устройство для эндохирургических манипуляций
Классы МПК: | A61B17/00 Хирургические инструменты, устройства или способы, например турникеты A61B5/103 измерительные устройства для исследования или анализа формы, размеров или движения тела человека или его частей для диагностических целей B25J1/00 Манипуляторы, ориентируемые в пространстве вручную |
Автор(ы): | Фелдман Джейкоб[US], Асташев Вячеслав Федорович[RU], Лобачев Юрий Александрович[RU], Молокоедов Юрий Семенович[RU], Туркин Владимир Евгеньевич[RU] |
Патентообладатель(и): | Фелдман Джейкоб[US], Асташев Вячеслав Федорович[RU], Лобачев Юрий Александрович[RU], Молокоедов Юрий Семенович[RU], Туркин Владимир Евгеньевич[RU] |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-05-03 публикация патента:
27.11.1997 |
Изобретение относится к медицинской технике, в частности к хирургическим манипуляторам и может быть использовано в экспериментальной хирургии при проектировании и разработке инструментария для проведения внутриполосных, преимущественно эндоскопических операций.Техническим результатом изобретения является создание манипулятора, выполняющего функции регулируемого шаблона для подбора оптимальной формы хирургического эндоскопического инструментария и приспособлений. Устройство содержит корпус, снабженный рукояткой и связанный с одним концом трубчатого элемента 4, удлиненный рабочий орган, образованный подвижным 8 и неподвижным 7 элементами, осевой 27 шарнир привода углового поворота, органы управления рабочим органом, и измерительные шкалы 18 и 24 - 26 в виде рисок с опорными штрихами 28 и 29. Рабочий орган установлен на конце трубчатого элемента 4 посредством шарнира с осью 27 и телескопического узла, образованного внешней 10 и внутренней 11 трубками. Телескопический узел обеспечивает перемещение рабочего органа в направлении его продольной оси 30 и вращение вокруг последней. Одна пара противолежащих концов наружной 10 и внутренней 11 трубок жестко скреплена с корпусным элементом 22 шарнира и неподвижным 7 элементом рабочего органа соответственно, а другая пара - свободна. Направляющая 36 телескопического узла выполнена в виде стержня, прикрепленного одним концом к внутренней поверхности корпусного элемента 22 шарнира. Другим концом направляющая 36 размещена в осевом канале в теле неподвижного 7 элемента рабочего органа с возможностью поступательного перемещения и вращения. Привод осевого перемещения и вращения выполнен в виде гибкого вала 40, одним концом соединенного со втулкой 39, насаженной на штырь 38, прикрепленный к внутренней поверхности внутренней трубки 11, а противоположным концом - со штоком 12 органов управления манипулятором. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8
Формула изобретения
1. Устройство для эндохирургических манипуляций преимущественно при экспериментальной лапароскопии, содержащее корпус, снабженный рукояткой и связанный с одним концом трубчатого элемента, удлиненный рабочий орган, образованный подвижным и неподвижным элементами, осевой шарнир привода углового поворота, органы управления рабочим органом, шток, фиксатор, пружину сжатия и измерительные шкалы в виде рисок, нанесенных на внешних поверхностях, при этом рабочий орган размещен на другом конце трубчатого элемента посредством осевого шарнира и связан штоком с органами управления, расположенными на рукоятке, отличающееся тем, что оно снабжено средством для перемещения рабочего органа в направлении его продольной оси и вращения вокруг последней, выполненным в виде телескопического узла, образованного внешней и внутренней трубками, привода осевого перемещения и вращения внутренней трубки с шарнирным узлом и направляющей, при этом одна пара противолежащих концов наружной и внутренней трубок жестко скреплена с корпусным элементом осевого шарнира и неподвижным элементом рабочего органа соответственно, а другая пара свободна, направляющая телескопического узла выполнена в виде стержня, прикрепленного одним концом к внутренней поверхности корпусного элемента осевого шарнира, а другим размещенного в осевом канале в теле неподвижного элемента рабочего органа с возможностью поступательного перемещения и вращения, привод осевого перемещения и вращения выполнен в виде гибкого вала, одним концом соединенного посредством шарнирного узла с внутренней поверхностью внутренней трубки, а противоположным концом со штоком, другой конец которого присоединен к ручке управления. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижный элемент рабочего органа закреплен в теле неподвижного элемента посредством осевого соединения и жестко соединен с серьгой, связанной тягой с одним концом троса, другой конец троса прикреплен посредством переходной втулки к первому концу полого штока, размещенного коаксиально штоку привода осевого перемещения и вращения, второй конец полого штока соединен с курком, размещенным на рукоятке, при этом цилиндрическая пружина сжатия установлена на штоке привода осевого перемещения и вращения между тыльной поверхностью курка и опорной втулкой, закрепленной на штоке. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что привод углового поворота рабочего органа в плоскости, перпендикулярной оси шарнира, выполнен в виде гибкой связи, концы которой посредством пломб установлены в глухих отверстиях в теле проушины по обе стороны от осевого отверстия, а средняя часть гибкой связи перекинута через шкив и закреплена на нем, шкив установлен в закрепленной на корпусе втулке с возможностью вращения, причем ось вращения параллельна оси шарнира и снабжена ручкой. 4. Устройство по пп.1 3, отличающееся тем, что фиксатор выполнен в виде стопорного винта, размещенного в корпусе с возможностью взаимодействия со штоком осевого перемещения и вращения. 5. Устройство по пп. 1 4, отличающееся тем, что полый шток и гибкая связь установлены в полости трубчатого элемента посредством по меньшей мере одной газонепроницаемой опоры. 6. Устройство по пп.1 5, отличающееся тем, что рабочий орган выполнен в виде захвата по типу челюстей. 7. Устройство по пп.1 6, отличающееся тем, что шкалы для линейных измерений выполнены в виде концентрических рисок с равным шагом и нанесены на поверхностях трубчатого корпуса, внутренней трубки телескопического узла и штока. 8. Устройство по пп.1 7, отличающееся тем, что шкалы для угловых измерений выполнены в виде рисок, нанесенных по образующей цилиндрической поверхности свободного конца наружной трубки телескопического узла, на ручке привода углового поворота, а также на поверхности трубчатого элемента в местах выхода оси шарнира привода углового поворота, при этом опорные штрихи для указанных шкал нанесены на смежных упомянутым конструктивных элементах.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к медицинской технике, в частности к хирургическим манипуляторам и может быть использовано в экспериментальной хирургии при проектировании и разработке инструментария для проведения внутриполосных, преимущественно эндоскопических операций. Успешный результат осуществления любого хирургического вмешательства в значительной степени определяется качеством хирургического инструментария. Особенно это касается различных приспособлений, применяемых при проведении операций на труднодоступных частях тела методами абдоминальной хирургии. Эти методы в последние годы открыли пути к реализации малотравматичной хирургии, позволяющей сократить сроки пребывания больных в стационаре, облегчить процесс их реабилитации. Проведение операций предусматривает использование эндоскопической техники, когда и сами хирургические инструменты и средства передачи телевизионного изображения вводятся в зону операции через троакары. Соответственно и манипуляции в зоне операции контролируются хирургами по телевизионному изображению. Является очевидным, что такие операции как холецистэктомия, аппендэктомия, ваготомия, грыжесечение весьма трудоемки и требуют ювелирного мастерства хирургов и совершенного оборудования (см. пример, проспект Техника в эндохирургии. Лапароскопическая холецистэктомия, изд. фирмы "ЭТИКОН Эндо-хирургия" компании "Джонсон и Джонсон", 1992) [1]Проведение операций под контролем эндоскопа требует использования специальных средств. К ним относятся различные приспособления для разделения слоев тканей или отделения тканей, например, препаровочные зажимы-диссекторы, расширители, зажимы с "мягкими" или "жесткими" браншами. Разрезание тканей проводят специальными ножницами или устройствами со встроенным ножом. С помощью аппликаторов накладывают клипсы, раны закрывают наложением механического шва с помощью сшивающих устройств; используются и другие специализированные устройства. Устройства для проведения эндохирургических вмешательств, несмотря на многообразие назначений и исполнений, имеют общую особенность, связанную со стремлением к минимальной травматичности для оперируемого. Эта особенность накладывает необходимость конструирования инструментов и приспособлений (и троакаров к ним) с минимально возможным поперечным сечением. Другая особенность состоит в необходимости дистанционного управления положением и функционированием дистального конца манипулятора, оборудованного собственно инструментом (режущим крючком, клипсо- или скребкопостановочным средством, ловушкой для удаляемого органа и пр.). Трансформация формы обеспечивается органами управления, которыми и манипулирует хирург во время операции. По такому принципу построены устройства для проведения эндоскопических операций по патенту США N 4750475, кл. 128-6. A 61 B 1/00 от 1988 [2] патенту США N 5282806 по кл. 606/139, A 61 B 17/00 от 1994 [3] патенту N 5289963 по кл. 227/175, A 61 B 17/00, 1994 [4] патенту США N 5312023 по кл. 227/175. A 61 B 17/068, 1994 [5]
Форма инструмента должна быть приспособлена для манипуляции на определенном органе или группе органов или тканей, сходных по топологии. Указанное предъявляет к инструменту особые требования в части конструктивного исполнения. Так, известны манипуляторы для комбинированной лапароскопии, имеющие корпус, дистальный конец которого изогнут по дуге окружности и дополнительно развернут в пространстве (см. например, авт. св. СССР N 1657154, по кл. A 61 B 10/00, 1991) [6] Размещенные на дистальном конце щипцы приводятся в действие тросовой системой под контролем лапароскопа. Жесткий корпус, однако не дает возможности управлять формой инструмента в ходе операции и даже такая сложная форма инструмента с двойной кривизной не является универсальной для всех абдоминальных применений. В других конструкциях, например, в эндоскопическом хирургическом инструменте [3] корпус, в отличии от конструкции [6] выполнен так, что челюсти щипцов могут вращаться вокруг дистального конца, что придает дополнительную степень свободы для хирурга. Более широкими функциональными возможностями обладают устройства для лапароскопических вмешательств, позволяющие осуществлять захват и препарирование тканей в поперечном к оси удлиненного корпуса направлении см. [5] а также ЕР N 0592243, по кл; A 61 B 17/28, 1994 [7] На первом этапе при введении в организм через троакар устройство контролируемым образом трансформируется, что обеспечивает атравматичное продвижение его дистального конца в зону операции. На втором этапе, когда осуществляется собственно манипулирование, дистальный конец инструмента может быть подведен в заданном направлении под заданными углами к оперируемому органу с учетом его анатомических особенностей. Очевидно, что разработке и созданию описанного выше [1 7] и другого специализированного лапароскопического хирургического инструментария предшествует проведение тщательных топологических исследований операционной зоны. Имеется в виду, что форма и геометрические размеры инструмента должны характеризоваться, с одной стороны, оптимальной длиной, желательно минимальной (тремор рук хирурга может "усилиться" в дистальной части по принципу рычага), а с другой стороны такой формой, чтобы обеспечить подведение дистального конца под определенными углами к оперируемому органу с возможностью изменения этих углов в процессе операции. Поскольку виды эндохирургических вмешательств не исчерпываются вышеприведенными перечнем и для их разработки требуется проектирование новых инструментов и приспособлений, остро стоит вопрос измерений непосредственно в операционной зоне. Для этой цели известен, например, манипулятор для приведения измерений в эндохирургии, и не являющийся собственно хирургическим инструментом (патент США N 5058603, кл. 128/774, A 61 B 5/103, 1991) [8] Он представляет собой вводимые внутрь обследуемой полости перемещаемые в пространстве элементы с нанесенными на их поверхностях рисками-шкалами. Измерительные элементы связаны с дистальным концом манипулятора, а их перемещение осуществляется тягой со стороны проксимального конца манипулятора. В процессе введения элементы трансформируются. Показания шкал считываются с помощью эндоскопа, по этим измерениям делают суждение о топологии оперируемых объектов. Однако конструктивное решение манипулятора не дает возможности приводит измерения в боковых направлениях относительно оси его корпуса. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для манипуляций в брюшной полости, содержащее корпус, снабженный рукояткой и связанный с одним концом трубчатого элемента. Рабочий орган, образованный подвижным и неподвижным элементами, размещен на другом конце трубчатого элемента посредством осевого шарнира и связан штоком с органами управления, расположенными на рукоятке. На элементах конструкции нанесены шкалы для линейных измерений в виде рисок для исключения влияния оптического обмана при определении истинных размеров органов с помощью эндоскопической системы (авт. св. СССР N 736949, кл. A 61 B 1/00, 1980) [9] Однако конструкция манипулятора имеет ограничения возможности трансформации формы, не позволяет смоделировать форму хирургического инструмента непосредственно в брюшной полости, а кроме того, и не предусматривает средств измерения угловых смещений. Задачей изобретения является создание манипулятора, выполняющего функции регулируемого шаблона для подбора оптимальной формы хирургического эндоскопического инструментария и приспособлений. Использование манипулятора-шаблона под контролем эндоскопа позволяет моделировать не только оптимальную форму и геометрические размеры, но и "пощупать" инструментом оперируемую ткань, убедиться в правильности намеченной тактики проведения операции. Действующее совместно с эндоскопом, устройство позволяет снять показания о величинах углов и расстояний без извлечения манипулятора из операционной зоны. Технический результат обеспечивается вследствие того, что устройство для эндоскопических манипуляций, преимущественно для экспериментальной лапароскопии согласно изобретению содержит корпус, снабженный рукояткой и связанный с одним концом трубчатого элемента, удлиненный рабочий орган, образованный подвижным и неподвижным элементами, осевой шарнир привода углового поворота, органы управления рабочим органом, шток, фиксатор, пружину сжатия и измерительные шкалы в виде рисок, нанесенных на внешних поверхностях. Рабочий орган размещен на другом конце трубчатого элемента посредством осевого шарнира и связан штоком с органами управления, расположенными на рукоятке. Устройство снабжено средством для перемещения рабочего органа в направлении его продольной оси и вращения вокруг последней, выполненным в виде телескопического узла, образованного внешней и внутренней трубками, а также привода осевого перемещения и вращения внутренней трубки с шарнирным узлом и направляющей. Одна пара противолежащих концов наружной и внутренней трубок жестко скреплена с корпусным элементом осевого шарнира и неподвижным элементов рабочего органа соответственно а другая пара свободна. Направляющая телескопического узла выполнена в виде стержня, прикрепленного одним концом к внутренней поверхности корпусного элемента шарнира, а другим размещенного в осевом канале в теле неподвижного элемента рабочего органа с возможностью поступательного перемещения и вращения. Привод осевого перемещения и вращения выполнен в виде гибкого вала, одним концом соединенного посредством шарнирного узла с внутренней поверхностью внутренней трубки, а противоположным концом со штоком, другой конец которого присоединен к ручке управления. Кроме того, подвижный элемент рабочего органа может быть связан с рычагом и закреплен в теле неподвижного элемента посредством осевого соединения и жестко соединен с серьгой, связанной тягой с одним концом троса, другой конец троса прикреплен посредством переходной втулки к первому концу полого штока, размещенного коаксиально штоку привода осевого перемещения и вращения, второй конец полого штока соединен с курком, размещенным на рукоятке. При этом цилиндрическая пружина сжатия установлена на штоке привода осевого перемещения и вращения между тыльной поверхностью курка и опорной втулкой, закрепленной на штоке. Привод углового поворота рабочего органа в плоскости, перпендикулярной оси шарнира, может быть выполнен в виде гибкой связи, концы которой посредством пломб установлены в глухих отверстиях в теле проушины по обе стороны от осевого отверстия. Средняя часть гибкой связи перекинута через шкив и закреплена на нем, шкив установлен в закрепленной на корпусе втулке с возможностью вращения, причем ось вращения параллельна оси шарнира, и снабжен ручкой. Фиксатор может быть выполнен в виде стопорного винта, размещенного в корпусе с возможностью взаимодействия со штоком осевого перемещения и вращения. Кроме того, полый шток и гибкая связь могут быть установлены в полости трубчатого элемента посредством по меньшей мере одной газонепроницаемой опоры, а рабочий орган выполнен в виде захвата по типу челюстей. Измерительные шкалы для линейных измерений могут быть выполнены в виде концентрических рисок с равным шагом и нанесены на поверхностях трубчатого корпуса, внутренней трубки телескопического узла и штока. Шкалы для проведения угловых измерений могут быть выполнены в виде рисок, нанесенных по образующей цилиндрической поверхности свободного конца наружной трубки телескопического узла, на ручке привода углового поворота, а также на поверхности трубчатого элемента в местах выхода оси шарнира привода углового поворота, при этом опорные штрихи для указанных шкал нанесены на смежных упомянутых конструктивных элементах. Как уже отмечалось при изложении уровня техники, ограниченность операционного поля и поля зрения эндоскопической телевизионной системы, ограничения на перемещения инструмента в направлениях, перпендикулярных к оси канала троакара, а также анатомические особенности и расположение оперируемого органа по отношению к другим близкорасположенным органам, накладывают особые требования к удобству подвода (подхода) инструмента к оперируемому органу. Для экспериментальных исследований в этой области и служит изобретенный манипулятор. Повторяя в общих чертах конструктивное использование отдельных элементов упомянутых в обзоре уровня техники приспособления, устройство, тем не менее, имеет большее число степеней свободы перемещения рабочего органа и расширенные функциональные возможности. Оно позволяет при неподвижном корпусе поворачивать рабочий орган (в данном случае имитатор инструмента) на угол
![устройство для эндохирургических манипуляций, патент № 2096997](/images/patents/376/2096003/177.gif)
Класс A61B17/00 Хирургические инструменты, устройства или способы, например турникеты
Класс A61B5/103 измерительные устройства для исследования или анализа формы, размеров или движения тела человека или его частей для диагностических целей
Класс B25J1/00 Манипуляторы, ориентируемые в пространстве вручную