DE3638916A1 - Kaelteerzeugendes ultraschallskalpell - Google Patents
Kaelteerzeugendes ultraschallskalpellInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf chirurgische
Instrumente, insbesondere auf kälteerzeugende Ultraschallskalpelle.
Die Erfindung kann bei der Durchführung von chirurgischen
Operationen an weichen Geweben und parenchymatösen
Organen, d. h. an Leber, Bauchspeicheldrüse, Nieren, Lungen,
Milz sowie in der Neurochirurgie ihre Anwendung finden.
Bekannt sind kälteerzeugende chirurgische Ultraschallinstrumente
wie insbesondere Sonden, die ein Koppelglied
zwischen dem Arbeitsteil und der Quelle der
Ultraschallschwingungen, einen Mantel zum Durchtritt des
Kältemittels, der zwischen der Grundfläche des Instrumentes und
der Quelle der Ultraschallschwingungen eingebaut wird, und
eine Einlaßdüse am Eintritt des Kältemittels in das
Instrument enthalten (s. beispielsweise SU-PS Nr. 4 60 869,
Int. Kl. A61F 7/00, 1975, Heft 7, Erfinder A.A. Pisarevsky
und andere). Dieses Instrument ist für die Durchführung
chirurgischer Operationen nicht geeignet, weil es kein
Zerschneiden der Gewebe ermöglicht.
Bekannt ist weiter ein kälteerzeugendes Ultraschallskalpell,
das aus einem Gehäuse, in dem die Quelle der
Ultraschallschwingungen untergebracht wird, und einer Schneide
besteht, die mit der Quelle der Ultraschallschwingungen über
einen Transformator und Röhrenwärmeaustauscher zur Zu- und
Abfuhr des Kältemittels von der Schneide in Verbindung
tritt. Der Röhrenwärmeaustauscher wird in Form einer U-
förmigen Röhre ausgeführt, die unter Ermöglichung des Wärmekontaktes
mit der Seitenfläche der Schneide angeordnet wird,
und wird an den Zu- bzw. Abfuhrstutzen mittels Wellrohren
angeschlossen, die im Bereich der beim Anschluß der Schneide
an die Quelle der Ultraschallschwingungen auftretenden
Schwingungsknoten angeordnet werden, wobei die Röhren des
Wärmeaustauschers mit in Richtung der Schneidkante des
Skalpells verjüngter Gestalt ausgeführt werden (s. beispielsweise
SU-PS 8 25 056, IPK A61B 17/36, 1981, Heft Nr. 16,
Erfinder L.M. Paramonova und andere).
Dieses kälteerzeugende Ultraschallskalpell
ist in seiner geringen hämostatischen Einwirkung und in
einer geringen Schnelligkeit der Zerschneidung des Gewebes
bei den Operationen an weichen Geweben und parenchymatösen
Organen wie Leber, Bauchspeicheldrüse infolge ungenügender
Kälteergiebigkeit des U-förmigen Röhrenwärmeaustauschers
nachteilig. Diese Nachteile sind darauf zurückzuführen, daß
die Schneide mit dem Transformator an der Stelle deren
Vereinigung in unmittelbare und wärmeleitende Berührung tritt. In
diesem Zusammenhang wird ein bedeutender Teil der Wärme, die
am Transformator und an der Quelle der Ultraschallschwingungen
infolge großer Verluste bei der Umwandlung der
elektrischen Ultraschalleistung in die mechanische Leistung
entsteht, auf die Schneide übertragen und eine Steigerung
ihrer Temperatur hervorgerufen; infolgedessen reicht die
Kälteergiebigkeit des in wärmeübertragender Berührung nicht
nur mit der Schneide, sondern auch mit dem reich mit dem
Blut gespeisten Operationsorgan befindlichen U-förmigen
Röhrenwärmeaustauschers wie beispielsweise Leber besonders bei
den langdauernden Operationen nicht aus, was das Haftenbleiben
des Gewebes an der Schneide, eine Herabsetzung der
Schnelligkeit des Zerschneidens des Gewebes und auch eine
Verminderung der hämostatischen Heileinwirkung mit sich
bringt.
Darüber hinaus wird das Instrument durch die U-förmige
Gestalt des Röhrenwärmeaustauschers mit den auseinanderlaufenden
Stutzen, die das Kältemittel zu- bzw. abführen,
zu sperrig und demzufolge im Gebrauch nicht bequem.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kälteerzeugendes
Ultraschallskalpell zu entwickeln, bei dem durch
Veränderung der Wärmeübertragung und des Niveauverhältnisses
des Wärmeaustausches und der Ultraschallschwingungen das
Haftenbleiben der zerschnittenen Gewebe an der Schneide des
Skalpells unter gleichzeitiger Erhaltung der Schnelligkeit
der Zerschneidung des Gewebes vermieden wird.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem
kälteerzeugenden Ultraschallskalpell, daß ein Gehäuse,
in dem die Quelle der Ultraschallschwingungen untergebracht
wird, und eine Schneide vorsieht, die mit der Quelle der
Ultraschallschwingungen über einen Transformator und
Röhrenwärmeaustauscher zur Zu- und Abfuhr des Kältemittels von
der Schneide verbunden wird, erfindungsgemäß der
Röhrenwärmeaustauscher in Form von kommunizierenden zumindest
zwei koaxialen Röhren ausgeführt und der Transformator mit
der Außenröhre des Röhrenwärmeaustauschers zur Einleitung der
Ultraschallschwingungen in diese in Verbindung gebracht
wird.
Zweckmäßigerweise ist der Transformator als ein Drehungshohlkörper
auszuführen, in dessen Durchgangskanal die Außenröhre
des Röhrenwärmeaustauschers, beispielsweise als ein
hohler Kegelstrumpf, untergebracht wird, der an seiner größeren
Grundfläche mit der Quelle der Ultraschallschwingungen
und an der kleineren Grundfläche zur Übertragung auf die
Schneide der Ultraschallschwingungen mit der Außenröhre des
Röhrenwärmeaustauschers starr verbunden wird.
In der Außenröhre des Röhrenwärmeaustauschers kann
ein Längsschlitz ausgespart werden, in dem die Schneide
luftabgedichtet befestigt wird, während die dem Inneren der
Außenröhre zugewandte Oberfläche der Schneide in Form von
zumindest einer einreihigen Kammleiste ausgeführt werden kann.
Wünschenswert sind die Bohrungen an der Innenröhre des
Röhrenwärmeaustauschers in Richtung der Kammleiste der
Schneide auszurichten.
Man kann einen Geber der Ultraschallschwingungen
an die Quelle der Ultraschallschwingungen anschließen,
der im Inneren des Gehäuses untergebracht wird und die
Regelung der Ultraschallschwingungen ermöglicht, und
zweckmäßigerweise im Bereich des Schallwellenbauchs anzuordnen,
der sich bei der Anregung der Quelle der Ultraschallschwingungen
ausgebildet.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung an Hand der
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen näher erläutert; es
zeigt:
Fig. 1 erfindungsgemäßes kälteerzeugendes Ultraschallskalpell
in längsgeschnittener Gesamtansicht;
Fig. 2 den Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1
Das Kryogen-Ultraschallskalpell enthält ein
Gehäuse 1, eine Quelle 2 der Ultraschallschwingungen, die
innerhalb des Gehäuses 1 untergebracht ist und eine Erregerspule
3 und ein Magnetostriktionselement 4 besitzt.
An die Quelle 2 der Ultraschallschwingungen wird ein
Transformator 5 angeschlossen, der als ein Drehungshohlköper
ausgeführt ist. Am wirksamsten ist der Transformator
5 als ein Kegelstumpf auszuführen, der an
seiner größeren Grundfläche 6 mit der Ultraschallquelle 2
verbunden wird. Innerhalb des Gehäuses 1 wird ein
Röhrenwärmeaustauscher 7 zur Zu- und Abfuhr des Kältemittels im
Durchgangskanal des Transfomators 5 untergebracht. Dieser
Wärmeaustauscher 7 wird in Form von miteinander
kommunizierenden zumindest zwei koaxialen Röhren 8, 9 ausgeführt,
von denen die Außenröhre 8 zur Aufnahme der
Ultraschallschwingungen mit dem Transformator 5 an dessen
kleinerer Grundfläche 10 in Verbindung tritt.
Die Anzahl der Röhren im Röhrenwärmeaustauscher 7 kann
auch mehr als zwei betragen und wird auf Grund der
Anforderungen an die Kälteergiebigkeit des Röhrenwärmeaustauschers
7 gewählt. In den beigefügten Zeichnungen ist eine
Variante der Ausführung des Wärmeaustauschers 7 mit zwei
Röhren dargestellt, jedoch können auch drei, vier und eine
größere Anzahl der Röhren verwendet werden.
In der Außenröhre 8 des Röhrenwärmeaustauschers 7 wird
ein Längsschlitz im aus dem Bereich des Gehäuses 1
herausragenden Abschnitt der Röhre ausgespart, in dem die
Schneide 11 (Fig. 2) hermetisch befestigt wird.
Die dem Inneren der Röhre 8 zugekehrte Oberfläche der
Schneide 11 (Fig. 1) wird in Form einer zumindest einreihigen
Kammleiste 12 zwecks Vergrößerung der Berührungsfläche der
Schneide 11 mit dem Kältemittel ausgeführt. Falls die
Berührungsfläche noch mehr vergrößert werden muß, wird die
Kammleiste 12 mehrreihig, beispielsweise dreireihig
ausgeführt, wie dies die Fig. 2 wiedergibt.
In der Innenröhre 9 des Röhrenwärmeaustauschers 7 im
Bereich der Kammleitst 12 sind Bohrungen 13 zum Zuführen
des Kältemittels ausgebildet.
Die Außenröhre 8 und die Innenröhre 9 des
Röhrenwärmeaustauschers 7 werden vermittels der Wellenröhren 16
und 17 entsprechenderweise mit den Rohrstutzen 15 und 14
verbunden.
An die Quelle 2 (Fig. 1) der Ultraschallschwingungen
wird der Geber 18 der Ultraschallschwingungen angeschlossen,
der innerhalb des Gehäuses 1 untergebracht ist und die
Regelung der Frequenz der Ultraschallschwingungen besorgt.
Am wirksamsten ist der Geber 18 in der Zone des Ultraschallwellenbauchs
einzubauen, der sich bei der Anregung der
Ultraschallquelle 2 ausgebildet.
Das Gehäuse 1 wird mit dem Deckel 19 mit Zwischenlagen
20 luftdicht verschlossen.
In der betrachteten Ausführungvariante ist die Schneide
11 mit ihrer Schneidkante 21 nach außen gewendet.
Das kälteerzeugende Ultraschallskalpell wird zum
Gebrauch wie folgt vorbereitet.
Im Zufuhrstutzen 14 wird das Kältemittel über das Wellrohr
17 in Richtung 22 zu dem Röhrenwärmeaustauscher 7 in
dessen Innenröhre 9 zugeführt und durch die Bohrungen 13 auf
die Zähne der Kammleiste 12 der Schneide 11 herausgelassen.
Das Dampf-Flüssigkeit-Gemisch wird aus dem Wärmeaustauscher
7 in dessen Außenröhre 8 über das Wellrohr 16 und den
Abfuhrstutzen 15 in Richtung 23 abgeleitet.
Die Anlaßdauer des kälteerzeugenden Ultraschallskalpells
bis auf die Arbeitstemperatur beträgt bei Benutzung
flüssigen Stickstoffs mit der Temperatur 80 K 3 bis 5
Minuten bei einem Überdruck im Speisebehälter von 0,2 · 105
bis 0,5 · 105 Pa. Im Laufe der Abkühlung wird die Schneide 11
zunächst mit Reif bedeckt, während beim Erreichen
der Temperatur 80 K eine Verflüssigung der atmosphärischen
Gase an deren Oberfläche stattfindet und sich
die aus dem Gehäuse 1 herausragende Außenröhre 8 des
Röhrenwärmeaustauschers 7 und die im Längsschlitz der Außenröhre 8
luftdicht befestigte Schneide 11 mit einem dünnen Film
verflüssigter Luft bedeckt.
Nach der Aufnahme der Arbeitstemperatur wird die Speisung
der Quelle 2 der Ultraschallschwingungen eingeschaltet.
Die Frequenz dieser Ultraschallquelle 2 wird auf die
Resonanzstärke mit Hilfe des Gebers 18 der Ultraschallschwingungen
selbsttätig nachgeregelt, um eine höchstmögliche Amplitude
der Schwingungen der Schneide 11 zu erhalten. Dadurch
wird eine maximale Amplitude der Schwingungen der Schneide
11 eingestellt, das Haftenbleiben der Gewebe an der Schneide
11 vermieden, die hämostatische Heilwirkung gesteigert.
Hiernach kann der chirurgische Eingriff stattfinden.
Bei der Durchführung der Operation in den weichen
Geweben und an den parenchymatösen Organen bleit die
Arbeitstemperatur der Schneide 11 unter 120 K, da die Zuströme
der Kälte aus dem Röhrenwärmeaustauscher 7 zu der Schneide
11 den Wärmeströmen von dem Operationsorgan überlegen sind.
Eine hohe hämostatische Heilwirkung kann sogar bei einer
vollkommenen Einführung der Schneide 11 in das Operationsorgan
erreicht werden, da dabei das mit dem aus dem Gehäuse 1
herausragenden Teil der Außenröhre 8 des Röhrenwärmeaustauschers
7 mit darin luftdicht im Längsschlitz befestigter
Schneide 11 in Kontakt tretende Gewebe am schnellsten abgekühlt
wird. Die Schnelligkeit der Zerschneidung wird durch
Auswahl des Drucks des Kältemittels nachgestellt und somit
das Haftenbleiben des Gewebes des Operationsorgans an der
Schneide 11 vermieden, was die Möglichkeit bietet, die
Zerschneidung der Gewebe mit dem erfindungsgemäßen kälteerzeugenden
Ultraschallskalpell mit der Schnittschnelligkeit
eines gewöhnlichen Skalpells selbst bei langer Dauer der
operativen Eingriffe an den Organen wie Leber und
Bauchspeicheldrüse durchzuführen.
Durch die luftdichte Befestigung der Scheide 11 im
Längsschlitz der Außenröhre 8 des Röhrenwärmeaustauschers 7,
die außerhalb des Gehäuses 1 herausragt, und durch die
Ausführung der dem Inneren der Röhre des Wärmeaustauschers
zugekehrten Schneidenseite als eine mehrreihige Kammleiste 12,
deren Zähne der inneren Röhre 9 des Wärmeaustauschers 7
zugewandt sind, die mit den Bohrungen 13 in der ganzen
Längsrichtung der Kammleiste 12 versehen wird, erfolgt eine
wirksamere Abkühlung der Schneide 11 des kälteerzeugenden
Ultraschallskalpells infolge der Vergrößerung der
Wärmeaustauschfläche zwischen dem Kältemittel und der
Schneide 11. Darüber hinaus wird die selbsttätige Nachregelung
der Frequenz der Quelle 2 der Ultraschallschwingungen
durch die Zusatzanordnung des Gebers 18 an der Quelle 2 der
Ultraschallschwingungen im Bereich des Ultraschallwellenbauchs
während der Arbeit ermöglicht, der sich bei der
Anregung der Quelle 2 ausbildet, und somit wird auch eine
Verminderung der Wärmeentwicklung im Transformator 5 um das
3- bis 5fache infolge Verkleinerung der Verluste bei
der Umwandlung der elektrischen Ultraschalleistung in die
mechanische Leistung erreicht, d. h. eine Verkleinerung der
Wärmeströme zu der Schneide 11. Dabei wird auch das
Haftenbleiben des Gewebes des Operationsorgangs an der Schneide
11 vermieden, die Schnelligkeit der Zerschneidung des
Gewebes vergrößert, die hämostatische Heileinwirkung
verstärkt.
Durch die Ausführung des Röhrenwärmeaustauschers 7 in
Form von koaxial angeordneten, innerhalb des Durchgangskanals
des hohlen Transformators 5 untergebrachten Außen- und
Innenröhren 8 und 9 wird eine Verkleinerung der Abmessungen
des Skalpells erreicht, welche die Bequemlichkeit bei
dessen Handhabung vergrößert, ohne daß die Gewebe eines
parenchymatösen Organs während der Durchführung eines operativen
Eingriffs verletzt werden. Dabei tritt kein Haftenbleiben
der Gewebe an der Schneide 11 auf, die Schnelligkeit der
Zerschneidung nimmt zu, die Gefahr der Nachoperationskomplikationen
verkleinert sich.
Das kälteerzeugende Ultraschallskalpell ist in der
experimentellen Untersuchung an 12 Hunden geprüft worden,
bei denen die Resektionen der Leber unterschiedlichen Umfangs
durchgeführt wurden. Bei dieser Untersuchung wurde festgestellt,
daß das erfindungsgemäße Ultraschallskalpell nach
dessen Abkühlung bis auf die Arbeitstemperatur die
Zerschneidung der Gewebe mit der Schnelligkeit eines
gewöhnlichen Skalpells ermöglicht, wobei kein Haftenbleiben der
Gewebe an der Schneide 11 auftritt und die parenchymatöse
Blutung aus den Gefäßen mit einem Durchmesser bis zu 2 mm
abgestellt wird.
Mi Hilfe des erfindungsgemäßen kälteerzeugenden
Ultraschallskalpells wurden in der Klinik 7 Leberresektion
(Entfernung von Teilen und Hälften des Organs) aus Anlaß der
parasitären Erkrankungen wie Alveokokkose, Echinokokkose
und Resektion von Tumoren sowie der Eiterprozesse durchgeführt.
Im Laufe aller dieser Operationen sind die
experimentellen, die Arbeit des erfindungsgemäßen
Ultraschallskalpells kennzeichnenden Angaben nachgewiesen worden.
Die Kranken haben den operativen Eingriff erfolgreich
bestanden und ihre Gesundheit ohne Komplikationen
wiederhergestellt. Bei der Operationen wurde auch eine
ausgeprägte hämostatische Heilwirkung wie Abstellung der
parenchymatösen Blutung nachgewiesen. Die Aufenthaltsdauer
der Kranken im Krankenhaus sind verkürzt.
Claims (8)
1. Kälteerzeugendes Ultraschallskalpell, das
ein Gehäuse (1),
eine im Gehäuse (1) untergebrachte Quelle (2) der Ultraschallschwingungen,
eine Schneide (11) einschließt, die mit der Quelle (2) der Ultraschallschwingungen über
einen Transformator (5) und
einen Röhrenwärmeaustauscher (7) zur Zu- und Abfuhr des Kältemittels von der Schneide (11) in Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Röhrenwärmeaustauscher (7) in Form von miteinander kommunizierenden zumindest zwei koaxialen Röhren (8, 9) ausgeführt wird, während
der Transformator (5) mit der Außenröhre (8) des Röhrenwärmeaustauschers (7) zwecks Übertragung der Ultraschallschwingungen in Verbindung steht.
ein Gehäuse (1),
eine im Gehäuse (1) untergebrachte Quelle (2) der Ultraschallschwingungen,
eine Schneide (11) einschließt, die mit der Quelle (2) der Ultraschallschwingungen über
einen Transformator (5) und
einen Röhrenwärmeaustauscher (7) zur Zu- und Abfuhr des Kältemittels von der Schneide (11) in Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Röhrenwärmeaustauscher (7) in Form von miteinander kommunizierenden zumindest zwei koaxialen Röhren (8, 9) ausgeführt wird, während
der Transformator (5) mit der Außenröhre (8) des Röhrenwärmeaustauschers (7) zwecks Übertragung der Ultraschallschwingungen in Verbindung steht.
2. Kälteerzeugendes Ultraschallskalpell nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Transformator (5) in Form eines Drehungskörpers ausgeführt
wird, in dessen Durchgangskanal die Außenröhre (8) des
Röhrenwärmeaustauschers (7) koaxial untergebracht wird.
3. Kälteerzeugendes Ultraschallskalpell nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Transformator (5) in Form eines hohlen Kegelstumpfes
ausgeführt wird, der an der
a) größeren Grundfläche (6) mit der Quelle (2) der Ultraschallschwingungen und
b) an der kleineren Grundfläche (10) starr mit der Außenröhre (8) des Röhrenwärmeaustauschers (7) zwecks Übertragung der Ultraschallschwingungen auf die Schneide (11) verbunden wird.
a) größeren Grundfläche (6) mit der Quelle (2) der Ultraschallschwingungen und
b) an der kleineren Grundfläche (10) starr mit der Außenröhre (8) des Röhrenwärmeaustauschers (7) zwecks Übertragung der Ultraschallschwingungen auf die Schneide (11) verbunden wird.
4. Kälteerzeugendes Ultraschallskalpell nach einem
beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Außenröhre (8) des
Röhrenwärmetauschers (7) ein Längsschlitz ausgespart ist,
in dem die Schneide (11) luftdicht eingebaut wird.
5. Kälteerzeugendes Ultraschallskalpell nach Anspruch
4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Oberfläche der Schneide (11), die dem Inneren der Außenröhre
(8) des Röhrenwärmeaustauschers (7) zugekehrt ist, in
Form einer zumindest einreihigen Kammleiste (12) ausgeführt ist.
6. Kälteerzeugendes Ultraschallskalpell nach Anspruch
5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bohrungen (13) in der Innenröhre (9) des Röhrenwärmeaustauschers
(7) in Richtung der Kammleiste (12) der Schneide (11)
ausgerichtet sind.
7. Kälteerzeugendes Ultraschallskalpell nach Anspruch
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
es einen Geber (18) der Ultraschallschwingungen vorsieht,
der
1) an die Quelle (2) der Ultraschallschwingungen angeschlossen,
2) innerhalb des Gehäuses (1) untergebracht ist und
3) die Regelung der Frequenz der Ultraschallschwingungen ermöglicht.
1) an die Quelle (2) der Ultraschallschwingungen angeschlossen,
2) innerhalb des Gehäuses (1) untergebracht ist und
3) die Regelung der Frequenz der Ultraschallschwingungen ermöglicht.
8. Kälteerzeugendes Ultraschallskalpell nach Anspruch
7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Geber (18) der Ultraschallschwingungen
im Bereich des Ultraschallwellenbauchs eingebaut wird, der sich bei der Anregung der Quelle (2) der Ultraschallschwingungen ausbildet.
im Bereich des Ultraschallwellenbauchs eingebaut wird, der sich bei der Anregung der Quelle (2) der Ultraschallschwingungen ausbildet.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP (1) | JPS62142544A (de) |
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CA (1) | CA1265408A (de) |
CS (1) | CS465886A1 (de) |
DE (1) | DE3638916A1 (de) |
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FR (1) | FR2590154A1 (de) |
GB (1) | GB2183162B (de) |
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IT (1) | IT1216342B (de) |
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