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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Hochfrequenz-Chirurgiegerätes, mit
den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
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Außerdem betrifft
die Erfindung ein Hochfrequenz-Chirurgiegerät mit den Merkmalen des Oberbegriffes
des Patentanspruches 7.
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In
der
DE-35 10 586 C2 ist
ein Hochfrequenz-Chirurgiegerät
beschrieben, welches mit einer rein sinusförmigen Hochfrequenz-Ausgangsspannung
arbeitet, die mit einer Grundfrequenz abgegeben wird. Am Ende des
Koagulationsvorganges werden im Hochfrequenz-Strom durch Funkenbildung
im koagulierten Gewebe bei diesem bekannten Hochfrequenz-Chirurgiegerät höhere Harmonische
erzeugt, die bei dem bekannten Hochfrequenz-Chirurgiegerät dazu verwendet
werden, das Ende des Bearbeitungsvorganges festzustellen und das
Hochfrequenz-Chirurgiegerät abzuschalten.
Außerdem
ist im Rahmen dieser Druckschrift beschrieben, dass über einen
Kontrollstrom überwacht
werden kann, ob die Elektroden einwandfrei am Körpergewebe anliegen.
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In
der
DE 41 26 607 A1 ist
ebenfalls ein Hochfrequenz-Chirurgiegerät beschrieben, welches aus
der Beeinflussung der spektralen Verteilung des vom Hochfrequenz-Generator
erzeugten Hochfrequenz-Stromes beim Auftreten von Funken oder Lichtbögen Rückschlüsse zieht
auf das die Elektroden umgebende Material. Dazu werden zwei unterschiedliche
Frequenzbereiche des Hochfrequenz-Stroms in einer Auswerteschaltung
miteinander verglichen und das Hochfrequenz-Gerät abgeschaltet, wenn das Verhältnis des
Hochfrequenz-Stromes in den beiden Frequenzbereichen, insbesondere
der ungeradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz des Generators
zu den geradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz des Generators
in dem durch einen Lichtbogen beeinflussten Spektrum der Leistung
am Ausgang des Hochfrequenz-Gerätes
einen voreingestellten Wert überschreitet.
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Ein
weiterer bekannter Hochfrequenz-Generator (
EP 0 219 563 A1 ) liefert
einen Hochfrequenz-Strom mit einer Grundfrequenz und mit Harmonischen
dieser Grundfrequenz. Treten Lichtbögen auf, so erzeugen die Lichtbögen ein
Rauschspektrum mit Frequenzen zwischen den Harmonischen der Grundfrequenz,
und dieses Rauschspektrum wird im Rahmen dieser Druckschrift benutzt,
um die Intensität
des Lichtbogens zu regeln.
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Eine
Regelung des Lichtbogens wird auch in der
DE 25 04 280 beschrieben. Ein solcher
Lichtbogen wirkt als Generator harmonischer Stromkomponenten zur
Grundfrequenz eines sinusförmigen Hochfrequenz-Stromes,
und diese harmonischen Stromkomponenten werden im Rahmen dieser Druckschrift
verwendet, um den Einsatzpunkt des Lichtbogens zu regeln.
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Im
Rahmen der
DE 195
42 419 A1 erfolgt eine Gewebeerkennung derart, dass beim
Schneiden von Gewebe durch einen Lichtbogen die Größe des momentanen
Stromes und der momentanen Spannung im Ausgangsstrom des Hochfrequenz-Generators
ermittelt wird, und daraus wird die Strom-Spannungs-Kennlinie berechnet,
die sich beim Brennen eines Lichtbogens ausbildet. Diese Kennlinie
wird dann zur Erkennung des an den Elektroden des Hochfrequenz-Gerätes anliegenden
Gewebes genutzt.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Hochfrequenz-Chirurgiegerät so zu
betreiben, dass automatisch mögliche
Betriebszustände
erkannt und ebenfalls automatisch zur Steuerung des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes herangezogen
werden.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art
erfindungsgemäß durch die
Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst.
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Durch
die Verwendung einer von einer reinen Sinusform abweichenden Ausgangsspannung
erzeugt das Hochfrequenz-Chirurgiegerät immer einen Hochfrequenz-Strom
mit einem Anteil mit der Grundfrequenz der Hochfrequenz-Ausgangsspannung
und auch immer einen Anteil mit einer höheren Harmonischen dieser Grundfrequenz.
Es hat sich herausgestellt, dass bei verschiedenen Betriebszuständen diese
Anteile unterschiedlich beeinflusst werden und dass diese unterschiedlichen
Beeinflussungen der verschiedenen Anteile des Hochfrequenz-Stromes als
Indikator für
bestimmte Betriebszustände
verwendet werden können,
so dass in Abhängigkeit
von der Veränderung
dieser Anteile entsprechend den jeweils auftretenden Betriebszuständen die
Betriebsparameter des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes geändert werden können.
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Beim
Betrieb des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes mit einer Ruheleistung,
die unter der für
eine Behandlung des Körpergewebes
ausreichenden Betriebsleistung liegt, kann es vorgesehen sein, dass man
beim Ansteigen des Anteils mit der Grundfrequenz über einen
bestimmten Schwellwert hinaus und bei gleichzeitig fehlendem Ansteigen
des Anteils mit einer höheren
Harmonischen der Grundfrequenz die Ausgangsleistung des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes auf
Betriebsleistung erhöht.
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Betreibt
man das Hochfrequenz-Chirurgiegerät mit einer geringen Ausgangsleistung,
die noch nicht zur Behandlung des Körpergewebes ausreicht, dann
beobachtet man beim Anlegen der beiden Elektroden an das Körpergewebe
ein Ansteigen des Anteils mit der Grundfrequenz, während der
Anteil der höheren
Harmonischen gleichbleibt oder sogar geringfügig abnimmt. Diese Effekte
werden ausgenutzt, um das Anlegen der Elektroden an das Körpergewebe
zu erkennen und als Konsequenz dazu die Hochfrequenz-Ausgangsleistung
so weit zu erhöhen,
bis die Betriebsleistung erreicht ist, man erhält also ein automatisches Wirksamwerden
des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes
beim Anlegen des Elektroden an das Körpergewebe.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausgangsform kann vorgesehen sein, dass
man bei einem Betrieb des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes mit
einer für
die Behandlung des Körpergewebes
ausreichenden Betriebsleistung die Hochfrequenz-Ausgangsleistung
herabsetzt oder abschaltet, wenn der Anteil des Hochfrequenz-Stromes
mit der Grundfrequenz des Hochfrequenz-Stromes um einen bestimmten Abnahmewert
absinkt. Bei der Behandlung von Körpergewebe mit einem Hochfrequenz-Strom,
beispielsweise zur Koagulation, ist zu beobachten, dass der Anteil
des Hochfrequenz-Stromes mit der Grundfrequenz nach einer bestimmten
Einwirkdauer stark abnimmt.
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Diese
Abnahme liegt zeitlich vor dem Auftreten von Funken im behandelten
Körpergewebe
und sie dient somit als Indikator dafür, dass der Behandlungsprozess
weitgehend abgeschlossen ist, aber noch nicht zu einer Verletzung
des Körpergewebes durch
Funkenbildung und nachfolgende Karbonisierung geführt hat.
Diese Abnahme des Anteils des Hochfrequenz-Stromes mit der Grundfrequenz
wird dazu verwendet, die Hochfrequenz-Ausgangsleistung herabzusetzen
oder auszuschalten, so dass damit der Behandlungsvorgang beendet
ist.
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Beispielsweise
kann diese Beendigung des Behandlungsvorganges erfolgen, wenn der
Abnahmewert mindestens 40% des während
der Behandlung des Körpergewebes
auftretenden Maximalwertes des Anteils mit der Grundfrequenz beträgt, insbesondere
etwa 50%.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird vorgesehen, dass man bei einem Betrieb des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes mit einer für die Behandlung
des Körpergewebes
ausreichenden Betriebsleistung die Ausgangsleistung herabsetzt oder
abschaltet, wenn der Anteil des Hochfrequenz-Stromes mit der Grundfrequenz
des Hochfrequenz-Stromes nach einer bestimmten Zeit nach Beginn
der Behandlung des Körpergewebes
nicht auf einen bestimmten Mindestwert ansteigt. Bei Behandlung
bestimmter Körpergewebe,
die sehr trocken sind, kann beobachtet werden, dass der Anteil des Hochfrequenz-Stromes mit der Grundfrequenz
des Hochfrequenz-Stromes nicht wie sonst bei normalem Körpergewebe
stark ansteigt auf einen Maximalwert, sondern nur auf einen Wert,
der unterhalb dieses üblichen
Maximalwertes liegt. Wenn dies der Fall ist, wird nach einer bestimmten
Behandlungszeit die Behandlungsphase durch Abschalten oder Reduzierung
der Hochfrequenz-Ausgangsleistung beendet, so dass auch in diesen
Fällen
keine Karbonisierung dieses Gewebes eintritt. Beispielsweise kann
die bestimmte Zeit in der Größenordnung
von drei Sekunden liegen, der Mindestwert, der überschritten werden muss, liegt
beispielsweise in der Größenordnung von
400 mA, während
der Anteil des Hochfrequenzstromes mit der Grundfrequenz, bei dem
die automatische Einschaltung erfolgt, bei 150 mA liegt, der Maximalwert
bei normalem Körpergewebe
dagegen beispielsweise in der Größenordnung
von 600 bis 800 mA.
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Außerdem kann
zusätzlich
noch eine Sicherheitsabschaltung vorgesehen sein, die in jedem Fall nach
dem Einschalten eines zur Behandlung von Gewebe ausreichenden Hochfrequenzstromes
diesen nach einer bestimmten Zeitdauer abschaltet, wenn vorher keine
automatische oder durch den Operateur bewusst veranlasste Abschaltung
erfolgt ist.
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Diese
Zeitdauer kann beispielsweise in der Größenordnung von 30 Sekunden
liegen.
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Günstig ist
es weiterhin, wenn man beim Anwachsen des Anteils des Hochfrequenz-Stromes
mit einer höheren
Harmonischen über
einen bestimmten Maximalwert hinaus das Hochfrequenz-Gerät abschaltet.
Der Anteil der höheren
Harmonischen des Hochfrequenz-Stromes kann beispielsweise sehr stark
ansteigen, wenn der Ausgangsstromkreis des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes in der
Nähe einer
Eigenresonanzfrequenz arbeitet. Die Eigenresonanz dieses Stromkreises
hängt sehr
stark ab von der Impedanz des Körpergewebes
und insbesondere von den angeschlossenen Kabeln und Elektroden.
Durch die Abschaltung wird einmal dem Benutzer signalisiert, dass
die apparativen Bedingungen so sind, dass der Ausgangsstromkreis
in der Nähe
einer Eigenresonanzstelle arbeitet, so dass beispielsweise durch Änderung
der Kabellänge
hier eine Änderung vorgenommen
werden kann, andererseits wird aber auch verhindert, dass durch
Auftreten einer Resonanz überhöhte Hochfrequenz-Ausgangsleistung
auf das Körpergewebe übertragen
wird.
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Der
Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Hochfrequenz-Chirurgiegerät so auszubilden,
dass es mit geringem apparativem Aufwand Betriebszustände erkennt
und automatisch zur Steuerung der Hochfrequenz-Ausgangsleistung
verwendet werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Hochfrequenz-Chirurgiegerät der eingangs beschriebenen Art
erfindungsgemäß durch
die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 7 gelöst.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Messeinrichtungen Bandpassfilter mit unterschiedlichen
Frequenzbereichen umfassen, die im Sekundärkreis eines in den Hochfrequenz-Stromkreis eingeschalteten Übertragers
angeordnet sind.
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Die
Bandpassfilter können
insbesondere als Bandpassfilter vierter Ordnung ausgebildet sein.
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Es
ist günstig,
wenn jedem Bandpassfilter ein Spitzenwertgleichrichter und ein Impedanz-Wandler
nachgeschaltet sind.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes ergeben
sich aus weiteren Patentansprüchen.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
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1:
ein schematisches Blockschaltbild eines Hochfrequenz-Chirurgiegerätes;
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2 den
zeitlichen Verlauf der Anteile des Hochfrequenz-Stromes für die Grundfrequenz und für höhere Har monische
der Grundfrequenz beim Umschalten des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes auf Betriebsleistung
und
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3:
den zeitlichen Verlauf des Anteils des Hochfrequenz-Stromes mit der Grundfrequenz
während
der Behandlung von Körpergewebe.
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Das
in 1 in einem gestrichelten Rahmen schematisch dargestellte
Hochfrequenz-Chirurgiegerät 1 weist
einen Netzeingang 2 auf, der mit einem Netzteil 3 verbunden
ist. Dieses versorgt einen Hochfrequenz-Generator 4, der primärseitig
mit einem Ausgangsübertrager 5 verbunden
ist. Dieser ist sekundärseitig
in einen Hochfrequenz-Stromkreis 6 eingeschaltet, in dem
sich ein Anti-Faradayisationskondensator 7 und ein weiterer Übertrager 8 befinden, dieser
Hochfrequenz-Stromkreis 6 ist über ein Kabel 9 mit
in der Zeichnung nur schematisch dargestellten Elektroden 10 verbunden,
die in an sich bekannter Weise an zu behandelndes Körpergewebe
angelegt werden können.
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Der
primärseitig
in den Hochfrequenz-Stromkreis 6 eingeschaltete Übertrager 8 steht
sekundärseitig
mit zwei Bandpassfiltern 11, 12 in Verbindung, von
denen das Bandpassfilter 11 im wesentlichen im Bereich
der Grundfrequenz des Hochfrequenz-Generators 4 durchlässig ist,
das Bandpassfilter 12 dagegen im Bereich einer ungeradzahligen
höheren Harmonischen,
beispielsweise im Bereich der dritten Harmonischen dieser Grundfrequenz.
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Beide
Bandpassfilter 11, 12 sind jeweils über einen
Spitzenwertgleichrichter 13 bzw. 14 und einen Impedanz-Wandler 15 bzw. 16 mit
einer Steuerung 17 verbunden, die auch mit einem Handschalter 18 sowie
einem Fußschalter 19 in
Verbindung steht.
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Die
Steuerung 17 ist über
eine Steuerleitung 20 mit dem Netzteil 3 verbunden
und über
eine weitere Steuerleitung 21 mit einem Schaltgerät 22 mit dem
Hochfrequenz-Generator 4.
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Im
normalen Betrieb erzeugt der von dem Netzteil 3 versorgte
Hochfrequenz-Generator 4 eine Hochfrequenz-Ausgangsspannung,
die von einer reinen Sinusform abweicht, beispielsweise eine Rechteckspannung,
so dass die Hochfrequenz-Ausgangsspannung des Hochfrequenz-Generators 4 neben
einer Grundfrequenz einen größeren Anteil
mit höheren
Harmonischen der Grundfrequenz aufweist.
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Diese
Hochfrequenz-Ausgangsspannung wird über den Hochfrequenz-Stromkreis 6 und
die Kabel 9 den Elektroden 10 zugeführt und
erzeugt im Hochfrequenz-Stromkreis 6 einen Hochfrequenz-Strom.
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Bei
Beginn einer Behandlung wird der Hochfrequenz-Generator 4 mit
geringer Hochfrequenz-Ausgangsleistung betrieben, aufgrund von kapazitiven
Effekten ergeben sich dadurch nur Hochfrequenz-Ströme im Hochfrequenz-Stromkreis 6 mit niedriger
Amplitude, und zwar gilt dies sowohl für den Anteil des Hochfrequenz-Stromes
mit der Grundfrequenz als auch für
den Anteil des Hochfrequenz-Stromes mit höheren Harmonischen der Grundfrequenz.
In 2 sind diese Anteile des Hochfrequenz-Stromes über der
Zeit aufgetragen, dabei beschreibt Ig den
Anteil des Hochfrequenz-Stromes mit der Grundfrequenz, Ih den Anteil des Hochfrequenz-Stromes mit
einer höheren
Harmonischen der Grundfrequenz.
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Am
linken Ende der 2 sind diese Stromanteile dargestellt
für den
Ruhezustand des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes 1, also vor dem
Anlegen der Elektroden 10 an das zu behandelnde Körpergewebe.
Man erkennt daraus, dass die Stromanteile relativ gering sind.
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Legt
man die Elektroden nunmehr an das zu behandelnde Körpergewebe
an, so beobachtet man eine starke Zunahme des Hochfrequenz-Stromes mit der Grundfrequenz,
während
gleichzeitig der Anteil des Stromes mit der höheren Harmonischen der Grundfrequenz
abnimmt. Dieser Zeitpunkt ist in 2 mit dem
Wort "Anlage" kenntlich gemacht.
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Die
entsprechenden Anteile des Hochfrequenz-Stromes mit unterschiedlichen
Frequenzen werden durch die beiden Bandpassfilter 11 und 12 voneinander
getrennt und führen
zu getrennten Steuersignalen, die dem jeweiligen Gehalt proportional sind
und die der Steuerung 17 zugeführt werden. Stellt die Steuerung 17 fest,
dass der Anteil des Hochfrequenz-Stromes mit der Grundfrequenz stark ansteigt,
der Anteil des Hochfrequenz-Stromes mit einer höheren Harmonischen der Grundfrequenz
dagegen gleichbleibt oder abfällt,
so sendet die Steuerung 17 ein Signal an das Schaltgerät 22,
das daraufhin die Ausgangsleistung des Hochfrequenz-Generators 4 stark
erhöht,
und zwar so stark, dass mit dieser Leistung ein das zu behandelnde
Gewebe koagulierender Hochfrequenz-Strom erzeugt wird, diese Ausgangsleistung
wird als Betriebsleistung im Gegensatz zu der vor dem Anlegen der
Elektroden wesentlich geringeren Ruheleistung bezeichnet.
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Bei
einem praktischen Ausführungsbeispiel kann
beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Anstieg des Hochfrequenz-Stromanteils
mit der Grundfrequenz um 150 mA zu dieser Umschaltung von der Ruheleistung
auf die Betriebsleistung führt.
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Damit
erkennt das Hochfrequenz-Chirurgiegerät selbständig das Anlegen der Elektroden
an das zu behandelnde Körpergewebe
und schaltet daraufhin das Hochfrequenz-Chirurgiegerät auf Betriebsleistung,
so dass der Behandlungsvorgang unmittelbar nach dem Anlegen automatisch
beginnen kann.
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In 3 ist
der Verlauf des Hochfrequenz-Stromanteils mit der Grundfrequenz
während eines
Behandlungsvorganges aufgetragen. Die Einschaltung erfolgt an der
mit "Anlage" markierten Stelle,
der Stromanteil mit der Grundfrequenz steigt daraufhin stark an
und erreicht einen Maximalwert Imax, der über einen
bestimmten Zeitraum im wesentlichen beibehalten wird. Dieser Zeitraum
ist der eigentliche Behandlungszeitraum, in dem die Koagulation
erfolgt. Wenn diese weitgehend abgeschlossen ist, beobachtet man
einen starken Abfall des Stromanteils mit der Grundfrequenz, im
weiteren zeitlichen Verlauf stellt sich dann bei wesentlich geringerem
Anteil des Hochfrequenz- Stromes
mit der Grundfrequenz Funkenbildung und damit Karbonisierung des
Körpergewebes
ein.
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Der
Abfall des Hochfrequenz-Stromanteils mit der Grundfrequenz wird
von der Steuerung 17 erkannt, wenn der Hochfrequenz-Stromanteil
mit der Grundfrequenz auf einen Wert zwischen 60% und 40%, vorzugsweise
50% des Maximalwertes Imax abgefallen ist,
schaltet die Steuerung 17 über das Schaltgerät 22 den
Hochfrequenz-Generator 4 um, so dass dieser entweder ganz
abgeschaltet wird oder nur noch eine geringe Hochfrequenz-Ausgangsleistung
liefert, nämlich
die Ruheleistung. Damit ist der Behandlungsvorgang des Körpergewebes
beendet, und es ist insbesondere sichergestellt, dass keine Funkenbildung
im behandelnden Körpergewebe
auftritt, die dieses zerstören
würde.
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Die
beschriebenen Umschaltvorgänge
von Ruheleistung auf Betriebsleistung und umgekehrt kann der Chirurg
auch bewusst über
den Handschalter 18 und/oder den Fußschalter 19 auslösen, falls
er dies wünscht,
d. h. der Operateur hat hier die Möglichkeit, zwischen einem vollautomatischen
Betrieb des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes einerseits und einem in
herkömmlicher
Weise von ihm selbst gesteuerten Betrieb zu wählen.
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Die
von den Bandpassfiltern 11 und 12 erzeugten Signale
können
auch dazu verwendet werden, zu überprüfen, ob
geeignete Anschlussinstrumente an das Hochfrequenz-Chirurgiegerät 1 angeschlossen
sind. Dies betrifft insbesondere die Natur der Kabel 9 und
der Elektroden 10.
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Bei
ungünstiger
Kombination dieser Geräte und
bei bestimmter Beschaffenheit des Körpergewebes könnte sich
im Hochfrequenz-Stromkreis 6 eine Resonanzfrequenz
ausbilden, die in der Nähe
einer höheren
Harmonischen der Grundfrequenz des Hochfrequenz-Generators 4 liegt. Dies könnte zu
gefährlich
hohen Ausgangsspannungen mit einer der Resonanzfrequenz naheliegende
Frequenz führen. Ein
derartiger Anstieg eines Anteils des Hochfrequenz-Stromes mit einer
bestimmten höheren
Harmonischen führt
zwangsläufig
zu einem hohen Signal am Bandpassfilter 12 und zu einem
entsprechend hohen Steuersignal an der Steuerung 17, und
diese schaltet daraufhin sofort über
das Schaltgerät 22 den Hochfrequenz-Generator 4 ab.
Damit wird nicht nur sichergestellt, dass keine gefährlich hohe
Hochfrequenz-Spannung abgegeben wird, es wird dem Operateur auch
signalisiert, dass für
diesen speziellen Einsatz die gewählten Instrumente ungeeignet
sind, dies lässt
sich beispielsweise durch Verwendung eines Kabels mit abgeänderter
Länge korrigieren.
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Grundsätzlich ist
es auch möglich,
während des
eigentlichen Behandlungsvorganges die unterschiedlichen Werte des
Hochfrequenz-Stromes
mit der Grundfrequenz und des Hochfrequenz-Stromes mit einer höheren Harmonischen
der Grundfrequenz auszuwerten und in Abhängigkeit von diesen Werten die
Ausgangsleistung zu variieren, und damit eine Optimierung des Behandlungsvorganges
zu erreichen.