ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЛАПАРОСКОПИЧЕСКОЙ ХИРУРГИИ
INSTRUMENTS FOR USE IN LAPAROSCOPIC SURGERY

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к инструменту, в особенности к инструменту для использования в лапароскопической хирургии, также именуемой «хирургией через замочную скважину».
Задачей настоящего изобретения является создание простого инструмента с ручным управлением, в котором рабочий орган, или так называемый исполнительный орган инструмента, выполнен таким образом, что его можно избирательно фиксировать в желаемом положении и освобождать из фиксированного положения без необходимости перемещения идеального пальцевого захвата для работы с инструментом. Идеальный пальцевой захват может представлять собой, например, но не исключительно, трехпальцевый захват, в котором мизинец, безымянный палец и средний палец охватывают часть рукоятки инструмента, а указательный и большой пальцы используются для управления основной функцией исполнительного органа, такого как ножницы или щипцы. Это позволяет оператору, например хирургу, значительно лучше управлять инструментом.
Уровень техники
Хотя лапароскопическая операция впервые была выполнена на человеке в 1910 году, лапароскопические технологии начали применяться только с 1987 года. С тех пор произошли значительные изменения, касающиеся областей применения и хирургических процедур. Однако в эргономическом отношении лапароскопические инструменты получили минимальное развитие. Научные измерения показывают, что на проведение операции лапароскопическими методами хирург может расходовать в 10 раз больше энергии, чем на проведение той же операции методами открытой хирургии.
Различные конструкции лапароскопических инструментов известны из патентов США 5480409, 5893878, 5383888, 5792165, 5976121, 5488441, 5735873 и 5868784 и международной публикации WO 9724072. Хотя известные инструменты сильно отличаются по конструкции и функциям, общим для них является то, что они состоят из рукоятки, содержащей одну или более подвижные части, в том числе «курок», которым может манипулировать пользователь, например хирург, для управления исполнительным органом, соединенным с консольной частью трубчатого элемента или стержнем, соединенным другой своей частью с рукояткой.
В патенте США 5792165 описан инструмент, демонстрирующий высокую степень гибкости в отношении маневрирования исполнительным органом, который имеет возможность поворота, вращения и фиксации. Кроме того, к трубчатому телу инструмента могут быть присоединены (и сняты с него) различные исполнительные органы. Инструмент, описанный в патенте США 5792165, может также быть оснащен встроенным двигателем и микропроцессором, частично управляющим действиями исполнительного органа.
В патенте США 5383888 описан инструмент, демонстрирующий, по существу, те же функции, что и инструмент согласно патенту США 5792165.
В патенте США 5976121 описана рукоятка для манипулирования инструментом в связи с эндоскопией.
Патент США 5735873 раскрывает хирургический инструмент, имеющий в рукоятке храповой механизм, а также привод и исполнительный орган на конце хирургического инструмента.
В патенте США 5868784 описан хирургический инструмент, имеющий храповой механизм, блокирующий привод.
Международная публикация WO 9724072 относится к лапароскопическому инструменту, имеющему регулируемую рукоятку, позволяющую приспособить инструмент к разным размерам рук. Инструмент содержит средство фиксации для фиксации курка в желаемом положении.
Указанные решения имеют несколько недостатков.
Один из недостатков относится к самой конструкции рукояток инструментов, являющихся в подавляющем большинстве случаев эргономически невыгодными, поскольку инструменты не предусматривают рабочего положения с согнутой ладонью и/или для управления инструментом необходимо перемещать пальцы, и для управления основными функциями инструмента требуется использование других пальцев, помимо указательного. Это приводит к тому, что в руке хирурга могут возникать мелкие неконтролируемые движения. Эти движения приводят к относительно большим и нежелательным движениям рабочего конца инструмента, на котором помещен исполнительный орган. Имея такую конструкцию и пытаясь противодействовать указанным нежелательным движениям, на проведение операции лапароскопическими методами хирург может расходовать в 10 раз больше энергии, чем на проведение той же операции методами открытой хирургии.
Другим существенным недостатком, относящимся к некоторым из указанных инструментов, является их техническая сложность, приводящая к высокой стоимости изготовления. В связи с этим подразумевается, что с большой степенью вероятности инструменты будут использоваться несколько раз. Хотя теоретически инструменты можно дезинфицировать на 100%, исследование «Клиническая пригодность лапароскопической аппаратуры. Перспективное исследование функционирования и гигиены», проведенное Fengler, Pahike, Bisson и Kraas в хирургическом отделении больницы в Моабите, учебной клиники университета Гумбольдта в Берлине, среди прочего показало, что после стерилизации относительно большое количество инструментов содержит остатки крови. Это представляет потенциальную опасность инфицирования пациентов, которое может приводить к серьезным заболеваниям и даже к смерти.
В лапароскопической хирургии часто необходимо иметь возможность зафиксировать исполнительный орган, такой как, но не исключительно, щипцы, в определенном положении - закрытом, полностью открытом или промежуточном. Фиксация особенно важна в связи с захватом и удержанием, например, тканей или кровеносных сосудов. Инструменты, описанные в патентах США 5792165, 5480409, 5735873, 5868784 и международной публикации WO 9724072, имеют различного вида храповые механизмы, входящие в зацепление друг с другом для фиксации исполнительного органа в определенном положении. Существенным недостатком решений, раскрытых в указанных патентных документах, является то, что сцепление и расцепление собачки с храповым колесом должны осуществляться при помощи одного или более пальцев или всей руки, которую приходится передвигать из обычного положения на курке, используемом для управления исполнительным органом. В патенте США 5868784 описан очень сложный инструмент, имеющий храповой механизм, фиксирующий курок в желаемом положении. Существенным недостатком указанного патента, а также патента США 5735873 и международной публикации WO 9724072 является то, что после приведения в действие храпового механизма блокируется любое движение курка.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является устранение или, по меньшей мере, уменьшение одного или более недостатков, свойственных известным из уровня техники решениям, представленным упомянутыми патентными документами, и, в особенности, недостатков, относящихся к функциям механизма, фиксирующего исполнительный орган в желаемом открытом положении. В то же время задачей настоящего изобретения является создание инструмента, имеющего очень простую конструкцию, значительная часть компонентов которого может изготавливаться, например, но не исключительно, из пластических материалов. Это делает стоимость производства относительно низкой и может, следовательно, способствовать одноразовому использованию инструмента. Это, в свою очередь, исключает проблему переноса инфекции в результате неадекватной стерилизации инструмента.
В соответствии с настоящим изобретением задача решается при помощи признаков, детально изложенных ниже и приведенных в формуле изобретения.
В одном аспекте настоящего изобретения предлагается инструмент, содержащий рукоятку, снабженную приводом для манипулирования через рычажный механизм исполнительным органом, установленным на первом конце трубчатого элемента, причем второй конец трубчатого элемента проходит в рукоятку инструмента и соединен с рычажным механизмом, который включает в себя храповую рейку, выполненную с возможностью взаимодействия с собачкой по существу комплементарной формы, при этом предусмотрен переключатель для приведения наклонных зубьев собачки в зацепление или расцепление с наклонными зубьями храповой рейки. Переключатель соединен с собачкой через гибкий элемент, выполненный с возможностью смещения собачки в зацепление с храповой рейкой, когда переключатель находится в первом положении, и с возможностью приложения к собачке тянущего усилия, когда переключатель находится во втором положении, причем собачка выполнена с возможностью расцепления с храповой рейкой только в том случае, когда тянущее усилие от гибкого элемента, по меньшей мере, превышает противоположно направленную результирующую сил трения между наклонными зубьями собачки и храповой рейки, и с возможностью удерживать указанное зацепление даже после перемещения переключателя из первого положения во второе положение.
В предпочтительном варианте реализации наклонные комплементарные зубья собачки и храповой рейки позволяют совершать однонаправленное движение храповой рейки относительно собачки. Таким образом, как упомянуто выше, сочетание наклонных зубьев и гибкого элемента позволяет собачке выйти из зацепления с храповой рейкой только тогда, когда переключатель находится в выключенном положении и храповая рейка перемещается относительно собачки, что достигается в соответствии с настоящим изобретением посредством перемещения привода, поскольку храповая рейка предпочтительно соединена с рычажным механизмом. Таким образом, очевидно, что переключателем для храпового механизма можно управлять независимо от привода, и что храповой механизм разъединяется при помощи привода. Это важное свойство, обеспечивающее полное управление инструментом. Соответствующий эффект не достигается, если гибкий элемент заменить по существу жестким элементом.
Для большей уверенности в том, что храповой механизм не расцепится самопроизвольно после того, как переключатель переместился в выключенное положение, рычажный механизм в предпочтительном варианте реализации изобретения содержит смещающий элемент, обеспечивающий полное сцепление между наклонными зубьями собачки и храповой рейки.
В соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения трубчатый элемент и исполнительный орган, расположенный на его первом конце, могут вращаться вокруг продольной оси трубчатого элемента и относительно рукоятки при помощи поворотного колеса известного типа.
Лапароскопическая операция может длиться достаточно долго. Следовательно, очень важно, чтобы инструмент имел наилучшие возможности для регулировки по руке оператора и в отношении расположения функциональных устройств, таких как привод и переключатель, а также в отношении размера. Следовательно, в предпочтительном варианте реализации инструмент согласно настоящему изобретению имеет рукоятку, содержащую, по меньшей мере, одну регулируемую часть, позволяющую приспособить рукоятку к размеру руки оператора. В одном из вариантов реализации, по меньшей мере, одна регулируемая часть инструмента расположена в задней части рукоятки.
Краткое описание чертежей
Ниже с помощью чертежей описан на не ограничивающем примере предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения.
На фиг.1 представлен лапароскопический инструмент в соответствии с настоящим изобретением, в котором привод в рукоятке инструмента находится в исходном положении, причем на привод не действует никакое внешнее усилие, а исполнительный орган в виде захватного зажима, установленный на первом конце трубчатого элемента, находится в открытом положении. Переключатель в верхней части рукоятки находится в первом или выключенном положении.
На фиг.2 представлен инструмент по фиг.1 со снятой с рукоятки крышкой.
На фиг.3 представлен инструмент по фиг.1, после того как внешнее усилие было приложено к приводу и переместило его в утопленное, или взведенное, положение, в результате чего зажим находится в закрытом положении.
На фиг.4 представлен инструмент по фиг.3 со снятой с рукоятки крышкой.
На фиг.5 представлен инструмент по фиг.1 с регулируемой задней частью, находящейся в практически крайнем внутреннем положении.
На фиг.6 представлен инструмент по фиг.5 со снятой крышкой и с переключателем, перемещенным во включенное положение, следовательно, с собачкой храпового механизма, смещенной в зацепление с храповой рейкой храпового механизма.
На фиг.7 представлен инструмент по фиг.6 с приводом, частично утопленным в рукоятку и с частично закрытым зажимом.
На фиг.8 в увеличенном масштабе представлен вид сбоку инструмента по фиг.5, в котором переключатель находится во включенном положении, а гибкий элемент ввел собачку в зацепление с храповой рейкой. Для ясности зубья собачки и храповой рейки представлены частично видимыми при помощи пунктирных линий.
На фиг.9 в увеличенном масштабе представлена часть инструмента с переключателем во включенном положении и приводом, перемещенным в по существу полностью утопленное положение.
На фиг.10 представлена часть инструмента, в котором переключатель находится в выключенном положении, но зубья собачки еще находятся в зацеплении с зубьями храповой рейки, и к гибкому элементу, соединяющему переключатель с собачкой, приложено тянущее усилие.
На фиг.11 представлена часть инструмента по фиг.4, в котором переключатель находится в выключенном положении, привод перемещен в по существу полностью утопленное положение, а собачка расцеплена с храповой рейкой.
Осуществление изобретения
На прилагаемых чертежах представлен лапароскопический инструмент 1, содержащий рукоятку 2, имеющую курок или привод 3, поворачивающийся при приложении к нему внешнего усилия (не показано) вокруг оси 4. Привод 3 через рычажный механизм 5 соединен с трубчатым элементом 7 известного типа. Трубчатый элемент 7 расположен с выступом из рукоятки 2. На первом конце трубчатого элемента 7 имеется исполнительный орган 9 в виде острогубцев, которые могут использоваться, например в лапароскопической хирургии.
Трубчатый элемент 7 может вращаться вокруг своей продольной оси. Вращением управляет поворотное колесо 15, расположенное в верхней части рукоятки 2. Исполнительный орган 9 поворачивается вместе с трубчатым элементом 7.
Зажим исполнительного органа 9 фиксируется в желаемом положении при приведении в действие храпового механизма, содержащего изогнутую зубчатую храповую рейку 22 и взаимодействующую с ней зубчатую собачку 24 по существу комплементарной формы. Для ясности храповой механизм на фиг.2, 4, 6, 7 и 8-11 представлен «прозрачно», так что видны все зубья храповой рейки 22 и собачки 24.
В примере осуществления изобретения храповая рейка 22 представлена как неотъемлемая часть рычажного механизма 5.
Первым концом собачка 24 поворотным образом прикреплена к рукоятке 2 при помощи оси 25 и поворотным образом связана гибким элементом 28 с передвижным переключателем 26, расположенным в верхней части рукоятки 2. Гибкий элемент 28 прикреплен к собачке 24 в точке прикрепления 27, расположенной между осью 25 и вторым, свободным концом собачки.
Трубчатый элемент 7 прикреплен к поворотному колесу 15, и исполнительный орган 9 прикреплен с возможностью поворота к трубчатому элементу 7. При вращении колеса 15 трубчатый элемент 7 и исполнительный орган 9 поворачиваются относительно рукоятки 2 известным по существу способом.
На фиг.1 и 2 к приводу 3 не приложены внешние усилия, и он находится в полностью открытом положении. Привод 3 вынужден оставаться в этом положении за счет смещающего элемента в виде пружины 35, закрепленной между рычажным механизмом 5 и рукояткой 2 таким образом, что усилие смещения передается через рычажный механизм 5 как усилие сжатия на привод 3 и вынуждает его поворачиваться вокруг оси 4 в исходное положение, наиболее удаленное от рукоятки (далее - отпущенное положение). Когда привод 3 отпущен, исполнительный орган 9, расположенный на первом конце трубчатого элемента 7, находится в полностью открытом положении. Специалисту понятно, что в альтернативном варианте реализации изобретения исполнительный орган 9 может находиться в полностью закрытом положении при отпущенном положении привода 3.
Инструмент 1 содержит регулируемую заднюю часть 6, показанную на фиг.1-4 в наиболее выступающем положении. Задняя часть 6 фиксируется в нужном положении при помощи фиксатора 40, образованного фиксирующим элементом 42, поворотным образом соединенным первым концом с рукояткой 2 на крепежном участке 44. На втором конце фиксирующего элемента 42 имеется лапка 47, предназначенная для захвата одного из нескольких (показано пять) зубьев 48, выполненных по форме ответными лапке 47, расположенных внутри задней части 6 и выступающих от ее внутренней нижней поверхности. Фиксирующий элемент 42 смещается при помощи пружины 50 таким образом, что лапка 47 перемещается и опирается на один из зубьев 48. Для регулировки желаемого положения задней части 6 к регулировочной кнопке 52 прикладывают усилие, противодействующее усилию пружины 50, таким образом разъединяя лапку 47 с одним из зубьев 48. Когда лапка 47 расцепляется с зубцом 48, задняя часть 6 смещается в свое крайнее наружное положение смещающим элементом 51, выступающим от внутренней поверхности задней части и опирающимся свободным концом на противодействующий элемент 53 в рукоятке 2.
На чертежах показано, что задняя часть 6 поворотным образом соединена с рукояткой 2 при помощи поворотного соединения 55, расположенного в верхней части рукоятки 2. Специалисту понятно, что точка поворота регулируемой задней части 6 может располагаться в любом другом месте, например в нижней части рукоятки 2, и что регулируемая задняя часть 6 может иметь несколько поворотных участков.
В альтернативных вариантах реализации настоящего изобретения (не показаны) рукоятка инструмента может иметь средства регулировки также в передней части рукоятки 2 или в одной или обеих боковых частях.
На фиг.3 и 4 привод 3 перемещен во внутреннее, или взведенное положение, и исполнительный орган 9 в виде острогубцев находится в закрытом положении.
На фиг.5-7 регулируемая задняя часть 6 в основном смещена внутрь рукоятки 2, так что рукоятка 2 находится в наименее выступающее положении, и расстояние между приводом 3 и задней частью 6 почти наименьшее из возможных, в то время как лапка 47 опирается на предпоследний зуб 48. Задняя часть 6 рукоятки 2 может быть закреплена в нескольких промежуточных положениях между положением, представленным, например, на фиг.5, и положением, представленным, например, на фиг.4. Такая возможность регулирования важна для достижения наилучшей адаптации рукоятки 2 к размеру руки хирурга, обеспечивающей оптимальное удобство при использовании.
На фиг.5 и 7 переключатель 26 храпового механизма находится во включенном положении, и собачка 24 сцеплена с храповой рейкой 22. На фиг.5 привод 3 находится в исходном положении, в то время как на фиг.7 привод 3 частично утоплен (перемещен по направлению к своему крайнему внутреннему положению). Из-за того что храповой механизм приведен в действие зацеплением наклонных зубьев собачки 24 с наклонными зубьями храповой рейки 22, привод 3 не может вернуться в первоначальное положение, пока активирован храповой механизм. Однако привод 3 может передвинуться по направлению к утопленному положению при приложении движущего усилия, превосходящего оказываемого пружиной 35 усилие смещения, в противоположном направлении. Благодаря гибкому элементу 28 храповую рейку 22 можно перемещать в одном направлении относительно собачки 24, позволяя наклонным зубьям храповой рейки 22 перескакивать через комплементарные зубья собачки. Таким образом, исполнительный орган 9 может быть установлен в практически любом положении между полностью открытым и полностью закрытым положениями и может удерживать ткани или зажимать кровеносные сосуды без риска самопроизвольного открытия. Приложение дополнительного усилия к приводу 3 осуществляет дальнейшее зажатие.
В инструменте в соответствии с настоящим вариантом реализации изобретения рычажный механизм 5 и шарнирное соединение привода 3 с ним и с рукояткой 2 обеспечивают нелинейную передачу между приводом 3 и исполнительным органом 9. Нелинейная передача очень важна как для мышц хирурга, так и для управления исполнительным органом 9, и за счет нее действующее усилие исполнительного органа 9, передаваемое от внешнего усилия, приложенного к приводу 3, непрерывно увеличивается от того момента, когда привод 3 находится в отпущенном положении, и до того момента, когда привод 3 находится в полностью взведенном положении, при котором исполнительный орган 9 предпочтительно закрыт.Это происходит благодаря тому, что передача между движением привода 3 и движением исполнительного органа 9 уменьшается, когда привод 3 перемещается из отпущенного положения в полностью взведенное положение.
На фиг.8-11 храповой механизм и его соединение с переключателем 26 через гибкий элемент 28 представлены в увеличенном масштабе. На фиг.8 представлена ситуация, описанная выше в связи с фиг.5. На фиг.9 представлена часть инструмента 1, когда привод 3 перемещен в практически полностью взведенное положение. Когда привод 3 перемещается из положения, показанного, например, на фиг.8, в положение, показанное, например, на фиг.9, при одновременном включенном положении переключателя 26, наклонные зубья храповой рейки 22 перемещаются относительно наклонных зубьев собачки 24, и в то же время собачка 24 смещается к храповой рейке 22 при помощи гибкого элемента 28. В тот момент, когда действие внешнего усилия, прилагаемого к приводу 3, прекращается или, по меньшей мере, становится меньше, чем смещающее усилие от пружины 35 (см., например, фиг.7), пружина 35 вынуждает зубья храпового механизма войти в полное зацепление, предотвращая перемещение исполнительного органа 9 в открытое положение.
На фиг.10 переключатель 26 перемещен в выключенное положение, а зубья собачки 24 все еще находятся в зацеплении с зубьями храповой рейки 22. В этом положении гибкий элемент 28 несколько растянут, в результате на собачку 24 действует тянущее усилие, направленное вверх. Однако силы трения между зубьями опорных поверхностей собачки 24 и храповой рейки 22 предотвращают поворот собачки 24 по часовой стрелке вокруг оси 25. Для уменьшения сил трения таким образом, чтобы тянущее усилие от гибкого элемента 28 вытягивало собачку 24 из зацепления с храповой рейкой 22, опорное давление зубьев друг на друга уменьшается посредством приложения к приводу 3 слабого усилия нажатия или движения вовнутрь. Тогда зубья собачки 24 вытягиваются из зацепления с зубьями храповой рейки 22, как показано на фиг.11. Следует заметить, что на фиг.11 храповая рейка 22 перемещена дальше, чем это необходимо для расцепления собачки 24 с храповой рейкой 22.
Наклон зубьев храпового механизма 20 имеет решающее значение для определения того, необходима ли пружина 35 для удержания в зацеплении зубьев храповой рейки 22 и собачки 24, после того как переключатель 26 перемещается в выключенное положение. В вариантах реализации изобретения (не показаны), в которых зубья не имеют наклона, зубья выходят из зацепления, как только переключатель 26 перемещается в выключенное положение. В таком случае также возможно, при помощи привода 3, приводить храповую рейку в движение в обоих направлениях относительно собачки, входящей в зацепление с храповой рейкой.
Специалисту понятно, что привод 3, представленный в настоящем варианте реализации с так называемым закрытым пальцевым захватом, может иметь так называемый открытый пальцевой захват.
В альтернативном варианте реализации изобретения (не показан) передвижной переключатель 26 заменен нажимным переключателем известного типа, предпочтительно расположенным на верхней части рукоятки относительно положения пальцев вокруг рукоятки.