DE102010040824A1 - High frequency surgical apparatus for e.g. urological application to generate high frequency alternating current for cutting biological tissue, has low pass filter filtering direct current imposed alternating current - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-Chirurgiegerät zum Erzeugen von einem hochfrequenten Wechselstrom für das Schneiden und/oder Koagulieren von biologischem Gewebe, mit einem Hochspannungs-Netzteil, das im Betrieb einen Gleichstrom erzeugt, und mit einem mit dem Netzteil verbundenen Hochfrequenz-Generator, der im Betrieb aus dem Gleichstrom den hochfrequenten Wechselstrom erzeugt.The invention relates to a high-frequency surgical device for generating a high-frequency alternating current for cutting and / or coagulating biological tissue, with a high-voltage power supply, which generates a direct current during operation, and with a connected to the power supply high-frequency generator in the Operation from the direct current generates the high-frequency alternating current.
Unter dem Begriff Hochfrequenzchirurgie versteht man im Wesentlichen das Schneiden und Koagulieren (Veröden) von biologischem Gewebe unter Verwendung hochfrequenter Ströme (ca. 0,2 MHz bis 3 MHz). Dabei beruht der Schneideffekt in biologischem Gewebe auf der Lichtbogenbildung zwischen einer aktiven Elektrode und dem Gewebe.The term high-frequency surgery is essentially understood to mean the cutting and coagulation (sclerosing) of biological tissue using high-frequency currents (about 0.2 MHz to 3 MHz). The cutting effect in biological tissue is based on arcing between an active electrode and the tissue.
Bei der Koagulation wird der hochfrequente Strom zur Blutstillung oder zur Ablation von Gewebe eingesetzt. Hierbei wird das die Elektrode umgebende Gewebe durch den Strom soweit erwärmt, dass körpereigene Eiweiße zerfallen, verkleben und intra- sowie extrazelluläre Flüssigkeiten verdampfen. Dadurch kommt es zur Denaturierung und zum Zusammenschrumpfendes Gewebes und der Blutgefäße und damit letztlich zur Stillung von Blutungen. Bei der Ablation wird ein Gewebebereich, der zerstört bzw. aus dem Körper entfernt werden soll, auf diese Weise denaturiert. Der so behandelte Gewebebereich vernarbt und wird durch körpereigene Prozesse abgebaut, ohne dass er operativ entfernt werden muss.In coagulation, the high-frequency current is used for hemostasis or ablation of tissue. In this case, the tissue surrounding the electrode is heated by the current to the extent that the body's own proteins disintegrate, stick together and vaporize intra- and extracellular fluids. This leads to denaturation and shrinkage of the tissue and the blood vessels and thus ultimately to the arrest of bleeding. During ablation, a tissue area that is to be destroyed or removed from the body is denatured in this way. The tissue area treated in this way scartens and is degraded by the body's own processes without having to be surgically removed.
Beim Schneidvorgang zünden Lichtbögen durch eine Dampfschicht aus Zellflüssigkeit zwischen Schneidelektrode und Gewebe. Durch die punktuelle Konzentration des Hochfrequenzstromes im Lichtbogen kommt es zur blitzartigen Erwärmung des zellulären Gewebes, was zur schlagartigen Verdampfung der Zellflüssigkeit und letztendlich zur Zellexplosion führt. Durch die Verteilung der zündenden Lichtbögen über die aktive Elektrode, überall dorthin, wo die Dampfschicht zwischen Gewebe und Elektrode dünn genug ist, entsteht der Schneideffekt. Elektrisch leitfähiges Gewebe kann dabei nahezu ohne mechanischen Druck durchtrennt werden.During the cutting process, arcs ignite through a vapor layer of cell liquid between the cutting electrode and the tissue. Due to the selective concentration of the high-frequency current in the arc, there is a rapid heating of the cellular tissue, which leads to the sudden evaporation of the cell fluid and ultimately to the cell explosion. Through the distribution of the igniting arcs across the active electrode, anywhere where the vapor layer between tissue and electrode is thin enough, the cutting effect arises. Electrically conductive tissue can be severed almost without mechanical pressure.
Bei der monopolaren Technik werden eine aktive Koagulations- oder Schneidelektrode und eine großflächig aufgebrachte Neutralelektrode verwendet. Der Hochfrequenzstrom fließt dabei von der aktiven Elektrode über das zu behandelnde Gewebe zur Neutralelektrode. Entscheidend für die thermische Wirkung des Stromes an der Applikationsstelle ist eine kleinflächige aktive Elektrode gegenüber einer großflächigen Neutralelektrode. Dadurch werden eine hohe Stromdichte und damit eine starke Erwärmung des Gewebes an der Operationsstelle erreicht und gleichzeitig ungewollte Gewebeschädigungen an der neutralen Elektrode vermieden.In the monopolar technique, an active coagulation or cutting electrode and a large area applied neutral electrode are used. The high-frequency current flows from the active electrode through the tissue to be treated to the neutral electrode. Decisive for the thermal effect of the current at the application site is a small-area active electrode opposite a large-area neutral electrode. As a result, a high current density and thus a strong warming of the tissue are achieved at the surgical site and simultaneously avoided unwanted tissue damage to the neutral electrode.
Bei bipolaren Anwendungen werden zwei gleichwertige Elektroden verwendet, die in einem Instrument zusammengefasst sind. Der Hochfrequenzstrom fließt dabei von der einen Elektrode über das zu behandelnde Gewebe zur anderen Elektrode des Chirurgieinstrumentes. Alternativ können die Elektroden auch an unterschiedlichen Geräten ausgebildet sein.In bipolar applications, two equivalent electrodes are used, which are combined in one instrument. The high-frequency current flows from one electrode via the tissue to be treated to the other electrode of the surgical instrument. Alternatively, the electrodes may also be formed on different devices.
HF-Chirurgiegeräte der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden in der Chirurgie für unterschiedliche Prozeduren und Behandlungen eingesetzt, die unterschiedliche Belastungen für die Geräte mit sich bringen. Dabei unterscheiden sich Merkmale wie Spannungsverlauf, Spitzenleitung, Flankensteilheit, Ausgangslast und Aktivierungsdauer teilweise erheblich. Bei einer konventionellen Auslegung kann ein HF-Chirurgiegerät mit einem Aktivierung/Pause-Verhältnis von 1:3 verwendet werden. Für bestimmte Anwendungen, wie beispielsweise in der Urologie, ist dieses Verhältnis nicht ausreichend.HF surgical devices of the type mentioned are known from the prior art. They are used in surgery for different procedures and treatments, which bring different loads for the devices. In this case, features such as voltage curve, peak line, edge steepness, output load and activation duration are sometimes significantly different. In a conventional design, an electrosurgical unit with an activation / pausing ratio of 1: 3 can be used. For certain applications, such as in urology, this ratio is not sufficient.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes HF-Chirurgiegerät bereitzustellen, mit dem längere Aktivierungszeiten möglich sind.It is therefore the object of the present invention to provide an improved HF surgical device, with which longer activation times are possible.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß von dem eingangs genannten HF-Chirurgiegerät durch einen im Strompfad zwischen Netzteil und Generator angeordneten Tiefpassfilter gelöst, mittels dem ein dem Gleichstrom überlagerter Wechselstrom herausfilterbar ist.The object is achieved by the above-mentioned HF-surgery device by a arranged in the current path between the power supply and generator low-pass filter, by means of which a DC superimposed alternating current is herausfilterbar.
Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass es bei herkömmlichen Geräten im Falle von Anwendungen, die längere Aktivierungszeiten erfordern, zu Überhitzungen kommen kann, die zu Schäden am HF-Chirurgiegerät führen können. Dieses Problem war bis dato nicht bekannt. Auf der Suche nach einer Lösung für dieses Problem wurde zunächst herausgefunden, dass Brummfrequenzen oder Rippleströme – also dem Gleichstrom überlagerte Wechselströme – Ursache für die Überhitzung des HF-Chirurgiegeräts sind. Die erfindungsgemäße Lösung eliminiert diese Wechselströme, so dass eine längere Aktivierungsdauer möglich ist.The invention includes the recognition that overheating can occur in conventional devices in the case of applications requiring longer activation times, which can lead to damage to the HF surgical device. This problem was not known until now. In the search for a solution to this problem, it was first found out that ripple frequencies or ripple currents - ie alternating currents superimposed on the direct current - are the cause of the overheating of the electrosurgical unit. The solution according to the invention eliminates these alternating currents, so that a longer activation period is possible.
Die Erfindung kann durch vorteilhafte Ausgestaltungen weiterentwickelt werden.The invention can be further developed by advantageous embodiments.
So kann das HF-Chirurgiegerät einen Schalter aufweisen, mittels dem der Tiefpassfilter in den Strompfad zwischen dem Netzteil und dem Generator zuschaltbar ist. Dies hat den Vorteil, dass der Tiefpassfilter speziell bei Anwendungen, die eine lange Aktivierung erfordern, zugeschaltet werden kann. Hierdurch werden für andere Modi, ohne Aktivierung des Tiefpassfilters, die notwendigen Spitzenleistungen und Flankensteilheit nicht beschränkt.Thus, the HF surgical device may have a switch by means of which the low-pass filter can be switched into the current path between the power supply and the generator. This has the advantage that the Low-pass filter especially in applications that require a long activation, can be switched on. This will not limit the necessary peak power and slew rate for other modes without activating the low pass filter.
Ferner kann das Hochfrequenz-Chirurgiegerät einen ersten Betriebsmodus und wenigstens einen zweiten Betriebsmodus aufweisen und der Schalter den Tiefpassfilter im ersten Betriebsmodus zuschalten und im zweiten Betriebsmodus nicht zuschalten. Der erste Betriebsmodus ist ein Betriebsmodus, der lange Aktivierungen erfordert und der Tiefpassfilter ist daher automatisch zugeschaltet. Ein solcher Betriebsmodus ist beispielsweise ein Schneidmodus für die sogenannte Unterwasserchirurgie, bei der eine angeschlossene Schneidelektrode innerhalb von einer Kochsalzlösung aktiviert wird. Ein solcher Modus wird beispielsweise in der Urologie bei der TURis(Transurethrale Resektion in Saline)-Plasma-Vaporisation zur Behandlung der gutartigen Prostatavergrößerung verwendet. In dem zweiten Betriebsmodus ohne Tiefpassfilter werden die notwendigen Spitzenleistungen und Flankensteilheit nicht beschränkt.Furthermore, the high-frequency surgical device can have a first operating mode and at least one second operating mode and the switch can switch on the low-pass filter in the first operating mode and not switch on in the second operating mode. The first operating mode is an operating mode that requires long activations and the low-pass filter is therefore automatically switched on. Such an operating mode is, for example, a cutting mode for so-called underwater surgery in which a connected cutting electrode is activated within a saline solution. Such a mode is used, for example, in urology in TURis (Transurethral resection in saline) plasma vaporization for the treatment of benign prostate enlargement. In the second mode of operation without a low-pass filter, the necessary peak powers and slew rate are not limited.
In einer Weiterbildung kann das Hochfrequenz-Chirurgiegerät, das mit einem elektrochirurgischen Instrument verbunden ist, eine Kontrolleinheit aufweisen, die so ausgebildet ist, dass sie den Tiefpassfilter in Abhängigkeit von der Aktivierung des Instruments oder einem anderen Betriebsparameter zuschaltet. Dies hat den Vorteil, dass der Tiefpassfilter zeitversetzt zu der Aktivierung zuschaltbar ist, um beispielsweise den Zündvorgang des Instruments nicht zu gefährden. Hierfür wird der Tiefpassfilter erst zugeschaltet, wenn die Elektrode, wie beispielsweise eine Plasma-Elektrode, gezündet hat. Die Zündung wird von einem entsprechenden Betriebsparameter im HF-Chirurgiegerät angezeigt.In a development, the high-frequency surgical device which is connected to an electrosurgical instrument can have a control unit which is designed such that it switches on the low-pass filter in dependence on the activation of the instrument or another operating parameter. This has the advantage that the low-pass filter can be switched on with a time delay to the activation so as not to jeopardize the ignition process of the instrument, for example. For this purpose, the low-pass filter is switched on only when the electrode, such as a plasma electrode, has ignited. The ignition is indicated by a corresponding operating parameter in the HF surgical device.
Um die Erwärmung des HF-Chirurgiegerätes besonders effektiv zu verhindern, kann der Tiefpassfilter eine Grenzfrequenz zwischen 100 Hz und 1 MHz haben. Es hat sich gezeigt, dass mit einer Grenzfrequenz in diesem Bereich lange Aktivierungszeiten möglich sind.In order to prevent the heating of the HF-surgery device particularly effective, the low-pass filter may have a cut-off frequency between 100 Hz and 1 MHz. It has been shown that with a cutoff frequency in this range, long activation times are possible.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Tiefpassfilter als aktiver Tiefpass ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass der Frequenzgang unabhängig von der Last ist, was bei HF-Chirurgiegeräten von Vorteil sein kann.In an advantageous development, the low-pass filter can be designed as an active low-pass filter. This has the advantage that the frequency response is independent of the load, which may be advantageous in HF surgical devices.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten vorteilhaften Ausführungsformen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale können dabei beliebig miteinander kombiniert werden.In the following, the invention will be explained with reference to the advantageous embodiments shown in the drawings. The different features can be combined with each other.
Es zeigt:It shows:
Das erfindungsgemäße HF-Chirurgiegerät
Das Hochspannungs-Netzteil
Das Hochspannungsnetzteil
Der HF-Generator
Über die Benutzerschnittstelle
Die Kontrolleinheit
So schaltet die Kontrolleinheit
Der überlagerte Wechselstrom, der sogenannte Ripple-Strom oder Brummstrom, kann im Hochspannungs-Netzteil
Für andere Anwendungen kann es vorteilhaft sein, den Gleichstrom ungefiltert, d. h. mit überlagertem Wechselstrom, vom Hochspannungs-Netzteil
In einem dritten Betriebsmodus, der an der Benutzerschnittstelle
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- HF-ChirurgiegerätElectrosurgical unit
- 22
- HochspannungsnetzteilHigh Voltage Power Supply
- 33
- HF-GeneratorRF generator
- 44
- BenutzerschnittstelleUser interface
- 55
- Kontrolleinheitcontrol unit
- 66
- Schalterswitch
- 77
- TiefpassfilterLow Pass Filter
- 88th
- Anschlussbuchsensockets
- 99
- Instrumentinstrument
- 1010
- Strompfadcurrent path
- 1111
- Verbindungskabelconnection cable
- 1212
- Signalpfadsignal path
Claims (8)
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