CN102475574A - 用于电外科手术的手术刀和电外科手术系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电外科手术的手术刀和电外科手术系统，其中，用于电外科手术的手术刀包括：手术刀柄和可拆卸地安装在手术刀柄上的手术刀头；手术刀头包括：外导体，其外端设置有弧形切口，弧形切口的两端分别为上外电极和下外电极；依次固接在外导体的内部的绝缘介质和内导体，其中，绝缘介质位于外导体和内导体之间，内导体用于释放微波信号进行手术止血；以及正电极，其设置在外导体或内导体上，用于释放射频信号进行手术组织切割；其中，外导体上或绝缘介质中设置有输水管，输水管用于输出生理盐水进行组织分离和/或降温。本发明达到了射频电刀、医用水刀和微波手术刀这三种手术器械的优势互补的效果。

Description

用于电外科手术的手术刀和电外科手术系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种用于电外科手术的手术刀和电外科手术系统。

背景技术

人体组织分离、切割和止血是外科手术过程中永恒的主题，由于电外科器械工作原理的不同，用于外科手术的手术刀主要包括：射频电刀、微波手术刀、和医用水刀，它们只是在其中的一个方面具有优势，而将它们组合在一把手术刀中则是当今外科手术器材领域发展的主流。

射频手术是一种无伤害性的切割软组织的方法，手术电极发射的4MHz射频电波透过组织产生电阻，使接触的细胞自身发热而产生作用。射频电波通路中的热使细胞中的水分子振荡而蒸发、分解细胞，组织就像被锋利的刀片切开一样实现了组织的无损伤切割。因此，射频电波刀的优越性是组织的无损伤切割，无损伤切割使组织愈合时无纤维收缩性疤痕。

微波属于300MHz～30,000MHz超高频范围，在应用于外科手术中时具有突出的凝固止血效果。微波手术刀的刀头的前端可定向发射电磁波，该电磁波作用于组织间的偶极分子，使得偶极分子产生旋转振荡，由此所产生的热量可使组织蛋白瞬间变性凝固，而变性蛋白链粘连形成新的铰链式结构，可封闭较大血管断端。

医用水刀是通过高压泵将无菌生理盐水泵出，通过手柄上细小的喷嘴喷出，由于高压水射流的作用，人体组织结构间隙发生膨胀，较软的实质性组织在较低的压力下即可被切断，而在同等压力下，血管、分泌管、淋巴管及神经等韧性较强的组织可以移滑绕开而完整地保留下来或另行处理。利用两者之间的压力差，通过调节水流压力，即可将不同韧性和弹性的组织结构加以选择性解剖分离。

医用水刀最大的特点是可选择地切开实质组织而使血管、胆管、淋巴管及神经等特定组织得到最大程度的保护，并且手术视野清晰，可缩短手术时间，减少术中出血量，由于水刀不产生热能，所以不会导致手术器械产生的热能对组织的损伤。

因此，现有技术中的射频电刀和医用水刀由于其特殊的作用原理，它们在组织凝固止血方面效果不佳，导致无法闭合较大血管断端，而微波手术刀凝固止血效果好，但存在手术切割方面不理想的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于电外科手术的手术刀和电外科手术系统，以至少解决现有技术的射频电刀和医用水刀无法闭合较大血管断端，而微波手术刀在手术切割方面不理想的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于电外科手术的手术刀，包括：手术刀柄和可拆卸地安装在手术刀柄上的手术刀头；手术刀头包括：外导体，其外端设置有弧形切口，弧形切口的两端分别为上外电极和下外电极；依次固接在外导体的内部的绝缘介质和内导体，其中，绝缘介质位于外导体和内导体之间，内导体用于释放微波信号进行手术止血；以及正电极，其设置在外导体或内导体上，用于释放射频信号进行手术组织切割；其中，外导体上或绝缘介质中设置有输水管，输水管用于输出生理盐水进行组织分离和/或降温。

进一步地，外导体上设置有推拉部件，推拉部件用于使正电极伸出或者缩进手术刀头的外导体或内导体，和/或用于控制生理盐水的输出。

进一步地，内导体的前段为扁平状，其前端为弧形的刚性金属材料，其外层设置有防粘连涂层；上外电极、下外电极、以及内导体的前端与绝缘介质的前端的距离为0～9毫米。

进一步地，内导体和外导体的前段从弧形切口的底端开始以同一角度向一侧倾斜，并且与手术刀头的中心线所呈的夹角b为0°或15°～45°。

进一步地，手术刀柄上设置有指掀开关，其中，指掀开关用于控制微波信号、射频信号、和/或生理盐水的输出。

进一步地，手术刀柄的尾部设置有接头，其中，接头通过穿过手术刀柄的传输线与手术刀头电连接，用于向手术刀头输入微波信号和/或射频信号。

根据本发明的另一方面，还提供了一种电外科手术系统，包括：上述的手术刀。

进一步地，在上述的电外科手术系统中，还包括：发生单元，其用于产生手术所需要的射频信号、微波信号、直流信号、和/或用于驱动生理盐水的水压力；控制单元，其与电信号发生单元电连接，用于电外科手术系统的信息反馈、以及控制射频信号和微波信号的输出功率和/或控制生理盐水的水压力的大小；合成器，其与发生单元和控制单元电连接，用于将由发生单元产生的射频信号、微波信号、和/或直流信号互不干扰地进行合成，并将合成后的信号通过传输电缆传输到手术刀。

进一步地，发生单元包括：射频发生器，用于产生射频信号；微波发生器，用于产生微波信号；直流发生器，用于产生直流信号；水压力发生器，其用于产生水压力。

进一步地，合成器包括：射频支路，其与射频发生器电连接，用于将射频信号传输到合成器的输出端口；微波支路，其与微波发生器电连接，用于将微波信号传输到输出端口；直流支路，其与直流发生器电连接，用于将直流信号传输到输出端口。

通过本发明，利用射频电刀、医用水刀和微波手术刀的特殊的作用原理，将这三种手术刀的功能有效地集成在一把手术刀中，既实现了医用水刀的组织分离及降温的功能和射频电刀的无损伤组织切割的功能，也实现了微波手术刀的可牢固闭合较大血管、有效地使组织凝固止血的功能，达到了这三种手术器械的优势互补的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的用于电外科手术的手术刀的示意图；

图2示出了根据本发明实施例的手术刀头的剖视图；

图3示出了根据本发明实施例的手术刀头的前端的结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例的电外科手术系统的示意图；

图5示出了根据本发明优选实施例的电外科手术系统中的发生单元的模块示意图；

图6示出了根据本发明一个优选实施例的电外科手术系统中的合成器的电路图；

图7示出了根据本发明另一个优选实施例的电外科手术系统中的合成器的电路图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1示出了根据本发明实施例的用于电外科手术的手术刀的示意图，图2示出了根据本发明实施例的手术刀头的剖视图，以及图3示出了根据本发明实施例的手术刀头的前端的结构示意图。

如图1所示，该手术刀包括：手术刀柄40和可拆卸地安装在手术刀柄40上的手术刀头41。在实际应用时，手术刀头41可以通过锁紧螺母415可拆卸地安装在手术刀柄40之上。其中，如图2和图3所示，手术刀头41又进一步包括：外导体413、绝缘介质410、内导体411、以及正电极412，下面对手术刀头41中的各个部件的连接关系和功能进行详细描述。

如图2和图3所示，外导体413沿刀头41的长度方向延伸，呈细长圆柱状，其外端设置有弧形切口4132，该弧形切口4132的两端分别为上外电极4133和下外电极4131；上外电极4133和下外电极4131分别与内导体411之间形成微波发射场。绝缘介质410和内导体411依次固接在外导体413的内部，其中，绝缘介质410位于内导体411和外导体413之间，内导体411用于释放微波信号进行手术止血；正电极412设置在外导体413或内导体411上，并且正电极412用于释放射频信号进行手术组织切割；其中，绝缘介质410上或外导体413中设置有输水管419，该输水管419用于输出0～10MPa压力的生理盐水进行组织分离和/或降温。在实际的手术实施时，外导体413和内导体411可以形成电回路。

在如图1和图2所示的手术刀的实施例中，输水管419是设置在外导体413的外侧，同样，输水管419也可以设置在外导体413的内侧。此外，在实际应用中，输水管419可以是金属的，也可以是非金属的。

这样，在图1至图3所示的实施例的手术刀中，利用射频电刀、医用水刀和微波手术刀的特殊的作用原理，将这三种手术刀的功能有效地集成在一把手术刀中，既实现了医用水刀的组织分离及降温的功能和射频电刀的无损伤组织切割的功能，也实现了微波手术刀的可牢固闭合较大血管、有效地使组织凝固止血的功能，达到了这三种手术器械的优势互补的效果。从而，该实施例的手术刀解决了现有技术的射频电刀和医用水刀无法闭合较大血管断端，而微波手术刀在手术切割方面不理想的问题。

如图1至图3所示，外导体413上设置有用于可以使正电极412伸出或者缩进外导体413或者内导体411的推拉部件414，在实际应用时，该推拉部件414可以为非金属推拉环。正电极412(具体可以为射频针)的尾端固接在推拉部件414内，这样，使用者可以在需要使用正电极412时，方便地通过操作推拉部件414前后移动，将正电极412推出外导体413或者内导体411，在不需要使用正电极412时，将其缩进外导体413或者内导体411。

在实际应用时，如图1和2所示的手术刀中的手术刀头41上的正电极412可以为针状电极(也可称为射频针)，它可快速地实现组织切割并最大限度地减少组织损伤。这样，在使用手术刀时，由于手术刀头上的内导体用于发射微波信号，针状电极用于发射射频信号，推拉开关用于控制针状电极的伸出和缩进。当需要使用射频信号切割组织的时候，使用者推出针状电极即可使用针状电极的尖端切割组织；当需要对组织进行止血的时候，缩进针状电极即可使用微波信号对组织止血。并且，在使用针状电极切割组织的时候，也可以控制输出微波输出，以达到切割和止血同时进行。

参见图1至图3，为了医生具有更好的视野和减少内导体和外导体之间的凝固组织留存，绝缘介质410与外导体413两侧的弧形切口4132相应地也设计为U型弧面结构。如图3所示，上外电极4133和下外电极4131的尖端连线与手术刀头中心线的垂直面成夹角a，a角度为0～60°。上外电极前段短于内导体。

参见图1至图3，内导体411的前段为扁平状，其前端为弧形的刚性金属材料(也可称为前端刀片)，该刚性金属材料可以用于对组织进行切割。内导体411的外层设置有防粘连涂层以避免组织粘连在内导体411上。内导体411可以最大限度地释放微波信号。另外，还可以在手术刀头41的外导体413上设置后端刀片4131。这样，使用者可以灵活地选择使用内导体的前端的弧形的刚性金属材料或者后端刀片4131进行组织分离和切割。

如图2所示，在上述手术刀中，由于手术刀头41上的输水管419为中空结构，因此显然其前端设有出水孔4192(也称出水口)，后端设有进水孔4190(也称进水口)，输水管道连接进水孔4190和出水孔(也称出水口)4192。在使用时，可以将0～10MPa压力的无菌的生理盐水通过高压软管输入进水孔4190，并经由输水管道从出水孔4192喷出，在局部产生足够的压强，从而达到切割组织的目的。喷出的生理盐水的喷射压力可以人为控制，无菌生理盐水是产生切割作用的介质。压力生理盐水具有以下二个功能，其一是分离功能，分离肿瘤与周围结构的界面，多用于质地较硬的肿瘤，水流指向肿瘤与周围结构的界面，或稍偏于肿瘤侧，直接用水流或用水流反射的力量分离；其二是降低组织损伤功能，在微波工作状态下，生理盐水滴降低凝固组织的温度，避免组织结痂，可有效地减少组织损伤。

因而，如图1和图2所示，外导体413上设置的推拉部件414还可以有另外一项功能，在单独使用微波信号对组织止血分离和使用低水压进行组织降温的组合时，手术刀头41上的输水管419后端进水孔4190上的进水管道为软管设计，这样，使用者只需简单地通过推拉环414的前后移动，通过进水软管的物理变形即可控制输水管419的出水孔4192的生理盐水的输出与切断输出，无需复杂的电连接控制，降低了手术刀头的成本。

如图3所示，为了使得医生在实施手术的过程中具有更好的视野，内导体411和外导体413的前段可以从上述的弧形切口的底端开始以同一角度向一侧倾斜。其与手术刀头的中心线所呈的夹角b可以为0°或15°～45°。倾斜的角度的大小，需要根据所需手术的特点和医生的手术习惯决定。

如图1至图3所示，上外电极4133、下外电极4131、以及内导体411的前端与绝缘介质410的前端的距离可以为0～9毫米。该距离的大小要根据手术刀头41释放的微波信号的输出频率、微波信号输出时的驻波比、手术刀头的直径及医生对手术刀头的止血效果的要求来决定的，手术刀头的直径越细，该距离就要相应地越短，同时也要考虑微波信号输出时的驻波比的要求。当该距离为0时，可将中间的绝缘介质410改为陶瓷结构，因此，可将上外电极4133、陶瓷结构的绝缘介质410、内导体411及下外电极4131整体加工为弧形刀片状，这样，可对止血要求不高的手术实现快速切割、分离和止血。

如图1所示，手术刀柄40的尾部上设置有一个用于向手术刀头41输出微波信号和/或射频信号的接头418(也称信号转接头)，该接头418通过穿过手术刀柄40的传输线与手术刀头41电连接。显然，该接头418可以通过电缆等连接到可以产生上述微波信号和/或射频信号的设备上，以向手术刀头提供所需的微波信号和/或射频信号。

另外，如图1所示，还可以在手术刀柄40上设置指掀开关417，该指掀开关417可以用于控制微波信号和/或射频信号和/或医用生理盐水的输出。使用者可以根据自身的需要方便地通过操作该指掀开关417控制输出或停止输出微波信号和/或射频信号和/或医用生理盐水输出的通断。

图4示出了根据本发明实施例的电外科手术系统的模块图，在该电外科手术系统中包括了上述如图1至图3所示的手术刀4，从而可以同时使用射频信号进行无损伤组织切割、使用微波信号进行组织凝固止血以及使用无菌的生理盐水进行组织分离和/或降温，从而达到了射频电刀、医用水刀和微波手术刀三种手术器械的优势互补的效果。

如图4所示，在该电外科手术系统中还可以包括：发生单元1、控制单元2、和合成器3，其中：

发生单元1，其用于产生手术所需要的射频信号、微波信号、直流信号和/或用于驱动手术刀头输出的生理盐水的水压力；

控制单元2，其与发生单元1电连接，用于电外科手术系统的信息反馈以及控制射频信号和/或微波信号的输出功率和/或控制水压力生理盐水的水压力的大小；

合成器3，其与发生单元1和控制单元2电连接，用于将由发生单元1产生的射频信号、微波信号、和/或直流信号互不干扰地进行合成，并将合成后的信号通过传输电缆传输到如图1至图3所示的手术刀4。

在本实施例中，通过合成器将由发生单元1产生的射频信号和/或微波信号互不干扰地发送到手术刀，从而使得手术刀可以采用射频信号进行快速切割和/或采用微波信号进行凝固止血，同时也可以采用射频信号和微波信号边切割边止血，由此可以在缩短手术时间的同时，减少患者的失血量和输血量。从而，降低了并发症的可能性和手术成本，达到了手术切割速度较快、止血效果较好、操作较安全方便的效果。使用该实施例的电外科手术系统可以克服现有技术的射频电刀和医用水刀无法闭合较大血管断端，而微波手术刀在手术切割方面不理想的问题。

显然，如图1至图3中所示的手术刀通过其接口418通过传输线缆电连接至合成器3的输出端口，这样，合成器即可将合成后的信号输入至手术刀4的手术刀头41。

如图5所示，在实际应用时，在上述电外科手术系统中，发生单元1可以包括：射频发生器11，用于产生射频信号；微波发生器12，用于产生微波信号；直流发生器13，用于产生直流信号；以及水压力发生器14，其用于产生上述水压力。此外，在实际应用时，可以通过如图4所示的(脚踏)开关5的方式或手动开关方式控制上述的控制单元2输出的射频信号和/或微波信号的输出功率和/或控制生理盐水输出的通断，以达到组织分离、止血、切割的效果。其中，实际应用时，水压力发生器14可以为高压泵。

在实际应用时，手术刀柄40上的指掀开关417还可以用于控制水压力发生器14的运行状态，当需要手术刀头输出无菌的生理盐水时，则操作指掀开关417使得水压力发生器14运行，反之，当不需要手术刀头输出无菌的生理盐水时，则操作指掀开关417使得水压力发生器14停止运行。

水压力发生器14的工作原理是：由电动机驱动高压泵将无菌的生理盐水以0～10MPa的压力泵出，经过高压软管输入到手术刀头上的细小的喷嘴(即手术刀头上的输水管419的出水孔4192)喷出，在局部产生足够的压强，从而达到低温切割组织和凝固的目的。手术刀头上喷嘴的喷射压力可人为控制，无菌的生理盐水是产生切割作用的介质。压力生理盐水具有以下二个功能，其一是分离功能，分离肿瘤与周围结构的界面，多用于质地较硬的肿瘤，水流指向肿瘤与周围结构的界面，或稍偏于肿瘤侧，直接用水流或用水流反射的力量分离，其二是降低组织损伤功能，在微波工作状态下，生理盐水滴降低凝固组织的温度，避免组织结痂，可有效地减少组织损伤。

图6示出了根据本发明一个优选实施例的电外科手术系统中的合成器的示意图，如图6所示，由于微波传输带Z3、Z4的作用，微波信号经过电容C1后只能向合成器的输出端传输；而射频信号经过电容C2后，受到磁珠B1和电容C1的阻挡，只能向合成器的输出端传输；DC直流信号受到电容C1、C2、C3的阻挡，也只能向合成器的输出端传输；所以可以实现这三种信号各自分别的合成后输出，而互相不干扰。

如图6所示，还可以用电容C1′和电感L1′构成的串联谐振来代替电容C1，该串联谐振的谐振频率为微波信号的频率，当发生谐振的时候，电容C1′和电感L1′串联的阻抗为零，此时，只有微波信号可以通过，射频信号不能向微波输入的方向传播。

如图6所示，还可以用电容C1″和电感L1″构成的并联谐振来代替电容C1，该并联谐振的谐振频率为射频信号的频率，当发生谐振的时候，电容C1″和电感L1″并联的阻抗为无穷大，可以阻挡射频信号向微波输入的方向传输。

图7示出了根据本发明另一个优选实施例的电外科手术系统中的合成器的示意图，由于M点和N点之间由电感和电容组成的支路的作用，微波信号在M点只能向合成器的输出端传输；射频信号经过电容C6后，受到电感L6和电容C1的阻挡，只能向合成器的输出端传输；DC直流信号受到电容C7、C6、C3的阻挡，也只能向合成器的输出端传输。因此，同样可以这三种实现信号各自分别的合成输出，而互相不干扰。

在上述的电外科手术系统中，还可以包括：被置于病人的身体上的反馈组织负电极，该反馈组织负电极和手术刀头41上的正电极412可以通过手术刀头41上的内导体411和外导体413、传输线、合成器3、射频信号发生器11形成电回路。来自直流发生器13并经过合成器3的直流信号可检测人体组织的阻抗并将检测到的阻抗信息反馈到控制单元2，这样保证了该系统的使用安全。

在上述实施例的手术刀和电外科手术系统中，手术刀头41可通过内导体411、外导体413与人体组织之间建立起来的直流信号也可测量在微波工作状态下，人体组织的阻抗信息。

这里值得注意的是：在上述实施例的手术刀和电外科手术系统中，射频信号的取值范围可以为100K～100MHz，更优选的值为470KHz和4MHz；微波信号的取值范围可以为300M～10GHz，更优选的值为433MHz、915MHz和2450MHz。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电外科手术的手术刀，其特征在于，包括：

手术刀柄(40)和可拆卸地安装在所述手术刀柄(40)上的手术刀头(41)；

所述手术刀头(41)包括：

外导体(413)，其外端设置有弧形切口(4132)，所述弧形切口(4132)的两端分别为上外电极(4133)和下外电极(4131)；

依次固接在所述外导体(413)的内部的绝缘介质(410)和内导体(411)，其中，所述绝缘介质位于所述外导体和所述内导体之间，所述内导体(411)用于释放微波信号进行手术止血；以及

正电极(412)，其设置在所述外导体(413)或所述内导体(411)上，用于释放射频信号进行手术组织切割；

其中，所述外导体(413)上或所述绝缘介质(410)中设置有输水管(419)，所述输水管(419)用于输出生理盐水进行组织分离和/或降温。

2.根据权利要求1所述的手术刀，其特征在于，所述外导体(413)上设置有推拉部件(414)，所述推拉部件(414)用于使所述正电极(412)伸出或者缩进所述手术刀头(41)的所述外导体(413)或所述内导体(411)，和/或用于控制所述生理盐水的输出。

3.根据权利要求1所述的手术刀，其特征在于，

所述内导体(411)的前段为扁平状，其前端为弧形的刚性金属材料，其外层设置有防粘连涂层；

所述上外电极(4133)、所述下外电极(4131)、以及所述内导体(411)的前端与所述绝缘介质(410)的前端的距离为0～9毫米。

4.根据权利要求1所述的手术刀，其特征在于，所述内导体(411)和所述外导体(413)的前段从所述弧形切口的底端开始以同一角度向一侧倾斜，并且与所述手术刀头的中心线所呈的夹角b为0°或15°～45°。

5.根据权利要求1所述的手术刀，其特征在于，所述手术刀柄(40)上设置有指掀开关(417)，其中，所述指掀开关(417)用于控制所述微波信号、所述射频信号、和/或所述生理盐水的输出。

6.根据权利要求1所述的手术刀，其特征在于，所述手术刀柄(40)的尾部设置有接头(418)，其中，所述接头(418)通过穿过所述手术刀柄(40)的传输线与所述手术刀头(41)电连接，用于向所述手术刀头(41)输入所述微波信号和/或所述射频信号。

7.一种电外科手术系统，其特征在于，包括：根据权利要求1-6中任一项所述的手术刀。

8.根据权利要求7所述的电外科手术系统，其特征在于，还包括：

发生单元，其用于产生手术所需要的射频信号、微波信号、直流信号、和/或用于驱动所述生理盐水的水压力；

控制单元，其与所述电信号发生单元电连接，用于所述电外科手术系统的信息反馈、以及控制所述射频信号和所述微波信号的输出功率和/或控制所述生理盐水的所述水压力的大小；

合成器，其与所述发生单元和所述控制单元电连接，用于将由所述发生单元产生的所述射频信号、所述微波信号、和/或所述直流信号互不干扰地进行合成，并将合成后的信号通过传输电缆传输到所述手术刀。

9.根据权利要求8所述的电外科手术系统，其特征在于，所述发生单元包括：

射频发生器，用于产生所述射频信号；

微波发生器，用于产生所述微波信号；

直流发生器，用于产生所述直流信号；

水压力发生器，其用于产生所述水压力。

10.根据权利要求9所述的电外科手术系统，其特征在于，所述合成器包括：

射频支路，其与所述射频发生器电连接，用于将所述射频信号传输到所述合成器的输出端口；

微波支路，其与所述微波发生器电连接，用于将所述微波信号传输到所述输出端口；

直流支路，其与所述直流发生器电连接，用于将所述直流信号传输到所述输出端口。

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