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Die
Erfindung betrifft einen Hochfrequenzgenerator zum Anschluss eines elektrochirurgischen
Instrumentes zum Schneiden von Körpergewebe mittels eines
Lichtbogens.
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Derartige
Hochfrequenzgeneratoren besitzen üblicherweise einen elektrischen
Ausgangsanschluss, an den ein elektrochirurgisches Instrument angeschlossen
werden kann, sowie einen Eingangsanschluss, über den sie
mit einer Strom- oder Spannungsquelle verbunden sind. Eine Leistungssteuerung
dient dabei zum Steuern der über den Ausgangsanschluss
abgegebenen elektrischen Leistung.
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Beim
elektrochirurgischen Schneiden, insbesondere bei endoskopischen
Eingriffen oder bei der Polypektomie, besteht die Gefahr, dass die
jeweils verwendete elektrochirurgische Schneidelektrode zu tief
in das Gewebe eindringt, weil der Operateur das elektrochirurgische
Instrument nicht ausreichend feinfühlig führen
kann.
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Um
diese Gefahr zu verringern und eine möglichst kontrollierte
elektrochirurgische Schnittführung zu ermöglichen,
verfügen bekannte Hochfrequenzgeneratoren über
eine getaktete Leistungsabgabe bei der Bereitstellung der zum elektrochirurgischen
Schneiden erforderlichen elektrischen Leistung. Diese getaktete
Leistungsabgabe verfügt über zeitlich verhältnismäßig
kurze Schnittintervalle mit relativ hoher elektrischer Leistung
und verhältnismäßig lange Koagulations-
oder Pausenintervalle, bei denen eine geringe bzw. keine elektrische
Leistung abgegeben wird.
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Hochfrequenzgeneratoren,
welche für elektrochirurgische Schneidinstrumente konzipiert
sind, verfügen meist über eine Anschnittunterstützung, das
heißt, es wird zur Erzeugung eines Lichtbogens zunächst
eine sehr hohe Leistung abgegeben, um das an der Schneidelektrode
anliegende Körpergewebe schnell auszutrocknen und dadurch
eine zur Erzeugung eines Lichtbogens notwendige hohe Gewebeimpedanz
und damit die zum Zünden des Lichtbogens erforderliche
Spannung schnell zu erreichen. Danach kann die Leistung bei Aufrechterhaltung
des Lichtbogens reduziert werden. In Wirklichkeit kann der Lichtbogen
zwar bei einer anliegenden Wechselspannung nie dauerhaft aufrecht
erhalten werden, sondern bricht spätestens bei jedem Nulldurchlauf der
Wechselspannung in sich zusammen. Gemeint ist jedoch bei dem auch
im Folgenden verwendeten Begriff des „Aufrechterhaltens
des Lichtbogens", dass durch die erreichte Austrocknung des Gewebes die
Impedanz (und damit auch die Spannung) so hoch bleibt, dass in jeder
Periode der Wechselspannung die Scheitelspannung den zum Zünden
eines Lichtbogens erforderlichen Wert erreicht.
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Zu
Beginn der Applikation des Hochfrequenzstromes kommt es jedoch wegen
der zu geringen Impedanz nicht gleich zu einem Zünden eines Lichtbogens,
sodass eine Anschnittunterstützung sinnvoll ist. Eine solche
Anschnittunterstützung ist insbesondere bei der Verwendung
großflächiger Schneidelektroden, wie zum Beispiel
Polypektomieschlingen sinnvoll, um ein schnelles Austrocknen des
großflächigen Areals zu ermöglichen und
damit ein schnelles Anschneidverhalten zu gewährleisten.
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Insbesondere
bei der Endoskopischen Mukosa Resektion (EMR) oder der Polypektomie
ist es aufgrund der großflächigen Schlingenschneidelektroden
oftmals nicht möglich, die zur Zündung eines Lichtbogens
erforderliche hohe Impedanz mit nur einem Impuls mit hoher elektrischer
Leistung zur Anschnittunterstützung zu erreichen, weil
die in das Gewebe eingebrachte Wärmeenergie nicht ausreicht, um
die Impedanz und damit auch die Spannung im Bereich der Schneidelektrode
soweit zu erhöhen, dass ein Lichtbogen zünden
kann.
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Aus
diesem Grund wird bei bekannten Hochfrequenzgeneratoren die Leistungsabgabe
gemäß einer festgelegten Impulsfolge getaktet:
Zunächst
wird ein Anschnitt-Impuls mit sehr hoher Leistung abgegeben, dann,
wenn der Lichtbogen zündet, ein Impuls von verminderter
Leistung zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens, und schließlich
ein Pausenintervall.
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Die
Länge des Pausenintervalls ist dabei so gewählt,
dass das chirurgische instrument, wie bereits beschrieben, kontrollierter
geführt werden kann. Gerade wenn z. B. bei großflächigen
Elektroden eine Vielzahl von anschnittunterstützenden Impulsen
notwendig ist, um einen Lichtbogen zu zünden, kann die dafür
erforderliche Wartezeit von dem Operateur als störend empfunden
werden. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hochfrequenzgenerator
der eingangs genannten Art bereitzustellen, der ein besseres Anschnittverhalten
bewirkt.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch einen Hochfrequenzgenerator der eingangs genannten
Art, gelöst, der einen Lichtbogendetektor und eine Leistungssteuerung
besitzt, die derart ausgebildet ist, dass sie zunächst
für eine Phase zur Anschnittunterstützung die
Abgabe einer hohen Ausgangsleistung zur Anschnittunterstützung
bewirkt und im Anschluss daran
- – entweder,
falls es während der Phase zur Anschnittunterstützung
zum Zünden eines Lichtbogens gekommen ist, für
eine vorbestimmte Zeitdauer einer Schnittphase die Abgabe einer
gegenüber der hohen Leistung verminderten Leistung bewirkt
und daran anschließend für eine vorbestimmte Zeitdauer
eines langen Pausenintervalls die Abgabe keiner oder einer geringen
Leistung, bei der kein Lichtbogen auftritt, bewirkt,
- – oder, falls es bis zum Erreichen einer vorgegebenen
Maximaldauer der Phase zur Anschnittunterstützung zu keinem
Zünden eines Lichtbogens gekommen ist, für eine
vorgegebene Zeitdauer eines kurzen Pausenintervalls die Abgabe keiner oder
einer geringen Leistung bewirkt.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass für den Fall,
dass kein Lichtbogen gezündet wurde, ein langes Pausen-
oder Koagulationsintervall nicht notwendig ist und deshalb zu unnötigen Wartezeiten
währen eines Behandlungsablaufs führen kann.
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Ein
wichtiger Vorteil, welcher der erfindungsgemäße
Hochfrequenzgenerator gegenüber dem Stand der Technik aufweist,
besteht darin, dass die Zeit, welche bis zum erstmaligen Zünden
des Lichtbogens verstreicht, gegenüber Hochfrequenzgeneratoren
nach dem Stand der Technik verkürzt ist.
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Hochfrequenzgeneratoren
gemäß dem Stand der Technik sehen nämlich
eine konstante Abfolge von zunächst einer Phase zur Anschnittsunterstützung,
dann einer Schnittphase und zuletzt einem Pausen- oder Koagulationsintervall
vor, wobei das Vorhandenseins eines Lichtbogens keinen Einfluss auf
die Länge des Pausen- bzw. Koagulationsintervalls hat.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Hochfrequenzgenerator entspricht
die Leistung, die während der Phase zur Anschnittunterstützung
abgegeben wird, sowie die Leistung, die während der Schnittphase
abgegeben wird und die Leistung, die während des Koagulations-
oder Pausenintervalls abgegeben wird, bevorzugt jeweils in etwa
derjenigen Leistungen, die bereits aus dem Stand der Technik bekannt
sind. Auch geeignete Frequenzen für die einzelnen Phasen
ergeben sich aus dem Stand der Technik.
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Vorzugsweise
beträgt die maximale Leistung bei der Phase zur Anschnittunterstützung
etwa 500 Watt und während der Schnittphase bevorzugt etwa 250
Watt. Die bevorzugte Frequenz liegt dabei bevorzugt zwischen 300
KHz und 2 MHz.
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Bevorzugt
beträgt die vorgegebene Maximaldauer der Phase zur Anschnittunterstützung
etwa 50 ms. Vorzugsweise beträgt die vorgegebene Zeitdauer
für die Schnittphase etwa 15 ms.
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Eine
typische Zeitdauer für das lange Koagulations- oder Pausenintervall
im Anschluss an eine Schnittphase ist etwa 500–1000 ms,
während eine geeignete Zeitdauer für das kurze
Koagulations- oder Pausenintervall im direkten Anschluss an die
Anschnittunterstützung (ohne Schnittphase, da kein Lichtbogen
gezündet wurde) etwa 100–400 ms beträgt.
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Neben
dem soeben offenbarten Hochfrequenzgenerator betrifft die Erfindung
auch ein Verfahren zum elektrochirurgischen Schneiden von Körpergewebe,
wobei das Verfahren zunächst die Applikation eines Hochfrequenzstromes
mit einer hohen Leistung während einer Phase zur Anschnittunterstützung
vorsieht, (wobei die Applikation der hohen Leistung höchstens
für die Zeitdauer einer vorbestimmten Maximaldauer stattfindet),
und im Anschluss daran entweder
- – die
Applikation eines Hochfrequenzstroms mit einer im Vergleich zur
hohen Leistung verminderten Leistung für eine vorbestimmte
Zeitdauer einer Schnittphase vorsieht und im Anschluss daran die
Applikation einer geringen oder keiner Leistung für die
Zeitdauer eines vorbestimmten langen Pausen- oder Koagulationsintervalls
vorsieht, wenn es wäh rend der Applikation des Hochfrequenzstromes
bei hoher Leistung zum Zünden eines Lichtbogens gekommen
ist, oder
- – die Applikation eines Hochfrequenzstromes mit einer
geringen oder keiner Leistung für eine vorgegebene Zeitdauer
eines kurzen Pausen- oder Koagulationsintervalls vorsieht, wenn
es während der Applikation des Hochfrequenzstromes bei
hoher Leistung zu keinem Zünden eines Lichtbogens gekommen
ist.
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Da
das erfindungsgemäße Verfahren einer elektrochirurgischen
Behandlung von Patienten unter der Verwendung des erfindungsgemäßen
Hochfrequenzgenerators entspricht, stellt die chirurgische Verwendung
der unterschiedlichen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen
Hochfrequenzgenerators verschiedene Verfahrensvarianten dar.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der 1 bis 3 näher
erläutert werden. Es zeigen:
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1:
einen Hochfrequenzgenerator, mit einem angeschlossenen elektrochirurgischen
Instrument;
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2:
ein Prinzipschaltbild des Hochfrequenzgenerators;
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3:
ein Beispiel eines Impulsdiagramms der am Ausgang des Hochfrequenzgenerators
ausgegebenen Impulsfolgen.
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1 zeigt
einen Hochfrequenzgenerator 10, welcher eingangsseitig
mit einem Stromkabel zum Anschluss an ein öffentliches
Stromnetz versehen ist. Der Hochfrequenzgenerator 10 ist
mit einem Fußschalter 240 verbunden, der zum Ein-
und Ausschalten des Hochfrequenzgenerators 10 dient. Ausgangsseitig
sind zwei Ausgangspole 125 des Hochfrequenzgenerators 10 über
Stromleitungen mit einer Elektrode 210 eines elektrochirurgischen
Instruments und einer Neutralelektrode 220 verbunden. Das
elektrochirurgische Instrument verfügt dabei über eine
Schneidelektrode 210, die in der beispielhaften Ausführungsform
gemäß 1 als Schlaufenschneidinstrument
ausgebildet ist.
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2 zeigt
das Prinzipschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Hochfrequenzgenerators mit
einem gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Anschnittverhalten.
Dargestelltes Ausführungsbeispiel ist insbesondere auch
für chirurgische Eingriffe auf den Gebieten der Endoskopischen
Mukosa Resektion (EMR) und der Polypektomie geeignet.
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Der
Hochfrequenzgenerator 10 enthält ein taktsteuerbares
Netzteil 110, welches eingangsseitig mit dem öffentlichen
Wechselstromversorgungsnetz verbindbar ist und ausgangsseitig mit
dem Eingang eines Hochfrequenzgeneratormoduls 120 verbunden ist.
Das Netzteil 110 wandelt eine Wechselspannung in eine Gleichspannung
um, die mittels mindestens eines Taktgebers so getaktet werden kann,
dass am Ausgang des Netzteils 110 Impulsfolgen mit Impulsen
unterschiedlicher Impulslängen und unterschiedlicher Impulsamplituden
zur Verfügung gestellt werden. Mit anderen Worten ist die
Leistungsabgabe des Netzteils 110 getaktet und es wird
eine Abfolge unterschiedlicher Leistungsniveaus für jeweils
die Länge eines entsprechenden Zeitintervalls ausgegeben. Das
Hochfrequenzgeneratormodul 120 wandelt die Gleichspannung
in eine Wechselspannung mit einer Frequenz zwischen 0,3 und 2 MHz
um. Der Ausgang des Hochfrequenzgeneratormoduls 120 ist über
zwei Antifaradisationskondensatoren 121, 122 und über einen
zweipoligen elektrischen Ausgangsanschluss 125 des Hochfrequenzgenerators 10 mit
einer Elektrode 210 eines elektrochirurgischen Instrumentes und
einer Neutralelektrode 220 verbunden. Die beiden Antifaradisationskondensatoren
sollen die Übertragung von Gleichströmen verhindern.
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Das
elektrochirurgische Instrument besteht in der Regel aus einer Schneidelektrode 210 und
einem Griffteil. Um ein in der Nähe der Schneidelektrode 210 befindliches
Gewebe 230 elektrochirurgisch schneiden zu können,
muss zwischen der Elektrode 210 und dem Körpergewebe
ein Lichtbogen erzeugt werden. Dies geschieht dadurch, dass am Ausgang des
Netzteils 110 ein von mindestens einem Taktgeber getakteter
Gleichstrom mit hoher elektrischer Leistung an den Eingang des Hochfrequenzgeneratormoduls 120 ausgegeben
wird. Das Hochfrequenzgeneratormodul 120 gibt daraufhin
für die gleiche Zeitdauer einen Hochfrequenzstrom hoher
elektrischer Leistung aus. An den Ausgang des Hochfrequenzgeneratormoduls 120 ist über
den zweipoligen elektrischen Ausgangsanschluss 125 die
Schneidelektrode 210 des elektrochirurgischen Instruments und
die Neutralelektrode 220 angeschlossen. Durch den an die
Elektroden 210 und 220 ausgegebenen Hochfrequenzstrom
erfolgt eine Erwärmung des an der Schneidelektrode 210 anliegenden
Gewebes 230 und damit dessen schnelle Austrocknung. Dadurch steigt
die Impedanz des Körpergewebes in der Nähe der
Elektrode 210 und es wird die zum Zünden des Lichtbogens
erforderliche Spannung erreicht. Erst mit diesem Lichtbogen ist
der Operateur in der Lage, einen gewünschten Schnitt im
an der Schneidelektrode 210 anliegenden Gewebe 230 durchzuführen.
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Um
den für das elektrochirurgische Schneiden erforderlichen
Lichtbogen nach einem zuvor erfolgreich gezündeten Lichtbogen
aufrecht zu erhalten, ist eine vergleichsweise niedrigere elektrische Leistung
ausreichend.
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Die
Umschaltung von dem hohen Zündleistungsniveau auf ein niedrigeres
Leistungsniveau zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens erfolgt z.
B. durch eine im Hochfrequenzgenerator 10 befindliche Leistungssteuerung 300,
die einen Lichtbogendetektor 310, einen Umschalter 320,
einen ersten Taktgeber 330 und einen zweiten Taktgeber 340 umfasst.
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Der
Lichtbogendetektor 310 umfasst seinerseits einen Lichtbogensensor 312,
eine Referenzsignalquelle 314 und einen Komparator 316.
Die Eingänge des Lichtbogensensor 312, als Eingänge
des Lichtbogendetektors 310 sind ausgangsseitig hinter den
Antifaradisationslkondensatoren 121 und 122 mit
den Polen des Hochfrequenzgeneratormoduls 120 verbunden
und erfassen das Vorhandensein eines Lichtbogens. Dabei ist der
Ausgang des Lichtbogensensors 312 mit dem Eingang des Komparators 316 verbunden.
Der Ausgang der Referenzsignalquelle 314 ist ebenfalls
mit dem Eingang des Komparators 316 verbunden. Der Ausgang
des Komparators 316, als Ausgang des Lichtbogendetek tors 310 steuert
den Umschalter 320, dessen zwei Ausgänge mit den
beiden Taktgebern 330 und 340 verbunden sind.
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Die
Ausgänge der Taktgeber 330 und 340 sind
gleichzeitig die Ausgänge der Leistungssteuerung 300.
Taktgeber 330 veranlasst das Netzteil zur Ausgabe von Gleichstrom
mit hohem Leistungsniveau (für die Anschnittunterstützung)
und zur Ausgabe von Gleichstrom mit niedrigem Leistungsniveau für
dazwischen liegende kurze Pausenintervalle.
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Der
Taktgeber 340 veranlasst das Netzteil zur Ausgabe von Gleichstrom
mit hohem Leistungsniveau (für die Anschnittunterstützung)
und – unmittelbar daran anschließend – zur
Ausgabe von Gleichstrom mit niedrigerem Leistungsniveau zur Erhaltung des
Lichtbogens und schließlich zur Ausgabe von Gleichstrom
mit niedrigem Leistungsniveau für lange Pausenintervalle.
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Der
Lichtbogensensor
312 erfasst zur Erkennung des Lichtbogens
beispielsweise eine Gleichspannung, welche zwischen den Elektroden
210 und
220 anliegt.
Da eine dort gemessene Gleichspannung eine Funktion des beim Schneiden
mit Hochfrequenzstrom verursachten gleichgerichteten Stromes an
der Schneidstelle ist, kann der Lichtbogendetektor
310 hierüber
das Vorhandensein eines Lichtbogens detektieren. Die Lichtbogenerkennung
anhand einer entstehenden Gleichspannung ist aus
DE 28 01 833 bekannt.
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Der
Lichtbogendetektor
310 kann aber auch dazu ausgebildet
sein, die spektrale Leistungsverteilung des Ausgangs des Generators
10 zu
analysieren und dabei zwei unterschiedliche Frequenzbereiche miteinander
zu vergleichen. Durch eine Analyse der „höheren
Harmonischen" lässt sich ebenfalls die Entstehung eines
Lichtbogens detektieren. Die Verwendung von „höheren
Harmonischen" wird in diesem Zusammenhang näher in der
DE 41 26 607 A1 beschrieben.
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Alternativ
hierzu kann der Lichtbogendetektor
310 auch ausgebildet
sein, das Vorhandensein eines Lichtbogens mit Hilfe eines photooptischen
Elements als Lichtbogensensor
312 zu detektieren. Ein solcher
Detektor wird in
DE 25 04 280 vorgeschlagen.
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Eine
Lichtbogenerkennung kann auch über die Detektion eines
Impedanzsprungs erfolgen. Allgemein kann der Lichtbogendetektor 310 in
jeder beliebigen Weise ausgeführt sein, um das Vorhandensein
eines Lichtbogens zu erkennen.
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In
jedem Fall wird vom Sensor 312 ein zum Messwert proportionales
Signal an den Eingang des Komparators 316 ausgegeben. Der
Komparator 316 vergleicht dieses Ausgangssignal mit dem
ebenfalls am Eingang des Komparators 316 anliegenden und von
der Referenzsignalquelle 314 ausgegebenen Referenzsignal.
Durch Vergleichen der beiden Werte wird festgestellt, ob am elektrochirurgischen
Instrument ein Lichtbogen gezündet hat.
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Die
einzelnen hier aufgeführten Bestandteile des Lichtbogendetektors 310 können
natürlich auch in einem programmierbaren Mikrokontroller
verwirklicht sein.
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Ist
an der Elektrode 210 des elektrochirurgischen Instruments
kein Lichtbogen entstanden, dann schaltet der Lichtbogendetektor 310 den
Umschalter 320 auf den ersten Taktgeber 330 zur
Anschnittunterstützung, um ein unnötig langes
Pausen- oder Koagulationsintervall zu verhindern und die Zeit bis
zum Zünden eines Lichtbogens zu verkürzen.
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Ist
am elektrochirurgischen Instrument jedoch ein Lichtbogen entstanden,
dann schaltet der Lichtbogendetektor 310 den Umschalter 320 auf
den zweiten Taktgeber 340, um ein nun notwendiges langes
Pausen- oder Koagulationsintervall durchzuführen. Die Taktgeber 330 und 340 der
Leistungssteuerung 300 takten dabei den Gleichspannungsausgang des
Netzteils 110 so, dass am Ausgang des Netzteils 110 die
oben erwähnten Impulsfolgen ausgegeben werden.
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Die
Leistungssteuerung 300 kann auch ganz oder teilweise in
einem Mikrokontroller realisiert sein, in dem die Komponenten 310, 320, 330 und 340 programmiert
sind.
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Die
vom Hochfrequenzgenerator 10 an die Elektrode 210 des
elektrochirurgischen Instruments abgegebene Leistung ist detailliert
in 3 in einem Impulsdiagramm dargestellt.
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Die
im Impulsdiagramm dargestellten Zeitintervalle T1, die ein hohes
Leistungsniveau besitzen, dienen der Anschnittunterstützung.
Ist die Impedanz des Gewebes 230 noch nicht ausreichend,
das heißt, ist das Gewebe 230 noch nicht ausreichend
ausgetrocknet, schließt sich dem Zeitintervall T1 ein Zeitintervall
T2 als verkürztes Koagulations- bzw. Pausenzeitintervall
mit niedrigem Leistungsniveau an. Die Zeitintervalle T1 und T2 können
sich mehrmals wiederholen, bis die Zündung eines Lichtbogens
erfolgt.
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Wird
während oder nach einem Zeitintervall T1 die Zündung
eines Lichtbogens festgestellt, schließt sich unmittelbar
ein Zeitintervall T3 an. Das Zeitintervall T3 ist ein Schneidintervall
und dient zur Aufrechterhaltung eines zuvor in dem Zeitintervall
T1 erfolgreich gezündeten Lichtbogen und besitzt ein niedrigeres
Leistungsniveau als das Zeitintervall T1, weil zur Erhaltung des
Lichtbogens ein niedrigeres Leistungsniveau ausreichend ist. Dem
Zeitintervall T3 schließt sich ein Zeitintervall T4 als
verlängertes Koagulations- bzw. Pausenzeitintervall mit
deutlich niedrigerem Leistungsniveau an. Die Zeitintervalle T1,
T3 und T4 wiederholen sich, solange der Schnittvorgang im Gewebe 230 andauert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19500219 [0003]
- - DE 4135185 [0003]
- - DE 4126609 [0003]
- - DE 3622337 [0003]
- - DE 3420340 [0003]
- - DE 2946728 [0003]
- - DE 3530335 [0003]
- - DE 3228136 [0003]
- - DE 2801833 [0034]
- - DE 4126607 A1 [0035]
- - DE 2504280 [0036]