Инструмент для захвата, рассечения и/или коагуляции биологической ткани
INSTRUMENT FOR CAPTURING, DISSECTING AND/OR COAGULATING BIOLOGICAL TISSUE

Изобретение относится к инструменту с ручным или автоматическим управлением, с помощью которого можно осуществить захват, коагуляцию и рассечение биологической ткани или только коагуляцию.
Такой инструмент, который выполнен в виде ножниц, известен из документа US 2004/0049185 A1. Инструмент содержит две бранши, которые соединены друг с другом посредством шарнира и, таким образом, могут поворачиваться друг к другу и друг от друга. Бранши позволяют захватить ткань между ними. Каждая из двух браншей имеет приблизительно U-образное поперечное сечение, причем концевые части U-образного поперечного сечения образуют коагулирующие электроды. Они осуществляют коагуляцию ткани, захваченной между ними, когда две бранши присоединены к выводам соответствующего источника электропитания.
Кроме того, одна из браншей содержит режущий электрод, который расположен по центру между коагулирующими электродами, чтобы он выступал за них. Противоположная бранша содержит противодействующую опору из упругого материала, в которую может проникать режущий электрод, при этом упруго деформируя упругий материал. При этом биологический материал, расположенный перед режущим электродом, прижимается к режущему электроду.
Кроме того, в документе US 2005/ 0 171 533 A1 раскрыт аналогичный инструмент с двумя браншами, каждая из которых содержит коагулирующие электроды и один режущий электрод, который расположен в одной бранше между двумя коагулирующими электродами. Противоположно расположенная бранша выполнена с канавкой для вмещения режущего электрода. В дне канавки обеспечен изолятор из упругого материала.
В инструментах с упомянутой выше конструкцией операция резания захваченной ткани происходит между режущим электродом и противодействующей опорой. При этом важно, чтобы ткань рассекалась надежно и полностью за счет действия электрического тока, поступающего от режущего электрода, и в таком случае механического разрезания не требуется. При практическом применении объем и/или толщина, а также количество ткани, захваченной между двумя браншами, зависит от некоторых условий. Все же, несмотря на эти меняющиеся условия, по-видимому, достигается четкое разрезание ткани и надежная коагуляция ткани. Чтобы достичь надежной коагуляции, ткань должна быть захвачена с относительно большим усилием между коагулирующими электродами. В противоположность этому, гораздо меньшее усилие требуется на режущем электроде.
С учетом этого задачей изобретения является обеспечение конструкции для управляемого автоматически или вручную инструмента, которая позволяет удовлетворить упомянутые требования.
Эта задача решается посредством инструмента в соответствии с п. 1 формулы изобретения:
инструмент содержит первую браншу с по меньшей мере одним коагулирующим и/или запаивающим электродом для коагуляции биологического материала. Предпочтительно на первой бранше расположены два первых запаивающих электрода, которые проходят на расстоянии друг от друга, и между которыми сформировано свободное пространство. Предпочтительно электрически изолирующий держатель режущего электрода расположен в этом свободном пространстве, держатель удерживает режущий электрод. Для этого держатель режущего электрода может иметь центральный выступ в виде стенки, проходящий за запаивающие электроды, выступ удерживает режущий электрод на свободном конце.
Вторая бранша содержит по меньшей мере один второй запаивающий электрод, предпочтительно два запаивающих электрода расположены на некотором расстоянии друг от друга. В свободном пространстве, существующем между вторыми запаивающими электродами, расположена противодействующая опора, которая, предпочтительно, выполнена в виде отдельного предварительно изготовленного элемента из упругого материала. Эта противодействующая опора имеет по меньшей мере одну выемку, которая открыта к наружной стороне и/или по меньшей мере одну полую камеру. Эти одна или более выемок и/или полых камер могут быть использованы для целевой регулировки характеристической кривой упругости противодействующей опоры. При этом можно добиться, чтобы усилие, оказываемое противодействующей опорой в целевом рабочем диапазоне, направленное против режущего элемента или режущего электрода, не было ниже предела от 1 до 2 Н, например, во время всей операции резания и не превышало предела, например, 3 или 4 Н и 7 или 8 Н, соответственно. В этом инструменте режущий элемент и противодействующая опора механически соединены посредством входной части. Это означает, что, посредством углового относительного расположения, противодействующая опора всегда сжата режущим электродом по типу пошагового перемещения, т.е., не бывает и предпочтительно никогда не бывает сжата полностью параллельным образом. Поэтому, при рассмотрении характеристик упругости противодействующей опоры и, в частности, ее геометрической формы, следует рассматривать только очень малый, бесконечно малый сегмент противодействующей опоры. Используя такое рассмотрение сегмента противодействующей опоры, можно получить нелинейную характеристику силы/деформации, когда можно достичь сжатия противодействующей опоры. В частности, эта характеристика силы/деформации может содержать часть с почти постоянной силой. Прямая линия, примененная к этой части, не пересекает нулевую точку графика силы/деформации. В идеальном случае такая прямая линия продолжается почти параллельно оси деформации (ось абсцисс). Соответственно, характеристическая кривая силы/деформации имеет пологий участок.
В противодействующей опоре могут быть выполнены одна или более выемок и/или одна или более полых камер. Выемки открыты наружу, т.е., они не закрыты со всех сторон противодействующей опоры, а выглядят, как отверстия на поверхности противодействующей опоры. Предпочтительно, бранша также имеет отверстие, которое сообщается с выемкой противодействующей опоры. Таким образом, газообразная или жидкая текучая среда может свободно покинуть выемку, когда противодействующая опора сжата. Затвердевание противодействующей опоры за счет текучих сред, заключенных в выемке или даже за счет коагуляции таких текучих сред предотвращается. В альтернативном варианте выемки также могут быть расположены таким образом, чтобы они полностью или частично проходили через поперечное сечение противодействующей опоры.
С учетом альтернативного варианта осуществления можно сконструировать бранши с закрывающимся элементом, т.е., крышкой, относительно выемок противодействующей опоры. В этом случае упомянутые выше текучие среды могут либо продолжать покидать выемку противодействующей опоры, либо закрывающий элемент выполнен таким образом, чтобы они могли продолжать вытекать из выемок противодействующей опоры.
Открытая выемка большой площади может обеспечивать введение, а затем повторный выход текучих сред. Размер отверстия предотвращает, чтобы во время использования в текучей среде (например, крови), сжатие и сброс сжатия противодействующей опоры вызывало накачивание текучей среды. Даже если, за счет тепловой энергии, излучаемой инструментом, текучая среда, например кровь, будет коагулировать и образовывать сгустки, отверстия остаются незакупоренными снаружи, чтобы не было нарушено спружинивание вовнутрь и наружу.
Поверхность противодействующей опоры, которая расположена напротив режущего элемента, и посредством которой прикладывается усилие к режущему элементу, необязательно при наличии ткани между ними, называется опорной поверхностью для ткани. Выемка может быть образована канавкой, обращенной от опорной поверхности для ткани или также рядом коротких канавок, отделенных друг от друга поперечными стенками. Такая канавка сбоку ограничена стенками канавки, которые удерживают верхнюю закрытую часть противодействующей опоры, образующую опорную поверхность для ткани. Когда бранши смыкаются, режущий электрод сжимает противодействующую опору, в результате чего выемка, расположенная под опорной поверхностью для ткани по меньшей мере частично сплющивается.
В альтернативном или дополнительном варианте может быть выполнена одна или более выемок, проходящих через опорную поверхность для ткани, и, таким образом, открытых к бранше, которая содержит режущий электрод. Такие выемки могут сообщаться с одной или более выемками или полыми камерами противодействующей опоры на задней стороне, т.е., обращенными от опорной поверхности для ткани. Выемки или полые камеры, обращенные от опорной поверхности для ткани, образованы стенками, расходящимися от опорной поверхности для ткани. При такой конструкции можно достичь нужного линейного хода характеристической кривой особенно простым и надежным образом. При этом стенки противодействующей опоры могут (также как и в других вариантах осуществления) показывать постоянную толщину стенки в направлении от опорной поверхности для ткани.
Открытая выемка, сформированная на противодействующей опоре, обращенная от опорной поверхности для ткани, может иметь одну или более поперечных стенок. Такие поперечные стенки могут иметь одинаковую толщину стенки или также содержат область пониженной прочности. Область пониженной прочности также может отсутствовать и представлять собой вырез. При этом поперечная стенка больше не занимает всего поперечного сечения канавки. Когда противодействующая опора сжата, может происходить частичное сплющивание выемки. При использовании поперечных стенок снижение усилия, прикладываемого к противодействующей опоре, может быть предотвращено за счет частичного сплющивания выемки. Поперечные стенки усиливают не только полное усилие спружинивания противодействующей опоры, но также создают необходимый компонент усилия, чтобы противодействующая опора также могла снова восстановиться в поперечном направлении, когда давление снято. Область пониженной прочности или вырез в поперечных стенках предотвращает увеличение силы, которое может возникнуть при максимальном нажатии на стопор, и результирующего сжатия. Кроме того, поперечные стенки также облегчают обращение и использование противодействующей опоры, которая, при практическом применении, очень точная, поскольку поперечные стенки придают противодействующей опоре базовую устойчивость и предотвращают смятие всей структуры в разобранном состоянии.
В собранном состоянии противодействующая опора удерживается на месте в бранше. Для осуществления этого противодействующая опора может иметь боковые выступы в форме лапок, которые связаны с дополнительными выемками в бранше. Продолжающиеся вбок выступы сцепляются с выемками бранши и удерживают противодействующую опору. Кроме того, может быть обеспечен удерживающий элемент для фиксации противодействующей опоры. Этот удерживающий элемент смещает стенки противодействующей опоры с лапками друг от друга в направлении наружу и обеспечивает надежную посадку лапок в выемках.
Материалом для противодействующей опоры предпочтительно является биологически совместимый силикон с твердостью 50 по Шору, при которой можно достигнуть нужного усилия упругости и описанного выше подобного пологого участка изменения силы для характеристической кривой силы/деформации. Если обеспечены выемки, проходящие через опорную поверхность для ткани, они предпочтительно расположены на обеих сторонах области воздействия режущего электрода в виде полосы опорной поверхности для ткани. Предпочтительно, достигается симметричная форма поперечного сечения противодействующей опоры. Это применимо, в частности, когда режущий электрод воздействует на противодействующую опору в центре. Вдоль области воздействия режущего электрода опорной поверхности для ткани можно расположить полосы по обеим сторонам, полосы предпочтительно расположены на одном уровне с областью воздействия режущего электрода вверху. Полосы также могут соприкасаться с внутренней боковой стороной бранши и оказывать центрирующее действие на противодействующую опору в нерабочем состоянии, а также в упруго-отклоненном состоянии, т.е., полностью или частично сжатом состоянии. Полосы могут быть расположены на одной и том же или разном расстоянии и расположены парами или не парами по обеим сторонам. Также возможно, чтобы поверхность полос была выполнена в форме желоба или клина, чтобы улучшать функцию центрирования режущего элемента. Также возможно, чтобы опорная поверхность для ткани области воздействия режущего электрода была частично изогнута, в форме желоба или клина, чтобы улучшать функцию центрирования.
Предпочтительное плоскостное присоединение полос к области воздействия режущего электрода дополнительно предотвращает, чтобы режущий элемент сдвигался вбок от области воздействия режущего электрода, что могло бы произойти в случае асимметричной деформации противодействующей опоры. Такая асимметричная деформация также может привести к боковому смещению режущего электрода. Таким образом, поддерживающие полосы также стабилизируют потенциально упругий в боковом направлении режущий электрод и предотвращают его отклонение. Вследствие этого, они также обеспечивают симметричное формирование пространства для вмещения ткани непосредственно около режущего электрода, т.е., между режущим электродом и запаивающими электродами.
За счет требуемого поведения противодействующей опоры, а именно, изгиба боковых стенок и, в некоторых случаях, ее защелкивание поверх них, может быть обеспечена симметричная нагрузка на противодействующую опору. В противном случае асимметричная нагрузка может привести к асимметричной деформации противодействующей опоры. Здесь поддерживающие полосы выполняют важную функцию, т.е., они минимизируют боковое отклонение, т.е., наклонное упругое отклонение области воздействия режущего электрода в случае асимметричной нагрузки и, таким образом, асимметричной деформации. При этом предотвращается сдвиг режущего электрода на одну сторону противодействующей опоры. Кроме того, инструмент становится нечувствительным к усилиям, которые могут возникать при практическом использовании, когда, например, захваченная ткань оттягивается вбок.
Бранша, несущая режущий электрод, имеет стопор для ткани на проксимальном конце. Этот стопор для ткани может быть встроен в режущий элемент, несущий режущий электрод, и предотвращает, чтобы во время рассечения ткани части ткани сдвигались по направлению к шарниру, соединяющему бранши за режущим электродом режущего элемента. При этом предотвращается эффект прокалывания отверстия в ткани, и вся захваченная ткань также рассекается. Для выполнения этого противодействующая опора может иметь сдвижную область на проксимальном конце для этого стопора для ткани, который, предпочтительно, имеет форму сегмента круга, концентрического по отношению к оси шарнира. В альтернативном варианте стопор ткани также может составлять часть противодействующей опоры и сдвигаться вдоль режущего элемента. В любом случае, проксимальная сторона противодействующей опоры сформирована таким образом, чтобы она, независимо от положения браншей друг относительно друга, обязательно была на одном уровне со стопором для ткани.
В инструменте согласно изобретению можно отрегулировать силу резания от приблизительно 2 до 4 Н между противодействующей опорой и режущим электродом, указанная сила действует на рассекаемую ткань, когда бранши сомкнуты. В результате этого, сила, действующая на режущий электрод, может быть минимизирована. Кроме того, обеспечивается, чтобы ткань была рассечена полностью. Можно избежать появления части ткани, подобной пленке, между рассеченными частями ткани, как это происходит при применении решений предшествующего уровня техники, за счет обеспечения точной регулировки силы резания. Таким образом, за счет этого гораздо большая часть силы смыкания браншей, которая может составлять приблизительно 22 Н в центре бранши, может быть использована для запаивания. Вследствие этого, сила резания составляет именно столько, сколько необходимо (приблизительно от 2 до 4 Н), поскольку сила, существующая на запаивающих электродах, составляет как можно больше. За счет ее упругости и, таким образом, возможности отпружинивания назад, противодействующая опора прикладывает только несколько большую силу резания к ткани между противодействующей опорой и режущим электродом, чем это необходимо для резания. Оставшаяся сила смыкания затем прикладывается к запаивающим электродам. Описанный выше способ смыкания инструмента применим, по существу, независимо от того, захвачена ли ткань между браншами.
При использовании таких значений будут созданы предпочтительные условия плотности тока на режущем электроде. За счет правильного надавливания на ткань режущего электрода достигается высокая плотность тока на режущем электроде, без механического рассечения ткани. Упругость противодействующей опоры, таким образом, обеспечивает, чтобы, когда ткань должна быть захвачена и направлена двумя браншами, ткань, несмотря на узкий угловой режущий элемент, будет травмирована или механически повреждена в минимальной степени. Кроме того, противодействующая опора действует, как компенсация допустимого отклонения, что обеспечивает, чтобы большая часть силы смыкания действовала на запаивающие электроды, и только меньшая часть действовала на режущий электрод и режущий элемент, соответственно.
За счет специальной конструкции противодействующей опоры также имеется некоторая подвижность в продольном направлении бранши, которая попадает в пределы диапазона перемещений, вызванных упругой деформацией браншей и режущего элемента. Это очевидно по краткому описанию смыкания инструмента далее, в котором сила смыкания возрастает без ткани между браншами.
Первоначально режущий элемент контактирует с опорной поверхностью для ткани противодействующей опоры непосредственно на проксимальном конце. Если приложение силы продолжается, противодействующая опора оседает под режущим элементом, и в этом случае режущий элемент и бранши также могут несколько деформироваться упругим образом. Путем смыкания противодействующая опора также несколько смещается предпочтительно в продольном направлении дистальной бранши.
В идеале, режущий элемент утапливается в вертикальном направлении и центрирован в противодействующей опоре. Опорная поверхность для ткани противодействующей опоры выгибается вовнутрь – формируется выемка. Наклонные стенки противодействующей опоры выгибаются наружу по направлению к запаивающим электродам. Верхние стороны опорных полос противодействующей опоры примыкают к боковым поверхностям режущего элемента, таким образом, центрируя его в центре инструмента. При этом толщина и длина опорных полос выбраны таким образом, чтобы выемки, существующие между ними, могли функционировать в качестве вмещающих ткань промежутков. Бранши смыкаются полностью, когда запаивающие электроды двух браншей расположены поверх друг друга, и соответствующая сила смыкания, например, 22 Н, действует в центре бранши. Чтобы компенсировать упругую деформацию браншей, они сформированы таким образом, чтобы запаивающие электроды сначала контактировали друг с другом на дистальном конце до того, как существующий треугольный зазор постепенно смыкается за счет увеличивающейся силы смыкания и результирующей упругой деформации браншей. Запаивающие электроды браншей могут быть расположены друг относительно друга таким образом, чтобы образовывать параллельный зазор на расстоянии, например, 0,1 мм. Если не предусмотрено стопоров или распорок, предотвращающих дальнейшее смыкание, зазор становится нулевым на дистальном конце при последующем смыкании. С увеличением силы смыкания бранши затем деформируются все более упругим образом, и зазор будет, на некотором расстоянии от дистального конца, также становиться близким к нулю.
На чертежах поясняется несколько примеров вариантов осуществления изобретения:
на фиг. 1 схематично показан инструмент для захвата, коагуляции и рассечения биологической ткани, присоединенный к устройству питания;
на фиг. 2 – рабочая часть инструмента на фиг. 1, увеличенный вид в перспективе;
на фиг. 3 – вид в перспективе до фиксации противодействующей опоры, в перевернутом положении рабочего органа на фиг. 2;
на фиг. 4 – рабочий орган на фиг. 3, с зафиксированной противодействующей опорой;
на фиг. 5 – опорная поверхность для ткани противодействующей опоры, вид в перспективе;
на фиг. 6 – противодействующая опора на фиг. 5 с показанной нижней выемкой;
на фиг. 7 схематично показан источник электропитания инструмента;
на фиг. 8 – характеристическая кривая силы/деформации (характеристическая кривая упругости) бесконечно малого сегмента противодействующей опоры рабочего органа на фиг. 2 – 4;
на фиг. 9A – 9C – рабочий орган в различных положениях, когда он сомкнут, вид в разрезе; и
на фиг. 10 схематично показан модифицированный вариант противодействующей опоры, вид в перспективе.
На фиг. 1 показана конструкция 11, которая содержит инструмент 12 для захвата, коагуляции и рассечения биологической ткани, присоединенный к устройству 14 питания через кабель 13. Как показано, инструмент 12 может быть выполнен в качестве инструмента для лапароскопической хирургии, или он может быть предназначен для другого. Например, он может быть выполнен в качестве похожего на ножницы инструмента, предназначенного для открытых хирургических процедур, а также в качестве инструмента для эндоскопических процедур. Кроме того, он может иметь ручку 15 для ручного управления или также соединение для автоматического управления (не показано). Поэтому инструментом 12 может управлять непосредственно пользователь или робот. Независимо от этого он содержит рабочий орган 16, который расположена – в примере варианта осуществления на фиг. 1 – на дистальном конце продолговатого стержня 17 инструмента 15. Настройка рабочего органа 16 будет пояснена далее.
Рабочий орган 16, который отдельно показан на фиг. 2, содержит – на фиг. 2 – первую верхнюю браншу 18 и вторую – на фиг. 2 – нижнюю браншу 19, которые соединены друг с другом в шарнире 20, чтобы по меньшей мере одна из браншей 18, 19 могла поворачиваться относительно другой. В примере варианта осуществления на фиг. 2 нижняя бранша подвижна. В альтернативном варианте обе бранши 18, 19 или также только верхняя бранша 19 могут быть выполнены подвижными. Поскольку пространственная ориентация браншей 18, 19 зависит от положения инструмента 15, верхняя бранша 18 называется далее первой браншей, а нижняя бранша 19 – второй браншей.
Первая бранша 18 предпочтительно состоит из обладающего электрической проводимостью материала, в частности, металла, и U-образную форму в поперечном сечении. Соответственно, промежуточное пространство в виде канавки образовано между двумя краями 21, 22, проходящими на расстоянии друг от друга, в котором расположен режущий элемент 23. Режущий элемент состоит из электрически изолирующего материала, например, пластмассы или керамики. В основном он имеет приблизительно T-образное поперечное сечение. Срединная стенка 25 с режущим электродом на узкой стороне, обращенной к другой бранше 19, проходит от нижней напоминающей плато опорной части 24. Этот режущий электрод может быть изготовлен из металлической пластины, которая вставлена в стенку 25 и удерживается в ней. Режущий электрод 26 открыт только со стороны, обращенной к другой бранше 19 своей режущей поверхностью, и не продолжается (или продолжается только на несколько десятых миллиметра) за узкую переднюю поверхность стенки 25.
Два края 21, 22 бранши 19, соответственно, образованы двумя боковыми поверхностями, одной узкой стороной и одной торцевой поверхностью, расположенной поперечно по отношению к этой узкой стороне. Каждый край 21, 22 содержит первую внутреннюю боковую поверхность и вторую наружную боковую поверхность. Две первые внутренние боковые поверхности краев 21, 22 вместе с нижней поверхностью создают внутреннюю форму U-образного поперечного сечения бранши, а именно, наружной стороны бранши. Две длинные наружные боковые поверхности вместе с задней поверхностью создают наружную форму U-образного поперечного сечения бранши. Плоскость, которая опирается на две узкие стороны краев 21, 22, расположена по существу параллельно режущей поверхности режущего электрода 26. Запаивающие электроды 27, 28 бранши 19 по существу расположены на узкой стороне угла, предпочтительно острого угла, по отношению к первой боковой поверхности края 21, 22. Переход запаивающего электрода 27, 28 в первую и вторую боковую поверхность краев 21, 22 выполнен дугообразным. При этом радиус двух переходов может быть разным. Предпочтительно, радиус перехода запаивающего электрода 27, 28 в первую внутреннюю боковую поверхность меньше, в частности, предпочтительно в 4 раза меньше, чем радиус перехода запаивающего электрода во вторую боковую поверхность края 21, 22. Запаивающие электроды 27, 28, которые расположены на узкой стороне края, проходят поверх ранее описанного скругления в первую и вторую боковую поверхности краев 21, 22. Рабочий орган 16 содержит по меньшей мере один запаивающий электрод 27, однако предпочтительно два таких первых запаивающих электрода, между которыми расположен режущий элемент 23 с режущим электродом 26. Чтобы это было более понятно, режущий элемент 23 с режущим электродом 26 и запаивающими электродами 27, 28 показан на фиг. 3 и 4. Как показано на фиг. 2, режущий элемент 23 может быть закреплен с принудительной блокировкой в бранше 18 и закреплен, например, посредством соответствующих металлических удерживающих пластин 29, 30 от перемещения наружу на задней стороне бранши. В этом случае режущий элемент 23 жестко поддерживается первой браншей 18, т.е., поддерживается без возможности перемещения. Однако подвижная опора возможна в виде модификации каждого варианта осуществления. Кроме того, режущий элемент 23 сам может допускать перемещение или быть выполнен, как упругий или эластичный.
Вторая бранша 19 аналогично первой бранше, как показано на фиг. 2, имеет U-образную форму в поперечном сечении с краями 31, 32, причем вторые запаивающие электроды 33, 34 расположены на узких сторонах двух краев 31, 32 формы U-образного поперечного сечения. Запаивающие электроды 33, 34 второй бранши 19 в сомкнутом состоянии инструмента взаимодействуют с запаивающими электродами 27, 28 первой бранши, таким образом, вызывая формирование острого угла между запаивающими электродами 33, 34 и второй боковой поверхностью. Другое описание запаивающих электродов 27, 28 также применимо в соответствии с запаивающими электродами 33, 34. Запаивающие электроды 33, 34 аналогично первым запаивающим электродам 27, 28 могут каждый быть выполнен с рядом изолирующих полей, причем изолирующие поля первых запаивающих электродов 27, 28 смещены относительно изолирующих полей вторых запаивающих электродов 33, 34 в продольном направлении электродов, чтобы предотвращалось короткое замыкание в случае прикосновения к браншам 18, 19.
Между двумя краями 31, 32 второй бранши 19 образовано напоминающее канавку свободное пространство, в котором расположена противодействующая опора 35, которая, предпочтительно, изготовлена в виде отдельного элемента. Противодействующая опора 35 показана отдельно и с увеличением на фиг. 5 и 6. Предпочтительно, она изготовлена из упругого материала, такого как, например, эластомер, силикон, силиконовый каучук, каучук или подобное. На стороне, обращенной к режущему электроду 26, противодействующая опора 35 содержит плоскость или несколько изогнутую опорную поверхность 36 для ткани. Когда противодействующая опора не сжата, опорная поверхность 36 для ткани расположена по существу параллельно плоскости, расположенной на узких сторонах краев 31, 32. Опорная поверхность 36 для ткани имеет центральную область 54 воздействия режущего электрода в форме полоски, которая расположена непосредственно напротив режущего электрода 26 и контактирует с режущим электродом 26 во время шарнирного закрывания рабочего органа 16.
Противодействующая опора 35 предпочтительно в виде одной детали, например, литьем под давлением, литьевым прессованием, в виде прессованной или спеченной части, т.е., она состоит из бесшовного однородного материала. Предпочтительно она содержит на стороне, обращенной от опорной поверхности 36 для ткани, выемку 37 (фиг. 6), которая проходит по всей поверхности 38 основания противодействующей опоры 35 и, таким образом, открыта наружу. Как показано на фиг. 6, выемка 37 может представлять собой продолговатую канавку или подобное, которая разделена на камеры поперечными стенками 39, 40, 41, 42, 43. Поперечные стенки 39, 40, 41, 42, 43 могут быть расположены на равном или разном расстоянии друг относительно друга. Они могут быть расположены под прямым углом относительно главной поверхности 38 основания или даже могут быть наклонены по отношению к ней.
Поперечные стенки 39, 40, 41, 42, 43 могут иметь часть пониженной прочности, т.е., иметь меньшую толщину стенки. Также возможно, как показано на чертежах, обеспечить поперечные стенки 39 – 43 на нижней стороне с соответствующей одной предпочтительно изогнутой, выемкой 39a, 40a, 41a, 42a, 43a, подобной отверстию. Посредством размера и формы выемок 39a, 40a, 41a, 42a, 43a возможны специально образованные поперечные стенки 39 –43 и, таким образом, влияющие на упругость всей противодействующей опоры 35. Также можно расположить поперечные стенки 39 – 43 под прямым углом относительно поверхности 38 основания или также с наклоном по отношению к ней. При этом при определенном размере и форме выемок 39a, 40a, 41a, 42a, 43a можно управлять не только общей упругостью, но также формой характеристической кривой достигнутой упругости и деформацией.
Выемка 37 в продольном направлении ограничена сбоку стенками 44, 45, которые, вместе с верхней стенкой 46, образующей опорную поверхность 36 для ткани, образует трапецеидальную часть канавки или выреза 37. При этом верхняя стенка 46 образует дно выемки 37, подобной канавке. Части боковых стенок 44, 45, ограничивающих трапецеидальную часть выемки 37, наклонены, предпочтительно друг к другу, и имеют прямое поперечное сечение, как показано на фиг. 7. Как показано в примере варианта осуществления по фиг. 7, боковые стенки имеют постоянное поперечное сечение. Форма в сечении влияет на характеристическую кривую упругости противодействующей опоры 35 и может быть различной в соответствии с конкретными требованиями.
Кроме того, боковые стенки 44, 45 могут содержать части, проходящие параллельно друг другу, указанные части имеют лапки 47, 48 для закрепления противодействующей опоры 35 в бранше 19. В бранше 19 для лапок 47, 48 обеспечены ответные выемки, вмещающие лапки 47, 48 для их закрепления внутри выемок.
В альтернативном варианте противодействующая опора 35 также может быть выполнена из композитного компонента, содержащего силикон/металл. При этом, помимо указанных лапок 47, 48, могут быть обеспечены другие средства крепления. Эти средства крепления могут быть изготовлены из материала, отличного от упругого материала, который определяет характеристическую кривую упругости противодействующей опоры. Тем не менее, противодействующая опора может рассматриваться, как цельный компонент. Если противодействующая опора 35 содержит средства крепления другого типа, описанные выше выемки в бранше 19 могут иметь другую форму и расположение или полностью отсутствовать.
Помимо выемки 37, противодействующая опора 35 может содержать дополнительные выемки. Например, такие выемки 49, 50, 51 и т.д., могут быть выполнены на стороне противодействующей опоры 35, обращенной от поверхности 38 основания. Такие выемки 49 – 51 могут иметь такую форму и расположение, чтобы они продолжались через опорную поверхность 36 для ткани и были расположены так, чтобы они продолжались в виде ряда по обеим сторонам противодействующей опоры 35 по всей длине. Между двумя соседними выемками 49, 51 и 50, 51, соответственно, могут быть сформированы центрирующие полосы 52, 53, предпочтительно имеющие такой размер, чтобы они в начальном состоянии, когда они не деформированы, примыкали к внутренней боковой стороне соответствующего края 31, 32 бранши 19. На верхней стороне центрирующие полосы 52, 53, а также центрирующие полосы, обеспеченные между дополнительными выемками, расположены на одном уровне с опорной поверхностью 36 для ткани. Центрирующие полосы52, 53 имеют двойную центрирующую функцию: в ненагруженном состоянии они центрируют противодействующую опору 35 между запаивающими электродами 33, 34 (фиг. 7 и 9A) и, в сомкнутом состоянии рабочего органа 16, они центрируют противодействующую опору 35 относительно режущего элемента 23 (фиг. 9C). Также возможно, чтобы центрирующие полосы 52, 53 были скруглены или наклонены по направлению к краям 31, 32, чтобы, таким образом, образовалось больше пространства для вмещения ткани внутри сомкнутых браншей 18, 19, без значительного изменения описанных выше функций центрирования.
Следовательно, опорная поверхность 36 для ткани состоит из узкой области 54 воздействия режущего электрода в форме полосы, которая проходит по всей длине противодействующей опоры 35, и из верхних боковых сторон центрирующих полос 52, 53, расположенных по обеим сторонам. Между центрирующими полосами 52, 53, среди прочего, имеются соответствующие расположенные парами выемки, которые соответствуют выемкам 49 – 51, и могут иметь треугольное сечение.
Противодействующая опора 35, описанная выше, установлена с принудительной блокировкой в бранше 19, как показано на фиг. 7. Для закрепления в этом положении могут использоваться удерживающие элементы 55, 56, 57, показанные на фиг. 3 и 4, примыкающие к задней боковой стороне бранши 19 и продолжающиеся посредством соответствующих язычков 58, 59 через выемки, выполненные в бранше 19, чтобы фиксировать противодействующую опору 35. На фиг. 3 показаны удерживающие элементы 55, 56, 57 до фиксации, и на фиг. 4 и 7 – после фиксации. На фиг. 7 показаны два язычка 58, 59 удерживающих элементов 57 в качестве примера зафиксированного состояния.
Как показано на фиг. 2, противодействующая опора 35 и режущий элемент 23 также образуют стопор для ткани. Для этого режущий элемент 23 предпочтительно имеет стопорный выступ для ткани с опорной поверхностью 60 для ткани, которая, предпочтительно, повторяет дугу окружности, концентричной относительно оси шарнира. Соответствующая поверхность противодействующей опоры 35 на проксимальном конце имеет ответно совпадающую противоположную поверхность, которая, предпочтительно, примыкает без зазора к стопорной поверхности 60 для ткани.
Электрическая схема рабочего органа 16 показана на фиг. 7. Соответствующий источник электропитания, например, в форме высокочастотного генератора 61, подает электропитание, например, в форме напряжения переменного тока с частотой несколько кГц. Это напряжение может быть приложено, например, непосредственно к браншам 18, 19, и, таким образом, становится активным между первыми запаивающими электродами 27, 28 и вторыми запаивающими электродами 33, 34. Трансформатор 62, питание на который подается с высокочастотного генератора 61, может быть использован для преобразования высокочастотного напряжения и подачи на режущий электрод 26.
Инструмент 12 и, в частности, рабочий орган 16, используют следующим образом.
Далее рассматривается пример поперечного сечения входной части, которая смыкается наподобие шарнира. В раскрытом состоянии или в состоянии смыкания без усилия в рассматриваемом сечении, рабочий орган 16 находится в состоянии по фиг. 7 и 9A. Режущий электрод 26 контактирует с опорной поверхностью 36 для ткани без усилия, и расстояние от этой поверхности сохраняется. Ткань, захваченная между браншами 18, 19, будет деформирована минимально или вообще не деформируется в этом сечении.
Если, в рассматриваемом сечении, бранши 18, 19 не перемещаются друг к другу, как показано без захваченной ткани на фиг. 9B, первые запаивающие электроды 27, 28 приближаются ко вторым запаивающим электродам 33, 34. Ткань, захваченная между ними, защемляется и деформируется. Затем к ткани подается ток, и, таким образом, она отрезается и коагулируется. При этом противодействующая опора 35 обеспечивает, за счет своей упругости, несмотря на сжатие ткани, что обязательно остается ткань, контактирующая с режущим электродом, пока эта ткань не будет отрезана полностью.
Если между браншами нет ткани, режущий электрод 26 надавливает на опорную поверхность 36 для ткани и деформирует противодействующую опору 35. При этом сила, прикладываемая противодействующей опорой 35 относительно режущего электрода 26, постепенно возрастает, как показано на фиг. 8, в первой части I показанной кривой, чтобы затем достичь пологий участок в части II. Эта иллюстрации графика по фиг. 8 относится к бесконечно малому сегменту поперечного сечения браншей инструмента. Силы, указанные на графике, относятся ко всей длине противодействующей опоры по экстраполированным (например, суммированным) значениям по всем бесконечно малым элементам. В альтернативном варианте эта характеристика также может быть определена тем, что первая бранша и вторая бранша перемещаются друг к другу (смыкаются) в параллельном направлении.
Когда бранши 18, 19 продолжают смыкаться в рассматриваемом сечении, противодействующая опора 35 деформируется, как показано на фиг. 9C. Полосы 52, 53 поднимаются от краев 31, 32 и начинают контактировать с боковыми поверхностями стенки 25. При этом боковые стенки 44, 45 значительно выгибаются, как показано сравнением фиг. 9A – 9C, и поперечная стенка 39 соответствующим образом смещается вниз. Наконец, бранши перемещаются друг к другу, или запаивающие электроды 27, 28 и 33, 34 и входная часть смыкаются. С этого момента дальнейшего сжатия противодействующей опоры не происходит, если во входной части нет ткани. В этом случае часть противодействующей опоры 35, например, поперечная стенка 39, может начинать контактировать по меньшей мере с одной из удерживающих металлических пластин 55 – 57. В результате этого, может наблюдаться увеличение III силы после прохождения через пологий участок II на фиг. 8.
При отрезании ткани, или когда сомкнутая входная часть повторно раскрывается, деформированная противодействующая опора 35 начинает повторно подниматься. Сила при возврате в исходное положение противодействующей опоры 35 в рассматриваемом сечении снова уменьшается; см. участок IV кривой. Когда все части противодействующей опоры 35, которые поддерживаются удерживающими металлическими пластинами 55 – 57, снова поднимаются, возникает деформация с относительно постоянной силой, таким образом, соответствующая продолжению V кривой. Сила, приложенная противодействующей опорой 35 к режущему электроду 26 в этой области V пологого участка, соответствующей возврату в исходное положение, должна составлять, при рассмотрении идеализированного параллельного смыкания, в диапазоне от 2 до 4 Н в центре браншей. Гистерезис может возникать за счет потери энергии в упругом материале на продолжении кривой силы/деформации.
Если, когда входные части сомкнуты, еще имеется предназначенная для отрезания ткань между режущим электродом 26 и опорной поверхностью 36 для ткани, противодействующая опора 35 будет деформироваться уже до того, как режущий электрод 26 начнет контактировать с опорной поверхностью 36 для ткани. Если инструмент приведен в действие, то одновременно осуществляются резание и запаивание. Во время резания и запаивания в других местах происходит различное перемещение ткани. Если предназначенная для отрезания ткань постепенно выходит за счет операции отрезания, опорная поверхность 36 для ткани все в большей степени достигает режущего электрода 26. В этот момент сила возврата в исходное положение противодействующей опоры 35 характеризует силу резания и, по существу, обеспечивает перемещение при резании. При сомкнутых браншах 18, 19, с тканью или без ткани, противодействующая опора 35 находится полностью внутри наружной входной части, которая образована браншами 18, 19. При сомкнутой входной части противодействующая опора не проходит за наружные стороны бранши ни в каком месте. С сомкнутыми браншами 18, 19 противодействующая опора проходит, ни в состоянии без напряжения, ни в сжатом состоянии, за заднюю поверхность бранши 19, в которой удерживается противодействующая опора.
В противоположность этому, вся сила смыкания, приложенная к браншам 18, 19, значительно больше, чем сила, действующая между противодействующей опорой 35 и режущим электродом 26, и может составлять, например, от 10 до 30 Н, например 22 Н, в центре бранши. Независимо от этого, противодействующая опора 35 устанавливает силу от 2 до 8 Н на режущем электроде 26, чтобы остальная сила между запаивающими электродами 27, 33 и 28, 34, соответственно, была эффективной. Таким образом, можно выполнить две задачи: надежное запаивание и коагуляцию за счет большей силы, и чистое отрезание, выполненное, по существу, за счет воздействия электрического тока. Упомянутые выше значения силы смыкания зависят от конструкции, в частности, размера браншей хирургического инструмента. Изменение геометрических размеров, например, для применений при открытой хирургической операции или автоматическом управлении, может привести к другим значениям силы смыкания.
Вместо открытой выемки 37 противодействующая опора 35 также может иметь полую камеру 63, как показано на фиг. 10. Кроме того, могут быть обеспечены выемки 49 – 51. Однако такие выемки могут отсутствовать. Полая камера 63 может быть круглой, трапецеидальной, прямоугольной, в форме звезды или иметь аналогичную форму.
Вместо одной большой камеры также можно обеспечить несколько небольших камер, например, в которых основная часть противодействующей опоры 35 в основном или в отдельных зонах, выполнена в виде пеноматериала с открытыми или закрытыми порами.
В рабочем органе 16 согласно изобретению для коагуляции и рассечения биологической ткани предлагается противодействующая опора 35, которая содержит по меньшей мере одну выемку 37, открытую наружу и/или одну или более полых камер 63. Выемка 37 или полая камера 63 выполнена таким образом, чтобы противодействующая опора 35, при рассмотрении бесконечно малого сегмента сечения, создавала характеристическую кривую упругости силы/деформации с областью II, V в форме пологого участка при сжатии и повторном расширении. На пологом участке II, V противодействующая опора 35, при рассмотрении идеализированного параллельного контакта противодействующей опоры и режущего электрода, предпочтительно обеспечивает силу от 2 до 4 Н. Участок x деформации, на котором характеристическая кривая упругости показывает пологий участок II, IV, предпочтительно имеет длину, соответствующую толщине рассекаемой ткани, и составляет, например, в диапазоне от 0,2 до 1,5 мм; предпочтительно, толщина составляет 1 мм, в частности, предпочтительно 0,5 мм. В результате этого достигается то, чтобы сила, воздействующая на ткань при операции разрезания, оставалась по существу постоянной в эффективной рабочей области.
Список ссылочных обозначений
11
Конструкция
12
Инструмент
13
Кабель
14
Устройство питания
15
Ручка
16
Рабочий орган
17
Стержень
18
Первая (верхняя) бранша
19
Вторая (нижняя) бранша
20
Шарнир
21, 22
Край U-образного поперечного сечения первой бранши 18
23
Режущий элемент
24
Опорная часть
25
Стенка
26
Режущий электрод
27, 28
Первый коагулирующий, запаивающий электрод
29, 30
Удерживающая металлическая пластина
31, 32
Край U-образного поперечного сечения второй бранши 19
33, 34
Второй коагулирующий, запаивающий электрод
35
Противодействующая опора
36
Опорная поверхность для ткани
37
Выемка
38
Область основания
39-43
Поперечные стенки
39a – 43a
Выемки поперечных стенок 39, 40, 41, 42, 43
44, 45
Боковые стенки / дно выемки 37
46
Верхняя стенка, дно
47, 48
Лапки
49 –51
Выемки
52, 53
Центрирующие полосы
54
Область воздействия режущего электрода
55 – 57
Удерживающий элемент
58, 59
Язычки
60
Опорная поверхность для ткани
61
Высокочастотный генератор
62
Трансформатор
63
Полая камера