Сшивающее устройство с фильерами

Область техники.
Полезная модель относится к медицинской технике и более точно касается сшивающего устройства, предназначенного для сшивания биологических тканей, но может быть использовано и в других областях.
Предшествующий уровень техники. В современных хирургических сшивающих устройствах используются, в основном, металлические скрепки, выполненные из сплава 40 КНХМ или из титана. Скрепки инертны, биосовместимы с тканями человека. Однако, это постоянные инородные тела в организме, вокруг которых развиваются рубцовые ткани. Скрепки могут менять свое положение при обследовании на аппаратах ядерно-магнитного резонанса (МРТ), что весьма опасно.
Известны сшивающие устройства фирм Covidien и Ethicon, в которых используются скрепки из полилактидов (ТА Premium, Poly GIA ТМ 75, Roticulator 55 Poly ТМ). Эти скрепки рассасываются через определенное время. Они крупнее металлических и используются только в гинекологии и урологии.
В ряде патентов на сшивающие аппараты описаны возможности использования современных синтетических рассасывающихся нитей на атравматических иглах или рассасывающихся скрепляющих элементов (патенты RU №2076639 от 10.01.1993 г., RU№2074651 от 14.09.1993 г., RU №2119771 от 07.10.1993 г., RU №2120240 от 05.03.1996 г., RU №2310405 от 13.01. 2004 г., RU №2328228 от 11.04.2007 г., RU №2381756 от 18.06.2008 г., полезные модели RU №146042 от 05.05.2014 г., RU №159052 от 06.05.2015 г., RU №184491 от 15.05.2018 г.) Перечисленные аппараты сложнее сшивающих аппаратов - степлеров, т.к. требуются дополнительные механизмы для фиксации концов нитей или концов скрепляющих элементов.
В настоящее время разработаны двух- и многокомпонентные композиции, мгновенно отверждающиеся на воздухе или под влиянием соответствующего облучения.
Подобные материалы получены рядом исследователей. О них сообщают, например, фирма Spiber (Япония), фирма AMSilk (Германия), фирма Nexia Biotechnologies (Канада), фирма Bolt Treads (США) и др.
В заявке на патент на полезную модель №2019105155/14 от 25.02.2019 года «Сшивающее устройство», по которой принято положительное решение о выдаче патента на полезную модель 05.08.2019 г., описаны различные варианты хирургических сшивающих аппаратов и хирургические зажимы, использующих биосовместимые быстротвердеющие материалы для соединения (сшивания) биологических тканей. В раскрытых в этой заявке аппаратах и зажимах быстротвердеющую массу вводят в прошиваемые ткани через каналы полых игл после прокалывания тканей иглами, в процессе удаления игл из тканей. Сложность этих устройств состоит в наличии полых игл и механизма их продвижения в ткани и вывода из тканей.
В основу данной полезной модели поставлена задача создания простейшей конструкции сшивающего устройства, пригодного для соединения биологических тканей с помощью текучих быстротвердеющих масс, в том числе и для сшивания легочной и печеночной тканей.
Поставленная задача решается тем, что в хирургическом сшивающем устройстве, содержащем корпус с рукоятками управления на одном конце и двумя зажимными рабочими губками на другом, по меньшей мере одна из которых установлена с возможностью перемещения относительно второй, а также емкость с текучей биосовместимой быстротвердеющей массой в качестве средства скрепления тканей, на выходе которой установлена управляемая заслонка, и механизм подачи текучей массы в зону прошивания, согласно настоящей полезной модели, одна из рабочих губок выполнена полой и в ней расположена емкость с текучей массой, сообщенная выходом с фильерами, выполненными в стенке рабочей губки, взаимодействующей со сшиваемыми тканями, при этом механизм подачи текучей массы выполнен с возможностью повышения давления внутри емкости и формирования проходящих через фильеры струй текучей массы с напором, достаточным для сквозного прохождения через сшиваемые ткани.
Желательно диаметр фильер выбирать с учетом толщины и плотности сшиваемых тканей. Их диаметр может колебаться от нескольких долей миллиметра и менее. Выдавливаемая через такие фильеры текучая масса пронизывает сшиваемые ткани и, быстро отвердевая в них, образует нити, соединяющие ткани. Однако, для достижения герметичного шва (например, шва легочной ткани) желательно, чтобы нить располагалась не только внутри тканей, но и на поверхности тканей, создавая замкнутое кольцо. Для этого на поверхностях рабочих губок, взаимодействующих со сшиваемыми тканями, должны быть выполнены канавки, приспособленные для заполнения текучей массой в процессе сшивания и образования замкнутых кольцевых скрепляющих элементов. При этом создается замкнутое кольцо нити, но кольцо без узла, который в ручном шве дополнительно травмирует ткани.
Возможно также на поверхностях рабочих губок, взаимодействующих со сшиваемыми тканями, разместить прокладки из биосовместимого рассасывающегося материала, способного к взаимодействию с текучей массой в процессе сшивания и образования герметичного шва. Прочно соединяющиеся с этими прокладками продавливаемые через ткани нити создают в этом варианте наиболее герметичный шов без узлов и экономится быстротвердеющая масса.
Механизм подачи текучей массы может быть сообщен с внешним источником давления.
Между емкостью с текучей быстротвердеющей массой и фильерами располагается заслонка, которая автоматически открывается при повышении давления в емкости.
В предпочтительном варианте емкость с текучей массой выполнена в виде ряда отдельных капсул с мягкими стенками, размещенных в полости губки над фильерами и сообщенных с ними, при этом выход каждой капсулы защищен мембраной, способной к разрушению при повышении давления в капсуле или при взаимодействии с острыми кромками фильер при повышении давления в капсуле.
В другом варианте выполнения устройства текучая масса может быть размещена в единой емкости с мягкими стенками, расположенной в полости вдоль всей ее длины (баллон) и соединенной с фильерами посредством заслонок, выполненных в виде поворотных клапанов, установленных на одной оси, при этом привод изменения положения клапанов синхронизирован с механизмом изменения давления в капсулах.
Еще в одном варианте осуществления емкость с текучей массой может быть соединена с фильерами заслонкой, образованной тремя пластинами с совпадающими отверстиями, из которых средняя пластина подвижна относительно других пластин и при смещении открывает и закрывает эти отверстия, при этом привод изменения положения средней подвижной пластины синхронизирован с механизмом изменения давления в емкости.
В предпочтительном варианте выполнения фильеры расположены в один, в два или более рядов в шахматном порядке.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой полезной модели, состоит в том, что фильеры могут быть выполнены существенно меньшего диаметра, чем полые иглы. При этом травма тканей при указанном выше диапазоне в диаметре фильер и соответственно формируемых ими нитей, сопоставима с травмой, наносимой тканям прокалывающей заостренной иглой такого же диаметра.
Для соединения хрящевых или костных тканей необходимо создавать предварительно каналы, заполняемые соединяющим веществом. Каналы можно создавать при помощи лазерных лучей или сверл соответствующего диаметра.
В дальнейшем полезная модель поясняется описанием конкретных вариантов ее осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг. 1 изображает один из видов сшивающих устройств в общем виде сбоку, с частичным разрезом в области корпуса и в области неподвижной губки.
Фиг. 2 - рабочие губки, частичный разрез неподвижной губки, увеличено.
Фиг. 3 - эндоскопический зажим с продавливающим устройством, в общем виде сбоку, с частичным разрезом в области корпуса и неподвижной губки.
Фиг. 4 - хирургический зажим с продавливающим устройством в общем виде сбоку, с частичным разрезом в области одной из рабочих губок.
Фиг. 5 - сшивающий аппарат типа УКЛ с параллельными губками в общем виде сбоку, с частичным разрезом в области корпуса и подвижной губки.
Фиг. 5а - показывает подвижную губку аппарата, изображенного на фиг.5 с частичным разрезом, увеличено. Заслонка в виде трех пластин с подвижной средней пластиной. Заслонка закрыта.
Фиг. 5б - подвижную губку аппарата, изображенного на фиг. 5 с частичным разрезом, увеличено. Заслонка в виде клапанов на одной оси. Заслонка закрыта.
Фиг. 5в - то же, что и на фиг. 5б, заслонка открыта.
Фиг. 6 - то же, что и на фиг.5, вариант с емкостью в виде ряда капсул.
Варианты сшивающих устройств согласно настоящей полезной модели, представленные на чертежах, включают в себя следующие элементы: 1 - корпус аппарата, 2 - неподвижная рабочая губка, 3 - подвижная рабочая губка, 4 - ось подвижной губки, 5 - рукоятка подвижной губки, 6 - ось рукоятки подвижной губки, 7 - возвратная пружина рукоятки подвижной губки, 8 - палец штока подвижной губки, 9 - шток подвижной губки, 10 - ось штока подвижной губки, 11 - участок с зубцами на проксимальном конце штока подвижной губки, 12 - крючок-фиксатор для зубцов штока подвижной губки, 13 - пружина для крючка 12, 14 - винтовая рукоятка для продавливания быстротвердеющей массы, 15 - шарнир между рукояткой и штоком, 16 - шток для продавливания быстротвердеющей массы, 17 - толкатель для продавливания быстротвердеющей массы, 18 - емкость с быстротвердеющей массой (капсулы или баллон), 19 - заслонка, 20 - шток заслонки, 21 - фильеры, 22 - рукоятка зажима губки со штоком, 23 - рабочая губка со штоком, 24 - вторая рукоятка зажима, 25 - вторая рабочая губка, 26 - ось зажима, 27 - рассасывающаяся биосовместимая накладка на рабочих губках.
Ниже следует детальное описание выполнения сшивающего устройства согласно настоящей полезной модели.
Сшивающее устройство, представленное в общем виде на фиг. 1 и 2, содержит корпус 1 с неподвижной губкой 2 и подвижной губкой 3. Подвижная губка 3 установлена на оси 4 с возможностью вращения вокруг нее. Управляют подвижной губкой при помощи рукоятки 5, которая установлена на оси 6 в корпусе аппарата 1. Рукоятка 5 имеет возвратную пружину 7. Короткое плечо рукоятки 5 имеет овальное отверстие, через которое проходит палец 8 штока 9. Дистальный конец штока 9 связан с подвижной губкой 3 посредством шарнира 10. На проксимальном конце штока 9 имеется участок 11 с зубцами, которые входят в зацепление с крючком-фиксатором 12, поджатым пружиной 13 к зубцам 11. Таким образом, крючок-фиксатор 12 фиксирует подвижную губку 3 в заданном положении. Подъем крючка 12 освобождает подвижную губку от фиксации.
Вторая рукоятка 14 имеет винтовую резьбу, которой соответствует внутренняя резьба в верхней части корпуса аппарата 1. Это позволяет рукоятке 14 при вращении линейно перемещаться в корпусе аппарата 1. Второй конец винтовой рукоятки 14 расширен в виде шара или кольца, который вращается в гнезде 15 в проксимальном конце штока 16, образуя шарнир. Этот шарнир позволяет трансформировать вращательное движение рукоятки 14 в прямолинейное перемещение штока 16.
Дистальный конец штока 16, представленный на фиг. 1 и 2, имеет фигурную форму и выполняет функцию толкателя 17 для выдавливания быстротвердеющей массы из каждой капсулы, т.е. является конечным звеном механизма подачи текучей массы в зону прошивания.
В некоторых вариантах выполнения сшивающего устройства, согласно изобретению, механизм подачи текучей массы в зону прошивания может быть сообщен с внешним источником давления (на чертежах не показано).
На фиг. 2 представлены рабочие губки аппарата в увеличенном виде, рабочая губка 2 - в разрезе. Рабочая губка 2 выполнена полой и в ней расположена емкость с текучей массой. В данном случае емкость с текучей массой выполнена в виде отдельных капсул 18, распределенных по всей длине губки. Конфигурация дистального отдела штока 16 позволяет выдавливать все содержимое из всех капсул 18 в губке 2. Дно каждой капсулы закрыто заслонкой 19. Заслонки могут быть выполнены в виде мембраны, разрывающейся при повышении давления в капсуле. Но может быть общая заслонка, например, в виде трех параллельных пластин, из которых внутренняя пластина подвижна относительно наружных пластин. В пластинах имеются отверстия, которые совпадают при определенном положении внутренней пластины. Внутренняя пластина соединена со штоком 20, который в свою очередь соединен со штоком 16. Перемещение штоков 16 и 20 позволяет открывать все отверстия в заслонке 19 синхронно с повышением давления в капсулах 18. Капсулы 18 посредством заслонок 19 сообщены своими выходами с фильерами 21, выполненными в стенке рабочие губки 2, прилегающей к сшиваемым тканям.
/
Таким образом, вращением рукоятки 14, выполняющей функцию механизма изменения давленияобеспечивают повышение давления в капсулах 18 и открывание заслонки 19, позволяя быстротвердеющей массе под давлением вытекать из капсул 18 через фильеры 21. При этом подача текучей массы через фильеры 21 обеспечивается под напором, достаточным для формирования струй по диаметру фильер 18, пронизывающих сшиваемые ткани. Фильеры 21 могут быть расположены в один, в два или более рядов в шахматном порядке с учетом параметров фильер и размеров поверхности губки, прилегающей к сшиваемым тканям. Фильеры 21 могут иметь разный диаметр в зависимости от толщины и плотности подлежащих сшиванию тканей.
Соседние отверстия фильер на наружной стороне губки 2 соединяются канавками. Подобные канавки имеются и на поверхности губки 3, прилежащей к прошиваемым тканям. Это создает условия для образования замкнутого кольца нити.
На фиг. 3 представлен хирургический эндоскопический зажим. Этот зажим имеет удлиненный корпус 1 с рукоятками, расположенными под углом к длинной оси корпуса. Одна из рукояток неподвижна. В дистальном отделе корпус заканчивается неподвижной полой рабочей губкой 2. Вторая рабочая губка 3 подвижна по отношению к губке 2, установлена на оси 4. Губка 3 управляется подвижной рукояткой 5, которая вращается на оси 6. Малое плечо рукоятки 5 с помощью пальца 8 связано со штоком 9. Дистальный конец штока 9 посредством шарнира 10 связан с подвижной губкой 3.
Неподвижная и подвижная рукоятки заканчиваются кольцами для пальцев хирурга и имеют кремальеры, благодаря которым возможна фиксация положения подвижной рукоятки 5 и подвижной губки 3.
В корпусе также имеется винтовая рукоятка 14, которая управляет штоком 16. Для перевода вращательно-поступательного движения рукоятки 14 в прямолинейное движение штока 16 между ними установлен шарнир 15. Шток 16 располагается в корпусе 1 и неподвижной губке 2. Дистальный конец штока 16 прилегает к капсуле 18 с быстротвердеющей массой, которая расположена в дистальном конце неподвижной полой губки 2. Капсула 18 непосредственно соединена с фильерами 21, расположенными в стенке неподвижной губки 2, прилежащей к соединяемым тканям. Часть капсулы 18, в местах соединения с фильерами, выполнена в виде мембраны, которая разрывается при повышении давления в капсуле, т.е. выполняет функцию заслонки.
После сжатия рабочими губками зажима соединяемых тканей вращают рукоятку 14, которая посредством штока 16 обеспечивает выталкивание под давлением из капсулы 18 быстротвердеющей массы через фильеры в прилежащие соединяемые ткани с образованием струй по диаметру фильер, пронизывающих сшиваемые ткани.
На фиг. 4 представлен стандартный хирургический зажим, образованный двумя зеркальными частями, имеющих рукоятки 22 и 24 с кремальерами для пальцев хирурга и двумя рабочими губками 23 и 25. Обе части соединены осью 26.
На дистальном конце одной из губок зажима, в данном примере, 23 имеется полость, в которую может быть вставлена капсула 18 с быстротвердеющей массой. Нижняя поверхность капсулы 18 представляет собой мембрану, которая выполняет функцию заслонки - она разрывается при повышении давления в капсуле или прокалывается острыми верхними краями фильер 18 при смещении дна капсулы в результате повышения давления внутри нее. Заслонка плотно прилегает к фильерам 21, выполненным в стенке рабочей губки 23, прилежащей к скрепляемым тканям.
Сбоку к капсуле 18 прилегает дистальный конец штока 16, который располагается вдоль рабочей губки 23 в защитном кожухе. В проксимальном конце шток 16 соединен посредством шарнира 15 с винтовой рукояткой 14.
На дистальных концах губки 23 (в области фильер) и противоположной губки 25 укладываются прокладки 27 из биосовместимого материала, который способен рассасываться через определенные сроки, а также в процессе прошивания вступать во взаимодействие со струями текучей массы с образованием кольцевого герметичного шва.
После сжатия рабочими губками 23 и 25 соединяемых тканей вращают рукоятку 14 и шток 16 выдавливает из капсулы 18 быстротвердеющую массу через фильеры в прилежащие соединяемые ткани.
Подобные зажимы найдут широкое применение для гемостаза при любых операциях.
На фиг. 5 представлен сшивающий аппарат типа УКЛ, широко используемый в хирургической практике. Удлиненный корпус 1 аппарата заканчивается неподвижной рабочей губкой 2, расположенной перпендикулярно продольной оси корпуса. Параллельно неподвижной губке располагается подвижная полая губка 3. Рукоятка 5 подвижной губки 3 находится в проксимальном отделе корпуса 1 и соединена (резьбовое соединение) с подвижной губкой 3 полым штоком 9, который находится внутри корпуса 1. Вращение рукоятки 5 приводит к перемещению подвижной губки 3 в обе стороны.
Над рукояткой 5 расположена также винтовая рукоятка 14, которая перемещает шток 16, установленный внутри полого штока 9. Шток 16 соединен с толкателем 17, который в данном варианте имеет форму пластины, расположенной в подвижной губке 3 над емкостью 18 (в данном случае - баллон) с быстротвердеющей массой. Один край пластины-толкателя 17 выступает за пределы края емкости и имеет скошенную форму, огибая край емкости 18 справа. Это более четко видно на фиг. 5а, на которой изображена рабочая губка 3 аппарата с некоторым увеличением. Нижняя поверхность емкости 18 плотно прилегает к верхней поверхности заслонки 19, состоящей из трех пластин. Через эту заслонку емкость 18 сообщена с фильерами 21, выполненными в нижней стенке подвижной губки, прилегающей к прошиваемым тканям. Нижняя пластина заслонки 19 плотно прилегает к фильерам 21. Средняя пластина заслонки 19 подвижна, имеет отверстия, аналогичные отверстиям, выполненным в верхней и нижней неподвижных пластинах. Когда средняя пластина сдвинута вправо и край ее выступает за край капсулы 18 и прилегает к скошенному краю толкателя 17 (фиг. 5а), отверстия в пластинах не совпадают - заслонка закрыта. Когда пластина-толкатель 17 опускается, ее скошенный край смещает среднюю пластину заслонки 19 влево, отверстия в пластинах заслонки совпадают - заслонка открыта. Таким образом, обеспечивается синхронность изменения положения средней пластины заслонки 19 с изменением давления в емкости с текучей массой под воздействием конечного звена механизма изменения давления - толкателя 17.
На фиг. 5б и 5в показан еще один вариант заслонки 19, в которой емкость 18 (баллон) с быстротвердеющей массой сообщена с фильерами 21 посредством каналов с поворотными клапанами, расположенными на одной оси. Ось поворачивается скошенным краем пластины - толкателя 17 при начале ее надавливания на баллон 18. На фиг. 5б видны отверстия в каналах, т.к. отверстия расположены перпендикулярно оси каналов - все клапаны закрыты. На фиг.5в клапаны повернуты, т.е. открыты, их отверстия не видны.
При помощи рукоятки 5 рабочими губками 2 и 3 соединяют и слегка сдавливают подлежащие сшиванию ткани. Затем начинают вращать рукоятку 14. Давление от рукоятки 14 через шток 16 и толкатель 17 передается на емкость 18 (баллон), при этом скошенный край толкателя 17 сдвигает среднюю подвижную часть заслонки 19 (фиг. 5а) или поворачивает ее ось (фиг 5в). Это открывает сообщение емкости 18 с фильерами 21 и при достижении заданной величины давления текучая быстротвердеющая масса из емкости (баллона) 18 поступает через фильеры 21 в прошиваемые ткани. Через несколько секунд, после полимеризации образовавшихся нитей, рабочие губки раздвигают, сшивающее устройство удаляется.
На фиг. 6 изображено то же сшивающее устройство, что и на фиг. 5, но вместо общей емкости в виде баллона 18 использованы отдельные капсулы 18, расположенные в один, в два или более рядов в шахматном порядке вдоль всей поверхности подвижной губки, прилегающей к прошиваемым тканям. В этом варианте дно каждой капсулы, прилегающей к фильерам, выполнено в виде мембраны, разрывающейся при повышении давления в ней. Этот вариант наиболее экономичный и позволяет использовать готовые магазины с капсулами и фильерами различной величины в зависимости от свойств сшиваемых тканей.
Таким образом, предлагается техническое решение для соединения биологических тканей путем продавливания в ткани через фильеры текучей биосовместимой быстротвердеющей массы. Варианты данного технического решения могут быть использованы в различных хирургических сшивающих аппаратах и зажимах. Конфигурация и диаметр фильер зависит от характера сшиваемых тканей. Это создает благоприятные условия для заживления тканей, ускоряет ход оперативных вмешательств, решает вопросы окончательного гемостаза без коагуляции тканей и поможет в дальнейшем автоматизировать часть операционной работы.