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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen chirurgische Ultraschallvorrichtungen
und im Besonderen eine chirurgische Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung
für das
Koagulieren und/oder Schneiden von Gewebe, einschließlich eines
verbesserten dünnwandigen
Auflage- und Abdichtungselements für den Ultraschallwellenleiter
des Gerätes, welches
Biegemomenten widersteht, die während des
Klemmens von Gewebe gegen einen End-Effektor des Wellenleiters erzeugt
werden.
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DER ERFINDUNG ZUGRUNDELIEGENDER
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Chirurgische
Ultraschallgeräte
finden zunehmend weitverbreitete Anwendungen bei chirurgischen Verfahren,
dank der einmaligen Leistungsmerkmale dieser Geräte. Abhängig von spezifischen Gerätekonfigurationen
und Betriebsparametern können
chirurgische Ultraschallgeräte
im Wesentlichen für
das gleichzeitige Schneiden von Gewebe und für Hämostase durch Koagulation sorgen,
was in wünschenswerter
Weise das Patiententrauma minimiert. Die Schneideaktion wird typischerweise
ausgeführt durch
einen End-Effektor am distalen Ende des Gerätes, wobei der End-Effektor
Ultraschallenergie auf das Gewebe überträgt, das in Kontakt mit diesem
gebracht wird. Ultraschallgeräte
dieser Art können
konfi guriert sein für
Anwendungen in der offenen Chirurgie oder für laparoskopische oder endoskopische chirurgische
Verfahren.
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Chirurgische
Ultraschallgeräte
sind entwickelt worden, welche eine Klemmvorrrichtung einschließen, um
Gewebe gegen den End-Effektor des Gerätes zu drücken, um Ultraschallenergie
an das Gewebe eines Patienten zu koppeln. Eine solche Anordnung
(zuweilen als Ultraschall-Transsektor
bezeichnet) wird offengelegt in U.S. Patent Nr. 5,322,055, welche
dem Gerät
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 entspricht.
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Bei
vorhergehenden Ultraschallgeräten weist
der Wellenleiter des Gerätes,
durch welchen hindurch Ultraschallenergie geleitet wird, typischerweise
ein oder mehrere ringförmige
Elemente für
das akustische Dämpfen
des Wellenleiters und für
das Isolieren des Wellenleiters gegenüber ihn umgebenden Bestandteilen
auf. Diese Isolierelemente werden typischerweise bereitgestellt
an einem oder mehreren Wellenknoten der Längsschwingung des Wellenleiters,
und sie bestehen typischerweise aus einem elastomeren Material,
wie zum Beispiel Silikongummi. Isolierungselemente dieser Art verhindern
wünschenswerterweise
den Verlust von Schwingungsenergie aus dem Wellenleiter, der unter
Seitenbelastungs- oder Biegebedingungen auftreten kann, die ansonsten
einen indirekten Kontakt des Wellenleiters mit einem zugehörigen, dort
positionierten Bestandteil verursachen könnten.
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Bei
bisher bekannten chirurgischen Ultraschallgeräten für endoskopische Anwendungen
bewegt sich der Außendurchmesser
des verlängerten endoskopischen
Abschnitts der Geräte
in der Größenordnung
von 10 mm. Als solcher ist es normaler weise möglich, geeignete Isolierungselemente
für den
Wellenleiter dieser Geräte
bereitzustellen, während
dennoch ein Wellenleiter bereitgestellt wird, der einen genügend großen Querschnitt
für die
gewünschte
Starrheit und für
die Zuführung
des gewünschten
Levels an Ultraschallenergie ohne übermäßige Erwärmung des Wellenleiters aufweist.
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Die
fortgesetzte Verbesserung von chirurgischen Ultraschallgeräten hat
in wünschenswerter Weise
zu Geräten
geführt,
die noch kleinere endoskopische Abschnitte, in der Größenordnung
von 6 mm Durchmesser oder weniger, aufweisen. Wenn Ultraschallgeräte dieser
relativ kleinen Größe gestaltet werden,
ist es wichtig, daß die
gewünschte
akustische Dämpfung
des Wellenleiters bewirkt wird, während der Wellenleiter dennoch
einen Querschnitt aufweist, der so groß wie möglich ist. Probleme bei der Isolierung
des Wellenleiters können
besonders verschärft
werden bei Ultraschallgeräten,
die so gestaltet sind, daß sie
das Klemmen von Gewebe gegen einen End-Effektor des Gerätes bewirken,
da dieses Klemmen Biegemomente innerhalb des Wellenleiters erzeugt,
welche den Wellenleiter von seiner normalen, unbelasteten Konfiguration
wegbiegen.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein verbessertes Auflageelement für ein chirurgisches
Ultraschallgerät
gerichtet, wobei das erfindungsgemäße Auflageelement besonders
geeignet ist für
den Einsatz bei Geräten,
die für
endoskopische Anwendungen mit relativ kleinen Querschnitten konfiguriert sind.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine chirurgische Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung
so konfiguriert, daß sie
selektives Schneiden, Koagulation und Klemmen von Gewebe während chirurgischer
Verfahren gestattet. Um den Wellenleiter der Vorrichtung akustisch
zu dämpfen,
schließt
die Vorrichtung ein ringförmiges
Auflageelement ein, das am distalsten Schwingungsknoten des Wellenleiters positioniert
ist. Das ringförmige
Auflageelement ist so konfiguriert, daß es einen Auflageabschnitt
einschließt,
welcher den Wellenleiter von umgebenden Bestandteilen isoliert und
einen Abdichtungsabschnitt, welcher die Abdichtung zwischen dem
Wellenleiter und einem reziproken röhrenförmigen Betätigungselement bewirkt, das
rund um den Wellenleiter positioniert ist. Durch diese Gestaltung
dämpft das
ringförmige
Auflageelement unerwünschte Schwingungsmodi,
während
es gewünschte
Schwingungsmodi gestattet, es bewirkt die Abdichtung des Bereichs
um den Wellenleiter und maximiert den Querschnittsbereich, der für den aktiven
Wellenleiter innerhalb des verlängerten
röhrenförmigen Abschnitts
des Gerätes
zur Verfügung
steht.
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In Übereinstimmung
mit der veranschaulichten Ausführungsform
schließt
die vorliegende chirurgische Ultraschallklemmvorrichtung ein Gehäuse ein und
eine äußere röhrenförmige Hülle mit
einem proximalen Ende, das mit dem Gehäuse verbunden ist. Ein innen
liegendes röhrenförmiges Betätigungselement
ist reziprok innerhalb der äußeren röhrenförmigen Hülle untergebracht
und ist wirkverbunden mit einem Klemmarm, der schwenkbar auf einem
distalen Ende der äußeren röhrenförmigen Hülle angebracht ist.
Der Klemmarm ist angebracht für
schwenkbare Bewegung relativ zu einem End-Effektor eines Ultraschall-Wellenleiters,
positioniert innerhalb des innen liegenden röhrenförmigen Betätigungselements. Bei der veranschaulichten
Ausführungsform
sind die äußere röhrenförmige Hülle, das
innen liegende röhren förmige Betätigungselement
und der Ultraschallwellenleiter angebracht für ein gemeinsames Drehen relativ
zum Gerätegehäuse, wobei
das Betätigungselement
reziprok relativ sowohl zur äußeren röhrenförmigen Hülle als
auch zum Ultraschallwellenleiter ist, der innerhalb des Betätigungselements
positioniert ist.
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Die
reziproke Bewegung des Betätigungselements
bewegt den Klemmarm schwenkbar relativ zum End-Effektor des Wellenleiters.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist ein ringförmiges Auflageelement auf dem Wellenleiter
an einem distalsten Schwingungsknoten desselben angebracht. Das
Auflageelement besteht vorzugsweise aus elastomerem Material, wie
zum Beispiel Silikongummi, und es ist so konfiguriert, daß es eine
Kombination von Funktionen für
die Erhöhung
der Leistung des Gerätes
bereitstellt. Im Besonderen schließt das Auflageelement einen
Auflageabschnitt ein, der eine im Allgemeinen zylindrische äußere Auflagefläche aufweist,
die zwischen dem Wellenleiter und dem Betätigungselement positioniert
ist, um Biegemomenten zu widerstehen, die während des Klemmens von Gewebe
gegen den End-Effektor durch den schwenkbaren Klemmarm erzeugt werden.
Das Auflageelement schließt
weiterhin einen Dichtungsabschnitt für das Abdichten des Bereiches zwischen
dem Wellenleiter und dem relativ reziproken Betätigungselement ein. Bei der
bevorzugten Ausführungsform
weist der Abdichtungsabschnitt ein Paar konvergierende Oberflächen auf,
die konvergieren und sich treffen, um einen peripheren Abdichtungsbereich
zu begrenzen, der radial nach außen von der äußeren zylindrischen
Auflagefläche
des Auflageabschnitts des Elements beabstandet ist.
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Gemäß veranschaulichten
erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist der Abdichtungsabschnitt des Auflageelements axial vom Auflageabschnitt desselben
beabstandet, entweder distal oder proximal. Bei anderen Ausführungsformen
ist der Abdichtungsabschnitt des Auflageelements medial vom Auflageabschnitt
positioniert. Bei jeder der verschiedenen Ausführungsformen des Auflageelements
kann der zugehörige
Wellenleiter so konfiguriert werden, daß er einen Ansatzabschnitt
einschließt,
der einen Durchmesser aufweist, der größer ist als die daran angrenzenden
Abschnitte des Wellenleiters. Das Auflageelement der vorliegenden
Erfindung ist vorzugsweise relativ zu einem solchen Ansatzabschnitt so
positioniert, daß dieser
Auflageabschnitt des Auflageelements auf dem Ansatzabschnitt des
Wellenleiters positioniert ist und diesen flankiert. Bei diesen Ausführungsformen
des vorliegenden Auflageelements, bei welchen der Abdichtungsabschnitt
medial vom Auflageabschnitt positioniert ist, kann der Abdichtungsabschnitt
in wesentlicher Ausfluchtung mit dem Ansatzabschnitt des Wellenleiters
positioniert sein.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden problemlos
ersichtlich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, den beigefügten Zeichnungen
und den beigefügten
Ansprüchen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Perspektivansicht eines chirurgischen Ultraschallsystems, das
eine Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung
einschließt,
welche die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verkörpert;
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2 ist
eine vergrößerte fragmentarische Perspektivansicht
einer Klemmvorrichtung der Klemm-Koagulatorvorrichtung, die in 1 veranschaulicht
wird;
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3 ist
eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des Klemm-Koagulators,
welcher die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verkörpert, gezeigt
in Wirkverbindung mit einer Ultraschallantriebseinheit des chirurgischen
Systems, das in 1 gezeigt wird;
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4 ist
ein Schaubild mit voneinander getrennten und auseinandergezogenen
Bauteilen der chirurgischen Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung,
welche die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verkörpert;
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5 ist
eine vergrößerte fragmentarische Ansicht
der vorliegenden Klemm-Koagulatorvorrichtung, welche eine Klemmantriebsvorrichtung
derselben und eine zugehörige
Arretiervorrichtung veranschaulicht;
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6 ist
eine grafische, schematische Ansicht, die weiterhin die Klemmantriebsvorrichtung und
die Arretiervorrichtung der vorliegenden Klemm-Koagulatorvorrichtung
veranschaulicht;
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7 ist
eine grafische, schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Arretiervorrichtung;
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8 ist
eine Perspektivansicht eines Klemmvorrichtungs-Stellrings der vorliegenden Klemm-Koagulatorvorrichtung;
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9 ist
eine fragmentarische Perspektivansicht mit voneinander getrennten
und auseinandergezogenen Bauteilen, welche einen Wellenleiter der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht, mit einem auf diesem positionierten Auflageelement,
welcher die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verkörpert, veranschaulicht
mit einem zugehörigen
reziproken Betätigungselement
der Vorrichtung;
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10 bis 15 sind
fragmentarische Querschnittsansichten des in 9 veranschaulichten
Wellenleiters, mit verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Auflageelements,
gezeigt in Position auf dem Wellenleiter.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Während die
vorliegende Erfindung geeignet ist für Ausführungsformen in verschiedenen
Formen, wird in den Zeichnungen eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform
gezeigt und hiernach beschrieben, davon ausgehend, daß die vorliegende
Offenlegung als eine Erläuterung
der Erfindung durch ein Beispiel zu betrachten ist, und daß sie nicht
als eine Einschränkung
der Erfindung auf die spezielle veranschaulichte Ausführungsform
beabsichtigt ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Besonderen gerichtet auf eine verbesserte
chirurgische Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung,
die konfiguriert ist für
das Schneiden von Gewebe, die Koagulation und/oder das Klemmen während chirurgischer
Verfahren. Die vorliegende Vorrichtung kann problemlos konfiguriert
werden für
den Einsatz sowohl bei offenen chirurgischen Verfahren als auch
bei laparoskopischen oder endoskopischen Verfahren. Die mannigfaltige
Verwendung wird erleichtert durch den selekti ven Einsatz von Ultraschallenergie.
Wenn Ultraschallbestandteile der Vorrichtung inaktiv sind, kann Gewebe
leicht erfaßt
und wie gewünscht
manipuliert werden, ohne Gewebe zu schneiden oder zu schädigen. Wenn
die Ultraschallkomponenten aktiviert werden, gestattet es das Gerät, Gewebe
für die
Verbindung mit der Ultraschallenergie zu ergreifen, um die Gewebekoagulation
vorzunehmen, wobei unter Ausübung
erhöhten
Drucks Gewebe wirksam geschnitten und koaguliert wird. Wenn es gewünscht wird, kann
Ultraschallenergie ohne den Einsatz der Klemmvorrichtung des Geräts auf das
Gewebe aufgebracht werden, indem die Ultraschall-"Klinge" oder der End-Effektor
der Vorrichtung entsprechend manipuliert werden.
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Wie
sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergeben wird, ist die vorliegende
Klemm-Koagulatorvorrichtung besonders ausgelegt für den Einmalgebrauch
auf Grund ihrer unkomplizierten Gestaltung. Daher wird erwogen,
daß die
Vorrichtung zusammen mit einer Ultraschallantriebseinheit eines chirurgischen
Systems eingesetzt wird, wobei Ultraschallenergie aus der Antriebseinheit
für die
gewünschte
Ultraschallbetätigung
der vorliegenden Klemm-Koagulatorvorrichtung sorgt. Natürlich kann eine
Klemm-Koagulatorvorrichtung, welche die Grundgedanken der vorliegenden
Erfindung verkörpert,
ebenfalls für
den Mehrfachgebrauch ausgelegt werden und nicht lösbar in
eine zugehörige
Ultraschallantriebseinheit integriert sein. Die lösbare Verbindung
der vorliegenden Klemm-Koagulatorvorrichtung mit einer zugehörigen Ultraschallantriebseinheit wird
jedoch gegenwärtig
für die
Anwendung der Vorrichtung bei einem einzelnen Patienten bevorzugt.
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Unter
Bezugnahme auf 1 und 3 wird darin
zunächst
eine gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsform
eines chirurgischen Systems veranschaulicht, im Allgemeinen mit 10 bezeichnet,
welches eine Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung einschließt, die
die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verkörpert. Bevorzugte
Einzelheiten des Ultraschallgenerators und der zugehörigen Ultraschallantriebseinheit
des chirurgischen Systems 10 werden zunächst beschrieben, mit einer
nachfolgenden detaillierten Beschreibung der chirurgischen Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung,
einschließlich
einer. Klemmvorrichtung, ausgelegt für indexiertes Drehen, die Grundgedanken
der vorliegenden Erfindung verkörpernd.
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Das
chirurgische System 10 schließt einen Ultraschallgenerator 30 und
ein zugehöriges
chirurgisches Ultraschallgerät
ein. Das chirurgische Gerät schließt eine
Ultraschallantriebseinheit, mit 50 bezeichnet, und eine
Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung 120 ein, die die
Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verkörpert. Wie weiter beschrieben
werden wird, stellen ein Ultraschallwandler der Antriebseinheit 50 und
ein Ultraschallwellenleiter des Klemm-Koagulators 120 gemeinsam
eine akustische Anordnung des vorliegenden chirurgischen Systems bereit,
wobei die akustische Anordnung Ultraschallenergie für chirurgische
Verfahren liefert, wenn sie durch den Generator 30 angetrieben
wird. Es wird festgestellt werden, daß bei einigen Anwendungen die
Ultraschallantriebseinheit 50 als eine "handgehaltene" Anordnung bezeichnet wird, da das chirurgische
Gerät des
chirurgischen Systems so konfiguriert ist, daß ein Chirurg die Ultraschallantriebseinheit 50 während verschiedener
Verfahren und Operationen ergreift und manipuliert. Die Klemm-Koagulatorvorrichtung 120,
wel che die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verkörpert, schließt vorzugsweise
eine Griffanordnung ähnlich
wie bei einer Schere ein, was die Positionierung und Manipulation
des Gerätes
neben der Manipulation der Ultraschallantriebseinheit 50 erleichtert.
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Der
Generator 30 des chirurgischen Systems sendet ein elektrisches
Signal durch ein Kabel 32 mit einer ausgewählten Auslenkung,
Frequenz und Phase, die durch ein Steuersystem des Generators 30 bestimmt
werden. Wie weiter beschrieben werden wird, bewirkt das Signal,
daß sich
ein piezoelektrisches Element oder mehrere piezoelektrische Elemente
der akustischen Anordnung des chirurgischen Geräts erweitern und zusammenziehen,
wodurch die elektrische Energie in eine mechanische Bewegung umgewandelt
wird. Die mechanische Bewegung führt
zu Längswellen
von Ultraschallenergie, die sich fortpflanzen durch die akustische
Anordnung hindurch in einer akustischen Stehwelle, um die akustische
Anordnung bei einer ausgewählten
Frequenz und Auslenkung in Schwingungen zu versetzen. Ein End-Effektor
am distalen Ende des Wellenleiters der akustischen Anordnung wird
in Kontakt mit Gewebe des Patienten gebracht, um die Ultraschallenergie
auf das Gewebe zu übertragen.
Wie weiter nachstehend beschrieben wird, wird ein chirurgisches
Instrument, wie zum Beispiel eine Klemmbacke oder eine Klemmvorrichtung
vorzugsweise genutzt, um das Gewebe gegen den End-Effektor zu drücken.
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Wenn
der End-Effektor in Verbindung mit dem Gewebe kommt, wird Wärmeenergie
oder Wärme
erzeugt als Ergebnis von Reibung, akustischer Absorption und viskosen
Verlusten innerhalb des Gewebes. Die Wärme reicht aus, um Proteinwasserstoffbonds
aufzubrechen, wodurch das hochstrukturierte Protein (d.h. Kollagen
und Muskelprotein) veranlaßt
wird zu denaturieren (d.h. weniger organisiert zu werden). In dem
Maße,
wie die Proteine denaturiert werden, bildet sich ein klebriges Koagulum,
um kleine Blutgefäße zu versiegeln
oder zu koagulieren. Eine tiefe Koagulation von größeren Blutgefäßen ergibt
sich, wenn die Wirkung verlängert
wird.
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Die Übertragung
der Ultraschallenergie auf das Gewebe bringt andere Wirkungen hervor,
einschließlich
von mechanischem Reißen,
Schneiden, Kavernenbildung, Bersten von Zellen und Emulgieren. Der
Umfang des Schneidens sowie der erzielte Grad der Koagulation variieren
mit der Auslenkung des End-Effektors, der Frequenz der Schwingung, dem
vom Anwender ausgeübten
Druck, der Schärfe des
End-Effektors und der Verbindung zwischen dem End-Effektor und dem
Gewebe.
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Wie
in 1 veranschaulicht wird, schließt der Generator 30 ein
Steuersystem ein, das einstückig
mit dem Generator 30 ist, einen Netzschalter 34 und
eine Auslösevorrichtung 36.
Der Netzschalter 34 steuert die Stromversorgung für den Generator 30, und
wenn der Generator 30 durch die Auslösevorrichtung 36 aktiviert
wird, sorgt er für
Energie zum Antrieb der akustischen Anordnung des chirurgischen
Systems 10 mit einer vorbestimmten Frequenz und für den Antrieb
des End-Effektors mit einem vorbestimmten Auslenkungspegel. Der
Generator 30 sorgt für
den Antrieb oder die Erregung der akustischen Anordnung bei jeder
geeigneten Resonanzfrequenz der akustischen Anordnung.
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Wenn
der Generator 30 über
die Auslösevorrichtung 36 aktiviert
wird, wird durch den Generator 30 fortlaufend elektrische
Energie auf einen Wandlerstapel oder eine Wandler anordnung 40 der
akustischen Anordnung aufgebracht. Ein Phasenregelkreis im Steuersystem
des Generators 30 überwacht
die Rückkopplung
von der akustischen Anordnung. Der Phasenregelkreis paßt die Frequenz
der vom Generator 30 ausgesandten elektrischen Energie
so an, daß sie
passend ist für
die Resonanzfrequenz des ausgewählten
Längsmodus
der Schwingung der akustischen Anordnung, einschließlich der
Gewebelast. Zusätzlich
sorgt ein zweiter Rückführkreis
im Steuersystem für
die Aufrechterhaltung der Zufuhr von elektrischem Strom zur akustischen
Anordnung auf einem im Voraus ausgewählten konstanten Niveau, um
eine im Wesentlichen konstante Auslenkung am End-Effektor der akustischen
Anordnung zu erzielen.
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Das
an die akustische Anordnung ausgesandte elektrische Signal bewirkt
eine longitudinale Schwingung des distalen Endes des Wellenleiters, d.h.
des End-Effektors, im Bereich von zum Beispiel zirka 20 kHz bis
250 kHz, vorzugsweise im Bereich von zirka 54 kHz bis 56 kHz und
am besten im Bereich von zirka 55,5 kHz. Die Auslenkung der Schwingungen
am End-Effektor kann gesteuert werden zum Beispiel durch die Steuerung
der Amplitude des elektrischen Signals, das auf die Wandleranordnung 40 der
akustischen Anordnung durch den Generator 30 ausgeübt wird.
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Wie
oben festgestellt, ermöglicht
es die Auslösevorrichtung 36 des
Generators 30 einem Benutzer, den Generator 30 so
zu betätigen,
daß elektrische
Energie der akustischen Anordnung kontinuierlich zugeführt werden
kann. Die Auslösevorrichtung 36 weist
vorzugsweise einen Fußbetätigungsschalter auf,
der lösbar
mit dem Generator 30 durch ein Kabel oder eine Schnur verbunden
ist oder an diesem befestigt ist. Alternativ kann die Auslösevorrichtung
als ein Handschalter konfiguriert sein, der in die Ultraschallantriebseinheit 50 inkorporiert
ist, damit der Generator 30 durch einen Benutzer betätigt werden kann.
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Der
Generator 30 hat ebenfalls eine Netzleitung 38 für die Verbindung
mit einer elektrochirurgischen Einheit oder mit einem herkömmlichen
elektrischen Ausgang. Es wird erwogen, daß die Stromzufuhr für den Generator 30 über eine
Gleichstromquelle, wie zum Beispiel eine Batterie, erfolgen kann.
Der Generator 30 kann jeder geeignete Generator sein, wie
zum Beispiel das Modell Nr. GENO1, erhältlich von der Ethicon Endo-Surgery,
Inc.
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Unter
Bezugnahme auf 1 und 3 schließt die Ultraschallantriebseinheit 50 des
chirurgischen Instruments ein aus mehreren Teilen bestehendes Gehäuse 52 ein,
das geeignet ist, um den Bediener vor den Schwingungen der akustischen
Anordnung zu schützen.
Das Gehäuse 52 der
Antriebseinheit kann so geformt sein, daß es von einem Benutzer in
herkömmliche
Weise gehalten wird, jedoch wird erwogen, daß der vorliegende Klemmkoagulator 120 grundsätzlich durch
eine scherenförmige
Anordnung gehalten und manipuliert wird, die von einem Gehäuse der
Vorrichtung bereitgestellt wird, wie beschrieben werden wird. Während das
mehrteilige Gehäuse 52 veranschaulicht
wird, kann das Gehäuse 52 einen
einzelnen oder einzigen Bestandteil aufweisen.
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Das
Gehäuse 52 der
Ultraschallantriebseinheit 50 schließt im Allgemeinen ein proximales
Ende, ein distales Ende und eine sich längs in diesem erstreckende
Aushöhlung
ein. Das distale Ende des Gehäuses 52 schließt eine Öffnung 60 ein,
die so konfiguriert ist, daß sich
die akustische Anordnung des chirurgischen Systems 10 durch
diese hindurch erstre cken kann, und das proximale Ende des Gehäuses 52 ist
mit dem Generator 30 durch das Kabel 32 verbunden.
Das Kabel 32 schließt
vorzugsweise Kanäle
oder Lüftungsöffnungen 62 ein,
damit Luft in das Gehäuse 52 der
Ultraschallantriebseinheit 50 eingebracht werden kann,
um die Wandleranordnung 40 der akustischen Anordnung zu
kühlen.
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Das
Gehäuse 52 der
Ultraschallantriebseinheit 50 besteht vorzugsweise aus
einem dauerhaften Kunststoff, wie zum Beispiel Ultem®. Es
ist ebenfalls beabsichtigt, daß das
Gehäuse 52 alternativ
aus einer Vielfalt von Materialien, einschließlich von anderen Kunststoffen,
hergestellt werden kann [d.h. Flüssigkristallpolymer
(LCP), Nylon oder Polykarbonat]. Eine geeignete Ultraschallantriebseinheit 50 ist
das Modell Nr. HP050, erhältlich
von Ethicon Endo-Surgery,
Inc.
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Die
akustische Anordnung des chirurgischen Instruments schließt im Allgemeinen
einen ersten akustischen Abschnitt und einen zweiten akustischen Abschnitt
ein. Der erste akustische Abschnitt lagert vorzugsweise auf der
Ultraschallantriebseinheit 50, und der zweite akustische
Abschnitt (in Form eines Wellenleiters und End-Effektors, wie beschrieben werden
wird) lagert auf der Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung. Das
distale Ende des ersten akustischen Abschnitts ist wirkverbunden
mit dem proximalen Ende des zweiten akustischen Abschnitts, vorzugsweise
durch eine Gewindeverbindung.
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Wie
in 3 gezeigt wird, schließt der erste akustische Abschnitt
den Wandlerstapel oder die Wandleranordnung 40 und eine
Befestigungsvorrichtung 84 ein, und der zweite akustische
Abschnitt schließt
eine Übertragungskomponente oder
ein Arbeitselement ein, auf welches hierin Bezug genommen wird als
ein Wellenleiter, der einen End-Effektor aufweist.
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Die
Bestandteile der akustischen Anordnung sind vorzugsweise akustisch
so abgestimmt, daß die Länge jedes
Bestandteils eine Integralzahl von halben Wellenlängen (nλ/2) ist,
wobei die Wellenlänge λ die Wellenlänge einer
im Voraus gewählten
oder operativen Längsschwingungsfrequenz
f0 der akustischen Anordnung ist, und n
jede beliebige nicht-negative Ganzzahl ist. Es wird ebenfalls erwogen,
daß die
akustische Anordnung jede geeignete Anordnung akustischer Elemente
inkorporieren kann.
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Die
Wandleranordnung 40 der akustischen Anordnung wandelt das
elektrische Signal vom Generator 30 in mechanische Energie
um, die zu einer Längsschwingungsbewegung
des End-Effektors
bei Ultraschallfrequenzen führt.
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Wenn
die akustische Anordnung unter Strom gesetzt wird, wird eine Schwingungsbewegungs-Stehwelle
durch die akustische Anordnung hindurch erzeugt. Die Auslenkung
der Schwingungsbewegung an irgendeinem Punkt entlang der akustischen
Anordnung hängt
von der Stelle entlang der akustischen Anordnung ab, an welcher
die Schwingungsbewegung gemessen wird. Ein Minimum- oder Nullschnittpunkt
in der Schwingungsbewegungs-Stehwelle wird im Allgemeinen als ein
Schwingungsknoten bezeichnet (d.h. wo die Bewegung üblicherweise
minimal ist), und ein absolutes Wertmaximum oder ein Gipfel in der
Stehwelle wird im Allgemeinen als ein Schwingungsbauch bezeichnet.
Der Abstand zwischen einem Schwingungsbauch und seinem nächstgelegenen
Schwingungsknoten ist eine Viertelwellenlänge (λ/4).
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Wie
in 3 gezeigt wird, schließt die Wandleranordnung 40 der
akustischen Anordnung, die ebenfalls bekannt ist als ein "Langevin-Stapel", im Allgemeinen
einen Umsetzungsabschnitt 90, einen ersten Resonator 92 und
einen zweiten Resonator 94 ein. Die Wandleranordnung ist
vorzugsweise eine Integralzahl von halben Systemwellenlängen (nλ/2) in der
Länge.
Natürlich
kann die vorliegende Erfindung alternativ so konfiguriert sein,
daß sie
eine Wandleranordnung einschließt,
die einen magnetostriktiven, elektromagnetischen oder elektrostatischen
Wandler aufweist.
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Das
distale Ende des ersten Resonators 92 ist verbunden mit
dem proximalen Ende des Umsetzungsabschnitts 90, und das
proximale Ende des zweiten Resonators 94 ist verbunden
mit dem distalen Ende des Umsetzungsabschnitts 90. Der
erste und der zweite Resonator 92 und 94 werden
vorzugsweise hergestellt aus Titan, Aluminium, Stahl oder einem
anderen geeigneten Material, und am besten wird der erste Resonator 92 aus
rostfreiem Stahl 303 hergestellt, und der zweite Resonator 94 wird
hergestellt aus 7075–T651
Aluminium. Der erste Resonator 92 und der zweite Resonator 94 haben
eine Länge,
die von einer Reihe von Variablen bestimmt wird, einschließlich der
Länge des
Umsetzungsabschnitts 90, der Schallgeschwindigkeit von
Material, das beim Resonator 92 und beim Resonator 94 eingesetzt wird,
und der gewünschten
Grundfrequenz f0 der Wandleranordnung 40.
Der zweite Resonator 94 kann nach innen von seinem proximalen
Ende zu seinem distalen Ende konisch zulaufen, um als Geschwindigkeitsumformer
zu funktionieren und die Ultraschallschwingungs-Auslenkung zu verstärken.
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Der
Umsetzungsabschnitt 90 der Wandleranordnung 40 weist
vorzugsweise einen piezoelektrischen Abschnitt alternierender positiver
Elektroden 96 und negativer Elektroden 98 auf,
wobei piezoelektrische Elemente 100 zwischen den Elektroden 96 und 98 alternieren.
Die piezoelektrischen Elemente 100 können aus jedem geeigneten Material
hergestellt werden, wie zum Beispiel Blei-Zirkonat-Titanat, Blei-Metaniobat,
Blei-Titanat oder einem anderen piezoelektrischen Material. Jede
der positiven Elektroden 96, der negativen Elektroden 98 und
der piezoelektrischen Elemente 100 weist eine Bohrung auf,
die sich durch die Mitte hindurch erstreckt. Die positiven Elektroden 96 und
die negativen Elektroden 98 sind jeweils elektrisch mit
den Drähten 102 und 104 verbunden.
Die Drähte 102 und 104 übertragen
das elektrische Signal vom Generator 30 an die Elektroden 96 und 98.
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Wie
in 3 veranschaulicht wird, werden die piezoelektrischen
Elemente 100 durch einen Bolzen 106 zusammengedrückt gehalten
zwischen dem ersten Resonator 92 und dem zweiten Resonator 94. Der
Bolzen 106 weist vorzugsweise einen Kopf, einen Schaft
und ein mit einem Gewinde versehenes distales Ende auf. Der Bolzen 106 wird
vom proximalen Ende des ersten Resonators 92 aus durch
die Bohrungen des ersten Resonators 92 der Elektroden 96 und 98 und
der piezoelektrischen Elemente 100 eingeführt. Das
mit einem Gewinde versehene distale Ende des Bolzens 106 wird
in eine mit einem Gewinde versehene Bohrung im proximalen Ende des zweiten
Resonators 94 eingeschraubt. Der Bolzen kann hergestellt
werden aus Stahl, Titan, Aluminium oder einem anderen geeigneten
Material, und er wird vorzugsweise hergestellt aus Ti-6A1-4V Titan
und am besten aus 4037 niedriglegiertem Stahl.
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Die
piezoelektrischen Elemente 100 werden als Reaktion auf
das elektrische Signal, das vom Generator 30 gesandt wird,
unter Strom gesetzt, um eine akustische Stehwelle in der akustischen
Anordnung zu erzeugen. Das elektrische Signal erzeugt ein elektromagnetisches
Feld über
die piezoelektrischen Elemente 100 hinweg, was die piezoelektrischen
Elemente 100 dazu veranlaßt, sich in kontinuierlicher Weise
entlang der Achse des Spannungsgefälles auszudehnen und zusammenzuziehen,
wodurch Hochfrequenz-Längswellen
von Ultraschallenergie erzeugt werden. Die Ultraschallenergie wird
durch die akustische Anordnung hindurch zum End-Effektor übertragen.
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Die
Befestigungsvorrichtung 84 der akustischen Anordnung hat
ein proximales Ende, ein distales Ende und vorzugsweise eine Länge, die
im Wesentlichen einer Integralzahl von halben Systemwellenlängen entspricht.
Das proximale Ende der Befestigungsvorrichtung 84 ist vorzugsweise
axial ausgerichtet und verbunden mit dem distalen Ende des zweiten
Resonators 94 durch einen Innengewindeanschluß in der
Nähe eines
Schwingungsbauches. (Im Sinne dieser Offenlegung wird der Begriff "in der Nähe" definiert als "genau bei" oder "in großer Nähe zu".). Es wird ebenfalls
erwogen, daß die
Befestigungsvorrichtung 84 am zweiten Resonator 94 mit
allen geeigneten Mitteln angebracht werden kann und daß der zweite
Resonator 94 und die Befestigungsvorrichtung 84 als
ein einziger oder einzelner Bestandteil ausgebildet sein können.
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Die
Befestigungsvorrichtung 84 ist verbunden mit dem Gehäuse 52 der
Ultraschallantriebseinheit 50 in der Nähe eines Schwingungsknotens.
Die Befestigungsvorrichtung 84 schließt vorzugsweise einen einstückigen Befestigungsflansch 108 ein,
der um ihren Umkreis herum angeordnet ist. Der Befestigungsflansch 108 ist
vorzugsweise angeordnet in einer ringförmigen Vertiefung 110,
die im Gehäuse 52 der
Ultraschallantriebseinheit 50 ausgebildet ist, um die Befestigungsvorrichtung 84 mit
dem Gehäuse 52 zu
verbinden. Ein elastisches Element oder Material 112, wie
zum Beispiel ein Paar O-Ringe aus Silikongummi, die mit Abstandshaltern
befestigt sind, können
zwischen der ringförmigen
Vertiefung 110 des Gehäuses 52 und
dem einstückigen
Flansch 108 der Befestigungsvorrichtung 86 plaziert
werden, um die Übertragung
von Ultraschallschwingung von der Befestigungsvorrichtung 84 auf
das Gehäuse 52 zu
verringern oder zu verhindern.
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Die
Befestigungsvorrichtung 84 wird vorzugsweise befestigt
in einer vorbestimmten axialen Position durch eine Vielzahl von
Stiften 114, vorzugsweise vier. Die Stifte 114 sind
angeordnet in Längsrichtung
mit einem Abstand von neunzig (90) Grad zwischen ihnen rund um den äußeren Umkreis
der Befestigungsvorrichtung 84. Die Stifte 114 sind
verbunden mit dem Gehäuse 52 der
Ultraschallantriebseinheit 50, und sie werden durch Kerben
im akustischen Befestigungsflansch 108 der Befestigungsvorrichtung 84 angeordnet.
Die Stifte 114 werden vorzugsweise aus rostfreiem Stahl
gefertigt.
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Die
Befestigungsvorrichtung 84 ist vorzugsweise so ausgelegt,
daß sie
die Ultraschallschwingungsauslenkung verstärkt, die durch die akustische Anordnung
hindurch auf das distale Ende des End-Effektors übertragen wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Befestigungsvorrichtung 84 ein festes, konisch
zulaufendes Horn auf.
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Wenn
Ultraschallenergie durch die Befestigungsvorrichtung 84 hindurch übertragen
wird, wird die Geschwindigkeit der Schallwelle, die durch die Befestigungsvorrichtung 84 hindurch übertragen wird,
verstärkt.
Es wird erwogen, daß die
Befestigungsvorrichtung 84 in jeder geeigneten Form gestaltet
werden kann, wie zum Beispiel als abgestuftes Horn, konisches Horn,
exponentielles Horn, als Horn mit unitärem Verstärkungsfaktor oder dergleichen.
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Wie
in 3 gezeigt wird, ist die Befestigungsvorrichtung 84 vorzugsweise
akustisch mit dem zweiten akustischen Abschnitt der Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung 120 verbunden.
Das distale Ende der Befestigungsvorrichtung 84 ist vorzugsweise
verbunden mit dem proximalen Ende des zweiten akustischen Abschnitts
durch einen Innengewindeanschluss in der Nähe eines Schwingungsbauches,
jedoch können
alternative Verbindungsanordnungen eingesetzt werden.
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Unter
Bezugnahme auf 4 wird jetzt eine Darstellung
in aufgelösten
Einzelteilen der Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung 120 des
chirurgischen Systems 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
veranschaulicht. Das proximale Ende der Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung 120 nimmt vorzugsweise
das distale Ende der Ultraschallantriebseinheit 50 auf
und ist an diesem angebracht durch Einfügung der Antriebseinheit in
das Gehäuse der
Vorrichtung, wie in 3 gezeigt wird. Die Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung 120 ist
vorzugsweise als eine Einheit befestigt an der Ultraschallantriebseinheit 50 und
wird von dieser in dieser Form abgenommen. Der Ultraschallklemm-Koagulator 120 kann
nach einer einzigen Benutzung entsorgt werden.
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Die
Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung 120 schließt vorzugsweise
eine Griffanordnung oder ein Gehäuse 130 ein,
vorzugsweise zueinander passende Gehäuseabschnitte 131, 132 und
einen verlängerten
oder endoskopischen Abschnitt 150 aufweisend. Wenn die
vorliegende Vorrichtung für
einen endoskopischen Gebrauch konfiguriert ist, kann die Gestaltung
solche Abmaße
aufweisen, daß der
Abschnitt 150 einen Außendurchmesser
von zirka 5,5 mm aufweist. Der verlängerte Abschnitt 150 der
Ultraschallklemm-Koagulatorvorrichtung 120 erstreckt sich
orthogonal vom Gehäuse 130 der
Vorrichtung. Der verlängerte
Abschnitt 150 kann selektiv in Bezug auf das Gehäuse 130 gedreht
werden, wie nachstehend weiter beschrieben wird. Der verlängerte Abschnitt 150 schließt vorzugsweise
ein äußeres röhrenförmiges Element
oder Hülle 160 ein,
ein innen liegendes röhrenförmiges Betätigungselement 170 und
den zweiten akustischen Abschnitt des akustischen Systems in Form
eines Wellenleiters 180 mit einem End-Effektor 180'. Wie beschrieben
werden wird, sind die äußere Hülle 160,
das Betätigungselement 170 und
der Wellenleiter 180 vorzugsweise miteinander verbunden
für eine
indexierte Drehung als Einheit (zusammen mit der Ultraschallantriebseinheit 50)
relativ zum Gehäuse 130.
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Wie
in 4 veranschaulicht, ist das proximale Ende des
Wellenleiters 180 des zweiten akustischen Abschnitts vorzugsweise
lösbar
mit der Befestigungsvorrichtung 84 der Ultraschallantriebseinheit 50 in
der Nähe
eines Schwingungsbauches, wie oben beschrieben, verbunden. Der Wellenleiter 180 hat
vorzugsweise eine Länge,
die im Wesentlichen einer Ganzzahl von halben Systemwellenlängen (nλ/2) entspricht.
Der Wellenleiter 180 wird vorzugsweise hergestellt aus
einem Festkernschaft aus einem Material, das Ultraschallenergie
effektiv verbreitet, wie zum Beispiel Titanlegierung (d.h. Ti-6Al-4V) oder
eine Aluminiumlegierung. Es wird erwogen, daß der Wellenleiter 180 alternativ
aus jedem anderen geeigneten Material hergestellt werden kann.
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Der
Wellenleiter ist vorzugsweise im Wesentlichen halbflexibel. Es wird
anerkannt werden, daß der
Wellenleiter alternativ im Wesentlichen starr sein kann oder einen
flexiblen Draht aufweisen kann. Der Wellenleiter kann so konfiguriert
sein, daß er
die mechanischen Schwingungen verstärkt, die durch den Wellenleiter
hindurch zum End-Effektor übertragen
werden, wie dies auf dem Fachgebiet bereits bekannt ist. Der Wellenleiter
kann weiterhin Merkmale aufweisen für die Steuerung der Verstärkung der Längsschwingung
entlang dem Wellenleiter und Merkmale für die Abstimmung des Wellenleiters
mit der Resonanzfrequenz des Systems.
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Es
wird anerkannt werden, daß der
Wellenleiter 180 jede geeignete Querschnittsdimension aufweisen
kann. Zum Beispiel kann der Wellenleiter einen im Wesentlichen einheitlichen
Querschnitt aufweisen, oder der Wellenleiter kann an verschiedenen Abschnitten
konisch zulaufend gestaltet sein, oder er kann über seine gesamte Länge hinweg
konisch zulaufend verlaufen.
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Wie
in 4 gezeigt wird, weist der Wellenleiter 180 im
Allgemeinen einen ersten Abschnitt 182 auf, einen zweiten
Abschnitt 184 und einen dritten Abschnitt 186.
Der erste Abschnitt 182 des Wellenleiters erstreckt sich
distal vom proximalen Ende des Wellenleiters und hat eine im Wesentlichen
kontinuierliche Querschnittsdimension.
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Der
erste Abschnitt 182 schließt vorzugsweise zumindest ein
radiales Loch oder eine radiale Öffnung 188 ein,
die sich diametral durch diesen hindurch erstreckt, im Wesentlichen
senkrecht zur Achse des Wellenleiters 180. Die Öffnung 188 ist
vorzugsweise an einem Schwingungsknoten platziert, sie kann aber
auch anderswo positioniert sein. Es wird anerkannt werden, daß die Öffnung 188 jede
geeignete Tiefe aufweisen kann und daß sie jede beliebige Form haben
kann. Die Öffnung
ist so konfiguriert, daß sie
ein Verbindungsstiftelement aufnehmen kann, das den Wellenleiter 180,
das röhrenförmige Betätigungselement 170 und
die röhrenförmige äußere Hülle 160 für eine gemeinsame
indexierte Drehung relativ zum Gehäuse 130 der Vorrichtung
miteinander verbindet.
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Der
zweite Abschnitt 184 des Wellenleiters 180 erstreckt
sich distal vom ersten Abschnitt 182. Der zweite Abschnitt 184 weist
vorzugsweise ebenfalls einen im Wesentlichen kontinuierlichen Querschnitt
auf. Der Durchmesser des zweiten Abschnitts 184 ist kleiner
als der Durchmesser des ersten Abschnitts 182 und größer als
der Durchmesser des dritten Abschnitts 186. Wenn Ultraschallenergie
vom ersten Abschnitt 182 des Wellenleiters 180 in
den zweiten Abschnitt 184 übergeht, führt die Verengerung des zweiten
Abschnitts 184 zu einer größeren Amplitude der Ultraschallenergie,
die durch diesen hindurchgeht.
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Der
dritte Abschnitt 186 erstreckt sich distal vom distalen
Ende des zweiten Abschnitts 184. Der dritte Abschnitt 186 weist
ebenfalls einen im Wesentlichen kontinuierlichen Querschnitt auf.
Der dritte Abschnitt 186 kann ebenfalls kleine Durchmesseränderungen
entlang seiner Länge
ein schließen.
Wenn Ultraschallenergie vom zweiten Abschnitt 184 des Wellenleiters 180 in
den dritten Abschnitt 186 übergeht, führt die Verengerung des dritten
Abschnitts 186 zu einer größeren Amplitude der Ultraschallenergie,
die durch diesen hindurchgeht.
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Der
dritte Abschnitt 186 kann eine Vielzahl von Vertiefungen
oder Einkerbungen (nicht gezeigt) aufweisen, die in seinem äußeren Umkreis
ausgebildet sind. Die Vertiefungen können sich an Schwingungsknoten
des Wellenleiters 180 befinden, um als Anpassungsindikatoren
für den
Einbau einer. Dämpfungshülle (nicht
gezeigt) und von stabilisierenden Silikonringen oder elastischen
Auflagen während
der Herstellung zu fungieren. Diese elastischen Auflagen dienen
wünschenswerterweise
dazu, den aktiven Wellenleiter 180 von ihn umgebenden Bestandteilen der
Vorrichtung zu isolieren. Eine Dichtung wird vorzugsweise bereitgestellt
am distalsten Schwingungsknoten, am nahesten zum End-Effektor 180' gelegen, um
den Durchgang von Gewebe, Blut und anderem Material im Bereich zwischen
dem Wellenleiter und dem Betätigungselement 170 abzuschwächen. Wie weiter
hierin beschrieben wird, und in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, wird vorzugsweise ein Auflageelement
am distalsten Schwingungsknoten bereitgestellt, um den Biegemomenten zu
widerstehen, die im Wellenleiter durch die zugehörige Klemmvorrichtung erzeugt
werden und um den Bereich zwischen dem Wellenleiter und dem Betätigungselement 170 abzudichten.
Obwohl sogar erwogen wird, daß das
Auflageelement relativ dünn
sein soll (mit Bereichen, die so dünn sind wie zirka 0,003 bis
0,005 Zoll), um für
die gewünschte
Auflage zu sorgen, wird die akustische Isolierung des aktiven Wellenleiters
vom Betätigungselement 170 bewirkt.
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Der
End-Effektor 180' des
Wellenleiters 180 ist vorzugsweise einstückig mit
diesem und als eine einzige Einheit ausgebildet. Der End-Effektor
kann alternativ mit Hilfe eines Gewindeanschlusses oder durch einen
Schweißstoß verbunden
werden. Das distale Ende des End-Effektors ist nahe einem Schwingungsbauch
angeordnet, um die akustische Anordnung auf eine bevorzugte Resonanzfrequenz
f0 abzugleichen, wenn sich in der akustischen
Anordnung kein Gewebe befindet. Wenn die Wandleranordnung unter
Strom gesetzt wird, ist das distale Ende des End-Effektors so konfiguriert,
daß es
sich längs
im Bereich von zum Beispiel zirka 10–500 Mikron Spitze-zu-Spitze
bewegt und vorzugsweise im Bereich von zirka 10 bis zirka 100 Mikron
bei einer vorherbestimmten Schwingungsfrequenz f0.
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In Übereinstimmung
mit der veranschaulichten Ausführungsform
ist der End-Effektor 180',
der zuweilen als Klinge bezeichnet wird, vorzugsweise zylindrisch
für das
Zusammenwirken mit der zugehörigen
Klemmvorrichtung der vorliegenden Klemm-Koagulatorvorrichtung. Der
End-Effektor kann eine geeignete Oberflächenbehandlung erhalten, wie
sie auf dem Fachgebiet bekannt ist.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf 2 wird in
dieser die Klemmvorrichtung des vorliegenden Klemm-Koagulators 120 veranschaulicht,
der für das
Zusammenwirken mit dem End-Effektor 180' des Wellenleiters 180 konfiguriert
ist. Die Klemmvorrichtung schließt einen schwenkbar bewegbaren
Klemmarm 190 ein, der schwenkbar mit dem distalen Ende
derselben zum distalen Ende der äußeren röhrenförmigen Hülle (160)
verbunden ist. Ein Klemmkissen 192, vorzugsweise ausgebildet
aus Teflon oder einem anderen geeigneten reibungsarmen Material,
ist auf der Oberfläche
des Klemmarms für
das Zusammenwirken mit dem End-Effektor 180' befestigt, wobei die Schwenkbewegung
des Klemmarms das Klemmkissen in im wesentlichen parallelen Verhältnis und
in Kontakt mit dem End-Effektor 180' positioniert. Mit Hilfe dieser
Konstruktion wird einzuklemmendes Gewebe zwischen dem Kissen 192 und dem
End-Effektor 180' ergriffen.
Wie veranschaulicht wird, weist das Kissen 192 vorzugsweise
eine sägezahnähnliche
Gestaltung auf, um das Erfassen von Gewebe im Zusammenwirken mit
dem End-Effektor 180' zu
verbessern.
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Die
Schwenkbewegung des Klemmarms in Bezug auf den End-Effektor wird bewirkt
durch die Bereitstellung von mindestens einem und vorzugsweise einem
Paar Hebelabschnitten 193 des Klemmarms 190 am
proximalen Ende desselben. Die Hebelabschnitte sind auf jeweiligen
gegenüberliegenden
Seiten des Wellenleiters 180 und des End-Effektors 180' positioniert
und stehen in Wirkeingriff mit einem Antriebsabschnitt 194 des
reziproken Betätigungselements 170.
Die reziproke Bewegung des Betätigungselements
relativ zur äußeren röhrenförmigen Hülle 160 und
dem Wellenleiter 180 bewirkt durch diese die schwenkbare
Bewegung des Klemmarms relativ zum End-Effektor. Die Hebelabschnitte 193 können jeweils
positioniert sein in einem Paar Öffnungen,
die durch den Antriebsabschnitt 194 begrenzt werden oder
anderweitig in geeigneter Weise mechanisch mit diesem verbunden
sind, wodurch die reziproke Bewegung des Betätigungselements durch den Antriebsabschnitt 194 und
die Hebelabschnitte 193 wirkt, um den Klemmarm zu schwenken.
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Mit
besonderer Bezugnahme auf 3, 5 und 6 wird
die reziproke Bewegung des Betätigungselements 170 durch
die Bereitstellung eines verfahrbaren Stellrings, im Allgemeinen
mit 200 bezeichnet, bewirkt, der auf dem proximalen Ende des
Betätigungselements
für gemeinsames
Drehen befestigt ist. Zu diesem Zweck schließt der verfahrbare Stellring
ein Paar diametral entgegengesetzter, sich axial erstreckender Arme 202 auf,
die jeweils einen Antriebsansatz 204 aufweisen, wobei die
Antriebsansätze
durch die Arme 202 unter Spannung in Eingriff gebracht
werden mit geeigneten Öffnungen 206,
die durch den proximalen Abschnitt des röhrenförmiges Betätigungselements 170 begrenzt
werden. Das Drehen des verfahrbaren Stellrings 200 zusammen
mit dem Betätigungselement 170 wird
weiterhin bewirkt durch die Bereitstellung eines Paars Führungen 208 (siehe 8),
die diametral mit geeigneten Öffnungen 210 in
Eingriff bringbar sind, die durch das proximale Ende des Betätigungselements 170 begrenzt
werden. Eine Umkreisvertiefung 211 auf dem Betätigungselement 170 nimmt
einen O-Ring 211' (4)
für den
Eingriff mit der Innenfläche
der äußeren Hülle 160 auf.
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Das
Drehen des Betätigungselements 170 zusammen
mit der äußeren röhrenförmigen Hülle 160 und
dem inneren Wellenleiter 180 wird bewirkt durch einen Verbindungsstift 212,
der sich durch diese Bestandteile der Vorrichtung hindurch erstreckt. Wie
in 4 veranschaulicht, begrenzt das röhrenförmige Betätigungselement 170 einen
länglichen Schlitz 214,
durch welchen hindurch sich der Verbindungsstift 212 erstreckt,
um die reziproke Bewegung des Betätigungselements relativ zur äußeren röhrenförmigen Hülle und
dem inneren Wellenleiter zu bewirken.
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Ein
an der äußeren röhrenförmigen Hülle befestigter
Drehknopf 216 erleichtert die Drehpositionierung des länglichen
Abschnitts 150 in Bezug auf das Gehäuse 130 der Klemm-Koagulatorvorrichtung. Der
Verbindungsstift 212 verbindet vorzugsweise den Knopf 216 mit
der Hülle 160,
dem Element 170 und dem Wellenleiter 180 für das Drehen
als eine Einheit relativ zum Gehäuse 130.
Bei einer aktuellen Ausführungsform
dient der Nabenabschnitt 216' des Drehknopfes
dazu, die äußere Hülle 160,
das Betätigungselement 170 und
den Wellenleiter 180 (als eine Einheit mit dem Knopf 216)
drehbar auf dem Gehäuse 130 zu
befestigen.
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Der
verfahrbare Stellring 200 stellt einen Abschnitt der Klemm-Antriebsvorrichtung
des Geräts bereit,
welcher die Schwenkbewegung des Klemmarms 190 durch die
Hin- und Herbewegung des Betätigungselements 170 bewirkt.
Die Klemm-Antriebsvorrichtung
schließt
weiterhin einen Antriebsbügel 220 ein,
der wirkverbunden mit einem Betätigungshebel 222 der
Vorrichtung ist, wobei der Betätigungshebel
dadurch mit dem reziproken Betätigungselement 170 über den
Antriebsbügel 220 und
den verfahrbaren Stellring 200 verbunden ist. Der Betätigungshebel 222 ist
schwenkbar verbunden mit dem Gehäuse 130 der
Vorrichtung (durch eine Drehhalterung 223) für das scherenartige
Zusammenwirken mit einem Handgriffabschnitt 224 des Gehäuses. Die Bewegung
des Hebels 222 hin zum Handgriffabschnitt 224 verschiebt
das Betätigungselement 170 proximal
und schwenkt dadurch den Klemmarm 190 hin zum End-Effektor 180'.
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Die
Wirkverbindung des Antriebsbügels 220 mit
dem Betätigungshebel 222 wird
bereitgestellt durch eine Feder 226, die vorzugsweise eine
Druckspiralfeder aufweist. Die Feder 226 paßt in einen
Federschlitz 228, der durch den An triebsbügel 220 begrenzt
wird, der seinerseits zwischen einem Paar Federrückhalteflanschen 230 des
Betätigungshebels 222 positioniert
ist. Der Antriebsbügel 220 ist schwenkbar
bewegbar in Bezug auf die Federflansche 230 (um die Drehhalterung 223 des
Gehäuses 130)
in Gegenstellung zur Druckspiralfeder, welche gegen die Oberflächen der
Federschlitze anliegt, die durch jeden der Federflansche 230 begrenzt
werden. Auf diese Weise wird die Kraft, die auf das Betätigungselement 170 durch
die Schwenkbewegung des Betätigungshebels 222 über den
Antriebsbügel 220 und
den verfahrbaren Stellring 200 ausgeübt werden kann, durch die Kraft
begrenzt, mit welcher die Feder 226 gegen die Federflansche 230 anliegt.
Die Anwendung von übermäßiger Kraft
führt zu
einer Schwenkverschiebung des Antriebsbügels 220 relativ zu
den Federflanschen 230 des Betätigungshebels 222 gegenüber der
Feder 226. Bei einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform
wird die Feder 226 ausgewählt, um die Klemmkraft am Klemmarm 190 auf
zirka 2 Pfund zu begrenzen. Stoppabschnitte des Gehäuses 130 schränken den
Weg des Betätigungshebels 222 ein,
um eine übermäßige Kompression
der Feder 226 zu verhindern.
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Eine
indexierte Drehpositionierung des länglichen Abschnitts 150 der
vorliegenden Klemm-Koagulatorvorrichtung 120 wird bereitgestellt
durch die Bereitstellung einer Arretiervorrichtung, die in die Klemmantriebsvorrichtung
des Gerätes
inkorporiert ist. Im Besonderen schließt der verfahrbare Stellring 200 ein
Paar axial beabstandeter Antriebsflansche 232 ein. Eine
Arretieraufnahmefläche
wird bereitgestellt zwischen den Antriebsflanschen 232 und
begrenzt eine Vielzahl von umfänglich
beabstandeten Zähnen 234,
welche Arretieraufnahmevertiefungen begrenzen, im Allgemeinen um
den Umkreis des verfahrbaren Stellrings 200 herum. Bei
einer gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
werden zwölf
(12) der Zähne 234 bereitgestellt,
wodurch für
eine indexierte Positionierung des länglichen Abschnitts 150 der
Vorrichtung in Abständen
von 30° relativ
zum Gehäuse 130 der
Vorrichtung gesorgt wird.
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Eine
indexierte Drehbewegung wird des Weiteren dadurch erzielt, daß zumindest
eine und vorzugsweise ein Paar diametral entgegengesetzter Arretierungen 236 bereitgestellt
wird, die jeweils auf freitragenden Bügelarmen 238 des Antriebsbügels 220 bereitgestellt
werden. Durch diese Anordnung werden die Bügelarme 238 zwischen
den Antriebsflanschen 232 für den Eingriff mit den gegenüberliegenden
Oberflächen
derselben positioniert und bringen die Arretierungen 236 unter
Spannung in Eingriff mit dem verfahrbaren Stellring 200.
Die indexierte relative Drehung wird dadurch erreicht, wobei die
Arretierungen 236 der Bügelarme
mit den Antriebsflanschen 238 zusammenwirken, um die Hin- und Herbewegung
des Betätigungselements 170 zu
bewirken. Bei einer gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform ist
der Antriebsbügel 220 ausgebildet
aus einem geeigneten polymeren Material, wobei die durch die Bügelarme
erzeugte Vorspannkraft, die auf die Arretierungen derselben einwirkt,
mit den radialen Vertiefungen zusammenwirkt, die durch den verfahrbaren Stellring
begrenzt werden, um einem relativen rotationalen Drehmoment von
weniger als 5 bis 20 Zoll-Unzen
zu widerstehen. Als solcher wird der längliche Abschnitt 150 der
Klemm-Koagulatorvorrichtung in einer seiner ausgewählten indexierten
Drehpositionen relativ zum Gehäuse 130 gehalten,
es sei denn, ein Drehmoment wird ausgeübt (wie zum Beispiel durch
den Drehknopf 216), welches dieses vorbestimmte Drehmomentniveau übersteigt.
Eine schnappverschlußähnliche
Indexierungs-Befestigung wird somit bereitgestellt.
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Die
Drehung des länglichen
Abschnitts 150 der vorliegenden Klemm-Koagulatorvorrichtung 120 wird
vorzugsweise bewirkt gemeinsam mit der relativen Drehbewegung der
Ultraschallantriebseinheit 50 in Bezug auf das Gerätegehäuse 130.
Um den länglichen
Abschnitt 150 mit der Ultraschallantriebseinheit 50 in
Ultraschallübertragungsbeziehung
zu verbinden, weist der proximale Abschnitt der äußeren röhrenförmigen Hülle 160 vorzugsweise
ein Paar Schlüsselflächen 240 (siehe 4)
auf. Die Schlüsselflächen gestatten
die Ausübung
des Drehmoments durch einen geeigneten Drehmomentschlüssel oder
dergleichen, damit dadurch der Wellenleiter 180 mit der
Ultraschallantriebseinheit 50 verbunden werden kann. Die
Ultraschallantriebseinheit sowie der längliche Abschnitt 150 sind
somit drehbar als eine Einheit durch eine geeignete Manipulation
des Drehknopfes 216 relativ zum Gehäuse 130 der Vorrichtung.
Das Innere des Gehäuses 130 ist
so dimensioniert, daß es
diese relative Rotation der Antriebseinheit 50 aufnimmt.
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Wie
oben vermerkt, schließt
die vorliegende chirurgische Klemm-Koagulatorvorrichtung vorzugsweise
ein Auflageelement ein, das am distalsten Schwingungsknoten des
Wellenleiters 180 positioniert ist, um Biegemomenten zu
widerstehen, die im Wellenleiter durch die Schwenkbewegung des Klemmarms 190 gegen
den End-Effektor 180' erzeugt werden.
Ein Auflageelement, in 9 bis 15 mit 250 bezeichnet,
und welches die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verkörpert, wird
besonders bevorzugt kraft der Kombination von Auflage- und Abdichtungsfunktionen,
die durch das Auflageelement bereitgestellt werden. Das Auflageele ment
ist besonders konfiguriert worden, damit der Wellenleiter 180 mit
einem relativ großen
Querschnittsbereich ausgestattet werden kann, selbst obwohl die äußere röhrenförmige Hülle 160 des
länglichen
Abschnitts 150 des vorliegenden chirurgischen Gerätes vorzugsweise
einen Außendurchmesser
von weniger als zirka 6 mm aufweist. Das Auflageelement dient wünschenswerterweise
dazu, den aktiven Wellenleiter 180 von dem ihn umgebenden
Betätigungselement 170 zu
isolieren, während
es eine Auflage bereitstellt, um Biegemomenten zu widerstehen, die
im Wellenleiter erzeugt werden und um eine Abdichtung zwischen dem
Wellenleiter und dem relativ reziproken Betätigungselement zu bewirken.
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Wie
in 9 und in 10 veranschaulicht wird,
schließt
das ringförmige
Auflageelement 250 einen ringförmigen Auflageabschnitt 252 ein,
der eine im allgemeinen zylindrische äußere Auflagefläche aufweist,
die positioniert ist für
den Eingriff mit dem Inneren des reziproken Auflageelements 170.
Das Auflageelement 250 ist im allgemeinen ausgebildet aus
elastomerem Material, wie zum Beispiel Silikongummi, wodurch die
gewünschte
Elastizität
für die Abdichtungsfunktion
des Auflageelements bereitgestellt wird. Es wird jedoch erwogen,
daß der
Aufnahmeabschnitt 252 ausreichend dünn ausgebildet wird, um seine
Kompression zu minimieren, um beim Widerstand gegen Biegemomente
zu helfen, die im Wellenleiter erzeugt werden, besonders am distalsten
Schwingungsknoten desselben, wenn der Klemmarm 190 Gewebe
gegen den Endeffektor 180' drückt. Es
wird erwogen, daß die
Dicke des Auflageabschnitts, in seinem dünnsten Bereich, im Bereich von
0,003–0,005
Zoll liegt, und daß dieser
aus Material ausgebildet ist, das einen Durometerwert im Bereich
von 60 Shore A aufweist. Selbst wenn es so konfiguriert ist, daß es diese
relativ dünnen Bereiche einschließt, sorgt
das Auflageelement dennoch für die
gewünschte
akustische Isolierung für
den Wellenleiter.
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Wie
veranschaulicht wird, schließt
das Auflageelement 250 des Weiteren einen einstückigen ringförmigen Dichtungsabschnitt 254 ein.
Bei den Ausführungsformen
des Auflageelements 250, die in 10 und 11 veranschaulicht
werden, ist der Dichtungsabschnitt 254 axial distal vom
Auflageabschnitt 252 beabstandet. Wie gezeigt wird, schließt der Dichtungsabschnitt 254 vorzugsweise
ein Paar zusammenlaufende Flächen
ein (jede vorzugsweise im Allgemeinen stumpf-kegelförmig), die
zusammenlaufen und aufeinandertreffen, um einen dünnen und elastischen
peripheren Abdichtungsbereich des Abdichtungsabschnitts 254 zu
begrenzen. In einem nicht zusammengedrückten Zustand ist dieser Abdichtungsbereich
radial nach außen
von der Auflagefläche
des Auflageabschnitts 252 beabstandet. Diese bevorzugte
Konfiguration des Abdichtungselements paßt sich an die Hin- und Herbewegung
des röhrenförmigen Betätigungselements 170 in
Bezug auf den Wellenleiter 180 an, während in wünschenswerter Weise für die Abdichtung
des Bereiches zwischen dem Wellenleiter und dem Betätigungselement
gegen Flüssigkeiten
und anderes Material gesorgt wird, die bei chirurgischen Verfahren
anfallen. Es wird bevorzugt, daß eine
ringförmige
Vertiefung 255 zwischen dem Auflageabschnitt 255 und
dem Abdichtungsabschnitt 154 bereitgestellt wird (bei denjenigen Ausführungsformen,
bei denen der Abdichtungsabschnitt axial vom Abdichtungsabschnitt
beabstandet ist), um sich an die Durchbiegung des Abdichtungsabschnitts
zum Auflageabschnitt als Folge der relativen Hin- und Herbewegung
des Betätigungselements 170 anzupassen.
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Wie
gezeigt wird, ist das Abdichtungselement 250 vorzugsweise
in Bezug auf den distalsten Schwingungsknoten, der bei den Veranschaulichungen
mit "N" bezeichnet wird,
so positioniert, daß der Auflageabschnitt 252 im
Allgemeinen in Bezug auf den Schwingungsknoten zentriert ist. Wie
festgestellt werden wird, unterscheidet sich die Ausführungsform von 11 von
der Ausführungsform
von 10 dahingehend, daß der Wellenleiter 180 einen
Ansatzabschnitt 181 aufweist, mit einem Außendurchmesser, der
größer ist
als die Abschnitte des Wellenleiters, die an den Ansatzabschnitt
angrenzen. Bei dieser Ausführungsform
des Auflageelements 250 ist der Auflageabschnitt 252 vorzugsweise
am Schwingungsknoten "N" zentriert, und er
ist auf dem Ansatzabschnitt des Wellenleiters positioniert und flankiert diesen.
Der Ansatzabschnitt dient dazu, das Auflageelement in der Position
des Wellenleiters zu halten, die sich aus der relativen Hin- und
Herbewegung des Betätigungselements 170 ergibt.
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Unter
Bezugnahme auf die Ausführungsformen
von 12 und 13 sind
die in denselben veranschaulichten Ausführungsformen des Auflageelements 250 im
Allgemeinen den Ausführungsformen ähnlich,
die in 10 bzw. 11 veranschaulicht
werden. Die Ausführungsformen
von 12 und 13 unterscheiden
sich jedoch darin, daß der Abdichtungsabschnitt 254 jedes
veranschaulichten Auflageelements 250 axial proximal vom
entsprechenden Auflageabschnitt 252 beabstandet ist. Wiederum
ist bei der Ausführungsform,
die in 13 veranschaulicht wird, die
dadurch gekennzeichnet ist, daß der
Wellenleiter 180 einen Ansatzabschnitt 181 einschließt, der
Auflageabschnitt vorzugsweise auf dem Ansatzabschnitt positioniert
und flankiert diesen.
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Unter
Bezugnahme auf 14 und 15 werden
jetzt weitere alternative Ausführungsformen des
vorliegenden Auflageelements, mit 350 bezeichnet, veranschaulicht.
Jede dieser Ausführungsformen
schließt
ebenfalls einen Auflageabschnitt ein, mit 352 bezeichnet,
der eine im Allgemeinen zylindrische äußere Auflagefläche einschließt. Diese
Ausführungsformen
schließen
weiterhin einen Abdichtungsabschnitt ein, mit 354 bezeichnet,
der ein Paar zusammenlaufende Flächen
hat, die zusammenlaufen und sich treffen, um einen peripheren Abdichtungsbereich
zu begrenzen, der radial nach außen von der äußeren Auflagefläche beabstandet
ist. Im Unterschied zu vorangehenden Ausführungsformen schließen diese
Ausführungsformen
einen Abdichtungsabschnitt 354 ein, der medial vom Auflageabschnitt 352 positioniert
ist. Bei der Ausführungsform von 15,
wobei der Wellenleiter 180 einen Ansatzabschnitt 181 einschließt, ist
der Abdichtungsabschnitt 354 in wesentlicher Ausrichtung
mit dem Ansatzabschnitt des Wellenleiters positioniert.
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Ein
Auflageelement, welches die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung
verkörpert,
isoliert wünschenswerterweise
die Ultraschall-Schwingung, die durch den Wellenleiter 180 hindurch
von der umgebenden Hülle übertragen
wird, im besonderen des röhrenförmigen Betätigungselements 170. Die
Anordnung des vorliegenden Auflageelements am distalsten Schwingungsknoten
des Wellenleiters widersteht in wünschenswerter Weise Biegemomenten,
die im Wellenleiter bei der Betätigung
der Klemmvorrichtung des Gerätes
erzeugt werden. Die Anordnung am distalsten Schwingungsknoten des Wellenleiters
bewirkt ebenfalls die Abdichtung des Bereiches zwischen dem Wellenleiter
und dem Betätigungselement.
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Die
Ausbildung des vorliegenden Auflageelements aus Silikongummi wird
zwar gegenwärtig
bevorzugt, jedoch versteht sich, daß andere Materialien alternativ
eingesetzt werden können.
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Somit
ist die vorliegende chirurgische Klemm-Koagulatorvorrichtung für einen
hoch effizienten und vielseitigen Einsatz konfiguriert, wobei die Bauweise
ausreichend geradlinig und ökonomisch
in ihrer Konfiguration ist, um deren Einsatz an einem einzigen Patienten
zu gestatten. Bestandteile der Vorrichtung können aus Materialien hergestellt
werden, die für
chirurgische Anwendungen geeignet sind. Auf Grund der Arretiervorrichtung,
die durch das Zusammenwirken des verfahrbaren Stellrings 200 und
des Antriebsbügels 220 bereitgestellt
wird, wird die selektive Winkelpositionierung des länglichen
Abschnitts 150 des Geräts
und der dazugehörigen
Ultraschallantriebseinheit 50 problemlos bewerkstelligt in
Bezug auf das Gehäuse 130 des
Geräts.
Die scherenähnliche
Betätigung,
für welche
der schwenkbare Betätigungshebel 222 und
der mit diesem zusammenwirkende Handgriffabschnitt 224 sorgen,
ermöglicht
eine zweckmäßige und
effiziente Manipulation und Positionierung der Vorrichtung und die
Betätigung
der Klemmvorrichtung am distalen Abschnitt der Vorrichtung, wodurch
Gewebe effizient gegen den Endeffektor 180' gedrückt wird. Die Arretiervorrichtung
widersteht der Drehung der Ultraschallantriebseinheit und der zugehörigen Kabelanordnung, in
Bezug auf das Gehäuse 130,
wobei der Widerstand gegen die Drehung leicht und bequem durch Ausübung eines
ausreichenden Drehmoments über den
Drehknopf 216 überwunden
wird. Die bevorzugte Bereitstellung eines kombinierten Auflage-
und Abdichtungselements am distalsten Schwingungsknoten der Vorrichtung
erleichtert des Weiteren eine effiziente Betätigung und Konfiguration des
Instruments mit einem selektiv kleinen Querschnitt.
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Aus
dem Vorstehenden wird festgestellt werden, daß zahlreiche Modifikationen
und Änderungen ausgeführt werden
können,
ohne vom wahren Schutzumfang des neuartigen Erfindungsgedankens
der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, daß keine
Einschränkung
hinsichtlich der speziellen Ausführungsform,
die hierin veranschaulicht wird, beabsichtigt ist, noch sollte eine
solche abgeleitet werden. Die Absicht der Offenlegung ist, mit den beigefügten Ansprüchen alle
diese Modifikationen zu erfassen, die in den Schutzbereich der Ansprüche fallen.