WO2017017192A1 - Chirurgisches schaftinstrument - Google Patents

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shaft
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surgical
shaft instrument
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Uwe SCHÖLER
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Olympus Winter & Ibe Gmbh
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    • A61B2017/2901—Details of shaft
    • A61B2017/2902—Details of shaft characterized by features of the actuating rod

Definitions

  • the invention relates to a surgical shaft instrument according to the preamble of claim 1.
  • Surgical stemmed instruments are primarily for work inside the body, where narrow passages have to be passed.
  • Surgical shaft instruments are therefore found especially in laparoscopic and endoscopic operations.
  • Such shaft instruments may, depending on the design of the effector e.g. be designed as pliers or scissors and must be able to absorb high forces. Not only are high cutting or holding forces on the effector important, but the shaft is also loaded with considerable bending forces, e.g. when misused in difficult conditions as a lever. In this case, slight bending of the shaft can not be allowed, as they can lead to jamming of the actuating rod in the pipe.
  • the shaft which is to be introduced through very narrow channels in the body, must be as thin as possible, which limits its rigidity.
  • the object of the present invention is to design a high-stiffness surgical shaft instrument patient-safe in a simple construction.
  • Hardened metals or ceramics have much higher hardness than normally used instrument steels, resulting in a significantly higher flexural rigidity. However, the higher hardness also results in a brittle, fracture-sensitive material that breaks when overloaded and can endanger the patient with splinters. In particular, this applies to ceramics.
  • the quoted text deals with the problem of combating the splintering tendency of very hard shank materials by non-shattering sheathings which, in the event of a breakage, are intended to restrain the splinters.
  • the actuating rod consists of the hard material. Again, it seems at first sight, compared to the known construction in which the tube is made of hard material, again, to form the operating rod made of hard material.
  • the actuating rod has the smaller cross-section with respect to the tube and therefore a lower flexural rigidity, which apparently can not be outweighed by the more rigid material. In fact, it turns out that when using hard material for the actuating rod in place of the tube at least the same rigidity can be achieved.
  • the construction according to the invention thus has advantages with respect to the safety of the splinter protection and with respect to the rigidity in comparison to the cited prior art.
  • the features of claims 2 and 3 can be used independently or advantageously in combination.
  • hard material for the actuating rod all materials of sufficient hardness, such as, for example, are suitable. hardened steel. According to claim 4 ceramic is advantageously used for these purposes.
  • the actuating rod made of tungsten carbide.
  • Tungsten carbide is one of the hardest materials to use for such purposes with excellent stiffness values.
  • this material is electrically conductive well.
  • Claim 9 relates to the shaft of a surgical shaft instrument with the features relating to the shaft of the preceding claims.
  • Fig. 1 is a side view of a surgical according to the invention
  • FIG. 2 shows a greatly enlarged diameter in longitudinal section through the shank of the instrument of FIG. 1st
  • FIG. 1 shows a side view of a surgical shaft instrument 1 with an elongated shaft 2, which carries an effector 3 at its distal end.
  • this has a jaw part 4 fixed to the shaft 2 and a jaw part 5 mounted movably relative thereto.
  • a handle 6 which is fastened to the shaft 2 with a main body 7.
  • a fixed handle 8 is fixed, on which a movable handle 9 is mounted with a hinge 10.
  • the shaft 2 and the main body 7 are longitudinally displaceable by an actuating rod 1 1.
  • the actuating rod 1 1 is connected in a manner not shown in the effector 3 with its moving parts to the movement, ie in the illustrated embodiment with the movable jaw 5.
  • actuating rod 1 1 At the proximal end of the actuating rod 1 1 is hinged to the movable handle 9.
  • the actuating rod 1 1 thus connects the moving parts of the effector 3 with the moving parts of the handle 6. If the movable handle 9 is moved on the handle 6, the movement of the movable jaw part 5 is thereby controlled.
  • the main body 7 of the handle 6 can, as shown, be provided with a rotary ring 12, with which the main body 7 in whole or in part and that more advantageous Way under rotational driving of the shaft 2 is rotationally adjustable. This can be brought from the handle 6 ago the effector 3 in a favorable for the operation rotational position.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the shaft 2 of FIG. 1.
  • the shaft 2 shown connects the fixed jaw part 4 of the effector 3 with the main body 7 of the handle 6.
  • the shaft 2 consists of a tube 14 and the longitudinally displaceably mounted actuating rod 1 1.
  • the tube 14 at its proximal end in the main body 7 fixed and rotatably supported at its proximal end relative to the actuating rod 1 1 with a bearing ring 15.
  • the tube 14 consists of a thin-walled metal tube 16 that is enclosed outside with an insulating tube 17, for example made of suitable plastic. It transmits the reaction forces occurring during power transmission through the actuating rod.
  • the tube 14 is rigidly supported on the actuating rod 1 1 to transmit from the outside to the shaft 2 acting bending or bending forces on the mounting rod 1 1.
  • the basic design requirements for the shaft 2 shown are that the outer diameter of the shaft 2, so the tube 14, be as small as possible should, on the other hand, but the bending stiffness of the shaft 2 should be as large as possible.
  • the actuating rod 1 1 made of a hard material, preferably tungsten carbide.
  • the outer diameter of the tube 14 is only slightly larger than the outer diameter of the actuating rod 1 first This therefore has the largest possible diameter and has, as shown, a solid cross-section. This results in addition to the high material hardness a large moment of resistance. Overall, this results in a flexural rigidity of the actuating rod 1 1, in the example shown 2 is much larger than that of the tube 14, so that the proportion of the tube 14 to the overall bending stiffness of the shaft 2 is low.
  • the actuating rod 1 1 is mounted in the tube 14 with a narrow gap 13 shown in FIG. only so great that manufacturing tolerances are collected and terminals avoided.
  • the metal tube 16 is insensitive to breakage and can 1 1 occurring splitter safely hold in case of breakage of the operating rod.
  • the effector 3 can be designed as a pair of pliers, as shown, or as scissors. In both cases high frequency loading is advantageous for certain surgical procedures, such as e.g. for cutting or coagulating tissue.
  • an electrical supply via the shaft 2 is required, the current, e.g. the usual high-frequency current, from the handle 6 to the effector 3 transmits, e.g. to supply the jaws or electrodes arranged there.
  • It can be monopolar to work with a lead or bipolar, including two leads are required.
  • a monopolar connection is shown, wherein in the proximal end region of the actuating rod 1 1, a contact 19 is arranged, on which an outgoing electrical cable 20 is contacted. This can be transmitted from an external voltage source, not shown, via the cable 20 and via the actuating rod 1 1 current to the effector 3.
  • the actuating rod 1 1 must be electrically conductive. It can be made of suitable metal, or of the here preferred tungsten carbide, which combines good electrical conductivity with maximum hardness and rigidity. In bipolar design, the second pole can be connected via the metal tube 16, which then serves as a second supply line.

Abstract

Ein chirurgisches Schaftinstrument (1) mit einem langgestreckten Schaft (2) hoher Biegesteifigkeit, der ein Rohr (14) und eine darin längsverschiebbar angeordnete Betätigungsstange (11) aufweist, die an den Enden zur steuernden Verbindung eines proximal angeordneten Handgriffes (6) mit einem distal angeordneten Effektor (3) angeschlossen sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsstange (11) mit größerer Biegesteifigkeit ausgebildet ist als das Rohr (14).

Description

Chirurgisches Schaftinstrument
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Schaftinstrument nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 . Chirurgische Schaftinstrumente dienen hauptsächlich zur Arbeit im Körperinneren, wobei enge Durchgänge passiert werden müssen. Chirurgische Schaftinstrumente finden sich daher insbesondere bei laparoskopischen und bei endoskopischen Operationen. Solche Schaftinstrumente können je nach Gestaltung des Effektors z.B. als Zangen oder Scheren ausgebildet sein und müssen hohe Kräfte aufnehmen können. Dabei kommt es nicht nur auf hohe Schneid- bzw. Haltekräfte am Effektor an, sondern der Schaft wird auch mit erheblichen Biegekräften belastet z.B. wenn er bei schwierigen Einsatzbedingungen als Hebel missbraucht wird. Dabei können auch leichte Verbiegungen des Schaftes nicht zugelassen werden, da diese zum Klemmen der Betätigungsstange im Rohr führen können. Hinzukommt das Problem, dass der Schaft, der durch sehr enge Kanäle in den Körper eingeführt werden soll, möglichst dünn sein muss, was seine Steifigkeit einschränkt.
Aus Vorstehendem ergibt sich, dass bei einem chirurgischen Schaftinstrument der Schaft eine möglichst hohe Biegesteifigkeit aufweisen sollte. Diese ergibt sich aus zwei Faktoren, nämlich aus der Art des Materiales (je härter das Material, desto steifer) und aus einem Formfaktor, dem Widerstandsmoment.
Die DE 10 201 1 1 10 136 A1 zeigt ein gattungsgemäßes Instrument, das den Schaft unter Verwendung von Hartmaterial steifer gestaltet. Diese Konstruktion bildet das Rohr des Schaftes aus dem Hartmaterial aus, da am Rohr der größte Querschnitt und somit die höchste Biegesteifigkeit genutzt werden kann und somit nur hier Maßnahmen, die die Steifigkeit betreffen, sinnvoll erscheinen.
Dies führt aber zu einer sehr aufwendigen Konstruktion, da das splitterempfindliche Hartmaterial am Rohr, also außen sitzt und daher unbedingt mit einem weiteren, außen umgebenden Rohr als Splitterschutz versehen werden muss. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein chirurgisches Schaftinstrument hoher Steifigkeit patientensicher in einer einfachen Konstruktion auszubilden.
Diese Aufgabe wird dem Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst.
Im Stand der Technik wurde zur Erhöhung der Biegesteifigkeit des Schaftes nur das Rohr als der aus dem naheliegenden Grund des größeren Querschnittes allein Erfolg versprechende Teil des Schaftes untersucht. Die Erfindung stellt nun überraschenderweise fest, dass die im Inneren des Rohres verlaufende Betätigungsstange ebenfalls zur Erhöhung der Biegesteifigkeit des Schaftes einsetzbar ist. Bei gleichem Außendurchmesser ist die Stange deutlich steifer. Vorteilhaft lassen sich daher die Merkmale des Anspruches 2 einsetzen. Damit wird der Durchmesser der Stange so groß wie möglich. Ihre Biegesteifigkeit kann bei einem in üblicher Bauweise sehr dünnwandigen Rohr die des Rohres weit übertreffen. Dies gilt unabhängig vom verwendeten Material.
Gehärtete Metalle oder Keramiken weisen gegenüber normalerweise verwendeten Instrumentenstählen wesentlich höhere Härte auf, was eine wesentlich höhere Biegesteifigkeit ergibt. Die höhere Härte ergibt aber auch ein spröderes, bruchempfindliches Material, das bei Überlastung bricht und mit Splittern den Patienten gefährden kann. Insbesondere gilt dies für Keramiken. Die zitierte Schrift widmet sich im Wesentlichen dem Problem, die Splitterneigung sehr harter Schaftmaterialien durch nichtsplitternde Umhüllungen zu bekämpfen, welche im Bruchfall die Splitter zurückhalten sollen. Vorteilhaft gemäß Anspruch 3 besteht die Betätigungsstange aus dem Hartmaterial. Auch hierbei scheint es auf den ersten Blick, gegenüber der bekannten Konstruktion bei der das Rohr aus Hartmaterial besteht, wiedersinnig, die Betätigungsstange aus Hartmaterial auszubilden. Die Betätigungsstange hat gegenüber dem Rohr den kleineren Querschnitt und daher eine geringere Biegesteifigkeit, die durch das steifere Material scheinbar nicht aufgewogen werden kann. Tatsächlich stellt sich aber heraus, dass bei der Verwendung von Hartmaterial für die Betätigungsstange an Stelle für das Rohr mindestens dieselbe Steifigkeit erreichbar ist. Hinzu kommt der Vorteil, dass das Rohr die Betätigungsstange nach außen rundum abdeckt und auch als Splitterschutz wirken kann, so dass zusätzliche Splitterschutzmaßnahmen wie sie aus dem eingangsgenannten Stand der Technik bekannt sind, eingespart werden können. Die erfindungsgemäße Konstruktion weist also hinsichtlich der Sicherheit des Splitterschutzes und hinsichtlich der Steifigkeit Vorteile gegenüber dem genannten Stand der Technik auf. Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 können unabhängig voneinander oder vorteilhaft in Kombination verwendet werden.
Als Hartmaterial für die Betätigungsstange eignen sich alle Materialien von ausreichender Härte wie z.B. gehärteter Stahl. Gemäß Anspruch 4 wird für diese Zwecke vorteilhaft Keramik verwendet.
Bei chirurgischen Schaftinstrumenten wird häufig mit an Elektroden des Effektors angelegter Hochfrequenzspannung gearbeitet, um damit z.B. Gewebe zu schneiden, zu koagulieren oder dergleichen. Als elektrische Zuleitung wird dabei gern die Betätigungsstange selbst verwendet, die dazu aus einem elektrisch leitfähigen Metall besteht. Wird für die Betätigungsstange jedoch Keramik verwendet, so wird vorteilhaft gemäß Anspruch 5 eine elektrisch leitfähige Keramik verwendet.
Vorteilhaft gemäß Anspruch 6 besteht die Betätigungsstange aus Wolframkarbid. Wolframkarbid ist eines der härtesten für solche Zwecke verwendbaren Materialien mit ausgezeichneten Steifigkeitswerten. Außerdem ist dieses Material elektrisch gut leitfähig.
Bei einer spannungsbeaufschlagten Betätigungsstange ist eine äußere Isolierung erforderlich. Diese wird vorteilhaft gemäß Anspruch 7 durch das Rohr geleistet, dieses muss jedoch ausreichende Übertragungskräfte aufbringen können und ist daher aus Festigkeitsgründen vorteilhaft mit den Merkmalen des Anspruches 8 ausgebildet. Dabei besteht das Rohr aus Metall und hat somit ausreichend Festigkeit, ist jedoch mit einer Isolierhülle versehen. Anspruch 9 betrifft den Schaft eines chirurgischen Schaftinstrumentes mit den, den Schaft betreffenden Merkmalen der vorhergehenden Ansprüche.
In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen chirurgischen
Schaftinstrumentes und
Fig. 2 einen im Durchmesser stark vergrößerten Längsschnitt durch den Schaft des Instrumentes der Fig. 1 .
Fig. 1 zeigt in Seitenansicht ein chirurgisches Schaftinstrument 1 mit einem langgestreckten Schaft 2, der an seinem distalen Ende einen Effektor 3 trägt. Dieser weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein am Schaft 2 feststehendes Maulteil 4 und ein diesem gegenüber beweglich gelagertes Maulteil 5 auf. Am proximalen Ende des Schaftes 2 sitzt ein Handgriff 6, der am Schaft 2 mit einem Hauptkörper 7 befestigt ist. An diesem ist ein feststehendes Griffstück 8 befestigt, an dem ein bewegliches Griffstück 9 mit einem Gelenk 10 gelagert ist. Der Schaft 2 und der Hauptkörper 7 sind von einer Betätigungsstange 1 1 längsverschiebbar durchlaufen. Die Betätigungsstange 1 1 ist in nicht dargestellter Weise im Effektor 3 mit dessen beweglichen Teilen zu deren Bewegung verbunden, also im dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem beweglichen Maulteil 5. Am proximalen Ende ist die Betätigungsstange 1 1 an dem beweglichen Griffstück 9 angelenkt. Die Betätigungsstange 1 1 verbindet also die beweglichen Teile des Effektors 3 mit den beweglichen Teilen des Handgriffes 6. Wird am Handgriff 6 dessen bewegliches Griffstück 9 bewegt, so wird dadurch die Bewegung des beweglichen Maulteiles 5 gesteuert.
Der Hauptkörper 7 des Handgriffes 6 kann, wie dargestellt mit einem Drehring 12 versehen sein, mit dem der Hauptkörper 7 ganz oder teilweise und zwar vorteilhafter Weise unter Drehmitnahme des Schaftes 2 drehverstellbar ist. Damit lässt sich vom Handgriff 6 her der Effektor 3 in eine für die Operation günstige Drehposition bringen.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Schaft 2 der Fig. 1 . Der dargestellte Schaft 2 verbindet das feststehende Maulteil 4 des Effektors 3 mit dem Hauptkörper 7 des Handgriffes 6. Der Schaft 2 besteht aus einem Rohr 14 und der darin längsverschiebbar gelagerten Betätigungsstange 1 1. Im Ausführungsbeispiel ist das Rohr 14 an seinem proximalen Ende in dem Hauptkörper 7 befestigt und an seinem proximalen Ende gegenüber der Betätigungsstange 1 1 mit einem Lagerring 15 drehbar abgestützt.
Das Rohr 14 besteht aus einem dünnwandigen Metallrohr 16, dass außen mit einem Isolierrohr 17 z.B. aus geeignetem Kunststoff umschlossen ist. Es überträgt die bei Kraftübertragung durch die Betätigungsstange auftretenden Reaktionskräfte. Das Rohr 14 ist an der Betätigungsstange 1 1 biegesteif abgestützt, um von außen auf den Schaft 2 einwirkende Biege- bzw. Knickkräfte auf die Befestigungsstange 1 1 zu übertragen. Dazu dienen zum einen der Lagerring 15 und zum anderen eine großflächige Lagerung in einer Bohrung 18 des Hauptkörpers 7. Die grundsätzlichen konstruktiven Anforderungen an den dargestellten Schaft 2 bestehen darin, dass der Außendurchmesser des Schaftes 2, also des Rohres 14, so klein wie möglich sein soll, dass andererseits aber die Biegesteifigkeit des Schaftes 2 möglichst groß sein soll. Um dies zu erreichen, besteht die Betätigungsstange 1 1 aus einem Hartmaterial, vorzugsweise aus Wolframkarbid. Dieses ist für die vorliegenden Zwecke geeignet, äußerst hart und somit steif und verfügt außerdem über die elektrische Leitfähigkeit die im vorliegenden Fall verwendet werden kann. Wie Fig. 2 zeigt, ist der Außendurchmesser des Rohres 14 nur wenig größer als der Außendurchmesser der Betätigungsstange 1 1 . Diese hat also den größtmöglichen Durchmesser und weist, wie dargestellt, einen Vollquerschnitt auf. Daraus resultiert zusätzlich zu der hohen Materialhärte ein großes Widerstandsmoment. Insgesamt ergibt sich damit eine Biegesteifigkeit der Betätigungsstange 1 1 , die im dargestellten Beispiel der Fig. 2 weit größer ist als die des Rohres 14, sodass der Anteil des Rohres 14 an der Gesamtbiegesteifigkeit des Schaftes 2 gering ist.
Um den gewünscht großen Durchmesser der Betätigungsstange 1 1 in dem im Außendurchmesser beschränkten Rohr 14 zu erreichen, ist die Betätigungsstange 1 1 im Rohr 14 mit einem in Fig. 2 dargestellten engen Spalt 13 gelagert, der z.B. nur so groß ist, dass Fertigungstoleranzen aufgefangen und Klemmen vermieden wird.
Das Metallrohr 16 ist bruchunempfindlich und kann bei eventuellem Bruch der Betätigungsstange 1 1 auftretende Splitter sicher halten.
Der Effektor 3 kann je nach Ausgestaltung der Maulteile 4, 5 als Zange, wie dargestellt, oder als Schere ausgebildet sein. In beiden Fällen ist Hochfrequenzbeaufschlagung für bestimmte chirurgische Arbeiten vorteilhaft, wie z.B. zum Schneiden oder Koagulieren von Gewebe. Dazu ist eine elektrische Zuleitung über den Schaft 2 erforderlich, die Strom, z.B. den üblichen Hochfrequenzstrom, vom Handgriff 6 zum Effektor 3 überträgt, um z.B. die Maulteile oder dort angeordnete Elektroden zu versorgen. Dabei kann monopolar, mit einer Zuleitung oder bipolar gearbeitet werden, wozu zwei Zuleitungen erforderlich sind. In Fig. 1 ist ein monopolarer Anschluss dargestellt, wobei im proximalen Endbereich der Betätigungsstange 1 1 ein Kontakt 19 angeordnet ist, an dem ein abgehendes elektrisches Kabel 20 kontaktiert ist. Damit lässt sich von einer nicht dargestellten äußeren Spannungsquelle her über das Kabel 20 und über die Betätigungsstange 1 1 Strom zum Effektor 3 übertragen.
Die Betätigungsstange 1 1 muss dazu elektrisch leitfähig sein. Sie kann aus geeignetem Metall bestehen, oder aus dem hier bevorzugten Wolframkarbid, das gute elektrische Leitfähigkeit mit höchster Härte und Steifigkeit vereint. Bei bipolarer Ausbildung kann der zweite Pol über das Metallrohr 16, das dann als zweite Zuleitung dient, angeschlossen werden.
***** Bezugszeichenliste
1 Chirurg. Schaftinstrument
2 Schaft
3 Effektor
4 feststehendes Maulteil
5 bewegliches Maulteil
6 Handgriff
7 Hauptkörper
8 feststehendes Griffstück
9 bewegliches Griffstück
10 Gelenk
1 1 Betätigungsstange
12 Drehring
13 Spalt
14 Rohr
15 Lagerring
16 Metallrohr
17 Isolierrohr
18 Bohrung
19 Kontakt
20 Kabel
*****

Claims

Patentansprüche
1 . Chirurgisches Schaftinstrument (1 ) mit einem langgestreckten Schaft (2) hoher Biegesteifigkeit, der ein Rohr (14) und eine darin längsverschiebbar angeordnete Betätigungsstange (1 1 ) aufweist, die an den Enden zur steuernden Verbindung eines proximal angeordneten Handgriffes (6) mit einem distal angeordneten Effektor (3) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsstange (1 1 ) mit größerer Biegesteifigkeit ausgebildet ist als das Rohr (14).
2. Chirurgisches Schaftinstrument (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Betätigungsstange (1 1 ) zuzüglich eines toleranzbedingten Spaltes (13) dem Innendurchmesser des Rohres (14) entspricht.
3. Chirurgisches Schaftinstrument (1 ) nach Anspruch 1 , mit einem bereichsweise aus Hartmaterial bestehenden langgestreckten Schaft (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsstange (1 1 ) aus Hartmaterial besteht.
4. Chirurgisches Schaftinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsstange (1 1 ) aus Keramik besteht.
5. Chirurgisches Schaftinstrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsstange (1 1 ) aus elektrisch leitfähiger Keramik besteht.
6. Chirurgisches Schaftinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsstange (1 1 ) aus Wolframkarbid besteht.
7. Chirurgisches Schaftinstrument nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (17) elektrisch isolierend ausgebildet ist.
8. Chirurgisches Schaftinstrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr aus Metall (16) besteht und mit einer Isolierhülle (17) versehen ist. Schaft eines chirurgischen Schaftinstrumentes mit den den Schaft (2) betreffenden Merkmalen eines der vorhergehenden Ansprüche.
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