CN109310462B - 单极电外科器械、电外科系统以及制造电外科器械的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助等离子体治疗生物组织的单极电外科器械和电外科系统。电外科器械(4、104、204、304、404)包括用于将气体引导到治疗位置的管状管路，其中该管路由电绝缘材料构成并且具有用于沿待治疗组织的方向排出气体的远端开口，并且具有布置在管路中的远端开口附近的电极，其中该电极可连接到电外科发生器以激发气体中的等离子体放电。为了改善激发行为，管路的内表面在远端开口附近具有增强的导电性。本发明还涉及一种制造电外科器械的方法。

Description

单极电外科器械、电外科系统以及制造电外科器械的方法
技术领域
本发明涉及一种用于借助等离子体治疗生物组织的单极电外科器械，其具有用于将气体引导到治疗位置的管状管路，其中，该管路由电绝缘材料构成并且具有用于沿待治疗组织的方向排出气体的远端开口，并且具有布置在管路中的远端开口附近的电极，其中，该电极可连接到电外科发生器以激发气体中的放电。
本发明还涉及一种具有电外科发生器、气源以及电外科器械的电外科系统。
本发明还涉及一种用于制造电外科器械的方法。
背景技术
这样的器械和系统已经有一段时间了。它们用于外科手术，例如，以烧蚀(ablate)和/或凝结较大的浅表组织区域，从而，例如，阻止弥漫性出血。氩气通常用作此处的气体，因此这种治疗形式也被称为氩离子凝结术(APC)。用于APC的电外科器械也被称为APC探针。
APC的主要应用领域是胃肠病学和越来越多的腹腔镜手术。虽然只有非常薄的APC探针可用于胃肠病学，但更大的直径也可以用于腹腔镜手术。管路的较大直径使得气流量更高并因此具有更好的治疗效果。
在APC中，首先通过管路引发气流，随后向电极施加高频电压以激发气体中的放电。在单极APC探针的情况下，在电极与远离治疗部位布置的大面积中性电极之间施加电压，并且因此在电极与待治疗组织之间激发放电。在双极APC探针的情况下，在器械中布置第二电极并且在两个电极之间激发放电。
尤其是，在单极APC探针的情况下，已经表明，尤其是在具有大直径的器械的情况下，需要非常高的电压来激发放电。尽管提供相应的高电压，但在施加电压和放电激发之间经常需要不可接受的长时间，甚至可能发生无法实现激发的情况。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种针对所述缺点得以改进的单极电外科器械和电外科系统。
根据本发明，该目的通过一种借助等离子体治疗生物组织的单极电外科器械来实现，该单极电外科器械具有用于将气体引导到治疗位置的管路，其中该管路由电绝缘材料构成并且具有用于沿待治疗组织方向排出气体的远端开口，并且具有布置在管路中远端开口附近的电极，其中，电极可连接到电外科发生器以激发气体中的放电，其优化在于，管路的内表面在远端开口附近具有增强的导电性。
在器械的使用期间，管路的内表面中其导电性增强的区段未连接到电外科发生器的极中的一个。
发明人的实验已经表明，相应器械的激发过程分两步进行。首先，在电极区域中激发电晕放电，其在短时间之后被电弧放电取代，其产生治疗上可用的等离子体。
已经表明，由于在远端开口附近提供了管路的内表面的增强的导电性，所以电晕放电的激发显然更容易发生，并且因此随后可以可靠地激发电弧放电。这归因于这样的事实：促进放电的高场梯度发生在导电表面与非导电材料之间的交界面处，该交界面通常具有高介电常数。
在本发明的一个可能的实施方式中，在管路中开口附近布置有其内表面具有增强的导电性的套管状插入件。
该插入件可以是金属套管。然而，以这种方式在APC探针中可能产生不希望的电流路径，在这种情况下，从探针到金属套管并且然后从金属套管到待治疗的组织发生闪络(flashover)。因此，插入件优选地也由非导电材料构成。
在本发明的另一可能的实施方式中，管路或插入件的内表面在远端开口附近具有通过热处理或电化学处理而增强的导电性。因此，例如，由碳氢化合物或碳氟化合物材料(例如，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE))制成的管路或插入件的表面可通过加热或放电碳化，同时表面上的聚合物被破坏并形成导电碳层。
在本发明的另选实施方式中，管路或插入件的内表面在远端开口附近使用导电物质涂覆。这可以例如通过施加导电漆、使用金属的气相沉积、或通过在软石墨棒上摩擦来进行。已经表明涂层不必耐用。相反，如果在APC探针的第一次激发的时间点提供涂覆就足够了。这是因为令人惊讶地已经表明，在与耐用涂层无关地发生一次激发之后，可以快速且可靠地进行后续激发程序。
在本发明的另一另选实施方式中，在远端开口附近的管路或插入件材料中嵌入导电物质。该导电物质优选地以纤维或细丝的形式嵌入到管路或插入件的材料中。
上述实施方式的导电物质可以是碳或者导电物质可以含有碳。碳在生理上是无害的并且具有良好的导电性。
另选地，导电物质可以是金属或者包含金属。一些金属在生理上也是无害的并且还具有良好的导电性，例如金、铁、钛。
该目的还通过具有电外科发生器、气源以及根据上述实施方式的电外科器械的电外科系统来实现。使用这种电外科系统可以可靠地且安全地进行APC治疗。
该目的还通过制造根据上述实施方式的电外科器械的方法来实现，该方法具有以下步骤：
-提供由非导电材料制成的管路，
-提供电极，
-在管路的远端开口附近将电极定位在所述管路中，
-增强开口附近的管路的内表面的导电性，
其中，增强导电性的步骤可以在将电极定位在管路中的步骤之前或之后进行，并且其中，在增强导电性的步骤期间电极不连接到电压源。由于省去了电极与电压源的复杂临时连接，因此相应的方法可以特别容易进行自动化。
附图说明
下面将基于若干示例性附图更详细地解释本发明。在附图中
图1在示意图中示出了电外科系统，
图2示出了根据现有技术的电外科器械，
图3示出了电外科器械的实施方式，
图4示出了电外科器械的第二实施方式，
图5示出了电外科器械的第三实施方式，
图6示出了电外科器械的第四实施方式，
图7示出了制造电外科器械的第一种方法的流程图，
图8示出了制造电外科器械的第二种方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了具有电外科发生器2、气源3以及APC探针4形式的电外科器械的电外科系统1。电外科发生器2可以是例如申请人的ESG-300型发生器。这种发生器是众所周知的，因此这里将省略更详细的描述。气源3被配置成以受控的方式从合适的储存器(例如，气瓶或医疗装置的中心气体供应源可用作储存器)分配气体。气体优选为惰性气体，例如，氩气。气源可以是例如申请人的APU-300型装置。
气源3经由气体管路5连接到APC探针4。电外科发生器2的输出端经由管路6连接到APC探针4。气体管路5和管路6可以在其长度的很大一部分上接合以形成供应管路7，以便于处理APC探针4。
电外科发生器2的第二输出端经由管路8连接到中性电极9。
为了治疗组织块11的区域10，中性电极9尽可能远离区域10地连接到组织11。在腹腔镜或胃肠道手术的情况下，为该目的，中性电极9被固定在患者的大腿上。APC探针4位于区域10附近。
然后，启动电外科发生器2和气源3，并且因此，例如，沿组织11的区域10的方向分配电离气流12并且在那里止住表面出血。产生电离气体所需的电源电路从电外科发生器2经由管路6延伸到APC探针4，从那里通过气流12延伸到组织11中，并且然后经由中性电极9和管路8返回到电外科发生器2。当然，由于它是交流电流，所以电流也沿相反方向流动。
中性电极9具有大的表面积，并且因此当电流在组织11和中性电极9之间穿过时，仅产生低电流密度并且不会损坏待治疗区域10外的组织11。
在电外科系统的双极实施方式(未示出)中，省去中性电极9，而是经由APC探针中设置的两个电极闭合电源电路。
图2中，以纵截面示出APC探针4。APC探针4包括主体21和管状管路22。根据使用领域，管路22可以是刚性空心轴或柔性软管。刚性空心轴主要用于开腹和腹腔镜手术，而柔性软管主要用于胃肠病学。
管路22以其近端(例如，通过粘接)固定在主体21中，其中管路22的内腔23通向主体21的内腔24。
在管路22的远端处设置有远端开口25，通过该远端开口25可以沿待治疗组织的方向分配气体。在所示的示例中，远端开口25被定向成垂直于APC探针4的纵向延伸部。另选地，远端开口25也可以沿偏离方向定向。
电极26借助于保持元件27靠近管路22中的远端开口25定位并固定。在这种情况下设计保持元件使得其支撑在管路22上的多个点上，而不显著地限制管路22。电馈线28在远端处与电极26连接并且沿管路22的近端方向延伸。馈线28在主体21处从管腔24引出。在主体21外部，馈线合并到管路6中并且可以通过插头29连接到电外科发生器2。
气体管路5(图2中未示出)可以固定在管腔24的近端，以便为APC探针4供应气体。
在图3至图6中示出了APC探针的远端的各种示例性实施方式。
图3示出了单极APC探针104的远端，其远端开口125沿APC探针104的纵向轴线方向定向。APC探针104再次包括管状管线122，其中电极126借助于保持元件127固定。还示出了用于将电极126连接到电外科发生器的电馈线128。
管路122的内表面在远端开口125附近设置有导电涂层130。在这种情况下，这可以是导电涂漆，也称为导电漆。该导电漆优选由粘合基质(例如，人造树脂)和导电粉末填料(诸如银、铜、或石墨)组成。
导电涂层130也可以另选地是无粘合剂的涂层，例如，石墨层。涂层的机械稳定性有限是可以接受的，因为只有在APC探针的第一次激发过程期间才需要。
导电涂层130不与电外科发生器的极中的一个(图1中的2)电接触。这类似地适用于所有以下示例性实施方式。
图4示出了另一APC探针204的远端。APC探针204再次具有管状管路222、电极226、保持元件227以及电馈线228。其内表面232具有增强的导电性的套管状插入件231插入到管路222的远端。插入件231优选由塑料或陶瓷构成，内表面232通过例如蚀刻或退火来增强其导电性。
侧向远端开口225设置在插入件231中。等离子体流在APC探针204的操作中横向于其纵向轴线分配穿过开口225。
为了将插入件231固定在管路222中，它具有套环233，该套环233被推入管路222并且通过压配合固定在其中。为了增强稳定性，插入件231可以另外粘接到管路222上。
图5示出了另一APC探针304，其再次具有管状管路322、具有保持元件327的电极326、以及电馈线328。管路322在远端处形成沿其纵向轴线方向对齐的远端开口325。
导电颗粒340嵌入在远端开口325附近的管路322材料中。在这种情况下，这些导电颗粒340可以是例如石墨体、碳纤维、或金属屑。颗粒以低密度嵌入管路322的材料中，并且因此它们彼此不连接，并且只有暴露在管路322的内表面附近的颗粒有助于局部增强的导电性。
为了制造管路322，例如，可以在环形制造工艺(诸如钢绞线挤出)中以规定的间隔将颗粒340添加到绞线材料中。随后在添加的颗粒340附近切割环形绞线，并且因此得到单独的管路区段，在其端部嵌入有颗粒340。
图6示出了还包括管状管路422、具有保持元件427的电极426、和电馈线428的另一APC探针404。类似地，如图4所示，管路422终止于套管状插入件431，其内表面经过处理以增强导电性。关于表面处理，参考图4的描述。
与图4中的图示相比，插入件431具有沿其圆周布置的多个远端开口425，并且因此APC探针404在操作中分配径向等离子体流。例如，这可用于治理管状中空器官的整个内表面。
为了将插入件431固定在管路422上，两者都具有阶梯状端面435。例如，端面435彼此粘接。
图3至图6中所示的实施方式可以彼此组合而不需要发明创造性技能。因此，例如，根据图3的涂层或根据图5的导电颗粒的嵌入也可以在使用根据图4和/或图6的套管状插入件时发生。另选地，在根据图3和/或图4的实施方式中的管状管路的内表面可以通过电化学或热处理直接增强其导电性，如根据图4和/或图6的套管状插入件所示。
图7示意性地示出了制造外科器械的方法。为此，在步骤S1中的方法开始之后，在步骤S2中提供由非导电材料制成的管路。然后在下一步骤S3中，提供电极。然后在步骤S4中，将电极定位在管路的远端开口附近，例如，同时使用保持元件。
在步骤S5中，增强管路的内表面的导电性。在步骤S5期间，电极未连接到电压源，从而省去了复杂的接触措施。这在自动化制造的背景下尤其是优选的。
在步骤S5之后，在步骤S6中到达方法的结束。
在该方法的变型(未示出)中，步骤S5可以放置在步骤S4之前。例如，步骤S5可以集成到步骤S2中以制造根据图5的外科器械，并且因此在其设置过程中管路已经在其内表面附近具有增强的导电性。
图8示出了制造优选根据图4或图6的外科器械的另一种可能的方法。
该方法在步骤S11中开始。然后在步骤S12中，提供管状管路。随后，在步骤S13中提供电极并且在步骤S14中将电极定位在管路的远端附近。
随后，在步骤S15中提供套管状插入件。然后，在步骤S16中处理插入件的内表面以增强导电性。最后，在步骤S17中，将插入件连接到该管路，之后在步骤S18中到达该方法的结束。

Claims (10)

1.一种用于借助等离子体治疗生物组织的单极电外科器械，所述单极电外科器械具有用于将气体引导到治疗位置的管状管路(22、122、222、322、422)，其中，所述管路(22、122、222、322、422)由电绝缘材料构成并且具有用于沿待治疗组织的方向排出气体的远端开口(25、125、225、325、425)，并且具有布置在所述管路(22、122、222、322、422)中的所述远端开口(25、125、225、325、425)附近的电极(26、126、226、326、426)，其中，所述电极(26、126、226、326、426)能够连接到电外科发生器(2)以激发气体中的等离子体放电，其特征在于，所述管路(22、122、222、322、422)的内表面在所述远端开口(25、125、225、325、425)附近具有增强的导电性，其中，在所述单极电外科器械的使用期间，所述管路的所述内表面中导电性增强的区段未连接到所述电外科发生器的极中的一个，以使得能够与所述电极激发电弧放电。
2.根据权利要求1所述的单极电外科器械，其特征在于，在所述管路(222、422)中的所述远端开口(225、425)附近布置有套管状插入件(231、431)，所述套管状插入件(231、431)的内表面(232、432)具有增强的导电性。
3.根据权利要求2所述的单极电外科器械，其特征在于，所述管路(222、422)或所述插入件(231、431)的内表面在所述远端开口(225、425)附近具有通过热或电化学处理而增强的导电性。
4.根据权利要求2所述的单极电外科器械，其特征在于，所述管路(122)或所述插入件的内表面在所述远端开口(125)附近由导电物质涂覆。
5.根据权利要求2所述的单极电外科器械，其特征在于，在所述远端开口(325)附近的所述管路(322)或所述插入件的材料中嵌入有导电物质。
6.根据权利要求5所述的单极电外科器械，其特征在于，所述导电物质以纤维或细丝(340)的形式嵌入所述管路(322)或所述插入件的材料中。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的单极电外科器械，其特征在于，所述导电物质是碳或者含有碳。
8.根据权利要求4至6中任一项所述的单极电外科器械，其特征在于，所述导电物质是金属或者含有金属。
9.一种电外科系统，该电外科系统具有电外科发生器(2)、气源(3)以及根据权利要求1至8中任一项所述的单极电外科器械(4、104、204、304、404)。
10.一种制造根据权利要求1至8中任一项所述的单极电外科器械的方法，该方法具有以下步骤：
-提供由非导电材料制成的管路，
-提供电极，
-在所述管路的远端开口附近将所述电极定位在所述管路中，
-增强所述管路的所述远端开口附近的内表面的导电性，
其中，增强导电性的步骤可以在将所述电极定位在所述管路中的步骤之前或者之后进行，并且其中，在增强导电性的步骤期间所述电极不连接到电压源。
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