CN108463180B - 用于生成高频交流电流的电外科系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生成用于消融身体组织的高频交流电流的电外科系统，该电外科系统包括高频电压供给单元，其电连接或要电连接到第一和第二电极并且被构造成向所述电极供给高频交流电压。电外科系统还包括反馈单元，其电连接到第一和第二电极并且被构造成生成并发送依赖于第一与第二电极之间的电阻的输出信号。电外科系统还包括控制单元，其以能够在至少一个第一工作模式与一个第二工作模式之间自动切换的方式控制高频电压供给单元，在第一工作模式下交流电压受第一限值U1限制，在第二工作模式下交流电压受第二限值U2限制，U1大于U2，如果第一电极与第二电极之间的电阻的增大速率超过预定限值G则发生从第一工作模式到第二工作模式的自动切换。

Description

用于生成高频交流电流的电外科系统
技术领域
本发明涉及用于生成用于消融身体组织的高频电流的电外科系统和操作这种电外科系统的方法。
背景技术
用于消融身体组织的高频交流电流尤其用于静脉功能不全的静脉内治疗。在这种治疗期间，高频能量经由施加器以精确定剂量方式局部施加于静脉组织，这具有相应静脉收缩并闭合的效果。这还被称为热闭塞。与诸如静脉剥离的传统过程相比，并且与使用例如激光的其他静脉内过程相比，高频消融是一种特别温和的方法，另外执行容易且安全。所引起的疼痛以及结疤、感染和血肿的风险也非常小。高频消融的另一个优点是它可以作为门诊治疗来执行，并且所治疗的患者在接受这种治疗之后不久就可以运动。
高频消融还用于肿瘤治疗。
发明内容
本发明基于提供改进电外科系统的目的，其具体用于消融身体组织。
根据本发明，为了实现该目的，提出了一种用于生成用于消融身体组织的高频交流电流的电外科系统，其中，所述电外科系统包括高频电压供给单元，该高频电压供给单元电连接或要电连接到第一电极和第二电极，并且被构造成向所述电极供给高频交流电压。电外科系统还包括反馈单元，该反馈单元电连接到第一电极和第二电极并且被构造成生成依赖于第一电极与第二电极之间的电阻的输出信号。为了控制高频供给单元，电外科系统包括控制单元，该控制单元被构造成以能够在至少一个第一工作模式与一个第二工作模式之间自动切换的方式控制高频电压供给单元，其中，在第一工作模式下交流电压受第一限值U1限制，并且在第二工作模式下交流电压受第二限值U2限制，其中，U1大于U2。如果第一电极与第二电极之间的电阻的增大速率超过预定限值G，则发生从第一工作模式到第二工作模式的自动切换。
本发明包括以下发现：在组织的凝血期间，组织的电阻从低组织电阻开始到干燥组织的高组织电阻增大。由电外科系统检测的相应组织电阻借助于可辨信号，例如，声信号，指示给用户。该可辨信号随着组织电阻而变化；所检测的组织电阻例如可以由声信号的频率来指示，使得信号的声调随着组织电阻的增大而增大。在静脉消融期间，用户或治疗医师分别可以依赖于他听到的音频信号改变沿着静脉引导施加器的速度。该背景下的一个问题是在组织干燥和施加器可能粘在组织上的相关风险前不久，组织电阻非常快速增大且基本上陡然增大，使得医师经常不能足够快速地反应，即，不能足够快速地移动施加器。
根据本发明的电外科系统使得可以通过早在组织电阻的准陡然增大的开始时借助减小供给给第一电极和第二电极的交流电流减小电极的输出来防止该陡然增大。因此，优选地应以将通过从第一工作模式切换到第二工作模式来明显减小热输出的方式来选择第二限值U2。
热输出的这种自动减小给予电外科系统的用户更多时间来对输出信号和由其暗示的两个电极之间的身体组织的电阻做出反应。该背景下的反应通常可以为改变第一电极和第二电极在要治疗的身体组织处的位置。
根据本发明的电外科系统的优点因此在于可以防止用电外科系统治疗的身体组织的干燥，由此可以防止施加器粘在组织上。由此，例如，可以防止血液干在第一电极或第二电极上。此外，因为避免了治疗中断，例如用于将两个电极从干燥组织清洁干净，由于对组织凝血的较好控制，所以可以缩短治疗所需的治疗持续时间。
另外，根据本发明的电外科系统还允许将高热量输出初始发射到组织中，这导致要治疗身体组织的快速变暖。在身体组织干燥之前，控制单元自动降低电压，由此还减小热输出。因此，可以在不引发组织干燥的增大风险的情况下，在期望身体组织快速变热的治疗阶段期间使用电外科系统的非常高的热输出。这还有助于缩短治疗持续时间。这使得根据本发明的电外科装置使用特别安全且容易。特别地，不再需要为了防止组织干燥而进行的用户的快速反应。
由控制单元进行的工作模式之间的自动切换不意味着排除了手动切换的另外选项。相反，在电外科系统的一个实施方式中的控制单元还被构造成接收用户的输入信号并依赖于该输入信号执行第一工作模式与第二工作模式之间的切换。
在下文中，描述根据本发明的电外科系统的优选实施方式。
在特别优选的实施方式中，控制单元还被构造成以以下方式来控制高频电压供给单元：如果第一电极与第二电极之间的电阻低于预定限值，则发生从第二工作模式到第一工作模式的自动切换。由此，如果围绕两个电极的组织的电阻不太高，则根据该实施方式的电外科系统可以在已经自动切换到具有低热输出的工作模式之后自动切回高热输出。在该背景下，优选地以将在所述组织尚未干燥时自动发生切回的方式来选择预定限值W。由此，因为电外科系统的用户不需要为了调节存在于两个电极处的交流电压且由此调节热输出而首先人工测试组织的电阻，所以缩短了治疗持续时间。此外，有利的是将在身体组织治疗开始时的交流电压限制为第一限值U1，使得由根据本发明的电外科系统提供在治疗开始时必要的高热输出。
优选地，电外科系统还包括处理单元，该处理单元电连接到第一电极和第二电极并且被构造成经由第一电极和第二电极接收电响应信号，基于所述电响应信号确定第一电极与第二电极之间的电阻或表示电阻的值，并且生成并输出依赖于该电阻的控制信号，并且其中，反馈单元和控制单元还被构造成接收该控制信号。
在特别优选的实施方式中，反馈单元具有扬声器，并且被构造成经由扬声器输出输出信号作为可听声音。声音的这种输出可以以可听声音的频率例如与第一电极与第二电极之间的电阻成比例的方式来执行。在该实施方式的另一示例中，声音经由一系列独立声音来输出，其中声音的相应中断。在该示例中，声音的相应中断的持续时间依赖于第一电极与第二电极之间的电阻。反馈单元还可以以频率变化和声音中断的组合输出为输出信号的方式来构造。例如，对于电阻的过高增大速率，不仅可听声音的频率可以变化，而且可以输出独立声音，具体作为嘟嘟声。输出信号输出为可听声音具有以下优点：电外科系统的用户不需要为了获得为输出信号的形式的关于第一电极与第二电极之间的电阻的信息而另外考虑光学输出，诸如监测器。
在另一另选实施方式中，反馈单元包括光学输出，并且被构造成经由光学输出来输出输出信号，作为可辨视觉信息。这种视觉信息例如可以存在于光学输出的图像点的颜色变化或发光二极管的工作状态的变化中。
在另外实施方式中，反馈单元被构造成以导电方式连接到外部光学输出或外部扬声器。在该实施方式中，因为可以在不需要更换或修理电外科系统的情况下更换相应外部部件，所以改进扬声器或光学输出的修理。
优选地，限值U2在第一限值U1的50％至80％之间，优选地为70％。第二限值U2与第一限值U1之间的这种关系结果对于防止要治疗的身体组织干燥是特别有利的。在限值U1的50％至80％的情况下，两个电极的对应热输出被降低至以下程度：其减小了两个电极之间的电阻的增大速率，使得电外科系统的用户具有足够的时间来改变电极在组织处的位置作为对输出信号的反应并由此防止相应身体组织干燥。
在另一实施方式中，交流电压的幅值U1和/或交流电压的幅值U2可以由用户经由用户接口手动输入并由控制单元接收，作为由用户接口提供的用户信号。用于限值U1的典型值在80V至200V的范围内，例如为100V。
在特别优选的实施方式中，控制单元还被构造成将第一电极与第二电极之间的电阻或表示电阻的值存储预定时间段，将当前时间点的电阻或表示值与较早时间点的电阻或表示值进行比较，由此确定电阻的增大速率。在该背景下，增大速率的确定还可以经由在较早时间点检测的多个电阻或表示电阻的值来执行。电阻增大速率的增大还可以通过以固定时间间隔确定电阻或表示电阻的值来确定，并且如果与在相应间隔之前确定的值的差超过预定限值，则预定值的过高增大速率将被检测到，并且将由控制单元执行第一工作模式到第二工作模式的切换。
在一个实施方式中，控制单元还被构造成在具有其他限值U3...Un的多个其他工作模式之间自动切换，这些其他限值具有小于U2的幅值的连续减小的幅值，其中，当第一电极与第二电极之间的电阻的增大速率超过被指派给具有限值Ui的工作模式的预定限值Gi时，发生从工作模式中的具有限值Ui的工作模式到具有针对相应交流电压的下一较小限值Ui+1的工作模式的自动切换。借助这一点，可以以有利方式进一步减小两个电极的热输出。这尤其在即使供应与具有限值U1的交流电压相比降低了的具有限值U2的交流电压，要治疗的组织的电阻也示出高的增大速率时可以是合理的。在这种情况下，为了防止身体组织过分干燥，应进一步减小两个电极的热输出。
优选地，根据本发明的电外科系统包括施加器，其中，第一电极和第二电极形成施加器中的双极电极构造，其中，第一电极设置在施加器的远端的优选为倒圆的顶端处，并且第二电极设置在离处于施加器的远端处的第一电极0.5cm至3cm之间的距离处。在另选实施方式中，电极设置在施加器的两个不同远端处，其中，两个远端为相邻端部。优选地，施加器以它可以经由导管引导到要治疗的身体组织的方式来构造。因为仅需损害患者的少量健康身体组织，所以这促进身体组织的手术治疗，并且在这样做时，减轻了这种治疗之后的患者的结疤并缩短了患者的再生时段。
另外，为了实现以上所提及的目的，提出了一种操作电外科系统的方法，该方法包括以下方法步骤：
-向施加器的第一电极和第二电极施加交流电压；
-生成并输出依赖于第一电极与第二电极之间的电阻的输出信号；
-以能够在施加器的至少一个第一工作模式与一个第二工作模式之间自动切换的方式控制交流电压，其中，在第一工作模式下交流电压受第一限值U1限制，并且在第二工作模式下交流电压受第二限值U2限制，其中，U1大于U2，并且其中，如果第一电极与第二电极之间的电阻的增大速率超过预定限值G，则发生从第一工作模式到第二工作模式的自动切换。
优选地，交流电压的控制以以下方式来执行：如果第一电极与第二电极之间的电阻低于预定限值W，则发生从第二工作模式到第一工作模式的自动切换。
在优选实施方式中，方法包括以下另外方法步骤：
-确定第一电极与第二电极之间的电阻或表示电阻的值；
-生成并输出依赖于电阻的控制信号；
-将电阻或表示电阻的值存储预定时间段，并且通过将当前时间点的电阻或表示值与较早时间点的电阻或表示值进行比较来确定电阻的增大速率。
本发明的另一个方面涉及将以上所描述的类型的电外科系统用于不想要身体组织的热坏死，具体为用于静脉功能不全的静脉内治疗。
另一个方面涉及在消融不想要组织的背景下(具体为在静脉功能不全的静脉内治疗的背景下)应用以上所描述的方法。
附图说明
在下文中，将参照附图基于示例性实施方式更详细地描述本发明。附图示出以下内容：
图1示出了根据本发明的示例性实施方式的用于用施加器生成高频交流电流的电外科系统；
图2示出了第一电极与第二电极之间的电阻在身体组织的热坏死期间随着时间的典型发展；
图3示出了身体组织消融期间的热输出与电阻之间的依赖关系的发展，其中，例示了电压从U1到U2的减小的影响；以及
图4示出了根据本发明的用于操作根据本发明的另一方面的电外科系统的方法。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的示例性实施方式的用于用施加器110生成高频交流电压的电外科系统100。
电外科系统100包括施加器110、高频电压供给单元120、反馈单元130、处理单元140以及控制单元150。
高频电压供给单元120电连接到第一电极114和第二电极118，并且被构造成向这些电极114、118供给交流电压。两个电极114、118形成施加器110处的双极电极构造，并且设置在施加器的远端119处。第一电极114设置在远端119的倒圆顶端处，并且第二电极设置在离第一电极114 0.5cm至3cm的距离处。
反馈单元130电连接到第一电极114和第二电极118，并且被构造成生成并输出依赖于第一电极114与第二电极118之间的电阻的对于用户可辨别的输出信号134。为此，反馈单元包括声音生成器和扬声器138，使得输出信号134作为电外科系统100的用户可听的声音可以经由扬声器138来输出。在所例示的示例性实施方式中，声音生成器以所生成声音的频率与第一电极114与第二电极118之间的电阻成比例的方式来示出。因此，为了治疗身体组织，可听声音的声调将随着由于由两个电极114、118的热输出而引起的干燥产生的组织的电阻的增大而提高。因此，用户可以从输出信号134的声调推断借助于两个电极114、118治疗的身体组织的干燥。
处理单元140电连接到第一电极114和第二电极118。处理单元被构造成经由第一电极114和第二电极118接收电信号145，基于所述电信号确定第一电极114与第二电极118之间的电阻或表示电阻的值，并且依赖于该电阻或表示值生成并输出控制信号148a、148b。此外，反馈单元130和控制单元150被构造成接收控制信号148a、148b。在该背景下，控制信号被构造成反馈控制信号148a和控制单元控制信号148b，其中，反馈控制信号148a输出到反馈单元130，并且控制单元控制信号148b输出到控制单元150。这两个控制信号148a、148b之间的仅有差异仅在于它们的、控制单元130和控制单元150的不同连接或不同设置上与彼此不同，而不是关于与电阻或表示电阻的值有关的信息内容与彼此不同。
控制单元150被构造成以能够在至少一个第一工作模式与一个第二工作模式之间自动切换的方式控制高频电压供给单元120，其中，存在于电极114、118处的交流电压在第一工作模式下受限值U1限制，并且在第二工作模式下受限值U2限制，其中，U1大于U2。此外，控制单元150以以下方式来控制高频电压供给单元120：如果第一电极与第二电极114、118之间的电阻的增大速率超过预定限值G，则发生从第一工作模式到第二工作模式的自动切换。在该背景下，第二限值U2以它在第一限值U1的50％至80％之间(优选地为70％)的方式来选择。第一限值U1在80V至200V之间，优选地为100V。在该示例性实施方式中，由控制单元150进行的控制经由能够由高频电压供给单元120接收的、控制单元150的相应电压控制信号152来执行。
电外科系统100的用户使用交流电压来加热要用电外科系统治疗的身体组织，并且在这样做时，由于输出信号134的声调而听到两个电极114、118之间的电阻多高，由此听到相应的身体组织干燥多少。如果电阻在治疗的背景下基本上陡然增大(这与图2所例示的电阻的通常发展对应)，则将通过切换至交流电压的限值U2减小电极114、118的热输出。由此，减小了电阻的增大速率，并且用户具有足够的时间来来对输出信号134做出反应，例如通过改变两个电极114、118在身体组织处的位置。
此外，控制单元150被构造成将第一电极114与第二电极118之间的电阻或表示电阻的值存储预定时间段。这使得控制单元150能够通过将当前时间点的电阻或表示值与较早时间点的电阻或表示值进行比较来确定电阻的增大速率。在这种情况下，通过借助差的计算估计所述增大速率来确定增大速率。
另外，控制单元150被构造成以以下方式来控制高频电压供给单元120：如果第一电极与第二电极114、118之间的电阻低于预定限值W，则发生从第二工作模式到第一工作模式的自动切换。在该背景下，预定限值W以以下方式来选择：在两个电极114、118与未干燥的组织接触的情况下，到第一工作模式的自动切换发生。由此，可以确保电外科系统100的用户不必须处理热输出的人工切换，由此能够较好地关注于两个电极114、118在要治疗的身体组织处的定位。在电外科系统100的所示示例性实施方式中，施加器110以可以经由导管引导到要治疗的身体组织的方式来构造。
在附图未示出的示例性实施方式中，然而，高频电压供给单元可以连接到第一电极和第二电极，不连接到施加器或电极。这意味着电极可以是外部装置的一部分，该外部装置不是根据本发明的电外科系统的部件。
在电外科系统的未例示示例性实施方式中，可辨输出信号被构造成用户例如可以借助于监测器观察的视觉信号。
图2示出了第一电极与第二电极之间的电阻在身体组织的热坏死期间随着时间的典型发展200。
纵坐标210示出单位为欧姆的、两个电极之间的被治疗身体组织的电阻，其中，已经选择从底线处的10欧姆达到1000欧姆的对数表示。在例示发展200的图的横坐标220上，以2秒间隔标记时间。
如由发展200示出的，在消融开始时，身体组织的典型组织电阻为近似10欧姆。在消融开始时的加热阶段230中，组织被加热，同时电阻保持近似相同。随后，跳跃阶段240发生，在该阶段期间，组织电阻基本上陡然增大。在所述跳跃阶段240期间，因为电阻仅在2至5秒内增大，所以电外科系统的用户难以足够快速地对输出信号做出反应。在电阻的该跳跃之后，组织处于干燥阶段250中，并且存在血液或组织残留可能粘在连接到电外科系统的两个电极上且可能必须清洁施加器的风险。
在如所期望的消融进行的背景下，用户在跳跃阶段240期间将必须如此快速地改变电极的位置，以致电极在适当的时间移动至组织未干燥的位置附近。所述组织最初再次具有较低电阻并由电极加热，并且新加热阶段230开始。如在图1的背景下描述的，通过在跳跃阶段240期间减小两个电极的热输出，根据本发明的电外科系统的控制单元能够增加跳跃阶段240的持续时间，由此促进用户对组织电阻的突然增大的反应。
图3示出了在身体组织的消融期间由高频电压供给单元120发射到组织中的热输出与电阻之间的依赖关系300的发展，其中，例示了电压限值U1 340至U2 350的减小330的影响。
纵坐标310示出了单位为瓦特的、经由两个电极发射的热输出。在例示依赖关系300的图的横坐标320上，用欧姆标记两个电极之间的电阻。
依赖关系300示出：在小电阻的情况下，热输出随着身体组织的电阻增大而增大。在该范围内，热输出受最大可允许输出电流限制。在这种情况下，热输出与电阻成比例地增大。在热输出已经增大至预定期望值(例如，18瓦特)时，输出的限制发生，在该背景下，以热输出与期望值对应的这种方式调节输出电流和输出电压。输出电流在电阻增大时减小，而输出电压在电阻增大时增大。在所例示的示例性实施方式中，在18瓦特的热输出PS和近似200欧姆的电阻RS时发生输出限制。如果电阻进一步增大，则热输出受最大可允许输出电压限制并与电阻成反比地减小。
如果电阻的增大速率增大至高于限值G，在所例示的示例性实施方式中是在550欧姆的情况，则电压减小330发生，借助这一点，最大可允许输出电压即输出电压的限值从具有幅值100V的U1 340减小至具有幅值70V的U2 350。如由附图例示的，限值的该减小330可以导致热输出降低近似50％。
如果电外科系统的控制单元从U1切换至具有较小幅值的限值U2，则经由两个电极发射的热输出减小，使得根据按照图2的电阻发展，用户具有较多的时间来对第一电极与第二电极之间的组织电阻的增大做出反应。
在该背景下，由超过限值G的电阻的增大速率产生的电压减小通常将发生在200欧姆至700欧姆之间的、要治疗的组织的电阻范围内。在这种情况下，增大速率的限值G例如在10至100欧姆/s之间，例如为50欧姆/s。
图4示出了根据本发明的用于操作根据本发明的另一个方面的电外科系统的方法400。方法400包括三个方法步骤410、420、430。
第一方法步骤410在于向施加器的第一电极和第二电极施加交流电压。
在第二方法步骤420中，生成并输出输出信号，其中，输出信号依赖于第一电极与第二电极之间的电阻。
第三方法步骤430包括：以能够在施加器的至少一个第一工作模式与一个第二工作模式之间自动切换的方式控制交流电压，其中，在第一工作模式下交流电压受第一限值U1限制，并且在第二工作模式下交流电压受第二限值U2限制，其中，U1大于U2，并且其中，如果第一电极与第二电极之间的电阻的增大速率超过预定限值G，则发生从第一工作模式到第二工作模式的自动切换。
附图标记的列表
100 电外科系统
110 施加器
114 第一电极
118 第二电极
119 远端
120 高频电压供给单元
130 反馈单元
134 输出信号
138 扬声器
140 处理单元
145 电信号
148a 反馈控制信号
148b 控制单元控制信号
150 控制单元
152 电压控制信号
155 控制旋钮
200 电阻的发展
210 图2的纵坐标
220 图2的横坐标
230 加热阶段
240 跳跃阶段
250 干燥阶段
300 热输出与电阻之间的依赖关系
310 图3的纵坐标
320 图3的横坐标
330 电压降低
340 交流电压U1
350 交流电压U2
400 根据本发明的方法
410 第一方法步骤
420 第二方法步骤
430 第三方法步骤

Claims (8)

1.一种用于生成用于消融身体组织的高频交流电流的电外科系统，该电外科系统包括：
高频电压供给单元，该高频电压供给单元电连接或要电连接到第一电极和第二电极，并且被构造成向所述电极供给高频交流电压；
反馈单元，该反馈单元电连接到所述第一电极和所述第二电极，并且被构造成生成依赖于所述第一电极与所述第二电极之间的电阻的输出信号；
控制单元，该控制单元被构造成以能够在至少一个第一工作模式与一个第二工作模式之间自动切换的方式控制所述交流电压，其中，在所述第一工作模式下所述交流电压受第一限值U1限制，并且在所述第二工作模式下所述交流电压受第二限值U2限制，其中，所述第一限值U1大于所述第二限值U2，并且其中，如果所述第一电极与所述第二电极之间的所述电阻的增大速率超过预定限值G则发生从所述第一工作模式到所述第二工作模式的自动切换，
所述控制单元还被构造成以以下方式来控制所述高频电压供给单元：如果所述第一电极与所述第二电极之间的所述电阻低于预定限值W则发生从所述第二工作模式到所述第一工作模式的自动切换，
其中，所述控制单元还被构造成在具有所述交流电压的另外限值U3,...,Un的多个另外工作模式之间自动切换，这些另外限值具有小于限值U2的幅值的连续减小的幅值，其中，如果所述第一电极与所述第二电极之间的所述电阻的所述增大速率超过被指派给所述工作模式中的具有限值Ui的一个工作模式的预定限值，则发生从具有限值Ui的该工作模式到具有下一较小限值Ui+1的下一工作模式的自动切换。
2.根据权利要求1所述的电外科系统，所述电外科系统还包括处理单元，该处理单元电连接到所述第一电极和所述第二电极，并且被构造成经由所述第一电极和所述第二电极接收电响应信号，基于所述电响应信号确定所述第一电极与所述第二电极之间的所述电阻或表示所述电阻的值，并且生成并输出依赖于所述电阻或表示值的控制信号，并且其中，所述反馈单元和所述控制单元还被构造成接收所述控制信号。
3.根据权利要求1所述的电外科系统，其中，所述第二限值U2在所述第一限值U1的50％至80％之间。
4.根据权利要求3所述的电外科系统，其中，所述第二限值U2为所述第一限值U1的70％。
5.根据权利要求1所述的电外科系统，其中，所述控制单元还被构造成将所述第一电极与所述第二电极之间的所述电阻或表示所述电阻的值存储预定时间段，将当前时间点的所述电阻或表示值与较早时间点的所述电阻或所述表示值进行比较，由此确定所述电阻的所述增大速率。
6.根据权利要求1所述的电外科系统，所述电外科系统包括施加器，其中，所述第一电极和所述第二电极形成所述施加器中的双极电极构造，其中，所述第一电极设置在所述施加器的远端的顶部处，并且所述第二电极设置在离处于所述施加器的所述远端处的所述第一电极0.5cm至3cm之间的距离处。
7.根据权利要求6所述的电外科系统，其中，所述远端的所述顶部为倒圆的。
8.根据权利要求6所述的电外科系统，其中，所述施加器被构造成经由导管引导到要治疗的所述身体组织。
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