DE19961744A1 - Chirurgisches Schneidgerät - Google Patents

Abstract

Es sind Mittel 1, 2, 3 zum Einfrieren eines Gewebebezirkes 5 und Mittel 2, 6 zum Zertrümmern des vereisten Zellverbandes 5 durch Einbringen von mechanischen Stößen oder Schwingungen in das vereiste Gewebe 5 und damit zur Trennung von nicht oder wenig vereisten Nachbarbezriken, die über den vereisten und zu zertrümmernden Gewebebezirk 5 verbunden sind oder zur Abtragung des vereisten Gewebebezirkes 5 von wenig oder nicht vereisten Bezirken vorhanden. DOLLAR A Fig. 1 zeigt ein ein Kältemittel führendes Leitungssystem, bestehend aus der Zuleitung 1, dem Fuß 2, der auf das Gewebe 5 aufsetzt, und der Rückführung 3. Die Zuleitung 1 und die Rückführung 3 sind von einer isolierenden Hülle 4 gegen die Abgabe von Kälte isoliert. Der Fuß 2 aus festem Material, vorzugsweise aus Metall, soll über seine Aufsetzfläche möglichst ungehindert Kälte an das Gewebe 5 abgeben. Die Zuleitung 1 und die Rückführung 3 werden durch ein System 6 hindurchgeführt, das mechanische Stöße oder Schwingungen erzeugt, die es auf Zuleitung 1 und die Rückführung 3 überträgt, die diese mechanischen Bewegungen an den Fuß 2 weiterleiten. Dieser überträgt die mechanischen Stöße oder Schwingungen auf das unter ihm befindliche gefrorene Gewebe, um dieses zu zertrümmern und so die Gewebeteile rechts und links vom Fuß voneinander zu trennen.

Description

Das Skalpell ist seit jeher wichtigstes Instrument des Chirurgen. Es dient der Durchtrennung von biologischem Gewebe, um Zugang zu Körperhöhlen und zu Organen zu schaffen. Ebenso dient es der Entfernung von krankhaftem Gewebe.

Ab Beginn des 20. Jahrhunderts wurde die Hochfrequenz chirurgisch eingesetzt. Hochfrequenzströme werden dem Gewebe z. B. über aufgesetzte oder eingesto­ chene Nadelelektroden zugeführt. Der im Gewebe geschlossene Hochfrequenz­ stromkreis verkocht das Gewebe und trocknet es aus. Die Verwendung der Hochfrequenz zum Schneiden von Gewebe, also für die sogenannte Elektro­ tomie, wurde später etwa zu Beginn der 20er Jahre entwickelt. Über ein mit einer geeignet geformten Elektrode berührtes Stück Gewebe schließt sich ein elektrischer Hochfrequenzstromkreis, der das Gewebe vor der Elektrode so schnell und stark erwärmt, daß das im Gewebe enthaltene Wasser sozusagen schnell hochkocht und das Gewebe an der Einwirkungsstelle durch Sprengung . zerreißt. Damit wird eine chirurgische Gewebetrennung erreicht. Zusätzlich wird durch die entstandene Flitze das im Gewebe enthaltene Eiweiß koaguliert, womit Blutungen gestillt werden können. Durch die Wahl von Elektrodenformen und/oder unterschiedlichen Größen von Strom und Spannung der Hochfrequenzquelle können unterschiedliche Zwecke bevorzugt werden.

Dieses Verfahren wird in der Chirurgie auf breiter Basis routinemäßig eingesetzt. Ein Nachteil sind die zu erzeugenden und durch den Patienten geführten Ströme in Hinblick auf mögliche Funkenbildung und damit Explosionsgefahr bei der Verwendung brennbarer Narkosegase. Diese Gefahr wird durch den Einsatz von Schutzgas zur Umspülung der Elektrode eliminiert. Weitere Nachteile sind auch die am Patienten anzubringenden Gegenelektroden und mögliche Störungen von elektrischen Meßgeräten zur Kontrolle der Lebensfunktionen des Patienten. Es besteht auch das Problem der faradischen Reizung von Nerven und Muskel­ fasern, das durch den Einsatz von Hochfrequenzgeneratoren mit Frequenzen von oberhalb 100 kHz eigentlich behoben sein sollte. An der Angriffsstelle der Elektrode treten aber Vorgänge auf, z. B. Funkenbildung, die zu Störimpulsen mit starken niederfrequenten Anteilen führen. Auch wenn zur Unterdrückung der niederfrequenten Spektralanteile Filter eingesetzt werden, lassen sich nicht unter allen Umständen und für alle Stellen des Körpers Reize auf das Gewebe ausschließen, die ihrerseits zu unkontrollierten Zuckungen führen.

Etwa seit 1980 wurde der Laser als chirurgisches Schneidinstrument für Spezialanwendungen entwickelt. Sein besonderer Vorteil ist die lokale Erzeugung von so hohen Temperaturen, die nicht nur Zellverbände austrocknen oder Gewebeflüssigkeit zum Kochen bringen können (um damit Zellverbände zu sprengen), sondern die zur schnellen Verkohlung oder Verbrennung von Gewebe führen. Für eine universelle Anwendung sind die Laserinstrumente jedoch ungeeignet; ihre Wirkung hängt beispielsweise von der Absorptions- bzw. Reflexionsfähigkeit der beaufschlagten Gewebe für die vom Laser abgegebene Strahlung ab.

Eine neue Entwicklung ist das Schneiden von Gewebe, speziell von Parenchym­ gewebe mit einem feinen unter hohem Druck aus einer Düse austretendem Wasserstrahl. Diesem Verfahren wird zugeschrieben, daß es bei geeignet gewähl­ ten Drücken Gewebe differenziert schneidet. So werden z. B. im Parenchym­ gewebe eingelagerte Blutgefäße beim Schneiden geschont. Eine breite Basis von Erfahrungen mit dieser Methode besteht jedoch noch nicht.

Ein weiteres, wenigstens in Ansätzen schon seit Mitte des Jahrhunderts bestehendes Verfahren ist die Zerstörung von Gewebe durch Kälte, die Kryo­ chirurgie. In Tumore, die in Organen eingelagert sind, wird z. B. eine Sonde eingebracht, die an Ihrer, Spitze solche Kälte erzeugt, daß die in ihrer näheren Umgebung befindlichen Zellen zerstört werden. Gelingt es, mit dieser Maßnahme alle Tumorzellen zu erfassen, so ist der Tumor tot. Sein abgestorbenes Gewebe verbleibt allerdings am Ort. Der Körper versucht, dieses nekrotische Gewebe weiter abzubauen oder, z. B. durch Einkapselung, vom lebenden Gewebe zu isolieren. Durch Kälte abgetötetes extern gelegenes Gewebe kann abgetragen werden, oder wird vom Körper abgestoßen. Das Verfahren wurde und wird speziell eingesetzt, z. B. bei Prostata-Tumoren. Jüngere Mitteilungen weisen auf die Therapie von Lebermetastasen hin.

Zum Trennen von Gewebe im Sinne einer mit dem Skalpell oder der eingangs beschriebenen Elektrotomie vergleichbaren chirurgischen Schnittführung wird die Kryotomie nicht eingesetzt. Grund hierfür ist der bestehend bleibende Zellverbund eines Gewebes auch nach Abtöten seiner Zellen, denn mit der Kälte­ einwirkung ist ja weder ein mechanischer Schnitt noch ein Reißvorgang oder ein Auseinandersprengen von Gewebegebieten verbunden. Nach dem Auftauen sind die Zellen zwar tot, der Zellverbund aber noch elastisch beweglich vorhanden, . bis zum biologischen Abbau oder bis zu einer mechanischen Entfernung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auf der Basis von Kälteeinwirkung funktionierendes, gut handhabbares chirurgisches Schneidgerät zu schaffen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patent­ anspruches 1.

Zur Erläuterung der Erfindung wird nun ein erfinderisches Gedankenexperiment durchgeführt, das zeigen soll, daß auch in der Kryochirurgie eine chirurgische Schnittführung möglich ist.

Wird über die Oberfläche eines Verbundes von lebendem Gewebe eine Kryosonde oder ein dünner Strahl vereisenden Gases geführt, so entsteht eine Bahn, unter der sich ein Streifen gefrorenen Gewebes erstreckt. Das Gewebe in diesem Strei­ fen ist nicht mehr elastisch, sondern spröde und kann ohne besondere Probleme durch Aufbringen von mechanischen Kräften zerrissen oder zertrümmert werden. Ein einfaches Experiment zur Veranschaulichung dieses Vorgangs ist die Ver­ eisung einer Bahn von einem flachen Stück nassen Vlieses ("Spüllappen") mit Hilfe einer auf den Kopf gestellten Sprühflasche mit einem Blasgas ("Druckluft") zum Reinigen von z. B. Schreibmaschinentastaturen. Die Kälte wird durch das verflüssigte Gas erzeugt, das an der Austrittsstelle stark expandiert. Die vereiste Bahn wird spröde, und schon ein Beklopfen dieser Bahn z. B. mit einem leich­ ten, kleinen Hammer führt zum Bruch des Vliesgewebes innerhalb der Bahn.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein ein Kältemittel führendes Leitungssystem bestehend aus der Zuleitung 1, dem Fuß 2, der auf das Gewebe 5 aufsetzt, und der Rückführung 3. Die Zuleitung 1 und die Rückführung 3 sind von einer isolierenden Hülle 4 gegen die Abgabe von Kälte isoliert. Der Fuß 2 aus festem Material, vorzugsweise, aus Metall, soll über seine im Sinne einer Schlittenkufe schmale Aufsetzfläche möglichst ungehindert Kälte an das Gewebe 5 abgeben.

Die Zuleitung 1 und die Rückführung 3 werden durch ein System 6 hindurch­ geführt, das mechanische Stöße oder Schwingungen, weiterhin als Vibrationen bezeichnet, erzeugt und auf Zuleitung 1 und Rückführung 3 überträgt. Diese mechanischen Bewegungen werden zum Fuß 2 weitergeleitet. Dieser überträgt die Vibrationen auf das unter ihm befindliche gefrorene Gewebe 5, um dieses zu zertrümmern und so die Gewebeteile rechts und links vom Fuß 2 voneinander zu trennen. Durch die Vibrationen wird auch der Fuß 2 vom Gewebe 5 gelöst, wenn er auf Grund vorhandener und vereister Feuchtigkeit dort festklebt. Das System 6 zur Erzeugung der mechanischen Stöße oder Schwingungen, also der Vibrationen, ist in einem durch seine Umrisse gekennzeichneten Handstück 7 gelagert, das auch der weiteren Abstützung der Zuleitung 1 und der Rückfüh­ rung 3 dient und gegebenenfalls auch ein Element 9 enthält, das die Weiter­ führung der Vibrationen in die Leitungen außerhalb des Handstückes 7 dämpft oder verhindert. Die Leitung 8 dient der Energiezuführung zum Systems 6 für die Erzeugung der Vibrationen.

In Fig. 2 werden die Vibrationen nicht mehr über das das Kältemittel führende Leitungssystem an das Gewebe herangeführt, sondern über einen davon getrennten Stempel 10. Dieser Stempel 10 kann verschiedenartig ausgeführt sein, wie Fig. 3 in den Abbildungen a, b, c und d zeigt. Dieser Stempel 10 kann nicht nur Vibrationen auf das Gewebe 5 übertragen, sondern, da er von dem das Kältemittel führenden Leitungssystem getrennt ist, auch für sich allein auf und ab bewegt oder zugestellt werden. Die in Abb. 3a gezeigte Stempelform entspricht in der Wirkungsweise im wesentlichen der Anordnung in Fig. 1, die Abb. 3b zeigt eine Modifizierung davon. Die Abb. 3c zeigt einen Stempel 10, der das Gewebe 5 auch auseinanderdrücken soll. In der Abb. 3 d ist der Stempel 10 keilförmig ausgebildet zur Unterstützung der beabsichtigten Trennung des Gewebes 5, vor allem dann, wenn der Fuß 2 z. B. in eine durch einen ersten Durchgang schon erzeugte Nahtstelle eintauchen soll.

In Fig. 4 wird gezeigt, wie die aus dem Handstück 7 austretenden und gemäß den in Fig. 1 und Fig. 2 mit 1, 3 und 8 gekennzeichneten Leitungen zu der Systemeinheit 11 weitergeführt werden, die die für die Versorgung der durch das Handstück 7 zusammengefaßten Einheit notwendige Energie bereitstellt und diese Einheit auch steuert. Fig. 4 zeigt auch, wie eine Bedieneinheit 13 an dem oder in dem Handstück 7 angebracht werden kann, die über das Steuerkabel 12 der Systemeinheit 11 die Bediensignale zuführt, so daß vom Handstück 7 aus diverse Parameter vorgewählt und diverse Funktionen in Gang gesetzt werden können, z. B. die Versorgung des Fußes 2 mit Kältemittel vorgewählter Tempera­ tur, die Art der mit dem Stempel 10 zu erzeugenden Vibrationen, der diesen überlagerte Stempelandruck als auch die Anstelltiefe.

Das Arbeiten mit unterschiedlichen Kühlmitteltemperaturen könnte z. B. Vortei­ le bei der Behandlung von Gewebe bringen, durch das Blutgefäße hindurch­ laufen. In diesem Sinn könnte mit einer geeignet gewählten Temperatur zwar Binde- und Muskelgewebe bis zum Erfrieren der Zellen abgekühlt werden, die aber durch ständigen Blutstrom mit Wärme versorgten Blutgefäße könnten verschont bleiben.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Ausführungsformen ist der, daß diese mit einem Ultraschallsignalgeber und -empfänger kombiniert werden können, mit dem laufend die Tiefe der vereisten Bezirke im Echolotverfahren gemessen werden kann. Denn es entstehen weder die z. B. mit der Hochfrequenztechnik verbundenen Störsignale noch gibt es möglicherweise schädliche Wirkungen von Funkenbildung oder Wärmeentwicklung. Eine verfeinerte Form des Echolot­ verfahrens wäre eine regelrechte Ultraschall-Bildgebung, die mit einer kleinen Zahl von Bildpunkten auskommen könnte und deshalb vergleichweise wenig aufwendig sein würde. Von Vorteil wäre dabei die Anbringung eines Klein- Monitors an den Handstücken 7, so daß Schnittführung und Monitor­ beobachtung immer gleichzeitig im Blickfeld des Chirurgen liegen würden.

Als eine andere sinnvolle Erweiterung der beschriebenen Vorrichtung könnte auch eine im oder am Handstück 7 angebrachte Düse zum Verblasen von einem unter Druck stehenden Gas mit den zugehörigen Zuleitungen angesehen werden. Diese Düse wäre in Bezug auf den Fuß 2 oder den Stempel 10 so anzuordnen, daß die durch Vereisung und Vibrationen erzeugten Gewebebruchstücke zur Reinigung der Eingriffsstelle fortgeblasen würden. Die Gastemperatur könnte bedarfsweise weiter so gewählt werden, daß die verblasenen Bruchstücke wie auch die verbleibenden vereisten oder angeeisten Randzonen des behandelten Gewebes an- oder aufgetaut würden.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die in das Gewebe 5 eingebrachte Kälte durch stark expandierendes Gas erzeugt wird. Die Leitung 14 führt das Gas z. B. in verflüssigter Form an das Gewebe 5 heran, wo es an dem zu einer Düse ausgebildeten Ende der Leitung 14 austritt und unter starker Expansion als Gasstrahl 15 auf das Gewebe 5 trifft. Durch den Übergang aus der Flüssig­ in die Gasphase und die Expansion kühlt das Gas im Strahl 15 sehr stark ab, teilt diese Kälte dem Gewebe mit und verteilt sich dann als reflektierter bzw. ge­ streuter Gasstrahl 16 in der weiteren Umgebung der Düse. Auch diese durch das Handstück 7 zusammengefaßte Einheit kann gemäß Fig. 4 mit Bedienmitteln 13 versehen werden, die ihre Bediensignale an eine Systemeinheit 11 gemäß Fig. 4 weitergibt.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, die ohne eine Systemeinheit 11 auskommt. In einem Gefäß 17 befindet sich ein Vorrat an Flüssiggas 18, in dem die Leitung 14 endet. In diese Leitung 14 ist ein bedienbares Ventil 19 eingeschaltet, mit dem die Zuführung des Gases zum als Düse ausgebildeten und dem Gewebe 5 zuge­ wendeten Ende des Leitungsrohres unterbrochen oder hergestellt werden kann. Das System 6 zur Erzeugung der Vibrationen des Stempels 10 bezieht seine Energie aus dem Energiespeicher 20, an den das System 6 über einen Schalter 21 angeschaltet werden kann. Auch bei dieser Ausführungsform sind unter­ schiedliche Stempelformen denkbar wie auch eine Zustellung des Stempels 10.

Der Gedanke zur Erzeugung der für das Gewebe 5 bestimmter. Vereisungskälte durch einen expandierenden Gasstrahl 15 läßt sich dahingehend weiterführen, daß gemäß Fig. 7 der Gasstrahl 15 diese Kälte nicht direkt dem Gewebe 5 mitteilt, sondern über einen mit dem Handstück 7 fest verbundenen Zusatzstempel 22, der bezüglich der Kälteübertragung auf das Gewebe 5 die gleiche Funktion übernimmt wie der Schuh 2 in Fig. 2. In Fig. 8 teilt der expandierende Gasstrahl 15 die von ihm erzeugte Vereisungskälte dem Stempel 10 mit, der die Kälte seinerseits auf das Gewebe 5 übertragt. Hier ist eine Analogie zu der Anordnung in Fig. 1 gegeben, bei der mit gleichen Mitteln Kälte und die Vibrationen auf das Gewebe 5 übertragen werden. Zusatzstempel 22 und Stempel 10 können auf der Seite, auf der der Gasstrahl 15 auftrifft, kragenförmig ausgebildet sein, um einem unnötigen und unerwünschten Auftreffen von Teilen des gestreuten Gasstrahls 16 auf die Gewebeoberfläche entgegenzuwirken.

Wie schon erwähnt, gehört das Abtöten von Tumorgewebe durch Vereisung mittels Kryosonden zum Stand der medizinischen Therapieverfahren. Bei Tumo­ ren wird das Tumorgewebe abgetötet, verbleibt aber an Ort und Stelle. Bringt man aber über die verwendete Kryosonde Vibrationen in den vereisten und deshalb spröden Gewebekomplex der Tumorzellen ein, so könnte das zur Zerbröselung dieses Verbundes führen. Die nach dem Auftauen beweglichen und losen Zellverbundsteilchen wären dann z. B. über einen mit der Kryosonde verbundenen Kanal absaugbar. Die Entfernung von toten Zellen entbindet den Körper von einem Abbau- oder Abkapselungsprozeß oder erleichtert dem Körper einen solchen. Eine solche Anordnung könnte in Konkurrenz stehen zu einer Beschallung des vereisten Gewebebezirkes mit einem Stoßwellengenerator ähnlicher Natur wie bei der Nierensteinlithotripsie. Hier bestünde jedoch die Unsicherheit, ob die Kryosonde während einer solchen Beschallung in dem beschauten Gebiet überhaupt verbleiben kann. Ein Herausziehen und späteres erneutes Einführen der Kryosonde (mit Absaugkanal) bedeutet aber zweifelsohne, eine Komplizierung des therapeutischen Vorgangs. Außerdem würde der zusätzliche Aufwand für die Stoßwellenbehandlung (mit Stoßwellengenerator und wahrscheinlich notwendiger Bildgebung für die Ortung) bedeutend größer sein als eine Ausstattung der Kryosonde mit einem Vibrationssystem.

Es sei noch festgestellt, daß anhand von Fig. 1 bis Fig. 8 beschriebenen Verfahren auch auf die Abtragung von ober- und breitflächig orientiertem Gewebe angewandt werden können, z. B. durch eine mäanderförmiges Abfahren der abzutragenden Schicht.

Zur Vermeidung oder Einschränkung eines mäanderförmigen Abfahrens der abzutragenden Schicht wären die in Fig. 1 bis Fig. 8 gezeigten Ausführungs­ formen an diese Aufgabe anzupassen. Der die Kälte auf das Gewebe 5 über­ tragende Fuß 2 in Fig. 1 bis Fig. 4, der Zusatzstempel 22 in Fig. 7 und der Stempel 10 in Fig. 8 wären nicht schmal, sondern breitflächig auszubilden und auch die Form des Stempels 10 in Fig. 2 bis Fig. 4 und Fig. 8 und Stempel 10 und Zusatzstempel 22 in Fig. 7 darauf abzustellen. Bei den in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigten Anordnungen könnte der auf das Gewebe 5 auftreffende Gasstrahl 15 verbreitert werden, auch hier wäre die Form des Stempels 10 der Aufgabe anzupassen.

Claims (6)

1. Chirurgisches Schneidgerät mit Mitteln (1, 2, 3, 6, 10, 15, 22) zum Einfrieren eines Gewebebezirkes (5) und zum Zertrümmern des vereisten Zellverbandes durch Einbringen von mechanischen Stößen oder Schwingungen in das vereiste Gewebe (5) ürid damit zur Trennung von nicht oder wenig vereister Nachbar­ bezirke, die über den vereisten und zu zertrümmernden Gewebebezirk (5) verbunden sind oder zur Abtragung des vereisten Gewebebezirkes (5) von wenig oder nicht vereisten Bezirken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel (1, 2, 3) zur Einbringung der Kälte in das Gewebe (5) auch gleichzeitig Mittel zur Übertragung der mecha­ nischen Stöße oder Schwingungen in den vereisten Gewebebezirk (5) sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel (1, 2, 3) zur Einbringung der Kälte in das Gewebe (5) und die Mittel (10) zur Übertragung der mechanischen Stöße oder Schwingungen in den vereisten Gewebebezirk (5) unterschiedliche sind und mit dem Mittel (10) zur Übertragung der mechanischen Stöße oder Schwingungen ein Druck auf das Gewebe ausgeübt werden kann, der unterschiedlich von dem ist, der mit den Mitteln (1, 2, 3) zur Übertragung der Kälte auf das Gewebe (5) ausgeübt wird, wie auch die Position des Mittels (10) zur Übertragung der mechanischen Stöße oder Schwingungen zum Gewebe (5) unabhängig von der Position des Mittels (1, 2, 3) zur Einbringung der Kälte in das Gewebe (5) zu diesem Gewebe (5) verändert werden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das Mittel (15) zur Vereisung des Gewebes ein expandierender Gasstrahl ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dem der bei expandierende Gasstrahl (15) auf einen mit dem Handstück (7) fest verbundenen Zusatzstempel (22) trifft und damit kühlt, der dann die Vereisungskälte an das Gewebe (5) weitergibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der expandierende Gasstrahl (15) den die Vibrationen übertragenden Stempel (10) trifft und damit kühlt, der dann die Vereisungskälte an das Gewebe (5) weitergibt.