DE69307474T2

DE69307474T2 - Verfahren und Gerät zur Durchführung einer chirurgischen Operation mit Hilfe einer Ultraschallvorrichtung

Info

Publication number: DE69307474T2
Application number: DE69307474T
Authority: DE
Inventors: Thomas Francis Charlebois; Jeffrey J Vaikekunas
Original assignee: Ethicon Inc
Current assignee: Ethicon Inc
Priority date: 1992-11-16
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2013-11-16
Also published as: GR930100437A; US5275166A; JPH06197909A; BR9304721A; AU5067893A; EP0598579B1; CA2103078C; ES2096224T3; GR1002071B; CA2103078A1; DE69307474D1; ATE147610T1; EP0598579A1; AU669009B2

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Vorrichtung zur Durchführung einer Vielzahl von chirurgischen Schritten oder Verfahren während chirurgischer Operationen, und im besonderen eine Vorrichtung zur Nutzung einer Ultraschallabtastung als integraler Bestandteil solcher chirurgischer Verfahren, um ihre Durchführung zu beschleunigen und zu vereinfachen und um den "Gefühls"-sinn des Chirurgen zu erweitern. Obwohl die Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung generell zur Durchführung dieser chirurgischen Verfahren während jeder Operation geeignet ist, ist sie insbeson dere zur Verwendung während einer endoskopischen Chirurgie geeignet, und demzufolge wird sie hier unter Bezugnahme auf diese Anwendung beschrieben.
Der Umfang der chirurgischen Operationen, welche unter Verwendung der endoskopischen Chirurgie durchgführt werden können, wird ständig erweitert. Die endoskopische Chirurgie wird wegen ihrer begrenzt invasiven Natur und der entsprechenden Verringerung der Rekonvaleszenzzeit häufig bevorzugt. Zum Beispiel werden bei einem endoskopischen Verfahren, das innerhalb des Bauchraumes durchgeführt wird, anstelle der Herstellung einer verhältnismäßig großen Bauchwandöffnung für den chirurgischen Zugang, kleine Kanülen durch die Bauchwand mit durch die Kanülen eingeführten endoskopischen Instrumenten eingesetzt und von dem Chirurgen betätigt, um eine endoskopische Operation durchzuführen.
Zwei Operationen, welche gemeinsam unter vorteilhafter Verwendung endoskopischer, chirurgischer Verfahren durchgeführt werden können, sind die Gallenblasenoperation und die chirurgische Wiederherstellung eines Bauchfellbruches. In beiden Fällen ermöglicht eine Kanüle das Einführen einer Kombination eines beleuchtenden und eines betrachtenden Instrumentes, und eine zweite Kanüle erlaubt das Einführen einer Anzahl verschiedener chirurgischer, endoskopischer Instrumente, welche zur Durchführung der chirurgischen Schritte oder Verfahren verwendet werden, die erforderlich sind, um die chirurgische Operation vor dem Entfernen der Kanülen und dem Schließen der relativ kleinen Öffnungen zu beenden, die zum Einsetzen erforderlich sind.
Ein Problem bei der Verwendung bestimmter chirurgischer Instrumente, das vor allem während der endoskopischen Chirurgie deutlich wird, ist der mangelhafte Gefühlssinn des Chirurgen. Bei einer nicht-endoskopischen Operation kann der Chirurg normalerweise die Identität der Strukturen innerhalb einer herkömmlichen chirurgischen Öffnung leicht überprüfen. Insbesondere bei den beiden angeführten Operationen nutzt der Chirurg normalerweise den Gefühlssinn, um die Natur der visuell erfaßten Gefäße zu überprüfen.
Bei der Gallenblasenoperation muß z. B. der Gallengang von einem Blutgefäß unterschieden werden, welches nahe dem Gang verläuft. Die Lage der Blutgefäße muß beim Beheben eines Bauchfellbruches unter Verwendung der endoskopischen Chirurgie bestimmt werden, da eine solche Operation durch Anheften eines Abschnitts aus polymerem Netzmaterial an die Innerseite der Bauchwand durchgeführt wird. Die das Material befestigenden Heftklammern müssen plaziert werden, um sicherzustellen, daß während der Operation kein Blutgefäß geklammert wird.
Das Feststellen von Blutgefäßen während endoskopischer, chirurgischer Operationen wurde im Stand der Technik angesprochen. Z. B. wird in dem US-Patent Nr. 4,770,185, das für Silverstein et al erteilt wurde, eine Ultraschallsonde beschrieben, bei der pulsierende Ultraschallenergie in einem Katheter verwendet wird, um sowohl einen venösen als auch einen arteriellen Blutstrom festzustellen. Ein sich ergebendes Dopplersignal wird verwendet, um einen Lautsprecher so anzusteuern, daß der Gehörsinn anstelle des Gefühlssinnes des Chirurgen verwendet wird.
In einem der von Silverstein et al beschriebenen Ausführungsbeispiele werden die Blutgefäße vor der Anwendung eines gesonderten Instrumentes, wie z.B. eines Papillotom-Katheters, identifiziert. Bei diesem Ausführungsbeispiel muß zuerst die Ultraschallsonde durch eine Kanüle eingesetzt werden, die zum Feststellen der Blutgefäße verwendet wird, und dann aus der Kanüle herausgezogen werden, um das Einsetzen des Papillotom- Katheters zu ermöglichen.
Die Ultraschallsonde von Silverstein et al ist ebenfalls als in das Ende eines Papillotom-Katheters eingebaut beschrieben, so daß Blutgefäße abgetastet werden können, wenn der Katheter zu einer Arbeitsstelle vorgeschoben wird, und in das Ende eines Katheters, durch das eine Nadel eingesetzt werden kann. Die Abtastrichtung der Ultraschallsonden wird beschrieben als auswählbar zwischen stark, sektoriell und nicht gerichtet. Indessen ist bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Kombination von Ultraschallsonde/Katheter die Abtastung nicht auf den Operationsbereich des zugehörigen Katheters gerichtet, während die Ultraschallabtastung und die chirurgischen Verfahren ohne Entfernen und Ersetzen der zugehörigen Katheter durchgeführt werden können.
In US-A-3556079 sind ein Verfahren und ein Gerät zum Einsetzen eines medizinischen Instrumentes in den Körper eines Patienten unter Ultraschallführung beschrieben. Das Gerät hat die Merkmale, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 wiedergegeben sind.
In US-A-3942530 ist ein Prostataresektoskop beschrieben, welches eine Ultraschallabtasteinrichtung enthält. Dieses Instrument weist ebenfalls die in der Präambel des Anspruchs 1 enhaltenen Merkmale auf.
Das CH-A-676787 und das US-A-5131394 beschreiben beide ultraschallgeführte chirurgische Nadeln.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein chirurgisches Instrument mit einem distalen Ende zur Durchführung eines chirurgischen Schrittes und einem proximalen Ende zum Auslösen der Durchführung des chirurgischen Schrittes mit einem Ultraschallabtastsystem kombiniert. Die Kombination umfaßt eine Ultraschallwandlereinrichtung, die zum Übertragen der Ultraschallenergie auf das Operationsgebiet, das durch das distale Ende des chirurgischen Instrumentes definiert ist, zur Aufnahme der Ultraschallenergie, die von dem Operationsgebiet reflektiert wird, und zur Erzeugung von Signalen, die die Ultraschallenergie repräsentieren, die von der Ultraschallwandlereinrichtung empfangen werden, mit dem distalen Ende des chirurgischen Instrumentes verbunden. Mit der Ultraschallwandlereinrichtung ist zur Aktivierung der Wandlereinrichtung eine Schaltungseinrichtung gekoppelt, um Ultraschallenergie zu übertragen und die Signale zu empfangen und zu analysieren, die von der Ultraschallwandlereinrichtung empfangen werden. Mit der Schaltungseinrichtung ist zur Information des Chirurgen, der das chirurgische Instrument für die Inhalte des Operationsgebietes verwendet, eine Signalisierungseinrichtung gekoppelt. Mit der Schaltungseinrichtung ist nur eine Leistungsteuereinrichtung zum Anschließen der Stromversorgung gekoppelt, während das proximale Ende des Instrumentes für die Aktivierung des chirurgischen Schrittes betätig wird.
Vorzugsweise umfaßt die Signalisierungseinrichtung taktile Wandler, die mit dem proximalen Ende des chirurgischen Instrumentes gekoppelt sind, um den Anwender über den Gefühlssinn zu signalisieren und dadurch den Gefühlssinn des Chirurgen zu erweitern und wieder herzustellen. Alternativ kann die Signalisierungseinrichtung ein Signalgenerator für ein hörbares Signal sein, wie z.B. ein Lautsprecher oder ein Kopfhörer.
Der Ultraschallwandler enthält vorzugsweise eine Steuerungseinrichtung, um das Übertragen und Empfangen der Ultraschallenergie am Operationsgebiet auszurichten. Wenn der Ultraschallwandler z. B. einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger enthält, kann die Steuerungseinrichtung akustische Senderlinsen zum Fokussieren der ausgesendeten Ultraschallenergie auf das Operationsgebiet und akustische Empfängerlinsen zur Fokussierung der Ultraschallenergie aus dem Operationsgebiet auf den Ultraschallempfänger enthalten. Alternativ oder in Kombination mit den akustischen Linsen kann die Steuerungseinrichtung eine Montageeinrichtung zum Halten des Ultraschallsenders enthalten, um den Ultraschallsender am Operationsgebiet auszurichten, und zum Halten des Ultraschallempfängers, um den Ultraschallempfänger am Operationsgebiet auszurichten.
Bei vielen der möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält das distale Ende des chirurgischen Instrumentes mindestens zwei Glieder, welche zur Durchführung des chirurgischen Schrittes innerhalb des Operationsgebietes relatlv zueinander beweglich sind. Bei diesen Ausführungsformen kann die Steuerungseinrichtung eine Montageeinrichtung enthalten, die an einem der mindestens zwei Glieder befestigt ist. Die Montageeinrichtung hält den Ultraschallsender relativ zu einem der mindestens zwei Glieder in einem Winkel, um den Ultraschallsender auf das Operationsgebiet zu richten, und hält den Ultraschallempfänger in ähnlicher Weise relativ zu einem der mindestens zwei Glieder in einem Winkel, um den Ultraschallempfänger an dem operationsgebiet auszurichten. Die Montageeinrichtung kann z. B. eine Stütze enthalten, die den Ultraschallsender auf einer ersten Seite des einen der mindestens zwei Glieder winkelförmig hält, um den Ultraschallsender auf das operationsgebiet zu richten, sowie eine Stütze, die den Ultraschallempfänger auf einer zweiten Seite entgegengesetzt zur ersten Seite der mindestens zwei Glieder winkelförmig hält, um den Ultraschallempfänger auf das operationsgebiet zu richten.
Bei einer der veranschaulichten Ausführungsformen umfaßt das chirurgische Instrument ein Anbringgerät für chirurgische Befestigungen mit einem distalen Ende, das ein Befestigungsauswurfende enthält und einem proximalen Ende, das einen Handgriff enthält, der vom Anwender ergriffen und betätigt wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Schaltungseinrichtung im Handgriff eingebaut und über Drähte, die vom Handgriff bis zum Befestigungsauswurfende verlaufen, mit der Wandlereinrichtung verbunden. Bei den veranschaulichten Ausführungsformen arbeitet die Ultraschalleinrichtung bei einer Frequenz von etwa 20 MHz.
Die Schaltungseinrichtung kann eine Komparatoreinrichtung zum Vergleichen eines Dopplersignals, das von den Signalen abgeleitet wird, mit einem Schwellensignal zum Analysieren der Signale sowie vorzugsweise ferner eine Schwelleneinstelleinrichtung zur Einstellung des Schwellensignals enthalten.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Gerät für ultraschallunterstützte, chirurgische Verfahren bereitzustellen, welches in einer wachsenden Anzahl von chirurgischen Instrumenten verwendet werden kann, insbesondere in endoskopischen, chirurgischen Instrumen ten; ein verbessertes Gerät für ultraschallunterstützte, chirurgische Verfahren bereitzustellen, bei dem ein Ultraschallabtastsystem in ein chirurgisches Instrument eingebaut ist, so daß es zur Überwachung eines Operationsgebietes verwendet werden kann, das durch das distale Ende des chirurgischen Instrumentes definiert ist; und ein verbessertes Gerät für ultraschallunterstützte, chirurgische Verfahren bereitzustellen, bei dem bei der Verwendung des chirurgischen Instrumentes der Gefühlssinn der Chirurgen mit Hilfe der Ergebnisse der Ultraschallabtastung, die über den Gefühlssinn an den Chirurgen übermittelt werden, erweitiert und wiederhergestellt wird.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, den beiliegenden Zeichnungen und den anhängenden Ansprüchen deutlich, wobei die Erfindung in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine partiell geschnittene, perspektivische Ansicht einer endoskopischen, chirurgischen Bauchoperation, die mit einem endoskopischen Anbringgerät für Ligatur klammern durchgeführt wird, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des endoskopischen Anbringgerätes für Ligaturklammern gemäß Fig. 1, welcher teilweise weggebrochen wurde, um die strukturellen Details des Einbaus eines Ultraschallabtastsystems in dem Klammeranbringgerät zu zeigen;
Fig. 3 ist eine weggebrochene Seitenansicht des Klammeranbringgerätes gemäß Fig. 2, die die Betätigung des Ultraschallabtastsystems zeigt;
Fig. 4 - 7 zeigen den Einbau eines Ultraschallsenders und eines Ultraschallempfängers in das distale Ende des endoskopischen Anbringgerätes für Ligaturklammern gemäß den Fig. 1 - 3;
Fig. 8 ist eine weggebrochene, teilweise auseinandergezogene, perspektivische Ansicht eines Huckepackeinbaus von zwei gedruckten Leiterplatten in einen Handgriff des endoskopischen Anbringgerätes für Ligaturklammern gemäß den Fig. 1 -3;
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem in ein endoskopisches Heftgerät ein Ultraschallabtastsystem eingebaut ist;
Fig. 10 ist eine Seitenansicht des distalen Endes des endoskopischen Heftgerätes gemäß Fig. 9, welche partiell weggebrochen wurde, um die strukturellen Details des darin eingebauten Ultraschallwandlers zu zeigen;
Fig. 11 ist eine Draufsicht auf die Unterseite von Fig. 10 entlang der Schnittlinie 11-11, welche partiell weggebrochen wurde, um die strukturellen Details des Einbaus des Ultraschallwandlers zu zeigen;
Fig. 12 ist eine partielle Vorderansicht gemäß Fig. 10 entlang der Schnittlinie 12-12; und
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines kombinierten Blutabklemm- und Ultraschallabtastsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Das Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beschrieben. Während das Gerät gemäß der Erfindung allgemein für die Durchführung eines chirurgischen Verfahrens während der Operation geeignet ist, ist es im besonderen für die Durchführung von chirurgischen Verfahren während endoskopischer Operationen geeignet, und folglich soll es schwerpunktmäßig anhand dieser Anwendung beschrieben werden.
Die Umgebung für die Durchführung eines endoskopischen, chirurgischen Verfahrens innerhalb eines Bauchraumes 100 ist in Fig. 1 veranschaulicht. Anstelle einer großen Bauchwandöffnung, die für einen chirurgischen Eingriff bei nicht-endoskopischen Verfahren erforderlich ist, wurden erste und zweite Kanülen 102, 104 durch die verschiedenen Schichten der Bauchwand 106 eingesetzt. Endoskopische Instrumente werden durch die Kanülen 102, 104 eingesetzt und vom Chirurgen betätigt, um die endoskopische Chirurgie durchzuführen.
Wie Fig. 1 zeigt, wird die erste Kanüle 102 zum Einsetzen einer Kombination beleuchtender und betrachtender Instrumente 108 verwendet. Die zweite Kanüle 104 wird zum Einsetzen endoskopischer, chirurgischer Instrumente verwendet, die in Fig. 1 durch ein endöskopisches Anbringgerät 110 für Ligaturklammern dargestellt sind, welche für die Durchführung der chirurgischen Schritte oder Verfahren verwendet werden, die erforderlich sind, um die chirurgische Operation zu been den. Sobald die chirurgische Operation beendet isz, werden die Kanülen 102, 104 entfernt und es werden die relativ kleinen Öffnungen, die für ihr Einsetzen erforderlich sind, geschlossen.
Das in Fig. 1 gezeigte endoskopische Anbringgerät 110 für Ligaturklammern ist entsprechend der Erfindung der vorliegenden Anmeldung aufgebaut. Das Klammer-Anbringgerät 110 hat ein distales Ende 112 zur Durchführung eines Schrittes bei einer chirurgischen Operation, und ein proximales Ende 114 zum Auslösen der Durchführung des chirurgischen Schrittes Für das Klammer-Anbringgerät 110 ist der chirurgische Schritt des Anbringens der Ligaturklammern 116 an zu verschließenden Gefäßen am besten in den Fig. 2 und 4-7 zu sehen. Im Klammer-Anbringgerät 110 ist eine Vielzahl von Abbindeklammern 116 enthalten.
Die Klammern 116 werden zwischen zwei Gliedern oder Backen 118 am distalen Ende 112 des Klammer-Anbringgeräts 110 gehalten. Die Klammern 116 werden in einer im allgemeinen offenen U-förmigen Form den Backen 118 zugeführt und rund um ein abzubindendes Gefäß V positioniert. Die Backen 118 werden dann geschlossen, um eine der Klammern 116 um das Gefäß V herum zu schließen und festzulegen. Die Klammern 116 werden in einem Operationsgebiet 120 angebracht, das durch das distale Ende 112 des Klammer-Anbringgeräts 110 und insbesondere durch die Öffnung zwischen den Backen 118 definiert ist.
Da die mechanische Struktur des Klammer-Anbringgeräts 110 sowie anderer chirurgischer Instrumente, welche Ultraschallabtastsysteme entsprechend der vorliegenden Erfindung einschließen, keinen Teil der Erfindung bilden, sollen sie hier nur in dem Umfang beschrieben werden, der notwendig ist, um die Erfindung vollständig zu verstehen. Das Klammer-Anbringgerät 110 ist von den Inhabern der vorliegenden Anmeldung unter der Handelsmarke LIGACLIP ERCA kommerziell verfügbar und ist Gegenstand des EP-A-9359074.
Wie Fig. 1 und 2 zeigen, ist das Ultraschallabtastsystem mit dem Klammer-Anbringgerät 110 kombiniert, um ein verbessertes chirurgisches Instrument zu schaffen. Eine Ultraschallwandlereinrichtung 122 ist dem distalen Ende 112 oder Klammerauswerfende des Klammer-Anbringgerätes 110 zugeordnet. Wie am besten aus Fig. 4 - 7 zu ersehen ist, enthält die Ultraschallwandlereinrichtung 122 einen Ultraschallsender 124, einen Ultraschallempfänger 126 sowie eine Ultraschallenergie Steuerungseinrichtung zum Ausrichten der Übertragung und des Empfangs der Ultraschallenergie auf das Operationsgebiet 120.
Bei der Ultraschallwandlereinrichtung in den Fig. 1-2 und 4-7 umfaßt die Ultraschallenergie-Steuerungseinrichtung eine Montageeinrichtung, die die Form eines Montagewinkelstücks 128 hat, welcher an einer der Banken 118 befestigt ist. Das Montagewinkelstück 128 hält den Ultraschallsender 124 und den Ultraschallempfänger 126 und richtet den Sender 124 und den Empfänger 126 auf das Operationsgebiet 120. Mit dem Sender und/oder Empfänger können ebenfalls akustische Linsen verwendet werden, um die Ultraschallenergie auf das und aus dem Operationsgebiet 120 eines chirurgischen Instrumentes zu richten, wie unter Bezugnahme auf veränderte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden soll.
Auf jeden Fall wird die Ultraschallenergie vom Sender 124 auf das Operationsgebiet 120 gerichtet und von den Inhalten des Operationsgebietes 120 zum Empfänger 126 reflektiert. Der Weg der Ultraschallenergie bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist durch die Pfeile 124a und 126a in Fig. 6 dargestellt.
Fig. 9 - 12 veranschaulichen die Kombination eines Ultraschallabtastsystems mit einem anderen endoskopischen, chirurgischen Instrument, in diesem Fall mit einem endoskopischen Hefter 129, um ein chirurgisches Instrument entsprechend der Erfindung der vorliegenden Anmeldung zu bilden. Der Hefter 129 ist von den Inhabern der vorliegenden Erfindung unter den Handelsmarken ENDOSTALER ES und ENDOSTAPLER AES kommerziell verfügbar. Im Hinblick auf die offensichtliche Ähnlichkeit im Aussehen des Klammer-Anbringgeräts 110 und des Hefters 129, werden die entsprechenden Elemente der beiden Instrumente durch dieselben Zahlen ausgewiesen. Die Struktur des Hefters wird hier nur beschrieben, soweit es für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.
Fig. 10 ist eine Seitenansicht des distalen Endes 112 des endoskopischen Hefters in Fig. 9, welches partiell weggebrochen wurde, um die strukturellen Details des Einbaus der Ultraschallwandlereinrichtung zu zeigen. In dem endoskopischen Hefter 129 nimmt die Ultraschallwandlereinrichtung die Form eines Ultraschallsenders 132 und eines Ultraschallempfängers 134 an.
Bei dieser Ausführungsform enthält die Ultraschall steuerungseinrichtung akustische Senderlinsen 132L und akustische Empfängerlinsen 134L. Die akustischen Linsen 132L und 134L können aus einer Vielzahl von in der Technik gut bekannten Materialien hergestellt werden, um die Ultraschallenergie, wie beschrieben und gezeigt wird, zu fokussieren. Demzufolge sollen die akustischen Linsen 132L und 134L hier nicht weiter beschrieben werden.
Das distale Ende 112 ist das Befestigungs- oder Heftklammerauswerfende des Hefters, wobei die Heftklammern 136 in das Operationsgebiet 120' des Hefters ausgestoßen werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Inhalte des Operationsgebietes 120' mittels Ultraschallenergie abgetastet und unter Verwendung des Hefters 129 dem Chirurgen übermittelt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Weg der Ultraschallenergie durch die Pfeile 132a und 134a in Fig. 10 dargestellt.
Fig. 13 veranschaulicht die Kombination eines Ultraschallabtastsystems mit einem anderen chirurgischen Instrument, einer Blutklammer 138, welche im Gegensatz zur endoskopischen Chirurgie in der konventionellen Chirurgie verwendet wird. Wie Fig. 13 zeigt, ist eine Wandlereinrichtung, die ein Paar von Ultraschallwandlern 140 enthält, in eine Seite der Blutklammer 138 eingebettet. Eines von einem Ultraschallwandlerpaar 140 dient als Sender, der andere als Empfänger. Das Ultraschallwandlerpaar 140 ist im Verhältnis zur Klammerfläche 140a in einem Winkel von etwa θº_ ausgerichtet.
Die Winkelausrichtung des Ultraschallwandlerpaares 140 ist vorzugsweise für jeden der Wandler etwas unterschiedlich, so daß die Ultraschallenergie auf das von einem Blutgefäß V eingenommene Operationsgebiet 120'' gerichtet und von dem Operationsgebiet 120'' auf den empfangenden Wandler reflektiert wird. Natürlich können an einem oder an beiden Ultraschallwandlern des Paares 140 anstelle von oder zusätzlich zu der Winkelausrichtung akustische Linsen für die Ausrichtung der Ultraschallenergie verwendet werden, die den Wandlern 140 in Richtung auf das oder von dem Operationsgebiet 120 zugeordnet sind.
Wie auch immer die Form der Ultraschallwandlereinrichtung ist, zur Aktivierung der Wandlereinrichtung ist eine Schaltungseinrichtung vorgesehen, um Ultraschallenergie auf das Operationsgebiet, das durch das zugehörige chirurgische Instrument definiert ist, zu übertragen. Die Schaltungseinrichtung ist auch zum Empfang von Signalen vorgesehen, die von der Wandlereinrichtung als Reaktion auf die empfangene Ultraschallenergie erzeugt werden, die vom Operationsgebiet reflektiert wird und zur Analyse jener Signale dient. Da die Schaltungseinrichtung, sofern sie das Übertragen und Empfangen von Ultraschallenergie und die Verarbeitung der resultierenden Signale betrifft, eine konventionelle Schaltungsausführung darstellt, wird sie hier nur unter Bezugnahme auf ihren Aufbau und Einbau beschrieben, welche erlauben, sie leicht mit chirurgischen Instrumenten zu kombinieren. Insbesondere wird der Zusammenbau und die Verpackung für die Verwendung in dem vorher beschriebenen Anbringgerät 110 für Ligaturklammern beschrieben. Aus dieser Beschreibung wird ihre Verwendung mit anderen chirurgischen Instrumenten deutlich.
Wie in den Fig. 2, 3 und 8 gezeigt ist, ist die Schaltungseinrichtung zur Aktivierung der Wandlereinrichtung des Anbringgeräts 110 für Ligaturklammern auf zwei gedruckte Leiterplatten 144, 146 gepackt. Im allgemeinen sind die Leiterplatten 144, 146 so eingeteilt, daß die obere gedruckte Leiterplatte 144 die Schaltung für die Ansteuerung der Ultraschallwandlereinrichtung und die untere Leiterplatte 146 die Schaltung für die von der Wandlereinrichtung empfangenen Signale enthalten. Demzufolge sind die obere gedruckte Leiterplatte 144 über eine Verdrahtung 124w mit dem Ultraschallsender 124 und die untere gedruckte Leiterplatte 146 über eine Verdrahtung 126w mit dem Ultraschallempfänger verbunden.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Schaltungseinrichtung und die Wandlereinrichtung für den Betrieb bei einer Frequenz von etwa 20 Megahertz konstruiert. Obwohl es offensichtlich ist, daß gemäß der vorliegenden Erfindung andere Frequenzen verwendet werden können, wird bei der dargestellten Ausführungsform die Frequenz von 20 Megahertz verwendet, um die Größe der Fokuszone und die Eindringtiefe der Ultraschallenergie in das Gewebe besser zu bestimmen.
Die Schaltung auf den Leiterplatten 144, 146 hat einen konventionellen Aufbau. Kommerziell verfügbare Bauteile können auf der Oberfläche oder in anderer Weise montiert werden, um einen begrenzten Platz auf den Leiterplatten 144, 146 zu belegen. Die Leiterplatten 144, 146 sind ebenfalls in "Huckepack"-Weise montiert, wobei eine Leiterplatte auf der anderen liegt, um die Schaltung kompakter zu machen und den Platz innerhalb des Instrumentes zu einzuhalten. Obwohl bei der vorliegenden Erfindung eine externe Schaltung verwendet werden kann, wird die gezeigte kompakte Anordnung bevorzugt, weil sie in einem ersten Teil 148a des Handgriffes 148 eingebaut ist, der am proximalen Ende 114 des Klammer-Anbringgeräts 110 vorgesehen ist, um ein kompaktes, in sich geschlossenes Kombinations-Instrument zu erzeugen. Der Handgriff 148 wird durch drehende Bewegung eines zweiten Teiles 148b des Handgriffes 148 in Richtung zum ersten Teil 148a in bekannter Weise von dem Chirurgen ergriffen und betätigt.
Die Ergebnisse der Abtastung der Inhalte des Operationsgebietes, wie z.b. der Operationsgebiete 120, 120', 120'', werden unter Verwendung des Klammer-Anbringgeräts 110 während der Durchführung des chirurgischen Verfahrens dem Chirurgen übermittelt, wie z.B. das Anbringen einer Ligaturklammern an einem Gefäß. Zu diesem Zweck ist zur Information des Chirurgen über die Inhalte des Operationsgebietes eine Signalisierungseinrichtung mit der Schaltungseinrichtung gekoppelt. Die Signalisierungseinrichtung kann in dem dargestellten Klammer-Anbringgerät 110 entsprechend den Fig. 1- 3 vorzugsweise einen taktilen Wandler 150 enthalten.
Der taktile Wandler 150 ist als in einer den Zeigefinger aufnehmenden Vertiefung an dem drehbar montierten Teil 148b des Handgriffes 148 angeordnet gezeigt. Der Wandler 150 kann bei einer Frequenz von annähernd 5 Kilohertz arbeiten. Obwohl man gegenwärtig davon ausgeht, daß diese Arbeitslage und -frequenz des taktilen Wandlers 150 zu bevorzugen ist, kann es schließlich bevorzugt werden, den taktilen Wandler an anderen Stellen am Handgriff 148 oder dem proximalen Ende 114 des Klammer-Anbringgeräts 110 zu montieren, welche für den Chirurgen zugänglich sind, und um den taktilen Wandler bei anderen Frequenzen zu betreiben.
Eine alternative Signalisierungseinrichtung kann einen Satz von Kopfhörern, einen Lautsprecher o. dergl. enthalten (nicht gezeigt), welche mit Hilfe einer elektrischen Steckerbuchse 152, welche am Sockel des ersten Teiles 148a des Handgriffes 148 montiert ist, mit der Schaltung auf den Leiterplatten 144, 146 in dem Klammer-Anbringgerät 110 gekoppelt sein können. Es ist aber auch möglich, eine Geräuschquelle direkt in dem Handgriff 148 einzubauen, was die Struktur des Instrumentes weiter vereinfachen würde, wenn eine hörbare Signalisierung verwendet wird.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Schaltung auf den Leiterplatten 144, 146 durch elektrische Energie aus einer Batterie 154 betrieben, die parallel und angrenzend an die Leiterplatten 144, 146 in dem Klammer-Anbringgerät 110 montiert ist. Die Batterie 154 kann für den Fall, daß das Klammer-Anbringgerät 110 mehrfach verwendbar ist, wieder aufgeladen werden. Bei einer wiederaufladbaren Batterie kann das Wiederaufladen über die Steckerbuchse 152 vorgenommen werden. Alternativ kann die Versorgung für die Schaltung direkt über die Steckerbuchse 152 vorgesehen werden, wobei sich die Batterie 154 erübrigt.
Wahrscheinlicher ist die Bereitstellung eines chirurgischen Wegwerfinstrumentes, wie z.B. des Klammer-Anbringgeräts 110. Bei einem Wegwerfinstrument wird die Batterie 154 für Leistungspegel ausgewählt, die von der Batterie und ihrer Lagerfähigkeit realisierbar sind. Derzeit werden für wegwerfbare Instrumente Alkaline-, Lithium- oder Silberoxidbatterien verwendet, die eine hinreichend hohe Ausgangsleistung liefern und eine lange Lagerfähigkeit besitzen.
Um sicher zu sein, daß die Leistung einer Batterie eines batteriegetriebenen Instrumentes nicht erschöpft ist, ist zur Aktivierung der Schaltung des Instrumentes ein Leistungsschalter 156 vorgesehen, wenn das drehbar montierte Teil 148b des Handgriffes 148 mindestens teilweise betätigt wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das drehbar montierte Teil 148b des Handgriffes 148 in einer geöffneten Stellung durch eine Feder 158 vorgespannt, die sich in einem Abstand von dem ersten Teil 148b des Handgriffes 148 befindet.
In der geöffneten Stellung des Handgriffteiles 148b, die in Fig. 2 gezeigt ist, wird ein Aktivierungshebel 156a des Schalters 156 betätigt, um die normalerweise geschlossenen Kontakte des Schalters 156 zu öffnen. Wenn der Handgriffteil 148b wenigstens minimal in Richtung zum Handgriffteil 148a des Klammer-Anbringgeräts 110 bewegt wird, werden die normalerweise geschlossenen Kontakte des Schalters 156 geschlossen und Leistung an das Ultraschallabtastsystem geliefert, so daß es die Inhalte des Operationsgebietes 120 abtasten und an den Chirurgen übermitteln kann.
Das Ultraschallabtastsystem bleibt aktiv, bis der ersten Handgriffteil 148a unter Steuerung der Feder 158 in seine geöffnete Stellung zurückkehren kann. Um die Aktivierung des Ultraschallabtastsystems von einem Chirurgen bei Verwendung des Klammer-Anbringgerätes 110 zu überprüfen, wird eine lichtemittierende Diode 160 oder eine andere Anzeigeeinrichtung aktiviert, die an dem proximalen Endes 114 des Klammer- Anbringgeräts 110 angeordnet ist, während die Versorgung an das Ultraschallabtastsystem angeschlossen ist.
Die Schaltung auf den gedruckten Leiterplatten 144, 146 enthält zwei Potentiometer 162, 164, wobei das Potentiometer 164 durch eine Öffnung 166 in der Leiterplatte zugänglich ist. Eines der Potentiometer 162, 164 wird verwendet, um die Lautstärke einer hörbaren Signalisierungseinrichtung oder den Signalpegel einzustellen, der von dem taktilen Wandler erzeugt wird, während das andere der Potentiometer 162, 164 verwendet wird, um einen Schwellenpegel einzustellen, mit welchem über eine Komparatoreinrichtung, die innerhalb der Schaltung auf der Leiterplatte 144, 146 enthalten ist, ein Dopplersignal verglichen wird.
Wenn das Dopplersignal die eingestellte Schwelle überschreitet, wird der Anwender des Instrumentes während dieser Zeit entweder taktil oder hörbar signalisiert. Der anwendende Chirurg ist in der Lage, den venösen Fluß, welcher ein kontinuierliches Signalisierungssignal erzeugt, und den arteriellen Fluß, welcher ein pulsierendes Signalisierungs signal erzeugt, zu ermitteln. Ferner kann ein Gefäß, wie z.B. ein Gallengang, bestimmt werden, welcher keine Flüssigkeitsströmung mit einer hinreichenden Geschwindigkeit enthält, um ein Dopplersignal mit einer Amplitude zum Überschreiten der eingestellten Schwelle zu erzeugen. Während daran gedacht ist, daß die Potentiometer 162, 164 eingestellt und dann während der Produktion abgeschlossen werden, ist es möglich, durch Auseinandernehmen des Handgriffes 148 oder durch Vorsehen von Öffnungen (nicht gezeigt) eine Einstellung des Gebiets durch den Handgriff zu erlauben. Derartige Öffnungen können z. B. durch elastische Verschlußkappen o. dergl. verschlossen werden.
Bei Instrumenten, die gemäß der Erfindung der vorliegenden Anmeldung aufgebaut sind, ist ein Chirurg in der Lage, sich auf die Manipulation der Instrumente in den eigent lichen Positionen zu konzentrieren, um die entsprechenden chirurgischen Verfahren durchzuführen, wie z.B. das Anbringen eines Clips oder das Einsetzen einer Klammer. Nach einer solchen Positionierung kann der Chirurg ultraschallabtasten, wodurch der Gefühlssinn des Chirurgen erweitert und zurückerhalten wird, um die Inhalte der Operationsgebiete der Instrumente vor der Durchführung der Verfahren zu bestimmen.
Obwohl die Manipulation der Instrumente eine Drehung ihrer distalen Enden vorsieht, wie durch die Doppelpfeile in den Fig. 7 und 9 gezeigt ist, ist das Ultraschallabtastsystem noch einwandfrei auf die Operationsgebiete gerichtet, die durch die Instruemnte definiert werden, so daß die Durchführung der chirurgischen Verfahren erleichtert und vereinfacht werden. Obwohl die Verdrahtung, die die Schaltung auf den Leiterplatten 144, 146 und die Ultraschallwandler der Instrumente verbindet, einige Drehungen der distalen Enden der Instrumente in eine Richtung tolerieren können, kann es wünschenswert sein, Stops für die Drehungen festzulegen, um die Drehung in einer Richtung auf maximal 360º zu begrenzen.
Während aus der vorhergehenden Beschreibung die Verwendung der ultraschallunterstützten, chirurgischen Instrumente der erläuternden Ausführungsformen der chirurgischen Instrumente, die Ultraschallabtastsysteme enthalten, verdeutlicht werden sollte, wird jetzt aus Gründen der Klarstellung eine erläuternde Verwendung eines solchen Instrumentes beschrieben. Während das proximale Ende des Instrumentes zur Aktivierung der Durchführung eines chirurgischen Schrittes betätigt wird, wird die Ultraschallenergie auf das Operationsgebiet des chirurgischen Instrumentes übertragen und von den Inhalten des Operationsgebietes reflektiert. Die Ultraschallenergie, die von dem Operationsgebiet des chirurgisches Instrumentes reflektiert wird, wird empfangen und in Reaktion auf die empfangene Ultraschallenergie werden Dopplersignale erzeugt, die die Inhalte des Operationsgebietes wiedergeben. Die Dopplersignale werden analysiert, um die Eigenschaft der Inhalte des Operationsgebietes des chirurgisches Instrumentes zu bestimmen, und der Anwender des chirurgischen Instrumentes wird über die Inhalte des Operationsgebietes informiert.
Aufgrund der detaillierten Beschreibung des Gerätes gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele derselben ist offensichtlich, daß Modifikationen und Variationen möglich sind, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Chirurgisches Instrument (110), das ein Ultraschallabtastsystem enthält, wobei das chirurgische Instrument ein distales Ende (112) zur Durchführung eines chirurgischen Schrittes und ein proximales Ende (114) zum Auslösen der Durchführung des chirurgischen Schrittes besitzt, wobei das Ultraschallabtastsystem umfaßt:

einen mit dem distalen Ende (112) des chirurgischen Instrumentes gekoppelten Ultraschallwandler (122) zum Aussenden von Ultraschallenergie zu einem durch das distale Ende des chirurgischen Instrumentes definierten Operationsfeld (120) sowie zum Empfang der von dem Operationsfeld reflektierten Ultraschallenergie und zum Erzeugen von Signalen, die der von dem Ultraschallwandler empfangenen Ultraschallenergie entsprechen; eine mit dem Ultraschallwandler (122) gekoppelte und auf die genannten Signale ansprechende Schaltung zum Aktivieren des Wandlers zum Aussenden der Ultraschallenergie und zum Empfangen und Analysieren der Signale von dem Ultraschallwandler (122); und

eine mit der Schaltung gekoppelte Signalvorrichtung (150) zum Informieren des Anwenders des chirurgischen Instrumentes über die Inhalte des Operationsfeldes,

dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastsystem ferner eine mit der Schaltung gekoppelte Leistungsregelung (156) enthält, welche die Leistung an die Schaltung nur dann anschließt, wenn das proximale Ende (114) zum Auslösen der Durchführung des chirurgischen Schrittes betätigt wird.

2. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, bei dem die Signalisiervorrichtung (150) einen Berührungswandler umfaßt, der zum taktilen Signalisieren des Anwenders mit dem proximalen Ende (114) des chirurgischen Instrumentes (110) gekoppelt ist.

3. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, bei dem die Signalisiervorrichtung einen Generator für ein Hörsignal aufweist.

4. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, bei dem der Ultraschallwandler eine Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten der Aussendung und des Empfangs der Ultraschallenergie auf das Operationsfeld (120) enthält.

5. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 4, bei dem der Ultraschallwandler einen Ultraschallsender (132) und einen Ultraschallempfänger (134) enthält, und die Ausrichtvorrichtung akustische Senderlinsen (132L) zum Fokussieren der zum Operationsfeld (120) ausgesendeten Ultraschallenergie und akustische Empfängerlinsen (134L) zum Fokussieren der Ultrschallenergie von dem Operationsfeld auf den Ultraschallempfänger (134) enthält.

6. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 4, bei dem der Ultraschallwandler (122) einen Ultraschallsender (124) und einen Ultraschallempfänger (126) enthält, und die Ausrichtvorrichtung eine Montagevorrichtung (128) zur Halterung des Ultraschallsenders zum Ausrichten des ausgesendeten Ultraschalls auf das Operationsfeld (120) sowie zur Halterung des Ultraschallempfängers zum Ausrichten des Ultraschallempfängers auf das Operationsfeld umfaßt.

7. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 6, bei dem die Ausrichtvorrichtung ferner akustische Senderlinsen (132L) zum Fokussieren der ausgesendeten Ultraschallenergie auf das Operationsfeld (120) und akustische Empfängerlinsen (134L) zum Fokussieren der Ultraschalenergie von dem Operationsfeld auf den Ultraschallempfänger (134) enthält.

8. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 4, bei dem der Ultraschallwandler (122) einen Ultraschallsender (124) und einen Ultraschallempfänger (126) enthält, das distale Ende des chirurgischen Instrumentes mindestens zwei Bauelemente (118) aufweist, welche zur Durchführung des chirurgischen Schrittes im Operationsfeld (120) relativ zueinander beweglich sind, und die Ausrichtvorrichtung eine Montagevorrichtung (128) enthält, die an einem der mindestens zwei Bauelemente (118) zum winkelförmigen Halten des Ultraschallsenders (124) in bezug auf eines der mindestens zwei Bauelemente befestigt ist, um den Ultraschallsender auf das Operationsfeld (120) einzustellen, sowie zum winkelförmigen Halten des Ultraschallempfängers (126) in bezug auf eines der mindestens zwei Bauelemente, um den Ultraschallempfänger auf das Operationsfeld einzustellen.

9. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 8, bei dem die Montagevorrichtung eine Klammer (128) umfaßt, die den Ultraschallsender (124) auf einer ersten Seite des einen der mindestens zwei Bauelemente (118) winkelförmig hält, um den Ultraschallsender auf das Operationsfeld einzustellen, und den Ultraschallempfänger (126) auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des einen der mindestens zwei Bauelemente winkelförmig hält, um den Ultraschallempfänger auf das Operationsfeld einzustellen.

10. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, bei dem das chirurgische Instrument einen chirurgischen Verschluß umfaßt, der am distalen Ende (112) angebracht ist, das ein Auswurfende für den Verschluß enthält, und das proximale Ende (114) einen Handgriff (148a) aufweist, der vom Anwender erfaßt und betätigt wird, und die Schaltung vom Handgriff umschlossen und mit dem Wandler (122) durch Drähte verbunden ist, die sich vom Handgriff zum Auswurfende für den Verschluß erstrecken.

11. Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ultraschallvorrichtung bei einer Frequenz von annähernd 20 Megahertz arbeitet.

12. Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schaltung einen Komparator zum Vergleichen eines von den Signalen abgeleiteten Dopplersignals mit einem Schwellensignal zur Analyse der Signale enthält,

13. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 12, bei dem die Schaltung ferner eine Schwelleneinstellvorrichtung zum Einstellen des Schwellensignals enthält.