WO2021259905A1 - Laparoskopisches koagulationsinstrument und verfahren zur temperaturmessung - Google Patents

Laparoskopisches koagulationsinstrument und verfahren zur temperaturmessung Download PDF

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WO2021259905A1
WO2021259905A1 PCT/EP2021/066930 EP2021066930W WO2021259905A1 WO 2021259905 A1 WO2021259905 A1 WO 2021259905A1 EP 2021066930 W EP2021066930 W EP 2021066930W WO 2021259905 A1 WO2021259905 A1 WO 2021259905A1
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Thomas Beck
Veronika Haug
Thomas Alexander Schlebusch
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a laparoscopic coagulation instrument.
  • the present invention also relates to a method for measuring the temperature on a tissue side of a mouth part of the laparoscopic coagulation instrument.
  • tissue is sclerosed or first coagulated before the incision.
  • the tissue is thermally heated by a high-frequency current flow and the proteins coagulate and water is expelled from the affected tissue section. This enables the blood vessels to be reliably closed before the surgical incision.
  • Coagulation takes place in a temperature range from 60 ° to 80 ° C and thermofusion takes place in a temperature range from 90 ° to 100 ° C. If the temperature reached is below this, there is a risk of unwanted bleeding. At even higher temperatures, the coagulated or thermofused tissue is damaged to such an extent that solid scars form or the tissue burns, which has a negative effect on the healing process. A temperature measurement directly on the coagulated tissue is not possible, however, but the temperature reached is only estimated indirectly via an impedance measurement of the high-frequency generator.
  • US 2019/0113395 A1 describes a method for monitoring the temperature during the thermal ablation of a tumor by means of a fiber-optic temperature sensor, the Bragg effect being used.
  • the laparoscopic coagulation instrument has a mouth which has a coagulation electrode on at least one mouth part.
  • a mouth is understood to mean a part of the coagulation instrument, the mouth parts of which can be moved towards and away from one another in such a way that the mouth can be opened and closed.
  • a coagulation electrode is understood to be an electrode which is set up to carry out coagulation and / or thermofusion of tissue.
  • the coagulation electrode preferably has several, in particular two, linear sections.
  • the coagulation electrode forms a U-shape in particular from its linear sections and an arcuate section.
  • At least one jaw part has at least one glass fiber which has at least one Bragg grating.
  • the fiber core has a periodic modulation of the refractive index with high and low refractive index ranges. If light is introduced into the glass fiber, wavelengths that lie within the filter bandwidth of the Bragg grating are reflected on it. Due to a thermal expansion of the glass fiber and thus also of the Bragg grating, this reflection is temperature-dependent. It is therefore possible to deduce the temperature of the glass fiber and thus the temperature at the mouth part from the light reflection. If several Bragg gratings are provided, a spatially resolved temperature determination is even possible. For this purpose, the several Bragg gratings have different periodic modulations of their refractive index.
  • the Bragg grating is preferably arranged along a linear section of the coagulation electrode.
  • the arrangement of a Bragg grating in such an area of the glass fiber in which it is arranged parallel to a linear section of the coagulation electrode ensures that the glass fiber in the area of the Bragg grating is installed stress-free in the coagulation instrument, so that there are no transverse dependencies of the reflection.
  • At least one glass fiber is preferably arranged between an outer edge of the mouth part and the coagulation electrode. In this way, particularly good contacting of the tissue clamped in the coagulation instrument can be achieved.
  • the coagulation instrument has two glass fibers. Each glass fiber is arranged next to one of the linear sections of the coagulation electrode. In particular, each of the two glass fibers is placed between one of the linearly extending sections and the outer edge of the jaw part.
  • This embodiment is particularly suitable for a small coagulation instrument, since with an exclusively linear course of the glass fibers, the maximum permissible bending radius of the glass fibers does not have to be taken into account.
  • the coagulation instrument has only one glass fiber which is arranged parallel to the entire coagulation electrode.
  • parallel is understood to mean that the distance between the glass fiber and the coagulation electrode remains the same over the entire length of the glass fiber and the coagulation electrode.
  • a light beam introduced into the respective glass fibers runs to the end of the glass fiber and only the wavelengths reflected on the Bragg grating run back in the glass fiber, this embodiment of the coagulation instrument enables the light beam to run along the entire glass fiber .
  • the coagulation electrode is usually arranged in a cavity of a ceramic carrier. So that the at least one glass fiber does not protrude beyond the surface of the ceramic carrier, it is preferred that it is also arranged in a cavity of the ceramic carrier, which also carries the coagulation electrode. The cavity is open to one side of the tissue of the laparoscopic coagulation instrument.
  • the tissue side is understood to mean the side which is provided to face tissue clamped in the jaw part and which also has the coagulation electrode. Since the cavity containing the glass fiber is open to the tissue side, a good temperature exchange between the clamped tissue and the glass fiber is made possible.
  • the part of the cavity not filled by the glass fiber is filled with a filler.
  • Fillers with high thermal conductivity such as a silicone gel, are particularly suitable here.
  • a particularly good fixation of the glass fiber in the cavity can be achieved in that a cross section of the opening of the cavity is smaller than a cross section of the glass fiber. The glass fiber is thus still in contact with the tissue via the opening, but can no longer be moved out of the cavity through the opening.
  • This embodiment of the coagulation instrument can be produced, for example, in that the ceramic body is built up around the glass fiber by means of a 3D printing process. In this embodiment, too, it is preferred to fill the part of the recess that is not filled by the glass fiber with a filler.
  • the laparoscopic coagulation instrument preferably has a light source in order to introduce light into the glass fiber.
  • Light with a wavelength in the range from 800 nm to 1600 nm can preferably be used, particularly preferably in the range from 1460 nm to 1600 nm.
  • the use of light in the wavelength range from 1460 nm to 1600 nm is particularly suitable for different reflections of light to be able to distinguish on the Bragg grating.
  • the coagulation instrument has at least one receiver which is set up to receive reflected light from the glass fiber.
  • the receiver is an element for the absolute analysis of the wavelengths reflected on the Bragg grating. This can in particular be a spectrometer.
  • the receiver is an element for the relative analysis of the wavelengths reflected on the Bragg grating. This can be done in particular via an intensity measurement using a filter.
  • the temperature is then determined from an analysis of light reflected on the Bragg grating using calibration data.
  • the calibration data can in particular be stored as a calibration curve for the absolute temperature, with the calibration being able to take place on absolute or relative values.
  • light that has passed through the glass fiber is preferably also analyzed in addition to the reflected light. This can be used in particular for a plausibility check of the received wavelengths.
  • Figure 1 shows schematically a laparoscopic coagulation instrument according to embodiments of the invention.
  • FIG. 2 shows a plan view of a jaw part of a laparoscopic coagulation instrument according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows a plan view of a jaw part of a laparoscopic coagulation instrument according to another exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows, in a sectional illustration, the arrangement of a glass fiber in a cavity in an exemplary embodiment of the laparoscopic coagulation instrument.
  • FIG. 5 shows, in a sectional illustration, the arrangement of a glass fiber in a cavity in another exemplary embodiment of the laparoscopic coagulation instrument.
  • FIG. 6 schematically shows evaluation electronics of a laparoscopic coagulation instrument according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 7 shows a flow chart of a method according to an exemplary embodiment of the invention.
  • a laparoscopic coagulation instrument 10 in the form of coagulation forceps is shown in FIG. It has a handle 11a and a shaft 11b, at the end of which a mouth 12 is arranged. This has two jaw parts 13, 14, which can be moved towards and away from one another to open and close the mouth 12.
  • the coagulation instrument 10 is connected to a base device 16 by means of a cable 15 connected.
  • the base device 16 contains, among other things, a high-frequency generator, by means of which coagulation electrodes in the jaw parts 13, 14 can be supplied with electrical energy.
  • the coagulation instrument 10 is designed as a bipolar instrument which has a coagulation electrode in each of its jaw parts 13, 14. This is shown in FIG. 2 for one of the jaw parts 13.
  • a ceramic carrier 20, which in the present case consists of an aluminum oxide ceramic, for example, has a coagulation electrode 30 with the individual sections 31, 32 and 33, which is sunk into a cavity of the ceramic carrier 20 such that its top surface together with a flat surface the remaining ceramic carrier 20 forms.
  • This upper side of the jaw part 13, on which the coagulation electrode 30 is exposed is referred to as the tissue side. It faces the coagulation electrode of the other jaw part 14 and is set up to contact tissue to be treated, which is clamped in the mouth 12.
  • the coagulation electrode can be divided into three geometric sections 31, 32, 33, the first two sections 31, 32 each running linearly and the third section 33, which is connected to the other two sections 31, 32, being designed in an arc shape, and so on connects with each other that the coagulation electrode 30 has a U-shape.
  • a first glass fiber 41 runs parallel to the first linear section 31.
  • a second glass fiber 42 runs parallel to the second linear section 32 on the carrier 20.
  • the two glass fibers 41, 42 are replaced by a single glass fiber 43. This runs over the entire length of the coagulation electrode 30 with the individual sections 31, 32 and 33 between the outer edge of the ceramic carrier 20 and the coagulation electrode 30 so that its distance from the coagulation electrode 30 always remains the same.
  • the glass fibers in the exemplary embodiment according to FIG. 2 each have a Bragg grating over their entire length. In the exemplary embodiment according to FIG.
  • the glass fiber 43 has a Bragg grating in each of the areas that run parallel to the linearly extending sections 31, 32 of the coagulation electrode, while the area that runs parallel to the arcuate section 43 of the coagulation electrode 30, does not have a Bragg grating.
  • a Bragg grating instead of a Bragg grating, a plurality of Bragg gratings are provided in each case, which have different periodic modulations of their refractive index.
  • FIG. 4 shows how, in an exemplary embodiment of the coagulation instrument 10, the first glass fiber 41 is embedded in the ceramic carrier 20.
  • the ceramic carrier 20 has a cavity 21 with a square cross section.
  • the glass fiber 41 is arranged in the cavity 21, and the part of the cavity 21 not excluded from the glass fiber 41 is filled with a filler 50 in the form of a silicone gel.
  • the glass fiber 41 has, for example, a diameter of 150 ⁇ m and the cavity 21 has, for example, a width and a depth of 200 ⁇ m each.
  • FIG. 5 shows how the cavity 21 is designed in another exemplary embodiment of the invention. It has a circular cross-section with a diameter of, for example, 170 ⁇ m and is opened on the tissue side through an opening 22 with a width of, for example, 100 ⁇ m.
  • the part of the cavity 21 that is not filled by the glass fiber 41 and the opening 22 are, as in the exemplary embodiment described above, also filled with a silicone gel as filler 50.
  • the base device 16 also contains evaluation electronics for temperature measurement by means of the glass fibers 41, 42, 43
  • Light source 62 in the base unit 16 light is introduced into the glass fibers 41, 42, 43. This is reflected on the Bragg gratings and fed back into the base device 16 via the cable 15 and the optical fiber coupling 61. There it is received by a receiver 63.
  • This has either a spectrometer for the absolute analysis of the reflected light or a device for measuring the intensity including a filter for the relative analysis of the reflected light.
  • the analysis result is transferred to a computer 64 in which a calibration curve is stored which relates the absolute or relative intensities of the different wavelengths of the reflected light to an absolute temperature of the glass fibers 41, 42, 43.
  • Coagulation instrument 10 are displayed or used for automatic regulation of the coagulation process (temperature and time).
  • the reflected light is subjected to an absolute or relative analysis 73 therein.
  • the result of the analysis 73 is subjected to a comparison 74 with the calibration data 80 in the computing device 64.
  • the absolute temperature of the respective measuring points of the glass fibers 41, 42, 43 is determined. Finally, the temperature determined in this way is output 75 and the measurement is ended 76.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein laparoskopisches Koagulationsinstrument, aufweisend ein Maul, welches an wenigstens einem Maulteil (13) eine Koagulationselektrode (30) aufweist. Das Maulteil (13) weist wenigstens eine Glasfaser (41, 42) auf, die wenigstens ein Bragg-Gitter aufweist. Eine Temperaturmessung an einer Gewebeseite einer Maulteil (13) des laparoskopischen Koagulationsinstruments erfolgt, indem Licht in die Glasfaser (41, 42) eingeleitet wird und aus einer Analyse von an dem Bragg-Gitter reflektiertem Licht unter Verwendung von Kalibrierdaten die Temperatur ermittelt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Laparoskopisches Koagulationsinstrument und Verfahren zur
Temperaturmessung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein laparoskopisches Koagulationsinstrument. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Temperaturmessung an einer Gewebeseite eines Maulteils des laparoskopischen Koagulationsinstruments.
Stand der Technik
Bei der minimalinvasiven Chirurgie sind Blutungen nicht akzeptabel, da das Operationsgebiet beispielsweise nicht mit einem Tupfer zugänglich ist. Daher kommt ganz besonders in diesem Bereich die Elektrochirurgie zum Einsatz, bei der das Gewebe verödet oder vor dem Schnitt zunächst koaguliert wird. Dabei wird das Gewebe thermisch durch einen hochfrequenten Stromfluss erhitzt und es kommt zu einem Gerinnen der Eiweiße sowie einem Wasseraustrieb aus dem betroffenen Gewebeabschnitt. Dadurch ist ein verlässlicher Verschluss der Blutgefäße vor dem operativen Schnitt möglich.
Eine Koagulation erfolgt in einem Temperaturbereich von 60° bis 80° C und eine Thermofusionierung in einem Temperaturbereich von 90° bis 100° C. Liegt die erreichte Temperatur darunter, so besteht die Gefahr des ungewollten Blutens. Bei noch höheren Temperaturen nimmt das koagulierte oder thermofusionierte Gewebe soweit Schaden, dass sich feste Narben bilden oder das Gewebe verbrennt, was sich negativ auf den Heilungserfolg auswirkt. Eine Temperaturmessung direkt am koagulierten Gewebe ist allerdings nicht möglich, sondern die erreichte Temperatur wird nur indirekt über eine Impedanzmessung des Hochfrequenzgenerators abgeschätzt. In der US 2019/0113395 Al wird ein Verfahren beschrieben, um bei der thermischen Abtragung eines Tumors die Temperatur mittels eines faseroptischen Temperatursensors zu überwachen, wobei der Bragg- Effekt ausgenutzt wird.
Offenbarung der Erfindung
Das laparoskopische Koagulationsinstrument weist ein Maul auf, welches an wenigstens einem Maulteil eine Koagulationselektrode aufweist. Dabei wird unter einem Maul ein Teil des Koagulationsinstruments verstanden, dessen Maulteile so aufeinander zu bewegt und voneinander weg bewegt werden können, dass das Maul geöffnet und geschlossen werden kann. Unter einer Koagulationselektrode wird eine Elektrode verstanden, welche eingerichtet ist, um eine Koagulation und/oder Thermofusion von Gewebe durchzuführen. Die Koagulationselektrode weist vorzugsweise mehrere, insbesondere zwei, lineare Abschnitten auf. Die Koagulationselektrode bildet insbesondere aus ihren linearen Abschnitten und einem bogenförmigen Abschnitt eine U-Form.
Mindestens ein Maulteil weist wenigstens eine Glasfaser auf, die wenigstens ein Bragg-Gitter aufweist. Dies bedeutet, dass die Glasfaser in ihrem Faserkern eine periodische Modulation des Brechungsindex mit hohen und niedrigen Brechungsindexbereichen aufweist. Wird Licht in die Glasfaser eingeleitet, so werden Wellenlängen, die innerhalb der Filterbandbreite des Bragg-Gitters liegen, an diesem reflektiert. Aufgrund einer thermischen Ausdehnung der Glasfaser und damit auch des Bragg-Gitters ist diese Reflektion temperaturabhängig. Es ist also möglich, aus der Lichtreflektion auf die Temperatur der Glasfaser und damit die Temperatur am Maulteil zu schließen. Sind mehrere Bragg-Gitter vorgesehen, so ist sogar eine ortsaufgelöste Temperaturermittlung möglich. Hierzu weisen die mehreren Bragg-Gitter unterschiedliche periodische Modulationen ihres Brechungsindex auf. Vorzugsweise ist das Bragg-Gitter entlang eines linear verlaufenden Abschnitt der Koagulationselektrode angeordnet. Die Anordnung eines Bragg-Gitters in einem solchen Bereich der Glasfaser, in welchem diese parallel zu einem linear verlaufenden Abschnitt der Koagulationselektrode angeordnet ist, stellt sicher, dass die Glasfaser im Bereich des Bragg-Gitters spannungsfrei in das Koagulationsinstrument eingebaut ist, sodass es zu keinen Querabhängigkeiten der Reflektion kommt.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Glasfaser zwischen einem Außenrand des Maulteils und der Koagulationselektrode angeordnet. Damit kann eine besonders gute Kontaktierung des im Koagulationsinstrument eingeklemmten Gewebes erreicht werden.
In einer Ausführungsform des Koagulationsinstruments weist dieses zwei Glasfasern auf. Jede Glasfaser ist dabei neben einem der linear verlaufenden Abschnitte der Koagulationselektrode angeordnet. Insbesondere ist jede der beiden Glasfasern jeweils zwischen einem der linear verlaufenden Abschnitte und dem Außenrand des Maulteils abgeordnet. Diese Ausführungsform ist insbesondere für ein kleines Koagulationsinstrument geeignet, da bei einem ausschließlich linearen Verlauf der Glasfasern der maximal zulässige Biegeradius der Glasfasern nicht beachtet werden muss.
In einer anderen Ausführungsform des Koagulationsinstruments weist dieses nur eine Glasfaser auf, die parallel zu der gesamten Koagulationselektrode angeordnet ist. Unter parallel wird hierbei verstanden, dass der Abstand zwischen der Glasfaser und der Koagulationselektrode über die gesamte Länge der Glasfaser und der Koagulationselektrode gleich bleibt. Während in der voranstehend beschriebenen Ausführungsform des Koagulationsinstruments ein in die jeweiligen Glasfasern eingeleiteter Lichtstrahl bis zum Ende der Glasfaser läuft, und nur die am Bragg-Gitter reflektierten Wellenlängen in der Glasfaser wieder zurücklaufen, ermöglicht diese Ausführungsform des Koagulationsinstruments den Verlauf des Lichtstrahls entlang der gesamten Glasfaser. Dies ermöglicht es also an einem Ende der Glasfaser eine Lichtquelle und einen Empfänger anzuordnen und am anderen Ende der Glasfaser einen weiteren Empfänger anzuordnen, um nicht nur die reflektierten Wellenlängen, sondern auch die Wellenlängen, welche das Bragg-Gitter passieren auszuwerten. Um eine ebene Oberfläche jeder Maulteil des Maulteils zu erhalten, wird die Koagulationselektrode üblicherweise in einer Kavität eines keramischen Trägers angeordnet. Damit die wenigstens eine Glasfaser nicht über die Oberfläche des keramischen Trägers herausragt, ist es bevorzugt, dass sie ebenfalls in einer Kavität des keramischen Trägers angeordnet ist, welcher auch die Koagulationselektrode trägt. Dabei ist die Kavität zu einer Gewebeseite des laparoskopischen Koagulationsinstruments hin offen. Unter der Gewebeseite wird dabei die Seite verstanden, welche dazu vorgesehen ist, im Maulteil eingeklemmtem Gewebe zugewandt zu werden und welche auch die Koagulationselektrode aufweist. Indem die Kavität, welche die Glasfaser enthält, zur Gewebeseite hin offen ist, wird ein guter Temperaturaustausch zwischen dem eingeklemmten Gewebe und der Glasfaser ermöglicht.
Um die Glasfaser in der Kavität zu fixieren, ist es bevorzugt, dass der nicht von der Glasfaser ausgefüllte Teil der Kavität mit einem Füllstoff verfüllt wird. Dabei sind Füllstoffe mit hoher thermischer Leitfähigkeit, wie beispielsweise ein Silikongel, besonders gut geeignet. Eine besonders gute Fixierung der Glasfaser in der Kavität kann dadurch erreicht werden, dass ein Querschnitt der Öffnung der Kavität kleiner ist als ein Querschnitt der Glasfaser. Damit steht die Glasfaser über die Öffnung immer noch in Kontakt mit dem Gewebe, kann durch die Öffnung jedoch nicht mehr aus der Kavität herausbewegt werden. Diese Ausführungsform des Koagulationsinstruments kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass der keramische Körper mittels eines 3D- Druckverfahrens um die Glasfaser herum aufgebaut wird. Auch in dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, den nicht von der Glasfaser ausgefüllten Teil der Ausnehmung mit einem Füllstoff aufzufüllen. Während in der voranstehend beschriebenen Ausführungsform der Temperaturaustausch mit dem Gewebe jedoch ausschließlich über das Füllmaterial erfolgt, erfolgt er in dieser Ausführungsform teilweise über das Füllmaterial und teilweise über Material des keramischen Trägers, welcher sich zwischen der Glasfaser und dem Gewebe erstreckt. Insbesondere Keramikmaterialien wie beispielsweise Aluminiumoxid, welche eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen und gut als keramischer Träger für eine Koagulationselektrode geeignet sind, sind hierbei jedoch bezüglich des Wärmeaustauschs zwischen Glasfaser und Gewebe als unkritisch zu betrachten. Das laparoskopische Koagulationsinstrument weist vorzugsweise eine Lichtquelle auf um Licht in die Glasfaser einzuleiten. Es kann vorzugsweise Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 800 nm bis 1600 nm verwendet werden, besonders bevorzugt im Bereich von 1460 nm bis 1600 nm. Die Verwendung von Licht im Wellenlängenbereich von 1460 nm bis 1600 nm ist besonders geeignet, um unterschiedliche Reflektionen von Licht am Bragg-Gitter unterscheiden zu können.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Koagulationsinstrument mindestens einen Empfänger aufweist, der eingerichtet ist, um reflektiertes Licht aus der Glasfaser zu empfangen. In einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Empfänger um ein Element zur absoluten Analyse der am Bragg-Gitter reflektierten Wellenlängen. Hierbei kann es sich insbesondere um ein Spektrometer handeln. In einer anderen Ausführungsform des Koagulationsinstruments handelt es sich bei dem Empfänger um ein Element zur relativen Analyse der am Bragg-Gitter reflektierten Wellenlängen. Dies kann insbesondere über eine Intensitätsmessung unter Verwendung eines Filters erfolgen.
In dem Verfahren zur Temperaturmessung auf der Gewebeseite eines Maulteils eines laparoskopischen Koagulationsinstruments wird Licht in die Glasfaser eingeleitet und anschließend wird aus einer Analyse von an dem Bragg-Gitter reflektiertem Licht unter Verwendung von Kalibrierdaten die Temperatur ermittelt. Die Kalibrierdaten können insbesondere als Kalibrierkurve für die absolute Temperatur hinterlegt sein, wobei die Kalibrierung auf absolute oder auf relative Werte erfolgen kann.
Wenn mehrere Empfänger vorgesehen sind, wird vorzugsweise zusätzlich zu dem reflektierten Licht auch Licht analysiert, welches die Glasfaser passiert hat. Dies kann insbesondere für eine Plausibilisierung der empfangenen Wellenlängen genutzt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch ein laparoskopisches Koagulationsinstrument gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf eine Maulteil eines laparoskopischen Koagulationsinstruments gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 3 zeigt eine Aufsicht auf eine Maulteil eines laparoskopischen Koagulationsinstruments gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 4 zeigt in einer Schnittdarstellung die Anordnung einer Glasfaser in einer Kavität in einem Ausführungsbeispiel des laparoskopischen Koagulationsinstruments.
Figur 5 zeigt in einer Schnittdarstellung die Anordnung einer Glasfaser in einer Kavität in einem anderen Ausführungsbeispiel des laparoskopischen Koagulationsinstruments.
Figur 6 zeigt schematisch eine Auswerteelektronik eines laparoskopischen Koagulationsinstruments gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
Ein laparoskopisches Koagulationsinstrument 10 in Form einer Koagulationszange ist in Figur 1 dargestellt. Es weist einen Handgriff 11a und einen Schaft 11b auf, an dessen Ende ein Maul 12 angeordnet ist. Dieses weist zwei Maulteile 13, 14 auf, welche zum Öffnen und Schließen des Mauls 12 aufeinander zu und voneinander fort bewegt werden können. Das Koagulationsinstrument 10 ist mittels eines Kabels 15 mit einem Basisgerät 16 verbunden. Das Basisgerät 16 enthält unter anderem einen Hochfrequenzgenerator, mittels dessen Koagulationselektroden in den Maulteile 13, 14 mit elektrischer Energie versorgt werden können.
Das Koagulationsinstrument 10 ist als bipolares Instrument ausgeführt, das in jeder seiner Maulteile 13, 14 jeweils eine Koagulationselektrode aufweist. Dies ist in Figur 2 für eine der Maulteile 13 dargestellt. Ein keramischer Träger 20, der vorliegend beispielsweise aus einer Aluminiumoxid- Keramik besteht, weist eine Koagulationselektrode 30 mit den einzelnen Abschnitten 31, 32 und 33 auf, die so in einer Kavität des keramischen Trägers 20 versenkt ist, dass ihre Oberseite eine ebene Fläche zusammen mit dem restlichen keramischen Träger 20 bildet. Diese Oberseite des Maulteils 13, auf welcher die Koagulationselektrode 30 freiliegt, wird als Gewebeseite bezeichnet. Sie ist der Koagulationselektrode des anderen Maulteils 14 zugewandt und dazu eingerichtet, zu behandelndes Gewebe, das im Maul 12 eingeklemmt wird, zu kontaktieren. Die Koagulationselektrode kann in drei geometrische Abschnitte 31, 32, 33 unterteilt werden, wobei die ersten beiden Abschnitte 31, 32 jeweils linear verlaufen und der dritte Abschnitt 33, der mit den beiden anderen Abschnitten 31, 32 verbunden ist, bogenförmig ausgeführt ist und diese so miteinander verbindet, dass die Koagulationselektrode 30 eine U-Form aufweist. Zwischen dem ersten linearen Abschnitt 31 und dem Außenrand des keramischen Trägers 20, welcher auch den Außenrand des Maulteils 13 bildet, verläuft eine erste Glasfaser 41 parallel zum ersten linear verlaufenden Abschnitt 31. Zwischen dem zweiten linear verlaufenden Abschnitt 32 und dem diesem benachbarten Außenrand des keramischen Trägers 20 verläuft eine zweite Glasfaser 42 parallel zum zweiten linear verlaufenden Abschnitt 32.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel des Maulteils 13, das in Figur 3 dargestellt ist, sind die beiden Glasfasern 41, 42 durch eine einzige Glasfaser 43 ersetzt. Diese verläuft über die gesamte Länge der Koagulationselektrode 30 mit den einzelnen Abschnitten 31, 32 und 33 so zwischen dem Außenrand des keramischen Trägers 20 und der Koagulationselektrode 30, dass ihr Abstand zur Koagulationselektrode 30 stets gleich bleibt. Die Glasfasern im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 weisen jeweils über ihre gesamte Länge ein Bragg-Gitter auf. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 weist die Glasfaser 43 in den Bereichen, die parallel zu den linear verlaufenden Abschnitten 31, 32 der Koagulationselektrode verlaufen, jeweils ein Bragg-Gitter auf, während der Bereich, der parallel zum bogenförmig verlaufenden Abschnitt 43 der Koagulationselektrode 30 verläuft, über kein Bragg-Gitter verfügt. In alternativen Ausführungsbeispielen sind anstelle eines Bragg-Gitters jeweils mehrere Bragg-Gitter vorgesehen, die unterschiedliche periodische Modulationen ihres Brechungsindex aufweisen.
Figur 4 zeigt, wie in einem Ausführungsbeispiel des Koagulationsinstruments 10 die erste Glasfaser 41 in den keramischen Träger 20 eingebettet ist. Hierzu weist der keramische Träger 20 eine Kavität 21 mit quadratischem Querschnitt auf. Die Glasfaser 41 ist in der Kavität 21 angeordnet und der nicht von der Glasfaser 41 ausgenommene Teil der Kavität 21 ist mit einem Füllstoff 50 in Form eines Silikongels gefüllt. Dabei hat die Glasfaser 41 beispielsweise einen Durchmesser von 150 pm und die Kavität 21 hat beispielsweise eine Breite und eine Tiefe von jeweils 200 pm.
Figur 5 zeigt, wie die Kavität 21 in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt ist. Sie hat einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von beispielsweise 170 pm und ist zur Gewebeseite hin durch eine Öffnung 22 mit einer Breite von beispielsweise 100 pm geöffnet. Der nicht von der Glasfaser 41 ausgefüllte Teil der Kavität 21 und die Öffnung 22 sind, wie im vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, ebenfalls mit einem Silikongel als Füllstoff 50 gefüllt.
Die beiden voranstehend genannten Beispiele für die Ausgestaltung der Kavität, welche die erste Glasfaser 41 aufnimmt, können in gleicher Weise für die Kavitäten, welche die zweite Glasfaser 42 und die Glasfaser 43 im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 3 verwendet werden.
Das Basisgerät 16 enthält neben dem Hochfrequenzgenerator auch eine Auswerteelektronik zur Temperaturmessung mittels der Glasfasern 41, 42, 43. Über eine Lichtwellenleitereinkopplung 61 am Kabel 15 wird mittels einer Lichtquelle 62 im Basisgerät 16 Licht in die Glasfasern 41, 42, 43 eingeleitet. Dieses wird an den Bragg-Gittern reflektiert und über das Kabel 15 und die Lichtwellenleitereinkopplung 61 zurück in das Basisgerät 16 geleitet. Dort wird es von einem Empfänger 63 empfangen. Dieser weist entweder ein Spektrometer zur absoluten Analyse des reflektierten Lichts auf oder eine Vorrichtung zur Intensitätsmessung inklusive Filter zur relativen Analyse des reflektierten Lichts. Das Analysenergebnis wird an ein Rechengerät 64 übergeben, in dem eine Kalibrierkurve hinterlegt ist, welche die absoluten bzw. relativen Intensitäten der unterschiedlichen Wellenlängen des reflektierten Lichts mit einer absoluten Temperatur der Glasfasern 41, 42, 43 in Zusammenhang setzt. Dabei wird ausgenutzt, dass die Glasfasern 41, 42, 43 einer temperaturabhängigen Ausdehnung unterliegen, welche sich auf die Bragg-Gitter überträgt. Die auf diese Weise ermittelte Temperatur wird über eine digitale Schnittstelle 65 an eine Datenleitung 17 übergeben und kann dem Bediener des
Koagulationsinstruments 10 angezeigt werden oder für ein automatisches Regeln des Koagulationsvorganges (Temperatur und Zeit) verwendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Temperaturmessung mittels des Koagulationsinstruments 10 gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele der Erfindung erfolgt nach einem Start 70 einer Messung des Verfahrens ein Einleiten 71 von Licht in die Glasfasern 41,
42, 43. Dies ist in Figur 7 dargestellt. Nach einem Empfangen 72 des reflektierten Lichts mittels des Empfängers 63 wird das reflektierte Licht in diesem einer absoluten oder relativen Analyse 73 unterzogen. Das Ergebnis der Analyse 73 wird im Rechengerät 64 einem Vergleich 74 mit den Kalibrierdaten 80 unterzogen. Dabei wird die absolute Temperatur der jeweiligen Messstellen der Glasfasern 41, 42, 43 ermittelt. Schließlich erfolgt ein Ausgeben 75 der so ermittelten Temperatur und ein Beenden 76 der Messung.

Claims

Ansprüche
1. Laparoskopisches Koagulationsinstrument (10), aufweisend ein Maul (12), welches an wenigstens einem Maulteil (13, 14) eine Koagulationselektrode (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Maul (12) wenigstens eine Glasfaser (41, 42, 43) aufweist, die wenigstens ein Bragg-Gitter aufweist.
2. Laparoskopisches Koagulationsinstrument (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfaser (41, 42, 43) zwischen einem Außenrand des Maulteils (13) und der Koagulationselektrode (30) angeordnet ist.
3. Laparoskopisches Koagulationsinstrument (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koagulationselektrode (30) mehrere Abschnitte (31, 32) aufweist und die wenigstens eine Glasfaser (41, 42, 43) in mindestens einem entlang einem linear verlaufenden Abschnitt (31, 32) der Koagulationselektrode (30) angeordneten Bereich wenigstens ein Bragg- Gitter aufweist.
4. Laparoskopisches Koagulationsinstrument (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Glasfasern (41, 42) aufweist, wobei jede Glasfaser (41, 42) neben einem der Abschnitte (31, 32) der Koagulationselektrode (30) angeordnet ist.
5. Laparoskopisches Koagulationsinstrument (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Glasfaser (43) aufweist, die parallel zu der gesamten Koagulationselektrode (30) angeordnet ist.
6. Laparoskopisches Koagulationsinstrument (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Glasfaser (41, 42, 43) in einer Kavität (21) eines keramischen Trägers (20) angeordnet ist, welcher die Koagulationselektrode (30) trägt, wobei die Kavität (21) zu einer Gewebeseite des laparoskopischen Koagulationsinstrument (10) hin offen ist.
7. Laparoskopisches Koagulationsinstrument (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt der Öffnung (22) der Kavität (21) kleiner ist als ein Querschnitt der Glasfaser (41, 42, 43).
8. Laparoskopisches Koagulationsinstrument (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Lichtquelle (62) aufweist, die eingerichtet ist, um Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 800 nm bis 1600 nm in die Glasfaser (41, 42, 43) einzuleiten, und mindestens einen Empfänger (63) aufweist, der eingerichtet ist, um reflektiertes Licht aus der Glasfaser (41, 42, 43) zu empfangen.
9. Laparoskopisches Koagulationsinstrument (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (63) ein Spektrometer aufweist.
10. Laparoskopisches Koagulationsinstrument (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (63) eingerichtet ist, um das empfangene Licht zu filtern und seine Intensität zu messen.
11. Verfahren zur Temperaturmessung an einer Gewebeseite eines Maulteils (13, 14) eines laparoskopischen Koagulationsinstruments (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin Licht in die Glasfaser (41, 42, 43) eingeleitet wird (71) und aus einer Analyse (73) von an dem Bragg-Gitter reflektiertem Licht unter Verwendung von Kalibrierdaten (80) die Temperatur ermittelt wird (74).
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