DE69821073T2

DE69821073T2 - Ultraschallwellen Koagulationsklemme mit besonderer Greifarmmontageanordnung

Info

Publication number: DE69821073T2
Application number: DE69821073T
Authority: DE
Inventors: III Chester O. Loveland Baxter; Gregory D. West Chester Bishop; Mark Cincinnati Tsonton
Original assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Current assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Priority date: 1997-10-10
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2018-10-10
Also published as: US5980510A; EP0908151A1; CA2249796A1; AU8841198A; JP4063426B2; AU735839B2; JPH11192238A; DE69821073D1; CA2249796C; ES2213260T3; EP0908151B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein chirurgische Ultraschallvorrichtungen und insbesondere eine chirurgische Ultraschall-Klemmkoagulationsvorrichtung zum Koagulieren und/oder Schneiden von Gewebe, einschließlich einer Anordnung zum schwenkbaren Anbringen eines Klemmarmes der Vorrichtung, der übergreifend den Klemmarm erfasst, um Herstellungstoleranzen aufzunehmen.
Hintergrund der Erfindung
Chirurgische Ultraschallinstrumente finden eine zunehmend breitere Anwendung bei chirurgischen Verfahren dank der einzigartigen Leistungscharakteristiken derartiger Instrumente. In Abhängigkeit von spezifischen Instrumentenkonfigurationen und Betriebsparametern können chirurgische Ultraschallinstrumente im wesentlichen ein gleichzeitiges Schneiden von Gewebe und Hämostase durch Koagulation liefern, was das Trauma des Patienten in erwünschter Weise minimiert. Die Schneidwirkung wird typischerweise bewirkt durch einen Endmanipulator am distalen Ende des Instrumentes, wobei der Endmanipulator Ultraschallenergie auf das Gewebe überträgt, das damit in Kontakt gebracht wird. Ultraschallinstrumente dieser Art können für offene chirurgische Anwendungen oder laparoskopische oder endoskopische chirurgische Verfahren konfiguriert sein.
Man hat chirurgische Ultraschallinstrumente entwickelt, die einen Klemmmechanismus umfassen, um Gewebe gegen den Endmanipulator des Instrumentes zu pressen, um die Ultraschallenergie an das Gewebe eines Patienten zu koppeln. Eine derartige Anordnung (manchmal als Ultraschalltransektor bezeichnet), ist in US Patent 5,322,055 offenbart, auf dem die zweiteilige Form von Anspruch 1 gründet.
Die Optimierung der Ultraschallwirkung, die auf ein Gewebe bei der Verwendung eines Ultraschallinstrumentes vom obigen Typ ausgeübt wird, wird erreicht, indem Gewebe mit dem Endeffektor des Instrumentes effizient gekuppelt wird. Dies erfordert, dass der schwenkbare Klemmarm des Klemmmechanismus des Instrumentes in im wesentlicher Ausrichtung mit dem Endeffektor positioniert werden kann, wobei man erkennt, dass normale Herstellungstoleranzen der Vorrichtungsbestandteile zu einer geringen Fehlausrichtung führen können. Da die vorliegende Vorrichtung wünschenswerterweise für die einmalige Anwendung bei einem einzelnen Patienten ausgelegt ist, ist es wichtig, dass die Bestandteile der Vorrichtung vergleichsweise ökonomisch hergestellt werden können, indem übermäßig kleine Herstellungstoleranzen vermieden werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine verbesserte Anordnung zum Anbringen des schwenkbaren Klemmarmes der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung. Diese Anordnung ist erwünschterweise ökonomisch in der Konfiguration und arbeitet mit dem verbundenen schwenkbaren Klemmarm zusammen, um den Klemmarm im wesentlichen mit einem verbundenen End-Effektor ausgerichtet zu positionieren und zu halten, trotz normaler Herstellungstoleranzen der Bestandteile.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine chirurgische Ultraschallklemmvorrichtung, die ein Gehäuse; eine äußere röhrenförmige Hülse mit einem proximalen Ende, das mit dem Gehäuse verbunden ist, und einem distalen Ende; ein inneres Betätigungsglied, das innerhalb der äußeren röhrenförmigen Hülse hin- und herbewegbar ist; einen Ultraschallwellenleiter, der innerhalb der äußeren röhrenförmigen Hülse positioniert ist und einen Endeffektor aufweist, der sich distal von dem distalen Ende der äußeren röhrenförmigen Hülse erstreckt; und einen Klemmarm umfasst, der schwenkbar auf dem distalen Ende der äußeren röhrenförmigen Hülse befestigt ist zum schwenkbaren Bewegen bezüglich des Endeffektors zum Klemmen von Gewebe zwischen dem Klemmarm und dem Endeffektor, wobei der Klemmarm funktionsfähig mit dem Betätigungsglied verbunden ist, so dass die Hin- und Herbewegung des Betätigungsgliedes den Klemmarm in Bezug auf den Endeffektor schwenkbar bewegt, wobei die äußere röhrenförmige Hülse eine Klemmarmhalterung umfasst, die im allgemeinen am distalen Ende davon angebracht ist, an dem der Klemmarm schwenkbar befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmarmhalterung einen im allgemeinen umgekehrt Uförmigen Querschnitt aufweist, wobei Schenkelteile seitlich beabstandete Teile des Klemmarmes übergreifend erfassen, so dass die Schenkelteile gegeneinander vorgespannt sind, wodurch eine Selbstzentrierungswirkung hervorgerufen wird, so dass der Klemmarm im wesentlichen mit dem Endeffektor ausgerichtet positioniert und gehalten wird; wobei ein jeder Schenkelteil eine entsprechende Schwenköffnung definiert; und wobei der Klemmarm ein Paar integraler Schwenkzapfen für die jeweilige Schwenkstellung in den Schwenköffnungen aufweist.
Eine Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert, ist so konfiguriert, dass sie ein selektives Schneiden, Koagulieren und Klemmen von Gewebe während chirurgischer Eingriffe erlaubt. Die effiziente Verwendung der Vorrichtung wird gefördert, indem der schwenkbare Klemmarm des Klemmmechanismus der Vorrichtung im wesentlichen mit dem verbundenen Ultraschall-End-Effektor der Konstruktion ausgerichtet gehalten wird. Nachdem man erkannt hat, dass normale Herstellungstoleranzen zu einer fehlerhaften Ausrichtung des Klemmarmes und des Endeffektors führen können, erfasst die Klemmarmbefestigungsanordnung in übergreifender Weise den Klemmarm, wodurch eine Selbstzentrierungswirkung hervorgerufen wird, die den Klemmarm in der erwünschten Ausrichtung mit dem Ultraschall-End-Effektor hält. Diese Anordnung wird sogar erreicht, wenn Bestandteile der Vorrichtung, einschließlich des schwenkbaren Klemmarmes, innerhalb normaler Herstellungstoleranzen dimensioniert wird.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform umfasst die vorliegende Klemmkoagulatorvorrichtung ein Gehäuse und eine äußere, röhrenförmige Hülse mit einem proximalen Ende, das mit dem Gehäuse verbunden ist, bevorzugterweise für eine Relativdrehung dazu. Ein inneres Betätigungsglied ist hin- und herbeweglich innerhalb der äußeren, röhrenförmigen Hülse angebracht, wobei ein Betriebshebel an dem Gehäuse angebracht ist, der eine selektive Hin- und Herbewegung des inneren Betätigungsgliedes bewirkt.
Ein Ultraschallwellenleiter ist innerhalb der äußeren, röhrenförmigen Hülse angebracht und umfasst einen Endeffektor, der sich distal eines distalen Endes der äußeren, röhrenförmigen Hülse erstreckt. Um Gewebe mit dem Ultraschall-End-Effektor zu koppeln, umfasst die Vorrichtung einen Klemmarm, der schwenkbar auf dem distalen Ende der äußeren, röhrenförmigen Hülse angebracht ist, um ihn relativ zu dem Endeffektor zu bewegen. Auf diese Weise kann Gewebe zwischen dem Klemmarm und dem Endeffektor geklemmt werden, um die erwünschte Ultraschallwirkung auf das Gewebe zu erzeugen. Der Klemmarm ist funktionsfähig mit dem inneren Betätigungsglied verbunden, so dass eine Hin- und Herbewegung des Betätigungsgliedes den Klemmarm bezüglich des Endeffektors schwenkend bewegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die äußere, röhrenförmige Hülse im allgemeinen eine Klemmarmhalterung an ihrem distalen Ende, auf dem der Klemmarm schwenkbar angebracht ist. Um den Klemmarm in der erwünschten Ausrichtung mit dem verbundenen End-Effektor zu halten, greift die Klemmarmhalterung übergreifend in den Klemmarm ein, wobei erwünschterweise in Verbindung damit eine Selbstzentrierungswirkung hervorgerufen wird. Dieses übergreifende Erfassen, das durch ein elastisches Vorspannen der Klemmarmhalterung aufgenommen wird, nimmt erwünschterweise normale Herstellungstoleranzen der Bestandteile auf, insbesondere des Klemmarmes, während der Klemmarm im wesentlichen mit dem Ultraschall-End-Effektor ausgerichtet bleibt.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform weist der Klemmarm einen im allgemeinen umgekehrten U-förmigen Querschnitt auf. Die Klemmarmhalterung umfasst ein Paar von seitlich beabstandeten Schenkelteilen, die den Klemmarm übergreifend erfassen, so dass die Schenkelteile zueinander vorgespannt sind. Gemäß bestimmten dargestellten Ausführungsformen erstreckt sich ein verlängerter Schlitz in Längsrichtung zwischen den Schenkelteilen der Klemmarmhalterung entlang einem Flächenabschnitt der umgekehrten U-Form und erhöht somit die relative Flexibilität der Schenkelteile.
In einer bevorzugten Ausführungsform definiert ein jeder Schenkelteil eine entsprechende Schwenköffnung zum Aufnehmen eines verbundenen Schwenkzapfens zum schwenkbaren Anbringen des Klemmarmes. In einer besonders bevorzugten Form umfasst der Klemmarm ein Paar integraler Schwenkzapfen, die jeweils auf seitlich beabstandeten Teilen des Klemmarmes angeordnet sind. Die integralen Schwenkzapfen sind für entsprechendes schwenkbares Anbringen in den Schwenköffnungen konfiguriert, die durch die Schenkelteile der Klemmarmhalterung definiert sind.
Um den Zusammenbau der Vorrichtung zu erleichtern, ist eine jede der Schwenköffnungen an der Seite offen, was erlaubt, dass die integralen Schwenkzapfen in die Schwenköffnungen ohne wesentliche Ablenkung oder Deformierung weder der seitlich beabstandeten Teile der Klemmarmhalterung noch des Klemmarmes eingeführt werden. In einer dargestellten Ausführungsform ist der verlängerte Schlitz, der sich in Längsrichtung zwischen dem Paar aus Schenkelöffnungen erstreckt, funktionsfähig mit den Schwenköffnungen durch ein Paar von Zapfendurchgängen verbunden, die jeweils durch die Schenkelabschnitte definiert sind, wobei sich die Zapfendurchgänge von einer jeden entsprechenden Schwenköffnung zu dem verlängerten Schlitz zwischen den Schenkenteilen erstrecken.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den beigefügten Zeichnungen und angefügten Ansprüchen offensichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines chirurgischen Ultraschallsystems, das eine Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung umfasst;
2 ist eine vergrößerte, perspektivische Teilansicht eines Klemmmechanismus der in 1 dargestellten Klemmkoagulatorvorrichtung;
3 ist ein Seitenaufriss, teilweise als Schnittansicht, des Klemmkoagulators, der in funktioneller Verbindung mit einer Ultraschallanregungseinheit des in 1 gezeigten chirurgischen Systems gezeigt ist;
4 ist eine Explosionsansicht eines chirurgischen Ultraschall-Klemmkoagulators;
5 ist eine vergrößerte Teilansicht der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung, die einen Klemmantriebsmechanismus dafür und einen verbundenen Arretierungsmechanismus veranschaulicht;
6 ist eine schematische Ansicht, die weiter den Klemmantriebsmechanismus und den Arretierungsmechanismus der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung veranschaulicht;
7 ist eine schematische Ansicht des Arretierungsmechanismus;
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Klemmmechanismusantriebskranzes der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung;
9 ist eine perspektivische Teilansicht eines Klemmarmes und einer verbundenen Klemmarmhalterung, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zum Ausdruck bringt;
10 ist ein Seitenaufriss der in 9 gezeigten Klemmarmhalterung;
11 ist eine Ansicht ähnlich der von 9 und veranschaulicht eine alternative Ausführungsform einer Klemmarmhalterung, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zum Ausdruck bringt;
12 ist ein Seitenaufriss der in 11 gezeigten Klemmarmhalterung;
13 ist eine Ansicht ähnlich der von 9 und 11 und veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Klemmarmhalterung, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zum Ausdruck bringt;
14 ist ein Seitenaufriss der in 13 gezeigten Klemmarmhalterung;
15 ist eine Ansicht ähnlich derjenigen von 9, 11 und 13 und zeigt eine weitere Ausführungsform einer Klemmarmhalterung, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigt; und
16 ist ein Seitenaufriss der in 15 gezeigten Klemmarmhalterung.
Detaillierte Beschreibung
Während die vorliegende Erfindung Ausführungsformen in verschiedenen Formen zulässt, ist eine derzeit bevorzugte Ausführungsform in den Zeichnungen gezeigt und wird im folgenden beschrieben werden in dem Wissen, dass die vorliegende Offenbarung als eine Veranschaulichung der Erfindung zu verstehen ist und die Erfindung nicht auf die spezifische, dargestellte Ausführungsform beschränken soll.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine verbesserte chirurgische Ultraschall-Klemmkoagulatorvomchtung, die so konfiguriert ist, dass sie Schneiden von Gewebe, Koagulieren und/oder Klemmen während chirurgischer Verfahren bewirkt. Die vorliegende Vorrichtung kann leicht für die Anwendung sowohl in offenen chirurgischen Verfahren als auch laparoskopischen oder endoskopischen Verfahren konfiguriert sein. Die vielseitige Verwendung wird durch die selektive Verwendung von Ultraschallenergie erleichtert. Wenn Ultraschallbestandteile der Vorrichtung inaktiv sind, kann Gewebe leicht gegriffen und, wie erwünscht, manipuliert werden, ohne das Gewebe zu schneiden oder zu beschädigen. Wenn die Ultraschallbestandteile aktiviert sind, erlaubt die Vorrichtung, dass das Gewebe zum Koppeln mit der Ultraschallenergie ergriffen wird, um Gewebekoagulation zu bewirken, wobei unter Anwendung von erhöhtem Druck Schneiden von Gewebe und Koagulation effizient bewirkt werden. Sofern erwünscht, kann dem Gewebe Ultraschallenergie ohne Verwendung des Klemmmechanismus der Vorrichtung durch geeignete Handhabung der Ultraschall-„Klinge" oder des Endmanipulators der Vorrichtung verabreicht werden.
Wie aus der folgenden Beschreibung offensichtlich werden wird, ist die vorliegende Klemmkoagulatorvorrichtung durch ihre einfache Konstruktion zur Einwegverwendung besonders konfiguriert. Es wird als solches in Betracht gezogen, dass die Vorrichtung zusammen mit einer Ultraschallanregungseinheit eines chirurgischen Systems verwendet wird, wobei Ultraschallenergie aus der Anregungseinheit die erwünschte Ultraschall-Betätigung der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung bereitstellt. Man wird erkennen, dass eine Klemmkoagulatorvorrichtung, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwirklicht, für die mehrfache Anwendung konfguriert und in nichtlösbarer Weise in einer assoziierten Ultraschallantriebseinheit integriert werden kann. Die lösbare Verbindung der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung mit einer verbundenen Ultraschallanregungseinheit ist jedoch derzeit für die einmalige Anwendung der Vorrichtung am Patienten bevorzugt.
Unter Bezugnahme zuerst auf die 1 und 3 wird darin ein chirurgisches System dargestellt, das allgemein mit 10 bezeichnet wird, das eine Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung einschließt. Bevorzugte Details des Ultraschallgenerators und der verbundenen Ultraschallanregungseinheit des chirurgischen Systems 10 werden zuerst beschrieben werden mit nachfolgender detaillierter Beschreibung der chirurgischen Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung, einschließlich eines Klemmmechanismus, der für Rastrotation konfiguriert ist.
Das chirurgische System 10 umfasst einen Ultraschallgenerator 30 und ein damit verbundenes chirurgisches Ultraschallinstrument. Das Ultraschallinstrument umfasst eine Ultraschallanregungseinheit, bezeichnet mit 50, und eine Ultraschall-Kleininkoagulatorvorrichtung 120, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwirklicht. Wie weiter beschrieben werden wird stellen ein Ultraschallwandler der Anregungseinheit 50 und ein Ultraschallwellenleiter des Klemmkoagulators 120 zusammen einen akustischen Ausbau des vorliegenden chirurgischen Systems dar, wobei der akustische Ausbau Ultraschallenergie für chirurgische Verfahren liefert, wenn er durch Generator 30 angetrieben wird. Es wird bemerkt werden, dass bei einigen Anwendungen die Ultraschallanregungseinheit 50 als ein „Handstückausbau" bezeichnet wird, da das chirurgische Instrument des chirurgischen Systems so konfiguriert ist, dass ein Chirurg die Ultraschallanregungseinheit 50 während verschiedener Verfahren und Operationen greift und handhabt. Die Klemmkoagulatorvorrichtung 120, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwirklicht, umfasst bevorzugterweise eine scherenähnliche Greifanordnung, die das Positionieren und Handhaben des Instrumentes getrennt von der Handhabung der Ultraschallanregungseinheit 50 erleichtert.
Der Generator 30 des chirurgischen Systems sendet ein elektrisches Signal durch ein Kabel 32 mit einer ausgewählten Auslenkung, Frequenz und Phase, die durch ein Kontrollsystem des Generators 30 bestimmt werden. Wie weiter beschrieben werden wird veranlasst das Signal ein oder mehrere piezoelektrische Elemente des akustischen Ausbaus des chirurgischen Instrumentes zu expandieren und zu kontrahieren und dabei die elektrische Energie in mechanische Bewegung umzuwandeln. Die mechanische Bewegung führt zu Longitudinalwellen von Ultraschallenergie, die sich durch den akustischen Ausbau in einer akustischen stehenden Welle fortpflanzen, um den akustischen Ausbau mit einer ausgewählten Frequenz und Auslenkung in Schwingung zu versetzen. Ein Endmanipulator am distalen Ende des Wellenleiters des akustischen Ausbaus wird mit Gewebe des Patienten in Kontakt gebracht, um die Ultraschallenergie auf das Gewebe zu übertragen. Wie weiter unten beschrieben werden wird, wird bevorzugterweise ein chirurgisches Werkzeug wie beispielsweise ein Klemmbacken oder ein Klemmmechanismus verwendet, um das Gewebe gegen den Endmanipulator zu pressen.
Wenn der Endmanipulator mit dem Gewebe gekoppelt wird, wird thermische Energie oder Hitze als Ergebnis der Reibung, akustischer Absorption und innerer Reibungsverluste innerhalb des Gewebes erzeugt. Die Hitze ist ausreichend, um Proteinwasserstofsbindungen zu lösen und dadurch das hochstrukturierte Protein (d. h. Kollagen- und Muskelprotein) zu veranlassen zu denaturieren (d. h. weniger organisiert zu werden). Da die Proteine denaturiert sind, bildet sich ein klebriges Koagulum, um kleine Blutgefäße zu versiegeln oder zu koagulieren. Eine Tiefenkoagulation größerer Blutgefäße stellt sich ein, wenn die Wirkung verlängert wird.
Die Übertragung der Ultraschallenergie auf das Gewebe verursacht andere Wirkungen, einschließlich mechanischem Reißen, Schneiden, Kavitation, Zellzerstörung und Emulgierung. Das Ausmaß des Schneidens ebenso wie der Grad der erhaltenen Koagulation schwankt mit der Auslenkung des Endmanipulators, der Schwingungsfrequenz, der Höhe des durch den Anwender ausgeübten Druckes, der Schärfe des Endmanipulators und dem Koppeln zwischen dem Endmanipulator und dem Gewebe.
Wie in 1 veranschaulicht umfasst der Generator 30 ein Kontrollsystem integral mit dem Generator 30, einen Leistungsschalter 34 und einen Auslösemechanismus 36. Der Leistungsschalter 34 kontrolliert die elektrische Leistung zum Generator 30 und der Generator 30, wenn durch den Auslösemechanismus 36 aktiviert, liefert Energie, um den akustische Ausbau des chirurgischen Systems bei einer vorher bestimmten Frequenz anzuregen und den Endmanipulator mit einem vorher bestimmten Maß an Auslenkung anzuregen. Der Generator 30 treibt die akustische Anordnung an oder regt den akustischen Ausbau mit einer geeigneten Resonanzfrequenz des akustischenAusbaus an.
Wenn der Generator 30 durch den Auslösemechanismus 36 aktiviert wird, wird elektrische Energie kontinuierlich durch den Generator 30 an eine Wandlergruppe oder Anordnung 40 des akustischen Ausbaus angelegt. Ein phasenstarrer Kreis in dem Kontrollsystem des Generators 30 überwacht die Rückkopplung von dem akustischen Ausbau. Der phasenstarre Kreis passt die von dem Generator 30 gesendete elektrische Energie so an, dass sie mit der Resonanzfrequenz der ausgewählten Longitudinalschwingungsart des akustischen Ausbaus einschließlich der Gewebelast übereinstimmt. Zusätzlich behält ein zweiter Rückkopplungskreis in dem Kontrollsystem den dem akustischen Ausbau zugeführten elektrischen Strom auf einem vorgewählten konstanten Niveau, um eine im wesentlichen konstante Auslenkung des Endmanipulators des akustischen Ausbaus zu erreichen.
Das dem akustischen Aufbau zugeführte elektrische Signal wird das distale Ende des Wellenleiters, z. B. den Endmanipulator, dazu veranlassen, longitudinal im Bereich von, z. B., etwa 20 kHz bis 250 kHz und bevorzugterweise im Bereich von etwa 54 kHz bis 56 kHz und am bevorzugtesten bei etwa 55,5 kHz zu schwingen. Die Auslenkung der Schwingungen an dem Endmanipulator können kontrolliert werden durch, beispielsweise, Kontrollieren der Amplitude des durch den Generator 30 an die Wandleranordnung 40 des akustischen Aufbaus angelegten elektrischen Signals.
Wie oben festgestellt erlaubt der Auslösemechanismus 36 des Generators 30, dass ein Anwender den Generator 30 aktiviert, so dass elektrische Energie kontinuierlich zu dem akustischen Aufbau geliefert werden kann. Der Auslösemechanismus 36 umfasst bevorzugterweise einen Fußaktivierungsschalter, der mit dem Generator 30 lösbar durch ein Kabel oder eine Leitung gekoppelt oder daran befestigt ist. Alternativ kann der Auslösemechanismus als ein in die Ultraschallanregungseinheit 50 eingebauter Handschalter konfiguriert sein, um zu erlauben, dass der Generator durch einen Anwender aktiviert wird.
Der Generator 30 hat auch ein Starkstromkabel 38 zum Einstecken in eine elektrochirurgische Einheit oder einen herkömmlichen elektrischen Anschluss. Es wird ins Auge gefasst, dass der Generator 30 auch durch eine Gleichstrom (DC)-Quelle mit Strom versorgt werden kann, wie beispielweise eine Batterie. Der Generator 30 kann einen geeigneten Generator umfassen, wie beispielsweise Modell Nr. GENO1, erhältlich von Ethicon Endo-Surgery.
Bezugnehmend auf 1 und 3 umfasst die Ultraschallanregungseinheit 50 des chirurgischen Instrumentes ein mehrteiliges Gehäuse 52, das angepasst ist, um den Bediener von den Schwingungen des akustischen Aufbaus zu isolieren. Das Anregungseinheitsgehäuse 52 kann so geformt sein, dass es von einem Anwender auf herkömmliche Art und Weise gehalten wird, es wird aber ins Auge gefasst, dass der vorliegende Klemmkoagulator 120 hauptsächlich durch eine scherenähnliche Anordnung, die von einem Gehäuse der Vorrichtung bereitgestellt wird, gegriffen und gehandhabt wird, wie beschrieben werden wird. Während das mehrteilige Gehäuse 52 dargestellt ist, kann das Gehäuse 52 eine einzelne oder eine Einheitenkomponente umfassen.
Das Gehäuse 52 der Ultraschallanregungseinheit 50 umfasst im allgemeinen ein proximales Ende, ein distales Ende und einen sich darin in Längsrichtung erstreckenden Hohlraum. Das distale Ende des Gehäuses 52 umfasst eine Öffnung 60, die so konfiguriert ist, dass sie erlaubt, dass sich der akustische Aufbau des chirurgischen Systems dadurch hindurcherstreckt, und das proximale Ende des Gehäuses 52 ist an den Generator 30 durch das Kabel 32 gekoppelt. Das Kabel 32 umfasst bevorzugterweise Durchführungen oder Entlüftungslöcher 62, um zu erlauben, dass Luft in das Gehäuse der Ultraschallanregungseinheit 50 eingeführt wird, um die Wandleranordnung 40 des akustischen Aufbaus zu kühlen.
Das Gehäuse 52 der Ultraschallanregungseinheit 50 ist bevorzugterweise aus einem haltbaren Kunststoff wie Ultem^® konstruiert. Es wird auch ins Auge gefasst, dass das Gehäuse alternative aus einer Mehrzahl von Materialien hergestellt ist, einschließlich anderer Kunststoffe (d. h. Flüssigkristallpolymer (LCP), Nylon oder Polycarbonat). Eine geeignete Ultraschallanregungseinheit 50 ist Modell Nr. HP050, erhältlich von Ethicon Endo-Surgery Inc.
Der akustische Aufbau des chirurgischen Instrumentes umfasst im allgemeinen einen ersten akustischen Bereich und einen zweiten akustischen Bereich. Der erste akustische Bereich wird bevorzugterweise von der Ultraschallanregungseinheit 50 geliefert und der zweite akustische Bereich (in der Form eines Wellenleiters und Endmanipulators, wie beschrieben werden wird) wird von der Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung geliefert. Das distale Ende des ersten akustischen Bereiches ist funktionsfähig mit dem proximalen Ende des zweiten akustischen Bereiches bevorzugterweise durch einen Gewindeanschluss gekoppelt.
Wie in 3 gezeigt umfasst der erste akustische Bereich die Wandlergruppe oder Anordnung 40 und eine Befestigungseinrichtung 84, und der zweite akustische Bereich eine Übertragungskomponente oder ein Arbeitselement, das hierin als ein Wellenleiter mit einem Endmanipulator bezeichnet wird.
Die Komponenten des akustischen Aufbaus sind bevorzugterweise akustisch so eingestellt, dass die Länge einer jeden Komponente eine ganze Zahl von halben Wellenlängen (nλ/2) ist, wobei die Wellenlänge λ die Wellenlänge einer vorher ausgewählten oder Longitudinalschwingungsbetriebsfrequenz f₀ des akustischen Aufbaus ist und n eine nichtnegative ganze Zahl ist. Es wird auch ins Auge gefasst, dass der akustische Aufbau eine geeignete Anordnung akustischer Elemente enthalten kann.
Die Wandleranordnung 40 des akustischen Aufbaus wandelt das elektrische Signal von dem Generator 30 in mechanische Energie um, die zu einer Schwingungsbewegung in Längsrichtung des Endmanipulators mit Ultraschallfrequenzen führt. Wenn der akustische Aufbau erregt wird, wird durch den akustischen Aufbau eine stehende Schwingungsbewegungswelle erzeugt. Die Auslenkung der Schwingungsbewegung an irgendeinem Punkt entlang des akustischen Aufbaus hängt von der Stelle entlang des akustischen Aufbaus ab, an der die Schwingungsbewegung gemessen wird. Eine minimale oder keine Kreuzung in der stehenden Schwingungsbewegungswelle wird im allgemeinen als Knoten bezeichnet (d. h., wo die Bewegung normalerweise minimal ist), und ein absolutes Wertmaximum oder Peak in der Stehwelle wird allgemein als ein Anti-Knoten bezeichnet. Die Entfernung zwischen einem Anti-Knoten und seinem nächsten Knoten ist eine viertel Wellenlänge.
Wie in 3 dargestellt umfasst die Wandleranordnung 40 des akustischenAufbaus, die auch als „Langevin stack" bezeichnet wird, im allgemeinen einen Übertragungbereich 90, einen ersten Resonator 92 und einen zweiten Resonator 94. Die Wandleranordnung weist bevorzugterweise eine Länge von ganzzahligen Vielfachen aus halben Systemwellenlängen (nλ/2) auf. Es soll verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung alternativ so konfiguriert sein kann, dass sie eine Wandleranordnung umfasst, die einen magnetostriktiven, elektromagnetischen oder elektrostatischen Wandler umfasst.
Das distale Ende des ersten Resonators 92 ist mit dem proximalen Ende des Wandlerabschnittes 90 verbunden und das proximale Ende des zweiten Resonators 94 ist mit dem distalen Ende des Wandlerbereiches 90 verbunden. Der erste und zweite Resonator 92 und 94 werden bevorzugterweise aus Titan, Aluminium, Stahl oder einem anderen geeigneten Material hergestellt und am bevorzugtesten ist der erste Resonator 92 aus rostfreiem Stahl 303 und der zweite Resonator 94 aus 7075-T 651 Aluminium hergestellt. Der erste und zweite Resonator 92 und 94 weisen eine Länge auf, die durch eine Anzahl von Variablen bestimmt wird, einschließlich der Länge des Wandlerabschnittes 90, der Schallgeschwindigkeit des in den Resonatoren 92 und 94 verwendeten Materials und der erwünschten Grundfrequenz f₀ der Wandleranordnung 40. Der zweite Resonator 94 kann von seinem proximalen Ende zu seinem distalen Ende nach innen konisch zulaufen, um als ein Geschwindigkeitswandler zu fungieren und die Ultraschallschwingungsauslenkung zu verstärken.
Der Wandlerabschnitt 90 der Wandleranordnung 40 umfasst bevorzugterweise einen piezoelektrischen Abschnitt aus abwechselnden positiven Elektroden 96 und negativen Elektroden 98, wobei die Piezoelemente 100 zwischen den Elektroden 96 und 98 abwechseln. Die piezoelektrischen Elemente 100 können aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt sein, wie, z. B. Bleizirkonattitanat, Bleimetaniobat, Bleititanat oder anderen pietzoelektrischen Materialien. Eine jede der positiven Elektroden 96, negativen Elektroden 98 und piezoelektrischen Elemente 100 weist eine Bohrung auf, die sich durch den Mittelpunkt erstreckt. Die positiven und negativen Elektroden 96 und 98 sind elektrisch mit Drähten 102 bzw. 104 verbunden. Die Drähte 102 und 104 übertragen das elektrische Signal vom Generator 30 an die Elektroden 96 und 98.
Wie in 3 dargestellt werden die piezoelektrischen Elemente 100 zwischen den ersten und zweiten Resonatoren 92 und 94 durch einen Bolzen 106 komprimiert gehalten. Der Bolzen 106 weist bevorzugterweise einen Kopf, einen Schaft und ein mit einem Gewinde versehenes distales Ende auf. Der Bolzen 106 wird vom proximalen Ende des ersten Resonators 92 durch die Bohrungen des ersten Resonators 92, der Elektroden 96 und 98 und der piezoelektrischen Elemente 102 eingeführt. Das mit einem Gewinde versehene distale Ende des Bolzen 106 wird in eine mit einem Gewinde versehene Bohrung im proximalen Ende des zweiten Resonators 94 eingeschraubt. Der Bolzen kann aus Stahl, Titan, Aluminium oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein und ist bevorzugterweise aus Ti-6Al-4V Titan hergestellt und am bevorzugtesten aus schwachlegiertem 4037 Stahl hergestellt.
Die Piezoelemente 100 werden in Antwort auf das von dem Generator 30 gelieferte elektrische Signal angeregt, um eine stehende akustische Welle in dem akustischen Aufbau zu produzieren. Das elektrische Signal verursacht ein elektromagnetisches Feld über die piezoelektrischen Elemente 100, was die piezoelektrischen Elemente 100 veranlasst, entlang der Achse des Spannungsgradienten kontinuierlich zu expandieren und kontrahieren, wodurch hochfrequente Längswellen aus Ultraschallenergie erzeugt werden. Die Ultraschallenergie wird durch den akustischen Aufbau an den Endmanipulator übertragen.
Die Befestigungseinrichtung 84 des akustischen Aufbaus weist ein proximales Ende und ein distales Ende und bevorzugterweise eine Länge auf, die im wesentlichen gleich ist einer ganzen Zahl von halben Systemwellenlängen. Das proximale Ende der Befestigungseinrichtung ist bevorzugterweise axial ausgerichtet und koppelt an das distale Ende des zweiten Resonators 94 durch eine innere Gewindeverbindung nahe einem Anti-Knoten. (Für die Zwecke dieser Offenbarung ist der Begriff „nahe" als „genau an" oder „in enger Nachbarschaft zu" definiert.) Es wird auch in Erwägung gezogen, dass die Befestigungseinrichtung 84 an den zweiten Resonator 94 durch ein geeignetes Mittel befestigt ist und der zweite Resonator 94 und die Befestigungseinrichtung 84 als eine einzelne oder Einheitenkomponente ausgebildet sein können.
Die Befestigungseinrichtung 84 ist an das Gehäuse 52 der Ultraschallanregungseinheit 50 nahe einem Knoten befestigt. Die Befestigungseinrichtung 84 umfasst bevorzugterweise einen integralen Befestigungsflansch 108, der um ihren Außenbereich herum angeordnet ist. Der Befestigungsflansch ist bevorzugterweise in einer ringförmigen Nut 110 angeordnet, die im Gehäuse 52 der Ultraschallanregungseinheit 50 gebildet ist, um die Befestigungseinrichtung 84 an das Gehäuse 52 zu koppeln. Ein passendes Element oder Material 112, wie beispielsweise ein Paar O-Ringe aus Silikongummi, die durch Abstandshalter befestigt sind, können zwischen der ringförmigen Nut 110 des Gehäuses 52 und dem integralen Flansch 108 der Befestigungseinrichtung 86 angeordnet sein, um die Übertragung von Ultraschallschwingung von der Befestigungseinrichtung 84 auf das Gehäuse 52 zu verringern oder zu verhindern.
Die Befestigungseinrichtung 84 ist bevorzugterweise an einer vorbestimmten axialen Position durch eine Vielzahl von Stiften 114, bevorzugterweise vier, gesichert. Die Stifte 114 sind in einer Längsrichtung neunzig (90) Grad voneinander entfernt um den äußeren Randbereich der Befestigungseinrichtung 84 herum angeordnet. Die Stifte 114 sind mit dem Gehäuse 52 der Ultraschallanregungseinheit 50 gekoppelt und durch Schlitze in dem akustischen Befestigungsflansch 108 der Befestigungseinrichtung 84 angeordnet. Die Stifte 114 sind bevorzugterweise aus rostfreiem Stahl hergestellt.
Die Befestigungseinrichtung 84 ist bevorzugterweise so konfiguriert, dass sie die Ultraschallschwingungsauslenkung, die durch den akustischen Aufbau zu dem distalen Ende des Endmanipulators übertragen wird, verstärkt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Befestigungseinrichtung 84 ein festes, konisch zulaufendes Horn. Wenn Ultraschallenergie durch die Befestigungseinrichtung 84 übertragen wird, wird die Geschwindigkeit der durch die Befestigungseinrichtung 84 übertragenen akustischen Welle verstärkt. Es wird ins Auge gefaßt, dass die Befestigungseinrichtung 84 in einer jeglichen geeigneten Form konfiguriert ist, wie, beispielsweise, einem abgestuften Horn, einem konischen Horn, einem exponentiellen Horn, einem sich einheitlich verstärkenden Horn oder dergleichen.
Wie in 3 dargestellt ist die Befestigungseinrichtung 84 bevorzugterweise akustisch mit dem zweiten akustischen Bereich der Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 gekoppelt. Das distale Ende der Befestigungseinrichtung 84 ist bevorzugterweise mit dem proximalen Ende des zweiten akustischen Bereiches durch eine Innenverbindung mit Gewinde nahe einem Anti-Knoten gekoppelt, es können aber auch alternative Kopplungsanordnungen verwendet werden.
Unter Bezugnahme nun auf 4 wird eine Explosionsansicht der Ultraschall-Kleininkoagulatorvorrichtung 120 des chirurgischen Systems 10 dargestellt. Das proximale Ende der Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 nimmt durch Einfügen der Anregungseinheit in das Gehäuse der Vorrichtung, wie in 3 gezeigt, das distale Ende der Ultraschallanregungseinheit 50 bevorzugterweise auf und ist daran angebracht. Die Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 wird bevorzugterweise als eine Einheit mit der Ultraschallanregungseinheit 50 verbunden und von dieser getrennt. Der Ultraschall-Klemmkoagulator 120 kann nach einmaliger Anwendung entsorgt werden.
Die Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 umfasst bevorzugterweise einen Griffausbau oder ein Gehäuse 130, das bevorzugterweise zueinanderpassende Gehäusebereiche 131, 132 und einen verlängerten oder endoskopischen Bereich 150 umfasst. Wenn die vorliegende Vorrichtung für die endoskopische Anwendung konfiguriert ist, kann die Konstruktion so dimensioniert sein, dass der Bereich 150 einen Außendurchmesser von etwa 5,5 mm aufweist. Der verlängerte Bereich 150 der Ultraschall-Klemmkoagulatorvorrichtung 120 erstreckt sich orthogonal von dem Vorrichtungsgehäuse 130. Der verlängerte Bereich 150 kann selektiv bezüglich des Gehäuses 130 rotiert werden, wie weiter unten beschrieben. Der verlängerte Bereich 150 umfasst bevorzugterweise ein äußeres röhrenförmiges Element oder Schaft 160, ein inneres röhrenförmiges Betätigungselement 170 und den zweiten Bereich des akustischen Systems in Form eines Wellenleiters 180 mit einem Endmanipulator 180'. Wie beschrieben werden wird sind der äußere Schaft 160, das Betätigungselement 170 und der Wellenleiter 180 bevorzugterweise als eine Einheit (zusammen mit der Ultraschallanregungseinheit 50) für Rastrotation, relativ zu dem Gehäuse 130, zusammengefügt.
Wie in 4 dargestellt ist das proximale Ende des Wellenleiters 180 des zweiten akustischen Bereiches bevorzugterweise lösbar mit der Befestigungseinrichtung 84 der Ultraschallanregungseinheit 50 nahe einem Anti-Knoten gekoppelt, wie oben beschrieben. Der Wellenleiter 180 weist bevorzugterweise eine Länge auf, die im wesentlichen gleich einer ganzen Zahl von halben Wellenlängen des Systems (nλ/2) ist. Der Wellenleiter 180 ist bevorzugterweise aus einem soliden Kernschaft hergestellt, der aus Material gebaut ist, das Ultraschallenergie wirksam fortpflanzt, wie beispielweise Titanlegierung (d. h. Ti-6Al-4V) oder eine Aluminiumlegierung. Es wird ins Auge gefasst, dass der Wellenleiter 180 alternativ aus irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt wird.
Der Wellenleiter ist bevorzugterweise im wesentlichen halbflexibel. Es wird erkannt werden, dass der Wellenleiter alternativ im wesentlichen starr sein kann oder einen flexiblen Draht umfassen kann. Der Wellenleiter kann so konstruiert sein, dass er die durch den Wellenleiter zu dem Endmanipulator übertragenen mechanischen Schwingungen verstärkt, wie im Stand der Technik gut bekannt ist. Der Wellenleiter kann weiter Merkmale aufweisen, um den Zugewinn an Längsschwingung entlang des Wellenleiters zu kontrollieren, und Merkmale, um den Wellenleiter auf die Resonanzfrequenz des Systems einzustellen.
Es wird anerkannt werden, dass der Wellenleiter 180 eine jegliche geeignete Querschnittsdimension aufweisen kann. Z. B. kann der Wellenleiter einen im wesentlichen einheitlichen Querschnitt aufweisen, oder es kann der Wellenleiter an verschiedenen Bereichen verjüngt sein oder entlang seiner ganzen Länge verjüngt sein.
Wie in 4 dargestellt weist der Wellenleiter 180 im allgemeinen einen ersten Abschnitt 182, einen zweiten Abschnitt 184 und einen dritten Abschnitt 186 auf. Der erste Abschnitt 182 des Wellenleiters erstreckt sich distal vom proximalen Ende des Wellenleiters und weist eine im wesentlichen kontinuierliche Querschnittsgröße auf.
Der erste Abschnitt 182 umfasst bevorzugterweise wenigstens eine radiale Öffnung oder Apertur 188, die sich diametral dadurch erstreckt, im wesentlichen senkrecht zur Achse des Wellenleiters 180. Die Apertur 188 ist bevorzugterweise an einem Knoten angeordnet, kann aber anderweitig angeordnet sein. Es wird anerkannt werden, dass die Apertur 188 eine jegliche geeignete Tiefe und eine jegliche geeignete Form aufweisen kann. Die Apertur ist konfiguriert, um ein Verbindungsstiftelement aufzunehmen, das den Wellenleiter 180, das röhrenförmige Betätigungselement 170 und die äußere röhrenförmige Hülse 160 zusammen für eine verbundene Rastrotation relativ zum Vorrichtungsgehäuse 130 verbindet.
Der zweite Abschnitt 184 des Wellenleiters 180 erstreckt sich distal von dem ersten Abschnitt 182. Der zweite Abschnitt 184 weist bevorzugterweise auch einen im wesentlichen kontinuierlichen Querschnitt auf. Der Durchmesser des zweiten Abschnittes 184 ist geringer als der Durchmesser des ersten Abschnittes 182 und größer als der Durchmesser des dritten Abschnittes 186. Während Ultraschallenergie von dem ersten Abschnitt 182 des Wellenleiters 180 in den zweiten Abschnitt 184 fließt, wird die Verengung des zweiten Abschnittes 184 zu einer Vergrößerung der Amplitude der dadurch hindurchfließenden Ultraschallenergie führen.
Der dritte Abschnitt 186 erstreckt sich distal vom distalen Ende des zweiten Abschnittes 184. Der dritte Abschnitt 186 weist ebenfalls einen im wesentlichen kontinuierlichen Querschnitt auf. Der dritte Abschnitt 186 kann auch kleine Änderungen des Durchmessers entlang seiner Länge aufweisen. Während Ultraschallenergie von dem zweiten Abschnitt 184 des Wellenleiters 180 in den dritten Abschnitt 186 fließt, wird die Verengung des dritten Abschnittes 186 zu einer Erhöhung der Amplitude der dadurch hindurchfließenden Ultraschallenergie führen.
Der dritte Abschnitt 186 kann eine Vielzahl von Nuten oder Schlitzen (nicht gezeigt) aufweisen, die in seinem äußeren Umfang gebildet sind. Die Nuten können an Knoten des Wellenleiters 180 angeordnet sein, um als Ausrichtungsindikatoren für den Einbau einer Dämpfungshülse (nicht gezeigt) und stabilisierenden Silikonringen oder nachgebenden Stützen während der Herstellung zu fungieren. Eine Abdichtung wird bevorzugterweise an dem am weitesten distal gelegenen Knoten vorgesehen, am nächsten zum Endmanipulator 180', um das Eindringen von Gewebe, Blut und anderem Material in der Region zwischen dem Wellenleiter und dem Betätigungsmittel 170 zu verringern.
Der Endmanipulator 180' des Wellenleiters 180 ist bevorzugterweise darin integriert und als eine einzelne Einheit ausgebildet. Der Endmanipulator kann alternativ durch eine Gewindeverbindung oder durch einen Schweißstoß verbunden sein. Das distale Ende des Endmanipulators ist nahe einem Anti-Knoten angeordnet, um den akustische Aufbau auf eine bevorzugte Resonanzfrequenz f₀ einzustellen, wenn der akustische Aufbau nicht mit Gewebe beladen ist. Wenn die Wandleranordnung angeregt wird, wird das distale Ende des Endmanipulators so konfiguriert, dass es sich in Längsrichtung im Bereich von, z. B., etwa 10 bis 500 μm Spitze-zu-Spitze, und bevorzugterweise im Bereich von etwas 10 bis etwa 100 μm bei einer vorher bestimmten Schwingungsfrequenz f₀ bewegt.
In Übereinstimmung mit der dargestellten Ausführungsform ist der Endmanipulator 180', manchmal als eine Klinge bezeichnet, bevorzugterweise zylindrisch für die Zusammenarbeit mit dem verbundenen Klemmmechanismus der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung ausgebildet. Der Endmanipulator kann eine geeignete Oberflächenbehandlung erfahren, wie sie in der Technik bekannt ist.
Unter besonderer Bezugnahme auf 2 wird darin der Klemmmechanismus des vorliegenden Klemmkoagulators 120 veranschaulicht, der für ein Zusammenwirken mit dem Endmanipulator 180' des Wellenleiters 180 konfiguriert ist. Der Klemmmechanismus umfasst einen schwenkbar beweglichen Klemmarm 190, der schwenkbar an dessen distalen Ende mit dem distalen Ende der äußeren Rohrhülse 160 verbunden ist. Eine Klemmunterlage 192, bevorzugterweise gebildet aus Teflon oder einem anderen Material mit geringer Reibung, ist an der Oberfläche des Klemmarms zur Zusammenarbeit mit dem Endmanipulator 180' befestigt, wobei die Schwenkbewegungen des Klemmarmes die Klemmunterlage im wesentlichen parallel zu und in Kontakt mit dem Endmanipulator 180' positionieren. Durch diese Konstruktion wird das zu klemmende Gewebe zwischen der Unterlage 192 und dem Endmanipulator 180' gegriffen. Wie dargestellt weist die Unterlage 192 bevorzugterweise eine sägezahnähnliche Konfiguration auf, um das Greifen von Gewebe in Zusammenarbeit mit dem Endmanipulator 180' zu verstärken.
Eine Schwenkbewegung des Greifarmes bezüglich des Endmanipulators wird bewirkt durch die Bereitstellung von wenigstens bevorzugterweise einem Paar von Hebelbereichen 193 des Klemmarmes 190 an seinem proximalen Ende. Die Hebelbereiche sind auf entsprechenden gegenüberliegenden Seiten des Wellenleiters 180 und des Endmanipulators 180' angeordnet und greifen funktionsfähig in einen Antriebsbereich 194 des linear beweglichen Betätigungsmittels 170 ein. Die lineare Bewegung des Betätigungsmittels relativ zu der äußeren Rohrhülse 160 und dem Wellenleiter 180 bewirkt dadurch eine Schwenkbewegung des Klemmarmes relativ zum Endmanipulator. Die Hebelbereiche 193 können entsprechend in einem Öffnungspaar angeordnet werden, das durch den Antriebsbereich 194 definiert ist, oder anderweitig in geeigneter Weise damit mechanisch gekoppelt sein, wobei eine lineare Bewegung des Betätigungselementes durch den Antriebsbereich 194 und die Hebelbereiche 193 wirkt, um den Klemmarm zu schwenken.
Unter besonderer Bezugnahme auf die 3, 5 und 6 wird die lineare Bewegung des Betätigungsmittels 170 durch die Bereitstellung eines Antriebskranzes, allgemein als 200 bezeichnet, bewirkt, der an dem proximalen Ende des Betätigungselementes für eine verbundene Rotation befestigt ist. Zu diesem Zweck umfasst der Antriebskranz ein Paar diametral gegenüberliegende, sich axial erstreckende Arme 202, von denen ein jeder einen Antriebshöcker 204 aufweist, wobei die Antriebshöcker durch die Arme 202 für einen Eingriff in geeignete Öffnungen 206 vorgespannt sind, die durch den proximalen Bereich des röhrenförmigen Betätigungselementes 170 definiert sind. Die Rotation des Antriebskranzes 200 zusammen mit dem Betätigungselement 170 wird weiter bewerkstelligt durch die Bereitstellung eines Keilpaares 208 (siehe 8), das diametral mit geeigneten Offnungen 210, die durch das proximale Ende des Betätigungselementes 170 definiert sind, eingreifen kann. Eine Umfangsnut 211 auf dem Betätigungselement 170 nimmt einen O-Ring 211' (4) zum Eingriff mit der innenseitigen Oberfläche der äußeren Hülse 160 auf.
Die Rotation des Betätigungselementes 170 zusammen mit der äußeren Röhrhülse 160 und dem inneren Wellenleiter 180 wird durch einen Verbindungsstift 212 bereitgestellt, der sich durch diese Komponenten der Vorrichtung erstreckt. Wie in 4 dargestellt defniert das röhrenförmige Betätigungselement 170 einen länglichen Schlitz 214, durch den sich der Verbindungsstift 212 erstreckt, um eine lineare Bewegung des Betätigungselementes relativ zur äußeren Rohrhülse und dem inneren Wellenleiter aufzunehmen.
Ein Drehgriff (216), der auf der äußeren Rohrhülse befestigt ist, erleichtert die Drehpositionierung des verlängerten Bereiches 150 bezüglich des Gehäuses 130 der Klemmkoagulatorvorrichtung. Verbindungsstift 212 verbindet bevorzugt Griff 216 zusammen mit Hülse 160, Element 170 und Wellenleiter 180 für die Rotation als eine Einheit relativ zum Gehäuse 130. In einer derzeitigen Ausführungsform wirkt der Nabenbereich 216' des Rotationsgriff so, dass die äußere Hülse 160, das Betätigungselement 170 und der Wellenleiter 180 (als eine Einheit mit Griff 216) rotierbar an dem Gehäuse 130 befestigt wird.
Der Antriebskranz 200 stellt einen Bereich des Klemmantriebsmechanismus der Vorrichtung bereit, der eine Schwenkbewegung des Klemmarms 190 durch lineare Bewegung des Betätigungselementes 170 bewirkt. Der Klemmantriebsmechanismus umfasst weiter einen Antriebsbügel 220, der funktionsfähig mit einem Betätigungshebel 222 der Vorrichtung verbunden ist, wobei der Betätigungshebel somit mit dem linear beweglichen Betätigungselement 170 über Antriebsbügel 220 und Antriebskranz 200 verbunden ist. Der Betätigungshebel 222 ist schwenkbar mit dem Gehäuse 130 der Vorrichtung (durch eine Schwenkverbindung 223) für eine Zusammenarbeit in einer scherenähnlichen Weise mit einem Handgriffbereich 224 des Gehäuses verbunden. Die Bewegung von Hebel 222 zu Handgriffbereich 224 verschiebt das Betätigungselement 170 proximal und schwenkt dadurch Klemmarm 190 zu Endmanipulator 180'.
Die funktionsfähige Verbindung des Antriebsbügels 220 mit dem Betätigungshebel 222 wird durch eine Feder 226 bereitgestellt, die bevorzugterweise eine Druckschraubenfeder umfasst. Die Feder 226 passt in einen Federschlitz 228, der durch den Antriebsbügel 220 definiert ist, der wiederum zwischen einem Paar aus Federrückhalteflanschen 230 des Betätigungshebels 222 angeordnet ist. Der Antriebsbügel 220 ist schwenkbar beweglich bezüglich der Federflansche 230 (über Schwenkverbindung 223 von Gehäuse 130) gegen die Druckschraubenfeder, die gegen die Oberflächen der Federaussparungen drückt, die durch einen jeden der Federflansche 230 definiert sind. Auf diese Weise ist die Kraft, die auf das Betätigungselement 170 durch die Schwenkbewegung des Betätigungshebels 222, der durch Antriebsbügel 220 und Antriebskranz 200 wirkt, ausgeübt werden kann, durch die Kraft beschränkt, mit der die Feder 226 gegen die Federflansche 230 drückt. Die Anwendung von übermäßiger Kraft führt zu einer Drehverschiebung des Antriebsbügels 220 relativ zu den Federflanschen 230 des Betätigungshebels 222 gegenüber Feder 226. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform ist Feder 226 so ausgewählt, dass die Klemmkraft am Klemmarm 190 auf etwa 2 Pfund beschränkt ist. Stoppbereiche des Gehäuses 130 beschränken die Verschiebbarkeit des Betätigungshebels 222, um ein übermäßiges Zusammendrücken von Feder 226 zu verhindern.
Die Rastrotationsanordnung des verlängerten Bereiches 150 der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung 120 wird durch die Bereitstellung eines in den Klemmantriebsmechanismus der Vorrichtung eingebauten Sperrmechanismus bereitgestellt.
Speziell umfasst der Antriebskranz 200 ein Paar axial getrennt angeordneter Antriebsflansche 232. Eine Feststelleinrichtung-aufnehmende Oberfläche wird durch die Antriebsflansche 232 bereitgestellt und definiert eine Vielzahl von auf dem Umfang getrennt angeordneten Zähnen 234, die Feststelleinrichtung-aufnehmende Einsenkungen im allgemeinen über die Peripherie des Antriebskranzes 200 definieren. In einem derzeit bevorzugten Beispiel werden 12 der Zähne 234 bereitgestellt und dadurch eine Rastpositionierung des verlängerten Abschnittes 150 der Vorrichtung in 30° Intervallen relativ zu dem Gehäuse 130 des Apparates bereitgestellt.
Eine Rastrotationsbewegung wird weiter erreicht durch Bereitstellen von wenigstens einem und bevorzugterweise einem Paar von diametral entgegenstehenden Feststelleinrichtungen 236, die entsprechend auf den freitagenden Bügelarmen 238 von Antriebsbügel 220 vorgesehen sind. Durch diese Anordnung werden die Bügelarme 238 zwischen den Antriebsflanschen 232 für den Eingriff mit deren gegenüberliegenden Oberflächen positioniert sein und die Feststelleinrichtungen 236 für den Eingriff mit dem Antriebskranz 200 vorspannen. Die relative Rastrotation wird somit erreicht, wobei die Feststelleinrichtungen 236 der Bügelarme mit den Antriebsflanschen 238 zusammenarbeiten, um eine lineare Bewegung des Betätigungselementes 170 zu bewirken. In einem derzeit bevorzugten Beispiel wird der Antriebsbügel 220 aus geeignetem Polymermaterial gebildet, wobei die durch die Bügelarme erzeugte Vorspannungskraft auf die Feststelleinrichtungen wirkt, die mit den radialen Einbuchtungen, die durch den Antriebskranz definiert sind, zusammenarbeiten, um einem relativen Rotationsdrehmoment von weniger als etwa 5 bis 20 Zoll-Unzen zu widerstehen. Der verlängerte Bereich 150 der Klemmkoagulatorvorrichtung wird als solches in einer seiner Rotationsrastpositionen beibehalten, relativ zum Gehäuse 130, solange nicht ein Drehmoment angelegt wird (beispielsweise durch den Rotationsgriff 216), das das vorher bestimmte Drehmomentniveau überschreitet. Somit wird eine schnappähnliche Rastfunktion bereitgestellt.
Die Rotation des verlängerten Abschnittes 150 der vorliegenden Klemmkoagulatorvorrichtung 120 wird bevorzugterweise zusammen mit der relativen Rotationsbewegung der Ultraschallanregungseinheit 50 bezüglich des Vorrichtungsgehäuses 130 bewirkt. Um den verlängerten Abschnitt 150 mit der Ultraschallanregungseinheit 50 in einer ultraschallübertragenden Weise zu verbinden, wird der proximale Teil der äußeren Rohrhülse 160 bevorzugterweise mit einem Paar Schraubenschlüsselansatzstellen 240 (siehe
4) versehen. Die Schraubenschlüsselansatzstellen erlauben, dass ein Drehmoment durch einen geeigneten Drehmomentschlüssel oder dergleichen aufgebracht wird, um dadurch zu erlauben, dass der Wellenleiter 180 mit der Ultraschallanregungseinheit 50 verbunden wird. Die Ultraschallanregungseinheit, ebenso wie der verlängerte Bereich 150 sind somit als eine Einheit durch geeignete Handhabung von Drehgriff 216 drehbar, relativ zum Gehäuse 130 der Vorrichtung. Das Innere von Gehäuse 130 ist so dimensioniert, dass es eine derartige Relativdrehung der Anregungseinheit 50 aufnimmt.
Unter spezieller Bezugnahme nun auf die 9 bis 16 wird ein Anordnung zum schwenkbaren Anbringen des Klemmarmes der Vorrichtung auf der verbundenen äußeren, röhrenförmigen Hülse 160 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie in den 9 bis 16 veranschaulicht wird ein schwenkbarer Klemmarm der Vorrichtung mit 290 bezeichnet und unterscheidet sich in einigen Dingen von dem zuvor beschriebenen Klemmarm 190. Der Klemmarm 290 umfasst einen verlängerten Klemmabschnitt 291 auf dem eine Gewebekontaktklemmunterlage 292 angeordnet ist.
Der Klemmarm 290 umfasst ein Paar seitlich beabstandete Teile 295 an seinem proximalen Ende, wobei ein jeder einen entsprechenden integralen Schwenkzapfen 297 darauf aufweist (einer ist davon gezeigt). Die seitlich beabstandeten Teile 295 des Klemmarmes 290 werden im allgemeinen an einem unteren Antriebsteil davon miteinander verbunden, bezeichnet mit 293, das in funktionsfähigem Eingriff mit dem hin- und herbeweglichen Betätigungsglied (170) der vorliegenden Vorrichtung positionierbar ist. In den dargestellten Ausführungsformen nimmt die Spielraumöffnung 301 der äußeren röhrenförmigen Hülse 160 die schwenkbare Bewegung des Antriebsteiles 293 auf, die mit der Hin- und Herbewegung des verbundenen Betätigungsgliedes verbunden ist. Der Klemmarm wird somit um eine Schwenkachse schwenkbar, die durch die Schwenkzapfen 297 definiert ist.
Um die erwünschte Ultraschallwirkung auf zwischen dem Klemmarm 290 und dem verbundenen Endeffektor (180') geklemmtes Gewebe zu erzeugen, ist es wünschenswert, dass der Arm 290 mit dem Endeffektor im wesentlichen ausgerichtet positioniert ist, d. h., so ausgerichtet ist, dass die Längsachse des Endeffektors in der gleichen Ebene wie eine Längsachse, die sich durch den Klemmarm erstreckt ist, liegt. Gleichzeitig ist es erwünscht, dass Bestandteile der vorliegenden Vorrichtung, einschließlich des Klemmarmes, für die einmalige Verwendung an einem einzelnen Patienten konfiguriert sind. Es ist als solches wünschenswert, die Notwendigkeit zu vermeiden, die Bestandteile der Vorrichtung, einschließlich des Klemmarms 290, mit extrem kleinen oder „engen" Herstellungstoleranzen herzustellen.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere darauf ausgerichtet, den Klemmarm 290 so anzuordnen, dass er mit dem verbundenen End-Effektor im wesentlichen ausgerichtet ist, während normale Herstellungstoleranzen des Klemmarmes aufgenommen werden. Dies wird erreicht, indem das distale Ende der äußeren, röhrenförmigen Hülse 160 mit einer Klemmarmhalterung versehen wird, die den Klemmarm 290 übergreifend erfasst. Auf diese Weise werden Teile der Klemmarmhalterung als ein Ergebnis des übergreifenden Erfassen des Klemmarmes elastisch zueinander vorgespannt, was als Selbstzentrierung des Klemmarmes und Positionieren des Klemmarmes in im wesentlicher Ausrichtung mit dem Endeffektor wirkt.
Zuerst bezugnehmend auf die Ausführungsform von 9 und 10 umfasst die Klemmarmhalterung ein Paar von seitlich beabstandeten Schenkelteilen 302, wobei die Klemmarmhalterung einen im allgemeinen umgekehrten U-förmigen Querschnitt aufweist. Ein jeder Schenkelteil 302 definiert eine entsprechende Schwenkzapfenöffnung 304, wobei die Schenkelteile zwischen den seitlich beabstandeten Teilen von Klemmarm 290 angeordnet werden können, so dass die Schwenkzapfen 297 entsprechend in den Schwenköffnungen 304 aufgenommen werden. Wie beobachtet werden wird ist eine jede der Schwenköffnungen 304 seitlich offen und ist somit zu einem Bereich hin offen benachbart der Klemmarmhalterung offen. Dies erleichtert den Aufbau des Klemmarmes 290 auf der Klemmarmhalterung, ohne im wesentlichen den Klemmarm 290 oder die Schenkelteile 302 der Halterung zu verbiegen. Stattdessen werden die Schenkelteile 302 nach innen zueinander durch das übergreifende Erfassen der seitlich beabstandete Teilen des Klemmarmes gezwungen, wodurch erlaubt wird, dass die Schwenkzapfen 297 entsprechend in Schwenköffnungen 304 angeordnet werden.
Bezugnehmend nun auf die 11 und 12 wird darin eine modifizierte Form der vorliegenden Klemmarmhalterung veranschaulicht. Wie bei der vorherigen Ausführungsform wird die Klemmarmhalterung am distalen Ende der äußeren röhrenförmigen Hülse 160 bereitgestellt und weist einen im allgemeinen umgekehrten U-förmigen Querschnitt auf, einschließlich eines Paares von seitlich beabstandeten Schenkelteilen, von denen ein jeder mit 306 bezeichnet wird, die sich im allgemeinen zueinander an ihren unteren Enden verjüngen.
Ein jeder dieser Schenkelteile 306 definiert eine Schwenköffnung 308 zum entsprechenden Aufnehmen von einem der Schwenkzapfen 297 des Klemmarmes 290. Wie bei der vorherigen Ausführung ist eine jede der Schwenköffnungen 308 seitlich offen, so dass der Zusammenbau des Klemmarmes durch Anordnen der Schwenkzapfen 295 in den entsprechenden Öffnungen 308 erleichtert wird.
Um den Zusammenbau der Bestandteile weiter zu erleichtern, umfasst diese Ausführungsform der Klemmarmhalterung einen verlängerten Schlitz 310, der sich in Längsrichtung zwischen den Schenkelteilen 306 entlang einer Fläche der im allgemeinen die Form eines umgekehrten U aufweisenden Halterung erstreckt. Die verlängerten Schlitze erhöhen die Flexibilität der Schenkelteile 306 und erleichtern somit das elastische Vorspannen der Schenkelteile zueinander, da die Schenkelteile im übergreifenden Eingriff mit den seitlich beabstandeten Teilen von Klemmarm 290 angebracht sind, auf denen die Schwenkzapfen 297 angebracht sind. Die Weite von Schlitz 310 ist ausgewählt, um eine ausreichende Ablenkung der Schenkelteile zueinander aufzunehmen, um die Anordnung von Schwenkzapfen 297 in ihren entsprechenden Schwenköffnungen zu erlauben.
Die Ausführungsform der vorliegenden Klemmarmhalterung, die in den 13 und 14 dargestellt ist, ist ähnlich der in den 11 und 12 dargestellten Anordnung, einschließlich eines Paares von Schenkelteilen 312, die durch die im allgemeinen umgekehrt U-förmige Klemmarmhalterung der äußeren, röhrenförmigen Hülse 160 definiert sind. Wie in den vorherigen Ausführungsformen ist ein verlängerter Schlitz 316 durch die röhrenförmige Hülse 160 definiert, die sich zwischen den Schenkelteilen 312 der Klemmarmhalterung erstreckt. In dieser Ausführungsform ist eine jede der Schwenkzapfenöffnungen 314 (eine ist gezeigt) an der Seite geschlossen und die Schwenkzapfen 297 sind somit entsprechend mit den Schwenköffnungen 314 positioniert, indem die Schenkelteile 312 elastisch zueinander gezwungen werden, um den erwünschten übergreifenden Eingriff mit den seitlich beabstandeten Teilen des Klemmarmes 290 zu erreichen. Der Schlitz 316 ist so dimensioniert, dass er eine ausreichende nach innen gerichtete Ablenkung der Schenkelteile zur Anordnung von Schwenkzapfen 297 auf den entsprechenden seitlich geschlossenen Schwenköffnungen aufnimmt.
In der weiteren, in 15 und 16 dargestellten Ausführungsform ist die Klemmarmhalterung des Betätigungsgliedes 116 im allgemeinen so konfiguriert, dass sie einen umgekehrt U-förmigen Querschnitt aufweist und ein Paar von seitlich beabstandeter Schenkelteile 318 umfasst. Ein jeder der Schenkelteile 318 definiert eine entsprechende Schwenköffnung 320. Ein verlängerter Schlitz 322 erstreckt sich in Längsrichtung zwischen den Schenkelteilen 318.
In dieser Ausführungsform definiert ein jeder Schenkelteil einen Zapfendurchgang 324, der sich von der entsprechenden seitlich offenen Schwenköffnung zu dem verlängerten Schlitz 322 erstreckt. Somit wird die Anordnung der Schwenkzapfen 295 des Klemmarmes 290 in der entsprechenden Schwenköffnung 320 durch Biegen der seitlich beabstandeten Schenkelteile 318 nach innen bedingt, wenn die Schwenkzapfen 295 durch die entsprechenden Zapfendurchgänge 324 in die entsprechenden Zapfenöffnungen 320 bewegt werden.
Um das erwünschte elastische Vorspannen der Schenkelteile der vorliegenden Klemmarmhalterung zu erreichen, ist es bevorzugt, dass die äußere, röhrenförmige Hülse 160 der Vorrichtung aus einem metallischen Material gebildet ist, bevorzugterweise chirurgischem rostfreien Stahl oder dergleichen. Eine effiziente Herstellung des Klemmarmteiles 290 kann durch Metallspritzguss erfolgen.
Die vorliegende chirurgische Klemmkoagulatorvorrichtung ist somit für die hocheffiziente und vielseitige Verwendung konfiguriert, wobei die Konstruktion ausreichend einfach und in der Konfiguration ökonomisch ist, um die Verwendung an nur einem einzigen Patienten zu erlauben. Die Bestandteile der Vorrichtung können aus Materialien hergestellt werden, die für chirurgische Anwendungen geeignet sind. Durch den Feststellmechanismus, der durch das Zusammenarbeiten von Antriebskranz 200 und Antriebsbügel 220 bereitgestellt wird, wird leicht eine selektive winkelige Anordnung des verlängerten Bereiches 150 der Vorrichtung und der damit verbundenen Ultraschallanregungseinheit 50 bezüglich des Gehäuses 130 der Vorrichtung bewirkt. Das scherenähnliche Funktionieren, das durch den schwenkbaren Betriebshebel 222 und zusammenarbeitenden Handgriffbereich 224 bereitgestellt wird, erleichtert eine angenehme und wirksame Handhabung und Positionierung der Vorrichtung und Betrieb des Klemmmechanismus an dem distalen Bereich der Vorrichtung, wobei Gewebe wirksam gegen den Endmanipulator 180' gedrückt wird. Der Feststellmechanismus widersteht der Rotation der Ultraschallanregungseinheit und der damit verbundenen Kabelanordnung bezüglich des Gehäuses 130, wobei der Widerstand gegen Rotation leicht und bequem durch Anwendung eines ausreichenden Drehmoments vermittels Drehgriff 216 überwunden wird.
Aus dem Vorstehenden wird man erkennen, dass eine Vielzahl von Modifikationen und Variationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang des neuen Konzeptes der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es soll verstanden werden, dass eine Beschränkung bezüglich der spezifischen, hierin veranschaulichten Ausführungsformen weder beabsichtigt ist noch gefolgert werden sollte. Die Offenbarung soll durch die beigefigten Ansprüche alle derartigen Modifikationen als innerhalb des Schutzumfanges der Ansprüche fallend abdecken.

Claims

Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung, umfassend: ein Gehäuse (52); eine äußere, rohrförmige Hülse (160) mit einem proximalen Ende, das mit dem Gehäuse (52) verbunden ist, und einem distalen Ende; ein inneres Betätigungsglied (170), das innerhalb der äußeren, rohrförmigen Hülse (160) hin- und herbewegbar gelagert ist; einen Ultraschallwellenleiter (180), der innerhalb der äußeren, rohrförmigen Hülse (160) positioniert ist und einen End-Effektor (180') aufweist, der sich von dem distalen Ende der äußeren, rohrförmigen Hülse (160) distal erstreckt; und einen Klemmarm (290), der an dem distalen Ende der äußeren, rohrförmigen Hülse (160) im Sinne einer Schwenkbewegung in Bezug auf den End-Eftektor (180') zum Klemmen von Gewebe zwischen dem Klemmarm (290) und dem End-Eftektor (180') schwenkbar ist, wobei der Klemmarm (290) betriebsmäßig mit dem Betätigungsglied (170) verbunden ist, so dass die Hin- und Herbewegung des Betätigungsgliedes (120) den Klemmarm (290) in Bezug auf den End-Eftektor (180') schwenkbar bewegt, die äußere, rohrförmige Hülse (160) eine Klemmarm-Halterung im allgemeinen an dem distalen Ende desselben umfasst, an welcher der Klemmarm (290) schwenkbar angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmarm-Halterung einen im allgemeinen umgekehrt U-förmigen Querschnitt hat, wobei Schenkelteile (306) seitlich beabstandete Teile des Klemmarms (290) sich übergreifend erfassen, so dass die Schenkelteile (306) gegeneinander vorgespannt werden, wodurch eine Selbstzentrierwirkung hervorgerufen wird, so dass der Klemmarm (290) in wesentlicher Ausrichtung zu dem End-Eftektor (180') positioniert und gehalten wird, und jeder Schenkelteil (306) eine entsprechende Schwenköffnung (308) definiert, und der Klemmarm ein Paar integraler Schwenkzapfen (297) für die jeweilige Schwenkstellung in den Schwenkzapfenöffnungen (308) umfasst.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei jede Öffnung (308) eine offene Seite hat, um die Schwenkanordnung des Klemmarms (290) zu erleichtern.
Ultraschall-Klemmvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Klemmarm-Halterung aus einem sich längs erstreckenden Schlitz (310) besteht, der sich zwischen dem Paar Schenkelteilen (306) längs erstreckt.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der sich längs erstreckende Schlitz (310) sich längs einer Fläche des umgekehrt U-förmigen Querschnitts erstreckt.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei jeder Schenkel (306) eine entsprechende Schwenkzapfenöffnung (308) aufweist und der Klemmarm (290) ein Paar integraler Schwenkzapfen (297) umfasst, die jeweils an seitlich beabstandeten Teilen desselben für eine jeweilige Schwenkposition in den Schwenkzapfenöftnungen (308) positioniert sind.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei jede der Schwenköffnungen (308) seitlich offen ist, um die Schwenkbefestigung des Klemmarms (290) durch Bewegen der integralen Schwenkzapfen (297) in die Schwenkzapfenöftnungen (308) zu erleichtern.
Chirurgische Ultraschall-Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Klemmarm-Halterung einen Längsschlitz (322) aufweist, der sich zwischen dem Paar Schenkelteilen (306) längs erstreckt, wobei jeder Schenkelteil (306) einen Zapfendurchgang (324) bildet, der sich von der entsprechenden Schwenkzapfenöffnung (308) zu dem Längsschlitz (322) erstreckt.