EP4507606A1 - Endoskopisches instrumentensystem - Google Patents

Endoskopisches instrumentensystem

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Publication number
EP4507606A1
EP4507606A1 EP23727299.2A EP23727299A EP4507606A1 EP 4507606 A1 EP4507606 A1 EP 4507606A1 EP 23727299 A EP23727299 A EP 23727299A EP 4507606 A1 EP4507606 A1 EP 4507606A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
borne sound
instrument system
designed
electrical
jaw part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23727299.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mathis GARRANDT
Klaus M. Irion
Sebastian Wagner
Sebastian WENZLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karl Storz SE and Co KG
Original Assignee
Karl Storz SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karl Storz SE and Co KG filed Critical Karl Storz SE and Co KG
Publication of EP4507606A1 publication Critical patent/EP4507606A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B18/1442—Probes having pivoting end effectors, e.g. forceps
    • A61B18/1445—Probes having pivoting end effectors, e.g. forceps at the distal end of a shaft, e.g. forceps or scissors at the end of a rigid rod
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
    • A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods for minimally invasive surgery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B18/1487—Trocar-like, i.e. devices producing an enlarged transcutaneous opening
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00994—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body combining two or more different kinds of non-mechanical energy or combining one or more non-mechanical energies with ultrasound
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B2018/1467—Probes or electrodes therefor using more than two electrodes on a single probe

Definitions

  • the present invention relates to an endoscopic
  • Instrument system especially for minimally invasive surgery on a human body.
  • Organs or the intracorporeal cavity represents. Continuously monitoring one is even more difficult
  • Tissue interaction such as B. the treatment of the tissue
  • Microwave or high frequency (RF) surgical systems consisting of a generator and an instrument with which electrical
  • Tissue manipulations are not used or only used to a limited extent due to the required installation space and the limited, non-specific information.
  • Tissue manipulations that are often carried out include: a. the closure of vessels e.g. B. using bipolar or monopolar
  • Vascular closures are secure and sufficiently tight. There is a requirement and need for quantitative statements about the tissue structures manipulated in this way.
  • Manipulation can be done.
  • the system includes a catheter with an elongated
  • Acoustic signals can be recorded using transducers.
  • a monitoring unit can record electrical signals from the transducer and interpret them as therapeutic parameters. This Parameters can be provided to a user graphically, visually or haptically.
  • the inventors have found that the detection and direct
  • the present invention therefore at least solves the problem of how highly precise and effective electrical current can be coupled into the human body and at the same time precise recordings and conversions of sound can be carried out in order to provide feedback to a user.
  • increased design freedom is desired for those elements that are introduced into a patient.
  • an endoscopic instrument system for minimally invasive surgery on a human body which has: an endoscopic instrument, comprising at least: a distal functional device, comprising a
  • bipolar electrode arrangement which is designed to generate a high-frequency electrical current, HF
  • Actuating device connects, whereby the
  • Connection device comprises a structure-borne sound transmission element, which is designed to be transmitted through the
  • acoustic-electric transducer device which is designed to be arranged outside the human body when the instrument system is in use, and which is also designed to detect the structure-borne sound response at the transmission element and convert it into an electrical
  • An endoscopic instrument system is to be understood in particular as an instrument system which has a part which is introduced into a human body for treatment or examination.
  • minimally invasive surgery can mean that, for example, there is no large-scale opening of the body, but rather the surgeon operates through a minimal opening.
  • distal and proximal are always used here from the perspective of the user, i.e. the surgeon or
  • proximal side is a side located closer to the surgeon, while the distal side is a side away from the surgeon
  • Electrode arrangement comprises, arranged distally on the instrument, while the actuating device for handling the
  • Instrument system is arranged proximally on the instrument.
  • the endoscopic instrument system according to the invention can be operated and/or handled equally by human surgeons and by robots.
  • the proximal side is accordingly also the side on which a robot would attack the endoscopic instrument system, in particular the proximal actuation device.
  • a robot is understood to mean, for example, a robot arm which handles and/or operates the endoscopic instrument system in a controlled manner. Under a
  • Handling refers in particular to spatial movement and alignment of the instrument.
  • Actuating the instrument includes, in particular, triggering, changing or switching off a mechanical, electrical, electronic or other energy-emitting function (e.g. lighting) of the instrument.
  • a mechanical, electrical, electronic or other energy-emitting function e.g. lighting
  • Electricity takes place intracorporeally and occurs primarily to couple or introduce heat. This in turn serves in particular for tissue fusion, that is, for example, to permanently connect two different tissue parts to one another.
  • a damaged or malignant piece of tissue can be surgically removed by a surgeon, and the remaining cut edges can then be removed using the
  • Electrode arrangement are fused together in order to close the gap created during the operation.
  • a high-frequency current is a current with a
  • Frequency of at least 300 kHz should be understood. Frequency ranges above 300 kilohertz have the advantage that they trigger no, or fewer, critical nerve stimuli. Tissue fusion can be used, for example, as part of vessel sealing, i.e. closing an opening in a vessel.
  • Frequency spectrum can include, in particular, sound and/or ultrasound that can be heard by humans. Sound propagation within organic soft tissue is often more like this
  • a structure-borne sound response of the organic tissue to the coupled-in HF current is to be understood as meaning a signal mediated by structure-borne sound as a carrier, which is generated in the organic tissue in response to the coupled-in HF current and is transported through it as structure-borne sound.
  • structure-borne sound as a carrier
  • the resulting noises are transmitted, among other things or exclusively, through the organic tissue as structure-borne sound and can therefore be recorded by the structure-borne sound recording element as a structure-borne sound response. They thus provide valuable information about the - usually not visible to the surgeon - Processes in the organic
  • the structure-borne sound recording element is preferably made of an electrically insulating ceramic material and has an acoustic impedance of preferably between 15 * 10 6 and 35 * 10 6 [kg/(s * m')].
  • connecting device should be elongated means in particular that the device is in the longitudinal direction, which is between the proximal
  • Actuator may include a structural connection such that the actuator and the
  • Functional device are arranged in particular rigidly to one another.
  • the mechanical connection can also include mechanical manipulation of, for example, a trigger or
  • Jaw part of the functional device can be opened or closed.
  • Functional device and the actuating device should in particular include that a function of the functional device can be triggered, changed or ended by means of the actuating device.
  • this function can involve opening or closing a jaw part of the functional device, an output of electrical HF current through the electrode arrangement, or the like.
  • an acoustic-electrical conversion of structure-borne sound signals into electrical signals is subject to considerable interference, which is also generated, among other things, by the electromagnetic signals emanating from the electrode arrangement.
  • the acoustic-electric converter device when using the
  • Instrument system is arranged outside the human body, that is to say at a position which is advantageously arranged away from the sources of interference within the human body.
  • Energy coupling in the area of the functional device can be reduced or even completely avoided. This also applies to disruptions due to, for example, mechanical ones
  • Fabric also has the advantage that it provides an extended length
  • Sound transit time exists between the structure-borne sound recording element and the acoustic-electrical converter device. This means that the structure-borne sound response can be recorded, for example, after switching off the HF
  • the HF current coupled in on the distal side can lead to considerable electrical interference in the prior art, for example HF-induced electrical
  • Breakdowns for example in the form of arcs, such as electrical ones
  • Converter device can be designed with lower requirements and thus greater design freedom and also the
  • Shielding against electromagnetic interference can be implemented using a shielding housing.
  • the aim is usually to make the functional device as small as possible, so that many different functionalities are already arranged there in a small space.
  • the functional device comes into constant contact with liquids, heat fluctuations, fluctuations in the electromagnetic field and the like.
  • Integrating, designing and miniaturizing functional equipment in such a way that it functions flawlessly and reproducibly in this environment is a complex task
  • the transducer device is arranged outside the human body when the instrument system, in particular the instrument, is used, and does not necessarily have to be designed to be specifically insulated or protected against the influences mentioned. Even with a proximal arrangement, a certain (lesser) level of protection, shielding and electrical decoupling is required. However, this protection can be implemented much more easily on the proximal side.
  • the electro-acoustic transducer device can be used in the instrument
  • Housing can be accommodated, for example in a handle.
  • the handle is usually already hermetically sealed anyway, on the one hand to protect against external influences and on the other hand for hygienic reasons. Furthermore, the installation space on the proximal side is not limited and therefore no
  • the structure-borne sound recording element and/or the structure-borne sound transmission element are designed and set up in particular to record or transmit audible sound and/or ultrasound. As particularly preferred
  • the inventors have identified the following frequency ranges for the structure-borne noise to be detected and transmitted: 1-20 kHz and 20-80 kHz.
  • the electrical response signal which is transmitted through the
  • Converter device is generated can be used for a variety of applications and/or for controlling a variety of applications
  • the functional device can be designed in particular for coupling HF current into soft tissue, particularly preferably vessels and/or tubular organs.
  • the electrode arrangement for the energy application by coupling in HF current can be designed and set up in particular for vessel sealing by applied electrical monopolar HF energy and/or for vessel sealing by applied electrical bipolar HF energy.
  • Jaw part which are designed to be used by a
  • the first jaw part can be arranged rigidly with respect to the connecting device.
  • the structure-borne noise recording element is preferably arranged on this rigidly arranged first jaw part, which has the advantage that the transmission of structure-borne noise is less disturbed by movements of the first jaw part itself and that the transmission element can be designed comparatively simpler.
  • the receiving element and the transmission element can be made in one piece, which leads to optimal transmission of structure-borne sound proximally.
  • the transmission element can preferably be designed as a rigid, elongated element.
  • the structure-borne sound recording element it is also possible for the structure-borne sound recording element to be arranged on a movable second jaw part or on both
  • Structure-borne sound recording element are arranged.
  • the transmission element can also be designed to be flexible, articulated, bendable or the like.
  • the individual units are preferably connected to one another in a form-fitting manner and by appropriate forces that maintain the form-fitting connection even during sound transmission.
  • Connection could e.g. B. a standard pin-hole-joint
  • Jaws are closed and are connected to each other in a force-fitting and form-fitting manner.
  • Jaw parts are usually referred to as distal-side actuator elements, which can be moved relative to one another like a jaw or flat-nose pliers in order to open the “mouth” or the
  • the electrode arrangement is arranged on the first and/or the second jaw part, preferably only on one jaw part, particularly preferably on the rigidly designed first jaw part. In combination with a structure-borne sound recording element arranged on the first jaw part, this causes the structure-borne sound response of the organic
  • Tissue on the coupled HF current can be tapped as close as possible to where it is induced by coupling of the HF current.
  • Jaw part arranged, in particular on a respective inside of the first jaw part and / or the second jaw part.
  • Inner sides of the jaw parts are those sides of the jaw parts which move towards one another when the jaw parts are closed and, if necessary, into one another
  • the structure-borne sound recording element is preferably arranged spatially between a first electrode of the electrode arrangement and a second electrode of the electrode arrangement, the first electrode and the second electrode being the
  • Electrode arrangement particularly preferably on a rigid first
  • Jaw part are arranged.
  • the structure-borne sound recording element is thus arranged in maximum proximity to the point of coupling of the HF current into the organic tissue.
  • the structure-borne sound response can therefore be recorded particularly precisely and is therefore particularly good
  • Place of origin of sound events i.e. H . is in particular contact with tissue to be treated.
  • Instruments have a bar on one jaw part to help with
  • Vascular sealing instruments which are used to seal vessels, are compressed in the tissue and sealed using the HF
  • Receiving element preferably in the functional surface of the web, i.e. H . be arranged in or on the surface with which the fabric can be compressed. This surface can also be called the gripping surface. Alternatively or additionally, structure-borne noise can be used
  • Receiving element can also be arranged on a surface of a jaw part, which is opposite the functional surface of the web (pressure surface) and interacts with it.
  • the structure-borne sound recording element can be made of an electrically insulating material and/or provided with electrical insulation. This is particularly advantageous if the structure-borne sound recording element is arranged in such a way that when the instrument is used, it is attached to a
  • the structure-borne sound recording element can also be made of electrically conductive materials
  • Compensation device is arranged, which is designed to avoid, reduce or compensate for disruptive electrical influences and couplings.
  • the structure-borne sound transmission element can be designed from distal to proximal in such a way that disruptive electrical influences or
  • Couplings are avoided, zz .. BB .. in which the structure-borne sound transmission element is made entirely or partially of non-conductive material and / or is electrically insulated or shielded accordingly.
  • the structure-borne sound recording element can generally advantageously be designed in such a way that sound events in the tissue are recorded with as little loss as possible (e.g. due to reflections) and are transmitted from distal to proximal with as little loss as possible.
  • the characteristic sound impedance (or: acoustic Impedance) should preferably be chosen so that it is as close as possible to that of the tissue to be treated.
  • Adaptation device may be provided, which is designed to adapt the acoustic impedance of the structure-borne sound recording element, either automatically or based on a manual
  • Values between 1.4 Ns/m 3 and 104 Ns/m 3 have proven to be advantageous values for the characteristic sound impedance of the structure-borne sound recording element, preferably between 20 Ns/m 3 and 80 Ns/m 3 , particularly preferably between 40 Ns/m 3 and 60 Ns/m 3 .
  • the structure-borne sound recording element can be thin and flat, which allows for the absorption of transverse, longitudinal and additional vibrations (e.g.
  • Such a thin and flat structure-borne sound recording element can, for example, have wall thicknesses in the range from 0.2 mm to 1.0 mm.
  • the structure-borne sound recording element can, for example, have or consist of one or more of the following materials:
  • Steel e.g. surgical steel
  • Plastic material particularly with a Shore A value of less than 70, see below; a reinforced, electrically insulating one
  • Plastic material comprising glass balls, glass fibers,
  • Receiving element can be formed or part of one
  • Jaw part can be designed as a structure-borne sound recording element.
  • Transducer device has a piezoelectric element, particularly preferably a piezoelectric element, which is arranged in the proximal region in such a way that it is at
  • Piezoelectric elements are particularly well suited to acoustic vibrations, be they longitudinal and/or
  • Element can, for example, consist of lead zirconate titanate (PZT) or have PZT. Piezoelectric ones are also conceivable
  • Piezoelectric fibers which have and/or can consist of PVDF nanofibers or PZT fibers are also possible.
  • the preferred shape and arrangement of the one or more piezoelectric elements results from the desired application form and the properties (Frequency) of the structure-borne sound response and from this whether transverse and/or longitudinal vibrations and/or others
  • Structure-borne sound waves such as B. “Bending waves” are to be detected and converted.
  • additional structure-borne sound waves can arise, for example, through the coupling of longitudinal and transverse waves.
  • PVDF advantageously has a very high dynamic and frequency range (10 ⁇ 8 to 10 5 N/cm 2 or 0.1 Hz - 1 GHz) and is therefore well suited for detecting low frequencies
  • PVDF film material It is therefore possible to control the temperature on the distal side using a PVDF element and the structure-borne sound response on the proximal side using the structure-borne sound transmission element
  • PVDF element e.g. B. a PVDF film. Also a
  • Temperature sensor of the instrument system especially the
  • a piezoelectric film arranged concentrically around the connecting device is advantageous for converting transverse vibrations.
  • Oscillations is a at a proximal end of the
  • Converter device an optical detection system, for example based on a time-resolved
  • Transducer device does not necessarily have to be applied to the transmission element with a perfect fit.
  • Converter device a MEMS sensor, in particular a MEMS
  • Accelerometer that is, an accelerometer.
  • MEMS accelerometers which are known from the prior art, can also be used to precisely record and convert the structure-borne sound response transmitted via the transmission element.
  • the transducer device is designed to detect structure-borne sound transverse waves and/or to detect structure-borne sound longitudinal waves and/or other structure-borne sound waves on the structure-borne sound transmission element.
  • the structure-borne sound transmission element can have individual sound transmission units, of which, for example, one for transmitting structure-borne sound longitudinal waves and/or the next for transmitting structure-borne sound transverse waves and/or another for transmitting further ones
  • Structure-borne sound waves such as bending waves are formed.
  • the converter device can also have two or more
  • Transducer unit which is used to record structure-borne noise
  • Transverse waves are designed and set up and a second transducer unit, which is designed to detect structure-borne sound longitudinal waves on the structure-borne sound transmission element and, for example, a further transducer unit
  • the first, the second and/or several converter units can be integrated into one another, designed and arranged adjacent to one another or separately from one another. Since different processes and events within the organic tissue produce different types of
  • a common electrical response signal can be generated, or the electrical response signal can be a first electrical one
  • Structure-borne sound transverse waves were generated and include a second electrical response signal, which is generated by electrical
  • a piezoelectric element of a transducer device can be located in a proximal end face or in a cross-sectional area of a proximal region of a shaft
  • Connecting device or an internal working element can be arranged. This can be done, for example, by a PZT ceramic
  • Disc a PVDF film or the like can be realized.
  • tension and/or pressure elements for moving distal actuators such as jaws, cutting blades, etc. be understood.
  • tension and/or compression elements are e.g. B.
  • a suction flushing pipe or similar can also be integrated into the shaft or located inside.
  • ä . or similar can be used as a structure-borne sound transmission element, and a transducer device can be attached in its proximal area.
  • Element be integrated, on the proximal side one or more
  • the transducer device is integrated into the endoscopic instrument. This enables a particularly compact arrangement and easy handling, since in addition to the endoscopic instrument, no other device or element necessarily needs to be handled.
  • the structure-borne sound transmission element is thin and slim.
  • the structure-borne sound transmission element can have a cross section of
  • 0.05 mm to 10 mm preferably between 0.2 mm and 5 mm, particularly preferably between 0.3 mm and 0.5 mm.
  • the structure-borne sound transmission element can be attached or mounted flexibly and/or movably, so that it can swing freely both transversely and longitudinally. For example, unnecessary “stiffeners” and/or contact and/or fastenings between the sound-transmitting element(s) and other components can be deliberately avoided in terms of design.
  • the structure-borne sound transmission element can vibrate with as little damping as possible.
  • the relatively softer medium has a hardness of 1000 MPa or less (e.g. a thin plastic coating) and/or a Shore A hardness of less than 70 (preferably less than 50, particularly preferably less than 30) and/or a density (in the case of foams) of less than 30 kg/cbm with the preferred use of open-pore foams.
  • implementation forms includes endoscopic
  • Instrument system also has a trocar sleeve through which at least the functional device can be guided and inserted into the human body during minimally invasive surgery.
  • the converter device can advantageously be in the
  • Trocar sleeve must be integrated.
  • One advantage of this is that the endoscopic instrument can therefore be designed to be simpler.
  • the appropriately designed trocar sleeve can be used together with a large number of different endoscopic instruments, which only need to ensure that the structure-borne sound response on the transmission element can be detected by the transducer device integrated into the trocar sleeve.
  • the transducer device is attached to a sealing device of the trocar sleeve, which seals a distal space within the trocar sleeve from a proximal space within the trocar sleeve.
  • sealing devices are designed and set up in such a way that they fit particularly closely to the endoscopic instrument passed through the trocar sleeve in order to ensure a particularly good seal. This close contact is also beneficial for the...
  • Transducer device attached to the sealing device, which is transmitted by the structure-borne sound transmission element
  • the structure-borne sound transmission element is at least partially arranged on an outside of the endoscopic instrument in such a way that at least the part arranged on the outside is connected to the part on the outside
  • Sealing device arranged transducer device is in contact while the endoscopic instrument through the
  • Trocar sleeve is passed through.
  • the transducer device is mounted on the trocar sleeve in such a way that it is pressed or can be pressed onto the structure-borne sound transmission element while the functional device is guided through the trocar sleeve. As already mentioned above, this can be done by connecting the converter device to a
  • a movable storage can also take place, for example using a spring element such as a spring or leaf spring.
  • the structure-borne sound transmission element have a rigid solid body, a hollow waveguide and/or a pre-stressed wire. These are various implementation options which have both reliable structure-borne sound transmission and good compatibility with the requirements of an endoscopic instrument system, in particular an endoscopic instrument.
  • Examples of structure-borne sound transmission elements particularly for rigid instruments, include: a rigid, elongated, metallic rod; a rigid, elongated metallic tension-compression transmission element; and/or a rigid, elongated instrument shaft (e.g. shaft of the connecting device).
  • Examples of structure-borne sound transmission elements include: a flexible wire with pretension; a flexible tension-compression transmission element, e.g. B. implemented in the form of a Bowden cable; a flexible light guide; and/or a flexible sound transmitter in the form of a
  • Hollow waveguide e.g. B. a hose that comes with a is filled with liquid, e.g. B. Water, oil, or a metallic liquid such as a gallium alloy.
  • liquid e.g. B. Water, oil, or a metallic liquid such as a gallium alloy.
  • Instrument system also includes a computing device which is designed to receive the electrical response signal and at least generate an output signal based on it.
  • Output signal can be designed in a variety of ways and can be designed, for example, to control an output device such as a screen and/or a loudspeaker.
  • Tissue characterization and/or monitoring, in particular of manipulated tissue enable, for example
  • the output signal can therefore generally indicate a quantitative tissue characterization or can also specifically indicate whether a
  • Tissue closure is sufficiently stable.
  • the acoustic information contained in the structure-borne sound response depends, among other things, on the type of tissue (especially soft tissue), on the energy density entered, and on the resulting
  • Computing device can therefore be based on an analysis of the
  • Tissue condition during and shortly after treatment i.e.
  • the output signal can therefore indicate a current tissue condition of the organic tissue.
  • the computing device can in particular be one
  • the computing device may be fully local, fully remote (e.g., cloud computing platform, remote server), or partially local and partially remote
  • the computing device can in particular have one or more central processors (English CPU,
  • RAM Random Access Memory
  • the computing device can also contain one or more application-specific integrated circuits (ASIC, GSIC, GSIC, GSIC, GSIC, GSIC, GSIC, GSIC
  • Logic gates (English FPGA, field-programmable gate arrays), microprocessors and / or the like.
  • the Computing device can be implemented entirely in hardware, or partly in hardware and partly in software.
  • the computing device is designed to generate the output signal in real time.
  • the output signal can be for a user of the endoscopic instrument system, in particular a
  • the instrument system can include improved and controlled human-machine interaction, which allows it
  • Output signal can advantageously represent different states of the organic tissue into which the electrical HF current has been coupled or is currently being coupled, and/or
  • the audible acoustic output signal can include spoken language, which can be generated, for example, by a speech generator.
  • the language can be in
  • the audible acoustic output signal can also be an accurate reproduction or a frequency-shifted reproduction of the structure-borne sound recording element in a defined manner
  • Frequency range for example in the ultrasonic range, represent the structure-borne sound response recorded, similar to a False color image comprises a frequency-shifted, visible to a human representation of an electromagnetic spectrum that is actually imperceptible to humans.
  • audible acoustic signal As a further alternative, the audible acoustic signal
  • Output signal also has a continuous sound output with different acoustic frequencies that are audible to humans, each of which indicates a condition or process in the organic tissue, that is, communicates it to the user.
  • the computing device determines, based on the electrical response signal of the acoustic-electric converter device, whether the coupling of the HF current is currently within acceptable parameters or not. If too much heat is injected at certain points, the undesirable effects already described can occur.
  • a pitch (corresponding to a frequency) of the audible acoustic output signal can indicate, discretely or continuously, whether the function currently performed by the functional device is completely within the acceptable range (for example
  • Range runs for example high frequency
  • runs in between frequency interpolated between the high frequency and the low frequency
  • An audible acoustic output signal expands this Feedback also involves acoustic feedback, which thus opens up an additional information channel for the user that he can use without affecting the visual and/or haptic feedback channel.
  • the computing device and/or the converter device are configured in such a way that
  • Output signal is only based on response signals that are based on a structure-borne sound response that was recorded while no electrical HF current was coupled in.
  • the structure-borne sound response is measured intermittently (or alternating) to a pulsed HF
  • HF current can be used for measuring, i.e. H . especially this
  • Transducer device trigger (or: trigger).
  • the entire endoscopic instrument system can be designed and set up in such a way that phases of
  • a signal exchange can be provided between a high-frequency generator of the instrument system and the computing device.
  • the response signal generated by the converter device is disturbed or falsified as little as possible by the coupling of the electrical HF current.
  • the signal-to-noise ratio between the structure-borne sound recording element and the proximal transducer device is the same already excellent.
  • a continuous analysis of the response signal from the converter device can also take place, which in turn requires continuous measurement technology
  • Control of the surgical procedure e.g.
  • Tissue fusion process allowed.
  • the analysis of the response signal can proceed continuously.
  • Functional device at least one further sensor, which is designed to generate at least one sensor signal.
  • the computing device can also be designed to:
  • Output signal can also consist of several partial signals, which are transmitted independently of one another and may even be evaluated independently of one another. This part-
  • the at least one further sensor can be, for example, a temperature sensor, an electrical impedance sensor, a tissue thickness sensor and/or a
  • Computing device provides additional information about the conditions or processes in the organic tissue or even internal ones
  • Generation of the output signal can be taken into account. This can, for example, be based on predetermined evaluation rules,
  • At least one further sensor can also comprise piezoelectric elements or be designed as such, for example from those described above
  • Temperature sensors or sensors for mechanical forces advantageously have piezoelectric elements. Particularly preferably, one or more piezoelectric elements can be used
  • Sensor can be realized which measures one or more forces that are currently exerted on organic tissue by jaws of the functional device.
  • the computing device is designed to generate the output signal at least partially based on an artificial intelligence entity (KIE).
  • KIEs have proven to be increasingly capable of receiving complex amounts of data and, especially after prior training, basing them quickly and reliably
  • KIE KIE
  • at least one further sensor is provided, which generates a sensor signal, so that the KIE records as large and as diverse a number of input data as possible and generates the output signal based on this.
  • the KIE should be the electrical response signal of the acoustic-electric
  • Converter device received as input, preferably further
  • Input data is provided, for example temperature data from a temperature sensor, impedance data from an electrical Impedance sensor, tissue thickness data from a tissue thickness sensor and/or compressive force data from a compressive force sensor.
  • output signal a control signal which is designed to control a function of the functional device.
  • the output signal can also consist of the control signal. It is therefore possible that
  • Output signal without first being displayed or otherwise brought to the attention of a human user (or in addition to this), directly partially or completely takes over control of the endoscopic instrument.
  • the endoscopic instrument system includes a robot device (e.g. a robot arm) which is used to handle the endoscopic instrument and to operate the robot device
  • Functional device is designed and set up via the actuating device. If the output signal indicates, for example, that a part of tissue is currently being burned, the electrode arrangement can, for example, be directly controlled to reduce the coupled-in HF current or switch it off completely. In particular, this can be done faster than a human user would be able to do.
  • the output signal includes a control signal which is set up to control (or drive) the electrode arrangement
  • a control loop can be formed: the coupled-in HF current induces a structure-borne sound response of the organic tissue, which is caused by the structure-borne sound
  • Converter device is transmitted. Based on this, the converter device generates an electrical response signal, based on which the computing device generates the output signal, which includes the control signal for the electrode arrangement.
  • the electrode arrangement can therefore advantageously be controlled in a closed control loop.
  • Fig. 1 a schematic representation of an endoscopic
  • Fig. 2 a schematic representation of one
  • Fig. 3 a partial perspective view of the
  • Fig. 4 a schematic top view of part of the
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of an endoscopic instrument system according to a variant of the instrument system from FIG. 1 ;
  • Fig. 6 a schematic representation of an endoscopic
  • Fig. 7 schematically shows a possible variant of the endoscopic
  • Fig. 8a and Fig. 8b show schematic longitudinal sections
  • Fig. 9 shows a schematic representation of an endoscopic instrument system according to another
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an endoscopic
  • Instrument system 1000 for minimally invasive surgery in a human body according to an embodiment of the present
  • the endoscopic instrument system 1000 includes an endoscopic instrument 1100.
  • the endoscopic instrument includes an endoscopic instrument 1100.
  • FIG. 1100 is in Fig. 1 shown as partially inserted into a human body, with a limitation of the human
  • Body for example an abdominal wall 1
  • OUT On the left side, labeled IN, is the inside of the human body
  • OUT On the right side, labeled OUT, is the
  • the endoscopic instrument 1100 includes a distal endoscopic instrument 1100
  • Functional device 1110 which in the example of FIG. 1 was thus introduced into the human body.
  • Functional device 110 has an electrode arrangement 1115, which is designed to couple a high-frequency electrical current, HF current, into organic tissue 2 within the human body. Furthermore, the distal functional device 1110 has structure-borne noise
  • Receiving element 1116 which is used to accommodate a
  • the endoscopic instrument 1100 also includes a proximal actuation device 1150, by means of which the
  • Instrument 1100 can be handled, be it by a human
  • the actuation device 1150 can also be designed to actuate the functional device 1110 from outside the human body. This
  • Electrode arrangement 1115 moving a mechanical part of the functional device 1110, switching on or off an endoscopic camera of the functional device 1110 and / or the like.
  • the proximal actuator 1150 is connected to the distal one
  • Connection device 1130 mechanically and functionally connected.
  • Connection device 1130 is transmitted to the functional device 1110.
  • the transmission can take place, for example, electrically, mechanically and/or optically.
  • Connection device 1130 includes a structure-borne sound transmission element 1132, which is designed and set up to be transmitted through the structure-borne sound recording element
  • Actuating device 1150 to be transmitted.
  • Transmission element 1132 is preferred for transmission in
  • the endoscopic instrument system 1000 also includes an acoustic-electrical transducer device 1140, which is designed and set up when using the
  • Instrument system 1000 to be arranged outside the human body, and which is also designed and set up to record the structure-borne sound response on the structure-borne sound
  • Transmission element 1132 to be detected and converted into an electrical one
  • the conversion can take place directly, that is to say a conversion can take place directly from (body) sound into electrical signals, for example by means of a piezo element.
  • an indirect conversion can take place, for example via an intermediate medium such as a light or laser beam or the like.
  • the converter device 1140 can either, as shown in FIG. 1 is shown by way of example, can be arranged in or on the endoscopic instrument 1100.
  • converter device 1140 can also be in another
  • the instrument system 1000 Be arranged as part of the instrument system 1000 or represent a separate element.
  • Transducer device part of a trocar sleeve
  • the elongated connecting device 1130 preferably has one
  • Converter device 1140 is advantageously a little further from the
  • Electrode arrangement 1115 arranged as the length of the
  • connection device 1130 is .
  • the transducer device 1140 is preferably between 32 cm and 52 cm from the
  • Electrode arrangement 1115 arranged, and particularly preferably arranged between 40 cm and 45 cm away. This contributes to the fact that the functional device 1110, in particular the
  • Electrode arrangement 1115 generated interference or
  • Instrument system 1000 especially during the endoscopic one
  • Instrument 1100 is inserted into the human body, causing the abdominal wall 1 to provide additional signal isolation or signal attenuation between the functional device 1110 and the transducer device 140. This increases a
  • Signal-to-noise ratio of the signal realized in structure-borne sound transmitted by the structure-borne sound transmission element 1132 that is, the structure-borne sound response.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a distal
  • Functional device 1210 can, for example, be connected to the endoscopic instrument system 1000 and/or the endoscopic instrument 1100 from FIG. 1 can be combined.
  • FIG. 2 represents a schematic side view, which partially shows a longitudinal section
  • Fig. 3 and Fig. 4 for further, partly perspective, views of the
  • first jaw part 1211 has a first jaw part 1211 and a second jaw part 1212, which are coupled to one another on the proximal side of the joint G in such a way that the distal ends of the first and second jaw parts 1211, 1212 can move towards and away from one another. In this way one can
  • Jaw parts 1211, 1212 are in principle known from the prior art.
  • part 1211 is rigid
  • Jaw part is formed, while the second jaw part 1212 is opposite the first jaw part 1211 and opposite the
  • Connecting device 1230 is designed to be movable relative to one another.
  • Connecting device 1230 can be done mechanically, for example, using a wire 1231 or linkage.
  • electrical actuation is also conceivable, for example using an electric motor.
  • Such a web 1213 can be particularly advantageous for so-called vessel sealing instruments, as explained above.
  • the web 1213 is formed, for example, from an electrically insulating material.
  • the organic tissue 2 is constricted by the web, the current density of the
  • the design of the first jaw part 1211 is shown in plan view
  • Fig. 4 shown. Into the general structure of the first jaw part
  • FIG. 2 shows the first jaw part 1211 in a longitudinal section (longitudinal direction), whereby a longitudinal section through the insulator region 1214 can also be seen.
  • 1, 1215-2 in particular be arranged parallel to one another and be elongated, the longitudinal direction of which extends along a longitudinal direction of the elongated first and second jaw parts 1211, 1212 and, advantageously, also along a longitudinal direction of the elongated
  • Connecting device 1230 extend.
  • HF current high-frequency electrical current
  • the HF current can be passed through a
  • High frequency generator of the endoscopic instrument system 1000 can be generated outside the patient. This RF current can be transmitted into organic tissue using the electrodes 1215-1, 1215-2 in
  • the electrodes 1215-1, 1215-2 are in the electrical
  • Insulator area 1214 arranged. This is preferred
  • Insulator region 1214 made of a ceramic material, which in the, for example, metallic structure of the first
  • Cross section is indicated by the first jaw part 1211, a structure-borne sound recording element 1216 is arranged on the first jaw part 211 between the electrodes 1215-1, 1215-2, which is used to
  • the structure-borne sound recording element 1216 is preferably made of an electrically insulating ceramic material.
  • Structure-borne noise can be recorded by the structure-borne sound recording element 1216, for example as a longitudinal wave and/or as a transverse wave. Via a structure-borne sound transmission element 1232, which is at least partially in the
  • Connection device 1230 runs, the
  • Structure-borne sound response is then converted into an electrical response signal outside the human body by the acoustic-electrical converter device 1140.
  • the structure-borne sound recording element 1216 and the structure-borne sound transmission element 1232 can, as shown in FIG. 2 and Fig. 4 is shown schematically, identical to one another and in particular formed in one piece. This has the advantage that there are no edges or gaps in between where structure-borne sound waves could reflect or refract. This simple and efficient design is made possible by the fact that the first jaw part 1211 and the elongated
  • Connecting device 1230 are rigidly connected to one another, for example also formed in one piece with one another, and that Structure-borne sound recording element 1216 is arranged on this first jaw part 1211.
  • Receiving element 1216 is arranged on the movable second jaw part 1212.
  • the structure-borne sound transmission element 1232 can, in particular in this case, comprise a movable, articulated or bendable section, which is the
  • structure-borne sound recording element 1216 and structure-borne sound transmission element 1232 can also be designed differently.
  • the structure-borne sound transmission element 1232 can be flexible or rigid in a variety of ways, or can have both flexible and rigid components or sections.
  • Fig. 5 shows a schematic cross-sectional view of an endoscopic instrument system 1000′ according to a variant of the instrument system from FIG. 1 . All details, variations and options described with respect to this instrument system 1000' are also applicable to the instrument system 1000 of FIG. 2-4 applicable and vice versa.
  • the 1000' instrument system is endoscopic
  • Instruments 1100 of the instrument system 1000 that it has an integrated scalpel 1225 which runs along the
  • Longitudinal axis of the instrument 1100 ' is movable to enable the separation of held (or: seized) and / or sealed tissue.
  • the general arrangement of such a scalpel 1225 is for example in DE 10 2019
  • the groove 1224 in the second jaw part 1212' is also larger, preferably more than 50% deeper, particularly preferably more than 100% deeper than the groove 1223 in the first jaw part 1211'.
  • the first jaw part 1211 comprises at least two components: a first, externally arranged metallic component 1221-1, for example made of surgical steel, and a second, internally
  • electrically insulating component 1221-2 for example made of one
  • Electrodes 1215-1, 1215-2 arranged. In between, adjacent to the surfaces of the web 1213, with which the tissue is gripped or pressed, there is a structure-borne sound between the groove 1223 and one of the electrodes 1215-1, 1215-2.
  • Receiving section 1216-1, 1216-2 arranged. The two
  • Structure-borne sound recording sections 1216-1, 1216-2 can be two separate structure-borne sound recording elements or tips of a single one, split like a fork on the distal side
  • Structure-borne sound recording element 1216 represent. This means that the two structure-borne noise recording sections 1216-1, 1216-2 can Either structure-borne sound is transmitted to a respective transducer unit of the transducer device 1140, or a common transducer unit can be provided.
  • the second jaw part 1212 also comprises at least two components: a first, externally arranged metallic component 1222-1, for example made of surgical steel, and a second, internally
  • electrically insulating component 1222-2 for example made of one
  • Ceramic material which has the web 1213 with the groove 1224 formed therein.
  • the web 1213 is also designed symmetrically around the groove 1224 and shaped in such a way that
  • Tissue between the jaw parts 1211 ', 1212', in particular (or exclusively) is gripped where on the first jaw part
  • Structure-borne sound recording element 1216 ' is present.
  • Tissue is therefore particularly strongly compressed and a very high current flows per volume, i.e. H . there is high current density.
  • Structure-borne sound recording sections 1216-1, 1216-2 are ideally recorded. As described above, through a cleverly chosen characteristic sound impedance, the structure-borne sound can be
  • Recording sections 1216-1, 1216-2 improve the sound absorption. For example, the structure-borne sound
  • Receiving sections 1216-1, 1216-2 be essentially liquid-filled, with the liquid at the Surface 1227 is retained by a membrane.
  • Structure-borne noise can then be transmitted within the liquid.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of an endoscopic
  • Instrument system 5000 according to a further embodiment of the present invention.
  • 5000 includes an endoscopic instrument 5100, which is shown in FIG.
  • the endoscopic instrument 5100 can be designed as in
  • the instrument 5100 also has one
  • Functional device 5210 with a first jaw part 5211 and a second jaw part 5212.
  • Instrument 5100 is located at the proximal end of the
  • Actuating device 5150 arranged.
  • Instrument system 5000 and that in Fig. 1 shown endoscopic instrument system 1000 is that in the instrument system 5000 the acoustic-electric
  • the endoscopic instrument system 5000 includes not only the endoscopic instrument 5100 but also a trocar sleeve
  • Trocar sleeve 5500 is used to be passed into the human body, here through an abdominal wall 1, in order to create a continuous connection between the inside and the inside
  • endoscopic instrument 5100 can be inserted through the trocar sleeve 5500 into the human body and moved back and forth there. They can be used via the trocar sleeve
  • Instruments can be moved with little friction and, if necessary, quick instrument changes are possible without any problems, i.e. H .
  • Instruments such as scissors can be taken out and e.g. B. be replaced with gripping pliers.
  • the instrument 5100 has a structure-borne sound transmission element
  • 5230 recorded, in particular can be tapped mechanically.
  • the transducer device 5540 is therefore arranged on the trocar sleeve 5500 and designed and set up in such a way that it
  • Fig. 6 shows schematically that the
  • Transducer device 5540 which, for example, is a piezo element
  • 5541 may include, is mounted on the trocar sleeve 5500 in such a way that it is pressed against the structure-borne sound transmission element, while the functional device 5210 is through the
  • Trocar sleeve 5500 is passed through.
  • the transmission element can be in the
  • Connection device 5230 may be guided.
  • the outer shell can also be used in this area
  • Connecting device 5230 itself may be entirely or partially part of the structure-borne sound transmission element.
  • the converter device 5540 can be pressed on, for example, as shown in FIG. 6 is shown schematically by a
  • Pressing element 5542 for example a spring element such as a Spring element, can be realized, by means of which the piezoelectric
  • Element 5541 of the transducer device 5540 can be pressed onto the structure-borne sound transmission element. To ensure that the instrument 5100 does not rest on one side within the trocar sleeve 5500 due to the contact force, additional contact forces can be applied to it
  • Connection device 5230 like the transducer device 5540 act on the elongated connection device 5230, so that it has a sprung central position within the trocar sleeve
  • Trocar sleeve 5500 has a projection in the radial direction at its proximal end, which not only supports the transducer device
  • 5540 contains a gentle one, but also over the abdominal wall 1
  • Fig. 7 shows schematically a possible variant of the endoscopic instrument system 5000, with an endoscopic instrument 5300 of the instrument system 5000 in the
  • Converter device 5640 from the converter device 5540 from FIG.
  • Fig. 7 is a shaft tube 5333 of a connecting device
  • Fig. 7 shows one
  • FIG. 7 Part of Fig. 7 shows a suitable cross section. A is routed in the middle through the connecting device 5330
  • a piezoelectric element 5641 is attached around the outer surface of the shaft tube 5333, in particular one arranged concentrically with the connecting device 5330
  • PVDF film which in turn is connected concentrically on both sides to a respective conductive metal layer 5642. These become conductive via electrical lines 5644
  • Metal layers 5642 or coatings are electrically contacted.
  • Converter device 5640 can be passed on via electrical lines 5644, for example to a computing device of instrument system 5000.
  • piezoelectric element 5641 e.g. PVDF film
  • Instrument system 5000 can be arranged.
  • the shaft tube 5333 of the connecting device 5330 is then advantageously designed so that it fits as positively as possible all around
  • Trocar sleeve rests.
  • Elements 5641 may be arranged, which can be read out separately, for example. B. to be able to detect longitudinal wave propagations or bending waves.
  • the multiple piezoelectric elements 5641 can be concentric and matrix-like, for example
  • the inner surface of the jacket or the outer surface of the jacket can be arranged and read out like a matrix. In this way everyone can
  • Wave types of the transmitted structure-borne noise can be recorded precisely.
  • Fig. 8a and Fig. 8b show schematic
  • the instrument system 5000 includes one embodiment
  • Trocar sleeve 5700 and an endoscopic instrument 5300 are shown.
  • Fig. 8a shows a situation in which the trocar sleeve 5700 is partially passed through an abdominal wall 1 of a human patient, without an endoscopic instrument
  • Fig. 8b shows the state in which the endoscopic instrument 5300 was inserted through the trocar sleeve 5700, of which only the
  • Connection device 5330 is shown schematically. The
  • Trocar sleeve 5700 includes an upper guide device 5701, which facilitates the insertion of the endoscopic instrument 5300 into the
  • Trocar sleeve 5700 guides and supports. Guided by the upper
  • Guide device 5701 can thus be the connecting device
  • a lower guide device 5702 is arranged.
  • a sealing device 5710 is arranged, which lies sealingly against the connecting device 5330 when it is passed through the trocar sleeve 5700.
  • the sealing device 5710 can, for example, be formed from an elastic material and, for example, have silicone or consist of silicone.
  • 5710 can, as in the substantially rotationally symmetrical
  • Sealing device 5710 may also function as or be referred to as a check valve.
  • One or more piezo elements 5741 may be arranged at the tip of the cone shape of the sealing device 5710, in such a way that when the connecting device 5330 passes through the
  • Trocar sleeve 5700 is passed through, the piezo elements 5741 rest on the endoscopic instrument 5300 in such a way that structure-borne noise can be detected on at least part of the structure-borne sound transmission element by means of the piezo elements 5741.
  • Connection device 5330 is arranged so that the piezo
  • Elements 5741 are in direct contact with at least this part of the structure-borne sound transmission element when the endoscopic instrument 5300 is properly inserted into the trocar sleeve
  • Transducer device 5740 which at least has the piezo elements
  • 5741 includes, output and optionally further processed.
  • Fig. 9 shows a schematic representation of an endoscopic
  • Fig. 9 serves primarily to explain the possible evaluation and further processing of the response signal
  • the instrument system 5000 includes an endoscopic
  • an acoustic-electrical transducer device 5640 is not integrated into the endoscopic instrument 5300, but instead into a trocar sleeve 5600 of the endoscopic
  • Instrument system 5000 An example of a robot arm is an actuation device 5650 for actuating and handling the functional device 5210 of the endoscopic instrument 5300
  • the endoscopic instrument 5300 can also be designed with an integrated transducer device, which
  • Actuating device 5650 can be designed to be operated by a person, functional device 5210 can be used with others
  • Functions can be designed as a jaw part, and / or the like.
  • Transducer device 5640 also as an elastic, on the inner
  • Film, layered PVDF films or a bundle of elastic piezoelectric fibers can be formed.
  • the elasticity ensures that part of the structure-borne sound transmission element fits particularly closely to the PVDF film as a piezo element (good “positive fit”).
  • the trocar sleeve 5600 itself can be made of an elastic, sound-conducting material, e.g. B.
  • Fiber composite material be formed, and the
  • Transducer device 5640 (or at least a piezo element the same) can be arranged on the outer surface of the trocar sleeve 5600.
  • the structure-borne sound response transmitted by the structure-borne sound transmission element can thus be transported radially outwards through the sound-conducting trocar sleeve 5600 and there in turn by the piezo element
  • Converter device 5640 can be converted.
  • the electrical response signal 1171 generated by the converter device 5640 is transmitted to the computing device 5660. This can be done, for example, electrically
  • Lines 5644 can be done, but also wirelessly, e.g. B. above
  • Ethernet Ethernet, ZigBEE, Bluetooth, LoRaWAN or other wireless
  • the computing device 5660 can be integrated into the endoscopic instrument 5300, into the trocar sleeve 5600 or another part of the endoscopic instrument system 5000, or can be arranged in a separate housing.
  • Computing facility is possible, for example through a cloud computing
  • Platform a server or the like.
  • the computing device 5660 includes in the in Fig. 9, an analog amplifier module 5661, an analog-to-digital converter module 5662, an analysis module 5663 and a fast Fourier transform module 5664. These modules can be
  • modules are mentioned herein, it is understood that this does not necessarily mean that such modules are designed separately from one another as separate units.
  • modules In cases where modules are designed as software, the modules can be used as program code sections or program code sections. Components can be realized, which can be distinguishable from one another, but which can also be interwoven.
  • Modules can be implemented by one and the same hardware component.
  • different functions of a single module, or different functions of different modules can be assigned to one or more separate hardware devices.
  • Module shall be understood to include, represent, or implement such a module.
  • Program code is implemented, which is provided by one
  • Computing device is executed, e.g. B. from a server or cloud computing platform.
  • the analysis module 5663 can in particular be designed to be based on the signal received from the converter device 5640, amplified by the amplifier module 5661 and from the analogue
  • Digital converter module 5662 amplified response signals 1171
  • the frequency converter 5665 generates digital frequency signals, which are converted into analog by a digital-to-analog converter 5667
  • Frequency signals are converted. These can then be used as an acoustic output signal 5672 - through a loudspeaker
  • Sound frequency spectrum Sound waves with a frequency of less than 20 kilohertz (kHz) can be described as audible sound. Output or conversion in a sound frequency range from 20 kilohertz to is particularly preferred
  • Output signal 5672 (regardless of whether acoustic, optical, haptic?) provides the user of the endoscopic instrument system 5000 and in particular the endoscopic instrument 5300 with valuable additional information in quasi-real time.
  • the acoustic output can be an unadulterated or frequency-adjusted output of the structure-borne noise
  • the recording element can be the structure-borne sound response recorded, or in an abstract way a state or process on or in the
  • the output signal 5672 can be a quiet, comparatively deep and constant one
  • tissue bursts or tears this can be indicated by a higher frequency warning tone.
  • Control signals 5671 through the analysis module 5663 can be done, for example, using rule-based algorithms.
  • the analysis module 5663 can be used to analyze the analog-digital
  • Converter 5562 digitized signals advantageously in quasi-
  • the FFT module (Fast-1)
  • Analysis module 5663 is taken into account when generating the control signal 5671.
  • KIEM 5669 which is designed and set up to implement a trained artificial intelligence entity, for example an artificial neural one
  • Such an artificial intelligence entity receives as
  • Input signals Signals from the computing device 5660 itself, for example signals in the form of short-term spectra of the
  • the spectral parameters extracted by the FFT module 5564 can also be used as input signals for the
  • the additional sensors can be, for example, a temperature sensor, an electrical impedance sensor, a tissue thickness sensor and/or a pressure force sensor or the like. It is particularly advantageous, for example, if a distal-side piezoelectric sensor detects pressure forces on the distal side (e.g. on one of the jaw parts 5211, 5212) and/or the temperature. Those measured or indicated by the sensor signals 5673
  • Parameters are preferably recorded per time interval. So that the parameters from the individual time intervals are statistical
  • Time interval m is and Y (m) is the current measured value in
  • Time intervals m is :
  • X (m) X (m-l) + 1/m [Y (m) -X (m-1) ]
  • X (m) X (m-l) + 1/L [Y (m) ⁇ Y (m-L) ]
  • X (m) X (ml) + (1 -a) Y (m) , 0 ⁇ a ⁇ 1 .
  • the time intervals can be longer than that
  • Pulse-pause duration of the coupled HF energy in a pulsed HF current coupling mode Pulse-pause duration of the coupled HF energy in a pulsed HF current coupling mode.
  • Averaging method - averaged parameter curves can be used to make predictive statements about an ongoing process, e.g. B. an estimate of how long it will take to reach stability
  • the computing device 5660 can also have the function of assigning control signals 5674 for one or more components of the endoscopic instrument system 5000 generate .
  • control signals 5674 as shown in Fig. 9 is shown, a high frequency generator 5800 of the endoscopic
  • the high-frequency generator 5800 serves to generate the electrical HF current, which can be coupled into the organic tissue 2 through the electrode arrangement of the functional device 5210. As in Fig. 9, electrical lines can be used to conduct the RF current across the
  • Connection device 5330 runs.
  • signals 5675 of the high-frequency generator 5800 can be received by the computing device 5660 (e.g. at the Amplifier module 5661 and/or the analog-to-digital converter module
  • Output signal 5672 or control signals 5674 are taken into account.
  • a control loop can be produced in this way.
  • High frequency generator 5800 can be used to do this
  • Response signals 1171 must be coordinated in time. Like in
  • control signals 5674 of the computing device 5660 can, for example, also be set up and designed for setting manipulated variables of the endoscopic instrument system 5000, for example for setting an electrical

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Abstract

Die Erfindung stellt ein endoskopisches Instrumentensystem bereit, bei welchem Schall, welcher durch HF-Strom-Einkopplung in Gewebe distalseitig erzeugt wird, über ein Körperschall- Übertragungselement in proximale Richtung hin übertragen wird, um proximalseitig von einer elektroakustischen Wandlereinrichtung gewandelt zu werden. Das so entstehende Signal kann auf vielfältige Weise genutzt werden, um Rückschlüsse auf die distalseitige Situation zu ziehen.

Description

Endoskopisches Instrumentensystem
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein endoskopisches
Instrumentensystem, insbesondere für minimal-invasive Chirurgie an einem menschlichen Körper .
TECHNISCHER HINTERGRUND
In der Chirurgie und speziell in der minimal-invasiven Chirurgie
(MIC) besteht das Problem, dass eine genaue Charakterisierung von Gewebe und speziell von tieferliegenden Gewebestrukturen während einer Operation schwierig oder nur mit großem Aufwand mit hinreichender Aussagekraft möglich ist . Bei der MIC ist es dem Operateur zudem nicht möglich, durch direkte Palpation die
Konsistenz eines Gewebeareals zu untersuchen . Er ist in erster
Linie vom endoskopischen Bild abhängig, das die Oberfläche der
Organe bzw. des intrakorporalen Hohlraumes dar stellt . Noch schwieriger ist die fortlaufende Kontrolle einer
Gewebeinteraktion, wie z . B . die Behandlung des Gewebes über
Mikrowellen- oder Hochfrequenz- (HF-) Chirurgie-Systeme bestehend aus einem Generator und einem Instrument, mit dem elektrische
Energie dem Gewebe zugeführt wird.
Mit HF-Chirurgie-Systemen wird elektrisch applizierte Energie spontan in Wärme umgesetzt, und zwar je nach Modus zum
Schneiden, Koagulieren oder Verschweißen von Gewebe . Es besteht zwar die Möglichkeit, durch intraoperative Bildgebungsver fahren wie Magnetresonanz- oder Röntgen-Computertomographie Aussagen über den Zustand von nicht einsehbaren Gewebebereichen zu treffen, allerdings mit hohem Kosten- und Zeitaufwand. Ein
Echtzeit-Verfahren, das eine Intraoperative Kontrolle einer HF-
Interaktion ermöglicht, ist damit nicht gegeben . Darüber hinaus existieren endoskopisch einsetzbare Verfahren wie z . B . die optische Kohärenztomographie (OCT) oder intrakorporal einsetzbare Scanner, die eine intrakorporale bildgebende
Gewebedarstellung hinter der endoskopisch dargestellten Gewebe-
Oberflächen ermöglichen . Allerdings sind auch diese Verfahren kostenintensiv und können für spezielle Charakterisierungen und für das Monitoring z . B . bei thermisch induzierten
Gewebemanipulationen aufgrund des erforderlichen Bauraums und der begrenzten, unspezifischen Aussage nicht oder nur bedingt eingesetzt werden .
Oft ausgeführte Gewebemanipulationen sind u . a . der Verschluss von Gefäßen z . B . mittels bipolarer oder monopolarer
Hochfrequenz-Instrumente, die elektrisch von einem Hochfrequenz-
Generator gespeist werden . Relevant und für den erfolgreichen
Ausgang der Operation ist die Kenntnis, ob derartige
Gefäßverschlüsse sicher und ausreichend fest ausgeführt sind. Es besteht die Forderung und der Bedarf, dass bei derartig manipulierten Gewebestrukturen quantitative Aussagen über den
Zustand des Gewebes während und nach der entsprechenden
Manipulation gemacht werden können .
DE 10 2019 108 140 Al beschreibt ein bipolares elektrochirurgisches Instrument aus dem Stand der Technik .
US 2010/0168572 Al beschreibt ein System zum Abtragen von
Gewebe . Das System umfasst einen Katheter mit einem länglichen
Körper, welcher eine Hochfrequenzelektrode zum Abtragen des
Gewebes sowie einen akustischen Wandler im distalseitigen
Endbereich des länglichen Körpers aufweist . Mit dem akustischen
Wandler können akustische Signale erfasst werden . Eine Überwachungseinheit kann elektrische Signale des Wandlers erfassen und als therapeutische Parameter interpretieren . Diese Parameter können einem Benutzer graphisch, optisch oder haptisch bereitgestellt werden .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfinder haben festgestellt, dass die Erfassung und direkte
Verarbeitung von Schall im Inneren des menschlichen Körpers ein geringes Signal-zu-Rausch-Verhältnis aufweist . Als ein Grund hierfür wurde festgestellt, dass elektromagnetische Felder und
Signale, welche mit einem in den Körper eingekoppelten hochfrequenten elektrischen Strom einhergehen, in unerwünschter
Weise mit piezoelektrischen Elementen interferieren, welche zum
Wandeln von Schall in elektrische Signale verwendet werden .
Die vorliegende Erfindung löst demnach zumindest die Aufgabe, wie hochpräzise und effektiv elektrischer Strom in den menschlichen Körper eingekoppelt werden kann und gleichzeitig präzise Aufnahmen und Wandlungen von Schall durchgeführt werden können, um einem Benutzer eine Rückkopplung zu geben . Darüber hinaus ist eine erhöhte Designfreiheit für diejenigen Elemente erwünscht, welche in einen Patienten eingeführt werden .
Diese Aufgabe wird zumindest durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst .
Dementsprechend wird ein endoskopisches Instrumentensystem für minimal-invasive Chirurgie an einem menschlichen Körper bereitgestellt, welches aufweist : ein endoskopisches Instrument, umfassend zumindest : eine distale Funktionseinrichtung, umfassend eine
(vorzugsweise bipolare) Elektrodenanordnung, welche dazu ausgelegt ist, einen hochfrequenten elektrischen Strom, HF-
Strom, in organisches Gewebe (insbesondere Weichgewebe) innerhalb des menschlichen Körpers einzukoppeln und weiterhin umfassend ein Körperschall-Aufnahmeelement zur Aufnahme einer
Körperschallantwort des organischen Gewebes auf den eingekoppelten HF-Strom; eine proximale Betätigungseinrichtung zum Handhaben des
Instrumentensystems (insbesondere des endoskopischen
Instruments) und zum Betätigen der Funktionseinrichtung von außerhalb des menschlichen Körpers; und eine längliche Verbindungseinrichtung, welche die
Funktionseinrichtung mechanisch und funktional mit der
Betätigungseinrichtung verbindet, wobei die
Verbindungseinrichtung ein Körperschall-Übertragungselement umfasst, welches dazu ausgelegt ist, die durch das
Körperschall-Aufnahmeelement aufgenommene Körperschallantwort akustisch in Richtung der Betätigungseinrichtung zu übertragen; und eine akustisch-elektrische Wandlereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, bei Gebrauch des Instrumentensystems außerhalb des menschlichen Körpers angeordnet zu sein, und welche außerdem dazu ausgelegt ist, die Körperschallantwort an dem Übertragungselement zu erfassen und in ein elektrisches
Antwortsignal zu wandeln .
Unter einem endoskopischen Instrumentensystem ist insbesondere ein Instrumentensystem zu verstehen, welches einen Teil auf weist, welcher zur Behandlung oder Untersuchung in einem menschlichen Körper eingeführt wird. Minimal-invasive Chirurgie kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass beispielsweise keine großflächige Öffnung des Körpers erfolgt, sondern der Chirurg durch eine minimale Öffnung hindurch operiert . Die Bezeichnungen „distal" und „proximal" werden hierin stets aus Perspektive des Benutzers, das heißt des Chirurgen oder
Operateurs bezeichnet . Dementsprechend ist die proximale Seite eine Seite, welche näher an dem Chirurgen angeordnet ist, während die distale Seite eine Seite ist, welche von dem
Chirurgen ausgehend in Richtung des Patienten orientiert ist .
Dementsprechend ist die Funktionseinrichtung, welche die
Elektrodenanordnung umfasst, distal an dem Instrument angeordnet, während die Betätigungseinrichtung zum Handhaben des
Instrumentensystems proximal an dem Instrument angeordnet ist .
Das erfindungsgemäße endoskopische Instrumentensystem kann gleichermaßen von menschlichen Chirurgen als auch von Robotern betätigt und/oder gehandhabt werden . Die proximale Seite ist dementsprechend auch diejenige Seite, an welcher ein Roboter an das endoskopische Instrumentensystem, insbesondere an die proximale Betätigungseinrichtung, angreifen würde . Wann immer hierin von der Benutzung durch einen Chirurgen und/oder durch einen Roboter gesprochen wird, versteht es sich, sofern nicht explizit oder implizit etwas Anderes ausgesagt wird, dass die Betätigung und/oder Handhabung auch vom jeweils anderen durchgeführt werden kann .
Unter einem Roboter ist beispielsweise ein Roboterarm zu verstehen, welcher in gesteuerter Weise das endoskopische Instrumentensystem handhabt und/oder betätigt . Unter einem
Handhaben ist insbesondere ein räumliches Bewegen und Ausrichten des Instruments zu verstehen . Ein Betätigen des Instruments umfasst insbesondere ein Auslösen, Verändern oder Abschalten einer mechanischen, elektrischen, elektronischen oder anderen energieabgebenden Funktion (z . B . Beleuchtung) des Instruments .
Das Einkoppeln des hochfrequenten elektrischen Stroms, HF-
Stroms, findet intrakorporal statt und erfolgt in erster Linie um Wärme einzukoppeln oder einzubringen . Dies wiederum dient insbesondere zur Gewebefusion, das heißt beispielsweise um zwei verschiedene Gewebeteile miteinander dauerhaft zu verbinden .
Beispielsweise kann ein beschädigtes oder bösartiges Gewebeteil durch einen Chirurgen operativ entfernt werden, und die verbleibenden Schnittränder daraufhin mittels der
Elektrodenanordnung miteinander fusioniert werden, um die bei der Operation entstandene Lücke wieder zu schließen .
Unter hochfrequentem Strom ist hierbei ein Strom mit einer
Frequenz von mindestens 300 kHz zu verstehen . Frequenzbereiche über 300 Kilohertz haben den Vorteil, dass diese keine, oder weniger, kritische Nervenreize auslösen . Die Gewebefusion kann beispielsweise im Rahmen einer Gefäßversiegelung, das heißt dem Schließen einer Öffnung in einem Gefäß, verwendet werden .
Unter Körperschall sollen hierin jegliche Arten von sich in
Objekten - einschließlich organischen Gewebes - ausbreitenden akustischen Longitudinal- und/oder Transversalwellen verstanden werden, wobei ein breites Frequenzspektrum abgedeckt ist . Zu dem
Frequenzspektrum kann insbesondere von Menschen hörbarer Schall und/oder Ultraschall gehören . Die Schallausbreitung innerhalb organischen Weichgewebes verläuft häufig eher wie die
Schallausbreitung in Flüssigkeiten als wie die Schallausbreitung in klassischen Festkörpern . Der innerhalb organischen Gewebes übertragene Schall kann auch als Intra-Gewebe-Schall bezeichnet werden .
Unter einer Körperschallantwort des organischen Gewebes auf den eingekoppelten HF-Strom ist ein durch Körperschall als Träger vermitteltes Signal zu verstehen, welches als Reaktion auf den eingekoppelten HF-Strom in dem organischen Gewebe erzeugt und durch dieses als Körper schall transportiert wird. Beispielsweise kann es bei der Applikation von HF-Energie, das heißt bei dem Einkoppeln von HF-Strom in das organische Gewebe und deren spontaner Umsetzung in Wärme, zu einem Aufreißen und Platzen von Zellen, Zellverbänden und/oder Flüssigkeitsblasen kommen . Die dadurch entstehenden Geräusche („Platzer") werden unter anderem oder ausschließlich durch das organische Gewebe als Körperschall übertragen und können somit von dem Körperschall-Aufnahmeelement als Körperschallantwort auf genommen werden . Sie liefern somit eine wertvolle Information über die - für den Chirurgen üblicherweise nicht sichtbaren - Vorgänge in dem organischen
Gewebe .
Das Körperschall-Aufnahmeelement ist bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Keramikmaterial ausgebildet und weist eine akustische Impedanz von bevorzugt zwischen 15 * 106 und 35 * 106 [kg/ (s * m’ ) ] auf .
Darunter, dass die Verbindungseinrichtung länglich ausgebildet sein soll, ist insbesondere zu verstehen, dass die Vorrichtung in longitudinaler Richtung, welche sich zwischen der proximalen
Seite und der distalen Seite erstreckt, länger ausgebildet ist als in einer Richtung senkrecht dazu . Eine mechanische
Verbindung der Funktionseinrichtung mit der
Betätigungseinrichtung kann eine strukturelle Verbindung umfassen, sodass die Betätigungseinrichtung und die
Funktionseinrichtung insbesondere starr zueinander angeordnet sind. Die mechanische Verbindung kann auch umfassen, dass eine mechanische Manipulation beispielsweise eines Auslösers oder
Griffs an der Betätigungseinrichtung mechanisch an die
Funktionseinrichtung übertragen wird.
Beispielsweise kann durch Betätigung eines Drahtzugs ein
Maulteil der Funktionseinrichtung geöffnet oder geschlossen werden . Eine funktionale Verbindung zwischen der
Funktionseinrichtung und der Betätigungseinrichtung soll insbesondere umfassen, dass mittels der Betätigungseinrichtung eine Funktion der Funktionseinrichtung ausgelöst, verändert oder beendet werden kann . Beispielsweise kann es sich bei dieser Funktion wiederum um ein Öffnen oder Schließen eines Maulteils der Funktionseinrichtung handeln, um eine Ausgabe von elektrischen HF-Strom durch die Elektrodenanordnung, oder dergleichen mehr .
Wie bereits eingangs erläutert wurde, haben die Erfinder festgestellt, dass in der Nähe der distalen Funktionseinrichtung eine akustisch-elektrische Wandlung von Körperschallsignalen in elektrische Signale mit erheblichen Störungen behaftet ist, welche unter anderem auch durch die von der Elektrodenanordnung ausgehenden elektromagnetischen Signale erzeugt werden .
Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, dass die akustischelektrische Wandlereinrichtung bei Gebrauch des
Instrumentensystems außerhalb des menschlichen Körpers angeordnet ist, das heißt an einer Position, welche vorteilhafterweise entfernt von den Störquellen innerhalb des menschlichen Körpers angeordnet ist .
Ein entscheidender Vorteil dieser Beabstandung besteht somit darin, dass eine thermische und elektromagnetische Beeinflussung oder Störung der Wandlereinrichtung aufgrund der HF-
Energieeinkopplung im Bereich der Funktionseinrichtung verringert oder sogar vollständig vermieden werden kann . Dies gilt auch für Störungen aufgrund beispielsweise mechanischer
Deformationen des organischen Gewebes durch die
Funktionseinrichtung, etwa durch ein Maulteil, bei einem
Zusammendrücken des organischen Gewebes .
Die Beabstandung der akustisch-elektrischen Wandlereinrichtung von den distalen Arbeitselementen, das heißt der
Funktionseinrichtung sowie von dem (zu behandelnden) organischen Gewebe hat außerdem den Vorteil, dass dadurch eine verlängerte
Schalllaufzeit zwischen dem Körperschall-Aufnahmeelement und der akustisch-elektrischen Wandlereinrichtung vorliegt . Somit kann die Körperschallantwort beispielsweise nach Abschaltung des HF-
Stroms störungsfreier gewandelt werden .
Insbesondere durch den distalseitig eingekoppelten HF-Strom kann es im Stand der Technik zu erheblichen elektrischen Störungen kommen, da beispielsweise HF-induzierte elektrische
Durchschläge, etwa in Form von Lichtbögen, wie elektrische
Störsender wirken . Darüber hinaus hat die Anordnung der
Wandlereinrichtung an dem proximalseitigen Teil des endoskopischen Instruments den Vorteil, dass dort die
Wandlereinrichtung mit geringeren Anforderungen und somit größerer Designfreiheit ausgebildet werden kann und auch der
Reinigung und Wartung leichter zugänglich ist . Außerdem ist eine
Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen über ein schirmendes Gehäuse umsetzbar .
Üblicherweise wird nämlich angestrebt, die Funktionseinrichtung möglichst klein auszubilden, sodass dort bereits viele verschiedene Funktionalitäten auf engem Raum angeordnet sind.
Darüber hinaus kommt die Funktionseinrichtung anwendungsgemäß mit Flüssigkeiten, Wärme Schwankungen, Schwankungen im elektromagnetischen Feld und dergleichen in ständige Berührung .
Eine elektro-akustische Wandlereinrichtung in die
Funktionseinrichtung so zu integrieren, auszulegen und zu miniaturisieren, dass diese in dieser Umgebung dauerhaft reproduzierbar einwandfrei funktioniert, ist eine komplexe
Herausforderung, die zu aufwendigen und einerseits wesentlich fehleranfälligeren und andererseits deutlich kostenintensiveren
Lösungen führt . Daher ist erfindungsgemäß die Wandlereinrichtung bei Gebrauch des Instrumentensystems, insbesondere des Instruments, außerhalb des menschlichen Körpers angeordnet, und muss gegen die genannten Einflüsse nicht zwangsweise speziell isoliert oder geschützt ausgebildet sein . Auch bei proximalseitiger Anordnung ist eine gewisser (geringerer) Schutz, Abschirmung und elektrische Entkopplung erforderlich . Dieser Schutz kann proximalseitig jedoch wesentlich einfacher umgesetzt werden . Die elektro-akustischen Wandlereinrichtung kann im Instrumenten-
Gehäuse untergebracht werden, zum Beispiel in einem Handgriff .
Der Handgriff ist in aller Regel sowieso bereits hermetisch abgedichtet, einerseits zum Schutz gegen äußere Einflüsse und andererseits auch aus hygienischen Gründen . Ferner ist proximalseitig der Einbauraum nicht limitiert und damit keine
Miniaturisierung erforderlich und können damit (kostengünstig)
(elektrische) Standard-Bauteile, -Baugruppen und Komponenten verbaut werden .
Das Körperschall-Aufnahmeelement und/oder das Körperschall- Übertragungselement sind insbesondere zum Auf nehmen bzw. Übertragen von hörbarem Schall und/oder von Ultraschall ausgebildet und eingerichtet . Als besonders bevorzugte
Frequenzbereiche haben die Erfinder folgende Frequenzbereiche für den zu erfassenden und übertragenden Körperschall identifiziert : 1-20 kHz und 20-80 kHz .
Das elektrische Antwort signal, welches durch die
Wandlereinrichtung erzeugt wird, kann vielfältigen Anwendungen zugeleitet werden und/oder zum Steuern von vielfältigen
Funktionen verwendet werden, wie im Nachfolgenden noch genauer beschrieben werden wird.
Die Funktionseinrichtung kann insbesondere zum Einkoppeln von HF-Strom in Weichgewebe, besonders bevorzugt Gefäße und/oder schlauchförmige Organe, ausgelegt sein . Die Elektrodenanordnung für die Energie-Applikation durch Einkoppeln von HF-Strom kann insbesondere zur Gefäßversiegelung durch applizierte elektrische monopolare HF-Energie und/oder zur Gefäßversiegelung durch applizierte elektrische bipolare HF-Energie ausgelegt und eingerichtet sein .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen weist die
Funktionseinrichtung ein erstes Maulteil und ein zweites
Maulteil auf, welche dazu ausgelegt sind, durch eine
Relativbewegung zueinander das organische Gewebe zu greifen . Das erste Maulteil kann bezüglich der Verbindungseinrichtung starr angeordnet sein . Bevorzugt ist das Körperschall-Aufnahmeelement an diesem starr angeordneten ersten Maulteil angeordnet, was den Vorteil hat, dass die Übertragung des Körperschalls weniger durch Bewegungen des ersten Maulteils selbst gestört wird und dass das Übertragungselement vergleichsweise einfacher ausgebildet werden kann . Das Aufnahmeelement und das Übertragungselement können einstückig ausgeführt werden, was zu einer optimalen Körperschall-Übertragung nach proximal führt .
Beispielsweise kann das Übertragungselement vorzugsweise als ein starres, längliches Element ausgebildet sein . Alternativ ist es auch möglich, dass das Körperschall-Aufnahmeelement an einem beweglichen zweiten Maulteil angeordnet ist oder auch an beiden
Maulteilen jeweils Körperschall-Aufnahmeeinheiten des
Körperschall-Aufnahmeelements angeordnet sind. Das
Übertragungselement kann hierbei, um sich der Bewegung des beweglichen Maulteils anzupassen, auch flexibel, gelenkig, biegbar oder dergleichen ausgebildet sein .
Wenn Körperschall-Aufnahme-Einheit und Körperschall- Übertragungseinheit nicht einteilig ausgebildet sind, bzw. konstruktionsbedingt nicht einteilig ausgeführt werden können, sind die einzelnen Einheiten vorzugsweise formschlüssig und durch entsprechende Kräfte, die die formschlüssige Verbindung auch bei Schallübertragung aufrechterhalten, miteinander verbunden . Eine solche formschlüssige, kraftbeaufschlagte
Verbindung könnte z . B . eine übliche Stift-Bohrung-Gelenke-
Verbindung in der distalen Mechanik zum Schließen von Maulteilen sein, wobei Stifte und Bohrungen über Zugkräfte, mit denen die
Maulteile geschlossen werden, kraft- und formschlüssig miteinander verbunden sind.
Als Maulteile werden üblicherweise distalseitige Aktorikelemente bezeichnet, welche maul- oder flachzangenartig relativ zueinander bewegt werden können, um das „Maul" oder die
„Zange" zu öffnen oder zu schließen . Auf diese Weise kann organisches Gewebe zum Beispiel ergriffen und festgehalten werden . Dies ermöglicht es, hochpräzise den HF-Strom in das organische Gewebe einzukoppeln, zum Beispiel um das ergriffene
Gewebe zu fusionieren oder dergleichen .
Es ist besonders bevorzugt, wenn die Elektrodenanordnung an dem ersten und/oder dem zweiten Maulteil angeordnet ist, vorzugsweise nur an einem Maulteil, besonders bevorzugt an dem starr ausgebildeten ersten Maulteil . In Kombination mit einem an dem ersten Maulteil angeordneten Körperschall-Aufnahmeelement bewirkt dies, dass die Körperschallantwort des organischen
Gewebes auf den eingekoppelten HF-Strom möglichst nahe dort abgegriffen werden kann, wo sie durch Einkopplung des HF-Stroms induziert wird.
Dementsprechend ist gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen,
Varianten oder Weiterbildungen von Aus führungs formen die Elektrodenanordnung an dem ersten Maulteil und/oder dem zweiten
Maulteil angeordnet, insbesondere an einer jeweiligen Innenseite des ersten Maulteils und/oder des zweiten Maulteils . Unter den Innenseiten der Maulteile sind diejenigen Seiten der Maulteile zu verstehen, welche sich beim Schließen der Maulteile aufeinander zubewegen und gegebenenfalls miteinander in
Berührung treten . Bevorzugt ist das Körperschall-Aufnahmeelement räumlich zwischen einer ersten Elektrode der Elektrodenanordnung und einer zweiten Elektrode der Elektrodenanordnung angeordnet, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode der
Elektrodenanordnung besonders bevorzugt an einem starren ersten
Maulteil angeordnet sind.
Das Körperschall-Aufnahmeelement ist somit in maximaler Nähe zu dem Einkopplungsort des HF-Stroms in das organische Gewebe angeordnet . Die Körperschallantwort ist somit besonders präzise erfassbar und weist somit insbesondere auch ein besonders gutes
Signal-Rausch-Verhältnis auf .
Das Körperschall-Aufnahmeelement ist generell vorteilhaft derart in einem Funktionsbereich des Instrumentes angeordnet, dass es bei Verwendung des Instruments möglichst direkt mit dem
Entstehungsort von Schallereignissen, d. h . insbesondere mit zu behandelndem Gewebe in Kontakt steht . Einige Varianten des
Instruments weisen an einem Maulteil einen Steg auf, um beim
Zusammenpressen der Maulteile einen erhöhten Druck in einem
Bereich zu erzeugen, durch welchen der eingekoppelte HF-Strom fließt . Dadurch entsteht ein Bereich mit stark komprimiertem zusammengepresstem Gewebe mit geringem Volumen, durch das ein der eingekoppelte HF-Strom leitbar ist . Diese Kombination sorgt für eine effiziente Wirkung des HF-Stroms . Besonders vorteilhaft ist dies für so genannte Vessel-Sealing-Instrumente, also
Gefäßversiegelungsinstrumente, welche dazu dienen, Gefäße zu versiegeln, in dem Gewebe zusammengepresst und mittels des HF-
Stroms erhitzt wird. Bei solchen Instrumenten mit einem Steg kann das Körperschall-
Aufnahmeelement vorzugsweise in der Funktionsfläche des Stegs, d. h . in oder an der Fläche angeordnet sein, mit der das Gewebe zusammenpressbar ist . Diese Fläche kann auch Greif fläche genannt werden . Alternativ oder zusätzlich kann das Körperschall¬
Aufnahmeelement auch an einer Fläche eines Maulteils angeordnet sein, welcher der Funktionsfläche des Stegs (Anpressfläche) gegenüber liegt und mit dieser zusammenwirkt .
Das Körperschall-Aufnahmeelement kann aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein und/oder mit einer elektrischen Isolierung versehen sein . Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Körperschall-Aufnahmeelement so angeordnet ist, dass es bei Verwendung des Instruments an einen
Gewebebereich angrenzt, durch welchen elektrischer Strom geleitet wird. Alternativ kann das Körperschall-Aufnahmeelement auch aus elektrisch leitenden Materialien ausgebildet sein
(z . B . Stahl etc . ) oder solche umfassen . In diesen Fällen ist es vorteilhaft, wenn proximalseitig an dem Instrument eine
Kompensationseinrichtung angeordnet ist, welche dazu ausgebildet ist, störende elektrische Einflüsse und Kopplungen zu vermeiden, zu verringern oder zu kompensieren . Beispielsweise kann das Körperschall-Übertragungselement von distal nach proximal so ausgebildet sein, dass störende elektrische Einflüsse oder
Kopplungen vermieden werden, zz .. BB .. in dem das Körperschall- Übertragungselement ganz oder teilweise aus nichtleitendem Material ausgebildet ist und/oder entsprechend elektrisch isoliert oder abgeschirmt werden .
Das Körperschall-Aufnahmeelement kann allgemein vorteilhaft so ausgebildet sein, dass Schallereignisse im Gewebe mit möglichst wenig Verlust (z . B . aufgrund von Reflexionen) aufgenommen und möglichst verlustfrei von distal nach proximal übertragen werden . Hierzu kann die Schallkennimpedanz (oder : akustische Impedanz) bevorzugt so gewählt werden, dass sie möglichst nahe an der des zu behandelnden Gewebes liegt . In einigen
Aus führungs formen kann eine Schallkennimpedanz-
Anpassungseinrichtung vorgesehen sein, welche dazu ausgebildet ist, die Schallkennimpedanz des Körperschall-Aufnahmeelements anzupassen, entweder automatisch oder aufgrund einer manuellen
Einstellung .
Als vorteilhafte Werte für die Schallkennimpedanz des Körperschall-Aufnahmeelements haben sich Werte zwischen 1, 4 Ns/m3 und 104 Ns/m3 erwiesen, bevorzugt zwischen 20 Ns/m3 und 80 Ns/m3, besonders bevorzugt zwischen 40 Ns/m3 und 60 Ns/m3. Das
Körperschall-Aufnahmeelement kann dünn und flach ausgebildet sein, was bei zur Aufnahme von transversalen, longitudinalen sowie zusätzlich entstehenden Schwingungen (z . B .
Biege Schwingungen) vorteilhaft sein kann . Ein solches dünn und flach ausgebildetes Körperschall-Aufnahmeelement kann beispielsweise Wandstärken im Bereich von 0, 2 mm bis 1, 0 mm aufweisen .
Das Körperschall-Aufnahmeelement kann beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus bestehen :
Stahl (z . B . chirurgischer Stahl) ;
Keramikmaterial ;
Kunststoffmaterial (insbesondere mit einem Shore-A-Wert von geringer als 70, siehe im Folgenden) ; ein verstärktes, elektrisch isolierendes
Kunststoffmaterial, umfassend Glaskugeln, Glasfasern,
Kohlenstoff fasern, Quarz, Keramik und/oder dergleichen andere Füll- und/oder Verstärkungsstoffe; und/oder dergleichen mehr . Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen können auch eine oder beide Elektroden der Elektrodenanordnung als Körperschall-
Aufnahmeelement ausgebildet sein oder einen Teil eines
Körperschall-Aufnahmeelements bilden .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen kann auch ein gesamtes
Maulteil als Körperschall-Aufnahmeelement ausgebildet sein .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen weist die
Wandlereinrichtung ein piezoelektrisches Element auf, besonders bevorzugt ein piezoelektrisches Element, welches im proximalseitigen Bereich derart angeordnet ist, dass es bei
Benutzung des Instruments außerhalb des Körpers angeordnet ist .
Piezoelektrische Elemente sind besonders gut dazu geeignet, akustische Schwingungen, seien es Longitudinal- und/oder
Transversalwellen, in elektrische Signale umzuwandeln .
Prinzipiell sind alle im Stand der Technik bekannten piezoelektrischen Materialien verwendbar . Ein piezoelektrisches
Element kann beispielsweise aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) bestehen oder PZT aufweisen . Denkbar sind auch piezoelektrische
Elemente aus Zinkoxid-Keramik, oder flexible Piezopolymere wie etwa piezoelektrische Folien aus PVDF (Polyvinylidenfluorid oder Polyvinylidendif luorid) und/oder Komposite davon und/oder von
PZT .
Möglich sind außerdem auch piezoelektrische Fasern, welche PVDF- Nanofasern oder PZT-Fasern aufweisen und/oder daraus bestehen können . Die bevorzugte Form und Anordnung des einen oder der mehreren piezoelektrischen Elemente ergibt sich aus der gewünschten Anwendungsform sowie aus den Eigenschaften (Frequenzen) der Körperschallantwort und daraus, ob Transversal- und/oder Longitudinalschwingungen und/oder andere
Körperschallwellen wie z . B . „Biegewellen" erfasst und gewandelt werden sollen . Solche weiteren Körperschallwellen können etwa durch Kopplung von Longitudinal- und Transversalwellen entstehen .
PVDF weist vorteilhaft einen sehr hohen Dynamik- und Frequenzbereich auf (10~8 bis 105 N/cm2 bzw. 0 .1 Hz - 1 GHz) auf und ist daher gut geeignet zur Erfassung niedriger
(Körper-) Schalldrücke in einem breiten Frequenzbereich . Darüber hinaus führen auch Temperaturänderungen zu Ladungsänderungen im
PVDF-Folienmaterial . Somit ist es möglich, die Temperatur distalseitig mit einem PVDF-Element und die Körperschallantwort proximalseitig an dem Körperschall-Übertragungselement mittels
PVDF-Element , z . B . einer PVDF-Folie, zu erfassen . Auch ein
Temperatur sensor des Instrumentensystems, insbesondere des
Instruments, kann ein Piezo-Element, insbesondere eine PVDF-
Folie, aufweisen .
Für das Wandeln transversaler Schwingungen ist beispielsweise eine konzentrisch um die Verbindungseinrichtung angeordnete piezoelektrische Folie vorteilhaft . Zum Wandeln longitudinaler
Schwingungen ist ein an einem proximalen Ende der
Verbindungseinrichtung angebrachtes piezoelektrisches Element
(oder eine andere Wandlereinrichtung) vorteilhaft .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen umfasst die
Wandlereinrichtung ein optisches Erfassungssystem, beispielsweise auf der Basis einer zeitaufgelösten
Abstandsmessung, welche durch Laufzeitmessung eines Laserstrahls in der Art eines „optischen Mikrophons" realisiert ist . Auf diese Weise kann vorteilhaft eine mechanische Entkopplung zwischen Wandlereinrichtung und Übertragungselement vorgesehen werden, was die Designfreiheit weiter erhöhen kann, da die
Wandlereinrichtung nicht zwangsweise mit perfekter Passform an das Übertragungselement angelegt werden muss .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen umfasst die
Wandlereinrichtung einen MEMS-Sensor, insbesondere ein MEMS-
Akzelerometer, das heißt einen Beschleunigungsmesser . Solche hochgenauen MEMS-Akzelerometer, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, können ebenfalls dazu verwendet werden, die über das Übertragungselement übertragene Körperschallantwort präzise zu erfassen und zu wandeln .
Gemäß einigen bevorzugten Aus führungs form, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen ist die Wandlereinrichtung zum Erfassen von Körperschall-Transversalwellen und/oder zum Erfassen von Körperschall-Longitudinalwellen und/oder anderen Körperschallwellen an dem Körperschall-Übertragungselement ausgebildet . Das Körperschall-Übertragungselement kann einzelne Schall-Übertragungseinheiten aufweisen, von denen beispielsweise die eine zum Übertragen von Körperschall-Longitudinalwellen und/oder die nächste zum Übertragen von Körperschall- Transversalwellen und/oder eine weitere zum Übertragen weiterer
Körperschallwellen wie etwa Biegewellen ausgebildet ist .
Die Wandlereinrichtung kann ebenfalls zwei oder mehrere
Wandlereinheiten aufweisen, zum Beispiel eine erste
Wandlereinheit , welche zum Erfassen von Körperschall-
Transversalwellen ausgebildet und eingerichtet ist und eine zweite Wandlereinheit, welche zum Erfassen von Körperschall- Longitudinalwellen an dem Körperschall-Übertragungselement ausgebildet ist und zum Beispiel eine weitere Wandlereinheit zum
Erfassen von weiteren Körperschallwellen wie z . B . Biegewellen . Die erste, die zweite und/oder mehrere Wandlereinheiten können ineinander integriert, aneinander angrenzend oder auch voneinander getrennt ausgebildet und angeordnet sein . Da unterschiedliche Vorgänge und Ereignisse innerhalb des organischen Gewebes unterschiedliche Arten von
Körperschallwellen erzeugen können, kann das separate Erfassen von Körperschall-Transversalwellen einerseits und Körperschall¬
Longitudinalwellen andererseits wertvolle Hinweise auf diese
Ereignisse geben und entsprechende Schlüsse ermöglichen . Es kann ein gemeinsames elektrisches Antwortsignal erzeugt werden, oder das elektrische Antwortsignal kann ein erstes elektrisches
Antwortsignal umfassen, welches durch elektrische Wandlung der
Körperschall-Transversalwellen erzeugt wurde und ein zweites elektrisches Antwortsignal umfassen, welches durch elektrisches
Wandeln der Körperschall-Longitudinalwellen erzeugt wurde .
Zum Erfassen von Körperschall-Longitudinalwellen kann ein piezoelektrisches Element einer Wandlereinrichtung in einer proximalen Stirnseite oder in einer Querschnittsfläche eines proximalseitigen Bereichs eines Schafts der
Verbindungseinrichtung oder eines innenliegenden Arbeitselements angeordnet sein . Die kann beispielsweise durch eine PZT-Keramik-
Scheibe, eine PVDF Folie oder dergleichen realisiert werden .
Unter einem innenliegenden Arbeitselement können beispielsweise Zug- und/oder Druck-Elemente zum Bewegen von distalen Aktoren wie etwa Maulteilen, Schneideklingen etc . verstanden werden .
Beispiele für Zug- und/oder Druck-Elemente sind z . B . eine
Zugstange und/oder Druckstange oder ein Zug-Seil/Draht .
Denkbar ist auch, dass ein piezoelektrisches Element einer
Wandlereinrichtung in ein Bauteil zur Weiterleitung des elektrischen Stromes integriert ist . In einer weiteren Aus führungs form kann auch ein in den Schaft integriertes bzw. innenliegendes Saug-Spülrohr o . ä . oder ähnliches als Körperschall-Übertragungselement genutzt werden, und in dessen proximalem Bereich eine Wandlereinrichtung angebracht sein .
In einer weiteren Aus führungs form kann mindestens ein innen im
Instrumentenschaft liegendes bzw. integriertes zusätzliches Körperschall-Übertragungselement als draht- bzw. stabförmiges
Element integriert sein, an das proximalseitig ein oder mehrere
Wandlereinheiten angebracht sind. Diese Aus führungs form hat den
Vorteil, dass die Körperschallübertragung dann vollkommen von anderen (mechanischen) Funktionen entkoppelt werden kann . Dies erlaubt es auch, das/die draht- bzw. stabförmige/n Körperschall- Übertragungselement/e in Querschnitt und Länge an die wichtigsten zu übertragenden Frequenzen anzupassen, um für bestimmte Frequenzbereiche gezielt Resonanzeffekte ausnutzen zu können .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen ist die Wandlereinrichtung in das endoskopische Instrument integriert . Dies ermöglicht eine besonders kompakte Anordnung und einfache Handhabung, da außer dem endoskopischen Instrument somit nicht zwangsläufig noch ein weiteres Gerät oder Element gehandhabt zu werden braucht .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen ist das Körperschall- Übertragungselement dünn und schlank ausgeführt . Beispielsweise kann das Körperschall-Übertragungselement einen Querschnitt von
0, 05 mm bis 10 mm aufweisen, bevorzugt zwischen 0, 2 mm und 5 mm, besonders bevorzugt zwischen 0, 3 mm und 0, 5 mm.
Das Körperschall-Übertragungselement kann flexibel und/oder beweglich befestigt bzw. gelagert sein, so dass es sowohl transversal wie auch longitudinal frei schwingen kann . Beispielsweise können unnötige „Versteifungen" und/oder Berührungen und/oder Befestigungen zwischen den Schallübertragendem/n Element/en zu anderen Bauteilen bewusst konstruktiv vermieden werden .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen kann ein aus im Verhältnis härterem Material ausgebildetes Körperschall-Übertragungselement ganz oder teilweise in ein im Verhältnis weicheres Medium eingebettet oder von diesem umgeben sein . Auf diese Weise kann das Körperschall-Übertragungselement möglichst dämpfungsfrei schwingen . Vorzugsweise weist das im Verhältnis weichere Medium eine Härte von 1000 MPa oder weniger auf (z . B . eine dünne Kunststoffummantelung) und/oder eine Shore-A-Härte von weniger als 70 auf (bevorzugt von weniger als 50, besonderes bevorzugt von weniger als 30 ) und/oder ein Raumgewicht (im Falle von Schäumen) von weniger als 30 kg/cbm bei vorzugsweiser Verwendung von offenporigen Schäumen auf .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen umfasst das endoskopische
Instrumentensystem außerdem eine Trokarhülse, durch welche zumindest die Funktionseinrichtung hindurch führbar und bei der minimal-invasiven Chirurgie in den menschlichen Körper einführbar ist . Die Wandlereinrichtung kann vorteilhaft in die
Trokarhülse integriert sein . Ein Vorteil hiervon ist, dass das endoskopische Instrument somit einfacher ausgebildet sein kann .
Außerdem kann die entsprechend ausgebildete Trokarhülse mit einer Vielzahl von verschiedenen endoskopischen Instrumenten zusammen verwendbar sein, durch welche jeweils nur sichergestellt sein muss, dass durch die in die Trokarhülse integrierte Wandlereinrichtung die Körperschallantwort an dem Übertragungselement erfassbar ist . Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen ist die Wandlereinrichtung an einer Dichtungseinrichtung der Trokarhülse angebracht, welche einen distalen Raum innerhalb der Trokarhülse von einem proximalen Raum innerhalb der Trokarhülse abdichtet . Naturgemäß sind Dichtungseinrichtungen derart ausgebildet und eingerichtet, dass sie sich besonders eng an das durch die Trokarhülse hindurchgeführte endoskopische Instrument anschmiegen, um eine besonders gute Dichtung zu gewährleisten . Dieser enge Kontakt ist auch vorteilhaft dafür, durch die an der
Dichtungseinrichtung angebrachte Wandlereinrichtung die durch das Körperschall-Übertragungselement übertragene
Körperschallantwort zuverlässig und akkurat zu erfassen .
In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn das Körperschall- Übertragungselement zumindest teilweise an einer Außenseite des endoskopischen Instruments derart angeordnet ist, dass zumindest der an der Außenseite angeordnete Teil mit der an der
Dichtungseinrichtung angeordneten Wandlereinrichtung in Kontakt steht, während das endoskopische Instrument durch die
Trokarhülse hindurchgeführt ist .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen ist die Wandlereinrichtung derart an der Trokarhülse gelagert, dass sie an das Körperschall-Übertragungselement angepresst wird oder anpressbar ist, während die Funktionseinrichtung durch die Trokarhülse hindurchgeführt ist . Wie im Vorangehenden bereits erwähnt wurde, kann dies dadurch erfolgen, dass die Wandlereinrichtung an einer
Dichtungseinrichtung der Trokarhülse angebracht ist .
Gemäß anderen Varianten kann auch eine bewegliche Lagerung beispielsweise unter Verwendung eines Federelements wie etwa einer Sprung- oder Blattfeder erfolgen . Ein Vorteil dabei ist wiederum, dass durch die Anpressung der Wandlereinrichtung an das Körperschall-Übertragungselement (oder zumindest einen Teil davon) eine besonders gute Körperschall-Übertragung zwischen Körperschall-Übertragungselement und Wandlereinrichtung ermöglicht wird, wodurch das Antwortsignal wiederum von der
Wandlereinrichtung besonders akkurat und mit hohem Signal-
Rausch-Verhältnis erzeugt werden kann .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen weist das Körperschall- Übertragungselement einen starren Festkörper, einen Hohlwellenleiter und/oder einen vorgespannten Draht auf . Hierbei handelt es sich um verschiedene Realisierungsmöglichkeiten, welche sowohl eine zuverlässige Körperschall-Übertragung als auch eine gute Vereinbarkeit mit den Anforderungen an ein endoskopisches Instrumentensystem, insbesondere ein endoskopisches Instrument, aufweisen .
Beispiele für Körperschall-Übertragungselemente insbesondere für starr ausgebildete Instrumente sind außerdem: ein starrer, länglicher, metallischer Stab; ein starres, längliches metallisches Zug-Druck- Übertragungselement; und/oder ein starrer, länglicher, Instrumentenschaft (z . B . Schaft der Verbindungseinrichtung) .
Beispiele für Körperschall-Übertragungselemente insbesondere für flexibel ausgebildete Instrumente sind außerdem: ein flexibler Draht mit Vorspannung; ein flexibles Zug-Druck-Übertragungselement, z . B . umgesetzt in Form eines Bowdenzugs; ein flexibler Lichtleiter; und/oder ein flexibler Schallweiterleiter in Form eines
Hohlwellenleiters, z . B . ein Schlauch, welcher mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, z . B . Wasser, Öl, oder eine metallische Flüssigkeit wie etwa eine Galliumlegierung .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen umfasst das
Instrumentensystem weiterhin eine Recheneinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, das elektrische Antwortsignal zu erhalten und zumindest darauf basieren ein Ausgabesignal zu generieren . Das
Ausgabesignal kann vielfältig gestaltet sein und kann beispielsweise zum Steuern einer Ausgabeeinrichtung wie etwa eines Bildschirms und/oder eines Lautsprechers ausgebildet sein .
Das Ausgabesignal kann vorteilhaft eine quantitative
Gewebecharakterisierung und oder ein Monitoring, insbesondere von manipuliertem Gewebe, ermöglichen, beispielsweise bei der
HF-Strom-gestützten Gewebefusion durch ein endoskopisches (HF-
Strom-) Instrument . Ein solches Monitoring ist besonders vorteilhaft, um zu entscheiden, ob der thermisch induzierte
Verschluss eines Blutgefäßes ausreichend stabil ist, um dem ent sprechenden maximalen Druck (größer als dem maximalen systolischen Blutdruck) standzuhalten . Das Ausgabesignal kann demnach allgemein eine quantitative Gewebecharakterisierung indizieren oder auch spezifisch indizieren, ob ein
Gewebever Schluss ausreichend stabil ist .
Es hat sich herausgestellt, dass die akustische Information, welche der Körperschallantwort enthalten ist, unter anderem von der Art des Gewebes (insbesondere Weichgewebes) , von der eingetragenen Energiedichte, von der dadurch bedingten
Temperatur, von dem Flüssigkeitsgehalt des Gewebes und von der
Anzahl der denaturierten Gewebebereiche bzw. Zellverbände abhängig ist . Diese akustischen Informationen liegen aufgrund der auftretenden Kavitationseffekte (Knall/Platzer) nicht nur im Frequenzbereich des menschlichen Hörens (unter 20 Kilohertz) , sondern auch darüber (Ultraschall, ab 20 Kilohertz) .
Es hat sich außerdem gezeigt, dass die Gefäßversiegelung als umso schlechter zu klassifizieren ist, umso intensivere
Kavitationsereignisse („Platzer") und je näher am Ende des
Gefäßversiegelungsprozesses diese auftreten . Durch die
Recheneinrichtung kann somit aufgrund einer Analyse der
Körperschallantwort eine charakteristische Beschreibung des
Gewebezustandes während und kurz nach einer Behandlung (d. h .
Einkopplung von HF-Strom) erfolgen . Das Ausgabesignal kann demzufolge einen aktuellen Gewebezustand des organischen Gewebes indizieren .
Bei der Recheneinrichtung kann es sich insbesondere um einen
Allzweck-Computer handeln, welcher speziell für diese Anwendung eingerichtet ist . Die Recheneinrichtung kann vollständig lokal, vollständig entfernt (beispielsweise Cloud-Computing-Plattform, entfernter Server) oder teilweise lokal und teilweise entfernt
(beispielsweise lokales Terminal, verbunden mit fernverbundenem
Server) ausgebildet sein . Die Recheneinrichtung kann insbesondere eine oder mehrere Zentralprozessoren (englisch CPU,
Central Processing Unit) , eine oder mehrere
Grafikprozessoreinheiten (englisch GPU, Graphics Processing
Unit) , einen Arbeitsspeicher (englisch RAM, Random Access Memory) , einen nicht-flüchtigen Datenspeicher und Ein- und/oder
Ausgabeschnittstellen aufweisen, welche allesamt miteinander wi r kve rbunden sind.
Die Recheneinrichtung kann auch eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (englisch ASIC,
Application-Specific Integrated Circuit) , feldprogrammierbare
Logikgatter (englisch FPGA, Field-Programmable Gate Arrays) , Mikroprozessoren und/oder dergleichen mehr aufweisen . Die Recheneinrichtung kann vollständig in Hardware, oder teilweise in Hardware und teilweise als Software realisiert sein .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen ist die Recheneinrichtung dazu ausgebildet, das Ausgabesignal in Echtzeit zu generieren .
Auf diese Weise kann das Ausgabesignal für einen Benutzer des endoskopischen Instrumentensystems, insbesondere einen
Chirurgen, eine wertvolle Echtzeit-Rückkopplung über die
Ereignisse in dem organischen Gewebe bereitstellen . Das
Instrumentensystem kann auf diese Weise eine verbesserte und gesteuerte Mensch-Maschine-Interaktion umfassen, welche es dem
Benutzer erlaubt, aufgrund des Ausgabesignals Informationen über interne Vorgänge oder Zustände in dem Instrumentensystem
Kenntnis zu erlangen und darauf angemessen zu reagieren .
Gemäß einigen bevorzugten Aus führungs form, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen umfasst das Ausgabesignal ein hörbares akustisches Ausgabesignal . Ein solches akustisches
Ausgabesignal kann vorteilhaft verschiedene Zustände des organischen Gewebes, in welches der elektrische HF-Strom eingekoppelt wurde oder aktuell eingekoppelt wird, und/oder
Vorgänge daran indizieren . Das hörbare akustische Ausgabesignal kann gesprochene Sprache umfassen, welche beispielsweise durch einen Sprachgenerator erzeugt werden kann . Die Sprache kann in
Quasi-Echtzeit erzeugt und ausgegeben werden, oder jeweils nach einem HF-Einkopplungsvorgang, etwa mit dem Ziel einer Bewertung und/oder der Benennung von möglichen auf getretenen Problemen .
Das hörbare akustische Ausgabesignal kann jedoch auch eine akkurate Wiedergabe oder eine frequenzverschobene Wiedergabe der durch das Körperschall-Aufnahmeelement in einem definierten
Frequenzbereich, beispielsweise im Ultraschallbereich, aufgenommenen Körperschallantwort darstellen, ähnlich wie ein Falschfarbenbild eine frequenzverschobene, für einen Menschen sichtbare Darstellung eines eigentlich für den Menschen nicht wahrnehmbaren elektromagnetischen Spektrums umfasst .
Als eine weitere Alternative kann das hörbare akustische
Ausgabesignal auch eine kontinuierliche Tonausgabe mit verschiedenen, für den Menschen hörbaren, akustischen Frequenzen aufweisen, welche jeweils einen Zustand oder Vorgang in dem organischen Gewebe indizieren, das heißt dem Benutzer mitteilen .
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Recheneinrichtung basierend auf dem elektrischen Antwortsignal der akustisch- elektrischen Wandlereinrichtung feststellt, ob das Einkoppeln des HF-Stroms aktuell innerhalb akzeptabler Parameter verläuft oder nicht . Wird etwa punktuell zu viel Wärme eingekoppelt, kann es zu den bereits beschriebenen unerwünschten Auswirkungen kommen .
Eine Tonhöhe (entsprechend einer Frequenz) des hörbaren akustischen Ausgabesignals kann, diskret oder stufenlos, indizieren, ob die aktuell durch die Funktionseinrichtung ausgeübte Funktion völlig im akzeptablen Bereich verläuft (zum
Beispiel tiefe Frequenz) , vollständig im nicht-akzeptablen
Bereich verläuft (zum Beispiel hohe Frequenz) , oder dazwischen verläuft (zwischen der hohen Frequenz und der niedrigen Frequenz interpolierte Frequenz) .
Der besondere Vorteil eines hörbaren akustischen Ausgabesignals liegt darin, dass der Benutzer des endoskopischen
Instrumentensystems üblicherweise einerseits durch die
Betrachtung des Patienten und des Instruments eine visuelle
Rückkopplung über den Verlauf des chirurgischen Eingriffs erhält und, wenn das endoskopische Instrument händisch geführt wird, darüber hinaus auch noch eine haptische Rückkopplung erfährt .
Ein hörbares akustisches Ausgabesignal erweitert diese Rückkopplungen noch um eine akustische Rückkopplung, welche somit dem Benutzer einen zusätzlichen Informationskanal eröffnet, den dieser verwenden kann, ohne dass dadurch der visuelle und/oder der haptische Rückkopplungskanal beeinträchtigt würden .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen sind die Recheneinrichtung und/oder die Wandlereinrichtung derart konfiguriert, dass das
Ausgabesignal nur auf solchen Antwort Signalen basiert, welche auf einer Körperschallantwort basieren, welche aufgenommen wurde, während kein elektrischer HF-Strom eingekoppelt wurde .
Mit anderen Worten erfolgt eine Messung der Körperschallantwort intermittierend (oder : alternierend) zu einer gepulsten HF-
Energieapplikation . Das Abschalten des gepulsten elektrischen
HF-Strom kann dabei jeweils das Messen, d. h . insbesondere das
Auswerten des elektrischen Antwort signals der
Wandlereinrichtung, auslösen (oder : triggern) .
Beispielsweise kann das gesamte endoskopische Instrumentensystem so ausgebildet und eingerichtet sein, dass sich Phasen der
Einkopplung des elektrischen HF-Stroms mit Phasen des Auswertens des Antwort signals abwechseln . Zur zeitlichen Abstimmung der
Einkopplung und z . B . des Auswertens kann ein Signalaustausch zwischen einem Hochfrequenzgenerator des Instrumentensystems und der Recheneinrichtung vorgesehen sein . Durch die zeitliche
Abstimmung kann sichergestellt werden, dass das durch die
Wandlereinrichtung erzeugte Antwortsignal möglichst wenig durch das Einkoppeln des elektrischen HF-Stroms gestört oder verfälscht wird.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Abstands zwischen distalem
Körperschall-Aufnahmeelement und proximaler Wandlereinrichtung ist jedoch in vielen Fällen das Signal-zu-Rauschen-Verhältnis bereits hervorragend. In diesen Fällen kann somit auch eine fortlaufende Analyse des Antwort signals der Wandlereinrichtung erfolgen, was wiederum eine fortlaufende messtechnische
Kontrolle des chirurgischen Eingriffs (z . B .
Gewebefusionsprozesses) erlaubt . Mit anderen Worten kann somit die Analyse des Antwort signals kontinuierlich verlaufen .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen umfasst die
Funktionseinrichtung mindestens einen weiteren Sensor, welcher dazu ausgebildet ist, mindestens ein Sensorsignal zu erzeugen .
Die Recheneinrichtung kann außerdem dazu ausgebildet sein, das
Ausgabesignal zusätzlich auch basierend auf dem mindestens einen
Sensorsignal zu generieren . Dabei versteht es sich, dass das
Ausgabesignal auch aus mehreren Teil-Signalen bestehen kann, welche unabhängig voneinander übertragen und unter Umständen sogar unabhängig voneinander ausgewertet werden . Diese Teil-
Signale werden - lediglich zur vereinfachten Darstellung und
Beschreibung - hierin gemeinsam als „das
Ausgabesignal" bezeichnet .
Bei dem mindestens einen weiteren Sensor kann es sich beispielsweise um einen Temperatursensor, einen elektrischen Impedanzsensor, einen Gewebedickesensor und/oder einen
Druckkraftsensor handeln . Die Erzeugung und Auswertung von weiteren Sensorsignalen hat den Vorteil, dass die
Recheneinrichtung zusätzliche Informationen über die Zustände oder Vorgänge in dem organischen Gewebe oder auch interne
Zustände oder Vorgänge in dem endoskopischen Instrumentensystem, insbesondere dem endoskopischen Instrument selbst, bei der
Erzeugung des Ausgabesignals berücksichtigen kann . Dies kann beispielsweise aufgrund von vorbestimmten Auswertungsregeln,
Simulationsmodellen, Digitalzwillingen (zum Beispiel des endoskopischen Instruments) und dergleichen erfolgen . Einer oder mehrere des mindestens einen weiteren Sensors können ebenfalls piezoelektrische Elemente umfassen oder als solche ausgebildet sein, etwa aus den im Vorangehenden beschriebenen
Materialien und Materialkombinationen . Insbesondere
Temperatursensoren oder Sensoren für mechanische Kräfte weisen vorteilhaft piezoelektrische Elemente auf . Besonders bevorzugt kann mittels eines oder mehreren piezoelektrischen Elementen ein
Sensor realisiert werden welcher eine oder mehrere Kräfte misst, welche aktuell durch Maulteile der Funktionseinrichtung auf organisches Gewebe ausgeübt werden .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen ist die Recheneinrichtung dazu ausgebildet, das Ausgabesignal zumindest teilweise basierend auf einer Künstlichen-Intelligenz-Entität (KIE) , zu generieren . KIE haben sich als zunehmend in der Lage erwiesen, komplexe Datenmengen zu erhalten und, insbesondere nach einem vorangehenden Training, darauf basierend schnell und zuverlässig
Schlüsse zu ziehen, welche mitunter schneller erfolgen oder mehr
Zusammenhänge berücksichtigen, als dies einem Menschen möglich wäre .
Die Verwendung einer KIE ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn, wie im Vorangehenden beschrieben wurde, mindestens ein weiterer Sensor bereitgestellt wird, welcher ein Sensorsignal erzeugt, sodass die KIE eine möglichst große und möglichst diverse Anzahl von Eingangsdaten erfasst und darauf basierend das Ausgabesignal generiert . Insbesondere soll die KIE das elektrische Antwortsignal der akustisch-elektrischen
Wandlereinrichtung als Eingabe erhalten, wobei bevorzugt weitere
Eingabedaten vorgesehen sind, beispielsweise Temperaturdaten eines Temperatur sensors, Impedanzdaten eines elektrischen Impedanzsensors, Gewebedickedaten eines Gewebedickesensors und/oder Druckkraftdaten eines Druckkraftsensors .
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder
Weiterbildungen von Aus führungs formen umfasst das Ausgabesignal ein Steuersignal, welches dazu ausgebildet ist, eine Funktion der Funktionseinrichtung zu steuern . Das Ausgabesignal kann auch aus dem Steuersignal bestehen . Es ist somit möglich, dass das
Ausgabesignal, ohne zuvor einem menschlichen Benutzer angezeigt oder in anderer Weise zur Kenntnis gebracht zu werden (oder zusätzlich dazu) direkt teilweise oder vollständig die Steuerung des endoskopischen Instruments übernimmt .
Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn das endoskopische Instrumentensystem eine Robotereinrichtung (z . B . einen Roboterarm) umfasst, welche zum Handhaben des endoskopischen Instruments und zum Betätigen der
Funktionseinrichtung über die Betätigungseinrichtung ausgebildet und eingerichtet ist . Indiziert das Ausgabesignal beispielsweise, dass aktuell ein Gewebeteil verbrannt wird, so kann beispielsweise unmittelbar die Elektrodenanordnung gesteuert werden, den eingekoppelten HF-Strom zu verringern oder ganz auszuschalten . Dies kann insbesondere schneller erfolgen, als ein menschlicher Benutzer dazu in der Lage wäre .
Insbesondere wenn das Ausgabesignal ein Steuersignal umfasst, welches zum Steuern (oder : Treiben) der Elektrodenanordnung eingerichtet ist, kann eine Regelschleife ausgebildet werden : der eingekoppelte HF-Strom induziert eine Körperschallantwort des organischen Gewebes, welche durch das Körperschall-
Aufnahmeelement aufgenommen und durch das Körperschall- Übertragungselement an die akustisch-elektrische
Wandlereinrichtung übertragen wird. Die Wandlereinrichtung erzeugt darauf basierend ein elektrisches Antwort signal, basierend auf welchem die Recheneinrichtung das Ausgabesignal erzeugt, welche das Steuersignal für die Elektrodenanordnung umfasst . Somit kann vorteilhaft die Elektrodenanordnung in einer geschlossenen Regelschleife geregelt werden .
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren . Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte
Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der
Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung .
Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als
Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen .
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert . Es zeigen dabei :
Fig . 1 eine schematische Darstellung eines endoskopischen
Instrumentensystems gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung;
Fig . 2 eine schematische Darstellung einer
Funktionseinrichtung eines endoskopischen Instruments gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung;
Fig . 3 eine perspektivische Teilansicht auf die
Funktionseinrichtung gemäß Fig . 2 ;
Fig . 4 eine schematische Draufsicht auf einen Teil der
Funktionseinrichtung gemäß Fig . 2 ; Fig . 5 eine schematische Querschnittsansicht eines endoskopischen Instrumentensystems gemäß einer Variante des Instrumentensystems aus Fig . 1 ;
Fig . 6 eine schematische Darstellung eines endoskopischen
Instrumentensystems gemäß einer weiteren
Aus führungs form der vorliegenden Erfindung;
Fig . 7 schematisch eine mögliche Variante des endoskopischen
Instrumentensystems aus Fig . 6;
Fig . 8a und Fig . 8b zeigen schematische Längsschnittdarstellungen durch
Bestandteile eines endoskopischen Instrumentensystems gemäß einer weiteren Aus führungs form der vorliegenden
Erfindung; und
Fig . 9 zeigt eine schematische Darstellung eines endoskopischen Instrumentensystems gemäß einer weiteren
Variante einer Aus führungs form.
Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der
Aus führungs formen der Erfindung vermitteln . Sie veranschaulichen
Aus führungs formen und dienen im Zusammenhang mit der
Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der
Erfindung . Andere Aus führungs formen und viele der genannten
Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen . Die
Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt .
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen . Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient vornehmlich deren Unterscheiden und soll nicht zwangsläufig eine zeitliche Reihenfolge implizieren, sofern nicht explizit anders beschrieben .
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Fig . 1 zeigt eine schematische Darstellung eines endoskopischen
Instrumentensystems 1000 für minimal-invasive Chirurgie in einem menschlichen Körper gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden
Erfindung . Das endoskopische Instrumentensystem 1000 umfasst ein endoskopisches Instrument 1100 . Das endoskopische Instrument
1100 ist in Fig . 1 als teilweise in einen menschlichen Körper eingeführt dargestellt, wobei eine Begrenzung des menschlichen
Körpers, beispielsweise eine Bauchdecke 1, schematisch und gestrichelt eingezeichnet ist . Auf der linken Seite, mit IN bezeichnet, befindet sich das Innere des menschlichen Körpers, auf der rechten Seiten, mit OUT bezeichnet, befindet sich die
Umgebung des menschlichen Körpers . Hierbei zeigt der mit
„OUT" bezeichnete Pfeil in proximaler Richtung, P, und der mit
„IN" bezeichnete Pfeil in distale Richtung, D .
Das endoskopische Instrument 1100 umfasst eine distale
Funktionseinrichtung 1110, welche in dem Beispiel von Fig . 1 somit in den menschlichen Körper eingeführt wurde . Die distale
Funktionseinrichtung 110 weist eine Elektrodenanordnung 1115 auf, welche dazu ausgelegt ist, einen hochfrequenten elektrischen Strom, HF-Strom, in organisches Gewebe 2 innerhalb des menschlichen Körpers einzukoppeln . Weiterhin weist die distale Funktionseinrichtung 1110 ein Körperschall¬
Aufnahmeelement 1116 auf, welches zur Aufnahme einer
Körperschallantwort des organischen Gewebes 2 auf den eingekoppelten HF-Strom ausgebildet und eingerichtet ist . Das endoskopische Instrument 1100 umfasst außerdem eine proximale Betätigungseinrichtung 1150, mittels welcher das
Instrument 1100 handhabbar ist, sei es durch einen menschlichen
Operateur und/oder durch eine Robotereinrichtung wie zum
Beispiel ein Operationsroboter . Die Betätigungseinrichtung 1150 kann außerdem zum Betätigen der Funktionseinrichtung 1110 von außerhalb des menschlichen Körpers ausgebildet sein . Dieses
Betätigen kann insbesondere ein Aktivieren oder Deaktivieren der
Elektrodenanordnung 1115, ein Bewegen eines mechanischen Teils der Funktionseinrichtung 1110, das Ein- oder Ausschalten einer endoskopischen Kamera der Funktionseinrichtung 1110 und/oder dergleichen mehr umfassen .
Die proximale Betätigungseinrichtung 1150 ist mit der distalen
Funktionseinrichtung 1110 über eine längliche
Verbindungseinrichtung 1130 mechanisch und funktional verbunden .
Aktuierungen oder Manipulationen der Betätigungseinrichtung 1150 zum Handhaben des Instruments 1100 und zum Betätigen der
Funktionseinrichtung 1110 werden somit mittels der
Verbindungseinrichtung 1130 an die Funktionseinrichtung 1110 übermittelt . Die Übermittlung kann beispielsweise elektrisch, mechanisch, und/oder optisch erfolgen . Die
Verbindungseinrichtung 1130 umfasst ein Körperschall- Übertragungselement 1132, welches dazu ausgelegt und eingerichtet ist, die durch das Körperschall-Aufnahmeelement
1115 aufgenommene Körperschallantwort akustisch in Richtung der
Betätigungseinrichtung 1150 zu übertragen . Das Körperschall-
Übertragungselement 1132 ist bevorzugt auf eine Übertragung im
Frequenzbereich von 20 kHz bis 80 kHz ausgelegt und weist in diesem Bereich im Vergleich zu Luftschall vorteilhaft besonders geringe Verluste auf .
Das endoskopische Instrumentensystem 1000 umfasst außerdem eine akustisch-elektrische Wandlereinrichtung 1140, welche dazu ausgelegt und eingerichtet ist, bei Gebrauch des
Instrumentensystems 1000 außerhalb des menschlichen Körpers angeordnet zu sein, und welche außerdem dazu ausgelegt und eingerichtet ist, die Körperschallantwort an dem Körperschall-
Übertragungselement 1132 zu erfassen und in ein elektrisches
Antwortsignal 1171 zu wandeln .
Die Wandlung kann direkt erfolgen, das heißt eine Wandlung kann direkt von (Körper-) Schall in elektrische Signale erfolgen, beispielsweise mittels eines Piezo-Elements . Alternativ oder zusätzlich kann eine mittelbare Wandlung stattfinden, beispielsweise über ein Zwischenmedium wie etwa einen Lichtoder Laserstrahl oder dergleichen . Die Wandlereinrichtung 1140 kann entweder, wie in Fig . 1 beispielhaft dargestellt ist, in oder an dem endoskopischen Instrument 1100 angeordnet sein . Die
Wandlereinrichtung 1140 kann jedoch auch in einem anderen
Bestandteil des Instrumentensystems 1000 angeordnet sein oder ein separates Element darstellen . Insbesondere werden im
Folgenden Beispiele beschrieben werden, in welchen die
Wandlereinrichtung Teil einer Trokarhülse des
Instrumentensystems ist .
Die längliche Verbindungseinrichtung 1130 weist bevorzugt eine
Länge von zwischen 15 und 50 cm, besonders bevorzugt zwischen 25 und 40 cm, insbesondere bevorzugt ca . 30 cm auf . Die
Wandlereinrichtung 1140 ist vorteilhaft etwas weiter von der
Elektrodenanordnung 1115 angeordnet als die Länge der
Verbindungseinrichtung 1130 beträgt . Die Wandlereinrichtung 1140 ist bevorzugt zwischen 32 cm und 52 cm von der
Elektrodenanordnung 1115 angeordnet, und besonders bevorzugt zwischen 40 cm und 45 cm entfernt angeordnet . Dies trägt dazu bei, dass durch die Funktionseinrichtung 1110, insbesondere die
Elektrodenanordnung 1115, generierte Interferenzen oder
Stör Signale möglichst wenig auf die Wandlereinrichtung 1140 einwirken und damit möglicherweise das elektrische Antwortsignal
1171 verfälschen können .
Durch die Anordnung der Wandlereinrichtung 1140 außerhalb des menschlichen Körpers während des Gebrauchs des
Instrumentensystems 1000, insbesondere während das endoskopische
Instrument 1100 in den menschlichen Körper eingeführt ist, bewirkt, dass die Bauchdecke 1 eine zusätzliche Signalisolierung oder Signaldämpfung zwischen der Funktionseinrichtung 1110 und der Wandlereinrichtung 140 darstellt . Dadurch erhöht sich ein
Signal-zu-Rausch-Verhältnis des durch das Körperschall- Übertragungselement 1132 übertragenen, im Körper schall realisierten Signals, das heißt der Körperschallantwort .
Fig . 2 zeigt eine schematische Darstellung einer distalen
Funktionseinrichtung 1210 eines endoskopischen Instruments 1200 gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung . Die
Funktionseinrichtung 1210 kann beispielsweise mit dem endoskopischen Instrumentensystem 1000 und/oder dem endoskopischen Instrument 1100 aus Fig . 1 kombiniert werden .
Während Fig . 2 eine schematische Seitenansicht dar stellt, welche teilweise einen Längsschnitt zeigt, handelt es sich bei Fig . 3 und Fig . 4 um weitere, teilweise perspektivische, Ansichten der
Funktionseinrichtung 1210 .
Wie in Fig . 2 ersichtlich ist, weist die Funktionseinrichtung
1210 ein erstes Maulteil 1211 sowie ein zweites Maulteil 1212 auf, welche beim Gelenk G proximalseitig aneinander derart gekoppelt sind, dass sich die distalseitigen Enden des ersten und des zweiten Maulteils 1211, 1212 aufeinander zu und voneinander weg bewegen können . Auf diese Weise kann sich ein
„Maul" der Funktionseinrichtung 1210 schließen (distale Enden der Maulteile 1211, 1212 bewegen sich aufeinander zu) oder öffnen (distale Enden der Maulteile 1211, 1212 bewegen sich voneinander fort) . Mit diesem Maul der Funktionseinrichtung 1210 kann somit das organische Gewebe gegriffen, gezwickt, berührt, gequetscht oder dergleichen werden, wobei insbesondere eine
Innenseite 1217 des ersten Maulteils 1211 und eine Innenseite
1218 des zweiten Maulteils 1212 mit dem organischen Gewebe in
Berührung kommen und beispielsweise Druck auf das organische
Gewebe ausüben werden . Die grundlegende Struktur solcher
Maulteile 1211, 1212 ist im Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt .
In dem dargestellten Beispiel ist das Teil 1211 als starres
Maulteil ausgebildet, während das zweite Maulteil 1212 als gegenüber dem ersten Maulteil 1211 sowie gegenüber der
Verbindungseinrichtung 1230 gegenüber beweglich ausgebildet ist .
Eine Aktuierung einer Bewegung des zweiten Maulteils 1212 gegenüber dem ersten Maulteil 1211 und der
Verbindungseinrichtung 1230 kann beispielsweise mechanisch mithilfe eines Drahtes 1231 oder Gestänges mechanisch erfolgen .
Alternativ ist auch eine elektrische Aktuierung denkbar, beispielsweise unter Verwendung eines Elektromotors .
An der Innenseite 1218 des zweiten Maulteils 1212 ist ein Steg
1213 angeordnet, welcher in Fig . 3 perspektivisch von unten, das heißt aus der Richtung des ersten Maulteils 1211 mit Blick auf die Innenseite 1218 des zweiten Maulteils 1212, dargestellt ist .
Ein solcher Steg 1213 kann insbesondere, wie im Vorangehenden erläutert wurde, für so genannte Vessel-Sealing-Instrumente vorteilhaft sein . Der Steg 1213 ist beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet . Durch den Steg wird das organische Gewebe 2 eingeschnürt, die Stromdichte des
HF-Stroms in dem Gewebe 2 erhöht, und die thermische Wirkung in die dadurch induzierte akustische Reaktion auf diesen Bereich fokussiert . Die Ausgestaltung des ersten Maulteils 1211 ist in Draufsicht in
Fig . 4 gezeigt . In die generelle Struktur des ersten Maulteils
1211 ist ein elektrischer Isolatorbereich 1214 in die Innenseite
1217 des ersten Maulteils 1211 eingelassen . Fig . 2 zeigt das erste Maulteil 1211 im Längsschnitt (longitudinale Richtung) , wobei auch ein Längsschnitt durch den Isolatorbereich 1214 zu sehen ist . Innerhalb des Isolatorbereichs 1214 sind, voneinander getrennt, eine erste Elektrode 1215-1 und eine zweite Elektrode
1215-2 einer Elektrodenanordnung 1215-i angeordnet .
Wie in Fig . 4 gezeigt ist, können diese beiden Elektroden 1215-
1, 1215-2 insbesondere parallel zueinander angeordnet sein und länglich ausgebildet sein, wobei sich deren Längsrichtung entlang einer Längsrichtung des länglich ausgebildeten ersten und zweiten Maulteils 1211, 1212 und, vorteilhaft, auch entlang einer longitudinalen Richtung der länglichen
Verbindungseinrichtung 1230 erstrecken . Mittels elektrischer
Leitungen, welche durch das erste Maulteil 1211 geführt werden
(in den Figuren nicht dargestellt) kann die Elektrodenanordnung
1215-i mit hochfrequentem elektrischem Strom, HF-Strom, beaufschlagt werden . Der HF-Strom kann durch einen
Hochfrequenzgenerator des endoskopische Instrumentensystems 1000 außerhalb des Patienten erzeugt werden . Dieser HF-Strom kann in organisches Gewebe, welches mit den Elektroden 1215-1, 1215-2 in
Kontakt steht, eingekoppelt werden kann . Wie im Vorangehenden bereits ausführlich beschrieben wurde, kann dies beispielsweise zum Schneiden, Koagulieren, Verschweißen etc . des organischen
Gewebes erfolgen .
Damit der HF-Strom lediglich über das organische Gewebe fließt, sind die Elektroden 1215-1, 1215-2 in dem elektrischen
Isolatorbereich 1214 angeordnet . Bevorzugt ist der
Isolatorbereich 1214 aus einem keramischen Material ausgebildet, welcher in die beispielsweise metallische Struktur des ersten
Maulteils 1211 eingebettet ist .
Wie in Fig . 4 besonders gut ersichtlich ist und in Fig . 2 im
Querschnitt durch das erste Maulteil 1211 angedeutet ist, ist an dem ersten Maulteils 211 zwischen den Elektroden 1215-1, 1215-2 ein Körperschall-Aufnahmeelement 1216 angeordnet, welches zur
Aufnahme einer Körperschallantwort des organischen Gewebes 2 auf den eingekoppelten HF-Strom eingerichtet und ausgebildet ist .
Hierzu ist das Körperschall-Aufnahmeelement 1216 vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Keramikmaterial ausgebildet .
Der in dem organischen Gewebe 2 induzierte oder erzeugte
Körperschall kann durch das Körperschall-Aufnahmeelement 1216 beispielsweise als Longitudinalwelle und/oder als Transversalwelle auf genommen werden . Über ein Körperschall- Übertragungselement 1232, welches zumindest teilweise in der
Verbindungseinrichtung 1230 verläuft, wird die
Körperschallantwort in proximaler Richtung übertragen . Wie im
Voranstehenden bereits erläutert wurde, wird die
Körperschallantwort daraufhin außerhalb des menschlichen Körpers durch die akustisch-elektrische Wandlereinrichtung 1140 in ein elektrisches Antwortsignal gewandelt .
Das Körperschall-Aufnahmeelement 1216 und das Körperschall- Übertragungselement 1232 können, wie in Fig . 2 und Fig . 4 schematisch dargestellt ist, miteinander identisch und insbesondere einstückig ausgebildet sein . Dies hat den Vorteil, dass es keine Kanten oder Spalten dazwischen gibt, an welchen sich Körperschallwellen reflektieren oder brechen könnten . Diese einfache und effiziente Ausgestaltung wird dadurch ermöglicht, dass das erste Maulteil 1211 und die längliche
Verbindungseinrichtung 1230 starr miteinander verbunden sind, beispielsweise auch einstückig miteinander geformt sind, und das Körperschall-Aufnahmeelement 1216 an diesem ersten Maulteil 1211 angeordnet ist .
Alternativ wäre auch denkbar, dass das Körperschall¬
Aufnahmeelement 1216 an dem beweglichen zweiten Maulteil 1212 angeordnet ist . Das Körperschall-Übertragungselement 1232 kann insbesondere in diesem Fall einen beweglichen, gelenkig verbundenen oder biegbaren Abschnitt umfassen, welcher sich der
Bewegung des zweiten Maulteils 1212 anpassen und dieser folgen kann . Körperschall-Aufnahmeelement 1216 und Körperschall- Übertragungselement 1232 können jedoch auch unterschiedlich ausgebildet sein . Wie im Vorangehenden bereits beschrieben wurde, kann das Körperschall-Übertragungselement 1232 in vielfältiger Weise flexibel oder starr ausgebildet sein, oder sowohl flexible als auch starre Bestandteile oder Abschnitte aufweisen .
Fig . 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines endoskopischen Instrumentensystems 1000 ' gemäß einer Variante des Instrumentensystems aus Fig . 1 . Alle Details, Variationen und Optionen, welche bezüglich dieses Instrumentensystems 1000 ' beschrieben werden, sind auch auf das Instrumentensystem 1000 aus Fig . 2-4 anwendbar und umgekehrt .
Bei dem Instrumentensystem 1000 ' ist das endoskopische
Instrument 1100 ' dahingehend verschieden von dem endoskopischen
Instrumente 1100 des Instrumentensystems 1000, dass es ein integriertes Skalpell 1225 aufweist, welches entlang der
Längsachse des Instruments 1100 ' beweglich ist, um die Durchtrennung von gehaltenem (oder : ergriffenem) und/oder versiegeltem Gewebe zu ermöglichen . Die generelle Anordnung eines solchen Skalpells 1225 ist beispielsweise in DE 10 2019
108 140 Al beschrieben, auf welche hiermit verwiesen wird und deren Inhalt vollständig Inhalt in der vorliegenden Anmeldung durch Referenz umfasst sein soll .
Sowohl das erste Maulteil 1211 ' als auch das zweite Maulteil
1212 'weisen daher jeweils eine entsprechende Nut 1223, 1224 auf, welche miteinander fluchten und innerhalb welcher das Skalpell
1225 mit Schneide 1226 beweglich ist, insbesondere auch wenn die beiden Maulteile 1211 ' , 1212 ' vollständig geschlossen aneinander liegen, wie in Fig . 5 dargestellt ist . Während das Skalpell 1225 an dem ersten Maulteil 1211 'befestigt ist und von dort auch aktuiert wird, ist der Großteil des Skalpells 1225 in der Nut
1224 des zweiten Maulteils 1212 'untergebracht . Dementsprechend ist die Nut 1224 in dem zweiten Maulteil 1212 'auch größer, bevorzugt mehr als 50% tiefer, besonders bevorzugt mehr als 100% tiefer als die Nut 1223 in dem ersten Maulteil 1211 ' .
Das erste Maulteil 1211 ' umfasst mindestens zwei Bauteile : ein erstes, außen angeordnetes metallisches Bauteil 1221-1 beispielsweise aus chirurgischem Stahl, und ein zweites, innen
(d. h . zum zweiten Maulteil 1212 ' hin gewandtes) angeordnetes elektrisch isolierendes Bauteil 1221-2, etwa aus einem
Keramikmaterial . In dem zweiten Bauteil 1221-2 ist in der nach innen gerichteten Oberfläche 1227 die Nut 1223 mit dem Skalpell
1225 angeordnet, und beidseitig symmetrisch dazu sind die
Elektroden 1215-1, 1215-2 angeordnet . Dazwischen, jeweils anliegend an die Flächen des Stegs 1213, mit welchem das Gewebe gegriffen bzw. gepresst wird, ist jeweils zwischen Nut 1223 und einer der Elektroden 1215-1, 1215-2 ein Körperschall-
Aufnahmeabschnitt 1216-1, 1216-2 angeordnet . Die beiden
Körperschall-Aufnahmeabschnitte 1216-1, 1216-2 können zwei separate Körperschall-Aufnahmeelemente sein oder aber Spitzen eines einzelnen, distalseitig gabelartig aufgespaltenen
Körperschall-Aufnahmeelements 1216 ' darstellen . Das heißt, die beiden Körperschall-Aufnahmeabschnitte 1216-1, 1216-2 können entweder jeweils Körperschall zu einer jeweiligen Wandlereinheit der Wandlereinrichtung 1140 hin übertragen, oder es kann eine gemeinsame Wandlereinheit vorgesehen sein .
Auch das zweite Maulteil 1212 ' umfasst mindestens zwei Bauteile : ein erstes, außen angeordnetes metallisches Bauteil 1222-1 beispielsweise aus chirurgischem Stahl, und ein zweites, innen
(d. h . zum ersten Maulteil 1211 ' hin gewandtes) angeordnetes elektrisch isolierendes Bauteil 1222-2, etwa aus einem
Keramikmaterial, welches den Steg 1213 mit der darin ausgebildeten Nut 1224 aufweist . Auch der Steg 1213 ist symmetrisch um die Nut 1224 ausgebildet und so geformt, dass
Gewebe zwischen den Maulteilen 1211 ' , 1212 ' , insbesondere (oder ausschließlich) dort gegriffen wird, wo am ersten Maulteil
1211 'die Körperschall-Aufnahmeabschnitte 1216-1, 1216-2 des
Körperschall-Aufnahmeelements 1216 ' anliegen .
Anhand von Fig . 6 ist sehr gut vorstellbar, wie ein Gewebe zunächst zwischen Steg 1213 und Oberfläche 1227 gegriffen wird und dann ein HF-Strom zwischen den Elektroden 1215-1, 1215-2 in das gegriffene Gewebe eingekoppelt wird. Im Bereich des Plateaus des Stegs 1213, d. h . an dessen höchster Anhebung, wird das
Gewebe somit besonders stark komprimiert und es fließt ein sehr hoher Strom pro Volumen, d. h . es besteht hohe Stromdichte .
Dadurch ist auch der Wärmeeintrag pro Volumen des
(ungegrif fenen) Gewebes sehr hoch, und somit auch der dort entstehende Schall, der durch die genau anliegenden
Körperschall-Aufnahmeabschnitte 1216-1, 1216-2 ideal aufgenommen wird. Wie im Vorangehenden beschrieben wurde, kann durch eine geschickt gewählte Schallkennimpedanz der Körperschall-
Aufnahmeabschnitte 1216-1, 1216-2 die Schallaufnahme verbessert werden . Beispielsweise können die Körperschall-
Aufnahmeabschnitte 1216-1, 1216-2 im Wesentlichen flüssigkeitsgefüllt sein, wobei die Flüssigkeit an der Oberfläche 1227 von einer Membran zurückgehalten wird. Der
Körperschall kann dann innerhalb der Flüssigkeit übertragen werden .
Fig . 6 zeigt eine schematische Darstellung eines endoskopischen
Instrumentensystems 5000 gemäß einer weiteren Aus führungs form der vorliegenden Erfindung . Das endoskopische Instrumentensystem
5000 umfasst ein endoskopisches Instrument 5100, welches in Fig .
6 nur in einigen wenigen Details gezeigt ist . Sofern nicht explizit oder implizit etwas Gegenteiliges beschrieben ist, kann das endoskopische Instrument 5100 so ausgebildet sein, wie im
Vorangehenden mit Bezug auf die Figuren 1 bis 5 beschrieben wurde . Insbesondere weist auch das Instrument 5100 eine
Funktionseinrichtung 5210 mit einem ersten Maulteil 5211 und einem zweiten Maulteil 5212 auf .
Während sich die Funktionseinrichtung 5210 am distalen Ende des
Instruments 5100 befindet, ist am proximalen Ende des
Instruments 5100 die (hier wiederum schematisch dargestellte)
Betätigungseinrichtung 5150 angeordnet .
Der wesentliche Unterschied zwischen dem endoskopischen
Instrumentensystem 5000 und dem in Fig . 1 gezeigten endoskopischen Instrumentensystem 1000 besteht darin, dass bei dem Instrumentensystem 5000 die akustisch-elektrische
Wandlereinrichtung 5540 nicht in das endoskopische Instrument
5100 selbst integriert ist .
Stattdessen umfasst das endoskopische Instrumentensystem 5000 neben dem endoskopischen Instrument 5100 auch eine Trokarhülse
5500 . Wie in Fig . 1 beispielhaft gezeigt ist, wird eine
Trokarhülse 5500 dazu verwendet, in den menschlichen Körper, hier durch eine Bauchdecke 1, hindurchgeführt zu werden, um in ihrem Inneren eine durchgängige Verbindung zwischen Innen- und
Außenraum des menschlichen Körpers zu schaffen, sodass das endoskopische Instrument 5100 durch die Trokarhülse 5500 hindurch in den menschlichen Körper eingeführt und dort vor- und zurückbewegt werden kann . Über die Trokarhülse können die
Instrumente reibungsarm bewegt werden und es sind bei Bedarf schnelle Instrumentenwechsel problemlos möglich, d. h .
Instrumente wie eine Schere können he raus genommen und z . B . gegen eine Greif zange ersetzt werden .
Bei dem Instrument 5100 ist das Körperschall-Übertragungselement
(nicht gezeigt) derart ausgebildet, dass die übertragene
Körperschallantwort an der Außenhülle der Verbindungseinrichtung
5230 erfasst, insbesondere mechanisch abgegriffen werden kann .
Die Wandlereinrichtung 5540 ist daher an der Trokarhülse 5500 angeordnet und derart ausgebildet und eingerichtet, dass sie die
Körperschallantwort an der Außenhülle der Verbindungseinrichtung
5230 mechanisch abgreift .
In Fig . 6 ist schematisch dargestellt, dass die
Wandlereinrichtung 5540, welche beispielsweise ein Piezo-Element
5541 umfassen kann, derart an der Trokarhülse 5500 gelagert ist, dass sie an das Körperschall-Übertragungselement angepresst wird, während die Funktionseinrichtung 5210 durch die
Trokarhülse 5500 hindurchgeführt ist . Das Körperschall-
Übertragungselement kann bei dieser Aus führungs form in dem
Bereich, in dem die Wandlereinrichtung 5540 bei ordnungsgemäßem
Gebrauch zu liegen kommen wird, an die Außenseite der
Verbindungseinrichtung 5230 geführt sein . Alternativ oder zusätzlich kann in diesem Bereich auch die Außenhülle der
Verbindungseinrichtung 5230 selbst ganz oder teilweise ein Bestandteil des Körperschall-Übertragungselements sein .
Das Anpressen der Wandlereinrichtung 5540 kann beispielsweise, wie in Fig . 6 schematisch dargestellt ist, durch ein
Anpresselement 5542, zum Beispiel ein Federelement wie etwa ein Sprungfederelement, realisiert sein, mittels welchem das Piezo-
Element 5541 der Wandlereinrichtung 5540 an das Körperschall- Übertragungselement anpressbar ist . Damit das Instrument 5100 durch die Anpresskraft nicht innerhalb der Trokarhülse 5500 einseitig anliegt, können weitere Anpresskräfte an derselben
Stelle (entlang der longitudinalen Richtung entlang der
Verbindungseinrichtung 5230 ) wie die Wandlereinrichtung 5540 auf die längliche Verbindungseinrichtung 5230 wirken, sodass diese möglichst eine gefederte Zentrallage innerhalb der Trokarhülse
5500 einnimmt .
Bei der in Fig . 6 dargestellten Aus führungs form weist die
Trokarhülse 5500 in radialer Richtung an ihrem proximalen Ende eine Auskragung auf, welche nicht nur die Wandlereinrichtung
5540 enthält, sondern auch über der Bauchdecke 1 einen sanften
Abschluss darstellt .
Fig . 7 zeigt schematisch eine mögliche Variante des endoskopischen Instrumentensystems 5000, wobei sich ein endoskopisches Instrument 5300 des Instrumentensystems 5000 im
Wesentlichen durch die Ausgestaltung der akustisch-elektrischen
Wandlereinrichtung 5640 von der Wandlereinrichtung 5540 aus Fig .
6 unterscheidet .
In Fig . 7 ist ein Schaftrohr 5333 einer Verbindungseinrichtung
5330 des endoskopischen Instruments 5300 des Instrumentensystems
5000 dargestellt . Der linke Teil von Fig . 7 zeigt einen
Längsschnitt durch die Verbindungseinrichtung 5330, der rechte
Teil von Fig . 7 zeigt dazu passend einen Querschnitt . Mittig durch die Verbindungseinrichtung 5330 geleitet ist ein
Arbeitselement bzw. Zugelement 5331 zur mechanischen Ablenkung oder Bewegung der distalen Maulteile angeordnet . Um die Mantelaußenfläche des Schaftrohrs 5333 herum ist ein piezoelektrisches Element 5641 angebracht, insbesondere eine konzentrisch mit der Verbindungseinrichtung 5330 angeordnete
PVDF-Folie, welche wiederum beidseitig konzentrisch mit einer jeweiligen leitenden Metallschicht 5642 verbunden ist . Über elektrische Leitungen 5644 werden diese leitenden
Metallschichten 5642 bzw. Beschichtungen elektrisch kontaktiert .
Somit kann das elektrische Antwortsignal 1171 der
Wandlereinrichtung 5640 über die elektrischen Leitungen 5644 weitergegeben werden, beispielsweise an eine Recheneinrichtung des Instrumentensystems 5000 .
Als eine Alternative könnte die Baugruppe bestehend aus piezoelektrischem Element 5641 (z . B . PVDF-Folie) angeordnet
(gesandwiched) zwischen den leitenden Metallschichten 5642 stattdessen auch an der Mantelinnenfläche einer Trokarhülse des
Instrumentensystems 5000 angeordnet sein . Das Schaftrohr 5333 der Verbindungseinrichtung 5330 ist dann vorteilhaft so ausgebildet, dass es ringsum möglichst formschlüssig an der
Trokarhülse anliegt .
In beiden Varianten können statt eines durchgehenden piezoelektrischen Elements 5641 auch mehrere piezoelektrische
Elemente 5641 angeordnet sein, die separat auslesbar sind, um z . B . longitudinale Wellenausbreitungen oder Biegewellen erfassen zu können . Die mehreren piezoelektrischen Elemente 5641 können beispielsweise konzentrisch und matrixartig an
Mantelinnenfläche bzw. Mantelaußenfläche angeordnet sein und matrixartig ausgelesen werden . Auf diese Weise können sämtliche
Wellentypen des übertragenen Körperschalls präzise erfassbar sein .
Fig . 8a und Fig . 8b zeigen schematische
Längsschnittdarstellungen durch Bestandteile eines endoskopischen Instrumentensystems 5000 gemäß einer weiteren Aus führungs form der vorliegenden Erfindung . Bei dieser
Aus führungs form umfasst das Instrumentensystem 5000 eine
Trokarhülse 5700 sowie ein endoskopisches Instrument 5300 .
Fig . 8a zeigt eine Situation, in welcher die Trokarhülse 5700 durch eine Bauchdecke 1 eines menschlichen Patienten teilweise hindurchgeführt ist, ohne dass ein endoskopisches Instrument
5300 eingeführt wurde .
In Fig . 8b ist der Zustand zu sehen, in welchem das endoskopische Instrument 5300 durch die Trokarhülse 5700 eingeführt wurde, wobei hiervon lediglich die
Verbindungseinrichtung 5330 schematisch gezeigt ist . Die
Trokarhülse 5700 umfasst eine obere Führungseinrichtung 5701, welche das Einführen des endoskopischen Instruments 5300 in die
Trokarhülse 5700 leitet und unterstützt . Geleitet durch die ober
Führungseinrichtung 5701 kann somit die Verbindungseinrichtung
5330, wie in Fig . 8b gezeigt ist, durch eine ringförmige
Dichtung 5703 hindurchgeführt werden .
In distaler Richtung D ausgehend von der ringförmige Dichtung
5703 ist eine untere Führungseinrichtung 5702 angeordnet .
Distalseitig hiervon wiederum ist eine Dichtungseinrichtung 5710 angeordnet, welche abdichtend an der Verbindungseinrichtung 5330 anliegt, wenn diese durch die Trokarhülse 5700 hindurchgeführt ist . Die Dichtungseinrichtung 5710 kann beispielsweise aus einem elastischen Material gebildet sein und beispielsweise Silikon aufweisen oder aus Silikon bestehen . Die Dichtungseinrichtung
5710 kann, wie in der im Wesentlichen rotationssymmetrischen
Längsschnittdarstellung gezeigt ist, im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet sein, wobei eine Kegelspitze in distale Richtung D zeigt und an der Kegelspitze ein Durchlass angeordnet ist . Wenn, wie in Fig . 8b gezeigt ist, das endoskopische Instrument 5300 durch die Trokarhülse 5700 hindurchgeführt wird, erweitert sich aufgrund der Elastizität der Dichtungseinrichtung 5710 dieser
Durchlass gerade soweit, dass die Dichtungseinrichtung 5710 rundherum dicht an der Verbindungseinrichtung 5330 anliegt . Die
Dichtungseinrichtung 5710 kann auch als ein Rückschlagventil fungieren oder als ein Rückschlagventil bezeichnet werden .
Wie in Fig . 8a außerdem gezeigt ist, können im Bereich der
Spitze der Kegelform der Dichtungseinrichtung 5710 eine oder mehrere Piezo-Elemente 5741 angeordnet sein, und zwar derart, dass diese, wenn die Verbindungseinrichtung 5330 durch die
Trokarhülse 5700 hindurchgeführt ist, die Piezo-Elemente 5741 derart an dem endoskopischen Instrument 5300 anliegen, dass mittels der Piezo-Elemente 5741 Körperschall an zumindest einem Teil des Körperschall-Übertragungselements erfasst werden kann .
Wie auch schon mit Bezug auf Fig . 6 und Fig . 7 beschrieben, ist es hierfür vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil des Körperschall-Übertragungselements an der Außenseite der
Verbindungseinrichtung 5330 angeordnet ist, sodass die Piezo¬
Elemente 5741 mit zumindest diesem Teil des Körperschall- Übertragungselements in direktem Kontakt stehen, wenn das endoskopische Instrument 5300 ordnungsgemäß in die Trokarhülse
5700 eingeführt ist . Über in Fig . 8a und Fig . 8b nicht gezeigte elektrische Kontaktierungen können somit von den Piezo-Elementen
5741 erzeugte elektrische Signale als das Antwortsignal einer
Wandlereinrichtung 5740, welche zumindest die Piezo-Elemente
5741 umfasst, ausgegeben und optional weiter verarbeitet werden .
Fig . 9 zeigt eine schematische Darstellung eines endoskopischen
Instrumentensystems 5000 gemäß einer weiteren Variante einer
Aus führungs form. Fig . 9 dient vornehmlich der Erläuterung der möglichen Auswertung und Weiterverarbeitung des Antwort signals
1171 durch eine Recheneinrichtung 5660 . Das Instrumentensystem 5000 umfasst ein endoskopisches
Instrument 5300, welches ausgebildet sein kann wie im
Vorangehenden mit Bezug auf Fig . 6 und Fig . 7 beschrieben wurde, d. h . , dass eine akustisch-elektrische Wandlereinrichtung 5640 nicht in das endoskopische Instrument 5300 integriert ist, sondern stattdessen in eine Trokarhülse 5600 des endoskopische
Instrumentensystems 5000 . An einer Betätigungseinrichtung 5650 zum Betätigen und Handhaben der Funktionseinrichtung 5210 des endoskopische Instruments 5300 ist beispielhaft ein Roboterarm
5690 als Teil einer Robotereinrichtung angebracht .
Die genaue Aus führungs form des endoskopische Instruments 5300 und/oder der Trokarhülse 5600 ist für die Beschreibung der
Aus führungs form gemäß Fig . 9 nicht eingeschränkt . Insbesondere kann das endoskopische Instrument 5300 auch mit einer integrierte Wandlereinrichtung ausgebildet sein, die
Betätigungseinrichtung 5650 kann zum Führen durch einen Menschen ausgebildet sein, die Funktionseinrichtung 5210 kann mit anderen
Funktionen (oder zusätzlichen) als einem Maulteil ausgebildet sein, und/oder dergleichen mehr .
Im Gegensatz zu der Darstellung in Fig . 7 kann die
Wandlereinrichtung 5640 auch als eine elastische, an der inneren
Mantelfläche der Trokarhülse 5600 konzentrisch angeordnete PVDF-
Folie, geschichtete PVDF-Folien oder ein Bündel elastischer piezoelektrischer Fasern ausgebildet sein . Die Elastizität bewirkt, dass ein besonders enges Anliegen eines Teils des Körperschall-Übertragungselements an die PVDF-Folie als Piezo- element gewährleistet ist (guter „Formschluss") .
Alternativ kann auch die Trokarhülse 5600 selbst aus einem elastischen, gut schalleitenden Material, z . B . einem
Faserverbundwerkstoff, ausgebildet sein, und die
Wandlereinrichtung 5640 (oder zumindest ein Piezo-Element derselben) an der äußeren Mantelfläche der Trokarhülse 5600 angeordnet sein . Die von dem Körperschall-Übertragungselement übertragene Körperschallantwort kann somit durch die schallleitende Trokarhülse 5600 radial nach außen transportiert werden und dort wiederum von dem Piezo-Element der
Wandlereinrichtung 5640 gewandelt werden .
In jedem Fall wird das von der Wandlereinrichtung 5640 erzeugte elektrische Antwortsignal 1171 an die Recheneinrichtung 5660 übermittelt . Dies kann beispielsweise durch elektrische
Leitungen 5644 erfolgen, aber auch drahtlos, z . B . über
Ethernet, ZigBEE, Bluetooth, LoRaWAN oder ein anderes drahtloses
Signalprotokoll . Die Recheneinrichtung 5660 kann in das endoskopische Instrument 5300, in die Trokarhülse 5600 oder einen anderen Teil des endoskopische Instrumentensystems 5000 integriert sein oder in einem separaten Gehäuse angeordnet sein .
Auch eine teilweise Implementierung - neben z . B . lokaler
Leistungselektronik - durch eine fernverbundene
Recheneinrichtung ist möglich, etwa durch eine Cloud-computing-
Plattform, einen Server oder dergleichen .
Die Recheneinrichtung 5660 umfasst in der in Fig . 9 dargestellten Aus führungs form ein analoges Verstärkermodul 5661, ein Analog-Digital-Wandler-Modul 5662, ein Analysemodul 5663 und ein Fast-Fourier-Transformations-Modul 5664 . Diese Module können
Teil einer integrierten Schaltung sein und/oder teilweise durch einen oder mehrere Mikroprozessoren implementiert sein .
Wenn hierin von „Modulen" die Rede ist, versteht es sich, dass dies nicht notwendiger Weise bedeutet, dass solche Module als separate Einheiten getrennt voneinander ausgebildet sind.
In Fällen, in denen Module als Software ausgebildet sind können die Module als Programmcode-Abschnitte oder Programmcode- Bestandteile realisiert sein, welche voneinander unterscheidbar sein können, aber welche auch ineinander verwoben sein können .
Ebenso gilt, dass in Fällen, in denen ein oder mehrere Module als Hardware realisiert sind, die Funktionen eines oder mehrerer
Module durch eine und dieselbe Hardware-Komponente realisiert sein können .
Alternativ oder zusätzlich können verschiedene Funktionen eines einzelnen Moduls, oder auch verschiedene Funktionen verschiedener Module, auf ein oder mehrere separate Hardware-
Komponenten realisiert werden . In diesem Sinne kann jede
Vorrichtung, jedes System, jedes Verfahren etc . welches alle
Eigenschaften und Funktionen auf weist, welche einem bestimmen
Modul zugeschrieben werden, so verstanden werden, dass es ein solches Modul aufweist, darstellt, oder implementiert .
Insbesondere kann es möglich sein, dass sämtliche Module als
Programmcode realisiert sind, welcher von einer
Recheneinrichtung ausgeführt wird, z . B . von einem Server oder einer Cloud-Computing-Plattform.
Das Analysemodul 5663 kann insbesondere dazu ausgelegt sein, basierend auf dem von der Wandlereinrichtung 5640 empfangenen, von dem Verstärkermodul 5661 verstärkten und von dem Analog-
Digital-Wandler-Modul 5662 verstärkten Antwort Signale 1171 ein
Steuersignal 5671 für einen Frequenzumsetzer 5665 zu erzeugen .
Der Frequenzumsetzer 5665 erzeugt digitale Frequenzsignale, welche durch einen Digital-Analog-Wandler 5667 in analoge
Frequenzsignale umgewandelt werden . Diese können daraufhin als ein akustisches Ausgabesignal 5672 - durch einen Lautsprecher
5668 ausgegeben werden, und zwar bevorzugt in einem für den
Benutzer des endoskopische Instrumentensystems 5000 hörbaren
Schall-Frequenzspektrum. Als hörbarer Schall können Schallwellen mit einer Frequenz von unter 20 Kilohertz (kHz) bezeichnet werden . Besonders bevorzugt ist eine Ausgabe oder Umwandlung in einem bzw. einen Schall-Frequenzbereich von 20 Kilohertz bis
80 Kilohertz .
Wie im Vorangehenden bereits erläutert wurde, stellt ein solches
Ausgabesignal 5672 (egal, ob nun akustisch, optisch, haptisch...) dem Benutzer des endoskopische Instrumentensystems 5000 und insbesondere des endoskopische Instruments 5300 wertvolle zusätzliche Informationen in Quasi-Echtzeit bereit . Die akustische Ausgabe kann eine unverfälschte oder frequenzangepasste Ausgabe der von dem Körperschall¬
Aufnahmeelement aufgenommenen Körperschallantwort sein, oder in abstrakter Weise einen Zustand oder Vorgang an oder in der
Funktionseinrichtung 5210 indizieren .
Bei einer einfachen Variante kann das Ausgabesignal 5672 etwa einen ruhigen, vergleichsweise tiefen und konstanten
Frequenzwert auf weisen, wenn die Funktionseinrichtung 5210 in gewünschter Weise mit dem organischen Gewebe 2 interagiert .
Findet jedoch eine unerwünschte Interaktion statt, etwa ein
Platzen oder Aufreißen von Gewebe, kann dies durch einen Warnton mit höherer Frequenz indiziert werden . Die Auswertung der
Körperschallantwort und das Erzeugen von darauf basierenden
Steuersignalen 5671 durch das Analysemodule 5663 kann beispielsweise unter Verwendung von regelbasierten Algorithmen erfolgen .
Durch das Analysemodul 5663 können die durch den Analog-Digital-
Wandler 5562 digitalisierten Signale vorteilhaft in Quasi-
Echtzeit analysiert werden, beispielsweise durch Zählen der akustischen Ereignisse und deren Intensität pro Zeitintervall .
Zusätzlich oder alternativ kann durch das FFT-Modul (Fast-
Fourier-Transformation) eine Extraktion frequenzabhängiger Spektralparameter pro Zeit Intervall durch eine (insbesondere fortlaufende) schnelle Fourier-Analyse (FFT) durchführen . Die extrahierten Spektralparameter können wiederum von dem
Analysemodul 5663 bei dem Erzeugen des Steuersignals 5671 berücksichtigt werden .
Denkbar ist auch die Verwendung eines künstliche-Intelligenz-
Moduls, KIEM 5669, welches dazu ausgelegt und eingerichtet ist, eine trainierte Künstliche-Intelligenz-Entität zu implementieren, beispielsweise ein künstliches neuronales
Netzwerk . Eine solche Künstliche-Intelligenz-Entität erhält als
Eingabesignale (input) Signale aus der Recheneinrichtung 5660 selbst, beispielsweise Signale in Form von Kurzzeit-Spektren des
Fast-Fourier-Transformations-Moduls 5664, oder auch direkt
Signale des Analog-Digital-Wandler-Moduls 5662 und/oder des
Analysemoduls 5663. Auch die durch das FFT-Modul 5564 extrahierten Spektralparameter können als Eingabesignale für die
Künstliche-Intelligenz-Entität dienen .
Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wie im Vorangehenden bereits beschrieben wurde, wenn das endoskopische Instrument
5300 vorzugsweise im distalen Bereich und/oder die Trokarhülse
5600 zusätzliche Sensoren aufweisen, welche zusätzliche
Sensor Signale 5673 erzeugen . Diese Sensor Signale 5673 können somit als zusätzliche Eingabe für die Künstliche-Intelligenz-
Entität verwendet werden . Bei den zusätzlichen Sensoren kann es sich beispielsweise um einen Temperatursensor, einen elektrischen Impedanzsensor, einen Gewebedickesensor und/oder einen Druckkraftsensor oder dergleichen handeln . Besonders vorteilhaft ist es beispielsweise, wenn ein distalseitiger piezoelektrischer Sensor distalseitig Druckkräfte (z . B . an einem der Maulteile 5211, 5212 ) und/oder die Temperatur erfasst . Die von den Sensorsignalen 5673 gemessenen bzw. indizierten
Parameter werden bevorzugt über pro Zeitintervall erfasst . Damit die Parameter aus den einzelnen Zeitintervallen statistische
Signifikanz besitzen, sind die Zeitintervalle mit entsprechender
Dauer zu wählen . Darüber hinaus können vorteilhaft für die
Analyse nicht nur die aktuellen Parameter, sondern teilweise auch Parameter aus vorangegangenen Zeitintervallen verwendet werden . Beispielsweise können Echtzeit-Signalverarbeitungs-
Technik der fortlaufenden Mittelwertbildung mit „unendlichem
Gedächtnis" (gleichgewichteter Mittelwert über alle
Zeitintervalle) , mit begrenztem Gedächtnis" (gleichgewichteter
Mittelwert über vordefinierte Anzahl von Zeitintervallen) und/oder mit „nachlassendem Gedächtnis" (gewichteter Mittelwert, bei dem mit zunehmender verstrichener Zeit die Zeitintervalle immer schwächer gewichtet werden) verwendet werden .
Hierzu kann rekursiv definiert werden, wenn X (m) der aktuelle fortlaufende Mittelwert eines Messwertes oder Parameters im
Zeitintervall m ist und Y (m) der aktuelle Messwert im
Zeitintervalle m ist :
Mittelwert mit unendlichem Gedächtnis :
X (m) = X (m-l) + 1/m [Y (m) -X (m-1) ]
Mittelwert mit begrenztem Gedächtnis :
X (m) = X (m-l) + 1/L [Y (m) ~ Y (m-L) ]
Mittelwert mit nachlassendem Gedächtnis :
X (m) = X (m-l) + (1 -a) Y (m) , 0 < a < 1 . Die Zeitintervalle der HF-Energieapplikation und die
Zeitintervalle der Pause zwischen sind vorteilhaft in ihrer
Dauer so gewählt, dass die Signalabschnitte der darin quasistationär sind und die davon abgeleiteten Parameter statistisch signifikant, d. h . insbesondere nicht zu stark verrauscht, sind. Die Zeitintervalle können länger sein als die
Puls-Pausen-Dauer der eingekoppelten HF-Energie in einem gepulsten HF-Strom-Einkopplungs-Modus .
Aus den - nach einem der im Vorangehenden genannten
Mittelungsverfahren - gemittelten Parameterverläufen können prädiktive Aussagen zu einem laufenden Prozess gemacht werden, z . B . eine Abschätzung der Dauer bis zu einem stabilen
Gefäßverschluss . Solche Aussagen können ebenfalls in dem
Ausgabesignal ausgegeben bzw. in diesem enthalten sein oder von diesem indiziert werden .
Zusätzlich zu der Funktion, ein von dem Benutzer des endoskopische Instrumentensystems 5000 hörbares, insbesondere verständliches, Ausgabesignal 5672 zu erzeugen (oder alternativ dazu) , kann die Recheneinrichtung 5660 auch die Funktion auf weisen, Steuersignale 5674 für eine oder mehrere Komponenten des endoskopische Instrumentensystem 5000 zu erzeugen .
Beispielsweise können die Steuersignale 5674, wie in Fig . 9 gezeigt ist, einen Hochfrequenzgenerator 5800 des endoskopische
Instrumentensystem 5000 steuern . Der Hochfrequenzgenerator 5800 dient dazu, den elektrischen HF-Strom zu erzeugen, welcher durch die Elektrodenanordnung der Funktionseinrichtung 5210 in das organische Gewebe 2 einkoppelbar ist . Wie in Fig . 9 gezeigt ist, können elektrische Leitungen zum Leiten des HF-Stroms über die
Verbindungseinrichtung 5330 verlaufen .
Ebenso können Signale 5675 des Hochfrequenzgenerators 5800 durch die Recheneinrichtung 5660 empfangen werden (z . B . an dem Verstärkermodul 5661 und/oder dem Analog-Digital-Wandler-Modul
5662 ) und von der Recheneinrichtung 5660 bei der Erzeugung des
Ausgabesignals 5672 oder der Steuersignale 5674 berücksichtigt werden . Auf diese Weise ist insbesondere eine Regelschleife herstellbar .
Der Signalaustausch zwischen Recheneinrichtung 5660 und
Hochfrequenzgenerator 5800 kann dazu verwendet werden, das
Einkoppeln von HF-Strom in das organische Gewebe 2 einerseits und das Analysieren der Körperschallantwort bzw. des
Antwort signals 1171 zeitlich aufeinander abzustimmen . Wie im
Vorangehenden bereits erläutert wurde, erfolgt dies vorteilhaft derart, dass sich Perioden des Einkoppelns des HF-Stroms mit
Perioden des Analysierens des Antwort signals 1171 abwechseln
(mit oder ohne Pufferzeit dazwischen) , um mögliche Interferenzen des HF-Stroms auf die Körperschallantwort zu verringern .
Die Steuersignale 5674 der Recheneinrichtung 5660 können beispielsweise auch zum Einstellen von Stellgrößen des endoskopische Instrumentensystem 5000 eingerichtet und ausgebildet sein, etwa zum Einstellen einer elektrischen
Leistung, einer elektrischen Spannung, einer Puls-Pausen-Dauer der Einkopplung von HF-Strom, einer Druckkraft auf das organische Gewebe 2, einer Stellung der Maulteile 5211, 5212 und/oder dergleichen mehr .
In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der
Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden . Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige
Beschreibung lediglich illustrativer, keinesfalls jedoch beschränkender Natur ist . Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der verschiedenen
Merkmale und Ausführungsbeispiele . Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung sofort und unmittelbar klar sein . Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können . Dadurch können
Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen
Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten
Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen .
Liste der Bezugszeichen
1 Bauchwand
2 Gewebe
1000 endoskopisches Instrumentensystem
1000 ' endoskopisches Instrumentensystem
1100 endoskopisches Instrument
1100 ' endoskopisches Instrument
1110 Funktionseinrichtung
1115 Elektrodenanordnung
1130 Verbindungseinrichtung
1140 Wandlereinrichtung
1150 Betätigungseinrichtung
1171 Antwort signal
1200 endoskopisches Instrument
1210 Funktionseinrichtung
1211 erstes Maulteil
1212 zweites Maulteil
1213 Steg
1214 Isolatorbereich
1215-1 erste Elektrode
1215-2 zweite Elektrode
1215-i Elektrodenanordnung
1216 Körperschall-Aufnahmeelement
1216 ' Körperschall-Aufnahmeelement
1216-1 Körperschall-Aufnahmeabschnitt
1216-2 Körperschall-Aufnahmeabschnitt
1217 Innenseite des ersten Maulteils
1218 Innenseite des zweiten Maulteils
1221-1 Erstes, metallisches Bauteil des ersten Maulteils
1221-2 Zweites, isolierendes Bauteil des ersten Maulteils
1222-1 Erstes, metallisches Bauteil des zweiten Maulteils
1222-2 Zweites, isolierendes Bauteil des zweiten Maulteils
1223 Nut des ersten Maulteils 1224 Nut des zweiten Maulteils
1225 Skalpell
1226 Skalpellschneide
1230 Verbindungseinrichtung
1213 Draht
5000 endoskopisches Instrumentensystem
5100 endoskopisches Instrument
5210 Funktionseinrichtung
5150 Betätigungseinrichtung
5210 Funktionseinrichtung
5211 erstes Maulteil
5212 zweites Maulteil
5230 Verbindungseinrichtung
5300 endoskopisches Instrument
5330 Verbindungseinrichtung
5331 Zugelement
5333 Schaftrohr
5540 Wandlereinrichtung
5541 Piezo-Element
5542 Anpresselement
5600 Trokarhülse
5640 Wandlereinrichtung
5641 Piezo-Element
5642 metallische Beschichtung
5644 elektrische Leitungen
5650 Betätigungseinrichtung
5660 Recheneinrichtung
5661 Verstärkermodul
5662 Analog-Digital-Wandler-Modul
5663 Analysemodul
5664 FFT-Modul
5665 Frequenzumrichter
5667 Analog-Digital-Wandler
5668 Lautsprecher 5671 Steuersignal
5672 Ausgabesignal
5673 Sensor signal
5674 Steuersignal
5675 Signale
5690 Roboterarm
5700 Trokarhülse
5701 obere Führungseinrichtung
5702 untere Führungseinrichtung
5703 Dichtung
5710 Dichtungseinrichtung
5740 Wandlereinrichtung
5800 Hochfrequenzgenerator

Claims

Patentansprüche
1. Endoskopisches Instrumentensystem (1000; 5000) für minimalinvasive Chirurgie an einem menschlichen Körper, auf weisend: ein endoskopisches Instrument (1100; 1200; 5100; 5300), umfassend zumindest: eine distale Funktionseinrichtung (1110; 1210; 5210), umfassend eine Elektrodenanordnung (1115; 1215-i) , welche dazu ausgelegt ist, einen hochfrequenten elektrischen Strom,
HF-Strom, in organisches Gewebe (2) innerhalb des menschlichen Körpers einzukoppeln und weiterhin umfassend ein
Körperschall-Aufnahmeelement (1116; 1216) zur Aufnahme einer
Körperschallantwort des organischen Gewebes (2) auf den eingekoppelten HF-Strom; eine proximale Betätigungseinrichtung (1150; 5150;
5650) zum Handhaben des Instrumentensystems (1000; 5000), insbesondere des Instruments (1100; 1200; 5100; 5300), und zum Betätigen der Funktionseinrichtung (1110; 1210; 5210) von außerhalb des menschlichen Körpers; und eine längliche Verbindungseinrichtung (1130; 1230;
5230; 5330), welche die Funktionseinrichtung (1110; 1210;
5210) mechanisch und funktional mit der
Betätigungseinrichtung (1150; 5150; 5650) verbindet, wobei die Verbindungseinrichtung (1130; 1230; 5230; 5330) ein
Körperschall-Übertragungselement (1132) umfasst, welches dazu ausgelegt ist, die durch das Körperschall-Aufnahmeelement
(1116; 1216) aufgenommene Körperschallantwort akustisch in
Richtung der Betätigungseinrichtung (1150; 5150; 5650) zu übertragen; und eine akustisch-elektrische Wandlereinrichtung (1140; 5540;
5640; 5740), welche dazu ausgelegt ist, bei Gebrauch des Instrumentensystems (1000; 5000) außerhalb des menschlichen
Körpers angeordnet zu sein, und welche außerdem dazu ausgelegt ist, die Körperschallantwort an dem Übertragungselement (1132) zu erfassen und in ein elektrisches Antwortsignal (1171) zu wandeln.
2. Instrumentensystem (1000; 5000) nach Anspruch 1, wobei die
Funktionseinrichtung (1110; 1210; 5210) ein erstes Maulteil
(1211; 5211) und ein zweites Maulteil (1212, 5212) aufweist, welche dazu ausgelegt sind, durch eine Relativbewegung zueinander das organische Gewebe (2) zu greifen, wobei das erste Maulteil (1211; 5211) bezüglich der
Verbindungseinrichtung (1130; 1230; 5230; 5330) starr angeordnet ist und das Körperschall-Aufnahmeelement (1116; 1216) an dem ersten und/oder zweitem Maulteil (1211; 5211) angeordnet ist .
3. Instrumentensystem (1000; 5000) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektrodenanordnung (1215-i) an dem ersten Maulteil und/oder dem zweiten Maulteil angeordnet ist, insbesondere an einer jeweiligen Innenseite des ersten Maulteils (1211; 5211) und/oder des zweiten Maulteils (1212; 5212) .
4. Instrumentensystem (1000; 5000) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Körperschall-Aufnahmeelement (1216) räumlich zwischen einer ersten Elektrode (1215-1) der
Elektrodenanordnung (1215-i) und einer zweiten Elektrode
(1215-2) der Elektrodenanordnung (1215-i) angeordnet ist.
5. Instrumentensystem (1000; 5000) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Wandlereinrichtung (1140; 5540; 5640; 5740) mindestens ein piezoelektrisches Element (5541; 5641; 5741) umfasst . 6. Instrumentensystem (1000; 5000) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wandlereinrichtung (1140; 5540; 5640; 5740) ein optisches Erfassungssystem und/oder einen MEMS-Sensor umfasst, insbesondere ein MEMS-Akzelerometer .
7. Instrumentensystem (1000; 5000) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Wandlereinrichtung (1140; 5540; 5640; 5740) zum Erfassen von Körperschall-Transversalwellen und/oder zum
Erfassen von Körperschall-Longitudinalwellen an dem Körperschall-Übertragungselement (1132) ausgebildet ist.
8. Instrumentensystem (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Wandlereinrichtung (1140) in das endoskopische
Instrument (1100) integriert ist.
9. Instrumentensystem (5000) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend außerdem eine Trokarhülse (5500; 5600; 5700), durch welche zumindest die Funktionseinrichtung (1110; 1210; 5210) hindurchführbar und bei der minimalinvasiven Chirurgie in den menschlichen Körper einführbar ist, wobei die
Wandlereinrichtung (5540; 5640; 5740) in die Trokarhülse
(5500; 5600; 5700) integriert ist.
10. Instrumentensystem (5000) nach Anspruch 9, wobei die
Wandlereinrichtung (5740) an einer Dichtungseinrichtung
(5710) der Trokarhülse (5700) angebracht ist, welche einen distalen Raum innerhalb der Trokarhülse (5700) von einem proximalen Raum innerhalb der Trokarhülse (5700) abdichtet.
11. Instrumentensystem (5000) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die
Wandlereinrichtung (5540; 5640; 5740) derart an der
Trokarhülse gelagert ist, dass sie an das Körperschall- Übertragungselement angepresst wird, während die Funktionseinrichtung (1110 ; 1210 ; 5210 ) durch die Trokarhülse
(5500 ; 5600 ; 5700 ) hindurchgeführt ist .
12 . Instrumentensystem (1000 ; 5000 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Körperschall-Übertragungselement (1132 ) einen starren Festkörper, einen Hohlwellenleiter und/oder einen vorgespannten Draht aufweist .
13. Instrumentensystem (5000 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiterhin umfassend eine Recheneinrichtung (5660 ) , welche dazu ausgebildet ist, das elektrische Antwortsignal (1171 ) zu erhalten und zumindest darauf basierend ein
Ausgabesignal (5672, 5674 ) zu generieren .
14 . Instrumentensystem (5000 ) nach Anspruch 13, wobei die
Recheneinrichtung (5660 ) dazu ausgebildet ist, das
Ausgabesignal (5672, 5674 ) in Echtzeit oder Quasi-Echtzeit zu generieren .
15. Instrumentensystem (5000 ) nach einem der Ansprüche 13 oder
14, wobei das Ausgabesignal (5672) ein hörbares akustisches
Ausgabesignal umfasst, welches verschiedene Zustände des organischen Gewebes (2 ) , in welches der elektrische HF-Strom eingekoppelt wurde, und/oder Vorgänge daran indiziert .
16. Instrumentensystem (5000 ) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Recheneinrichtung (5660) und/oder die
Wandlereinrichtung (5640 ) derart konfiguriert sind, dass das
Ausgabesignal (5672, 5674 ) nur auf solchen elektrischen
Antwort Signalen (1171 ) basiert, welche auf einer
Körperschallantwort basieren, welche aufgenommen wurde, während kein elektrischer HF-Strom eingekoppelt wurde .
17 . Instrumentensystem (5000 ) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Funktionseinrichtung (1110 ; 1210 ; 5210 ) mindestens einen weiteren Sensor umfasst, welcher dazu ausgelegt ist, mindestens ein Sensorsignal zu erzeugen, und wobei die
Recheneinrichtung (5660 ) dazu ausgebildet ist, das
Ausgabesignal (5672, 5674 ) zusätzlich auch basierend auf dem mindestens einen Sensorsignal zu generieren .
18 . Instrumentensystem (5000 ) nach Anspruch 17, wobei der mindestens eine weitere Sensor einen Temperatursensor, einen elektrischen Impedanzsensor, einen Gewebedickesensor und/oder einen Druckkraftsensor umfasst .
19. Instrumentensystem (5000 ) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei die Recheneinrichtung (5660) dazu ausgebildet ist, das
Ausgabesignal (5672, 5674 ) zumindest teilweise basierend auf einer Künstlichen-Intelligenz-Entität, KIE (5669) , zu generieren .
20 . Instrumentensystem (5000 ) nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das Ausgabesignal (5674 ) ein Steuersignal umfasst, welches dazu ausgebildet ist, eine Funktion der
Funktionseinrichtung (1110, 1210, 5210 ) zu steuern .
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WO (1) WO2023222636A1 (de)

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