DE4335783A1 - Ureteroskop - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ureteroskop der im Oberbegriff des An­ spruches 1 genannten Art.

Ureteroskope dienen in der Urologie zu endoskopischen Arbeiten im Ureter und im Nierenbecken. Um endoskopisch, also unblutig in diesen Bereich zu gelangen, wird das Ureteroskop von außen durch die Urethra (Harnröhre) in die Blase vorgeschoben, von dort durch das Ostium (Mündung des Ureters mit Verschlußklappe) in den Ureter (Harnleiter) eingeführt und in diesem bis zum Operationsge­ biet vorgeschoben, also beispielsweise bis zu einem Stein oder einer Verengung im Ureter oder bis zum Nierenbecken.

Der Schaftteil muß dazu eine Länge von mindestens etwa 400 mm aufweisen. Da der Ureter und insbesondere das Ostium sehr eng sind, darf der Schaftdurchmesser nicht größer sein als etwa 3 bis 4 mm im Durchmesser. Daraus ergibt sich eine extrem lange und dünne Konfiguration des Schaftteiles.

Der Schaftteil eines starren Ureteroskopes muß steif sein, um das Dirigieren des distalen Endes vom proximalen Ende her zu ermögli­ chen, insbesondere bei der schwierigen Einführung in das Ostium. Der Schaftteil weist daher ein äußeres Metallrohr auf, das ihm die notwendige Steifigkeit vermittelt und das die innenliegenden Teile des Schaftteiles flüssigkeitsdicht umschließt.

Im Inneren des Schaftteiles sind wenigstens eine Optik zur Be­ trachtung vorgesehen sowie Lichtleiter zur Beleuchtung und vor­ zugsweise ein Arbeitskanal, der das Einführen von Instrumenten ermöglicht, wie Katheter, Zangen, Steinfangkörbe, Lithotriptoren (Steinzertrümmerungsgeräte) etc. Zur besseren Unterbringung die­ ser Teile im Schaftquerschnitt, und zwar bei möglichst geringem Querschnitt, kann die Querschnittsform oval gewählt sein.

Probleme ergeben sich bei Ureteroskopen der gattungsgemäßen Art durch die anatomischen Verhältnisse in der Blase. Das Ureteroskop gelangt unter einem bestimmten Winkel in die Blase und wird von dieser durch das Ostium unter einem abweichenden Winkel in den Ureter eingeführt. Es kommt daher in der Blase zu einer starken Biegung des Schaftteiles, die aus den genannten Gründen nicht vermeidbar ist. Diese starke Biegung des Schaftteiles des Uretero­ skopes erfordert einen Biegeradius des äußeren Metallrohres, der unter Berücksichtigung von dessen Querschnitt eine Verformung nahe der Elastizitätsgrenze ergibt. Nur bei sehr vorsichtiger Hand­ habung wird diese nicht überschritten. Es kommt aber im Betrieb immer wieder zu Überschreitungen der Elastizitätsgrenze, also zu Verformung des Metallrohres bis in den plastischen Bereich hinein. Der Schaftteil ist dann "krumm" und muß unter hohen Kosten aus­ getauscht werden.

Um dies zu vermeiden, ist aus der US-PS 5,083,549 bekannt, den Schaftteil eines Ureteroskopes über die Länge abgestuft mit unter­ schiedlichen, zum distalen Ende hin kleiner werdenden Durchmes­ sern zu versehen. Dadurch ist eine bessere Biegbarkeit ohne Über­ schreitung der Elastizitätsgrenze möglich, jedoch unter Inkauf­ nahme einer erheblich komplizierteren und teureren Herstellung des äußeren Metallrohres.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Uretero­ skop der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einfacher Konstruktion und ohne dauernde Verformung besser biegbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruches 1 gelöst.

Bei dieser Konstruktion besteht das äußere Metallrohr aus einer Ni/Ti-Legierung, die bei Körpertemperatur "superelastische" Ei­ genschaften aufweist. Derartige Legierungen und ihre Eigenschaf­ ten sind beschrieben in
VDI-Berichte Nr. 797, 1990, Seiten 203-216.

Auf die Superelastizität wird eingegangen auf Seite 205 unten und insbesondere im Kapitel "2.4 Superelastizität", beginnend auf Seite 215, das auch die medizinische Anwendung solcher Legierungen erwähnt.

Solche superelastischen Legierungen zeichnen sich dadurch aus, daß sie am oberen Ende ihres normalen elastischen Bereiches nicht sofort in den Bereich plastischer Verformung übergehen, sondern dazwischen ein breites Plateau aufweisen, in dem sie bei Span­ nungserhöhung eine superelastische Verformung durchlaufen, die reversibel ist, also nicht zu bleibenden Verformungen führt. Diese reversible Verformung kann bis zu 8% betragen, also ein Vielfaches der normalen elastischen Verformung.

Ein auf diese Weise ausgerüstetes Ureteroskop kann auf einfache Weise mit einem Schaftteil konstanten Durchmessers ausgerüstet sein und ist dennoch im kritischen Bereich der Blase ausreichend biegbar, um die aus anatomischen Gründen erforderliche Biegung in diesem Bereich ohne bleibende Verformung durchführen zu kön­ nen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß superelastische Materialien im superelastischen Bereich ohne Krafterhöhung verformen. Das Ureteroskop läßt sich also mit relativ geringen Kräften stark biegen, ohne größere Schädigung des Patienten.

Das äußere Metallrohr des Schaftteiles hat den maximal möglichen Durchmesser, der dem Außendurchmesser des Schaftteiles ent­ spricht. Aus Gründen der geometrischen Formsteifigkeit eines Roh­ res unterliegt es daher bei den vorkommenden Biegeradien der stärksten Materialbelastung. Aber auch Rohre kleineren Durchmes­ sers im Inneren des Schaftteiles, die beispielsweise die Optik oder den Arbeitskanal umgeben, können bei zu starker Biegung gefähr­ det sein. Vorteilhaft werden daher auch solche Rohre gemäß An­ spruch 2 aus superelastischem Material ausgebildet.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Uretero­ skopes,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1 und

Fig. 3 das Spannungs/Dehnungs-Diagramm eines geeigneten superelastischen Materiales.

In den Fig. 1 und 2 ist in bevorzugter Ausführungsform der Erfin­ dung ein starres Ureteroskop dargestellt. Es weist einen Schaftteil 1 auf, an dessen proximalem Ende ein Hauptkörper 2 befestigt ist mit Okular 3 und Einführungsteil 4.

Die Querschnittsdarstellung der Fig. 2 zeigt, daß der Schaftteil 1 ein den Außenumfang bestimmendes äußeres Metallrohr 5 ovalen Querschnittes aufweist. Der von diesem umschlossene Innenraum des Schaftteiles 1 nimmt zwei innere Metallrohre 6 und 7 auf, von denen das innere Metallrohr 6 die Optik 8 umschließt, die das be­ trachtete Bild von einem am distalen Ende des Schaftteiles 1 angeordneten Objektiv zum Okular 3 überträgt. Das innere Metallrohr 7 umschließt einen freien Arbeitskanal, in dem ein Instrument 9 durch das Einführungsteil 4 hindurch vorgeschoben werden kann. Im dargestellten Beispiel ist das Instrument 9 ein La­ serlithotriptor, dessen proximal vorgesehener Lasergenerator nicht dargestellt ist. Der Raum zwischen den inneren Metallrohren 6 und 7 und dem äußeren Metallrohr 5 ist mit einem Lichtleiter 10 ausge­ füllt, der üblicherweise aus Lichtleiterfasern gebildet ist und zur Beleuchtung des Betrachtungsfeldes dient. Am proximalen Ende ist der Lichtleiter 10 über einen Lichtleiteranschluß 11 aus dem Haupt­ körper 2 herausgeführt. Dort kann ein Lichtleiterverbindungskabel zu einer nicht dargestellten Kaltlichtquelle angeschlossen werden.

Die Länge des Schaftteiles 1 beträgt bei einem Ureteroskop üblicher Ausbildung beispielsweise 400 bis 500 mm. Der Außendurchmesser des Schaftteiles 1, also der Außendurchmesser des äußeren Metallrohres 5 soll maximal etwa 4 mm nicht überschreiten. Bei einem solchen Querschnitt des äußeren Metallrohres 5 ergibt sich, im wesentlichen unabhängig von der Wandstärke, eine gewisse Formsteifigkeit des Rohres, die bei Biegung des Rohres zu einer Längung des Materiales auf der Außenseite und einer Stauchung des Materiales auf der Innenseite (bezogen auf den Mittelpunkt des Biegeradius) führt. Unterschreitet der Biegeradius einen bestimmten Wert, so kommt das Material des äußeren Metallrohres 5 über den elastischen Bereich seiner Verformbarkeit hinaus in den Bereich plastischer Verformung, die bleibend ist, wenn herkömmliche Materialien, wie üblicherweise in der Medizintechnik für solche Zwecke verwendet er rostfreier, hochvergüteter Stahl verwendet werden.

Daher wird das äußere Metallrohr 5 aus einer Ni/Ti-Legierung her­ gestellt, die bei der Arbeitstemperatur des dargestellten Ureterosko­ pes, die der Körpertemperatur des Patienten, also etwa 37°C ent­ spricht, superelastische Eigenschaften aufweist.

Diese superelastischen Eigenschaften sind im Spannungs/Dehungs- Diagramm der Fig. 3 dargestellt. Dort ist die Spannung S gegen­ über der Dehnung D aufgetragen. Vom Nullpunkt des Diagrammes bis zum Punkt A weist das Material das normale elastische Dehn­ verhalten auf. Zwischen Punkt A und Punkt B besteht superelasti­ sche Dehnung. Das Material dehnt im wesentlichen kraftfrei um bis zu 8%, um jenseits des Punktes B wieder normal weiterzudehnen, also unter Erreichen des Bereiches bleibender plastischer Verfor­ mung.

Der Plateaubereich zwischen A und B erlaubt sehr starke Dehnung des Materiales ohne Krafterhöhung und ohne resultierende blei­ bende Verformung. Unter Ausnutzung dieses Bereiches kann das dargestellte Instrument also mit sehr engen Krümmungsradien ge­ bogen werden, ohne daß bleibende Verformung auftritt und ohne wesentliche Erhöhung der Kräfte, also unter besonders schonender Behandlung des sehr empfindlichen Ostiums, aus dem das Instru­ ment aus der Blase heraus in den Ureter eingeführt werden muß.

Vorzugsweise sind auch die inneren Metallrohre 6 und 7 aus dem beschriebenen superelastischem Material ausgebildet, um die be­ schriebenen Eigenschaften des Schaftteiles 1 weiter zu verbessern.

Claims (2)

1. Starres Ureteroskop mit langem, dünnem Schaftteil, der ein über seine Länge erstrecktes äußeres Metallrohr aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Metallrohr (5) aus einer bei Körpertemperatur superelastischen Ni/Ti-Legierung besteht.

2. Ureteroskop nach Anspruch 1 mit wenigstens einem inneren Metallrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Me­ tallrohr (6, 7) aus einer bei Körpertemperatur superelasti­ schen Ni/Ti-Legierung besteht.