DE69803348T2

DE69803348T2 - Ultraschallkoagulationsvorrichtung mit Greifer und mit indexierter Rotationsvorrichtung

Info

Publication number: DE69803348T2
Application number: DE69803348T
Authority: DE
Inventors: Gregory D. West Chester Bishop; Chester O.III Loveland Baxter; Richard W. Fairfield Flaker
Original assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Current assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Priority date: 1997-10-10
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2018-10-10
Also published as: US5954736A; JPH11197157A; EP0908148B1; CA2249793C; AU743734B2; ES2170453T3; EP0908148A1; AU8841398A; CA2249793A1; DE69803348D1; JP2008246211A

Description

Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf chirurgische Ultraschallvorrichtungen und im besonderen auf eine chirurgische Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung zum Koagulieren und/oder zum Schneiden von Gewebe, die einen Rastmechanismus enthält zur schrittweisen Drehpositionierung eines Ultraschall-End-Manipulators und eines zugehörigen Klemmarmes in bezug auf ein Gehäuse der Baueinheit.
Hintergrund der Erfindung
Die Anwendung von chirurgischen Ultraschallinstrumenten bei chirurgischen Eingriffen findet eine zunehmend größere Verbreitung auf Grund der einzigartigen Leistungsmerkmale solcher Instrumente. Je nach deren spezieller Ausführung und den Funktionsparametern kann man chirurgische Ultraschallinstrumente im wesentlichen gleichzeitig zum Schneiden von Gewebe und zur Hämostase bei der Koagulation einsetzen, was in wünschenswerter Weise das Trauma für den Patienten minimiert. Der Schneidvorgang wird typischerweise durch den End-Manipulator am distalen Ende des Instrumentes ausgeführt, wobei durch den End-Manipulator Ultraschallenergie auf das mit ihm in Kontakt kommende Gewebe übertragen wird. Ultraschallinstrumente dieser Art können sowohl für die offene Chirurgie als auch für laparoskopische oder endoskopische chirurgische Eingriffe eingerichtet sein.
Es sind chirurgische Ultraschallinstrumente entwickelt worden, die einen Klemm-Mechanismus enthalten, der dazu dient, das Gewebe gegen den End-Manipulator des Instrumentes zu drücken, um Ultraschallenergie in das Gewebe des Patienten einzukoppeln. Eine solche Anordnung (die gelegentlich auch als Ultraschall-"Transektor" bezeichnet wird) wird in dem U.S.-Patent Nr. 5.322.055 offenbart, wobei die Offenbarung dieses US-Patentes den Oberbegriff des angefügten Anspruches 1 bildet. Die typischen Konstruktionen schließen jedoch einen Klemm-Mechanismus ein, der in einer festen Ausrichtung zum Griff oder zum Handteil des Instrumentes angebracht ist. Deshalb mußte der Chirurg in der Regel den ganzen Körper des Instrumentes drehen, um die Drehrichtung des Klemm-Mechanismus zu verändern. Das kann beim praktischen Einsatz des Instrumentes ablenkend wirken.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte chirurgische Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung zu schaffen, die eine selektive Drehpositionierung des Klemm-Mechanismus und des zugeordneten End-Manipulators in bezug auf ein Gehäuse der Vorrichtung ermöglicht, wobei diese Drehbewegung in wünschenswerter Weise in Schritten erfolgt, um eine präzise Drehpositionierung während des Gebrauches zu erleichtern.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung gemäß dem hier beigefügten Anspruch 1.
Eine gemäß dem Wesen der vorliegenden Erfindung ausgeführte chirurgische Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung ist so gestaltet, daß sie selektives Schneiden, Koagulieren und Klemmen von Gewebe während chirurgischer Eingriffe ermöglicht. Um eine bequeme und effiziente Benutzung der Vorrichtung zu unterstützen, kann der Klemm-Mechanismus der Vorrichtung selektiv in bezug auf ein Gehäuse der Konstruktion drehpositioniert werden, was dem Chirurgen auf diese Weise die Möglichkeit gibt, den Klemm-Mechanismus wie erforderlich selektiv zu positionieren, ohne bei der Handhabung das Gehäuse drehen zu müssen. Die bequeme und effiziente Benutzung wird dadurch unterstützt, daß ein Rastmechanismus vorgesehen ist, der in seiner Funktion eine schrittweise Drehpositionierung des Klemm-Mechanismus in bezug auf das Gehäuse durchführt. Eine Ultraschall-Antriebseinheit ist vorzugsweise mit einem Ultraschall-Wellenleiter der Vorrichtung verbunden, wobei die Antriebseinheit und der Wellenleiter als eine Einheit mit dem Klemm-Mechanismus drehbar sind in bezug auf das Gehäuse der Vorrichtung.
Entsprechend der dargestellten Ausführungsform umfaßt die vorliegende Ultraschall-Klemmvorrichtung ein Gehäuse mit vorzugsweise einem Handgriffteil. Die Vorrichtung umfaßt weiterhin ein langgestrecktes Teil (das für die endoskopische Benutzung eingerichtet sein kann), das ein äußeres Rohrgehäuse aufweist, dessen proximales Ende drehbar an das Gehäuse angelenkt ist, und ein distales Ende, das in dem Bereich, in dem das Schneiden, Koagulieren und/oder das Klemmen des Gewebes durchgeführt wird, positioniert werden kann. In der bevorzugten Ausführungsform ist ein Drehknopf auf dem äußeren Rohrgehäuse zur Ausführung einer schrittweisen Drehbewegung des äußeren Rohrgehäuses in bezug auf das Gehäuse der Vorrichtung angebracht.
Ein inneres röhrenförmiges Betätigungselement ist hin- und herbeweglich im äußeren Rohrgehäuse angeordnet, mit diesem sowohl funktionell verbunden als auch drehbar relativ zum Gehäuse der Vorrichtung. Die Hin- und Herbewegung des am distalen Ende des äußeren Rohrgehäuses vorgesehenen Betätigungselementes bewirkt die erforderliche Tätigkeit des Klemm-Mechanismus der Vorrichtung.
Ein Ultraschall-Wellenleiter ist in dem äußeren Rohrgehäuse angeordnet und erstreckt sich der Länge nach in dem äußeren Rohrgehäuse und in dem inneren röhrenförmigen Betätigungselement. Der Ultraschall-Wellenleiter umfaßt einen End-Manipulator am distalen Ende, wobei sich der End-Manipulator in distaler Richtung aus dem distalen Ende des äußeren Rohrgehäuses erstreckt. Der End-Manipulator, der gelegentlich als "Klinge" bezeichnet wird, wird durch den Wandler einer zugehörigen Ultraschall-Antriebseinheit mit Ultraschall angetrieben, so daß die longitudinalen Ultraschallschwingungen des End-Manipulators das gewünschte Schneiden und Koagulieren des Gewebes bewirken. Der Wellenleiter wird vorzugsweise mit dem äußeren Rohrgehäuse und dem inneren Betätigungselement verbunden, um gemeinsam gedreht zu werden, wobei die Antriebseinheit ebenfalls vorzugsweise angekoppelt ist, um mit den vorgenannten gedreht zu werden.
Die vorliegende Vorrichtung enthält einen Klemm-Mechanismus zum Klemmen des Gewebes gegen den Ultraschall-End-Manipulator. Der Klemm-Mechanismus weist einen schwenkbar am distalen Ende des äußeren Rohrgehäuses gelagerten Klemmarm zum Ausführen von Schwenkbewegungen relativ zum End-Manipulator auf. Das Gewebe wird zwischen dem Klemmarm und dem End-Manipulator geklemmt, wodurch das Gewebe ultraschallmäßig mit dem End-Manipulator gekoppelt ist (wenn Energie anliegt), oder es wird dadurch das Ergreifen und Klemmen des Gewebes ermöglicht, wenn keine Ultraschallenergie durch den Wellenleiter an den End-Manipulator übertragen wird. Der Klemmarm ist funktionell mit dem hin- und herbewegbaren Betätigungselement der Vorrichtung verbunden, so daß der Klemmarm durch die Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes relativ zum End-Manipulator geschwenkt wird.
Ein schwenkbar am Gehäuse der Vorrichtung angebrachter Betätigungshebel ermöglicht das selektive Betätigen des Klemm-Mechanismus der Vorrichtung. In der bevorzugten Ausführungsform sind der Betätigungshebel und der zugeordnete Griffteil des Gehäuses in einer scherenähnlichen Anordnung ausgeführt, wodurch der Betätigungshebel bequem durch den Daumen des Benutzers bewegt werden kann.
Der Betätigungshebel steht mit dem hin- und herbewegbaren Betätigungselement durch einen Klemmantriebsmechanismus in Wechselwirkung, so daß die Schwenkbewegung des Betätigungshebels das Betätigungselement hin- und herbewegt, um den Klemmarm der Vorrichtung zu schwenken. Der Antriebsmechanismus dient auch dazu, daß das Betätigungselement, ebenso wie das äußere Rohrgehäuse und der innere Wellenleiter, in bezug auf das Gehäuse der Vorrichtung und den Betätigungshebel Drehbewegungen ausführt.
Vor allem enthält der Antriebsmechanismus einen Rastmechanismus, um die Drehbewegung des Betätigungselementes und des Rohrgehäuses (und vorzugsweise des Wellenleiters mit der zugehörigen Antriebseinheit) relativ zum Gehäuse der Vorrichtung in Teilschritte aufzulösen, d. h. zu indexieren. In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform sind diese Drehbewegungen in 30°-Intervalle unterteilt, wodurch der Klemm-Mechanismus der Vorrichtung selektiv in einer der vielen relativen Winkelstellungen in bezug auf das Gehäuse der Vorrichtung drehpositioniert werden kann.
Entspechend der dargestellten Ausführungsform enthält der Antriebsmechanismus, der den Betätigungshebel mit dem Betätigungselement verbindet, eine mit dem Betätigungshebel funktionell verbundene Antriebsgabel und einen Antriebsbund, der auf dem Betätigungselement vorgesehen ist und gemeinsam mit diesem gedreht werden kann. Die Antriebsgabel greift an dem Antriebsbund an, so daß die Schwenkbewegung des Betätigungshebels und der Antriebsgabel dazu dienen, den Antriebsbund und das Betätigungselement hin- und herzubewegen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält der Antriebsbund ein Paar von räumlich zueinander beabstandeter Antriebsflanschen, wobei die Antriebsgabel wenigstens einen Jocharm aufweist, der zwischen den Antriebsflanschen zum Eingriff mit diesen positioniert ist. Die Antriebsgabel besteht vorzugsweise aus einem Paar von Jocharmen, das diametral an dem Antriebsbund angreift, um die Schwenkbewegung des Joches auf den Antriebsbund zu übertragen, um das Betätigungselement hin- und herzubewegen und den Klemmmechanismus der Vorrichtung zu betätigen.
Um die gewünschte schrittweise Drehbewegung des Klemm-Mechanismus zu ermöglichen, enthält die Antriebsgabel wenigstens einen Rastzahn, wobei der Antriebsbund eine Rastzahnaufnahmefläche festlegt, die für den Rastzahn als Anlage dient und mit diesem zusammenwirkt, um die schrittweise Drehbewegung des Antriebsbundes in bezug auf die Antriebsgabel zu realisieren, und folglich auch die schrittweise Drehbewegung des äußeren Rohrgehäuses und des inneren Betätigungselementes in bezug auf das Gehäuse der Vorrich tung. Die Rastzahnaufnahmefläche des Antriebsbundes legt vorzugsweise eine Vielzahl von auf dem Umfang räumlich zueinander beabstandeten Zähnen fest, die dazwischen radiale Vertiefungen aufweisen, die für die Aufnahme der Rastzähne der Antriebsgabel bestimmt sind. Die Antriebsgabel ist mit wenigstens einem Jocharm, vorzugsweise aber mit einem Paar von Jocharmen versehen, jeder dieser Jocharme trägt einen Rastzahn, wobei die Jocharme dazu dienen, die Rastzähne in die durch die Zähne auf dem Antriebsbund gegebenen Vertiefungen vorgespannt zu lenken. In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform werden die Rastzähne in die Vertiefungen durch die Jocharme mit einer ausreichenden Kraft eingeführt, um ein relatives Drehmoment von weniger als etwa 0,0353 Nm bis 0,141 Nm (etwa 5 Zoll × Unzen bis etwa 20 Zoll × Unzen) aufzunehmen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und Ansprüche ohne weiteres deutlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des chirurgischen Ultraschallsystems, das eine chirurgische Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung enthält, ausgeführt entsprechend der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teils eines Klemm-Mechanismus der in 1 dargestellten Klemmkoagulatorvorrichtung.
3 ist eine Darstellung einer Ausführungsform des Klemmkoagulators gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ineilweise freigelegter Seitenansicht, in funktioneller Verbindung mit einer Ultraschall-Antriebseinheit des in 1 dargestellten chirurgischen Systems.
4 ist eine Ausführungsform einer chirurgischen Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung in Explosivdarstellung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine vergrößerte, fragmentarische Darstellung des vorliegenden Klemmkoagulators, die dessen Klemmantriebsmechanismus mit dem zugehörigen Rastmechanismus zeigt.
6 ist eine weitere Ansicht, die den Klemmantriebsmechanismus mit dem zugehörigen Rastmechanismus des vorliegenden Klemmkoagulators schematisch darstellt.
7 ist eine schematische Darstellung des Rastmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine perspektivische Darstellung eines Antriebsbundes des Klemm-Mechanismus des vorliegenden Klemm-Koagulators.
Ausführliche Beschreibung
Obwohl die vorliegende Erfindung viele mögliche Ausführungsformen zuläßt, wird in den Zeichnungen ein gegenwärtig bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt und im folgenden beschrieben, wobei es als selbstverständlich betrachtet wird, daß die vorliegende Offenbarung lediglich als eine Veranschaulichung der Erfindung anzusehen ist und nicht als Absicht, die Erfindung auf die besonders dargestellte Ausführungsform zu beschränken.
Die vorliegende Erfindung richtet sich im besonderen auf eine verbesserte Vorrichtung eines chirurgischen Klemmkoagulators, der so eingerichtet ist, daß er das Schneiden, Koagulieren und/oder das Klemmen von Gewebe während eines chirurgischen Eingriffes bewirken kann. Die vorliegende Vorrichtung kann ohne Probleme für den Einsatz sowohl für Eingriffe der offenen Chirurgie als auch für laparoskopische oder endoskopische Eingriffe eingerichtet werden. Eine vielseitige Verwendung wird durch den selektiven Einsatz von Ultraschallenergie erleichtert. Wenn die Ultraschallkomponenten der Vorrichtung inaktiviert sind, kann das Gewebe ohne weiteres ergriffen und wie erforderlich manipuliert werden, ohne in das Gewebe zu schneiden oder dieses zu beschädigen. Wenn die Ultraschallkomponenten im aktiven Zustand sind, ist es möglich, das Gewebe zur Eingabe von Ultraschallenergie zu greifen, um eine Gewebekoagulation zu erreichen bei gleichzeitiger Beaufschlagung mit einem erhöhten Druck, was ein effizientes Schneiden des Gewebes und Koagulieren bewirkt. Wenn erforderlich, kann die Beaufschlagung des Gewebes mit Ultraschallenergie erfolgen, ohne daß der Klemm-Mechanismus der Vorrichtung zum Einsatz kommt und zwar, indem die Ultraschall-"Klinge" oder der End-Manipulator der Vorrichtung entsprechend manipuliert wird.
Wie aus der folgenden Beschreibung deutlich wird, ist der vorliegende Klemmkoagulator wegen seiner unkomplizierten Bauweise besonders für eine einmalige Verwendung geeignet. Als solcher ist der Klemmkoagulator geeignet, in Verbindung mit einer Ultraschall- Antriebseinheit eines chirurgischen Systems zum Einsatz zu gelangen, wobei die Ultraschallenergie von der Antriebseinheit den erforderlichen Ultraschall-Antrieb für den vorliegenden Klemmkoagulator liefert. Es ist leicht einzusehen, daß eine Ausführungsform des Klemmkoagulators nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch für eine Mehrfachbenutzung eingerichtet werden kann und daß er unlösbarer Bestandteil einer zugehörigen Ultraschall-Antriebseinheit ist. Jedoch wird gegenwärtig die lösbare Verbindung des vorliegenden Klemmkoagulators mit einer zugehörigen Ultraschall-Antriebseinheit wegen des Einsatzes des Gerätes an einem einzigen Patienten der Vorzug gegeben.
In 1 und 3 wird zuerst eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform eines chirurgischen Systems dargestellt, das durchgängig mit 10 bezeichnet wird, welches ein Klemmkoagulatorgerät, das nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, enthält. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Ultraschallerzeugers und der zugeordneten Ultraschall-Antriebseinheit des chirurgischen Systems 10 werden zuerst beschrieben, danach folgt eine detaillierte Beschreibung der chirurgischen Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung, einschließlich eines nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgeführten Klemm-Mechanismus, der für eine schrittweise Rotationsbewegung ausgelegt ist.
Das chirurgische System 10 umfaßt einen Ultraschallerzeuger 30 und ein zugehöriges chirurgisches Ultraschallinstrument. Das chirurgische Instrument enthält eine Ultraschall-Antriebseinheit, mit 50 bezeichnet, und ein nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgeführtes Ultraschall-Klemmkoagulatorgerät 120. Wie dann weiter beschrieben wird, bilden ein Ultraschallwandler der Antriebseinheit 50 und ein Ultraschall-Wellenleiter des Klemmkoagulators 120 zusammen eine Akustikeinheit für das vorliegende chirurgische System, wobei die Akustikeinheit die Ultraschallenergie für den jeweiligen chirurgischen Eingriff liefert, wenn diese durch den Generator 30 mit Strom versorgt wird. Es muß hier festgestellt werden, daß bei einigen Anwendungen die Ultraschall-Antriebseinheit 50 als "Handstückeinheit" bezeichnet wird, weil das chirurgische Instrument des chirurgischen Systems derart ausgebildet ist, daß der Chirurg die Ultraschall-Antriebseinheit 50 während verschiedener Eingriffe und Operationen ergreift und manipuliert. Das nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgeführte Klemmkoagulatorgerät 120 enthält vorzugsweise eine scherenähnliche Griffanordnung, die, abgesehen von der Manipulation der Ultraschall-Antriebseinheit 50, das Positionieren und das Manipulieren der Instrumente erleichtert.
Der Generator 30 des chirurgischen Systems sendet durch das Kabel 32 ein elektrisches Signal von ausgewählter Amplitude/Auslenkung, Frequenz und Phase, die durch ein Steuersystem des Generators 30 bestimmt werden. Wie weiter beschrieben wird, bewirkt das Si gnal ein Ausdehnen und Zusammenziehen eines oder mehrerer piezoelektrischer/n Elementes) der Akustikeinheit des chirurgischen Instrumentes, wodurch die elektrische Energie in mechanische Bewegung umgewandelt wird. Die mechanische Bewegung erzeugt Longitudinalwellen von Ultraschallenergie, die sich durch die Akustikeinheit als stehende Schallwelle fortpflanzt, wobei die Akustikeinheit mit einer ausgewählten Frequenz und Amplitude schwingt. Ein am distalen Ende des Wellenleiters der Akustikeinheit angeordneter End-Manipulator wird so plaziert, daß er sich in Kontakt mit dem Gewebe des Patienten befindet, um die Ultraschallenergie auf dieses zu übertragen. Wie weiter unten beschrieben wird, setzt man vorzugsweise ein chirurgisches Werkzeug ein, zum Beispiel einen Klemmbacken- oder Klemm-Mechanismus, um das Gewebe gegen den End-Manipulator zu pressen.
Durch die Ankopplung des End-Manipulators an das Gewebe wird als Ergebnis der Reibung, der akustischen Absorption und der Viskositätsverluste in dem Gewebe Wärmeenergie oder Wärme erzeugt. Die Hitze ist ausreichend, um Protein-Wasserstoff Bindungen aufzubrechen, was zur Folge hat, daß die stark strukturierten Proteine (das heißt, Kollagen und Muskelproteine) denaturiert werden (das heißt, sie in eine niedere Aufbauform zu überführen). Mit dem Denaturieren der Proteine bildet sich ein klebriges Koagulat, so daß durch dieses kleine Blutgefäße versiegelt oder koaguliert werden. Eine tiefere Koagulation von größeren Blutgefäßen wird dadurch erreicht, daß der Effekt verlängert wird.
Die Übertragung von Ultraschallenergie auf das Gewebe verursacht weitere Effekte einschließlich eines mechanischen Zerreißens, Schneidens, Aushöhlens, Auseinanderreißens von Zellen und Emulsionierens. Die erreichbare Größe der Inzisionen sowie der erreichbare Grad von Koagulation variiert mit der Amplitude bzw. Auslenkung des End-Manipulators, den Schwingungsfrequenzen, der Größe des durch den Benutzer beaufschlagten Druckes, der Schärfe des End-Manipulators und der Kopplung zwischen End-Manipulator und Gewebe.
Wie in 1 gezeigt wird, umfaßt der Generator 30 ein Steuersystem, das Bestandteil des Generators 30 ist, weiterhin einen Netzschalter 34 und eine Triggereinrichtung 36. Der Netzschalter 34 regelt die Zuführung von elektrischem Strom zum Generator 30, und wenn dieser durch die Triggereinrichtung 36 eingeschaltet ist, dann liefert der Generator 30 Energie, um die Akustikeinheit des chirurgischen Systems 10 mit einer vorherbestimmten Frequenz und den End-Manipulator mit einem vorherbestimmten Pegel der Auslenkung zu fahren. Der Generator 30 fährt oder erregt die Akustikeinheit mit bzw. zu einer geeigneten Resonanzfrequenz.
Wenn der Generator 30 über die Triggereinrichtung 36 aktiviert ist, liegt an dem Wandlerstapel oder der Wandlereinheit 40 der Akustikeinheit kontinuierlich vom Generator 30 gelieferte elektrische Energie an. Ein Phasenregelkreis im Steuersystem des Generators 30 überwacht die Rückkopplung von der Akustikeinheit. Der Phasenregelkreis stellt die Frequenz der vom Generator 30 gelieferten elektrischen Energie ein, um die Resonanzfrequenz der ausgewählten longitudinalen Schwingungsform der Akustikeinheit, einschließlich der Gewebelast, anzupassen. Außerdem hält eine zweite Rückkopplungsschleife den an die Akustikeinheit abgegebenen elektrischen Strom auf einem vorgewählten konstanten Pegel, um eine im wesentlichen konstante Auslenkung am End-Manipulator der Akustikeinheit zu erreichen.
Das an die Akustikeinheit eingegebene elektrische Signal bewirkt, daß das distale Ende des Wellenleiters, das heißt der End-Manipulator, in einem Bereich von beispielsweise, etwa 20 kHz bis 250 kHz, vorzugsweise in dem Bereich von 54 kHz bis 56 kHz, und am vorteilhaftesten bei etwa 55,5 kHz in longitudinaler Richtung schwingt. Die Schwingungsauslenkungen am End-Manipulator können, beispielsweise durch Steuerung der Amplitude des durch den Generator 30 in die Wandlereinheit 40 der Akustikeinheit eingegebenen elektrischen Signals, geregelt werden.
Wie oben festgestellt wurde, kann der Benutzer über die Triggereinrichtung 36 des Generators 30 diesen einschalten, so daß die Akustikeinheit kontinuierlich mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Die Triggereinrichtung 36 besitzt vorzugsweise einen Fußschalter, der über ein Kabel oder eine Schnur mit dem Generator 30 lösbar verbunden oder an diesem befestigt ist. Es ist aber auch möglich, die Triggereinrichtung als Handschalter auszuführen, der in der Ultraschall-Antriebseinheit 50 eingebaut ist, so daß auf diese Weise der Generator 30 durch den Benutzer aktiviert werden kann.
Der Generator 30 besitzt weiterhin eine Stromleitung 38, die mit einem Elektrochirurgiegerät oder mit einer Steckdose verbunden werden kann. Es muß auch in Betracht gezogen werden, daß der Generator 30 durch eine Gleichstromquelle, wie beispielsweise durch eine Batterie, gespeist werden kann. Der Generator 30 kann jeder geeignete Generator sein, wie beispielsweise das Modell Nr. GENO1, das bei Ethicon Endo-Surgery, Inc. erhältlich ist.
In 1 und 3 umfaßt die Ultraschall-Antriebseinheit 50 des chirurgischen Instrumentes ein mehrstückiges Gehäuse 52, das in der Lage ist, die Schwingungen der Akustikeinheit von dem Benutzer fernzuhalten. Das Gehäuse 52 der Antriebseinheit kann eine derartige Form aufweisen, daß ein Halten durch den Benutzer in herkömmlicher Weise möglich ist, es ist aber auch daran gedacht, daß der vorliegende Klemmkoagulator 120 im Prinzip durch eine durch das Gehäuse des Gerätes gegebene scherenförmige Anordnung ergriffen und manipuliert werden kann, wie noch beschrieben werden wird. In der Darstellung erscheint das Gehäuse 52 zwar als ein mehrstückiges, es kann aber auch aus einem einzigen Bauteil oder einem einheitlichen Bauteil bestehen.
Das Gehäuse 52 der Ultraschall-Antriebseinheit 50 umfaßt im allgemeinen ein proximales Ende, ein distales Ende und einen sich darin in Längsrichtung erstreckenden Hohlraum. Das distale Ende des Gehäuses 52 enthält eine Öffnung 60, die so eingerichtet ist, daß sich durch diese die Akustikeinheit des chirurgischen Systems 10 erstrecken kann, und das proximale Ende des Gehäuses 52 ist durch das Kabel 32 mit dem Generator 30 verbunden. Das Kabel 32 enthält vorzugsweise Belüftungsrohre oder Luftkanäle 62, welche das Zuführen von Luft in das Gehäuse 52 der Ultraschall-Antriebseinheit 50 ermöglichen, um die Wandlereinheit 40 der Akustikeinheit zu kühlen.
Das Gehäuse 52 der Ultraschall-Antriebseinheit 50 ist vorzugsweise aus einem dauerhaften Kunststoff gefertigt, wie zum Beispiel Ultem^®. Es kann auch eine Vielzahl von alternativen Stoffen in Betracht gezogen werden, aus denen das Gehäuse 52 gefertigt werden kann, einschließlich anderer Kunststoffe [das heißt, Flüssigkristallpolymere (LCP), Nylon oder Polycarbonate]. Eine geeignete Ultraschall-Antriebseinheit 50 ist das Modell Nr. HP050, das bei Ethicon Endo-Surgery, Inc. erhältlich ist.
Die Akustikeinheit des chirurgischen Instrumentes enthält im allgemeinen einen ersten Akustikteil und einen zweiten Akustikteil. Der erste Akustikteil wird vorzugsweise durch die Ultraschall-Antriebseinheit 50 getragen, und der zweite Akustikteil (in Form eines Wellenleiters und End-Manipulators, wie noch beschrieben werden wird) wird durch die Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung getragen. Das distale Ende des ersten Akustikteiles ist funktionell mit dem proximalen Ende des zweiten Akustikteiles vorzugsweise über Schraubverbindung gekoppelt.
Wie in 3 dargestellt wird, enthält der erste Akustikteil einen Wandlerstapel oder eine Wandlereinheit 40 und eine Halterungsvorrichtung 84 und der zweite Akustikteil ein Übertragungsteil oder Arbeitsteil, das hier im weiteren als Wellenleiter mit einem End-Manipulator bezeichnet wird.
Die Bestandteile der Akustikeinheit sind vorzugsweise akustisch aufeinander derart abgestimmt, daß die Baulänge jedes Teiles das Produkt aus einer ganzen Zahl und der halben Wellenlänge (nλ/2) ist, wobei λ die Wellenlänge einer ausgewählten oder longitudinalen Arbeitsschwingungsfrequenz f₀ der Akustikeinheit und n eine nicht-negative ganze Zahl bezeichnen. Es kann auch jede andere geeignete Anordnung von akustischen Elementen als Bauteile der Akustikeinheit in Betracht gezogen werden.
Die Wandlereinheit 40 der Akustikeinheit wandelt die elektrischen Signale vom Generator 30 in mechanische Energie, was eine Längsschwingungsbewegung des End-Manipulators bei Ultraschallfrequenzen zur Folge hat. Wenn der Akustikeinheit Energie zugeführt wird, erzeugt die Akustikeinheit eine Schwingbewegungen ausführende stehende Welle. Die Auslenkung dieser Schwingbewegungen an irgendeinem Punkt entlang der Akustikeinheit hängt von dem Ort längs der Akustikeinheit ab, an dem die Schwingbewegung gemessen wird. Ein Minimum oder ein Nulldurchgang der Schwingbewegungen. ausführenden stehenden Welle wird im allgemeinen als Knoten bezeichnet (das heißt, wo die Bewegung gewöhnlich minimal ist), und ein Absolutwertmaximum oder ein Scheitelwert in der stehenden Welle wird im allgemeinen als Antiknoten bezeichnet. Die Entfernung zwischen dem Antiknoten und dem dazu nächsten Knoten beträgt eine viertel Wellenlänge (λ/4).
Wie in 3 dargestellt wird, enthält die Wandlereinheit 40 der Akustikeinheit, die auch unter der Bezeichnung "Langevin Stapel" bekannt ist, im allgemeinen einen Wandlerbereich 90, einen ersten Resonator 92 und einen zweiten Resonator 94. Die Länge der Wandlereinheit ergibt sich vorzugsweise aus dem Produkt aus einer ganzen Zahl und den halben Systemwellenlängen (nλ/2). Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung aber auch so ausgeführt sein kann, daß sie eine Wandlereinheit enthält, die aus magnetostriktiven, elektromagnetischen oder elektrostatischen Wandlern besteht.
Das distale Ende des ersten Resonators 92 ist mit dem proximalen Ende des Wandlerbereiches 90 verbunden und das proximale Ende des zweiten Resonators 94 ist mit dem distalen Ende des Wandlerbereiches 90 verbunden. Der erste Resonator 92 und der zweite Resonator 94 sind vorzugsweise aus Titan, Aluminium, Stahl oder einem anderen geeigneten Material gefertigt. Besonders vorteilhaft ist es, den ersten Resonator 92 aus rostfreiem 303-Stahl und den zweiten Resonator 94 aus 7075-T651 Aluminium zu fertigen. Der erste Resonator 92 und der zweite Resonator 94 weisen eine Länge auf, die durch eine Anzahl von Variablen bestimmt wird, einschließlich der Länge des Wandlerbereiches 90, der Schallgeschwindigkeit des in den Resonatoren 92 und 94 verwendeten Materials und der gewünschten Grundfrequenz f₀ der Wandlereinheit 40. Der zweite Resonator 94 kann innen vom proximalen Ende hin zum distalen Ende konisch verlaufen, um als Geschwindigkeitswandler zu arbeiten und um die Auslenkungen der Ultraschallschwingungen zu verstärken.
Der Wandlerbereich 90 der Wandlereinheit 40 umfaßt vorzugsweise einen piezoelektrischen Abschnitt aus abwechselnd positiven Elektroden 96 und negativen Elektroden 98, wobei die piezoelektrischen Elemente 100 alternierend zwischen den Elektroden 96 und 98 angeordnet sind. Die piezoelektrischen Elemente 100 können aus jedem geeigneten Material gefertigt sein, wie beispielsweise aus Blei-Zirkonat-Titanat, Blei-Meta-Niobat, Blei-Titanat oder anderen piezoelektrischen Stoffen. Eine durchgehende Bohrung verläuft mittig durch jede der positiven Elektroden 96, der negativen Elektroden 98 und durch die piezoelektrischen Elemente 100. Die positiven Elektroden 96 und negativen Elektroden 98 sind elektrisch mit den Leitungen 102 bzw. 104 verbunden. Diese Leitungen 102 und 104 übertragen das elektrische Signal vom Generator 30 zu den Elektroden 96 und 98.
Wie in 3 dargestellt, werden die piezoelektrischen Elemente 100 durch einen Bolzen 106 zwischen dem ersten Resonator 92 und dem zweiten Resonator 94 unter Druck zusammengehalten. Der Bolzen 106 besteht vorzugsweise aus einem Kopf, einem Schaft und einem mit Gewinde versehenen distalen Ende. Der Bolzen 106 ist vom proximalen Ende des ersten Resonators 92 her durch die Bohrungen des ersten Resonators 92, der Elektroden 96 und 98 und den piezoelektrischen Elementen 100 gesteckt. Das mit Gewinde versehene distale Ende des Bolzen 106 wird in eine mit Gewinde versehene Bohrung in dem proximalen Ende des zweiten Resonators 94 eingeschraubt. Der Bolzen kann aus Titan, Aluminium, Stahl oder einem anderen geeigneten Material gefertigt sein, und vorzugsweise aus Ti-6A1-4V Titan, und besonders vorteilhaft ist es, wenn er aus niedrig legiertem Stahl vom Typ 4037 gefertigt ist.
Durch ein elektrisches Signal von dem Generator 30 werden die piezoelektrischen Elemente 100 erregt und erzeugen in der Akustikeinheit eine akustische stehende Welle. Das elektrische Signal bewirkt, daß sich ein elektromagnetisches Feld über den piezoelektrischen Elementen 100 ausbaut, was wiederum bewirkt, daß sich die piezoelektrischen Elemente 100 entlang der Achse des Spannungsgefälles kontinuierlich ausdehnen und zusammenziehen, wodurch sich hochfrequente Longitudinalwellen mit Ultraschallenergie aufbauen. Durch die Akustikeinheit wird diese Ultraschallenergie auf den End-Manipulator übertragen.
Die Halterungsvorrichtung 84 der Akustikeinheit weist ein proximales Ende und ein distales Ende auf und hat vorzugsweise eine Länge, die im wesentlichen gleich dem Produkt einer ganzen Zahl und der halben Systemwellenläng ist. Das proximale Ende der Halterungsvorrichtung 84 ist vorzugsweise axial ausgerichtet und mit dem distalen Ende des zweiten Resonators 94 durch eine mit Innengewinde versehene Verbindung in der Nähe eines Antiknotens gekoppelt. (Entsprechend dieser Offenbarung definiert sich der Begriff "nahe" als "genau an" oder "sehr nahe bei".) Es ist ebenfalls als Möglichkeit in Betracht zu ziehen, die Halterungsvorrichtung 84 durch geeignete Mittel an dem zweiten Resonator 94 zu befestigen und den zweiten Resonator 94 und die Halterungsvorrichtung 84 als ein einziges oder gemeinsames Bauteil auszuführen.
Die Halterungsvorrichtung 84 ist mit dem Gehäuse 52 der Ultraschall-Antriebseinheit 50 in der Nähe eines Knotens verbunden. Die Halterungsvorrichtung 84 enthält vorzugsweise einen als integralen Bestandteil auf ihrem Umfang angebrachten Befestigungsflansch 108. Dieser Befestigungsflansch 108 ist vorzugsweise in einer in dem Umfang des Gehäuses 52 der Ultraschall-Antriebseinheit 50 eingearbeiteten Ringnut 110 vorgesehen, um die Halterungsvorrichtung 84 an das Gehäuse 52 zu koppeln. Ein elastisches Teil oder Material 112, wie zum Beispiel ein Paar Dichtungsringe aus Silikonkautschuk, die über Abstandshalter angebracht werden, kann zwischen der Ringnut 110 des Gehäuses 52 und dem Flansch 108, der ein integrales Teil der Halterungsvorrichtung 84 ist, plaziert werden, um ein Übertragen der Ultraschallschwingungen von der Halterungsvorrichtung 84 auf das Gehäuse 52 zu reduzieren oder zu verhindern.
Die Halterungsvorrichtung 84 wird vorzugsweise in einer vorher festgelegten axialen Lage durch eine Vielzahl von Stiften 114, vorzugsweise durch vier, gesichert. Die Stifte 114 sind in Längsrichtung und um neunzig (90) Grad relativ zueinander beabstandet um den Außenumfang der Halterungsvorrichtung 84 angebracht. Die Stifte 114 sind mit dem Gehäuse 52 der Ultraschall-Antriebseinheit 50 verbunden und werden durch Kerben in dem Akustikbefestigungsflansch 108 der Halterungsvorrichtung 84 angebracht. Die Stifte 114 werden vorzugsweise aus rostfreiem Stahl gefertigt.
Die Halterungsvorrichtung 84 ist vorzugsweise so ausgeführt, daß sie die Auslenkungen der Ultraschallschwingungen, die durch die Akustikeinheit auf das distale Ende des End-Manipulators übertragen werden, verstärkt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Halterungsvorrichtung 84 einen konisch verlaufenden Festkörperhornstrahler. Wenn die Ultraschallenergie durch die Halterungsvorrichtung 84 übertragen wird, erfährt die Geschwindigkeit der durch die Halterungsvorrichtung 84 übertragenen Schallwelle eine Verstärkung. Es wird jede geeignete Form für die Ausführung der Halterungsvorrichtung 84 in Betracht gezogen, wie zum Beispiel ein stufenförmiges Horn, ein konisches Horn, ein Horn in Exponentialform, ein kontinuierlich zunehmendes Horn oder dergleichen mehr.
Wie in 3 gezeigt wird, ist die Halterungsvorrichtung 84 vorzugsweise akustisch mit dem zweiten Akustikteil der Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 gekoppelt. Das distale Ende der Halterungsvorrichtung 84 ist über eine mit Innengewinde versehene Verbindung in der Nähe einer Antinode vorzugsweise an das proximale Ende des zweiten Akustikteiles gekoppelt, aber es sind auch alternative Kopplungsanordnungen einsetzbar.
In 4 wird an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eine Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 des chirurgischen Systems 10 in einer Explosivdarstellung gezeigt. Das proximale Ende der Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 nimmt vorzugsweise das distale Ende der Ultraschall-Antriebseinheit 50 auf und wird an diesem befestigt, indem die Antriebseinheit in das Gehäuse des Gerätes eingesetzt wird, wie in 3 dargestellt wird. Die Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 wird vorzugsweise als Baueinheit an der Ultraschall-Antriebseinheit 50 befestigt bzw. von dieser entfernt. Der Ultraschall-Klemmkoagulator 120 kann nach einer einzigen Benutzung weggeworfen werden.
Die Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 umfaßt vorzugsweise eine Griffeinheit oder ein Gehäuse 130, das vorzugsweise aus aneinander passenden Gehäuseteilen 131, 132 besteht, und ein langgestrecktes oder endoskopisches Teil 150. Wenn das vorliegende Gerät für eine endoskopische Anwendung ausgeführt ist, dann kann die Konstruktion so dimensioniert sein, daß das Teil 150 einen Außendurchmesser von ungefähr 5,5 mm besitzt. Das langgestreckte Teil 150 der Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 erstreckt sich rechtwinklig vom Gehäuse 130 der Vorrichtung. Das langgestreckte Teil 150 kann selektiv in bezug auf das Gehäuse 130 gedreht werden, wie weiter unten noch beschrieben werden wird. Das langgestreckte Teil 150 umfaßt vorzugsweise ein/e äußere/s röhrenförmige/s Bauteil oder Hülse 160, ein inneres röhrenförmiges Betätigungselement 170 und den zweiten Akustikteil der Akustikeinheit in Form eines Wellenleiters 180 mit dem End-Manipulator 180'. Wie noch beschrieben werden wird, werden die äußere Hülse 160, das Betätigungselement 170 und der Wellenleiter 180 vorzugsweise so miteinander verbunden, daß sie als eine Einheit (zusammen mit der Ultraschall-Antriebseinheit 50) eine schrittweise Drehbewegung in bezug auf das Gehäuse 130 ausführen.
Wie in 4 gezeigt wird, ist das proximale Ende des Wellenleiters 180 des zweiten Akustikteiles vorzugsweise lösbar mit der Halterungsvorrichtung 84 der Ultraschall- Antriebseinheit 50 in der Nähe eines Antiknotens verbunden, wie oben bereits beschrieben wurde. Der Wellenleiter 180 hat vorzugsweise eine Länge von im wesentlichen gleich dem Produkt aus einer ganzen Zahl und einer halben Systemwellenlänge (nλ/2). Der Wellenleiter 180 besteht vorzugsweise aus einem festen Kernschaft, der aus einem Material gefertigt ist, in dem sich in effizienter Weise Ultraschallenergie fortpflanzen kann, wie zum Beispiel Titanlegierungen (das heißt, Ti-6A1-4V) oder eine Aluminiumlegierung. Es wird auch die Möglichkeit in Betracht gezogen, daß der Wellenleiter 180 alternativ aus jedem anderen geeigneten Material gefertigt werden kann.
Der Wellenleiter ist vorzugsweise halbflexibel. Es ist aber auch möglich, daß der Wellenleiter alternativ im wesentlichen starr sein kann oder aus einem flexiblen Draht besteht. Der Wellenleiter kann so ausgeführt sein, daß er die durch den Wellenleiter zum End-Manipulator übertragenen mechanischen Schwingungen verstärkt, wie es in dem Fachgebiet bekannt ist. Der Wellenleiter kann weiterhin Eigenschaften aufweisen, welche das Anwachsen der Längsschwingungen entlang dem Wellenleiter steuern, und Eigenschaften, die den Wellenleiter auf die Resonanzfrequenz des Systems abstimmen.
Selbstverständlich kann der Wellenleiter 180 jede geeignete Querschnittsdimension besitzen. So kann, zum Beispiel, der Wellenleiter einen im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt aufweisen oder er kann an verschiedenen Abschnitten konisch verlaufen oder aber auch konisch über seine ganze Länge sein.
Wie in 4 dargestellt wird, besitzt der Wellenleiter 180 einen ersten Abschnitt 182, einen zweiten Abschnitt 184 und einen dritten Abschnitt 186. Der erste Abschnitt 182 des Wellenleiters erstreckt sich distal vom proximalen Ende des Wellenleiters und weist eine im wesentlichen kontinuierliche Querschnittsdimension auf.
Der erste Abschnitt 182 besitzt vorzugsweise wenigstens eine radiale Bohrung oder Öffnung 188, die sich im wesentlichen senkrecht zur Achse des Wellenleiters 180 diametral hindurch erstreckt. Die Öffnung 188 ist vorzugsweise an einem Knoten angeordnet, kann aber auch anders angeordnet werden. Es ist selbstverständlich, daß die Öffnung 188 jede geeignete Tiefe aufweisen und jede geeignete Form annehmen kann. Die Öffnung ist so gestaltet, daß sie einen Verbindungsstift aufnehmen kann, der den Wellenleiter 180, das röhrenförmige Betätigungselement 170 und die röhrenförmige äußere Hülse 160 verbindet, so daß diese gemeinsam eine schrittweise Drehbewegung relativ zum Gehäuse 130 der Vorrichtung durchführen.
Der zweite Abschnitt 184 des Wellenleiters 180 erstreckt sich distal von dem ersten Abschnitt 182. Der zweite Abschnitt 184 hat vorzugsweise ebenfalls einen im wesentlichen kontinuierlichen Querschnitt. Der Durchmesser des zweiten Abschnittes 184 ist kleiner als der Durchmesser des ersten Abschnittes 182 und größer als der Durchmesser des dritten Abschnittes 186. Wenn die Ultraschallenergie vom ersten Abschnitt 182 des Wellenleiters 180 in den zweiten Abschnitt 184 übertritt, dann führt die Verengung des zweiten Abschnittes 184 dazu, daß die Amplitude der den Abschnitt durchlaufenden Ultraschallenergie sich vergrößert.
Der dritte Abschnitt 186 erstreckt sich distal vom distalen Ende des zweiten Abschnittes 184. Der dritte Abschnitt 186 hat vorzugsweise ebenfalls einen im wesentlichen kontinuierlichen Querschnitt. Der dritte Abschnitt 186 kann ebenfalls kleine Veränderungen des Durchmessers über seine Länge enthalten. Wenn die Ultraschallenergie vom zweiten Abschnitt 184 des Wellenleiters 180 in den dritten Abschnitt 186 übergeht, dann führt die Verengung des dritten Abschnittes 186 dazu, daß die Amplitude der den Abschnitt durchlaufenden Ultraschallenergie sich vergrößert.
Der dritte Abschnitt 186 kann eine Vielzahl von auf seinem Außenumfang ausgebildeten (nicht dargestellten) Nuten oder Kerben aufweisen. Die Nuten können an dem Knoten des Wellenleiters 180 angeordnet sein und dienen als Justieranzeige bei der Installation eines (nicht dargestellten) Dämpfungsmantels und für stabilisierende Silikonringe oder elastische Lagerung während der Fertigung. Eine Dichtung ist vorzugsweise an dem äußersten distalen Knoten in der größtmöglichen Nähe zum End-Manipulator 180' vorgesehen, um den Eintritt von Gewebe, Blut und anderen Stoffen in den Bereich zwischen dem Wellenleiter und dem Betätigungselement 170 zu vermindern.
Der End-Manipulator 180' des Wellenleiters 180 ist vorzugsweise ein integraler Bestandteil des letzteren, und sie sind als eine Einheit ausgebildet. In einer anderen Ausführung kann der End-Manipulator durch eine mit Gewinde versehene Verbindung oder durch eine Schweißverbindung verbunden sein. Das distale Ende des End-Manipulators ist in der Nähe eines Antiknotens vorgesehen, um die Akustikeinheit auf eine bevorzugte Resonanzfrequenz f₀ abzustimmen, wenn die Akustikeinheit nicht durch Gewebe belastet ist. Das distale Ende des End-Manipulators ist so ausgeführt, daß es sich in Längsrichtung in einem Bereich von, zum Beispiel, etwa 10 μm bis etwa 500 μm von Spitze zu Spitze, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 10 μm bis etwa 100 μm bei einer vorherbestimmten Schwingungsfrequenz f₀ bewegt, wenn die Wandlereinheit erregt wird.
Entsprechend der dargestellten Ausführungsform ist der End-Manipulator 180', der gelegentlich als Klinge bezeichnet wird, vorzugsweise zylindrisch, um mit dem zugeordneten Klemm-Mechanismus des vorliegenden Klemmkoagulator zusammenwirken zu können. Wie in dem Fachgebiet bekannt ist, kann der End-Manipulator in geeigneter Weise oberflächenbehandelt werden.
Es wird jetzt im besonderen auf die 2 Bezug genommen. In dieser wird der Klemm-Mechanismus der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung 120 dargestellt, der so ausgeführt ist, daß er mit dem End-Manipulator 180' des Wellenleiters 180 zusammenwirken kann. Der Klemm-Mechanismus umfaßt einen Schwenkbewegungen durchführenden Klemmarm 190, der über sein distales Ende an dem distalen Ende der äußeren röhrenförmigen Hülse 160 angelenkt ist. Eine Klemmauflage 192, die vorzugsweise aus Teflon oder einem anderen geeigneten Material von geringer Reibung bestehen kann, ist auf der Oberfläche des Klemmarmes zum Zusammenwirken mit dem End-Manipulator 180' aufgebracht, wobei die Schwenkbewegung des Klemmarmes die Klemmauflage im wesentlichen parallel zu und in Kontakt mit dem End-Manipulator 180' positioniert. Durch diese Konstruktion wird das zu klemmende Gewebe zwischen der Klemmauflage 192 und dem End-Manipulator 180' gefaßt. Wie dargestellt wird, ist die Klemmauflage 192 vorzugsweise mit einer sägezahnähnlichen Ausbildung versehen, um das Greifen des Gewebes im Zusammenwirken mit dem End-Manipulator 180' zu verbessern.
Am Klemmarm 190 ist wenigstens ein Hebelteil 193, vorzugsweise ein Paar von Hebelteilen 193 am proximalen Ende des Klemmarmes vorgesehen, um die Schwenkbewegung des Klemmarmes relativ zum End-Manipulator zu bewirken. Die Hebelteile sind auf den entsprechen gegenüberliegenden Seiten des Wellenleiters 180 und des End-Manipulators 180' angebracht und sind funktionell mit einem Antriebsteil 194 des hin- und herbewegbaren Betätigungselementes 170 verbunden. Die Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes relativ zu der äußeren röhrenförmigen Hülse 160 und zum Wellenleiter 180 bewirkt durch diese eine Schwenkbewegung des Klemmarmes relativ zum End-Manipulator. Die Hebelteile 193 können in einem Paar von durch das Antriebsteil 194 definierten Öffnungen entsprechend positioniert werden oder auf andere geeignete Weise mechanisch mit diesen verbunden werden, wobei die Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes durch das Antriebsteil 194 und das Hebelteil 193 derart wirkt, daß der Klemmarm geschwenkt wird.
Es wird jetzt im besonderen auf die 3, 5 und 6 Bezug genommen. Ein auf dem proximalen Ende des Betätigungselementes 170 zum Ausführen gemeinsamer Drehbewe gungen gelagerter Antriebsbund, der generell mit 200 bezeichnet ist, bewirkt die Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes 170. Zu diesem Zwecke enthält der Antriebsbund ein Paar diametral gegenüberliegende und sich axial erstreckende Arme 202, von denen jeder eine Antriebsnase 204 besitzt, wobei die Antriebsnasen durch die Arme 202 vorgespannt sind, so daß sie in entsprechende Öffnungen 206, die durch das proximale Teil des röhrenförmigen Betätigungselementes 170 bestimmt werden, eingreifen können. Ein Paar Federn 208 (vergleiche 8), die diametral mit entsprechenden Öffnungen 210 in Eingriff gebracht werden können, wobei diese Öffnungen durch das proximale Ende des Betätigungselementes 170 bestimmt werden, bewirken weiterhin die gemeinsame Drehbewegung des Antriebsbundes 200 mit dem Betätigungselement 170. Eine auf dem Umfang des Betätigungselementes 170 vorgesehene Ringnut 211 dient zur Aufnahme eines Dichtungsringes 211 (4) zur Anlage an der Innenfläche der Außenhülse 160.
Ein Verbindungsstift 212 ermöglicht die Drehbewegung des Betätigungselementes 170 gemeinsam mit der röhrenförmigen äußere Hülse 160 und dem inneren Wellenleiter 180, indem der Verbindungsstift sich durch diese Komponenten der Vorrichtung erstreckt. Wie in 4 dargestellt wird, definiert das röhrenförmige Betätigungselement 170 einen länglichen Schlitz 214, durch den der Verbindungsstift 212 sich erstreckt, um die Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes relativ zur äußeren röhrenförmigen Hülse und dem inneren Wellenleiter zu ermöglichen.
Ein auf der äußeren röhrenförmigen Hülse gelagerter Drehknopf 216 ermöglicht die Einstellung der Drehposition des länglichen Teiles 150 in bezug auf das Gehäuse 130 des Klemm-Koagulators. Der Verbindungsstift 212 verbindet den Knopf 216 mit der Hülse 160, dem Element 170 und dem Wellenleiter 140, so daß diese als eine Einheit sich relativ zum Gehäuse 130 drehen. In einer jetzigen Ausführungsform dient der Nabenteil 216' des Drehknopfes dazu, die äußere Hülse 160, das Betätigungselement 170 und den Wellenleiter 180 (als Einheit mit dem Drehknopf 216) an dem Gehäuse 130 drehbar zu lagern.
Entsprecchend der vorliegenden Erfindung ist der Antriebsbund 200 ein Teil des Klemmantriebsmechanismus des Gerätes, der die Schwenkbewegung des Klemmarmes 190 durch die Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes 170 bewirkt.
Der Klemmantriebsmechanismus umfaßt weiterhin eine Antriebsgabel 220, die mit einem Betätigungshebel 222 des Gerätes funktionell verbunden ist, wodurch der Betätigungshebel auf diese Weise mit dem hin- und herbewegbaren Betätigungselement 170 über die Antriebsgabel 220 und den Antriebsbund 200 verbunden ist. Der Betätigungshebel 222 ist schwenkbar an dem Gehäuse 130 des Gerätes (über eine Drehzapfenlagerung 223) angelenkt und wirkt dabei scherenartig mit einem Griffteil 224 des Gehäuses zusammen. Das Bewegen des Hebels 222 gegen das Griffteil 224 bewegt das Betätigungselement 170 translatorisch proximal und schwenkt auf diese Weise den Klemmarm 190 gegen den End-Manipulator 180'.
Die Antriebsgabel 220 ist mit dem Betätigungshebel 222 durch eine Feder 226 funktionell verbunden, wobei die Feder vorzugsweise eine Schraubendruckfeder ist. Die Feder 226 ist in einen durch die Antriebsgabel 220 vorgegebenen Federschlitz 228 eingepaßt, wobei die Antriebsgabel 220 wiederum zwischen einem Paar Federrückhalteflanschen 230 des Betätigungshebels 222 positioniert ist. Die Antriebsgabel 220 ist in bezug auf die Federflansche 230 (um die Zapfenlagerung 223 des Gehäuses 130) schwenkbar gegen die Schraubendruckfeder, die sich gegen die durch jede der Federflanschen 230 gegebenen Flächen der Federschlitze abstützt. Auf diese Weise wird die Kraft, mit der das Betätigungselement 170 beaufschlagt werden kann, durch die Schwenkbewegung des Betätigungshebels 222, die über die Antriebsgabel 220 und den Antriebsbund 200 wirkt, durch die Kraft begrenzt, mit der sich die Feder 226 gegen die Federflanschen 230 abstützt. Das Beaufschlagen mit einer übermäßigen Kraft führt dazu, daß die Antriebsgabel 220 in bezug auf die Federflansche 230 des Betätigungshebels 222 gegen die Feder 226 eine verschiebende Schwenkbewegung durchführt. In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ist die Feder 226 so ausgewählt, daß sie die Klemmkraft an dem Klemmarm 190 auf etwa 2 Pfund begrenzt. Anschlagvorrichtungen am Gehäuse 130 begrenzen den Arbeitsweg des Betätigungshebels 222, um ein übermäßiges Zusammendrücken der Feder 226 zu verhindern.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine schrittweise Drehpositionierung des langgestreckten Teiles 150 der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung 120 dadurch erreicht, daß ein in dem Klemmantriebsmechanismus der Vorrichtung enthaltener Rastmechanismus vorgesehen ist. Der Antriebsbund 200 enthält speziell ein Paar axial voneinander beabstandeter Antriebsflansche 232. Zwischen diesen Antriebsflanschen 232 ist eine Aufnahmefläche für Rastzähne vorgesehen, auf der eine Vielzahl von auf dem Umfang verteilter zueinander beabstandeter Zähne 234 festlegt ist, die zur Aufnahme von Rastzähnen dienende Vertiefungen auf dem Umfang des Antriebsbundes 200 definieren. In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform sind zwölf Zähne 234 vorgesehen, so daß auf diese Weise eine schrittweise Positionierung des länglichen Teiles 150 der Vorrichtung in 30°-Intervallen relativ zum Gehäuse 130 der Vorrichtung erfolgen kann.
Eine schrittweise Drehbewegung kann weiterhin durch wenigstens einen Rastzahn, vorzugsweise durch ein Paar von diametral gegenüberliegenden Rastzähnen 236 erreicht werden, die auf den jeweiligen freitragenden Jocharmen 238 der Antriebsgabel 220 vorgesehen sind. Durch diese Anordnung werden die Jocharme 238 zwischen den Antriebsflanschen 232 so positioniert, daß sie mit diesen ihnen gegenüberliegenden Flächen in Eingriff stehen und die Rastzähne 236 so vorspannen, daß sie an dem Antriebsbund 200 anliegen. Eine relative schrittweise Bewegung wird auf diese Weise realisiert, wobei die Rastzähne 236 der Jocharme mit den Antriebsflanschen 232 zusammenwirken, um eine Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes 170 zu bewirken. In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ist die Antriebsgabel 220 aus geeignetem polymeren Stoffen geformt, wobei die durch die Jocharme erzeugte Vorspannungskraft auf dessen Rastzähne wirkt, indem sie mit den durch den Antriebsbund festgelegten Vertiefungen zusammenwirkt, um ein relatives Drehmoment von kleiner als ungefähr 1 Zoll × Pfund bis etwa 2 Zoll × Pfund aufzunehmen. Auf diese Weise bleibt das langgestreckte Teil 150 der Klemm-Koagulatorvorrichtung in jeder gewählten schrittweisen Drehposition relativ zum Gehäuse 130, solange nicht eine Drehkraft anliegt (wie, zum Beispiel durch den Drehknopf 216), die diesen vorher festgelegten Drehkraftpegel überschreitet. Ein ratschender schrittweiser Vorgang ergibt sich auf diese Weise.
Die Drehung des langgestreckten Teiles 150 der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung 120 wird vorzugsweise zusammen mit einer relativen Drehbewegung der Ultraschall-Antriebseinheit 50 in bezug auf das Gehäuse 130 der Vorrichtung bewirkt. Um das langgestreckte Teil 150 mit der Ultraschall-Antriebseinheit 50 in einer Ultraschall übertragenden Weise zu verbinden, ist der, proximale Teil der äußeren röhrenförmigen Hülse 160 vorzugsweise mit einem Paar von drehbaren Schlüsselflächen 240 (siehe 4) versehen. Durch einen Drehmomentschlüssel oder dergleichen können die drehbaren Schlüsselflächen mit einem Drehmoment beaufschlagt werden, wodurch der Wellenleiter 180 an die Ultraschall-Antriebseinheit 50 angefügt werden kann. Sowohl die Ultraschall-Antriebseinheit als auch das langgestreckte Teil 150 können auf diese Weise als Einheit durch eine entsprechende Betätigung des Drehknopfes 216 relativ zum Gehäuse 130 der Vorrichtung gedreht werden. Das Innere des Gehäuses 130 ist so dimensioniert, daß eine solche relative Drehbewegung der Antriebseinheit 50 ermöglicht wird.
Damit ist die vorliegende chirurgische Klemmkoagulatorvorrichtung für eine hocheffiziente und vielseitige Benutzung ausgeführt, wobei die Konstruktion ausreichend unkompliziert und sparsam in der Gestaltung ist, um eine Benutzung an einem einzigen Patienten zu ermöglichen. Die Komponenten der Vorrichtung können aus Material gefertigt werden, das für chirurgische Anwendungen geeignet ist. Durch die Rasteinrichtung, die durch das Zusammenwirken des Antriebsbundes 20O und der Antriebsgabel 220 gegeben ist, wird die selektive Winkeleinstellung des langgestreckten Teiles 150 der Vorrichtung und der zugehörigen Ultraschall-Antriebseinheit 50 in bezog auf das Gehäuse 130 der Vorrichtung ohne weiteres bewirkt. Die durch die Schwenkbewegung des Betätigungshebels 222 und des mit diesem zusammenwirkende Griffteils 224 erzeugte scherenartige Funktionsweise erleichtert eine praktische und wirksame Handhabung und Positionierung der Vorrichtung und den Betrieb des Klemm-Mechanismus am distalen Teil der Vorrichtung, wodurch das Gewebe wirksam gegen den End-Manipulator 180' gepreßt wird. Die Rasteinrichtung nimmt Drehbewegungen der Ultraschall-Antriebseinheit und der zugehörigen Kabeleinheit in bezug auf das Gehäuse 130 auf, wobei der Widerstand gegen die Drehbewegung durch das Beaufschlagen mit einem ausreichenden Drehmoment über den Drehknopf 216 ohne weiteres und in praktischer Weise überwunden werden kann.
Aus dem Vorgenannten wird ersichtlich, daß zahlreiche Modifikationen und Veränderungen erzielt werden können, ohne vom Wesen des neuen Konzepts der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist selbstverständlich, daß mit dem spezifischen und hier dargestellten Ausführungsbeispiel keine Einschränkung beabsichtigt ist oder aus diesem abgeleitet werden kann. Die Offenbarung zielt darauf, durch die angefügten Ansprüche alle möglichen Modifikationen, wie sie dem Wesen der Erfindung entsprechen, zu erfassen.

Claims

Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung (120) umfassend: ein Gehäuse (130); ein äußeres Rohrgehäuse (160) mit einem proximalen Ende, das mit dem Gehäuse (130) verbunden ist, sowie mit einem distalen Ende; ein inneres Betätigungselement (170), das hin- und herbeweglich im äußeren Rohrgehäuse (160) angeordnet ist; einen im äußeren Rohrgehäuse (160) angeordneten Ultraschall-Wellenleiter (180) mit einem End-Manipulator (180'), der sich in distaler Richtung aus dem distalen Ende des äußeren Rohrgehäuses (160) heraus erstreckt; einen schwenkbar am distalen Ende des äußeren Rohrgehäuses (160) montierten Klemmarm (190), wobei die Schwenkbewegung in bezug auf den End-Manipulator (180') dazu dient, Gewebe zwischen dem Klemmarm (190) und dem End-Manipulator (180') einzuklemmen und wobei dieser Klemmarm (190) funktionell mit dem Betätigungselement (170) gekoppelt ist, so daß der Klemmarm (190) durch die Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes (170) in bezug auf den End-Manipulator (180') geschwenkt wird und einen schwenkbar im Gehäuse (130) gelagerten Abzugshebel (222), wobei eine Einrichtung den Abzugshebel (222) mit dem Betätigungselement (170) verbindet, so daß eine Schwenkbewegung des Abzugshebels (222) das Betätigungselement (170) hin und her bewegt, um den Klemmarm (190) zu schwenken; dadurch gekennzeichnet, daß das proximale Ende des äußeren Rohrgehäuses (160) drehbar mit dem Gehäuse (130) verbunden ist, das innere Betätigungselement (170) zusammen mit dem äußeren Rohrgehäuse (160) in bezug auf das Gehäuse (130) drehbar ist und die Verbindungseinrichtung eine Drehung des Betätigungselementes (170) relativ zum Abzugshebel (222) gestattet und eine Rasteinrichtung aufweist, um die Drehbewegung des Betätigungse lementes (170) und des äußeren Rohrgehäuses (160) in bezug auf das Gehäuse (130) schrittweise auszuführen.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung (120) nach Anspruch 1, bei welcher die Verbindungseinrichtung einen mit dem Betätigungselement (170) verbundenen und sich gemeinsam mit diesem drehenden Antriebsbund (200) sowie eine mit dem Abzugshebel (222) verbundene Antriebsgabel (220) aufweist, welche am Antriebsbund (200) anliegt.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung (120) nach Anspruch 2, bei welcher der Antriebsbund (200) ein Paar im Abstand voneinander angeordnete Antriebsflansche (232) aufweist und die Antriebsgabel (220) zwischen den Antriebsflanschen (232) angeordnet ist, um sich an diese anzulegen.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung (120) nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher die Antriebsgabel (220) ein Paar Gabelarme (238) aufweist, die beidseitig am Antriebsbund (200) anliegen.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, bei welcher die Rasteinrichtung mindestens einen Rastzahn (236) auf der Antriebsgabel (220) aufweist und der Antriebsbund (200) eine mit dem Rastzahn (236) im Eingriff stehende und mit diesem zusammenwirkende Rast-Aufnahmefläche begrenzt, um eine schrittweise Drehung des Betätigungselementes (170) und des äußeren Rohrgehäuses (160) in bezug auf das Gehäuse (130) zu erreichen.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung (120) nach Anspruch 1, bei welcher das innere Betätigungselement (170) rohrförmig ist und die Verbindungseinrichtung einen mit dem Betätigungselement (170) zwecks gemeinsamer Drehung verbundenen Antriebsbund (200) sowie eine mit dem Abzugshebel (222) verbundene Antriebsgabel (220) umfaßt, welche am Antriebsbund (200) anliegt und eine relative Drehung zwischen beiden erlaubt, wo bei die Verbindungseinrichtung einen Rastmechanismus zur Erzeugung einer schrittweisen Drehbewegung des Antriebsbundes (200), des Betätigungselementes (170) und des Rohrgehäuses (160) in bezug zur Antriebsgabel (220) und zum Gehäuse (130) aufweist.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die Antriebsgabel (220) mindestens einen Gabelarm (238) mit einem daran angebrachten Rastzahn (236) aufweist, wobei der Gabelarm (238) den Rastzahn (236) zum Eingriff in den Antriebsbund (200) vorspannt.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die Antriebsgabel (220) ein Paar Gabelarme (238) aufweist, deren jeder einen Rastzahn (236) hat, wobei die Rastzähne (236) von gegenüberliegenden Seiten in den Antriebsbund (200) eingreifen.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung (120) nach Anspruch 8, bei welcher der Antriebsbund (200) ein Paar im Abstand voneinander angeordnete Flansche (232) und zwischen diesen eine Rastzahn-Aufnahmefläche aufweist, wobei die Gabelarme (238) zwischen den Antriebsflanschen (232) angeordnet sind, so daß sich die Rastzähne an die Rastzahn-Aufnahmefläche anlegen.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung (120) nach Anspruch 9, bei welcher die Rastzahn-Aufnahmefläche eine Vielzahl um den Umfang verteilter Zähne (234) mit dazwischen liegenden radialen Vertiefungen zur Aufnahme der Rastzähne (236) definiert.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung (120) nach Anspruch 10, bei welcher die Rastzähne (236) durch die Gabelarme (238) derart in die Vertiefungen hinein vorgespannt sind, daß sie einem Drehmoment von weniger als etwa 3,6 × 10^-3 kpm bis 14,4 × 10^-3 kpm (5 Unzen-Zoll bis 20 Unzen-Zoll) widerstehen.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung (120) nach Anspruch 6, bei welcher der Antriebsbund (200) ein Paar einander gegenüber liegender, sich in axialer Richtung erstreckende Arme (202) mit Antriebsnasen (204) aufweist, wobei diese Antriebsnasen (204) durch die Arme (202) zum Eingriff in das rohrförmige Betätigungselement (170) vorgespannt sind, um das Betätigungselement (170) relativ zum äußeren Rohrgehäuse (160) hin und her zu bewegen.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung (120) nach Anspruch 12, bei welcher der Antriebsbund (200) weiterhin ein Paar Keile (208) aufweist, die von einander gegenüberliegenden Seiten mit dem rohrförmigen Betätigungselement (170) zum Eingriff gebracht werden können.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 1 oder 6 bis 13, welche einen auf dem äußeren Rohrgehäuse (160) befestigten Drehknopf (216) zur Durchführung der schrittweisen Drehung des äußeren Rohrgehäuses (160) und des Betätigungselementes (170) aufweist.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung (120) nach Anspruch 14, bei welcher der Drehknopf (216) einen Nabenabschnitt (216') zur Montage des äußeren Rohrgehäuses (160), des Betätigungselementes (170) und des Wellenleiters (180) als eine Einheit zusammen mit diesem Drehknopf (216) aufweist, wobei die Einheit auf dem Gehäuse (130) drehbar ist.