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Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsstrahlskalpell für die minimalinvasive Chirurgie.
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Bei der minimalinvasiven Chirurgie wird im Gegensatz zur offenen Chirurgie auf große Schnitte, wie beispielsweise das Öffnen des Brustkorbs eines Patienten verzichtet, Stattdessen werden nur kleine Schnitte durchgeführt, über die mit Hilfe von Trokaren Kameras und Instrumente, wie beispielsweise Skalpelle, Scheren, Zangen usw. in den Körper eingeführt werden. Über diese Instrumente und unter Verwendung der Kamera wird der jeweilige medizinische Eingriff durchgeführt. Das Operieren durch die Trokarpunkte hat den Verlust von zwei Freiheitsgraden zur Folge.
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Weiterhin ist aus dem Stand der Technik bekannt, Flussigkeitsstrahlskalpelle, z. B. Wasserstrahlskalpelle in der offenen Chirurgie einzusetzen, Wasserstrahlskalpelle bieten u. a. den Vorteil, dass sie zum selektiven Schneiden von Gewebe verwendet werden können, Dies bedeutet, dass der Druck des verwendeten Wasserstrahls derart eingestellt werden kann, dass nur das gewünschte Gewebe geschnitten oder abgetragen wird. Beispielsweise ist es möglich, durch den Wasserstrahl nur kranke Zellen abzutragen, wohingegen gesunde Zellen im Wesentlichen intakt bleiben, Es ist auch möglich, beispielsweise Weichgewebe (wie z. B. Leber) zu schneiden oder abzutragen und gleichzeitig die Blutgefäße und Nerven zu schonen, sodass kein Blutverlust oder lediglich ein geringer Blutverlust bei dem Eingriff erfolgt, Durch das Wasserstrahlskalpell kann somit das Operationstrauma bei einem Patienten verringert werden.
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In der minimalinvasiven Chirurgie ist es weiterhin wünschenswert, die Anzahl der notwendigen Instrumentenwechsel während einer Operation so gering wie möglich zu halten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Flüssigkeitsstrahlskalpell für die minimalinvasive Chirurgie zu schaffen, mit dem die Anzahl der notwendigen Instrumentenwechsel während einer Operation verringert werden kann.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Das erfindungsgemäße Flüssigkeitsstrahlskalpell für die minimalinvasive Chirurgie umfasst eine Düse zur Ausgabe des Flüssigkeitsstrahls, Bei der verwendeten Flüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um Wasser, wobei auch andere geeignete Flüssigkeiten verwendet werden können.
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Erfindungsgemäß weist das Flüssigkeitsstrahlskalpell zusätzlich zur Düse einen funktionalen Endeffektor zur Manipulation des Gewebes im Operationssitus auf. Dieser funktionale Endeffektor ist somit von der Düse zur Ausgabe des Flüssigkeitsstrahls verschieden.
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Bei diesem funktionalen Endeffektor kann es sich beispielsweise um einen Greifer, eine Schere oder einen Stapler handeln, jeweils mit oder ohne integriertem mono- oder bipolaren Elektrokauter. Andere Werkzeuge, die in der minimalinvasiven Chirurgie Anwendung finden, sind ebenfalls möglich.
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Das erfindungsgemäße Flüssigkeitsstrahlskalpell ermöglicht somit ein Schneiden des Gewebes durch den Flüssigkeitsstrahl, der aus der Düse austritt und in einem direkt folgenden, vorangehenden oder sogar gleichzeitigen Schritt eine Manipulation des Gewebes im Operationssitus durch den funktionalen Endeffektor, ohne dass das Flüssigkeitsstrahlskalpell aus dem Patientenkörper gegen ein anderes Instrument getauscht werden muss. Das Flüssigkeitsstrahlskalpell kann somit in dem verwendeten Trokar verbleiben. Dadurch ist es erfindungsgemäß möglich, das Gewebe im Operationssitus einerseits durch den Flussigkeitsstrahl zu bearbeiten und andererseits durch den funktionalen Endeffektor zu manipulieren. Ein aufwendiger und zeitintensiver Instrumentenwechsel während der Operation kann somit entfallen.
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Es ist bevorzugt, dass das Flüssigkeitsstrahlskalpell an seinem distalen Ende eine Absaugvorrichtung zum Absaugen der Flüssigkeit und des abgelösten Gewebes aus dem Operationssitus aufweist. Die Absaugvorrichtung ist somit zusätzlich zu der Düse und dem funktionalen Endeffektor am distalen Ende des Flussigkeitsstrahlskalpells vorgesehen.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Düse über ein Gelenk mit insbesondere mindestens einem und bevorzugt mindestens zwei Freiheitsgraden am distalen Ende des Flüssigkeitsstrahlskalpells befestigt ist. Hierdurch können die Freiheitsgrade kompensiert werden, die durch die Verwendung der Trokarpunkte in der minimalinvasiven Chirurgie verloren gehen. Weitere Details zu diesem Merkmal sind in der vorliegenden Anmeldung in Zusammenhang mit der zweiten unabhängigen Erfindung beschrieben. Die erste Erfindung kann sämtliche Merkmale aufweisen, die in Zusammenhang mit dem mindestens einen Gelenk der zweiten Erfindung beschrieben sind.
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Weiterhin ist bevorzugt, dass der Endeffektor zwei Endeffektorarme aufweist. Sofern der Endeffektor beispielsweise als Schere ausgebildet ist, werden die beiden Klingen der Schere erfindungsgemäß auch als jeweils ein Endeffektorarm angesehen. Die Düse kann mittig zwischen diesen Endeffektorarmen angeordnet sein. Hierbei kann die Düse durch das Gelenk verlaufen, durch das der Schaft mit dem distalen Ende des Flüssigkeitsstrahlskalpells verbunden ist. Somit ist durch ein Verschwenken des Gelenks die Richtung des Flüssigkeitsstrahls veränderbar. Bevorzugt verläuft mindestens eine Flüssigkeitsleitung durch das Gelenk, an deren distalen Ende die Düse befestigt ist, so dass die Düse mit dem Gelenk verschwenkbar ist und somit die Richtung des Flüssigkeitsstrahls veränderbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Endeffektor zwei Endeffektorarme auf. Die Absaugvorrichtung ist hierbei an dem einen Endeffektorarm und die Düse an dem anderen Endeffektorarm angebracht. Die Düse und die Absaugvorrichtung können somit mit etwas Abstand zueinander verwendet werden.
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Alternativ ist es möglich, dass die Düse und die Absaugvorrichtung am selben Endeffektorarm angebracht sind.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Endeffektor zwei Endeffektorarme aufweisen, die jeweils ein Aufspreizelement aufweisen, Hierdurch kann Gewebe im Operationssitus durch ein Aufspreizen der Endeffektorarme auseinandergedrückt werden. Dies müsste normalerweise durch ein weiteres Instrument verrichtet werden, das somit gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung eingespart werden kann. Beispielsweise kann das Aufspreizelement dadurch ausgebildet sein, dass jeder Endeffektorarm seitlich eine Verbreiterung oder Verdickung aufweist, durch die das Gewebe auseinanderdrückbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Düse und die Absaugvorrichtung bei Nichtgebrauch in proximaler Richtung des Flüssigkeitsstrahlskalpells zurückziehbar, so dass durch sie keine Behinderung der Bewegung des Endeffektors erfolgt. Somit kann eine bessere Manipulation des Gewebes durch den Endeffektor ermöglicht werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Düse und/oder die Absaugvorrichtung am Gelenk und insbesondere an einem Schaft, an dessen distalem Ende der Endeffektor befestigt ist, vorbei. Sie verlaufen somit nicht durch das Gelenk bzw. den Schaft. Bei dieser Ausführungsform kann die Düse und/oder die Absaugvorrichtung an ihrem distalen Ende eine aufgeraute Oberfläche aufweisen, so dass sie sicher durch den Endeffektor greifbar und ausrichtbar sind.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Düse und die Absaugvorrichtung koaxial zueinander angeordnet und rotationssymmetrisch ausgebildet sind. Das Gelenk, das den Schaft mit dem distalen Ende des Flüssigkeitsstrahlskalpells, insbesondere mit dem Schaft, verbindet, muss somit lediglich einen Freiheitsgrad aufweisen. Mit der Rotation um die Schaftachse können distal die zwei notwendigen Freiheitsgrade am Instrument zur Verfügung gestellt werden.
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Eine zweite unabhängige Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsstrahlskalpell, das grundsätzlich dem bisher beschriebenen Flüssigkeitsstrahlskalpell ähnelt, Wesentliches Merkmal der zweiten Erfindung ist, dass die Düse über mindestens ein Gelenk mit dem Flüssigkeitsstrahlendeffektor verbunden ist. Als Flüssigkeitsstrahlendeffektor wird das distale Ende des Flüssigkeitsstrahlskalpells bezeichnet, das in der Düse zur Ausgabe des Flüssigkeitsstrahls mündet.
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Während eines minimalinvasiven chirurgischen Eingriffs, während dessen sich der Flüssigkeitsstrahlendeffektor im Körper des Patienten befindet, ist somit die Düse im Körper des Patienten um das mindestens eine Gelenk verschwenkbar.
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Erfindungsgemäß wird somit durch das mindestens eine zusätzliche Gelenk mindestens ein zusätzlicher Freiheitsgrad bereitgestellt, sodass der Aktionsraum, in dem das Flüssigkeitsstrahlskalpell innerhalb des Patientenkörpers operieren kann, erweitert wird. Ein Herausziehen des Flüssigkeitsstrahlendeffektors, beispielsweise um ein anderes medizinisches Instrument hieran zu befestigen, um eine andere Stelle im Patientenkörper zu erreichen, kann somit vermieden werden. Vielmehr ist es mit dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlskalpell möglich, verschiedene Bereiche des Operationsraumes mit einem einzigen Instrument zu erreichen. Des Weiteren werden zusätzliche Arbeitstrokare durch den größeren Arbeitsbereich obsolet. Dieser größere Arbeitsbereich ist auf die zusätzlichen Freiheitsgrade im Flüssigkeitsstrahlendeffektor zurückzuführen.
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Der Flüssigkeitsstrahlendeffektor kann erfindungsgemäß ausschließlich aus der Düse und dem mindestens einen Gelenk bestehen. Alternativ ist es möglich, dass der Flüssigkeitsstrahlendeffektor proximal des mindestens einen Gelenks ein weiteres Element aufweist, das wiederum z. B. mit einem Schaft verbunden ist, über den der Flüssigkeitsstrahlendeffektor über einen Arbeitstrokar in den Patientenkörper eingeführt wird, Prinzipiell zeichnet sich ein Flüssigkeitsstrahlendeffektor dadurch aus, dass er durch unterschiedlich ausgeführte Kinematiken bewegt werden kann und je nach Anwendung über eine unterschiedliche Flüssigkeitsaustrittsöffnung oder eine Düse verfügt.
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Neben der minimalinvasiven Chirurgie kann das erfindungsgemäße Flüssigkeitsstrahlskalpell auch in der offenen Chirurgie eingesetzt werden, wobei sich hier ebenfalls der Vorteil bietet, dass durch das mindestens eine Zusatzgelenk zusätzliche Freiheitsgrade im Bereich der Düse geschaffen werden.
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Es ist bevorzugt, dass das Flüssigkeitsstrahlskalpell eine Befestigungsvorrichtung zum Befestigen an einen medizinischen Roboter aufweist, sodass das Flüssigkeitsstrahlskalpell über den medizinischen Roboter bedienbar ist. Alternativ kann das Flüssigkeitsstrahlskalpell einstückig mit dem medizinischen Roboter ausgebildet sein. Das Verwenden eines medizinischen Roboters erlaubt es, das Flüssigkeitsstrahlskalpell mit höheren Wasserdrücken zu beaufschlagen. Weitere Vorteile durch den Einsatz eines Flüssigkeitsstrahlskalpells in Verbindung mit einem medizinischen Roboter sind die höhere erreichbare Genauigkeit, die Möglichkeit der Durchführung von repetetiven Bewegungen sowie die Möglichkeit vorab Verfahrwege zu planen und eine Flächenrasterung zu realisieren.
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Es ist bevorzugt, dass das mindestens eine Gelenk als Kardangelenk oder Kugelgelenk ausgebildet ist, sodass der Bewegungsraum der Düse im Patientenkörper um zwei Freiheitsgrade erweitert wird.
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Weiterhin ist es möglich, dass die Düse über eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Gelenken, insbesondere Kugelgelenken mit dem Flüssigkeitsstrahlendeffektor verbunden ist. Es kann beispielsweise eine sogenannte „Spine-Kinematik” verwendet werden, sodass ein besserer Zugang zu schwer zugänglichen oder bisher unzugänglichen Regionen des Patientenkörpers ermöglicht wird. Hierdurch ergeben sich neue Einsatzgebiete für die Wasserstrahlchirurgie.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindungen anhand von Figuren erläutert.
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Es zeigen:
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1–6 verschiedene Ausführungsformen eines Flüssigkeitsstrahlskalpells gemäß der ersten Erfindung,
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7a einen Flüssigkeitsstrahlendeffektor eines Wasserstrahlskalpells gemäß dem Stand der Technik,
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7b, 7c, 7d den Flüssigkeitsstrahlendeffektor verschiedener Ausführungsformen eines Flüssigkeitsstrahlskalpells gemäß der zweiten Erfindung,
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8 den Flüssigkeitsstrahlendeffektor einer weiteren Ausführungsform eines Flüssigkeitsstrahlskalpells gemäß der zweiten Erfindung.
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Die 1–6 stellen Merkmale dar, die im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits dargestellt wurden.
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Gemäß 1 weist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlskalpells 10 einen Schaft 26 auf, der über das Gelenk 16 mit dem funktionalen Endeffektor 20, der Düse 14 und der Absaugvorrichtung 22 verbunden ist. Der funktionale Endeffektor 20 ist hier als Greifer ausgebildet und weist zwei Greiferarme 20a, 20b auf, die relativ zueinander um ein Gelenk 28 verschwenkbar sind. Gemäß 1 sind die Düse 14 und die Absaugvorrichtung 22 zwischen den beiden Greiferarmen 20a, 20b angeordnet. Die Richtung des Flüssigkeitsstrahls ist durch ein Verschwenken der Düse um das Gelenk 16 veränderbar.
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Gemäß 2 ist die Absaugvorrichtung 22 am ersten Greiferarm 20a und die Düse 14 am zweiten Greiferarm 20b angebracht. Dies ermöglicht eine flexiblere Handhabung dieser beiden Instrumente unabhängig voneinander.
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Gemäß 3 sind die Düse 14 und die Absaugvorrichtung 22 beide am zweiten Greiferarm 20b angebracht.
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In 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der die Endeffektorarme 20a, 20b jeweils ein Aufspreizelement 24a, 24b aufweisen, Durch dieses kann Gewebe im Operationssitus durch ein Aufspreizen der Greifarme 20a, 20b auseinandergedrückt werden.
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In 5 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Düse und die Absaugvorrichtung bei Nichtgebrauch in proximaler Richtung des Flüssigkeitsstrahlskalpells 10 zurückziehbar sind. Somit behindern sie nicht die Bewegung des Endeffektors 20.
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Gemäß 6 verlaufen die Düse 14 und die Absaugvorrichtung 22 am Gelenk 16 und am Schaft 26 vorbei, Die Düse 14 und die Absaugvorrichtung 22 weisen an ihrem distalen Ende eine aufgeraute Oberfläche auf, so dass sie sicher durch die beiden Greiferarme 20a, 20b greifbar und ausrichtbar sind.
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7a zeigt einen Endeffektor eines Wasserstrahlskalpells gemäß dem Stand der Technik. Dieser ist starr mit der Düse 14 verbunden.
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Die 7b, 7c und 7d zeigen dagegen verschiedene Ausführungsformen eines Flüssigkeitsstrahlskalpells gemäß der zweiten Erfindung. Hier ist die Düse 14 über ein Gelenk 16a mit dem Flüssigkeitsstrahlendeffektor 12 verbunden, so dass sie in Blattrichtung nach oben und unten verschwenkbar ist. Die Düse 14 verfügt somit über einen zusätzlichen Freiheitsgrad.
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Gemäß 7c ist das Gelenk 16a als Gelenk mit zwei Freiheitsgraden ausgebildet, sodass zwei zusätzliche Freiheitsgrade bereitgestellt werden können, Geht man davon aus, dass das Flüssigkeitsstrahlskalpell gemäß 7a über vier Freiheitsgrade im Operationsraum verfügt, stellt das Flüssigkeitsstrahlskalpell gemäß 8c insgesamt sechs Freiheitsgrade im Operationsraum zur Verfügung.
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Ebenfalls mindestens sechs Freiheitsgrade im Operationsraum können durch das Flüssigkeitsstrahlskalpell gemäß 7d erreicht werden, bei dem mindestens zwei hintereinander angeordnete Gelenke 16a, 16b verwendet werden. Das erste Gelenk 16a ermöglicht hierbei ein Verschwenken der Düse in Blattrichtung nach oben und unten, während das zweite Gelenk 16b ein Verschwenken der Düse 14 senkrecht zur Blattrichtung ermöglicht, Ein Flüssigkeitsstrahlskalpell 10 mit einer sogenannten „Spine-Kinematik” ist in 8 dargestellt. Hier ist der Flüssigkeitsstrahlendeffektor 12 über Kugelgelenke 16a, 16b, 16c, 16d, 16e mit der Düse 14 verbunden. Zwischen den Kugelgelenken 16a, 16b, 16c, 16d, 16e können bevorzugt Verbindungsstücke 18a, 18b, 18c, 18d angeordnet sein. Durch das in 8 dargestellte Flüssigkeitsstrahlskalpell können auch schwer zugängliche Stellen im Patientenkörper erreicht werden, wobei insbesondere eine bestimmte Stelle im Körper auf verschiedenen Wegen erreicht werden kann, sodass beispielsweise das Flüssigkeitsstrahlskalpell 10 an Organen vorbeigeführt werden kann, die sich auf dem direkten Weg zur gewünschten Operationsstelle befinden.
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Durch die dargestellten erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlskalpelle ist es möglich, die Position und Orientierung der Düse 14 frei zu bestimmen, sodass sowohl der Schnittauftreffpunkt als auch die Schnittrichtung bestimmt werden können.