DE102008004843A1 - Electrosurgical instrument i.e. plasma applicator, for applying argon plasma on or in biological tissue during e.g. open surgery, has resistor element dimensioned such that delimitation of treatment current is ensured after ionizing of gas - Google Patents
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Abstract
Description
Die
Erfindung betrifft Plasma-Applikatoren zur Anwendung der Plasmachirurgie
in der offenen Chirurgie oder in der starren Endoskopie sowie Plasma-Sonden
zur Anwendung plasmachirurgischer Verfahren in der flexiblen Endoskopie.
Mit Plasmachirurgie sind hier hochfrequenzchirurgischen Verfahren
gemeint, bei welchen, wie in
Plasmachirurgische Verfahren und Plasma-Applikatoren sowie Einrichtungen zu deren Anwendung sind nicht neu. Bereits seit mehr als 50 Jahren wird ein unter der Bezeich nung Fulguration oder Spray-Koagulation bekanntes plasmachirurgisches Verfahren insbesondere zur thermischen Hämostase bei chirurgischen Operationen angewendet. Hierbei wird das Plasma ausschließlich in Luft erzeugt, d. h. es entstehen vorwiegend Sauerstoffplasma und Stickstoffplasma. Beide Plasmen sind bekanntlich chemisch sehr reaktiv und erzeugen an der Gewebeoberfläche Karbonisationseffekte, Pyrolyseeffekte und folglich auch Vaporisation von Gewebe und Rauch. Diese unbeabsichtigten Nebeneffekte der Fulguration bzw. Spray-Koagulation stören bzw. behindern die Anwendung dieses plasmachirurgischen Verfahrens insbesondere bei endoskopischen Operationen.plasma Surgical Processes and plasma applicators and devices for their use are not new. For more than 50 years, one of the Designation fulguration or spray coagulation known plasma surgical procedure in particular for thermal haemostasis in surgical Operations applied. Here, the plasma is exclusive generated in air, d. H. it mainly produces oxygen plasma and nitrogen plasma. Both plasmas are chemically very well known reactive and produce carbonization effects on the tissue surface, Pyrolysis effects and consequently vaporization of tissue and smoke. These unintentional side effects of fulguration or spray coagulation disturb or hinder the application of this plasma surgical procedure especially in endoscopic operations.
Die
Für
die APC geeignete Einrichtungen und Verfahren sind erstmals
Wie in oben zitierten Publikationen beschrieben, wurde die Argon-Plasma-Koagulation nicht nur zur Koagulation biologischer Gewebe angewendet. Heute wird dieses Verfahren insbesondere zur thermische Devitalisierung pathologische Gewebe und/oder zur Desickation und folglich Schrumpfung von Blutgefäßen und deren kollateralem Gewebe zum Zwecke der Hämostase angewendet. Immer wichtiger wird die Anwendung dieses Verfahrens zur thermischen Devitalisierung relativ dünner Gewebeschichten, wie beispielsweise der Mukosa das Gastrointestinaltrakts oder Tracheobronchialsystems. Immer wichtiger wird dieses Verfahren auch zur thermischen Sterilisierung von Gewebeoberflächen bei transmuralen Operationen, beispielweise bei transgastralen Operationen, um Keimdisseminationen aus dem Magen in die Bauchhöhle zu vermeiden. Diese Anwendungen werden von der Bezeichnung Argon-Plasma-Koagulation (APC) nicht adäquat erfasst. Da der Gegenstand dieser Erfindung nicht nur auf die Koagulation biologischer Gewebe und auch nicht nur auf das Gas Argon begrenzt ist, wird dieses Verfahren im Folgenden entsprechend umfassender „Plasmachirurgie” genannt.As described in the publications cited above, argon plasma coagulation not only used for coagulation of biological tissues. today This method is especially used for thermal devitalization pathological tissues and / or desilication and consequently shrinkage of Blood vessels and their collateral tissue for Used for the purpose of hemostasis. The more important is the Application of this method for thermal devitalization relative thin tissue layers, such as the mucosa that Gastrointestinal Tract or Tracheobronchial System. Increasingly important This procedure is also used for the thermal sterilization of tissue surfaces in transmural operations, such as transgastric surgery, to germinal diseases from the stomach into the abdominal cavity to avoid. These applications are called Argon Plasma Coagulation (APC) not adequately recorded. As the subject of this invention not only on the coagulation of biological tissues and not limited only to the gas argon, this procedure is hereafter according to comprehensive "plasma surgery" called.
Das
breite Anwendungsspektrum der Plasmachirurgie stellt heute allerdings
differenziertere anwendungsspezifische Anforderungen an die Eigenschaften
der hierfür erforderlichen Einrichtungen, insbesondere
bezüglich Reproduzierbarkeit der beabsichtigten thermischen
Effekte auf bzw. in Zielgeweben sowie der Vermeidung unbeabsichtigter
thermischer Effekte sowohl im Zielgewebe als auch in kollateralen
Geweben als dies früher bei Anwendungen der Fulguration
bzw. Spray-Koagulation der Fall war. Dies gilt insbesondere bei
Anwendung der Plasmachirurgie an bzw. in dünnwandigen Hohlorganen
des Gastrointestinaltrakts oder des Tracheobronchialsystems (siehe
hierzu
Das
Spektrum verschiedener Plasma-Applikatoren für medizinische
Anwendungen, insbesondere für die Plasmachirurgie sowie
für endoskopisch kontrollierte Interventionen, ist sehr
breit. Bezüglich des Zugangs zu dem jeweils zu behandelnden
Zielorgan bzw. Zielgewebe kann man die bisher verfügbaren
Plasma-Applikatoren in solche differenzieren, die für die
offene Chirurgie, für die starre Endoskopie und für
die flexible Endoskopie gestaltet sind. Der prinzipielle Aufbau
sowie die Funktion dieser verschiedenen Plasma-Applikatoren ist
beispielsweise aus der Publikation von
Eine
Anordnung für die Plasmachirurgie, und zwar für
endoskopisch kontrollierte Interventionen ist in
Die
für die Plasmachirurgie verfügbaren HF-Generatoren
kann man bezüglich ihres Innenwiderstands differenzieren.
HF-Generatoren mit hohem Innenwiderstand eignen sich insbesondere
für die Behandlung oberflächliche Läsionen,
bei welchen eine geringe Penetrationstiefe der thermischen Effekte
zweckmäßig ist. HF-Generatoren mit kleinem Innenwiderstand
eignen sich insbesondere für die Behandlung massiver Läsionen,
bei welchen eine große Penetrationstiefe der thermischen
Effekte zweckmäßig ist. In
Die Behandlung oberflächlicher Läsionen, bei welchen eine geringe Penetrationstiefen der thermischen Effekte zweckmäßig oder gar Voraussetzung sind, ist mit HF-Generatoren mit geringem Innenwiderstand und bekannten Plasma-Applikatoren insofern problematisch, als die Penetrationstiefe der thermischen Effekte vorwiegend durch die Applikationsdauer, also vom Operateur, kontrolliert werden muss. Da die Penetrationsgeschwin digkeit der thermischen Effekte während des Anfangs der Plasma-Applikation relativ schnell ist und über der Zeit degressiv bis zum Erreichen der maximal erreichbaren Penetrationstiefe langsamer wird, ist eine geringe und gleichmäßige Penetrationstiefe der thermischen Effekte bei flächigen Läsionen nur schwierig oder gar nicht realisierbar. Die Penetrationsgeschwindigkeit der thermischen Effekte kann zwar durch Variation der Leistung bzw. des durch das Plasma fließenden HF-Stroms beeinflusst werden, dies wird mit Rücksicht auf die zum Ionisieren des Gases erforderlichen hohen HF-Spannung bei bekannten HF-Generatoren durch Impulsmodulation der HF-Spannung bzw. des HF-Stroms realisiert. Die Pulsmodulation kann jedoch Videosignale von Video-Endoskopen stören und neuromuskuläre Reize verursachen, letzteres insbesondere bei Modulationsfrequenzen unterhalb 1 kHz. Ein weiteres Problem bei der Anwendung von HF-Generatoren mit geringem Innenwiderstand zur Behandlung oberflächlicher Läsionen sind sehr hohe Temperatur des Plasmas infolge der zum Ionisieren erforderlichen hohen HF-Spannung einerseits und des geringen Innenwiderstand des HF-Generators sowie des geringen elektrischen Widerstands der Plasmastrecke andererseits, wodurch in der Plasmastrecke eine sehr hohe HF-Stromdichte und folglich derart hohe Temperatur verursacht werden können, dass die bei diesen Anwendung störenden Karbonisations- und Pyrolyseeffekte entstehen können.The Treatment of superficial lesions in which a low penetration depths of the thermal effects appropriate or even prerequisite, is with HF generators with low Internal resistance and known plasma applicators insofar problematic as the penetration depth of the thermal effects mainly by the duration of the application, ie by the surgeon, must be checked. Since the penetration rate of thermal effects during the beginning of the plasma application is relatively fast and over the time degressive until reaching the maximum achievable penetration depth slower, is a small and even Penetration depth of thermal effects in planar Lesions difficult or impossible to realize. The Penetration rate of the thermal effects can indeed by Variation of the power or the flowing through the plasma RF current This will be with regard to the Ionizing the gas required high RF voltage in known HF generators by pulse modulation of the RF voltage or the HF current realized. However, the pulse modulation can produce video signals from video endoscopes disturb and cause neuromuscular stimuli, the latter in particular at modulation frequencies below 1 kHz. Another Problem when using RF generators with low internal resistance to treat superficial lesions are very high temperature of the plasma due to the ionizing required high RF voltage on the one hand and the low internal resistance of HF generator and the low electrical resistance of the plasma path on the other hand, resulting in a very high RF current density in the plasma path and consequently such high temperature can be caused that the disturbing in this application carbonation and Pyrolysis can occur.
HF-Generatoren mit hohem Innenwiderstand sind für endoskopisch Operationen bzw. Interventionen nicht zweckmäßig oder gar nicht anwendbar, weil die für die Ionisation des Gases zwischen Ionisationselektrode und Zielgewebe erforderliche hohe HF-Spannung infolge der sogenannten Streukapazität zwischen aktiver HF-Leitung und neutraler HF-Leitung nur ungenügend oder gar nicht vom HF-Generator auf die Ionisationselektrode übertragen werden kann. Dies ist bekanntlich insbesondere bei der flexiblen Endoskopie der Fall.RF generators With high internal resistance are for endoscopic operations or interventions not appropriate or even not applicable because of the ionization of the gas High RF voltage required between the ionization electrode and the target tissue due to the so-called stray capacitance between active HF line and neutral RF line only insufficient or not transferred from the HF generator to the ionisation electrode can be. This is known, especially in the flexible Endoscopy of the case.
HF-Generatoren
entsprechend
Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein elektrochirurgisches Instrument der eingangs genannten Art dahin gehend aufzuzeigen, dass mit geringem Aufwand und dennoch mit großer Sicherheit eine hinreichend geringe Penetrationstiefe erzielbar ist.Based on the above-mentioned prior art, the invention is based on the object to show an electrosurgical instrument of the type mentioned in that ge ringem effort and yet with great certainty a sufficiently low penetration depth can be achieved.
Diese Aufgabe wird durch ein elektrochirurgisches Instrument nach Patentanspruch 1 gelöst.These Task is by an electrosurgical instrument according to claim 1 solved.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein elektrochirurgisches Instrument zum Übertragen elektrischer Energie von einem elektrochirurgischen HF-Generator über eine Anschlussleitung und eine an deren distalem Ende angeschlossene Elektrode und weiter über einen Strompfad aus ionisiertem Gas in ein biologisches Zielgewebe erreicht, wobei zwischen dem distalen Ende der Anschlussleitung und der Elektrode ein Widerstandselement mit vorbestimmter Impedanz angeordnet ist, die derart dimensioniert ist, dass nach der Ionisierung des Gases eine Begrenzung eines Behandlungsstromes sichergestellt ist.Especially The object is achieved by an electrosurgical instrument for transmitting electrical Energy from an electrosurgical HF generator over a connecting lead and a connected at the distal end Electrode and further via a current path of ionized Gas reaches into a biological target tissue, whereby between the distal end of the lead and the electrode is a resistance element is arranged with a predetermined impedance, which dimensions such is that after the ionization of the gas, a limitation of a treatment stream is ensured.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt also darin, dass die gesamte Anordnung, bestehend aus HF-Generator und allen Zuleitungen bis hin zur Elektrode als „Gesamtgenerator” betrachtet wird, dessen Innenwiderstand dann durch das Widerstandselement bestimmt ist. Dieses Widerstandselement kann nun entsprechend den Anforderungen an die zu erzielende Penetrationstiefe gewählt werden bzw. man kann verschiedene Instrumente für verschiedene Penetrationstiefen zur Verfügung stellen. Selbstverständlich spielt nach wie vor die Behandlungszeit eine Rolle, jedoch ist gerade die kritische Phase, nämlich der kurze Moment nach dem „Zünden” des Lichtbogens, während derer ein hoher Strom fließen kann, entschärft.One The essential point of the invention is therefore that the entire Arrangement consisting of HF generator and all supply lines up towards the electrode as a "total generator" considered whose internal resistance is then determined by the resistance element is. This resistance element can now according to the requirements be selected to the penetration depth to be achieved or You can use different instruments for different penetration depths provide. Of course plays The treatment time is still a factor, but that is just the critical phase, namely the brief moment after the "ignition" of the Arc, during which a high current flow can, defused.
Das Widerstandselement kann ein ohmscher Widerstand sein, der die angestrebte Strombegrenzung sicherstellt. Vorzugsweise wird jedoch das Widerstandselement als Kapazität ausgebildet bzw. umfasst eine solche Kapazität, welche die hier notwendige Spannungsfestigkeit aufweist. Der große Vorteil liegt in diesem Fall darin, dass diese Kapazität einen Hochpass bildet, so dass niederfrequente Anteile des Stromes gedämpft werden. Dies wiederum führt zu einer erheblichen Verminderung von Störungen von Videosystemen (wie sie in Endoskopen heute üblicherweise verwendet werden) und zur Vermeidung von neuromuskulären Reizungen, wie sie durch niedrigere Frequenzen auftreten können.The Resistance element can be an ohmic resistance, the desired Current limitation ensures. Preferably, however, the resistance element designed as a capacity or comprises such a capacity, which has the here required dielectric strength. the big advantage In this case, this capacity is one High pass forms so that low frequency portions of the current are muted become. This in turn leads to a significant reduction of interference from video systems (as in endoscopes commonly used today) and to avoid of neuromuscular irritation, as indicated by lower Frequencies can occur.
Bei
ausreichend großen Plasma-Applikatoren kann der kapazitive
Widerstand durch handelsübliche Bauelemente, beispielsweise
hochspannungsfeste Keramikkondensatoren, realisiert werden. Bei
Plasma-Applikatoren, die durch enge Instrumentierkanäle
starrer oder flexibler Endoskope (wie in Zusammenhang mit
Da diese bisher sogenannten APC-Sonden selbstverständlich nicht nur mit Argon und auch nicht nur zur Koagulation, sondern auch mit anderen Gasen oder Gasgemischen, für andere thermische Effekte und gegebenen Falls auch in anderen Fachbereichen angewendet werden können, werden diese Plasma-Applikatoren im Folgenden allgemeingültiger Plasma-Sonden (P-Sonden) genannt.There these so-called APC probes of course not just with argon and not just for coagulation, but also with other gases or gas mixtures, for other thermal Effects and, if applicable, also applied in other fields These plasma applicators are below commonly called plasma probes (P probes).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Widerstandselement einen Teilabschnitt der Anschlussleitung und/oder der Elektrode. Es werden also Abschnitte dieser Bauteile entweder zur Bildung eines ohmschen Widerstands oder (gegebenenfalls zusätzlich) zur Bildung einer Kapazität verwendet. Dies kann zum Beispiel dadurch geschehen, dass das Widerstandselement durch elektrisch gegeneinander isolierte, parallel geführte oder verdrillte oder koaxial angeordnete Abschnitte der Anschlussleitung und/oder einer Zuleitung zur Elektrode und/oder der Elektrode selbst gebildet wird. Ein solcher Aufbau ist relativ einfach. In diesem Fall sollte auch darauf geachtet werden, dass keine Induktivitäten entstehen, was beispielsweise durch Verwendung biphilarer Leitungsanordnungen geschehen kann.at a preferred embodiment comprises the resistive element a section of the connecting cable and / or the electrode. So it will be sections of these components either to form a ohmic resistance or (possibly additionally) to Forming a capacity used. This can be, for example be done by that the resistive element by electric isolated, parallel or twisted or Coaxially arranged portions of the connecting line and / or a Supply line to the electrode and / or the electrode itself is formed. Such a construction is relatively simple. In this case too should be taken to ensure that no inductances arise, which, for example, by using biphilar piping arrangements can happen.
Vorzugsweise weist das Widerstandselement eine Kapazität von 10 pF bis etwa 1.000 pF auf. Dies sind Kapazitätsbereiche, die bei den in der Hochfrequenzchirurgie üblicherweise verwendeten Frequenzen zu Strömen führen, welche die gewünschte relativ niedrige Penetrationstiefe sicherstellen.Preferably the resistance element has a capacity of 10 pF to about 1,000 pF up. These are capacity areas that are included the frequencies commonly used in high frequency surgery lead to currents that the desired ensure relatively low penetration depth.
Das für die Bildung der Kapazität verwendete Dielektrikum sollte eine möglichst hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen. Hierfür eignen sich nicht nur Kunststoffe, sondern vor allem auch Keramikmaterial, das als Isolierung und/oder Dielektrikum eingebracht wird. Dies kann starres Keramikmaterial oder aber (wenn eine höhere Flexibilität gefordert ist) auch pulverförmiges Keramikmaterial sein.The Dielectric used for capacitance formation should have the highest possible dielectric constant exhibit. Not only plastics are suitable for this, but also especially ceramic material that as insulation and / or dielectric is introduced. This can be rigid ceramic material or (if a higher flexibility is required) also powdered Be ceramic material.
Alle obigen Punkte gelten auch für solche elektrochirurgischen Anordnungen, in denen kein „Schutzgas” verwendet wird. Vorzugsweise wird jedoch mit einem Schutzgas, einem Edelgas (insbesondere Argon) gearbeitet. Die Elektrode befindet sich hierbei in einem oder nahe bei einem Rohr, einen Schlauch oder einer Sonde und ist derart positioniert, dass ein Edelgas, insbesondere Argon, als zu ionisierendes Gas in einen Raum zwischen der Elektrode und dem Zielgewebe zuführbar ist. Die hieraus resultierenden Vorteile wurden oben bereits beschrieben.All the above points also apply to such electrosurgical arrangements where no "shielding gas" is used. Preferably, however, a protective gas, a noble gas (in particular argon) is used. The electrode is located in or near a tube, a tube or a probe and is positi so oniert that a noble gas, in particular argon, is supplied as a gas to be ionized in a space between the electrode and the target tissue. The resulting advantages have already been described above.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigenfollowing the invention will be explained in more detail with reference to figures. Show here
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Gegenstände dieselben Bezugsziffern verwendet.In The following description will be for the same and the same acting objects the same reference numerals used.
In
Wie
in
Die
Zuleitung
Um
nun die Zündung des Plasmas
Nachfolgend
werden verschiedene Ausführungsformen des Widerstandselements
anhand der
Bei
der in
Die
in
Darüber
hinaus ist die Elektrodenzuleitung
Bei
der in
Bei
der in
Wichtig
bei allen Anordnungen ist eine entsprechende Isolation, so dass
kein Durchschlag zwischen den durch Leitungen gebildeten Elementen
erfolgt. Weiterhin ist es auch möglich, die Leitungen in eine
Wand des Schlauches
Die physikalischen Parameter, welche die Kapazität zwischen den Leitungen bestimmen, sind in der einschlägigen Fachliteratur detailliert beschrieben und sind dem Durchschnittsfachmann bekannt.The physical parameters representing the capacity between determine the lines are in the relevant literature described in detail and are known to those of ordinary skill in the art.
Die
Anordnung und die Form der Gasaustrittsöffnung können
selbstverständlich nicht nur, wie in den Ausführungsbeispielen
gezeigt, in axialer Richtung ausgerichtet sein, sie können
auch anders angeordnet sein, wie dies beispielsweise in der
Die
Begrenzung der Amplitude des durch das Plasma fließenden
HF-Stroms dient nicht nur der kontrollierten Begrenzung der Penetrationstiefe
der thermischen Effekte im Zielgewebe, sondern hat außerdem
mehrere andere Vorteile, wie beispielsweise die Vermeidung zu hoher
Temperaturen des Plasmas und hierdurch die Vermeidung der Karbonisation oder
gar Pyrolyse des Zielgewebes, die Vermeidung thermischer Überlastungen
des distalen Endes der Plasma-Sonde, insbesondere, wenn das Plasma
direkt mit Kunststoff in Berührung kommt, wie beispielsweise
bei Plasma-Sonden entsprechend
- 11
- HF-GeneratorRF generator
- 22
- Neutralelektrodeneutral electrode
- 33
- biologisches Gewebebiological tissue
- 44
- Zielgewebetarget tissue
- 55
- Endoskopendoscope
- 66
- Arbeitskanalworking channel
- 77
- EdelgasquelleInert gas source
- 88th
- Innenwiderstandinternal resistance
- 99
- Schlauchtube
- 1010
- Sondeprobe
- 1111
- Zuleitungsupply
- 1212
- Sondenleitungprobe cable
- 1313
- Elektrodeelectrode
- 1414
- LichtbogenElectric arc
- 1515
- Streukapazitätstray capacitance
- 1616
- Streukapazitätstray capacitance
- 2020
- Widerstandselementresistive element
- 2121
- SondenleitungsdrahtProbe wire
- 2222
- Isolationisolation
- 2424
- Elektrodenzuleitungelectrode lead
- 2525
- Verbindungsstellejunction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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