DE2919390C2

DE2919390C2 - Einstichinstrument für die Untersuchung lebender Körper

Info

Publication number: DE2919390C2
Application number: DE2919390A
Authority: DE
Inventors: Tetsumaru Hachioji Tokyo Kubota
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1979-05-14
Filing date: 1979-05-14
Publication date: 1982-09-23
Also published as: DE2919390A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Einstichinstrument für die Untersuchung lebender Körper, wie beispielsweise ein

Trokar für die Bauchhöhlenendoskopie.

Trotz seiner sehr scharfen Spitze stößt ein Trokar für die Bauchhöhlenendoskopie auf einen großen Widerstand, wenn dieser Trokar in die Bauchhöhle gestochen wird. Sobald jedoch die Bauchdecke einmal durchstochen ist, läßt der Widerstand plötzlich nach, so daß das Instrument möglicherweise durch eine zu langsame Reaktion des Handhabenden innere Organe verletzen kann.

In der DE-PS 8 36 392 ist ein Trokar mit abgefedertem, innen liegendem Bolzen beschrieben, wobei dieser Bolzen dann nach vorne schnellt, wenn das Instrument beispielsweise die Bauchhöhle durchstochen hat und in weiches Gewebe oder Hohlräume vordringt. Dieses Vorschnellen des Bolzens wird als Indikator verwendet, um den Vorschub des Trokars zu beenden. Eine derartige Anordnung ist jedoch ungenau, schwer zu reinigen und weist nur eine geringe Betriebssicherheit auf.

Aus diesem Grund scheint es angebracht, nicht mechanische Sensoren zur Überwachung des Einstichvorganges zu verwenden. Die US-PS 33 13 293 zeigt eine Vorrichtung zur Messung der Eindringtiefe eines Einstichinstrumentes über eine Leitfähigkeitsmessung mit mehreren hintereinander liegenden Sensoren. Um ein solches Instrument im vorliegenden Fall benutzen zu können, muß man jedoch über die Dicke der Bauchdecke bzw. der zu durchstoßenden Fläche informiert sein. Dies, ist jedoch im allgemeinen nicht der Fall.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also, ein Einstichinstrument für die Untersuchung lebender Körper zu schaffen, bei dem der jeweilige Einstichzustand mit Hilfe von nichtmechanischen Drucksensoren sehr genau verfolgt und angezeigt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein chirurgisches Einstichinstrument mit einem Drucksensor zur Erfassung des beim Einstechen in eine Körperwand auftretenden Druckes und mit einem Anzeigegerät, das den durch den Drucksensor erfaßten Druck mit einem vorbestimmten Druckpegel vergleicht und eine information erzeugt, weiche die jeweilige Lage des Einstichinstrumentes beim Einstechen in die Körperwand widergibt, gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mehr als ein mechanischer Drucksensor auf der Außenfläche des Einstichinstrumentes angeordnet ist, und daß das Anzeigegerät mindestens ein Anzeigeelement aufweist, das bzw. die einzeln mit einem der bzw. mit den Drucksensoren verbunden ist bzw. sind.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unterat/sprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der anhand der Figuren besondere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Instrumentes näher erläutert werden.

Das Einstichinstrument gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß zum einen unmittelbar dann, wenn die Spitze des Einstichinstrumentes die Körperwand durchstochen hat, die Bedienungsperson durch das Anzeigegerät von diesem Zustand informiert wird, und daß, zum anderen, die Einstichtiefe oder andere Einstichparameter, wie beispielsweise seitliche Drücke kontrollierbar werden. Dies versetzt die Bedienungsperson in die Lage, das Einslichinstrument in der beabsichtigten Weise in den Körper hineinzudrücken und rechtzeitig damit aufzuhören, bevor Verletzungen von inneren Organen auftreten können. Hierbei wird die Konzentrationsfähigkeit der Bedienungsperson weniger in Anspruch genommen, als dies bei Geräten nach

dem Stand der Technik bisher der Fall war, so daß sich das Operationsrisiko für den Patienten merklich verringert

Die in nachfolgendem Ausführungsbeispiel gezeigten Piezo-Wandler wurden beispielsweise in der US-PS 30 88 323 beschrieben, ihre Anwendung zur Steifigkeitsmessung ist z. B. in der FR-PS 23 80 764 gezeigt, die Verwendung zur Druckmessung in Gefäßen ist in der DE-AS 27 09 984 beschrieben.

Zum näheren Verständnis der Erfindung sollen die Zeichnungen dienen, von denen

F i g. 1 eine Schnittdarstellung eines Einstichinstrumentes mit zwei Drucksensoren unmittelbar nach dem Beginn der Einstichoperation zeigt,

F i g. 2 eine Schnittdarstellung des Instrumentes aus F i g. 1 beim Durchstechen der Körperwand zeigt,

Fig.3 und 4 Seitenansichten der Spitze von Einstichinstrumenten mit verschiedenen Anordnungen der Drucksensoren zeigen,

F i g. 5 ein Schaltbild für ein Anzeigegerät zeigt,

F i g. 6 bis 8 Beispiele für verschiedene Drucksensorelemente zeigen und

F i g. 9 sine Ausführungsform, bei der ein Drucksensorbereich zur Erfassung der Eindringtiefe verwendet ist, zeigt

In F i g. 1 ist mit 1 der Körper eines Einsticiiinstrumentes mit einer scharfen, konischen Spitze 3 bezeichnet, die am vorderen Ende 2 des Körpers 1 vorgesehen ist In der Außenwand der Spitze 3 sind Drucksensoren 4 vorgesehen, die elektrische Zustandsänderungen, beispielsweise eines Widerstandes und eines Kondensators, hervorrufen. Beim Einstechen der Spitze 3 in eine lebende Körperwand 7 sind die Drucksensoren 4 einem Druck ausgesetzt und erfaßt diesen Druck, so daß ein Anzeigegerät 5 betätigt wird, wie weiter unten noch erläutert wird. Die Drucksensoren 4 sind mit dem Anzeigegerät 5 über Anschlußdrähte 6 verbunden, die durch den Körper 1 des Einstichinstrumentes verlaufen.

Das Anzeigegerät 5 ist so ausgebildet daß es im Fall eines plötzlichen Druckabfalls in den Drucksensoren 4 einen hörbare-* oder visuellen Alarm erzeugt Selbstverständlich kann das Anzeigegerät 5 auch gleichzeitig beide Alarmarten erzeugen oder einen Alarm durch Ausschlag eines Zeigers sichtbar machen. Es ist lediglich erforderlich, daß die Bedienungsperson durch irgendwelche geeigneten Mittel von dem jeweiligen Druckzustand unterrichtet wird.

Beim Durchführen einer Bauchhöhlenendoskopie beispielsweise ist der Körper 1 des Einstichinstrumentes so mit einer nicht gezeigten Umhüllung bedeckt und wird mit seinem vorderen, spitzen Ende 2 gegen die Körperwsnd 7 gedrückt Zunächst werden bei dem in F i g. 1 gezeigten Zustand, das heißt unmittelbar, bevor der Körper 1 gegen die Körperwand 7 gedrückt und durch diese hindurch gestochen wird, die Drucksensoren 4 einem hohen Druck ausgesetzt. Daran anschließend fällt bei dem in F i g. 2 gezeigten Zustand, d. h., wenn der Körper 1 die Körperwand 7 durchstochen hat der Druck in den Drucksensoren 4 plötzlich ab. Durch diese Druckänderung wird das Anzeigegerät 5 betätigt und erzeugt Alarm, wodurch die Bedienungsperson feststellt daß das vordere, spitze Ende 2 des Einstichinstrumentes die Körperwand 7 durchstochen hat Danach kann das Einstichinstrument mit einer geringen Kraft vorgeschoben werden, so daß die Einstichoperation sicher durchgeführt wird, ohne nicht betroffene Teile unterhalb der Körperwand 7 zu verletzen. Wenn der Einütichvorgang beendet ist, kann eine normale Bauchhöhlenendoskopie vorgenommen werden, indem lediglich der Körper 1 des Einstichinstrumentes entfernt und ein nicht dargestelltes Endoskop in die Umhüllung eingeführt wird, die im Körper belassen worden ist

F i g. 5 zeigt eine detaillierte Darstellung des in F i g. 1 gezeigten Anzeigegerätes 5. Der Drucksensor 4 erzeugt ein elektrisches Signal Es, das dem jeweiligen Druck entspricht Das Signal Es wird durch einen Verstärker 50 in ein Signal Ep mit geeignetem Pegel verstärkt das einer ersten Eingangsklemme eines Komparator^ 52 zugeführt wird. Einer zweiten Eingangsklemme des {Comparators 52 wird ein Bezugssignal Er eines Bezugspegelgenerators 54 zugeführt Der Komparator 52 vergleicht die Pegel der Signale Ep und Er und erzeugt ein Kennsignal Ea wenn beispielsweise £> > Eg. Das Signal Ed wird über einen Verstärker 56 einer lichtemittierenden Diode (LED) 58 zugeführt Wenn nämlich der Drucksensor 4 einen Druck wahrnimmt der oberhalb eines vorbestimmten Pegels ist wird das Signal Ed erzeugt um die LED 58 einzuschalten.

Das Signal En wird außerdem ein.i?<i monostabilen Multivibrator (MMV) 60 zugeführt Der RlMV 60 wird be: einem Abfall oder einem Verschwinden des Signals Ed getriggert Dann leitet der MMV 60 ein Torsignal E_G mit logischem Pegel »1« einer ersten Eingangsklemme eines UND-Gatters 62 für eine feste Zeit zu. Diese feste Zeit ist in Übereinstimmung mit der Zeitkonstanten des MMV 60 festgelegt Einer zweiten Eingangsklemme des UND-Gatters 62 wird ein Alarmsignal Ea von beispielsweise 1 kHz von einem Alarmgenerator 64- zugeführt Wenn der MMV 60 getriggert wird, um den logischen Pegef des Torsignals Ec auf »1« zu bringen, wird das UND-Gatter 62 geöffnet Dann wird das Alarmsignal Ea über das UND-Gatter 62 einem Lautsprecher 66 zugeführt Das bedeutet daß der MMV 60 getriggert wird, wenn der auf den Drucksensor 4 einwirkende Druck unter den vorbestimmten Pegel absinkt nachdem der Drucksensor 4 einen Druck oberhalb dieses Pegels aufgenommen hat. Dadurch erzeugt der Lautsprecher 66 einen Alarm ton, um anzuzeigen, daß der Körper 1 des Einstichinstrumentes bzw. die Spitze 3 die Bauchdecke des Körpers durchstochen hat.

Die Fig.6—8 zeigen Ausführungsbeispiele für einen Drucksensor 4. Fig.6 zeigt den Fall, in dem ein druckempfindlicher Transistor 40 verwendet wird. Wenn eine örtliche Spannungskonzentration P auf den Emitter-Basis-Übergang des Transistors 40 durch eine nicht gezeigte Drucknadel einwirkt, ändert sich der Kollektorstrom des Transistors 40. Diese Stromänderung führt zu einer Änderung des Spannungsabfalles am Kollektorwiderstand 42. Diese Spannungsänderung erzeugt das Signal £5.

Fig.7 zeigt den Fall, in dem ein elektrischer Kondensator 44 verwendet wird. Wenn der Druck P auf eine aufgeladene Schicht 44_t des Kondensators 44 einwirkt, ändert sich die Kapazität des Kondenjators 44. Dann ändert sich auch, zusammen mit der Kapazitätsänderung, der Pegel des von der Quelle eines Feldeffekttransistors 46 kommenden Signals Es-

F i g. 8 zeigt den Fall, in dem die Resonanzfrequenz eines LC-Sehwingkreises 48 durch den Druck P geändert wird. Eine Elektrode eines KonHensctors C48 des Schwingkreises 48 ist so ausgelegt, daß sie durch den Druck P verschoben wird. Wenn sich die Kapazität des Kondensators C48 durch eine solche Verschiebung ändert ändert sich auch die Resonanzfrequenz k des

Schwingkreises 48. Der Schwingkreis 48 wird mit einem hochfrequenten Signal Eo mit der Frequenz f\ eines Oszillators 400 versorgt. Die Amplitude des Signals Eo hat ihr Maximum, wenn /O = /i ist, und die Amplitude wird kleiner, wenn | /Ό— f\ \ wächst. Mit anderen Worten ändert sich die Amplitude des Signals Eo in Übereinstimmung mit dem Druck P. Das Signal Es kann durch Gleichrichten des Signals Eo durch einen Gleichrichter 402 erhalten werden.

F i g. 9 zeigt eine gegenüber dem Instrument 3 und 4 abgeänderte Ausführungsform, in der zur Erfassung der Eindringtiefe ein Drucksensorbereich verwendet wird. Hierbei werden mehrere Drucksensorelemente 4/(/= 1, 2, 3 ...) in einem Bereich entlang der Außenfläche des Körpers 1 des Einstichinstrumentes angeordnet. Diese Elemente 4/werden nacheinander an hervorstehenden Bereichen 100/(/= 1, 2, 3 ...) von der Körperwand 7 mit Druck beaufschlagt. Die Ausgänge der Druckelemente 4/ sind einzeln mit dem Eingang eines Pegelkomparaiui's 52 VcrbüMucn. Der Koparator 52 erzeugt ;n Übereinstimmung mit den Druckausgängen der Druckelemente 4/ Signale Ei (/= 1, 2, 3 ...). F i g. 9 zeigt einen Zustand, in dem die Druckelemente 4| und 42 durch die Körperwand 7 mit Druck beaufschlagt werden. Wenn auf die Druckelemente 4| und 4₂ ein Druck einwirkt, werden Anzeigeelemente, genauer lichtemittierende Dioden 200i und 20O₂ eines LED-Bereichs 150 eingeschaltet. Mit fortschreitendem Eindringen des Körpers 1 des Einstichinstrumentes in die Körperwand 7 vergrößert sich der Anzeigebereich der aufleuchtenden, lichtemittierenden Dioden des LED-Bereichs 150. Wenn andererseits der Körper 1 des Einstichinstrumentes die Körperwand 7 durchdrungen hat, so daß das Druckelement 4| vom Druck entlastet wird, wird die LED 200| ausgeschaltet. Dadurch kann bei dem Instrument gemäß

ίο Fig. 9 die Zeit angezeigt werden, in der der Körper I des Einstichinstrumentes die Körperwand 7 durchstochen hat, sowie die Eindringtiefe des Körpers 1 in die Körperwand 7.
Es sind auch andere Ausführungsformen der Erfin-

Ii dung möglich. Beispielsweise können die Druckelemente 4; und die Bereiche 100/ nicht nur, wie in Fig. 9 gezeigt, an der Außenfläche des Körpers 1 angeordnet sein, sondern auch an der Oberfläche des vorderen, spitzen Endes 2 bzw. der Spitze 3 wie in Fig. 1—4

2·" gezeigt. /Vjßcrdcrr: ksnn beispielsweise die Konstruktion nach F i g. 5 mit derjenigen nach F i g. 9 kombiniert werden, wodurch ein Alarmsignal erzeugt wird, daß der Körper 1 des Einstichinstrumentes die Bauchdecke du: .!-stoßen hat, wobei außerdem die Eindringtiefe angezeigt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Chirurgisches Einstichinstrument mit einem Drucksensor zur Erfassung des beim Einstechen in s eine Körperwand auftretenden Druckes und mit einem Anzeigegerät, das den durch den Drucksensor erfaßten Druck mit einem vorbestimmten Druckpegel vergleicht und eine Information erzeugt, welche die jeweilige Lage des Einstichinstrumentes beim Einstechen in die Körperwand wiedergibt, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein nicht mechanischer Drucksensor (4, 9) auf der Außenfläche des Einstichinstrumentes angeordnet ist, und daß das Anzeigegerät (5) mindestens ein Anzeigeelement (20Oi' /=1, 2, 3 ...) aufweist, das bzw. die einzeln mit einem der bzw. mit den Drucksensoren verbunden ist bzw. sind.

2. Einstichinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensorelemente (4i) auch entlang der Spitze (3) des Körpers (1) vorgesehen sind.

3. Einstichinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät (5) umfaßt: einen Bezugspegelgenerator (54) zur Erzeugung eines Bezugssignals (ErX das den vorbestimmten Druckpegel darstellt, einen Komparator 52), der ein erstes Signal (Ep) entsprechend dem erfaßten Druck mit dem Bezugssignal [Er) vergleicht und ein zweites Signal (Ed) erzeugt, wenn das erste Signal (Ep) größer oder kleiner wird als das Bezugssignal (Er), und ein Anzeigeorgan (58) zur Anzeige des Einstechens der Spitze (3) in die Körperwand (7) mittels des zweiten Signals (Eq)

4. Einstichinstrumeut nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch sinen incnostabilen Multivibrator (60), der bei Abwesenheit des . weiten Signals (Ed) zur Erzeugung eines dritten Signals (Ec) über eine feste Zeit getriggert wird, durch einen Alarmgenerator (64) zur Erzeugung eines vierten Signals (Ea) für *o einen Alarm-Betriebszustand, durch eine Gatterschaltung (62) zur Erzeugung eines logischen Produktes aus dem dritten und dem vierten Signal (Eo und Ea) und durch ein Alarmorgan (66) zur Durchführung der Alarmoperation, wenn die logisehen Pegel des dritten und vierten Signals (Ec und £^in der Gatterschaltung (62) »1« werden.

5. Einstichinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (4) eine druckempfindliche Halbleiteranordnung (40) umfaßt, deren PN-Übergang einer durch den Druck erzeugten Belastung ausgesetzt ist.

6. Einstichinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (4) einen variablen Kondensator (44) aufweist, dessen Kapazität durch den Druck geänd. . wird.

7. Einstichinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (4) einen Schwingkreis (48) aufweist, dessen Resonanzfrequenz (/ό) durch den genannten Druck verändert wird.