DE69021464T2

DE69021464T2 - Verbesserter chirurgischer Wundspreizer.

Info

Publication number: DE69021464T2
Application number: DE69021464T
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Fletcher Auchinleck; Carlo Robert Bussani; James Allen Mcewen
Original assignee: Andronic Devices Ltd
Current assignee: Intiuitive Surgical inc(ndgesdstaates Delawar
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2010-08-31
Also published as: JP2974386B2; AU6208090A; AU637818B2; DE69021464D1; EP0415416A1; JPH03118053A; EP0415416B1; CA2024484C; CA2024484A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine sterilisierbare Vorrichtung zum Positionieren von Wundspreizblättern in einer Anzahl von unterschiedlichen Ausrichtungen, die der Chirurg benötigt, um einen chirurgischen Eingriff vorzunehmen und ein Mittel zum automatischen Einstellen der Position eines Wundspreizblattes in Antwort auf gemessene physiologische oder morphologische Parameter. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Vorrichtung, die eine Mehrzahl von Positionierungselementen aufweist, die ein Mittel zum Halten von Wundspreizblättern mit einem Stützpunkt verbinden, wobei jedes Element willkürlich positionierbare Gelenke aufweist, die in einer gewählten Position verriegelt werden können. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Kraftverstärkung, die ein eingeschlossenes, im wesentlichen nicht komprimierbares, flexibles Material verwendet, um einen sterilisierbaren und sauberen Kraftverstärker zu bilden. Die Erfindung schließt weiter Mittel zum Messen des Drucks in dem Gewebe nahe des Orts unter einem Wundspreizblatt, Mittel zum Messen der Position des Wundspreizblattes bezüglich eines festen Ortes und Mittel zum Ändern der Position des Wundspreizblattes auf, so daß die Position des Wundspreizblattes automatisch eingestellt werden kann, um einen kontrollierten Druck oder eine kontrollierte Verlagerung des Gewebes zu bewirken.

HINTERGRUND DER ERPINDUNG

Viele chirurgische Eingriffe erfordern, daß chirurgische Instrumente, wie Wundspreizblätter in einer Anzahl von unterschiedlichen Positionen positioniert werden, um einen bestimmten chirurgischen Eingriff auszuführen. Es ist erwünscht, daß der operierende Chirurg oder eine bei der Operation assistierende Hilfsperson dazu in der Lage ist, das Wundspreizblatt direkt in verschiedene erforderlich werdendende Positionen und Ausbildungen zu bringen. Es ist weiter wünschenswert, daß ein chirurgischer Wundspreizer, der dazu verwendet werden kann, um solche Positionen zu erreichen und um solche Ausbildungen anzunehmen, nicht die Zugänglickeit des Orts des Eingriffs beeinträchtigt und dazu in der Lage ist, jede Behinderungen von Apparaturen, die am Ort des Eingriffs vorhanden sein können, etwa medizinische Abbildungssysteme, Operationslampen, Instrumentenführungen oder andere Geräte, zu vermeiden. Ein solcher chirurgischer Wundspreizer sollte weiter stabil sein, einfach und genau zu steuern und zu repositionieren sein, keine Aufmerksamkeit zwischen Positionsänderungen erfordert, um die Hände des Chirurgen freizuhalten, um andere Eingriffe auszuüben und ausreichend stark und fest sein, um eine eingestellte Position zuverlässig beizubehalten, jedoch leicht genug, um es dem Chirurgen zu erlauben, auf einfache Weise eine gewünschte Position und Ausrichtung des Wundspreizerblattes zu erreichen. Es ist auch erwünscht, daß der chirurgische Wundspreizer Drücke in dem rückgezogenen Gewebe in der Nähe des Ortes unter dem Wundspreizerblatt mißt, den Chirurgen bezüglich möglicher gefährlicher Drücke warnt und automatisch die Drücke und die Positionen des Rückziehens reguliert, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Lazeration und einer Ischämi, die durch das Wundspreizblatt während langer Eingriffe erfolgen könnte, zu verringern.
Verschiedene Verfahren zum Positionieren und zum Halten von Wundspreizblättern sind in dem Stand der Technik bekannt. Ein gemeinsames Verfahren zum Positionieren eines Wundspreizblattes ist es, daß ein Operationsassistent das Wundspreizblatt in einer gewünschten Position hält und die Position ändert, wenn dieses durch den operierenden Chirurgen verlangt wird. Dieses Vorgehen ist für den Operationsassistenten ermüdend und kann keine ausreichend genaue und feste Stütze für das Wundspreizblatt bei manchen chirurgischen Eingriffen schaffen. Ein solches von Hand zu haltendes Wundspreizblatt, das weiter Mittel zum Beobachten des Drucks, der auf das Gewebe ausgeübt wird, wird in der EP-A-0 018 209 offenbart.
Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Positionierverfahren ist in dem Stand der Technik eine Vorrichtung zum Positionieren von Wundspreizblättern bekannt. Eine typische Vorrichtung zum Positionieren eines Wundspreizblattes besteht aus einem vertikalen Befestigungsrahmen, der an dem Operationstisch befestigt ist, an dem an gesonderten, nicht aber einstellbaren Positionen unterschiedliche Wundspreizblätter befestigt sind, um eine nach oben wirkende Kraft auf Gewebe oder Organe auszuüben (siehe Aesculp BT 710 Fixation Device and Aesculap BT 711 - BT 715 Rochard abdominal retractor blades, Aesculap Instruments Corp, Burlingame, CA. U.S.A.). Seile, Gewichte und Scheibensysteme werden ebenfalls in Verbindung mit dem vertikalen Rahmen verwendet, uin ein kontinuierlich einstellbares Positionierungssystem zu schaffen. Entsprechende abdominale Wundspreizverfahren verwenden einen horizontalen Rahmen, der auf den Körper des Patienten aufgelegt wird, an den an gesonderten, jedoch einstellbaren Positionen unterschiedliche Wundspreizblätter befestigt werden können, um eine laterale Zugkraft auf Gewebe oder Organe aus zuüben (beispielsweise Aesculap BV 662-Rahmen und Aesculap BV 668-Blätter). Diese Typen chirurgischer Wundspreizer sind schwierig einzustellen und abzunehmen, umständlich einzustellen und behindern oft den Ort des Eingriffs. Weiter kann das Einstellen einer solchen Vorrichtung, um eine neue Position zu erreichen, die Unterstützung durch eine nicht-sterile Person erfordern, da Befestigungen in dein Operationssaal und Stützständer, die neu positioniert werden, nicht als steril anzusehen sind, und daher von dem Chirurg nicht berührt werden dürfen. Dies kann eine optimale Positionierung der Wundspreizblätter oder des Gewebes ausschließen, da der Chirurg nicht länger eine direkte Steuerung über die schließliche Position des Wundspreizblattes hat. Diese Arten von Positionierungssystemen für die Wundspreizblätter sind in dem Bereich ihrer Einstellung, ihrer Vielseitigkeit und ihrer Ausrichtung, der Genauigkeit der Positionierung und der Festigkeit der Stütze begrenzt. Sie schaffen weiter kein Mittel zum Messen und Regulieren der aufgebrachten Wundspreizkräfte.
Weitere spezialisierte Positionierungseinrichtungen für das Halten von Wundspreizblättern sind in dem Stand der Technik bekannt. Die Elmed Company of Addison Illinois stellt einen Mehrgelenk-Mechanismus, den "Elmed Retract-Robot", Katalog Nr. 15088-00 her, der ein Instrument mit einem einzigen Arm ist, der in einem weiten Bereich von Positionierungen mit einer Flügelschrauben-Anordnung verriegelt werden kann. Diese Einrichtung ist jedoch nicht für einen weiten Bereich von chirurgischen Eingriffen möglich, da es bezüglich der Festigkeit der Verriegelung, des begrenzten Bewegungsbereiches, der Unfähigkeit, Gelenke einzeln zum Repositionieren zu verriegeln, der zeitaufwendigen und schwierigen Einstellung der Flügelschraube, der Möglichkeit der Behinderung des chirurgischen Eingriffs, der festen Stahlkonstruktion, die für die Röntgenstrahlen nicht durchlässig ist, ungeeignet. Es ist berücksichtigt, daß verschiedene derartige Einrichtungen miteinander verbunden werden können, um einen größeren Aufbau mit einem vergrößerten Bewegungsbereich zu schaffen, ein solcher Aufbau wäre jedoch sehr schwierig zu repositionieren, da jede Einrichtung dieses Aufbaus zu entriegeln, zu positionieren und einzeln jedesmal dann, wenn eine neue Position erwünscht wird, zu verriegeln wäre. Weiter ist es unwahrscheinlich, daß verschiedene solcher Geräte miteinander verbunden eine ausreichende Festigkeit für die gewünschte Anwendung haben. Schließlich bietet das Gerät keine Mittel zum Messen und Regulieren von Wundspreizkräften.
In dem Stand der Technik ist weiter ein Gerät zum Halten eines Wundspreizblattes bekannt, das von Chirurgen über der ganzen Welt als "Greenberg-Hirnretraktor" bezeichnet wird. Dieser chirurgische Wundspreizer besteht aus einer Mehrzahl von Kugel- und Pfannengelenken, die über die Länge eines Kabels aufgeschraubt sind. Dieses Kabel muß mit einem Hebelmechanismus angezogen werden, um die Reibung zwischen jedem Kugel- und Pfannengelenk zu erhöhen. Der Greenberg-Hirnretraktor ist aufgrund seiner typischen geringen Größe nicht für alle chirurgischen Eingriffe geeignet. Weiter ist die Festigkeit der Kugel- und Pfannengelenke bei einer vollen Verriegelung unzureichend, um die Lasten zu tragen, die bei dem Positionieren der Wundspreizblätter bei vielen chirurgischen Eingriffen typischerweise erwartet werden. Das Gerät ist für Röntgenstrahlen nicht durchlässig, es ist auch nicht dazu in der Lage, den Wundspreizdruck zu messen oder zu regulieren.
Ein Problem, das allen repositionierbaren chirurgischen Wundspreizern gemeinsam ist, ist das Erreichen einer ausreichenden Stärke und Festigkeit, um eine stabile Struktur für die beabsichtige Anwendung unter Verwendung lediglich von Materialien und Mechanismen, die sterilisierbar sind, kein Gehäuse benötigen und zur Verwendung bei chirurgischen Eingriffen geeignet sauber zu sein, zu schaffen. Obwohl viele Beispiele von Verriegelungsmechanismen in dem Stand der Technik bekannt sind, sind die meisten entweder zu groß, zu schwach, wenn sie für diese Anwendung geeignet in der Größe sind, oder verwenden ein Fluid in einem Kraftverstärkungssystem, das aufgrund der Gefahr eines Lecks bei chirurgischen Eingriffen ungeeignet ist. Weiter erfordert die Verwendung eines Fluids als kraftverstärkende Komponente, daß einige Mittel vorgesehen seien, um Luft oder andere Gase von dem Fluid zu blasen, um es im wesentlichen nicht komprimierbar zu halten, was komplexe und spezialisierte Vorrichtungen erfordert. Ein besseres Mittel zum Erreichen einer Kraftmultiplikation wäre die Verwendung eines Materials, das die Funktion eines hydraulischen Verstärkers über einen sehr kleinen Bewegungsbereich erreicht, jedoch kein Fluid verwendet.
Ein Beispiel eines Verriegelungsmechanismus, der zur Verwendung in einer nicht-sterilen chirurgischen Umgebung geeignet ist, wird in dem US-Patent 4 807 618 unter der Bezeichnung "Patient Limb Positioning Apparatus" beschrieben. Diese Vorrichtung verwendet ein pneumatisches Betätigungselement, das eine große Kraft auf ein System von Hebeln ausübt, die wiederum eine Kraft auf einen Kugelgelenkmechanismus ausüben, um ihn an Ort und Stelle zu verriegeln. Dieser die Kraft multiplizierende Mechanismus ist nicht für eine Verwendung bei Anwendungen geeignet, bei denen das Gerät sterilisiert werden muß, da die Materialien und Mechanismen, die verwendet werden, den Sterilisationsvorgängen, die in Krankenhäusern eingesetzt werden, nicht widerstehen. Ein weiterer Nachteil dieser Art von Mechanismus ist es, daß es eine relativ große Anzahl von hochfesten Komponenten benötigt, um geeignet zu arbeiten.
Nach der Erfindung wird ein System zum Aufbringen von gesteuertem Druck auf Gewebe geschaffen, welches aufweist:
Ein System zum Aufbringen von gesteuertem Druck auf Gewebe, welches umfaßt:
einen Wundspreizer mit einer damit verbundenen Kontakt fläche;
eine Regelkomponente, welche einschließt:
ein erstes Teil, das mit dem Wundspreizer verbindbar ist;
ein zweites Teil, das das erste Teil aufnimmt;
Stellglieder zur Bewegung des ersten Teils relativ zum zweiten Teil;
einen ersten Sensor, der in der Regelkomponente enthalten ist, zur Signalisierung von Veränderungen, die eine Bewegung des ersten Teils relativ zum zweiten Teil darstellen;
einen zweiten Sensor, der mit dem Wundspreizer an einer Stelle für Kontakt mit dem Gewebe verbunden ist, wobei der zweite Sensor ein Ausgangssignal liefert, das den Druck anzeigt, der von dem Wundspreizer af das Gewebe aufgebracht wird; und
Steuermittel, die mit dem ersten und dem zweiten Sensor verbunden sind und auf das Ausgangssignal ansprechen, zur Bewegung des Wundspreizers, um dadurch den von dem Wundspreizer auf das Gewebe aufgebrachten Druck steuerbar zu verändern.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet ein Verfahren zur Kraftverstärkung zum Antreiben eines Verriegelungsmechanismus, der ein umschlossenes, im wesentlichen nicht komprimierbares, flexibles festes Material verwendet, um einen Kraftvervielfältiger zu schaffen, der sterilisierbar und geeignet abgedichtet ist, kein Gehäuse benötigt und sauber für eine Verwendung bei chirurgischen Eingriffen ist.
Vorzugsweise ist das flexible feste Material ein nichthomogenes Material, das so ausgewählt ist, daß es Regionen unterschiedlicher Härte hat, um so die Zuverlässigkeit des Kraftverstärkers zu erhöhen.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel beinhaltet einen chirurgischen Wundspreizer mit einer Mehrzahl von Positionierungselementen, bei denen die Positionierungselemente individuell repositioniert werden können, ohne einen Effekt auf die restlichen Elemente, die die Vorrichtung bilden, zu haben.
Ein Mechanismus zum Anbringen und zum Lösen einer großen Vielzahl von Wundspreizblättern an dem chirurgischen Wundspreizer kann geschaffen werden. Das System kann ein Mittel zum Erzeugen eines eines Steuersignals zum Verriegeln und Entriegeln des chirurgischen Wundspreizers aufweisen, das an dem chirurgischen Wundspreizer derart angeordnet ist, daß eine Bedienungsperson in Kontakt mit dem chirurgischen Wundspreizer sein muß, um ihn zu entriegeln. Der chirurgische Wundspreizer kann weitgehend aus für Röntgenstrahlen durchlässigen Materialien hergestellt sein, so daß die Positionierungselemente nur minimal medizinische Röntgenbilder stören, die gemacht werden, während der chirurgische Wundspreizer verwendet wird.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine bildhafte Darstellung eines chirurgischen Wundspreizsystems nach der Erfindung, das dazu dient, bei der Ausführung eines chirurgischen Eingriffs zu helfen;
Fig. 2 ist eine Querschnittsdarstellung eines Gelenks des chirurgischen Wundspreizers von Figur 1;
Fig. 3 ist eine vereinfachte Querschnittsdarstellung des Bauelements zum Messen des Drucks und zum Regulieren der Position des Wundspreizblattes;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm des Steuersystems für das Bauteil zum Messen des Drucks und zum Regulieren der Position von Figur 3.

EINGEHENDE ERLÄUTERUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Figur 1 ist eine bildhafte Darstellung einer möglichen Ausbildung eines chirurgischen Wundspreizers nach der Erfindung, wie es zum Positionieren von Wundspreizblättern für einen typischen chirurgischen Eingriff verwendet werden kann. Bei dieser Ausbildung ist der chirurgische Wundspreizer 10 durch drei Positionierungselemente 12, 14 und 16 gebildet, die miteinander verbunden sind und wiederum mit Mitteln 18 zur Befestigung an einem Operationstisch und Verbindungsmitteln 20 verbunden sind.
Die Mittel 18 zum Anbriongen des Gerätes an dem Operationstisch werden an eine Seitenschiene des Operationstisches angeklemmt, so daß der chirurgische Wundspreizer sich in denselben Bezugsrahmen wie der ganze Körper des Patienten bewegen wird, wenn der ganze Körper des Patienten durch Justieren der Höhe, in Kippen oder eine Ausrichtung des Operationstisches neu positioniert wird. Die Mittel 18 zum Befestigen am Tisch bestehen aus zwei Klauen, einer festen unteren Klaue 22, die an dem proximalen Positionselement 12 angebracht ist und einer beweglichen unteren Klaue 24, die auf dem proximalen Positionierungselement 12 gleitet. Eine Feder 26 und eine Stange 28 erzeugen eine Rückstellkraft bzw. eine Führung, um die untere Klaue 24 und die obere Klaue 22 voneinander weg zu halten, um die Anbringung an der Schiene des Operationstisches zu erleichtern.
Ein gerändelter Knopf 30 läuft auf einer mit einem Gewinde versehenen Abdeckung 32, die auf dem proximalen Positionierungselement 12 befestigt ist. Wenn der gerändelte Knopf 30 gedreht wird, wandert dieser entlang der mit einem Gewinde versehenen Abdeckung 32 nach unten und kommt mit der beweglichen oberen Klaue 24 in Berührung, was die bewegliche obere Klaue 24 nach unten in Richtung auf die feste untere Klaue 22 zwingt, wodurch die Schiene des Operationstisches zwischen die obere Klaue 24 und die untere Klaue 22 geklemmt wird, um den chirurgischen Wundspreizer 10 fest an der Schiene des Operationstisches zu befestigen.
An dem Boden des proximalen Positionierungselements 12 ist ein Kabel 34 vorhanden, das Luftschläuche zum Führen eines Druckgases, das die Gelenke des chirurgischen Wundspreizers 10 verriegelt und elektrische Leitungen zum Steuern des chirurgischen Wundspreizers 10 beinhaltet. Das Kabel 34 ist mit einem pneumatischen/elektrischen-Stopfen 36 versehen (LEMO USA FGG3B144CNAD12). Der pneumatische/elektrische Stopfen 36 paßt in eine von entsprechenden pneumatischen/elektrischen Buchsen 38 (LEMO USA EGG3B144CNL) auf einen Steuerkasten 40. Der Steuerkasten 40 weist eine pneumatische und eine elektrische Verschaltung und Ventile auf, die für eine geeignete Steuerung des Stroms des Druckgases zu dein chirurgischen Wundspreizer 10 in Antwort auf die Steuersignale, die von den Schaltern 68 auf dem chirurgischen Wundspreizer 10 vorgesehen sind. Mit dem Steuerkasten 40 sind pneumatische Schläuche 42, die Druckgas liefern, und ein elektrisches Kabel 44, das elektrische Leistung zu der Steuerschaltung in den Steuerkasten 40 anlegt, verbunden.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel (in Figur 1 gezeigt) sind Kugelgelenke 50, 52, 54, 56 und 58 an einem Ende des proximalen Positionierungselements 12 vorgesehen und an beiden Enden eines mittleren Positionierungselements 14 und eines distalen Positionierungselements 16. Die Kugelgelenke 50 und 52, die Kugelgelenke 54 und 56 sind paarweise mit um 90º gebogenen Stangen 62 und 60 versehen. Die Kombination der Kugelgelenke 50, 52, 54, 56 und 58 und der um 90º gebogenen Stangen 60 und 62 erlauben einen großen Bewegungsbereich und in vielfacher Weise redundante Ausmaße der Freiheit, die es erlauben, den chirurgischen Wundspreizer 10 so zu positionieren, daß eine geeignete Ausrichtung des Wundspreizblattes möglich ist, ohne den Chirurgen oder den Ort des Eingriffs zu behindern. Diese Geometrie erlaubt es weiter, daß der chirurgische Wundspreizer 10 in einfacher Weise in eine kompakte Form zusammengefaltet wird, um diesen zu lagern und zu sterilisieren. Alle Kugelgelenke, die gebogenen Stangen und die Module schaffen vorteilhafterweise einen internen Weg für Pneumatikschläuche und elektrische Leitungen, um diese Schläuche und Leitungen gebündelt und geschützt zu bewahren.
Bei dem in Figur 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsbei spiel hat das Kugelgelenk 58 des distalen Moduls 16 einen Schaft, der um 45º gebogen ist, der an seinem Ende eine Schalttrommel 66 hat. Die Schalttrommel 66 beinhaltet einen Satz von Druckknopf-Schaltern 68, die es dem Verwender erlauben, Steuersignale zu der Steuerschaltung in dem Steuerkasten 40 zu senden, der wiederum den Strom des Druckgases zu dem chirurgischen Wundspreizer 10 steuert. An dem Ende der Schalttrommel 66 ist ein Verbindungsmechanismus 20, an den entweder das Wundspreizblatt 70 oder aber ein Meß- und Regulationsbauteil 72 angeschlossen sein kann. An einem Ende des Meß- und Regulationsbauteils 72 ist ein Stutzen 74, der in den Verbindungsmechanismus 20 paßt, um daß Meß- und Regulationsbauteil 72 an den chirurgischen Wundspreizer 10 anzusetzen. An dem anderen Ende des Meß- und Regulationsbauteils 72 ist ein Verbindungsmechanismus 76, der dem Verbindungsmechanismus 20 ähnlich ist, und an den das Wundspreizblatt 70 angesetzt werden kann.
Mit dem Wundspreizblatt 70 ist ein Drucksensor 120 verbunden, der wiederum mit einem Signaldraht 122 verbunden ist, welcher mit der Steuerschaltung in dem Steuerkasten 40 verbunden sein kann. Von dem Meß- und Regulationsbauteil 72 kommt ein Kabel 138, das pneumatische und elektrische Leitungen zum Steuern des Meß- und Regulationsbauteils 72 aufnimmt.
Ein typischer Kugelgelenkmechanismus ist in Figur 2 gezeigt. Er besteht aus einem Schaft 80, einer Kugel 82, einer Pfanne 84, einer Gewindekappe 86, einem flexiblen, starken Stopfen 88, einem Durchlaßrohr 90, einem mit einem Gewinde versehenen Moduleinsatz 92, einer Trennplatte 94, einem Kolben 96, einer Rückplatte 98, einem Fitting 100 für einen pneumatischen Schlauch 100 und einen pneumatischen Schlauch 102. Der Schaft 80 ist ein Schaft aus einem hohlen, rostfreien Stahl, der mit der rostfreien Stahlkugel 82 verschweißt ist, die einen inneren Kanal zum Durchführen der Schläuche und Kabel hat. Die Kugel 82 ist zwischen der Aluminiumpfanne 84 und der Gewindekappe 86 angeordnet, die beide geeignet konturierte Flächen zur Verbesserung ihres Kontakts mit der Kugel 86 haben, und eine hartanodisierte Endbearbeitung zur Schaffung einer harten, dauerhaften Kontaktfläche. Zwischen dem Durchlaßrohr 90, der Kappe 86, der Pfanne 84 und der Trennplatte 94 liegt der flexible, starke Stopfen 88, der in dem bevorzugen Ausführungsbeispiel aus Gummi besteht, obwohl jedes geeignete nicht komprimierbare, flexible feste Material anstelle von Gummi verwendet werden kann, um den Stopfen zu bilden. In den flexiblen festen Stopfen 88 durch die Trennplatte 94 hindurch tauchen Elemente 104 eines Kolbens 96 ein. Der Kolben 96 kann frei entlang der Innenfläche des Gewindeeinsatzes 92 und die äußere Fläche des Durchlaßrohres 90 wandern. Zwischen dem Kolben 96 und der Rückplatte 98 ist ein Luftraum 106 durch O-Ringe 108 und 109 auf dem Kolben 96 und durch einen Ohrring 112 auf der Rückplatte 98 abgedichtet. Die Rückplatte 98 sitzt in dem Gewindeeinsatz 92 und ist mit dem pneumatischen Fitting 100 und dem Durchlaßrohr 90 verbunden. Die Kombination des Schafts 80, der Kugel 82, der Pfanne 84, des Durchlaßrohres 90 und des Gewindeeinsatzes 92 bilden einen klaren Weg durch den Kugelgelenkmechanismus, durch den elektrische Drähte oder pneumatische Schläuche geführt werden können.
Bei der Verwendung kann der Kugelgelenkmechanismus aktiviert werden durch Druckgas, um das Kugelgelenk an Ort und Stelle zu verriegeln. In dem entspannten Zustand wird die Gewindekappe 86 auf den Gewindeeinsatz 92 aufgeschraubt, um die Kappe 86, die Kugel 82, die Pfanne 84, den flexiblen festen Stopfen 88, den Kolben 86 und die Rückplatte 98 in engen Kontakt vor dem Setzen unter Druck zu bringen. Bei einer Aktivierung liefert der pneumatische Zufuhrschlauch 102 unter Druck stehendes Gas zu dem abgedichteten Luftraum 106. Das unter Druck stehende Gas in dem abgedichteten Luftraum 106 drückt gegen den Kolben 96 und verursacht diesen sich zu bewegen, so daß die Elemente 104 durch die Trennplatte 94 und in den flexiblen festen Stopfen 88 gedrückt werden. Der flexible feste Stopfen 88 wird sodann unter Druck gesetzt, da er nach allen Seiten von der Trennplatte 94, dem Durchlaßrohr 90, der Pfanne 84 und der Kappe 86 eingegrenzt ist und daher nicht wesentlich verlagert werden kann, wenn die Elemente 104 in ihn eingetreten werden. Auf diese Weise verhält sich der feste Stopfen 88 wie ein nicht-komprimierbares hydraulisches Fluid. Der unter Druck stehende flexible feste Stopfen 88 übt sodann einen Druck auf die Pfanne 84 aus, um eine hohe Kraft zu erzeugen, die die Kugel 82 zwischen die Pfanne 84 und die Kappe 86 preßt, wodurch die Reibungskraft zwischen der Kugel 82, der Pfanne 84 und der Kappe 86 erhöht wird, die die Kugel 82 an Ort und Stelle verriegelt. Die Betätigungskraft, die von dem Druckgas auf den Kolben 96 aufgebracht wird ist zu dem Druck der Druckgaszufuhr multipliziert mit der Fläche des Kolbens 86 proportional. Diese Kraft wird durch die Elemente 104 auf den flexiblen Stopfen 88 übertragen. Der Druck, der auf den flexiblen Stopfen 88 aufgebracht wird, ist proportional zu der Kraft, die von den Elementen 104 aufgebracht wird, dividiert durch die gesamte Querschnittsfläche der Elemente 104. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Gesamtquerschnittsfläche der Elemente 104 so gewählt, daß sie kleiner ist als der Bereich des Kolbens 86, da der Druck in dem flexiblen Stopfen 88 größer ist als der Druck der Druckgaszufuhr in dem abgedichteten Luftraum 106. Der Druck in dem flexiblen Stopfen wird über die Rückfläche der Pfanne 84 aufgebracht, deren Fläche viel größer ist als die gesamte Querschnittsfläche der Elemente 104. Da die Kraft, die auf die Pfanne 84 aufgebracht wird, zu dem Druck auf die Rückseite der Pfanne 84 multipliziert mit der Fläche des Kontakts zwischen der Rückseite der Pfanne 84 und dem flexiblen Stecker 88 proportional ist, wird eine große Kraft auf die Pfanne 84 aufgebracht, die zu hohen Verriegelungskräften führt, die auf die Kugel 82 aufgebracht wird.
Der chirurgische Wundspreizer 10 kann als ein einfacher Positionierer ohne Meß- und Regulationsfähigkeiten durch Anbringen des Wundspreizblattes 70 direkt indem Verbindungsmechanismus 20 verwendet werden. Wenn Funktionen zum Messen und Regulieren des Drucks, der auf das Gewebe ausgeübt wird, erwünscht ist, wird ein Meßund Regulierungsbauteil 72 mit dem Verbindungsmechanismus 20 verbunden und das Wundspreizblatt 70 wird mit dem Verbindungsmechanismus 76 des Meß- und Regulationsbauteils 72 verbunden.
Das Meß- und Regulationsbauteil 72 ist in Figur 3 gezeigt. Der Drucksensor 120 ist an der Kontaktfläche des Blattes des chirurgischen Wundspreizers 70 angebracht und ist mit dem Signaldraht 122 für Druckinformation verbunden, der wiederum mit der Steuerschaltung verbunden ist, die in dem Steuerkasten 40 angeordnet ist. Die Bewegung des Wundspreizblattes 40 wird durch ein Ändern der Position des sich bewegenden Bauteils 132 bezüglich des festen Bauteils 134 bewirkt. In dem festen Bauteil 134 ist ein Positionssensor 124 angeordnet, der in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein lineares Potentiometer ist, das zwischen dem festen Bauteil 134 und dem sich bewegenden Bauteil 132 verbunden ist, so daß die Relativposition des sich bewegenden Bauteils 132 bezüglich des festen Bauteils 134 gemessen werden kann. In dem und angebracht an das feste Bauteil 134 ist ein doppelt wirkender Kolben 128. Die Druckstange des doppelt wirkenden Kolben 128 ist mit dem sich bewegenden Bauteil 132 verbunden, so daß der doppelt wirkende Kolben 128 entweder gesondert drücken kann oder gemeinsam die feste Komponente 134 und das sich bewegende Bauteil 132 ziehen kann. Der doppelt wirkende Kolben 128 ist mit Zufuhrleitungen 130 für ein unter Druck stehendes Gas verbunden, die wiederum mit dem Steuerkasten 40 verbunden sind. Die Zufuhrleitungen 120 für das unter Druck stehende Gas liefern unter Druck stehendes Gas zu dem doppelt wirkenden Kolben 128, um entweder das feste Bauteil 134 und das sich bewegende Bauteil 132 voneinander weg zu drücken oder aber aufeinander zu zu ziehen, was die Wirkung des Änderns der Position des Wundspreizblattes 70 bezüglich des Anbringungsstutzens 74 und damit bezüglich dem chirurgischen Wundspreizer 10 hat.
Figur 4 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm des Steuersystems zum Steuer des Betriebs der Meß- und Regulationsbauteils 72. Bei dem Betrieb kann der Verwender wählen, um entweder den Bereich des auf das Gewebe ausgeübten Drucks oder aber den Bereich der zulässigen Positionen zu wählen, unter Verwendung der Steuerung zur Begrenzung des Gewebedrucks oder der Steuerung 150 zum Begrenzen der Position. Falls keine Einstellung erwünscht ist, werden automatisch gewählte Fehlerwerte für diese Parameter von der Druck/Positions-Steuerschaltung 144 verwendet. Die Druck/Positions-Steuerschaltung 144 arbeitet durch Vergleichen von Gewebedruckinformation, die von dem Gewebedrucksensor 120 gemessen werden mit den Druckgrenzwerten, die von dem Verwender oder aber als vorgegebene Fehlerwerte eingestellt sind. Wenn der gemessene Gewebedruck jenseits der gesetzten Grenzen ist, sendet die Druck/Positions- Steuerschaltung 144 ein Signal an den Wundspreiz-Bewegungsgenerator und den Positionssensor 146, um diesen zu veranlassen, das Wundspreizblatt 70 in eine Richtung zu bewegen, die entweder den Gewebedruck erhöht oder aber verringert, wie dies jeweils geeignet ist. Die Information bezüglich der Position des Wundspreizers von dem Wundspreiz-Bewegungsgenerator und dem Positionssensor 146 wird sodann mit den Positionsgrenzen verglichen, die von dem Verwender eingestellt worden sind, oder aber mit den Fehlerwerten. Wenn die Druck/Positions-Steuerschaltung nicht dazu in der Lage ist, das Wundspreizblatt 70 in einer Position zu halten, in der es innerhalb des Bereichs der zulässigen Positionen, die von dem Verwender oder aber als Fehlerwert eingestellt sind, oder aber nicht dazu in der Lage ist, daß Wundspreizblatt in einer Position zu halten, in der der von dein Gewebedrucksensor 120 gemessene Gewebedruck innerhalb eines erlaubten Gewebedrucks, der von dem Verwender eingestellt worden ist oder aber der der vorgegebene Fehlerwert ist, wird ein hörbarer oder aber ein sichtbarer Alarm 148 aktiviert, um den Verwender zu warnen.

BETRIEB DURCH DAS CHIRURGISCHE PERSONAL

Bevor der chirurgische Wundspreizer 10 bei einem chirurgischen Eingriff verwendet wird, muß der Verwender geeignete Wundspreizblätter wählen und sterilisieren und den chirurgischen Wundspreizer 10 sterilisieren. Das bevorzugte Verfahren zum Sterilisieren des Wundspreizers 10 ist die Dampfsterilisation (Autoklavieren) des Wundspreizers 10, ein relativ schnelles Verfahren (30 Minuten), das üblicherweise in Krankenhäusern unter Verwendung von hohen Temperaturen zum Sterilisieren von medizinischen Instrumenten eingesetzt wird. Andere Sterilisationsverfahren können verwendet werden, falls erforderlich, einschließlich der chemischen Sterilisation mit Ethylenoxid, einem langsamen Vorgang, der typischerweise 18 Stunden dauert oder aber einem Überziehen des chirurgischen Wundspreizers 10 mit einer sterilen Abdeckung.
Der Patient wird zunächst auf dem Operationstisch in einer normalen Position für den auszuführenden chirurgischen Eingriff positioniert in Übereinstimmung mit den üblichen medizinischen Verfahren anästhetisiert.
Der sterilisierte chirurgische Wundspreizer 10 wird an einem geeigneten Ort auf dem Operationstisch angebracht, in dem zunächst der gerändelte Knopf 30 (in Figur 1 gezeigt) gelöst wird, was es der Feder 28 ermöglicht, gegen die feste Klaue 22 und die gleitende Klaue 24 des proximalen Positionierungselements 22 zu drücken. Dies erlaubt es, die zu dem Operationstisch gehörende Schiene zwischen die Klauen 22 und 24 einzusetzen. Der gerändelte Knopf 30 wird sodann angezogen, um die gleitende Klaue 24 in Richtung auf die feste Klaue 22 zu zwingen, wodurch die Schiene des Operationstisches zwischen die Klauen 22 und 24 geklemmt wird, um den chirurgischen Wundspreizer 10 an dem Operationstisch fest anzubringen.
Der pneumatische/elektrische Stecker 36 des sterilisierten chirurgischen Wundspreizers 10 wird an die pneumatische/elektrische Aufnahme 38 des Steuerkastens 40 angebracht, der von dem Operationstisch entfernt angeordnet sein kann. Ein elektrischer Leitungsstecker 44 und der Anschlußschlauch 42 für das unter Druck stehende Gas werden mit dem Steuerkasten 40 verbunden, um in geeigneter Weise elektrische und pneumatische Leistung für den chirurgischen Wundspreizer 10 zu schaffen.
Wenn der operierende Chirurg von dem Meß- und Regulationsbauteil 72 Verwendung machen möchte, sollte dieser mit dem Verbindungsmittel 20 verbunden sein, danach sollten die Signaldrähte 122 für den Gewebedruck und das Kabel 138 mit dem Steuerkasten 40 verbunden sein.
Der operierende Chirurg sollte sodann ein geeignetes Wundspreizblatt 70 wählen und dieses mit dem chirurgischen Wundspreizer 10 oder dem Meß- und Regulationsbauteil 72 verbinden. Das Wundspreizblatt 70 kann zu jedem Zeitpunkt während des Vorgangs durch ein anderes Wundspreizblatt ausgetauscht werden, indem das alte Wundspreizblatt von dem Verbindungsmittel 20 auf dem chirurgischen Wundspreizer 10 oder dem Verbindungsmittel 72 auf dem Meß- und Regulierungsbauteil 72 entfernt wird und durch ein neues ersetzt wird.
Bevor das Meß- und Regulationsbauteil 72 bei dem chirurgischen Eingriff verwendet wird, sollte der Operateur die Grenzen des Gewebedrucks und der Position wählen und einstellen, die für den auszuführenden chirurgischen Eingriff geeignet sind.
Bei der Verwendung des chirurgischen Wundspreizers 10 kann der operierende Chirurg es wünschen, die Position des Wundspreizblattes 70 oder des chirurgischen Wundspreizers 10 zu ändern. Wenn die gewünschte Positionsänderung klein ist, kann der operierende Chirurg lediglich einen Teil der Positionierungsmodule 12, 14 oder 16 des chirurgischen Wundspreizers 10 ändern. Um dies zu tun, drückt der operierende Chirurg einen der Druckknöpfe 68 auf der Schalttrommel 66, die ein Steuersignal zu dem Steuerkasten 40 sendet. Dieses Steuersignal aktiviert das geeignete Ventil in der pneumatischen Schaltung in dem Steuerkasten 40, das unter Druck stehendes Gas zu dem Verriegelungsmechanismus des jeweiligen Kugelgelenks, das der operierende Chirurg entriegeln will, zuführt. Bei einer Aktivierung des Ventils stehen die Verriegelungsmechanismen der gewählten Kugelgelenke nicht länger unter Druck und die Kugelgelenke werden freigegeben, um sich frei zu bewegen. Der operierende Chirurg kann jetzt das Wundspreizblatt 70 und die gewählten, entriegelten Kugelgelenke repositionieren. Wenn eine neue gewünschte Position erreicht ist, gibt der operierende Chirurg den Druckknopf 68 frei, was ein geeignetes Ventil inaktiviert, wodurch bewirkt wird, daß die Verriegelungsmechanismen wieder unter Druck gesetzt werden, wodurch der chirurgische Wundspreizer 10 in einer neuen gewünschten Ausrichtung verriegelt wird.
Wenn die gewünschte Positionsänderung zu groß ist, kann der operierende Chirurg wählen, alle Positionierungsmodule 12, 14 und 16 des chirurgischen Wundspreizers 10 zu bewegen. Um dies zu tun, drückt der operierende Chirurg einen anderen Druckknopf 68 auf der Schaltertrommel 66, wodurch ein Steuersignal zu dem Steuerkasten 40 gesendet wird. Dieses Steuersignal aktiviert alle Ventile in der pneumatischen Schaltung in dem Steuerkasten 40, die alle Verriegelungsmechanismen des chirurgischen Wundspreizers 10 bedienen. Bei einer Aktivierung aller Ventile sind sämtliche Verriegelungsmechanismen nicht länger unter Druck und alle Kugelgelenke werden freigegeben, um sich frei zu bewegen. Der operierende Chirurg kann jetzt das Wundspreizblatt 10 und alle Module des chirurgischen Wundspreizers 10 neu positionieren. Wenn eine gewünschte Position erreicht ist, gibt der operierende Chirurg den Druckknopf 68 frei, wodurch die Ventile inaktiviert werden, was ein erneutes Unterdrucksetzen des Verriegelungsmechanismus verursacht, wodurch der chirurgische Wundspreizer 10 in der neuen gewünschten Ausrichtung verriegelt wird.
Bei der Verwendung des chirurgischen Wundspreizers 10 kann der operierende Chirurg die Meß- und Regulationsfunktionen des Meß- und Regulationsbauteils 72 ändern. Zu jedem Zeitpunkt während des Eingriffs kann der Chirurg die Einstellungen der Positionsgrenzen oder des Gewebedrucks ändern, bei dem ein Alarm aktiviert wird, um den Arzt auf einen nicht akzeptablen Gewebedruck oder eine nicht zulässige Position, die sich ergeben hat, aufmerksam zu machen.
Wenn der chirurgische Eingriff abgeschlossen ist, wird das Wundspreizblatt 70 von dem chirurgischen Wundspreizer 10 entfernt, der elektrische/pneumatische Stecker 36 wird von der elektrischen/pneumatischen Aufnahme 38 des Steuerkastens 40 entfernt und der gerändelte Knopf 30 wird gelockert, um ein Trennen der Klauen 22 und 24 voneinander unter Lösen des Griffs auf der Schiene des Operationstisches zu erlauben. Der elektrische Stecker 44 und der pneumatische Schlauch 42 werden sodann von dem Steuerkasten 40 gelöst und der Wundspreizer 10 und der Steuerkasten werden sodann zur Lagerung entfernt.
Viele Änderungen und Anpassungen können bezüglich des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels durchgeführt werden. Die Erfindung ist entsprechend lediglich durch eine Bezugnahme auf die beiliegenden Ansprüche begrenzt. Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel, das hier beschrieben worden ist, aus drei Positionierungselementen besteht, können beispielsweise mehr oder weniger Positionierungselemente für eine verbesserte Funktionsfähigkeit verwendet werden. Die Größe dieser Elemente kann ebenfalls geändert werden, um besser den Erfordernissen des chirurgischen Eingriffs, bei dem die Erfindung verwendet wird, zu entsprechen. Der Sensor für den Gewebedruck, der bei dem Meß- und Regulationsbauteil verwendet wird, könnte mit Mehrfachdrucksensoren oder anderen Arten von Sensoren zum Messen anderer physiologischer oder morphologischer Parameter, beispielsweise einschließlich der Temperatur, der Farbe oder des pH-Wertes ersetzt werden. Auch könnte der doppelt wirkende pneumatische Zylinder, der in dem Meßund Regulationsbauteil 72 verwendet wird, durch ein anderes pneumatisch hydraulisches oder elektrisches Betätigungselement ersetzt werden, um eine ähnliche Funktion zu erreichen. Entsprechend kann der Verriegelungsmechanismus, der mit den Kugelgelenken des bevorzugten Ausführungsbeispiels verwendet wird, Mittel einsetzen, um die Element 104 in den flexiblen festen Stopfen 88 einzuzwingen ein anderer als Luftdruck sein und kann Materialien anders als Gummi anstelle des flexiblen festen Stopfens 88 einsetzen. Der flexible feste Stopfen kann unterschiedliche Geometrien haben oder aber aus einer Anzahl von gesonderten Stücken bestehen, wobei die Stücke eine unterschiedliche Härte haben können, oder aber aus einer Anzahl von geschmierten Schichten bestehen, die angeordnet sind, um aufeinander zu gleiten. Es könnten auch Stopfen aus einem deformierbaren, nicht-flexiblen Material, verwendet werden, um die Eigenschaften des Kraftverstärkers zu verbessern. Ein ähnliches Kraftverstärkungsmittel könnte mit wahlweise positionierbaren Verbindungen von Geometrien, die anders als von dem Kugel- und Pfannentyp, wie es in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird, verwendet werden. Weiter könnte die Positionierungsvorrichtung auch mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Wundspreizern oder Instrumentenhaltern versehen sein, um andere chirurgische Instrumente zu tragen, etwa arthroskopische Kameras, Saugkatheter, Lichtquellen und andere Werkzeuge oder Vorrichtungen, die in der Nähe des Orts des Eingriffs zu positionieren sind. Der Druckknopf 68, der in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, könnte durch eine Anzahl von unterschiedlichen Schaltmechanismen ersetzt werden, einschließlich Fußschaltern, Sprachsteuergeräten oder ferngesteuerten Entsprechungen. Das Bauteil zum Messen und Regulieren des Gewebedrucks, wie es in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben wird, könnte durch viele andere Wundspreizmechanismen verwendet werden.

Claims

1. Ein System zum Aufbringen von gesteuertem Druck auf Gewebe, welches umfaßt:

einen Wundspreizer (10) mit einer damit verbundenen Kontaktfläche;

eine Regelkomponente (72), welche einschließt:

ein erstes Teil (132), das mit dem Wundspreizer verbindbar ist;

ein zweites Teil (134), das das erste Teil aufnimmt;

Stellglieder zur Bewegung des ersten Teils relativ zum zweiten Teil;

einen ersten Sensor (124), der in der Regelkomponente enthalten ist, zur Signalisierung von Veränderungen, die eine Bewegung des ersten Teils relativ zum zweiten Teil darstellen;

einen zweiten Sensor (120), der mit dem Wundspreizer an einer Stelle für Kontakt mit dem Gewebe verbunden ist, wobei der zweite Sensor ein Ausgangssignal liefert, das den Druck anzeigt der von dem Wundspreizer auf das Gewebe aufgebracht wird; und

Steuermittel, die mit dem ersten und dem zweiten Sensor verbunden sind und auf das Ausgangssignal ansprechen, zur Bewegung des Wundspreizers, um dadurch den von dem Wundspreizer auf das Gewebe aufgebrachten Druck steuerbar zu verändern.

2. Das System nach Anspruch 1, das weiter wenigstens zwei Positionierteile (14, 16) einschließt, die mit der Regelkomponente verbunden sind, wobei die Positionierteile durch bewegbare Gelenke (56, 58) miteinander verbunden sind, die die Ausrichtung der damit verbundenen Regelkomponente in irgendeiner von einer Mehrzahl von Positionen ermöglichen.

3. Das System nach Anspruch 2, das weiter Mittel (40) zur Verriegelung und Entriegelung der bewegbaren Gelenke einschließt.

4. Das System nach Anspruch 3, wobei die Gelenke so konstruiert sind, daß sie Innenöffnungen (90) aufweisen, um den Durchgang von Leitern zwischen Positionierteilen zu ermöglichen.

5. Das System nach Anspruch 1, wobei das Stellglied fluidgetrieben ist, zur Bewegung des ersten und des zweiten Teiles.