DE60023136T2

DE60023136T2 - Chirurgische flüssigstrahlvorrichtungen

Info

Publication number: DE60023136T2
Application number: DE60023136T
Authority: DE
Inventors: E. Timothy MOUTAFIS; Kevin Staid; C. Donald FREEMAN
Original assignee: Hydrocision Inc
Current assignee: Hydrocision Inc
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2020-05-19
Also published as: JP4197849B2; JP2002543913A; US7122017B2; US6960182B2; US8062246B2; US20050159765A1; EP1182974A1; CA2373687C; CA2373687A1; US6375635B1; WO2000069348A1; US20020111579A1; US20020177802A1; EP1182974B1; EP1621152A1; DE60023136D1; AU773181B2; AU5028900A; ATE306222T1

Description

Erfindungsgebiet
Die Erfindung betrifft chirurgische Instrumente zum Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahls zur Verwendung in chirurgischen Verfahren.
Hintergrund der Erfindung
Traditionell wurden viele chirurgische Eingriffe an Patienten unter Verwendung offener chirurgischer Verfahren durchgeführt, die relativ große Schnitte verwenden, um ein Operationsfeld freizulegen. Viele traditionelle Verfahren nutzten außerdem typischerweise chirurgische Werkzeuge, wie beispielsweise Skalpelle, Schaber, stumpfe Dissektoren, Laser, elektrochirurgische Vorrichtungen etc., die eine geringe Fähigkeit zum Differenzieren von Gewebe haben und die leicht eine ungewollte Verletzung des Gewebes, welches eine chirurgische Behandlungsstelle umgibt, verursachen können, wenn sie nicht vorsichtig verwendet werden. Eine offene Operation mit chirurgischen Instrumenten aus dem Stand der Technik führt oft zu einem extensiven Trauma des Patienten, mit den zugehörigen Problemen einer langen Rekonvaleszenzzeit und möglichen Komplikationen.
In den letzten Jahren gibt es einen Trend, viele chirurgische Verfahren unter Verwendung weniger invasiver Techniken durchzuführen, indem die Operationsstellen über kleine Löcher in der Haut oder durch Körperöffnungen erreicht werden. Diese Techniken sind als "minimal invasive Chirurgie" bekannt. Weit verwendete minimal invasive Chirurgietechniken umfassen endoskopische, laparoskopische und arthroskopische chirurgische Verfahren. Minimal invasive chirurgische Verfahren werden für viele Anwendungen offenen chirurgischen Verfahren üblicherweise vorgezogen, weil die minimal invasiven Verfahren dem Patienten unter der Operation geringere Verletzungen zufügen und in vielen Fällen weniger potentielle Komplikationen und eine verkürzte Rekonvaleszenzzeit mit sich bringen.
Eine Vielzahl von Instrumenten wurde für minimal invasive chirurgische Verfahren entwickelt und verwendet. Häufig benutzte Instrumente umfassen Klingen und skalpellartige Instrumente, motorbetriebene Drehklingeninstrumente, Laserinstrumente und elektrochirurgische oder Elektrokaustikinstrumente. Typischerweise haben diese Instrumente aus dem Stand der Technik eine Vielzahl von Nachteilen. Beispielsweise können Instrumente langsam und umständlich zu verwenden sein, typischerweise fehlt ihnen die Fähigkeit, das auszuschneidende Gewebe von dem nicht-gewollten Gewebe selektiv zu differenzieren, sie neigen dazu, Größen und/oder Formen zu haben, die den Zugang zu vielen Operationsstellen schwierig machen, und sie neigen dazu, eine unbeabsichtigte Beschädigung des Gewebes hervorzurufen, welches das beabsichtigte Zielgewebe umgibt. Die meisten Instrumente aus dem Stand der Technik machen es außerdem erforderlich, dass der Bediener das ausgeschnittene Gewebe manuell entfernt, beispielsweise mit Pinzetten, oder sie verlangen, dass eine externe Saug- oder Vakuumquelle auf die Operationsstelle angewendet wird, beispielsweise durch ein Ansaugrohr, welches von dem chirurgischen Instrument getrennt ist, um das ausgeschnittene Gewebe zu entfernen. Bei Anwendungen, wie beispielsweise der Arthroskopie, bei denen die Visualisierung der Operationsstelle typischerweise unter Verwendung eines bildgebenden Systems mit einer Sonde, wie beispielsweise einer Faseroptiksonde, bewirkt wird, die in die Operationsstelle eingeführt wird, machen die oben erwähnten chirurgischen Instrumente aus dem Stand der Technik es außerdem typischerweise schwierig, die Stelle der Exzision des Gewebes innerhalb des Operationsfeldes deutlich sichtbar zu machen, weil das Gewebe und das nekrotische Gewebe (Debris) nicht effektiv von der Operationsstelle evakuiert werden.
Instrumente, die Flüssigkeitsstrahlen verwenden, wurden ebenfalls in chirurgischen Verfahren zum Schneiden und Abtragen bzw. Abladieren von Gewebe verwendet. Solche Instrumente haben viele Vorteile gegenüber den oben genannten chirurgischen Instrumenten sowohl beim Durchführen von offenen als auch von minimal invasiven chirurgischen Verfahren. Beispielsweise kann die Schneide- oder Abladierungskraft des Flüssigkeitsstrahls durch den Bediener des Instruments eingestellt oder gesteuert werden, zum Beispiel durch das Variieren des Drucks der Flüssigkeit, die zum Ausbilden des Strahls zugeführt wird, um eine verbesserte Differenzierung bezüglich des Gewebes zu gestatten und um die unbeabsichtigte Beschädigung des umgebenden Gewebes zu verringern, wenn das Zielgewebe geschnitten oder abladiert wird. Flüssigkeitsstrahlinstrumente können außerdem thermische Beschädigungen vermeiden, die durch Instrumente wie Laser oder elektrochirurgische Vorrichtungen dem umgebenen Gewebe oft zugefügt werden. In den letzten Jahren wurden Flüssigkeitsstrahlinstrumente für eine Vielzahl von chirurgischen Verfahren verwendet, darunter offene chirurgische Verfahren wie beispielsweise Leberresektionen, endoskopische Verfahren wie beispielsweise Nierensteinzertrümmerungen und -entfernungen und für Arthrektomieverfahren zum Entfernen von thrombotischem Gewebe in dem Vaskularsystem.
Das US Patent Nr. 4,898,574 von Uchiyama et al. beschreibt eine Vielzahl von lithotomischen Vorrichtungen zum Einführen in eine Körperhöhle, die einen Flüssigkeitsstrahl erzeugen, der zum Aufbrechen und Zerkleinern von Konkrementen oder Steinen, beispielsweise Nierensteinen, in dem Körper eines Patienten. Die offenbarten Instrumente umfassen typischerweise einen oder mehrere Saugkanäle zum Entfernen des Fluids und des Debris. Die Instrumente machen es erforderlich, dass der Saugkanal mit einer externen Saugquelle gekoppelt wird, beispielsweise mit einer Saugpumpe. Die offenbarten Instrumente haben außerdem typischerweise kein Zielelement oder keinen Ablenker, auf dem der Flüssigkeitsstrahl auftrifft, und daher haben sie den Nachteil, dass sie möglicherweise eine unbeabsichtigte Beschädigung von gesundem Gewebe durch eine Fehlrichtung des Flüssigkeitsstrahls verursachen.
Das US Patent Nr. 4,913,698 von Ito et al. beschreibt ein chirurgisches Flüssigkeitsstrahlhandteil, das zum Zerkleinern und Entfernen von Hirntumoren in der Cerebralchirurgie konzipiert ist. Das offenbarte Instrument umfasst eine einen Flüssigkeitsstrahl bildende Düse und ein Saugrohr, welches zur Entfernung des Gewebes und des Debris, welche von dem Flüssigkeits-Schneidestrahl ausgeschnitten wurden, mit einer externen Saugquelle gekoppelt werden muss. Die Flüssigkeitsstrahldüse ist so ausgerichtet, dass der Flüssigkeitsstrahl von der Düse in Richtung auf eine gegenüberstehende Innenwand der Spitze des Saugrohrs gerichtet ist, wenn das Instrument in Betrieb ist, um zu verhindern, dass der Flüssigkeitsstrahl unbeabsichtigt ein Nicht-Zielgewebe beschädigt.
Das US Patent Nr. 5,135,482 von Neracher offenbart ein Flüssigkeitsstrahlinstrument zum Entfernen einer Ablagerung, die ein Gefäß in einem menschlichen Körper blockiert. Die Vorrichtung ist als ein Multilumenkatheter konfiguriert, der eine druckresistente Leitung enthält, die eine Düsenöffnung hat, die einen eine Kavitation erzeugenden Überschall-Flüssigkeitsstrahl erzeugt. Der Flüssigkeitsstrahl wird von dem Instrument in distale Richtung gerichtet, um eine Ablagerung innerhalb eines Gefäßes abzutragen. Manche Ausführungsformen der Kathetervorrichtung enthalten außerdem ein Sauglumen, welches mit einer externen Vakuumquelle gekoppelt werden kann, um die Flüssigkeit und den Debris aus dem Gefäß zu entfernen. Die offenbarten Katheterinstrumente enthalten keinen Ablenker oder Zielelement zum verhindern, dass der Flüssigkeitsstrahl möglicherweise auf das Gefäß oder das Gewebe, das die abzutragende Ablagerung umgibt, auftrifft und diesen versehentlich Schaden zufügt.
Das US Patent Nr. 5,318,518 von Plechinger et al. offenbart ein Flüssigkeitsstrahlelement, das als ein Katheter zum Abladieren und Entfernen eines Materials oder einer Ablagerung von einem Körpergefäß oder einem Hohlorgan konfiguriert ist. Das distale Ende des Katheters umfasst eine Flüssigkeitsstrahldüse, die ein Fluid in den Mund eines Auslasslumens richtet, wenn das Instrument betrieben wird. Das Auslasslumen umfasst ein Mischrohr und ein Diffuserelement. Der in das Auslasslumen gerichtete Flüssigkeitsstrahl erzeugt aufgrund einer Saugstrahlpumpenwirkung eine Ansaugkraft, die dazu dient, das Fluid und das abgetragene Material durch das Auslasslumen zu transportieren, ohne Notwendigkeit für eine externe Saugquelle. Das Mischrohr und das Diffuserelement, die in dem Auslasslumen enthalten sind, dienen dazu, die Ansaugkraft zu erhöhen, die durch die Saugstrahlpumpenwirkung erzeugt wird. Der Flüssigkeitsstrahl kann Gewebe oder Ablagerungen zerkleinern oder zerschmettern, die zwischen dem Auslass der Düse und dem Einlass des Auslasslumens liegen, und er kann die zerschmetterten Partikel in den Einlass des Auslasslumens zur Evakuierung aus der Operationsstelle treiben.
Das US Patent Nr. 5, 379,609 von Drasler et al. offenbart einen Flüssigkeitsstrahl-Thromboektomiekatheter zum Entfernen einer Thrombusablagerung von einem Kardiovaskularsystem eines Patienten. Der Katheter enthält ein Drucklumen zum Transportieren einer Hochdruckflüssigkeit zu mindestens einer Strahldüse und ein Evakuierlumen mit relativ großer Bohrung zum Entfernen der Flüssigkeit und dem abgetragenen Gewebe und Debris. Der Katheter ist so konfiguriert, dass er im Betrieb mindestens einen Flüssigkeitsstrahl in die Öffnung des Evakuierlumens mit großer Bohrung in eine proximale und mit dem Evakuierlumen koaxiale Richtung richtet. Durch das Richten des Strahls in Richtung auf die Öffnung des Evakuierlumens mit großer Bohrung des Katheters wird ein Stagnationsdruck induziert, der das Fluid und den Debris zum Entfernen proximal vorantreiben kann.
Das US Patent Nr. 5,527,330 von Tovey offenbart ein Flüssigkeitsstrahl-Schneide- und -Sauginstrument, welches in manchen Ausführungsformen für eine laparoskopische Einführung in einen Patienten durch einen Trokar ausgelegt ist. Das Instrument umfasst einen Korpus mit einem Griff, ein Spülungsrohr, das eine Flüssigkeitsstrahldüse an seinem distalen Ende enthält, und ein Evakuierrohr, oder in manchen Ausführungsformen eine Rücklaufsperre ("back stop member"), welches so positioniert ist, dass es den Flüssigkeitsstrahl aufnimmt. Mehrere der offenbarten Ausführungsformen betreffen ein Instrument zum Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahls, der quer zu einer Längsachse des Korpus des Instruments gerichtet ist. In einer Ausführungsform umfasst das Instrument ein gleitendes oder verschiebbares Mantelelement, das in der Lage ist, das Spülrohr und das Saugrohr lateral relativ zueinander zu bewegen, um den Zwischenraum zwischen der den Flüssigkeitsstrahl bildenden Düse und dem Einlass des Saugrohrs einzustellen, um die Länge des Flüssigkeits-Schneidestrahls zu ändern, wenn das Instrument betätigt wird. Die von Tovey beschriebenen Instrumente haben mehrere Nachteile für die Verwendung in vielen minimal invasiven chirurgischen Verfahren. Beispielsweise machen die Form und das Design des Spülrohrs und des Saugrohrs es erforderlich, dass das Instrument relativ klobig ist und eine Querschnittsabmessung und -form aufweist, die zum Einführen des Instruments in beschränkte Bereiche des Körpers zum Durchführen vieler minimal invasiver chirurgischer Verfahren schlecht geeignet sind. Darüber hinaus sind die offenbarten Instrumente so konzipiert, dass eine externe Saugquelle mit dem Saugrohr gekoppelt werden muss, um das Fluid und das abgetragene Gewebe von der Operationsstelle zu evakuieren.
Obwohl die oben erwähnten chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumente in manchen Fällen wesentliche Verbesserungen gegenüber vielen chirurgischen Instrumenten des Standes der Technik zum Ausführen offener oder minimal invasiver chirurgischer Verfahren repräsentieren, verbleibt im Stand der Technik ein Bedarf danach, einfache und preiswerte Flüssigkeitsstrahlinstrumente anzugeben, die eine verbesserte Schneide-, Abladierungs- und Gewebeevakuierfähigkeit aufweisen, und die die Fähigkeit haben, in einer breiten Vielfalt von offenen und minimal invasiven chirurgischen Verfahren eingesetzt zu werden. Die vorliegende Offenbarung gibt in vielen Ausführungsformen solche verbesserten chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumente an, und sie diskutiert ferner Verfahren für ihre Verwendung in einer Vielzahl von chirurgischen Eingriffen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung angegeben mit: einem chirurgischen Instrument, das als ein Handteil ausgebildet ist und ein distales Ende, das zum Ausführen eines chirurgischen Verfahrens an einem Patienten angepasst ist, und ein proximales Ende besitzt, das derart angepasst ist, dass es von einer Bedienperson bei dem Verfahren steuerbar ist, wobei das Instrument Folgendes umfasst: ein Drucklumen mit ausreichender Bruchfestigkeit, um die Hochdruckflüssigkeit zum distalen Ende des Instruments hinzuleiten, wobei das Drucklumen mindestens eine Düse umfasst, die eine Strahlöffnung vorsieht, und ein Evakuierlumen, das eine zylindrische Bohrung mit einem Bohrungsdurchmesser ist, wobei das Evakuierlumen eine distale Extremität besitzt, die gleich einer Strahlaufnahmeöffnung mit einer Querschnittfläche ist und die gegenüberliegend der Strahlöffnung in einem vorbestimmten Abstand dazu angeordnet werden kann, um einen Flüssigkeitsstrahl aufzunehmen, und wobei die Düse derart angeordnet ist, dass sie den Strahl in die Strahlaufnahmeöffnung leitet, wobei die Düse so geformt ist, dass sie einen Flüssigkeitsstrahl bildet, während die Flüssigkeit bei hohem Druck durch sie strömt, und wobei der Flüssigkeitsstrahl einen Mitführbereich aus sich bewegender Flüssigkeit erzeugt, so dass im Wesentlichen die gesamte sich bewegende Flüssigkeit in dem Mitführbereich in die Strahlaufnahmeöffnung geleitet wird, wobei der Aufnahmedurchmesser der Strahlaufnahmeöffnung gleich dem oder kleiner als der Bohrungsdurchmesser ist, und die Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung und der vorbestimmte Abstand derart sind, dass der Mitführbereich zwischen 50 % und 100 % der Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung belegt, wobei die Vorrichtung des Weiteren ein Mittel zum Zuführen von Flüssigkeit unter hohem Druck zu der Strahlöffnung aufweist, und zwar bei einem Druck von mindestens 35,6 MPa (5000 psig).
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung nach Anspruch 1 angegeben, mit den folgenden Schritten: das Verringern eines Endes eines Rohrs, das ein Lumen bereitstellt, um in dem Rohr einen Strahldüsenbereich zu bilden, der eine verringerte Querschnittsabmessung besitzt, und das Versetzen des Strahldüsenbereichs aus einer im Wesentlichen co-linearen Ausrichtung mit einer Mittellinie des Rohrs außerhalb des Strahldüsenbereichs in eine Position einer axialen Mittellinie des Strahldüsenbereichs, und zwar um einen Abstand von ungefähr d = R – r, wobei R der Innenradius des Rohrs außerhalb des Strahldüsenbereichs und r der Innenradius des Strahldüsenbereichs ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung, und um zu zeigen, wie diese umgesetzt werden kann, wird im Folgenden, nur um Beispiele anzugeben, auf die beigefügten Figuren Bezug genommen, bei denen
1 eine schematische Darstellung eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlsystems ist,
2a eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist,
2b eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist, wobei der Abschnitt das distale Ende des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlelements umfasst,
3a eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Drucklumens eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist,
3b eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Drucklumens eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlelements ist,
3c eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts eines Drucklumens eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist,
3d eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts eines Drucklumens eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist,
3e eine schematische Darstellung einer Vielzahl von Flüssigkeitsstrahldüsen ist, die unterschiedliche Verhältnisse zwischen Länge und minimalem Durchmesser haben,
4 eine Serie von schematischen Darstellungen ist, die ein Verfahren zum Ausbilden eines Flüssigkeitsstrahl-Düsenbereichs zeigt,
5a eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts des distalen Endes eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlelementes zur Verwendung in einer flüssigen Umgebung ist,
5b eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts des distalen Endes eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments zur Verwendung in einer flüssigen Umgebung ist, bei dem das Evakuierlumen eine Einschnürung umfasst,
5c eine schematische Darstellung eines Abschnitts des distalen Endes eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist, die verschiedene geometrische Verhältnisse zeigt,
6a eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts des distalen Endes eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments zur Verwendung in einer gasförmigen Umgebung ist,
6b eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts des distalen Endes eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments zur Verwendung in einer gasförmigen Umgebung ist, wobei das Evakuierlumen eine Einschnürung umfasst,
7a eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist, wobei der Abschnitt das distale Ende des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments umfasst,
7b eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist, wobei der Abschnitt das distale Ende des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments umfasst,
7c eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist, wobei der Abschnitt das distale Ende des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments umfasst,
7d eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist, wobei der Abschnitt das distale Ende des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments umfasst,
7e eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist, wobei der Abschnitt das distale Ende des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments umfasst,
8a eine schematische Darstellung eines durch Drehung entfaltbaren chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist, wobei das Instrument sich in der nicht-entfalteten Konfiguration befindet,
8b eine schematische Darstellung des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments von 8a ist, welches in der entfalteten Konfiguration gezeigt ist,
8c eine Schnittansicht des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments von 8b ist,
8d eine Schnittansicht des Mantels, des Drucklumens und des Evakuierlumens des chirurgischen Instruments von 8c ist,
9 eine Schnittansicht eines entfaltbaren chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist, wobei das Entfalten des Instruments durch eine longitudinale Bewegung des Drucklumens erreicht wird,
10 eine Schnittansicht eines entfaltbaren chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist, wobei das Entfalten des Instruments durch eine longitudinale Bewegung des Evakuierlumens erreicht wird,
11a eine schematische Darstellung eines durch Drehung entfaltbaren chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist, welches ein einziges Betätigungselement hat,
11b eine schematische Darstellung eines Abschnitts des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments von 11a ist, welche die drehbar montierte Komponente, den Mantel und das distale Ende des Instruments, wenn es sich in der nicht-entfalteten Konfiguration befindet, klarer zeigt,
11c eine schematische Darstellung eines Abschnitts des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments von 11a ist, die die drehbar montierte Komponente, den Mantel und das distale Ende des Instruments, wenn es sich in der entfalteten Konfiguration befindet, deutlicher zeigt,
11d eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts des chirurgischen Instruments von 11a ist,
11e eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung eines Abschnitts des chirurgischen Instruments von 11a ist,
11f eine schematische Darstellung des Betätigungselementes des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments von 11a ist,
12a eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines durch Drehung entfaltbaren chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments mit zwei Betätigungselementen ist,
12b eine Schnittansicht des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments von 12a ist,
12c eine Schnittansicht des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments von 12a ist,
12d eine Schnittansicht des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments von 12a ist,
12e eine Schnittansicht des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments von 12a ist,
13 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Abschnitts eines durch Drehung entfaltbaren chirurgischen Flüssigkeitsstrahlelementes ist, welches zwei Betätigungselemente hat,
14a eine schematische Darstellung des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments mit einem Drucklumen ist, welches zwei Düsen enthält, von der jede eine Strahlöffnung bereitstellt, und
14b eine teilweise ausgeschnittene schematische Darstellung des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments von 14a ist.
In den Figuren werden sämtliche identische oder nahezu identische Komponenten, die in den verschiedenen Figuren gezeigt sind, mit einem einzigen Bezugszeichen bezeichnet. Der Klarheit halber wird nicht jede Komponente in jeder Figur mit einer Bezeichnung versehen, noch wird jede Komponente in jeder Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wenn die Darstellung nicht nötig ist, um es dem Durchschnittsfachmann (im Folgenden als „Fachmann" bezeichnet) zu gestatten, die Erfindung zu verstehen.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine Serie von Vorrichtungen, die sich auf chirurgische Verfahren beziehen, die Flüssigkeitsstrahlen zum Schneiden, Abladieren, Gestalten, Stutzen und dergleichen von Geweben und/oder Materialien von dem Körper eines Patienten verwenden.
Die vorliegende Erfindung betrifft unterschiedliche Flüssigkeitsstrahlinstrumente, die in unterschiedlichen Anwendungen nützlich sind, und von denen viele besonders gut für unterschiedliche chirurgische Verfahren geeignet sind. Die durch die Erfindung angegebenen Flüssigkeitsstrahlinstrumente können in einer Vielzahl von unterschiedlichen Arten konfiguriert sein, um in verschiedenen chirurgischen Gebieten verwendet zu werden. Bevorzugte chirurgische Instrumente werden gemäß der Erfindung als chirurgische Handteile ausgeführt, die ein proximales Ende mit einem Greifbereich oder Griff haben, der so geformt und ausgeführt ist, dass er bequem in der Hand des Bedieners gehalten werden kann. Die Instrumente haben außerdem ein distales Ende, welches mindestens eine Düse zum Ausgeben eines Flüssigkeitsstrahls umfasst. Das distale Ende der erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumente wird verwendet, um ein chirurgisches Verfahren an einem Patienten durchzuführen.
Obwohl dies außerhalb des Rahmens der gegenwärtig beanspruchten Erfindung fällt, könnte das Flüssigkeitsstrahlinstrument anstatt als chirurgisches Handteil ausgeführt zu sein, alternativ als ein länglicher Katheter zur Verwendung in der Gefäßanordnung eines Patienten ausgeführt sein, beispielsweise bei Thrombektomieverfahren. In anderen Ausführungsformen, die Teil der beanspruchten Erfindung sind, könnten die Flüssigkeitsstrahlinstrumente zur Manipulation durch Maschinensteuerung ausgelegt sein, wie beispielsweise eine X/Y-Z-Positionierungsmaschine. Die Flüssigkeitsstrahlinstrumente, die durch die Erfindung angegeben werden, können in einer großen Vielfalt von chirurgischen Anwendungen verwendet werden, um einen Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl zum Schneiden, Bohren, Aushöhlen, Perforieren, Abziehen, Delaminieren, Verflüssigen, Abladieren, Formen oder Gestalten verschiedener Gewebe, Organe etc. des Körpers eines Patienten zu verwenden.
Die Flüssigkeitsstrahlinstrumente umfassen im Allgemeinen ein Drucklumen, welches ein distales Ende hat, das in mindestens einer Düse endet, die eine Flüssigkeitsstrahlöffnung bereitstellt, und das ein proximales Ende hat, das mit einer Quelle von unter Hochdruck befindlicher Flüssigkeit verbindbar ist, der beispielsweise durch eine Hochdruckpumpe oder einen Flüssigkeitsspender bereitgestellt bzw. erzeugt wird. Die Flüssigkeitsstrahldüse ist so geformt, dass sie einen Flüssigkeitsstrahl bildet, wenn eine Flüssigkeit unter Hochdruck durch die Düse fließt, wie unten beschrieben wird. Der Flüssigkeitsstrahl kann in bestimmten Ausführungsformen verwendet werden, um verschiedene Gewebe eines Patienten in chirurgischen Verfahren zu schneiden, zu abladieren, zu formen, zu stutzen, zu reinigen etc. In weiteren Ausführungsformen ist der Flüssigkeitsdruck, der dem Instrument durch die Pumpe oder den Spender zugeführt wird, variabel durch einen Bediener des Instruments steuerbar, so dass die Schneide- oder Abladierungs-Kraft des Flüssigkeitsstrahls durch den Bediener einstellbar ist. Diese Einstellbarkeit des Drucks kann es einem Bediener gestatten, mit dem Instrument einen Flüssigkeitsstrahl zu erzeugen, der zwischen unterschiedlichen Gewebearten innerhalb des chirurgischen Operationsbereichs differenzieren kann. Beispielsweise kann ein niedrigerer Druck verwendet werden, um ein weiches Gewebe, wie beispielsweise Fett, von einer Fläche eines härteren Gewebes, wie beispielsweise Muskel oder Knochen abzuschneiden oder zu abladieren, wobei der Flüssigkeitsstrahl eine ausreichende Stärke hat, um das weiche Gewebe zu schneiden oder zu abladieren, ohne das darunterliegende härtere Gewebe zu beschädigen. Dann kann ein hoher Druck ausgewählt werden, der ausreicht, um einen Flüssigkeitsstrahl zu bilden, der fähig ist, hartes Gewebe, wie beispielsweise Muskel oder Knochen zu schneiden oder zu abladieren. Auf diese Weise kann ein Flüssigkeitsstrahlinstrument, das durch die Erfindung angegeben ist, ein hochselektives und steuerbares Schneiden von Gewebe in verschiedenen chirurgischen Verfahren ermöglichen.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumente umfassen auch ein Flüssigkeitsstrahlziel bzw. einen Flüssigkeitsstrahlablenker, der der Öffnung in der Düse, aus der der Flüssigkeitsstrahl emittiert wird (im Folgenden als "Flüssigkeitsstrahlöffnung" oder "Strahlöffnung" bezeichnet), gegenüberliegend unter einem vorbestimmten Abstand von der Flüssigkeitsstrahlöffnung angeordnet werden kann, um den Flüssigkeitsstrahl aufzunehmen oder abzulenken, wenn das Instrument betrieben wird. Ausführungsformen, die ein Ziel oder einen Ablenker umfassen, werden oft gewählt, da das Ziel bzw. der Ablenker es verhindern, dass der Flüssigkeitsstrahl während der Verwendung falsch ausgerichtet wird und unbeabsichtigten Gewebestellen in dem chirurgischen Operationsbereich möglicherweise Schaden zufügt. Das Ziel bzw. der Ablenker ermöglichen es dem Instrument, eine vorbestimmte Länge des Flüssigkeitsstrahls hervorzurufen, die durch den vorbestimmten Abstand zwischen der Flüssigkeitsstrahlöffnung in der Düse und der Fläche des Ziels bzw. des Ablenkers, auf das bzw. den der Flüssigkeitsstrahl auftrifft, definiert ist. Mit solchen Ausführungsformen kann der Flüssigkeitsstrahl zum chirurgischen Schneiden oder Abladieren von Gewebe verwendet werden, ohne dass eine Gefahr besteht, unabsichtlich Kolateralbeschädigungen an dem Gewebe zu verursachen, das in dem chirurgischen Operationsgebiet hinter dem Ziel bzw. dem Umlenker liegt.
Das Ziel wird durch eine Strahlaufnahmeöffnung definiert, die in einem Evakuierlumen enthalten ist, welches einen Teil des chirurgischen Instruments bildet. Dadurch, dass ein Evakuierlumen mit einer Strahlaufnahmeöffnung vorgesehen ist, kann zusätzlich zum Herstellen einer vorbestimmten Flüssigkeitsstrahllänge (welche durch den vorbestimmten Abstand zwischen der Flüssigkeitsstrahlöffnung und der Strahlaufnahmeöffnung definiert ist) und dem Verhindern einer unbeabsichtigten Beschädigung des umgebenden Gewebes, wie oben diskutiert wurde, das Evakuierlumen außerdem verwendet werden, um Flüssigkeit, abladiertes Gewebe und Debris mit dem Instrument aus dem chirurgischen Bereich zu entfernen.
In manchen Ausführungsformen kann eine externe Saugquelle, beispielsweise eine Vakuumpumpe oder ein Aspirator, in Fluidverbindung mit einem proximalen Ende des Evakuierlumens vorgesehen sein, um die Saugkraft bereitzustellen, die für das Evakuieren von Material aus dem Operationsfeld über die Strahlaufnahmeöffnung benötigt wird. In anderen Ausführungsformen stellt die Erfindung jedoch chirurgische Instrumente bereit, die ein Evakuierlumen haben, das so geformt und relativ zur Strahldüse positionierbar ist (wie dem Fachmann von der detaillierten Beschreibung unten ersichtlich werden wird), dass es die Evakuierung von im Wesentlichen der sämtlichen Flüssigkeit, umfassend den Flüssigkeitsstrahl sowie das abladierte Gewebe und den Debris, von der Operationsstelle gestattet, ohne eine externe Saugquelle zu benötigen. Bei solchen Ausführungsformen muss die Evakuierungskraft, die durch den in das Evakuierlumen gerichteten Flüssigkeitsstrahl erzeugt wird, ausreichen, um das Material von der Operationsstelle zu einem Ablaufreservoir, welches an dem proximalen Ende des Evakuierlumens angeordnet ist, oder zu einer Evakuierdurchführung zu evakuieren, die mit dem proximalen Ende des Evakuierlumens verbunden ist. Bei diesen Ausführungsformen wirken der Flüssigkeitsstrahl und das Evakuierlumen zusammen als Saugstrahlpumpe, die den Impuls und die kinetische Energie des sich bewegenden Fluids des Flüssigkeitsstrahls verwendet, um eine Evakuierungskraft zu erzeugen, die fähig ist, die Flüssigkeit, das abladierte Material und den Abfall (Debris) durch das Evakuierlumen und von der Operationsstelle fortzutreiben.
Wie unten im Detail diskutiert wird, setzt die effektive Evakuierung des Materials durch das Evakuierlumen ohne die Verwendung einer externen Saugquelle (d.h. über die Saugstrahlpumpenwirkung) voraus, dass das Design der Instrumente gewisse geometrische Beziehungen zwischen den Komponenten aufweist, die beispielsweise die Größe der Strahlaufnahmeöffnung in dem Evakuierlumen mit dem vorbestimmten Abstand zwischen der Strahlaufnahmeöffnung und der Strahlöffnung in der Düse in Beziehung setzen. Ferner hängen mit den oben erwähnten geometrischen Verhältnissen beim Herstellen einer effektiven Saugstrahlpumpenwirkung das Design der Flüssigkeitsstrahldüse, die Form der Strahlaufnahmeöffnung und des distalen Endes des Evakuierlumens, die Winkelausrichtung des Flüssigkeitsstrahls bezüglich dem Evakuierlumen und das umgebende Medium zusammen, in dem das chirurgische Instrument verwendet wird. Die vorliegende Erfindung stellt in manchen Ausführungsformen chirurgische Instrumente bereit, die so konstruiert sind, dass sie manche oder alle der oben erwähnten Parameter berücksichtigen, um eine effiziente Evakuierung zu ermöglichen, ohne Notwendigkeit für eine äußere Saugquelle, für Instrumente, die eine große Vielfalt von Konfigurationen und beabsichtigten Verwendungen haben.
In einer Gruppe von Ausführungsformen gibt die Erfindung chirurgische Flüssigkeitsstrahlinstrumente an, die zur Verwendung in einer flüssigen chirurgischen Umgebung konstruiert und einrichtet sind, wobei sowohl die Flüssigkeitsstrahlöffnung als auch die Strahlaufnahmeöffnung in eine Flüssigkeit eingetaucht sind, wenn das Instrument benutzt wird. Die Bedeutung des Ausdrucks "konstruiert und eingerichtet zur Verwendung in einer flüssigen Umgebung", wie sie hier verwendet wird, bezieht sich auf eine erfinderische Kombination von strukturellen Merkmalen und geometrischen Beziehungen zwischen solchen Merkmalen, die spezifisch ausgewählt sind, um ein verbessertes Leistungsvermögen der Instrumente in einer flüssigen Umgebung hervorzurufen, wie dem Fachmann nach Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung einsichtig wird. Solche Vorrichtungen können als chirurgische Handteile zur Verwendung beispielsweise in endoskopischer, arthroskopischer oder offener Chirurgie ausgelegt sein. Vorrichtungen, die im Prinzip den gegenwärtig beanspruchten Handteilen ähnlich sind, könnten auch als Katheter zur Verwendung in der Gefäßanordnung eines Patienten ausgelegt sein.
Eine weitere Klasse von chirurgischen Instrumenten, die in Übereinstimmung mit der beanspruchten Erfindung angegeben sind, sind für die Operation in einer gasförmigen Umgebung konstruiert und eingerichtet, wie beispielsweise in der Luft, wobei das distale Ende des Instruments einschließlich der Flüssigkeitsstrahldüse und der Strahlaufnahmeöffnung im Wesentlichen vollständig von Gas umgeben sind, wenn die Instrumente in Betrieb sind. Die Bedeutung des Ausdrucks "konstruiert und eingerichtet für eine Benutzung in einer gasförmigen Umgebung", wie er hierin verwendet wird, betrifft eine erfinderische Kombination von strukturellen Merkmalen und geometrischen Verhältnissen zwischen solchen Merkmalen, die spezifisch ausgewählt sind, um ein verbessertes Leistungsvermögen der Instrumente in einer gasförmigen Umgebung herzustellen, wie dem Fachmann nach Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung unmittelbar einsichtig wird. Typische chirurgische Verfahren, an die bei der Verwendung der durch die Erfindung bereitgestellten chirurgischen Instrumente in gasförmigen Umgebungen gedacht wurde, umfassen Verfahren, die in einer Luftumgebung durchgeführt werden, darunter beispielsweise chirurgische Verfahren auf einer äußeren Fläche eines Patienten oder gewisse offene oder minimal invasive chirurgische Verfahren. Jedoch sind die durch die Erfindung bereitgestellten chirurgischen Instrumente, die für die Verwendung in einer gasförmigen Umgebung konzipiert sind, nicht auf die Verwendung in der Luft beschränkt, sondern könnten verwendet werden, wenn sie von irgendeinem anderen Gas umgeben sind, beispielsweise von Stickstoff, Sauerstoff, Gemischen derselben etc.
Die durch die Erfindung angegebenen chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumente, die für die Verwendung in einer gasförmigen Umgebung konzipiert sind, können für eine Vielzahl von chirurgischen Verfahren auf vorteilhafte Weise verwendet werden, darunter gewisse offene Operationen, laparoskopische Operationen, orale Operationen und weitere. Eine bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumente zur Verwendung in einer Luftumgebung betrifft die Verwendung solcher Instrumente auf einer Außenfläche des Körpers eines Patienten zum Reinigen bzw. Debridement von Wunden, Verbrennungen, Infektionsstellen oder anderen Verletzungen der menschlichen Haut. Der Begriff "reinigen" bzw. "Debridement" bezieht sich in diesem Kontext auf das Entfernen von Material von einer Fläche unter Verwendung des Flüssigkeitsstrahlinstruments. Das von der Fläche entfernte Material kann beispielsweise lebendes Gewebe, in der Fläche eingebettetes Fremdmaterial oder Debris, infizierendes Material etc. umfassen. Wie unten mehr im Detail diskutiert wird, unterscheiden sich bevorzugte geometrische Beziehungen und Designparameter zum Erzielen eines effizienten Betriebs für unterschiedliche Komponenten der erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumente je nachdem, ob die chirurgischen Instrumente zur in einer Flüssigkeit eingetauchten Verwendung konzipiert sind, oder zur Verwendung in einer gasförmigen Umgebung konzipiert sind.
Die erfindungsgemäßen chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumente können in bevorzugten Ausführungsformen zum effektiven Entfernen von Material von einer Operationsstelle und dem Transport des Materials durch das Evakuierlumen ausgelegt sein, ohne dass eine externe Saugquelle benötigt wird, und zwar für eine breite Vielfalt von Winkelausrichtungen zwischen dem Mittelbereich des Flüssigkeitsstrahls und der Längsachse des Evakuierlumens. Der Begriff "Mittelbereich des Flüssigkeitsstrahls", wie er hier verwendet wird, bezeichnet einen Bereich, der die geometrische Mitte des Flüssigkeitsstrahls definiert. Dieser Bereich ist typischerweise ein im Wesentlichen zylindrischer Bereich des Flüssigkeitsstrahls, der in einem Zylinder enthalten ist, dessen Außenfläche eine Form und einen Durchmesser hat, der durch den Innenumfang der Flüssigkeitsstrahlöffnung definiert ist, wobei dieser Umfang von der Flüssigkeitsstrahlöffnung zur Strahlaufnahmeöffnung entlang einer Achse projiziert ist, die co-linear mit der Längsachse der Strahldüse ist. Die "Längsachse" der Strahldüse wird, wie unten näher im Detail beschrieben wird, durch die axiale Mittellinie des Düsenbereichs des Drucklumens definiert. Die "Längsachse" des Evakuierlumens bezeichnet eine Achse, die die geometrische Mitte des Evakuierlumens in einem Bereich definiert, der proximal bezüglich der Strahlaufnahmeöffnung gelegen ist. In typischen Ausführungsformen wird dieser Bereich des Evakuierlumens eine Längsachse haben, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse des länglichen Korpus des Instruments ist, welcher von der Hand des Benutzers gehalten und gesteuert wird (oder, für Ausführungsformen, die Konfigurationen betreffen, die keinen Korpus umfassen, wie beispielsweise eine Katheterausführung, parallel zum proximalen Ende des chirurgischen Instruments, welches nicht in den Patienten eingeführt ist, welches durch den Bediener steuerbar ist). In der Verwendung im Kontext der Beschreibung geometrischer Beziehungen zwischen Längsachsen von verschiedenen Komponenten bezeichnet hierin der Begriff "co-linear" Komponenten, deren Längsachsen im Wesentlichen auf derselben Linie im Raum zusammenfallen. Der Begriff "parallel" bezeichnet im selben Kontext hierin Längsachsen, die nicht co-linear sind, aber die in einer im Wesentlichen identischen Richtung im Raum ausgerichtet sind. Dementsprechend können spezifische Ausführungsformen der durch die Erfindung bereitgestellten chirurgischen Instrumente eine effektive Evakuierung von Material und Debris von der Operationsstelle ermöglichen, ohne dass eine externe Vakuumquelle benötigt würde, für eine große Vielzahl von Winkelkonfigurationen des Flüssigkeitsstrahls, darunter Instrumente, die Flüssigkeitsstrahlen bereitstellen, die bezogen auf eine Längsachse, die das proximale Ende oder den Korpus des chirurgischen Instruments definiert, axial, transversal oder unter einem beliebigen Winkel zwischen 0 und 180° ausgerichtet sind. Solch eine Flexibilität gestattet es, die erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumente zu konzipieren, die ein distales Ende haben, das eine Vielzahl von vorbestimmten Konturen, Formen und Größen aufweist, die speziell für bestimmte chirurgische Verfahren ausgewählt sind. Solch eine anwendungsspezifische Ausführung der Instrumente gestattet es, die Flüssigkeitsstrahlinstrumente so zu gestalten und zu konfigurieren, dass das Einführen des distalen Endes der Vorrichtung in beschränkte oder abgeschlossene Bereiche des Körpers, die einen chirurgischen Operationsraum definieren, erleichtert wird. Beispielsweise gibt die Erfindung, wie unten mehr im Detail diskutiert werden wird, chirurgische Flüssigkeitsstrahlinstrumente und ein chirurgisches Verfahren zum Durchführen von arthroskopischen chirurgischen Verfahren oder anderen chirurgischen Verfahren in Gelenkkapseln eines Patienten an, beispielsweise in dem Knie.
Um das Einführen des erfindungsgemäßen chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments in beschränkte oder eingeschlossene chirurgische Operationsräume weiter zu erleichtern, gibt die Erfindung in einer Reihe von bevorzugten Ausführungsformen, insbesondere betreffend Instrumente, die für eine Operation, bei der sie in eine flüssige Umgebung eingetaucht sind, ausgelegt sind, Instrumente an, die entfaltbare ("deployable") distale Enden haben. Der Begriff "entfaltbar", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein chirurgisches Flüssigkeitsstrahlinstrument, das ein distales Ende hat, bei dem entweder das Drucklumen, das Evakuierlumen oder beide relativ zueinander beweglich sind, um den vorbestimmten Abstand zwischen der Flüssigkeitsstrahlöffnung in der Düse und der Strahlaufnahmeöffnung in dem Evakuierlumen zu variieren. Typischerweise werden solche Instrumente in einer nicht-entfalteten Konfiguration in die Operationsstelle eingeführt, wobei der oben erwähnte vorbestimmte Abstand in der nicht-entfalteten Konfiguration gering oder im Wesentlichen Null ist und das distale Ende des Instruments für das Einführen eine minimale Querschnittsabmessung hat. Nach dem Einführen kann der Bediener durch Manipulation des proximalen Endes oder Korpus des Instruments das distale Ende entfalten, um den erwünschten vorbestimmten Abstand zwischen der Strahlöffnung und der Strahlaufnahmeöffnung herzustellen, und somit die erwünschte Flüssigkeitsstrahllänge herstellen. Wie unten mehr im Detail beschrieben wird, kann das Entfalten beispielsweise eine longitudinale Bewegung eines oder beider der Lumina bezüglich dem proximalen Ende oder Korpus des Instruments betreffen, eine laterale Bewegung eines oder beider Lumina, eine Drehbewegung eines oder beider Lumina oder eine Kombination von beliebigen der obigen Bewegungen, so lange die Bewegung eine Änderung in dem vorbestimmten Abstand zwischen der Flüssigkeitsstrahlöffnung und der Strahlaufnahmeöffnung mit sich bringt.
Wie unten mehr im Detail beschrieben wird, umfasst in manchen Ausführungsformen das proximale Ende des Instruments einen Korpus mit einem Griffbereich für einen Bediener bzw. Benutzer. Der Korpus kann mindestens ein Betätigungselement umfassen, welches durch einen Bediener manipuliert werden kann, um eine vorbestimmte Änderung in einer Funktion, Form, Position oder Orientierung mindestens eines Abschnitts des distalen Endes des Instruments infolge der Betätigung hervorzurufen. Beispielsweise kann das bzw. können die Betätigungselemente verwendet werden, um das distale Ende des Instruments zu entfalten. Für Ausführungsformen, die zwei oder mehr Betätigungselemente umfassen, rufen die Betätigungselemente vorzugsweise im Wesentlichen eine identische vorbestimmte Änderung in einer Funktion, Form, Position oder Orientierung mindestens eines Abschnitts des distalen Endes des Instruments infolge der Betätigung hervor, wie unten mehr im Detail beschrieben wird. In manchen bevorzugten Ausführungsformen kann das Betätigungselement oder können die Betätigungselemente so positioniert sein, dass sie mit nur einer Hand des Bedieners in mindestens zwei unterschiedlichen Ausrichtungen der Hand/des Griffbereichs betätigt werden können, wodurch es dem Bediener gestattet wird, das Instrument in mindestens zwei unterschiedlichen Positionen mit seiner Hand zu halten, während er weiterhin in der Lage ist, das Betätigungselement bzw. die Betätigungselemente zu betätigen.
Die erfindungsgemäßen chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumente umfassen vorteilhafterweise distale Enden, die für manche Ausführungsformen so konzipiert und konfiguriert sind, dass sie das Verstopfen des Evakuierlumens, das Vorbeiströmen oder Durchblasen ("blow-by") des Flüssigkeitsstrahls oder das Zurücksprühen oder die Nebelbildung des Flüssigkeitsstrahls verhindern oder verringern, wenn das Instrument verwendet wird. Der Begriff "Vorbeiströmen" oder "Durchblasen" des Flüssigkeitsstrahls, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf einen Abschnitt des Flüssigkeitsstrahls oder ein mit hoher Geschwindigkeit von den Flüssigkeitsstrahlen mitgeführtes Fluid (umfassend den "Mitführbereich", der unten diskutiert wird), der oder das in der Ebene der Strahlaufnahmeöffnung eine Querschnittsfläche hat, die größer als die Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung ist, so dass mindestens ein Teil des Flüssigkeitsstrahls oder des mit hoher Geschwindigkeit bewegten Fluids die Strahlaufnahmeöffnung verfehlt oder an dieser "vorbeiströmt". Das Vorbeiströmen ist im Allgemeinen unerwünscht, weil es zu einer unbeabsichtigten Verletzung von Gewebe und einer schlechten Evakuierungseffizienz führen kann. Der Begriff "Zurücksprühen", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf einen Flüssigkeitsstrahl, oder auf ein Fluid, das mit hoher Geschwindigkeit von dem Flüssigkeitsstrahl mitgeführt wird, der in die Strahlaufnahmeöffnung in dem Evakuierlumen eintritt, und nachfolgend von der Strahlaufnahmeöffnung abprallt oder in den Operationsbereich zurückströmt. Solch ein Zurücksprühen ist aufgrund der Möglichkeit der Kontaminierung des Operationsbereichs und/oder der Aerosolisierung von infizierendem Material im Betrieb unerwünscht, darüber hinaus weist ein Zurücksprühen typischerweise auf einen schlechten Wirkungsgrad der Evakuierung des Materials durch das Instrument durch die Saugstrahlpumpenwirkung hin. Wie unten mehr im Detail beschrieben wird, verringern die chirurgischen Instrumente, die durch die Erfindung angegeben werden, die Probleme im Leistungsvermögen, die mit dem Vorbeiströmen und dem Zurücksprühen verbunden sind, wenn die Instrumente betrieben werden, erheblich, und in spezifischen Ausführungsformen beseitigen sie diese Probleme im Wesentlichen.
Das Verstopfen des Evakuierlumens kann bei Ausführungsformen, die chirurgische Instrumente betreffen, die für eine Operation in einer flüssigen Umgebung ausgelegt sind, verhindert werden, indem das Evakuierlumen so konstruiert wird, dass es einen Bereich aufweist, der innerhalb und/oder stromabwärts der Strahlaufnahmeöffnung liegt und der so konstruiert ist, dass er in der Lage ist, im Betrieb des Instrumentes zumindest einen Teil des von dem Flüssigkeitsstrahl mitgeführten Gewebes in eine Vielzahl von Partikeln zu mazerieren. Der Begriff "mazerieren", wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine Disaggregation des mitgeführten Materials, beispielsweise von mitgeführtem Gewebe, durch eine Flüssigkeit innerhalb des Evakuierlumens, welche einer stark turbulenten Strömung unterliegt, die einen Bereich mit einer extrem hohen Fluidscherung und Stoßkräften erzeugt, die fähig sind, Material in Partikel zu zerkleinern, deren Größe klein genug ist, um das Evakuierlumen zu passieren, ohne das Lumen zu verstopfen. In bevorzugten Ausführungsformen ist das Evakuierlumen in der Lage, einen wesentlichen Anteil des mitgeführten Gewebes in eine Vielzahl von im Wesentlichen mikroskopischen Partikeln zu mazerieren. Der Begriff "mikroskopisch", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf Partikel mit Abmessungen, die zu klein sind, um mit dem bloßen menschlichen Auge sichtbar zu sein. Die Verhinderung des Vorbeiströmens und des Zurücksprühens kann erreicht werden, indem ein chirurgisches Flüssigkeitsstrahlinstrument angegeben wird, das ein distales Ende hat, das so konfiguriert ist, dass der Flüssigkeitsstrahl und das bei hoher Geschwindigkeit mit dem Flüssigkeitsstrahl mitgeführte Fluid im Betrieb einen wesentlichen Anteil der Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung einnimmt, aber nicht einen Bereich einnimmt, der größer als die Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung ist. Wie unten näher im Detail beschrieben wird, bezeichnet dieser "wesentliche Anteil" mindestens 50 %, aber weniger als 100 % der Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung, der durch einen Mitführbereich belegt ist, der durch den Flüssigkeitsstrahl erzeugt wird.
Die erfindungsgemäßen chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumente werden nun vollständiger und detaillierter im Kontext von mehreren spezifischen Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausführungsformen nur illustrativen Zwecken dienen und dass die Erfindung, wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, auf andere Arten praktiziert werden kann oder für Instrumente verwendet werden kann, die einen anderen Aufbau haben, wie dies dem Fachmann einsichtig ist. Gewisse Ausführungsformen bilden keinen Teil der beanspruchten Erfindung und sind enthalten, um dem Leser beim besseren Verständnis der beanspruchten Erfindung zu helfen.
1 zeigt eine Ausführungsform eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlsystems 100, welches ein chirurgisches Flüssigkeitsstrahlinstrument 102 gemäß der Erfindung verwendet. Das gezeigte chirurgische Instrument 102 ist als chirurgisches Handteil ausgebildet, das ein proximales Ende 103 umfasst, welches einen Korpus 104 mit einem Greifbereich enthält, der zur Anordnung in der Hand eines Bedieners des Instruments ausgestaltet ist. Das chirurgische Instrument 102 hat ein distales Ende 108, welches ein Drucklumen 110 und ein Evakuierlumen 112 umfasst. Der Begriff "distales Ende" bezeichnet, wenn er hierin im Kontext eines Bereichs eines chirurgischen Instruments verwendet wird, den Bereich des chirurgischen Instruments, der geeignet ist, ein chirurgisches Verfahren an einem Patienten durchzuführen, und der während der Bedienung des Instruments in eine Operationsstelle eingeführt wird. Das distale Ende 108 des Instruments kann in manchen Ausführungsformen nur die distalen Enden des Drucklumens 110 und des Evakuierlumens 112 umfassen, oder es kann in anderen Ausführungsformen Komponenten umfassen, die proximal zu den distalen Enden des Drucklumens 110 und des Evakuierlumens 112 angeordnet sind, und die ebenfalls in einen chirurgischen Operationsraum des Patienten während der Verwendung des Instruments eingeführt werden.
In der gezeigten Ausführungsform umfasst das chirurgische Instrument 102 ferner einen Mantel 114, der das Drucklumen 110 und das Evakuierlumen 112 zumindest teilweise umgibt und der den Lumina Halt verleiht, um dabei zu helfen, eine erwünschte geometrische Konfiguration zwischen dem Drucklumen 110 und dem Evakuierlumen 112 beizubehalten und/oder herzustellen, wenn das Instrument 102 betrieben wird. Das Drucklumen 110 umfasst ferner eine Düse 116 an seinem distalen Ende, die einen Flüssigkeitsstrahl bildet, wenn eine Hochdruckflüssigkeit, die durch das Drucklumen 110 zugeführt wird, durch sie hindurchströmt. Das Evakuierlumen 112 umfasst eine Strahlaufnahmeöffnung 118, die an seinem distalen Ende angeordnet ist und die der Strahldüse 116 unter einem vorbestimmten Abstand von dieser gegenüberliegt, wenn das Instrument 102 betätigt wird, um den Flüssigkeitsstrahl 120 zu empfangen oder aufzunehmen.
Bei der speziellen gezeigten Ausführungsform ist der Flüssigkeitsstrahl 120 direkt transversal (d.h. unter einem Winkel von etwa 90°) bezüglich der Längsachsen des Evakuierlumens 112 und des Korpus 104 des Instruments 102 ausgerichtet. Wie unten näher im Detail erläutert wird, umfasst das Evakuierlumen 112 für solche Ausführungsformen vorzugsweise einen Strahl-Ablenkabschnitt 122 stromabwärts von und an die Strahlaufnahmeöffnung 118 angrenzend, der verwendet wird, um die Flüssigkeit, die in die Strahlaufnahmeöffnung 118 eintritt, abzulenken und innerhalb des Evakuierlumens 112 in proximale Richtung zu richten. Das Drucklumen 110 und das Evakuierlumen 112 können aus Edelstahl in chirurgischer Qualität aufgebaut sein, jedoch können in alternativen Ausführungsformen eines oder beide der Lumina aus anderen geeigneten Materialien aufgebaut sein, beispielsweise aus bestimmten Polymermaterialien, wie für den Fachmann ersichtlich ist. Unabhängig von dem speziellen Material, aus dem das Drucklumen aufgebaut ist, muss das Drucklumen 110 eine ausreichende Bruchfestigkeit haben, um es in die Lage zu versetzen, eine Hochdruckflüssigkeit zur Düse 116 zu leiten, um den Flüssigkeitsstrahl 120 zu bilden. Die Bruchfestigkeit des Drucklumens 110 sollte so gewählt sein, dass sie dem denkbar höchsten Druck der Flüssigkeit, die zur Verwendung in den speziellen durchzuführenden chirurgischen Verfahren zugeführt wird, entspricht und ihn vorzugsweise übersteigt. Typischerweise wird das chirurgische Instrument 102 bei einem Flüssigkeitsdruck zwischen 3,45 MPa (500 psig) und 345 MPa (50000 psig) arbeiten, in Abhängigkeit von dem Material, das geschnitten und/oder abladiert werden soll. Der Fachmann wird ohne weiteres in der Lage sein, geeignete Materialien zum Ausbilden des Drucklumens 110 und des Evakuierlumens 112 für spezielle chirurgische Anforderungen auszuwählen.
In den offenbarten Ausführungsformen sind das Drucklumen 110 und das Evakuierlumen 112 so aufgebaut und gehalten, dass die distalen Enden der Lumina ausreichend steif sind, um ein Verbiegen der Lumina beispielsweise durch einen Kontakt mit Flächen innerhalb des chirurgischen Operationsraums zu verhindern, wobei die Verbiegung möglicherweise zu einer Fehlausrichtung des Flüssigkeitsstrahls 120 führen könnte, so dass dieser nicht mehr auf die Strahlaufnahmeöffnung 118 auftrifft, und somit möglicherweise dem Patienten eine unbeabsichtigte Beschädigung des Gewebes zufügen könnte. Das Drucklumen 110 befindet sich in Fluidverbindung mit einer Hochdruckpumpe 124 über eine Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 126. Die Hochdruck- Flüssigkeitszufuhrdurchführung 126 muss ebenfalls eine Bruchfestigkeit haben, die fähig ist, den denkbar höchsten Drücken für die Verwendung des Instruments 102 für eine spezielle chirurgische Anwendung standzuhalten. In manchen Ausführungsformen umfasst die Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 126 ein Rohr ("hypotube") aus bruchfestem Edelstahl, das so konstruiert ist, dass es mindestens 345 MPa (50000 psig) standhält. In manchen Ausführungsformen kann das Rohr helixartig gewunden sein, um die Flexibilität und die Manipulierbarkeit des chirurgischen Instruments 102 zu verbessern. Die Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 126 kann ein teflonverstärktes Nylonrohr umfassen, das mit dem Drucklumen 110 verbindbar ist.
In Fluidverbindung mit der Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 126 befindet sich eine Hochdruckpumpe 124, welche eine beliebige geeignete Pumpe sein kann, die fähig ist, die Flüssigkeitsdrücke zu erzeugen, die zum Durchführen des erwünschten chirurgischen Verfahrens benötigt werden. Dem Fachmann ist unmittelbar klar, dass viele verschiedene Arten von Hochdruckpumpen für den vorliegenden Zweck verwendet werden können, darunter Kolbenpumpen und Membranpumpen, ohne auf diese beschränkt zu sein. In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Hochdruckpumpe 124 eine Wegwerf-Kolben- oder -membranpumpe, die mit einer wiederverwendbaren Pumpen-Antriebskonsole 128 gekoppelt ist. Die Hochdruckpumpe 124 hat einen Einlass, der sich mit einer Niederdruck-Flüssigkeitszufuhrleitung 130 in Fluidverbindung befindet, die die Flüssigkeit von einem Flüssigkeits-Zufuhrreservoir 132 empfängt. Die Pumpen-Antriebskonsole 128 umfasst vorzugsweise einen Elektromotor, der verwendet werden kann, um die Hochdruckpumpe 124 mit einer Antriebskraft zu versehen, um eine Hochdruckflüssigkeit in die Flüssigkeitszufuhrdurchführung 126 zuzuführen.
Obwohl eine Vielzahl von bekannten Pumpenkonsolen mit den Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, umfasst die bevorzugte Pumpenantriebskonsole einen Elektromotor mit konstanter Geschwindigkeit, der mit Hilfe eines vom Bediener betätigten Schalters 134 ein- und ausgeschaltet werden kann. In bevorzugten Ausführungsformen umfasst der bedienerbetätigte Schalter 134 ein Fußpedal oder einen Knopf oder Trigger, der auf dem Greifbereich 106 des chirurgischen Instruments 102 angeordnet ist, der durch den Bediener des Instruments leicht erreicht werden kann. In manchen Ausführungsformen kann die Pumpenantriebskonsole 128 einen Ausgabedruck/eine Ausgabeflussrate aufweisen, die vom Hersteller voreingestellt ist und in der Verwendung nicht einstellbar ist. In anderen Ausführungsformen kann der Druck/die Flussrate durch den Bediener über eine einstellbare Druck-/Flussraten-Steuerungskomponente 136 gesteuert werden, die die Motorgeschwindigkeit der Pumpenantriebskonsole und/oder die Verdrängung der Hochdruckpumpe steuern kann. Während in 1 die Druck-/Flussraten-Steuerungskomponente 136 als ein Knopf auf der Pumpenantriebskonsole 128 dargestellt ist, wäre in bevorzugten Ausführungsformen solch eine Komponente vorzugsweise ein Fußpedal oder ein Trigger oder Knopf, der auf dem Greifbereich 106 angeordnet ist, wie zuvor für die Ein-/Aus-Steuerung der Pumpenantriebskonsole 128 diskutiert wurde. In noch anderen Ausführungsformen können die Pumpenantriebskonsole 128 und die Hochdruckpumpe 124 durch einen Hochdruck-Flüssigkeitsspender oder andere Mittel zum Ausgeben einer Hochdruckflüssigkeit ersetzt werden, wie dem Fachmann einsichtig ist.
Die zum Ausbilden des Flüssigkeitsschneidestrahls verwendete Flüssigkeit kann ein jegliches Fluid sein, das bei den Drücken und den Temperaturen, die zum Durchführen der chirurgischen Verfahren angenommen werden, in einem flüssigen Zustand gehalten werden können. Für Anwendungen, bei denen die Instrumente zum Durchführen von chirurgischen Verfahren an einem lebenden Patienten verwendet werden, sollte die verwendete Flüssigkeit außerdem physiologisch kompatibel sein. In typischen Ausführungsformen wird die zugeführte Flüssigkeit eine sterile chirurgische Salzlösung oder steriles Wasser sein, und das Flüssigkeitszufuhrreservoir 132 kann einen sterilen Behälter umfassen, wie beispielsweise einen intravenösen Beutel (IV-Beutel), der solch ein Fluid enthält. In manchen Ausführungsformen kann die Flüssigkeit feste Abrasivmittel enthalten, um den Schneide- oder Ablationscharakter des Flüssigkeitsstrahls zu verbessern, oder die Flüssigkeit kann ein verflüssigtes Gas, beispielsweise Kohlendioxid enthalten, welches ein festes, partikelförmiges Material bildet, nachdem es von der Düse 116 in den Flüssigkeitsstrahl 120 aufgenommen wurde. In anderen Ausführungsformen kann die dem chirurgischen Instrument 102 zugeführte Flüssigkeit Medikamente enthalten, die beispielsweise Antiseptika, Antibiotika, antivirale Komponenten, Anästhetika, Heilmittel, Chemotherapie-Wirkstoffe etc., die im Zusammenhang mit einem spezifischen chirurgischen Verfahren nützlich sind. In anderen Ausführungsformen kann das Fluid einen Farbstoff enthalten, um die Visualisierung des Flüssigkeitsstrahls zu verbessern, wenn das Instrument verwendet wird.
Das Evakuierlumen 122 ist an seinem proximalen Ende mit einer Evakuierdurchführung 138 verbindbar, welche zum Transport von evakuiertem Material und Debris zu einem Ablaufreservoir 140 verwendet werden kann. Die in der Evakuierdurchführung 138 enthaltene Flüssigkeit befindet sich unter relativ niedrigem Druck, und dementsprechend kann die Evakuierdurchführung 138 in bevorzugten Ausführungsformen aus einem preisgünstigen flexiblen Material aufgebaut sein, beispielsweise aus polymerem Schlauch- oder Rohrmaterial, wie beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC)-, Silikon-, Polyethylen-, Gummi-Schlauchmaterial etc. In bevorzugten Ausführungsformen sollte die Evakuierdurchführung eine minimale innere Querschnittsfläche haben, die gleich der maximalen inneren Querschnittsfläche des Evakuierlumens 112 ist oder diese übersteigt. In der gezeigten Ausführungsform ist das chirurgische Instrument 102 so aufgebaut, dass das Evakuierlumen 112 in der Lage ist, den Flüssigkeitsstrahl 120 und das abladierte bzw. abgetragene Material und den Debris von der Strahlaufnahmeöffnung 188 zum proximalen Ende des Evakuierlumens 112 und durch die Evakuierdurchführung 138 in das Ablaufreservoir 140 zu evakuieren, ohne Notwendigkeit für eine externe Saugquelle. In solchen Ausführungsformen umfasst die Evakuierdurchführung 138 vorzugsweise ein Unterdruckventil ("vacuum breaker") 142 oder ein proximales Ende, das nicht mit einer externen Saugquelle koppelbar ist, so dass es nicht möglich ist, dass ein Bediener versehentlich die Evakuierdurchführung 138 mit einer externen Saugquelle koppelt, wenn das Instrument betätigt wird.
Der Fluidzufuhrpfad des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlsystems 100 kann ein Wegwerfgegenstand sein, und sterilisierbar sein, beispielsweise durch chemische Verfahren, wie beispielsweise dadurch, dass er Ethylenoxid ausgesetzt wird, oder durch Gamma- oder Betabestrahlung, wie dem Fachmann einsichtig ist. In besonders bevorzugten Ausführungsformen wird der Fluidpfad für den Bediener für eine einzige Verwendung vorsterilisiert. Der Fachmann versteht, was durch die Begriffe "Wegwerfgegenstand" und "nur für einen einzigen Gebrauch" gemeint ist. Die Wegwerfbarkeit des Flüssigkeitszufuhrpfads, inklusive des Flüssigkeitszufuhrreservoirs 133, der Flüssigkeitszufuhrleitung 130, der Hochdruckpumpe 124, der Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 126 und des Drucklumens 110 ist vorteilhaft, weil solche Komponenten schwierig zwischen den Verwendungen effizient zu reinigen und zu sterilisieren sind, ohne die Brauchbarkeit des Instruments zu verringern, beispielsweise dadurch, dass die Strahldüse 116 mit Ablagerungen während des Sterilisationsprozesses verstopft wird. Ferner können alle Komponenten des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlsystems 100 vollständig nach einer einzigen Verwendung wegwerfbar sein, mit Ausnahme der Pumpenantriebskonsole 128. Für Ausführungsformen, bei denen das chirurgische Flüssigkeitsstrahlinstrument nach einer einzigen Verwendung wegwerfbar ist, ist das Instrument vorzugsweise sterilisierbar, und besonders vorzugsweise vorsterilisiert vorgesehen. In anderen Ausführungsformen sind nur das Drucklumen und das distale Ende des Instruments für die Einführung in den Patienten sterilisierbar oder vorsterilisiert.
Der Greifbereich 106 kann in einer breiten Vielfalt von Formen und Konfigurationen ausgebildet sein, in Abhängigkeit von der Ergodynamik eines speziellen chirurgischen Operationsverfahrens und/oder der Präferenz eines bestimmten Bedieners. Beispielsweise kann, im Gegensatz zu dem gezeigten Greifbereich 106, der einen länglichen Griff umfasst, der Greifbereich in der Form einer Pistole ausgebildet sein, oder mit Schlaufen, Bändern, Ringen, Fingerschlitzen etc. versehen sein, wie für den Fachmann ersichtlich ist.
Das chirurgische Instrument 102 ist in 2a mehr im Detail gezeigt. Insbesondere zeigt 2a spezielle ausgeschnittene Ansichten des Korpus 104 des chirurgischen Instruments 102, des Mantels 114, des Drucklumens 110 und des Evakuierlumens 112. Nun ist die Strahlöffnung 144 deutlicher zu sehen, die an dem Auslass der Düse 116 ausgebildet ist, wobei die Strahlöffnung 144 den Scheitel des Flüssigkeitsstrahls 120 definiert, während dieser aus der Düse 116 emittiert wird. Außerdem sind die Strahlaufnahmeöffnung 118 und der Strahlablenkabschnitt 122 des Evakuierlumens 112 deutlicher zu sehen. In der gezeigten Ausführungsform ist der Flüssigkeitsstrahl 120 so in die Strahlaufnahmeöffnung 118 gerichtet, dass die Achse 146, die die Richtung des Mittelbereichs des Flüssigkeitsstrahls 120 definiert, im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Mantels 114 und des proximalen Endes 103 des chirurgischen Instruments 102 steht.
Der Mantel 114 kann ein Rohr umfassen, welches an seinem proximalen Ende an dem Korpus 104 des chirurgischen Instruments 102 befestigt ist, und welches zwei Kanäle darin enthält. Durch einen Kanal 115 verläuft das Drucklumen 110 und durch den anderen Kanal 117 verläuft das Evakuierlumen 112. Die Kanäle 115, 117, durch welche die Lumina 110, 112 verlaufen, sind voneinander durch einen mittleren Abstandhalterbereich 148 getrennt. Der Mantel kann aus einer Vielzahl von bekannten Materialien aufgebaut sein, wie für den Fachmann ersichtlich ist. Der Mantel 114 kann aus Edelstahl in chirurgischer Qualität aufgebaut sein. In alternativen Ausführungsformen zu der gezeigten kann der Mantel 114 ein einfaches Rohr ohne den Mittelbereich 148 umfassen, und das Drucklumen und das Evakuierlumen können innerhalb des Mantels so angeordnet sein, dass sie in direktem Kontakt miteinander entlang der Länge des Mantels stehen. Solch eine Ausführungsform ist für Vorrichtungen geeignet, bei denen eine minimale Querschnittsabmessung des distalen Endes des Instruments erstrebenswert ist.
Das Drucklumen 110 und/oder das Evakuierlumen 112 können bei Ausführungsformen, bei denen die Lumina in Bezug auf den Mantel unbeweglich sind, fest mit dem Mantel 114 an einem oder mehreren Orten entlang der Länge des Mantels verbunden sein. In alternativen Ausführungsformen, die unten näher im Detail diskutiert werden, kann zumindest eines der Lumina im Mantel verschiebbar und/oder drehbar sein. Die Lumina können in dem Mantel 114 durch eine Vielzahl von Verfahren immobilisiert werden, beispielsweise durch einfache Reibung zwischen den Wänden der Lumina und der Innenfläche oder einem oder mehreren Abschnitten des Mantels 114, durch Schweißen, Kleben, Druckpassen oder andere Verfahren zum Befestigen einer Außenfläche eines Lumens an einer Innenfläche des Mantels, oder durch beliebige andere Verfahren, die dem Fachmann ersichtlich sind. In alternativen Ausführungsformen zu der in 2a gezeigten kann der Mantel 114 vollständig fortgelassen werden. In solchen Ausführungsformen können das Drucklumen und das Evakuierlumen direkt miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Schweißen, Kleben etc., oder sie können miteinander durch Bänder, Ringe, Klammern oder andere Mittel gekoppelt sein, die dem Fachmann ersichtlich sind.
Der ausgeschnittene Bereich, der von dem Korpusabschnitt 104 des chirurgischen Instruments 102 gezeigt ist, zeigt die Verbindung zwischen dem Drucklumen 110 und der Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 126, und die Verbindung zwischen dem Evakuierlumen 112 und der Evakuierdurchführung 138, gemäß einer Ausführungsform. Das proximale Ende 150 des Drucklumens 110 ist mit der Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 126 durch ein Hochdruck-Rohrverbindungsstück 152 verbunden. Das Hochdruck-Rohrverbindungsstück 152 kann ein mit Widerhaken versehenes Fitting aus Edelstahl umfassen, welches in manchen Ausführungsformen eine gekrümmte Muffe umfasst, die über dem mit Widerhaken versehenen Fitting angeordnet ist, um die Enden des Drucklumens 110 und der Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 126 sicher an ihren Orten zu halten, wenn der Druck anliegt. In alternativen Ausführungsformen kann das Hochdruck-Rohrverbindungsstück an den Enden des Drucklumens und der Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung mit Hilfe von einem Epoxid-Haftmittel oder anderen Dichtungsmitteln befestigt sein, wie dem Fachmann ersichtlich ist. Im Gegensatz zu den im Wesentlichen permanenten Verbindungen, die unmittelbar zuvor beschrieben wurden, kann das Hochdruck-Rohrverbindungsstück in alternativen Ausführungsformen ein für Hochdruck geeignetes entfernbares oder entkoppelbares Element umfassen, wie beispielsweise eine Vielfalt von Hochdruck-Rohrfittings, die dem Fachmann bekannt sind. Auf ähnliche Weise kann das proximale Ende 154 des Evakuierlumens 112 über ein Niederdruck-Rohrverbindungsstück 156 mit der Evakuierdurchführung 138 gekoppelt sein. Das Niederdruck-Rohrverbindungsstück 156 kann ein beliebiges aus einer Vielzahl von bekannten Niederdruck-Rohrverbindungsstücken umfassen, darunter, ohne auf diese beschränkt zu sein, mit Widerhaken versehene Fittings, Leur-Verschluss-Fittings, etc. Vorzugsweise hat das Niederdruck-Verbindungsstück 156 eine minimale innere Querschnittsfläche, die mindestens so groß ist, wie die maximale innere Querschnittsfläche des Evakuierlumens 112. Das Drucklumen 110, das Evakuierlumen 112, die Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 126 und die Evakuierdurchführung 138 werden im Korpus 104 durch Halteelemente 157 gehalten und positioniert, welche eine Verlängerung oder einen Vorsprung von einer Innenfläche des Korpus 104 umfassen können, die oder der Schlitze, Nuten oder Löcher hat, durch die die Lumina/die Durchführungen verlaufen.
2b zeigt eine alternative Ausführungsform eines Mantels und eines distalen Endes eines chirurgischen Instruments mit einem Mantel 158, der nicht wie oben gerade ist, sondern statt dessen an dem distalen Ende 160 des Instruments gekrümmt ist. Solch eine Konfiguration kann zum Verringern der Schwierigkeit des Einführens des distalen Endes 160 des Instruments in bestimmte Operationsräume vorteilhaft sein. Der Mantel 158 bringt eine solche Orientierung der Düse 116 und der Strahlaufnahmeöffnung 143 mit sich, dass die Achse 156, die die Richtung des mittleren Bereichs des Flüssigkeitsstrahls 120, welcher von der Strahlöffnung emittiert wird, definiert, im Wesentlichen parallel zur Längsachse des proximalen Endes des Mantels 158 und des proximalen Endes des Instruments ist. In der gezeigten Ausführungsform steht der mittlere Bereich des Flüssigkeitsstrahls 120 in einem Winkel von 180° zu einer Längsachse eines proximalen Endes des Instruments, mit dem der Mantel 158 verbunden ist, und in einem Winkel von ungefähr 90° in Bezug auf die Längsachse 162 des Evakuierlumens 164 in einem Bereich proximal bezüglich des gekrümmten Strahlablenkabschnitts 122 des Evakuierlumens 164.
3a bis 3d zeigen eine Vielfalt von Ausführungsformen des distalen Bereichs des Drucklumens, welcher die Flüssigkeitsstrahldüse und die Strahlöffnung bereitstellt. 3a zeigt den distalen Bereich einer Ausführungsform eines Drucklumens, welches für die Verwendung in chirurgischen Instrumenten bevorzugt ist, die dazu ausgelegt sind, in einer flüssigen Umgebung verwendet zu werden. Das Drucklumen 170 umfasst eine röhrenförmige Durchführung, die einen Halsbereich 172 hat, der die Düse 174 definiert, wobei der Halsbereich eine innere Querschnittsfläche hat, die geringer als die innere Querschnittsfläche der rohrförmigen Durchführung außerhalb des Halsbereichs 172 und proximal zu diesem, ist. Das distale Ende des Drucklumens 170 ist ferner so konfiguriert, dass es der Strahlöffnung 176 gestattet, an eine Fläche 178 angrenzend angeordnet zu werden, welche durch das chirurgische Instrument abgetragen (abladiert) oder gesäubert (debridiert) werden soll, so dass ein Flüssigkeitsstrahl, der aus der Strahlöffnung 176 austritt, von der Fläche 178 durch einen Abstand getrennt ist, der im Wesentlichen gleich der Wanddicke des die Düse 174 umfassenden Rohrstücks in dem Bereich der Strahlöffnung 176 ist. Die Düse 174 kann in dem Drucklumen 170 durch unten beschriebene Verfahren ausgebildet werden, und sie gestattet es einem Bediener des chirurgischen Instruments, welches des Drucklumen 170 enthält, die Düse 174 an eine abzutragende oder zu reinigende Fläche 178 angrenzend, oder in unmittelbarer Nähe zu dieser, anzuordnen und einen Flüssigkeitsstrahl im Wesentlichen parallel zu der Fläche 178 in einem sehr geringen Abstand von dieser auszurichten. Der Düsenbereich 174 ist bezogen auf die axiale Mittellinie 180 des Drucklumens 170 außerhalb des Düsenbereichs 174 abgeknickt, so dass die Strahlöffnung 176 einen Flüssigkeitsstrahl emittiert, dessen mittlerer Bereich entlang einer Achse 182 ausgerichtet ist, die mit der Achse 180 einen Winkel Θ bildet. Der Winkel Θ kann ein beliebiger Winkel zwischen 0 und ungefähr 90° sein, und in bevorzugten Ausführungsformen beträgt dieser Winkel ungefähr 90°.
Die in 3a gezeigte Düse liefert auf vorteilhafte Weise einen transversal ausgerichteten Flüssigkeitsstrahl und ein relativ großes Verhältnis der Düsenlänge zum Innendurchmesser, während sie gleichzeitig eine kleine Kontur für das Drucklumen 170 ermöglicht, aufgrund der Tatsache, dass die Düse 174 nicht radial über einen Umfang vorsteht, der durch die Außenfläche der röhrenförmigen Durchführung definiert wird, die das Drucklumen 170 in dem Bereich 173 bildet, der proximal an den Halsbereich 172 angrenzend angeordnet ist. Wenn die Düse 174 für chirurgische Instrumente zur Verwendung in einer flüssigen Umgebung verwendet wird, hat sie vorzugsweise einen Bereich, der einen minimalen Innendurchmesser hat, wobei der Bereich eine Länge hat, die seinen minimalen Innendurchmesser um mindestens einen Faktor von ungefähr 4 übersteigt, besser um einen Faktor von mindestens ungefähr 6. In anderen Ausführungsformen hat der Bereich eine Länge, die seinen minimalen Innendurchmesser um einen Faktor von mindestens ungefähr 10 übersteigt. Wie unten näher im Detail diskutiert wird, ist der von der Strahlöffnung 176 emittierte Flüssigkeitsstrahl um so enger fokussiert und kollimiert, je größer das Verhältnis der Länge zum minimalen Innendurchmesser des Düsenbereichs ist. Aus Gründen, die unten mehr im Detail beschrieben werden, werden hochkollimierte Flüssigkeitsstrahlen im Allgemeinen für Ausführungsformen bevorzugt, die chirurgische Instrumente zur Verwendung in flüssigen Umgebungen betreffen, jedoch neigen Düsen mit sehr hohen Verhältnissen zwischen der Länge und dem minimalen Innendurchmesser, beispielsweise solchen, die größer als 10 sind, dazu, während der Verwendung einen hohen Druckabfall durch die Düse hervorzurufen, ohne den Kollimationsgrad des Strahls wesentlich zu verbessern, und daher sind sie weniger bevorzugt als Düsen, die ein Verhältnis der Länge zum minimalen Innendurchmesser aufweisen, welches einen mittleren Wert von beispielsweise ungefähr 6 aufweist.
3b zeigt den distalen Abschnitt des Drucklumens 184, der eine Düse 186 bereitstellt, die in ihrem Aufbau der in 3a gezeigten Düse 174 ähnlich ist. Das Drucklumen 184 ist jedoch in der Nähe seines distalen Endes so gekrümmt, dass die Strahlöffnung 188 einen Flüssigkeitsstrahl emittiert, der eine die Richtung seines mittleren Bereichs definierende Achse 190 hat, die im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des proximalen Endes des chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist, mit dem das Drucklumen 184 verbunden ist. Zusätzlich zu den in 3a und 3b gezeigten Ausführungsformen ist es dem Fachmann unmittelbar klar, dass das Drucklumen und die Düse so geformt und angeordnet werden können, dass sie Flüssigkeitsstrahlen erzeugen, die in einer großen Vielfalt von gewünschten Winkelausrichtungen bezüglich der Längsachse des proximalen Endes oder des Korpus des chirurgischen Instruments ausgerichtet sind.
3c zeigt eine alternative Ausführungsform zum Ausbilden einer Flüssigkeitsstrahldüse in einem Drucklumen. Der Düsenbereich 194 im Drucklumen 192 umfasst ein Loch, das in eine Seitenwand des Rohrs gebohrt ist, welches das Drucklumen 192 umfasst oder bildet. Die Düse 194 stellt eine Strahlöffnung 196 bereit, die einen Flüssigkeitsstrahl so richtet, dass der mittlere Bereich des Flüssigkeitsstrahls co-linear zu einer Achse 198 ist, die im Wesentlichen transversal zur Längsachse des Drucklumens 192 ist. Die in 3c gezeigte Ausführungsform ist gut zur Verwendung in chirurgischen Instrumenten geeignet, in denen ein Drucklumen mit einem niedrigen Profil erwünscht ist, das einen Düsenbereich bereitstellt, der ein relativ geringes Verhältnis der Länge zum minimalen Innendurchmesser aufweist. Wie unten mehr im Detail diskutiert wird, werden Düsen, die ein relativ niedriges Verhältnis der Länge zum minimalen Innendurchmesser haben, allgemein für chirurgische Instrumente bevorzugt, die zur Verwendung in einer gasförmigen Umgebung ausgelegt sind. Der Düsenbereich 194 wird eine Länge haben, die im Wesentlichen die Wanddicke des Drucklumens 192 in dem an die Düse 194 angrenzenden Bereich umfasst. Die Größe der Strahlöffnung 196 kann in Bezug auf die Dicke des Drucklumens 192 gewählt werden, um das erwünschte Verhältnis zwischen Länge und minimalem Innendurchmesser für die Düse 194 herzustellen. Für Ausführungsformen, die chirurgische Instrumente betreffen, die zur Verwendung in einer gasförmigen Umgebung ausgelegt sind, ist das bevorzugte Verhältnis zwischen Länge und minimalem Innendurchmesser der Düse 194 nicht größer als ungefähr 4, und besser noch nicht größer als ungefähr 2. Im Gegensatz zu Düsen, die ein relativ großes Verhältnis zwischen Länge und minimalem Innendurchmesser haben, die typischerweise einen relativ fokussierten und kollimierten Flüssigkeitsstrahl als Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl durch die Düse emittieren, emittieren Düsen, die ein geringeres Verhältnis zwischen Länge und minimalem Innendurchmesser haben, typischerweise einen Flüssigkeitsstrahl, der weniger kollimiert ist und einen divergenteren Charakter hat, wie in 3e gezeigt ist.
3d zeigt noch eine weitere Ausführungsform zum Bereitstellen einer Düse in einem Drucklumen. Ähnlich wie bei 3c oben umfasst das Drucklumen 198 in der gezeigten Ausführungsform ein Loch, welches in eine Seitenwand des Rohrs, welches das Drucklumen umfasst, gebohrt ist. Anders als bei der in 3c gezeigten Ausführungsform und um eine Düse 202 bereitzustellen, die ein erhöhtes Verhältnis zwischen Länge und minimalem Innendurchmesser hat, umfasst das Lumen 198 einen Düseneinsatz 200, der abdichtend in die Bohrung eingesetzt ist, die in der Seitenwand des Lumens ausgebildet ist. Der Düseneinsatz 200 kann einen Kanal 204 umfassen, der darin ausgebildet ist und einen vorbestimmten minimalen Innendurchmesser aufweist, um das erwünschte Verhältnis zwischen Länge und Innendurchmesser herzustellen, welches im Allgemeinen höher ist als das Verhältnis der Düsenlänge zum Durchmesser für eine Düse, die wie in 3c oben ausgebildet ist. Der Düseneinsatz 200 kann aus demselben Material ausgebildet sein, wie das Drucklumen 198, beispielsweise aus Edelstahl, oder es kann aus einer Vielfalt von anderen Materialien ausgebildet sein, die einen Härtegrad aufweisen, der denjenigen des für das Drucklumen 198 verwendeten Materials übersteigt. Beispielsweise kann der Düseneinsatz 200 ausschließlich oder zumindest teilweise aus einem Metall, wie beispielsweise Titan, Wolfram, Vanadium oder anderen Metallen großer Härte hergestellt sein, oder aus einem kristallinen nicht-metallischen Material, wie beispielsweise Saphir, Diamant etc., wie dem Fachmann ersichtlich ist. In alternativen Ausführungsformen kann das Evakuierlumen, anstatt wie gezeigt einen Düseneinsatz vorzusehen, mit einem Seitenwandbereich versehen sein, der eine Wanddicke hat, die diejenige der Wand außerhalb des Bereichs übersteigt. Die Düse kann in solchen Ausführungsformen dadurch ausgebildet werden, dass ein Loch durch den Bereich hindurch, der eine erhöhte Wanddicke hat, ausgebildet wird.
4 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ausbilden der in 3a und 3b gezeigten Düsen. Schritt 1 von 4 bringt es mit sich, eine rohrförmige Leitung oder Durchführung 210 zur Verwendung beim Ausbilden eines Drucklumens bereitzustellen. Wie oben beschrieben wurde, wird die röhrenförmige Durchführung typischerweise durch ein biokompatibles Metall, wie beispielsweise chirurgischen Edelstahl gebildet, und sie ist so gewählt, dass sie eine Bruchfestigkeit aufweist, die ausreicht, um den erwarteten Flüssigkeitsdrücken standzuhalten (z.B. eine Bruchfestigkeit von mindestens 345 MPa (50000 psig)).
Schritt 2 des Verfahrens umfasst das Verengen eines Endes der Durchführung 210, um einen Halsbereich 212 auszubilden, der eine verringerte Querschnittsfläche hat, wobei sich der Halsbereich in einen Strahldüsenbereich 214 verjüngt, der eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche hat. Der Strahldüsenbereich 214 endet an seinem distalen Ende in der Strahlöffnung 220. Der Halsbereich 212 kann in der Durchführung 210 durch eine Vielfalt von bekannten Mitteln ausgebildet werden, beispielsweise durch Ziehen, Krimpen oder Heißziehen des distalen Endes der Durchführung 210, um den Halsbereich 212 und den Strahldüsenbereich 214 auszubilden. Am Ende von Schritt 2 hat die Durchführung 210 des Drucklumens einen Innenradius R, der Strahldüsenbereich 214 hat einen minimalen Innenradius r, und der Strahldüsenbereich 214 ist im Wesentlichen co-linear mit der axialen Mittellinie 216 des das Drucklumen 210 umfassenden Rohrs außerhalb des Halsbereichs 212.
Schritt 3 des Verfahrens betrifft das Versetzen des Strahldüsenbereichs 214 bezüglich des Rohrs 210 derart, dass die axiale Mittellinie 218 des Düsenbereichs 214 von der axialen Mittellinie 216 des Rohrs 210 außerhalb des Halsbereichs 212 um einen Abstand D = R – r versetzt ist, so dass der Strahldüsenbereich 214 und die rohrförmige Durchführung 210 entlang mindestens einer Linie 220 aneinander angrenzen, die co-linear mit einer Außenfläche der röhrenförmigen Durchführung 210 ist.
Für Ausführungsformen, bei denen gewünscht wird, dass zumindest ein mittlerer Bereich des Flüssigkeitsstrahls, der aus der Strahlöffnung 220 emittiert wird, in eine Richtung gerichtet wird, die nicht parallel zur Achse 216 ist, kann der Düsenstrahlbereich 214, wie im optionalen Schritt 4 gezeigt ist, bezüglich der Achse 216 umgebogen werden. In typischen Ausführungsformen wird der Düsenbereich 214 so umgebogen, dass die axiale Mittellinie 218 des Strahldüsenbereichs 214 mit der Achse 216 einen Winkel zwischen 45 und 115° bildet, noch typischerweise zwischen ungefähr 80 und 100° und am typischsten von ungefähr 90°. Außerdem wird der Düsenbereich 214 vorzugsweise in Bezug auf das Rohr 210 so umgebogen, dass im Wesentlichen kein Abschnitt des Strahldüsenbereichs 214 radial über einen Umfang vorsteht, der durch eine Außenfläche des Rohrs 210 außerhalb des Halsbereichs 212 definiert ist. Zusätzlich zum Angeben eines Verfahrens zum Ausführen von Flüssigkeitsstrahldüsen, die ein relativ großes Verhältnis zwischen der Länge und dem minimalen Durchmesser haben und die relativ leicht und preiswert herzustellen sind, liefert das erfinderische Verfahren auch ein Lumen, welches ein maximales Querschnittsprofil hat, welches den Durchmesser des Rohrs, welches das Drucklumen umfasst, nicht übersteigt. Darüber hinaus bieten die Düsen, die durch das in 4 umrissene Verfahren ausgebildet sind, außerdem auf vorteilhafte Weise eine verbesserte Effizienz für das Ausbilden von Flüssigkeitsstrahlen, wenn eine Hochdruckflüssigkeit durch die Düse strömt. Die Effizienz des Ausbildens des Flüssigkeitsstrahls wird gegenüber Düsen, die beispielsweise ein Loch umfassen, das in der Seite eines Lumens gebohrt ist, verbessert, aufgrund der Tatsache, dass der Halsbereich 212 einen glatten sich verengenden Fließweg für die Flüssigkeit herstellt, die in den Düsenbereich 214 strömt, wodurch Turbulenz, rezirkulierende Flussmuster und Reibung an dem Einlass der Strahldüse verhindert werden. Dieser Effekt wird in dem Gebiet der Fluidmechanik als "vena contracta"-Effekt bezeichnet und kann die Effizienz des Fluidflusses durch diesen um 30 % verbessern.
Chirurgische Flüssigkeitsstrahlinstrumente des vorliegenden Typs werden spezifisch für die Verwendung in einer speziellen chirurgischen Umgebung konzipiert und konstruiert. Insbesondere werden in manchen Ausführungsformen die Designs der chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumente so ausgelegt, dass sie hocherstrebenswerte Leistungscharakteristika in chirurgischen Operationsumgebungen aufweisen, bei denen der Flüssigkeitsstrahl in eine flüssige Umgebung eingetaucht ist, wenn das Instrument betrieben wird, und in anderen Ausführungsformen sind die Designs der chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumente so ausgelegt, dass sie hocherstrebenswerte Leistungscharakteristika in chirurgischen Operationsumgebungen aufweisen, bei denen der Flüssigkeitsstrahl von einer gasförmigen Umgebung umgeben ist, wenn das Instrument betrieben wird. Genauer gesagt gibt die Erfindung chirurgische Flüssigkeitsstrahlinstrumente an, die ein Drucklumen und ein Evakuierlumen umfassen, die so geformt und relativ zueinander positioniert sind, dass vorbestimmte geometrische Beziehungen zwischen den strahlformenden Komponenten und den strahlaufnehmenden Komponenten hergestellt werden, die spezifisch ausgewählt werden, um die erwünschten Leistungscharakteristika des Instruments in einer flüssigen oder einer gasförmigen chirurgischen Umgebung herzustellen. Es ist wichtig, dass die oben erwähnten geometrischen Verhältnisse und Designcharakteristika bei Instrumenten, die zur Verwendung in einer flüssigen Umgebung konzipiert sind, im Vergleich mit Instrumenten, die zur Verwendung in einer gasförmigen Umgebung konzipiert sind, wesentlich verschieden sind.
Zur Beschreibung des Betriebs und der Designcharakteristika von bevorzugten Vorrichtungen zur Verwendung beim Ausbilden eines Flüssigkeitsstrahls, der in eine eine Flüssigkeit enthaltende Operationsumgebung eingetaucht ist, wird auf 5a Bezug genommen. 5a zeigt eine teilweise ausgeschnittene Ansicht der distalen Enden eines Drucklumens 230 und eines Evakuierlumens 240, die einen Teil eines chirurgischen Instruments bilden können, beispielsweise desjenigen, das zuvor in 2a gezeigt wurde. Vor der Operation würden die distalen Enden des Drucklumens 230 und des Evakuierlumens 240 in das Operationsfeld eingeführt werden und zumindest teilweise in eine darin enthaltene Flüssigkeit 244 eingetaucht werden, so dass zumindest die Düse 232 und die Strahlaufnahmeöffnung 234 vollständig von der Flüssigkeit 244 umgeben sind. Wenn das Instrument betrieben wird, wird unter Hochdruck befindliche Flüssigkeit durch das Drucklumen 230 zur Düse 232 befördert, wodurch veranlasst wird, dass die Strahlöffnung 236 einen Flüssigkeitsstrahl 238 erzeugt, während die unter Hochdruck befindliche Flüssigkeit hindurchströmt. Wie zuvor erwähnt wurde, ist es bei Ausführungsformen, bei denen der Flüssigkeitsstrahl 238 in einer flüssigen Umgebung 244 ausgebildet wird, vorzuziehen, dass der Strahl 238 im Wesentlichen kollimiert ist, wenn er aus der Strahlöffnung 236 austritt. Je mehr der Flüssigkeitsstrahl kollimiert ist, desto weniger Flüssigkeit wird divergieren oder dispergieren, wenn sie den Spalt zwischen der Strahlöffnung 236 und der Strahlaufnahmeöffnung 234 überquert. Somit wird ein hochkollimierter Strahl an der Strahlaufnahmeöffnung 234 eine Querschnittsform und -fläche haben, die der Querschnittsform und -fläche des Flüssigkeitsstrahls an der Strahlöffnung 236 im Wesentlichen ähnlich ist.
Wie zuvor diskutiert wurde, hängt der Druck der Hochdruckflüssigkeit, die der Düse 232 zum Bilden des Flüssigkeitsstrahls 238 zugeführt wird, von dem speziellen Design der Düse 232 und der Härte/Festigkeit des Gewebes oder Materials ab, welches zu schneiden oder abzutragen ist. Typischerweise wird die Hochdruckflüssigkeit der Strahlöffnung 236 unter einem Druck von mindestens 3,45 MPa (500 psig) zugeführt, in anderen Ausführungsformen unter einem Druck von mindestens 34,5 MPa (5000 psig)und in noch weiteren Ausführungsformen unter einem Druck von mindestens 104 MPa (1500 psig) und in noch anderen Ausführungsformen unter einem Druck von mindestens 207 MPa (30000 psig) und in noch weiteren Ausführungsformen unter einem Druck von mindestens 345 MPa (50000 psig). Wie ebenfalls zuvor diskutiert wurde, hat die Düse 232 bei Ausführungsformen, bei denen ein kollimierter Strahl erwünscht wird, vorzugsweise ein Verhältnis zwischen der Länge und dem minimalen Innendurchmesser von mindestens ungefähr 4, vorzugsweise von mindestens ungefähr 6 und in anderen Ausführungsformen von mindestens ungefähr 10. Die Strahlöffnung 236 hat typischerweise eine kreisförmige Querschnittsfläche, aber kann in anderen Ausführungsformen andere Querschnittsflächenformen aufweisen, wie beispielsweise eine rechteckige, eine ovale, eine schlitzförmige etc., um für spezifische erwünschte Zwecke Strahlen zu erzeugen, die unterschiedliche Formen haben. In bevorzugten Ausführungsformen hat die Strahlöffnung 236 einen Innendurchmesser von 0,0254 bis 0,508 mm (0,001 und ungefähr 0,2 inches), besonders vorzugsweise zwischen 0,0762 und 0,254 mm (0,003 und 0,01 inches) und am besten von 0,127 mm (0,005 inches).
Der Flüssigkeitsstrahl 238, der kollimiert ist, wenn er die Strahlöffnung 236 verlässt, neigt dazu, einen sichtbaren, opaken Mitführbereich 242 zu erzeugen, der den Flüssigkeitsstrahl 238 umgibt. Der Mitführbereich 242 besteht aus sich schnell bewegender Flüssigkeit, die durch die kinetische Energie des Flüssigkeitsstrahls 238 mitgeführt und angetrieben wird. Der Flüssigkeitsstrahl 238 neigt, während er sich schnell durch die flüssige Umgebung 244 bewegt, dazu, eine Zone niedrigen Drucks zu erzeugen, die im Wesentlichen co-extensiv mit dem Mitführbereich 242 ist. Bei typischen Ausführungsformen, die Hochdruckflüssigkeiten und sich schnell bewegende Flüssigkeitsstrahlen umfassen, wird der Druck in dem Mitführbereich/der Niederdruckzone 242 niedriger als der Dampfdruck der umgebenden Flüssigkeit in der flüssigen Umgebung 244 sein, wodurch eine Kavitation in der Flüssigkeit in dem Mitführbereich 242 hervorgerufen wird, und was zu einer Ausbildung von einer Häufigkeit von extrem kleinen Gasbläschen 246 innerhalb der Flüssigkeit in dem Mitführbereich 242 führt, wodurch der Bereich visuell opak gemacht wird.
Wie oben diskutiert wurde, ist es oft erwünscht, dass das Instrument in bestimmten Ausführungsformen zum Zwecke der Sicherheit und des Leistungsvermögens so konzipiert ist, dass es unerwünschte Effekte verringert und vorzugsweise eliminiert, wie beispielsweise ein Vorbeiströmen des Flüssigkeitsstrahls, das Verstopfen der Strahlaufnahmeöffnung und des Evakuierlumens und eine ineffiziente Mitführung und Entfernung des Gewebes/des Debris. Außerdem kann es, wie zuvor erwähnt wurde, manchmal wünschenswert sein, dass das abgetragene Gewebe und der Debris von der Operationsstelle durch das Evakuierlumen evakuiert wird, ohne die Notwendigkeit für eine externe Saugquelle, die an das proximale Ende des Evakuierlumens anzuschließen ist. Um die oben beschriebenen Charakteristika herzustellen, können die chirurgischen Instrumente zur Verwendung in einer flüssigen Umgebung ein Evakuierlumen umfassen, welches speziell ausgewählte vorbestimmte Formen und Konfigurationen aufweist, und welches unter einem vorbestimmten Abstand relativ zur Strahlöffnung positionierbar ist. Insbesondere wird die Strahlaufnahmeöffnung 234, wenn das Instrument in Betrieb ist, der Strahlöffnung 236 unter einem vorbestimmten Abstand 1 gegenüberliegend positioniert und in einer Düse 232 vorgesehen, die ein solches Verhältnis zwischen einer Länge und einem minimalen Durchmesser hat, dass im Wesentlichen das gesamte Fluid in dem Flüssigkeitsstrahl 238 in die Strahlaufnahmeöffnung eintritt. Wie oben diskutiert wurde, wird der Flüssigkeitsstrahl 238 dazu neigen, einen Mitführbereich 242 zu erzeugen, der den Flüssigkeitsstrahl 238 umgibt, wenn das Instrument betrieben wird. Der Mitführbereich 242 wird typischerweise symmetrisch um den Flüssigkeitsstrahl 238 herum angeordnet sein und wird dazu neigen, in einer Richtung von der Strahlöffnung 236 zu der Strahlaufnahmeöffnung 234 zu divergieren. Bei typischen Ausführungsformen, bei denen die Strahlöffnung 236 kreisförmig ist, wird der Mitführbereich 242 die Form eines Kegelstumpfes haben, wobei der abgeschnittene Scheitel sich an der Strahlöffnung 236 befindet und die Basis als Querschnitt des Kegels in der Ebene der Strahlaufnahmeöffnung 234 definiert ist. In den erfinderischen Ausführungsformen nimmt die Basis des Mitführbereichs 242 zwischen ungefähr 50 % und ungefähr 100 % der Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung 234 ein, wenn das Instrument betrieben wird. In weiteren Ausführungsformen nimmt der Mitführbereich mindestens ungefähr 75 %, besonders vorzugsweise ungefähr 90 % und am besten mindestens ungefähr 95 % der Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung 234 ein, wenn das Instrument betrieben wird.
Wie in 5c gezeigt ist, steht die Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung 234, die benötigt wird, um sicherzustellen, dass der Mitführbereich 242 den erwünschten relativen Anteil der Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung 234 einnimmt, wie oben diskutiert wurde, funktionell in Beziehung mit dem gewählten vorbestimmten Abstand 1 zwischen der Strahlöffnung 232 und der Strahlaufnahmeöffnung 234 und dem Grad der Divergenz, der die Mitführzone charakterisiert (und der in 5c durch Winkel φ repräsentiert ist). Insbesondere steht der erwünschte Querschnittradius b der Basis des Mitführbereichs 242 an der Strahlaufnahmeöffnung 234 mit dem vorbestimmten Abstand 1 und dem Grad der Divergenz des Mitnahmebereichs in der folgenden Beziehung: b = 1 tanφ. Der vorbestimmte Abstand 1 wird typischerweise basierend auf der erwünschten Verwendung des chirurgischen Instruments gewählt, welche eine benötigte Schneidelänge/Abtragelänge des Fluidweges vorgibt. Basierend auf diesem vorbestimmten Abstand 1 wird die benötigte Größe der Strahlaufnahmeöffnung 234 typischerweise experimentell bestimmt, indem das Drucklumen 230 und Düse 232 in eine flüssige Umgebung 244 eingetaucht werden, ein Flüssigkeitsstrahl 238 gebildet wird, indem der Düse 232 eine Flüssigkeit unter einem vorbestimmten Druck zugeführt wird, und die Größe des Mitführbereichs 242 oder des Kavitationskegels, der um den Flüssigkeitsstrahl 238 herum erzeugt wird, visuell beobachtet wird, und der Winkel φ von den Beobachtungen abgeschätzt wird.
Wie oben erwähnt wurde, hängt der vorbestimmte Trennungsabstand 1 zwischen der Strahlöffnung 236 und der Strahlaufnahmeöffnung 234 von den Anforderungen des speziellen chirurgischen Verfahrens ab, für welches das chirurgische Instrument verwendet wird, jedoch wird für manche typischen Ausführungsformen der vorbestimmte Abstand einen Maximalwert von ungefähr 1 cm haben, für andere typische Ausführungsformen von ungefähr 5 mm und für noch andere typische Ausführungsformen von ungefähr 1 mm. Die Strahlaufnahmeöffnung 234 wird typischerweise einen Durchmesser von zwischen 0,254 und 5,08 mm (0,01 und 0,2 inches), in anderen Ausführungsformen zwischen 0,762 und 2,54 mm (0,03 und 0,1 inches) und in manchen Ausführungsformen einen Durchmesser von 1,524 mm (0,06 inches) haben.
Unter Bezugnahme auf 5a wird nun eine bevorzugte Konfiguration für das Evakuierlumen 240 beschrieben. Das Evakuierlumen 240 zur Verwendung in chirurgischen Instrumenten, die zum Betrieb in einer flüssigen Umgebung bestimmt sind, kann einen Mazerationsbereich 246 innerhalb und/oder stromabwärts und in dichter Nähe zum Einlass zum Evakuierlumen 240 an der Strahlaufnahmeöffnung 234 haben. Der Mazerationsbereich 246 ist als Bereich definiert, der eine Flüssigkeit enthält, welche einem stark turbulenten Fluss unterzogen ist, und welche unter einem spitzen Winkel auf eine Innenfläche des Evakuierlumens auftrifft, wodurch signifikante Stoßkräfte auftreten, die in der Lage sind, das mitgeführte Material/Gewebe zu mazerieren, wenn das Instrument betätigt wird. Die Kombination der stark turbulenten Strömung der Flüssigkeit in dem Mazerationsbereich 246 und der Stoßkräfte des Flüssigkeitsstrahls 238 und der Flüssigkeit in dem Mitnahmebereich 242 gegen die Wand des Evakuierlumens 240 versetzen die Flüssigkeit in dem Mazerationsbereich in die Lage, zumindest einen Teil von einem Gewebe oder Material, welches durch die Flüssigkeit in dem Mitführbereich 242 mitgeführt wird, in eine Mehrzahl von kleinen Partikeln zu mazerieren. Der Mazerationsbereich wird oft benötigt, um einen wesentlichen Anteil (d.h. den Hauptteil des) mitgeführten Gewebes in eine Vielzahl von kleinen Partikeln zu mazerieren. In den meisten Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln zumindest teilweise eine Vielzahl von mikroskopischen Partikeln, die zu klein sind, um mit dem bloßen menschlichen Auge gesehen zu werden. In allen Fällen sollten die Partikel klein genug sein, um das Evakuierlumen 240 zu passieren, ohne das Evakuierlumen zu verstopfen, wenn das Instrument betätigt wird.
Um einen Mazerationsbereich bereitzustellen, umfasst das Evakuierlumen 240 vorzugsweise einen Strahlablenkabschnitt 248, der an die Strahlaufnahmeöffnung 234 angrenzend und stromabwärts von dieser angeordnet ist. Der Strahlablenkabschnitt 248 kann entweder eine gerade Fläche sein, die bezogen auf die Richtung von zumindest einem mittleren Abschnittdes Flüssigkeitsstrahls 238 unter einem Winkel angeordnet ist, oder der Strahlablenkabschnitt umfasst in bevorzugten Ausführungsformen eine sanft gekrümmte Fläche, auf die zumindest ein Teil des Flüssigkeitsstrahls 238 auftrifft, wobei die gekrümmte Fläche so geformt ist, dass sie zumindest einen Teil, vorzugsweise den gesamten Flüssigkeitsstrahl 238 und die Flüssigkeit in dem Mitführbereich 242 in eine Richtung ablenkt, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse 250 des Evakuierlumens 240 in dem Bereich proximal von dem Strahlablenkbereich 248 ist. Der Krümmungsradius der gekrümmten Fläche, die den Strahlablenkbereich 248 definiert, kann im Wesentlichen konstant gemacht werden, wobei er einen Wert von ungefähr 1- bis 20-mal dem Innendurchmesser des Evakuierlumens 240 aufweist. In weiteren Ausführungsformen ist der Krümmungsradius der gekrümmten Fläche, die den Strahlablenkbereich 248 definiert, im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Evakuierlumens 240 an dem Strahlablenkbereich 248, wie in 5a gezeigt ist, so dass im Wesentlichen kein Abschnitt der Strahlaufnahmeöffnung 234 radial über einen Umfang vorsteht, der durch eine äußere Fläche 252 eines Abschnitts des Evakuierlumens definiert wird, welcher proximal zu und an den Strahlablenkabschnitt 248 angrenzend angeordnet ist. Es ist außerdem allgemein bei den durch die Erfindung angegebenen chirurgischen Instrumenten vorzuziehen, dass der Flüssigkeitsstrahl so in die Strahlaufnahmeöffnung gerichtet wird, dass die Richtung von zumindest einem mittleren Abschnitt des Flüssigkeitsstrahls mit einer Normallinie (d.h. senkrechten Linie) zu einer Ebene, die die Strahlaufnahmeöffnung definiert (d.h. zu dieser co-planar ist), einen Winkel von nicht mehr als 10° bildet. In speziellen Ausführungsformen ist der mittlere Abschnitt des Flüssigkeitsstrahls im Wesentlichen parallel zur Normalen der Fläche, die die Strahlaufnahmeöffnung definiert.
Um eine effektive Saugstrahlwirkung des Evakuierlumens 240 herzustellen, wird das Evakuierlumen 240 in manchen Ausführungsformen von der Strahlaufnahmeöffnung 224 zu einer Position, die proximal zum distalen Ende des chirurgischen Instruments liegt, an dem das proximale Ende des Evakuierlumens angeordnet ist, eine im Wesentlichen konstante innere Querschnittsfläche haben. In anderen Ausführungsformen kann die Saugstrahlpumpenwirkung verstärkt werden, indem ein Evakuierlumen verwendet wird, welches eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche hat und welches eine Strahlaufnahmeöffnung hat, die eine Querschnittsfläche hat, die geringer als die Querschnittsfläche des Evakuierlumens ist (d.h. die innere Querschnittsfläche des Evakuierlumens hat ihren Minimalwert an der Strahlaufnahmeöffnung). In noch anderen Ausführungsformen kann die Saugstrahlpumpenwirkung dadurch verstärkt werden, dass ein Evakuierlumen verwendet wird, welches eine innere Querschnittsfläche hat, die kontinuierlich von einem Minimalwert an der Strahlaufnahmeöffnung zu einem Maximalwert an einer vorbestimmten Position ansteigt, die bezüglich der Strahlaufnahmeöffnung proximal angeordnet ist. In solchen Ausführungsformen sollte der Maximalwert der inneren Querschnittsfläche an Positionen innerhalb des Evakuierlumens, die proximal von der oben genannten vorbestimmten Position angeordnet sind, im Wesentlichen konstant sein. In sämtlichen der oben genannten Ausführungsformen befinden sich vorzugsweise keine Verringerungen in der Innenquerschnittsfläche des Evakuierlumens an irgendwelchen Positionen, die proximal und/oder stromabwärts von dem oben beschriebenen Mazerationsbereich angeordnet sind.
5b zeigt eine alternative Designausführungsform für die Konstruktion des Evakuierlumens für chirurgische Instrumente, die zur Verwendung in einer flüssigen chirurgischen Umgebung konzipiert sind. Das Evakuierlumen 260 umfasst eine Einschnürung in der inneren Querschnittsfläche 262 des Evakuierlumens. Die Einschnürung 262 ist proximal zur Strahlaufnahmeöffnung 264 angeordnet, und sie ist vorzugsweise unmittelbar proximal von und an den Mazerationsbereich 266 angrenzend angeordnet. Im Betrieb wird die Einschnürung 262 in dem Evakuierlumen 260 als eine Venturidüse wirken, wenn Flüssigkeit innerhalb des Evakuierlumens durch die Einschnürung fließt, wodurch die Saugstrahlpumpenwirkung des Evakuierlumens 260 gesteigert wird. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Einschnürung 262 eine Abschnürung 268 in der Seitenwand der Rohrdurchführung, die das Evakuierlumen 260 umfasst. In bevorzugten Ausführungsformen sollte die Querschnittsfläche der Einschnürung 262 ungefähr das Drei- bis Achtfache der Querschnittsfläche der Strahlöffnung 270 in der Düse 272 betragen.
Wie in 5a gezeigt ist, ist das Evakuierlumen 250 so geformt und relativ zum Drucklumen 230 positioniert, dass zumindest ein mittlerer Abschnitt des Flüssigkeitsstrahls 238 in die Strahlaufnahmeöffnung 234 gerichtet ist, und zwar in einer Richtung, die mit der Längsachse 250 des Evakuierlumens 240 in einem Bereich proximal zum Strahlablenkbereich 248 einen von Null verschiedenen Winkel bildet (d.h. mit dieser nicht parallel ist). In manchen Ausführungsformen kann dieser Winkel zwischen 45° und 115° betragen, in anderen Ausführungsformen zwischen 80° und 100° und in weiteren Ausführungsformen, wie es gezeigt ist, kann der Winkel ungefähr 90° betragen. In anderen Ausführungsformen, die chirurgische Instrumente betreffen, die zur Verwendung in einer flüssigen Umgebung konzipiert sind, kann die Richtung zumindest des mittleren Abschnitts des Flüssigkeitsstrahls mit der Längsachse des Evakuierlumens in einem Bereich proximal zum Strahlablenkbereich im Wesentlichen parallel sein, wie beispielsweise in der in 7b gezeigten Ausführungsform gezeigt ist.
6a und 6b zeigen geeignete Anordnungen für chirurgische Flüssigkeitsstrahlinstrumente, die für die Verwendung in einer gasförmigen Umgebung konzipiert sind. In 6a ist eine teilweise ausgeschnittene Ansicht der distalen Enden des Drucklumens 280 und des Evakuierlumens 282 eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments für die Verwendung in einer gasförmigen Umgebung 284 gezeigt. Bei Instrumenten, die für die Verwendung in einer gasförmigen Umgebung konzipiert sind, hat die Düse 286 vorzugsweise ein geringeres Verhältnis zwischen der Länge und dem minimalen Innendurchmesser als die bevorzugten Düsen, die für Instrumente verwendet werden, die zur Verwendung in einer flüssigen Umgebung konzipiert sind. Wie zuvor diskutiert wurde, hat die Düse 286, die in der gezeigten Ausführungsform als ein Loch ausgebildet ist, das in einer Seitenwand des Drucklumens 280 gebohrt ist, vorzugsweise ein Verhältnis zwischen der Länge und dem minimalen Innendurchmesser von nicht mehr als ungefähr 4, und vorzugsweise von nicht mehr als ungefähr 2. Anders als die relativ kollimierten Flüssigkeitsstrahlen, die für Instrumente zur Verwendung in einer flüssigen Umgebung geeignet sind, erzeugen die Instrumente zur Verwendung in einer gasförmigen Umgebung vorzugsweise einen divergierenden Flüssigkeitsstrahl, wenn unter Hochdruck befindliche Flüssigkeit durch die Düse strömt. Vorzugsweise ist der Flüssigkeitsstrahl 288, der aus der Strahlöffnung 290 emittiert wird, wenn das Instrument betrieben wird, ein divergierender Strahl, der einen Mitführbereich erzeugt, der aus einer divergierenden Zone von Flüssigkeitstropfen 292 besteht, die sich durch die gasförmige Umgebung 284 bewegen. Die Zone der flüssigen Tröpfchen, umfassend den Flüssigkeitsstrahl 288, wird dazu neigen, einen Bereich relativ niedrigen Gasdrucks zu erzeugen, verglichen mit dem Druck in dem Gas, welches den Flüssigkeitsstrahlbereich 288 umgibt, die wiederum eine Neigung haben wird, Gewebe und Material in einen Mitführbereich zu ziehen und mitzuführen, der im Wesentlichen co-extensiv mit dem Strahlbereich 288 ist.
Es ist bei den meisten Anwendungen, die chirurgische Flüssigkeitsstrahlinstrumente in einer gasförmigen Umgebung verwenden, von kritischer Bedeutung, Nebelbildung und ein Zurücksprühen des Flüssigkeitsstrahls von der Strahlaufnahmeöffnung zu minimieren und vorzugsweise zu eliminieren. Solch eine Nebelbildung und solch ein Zurücksprühen kann eine schlechte Sichtbarkeit des Operationsfeldes verursachen, zusätzlich zum möglichen Erzeugen von Infektionen und/oder einer unerwünschten Aerosolisation von Material in die gasförmige Umgebung. Um das Zurücksprühen oder die Nebelbildung von dem Evakuierlumen zu vermeiden, ist das Evakuierlumen 282 an seinem distalen Ende vorzugsweise gerade, so dass eine Achse 294, die die Richtung zumindest eines mittleren Bereichs des Flüssigkeitsstrahls 288 definiert, im Wesentlichen co-linear mit der Längsachse des distalen Endes des Evakuierlumens 282 ist. Bei solchen Konfigurationen ist eine im Wesentlichen vollständige Gewebemazeration nicht so kritisch wie für Instrumente, die Flüssigkeitsstrahlen mit mittleren Bereichen erzeugen, die in einem steilen Winkel (beispielsweise zwischen 45 und 135°) zur Längsachse des distalen Endes des Evakuierlumens stehen (wie z.B. oben in 5a gezeigt ist), weil das Material und der Debris typischerweise eine geringere Tendenz haben, sich in einem im Wesentlichen geraden distalen Ende eines Evakuierlumens anzusammeln und dieses möglicherweise zu verstopfen.
Wie oben erwähnt wurde, ist der Flüssigkeitsstrahl 288 vorzugsweise ein divergierender Strahl, der divergiert, während er sich von der Strahlöffnung 290 zu der Strahlaufnahmeöffnung 296 bewegt. Der divergierende Strahl 288 wird einen Scheitel an der Strahlöffnung 290 haben, und wird, für im Wesentlichen kreisförmige Strahlöffnungsformen, typischerweise die Form eines Kegelstumpfs haben, wobei der abgeschnittene Scheitel des Kegels an der Strahlöffnung 290 angeordnet ist, und die Basis des Kegels als der ebene Querschnitt des Kegels an der Strahlaufnahmeöffnung 296 definiert ist. Ebenso wie es zuvor für chirurgische Instrumente, die zur Verwendung in einer flüssigen Umgebung konzipiert sind, der Fall war, können geeignete Ausführungsformen von chirurgischen Instrumenten, die zur Verwendung in einer gasförmigen Umgebung konzipiert sind, ein Evakuierlumen aufweisen, welches so geformt und relativ zur Strahlöffnung angeordnet ist, dass, wenn das Instrument in Betrieb ist, die Basis des Mitführbereichs des Flüssigkeitsstrahls zwischen 50 % und 100 % der Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung belegt. In weiteren Ausführungsformen belegt der Mitführbereich mindestens ungefähr 75 %, vorzugsweise mindestens 90 % und noch besser mindestens ungefähr 95 % der Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung. Wie zuvor im Kontext von Instrumenten zur Verwendung in einer flüssigen Umgebung beschrieben wurde, kann die Größe der Strahlaufnahmeöffnung 296 basierend auf dem erwünschten Abstand zwischen der Strahlöffnung 290 und der Strahlaufnahmeöffnung 296 sowie dem Verhältnis zwischen der Länge und dem minimalen Innendurchmesser der Düse 286, welches das Ausmaß der Divergenz des Flüssigkeitsstrahls 288 vorgibt, ausgewählt werden. Analog zu den geometrischen Beziehungen, die zuvor im Zusammenhang mit 5c diskutiert wurden, stehen der Radius des Flüssigkeitsstrahl-Mitführbereichs 288 an der Strahlaufnahmeöffnung 296 mit dem Abstand 1 zwischen der Strahlöffnung 290 und der Strahlaufnahmeöffnung 296 in der Beziehung b = 1 tanφ, wobei φ den Divergenzwinkel des Flüssigkeitsstrahls 288 definiert, der mit dem Verhältnis zwischen der Länge und dem minimalen Durchmesser der Düse 286 zusammenhängt, und b als der Radius der Basis des Flüssigkeitsstrahl-Mitführbereichs 288 definiert ist. Wie zuvor beschrieben wurde, wird die erwünschte Größe der Strahlaufnahmeöffnung 296 typischerweise experimentell bestimmt, beispielsweise dadurch, dass ein Flüssigkeitsstrahl in einer gasförmigen Umgebung unter Verwendung eines erwünschten Flüssigkeitszufuhrdrucks und einer gegebenen Düsenkonfiguration erzeugt wird, der ausgebildete divergierende Flüssigkeitsstrahl visuell beobachtet wird, und der Winkel φ von der Beobachtung abgeschätzt wird. Die geeignete Größe der Strahlaufnahmeöffnung kann dann basierend auf φ und dem erwünschten Abstand 1 ausgewählt werden.
Es ist außerdem erstrebenswert, das Evakuierlumen 282 so zu formen und bezüglich der Strahlöffnung 290 zu positionieren, dass die Querschnittsform und die Fläche des Flüssigkeitsstrahls 288 an einem gegebenen Ort 298 innerhalb des Evakuierlumens 282 im Wesentlichen die gleiche ist, wie die innere Querschnittsform und -fläche des Evakuierlumens 282 an dem gegebenen Ort 298. Der gegebene Ort 298 kann mit der Strahlaufnahmeöffnung 296 zusammenfallen oder kann proximal bezüglich der Strahlaufnahmeöffnung 296 angeordnet sein. Für Ausführungsformen, bei denen der gegebene Ort 298 proximal bezüglich der Strahlaufnahmeöffnung 296 angeordnet ist, befindet sich der gegebene Ort 298 vorzugsweise nicht weiter als 5 mm proximal bezüglich der Strahlaufnahmeöffnung 296. Durch das Formen und Positionieren des Evakuierlumens 282 auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Flüssigkeitsstrahl 288 den Querschnittsbereich des Evakuierlumens 282 an einer Position an oder in der Nähe seines distalen Eingangs vollständig füllt und somit das Zurücksprühen und die Nebelbildung im Wesentlichen eliminiert werden und die Evakuierung über die Saugstrahlpumpenwirkung verbessert wird.
Das Evakuierlumen 282 kann eine im Wesentlichen konstante innere Querschnittsfläche haben, kann eine im Wesentlichen Querschnittsfläche haben, mit einer Strahlaufnahmeöffnung, die eine Querschnittsfläche hat, die geringer ist als die Querschnittsfläche des Evakuierlumens 282, oder kann eine innere Querschnittsfläche haben, die von einem minimalen Wert an der Strahlaufnahmeöffnung 296 zu einem maximalen Wert an einer vorbestimmten Position proximal bezüglich der Strahlaufnahmeöffnung 296 kontinuierlich ansteigt und die dann für Positionen proximal bezüglich dieser vorbestimmten Position im Wesentlichen konstant bleibt. Alternativ kann das Instrument, wie in 6b gezeigt ist, ein Evakuierlumen umfassen, welches eine Einschnürung 302 hat, die proximal bezüglich der Strahlaufnahmeöffnung 304 angeordnet ist, wobei die Einschnürung als eine Venturidüse wirkt, um die Saugstrahlpumpenwirkung des Evakuierlumens 300 zu steigern. Für Ausführungsformen, die eine Einschnürung in dem Evakuierlumen umfassen, ist es vorzuziehen, dass der Flüssigkeitsstrahl 306 die Innenfläche des Evakuierlumens 300 an einem gegebenen Ort 308 berührt, der distal bezüglich der Einschnürung 302 angeordnet ist. Die Querschnittsfläche der Einschnürung 302 ist vorzugsweise zwischen 3 und 15-mal größer als die Querschnittsfläche der Strahlöffnung 303 in der Düse 305.
Man beachte, dass, obwohl bestimmte Ausführungsformen der erfinderischen chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumente zur Verwendung in einer flüssigen Umgebung beschrieben wurden, die ein Evakuierlumen umfassen, das so konstruiert und positioniert ist, dass es eine Strahlablenkfläche bietet, auf die ein Flüssigkeitsstrahl auftrifft, und obwohl gewisse weitere Ausführungsformen der erfinderischen chirurgischen Flüssigkeitsstrahlelemente zur Verwendung in einer gasförmigen Umgebung beschrieben wurden, die ein Evakuierlumen aufweisen, welches im Wesentlichen gerade ist und keine Strahlablenkfläche enthalten, die durch die Ansprüche definierten chirurgischen Flüssigkeitsstrahlelemente nicht auf diese Weise beschränkt sind. Insbesondere können Konfigurationen, wie sie in 5a und 5b gezeigt sind, auch für ein chirurgisches Instrument verwendet werden, welches zur Verwendung in einer gasförmigen Umgebung bestimmt ist, in einer Anwendung, bei der die mögliche Erzeugung von Nebel und/oder Zurücksprühen nicht kritisch ist. Auf ähnliche Weise könnten die in 6a und 6b gezeigten Konfigurationen alternativ zur Verwendung in einem chirurgischen Instrument verwendet werden, das zur Verwendung in einer flüssigen Umgebung bestimmt ist, bei Anwendungen, bei denen die im Wesentlichen koaxiale Ausrichtung des Flüssigkeitsstrahls akzeptabel ist, um den Zugang zu der erwünschten Operationsstelle zu gestatten, und bei denen eine vollständige Mazeration des Gewebes nicht kritisch ist.
7 zeigt eine Reihe von erwogenen Ausführungsformen für das distale Ende eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments, gemäß der Erfindung. 7a zeigt eine teilweise ausgeschnittene Ansicht des distalen Endes des chirurgischen Instruments, welches einen Mantel 310 hat, aus dem sich ein Drucklumen 312 distal erstreckt. Das Evakuierlumen 314 ist vollständig in dem Mantel 310 enthalten und wird von diesem umgeben. Während des Betriebs wird ein Flüssigkeitsstrahl von der Strahlöffnung 316 emittiert und so in die Strahlaufnahmeöffnung 318 gerichtet, dass zumindest ein mittlerer Abschnitt des Flüssigkeitsstrahls proximal und parallel zur Längsachse des Mantels 310 gerichtet ist. Die in 7a gezeigte Konfiguration ist gut für chirurgische Instrumente geeignet, die zur Verwendung in gasförmigen Umgebungen bestimmt sind, und kann auch für chirurgische Instrumente nützlich sein, die zur Verwendung in flüssigen Umgebungen bestimmt sind, wenn die umfassende Mazeration des Gewebes nicht kritisch ist.
7b und 7c zeigen zwei Ausführungsformen des distalen Endes eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments gemäß der Erfindung, bei denen das distale Ende des Mantels 320 sowohl das Drucklumen 322 als auch das Evakuierlumens 324 im Wesentlichen vollständig umgibt. Die Weglänge des Flüssigkeitsstrahls wird bei den Instrumenten dadurch erzeugt, dass eine Nut oder Kerbe 326 an dem distalen Ende des Mantels 320 vorgesehen ist, wobei die proximale Fläche der Nut 326 eine Strahlaufnahmeöffnung 328 enthält und das distale Ende der Nut 326 eine Strahlöffnung 330 enthält. In manchen Ausführungsformen kann der Mantel 320 aus einem flexiblen Material aufgebaut sein, wie beispielsweise einem polymerischen Material, und die in 7b und 7c gezeigten Konfigurationen können einen Teil eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments bilden, welches als länglicher Katheter ausgeführt ist. Die in 7b und 7c gezeigten Konfigurationen sind im Wesentlichen ähnlich, außer dass in 7b der Flüssigkeitsstrahl 331, der aus der Strahlöffnung 330 emittiert wird, einen mittleren Bereich hat, der proximal und parallel zur Längsachse des Mantels 320 gerichtet ist, und im Gegensatz dazu der mittlere Bereich des Flüssigkeitsstrahls 331 für die in 7c gezeigte Konfiguration unter einem Winkel von ungefähr 45° zur Längsachse des Mantels 320 in Richtung auf die Strahlaufnahmeöffnung 328 gerichtet ist.
7d zeigt eine Ausführungsform eines distalen Endes eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments gemäß der Erfindung, das in der Lage ist, eine Mazerationszone für einen Flüssigkeitsstrahl 341 bereitzustellen, dessen mittlerer Bereich proximal und im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Mantels 340 und zum proximalen Ende des Instruments gerichtet ist, mit dem es verbunden würde. Der Mantel 340 hat ein distales Ende, von dem das Drucklumen 342 und das Evakuierlumen 344 vorstehen. Das Evakuierlumen 344 hat zwei gekrümmte Bereiche 347, 350 in der Nähe seines distalen Endes, wobei der zweite gekrümmte Bereich an die Strahlaufnahmeöffnung 384 angrenzt und einen Strahlablenkbereich herstellt.
7e zeigt eine Ausführungsform für ein distales Ende eines chirurgischen Instruments gemäß der Erfindung, welches dem zuvor in 5a beschriebenen ähnlich ist, außer dass der mittlere Bereich des durch die Düse 363 geformten Flüssigkeitsstrahls 361 in der Konfiguration von 7e eine Richtung hat, die mit der Längsachse des Evakuierlumens 360 und des Mantels 362 einen Winkel von ungefähr 45° bildet, im Gegensatz zu den ungefähr 90° aus der in 5a gezeigten Konfiguration.
Die Erfindung gibt außerdem verschiedene Ausführungsformen von chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumenten an, die distale Enden zum Einführen in einen chirurgischen Operationsraum haben, die eine vorbestimmte Kontur und Größe aufweisen, die so ausgewählt sind, dass sie das Einführen des distalen Endes in den beschränkten chirurgischen Operationsraum erleichtern. Geeignete Ausführungsformen solcher chirurgischen Instrumente, die durch die Erfindung angegeben werden, umfassen Mechanismen zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Drucklumen und dem Evakuierlumen, um die Orientierung, die Positionierung und/oder die Konfiguration des einen Lumens in Bezug auf das andere zu ändern, um beispielsweise den Abstand zwischen der Strahlöffnung und der Strahlaufnahmeöffnung zu vergrößern. Ausführungsformen der chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumente haben Betätigungsmechanismen und ermöglichen es in Übereinstimmung mit der Erfindung typischerweise, dass das distale Ende der Instrumente in einer nicht-entfalteten Konfiguration in einen chirurgischen Operationsraum eingeführt wird, und darauf durch den Bediener entfaltet wird, um einen erwünschten Abstand zwischen der Strahlöffnung und der Strahlaufnahmeöffnung zu erhalten, um eine erwünschte Weglänge des Flüssigkeitsstrahls zu erhalten.
Typischerweise sind Ausführungsformen, die entfaltbare chirurgische Flüssigkeitsstrahlinstrumente verwenden, auf chirurgischen Anwendungen gerichtet, die beschränkte oder abgeschlossene Bereiche innerhalb des Körpers eines Patienten betreffen, wie beispielsweise Gelenkkapseln. In vielen solchen Ausführungsformen ist die chirurgische Umgebung, die das distale Ende des Instruments umgibt, wenn es in Betrieb ist, eine flüssige Umgebung.
8a bis 8c zeigen eine Ausführungsform eines entfaltbaren chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments gemäß der Erfindung. 8a zeigt ein Instrument 380 mit einem distalen Ende 382 in einer nicht-entfalteten Konfiguration. Das distale Ende 382 des Instruments 380 umfasst ein Drucklumen 384 und ein Evakuierlumen 386, die von dem distalen Ende des Mantels 388 vorstehen. In der gezeigten nicht-entfalteten Konfiguration sind das Drucklumen 384 und das Evakuierlumen 386 entlang ihrer Länge innerhalb des distalen Endes 382 des Instruments 380 im Wesentlichen co-direktional bzw. gleichgerichtet, und erzeugen daher eine minimale Querschnittsabmessung für das distale Ende 382 des Instruments 380. Der Mantel 388 umfasst einen Bereich mit verringertem Querschnitt 390 in der Nähe seines distalen Endes, um eine verringerte Querschnittsabmessung des Instruments 380 in der Nähe des distalen Endes 382 herzustellen. Die Kontur und die Größe des distalen Endes 382 können so gewählt sein, dass sie das Einführen des distalen Endes 382 des Instruments 380 in einen beschränkten chirurgischen Operationsraum für ein spezielles chirurgisches Verfahren erleichtern. Beispielsweise hat das distale Ende 382 des chirurgischen Instruments 380 in Ausführungsformen, bei denen das Instrument 380 verwendet wird, um ein chirurgisches Verfahren in dem menschlichen Knie durchzuführen, mindestens eine Querschnittsabmessung, die ungefähr 2,8 mm nicht übersteigt, wenn sich das chirurgische Instrument 380 in der nicht-entfalteten Konfiguration befindet. Wenn solch ein Instrument für ein chirurgisches Verfahren an dem Knie verwendet wird, wird die Querschnittsabmessung des nicht-entfalteten distalen Endes, welche 2,8 mm nicht übersteigt, im Wesentlichen normal zur Ebene des Tibiaplateaus ausgerichtet, um das Einführen des distalen Endes in das Knie zu erleichtern. Das distale Ende 382 kann außerdem einen Bereich 392 in der Nähe des extrem distalen Endes des Instruments 380 umfassen, der von der Längsachse des Mantels 380 um einen erwünschten Winkel α im Winkel versetzt ist. Dieser Winkel kann gewählt werden, um die Leichtigkeit des Einführens der Vorrichtung in einen bestimmten beschränkten chirurgischen Operationsraum innerhalb des Körpers eines Patienten zu erhöhen. Beispielsweise beträgt bei Ausführungsformen, bei denen das chirurgische Instrument 380 verwendet wird, um ein chirurgisches Verfahren innerhalb einer Gelenkkapsel eines menschlichen Knies durchzuführen, der maximale Winkel α des gewinkelten oder gekrümmten Bereichs 392 des distalen Endes 382 bezogen auf die Längsachse des Mantels 388 oder des Korpus 394 des chirurgischen Elementes 380 vorzugsweise ungefähr 15°.
Der Korpus oder Körper 394 des chirurgischen Instruments 380 umfasst einen Greifbereich 396, der so konfiguriert ist, dass er in die Hand eines Bedieners bzw. Chirurgen passt. Der Korpus 394 kann aus einer Vielzahl von Materialien aufgebaut sein, und er besteht vorzugsweise aus einem nachgiebigen, preiswerten, leicht formbaren polymerischen Material, welches in bestimmten Ausführungsformen spritzgegossen oder gegossen werden kann, um den Korpus zu bilden. Verschiedene polymerische Materialien können verwendet werden, um den Korpus 394 zu bilden, wie für den Fachmann ersichtlich ist, darunter, ohne auf diese beschränkt zu sein, Polyethylen, Polypropylen, Polystyren, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyvinylchlorid, phenolisches Polymer, Nylon und andere, ebenso wie Mischungen, Co-Polymere und Kombinationen derselben etc. Wie zuvor diskutiert wurde, ist das Instrument 380 vorzugsweise aus relativ preiswerten und leicht zusammenbaubaren Materialien aufgebaut, so dass das gesamte Instrument nach einer einzigen Verwendung wegwerfbar ist. Der Korpus 394 des chirurgischen Instruments 380 umfasst außerdem ein Betätigungselement 398, welches einen drehbaren Knopf umfasst, der durch die Hand des Bedieners steuerbar ist, und der zum Entfalten des distalen Endes 382 des Instruments 380 dient, wie unten mehr im Detail beschrieben wird.
8b zeigt das chirurgische Instrument 380 in der entfalteten Konfiguration bzw. Einsatzkonfiguration. Das chirurgische Instrument 380 kann entfaltet werden, indem das Betätigungselement 398 im Uhrzeigersinn gedreht wird, was eine zugehörige Drehung des distalen Endes des Drucklumens 384 bezogen auf das Evakuierlumen 386 verursacht. Die Drehrichtung des distalen Endes des Drucklumens 384 ist in der Figur durch den Pfeil 400 angezeigt. Auf die Drehung des Drucklumens 384 gegenüber dem Korpus 394 des Instruments 380 steigt der Abstand 402, der eine Weglänge des Flüssigkeitsstrahls zwischen der Strahlöffnung 404 und der Strahlaufnahmeöffnung 406 definiert, von einem Wert von im Wesentlichen Null, wenn das Instrument 380 in der nicht-entfalteten Position ist, auf einen vorbestimmten erwünschten Abstand an, der durch die Grenzen der Bewegung des Betätigungselementes 398 definiert ist. In manchen Ausführungsformen kann das Betätigungselement eine oder mehrere Arretierungen umfassen, die so konstruiert sind, dass sie das Betätigungselement an einer oder mehreren Zwischenpositionen zwischen den Grenzen der Bewegung halten, um es zu gestatten, dass der vorbestimmte Abstand auf eine Anzahl von vorbestimmten Werten eingestellt wird. Die Strukturen solcher Arretierungen sind dem Fachmann geläufig und werden hier nicht im Detail beschrieben. Solche Arretierungen können auch als Teil der Betätigungsmechanismen der Ausführungsformen von entfaltbaren chirurgischen Instrumenten vorgesehen sein, die unten beschrieben werden. In Ausführungsformen der entfaltbaren chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumente gemäß der Erfindung kann das Betätigungselement so konstruiert sein, dass es einen kontinuierlichen Bewegungsbereich über seine Bewegungsgrenzen hat, so dass der vorbestimmte Abstand, der die Weglänge des Strahls definiert, kontinuierlich und unbegrenzt durch den Bediener einstellbar ist. Dieser vorbestimmte Abstand kann so gewählt sein, dass er eine erwünschte Schneide-/Abladierungs-Weglänge für ein bestimmtes chirurgisches Verfahren bewirkt. Beispielsweise sollte für chirurgische Verfahren, die in einer menschlichen Gelenkkapsel, wie beispielsweise derjenigen eines menschlichen Knies, durchgeführt werden, der maximale Abstand zwischen der Strahlöffnung 404 und der Strahlaufnahmeöffnung 406 vorzugsweise 4 mm nicht übersteigen.
8c zeigt noch deutlicher die inneren Merkmale des chirurgischen Instruments 380. Das Evakuierlumen 386 ist fest innerhalb des Korpus 394 des chirurgischen Elementes 380 montiert, so dass es bezogen auf den Korpus 394 im Wesentlichen unbeweglich ist. Das proximale Ende 408 des Evakuierlumens 386 umfasst ein mit Widerhaken versehenes Fitting, mit dem eine Niederdruck-Evakuierdurchführung 410 gekoppelt ist. Das Drucklumen 384 ist drehbar in dem Mantel 388 und dem Korpus 394 des Instruments 380 montiert und fest an dem Betätigungselement 398 montiert. Das proximale Ende 412 des Drucklumens 384 ist über ein Hochdruck-Rohrverbindungsstück, wie zuvor beschrieben, mit der Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 416 gekoppelt. Der Korpus 394 des chirurgischen Instruments 380 umfasst eine drehbare Kopplung 418, durch die die Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 416 verläuft. Die drehbare Kopplung 418 ist so konfiguriert, dass sie es der Durchführung 416 und dem Drucklumen 384 gestattet, sich auf die Betätigung des drehbaren Knopfes 398 hin in Bezug auf den Korpus 394 zu drehen.
8d zeigt eine Querschnittsansicht des Mantels 381 des chirurgischen Instruments 380. In der gezeigten Ausführungsform hat das Drucklumen 384 eine semihemisphärische Form mit einem ebenen Bereich 420, der in der Nähe der Mitte des Mantels angeordnet ist. Das Evakuierlumen 386 hat eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform mit einem abgeplatteten Bereich 422, der co-direktional in Kontakt mit dem abgeplatteten Bereich 420 des Drucklumens 384 ist. Die gezeigte nicht-kreisförmige Konfiguration der Lumina 384 und 386 kann einem zweifachen Zweck dienen. Erstens kann die nicht-kreisförmige Form die Verringerung der Gesamtquerschnittsabmessung des distalen Endes 382 des Instruments 382 ermöglichen, wenn sich dieses in der nicht-entfalteten Konfiguration befindet. Zusätzlich verleihen die flachen oder ebenen Bereiche 420 und 422 den Lumina 384 und 386 eine erstrebenswerte laterale Steifigkeit, um eine unerwünschte Verbiegung der Lumina infolge eines Kontaktes mit Flächen innerhalb eines Operationsfeldes zu verhindern, wobei das Verbiegen eine Fehlausrichtung des Flüssigkeitsstrahls und eine mögliche unbeabsichtigte Beschädigung des Gewebes hervorrufen kann. In einer alternativen Ausführungsform können das Drucklumen 384 und/oder das Evakuierlumen 386 eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform haben, und sie können jeweils in separaten Kanälen innerhalb des Mantels für zusätzliche Unterstützung angeordnet sein, wie dies zuvor in 2a gezeigt wurde.
9 zeigt eine alternative Ausführungsform eines entfaltbaren chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments, bei dem das Entfalten über eine longitudinale Bewegung mindestens eines der Lumina bezogen auf den Korpus des Instruments bewirkt wird. Das gezeigte chirurgische Instrument 430 ist mit dem distalen Ende 446 in der entfalteten Konfiguration gezeigt. Das Instrument 430 umfasst ein Evakuierlumen 434, das fest innerhalb des Korpus 438 und/oder des Mantels 436 montiert ist, so dass das Evakuierlumen 434 im Wesentlichen unbeweglich gegenüber dem Korpus 438 ist. Das chirurgische Instrument 430 umfasst außerdem ein Drucklumen 432, welches verschiebbar innerhalb des Mantels 436 und des Körpers 438 montiert ist, um es dem distalen Ende des Drucklumens 432 zu gestatten, auf die Betätigung eines verschiebbaren Hebels 440 durch einen Bediener des Instruments hin in das distale Ende des Mantels 436 hinein und diesem heraus zu gleiten. Der verschiebbare Hebel 440 ist durch Befestigung an einem Stiftelement 442 schwenkbar an dem Korpus 438 montiert. Das Drucklumen 432 umfasst zwei Nockenausrüstungselemente 444, die daran befestigt sind, die so montiert sind, dass das Ende 446 des verschiebbaren Hebels 440 zwischen den Nockenausrüstungselementen 444 angeordnet ist. Auf die Bewegung des verschiebbaren Hebels 440 hin wird das Drucklumen 432 longitudinal in dem Mantel 436 und dem Korpus 438 bewegt, um das distale Ende des Drucklumens 432 zu entfalten.
10 zeigt eine alternative Ausführungsform eines entfaltbaren chirurgischen Instruments, bei dem das Instrument durch eine longitudinale Bewegung mindestens eines Lumens gegenüber dem Korpus des Instruments entfaltet wird. Das chirurgische Instrument 450 ist in der entfalteten Konfiguration bzw. Einsatzkonfiguration gezeigt und umfasst ein Drucklumen 452, welches fest in dem Körper 456 und/oder dem Mantel 454 montiert ist, und welches im Wesentlichen unbeweglich gegenüber dem Korpus 456 ist. Das chirurgische Instrument 450 umfasst ferner ein Evakuierlumen 458, welches über einen verschiebbaren Hebel 460, der in dem Korpus 456 montiert ist, longitudinal gegenüber dem Körper 456 beweglich ist. Wenn ein Bediener den verschiebbaren Hebel 460 gegenüber dem Korpus 456 aus der in der Figur angezeigten Position distal bewegt, wird das distale Ende des Evakuierlumens 458 in das distale Ende des Mantels 454 eingefahren. Auf das Entfalten hin tritt das distale Ende des Evakuierlumens 458 distal aus dem distalen Ende des Mantels 454 hervor und bewegt sich außerdem lateral, wie durch die Pfeile 462 angezeigt ist, gegenüber dem distalen Ende des Drucklumens 452, um den Abstand zwischen der Strahlöffnung und der Strahlaufnahmeöffnung zu erzeugen. Um die benötigte laterale bzw. Querbewegung des distalen Endes des Evakuierlumens 458 auf das Entfalten des Instruments 450 hin zu bewirken, kann das distale Ende des Evakuierlumens 458 aus einem Federstahlmaterial mit Formgedächtnis aufgebaut sein, oder kann es ein Gelenk oder einen flexiblen biegbaren Abschnitt oder andere Mittel umfassen, um das Evakuierlumen 458 am Punkt 464 so zu schwenken, dass eine Querbewegung des Evakuierlumens erzeugt wird, wenn das Evakuierlumen longitudinal aus dem Mantel 454 ausgefahren wird. In anderen Ausführungsformen kann die Querbewegung des distalen Endes des Evakuierlumens 458 auf das Entfalten oder Ausfahren hin durch einen Bediener des Instruments über die Manipulation eines Elementes (nicht gezeigt) steuerbar sein, welches an dem Korpus 456 des Instruments 450 vorgesehen ist, das mit dem distalen Ende des Evakuierlumens 458 verbunden ist. Beispielsweise können einer oder mehrere Drähte vorgesehen sein, die an einem steuerbaren Element befestigt sind, welches an dem Korpus 456 des Instruments 450 vorgesehen ist, die durch den Mantel 454 verlaufen und an dem longitudinal beweglichen distalen Ende des Evakuierlumens 458 befestigt sind. Bei solchen Ausführungsformen könnte die Erzeugung einer Spannung auf dem oder den Drähten über die Betätigung eines Elementes auf dem Korpus des Instruments verwendet werden, um auf das Entfalten des Instruments hin eine Kraft auf die bewegliche Spitze des Evakuierlumens 458 auszuüben, um diese quer gegenüber dem distalen Ende des Drucklumens 452 zu bewegen. Dem Fachmann ist unmittelbar klar, dass es viele verschiedene Mechanismen gibt, durch die das distale Ende des Evakuierlumens 458 longitudinal und lateral entfaltet oder ausgefahren werden kann, die im Schutzbereich der anhängenden Ansprüche liegen.
Eine alternative Ausführungsform eines durch Rotation entfaltbaren chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments ist in 11a bis 11f gezeigt. Wie in 11a gezeigt ist, umfasst ein chirurgisches Instrument 470 einen Korpus 472, der einen Greifbereich 474 hat, der so konfiguriert ist, dass er in der Hand eines Bedieners gehalten werden kann, und ein Betätigungselement 476, welches eine verschiebbare oder gleitende Hülse oder Muffe umfasst, die verwendet wird, um das distale Ende 478 des chirurgischen Instruments 470 zu entfalten. Die verschiebbare Hülse 476 ist so angeordnet, dass sie leicht mit nur einer Hand eines Bedieners des Instruments 470 betätigt wird. Die verschiebbare Hülse 476 kann es dem Bediener ermöglichen, den Korpus 472 in mindestens zwei unterschiedlichen Ausrichtungen des Hand-/Greifbereichs 474 zu halten, so dass der Bediener die verschiebbare Hülse 476 betätigen kann, während er den Korpus 472 in einer jeden der mindestens zwei Ausrichtungen des Hand-/Greifbereichs 474 hält. Beispielsweise kann ein Bediener den Korpus 472 in einer Handposition greifen, in der der Daumen des Bedieners in der Nähe des distalen Endes des Greifbereichs 474 angeordnet ist. In solch einer Position kann der Bediener die verschiebbare Hülse 476 betätigen, indem er die verschiebbare Hülse mit seinem (oder ihrem) Daumen bewegt. In einer zweiten Ausrichtung oder Orientierung des Hand-/Greifbereichs kann der Bediener den Greifkorpus 472 beispielsweise so greifen, dass sein Daumen in Richtung auf das proximale Ende des Korpus 472 positioniert ist, während er die verschiebbare Hülse 476 mit einem oder mehreren der anderen vier Finger seiner Hand betätigt.
Das chirurgische Instrument 470 umfasst außerdem eine Komponente 480, die drehbar in dem Körper 472 montiert ist. Die drehbar montierte Komponente 480 ist typischerweise eine zylindrisch geformte Hülse, die an dem Mantel 482 befestigt sein kann, oder die einen Teil desselben bilden kann. Das distale Ende 478 des chirurgischen Instruments 470 ist in 11a in einer nicht-entfalteten Konfiguration gezeigt. Das Verschieben der Hülse 476 in Richtung der Pfeile 484 verursacht eine Drehbewegung der drehbar montierten Komponente 480 in einer Richtung, die durch Pfeile 486 angezeigt ist, was wiederum eine Drehung des Evakuierlumens 490 um eine Längsachse des Mantels 482 herum verursacht, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Korpus 472 und der Längsachse des Abschnitts des Evakuierlumens 490 in dem Mantel 482 ist. In anderen Ausführungsformen kann das Evakuierlumen 490 sich auf das Entfalten hin um die Längsachse des Mantels 482 drehen, die im Wesentlichen co-linear mit der Längsachse des Abschnitts des Evakuierlumens 490 innerhalb des Mantels 482 ist, wobei beide diese Achsen im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Korpus 472 sind. Anstatt das Evakuierlumen 490 auf die Entfaltung des Instruments 470 hin zu drehen, kann in weiteren alternativen Ausführungsformen das Evakuierlumen 490 stattdessen unbeweglich gegenüber dem Korpus 472 sein, und das Drucklumen 488 kann sich auf die Betätigung der verschiebbaren Hülse 476 hin drehen.
Das distale Ende des chirurgischen Instruments 470 ist in 11b und 11c mehr im Detail gezeigt. 11b und 11c zeigen auch den Mantel 482 und die drehbar montierte Komponente 480 mehr im Detail. Das distale Ende 478 des chirurgischen Instruments 470 ist in 11b in der nicht-entfalteten Position und in 11c in der entfalteten Position gezeigt. In der nicht-entfalteten Position hat das distale Ende 478 eine Querschnittsabmessung, eine Länge und eine Winkelausrichtung α bezüglich der Längsachse des Mantels 482 und der Längsachse des Korpus 472 des Instruments 470, die so gewählt sind, dass sie das Einführen des distalen Endes 478 in einen beschränkten chirurgischen Operationsraum für ein spezielles chirurgisches Verfahren erleichtern, wie zuvor diskutiert wurde. Beispielsweise sollte für eine Arthroskopie mindestens eine Querschnittsabmessung des distalen Endes 478, wenn es sich in der nicht-entfalteten Konfiguration befindet, nicht größer als ungefähr 2,8 mm sein, die Länge des distalen Endes 478 ist vorzugsweise zwischen 10 und 15 mm, und der Winkel α beträgt vorzugsweise ungefähr 15°. Das Drucklumen 488 ist in dem Korpus 472 fest montiert, so dass es im Wesentlichen unbeweglich gegenüber dem Korpus 472 ist, und es ist drehbar in dem Mantel 482 und der drehbar montierten Komponente 480 montiert, so dass sich der Mantel beim Entfalten des distalen Endes 478 um die Außenfläche des Drucklumens herum drehen kann. Im Gegensatz dazu ist das Evakuierlumen 490 fest an dem Mantel 482 und/oder der drehbar montierten Komponente 480 montiert, aber beweglich in dem Korpus 472 bei der Drehung der drehbar montierten Komponente 480, so dass die Drehung der drehbar montierten Komponente 480 und des Mantels 482 eine zugehörige Drehung des Evakuierlumens 490 hervorruft, die in einer Entfaltung des distalen Endes 478 resultiert. Die drehbar montierte Komponente 480 enthält einen Schlitz oder eine Nut 492, die eine Längsachse 494 hat, die nicht parallel zur Längsachse der drehbar montierten Komponente 480 und der Längsachse des Korpus 472 des Instruments 470 ist. Der Schlitz 492 wird verwendet, um eine Drehung der drehbar montierten Komponente 480 auf die Bewegung der verschiebbaren Hülse 476 hin zu erzeugen, wie unten im Detail beschrieben wird. Die drehbar montierte Komponente 480 umfasst außerdem einen Lagerflansch 496, der in dem Korpus 472 des Instruments 470 montiert ist, um die Drehung der Komponente 480 zu gestatten, wie unten mehr im Detail beschrieben wird. Die Entfaltung des distalen Endes 478 stellt, wie in 11c gezeigt ist, einen Abstand 1 zwischen der Strahlöffnung 498 in der Düse 500 und der Strahlaufnahmeöffnung 502 am distalen Ende des Evakuierlumens 490 her. Der Abstand 1 definiert eine Pfadlänge des Flüssigkeitsstrahls, wenn das Instrument in Betrieb ist. In bestimmten Ausführungsformen ist die Achse 504, die die Richtung eines mittleren Bereichs des von der Strahlöffnung 498 emittierten Flüssigkeitsstrahls definiert, wenn das Instrument in Betrieb ist, nicht parallel zur Längsachse des Mantels 482 und des Korpus 472 des Instruments 470. Typischerweise bildet bei solchen Ausführungsformen die Achse 504 mit der Längsachse des Korpus 472 einen Winkel zwischen ungefähr 45° und 115°, noch typischer zwischen ungefähr 80° und 100° und am typischsten von ungefähr 90°.
11b zeigt eine teilweise ausgeschnittene Ansicht eines chirurgischen Instruments 470, die das proximale Ende des Korpus 472 und die Verbindung des Drucklumens 488 mit der Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 506 und des Evakuierlumens 490 mit der Evakuierdurchführung 510 deutlicher zeigt. Das Drucklumen 488 kann über einen Hochdruck-Rohrverbinder 508, wie zuvor beschrieben, mit der Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 506 verbunden sein. Das Drucklumen 488 und/oder die Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrdurchführung 506 sind fest in dem Korpus 472 montiert, um eine Bewegung des Drucklumens 488 gegenüber dem Korpus 472 während des Entfaltens zu verhindern. Das Evakuierlumen 490 dreht sich in dem Korpus 472 infolge der Bewegung des Betätigungselementes 476. Das Evakuierlumen 490 ist mit der Evakuierdurchführung 510 verbunden, welche in dem Korpus 472 flexibel und/oder verwindbar ist, um dem Evakuierlumen 490 eine Drehung zu gestatten.
Der Betätigungsmechanismus, durch den das Betätigungselement 476 die Drehung der drehbar montierten Komponente 480 und des Mantels 482 verursacht, um das distale Ende 478 des Instruments 470 zu entfalten, ist deutlicher in 11e und 11f gezeigt. In 11e ist eine ausgeschnittene Ansicht des Betätigungselementes 476 gezeigt. Das Betätigungselement 476 kann eine im Allgemeinen zylindrische Form haben und zwei Öffnungen 512 und 514 umfassen. Die Öffnung 512 ist an der proximalen Fläche des Betätigungselements 476 angeordnet und gestattet es dem Betätigungselement 476, den Korpus 472 des Instruments 470 unterzubringen. Die Öffnung 514 ist auf der distalen Fläche des Betätigungselementes 476 angeordnet und hat einen Umfang, der ungefähr gleich oder geringfügig größer als der Außenumfang der drehbar montierten Komponente 480 ist, so dass sie es der drehbar montierten Komponente 480 ermöglicht, durch die Öffnung 514 zu ragen und sich in dieser zu drehen. Der Lagerflansch 496 der drehbar montierten Komponente 480 ist drehbar in Lagerschlitzen 416 des Korpus 472 montiert.
Wie in 11f gezeigt ist, umfasst das Betätigungselement 476 einen Stift 518, der in der Öffnung 514 montiert ist. Wie deutlicher in 11e gezeigt ist, passt der Stift 518 im zusammengesetzten Zustand in den Schlitz 492 der drehbar montierten Komponente 480, so dass der Stift 518, wenn der Bediener das Betätigungselement 476 in Richtung des Pfeils 520 verschiebt, in dem Schlitz 492 nach vorne gleitet, wodurch eine Drehung der drehbar montierten Komponente 480 in der Richtung bewirkt wird, die durch den Pfeil 522 angezeigt ist, wodurch die Entfaltung des distalen Endes des Instruments 470 bewirkt wird.
12a bis 12e zeigen eine alternative Ausführungsform für ein drehbar entfaltbares chirurgisches Flüssigkeitsstrahlinstrument gemäß der Erfindung. In 12a ist ein chirurgisches Instrument 530 gezeigt, welches einen Korpus 532 hat, der eine äußere Korpuskomponente 534 mit einer Außenfläche 536 umfasst, die als Greifbereich wirkt, und eine innere Korpuskomponente 538, die gleitend bzw. verschiebbar in der äußeren Korpuskomponente 534 montiert ist. Die innere Korpuskomponente 538 enthält zwei Betätigungselemente 540, 542, von denen ein jedes durch die Hand eines Bedieners betätigt werden kann, der den Greifbereich 536 hält. Durch das Verschieben eines der Betätigungselemente in der durch die Pfeile 544 und 546 gezeigten Pfeile kann der Bediener eine Drehbewegung der drehbar montierten Komponente 548 und des Mantels 550 in der Richtung erzeugen, die durch den Pfeil 552 angezeigt ist. Die Betätigungselemente 540 und 542 sind bezüglich des Greifbereichs 536 so positioniert, dass der Bediener in der Lage ist, den Korpus 532 des Instruments in mindestens zwei unterschiedlichen Orientierungen der Hand/des Greifbereichs zu halten und dabei in der Lage ist, mindestens eines der Betätigungselemente 540 oder 542 in einer jeden der Orientierungen der Hand/des Greifbereichs zu erreichen. Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, wenn das Instrument für eine arthroskopische Verwendung im Knie oder der Schulter konzipiert ist.
Die inneren Komponenten des chirurgischen Instruments 530 sind deutlicher in den Schnittansichten von 12b bis 12e gezeigt. Wie in 12b gezeigt ist, umfasst die drehbar montierte Komponente 548 einen Lagerflansch 554 an ihrem proximalen Ende. Der Lagerflansch 548 ist drehbar in Lagerschlitzen 556 montiert, die mit der äußeren Korpuskomponente 534 verbunden sind, wie deutlicher in 12d gezeigt ist. Die drehbar montierte Komponente 548 erstreckt sich distal von den Lagerschlitzen 556 durch eine Öffnung 558 in dem Betätigungselement 540. Das Betätigungselement 540 umfasst einen Stift 560, der einen Schlitz 562 in der drehbar montierten Komponente 548 durchquert, wenn das Instrument 530 zusammengesetzt ist (ähnlich zur zuvor in 11e gezeigten Konfiguration). Somit kann der Bediener durch das Verschieben der inneren Korpuskomponente 538 in Bezug auf die äußere Korpuskomponente 534 über die Betätigungselemente 540 der 542 den Stift 560 in dem Schlitz 562 verschieben, wodurch eine Drehung der drehbar montierten Komponente 548 und des Mantels 550 bewirkt wird. In der gezeigten Ausführungsform ist das Drucklumen 564 fest in dem Korpus 532 montiert, aber frei für eine Drehung innerhalb der drehbar montierten Komponente 548 und dem Mantel 550. Im Gegensatz dazu ist das Evakuierlumen 566 fest an dem Mantel 550 und/oder der drehbar montierten Komponente 548 befestigt, so dass sich das Evakuierlumen 566 bei der Drehung der drehbar montierten Komponente 548 und des Mantels 550 in Bezug auf den Korpus 532 dreht, um das distale Ende des Instruments 530 zu entfalten. Um es dem Evakuierlumen 566 zu ermöglichen, sich im Korpus 532 zu drehen, ist das Evakuierlumen 566 an seinem proximalen Ende 568 mit einer flexiblen/verwindbaren Evakuierdurchführung 570 gekoppelt. Das Drucklumen 564 ist über einen Hochdruck-Verbinder 574 mit der Hochdruck-Durchführung 572 verbunden, wie zuvor diskutiert wurde. Die Hochdruck-Durchführung 572 und die Evakuierdurchführung 570 sind im Korpus 532 durch Rohrhalteelemente 576 immobilisiert, die mit der äußeren Korpuskomponente 534 verbunden sind, wie am deutlichsten in 12c gezeigt ist. Wie am deutlichsten in 12e gezeigt ist, sind die äußere Korpuskomponente 534 und die innere Korpuskomponente 538 hohl und konzentrisch und haben komplementäre Formen, um es den Komponenten zu gestatten, leicht gegeneinander verschoben zu werden. Vorzugsweise haben die äußere Korpuskomponente 534 und die innere Korpuskomponente 538 komplementäre Formen, die eine relative Längsbewegung (Gleitbewegung) der Komponenten gestatten, aber die eine relative Drehbewegung verhindern. In der gezeigten Ausführungsform wird die relative Drehung durch ebene Innenflächen 577 der äußeren Korpuskomponente 534 und ebene Außenflächen 579 der inneren Korpuskomponente 538 verhindert. Wie dem Fachmann unmittelbar einsichtig ist, sind viele alternative Formen für die äußere Korpuskomponente und die innere Korpuskomponente möglich, die es den Komponenten gestatten, relativ zueinander verschoben zu werden, während eine relative Drehung der Komponenten verhindert wird, und alle diese Formen liegen im Schutzumfang der anhängenden Ansprüche.
In speziellen Ausführungsformen können die äußere Korpuskomponente 534 und die innere Korpuskomponente 538 Komponenten umfassen, die aus einem leichtgewichtigen kostengünstigen und haltbaren polymerischen Material spritzgegossen sind. Die Komponenten können als zwei symmetrische Hälften (z.B. die Hälften 582 und 584 der äußeren Korpuskomponente 534) hergestellt sein, die beim Zusammenbau des Instruments 530 miteinander verbunden werden können. Die Verbindungspunkte zwischen den Hälften der Komponenten können, wie unter Bezugszeichen 578 und 580 gezeigt ist, Rastverbindungen sein, oder können miteinander durch Schrauben, Klemmen, Klammern, Klebestreifen, Klebstoffe, Lösungsmittelverschmelzung ("solvent fusing") oder beliebige andere Befestigungsmittel verbunden werden, wie dem Fachmann ersichtlich ist.
13 zeigt eine Explosionsansicht eines chirurgischen Instruments 600, das in seinem Aufbau und seiner Bedienung dem in 12a gezeigten chirurgischen Instrument 530 ähnlich ist. Das chirurgische Instrument 600 umfasst eine drehbar montierte Komponente 602, die einen Lagerflansch 604 hat, der drehbar in einem Lagerschlitz montiert ist, der durch eine Komponente 606 an einer äußeren Korpuskomponentenhälfte 608 und eine ähnliche Komponente an einer äußeren Korpuskomponentenhälfte 610 (nicht sichtbar) ausgebildet ist. Wenn das Instrument 600 zusammengebaut ist, wird der Lagerflansch 604 durch die Fenster 612 und 614 in den inneren Korpuskomponentenhälften 614 und 618 greifen, um es ihm zu gestatten, mit den Lagerschlitzkomponenten 606 der äußeren Korpushälften 608, 610 in Eingriff zu stehen. Die innere Korpuskomponentenhälfte 618 umfasst außerdem einen darin montierten Stift 620, der einen Schlitz 622 an der drehbar montierten Komponente 602 durchquert, wenn das Instrument 600 zusammengebaut ist. Wenn das Instrument 600 zusammengebaut ist, ist die innere Korpuskomponente in der Lage, in der äußeren Korpuskomponente über einen Bewegungsbereich verschoben zu werden, der durch die Länge des Schlitzes 622 an der drehbar montierten Komponente 602 definiert ist. Die Bewegung der inneren Korpuskomponente und eine Drehung der drehbar montierten Komponente 602 kann durch einen Bediener, der das Instrument 600 hält, über die Betätigungselemente 624 bewirkt werden, die an dem distalen Ende der inneren Korpuskomponente angeordnet sind, und/oder durch Betätigung der Betätigungselemente 626, die an dem proximalen Ende der inneren Korpuskomponente angeordnet sind.
Es können verschiedene Komponenten als Teil der äußeren Korpuskomponente und/oder der inneren Korpuskomponente enthalten sein, die nützlich sind, um das Drucklumen, das Evakuierlumen und die drehbar montierte Komponente 602 in dem Korpus zu halten. Beispielsweise kann eine Rohrhalterungskomponente 628 an der äußeren Korpuskomponentenhälfte 608 mit einer komplementären Komponente an der äußeren Korpuskomponentenhälfte 610 zusammenwirken, um das Drucklumen/die Druckdurchführung und das Evakuierlumen/die Evakuierdurchführung zu halten und zu immobilisieren, wenn das Instrument 600 zusammengesetzt ist. Auf ähnliche Weise wirken Mantelhaltekomponenten 630 an den inneren Korpuskomponentenhälften 616 und 618 und Mantelhaltekomponenten 632 an den äußeren Korpuskomponentenhälften 608 und 610 derart, dass sie die drehbar montierte Komponente 602 halten und richtig positionieren, wenn das Instrument 600 zusammengebaut ist. Die innere Korpuskomponentenhälfte 616 enthält außerdem Dübel- oder Stiftelemente 633 und Dübel- oder Stiftaufnahmeelemente 635, die so bemessen und geformt sind, dass sie sicher zusammenpassen, die mit komplementären Elementen (nicht gezeigt) an der inneren Komponentenhälfte 618 beim Zusammenbau des Instruments zusammenpassen. Auf ähnliche Weise enthält die äußere Korpuskomponentenhälfte 608 Flansche 632, die so bemessen und positioniert sind, dass sie mit komplementären Schlitzen (nicht gezeigt) an der äußeren Korpuskomponentenhälfte 610 beim Zusammenbau zusammenpassen, um die Sicherheit der Verbindung der Komponentenhälften und die Haltbarkeit des Korpus nach dem Zusammenbau zu verbessern. Vorzugsweise werden die Komponentenhälften der inneren und der äußeren Korpuskomponenten ferner durch Kleben, Lösungsmittelkleben, Ultraschallschweißen oder Druckpassung aneinander befestigt, aber sie können in anderen Ausführungsformen durch eine Vielfalt von Mitten befestigt werden, die dem Fachmann ersichtlich sind, und die Schrauben, Klammern, Klemmen, Bänder etc. einschließen, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Man beachte, dass die oben erwähnte mechanische Betätigungsmechanik für die erfinderischen chirurgischen Instrumente nur beispielhaft sind und dass Modifikationen an den oben erwähnten Mechanismen oder alternative Arten, die distalen Enden der erfinderischen chirurgischen Instrumente zu entfalten, um einen Abstand herzustellen, der eine Weglänge eines Flüssigkeitsstrahls definiert, vom Fachmann in Erwägung gezogen werden können und dass solche Modifikationen oder alternative Mechanismen in dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen, wie sie durch die anhängenden Ansprüche definiert ist. Beispielsweise kann für die in 11a bis 11f gezeigten Ausführungsformen, anstatt ein Betätigungselement mit einem Stift und eine drehbar montierte Komponente mit einer Nut, in der der Stift beim Verschieben des Betätigungselementes entlanggleitet, zu verwenden, das Betätigungselement in anderen Ausführungsformen stattdessen feststehend an der drehbar montierten Komponente befestigt sein, so dass die Drehung der drehbar montierten Komponente durch eine Drehung des Betätigungselementes durch den Bediener bewirkt wird. In noch anderen Ausführungsformen kann, anstatt Betätigungskomponenten zu verwenden, die verschiebbare Hülsen umfassen, oder Korpuskomponenten, die relativ zueinander verschiebbar sind, wie in 11a bis 11f und 12a bis 12e gezeigt ist, das Betätigungselement alternativ einen oder mehrere verschiebbare Hebel oder drehbare Knöpfe im Korpus der Vorrichtung umfassen, die einen Stift an sich befestigt haben.
Die oben beschriebenen entfaltbaren chirurgischen Instrumente sind insbesondere zum Durchführen von chirurgischen Verfahren in beschränkten Bereichen in einem Körper nützlich, die einen beschränkten chirurgischen Operationsraum definieren. Wie zuvor diskutiert wurde, sind die Instrumente mit einer Kontur in einer Größe versehen, die speziell ausgewählt ist, um das Einführen des distalen Endes des chirurgischen Systems in die beschränkten Bereiche zu erleichtern, wenn das Instrument die nicht-entfaltete Konfiguration einnimmt. Daher gestatten die erfinderischen Instrumente die Durchführung von neuartigen chirurgischen Verfahren unter Verwendung der erfinderischen Instrumente. Beispielsweise können die entfaltbaren chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstrumente, die oben beschrieben wurden, auf vorteilhafte Weise zur Verwendung in einem chirurgischen Verfahren benutzt werden, die das Schneiden oder Abladieren von ausgewähltem Gewebe in der Gelenkkapsel eines Patienten einschließen. Nach dem Einführen des Instruments in die Gelenkkapsel kann dann der Bediener des Instruments das distale Ende des Instruments entfalten, um einen Abstand zwischen der Strahlöffnung und der Strahlaufnahmeöffnung zu erzeugen, der eine Weglänge des Flüssigkeitsstrahls definiert. Der Bediener kann dann eine Pumpe oder einen Spender einschalten, die oder der der Vorrichtung eine Hochdruckflüssigkeit zuführt, wie zuvor beschrieben wurde, um mit dem chirurgischen Instrument einen Flüssigkeitsstrahl zu erzeugen. Der Flüssigkeitsstrahl kann dann in Richtung auf die Strahlöffnung in dem Evakuierlumen des Instruments gerichtet werden, und wird dazu neigen, einen Mitführbereich zu erzeugen, der den Flüssigkeitsstrahl umgibt, der wirksam zum Schneiden oder Abladieren von ausgewähltem Gewebe innerhalb der Gelenkkapsel sein kann.
In manchen Verfahren kann das Schneiden oder Abladieren von Gewebe es umfassen, die Flüssigkeitsstrahldüse in enger Nähe zu einer festen Fläche innerhalb der Gelenkkapsel zu positionieren, beispielsweise zu einer Fläche eines Knochens, und den Flüssigkeitsstrahl im Wesentlichen parallel zu der festen Fläche auszurichten, um ausgewähltes Gewebe von der Fläche zu entfernen. In Abhängigkeit von der Härte und Festigkeit des von der Fläche zu entfernenden Materials kann es in manchen Fällen möglich sein, dass der Flüssigkeitsstrahl in eine im Wesentlichen an die feste Fläche angrenzende Position gebracht wird. Für weiches Material, wie beispielsweise fettiges Gewebe, braucht der Flüssigkeitsstrahl nicht in direkten Kontakt mit dem Material oder mit der festen Fläche, die das Material enthält, gebracht zu werden, statt dessen kann der Mitführbereich, der durch den Flüssigkeitsstrahl erzeugt wird, das Material von der Fläche in Richtung auf den Strahl ziehen, um das Material zu schneiden und/oder zu abladieren und das Material durch das Evakuierlumen zu evakuieren. Für sehr hartes Gewebe, wie beispielsweise Knochen oder Knorpel, kann es notwendig sein, dass der Mitführbereich des Flüssigkeitsstrahls im Wesentlichen in direkten Kontakt mit dem zu schneidenden und/oder zu abladierenden Material gebracht wird. In vorteilhafter Weise sind bestimmte chirurgische Instrumente gemäß der Erfindung in der Lage, die oben erwähnten chirurgischen Verfahren durchzuführen und das abladierte Material, Blut und Debris von dem chirurgischen Operationsraum zu evakuieren, ohne eine externe Saugquelle zu benötigen. Aufgrund ihrer Effizienz beim Entfernen des Materials von dem Operationsraum können die oben genannten Instrumente ein chirurgisches Operationsfeld bereitstellen, welches eine exzellente Sichtbarkeit für den Bediener oder Operateur, der das chirurgische Verfahren durchführt, bietet.
Ein repräsentatives Verfahren, nämlich eine Meniskektomie eines menschlichen Knies unter Verwendung des erfinderischen Flüssigkeitsstrahl-Schneidesystems wird nun beschrieben. Zuerst wird der zu operierende Patient anästhesiert, und ein Tourniquet wird an den Schenkel des Beins angelegt und auf einen Druck von ungefähr 288 mm Hg eingestellt. Der Patient wird dann auf herkömmliche Weise vorbereitet und abgedeckt. Eine Salzlösung wird in das Knie eingeführt, entweder durch ein superiores mediales Portal unter Verwendung einer Einflusskanüle oder durch eine Endoskopkanüle, die in dem lateralen Portal an der Gelenklinie angeordnet ist. Die Salzlösung kann die Kniehöhle aus dem medialen Portal an der Gelenklinie heraus verlassen. Die Pathologie des Knies kann durch eine endoskopische Kamera sichtbar gemacht werden. Nach dem Beugen des Knies wird eine Valgus- oder Varusbelastung ausgeübt, um den Zugang zu den engen Räumen in der Gelenkkapsel zu erleichtern. Dann wird das erfinderische chirurgische Flüssigkeitsstrahlinstrument in der nicht-entfalteten Konfiguration durch eines der Portale eingeführt.
Wie oben diskutiert wurde, ist das Profil und die Kontur des distalen Endes des Instruments speziell zum Erleichtern des Zugangs in die beschränkten Bereiche der Knieanatomie konzipiert, und um während der Verwendung eine geeignete Außenorientierung ("outting orientation") herzustellen. Insbesondere ist das chirurgische Instrument bei dem Einführen in die Gelenkhöhle des Knies, während es sich in der nicht-entfalteten Position befindet, so konfiguriert, dass es durch den engen Spalt zwischen dem Kondylus und dem Tibiaplateau gelangt, so dass das Instrument entfaltet werden kann, nachdem es an der posterioren Meniskusstelle richtig positioniert ist. Im Betrieb bricht das Instrument abladiertes oder geschnittenes Gewebe in kleine und vorzugsweise mikroskopische Fragmente und evakuiert diese von dem Knie, ohne Notwendigkeit für ein externes Saugen, durch das Evakuierlumen. Nach Beendigung der Operation können das Flüssigkeitsstrahlinstrument und das Visualisierungsendoskop von den Portalen entfernt werden, und das Knie kann gespült und verbunden werden.
Chirurgische Flüssigkeitsstrahlinstrumente gemäß der Erfindung können auch für operative Verfahren in anderen Gelenkkapseln eines Patienten, beispielsweise der menschlichen Schulter, verwendet werden. Für bestimmte Verfahren, beispielsweise eine Akromioplastik in der Schulter, die ein erhebliches Ausmaß von Blutung mit sich bringen, wird erwogen, dass die gemäß der Erfindung angegebenen Instrumente in Verbindung mit Elektrokaustik verwendet werden, um das durch das chirurgische Verfahren verursachte Bluten zu verringern.
14a und 14b zeigen eine alternative Ausführungsform eines chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments gemäß der Erfindung. Die in 14a und 14b gezeigte Ausführungsform ist besonders vorteilhaft zur Verwendung bei Verfahren in einer Luftumgebung, die das Debridieren oder Abladieren eines Materials von einer äußeren Fläche des Körpers eines Patienten betreffen. Das Instrument 650 umfasst einen Körper 652 mit einem Greifabschnitt 654, der so konfiguriert ist, dass er in der Hand eines Bedieners zu halten ist. Distal von dem Korpus 652 erstreckt sich ein Mantel 656, der sich distal zum extrem distalen Punkt 658 des Instruments 652 erstreckt und der ein Drucklumen 660 und ein Evakuierlumen 662 (am deutlichsten in 14b gezeigt) im Wesentlichen vollständig umgibt. Wie in 14b gezeigt ist, umfasst das Drucklumen 660 zwei Strahldüsen 664 und 666, die Löcher umfassen, die in der Seitenwand des Drucklumens 660 gebohrt sind. Eine jede der Düsen 664 und 666 erzeugt einen divergierenden Flüssigkeitsstrahl, der in eine Strahlaufnahmeöffnung 668 an dem distalen Ende des Evakuierlumens 662 gerichtet ist, wie zuvor beschrieben wurde. In alternativen Ausführungsformen kann das Evakuierlumen 662 nur eine Düse enthalten. Die von den Düsen 664 und 666 emittierten Flüssigkeitsstrahlen haben mittlere Bereiche, die im Wesentlichen parallel zu den Längsachsen des Evakuierlumens 662, des Mantels 656 und des Korpus 652 gerichtet sind. In alternativen Ausführungsformen kann der Mantel 656 anstatt wie dargestellt gerade zu sein, in der Nähe des distalen Endes gekrümmt oder gewinkelt sein, um eine vorteilhaftere ergonomische Form für bestimmte chirurgische Verfahren bereitzustellen (siehe beispielsweise 2b).
Bei der Verwendung kann das chirurgische Instrument gemäß der Erfindung, wie in 14a und 14b illustriert, in einem chirurgischen Verfahren zum Debridieren von Material von der Haut oder einer äußeren Körperfläche eines Patienten verwendet werden. Solch ein chirurgisches Verfahren umfasst das Positionieren des erfinderischen chirurgischen Flüssigkeitsstrahlinstruments in unmittelbarer Nähe einer Außenfläche des Körpers eines Patienten und dann das Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahls, indem dem Instrument ein Hochdruckfluid zugeführt wird, so dass mindestens ein Teil des Strahls im Wesentlichen parallel zur Fläche des Körpers gerichtet ist, und so, dass im Wesentlichen der gesamte Strahl in Richtung auf die Strahlaufnahmeöffnung in dem Evakuierlumen gerichtet ist. Der durch den Flüssigkeitsstrahl erzeugte Mitführbereich kann, wie oben diskutiert wurde, verwendet werden, um ein Material von der Fläche des Patienten zu debridieren oder zu abladieren und das Material zusammen mit der Flüssigkeit, die den Flüssigkeitsstrahl bildet, von der Strahlaufnahmeöffnung und durch das Evakuierlumen zu evakuieren, vorzugsweise ohne eine externe Saugquelle zu verwenden. Das Verfahren kann auf vorteilhafte Weise zum Säubern von Wunden, chirurgischen Schnitten, infektiösen Stellen etc. verwendet werden. Das debridierte Material kann lebendiges Gewebe und/oder totes Gewebe und/oder organisches/anorganisches fremdes Material umfassen, die vor dem Debridieren der Fläche mit dem Instrument in der Fläche eingebettet waren.
Dem Fachmann ist unmittelbar ersichtlich, dass die hier beschriebenen Konfigurationen exemplarisch zu verstehen sind und dass die tatsächlichen Parameter und Konfigurationen von der speziellen Anwendung abhängen, für die die Instrumente und Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Der Fachmann wird viele Äquivalente zu den hier beschriebenen spezifischen Ausführungsformen erkennen oder in der Lage sein, sie zu ermitteln, ohne mehr als Routineexperimente durchführen zu müssen. Es versteht sich daher, dass die vorhergehenden Ausführungsformen nur beispielhaft präsentiert wurden, und dass die Erfindung im Rahmen bzw. Schutzumfang der anhängenden Ansprüche auch anders praktiziert werden kann, als sie speziell beschrieben wurde.

Claims

Vorrichtung mit: einem chirurgischen Instrument (102), das als ein Handteil ausgebildet ist und ein distales Ende (108), das zum Ausführen eines chirurgischen Verfahrens an einem Patienten angepasst ist, und ein proximales Ende (103) besitzt, das derart angepasst ist, dass es von einer Bedienperson bei dem Verfahren steuerbar ist, wobei das Instrument umfasst ein Drucklumen (110) mit ausreichender Bruchfestigkeit, um die Hochdruckflüssigkeit zum distalen Ende des Instrumentes hin zu leiten, wobei das Drucklumen mindestens eine Düse (116) umfasst, die eine Strahlöffnung vorsieht; und ein Evakuierlumen (112), das eine zylindrische Bohrung mit einem Bohrungsdurchmesser ist, wobei das Evakuierlumen (112) eine distale Extremität besitzt, die gleich einer Strahlaufnahmeöffnung (118) mit einer Querschnittsfläche ist und die gegenüberliegend der Strahlöffnung in einem vorbestimmten Abstand dazu anordnenbar ist, um einen Flüssigkeitsstrahl aufzunehmen, und wobei die Düse derart angeordnet ist, um den Strahl in die Strahlaufnahmeöffnung zu leiten; wobei die Düse eine derartige Form besitzt, um einen Flüssigkeitsstrahl zu bilden, während die Flüssigkeit bei hohem Druck hierdurch strömt, und wobei der Flüssigkeitsstrahl einen Mitführbereich aus sich bewegender Flüssigkeit erzeugt, so dass im wesentlichen die gesamte, sich bewegende Flüssigkeit in dem Mitführbereich in die Strahlaufnahmeöffnung geleitet wird; und wobei der Aufnahmedurchmesser der Strahlaufnahmeöffnung gleich dem, oder kleiner als der Bohrungsdurchmesser ist; und wobei die Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung und der vorbestimmte Abstand derart sind, dass der Mitführbereich zwischen 50 und 100 der Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung belegt; wobei die Vorrichtung des weiteren ein Mittel zum Zuführen von Flüssigkeit unter hohem Druck zu der Strahlöffnung aufweist, und zwar bei einem Druck von mindestens 34,6 MPa (5000 psig).
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der vorbestimmte Abstand einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Drucklumen und/oder das Evakuierlumen relativ zu einem Korpus (104) des Instrumentes bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Bewegung von dem Drucklumen und/oder dem Evakuierlumen eine Änderung des vorbestimmten Abstandes bewirkt, wobei die Änderung des vorbestimmten Abstandes eine entsprechende Änderung einer Länge des Flüssigkeitsstrahls bewirkt, wenn das Instrument im Betrieb ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Bewegung eine Drehung eines Lumens um eine Achse aufweist, die parallel und/oder kollinear zu einer Längsachse des Lumens ist, wobei die Längsachse des Lumens im wesentlichen parallel zu einer Längsachse eines Mantels (114) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der die Bewegung durch Manipulieren von zumindest einem Teil des proximalen Endes des chirurgischen Instrumentes steuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Achse, die eine Richtung von mindestens einem zentralen Bereich des Flüssigkeitsstrahls bestimmt, und eine Längsachse des proximalen Endes des chirurgischen Instrumentes im wesentlichen parallel sind, wenn das Instrument im Betrieb ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der ein Winkel zwischen der Achse, die eine Richtung von mindestens einem zentralen Bereich des Flüssigkeitsstrahls bestimmt, und der Längsachse des proximalen Endes des chirurgischen Instrumentes zwischen 80 und 100 Grad beträgt, wenn das Instrument im Betrieb ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der vorbestimmte Abstand einen Maximalwert von ungefähr 4 mm besitzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Strahlöffnung einen Durchmesser von 0,0254 bis 0,508 mm (0,001 bis 0,02 inches) besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Strahlöffnung einen Durchmesser von 0,0762 bis 0,254 mm (0,003 bis 0,01 inches) besitzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Strahlaufnahmeöffnung einen Durchmesser von 0,254 bis 5,08 mm (0,01 und 0,2 inches) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Strahlaufnahmeöffnung einen Durchmesser von 0,762 bis 2,54 mm (0,03 und 0,1 inches) besitzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Düse einen Bereich mit minimalem Querschnittsdurchmesser und vorbestimmter Länge besitzt, wobei das Verhältnis der vorbestimmten Länge zu dem minimalen Querschnittsdurchmesser nicht geringer als ungefähr 4 ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Mitführbereich mindestens 75% der Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung belegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Düse einen Bereich mit minimalem Querschnittsdurchmesser und vorbestimmter Länge besitzt, wobei das Verhältnis der vorbestimmten Länge zu dem minimalen Querschnittsdurchmesser nicht größer als ungefähr 4 ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Düse und die Strahlaufnahmeöffnung eine derartige Form besitzen und relativ zueinander positionierbar sind, so dass ein Rückfluss eines Sprays oder eines Flüssigkeitsnebels von der Strahlaufnahmeöffnung in die gasförmige Umgebung im wesentlichen beseitigt ist, wenn das Instrument im Betrieb ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Düse und die Strahlaufnahmeöffnung eine derartige Form besitzen und relativ zueinander positionierbar sind, so dass eine Querschnittsform und Fläche des Mitführbereichs an einer gegebenen Stelle innerhalb des Evakuierlumens im wesentlichen die gleiche ist wie eine innere Querschnittsfläche und Form des Evakuierlumens an der gegebenen Stelle, wenn das Instrument im Betrieb ist, wobei die gegebene Stelle diejenige der Strahlaufnahmeöffnung und/oder eine Stelle proximal von der Strahlaufnahmeöffnung ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Evakuierlumen eine innere Querschnittsfläche besitzt, die kontinuierlich von einem Minimalwert an der Strahlaufnahmeöffnung auf einen Maximalwert an einer vorbestimmten Position proximal von der Strahlaufnahmeöffnung zunimmt, wobei der Maximalwert im wesentlichen an Positionen proximal von der vorbestimmten Position konstant ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Drucklumen ein proximales und ein distales Ende umfasst, wobei das distale Ende die mindestens eine Düse umfasst und eine derartige Form besitzt, um die Positionierbarkeit der mindestens einen Strahlöffnung benachbart einer zu ablatierenden oder zu reinigenden Oberfläche zu ermöglichen, so dass ein aus der Strahlöffnung austretender Flüssigkeitsstrahl von der Oberfläche durch einen Abstand getrennt wird, der im wesentlichen gleich einer Wanddicke eines das Drucklumen aufweisenden Schlauches an der Strahlöffnung ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Drucklumen eine rohrförmige Durchführung mit einem distalen Ende und einem proximalen Ende aufweist, wobei das distale Ende der rohrförmigen Durchführung einen Halsbereich, der die Düse aufweist, mit einer verringerten Querschnittsabmessung besitzt, die geringer als eine Querschnittsabmessung der rohrförmigen Durchführung außerhalb und proximal des Halsbereichs ist, wobei die Düse derart ausgerichtet ist, dass mindestens ein zentraler Bereich des Flüssigkeitsstrahls im wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse der Durchführung außerhalb des Halsbereichs gerichtet ist, und wobei die Düse eine derartige Form besitzt, so dass im wesentlichen kein Abschnitt der Strahlöffnung in radialer Richtung über einen Umfang hervorsteht, der durch eine Außenoberfläche der rohrförmigen Durchführung in einem Bereich benachbart der Düse, aber außerhalb des Halsbereichs, bestimmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der: das distale Ende des chirurgischen Instrumentes eine vorbestimmte Kontur und Größe besitzt, die derart ausgewählt sind, um das Einführen des distalen Endes in einen beschränkten Bereich eines Körpers, der einen chirurgischen Operationsraum für ein spezifisches chirurgisches Verfahren bestimmt, vereinfacht; das Drucklumen und/oder das Evakuierlumen relativ zueinander bewegbar sind, wobei die Bewegung des Drucklumens und/oder des Evakuierlumens eine Änderung des vorbestimmten Abstandes bewirkt, und die Änderung des vorbestimmten Abstandes eine entsprechende Änderung einer Länge des Flüssigkeitsstrahls bewirkt, wenn das Instrument im Betrieb ist; ein Verhältnis einer Länge zu einem minimalen Innendurchmesser der Düse und/oder eine Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung zumindest teilweise in Abhängigkeit von dem vorbestimmten Abstand ausgewählt ist; das proximale Ende des chirurgischen Instrumentes einen Korpus umfasst, wobei der Korpus einen Greifbereich besitzt, der eine derartige Form besitzt und derart positionierbar ist, dass er von einer Hand der Bedienperson gehalten werden kann; der Mitführbereich mindestens 95% der Querschnittsfläche der Strahlaufnahmeöffnung belegt; und das Evakuierlumen eine derartige Form besitzt und positionierbar ist, um eine Evakuierung von im wesentlichen der gesamten Flüssigkeit, aus der der Flüssigkeitsstrahl besteht, von der Strahlaufnahmeöffnung bis zu einem proximalen Ende des Evakuierlumens zu ermöglichen, ohne das eine externe Saugquelle benötigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das distale Ende des chirurgischen Instrumentes eine vorbestimmte Kontur und Größe besitzt, die derart ausgewählt sind, dass sie die Einführung des distalen Endes des chirurgischen Instrumentes in ein menschliches Knie vereinfachen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das diestale Ende des chirurgischen Instrumentes eine vorbestimmte Kontur und Größe besitzt, die derart ausgewählt sind, dass sie die Einführung des distalen Endes des chirurgischen Instrumentes in eine menschliche Schulter vereinfachen.
Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die vorbestimmte Kontur und Größe des distalen Endes des chirurgischen Instrumentes derart ausgewählt sind, um die Durchführung des distalen Endes durch einen engen Spalt zwischen einem Condylus und einem anterioren Meniskus des Knies zu einer Stelle innerhalb des Knies, die einen posterioren Meniskus aufweist, ermöglicht, wenn das chirurgische Instrument sich in der Nicht-Einsatzkonfiguration befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die mindestens eine Querschnittsabmessung von mindestens einem Abschnitt des distalen Endes des chirurgischen Instrumentes nicht größer als ungefähr 2,8 mm ist, wenn das chirurgische Instrument sich in der Nicht-Einsatzkonfiguration befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die Einsatzkonfiguration des chirurgischen Instrumentes einen maximalen Trennabstand zwischen der Strahlöffnung und der Strahlaufnahmeöffnung vorsieht, die nicht größer als ungefähr 4 mm ist, wenn das Instrument im Betrieb ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der das distale Ende des chirurgischen Instrumentes abgewinkelt und/oder gekrümmt in bezug auf eine Längsachse des proximalen Endes des chirurgischen Instrumentes ist, so dass ein maximaler Verschiebungswinkel des distalen Endes in bezug auf die Längsachse des proximalen Endes des chirurgischen Instrumentes ungefähr 15 Grad beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine innere Querschnittsfläche des Evakuierlumens einen Minimalwert an der Strahlaufnahmeöffnung besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine innere Querschnittsfläche des Evakuierlumens einen im wesentlichen konstanten Wert von der Strahlaufnahmeöffnung bis zu einer Position innerhalb des Evakuierlumens besitzt, die proximal von dem distalen Ende des chirurgischen Instrumentes ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Evakuierlumen eine Einschnürung in einer inneren Querschnittsfläche des Lumens besitzt, wobei die Einschnürung sich proximal von der Strahlaufnahmeöffnung in einen Bereich des Evakuierlumens an dem distalen Ende des chirurgischen Instrumentes befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 31, bei der die Einschnürung eine Abschnürung in einer Wand eines Schlauches, der das Evakuierlumen aufweist, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 31, bei der die Einschnürung als Venturi dient, wenn Flüssigkeit hierdurch fließt und das Instrument im Betrieb ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Flüssigkeitsstrahl ein Mitführgebiet aus sich bewegender Flüssigkeit erzeugt, wobei im wesentlich die gesamte sich bewegende Flüssigkeit in dem Mitführgebiet in die Strahlaufnahmeöffnung gerichtet ist, wenn das Instrument im Betrieb ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Evakuierlumen einen Strahlablenkungsabschnitt (248) umfasst, der sich benachbart und stromabwärts der Strahlaufnahmeöffnung befindet, und bei der der Flüssigkeitsstrahl in die Strahlaufnahmeöffnung gerichtet ist, so dass eine Richtung von zumindest einem zentralen Abschnitt des Flüssigkeitsstrahls im wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Evakuierlumens in einem Bereich proximal von dem Strahlablenkungsabschnitt ist, wenn das Instrument im Betrieb ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Evakuierlumen einen Strahlablenkungsabschnitt (248) umfasst, der benachbart und stromabwärts von der Strahlaufnahmeöffnung ist, und bei der der Flüssigkeitsstrahl in die Strahlaufnahmeöffnung gerichtet ist, so dass eine Richtung von zumindest einem zentralen Abschnitt des Flüssigkeitsstrahls einen Winkel in bezug auf eine Längsachse des Evakuierlumens in einem Bereich proximal von dem Strahlablenkungsabschnitt bildet, der ungleich null ist, wenn das Instrument im Betrieb ist.
Vorrichtung nach Anspruch 36, bei der der Winkel, der ungleich null ist, ein Winkel im Bereich zwischen 80 und 100 Grad ist.
Vorrichtung nach Anspruch 37, bei der der Winkel, der ungleich null ist, ungefähr 90 Grad ist.
Vorrichtung nach Anspruch 36, bei der der Strahlablenkungsabschnitt des Evakuierlumens einen gekrümmten Abschnitt aufweist, der einen im wesentlichen konstanten Krümmungsradius besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 39, bei der der Krümmungsradius nicht weniger als ein Innendurchmesser des Evakuierlumens ist.
Vorrichtung nach Anspruch 40, bei der Krümmungsradius im wesentlichen gleich einem Innendurchmesser des Evakuierlumens ist, so dass im wesentlichen kein Abschnitt der Strahlaufnahmeöffnung in radialer Richtung über einen Umfang hervorsteht, der durch eine Außenoberfläche eines Abschnittes des Evakuierlumens bestimmt ist, der sich proximal und benachbart dem gekrümmten Abschnitt befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 36, bei der der Strahlablenkungsabschnitt des Evakuierlumens eine Oberfläche umfasst, auf die mindestens ein Abschnitt des Flüssigkeitsstrahls auftrifft, und die eine derartige Form besitzt, um mindestens einen Abschnitt des Flüssigkeitsstrahls in eine Richtung abzulenken, die im wesentlichen parallel zu der Längsachse des Evakuierlumens in dem Bereich proximal von dem gekrümmten Abschnitt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Flüssigkeitsstrahl in die Strahlaufnahmeöffnung gerichtet ist, so dass eine Richtung von mindestens einem mittleren Abschnitt des Flüssigkeitsstrahls einen Winkel von nicht mehr als 10 Grad in bezug auf eine Linie bildet, die senkrecht auf einer Ebene steht, welche die Strahlaufnahmeöffnung bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 43, bei der der Flüssigkeitsstrahl in die Strahlaufnahmeöffnung gerichtet ist, so dass eine Richtung von mindestens einem mittleren Abschnitt des Flüssigkeitsstrahls im wesentlichen parallel zu der Linie ist, die senkrecht auf einer Ebene steht, welche die Strahlaufnahmeöffnung bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das mindestens eine Lumen bewegbar ist, und die Bewegung durch Manipulation von mindestens einem Betätigungselement (398), das sich an dem Korpus des Instrumentes befindet, steuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 45, bei der das Betätigungselement einen Drehknopf (398), eine drehbare Hülse, eine verschiebbare Hülse (476) oder einen verschiebbaren Hebel (440, 460) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 45 oder 46, bei der das Betätigungselement derart positionierbar ist, um einer Bedienperson zu gestatten, den Korpus des Instrumentes in einer von mindestens zwei unterschiedlichen Ausrichtungen des Hand/Griffbereichs mit einer einzigen Hand zu halten und die Drehbewegung von mindestens einem Lumen in einer der mindestens zwei Ausrichtungen des Hand/Griffbereichs zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Lumen, das in bezug auf den Korpus des Instrumentes bewegbar ist, einen Bereich umfasst, der elastisch und/oder verdrehbar innerhalb des Korpus des Instrumentes ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Lumen, das in bezug auf den Korpus des Instrumentes bewegbar ist, mit einer Drehkopplung (418) innerhalb des Korpus des Instrumentes gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Korpus des Instrumentes eine Komponente umfasst, die darin drehbar befestigt ist, wobei die Komponente fest an dem Lumen, das in bezug auf den Korpus des Instrumentes bewegbar ist, fest angebracht ist, so dass eine Drehbewegung der Komponente eine Drehbewegung des Lumens bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 50, bei der die Drehbewegung der Komponente, die innerhalb des Korpus des Instrumentes drehbar befestigt ist, durch Manipulieren eines Betätigungselementes steuerbar ist, das sich an dem Korpus des Instrumentes befindet, und bei der ein Grad der Drehung der Komponente zwischen mindestens zwei Endpunkten eingeschränkt ist, die ein Ausmaß der Grad der Drehung bestimmen, wobei ein erster Endpunkt einem Trennabstand zwischen der Strahlöffnung und der Strahlaufnahmeöffnung entspricht, der im wesentlichen gleich null ist, und ein zweiter Endpunkt einem vorbestimmten maximalen Trennabstand zwischen der Strahlöffnung und der Strahlaufnahmeöffnung entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 51, bei der die Komponente, die innerhalb des Korpus des Instrumentes drehbar befestigt ist, einen Schlitz (492) und/oder eine Nut darauf umfasst, und bei der der Korpus des Instrumentes und/oder das Betätigungselement einen Stift (518) umfasst, wobei der Schlitz und/oder die Nut eine Längsachse besitzen, die nicht parallel ist in bezug auf die Längsachse des Korpus des Instrumentes, und die Drehbewegung der Komponente durch Verschieben des Stiftes innerhalb dem Schlitz und/oder der Nut hervorgerufen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Drucklumen eine rohrförmige Durchführung (210) aufweist, und bei der die Düse (214) einen Halsbereich (212) der Durchführung mit einer Querschnittsfläche geringer als eine Querschnittsfläche der rohrförmigen Durchführung außerhalb und proximal des Halsbereichs aufweist, wobei der Halsbereich eine axiale Mittellinie besitzt, die von der axialen Mittellinie der rohrförmigen Durchführung außerhalb des Halsbereichs um einen Abstand von ungefähr einem Innenradius der rohrförmigen Durchführung außerhalb des Halsbereichs minus einem Innenradius des Halsbereichs versetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Flüssigkeit unter hohem Druck der Strahlöffnung zugeführt wird, wenn das Instrument bei einem Druck von mindestens 103,5 MPa (150000 psig) im Betrieb ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das proximale Ende des chirurgischen Instrumentes einen Korpus (104) umfasst, wobei der Korpus einen Greifbereich (106) besitzt, der eine derartige Form besitzt und so positionierbar ist, dass er mit einer Hand der Bedienperson gehalten werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Evakuierlumen einen Bereich innerhalb und/oder stromabwärts der Strahlaufnahmeöffnung umfasst, der eine derartige Form besitzt, so dass er in der Lage ist, mindestens einen Abschnitt eines in der Flüssigkeit mitgeführten Gewebes in eine Vielzahl von Teilchen zu mazerieren, wenn das Instrument im Betrieb ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der es im wesentlichen keine Verringerungen einer inneren Querschnittsfläche des Evakuierlumens in einem Bereich des Evakuierlumens gibt, der sich proximal zu einem Halsbereich befindet, und bei der die Vorrichtung bei der Benutzung dazu dient, mindestens einen Abschnitt eines in dem Flüssigkeitsstrahl mitgeführten Gewebes zu mazerieren.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Mitführbereich und das Evakuierlumen eine derartige Form besitzen und so positionierbar sind, um einen beträchtlichen Bruchteil eines in dem Mitführbereich mitgeführten Gewebes in eine Vielzahl von mikroskopischen Teilchen beim Betrieb des Instrumentes zu zerkleinern.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das chirurgische Instrument eine Hülse (114) umfasst, die mindestens einen Abschnitt des Drucklumens und des Evakuierlumens umgibt.
Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung nach Anspruch 1, mit den Schritten: Verringern eines Endes eines Schlauches (210), der ein Lumen vorsieht, um einen Strahldüsenbereich (214) in dem Schlauch zu bilden, der eine verringerte Querschnittsabmessung besitzt; und Versetzen des Strahldüsenbereichs aus einer im wesentlichen kollinearen Ausrichtung mit einer axialen Mittellinie (218) des Schlauches außerhalb des Strahldüsenbereichs in eine Position einer axialen Mittellinie des Strahldüsenbereichs, und zwar um einen Abstand von ungefähr d = R – r, wobei R der Innenradius des Schlauches außerhalb des Strahldüsenbereichs und r der Innenradius des Strahldüsenbereichs ist.
Verfahren nach Anspruch 60, des weiteren mit dem Schritt: Biegen des versetzten Strahldüsenbereichs (214), so dass die axiale Mittellinie des Strahldüsenbereichs nicht parallel zu der axialen Mittellinie des Schlauches außerhalb des Strahldüsenbereichs ist.
Verfahren nach Anspruch 61, bei dem die radiale Mittellinie des Strahldüsenbereichs einen Winkel mit der axialen Mittellinie des Schlauches außerhalb des Strahldüsenbereichs von ungefähr 90 Grad bildet.
Verfahren nach Anspruch 60, bei der im wesentlichen kein Abschnitt des Strahldüsenbereichs in radialer Richtung über einen Umfang hervorsteht, der durch eine Außenoberfläche des Schlauches außerhalb des Strahldüsenbereichs bestimmt ist.