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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gerichteten Einbringen einer Substanz in einen Hohlraum eines Körpers.
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Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, die Substanzen, insbesondere therapeutische Substanzen für die Chemotherapie, in Hohlräume menschlicher Körper einbringen können. So beschreibt die
DE 10 2012 104 629 A1 eine Operationsvorrichtung für den laparoskopischen Einsatz, wobei eine Trokarhülse in den Bauchraum eines Patienten, einem therapeutisches Pneumoperitoneum, eingeführt ist. Daran angeschlossen ist ein Trokarsystem, über das ein Insuffliergas in den Bauchraum geleitet und nach Herstellen eines bestimmten Drucks die therapeutische Substanz, wie ein Medikament für die Chemotherapie, eingebracht werden kann. Die Substanz wird mittels einer Einstoffdüse, die an einem distalen Ende der Trokarhülse vorliegt, versprüht, so dass die Substanz ein Aerosol im Bauchraum bildet.
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Nachteilig dabei ist, dass die Substanz nicht fein genug zerstäubt werden kann und das Aerosol nicht gleichmäßig genug im Bauchraum verteilt wird, so dass manche Bereiche des Bauchraums nicht in Kontakt mit der versprühten Substanz kommen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum gerichteten Einbringen einer Substanz in einen Hohlraum eines Körpers bereitzustellen, mit der die Substanz gleichmäßiger im Bauchraum des Patienten verteilt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum gerichteten Einbringen einer Substanz in einen Hohlraum eines Körpers. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ein Trokarsystem auf, das einen ersten Trokar für das Insufflieren eines Insuffliergases in den Hohlraum, der einen Insuffliergas-Zugang hat, der mit einem Insufflator für das Insuffliergas fluidisch verbunden ist, und einen zweiten Trokar aufweist. Das Trokarsystem kann auch noch weitere Trokare umfassen.
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Dabei weist einer der beiden oder weisen beide Trokare einen Substanz-Zugang auf, der mit einem Substanz-Reservoir fluidisch verbunden ist, und an dessen distalem Ende eine Düse für die Zerstäubung der Substanz angeordnet ist. Die jeweiligen proximalen Enden der zwei oder mehr Trokare sind über je eine mit dem jeweiligen Trokar verbundene Gasleitung mit einer Pumpe miteinander fluidisch verbunden und die jeweiligen distalen Enden der zwei oder mehr Trokare erstrecken sich in den Hohlraum und sind durch diesen miteinander fluidisch verbunden. So bilden die zwei oder mehr Trokare mit der Pumpe eine Zirkulationseinheit und stellen einen Zirkulationskreislauf, insbesondere einen geschlossenen Zirkulationskreislauf, für ein Gemisch aus Insuffliergas und Substanz bereit.
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In den geschlossenen Zirkulationskreislauf wird das Insuffliergas und in dieses wiederum die Substanz eingebracht, so dass ein Aerosol gebildet wird. Es ist aber auch möglich, dass in dem geschlossenen System nur das Insuffliergas allein zirkulieren gelassen wird. Ein Aerosol ist definitionsgemäß eine feine Verteilung flüssiger oder fester Stoffe (Schwebeteilchen) in Gas; hier in dem Insuffliergas.
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Die Erfindung ermöglicht es, durch die Zirkulation des Insuffliergases eine feinere Verteilung der Substanz bzw. eine Verteilung mit kleineren Partikeln als bisher zu erzeugen. Weil das Insuffliergas durch die Zirkulation in der Zirkulationseinheit im Bauchraum bewegt wird, entsteht eine Strömung, die die Substanz in dem Aerosol effektiv im Hohlraum verteilt. Das Aerosol hat nicht die Tendenz, sich an bestimmten Stellen in dem Hohlraum, in dem es entsteht, zu konzentrieren, sondern verteilt sich gleichmäßiger, als dies bis dato aus dem Stand der Technik bekannt ist, in dem Hohlraum.
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In einer Weiterbildung der Vorrichtung kann das Trokarsystem drei Trokare aufweisen, wobei der erste Trokar mit dem Substanzreservoir verbunden ist und gleichzeitig mit dem zweiten Trokar und der Pumpe die Zirkulationseinheit bildet. Ein dritter Trokar, der bspw. an einer von den beiden anderen Trokaren beabstandeten Stelle in den Hohlraum ragt, kann mit dem Insufflator verbunden sein, so dass es möglich ist, das Insuffliergas nur über den dritten Trokar einzuleiten. Dazu weist die Vorrichtung einen Insufflator zur Insufflation von Insuffliergas auf, der über eine Zuführleitung mit dem dritten Trokar fluidisch verbunden ist. Alternativ kann der dritte Trokar (oder auch die anderen Trokare) mit weiteren Komponenten der Vorrichtung verbunden sein, wofür er entsprechende Zugänge hat. Um die Gase effektiv zu zirkulieren, sind die Trokare bzw. Hülsen der Trokare an den Einstichstellen abgedichtet.
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Als Insufflationsgas kann CO2 verwendet werden - es können aber auch andere geeignete Gase oder Gasmischungen in Betracht kommen.
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In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Düse eine Zweistoffdüse ist. Durch die Verwendung dieser Zweistoffdüse kann die Substanz feiner zerstäubt werden; die Partikel, die dann das Substanz-Aerosol bilden, sind deutlich kleiner.
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Die Gasleitung, die die beiden proximalen Endzugänge des ersten und des zweiten Trokars über die Pumpe verbindet, wird eben durch die Pumpe in zwei Teilabschnitte aufgeteilt. Der erste Teilabschnitt vor der Pumpe stromaufwärts liegt zwischen dem proximalen Ende des zweiten Trokars und der Pumpe, der zweite Teilabschnitt nach der Pumpe stromabwärts liegt zwischen Pumpe und dem proximalen Endzugang des ersten Trokars. Dabei herrschen folgende Drücke in den einzelnen Bereichen der Zirkulationseinheit: Im Hohlraum ist durch den Insufflator ein Druck von ca. 0,15 bar vorgegeben. Im ersten Abschnitt der Gasleitung stromaufwärts kann ein Druck in einem Bereich von 0,1 bar bis 10 bar, bevorzugt von etwa 0,15 bar und im zweiten Abschnitt der Gasleitung 6 ein Druck in einem Bereich von 0,1 bar bis 10 bar, insbesondere über 1 bar, vorgesehen sein.
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Damit die Zirkulation nicht willkürlich die Richtung wechseln kann, z. B. aufgrund eines Druckabfalls wegen Undichtigkeiten an den Einstichstellen der Trokare, kann die Vorrichtung vorsehen, dass die Zirkulationseinheit ein Rückschlagventil aufweist, das der Pumpe in Hauptfließrichtung des Gases vorgeordnet ist, also stromaufwärts vorgesehen ist. In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Zirkulationseinheit zumindest eine weitere Komponente aufweisen, die eine Heizeinheit, eine Hydrierungseinrichtung oder ein Wärmetauscher sein kann. Dabei ist eine oder sind mehrere der Komponenten der Pumpe in Hauptfließrichtung des Gases vorgeordnet, also stromaufwärts gelegen. Alternativ oder in einer Weiterbildung können die Komponenten auch nach der Pumpe stromabwärts vorliegen, die Reihenfolge kann beliebig gestaltet sein.
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Ferner kann an einem intracavitären distalen Ende eines der Trokare eine Kamera angeordnet sein. An welchem der Trokare die Kamera angeordnet ist, ist nicht festgelegt, es sollte eine freie Sicht durch die jeweilige Trokarhülse gegeben sein. Die Kamera kann auch in den Trokar eingeführt sein und ggf. durch die Hülse hindurch geschoben werden. Die Kamera dient auch dazu, die Verteilung des Aerosols im Inneren des Hohlraums zu beobachten.
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Weil die Partikel des Substanz-Aerosols kleiner sind als in einem Aerosol, wie es im Stand der Technik gebildet wird, kann, damit sich die Partikel an den Bauchraumwänden niederschlagen, die Vorrichtung eine Elektroprezipitationseinheit zur elektrostatische Aufladung der zerstäubten Substanz aufweisen. Die Elektroprezipitationseinheit umfasst einen Generator und zwei oder mehr Elektroden. Die Elektroden können ein Elektrodenpaar sein, das aus einer Brush-Elektrode, die in der Wandung des Hohlraumes eingesteckt wird und in den Hohlraum selbst ragt, um mit dem Aerosol in Kontakt zu kommen, und einer Klebeelektrode, die außen am Körper des Patienten angebracht ist, besteht.
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Um nach beendeter Behandlung das Insufflationsgas und die restliche Substanz wieder aus dem Hohlraum entfernen zu können, kann der erste Trokar mit einer Abfuhrleitung für die Exsufflation verbunden sein, die in einem Filtersystem mündet. Ein mögliches Filtersystem kann ein sogenanntes Closed Aerosol Waste System (CAWS) sein, das einen Mikropartikel-Filter aufweist, mit dem die Substanz aus dem abgepumpten Insuffliergas-Substanz-Gemisch wieder entfernt werden kann.
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In einer Weiterbildung der Vorrichtung kann einer der Trokare, insbesondere der zweite Trokar, an seinem distalen Ende ein Thermometer aufweisen, bzw. es kann durch den Trokar ein Thermometer hindurch geführt sein. Damit kann in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur bei Verwendung eines Wärmetauschers als zusätzliche Komponente, die Geschwindigkeit der Zirkulation angepasst oder auch die Temperatur eingestellt werden.
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Eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt:
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In einem ersten Schritt wird der erste Trokar in eine Körperhöhle (Hohlraum) eines Patienten eingeführt, insbesondere in eine Bauchraum, so dass das distale Ende des Trokars in dem Bauchraum endet und sein proximales Ende sich außerhalb des Körpers befindet.
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Der Trokar ist mit einem Gasinsufflator verbunden. Der zweite Trokar und ein eventuell vorliegender dritte Trokar werden wie der erste Trokar mit ihrem Einführabschnitt in die Körperhöhle eingeführt. Die Öffnungen, über die die Trokare durch die Bauchdecke in die Bauchhöhle gelangen, werden abgedichtet.
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Nun wird Insuffliergas in die Körperhöhle zur Erzeugung eines therapeutischen Pneumoperitoneums mit einem Druck in einem Bereich von 0,05 bis 0,5 bar, bevorzugt von in etwa 0,15 bar, insuffliert und bei diesem Druck gehalten. Dies kann über den ersten Trokar oder einen separaten dritten Trokar erfolgen. Hiernach wird die Pumpe gestartet und die Zirkulation des Insuffliergases über den zweiten Trokar durch die Pumpe über den ersten Trokar wieder in das Pneumoperitoneum aktiviert. Es wird die Dichtigkeit überprüft und hiernach über den ersten Trokar eine therapeutische Substanz (Medikament bzw. andere geeignete Substanzen) eingeleitet und mittels der Düse, die sich am distalen Ende des ersten Trokars befindet, im Bauchraum zerstäubt. Die Substanz kann bspw. eine Chemotherapielösung sein, kann aber auch ein anderes Medikament oder eine bestimmte Substanz sein, das bzw. die zerstäubt werden kann.
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Die Verwendung der Zweistoffdüse ermöglicht es, das bereits im Bauchraum befindliche Insuffliergas zur Zerstäubung der therapeutischen Substanz zu nutzen. Durch die Zirkulation des Insuffliergases wird die Substanz besser im Bauchraum verteilt, wobei das Insuffliergas in der Zirkulationseinheit unter Druck steht: So liegt in dem ersten Abschnitt der Gasleitung ein Druck von in etwa 0,15 bar und im zweiten Abschnitt der Gasleitung nach der Pumpe stromabwärts ein Druck von über 1 bar vor, in manchen Fällen liegt der Druck in einem Bereich von 3 bar bis 5 bar, mit dem dann die Düse beaufschlagt wird.
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Die Zirkulation wird solange aufrechterhalten, wie Substanz zu zerstäuben ist. Ist das Reservoir an Substanz aufgebraucht oder die gewünschte Menge zerstäubt worden, wird die Zirkulation angehalten, indem bspw. das Ventil zugedreht und die Pumpe ausgeschaltet wird. Nachdem die Zirkulation gestoppt ist, kann ein elektrostatisches Feld mittels der Elektroden erzeugt werden, so dass die zu Aerosol zerstäubte therapeutische Substanz sich an die Wände der Bauchhöhle niederschlägt. Damit die Substanz wirken kann, wird eine bestimmte Zeit gewartet; mit elektrostatischer Aufladung des Aerosols kann eine Wartezeit von wenigen Sekunden bis zu einer Stunde ausreichend sein.
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Schließlich wird das Pneumoperitoneum über den ersten Trokar exsuffliert, wobei das abgepumpte Insuffliergas und das restliche, nun verunreinigte Substanz-Aerosol durch einen Filter geleitet werden. Dazu kann bspw. das Closed Aerosol Waste System (CAWS) verwendet werden, wobei die Substanz über den Mikropartikelfilter aus dem Insuffliergas ausgefiltert werden kann und das Insuffliergas gereinigt wird.
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Weitere Ausführungsformen der Vorrichtung sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Dabei zeigt
- 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
- 2 eine weitere schematische Ansicht der Vorrichtung mit einer Elektrodeneinheit.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Vorrichtung zum gerichteten Einbringen einer Substanz in einen Hohlraum eines Körpers, wobei „gerichtet“ im Sinne der Erfindung insbesondere so zu verstehen ist, dass die Substanz in eine bestimmte Richtung dirigiert wird; gerichtet ist also das Einbringen in eine Richtung.
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In 1 ist eine solche Vorrichtung 1 gezeigt, die an einem Abdomen als Hohlraum 10 in einem Körper angebracht ist. Die Vorrichtung 1 hat ein Trokarsystem mit insgesamt drei Trokaren 2, 2',2", die an verschiedenen Einstichstellen in den Hohlraum 10 bzw. dessen Wandung eingebracht und abgedichtet sind. In den ersten Trokar 2 (rechts in 1) ist eine Düse 11 eingeführt, die an dem distalen Ende des ersten Trokars 2', das in den Hohlraum 10 reicht, vorliegt, und die eine Zweistoffdüse ist. Ein zweiter Trokar 2' ist dazu beabstandet (Mitte der 1) in eine Wandung des Hohlraums 10 eingebracht, und ein dritter Trokar 2" (links in 1) weist an seinem proximalen Ende, das aus dem Hohlraum 10 herausragt, eine Kamera 5 auf, bzw. hat hierzu einen Zugang. Der dritte Trokar 2" ist über eine Gasleitung 4 und einen entsprechenden Zugang 15 als CO2-Zufuhr mit einem Insufflator 3, der dazu dient CO2 in den Hohlraum 10 zu leiten, fluidisch verbunden.
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Der zweite Trokar 2' ist mittels einer Gasleitung 6 stromaufwärts mit einer Heizeinheit 7 bzw. auch Befeuchtungs- oder Hydrierungseinheit mit einem Rückschlagventil 8 und darüber mit einer Pumpe 9 verbunden und bildet einen ersten Abschnitt stromaufwärts der Hauptfließrichtung der Pumpe 9. Ein zweiter Abschnitt der Gasleitung 6, der sich stromabwärts nach der Pumpe 9 befindet, ist mit dem proximalen Ende des ersten Trokars 2 verbunden. Der erste Trokar 2 weist ferner einen Zugang 16 auf, über den der erste Trokar 2 mit einem Reservoir 14 für die Substanz, die mittels der Düse 11 in den Hohlraum 10 eingesprüht werden soll, verbunden ist. Ein weiterer Zugang 17 am ersten Trokar 2 ist über eine CO2-Abfuhr (Gasleitung 12) mit einem Filtersystem 13, das u. a. einen Mikropartikelfilter aufweist, fluidisch verbunden.
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Die ersten beiden Trokare 2, 2' sind an dem Hohlraum 10 abgedichtet und bilden zusammen mit der Gasleitung 6, den Komponenten (hier Heizeinrichtung 7 und Rückschlagventil 8) in der Gasleitung 6 sowie der Pumpe 9 und dem Hohlraum 10 selbst eine Zirkulationseinheit, die ein geschlossenes System ist. Über Starten der Pumpe 9 kann eine Zirkulation des bereits in den Hohlraum 10 eingebrachten Insufflationsgases CO2 erfolgen. Diese Zirkulation folgt der Hauptfließrichtung der Pumpe 9, wobei der erste Abschnitt zwischen dem zweiten Trokar 2' und der Pumpe 9 stromaufwärts definiert ist und das gepumpte Gas immer in diese Richtung fließt. Über die Düse 11 kann dann mittels des zirkulierenden Insufflationsgases, hier CO2, die Substanz sehr fein im Hohlraum 10 verteilt werden.
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Dabei können beispielsweise - figurativ nicht darstellbar - folgende Drücke in den einzelnen Bereichen der Zirkulationseinheit herrschen: Im Hohlraum 10 ist durch den Insufflator 3 ein Druck von ca. 0,15 bar vorgegeben. Im ersten Abschnitt der Gasleitung 6 kann stromaufwärts ein Druck von etwa 0,15 bar vorliegen (es kann ein Druck in einem Bereich von 0,05 bis 0,3 bzw. 0,5 bar gewählt sein) und im zweiten Abschnitt stromabwärts der Gasleitung 6 ein Druck von über 1 bar, um die Düse 11 mit ausreichend Druck zu beaufschlagen.
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Die in 1 dargestellte Reihenfolge der Komponente ist dabei als eine mögliche beispielhafte Reihung der Komponenten zu sehen. Andere Anordnungen der Komponenten sind möglich.
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In 2 weist die Vorrichtung 1 ferner eine Elektrodeneinheit auf, die zwei Elektroden 18, 19 und einen Generator 20 aufweist. Diese Elektrodeneinheit dient dazu, die versprühte Substanz, die ein Aerosol im Hohlraum 10 bildet, elektrostatisch aufzuladen. Die erste Elektrode 18 ist eine Brush-Elektrode, die in den Hohlraum 10 hineinreicht und mit dem Aerosol in Kontakt steht. Die zweite Elektrode 19 ist eine Elektrode, die an eine Außenseite des Körpers angebracht wird. Mittels des Generators 20, der mit den Elektroden 18, 19 über elektrische Leitungen 21 elektrisch verbunden ist, können die Elektroden 18, 19 auf verschiedene Potentiale gesetzt werden und damit kann ein elektrisches Feld im Hohlraum 10 erzeugt werden, wodurch die Aerosolpartikel sich an die Innenseite des Hohlraums 10 anlagern können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2, 2', 2"
- Trokare
- 3
- CO2-Insufflator
- 4
- CO2-Zufuhr
- 5
- Kamera
- 6
- Gasleitung Zirkulation
- 7
- Heizeinheit
- 8
- Ventil
- 9
- Pumpe
- 10
- Abdomen
- 11
- Zweistoffdüse
- 12
- CO2-Abfuhr
- 13
- Filtersystem
- 14
- Substanz-Reservoir
- 15
- Zugang Insufflator
- 16
- Zugang Reservoir
- 17
- Zugang Filtersystem
- 18
- Erste Elektrode
- 19
- Zweite Elektrode
- 20
- Generator
- 21
- Elektrische Leitungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012104629 A1 [0002]
