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QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/841320, eingereicht am 1. Mai 2019, die durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Werkzeug für die minimalinvasive Herzchirurgie und spezifischer einen Expander, der zum Erweitern einer Öffnung oder eines Spaltes, wie z.B. eines Perimeters rund um eine Herzklappe, für eine chirurgische Reparatur in kardiovaskuläre Strukturen eingeführt werden kann.
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Der Einsatz von minimalinvasiver Herzchirurgie (MICS - Minimally-Invasive Cardiac Surgery) ist zu einem alltäglichen Verfahren zum Durchführen von Herzklappenreparaturen geworden. Die MICS beinhaltet typischerweise das Erzeugen eines Arbeitsraumes innerhalb des Brustkorbs, wie z.B. den Einsatz eines Retraktors des Hubwindentyps für Bypass-Operationen. Im Fall einer Mitralklappen-Reparatur kann durch eine Einschnittöffnung in der Brustwand ein Retraktorblatt an einem Schaft hochgezogen werden. Bei der Roboter- oder Port-Chirurgie kann ein luftdicht abgedichteter Zugang für das Einführen verschiedener Instrumente verwendet werden, während CO2-Gas eingeleitet wird, um einen erweiterten Hohlraum für den Arbeitsraum zu erzeugen. Bekannte Vorrichtungen können weniger effektiv sein, wenn sich der Zielbereich tief im Inneren des Brustkorbs befindet, sodass ein Spreizen von nur einer Seite aus weniger effektiv für das Freilegen der gewünschten Zielbereiche ist (aufgrund eines Tunnels oder engen Spalts). Die Größe des Eintrittsraums (d.h. des Einschnittes) für den MICS-Eingriff ist ein sehr wichtiger Faktor, da diese die kosmetischen Ergebnisse des MICS-Eingriffs bestimmt.
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Chirurgische Werkzeuge müssen durch ein oder mehrere kleine Löcher (d.h. Ports) manipuliert werden. Jegliche Gegenstände, die durch einen Port eingeführt werden, können potentiell andere Gegenstände, die durch den gleichen Port eingeführt werden, behindem oder mit diesen um Raum konkurrieren. Somit ist ein Minimieren der Behinderung, die durch ein Instrument oder ein Werkzeug rund um das Einschnittloch verursacht wird, ein wichtiges Ziel.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung sieht Werkzeuge für chirurgische Eingriffe vor, welche einem Chirurgen das Aufspreizen (d.h. Dehnen) einer Gewebestruktur tief im Inneren eines exzidierten Zugangs (wie z.B. eines Einschnittes in einer Vorhofwand) um eine angemessene Menge während des Arbeitens im Inneren eines engen Hohlraums/Tunnels ermöglichen, um zu einer tieferen Struktur (z.B. der Trikuspidalklappe oder der Mitralklappe) zu gelangen, ohne eine signifikante Menge an Raum entweder innerhalb des kleinen Durchgangslochs oder in unmittelbarer Umgebung des Eingangs zu dem Zugang einzunehmen. Das Werkzeug ermöglicht dem Benutzer die direkte Steuerung der Dehnung und Trennung eines Zielbereiches. Die beweglichen Teile des Werkzeugs weisen eine geschlossene Konfiguration mit einem schmalen Profil für das Einführen/Entfernen auf, und eine offene Konfiguration, die mittels eines ferngesteuerten, kompakten Schwenkmechanismus erhalten wird, welcher ein umfangreiches Ausdehnungsvermögen für die Spreizbacken bereitstellt.
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In einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Expander/Retraktor für die minimalinvasive Herzchirurgie einen Pantographen mit Eingangsdrehzapfen und Ausgangsdrehzapfen. Eine erste und eine zweite Spreizbacke erstrecken sich von den Ausgangsdrehzapfen aus. Ein Verbundkabel (d.h. ein Bowdenzug) weist einen äußeren Mantel befestigt an einem Eingangsdrehzapfen und einen inneren Draht befestigt an einem anderen Eingangsdrehzapfen auf. Zum Verschieben des inneren Drahtes entlang des äußeren Mantels ist ein Griff an das andere Ende des Verbundkabels gekoppelt. Die Spreizbacken weisen eine verstellbare Form auf (z.B. können sie aus einem formbaren Draht bestehen, um sie während der Verwendung gemäß den Bedürfnissen einer bestimmten Situation manuell zu formen oder um ein Profil der Backen für ein einfacheres Hindurchführen durch einen eingeschnittenen Zugang zu einem inneren Arbeitsraum zu verkleinern).
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Die Erfindung sieht eine örtliche Spreizung und Dehnung für biologische/s Gewebe und Organe vor. Die Bedienung des Expanders erfolgt mittels eines dünnen Kabels (äußerer Mantel und innerer Draht), sodass dieser nicht viel Raum im Bereich des Einschnittloches belegt.
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Figurenliste
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- 1 veranschaulicht einen chirurgischen Zugang zu einer Mitralklappe über eine Einschnittöffnung durch den Brustkorb eines Patienten und durch einen Einschnitt in einer Vorhofwand.
- 2 ist eine Seitenansicht eines Dehnungs-/Spreizwerkzeugs in einer geschlossenen Konfig uration.
- 3 ist eine Seitenansicht, die das distale Ende des Werkzeugs von 2 detaillierter zeigt.
- 4 und 5 zeigen die geschlossene bzw. die geöffnete Konfiguration gemäß der Pantographenbewegung, die über den Griff gesteuert wird.
- 6 und 7 sind Darstellungen, welche die geschlossene bzw. die geöffnete Konfiguration veranschaulichen, die auf eine zu spreizende Gewebestruktur wirken.
- 8 ist eine Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Griffs zum Steuern des Bowdenzugs.
- 9 ist eine Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Griffs zum Steuern des Bowdenzugs.
- 10 ist eine Seitenansicht eines Pantographen mit Spreizbacken mit einem Verriegelungs-/Klinkenmechanismus.
- 11 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Expander-/Retraktor-Werkzeugs der Erfindung in einer geschlossenen Konfiguration.
- 12 ist eine Seitenansicht des Werkzeugs von 11 in einer offenen Konfiguration.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezugnehmend auf 1 erfolgt ein Mitralklappen-Reparaturvorgang, wobei ein Paar Retraktor-Rechen 10 und 11 gezeigt sind, die einen Einschnitt 12 (z.B. einen Einschnitt in einer Vorhofwand 13) auseinanderziehen, um eine Mitralklappe 14 freizulegen. Bei der MICS kann auch ein Löffel oder eine Schaufel als ein Retraktor verwendet werden. Derartige Rechen, Löffel und Schaufeln sind an starren Stäben befestigt, welche an einem feststehenden Rahmen verankert sind, der außerhalb des Zugangs-Ports gesichert ist, und welche die Spreizkräfte übertragen, indem die Stäbe in einer bestimmten Position an dem Rahmen eingeklemmt werden. Folglich wird möglicherweise signifikanter Raum im Zugangs-Port und rund um seine externe Peripherie belegt.
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2 und 3 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung zum Eliminieren der starren Stäbe und des Erfordernisses zum Anbringen an einem feststehenden externen Rahmen, während ein breiterer Spreizbereich bereitgestellt wird, der an einer tiefen Stelle innerhalb eines Hohlraums, der im Körper erzeugt wird, erzielt werden kann. Ein Expander-/Retraktor-Werkzeug 20 beinhaltet Spreizbacken 21 und 22 zum Herausdrücken von Gewebe, um einen geöffneten Raum zu erzeugen. Die Backen 21 und 22 bestehen vorzugsweise aus einem formbaren Draht, welcher durch einen Chirurgen gebogen werden kann, damit er eine gewünschte Form annimmt, während er ausreichend stabil bleibt, um das Zielgewebe ohne weitere Biegung zu spreizen. Der formbare Draht kann im Wesentlichen in komplanaren Schleifen gewickelt sein, um eine einfache Neuformung mit einer guten seitlichen Oberfläche, die gegen das gespreizte Gewebe gedrückt wird, zu kombinieren. Die Backen 21 und 22 erstrecken sich von einem Pantograph-Mechanismus 23 (z.B. Stangenstrukturen mit Gelenken/Drehzapfen zum Umwandeln einer Druck-/Zugkraft in eine seitliche Spreizkraft) aus. Der Pantograph-Mechanismus 23 ist ähnlich einem „Scherenheber“, bei welchem das Steuern einer Trennung von zwei gegenüberliegenden Ecken eines Parallelogramms reziprok eine Trennung der anderen beiden gegenüberliegenden Ecken steuert. Der Pantograph-Mechanismus 23 wird durch einen Griff 24 und ein Verbindungskabel 25 (z.B. einen Bowdenzug) gesteuert. Das Kabei 25 ist ein Verbundkabel mit einem äußeren Mantel (d.h. einer Ummantelung) und einem inneren Draht zum Übertragen einer Druck-/Zugkraft durch eine dünne Struktur. Der Griff 24 ist ein zweiteiliger Griff mit einem Körper 26 und einem Kolben 27. Der äußere Mantel des Kabels 25 ist an dem Körper 26 befestigt, und der innere Draht des Kabels 25 ist am Kolben 27 befestigt. Der Körper 26 wird durch den Benutzer gehalten, während die hin und her gehende Bewegung des Kolbens 27 eine natürliche Handbewegung in die Druck-/Zugbewegung des Drahtes umwandelt.
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Die Spreizbacken (Finger) 21 und 22 bilden eine Schnittstelle mit dem Zielorgan oder - gewebe, um die Druck-/Zugkraft zu übertragen, um so Raum für das Durchführen des Eingriffs (z.B. der Reparatur oder des Austauschs eines Klappensegels) zu schaffen. Durch das Verstellen des Pantograph-Mechanismus 23 bewegen sich die Backen 21 und 22 seitlich in Richtung zueinander oder weg voneinander. Wenn die Backen 21 und 22 nahe beieinander sind, ist der Pantograph-Mechanismus komprimiert, sodass das distale Ende des Werkzeugs 20 eine schmale Konfiguration für ein einfaches Einführen durch den eingeschnittenen Zugang und in den Arbeitsraum aufweist. Wie in 3 detaillierter gezeigt ist, weist der Pantograph-Mechanismus 23 Eingangsgelenke 30 und 31 und Ausgangsgelenke 32 und 33 auf. Die Verbindungen (d.h. Verbindungsstangen) 40 und 41 verbinden das Eingangsgelenk 30 schwenkbar mit dem Ausgangsgelenk 32 bzw. 33. Die Verbindungen 42 und 43 verbinden das Eingangsgelenk 31 schwenkbar mit dem Ausgangsgelenk 32 bzw. 33. Ein äußerer Mantel 35 des Bowdenzugs ist am Eingangsgelenk 30 befestigt. Ein innerer Draht 36 des Bowdenzugs verläuft gleitend durch das Eingangsgelenk 30 und ist am Eingangsgelenk 31 befestigt. Die Ausgangsarme 44 und 45 erstrecken sich von den Ausgangsgelenken 32 und 33 aus und weisen die Backen 21 und 22 an ihren distalen Enden auf.
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Eine Längsbewegung des Drahtes 36 verändert eine Distanz zwischen den Eingangsgelenken 31 und 32 (d.h. der Draht 36 ist ausreichend unnachgiebig, um gegen das Eingangsgelenk 31 zu drücken, es sei denn durch eines der Gelenke wird eine Vorspannkraft gegen die Verbindungen bereitgestellt, um den Pantograph-Mechanismus 23 in eine geschlossene Position zu zwingen). Somit wandelt der Pantograph-Mechanismus 23 Druck-/Zugkräfte, die auf den Kolben angewandt und durch den Bowdenzug übertragen werden, in eine Verschiebung der Ausgangsgelenke 32 und 33 um, welche die Backen 21 und 22 seitlich spreizen (z.B. zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position). Das Kabel 25 und/oder der Griff 24 können eine eingebettete Schraubenfeder oder ein anderes Vorspannelement aufweisen, um entweder einen normal geöffneten oder normal geschlossenen Zustand für die Backen 21 und 22 bereitzustellen.
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Die Verbindungen 40-43 können aus dem gleichen teilweise formbaren Draht bestehen, der zum Beispiel zum Bilden der Backen 21 und 22 verwendet wird. In diesem Fall können die Gelenke 30-33 aus einfachen Blöcken bestehen, um welche die Drähte gewickelt sind (d.h. es werden keine beweglichen Teile benötigt). Die Drähte für die Ausgangsarme 44 und 45 können eine Fortsetzung der Drähte zum Bilden von einer oder mehreren der anderen Verbindungen sein.
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4 zeigt eine geschlossene Position der Backen 21 und 22, weil der Kolben 27 vollständig auf eine Distanz D1 in den Griff 24 eingeführt ist. 5 zeigt eine geöffnete Position der Backen 21 und 22, weil der Kolben 27 um eine Distanz D2 aus dem Körper 26 herausgezogen ist, wodurch sich die Eingangsgelenke 30 und 31 einander um die gleiche Distanz annähern. Aufgrund der Aktionen der Verbindungen 40-42 bewegen sich die Ausgangsgelenke 32 und 33 auseinander, wodurch auch die Ausgangsarme und die Backen 21 und 22 auseinander bewegt werden. Damit werden Druck-/Zugkräfte vom Griff 24 auf die Pantograph-Struktur 23 übertragen.
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6 und 7 zeigen den geschlossenen bzw. den geöffneten Zustand des Werkzeugs, wenn es in ein zu spreizendes Gewebe eingeführt ist. Zum Beispiel wird das Werkzeug über ein Haupteinschnittloch eingeführt, um zu einem zu spreizenden Bereich, wie z.B. einer Vorhofwand 50, zu gelangen, welche eingeschnitten wurde, um Zugang zu inneren Herzstrukturen zu erhalten (z.B. einer Mitralklappe oder einer Trikuspidalklappe). Nach dem Platzieren innerhalb der zu spreizenden Strukturen werden die Spreizbacken 21 und 22 durch ein Ziehen des Griffs betätigt. Spezifisch verursacht ein Ziehen des inneren Griffs, dass sich der innere Draht hin zum proximalen Ende bewegt. Dies veranlasst, dass sich ein Ende des Pantograph-Mechanismus 23 hin zu dem gegenüberliegenden Ende bewegt. Daraufhin werden die Seitengelenke/-drehzapfen auseinandergespreizt. Die Verschiebung zwischen den Spreizbacken ist proportional zur Verschiebung des Griffs. Der Griff wird an der gewünschten Position gehalten, um eine gute Sicht auf den Zielbereich zu erhalten und dort Raum zu schaffen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Position des Griffs mit einem Griffverriegelungsmechanismus verriegelt werden. 8 zeigt eine erste Ausführungsform, bei welcher der Griffkörper 26 einen inneren Hohlraum 55 aufweist, der einen Schaft 56 des Kolbens 27 aufnimmt. Der Draht eines Bowdenzugs 36 ist an einem Ende des Schafts 56 befestigt. Eine Seite des Schafts 56 weist eine Reihe von Rillen 57 zum Aufnehmen eines Seitenverriegelungsstifts 58 auf. Ein Stift 58 kann einen Vorspannmechanismus, wie z.B. eine Feder (nicht gezeigt), aufweisen, um den Stift 58 in eine Rille 57 zu drücken, um so eine Bewegung des Schafts 56 innerhalb des Körpers 26 einzuschränken. 9 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei welcher ein Körper 61 eine Innenbohrung 61 mit einer mit Gewinde versehenen Oberfläche 62 aufweist. Ein Kolben 63 weist einen Schaft 64 mit einer mit Gewinde versehenen äußeren Oberfläche 65 komplementär zu der mit Gewinde versehenen Oberfläche 62 auf. Der Draht eines Bowdenzugs 36 ist durch einen Spinner 66 an den Schaft 64 gekoppelt, um zu vermeiden, dass sich der Draht 36 verdreht, wenn der Kolben 63 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, um so den Kolben 63 innerhalb des Körpers 60 zu verschieben.
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10 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Verriegelungsmechanismus, welcher an dem Pantograph-Mechanismus platziert werden kann. Dabei beinhaltet ein distales Ende eines Werkzeugs 70 einen fixierten Hub 71, der ein Eingangsgelenk bereitstellt, das durch einen Gelenkstift 74 mit den Seitenarmen 72 und 73 verbunden ist. Ein zweites Eingangsgelenk 75 ist schwenkbar mit den Antriebsarmen 76 und 77 verbunden. Die anderen Enden der Arme 76 und 77 sind durch die Gelenkstifte 78 bzw. 79 schwenkbar mit den Seitenarmen 72 und 73 verbunden. Die Retraktor-Finger 80 und 81 erstrecken sich von den distalen Enden der Seitenarme 72 bzw. 73 aus. Der Hub 71 ist an der äußeren Ummantelung eines Bowdenzugs befestigt, und ein innerer Draht 82 des Bowdenzugs ist am Eingangsgelenk 75 angebracht. Ein Draht 82 trägt eine Reihe beabstandeter Kugeln oder Kügelchen 83. Eine C-förmige Verriegelungsklemme 84 weist einen Befestigungsschlitz 85 auf, in welchen den Hub 71 verschiebbar aufgenommen wird, sodass ein gezinktes Ende 86 auswählbar zwischen benachbarten Kügelchen 83 an den Draht 82 geklemmt werden kann, um den Draht 82 in einer bestimmten Position zu verriegeln (d.h. eine Längsbewegung des Drahtes 82 zu verhindern). Mit der C-förmigen Klemme 84 wird keine Griffpositionsverriegelung mehr benötigt. Außerdem kann, mit einer Möglichkeit zum Verriegeln einer geöffneten Position der Finger 80 und 81, der Griff entfernbar ausgelegt werden. Folglich kann der Griff entfernt werden, wodurch lediglich der Drahtmechanismus im Inneren der Brusthöhle verbleibt. Dies eliminiert eine Behinderung, die durch den entfernbaren Teil an oder nahe dem Einschnittloch verursacht wird. Der Schiebeverriegelungsmechanismus des distalen Endes kann einen gerillten Draht mit einem C-förmigen Schlitz, der in eine Verriegelungsplatte geschnitten ist, kombinieren.
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11 und 12 zeigen einen geschlossenen Zustand bzw. einen offenen Zustand für eine alternative Ausführungsform eines Expander-/Retraktor-Werkzeugs 90, das dazu geeignet ist, Zugang durch einen Port (z.B. etwa 12 mm im Durchmesser) zu ermöglichen, welches einen Pantograph-Mechanismus 91 aufweist, der einziehbare Haken 92 und 93 steuert. Die Haken 92 und 93 sind geformte Kunststoffkörper mit einer gekrümmten Schaufelform, welche derart konfiguriert sein können, dass sie in Abhängigkeit von den zu spreizenden Geweben mit jeglichem gewünschten Profil übereinstimmen. Durch das Einklappen der einziehbaren Haken 92 und 93 parallel zur Längsrichtung des geschlossenen Pantographen 91 (d.h. die Haken 92 und 93 erstrecken sich entlang einer Ebene, die durch die Schwenkpunkte des Pantographen definiert wird), kann das Werkzeug durch ein Einschnittloch mit 12 mm im Durchmesser eingeführt werden, was in wenig oder gar keiner Verletzung für den Patienten resultiert. Ein Bowdenzug weist einen äußeren Mantel 94 und einen inneren Draht 95 auf. Außerdem ist ein Griffkörper durch einen Griff vom Typ einer Gelenkzange ersetzt, welcher eine einfachere Anpassung (d.h. Steuerung der Einsatzbreite) bereitstellen kann. Die gelenkig verbundenen Zangenelemente 100 und 101 weisen Fingerringe an einem Ende und Greifbacken als das andere Ende auf. Die Greifbacken tragen die Anschlussstücke 102 und 103. Das Anschlussstück 102 weist einen Ankerstift 105 auf, der ein Ende des inneren Drahtes 95 festhält. Das Anschlussstück 104 weist einen Aufnehmer 104 auf, der den äußeren Mantel 94 festhält. Durch ein Bedienen der Fingerringe hin zueinander und weg voneinander gleitet der innere Draht 95 innerhalb des äußeren Mantels 94, wodurch die Haken 92 und 93 geschlossen und geöffnet werden. Nachdem die Haken 92 und 93 in einen Arbeitsraum eingeführt wurden, können sie an ihren Verbindungspunkten gedreht werden, damit sie quer zur Ebene des Pantograph-Mechanismus 95 stehen. Zum Beispiel können die Haken 92 und 93 die Gelenke 106 und 107 verbunden mit dem Pantographen 91 aufweisen, wodurch die Haken 92 und 93 geschwenkt werden können. Alternativ dazu können die Pantographen-Drähte 108 und 109 biegsam sein. Ein Gleitratschenmechanismus 110/111, der von den Zangenelementen 100 und 101 hervorsteht, kann vorgesehen sein, um die Zange in einer sicheren Position zu halten.
