DE60030360T2

DE60030360T2 - Laparoskopische gebogene Schere mit zwei Krümmungsbögen

Info

Publication number: DE60030360T2
Application number: DE60030360T
Authority: DE
Inventors: John P. Cincinnati Measamer; Robert L. Cincinnati Koch; Narinderjit S. Mason Sambi
Original assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Current assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2020-07-08
Also published as: AU765795B2; CA2313671C; EP1066798B1; DE60030360D1; EP1066798A2; JP2001057981A; US6168605B1; AU4509000A; ES2270791T3; CA2313671A1; JP4242044B2; EP1066798A3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen handgehaltene chirurgische Instrumente und genauer ein neues und zweckmäßiges handgehaltenes chirurgisches Schneidinstrument mit Scherenklingenelementen, die mit zwei Krümmungsbögen gebildet sind.
Hintergrund der Erfindung
Handgehaltene chirurgische Instrumente sind in der chirurgischen Gemeinschaft wohlbekannt und sind seit Jahrhunderten eingesetzt worden. Viele dieser Instrumente sind zum Greifen, Dissektieren, Schneiden, Ligieren oder Befestigen von Gegenständen an dem Körper eingesetzt worden. Es interessieren handgehaltene chirurgische Schneidinstrumente, wie Scheren, die verwendet werden, um während einer chirurgischen Prozedur Gewebe zu schneiden. Scheren sind in der Technik wohlbekannt und bestehen im allgemeinen aus einem Paar von Klingenelementen mit inneren gegenüberstehenden Schneidkanten, die zusammenwirkend über ein gemeinsames Schwenkelement verbunden sind. Von besonderem Interesse sind handgehaltene chirurgische Schneidinstrumente, die dazu ausgelegt sind, laparoskopisch zu arbeiten, das heißt, bei einer minimal invasiven chirurgischen Prozedur, bei der die Chirurgie durch eine kleine Anzahl von chirurgischen Zugangsöffnungen mit kleinem Durchmesser durchgeführt werden, anstatt durch eine große Öffnung oder Inzision im Patienten.
Bei einer typischen laparoskopischen Chirurgie wird der abdominale Hohlraum mit einem Inertgas aufgebläht, und chirurgische Zugangsöffnungen werden in den Patienten gelegt. Laparoskopische Scheren werden in die Zugangsöffnungen eingesetzt, und die chirurgische Prozedur wird durch diese Zugangsöffnungen durchgeführt. Laparoskopische Chirurgie wird manchmal als „Schlüsselloch-Chirurgie" bezeichnet, bei der die Zugangsöffnungen die „Schlüssellöcher" sind, durch die die Chirurgie vorgenommen wird. Als eine Konsequenz der Größe der Zugangsöffnung („Schlüsselloch") sind laparoskopische Scheren gekennzeichnet durch ein Paar scherenartiger Griffe, einer länglichen Welle mit kleinem Durchmesser, die eine gasdichte Versiegelung mit der Zugangsöffnung bildet, und einem kleinen scherenartigen End-Effektor, der operativ mit wenigstens einem der Griffe gekoppelt ist. Viele laparoskopi sche Scheren sind gekrümmt, um während der laparoskopischen Chirurgie eine bessere Sicht zu liefern und einen verbesserten Winkel für den Angriff der Elektrokauterisation zur Verfügung zu stellen.
Laparoskopische Schereninstrumente sind oftmals mit einem elektrokauterischen Stift versehen, der operativ an einem elektrochirurgischen HF-Generator über ein Verbinderkabel gekoppelt sein kann. Der HF-Generator liefert sowohl eine schneidende als auch eine koagulierende HF-Wellenform, die auf das Gewebe angewendet werden kann, entweder mit den Schneidkanten der Klingen (um das Bluten während des Schneidend zu verringern) oder mit der Außenseite der flachen Flächen der gekrümmten Scherenklingen während der Fleckkoagulation. Wie oben angesprochen liefert der Angriffswinkel der gekrümmten Scherenklingen einen bestimmten Nutzen gegenüber herkömmlichen geraden Scherenklingen, wenn Fleckkoagulation durchgeführt wird.
Chirurgische Schereninstrumente sehen sich einer außerordentlich entmutigenden Aufgabe gegenüber, da sie einen guten sauberen Schnitt in einer weiten Vielfalt von Gewebetypen durchführen müssen, die von einem „weichen" Gewebe, so wie Lebergewebe, bis zu einem zähen widerstandsfähigen Gewebe, wie Peritoneum oder Ligamenten, liegen kann. Während der offenen und laparoskopischen Chirurgie ist es wichtig, die Chirurgen mit Schereninstrumenten zu versorgen, die kontinuierlich eine gute Schneidwirkung während der chirurgischen Prozedur liefern können und bei denen sich die Schneidwirkung während des Einsatzes nicht verschlechtert. Instrumente, die keine gute Schneidwirkung zeigen, erzeugen im allgemeinen Teilschnitte. Der Teil des Gewebes, der nicht geschnitten wird, ist im allgemeinen zwischen den klingen eingeklemmt und kann zusammengedrückt oder geschädigt werden. Der Teil des nicht geschnittenen Gewebes wird häufig als ein „Gewebezipfel" bezeichnet.
Zwei Faktoren beeinflussen die Schneidfähigkeit eines chirurgischen Schereninstruments – de Schärfe der Schneidkanten der Klingenelemente und die Fähigkeit, die Schneidkanten der Klingenelemente vorzubelasten oder gegeneinander vorzuspannen. Wenn die Schneidkanten gegeneinander vorgespannt werden, erzeugen sie einen einzigen Bewegungspunkt des Schneidkantenkontaktes, wenn sich die Klingen schließen. Wie ein stumpfes Messer haben stumpfe Klingenelemente Schwierigkeit, Gewebe zu schneiden und erzeugen oftmals einen Teilschnitt. Selbst wenn die stumpfen Klingenelement ein adäquater Weise während des Schneidhubes vorgespannt werden, können die stumpfen Klingenelemente ungeschnittenes Gewebe zwischen den Klingenelementen verklemmen oder verkeilen, und die Spitzen des Klingenelementes aufweiten oder spreizen. Das Erzeugen scharfer Scherenkanten ist in der Technik wohlbekannt, zukünftige Diskussionen werden auf das Vorbelasten der Schneidkanten in Richtung aufeinander beschränkt werden.
Wenn die Schneidkanten der Klingenelemente nicht in adäquater Weise aufeinander vorbelastet werden, weiten sich. die Scherenklingen leicht auf oder spreizen sich auseinander. Wenn dies geschieht, wird der sich bewegende Kontaktpunkt zwischen den Schneidkanten der Scherenklingen aufgebrochen und das chirurgische Schereninstrument kann nicht schneiden. Das Zusammenhalten der Klingenelemente ist in der Technik wohlbekannt und ist im allgemeinen auf den folgenden drei allgemeinen Wegen angesprochen worden: a) in Eingriff bringen der Klingenelemente, b) Ausbilden der Klingenelemente mit einer Biegung oder Krümmung in Längsrichtung und c) Halten oder starkes Vorbelasten der Klingen am Schwenkelement. Diese Verfahren sind einzeln und in Kombination eingesetzt worden.
Das Ineingriffbringen der Klingenelemente umfaßt im allgemeinen das Vorsehen einer Eingriffsfläche proximal zu dem Schwenkelement und auf der Innenfläche jedes Klingenelementes. Das Schwenkelement hält die Klingenelemente zusammen, wem die Klingenelemente sich schließen, wobei die Eingriffsflächen die Teile der Klingenelemente proximal zu dem Schwenkelement voneinander weg und die Teile der Klingenelemente distal zu dem Schwenkelement aufeinander zu belasten. Somit belasten die proximalen Eingriffsflächen in effektiver Weise die distalen Schneidkanten der Klingenelement aufeinander zu, um einen einzigen sich bewegenden Klingenkontaktpunkt zu erzeugen. Das Ineingriffbringen der Klingenelement ist in der herkömmlichen Scherentechnik wohlbekannt und wurde durch M. Parker u.a. im US-Patent Nr. 1 956 588 beschrieben. Parker u.a. lehrt den Einsatz eines Schwenkstiftes, um die Klingenelemente zusammenzuhalten.
Obwohl die Eingriffsflächen, die bei den herkömmlichen Scheren verwendet wurden, welche bei Parker u.a. beschrieben worden sind, tatsächlich umwälzend waren, waren sie teuer. William Hembling beschrieb in seinem US-Patent Nr. 4 420 884 das Bilden der Klingenelemente durch progressiven Stanzens von Blechmetall, um eine Steuerfläche proximal zu dem Schwenkelement zu bilden, um die Schneidkanten aufeinander zu zu belasten, und einen gekrümmten Klingenquerschnitt, um die Wirkung des Hohlschleifens hervorzurufen. Die Erfindung von Hembling beschrieb das Ineingriffbringen der Klingenelemente in der Weise wie bei M. Parker u.a., jedoch zu viel geringeren Kosten. Die Klingenelemente wurden wie bei Parker u.a. zusammen gehalten.
Obwohl der Einsatz von Eingriffsflächen, um herkömmliche nicht chirurgische Scheren aufeinander zu zu belasten, historisch wohlbekannt war, war es der Einsatz von Eingriffsflächen bei der laparoskopischen Chirurgie nicht. Charles Slater beschreibt in seinem US-Patent Nr. 5 320 636 den Einsatz von Eingriffsflächen proximal zu dem Schwenkelement, um die distalen Schneidkanten aufeinander zu zu belasten. Slater offenbart auch das progressive Vorbelasten, bei dem die größte Vorbelastungskraft angewendet wird, wenn die Klingenelemente offen sind und nach und nach weniger vorbelastende Kraft aufgebracht wird, wenn sich die Klingenelemente schließen.
Obwohl das Ineingriffbringen der Schneidkanten der Klingenelemente tatsächlich eine distale Vorbelastungskraft auf die Schneidkanten der Klingenelemente ausübt, war es weiterhin möglich, daß sich die Schneidkanten der Klingenelemente auseinander weiteten. Dies wurde insbesondere bei langen Klingen bemerkt, die aus einem dünnen Material, so wie metallischem Blech hergestellt worden waren. Was benötigt wurde, war ein unterschiedliches Verfahren zum Vorbelasten der Klingenelemente aufeinander zu, das widerstandsfähiger gegen Aufweiten war und das, wenn gewünscht, in Kombination mit den zuvor beschriebenen Eingriffsflächen verwendet werden konnte. Ein solches Verfahren ist das Anbringen einer Biegung oder Krümmung in Längsrichtung bei wenigstens einem der Klingenelemente. Die Biegung in Längsrichtung wird auf die Klingen distal zu dem Schwenkelement aufgebracht und hat wenig oder keine Wirkung beim Vorbelasten des proximalen Teiles der Schneidkanten aufeinander zu, wenn die Klingenelemente offen sind. Wenn die Klingenelemente geschlossen werden, bringen die Krümmungen in Längsrichtung im allgemeinen einen zentralen und einen distalen Teil der Schneidkanten in Kontakt. Wenn die Klingen geschlossen werden, nimmt die vorbelastende Kraft zu und wächst auf ein Maximum, wenn die Klingen vollständig geschlossen sind. Diese Wirkung ist insbesondere zweckmäßig bei langen dünnen Klingen, bei denen, wenn die Klingen geschlossen werden, die zunehmende Vorbelastungskraft dabei hilft, der zunehmenden Ablenkung entgegen zu wirken, die von dem sich distal bewegenden Punkt des Schneidkantenkontakts hervorgerufen wird. Die Klingenelemente können überbogen sein, ein Ausdruck, der verwendet wird, um zu beschreiben, daß die Spitze eines Klingenelementes über oder über die Außenseite der Spitze des anderen Klingenelementes hinaus gebogen ist. Ein Paar Klingen, die überbogen sind, werden eine höhere vorbelastende Kraft erzeugen als ein Paar Klingenelemente, die nicht überbogen sind. Das seitliche Krümmen der Klingenelemente wird in dem zuvor beschriebenen US-Patent 5 320 636 von Slater gelehrt. Hembling lehrt überbogene herkömmliche Scherenklingenelemente in dem zuvor beschrieben US-Patent 4 420 884.
Wie oben beschrieben ist das Vorbelasten der Klingen fest aufeinander zu am Schwenkelement das dritte Verfahren zum Zusammenhalten der Klingenelemente, und dieses kann eine bestimmte Wirkung auf das Schneidvermögen der proximalen Teile der Klingenelemente haben. Das feste Zusammenhalten der Scherenelemente an dem Schwenkpunkt wird oftmals erreicht, indem ein Teil des Schwenkelementes verwendet wird, um die Klingen aufeinander zu zu belasten. Das Schwenkelement ist oftmals ein Befestigungsteil, so wie ein Stift, eine Niete oder eine Schulterschraube, der/die die Schneidkanten der Klingen aufeinander zu belasten kann. Wenn das Befestigungselement anfangs die Klingen nicht in adäquater Weise aufeinander zu belastet oder sich während des Betriebes lockert, werden die Scherenklingen keine gute Schneidwirkung haben. Eine Niete als eine Befestigungs- und Schwenkeinrichtung für eine Gartenschere wurde im US-Patent Nr. 3 562 908 von E. A. Rogers beschrieben.
Wie oben angesprochen haben laparoskopische Schereninstrumente oftmals gekrümmte Klingenelemente, um die Sicht auf die Klingenelemente durch ein Laparoskop zu verbessern und um eine Fläche für die Fleckkoagulation zur Verfügung zu stellen. Ohne die gekrümmten Klingenelemente kann es sehr schwierig sein, den Schneidort während der laparoskopischen Chirurgie zu identifizieren. Das US-Patent Nr. 5 478 374 wurde an Aryani ausgegeben, es beschreibt ein Paar gekrümmter Klingenelemente 110 und 120. Die Klingelemente 110, 120 des Standes der Technik sind in 4 gezeigt und sind als halbmondförmig in der Form beschrieben worden und bevorzugt mit einem unterschiedlichen Krümmungsradius R110, R120 jeweils für Klingenelemente 110, 120 relativ zu dem Schwenkpunkt. Wenn die Klingenelemente zusammengebaut werden, ist das Zentrum des Krümmungsradius C110 des Klingenelementes 110 von einem Zentrum des Krümmungsradius C120 um einen vorbestimmten Abstand versetzt, derart, daß die Klingenelemente 110, 120 einander während des Öffnens und Schließens berühren. Dies ist dem Verbessern des Schereffekts der Scheren zugesprochen und reduziert das Vorkommen von Klingen, welche sich während des Schneidens aufweiten.
Der einzige Krümmungsradius, der bei Aryani beschrieben ist, sprach nicht direkt die Notwendigkeit an, das Vorbelasten des proximalen Teils der Schneidkanten aufeinander zu zu verbessern, wenn sich die Klemmelemente schließen. Was benötigt wird, ist ein Paar gegenüberliegender Klingenelemente mit einem Paar proximaler Krümmungsbögen und einem Paar distaler Krümmungsbögen, wobei jedes Paar der Krümmungsbögen für eine vorbelastende Kraft sorgt, die bestens zum Schneiden mit dem Teil der Schneidkanten der Klingenelemente angepaßt ist.
Laparoskopische chirurgische Scheren mit den Merkmalen, die im einleitenden Teil des Anspruchs 1, hieran angefügt, angeführt sind, sind in der US 5 478 347 beschrieben.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist eine laparoskopische chirurgische Schere mit einer Griffkörperanordnung und einem Antriebselement, das auf die Griffkörperanordnung zu und von ihr weg bewegbar ist, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
Eine längliche Welle definiert eine Wellenlängsachse und hat ein proximales Ende und ein distales Ende. Die längliche Welle ist mit der Griffkörperanordnung an dem proximalen Ende der Welle verbunden.
Ein Paar Schneidklingen mit einem ersten Klingenelement und einem zweiten Klingenelement sind zusammenwirkend um ein gemeinsames Schwenkelement benachbart dem distalen Ende der länglichen Welle miteinander verbunden. Das gemeinsame Schwenkelement definiert eine gemeinsame Schwenkachse senkrecht zu der länglichen Welle. Das erste Klingenelement hat eine erste Schneidkante und das zweite Klingenelement hat eine zweite Schneidkante, die der ersten Schneidkante zugewandt ist. Die Klingenelemente haben einen einzigen Punkt des Klingenkontaktes, der sich proximal und distal bewegt, wenn sich die Klingenelemente öffnen und schließen, als Antwort auf die Bewegung des Antriebselementes weg von und in Richtung auf die Griffkörperanordnung. Jedes der Klingenelemente definiert eine Krümmung entlang der Längsachse der Welle und jede der Krümmungen hat ein proximales Ende und ein distales Ende.
Die Krümmung der Klingenelemente ist durch einen proximalen Krümmungsbogen und einen distalen Krümmungsbogen definiert. Der proximale Bogen des ersten Klingenelementes hat einen ersten Krümmungsradius und der distale Bogen des ersten Klingenelementes hat einen zweiten Krümmungsradius. Der proximale Bogen des zweiten Klingenelementes hat einen dritten Krümmungsradius und der distale Bogen des zweiten Klingenelementes hat einen vierten Krümmungsradius. Jeder der Krümmungsradien wird durch eine gemeinsame Mittenlinie parallel zu der gemeinsamen Schwenkachse gemessen, und jeder der Krümmungsradien ist von den anderen unterschiedlich.
In signifikanter Weise versorgen die neuen laparoskopischen chirurgischen Scheren zum Schneiden von Gewebe während einer chirurgischen Prozedur den Chirurgen mit einem Paar von Scheren-Klingenelemente, die verbessertes Schneiden zur Verfügung stellen. Das heißt, die neuen Scheren-Klingenelemente sind durch ein Paar proximaler Krümmungsbögen und ein Paar distaler Krümmungsbögen definiert. Jedes Paar der Krümmungsbögen belastet die Schneidkanten aufeinander zu mit einer Schneidkraft, die zum Schneiden mit dem Teil der Klingenelemente am besten angepaßt ist. Wenn sich die Klingenelemente schließen, wird ein einzelner sich bewegender Kontaktpunkt zwischen den Schneidkanten gehalten – zusammen mit einer sich ändernden vorbelastenden Kraft. Als Konsequenz wird der Chirurg mit einer guten Schneidwirkung mit den proximalen Teilen der Klingenelemente, mit den distalen Teilen der Klingenelemente und allen Punkten dazwischen bedient.
Die proximalen und distalen Krümmungsbögen des laparoskopischen Schereninstruments dieser Erfindung sind so gebildet, daß sie für ein gleichmäßiges Gefühl über den gesamten Schneidbereich sorgen. Die proximalen Krümmungsbögen sind überbogen, um dem Auseinanderweiten der Spitzen der Klingen vorzubeugen, während sie schneiden. Die proximalen und distalen Teile der Klingenelemente treffen sich an dem Punkt der Klingentangenten, um einen sanften Schneidübergang von proximalen Krümmungsbögen zu den distalen Krümmungsbögen zu liefern. Zusätzlich liefern die gekrümmten Klingen verbesserte Sicht auf die Klingenelemente in einer laparoskopischen Umgebung.
Weiterhin versorgt die Verbindung des laparoskopischen Schereninstruments der bevorzugten Erfindung mit einem HF-Generator den Benutzer mit der Möglichkeit, mit den Klingenelementen HF-Energie auf Gewebe zu übertragen. Während des Schneidhubes kauterisiert die Anwendung von HF-Energie von den Schneidkanten der Klingenelemente das benachbarte Gewebe. Dieser Typ der Elektrokauterisation dichtet mögliche Blutquellen ab und sorgt für blutlose Schnitte. Bei einem Bluter ist die gekrümmte Form der Klingenelemente insbesondere für die Fleckkoagulation nützlich.
Die verschiedenen Merkmale der Neuheit, welche die Erfindung kennzeichnen, sind insbesondere in den Ansprüchen aufgeführt, die an die Offenbarung angehängt sind und einen Teil dieser bilden. Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen und auf beschreibenden Text, in dem die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die neuen Merkmale der Erfindung sind insbesondere in den angefügten Ansprüchen aufgeführt. Die Erfindung selbst jedoch, was die Organisation und Betriebsverfahren betrifft, zusammen mit weiteren Zielen und Vorteilen, kann am besten durch Bezug auf die folgende Beschreibung verstanden werden, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird, in denen:
1 eine isometrische Ansicht des bevorzugten handgehaltenen chirurgischen Schereninstruments dieser Erfindung ist, welches Scheren-Klingenelemente hat, die mit zwei Krümmungsbögen gebildet sind;
2 eine isometrische Ansicht des End-Effektors des chirurgischen Schereninstruments der 1 ist;
3 eine isometrische Explosionsansicht ist, welche alle Elemente des End-Effektors, der in 2 veranschaulicht ist, in explodierter Form zeigt;
4 eine Draufsicht auf ein Paar Scherenklingen des Standes der Technik ist, welche die Geometrie zeigt, die verwendet wird, um die Scherenklingen zu beschreiben;
5 eine Draufsicht auf ein Paar Scherenklingen des bevorzugten handgehaltenen chirurgischen Schereninstruments der 1 ist, welche die Geometrie zeigt, welche verwendet wird, um die Scherenklingen zu beschreiben;
6 eine Seitenansicht des End-Effektors des bevorzugten handgehaltenen chirurgischen Schereninstruments der 1 ist, wobei ein Teil eines Bügels entfernt ist, um die Position der Elemente des End-Effektors zu zeigen, wenn die Scherenklingen offen sind;
7 eine Ansicht des End-Effektors des bevorzugten handgehaltenen Schereninstruments der 1 von unten ist, welche die unterschiedlichen Krümmungsbögen der Scherenklingen zeigt, wenn die Scherenklingen offen sind;
8 eine Seitenansicht des End-Effektors des bevorzugten handgehaltenen chirurgischen Schereninstruments der 1 ist, wobei ein Teil eines Bügels entfernt ist, um die Positionen der Elemente des End-Effektors zu zeigen, wenn die Scherenklingen teilweise geschlossen sind;
9 eine Ansicht des End-Effektors des bevorzugten handgehaltenen chirurgischen Schereninstruments der 1 von unten ist, welche die unterschiedlichen Krümmungsbögen der Scherenklingen zeigt, wenn die Scherenklingen teilweise geschlossen sind;
10 eine Seitenansicht des End-Effektors des bevorzugten handgehaltenen chirurgischen Schereninstruments der 1 ist, wobei ein Teil eines Bügels entfernt ist, um die Positionen der Elemente des End-Effektors zu zeigen, wenn die Scherenklingen vollständig geschlossen sind;
11 eine Ansicht des End-Effektors des bevorzugten handgehaltenen chirurgischen Schereninstruments von unten ist, welche die unterschiedlichen Krümmungsbögen der Scherenklingen zeigt, wenn die Scherenklingen vollständig geschlossen sind; und
12 eine teilweise geschnittene Ansicht des End-Effektors des bevorzugten handgehaltenen chirurgischen Schereninstruments der 1 von unten ist, welche die Kontaktpunkte der Scherenklingen und des Bügels zeigen, wenn die Scherenklingen vollständig geschlossen sind.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein handgehaltenes chirurgisches Schereninstrument zum Schneiden von Gewebe während einer laparoskopischen chirurgischen Prozedur. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung ein laparoskopisches chirurgisches Schereninstrument mit Scherenklingenelementen, die mit zwei Krümmungsbögen gebildet sind. Die Scherenklingenelemente sind aus einem Paar proximaler Krümmungsbögen und einem Paar distaler Krümmungsbögen gebildet. Diese Krümmungsbögen belasten die Schneidkanten der Klingenelemente an einem einzigen sich bewegenden Kontaktpunkt mit einer vorbelastenden Kraft aufeinander zu, die zum Schneiden mit dem Teil der Klingenelemente am besten geeignet ist. Das chirurgische Schereninstrument 30 der bevorzugten Ausführungsform ist in den 1–23 und den 5–12 gezeigt.
1 zeigt eine isometrische Ansicht des chirurgischen Schereninstruments 30 der bevorzugten Erfindung. Das laparoskopische Schereninstrument hat eine proximale Griffkörperanordnung 40, die der Chirurg greifen kann, eine längliche Wellenanordnung 50, die drehbar mit der Griffkörperanordnung 40 verbunden ist, und einen End-Effektor 70, der an dem distalen Ende der länglichen Wellenanordnung 50 befestigt ist. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein universelles chirurgisches Instrument zur Verfügung zu stellen, das mit einer weiten Vielfalt von End-Effektoren unterschiedlicher Größen, Formen und Einsatzzwecke zusammengebaut werden kann. Die Griffkörperanordnung 40 ist ergonomisch im Design, mit einem gekrümmten Fingerhaken 41 für den kleinen Finger, einem Fingerauge 42 für die beiden mittleren Finger und einem Fingerruhestück 43 für den Zeigefinger. Ein bewegbares Antriebselement 44 hat ein Betätigungsauge 45 für den Daumen und ist zum Betrieb mit dem End-Effektor 70 verbunden. Die Bewegung des Antriebselementes 44 in Richtung auf und weg von dem Fingerauge 42 schließt und öffnet den End-Effektor 70. Ein einzelnes Paar Scherenklingen, erste und zweite Klingenelemente 80 und 90 werden durchgängig in der folgenden Beschreibung verwendet. Die längliche Wellenanordnung 50 ist fest und drehbar innerhalb eines distalen Endes der Griffkörperanordnung 40 befestigt. Ein Drehknopf 51 ist vorgesehen, um die längliche Wellenanordnung 50 und das erste und zweite Klingenelement 80 und 90 zu drehen. Ein Kauterisationsstift 46 erstreckt sich von der Griffkörperanordnung 40 und ist elektrisch mit einem HF-Generator (nicht gezeigt) verbindbar.
2 zeigt eine teilweise isometrische Ansicht des distalen Endes des End-Effektors 70 des chirurgischen Schereninstruments 30 (1). Das erste und zweite Klingenelement 80 und 90 der bevorzugten Erfindung sind teilweise geöffnet und in einem Bügel 55 angebracht gezeigt. Eine erste Schneidkante 81 und eine zweite Schneidkante 91 befinden sich gegenüberliegend auf der Innenseite des ersten und zweiten Klingenelementes 80 und 90. Das erste und zweite Klingenelement 80 und 90 drehen sich oder schwenken um ein Schwenkelement 71, das senkrecht zu der Längsachse des chirurgischen Schereninstruments 30 ist. Das Schwenkelement 71 erstreckt sich durch ein erstes Gabelelement 56 und ein zweites Gabelelement 58 des Bügels 55. Das erste Gabelelement 56 und ein zweites Gabelelement 58 erstrecken sich von einem distalen Ende einer länglichen Welle 52, die drehbar an der Griffkörperanordnung 40 (1) befestigt ist. Eine Betätigungsstange 53 befindet sich koaxial und bewegbar innerhalb der länglichen Welle 52 und ist zum Betrieb mit einem Paar Verbindungsstücke 75 des End-Effektors 70 verbunden. Die Verbindungsstücke 75 verbinden zum Betrieb die Betätigungsstange 53 mit den Klingenelemente 80 und 90, so daß die distale und proximale Bewegung der Betätigungsstange 53 die Klingenelemente 80 und 90 öffnet und schließt. Isolationsmaterial 65 wird über die längliche Welle 52 gelegt, um den Chirurgen und den Patienten während des Einsatzes der Elektrokauterisation zu schützen (aus Gründen der Klarheit teilweise entfernt gezeigt).
3 ist eine isometrische Ansicht, die alle die Komponenten der 2 in explodierter Form zeigt. Die einzelnen Elemente werden nun zusammen mit ihrer Anordnung beschrieben werden. Das Rückgrat der länglichen Wellenanordnung 50 ist eine längliche Welle 52, die aus einem dünnen Blech aus Metall chirurgischer Qualität gebildet ist. Die längliche Welle 52 ist nicht in der herkömmlichen Weise gebildet, wobei ein Rohr aus rostfreiem Stahl hergestellt wird, um die längliche Welle 52 zu bilden, sondern ist aus einem flachen Blech in einer Anzahl von Formmatrizen gebildet, so wie einer progressiven Preß- und Formmatrize. Das flache Blech aus Stahl wird gerollt oder in eine hohle längliche Welle 52 mit zylindrischem Querschnitt gebildet und mit dem ersten und zweiten Gabelelement 56 und 58 des Bügels 55. Eine Schwenkbohrung 61 ist proximal von einem distalen Ende der Gabelelemente 56 und 58 des Bügels 55 beabstandet und erstreckt sich durch diesen. Die Schwenkbohrung 61 ist senkrecht zu einer Längsachse der Welle und bildet eine Schwenkachse 62.
Die Betätigungsstange 53 ist ein längliches Element, das sich bewegbar innerhalb der länglichen Welle 52 befindet und zum Betrieb mit dem End-Effektor 70 und dem Antriebselement 44 gekoppelt ist. Die Betätigungsstange 53 ist bevorzugt als Preßteil gebildet, jedoch nicht darauf beschränkt. Die Betätigungsstange 53 hat zwei Paare Kerben 53a, die sich an dem proximalen Ende befinden, und ein Paar Stangenbohrungen 54 nahe dem distalen Ende und sich durch dieses erstreckend. Die Kerben 53a sind zum Betrieb mit dem Antriebselement 44 gekoppelt und die Stangenbohrungen 54 nehmen die Verbindungsstücke 75 auf. Die Verbindungsstücke 75 sind allgemein eine flache Platte mit einem Stangenstift 56 und einem Klingenstift 77, die sich von dieser erstrecken, und sind bevorzugt aus einem einzigen Materialstück gestanzt oder gebildet. Die Stifte 76 und 77 sind voneinander beabstandet und parallel. Der Stangenstift 76 ist wie gezeigt innerhalb der Stangenbohrungen 54 aufnehmbar. Der Klingenstift 77 ist schwenkbar innerhalb einer Klingenstiftbohrung 102 angebracht, die sich durch jedes Klingenelement 80 und 90 erstreckt.
Das erste und zweite Klingenelement 80 und 90 sind im allgemeinen parallel und haben drei unterschiedliche Abschnitte, einen distalen gekrümmten Abschnitt entlang der ersten Schneidkante 81 und 91, einen mittleren Schwenkabschnitt mit einer Klingenbohrung 100, die sich durch diesen erstreckt, und einen distalen Abschnitt mit einer ersten und zweiten Auflagefläche 82 und 92. Der distale gekrümmte Abschnitt der Klingenelemente 80 und 90 haben benachbarte erste und zweite Schneidkanten 81 und 91. Die Klingenbohrungen 100 des ersten und zweiten Klingenelementes 80 und 90 definieren eine gemeinsame Schwenkachse 62. Die erste und zweite Auflagefläche 82 und 92 sind nach innen in Richtung auf die gegenüberliegende Klinge versetzt und haben die sich durch sie erstreckende Klingenstiftbohrung 102. Eine erste und eine zweite Bügelkontaktfläche 83 und 93 liegen einander gegenüber und erstrecken sich zwischen dem distalen gekrümmten Abschnitt und der Klingenbohrung 100 jedes Klingenelementes 80 und 90 nach außen.
Das erste und zweite Klingenelement 80 und 90 sind zusammenwirkend um ein gemeinsames Schwenkelement 71 verbunden, das im allgemeinen zylindrisch in der Form ist und einen vorgeformten Kopf 72 an einem Ende hat. Die Klingenelemente 80 und 90 sind anfangs innerhalb des Bügels 55 durch die Anordnung des Schwenkelementes 71 innerhalb der Schwenkbohrung 61 der Gabelelemente 56 und 58 und der Klingenbohrung 100 des ersten und zweiten Klingenelementes 80 und 90 eingefangen. Um das Einfangen der Klingenelemente 80 und 90 innerhalb des Bügels zu vervollständigen, wird das nicht geformte Ende des Schwenkelementes genietet oder in einen geformten Kopf 73 gebildet (7). Diese endgültige Anordnung belastet die Klingenelemente 80 und 90 aufeinander zu, um das Auseinan derweiten der Klingen zu vermeiden, wenn sie einer seitlichen Belastung durch das Gewebe ausgesetzt sind.
Der geformte Kopf 73 des Schwenkelementes 71 wird in einem Prozeß gebildet, der die Klingenelemente 80 und 90 zusammen vorbelastet. Die Klingenelemente 80 und 90 werden in die geschlossene Position bewegt, und der End-Effektor 70 wird in eine spezielle Aufnahme innerhalb einer Nietbefestigung (nicht gezeigt) mit einer Lastzelle gebracht. Die Lastzelle ist so angeordnet, daß sie die Außenseite des Bügels 55 auf der Seite berührt, die dem Kopf 72 des eingesetzten Schwenkelementes 71 gegenüberliegt. Genauer ist der Kontaktpunkt auf dem Bügel direkt benachbart der Bügelkontaktfläche 83 oder 93 des Klingenelementes 80 oder 90. Eine vorbestimmte Last wird an den Kopf 72 des Schwenkelementes angelegt, um den End-Effektor 70 gegen die Lastzelle zu zwingen. Diese Belastung zwingt das erste und zweite Gabelelement 56 und 58 und die Klingenelemente 80 und 90 nach innen mit einem zunehmenden Druck, bis die benachbarte Lastzelle eine Last von zwischen 8 bis 19 Pfund, jedoch am meisten bevorzugt 13 Pfund, abliest. Der letzte Schritt des Zusammenbauprozesses ist es, eine Ringnietmaschine in Kontakt mit dem nicht geformten Ende des Schwenkelementes 71 (benachbart der Lastzelle) zu bringen, um einen geformten Kopf 73 zu erzeugen (7). Wenn die Drehnietmaschine an das Schwenkelement 71 angelegt wird, nimmt der geformte Kopf 73 Last von der Lastzelle ab. Beim Erreichen der geeigneten vorbestimmten Belastung hält der Prozeß an, und der fertiggestellte End-Effektor 70 wird aus der Nietfassung entfernt. Das erste und zweite Gabelelement 56 und 58 sind dauerhaft nach innen in Kontakt mit den Klingenelementen 80 und 90 durch die gegenüberliegenden Köpfe des Schwenkelementes 71 in dem oben beschriebenen Kraftbereich vorbelastet.
4 ist eine Veranschaulichung einer gekrümmten Klinge des Standes der Technik, welche die Geometrie zeigt, die verwendet wird, um ein drittes und ein viertes Klingenelement 110 und 120 zu bilden. Das dritte Klingenelement 110 des Standes der Technik hat einen Krümmungsradius R110, und ein viertes Klingenelement 120 hat einen Krümmungsradius R120. Ein Mittelpunkt des Krümmungsradius der dritten Klinge 110 ist um einen vorbestimmten Abstand (so wie 0.032) entlang einer Längsachse 112 von einem Mittelpunkt eines Krümmungsradius der vierten Klinge 120 beabstandet 121.
5 zeigt die Geometrie, die verwendet wird, um ein Paar gekrümmter Klingenelemente der vorliegenden Erfindung zu beschreiben. Das erste und das zweite Klingenelement 80 und 90 haben einen proximalen Krümmungsbogen 103 und einen distalen Krümmungsbogen 104. Der proximale Krümmungsbogen 103 des ersten Klingenelementes 80 hat einen ersten Krümmungsradius R1, und der proximale Krümmungsbogen 103 des zweiten Klingenelementes 90 hat einen dritten Krümmungsradius R3. Der distale Krümmungsbogen 104 des ersten Klingenelementes 80 hat einen zweiten Krümmungsradius R2, und der distale Krümmungsbogen 104 des zweiten Klingenelementes 90 hat einen vierten Krümmungsradius R4. Es ist bemerkenswert, daß jeder der Krümmungsradien durch eine gemeinsame Mittellinie 101 parallel zu der gemeinsamen Schwenkachse 62 gelegt ist. Es ist auch bemerkenswert, daß jeder Krümmungsradius von allen anderen unterschiedlich ist, und daß R3 größer ist als R1 und daß R2 größer ist als R4. Dies bedeutet, daß die proximalen Radien derart sind, daß der proximale Teil des zweiten Klingelementes 90 in Richtung auf das erste Klingenelement 80 gekrümmt ist, und der distale Teil des zweiten Klingenelementes 90 ist in Richtung auf das erste Klingenelement 80 gekrümmt. Die Krümmungen sind derart, daß das zweite Klingelement 90 oder die äußere Klinge sich über das erste Klingenelement 80 biegt, wie es durch die Klingenspitzen deutlich gemacht wird, die in der Ansicht der 7 von unten gezeigt sind. Diese Überbiegen stellt sicher, daß ein einziger sich bewegender Punkt des Schneidkantenkontakts beibehalten wird, wenn sich die Klingenelemente 80 und 90 schließen, und stellt sicher, daß die Klingenelemente 80, 90 zusammenbleiben, wenn sie einer seitlichen Belastung durch Gewebe ausgesetzt werden. Bevorzugt ist R1 ungefähr 0.991 cm (0.390 Zoll), R2 ist ungefähr 2.03 cm (0.800 Zoll), R3 ist ungefähr 1.25 cm (0.493 Zoll) und R4 ist ungefähr 1.43 cm (0.562 Zoll).
Das Definieren des proximalen und distalen Abschnittes jedes Klingenelementes 80 und 90 mit einem proximalen Krümmungsbogen 103 und einem distalen Krümmungsbogen 104 bietet verschiedene Vorteile. Die distalen Abschnitte der Klingenelemente 80 und 90 erfordern eine unterschiedliche vorbelastende Kraft als der der proximalen Abschnitte. Die distalen Abschnitte des Klingenelementes 80 und 90 sind relativ lang und flexible und lenken sich mehr in die seitliche Richtung von einer gegebenen Gewebebelastung ab als die proximalen Abschnitte der Klingenelemente 80 und 90. Die proximalen Abschnitte der Klinge sind kürzer und lenken sich weniger ab. Somit benötigen die distalen Abschnitte der Klingenelemente 80, 90 eine größere vorbelastende Kraft, um der größeren Ablenkung an den distalen Abschnitten der Klingenelemente 80 und 90 entgegenzuwirken, als die proximalen Abschnitte der Klingenelemente 80, 90. Das Anlegen derselben vorbelastenden Kraft auf den proximalen Abschnitt der Klingenelemente 80, 90 kann das Schmieren oder Rollen der Schneidkanten 81 und 91 (2) hervorrufen. Die beiden Krümmungsbögen 103, 104 stellen zwei unterschiedliche vorbelastende Kräfte zur Verfügung, die für jeden Abschnitt der Klinge optimal sind.
6–11 zeigen die Schritte beim Schließen des End-Effektors 70 des chirurgischen Schereninstrumentes. Genauer zeigen die 6 und 7 den End-Effektor mit den vollständig offenen Klingenelementen 80 und 90, 8 und 9 zeigen die Klingenelemente 80, 90 teilweise geschlossen und 10 und 11 zeigen die Klingenelemente 80, 90 vollständig geschlossen. 6 ist eine Seitenansicht des End-Effektors 70, und 7 ist eine Ansicht der 6 von unten.
Die 6 und 7 zeigen die Positionen der Elemente des End-Effektors 70 und die distalen Abschnitte der Elemente der länglichen Wellenanordnung 50 (1). Ein Teil des ersten Gabelelementes 56 des Bügels 55 ist aus der 6 entfernt, um die darin liegenden Komponenten zu zeigen. Die Klingenelemente 80 und 90 sind um das Schwenkelement 71 offen geschwenkt, und die erste und zweite Schneidkante 81 und 91 sind im Eingriff. Die Bügelkontaktflächen 83 und 93 sind in Kontakt mit der ersten und der zweiten inneren Gabelfläche 57 und 69 und belasten die Klingenelemente 80 und 90 aufeinander zu. Der proximale Abschnitt der Klingenelemente 80 und 90 ist auseinander gespreizt, um die daran befestigten Verbindungsstücke sind gewinkelt, wie gezeigt.
In 7 wird der Leser darauf hingewiesen, daß Überbiegen des zweiten Klingenelementes 90 relativ zu dem ersten Klammerelement 80 zu bemerken. Dieses Überbiegen verringert das Aufweiten unter Gewebelast und stellt sicher, daß, wenn sich die Klingenelemente 80 und 90 schließen, sie sich nach außen voneinander weg ablenken, um einen einzigen bewegenden Kontaktpunkt zwischen der ersten Schneidkante 81 und der zweiten Schneidkante 91 beizubehalten. 7 zeigt den Kopf 72 und einen geformten Kopf 73, welche das erste Gabelelement 56 und das zweite Gabelelement 58 innen vorbelasten. Die erste und zweite innere Gabelfläche 57 und 59 des ersten und zweiten Gabelelementes 56 und 58 berühren die Klingenelemente 80 und 90 an einer ersten und zweiten Bügelkontaktfläche 83 und 93 mit einer vorbelastenden Kraft zwischen 8 bis 15 Pfund. Es ist am meisten bevorzugt, daß die vorbelastende Kraft 13 Pfund beträgt. Die Bügelkontaktflächen 83 und 93 befinden sich distal zu dem Schwenkelement 71 und sind die einzigen Kontaktpunkte zwischen den Klingenelementen 80 und 90 und dem Bügel 55.
In den 8 und 9 sind die Klingenelemente 80, 90 teilweise geschlossen gezeigt. Die Betätigungsstange 53 bewegt sich proximal (nach rechts) und zieht an den Verbindungsstücken 75, um die Klingenelemente 80 und 90 zu schließen. Der Kontaktpunkt zwischen der ersten und zweiten Schneidkante 81 und 91 bewegt sich distal (nach links) von dem Kontaktpunkt, wie in 6 gezeigt. In 9 sind die überbogenen Klingenelemente 80 und 90 gezeigt, wie sie sich nach außen von dem Schneidkantenkontaktpunkt ablenken. Es soll angemerkt werden, daß die distalen Abschnitte der Klingenelemente 80 und 90 überbogen sind und daß die proximalen Abschnitte von dem Schneidkantenkontaktpunkt beabstandet sind.
In den 10 und 11 sind die Klingenelemente 80 und 90 durch die proximale Bewegung der Betätigungsstange 53 voll geschlossen. Diese Bewegung hat die Verbindungsstücke 75 aus der Position der 8 in die der 10 bewegt und die Klingenelemente 80, 90 um das Schwenkelement 71 vollständig geschlossen. In 10 sind die Klingelemente 80 und 90 vollständig geschlossen, und der einzige Kontaktpunkt ist an den Klingenspitzen.
12 ist eine teilweise geschnittene Ansicht des End-Effektors 70 (1) der bevorzugten Erfindung, welche die Effekte des Vorbelastens des Schwenkelementes zeigt. Kraftvektoren sind gezeigt, die sich nach innen von dem Kopf 72 und dem geformten Kopf 73 des Schwenkelementes 71 erstrecken. Diese nach innen gerichtete vorbelastende Kraft wird auf die Bügelkontaktflächen 83 und 93 der Klingenelemente 80 und 90 durch die inneren Gabelflächen 57 und 59 des Bügels 55 gelegt. Diese nach innen gerichtete Kraft zwingt die Klingenelemente 80 und 90 an den Klingen-Auflageflächen 82 und 92 und distal an den Klingenelementspitzen zusammen. Diese vorbelastende Kraft verhindert, daß sich die Klingenspitzen auseinanderbiegen, wenn sie während des Schneidens einer seitlichen Last durch das Gewebe ausgesetzt werden.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und hierin beschrieben sind, wird es den Fachleuten offensichtlich sein, daß solche Ausführungsformen nur beispielhaft zur Verfügung gestellt werden.

Claims

Laparoskopische chirurgische Schere (30), mit: einer Griffkörperanordnung (44) mit einem Betätigungselement (44), das zu der Griffkörperanordnung (40) hin und von dieser weg bewegbar ist; einer länglichen Welle (50), welche eine Wellenlängsachse definiert, wobei die längliche Welle ein proximales Ende und ein distales Ende hat und die längliche Welle an dem proximalen Ende der Welle mit der Griffkörperanordnung verbunden ist; einem Paar Schneidklingen mit einem ersten Klingenelement (80) und einem zweiten Klingenelement (90), die zusammenwirkend um ein gemeinsames Schwenkelement (71) nahe dem distalen Ende der länglichen Welle (50) verbunden sind, wobei das gemeinsame Schwenkelement (71) eine gemeinsame Schwenkachse (62) senkrecht zu der länglichen Welle (50) definiert, wobei das erste Klingenelement (80) eine erste Schneidkante (81) hat und das zweite Klingenelement (90) eine zweite Schneidkante (91) hat, die der ersten Schneidkante (81) zugewandt ist, wobei die Klingenelemente (80, 90) einen einzigen Punkt des Klingenkontaktes haben, der sich proximal und distal bewegt, wenn sich die Klingenelemente (80, 90) in Antwort auf die Bewegung des Betätigungselementes (44) weg von der Griffkörperanordnung (40) und zu dieser hin öffnen und schließen, wobei jedes der Klingenelemente (80, 90) eine Krümmung entlang der Wellenlängsachse definiert und jede der Krümmungen ein proximales Ende und ein distales Ende hat; wobei die Krümmung der Klingenelemente (80, 90) durch einen proximalen Krümmungsbogen und einen distalen Krümmungsbogen definiert ist, wobei der proximale Bogen des ersten Klingenelementes (80) einen ersten Krümmungsradius (R₁) hat und der distale Bogen des ersten Klingenelementes (80) einen zweiten Krümmungsradius (R₂) hat, wobei der proximale Bogen des zweiten Klingenelementes (90) einen dritten Krümmungsradius (R₃) hat und der distale Bogen des zweiten Klingenelementes (90) einen vierten Krümmungsradius (R₄) hat, und dadurch gekennzeichnet, daß: jeder der Krümmungsradien von einer gemeinsamen Mittellinie (CL) parallel zu der gemeinsamen Schwenkachse (62) ausgeht; alle Krümmungsradien unterschiedlich voneinander sind; der zweite Krümmungsradius (R₂) des ersten Klingenelementes (80) größer ist als der vierte Krümmungsradius (R₄) des zweiten Klingenelementes (90); und der dritte Krümmungsradius (R₃) des zweiten Klingenelementes (90) größer ist als der erste Krümmungsradius (R₁) des ersten Klingenelementes (80); und wenn das erste und zweite Klingenelement (80, 90) offen sind, das Verhältnis des zweiten Krümmungsradius (R₂) des ersten Klingenelementes (80) zu dem vierten Krümmungsradius (R₄) des zweiten Klingenelementes (90) zwischen 1 und 2500 liegt.
Instrument (30) nach Anspruch 1, bei dem der proximale Krümmungsbogen jedes der Klingenelemente (80, 90) sich von dem proximalen Ende der Krümmung des Klingenelementes (80, 90) zu der gemeinsamen Mittellinie (CL) erstreckt.
Instrument (30) nach Anspruch 2, bei dem der distale Krümmungsbogen jedes der Klingenelemente (80, 90) sich von der gemeinsamen Mittellinie (CL) zu dem distalen Ende der Krümmung der Klingenelemente (80, 90) erstreckt.
Instrument (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Verhältnis von zweitem Radius (R₂) zu viertem Radius (R₄) zwischen 1250 und 1667 liegt.
Instrument (30) nach Anspruch 4, bei dem das Verhältnis von zweitem Radius (R₂) zu viertem Radius (R₄) 1423 beträgt.
Instrument (30) nach Anspruch 5, bei dem, wenn das erste und zweite Klingenelement (80, 90) geschlossen sind, der zweite Radius (R₂) kleiner ist als der vierte Radius.
Instrument (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem, während sich das erste und zweite Klingenelement (80, 90) schließen, das erste Klingenelement (80) sich nach innen wölbt, um so den zweiten Radius (R₂) zu verkleinern, und das zweite Klingenelement (90) sich nach außen wölbt, um so den vierten Radius (R₄) zu vergrößern.