DE102012220658A1

DE102012220658A1 - Elektrochirurgisches Instrument für die Koagulation oder Ablation von Körpergewebe

Info

Publication number: DE102012220658A1
Application number: DE102012220658.2A
Authority: DE
Inventors: Hanno Winter
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-05-15
Also published as: US20160066986A1; WO2014075932A1

Abstract

Bipolares elektrochirurgisches Instrument (100) für die Ablation von biologischem Gewebe mit einem länglichen Schaft (20) und mit zwei in Längsrichtung (L) des Schaftes hintereinander am Schaft (20) angeordneten und einen Oberflächenanteil des Schaftes (20) bildenden Ablationselektroden (1, 2) die elektrisch leitfähig und durch einen Isolator (5) elektrisch voneinander getrennt sind, wobei das Instrument (100) wenigstens eine Messelektrode (3) aufweist, die von den Ablationselektroden (1, 2) elektrisch isoliert und zwischen den beiden Ablationselektroden (1, 2) in unmittelbarer Nachbarschaft einer der beiden Ablationselektroden (1) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein bipolares elektrochirurgisches Instrument für die Ablation von biologischem Gewebe mit einem länglichen Schaft und mit zwei in Längsrichtung des Schaftes hintereinander am Schaft angeordneten und einen Oberflächenanteil des Schaftes bildenden Ablationselektroden, die elektrisch leitfähig und durch einen Isolator elektrisch voneinander getrennt sind.
Elektrochirurgische Instrumente der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und kommen beispielsweise bei der endovenösen Behandlung von Veneninsuffizienzen zum Einsatz. Für die Behandlung wird das Instrument in eine Vene eingeführt und unter Abgabe hochfrequenter (HF) Ströme (ca. 0,2 Mhz bis 3 Mhz), die beispielsweise von einem Generator erzeugt werden, langsam von proximal nach distal zurückgezogen, wodurch die Vene thermisch verödet.
Es wurde beobachtet, dass es bei der Ablation von Blutgefäßen zum Anhaften eines Blutkoagels an den Elektroden bzw. dem Isolator kommen kann, wodurch die Behandlung – zum Entfernen des anhaftenden Blutkoagels – regelmäßig unterbrochen werden muss.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes elektrochirurgisches Instrument bereitzustellen, mit dem Behandlungsunterbrechungen verminderbar sind.
Die Aufgabe wird bei dem elektrochirurgischen Instrument der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Instrument wenigstens eine Messelektrode aufweist, die von den Ablationselektroden elektrisch isoliert und zwischen den beiden Ablationselektroden in unmittelbarer Nachbarschaft einer der beiden Ablationselektroden angeordnet ist.
Vorteilhafterweise kann so zwischen einer ersten Ablationselektrode und einer dieser Ablationselektrode zugeordneten ersten Messelektrode ein Messstrom zum Messen des elektrischen Widerstands zwischen der Ablationselektrode und der dieser Ablationselektrode zugeordneten Messelektrode angelegt werden. Sobald sich während einer HF Behandlung über die Ablationselektrode an den Kanten der Elektrode eine Koagel bildet, kann dieser über die Messelektrode durch einen Widerstandsanstieg detektiert werden. Dies gilt entsprechend für die zweite Ablationselektrode und einer dieser Ablationselektrode zu-geordneter zweiter Messelektrode.
Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass der Grad des Anhaftens des Blutkoagels an den Elektroden bzw. an dem zwischen den Elektroden befindlichen Isolator, maßgeblich über die abgegeben Temperaturdosis bestimmt wird. Da sich immer entlang der Strompfade mit den geringsten Widerständen die höchste Leistungsdichte einstellt, erhalten diese Bereiche während einer normalen Applikation eine vergleichsweise hohe Temperaturdosis, wodurch ein Verkleben des Blutkoagels mit den Elektroden hervorgerufen wird.
Die Erfindung schließt auch die Erkenntnis ein, dass dieser Effekt auch mit einer Regelung der Ausgangsleistung über den Gewebewiderstand nicht verhindert werden kann, da ein zwischen den beiden Ablationselektroden messbarer elektrischer Summenwiderstand nicht sensitiv genug ist, um auf kritische Widerstandsänderungen von im Vergleich zum gesamten stromdurchflossenen Volumen kleinen Volumenbereichen zu reagieren.
Durch Ausbilden zweier Messelektroden zwischen Isolator und Ablationselektroden kann die Detektion eines Koagels sehr viel früher erfolgen, als bei einer herkömmlichen Messung des Summenwiderstandes über die Ablationselektroden. Die Leistung des Generators kann schneller abgeregelt werden, wodurch eine lokale Überhitzung der Elektrodenkanten verhindert wird. Entsprechend wird ein Verkleben von Blut oder Gewebe an den Elektrodenkanten reduziert und unerwünschte Behandlungsunterbrechungen vermindert.
Unter einer Ablationselektrode ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine elektrisch leitfähige Elektrode zu verstehen, die für die Abgabe eines Ablationsstroms und/oder eines Koagulationsstroms geeignet ist. Der Begriff Ablationselektroden umfasst also ausdrücklich auch Koagulationselektroden oder ähnliche Elektroden.
Um einen Blutkoagel möglichst früh detektieren zu können, ist eine Messelektrode bevorzugt in unmittelbarer Nähe zu einer Ablationselektrode angeordnet. Bevorzugt ist eine erste Messelektroden in unmittelbarer Nähe zu einer ersten Ablationselektrode angeordnet. Die zweite Messelektrode kann in unmittelbarer Nähe zu einer zweiten Ablationselektrode angeordnet sein. Unter unmittelbarer Nähe ist insbesondere zu verstehen, dass zwischen einer Ablationselektrode und der ihr zugeordneten Messelektrode keine weitere Elektrode befindlich ist.
Vorteilhafterweise ist die Messelektrode durch einen zweiten, schmalen Isolator von der Ablationselektrode getrennt. Es hat sich auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Abstand zwischen einer jeweiligen Ablationselektrode und der unmittelbar benachbarten Messelektrode wesentlich kleiner ist, als der Abstand der Messelektroden untereinander. So ist der Abstand zwischen den Messelektroden vorzugsweise mindestens fünf mal größer als der Abstand zwischen einer jeweiligen Messelektrode und der unmittelbar benachbarten Ablationselektrode.
Um eine besonders gleichmäßige Stromabgabe zu gewährleisten, kann die Ablationselektrode und/oder die Messelektrode jeweils ringförmig ausgebildet sein. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Messelektroden koaxial zum Schaft angeordnet sind. Ringförmig ausgebildet heißt dabei nicht notwendigerweise dass die Elektroden den Schaft durchgängig umschließen. So kann beispielsweise eine Messelektrode auch durch eine Anzahl ringförmig um den Schaft angeordnete sehr kleinflächige, z. B. annähernd punktförmige Elektroden gebildet sein.
Die Ablationselektroden können bezogen auf die Längsrichtung des Schaftes jeweils ein im Wesentlichen gleiches Querschnittsmaß aufweisen.
Um das Instrument besonders kompakt auszubilden, kann die Oberfläche einer Messelektrode kleinflächiger sein, als die Oberfläche einer Ablationselektrode. Vorzugsweise ist die Oberfläche einer Ablationselektrode mindestens zehn mal größer als die Oberfläche der zugehörigen Messelektrode. Bevorzugt ist die Breite, d. h. die Ausdehnung in Längsrichtung des Schaftes, der jeweiligen, die Messelektrode bildenden Ringelektroden geringer ist als ein Viertel ihres Durchmessers.
Der Schaft und/oder die Elektroden des elektrochirurgischen Instruments können zumindest abschnittsweise biegsam ausgebildet sein, womit sich das Instrument insbesondere für eine Venenablation eignet. Der Schaft und/oder die Elektroden des elektrochirurgischen Instruments können auch biegesteif ausgebildet sein, was die Verwendung des Instruments für eine interstitielle Ablation z.B. eine Tumorbehandlung begünstigt.
Die Erfindung führt auch zu einem Verfahren zum Betreiben eines elektrochirurgischen Instruments mit den Schritten:

– Beaufschlagen der Ablationselektroden mit einer bipolaren HF-Spannung
– Bestimmen eines elektrischen Widerstands und/oder eines Widerstandsanstiegs des elektrischen Widerstands zwischen einer Ablationselektrode und einer Messelektrode
– Abregeln der bipolaren HF-Spannung wenn der elektrische Widerstand und/oder der Widerstandsanstieg zwischen einer Ablationselektrode und einer Messelektrode einen Widerstandsschwellenwert überschritten und/oder ein Mindest-Widerstandsanstieg erreicht hat.

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigt 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Instruments und dessen Funktion.
Ein elektrochirurgisches Instrument 100 in 1 weist einen länglichen, zylinderförmigen Schaft 20 mit zwei in Längsrichtung L des Schaftes 20 hintereinander am Schaft 20 angeordneten Ablationselektroden 1, 2 auf. Die Ablationselektroden 1, 2 sind vorliegend ringförmig ausgebildet und bilden jeweils einen Oberflächenanteil des Schaftes 20, wobei eine erste Ablationselektrode 1 gleichzeitig das distale Endes des Schaftes 20 und somit eine Tipp-Elektrode bildet. Das Instrument 100 weist auch einen ersten Isolator 5 auf, der die elektrisch leitfähigen Ablationselektroden 1, 2 elektrisch voneinander trennt. Über einen HF-Generator (nicht gezeigt) können die Ablationselektroden 1, 2 mit einer HF-Spannung bipolar betrieben werden.
Das Instrument 100 weist zwei Messelektroden 3, 4 auf, die zwischen dem ersten Isolator 5 und den Ablationselektroden 1, 2 ausgebildet sind. Die Messelektroden sind elektrisch leitfähig und sowohl von den Ablationselektroden 1, 2 als auch voneinander elektrisch isoliert. Die zwei Messelektroden 3, 4 sind ebenfalls ringförmig ausgebildet und koaxial zu den Ablationselektroden 1, 2 und dem Schaft 20 angeordnet. Erkennbar ist, dass die Ablationselektroden 1, 2 und die Messelektroden 3, 4 bezogen auf die Längsrichtung L des Schaftes 20 jeweils ein im Wesentlichen gleiches Querschnittsmaß (Durchmesser D) aufweisen.
Um ein sich ausbildendes Koagel K1, K2 möglichst früh zu detektieren ist die erste Messelektrode 3 in unmittelbarer Nähe zu der ersten (distalen) Ablationselektrode 1, die zweite Messelektrode 4 in unmittelbarer Nähe zu der zweiten (proximalen) Ablationselektrode 2 angeordnet. Dabei ist der Abstand A2 zwischen der ersten Ablationselektrode 1 und der ersten Messelektrode 3 kleiner als der Abstand A1 zwischen der ersten Messelektrode 1 und der zweiten Messelektrode 2. Ebenso ist der Abstand A3 zwischen der zweiten Ablationselektrode 2 und der zweiten Messelektrode 4 kleiner als der Abstand A1 zwischen der ersten Messelektrode 1 und der zweiten Messelektrode 2.
Ebenfalls gezeigt in 1 ist, dass die erste Messelektrode 3 undmittelbar benachbart zur ersten Ablationselektrode 1 angeordnet ist, d.h. insbesondere ist zwischen der ersten Messelektrode 3 und der Ablationselektrode 1 lediglich ein elektrisch isolierender Abschnitt in Form eines zweiten Isolators 5‘ und keine weitere Elektrode angeordnet. Auch die zweite Messelektrode 4 und die zweite Ablationselektrode 2 sind durch einen schmalen dritten Isolator 5‘‘ mit geringem Abstand voneinander getrennt unmittelbar benachbart angeordnet. D.h. die erste Messelektrode 3 ist in distaler Richtung durch den zweiten Isolator 5‘ und in proximaler Richtung durch den Isolator 5 begrenzt. Die zweite Messelektrode 4 hingegen ist in distaler Richtung durch den Isolator 5 und in proximaler Richtung durch den dritten Isolator 5‘‘ begrenzt.
Desweiteren ist die in Längsrichtung L des Schaftes gemessene Breite B der Messelektroden 3, 4 geringer als ein Viertel ihres quer zur Längsrichtung gemessenen Querschnittsmaß Durchmessers D. Damit sind die Messelektroden 3, 4 wesentlich kleinflächiger als die Ablationselektroden 1, 2.
Im Folgenden wird auf die Funktion des Instruments 100 im Ablationsbetrieb näher eingegangen. Dazu ist in 1i) nur der über den beiden Ablationselektroden 1, 2 gemessene ohmsche Widerstand R aufgetragen. Unter einem „ohmschen Widerstand“ wird der betragsmäßige Wert des elektrischen Widerstandes verstanden.
Die Messelektroden 3, 4 sind in 1i) nicht berücksichtigt. Beim Ablationsbetrieb – das Instrument 100 ist mit einer HF-Spannung bipolar beaufschlagt und in einem biologischen Gewebe 300 angeordnet – breitet sich ein Koagel K1, K2 typischerweise beginnend an einer Kante zwischen Isolator 5 und der entsprechenden Ablationselektrode 1, 2 aus. Diese Ausbreitung geht mit einem Anstieg des Widerstandes R des Gewebes 300 einher, der in 1i) über der Zeit t aufgetragen ist. Praktisch wird allerdings zwischen den beiden Ablationselektroden 1, 2 lediglich ein elektrischer Summenwiderstand des Gewebes 300 über den gesamten Abstand A1 + A2 + A3 der beiden Ablationselektroden 1, 2 gemessen. Es kann also im Bereich der Kante zwischen Isolator 5 und der entsprechenden Ablationselektrode 1, 2 bereits zu einem Anhaften der Koagel K1, K2 an der entsprechenden Ablationselektrode 1, 2 kommen, ohne das der Widerstand R signifikant steigt.
1ii) zeigt nun den über der ersten Ablationselektrode 1 und der ersten Messelektrode 3 gemessenen Widerstand für die gleiche Ablationssituation, die auch der 1i) zugrunde liegt. Erkennbar ist, dass der ohmsche Widerstand R – diesmal gemessen über der ersten Ablationselektrode 1 und der ersten Messelektrode 3 – deutlich schneller ansteigt als der Widerstand R in 1ii). Dies weil der über der ersten Ablationselektrode 1 und der ersten Messelektrode 3 gemessenen Widerstand R lediglich einen Gewebeabschnitt deutlich kleineren Volumens betrifft. Ebenfalls aufgetragen in 1ii) ist die Geschwindigkeit dR/dt mit der der Widerstand R des Koagels K1 im Zuge der Gerinnung ansteigt.
Analog zu 1ii) kann auch der Widerstand R und/oder der Widerstandsanstieg im Laufe der Zeit dR/dt über der zweiten Ablationselektrode 2 und der zweiten Messelektrode 4 gemessen werden. Vorliegend ist der Widerstand R der gemessene ohmsche Widerstand. Es ist ebenfalls denkbar, eine Impedanz zwischen den beiden Ablationselektroden zu messen.
Im Ablationsbetrieb werden die beiden Ablationselektroden 1, 2 des Instruments 100 zunächst mit einer bipolaren HF-Spannung, beispielsweise 500 Volt beaufschlagt. Ferner wird ein Widerstand R und ein Widerstandsanstieg dR/dt zwischen der ersten Ablationselektrode 1 und der ersten Messelektrode 3, sowie zwischen der zweiten Ablationselektrode 2 und der zweiten Messelektrode 4 gemessen. Wenn der Widerstand R einen Widerstandsschwellenwert überschreitet und/oder der Widerstandsanstieg dR/dt einen Mindest-Widerstandsanstieg – was beispielsweise bei vorhandenen Koageln K1, K2 der Fall sein kann – wird die zwischen den Ablationselektroden 1, 2 angelegte bipolaren HF-Spannung abgeregelt, beispielsweise auf 200 Volt.

Claims

Bipolares elektrochirurgisches Instrument (100) für die Ablation und/oder Koagulation von biologischem Gewebe mit einem länglichen Schaft (20) und mit zwei in Längsrichtung (L) des Schaftes hintereinander am Schaft (20) angeordneten und einen Oberflächenanteil des Schaftes (20) bildenden Ablationselektroden (1, 2) die elektrisch leitfähig und durch einen Isolator (5) elektrisch voneinander getrennt sind, wobei das Instrument (100) wenigstens eine Messelektrode (3) aufweist, die von den Ablationselektroden (1, 2) elektrisch isoliert und zwischen den beiden Ablationselektroden (1, 2) in un-mittelbarer Nachbarschaft einer der beiden Ablationselektroden (1) angeordnet ist.
Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrument (100) zwei zwischen Isolator (5) und Ablationselektroden (1, 2) ausgebildete, von den Ablationselektroden (1, 2) elektrisch isolierte Messelektroden (3, 4) aufweist.
Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablationselektrode und die Messelektroden (3, 4) jeweils ringförmig ausgebildet sind.
Instrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Messelektroden (3) in unmittelbarer Nähe zu einer ersten Ablationselektrode (1) angeordnet und/oder eine zweite Messelektroden (4) in unmittelbarer Nähe zu einer zweiten Ablationselektrode (2) angeordnet ist.
Instrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektroden (3, 4) koaxial zum Schaft (20) angeordnet sind.
Instrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablationselektroden (1, 2) bezogen auf die Längsrichtung (L) des Schaftes (20) jeweils ein im Wesentlichen gleiches Querschnittsmaß (D) aufweisen.
Instrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) der Messelektroden (3, 4) geringer ist als ein Viertel ihres Durchmessers.
Instrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Messelektroden (3, 4) maximal ein Zehntel der Fläche Ablationselektroden (1, 2) ist.
Instrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A2, A3) zwischen einer jeweiligen Ablationselektrode (1, 2) und der unmittelbar benachbarten Messelektrode (3, 4) wesentlich kleiner, beispielsweise fünfmal kleiner ist, als der Abstand (A1) zwischen den Messelektroden (3, 4) selbst.
Verfahren zum Betreiben eines elektrochirurgischen Instruments (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweisend die Schritte: – Beaufschlagen der Ablationselektroden (1, 2) mit einer bipolaren HF-Spannung – Bestimmen eines Widerstands (R) und/oder eines Widerstandsanstiegs (dR/dt) zwischen einer Ablationselektrode (1, 2) und einer unmittelbar benachbarten Messelektrode (3, 4) – Abregeln der bipolaren HF-Spannung wenn der Widerstand (R) und/oder der Widerstandsanstieg (dR/dt) einen Widerstandsschwellenwert überschritten und/oder ein Mindest-Widerstandsanstieg erreicht hat.