DE19810696C1

DE19810696C1 - Greif- und Lithtripterinstrument

Info

Publication number: DE19810696C1
Application number: DE1998110696
Authority: DE
Inventors: Harald Dr Fischer
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2018-03-13
Also published as: WO1999045853A1

Description

Die Erfindung betrifft die Greifeinrichtung für ein kombinier ten Greif- und Lithotripterinstrument.

Die Steinzertrümmerung in Flüssigkeitsleitungen des menschli chen Körpers, z. B. von Steinen im Harnleiter stellt ein Pro blem dar. Die heutigen Methoden der Zertrümmerung sind an sich wirkungsvoll, das aber nur im Verbund mit einem sicheren Halten des zu zertrümmernden Steins bei Krafteinwirkung aus nahezu jeder Richtung. Häufig werden sie durch den Zertrümme rungsvorgang wegen nicht sicherem Halten unbeabsichtigterweise tiefer in dem Flüssigkeitsleiter in Richtung des Nierenbeckens geschoben, wo sie dann natürlich viel schwerer zu entfernen sind.

Eine. Art Instrument, mit denen solche Steinextraktionen ange gangen werden, sind zweibranchige scherenartige Instrumente, also auch für andere Greiffunktionen einsetzbare Faßzangen z. B. für die Gesteinsextraktion sind sie allenfalls miniaturi siert. Beim Faßvorgang des Steines muß das Instrument geöffnet werden. Damit aber wird der Flüssigkeitskanal nur in einer Ebene geweitet, um den Stein irgendwie zu umfassen. Solche vielfältig verwendbaren zweibranchigen Zangen haben aber den wesentlichen Nachteil, daß der zwischen den Branchen gegriffene Stein bei seitlicher Krafteinwirkung nicht genügend sicher gehalten werden kann und bei seitlicher Krafteinwirkung aus der Zange entweicht.

Speziell zum Fassen solcher, den Flüssigkeitskanal blockieren der Steine sind körbchenartige Einrichtungen, mit denen der Stein gefangen gehalten wird. Hierbei besteht das Problem im Einbringen des Steines. Letzteres geht nur seitlich und ist daher schon prinzipiell wegen der Verletzung bei örtlicher Überdehnung des Flüssigkeitskanals problematisch. Der Harnlei ter z. B. ist sehr porös und ist gerade bei solchen einseitigen Überdehnungen sehr verletzungsgefährdet. Ist der Stein schließlich im Korb, Kann er für die Zertrümmerung verhältnis mäßig sicher gehalten werden.

Der Lithotripter kann von seiner Wirkungsweise her aus einem mechanisch-ballistischen Prinzip, dem oszillierenden Stößel, aufgebaut sein, oder er besteht aus einem Ultraschallsender, der an den Zertrümmerungsort herangeschoben wird.

Aus der DE 36 33 527 A1 ist ein Instrument zum Zertrümmern von Konkrementen in Hohlorganen bekannt, welches drei Greifarme aufweist, die aus vorgespannten, elastischen Drähten bestehen. Die Enden der Greifarme sind zahnartig zu Haken gebogen. Das bekannte Instrument weist in seinem Zentrum einen Energieleiter auf, bei dem es sich um einen Lichtleiter oder um einen Ultra schall-Leiter handeln kann.

Andere Bauprinzipien wären der Kryofinger, also Zertrümmerung über Kälteeinwirkung, oder die thermische Zertrümmerung über Laserlichteinwirkung. Bei allen Lithotripterbauprinzipien ist aber das zuverlässige Halten des Steines eine Voraussetzung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Fachmediziner ein kombiniertes Greif- und Lithotripterinstrument in die Hand zu geben, mit dem ein zu entfernender Stein, ohne den Flüssig keitsleiter ungebührlich zu überdehnen, leicht gefaßt und für die Zertrümmerung durch die Lithotripter-Einrichtung sicher gehalten werden kann.

Die Aufgabe wird durch ein kombiniertes Greif- und Lithotrip terinstrument mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Die Greifeinrichtung besteht dabei aus einen zylindrischen Rohr aus einer superelastischen NiTi-Legierung, das im Instrumentenschaft oder einem gelegten Arbeitskanal axial geführt wird. Aus dem NiTi-Rohr gehen am distalen Ende mindestens drei axial ge richtete Greifarme hervor, die, solange sie mit in den Instru mentenschaft eingezogen sind, zylindrisch innen anliegen. Die Greifarme wurden ursprünglich einer thermomechanischen Behand lung ausgesetzt, um ihnen eine tulpenblütenförmige Struktur einzuprägen, die sie im spannungslosen Zustand, also ohne Krafteinwirkung von außen auf sie einnehmen. Um zusätzlich eine Krallwirkung zuhaben, sind die Greifarmenden zahnartig geformt und zur Rohrachse hin abgewinkelt. Dadurch sind für die Greif arme zwei Endlagen gegeben, die durch vollständiges Ein- oder Ausschieben des NiTi-Rohrs in oder aus dem Instrumentenschaft oder dem Arbeitskanal eingenommen werden, nämlich das zylin drische Anliegen an der Innenwand beim vollständigen Einzug und die tulpenförmige Spreizlage beim vollständigen Ausfahren. Der Übergang ist kontinuierlich, daher sind Lagen zwischen den bei den Endlagen über den entsprechenden Teileinzug einstellbar. Auf jeden Fall wird beim völligen Ausfahren aus dem Arbeitskanal stets die thermomechanisch eingeprägte Form wieder eingenommen, d. h. die Spannung reduziert sich wieder.

Die Greifarme sind so aus dem NiTi-Rohr ausgeschnitten, daß sich unmittelbar benachbarte Arme, eingezogen, höchstens gerade be rühren (Anspruch 2). Es gibt eine solche Stelle, bei der im ge spreizten, spannungsfreien Zustand die Arme dort jeweils einen breiter ausgedehnten Bereich (Fläche) haben, über die sich druckschohnend die voluminös auseinanderzudehnende Flüssig keitswand spannt.

Die Arme sind um den Rohrumfang gleichverteilt (Anspruch 3) oder so verteilt, daß zwei von der Rohrachse ausgehende Strahlen zu je einem Arm zweier unmittelbar benachbarter Arme stets einen Winkel kleiner als 180° bilden (Anspruch 4). Dadurch kann ein einmal gegriffener Stein nicht seitlich ausbrechen und anderer seits ein Bereich freigehalten werden, über den der operierende Facharzt den unmittelbaren Vorgang großflächiger einsehen kann.

Die Greifeinrichtung am kombinierten Instrument bietet mehrere Vorteile: Durch die jetzt voluminöse Dehnung des Flüssigkeitska nals ist die frühere lokale Überdehnung in nur einer Ebene und damit die Verletzung der Kanalwand vermeidbar. Die Kanalwand spannt sich in Bereichen größter notwendiger Dehnung großflächig und damit druckgeschont über die superelastischen Greifarme. Das zum leichten Greifen notwendige Volumen kann mit den mindestens drei Greifarmen leicht erzeugt werden, um den zu entfernenden Stein in die geeignete Position zum sicheren Greifen und damit zum sicheren Halten zu manövrieren. Durch bedarfsgerechtes Ein ziehen der Arme in das Führungsrohr oder den Instrumentenschaft wird der gehaltene Stein regelrecht durch die Greifarme festge krallt und ist der Zertrümmerung durch die Lithtrip tereinrichtung unausweichlich ausgeliefert.

Ein weiterer entscheidender Vorteil besteht darin, daß die ei gentliche Greifeinrichtung aus einem Stück geschaffen ist. Da durch entfallen feinmechanische Gelenke mit Montage und Justage. Dadurch auch gibt es keine versteckten, sich gegeneinander bewe genden Flächen, die der Reinigung und Sterilisierung nurmehr sehr schwer oder gar nicht zugänglich sind. Sämtliche Oberflä chen der Greifeinrichtung liegen beim zerlegten Instrument frei da.

Ein Ausführungsbeispiel: Der Greifeinrichtung am kombinierten Greif- und Lithotripterinstruments wird in folgendem anhand der Zeichnung näher beschrieben. Das kombinierte Instrument ist für den Urologen zur Entfernung von Nierensteinen vorgesehen und wird über ein durch die Harnröhre eingeführtes Uroskop (Uretherrenoskop) in den Körper eingeführt. Die Lithotripterein richtung ist mechano-ballistischer Art, also der oszillierende Stößel. Es zeigen:

Fig. 1 die Greifeinrichtung im eingezogenen Zustand und

Fig. 2 die Greifeinrichtung im ausgefahrenen Zustand.

In den Fig. 1 und 2 ist lediglich der distale Bereich des kombinierten Greif- und Lithotripterinstruments dargestellt. Der Antriebsmechanismus und die Bedieneinrichtung sind beide bekannte Einrichtungen und müssen daher nicht zusätzlich darge stellt und erläutert werden. Neben der Betätigung des Stößels der Lithotriptereinrichtung geht es nur noch darum die Greif einrichtung 1, 2 axial zu bewegen. Hierfür sind einfache, funk tionstüchtige Antriebsmechanismen hinlänglich bekannt, die hier Anwendung finden.

Der Greifmechanismus 1, 2 insgesamt besteht aus zwei Teilberei chen, die, aus einem Stück gefertigt, unterbrechungslos zusam menhängen, nämlich dem proximalen zylindrischen Bereich, das Zugrohr 2, und dem distalen Greifstück 1 mit seinen hier drei, um den Umfang gleichverteilten (120°) Greifarmen 1. Der Greif mechanismus 1, 2 ist aus superelastischer NiTi-Legierung, der nach bekanntem thermomechanischen Verformungs- und Behandlungs prozeß das vorgesehene Form-Gedächtnis-Verhalten eingeprägt be kommen hat. Die Superelastizität wird hier nicht über Tempera turänderung über eine gewisse Schwelle hinaus bzw. von dort aus wieder zurück ausgenutzt, sondern vielmehr über Kraft- und damit Spannungseinwirkung auf den Formkörper erreicht. Am proximalen Ende koppelt der Greifmechanismus 1, 2 an der Zug- und Schiebeinrichtung 3 an.

Der Greifmechanismus 1, 2 ist in Fig. 1 völlig in den Arbeits kanal 4 eingezogen, so daß die Greifarme 1 des Greifstücks an der Innenwand des zylindrischen Arbeitskanals 4 anliegen. In dieser Lage wirkt die Wand des Arbeitskanals auf die Greifarme 1 mechanisch ein, so daß unter der zusammendrückenden und damit spannungswirkenden Einflußnahme ein zylinderförmiges Anschmiegen an die Wand entsteht. Die im einwirkungsfreien Zustand ge schwungene Form der Greifarme 1 wie in Fig. 2 ist jetzt völlig verschwunden. Am Ende ist jeder Greifarm 1 in Form eines Zahns zur Achse 5 des Arbeitskanals hin abgeknickt, und zwar derart, daß der Stößel 6 der Lithotriptereinrichtung durch diese dadurch gebildete Öffnung gerade noch axial beweglich ist. Der Stößel 6 ragt für diesen vorgesehenen urologischen Einsatzbereich im Ruhezustand etwa noch 3-4 mm durch diese Öffnung hinaus.

In Fig. 2 ist der andere, völlig entspannte Zustand des Greif mechanismus 1, 2 dargestellt. Das Zugrohr 2 ist soweit nach vorne geschoben, das die drei Greifarme 1 ganz im Freien sind, somit der Arbeitskanal 4 nicht mehr auf die Greifarme 1 drückt. Bis zu 5 mm spreizen sich jetzt die Greifarme 1 schlangenmaular tig auseinander. Die Greifarme 1 sind dabei so ursprünglich thermomechanisch geformt worden, daß sie sich in ihrem distelan Endbereich tangential an die Wand des zu spreizenden Harnkanals (in der Figur nicht angedeutet) anpressen können. Sind dort die Greifarme 1 noch etwas breitflächiger ausgebildet, wird der An preßdruck auf die Harnleiterwand erheblich zurückgenommen, so daß ein Einreißen vermeidbar ist. Durch die drei Greifarme 1 wird im mehr oder weniger gespreizten Zustand ein bedarfge rechtes Arbeitsvolumen im Harnkanal aufgeweitet, indem zunächst der zu zertrümmernde Stein gegriffen und durch gefühlvolles Zu rückziehen des Zugrohrs und des damit verbundenen Einziehens der Greifarme 1 ausweichsicher gehalten wird. Der nach innen weisende Zahn an jedem Greifarmende krallt sich damit in den Stein. Beim axialen Vibrieren des Lithotripterstößels 6 und da mit dem Hämmern des distalen Stößelendes auf den Stein erfolgt dann schließlich die Zertrümmerung in abtransport- oder absaug fähige Gesteinsfragmente. Fig. 2 zeigt den Stößel 6 in seiner distalen Endlage. Er kann in seiner Vibrationsamplitude und in seiner Ruhelage über die Bedieneinrichtung bedarfsgerecht einge stellt werden.

Bezugszeichenliste

1

Greifbereich, Greifarm

2

Zugrohr

3

Zu- Schiebeeinrichtung

4

Instrumentenrohr, Arbeitskanal

5

Achse

6

Stößel, Lithotripterstößel

Claims

1. Greifeinrichtung für ein kombiniertes Greif- und Lithotrip terinstrument, dadurch gekennzeichnet, daß
die Greifeinrichtung (1) aus einem zylindrischen Rohr (2) aus einer superelastischen NiTi-Legierung mit am distalen Ende mindestens drei daraus hervorgehenden, axial gerich teten Greifarmen besteht, die in einem Instrumentenschaft (4) oder einem Arbeitskanal (4) geführt wird,
die mit einer rechnergeführten Schneideeinrichtung aus ei nem distalen Zylinderende herausgeschnittene Greifstruktur nach einer thermomechanischen Behandlung, durch die diese Greifstruktur ein Formgedächtnis (Memoryeffekt) erhält, eine tulpenförmig geöffnete Struktur aufweist, und die Enden der Greifarme (1) zahnartig zur Instrumentenachse (5) oder zur Achse (5) des Arbeitskanals (4) hin abgewinkelt sind,
beim Einziehen des NiTi-Rohrs (2) die thermomechanisch be handelten Greifarme (1) dabei durch das Instrumentenrohr (4) oder den Arbeitskanal (4) entsprechend der Einzugtiefe unter mechanische Spannung geraten und sich beim völligen Einzug zylindrisch zusammenlegen, wobei die zahnartigen Greifarmenden so gestaltet sind, daß eine zentrale Öffnung bestehen bleibt, durch die hindurch eine Zertrümmerungsein richtung (6) des Lithotripters axial beweglich bleibt.

2. Greifeinrichtung für ein kombiniertes Greif- und Lithotrip terinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifarme (1) einen verbreiterten Bereich derart haben, daß sie sich im eingezogenen Zustand dort höchstens gerade berühren, wodurch beim Ausfahren und damit einhergehendem Spreizen der Greifarme (1) nur ein in Grenzen bestehender Druck auf die zu dehnende Kanal- (Gefäß)Wand zustande kommt.

3. Greifeinrichtung eines kombinierten Greif- und Lithotrip terinstruments nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifarme (1) gleichverteilt um die Instrumentenachse (5) oder die Achse (5) des Arbeitskanals (4) angeordnet sind, um ein möglichst großes Arbeitsvolumen unter Gleich verteilung der Belastung auf die Gefäßwand zu erreichen.

4. Greifeinrichtung eines kombinierten Greif- und Lithotrip terinstruments nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifarme (1) so um die Instrumentenachse (5) oder die Achse (5) des Arbeitskanals (4) angeordnet sind, daß stets ein Winkel kleiner als 180° zwischen unmittelbar benachbar ten Greifarmen (1) besteht.