DE2605968C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Beseitigen von organischem weichen Gewebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen werden verwendet, um mit Hilfe von Ultraschall krankhaftes organisches Gewebe zu entfernen und dabei die Verletzung von benachbartem Gewebe auf ein Minimum zu begrenzen. Insbesondere werden diese Vorrichtungen in der Neurochirugie zur Beseitigung von Tumorgewebe einge­ setzt, um selbst bei schlechter Beobachbarkeit der Ein­ griffsstelle Tumorgewebe ohne Verletzung benachbarter Blutgefäße oder Nervenbahnen abzutrennen.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Gattung ist die Instrumentenspitze an einem ihrer Enden mit einem Ultraschallwandler verbunden, wobei eine die Ultraschallschwingung von einem Ultraschallwandler über­ tragende Stange zwischengeschaltet ist (US-PS 35 26 219). Zur Abführung von mit abgetrenntem Gewebe angereicherter Spülflüssigkeit von der Behandlungsstelle sind die Instrumentenspitze und die Stange hohl und mit einer Absaugvorrichtung verbunden. Die Instrumentenspitze ist in einer Ausführungsform aus der Längsachsenrichtung des Ultraschallwandlers gekrümmt (Fig. 7 in der US-PS 35 26 219). Sie wird durch den Ultraschallwandler so erregt, daß das untere Ende der Instrumentenspitze in einer elliptischen Bahn mit einer Hauptachse in Längsrichtung der Instrumentenspitze an ihrem unteren Ende schwingt oder aber mit einer Trans­ versalschwingung quer dazu. Selbst wenn das untere Ende der Instrumentenspitze mit Resonanzüberhöhung schwingt, wird das krankhafte Gewebe nicht in jedem Fall rasch und unter Schonung gesunder Partien abgetragen, da das untere Ende der Instrumentenspitze nicht nur eine wischende Bewegung mit schichtweisem Abtragen des kranken Gewebes vollführt, sondern auch eine eher in die Tiefe des Gewebes hackende Bewegung. Problematisch ist die Schraubverbindung der Instrumentenspitze an dem Ultraschallwandler bzw. an einer als Zwischenglied dienenden Stange, wenn die Instru­ mentenspitze einerseits resonant mit großer Amplitude schwingen soll und andererseits die Schraubverbindung dauerhaft gegen Austritt von Spülflüssigkeit dicht bleiben soll.

Ähnliche Schwingungsformen können auch bei anderen ver­ gleichbaren bekannten Vorrichtungen auftreten, bei denen die gesamte Länge des schwingenden Systems abgestimmt ist und insbesondere die Werkzeugspitze über einen Impedanz­ transformator mit dem Ultraschallwandler verbunden ist, um in Resonanz betrieben zu werden (US-PS 29 90 916). Hierbei schwingt eine aus der Längsrichtung des Ultraschall­ wandlers abgebogene Werkzeugspitze elliptisch in mehreren Ebenen, wobei eine Hauptachse einer starken elliptischen Schwingung quer zur genannten Längsrichtung, nicht aber in der Längsrichtung verläuft. Sämtliche Ausführungs­ formen der Instrumentenspitzen sind für eine Schraubver­ bindung an einem Ende mit einem Gewinde versehen, an denen ebenfalls Dichtungsprobleme zu befürchten sind, wenn Spül­ flüssigkeit durch die Instrumenspitzen geleitet werden soll.

Weiterhin ist eine chirurgische Vorrichtung ähnlich dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei der jedoch die hohle Instrumentenspitze nicht über einen nennenns­ werten Teil ihrer Länge in einem Winkel zu einer Längsachse einer Verbindungsstange verläuft. Die hohle Arbeitsspitze ist an eine hohle Stange angeschraubt, die ebenso wie die Arbeitsspitze in Längsrichtung eines Handstückes verläuft, in dem der Ultraschallwandler untergebracht ist. Die Stange dient dabei bevorzugt als akustischer Impedanzwandler, mit welchem eine Verstärkung der mit dem elektroakustischen Wandler erzeugten Longitudinal-Schwingung an der Instrumen­ tenspitze hervorruft. Bei bequemer Haltung des Handstückes schwingt jedoch das äußere Ende der Instrumentenspitze nicht ohne weiteres parallel zu einer zu behandelnden Körper­ fläche. Die Spülflüssigkeit wird durch die hohle Stange zu der an ihrem Ende angeschraubten hohlen Instrumentenspitze geführt, wobei insbesondere im Hinblick auf die Verstärkung der Longitudinal-Schwingungen Dichtprobleme zwischen der Instrumentenspitze und der Stange auftreten können. Das mit der Instrumentenspitze und der Stange auftreten können. Das mit der Instrumentenspitze zu verschraubende Ende der Stange kann nämlich nicht frei, beispielsweise mit großer Dicht­ fläche und Masse, gestaltet werden, wenn das Resonanz­ verhalten der Stange nicht gestört werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß auf kon­ struktiv einfache Weise das Dichtungs- und Übergangsproblem im Inneren des Handstücks zwischen der hohlen Instrumenten­ spitze und der hohlen Stange bei ungestörtem Resonanzver­ halten der Stange mit Instrumentenspitze beseitigt wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Ausbildung der Vorrichtung mit den in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ange­ gebenen Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit die durch die Instrumentenspitze geleitete Flüssigkeit nicht über die Verbindungsstelle der Instrumentenspitze mit der durch die Ultraschallschwingung angeregten Stange geführt. Vielmehr ist für die Zufuhr der Flüssigkeit zu der Instrumentenspitze eine getrennte An­ schlußstelle an deren zweitem Ende angeordnet, welches zu dem ersten, schneidenden oder schabenden Ende der Instrumentenspitze am weitestens entfernt liegt. Dabei ist die mechanische Verbindung der Stange mit der Instrumenten­ spitze zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der In­ strumentenspitze angeordnet. - Durch diese Anordnung kann das erste, schneidende oder schabende Ende der Instrumenten­ spitze, die in einem Winkel zu der Längsachse der Stange verläuft, mit Resonanzüberhöhung im wesentlichen parallel zu der Längsachse des Handstücks schwingen. Dabei ist das zweite Ende der Instrumentenspitze ausschließlich zur Flüssigkeitsübertragung und nicht zur Übertragung einer Ultraschallschwingung mit einer Leitung verbunden. Die Leitung und die Anschlußstelle zu dem zweiten Ende der Instrumenten­ spitze können dabei so optimiert sein, daß Dichtungsprobleme nicht auftreten.

In Verbindung mit der erfindungsgemäßen erreichten wischenden Bewegung großer Amplitude im wesentlichen parallel zu der Gewebeoberfläche wird ein besonders wirksamer, aber schonen­ der Abtrag des zu entfernenden Gewebes durch die Abschrägung des ersten, schneidenden oder schabenden Endes der Instrumen­ tenspitze nach Anspruch 2 erreicht. Die Abschrägung bewirkt dabei, daß der spitzeste Teil der Instrumentenspitze in einer Querbewegungsrichtung vorsteht und daß eine große Auf­ lagefläche an dem Ende der Instrumentenspitze gebildet wird. Es erfolgt ein schichtweiser Abtrag des kranken, weichen Gewebes, während elastischere Bereiche des Organismus, insbesondere Blutgefäße, geschont werden.

Zweckmäßig wird die Vorrichtung ergänzt durch eine benach­ bart zum ersten, schabenden oder schneidenden Ende der Instrumentenspitze angeordnete Spüldüse, mit welcher der zu behandelnden Körperstelle Spülflüssigkeit zugeführt wird, die mit der Instrumentenspitze abgesaugt wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 ein Schema der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht;

Fig. 2 vergrößert den linken Teil der Fig. 1, mit dem die Instrumentenspitze tragenden Handstück;

Fig. 3 vergrößert eine bevorzugte Ausführungsform der Instrumentenspitze; und

Fig. 4 einen Teil der Instrumentenspitze in einer Arbeits­ lage.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders für die Neurochirurgie, bei welcher ein Chirurg mit der Vor­ richtung Geschwulstgewebe beseitigt, indem möglichst nur dieses Gewebe zerkleinert wird, während die Auswirkungen des Instruments ständig unter Beobachtung bleiben, der Operationsbereich gespült und Material von diesem abge­ saugt wird.

Die Vorrichtung ist als ganzes in Fig. 1 gezeigt. Sie weist ein Handstück 12 auf, an dessen vorderem Ende eine durch Ultraschall in Vibration versetzbare Instrumenten­ spitze 14 gelagert ist. Das Handstück 12 ist rohrartig gestaltet. In ihm befindet sich ein Ultraschallwandler, der mit hochfrequentem Strom gespeist wird und eine Ultra­ schallschwingung erzeugt. In dem Handstück sind benachbart zu dem Ultraschallwandler Räume vorgesehen, in die ein Kühlmittel zum Kühlen von dessen Teilen zugeführt wird.

Die Instrumentenspitze 18 des Instruments ist mit dem Handstück 12 durch Anlöten oder sonstige mechanische Be­ festigung an einer Stange 16 als Verbindungselement zu dem Ultraschallerzeuger angebracht. Wie gezeigt, ist die Instrumentenspitze 18 an dem Verbindungselement 16 unter einem spitzen Winkel zu dessen Längsachsen befestigt, wo­ durch eine Transversalschwingung des Endes der Instru­ mentenspitze 18 erhalten wird. Eine solche transversale Schwingbewegung, wie sie in Fig. 4 der Zeichnung darge­ stellt ist, stellt ein wesentliches Merkmal dar, weil andere Arten von Schwingungen, etwa mit Längsbewegung, nicht in der erfolgreichen Weise auf das tumoröse Gewebe einwirken. Es wurde gefunden, daß eine Transversal­ schwingung im Bereich von etwa 20 bis 40 kHz mit einer Schwingungsamplitude von etwa 0,013 bis 0,13 mm von Spitze zu Spitze gemessen, gut geeignet ist. Eine Schwingung in der Größenordnung von 25 kHz wird bevorzugt.

Eine besonders geeignete Ausführungsform von Instrumenten­ spitze und Verbindungselement ist in Fig. 3 gezeigt:

Die Instrumentenspitze ist ein hohles Metallrohr mit einem Innendurchmesser von etwa 1 bis etwa 2,4 mm, einer Wand­ stärke von etwa 0,13 bis 0,5 mm und einer Länge L, vom Verbindungselement bis zum Ende der Instrumentenspitze gemessen, von etwa 1,3 bis 25,4 mm. Der von der Haupt­ achse des Verbindungselements und der Instrumentenspitze eingeschlossene Winkel A liegt im Bereich von etwa 0 bis 60°, während das Verbindungselement für eine kurze Strecke von seiner Anschlußstelle an die Instrumentenspitze aus um einen Winkel B in der Größenordnung von etwa 0 bis 20° gebogen sein kann. Die Abschrägung des unteren ersten Endes der Instrumentenspitze liegt zwischen etwa 0 und 45°. Eine solche Ausgestaltung induziert Biegeschwingungen, d. h. Transversalschwingungen in der Instrumentenspitze mit einer Überhöhung von etwa 3 : 1 bis 5 : 1.

Die damit auf die Gewebeoberfläche zur Einwirkung kommende Bewegung ist wischend, wobei die Arbeitsspitze auf dem Gewebe hin bewegt wird, wie in Fig. 4 gezeigt. Es wurde gefunden, daß die querschwingende Arbeitsspitze über Blut­ gefäße und andere elastisch wirkende Gewebe hinweggleitet. Die Bewegung der mit Ultraschall schwingenden Spitze für die Chirurgie hat eine Amplitude von typisch 0,013 bis 0,13 mm. - Mit der Instrumentenspitze tritt hier auch in der Starchirurgie keine Gefahr des Eindringens und/oder Durchstechen von elastischem Gewebe, wie beispielsweise Wandungen von Blutgefäßen auf.

Die Instrumentenspitze 18 ist ein hohles Metallrohr, dessen oberes Ende 20 an eine Abzugsleitung 22 ange­ schlossen ist, die sich längs des Handstücks 12 zu einer Schnellkupplung 24 erstreckt. Weiter ist auf dem Hand­ stück 12 eine Spülleitung 26 angebracht und an ihrem vorderen Ende mit einer Spüldüse 28 verbunden, deren Öffnung unmittelbar gegen den der Instrumentenspitze be­ nachbarten Bereich gerichtet ist. Eine weitere Schnell­ kupplung 32 befindet sich am anderen Ende der Spülleitung 26. Durch Spülung, d. h. Zufuhr eines sterilen strömenden Mediums zum Operationsbereich über die Spüldüse 28, wird mit der Instrumentenspitze abgelöstes, insbesondere tumoröses Gewebe suspendiert. Weiter kühlt die Spülung den Operationsbereich und reinigt ihn in gewissem Maße. Nach Aufnahme des zerkleinerten Gewebes im Spülmedium kann die Suspension von Gewebe und Blut kontinuierlich und einfach aus dem Operationsbereich durch Ansaugen durch die hohle Instrumentenspitze 18 hindurch abgesogen werden. Die Chirurg hat die Möglichkeit, während der Operation die Ultraschallschwingung abzustellen und durch Ansaugen den Operationsbereich von Flüssigkeit zu befreien, bevor er­ neut Material abgetragen wird.

An das hintere Ende des Handstücks 12 ist ein Stromkabel 38 angeschlossen, das normalerweise vier (nicht gezeigte) Leitungen enthält, darunter drei Stromleitungen und eine geerdete Hülle. Das Stromkabel 38 ist mit seinem anderen Ende an einen Generator 36 angeschlossen, der zum Erzeugen von Ultraschall dient. Der Generator 36 erzeugt hoch­ frequenten Wechselstrom, hier zwischen etwa 20 und 40 kHz, zur Speisung des Ultraschallwandlers innerhalb des Hand­ stücks 12. In das Stromkabel 38 sind auch zwei Kühl­ leitungen eingeschlossen, deren eine dazu dient, Kühl­ wasser dem Inneren des Handstücks 12 zuzuführen, um da­ durch den Ultraschallerzeuger zu kühlen, während die andere das erwärmte Kühlwasser zu seiner Quelle zurück­ führt. Das Kühlmittel bzw. Kühlwasser wird von einer Quelle 40 geliefert, die über eine Leitung 42 an den Generator 36 angeschlossen ist und durch eine zweite Leitung 44 an eine Kühlpumpe 46, die ihrerseits das Kühl­ mittel dem Generator zur Versorgung des Handstücks 12 zuführt. Der Generator 36 wird über eine Leitung 48 unter Kontrolle eines Fußschalters 50 gespeist.

Eine Spülleitung 52 ist über die Schnellkupplung 32 an die mit dem Handstück 12 verbundene Spülleitung 26 angeschlossen. Die Spülleitung 52 besteht beispielsweise aus einem flexiblen Schlauch. Eine Pumpe 54 pumpt steriles Spülmedium zum Bereich der Instrumentenspitze und dem Operationsbereich. Die andere Schnellkupplung 24 ist an eine Saugleitung 60 zum Abziehen des Gemischs aus Spülmedium, zerkleinertem Gewebe und sonstigen Materialien aus dem Operationsbereich angeschlossen. Ein mit der Saugleitung 60 verbundenes Belüftungsventil 62 öffnet diese Leitung zur Atmosphäre, wenn der Fußschalter 50 entsprechend betätigt wird, um rasch Gewebe von der Öffnung der Instrumentenspitze zu entfernen. Weiter befindet sich in der Saugleitung 60 ein schaltergesteuertes Sperrventil 64, das von dem Fußschalter 50 über ein Kabel 66 betätigt wird. Von dem Sperrventil 64 aus führt die Saugleitung zu einem Abfallsammler 68, in welchen die Saugleitung 60 hineinführt, während anderer­ seits eine Pumpleitung 70 angeschlossen ist. Die Pump­ leitung enthält eine Saugpumpe 72 mit zugehörigen Steue­ rungen, nämlich einem Druckmesser 71, einem Entlastungs­ ventil 73 und einem Ein-Aus-Schalter 75.

Eine Spülmittelquelle 56 enthält eine sterile oder eine andere medizinische Lösung. Zum Antrieb der Pumpe 54 dient ein Motor 80, dessen Drehzahl durch eine Drehzahlsteuerung 82 gesteuert ist. Die elektrische Energie für den Motor wird, wie alle sonstige Energie des Systems durch den Chirurgen über den Fußschalter 50 gesteuert.

Fig. 2 zeigt das Handstück 12 mit einem rohrartigen Gehäuse, welches einen Überschallwandler umschließt. Dieser erzeugt Ultraschallschwingungen, die der Instru­ mentenspitze 14 über die Stange 16 zugeleitet werden. Die Stange 16 schwingt im wesentlichen längs ihrer Längsachse, d. h. führt Längsschwingungen aus. Diese Längsschwingung wird der Instrumentenspitze 18 (Fig. 4) zugeleitet, die an das Ende des Verbindungselements 16 angelötet ist, und zwar unter einem Winkel vorzugsweise zwischen etwa 0 und 60° und eine Transversalschwingung am ersten Ende 14 der Instrumentenspitze erzeugt.

Es wurde gefunden, daß eine hohle Instrumentenspitze in einer Länge von etwa 38 mm mit einem Innendurchmesser von etwa 1,6 mm, einer Wandstärke von etwa 0,25 mm und einer Abschrägung des Endes unter 30° für chirurgische Zwecke bevorzugt ist. Das vom Ende 14 am weitesten entfernt liegende Ende 20 darf zum Anschluß an die längs des Hand­ stücks 12 geführte Leitung gebogen sein.

Bei den chirurgischen Anwendungen kann mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der Tumor T in Fig. 4 Schicht für Schicht schonend abgetragen und der betreffende Bereich kontinuierlich gespült werden, unter gleichzeitiger Absaugung der abgetrennten Partikel und unter unmittelbarer visueller Kontrolle durch den Chirurgen. Gefäße V inner­ halb des Tumors werden zwar freigelegt, aber intakt ge­ lassen. Die Vorrichtung ermöglicht es jedoch dem Chirurgen, im Falle der Verletzung sehr kleiner Gefäße diese zu koagulieren und dadurch die Blutung deutlich zu reduzieren.

Operative Eingriffe wurden in der Praxis unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den folgenden be­ vorzugten Parametern durchgeführt. Die im Ultraschall­ bereich erzeugte Frequenz beträgt etwa 25 kHz bei Ver­ wendung einer Ultraschall-Instrumentenspitze mit einer Länge von etwa 17,4 mm von der Anschlußstlle an das Ver­ bindungselement aus gemessen, mit einem Außendurchmesser von etwa 2 mm und einem Innendurchmesser von etwa 1,6 mm. Der Winkel A zwischen der Neigug der Instrumentenspitze und der Längsachse des Handstücks und Verbindungselements beträgt etwa 40° und die Abschrägung des Endes der Spitze etwa 30°. Das Verbindungselement ist starr an der Instru­ mentenspitze durch Löten befestigt bei einer Gesamtlänge der Spitze von etwa 22 mm.

Claims (3)

1. Chirurgische Vorrichtung zum Beseitigen von organischem weichen Gewebe, mit einem Ultraschallerzeuger in einem Handstück, in dem eine an einem Ende daraus hervor­ stehende Stange gelagert ist, mit einer hohlen Instru­ mentenspitze, die zumindest über einen Teil ihrer Länge in einem Winkel zu der Längsachse der Stange verlaufend mit dieser in Verbindung steht und über diese in Ultra­ schallschwingung versetzt wird, wobei ein erstes Ende der Instrumentenspitze mit Resonanzüberhöhung schwingt und wobei die hohle Instrumentenspitze mit einer Ab­ saugeinrichtung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites, zu dem ersten, im wesentlichen parallel zu der Längsachse des Handstücks (12) schwingenden Ende (14) der Instrumentenspitze (18) entfernt liegendes Ende (20) der Instrumentenspitze über eine längs des Handstücks (12) geführte Leitung (22) mit der Absaug­ einrichtung (64, 72) verbunden ist und daß die Instru­ mentenspitze zwischen ihrem ersten Ende (14) und ihrem zweiten Ende (20) an der Stange (16) angebracht ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (14) der Instrumentenspitze (18) unter einem Winkel im Bereich von 0 bis 45° zu der Achse der Stange (16) abgeschrägt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbart zum ersten Ende (14) der Instrumenten­ spitze (18) eine Spüldüse (28) angeordnet ist.