-
Die Erfindung betrifft ein elektrochirurgisches Instrument für die Ablation von biologischem Gewebe sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines elektrochirurgischen Instruments.
-
Elektrochirurgische Instrumente der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und kommen beispielsweise bei der endovenösen Behandlung von Veneninsuffizienzen zum Einsatz. Ein elektrochirurgisches Instrument ist dafür typischerweise bipolar ausgeführt und weist einen länglichen Schaft mit zwei am Schaft in Längsrichtung des Schaftes hintereinander angeordneten und jeweils eine Oberflächenabschnitt des Schaftes bildenden Elektroden auf. 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 kommen kann, wodurch die Behandlung – zum Reinigen der Elektroden – regelmäßig unterbrochen werden muss.
-
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes elektrochirurgisches Instrument bereitzustellen, mit dem unerwünschte Behandlungsunterbrechungen vermindert werden. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, eine entsprechenden Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines elektrochirurgisches Instruments anzugeben.
-
Bezüglich des Instruments wird die Aufgabe gelöst durch ein elektrochirurgisches Instrument mit einem länglichen Schaft und mit einer Mehrzahl am Schaft in Längsrichtung des Schaftes hintereinander angeordneter und jeweils eine Oberflächenabschnitt des Schaftes bildender Elektroden. Die Elektroden sind voneinander elektrisch isoliert und jeweils paarweise elektrisch ansteuerbar, wobei jeweils solche Elektroden als Elektrodenpaar elektrisch ansteuerbar sind, die bezüglich der Längsrichtung des Schaftes von einer Mitte zwischen allen Elektroden gleichweit entfernt sind.
-
Das erfindungsgemäße Instrument hat den Vorteil, dass die Elektrodenpaare beginnend beim innersten Pärchen nacheinander von innen nach außen sequentiell aktiviert und/oder deaktiviert werden können. Die Erfindung schließt nämlich 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. Im Bereich der der Mitte am nächstliegenden Elektroden – zwischen diesen kann ein Strompfad mit einem geringsten Widerstand gegeben sein – erwärmt sich das Blut entsprechend am schnellsten (höhere Leistungsdichte). Beim erfindungsgemäßen Instrument können nun beispielsweise die der Mitte nächstliegenden Elektroden deaktiviert und/oder von einer Ansteuersequenz ausgeschlossen werden, wenn der Widerstand (gemeint ist der Wert des Widerstands) und/oder der Widerstandsanstieg (gemeint ist die zeitliche Ableitung des Wertes des Widerstands) zwischen den dieses Elektrodenpaar bildenden Elektroden einen Grenzwert überschreitet. Hierdurch wird verhindert, dass diese Elektroden überhitzen und ein Koagel anhaftet.
-
Die multipolare Elektrodenanordnung bietet die Möglichkeit, die Elektrodenflächen der einzelnen Elektrodenpaare deutlich kleiner auszuführen, als bei einer bipolaren Anordnung. Dadurch kann die multipolare Elektrodenanordnung sensitiver auf einen lokalen Anstieg des Blut- oder Gewebewiderstandes reagieren, als bei vergleichsweise großflächigen Elektroden bipolarer Instrumente.
-
Die Erfindung schließt auch die Erkenntnis ein, dass der Effekt des Anhaftens von Blutkoageln allein mit einer Regelung der Ausgangsleistung bei einem bipolaren Instrument nicht zufriedenstellen vermieden wird. Da der über beiden Elektroden des bipolaren Instruments lediglich ein Summenwiderstand des Gewebes gemessen werden kann, welcher nicht sensitiv genug ist, um auf kritische Widerstandsänderungen von im Vergleich zum gesamten stromdurchflossenen Volumen kleinen Volumenbereichen zu reagieren.
-
Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung erlaubt es hingegen, dass eine widerstandsgeregelte Leistungsabgabe genauer dosiert erfolgen kann. Damit kann verhindert werden, dass elektrodennahe Bereiche überhitzen und es zu einem Verkleben von Blut oder Gewebe mit den Elektroden bzw. dem Isolator kommt. Dadurch können auch unerwünschte Behandlungsunterbrechungen vermindert werden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Variante des Instruments können die Elektroden als Ringelektroden ausgebildet und koaxial zum Schaft angeordnet sein. Um eine gleichmäßige Gewebeablation zu begünstigen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Elektroden in Längsrichtung des Schaftes jeweils gleich lang sind, oder zumindest die Elektroden eines Elektrodenpaares sich hinsichtlich ihrer in Längsrichtung (L) des Schaftes (20) gemessenen Länge um maximal ein quer zur Längsrichtung (L) des Schaftes (20) gemessenes Querschnittsmaß (D) voneinander unterscheiden. Benachbarte Elektroden können jeweils den gleichen Abstand zueinander aufweisen.
-
Bevorzugt ist ein quer zur Längsrichtung des Schaftes gemessenes Querschnittsmaß einer jeweiligen Elektrode größer ist als ein in Längsrichtung des Schaftes gemessener Abstand zweier benachbarter Elektroden.
-
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.
-
Bezüglich des Hochfrequenz-Chirurgiegeräts wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass Hochfrequenz-Chirurgiegerät eine Steuervorrichtung aufweist, die ausgebildet ist, die Elektroden paarweise unabhängig voneinander so anzusteuern, dass die Elektrodenpaare sequentiell nacheinander angesteuert werden. Unter Ansteuern wird das Beaufschlagen eines Elektrodenpaares mit einer HF-Spannung (beispielsweise 500 Volt) verstanden. Im einfachsten Fall kann „Ansteuern“ oder „angesteuert“ bedeuten, dass eine HF-Spannung an einem Elektrodenpaar anliegt, wohingegen „nicht Ansteuern“ oder „nicht angesteuert“ bedeuten kann, dass keine HF-Spannung an einem jeweiligen Elektrodenpaar anliegt. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass der Zustand „nicht angesteuert“ bedeutet, dass an einem Elektrodenpaar eine HF-Spannung anliegt, die im Vergleich zur anliegenden Spannung des Zustands „angesteuert“ gering ist (beispielsweise 150 Volt).
-
Die Steuervorrichtung kann ausgebildet sein, jeweils einen Wert eines elektrischen Widerstands zwischen den ein jeweiliges Elektrodenpaar bildenden Elektroden zu bestimmen.
-
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung ausgebildet, ein jeweiliges Elektrodenpaar von einer Ansteuersequenz auszuschließen, wenn der Wert des elektrischen Widerstands zwischen den das jeweilige Elektrodenpaar bildenden Elektroden ein Widerstandsschwellenwert überschreitet und/oder eine Änderung des Wertes des elektrischen Widerstands einen Mindest-Widerstandsanstieg erreicht oder überschreitet.
-
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Steuervorrichtung auszubilden, in einer Ansteuersequenz zunächst das Elektrodenpaar mit der geringsten Entfernung voneinander anzusteuern. Die Steuervorrichtung kann ausgebildet sein, danach das Elektrodenpaar mit der jeweils nächst geringsten Entfernung voneinander anzusteuern.
-
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines elektrochirurgischen Instruments mit dem Schritt:
- – Ansteuern der Elektroden paarweise unabhängig voneinander so, dass die Elektrodenpaare sequentiell nacheinander angesteuert werden, wobei jeweils solche Elektroden als Elektrodenpaar elektrisch angesteuert werden, die bezüglich der Längsrichtung des Schaftes von einer Mitte zwischen allen Elektroden gleichweit entfernt sind.
-
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen einen Widerstand zwischen den ein jeweiliges Elektrodenpaar bildenden Elektroden zu bestimmen.
-
Es kann ein jeweiliges Elektrodenpaar aus einer Ansteuersequenz ausgeschlossen werden, wenn der Wert des elektrischen Widerstands zwischen den das jeweilige Elektrodenpaar bildenden Elektroden ein Widerstandsschwellenwert und/oder ein Mindest-Widerstandsanstieg überschreitet.
-
Es hat sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, in einer Ansteuersequenz zunächst das Elektrodenpaar mit der geringsten Entfernung voneinander anzusteuern. Vorteilhafterweise wird danach das Elektrodenpaar mit der jeweils nächst geringsten Entfernung voneinander angesteuert.
-
Bevorzugt ist das Verfahren in der vorbeschriebenen Steuereinrichtung des Hochfrequenz-Chirurgiegeräts verwirklicht, d.h. die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, die jeweiligen Verfahrensschritte auszuführen. Sieht beispielsweise ein Verfahrensschritt ein Bestimmen eines Widerstands zwischen den ein jeweiliges Elektrodenpaar bildenden Elektroden vor, so ist auch das Hochfrequenz-Chirurgiegerät ausgebildet, jeweils einen Widerstand zwischen den einen jeweiligen Elektrodenpaar bildenden Elektroden zu bestimmen, usw.
-
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Gezeigt sind in:
-
1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Instruments, welches an ein erfindungsgemäßes Hochfrequenz-Chirurgiegerät angeschlossen ist;
-
2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrochirurgisches Instruments im Ablationsbetrieb.
-
Das erfindungsgemäße elektrochirurgisches Instrument 100 in 1 weist einen länglichen Schaft 20 auf, der vorliegend zylinderförmig ausgebildet ist. Das Instrument 100 weist auch acht Elektroden 1, 1‘, 2, 2‘, 3, 3‘, 4, 4‘ auf, die am Schaft 20 in Längsrichtung L des Schaftes 20 hintereinander angeordnet sind. Die Elektroden 1, 1‘, 2, 2‘, 3, 3‘, 4, 4‘ sind als Ringelektroden ausgeführt und bilden jeweils eine Oberflächenabschnitt des Schaftes 20.
-
Ersichtlich aus 1 ist ebenfalls, dass ein quer zur Längsrichtung L des Schaftes gemessenes Querschnittsmaß D – im vorliegenden Fall der Durchmesser D des Schaftes 20 – einer jeweiligen Elektrode 1, 1‘, 2, 2‘, 3, 3‘, 4, 4‘ größer ist, als ein in Längsrichtung L des Schaftes 20 gemessener Abstand A zweier benachbarter Elektroden.
-
Die acht koaxial zum Schaft 20 angeordneten Elektroden 1, 1‘, 2, 2‘, 3, 3‘, 4, 4‘ sind in Längsrichtung L des Schaftes 20 jeweils gleich lang und voneinander jeweils durch einen Isolator 5 voneinander elektrisch isoliert. Weiter in 1 erkennbar ist, das benachbarte Elektroden jeweils den gleichen Abstand A zueinander aufweisen. Angedeutet durch die Strich-Punkt-Linie, die quer zur Längsrichtung L des Schaftes 20 orientiert ist, ist die Mitte M zwischen den Elektroden 1, 1‘, 2, 2‘, 3, 3‘, 4, 4‘ angedeutet. Die Elektroden, die von der Mitte des Schaftes 20 jeweils gleich weit entfernt sind, bilden ein Elektrodenpaar. So bilden die der Mitte nächstliegenden Elektroden 1, 1‘ ein erstes Elektrodenpaar, die mit dem nächst geringsten Abstand zur Mitte liegenden Elektroden 2 und 2‘ ein zweites Elektrodenpaar, usw. Insgesamt weist das beispielhafte Instrument 100 der 1 vier Elektrodenpaare auf.
-
Als erstes Elektrodenpaar elektrisch ansteuerbar sind die Elektroden 1, 1‘, als zweites Elektrodenpaar ansteuerbar sind die Elektroden 2, 2‘, usw. Es sind also solche Elektroden als Elektrodenpaar elektrisch ansteuerbar, die bezüglich der Längsrichtung L des Schaftes 20 von einer Mitte M zwischen allen Elektroden 1, 1‘, 2, 2‘, 3, 3‘, 4, 4‘ gleichweit entfernt sind.
-
Wie in 1 gezeigt, kann dass elektrochirurgisches Instrument 100 an einem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Chirurgiegerät 200 angeschlossen sein und durch dieses betrieben werden. Das Hochfrequenz-Chirurgiegerät 200 weist eine Steuervorrichtung 150 auf, die ausgebildet ist, die Elektroden 1, 1‘, 2, 2‘, 3, 3‘, 4, 4‘ des elektrochirurgischen Instruments 100 paarweise unabhängig voneinander so anzusteuern, dass die Elektrodenpaare 1, 1‘; 2, 2‘; 3, 3‘ und 4, 4‘ sequentiell nacheinander angesteuert werden.
-
Der Betrieb des elektrochirurgischen Instruments 100 wird im Folgenden mit Bezug auf 2a) und 2b) erläutert. Die im Einzelnen beschriebenen Verfahrensschritte sind vorliegen im Hochfrequenz-Chirurgiegerät 200 implementiert.
-
Die 2a) und 2b) zeigen ein elektrochirurgischen Instrument 100, das für einen Ablationsbetrieb in ein biologisches Gewebe 300 – beispielsweise eine Vene – eingebracht ist. Der in 2a) gezeigte Zustand liegt zeitlich vor dem in 2b) gezeigten Zustand. Das Instrument 100 der 2a) und 2b) weist insgesamt acht Elektroden 1, 1‘, 2, 2‘, 3, 3‘, 4, 4‘ auf, die jeweils paarweise durch die Steuervorrichtung 150 des Hochfrequenz-Chirurgiegeräts 200 ansteuerbar sind.
-
Auf der rechten Seite der 2a) und 2b) sind Widerstand-Zeit-Diagramme für jedes Elektrodenpaar 1, 1‘; 2, 2‘; 3, 3‘ und 4, 4‘ dargestellt. Die jeweiligen Widerstände werden von der Steuervorrichtung 150 des Hochfrequenz-Chirurgiegeräts 200 gemessen, die entsprechend dazu ausgebildet ist. Das Diagramm a)i zeigt den gemessenen Widerstand R zwischen dem ersten Elektrodenpaar 1, 1‘, also dem Elektrodenpaar 1, 1‘ dessen Elektroden 1, 1‘ die geringste Entfernung zueinander aufweisen. Das Diagramm a)ii zeigt den gemessenen Widerstand R zwischen dem zweiten Elektrodenpaar 2, 2‘ mit der nächst geringsten Entfernung voneinander. Diagramm a)iii zeigt den gemessenen Widerstand R zwischen dem dritten Elektrodenpaar 3, 3‘ mit der weiter nächst geringsten Entfernung voneinander, usw. Die Diagramme b)i, b)ii, b)iii und b)iv beziehen sich entsprechend auf den in 2b) gezeigten Betriebszustand des elektrochirurgischen Instruments 100.
-
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Widerstand R jeweils der gemessene ohmsche Widerstand zwischen einem Elektrodenpaar 1, 1‘; 2, 2‘; 3, 3‘ und 4, 4‘. Es ist ebenfalls denkbar jeweils eine Impedanz zwischen einem Elektrodenpaar 1, 1‘; 2, 2‘; 3, 3‘ und 4, 4‘ zu messen.
-
In einer ersten Ansteuersequenz werden nun die Elektroden 1‘, 2, 2‘, 3, 3‘, 4, 4‘ derart paarweise unabhängig voneinander angesteuert, dass die Elektrodenpaare 1, 1‘; 2, 2‘; 3, 3‘ und 4, 4‘ sequentiell nacheinander angesteuert werden. Die erste Ansteuersequenz beginnt mit Ansteuern des ersten Elektrodenpaares 1, 1‘, also des Elektrodenpaares, dessen Elektroden 1, 1‘ die geringste Entfernung voneinander aufweisen. Die Ansteuerung des zweiten Elektrodenpaares 2, 2‘ erfolgt nach der Ansteuerung des ersten Elektrodenpaares 1, 1‘. Die Ansteuerung des dritten Elektrodenpaares 3, 3‘ erfolgt nach der Ansteuerung des zweiten Elektrodenpaares 2, 2‘, usw. Nach der Ansteuerung des letzten Elektrodenpaares, also des Elektrodenpaares dessen Elektroden am weitesten voneinander entfernt sind, endet eine Ansteuersequenz. Im vorliegenden Fall ist das vierte Elektrodenpaare 4, 4‘ das letzte Elektrodenpaar, so dass die erste Ansteuersequenz mit der Ansteuerung des vierten Elektrodenpaares 4, 4‘ endet. Eine Ansteuersequenz kann mehrfach wiederholt werden, wobei der ersten Ansteuersequenz eine zweite Ansteuersequenz zeitlich nachgelagert ist, usw.
-
Durch das Beaufschlagen der Elektrodenpaare 1, 1‘; 2, 2‘; 3, 3‘ und 4, 4‘ mit einer HF-Spannung wird das Gewebe 300, welches das Instrument 100 umgibt, erwärmt. Da die Elektroden 1, 1‘ des erstes Elektrodenpaars die geringste Entfernung voneinander aufweisen, erwärmt sich das Gewebe 100 im Bereich des ersten Elektrodenpaares 1, 1‘ am schnellsten (höchste Leistungsdichte). Dementsprechend bildet sich ein Koagel K – dies in 2a) gezeigt – zunächst im Bereich des ersten Elektrodenpaares 1, 1‘. Die zunehmende Gerinnung des Koagels K äußert sich in einem Anstieg des elektrischen Widerstands R, der zwischen dem ersten Elektrodenpaar 1, 1‘ gemessen wird und in Diagramm a)i dargestellt ist. Ebenfalls dargestellt in Diagramm a)i ist die Geschwindigkeit dR/dt mit der der Widerstand R im Zuge der Gerinnung ansteigt, sowie eine vordefinierte Schaltschwelle S. Der Widerstand R des Gewebes 300 im Bereich ersten Elektrodenpaars 1, 1‘ schneidet die Schaltschwelle S in einem Zeitpunkt t1, d.h. das sich im Gewebe 300 ausbildende Koagel K hat einen bestimmten Gerinnungszustand erreicht. Die Geschwindigkeit dR/dt schneidet die Schaltschwelle S in einem Zeitpunkt t2, was wiederum bedeutet, dass die Gerinnung des Koagels K nunmehr mit einer (unerwünscht) hohen Geschwindigkeit fortschreitet. Überschreitet sowohl der Widerstand R als auch die Geschwindigkeit dR/dt die vordefinierte Schaltschwelle S, so wird das erste Elektrodenpaar 1, 1‘ in der zweiten Ansteuersequenz nicht angesteuert, d.h. von einer Ansteuersequenz ausgeschlossen.
-
Die zweite Ansteuersequenz beginnt dann mit dem Ansteuern des zweiten Elektrodenpaares 2, 2‘, also des Elektrodenpaares, dessen Elektroden 2, 2‘ die nächst geringste Entfernung voneinander aufweisen. Die Ansteuerung des dritten Elektrodenpaares 3, 3‘ erfolgt nach der Ansteuerung des zweiten Elektrodenpaares 2, 2‘, usw. Die zweite Steuersequenz endet mit der Ansteuerung des vierten Elektrodenpaares 4, 4‘. Dies hat zur Folge, dass das im Bereich ersten Elektrodenpaars 1, 1‘ befindliche Koagel K nun nicht weiter gerinnt und dementsprechend auch nicht am ersten Elektrodenpaar 1, 1‘ anhaftet.
-
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Ausschluss von einer Ansteuersequenz sowohl an den Widerstand R als auch die Geschwindigkeit dR/dt geknüpft. Selbstverständlich können das Verfahren und/oder die Steuervorrichtung auch ausgebildet sein, den Ausschluss eines Elektrodenpaares von einer Ansteuersequenz von einem der beiden Größen abhängig zu machen.
-
In 2a) ist weiter gezeigt, dass im Bereich des zweiten, dritten und vierten Elektrodenpaars 1, 1‘; 2, 2‘; 3, 3‘ das Gewebe 300 noch nicht koaguliert ist. Dementsprechend wird über dem zweiten, dritten und vierten Elektrodenpaar 1, 1‘; 2, 2‘; 3, 3‘ – dies ist den Diagrammen a)ii, a)iii und a)iv entnehmbar – ein vergleichsweise geringer und zeitlich konstanter Widerstand R gemessen, der jeweils unter der Schaltschwelle S liegt. Daher verbleiben das zweite, dritte und vierte Elektrodenpaar 2, 2‘; 3, 3‘; 4, 4‘ in der nun folgenden Ansteuersequenz.
-
In 2b) zeigt den Betrieb des Instruments 100 in der zweiten Ansteuersequenz, d.h. in einem Zeitpunkt nach dem Ausschluss des ersten Elektrodenpaars 1, 1‘. Dies ist im Diagramm b)i durch ein „OFF“ symbolisiert. Das Koagel K hat sich nun gleichmäßig über das erste Elektrodenpaar 1, 1‘ und das zweite Elektrodenpaar 2, 2‘ ausgebreitet. Erreicht nun der über dem zweiten Elektrodenpaar 2, 2‘ gemessene Widerstand R oder die Geschwindigkeit dR/dt die Schaltschwelle S – dies ist in Diagramm b) ii gezeigt – so wird das zweite Elektrodenpaar 2, 2‘ von der nächsten (dritten) Ansteuersequenz ausgeschlossen. Das dritte und vierte Elektrodenpaar 3, 3‘; 4, 4‘ verbleibt in der dritten Ansteuersequenz, da der entsprechende Widerstand R und die Geschwindigkeit dR/dt unter der Schaltschwelle S liegen, wie aus Diagramm b)iii und b)iv ersichtlich ist.
-
Im weiteren Ansteuersequenzen können auch das dritte Elektrodenpaar 3, 3‘ und das vierte Elektrodenpaar 4, 4‘ von der Ansteuersequenz ausgeschlossen werden. Je nach Wachstumsverhalten eines Koagels K können einzelne Ansteuersequenzen selbstverständlich auch mehrmals wiederholt werden. So kann erwartet werden, dass bei einem gerade in ein Gewebe 300 eingebrachtes Instrument 100 die erste Ansteuersequenz beispielsweise zwanzigmal wiederholt werden kann, bevor eine übermäßiger Erwärmung des ersten Elektrodenpaares 1, 1‘ auftritt und dieses erste Elektrodenpaare 1, 1‘ von einer Ansteuersequenz ausgeschlossen wird. Selbstverständlich kann die Anzahl der jeweilig wiederholbaren Sequenzen auch von der Beschaffenheit des Gewebes 300 und/oder der konkreten zeitlichen Länge einer Ansteuersequenz selbst abhängen.
