DE10204840A1

DE10204840A1 - Verfahren und Vorrichtung zum fernbedienbaren Nähen mit einer Nadel

Info

Publication number: DE10204840A1
Application number: DE2002104840
Authority: DE
Inventors: Joachim Heinzl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-14
Also published as: WO2003065902A2; WO2003065902A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fernbedienbaren Nähen. Die Nadel wird abwechselnd von zwei Greifarmen gegriffen, die zum Einführen der Vorrichtung so zusammengefaltet werden, dass die beiden Greifarme und die Nadel parallel angeordnet sind und so auch beispielsweise durch den Instrumentenkanal eines Endoskops geschoben werden können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fernbedienten Nähen zur Ergänzung der minimalinvasiven Behandlungsmöglichkeiten. Bei minimalinvasiven Verfahren werden die Instrumente durch enge Zugänge zu den zu untersuchenden oder zu behandelnden Stellen im menschlichen oder tierischen Körper vorgeschoben. In vielen Fällen ist das Anbringen einer Naht mit Nadel und Faden zur Verbindung von Gewebeteilen oder Gefäßen wünschenswert.
Von der Firma Zeus sind Operationsroboter bekannt, die mit zwei Roboterarmen das Legen von Nähten unter optischer Kontrolle ermöglichen. Die beiden Roboterarme werden durch zwei verschiedene kleine Öffnungen in den Hohlraum des Körpers eingeführt. Durch eine dritte kleine Öffnung erfolgt die optische Kontrolle über eine Videokamera. Die beiden Roboterarme werden unabhängig voneinander über die Kontrolle am Bildschirm jeweils mit einer Hand gesteuert. An der Spitze jedes Roboterarms ist eine Greifzange. Die Nadel wird jeweils mit einem Roboterarm geführt und nach dem Durchstechen des Gewebes mit dem zweiten Roboterarm übernommen. Dieses Nähen erfordert viel Geschick und viel Übung. Alle Bewegungen müssen vom Operateur geführt werden.
Es hat verschiedene Versuche gegeben, Näheinrichtungen an der Spitze eines Endoskops anzubringen, um mit Nadel und Faden einige Stiche durch das Endoskop hindurch zu steuern. Diese Einrichtungen waren jeweils zu umfangreich, um sie durch den Instrumentenkanal einzuführen. Ein wesentlicher Nachteil dieser Einrichtungen bestand darin, dass sie bereits vor dem Einführen des Endoskops aufgesetzt werden mussten und damit die Sicht durch das Endoskop behindert und der Instrumentenkanal blockiert waren, oder man das Endoskop ein zweites Mal nach der Inspektion einführen musste, nachdem die Einrichtung aufgesetzt war. Die Unübersichtlichkeit an der Nahtstelle hat diese Einrichtungen über ein Versuchsstadium nicht hinauskommen lassen.

Dies hat dazu geführt, dass man eine echte Naht durch Setzen einzelner Klipse zu ersetzen versucht. Von Firma Olympus sind Klipse und Einrichtungen zum Setzen der Klipse auf dem Markt. In der Literatur sind eine Menge verschiedener Klipse bekannt geworden. In DE 299 23 545 sind resorbierbare Klammern zur intraoperativen Anwendung in der Chirurgie beschrieben. In DE 31 05 957 sind einstückige, selbstverriegelnde Klammern aus Kunststoff beschrieben. Verschiedene Kunststoffklipse sind auch in DE 100 13 927 und DE 101 16 168 angegeben. In vielen Fällen können jedoch Klipse eine echte Naht nicht ersetzen.

Der wesentliche Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens besteht darin, dass die Näheinrichtung faltbar ist, die Zufuhr durch eine einzige Körperöffnung erfolgen kann und der Nähvorgang zumindest teilweise automatisierbar ist. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine weitergehende Miniaturisierung der Näheinrichtung, so dass die Näheinrichtung sogar durch den Instrumentenkanal eines Endoskops zugeführt und wieder entnommen werden kann. Die eigentliche Näheinrichtung kann mit einem Durchmesser von etwa der 1,4- fachen Bogenhöhe der Nadel ausgeführt werden und ihre Länge kann auf etwa die doppelte Länge der Nadel begrenzt werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus zwei Greifarmen mit Greifeinrichtungen an den Enden, wobei der eine Greifarm schwenkbar und die Greifeinrichtung am anderen Greifarm drehbar ist. Dadurch wird es möglich, die Näheinrichtung in eine zusammengefaltete Stellung zu bringen, bei der die gebogene Nadel parallel zu den Greifarmen zwischen diesen gehalten wird. Spezielle Einrichtungen ermöglichen auch eine Schlaufe am Ende des Fadens mit dem ersten Stich aufzufädeln und so den Anfang der Naht zu sichern. Ebenso kann am Ende der Naht der Faden durch die Näheinrichtung abgeschnitten werden. Zwischen den Bedienelementen zur Fernbedienung und den Übertragungsmitteln zur Übertragung der Bewegungen auf die Näheinrichtung sind Aktoren vorgesehen, die die Bewegungen kontrollieren und die genauen Endpositionen der Schwenk- und Drehbewegungen ansteuern. Zugleich werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie ein sicheres Greifen der Nadel durch Formschluss über eine sägezahnähnliche Verzahnung erzielt werden kann.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Näheinrichtung gemäß der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Schrägbild der Näheinrichtung,
Fig. 2 die Nadel mit den Greifflächen und dem Faden,
Fig. 3 die Greifeinrichtung am schwenkbaren Greifarm,
Fig. 4 die drehbare Greifeinrichtung am starren Greifarm,
Fig. 5 die Abfolge der einzelnen Schritte beim Nähen,
Eine in Fig. 1 dargestellte Näheinrichtung 2 und die zugehörige Nadel 7 können an der Spitze einer Applikationseinrichtung 1 angebracht werden. Als Applikationseinrichtungen kommen in Frage: Operationsroboter, Endoskope und Trokare. Bei Endoskopen und Trokaren kann die Näheinrichtung durch den Instrumentenkanal nachträglich eingeführt werden. Die Näheinrichtung 2 ist dann an der Spitze eines biegsamen Schlauches 45 befestigt, wie er als Außenhülle eines Bowdenzuges benutzt wird, durch den die Übertragungsmittel 25 zur Schwenken des Greifarms 4, 26 zum Drehen der Greifeinrichtung 5 und 27 und 28 zum Öffnen und Schließen der Greifeinrichtungen 5 und 6 geführt sind. Die Näheinrichtung 1 besteht aus den Greifarmen 3 und 4, und den Greifeinrichtungen 5 und 6. Der Greifarm 3 ist im Einsatz starr mit dem letzten Glied der Applikationseinrichtung 1 verbunden. Der Greifarm 4 ist schwenkbar am Greifarm 3 angelenkt. Die Greifeinrichtung 6 ist am Ende des Greifarms 5 starr angebracht. Die Greifeinrichtung 5 befindet sich am Ende des Greifarms 3 und ist drehbar. Die Nadel 7 wird gerade an ihrer vorderen Greiffläche 11 von der Greifeinrichtung 6 gehalten. Der Greifarm 4 ist verschwenkt, so dass die Nadel aus der Ruhelage mit Hilfe der drehbaren Greifeinrichtung herausgedreht werden kann. An den Seiten der Greifarme 3 und 4 befinden sich die Schneidflächen 39 und 44, die ein Abschneiden des Fadens nach dem Fertigstellen der Naht ermöglichen. Zum Fernbedienen der Näheinrichtung sind vier Bedienelemente vorgesehen: Bedienelement 31 zum Schwenken des Greifarms 4, ein Bedienelement 32 zum Drehen der Greifeinrichtung 5 sowie die Bedienelemente 33 und 34 zum Öffnen und Schließen der Greifeinrichtungen 5 und 6. Bedienelement 31 macht mindestens drei verschiedene Schwenkwinkel des Greifarms 4 wählbar: die geschlossene Stellung, die weit geöffnete Stellung und die Übernahmestellung, wie aus Fig. 5 ersichtlich. Das Bedienelement 32 ermöglicht mindestens drei Winkelstellungen der Nadel 7: die Stellung zum Einstich, die Stellung zur Nadelübernahme und die eingefaltete Stellung. Die Bedienelemente 33 und 34 können in der Ruhestellung jeweils die Greifeinrichtungen 5 bzw. 6 geschlossen halten und bei Betätigung die jeweilige Greifeinrichtung öffnen. Die Aktoren, die durch die Bedienelemente betätigt werden, wirken gezielt auf die Übertragungsmittel 25 mit 28 ein und sorgen für einen kontrollierten Bewegungsablauf an der Näheinrichtung 2.
In Fig. 2 ist die Nadel 7 mit dargestellt. Neben der Nadelspitze 8 befindet sich eine Greiffläche 11 mit einer Verzahnung 18. Am Nadelende befindet sich die Greiffläche 12 mit der Verzahnung 19. Der Faden 20 ist kurz vor der hinteren Greiffläche an der Nadel 7 befestigt. Das Fadenende bildet die Schlaufe 22. Beide Verzahnungen 18 und 19 sind wie auch die Verzahnungen 16 und 17 sägezahnähnlich ausgebildet und so ausgerichtet, dass sowohl beim Schieben und beim Ziehen der Nadel die Kräfte durch die steilen Flanken übertragen werden.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Greifeinrichtung 6 am Ende des Greifarms 4. Eine vorgespannte Feder 37 ist an der Greifbacke 16 eingehängt und stützt sich an der Führungsfläche 41 für die Nadel 7 ab. Eine Zugeinrichtung 28, die an der Feder 37 eingehängt ist, ermöglicht das Öffnen und Schließen der Greifeinrichtung 6. An der Oberkante des schwenkbaren Greifarms ist ein Absatz 43 für das Halten der Schlaufe 22 vorgesehen, der es ermöglicht, die Nadel 7 nach dem ersten Stich durch die Schlaufe 22 zu führen und damit den Beginn der Naht zu sichern. An dem Greifarm 4 ist zusätzlich eine Schnittkante 39 vorgesehen, die es ermöglicht, den Faden nach Fertigstellung der Naht abzutrennen.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der drehbaren Greifeinrichtung 5 am Ende des Greifarms 3. Die vorgespannte Feder 15 stützt sich im geschlossenen Zustand an der Nadel 7 ab und presst diese in die Führungsfläche 42 des Gliedes 43. Die Verzahnung 17 der Feder 15 greift dabei in die Verzahnung 19 am Ende der Nadel ein. Durch Zugmittel 28 kann die Greifeinrichtung 5 geöffnet werden. Die Greifeinrichtung 5 ist drehbar um die Achse 36 im Greifarm 3 gelagert und kann über ein geeignetes Übertragungsmittel gedreht werden. Durch die beiden Zugseile 26 wird die Drehbewegung im dargestellten Ausführungsbeispiel auf die Greifeinrichtung 5 übertragen.
Fig. 5 zeigt die Abfolge von Bewegungen beim Erstellen einer Naht. Beim Einführen der Näheinrichtung durch den Instrumentenkanal des Endoskops ist die Näheinrichtung 2 zusammengefaltet, wie in Fig. 5a dargestellt. Die Greifarme 3 und 4 sind geschlossen. Die Nadel 7 wird von der Greifeinrichtung 5 gehalten. Sie befindet sich parallel zu den beiden Greifarmen 3 und 4 zwischen diesen. Fig. 5b zeigt die Näheinrichtung nach dem Erreichen der Nahtstelle. Der Greifarm 4 ist bereits geöffnet und gibt den Weg frei zum Ausschwenken der Nadel 7. Fig. 5c zeigt die ausgeschwenkte Nadel 7, mit der nun der Einstich am Gewebe erfolgen kann. Fig. 5d zeigt die Winkelstellung, in die die Nadel nach dem Durchstich durch die zu verbindenden Gewebeteile gebracht wird. Wie in Fig. 5e dargestellt kann in dieser Winkelstellung kann die Übernahme der Nadel 7 durch die Greifeinrichtung des Greifarms 4 erfolgen. wie in Fig. 5e dargestellt. Nun wird die Greifeinrichtung 5, wie in Fig. 5f gezeigt, geöffnet und der Greifarm 4 weit ausgeschwenkt und das Applikationsinstrument ein Stück zurückgezogen bis der Faden 20 gespannt ist. Beim ersten Stich zieht sich dabei die Schlaufe 22 am Fadenende zu. Fig. 5g zeigt die Rückgabe der Nadel 7 an die Greifeinrichtung 5 des Greifarms 3. Die nächsten Stiche entsprechend Fig. 5c bis 5g können nun folgen, bis die Naht fertiggestellt ist. Fig. 5h zeigt das Abtrennen des Fadens mit Hilfe der Schneidflächen 39 am Greifarm 4 und der Gegenfläche 44 am Greifarm 3. Anschließend wird nach Fig. 5i die Nadel wieder in den Greifarm 3 geschwenkt und der Greifarm 5 geschlossen, so dass die gefaltete Ruheposition in Fig. 5j erreicht wird und die Näheinrichtung wieder zurückgezogen werden kann. 1 Spitze des Applikationsinstruments
2 Vorrichtung zum ferngesteuerten Nähen
3 starrer Greifarm
4 schwenkbarer Greifarm
5 drehbare Greifeinrichtung
6 starre Greifeinrichtung
7 Nadel
8 Nadelspitze
9 Faden
10 Fadenende
11 vordere Greiffläche der Nadel
12 hintere Greiffläche der Nadel
13 Verbindungsstelle Faden-Nadel
14 vordere Greifbacke
15 hintere Greifbacke
16 Verzahnung der vorderen Greifbacke
17 Verzahnung der hinteren Greifbacke
18 Verzahnung der Greiffläche bei der Nadelspitze
19 Verzahnung der Greiffläche am Nadelende
20 Schneidkante
21 Fadenende mit Knoten
22 Fadenende mit Schlaufe
23 Faden mit ankerförmigem Ende
24 Haltevorrichtung zum Halten der Schlaufe
25 Übertragungsmittel zum Schwenken des Greifarms 4
26 Übertragungsmittel zum Drehen der Greifeinrichtung 5
27 Übertragungsmittel zum Öffnen der Greifeinrichtung 5
28 Übertragungsmittel zum Öffnen der Greifeinrichtung 6
29 Federelement zum Schließen der Greifeinrichtung 5
30 Federelement zum Schließen der Greifeinrichtung 6
31 Bedienelement zum Schwenken des Greifarms 4
32 Bedienelement zum Drehen der Greifeinrichtung 5
33 Bedienelement zum Öffnen und Schließen der Greifeinrichtung 6
34 Bedienelement zum Öffnen und Schließen der Greifeinrichtung 5
35 Drehgelenk des schwenkbaren Greifarms 4
36 Drehgelenk der drehbaren Greifeinrichtung 5
37 Feder zum Einrasten der vorderen Greifbacke 14
38 Feder zum Einrasten der hinteren Greifbacke 15

Claims

1. Verfahren zum fernbedienbaren Nähen mit einer Nadel, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel in Längsrichtung in einer zusammengefalteten Näheinrichtung durch einen engen Kanal zur Nahtstelle eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel mit dem der Spitze entgegengesetzten Ende voran in der faltbaren Näheinrichtung durch die Zugangsöffnung eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel abwechselnd von zwei Greifarmen fernbedient gegriffen, gehalten und losgelassen werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel von den Greifarmen formschlüssig durch eine Verzahnung gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im zusammengefalteten Zustand die Greifarme und die Nadel parallel zueinander ausgerichtet sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Näheinrichtung durch den Instrumentenkanal an die Spitze eines Endoskops platziert werden kann.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Näheinrichtung durch einen Trokar zur Nahtstelle geführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Näheinrichtung an der Spitze eines Operationsroboters angebracht ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass elektromechanische Aktoren die Bewegungen steuern und kontrollieren und Positionen durch Bedienelemente vorgewählt werden können.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus zwei Greifarmen mit zwei Greifeinrichtungen dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Greifarme schwenkbar angeordnet ist und mindestens eine der Greifeinrichtungen drehbar an dem zugehörigen Greifarm angebracht ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass Bedienelemente vorgesehen sind, um die Schwenkbewegung, die Drehbewegung und die Greifeinrichtungen fernbedienen zu können.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifarm, der die drehbare Greifeinrichtung trägt, während des Nähvorganges starr mit der Spitze des Applikationsinstruments verbunden wird und mit dieser bewegt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinrichtungen durch Federkraft geschlossen werden und gegen die Federkraft geöffnet werden können.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinrichtungen Greifflächen mit Verzahnungen zum Halten der Nadel besitzen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem schwenkbaren Greifarm eine Haltevorrichtung vorgesehen ist, an der die Schlaufe am Ende des Fadens angehängt worden ist, so dass die Nadel beim ersten Stich durch die Schlaufe geführt wird und beim Strammziehen des Fadens von der Haltevorrichtung abgezogen wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schneidevorrichtung vorgesehen ist, mit der man den Faden nach dem Nähen von der Nadel trennen kann.

17. Nadel zur Durchührung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nähe der Nadelspitze und am Ende der Nadel Greifflächen der Nadel vorgesehen sind und dass der Faden vor der Greiffläche am Ende der Nadel befestigt ist.

18. Nadel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung jeweils an der Innenseite der leicht gebogenen Nadel angebracht ist.

19. Nadel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden an seinem Ende einen Knoten enthält.

20. Nadel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden an seinem Ende eine Schlaufe enthält.

21. Nadel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Fadens ein ankerförmiger Abschluss angebracht ist.

22. Verzahnungen nach Anspruch 14 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungen sägezahnähnlich ausgebildet sind und die steilen Flanken so ausgerichtet sind, dass beim Schieben und Ziehen der Nadel 7 jeweils Formschluss entsteht.