-
Die Erfindung betrifft ein elektrochirurgisches Instrument, mit zwei, jeweils eine Elektrode bildenden Werkzeugelementen, wobei die Werkzeugelemente jeweils eine mit Gewebe eines menschlichen oder tierischen Körpers in Kontakt bringbare Elektrodenfläche definieren und mit einer Stromquelle verbindbar sind zur Ausbildung eines Bipolarinstruments, welche Elektrodenflächen aufeinander zu weisen und vollständig mit einer elektrisch nichtleitenden Beschichtung versehen sind, welche Beschichtung eine ebene Gewebeanlagefläche definiert, wobei jede Elektrodenfläche von einer Begrenzungslinie begrenzt ist.
-
Instrumente der eingangs beschriebenen Art sind beispielsweise aus der
EP 1407719 A2 und der
US 2002/0072746 A1 bekannt und werden insbesondere in der Hochfrequenz-Chirurgie verwendet, um Strom in einen menschlichen oder tierischen Körper einzuleiten. Zu diesem Zweck werden unterschiedlich geformte Elektroden verwendet. Elektrochirurgische Instrumente sind üblicherweise als monopolare oder bipolare Instrumente ausgebildet. Bei bipolaren Instrumenten sind normalerweise zwei, ein Elektrodenpaar bildende Werkzeugelemente vorgesehen, die beispielsweise direkt gegenüberliegend angeordnet sind und mit denen einerseits Gewebe gefaßt und andererseits Strom in den Körper ein- und ausgeleitet werden kann. Hauptanwendung elektrochirurgischer Instrumente ist die Koagulation, also die Gerinnung von Blut. Flüssiges Blut wird beim Koagulieren in eine gelartige Substanz umgewandelt, um insbesondere verletzte Blutgefäße zu verschließen. Gezielte Gefäßverletzungen treten normalerweise immer dann auf, wenn mit dem Instrument Gewebe durchtrennt wird. Die Koagulation wird bei elektrochirurgischen Instrumenten durch gezielten Stromfluß durch das Gewebe erreicht, wobei der Koagulationsgrad in der Hauptsache von der Einstellung des Stromgenerators, der Elektrodengeometrie und von der Applikationsdauer abhängig ist.
-
Ein wesentliches Problem elektrochirurgischer Instrumente besteht darin, daß das koagulierte Gewebe von Fall zu Fall an den Elektrodenflächen anhaftet und somit die Gefahr des Losreißens von koagulierten Gewebeteilen besteht, mit der Folge, daß es erneut zu Blutungen kommen kann. Haftet koaguliertes Gewebe an der Elektrodenfläche und wird mit der ungereinigten Elektrode weitergearbeitet, so akkumuliert sich der Verschmutzungseffekt und das Instrument wird zur Koagulation praktisch unbrauchbar.
-
Ein weiteres elektrochirurgisches Instrument und ein elektrochirurgisches System umfassend ein solches Instrument zur Behandlung von Gewebe ist in der
US 2004/0181219 A1 beschrieben. Aus der
US 3,970,088 ist eine elektrochirurgische Vorrichtung bekannt. Die
US 5,776,128 offenbart eine hämostatische, bipolare, elektrochirurgische Schneidvorrichtung.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrochirurgisches Instrument der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß die Gefahr des Anhaftens von Gewebe an der Elektrodenfläche verringert wird.
-
Diese Aufgabe wird bei einem elektrochirurgischen Instrument der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch die Ausgestaltung der Elektrodenflächen (64) die Beschichtung (70) in einem Randbereich (66) jeder Elektrodenfläche (64) eine Schichtdicke aufweist, die in einem Bereich von einer minimalen Schichtdicke (DI) im Zentrum der Elektrodenfläche (64) bis zu einer maximalen Schichtdicke (DR) im Bereich benachbart der Begrenzungslinie (68) liegt. Zur näheren Erläuterung wird an dieser Stelle auch auf die Figurenbeschreibung verwiesen, insbesondere auf die Erläuterungen zu den 1 und 2. Durch die zunehmende Schichtdicke der Beschichtung wird die Stromdichte in dem an die Begrenzungslinie angrenzenden Bereich zusätzlich verringert. Durch spezielle Anpassung der sich ändernden Beschichtungsdicke in Richtung auf die Begrenzungslinie hin kann sogar eine völlig homogene Verteilung über die gesamte Elektrodenfläche erreicht werden. Durch das mindestens teilweise Versehen mit der elektrisch nichtleitenden Beschichtung wird an den Stellen, an denen die Elektrodenfläche von der Beschichtung bedeckt ist, die Stromkonzentration verringert. Beispielsweise kann ein hochfrequenter Strom auch durch die nichtleitende Schicht in das zu koagulierende Gewebe eingeleitet werden und den Koagulationseffekt bewirken.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Elektrodenfläche vollständig mit der elektrisch nichtleitenden Beschichtung versehen ist. Auf diese Weise kann ein direkter Stromfluß von einer Elektrode zur anderen verhindert werden, so daß nur noch Hochfrequenzströme durch die elektrisch nichtleitenden, also isolierende Beschichtung eingeleitet werden können.
-
Günstigerweise weist die elektrisch nichtleitende Beschichtung eine Schichtdicke in einem Bereich von 0,1 μm bis 10 μm auf. Eine Beschichtung mit einer derart geringen Schichtdicke reicht ohne weiteres aus, um den gewünschten Effekt des Nichtanhaftens von koaguliertem Gewebe zu erzielen. Außerdem haben derart kleine Schichtdicken den Vorteil, daß selbst paßformgenau hergestellte Werkzeugelemente auch noch nach ihrer nachträglichen Beschichtung innerhalb eines üblichen Toleranzbereichs für ihre Abmessungen liegen.
-
Vorzugsweise weist die elektrisch nichtleitende Beschichtung eine Schichtdicke in einem Bereich von 0,2 μm bis 2 μm auf.
-
Grundsätzlich wäre es denkbar, die Schichtdicke der Beschichtung konstant oder im wesentlichen konstant vorzusehen. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Elektrodenfläche einen ersten Randbereich aufweist, der von der Begrenzungslinie einen maximalen Abstand von etwa einem Drittel einer minimalen Breite der Elektrodenfläche aufweist, und wenn die Schichtdicke des Randbereichs in Richtung auf die Begrenzungslinie hin zunimmt. Die Schichtdickenzunahme des Randbereichs kann vorteilhafterweise insbesondere dort vorgesehen werden, wo ohne Beschichtung eine erhöhte Stromdichte zu erwarten wäre. Eine Stromdichteverteilung auf der Elektrodenfläche kann hierfür zum Beispiel auf einfache Weise mittels Simulationsprogrammen bestimmt werden.
-
Besonders günstig ist es, wenn die Schichtdicke der Beschichtung außerhalb des Randbereiches konstant oder im wesentlichen konstant ist. Insbesondere bei einer größeren Ausdehnung der Elektrodenfläche kann so auch eine im wesentlichen konstante Stromdichteverteilung außerhalb des Randbereichs sichergestellt werden.
-
In Abhängigkeit der Form der Elektrodenfläche kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß die Schichtdicke des Randbereichs linear zunimmt.
-
Insbesondere bei Elektrodenflächen von Werkzeugelementen, die keine konstante Dicke aufweisen, kann es günstig sein, wenn die Schichtdicke des Randbereichs nichtlinear zunimmt.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die elektrisch nichtleitende Beschichtung aus einem Beschichtungsmaterial hergestellt ist, das eine Dielektrizitätszahl εr in einem Bereich von 2 bis 10 aufweist. Ein Beschichtungsmaterial mit einer Dielektrizitätszahl εr im angegebenen Bereich eignet sich insbesondere bei geringen Schichtdicken der Beschichtung, um ohne Beschichtung auftretende Stromdichtedifferenzen, insbesondere in einem Randbereich der Elektrode, nahezu oder auch vollständig auszugleichen.
-
Günstigerweise weist das Beschichtungsmaterial eine Dielektrizitätszahl εr in einem Bereich von 2 bis 5 auf.
-
Die Herstellung des Instruments wird besonders einfach, wenn die Beschichtung einlagig ist. Sie kann dann beispielsweise direkt auf die elektrisch leitenden Elektroden aufgebracht werden.
-
Grundsätzlich wäre es denkbar, die Beschichtung aus einem inhomogenen Beschichtungsmaterial herzustellen. Um jedoch eine möglichst gleichmäßige Stromdichteverteilung der Elektrodenfläche erreichen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Beschichtung aus einem homogenen Beschichtungsmaterial hergestellt ist.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Beschichtung aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. Kunststoffmaterialien sind üblicherweise sehr kostengünstig, einfach zu verarbeiten und auf eine Elektrodenfläche aufzubringen. Kunststoffmaterialien eignen sich beispielsweise auch bei Elektroden, deren Beschichtung beschädigt ist, um diese wieder in den ursprünglichen Zustand zu versetzen, zum Beispiel durch Ausfüllen von infolge von Beschädigungen entstandener Vertiefungen oder Ausnehmungen.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Kunststoffmaterial Parylene ist. Parylene-Beschichtungen lassen sich auf Substrate durch Bedampfung aufbringen. Parylene bietet einen exzellenten Korrosionsschutz sowie hervorragende elektrische Isolationseigenschaften. Parylene-Filme sind frei von sogenannten Pinholes, das heißt Beschichtungsdefekten, durch die ein Strom fließen könnte. Bei Parylene handelt es sich um ein Polymer, wobei die Polymerisation nach dem Aufdampfen eines gasförmigen Monomers ohne einen flüssigen Zwischenzustand erfolgt. Mit Parylene lassen sich sehr gleichmäßige homogene Beschichtungen erzielen. Insbesondere können Parylene Beschichtungen spannungsfrei aufgetragen werden sowie durchsichtig sein. Parylene ist ein körperverträgliches Material und in herkömmlichen Lösungsmitteln unlöslich. Ferner ist es säure- und laugenresistent.
-
Grundsätzlich wäre es denkbar, daß das elektrochirurgische Instrument ein Monopolarinstrument ist. Zur Ausbildung eines Bipolarinstruments ist es jedoch günstig, wenn das elektrochirurgische Instrument zwei, jeweils eine Elektrode bildende Werkzeugelemente umfaßt, welche jeweils eine Elektrodenfläche definieren und mit einer Stromquelle verbindbar sind. Gewebe, das mit beiden, jeweils mit einer Beschichtung versehenen Elektrodenflächen in Verbindung steht, bildet zusammen mit der Beschichtung praktisch die Isolierschicht eines Kondensators, dessen Elektroden durch die Werkzeugelemente gebildet werden.
-
Vorzugsweise ist das elektrochirurgische Instrument ein Hochfrequenz-chirurgisches Instrument, welches mit einer Hochfrequenz-Stromquelle verbindbar ist. Hochfrequenzströme lassen sich auch durch die elektrisch nichtleitende Beschichtung hindurch in das zu koagulierende Gewebe einleiten und können so eine gewünschte Koagulation bewirken.
-
Um Gewebe unterschiedlicher Dicke bearbeiten zu können, ist es günstig, wenn die zwei Werkzeugelemente relativ zueinander beweglich angeordnet sind.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das elektrochirurgische Instrument ein Skalpell, eine Zange, eine Pinzette oder eine Schere ist. Derartige Instrumente lassen sich als monoplare oder bipolare Instrumente mit einer oder zwei stromleitenden Elektroden ausbilden.
-
Damit das Instrument auch für endoskopische Eingriffe verwendet werden kann, ist es günstig, wenn das elektrochirurgische Instrument ein Rohrschaftinstrument mit einem langgestreckten Schaft ist und wenn das mindestens eine Werkzeugelement am distalen Ende des Schafts angeordnet ist.
-
Damit auch ohne Bewegung des Schafts Gewebe mit dem Instrument bearbeitet werden kann, ist es günstig, wenn das mindestens eine Werkzeugelement beweglich am Schaft angeordnet ist.
-
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
-
1: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bipolarpinzette;
-
2: eine perspektivische Ansicht der Spitze einer aus dem Stand der Technik bekannten Bipolarpinzette nach dem Koagulieren von Gewebe;
-
3: eine schematische Darstellung der Stromdichteverteilung einer aus dem Stand der Technik bekannten Bipolarpinzette;
-
4: eine schematische Darstellung der Stromdichteverteilung bei einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrochirurgischen Instruments; und
-
5: eine Stromdichteverteilung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrochirurgischen Instruments;
-
In 1 ist exemplarisch ein aus dem Stand der Technik bekanntes elektrochirurgisches Instrument in Form einer Bipolarpinzette 10 dargestellt, deren distale Enden 12 Werkzeugelemente bilden, zwischen denen Gewebe 14 eines menschlichen oder tierischen Körpers gehalten werden kann. An einem proximalen Ende der Bipolarpinzette 10 sind zwei Anschlußkontake 16 vorgesehen, die über Anschlußleitungen 18 mit einem Hochfrequenz-Generator 20 verbunden werden können. Jedes der beiden distalen Enden 12 der Bipolarpinzette 10 bildet eine Elektrode, die jeweils eine mit Gewebe in Kontakt bringbare Elektrodenfläche 22 definieren, wie Sie in 2 exemplarisch am distalen Ende 12 der Bipolarpinzette 10 dargestellt ist.
-
Verwendet man herkömmliche Bipolarpinzetten 10, deren Elektrodenflächen 22 nicht mit einer elektrisch nichtleitenden Beschichtung versehen sind, so ergibt sich eine in 3 dargestellte prinzipielle Anordnung von zwischen den distalen Enden 12 der Biopolarpinzette gefaßtem Gewebe 14.
-
Eine Impedanzverteilung des Gewebes 14 wird durch ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 24 versehenes Widerstandsnetzwerk symbolisiert, welches eine Vielzahl von in Serie geschalteten, die beiden Elektrodenflächen 22 verbindenden Widerständen 26 umfaßt sowie parallel verlaufende Widerstandsketten verbindende Parallelwiderstände 28. Aufgrund des Widerstandsnetzwerks 24 ergibt sich beim Fließen eines Hochfrequenzstromes eine Stromdichteverteilung, die in 3 durch Doppelpfeile unterschiedlicher Größe und Dicke dargestellt ist. Je größer und dicker ein Doppelpfeil 30, um so größer die Stromdichte. Es fällt auf, daß in Randbereichen 32, die sich an Längskanten 34 anschließen, die Stromdichte jeweils am größten ist. Dies führt zu einer deutlich stärkeren Koagulation im Randbereich 32 der Elektrodenflächen 22, wodurch die Gefahr einer Karbonisation des Gewebes 14 erhöht wird, ebenso die Gefahr des Anhaftens von Gewebe 14 an den Elektrodenflächen 22. Beispielhaft ist dies in 2 durch Gewebeablagerungen 36 auf der Elektrodenfläche 22 im Randbereich 32 längs der Längskante 34 dargestellt. Die Erhöhung des Koagulationseffekts ist in 3 schematisch durch schraffierte Halbkreise 38 symbolisiert. In diesem Bereich kann sich Gewebe 14 auf den Elektrodenflächen 22 ablagern.
-
Die Gefahr der Bildung von Gewebeablagerungen 36 wird deutlich verringert, wenn, wie in einer Schnittansicht durch distale Enden 12 eines ersten Ausführungsbeispiels einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 40 versehenen Bipolarpinzette in 4 dargestellt, die Elektrodenflächen 22 mit einer nichtleitenden Beschichtung 42 versehen werden. Die nichtleitende Beschichtung 42 führt dazu, daß der hochfrequente Strom kapazitiv in das Gewebe 14 eingekoppelt wird. Schematisch dargestellt ist dies in 4 durch Kondensatoren 44, über die das Widerstandsnetzwerk 24, insbesondere die Widerstände 26, mit den Elektrodenflächen 22 verbunden sind. Durch die Beschichtung 42 wird aufgrund von deren dielektrischer Eigenschaft dem Gewebe 14 eine nahezu ausgeglichene Stromverteilung eingeprägt. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten, herkömmlichen Pinzetten, wird die durch Halbkreise 38 dargestellte Effektüberhöhung für die Koagulation im Randbereich 32 längs der Längskanten 34 der Elektrodenflächen 22 deutlich verringert. Dadurch sinkt insbesondere die Gefahr der Karbonisation von Gewebe 14 und des Anhaftens desselben an den Elektrodenflächen 22, so daß Gewebeablagerungen 36 vermieden werden. Die Halbkreise 38 sind in 4 daher deutlich kleiner als in 3 eingezeichnet.
-
Um die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verbesserung herkömmlicher elektrochirurgischer Instrumente zu erzielen, muß die Beschichtung 42 keine besondere Antihafteigenschaft aufweisen. Allerdings kann ein Anhaften von koaguliertem Gewebe 14 an den distalen Enden 12 zusätzlich verringert werden, wenn es sich bei der Beschichtung 42 um eine Antihaftbeschichtung handelt.
-
Eine Beispielrechnung zur Ermittlung der kapazitiven Impedanz der Beschichtung 42 ergibt bei einer Fläche von 100 mm2 und einer Schichtdicke D von 0,4 μm eine Kapazität von 6,64 nF, wenn die Beschichtung 42 eine Dielektrizitätskonzante von εr = 3 aufweist. Bei einer Frequenz des Hochfrequenz-Stroms von 500 kHz ergibt sich damit eine kapazitive Impedanz Xc von 48 Ohm.
-
In 5 ist ein Schnitt durch distale Enden 62 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines elektrochirurgischen Instruments in Form einer weiteren Bipolarpinzette 60 dargestellt. Die distalen Enden 62, die Elektroden der Bipolarpinzette 60 bilden, sind, wie die distalen Enden 12 der Bipolarpinzette 40, auch mit einer Beschichtung versehen. Allerdings sind die Randbereiche 66 von aufeinander zu weisenden Elektrodenflächen 64 etwas in Richtung auf Längskanten 68 der distalen Enden 62 abgeschrägt. Die Randbereiche 66 erstrecken sich auf etwa einem Viertel bis zu einem Drittel einer Breite B der distalen Enden 62. Anders als die Elektrodenflächen 22 der Bipolarpinzette 40 sind die Elektrodenflächen 64 der Bipolarpinzette 40 nicht mit einer Beschichtung 42 konstanter Dicke D versehen, sondern mit einer Beschichtung 70, die eine insgesamt ebene Gewebeanlagefläche 72 definiert, so daß aufgrund der Ausgestaltung der Elektrodenflächen 64 die Beschichtung 70 im Randbereich 66 eine Schichtdicke aufweist, die in einem Bereich von einer minimalen Schichtdicke DI im Zentrum der Elektrodenflächen 64 bis zu einer maximalen Schichtdicke DR im Bereich benachbart der Längskanten 68 liegt. Die Schichtdicke der Beschichtung 70 nimmt also in Richtung auf die Längskante 68 zu, die eine Begrenzungslinie der Elektrodenfläche 64 bildet. Die Schichtdicke DI ist außerhalb der Randbereiche 66 im wesentlichen konstant.
-
Auch bei der Beschichtung 70 handelt es sich um eine elektrisch nichtleitende Schicht, wobei aufgrund der größeren Schichtdicke DR in den Randbereichen 66 eine Vergrößerung der kapazitiven Eigenschaft der Beschichtung auftritt, die wiederum durch in das Ersatzschaltbild in 5 eingezeichnete Kondensatoren 74 symbolisiert ist. Im Ersatzschaltbild in 5 sind die Kondensatoren mit den Widerständen 26 des Widerstandsnetzwerks 24 verbunden, welches symbolisch zur Beschreibung der elektrischen Eigenschaften des Gewebes 14 herangezogen wird.
-
Durch die zunehmende Schichtdicke DR der Beschichtung 70 in den Randbereichen 66 in Richtung auf die Längskanten 68 hin, kann eine Stromdichteverteilung, die auch in 5 durch Doppelpfeile symbolisiert wird, vollständig symmetrisch, das heißt gleichverteilt jeweils über die gesamte Elektrodenfläche 64 erreicht werden. Damit wird insbesondere in den Randbereichen 66 kein überhöhter Koagulationseffekt erzielt, so daß in 5 keine Halbkreise 38 wie in den 3 und 4 dargestellt sind.
