DE2422103A1

DE2422103A1 - Kryochirurgiegeraet

Info

Publication number: DE2422103A1
Application number: DE2422103A
Authority: DE
Inventors: Hans Van Gerven
Original assignee: Erbe Elecktromedizin GmbH
Current assignee: Erbe Elecktromedizin GmbH
Priority date: 1974-05-07
Filing date: 1974-05-07
Publication date: 1975-11-20
Also published as: FR2269914B1; NL175967C; GB1482242A; JPS5985210U; DE2422103C2; JPS50150291A; NL7504870A; FR2269914A1; US3971383A; NL175967B; JPS6031686Y2

Description

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH ₈o34 unterpfaffenhofen 7- Mai 1974

PATENTANWALT postfach E/Ei

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TELEGRAMMADRESSE : _o,_TCMn, ,_rH MÜNCHEN DIPL.-PHYS. F. ENDLICH. D-8O34 UNTERPFAFFENHOFEN. POSTFACH CABLE ADDRESS: PATENDLICH MUNCMtN

TELEX S 212 308 PATE

Meine Akte: E-3516

Anmelder: Erbe Elektromedizin KG, D-74 Tübingen

Kryochirurgiegerät

Die Erfindung betrifft ein Kryochirurgiegerät entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der Praxis finden seit Jahren Kryochirurgiegerate mit Erfolg Verwendung, bei denen der Zwischenraum zwischen dem äußeren und dem inneren Rohr evakuiert ist (DT-PS 1 243 822). Insbesondere aus Herste11ungsgründen und aus konstruktiven Gründen ware es jedoch wünschenswert, auf die Vakuumisolierung verzichten zu können. Es ist jedoch bisher nicht gelungen, eine bessere oder zumindest gleichwertige Isolierung vorzunehmen, beispielsweise durch Verwendung einer eine Heizeinrichtung enthaltenden Schicht aus thermisch isolierendem Material.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Kryochirurgiegerät der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß keine evakuierbaren Isolierräume entlang der Verbindungsleitung und der Sonde erforderlich sind. Ferner soll die zu schaffende Isolierung ermöglichen, daß anstelle der bisher üblichen metallischen WeIl-

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rohre auch besser handhabbare Kunststoffschläuche verwendbar sind.

Biese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die Verwendung einer Füllung aus η-Butan wird eine ausreichende Wärmeisolation dadurch erreicht, daß bei der Zuführung des flüssigen Kühlmittels, das beispielsweise flüssiger Stickstoff sein kann, und bei der Rückleitung des verdampften Kühlmittels die Außenwand des inneren Rohr soweit abgekühlt wird, daß darauf eine Kondensschicht aus kristallinem η-Butan ausgebildet wird, die auch beim Einsatz der Sonde eine ausreichende Wärmeisolation gewährleistet. Bei dieser Konstruktion tritt zwar auch ein gewisser Unterdruck auf, der aber im Vergleich zu dem sonst erforderlichen Vakuum so gering ist, daß in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung anstelle metallischer Wellrohre für die Verbindungsleitung Polyamidschläuche oder dergleichen Kunststoffschläuche Verwendung finden können. Die Verwendung eines derartigen Kunststoffschlauchs als äußere Hülle der Sonde im Bereich der Sondenspitze gewährleistet außerdem eine bessere Begrenzung der zu kühlenden Zone, weil eine verhältnismäßig geringe Wärmezufuhr aus dem biologischen Gewebe ausreicht, die Oberfläche des äußeren Polyamidschlauchs auf einer so hohen Temperatur zu halten, daß in deren Umgebung ein Einfrieren von Gewebe oder eine sonstige nachteilige Abkühlung nicht auftritt. Eine genauere Begrenzung der zu unterkühlenden Zone ergibt sich, weil die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs im Bereich der Sonde wesentlich geringer als die Wärmeleitfähigkeit metallischer Rohre ist, an denen bei bekannten Sonden die Kühlspitze befestigt ist.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kryochirurgiegeräts gemäß der Erfindung;

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Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig- I;

Fig. 3 einen Fig. 2 entsprechenden Längsschnitt durch die Verbindungsleitung; und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch das vordere Ende der Sonde.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein isolierter Vorratsbehälter 1 für flüssigen Stickstoff vorgesehen, in den das eine Ende einer Zuführleitung 11 für flüssigen Stickstoff hineinragt, deren anderes Ende in der thermisch leitenden Spitze der Sonde liegt. In dem Vorratsbehälter 1 kann mit Hilfe einer Heizeinrichtung 3 ein Druck von etwa 3< atü erzeugt werden. Wenn dieser Druck erreicht wird, wird ein druckabhängiger Schalter 4 betätigt, der den Stromkreis der Heizeinrichtung 3 öffnet. Der Schalter 4 ist an eine mit dem Innenraum des Vorratsbehälters 1 verbundene Leitung angeschlossen. An diese Leitung ist ein weiterer druckabhängiger Schalter 5 angeschlossen, bei dessen Betätigung bei etwa 4 atü ein Ventil 8 aus Sicherheitsgründen geöffnet wird. Zusätzlich ist auch noch ein mechanisches Sicherheitsventil 6 angeschlossen, das beispielsweise bei 4,5 atü geöffnet wird.

Wenn ein in der Zuführleitung 11 vorgesehenes Regelventil 2 geöffnet wird, gelangt flüssiger Stickstoff in die Kühlspitze 21 (Fig. 4), um dort zu verdampfen. Die Zuführleitung 11 ist von einer Rückführleitung 12 umgeben, die durch einen Polyamidschlauch 13 be.grenzt wird. Durch diese Rückführ leitung 12 für gasförmigen Stickstoff gelangt der verdampfte Stickstoff über eine Austrittsleitung 9 in die Atmosphäre.

In Verbindung mit Fig. 2 und 3 soll die Konstruktion der Verbindungsleitung näher erläutert werden. Die Zuführleitung 11 ist von einem inneren Polyamidschlauch 13 umgeben, um die Rückführleitung 12 zwischen der Außenwand der Zuführleitung 11 und der Innenwand des Polyamidschiauchs 13 zu begrenzen. Der Polyamidschlauch 13 ist durch einen äußeren Polyamidschlauch 15 umgeben, um einen Zwischenraum 14 zu begrenzen, der zu Isolierzwek-

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ken eine Gasfüllung aus Normalbutan enthält, wie im folgenden noch näher erläutert werden soll. Zweckmäßigerweise ist der äußere Polyamid schlauch 15 entlang der gesamten Länge der Verbindungsleitung' noch mit einer Isolierhülle 16 aus thermoplastischem Schaumstoff mit geschlossenen Zellen umgeben, zu welchem Zweck vorzugsweise Kunststoffe wie Armaflex (Wz) Verwendung finden. Um die beiden Polyamidschläuche 13, 15 voneinander getrennt zu halten, sind in dem Zwischenraum 14 aus sehr dünnem Edelstahldraht gebildete Abstandshalter angeordnet.

In Fig. 4 ist das vordere Ende der Sonde dargestellt, die beispielsweise durch die Schädeldecke in das Gehirn eines Patienten eingeführt werden kann. Im Bereich der Sonde ist der äußere Polyamidschlauch 15 nicht durch die in Fig. 2 und 3 dargestellte Isolierhülle 16 umgeben. Der Polyamidschlauch 15 endet unmittelbar angrenzend an die aus einem gut wärmeleitenden Metall gebildete Kühlspitze 21. In der Kühlspitze 21 ist ein Temperaturfühler 17 eines Widerstandsthermometers angeschlossen, welches mit dem Regelventil 2 in Fig. 1 verbunden ist, um die Temperatur der Kühlspitze 21 regeln zu können. Im Bereich der Kühlspitze 21 ist ferner eine Heizwicklung 18 angeordnet, deren Heizleistung vorzugsweise so gewählt ist, daß die in den Patienten eingeführte Sonde von der Betriebstemperatur auf etwa + 3O⁰C in weniger als 1 Minute erwärmt werden kann, so daß die Sonde möglichst schnell aus dem Patienten herausgezogen werden kann.

Im folgenden soll die Arbeitsweise des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Wenn das Regelventil 2 in Fig. 1 geöffnet wird, gelangt flüssiger Stickstoff in den hohlen inneren Abschnitt der Kühlspitze 21 in Fig. Der dort verdampfte gasförmige Stickstoff gelangt durch die Rückführleitung 12 und die Austrittsleitung 9 in die Atmosphäre. Da die Temperatur des verdampften Stickstoffs noch sehr niedrig ist, wird das innere Polyamidrohr 13 so stark gekühlt, daß das Normalbutan auf der Außenwand des Polyamidrohrs 13 sublimiert. Die Vor-

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kühlung der Sonde vor Durchführung einer Operation wird so lange durchgeführt, bis die Dicke der kristallinen Sublimatschicht so groß ist, daß eine ausreichende Wärmeisolation gewährleistet ist. Dieser Zustand tritt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nach etwa 30-40 Sekunden ein, wobei die Temperatur der Kühlspitze 21 auf etwa -180 C absinkt, während die Temperatur auf der Oberfläche des Polyamidschlauchs 15 auch während des weiteren Betriebs der Sonde nicht unter etwa +16⁰C absinkt.

Im Gegensatz zu der Verwendung metallischer Rohre' in Verbindung mit einer Vakuumisolierung wird der Isoliereffekt dadurch weiter verbessert, daß die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoff verhältnismäßig gering ist. Außerdem ist die Folge der Sublimation, daß bei Betriebnahme in dem Isolierraum 14 mit der Füllung aus Normalbutan ein Unterdruck entsteht, so daß auch hierdurch die Wärmeleitfähigkeit verringert wird. Dieser Unterdruck ist aber nicht so groß, daß besonders hohe Anforderungen an die mechanische Festigkeit der Polyamidrohre gestellt werden müßten, was bei Verwendung eines Hochvakuums in dem isolierenden Zwischenraum 14 der Fall wäre. Auch die Füllung des Isolierraums 14 mit Normalbutan bereitet bei der Herstellung keine wesentlichen Schwierigkeiten. Zu diesem Zwecke reicht es bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel aus, den Zwischenraum 14 etwa auf 10 Torr auszupumpen und einer sorgfältigen Behandlung zu unterziehen, bei der möglichst alle Verunreinigungen und störenden Stoffe wie Wasserdampf entfernt werden. Zu diesem Zwecke kann eine Erhitzung auf 80°Cwährend 4 Tagen erfolgen. Danach erfolgt eine Füllung mit reinem Normalbutan unter Atmosphärendruck, so

sich
daß wegen der sorgfältigen Reinigung auf der Innenwand bzw. der Außenwand der Polyamidschläuche eine Molekularschicht aus Normalbutan ausbildet, wodurch vermutlich die Sublimation begünstigt wird. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt nach der Inbetriebnahme eine Abkühlung auf 0°C innerhalb von etwa 8 Sekunden. Danach konnte eine Konäensat«*bildung aus flüssigem Normalbutan während 1 Sekunde beobachtet werden, nach welcher kurzen Zeit die Temperatur auf -weniger als -5°C. absinkt und eine Sublimation erfolgt.

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Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Kryochirurgiegeräts ist" darin zu sehen, daß in der Sonde und in der Verbindungsleitung nur ein verhältnismäßig geringer Überdruck auftritt, weil die Rückführleitung 12 über die Austrittsleitung 9 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Wegen des geringeren Betriebsdrucks und unter Berücksichtigung des in dem Isolierraum nicht erforderlichen Hochvakuums ist deshalb eine größere Sicherheit für den Patienten gewährleistet. Es ist deshalb auch ohne weiteres möglich, eine Heizeinrichtung 18 in der Sonde vorzusehen, die ein schnelles Auftauen und Entfernen der Sonde ermöglicht, weil durch die Verbindung der Rückführleitung 12 mit der-Atmosphäre bei der Beheizung kein Druck aufgebaut wird. Um andererseits zu erreichen, daß der flüssige Stickstoff möglichst vollständig in der Sonde verdampft wird, wird zweckmäßigerweise im Austrittsbereich 20 (Fig. 4) an der Verbindungsstelle des Innenraums der Kühlspitze 21 mit der Rückführleitung 12 eine Flüssigkeitsbarriere angeordnet, die beispielsweise ein dort eingesetzter Ring sein kann, so daß nur ein verhältnismäßig kleiner Austrittsspalt für den Durchgang des verdampften Stickstoffs vorhanden ist.

Die Verwendung der Isolierhülle 16 (Fig. 2 und 3) entlang der Verbindungsleitung bis zum Beginn der eigentlichen Sonde ist deshalb zweckmäßig, weil die Sonde wegen der Verdampfung des flüssigen Kühlmittels schnell gekühlt wird, aber beim Beginn des Abkühlprozesses die Sublimatschicht im Bereich der Verbindungsleitung zu dünn ist und durch die zusätzliche Isolierhülle 16 schneller ausgebildet werden kann. Eine schnellere Ausbildung der Sublimatschicht ist auch dadurch möglich, daß neben der Füllung aus Normalbutan eine Füllung aus wärmeisolierendem Keramikpulver in dem Zwischenraum 13 vorgesehen wird. Vorzugsweise findet zu diesem Zweck ein Keramikpulver wie Perlit (Wz) Verwendung, durch welches Pulver deshalb eine gute Wärmeisolation erzielt werden kann, weil zwischen den Körnchen nur puriktförmige Wärmebrücken vorhanden sind, weshalb die Wärmeleitfähigkeit durch das Keramikpulver sehr gering ist.

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Claims

Patentansprüche

1J Kryochxrurgiegerät mit einer Sonde zum Kühlen begrenzter Zonen von biologischen Geweben, deren thermisch leitende Spitze einen hohlen inneren Abschnitt aufweist, der mit einer Zuführleitung für verdampfbare Flüssigkeit in einem isolierten Vorratsbehälter verbunden ist, sowie mit einer aus zwei koaxialen Rohren bestehenden, die Zuführleitung umgebenden Verbindungsleitung, wobei der Zwischenraum zwischen dem äußeren und inneren Rohr zur Wärmeisolation und der Zwischenraum zwischen dem inneren Rohr und der Verbindungsleitung zur Rückleitung des verdampften Kühlmittels dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (14) zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr eine Füllung aus Normalbutan enthält.
2. Kryochxrurgiegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (14) eine zusätzliche Füllung aus isolierendem Keramikpulver enthält.
3. Kryochxrurgiegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das innere und das äußere Rohrjeweils ein Polyamidschlauch (13, 15) ist.
4. Kryochxrurgiegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polyamidschläuche durch dünn ausgebildete Abstandshalter voneinander getrennt sind.
5. Kryochxrurgiegerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e kennze ichnet , daß der äußere Polyamidschlauch (15) direkt angreifend an die Kühlspitze (21) endet.
6. Kryochxrurgiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbihdungs-

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leitung durch eine Isolierhülle (16) aus Schaumstoff.mit geschlossenen Zellen umgeben ist.
7. Kryochirurgiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle innere Abschnitt der Kühlspitze (21) eine Füllung (19) aus Silberoder Kupferwolle enthält.
8. Kryochirurgiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem hohlen inneren Abschnitt der Kühlspitze (21) eine Heizwicklung (18) angeordnet ist.
9. Kryochirurgiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (12) für das verdampfte Kühlmittel über eine Austrittsleitung (9) mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

lO. Kryochirurgiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenraum der Kühlspitze (21) angrenzend an die Rückführleitung (12) eine Flüssigkeitsbarriere angeordnet ist.

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