DE4007473A1 - Kryoskalpell - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf medizinische Instrumente und betrifft insbesondere Kryoskalpelle.

Die Erfindung kann in der Chirurgie für Operationen an parenchymatösen Organen, darunter auch an Leber, Nieren, Milz, Pankreas, Lungen angewendet werden.

Bekannt ist ein kryochirurgisches Instrument, das ein Gehäuse und einen Arbeitsteil enthält sowie einen Wärmetauscher und eine Klinge aufweist. Im Gehäuse sind Rohrleitungen zur Zu- und Abführung eines Kältemittels untergebracht. Im Wärmetauscher ist ein Wendel zur Anwärmung der Klinge vorgesehen, die aus einer Platin-Iridium-Legierung ausgeführt ist.

Solch ein Instrument hat eine niedrige Kälteleistung des Wärmetauschers, und die Geschwindigkeit der Durchtrennung eines biologischen Gewebes mit diesem Instrument ist gering, weil in diesem ein wechselndes Anschalten von Kälte und Wärme an den Arbeitsteil erfolgt, das heißt, der Wärmetauscher und die Wendel arbeiten in einer bestimmten Reihenfolge. Also ist der mit diesem Instrument erzielte hämostatische Effekt auch gering (Prospekt "Lymberoupoulos", 1967, BRD).

Bekannt ist ein Kryoskalpell, das ein Hohlgehäuse und einen an diese angeschlossenen Arbeitsteil enthält, der einen Wärmetauscher und eine Klinge aufweist. Die Rohrleitungen des Wärmetauschers gehen durch den Hohlraum des Gehäuses durch. Das Skalpell hat ein elektrisches Element zur Anwärmung der Klinge (GB, A, 12 47 301).

Das Skalpell arbeitet unter Abwechslung von Kälte und Wärme: Kälte wird vom Wärmetauscher, in dem ein Kältemittel in der Form eines Gas-Flüssigkeits- Gemisches zirkuliert, und die Wärme vom elektrischen Element erzeugt. Die Kälte wird zur Hämostase im Moment der Durchtrennung biologischer Gewebe ausge­ nutzt, dabei erfolgt ein Anhaften der Klinge an den durchzutrennenden Geweben, und, um das zu ver­ meiden, wird ein Abtauen der Klinge durch deren Anwärmung vorgenommen.

Hieraus resultiert eine geringe Durchtrennungs­ geschwindigkeit infolge der unbedingten Abwechslung von Kälte und Wärme und ein hoher Traumatismus des durchgetrennten Gewebes wegen der Entstehung einer Adhäsion zwischen Klinge und Gewebe. Das Skalpell hat eine niedrige Kälteleistung infolge der unbedingten Abwechslung der Abkühlung und An­ wärmung der Klinge, was einen ungenügenden hämo­ statischen Effekt der Anwendung solch eines Skalpells zur Folge hat.

Das Skalpell ist sperrig und nicht leicht zu bedienen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kryo­ skalpell zu entwickeln, dessen Aufbau es ermöglicht, bei ununterbrochener Zuführung der Kälte zur Erreichung einer hohen Geschwindigkeit der Durchtrennung der biologischen Gewebe zu arbeiten, und mit dem bei minimalem Traumatismus eine ausreichende Hämostase erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Kryoskalpell mit einem Hohlgehäuse und einem mit diesem ver­ bundenen Arbeitsteil aus einem durch eine Rohrleitung mit einer Kältemittelquelle verbundenen Wärmetauscher und einer Klinge erfindungsgemäß eine Quelle elektro­ mechanischer Schwingungen aufweist, die im Hohlgehäuse untergebracht ist, sowie eine Einheit zur Übertragung der elektromechanischen Schwingungen auf den Arbeits­ teil, die mit der Quelle elektromechanischer Schwin­ gungen verbunden ist.

Durch diese Ausbildung werden die Wirkungen von extrem tiefen Temperaturen und elektromechanischen Schwingungen kombiniert und neue funktionale und physikalische Eigenschaften des Kryoskalpells erzielt, wodurch die Geschwindigkeit der Durchtrennung biolo­ gischer Gewebe unter hohem hämostatischen Effekt gesteigert wird.

Als Quelle elektromechanischer Schwingungen kann ein Vibrator dienen, der an der Rohrleitung, die den Wärmetauscher und die Kältemittelquelle verbindet, angeordnet ist und den Arbeitsteil des Skalpells in hin- und hergehende Bewegung versetzt.

Es ist zweckmäßig, daß die Einheit zur Übertragung elektromechanischer Schwingungen eine starre Verbin­ dung der Rohrleitung mit dem Arbeitsteil darstellt, die außerhalb des Hohlgehäuses ausgeführt ist.

Die Rohrleitung kann im Bereich der starren Verbindung mit dem Arbeitsteil einen Ansatz und eine Ausnehmung aufweisen, in der der Arbeitsteil zur Herstellung einer starren Verbindung befestigt ist.

Es ist zweckmäßig, daß der Wärmetauscher als einheit­ liche Baugruppe mit dem Gehäuse des Arbeitsteiles ausgeführt ist und einen Hohlraum und Rippen an der Innenfläche des Hohlraumes hat, und daß die Rippen als Ganzes mit dem Gehäuse des Arbeitsteils ausgeführt sind.

Es erwies sich als vorteilhaft, daß die Rohrleitung auf dem Abschnitt, der innerhalb des Hohlgehäuses liegt, aus Stahl ausgeführt ist.

Außerdem erwies es sich als günstig, daß der Wärme­ tauscher aus Kupfer und dessen Außenfläche verchromt ausgeführt ist.

Es ist zweckmäßig, daß die Klinge an dem Wärmetauscher mit ihren Enden so befestigt ist, daß ihre Schneid­ kante vom Wärmetauscher zur Übertragung nur elektro­ mechanischer Schwingungen auf sie getrennt ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kryoskalpell;

Fig. 2 eine andere Ausführungsvariante des erfindungs­ gemäßen Skalpells;

Fig. 3 den Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 den Arbeitsteil des Skalpells, geschnitten, in vergrößertem Maßstab.

Das Kryoskalpell enthält ein Hohlgehäuse 1 (Fig. 1) und einen mit diesem verbundenen Arbeitsteil 2. Das Hohlgehäuse 1 dient zugleich als Griff, den der Chirurg in seiner Hand hält.

Der Arbeitsteil 2 enthält einen Röhrenwärmetauscher 3 aus zwei koaxialen Rohrleitungen 4 und 5, von denen die innere (5) dem Hohlraum 6 des Wärmetauschers 3 ein Kältemittel von einer Kältemittelquelle 7 zuführt und die äußere (4) das Kältemittel aus dem Wärme­ tauscher 3 abführt. Am Wärmetauscher 3 ist eine Klinge 8 mit einer Schneidkante 9 befestigt. Die Klinge 8 ist an beiden Enden 10 und 11 an der Außen­ fläche des Wärmetauschers 3 so befestigt, daß zwischen ihr und dem Wärmetauscher 3 ein Spalt 12 vorhanden ist.

Im Hohlraum 13 des Gehäuses 1 ist eine Quelle 14 elektromechanischer Schwingungen untergebracht, die durch einen Leiter 15 mit einer Stromquelle 16 verbunden ist. Die Quelle 14 erzeugt elektrome­ chanische Schwingungen, die über eine Rohrleitung 17, die mit dem Wärmetauscher 3 kommuniziert und im Hohlraum 13 des Gehäuses 1 untergebracht ist, weiter über den Wärmetauscher 3 und eine Einheit 18 zur Übertragung der elektromechanischen Schwingungen auf den Arbeitsteil 2 übertragen werden.

Der Wärmetauscher 3 ist durch zwei Rohrleitungen 17 und 19 mit der Kältemittelquelle 7 verbunden, wobei das Kältemittel in den Wärmetauscher 3 über die Rohrleitungen 19 unter Druck eingeführt und aus diesem durch die Rohrleitung 17 herausgeführt wird.

Als Schwingungsquelle 14 (Fig. 2) ist ein Vibrator verwendet, der vier Elektromagnete 20, 21, 22 und 23 aufweist, die an der Rohrleitung 17 im Hohlraum 13 angeordnet sind, wobei die Rohrleitung 17 ein bewegliches Element des Vibrators darstellt. Die Rohrleitung 17 ist aus Stahl hergestellt.

Die Einheit 18 stellt eine starre Verbindung der Rohrleitung 17 und der Rohrleitung 4 des Wärmetau­ schers 3 dar und liegt außerhalb des Gehäuses 1. An dem aus dem Gehäuse 1 vorstehenden Ende der Rohrleitung sind ein Ansatz 24 und eine Ausnehmung 25 vorgesehen, in die die Rohrleitung 4 eingreift, indem sie die obenerwähnte starre Verbindung zur Übertragung der elektromechanischen Schwingungen bildet.

In Fig. 1 hat der Arbeitsteil 2 ein Gehäuse 26, aber es erwies sich als günstig, zur Steigerung der Kälteleistung des Wärmetauschers 3 das Gehäuse 26 des Arbeitsteils 2 und die Rohrleitung 4 des Wärmetauschers 3 als ein Stück auszuführen, sodaß die Rohrleitung 4 (Fig. 4) gleichzeitig auch das Gehäuse des Arbeitsteils 2 ist.

Die Klinge 8 (Fig. 2) ist abnehmbar ausgeführt und wird am Wärmetauscher beispielsweise durch Stifte 27 fixiert.

Zur Steigerung der Kälteleistung sind an der Innen­ fläche des Wärmetauschers 3 (Fig. 1) in seinem Hohlraum 6 Rippen 28 vorgesehen (Fig. 3). Diese Rippen 28 werden entweder an der Rohrleitung 4 befestigt oder einstückig mit der Rohrleitung 4 (wie in Fig. 2 und 4 gezeigt) ausgeführt.

Der Wärmetauscher 3 wird aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel aus Kupfer, herge­ stellt, und seine Außenfläche ist verchromt.

Als Kältemittel wird eine Gas-Flüssigkeits-Mischung, zum Beispiel flüssiger Stickstoff im Gemisch mit gasförmigem Stickstoff, verwendet.

Das Kryoskalpell arbeitet wie folgt.

Die Rohrleitungen 17, 19 werden an die Kältemittel­ quelle 7 angeschlossen und der Vibrator wird mit der Stromquelle 16 verbunden. Das Kältemittel gelangt in den Wärmetauscher 3 und kühlt den Arbeitsteil 2 des Skalpells ab. Nach Durchströmen des Wärme­ tauschers 3 und erfolgtem Wärmeübergang wird das Kältemittel in der Art eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches aus dem Hohlraum 6 durch die Rohrleitung 17 abge­ leitet. Die Zeit zum Erreichen der Arbeitstemperatur des Skalpells beträgt bei der Anwendung von flüssigem Stickstoff und bei einem Überdruck von 220-380 Torr 3 bis 5 Minuten. Beim Erreichen der Arbeitstemperatur von 80-120 K wird der Vibrator eingeschaltet.

Bei der chirurgischen Operation übt das Skalpell eine komplexe Wirkung aus: durch Kälte und Vibration. Dabei erfolgt ein hämostatischer Effekt durch Ab­ kühlung des zu trennenden Gewebes parenchymatöser Organe. Die Vibration des Arbeitsteils 2 und somit auch der Klinge 8 verhindert das Anhaften der zu trennenden Gewebe an der Klinge 8 und dem Wärmetau­ scher 3 und vermindert den Traumatismus derselben.

In dem vorliegenden Skalpell vermindert sich der Wärmezufluß infolge der Auswahl des Typus der Vibra­ tionen, da die Wärmeübertragung bei elektromechanischen Schwingungen gering ist.

Die Temperatur des Wärmetauschers wird während der ganzen Operation konstant gehalten. Die hohe Kälteleistung des Wärmetauschers 3 wird durch seine Ausführung als Ganzes mit den Rippen 28 und Ausführung der letzteren aus demselben Material erzielt.

Durch die Auswahl der Schwingungsamplitude beseitigt man das Anhaften der biologischen Gewebe an dem Arbeitsteil 2 des Skalpells, indem man die Durch­ trennungsgeschwindigkeit der Gewebe ungefähr gleich der Geschwindigkeit der Durchschneidung mit dem herkömmlichen Skalpell aufrechterhält.

Die Beseitigung der Adhäsion wird außerdem durch die Bildung eines Spaltes 12 zwischen der Klinge 8 und dem Wärmetauscher 3 erreicht. Eine abnehmbare Klinge und ein abnehmbarer Arbeitsteil 2 erhöhen die Universalität des betreffenden Skalpells, ohne seine Kälteleistung zu vermindern.

Mit Hilfe des vorliegenden Skalpells wurden zwölf Versuchsoperationen an Tieren vorgenommen. Bei diesen Operationen wurde eine Resektion von Leber, Pankreas, Milz und Niere durchgeführt.

In der Klinik wurden zwei Resektionen von Leber (Lobektomie, Sektoralresektion) durchgeführt. Die Anwendung des Kryoskalpells im Experiment und in der Klinik hat ergeben, daß man mit diesem Instrument eine Durchtrennung parenchymatöser Organe mit der Geschwindigkeit eines üblichen chirurgischen Skalpells durchführen kann, dabei wird es möglich, parenchymatöse Blutung und die Blutung aus Gefäßen von 1,5-2 mm Durchmesser zu verhindern. Dabei ist die Verletzung der Gewebe minimal. Das reduziert Blutverluste bei der Operation, ermöglicht einen raschen Eingriff bei minimaler Verletzung von Geweben und verkürzt die Dauer der Wundheilung nach den Operationen.

Bei Operationen parenchymatöser Organe mittels des vorliegenden Skalpells kommt es zu einer Durch­ frierung der Gewebe auf einer Tiefe von 1 bis 2 mm. Dennoch bleiben Schneidgeschwindigkeiten wie bei einem gewöhnlichen Skalpell möglich. Dies erhöht den heilenden Hämostaseeffekt und verringert die Traumati­ sierung der Gewebe sowie die Gefahr postoperativer Komplikationen.

Claims (10)

1. Kryoskalpell mit
einem Hohlgehäuse (1),
einer Kältemittelquelle (7) sowie
einem Arbeitsteil (2), der mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und einen Wärmetauscher (3), der durch eine Rohrleitung (19) mit einer Kältemittel­ quelle (7) kommuniziert, sowie eine Klinge (8) aufweist,
gekennzeichnet durch
eine Quelle (14) elektromechanischer Schwingungen, die im Hohlgehäuse (1) untergebracht ist, und
eine Einheit (18) zur Übertragung der elektromecha­ nischen Schwingungen auf den Arbeitsteil (2), die mit der Quelle (14) elektromechanischer Schwingungen verbunden ist.

2. Kryoskalpell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (14) elektromechanischer Schwingungen einen Vibrator darstellt, der an einer den Wärme­ tauscher (3) und die Kältemittelquelle (7) verbindenden Rohrleitung (17) angeordnet ist und den Arbeitsteil (2) in hin- und hergehende Bewegung versetzt.

3. Kryoskalpell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (18) zur Übertragung elektromechanischer Schwingungen eine starre Verbindung der Rohrleitung (17) mit dem Arbeitsteil (2) darstellt, die außerhalb des Hohlgehäuses (1) ausgeführt ist.

4. Kryoskalpell nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (17) im Bereich der starren Verbindung mit dem Arbeitsteil (2) einen Ansatz (24) mit einer Ausnehmung (25) aufweist, in der der Arbeitsteil (2) befestigt ist.

5. Kryoskalpell nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3) in der Form einer einheitlichen Baugruppe mit dem Gehäuse (26) des Arbeitsteils (2) ausgeführt ist und einen Hohlraum (6) sowie Rippen (28) auf der Innenfläche des Hohlraumes (6) aufweist.

6. Kryoskalpell nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (28) mit dem Gehäuse (26) des Arbeits­ teils (2) als Ganzes ausgeführt sind.

7. Kryoskalpell nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3) aus Kupfer hergestellt ist.

8. Kryoskalpell nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Wärmetauschers (3) verchromt ist.

9. Kryoskalpell nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (17) aus Stahl hergestellt ist.

10. Kryoskalpell nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinge (8) am Wärmetauscher (3) mit ihren Enden (10, 11) so befestigt ist, daß ihre Schneidkante (9) vom Wärmetauscher (3) zur Übertragung nur elektromechanischer Schwingungen auf diese getrennt ist.