CN103547230B - 电外科发生器 - Google Patents

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Abstract

一种用于产生射频功率的电外科发生器，包括具有三个或更多个输出连接(62A，62B，62C)的射频输出级，以及耦接至输出级的一个或更多个射频输出功率源。控制器(72)能够使系统向输出连接提供第一凝固RF波形或者向输出连接提供第二切割RF波形。在第一对输出连接(62A，62B)之间传输第一RF波形，并且在第二对输出连接(62A，62C)之间传输第二RF波形。在第一操作模式中，控制器提供第一凝固RF波形，而在随后的第二操作模式中，控制器提供第二切割RF波形达第一预定的时间段，紧接着提供第一凝固RF波形达第二预定的时间段。第一预定的时间段和第二预定的时间段都超过1秒。

Description

电外科发生器
技术领域
本发明涉及适用于在电外科系统中用于组织治疗的电外科发生器。这样的系统通常在外科手术中用于组织的汽化和/或凝固，更通常地用于“锁孔”或微创手术，并且用于“开放式，，手术。本发明还涉及电外科系统，以及切割和密封组织的方法。
本发明的背景和现有技术
已知的是提供一种电外科器械，其中，利用沿一对卡爪元件中的一个卡爪元件的内表面延伸的伸长的电外科电极来进行组织切割。美国专利6,174,309和7,204,835是这种器械的两个实例。在该器械中，通常在卡爪之间抓紧组织，在卡爪之间所抓紧的组织上进行电外科组织凝固动作，并最终在凝固的组织上进行电外科切割。本发明试图对这种过程提供改进。
发明内容
因此，提供了一种用于产生射频功率的电外科发生器，所述发生器包括：
(i)射频输出级，所述射频输出级具有三个或更多个输出连接，
(ii)一个或更多个射频输出功率源，所述一个或更多个射频输出功率源耦接至输出级，
(iii)控制器，所述控制器能够使系统向输出连接提供第一凝固RF波形或者向所述输出连接提供第二切割RF波形，所述控制器包括用于向所述输出连接提供波形的装置，使得在第一对输出连接之间传输第一RF波形，并且在第二对输出连接之间传输第二RF波形，
所述系统的配置使得在第一操作模式中，所述控制器提供所述第一凝固RF波形，并且在随后的第二操作模式中，所述控制器提供所述第二切割RF波形达第一预定的时间段，紧接着提供所述第一凝固RF波形达第二预定的时间段，所述第一预定的时间段和所述第二预定的时间段都超过1.5秒。
通常，电外科发生器的使用者将通过启动在连接至电外科发生器的脚踏开关上的蓝色踏板来激活第一操作模式。这是提供来自发生器的凝固信号的常规踏板。随后的第二操作模式通常由电外科发生器的使用者启动脚踏开关上的黄色踏板来激活。这是用于提供来自发生器的切割信号的常规踏板，但是在这种情形下，启动黄色踏板会使发生器提供切割RF波形，紧接着是RF凝固波形的进一步的脉冲。
通常，控制器提供切割RF波形的第一预定的时间段是在1.5秒至5秒的范围内，并且优选地为1.5秒至3秒。方便地，控制器提供凝固RF波形的第二预定的时间段是在1.5秒至6秒的范围内，并且优选地为1.5秒至3秒。
优选地，在第一操作模式中，控制器提供第一凝固RF波形达初始的预定的时间段，通常是在1.5秒至4秒的范围内。应理解的是，该初始的时间段不足以发生组织的完全凝固，这与传统的系统不同，在传统的系统中，电外科发生器在进行电外科切割之前试图使组织完全凝固。在传统的系统中，在切割组织之前电外科发生器使组织完全凝固，从而确保一旦组织被切断不会流血。然而，这意味着在完全凝固的组织上进行电外科切割，这会影响电外科切割的有效性。为了有效性，RF能量需要组织中存在一定程度的水分。如果组织凝固至变干并且相对无水的程度，则电外科切割将需要相对长时间的应用以保证有效性，或者甚至会由于组织的干燥而无效。
相比之下，本发明的发生器并不尝试在进行电外科切割之前使组织完全凝固，而是在组织中保留充足的水分以确保电外科切割是有效的。在电外科切割之后，在再次施加RF凝固波形的第二预定的时间段内进行完成该过程所需的任何进一步的凝固。
响应于单次激活由电外科发生器自动地提供随后的第二操作模式(其间，提供切割RF波形达第一时间段，紧接着提供凝固RF波形达第二时间段)，单次激活通常是通过脚踏开关的黄色踏板，或者可以想到是来自在连接至发生器的电外科器械上的手控开关。这与现有技术的情况形成对照，在现有技术中，已启动黄色踏板以获得RF切割波形的外科医生注意到随后的流血并利用蓝色踏板再次激活发生器以获得进一步的组织凝固。在本发明中，发生器响应于单次激活提供切割RF波形，紧接着的是RF凝固波形，每个波形都持续预定的时间段。这允许组织的初始凝固更短，防止组织在切割之前过度凝固而存在所导致的前述问题。
本发明进一步在于用于产生射频功率的电外科发生器，其包括：
(i)射频输出级，所述射频输出级具有三个或更多输出连接，
(ii)一个或更多个射频输出功率源，所述一个或更多个射频输出功率源耦接至输出级，
(iii)控制器，所述控制器能够使系统向输出连接提供第一凝固RF波形或者向所述输出连接提供第二切割RF波形，所述控制器包括用于向所述输出连接提供波形的装置，使得在第一对输出连接之间传输第一RF波形，并且在第二对输出连接之间传输第二RF波形，
所述系统的配置使得在至少一种操作模式中，所述控制器提供第一阶段，在所述第一阶段中提供第一凝固波形，紧接着是第二阶段，在所述第二阶段中提供所述第二切割RF波形，紧接着是第三阶段，在所述第三阶段中提供所述第一凝固RF波形，所述第一阶段、所述第二阶段和所述第三阶段各自施加的时间段都超过1.5秒。
在该配置中，响应于发生器的单次激活，发生器自动地依次提供上述三个阶段。这与现有技术的情况形成对照，在现有技术中，外科医生需要在连接至发生器的脚踏开关上的蓝色踏板和黄色踏板之间进行切换，以获得切割信号和凝固信号的期望的组合。本发明的发生器向组织提供凝固RF波形，自动地紧接着的是切割RF波形，并且随后紧接着的是凝固RF波形的重复，所有都是针对发生器的单次激活。
本发明还在于电外科系统，所述电外科系统包括用于产生射频功率的电外科发生器，以及双极电外科器械，该器械包括：
(a)主体，所述主体包括手柄；
(b)卡爪组件，所述卡爪组件连接至所述主体，并被布置为使得所述手柄的操作允许手术部位的组织被夹紧在所述卡爪组件的第一卡爪和第二卡爪之间；
所述卡爪组件包括至少第一密封电极和第二密封电极以及支撑在所述第一卡爪和所述第二卡爪中的一个卡爪上的切割电极，
并且发生器包括：
(i)射频输出级，所述射频输出级具有三个或更多个输出连接，第一输出连接连接至所述第一密封电极，第二输出连接连接至所述第二密封电极，并且第三输出连接连接至所述切割电极，
(ii)一个或更多个射频输出功率源，所述一个或更多个射频输出功率源耦接至输出级，
(iii)控制器，所述控制器能够使系统向所述输出连接提供第一凝固RF波形或者向所述输出连接提供第二切割RF波形，所述控制器包括用于向所述输出连接提供波形的装置，使得在第一对输出连接之间传输第一RF波形，并因而在所述第一密封电极和所述第二密封电极之间传输所述第一RF波形，并且在第二对输出连接之间传输第二RF波形，并因而在所述切割电极和一个密封电极或两个密封电极之间传输所述第二RF波形，
所述系统的配置使得在至少一种操作模式中，所述控制器提供第一阶段，在所述第一阶段中提供第一凝固波形，紧接着是第二阶段，在所述第二阶段中提供所述第二切割RF波形，紧接着是第三阶段，在所述第三阶段中提供所述第一凝固RF波形，所述第一阶段、所述第二阶段和所述第三阶段各自施加的时间段都超过1.5秒。
上述具有第一密封电极和第二密封电极以及支撑在第一卡爪和第二卡爪中的一个卡爪上的切割电极的具有卡爪的器械，优选地是与前述电外科发生器一起使用的器械。
本发明还在于切割和密封组织的方法，该方法包括以下步骤
(i)利用包括卡爪组件的电外科器械抓紧组织，卡爪组件包括至少第一密封电极和第二密封电极以及支撑在卡爪组件的第一卡爪和第二卡爪中的一个卡爪上的切割电极，
(ii)在卡爪组件的第一密封电极和第二密封电极之间施加第一凝固RF波形达至少1.5秒，
(iii)继续抓紧卡爪组件的卡爪之间的组织，
(iv)在切割电极与第一密封电极和第二密封电极中的一个电极或这两个电极之间施加第二切割RF波形达至少1.5秒，
(v)继续抓紧卡爪组件的卡爪之间的组织，
(vi)在卡爪组件的第一密封电极和第二密封电极之间再次施加第一凝固RF波形达至少1.5秒，以及
(vii)从卡爪组件释放组织。
应理解的是，施加凝固RF波形和切割RF波形的时间段通常为至少1秒，其显著地大于“混合”RF波形所涉及的时间段，例如在诸如US6,293,942或US6,966,907这样的专利中所讨论的那些情况。在这些系统中，通过每秒在切割波形和凝固波形之间多次的不断的交替来产生混合波形。在本发明中，在切换至随后的不同类型的波形之前，发生器提供一种类型的波形达至少1秒的时段。
本发明的另一方面提供了一种用于产生射频功率的电外科发生器，所述电外科发生器包括：
(i)射频输出级，所述射频输出级具有多个输出连接，
(ii)一个或更多个射频输出功率源，所述一个或更多个射频输出功率源耦接至输出级，
(iii)控制器，所述控制器能够使系统向输出连接提供第一凝固RF波形或者向所述输出连接提供第二切割RF波形，所述控制器包括用于向所述输出连接提供波形的装置；
发生器的配置使得所述控制器响应于来自使用者的激活信号，提供所述第二切割RF波形达进行电外科切割所需的第一时间段，自动紧接着提供所述第一凝固RF波形达切割组织完全凝固所需的第二时间段。
在这一方面，激活信号可以是切割激活信号，激活信号使得以与现有技术相似的方式进行电外科切割，但是接着在切割信号之后自动地紧接着凝固信号，以使切割组织完全凝固。该自动凝固信号允许组织在切割之前不会完全凝固或干燥，伴随有前述的优点。
在这一方面，可以将发生器进一步地配置为在提供第二切割RF波形达第一时间段之前，提供第一凝固RF波形达使待切割的组织部分凝固所需的凝固时间段，响应于激活信号提供第一凝固RF信号达凝固时间段。因而，响应于激活能够获得3个阶段的自动操作，其中，组织首先部分地凝固，然后切割，并随后自动完成凝固。
此外，控制器可以根据激活信号分别依次提供第二切割RF波形达第一时间段并且提供第一凝固RF波形达第二时间段。这提供了对RF的控制，其中，在激活信号的接收和切割和凝固循环的数目之间存在直接相关，它们一对一地有效。这种操作不同于现有技术的“混合的”切割和凝固信号，其中，切割和凝固信号非常迅速地交替，因此对于单次激活能够进行若干次(实际上很多次)切割和凝固循环。
附图说明
现在将仅通过实例并参照附图进一步地描述本发明的实施方式，在附图中：
图1是包括根据本发明的发生器的手术系统的示意图；
图2是与根据本发明的发生器一起使用的手术器械的示意性截面图；
图3是以卡爪处于打开位置示出的图1的器械的末端执行器组件的立体图，
图4是以卡爪处于闭合位置示出的图1的器械的末端执行器组件的立体图，
图5是图1的发生器的示意性框图，
图6A和图6B是以不同的操作模式示出的图5的开关电路的示意图，并且
图7至图12是图2的器械的末端执行器组件在不同的操作阶段的示意性截面图。
具体实施方式
参照图1，发生器100具有输出插口100S，输出插口100S通过连接电缆104为器械102提供射频(RF)输出。可以通过连接电缆104由器械102或者利用脚踏开关单元106来进行发生器的激活，如图所示，脚踏开关单元106通过脚踏开关连接电缆108连接至发生器的后部。在所例示的实施方式中，脚踏开关单元106具有两个脚踏开关106A和106B，以分别选择发生器的凝固模式和切割模式。发生器前面板具有按钮200和202，分别用于设定在显示器204上所指示的凝固和切割功率级。设置按钮206作为在交替的凝固和切割波形之间进行选择的机构。
图2示出了连接至发生器100的器械102。参照图2，双极钳装置包括伸长的管状轴杆1，管状轴杆1具有近端2、远端3、以及针对管状构件的整个长度延伸的管腔4。在管状构件1的近端2是剪刀型手柄组件5，其具有第一手柄6和第二手柄7。第二手柄7可绕枢轴销8相对于第一手柄6枢转。在驱动机制的已知设计中，第二手柄7具有固定于其顶部的销钉9，从而手柄的运动使支撑在U形托架11中的球体10相应地运动。
在图2中更具体地示出了钳卡爪组件12安装在管状构件1的远端3。卡爪组件12包括第一卡爪组件13和第二卡爪组件14，它们通过绝缘铆钉15可枢转地彼此连接。卡爪组件13由通过绝缘体17分开的两个组织接触构件80和81构成，绝缘体17通常是陶瓷或其它绝缘材料。卡爪组件13还具有安装在绝缘体17上的相对长的、但狭窄的切割电极16。卡爪组件13和14连同切割电极16都通过连接器22以及穿过管状构件1的管腔4的导线或导电杆18连接至电外科发生器100。
如图3所示，切割电极16是伸长的轨道的形式，沿卡爪组件13的长度延伸。轨道16安装在陶瓷绝缘体17之上，以使得轨道16与导电卡爪组件13的组织接触构件80和81绝缘。轨道16的宽度通常为100微米至200微米，并从陶瓷绝缘体17突出约50微米的距离。当卡爪组件12处于其闭合位置时，轨道16容纳在卡爪组件14中的对应的纵向凹槽23中，现在将进一步进行详细地描述。
凹槽23从顶部到底部完全穿过卡爪组件14，在卡爪组件14内形成开口。该凹槽将卡爪组件14进一步划分为两个组织接触构件82和83。弹性框架25形式的支撑构件24容纳在凹槽23内，其通过在位置30和31处焊接而附接至卡爪组件14的顶部。纵向延伸的砧座27悬挂在框架25上，砧座27由绝缘的聚合物材料形成，并与卡爪组件13中的切割电极16对齐。如图4所示，当卡爪组件13和14闭合时，砧座27向着切割电极16推动组织32。
参照图5，发生器包括功率振荡器60形式的射频(RF)输出级，该RF输出级具有一对输出线路60C，用于通过开关电路62耦接至器械12。如下面将要描述的，开关电路62具有三个输出连接62A、62B和62C，用于连接至器械的电极。通过开关式电源66将电力提供给振荡器60。
在优选的实施方式中，RF振荡器60工作在约400kHz处，可使用从300kHz以上高达HF范围的任何频率。开关式电源通常工作在从25kHz至50kHz的频率范围内。电压阈值检测器68跨过输出线路60C进行耦接，电压阈值检测器68具有耦接至开关式电源66的第一输出68A以及耦接至“开启”时间控制电路70的第二输出68B。耦接至进行控制和显示的操作器(示于图1中)的微处理器控制器72连接至电源66的控制输入66A，用于通过电源电压变化来调节发生器输出功率，并且微处理器控制器72连接至电压阈值检测器68的阈值设定输入68C，用于设定峰值RF输出电压限制。
在操作中，当外科医生需要电外科功率而操作手持件或脚踏开关上所设置的激活开关装置(参照图1)时，微处理器控制器72使功率施加至开关式电源66。根据发生器前面板上的控制设置(参照图1)通过输入68C与电源电压无关地设定恒定输出电压阈值。通常，对于干燥或凝固而言，阈值被设定在150伏和200伏之间的干燥阈值。当需要切割或汽化输出时，阈值被设置为从250伏或300伏至600伏的范围内的值。这些电压值是峰值。它们是峰值意味着对于干燥而言，至少优选地使输出RF波形具有低的振幅因数(crestfactor)，以在电压固定在给定值之前给予最大的功率。通常达到1.5或更小的振幅因数。
当发生器首次激活时，RF振荡器60的控制输入601(其连接至“开启”时间控制电路70)的状态是“开启”，从而形成了振荡器60的振荡元件的功率切换装置被开启，在每个RF振荡周期内持续最大的传导时间。传送至组织的功率部分地取决于从开关式电源66施加至RF振荡器60的电源电压，并且部分地取决于组织阻抗。对于干燥输出，将电压阈值设置为当达到电压阈值时使触发信号发送至“开启”时间控制电路70和开关式电源66。“开启”时间控制电路70具有几乎立刻减少RF振荡器切换装置的“开启”时间的效果。同时，开关式电源被停用，使得供给至振荡器60的电压开始下降。以这种方式对发生器进行的操作在我们的第0754437号欧洲专利申请中进行了详细描述，将其内容通过参考而合并引入于此。
因此，来自发生器100的输出连接62A、62B和62C分别电连接至卡爪组件13和14以及切割电极16。当期望以凝固模式操作器械102时，如在图6A中所例示地，控制器72将开关电路62设定至其“凝固(coag)”状态。在该设定中，来自振荡器的功率信号连接在输出连接62A和62C之间。这意味着RF功率信号施加在两个卡爪组件13和14之间。同时，如在EP0754437中更加具体地描述地，控制器向电压阈值检测器68发送信号，以将峰值输出电压界限设置为相对较低的“凝固”水平。在“凝固(coag)”模式中，来自发生器的输出是相对较低的电压，具有对应的相对较高的电流。
另选地，当期望在切割模式下操作器械102时，控制器72将开关电路62设置到其“切割，，位置。这在图6B中进行了例示，其中，来自振荡器60的信号连接在输出连接62A和62B之间。这意味着将RF功率信号施加在切割电极16和卡爪组件13和14之间。同时，当控制器72将开关电路设定在图6A中的位置时，它也通过线路68C向电压阈值检测器68发送信号，以将峰值输出电压界限设置为相对高的“切割”水平。该切割信号的控制也在EP0754437中进行了更加详细地描述，参见前文。
现在将参照图7至图12描述切割钳器械的操作，图7至图12是示出了各种关键组件的简化了的运动的示意图。图7示出了卡爪处于其止动位置，闭合但未在卡爪之间抓紧组织。切割电极16朝着支撑构件(图7至图12中未示出)向上推动砧座27。
图8示出了卡爪组件处于其打开位置，组织32位于其间。当卡爪处于打开位置时，砧座27不再被切割电极16向上推动，并因而假定处于与卡爪组件14的基部更加水平的位置。接着，如图9和图10所示，卡爪闭合，从而组织32被挤压在卡爪组件13和14之间。组织逆着支撑构件的弹性作用向上推动砧座27，以免对组织施加如此大的力，使得用如同在卡爪组件13和14的组织接触构件之间所提供的力朝着切割电极挤压组织。通常，如图10所描绘地，在密封区域A和B中由卡爪组件13和14的组织接触构件施加在组织上的压力是在0.5MPa至1.0MPa之间。
当卡爪完全闭合时，启动电外科发生器100，以在卡爪组件13和14之间提供初始凝固RF信号，持续几秒至数秒的预定的时间段，例如1.5秒至4秒。这将密封区域A和B中的组织32部分地凝固。在几秒或数秒之后中止凝固RF信号，并替换为在切割电极16和卡爪组件13和14之间所提供的切割RF信号。这示于图11中，其间，砧座27的弹性运动对组织施加通常为0.08N/mm至0.25N/mm之间的力。如图11所示，切割电极16在切割区域C中电外科地割断组织32，切割区域C位于密封区域A和B之间。切割信号在通常为2秒至3秒(但是长至约5秒或短至1.5秒的时间段都可以接受)的预定的时间后中止，并自动地替换为如前所述的凝固RF信号。如图12所示，在卡爪再次打开之前，RF凝固信号的再次施加通常发生几秒(但也可采用约1.5秒至约6秒之间的时间段)，以释放分离的组织。
砧座27的弹性载荷考虑到与切割区域C不同的力施加至在密封区域A和B处的组织32。这考虑到足够的力施加至密封区域以确保有效的密封，而不是将相同的力施加在砧座27和切割电极16之间。因而，更不可能遇到这样的问题，即，在砧座和切割电极之间施加的力足以使得组织32在电外科切割信号提供至组织之前被机械切割。此外，砧座的弹性载荷允许装置适应于由组织凝固引起的任何组织收缩。如果发生收缩，弹性承载的砧座确保了仍然针对切割电极16施加控制力。
虽然本文所描述的钳装置被示为内窥镜器械，但是本发明也能够如在公开的美国专利申请2009/0234355中所描述的那样与开放式器械连接使用。在不背离本发明的精神的情况下，可以实现关于器械和操作过程的其它修改。例如，能够通过启动踏板106A来激活初始RF凝固波形，而踏板106B的启动使控制器72提供RF切割波形，随后自动跟随着的是RF凝固波形的再次施加。另选地，踏板106B的单次启动能够使控制器72激活三个阶段的过程，即，RF凝固波形，自动跟随着的是RF切割波形，自动跟随着的是RF凝固波形的再次施加。此外，虽然RF凝固波形通常为“纯”凝固波形，但RF切割波形可以是“纯”RF切割波形或另选地是如在美国专利6,966,907和7,344,532中所描述的组合的混合波形。这样，“切割”波形实际上包括由快速地交替施加切割波形和凝固波形所形成的混合信号。不论是“纯”的还是“混合”的切割波形，切割波形后紧跟着的是RF凝固波形的再次施加。这样，不需要在切割之前施加初始RF凝固波形达使组织完全凝固的时间段，而是在组织中保留足够的水分，以使RF切割波形有效。

Claims (5)

1.一种用于产生射频功率的电外科发生器，所述电外科发生器包括：
(ⅰ)射频输出级，所述射频输出级具有多个输出连接，
(ⅱ)一个或更多个射频输出功率源，所述一个或更多个射频输出功率源耦接至输出级，
(ⅲ)控制器，所述控制器能够使系统向所述输出连接提供第一凝固RF波形或者向所述输出连接提供第二切割RF波形，所述控制器包括用于向所述输出连接提供波形的装置；
发生器的配置使得所述控制器响应于来自使用者的第一激活信号，提供所述第二切割RF波形达进行电外科切割所需的第一时间段，自动紧接着提供所述第一凝固RF波形达切割组织完全凝固所需的第二时间段，其中，在每次激活信号时，所述控制器分别依次提供所述第二切割RF波形达所述第一时间段，并提供所述第一凝固RF波形达所述第二时间段。
2.根据权利要求1所述的发生器，其中，所述发生器进一步被配置为在提供所述第二切割RF波形达所述第一时间段之前，提供所述第一凝固RF波形达使待切割的组织部分凝固所需的凝固时间段。
3.根据权利要求2所述的发生器，其中，响应于所述第一激活信号提供所述第一凝固RF波形达所述凝固时间段。
4.根据权利要求2所述的发生器，其中，响应于在所述第一激活信号之前在所述控制器处接收的初始激活信号提供所述第一凝固RF波形达所述凝固时间段。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发生器，其中，所述第二切割RF波形是在切割RF波形与凝固RF波形之间快速交替的混合信号。
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