DE102005007769A1 - High frequency energy device comprises a generator for generating high frequency voltage and first electrodes for conducting high frequency currents to the skin and second electrode for channelling off high frequency currents from skin - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochfrequenzchirurgie-Vorrichtung zum Koagulieren und/oder Schneiden von biologischem Gewebe, umfassend einen Generator zur Erzeugung einer Hochfrequenzspannung und erste Anschlussmittel zum Anschluss einer Mehrzahl von ersten Elektroden zur Einleitung eines der Hochfrequenzspannung entsprechenden Hochfrequenzstroms in verschiedene Stellen des Gewebes und zweite Anschlussmittel zum Anschluss wenigstens einer zweiten Elektrode zur Ableitung des Hochfrequenzstroms aus dem Gewebe.The The invention relates to a high frequency surgery device for coagulating and / or Cutting biological tissue comprising a generator for Generation of a high-frequency voltage and first connection means for connection a plurality of first electrodes for introducing one of the high-frequency voltage corresponding high-frequency current in different places of the tissue and second connection means for connecting at least a second one Electrode for the removal of high-frequency current from the tissue.
Sie bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Betrieb einer Hochfrequenzchirurgie-Vorrichtung zum Koagulieren und/oder Schneiden von biologischem Gewebe, bei dem mittels eines Generators eine Hochfrequenzspannung erzeugt wird, die über Anschlussmittel in eine Mehrzahl von ersten Elektroden eingespeist wird, um mittels der ersten Elektroden einen der Hochfrequenzspannung entsprechenden Hochfrequenzstrom in verschiedene Stellen des Gewebes einleiten zu können, wobei in das Gewebe eingeleiteter Hochfrequenzstrom über wenigstens eine zweite Elektrode aus dem Gewebe abgeleitet wird.she further relates to a method of operating a high frequency surgery device for Coagulation and / or cutting of biological tissue in which a high-frequency voltage is generated by means of a generator, the via connection means is fed to a plurality of first electrodes to by means of the first electrode corresponding to the high-frequency voltage Initiate high-frequency current into various parts of the tissue to be able to wherein high frequency current introduced into the tissue via at least one second electrode is derived from the tissue.
Eine
derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind bekannt
aus
Weiter sind dem Fachmann Hochfrequenzchirurgie-Vorrichtungen und -Verfahren bekannt, die im sogenannten monopolaren Modus arbeiten. Das bedeutet, dass die zweite Elektrode als sogenannte Neutralelektrode großflächig am Patienten angebracht ist. Über eine oder mehrere sogenannte Aktivelektroden, die z.B. messerförmig oder als Schneidschlingen ausgebildet sein können, wird der Hochfrequenzstrom punktuell in das Gewebe eingeleitet und fließt mit geringer Stromdichte über die großflächige Neutralelektrode ab.Further For those skilled in the art, high frequency surgery devices and methods are known to work in the so-called monopolar mode. That means, that the second electrode as a so-called neutral electrode over a large area on Patient is attached. about one or more so-called active electrodes, e.g. knife-shaped or can be formed as cutting loops, the high-frequency current introduced selectively into the tissue and flows with low current density over the large-surface neutral electrode from.
Bei Anwendungen der Gefäßpräparation oder bei der operativen Versorgung multilokaler Unfallverletzungen ist es häufig wünschenswert, wenn mehrere Operateure gleichzeitig an verschiedenen Stellen eines Patienten arbeiten können. Verwendung eines einzelnen Generators, an dessen Ausgang mehrere elektrochirurgische Instrumente, d.h. insbesondere mehrere erste Elektroden, die an unterschiedlichen Stellen des Patienten ansetzen, angeschlossen sind, führt aufgrund der Impedanzabhängigkeit der an den einzelnen Stellen eingeleiteten Leistung zu Problemen. Die Verzweigung der Elektroden und die unterschiedlich hohen Gewebeimpedanzen, mit denen die unterschiedlichen, ersten Elektroden an verschiedenen Stellen des Patienten in Berührung kommen, führen nämlich zu einer nicht vorhersagbaren Verteilung der maximal zur Verfügung stehenden Leistung. Die Leistungsregelung des Generators ist zur Lösung dieses Problems nicht geeignet, da sie nur die am gemeinsamen Ausgang zur Verfügung gestellte Leistung, nicht aber deren Verteilung auf die Mehrzahl erster Elektroden beeinflussen kann.at Applications of vascular preparation or in the operative care of multilocal accidental injuries it often desirable, if several operators at the same time in different places Patients can work. Using a single generator, at the output of several electrosurgical instruments, i. especially several first Electrodes that attach to different parts of the patient, connected leads due to the impedance dependence the performance of individual jobs causes problems. The branching of the electrodes and the different high tissue impedances, with which the different, first electrodes at different Contact the patient come, lead namely to an unpredictable distribution of the maximum available Power. The power control of the generator is to solve this Problem not suitable, since they are only the common output to disposal provided, but not their distribution to the majority can affect first electrodes.
Abhilfe kann geschaffen werden durch die Verwendung mehrerer separater Generatoren, insbesondere eines separaten Generators für jede erste Elektrode. Im Fall der monopolaren Anwendung können sich die separaten Generatoren eine gemeinsame Neutralelektrode teilen. Die Verwendung mehrerer separater Generatoren ist jedoch sehr kostspielig und nicht praktikabel.remedy can be created by using several separate generators, in particular a separate generator for each first electrode. in the Case of monopolar application can the separate generators have a common neutral electrode share. However, the use of multiple separate generators is very expensive and not practical.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Hochfrequenzchirurgie-Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass an verschiedenen Gewebestellen gleichzeitig mit vorhersagbarer Leistungseinleitung gearbeitet werden kann.It It is an object of the present invention to provide a generic high frequency surgery device in such a way that at different tissue sites at the same time can be worked with predictable power input.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Hochfrequenzchirurgie-Verfahren derart weiterzubilden, dass an verschiedenen Gewebestellen gleichzeitig mit vorhersagbarer Leistungseinleitung gearbeitet werden kann.It is a further object of the present invention to develop a generic high-frequency surgery method such that ver different tissue sites can be worked simultaneously with predictable power input.
Die erstgenannte Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Mehrzahl angeschlossener, erster Elektroden alternierend mit zeitlich aufeinander folgenden Anteilen der Hochfrequenzspannung beaufschlagbar sind, so dass das Gewebe an den verschiedenen Stellen quasi-simultan koaguliert und/oder geschnitten werden kann.The The former task is associated with the features of the preamble solved by claim 1 thereby a switching device is provided by means of which the Plural connected, first electrodes alternating with time successive portions of the high frequency voltage acted upon are so that the tissue in the various places quasi-simultaneous coagulated and / or can be cut.
Die zweitgenannte Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 10 dadurch gelöst, dass die ersten Elektroden alternierend mit zeitlich aufeinander folgenden Anteilen der Hochfrequenzspannung beaufschlagt werden, so dass das Gewebe an den verschiedenen Stellen quasi-simultan koaguliert und/oder geschnitten werden kann.The the second object is associated with the features of the preamble solved by claim 10 thereby that the first electrodes alternate with each other in time following portions of the high-frequency voltage are applied, so that the tissue coagulates quasi-simultaneously at the various sites and / or can be cut.
Die vorliegende Erfindung soll, ebenso wie besonders vorteilhafte Ausführungsformen, die Gegenstand der abhängigen Ansprüche sind, nachfolgend für das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung gemeinsam erläutert werden. Dabei werden der Anschaulichkeit halber anwendungsübergreifend sowohl für monopolare als auch für bipolare Anwendungen die Begriffe „Arbeitselektrode" für die oben genannten ersten Elektroden und „Rückleitungselektrode" für die oben genannten zweiten Elektroden verwendet.The present invention, as well as particularly advantageous embodiments, the subject of the dependent claims are, below for the inventive method and the device according to the invention be explained together. For the sake of clarity, they are used across applications as well as monopolar as well as for bipolar applications use the terms "working electrode" for the above said first electrodes and "return electrode" for the above used second electrodes mentioned.
Grundidee der Erfindung ist es, im Gegensatz zum Stand der Technik keine Aufteilung der Hochfrequenzleistung durch Verzweigung von Elektrodenzuleitungen zu erreichen, sondern vielmehr eine zeitliche Aufspaltung der gelieferten Hochfrequenzleistung zu erreichen und diese abwechselnd den unterschiedlichen Arbeitselektroden zuzuführen. Das bedeutet, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt nur eine Arbeitselektrode mit der Hochfrequenzspannung beaufschlagt wird, dieser Arbeitselektrode jedoch die gesamte vom Generator gelieferte Leistung zur Einleitung in das Gewebe zur Verfügung steht. Der Beaufschlagungswechsel zwischen den Arbeitselektroden hat dabei so schnell zu erfolgen, dass jede Arbeitselektrode quasi-kontinuierlich arbeiten kann bzw. sämtliche Arbeitselektroden quasi-simultan arbeiten. Dies ist möglich, da der mechanische Prozess des Koagulierens bzw. Schneidens sehr langsam ist im Vergleich zu den üblicherweise in der Hochfrequenzchirurgie verwendeten Frequenzen, die vorzugsweise im Bereich zwischen 100 kHz und 4 MHz liegen. Grundsätzlich ist die Erfindung jedoch auch auf andere Frequenzbereiche anwendbar, wobei jedoch zu beachten ist, dass die Aktivierungsintervalle und deren zeitliche Abfolge schnell im Vergleich zu dem durchzuführenden mechanischen Gewebebearbeitungsprozess zu sein haben.The basic idea The invention is unlike the prior art no division the high-frequency power by branching of electrode leads but rather a temporal split of the delivered To achieve high frequency power and this alternately the different Supply working electrodes. The means that at a given time only one working electrode is acted upon by the high-frequency voltage, this working electrode however, all the power supplied by the generator for initiation available in the tissue stands. The application change between the working electrodes has to be done so fast that each working electrode quasi-continuously can work or all Working electrodes work quasi-simultaneously. This is possible because the mechanical process of coagulation or cutting very slow is compared to the usual frequencies used in high frequency surgery, preferably range between 100 kHz and 4 MHz. Basically However, the invention also applicable to other frequency ranges, However, it should be noted that the activation intervals and their timing is fast compared to the one to be performed mechanical tissue processing process.
Vorzugsweise hat die Hochfrequenzspannung die Form einer periodischen Folge von Hochfrequenz-Spannungspulsen und die Schalteinrichtung ist vorzugsweise durch Steuermittel derart ansteuerbar, dass die angeschlossenen, ersten Elektroden zyklisch mit jeweils mindestens einer Periode der Pulsfolge beaufschlagt werden. Im einfachsten Fall bedeutet dies, dass die Hochfrequenzspannung eine Folge einheitlicher Hochfrequenzpulse ist und die Arbeitselektroden nacheinander mit jeweils einem Puls beaufschlagt werden. Sind alle angeschlossenen Arbeitselektroden nacheinander mit jeweils einem Puls beaufschlagt, beginnt der Arbeitszyklus erneut mit der erneuten Beaufschlagung der Arbeitselektroden in derselben Reihenfolge.Preferably the high-frequency voltage has the form of a periodic series of High frequency voltage pulses and the switching device is preferred controlled by control means such that the connected, first electrodes cyclically with at least one period the pulse train are acted upon. In the simplest case means This is because the high-frequency voltage is a consequence of uniform high-frequency pulses is and the working electrodes successively applied with one pulse become. Are all connected working electrodes consecutively each acted upon by a pulse, the duty cycle begins again with the re-admission of the working electrodes in the same Sequence.
Grundsätzlich ist die Anzahl der verwendeten Arbeitselektroden unbegrenzt. In der Praxis werden jedoch in der Regel nur zwei oder drei Arbeitselektroden eingesetzt werden. Dies liegt zum einen an dem verfügbaren Platz, den Operateure rings um einen Patienten benötigen. Zum anderen reduziert sich bei Verwendung von N Arbeitselektroden die Aktivzeit jeder einzelnen Arbeitselektrode auf 1/N der Gesamtaktivzeit des Generators. Entsprechend sinkt die durchschnittliche Hochfrequenzleistung mit der eine Arbeitselektrode an einer Stelle des Gewebes arbeiten kann.Basically the number of working electrodes used is unlimited. In the However, practice is usually only two or three working electrodes be used. This is due to the available space, need the surgeons around a patient. On the other reduced When using N working electrodes, the active time of each individual working electrode to 1 / N of the total active time of the generator. Accordingly, the average high frequency power decreases with a working electrode can work at a location of the tissue.
Selbstverständlich ist es auch möglich, komplexere Spannungsformen zu verwenden, wobei beispielsweise jede Spannungsperiode aus einer Folge von Pulsen unterschiedlicher Spannungshöhe besteht. In diesem Fall könnte jeder Arbeitselektrode jeweils eine solche aus mehreren Einzelpulsen bestehende Periode zugeführt werden.Of course it is it also possible using more complex voltage forms, for example, each Voltage period consists of a sequence of pulses of different voltage level. In this case could Each working electrode in each case one of a plurality of individual pulses existing period supplied become.
Andererseits ist es auch möglich, die Spannungsform aus einer vorzugsweise der Anzahl angeschlossener Arbeitselektroden entsprechenden Anzahl von einzelnen, verschachtelten Pulsfolgen zu komponieren und jede Arbeitselektrode jeweils nur mit Pulsen der ihr zugeordneten Teilpulsfolge zu beaufschlagen. Dabei können die einzelnen Abschnitte der Gesamtpulsfolge, die einzelnen Arbeitselektroden zugeführt werden unterschiedlich lang sein, d.h. unterschiedliche Anzahlen von Pulsen enthalten, und auch "Pausen" umfassen, in denen keiner Arbeitselektrode ein Puls zugeführt wird. Auf diese Weise wird es möglich, quasi-simultan an verschiedenen Gewebebereichen eines Patienten zu arbeiten und die Spannungsparameter jeweils für die entsprechende Gewerbeart oder die gewünschte Bearbeitungsart (z.B. Schneiden oder Koagulieren) einzustellen, indem die einzelnen Teilpulsfolgen und/oder ihr Verhältnis zueinander variiert werden.on the other hand it is also possible the voltage form of a preferably connected to the number Working electrodes corresponding number of individual, nested Compose pulse sequences and each working electrode only with Pulses to act on their associated sub-pulse train. there can the individual sections of the total pulse train, the individual working electrodes supplied will be different lengths, i. different numbers of pulses, and also include "pauses" in which no working electrode receives a pulse. This way will it is possible quasi-simultaneous on different tissue areas of a patient to work and the voltage parameters respectively for the corresponding type of business or the desired one To adjust the type of processing (e.g., cutting or coagulation), by the individual partial pulse sequences and / or their relationship to each other be varied.
Alternativ zur Verwendung einer Pulsfolge kann die Hochfrequenzspannung auch die Form eines kontinuierlichen, z.B. eines sinusförmigen Signals haben, aus dem mittels der Schalteinrichtung Fenster herausgeschnitten und den verschiedenen Arbeitselektroden zyklisch zugeführt werden.alternative to use a pulse train, the high-frequency voltage can also the form of a continuous, e.g. a sinusoidal signal have cut out of the window by means of the switching device and cyclically supplied to the various working electrodes.
Bevorzugte Größenordnungen der Spannungsspitzenwerte der Hochfrequenzspannung liegen im Bereich von 800 Volt bis 3000 Volt. Diese Angaben stellen jedoch keine prinzipielle Beschränkung der vorliegenden Erfindung dar.preferred orders of magnitude the voltage peaks of the high frequency voltage are in the range from 800 volts to 3000 volts. However, this information is not a matter of principle Limitation of present invention.
Für die schnelle Schaltung hoher Frequenzen sind hierfür geeignete Schalteinrichtungen zu verwenden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Schalteinrichtung eine IGBT-Anordnung umfasst. Unter einem IGBT versteht man einen sogenannten „Insulated Gate Bipolar Transistor". Diese modernen Schaltelemente bieten auf Basis eines Bipolartransistors die Möglichkeit der schnellen Schaltung hoher Spannungen bei gleichzeitig geringer Eigenverluste.For the fast High frequency circuits are suitable switching devices for this purpose to use. It has proven to be advantageous that the switching device an IGBT arrangement includes. An IGBT is a so-called "Insulated Gate Bipolar Transistor ". These modern switching elements offer on the basis of a bipolar transistor the possibility the fast switching of high voltages at the same time lower Inherent losses.
Eine mögliche Alternative stellen MOSFET-Anordnungen dar, die bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform Bestandteil der Schalteinrichtung sind. Es sind schnelle Leistungs-MOSFETs bekannt, die in der Lage sind, Spannungen im oben angegebenen bevorzugten Spannungsbereich mit den bevorzugten Frequenzen zu schalten.A possible Alternative represent MOSFET arrangements, which in another preferred embodiment Part of the switching device are. Fast power MOSFETs are known, which are able to withstand stresses in the above preferred To switch voltage range with the preferred frequencies.
Bei einer besonders günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Anschlussmittel mit Sensormitteln zur Erkennung der Anzahl angeschlossener erster Elektroden ausgestattet und es sind Steuermittel vorgesehen, die die Schalteinrichtung in Abhängigkeit von der Anzahl angeschlossener erster Elektroden ansteuern. Die optimale Ansteuerung der Schaltmittel hängt offensichtlich von der Anzahl der angeschlossenen Arbeitselektroden ab. Zwar ist es grundsätzlich möglich, die Hochfrequenzspannung in eine festgelegte Anzahl M (beispielsweise vier) von Zeitslots zu unterteilen und die Schaltmittel entsprechend anzusteuern. Sind jedoch bei einer solchen Anordnung nur N < M (beispielsweise zwei) Arbeitselektroden vorgesehen, können bei einem Zyklus M – N Perioden nicht genutzt werden. Günstiger ist es daher, die Anzahl der Zeitslots stets der Anzahl angeschlossener Arbeitselektroden anzupassen (M = N). Soll mit wechselnden Anzahlen von Arbeitselektroden gearbeitet werden, ist es zwar möglich, die Anzahl der zu erzeugenden Zeitslots jeweils manuell anzupassen. Günstiger und im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist es jedoch, die angeschlossene Anzahl von Arbeitselektroden durch die genannten Sensormittel zu erfassen und die Anzahl von Zeitslots automatisch anzupassen.at a particularly favorable embodiment The present invention relates to the connection means with sensor means equipped to detect the number of connected first electrodes and there are provided control means, the switching device in dependence of the number of connected first electrodes. The Optimum control of the switching means obviously depends on the Number of connected working electrodes from. Although it is possible in principle, the High frequency voltage in a fixed number M (for example four) of time slots and the switching means accordingly head for. However, in such an arrangement only N <M (e.g. two) working electrodes can be used for one cycle M - N periods not used. better It is therefore, the number of time slots always the number of connected Adjust working electrodes (M = N). Should be with changing numbers Of working electrodes, it is possible, the Manually adjust the number of time slots to be created. better and in the context of the present invention, however, it is preferred the connected number of working electrodes through said Sensor means to detect and the number of time slots automatically adapt.
Günstigerweise sind der Generator, die Schalteinrichtung und die Steuermittel in einem Gerät integriert, welches als Anschlussmittel eine vorgegebene Anzahl von Ausgängen zum Anschluss der Arbeitselektroden aufweist. Bei einer alternativen Ausführungsform kann jedoch vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung in einem von dem Hochfrequenzgenerator separaten Gerätemodul angeordnet ist, welches zusätzlich die Anschlussmittel zum Anschluss der ersten Elektroden sowie einen Eingang für die vom Generator erzeugte Hochfrequenzspannung aufweist. Dies ermöglicht es, die vorliegende Erfindung unter Verwendung eines herkömmlichen Hochfrequenzgenerators und eines entsprechenden Zusatzmoduls einzusetzen. Die Hochfrequenzspannung wird dabei beispielsweise als Pulsfolge in den Eingang des Zusatzmoduls eingespeist und durch die Schalteinrichtung auf unterschiedliche Ausgänge, die als Anschlussmittel für die Arbeitselektroden dienen, verteilt.conveniently, are the generator, the switching device and the control means in a device integrated, which as connection means a predetermined number of outputs has for connecting the working electrodes. In an alternative embodiment However, it can be provided that the switching device in a is arranged by the high-frequency generator separate device module, which additionally the connection means for connecting the first electrodes and a Entrance for having the high frequency voltage generated by the generator. This makes it possible the present invention using a conventional high frequency generator and an appropriate add-on module. The high frequency voltage For example, it is used as a pulse sequence in the input of the additional module fed and by the switching device to different Outputs that as connection means for the working electrodes serve, distributed.
Die Ansteuerung der Schalteinrichtung kann dabei nach einem vorgegebenen Muster, welches bestimmte Eigenschaften der eingespeisten Hochfrequenzspannung voraussetzt, erfolgen. Vorzugsweise sind jedoch in dem Gerätemodul Sensormittel zur Erkennung der Periodizität der Hochfrequenzspannung sowie Steuermittel vorgesehen, die die Schalteinrichtung in Abhängigkeit von der Periodizität der Hochfrequenzspannung ansteuern. Dies bedeutet, dass der Betreiber in der Wahl der speziellen Form der Hochfrequenzspannung frei ist und ein geeignetes Ansteuerungsmuster der Schalteinrichtung automatisch errechnet und eingestellt wird. Beispielsweise kann die Periodizität einer gleichförmigen Pulsfolge leicht mit bekannten Sensormitteln erfasst werden. Ist weiter die Anzahl der anzusteuernden Ausgänge bekannt (entweder durch Vorgabe oder Ermittlung der Anzahl angeschlossener Arbeitselektroden oder durch pauschale Vorgabe), kann die Schalteinrichtung phasenkorreliert mit der Pulsfolge geschaltet und somit die angeschlossenen Arbeitselektroden nacheinander mit jeweils einem Puls beaufschlagt werden.The Control of the switching device can be according to a predetermined Pattern, which determines certain characteristics of the injected high-frequency voltage assuming done. Preferably, however, are in the device module Sensor means for detecting the periodicity of the high-frequency voltage and Control means provided, which the switching device in dependence from the periodicity to control the high-frequency voltage. This means that the operator is free in the choice of the special form of high-frequency voltage and automatically calculates a suitable driving pattern of the switching device and is set. For example, the periodicity of a uniform Pulse sequence can be easily detected with known sensor means. is continue to know the number of outputs to be controlled (either by Specification or determination of the number of connected working electrodes or by blanket specification), the switching device can phase-correlated connected with the pulse sequence and thus the connected working electrodes in succession each be subjected to a pulse.
Alternativ zur Erkennung der Periodizität der Hochfrequenzspannung selbst ist es auch möglich, diese durch ein entsprechendes Trigger-Signal vom Generator an das Zusatzmodul zu leiten und die Schalteinrichtung gemäß dem Trigger-Signal anzusteuern.alternative for the detection of periodicity The high-frequency voltage itself, it is also possible, this by a corresponding Trigger signal from the generator to the additional module and the switching device according to the trigger signal head for.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.Further Features and advantages of the present invention will become apparent the following specific description and the accompanying drawings.
Es zeigen:It demonstrate:
Man
beachte, dass die einzelnen Funktionsmodule von
Mit
I wird in
Natürlich stellen
die in Figuren gezeigten und in der speziellen Beschreibung erläuterten
Ausführungsformen
nur illustrative Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung dar. So ist es insbesondere möglich, mehr
als zwei Elektroden zu verwenden, wobei das Signal- und Spannungsschema
von
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