CN104173103A - 包括能量控制的凝结设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括能量控制的凝结设备。一种用于组织凝结、特别地用于融合的设备（10），包含电源（18），所述电源（18）连接到或者可以连接到电极（12、13），所述电极（12、13）用于以电流影响生物组织（11）。控制单元（22）在组织融合的阶段I与II期间控制源（18）。这些阶段I与II对应于设备（10）的操作阶段I、II与III。在操作阶段I期间，监视单元（23）确定能量E1，所述能量E1被施加到组织（11）中。在后续的操作阶段II与III中，控制单元（22）借助于确定的能量E1控制源（18）。这样的设备证明是特别地可靠并且在使用中是健壮的。

Description

包括能量控制的凝结设备
技术领域
本发明涉及用于组织凝结的设备，特别地涉及用于组织融合的设备。
背景技术
各种电外科学（electrosurgical）方法在使用中，所述各种电外科学方法的效果基于生物组织的受控的变性（denaturation）。
例如，EP 1 862 137 A1公开了包括发生器的凝结设备，所述发生器馈给两个电极，在所述两个电极之间抓住生物组织。在凝结期间，组织贯穿第一阶段I以及第二阶段II，在所述第一阶段I期间，组织阻抗大大减少，在所述第二阶段II期间组织阻抗再次增加。为确定组织阻抗，针对传输查询信号的传感器电路做出规定（provision），从而确定初始组织阻抗并且从而随后针对组织阻抗的时间的期望的过程定义某个轨迹。该查询信号借助于电脉冲形成，借助于此测量组织特性。测量的组织特性可以是能量、功率、阻抗、电流、电压、电相位角、反射功率或者温度。
U.S. 8,216,223 B2也处理组织的凝结。在电极的HF激活期间初始地测量组织阻抗。随时间的过程，建立阻抗的最小值。在该点处开始，针对期望的阻抗增加生成参考值曲线并且针对阻抗计算目标值。一旦已经达到后者，就关断HF发生器。关断之后是冷却阶段，所述冷却阶段的长度也通过参考值曲线提供。融合以冷却阶段的终止结束。
也借助于初始组织阻抗控制根据U.S. 8,034,049 B2的热融合（thermofusion）。例如，在热融合的阶段I中，响应于保持恒定的电流测量阻抗的过程。从这导出初始阻抗、阻抗的减少、阻抗的最小值或者阻抗的增加。从该信息生成其他激活参数。
EP 2213255 B1描述了响应于热融合的能量的控制。出于该目的，生成指示阻抗的减少或增加的状态变量SV。针对阻抗提供参考值轨迹。控制能量输入，使得近似阻抗的期望的按时间顺序排列的过程。出于该目的，能量输入作为状态变量SV的函数耦合到阻抗或者与阻抗反耦合（countercoupled）。
EP 2394593 A1描述了在热融合期间的阻抗的测量。做出规定来检查在某个最小时间已经流逝之后是否已经达到最小阻抗。一旦是这种情况，激活就结束。
U.S. 6,733498 B2公开了用于热融合的方法，在其情况下，在HF电压的施加的期间确定组织阻抗的按时间顺序排列的过程。相应地借助于阻抗的过程定义第一阶段的结束以及第二阶段的持续时间。
U.S. 8,147,485 B2也将组织阻抗的监视用于调节热融合。从组织阻抗的最小值以及阻抗增加计算阻抗轨迹。
U.S. 2010/0179563 A1以及U.S. 2011/0160725 A1也确定组织阻抗或者它的改变，用于控制或调节电外科过程。
组织的局部状态通过局部具体的组织阻抗表征。即使在两个电极之间的阻抗的确定提供针对该状态并且因此针对作为总体的组织的治疗过程的指示，然而局部具体的组织阻抗也没有被确定。这可以导致在不均匀的组织的情况下的不正确的结论。
发明内容
本发明的任务是产生用于组织凝结的替代设备。
借助于根据权利要求1的设备解决该任务：
根据本发明的设备服务于组织凝结的目的，并且如果需要，也服务于组织融合的目的。出于该目的，电源连接到或者可以连接到用于以电流影响生物组织的电极。电源可以是针对直流或交流的电源，优选地针对HF电流。优选地，以可控制的方式实现所述源，从而能够控制输出电流的和/或输出电压的大小。出于该目的，所述源连接到控制单元。后者包括监视单元，所述监视单元被连接到源。特别地，监视单元被连接到源的输出，电极也连接到所述源的输出。在替代方案中，监视单元可以连接到电极。因此，监视单元确定至少电变量，所述电变量表征能量，所述能量在第一操作阶段期间从源输出到电极并且因此从电极输出到组织。第一操作阶段对应于组织凝结的阶段I，在所述组织凝结的阶段I期间组织电阻减少并且通过最小值。
例如，监视单元可以确定电流功率（current power）并且可以在第一操作阶段期间对其积分，从而建立输出能量。特别地，如果监视单元确定通过电极输出的有功功率，则是有优势的。借助于积分，在组织中被热转换的有功能量（active energy）从此建立。在第一操作阶段中被输入到组织中的该能量被用来控制第二操作阶段。后者对应于组织凝结的阶段II，在所述组织凝结的阶段II期间，组织电阻增加并且通过煮沸组织液来干燥组织。
在替代方案中，可以确定然而包括空闲功率（idle power）部分的视在功率。如果所述空闲功率部分是已知的或者是恒定的，则也可以使用视在功率以及因此可以使用作为输出的总视在能量来控制第二操作阶段。
控制单元在第二操作阶段中借助于能量（有功能量或视在能量）控制控制源，所述能量（有功能量或视在能量）在第一操作阶段期间被建立。通过这个确保了在第二操作阶段中施加的能量的量适应于组织区域的大小，所述组织区域的大小通过电极确定并且受其影响。在第一阶段I中是开放的细胞释放组织液。在第二阶段II中，通过干燥组织将所述组织液蒸发。通过确定在第一操作阶段中施加的能量，参数是可用的，借助于所述参数阶段II可以是受控的，使得在阶段I中被电外科学地影响的全部的组织均匀地被凝结。
如果控制单元在第一操作阶段I中借助于调节的电流来操作源，则是有优势的。由此在开始时，可能在操作阶段I的进一步的过程中提供按时间顺序排列增加的电流以及恒定电流。这导致组织的加热并且导致电极的加热。热组织变性导致组织阻抗的减少，其可以在例如2欧姆以及40欧姆之间。由于蒸汽形成以及组织的开始干燥，阻抗在操作阶段I期间可以再次增加，直到识别出阶段I的结束。出于该目的，可以使用各种识别标准。例如，在源处的电压与电流之间的关系以及因此组织阻抗可以增加超过阈值。在替代方案中，如果在源处的电压与电流之间的关系，即组织阻抗，通过最小值，则它可以被用作识别标准。作为另外的替代方案，在源处的电压超过阈值可以被用作识别标准。作为另外的替代方案，通过源保持恒定的电流降到阈值以下可以被用作识别标准，因为通过控制单元以及源形成的电流调节电路离开它的控制范围。当源已经达到它的最大电压或者另外的电压限制时，这可以发生。在替代方案中，组织电阻（在源处的电压与电流之间的关系）的改变的速度也可以被用作关断标准，例如其中针对组织阻抗的增加速度确定限制，并且监视所述限制的达到。
在任何情况下，到目前为止施加的能量在操作阶段I的结束处存储。进一步控制操作阶段II的过程从该能量值导出。特别地，可以根据来自操作阶段I的能量值定义操作阶段II的持续时间。关断标准，即后续的操作阶段III的结束，也可以借助于在第一操作阶段中确定的能量值来定义。因此，控制参数是在操作阶段I中测量的能量的函数，所述控制参数即操作阶段II的持续时间以及关断标准，所述关断标准即操作阶段III的结束。优选地，从操作阶段I到操作阶段II的转变连续地发生，即在没有向生物组织供应的电流的突变的情况下和/或在没有施加于组织的电压的突变的情况下和/或在没有输出到组织的功率的突变的情况下发生。
在操作阶段II中，控制单元优选地以阻抗受控的方式操作源作为阻抗增加的参考值。针对组织阻抗推荐在每秒100欧姆之上的值。阻抗的具体的慢增加引起组织液的蒸发的稳定化。蒸汽形成均匀地发生并且以空间分布的方式发生。阻抗的期望的按时间顺序排列的过程可以具有恒定增加或者也具有可变增加。优选地，控制单元将操作阶段II的按时间顺序排列的长度定义为在第一操作阶段中确定的能量的函数。当时间t2已经流逝时，第二操作阶段结束。第三操作阶段III（可选地）跟随。在后者期间，恒定电压被优选地施加于生物组织。
由于最小治疗时间已经流逝并且已经达到能量Etot，所以可以定义第三操作阶段III的结束。能量Etot可以被定义为在第一操作阶段中确定的能量E1的函数。最小治疗时间tmin也可以通过能量E1确定。在替代方案中，当最小治疗时间已经流逝时，操作阶段III可以结束。后者继而可以被定义为最小治疗时间的函数并且因此也被定义为在第一操作阶段中确定的能量E1的函数。进一步地，可以定义在每个情况下都是能量E1的函数的关断标准。
在治疗的过程期间，可能发生治疗参数改变。例如，电极从生物组织的非故意的暂时松动（融合夹的开放）、渗出诸如血液或冲洗液（rinsing fluid）的组织液，可以影响该过程。因此，比从能量E1原始导出的更大量的能量可以变为必要，并且比从能量E1原始导出的的更长的施加时间变为必要。为了在这样的情况下得到适当的融合，在第二（和/或第三）操作阶段期间可以监视电流功率。假如，在监视时间间隔之内的功率离开最小功率Pmin与最大功率Pmax的预定窗口持续不可忽略的短时段，则可以相应地延长施加时间，即时间t2与t3，以及计算参数tmin和/或tmax。
附图说明
本发明的实施例的进一步的细节从权利要求书、从图和/或从下文的说明性示例的描述得出：
图1在示意图示中示出了根据本发明的设备。
图2在截面示意框图中示出了用于根据图1的设备的控制单元，以及。
图3示出了用于解释控制单元的功能的时间图。
具体实施方式
图1图示了用于凝结生物组织11的设备10，例如，所述生物组织11可以是空心脉管或者也可以是任何其他的生物组织。在下文的示例中，血管被图示为组织11，借助于凝结关闭所述组织11，即，将执行脉管壁的融合，所述脉管壁彼此相对定位。电极12、13服务于该目的，电极12、13可以在两个彼此之间抓住组织11并且也可以例如借助于压缩来机械地压它。相应的仪器的机械结构在图1中没有详细地图示。例如，电极12、13可以是双极融合仪器的分支。
电极12、13经由线14连接到进给设备（feeding device）15。出于该目的，线14包含例如两根导线16、17，设备15向或者可以向所述两根导线16、17供应高频电流。
出于该目的，设备15包含例如可控制的HF发生器19的形式的源18。可以经由电力网供应通过功率供应20以及功率连接器21向可控制的HF发生器19供应操作电压。
HF发生器19和/或功率供应20被实施从而是可控制的。在它们的相应的控制输入处，特别地控制或调节通过HF发生器19的电功率的输出的控制单元22被连接，如借助于箭头图示的。出于该目的，控制单元22包括监视单元23，所述监视单元23确定电能的电变量，所述电能被供应到电极12、13。特别地，装备监视单元23来确定电功率并且对电功率积分，所述电功率至少暂时地被供应到电极12、13，从而建立能量，在时间间隔期间供应所述能量。监视单元23可以包含电压块24用于监视在夹12、13处施加的电压。另外，监视单元23可以包含电流块25用于建立电流的大小，所述电流被施加于电极12、13。控制单元22可以更进一步包含模块26用于定义第一操作阶段I的结束，其中该模块从电压块24或从电流块25接收至少一个输出信号或者从它们的输出信号导出的信号，用于识别操作阶段的结束。
在图2中，以示意地简化的方式并且仅在摘录中图示控制单元22。电流块25确定流过组织11的电流IACT。借助于电压块24确定施加于组织11的实际电压UACT。至少暂时地从两个变量计算实际供应到组织11的功率PACT。功率PACT可以是被供应到电极12、13的确定的有功功率或者也可以是视在功率。相应的块服务于计算功率PACT的目的或者否则用于确定它。
控制单元22可以更进一步地包含电流默认块28，所述电流默认块28提供电流IREF作为时间和/或情况的函数。同样地，可以针对电压默认块29做出规定，从而提供期望的电压UREF。电流默认块28以及电压默认块29可以通过阻抗块30控制，所述阻抗块30将在电压UREF以及电流IREF之间的期望的关系定义为时间或情况的函数，例如从而定义期望的组织电阻RG或者它的期望的按时间顺序排列的过程。
电流IACT以及电压UACT的参考实际偏差在每个情况下在相应的差分形成块31、32中形成并且被供应到处理模块33。后者控制发生器19。
处理模块33更进一步包括模块26用于识别各种操作阶段。该模块26可以（经由未示出的信号路径）至少获得实际电流IACT和/或实际电压UACT或者从这些变量导出的值作为输入变量。
用于确定供应到组织11的能量的能量块34连接到块27用于建立功率。所述能量块针对时间段上测量的功率PACT积分，并且将积分供应到处理模块33，所述测量的功率PACT通过处理模块33提供。
应指出块27到32以及34也可以是处理模块33的部分。
设备15的进一步设计以及特别是它的控制单元22的设计从下文的它的时间行为的描述得出：
假设活的、非变性的组织11初始被抓在电极12、13之间。在它的激活输入35处，设备15现在接收用于凝结的并且如果适用则用于生物组织11的融合的信号。这分别地对应于在图3中标注的开始点或者激活开始t0。操作阶段I初始地以部分阶段Ia开始。在后者中，电流IACT被以受控方式带到例如4 A的期望电流值。由此电流可以在时间段t1a之内从诸如例如1 A的初始值被带到例如4 A的参考值。这可以以线性斜坡发生：针对这个的时间可以在200 ms与2 s之间。优选地，电流的有效值被用作测量变量。在该阶段或者也完全地或部分地在之后的操作阶段Ib的期间，组织电阻RG从初始值减少到例如在2欧姆与40欧姆之间的最小值。由于电流的增加，在时段t1a期间，电压UACT增加。在该时间期间，电流IACT优选地以斜坡的形式增加。例如，在电极12、13之间的峰值电压可以被测量为针对电压UACT的测量值。在操作阶段I中，然后在进一步的部分阶段Ib期间，电流IACT被保持恒定在值i1b处。由此控制单元22操作为用于保持值i1b恒定的电流调节电路。
在第一部分阶段Ia期间或者在第二部分阶段Ib期间，组织电阻RG通过最小值，从而然后再次增加。如果组织电阻最小值在第一部分阶段Ia中已经达到，则可以略过第二部分阶段Ib并且可以进行到操作阶段II的直接转变。由此，可以可能达到发生器19的功率限制，使得电流调节电路不再能够将电流IACT带到与期望的电流IREF一致。因此朝向操作阶段I的结束，电流减少。取决于实施例，电流i1b的该减少或者还有由差分形成块31形成的电流查分值(IREF – IACT)可以被用作针对操作阶段I的结束的指示符。针对控制单元22也可能将组织阻抗RG建立为来自UACT与IACT的商，并且如果组织电阻超过给定阈值，则可能确定操作阶段I的结束。在替代方案中，也可以监视针对组织电阻RG的增加速度。根据此，控制单元22可以使用以下标准来累积地或者作为替代地识别操作阶段I：
-检测组织阻抗的最小值的或者组织电阻dR/dt=0)的通过；
-降到电流IACT的阈值以下，例如0.5*i1b；
-超过组织阻抗的阈值，例如80欧姆；
-超过组织阻抗的增加速度(dR/dt)的阈值。
在全部的操作阶段I期间，能量块34对通过块27建立的功率积分并且在操作阶段I的结束处将能量E1的建立的值供应到处理模块33。借助于在时间t0与t1中的点来标记操作阶段I的开始以及结束。在时间t1中的点由处理模块33根据上文提及的标准之一确定。
操作阶段II以操作阶段I的结束开始。操作阶段II优选地以相同的电流IACT开始，操作阶段I以所述电流IACT结束。另外，它优选地以相同的电压UACT开始，第一操作阶段I以所述电压UACT结束。现在借助于在操作阶段I中建立的施加的能量E1针对操作阶段II定义操作标准。在操作阶段II中，发生器19优选地以阻抗调节方式操作，即控制单元22形成针对组织阻抗的调节器。针对组织阻抗定义期望的按时间顺序排列的阻抗增加A。在图3中，阻抗增加A被图示为RGref，如随时间的过程的期望的虚线。实际的阻抗增加RGact可以从其轻微地偏差。这取决于阻抗调节器的控制质量，所述阻抗调节器现在通过控制单元22形成。同时，在操作阶段II期间、即在时段t2期间电流IACT减少，而电压UACT增加。电压UACT具有例如150V（峰值）的上限，使得避免闪烁出现并且因此避免将引起切割效果（cutting effect）。
阻抗增加可以在50与200之间，优选是每秒100欧姆。阻抗的具体的慢增加引起组织液的蒸发的稳定化。
当时段t2已经流逝时，操作阶段II结束。时段t2可以从能量E1以下建立：
。
由此，时间tmax是最大治疗时段。最大治疗时段tmax可以从最小治疗时段计算，因为加上了常数定义的被加数，例如：
可以例如从来自能量E1的以下关系确定最小治疗时段tmin：
。
根据此，tmin是例如5.4s的定义值或者其源自计算圆括号，取决于哪个值较小。
对于操作阶段II的结束，操作阶段III开始。在后者中，针对时段t3，电压UACT被恒定地调节到值U3。控制单元22在这里操作为电压调节器电路。
在对应于组织凝结的阶段II的操作阶段II与III期间，进一步对功率积分。当该值达到总的最大值Etot的时候，结束治疗。可以根据各种凭经验获得的公式将总的最大值Etot建立为能量E1的函数，例如如下：
。
在替代方案中，可以识别操作阶段III的最大时段t3的到达。该时段t3可以被例如根据以下计算，：
。
为避免通过治疗参数的没有预料到的改变引起的不适当的治疗，例如通过意外地打开融合夹，例如在操作阶段II和/或III期间，可以附加地监视实际功率在监视时间间隔之内是否离开从Pmin与Pmax的性能窗口。
用于组织凝结特别是融合的设备10包含电源18，所述电源18连接或者可以连接到电极12、13用于以电流影响生物组织11。控制单元22在组织融合的阶段I与II期间控制源18。这些阶段I与II对应于设备10的操作阶段I、II与III。在操作阶段I期间，监视设备23确定能量E1，所述能量E1被施加到组织11中。控制单元22在后续的操作阶段II与III中借助于确定的能量E1控制源18。这样的设备证明是特别地可靠的并且在使用中是健壮的。
参考标号的列表：
10                设备
11                生物组织
12、13        电极
14                线
15                设备
16、17        导线
18                源
19                HF发生器
20                功率供应
21                功率连接器
22                控制单元
23                监视单元
24                电压块
25                电流块
26                用于识别操作阶段的模块
UACT           电压（例如峰值）
IACT           电流（例如有效值）
PACT          功率
27               用于建立功率的块
28               电流默认块
IACT           期望电流
29               电压默认块
UREF          期望电压
30               阻抗块
RG               组织电阻
31、32       差分形成块
33               处理模块
34               能量块
35               激活输入
t0                激活开始
I                 第一操作阶段
Ia                部分阶段
t1a               第一部分阶段的时段
Ib                部分阶段
i1a               在部分阶段Ia中的电流IACT的值
i1b               在部分阶段Ib中的电流IACT的值
t1                 操作阶段I的时段
E1               在阶段I中输入到组织11中的能量
A                  阻抗增加
RGref             期望的阻抗过程
RGact            实际的阻抗过程
t2                 操作阶段II的时段
tmax               治疗的最大时段
tmin               治疗的最小时段
Etot               能量的总的最大值
t3                 操作阶段III的时段
ttot               治疗的总时段
RGmax          针对在操作阶段I中的组织电阻的阈值
M                 在操作阶段I中的组织电阻的最小值
U3               在操作阶段III中的电压
Pmax, Pmin    定义针对源18的功率P在操作阶段II和/或III中的性能窗口。

Claims (15)

1. 一种用于组织凝结、特别是用于组织融合的设备（10），
包括电源（18），所述电源（18）可以连接到电极（12、13）用于以电流影响生物组织（11），
包括监视单元（23），所述监视单元（23）连接到源（18），从而确定通过源（18）输出的电流（IACT）和/或通过源（18）输出的电压（UACT），
包括控制单元（22），所述控制单元（22）包括监视单元（23）并且所述控制单元（22）以控制方式连接到源（18），从而：
　　建立能量（E1），源（18）在第一操作阶段（I）中将所述能量（E1）输出到电极（12、13）并且从而
　　在后续的第二操作阶段（II）中控制源（18）作为在第一操作阶段（I）中确定的能量（E1）的函数。
2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于控制单元（22）在第一操作阶段（I）中与源（18）互连作为电流调节电路。
3. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在第一操作阶段（I）的开始处，实现控制单元（22）从而定义按时间顺序排列地增加的电流（i1a）。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在第一操作阶段（I）的至少部分（Ib）期间，实现控制单元（22）从而定义恒定电流（i1b）。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，控制单元（22）包含模块（26）用于确定第一操作阶段（I）的结束，其中实现模块（26）以使用以下确定标准中的至少一个：
-在源（18）处的电压与电流之间的关系增加超过阈值（RGmax），
-在源（18）处的电压与电流之间的关系通过最小值（M），
-在源（18）处的电压与电流之间的关系的增加速度超过阈值，
-在源（18）处的电压（UACT）超过阈值；
-电流（IACT）降到阈值之下。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在第二操作阶段（II）的开始处，装备控制单元（22）以将以下变量中的至少一个：
-来自源（18）的电流（IACT）；
-在源（18）处的电压（UACT）；
-源（18）的输出功率（PACT）
调整到相同的值，在第一操作阶段（I）的结束处该变量具有相同的值。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在第二操作阶段（II）中，实现控制单元（22）从而定义针对来自在源（18）处的电压（UACT）以及通过所述源供应的电流（IACT）的关系的时间的过程。
8. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于时间的过程包含恒定阻抗增加（A）。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于实现控制单元（22）从而定义第二操作阶段（II）的按时间顺序排列的长度（t2）。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于实现控制单元（22）从而将第二操作阶段（II）的按时间顺序排列的长度（t2）定义为第一操作阶段（I）中确定的能量（E1）的函数。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，紧接在第二操作阶段（II）之后，实现控制单元（22）从而合并到第三操作阶段（III）中。
12. 根据权利要求11所述的设备，其特征在于，在第三操作阶段（III）中，实现控制单元（22）从而定义并且调整恒定电压（U3）。
13. 根据权利要求11或12中任一项所述的设备，其特征在于，在第三操作阶段（III）中，实现控制单元（22）从而将源（18）的电压（U3）定义到那个值，所述那个值已经在第二操作阶段（II）的结束处通过监视单元（23）确定。
14. 根据权利要求11到13中任一项所述的设备，其特征在于实现控制单元（22）从而如果：
-已经达到最小治疗时间（tmin）以及给定的总能量（Etot），或者
-最大治疗时间（tmax）已经流逝，或者
-已经施加最大能量（Emax），
则结束第三操作阶段（III）。
15. 根据权利要求11到13中任一项所述的设备，其特征在于装备控制单元（22）以如果功率已经离开定义在最大功率（Pmax）与最小功率（Pmin）之间的性能窗口则监视在操作阶段（II）中由源（18）输出的功率，从而针对第二或第三操作阶段（II、III）延伸时间段（t2）。
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