DE4136861A1 - Steuerbares chirurgisches instrument - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein steuerbares Instrument für die mi
nimal invasive Chirurgie (SMI). Das Instrument besteht aus ei
nem Handhabungsteil und einem Einführungsteil an dessen fernem
Ende sich ein biegbares Teil anschließt.
Zweck solcher Instrumente ist, die notwendigen Verletzungen
beim chirurgischen Eingriff auf einen Minimum zu beschränken
und gleichzeitig den vollen Handlungsspielraum des Chirurgen
am Operationsort bzw. -gebiet aufrechtzuerhalten.
In der medizinischen Diagnostik sind Gastroskope mit bewegli
chem Einführungsteil bekannt. Die Druckschrift "DES-Gastroskop
GIF-XQ2O" der Firma OLYMPUS, 1189-3000 zeigt ein solches In
strument und das Zubehör zur Durchführung vielfältiger diagno
stischer Aufgaben.
Die Firma Richard Wolf stellt in einem Auszugsblatt Dib vom
IX-89 den Typ Cysto-Krethroskop 8650: Retro-Steuerungs-Einsatz
vor. Dieses Gerät hat einen starren Einführungsteil, an dessen
fernen Ende sich ein beweglicher Teil, durch Seilzug schwenk
bar, anschließt. Über eine fest installierte Optik am fernen
Ende des starren Einführungsteils können Steuerungen beobach
tet und kontrolliert werden. Die Bedienung des diagnostischen
Einsatzes erfolgt beidhändig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein steuerbares chir
urgisches Instrument bereitzustellen, das in der mininmal in
rasiven Chirurgie einsetzbar ist, über eine lange Zeit hinweg
ein ermüdungsfreies Arbeiten des Chirurgen ermöglicht und den
Operationsbereich im Körper des Patienten erweitert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. So erübrigt sich ein
bisher stets notwendiger Arbeitskanal entsprechend o. e.
Gastroskop dadurch, daß am fernen beweglichen Ende des steuer
baren chirurgischen Instrumentes Effektoren wie Scheren, Faß
zangen, Koagulationszangen, Nähinstrumente, Klammerinstrumente
oder Saug- und Spüleinrichtungen jeweils aufgesetzt, gesteuert
und betätigt werden können. Dabei ist die große Beweglichkeit
des beweglichen Endes mit aufgesetztem Effektor, nämlich von
parallel zur Achse des Einführungsteil bis über antiparallel
hinaus in jede Richtung und gleichzeitig die Umdrehungsmög
lichkeit des aufgesetzten Effektors um seine eigene Achse von
hoher Bedeutung. Die Art und Weise des Effektorantriebs, sei
er pneumatisch oder hydraulisch, sei er piezoelektrischer,
magnetostriktiver Natur oder auf dem von Formgedächtnislegie
rungen beruhenden Effekt über Seilzüge oder sei er ein elek
tromotorischer Antrieb über Seilzüge oder schließlich ein auf
Ultraschall-Wanderwellen-Basis beruhender Antrieb, in jedem
Fall wird ein leichtes Ausrichten, Positionieren und Betätigen
des aufgesetzten Effektors über Taumelvielwegventile oder -.
schalter oder eine andere einhändig bedienbare Stellmöglich
keit gegeben. Für die Rotation des aufgesetzten Effektor um
seine Achse wird vorteilhaft ein torsionssteifes Drahtstück
oder ein Rohrstück dienen, das einerseits Spülen aber auch de
finiertes Drehen des Effektors erlaubt.
Eine vorteilhafte zusätzliche Benutzungsmöglichkeit ist, daß
anstelle eines Effektors durch den Handhabungs- und den beweg
lichen Teil eine Glasfaser zum Lichtleiten oder zum Bildleiten
durch das steuerbare MIC-Instrument durchführbar ist. Damit
ist das Operationsgebiet ausleuchtbar, beobachtbar oder auch
bestrahlbar.
Eine weitere vorteilhafte Einsatzmöglichkeit für das steuer
bare MIC-Instrument besteht darin, daß durch es hindurch eine
Sensorik durchführbar ist, mit der Gewebe am Operationsort er
tastet oder diagnostisiert werden kann. Dies kann mit Hilfe
von Ultraschall sein. Daneben kann die Sensorik taktil arbei
ten. Spezielle Vorkehrungen für chemische Untersuchungen kön
nen ebenfalls getroffen werden.
Das bewegbare ferne Ende des Instrumtes sowie die Drehbarkeit
des gerade aufgesetzten Effektors ermöglicht die Bewegung zu
einem beliebigen sphärischen Punkt hin. Somit ist dem Chirur
gen ein hohes Maß an Beweglichkeit im Operationsgebiet gege
ben. Diese Beweglichkeit wird durch einen pneumatischen oder
hydraulischen, durch einen elektromotorischen oder piezoelek
trischen oder magnetostriktiven Antrieb unterstützt. Selbst
der Einsatz von Formgedächtnislegierungen (SMA) unter Ausnüt
zung des superelastischen Effekts bei Biegungen oder unter
Ausnützung des thermischen Effekts für Auslehnung und Kontrak
tion als unterstützender Antrieb ist gegeben. Dabei kann immer
eine proportionale Kraftverstärkung realisiert werden, die
taktiles Operieren ermöglicht.
Die einhändig vollständige Bedienbarkeit des steuerbaren In
strumentes, sei es rein mechanisch über Stellräder und Stell
hebel oder sei es über oben erwähnte Antriebshilfen, er
möglichen ein Bedienen bei dem Ermüdungen des Chirurgen durch
das bequeme Instrumentbetätigen zeitlich weit hinausgeschoben
wird.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt. Sie werden im folgenden beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 mechanisch steuerbares Instrument (SMI),
Fig. 2 steuerbares Instrument (SMI) mit Antriebshilfe.
Das mechanisch steuerbare Instrument für die minimale inrasive
Chirurgie stetzt sich zusammen aus dem Handhabungsteil 1 mit
Bedienrädern, -knöpfen und -hebel der, falls nützlich, über
einen 90°-Bogen 2 in den Einführungsteil 3 übergeht. Am fernen
Ende des Einführungsteils 3 schließt sich das bewegliche Teil
4 an, mit dem die Schwenkungen von paralleler Ausrichtung zur
Achse des Einführungsteils bis über die antiparallele Ausrich
tung hinaus erreicht werden kann. Die Schwenkungen ist in jede
beliebige Richtung möglich. Das ermöglicht ein innerer Aufbau
des beweglichen Teiles 4, wie er aus der Robotertechnik be
kannt ist (siehe z. B. EPA 00 17 016). Die Teile sind für den
Einsatz an dem steuerbaren Instrument entsprechend dimensio
niert. Durch den zentralen Bereich des beweglichen Teils gehen
dann die weiteren Antriebselemente zum Betätigen der aufge
setzten Effektors. Für einen rein mechanischen Aufbau werden
das Seilzüge und zumindest ein torsionssteifes Seil für die
Drehung der aufgesetzten Effektor 6 eingesetzt.
Das steuerbare Instrument wird insgesamt mit seinem Einfüh
rungsteil durch ein Trokar 7 hindurchgeführt und ist darin je
nach Trokarweite begrenzt schwenkbar. Im Operationsgebiet be
steht durch diesen Aufbau eine hohe Beweglichkeit. Durch die
Drehbarkeit des aufgesetzten Effektors 6 ist es möglich z. B.
einen Faden aufzuwickeln, wodurch eine Knotung unterstützt
werden kann.
Aufgrund baulicher Vorgaben für den beweglichen Teil 4 kann
ein Rohrstück einer Formgedächtnislegierung (SMA) nahegelegt
sein. Unter Ausnützung des superelastischen Effekts ereicht
man die mehr oder weniger starke Schwenkung dadurch, daß auf
das ferne Ende des Einführungsteils 3 des Rohrstücks 4 aus
solch einer Legierung aufgesetzt wird. Dieses Rohrstück hat in
seinem kräftefreien Zustand die Form eines 180°-Bogens oder
eines U′s. Die Ausrichtung wird nun dadurch erreicht, daß über
das Rohrstück 4 ein weiteres gerades Rohrstück 8 vom Einfüh
rungsteil 3 her soweit darübergeschoben und dann festgestellt
wird, bis der aufgesetzte Effektor 6 die gewünschte Ausrich
tung und Position eingenommen hat.
Der hervortretende Vorteil der einhändigen Bedienbarkeit des
mechanisch aufgebauten steuerbaren Instruments wird verstärkt
durch den Einsatz von o. e. Antrieben. Fig. 2 wird im folgen
den anhand des elektromotorischen Antriebs näher beschrieben.
Das Handhabungsteil 1 besteht aus einem Griff 9 mit bewegli
chem Hebel 10. In einem auf dem Griff 9 aufgesetzten zylindri
schen Teil 11, dessen Achse mit der Achse 5 des Einführungs
teils 3 zusammenfällt, befinden sich um die Achse 5 angeordnet
sieben elektromotorische Mikroantriebe mit angebautem und ent
sprechend ausgelegtem Getriebe.
Zentral auf der Achse 5 des hinteren Endes des zylindrischen
Teiles befindet sich ein Taumelschalter 13, mit dem die Posi
tionierung des beweglichen Teils 4 über die Elektroantriebe 12
vorgenommen wird. Die Schwenkung des beweglichen Teils 4 er
folgt über den Schwenkschalter 14, der in Nähe zum Griff 9 un
terhalb des Taumelschalters 13 angebracht ist. Die Anordnung
der beiden Schalter 13, 14 erlaubt die Bedienung alleine durch
den Daumen. Hierbei ist die Bedienbarkeit für ein Linkshänder
oder Rechtshänder gleich.
Die Betätigung des aufgesetzten Effektors 6 erfolgt über den
Greifer 10. Der Greifer känn festgestellt werden, geht sonst
aber selbsttätig in seine Ausgangslage zurück.
Die Antriebsübertragung erfolgt über Seilzüge, die im Einführ-
3 und beweglichen Teil 4 verlaufen. Es kann auch ein Rohrstück
im Einführungsteil 3 mit angesetztem torsionssteifen Draht
stück für die Drehung des Effektors sein.
Das Positionieren und Betätigen läßt sich taktil durchführen,
wenn die elektromotorischen Antriebe mit den Schalter 13, 14
und dem Greifer 10 über eine leistungsdosierende Elektronik
angesteuert werden. Durch die damit vorhandene Kraftbegrenzung
ist gleichzeitig ein Zerstörungsschutz eingebaut.
Die weiter oben aufgeführten Antriebsarten nutzen im Falle der
Pneumatik und Hydraulik die Druckdosierung aus. Im Falle pie
zoelektrischer und magnetostriktiver Bauelemente werden Aus
lenkung und Kontraktion zum Antrieb verwendet. Schließlich ei
genen sich auch Antriebsseile aus einer Formgedächtnislegie
rungen (SMA) dafür, wenn z. B. der thermische Effekt, hervor
gerufen durch vorgegebenen Stromdurchfluß, ausgenützt wird.
Antriebe auf Ultraschall-Wanderwellen-Basis sind ebenfalls ge
eignet. Solche Antriebe sind aus der Photoindustrie zur Ein
stellung von Objektiven bekannt.
Bei all den unterstützenden Antriebsarten ist wesentlich daß
sie kraftdosiert und kraftlimitiert einsetzbar sind. Einhändi
ges, taktiles Positionieren und Operieren ist dadurch für
Chirurgen unter Beibehaltung großer Beweglichkeit möglich.
Bezugszeichenliste
1 Handhabungsteil
2 90°-Bogen
3 Einführungsteil
4 bewegliches Teil, Rohrstück
5 Achse
6 Effektor, Greifer, Schere, Zange, Koagulationszange
7 Trokar
8 gerades Rohrstück
9 Griff
10 Hebel, Greifer
11 zylindrischer Teil
12 Mikroantrieb, Elektroantrieb
13 Taumelschalter
14 Schwenkschalter
2 90°-Bogen
3 Einführungsteil
4 bewegliches Teil, Rohrstück
5 Achse
6 Effektor, Greifer, Schere, Zange, Koagulationszange
7 Trokar
8 gerades Rohrstück
9 Griff
10 Hebel, Greifer
11 zylindrischer Teil
12 Mikroantrieb, Elektroantrieb
13 Taumelschalter
14 Schwenkschalter
Claims (16)
1. Steuerbares chirurgisches Instrument für die minimal invar
sive Chirurgie (MIC), das über einen Trokar in ein Instru
mentierkanal einführbar ist, bestehend aus:
- a) einem Handhabungsteil,
- b) einem Einführungsteil und einem sich daran am fernen Ende anschließenden, beweglichem und steuerbaren Teil,
- c) der Bewegungsmöglichkeit des Trägersystems um die Achse des Einführungsteils und begrenzter Schwenkung des Ein führungsteiles innerhalb des Trokars, dadurch gekennzeichnet, daß
- d) ein Effektor (6) bestimmter Eigenschaft am fernen Ende des beweglichem und steuerbaren Teiles (4) aufsetzbar und abnehmbar ist und ein Effektor (6) bestimmter ande rer Eigenschaft ebenfalls aufsetzbar und abnehmbar ist, wodurch eine Durchführung des gerade benötigten Effek tors (6) samt Antriebseinrichtung entfällt,
- e) der aufgesetzte Effektor (6) von parallel zur Achse (5) des Einführungsteils (3) bis über antiparallel dazu aus richtbar ist,
- f) der aufgesetzte Effektor (6) um einen beliebigen Winkel vorwärts oder rückwärts definiert drehbar ist.
- g) der Antrieb für das biegbare Ende und/oder dem aufge setzten Effektor (6) ein pneumatischer oder ein hydrau lischer oder ein elektrischer oder ein auf Ultraschall wanderwellenbasis beruhender oder ein auf dem piezoelek trischen Effekt beruhender oder ein magnetosstriktiver oder ein den Effekt einer Formgedächtnislegierung (SMA) ausnützender Antrieb ist.
- h) die Positionierung und die Betätigung des Effektors ein händig erfolgt.
2. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß in dem Instrument ein Kanal be
steht, durch den andere chirurgische Instrumente z. B. eine
Glasfaser einführbar ist, über die ein Laserlicht für ope
rative Zwecke geführt werden kann.
3. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß in den Kanal eine Bildleitfaser
mit einer an ihrem fernen Ende aufgesetzten optischen Ein
richtung einführbar ist.
4. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß der Kanal ein Absaug- oder Spül
kanal ist.
5. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß durch den Kanal eine Sensorik
führbar ist, mit der am Operationsort Gewebe ertastbar ist
oder vor Ort diagnostisiert werden kann.
6. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 5, da
durch gekennzeichnet, daß die Sensorik diagnostisch mit Ul
traschall oder taktil oder chemisch arbeitet.
7. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der aufgesetzte Effektor (6)
eine Schere oder eine Faßzange oder eine Kogulationszange
oder ein Nähinstrument oder ein Klammerinstrument oder eine
Einrichtung zum Saugen oder Spülen oder ein
Kombinationsgerät ist.
8. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß über ein pneumatisches Vielweg
ventil am Handhabungsteil und davon abführende Druckluft
leitungen der Antrieb für den aufgesetzten Effektor
und/oder für das Biegen des biegsamen Endes erfolgt.
9. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 7, da
durch gekennzeichnet, daß über ein hydraulisches Vielweg
ventil am Handhabungsteil und davon abgehenden hydrauli
schen Leitungen der Antrieb für den gerade aufgesetzten Ef
fektor und/oder für das Biegen des biegsamen Endes erfolgt.
10. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 7, da
durch gekennzeichnet, daß über elektrische Kleinmotoren
(12) am Handhabungsteil und davon angetriebene Zugseile der
gerade aufgesetzte Effektor (6) bedient und/oder das
biegsame Ende biegbar und/oder der Effektor über ein Rohr
oder ein torsionssteifes Seil drehbar ist.
11. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 7, da
durch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein auf Ultraschall-
Wanderwellen-Basis beruhender ist.
12. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 7, da
durch gekennzeichnet, daß der Antrieb über piezoelektrische
Kontraktion bzw. Expansion erfolgt.
13. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 7, da
durch gekennzeichnet, daß Antrieb über den magnetostrikti
ven Effekt der Kontraktion bzw. Ausdehnung erfolgt.
14. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 7, da
durch gekennzeichnet, daß die biegsame Hülle des biegsamen
Teiles aus einer Formgedächtnislegierung besteht, die in
Ruhestellung eine U-förmige Krümmung einnimmt, und ein
starres Rohrstück mit geringfügig größerem Innendurchmesser
als der Außendurchmesser der biegsamen Hülle mehr oder we
niger weit über diese schiebbar ist, so daß dadurch unter
Ausnützung des superelastischen Effekts der Formgedächtnis
legierung die Auslenkung des gerade aufgesetzten Effektors
beliebig einstellbar ist.
15. Steuerbares chirurgisches Instrument nach Anspruch 7, da
durch gekennzeichnet, daß einstellbar stromdurchflossene
Antriebsseile aus einer Formgedächtnislegierung (SMA) den
gerade aufgesetzten Effektor und das biegsame Teil unter
Ausnutzung des dadurch in den Antriebsseilen wirkenden
thermischen Effekts betreiben bzw. schwenken.
16. Steuerbares chirurgisches Instrument nach einem der Ansprü
che 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführungs
teil am nahen Ende zwecks optimaler Bedienbarkeit des Hand
habungsteiles individuell biegbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4136861A DE4136861C2 (de) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Steuerbares chirurgisches Instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4136861A DE4136861C2 (de) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Steuerbares chirurgisches Instrument |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4136861A1 true DE4136861A1 (de) | 1993-05-13 |
DE4136861C2 DE4136861C2 (de) | 1994-12-15 |
Family
ID=6444402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4136861A Expired - Fee Related DE4136861C2 (de) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Steuerbares chirurgisches Instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4136861C2 (de) |
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