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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrochirurgische Vorrichtung
zur Gewebeabtragung im allgemeinen und insbesondere eine elektrochirurgische
Vorrichtung zur Hochfrequenz-Gewebeabtragung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Hochfrequenz(HF)-Gewebeabtragung
ist eine wohlbekannte Technik zur Herstellung thermischer Läsionen in
der Umgebung einer unisolierten Spitze einer Elektrode aufgrund
von durch Widerstandserhitzung verursachter Gewebekoagulation. Die
Elektrode kann an oberflächlichen
Strukturen direkt eingesetzt werden, chirurgisch, endoskopisch, laparoskopisch,
oder sogar mit einem Transkatheterzugang, wie etwa bei einer Behandlung
für symptomatische
Herzarrythmieen. Wenn die Elektrode als Nadel geformt ist, dann
kann die Elektrode interstitiell eingeführt und durch Bilderzeugungstechnik
geführt werden.
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Wie
in der Technik bekannt ist, ist Widerstandserhitzung proportional
zu dem Quadrat der Stromdichte, wobei letztere umgekehrt proportional zu
dem Quadrat des Abstandes von der Abtragungselektrode ist. Daher
nimmt Widerstandserhitzung ab der Abtragungselektrode mit dem Abstand
zur vierten Potenz ab. Mit anderen Worten, signifikante Widerstandserhitzung
findet nur innerhalb eines schmalen Randes (von ein paar Millimetern)
von Gewebe in direktem Kontakt mit der Abtragungselektrode statt. Tiefere
Gewebeerhitzung findet als ein Ergebnis passiver Wärmeleitung
von diesem Rand aus statt.
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Ein
allgemeines Problem bei der HF-Gewebeabtragung ist die Begrenzung
in der Läsionsgröße. Das
Erhöhen
des Stroms zur Elektrode hin oder der Aussetzungszeit für das Gewebe
erhöht
die um die Elektrode herum abgegebene Menge an Energie und erhöht dadurch
die Läsionsgröße. Jedoch
erhöht
sich bei hoher Temperaturen (z.B. über 100°C) an der Schnittstelle von
Elektrode und Gewebe die Impedanz auf signifikante Weise aufgrund
von Austrocknung, gefolgt vor Verkohlung um die Elektrodenspitze
herum. Dies führt
zu einem abrupten Abfallen des Läsionsstroms
(und gelieferten Effekts), und um die Elektrode herum wird keine
weitere Energie abgegeben, und es findet keine weitere Gewebeerhitzung statt.
Dieses Phänomen
neigt dazu, die Läsionsgröße in der
Querrichtung um die Elektrode herum zu begrenzen. Die Längsabmessung
der Läsion
ist grundlegend von der Länge
des unisolierten Teils er Elektrode abhängig.
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Gewebeadhäsion und
begrenzte Läsionsgröße sind
nur zwei Beispiele von mit HF-Gewebeabtragung zusammenhängenden
Problemen. Ein anderes Problem tritt bei dem Versuch auf, Gewebe
an schwierig erreichbaren Stellen, wie etwa dem unteren Ösophagus,
abzutragen. Es ist schwierig, die Tiefe der Abtragung in das Gewebe
hinein zu steuern und eine gleichmäßige Abtragung über das
gesamte abzutragende Oberflächengebiet
zu erzielen. Oberflächenunregelmäßigkeiten,
Falten in das Gewebe hinein und Schwankungen in den anatomischen
Konfigurationen von Körperhöhlen erhöhen die
Schwierigkeit, eine gleichmäßige HF-Gewebeabtragung
zu erzielen. Demzufolge kann eventuell nur ein Teil des abzutragenden
Gewebes zerstört
sein, und in manchen Gebieten könnte
mehr Gewebe abgetragen worden sein, als beabsichtigt war.
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Im
Stand der Technik sind Versuche unternommen worden, die obengenannten
Probleme zu überwinden.
Eine bekannte Lösung
ist die der "elektrolytgestützten" Abtragung. Diese
Form von Abtragung stützt
sich auf das Inkontaktbringen des abzutragenden Gewebes mit einem
Elektrolyten, wie etwa einem Fluid oder Gel. Elektrische Energie
wird durch den Elektrolyten auf das Gewebe in Kontakt mit dem Elektrolyten
angelegt. Da der elektrische Widerstand der Schnittstelle zwischen
Elektrolyt und Gewebe in Bezug zu dem Widerstand des Elektrolyten
selbst signifikant hoch ist, wird die meiste Energie an dieser Schnittstelle
in Form von Wärme
dissipiert werden, was zur thermischen Abtragung des oberflächlichen Gewebes
an dieser Schnittstelle führt.
Das Einbringen einer leitenden und/oder kühlenden Flüssigkeit in das behandelte
Gebiet erhöht
im allgemeinen das koagulierte Volumen und neigt dazu, Gewebeanhaftung
zu verringern. Elektrolytgestützte
Abtragung ist auch an schwierig erreichbaren Stellen effektiv, da der
Flüssigkeits-
oder Gel-Elektrolyt effektiv das gesamte Oberflächengebiet des abzutragenden
Gewebes badet.
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Ein
Beispiel für
elektrolytgestützte
Abtragung ist in dem US-Patent 6,112,134 an Kelleher et al., zugeeignet
an Enodenics, Inc., San Diego, CA, USA erörtert. Keller et al. beschreibt
elektrolytgestützte
Gewebeabtragung von Metaplasie im Ösophagus mittels eines Schafts
mit einer ausdehnbaren Barriere, die von dem distalen Ende des Schafts
entfaltet werden kann. Eine Elektrode und ein Temperatur-/Impedanzsensor
sind auf dem Schaft montiert. Der Schaft kann ein mit mehreren Lumen
geformter Katheter sein, welche unabhängig zur Aufnahme optischer Elemente
und zur Übertragung
von Fluid verwendet werden.
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Bei
Betrieb der Vorrichtung wird das distale Ende des Schafts oder Katheters
im Ösophagus
proximal zum Mageneingang plaziert. Die Barriere wird dann zum Mageneingang
entfaltet und ausgedehnt, um den Ösophagus vom Magen abzudichten.
Das Ösophagusvolumen
zwischen der Barriere und dem Katheter wird teilweise mit einem
leitenden Medium geflutet und die Elektrode wird in das leitende
Medium entfaltet. Der Sensor wird auch in den Kontakt mit dem abzutragenden
Gewebe entfaltet. Unter Verwendung von Steuerung mit offenem Wirkungsablauf oder
unter Verwendung von Temperatur, Impedanz oder visueller Überwachung
für Regelung
mit geschlossenem Wirkungsablauf wird die Metaplasie abgetragen,
indem HF-Energie
von der Elektrode und durch das leitende Medium zum Kontakt mit
dem abzutragenden Gewebe geleitet wird.
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Kelleher
et al. begrenzt die HF-Kraft auf ein gemäßigtes Niveau, indem er Regelung
mit geschlossenem Wirkungsablauf anwendet, wobei die Leistungsabgabe
der Temperatursensoren nächst der
Elektrode zur Steuerung der Energieabgabe verwendet wird. Ein Nachteil
von Kelleher et al. ist jedoch, dass die Vergrößerung des koagulierten Volumens
mit einer niedrigeren Kagulationsgeschwindigkeit und verlängerten
Behandlungszeit einhergeht.
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Ein
anderes Beispiel elektrolytgestützter
Abtragung ist in dem US-Patent 5,348,554 an Imran et al., zugeeignet
an Cardiac Pathways Corporation, Sunnyvale, CA, USA, beschrieben.
Imran et al. beinhaltet einen Katheter, der aus einem langgestreckten Element
mit proximalen und distalen Enden konstruiert ist. Eine leitende
Metallelektrode ist an dem distalen Ende des langgestreckten Elements
befestigt und weist eine darin geformte Kammer auf. Ein Leiter erstreckt
sich von dem proximalen zum distalen Ende durch das langgestreckte
Element, um der Elektrode HF-Energie zuzuführen. Das langgestreckte Element hat
ein Lumen in dem distalen Ende, das mit der Kammer kommuniziert.
Ein Kühlmittel
ist in der Kammer und in Kontakt mit der Elektrode angeordnet, um durch
das Anlegen von HF-Energie auf die Elektrode darin erzeugte Wärme abzuleiten.
Ein Nachteil von Imran et al. ist, dass das koagulierte Volumen
aufgrund des relativ kleinen Durchmessers der verwendeten Elektrode
begrenzt ist.
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Andere
Beispiele gekühlter
Elektroden umfassen das US-Patent
5,100,388 an Behl et al., welches einen Katheter beschreibt, der
ein Lumen zum Liefern leitenden Materials und ein Heizelement für die distale
Spitze aufweist, welcher für
hohle Körperorgane,
wie etwa die Gallenblase, geeignet ist. Das US-Patent 5,304,214
an DeFord et al. beschreibt eine HF-Abtragungsvorrichtung, die spezifisch
zum selektiven Abtragen von Prostatagewebe um die prostatische Urethra
herum gestaltet ist. Ein Nachteil von Behl et al. oder DeFord et
al. ist, dass die Struktur dieser Vorrichtungen spezifisch eingerichtet
ist, um sich an eine bestimmte Anatomie anzupassen, und nicht generell
für irgendeine
andere Anatomie im Körper
geeignet ist. Sie leiden auch unter einem begrenzten koagulierten
Volumen, das mit der Elektrode möglich
ist.
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Um
die Begrenzung des mit einer feinen linearen Nadelelektrode zusammenhängenden
kleinen koagulierten Volumens zu überwinden, schlagen die US-Patente
5,431,649 und 6,016,809 an Mulier et al., Medtronic, Inc., Minneapolis,
MN, USA zugeeignet, eine hohle schraubenförmige Elektrode mit Einspritzung
einer gekühlten
leitenden Flüssigkeit
vor.
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Im
allgemeinen ist Mulier et al. auf die Behandlung von Tachyarrhythmieen
gerichtet, wobei eine oder mehr Herzkammern einen überschnellen Rhythmus
aufweisen. Insbesondere ist Mulier et al. auf die Behandlung von
Tachykardien gerichtet, die auf das Vorhandensein ektopischer Foki
innerhalb des Herzgewebes zurückzuführen sind
oder auf das Vorhandensein von durch einen abweichenden Zustand
hervorgerufenen Bahnen innerhalb des Herzgewebes zurückzuführen sind.
In Mulier et al. ist ein Katheter mit einer hohlen, schraubenförmigen Elektrode
versehen, die an einer gewünschten
Abtragungsstelle in Herzgewebe eingeschraubt und an eine Quelle
elektrischer HF-Energie angeschlossen wird, um das der Elektrode
benachbarte Gewebe abzutragen. Vor dem Abtragen ist es essentiell,
eine leitende Flüssigkeit
durch die Hohlnadel einzuspritzen, die das Gewebe benachbart zur
Nadel kühlt
und die Leitfähigkeit
des Gewebes im Gebiet der Elektrode erhöht.
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Die
schraubenförmige
Elektrode verschafft im Vergleich zu relativ geraden oder nadelartigen Elektroden
ein vergrößertes Oberflächengebiet
zum Eindringen in das Endokard und dient auch zur Stabilisierung
des Standorts des Katheters während
des Anlegens des HF-Signals. Zusätzlich
findet nachfolgend an das Entfernen der schraubenförmigen Elektrode
im Wesentlichen keine Blutung statt, sodass sie auf sichere Weise
an mehrfachen Standorten zum Zweck des Kartographierens und Abtragens
planiert werden kann.
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Mulier
et al. wendet vor und während
des Anlegens von HF-Energie eine ungiftige, nicht-arrhythmogene,
leitende Lösung,
wie etwa Ringer-Lösung, auf
das Gebiet der Elektrode an. Die schraubenförmige Elektrode ist hohl, und
die leitende Lösung
wird durch ein oder mehr Öffnungen
in der Elektrode angebracht. Man glaubt, dass die vor dem Anlegen
des HF-Signals eingespritzte leitende Lösung Blut in der Umgebung der
Elektrode verdrängt.
Ringer-Lösung hat
beispielsweise eine viel höhere
Leitfähigkeit
als Blut (annähernd
3–4 Mal
höher)
oder Herzmuskel (annähernd
7 Mal höher).
Der allgemeine Widerstand gegen den induzierten elektrischen Strom
ist verringert, was, wie man glaubt, hilft, die Größe der Läsion auszudehnen,
indem das effektive Gebiet des Anlegens des elektrischen Stroms über ein
größeres Gebiet
ausgebreitet wird. Die Anbringung der leitenden Lösung während des
Brennens hilft, ein Überhitzen des
Gewebes zu verhindern, was eine verlängerte Anlegung des HF-Signals
gestattet, die sich über
den Punkt hinaus erstreckt, an dem ansonsten normalerweise Verbrennen
oder Verkohlen stattfinden würde.
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Flüssigkeitshandhabung
und Einstellen der Länge
der Elektrode auf die des behandelten Gebiets sind jedoch Mängel, insbesondere
für ein
relativ großes
Volumen. Außerdem
ist eine monopolare schraubenförmige
Elektrode in ihrer Fähigkeit
begrenzt, Kraft innerhalb der Helix abzugeben und die behandelte
Grenze außerhalb
der Helix zu steuern. Weiterhin ist es im allgemeinen schwierig,
die örtliche Temperatur
entlang einer langen Elektrode zu steuern, da die örtliche
Temperatur gemäß örtlichen Schwankungen
von Gewebeimpedanz und Stromdichte schwankt.
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Das
US-Patent 6,132,426 an Kroll, zugeeignet an Daig Corporation, Minnetonka,
MN, USA, beschreibt ein HF-Abtragungskatheter,
das darin einen positiven Temperaturkoeffizientensensor (PTC-Sensor)
umfasst. Der PTC-Sensor verschafft einen eingebauten, versagenssicheren
Strombegrenzer, um ein Über-Abtragen
des Zielgewebes zu vermeiden und Koagulationsanhaftung an der Katheterelektrodenspitze
und Beschädigung
für Katheter
und Patient durch Überhitzung
zu verhindern. Nachteile von Kroll umfassen jedoch niedrigere Koagulationsgeschwindigkeit
und verlängerte
Behandlungszeit.
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Einige
Dokumente des Standes der Technik erwähnen Rotation der abtragenden
Elektrode. Beispielsweise beschreibt das US-Patent 6,010,476 an Saadat,
zugeeignet an AngioTrax, Inc., Sunnyvale, CA, USA, eine Vorrichtung
zur Erzeugung transmuraler Kanäle
zur transmyokardialen Revaskularisation. Die Vorrichtung umfasst
einen Schneidkopf, der Gewebe mit HF-Energie abtragen oder schneiden kann.
Der Schneidkopf kann an ein Antriebsrohr gekoppelt und von einem
Motor und Getriebe auf hohen Geschwindigkeiten rotiert werden. Die
Rotation des Schneidkopfs wird jedoch nicht zur Verhinderung von Gewebeanhaftung
verwendet, vielmehr wird die Rotation verwendet, um das Eintreten
des Schneidkopfs in das Herzgewebe zu erleichtern und transmurale Kanäle bilden
zu helfen. Sobald die Elektrode an der gewünschten Stelle angekommen ist,
wird HF-Energie auf die Elektrode angelegt, um Gewebe abzutragen.
Saadat erwähnt
kein Abtragen während
des Rotierenlassens der Elektrode.
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Das
US-Patent 6,066,134 an Eggers et al., zugeeignet an ArthroCare Corporation,
Sunnyvale, CA, USA, beschreibt eine elektrochirurgische Sonde, die
einen Schaft umfasst, der eine Elektrodenanordnung an seinem distalen
Ende und ein Verbindungselement an seinem proximalen Ende aufweist,
um die Elektrodenanordnung an eine Hochfrequenz-Energiequelle zu
koppeln. Der Schaft umfasst eine Rückleitelektrode, die ab seinem
distalen Ende eingelassen und in einer isolierenden Hülle eingeschlossen ist.
Die Rückleitelektrode
definiert einen inneren Durchgang, der elektrisch sowohl an die
Rückleitelektrode
als auch die Elektrodenanordnung zum Durchlassen einer elektrisch
leitenden Flüssigkeit angeschlossen
ist. Durch Anlegen von Hochfrequenzspannung an die Elektrodenanordnung
und die Rückleitelektrode
erzeugt die elektrisch leitende Flüssigkeit einen Stromflusspfad
zwischen der Rückleitelektrode
und der Elektrodenanordnung, sodass Zielgewebe geschnitten oder
abgetragen werden kann.
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Eggers
et al. erwähnt
das manuelle Hin- und Herführen
oder Rotieren der Sonde in einer leichten Bürstenbewegung, um die Zufuhr
elektrisch leitenden Fluids in dem Bereich zwischen den aktiven Elektroden
und dem Gewebe aufrechtzuerhalten. Die dynamische Bewegung der aktiven
Elektroden über der
Gewebestelle wird von Eggers et al. dazu benutzt, es der elektrisch
leitenden Flüssigkeit
zu ermöglichen,
das rezent abgetragene Gebiete umgebende Gewebe zu kühlen, um
Schäden
an diesem umgebenden Gewebe zu minimieren. Eggers et al. erwähnt kein
Abtragen während
des Hin- und Herführens
oder Rotierens der Elektrode. Außerdem wird die dynamische
Bewegung von Eggers et al. nicht dazu benutzt, Gewebeanhaftung zu
verhindern. Eine identische Anwendung des Hin- und Herführens der Sonde
während
elektrochirurgischer Gewebe-Revaskularisation wird in dem US-Patent
6,102,046 an Weinstein et al. erörtert,
das ebenfalls ArthroCare Corporation zugeeignet ist.
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US-5
921 982 offenbart ein anderes Beispiel einer elektrochirurgischen
Vorrichtung, die ein durch eine schraubenförmige Elektrode eingespritztes Kühlfluid
zum Kühlen
des umgebenden Gewebes verwendet.
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In
US-5 921 982 ist eine elektronische Vorrichtung gemäß der Einleitung
von Anspruch 1 beschrieben. Spezieller offenbart US-A-5 921 982
eine elektrochirurgische Vorrichtung, die schraubenförmige Elektrodenbaugruppen
umfasst, die zur Abgabe von Hochfrequenz(HF)-Energie an Gewebe eingerichtet
sind, eine HF-Energiequelle in Kommunikation mit der Elektrode,
einen Manipulator in betriebsfähiger
Verbindung mit den Elektrodenbaugruppen, der zum Bewegen der Elektrodenbaugruppen
eingerichtet ist, und einer Steuereinrichtung in Kommunikation mit
der HF-Energiequelle und dem Manipulator, die zur Steuerung des
Betriebs des Manipulators und der Elektrodenbaugruppen eingerichtet
ist.
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Daher
ist es ein primärer
Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine elektrochirurgische
Vorrichtung zu verschaffen, die die vorgenannten Unzulänglichkeiten
der Vorrichtungen des Standes der Technik überwindet und die gestattet,
das Anhaften von Gewebe an den Elektrodenbaugruppen zu verhindern,
während
sie das um die Elektrodenbaugruppen herum abgetragene Gewebegebiet
vergrößert.
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Um
dies zu erreichen, ist die elektrochirurgische Vorrichtung der Erfindung
durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 beanspruchten Merkmale
gekennzeichnet. Grundsätzlich
ist erfindungsgemäß eine der
Elektrodenbaugruppen innerhalb eines Innenvolumens einer anderen
der Elektrodenbaugruppen angeordnet.
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Die
elektrochirurgische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann
einen Manipulator umfassen, der Elektroden auf kontrollierte Weise
bewegt, während
HF-Energie an die
Elektroden abgegeben wird. Anders als der Stand der Technik kann
die HF-Elektrode während
ihrer gesteuerten Bewegung abtragen. Diese Bewegung kann helfen,
Elektrodenanhaftung am Gewebe zu verhindern. Die Bewegung kann unidirektional
entlang der Länge
des behandelten Volumens sein oder kann alternativ eine hin- und hergehende Bewegung,
Vibration oder Kombinationen verschiedener Bewegungsarten umfassen.
Die Bewegung der Elektrode kann entlang des Elektrodentrajekts sein,
d.h. eine lineare Bewegung für
lineare Elektroden und eine schraubenförmige Bewegung für schraubenförmige Elektroden.
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Die
Elektrode kann sich an der distalen Spitze eines elektrisch isolierten
Trägers
befinden. Die Elektrode kann monopolar oder bipolar, hohl oder nicht
hohl sein. Die Elektrode kann linear sein oder kann ein kurzes Segment
an der Spitze eines schraubenförmigen,
isolierten Trägers
sein. Die Elektrode selbst kann schraubenförmig sein. Beispielsweise kann
die Elektrode als eine monopolare Elektrode konfiguriert sein, mit einer
Einzel- oder Mehrfachhelix als die aktive (stromaussendende) Elektrode,
oder als eine bipolare Elektrode mit Einzel- oder Mehrfach-Helixpaaren.
Alternativ kann eine bipolare Elektrode eine Einzel- oder Mehrfachhelix
als eine Elektrode und einen leitenden zentralen Stab als die andere
Elektrode umfassen.
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In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung können
die Elektroden als ein Paar bipolarer konzentrischer (ein gemeinsames
Zentrum teilend) oder exzentrischer (außermittiger) Helices konfiguriert
sein. Eine Vielzahl von Elektroden kann an demselben spiralförmigen isolierten
Träger
montiert sein. Ein zentraler isolierter Stab kann zwecks Bewegungsstabilisierung
zu schraubenförmigen
Elektroden hinzugefügt
werden. Zusätzliche
mögliche
Elektrodenkonfigurationen können
durch Verwendung gerader Nadeln statt Helices erhalten werden.
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Die
schraubenförmige
Elektrodenbaugruppe kann eine zylindrische Gewebehülle koagulieren, während sie
gleichzeitig einen Gewebezylinder im Zentrum der Helix verschont.
Beispielsweise kann die schraubenförmige Anordnung angewendet
werden, um Prostatagewebe um die Harnröhre herum zu koagulieren, ohne
eine Koagulation der Harnröhre selbst
zu verursachen. In anderen Behandlungsplänen kann es wünschenswert
sein, eine Nekrose des inneren zylindrischen Volumens der schraubenförmigen Elektrodenbaugruppe
zu verursachen. In einem solchen Fall kann die schraubenförmige Elektrodenbaugruppe
das das innere zylindrische Volumen umgebende Gewebe auf eine solche
Weise koagulieren, dass die Blutzufuhr zu dem inneren nicht-koagulierten
zylindrischen Gewebe abgeschnitten wird. Man kann das nicht-koagulierte
zylindrische Gewebe dann absterben lassen, aufgrund der Abwesenheit einer
ausreichenden Blutzufuhr von der koagulierten zylindrischen Hülle, wodurch
die Menge an Gewebe, das Nekrose erfährt, vergrößert und die Behandlungszeit
verkürzt
wird.
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Der
von einer Steuereinrichtung gesteuerte Manipulator kann an einer
vorbestimmten YZ-Position unter Verwendung von linearer und/oder
Rotationsbewegung Elektroden in den Gewebe-Zielstandort (X-Richtung)
einbringen. Der Manipulator kann dann durch Umkehren der Einbringbewegung
den Elektroden eine hin- und hergehende Bewegung mitteilen. Die
Geschwindigkeit der Elektrodenbewegung kann auf verschiedene Arten
gesteuert werden, wie etwa durch Impedanzmessung in der Art einer
Regelung mit geschlossenem Wirkungsaufbau. Der Manipulator kann
die Elektroden vor dem anschließenden Einbringen
zu einer unterschiedlichen YZ-Position verlagern. Die Elektrodenbaugruppe
kann ein Einwegelement sein und kann leicht ersetzt und am Manipulator
befestigt werden.
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Behandlungsplanungssoftware
auf Basis von Benutzer-Wechselwirkung
mit einer Anzeige von vor der Behandlung erhaltenen registrierten
anatomischen Bildern kann einen Behandlungsplan generieren, der
die Positionierung und Energieabgabeinstruktionen an die Steuereinrichtung
und den Manipulator beinhaltet.
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Bilderzeugungseinrichtungen,
die mechanisch oder anderweitig an den Manipulator gekoppelt sind,
können
die Elektrodenposition während
der intrakörperlichen
Bewegung bestimmen, um die Energieabgabe gemäß dem Behandlungsplan zu erleichtern.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung umfassender verstanden und gewürdigt, zusammengenommen mit
den Zeichnungen, worin:
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1–4 Illustrationen
von Ausführungen
sind, die nicht in die Reichweite von Anspruch 1 fallen;
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1 eine
vereinfachte Illustration einer elektrochirurgischen Vorrichtung
ist, die in Übereinstimmung
mit einer Ausführung
konstruiert und wirksam ist, welche im allgemeinen gerade feine
Nadelelektroden umfasst;
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2 eine
vereinfachte Illustration einer elektrochirurgischen Vorrichtung
ist, die in Übereinstimmung
mit einer anderen Ausführung
konstruiert und wirksam ist, welche schraubenförmige Elektrodenbaugruppen
umfasst;
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3 eine
detailliertere Teil-Schnittansicht der schraubenförmigen Elektrodenbaugruppe
von 2 ist;
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4 eine
vereinfachte Illustration von Einbringpunkten und schraubenförmigen Bahngrenzen ist,
die von den schraubenförmigen
Elektrodenbaugruppen von 2 geschnitten werden;
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5 eine
vereinfachte Illustration einer schraubenförmigen Elektrodenbaugruppe
mit einem hierdurch verlaufenden zentralen Stab ist, welche in Übereinstimmung
mit einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung konstruiert und wirksam ist; die
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6A und 6B vereinfachte
Seitenansichtsbeziehungsweise Endansichtsillustrationen einer elektrochirurgischen
Vorrichtung sind, welche in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung konstruiert und wirksam ist, welche Elektroden
umfasst, die als ein Paar bipolarer konzentrischer Helices konfiguriert
sind;
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7 eine
vereinfachte Endansichtsillustration der elektrochirurgischen Vorrichtung
ist, die in Übereinstimmung
mit noch einer anderen bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung
konstruiert und wirksam ist, welche Elektroden umfasst, die als
ein Paar bipolarer exzentrischer Helices konfiguriert sind; die
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8A, 8B und 8C vereinfachte veranschaulichende
Seitenansichts- beziehungsweise Endansichtsillustrationen der elektrochirurgischen Vorrichtung
sind, die in Übereinstimmung
mit noch einer anderen bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung
konstruiert und wirksam ist, welche Elektroden umfasst, die als
ein Paar bipolarer Helices konfiguriert sind.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGEN
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Es
wird nun auf 1 Bezug genommen, welche die
elektrochirurgische Vorrichtung 10 illustriert, die in Übereinstimmung
mit einer nicht in die Reichweite von Anspruch 1 fallenden Ausführung konstruiert
und wirksam ist.
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Die
elektrochirurgische Vorrichtung 10 beinhaltet vorzugsweise
eine oder mehr Elektroden 12, die zur Abgabe von Hochfrequenz(HF)-Energie
an ein Gewebe 14 eingerichtet sind. In 1 ist
ein Paar Elektroden 12 gezeigt, die als feine Nadeln geformt sind
und konfiguriert sind, um als bipolare Elektroden zu wirken. Alternativ
kann die Elektrode 12 als eine monopolare Elektrode in
Zusammenwirken mit einer externen Elektrode 16 verwendet
werden.
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Jede
Elektrode 12 wird vorzugsweise von einem isolierenden Träger 18 getragen
oder ist daran befestigt. Der isolierende Träger 18 kann ein nichtleitender
Träger
oder eine an einem Träger
gebildete isolierende Beschichtung sein. Als andere Alternative kann
der isolierende Träger 18 eine
isolierende Außenhülle umfassen,
die aus Polyurethan, Polytetrafluorethylen (z.B. TEFLON) oder jedem
anderen biokompatiblem Kunststoff hergestellt sein kann. Die Elektrode 12 ist
vorzugsweise an einem proximalen Ende davon mit einem RF-Verbindungsstück 20 verbunden,
das seinerseits an eine HF-Energiequelle 22 angeschlossen
ist.
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In
einer Ausführung
weist die Elektrode 12 ein darin geformtes, im allgemeinen
hohles Lumen 24 auf (in 1 nicht
sichtbar, jedoch in 3 gezeigt). Ein Fluidquelle 26 steht
in Fluidkommunikation mit dem Lumen 24, wie etwa mittels
eines Fluidverbindungsstücks 28 (und
eines geeigneten Ventilelements, aus Gründen der Einfachheit nicht
dargestellt), der an dem proximalen Teil der Elektrode 12 positioniert
ist. Das Lumen 24 ist vorzugsweise mit zumindest einem
Auslass 30 (3) zum Durchgang des Fluids
hierdurch ausgebildet. Das Fluid kann beispielsweise ein flüssiger oder
Gelelektrolyt sein.
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Ein
Manipulator 32 befindet sich in wirksamer Verbindung mit
jeder Elektrode 12. Der Manipulator 32 kann elektrisch,
pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch angetrieben sein und kann,
ohne Einschränkung,
beispielsweise einen Servomotor, Schrittmotor, Schubantrieb, Rotationsantrieb,
Vibrationsantrieb oder Elektromagneten enthalten. Der Manipulator 32 kann
an alle Elektroden auf einmal gekoppelt sein, um alle Elektroden
im allgemeinen simultan in Synchronisation miteinander zu bewegen. Alternativ
kann der Manipulator 32 individuell an die Elektroden gekoppelt
sein, um in der Lage zu sein, die Elektroden unabhängig voneinander
zu bewegen.
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Ein
Steuereinrichtung 34 steht in Kommunikation mit der HF-Energiequelle 22 und
dem Manipulator 32 und ist zur Steuerung des Betriebs des
Manipulators 32 und der Elektroden 12 in Übereinstimmung
mit einem Behandlungsplan oder einer Betriebsweise, wie hierin nachstehend
weiter beschrieben, eingerichtet.
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Die
Bilderzeugungseinrichtung 36 steht in Kommunikation mit
dem Steuereinrichtung 34 und kann auch in Kommunikation
mit dem Manipulator 32 stehen, entweder durch direkte Kopplung
damit oder mittels der Steuereinrichtung 34. Die Bilderzeugungseinrichtung 36 bestimmt
die Elektrodenposition während
der intrakörperlichen
Bewegung, um die Energieabgabe gemäß dem Behandlungsplan zu erleichtern.
Beispielsweise kann die Bilderzeugungseinrichtung 36 eine
transrektale Ultraschallsonde sein, die zur Abbildung der Prostata
im Zusammenhang mit der Behandlung gutartiger Prostatahypertrophie
(BPH) oder eines malignen Zustands verwendet wird. Andere Beispiele
umfassen Faseroptik-Bilderzeugungseinrichtungen,
Fluoroskopie-Bilderzeugungseinrichtungen,
Endoskopie-Bilderzeugungseinrichtungen
oder Laparoskopie-Bilderzeugungseinrichtungen,
die bei HF-Gewebeabtragung zur Behandlung von beispielsweise gastroösophagealer Refluxkrankheit
(engl. Abkürzung:
GERD) oder als Teil transmyokardialer Revaskularisation nützlich sein
können.
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Zusätzlich zur
Bilderzeugung können
die Elektroden 12 an andere medizinische Sensoren oder
Ausrüstung
gekoppelt sein. Beispielsweise können
die Elektroden 12 bei der HF-Abtragung von Herzgewebe,
wie etwa bei der Behandlung von Tachyarrhythmieen, an EKG-Überwachungsausrüstung (nicht
dargestellt) gekoppelt sein, um bei der Bestimmung dessen zu helfen,
ob die Tachykardie anhält
und ob das Gewebe in der Umgebung der Elektroden 12 noch
an der abweichenden Leitung oder ektopischen Aktivität, die mit
der Tachykardie einhergeht, beteiligt ist.
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Es
wird angemerkt, dass die Elektroden 12 auf jede praktische
Weise zu dem Gewebe 14 gebracht werden können, wie
etwa durch direktes Einstechen in das Gewebe 14 oder durch
Hinführen durch
ein Kathetersystem (nicht dargestellt) zu der gewünschten
Stelle.
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In
einem Beispiel eines mit dieser Ausführung möglichen Behandlungsplans führt der
Manipulator 32, gesteuert von Steuereinrichtung 34,
Elektroden 12 im allgemeinen entlang einer Längsachse 38 der
Elektroden 12 (worauf als X-Achse verwiesen wird) an einer
vorbestimmten YZ(was sich auf die Ebene senkrecht zur X-Achse bezieht)-Position
in die Gewebezielstelle ein, unter Verwendung von linearer und/oder
Rotationsbewegung. Die HF-Energiequelle 22 gibt HF-Energie
an die Elektroden 12 ab, um die Gewebeabtragung durchzuführen. Die
Steuereinrichtung 34 kann die Behandlungsplanungssoftware 40 verwirklichen,
auf Basis von Benutzer-Wechselwirkung mit einer Anzeige registrierter
anatomischer Bilder, die vor der Behandlung erhalten wurden, um
die Positionierung der und Energieabgabe zu den Elektroden 12 zu
steuern.
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Während der
HF-Abtragung kann der Manipulator 32 die Elektroden 12 proximal
entlang der Längsachse 38 bewegen
(d.h. die Elektroden aus ihrer eingeführten Position zurückziehen)
oder kann die Elektroden 12 in einer hin- und hergehenden
Bewegung im allgemeinen entlang der Längsachse 38 bewegen.
Alternativ oder zusätzlich
kann der Manipulator 32 die Elektroden 12 in zumindest
zwei Richtungen (entlang oder um die X-, Y- und Z-Achse oder jede
Kombination davon) vibrieren oder oszillieren. (Eine proximale Position
der Elektroden 12 während der
hin- und hergehenden Bewegung davon ist in durchgezogenen Linien
in 1 gezeigt, während eine
distale Position von Elektroden 12 während der hin- und hergehenden
Bewegung davon in Strichlinien in 1 dargestellt
ist.) Die proximale oder hin- und hergehende Bewegung oder Vibration
kann helfen, Gewebeanhaftung während
der Abtragung zu verhindern. Die Elektroden können dann vor dem anschließenden Einbringen
in eine unterschiedliche Gewebestelle zu einer unterschiedlichen
YZ-Position verlagert werden.
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Es
wird nun auf die 2 und 3 Bezug genommen,
die die elektrochirurgische Vorrichtung 50 illustrieren,
welche in Übereinstimmung
mit einer anderen Ausführung
konstruiert und wirksam ist. Die elektrochirurgische Vorrichtung 50 umfasst
eine oder mehrere Elektroden 52, wovon jede vorzugsweise von
einem isolierenden Träger 51,
der eine im allgemeinen schraubenförmige Form hat, getragen wird oder
daran befestigt ist. Die Elektrode 52 ist vorzugsweise
ein kurzes Segment an der Spitze des schraubenförmigen Trägers 51. Alternativ
kann auch die Elektrode 52 schraubenförmig sein. Der isolierende Träger 51 kann
aus einem nichtleitenden Material, Beschichtung oder Hülle konstruiert
sein, wie hierin vorangehend für
den isolierenden Träger 18 beschrieben.
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Wie
die elektrochirurgische Vorrichtung 10 umfasst auch die
elektrochirurgische Vorrichtung 50 vorzugsweise den Manipulator 32,
die HF-Energiequelle 22, die Steuereinrichtung 34 (mit
Behandlungsplanungssoftware 40) und die Bilderzeugungseinrichtung 36,
und kann auch die Fluidquelle 26 umfassen, welche in den 2 und 3 deutlichkeitshalber
alle weggelassen wurden. Die Kombination von Elektrode 52 und
isolierendem Träger 51 wird auch
als eine Elektrodenbaugruppe bezeichnet.
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Der
Manipulator 32 ist zum Einschrauben jeder Elektrode 52 in
Gewebe 14 (1) eingerichtet, wobei die Elektroden 52 eine
schraubenförmige Bahn 53 in
das Gewebe 14 schneiden. Eine Art und Weise des Übertragens
von Drehkraft auf die Elektrode 52 ist mittels eines Drehkraftkabels 54,
dargestellt in 3. Das Drehkraftkabel 54 kann
zwei Spulen 56 und 58 enthalten, die in entgegengesetzten
Richtungen um einen in einer isolierenden Katheterbuchse 62 untergebrachten
Schlauch 60 gewickelt sind. Ein solches Drehkraftkabel
ist kommerziell erhältlich
von Lake Region Manufacturing Company of Chaska, MN, USA und ist
in dem US-Patent 5,165,421 beschrieben. Ein proximaler Teil 64 der
Elektrodenbaugruppe ist dicht anliegend durch eine Endkappe 66 der
Buchse 62 in den Schlauch 60 eingepasst. Die Spulen 56 und 58 können aus
Metall konstruiert sein und dienen als Leiter.
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Wie
hierin vorangehend erwähnt,
bewegen die Vorrichtungen der US-Patente 5,431,649 und 6,016,809
an Mulier et al. die Elektroden während der Abtragung nicht,
sondern stützen
sich vielmehr auf die Anbringung einer leitenden Lösung an
dem abgetragenen Gebiet, um eine übergroße Abtragung zu verhindern.
Im Gegensatz dazu kann in der vorliegenden Erfindung der Manipulator 32 die
Elektroden 52 während
des Abtragens entlang der schraubenförmigen Bahn 53 vor-
und/oder zurückbewegen. Diese
Bewegung neigt dazu, das Anhaften von Gewebe an den Elektroden 52 zu
verhindern. (Natürlich kann
die vorliegende Erfindung auch durchgeführt werden, indem die Elektrodenbaugruppen
entlang der schraubenförmigen
Bahn 53 vor- und/oder zurückbewegt werden, sogar nicht
während
des Abtragens.)
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In
einer Ausführung
wird eine schraubenförmige
Ganghöhe
einer der Elektrodenbaugruppen axial verschoben, etwa um einen Abstand
d (3) in Bezug zur schraubenförmigen Ganghöhe einer
anderen der Elektrodenbaugruppen. Der Abstand d kann beispielsweise
eine halbe Ganghöhe
sein. Elektrodenbaugruppen mit gleichförmigen oder unterschiedlichen
Ganghöhen
können
verwendet werden.
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Es
wird nun auf 4 Bezug genommen, die die Einführpunkte 57 und
von der Elektrode 52 geschnittenen schraubenförmigen Bahngrenzen
illustriert. Die Verwendung axial verschobener Helices kann das
abgetragene Gebiet um die Elektroden 52 herum vergrößern. Wie
in 4 ersichtlich, kann eine Vielzahl schraubenförmiger Elektrodenbaugruppen
ein relativ großes
Gewebevolumen in einer Vielzahl von Bereichen abtragen, was bis
dato mit dem Stand der Technik nicht möglich war. Die Elektrodenbaugruppen
können
als monopolare Elektroden konfiguriert sein, mit einer Einzel- oder
Mehrfach-Helix als die aktive Elektrode, oder als bipolare Elektroden mit
Einzel- oder Mehrfach-Helixpaaren.
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Es
wird nun auf 5 Bezug genommen, die einen
durch die Helix der Elektrode 52 verlaufenden zentralen
Stab 70 illustriert. Der zentrale Stab 70 kann
elektrisch leitend sein, in welchem Fall die Elektrode 52 bipolar
sein kann, wobei die Elektrode 52 die stromaussendende
Elektrode ist und der leitende zentrale Stab 70 als die
andere Elektrode dient. Alternativ kann der zentrale Stab 70 isoliert
sein. In einer solchen Ausführung
kann der Stab 70 zwecks Bewegungsstabilisierung zu den
Elektroden 52 hinzugefügt
sein.
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Wie
in 5 ersichtlich, kann ein Sensor 72 an
einem distalen Ende der Elektrode 52 (oder der Elektrode 12 von 1)
plaziert sein. Sensor 72, der mittels eines durch die Elektrode 52 verlaufenden Drahts 74 mit
der Steuereinrichtung 34 in Kommunikation sein kann, kann
in einer Regelung mit geschlossenem Wirkungsaufbau der Vorrichtung 50 (oder 10)
verwendet werden, indem er Information zu dem Steuereinrichtung 34 zurückführt. Beispielsweise
kann der Sensor 72 ein Temperatursensor sein, wie etwa
ein Thermokoppel oder Thermistor, und die Steuereinrichtung 34 steuert
HF-Energieniveaus oder die Bewegung der Elektrode in Übereinstimmung
mit der erfassten Temperatur, um Über-Abtragung oder Gewebeanhaftung
zu vermeiden. Als ein anderes Beispiel kann der Sensor 72 ein
Kapazitäts- oder
Widerstandssensor sein, der die elektrische Kapazität oder den
Widerstand zwischen der Elektrode und dem Gewebe, das abgetragen
wird, erfassen kann. Die Steuereinrichtung 34 kann HF-Energieniveaus
oder Bewegung der Elektrode in Übereinstimmung
mit den erfassten elektrischen Parametern steuern, um Über-Abtragung oder Gewebeanhaftung zu
vermeiden. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit der Elektrodenbewegung
auf eine Weise der Regelung mit geschlossenem Wirkungsaufbau mit
einer vom Sensor 72 vorgenommenen Impedanzmessung gesteuert
werden.
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Es
wird nun auf die 6A und 6B Bezug
genommen, welche die in Übereinstimmung
mit einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung konstruierte und wirksame elektrochirurgische
Vorrichtung 80 illustrieren. Die elektrochirurgische Vorrichtung 80 unterscheidet
sich von der elektrochirurgischen Vorrichtung 50 dadurch,
dass die Elektrodenbaugruppen (welche die Elektroden und die isolierenden
Träger
umfassen) als ein Paar von bipolaren konzentrischen Helices konfiguriert
sind.
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Spezifisch,
unter Bezugnahme auf 6A, umfasst die elektrochirurgische
Vorrichtung eine innere Elektrodenbaugruppe 82, die eine
Elektrode 84A enthält,
die von einem isolierenden schraubenförmigen Träger 86A getragen wird
oder daran befestigt ist, und eine äußere Elektrodenbaugruppe 88,
die eine Elektrode 84B enthält, die von einem isolierenden
schraubenförmigen
Träger 86B getragen
wird oder daran befestigt ist. Wie die elektrochirurgischen Vorrichtungen 10 und 50 umfasst
die elektrochirurgische Vorrichtung 80 vorzugsweise den
Manipulator 32, die HF-Energiequelle 22, die Steuereinrichtung 34 (mit
Behandlungsplanungssoftware 40) und das Bilderzeugungsgerät 36 und
kann auch die Fluidquelle 26 umfassen, wobei alle (außer Manipulator 32)
aus Gründen
der Einfachheit in den 6A und 6B weggelassen
wurden.
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Die
innere Elektrodenbaugruppe 82 ist im allgemeinen konzentrisch
zu der äußeren Elektrodenbaugruppe 88,
was bedeutet, dass die zwei Baugruppen im allgemeinen ein gemeinsames
Zentrum teilen, das auf einer Längsachse 87 liegt.
Die konzentrische Anordnung ist, wie eine individuelle Elektrode, wie
ein Korkenzieher rotierbar. Die proximalen Enden 85A und 85B sowohl
der inneren Elektrodenbaugruppe 82 als auch jeweils der äußeren Elektrodenbaugruppe 88 können an
einer kleinen Platte oder Scheibe 83 befestigt sein. Die
Platte 83 ist vorzugsweise im allgemeinen senkrecht zur
Längsachse 87 und
kann an dem Manipulator 32 befestigt werden, um die Elektrodenbaugruppen 82 und 86 zu
rotieren.
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Es
wird nun auf 7 Bezug genommen, welche die
in Übereinstimmung
mit noch einer anderen bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung
konstruierte und wirksame elektrochirurgische Vorrichtung 90 illustriert.
Die elektrochirurgische Vorrichtung 90 unterscheidet sich
von der elektrochirurgischen Vorrichtung 80 dadurch, dass
die Elektrodenbaugruppen (welche die Elektroden und die isolierenden
Träger
umfassen) als ein Paar bipolarer exzentrischer Helices konfiguriert
sind.
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Spezifisch,
unter Bezugnahme auf 7, umfasst die elektrochirurgische
Vorrichtung 90 eine in einem Innenvolumen einer äußeren Elektrodenbaugruppe 94 angeordnete
innere Elektrodenbaugruppe 92. Der Rest der Konstruktion
der elektrochirurgischen Vorrichtung 90 und dessen Betrieb
ist vorzugsweise gleichartig zu dem für die elektrochirurgische Vorrichtung 80 beschriebenen.
Es wird gewürdigt,
dass andere Anordnungen schraubenförmiger Paare von Elektrodenbaugruppen
ebenfalls in der Reichweite der Erfindung liegen.
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Es
wird nun auf die 8A, 8B und 8C Bezug
genommen, welche die in Übereinstimmung
mit noch einer anderen bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung
konstruierte und wirksame elektrochirurgische Vorrichtung 100 illustrieren.
Die elektrochirurgische Vorrichtung 100 setzt eine schraubenförmige Elektrodenbaugruppe 102 ein,
die wie eine der hierin vorangehend beschriebenen schraubenförmigen Elektrodenbaugruppen
konstruiert ist (monopolar, bipolar, konzentrisch, exzentrisch und
dergleichen).
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Ein
proximales Ende der schraubenförmigen Elektrodenbaugruppe 102 ist
vorzugsweise mittels einer Kupplung 104 an den Manipulator 32 gekoppelt,
um die Elektrodenbaugruppen zu rotieren und sie in ein Gewebe hinein-
und wieder herauszuschrauben (nicht dargestellt). Die Elektrodenbaugruppen 102 können mittels
Gleitringen 106 mit HF-Energie von der HF-Energiequelle 22 (in
den 8A–8C nicht
dargestellt) versorgt werden. Die Gleitringe 106 können ein
Paar stationärer
Anschlussklemmen 108 zum Anschluss an die HF-Energiequelle 22 aufweisen.
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Ein
distales Ende der schraubenförmigen Elektrodenbaugruppe 102 ist
vorzugsweise durch eine Öffnung 109 einer
Mutternplatte 110 geführt.
Die Mutternplatte 110 ist vorzugsweise mittels eines Stifts 112,
an einer längsgerichteten
Führungsschiene 114 gesichert.
Der Manipulator 32 kann auch an der Führungsschiene 114 gesichert
sein, mittels einer Klammer 116, die einen U-förmigen Kanal
aufweist, der die Führungsschiene 114 aufnimmt.
Wenn der Manipulator 32 die schraubenförmige Elektrodenbaugruppe 102 entlang
einer Längsachse 118 der
Baugruppe 102 vorschiebt oder einfährt, so bewegt sich der Manipulator 32 zusammen
mit der Baugruppe 102. Die Bewegung der Baugruppe 102 entlang
der Längsachse 118 kann
durch eine Linearverschiebungs-Messeinrichtung 120, wie
etwa einem Potentiometer oder Linearencoder, gemessen werden. Die
Linearverschiebungs-Messeinrichtung 120 kann mit einer
Abdeckung 122 versehen sein.
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Die
schraubenförmige
Elektrodenbaugruppe 102 kann entlang einer Querachse 124,
im allgemeinen senkrecht zur Längsachse 118,
bewegt oder eingestellt werden. Dies kann vollzogen werden, indem die
Elektrodenbaugruppe 102 an einer Quereinstellbaugruppe 126 befestigt
wird, die eine Gewindestange 128 umfassen kann, an der
die Baugruppe 102 befestigt wird. Die Stange 128 kann
mittels eines Handgriffs 130 gedreht werden, um die Position
der Baugruppe 102 entlang der Achse 124 einzustellen. Die
Baugruppe 102 kann während
der Querbewegung entlang einem Riegel 132 gleiten.
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Die
elektrochirurgische Vorrichtung 100 und Bilderzeugungseinrichtung 36 (die
eine Ultraschallsonde sein kann) sind vorzugsweise auf einer Verlagerungsbaugruppe 134 montiert.
Die Verlagerungsbaugruppe 134 ist zum Bewegen der elektrochirurgischen
Vorrichtung 100 und der Bilderzeugungseinrichtung 36 im
allgemeinen entlang der Achse 118 oder einer anderen Achse 136,
im allgemeinen senkrecht zur Längsachse 118,
eingerichtet.
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Von
Fachleuten in der Technik wird gewürdigt werden, dass die vorliegende
Erfindung nicht durch das hierin vorangehend insbesonders Gezeigte
und Beschriebene eingeschränkt
wird. Vielmehr beinhaltet die Reichweite der vorliegenden Erfindung sowohl
Kombinationen und Unterkombinationen der hierin vorangehend beschriebenen
Merkmale, als auch Modifikationen und Variationen davon, die einem
Fachmann in der Technik beim Lesen der vorstehenden Beschreibung
einfallen würden
und die nicht im Stand der Technik enthalten sind.