RU2462208C1

RU2462208C1 - Endoscopic cryoapplicator

Info

Publication number: RU2462208C1
Application number: RU2011113506/14A
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Мерзликин (RU); Николай Васильевич Мерзликин; Виктор Эдуардович Гюнтер (RU); Виктор Эдуардович Гюнтер; Максим Алексеевич Максимов (RU); Максим Алексеевич Максимов; Анатолий Владимирович Проскурин (RU); Анатолий Владимирович Проскурин
Original assignee: Николай Васильевич Мерзликин; Виктор Эдуардович Гюнтер; Максим Алексеевич Максимов; Анатолий Владимирович Проскурин
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2012-09-27

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medical equipment, namely to instruments for cryoimpact on tissues, and can be applied in endoscopic operations on internal organs. Crypapplicator contains handle, cylindrical core, made from porous titanium nickelide, and connecting them pin holder, made from titanium nickelide. Pin holder is provided with rigid coupling from polymer material sliding on it. Section of pin holder adjoining to porous core is made thinned and is curved in arch-like way at angle in the range from 45 to 90°.

EFFECT: application of invention will make it possible to extend possibilities of applicator positioning with respect to the object of impact in endoscopic operations due to provision of possibility of intra-operation change of holder shape.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к хирургии, конкретно к инструментам для криовоздействия на ткани, и может применяться при эндоскопических операциях на внутренних органах.The invention relates to surgery, specifically to instruments for cryotherapy on tissues, and can be used for endoscopic operations on internal organs.

Криохирургия является эффективным малоинвазивным хирургическим методом, локализующим деструктивное воздействие в контролируемой области. Эволюционно живые организмы не выработали адекватной нейрофизиологической реакции на глубокое переохлаждение. В связи с этим криовоздействие обладает такими преимуществами, как безболезненность, отсутствие кровотечений, быстрое заживление. Указанные преимущества особенно ярко проявляются при эндоскопических операциях, когда область воздействия после операции становится недоступна.Cryosurgery is an effective minimally invasive surgical method that localizes the destructive effect in a controlled area. Evolutionarily living organisms have not developed an adequate neurophysiological response to deep hypothermia. In this regard, cryotherapy has such advantages as painlessness, the absence of bleeding, and quick healing. These advantages are especially pronounced during endoscopic operations, when the area of influence after surgery becomes inaccessible.

Известен ряд устройств для осуществления криовоздействия на наружные и внутренние органы. К ним относятся пассивные с монолитными предварительно охлаждаемыми сердечниками, активные с поступлением хладоагента из резервуара, пористые, поддерживающие температуру вплоть до выкипания хладоагента.A number of devices are known for performing cryotherapy on external and internal organs. These include passive ones with monolithic pre-cooled cores, active with the receipt of the refrigerant from the tank, porous, maintaining the temperature up to the boiling of the refrigerant.

Известен, например, криоаппликатор пассивного типа «КриоСтик» (http://www.55355.ru/133/000_004.htm), содержащий рукоятку, сменный металлический наконечник и соединяющий их металлический штыревой держатель. Время непрерывной работы до 2 минут. Недостаток пассивного криоаппликатора с монолитным сердечником - малый ресурс хладоемкости, вследствие чего аппликатор требует многократного повторного охлаждения. Это особенно неприемлемо при внутриполостном применении.Known, for example, passive cryoapplicator type "CryoStik" (http://www.55355.ru/133/000_004.htm), containing a handle, a replaceable metal tip and a metal pin holder connecting them. Continuous operation time up to 2 minutes. The disadvantage of a passive cryoapplicator with a monolithic core is a small cold storage resource, as a result of which the applicator requires repeated re-cooling. This is especially unacceptable for intracavitary use.

Известен также эндоскопический криоаппликатор «Криотон-3» (http://www.medan.com.ua/cryoton_3.htm), содержащий резервуар с жидким азотом, сменный металлический наконечник и соединяющий их полый металлический штыревой держатель, обеспечивающий подачу жидкого азота к наконечнику. Время непрерывной работы до 7 минут.Also known is the endoscopic cryo-applicator "Cryoton-3" (http://www.medan.com.ua/cryoton_3.htm), containing a tank with liquid nitrogen, a replaceable metal tip and a hollow metal pin holder connecting them, providing liquid nitrogen to the tip . Continuous operation time up to 7 minutes.

Недостатки активных аппликаторов: громоздкость, интенсивное испарение хладоагента, образующего туман (емкость резервуара 0,5 л, что соответствует выделению 0,32 куб.м холодных паров), а также жесткость конструкции, ограничивающая возможность позиционирования инструмента относительно объекта воздействия. Последний недостаток особенно выражен при работе внутри полости.Disadvantages of active applicators: bulkiness, intensive evaporation of the coolant that forms the mist (tank capacity of 0.5 l, which corresponds to the release of 0.32 cubic meters of cold vapor), as well as structural rigidity that limits the ability to position the tool relative to the target. The last drawback is especially pronounced when working inside the cavity.

Указанные недостатки ограничивают применение активных криоаппликаторов при эндоскопических операциях. Наиболее подходящими для этой цели являются пористые криоаппликаторы, которые обладают повышенным ресурсом хладоемкости за счет скрытой теплоты испарения хладоагента, не нуждаются вследствие этого в постоянной подпитке из резервуара и выделяют небольшое количество холодных паров.These disadvantages limit the use of active cryoapplicators in endoscopic operations. The most suitable for this purpose are porous cryoapplicators, which have an increased cold storage resource due to the latent heat of vaporization of the refrigerant, and therefore do not need constant replenishment from the tank and emit a small amount of cold vapor.

Известен эндоскопический криоаппликатор (см. патент РФ №1616628 «Криогенный аппликатор», см. также: Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы / Гюнтер В.Э., Дамбаев Г.Ц. и др., Изд-во Томского университета, Томск. 1998, с. 405), содержащий рукоятку, цилиндрический сердечник, выполненный из пористого никелида титана, и соединяющий их держатель, выполненный из никелида титана. По совокупности признаков данный криоаппликатор наиболее близок к заявляемому, выбран в качестве прототипа. Сердечник криоаппликатора представляет собой объем, образованный сообщающимися порами. Хладоагент удерживается в порах силами поверхностного натяжения. Продолжительность работы достигает 5 минут, что сравнимо с продолжительностью работы вышеприведенного криоаппликатора «Криотон-3». Держатель из никелида титана в силу свойственной ему сверхэластичности позволяет придавать ему произвольный изгиб соответственно условиям подведения к области воздействия, что несколько расширяет возможности позиционирования при внутриполостных операциях.Known endoscopic cryoapplicator (see RF patent No. 1616628 "Cryogenic applicator", see also: Medical materials and implants with shape memory / Gunter V.E., Dambaev G.Ts. et al., Tomsk University Press, Tomsk. 1998, p. 405), comprising a handle, a cylindrical core made of porous titanium nickelide, and a holder connecting them made of titanium nickelide. In terms of features, this cryoapplicator is closest to the claimed, selected as a prototype. The cryoapplicator core is a volume formed by interconnected pores. The refrigerant is held in the pores by surface tension. The duration of work reaches 5 minutes, which is comparable with the duration of the above cryoapplicator "Cryoton-3". The holder of titanium nickelide, due to its inherent superelasticity, allows it to be arbitrarily bent according to the conditions of approaching the impact area, which somewhat expands the possibilities of positioning during intracavitary operations.

Тем не менее прототип также обладает недостатком, ограничивающим его применение при эндоскопических операциях, а именно: отсутствием возможности изменения формы держателя внутри полости, что сужает возможность позиционирования относительно объекта воздействия.However, the prototype also has a disadvantage that limits its use in endoscopic operations, namely: the lack of the ability to change the shape of the holder inside the cavity, which narrows the possibility of positioning relative to the object of influence.

Технический результат изобретения - расширение возможности позиционирования аппликатора относительно объекта воздействия при эндоскопических операциях за счет обеспечения возможности интраоперационного изменения формы держателя.The technical result of the invention is the expansion of the positioning of the applicator relative to the object of influence during endoscopic operations by providing the possibility of intraoperative change in the shape of the holder.

Заявленный результат достигается тем, что в эндоскопическом криоаппликаторе, содержащем рукоятку, цилиндрический сердечник, выполненный из пористого никелида титана, и соединяющий их штыревой держатель, выполненный из никелида титана, отличие состоит в том, что он снабжен жесткой муфтой из полимерного материала, охватывающей штыревой держатель с возможностью продольного скольжения, а участок штыревого держателя, примыкающий к пористому сердечнику, выполнен утонченным и дугообразно изогнут под углом в пределах от 45 до 90°.The claimed result is achieved in that in an endoscopic cryoapplicator containing a handle, a cylindrical core made of porous titanium nickelide and a pin holder made of titanium nickelide connecting them, the difference is that it is equipped with a rigid sleeve made of a polymeric material, covering the pin holder with the possibility of longitudinal sliding, and the portion of the pin holder adjacent to the porous core is made sophisticated and curved arcuate at an angle in the range from 45 to 90 °.

Криоаппликатор отличается также тем, что штыревой держатель выполнен из никелида титана с температурой фазового перехода ниже 77 K.The cryoapplicator is also characterized in that the pin holder is made of titanium nickelide with a phase transition temperature below 77 K.

Криоаппликатор отличается также тем, что длина утонченного участка штыревого держателя выбрана в пределах от 1 до 1,5 длины цилиндрического сердечника.The cryoapplicator is also characterized in that the length of the thinned portion of the pin holder is selected in the range from 1 to 1.5 of the length of the cylindrical core.

Криоаппликатор отличается также тем, что длина муфты, охватывающей штыревой держатель, выбрана в пределах 150-180 мм, а длина штыревого держателя выбрана превышающей длину муфты на 1,5-2 длины изогнутого участка.The cryoapplicator is also characterized in that the length of the coupling covering the pin holder is selected in the range of 150-180 mm, and the length of the pin holder is selected to exceed the length of the coupling by 1.5-2 lengths of the bent section.

Связь между отличительными признаками и заявленным техническим результатом подтверждается следующим.The relationship between the distinguishing features and the claimed technical result is confirmed by the following.

1. Дугообразный изгиб участка штыревого держателя, примыкающего к пористому сердечнику, обеспечивает при внутриполостных операциях доступ к удаленным областям выпуклых органов, при этом изгиб в пределах от 45 до 90° обеспечивает разнообразие позиций в пределах узкого операционного пространства.1. The arcuate bend of the portion of the pin holder adjacent to the porous core, provides for access to remote areas of convex organs during intracavitary operations, while the bend in the range from 45 to 90 ° provides a variety of positions within a narrow operating space.

2. Жесткая муфта из полимерного материала, охватывающая штыревой держатель с возможностью продольного скольжения, обеспечивает изменение угла изгиба держателя в зависимости от положения муфты относительно сердечника. При муфте, надвинутой вплотную к сердечнику, дугообразный участок держателя, охваченный муфтой, выпрямляется, ось сердечника ориентируется вдоль оси муфты. По мере удаления муфты от сердечника длина участка, свободного от распрямляющего действия муфты, увеличивается, угол отклонения оси сердечника от оси муфты также увеличивается. При полностью освобожденном дугообразном участке штыревого держателя угол отклонения оси сердечника достигает исходно заданного угла. Таким образом, в операционной зоне при выполнении эндоскопической операции обеспечивается возможность дистанционно регулировать угол отклонения оси сердечника криоаппликатора. Дополнительно, поворотом криоаппликатора вокруг оси достигаются разнообразные направления, в которых может быть ориентирован пористый сердечник.2. A rigid coupling made of a polymeric material, covering the pin holder with the possibility of longitudinal sliding, provides a change in the angle of bending of the holder depending on the position of the coupling relative to the core. When the coupling is pulled close to the core, the arcuate portion of the holder covered by the coupling is straightened, the axis of the core is oriented along the axis of the coupling. As the coupling moves away from the core, the length of the section free from the rectifying action of the coupling increases, the angle of deviation of the core axis from the axis of the coupling also increases. When the arc-shaped portion of the pin holder is completely released, the angle of deviation of the axis of the core reaches the originally set angle. Thus, in the operating area when performing endoscopic surgery, it is possible to remotely adjust the angle of deviation of the axis of the core of the cryoapplicator. Additionally, by turning the cryoapplicator around the axis, various directions are achieved in which the porous core can be oriented.

3. Выполнение муфты из полимерного материала, обладающего низкой теплопроводностью и теплоемкостью, обеспечивает удобство манипуляций с муфтой в условиях контакта ее с жидким азотом.3. The implementation of the coupling of a polymeric material having low thermal conductivity and heat capacity, provides ease of manipulation with the coupling in conditions of contact with liquid nitrogen.

4. Признак «изгиб участка штыревого держателя» в заявляемом изобретении реализует положительный эффект только в совокупности с признаком наличия жесткой муфты и возможностью выпрямления указанного участка. Без этого изначально изогнутый инструмент не может быть проведен в эндоскопический порт (троакар), представляющий собой протяженную трубку.4. The sign "bending of the pin holder portion" in the claimed invention realizes the positive effect only in conjunction with the sign of the presence of a rigid coupling and the possibility of straightening the specified portion. Without this, an initially curved instrument cannot be guided to the endoscopic port (trocar), which is an extended tube.

5. Утончение штыревого держателя на дугообразном участке обеспечивает преимущественный упругий изгиб указанного участка без вовлечения остальной части держателя, служащей для однозначной ориентации криоаппликатора. Отсутствие изгиба проксимальной части держателя снижает вероятность заклинивания его в канале муфты.5. Thinning of the pin holder on the arcuate section provides preferential elastic bending of the specified section without involving the rest of the holder, which serves to uniquely orient the cryoapplicator. The absence of bending of the proximal part of the holder reduces the likelihood of it jamming in the coupling channel.

6. Выполнение штыревого держателя из никелида титана с температурой фазового перехода ниже 77 K обеспечивает сохранение упругих свойств изогнутой части штыревого держателя и работоспособность устройства при охлаждении в жидком азоте, преимущественно используемом в криохирургии.6. The implementation of the pin holder of titanium nickelide with a phase transition temperature below 77 K ensures the preservation of the elastic properties of the curved part of the pin holder and the operability of the device when cooled in liquid nitrogen, mainly used in cryosurgery.

7. Выбор длины изогнутого участка в пределах 1-1,5 длины пористого сердечника обоснован удобством применения в узком операционном пространстве и определен эмпирически.7. The choice of the length of the curved section within 1-1.5 of the length of the porous core is justified by the convenience of use in a narrow operating space and is determined empirically.

8. Выбор длины муфты в пределах 150-180 мм обоснован типичными продольными размерами эндоскопических портов (троакаров), как правило, от 100 до 120 мм. Дистальный конец муфты должен как минимум достигать дистального среза троакара, чтобы изогнутый участок штыревого держателя располагался в операционной полости, а проксимальный конец муфты должен выступать наружу с возможностью удержания и манипулирования.8. The choice of sleeve length within 150-180 mm is justified by the typical longitudinal dimensions of endoscopic ports (trocars), usually from 100 to 120 mm. The distal end of the coupling should at least reach the distal cut of the trocar, so that the curved portion of the pin holder is located in the operating cavity, and the proximal end of the coupling should protrude outward with the possibility of retention and manipulation.

9. Выбор длины штыревого держателя превышающим длину муфты на 1,5-2 длины изогнутого участка обеспечивает необходимый диапазон продольного перемещения муфты между сердечником и рукояткой, при этом угловое отклонение оси сердечника меняется от нуля до максимума. Для удобства манипуляций резервируется эмпирически выбранный запас длины прямолинейной части держателя, находящейся вне муфты в операционной зоне.9. The choice of the length of the pin holder exceeding the length of the coupling by 1.5-2 lengths of the bent section provides the necessary range of longitudinal movement of the coupling between the core and the handle, while the angular deviation of the axis of the core varies from zero to maximum. For ease of manipulation, an empirically selected margin of the length of the rectilinear part of the holder located outside the clutch in the operating area is reserved.

Таким образом, совокупность заявленных признаков обеспечивает разнообразное позиционирование сердечника эндоскопического криоаппликатора в операционной зоне. Передвижением жесткой муфты вдоль штыревого держателя и поворотом рукоятки сердечник может быть установлен в любом из направлений, лежащих в коническом сегменте с раскрывом от ±45° до ±90° в зависимости от исходно заданного изгиба штыревого держателя.Thus, the totality of the claimed features provides a diverse positioning of the core of the endoscopic cryoapplicator in the operating area. By moving the rigid coupling along the pin holder and turning the handle, the core can be installed in any of the directions lying in the conical segment with an opening of ± 45 ° to ± 90 ° depending on the initial set bend of the pin holder.

Изобретение поясняется фиг.1-3.The invention is illustrated in figures 1-3.

На фиг.1 изображен эндоскопический аппликатор в состоянии с максимальным отклонением сердечника. На фиг.2 изображен эндоскопический аппликатор, подготовленный к введению в операционную полость через троакар. На фиг.3 изображен эндоскопический криоаппликатор с указанием зоны доступных положений сердечника, устанавливаемых интраоперационно.Figure 1 shows an endoscopic applicator in a state with a maximum deviation of the core. Figure 2 shows an endoscopic applicator prepared for insertion into the operating cavity through a trocar. Figure 3 shows an endoscopic cryoapplicator indicating the zone of available core positions established intraoperatively.

Эндоскопический криоаппликатор (фиг.1) содержит рукоятку 1, цилиндрический сердечник 2, выполненный из пористого никелида титана, и соединяющий их штыревой держатель 3, выполненный из никелида титана. Отличие состоит в том, что он снабжен жесткой муфтой 4 из полимерного материала, охватывающей штыревой держатель 3 с возможностью продольного скольжения. Участок 5 штыревого держателя, примыкающий к пористому сердечнику 2, выполнен утонченным и дугообразно изогнут под углом от 45 до 90°. Штыревой держатель 3 выполнен из никелида титана с температурой фазового перехода ниже 77 K. Длина утонченного участка 5 штыревого держателя 3 составляет от 1 до 1,5 длины пористого сердечника 2, длина жесткой муфты 4 составляет от 150 до 180 мм, а длина штыревого держателя 3 превышает длину жесткой муфты 4 на 1,5-2 длины изогнутого участка 5.The endoscopic cryoapplicator (Fig. 1) contains a handle 1, a cylindrical core 2 made of porous titanium nickelide, and a pin holder 3 made of titanium nickelide connecting them. The difference lies in the fact that it is equipped with a rigid sleeve 4 of a polymeric material, covering the pin holder 3 with the possibility of longitudinal sliding. Section 5 of the pin holder adjacent to the porous core 2 is made sophisticated and curved arcuate at an angle of 45 to 90 °. The pin holder 3 is made of titanium nickelide with a phase transition temperature below 77 K. The length of the thinned portion 5 of the pin holder 3 is from 1 to 1.5 the length of the porous core 2, the length of the rigid coupling 4 is from 150 to 180 mm, and the length of the pin holder 3 exceeds the length of the rigid coupling 4 by 1.5-2 the length of the curved section 5.

Эндоскопический аппликатор применяют следующим образом. Удерживая устройство за рукоятку 1, погружают пористый сердечник 2 в жидкий азот и выдерживают до прекращения интенсивного кипения, что свидетельствует о насыщении его пор хладоагентом. Жесткую муфту 4 сдвигают вплотную к сердечнику 2, в результате чего изогнутый участок 5 штыревого держателя 3 выпрямляется и сердечник 2 ориентируется соосно с муфтой 4 и основной частью держателя 3 (фиг.2). В этом положении вводят сердечник и муфту в эндоскопический порт (троакар). Как правило, эндоскопические операции производятся с использованием средств видеонаблюдения. Под визуальным контролем сдвигом муфты 4 в направлении рукоятки 1 и вращением рукоятки 1 вокруг оси добиваются нужного положения сердечника 2 относительно объекта криовоздействия и приводят его в контакт с объектом. Совокупность заявляемых признаков обеспечивает возможность итраоперационно измененять направление подведения сердечника к замораживаемой поверхности в коническом сегменте с раскрывом от 90 до 180° (фиг.3), в том числе в обход выступающего препятствия, например выпуклости внутреннего органа. Жесткая муфта 4, кроме функции регулировки угла отклонения сердечника 2 от оси, обеспечивает функцию клапана, создавая в канале троакара сопротивление утечке газа, поддерживающего внутриполостное давление (пневмоперитонеум).An endoscopic applicator is used as follows. Holding the device by the handle 1, immerse the porous core 2 in liquid nitrogen and hold until intense boiling ceases, which indicates saturation of its pores with a refrigerant. The rigid coupling 4 is shifted close to the core 2, as a result of which the curved portion 5 of the pin holder 3 is straightened and the core 2 is oriented coaxially with the sleeve 4 and the main part of the holder 3 (Fig. 2). In this position, the core and sleeve are inserted into the endoscopic port (trocar). As a rule, endoscopic operations are performed using video surveillance equipment. Under visual control, the shift of the coupling 4 in the direction of the handle 1 and the rotation of the handle 1 around the axis achieve the desired position of the core 2 relative to the cryogenic object and bring it into contact with the object. The combination of the claimed features provides the possibility of itraoperatively changing the direction of bringing the core to the frozen surface in a conical segment with an opening of 90 to 180 ° (Fig. 3), including bypassing a protruding obstacle, such as a convexity of the internal organ. The rigid coupling 4, in addition to the function of adjusting the angle of deviation of the core 2 from the axis, provides a valve function, creating resistance to leakage of gas supporting intracavitary pressure (pneumoperitoneum) in the trocar channel.

Claims

1. An endoscopic cryo-applicator comprising a handle, a cylindrical core made of porous titanium nickelide and a pin holder connecting them made of titanium nickelide, characterized in that it is provided with a rigid sleeve made of a polymeric material, covering the pin holder with the possibility of longitudinal sliding, the portion of the pin holder adjacent to the porous core is made refined and curved arcuate at an angle ranging from 45 to 90 °.

2. The endoscopic cryoapplicator according to claim 1, characterized in that the pin holder is made of titanium nickelide with a phase transition temperature below 77 ° K.

3. The endoscopic cryoapplicator according to claim 1, characterized in that the length of the thinned portion of the pin holder is selected in the range from 1 to 1.5 of the length of the cylindrical core.

4. The endoscopic cryoapplicator according to claim 1, characterized in that the length of the coupling covering the pin holder is selected within the range of 150-180 mm, and the length of the pin holder is selected to exceed the length of the coupling by 1.5-2 lengths of the bent section.