DE10149421A1 - Instrument for use in minimal invasive surgery comprises a magazine for simultaneous storage of a number of tools or instruments for use in surgery and a control device that moves tools from a storage to an operating position - Google Patents

Instrument for use in minimal invasive surgery comprises a magazine for simultaneous storage of a number of tools or instruments for use in surgery and a control device that moves tools from a storage to an operating position

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Verena Kurz
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Abstract

Instrument for use in minimal invasive surgery for guiding a tool to an operation point comprises a hollow shaft (1) for mounting of a tool support (2) and a control device (4) for control of the tool support and tool (3). The hollow shaft has a tool magazine (5) for the simultaneous storage of several tools as well as a transport device (6) that transports a tool with a tool support from a storage position to an operating position outside the hollow shaft.

Description

Technisches AnwendungsgebietTechnical application area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Instrument für die minimal-invasive Chirurgie zur Führung von Werkzeugen an einer Operationsstelle, das einen Hohlschaft zur Aufnahme eines Werkzeugträgers sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines vom Werkzeugträger aufgenommenen Werkzeugs aufweist. The present invention relates to an instrument for minimally invasive surgery to guide Tools at an operation site, one Hollow shaft for holding a tool holder as well a control device for controlling a Tool holder recorded tool has.

Minimal-invasive Operationsverfahren finden breite Anwendung im Bereich der Gynäkologie, Orthopädie, Allgemeinchirurgie sowie in speziellen Bereichen wie bspw. der Herzchirurgie. Hierbei handelt es sich um Operationen über kleine Schnitte, die in der Regel unter Einsatz eines Endoskops mit einer daran befestigten oder darin integrierten Kamera durchgeführt werden. Der Vorteil minimal-invasiver Operationstechniken ist die deutlich geringere Belastung des Patienten, da nur kleine Operationsschnitte notwendig sind und somit auf das Durchtrennen von Knochen und Nervensträngen verzichtet werden kann. Der Heilungsprozess wird dadurch maßgeblich beschleunigt. Minimally invasive surgical procedures are widely used Application in the field of gynecology, orthopedics, General surgery as well as in special areas such as e.g. cardiac surgery. This is Operations on small incisions, as a rule using an endoscope with one on it attached or integrated camera performed become. The advantage of minimally invasive Surgical techniques is the significantly lower burden on the Patients, since only small surgical incisions are necessary are and thus on the cutting of bones and Nerve strands can be dispensed with. The This significantly speeds up the healing process.

Im Bereich der Herzchirurgie hat sich dieses Verfahren erst in den letzten Jahren entwickelt. So kann bei fast allen Operationsverfahren auf den großen mittleren Brustkorbschnitt mit Durchtrennung des Brustbeines verzichtet werden. Derzeit finden minimal-invasive Herzoperationen bei ca. 20% der zugewiesenen Patienten mit zunehmend steigender Tendenz Anwendung. In the field of cardiac surgery, this has Process only developed in recent years. So can be used on almost all surgical procedures middle thoracic incision with division of the Sternum to be dispensed with. Find currently minimally invasive heart surgery in approx. 20% of the assigned Patients with increasing application tendency.

Nach wie vor ist es jedoch gerade an schwer zugänglichen Stellen am Körper in einigen Fällen erforderlich, einen großen Schnitt mit Durchtrennung von Knochen, wie bspw. dem Brustbein, oder Nerven durchzuführen. Dies führt zu einer großen physischen wie auch psychischen Belastung des Patienten. However, it is still difficult accessible places on the body in some cases required a large cut with severing of bones, such as the breastbone, or nerves perform. This leads to a great physical as well as psychological stress on the patient.

Stand der TechnikState of the art

Bei der Durchführung von minimal-invasiven Operationstechniken werden in der Regel Endoskope oder endoskopähnliche Vorrichtungen mit einem Hohlkanal eingesetzt, über den ein am distalen Ende des Endoskops befindliches Werkzeug von außerhalb des Körpers gesteuert werden kann. When performing minimally invasive Surgical techniques are usually endoscopes or Endoscope-like devices with a hollow channel inserted over the one at the distal end of the endoscope tools from outside the body can be controlled.

Aus der DE 43 24 254 C1 ist ein chirurgisches Instrument für endoskopische, minimal-invasive Operationen bekannt, das sich aus einem Werkzeugschaft, einem am distalen Ende des Werkzeugschaftes angeordneten Operationswerkzeug und einer Betätigungs- bzw. Steuereinrichtung für das Operationswerkzeug zusammensetzt. Der Werkzeugschaft umfasst bei diesem Instrument einen für die Führung in einer Trokarhülse während des Operationsvorganges bestimmten Führungsabschnitt und einen innerhalb des Operationsraumes bewegbaren, das Operationswerkzeug tragenden Arm, der über ein Gelenk mit dem Führungsabschnitt verbunden ist. Der Arm ist zusätzlich in seiner Länge veränderbar und lässt sich aufgrund der Gelenkverbindung über entsprechende Steuermittel am Führungsabschnitt schwenken. Dieser Aufbau des Operationsinstrumentes erlaubt es insbesondere, bei starrer räumlicher Winkelstellung der Trokarhülse verschiedene Stellen im Operationsraum zu erreichen. DE 43 24 254 C1 is a surgical one Endoscopic, minimally invasive instrument Known operations that result from a tool shank, one at the distal end of the tool shank arranged surgical tool and an actuating or control device for the surgical tool composed. The tool shank includes this Instrument one for guiding in a trocar sleeve determined during the operation Guide section and one within the operating room movable arm carrying the surgical tool, the connected to the guide section via a joint is. The length of the arm can also be changed and can be due to the articulation corresponding control means on the guide section swing. This structure of the surgical instrument allows in particular for rigid spatial Angular position of the trocar sleeve in various places To reach the operating room.

Eine Trokarhülse ist ein übliches Hilfsmittel bei der Durchführung minimal-invasiver Operationen, um eine Körperöffnung zu schaffen, durch die die erforderlichen Instrumente in den Körper eingeführt werden können. Die Trokarhülse wird dabei mit Hilfe eines Trokars durch die Haut in den Körper eingeführt, um die entsprechende Körperöffnung zu bilden und zu stabilisieren. A trocar sleeve is a common aid performing minimally invasive surgery to achieve a To create body opening through the necessary Instruments can be inserted into the body. The Trocar sleeve is passed through with the help of a trocar the skin is inserted into the body to the appropriate Form and stabilize body opening.

Da bei minimal-invasiven Operationen in der Regel der Einsatz mehrerer Werkzeuge, wie bspw. Zangen, Absaugrohre, Skalpelle o. ä. eingesetzt werden, müssen bei gleichzeitigem Einsatz dieser Werkzeuge mehrere Trokare gesetzt werden. Dies führt zum einen wiederum zu einer zusätzlichen Belastung des Patienten, zum anderen wird damit das Risiko bleibender kosmetischer wie auch körperlicher Beeinträchtigungen erhöht. As a rule in minimally invasive operations the use of several tools, such as pliers, Suction pipes, scalpels or the like must be used with the simultaneous use of these tools Trocars are placed. On the one hand, this leads to an additional burden on the patient, to others, the risk of becoming more cosmetic as well as physical impairments increased.

In der DE 197 19 090 A1 ist ein minimal-invasives chirurgisches Instrument offenbart, bei dessen Einsatz die Anzahl der zu setzenden Trokare verringert werden kann. Dieses Instrument besteht in bekannter Weise aus einem Hohlschaft zur Aufnahme eines Werkzeugträgers sowie einer Steuereinrichtung zur Steuerung eines vom Werkzeugträger aufgenommenen Werkzeugs. Der Werkzeugträger ist fest in den Hohlschaft integriert und weist an seinem distalen Ende Kupplungsmittel auf, die eine lösbare Kupplungsverbindung zwischen dem Werkzeugträger und einem Werkzeug ermöglichen. Der Kupplungsmechanismus wird über die Steuereinrichtung am proximalen Ende des Hohlschaftes betätigt. Auf diese Weise kann mit dem beschriebenen Instrument eine Klammer an der Operationsstelle gesetzt und anschließend abgekoppelt werden. Das Instrument kann dann über die Trokarhülse aus dem Operationsbereich entfernt und mit einer neuen Klemme bestückt werden. Auf diese Weise lassen sich über nur eine Trokarhülse nacheinander mehrere Klemmen an der Operationsstelle setzen. DE 197 19 090 A1 describes a minimally invasive surgical instrument disclosed in its use the number of trocars to be placed can be reduced can. This instrument consists of in a known manner a hollow shaft for receiving a tool holder and a control device for controlling a Tool carrier of picked tool. The Tool holder is firmly integrated in the hollow shaft and points coupling means at its distal end, the one Detachable coupling connection between the tool carrier and enable a tool. The Coupling mechanism is via the control device at the proximal end the hollow shaft operated. In this way, with the described a clamp on the instrument Operation site set and then uncoupled become. The instrument can then be placed over the trocar sleeve removed from the operating area and with a new one Terminal. This way Several clamps in succession via just one trocar sleeve sit at the surgical site.

Der Einsatz dieses chirurgischen Instrumentes ermöglicht somit eine Reduzierung der für eine minimal-invasive Operation erforderlichen Trokarhülsen bzw. Körperöffnungen. Das zum Wechsel der Klemmen erforderliche Herausnehmen und Wiedereinsetzen des Instrumentes birgt jedoch zusätzliche Infektionsrisiken und verlängert die Operationsdauer. Weiterhin ermöglicht auch dieses Instrument keinen verbesserten Zugang zu schwer zugänglichen Körperstellen, so dass der Patient nach wie vor bei derartigen Fällen einer großen physischen und psychischen Belastung ausgesetzt ist. The use of this surgical instrument thus enables a reduction in for one minimally invasive surgery required trocar sleeves or Orifices. That for changing the terminals necessary removal and reinsertion of the However, instruments pose additional risks of infection and extends the duration of the operation. Farther even this instrument does not allow an improved one Access to hard to reach parts of the body so that the patient still has one in such cases exposed to great physical and psychological stress is.

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Instrument für die minimal-invasive Chirurgie anzugeben, das sowohl die Operationsdauer als auch die Anzahl der erforderlichen Körperöffnungen und somit die physische und psychische Belastung des Patienten beim Eingriff vermindert. Eine Weiterbildung des Instrumentes soll insbesondere minimal-invasive Operationen an schwer zugänglichen Stellen im menschlichen Körper bei verminderter Belastung für den Patienten ermöglichen. Based on the prior art shown the object of the present invention is an instrument for minimally invasive surgery to indicate that both the duration of the operation and the Number of required body openings and thus the physical and psychological stress on the patient Intervention reduced. A further education of the In particular, instrumentes are said to be minimally invasive Operations in difficult to access places in the human body with reduced stress for the Enable patients.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit dem Instrument gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Instrumentes sind Gegenstand der Unteransprüche. The task is performed using the instrument Claim 1 solved. Advantageous configurations of the instrument are the subject of the subclaims.

Das vorliegende Instrument für die minimal-invasive Chirurgie zur Führung von Werkzeugen an einer Operationsstelle besteht in bekannter Weise aus einem Hohlschaft zur Aufnahme eines Werkzeugträgers sowie einer Steuereinrichtung zur Steuerung eines vom Werkzeugträger aufgenommenen Werkzeugs. Beim vorliegenden Instrument sind im Hohlschaft ein Werkzeugmagazin zur gleichzeitigen Aufnahme von mehreren Werkzeugen, das vorzugsweise um eine Längsachse des Hohlschaftes drehbar gelagert ist, sowie eine über die Steuereinrichtung steuerbare Transporteinrichtung zum Transport eines Werkzeuges zwischen einer Ruheposition im Werkzeugmagazin und einer Arbeitsposition außerhalb des Hohlschaftes angeordnet. Unter Arbeitsposition ist hierbei eine Position des Werkzeugs am Instrument zu verstehen, in der der Operateur mit dem Instrument die der Funktion des Werkzeuges entsprechenden Tätigkeiten an der Operationsstelle ausführen kann. Die Ruheposition entspricht einer Position des Werkzeuges im Werkzeugmagazin, während es nicht für die Durchführung der aktuellen Operationsmaßnahmen benötigt wird. The present instrument for minimally invasive Surgery to guide tools on one Operation site consists of a well-known Hollow shaft for holding a tool holder as well a control device for controlling a Tool carrier of picked tool. At the The present instrument is a tool magazine in the hollow shaft for the simultaneous holding of several tools, preferably around a longitudinal axis of the hollow shaft is rotatably mounted, and one over the Control device controllable transport device for Transport of a tool between a rest position in the tool magazine and a working position outside arranged of the hollow shaft. Is under working position a position of the tool on the instrument understand in which the surgeon with the instrument activities corresponding to the function of the tool can perform at the surgical site. The Rest position corresponds to a position of the tool in the Tool magazine while it is not for carrying of the current surgical measures is needed.

Das im Hohlschaft befindliche Werkzeugwechselsystem, bestehend aus Werkzeugmagazin und Transporteinrichtung, ermöglicht eine Bestückung mit den für die gesamte Operation erforderlichen Werkzeugen. Das integrierte Werkzeugmagazin ermöglicht in Verbindung mit der Transporteinrichtung ein schnelles und sicheres Arbeiten an der Operationsstelle, da das für den momentanen Operationsschritt jeweils erforderliche Instrument in kürzester Zeit verfügbar ist. Für einen Werkzeugwechsel muss das Instrument nicht über die Trokarhülse aus dem Operationsbereich entfernt werden, so dass ein sehr schneller Werkzeugwechsel ermöglicht wird. Dies verkürzt die Operationszeit und somit auch die Belastung für den Patienten. The one in the hollow shaft Tool changing system, consisting of tool magazine and Transport device, can be equipped with the for entire operation required tools. The integrated tool magazine enables connection fast and safe with the transport device Work at the surgical site, because that for the current operation step required Instrument is available in no time. For one The instrument does not have to change tools Trocar sleeve are removed from the operating area, so that a very quick tool change is possible becomes. This shortens the operation time and thus also the burden on the patient.

Der Einsatz des vorliegenden Instrumentes erfordert für Werkzeuge, die nacheinander während der Operation eingesetzt werden, lediglich noch ein einzelnes Trokar. Die Verringerung der für die Operation erforderlichen Trokare führt zu einer weiteren Verminderung der Belastung des Patienten. Auch das Risiko verbleibender kosmetischer wie auch körperlicher Beeinträchtigung wird durch die geringere Anzahl der erforderlichen Körperöffnungen herabgesetzt. The use of this instrument Required for tools that are used one after the other during the Operation are used, only one more single trocar. The decrease in for the Operation required trocars leads to a further reducing the burden on the patient. Also the risk of remaining cosmetic as well physical impairment is due to the lesser Reduced the number of body openings required.

In einer bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Instrumentes ist am distalen Ende des Hohlschaftes zusätzlich eine bewegliche Sonde mit einem Führungskanal für ein Werkzeug mit Werkzeugträger angeordnet. Die bewegliche Sonde lässt sich vom Operateur über die Steuereinrichtung in beliebige Raumrichtungen bewegen. Dies kann in bekannter Weise bspw. über Bowdenzüge erfolgen. Die Sonde ist vorzugsweise bezüglich des Hohlschaftes längenveränderbar ausgestaltet. Unter längenveränderbar ist hierbei auch zu verstehen, dass sich die Sonde in den Hohlschaft einschieben und aus dem Hohlschaft ausfahren lässt. Beide Funktionen können wiederum über die Steuereinheit vom Operateur gesteuert werden. In a preferred embodiment of the The present instrument is at the distal end of the In addition, a hollow probe with a hollow shaft Guide channel for a tool with tool holder arranged. The movable probe can be Operator via the control device in any Moving spatial directions. This can be done in a known manner for example via Bowden cables. The probe is preferably with respect to the hollow shaft designed to be adjustable in length. Is adjustable in length to understand here that the probe is in the Insert the hollow shaft and extend it from the hollow shaft leaves. Both functions can in turn via the Control unit to be controlled by the operator.

Durch die Kombination des Hohlschaftes mit dem Werkzeugwechselsystem und der am distalen Ende des Hohlschaftes angeordneten beweglichen Sonde lassen sich viele schwer zugängliche Stellen im Körper erreichen, bei denen bisher keine minimal-invasive Operationstechnik eingesetzt werden konnte. Derart schwer zugängliche Stellen werden mit dem vorliegenden Instrument dadurch erreicht, dass zunächst der Hohlschaft so nahe wie möglich an die schwer zugängliche Stelle gesetzt wird. Nach dieser Vorpositionierung wird mit der am Hohlschaft befestigten beweglichen Sonde, die einen wesentlich geringeren Querschnitt als der Hohlschaft aufweist und flexibel ist, die schwer zugängliche Stelle angefahren und das distale Ende der Sonde, d. h. die Sondenspitze, mit Hilfe der Steuereinrichtung präzise positioniert. Die präzise Positionierung erfolgt unter Einsatz eines bildgebenden Verfahrens, vorzugsweise mit Hilfe einer an der Sonde befestigten bzw. in die Sonde integrierten hochauflösenden Optik. By combining the hollow shaft with the Tool changing system and that at the distal end of the Hollow shaft arranged movable probe can be reach many hard to reach places in the body, in which so far no minimally invasive Surgical technique could be used. So difficult Accessible places are with the present instrument achieved by making the hollow shaft so close at first placed in the hard-to-reach place as possible becomes. After this prepositioning, the am Hollow shaft attached movable probe that a much smaller cross section than the hollow shaft exhibits and is flexible, the difficult to access Approached and the distal end of the probe, i.e. H. the probe tip, with the help of the control device precisely positioned. The precise positioning is done using an imaging technique, preferably using a probe attached to the probe or high-resolution optics integrated in the probe.

Durch die Beweglichkeit und Flexibilität der Sonde lassen sich Hindernisse, wie bspw. Knochen im Körper umgehen, so dass bisher nicht erreichbare Körperstellen mit dem vorliegenden Instrument erreicht werden können. Dies hat den Vorteil, dass auf große Operationsschnitte und die Durchtrennung von Knochen in den meisten Fällen verzichtet werden kann. Durch den geringen Durchmesser des minimal-invasiven Instruments wird zudem nur wenig Gewebe beschädigt. Due to the mobility and flexibility of the probe obstacles, such as bones in the body deal, so that previously unreachable parts of the body can be achieved with the present instrument. This has the advantage of being able to cut large surgical cuts and the severing of bones in most cases can be dispensed with. Due to the small diameter of the minimally invasive instrument is also little Tissue damaged.

Durch die einmalige präzise Positionierung der beweglichen Sonde in Kombination mit einer hochauflösenden Optik und dem universellen Werkzeugwechselsystem kann das bisher erforderliche mehrfache Suchen der Operationsstelle entfallen. Auch ein Nachfokussieren der Optik ist daher nur noch in sehr begrenztem Maße erforderlich. Due to the unique precise positioning of the movable probe in combination with a high-resolution optics and the universal Tool change system can do the multiple searches previously required the operation site is eliminated. Also a Refocusing the optics is therefore only very limited Dimensions required.

Die Transporteinrichtung zum Transport eines Werkzeugs zwischen einer Ruheposition im Werkzeugmagazin und einer Arbeitsposition an der Spitze der Sonde kann in unterschiedlicher Weise ausgestaltet sein. So lassen sich für eine Drehung des Werkzeugmagazins oder den Transport eines Werkzeugs bis zur Arbeitsposition, beispielsweise bis zur distalen Spitze der Sonde, beliebige miniaturisierte Antriebe, z. B. mechanische, elektromechanische, nichtmechanische oder fluidische Antriebe, einsetzen. The transport device for transporting a Between a rest position in the tool Tool magazine and a working position at the top of the The probe can be designed in different ways his. So for a rotation of the Tool magazine or the transport of a tool to the Working position, for example up to the distal tip the probe, any miniaturized drives, e.g. B. mechanical, electromechanical, non-mechanical or use fluidic drives.

Ein Werkzeug wird vor dem jeweiligen nutzungsspezifischen Gebrauch vom Werkzeugträger angekoppelt und nach Gebrauch abgekoppelt. Anschließend kann ein anderes Werkzeug angekoppelt werden. Es existiert vorzugsweise nur ein Werkzeugträger für alle Werkzeuge, der durch ein langgestrecktes biegsames Element gebildet ist. Dieses Element kann beispielsweise durch eine biegsame Stange oder eine Reihe miteinander verbundener Glieder gebildet sein. Der Werkzeugträger wird hierbei mit dem gewünschten Werkzeug durch Drehung des Werkzeugmagazins an bzw. über die Einführposition zum Führungskanal der Sonde gebracht und anschließend mittels der Transporteinrichtung über diesen Führungskanal an die Sondenspitze geführt. Nach bestimmungsgemäßem Gebrauch des Werkzeuges wird dieses mit dem Träger wieder über die Transporteinrichtung in die Ruheposition im Werkzeugmagazin zurückgezogen. A tool is in front of each use-specific use coupled to the tool carrier and uncoupled after use. Then a other tools can be coupled. It exists preferably only one tool holder for all tools, through an elongated flexible element is formed. This element can, for example, by a flexible rod or a row with each other connected links be formed. The tool carrier with the desired tool by turning of the tool magazine at or above the insertion position brought to the guide channel of the probe and then by means of the transport device over this Guide channel led to the probe tip. To Intended use of the tool is combined with the Carrier again in the transport device in the Rest position in the tool magazine withdrawn.

Anschließend wird das Werkzeugmagazin in eine neue Position gedreht, um ein anderes Werkzeug einzusetzen. Die Steuerung der einzelnen Werkzeuge kann in bekannter Weise über entsprechende Zug- und Druckelemente im Hohlschaft erfolgen. Then the tool magazine is in a new one Rotated position to use a different tool. The control of the individual tools can be done in a known manner Way via appropriate tension and pressure elements in Hollow shaft take place.

Das vorliegende Werkzeugmagazin ist in der Wahl der Bestückung flexibel. Dadurch kann je nach Operationsart vor dem Durchführen der Operation eine individuelle Bestückung vorgenommen werden. Die Bestückung erfolgt mit den eingriffsspezifischen Werkzeugen. Eine Standardbestückung kann bspw. aus einem Schneideinstrument, einer Greifvorrichtung, einem Spül- und einem Absaugröhrchen bestehen. This tool magazine is in the choice assembly flexible. This can vary depending Type of operation before performing the operation individual assembly can be made. The Equipping takes place with the intervention-specific Tools. A standard equipment can, for example a cutting instrument, a gripping device, a There are rinsing and a suction tube.

Das vorliegende minimal-invasive Instrument ist für den mehrfachen Gebrauch ausgelegt, da es in seinen wesentlichen Komponenten sterilisierbar ist. Selbstverständlich ist jedoch bei Bedarf auch der Einsatz der austauschbaren Werkzeuge als Einwegkomponenten möglich. The present minimally invasive instrument is designed for multiple uses as it is in its essential components can be sterilized. Of course, the use of interchangeable tools possible as disposable components.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Das vorliegende Instrument für die minimal-invasive Chirurgie wird nachfolgend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen: The present instrument for minimally invasive Surgery is subsequently used without limitation of the general inventive concept based on a Embodiment in connection with the figures again briefly explained. Here show:

Fig. 1 ein Beispiel für das vorliegende minimal-invasive Instrument in drei verschiedenen Nutzanwendungsstufen; Figure 1 shows an example of the present minimally invasive instrument in three different levels of use.

Fig. 2 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Vorpositionierung des Instrumentes im Körper eines Patienten; Fig. 2 is a diagram illustrating the pre-positioning of the instrument in the body of a patient;

Fig. 3 das Beispiel der Fig. 2 nach der präzisen Positionierung der Sonde; FIG. 3 shows the example of Figure 2 after the precise positioning of the probe.

Fig. 4 das Beispiel der Fig. 3 mit positionierter beweglicher Sonde und individuell gewähltem Werkzeug; Fig. 4 shows the example of Fig. 3 with the movable probe positioned and the tool selected individually;

Fig. 5 vier Darstellungen eines Beispiels des vorliegenden Instrumentes unter Herausstellung unterschiedlicher Einzelheiten; und FIG. 5 shows four representations of an embodiment of the present instrument by highlighting different details; and

Fig. 6 schematisch ein weiteres Beispiel für die Ausgestaltung des vorliegenden Instrumentes in unterschiedlichen Detailansichten. Fig. 6 schematically shows another example of the design of the present instrument in different detail views.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention

Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Ausgestaltung des vorliegenden minimal-invasiven Instruments in drei verschiedenen Nutzungsanwendungsstufen I-III. Das Instrument besteht in diesem Beispiel aus dem Hohlschaft 1, an dessen distalem Ende eine bewegliche Sonde 7 mit einer integrierten hochauflösenden Optik 9 angeordnet ist. Die Bildinformation dieser Optik 9 wird über eine an der Sonde 7 verlaufende Lichtwellenleiterfaser 10 in den Hohlschaft 1 und von dort zum Operateur übertragen. Im Hohlschaft 1 ist ein flexibles Werkzeugwechselsystem 5, 6 zu erkennen, das ein Werkzeugmagazin 5 für die gleichzeitige Aufnahme mehrerer Werkzeuge 3 sowie eine Transporteinrichtung 6 zum Transport eines Werkzeuges 3 zwischen einer Ruheposition im Werkzeugmagazin 5 und einer Arbeitsposition an der Spitze der Sonde 7 aufweist. Die einzelnen Werkzeuge 3 befinden sich in dieser Darstellung innerhalb der Hülse des Werkzeugmagazins 5. Die Werkzeuge 3 werden je nach nutzungsspezifischem Gebrauch am Werkzeugträger 2 befestigt, der in diesem Beispiel als gliedriges flexibles Element ausgebildet ist. Die Flexibilität ist erforderlich, um die Werkzeuge 3 mit dem Werkzeugträger 2 über die flexible Sonde 7 an die Arbeitsposition an der Spitze der Sonde 7 führen zu können. Fig. 1 shows schematically an example of an embodiment of the present minimally invasive instrument in three different application usage levels I-III. In this example, the instrument consists of the hollow shaft 1 , at the distal end of which a movable probe 7 with integrated high-resolution optics 9 is arranged. The image information of this optical system 9 is transmitted via an optical fiber 10 running on the probe 7 into the hollow shaft 1 and from there to the operator. In the hollow shaft 1 , a flexible tool changing system 5 , 6 can be seen, which has a tool magazine 5 for the simultaneous holding of several tools 3 and a transport device 6 for transporting a tool 3 between a rest position in the tool magazine 5 and a working position at the tip of the probe 7 . In this illustration, the individual tools 3 are located within the sleeve of the tool magazine 5 . Depending on the use-specific use, the tools 3 are attached to the tool carrier 2 , which in this example is designed as a flexible element with links. The flexibility is required in order to be able to guide the tools 3 with the tool carrier 2 via the flexible probe 7 to the working position at the tip of the probe 7 .

In der Nutzanwendungsstufe I, wie sie in der Regel bei Einführung des Instrumentes über eine Trokarhülse in den Körper eines Patienten vorliegt, ist die bewegliche Sonde 7 beinahe vollständig in den in diesem Beispiel starren Hohlschaft 1 eingezogen. Die Werkzeuge 3 befinden sich alle noch im Werkzeugmagazin 5. In use application stage I, as is usually the case when the instrument is inserted into a patient's body via a trocar sleeve, the movable probe 7 is almost completely drawn into the hollow shaft 1 , which is rigid in this example. The tools 3 are all still in the tool magazine 5 .

Nach der Vorpositionierung des Instrumentes an einer Stelle A im Körper des Patienten, die sich möglichst nahe an der Operationsstelle B befindet, wird die bewegliche flexible Sonde 7 aus dem Hohlschaft 1 ausgefahren und an die Operationsstelle geführt. Die Steuerung der Sonde 7 erfolgt vom Operateur über eine in dieser Figur nicht dargestellte Steuereinrichtung, die in der Regel am proximalen Ende des Hohlschaftes 1 angeordnet ist und sich außerhalb des Körpers befindet. Der Operateur erhält ein Bild vom jeweils aktuellen Bereich um die Sondenspitze über die in der Sondenspitze integrierte hochauflösende Optik 9. After the instrument has been pre-positioned at a point A in the patient's body that is as close as possible to the surgical site B, the movable flexible probe 7 is moved out of the hollow shaft 1 and guided to the surgical site. The operator 7 controls the probe via a control device, not shown in this figure, which is generally arranged at the proximal end of the hollow shaft 1 and is located outside the body. The surgeon receives an image of the current area around the probe tip via the high-resolution optics 9 integrated in the probe tip.

Nutzanwendungsstufe II zeigt das vorliegende Instrument mit einer teilweise aus dem Hohlschaft 1 ausgefahrenen Sonde 7. Use application stage II shows the present instrument with a probe 7 partially extended from the hollow shaft 1 .

Nach der präzisen Positionierung der Sondenspitze an der Operationsstelle B wird schließlich das gewünschte Werkzeug 3 vom Werkzeugmagazin 5 über die Transporteinrichtung 6 an die Spitze der Sonde 7 geführt. Nutzanwendungsstufe III zeigt hierbei einen beispielhaften gebogenen Verlauf der Sonde 7 mit dem an der Sondenspitze erkennbaren Werkzeug 3 in der Arbeitsposition. Das Werkzeug 3 wird hierbei wiederum über die Steuereinrichtung durch den Operateur in der bestimmungsgemäßen Art und Weise geführt bzw. betätigt. After the precise positioning of the probe tip at the operation site B, the desired tool 3 is finally guided from the tool magazine 5 via the transport device 6 to the tip of the probe 7 . User application stage III shows an example of a curved course of the probe 7 with the tool 3 recognizable on the probe tip in the working position. Tool 3 is in turn guided or actuated by the operator in the intended manner via the control device.

Die Fig. 2-4 zeigen die verschiedenen Nutzanwendungsstufen I-III nochmals an einem Patientenkörper. Fig. 2 zeigt hierbei das vorliegende Instrument mit dem Hohlschaft 1, in dessen Inneren sich das flexible Werkzeugwechselsystem befindet, in der Nutzanwendungsstufe I. Die schwer zugängliche Operationsstelle ist in der Figur mit dem Bezugszeichen B bezeichnet. Das Instrument wird durch den Operateur über eine Trokarhülse manuell in die Nähe der Operationsstelle B geschoben. Aufgrund des Brustbeins des Patienten wird mit dem Hohlschaft 1 im vorliegenden Beispiel die Position A im Patientenkörper erreicht. Bei dieser Vorpositionierung des Instrumentes dient die hochauflösende Optik 9 der beweglichen Sonde 7 zur korrekten Vorpositionierung des minimal-invasiven Instruments. Figs. 2-4 show the various Nutzanwendungsstufen I-III again on a patient's body. Fig. 2 shows in this case the present instrument with the hollow shaft 1, the flexible tool change system is in the interior, in the Nutzanwendungsstufe I. The hard to reach surgical site is denoted in the figure by the reference numeral B. The surgeon manually pushes the instrument into the vicinity of operation site B via a trocar sleeve. Due to the patient's sternum, position A in the patient's body is reached with the hollow shaft 1 in the present example. With this prepositioning of the instrument, the high-resolution optics 9 of the movable probe 7 are used for the correct prepositioning of the minimally invasive instrument.

Anschließend wird durch den Operateur über die am proximalen Ende des Hohlschaftes 1 befindliche Steuereinrichtung die bewegliche Sonde 7 ausgefahren und am Brustbein vorbei an die Operationsstelle B geführt. Dies ist aufgrund der Flexibilität der Sonde 7 möglich, die vergleichbar einem Katheter oder einem Endoskop aufgebaut sein kann. Die Bewegung der Sonde 7 erfolgt selbstverständlich ausreichend langsam, um die Operationsstelle B zielgenau und ohne größere Gewebeschädigung erreichen zu können. Die hochauflösende Optik 9 an der Sondenspitze dient hierbei der exakten Positionierung der Sondenspitze (Fig. 3). The surgeon then extends the movable probe 7 via the control device located at the proximal end of the hollow shaft 1 and guides it past the breastbone to the surgical site B. This is possible due to the flexibility of the probe 7 , which can be constructed comparable to a catheter or an endoscope. The movement of the probe 7 is, of course, sufficiently slow to be able to reach the surgical site B precisely and without major tissue damage. The high-resolution optics 9 on the probe tip serve for the exact positioning of the probe tip ( FIG. 3).

Nach der präzisen Positionierung der Sonde 7 an der Operationsstelle B wird schließlich das gewünschte Werkzeug 3 gewählt und durch die Transporteinrichtung 6 aus dem Werkzeugmagazin 5 an die Sondenspitze geführt (Fig. 4). Die Wahl des Werkzeugs 3 sowie der zugehörige Transport werden wiederum vom Operateur über die Steuereinrichtung gesteuert. Anschließend erfolgt die Bedienung des Werkzeuges 3 in bekannter Weise über die Steuereinrichtung. After the precise positioning of the probe 7 at the surgical site B, the desired tool 3 is finally selected and guided through the transport device 6 from the tool magazine 5 to the probe tip ( FIG. 4). The choice of tool 3 and the associated transport are in turn controlled by the operator via the control device. The tool 3 is then operated in a known manner via the control device.

Fig. 5 zeigt im linken oberen Teil Beispiele für minimal-invasive Werkzeuge 3, die einen Durchmesser von etwa 2 mm aufweisen. Von links nach rechts sind hierbei ein Skalpell, ein Greifer, ein Spül- und ein Absaugröhrchen zu erkennen. Selbstverständlich lassen sich jedoch auch beliebige andere minimal-invasive Werkzeuge in Verbindung mit dem vorliegenden Werkzeugwechselsystem einsetzen. Fig. 5 shows in the upper left part of examples of minimally invasive tools 3, which have a diameter of about 2 mm. From left to right you can see a scalpel, a gripper, a rinsing tube and a suction tube. Of course, any other minimally invasive tools can also be used in conjunction with the present tool changing system.

Die Teilabbildung a) zeigt ein Beispiel für das vorliegende minimal-invasive Instrument in einer Ansicht, in der nur bestimmte Elemente erkennbar sind. In dieser Darstellung ist wiederum der Hohlschaft 1 mit der daran angeordneten - in diesem Falle ausgefahrenen - beweglichen Sonde 7 zu erkennen. In der vorliegenden Darstellung befindet sich ein Werkzeug 3 in der Arbeitsposition an der Spitze der beweglichen Sonde 7. Die Sonde 7 wird in diesem Beispiel über Bowdenzüge 11 von der angedeuteten Steuereinrichtung 4 von einem Operateur bewegt. Innerhalb des Hohlschaftes 1, der einen Durchmesser von ca. 10 mm aufweist, sind das Werkzeugwechselsystem 5, 6 sowie die mit den Werkzeugen 3 verbundenen Werkzeugträger 2 zu erkennen. Der Transport des ausgefahrenen Werkzeuges 3 erfolgt über ein zur Sonde 7 hin geschobenes kolbenartiges Element 6, das den Werkzeugträger 2 des an der Arbeitsposition befindlichen Werkzeuges 3 in Richtung der Sondenspitze drückt. Bei einem Wechsel des Werkzeuges 3 zieht dieses kolbenartige Element 6 den Werkzeugträger 2 mit dem Werkzeug 3 wieder zurück in das Werkzeugmagazin 5. Dies ist beispielhaft in Teilabbildung c) zu erkennen. Die Betätigung dieses Werkzeugwechselsystems 5, 6 erfolgt im vorliegenden Beispiel manuell, ausserhalb des Körpers. The partial illustration a) shows an example of the present minimally invasive instrument in a view in which only certain elements can be recognized. In this illustration, the hollow shaft 1 with the movable probe 7 arranged thereon - in this case extended - can again be seen. In the present illustration, a tool 3 is in the working position at the tip of the movable probe 7 . In this example, the probe 7 is moved by an operator via the control device 4 indicated by Bowden cables 11 . The tool changing system 5 , 6 and the tool carrier 2 connected to the tools 3 can be seen within the hollow shaft 1 , which has a diameter of approximately 10 mm. The extended tool 3 is transported via a piston-like element 6 pushed towards the probe 7 , which pushes the tool carrier 2 of the tool 3 located at the working position in the direction of the probe tip. When changing the tool 3, this piston-like element 6 pulls the tool carrier 2 with the tool 3 back into the tool magazine 5 . This can be seen, for example, in partial illustration c). In the present example, this tool changing system 5 , 6 is operated manually, outside the body.

In sämtlichen Teilabbildungen ist auch die integrierte hochauflösende Optik 9 angedeutet, die über eine Lichtleitfaser 10 mit der Außenwelt verbunden ist. Die konkrete Ausgestaltung einer derartigen hochauflösenden Optik 9 ist dem Fachmann aus dem Gebiet der Endoskopie bekannt. Die Figuren lassen auch den Führungskanal 8 für die Führung des Werkzeugträgers 2 mit dem Werkzeug 3 in der beweglichen Sonde 7 erkennen. Die Teilabbildungen a) und b) stellen jeweils das vorliegende Instrument in zwei unterschiedlichen Ansichten bei ausgefahrenem Zustand eines Werkzeuges 3, die Teilabbildungen c) und d) bei eingefahrenem Zustand des Werkzeuges 3 dar. The integrated high-resolution optics 9 , which are connected to the outside world via an optical fiber 10 , are also indicated in all partial images. The specific design of such a high-resolution optics 9 is known to the person skilled in the art from the field of endoscopy. The figures also show the guide channel 8 for guiding the tool carrier 2 with the tool 3 in the movable probe 7 . The partial illustrations a) and b) each represent the present instrument in two different views when the tool 3 is extended , and the partial illustrations c) and d) when the tool 3 is retracted.

Fig. 6 zeigt schließlich ein weiteres Beispiel für eine Ausgestaltung des vorliegenden minimal-invasiven Instruments in unterschiedlichen Detailansichten. Fig. 6 shows another example of an embodiment of the present minimally invasive instrument in various detail views.

In dieser weiteren beispielhaften Ausgestaltung ist der Hohlschaft 1 im Bereich des Werkzeugmagazins 5 mit größerem Querschnitt in Form eines Werkzeugrevolvers 13 ausgebildet, wie dies in Fig. 1a zu erkennen ist. Diese Figur zeigt weiterhin eine Trokarhülse 15, durch die der Hohlschaft 1 bei der Operation in den Körper eingeführt wird. Am distalen Ende des Hohlschaftes 1 ist die bewegliche Sonde 7 angeordnet. Das proximale Ende des Hohlschaftes 1 ist über eine Verbindung 14 mit einem nicht dargestellten Bedienteil verbunden. In der vorliegenden Darstellung sind ein Werkzeug 3 in der Arbeitsposition am Ende der Sonde 7 und ein weiteres Werkzeug 3 in der Ruheposition im Werkzeugmagazin 5 zu erkennen. Dieses Werkzeugmagazin 5 zeigt Fig. 6b nochmals in vergrößerter Darstellung. In this further exemplary embodiment, the hollow shaft 1 is formed in the region of the tool magazine 5 with a larger cross section in the form of a tool turret 13 , as can be seen in FIG. 1a. This figure also shows a trocar sleeve 15 through which the hollow shaft 1 is inserted into the body during the operation. The movable probe 7 is arranged at the distal end of the hollow shaft 1 . The proximal end of the hollow shaft 1 is connected via a connection 14 to an operating part, not shown. In the present illustration, a tool 3 in the working position at the end of the probe 7 and a further tool 3 in the rest position can be seen in the tool magazine 5 . This tool magazine 5, Fig. 6b again in an enlarged view.

Je nach Bedarf wird das entsprechende Werkzeug 3, das sich im Inneren des Werkzeugmagazins 5 befindet, von einem Werkzeugträger 2, der hier als drahtförmiger Steuerzug und somit gleichzeitig als Transporteinrichtung ausgeführt ist, angekoppelt und zur Sondenspitze transportiert. Das Werkzeug 3 ist nach Ankopplung drehbar und nach vorne und hinten beweglich. Fig. 6c zeigt die Ankopplung des Werkzeugträgers 2 an das Werkzeug 3 über eine entsprechende Kupplung 16. Depending on requirements, the corresponding tool 3 , which is located in the interior of the tool magazine 5, is coupled by a tool carrier 2 , which is designed here as a wire-shaped control cable and thus at the same time as a transport device, and transported to the probe tip. After coupling, the tool 3 can be rotated and moved forwards and backwards. Fig. 6c shows the coupling of the tool holder 2 to the tool 3 via a corresponding coupling 16.

Fig. 6d zeigt den Werkzeugschaft 17 in der Sonde 7, der als flexible Hülse ausgebildet ist, welche das Werkzeug 3 mit dem Werkzeugträger 2 und Ankopplungssystem 16 umgibt. Diese flexible Hülse ermöglicht die Biegbarkeit innerhalb des flexiblen Schaftes der Sonde 7. Ihr Antrieb kann beispielsweise über Bowdenzüge erfolgen. Die flexible Hülse hat des weiteren die Fertigkeit, spezielle Instrumente, wie beispielsweise eine Zange, beim Zurückziehen des Werkzeuges zu schließen. Die Zange kann z. B. mit einer Feder ausgestattet sein, die sich bei der Vorschubbewegung aus der flexiblen Hülse heraus wieder öffnet. FIG. 6d shows the tool shaft 17 in the probe 7 , which is designed as a flexible sleeve which surrounds the tool 3 with the tool carrier 2 and coupling system 16 . This flexible sleeve enables the bendability within the flexible shaft of the probe 7 . They can be driven via Bowden cables, for example. The flexible sleeve also has the ability to close special instruments, such as pliers, when the tool is withdrawn. The pliers can e.g. B. be equipped with a spring that opens again during the feed movement out of the flexible sleeve.

Die Fig. 6d zeigt weiterhin einen Kanal 18 für einen Bowdenzug zur Bewegung der Sonde 7 sowie einen Zug 19 zum Bewegen des Werkzeuges 3. Bezugszeichenliste 1 Hohlschaft
2 Werkzeugträger
3 Werkzeug
4 Steuereinrichtung
5 Werkzeugmagazin
6 Transporteinrichtung
7 bewegliche Sonde
8 Führungskanal
9 hochauflösende Optik
10 Lichtwellenleiterfaser
11 Bowdenzüge für die Sonde
12 System zum Werkzeugwechsel
13 Werkzeugrevolver
14 Verbindung zu Bedienteil/Steuereinrichtung
15 Trokar
16 Kupplung
17 Werkzeugschaft
18 Kanal für Bowdenzug
19 Zug für Bewegung des Werkzeugs
A Stelle der Vorpositionierung
B Operationsstelle
FIG. 6d shows a further channel 18 for a Bowden cable for movement of the probe 7 and a train 19 to move the tool 3. LIST OF REFERENCES 1 hollow shaft
2 tool carriers
3 tools
4 control device
5 tool magazine
6 transport device
7 movable probe
8 guide channel
9 high resolution optics
10 optical fiber
11 Bowden cables for the probe
12 Tool change system
13 tool turret
14 Connection to control unit / control device
15 trocar
16 clutch
17 tool shank
18 channel for Bowden cable
19 Pull for moving the tool
A place of prepositioning
B operating site

Claims (8)

1. Instrument für die minimal-invasive Chirurgie zur Führung von Werkzeugen an einer Operationsstelle, das einen Hohlschaft (1) zur Aufnahme eines Werkzeugträgers (2) sowie eine Steuereinrichtung (4) zur Steuerung eines vom Werkzeugträger (2) aufgenommenen Werkzeugs (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlschaft (1) ein Werkzeugmagazin (5) zur gleichzeitigen Aufnahme von mehreren Werkzeugen (3) sowie eine über die Steuereinrichtung (4) steuerbare Transporteinrichtung (6) zum Transport eines Werkzeugs (3) mit dem Werkzeugträger (2) zwischen einer Ruheposition im Werkzeugmagazin (5) und einer Arbeitsposition außerhalb des Hohlschaftes (1) angeordnet sind. 1. An instrument for minimally invasive surgery for guiding tools at an operation site, which has a hollow shaft ( 1 ) for receiving a tool carrier ( 2 ) and a control device ( 4 ) for controlling a tool ( 3 ) received by the tool carrier ( 2 ) , characterized in that in the hollow shaft ( 1 ) a tool magazine ( 5 ) for simultaneously holding several tools ( 3 ) and a transport device ( 6 ) controllable via the control device ( 4 ) for transporting a tool ( 3 ) with the tool carrier ( 2 ) are arranged between a rest position in the tool magazine ( 5 ) and a working position outside the hollow shaft ( 1 ). 2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem distalen Ende des Hohlschaftes (1) eine über die Steuereinrichtung (4) steuerbare bewegliche Sonde (7) mit einem Führungskanal (8) für ein Werkzeug (3) mit dem Werkzeugträger (2) angeordnet ist, über den das Werkzeug (3) mit dem Werkzeugträger (2) an die Arbeitsposition an einem distalen Ende der Sonde (7) transportierbar ist. 2. Instrument according to claim 1, characterized in that at a distal end of the hollow shaft ( 1 ) via the control device ( 4 ) controllable movable probe ( 7 ) with a guide channel ( 8 ) for a tool ( 3 ) with the tool carrier ( 2nd ) is arranged, via which the tool ( 3 ) with the tool carrier ( 2 ) can be transported to the working position at a distal end of the probe ( 7 ). 3. Instrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem distalen Ende der beweglichen Sonde (7) eine hochauflösende Optik (9) angeordnet ist, über die ein Bild von der Umgebung des distalen Endes der Sonde (7) während einer Operation erhalten wird. 3. Instrument according to claim 2, characterized in that a high-resolution optical system ( 9 ) is arranged at the distal end of the movable probe ( 7 ), via which an image of the surroundings of the distal end of the probe ( 7 ) is obtained during an operation , 4. Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der beweglichen Sonde (7) ein Lichtwellenleiter (10) zur Übertragung des Bildes der hochauflösenden Optik (9) angeordnet ist. 4. Instrument according to claim 3, characterized in that an optical waveguide ( 10 ) for transmitting the image of the high-resolution optics ( 9 ) is arranged on the movable probe ( 7 ). 5. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugmagazin (5) um eine Längsachse des Hohlschaftes (1) drehbar angeordnet ist. 5. Instrument according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tool magazine ( 5 ) is arranged rotatably about a longitudinal axis of the hollow shaft ( 1 ). 6. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Werkzeug (3) im Werkzeugmagazin (5) mit dem Werkzeugträger (2) verbindbar ist. 6. Instrument according to one of claims 1 to 5, characterized in that each tool ( 3 ) in the tool magazine ( 5 ) with the tool carrier ( 2 ) can be connected. 7. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (2) ein flexibles langgestrecktes Element ist. 7. Instrument according to one of claims 1 to 6, characterized in that the tool carrier ( 2 ) is a flexible elongate element. 8. Instrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (2) stab- oder gliedförmig ausgebildet ist. 8. Instrument according to claim 7, characterized in that the tool carrier ( 2 ) is rod-shaped or limb-shaped.
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