ХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ

Хирургический инструмент в виде эндоскопического иглодержателя относится к медицинской технике и предназначен для проведения иглы через ткани при наложении швов во время лапароскопических и торакоскопических операций.
Наложение шва в условиях эндоскопии затрудняется не только объективными причинами, но и неоптимальной формой ручек существующих иглодержателей. При переводе инструмента в основную рабочую позицию (продольная по отношению к предплечью ориентация ствола с наклоном к горизонтали под углом 30°) рука занимает функционально невыгодное положение с локтевым отведением и сгибанием лучезапястного сустава, что требует постоянного напряжения мышц предплечья и ограничивает потенциальную подвижность иглодержателя. Неправильное размещение ствола не обеспечивает его соосного вращения с предплечьем и делает трудно предсказуемой траекторию движения иглы. Нерациональная кинематика ручек приводит к появлению непроизвольных движений рабочей части при манипуляциях инструментом.
Все иглодержатели с кольцевыми ручками обычной формы имеют общий недостаток - в рабочем положении они «отстают» от лучезапястного сустава удерживающей руки на угол 30° (фиг. 4). В результате, вращение инструмента от вертикали «по ходу часовой стрелки» (для правой рукой) ограничивается углом 60°, которого недостаточно для выведения из тканей изогнутой иглы в одно движение. Поэтому в общей хирургии перехват изогнутой иглы обычно осуществляется после предварительного поворота ручек в обратную сторону, что возвращает руку в исходную позицию, восстанавливая мобильность инструмента. Такой прием предполагает смену подводимой под иглу бранши, а это неприемлемо для эндоскопической хирургии, где бранши иглодержателей неравнозначны (верхняя бранша подвижная, нижняя - нет). Недостаточная подвижность эндоскопических иглодержателей с обычными кольцевыми ручками при выводе изогнутой иглы компенсируется использованием замка. Замковая фиксация перехваченной иглы с подведением под нее все той же нижней бранши позволяет освободить большой палец из кольца и, обхватив ручку снаружи, получить возможность довернуть инструмент еще на 30°, тем самым осуществить полный вывод изогнутой иглы из тканей. Однако эти манипуляции требуют времени, приводят к непроизвольным движениям иглы и, следовательно, дополнительной травматизации тканей.
Существует лапароскопический иглодержатель (1) с ручками аксиальной (осевой) направленности. Кольца ручек имеют обычную форму, поэтому инструмент «отстает» от лучезапястного сустава удерживающей руки на угол 30°, не позволяя вывести изогнутую иглу из тканей в одно движение.
Ручка с кольцом под большой палец является подвижной, а ручка с кольцом под средний палец руки - неподвижной, причем шарнир между ручками расположен ниже ствола. В результате, кинематика ручек не соответствует направлению и объему движений указанных пальцев, а манипуляции инструментом ведут к непроизвольным смещениям рабочей части.
В основной рабочей позиции иглодержатель требует предельного локтевого отведения и сгибания лучезапястного сустава с максимальным напряжением мышц предплечья и кисти, что вызывает появление признаков утомления руки (нарастающего чувства «тяжести» и мышечной слабости) уже на третьей минуте статического теста на эргономичность (удерживание инструмента в основной рабочей позиции). Угол вращения и разворота инструмента в основной рабочей позиции, согласно результатам тестов на подвижность, ограничен 160°, а угол дополнительного наклона ствола - 30°. Тест на точность показывает, что вращающаяся рабочая часть инструмента описывает дугу при любом положении руки, то есть ствол расположен не соосно предплечью.
В качестве прототипа взят лапароскопический иглодержатель (2). Кольца его ручек имеют обычную форму, поэтому «отстают» от лучезапястного сустава удерживающей руки на угол 30°, ограничивая объем вращения инструмента при выведении изогнутой иглы из тканей.
Неподвижная ручка с кольцом под большой палец и подвижная ручка с кольцом под безымянный палец руки соединены шарниром на уровне ствола, что в целом соответствует направлению и объему движений указанных пальцев, и не вызывает непроизвольных движений рабочей части при манипуляциях инструментом.
Форму ручек производитель назвал эргономической, утверждая, что она «не только обеспечивает прецизионное наложение швов, но и предотвращает чрезмерную нагрузку на отдельные группы мышц предплечья, и связанные с этим проявления усталости». Действительно, изгиб ручек по ребру относительно ствола вниз на угол 25° предупреждает локтевое отведение лучезапястного сустав при переводе инструмента в основную рабочую позицию, но при этом кольца обычной формы требуют сгибания лучезапястного сустава с постоянным напряжением соответствующих мышц предплечья. Поэтому к концу пятой минуты статического теста на эргономичностъ в руке появляются признаки утомления (нарастающее чувство «тяжести» и мышечной слабости). Тесты на подвижность показывают, что угол вращения и разворота инструмента в основной рабочей позиции достигает 180°, а угол дополнительного наклона ствола - 45°.
Утверждение производителя, что «заметно отличающееся от обычных инструментов расположение рукоятки относительно продольной оси инструмента дает возможность хирургу манипулировать иглодержателем как непосредственно прямым продолжением предплечья», не соответствует действительности. Во время проведения теста на точность рабочая часть вращающегося иглодержателя при любом положении руки описывает дугу, то есть ствол не является соосным предплечью.
Целью предлагаемого технического решения является придание кольцевым ручкам оптимальной формы, а стволу такого местоположения, чтобы инструмент полностью соответствовал основным рабочим условиям эндоскопии и анатомо-физиологическими особенностям человеческой руки, тем самым обеспечивал максимальную точность и предельно возможный объем движений по всем возможным направлениям при наименьшем напряжении мышц руки.
Для работы с иглодержателем выбрано положение руки, близкое к состоянию «физиологического покоя», когда суставы кисти и лучезапястный сустав находятся в среднем положении между сгибанием и разгибанием, что максимально увеличивает потенциальную подвижность суставов и не требует постоянного напряжения мышц. Чтобы сохранить выбранное положение руки при переводе иглодержателя в основную рабочую позицию и исключить непроизвольные движения рабочей части при манипуляциях инструментом, опытным путем подобраны наклон и подвижность ручек, форма кольца под большой палец удерживающей руки, местоположение шарнира между ручками.
Кроме того, отмечено, что в состоянии «физиологического покоя» руки ось вращения предплечья проходит через среднюю фалангу полусогнутого указательного пальца руки, что определило размещение ствола инструмента.
Предлагаемое техническое решение выражается совокупностью существенных признаков, достаточных для достижения поставленной цели: ручки изогнуты по ребру относительно ствола вниз на 20° (фиг. 3), а задняя половина кольца под большой палец руки изогнута в противоположную от ладони сторону на 50° (фиг. 2), что предупреждает соответственно локтевое отведение и сгибание лучезапястного сустава удерживающей руки при переводе инструмента в рабочую позицию; ствол размещен на уровне средней фаланги указательного пальца удерживающей руки (фиг. 3), что обеспечивает соосное вращение предплечья и рабочей части; подвижная ручка с кольцом под средний палец шарнирно соединена с неподвижной ручкой под большой палец удерживающей руки выше ствола (фиг. 1), что соответствует объему и направлению движений указанных пальцев, исключая непроизвольные смещения рабочей части при манипуляциях инструментом.
По результатам тестов на подвижность оптимизированная форма ручек в основной рабочей позиции инструмента (локтевой сустав полусогнут или выпрямлен) увеличивает угол вращения и разворота иглодержателя до 270° (фиг. 6), а угол дополнительного наклона ствола локтевым отведением лучезапястного сустава и сгибанием пальцев кисти - до 70° (фиг. 7). По данным статического теста на эргономичностъ даже длительное (более 10 минут) удерживание иглодержателя в основной рабочей позиции не вызывает никаких признаков утомления руки. Во время проведения теста на точность рабочая часть инструмента при вращении «рисует» точку (!), то есть ствол расположен соосно предплечью.
Изгиб кольца под большой палец меняет положение иглодержателя относительно руки. Инструмент поворачивается на угол 30° и «догоняет» лучезапястный сустав (фиг. 5). При этом угол вращения иглодержателя от вертикали «по часовой стрелке» (для правой руки) увеличивается до 90°, что обеспечивает полное выведение изогнутой иглы из тканей в одно движение.
Для лучшей фиксации инструмента в руке просвет кольца под большой палец сужается по направлению к шарниру между ручками, а за кольцом под средний палец расположен изогнутый вниз упор для безымянного пальца удерживающей руки (фиг. 1).
На фиг. 1 эндоскопический иглодержатель с кольцевыми ручками, вид сбоку; подвижная ручка 9 соединена с неподвижной ручкой 4 шарниром 3 выше ствола 2; просвет кольца 5 под большой палец сужается по направлению к шарниру 3, а за кольцом 7 под средний палец расположен изогнутый вниз упор 6 для безымянного пальца удерживающей руки.
На фиг. 2 эндоскопический иглодержатель с кольцевыми ручками, вид сверху; задняя половина кольца под большой палец руки изогнута в противоположную от ладони сторону на угол 50°, что направляет инструмент продольно предплечью, предупреждая сгибание лучезапястного сустава на угол 30° в основной рабочей позиции инструмента.
На фиг. 3 эндоскопический иглодержатель с кольцевыми ручками, вид сбоку; ручки изогнуты по ребру относительно ствола вниз на угол 20°, что предупреждает соответствующее локтевое отведение лучезапястного сустава в основной рабочей позиции инструмента; ствол размещен на уровне средней фаланги полусогнутого указательного пальца удерживающей руки, что обеспечивает соосное вращение ствола и предплечья.
На фиг. 4 эндоскопический иглодержатель в основной рабочей позиции, вид спереди; кольцо под большой палец руки имеет обычную форму; ручки «отстают» от лучезапястного сустава, расположенного по вертикали, на угол 30°, поэтому объем вращения инструмента, используемый для выведения иглы, ограничен углом 60°.
На фиг. 5 эндоскопический иглодержатель в основной рабочей позиции, вид спереди; задняя половина кольца под большой палец руки изогнута в противоположную от ладони сторону на угол 50°; ручки сравнялись с лучезапястным суставом, расположенным по вертикали, поэтому объем вращения инструмента, используемый для выведения иглы, достигает угла 90°.
На фиг. 6 показан разворот инструмента сгибанием - разгибанием лучезапястного сустава на угол 270°.
На фиг. 7 показан наклон инструмента локтевым отведением лучезапястного сустава на угол 70°.
На фиг. 8 вариант эндоскопического иглодержателя с замковыми кольцевыми ручками, вид сбоку; для обеспечения работы замка с короткими кремальерами неподвижная ручка имеет упругий ход, для чего удлинена и коленообразно изогнута.
Хирургический инструмент состоит из рабочей части 1, ствола 2, тяги 10, неподвижной ручки 4 с кольцом 5 и подвижной ручки 9 с изгибом 8, кольцом 7 и упором 6, а также шарнира 3 между ручками.
Работа инструмента осуществляется следующим образом. В кольцо 5 ручки 4 вводится большой палец, а в кольцо 7 ручки 9 - средний палец руки. Указательный палец помещается в изгиб 8 ручки 9, а безымянный палец - на выступ 6 кольца 7. Большой палец занимает среднее положение между приведением и отведением, а указательный, средний, безымянный пальцы и мизинец руки - полусогнутое положение.
Перед введением в брюшную (грудную) полость инструмент переводится в основную рабочую позицию разгибанием локтевого сустава руки. При этом лучезапястный сустав остается в среднем положении между сгибанием и разгибанием, локтевым и лучевым отведением, мышцы руки максимально расслаблены, а ствол 2 сохраняет соосное предплечью положение.
Во время операции ствол 2 может быть дополнительно наклонен одним локтевым отведением лучезапястного сустава на угол до 70° или повернут в горизонтальной плоскости сгибанием - разгибанием лучезапястного сустава на угол до 270°.
Вращение иглодержателя в основной рабочей позиции (локтевой сустав полусогнут или выпрямлен) осуществляется пронацией - супинацией предплечья, вращением плеча и движением пальцев кисти на угол до 270°.
Возможность получения указанных технических результатов подтверждена проведением сравнительных испытаний различных по форме действующих макетов ручек (в том числе существующих иглодержателей) в натуральную величину.
Осуществление полезной модели позволяет создать не только иглодержатели, но и ножницы, диссекторы, щипцы и зажимы с кольцевыми ручками, которые максимально соответствуют рабочим условиям эндоскопии и анатомо-физиологическими особенностям человеческой руки, обеспечивая максимальную точность и предельно возможный объем движений по всем возможным направлениям при наименьшем напряжении мышц руки.
Литература
Онлайн-каталог фирмы «KARL STORZ» ENDOSKOPE «Лапароскопия в хирургии, гинекологии и урологии», 8-е издание 2/2016, глава «Шов и лигатура», раздел «Иглодержатели 2-5 мм»:
1. стр. 229, тип 33345SR;
2. стр. 227, тип 26174SQ.