixiert werden.
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Zusätzlich können die Elemente 300, 302 eine spezielle Oberflächenstrukturierung, z. B. eine Waffeleisenstruktur, aufweisen, um eine zuverlässige Koagulation für den jeweiligen Gewebetyp sicherzustellen. Beispielsweise können die durch die Oberflächen der Keramikelemente 300, 302 bereitgestellten Kontaktflächen 106, 210 der chirurgischen Zange auch planar und poliert ausgeführt sein.
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Sollte die Keramik aus hygienischen Gründen nur zur einmaligen Verwendung vorgesehen sein, bietet sich die Gestaltung des Zangenkopfes 204 mit auswechselbaren Varianten der Keramikelemente 300, 302 an. Diese werden beispielsweise über eine Arretierschiene aufgeschoben und so fixiert. Denkbar sind auch andere Stecksysteme.
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Das anhand der in den 1 bis 4 gezeigten chirurgischen Instrumente vorgestellte Prinzip des beheizbaren chirurgischen Instruments zur Koagulation von Gewebeeiweiß kann auch auf andere chirurgische Instrumentarien in der Medizintechnik angewendet werden.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 500 zum Steuern einer Erwärmung einer Kontaktfläche eines chirurgischen Instruments. Das Verfahren 500 kann zum Steuern der Erwärmung der Kontaktflächen des in den 1 bis 4 gezeigten chirurgischen Instruments ausgeführt werden.
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Das Verfahren 500 umfasst einen Schritt des Bereitstellens 502 eines Steuersignals an eine Schnittstelle mit einer Induktionsspule des chirurgischen Instruments. Das Steuersignal ist ausgebildet, um gemäß einem Ausführungsbeispiel des chirurgischen Instruments einen Abstand zwischen der Induktionsspule und einem Heizelement des chirurgischen Instruments zu steuern oder gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel des chirurgischen Instruments eine Stromstärke eines an die Induktionsspule angelegten Spulenstroms zu steuern.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 600 zum Koagulieren von Eiweiß in einem menschlichen oder tierischen Gewebe. Das Verfahren 600 kann unter Verwendung eines Ausführungsbeispiels des in den 1 bis 4 vorgestellten chirurgischen Instruments mit zumindest einem Heizelement zum Erwärmen zumindest einer Kontaktfläche des Instruments ausgeführt werden.
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In einem Schritt des Induzierens 602 wird ein elektromagnetisches Feld in das Heizelement induziert, um das Heizelement und mittels dieses die Kontaktfläche des chirurgischen Instruments zu erwärmen. In einem Schritt des Kontaktierens 604 wird das Gewebe mit der Kontaktfläche kontaktiert, um das Eiweiß in dem Gewebe zu koagulieren.
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Die Schritte 602, 604 können gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
