DE2605968C2 - - Google Patents
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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.
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