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Fachgebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich im allgemeinen auf chirurgische Instrumente und auf die Video-Endoskopie.
Im besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein endoskopisches
Instrument zum Gewinnen eines Stückes
eines Blutgefäßes von
einem chirurgischen Patienten.
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Hinterrund der
Erfindung
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Die Vorteile der Verwendung des endoskopischen
Sichtbarmachens während
chirurgischer Eingriffe an Patienten sind bekannt. Solche Eingriffe
sind minimal-invasiv, führen
zu verkürzten
Aufenthalten in Krankenhäusern,
einer schnelleren Genesung, geringeren kosmetischen Schäden und
niedrigeren Gesamtkosten verglichen zu konventionellen "offenen" Verfahren.
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Chirurgische endoskopische Instrumente und
Verfahren zum Entnehmen eines Stücks
eines Blutgefäßes aus
einem chirurgischen Patienten zur Verwendung in einem anderen Teil
des Patientenkörpers
oder zur Transplantation in einem zweiten Patientenkörper sind
ebenfalls bekannt. Ein Endoskop und ein Verfahren zur Entnahme einer
Vene werden in dem US-Patent Re. 36.043, erteilt an Knighton, beschrieben.
Das Endoskop hat ein Lumen, das sich in Längsrichtung erstreckt, um wenigstens
ein Instrument aufzunehmen, und es umfaßt eine Einrichtung zum Betrachten
eines Bereiches, der angrenzend zum distalen Ende des Lumens liegt.
In Patent von Knighton wird eine Abbildung des Gewebes optisch durch
einen Übertragungsweg
vom distalen Ende der Vorrichtung zum proximalen Ende übertragen.
Das Abbild wird durch einen externen Sensor zur Übertragung an einen externen
Monitor in elektrische Signale gewandelt. Die Beleuchtungsquelle
ist ebenfalls extern und funktionell mit dem Übertragungsweg verbunden. Der
faseroptische Betrachtungs- und Beleuchtungsbereich des Endoskops
ist von der Vorrichtung zum Säubern
und zur Wiederverwendung trennbar. Die für das von Knighton beschriebene
Verfahren verwendete Vorrichtung umfaßt jedoch an dem distalen Ende
keine Konstruktion zur Herstellung eines ungehinderten Arbeitsraums
in der Nähe der
chirurgischen Stelle zur Dissektion des Gefä ßes. Die beschriebene Vorrichtung
muß außerdem mit
einer separaten Lichtquelle, Kamera, Kamerasteuerung und einem separaten
Video-Monitor verwendet werden. Diese Ausrüstung kostet mehrere Tausend Dollar
und erfordert vor jeder Benutzung eine Säuberung und Wartung. Die Teile
des Visualisierungssystems in dem chirurgisch sterilen Bereich müssen außerdem vor
jeder Benutzung bei jedem Patienten sterilisiert oder ersetzt werden,
was die Kosten für
jeden chirurgischen Eingriff erhöht.
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Ein weiteres Beispiel für eine solche
Vorrichtung wird in den US-Patenten Nr. 5.722.934 und 5.667.480
erteilt an Knight u. Miterf., auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird,
offenbart. Knight beschreibt in den o.g. Patenten ein Verfahren
bzw. eine Vorrichtung zum endoskopischen Entnehmen eines Gefäßes aus
einem Patientenkörper.
Es ist ein längliches
Lumen in den Vorrichtungen vorgesehen, so daß diese in Verbindung mit herkömmlichen
wiederverwendbaren Endoskopen verwendet werden können. Es wird zuerst eine Inzision
in den Körper des
Patienten nahe bei dem ausgewählten
Gefäß gemacht.
Durch die Inzision wird ein optischer Dissektor eingeführt, und
das Endoskop wird dann in einen in Längsrichtung durch den optischen
Dissektor verlaufenden Kanal eingeführt. Das Gewebe wird optisch weg
von der Oberfläche
des Gefäßes mit
dem optischen Dissektor disseziert. Der optische Dissektor weist
einen auf dem distalen Ende angebrachten konkaven Kopf auf, um das
Gewebe von dem distalen Ende des Endoskops zu trennen und um zuerst einen
Raum um das zu gewinnende Gefäß zu schaffen.
Der optische Dissektor und das Endoskop werden dann aus dem Körper zurückgezogen
und ein optischer Retraktor wird durch die Inzision in den Körper eingeführt. Das
Endoskop wird in einen in Längsrichtung
durch den optischen Retraktor verlaufenden Kanal eingeführt, der
dann dazu verwendet wird, um das dissezierte Gewebe weg von der
Oberfläche
des Gefäßes zurückzuziehen.
Es ist ein an das distale Ende des optischen Retraktors angebrachter
konkaver Kopf vorgesehen, der das Zurückziehen des Gewebes weg von
dem Gefäß erleichtern
soll. Der konkave Kopf für
den optischen Retraktor ist größer als der
konkave Kopf des optischen Dissektors, und auf diese Weise wird
ein Arbeitsraum um das zu gewinnende Gefäß geschaffen. Das Gefäß und seine
seitlichen Verzweigungen werden dann disseziert, abgebunden und
durchtrennt. Das Gefäß wird dann
aus dem Körper
durch die Inzision entnommen. Dieses chirurgische Verfahren ist
besonders für
das Entnehmen der Saphena-Vene
des Beins geeignet, die als Implantat in einer Koronararterien-Bypass-Implantation
(CABG) am gleichen Patienten verwendet werden soll. Patienten, die
dieses endoskopische chirurgische Verfahren zum Entnehmen der Saphena-Vene
aus dem Bein durchlaufen haben, waren deutlich geringeren Schmerzen
während
der Genesung ausgesetzt als die Patienten, die dem wohl mehr traditionellen
offenen chirurgischen Verfahren unterworfen waren, bei dem eine
Inzision über
nahezu die gesamte Beinlänge
des Patienten gemacht wurde. Das Verwenden des endoskopischen Verfahrens
verglichen mit der Verwendung des offenen Verfahrens verringert
ebenfalls die Erholungszeit mit den damit verbundenen Komplikationen.
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Trotz der Fortschritte auf dem Fachgebiet der
Chirurgie, die durch das Verfahren und die Vorrichtungen von Knight
gegeben sind, stellt die Notwendigkeit, die Vorrichtungen mit separaten
herkömmlichen
endoskopischen Systemen zur Sichtbarmachung zu verwenden, einige
der gleichen Nachteile dar, wie sie bei den Instrumenten, die in
dem von Knighton offenbarten Verfahren verwendet werden, festgestellt
wurden. Die Ausgangskosten für
die Hauptausstattung, das Vorsehen von Platz im Operationssaal für die Ausrüstung, die
Wartung, das Reinigen und Sterilisieren, all dies trägt zu den
Kosten für den
chirurgischen Eingriff bei. Außerdem
hat die Durchführung
des endoskopischen Gewinnungsverfahrens der Gefäße einen dazugehörigen Lernverlauf.
Das Handhaben der herkömmlichen
endoskopischen Abbildungs-Ausrüstungen
und Kabel während der
Beherrschung der chirurgischen Technik ist eine zusätzliche
Belastung für
den Chirurgen. Eine weitere Einschränkung der Instrumente im Stand
der Technik ist der Zugang. Die Länge des optischen Retraktors
kann nicht länger
sein als die Länge
des Endoskops, das in den langgestreckten Lumen des optischen Retraktors
eingeführt
wird. Das ist deshalb so, weil das Endoskop sich in das distale
Ende des optischen Retraktors erstrecken muß, um das zu dissezierende
Gewebe zu beobachten. Diese Längenbegrenzung
kann den Zugang des optischen Retraktors zu der gewünschten
chirurgischen Stelle bei einigen Eingriffen negativ beeinflussen.
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Die bis jetzt beschriebenen Instrumente
zum Gewinnen von Gefäßen verwenden
konventionelle endoskopische Abbildungstechniken. Konventionelle Endoskope
sind so gebaut, daß eine
Objektivlinse und ein Okular an den gegenüberliegenden Endbereichen einer
optischen Faser angebracht sind, um ein Abbild zu übertragen.
Das Abbild eines zu beobachtenden Gegenstandes wird auf eine Endfläche der
optischen Faser fokussiert und ein übertragenes Bild, das durch
die optische Faser übertragen
und auf der anderen Endfläche
zur Abbildung gebracht wird, wird durch das Okular beobachtet. Neuerdings
sind Endoskope konstruiert worden, in denen ein Bildsensor verwendet
wird, um das Okular zu ersetzen und ein auf den Sensor fokussiertes
optisches Abbild in elektrische Signale umzuwandeln. Der Bildsensor umfaßt typischerweise
eine Matrix aus lichtempfangenden Elementen, wo jedes Element ein
Signal erzeugt, das der auf dem Element auftreffenden Lichtintensität entspricht,
wenn ein Bild auf die Matrix fokussiert wird. Diese Signale können dann
zum Beispiel verwendet werden, um ein entsprechendes Abbild auf
einem Monitor darzustellen oder auf andere Weise verwendet zu werden,
um Informationen über das
optische Abbild zu liefern.
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Ein sehr verbreiterter Typ eines
Bildsensors ist eine CCD (Charge Coupled Device). Ein Beispiel für eine medizinische
Vorrichtung, die eine CCD verwendet, ist WO 99/23812, erteilt für Avni.
Diese medizinische Vorrichtung besteht aus einer länglichen Plattform,
einem konkaven Kopf, der eine Vertiefung begrenzt, einer CCD, die
sich innen in dem Kopf befindet, und weiterhin aus einer Stromquelle.
Die CCDs sind beträchtlich
in den vielen vergangenen Jahren verbessert worden, und sie liefern
jetzt Abbilder mit sehr hoher Auflösung. Chips mit integrierten Schaltkreisen,
die einen CCD-Bildsensor enthalten, erreichen jedoch bei ihrer Herstellung
eine relativ geringe Ausbeute und sind teuer auf Grund der dazu verwenden
speziellen Herstellungsverfahren. Die CCDs sind sehr komplex und
verbrauchen einen relativ hohen Anteil an Energie. Eine CCD erfordert weiterhin
eine Anordnung von verschiedenen Spannungen, die durch elektrische
Mehrfachstromleitungen an verschiedene Teile des Chips angelegt
werden. Wegen ihrer Größe werden
die CCDs typischerweise auf dem proximalen Teil des medizinischen
endoskopischen Instruments angebracht, wo die minimale Größe weniger
wichtig ist als auf dem distalen Ende des Instruments. Die CCD muß in Verbindung mit
einer bildverarbeitenden Vorrichtung verwendet werden, um das Abbild
in ein elektrisches Format umzuwandeln, das von einem Videodisplay
verwendet werden kann. Die bildverarbeitende Vorrichtung kann auf
einem relativ kleinen Chip strukturiert und in einem medizinischen
Instrument untergebracht werden, aber die Vorrichtung ist typischerweise
in einem separaten Turm zusammen mit der Stromversorgung, der Lichtquelle,
dem Videodisplay und weiteren notwendigen Komponenten untergebracht.
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CCDs haben eine geringe Lichtempfindlichkeit
und benötigen
deshalb eine sehr intensive Lichtquelle. Die im Handel erhältlichen
CCD-Basis-Abbildungssysteme enthalten in einer Turmeinheit eine Xenonlichtquelle
hoher Intensität.
Das Licht wird durch eine optische Faser auf das distale Ende des Instruments übertragen,
um das Bild zu beleuchten. Die Intensität des übertragenen Lichtes ist eine
Funktion der Länge
und der Ausrichtung der optischen Fasern. Die Energieverluste sind
bei optischen Fasern, die mehrere Fuß lang sind (um von dem mit
der Hand gehaltenen Instrument bis zur Turmeinheit zu reichen) und
zahlreiche Biegungen aufweisen, wie zum Beispiel in einer flexiblen
optischen Übertagungsleitung,
beträchtlich.
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Ein bedeutend weniger teurer Typ
von einem Bildsensor wird aus einem integrierten Schaltkreis, der
ein CMOS-Verfahren (Komplementärer
Metalloxid-Halbleiter) verwendet, gebildet. In einem solchen Bildsensor
vom CMOS-Typ wird eine Fotodiode oder ein Fototransistor (oder eine
andere geeignete Vorrichtung) als Lichtsensor-Element verwendet,
bei dem die Leitfähigkeit
des Elements der auf das Element einfallenden Lichtintensität ent spricht.
Das auf diese Weise durch das Lichtsensor-Element erzeugte variable
Signal ist ein Analogsignal, dessen Größe (in einem gewissen Bereich)
annähernd
proportional der Menge des auf das Element auftreffenden Lichts ist.
Ein Beispiel für
eine medizinische Vorrichtung, die einen CMOS-Chip verwendet, wird
in dem US-Patent Nr. 5,817,015, erteilt an Adair am 6. Oktober 1998, gegeben
und das hiermit durch Verweis darauf hier eingeschlossen wird.
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Es ist bekannt, daß diese
Lichtsensor-Elemente in einer zweidimensionalen Kernmatrix ausgebildet
werden, die nach Zeilen und Spalten adressierbar sind. Nachdem eine
Zeile von Elementen angesprochen wurde, werden die Analogsignale
von jedem der Lichtsensor-Elementen in der Zeile mit den entsprechenden
Spalten in der Matrix verbunden. In einigen Systemen auf CMOS-Basis
kann dann ein A/D-Wandler (Analog-Digital Wandler) eingesetzt werden,
um die Analogsignale in den Spalten in Digitalsignale umzuwandeln,
so daß am
Ausgang des Bildsensor-Chips nur Digitalsignale vorliegen. Diese Signale
werden dann auf ein Videodisplay übertragen, um das Abbild zu
betrachten. Beispiele für
diesen Typ des Videoformats umfassen das gegenwärtig im Europäischen Fernsehen
verwendete PAL-System und das hochauflösende S-Videoformat, das zum
Beispiel in chirurgischen Operationssälen verwendet wird. (Die meisten
endoskopischen Systeme auf CCD-Basis verwenden ebenfalls das S-Videoformat.)
Weitere Systeme auf CMOS-Basis senden Analogsignale an das Videodisplay.
Ein Beispiel für
diesen Typ von Format ist das NTSC-System, wie es zum Beispiel für das Standardfernsehen in
den Vereinigten Staaten verwendet wird. Auf Grund der ungeheuer
großen
Anzahl von erreichbarem Fernsehen auf NTSC-Format, ist das letztere
ein sehr bekanntes System, folglich für Systeme auf CMOS-Basis.
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CMOS-Bildsensoren sind im allgemeinen mehrere
Male für
Licht empfindlicher als CCD-Bildsensoren.
Folglich ist die Lichtintensität,
die zur Beleuchtung der Abbilder erforderlich ist, viel geringer
(typischerweise weniger als ein oder gleich einem Lux), wenn man
ein CMOS-System verwendet, als das, was man bei der Lichtquelle
für ein CCD-System
aufwenden muß.
Tatsächlich
reicht bei einem CMOS-System eine Lichtquelle sehr geringer Stärke aus,
wie zum Beispiel eine Babyglühlampe
mit Wolframfaden, die in der Nähe
des abzubildenden Bereichs plaziert wird, oder ein Lichtübertragungs-Element
von kurzer Baulänge,
wie zum Beispiel ein Akrylstab, um ein gutes Abbild zu erreichen. Die
Lichtquelle geringer Leistung und das Übertragungselement sind klein
genug, um in einem mit der Hand gehaltenen medizinischen endoskopischen
Instrument unterbracht zu werden. Die Xenon-Lichtquelle für das CCD-System
ist jedoch notwendigerweise größer, als
daß sie
in einem medizinischen endoskopischen Instrument plaziert werden
könnte
und wird deshalb in der Turmeinheit untergebracht und mit einem
langen faser-optischen Übertragungsglied verwendet,
das die ihm innewohnenden bereits beschriebenen Verluste aufweist.
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CMOS-Bildsensoren benötigen sehr
wenig elektrische Energie und es ist praktisch, kleine Batterien
(im Bereich von 6–9
Volt Gleichstrom) zu verwenden, um sie zu betreiben, obgleich ein CMOS-Bildsensor
auch mit einer herkömmlichen Gleichstromquelle
aus der Wand betrieben werden kann. CCD-Bildsensoren benötigen jedoch
zu ihrem Betrieb viel mehr Strom (typischerweise ungefähr 60 Voltampere),
die durch Mehrfachstromleitungen übertragen werden, und es ist
unpraktisch, sie über einen
längeren
Zeitraum mit Batterien zu betreiben.
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Aus der vorhergehenden Diskussion
wird deutlich, daß es
praktisch und vorteilhaft ist, eine Turmeinheit eines endoskopischen
Visualisierungssystems auf CCD-Basis wegzulassen und statt dessen ein
Visualisierungssystem auf CMOS-Basis zu verwenden. Sowohl die Lichtquelle
als auch die Stromquelle oder eins von den beiden kann können in
einem Handgerät
integriert sein, um den CMOS-Bildsensor zu betreiben, der in dem
Sichtende des Instruments eingebaut ist. Das Ausgangssignal des
CMOS-Bildsensors kann dann mit jedem aus einer Anzahl von Videodisplays
verbunden werden, einschließlich
mit dem herkömmlichen
Fernsehen, was von dem gewählten
Videosystem abhängt.
Indem man die Turmeinheit wegläßt, können die Hauptausrüstungskosten
des Krankenhauses für
das Durchführen
eines chirurgischen Eingriffs, wie zum Beispiel das Gewinnen einer
Saphena-Vene, beträchtlich
verringert werden. Das würde
es ermöglichen,
solche chirurgischen Eingriffe in Krankenhäusern, die noch nicht über die
erforderliche Anzahl von teuren endoskopischen Visualisierungssystemen verfügen, viel
kostengünstiger
durchzuführen.
Hinzu kommt, daß mehr
Platz in den typischerweise vollgestopften Operationssälen verfügbar wäre. Und
wegen der relativ geringen Kosten der Abbildungssysteme auf CMOS
Basis, wäre
es praktisch, endoskopische chirurgische Instrumente zu konstruieren,
die man an einem einzigen Patienten verwendet und dann entsorgt,
so daß das
Reinigen und das wiederholte Sterilisieren des Instruments nicht
nötig sind.
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Deshalb wird ein chirurgisches Instrument zum
Retrahieren, Betrachten von und zum Freihalten eines Zugangs zum
Gewebe benötigt,
das die Merkmale und Vorteile des in Knight beschriebenen Retraktors
aufweist und das als integraler Bestandteil eines Bildsensors von
geringen Kosten ausgeführt
ist. Was gebraucht wird, ist insbesondere ein preiswerter Retraktor
mit Abbildungseinrichtung, der einen Chip mit einem CMOS-Bildsensor
und eine Beleuchtungseinrichtung zum Betrachen des Gewebes, an dem operiert
wird, ein schließt,
der auf diese Weise die Notwendigkeit einer separaten Turmeinheit,
wie sie herkömmliche
Abbildungssysteme auf CCD-Basis verwenden, verringert.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Es ist eine chirurgische Vorrichtung
zum Retrahieren, Betrachten von und zum Schaffen eines Zugangs zum
Gewebe vorgesehen, insbesondere zum Gewinnen eines Blutgefäßes von
einem chirurgischen Patienten. Die chirurgische Vorrichtung umfaßt eine
langgestreckte Plattform und einen konkaven Kopf, welcher mit einem
distalen Ende der Plattform verbunden ist. Der konkave Kopf begrenzt
einen Hohlraum und schafft einen Arbeitsraum für einen End-Manipulator des
Instruments. An der Innenseite des konkaven Kopfes der chirurgischen
Vorrichtung ist ein Bildsensor angebracht, wodurch das Gewebe innerhalb
des Arbeitsraumes mittels des Bildsensors abgebildet werden kann
und wobei der Bildsensor ein elektrisches Signal für ein Videodisplay
liefert. Eine Beleuchtungseinrichtung ist vorgesehen zum Beleuchten
des Gewebes innerhalb des Hohlraumes im konkaven Kopf sowie in dessen
Nähe. Die
chirurgische Vorrichtung umfaßt
weiterhin einen Griff, der mit dem proximalen Ende der Plattform
verbunden ist. In einer Ausführungsform
umfaßt
die Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des Gewebes eine elektrisch
gespeiste Lichtquelle, welche innerhalb des proximalen Endes der
Plattform befestigt ist, und ein langgestrecktes Lichtübertragungs-Element,
das sich in der Plattform befindet. Das Licht von der Lichtquelle
wird von dem proximalen Ende des Lichtübertragungs-Elements zu dessen
distalen Ende übertragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt der
Bildsensor einen Komplementär-Metalloxid-Halbleiterchip
(CMOS-Chip) und ein optisches Element (wie zum Beispiel eine Linse),
das an dem konkaven Kopf angebracht ist, wobei das Licht, das eine
Abbildung darstellt, durch das optische Element übertragen, von dem CMOS-Chip
aufgefangen und durch den CMOS-Chip in ein elektrisches Signal zur
Videowiedergabe verarbeitet wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die Neuigkeitsmerkmale der Erfindung
werden im besonderen in den angefügten Ansprüchen herausgestellt. Die Erfindung
selbst jedoch, was sowohl deren Einrichtung als auch Betriebsweisen
zusammen mit deren weiteren Aufgaben und Vorteilen betrifft, wird
am besten verständlich
durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den
beigefügten
Zeichnungen. Es zeigen:
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1 die
vorliegende Erfindung, eine chirurgische Vorrichtung zur Verwendung
mit einem Videodisplay (schematisch dargestellt), wobei die chirurgische
Vorrichtung einen Retraktor mit Abbildungseinrichtung sowie einen
Bildsensor und eine Beleuchtungseinrichtung und eine Stromversorgung
(schematisch dargestellt) umfaßt,
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2 eine
isometrische Explosivdarstellung des in 1 dargestellten Retraktors mit Abbildungseinrichtung,
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3 eine
Darstellung im Längsschnitt
des distalen Bereichs des in 1 dargestellten
Retraktors mit Abbildungseinrichtung,
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4 eine
Unteransicht des distalen Bereichs des in 1 dargestellten Retraktors mit Abbildungseinrichtung,
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5 die
Anwendung des Retraktors mit Abbildungseinrichtung in Verbindung
mit einem Gefäß-Dissektor
und einem Klammersetzgerät
während eines
chirurgischen Eingriffs zur Gewinnung eines Gefäßes, und
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6 eine
Schnittdarstellung einer elektrisch gespeisten Lichtquelle einer
in 2 gezeigten Beleuchtungseinrichtung.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und zwar einen Retraktor 10 mit Abbildungseinrichtung,
der einen Griff 20 enthält,
der durch eine langgestreckte Plattform 12 mit einem konkaven
Kopf 30 verbunden ist. Der konkave Kopf 30 ist
löffelförmig und
weist eine äußere Umfangskante 34 und
innen einen Hohlraum 32 auf. Der konkave Kopf 30 besteht
vorzugsweise aus einem transparenten Material, wie zum Beispiel
aus einem Polycarbonat-Kunststoff. Die Form und Größe des konkaven
Kopfs 30, wie in 1 gezeigt,
ist ein Beispiel aus der großen
Vielfalt von Formen und Größen, die eingebaut
werden kann, ohne daß die
Funktion oder die Resultate, die mit der vorliegenden Erfindung
erzielt werden, wesentlich geändert
werden müssen.
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Der Retraktor 10 mit Abbildungseinrichtung umfaßt weiterhin
ein Paar von Signalleitern 43 (die auch als Signal-Übertragungseinrichtung
bezeichnet werden) zum Übertragen
eines digitalen oder analogen Signals auf ein Videodisplay 44.
Ein Paar von Stromleitern 42 ist zur elektrischen Verbindung
einer Stromversorgung 68 mit einem CMOS-Chipsatz 40 (siehe 2) vorgesehen. Ein Paar
von Beleuchtungsleitern 72 ist dazu vorgesehen, um einen
Beleuchter 78 (auch als Beleuchtungseinrichtung 78 bezeichnet,
siehe 2) elektrisch
mit der Stromversorgung 68 zu verbinden. Die Stromversorgung 68 dient
dazu, eine angemessene Gleichstromspannung an sowohl den CMOS-Chipsatz 40 (der
zum Beispiel ungefähr
6 V bis 9 V Gleichspannung benötigen
kann) als auch an die Beleuchtungseinrichtung 78 (die zum
Beispiel ungefähr
3 V bis 6 V Gleichspannung benötigen
kann) unter Verwendung dem Fachmann bekannten herkömmlicher
elektronischer Schaltkreise anzulegen. Es ist ebenfalls möglich, speziell
dem CMOS-Chipsatz 40 und der Beleuchtungseinrichtung 78 zugeordnete
Stromquellen vorzusehen. Außerdem
kann die Stromquelle 68 physikalisch getrennt von dem Retraktor 10 mit
Abbildungseinrichtung oder als integraler Bestandteil in dem Retraktor 10 mit
Abbildungseinrichtung konstruiert sein. So kann zum Beispiel der
Griff 20 wenigstens eine elektrische Batterie und einen
einfachen elektrischen Schaltkreis enthalten, um den erforderlichen
elektrischen Strom für
den CMOS-Chipsatz 40 und die Beleuchtungseinrichtung 78 zu
liefern, wie der Fachmann erkennen wird. Die Beleuchtungsleiter 72 und
die Stromleiter 42 können
lösbar
entweder mit der Stromversorgung 68 oder mit dem Retraktor 10 mit
Abbildungseinrichtung durch Verwendung von herkömmlichen elektrischen Verbindern
verbunden werden, wodurch das Reinigen, das Sterilisieren oder das
Entsorgen des Retraktors 10 mit Abbildungseinrichtung erleichtert
wird.
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Der CMOS-Chipsatz 40 enthält ein Bildverarbeitungs-Element,
wobei das Format für
das erzeugte elektrische Signal variieren kann. Das Videodisplay 44 von 1 kann zum Beispiel ein
konventionelles amerikanisches Fernsehen, wenn der CMOS-Chipsatzes 40 das
NTSC-System verwendet. Der CMOS-Chipsatz 40 kann aber auch
ein Bild im PAL-System
oder im S-Videosystem verarbeiten, und der erforderliche Typ für das Videodisplay 44 muß deshalb
in der Lage sein, das besondere Format des durch den CMOS-Chipsatz 40 gesendeten
Signals zu empfangen. Beim S-Videosystem wäre ein digitaler Monitortyp
für das
Videodisplay 44 erforderlich, das eine sehr hohe Auflösung liefert.
Die Signalleiter 43 können
lösbar
entweder mit dem Videodisplay 44 oder mit dem Retraktor 10 mit
Abbildungseinrichtung verbunden sein, wobei herkömmliche Signalverbinder (wie
zum Beispiel ein RCA-Verbinder [RCA = Radio Corporation of America]),
die der Fachwelt gut bekannt sind. Das erleichtert ebenfalls das
Reinigen, Sterilisieren oder Entsorgen des Retraktors 10 mit Abbildungseinrichtung.
Das Videodisplay 44 kann körperlich von dem Retraktor 10 mit
Abbildungseinrichtung getrennt werden. Sehr kleine Videodisplays sind
jetzt im Handel erhältlich,
so daß es
auch möglich
wäre, das
Videodisplay 44 in dem Griff 20 unterzubringen,
wie es Green in der Internationalen Veröffentlichungsnummer WO 97/41767
beschrieben hat. Bei dieser Anordnung könnte das Videodisplay 44 ebenfalls
durch die Stromversorgung 68 mit Strom versorgt werden.
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2 ist
eine isometrische Explosivdarstellung des Retraktors 10 mit
Abbildungseinrichtung. Der Griff 20 umfaßt eine
Nase 24, die an einem proximalen Ende 16 der Plattform 12 angreift,
und eine Öffnung 22.
Der konkave Kopf 30 greift in ähnlicher An und Weise an einem
distalen Ende 14 der Plattform 12 an. Der Griff 20 und
die Plattform 12 bestehen vorzugsweise aus einem steifen
Kunststoff medizinischer Güte,
wie zum Beispiel Polycarbonat. Die Plattform 12 ist weiterhin
mit einem Paar von langgestreckten Rippen 17 versehen (teilweise
sichtbar), die räumlich
zueinander beabstandet und in Längsrichtung
entlang einer Unterseite 15 der Plattform 12 positioniert
sind.
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Der CMOS-Chipsatz 40 wird
in 2 gezeigt, und zwar
in Beziehung zu dem konkaven Kopf 30 zur Befestigung an
denselben, wozu zum Beispiel ein biokomaptibeler Klebstoff verwendet
werden kann. Es wird gezeigt, wie die Signalleiter 43 und
die Stromleiter 42 elektrisch an dem CMOS-Chipsatz 40 angebracht
sind in Längsrichtung
entlang der langgestreckten Rippen 17 der Plattform 12 und
in die Nase 42 hinein und aus der Öffnung 22 des Griffs 20 heraus
verlaufen. Die Signalleiter 43 und die Stromleiter bestehen
vorzugsweise aus isolierten elektrischen Drähten. Ein geeignetes Beispiel
für einen CMOS-Chipsatz 40 ist
im Handel erhältlich
unter der Teilenummer 0V7910 von Omnivision, Inc., ansässig in
Sunnyvale, Kalifornien. Dieser CMOS-Chip ist eine Board-Level-Kamera
mit einer hohen Farbauflösung, die
für NTSC
oder PAL eingerichtet ist, mit 1/3-Inch CMOS-Aktiv-Pixel-Imager, 4,8mm × 3,6mm
Bildfläche,
2:1 Zeilensprung, S-Video Y/C 75 Ohm nicht abgeglichen, Signal-Rausch-Verhältnis 68dB,
Empfindlichkeit 0,2 Lux @ fl,4, Betriebsspanunng 6–15 Volt Gleichstrom,
150 mW bei 75 Ohm Last, und ihre Maße betragen 14,5 mm × 14,5 mm.
Beispiele für eine
geeignete Stromquelle 68 für den CMOS-Chip sind eine Batterie
(möglichst
wiederaufladbar), ein Solarkollektor oder ein herkömmlicher
AC/DC-Transformator.
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Es wird weiterhin auf die 2 Bezug genommen. Die Beleuchtungseinrichtung 78 besteht aus
einem Stab 70, einem proximalen Endstück 74, einer Lichtquelle 73 (siehe 6) in dem Endstück 74 und
einem hohlen Rohr 60. Der Stab 70 (der auch als
Lichtübertragungs-Element 70 bezeichnet
wird) hat ein an das proximale Endstück 74 angebrachtes proximales
Ende 71. Die Beleuchtungsleiter 72 sind elektrisch
mit der Lichtquelle 73 verbunden und bestehen vorzugsweise
aus einem isolierten und abgeschirmten elektrischen Draht. Bei der
vorliegenden Ausführungsform
ist der Beleuchtungsleiter 72 elektrisch mit einer entfernt
angeordneten Gleichstromquelle, wie zum Beispiel einer Batterie,
einem So larkollektor oder einem Wechselstrom/Gleichstrom-Trafo verbunden.
Der Stab 70 besteht aus einem durchsichtigen Material,
wie zum Beispiel einem durchsichtigen Akryl, und ist an der distalen
Endfläche 76 und an
der proximalen Endfläche 69 (siehe 6) am proximalen Ende 71 feinpoliert.
In der 2 werden die
distale Endfläche 76 und
die proximale Endfläche 69 als
ebene Flächen
dargestellt, aber beide können auch
konvex gekrümmt
sein, um das Licht zu streuen oder konkav gekrümmt sein, um das Licht zu fokussieren.
Das Rohr 60 hat ein proximales Ende 64 und ein
distales Ende 62. Das Rohr 60 umschließt den Stab 70 über dessen
gesamte Länge
und ist vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, obgleich andere Stoffe, welche
die erforderliche Steifigkeit aufweisen und das Entweichen des vom
Stab 70 übertragenen Lichts
verhindern, verwendet werden können.
Das Rohr 60 wird an der Plattform 12 zwischen
dem Paar von langgestreckten Rippen 17 an der Unterseite 15 mit
einem biokompatiblen Klebstoff angeheftet. In der vorliegenden Ausführungsform
sind das Rohr 60, die Leiter 43 und die Stromleiter 42 mit
einem biokompatiblen Klebstoff an der Unterseite 15 angebracht.
Eine Abdeckung 50 schützt
den CMOS-Chipsatz 40 und hält ein mittig
angebrachtes optisches Element 52 zur optischen Verbesserung
der Abbildung auf den CMOS-Chipsatz 40. Das optische Element 52 kann eine
optische Linse (zum Beispiel f 1,4) sein, um ein Abbild auf den
CMOS-Chipsatz 40 zu fokussieren. Die Abdeckung 50 und
das optische Element 52 können aus einem optisch transparenten
Kunststoff in einem Stück
gegossen werden oder sie können
separate Elemente sein, die aneinander befestigt werden. So kann
zum Beispiel das optische Element 52 aus einem optischen
keramischen Stoff wie, zum Beispiel, Glas gefertigt sein und mit
einem Zyan-Akrylat-Kleber
an die Abdeckung 50 gebondet werden, die aus einem spritzgegossenen
Kunststoff medizinischer Güte
gefertigt wird. Wie in 2 gezeigt
wird, werden der CMOS-Chipsatz 40, das optische Element 52 und
die Abdeckung 50 in ihrer Verbindung auch als Bildsensor 48 bezeichnet.
In einer weiteren Ausführungsform
kann in das optische Element 52 ein optischer Filter eingebaut
sein, um eine Wellenlänge
des Lichts oder auch mehrere Wellenlängen des Lichts selektiv zu
filtern. So kann zum Beispiel das optische Element 52 einen
optischen Filter zum Entfernen der roten Wellenlänge des Lichts aufweisen.
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3 ist
eine Darstellung des distalen Bereichs des Retraktors 10 mit
Abbildungseinrichtung im Längsschnitt.
Der CMOS-Chipsatz 40 wird in einer Arretierung 31 in
dem Hohlraum 32 des konkaven Kopfs 30 gehaltert.
Die Arretierung 31 kann als integraler Bestandteil in den
konkaven Kopf 30 hinein geformt oder als separates Teil
mit einem Kleber oder durch andere Mittel an dem konkaven Kopf 30 angebracht
werden. Das optische Element 52 ist an der Abdeckung 50 angebracht,
die an der Arretierung 31 angebracht ist, so daß das optische
Element 52 und der CMOS-Chipsatz 40 eine gemeinsame
Sehachse 33 auf weisen. Ein Spalt 36 zwischen dem
optischen Element 52 und dem CMOS-Chipsatz 40 kann
in seiner Breite variieren, was von der Spezifikation des CMOS-Chipsatzes 40 und
den optischen Eigenschaften des optischen Elements 52 abhängt. Der CMOS-Chipsatz 40,
das optische Element 52 und die Beleuchtungseinrichtung 78 sind
in einer Ausrichtung angeordnet, die ermöglicht, daß die Abbildung an einem optimalen
Ort A stattfindet. In der bevorzugten Ausführungsform ist der optimale
Ort A ebenfalls der Brennpunkt des optischen Elements 52 und
fällt mit dem
Schnittpunkt der Sichtachse 33 und der Achse 35 einer
Endfläche
eines Stabs zusammen, die senkrecht zur distalen Endfläche 76 des
Stabes 70 liegt. Der optimale Ort A liegt ungefähr mittig
in Querrichtung in dem Hohlraum 32. Der optimale Ort A
befindet sich dort, wo die größte Lichtintensität von der Beleuchtungseinrichtung
78 am Brennpunkt des optischen Elements 52 auftrifft. Der
optimale Sichtbereich für
den Retraktor 10 mit Abbildungseinrichtung und der Bereich,
wo die Dissektion des Gewebes stattfindet, liegen in der Nähe des optimalen
Ortes A. Es ist möglich,
den Ort des optimalen Ortes A durch Auswahl des Brennpunktes des
optischen Elementes 52, der Ausrichtung des optischen Elementes 52 und des
CMOS-Chipsatzes 40 und durch die Ausrichtung der distalen
Endfläche 76 während der
Konstruktion des Retraktor 10 mit Abbildungseinrichtung
zu verändern.
Speziell kann der Winkel, der durch eine Arretierungsachse 37 und
eine Längsachse 39 gebildet wird,
an den Winkel angepaßt
werden, der zwischen der Achse 35 der Endfläche des
Stabs und der Längsachse 39 gebildet
wird, so daß sich
der optimale Ort A annähernd
bei dem Brennpunkt des optischen Elements 52 entlang der
Sichtachse 33 befindet. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform liegt der Winkel
zwischen der Arretierungsachse 37 und der Längsachse 39 ungefähr in einem
Bereich von 10–20
Grad, und der Winkel zwischen der Achse 35 der Endfläche des
Stabs und der Längsachse 39 beträgt annähernd 30
Grad.
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4 ist
eine Unteransicht des distalen Bereichs des Retraktors mit Abbildungseinrichtung.
Der konkave Kopf 30 wird von der offenen Seite gezeigt. Es
wird gezeigt, daß das
optische Element 52 und die Abdeckung 50 in der
Arretierung 31 gehaltert sind, so daß sich der optimale Ort A mittig
in Querrichtung in bezug auf die Längsachse 39 befindet.
Die Endfläche 76 des
Stabs der Beleuchtungseinrichtung 78 liegt ebenfalls mittig
in Querrichtung in bezug auf die Längsachse 39.
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6 ist
eine vergrößerte Schnittdarstellung des
Endstücks 74 der
Beleuchtungseinrichtung 78. Das Endstück 74 ist vorzugsweise
aus einem steifen Kunststoff medizinischer Güte gefertigt. Das Endstück 74 besteht
aus einer distalen Ausnehmung 75, einem Endstücklumen 79 und
einer proximalen Ausnehmung 77, die koaxial zu dem Stab 70 ausgerichtet
ist. Das proximale Ende 71 des Stabes 70 ist in der
distalen Ausnehmung 75 des proximalen Endstücks 74 unter
Verwendung eines Klebers oder Preßpassung angebracht. Die proximale
Endfläche 69 des
Stabes 70 befindet sich unmittelbar proximal zu einer mit
elektrischen Strom gespeisten Lichtquelle 73, die in dem
Lumen 79 des Endstücks
durch ein Paar von Beleuchtungsleitern 72 aufgehängt ist.
Die Beleuchtungsleiter 72 führen durch eine Abschlußkappe 67,
die in die proximale Ausnehmung 77 des Endstücks 74 eingepreßt oder
eingeklebt ist, und werden durch diese gehalten. Ein geeignetes
Beispiel für
eine Lichtquelle 73 ist eine genormte Taschenlampenbirne
mit Wolframfaden, die 3,0 Volt Gleichstrom benötigt und die eine Lichtintensität von 4000
Lux @ 1,5 Inch aufweist.
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5 zeigt
einen Retraktor 10 mit Abbildungseinrichtung, der in Verbindung
mit einem Dissektionsinstrument 80 und einer chirurgischen
Schere 90 verwendet wird, um ein Blutgefäß 7 aus
einem chirurgischen Patienten 2 zu entnehmen. Die distale Endfläche 76 sendet
Licht vom distalen Ende des Rohr 60 aus, um den Arbeitsraum
zu beleuchten. Das Dissektionsinstrument 80, die Schere 90 und
der Retraktor 10 mit Abbildungseinrichtung werden in eine
Inzision 11 eingeführt,
die in die Haut und die subkutanen Schichten 13 eingebracht
wurde. Der konkave Kopf 30 wird gezeigt, wie er die Haut
und die subkutanen Schichten 13 anhebt, um einen Arbeitsraum
unter dem konkaven Kopf 30 zu schaffen. Es werden eine
Vielzahl von chirurgischen Abbindeclips 92 gezeigt, die
bereits geschlossen auf einer gleichen Anzahl von Seitenverästelungen 9 des
Blutgefäßes 7 gesetzt
sind, und man sieht, wie die Schere 90 die Seitenverästelungen 9 zwischen
den Clips 92 durchtrennt, um das Blutgefäß 7 freizulegen.
Das Teil des Blutgefäßes 7,
an dem operiert wird, der End-Manipulator 84 des Dissektionsinstruments 80 und
die Schere 90 befinden sich in dem Arbeitsraum, der durch
den konkaven Kopf 30 des Retraktors 10 mit Abbildungseinrichtung
geschaffen wurde, und in dem Sichtbereich des optischen Elements 52.
Der Chirurg benutzt den Griff 20 (siehe 1), um den konkaven Kopf 30 axial
vorwärts
zu schieben und zu retrahieren, und den konkaven Kopf 30 um
die Längsachse 39 zu
drehen, um das umgebene Gewebe von dem Blutgefäß 7 zu retrahieren.
Nachdem jede Seitenverästelung 9 durchtrennt
ist, wird der konkave Kopf 30 distal entlang dem Blutgefäß 7 vorwärts geschoben,
bis die nächste
Seitenverästelung 9 in
den Sichtbereich des optischen Elements 52 gelangt. Wenn
ein ausreichend langes Stück
Blutgefäß 7 hämostatisch
von dem umgebenden Gewebe befreit ist, wird das dissezierte Stück Blutgefäß 7 mit
der Schere 90 durchtrennt. Die Instrumente 80 und 90 und
der Retraktor 10 mit Abbildungseinrichtung werden aus der
Inzision 11 entfernt. Das Blutgefäß 7 wird aus der Inzision 11 herausgezogen
(beispielsweise unter Verwendung eines chirurgischen Greifers),
um als Implantatgefäß an einer
anderen Stelle im Patienten verwendet zu werden.
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Das oben beschriebene chirurgische
Verfahren ist nur ein Beispiel, wie die vorliegende Erfindung eingesetzt
werden kann, um in einer Körperhöhle zu retrahieren,
zu beobachten und einen Zugang zu dieser zu schaffen. Die vorliegende
Erfindung kann auch in anderen chirurgischen Eingriffen verwendet
werden, was für
den Fachmann jetzt offensichtlich ist. Obgleich die bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hier dargestellt und beschrieben wurde,
wird es dem Fachmann ohne weiteres klar, daß solch eine Ausführungsform
lediglich als Beispiel dienen soll.