DE69721372T2

DE69721372T2 - Mechanismus zum Übertragen einer Bewegung für chirurgische Instrumente

Info

Publication number: DE69721372T2
Application number: DE69721372T
Authority: DE
Inventors: Thomas Cincinnati Huitema
Original assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Current assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1997-05-12
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2017-05-13
Also published as: JPH1043189A; AU707607B2; CA2204952A1; ES2197306T3; US5713505A; CA2204952C; AU2015797A; DE69721372D1; EP0807408A1; EP0807408B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft chirurgische Instrumente zur Durchführung verschiedener chirurgischer Eingriffe, insbesondere endoskopischer chirurgischer Eingriffe. Im einzelnen betrifft sie den Instrumentenmechanismus, welcher es dem Chirurgen ermöglicht, das Instrument an der endoskopischen Operationsstelle präzise, bequem und mit einem hohen Grad an Zuverlässigkeit zu positionieren.
Während eines chirurgischen Eingriffes, insbesondere während eines endoskopischen chirurgischen Eingriffes, kann der Zugang zur Operationsstelle in einem Körperhohlraum durch Öffnungen kleinen Durchmessers in der Körperwandung erfolgen. Ein bei der Schaffung eines solchen Zuganges häufig verwendetes Instrument ist der Trokar. Der Trokar ist eine Baugruppe, welche einen Obturator und eine Kanüle umfaßt. Der Obturator hat eine scharfe Spitze, welche zum Durchstechen der Körperwandung und zum Schaffen der Zugangsöffnung dient. Der Obturator gleitet in der Kanüle, die eine hohle zylindrische Hülse ist. Wenn der Obturator die Körperwandung durchstochen hat, wird er aus der Kanüle entfernt. Die Kanüle verbleibt jedoch an Ort und Stelle in der vom Obturator erzeugten Öffnung in der Körperwandung. Folglich schafft die Kanüle einen zylindrischen Durchgang als Zugang zur Operationsstelle im Körperhohlraum.
Dementsprechend ist ein charakteristisches Merkmal vieler endoskopischer chirurgischer Instrumente ein langer zylindrischer Schaft, welcher durch die Trokar-Kanüle zu gleiten vermag. Am Arbeits-Ende des Schaftes, d. h. an demjenigen Ende des Instrumentes, das an der Operationsstelle im Inneren der Körperhöhle mit dem Gewebe in Kontakt kommt, ist ein „End-Manipulator" vorgesehen, um das Gewebe bei der Ausführung des gewünschten chirurgischen Eingriffes in verschiedener Weise zu handhaben. Das Arbeits-Ende einschließlich des End-Manipulators muß in entsprechender Weise durch die Trokar-Kanüle gleiten können. Am entgegengesetzten Ende des Schaftes gibt es ein Betätigungselement, das funktionell mit dem Arbeits-Ende verbunden ist, um eine fernbetätigte Steuerung des End-Manipulators zu realisieren. Das Betätigungselement ist zweckmäßigerweise in einem Rahmen gelagert, der einen Pistolengriff mit einem oder mehreren Abzugshebel(n) aufweisen kann. Als Alternative kann das Betätigungselement auch einen Hebel oder die Kombi nation eines Abzugshebels und eines Hebels aufweisen. Das Betätigungselement wird aktiviert, wenn der Chirurg den Abzugshebel schwenkt oder den Hebel niederdrückt. Diese Aktion wiederum veranlaßt den End-Manipulator seine gewünschte Funktion auszuführen.
Bevor der Chirurg den End-Manipulator betätigen kann, um das Gewebe zur Ausführung eines gewünschten chirurgischen Eingriffes zu handhaben, muß der End-Manipulator sorgfältig an der gewünschten Position innerhalb der endoskopischen Operationsstelle positioniert werden. Er muß also auch genau ausgerichtet positioniert werden, wenn beispielsweise Klammern in einer bestimmten Richtung ausgelöst werden müssen, um Gewebe ordnungsgemäß zu befestigen. Daher enthalten endoskopische chirurgische Instrumente typischerweise Mechanismen, die es dem Chirurgen gestatten, die Richtung und die Positionierung des End-Manipulators am Arbeits-Ende des Instrumentes zu variieren. Selbstverständlich muß der Mechanismus am bzw. in der Nähe des Rahmens des Instrumentes betätigbar sein, damit der Chirurg diese Mechanismen leicht handhaben und steuern kann, während er das Instrument mit der Hand hält.
Oftmals kann es wünschenswert sein, den End-Manipulator eines endoskopischen chirurgischen Instrumentes um die Längsachse des Schaftes des Instrumentes drehen zu können, um die Ausrichtung des End-Manipulators zu variieren. Demzufolge weisen viele endoskopische chirurgische Instrumente einen Knopf oder Stellknopf am Rahmen oder in dessen Nähe auf, welcher betätigt von der Hand des Chirurgen, den Schaft des Instrumentes und damit den End-Manipulator entsprechend dreht.
Ein anderes kritisches Merkmal bestimmter endoskopischer Instrumente besteht in der Möglichkeit, den End-Manipulator zu schwenken, so daß er in einer „gelenkig geschwenkten" Position in bezug auf die Längsachse des Schaftes positioniert wird. Folglich weisen endoskopische Instrumente oft einen Schwenkknopf bzw. einen Drehknopf am Rahmen oder in dessen Nähe auf, um den End-Manipulator fernbetätigt zu schwenken, um ihn präzise an der endoskopischen Operationsstelle zu positionieren. Beispiele solcher Schwenkmechanismen für endoskopische chirurgische Instrumente gibt es reichlich. Beispielsweise wird der Leser ermutigt, die folgenden US-Patente zu studieren: Nr. 4.728.020, 4.869.414, 5.312.023, 5.326.013, 5.330.502, 5.374.2775.381.943, 5.383.888, 5.403.342, 5,405.344, 5.409.498, 5.411.519, 5.417.203 und 5.456.684. Gelenkmechanismen zum Schwenken des End-Manipulators sind auch in EP-A-0 686 374 beschrieben.
Die Veröffentlichung EP-A-0 674 876, welche als der am nächsten kommende Stand der Technik angesehen wird, beschreibt ein gelenkiges Instrument mit einem Rahmen, welcher einen Handgriff, einen langgestreckten Schaft, einen End-Manipulator, eine Gelenk-Übertragungsbaugruppe, ein Antriebselement sowie einen Hebel zum Drehen des Gelenkkörpers aufweist. Die Gelenk-Übertragungsbaugruppe weist einen Gelenkkörper zur Drehbewegung aus einer Vielzahl arretierter Positionen, zwischen denen nicht arretierte Positionen liegen, auf. Am Antriebselement sind ein erstes und ein zweites langgestrecktes Antriebselement angebracht, welche sich durch den Schaft erstrecken.
Von Interesse ist auch die Veröffentlichung EP-A-0 717 959, welche einen Mechanismus zum Biegen des End-Manipulators eines endoskopischen Instrumentes mittels eines biegsamen Abschnittes des Schaftes beschreibt.
Obwohl gelenkige endoskopische Instrumente im Handel frei verfügbar und in der Literatur beschrieben worden sind, hat der Mechanismus zur Steuerung der Gelenkbewegung typischerweise einen gravierenden Nachteil. Wenn der End-Manipulator des Instrumentes in eine gewünschte Position geschwenkt wird, stößt dieser oft am Gewebe an, bevor er zur Ausführung der gewünschten chirurgischen Funktion betätigt werden kann. In einigen Fällen möchte der Chirurg den gelenkigen End-Manipulator benutzen, um an das Gewebe zu stoßen und um es zurückzuziehen oder zu trennen und dadurch ausreichenden Raum an der Operationsstelle für die ordnungsgemäße Betätigung des End-Manipulators und damit zur Ausführung der chirurgischen Funktion zu schaffen. Unglücklicherweise geschieht es oft beim Einwirken einer Kraft auf den End-Manipulator in seiner geschwenkten Position, daß er aus der gewünschten Schwenkposition herausgedrückt wird. Mit anderen Worten: Der End-Manipulator wird aus der gewünschten Schwenkposition herausgedreht, und oft wird er in eine andere unerwünschte Schwenkposition oder zurück in die ungeschwenkte Ausgangsposition gedreht. Offensichtlich ist dies ein Mangel, der überwunden werden sollte.
Wenn weiterhin in der Gelenk-Baugruppe ein Widerstand gegen die Bewegung aus einer Schwenkposition heraus vorgesehen ist, um die genaue Positionierung aufrecht zu erhalten (wie es in EP-A-0 686 374 beschrieben ist), muß ein entsprechender Widerstand auch überwunden werden, wenn der Chirurg den End-Manipulator in die gewünschte Winkelstellung schwenken will. Mit anderen Worten: Der Chirurg muß eine größere Kraft bzw. ein größeres Drehmoment an dem Knopf bzw. Drehknopf aufbringen, um einen entsprechenden Widerstand des End-Manipulators gegen die Bewegung aus der Winkelstellung heraus zu erzielen.
Wenn eine zu große Kraft am End-Manipulator in seiner geschwenkten Position einwirkt, kann nicht nur dieser verwunden werden, sondern es können auch Bauteile der Gelenk-Baugruppe brechen, was zu einem katastrophalen Ausfall führen kann.
Demzufolge wird ein chirurgisches Instrument benötigt, welches charakteristischerweise am Arbeits-Ende des Schaftes einen End-Manipulator aufweist, der fernbetätigt geschwenkt werden kann, um den End-Manipulator exakt zu positionieren. Die Möglichkeit eines fernbetätigt geschwenkten End-Manipulators ist für endoskopische chirurgische Instrumente, welche charakteristischerweise einen langgestreckten zylindrischen Schaft zwischen dem Rahmen des Instrumentes und dem End-Manipulator aufweisen, besonders wichtig. Hervorzuheben ist, daß es erwünscht ist, wenn der Mechanismus für die Gelenkbewegung einer Verlagerung des End-Manipulators in der geschwenkten Gelenkstellung widersteht, wenn eine Kraft auf ihn einwirkt. Weiterhin sollte dieser Widerstand vorgesehen sein, ohne daß eine übermäßige Kraft erforderlich ist, um den End-Manipulator aus einer nicht geschwenkten in eine geschwenkte Position zu bewegen. Ferner wäre es wünschenswert, einen Ausfallsicherheits-Mechanismus vorzusehen, welcher einem Bruch von Bauteilen vorbeugt und die Gelenk-Baugruppe zurücksetzt, wenn eine zu große Kraft auf den Gelenk-End-Manipulator ausgeübt würde.
Zusammenfassung der Erfindung
Im weitesten Sinne ist nach der vorliegenden Erfindung ein chirurgisches Gelenk-Instrument mit einer Gelenk-Übertragungsbaugruppe zur fernbetätigten Gelenk-Bewegung eines End-Manipulators des Instrumentes vorgesehen. Die Gelenk-Übertragungsbaugruppe weist ein Betätigungselement und ein Antriebselement auf. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenk-Übertragungsbaugruppe ferner umfaßt: ein auf dem Instrument angebrachtes Zahngehäuse mit einer Vielzahl von Zähnen und eine zusammendrückbare Deckplatte mit einer Vielzahl von Ratsch-Deckplattenzähnen, welche mit den Zähnen gepaart gekoppelt sind, wenn sich die gelenkige Übertragungsbaugruppe in einer ersten arretierten Position befindet. Das Betätigungselement ist in das Zahngehäuse eingepaßt ist, um eine Drehkraft auf die Deckplatte auszuüben, wodurch die Deckplatte zusammengedrückt und die Deckplattenzähne aus den Zähnen ausgekoppelt werden, um eine Ratsch-Drehung der Deckplatte aus einer ersten arretierten Position in eine zweite arretierte Position zu ermöglichen. Das Antriebselement steht mit der Deckplatte (40) in Verbindung, um die Drehbewegung der Deckplatte in eine Axialbewegung eines am Antriebselement angebrachten langgestreckten Übertragungselementes umzuwandeln.
Die Gelenk-Übertragungsbaugruppe eines chirurgischen Instrumentes einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versetzt den Chirurgen in die Lage, den End-Manipulator des Instrumentes fernbetätigt zu schwenken. Die Drehung des Betätigungselementes führt zu einer axialen Bewegung des langgestreckten Übertragungselementes, um den End-Manipulator gelenkig zu schwenken.
Offensichtlich entkoppelt die Drehung des Betätigungselementes der Gelenk-Übertragungsbaugruppe die Zähne der Deckplatte vom Zahngehäuse, um den Drehwiderstand deutlich zu vermindern. Wenn der Drehwiderstand vermindert ist, kann die gewünschte gelenkige Schwenkbewegung des End-Manipulators leichter ausgeführt werden. Wenn keine Drehkraft auf das Betätigungselement einwirkt, verbleibt die Gelenk-Übertragungsbaugruppe in ihrer arretierten Position. Wenn sich der End-Manipulator in einer arretierten geschwenkten Position befindet, muß eine größere Kraft auf den End-Manipulator ausgeübt werden, um die Zähne zu entkoppeln und folglich die Schwenkposition zu ändern, weil die Deckplatte keiner Zusammendrückung infolge der Drehung des Betätigungselementes unterliegt. Daher ist der Widerstand gegen Drehung, wenn der Chirurg das Betätigungselement zur gelenkigen Schwenkung dreht, wesentlich geringer als derjenige Widerstand, der überwunden werden muß, wenn eine Kraft am gelenkigen End-Manipulator angreift.
Zusätzlich ist die Gelenk-Übertragungsbaugruppe für das chirurgische Instrument für eine Ratsch-Drehung des End-Manipulator eingerichtet. Da eine Kraft angewandt werden muß, um die Zähne der Deckplatte von den Zähnen im Zahngehäuse zu entkoppeln, kann der Gesamtumfang der Kraft, denen die Bauteile der Gelenk-Übertragungsbaugruppe ausgesetzt sind, begrenzt werden. Folglich bietet die Gelenk-Übertragungsbaugruppe nach dieser Erfindung einen Ausfallsicherungs-Mechanismus, um den Bruch von Bauteilen zu verhindern.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ist ein chirurgisches Gelenk-Instrument vorgesehen, welches für die endoskopische Chirurgie besonders geeignet ist. Das Instrument umfaßt einen Rahmen mit einem Handgriff an einem ersten Ende des Instrumentes, um dieses zu erfassen und zu handhaben. Ein langgestreckter Schaft erstreckt sich vom Rahmen aus. Der Schaft hat eine Längsachse. Das Instrument hat einen mit dem Schaft an einem entgegengesetzten Ende des Instrumentes verbundenen End-Manipulator zum Handhaben von Gewebe, um dort die gewünschten chirurgischen Funktionen auszuführen. Dieser End-Manipulator ist beweglich, um eine Gelenkbewegung des End-Manipulators aus einer ersten, im allgemeinen zur Längsachse des Schaftes parallelen Position in eine zweite Position, die unter einem Winkel zur Längsachse des Schaftes verläuft, zu realisieren.
Die bevorzugte Ausführungsform des Instrumentes hat eine Gelenk-Übertragungsbaugruppe, die angrenzend an den Rahmen angeordnet ist, um die Gelenkbewegung des End-Manipulators aus der ersten in die zweite Position fernbetätigt auszuführen. Diese Gelenk-Übertragungsbaugruppe weist ein Anschlußstück und einen Gelenkkörper auf. Das Anschlußstück ist mit dem Schaft gekoppelt und am Rahmen befestigt. Es hat einen Grundkörper mit einer Bohrung, die sich allgemein parallel zur Längsachse des Schaftes erstreckt. Es hat auch ein Zahngehäuse, das sich vom Anschlußstück-Grundkörper aus erstreckt. Das Zahngehäuse enthält eine Vielzahl von Zähnen. Der Gelenkkörper ist im Zahngehäuse des Anschlußstück-Grundkörpers drehbar montiert, wobei eine Vielzahl arretierter Positionen, zwischen denen eine Vielzahl nicht arretierter Positionen liegt. Der Gelenkkörper weist eine Deckplatte, ein Antriebselement und einen Hebel auf. Nun folgt eine kurze Beschreibung dieser Bauteile.
Die Deckplatte weist ein Paar getrennte Deckplattenhälften einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Vorsprüngen auf. Jede der Deckplattenhälften weist eine Vielzahl von Deckplattenzähnen auf. Die Deckplattenzähne sind für das Zusammenwirken mit Zähnen des Zahngehäuses positioniert. Wenn sich der Gelenkkörper in einer der arretierten Positionen befindet, dann greifen die Deckplattenzähne in die Zähne ein. Wenn der Gelenkkörper sich hingegen in einer der nicht arretierten Positionen befindet, dann greifen die Deckplattenzähne nicht in die Zähne ein.
Das Antriebselement des Gelenkkörpers ist mit der Deckplatte gekoppelt. Das Antriebselement reicht in die Bohrung des Anschlußstück-Grundkörpers herab. Er hat ein an ihm angebrachtes erstes und zweites langgestrecktes Übertragungselement. Diese Übertragungselemente erstrecken sich durch die Bohrung in den Schaft, um den End-Manipulator als Reaktion auf die Betätigung der Gelenk-Übertragungsbaugruppe fernbetätigt zu schwenken.
Schließlich ist der Hebel der Gelenk-Übertragungsbaugruppe am Gelenkkörper befestigt, um den Gelenkkörper im Zahngehäuse des Anschlußstückes zu drehen. Der Hebel weist eine Kappe auf, die in das Zahngehäuse (65) eingepaßt ist. Die Kappe weist einen Schlitz zur Aufnahme des ersten und des zweiten Vorsprunges der Deckplattenhälften auf, so daß die Deckplattenhälften der Deckplatte an der Kappe angebracht sind.
Bemerkenswert ist, daß beim Anlegen einer Drehkraft am Hebel der Gelenk-Übertragungsbaugruppe der Schlitz in der Kappe den ersten und den zweiten Vorsprung aufeinander zu drückt. Dadurch werden die Deckplattenzähne aus dem Eingriff mit den Zähnen des Zahngehäuses herausgezogen und dadurch wird die Drehung des Gelenkkörpers innerhalb des Zahngehäuses aus einer arretierten Position in eine nicht arretierte Position ermöglicht.
Die bevorzugte Ausführungsform des Instrumentes nach dieser Erfindung ist besonders für die endoskopische Chirurgie geeignet, weil sie die fernbetätigte Gelenkbewegung des End-Manipulators vom Rahmen des Instrumentes aus ermöglicht. Zusätzlich ist die Anwendung der Schlitze in der Kappe des Hebels zum Zusammendrücken der Deckplattenhälften und damit zum Herausziehen der Deckplattenzähne aus den Zähnen im Zahngehäuse ein einfacher und wirksamer Mechanismus zur Verminderung der Drehkräfte, die der Chirurg auf den Hebel aufbringen muß, wenn er den End-Manipulator schwenken will. Tatsächlich ergeben die im Abstand voneinander angeordneten Deckplattenhälften des Gelenkkörpers eine zusammendrückbare Anordnung in demselben. Wenn der Hebel gedreht wird, üben die Wände des Schlitzes eine Druckkraft auf den ersten und den zweiten Vorsprung der Deckplattenhälften aus, um diese zusammen zu drücken. Somit werden die Deckplattenzähne in einfacher Weise aus den Zähnen des Zahngehäuses zurückgezogen.
Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ist der End-Manipulator des chirurgischen Instrumentes eine chirurgische Befestigungsbaugruppe und das Instrument ist ein chirurgisches Gelenk-Klammerinstrument, das besonders für die endoskopische Chirurgie geeignet ist. Die chirurgische Befestigungsbaugruppe trägt einen langgestreckten Amboß, welcher einem langgestreckten Kanal zur Aufnahme eines Klammermagazins gegenüberliegt. Die chirurgische Befestigungsbaugruppe ist zum Klemmen von Gewebe und zum Auslösen von Klammern in das geklemmte Gewebe hinein einsetzbar.
Das Instrument nach dieser Erfindung kann bei jeglichen chirurgischen Eingriffen angewandt werden, wo es erwünscht ist, einen End-Manipulator des Instrumentes fernbetätigt zu schwenken, um ihn an der Operationsstelle in eine bessere Position zu bringen. Das fernbetätigte Schwenken ist insbesondere für endoskopische chirurgische Anwendungen erwünscht, obwohl es auch bei herkömmlichen offenen chirurgischen Eingriffen erwünscht sein kann.
Kurze Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 ist eine verkürzte Seitenansicht des bevorzugten chirurgischen Gelenk-Klammerinstrumentes nach dieser Erfindung. Es ist ein Teil des Rahmens des Klammerinstrumentes freigelegt, um die Anbringung der Gelenk-Übertragungsbaugruppe des Klammerinstrumentes am Rahmen zu zeigen.
2 ist eine Draufsicht auf das Klammerinstrument von 1 und zeigt die fernbetätigte Gelenkbewegung der chirurgischen Befestigungsbaugruppe des Klammerinstrumentes als Reaktion auf die Betätigung der Gelenk-Übemagungsbaugruppe.
3 ist eine perspektivische Explosivdarstellung der Gelenk-Übertragungsbaugruppe des Klammerinstrumentes von 1.
4 ist eine Seitenansicht der Hebel-Kappe der Gelenk-Übertragungsbaugruppe von 3.
5 ist eine Ansicht der Hebel-Kappe von 4 von unten.
6 ist eine Draufsicht auf den Gelenkkörper der Gelenk-Übertragungsbaugruppe von 3.
7 ist eine Seitenansicht des Gelenkkörpers von 6.
8 ist eine Vorderansicht des Gelenkkörpers von 6.
9 ist eine Draufsicht auf das Anschlußstück der Gelenk-Übertragungsbaugruppe von 3.
10 ist eine Seitenansicht des Anschlußstückes von 9.
11 ist eine Draufsicht auf die Gelenk-Übemagungsbaugruppe des Klammerinstrumentes von 1, in welcher der Gelenkkörper der Baugruppe in arretierter Position dargestellt ist. Die Seitenwände der Hebel-Kappe sind weggelassen worden, um Details im Inneren der Baugruppe zu zeigen. Ferner wurde die Oberseite der Hebel-Kappe weggeschnitten, um die Grenzfläche zwischen der Kappe und dem Gelenkkörper zu zeigen.
12 ist ein Querschnitt der Gelenk-Übertragungsbaugruppe allgemein entlang der Linie 12–12 von 11. Der Gelenkkörper der Baugruppe ist in der arretierten Position dargestellt, um die chirurgische Befestigungsbaugruppe des Klammerinstrumentes an einer Änderung des Gelenkwinkels zu hindern.
13 ist ein Querschnitt der Gelenk-Übertragungsbaugruppe der 1, in welcher der Gelenkkörper aus der arretierten Position in eine nicht arretierte Position gedreht wurde, um die chirurgische Befestigungsbaugruppe gelenkig zu schwenken.
14 ist eine Draufsicht entsprechend 11 mit dem Unterschied, daß der Gelenkkörper in die nicht arretierte Position gedreht wurde.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Zu Beginn wird auf die 1 Bezug genommen, wo das bevorzugte endoskopische Gelenk-Klammerinstrument 20 nach dieser Erfindung dargestellt ist. An einem ersten proximalen Ende 21 trägt das Klammerinstrument einen Rahmen 22, um dem Benutzer das Ergreifen und die Handhabung des Klammerinstrumentes zu ermöglichen. Der Rahmen hat einen stationären Handgriff 23 zur Plazierung in der Handfläche des Benutzers und je einen schwenkbaren Klemm- und Klammer-Auslöser 24 bzw. 25, um fernbetätigt Gewebe einzuklemmen bzw. Klammern in das geklemmte Gewebe hinein auszulösen.
Am entgegengesetzten distalen Ende 26 des Klammerinstrumentes 20 befindet sich der End-Manipulator in Gestalt einer chirurgischen Befestigungsbaugruppe 27. Die chirurgische Befestigungsbaugruppe hat einen langgestreckten Amboß 28, der einem Kanal 29 zur Aufnahme eines Magazins mit einer Vielzahl von Klammern (Magazin ist nicht dargestellt) gegenüberliegt. Vom Rahmen 22 des Klammerinstrumentes aus erstreckt sich ein langgestreckter endoskopischer Schaft 30, welcher den Rahmen mit der chirurgischen Befestigungsbaugruppe 27 verbindet.
Die bevorzugte Betätigungsbaugruppe innerhalb des Rahmens zum fernbetätigten Klemmen und Klammern des geklemmten Gewebes als Reaktion auf eine Drehung des Klemm- und des Klammer-Auslösers entgegen dem Uhrzeigersinn ist im US-Patent Nr. 5.465.895 und im gleichzeitig abgetretenen US-Patent Nr. 5.553.765, die am 28. April 1995 angemeldet wurden, beschrieben. Der bevorzugte Klemm-Mechanismus in der chirurgischen Befestigungsbaugruppe drückt den Amboß von einer ersten, vom langgestreckten Kanal entfernten Position in eine zweite, am Kanal anliegende Position, wie es in der Veröffentlichung EP-A-0 769 273 beschrieben ist.
Auf die 1 und 2 Bezug nehmend hat das bevorzugte Gelenk-Klammerinstrument 20 eine Gelenk-Übertragungsbaugruppe 31, welche den Rahmen 22 mit dem langgestreckten endoskopischen Schaft 30 des Klammerinstrumentes verbindet. Wenn die Gelenk-Übertragungsbaugruppe gedreht wird, wird dadurch die fernbetätigte Gelenkbewegung der chirurgischen Befestigungsbaugruppe 27 des Klammerinstrumentes ausgelöst. Der langgestreckte endoskopische Schaft weist einen flexiblen Hals 32 auf, welcher die Gelenkbewegung der chirurgischen Befestigungsbaugruppe 27 des Klammerinstrumentes ermöglicht. Der flexible Hals umfaßt einen ersten und einen zweiten flexiblen Halsabschnitt 33 bzw. 34, welche erste und zweite langgestreckte flexible Übertragungsbänder 35 bzw. 36 aufnehmen. Nach der Drehung der Gelenk-Übertragungsbaugruppe wird eines der beiden flexiblen Übertragungsbänder vorwärts und das andere rückwärts bewegt. Als Reaktion auf die Linearbewegung des ersten und des zweiten flexiblen Bandes im ersten und im zweiten flexiblen Halsabschnitt biegt sich der flexible Hals, um die Gelenkbewegung auszuführen. Eine weiterführende Beschreibung des flexiblen Halses in einem endoskopischen Gelenk-Klammerinstrument befindet sich in der gemeinsam abgetretenen, noch anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 359.107, die am 19. Dezember 1994 angemeldet wurde. Siehe dazu auch EP-A-0 717 959, das die gleiche Priorität hat.
Die Bauteile der Gelenk-Übertragungsbaugruppe 31 sind in 3 dargestellt. Die Haupt-Bauteile sind ein Betätigungselement 37, ein Gelenkkörper 38 und ein Anschlußstück 39. Eine Drehbewegung des Betätigungselementes 37 veranlaßt eine entsprechende Drehung des Gelenkkörpers 38 im Anschlußstück 39. Folglich bewegen sich das erste und das zweite langgestreckte Übertragungsband axial und parallel zur Längsachse des endoskopischen Schaftes 30 des Klammerinstrumentes in entgegengesetzte Richtungen, wodurch über den flexiblen Hals des endoskopischen Schaftes die fernbetätigte Gelenkbewegung der chirurgischen Befestigungsbaugruppe veranlaßt wird.
Bezug nehmend speziell auf die 3 in Kombination mit den 6 bis 8 ist eine detaillierte Darstellung des Gelenkkörpers 38 vorgesehen. Der Gelenkkörper hat eine Deckplatte 40, bestehend aus einer ersten und einer zweiten halbkreisförmigen Deckplattenhälfte 41 bzw. 42, die im Abstand voneinander angeordnet sind. Die Deckplattenhälften liegen einander gegenüber, und eine ist im wesentlichen spiegelbildlich zur anderen ausgeführt. Die erste und die zweite Deckplattenhälfte haben einen ersten bzw. einen zweiten Vorsprung 43 bzw. 44, die von ihren einander gegenüberliegenden Flächen aufragen. Jede der Deckplattenhälften hat einen Satz von Deckplattenzähnen 45, die jeweils um 180° zum anderen Satz der Deckplattenzähne versetzt sind.
Der Gelenkkörper hat einen allgemein runden Grundkörper 46. Der Grundkörper weist ein Paar Drehanschläge 47 auf, die von seiner Oberfläche herabragen. Ebenso weist er ein Paar Fingervertiefungen 48 auf. Der Grundkörper 46 trägt die Deckplatte 40 flexibel an zwei Sätzen von Stegen. Ein erster innerer und äußerer flexibler Steg 49 bzw. 50 erstrecken sich vom Grundkörper nach oben und sind mit der ersten Deckplattenhälfte 41 integriert verbunden. In entsprechender Weise erstrecken sich ein zweiter innerer und äußerer flexibler Steg 51 bzw. 52 vom Grundkörper nach oben und sind mit der zweiten Deckplattenhälfte 42 integriert verbunden. Der erste und der zweite äußere flexible Steg sowie der erste und der zweite innere flexible Steg sind jeweils symmetrisch angeordnet.
Wieder auf die 3 sowie auf die 6 bis 8 Bezug nehmend weist der Gelenkkörper 38 ferner ein Antriebszahnrad 53 auf, das vom Grundkörper 46 herabreicht. Das Antriebszahnrad weist eine durchgehende aufgeweitete Öffnung 54 sowie einen unteren Schwenkzapfen 55 auf. In der aufgeweiteten Öffnung des Antriebszahnrades befindet sich eine Auslösestangenöffnung 56 zur Aufnahme der Auslösestange 57 zum Auslösen von Klammern in das geklemmte Gewebe als Reaktion auf die Schwenkdrehung des Klammerauslösers (sieh 12). Zur Optimierung der Formgebung befinden sich im Grundkörper Kernhohlräume 58. Das Antriebszahnrad ist mit einem Paar Antriebszahnstangen 59 und 60 an die langgestreckten flexiblen Übertragungsbänder 35 und 36 gekoppelt, um deren Längsbewegung auszulösen.
Das Anschlußstück 39 der Gelenk-Übertragungsbaugruppe ist speziell in 3 in Verbindung mit den 9 und 10 dargestellt. Das Anschlußstück hat einen Anschlußstück-Grundkörper 61. Der Anschlußstück-Grundkörper hat eine durchgehende Axialbohrung 62 zur Aufnahme des Antriebszahnrades 53 des Gelenkkörpers 38. Durch die Bohrung wird eine durchgehende axiale Öffnung vom Rahmen in den langgestreckten endoskopischen Schaft geschaffen, und damit kann über die Auslösestange 57 und andere funktionelle Bauteile des Klammerinstrumentes eine Verbindung vom Rahmen 22 zur chirurgischen Befestigungsbaugruppe 27 hergestellt werden. Der Anschlußstück-Grundkörper weist auch eine Rahmen-Rille 63 und einen Flansch 64 auf, um den Grundkörper der Gelenk-Übertragungsbaugruppe am Rahmen zu befestigen (siehe 1).
Vom Anschlußstück-Grundkörper 61 des Anschlußstückes 39 aus erstreckt sich ein Zahngehäuse 65. Im Zahngehäuse erstreckt sich eine Ringanordnung von Zähnen 66. Im Ab stand von den Zähnen befindet sich eine Zahngehäuse-Zwischendecke 67. Die Zwischendecke 67 ist in der Nähe des Anschlußstück-Grundkörpers 61 angeordnet. Sie weist ein Paar Stufen 78 auf, welche mit den Drehanschlägen 47 des Gelenkkörpers zusammenwirken, um das Ausmaß der Drehung zu begrenzen. Wenn der Gelenkkörper in das Zahngehäuse eingesetzt wird, sitzt der Grundkörper des Gelenkkörpers auf der Zwischendecke im Zahngehäuse auf, und die Deckplattenzähne 45 der ersten und zweiten Deckplattenhälfte 41 und 42 der Deckplatte 40 werden zu den Zähnen 66 des Zahngehäuses ausgerichtet, um eine im wesentlichen durchgehende Oberfläche zu erhalten. Wenn der Gelenkkörper eingesetzt wird, wird weiterhin der untere Schwenkzapfen 55 des Antriebszahnrades 53 in einer Schwenkbohrung 68 aufgenommen, die sich Inneren des Anschlußstück-Grundkörpers in der Nähe der Axialbohrung 62 befindet (siehe 12).
Die 3 in Verbindung mit den 4 und 5 zeigt das Betätigungselement 37 der Gelenk-Übertragungsbaugruppe. Das Betätigungselement besteht aus einem Hebelarm 69, einer runden Kappe 70 sowie eine Paar Haltefingern 71. Der Hebelarm ist auf der Oberseite der Kappe angebracht. Das Paar der Haltefinger erstreckt sich von der Unterseite der Kappe nach unten. Jeder der Haltefinger weist einen Halteclip 72 auf. Die Haltefinger werden in den Fingervertiefungen 48 des Gelenkkörpers 38 aufgenommen. Die Unterseite der Kappe (5) weist eine eingearbeitete Schlitzvertiefung 73 auf. Die Schlitzvertiefung wird durch ein Paar paralleler Schlitzwände 74 und diagonaler Flächen 75 begrenzt. Folglich sind an der Verbindungsstelle zwischen den parallelen Wänden und den diagonalen Flächen Druckpunkte 76 vorgesehen.
Die ersten und zweiten Zähne 43 und 44 der Deckplattenhälften des Gelenkkörpers werden in die Schlitzvertiefung 73 auf der Unterseite der runden Kappe 70 eingesetzt. Dementsprechend haben die parallelen Schlitzwände 74 Reibkontakt zum ersten und zweiten Vorsprung der Deckplatte, wodurch das Betätigungselement 37 am Gelenkkörper 38 befestigt ist. Ferner wird, wenn der Gelenkkörper in das Zahngehäuse 65 des Anschlußstück-Grundkörpers 61 eingesetzt wird, so daß der Gelenkkörper gehalten wird, wenn die Auslösestange 57 durch die Auslösestangenöffnung 56 des Antriebszahnrades 53 geführt wird, die Kappe 70 am Zahngehäuse 70 befestigt, wenn diese auf dem Betätigungskappenrand 77 des Zahngehäuses aufliegt.
Vorteilhafterweise sind die drei Haupt-Bauteile der Gelenk-Übertragungsbaugruppe, nämlich das Betätigungselement, der Gelenkkörper und das Anschlußstück, spritzgeformte Bauteile. Das bevorzugte Material für jedes dieser Bauteile ist ein amorphes glasfaserver stärktes Polyamid, wie es unter der Marke Grivory GV-4H von der Firma EMS - American Grilon zum Zeitpunkt der Hinterlegung dieses Patentes vertrieben wurde.
Nun wird auf die 11 und 12 Bezug genommen, wo die Gelenk-Übernagungsbaugruppe 31 des Klammerinstrumentes 20 in der arretierten Position dargestellt ist. In dieser arretierten Position sind die Deckplattenzähne 45 des Gelenkkörpers 38 paßfähig mit den Zähnen 66 des Zahngehäuses 65 im Eingriff. Dieser Eingriff zwischen den Zähnen der Deckplatte und den Zähnen des Zahngehäuses fixiert die Gelenkposition der chirurgischen Baugruppe 27 des Klammerinstrumentes. Die Schlitzvertiefung 73 an der Unterseite der Kappe 70 des Betätigungselementes 37 nimmt den ersten und den zweiten Vorsprung 43 und 44 der Deckplatte 40 mit Reibkontakt auf.
Nun wird auf die 13 und 14 Bezug genommen, wo die Gelenk-Übertragungsbaugruppe in der nicht arretierten Position dargestellt ist. In der nicht arretieren Position sind die Deckplattenzähne von den Zähnen des Zahngehäuses entkoppelt. Die nicht arretierten Positionen der Gelenk-Übertragungsbaugruppe befinden sich in den Zwischenräumen der arretierten Positionen der Baugruppe. Wenn eine Drehkraft am Hebelarm 69 der Kappe 70 angreift, drücken die Druckpunkte 76 an der Verbindungsstelle zwischen den diagonalen Flächen 75 und den parallelen Schlitzwänden 74 den ersten und den zweiten Vorsprung 43 bzw. 44 der Deckplatte aufeinander zu. Wenn die Vorsprünge aufeinander zu gedrückt werden, werden auch die erste und die zweite Deckplattenhälfte 41 und 42 der Deckplatte aufeinander zu gedrückt, was das Herausziehen der Deckplattenzähne aus dem Eingriff mit den Zähnen des Zahngehäuses des Anschlußstückes ermöglicht. Wenn die Deckplattenzähne und die Zähne des Zahngehäuses voneinander getrennt und entkoppelt sind, wird jeder Zahn aus dem Satz der Deckplattenzähne wieder in den Eingriff mit dem jeweiligen Zahn des Zahngehäuses zurückschnappen, wenn keine zusätzliche Drehkraft am Hebelarm des Betätigungselementes anliegt. Wenn eine zusätzlich Kraft anliegt, werden die Druckpunkte in der Schlitzvertiefung der Kappe die Deckplattenhälften weiterhin aufeinander zu drücken, und die Ratsch-Drehung wird fortgesetzt, bis die Drehkraft wegfällt.
Auf diese Weise ist eine Ratsch-Drehung der Gelenk-Übertragungsbaugruppe vorgesehen, die eine entsprechende Gelenkbewegung der chirurgischen Befestigungsbaugruppe in einer Vielzahl diskreter Winkelpositionen in bezug auf die Längsachse des endoskopischen Schaftes des Klammerinstrumentes veranlaßt. Das Zusammendrücken der Deckplatte als Reaktion auf eine Drehbewegung des Hebels vermindert die Kraft, welche der Benutzer anwenden muß, um die chirurgische Befestigungsbaugruppe gelenkig zu schwenken, gegenüber derjenigen Kraft, welche überwunden werden muß, um eine gelenkige Schwenk bewegung der chirurgischen Befestigungsbaugruppe auszulösen, wenn die Kraft direkt an dieser einwirkt.
Wenn der Gelenkkörper 38 ferner als Reaktion auf die Drehbewegung des Betätigungselementes 37 in eine erste Richtung gedreht wird, um eine Gelenkbewegung der chirurgischen Befestigungsbaugruppe in diese erste Richtung zu veranlassen, dann wird ein Drehposition erreicht werden, wo die Drehanschläge 47 des Grundkörpers 49 des Gelenkkörpers an das Paar Stufen 78 anschlägt, die von der Zwischendecke 76 des Zahngehäuses 65 aufragen. Folglich wird eine weitere Drehbewegung des Gelenkkörpers in die erste Richtung und eine weitere Gelenkbewegung der chirurgischen Befestigungsbaugruppe in diese erste Richtung verhindert. Folglich begrenzt das Zusammenwirken der Drehanschläge mit dem Paar der Stufen auf der Zwischendecke des Zahngehäuses das Ausmaß der Drehbewegung des Gelenkkörpers und damit das Ausmaß der Gelenkbewegung der chirurgischen Befestigungsbaugruppe des Klammerinstrumentes.
Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit ihrer besonders bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, sind dem Fachmann zahlreiche weiter Ausführungsformen leicht vorstellbar. Obwohl beispielsweise die Erfindung im Zusammenhang mit einem endoskopischen Gelenk-Klammerinstrument beschrieben wurde, ist sie gleichermaßen auf Instrumente der herkömmlichen offenen Chirurgie anwendbar. Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einer Gelenk-Übemagungsbaugruppe zur fernbetätigten Gelenkbewegung einer chirurgischen Befestigungsbaugruppe beschrieben wurde, ist sie gleichermaßen bei einem Instrument anwendbar, welches die fernbetätigte Gelenkbewegung eines anderen Typs von End-Manipulator vorsieht. Demzufolge ist die bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit dieser detaillierten Beschreibung nur dazu gedacht, die Erfindung darzustellen und in keiner Weise zur Begrenzung des Schutzumfanges der beanspruchten Erfindung vorgesehen.

Claims

Chirurgisches Gelenk-Instrument mit einer Gelenk-Übertragungsbaugruppe (31) zur fernbetätigten Gelenk-Bewegung eines End-Manipulators des Instrumentes, wobei die Gelenk-Übertragungsbaugruppe (31) aufweist: a) ein Betätigungselement (37) und b) ein Antriebselement (53) dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenk-Übertragungsbaugruppe ferner umfaßt: c) ein auf dem Instrument angebrachtes Zahngehäuse (65) mit einer Vielzahl von Zähnen (66) und d) eine zusammendrückbare Deckplatte (40) mit einer Vielzahl von Deckplattenzähnen (45), welche mit den Zähnen (66) gepaart gekoppelt sind, wenn sich die gelenkige Übertragungsbaugruppe (31) in einer ersten arretierten Position befindet, wobei das Betätigungselement (37) in das Zahngehäuse (65) eingepaßt ist, um eine Drehkraft auf die Deckplatte (40) auszuüben, wodurch die Deckplatte (40) zusammengedrückt und die Deckplattenzähne (45) aus den Zähnen (66) ausgekoppelt werden, um eine Ratschdrehung der Deckplatte (40) aus einer ersten arretierten Position in eine zweite arretierte Position zu ermöglichen und das Antriebselement (53) mit der Deckplatte (40) in Verbindung steht, um die Drehbewegung der Deckplatte (40) in eine Axialbewegung eines am Antriebselement (53) angebrachten langgestreckten Übertragungselementes (35) umzuwandeln.
Instrument nach Anspruch 1, bei welchem die Deckplatte (40) ein Paar im Abstand voneinander angeordnete Deckplattenhälften (41, 42) aufweist, welche beim Zusammendrükken der Deckplatte (40) aufeinander zu gedrückt werden.
Instrument nach Anspruch 2, bei welchem die Deckplattenhälften (41, 42) einander gegenüberliegende Zusammendrück-Vorsprünge (43, 44) aufweisen und die Deckplattenhälften (41, 42) aufeinander zu gedrückt werden, wenn die Zusammendrück-Vorsprünge aufeinander zu gedrückt werden.
Gelenk-Instrument nach Anspruch 3, welches für die endoskopische Chirurgie geeignet ist und weiterhin umfaßt: a) einen Rahmen (22) mit einem Handgriff (23) an einem ersten Ende des Instrumentes, um dieses zu erfassen und zu handhaben; b) einen langgestreckten Schaft (30) mit einer Längsachse, der sich von dem Rahmen (22) aus erstreckt; c) einen mit dem Schaft (30) an einem entgegengesetzten Ende des Instrumentes verbundenen End-Manipulator zum Handhaben von Gewebe, um dort die gewünschten chirurgischen Funktionen auszuführen, wobei dieser End-Manipulator beweglich ist, um eine Gelenkbewegung des End-Manipulators aus einer ersten, im allgemeinen zur Längsachse des Schaftes (30) parallelen Position, in eine zweite Position, die unter einem Winkel zur Längsachse des Schaftes (30) verläuft, zu realisieren, wobei die Gelenk-Übertragungsbaugruppe (31) angrenzend an den Rahmen (22) angeordnet ist, um die Gelenkbewegung des End-Manipulators aus der ersten in die zweite Position fernbetätigt auszuführen, wobei die Gelenk-Übertragungsbaugruppe ferner aufweist: i) ein mit dem Schaft (30) verbundenes und am Rahmen (22) befestigtes Anschlußstück (39) mit einem Anschlußstück-Grundkörper (61) und einer Bohrung (62), die sich allgemein parallel zur Längsachse des Schaftes (30) erstreckt, wobei sich das Zahngehäuse (65) vom Anschlußstück-Grundkörper aus erstreckt; ii) einen drehbar im Zahngehäuse (65) des Anschlußstück-Grundkörpers (61) montierten Gelenkkörper (38), welcher in eine Vielzahl arretierter Positionen, zwischen denen eine Vielzahl nicht arretierter Positionen liegt, drehbar ist und aufweist: a) die darin befindliche zusammendrückbare Deckplatte (40), wobei sich der Gelenkkörper (38) in einer der arretierten Positionen befindet, wenn die Deckplattenzähne (45) in die Zähne (66) eingreifen und er sich in einer der nicht arretierten Positionen befindet, wenn die Deckplattenzähne (45) nicht in die Zähne (66) eingreifen und b) das Antriebselement (53) in die Bohrung (62) des Anschlußstück-Grundkörpers (61) herabreicht, wobei am Antriebselement (53) ein erstes und ein zweites langgestrecktes Übertragungselement (35, 36) angebracht ist und sich durch die Bohrung (62) in den Schaft (30) erstreckt; iii) das als Hebel auf dem Gelenkkörper (38) angebrachte Betätigungselement (37), um den Gelenkkörper (38) im Zahngehäuse (65) des Anschlußstückes (39) zu drehen, wobei sich der Hebel (37) auf einer Kappe (70) befindet, die in das Zahngehäuse (65) eingepaßt ist und einen Schlitz (73) zur Aufnahme des ersten und des zweiten Vorsprunges (43, 44) der Deckplattenhälften (41, 42) aufweist, um die Deckplattenhälften (41, 42) und die Kappe (70) zusammenzufügen, wobei beim Anlegen einer Drehkraft am Hebel (37) der Schlitz (73) in der Kappe den ersten und den zweiten Vorsprung (43, 44) aufeinander zu drückt, um die Deckplattenzähne (45) aus dem Eingriff mit den Zähnen (66) herauszuziehen und dadurch die Drehung des Gelenkkörpers (38) innerhalb des Zahngehäuses (65) aus einer arretierten Position in eine nicht arretierte Position zu ermöglichen.
Instrument nach Anspruch 4, bei welchem der Gelenkkörper (38) eine Grundplatte (46) aufweist, von welcher sich das Antriebselement (53) erstreckt und welche auch die Deckplattenhälften (41, 42) trägt.
Instrument nach Anspruch 5, bei welchem jede der Deckplattenhälften (41, 42) durch einen äußeren flexiblen Steg (50) und einen inneren flexiblen Steg (49) mit der Grundplatte (46) des Gelenkkörpers (38) verbunden ist.
Instrument nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem das Antriebselement (53) des Gelenkkörpers (38) ein Antriebs-Zahnrad ist.
Instrument nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welchem das Zahngehäuse (65) des Anschlußstückes (39) eine Zwischendecke (67) angrenzend an den Anschlußstück-Grundkörper (61) aufweist und die Grundplatte (46) des Gelenkkörpers (38) auf der Zwischendecke (67) aufliegt.
Instrument nach Anspruch 8, bei welchem die Grundplatte (46) des Gelenkkörpers (38) ein Paar Drehanschläge (47) und die Zwischendecke (67) des Zahngehäuses (65) oben ein Paar Stufen (78) trägt, so daß die Drehanschläge (47) an diesen Stufen anschlagen, nachdem der Gelenkkörper (38) in einer ersten Drehrichtung gedreht worden ist und eine weitere Drehung in der ersten Drehrichtung verhindert wird.
Chirurgisches Gelenk-Instrument nach einem der bisherigen Ansprüche, welches ein Klammergerät ist und dieses weiterhin umfaßt: a) eine chirurgische Befestigungsbaugruppe (27) in Verbindung mit dem Schaft (30) am entgegengesetzten Ende des Klammergerätes, um Gewebe einzuklemmen und Klammern in das eingeklemmte Gewebe einzubringen, wobei die chirurgische Befestigungsbaugruppe (27) einen langgestreckten Amboß (28) trägt, welcher einem langgestreckten Kanal (29) zur Aufnahme eines Klammermagazins gegenüberliegt und wobei die chirurgische Befestigungsbaugruppe (27) beweglich ist, um eine Gelenkbewegung dieser chirurgischen Befestigungsbaugruppe (27) aus einer ersten, im allgemeinen zur Längsachse des Schaftes (30) parallelen Position in eine zweite Position, die unter einem Winkel zur Längsachse des Schaftes (30) verläuft, zu realisieren.