DE3124165A1 - "kryochirurgisches instrument" - Google Patents

Description

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DiPL.-PHYs. DR. WALTHER JUNIUS 3 Hannover

WOLFSTRASSE 24 · TELEFON (05 11) 83 45 30

11. Juni 1981 Dr. J/J

Meine Aktes 2631

Vy¹Zkumny" -ustav silnoproude* elektrotechniky, 25o 97 Praha 9-Bechovice (Tschechoslowakei)

Kryochirurgisehes Instrument

Die Erfindung betrifft ein kryochirurgisches Instrument mit einer hohen Kühlwirkung in der Stirnfläche.

Aus den letzten kryobiologischen Forschungen ist es vorgegangen, daß die wirksamste Kryodestruktion bei kryochirurgischen Leistungen dann eintritt, wenn die niedrigste Temperatur des Operationsendstückes benutzt wird₀ Es wird dabei gefordert, daß diese Temperatur sich in einer möglichst kurzen Zeit von dem Augenblick der Inbetriebsetzung der Einrichtung einstellen soll«

Aus diesem Grunde arbeiten die '.modernen kryochirurgischen Systeme am häufigsten mit flüssigem Stickstoff. Ihre Konstrukteure bemühten sich, in dem Operationsendstück das Maximum der Kühlleistung zu ©rr@ieh©a_e'

Es sind Einrichtungen bekannt, bei denen die verlangte Wirkung mit Hilfe einfacher Austauscher erreicht wird, die aus einem glatten oder rippenförmigen Innenhohlraum des Applikators "gebildet sind. Ein Nachteil dieser einfachen Austauscher ist der verhältnismässij? hohe Stickstoffverbrauch, in der Größenordnung von Litern des flüssigen Stickstoffs auf eine Operation, bei einem niedrigen Wirkungsgrad der Kühlung.

Bei weiteren bekannten kryochirurgischen Einrichtungen wird die verlangte Wirkung durch Erhöhung der wärmeaustauschenden Fläche im Inneren des Wärmeaustauschers unter Ausnutzung eines porösen Milieus aus einem Material mit einer hohen Leitfähigkeit erreicht. Das ist z.B. bei dem kryochirurmischen Applikator semäß der tschechoslowakischen Autorenbescheiniguni* Nr. 199 443 der Fall, bei dem der Austauscher mit einer Säule ebener Siebe z.B. aus Kupfer oder Silber ausgefüllt ist, die senkrecht zur Achse des Applikators orientiert sind.

Diese zweite Variante ist insbesondere dann wirkungsvoll, wenn für die Kryodestruktion die zylindrische Fläche des Endstückes des kryochirurwischen Instrumentes ausgenutzt wird. Ihr Wirkungsgrad ist jedoch beträchtlich verschlechtert, wenn nur die Stirnfläche des Instrumentes aekühlt werden soll, wie es z.B. bei einer gynäkologischen oder dermatologischen Applikation der Fall ist.

Die Entwicklung der Kryochirurgie stellt immer größere Ansprüche an die Variabilität der Operationsendstücke, von denen manche axial nicht symmetrisch sind und das Anlegen

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an das operierte Gewebe unter einem im voraus gewählten optimalen Winkel verlangen. Der Wärmekontakt zwischen dem austauschbaren Endstück und dem eigentlichen Instrument wird in der Regel durch eine feste Verbindung, z.B. eine Schraubenverbindung, vermittelt, die derart jedes Endstück vom Gesichtspunkt ihrer Winkeldrehung eindeutig definiert.

Die Erfindung vermeidet die genannten Nachteile. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine hohe Kühlleistung in der Stirnfläche des kryogenen Instrumentes zu erreichen.

Die Erfindung besteht darin, daß bei dem kryogenen Instrument nach der Erfindung die Anisotropie des Materials ausgenutzt wird, aus dem die Füllung des Austauschers hergestellt ist.

Die Anisotropie ist die Abhängigkeit der physikalischen Eigenschaften von der Richtung im Raum. In dem gegebenen Fall wird die Anisotropie der Wärmeleitfähigkeit ausgenutzt. Durch eine geeignete Konstruktion der Füllung des Austauschers wird es ermöglicht, die Wärme vorzugsweise in der zur Stirnfläche des Instrumentes senkrechten Richtung abzuführen.

Die vorliegende Erfindung löst weiter die Möglichkeit der Winkeldrehung des Operationsendstücks bei Erhaltung des guten Wärmekontaktes dieses Endstückes mit der gekühlten Stirnfläche des Instrumentes.

Das Wesen des kryochirurgischen Instrumentes mit einem Tubus für die Zuführung und Abführung des Kühlmittels mit einem Wärmeaustauscher mit einer porösen Metallfüllung,

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z.B. aus Silber oder Kupfer, einem Thermometer, Heizelementen und einem System der Kanäle beruht darin, daß die Füllung des Austauschers ,aus einem Sieb oder einer perforierten Folie gebildet ist, die in Form eines Bandes um den mittleren Teil des Gerippes des Austauschers aufgewickelt ist und die mit ihrem Rand mit der B^uhrunersplatte unzerlegbar verbunden ist, in deren Achse eine Verbin dun.srs sch raube angebracht ist, wobei auf dem Gerippe des Austauschers oder auf der Be ruh run gsp latte ein elektrischer Temperaturfühler, z.B. ein Widerstandsthermometer, oder ein Heizelement, z.B. eine Heizwicklung, angeordnet ist, und zwischen dem Zufuhrrohr, dem Rohr -Pur die Abführung des Kühlmittels und dem Vakuummantel des Instrumentes eine Trennwand vorgesehen ist.

In einer alternativen Ausführung des kryochirurgischen Instrumentes nach der Erfindung ist die Füllung des Austauschers aus einem System der Endsiebe oder perforierten Folien gebildet, welche koaxiale oder konzentrische Flächen bilden, die in einer Wärmebertthrune mit der Berührung platte sind.

Nach der Erfindung wird eine höhere Wirkung gegenüber den bekannten kryochirurgischen Instrumenten durch Anordnung der Füllung des Austauschers auf die Weise erreicht, daß sie in einem direkten Wärmekontakt mit der Berührungsplatte ist und nicht in einem indirekten Kontakt durch Zwischenschaltung eines Gerippes des Austauschers, und daß die Füllung des Wärmeaustauschers eine beträchtlich grössere Leitfähigkeit in der Richtung zur Berührungsplatte und eine niedrige Leitfähigkeit in der Richtung des Strömens des Kühlmediums aufweist. Das Instrument der angeführten Konzeption, dessen Füllung des Austauschers aus porösem Material mit den beträchtlich anisotropen Eigenschaften

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mit einem höheren Viert der Wärme leitfähigkeit in der axialen Richtung gebildet ist, weist einen bedeutend höheren Wirkungsgrad auf als die Instrumente mit der Füllung des Austauschers aus einem isotropen Material bei Erhaltung des Wertes des Verhältnisses der Oberfläche der Füllung zu ihrem Volumen.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführunpsbei = spieles des kryochirurgischen erfindungsgemäßen Instrumentes näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das kryochirurgische Instrument nach einer ersten AusführungsVariante»

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das kryochirurgische Instrument nach einer zweiten Ausführungsvariantes,

Fig, 3 einen Längsschnitt durch das kryochirurgische Instrument nach einer dritten Ausführungsvariante,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das kryochirurgische Instrument nach der dritten Ausführungsvariante ₀

Ein Grundteil des Operationsinstrumentes in der Ausführung nach der ersten Variante, die in Fig. 1 dargestellt ist₀ ist ein Wärmeaustauscher, der aus einem Gerippe 1 des Austauschers, einer Beruhrungsf»latte 2 und einer Füllung 3 des Austauschers gebildet ist, die aus einem porösen Material zusammengesetzt ist, dessen Wärmeleitfähigkeit in der axialen Richtung beträchtlich grosser ist als in der radialen Richtung. Di© Ftiliirag 3 d©s Austauschers ist z.B. aus einem Silber» odet Kupfersieb' in der Form eines Bandes gebildet, das um den Mittelteil des Rahmens 1 des Austauschers aufgewickelt und unz^eplggfear mit seinem Rand mit der Be ruh run «rs ρ latte 2,S₀B, durch Schweißen^ verbun-

den ist. Die Füllung 3 des Austauschers kann auch durch ein System koaxialer Zylinder gebildet werden, die entweder aus Sieben oder aus einem Gewebe aus Drähten mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, z.B. aus Silber oder Kupfer oder einer perforierten Folie, eventuell aus gelochten dünnen Blechen, gebildet sind. In der Achse der Berührungsplatte 2 ist eine Verbindungsschraube 4 angebracht, an welche das austauschbare Endstück Io der verlangten Form aufgeschraubt ist, das mit seiner ebenen Fläche auf der Berührungsplatte 2 aufsitzt. Am Gerippe 1 des Austauschers ist ein Temperaturfühler 5 befestigt, der z.B. aus einer Wicklung aus Draht gebildet ist. Der Temperaturfühler 5 steht eventuell im Kontakt mit der Berührungsplatte 2, was besonders vorteilhaft ist, wenn als Temperaturfühler 5 ein Thermoelement angewendet wird. Im Gerippe 1 des Austauschers sind ein Kanal 7 und die Hauptkanäle 8 sowie eventuell Hilfskanäle 9 gebildet. Der Kanal 7 wird z.B. durch eine Zirkularlücke, die Hauptkanäle 8, z.B. durch ein System von öffnungen oder Einschnitten, die Hilfskanäle 9, z.B. durch ein System von öffnungen gebildet. Das Zuführungsrohr und das Rohr für die Abführung des Kühlmittels, in das in der Regel die Zuführungen zum Temperaturfühler 5 und zum Heizelement 6 z.B. zur Heizwicklung eingeführt sind, sind in einem Vakuummantel 13 gelagert. Der Raum des Austauschers ist vom Vakuumraum durch eine Trennwand 15 abgetrennt.

In der alternativen Ausführung des kryochirurgischen Instrumentes, die in Fig. 2 dargestellt ist, bildet die Berührungsplatte 2 ein Ganzes mit dem Gerippe des Heizelementes 6 z.B. der Heizwicklung. Der Temperaturfühler 5 ist

entweder im Inneren der Berührungsplatte 2 gelagert oder neben dem Heizelement 6 auf der Berührungsplatte 2 aufgewickelt. Die Füllung 3 des Austauschers ist in diesem Fall durch ein System von konzentrischen Halbkugeln oder ähnlicher Kurvenflächen gebildet, die z.B. durch Pressen aus Metallsieben oder perforierten Folien in die gewünschte Form entstanden sind. Diese stehen in Wärmekontakt mit der Berührungsfläche 2. Die Zuführung und Abführung des flüssigen Kühlmittels sichern die Zuleitungsrohre 11 und das Rohr 12 für die Abführung des Kühlmittels. Der Raum, der die Füllung 3 des Austauschers enthält, ist von dem Vaküumisolierraum, der durch den Isoliermantel 13 begrenzt ist, durch eine Trennwand abgetrennt.

Eine weitere Modifikation des OperationsInstrumentes ist aus Fig. 3 ersichtlich. Sie ist auch für Operati ons instrumente von kleinen Durchmessern bestimmt und sie löst das Problem der Befestigung der axial unsymmetrischen Operationsendstücke bei einem beliebigen Drehwinkel um die Achse des Instrumentes. Das Gerippe 1 des Austauschers ist aus einer Röhre mit Eintrittsöffnungen 16 gebildet und es ist auf ihr ein Band des Metallsiebes, eventuell der perforierten Folie, aufgewickelt, das die Füllung 3 des Austauschers bildet. In den Rändern dieses Bandes ist ein Temperaturfühler 5 oder ein Heizelement 6 z.B. durch Ziehen in die Randsyebmaschen oder durch Einlegen in Falten 18 des Siebes an seinem Rand befestigt. Die Füllung 3 des Austauschers steht im Wärmekontakt mit der Berührungsplatte und von der Seite der zweiten Stirn ist sie durch eine Deckplatte 19 geschlossen. Der Raum, der die Füllung 3 des Austauschers enthält, ist von dem Vakuumraum, der durch

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den Vakuuramantel 13 begrenzt ist, durch die Trennwand 15 abgetrennt.

Die Befestigung der austauschbaren Endstücke lo, die mit einem Aussengewinde versehen sind, in einer beliebigen Azimutlage sichert eine Oberwurfmutter 21. Der Anschlag der Oberwurf mutter 21 in der axialen Richtung sichert die Stütze 2o, die mit der Verlängerung des Vakuummantels 13 und eventuell mit der Berührungsplatte 2 fest verbunden ist. Der Eintrittskanal 7, der in der Füllung des Austauschers angeordnet ist, ist mit Eintrittsöffnungen 16 für den Durchgang des flüssigen Kühlmittels in die Füllung 3 des Austauschers versehen. Die Fixierung der Füllung 3 des Austauschers ist durch Distanzeinlagen 17 gebildet.

Die Funktion des kryochirurgischen Instrumentes mit einer hohen Kühlwirkung in der Stirnfläche ist folgende:

Das flüssige Kühlmittel, z.B. der flüssige Stickstoff, wird zum Kanal 7 durch das Zufuhrrohr 11 geleitet. Nach dem Durchgang durch die Füllung 3 des Austauschers fließen die Dämpfe des Kühlmittels durch die Hauptkanäle 8,eventuell durch die Hilfskanäle 9 in das Rohr 12 für die Abfuhr des Kühlmittels ab, in das in der Regel die Zuführungen zum Temperaturfühler 5 und zum Heizelement 6 eingeführt sind. Die Kühlung des Instrumentes wird entweder durch die oben angeführte Art oder in der umgekehrten Richtung durchgeführt, d.h. das flüssige Kühlmittel wird durch das Rohr für die Abführung des Kühlmittels zugeführt, tritt in die Füllung 3 des Austauschers durch die Hauptkanäle 8 ein und geht durch den Kanal 7 in das Zufuhrrohr 11 ab. In dem zweiten Fall ist es vorteilhaft, die Zuleitungen zum Temperaturfühler 5 und zum Heizelement 6 durch die öffnung, die

in der Verlängerung eines der Hauptkanäle 8 ausgebohrt wurde, in den Kanal 7 auszuführen, der nach Durchziehen der Zuleitungen verkittet wird. Die Zuleitungen werden dann aus dem Instrument durch das Zufuhrrohr 11 herausgeführt.

Die Zuführung und Abführung des flüssigen Kühlmittels bei der zweiten Variante sichert das Zufuhrrohr 11 und das Rohr 12 für die Ableitung des Kühlmittels. Ober die Möglichkeiten der Verwechselung ihrer Funktion einschliesslieh der Verwechselung der Unterbringung der Zuführungen gilt dasselbe, was bei der Beschreibung der Funktion der ersten Ausführung angeführt wurde.

Sei der dritten Variante wird das flüssige Kühlmittel durch das Zuflußrohr 11 zugeführt, durch die Eintrittsöffnungen geht es in die Füllung 3 des Austauschers hindurch, wo es verdampft. Zwischen den Distanzein lagen 17 gehen dann die Dämpfe des Kühlmittels in das Rohr 12 für die Ableitung des Kühlmittels durch.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Kryochirurgisches Instrument mit einem Tubus, für die Zuführung und Ableitung des Kühlmittels, ait elektrischen Zuleitungen, die im Inneren dieses Tubus angeordnet sind, mit einem Wärmeaustauscher, mit einer porösen Metallfüllung, z.B. aus Silber oder Kupfer, mit einem Thermometer, Heizelementen und einem System von Kanälen, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Füllung (3) des Austauschers aus einem Metallsieb oder einer perforierten Folie gebildet ist, die in Form eines Bandes um den Mittelteil des Gerippes (1) des Austauschers aufgewickelt und unzerlegbar mit seinem Rand mit der Berührungsplatte (2) verbunden ist, in deren Achse eine Verbindungsschraube (4) untergebracht ist,

   daß auf dem Gerippe (1) des Austauschers oder der Berührungsplatte (2) ein Temperaturfühler (5), z.B. ein Widerstandsthermometer oder ein Heizelement (8), z.B„ eine Heizwicklung, angeordnet ist, und daß zwischen dem Zuflußrohr(11) und dem Rohr für die Ableitung des Kühlmittels und dem Vakuummantel (13) des Instrumentes eine Trennwand (15) vorgesehen ist.
2. 2. KTyochirurgisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Füllung (3) des Austauschers durch ein System der Metallsiebe oder der perforierten Folien gebildet ist, welche die koaxialen oder konzentrischen Flächen bilden, die im Wärmekontakt mit der Bertiffrungsplatte (2) stehen«

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3. 3. Kryochirurgisches Instrument nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Heizelement (6) und der Temperaturfühler (5) an den Rändern der Metallsiebe oder der perforierten Folien, welche die Füllung (3) des Austauschers bilden, oder zwischen ihren Schichten angeordnet sind.
4. 4. Kryochirurgisches Instrument nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Trennwand (15) und der Vakuummartfe! (13) bis zu der Berührungsplatte (12) eingreifen.
5. 5. Kryochirurgisches Instrument nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Verbindungsschraube (4) mit der Berührungsplatte (2) mittels einer zerlegbaren Durchgangsverbindung verbunden ist.
6. 6. Kryochirurgisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Berührungsplatte (2) des Instrumentes und das austauschbare Endstück (lo) mittels einer Überwurfmutter (21) mechanisch und thermisch verbunden sind, die zusammen mit der Stütze (2o) auf der Berührungsplatte (2) oder dem austauschbaren Endstück (lo) untergebracht ist, wobei die gegenüberliegende Berührungsplatte (2) oder das austauschbare Endstück (lo) mit einem Gewinde versehen ist,

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