DE10161958A1

DE10161958A1 - Surgical system for carrying out a non-invasive or minimal- invasive intervention has a miniature operation capsule that can be inserted in a blood vessel and remotely controlled or moved in a magnetic or electrical field

Info

Publication number: DE10161958A1
Application number: DE10161958A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Beyersdorf
Original assignee: Universitaetsklinikum Freiburg
Current assignee: Universitaetsklinikum Freiburg
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-07-03

Abstract

Surgical system has a miniature capsule with dimensions suitable for its insertion within a blood vessel. The capsule has at least one operating unit with which a surgical measure can be executed inside a blood vessel. The system also comprises a control unit that allows external operation of the capsule and an observation unit with which the capsule can be located and operated by the control unit during execution of a surgical procedure.

Description

Technical field

Die Erfindung bezieht sich auf ein Chirurgiesystem zur Durchführung eines non- bzw. minimal invasiven Eingriffes innerhalb des menschlichen oder tierischen Gefäßsystems. The invention relates to a surgical system for performing a non- or minimally invasive intervention within human or animal Vasculature.

State of the art

Im Bestreben chirurgische Eingriffe für den zu behandelnden Patienten möglichst schonend durchführen zu können, sind auf dem Gebiet der non- bzw. minimalinvasiven Chirurgie überaus große Fortschritte erzielt worden, die eng mit dem Einsatz von endoskopischen Instrumenten sowie deren Fortentwicklung verbunden sind. Mit endoskopischen Instrumenten durchgeführte bzw. unterstützte chirurgische Eingriffe erfolgen typischerweise durch eine lokale Körperöffnung, durch die ein Arbeitskanal, ein sog. Trokar, eingeführt wird, durch den verschiedenste endoskopische Instrumente in das Körperinnere geschoben werden können. Typischerweise werden auf diese Weise Operationen innerhalb des Bauchraumes vorgenommen, der zur Schaffung eines für die intrakorporale Betätigung mit den endoskopischen Instrumente erforderlichen Bewegungfreiraumes insufliert wird. Über entsprechende Trokarschleusen können somit geeignete Endoskopinstrumente in die Bauchhöhle eingeführt werden. Dramatische Gewebeirritationen, die mit herkömmlichen Operationsmethoden unumgänglich verbunden sind und den Heilungs- und Rehabilitationsprozess für den Patienten unnötig verlängern, können mit Hilfe eines derartig minimalinvasiven Eingriffes reduziert werden. As far as possible, surgical interventions for the patient to be treated To be able to carry out gently are in the field of non- or Minimally invasive surgery has made tremendous progress that is closely related to the use of endoscopic instruments and their further development are connected. Performed or supported with endoscopic instruments surgical interventions typically take place through a local body opening which introduces a working channel, called a trocar, through the most varied endoscopic instruments can be pushed inside the body. Typically, this will be surgery inside the abdomen made to create one for intracorporeal activity with the endoscopic instruments required freedom of movement is insufliert. about Corresponding trocar locks can therefore be used in suitable endoscopic instruments the abdominal cavity are inserted. Dramatic tissue irritation associated with conventional surgical methods are inevitably connected and the May unnecessarily prolong the healing and rehabilitation process for the patient can be reduced with the help of such a minimally invasive procedure.

Grenzen sind jedoch auch dem chirurgischen Eingriff mit Hilfe endoskopischer Instrumente in Fällen gesetzt, in denen der Zugang zu intrakorporal befindlichen, chirurgisch zu behandelnden Stellen mittels endoskopischer Instrumente nicht oder nur sehr schwer möglich ist. Bspw. bedarf es bis dato einer zumindest lokalen Brustkorböffnung, um an innerhalb der Brusthöhle befindlichen Organen, bspw. am Herz, gezielte chirurgische Manipulationen vornehmen zu können. Derartige Toraxöffnungen bedeuten für den zu behandelnden Patienten einen überaus schwerwiegenden chirurgischen Eingriff, der unumgänglich mit langen Genesungs- und Rehabilitationszeiten verbunden ist. Darüber hinaus sind nicht alle notwendigen Eingriffe möglich und die Durchführung zahlreicher minimal-invasiver Operationen ist extrem umständlich und z. T. mit einem höheren Risiko für den Patienten verbunden als konventionelle Eingriffe. However, there are also limits to surgical intervention with the help of endoscopic Instruments in cases where access to intracorporeal, areas to be treated surgically using endoscopic instruments or not is very difficult. For example. So far, at least a local one is needed Chest opening in order to connect to organs located inside the chest cavity, e.g. on Heart to be able to perform targeted surgical manipulations. such Torax openings are extremely important for the patient to be treated serious surgery that is inevitable with long recovery and rehabilitation times. In addition, not all are necessary Interventions are possible and numerous minimally invasive operations can be performed extremely cumbersome and z. T. associated with a higher risk for the patient than conventional interventions.

Zur minimalinvasiven Durchführung von Eingriffen bspw. am menschlichen Herzen haben sich mittlerweile auch Kathetertechniken etabliert, mit denen es möglich ist, Katheter in das menschliche Blutgefäßsystem einzuführen und dem natürlichen Verlauf des Systems folgend das distale Ende des Katheters an eine gewünschte Stelle am Herzen zu positionieren. Mit Hilfe geeigneter Beobachtungstechniken (z. B. Angiographie) und entsprechender Katheter können mit den heutigen Mitteln durchaus erfolgreiche Operationserfolge unter Verwendung derartiger, für den zu behandelnden Patienten äußerst schonenden Katheterwerkzeugen erzielt werden. Nachteilhaft bei diesen Techniken ist jedoch der überaus beschränkte Manipulationsraum, innerhalb dem der Eingriff erfolgt. Die distalseits plazierten Katheterwerkzeuge sind systembedingt sehr klein und erfordern von dem, den Eingriff vornehmenden Arzt besonderes Geschick und hohe Aufmerksamkeit während der Bedienung des Katheters. Hierzu dienen dem Arzt lediglich proximalseits aus dem Körper herausragende Manipulationshandgriffe über die er die zum Teil über einen Meter von den Handgriffen entfernt liegenden distalseits aus dem Katheter mündenden Katheterwerkzeuge bedient. Aufgrund der überaus kleinen Dimensionen der zu behandelnden Gewebebereiche sowie auch der filigranen Katheterwerkzeuge, zudem in Verbindung mit der nur beschränkten Beweglichkeit der distalseits am Katheter befindlichen Katheterwerkzeuge bedarf es zur erfolgreichen Durchführung einer Katheterintervention eines behandelnden Arztes mit überaus großem Geschick und langjähriger Systemerfahrung. Neben den vielen mit Katheterintervention verbundenen Vorteilen haftet dieser Technik somit auch eine Reihe von Nachteilen an: Vor allem ist nur ein Eingriff an bestimmten Stellen des Koronarsystems möglich, und auch hier nur unter bestimmten Bedingungen. Weitergehende Eingriffe an Herzklappen, am Herzmuskel oder bei angeborenen Öffnungen in der Herzscheidewand sind nur sehr beschränkt möglich. Neben dem bereits erwähnten überaus hohen Erfahrungsgrad, den ein Arzt besitzen muss, sind Katheterinterventionen zumeist mit langen Operationszeiten verbunden, da die zum Teil im Submillimeterbereich vorzunehmenden Handgriffe eine überaus hohe Präzision erfordern. Werden darüber hinaus Eingriffe an sich ständig bewegenden Organteilen durchgeführt, bspw. an dem sich stets in Bewegung befindlichen Herz, gilt es im besonderen Maße die Katheterwerkzeuge gegenüber den sich stets bewegenden Organteilen zu positionieren, eine Aufgabe, die überaus hohes Geschick und Konzentrationsvermögen erfordert. For minimally invasive procedures, for example on the human heart catheter techniques have also become established, with which it is possible Introduce catheters into the human blood vessel system and the natural one Course of the system following the distal end of the catheter to a desired one Position at heart. With the help of suitable observation techniques (e.g. Angiography) and corresponding catheter can be done with today's means quite successful operations using such, for which too treating patients extremely gentle catheter tools can be achieved. However, the disadvantage of these techniques is that they are extremely limited Manipulation room within which the intervention takes place. The distal placed System-specific, catheter tools are very small and require that Intervention doctor special skill and high attention while operating the catheter. The doctor only serves this purpose manipulation handles protruding from the proximal side of the body the distal side, some more than a meter from the handles operated catheter tools. Because of the extremely small Dimensions of the tissue areas to be treated as well as the filigree Catheter tools, also in connection with the limited mobility the catheter tools located on the distal side of the catheter are required for successful implementation of a catheter intervention by a treating doctor with a great deal of skill and many years of system experience. In addition to the many The advantages associated with catheter intervention are therefore also associated with this technology Series of disadvantages: Above all, only an intervention at certain points of the Coronary system possible, and only here under certain conditions. Further interventions on heart valves, on the heart muscle or in congenital ones Openings in the cardiac septum are only possible to a very limited extent. Next to the already mentioned are a very high level of experience that a doctor must have Catheter interventions are usually associated with long operating times because Some of the handles to be carried out in the submillimeter range are extremely high Require precision. In addition, interventions on constantly moving Organ parts performed, for example on the heart, which is always in motion, It is particularly important to always compare the catheter tools to the ones to position moving organ parts, a task that is extremely high Skill and concentration required.

Presentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Chirurgiesystem zur Durchführung eines non- bzw. minimalinvasiven Eingriffes innerhalb des menschlichen oder tierischen Gefäßsystems derart auszubilden, dass jegliche mit den bekannten minimalinvasiven Operationssystemen verbundenen Nachteile vermieden werden können. Im Besonderen gilt es dem Arzt eine Operationstechnik zur Hand zu geben, mit der es ihm möglich ist, mit Hilfe geeigneter Chirurgiewerkzeuge nahezu uneingeschränkt frei relativ in intrakorporalen Organen zu hantieren. Der chirurgische Eingriff soll dabei für den zu behandelnden Patienten möglichst schmerzfrei durchgeführt werden können und keine für den Patienten langwierige Genesungs- oder Rehabilitationszeiten verursachen. In besonderer Weise soll es möglich sein, chirurgische Eingriffe unmittelbar am oder im Herzbereich vorzunehmen ohne die natürliche Herztätigkeit während des chirurgischen Eingriffes unterbrechen zu müssen. Schließlich soll das Chirurgiesystem eine möglichst einfache Bedienbarkeit gewährleisten, so dass Ärzte in möglichst kurzer Zeit mit dem Chirurgiesystem erfolgreich und sicher arbeiten können. The invention is based, to perform a surgery system a non- or minimally invasive intervention within the human or to develop animal vascular system such that any with the known disadvantages associated with minimally invasive operating systems can be avoided can. In particular, it is important to provide the doctor with a surgical technique with which it is almost possible with the help of suitable surgical tools unrestrictedly free to handle relatively in intracorporeal organs. The surgical one Intervention should be as painless as possible for the patient to be treated can be carried out and no lengthy recovery process for the patient or cause rehabilitation times. In a special way, it should be possible to perform surgery directly on or in the heart area without the Natural heart activity during surgery is interrupted have to. After all, the surgical system should be as easy to use as possible ensure that doctors use the surgical system in the shortest possible time can work successfully and safely.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung zu entnehmen. The object of the invention is achieved in claim 1 specified. Features which advantageously further develop the inventive idea The subject of the subclaims and the description can be found.

Erfindungsgemäß weist das Chirurgiesystem zur Durchführung eines non- bzw. minimalinvasiven Eingriffes innerhalb des menschlichen oder tierischen Gefäßsystems wenigstens drei Komponenten auf:
Ein zentraler Gesichtspunkt des erfindungsgemäßen Chirurgiesystems betrifft eine Operationskapsel, vorzugsweise in Form einer miniaturisierten Pille, die über eine Baugröße verfügt, so dass die Operationskapsel in das menschliche Gefäßsystem einbringbar und innerhalb desselben frei bewegbar ist. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass der Begriff "Gefäßsystem", nicht nur auf das Blutgefäßsystem beschränkt sein soll, sondern auch alternative intrakorporale Kanalsysteme sollen darunter subsumierbar sein, wie bspw. das Harnwegesystem, das Gallenkanalsystem, das Bronachialsystem oder die Speiseröhre mit dem sich anschließenden Magen- Darmtrakt, um nur einige weitere Beispiele zu nennen. According to the invention, the surgical system for performing a non- or minimally invasive intervention within the human or animal vascular system has at least three components:
A central aspect of the surgical system according to the invention relates to an operating capsule, preferably in the form of a miniaturized pill, which is of a structural size so that the operating capsule can be inserted into the human vascular system and can be moved freely within the same. It should be noted at this point that the term "vascular system" should not only be limited to the blood vessel system, but also alternative intracorporeal canal systems should be subsumed under it, such as the urinary system, the biliary canal system, the bronchial system or the esophagus subsequent gastrointestinal tract, to name just a few more examples.

Die Operationskapsel verfügt hierzu über eine Antriebseinheit, die sie zur Eigenfortbewegung innerhalb des Gefäßsystems befähigt. Alternativ oder in Kombination zur vorstehenden Antriebseinheit weist die Operationskapsel ein Material auf, das sensitiv gegenüber elektromagnetischen bzw. elektrostatischen Feldern ist, so dass die Operationskapsel zur anliegen geeigneter externer Felder räumlich innerhalb der Gefäßsystemen manipulierbar ist. Schließlich ist die Operationskapsel mit wenigstens einer Operationseinheit ausgestattet, mit der eine intrakorporale chirurgische Maßnahme durchführbar ist. Die besagte Operationskapsel stellt so zu sagen ein miniaturisiertes "U-Boot" dar, das zur Eigenfortbewegung innerhalb des Gefäßsystems ausgebildet ist und überdies über wenigstens ein miniaturisiertes chirurgisches Instrument verfügt, mit dem, bei geeigneter Positionierung der Operationskapsel gegenüber einem intrakorporal zu behandelnden Gewebebereich eine gezielte chirurgische Maßnahme durchgeführt werden kann. The surgical capsule has a drive unit for this purpose Self-propelled within the vascular system. Alternatively or in The operating capsule has a combination with the above drive unit Material that is sensitive to electromagnetic or electrostatic Fields is such that the surgical capsule is applied to appropriate external fields can be manipulated spatially within the vascular systems. After all, that is Operating capsule equipped with at least one operating unit, with one intracorporeal surgical measure is feasible. The said Operation capsule is a miniaturized "submarine" that is used for Self-locomotion within the vascular system is formed and moreover has at least one miniaturized surgical instrument with which, at appropriate positioning of the surgical capsule relative to an intracorporeal treated tissue area performed a targeted surgical measure can be.

Um die miniaturisierte Operationskapsel autonom innerhalb des Gefäßsystems ohne jegliche Verbindungs- bzw. Steuerleitungen nach außen navigieren zu können, ist eine Steuereinheit vorgesehen, die extrakorporal angeordnet und von einem Arzt bedienbar ist, der berührungsfrei die Bewegung der Operationskapsel innerhalb des Gefäßsystems und/oder die Operationseinheit kontrolliert steuert. In einer bevorzugten Ausführungsform weist hierzu die Operationskapsel ein geeignetes Empfangssystem auf, über das die Operationskapsel von der Steuereinheit abgesendete Steuerbefehle empfangen kann und entsprechend umsetzt. Derartige Steuerbefehle dienen einerseits der Navigation, andererseits der Verrichtung spezieller chirurgischer Maßnahmen an bestimmten Gewebebereichen. Alternativ zu dem vorstehend genannten Fernsteuersystem vermögen bspw. extern angelegte Magnetfelder die wenigstens teilweise aus ferromagnetischem Material bestehende Operationskapsel gezielt durch das Gefäßsystem zu lenken und an einer entsprechend chirurgisch zu behandelnden Stelle zu positionieren. Die Verwendung externer Magnet- und/oder elektromagnetischer Felder zur intrakorporalen Navigation der Operationskapsel vermeidet die Notwendigkeit von unmittelbar an der Operationskapsel vorgesehene Antriebsmechanismen, was aus Gründen einer kompakteren Bauform sowie einer weniger aufwendigeren Energieversorgung Vorteile aufweist. Jedoch bedarf es hierzu eines extrakorporalen Feldgenerators der zu Navigationszwecken der Operationskapsel höchst präzise raumabhängige Feldgradienten zu erzeugen in der Lage ist. To the miniaturized capsule autonomously within the vascular system without to be able to navigate any connection or control lines to the outside a control unit is provided, which is arranged extracorporeally and by a doctor is operated, the contact-free movement of the surgical capsule within the Vascular system and / or the operation unit controls controls. In a preferred embodiment, the surgical capsule has a suitable one for this Receiving system through which the surgical capsule from the control unit sent control commands can receive and implemented accordingly. such Control commands serve on the one hand for navigation, on the other hand for execution special surgical measures on certain tissue areas. alternative to the above-mentioned remote control system can, for example, be created externally Magnetic fields that at least partially consist of ferromagnetic material To direct the capsule through the vascular system and at one to be positioned according to the area to be treated surgically. The usage external magnetic and / or electromagnetic fields for intracorporeal Navigating the surgical capsule avoids the need to go straight to the Operation capsule provided drive mechanisms, which for the sake of a compact design and a less complex energy supply Has advantages. However, this requires an extracorporeal field generator highly precise space-dependent for navigation purposes Is able to generate field gradients.

Schließlich weist das erfindungsgemäß ausgebildete Chirurgiesystem eine Beobachtungseinheit auf, über die die Operationskapsel innerhalb des Gefäßsystems lokalisierbar sowie die durch die Operationseinheit durchführbare intrakorporale chirurgische Maßnahme überwachbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform dient als Beobachtungseinheit eine innerhalb der Operationskapsel integriertes Sensorsystem, mit dem ein Abbild aus dem Körperinneren auf ein extrakorporales Sichtgerät übertragen werden kann. Als Sensorsystem eignet sich vorzugsweise eine Kameraeinheit, die elektromagnetische Strahlung innerhalb eines bestimmten Spektralbereiches detektiert und in geeigneter Weise zu übertragen vermag. Auch sind aktive Sensorsysteme einsetzbar, die bspw. elektromagnetische Strahlung emittieren und das zu beobachtende intrakorporale Umfeld abscannen. Hierbei eignet sich insbesondere der Einsatz monochromatischer elektromagnetischer Strahlung, wie sie aus miniaturisierten Halbleiterlaserdioden emittiert wird und durch Wahl der geeigneten Wellenlänge gewebespezifische Lumineszenstrahlung anregt, die mit einem geeigneten Mikrodetektor detektiert und mittels des extrakorporal vorgesehenen Sichtschirmes dargestellt werden kann. Hierdurch kann ein räumliches Abbild des Umfeldes, innerhalb dem sich die Operationskapsel befindet, visuell wahrnehmbar dargestellt werden. Der Arzt erhält auf diese Weise einerseits genauste Informationen über den aktuellen Aufenthaltsort der Operationskapsel innerhalb des Gefäßsystems und vermag die Operationskapsel über die Steuereinheit gezielt zu navigieren sowie zur Durchführung eines chirurgischen Eingriffes die wenigstens eine Operationseinheit präzise zu bedienen. Finally, the surgery system designed according to the invention has a Observation unit over which the surgical capsule within the Vascular system can be localized and the one that can be performed by the operating unit intracorporeal surgical measure can be monitored. In a preferred one Embodiment serves as an observation unit within the surgical capsule Integrated sensor system, with which an image from the inside of the body extracorporeal viewing device can be transmitted. Suitable as a sensor system preferably a camera unit, the electromagnetic radiation within a certain spectral range detected and transmitted in a suitable manner can. Active sensor systems, for example electromagnetic ones, can also be used Emit radiation and scan the intracorporeal environment to be observed. The use of monochromatic is particularly suitable here electromagnetic radiation, such as those from miniaturized semiconductor laser diodes is emitted and tissue-specific by selecting the appropriate wavelength Stimulates luminescence radiation, which is detected with a suitable microdetector and can be displayed by means of the extracorporeal screen provided. This allows a spatial representation of the environment within which the Surgery capsule is located, visually perceptible. The doctor receives in this way, on the one hand, accurate information about the current location the surgical capsule within the vascular system and is capable of the surgical capsule to navigate specifically via the control unit and to carry out a surgical intervention to operate the at least one surgical unit precisely.

Durch das erfindungsgemäße Operationssystem, bestehend aus einer Operationskapsel, einer Steuereinheit sowie einer Beobachtungseinheit ist ein Arzt in die Lage versetzt, sich nahezu frei innerhalb des Gefäßsystems mit Hilfe der miniaturisierten Operationskapsel zu bewegen und weitgehend ungehindert, d. h. ohne räumliche Beschränkungen gezielte chirurgische Maßnahmen durchzuführen. Da die Operationskapsel selbst ein Bauvolumen umschließt, dessen größte Durchmesserlänge von etwa 10 mm nicht überschreiten sollte und die an der Operationskapsel integrierten Operationseinheiten bspw. Bohr- oder Schneidvorrichtung von gleicher oder geringerer Größendimension sind, können chirurgische Eingriffe, bspw. am menschlichen Herzen, ungehindert durchgeführt werden. Herzklappenoperationen, Verschlüsse von Öffnungen in der Scheidewand u. s. w. können mit Hilfe derartiger Chirurgiesysteme vollständig durchgeführt werden und bieten überdies den Vorteil, dass der Patient von dem noninvasiven Eingriff weitgehend nichts mitbekommt, zumal derartige, intrakorporale Maßnahmen vollkommen schmerzfrei erfolgen, da die Gefäßinnenschicht keine Schmerzrezeptoren aufweist. Lediglich zum Einführen der Operationskapsel in das menschliche Gefäßsystem ist ein kleiner Schnitt an einer geeigneten Stelle vorzunehmen, bspw. im Lendenbereich, um die Operationskapsel in ein geeignetes Gefäßkanalsystem einzuführen; jedoch ist dieser Einsetzvorgang für den Patienten mit Hilfe einer lokalen Betäubung ohne jegliches Risiko und überdies schmerzfrei durchzuführen. By the operating system according to the invention, consisting of a Operation capsule, a control unit and an observation unit is a doctor in able to move almost freely within the vascular system using the miniaturized surgical capsule to move and largely unhindered, d. H. to perform targeted surgical measures without spatial restrictions. Since the operating capsule itself encloses a construction volume, its largest Diameter length of about 10 mm should not exceed and the surgical units integrated on the surgical capsule, for example drilling or Cutting device of the same or smaller size dimension can surgical interventions, for example on the human heart, carried out unimpeded become. Heart valve surgery, occlusion openings in the septum u. s. w. can be carried out completely with the help of such surgical systems and also offer the benefit of relieving the patient of the non-invasive procedure largely not noticed, especially since such intracorporeal measures completely painless, since the inner layer of the vessel does not Has pain receptors. Only for inserting the surgical capsule into it human vascular system is a small incision in a suitable place to carry out, for example in the lumbar region, in order to convert the surgical capsule into a suitable one Introduce vascular canal system; however, this insertion process is for the patient with the help of a local anesthetic without any risk and moreover painless perform.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Operationskapsel sieht eine Antriebseinheit vor, die mittels in- und desuflierbaren Verdrängungskörpern die Operationskapsel gleichsam einer peristaltischen Fortbewegungsweise in eine Vorzugsrichtung längs des Gefäßsystems zu bewegen vermag. Der hierfür erforderlich Pumpmechanismus kann mit elektromotorischer Unterstützung oder aber unter Verwendung geeigneter mineralischer Fluide mit unterschiedlichen Mineralstoffkonzentrationen erfolgen, die aufgrund des Osmoseprinzips in geeigneter Weise Verdrängungskörper taktweise in- bzw. zu desuflieren vermögen. A preferred embodiment of the surgical capsule sees a drive unit the surgical capsule by means of displaceable displacers as it were a peristaltic mode of movement in a preferred direction along of the vascular system is able to move. The pump mechanism required for this can with electromotive support or using suitable mineral fluids with different mineral concentrations that occur due to the osmosis principle, the displacement body should be or are able to desuflate.

Ebenso ist es denkbar, die Antriebseinheit in Form einer steuerbaren Fluidstrahlpumpe auszubilden, bei der das innerhalb des Gefäßsystems befindliche Fluid, vornehmlich bestehend aus weißen und roten Blutkörperchen als Durchsatzmedium für einen entsprechenden Vorwärtsantrieb genutzt werden kann. It is also conceivable to design the drive unit in the form of a controllable one To form a fluid jet pump, in which that is located within the vascular system Fluid consisting primarily of white and red blood cells as Throughput medium can be used for a corresponding forward drive.

Auch ist der Einsatz von Fluidantrieben denkbar, die durch lokale Abgabe bspw. einer Kochsalzlösung in das Innere des Gefäßsystems Unterschiede in der spezifischen Dichte innerhalb des Blutstromes erzeugen, wodurch die Operationskapsel in eine Vorzugsrichtung regelrecht verdrängt wird. The use of fluid drives is also conceivable, for example by local delivery. a saline solution inside the vascular system differences in generate specific density within the bloodstream, causing the Surgical capsule is literally displaced in a preferred direction.

Die Art und Weise der Ausgestaltung des Antriebssystems soll grundsätzlich all jene mikromechanischen Techniken umfassen, die derzeit bekannt und künftig zum gleichen Einsatz entwickelt werden. The way in which the drive system is designed is fundamentally intended for all those include micromechanical techniques that are currently known and will be used in the future same use can be developed.

Wie bereits eingangs erwähnt, kann eine gezielte intrakorporale Fortbewegung der Operationskapsel auch durch ein extern angelegtes elektromagnetisches Feld hervorgerufen werden, wobei die Operationskapsel wenigstens eine magnetfeldsensible Materialkomponente aufweist, wie bspw. ein ferromagnetisches Material, das mit dem extern angelegten elektromagnetischen Feld in entsprechende Wechselwirkung tritt. As already mentioned at the beginning, targeted intracorporeal locomotion Operation capsule also by an externally applied electromagnetic field are caused, wherein the surgical capsule at least one Magnetic field sensitive material component, such as a ferromagnetic Material that corresponds with the externally applied electromagnetic field Interaction occurs.

Ein zu behandelnder Arzt erhält auf einem Bildschirm zu Navigationszwecken der Operationskapsel ein visuelles Abbild dessen, was eine mit der Operationskapsel verbundene Beobachtungseinheit innerhalb des Gefäßsystems detektiert. Die Beobachtungseinheit kann aber auch als extrakorporal vorgesehene Röntgen-, Kernspin-, CT- und/oder Ultraschallanlage ausgebildet sein, die ein Durchstrahlungsbild durch den menschlichen Körper erzeugt, an Hand dem die Relativlage der Operationskapsel zum Körper erkennbar ist. A doctor to be treated receives the on a screen for navigation purposes Surgical capsule is a visual representation of what is associated with the surgical capsule connected observation unit detected within the vascular system. The However, the observation unit can also be provided as an extracorporeal X-ray, Nuclear spin, CT and / or ultrasound system can be formed, the one Radiographic image generated by the human body, on the basis of which the Relative position of the surgical capsule to the body can be seen.

Wie bereits erwähnt, befindet sich in einer bevorzugten Ausführungsform ein bildaufnehmendes Kamerasystem innerhalb der Operationskapsel, so dass es für einen Arzt nicht nur möglich ist, die von dem Kamerasystem abgegebenen Bildsignale zu Navigationszwecken zu verwenden, sondern insbesondere den Einsatz der Operationseinheit vor Ort visuell überwachen zu können. As already mentioned, there is a preferred embodiment imaging camera system inside the surgical capsule, making it suitable for a doctor is not only able to deliver the camera system To use image signals for navigation purposes, but especially the To be able to visually monitor the use of the operating unit on site.

Die Operationskapsel sieht in vorteilhafter Weise aus der Operationskapsel ausfahrbare Befestigungseinrichtungen vor, bspw. in Form von kleinen Widerhaken oder Bohrersystemen, mit denen die Operationskapsel relativ zu einem Gewebebereich lösbarfest fixiert werden kann. In einer derartigen fixierten Stellung ist es nun für den behandelnden Arzt möglich, gezielte Eingriffe mit der wenigstens einen Operationseinheit an einer zu behandelnden Gewebestelle vorzunehmen. The surgical capsule advantageously looks out of the surgical capsule extendable fastening devices in front, for example in the form of small barbs or drill systems with which the surgical capsule is relative to one Tissue area can be fixed releasably. In such a fixed position it is now possible for the attending doctor to make targeted interventions with the least to perform an operation unit at a tissue site to be treated.

So ist es denkbar, die Operationskapsel bspw. nahe einer beschädigten Herzklappe oder gar unmittelbar auf der Herzklappe selbst zu fixieren und mittels eines geeigneten Schneidewerkzeuges die geschädigte Herzklappe teilweise oder ganz abzutrennen. Denkbare Operationseinheiten, die in vorteilhafter Weise während der Fortbewegung der Operationskapsel längs des Gefäßsystems innerhalb der Operationskapsel integriert sind, können über Mikrogelenkmechanismen aus der Operationskapsel entfaltet werden und mit ihrem speziell ausgebildeten, distalen Ende entsprechende chirurgische Eingriffe vollbringen. Je nach Art der Ausbildung des mikromechanischen Operationswerkzeuges können auf diese Weise Schneid-, Fräs-, Bohr- oder Näharbeiten durchgeführt werden. Neben dem Vorsehen mikromechanischer Operationseinheiten ist es ebenso denkbar Mikrolasersysteme innerhalb der Operationskapsel zu integrierten, deren emittierte Laserstrahlung gezielte Gewebeablations- sowie Koagulationsprozesse hervorrufen. Die hierfür erforderliche Energie kann bspw. mittels induktiver Energiekopplung aus einem extern angelegten elektromagnetischen Wechselfeld erfolgen. It is conceivable, for example, to place the surgical capsule near a damaged heart valve or to fix it directly on the heart valve itself and by means of a suitable cutting tool partially or completely the damaged heart valve separate. Conceivable operating units that are advantageously used during the Locomotion of the surgical capsule along the vascular system within the Surgery capsule can be integrated via micro joint mechanisms from the Surgical capsule can be unfolded and with its specially trained, distal Complete the appropriate surgical procedures at the end. Depending on the type of training of the micromechanical surgical tool can be cut, Milling, drilling or sewing work can be carried out. In addition to providing micromechanical operation units, it is also conceivable microlaser systems to be integrated within the surgical capsule, whose emitted laser radiation induce targeted tissue ablation and coagulation processes. The one for this Required energy can be obtained from a externally applied alternating electromagnetic field.

Das erfindungsgemäße Chirurgiesystem wird die minimalinvasive Chirurgie entscheidend beeinflussen, da mit diesem System eine Vielzahl vorteilhafte Gesichtspunkte gegenüber konventionellen minimalinvasiven Operationstechniken verbunden sind:

- Keine traumatischen Gewebeirritationen erforderlich, mit Ausnahme eines winzigen Hautschnittes, über den die Operationskapsel in das geeignete Gefäßsystem eingesetzt wird.
- Keine Narkotisierung des zu behandelnden Patienten erforderlich, zumal die intrakorporal mit Hilfe des erfindungsgemäß ausgebildeten Chirurgiesysteme für behandelnde Bereiche über kein lokales Schmerzempfinden verfügen.
- Aufgrund der kleinen Dimensionierung des Operationssystems sind dem Arzt große Bewegungsfreiräume für die Positionierung der Operationskapsel relativ gegenüber dem zu behandelnden Gewebebereich gegeben. Überdies können aufgrund der mikromechanisch ausgeführten Chirurgieinstrumente höchstpräzise lokale chirurgische Maßnahmen vorgenommen werden.
- Durch die Fernsteuerbarkeit der Operationskapsel kann diese durch eine unmittelbar vor Ort befindliche Steuereinheit betätigt werden. Auch ist es möglich auf diese Weise Operationen via "Internet" vornehmen zu können.

The surgical system according to the invention will have a decisive influence on minimally invasive surgery, since this system is associated with a large number of advantageous aspects compared to conventional minimally invasive surgical techniques:

- No traumatic tissue irritation required, with the exception of a tiny skin incision through which the surgical capsule is inserted into the appropriate vascular system.
- No anesthetic of the patient to be treated is necessary, especially since the intracorporeally with the help of the surgical systems designed according to the invention have no local sensation of pain for treatment areas.
- Due to the small dimensions of the operating system, the doctor is given great freedom of movement for positioning the operating capsule relative to the tissue area to be treated. Moreover, due to the micromechanical surgical instruments, highly precise local surgical measures can be carried out.
- Due to the fact that the capsule can be remotely controlled, it can be actuated by a control unit located directly on site. It is also possible to carry out operations via the "Internet" in this way.

Claims

1. Surgical system for performing a non- or minimally invasive intervention within the human or animal vascular system
an operation capsule,
which has a size so that the surgical capsule can be inserted into the vascular system and can be moved within it,
which has a drive unit for enabling the surgical capsule to move itself within the vascular system and / or which has a material which is sensitive to electromagnetic or electrostatic fields, and
which has at least one operating unit with which an intracorporeal surgical measure can be carried out,
a control unit,
the extracorporeally operated and contactless controls the movement of the surgical capsule within the vascular system and / or controls the surgical unit and
an observation unit,
via which the surgical capsule can be located within the vascular system and the intracorporeal surgical measure that can be carried out by the surgical unit can be monitored.

2. Surgical system according to claim 1, characterized in that the surgical capsule has a maximum length of has about 10 mm.

3. Surgical system according to claim 1 or 2, characterized in that the drive unit of the surgical capsule in and Desufflatable displacement bodies are attached to the surgical capsule are.

4. Surgical system according to claim 1 or 2, characterized in that the drive unit of the surgical capsule in shape a controllable fluid jet pump.

5. Surgical system according to claim 1 or 2, characterized in that the drive unit of the surgical capsule as Fluid drive is designed (targeted addition of a saline solution, the specific density within the bloodstream can still change to be more precise).

6. Surgical system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the surgical capsule ferromagnetic material which can be specifically cycled by an external magnetic field and on this Way the locomotive capsule moves within the vascular system is achievable.

7. Surgical system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the surgical capsule is a receiving unit for Receiving teleported control signals from the control unit, so that the Operation capsule is remotely controllable.

8. Surgical system according to claim 7, characterized in that the control signals navigation signals for autonomous Locomotion of the surgical capsule through the vascular system, and that the Control signals are used for the targeted actuation of the operating unit.

9. Surgical system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the operation unit as a micromechanical surgical instrument is formed.

10. Surgical system according to claim 9, characterized in that the micromechanical surgical instrument is fully retractable within the surgical capsule and can be withdrawn from it.

11. Surgical system according to claim 9 or 10, characterized in that the micromechanical surgical instrument as material-removing instrument is formed.

12. Surgical system according to one of claims 1 to 11, characterized in that the surgical capsule fasteners provides with which the surgical capsule is stationary with respect to the vascular system is fixable.

13. Surgical system according to claim 12, characterized in that the fastening devices in the manner of Barbs or in the form of a drill are formed in the surgical capsule are retractable.

14. Surgical system according to one of claims 1 to 13, characterized in that the observation unit has an X-ray nuclear spin, The CT and / or ultrasound system can be used to examine the patient to be treated is.

15. Surgical system according to one of claims 1 to 13, characterized in that the observation unit is part of the surgical capsule and at least part of the immediate vicinity of the surgical capsule records and this information for visual perception on an external System transmits.

16. Surgical system according to claim 15, characterized in that the observation unit is a camera system.