DE102014003288A1

DE102014003288A1 - Verfahren und systeme im zusammenhang mit elektrochirurgischen stiften

Info

Publication number: DE102014003288A1
Application number: DE102014003288.4A
Authority: DE
Inventors: Jean Woloszko; Johnson E. Goode; David A. Cox; Philip M. Tetzlaff; David Miller; Kenneth R. Stalder; Duane W. Marion
Original assignee: Arthrocare Corp
Current assignee: Arthrocare Corp
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2014-09-11
Also published as: GB2525771B; GB201509531D0; GB2525771A; US20170290619A1; GB2514442A; GB201403997D0; US9693818B2; US10828081B2; GB2514442B; US20140257277A1

Abstract

Elektrochirurgische Stifte. Mindestens einige der illustrativen Ausführungsformen sind elektrochirurgische Stifte mit Merkmalen, die den Kontakt zwischen Gewebe und einer aktiven Elektrode eines Stiftes reduzieren, die Wahrscheinlichkeit von Verstopfungen verringern und/oder die Sichtbarkeit im Operationsfeld verbessern. Beispielsweise können Stifte gemäß mindestens einigen Ausführungsformen Abstandsbolzen enthalten, entweder entlang des äußeren Umrisses der aktiven Elektrode oder durch den Hauptdurchlass in der aktiven Elektrode, um den Kontakt mit Gewebe zu reduzieren. Stifte gemäß mindestens einigen Ausführungsformen können Schlitze in den aktiven Elektroden implementieren, um die Absaugung von Blasen zu steigern und somit dazu beizutragen, dass das Sichtfeld am Operationsort nicht verdeckt wird. Stifte gemäß mindestens einigen Ausführungsformen können Absaugfließwege innerhalb des Stifts implementieren, die den Querschnitt vergrößern, um die Wahrscheinlichkeit von Verstopfungen zu reduzieren.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE PATENTANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/773,917 vom 7. März 2013 mit dem Titel „Method and Systems Related to Electrosurgical Wands” (Verfahren und Systeme im Zusammenhang mit elektrochirurgischen Stiften).
HINTERGRUND
Ärzte benutzen elektrochirurgische Systeme zum Ausführen bestimmter Funktionen während chirurgischer Verfahren. Beispielsweise benutzen elektrochirurgische Systeme im Ablationsmodus hochfrequente elektrische Energie zum Entfernen von Weichgewebe, Fettgewebe oder anderem Gewebe wie Meniskusgewebe, Knorpelgewebe oder Synovialgewebe in einem Gelenk.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für die ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele wird Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen:
1 zeigt ein elektrochirurgisches System gemäß mindestens einigen Ausführungsformen;
2a, 2b und 2c zeigen eine perspektivische Ansicht des distalen Endes eines Stiftes gemäß mindestens einigen Ausführungsformen;
3a und 3b zeigen eine Schnittzeichnung des distalen Endes eines Stiftes gemäß mindestens einigen Ausführungsformen;
4a und 4b zeigen eine perspektivische Ansicht des distalen Endes eines Stiftes gemäß mindestens einigen Ausführungsformen;
5 zeigt eine Seitenansicht des distalen Endes eines Stiftes gemäß mindestens einigen Ausführungsformen;
6 zeigt eine auseinander gezogene Ansicht des distalen Endes eines Stiftes gemäß mindestens einigen Ausführungsformen;
7 zeigt ein Blockschaltbild einer elektrochirurgischen Steuereinheit gemäß mindestens einigen Ausführungsformen;
8 zeigt ein Verfahren gemäß mindestens einigen Ausführungsformen; und
9 zeigt ein Verfahren gemäß mindestens einigen Ausführungsformen.
BEZEICHNUNGEN UND TERMINOLOGIE
In der gesamten folgenden Beschreibung und den gesamten folgenden Ansprüchen werden für einzelne Systemkomponenten bestimmte Begriffe benutzt. Einem Fachmann ist bewusst, dass Firmen, die elektrochirurgische Systeme entwerfen und fertigen, Komponenten möglicherweise mit anderen Namen bezeichnen. In diesem Dokument wird nicht zwischen Komponenten unterschieden, deren Funktion identisch ist, für die jedoch unterschiedliche Namen benutzt werden.
In der folgenden Beschreibung und den folgenden Ansprüchen werden die Begriffe „enthaltend” und „umfassend” ohne Beschränkung benutzt und sollten daher als „einschließlich, aber nicht beschränkt auf ...” verstanden werden. Des Weiteren bezeichnet der Begriff „verbinden” eine indirekte oder direkte Verbindung. Wenn somit ein erstes Gerät mit einem zweiten Gerät verbunden ist, kann es sich um eine direkte Verbindung oder eine indirekte Verbindung über weitere Geräte und Verbindungen handeln.
Wenn auf ein einzelnes Element Bezug genommen wird, beinhaltet dies die Möglichkeit, dass dieses Element mehrfach vorhanden ist. Insbesondere schließen in diesem Dokument und den angefügten Ansprüchen die Singularformen „ein”, „einer”, „eines” und „der”, „die”, „das” den Plural mit ein, es sei denn, dies wird durch den Kontext eindeutig ausgeschlossen. Des Weiteren ist zu beachten, dass in den Ansprüchen möglicherweise jedes optionale Element ausgeschlossen werden soll. Diese Feststellung ist als vorweggenommene Grundlage für den Gebrauch einer solchen ausschließlichen Terminologie wie „allein”, „nur” u. ä. in Verbindung mit der Nennung von Patentansprüchen oder der Verwendung in einer „negativen” Abgrenzung gedacht. Schließlich ist zu beachten, dass alle in diesem Dokument benutzten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die Bedeutung haben, in der sie gewöhnlich von einem Durchschnittsfachmann in dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, verstanden werden, sofern sie nicht anders definiert sind.
„Aktive Elektrode” bezeichnet eine Elektrode eines elektrochirurgischen Stiftes, die einen elektrisch induzierten, das Gewebe ändernden Effekt erzeugt, wenn sie in Kontakt mit zu behandelndem Gewebe oder in dessen unmittelbare Nähe gebracht wird, und/oder eine Elektrode, die eine durch einen Spannungsgenerator induzierte Spannung aufweist.
„Aktiver Anschluss” bezeichnet einen elektrischen Anschluss an einem Stromwandler, der an eine aktive Elektrode eines elektrochirurgischen Stiftes angeschlossen wird.
„Gegenelektrode” bezeichnet eine Elektrode eines elektrochirurgischen Stiftes, die einen Pfad für den Fluss von Elektronen in Bezug auf eine aktive Elektrode bereitstellt, und/oder eine Elektrode eines elektrochirurgischen Stiftes, die nicht selbst einen elektrisch induzierten, das Gewebe ändernden Effekt auf zu behandelndes Gewebe erzeugt.
„Gegenanschluss” bezeichnet einen elektrischen Anschluss an einem Stromwandler, der an eine Gegenelektrode eines elektrochirurgischen Stiftes angeschlossen wird.
„Plasma” bezeichnet ein unter sehr hoher Temperatur ionisiertes Gas in Dampfblasen oder in einer Dampfschicht, das zu einer elektrischen Entladung fähig ist. Hierin beschriebene elektrochirurgische Systeme und Verfahren können auch beim Sezieren oder bei der Resektion von Gewebe von Gewebeproben ex vivo verwendet werden und bei Vorgängen, die an gewebefremden Objekten durchgeführt werden. In einigen Beispielen können elektrochirurgische Systeme und Verfahren an leblosem Gewebe verwendet werden, zum Beispiel an Fleisch oder an Kadavern.
Wenn ein Bereich von Werten angegeben wird, gilt die Erfindung für jeden Zwischenwert zwischen der Ober- und Untergrenze dieses Wertebereichs und jeden anderen Wert in diesem Bereich. Außerdem ist es denkbar, dass jedes optionale Merkmal der beschriebenen erfinderischen Varianten eigenständig oder in Kombination mit einem oder mehreren der in diesem Dokument beschriebenen Merkmale dargelegt werden und Anspruch darauf erhoben werden kann.
Alle in diesem Dokument erwähnten Themen (z. B. Veröffentlichungen, Patente, Patentanmeldungen und Hardware) sind per Bezugnahme vollständig in dieses Dokument eingeschlossen, es sei denn, das Thema steht in Konflikt mit dem Thema der vorliegenden Erfindung (in diesem Fall hat das Thema der vorliegenden Erfindung Geltung). Die Elemente, auf die Bezug genommen wird, werden ausschließlich zum Zweck ihrer Offenbarung vor dem Datum der vorliegenden Patentanmeldung bereitgestellt. Nichts hierin darf als Anerkenntnis ausgelegt werden, dass die vorliegende Erfindung keinen Rechtsanspruch darauf hat, ein derartiges Material kraft einer vorhergehenden Erfindung vorwegzunehmen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bevor die verschiedenen Ausführungsformen ausführlich beschrieben werden, wird darauf hingewiesen, dass diese Erfindung nicht auf die im vorliegenden Dokument beschriebenen Varianten beschränkt ist, da verschiedene Änderungen oder Modifizierungen vorgenommen werden können und Ersetzungen durch Entsprechungen vorgenommen werden können, ohne von Sinn und Umfang der Erfindung abzuweichen. Wie Fachmänner beim Lesen dieser Offenbarung begreifen werden, weist jede der einzelnen hierin beschriebenen und veranschaulichten Ausführungsformen einzelne Komponenten und Merkmale auf, die ohne weiteres von den Merkmalen der anderen Ausführungsformen getrennt oder mit diesen kombiniert werden können, ohne von Sinn und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifizierungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation, ein bestimmtes Material, eine bestimmte Zusammensetzung von Material, einen bestimmten Prozess oder bestimmte Prozessmaßnahmen oder -schritte an die Ziele sowie den Sinn und Umfang der vorliegenden Erfindung anzupassen. Alle derartigen Modifizierungen sollen innerhalb des Rahmens der in diesem Dokument erhobenen Ansprüche sein.
In 1 wird ein elektrochirurgisches System 100 gemäß mindestens einigen Ausführungsformen dargestellt. Das elektrochirurgische System 100 besteht aus einem elektrochirurgischen Stift 102 (im Folgenden „Stift 102”), der mit einer elektrochirurgischen Steuereinheit 104 (im Folgenden „Steuereinheit 104) verbunden ist. Der Stift 102 besteht aus einem länglichen Gehäuse oder Schaft 106, das bzw. der das distale Ende 108 definiert. Der längliche Schaft 106 definiert einen Handgriff bzw. das proximale Ende 110, an dem ein Arzt während chirurgischer Verfahren den Stift 102 hält. Der Stift 102 weist außerdem ein elastisches mehradriges Kabel 112 auf, das eine oder mehrere elektrische Leitungen (nicht in 1 gezeigt) enthält, und das elastische mehradrige Kabel 112 endet in einem Stift-Anschlussteil 114. Wie in 1 gezeigt, ist der Stift 102 mit der Steuereinheit 104 verbunden, z. B. über den Steuereinheit-Anschlussteil 120 an der Außenfläche des Gehäuses 122 (in der Illustration in 1 die Vorderseite).
Obwohl in 1 nicht abgebildet, weist der Stift 102 in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere interne Flüssigkeitsleitungen auf, die mit den extern zugänglichen Schlauchelementen verbunden sind. Wie in der Figur dargestellt, verfügt der Stift 102 über ein elastisches Schlauchelement 116, das die Absaugung am distalen Ende 108 des Stifts ermöglicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Schlauchelement 116 mit einer Peristaltikpumpe 118 verbunden, die in 1 als einstückig mit Steuereinheit 104 dargestellt wird. In anderen Ausführungsformen kann ein Gehäuse für die Peristaltikpumpe 118 von dem Gehäuse 122 für die Steuereinheit 104 getrennt sein (wie durch die gestrichelten Linien in der Figur angedeutet), jedoch ist die Peristaltikpumpe in jedem Fall funktionell mit der Steuereinheit 104 verbunden. In den verschiedenen Ausführungformen erzeugt die Peristaltikpumpe 118 am distalen Ende 108 des Stiftes 102 eine volumengesteuerte Absaugung vom Operationsfeld.
In 1 ist im Gehäuse 122 der Steuereinheit 104 ein Display oder eine Benutzeroberfläche 130 sichtbar, und in manchen Ausführungsformen kann ein Benutzer mithilfe der Benutzeroberfläche 130 und der zugehörigen Tasten 132 Betriebsmodi der Steuereinheit 104 auswählen. In einigen Ausführungsformen umfasst das elektrochirurgische System 100 außerdem eine Fußpedalgruppe 134. Die Fußpedalgruppe 134 kann ein oder mehrere Pedale 136 und 138, ein elastisches mehradriges Kabel 140 und ein Pedal-Anschlussteil 142 umfassen. In der Figur sind nur zwei Pedale 136 und 138 dargestellt, es können jedoch ein oder mehrere Pedale implementiert werden. Das Gehäuse 122 der Steuereinheit 104 kann ein entsprechendes Anschlussteil 144 aufweisen, das mit dem Pedal-Anschlussteil 142 verbunden ist. Ein Arzt kann mit der Fußpedalgruppe 134 verschiedene Aspekte der Steuereinheit 104, z. B. den Betriebsmodus, steuern. Beispielsweise kann das Pedal 136 benutzt werden, um die Anwendung von Hochfrequenzenergie (HF) auf den Stift 102 ein- und auszuschalten. Außerdem kann das Pedal 138 benutzt werden, um den Ablationsmodus des elektrochirurgischen Systems zu steuern und/oder zu aktivieren. In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuerung der verschiedenen Funktions- oder Ausführungsaspekte der Steuereinheit 104 durch selektives Drücken der Tasten am Handgriff 110 des Stiftes 102 aktiviert werden (die Tasten sind nicht abgebildet, um die Komplexität der Figur nicht übermäßig zu erhöhen).
Das elektrochirurgische System 100 kann in den unterschiedlichen Ausführungsformen verschiedene Betriebsmodi aufweisen. In einem dieser Modi wird die Coblation^®-Technologie genutzt. Der Bevollmächtige für die vorliegenden Offenbarung ist der Besitzer an den Rechten der Coblation^®-Technologie. Die Coblation^®-Technologie beinhaltet die Anwendung von HF-Energie zwischen einer oder mehreren aktiven Elektroden und einer oder mehreren Gegenelektroden des Stiftes 102, um in der Nähe des Zielgewebes eine hohe elektrische Feldstärke zu erzeugen. Die elektrische Feldstärke ist möglicherweise ausreichend, um eine elektrisch leitende Flüssigkeit über mindestens einem Bereich von einer oder mehreren aktiven Elektroden in der Region zwischen diesen und dem Zielgewebe zu verdampfen. Die elektrisch leitende Flüssigkeit kann im Körper inhärent präsent sein, wie z. B. Blut, oder in manchen Fällen extrazelluläre oder intrazelluläre Flüssigkeit sein. In anderen Ausführungsformen kann die elektrisch leitende Flüssigkeit isotone Kochsalzlösung sein oder es kann ein Gas benutzt werden. In manchen Ausführungsformen wird die elektrisch leitende Flüssigkeit durch den Stift 102 in der Umgebung der aktiven Elektroden und/oder der Zielposition abgegeben.
Wenn die Temperatur der elektrisch leitenden Flüssigkeit so stark erhöht wird, dass die Atome der Flüssigkeit schneller verdampfen, als die Atome kondensieren, bildet sich ein Gas. Wenn auf das Gas genügend Energie angewendet wird, kollidieren die Atome miteinander; dies verursacht eine Freisetzung von Elektronen und es entsteht ein ionisiertes Gas oder Plasma (der so genannte vierte Aggregatzustand). Anders ausgedrückt, kann Plasma erzeugt werden, indem ein Gas erhitzt wird und zur Ionisierung entweder ein elektrischer Strom durch das Gas geleitet wird oder elektromagnetische Wellen in das Gas gerichtet werden. Bei den Verfahren der Plasmaausbildung wird freien Elektronen im Plasma direkt Energie zugeführt, Elektron-Atom-Kollisionen setzen weitere Elektronen frei, und der Prozess wird kaskadierend fortgesetzt, bis die gewünschte Elektronendichte erreicht ist. Eine umfassendere Beschreibung der Plasmaphysik bietet „Introduction to Plasma Physics" von R. J. Goldston und P. H. Rutherford vom Plasma Physics Laboratory der Princeton University (1995). Der komplette Inhalt dieses Buches ist per Bezugnahme vollständig in dieses Dokument eingeschlossen.
Wenn die Dichte des Plasmas ausreichend niedrig ist (d. h. bei wässrigen Lösungen geringer als ca. 1020 Atome/cm³), erhöht sich die mittlere freie Weglänge der Elektronen, sodass anschließend injizierte Elektronen eine Stoßionisation im Plasma verursachen. Wenn die Ionenpartikel in der Plasmaschicht ausreichende Energie aufweisen (z. B. 3,5 eV (Elektronenvolt) bis 5 eV), werden durch die Kollision von Ionenpartikeln mit Molekülen, aus denen das Zielgewebe besteht, Molekülbindungen aufgebrochen und die Moleküle werden zu freien Radikalen, die sich dann zu gasförmigen oder flüssigen Molekülen verbinden. Häufig transportieren die Elektronen im Plasma den elektrischen Strom oder sie absorbieren die elektromagnetischen Wellen und weisen daher eine höhere Temperatur als die Ionenpartikel auf. Daher transportieren die Elektronen, die vom Zielgewebe zu den aktiven oder Gegenelektroden gelangen, den Großteil der Wärme des Plasmas, sodass die Ionenpartikel die Zielgewebemoleküle im Wesentlichen ohne Wärmeeinwirkung aufbrechen können.
Mittels der Molekülaufspaltung (im Gegensatz zur thermischen Verdampfung oder Karbonisierung) wird das Zielgewebe durch die Aufspaltung von größeren organischen Molekülen in kleinere Moleküle und/oder Atome, z. B. Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenoxide, Kohlenwasserstoffe und Stickstoffverbindungen, volumetrisch entfernt. Durch die Molekülaufspaltung wird die Gewebestruktur vollständig entfernt, während in Verfahren der elektrochirurgischen Desikkation und Vaporisation verwandter Technik das Gewebe durch Entfernen der Flüssigkeit in den Gewebezellen und der extrazellulären Flüssigkeiten dehydriert wird. Die gemeinsam übertragene US-Patentschrift Nr. 5,697,882 , deren kompletter Inhalt per Bezugnahme vollständig in dieses Dokument eingeschlossen ist, enthält eine ausführlichere Beschreibung der Molekülaufspaltung.
Zusätzlich zum Coblation^®-Modus ist das elektrochirurgische System 100 in 1 auch zum Verschließen von größeren arteriellen Gefäßen (z. B. in einer Größenordnung von ca. 1 Millimeter (mm) Durchmesser) hilfreich, wenn es im so genannten Koagulationsmodus benutzt wird. Das System in 1 kann somit einen Ablationsmodus aufweisen, in dem HF-Energie mit einer ersten Spannung, die ausreicht, um die Molekülaufspaltung oder Zersetzung des Gewebes zu bewirken, auf ein oder mehrere aktive Elektroden angewendet wird, und das System in 1 kann außerdem einen Koagulationsmodus aufweisen, in dem HF-Energie mit einer zweiten, niedrigeren Spannung, die ausreicht, um abgetrennte Gefäße im Gewebe zu erwärmen, zu schrumpfen, zu fusionieren und/oder die Homöostase dieser Gefäße zu erreichen, auf ein oder mehrere aktive Elektroden (entweder die gleiche(n) Elektrode(n) wie im Ablationsmodus oder (eine) andere Elektrode(n)) angewendet wird.
Die vom elektrochirurgischen System 100 am distalen Ende 108 des Stiftes 102 erzeugte Energiedichte kann durch das Einstellen einer Reihe von Faktoren variiert werden, zum Beispiel: Anzahl aktiver Elektroden; Elektrodengröße und -abstand; Elektrodenoberfläche; Unebenheiten und/oder scharfe Kanten an den Elektrodenflächen; Elektrodenmaterialien; angewendete Spannung; Beschränkung des Stroms von einer oder mehreren Elektroden (z. B. indem eine Spule in Reihe mit einer Elektrode geschaltet wird); elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit, die in Kontakt mit den Elektroden ist; Dichte der leitfähigen Flüssigkeit; und andere Faktoren. Diese Faktoren lassen sich beeinflussen, um das Energieniveau der erregten Elektronen zu steuern.
2a, 2b und 2c zeigen eine perspektivische Ansicht des distalen Endes 108 des Stiftes 102 gemäß Beispielsystemen. In der dargestellten Ausführungsform ist der längliche Schaft 106 aus Metall hergestellt (z. B. TP304-Edelstahlrohr für die subkutane Anwendung), und in manchen Fällen definiert der längliche Schaft 106 außerdem eine Gegenelektrode für das System. Wie in der Figur dargestellt, kann der längliche Schaft 106 einen kreisförmigen Querschnitt zumindest am distalen Ende 108 definieren. Der in 2c gezeigte Stift 102 mit einem kreisförmigen Querschnitt und der aktiven Elektrode 202 in einem Winkel von 90° zur Achse des Schaftes 106 kann besonders für chirurgische Verfahren an der Schulter geeignet sein, wo der Raum, in dem der Stift eingeführt wird, nicht beschränkt ist. In manchen Ausführungsformen jedoch, z. B. bei Stiften für chirurgische Verfahren am Knie, kann der Querschnitt des länglichen Schaftes 106 ein Oval sein, wobei die aktive Elektrode 202 einen Winkel von 50° zur Achse des Schaftes 106 aufweist, um ein niedrigeres Profil des distalen Stiftendes zu ermöglichen und somit Raumbeschränkungen zu berücksichtigen und den Zugang zur Rückseite des Knies zu erleichtern (siehe 2b). In Ausführungsformen, in denen der Querschnitt des länglichen Schaftes 106 kreisförmig ist, kann der Außendurchmesser ca. 3 Millimeter (mm) betragen, es können jedoch auch größere und kleinere Maße benutzt werden. In Ausführungsformen, in denen der Querschnitt des länglichen Schaftes 106 stärker oval ausgeprägt ist, wird eine größere vergleichbare Oberfläche der aktiven Elektrode 202 bereitgestellt. Dabei kann der größte Außendurchmesser ca. 3 mm und der kleinste Außendurchmesser ca. 2 mm betragen, jedoch können auch hier größere und kleinere Maße benutzt werden.
In Ausführungsformen, in denen der längliche Schaft aus Metall besteht, kann das distale Ende 108 außerdem ein nicht leitendes Abstandstück 200 enthalten, das mit dem länglichen Schaft 106 verbunden ist. In manchen Fällen ist das Abstandstück 200 aus Keramik gefertigt, andere nicht leitenden Materialien, die bei Kontakt mit Plasma zersetzungsbeständig sind, können gleichwertig benutzt werden (z. B. Glas). Das Abstandstück 200 kann auf jede geeignete Weise mit dem länglichen Schaft 106 verbunden werden, z. B. durch Teleskopieren innerhalb des länglichen Schaftes 106 (wie abgebildet), durch Teleskopieren über dem länglichen Schaft 106 und/oder mit Klebstoff. Das Abstandstück 200 trägt mindestens eine aktive Elektrode 202, die aus Metall gefertigt ist. Das Abstandstück 200 isoliert somit die aktive Elektrode 202 elektrisch vom länglichen Schaft 106, der als Gegenelektrode fungieren kann. In anderen Ausführungsformen ist nur ein Abschnitt des länglichen Schaftes 106 exponiert, um als Gegenelektrode 203 zu fungieren.
Die illustrative aktive Elektrode definiert eine exponierte Außenfläche 204 sowie eine Innenfläche (in 2a–2c nicht sichtbar), die an das Abstandstück 200 angrenzt. In manchen Ausführungsformen, z. B. der in 2b, definiert die aktive Elektrode eine exponierte Kantenfläche 205, um eine ablative seitliche Wirkung auf bestimmte empfindlichere Gewebetypen, z. B. Knorpel, zu ermöglichen. Die aktive Elektrode 202 umfasst außerdem mindestens einen Durchlass 206, der über eine Flüssigkeitsverbindung mit dem elastischen Schlauchelement 116 (in 2a–2c nicht gezeigt) verfügt. Das Abstandstück 200 weist ebenfalls einen Durchlass 208 auf, der ebenfalls über eine Flüssigkeitsverbindung mit dem elastischen Schlauchelement 116 verfügt. Wie dargestellt, sind die Durchlässe 206 und 208 mindestens teilweise so ausgerichtet, dass Flüssigkeit und/oder Gewebe durch die Durchlässe in eine Flüssigkeitsleitung im länglichen Schacht gezogen werden können. Weiter unten werden verschiedene Beziehungen der Durchlässe 206 und 208 beschrieben.
Das Implementieren eines Systems mit volumengesteuerter Absaugung durch die Durchlässe ermöglicht wesentlich größere Durchlässe als verwandte Technik. Aufgrund der unzureichenden Vakuumsteuerung durch die in verwandter Technik verfügbaren Vakuumquellen wird bei Stiften verwandter Technik durch Begrenzen der Absaugdurchlässe versucht, Obergrenzen für den Durchfluss von Flüssigkeiten zu erzwingen. Beispielsweise gilt in verwandter Technik ein Durchmesser von 0,75 mm eines kreisförmigen Durchlasses als Obergrenze für den Durchlassdurchmesser. Da jedoch in den verschiedenen Ausführungsformen der Volumenstrom durch andere Mechanismen gesteuert wird, ermöglicht die Steuerung des Volumenstroms wesentlich größere Durchlässe. Beispielsweise kann in illustrativen Ausführungsformen mit einem kreisförmigen Durchlass 206 der Durchmesser 0,79 mm bis 1,4 mm (einschließlich) betragen, und in einer bestimmten Ausführungsform 1,2 mm. Wie weiter unten erläutert, kann zudem der Durchmesser des illustrativen kreisförmigen Durchlasses im Abstandstück 200 größer als der Durchmesser des Durchlasses 206 sein. Die Durchlass 206 kann verschiedene zusätzliche Formen aufweisen, z. B. in bestimmten Ausführungsformen eine Sternform oder Sternchenform (siehe 2c).
Wie in 2a–2c gezeigt, kann es in einigen elektrochirurgischen Beispielverfahren hilfreich sein, die Fähigkeit der aktiven Elektrode 202 zum physischen Kontakt mit dem Zielgewebe zu beschränken. In solchen Fällen können am distalen Ende 108 des Stiftes 102 ein oder mehrere Abstandsbolzen implementiert werden. In der spezifischen Ausführungsform, die in 2a und 2b dargestellt ist, sind vier Abstandsbolzen 210, 212, 214 und 216 abgebildet. Jeder Abstandsbolzen ist aus nicht leitendem Material gefertigt, z. B. dem gleichen Material wie das Abstandstück 200. In manchen Fällen sind die Abstandsbolzen 210, 212, 214 und 216 einstückig mit dem Abstandstück 200 hergestellt (d. h., das Abstandstück und die Abstandsbolzen sind ein einzelnes Element), in anderen Fällen sind jedoch die Abstandsbolzen separat gefertigt und mit dem Abstandstück 200 verbunden. Die aktive Elektrode 202 definiert einen äußeren Umriss 218 und die illustrativen Abstandsbolzen sind unmittelbar am äußeren Umriss 218 angeordnet (z. B. im Abstand von 0,1 mm vom äußeren Umriss 218). In manchen Fällen grenzen die Abstandsbolzen an den äußeren Umriss an.
Gemäß mindestens einigen Ausführungsformen bieten die Abstandsbolzen 210, 212, 214 und 216 einen vordefinierten Abstand über der Außenfläche 204 der aktiven Elektrode 202. Beispielsweise angenommen, die Außenfläche 204 der aktiven Elektrode 202 definiert eine Ebene. In mindestens einigen Ausführungsformen ragen die Abstandsbolzen 210, 212, 214 und 216 mindestens 0,1 mm über der durch die Außenfläche der aktiven Elektrode definierten Ebene hervor. Längere oder kürzere Überstände über die durch die Außenfläche 204 der aktiven Elektrode 202 definierte Ebene werden ebenfalls erwogen.
Während in manchen Fällen die Abstandsbolzen den äußeren Umriss 218 der aktiven Elektrode 202 vollständig umgeben können, weisen die Abstandsbolzen in anderen Fällen möglicherweise Lücken oder Aussparungen auf. Im illustrativen Fall in 2a sind vier solche Lücken 220, 222, 224 und 226 dargestellt. Die Erfinder der vorliegenden Patentschrift haben festgestellt, dass solche Lücken verschiedene Aspekte der chirurgischen Verfahren unterstützen, ohne die Fähigkeit der Abstandsbolzen 210, 212, 214 und 216 zum Verringern der Wahrscheinlichkeit, dass die aktive Elektrode das Gewebe an der Zielstelle direkt berührt, wesentlich zu beeinträchtigen. Die Länge der einzelnen Aussparungen, oder alternativ formuliert, der Betrag der Länge, mit der die Abstandsbolzen 210, 212, 214 und 216 die Elektrode umgeben, kann für jeden Stift unterschiedlich sein. In manchen Fällen umgeben die Abstandsbolzen jedoch mindestens 25% des äußeren Umrisses 218 der aktiven Elektrode 202 und in der Figur ca. 40% des äußeren Umrisses 218 der aktiven Elektrode 202. Außerdem können die Abstandsbolzen 210, 212, 214 und 216 in manchen Fällen die aktive Elektrode 202 vor dem Auswaschen des Plasmas, das sich auf einem Abschnitt der aktiven Elektrode 202 gebildet hat, durch die Saugströmung in Richtung des Durchlasses 206 schützen, indem die Strömung über einige Bereiche des Schirms der aktiven Elektrode 202 umgeleitet wird.
3a zeigt eine Schnittzeichnung (entlang der Linie 3-3 von 2a) des distalen Endes 108 des Stiftes 102 gemäß mindestens einigen Ausführungsformen. 3a zeigt im Besonderen die an das Abstandstück 200 angrenzende aktive Elektrode 202. Das Abstandstück 200 ist im länglichen Gehäuse 106 teleskopiert, und in einigen Fällen kann der Abstandshalter zumindest teilweise mit einem Klebstoff 300 befestigt sein. 3a zeigt außerdem den Durchlass 206 durch die aktive Elektrode 202 sowie den Durchlass 208 durch das Abstandstück 200. Wie in 3a gezeigt, definiert jedoch der Durchlass 208 gemäß Beispielsystemen einen distalen Abschnitt 302 und einen proximalen Abschnitt 304. Der distale Abschnitt 302 definiert einen Querschnitt (z. B. einen Querschnitt senkrecht zur Mittelachse 306), der kleiner als der Querschnitt des proximalen Abschnitts 304 (z. B. ebenfalls senkrecht zur Mittelachse 306) ist. Im illustrativen Fall des distalen Abschnitts 302 und des distalen Abschnitts 304, die kreisförmige Durchlässe definieren, definiert der distale Abschnitt 302 eine kreisförmige Durchgangsbohrung mit dem Durchmesser D1, und der proximale Abschnitt 304 definiert eine kreisförmige Durchgangsbohrung mit dem Durchmesser D2, wobei D2 größer als D1 ist. Das Abstandstück 200 definiert außerdem die axiale Länge L1, während der proximale Abschnitt 302 die axiale Länge L2 und der distale Abschnitt 304 die axiale Länge L3 definiert. Der Übergang 308 zwischen dem distalen Abschnitt 302 und dem proximalen Abschnitt 304 (d. h. die Schulterregion) weist in der Figur einen rechteckigen Querschnitt auf. Weniger abrupte Übergänge 308 werden jedoch ebenfalls erwogen, z. B. ein Übergang, der einen konischen Kegelstumpf definiert (durch gestrichelte Linien dargestellt).
Gemäß mindestens einigen Ausführungsformen erzeugt die Kombination von distalem Abschnitt 302 und proximalem Abschnitt 304 eine Verengung in unmittelbarer Nähe zur aktiven Elektrode 202 (und somit zum Plasma). Die durch das Zusammenwirken des distalen Abschnitts 302 und des proximalen Abschnitts 304 erzeugte Verengung veranschaulicht eine in Beispielsystemen implementierte Funktionsphilosophie. Im Besonderen war in der Funktionsphilosophie verwandter Technik das Ziel der Gewebeablation, Gewebepartikel zu erzeugen, die wesentlich kleiner als der kleinste Innendurchmesser im Absaugpfad ist, um ein Verstopfen des Absaugdurchlasses und/oder des Absauglumens (d. h. des Absaugpfades) zu vermeiden. Aus diesem Grund nutzen viele Geräte verwandter Technik Metallschirme über dem Durchlass, damit das Plasma so erzeugt wird, dass die kleinen Gewebepartikel entstehen. Im Gegensatz zu der Funktionsphilosophie verwandter Technik arbeiten die in dieser Spezifikation beschriebenen Beispielsysteme gemäß der Philosophie, dass das Gewebe in Partikel aufgeteilt werden muss, die klein genug sind, um die durch den distalen Abschnitt 302 des Durchlasses 208 erzeugte Verengung zu passieren. Der Durchlass 208 wird hinter dem distalen Abschnitt 302 geöffnet oder erweitert, und wenn das Gewebe durch den distalen Abschnitt 302 gelangen kann, kann es den gesamten Absaugpfad passieren, ohne dass dieser verstopft wird.
Die Funktionsphilosophie wird durch den Querschnitt des Durchlasses 206 in der aktiven Beispielelektrode unterstützt. Im Besonderen und wie dargestellt ist der Querschnitt des Durchlasses 206 kleiner als der distale Abschnitt 302 des Durchlasses 208. Da im illustrativen Fall der Durchlass 206 kreis- oder sternförmig ist, ist der Durchmesser D3 des Durchlasses 206 kleiner als der Durchmesser D1 des distalen Abschnitts 302 des Durchlasses 208. Daher muss ein Gewebestück nur in beliebigen zwei Dimensionen klein genug sein, um den Durchlass 206 zu passieren (z. B. bei einem länglichen Gewebestück die kleinsten zwei Dimensionen), und beim anschließenden Transport des Gewebes durch den Absaugpfad treten nur größere Querschnitte auf. Es ist jedoch zu beachten, dass die aktive Elektrode 202 während der Benutzung einem Ätzeffekt ausgesetzt ist und daher der Querschnitt des Durchlasses 206 umso größer wird, je länger der Stift 102 im Plasmamodus benutzt wird. In den meisten Fällen ist die erwartete Nutzungszeit eines Stiftes im Voraus bekannt, und der Querschnitt des Durchlasses 206 wird so gewählt, dass er zum Ende der erwarteten Nutzungszeit kleiner oder gleich dem Querschnitt des distalen Abschnitts 302 des Durchlasses 208 ist.
Gemäß den Beispielsystemen kann die Differenz zwischen dem Querschnitt des distalen Abschnitts 302 und des proximalen Abschnitts 304 ein Prozent (1%) bis dreißig Prozent (30%) (einschließlich) betragen, und in einem bestimmten Fall mindestens zwanzig Prozent (20%). In illustrativen Ausführungsformen, in denen sowohl der Durchlass 206 in der aktiven Elektrode 202 als auch der Durchlass 208 kreisförmig sind, kann der anfängliche Durchmesser des Durchlasses 206 ca. 1,2 mm, der Durchmesser des distalen Abschnitts 302 ca. 1,4 mm und der Durchmesser des proximalen Abschnitts 304 ca. 1,65 mm betragen. Die Gesamtlänge des Abstandstücks 200 kann für Stifte, die für unterschiedliche chirurgische Verfahren (z. B. Knie oder Schulter) vorgesehen sind, unterschiedlich sein, in einigen Fällen kann jedoch die axiale Gesamtlänge L1 des Abstandstücks im Bereich von 2,0 mm bis 3,0 mm und die axiale Länge L3 des distalen Abschnitts 302 im Bereich von 1,0 mm bis 1,5 mm liegen. Andere Größen können gleichwertig benutzt werden. Außerdem kann die interne Konfiguration des Abstandstücks 200 für unterschiedliche Stiftkonfigurationen (z. B. Stifte für die Schulter, wobei die Elektrode 202 einen Winkel von 90 zur Achse des Schaftes 106 aufweist) variiert werden, wobei der Durchlass 206 quer zur Mittelachse 306 ausgerichtet ist, sodass der distale Abschnitt 302 am Durchlass 206 und der proximale Abschnitt 304 an der Mittelachse 306 ausgerichtet ist. Insbesondere in diesen Konfigurationen ist die Benutzung des konischen Übergangs 308, der den rechten Winkel zwischen dem distalen Abschnitt 302 und dem proximalen Abschnitt 304 überbrückt, von Vorteil.
Da die Steuereinheit 104 und im Besonderen die Peristaltikpumpe 118 den Volumenstrom im Stift steuern kann, lassen sich die verschiedenen Maße der Durchlässe als Alternativen erwägen, um verschiedene Fließgeschwindigkeiten in den einzelnen Abschnitten bereitzustellen. Um mit der Peristaltikpumpe 118 einen konstanten Volumenstrom der Flüssigkeit zu erreichen, muss gemäß den Gesetzen der Hydrodynamik die Geschwindigkeit von Flüssigkeit (und Gewebe) beim Passieren jedes Durchlasses unterschiedlich sein. Somit ist aufgrund der Beziehungen zwischen den Querschnitten des Durchlasses 206 und der Abschnitte des Durchlasses 208 die Fließgeschwindigkeit von Flüssigkeit durch jeden Durchlass unterschiedlich, um an der Peristaltikpumpe 118 einen konstanten Volumenstrom zu erreichen. Zum Beispiel ist unter Zugrundelegung der oben beschriebenen Beziehungen der Querschnitte die Fließgeschwindigkeit von Flüssigkeit durch den distalen Abschnitt 302 zwischen ein Prozent (1%) und dreißig Prozent (30%) schneller als Fließgeschwindigkeit durch den proximalen Abschnitt 304 und in einigen Fällen mindestens zwanzig Prozent (20%) schneller. Außerdem ist für den gleichen konstanten Volumenstrom die Geschwindigkeit im Durchlass 206 durch die aktive Elektrode 202 schneller als durch den distalen Abschnitt 302 des Durchlasses 208. Jedoch gilt auch hier, dass sich die Geschwindigkeit durch den Durchlass 208 der Geschwindigkeit durch den distalen Abschnitt 302 annähert, wenn der Durchlass 206 aufgrund des Ätzeffekts größer wird. Anfänglich kann jedoch die Geschwindigkeit der durch den Durchlass 206 fließenden Flüssigkeit mindestens zehn Prozent (10%) schneller als die Geschwindigkeit durch den distalen Abschnitt 302 sein.
In den bisher beschriebenen Ausführungsformen für den Stift 102 wurde angenommen, dass die Querschnittsform des Durchlasses 206 mit der Querschnittsform des distalen Abschnitts 302 des Durchlasses 208 genau oder ungefähr übereinstimmt und dass ebenso die Querschnittsform des distalen Abschnitts 302 des Durchlasses 208 mit der Querschnittsform des proximalen Abschnitts 304 des Durchlasses 208 übereinstimmt. In anderen Ausführungsformen müssen die Querschnittsformen der verschiedenen Durchlässe jedoch nicht übereinstimmen. Beispielsweise kann der Durchlass 206 einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, während Abschnitt 302 und 304 des Durchlasses 208 ein Viereck (z. B. Quadrat, Rechteck) definieren können. So kann z. B. der Durchlass 206 einen sternförmigen Querschnitt aufweisen, während Abschnitt 302 und 304 des Durchlasses 208 jeweils einen kreisförmigen Querschnitt definieren können. Außerdem müssen Abschnitt 302 und 304 des Durchlasses 208 ebenfalls nicht die gleiche Querschnittsform definieren. Daher können in manchen Fällen die Größenunterschiede der Durchlässe als größtes Maß entlang einer Geraden ausgedrückt werden. Beispielsweise ist in manchen Fällen das größte Maß des Durchlasses 206 in der konduktiven Elektrode 202 um zwischen ein Prozent (1%) und zwanzig Prozent (20%) kleiner als das größte Maß des distalen Abschnitts 302 des Durchlasses 208 und in einem bestimmten Fall mindestens fünfzehn Prozent (15%) kleiner.
3a zeigt auch eine illustrative elektrische Verbindung der aktiven Elektrode 202. Im Besonderen definiert die aktive Elektrode 202 eine Innenfläche 310, die an das distale Ende des Abstandstücks 200 angrenzt. Die illustrative aktive Elektrode 202 definiert außerdem Bogenstücke, die in Gegenbohrungen des Abstandstücks eingefügt sind. Beispielsweise definiert die aktive Elektrode das Bogenstück 312, das in die Gegenbohrung 314 des Abstandstücks eingesetzt ist. In manchen Fällen ist das Bogenstück 312 durch Presssitz in der Gegenbohrung 312 befestigt, in anderen Fällen kann jedoch ein Klebstoff 316 benutzt werden. Da das Bogenstück 312 keine elektrische Verbindung aufweist, kann die Verbindung des Bogenstücks 312 mit dem Abstandstück 200 nur mechanische Unterstützung für die aktive Elektrode 202 bereitstellen, damit die aktive Elektrode weiterhin an das Abstandstück 200 angrenzt. 3a zeigt außerdem das Bogenstück 318, das in die Bohrung 320 eingesetzt ist. Wie zuvor kann auch ein Klebstoff 322 zum Befestigen des Bogenstücks 318 in der Bohrung vorhanden sein. Im Gegensatz zum Bogenstück 312 ist das Bogenstück 318 jedoch mit einer isolierten Ader 324 elektrisch verbunden, die durch die Bohrung 320 führt. Somit kann für die aktive Elektrode 202 bereitgestellte Energie durch die isolierte Ader 324 übertragen werden. Daher kann im Hinblick auf das Bogenstück 318 der Klebstoff 322 nicht nur mechanische Unterstützung bereitstellen, sondern auch die Bohrung 320 verschließen.
3b zeigt auch eine alternative elektrische Verbindung der aktiven Elektrode 202. Die elektrische Ader 324 führt durch den Schaft 106 und die Bohrung 320 im Abstandstück 200 zur aktiven Elektrode 202, um diese elektrisch zu verbinden. Die aktive Elektrode 202 ist am Abstandstück 200 befestigt, sodass ein Abschnitt 326 der Ader 324 durch Durchlässe in der aktiven Elektrode 202 und die Bohrung 320 führt. Der Abschnitt 326 kann sich ca. zwischen 0,006 Zoll und 0,015 Zoll oder weniger über der Oberfläche der Ader 324 erstrecken. Der Abschnitt 326 der Ader 324 wird lasergeschweißt und bildet dann auf der Oberfläche der aktiven Elektrode 202 die Naht 330 (siehe auch 2b). Die Naht 330 wird mit den glatten Übergangsabschnitten 331 und 332 zwischen der Naht 330 und der aktiven Elektrode 202 hergestellt, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Naht 330 die Plasmaausbildung an den Übergangsabschnitten 331 und 332 fördert. Die Übergangsabschnitte 331 und 332 weisen keine rauen Flächen, Kanten oder andere Unebenheiten auf, damit die Plasmaausbildung auf ihnen verhindert wird. Die Naht 330 dient zum elektrischen Verbinden und mechanischen Befestigen der aktiven Elektrode 202 am Abstandstück 200. Außerdem können während des Laserschweißens bestimmte Mengen 328 von Abschnitt 326 der Ader 324 in die Durchlässe der aktiven Elektrode 202 fließen, sodass auch in den Durchlässen der aktiven Elektrode 202 eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen der aktiven Elektrode 202 und der Ader 324 erfolgt. In bestimmten Ausführungsformen kann mithilfe einer Abschnittslänge von Ader 324 eine ausschließlich mechanische Verbindung zum Befestigen der aktiven Elektrode 202 am Abstandstück 200 hergestellt werden. In diesen Konfigurationen wird die Ader 324 U-förmig gebogen, sodass die freien Enden der Ader 324 an der entsprechenden Position durch die aktive Elektrode 202 geführt und dann per Laserschweißen an der aktiven Elektrode 202 befestigt werden. Die Erfinder der vorliegenden Patentschrift haben festgestellt, dass es vorteilhaft ist, die aktive Elektrode 202 aus Wolfram und die Ader 324 aus Titan oder Platin zu fertigen, um die Verbindungseigenschaften der Naht 330 in dieser Konfiguration zu verbessern. Außerdem haben die Erfinder der vorliegenden Patentschrift festgestellt, dass es vorteilhaft ist, die verschiedenen Nähte, mit denen die aktive Elektrode 202 befestigt und verbunden wird, an Positionen anzuordnen, die von den Kanten der aktiven Elektrode 202 und dem Durchlass 206 entfernt sind, um die Abnutzung der Nähte 330 zu verringern und ihre Lebensdauer zu erhöhen.
4a und 4b zeigen eine perspektivische Ansicht eines distalen Endes 108 eines Stiftes 102 gemäß weiteren Beispielsystemen. 4a zeigt im Besonderen die am Abstandstück 200 angeordnete aktive Elektrode 202. 4a zeigt außerdem die Pilotelektrode 201 in der Auskehlung 400 des Abstandstücks 200, die benachbart an der aktiven Elektrode 202 angeordnet ist, wobei Kanal 402 eine Verbindung mit der Auskehlung 400 bildet. Die Pilotelektrode 201 ist durch eine einzelne, unisolierte Ader definiert, während die aktive Elektrode 202 durch eine flache, abgeschirmte Ader definiert ist. Die Erfinder der vorliegenden Patentschrift haben festgestellt, dass eine Konfiguration mit zwei oder mehr Elektroden unterschiedlicher Größe, die asynchron aktiviert werden, für die elektrochirurgische Wirkung vorteilhaft sein können. Diese Konfiguration steht im Gegensatz zu aktuellen Systemen, die nur eine einzelne aktive Elektrode oder mehrere synchron aktivierte Elektroden benutzen, wobei die einzige Möglichkeit zum Verringern des Betrags an Stromdissipation das Verringern der Größe der Elektrode(n) und/oder das Verringern des Betrags an Flüssigkeitsströmung über der/den Elektrode(n) ist.
Das Prinzip der in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Konfiguration von zwei aktiven Elektroden unterschiedlicher Größe ist das Steuern der Elektrodenoberfläche der einen aktiven Elektrode, die Kontakt zur leitfähigen Flüssigkeit mit geringer Impedanz aufweist. Dies erfolgt, indem zwei oder mehr aktive Elektroden nacheinander und asynchron separat über eigenständige Ausgangskanäle aktiviert werden. Dabei wird auf der zuerst aktivierten Elektrode eine ausreichende Dampfabdeckung erzielt, bevor die nächste aktive Elektrode aktiviert wird. Dies verhindert, dass der leitfähigen Flüssigkeit eine große Fläche ausgesetzt wird, und beschränkt daher die allgemeine Stromdissipation. Entsprechend ist in der vorliegenden Ausführungsform die Pilotelektrode 201 im Allgemeinen kleiner als die aktive Elektrode 202, jedoch werden andere relative Größen erwogen, die gleichwertig benutzt werden können. Zuerst wird die Piloteletrode 201 aktiviert und erzeugt gemäß den in diesem Dokument beschriebenen elektrochirurgischen Prinzipien eine Dampfschicht, die zunehmend per Migration durch den Kanal 402 die aktive(n) Elektrode(n) 202 bedeckt. Anschließend kann die aktive Elektrode 202 mit einer geringen zeitlichen Verzögerung aktiviert werden. Die Verzögerung lässt sich automatisch steuern, indem die Impedanz des Schaltkreises der aktiven Elektrode 202 und der Gegenelektrode 203 gemessen und die Aktivierung der aktiven Elektrode 202 ausgelöst wird, wenn die gemessene Impedanz des Elektrodenschaltkreises eine bestimmte Schwelle erreicht. Wie weiter oben beschrieben, ist die kleinere Pilotelektrode 201 in der Auskehlung 400 positioniert, um zu verhindern, dass aufgrund der Flüssigkeitsströmung über der Spitze des Objekts die Dampfschichtblasen (d. h. das Plasma) vernichtet werden. Daher bleibt die stabile Aktivierung der Pilotelektrode 201 unabhängig davon erhalten, ob die aktive Elektrode 202 aktiviert ist. In Fällen, in denen die Dampfschicht auf der aktiven Elektrode 202 vernichtet wird und daher die aktive Elektrode 202 vollständig dem Feld zirkulierender leitfähiger Flüssigkeit ausgesetzt ist und der Strom ein Niveau erreicht, welches das Deaktivieren der HF-Ausgabe erzwingt, bleibt die Pilotelektrode 201 aktiviert und die entsprechende Dampfschicht bleibt erhalten. Die aktive Elektrode 202 kann dann aktiviert werden, wenn sie ausreichend mit Gas oder Dampf bedeckt ist, um eine unerwünschte Stromdissipation zu verhindern, die beim Vernichten von Plasma auftritt.
In einer verwandten Ausführungsform wird die Flüssigkeitsströmung über der aktiven Elektrode 202 durch eine Peristaltikpumpe 118 (siehe 1) gesteuert und die Strömung über der aktiven Elektrode 202 wird beendet oder reduziert, bis sie ausreichend mit einer Gas- oder Dampfschicht bedeckt ist. Das Wiederherstellen der Gas- oder Dampfschicht wird durch die Beendigung der Flüssigkeitsströmung über der aktiven Elektrode 202 und/oder durch das Vorhandensein einer kontinuierlichen Dampfschicht, die auf der benachbarten Pilotelektrode 201 gebildet wird, unterstützt. Um die Leistung des Systems gemäß diesen Ausführungsformen zu maximieren, müssen die Pilotelektrode 201 und die aktive Elektrode 202 jeweils durch eine eigenständige Energieversorgung oder Endstufe, die auch die Impedanz des Elektrodenschaltkreises überwacht, mit Energie versorgt werden. In manchen Fällen ist es möglicherweise hilfreich, verschiedene aktive Elektroden 202 mit unterschiedlichen Amplituden oder unterschiedlicher Impulsbreite zu aktivieren, sodass eine Dampfschicht erzeugt wird, jedoch gleichzeitig die Gesamtmenge von dissipierter Energie oder dissipiertem Strom zu beschränken, sodass nur die aktive(n) Elektrode(n) 202 mit einer ausreichend hohen Impedanz des Elektrodenschaltkreises (d. h. indikativ für eine stabile Dampfschicht auf der Oberfläche der betreffenden Elektrode) mit vollständiger Amplitude und/oder Impulsbreite aktiviert wird/werden.
Während arthroskopischen chirurgischen Verfahren kann das Sichtfeld in der Nähe der Operationsstelle (d. h. in der Nähe der aktiven Elektrode) durch Gasblasen verdeckt werden. Durch den Ablationsprozess werden Gasblasen erzeugt, und in vielen Fällen werden die Gasblasen schnell abgesaugt, sodass sie das Sichtfeld nicht beeinträchtigen. In manchen Situationen (z. B. wenn der primäre Durchlass vorübergehend durch Gewebe verstopft ist), können sich jedoch in der Nähe der Operationsstelle Gasblasen bilden und das Sichtfeld verdecken. Der im Hinblick auf 5 weiter unten beschriebene Beispielstift 102 weist zusätzliche Merkmale auf, die die Ansammlung von Gasblasen in der Nähe der Operationsstelle reduzieren. Im Besonderen weisen die Beispielmerkmale Schlitze in der aktiven Elektrode auf, und in manchen Fällen im Abstandstück definierte Fließkanäle, die Durchlässe in der Nähe des äußeren Umrisses der aktiven Elektrode bilden. Die Schlitze sind so entworfen und gefertigt, dass im Wesentlichen nur Gase durch die Schlitze geleitet werden. Das heißt, die Größe der Schlitze wird so gewählt, dass das Gewebe im Operationsfeld (selbst Gewebe, das während der Ablation gelöst wird) zu groß ist, um durch die Schlitze zu gelangen. Ebenso ist die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten (z. B. Kochsalzlösung, Blut, extrazelluläre und intrazelluläre Flüssigkeit) zu stark, als dass Flüssigkeiten durch die Schlitze gelangen könnten. Daher können nur Gase durch die Schlitze abgesaugt werden. Somit beeinträchtigen die Schlitze nicht die Ablationseigenschaften einer aktiven Elektrode, sie können jedoch in manchen Situationen dazu beitragen, die Blasen vom Operationsfeld abzusaugen, insbesondere wenn der primäre Durchlass vollständig oder teilweise verstopft ist.
5 zeigt eine Seitenansicht des distalen Endes des Stiftes 102 gemäß den weiteren Beispielsystemen. Im Besonderen zeigt 5 den länglichen Schaft 106 und die aktive Elektrode 202, die an ein Abstandstück 200 aus nicht leitendem Material angrenzt. Die Außenfläche 204 der aktiven Elektrode 202 in 5 definiert eine Ebene, die parallel zur Mittelachse ist. Im Beispiel in 5 definiert der längliche Schaft 106 eine Mittelachse 500. Die durch die Außenfläche 204 der aktiven Elektrode definierte Ebene ist parallel zur Mittelachse 500. Die verschiedenen weiter unten beschriebenen Merkmale des Stiftes 102 in 5 sind jedoch nicht auf Stifte beschränkt, deren Außenfläche 204 parallel zur Mittelachse 500 ist, und sie können daher beispielsweise für die in 2a und 2b gezeigten Stifte benutzt werden.
In 5 ist der primäre Durchlass 502 durch die aktive Elektrode 202 abgebildet. Der Durchlass 502 ist zumindest teilweise an einem Durchlass durch das Abstandstück 200 (der Durchlass durch das Abstandstück ist in 5 nicht abgebildet) ausgerichtet, und sowohl der Durchlass 502 als auch der Durchlass durch das Abstandstück 200 verfügen über eine Flüssigkeitsverbindung zu dem elastischen Schlauchelement 116 (ebenfalls in 5 nicht abgebildet). Der primäre Beispieldurchlass 502 in 5 weist mehrere Unebenheiten auf, und diese können die anfängliche Bildung von Plasma unterstützen. Der Durchlass 502 dient lediglich zur Illustration, und die zuvor beschriebenen sternförmigen und/oder ovalen Durchlässe können gleichwertig für den Beispielstift in 5 benutzt werden.
Die aktive Elektrode 202 in 5 weist außerdem mehrere Schlitze 504 auf. Sechs dieser Schlitze sind abgebildet, es werden jedoch ein oder mehrere Schlitze erwogen. Jeder Schlitz 504 ist ein Durchlass, der durch die aktive Elektrode 202 führt. Die Schlitze 504 dienen jedoch dem spezifischen Zweck, Blasen in der Nähe der Elektrode abzusaugen, und sie werden in dieser Patentschrift als Schlitze und nicht als Durchlässe bezeichnet, um sie von anderen Durchlässen (z. B. dem primären Durchlass 502 in 5 oder dem primären Durchlass 206 der vorherigen Beispielstifte) logisch zu unterscheiden. Jeder der Schlitze 504 ist parallel zum äußeren Umriss 218 der aktiven Elektrode angeordnet, andere Anordnungen der Schlitze werden jedoch erwogen. In manchen Fällen kann der Abstand D1 zwischen jedem Schlitz und dem äußeren Umriss 218 der aktiven Elektrode 0,008 bis 0,010 Zoll (0,2032 bis 0,254 mm) (einschließlich) betragen. Somit sind die Schlitze 504 näher am äußeren Umriss 218 angeordnet als der Durchlass 502 am äußeren Umriss 218 angeordnet ist. Die Beispielschlitze 504 sind um den primären Durchlass 502 angeordnet. Beispielsweise ist der Schlitz 504A an einer Seite des Durchlasses 502 angeordnet, während die Schlitze 504C und 504D an einer gegenüberliegenden Seite des primären Durchlasses angeordnet sind. Entsprechend ist der Schlitz 504B auf einer Seite des Durchlasses 502 angeordnet, die der Seite des Schlitzes 504E gegenüberliegt. In einem Beispielsystem (nicht abgebildet) ist ein einzelner Schlitz 504 vorhanden, der den Durchlass 502 vollständig umgibt.
Im vergrößerten Abschnitt 506 der 5 ist der Schlitz 504C detaillierter dargestellt. Jeder Schlitz definiert eine Länge L und eine Breite B, und für jeden Schlitz beträgt die Länge L mindestens das Zweifache der Breite B. Die Länge L eines Schlitzes kann im Bereich von 0,002 Zoll (0,0508 mm) bis zu einer Länge liegen, die ausreicht, um den Durchlass 502 vollständig zu umgeben. Es ist zu beachten, dass in dem Fall, in dem ein einzelner Schlitz den Durchlass 502 vollständig umgibt, die Außenfläche 204 der aktiven Elektrode 202 möglicherweise unterbrochen ist und die aktive Elektrode 202 zwei Komponenten umfassen kann (ein Abschnitt außerhalb des Schlitzes und ein Abschnitt innerhalb des Schlitzes). Die Breite B eines Schlitzes wird so gewählt, dass im Wesentlichen nur Gase die Schlitze passieren können und Gewebe und Flüssigkeiten zu groß sind, um durch die Schlitze zu gelangen. In Beispielsystemen kann die Breite B der Schlitze von 0,001 bis 0,003 Zoll (0,0254 bis 0,0762 mm) (einschließlich) und in einem besonderen Fall 0,001 bis 0,002 Zoll (0,0254 bis 0,0508 mm) betragen Während in manchen Fällen jeder Schlitz die gleiche Breite B aufweist, können in anderen Fällen unterschiedliche Schlitze an der gleichen aktiven Elektrode unterschiedliche Breiten aufweisen. Jeder Schlitz verfügt über eine Flüssigkeitsverbindung zum elastischen Schlauchelement 116, und weiter unten werden verschiedene Beispielsysteme von Flüssigkeitsverbindungen beschrieben.
Wenn der primäre Durchlass 502 während des Betriebs nicht verstopft ist, werden wahrscheinlich wenige oder überhaupt keine Gasblasen in die Schlitze gezogen. Das heißt, dass für die Blasen und Flüssigkeiten der Weg des geringsten Widerstands durch den primären Durchlass 502 und dann durch den entsprechenden Durchlass im Abstandstück 200 führt. In Zeiträumen jedoch, in denen der primäre Durchlass 502 vollständig oder teilweise verstopft ist, bewirkt eine volumengesteuerte Absaugung die Anwendung eines stärkeren Vakuums durch die Peristaltikpumpe 118. Zeiträume eines stärkeren Vakuums (in denen der primäre Durchlass vollständig oder teilweise verstopft ist) können dazu führen, dass der Differentialdruck in den Schlitzen ausreicht, um Gasblasen durch die Schlitze zu ziehen. Daher verringern die Schlitze in Zeiträumen, in denen tendenziell vermehrt Blasen gebildet werden und das Sichtfeld verdeckt wird (d. h. während einer vollständigen oder teilweisen Verstopfung des primären Durchlasses) tendenziell die Sichtbeeinträchtigung, indem sie Gasblasen aus dem Sichtfeld entfernen.
In manchen Beispielsystemen wie in 5 definiert das Abstandstück Fließkanäle unter der Elektrode 202 und im Wesentlichen parallel zu dieser. Die Fließkanäle sind durch eine Flüssigkeitsverbindung mit dem elastischen Schlauchelement 116 verbunden, in manchen Fällen mithilfe des Hauptdurchlasses durch das Abstandstück 200. Die Fließkanäle sind in 6 unten abgebildet und werden im entsprechenden Text beschrieben. In manchen Fällen definieren die Fließkanäle jedoch Durchlässe, die an den äußeren Umriss 218 der aktiven Elektrode angrenzen. Beispielsweise zeigt 5 drei solcher Durchlässe 510A, 510B und 510C. Es können jedoch einer oder mehrere der Durchlässe 510 benutzt werden. Mithilfe der Durchlässe 510 können Gase und Flüssigkeiten in der Nähe der äußeren Umrisse 218 der aktiven Elektrode abgesaugt werden, und so lässt sich außerdem die Verdeckung des Sichtfelds reduzieren.
6 zeigt eine auseinander gezogene Ansicht der aktiven Elektrode 202 und des Abstandstücks in diesen Ausführungsbeispielen. Im Besonderen zeigt 6 das Abstandstück 200 unter der aktiven Elektrode 202. Wenn diese jedoch montiert ist, grenzt sie an das Abstandstück 200 an. Das heißt, das Abstandstück 200 definiert in diesen Fällen eine plane Fläche 600. Eine Innenfläche 602 der aktiven Elektrode (im Gegensatz zur Außenfläche 204) definiert ebenfalls eine Ebene, und wenn die aktive Elektrode montiert ist, grenzt die Innenfläche 602 der aktiven Elektrode 202 an die plane Fläche 600. Die aktive Elektrode 202 kann mit jedem geeigneten Mechanismus mit dem Abstandstück 200 verbunden werden. In einem Fall kann die aktive Elektrode 202 mithilfe der Durchlässe 604A–D mechanisch und elektrisch verbunden werden. Das heißt, dass mindestens einer der Durchlässe 604 einen elektrischen Leiter umfassen kann, der durch den Durchlass mit der aktiven Elektrode 202 elektrisch verbunden ist, und der elektrische Leiter kann mindestens teilweise die aktive Elektrode 202 mechanisch am Abstandstück 200 befestigen. Ebenso können zusätzliche mechanische Elemente von der aktiven Elektrode 202 in die Durchlässe 604 des Abstandstücks 200 führen und befestigt sein, z. B. mit Epoxidkleber. Die aktive Elektrode kann zusätzliche Durchlässe und Merkmale für die elektrische und mechanische Verbindung mit dem Abstandstück 200 aufweisen. Um die Komplexität der Figur nicht unnötig zu erhöhen, sind diese jedoch nicht abgebildet.
Das Abstandstück 200 definiert außerdem einen primären Durchlass 208, der eine funktionelle Beziehung zum primären Durchlass 502 der aktiven Elektrode 202 aufweist. Obwohl in 6 nicht dargestellt, definiert in manchen Beispielsystemen der Durchlass 208 im Abstandstück 200 einen Querschnitt, der mit dem Abstand entlang des Absaugpfads zum proximalen Ende 110 des Stiftes zunimmt. Das Beispielabstandstück 200 umfasst außerdem mehrere Fließkanäle 606A–C. Wenn die aktive Elektrode 202 an das Abstandstück 200 angrenzt, können die einzelnen Fließkanäle 606A, 606B und 606C zumindest partiell unter dem Schlitz 504D, 504E bzw. 504F positioniert sein. Es sind drei Schlitze abgebildet, die den Fließkanälen zugeordnet sind, jedoch kann Fließkanälen eine beliebige Anzahl von Schlitzen, einschließlich aller Schlitze, zugeordnet werden, und somit können im Abstandstück 200 eine größere oder kleinere Anzahl von Fließkanälen definiert sein. In Zeiträumen, in denen Gasblasen durch die Schlitze 504D–F gezogen werden, die Fließkanälen zugeordnet sind, umfasst der Fließpfad für die Gasblasen die entsprechenden Fließkanäle 606A–C sowie den primären Durchlass 208 im Abstandstück 200. Bei den Schlitzen, die keinen Fließkanälen zugeordnet sind (z. B. 504B und 504C), umfasst der Fließpfad der Gasblasen in Zeiträumen, in denen diese durch die Schlitze 504A–C gezogen werden, den zwischen der aktiven Elektrode 202 und dem Abstandstück 200 definierten Bereich sowie den primären Durchlass 208 im Abstandstück 200.
In manchen Fällen definiert jeder Fließkanal eine Tiefe T (gemessen von der planen Fläche 600 bis zur Unterseite des Kanals am distalen Ende des Kanals) von 0,007 bis 0,008 Zoll (0,1778 bis 0,2032 mm) (einschließlich) und eine Breite B (ebenfalls ab dem distalen Ende des Kanals gemessen) von 0,007 bis 0,008 Zoll (0,1778 bis 0,2032 mm). Es können jedoch andere Maße benutzt werden. Im Einklang mit der Philosophie eines zunehmenden Querschnitts können die Fließkanäle einen distalen Querschnitt (z. B. unter dem entsprechenden Schlitz) sowie einen proximalen Querschnitt (z. B. näher am primären Durchlass 208) definieren, wobei der distale Querschnitt kleiner als der proximale Querschnitt ist.
Wie in 6 dargestellt, erstrecken sich in manchen Fällen die Fließkanäle 606 bis zum äußeren Umriss 218 der aktiven Elektrode 200, und so definieren die distalen Enden der Fließkanäle die Durchlässe 510. In anderen Fällen jedoch können sich die Fließkanäle nur so weit in Richtung des äußeren Umrisses 218 erstrecken, wie erforderlich ist, damit sie sich unter den entsprechenden Schlitzen 504 befinden. Daher macht das Vorhandensein eines Fließkanals 606 im Abstandstück 200 nicht erforderlich, dass Durchlässe 510 vorhanden sind. Im Beispiel in 5 erstreckt sich der Fließkanal 650 nach außen, damit er sich unter dem Schlitz 504B befindet, jedoch nicht bis zum äußeren Umriss 218 der aktiven Elektrode 202. Der Fließkanal 650 definiert einen konstanten Querschnitt entlang des Fließkanals bis zum primären Durchlass, da die Wahrscheinlichkeit relativ gering ist, dass Gewebe nur durch die entsprechenden Schlitze 504 in die Fließkanäle gelangt, und das Verstopfungsrisiko daher gering ist.
Während die Beispielfließkanäle 606 und 650 über eine direkte Flüssigkeitsverbindung zum primären Durchlass 208 verfügen, müssen die Fließkanäle nicht unbedingt so beschaffen sein. Beispielsweise kann das Abstandstück Durchlässe definieren, die einigen oder allen Schlitzen 504 zugeordnet sind, wobei die Durchlässe im Wesentlichen parallel zum primären Durchlass 208 verlaufen und schließlich über eine Flüssigkeitsverbindung mit dem Absaugpfad im länglichen Schaft 106 verfügen. 6 zeigt außerdem Beispiele für die Schlitze 504 mit den entsprechenden Fließkanälen 606 (d. h. die Schlitze 504B und 504D–F) und Schlitze 504 ohne Fließkanäle (d. h. die Schlitze 504A und 504C), um Beispielsituationen zu beschreiben. Es werden jedoch Stifte mit Schlitzen und ohne Fließkanäle sowie Stifte erwogen, bei denen jedem Schlitz ein Fließkanal zugeordnet ist. Wenn Fließkanäle benutzt werden, kann jede beliebige Anzahl der Fließkanäle, die sich zum äußeren Umriss 218 der aktiven Elektrode 202 erstrecken, benutzt werden (eine beliebige Anzahl zwischen null Fließkanälen und allen Fließkanälen). Schließlich kann jede Kombination von Schlitzen und Abstandsbolzen benutzt werden, die einen funktionellen Vorteil bietet. Aktive Elektroden mit Schlitzen bieten zwar möglicherweise mehr Funktionen, wenn keine Abstandsbolzen benutzt werden, jedoch schließen sich Schlitze und Abstandsbolzen nicht gegenseitig aus.
7 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuereinheit 104 gemäß mindestens einigen Ausführungsformen. Im Besonderen enthält die Steuereinheit 104 einen Prozessor 700. Bei dem Prozessor 700 kann es sich um einen Mikrocontroller handeln. Daher kann der Mikrocontroller einstückig mit dem Festspeicher (ROM) 702, dem Arbeitsspeicher (RAM) 704, dem Digital-Analog-Wandler (D/A) 706, dem Analog-Digital-Wandler (A/D) 714, den digitalen Ausgängen (D/O) 708 und den digitalen Eingängen (D/I) 710 sein. Der Prozessor 700 kann außerdem einstückig mit der Kommunikationslogik 712 sein, um die Kommunikation des Prozessors 700 mit externen Geräten sowie internen Geräten wie z. B. dem Display 130 zu ermöglichen. Der Prozessor 700 kann zwar in einigen Ausführungsformen als Mikrocontroller implementiert werden, jedoch in anderen Ausführungsformen als eigenständiger Hauptprozessor in Kombination mit einzelnen RAM-, ROM-, Kommunikations-, A/D-, D/A-, D/O und D/I-Geräten sowie mit Kommunikationshardware für die Kommunikation mit Peripheriekomponenten implementiert werden.
Im ROM 702 werden Anweisungen gespeichert, die vom Prozessor 700 ausgeführt werden können. Im Besonderen kann der ROM 702 ein Softwareprogramm enthalten, dessen Ausführung bewirkt, dass die Steuereinheit HF-Energie an die aktive Elektrode liefert und die Drehzahl der Peristaltikpumpe regelt. Der RAM 704 kann als Arbeitsspeicher für den Prozessor 700 fungieren, in dem Daten temporär gespeichert werden und aus dem Anweisungen ausgeführt werden. Der Prozessor 700 ist mithilfe des Digital-Analog-Wandlers 706 (z. B. in manchen Ausführungsformen der HF-Spannungsgenerator 716), der digitalen Ausgänge 708 (z. B. in manchen Ausführungsformen der HF-Spannungsgenerator 716), der digitalen Eingänge 710 (z. B. Schnittstellenvorrichtungen wie die Tasten 132 oder die Fußpedalgruppe 134 (1)) und des Kommunikationsgeräts 712 (z. B. das Display 130) mit anderen Geräten in der Steuereinheit 104 verbunden.
Der Spannungsgenerator 716 erzeugt ein AC-Spannungssignal, das mit der aktiven Elektrode 202 des Stiftes 102 verbunden ist. In manchen Ausführungsformen definiert der Spannungsgenerator einen aktiven Anschluss 718, der mit dem elektrischen Kontakt 720 im Steuereinheit-Anschlussteil 120, dem elektrischen Kontakt 722 im Stift-Anschlussteil 114 und schließlich mit der aktiven Elektrode 202 verbunden ist. Entsprechend definiert der Spannungsgenerator einen Gegenanschluss 724, der mit dem elektrischen Kontakt 726 im Steuereinheit-Anschlussteil 120, dem elektrischen Kontakt 728 im Stift-Anschlussteil 114 und schließlich mit der Gegenelektrode (in manchen Fällen ein länglicher Metallschaft 106) verbunden ist. Es können zusätzliche aktive Anschlüsse und/oder Gegenanschlüsse benutzt werden. Am aktiven Anschluss 718 werden die Spannungen und elektrischen Ströme durch den Spannungsgenerator 716 induziert, und der Gegenanschluss 724 stellt eine Rückleitung für elektrische Ströme bereit. Der Gegenanschluss 724 kann eine Erdung bereitstellen, die mit der Erdung für die Steuereinheit 104 identisch ist (z. B. die Erdung 730 für die Tasten 132). In anderen Ausführungsformen ist jedoch der Spannungsgenerator 716 nicht geerdet (mit der Steuereinheit 104), sodass der Gegenanschluss 724 eine Spannung aufweist, wenn er im Hinblick auf die Erdung (z. B. Erdung 730) gemessen wird. Ein Spannungsgenerator 716 ohne Erdung und somit die Möglichkeit von Spannungsmesswerten an den Gegenanschlüssen 724 relativ zur Erdung steht jedoch nicht im Widerspruch zum Status des Anschlusses 724 als Gegenanschluss des aktiven Anschlusses 718.
Das AC-Spannungssignal, das vom Spannungsgenerator 716 erzeugt und zwischen dem aktiven Anschluss 718 und dem Gegenanschluss 724 angewendet wird, ist HF-Energie, deren Frequenz in einigen Ausführungsformen zwischen ca. 5 Kilohertz (kHz) und 20 Megahertz (MHz), in manchen Fällen zwischen 30 kHz und 2,5 MHz, in anderen Fällen zwischen 50 kHz und 500 kHz, häufig weniger als 350 kHz und häufig zwischen 100 kHz und 200 kHz liegt. In manchen Anwendungen ist eine Frequenz von ca. 100 kHz sinnvoll, da die Impedanz des Zielgewebes weitaus höher als 100 kHz ist.
Die vom Spannungsgenerator 716 erzeugte Effektivspannung (RMS) kann im Bereich von ca. 5 Volt (V) bis 1800 V liegen, in manchen Fällen im Bereich von ca. 10 V bis 500 V, häufig zwischen ca. 10 V bis 400 V, abhängig vom Ablationsmodus und der Größe der aktiven Elektrode. In manchen Ausführungsformen ist die vom Spannungsgenerator 716 erzeugte Spitzenspannung für die Ablation eine Rechteckspannung mit einer Spitzenspannung im Bereich von 10 V bis 2000 V, in manchen Fällen im Bereich von 100 V bis 1800 V, in anderen Fällen im Bereich von ca. 28 V bis 1200 V und häufig im Bereich von ca. 100 V bis 320 V Spitzenspannung.
Die Spannung und der Strom, die vom Spannungsgenerator 716 erzeugt werden, können in Reihen von Spannungsimpulsen oder AC-Spannung mit ausreichend hoher Frequenz (z. B. in der Größenordnung von 5 kHz bis 20 MHz) ausgegeben werden, sodass die Spannung effektiv kontinuierlich angewendet wird (im Vergleich z. B. mit Laser für Nekrose geringer Tiefe, die mit ca. 10 Hz bis 20 Hz gepulst werden). Außerdem liegt die Einschaltdauer (d. h. die Gesamtzeit, in einem beliebigen Sekundenintervall, in dem Energie angewendet wird) einer vom Spannungsgenerator 716 erzeugten Rechteckspannung für einige Ausführungsformen in der Größenordnung von ca. 50% im Vergleich zu Laser, deren Einschaltdauer ca. 0,0001% beträgt. In manchen Ausführungsformen werden zwar Rechteckspannungen erzeugt und bereitgestellt, jedoch kann das AC-Spannungssignal modifiziert werden, um z. B. Merkmale wie Spannungsspitzen in der Vorder- oder Rückflanke jeder Halbwelle einzuschließen, oder das AC-Spannungssignal ist modifizierbar, um bestimmte Formen (z. B. Sinus, Dreieck) anzunehmen.
In 7 enthält die Steuereinheit 104 gemäß verschiedenen Ausführungsformen außerdem die Peristaltikpumpe 118. Die Peristaltikpumpe 118 kann sich zumindest teilweise im Gehäuse 122 befinden. Die Peristaltikpumpe umfasst den Anker 124, der mit einer Welle des Motors 734 mechanisch verbunden ist. In manchen Fällen kann der Anker des Motors wie in der Figur dargestellt direkt mit dem Anker 124 verbunden sein, in anderen Fällen können sich jedoch verschiedene Zahnräder, Scheiben und/oder Riemen zwischen dem Motor 734 und dem Anker 124 befinden. Der Motor 734 kann jede geeignete Form aufweisen und z. B. ein AC-Motor, ein DC-Motor und/oder ein Schrittmotor sein. Zum Steuern der Drehzahl der Welle des Motors 734 und somit zum Steuern der Drehzahl des Ankers 124 (und des Volumenstroms des Stiftes) kann der Motor 734 mit einem Schaltkreis für die Motordrehzahlsteuerung 736 verbunden werden. Im illustrativen Fall eines AC-Motors kann der Schaltkreis für die Motordrehzahlsteuerung 736 die Spannung und Frequenz steuern, die auf den Elektromotor 734 angewendet werden. Im Fall eines DC-Motors kann der Schaltkreis für die Motordrehzahlsteuerung 736 die auf den Motor 734 angewendete DC-Spannung steuern. Im Fall eines Schrittmotors kann der Schaltkreis für die Motordrehzahlsteuerung 736 den an die Pole des Motors fließenden Strom steuern, jedoch verfügt der Schrittmotor möglicherweise über eine ausreichende Anzahl von Polen oder er wird so gesteuert, dass sich der Anker 124 gleichmäßig dreht.
Der Prozessor 700 ist mit dem Schaltkreis für die Motordrehzahlsteuerung 736 verbunden, z. B. über den Digital-Analog-Wandler 706 (in der Figur Kreis A). Der Prozessor 700 kann auch auf andere Weise verbunden werden, z. B. als paketbasierte Kommunikationsverbindung über den Kommunikationsanschluss 712. So kann der Prozessor 700, der ein Programm ausführt, die am aktiven Anschluss 718 bereitgestellte HF-Energie bestimmen und als Reaktion darauf Drehzahlregelungsänderungen (und somit Änderungen des Volumenstroms) vornehmen, indem er Drehzahlbefehle an den Schaltkreis für die Motordrehzahlsteuerung 736 sendet. Der Schaltkreis für die Motordrehzahlsteuerung 736 wiederum implementiert die Drehzahlregelungsänderungen. Drehzahlregelungsänderungen können ggf. Änderungen der Drehzahl des Ankers 124, ggf. das Stoppen des Ankers 124 und in einigen Ablationsmodi die vorübergehende Richtungsumkehr des Ankers 124 umfassen.
8 zeigt ein Verfahren gemäß mindestens einigen Ausführungsformen. Im Besonderen wird das Verfahren gestartet (Block 800) und es führt die folgenden Vorgänge aus: Erzeugen von Plasma bei einer aktiven Elektrode, die am distalen Ende eines elektrochirurgischen Stabes angeordnet ist (Block 802); Ziehen von Flüssigkeit durch einen primären Durchlass in der aktiven Elektrode (Block 804); Ziehen der Flüssigkeit durch einen ersten Abschnitt eines ersten Durchlasses in einem Abstandstück (Block 806), wobei die Flüssigkeit im ersten Abschnitt mit einer ersten Geschwindigkeit fließt und das Abstandstück am distalen Ende des elektrochirurgischen Stiftes angeordnet ist; Ziehen der Flüssigkeit durch einen zweiten Abschnitt des ersten Durchflusses im Abstandstück (Block 808), wobei die Flüssigkeit im zweiten Abschnitt mit einer zweiten Geschwindigkeit fließt, die geringer als die erste Geschwindigkeit ist. Anschließend wird das Verfahren beendet (Block 810).
9 zeigt ein Verfahren gemäß mindestens einigen Ausführungsformen. Im Besonderen wird das Verfahren gestartet (Block 900) und es führt die folgenden Vorgänge aus: Erzeugen von Plasma bei einer aktiven Elektrode, die am distalen Ende eines elektrochirurgischen Stabes angeordnet ist (Block 902); Ziehen von Flüssigkeit durch einen ersten Schlitz, der durch die aktive Elektrode definiert ist (Block 904), wobei der erste Schlitz näher am äußeren Umriss der aktiven Elektrode angeordnet ist als der primäre Durchlass; Ziehen der Flüssigkeit durch einen ersten Fließkanal, der im Abstandstück unter dem ersten Schlitz definiert ist (Block 906). Anschließend wird das Verfahren beendet (Block 908).
Es wurden bevorzugte Ausführungsformen dieser Offenbarung dargestellt und beschrieben, jedoch können von einem Fachmann Modifizierungen an ihnen vorgenommen werden, ohne von ihrem Umfang oder Sinn abzuweichen. Die in diesem Dokument beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und dürfen nicht als Beschränkung aufgefasst werden. Da im Rahmen dieses Erfindungskonzepts viele variierende und unterschiedliche Ausführungsformen möglich sind, einschließlich gleichwertiger Strukturen, Materialien oder Verfahren, die anschließend erwogen werden, und da viele Modifizierungen an den hier gemäß den gesetzlichen Anforderungen beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, versteht es sich, dass die hier beschriebenen Details als illustrativ und nicht als Beschränkung aufzufassen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5697882 [0030]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Introduction to Plasma Physics” von R. J. Goldston und P. H. Rutherford vom Plasma Physics Laboratory der Princeton University (1995) [0028]

Claims

Elektrochirurgischer Stift, der Folgendes umfasst: ein längliches Gehäuse, das ein Handgriffende und ein distales Ende definiert; ein Schlauchelement, das mit dem länglichen Gehäuse verbunden ist; ein Abstandstück aus nicht leitendem Material, das am distalen Ende angeordnet ist; eine konduktive Elektrode, die am Abstandstück angeordnet ist und einen Außenumfang definiert; einen ersten Durchlass, der mindestens teilweise durch das Abstandstück definiert ist, wobei der erste Durchlass eine Flüssigkeitsverbindung zum Schlauchelement aufweist; wobei der erste Durchlass einen distalen Querschnitt definiert; und wobei der erste Durchlass einen proximalen Querschnitt definiert, der entlang eines Fließwegs näher am Handgriffende als der distale Querschnitt ist und wobei der distale Querschnitt kleiner als der proximale Querschnitt ist.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen primären Durchlass durch die konduktive Elektrode, wobei der primäre Durchlass am ersten Durchlass durch das Abstandstück ausgerichtet ist; und einen ersten Schlitz, der durch die konduktive Elektrode definiert ist, wobei der erste Schlitz näher am äußeren Umriss als der primäre Durchlass angeordnet ist; wobei die Breite des ersten Schlitzes 0,0762 Millimeter (mm) oder weniger beträgt.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 2, wobei der erste Schlitz eine Breite zwischen 0,0254 mm und 0,0508 mm (einschließlich) aufweist.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 2 oder 3, ferner umfassend: einen zweiten Schlitz, der durch die konduktive Elektrode definiert ist, wobei der zweite Schlitz näher am Außenumfang als der primäre Durchlass angeordnet ist, wobei der zweite Schlitz auf einer dem ersten Schlitz gegenüberliegenden Seite des primären Durchlasses definiert ist; wobei die Breite des zweiten Schlitzes 0,0762 Millimeter (mm) oder weniger beträgt.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 4, ferner umfassend einen ersten im Abstandstück definierten Fließkanal, wobei mindestens ein Abschnitt des Fließkanals unter dem ersten Schlitz angeordnet ist, wobei der erste Fließkanaleinen Querschnitt definiert und der erste Fließkanal eine Flüssigkeitsverbindung zum ersten Durchlass aufweist.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 5, wobei unter dem zweiten Schlitz kein Fließkanal angeordnet ist.
Elektrochirurgischer Stift nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der erste Schlitz den primären Durchlass vollständig umgibt.
Elektrochirurgischer Stift nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der erste Schlitz parallel zum Außenumfang angeordnet ist.
Elektrochirurgischer Stift nach einem der Ansprüche 2 bis 8, ferner umfassend einen ersten im Abstandstück definierten Fließkanal, wobei mindestens ein Abschnitt des Fließkanals unter dem ersten Schlitz angeordnet ist, und der erste Fließkanal eine Flüssigkeitsverbindung zum ersten Durchlass aufweist.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 9, ferner umfassend: wobei der erste Fließkanal einen distalen Querschnitt definiert; und wobei der erste Fließkanal einen proximalen Querschnitt definiert, wobei der proximale Querschnitt des ersten Fließkanals entlang eines Fließwegs näher am Handgriffende als der distale Querschnitt des ersten Fließkanals ist, und wobei der distale Querschnitt des ersten Fließkanals kleiner als der proximale Querschnitt des ersten Fließkanals ist.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 9 oder 10, wobei der erste Fließkanal einen Durchlass definiert, der an den Außenumfang der konduktiven Elektrode angrenzt.
Elektrochirurgischer Stift nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend: einen primären Durchlass durch die konduktive Elektrode, wobei der primäre Durchlass am ersten Durchlass ausgerichtet ist und der primäre Durchlass eine Flüssigkeitsverbindung zum Schlauchelement aufweist; wobei der distale Querschnitt senkrecht zu einer Mittelachse des ersten Durchlasses gemesssen ist.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 12, wobei ein größtes Maß des ersten Durchlasses größer als das größte Maß des primären Durchlasses ist.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 12 oder 13, wobei das größte Maß des primären Durchlasses durch die konduktive Elektrode zwischen einem Prozent (1%) und zwanzig Prozent (20%) kleiner als das größte Maß des ersten Durchlasses ist.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 12, 13 oder 14, wobei das größte Maß des primären Durchlasses durch die konduktive Elektrode mindestens fünfzehn Prozent (15%) kleiner als das größte Maß des ersten Durchlasses ist.
Elektrochirurgischer Stift nach einem der Ansprüche 12 bis 15, ferner umfassend: einen primären Durchlass durch die konduktive Elektrode, wobei der primäre Durchlass am ersten Durchlass ausgerichtet ist und wobei der primäre Durchlass eine Flüssigkeitsverbindung zum Schlauchelement aufweist; wobei der erste Durchlass kreisförmig ist.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 16, wobei der Durchmesser des ersten Durchlasses mindestens 1,0 Millimeter beträgt.
Elektrochirurgischer Stift nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der distale Querschnitt zwischen einem Prozent (1%) und zwanzig Prozent (30%) kleiner als der proximale Querschnitt ist.
Elektrochirurgischer Stift nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der distale Querschnitt mindestens zwanzig Prozent (20%) kleiner als der proximale Querschnitt ist.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Erzeugen von Plasma in der Nähe einer aktiven Elektrode, die am distalen Ende eines elektrochirurgischen Stiftes angeordnet ist; Ziehen von Flüssigkeit durch einen primären Durchlass in der aktiven Elektrode; und dann Ziehen der Flüssigkeit durch einen ersten Abschnitt eines ersten Durchlasses in einem Abstandstück, wobei die Flüssigkeit im ersten Abschnitt mit einer ersten Geschwindigkeit fließt und das Abstandstück am distalen Ende des elektrochirurgischen Stiftes angeordnet ist; und dann Ziehen der Flüssigkeit durch einen zweiten Abschnitt des ersten Durchlasses im Abstandstück, wobei die Flüssigkeit im zweiten Abschnitt mit einer zweiten Geschwindigkeit fließt, die geringer als die erste Geschwindigkeit ist.
Verfahren nach Anspruch 20, ferner umfassend: Ziehen von Flüssigkeit durch einen ersten Schlitz, der durch die aktive Elektrode definiert ist und näher am Außenumfang der aktiven Elektrode als der primäre Durchlass angeordnet ist; wobei die Breite des ersten Schlitzes 0,0762 Millimeter (mm) oder weniger beträgt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der erste Schlitz eine Breite zwischen 0,0254 mm und 0,0508 mm (einschließlich) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, ferner umfassend: Ziehen von Flüssigkeit durch einen zweiten Schlitz, der durch die aktive Elektrode definiert ist, wobei der zweite Schlitz näher am Außenumfang als der primäre Durchlass angeordnet ist, wobei der zweite Schlitz auf einer dem ersten Schlitz gegenüberliegenden Seite des primären Durchlasses definiert ist; wobei die Breite des zweiten Schlitzes 0,0762 Millimeter (mm) oder weniger beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei das Ziehen von Flüssigkeit durch den ersten Schlitz außerdem das Ziehen von Flüssigkeit durch den ersten Schlitz umfasst, der parallel zum Außenumfang ausgerichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei das Ziehen von Flüssigkeit durch den ersten Schlitz ferner umfasst: Ziehen von Flüssigkeit durch den ersten Schlitz; und dann Ziehen von Flüssigkeit durch einen im Abstandstück unter dem ersten Schlitz definierten ersten Fließkanal, wobei der erste Fließkanal eine Flüssigkeitsverbindung zum ersten Durchlass aufweist.
Verfahren nach Anspruch 25, ferner umfassend Ziehen von Flüssigkeit durch einen ersten Fließkanal, der einen Außenumfang definiert, der an den Außenumfang der konduktiven Elektrode angrenzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, wobei das Ziehen der Flüssigkeit durch den ersten Abschnitt ferner das Ziehen der Flüssigkeit mit einer ersten Geschwindigkeit umfasst, die zwischen einem Prozent (1%) und zwanzig Prozent (30%) höher als die zweite Geschwindigkeit ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, wobei das Ziehen der Flüssigkeit durch den ersten Abschnitt ferner das Ziehen der Flüssigkeit mit einer ersten Geschwindigkeit umfasst, die mindestens fünf Prozent (5%) höher als die zweite Geschwindigkeit ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, wobei das Ziehen der Flüssigkeit durch den primären Durchlass in der aktiven Elektrode ferner das Ziehen der Flüssigkeit mit einer dritten Geschwindigkeit umfasst, die höher als die erste und zweite Geschwindigkeit ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, wobei das Ziehen der Flüssigkeit durch den primären Durchlass in der aktiven Elektrode ferner das Ziehen der Flüssigkeit mit einer dritten Geschwindigkeit umfasst, die mindestens zehn Prozent (10%) höher als die erste und zweite Geschwindigkeit ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, wobei das Verfahren kein Verfahren zur chirurgischen oder therapeutischen Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, wobei das Verfahren nicht an einem lebenden menschlichen oder tierischen Körper durchgeführt wird.
Elektrochirurgischer Stift, der Folgendes umfasst: ein Flüssigkeitsleitung, die eingerichtet ist, Flüssigkeit von einem distalen Ende des Stifts abzusaugen; einen nichtleitenden Abstandshalter, der an das distale Ende gekoppelt ist; eine aktive Elektrode, die von dem Abstandshalter getragen wird und eine Absaugöffnung, wobei die Absaugöffnung enger ist als die Flüssigkeitsleitung.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 33, wobei der Abstandshalter mindestens einen Abstandsbolzen umfasst, und wobei der Abstandsbolzen derart konfiguriert ist, dass der Abstandsbolzen an dem distalen Ende des Stifts über die aktive Elektrode hinausragt.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 33 oder 34, ferner umfassend eine Pilotelektrode.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 35, wobei die Pilotelektrode zurückgesetzt gegenüber dem distalen Ende des Stifts und der aktiven Elektrode angeordnet ist.
Elektrochirurgischer Stift nach Anspruch 35 oder 36, wobei die Pilotelektrode kleiner als die aktive Elektrode ist.
Vorrichtung mit einem elektrochirurgischen Stift nach einem der Ansprüche 35, 36 oder 37 und Steuereinheit, die eingerichtet ist, die Pilotelektrode zu aktivieren, um ein Plasma um mindestens einen Teil der aktiven Elektrode herum zu erzeugen, und dann die aktive Elektrode zu aktivieren, um das von der Pilotelektrode erzeugte Plasma auszuweiten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 38, wobei die Pilotelektrode zurückgesetzt in dem Abstandshalter angeordnet ist, um zu verhindern, dass Blasen und/oder Plasma, das von der Pilotelektrode erzeugt wurde, gelöscht wird durch Flüssigkeitsströmung über das distale Ende des Stifts.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 39, wobei der Abstandshalter und/oder die Elektrode mindestens einen Schlitz aufweisen mit einer Form und/oder Größe, die so gewählt sind, um den Fluss von Gas und/oder Plasma anstelle von Flüssigkeit durch den mindestens einen Schlitz zu ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei der Abstandshalter und die Elektrode mindestens einen teilweise überlappenden Schlitz aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 41 mit einer Gegenelektrode.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 41 mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19.
Elektrochirurgische Steuereinheit, die eingerichtet ist, einen elektrochirurgischen Stift zu steuern, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30 durchzuführen.