DE102012221510A1

DE102012221510A1 - Elektrodenbeschichtungsanordnung zur Verringerung der Blutadhäsion an HF-Elektroden

Info

Publication number: DE102012221510A1
Application number: DE201210221510
Authority: DE
Inventors: Hanno Winter
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2014-05-28

Abstract

Bipolares elektrochirurgisches Instrument für die Ablation von biologischem Gewebe mit einem länglichen Schaft und mit mehreren in Längsrichtung des Schaftes hintereinander am Schaft angeordneten, jeweils einen Oberflächenteil des Schaftes bildenden und paarweise als Ablationselektrodenabschnittspaare einander zugeordneten Ablationselektrodenabschnitten, die jeweils elektrisch so mit einem von zwei zum Anschließen an einen Generator ausgebildeten Generatoranschlüssen des elektrochirurgische Instruments verbunden sind, dass ein Ablationselektrodenabschnitt eines jeweiligen Ablationselektrodenabschnittspaares mit einem der beiden Generatoranschlüsse verbunden und der jeweils andere Ablationselektrodenabschnitt des Ablationselektrodenabschnittspaars mit dem jeweils anderen Generatoranschluss elektrisch verbunden ist, wobei die Ablationselektrodenabschnitte wenigstens in der – bezogen auf die Längsrichtung des Schaftes gesehenen – Mitte zwischen allen Ablationselektrodenabschnitte durch einen zentralen Isolator mit zwei Isolator-Längsenden voneinander elektrisch isoliert sind und ein erstes innerstes Ablationselektrodenabschnittspaar von jenen zwei Ablationselektrodenabschnitten gebildet wird, die den einander abgewandten Isolator-Längsenden am nächsten liegen und ein zweites Ablationselektrodenabschnittspaar von jenen zwei Ablationselektrodenabschnitten gebildet wird, die den einander abgewandten Längsenden des zentralen Isolators am zweit-nächsten liegen, wobei das elektrochirurgische Instrument wenigstens ein einen ohmeschen Widerstand zwischen wenigstens einem Generatoranschluss und einem im An-wendungsfall eine Außenfläche eines Ablationselektrodenabschnitten umgebenden Mediums erhöhendes Element aufweist, das so angeordnet und ausgebildet ist, dass ein erster ohmscher Gesamtwiderstand zwischen den Generatoranschlüssen unter Berücksichtigung eines im Anwendungsfall alle Ablationselektrodenabschnitte umgebenden Mediums mit einem homogenen spezifischen Widerstand, der dem von typischem Körpergewebe entspricht, für das erste Ablationselektrodenabschnittspaar wenigstens annähernd gleich einem zweiten ohmschem Gesamtwiderstand zwischen den Generatoranschlüssen unter Berücksichtigung eines im Anwendungsfall alle Ablationselektrodenabschnitte umgebenden Mediums mit einem homogenen spezifischen Widerstand, der dem von typischem Körpergewebe entspricht, für das zweite Ablationselektrodenabschnittspaar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrochirurgisches Instrument für die Ablation oder Koagulation von biologischem Gewebe.
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 Ströme (ca. 0,2 Mhz bis 1 Mhz) 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.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein elektrochirurgischen Instrument mit einem länglichen Schaft und mit mehreren in Längsrichtung des Schaftes hintereinander am Schaft angeordneten, jeweils einen Oberflächenteil des Schaftes bildenden und paarweise als Ablationselektrodenabschnittspaare einander zugeordneten Ablationselektrodenabschnitten. Diese sind elektrisch jeweils so mit einem von zwei zum Anschließen an einen Generator ausgebildeten Generatoranschlüssen des elektrochirurgische Instruments verbunden, dass ein Ablationselektrodenabschnitt eines jeweiligen Ablationselektrodenabschnittspaares mit einem der beiden Generatoranschlüsse verbunden und der jeweils andere Ablationselektrodenabschnitt des Ablationselektrodenabschnittspaars mit dem jeweils anderen Generatoranschluss elektrisch verbunden ist, wobei die Ablationselektrodenabschnitte wenigstens in der – bezogen auf die Längsrichtung des Schaftes gesehenen – Mitte zwischen allen Ablationselektrodenabschnitte durch einen zentralen Isolator mit zwei Isolator-Längsenden voneinander elektrisch isoliert sind. Ein erstes innerstes Ablationselektrodenabschnittspaar wird von jenen zwei Ablationselektrodenabschnitten gebildet, die den einander abgewandten Isolator-Längsenden am nächsten liegen und ein zweites Ablationselektrodenabschnittspaar wird von jenen zwei Ablationselektrodenabschnitten gebildet, die den einander abgewandten Längsenden des zentralen Isolators am zweit-nächsten liegen.
Erfindungsgemäß weist das elektrochirurgische Instrument wenigstens ein einen ohmschen Widerstand zwischen wenigstens einem Generatoranschluss und einem im Anwendungsfall eine Außenfläche eines Ablationselektrodenabschnitten umgebenden Mediums erhöhendes Element auf, das so angeordnet und ausgebildet ist, dass ein erster ohmscher Gesamtwiderstand entlang eines ersten Strompfades, der zwischen den Generatoranschlüssen über das erste Ablationselektrodenabschnittspaar und ein im Betrieb alle Ablationselektrodenabschnitte umgebendes Medium verläuft, wenigstens annähernd gleich einem zweiten ohmschem Gesamtwiderstand entlang eines zweiten Strompfades ist, der zwischen den Generatoranschlüssen über das zweite Ablationselektrodenabschnittspaar und ein im Betrieb alle Ablationselektrodenabschnitte umgebendes Medium verläuft, unter Berücksichtigung eines im Anwendungsfall alle Ablationselektrodenabschnitte umgebenden Mediums mit einem homogenen spezifischen Widerstand, der dem von typischem Körpergewebe entspricht.
Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass der Grad des Anhaftens des Blutkoagels an den Ablationselektroden bzw. an dem zwischen den Ablationselektroden befindlichen Isolator, maßgeblich von der im Gewebe entstehenden Wärmemenge bestimmt wird. Diese ist dort am größten, wo sich bei der Koagulation oder Ablation die höchste Leistungsdichte einstellt. Dies sind wiederum die Bereiche, in denen aufgrund des geringsten ohmschen Gesamtwiderstands die die größte Stromdichte herrscht, nämlich typischerweise dort, wo sich die beiden Ablationselektroden üblicher Instrumente am nächsten sind. Dies wird durch das erfindungsgemäß vorgesehene widerstandserhöhende Elemente – oder mehrere davon – kompensiert.
Das den ohmschen Widerstand erhöhende Element ist vorzugsweise durch einen jeweiligen Ablationselektrodenabschnitt selbst gebildet, nämlich beispielsweise durch eine widerstandserhöhende Schicht auf der Außenseite des jeweiligen Ablationselektrodenabschnitts.
Das den ohmschen Widerstand erhöhende Element kann aber auch durch einen ohmschen Widerstand in einer elektrischen Zuleitung zwischen einem jeweiligen Generatoranschluss und dem jeweils zugehörigen Ablationselektrodenabschnitt gebildet sein.
Vorteilhaft ist es, wenn jeweils ein widerstandserhöhendes Element zwischen den Außenflächen der Ablationselektrodenabschnitte des ersten Ablationselektrodenabschnittspaars und dem jeweiligen Generatoranschluss wirksam ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante weist das Instrument wenigstens ein drittes Ablationselektrodenabschnittspaar auf, welches von dem zentralen Isolator weiter entfernt ist, als das zweite Ablationselektrodenabschnittspaar. In diesem Fall sind mehrere widerstandserhöhende Elemente vorgesehen, die aufgrund ihrer Anordnung und Ausbildung derart wirksam sind, dass der ohmsche Gesamtwiderstand zwischen einem jeweiligen Generatoranschluss und dem mit diesem verbundenen ersten Ablationselektrodenabschnitt des ersten Ablationselektrodenabschnittspaar am größten und zwischen diesem Generatoranschluss und dem mit diesem verbundenen Ablationselektrodenabschnitt des dritten (also des äußersten) Ablationselektrodenabschnittspaars am geringsten ist, so dass sich insgesamt wenigstens annähernd gleiche Gesamtwiderstände über die verschiedenen Strompfade ergeben, die jeweils zwischen den Generatoraschlüssen über die verschiedenen Ablationselektrodenabschnittspaare verlaufen.. Entsprechend können auch weitere Ablationselektrodenabschnittspaare vorgesehen sein.
Auch im Falle mehrerer Ablationselektrodenabschnittspaare (z.B. drei und mehr) können die widerstandserhöhenden Elemente ohmsche Widerstände in einer jeweiligen elektrischen Zuleitung der Ablationselektrodenabschnitte sein.
Bevorzugt ist jedoch, insbesondere im Falle mehrerer Ablationselektrodenabschnittspaare, dass die widerstandserhöhenden Elemente von wenigstens einer den ohmschen Widerstand erhöhenden Beschichtung gebildet sind. Die Ablationselektrodenabschnitte verschiedener Ablationselektrodenabschnittspaare können sich durch eine Schichtdicke der Beschichtung voneinander unterscheiden. Bevorzugt ist die Schichtdicke der Beschichtung der Ablationselektrodenabschnitte des ersten Ablationselektrodenabschnittpaars am größten und die Schichtdicke der Beschichtung der Ablationselektrodenabschnitte des äußersten Ablationselektrodenabschnittspaars am geringsten oder Null. Es ist aber auch denkbar, dass die Schichtdicke einer jeweiligen Beschichtung für alle Ablationselektrodenabschnitte gleich groß ist und/oder die Beschichtungen jeweils verschiedene und/oder gleiche spezifische ohmsche Widerstände aufweisen.
Vorzugsweise ist die Beschichtung eine hydrophobe und/oder elektrisch leitfähige Beschichtung. Geeignete Beschichtungen sind Ti-DLC, W-DLC oder Cr-DLC Beschichtungen, also mit Titan, Wolfram oder Chrom dotierte Diamond-Like-Carbon-Beschichtungen.
Jedes Ablationselektrodenabschnittspaar ist von jeweils einem distalen Ablationselektrodenabschnitt und einem proximalen Ablationselektrodenabschnitt gebildet, so dass sich jeweils mehrere proximale und distale Ablationselektrodenabschnitte ergeben, von denen sich die distalen Ablationselektrodenabschnitte der verschiedenen Ablationselektrodenabschnittspaare distal des zentralen Isolators befinden und die proximalen Ablationselektrodenabschnitte der verschiedenen Ablationselektrodenabschnittspaare proximal des zentralen Isolators. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante sind einerseits die distalen Ablationselektrodenabschnitte und andrerseits die proximalen Ablationselektrodenabschnitt jeweils miteinander in Reihe geschaltet.
Hierbei können die widerstanderhöhenden Elemente ohmsche Widerstände in der jeweiligen Reihenschaltung der proximalen bzw. distalen Ablationselektrodenabschnitte sein.
Alternativ können die sowohl distalen Ablationselektrodenabschnitte als auch die proximalen Ablationselektrodenabschnitt jeweils einander parallelgeschaltet sein.
Es ist denkbar, das widerstandserhöhende Elemente oder die widerstandserhöhenden Elemente auf die Verwendung des Instruments in einem vorbestimmten Medium hin auszulegen. Ebenfalls ist es denkbar, das widerstandserhöhende Elemente oder die widerstandserhöhenden Elemente veränderbar und/oder schaltbar auszulegen, sodass dass Instrument situativ auf eine Mehrzahl von Medien anpassbar ist.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Gezeigt sind in:
1 eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrochirurgischen Instruments;
2 eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrochirurgischen Instruments;
3 ein erstes beispielhaftes Widerstandsersatzschaltbild für ein erfindungsgemäßes Instrument;
4 ein zweites beispielhaftes Widerstandsersatzschaltbild für ein erfindungsgemäßes Instrument.
Ein bipolares elektrochirurgisches Instrument 100 in 1a) weist einen länglichen, zylinderförmigen Schaft 20 auf. Am Schaft 20 ist ein elektrisch isolierender Isolator 3 mit zwei Längsenden E angeordnet. Der Schaft 20 weist mehrere in Längsrichtung L des Schaftes 20 hintereinander am Schaft 20 angeordnete Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ auf. Die Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘bilden jeweils einen Oberflächenteil des Schaftes 20. Die Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ sind ferner einander paarweise als Ablationselektrodenabschnittspaare 2–4; 2‘–4‘; 2‘‘–4‘‘; 2‘‘‘–4‘‘‘; 2‘‘‘‘–4‘‘‘‘ zugeordnet.
Genauer gesagt wird das erste (innerste) Ablationselektrodenabschnittspaar 2–4 von jenen zwei Ablationselektrodenabschnitten 2, 4 gebildet, die den einander abgewandten Längsenden E des Isolators 3 am nächsten liegen. Das zweite Ablationselektrodenabschnittspaar 2‘–4‘ wird von jenen zwei Ablationselektrodenabschnitten 2’, 4‘ gebildet, die den einander abgewandten Längsenden E des zentralen Isolators 3 am zweit-nächsten liegen, usw.
Der Isolator 3 ist bezogen auf die Längsrichtung L des Schaftes mittig zwischen allen Ablationselektrodenabschnitten 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ angeordnet, d.h. die Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ sind bezogen auf die Längsrichtung L des Schaftes 20 mittig voneinander elektrisch isoliert. Insbesondere sind die ein jeweiliges Ablationselektrodenabschnittspaar 2–4; 2‘–4‘; 2‘‘–4‘‘; 2‘‘‘–4‘‘‘; 2‘‘‘‘–4‘‘‘‘ bildenden Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ voneinander elektrisch isoliert. D.h. jene zwei Ablationselektrodenabschnitte 2, 4, die den einander abgewandten Längsenden E des Isolators 3 am nächsten liegen, sind voneinander elektrisch isoliert. Jene zwei Ablationselektrodenabschnitte 2’, 4‘, die den einander abgewandten Längsenden E des zentralen Isolators 3 am zweit-nächsten liegen sind voneinander elektrisch isoliert, usw.
Die Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ sind elektrisch jeweils so mit einem von zwei zum Anschließen an einen Generator (nicht gezeigt) ausgebildeten Generatoranschlüssen G1, G2 des elektrochirurgischen Instruments 100 elektrisch verbunden, dass ein Ablationselektrodenabschnitt 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘ eines jeweiligen Ablationselektrodenabschnittspaares mit einem der beiden Generatoranschlüsse G1 verbunden und der jeweils andere Ablationselektrodenabschnitt 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ des Ablationselektrodenabschnittspaars mit dem jeweils anderen Generatoranschluss G2 elektrisch verbunden ist.
Beim vorliegenden Instrument 100 ist ein den ohmschen Widerstand erhöhendes Element durch einen jeweiligen Ablationselektrodenabschnitt 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘,, 4‘‘‘‘ selbst gebildet. Jeder der Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ besteht aus einer Ti-DLC Schicht konstanter Dicke. Die Dicke beträgt im Beispielsfall ca. 10µm und kann beispielsweise zwischen 5µm und 50µm betragen. Der spezifische elektrische Widerstand der Beschichtung ist ca. 300·10⁶ Ωm.
Die Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ sind ferner koaxial zueinander angeordnet, wobei sich die distalen Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘ jeweils überlappen und die proximalen Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ einander ebenfalls überlappen. Durch diese Überlappung ergibt sich ein Schichtstapel dessen Dicke in unmittelbarer Nähe der Längsenden E des Isolators 3 – hier überlappen sich jeweils fünf Ablationselektrodenabschnitte – den größten und damit den höchsten ohmschen Durchgangswiderstand R quer zur Längsrichtung L des Schaftes 20 aufweist. Mit steigendem Abstand vom Isolator 3 in Längsrichtung L des Schaftes 20 sinkt der Wert der Dicke des Schichtstapels und damit auch der ohmsche Durchgangswiderstand R.
In 1b) ist der ohmsche Durchgangswiderstand R des durch die Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ gebildeten Schichtstapels über der Länge L des Schaftes 20 aufgetragen. Es ist ersichtlich, dass der ohmsche Widerstand R mit zunehmendem Abstand vom Isolator 3 entlang der Länge L des Schaftes 20 graduell abnimmt, und zwar in dem Maße wie ein spezifischer Widerstand eines das Instrument 100 umgebenen Mediums 300 entlang der Länge L des Schaftes 20 ansteigt.
Schematisch angedeutet in 1c) ist der gleichmäßige Verlauf der Feldlinien F, die sich bei der Verwendung des Instruments 100 in einem homogenen Medium 300 ergeben.
Eine alternative Ausführungsform eines bipolaren elektrochirurgischen Instruments 100 ist in 2a) gezeigt. Das Instrument 100 in 2a) weist einen länglichen, zylinderförmigen Schaft 20 auf, an dem ein elektrisch isolierender Isolator 3 mit zwei Längsenden E angeordnet ist. Auch hier weist der Schaft 20 mehrere in Längsrichtung L des Schaftes 20 hintereinander am Schaft 20 angeordnete Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ auf, die jeweils einen Oberflächenteil des Schaftes 20 bilden. Im Gegensatz zu der mit Bezug auf 1a) beschriebenen Ausführungsform sind bei dem Instrument 100 der 2a) die Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ derart hintereinander am Schaft 20 angeordnet, dass sie einander nicht überlappen. Ferner sind die distalen Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘ untereinander und die proximalen Ablationselektrodenabschnitte 4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ untereinander jeweils durch eine elektrisch isolierende Trennschicht 3‘ isoliert.
Vorliegend weisen die Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ weder einen widerstandserhöhende Schicht auf ihren jeweiligen Außenseite auf, noch sind die Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘, 4, 4‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ selbst als den ohmschen Widerstand erhöhende Elemente ausgebildet. Um den in 2b) aufgetragenen Widerstandsverlauf zu erreichen, sind die Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘, 2‘‘‘‘ untereinander und die proximalen Ablationselektrodenabschnitte 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘, 4‘‘‘‘ untereinander jeweils über ein Widerstandsnetzwerk miteinander verschaltet. Zwei denkbare Widerstandsnetzwerke werden im Folgenden anhand von Widerstandsersatzschaltbildern mit Bezug auf die 3 und 4 erläutert.
3 zeigt ein beispielhaftes Widerstandsersatzschaltbild für ein erfindungsgemäßes Instrument 100, bei dem die distalen Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘ jeweils einander parallelgeschaltet sind und die proximalen Ablationselektrodenabschnitte 4, 4‘, 4‘‘ ebenfalls jeweils einander parallelgeschaltet sind. Die distalen Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘ sind dabei mit dem ersten Generatoranschluss G1, die proximalen Ablationselektrodenabschnitte 4, 4‘, 4‘‘ mit dem zweiten Generatoranschluss G2 elektrisch verbunden.
Ein die Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘, 4, 4‘, 4‘‘ umgebendes Medium 300 mit einem homogenen spezifischen Widerstand ist durch drei Lastwiderstände RL1, RL2, RL3 berücksichtigt. Der Wert des ersten Lastwiderstands RL1 entspricht dabei dem Wert des zwischen den innersten Ablationselektrodenpaar 2–4 wirksamen elektrischen Widerstand des Mediums 300. Der Wert des zweiten Lastwiderstands RL2 entspricht dem Wert des zwischen dem zweiten Ablationselektrodenpaar 2‘–4’ wirksamen elektrischen Widerstands des Mediums 300. Der Wert des dritten Lastwiderstands RL3 entspricht dem Wert des zwischen dem dritten Ablationselektrodenpaar 2‘‘–4‘’ wirksamen elektrischen Widerstands des Mediums 300.
Für eine HF-Spannung im Bereich 0,2–1 MHz beträgt der spezifische Gewebewiderstand (in 10³ Ω·cm) beispielsweise für Blut 0,16, für Muskel, Niere, Herz 0,2, für Leber, Milz 0,3, Gehirn 0,7, Lunge 1, Fett 3,3.
Ist also das Instrument 100 beispielsweise in einer Leber als Medium 300 mit einem homogenen spezifischen Widerstand von 0,3 × 10³ Ω·cm angeordnet, so ergibt sich bei einer typischen Länge des Isolators 3 von 10mm ein Gewebewiderstand von ca. 300 Ω für den Abschnitt des Mediums 300, der sich entlang des Isolators 3 erstreckt. Da die Ablationselektrodenabschnitte 2, 4 des innersten Ablationselektrodenpaares 2–4 unmittelbar an die einander abgewandten Längsenden E des Isolators 3 angrenzen, ist auch der zwischen dem innersten Ablationselektrodenpaar 2–4 wirksame elektrischen Widerstand des Mediums 300 – also der erste Lastwiderstand RL1 – ca. 300 Ω. Der Wert des zweiten Lastwiderstand RL2 kann aus der Entfernung der Ablationselektroden 2‘, 4‘ die das zweite Ablationselektrodenpaar 2‘–4’ bildenden, sowie dem spezifischen Widerstand des Mediums 300 berechnet werden, usw.
Typischerweise ist für ein homogenes Medium 300 der erste Lastwiderstand RL1 kleiner als der zweite Lastwiderstand RL2 ist, welcher wiederum kleiner als der dritte Lastwiderstand RL3 ist. Beispielhaft ist der erste Lastwiderstand RL1 ca. 300 Ω, der zweite Lastwiderstand RL2 ca. 900 Ω, der dritte Lastwiderstand RL3 ca. 1500 Ω.
3 zeigt weiter, dass zwischen dem ersten Generatoranschluss G1 und dem distalen Ablationselektrodenabschnitt 2 des innersten Ablationselektrodenpaares 2–4 ein erster ohmscher Widerstand R2 und zwischen dem zweiten Generatoranschluss G2 und dem proximalen Ablationselektrodenabschnitt 4 des innersten Ablationselektrodenpaares 2–4 ein zweiter ohmscher Widerstand R4 angeordnet ist. Ferner ist zwischen dem ersten Generatoranschluss G1 und dem distalen Ablationselektrodenabschnitt 2‘ des zweiten Ablationselektrodenpaares 2‘–4‘ ein dritter ohmscher Widerstand R2‘ und zwischen dem zweiten Generatoranschluss G2 und dem proximalen Ablationselektrodenabschnitt 4‘ des zweiten Ablationselektrodenpaares 2‘–4‘ ein vierter ohmscher Widerstand R4‘ angeordnet.
Der distale Ablationselektrodenabschnitt 2‘‘ des dritten Ablationselektrodenpaares 2‘‘–4‘‘ ist unmittelbar an den ersten Generatoranschluss G1. Der proximale Ablationselektrodenabschnitt 4‘‘ des dritten Ablationselektrodenpaares 2‘‘–4‘‘ ist unmittelbar an den zweiten Generatoranschluss G2 angeschlossen.
Die Summe aus erstem ohmschem Widerstand R2, erstem Lastwiderstand RL1 und zweitem ohmschen Widerstand R4 bestimmt einen ersten ohmschen Gesamtwiderstand zwischen den Generatoranschlüssen G1 und G2 entlang eines ersten Strompfades, der über das innerste Ablationselektrodenpaar 2–4 führt. Der Lastwiderstand RL1, der über das innerste Ablationselektrodenpaar 2–4 wirksam ist, ergibt sich unter Berücksichtigung des Mediums 300 das im Betrieb alle Ablationselektrodenpaare umgibt und der Einfachheit halber als homogen angenommen wird. Analog ist die Summe aus drittem ohmschem Widerstand R2‘, zweitem Lastwiderstand RL2 und viertem ohmschen Widerstand R4‘ ein zweiter ohmscher Gesamtwiderstand über einen zweiten Strompfad zwischen den Generatoranschlüssen G1 und G2 unter Berücksichtigung des Mediums 300 für das zweite Ablationselektrodenpaar 2‘–4‘. Ein dritter ohmscher Gesamtwiderstand über einen dritten Strompfad zwischen den Generatoranschlüssen G1 und G2 unter Berücksichtigung des Mediums 300 ist im Ausführungsbeispiel lediglich durch den dritten Lastwiderstand RL3 gegeben, da sowohl zwischen dem ersten Generatoranschluss G1 und dem distalen Ablationselektrodenabschnitt 2‘‘ des dritten Ablationselektrodenpaares 2‘‘–4‘‘ als auch zwischen dem zweiten Generatoranschluss G2 und dem proximalen Ablationselektrodenabschnitt 4‘‘ des dritten Ablationselektrodenpaares 2‘‘–4‘‘ kein den ohmschen Widerstand erhöhendes Element angeordnet ist und elektrische Zuleitungen im Beispiel als nicht widerstandserhöhend betrachtet werden..
Die vier ohmschen Widerstände R1, R2, R3, R4 sind so ausgelegt, dass sich der Wert des ersten ohmschen Gesamtwiderstands R2 + RL1 + R4, der Wert des zweiten ohmschen Gesamtwiderstands R2‘ + RL2 + R4‘ und der Wert des dritten ohmschen Widerstands RL3 einander gleichen, d.h. R2 + RL1 + R4 = R2‘ + RL2 + R4‘ = RL3. Um diese Gleichung für die oben angegebenen beispielhaften Lastwiderstände RL1, RL2, RL3 zu erfüllen, ist bei symmetrischer Auslegung der ohmschen Widerstände, d.h. der Wert des ersten ohmschen Widerstands R2 gleicht dem Wert des zweiten ohmschen Widerstands R4 und der Wert des dritten ohmschen Widerstands R2‘ gleicht dem Wert des vierten ohmschen Widerstands R4‘, ein Wert des ersten und zweiten ohmschen Widerstands R2, R4 von jeweils 300 Ω, ein Wert des dritten und vierten ohmschen Widerstands R2‘, R4‘ von jeweils 600 Ω erforderlich.
Die symmetrische Auslegung der ohmschen Widerstände ist vorteilhaft, nicht jedoch zwingend, d.h. die ohmschen Widerstände können auch unsymmetrisch ausgelegt werden. So könnte beispielsweise der Wert des ersten ohmschen Widerstands R2 ungleich dem Wert des zweiten ohmschen Widerstands R4 und der Wert des dritten ohmschen Widerstands R2‘ ungleich dem Wert des vierten ohmschen Widerstands R4‘ sein. Es ist aber auch denkbar, den Wert des ersten ohmschen Widerstands R2 gleich dem Wert des zweiten ohmschen Widerstands R4 und den Wert des dritten ohmschen Widerstands R2‘ ungleich dem Wert des vierten ohmschen Widerstands R4‘ zu wählen.
4 zeigt ein beispielhaftes Widerstandsersatzschaltbild für ein erfindungsgemäßes Instrument 100, bei dem die distalen Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘ jeweils miteinander in Reihe geschaltet sind und die proximalen Ablationselektrodenabschnitte 4, 4‘, 4‘‘ ebenfalls jeweils miteinander in Reihe geschaltet sind. Die distalen Ablationselektrodenabschnitte 2, 2‘, 2‘‘ sind dabei mit dem ersten Generatoranschluss G1, die proximalen Ablationselektrodenabschnitte 4, 4‘, 4‘‘ mit dem zweiten Generatoranschluss G2 elektrisch verbunden. Die Lastwiderstände RL1, RL2, RL3 entsprechen den mit Bezug auf 3 beschriebenen.
4 zeigt weiter, dass zwischen dem distalen Ablationselektrodenabschnitt 2 des innersten Ablationselektrodenpaares 2–4 und dem distalen Ablationselektrodenabschnitt 2‘ des zweiten Ablationselektrodenpaares 2‘–4‘ ein erster ohmscher Widerstand R2 und zwischen dem proximalen Ablationselektrodenabschnitt 4 des innersten Ablationselektrodenpaares 2–4 und dem proximalen Ablationselektrodenabschnitt 4‘ des zweiten Ablationselektrodenpaares 2‘–4‘ ein zweiter ohmscher Widerstand R4 angeordnet ist.
Ferner ist zwischen dem distalen Ablationselektrodenabschnitt 2‘ des zweiten Ablationselektrodenpaares 2‘–4‘ und dem distalen Ablationselektrodenabschnitt 2‘‘ des dritten Ablationselektrodenpaares 2‘‘–4‘‘ ein dritter ohmscher Widerstand R2‘ und zwischen dem proximalen Ablationselektrodenabschnitt 4‘ des zweiten Ablationselektrodenpaares 2‘–4‘ und dem proximalen Ablationselektrodenabschnitt 4‘‘ des dritten Ablationselektrodenpaares 2‘‘–4‘‘ ein vierter ohmscher Widerstand R4 angeordnet.
Der distale Ablationselektrodenabschnitt 2‘‘ des dritten Ablationselektrodenpaares 2‘‘–4‘‘ ist unmittelbar an den ersten Generatoranschluss G1, der proximale Ablationselektrodenabschnitt 4‘‘ des dritten Ablationselektrodenpaares 2‘‘–4‘‘ unmittelbar an den zweiten Generatoranschluss G2 angeschlossen. Der distale Ablationselektrodenabschnitt 2‘ des zweiten Ablationselektrodenpaares 2‘–4‘ ist über eine Reihenschaltung mit dem dritten ohmschen Widerstand R2‘ an den ersten Generatoranschluss G1, der distale Ablationselektrodenabschnitt 2 des innersten Ablationselektrodenpaares 2–4 über eine Reihenschaltung mit dem ersten ohmschen Widerstand R2 und dem dritten ohmschen Widerstand R2‘ an den ersten Generatoranschluss G1 angeschlossen. Analog ist der proximale Ablationselektrodenabschnitt 4‘ des zweiten Ablationselektrodenpaares 2‘–4‘ über eine Reihenschaltung mit dem vierten ohmschen Widerstand R4‘ an den ersten Generatoranschluss G1 angeschlossen. Der proximale Ablationselektrodenabschnitt 4 des innersten Ablationselektrodenpaares 2–4 ist über eine Reihenschaltung mit dem zweiten ohmschen Widerstand R4 und dem vierten ohmschen Widerstand R4‘ mit dem ersten Generatoranschluss G1 elektrisch verbunden.
Bei dem Instrument 100 der 4 sind die ohmschen Widerstände R2, R2‘, R4, R4‘ so ausgelegt, dass sich der Wert des ersten ohmschen Gesamtwiderstands R2 + RL1 + R4, der Wert des zweiten ohmschen Gesamtwiderstands R2‘ + R2 + RL2 + R4‘ + R4 und der Wert des dritten ohmschen Widerstands RL3 einander gleichen, d.h. R2 + RL1 + R4 = R2‘ + R2 + RL2 + R4‘ + R4 = RL3. Vorteilhafterweise, nicht aber notwendigerweise ist der Wert des ersten ohmschen Widerstands R2 gleich dem Wert des zweiten ohmschen Widerstands R4 und der Wert des dritten ohmschen Widerstands R2‘ gleich dem Wert des vierten ohmschen Widerstands R4‘.

Claims

Bipolares elektrochirurgisches Instrument für die Ablation oder Koagulation von biologischem Gewebe mit einem länglichen Schaft und mit mehreren in Längsrichtung des Schaftes hintereinander am Schaft angeordneten, jeweils einen Oberflächenteil des Schaftes bildenden und paarweise als Ablationselektrodenabschnittspaare einander zugeordneten Ablationselektrodenabschnitten, die jeweils elektrisch so mit einem von zwei zum Anschließen an einen Generator ausgebildeten Generatoranschlüssen des elektrochirurgischen Instruments verbunden sind, dass ein Ablationselektrodenabschnitt eines jeweiligen Ablationselektrodenabschnittspaares mit einem der beiden Generatoranschlüsse verbunden und der jeweils andere Ablationselektrodenabschnitt des Ablationselektrodenabschnittspaars mit dem jeweils anderen Generatoranschluss elektrisch verbunden ist, wobei die Ablationselektrodenabschnitte wenigstens in der – bezogen auf die Längsrichtung des Schaftes gesehenen – Mitte zwischen allen Ablationselektrodenabschnitten durch einen zentralen Isolator mit zwei Isolator-Längsenden voneinander elektrisch isoliert sind und ein erstes innerstes Ablationselektrodenabschnittspaar von jenen zwei Ablationselektrodenabschnitten gebildet wird, die den einander abgewandten Isolator-Längsenden am nächsten liegen und ein zweites Ablationselektrodenabschnittspaar von jenen zwei Ablationselektrodenabschnitten gebildet wird, die den einander abgewandten Längsenden des zentralen Isolators am zweit-nächsten liegen, wobei das elektrochirurgische Instrument wenigstens ein einen ohmschen Widerstand zwischen wenigstens einem Generatoranschluss und einem im Anwendungsfall eine Außenfläche eines Ablationselektrodenabschnitts umgebenden Mediums erhöhendes Element aufweist, das so angeordnet und ausgebildet ist, dass ein erster ohmscher Gesamtwiderstand entlang eines ersten Strompfades, der zwischen den Generatoranschlüssen über das erste Ablationselektrodenabschnittspaar und ein im Betrieb alle Ablationselektrodenabschnitte umgebendes Medium verläuft, wenigstens annähernd gleich einem zweiten ohmschem Gesamtwiderstand entlang eines zweiten Strompfades ist, der zwischen den Generatoranschlüssen über das zweite Ablationselektrodenabschnittspaar und das im Betrieb alle Ablationselektrodenabschnitte umgebende Medium verläuft, unter Berücksichtigung eines im Anwendungsfall alle Ablationselektrodenabschnitte umgebenden Mediums mit einem homogenen spezifischen Widerstand, der dem von typischem Körpergewebe entspricht.
Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den ohmschen Widerstand erhöhende Element durch einen jeweiligen Ablationselektrodenabschnitt selbst gebildet ist.
Instrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das den ohmschen Widerstand erhöhende Element eine widerstandserhöhende Schicht auf der Außenseite des jeweiligen Ablationselektrodenabschnitts ist.
Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das den ohmschen Widerstand erhöhende Element durch einen ohmschen Widerstand in einer elektrischen Zuleitung zwischen einem jeweiligen Generatoranschluss und dem jeweils zugehörigen Ablationselektrodenabschnitt gebildet ist.
Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein widerstandserhöhendes Element zwischen den Außenflächen der Ablationselektrodenabschnitte des ersten Ablationselektrodenabschnittspaars und dem jeweiligen Generatoranschluss wirksam ist.
Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrument wenigstens ein drittes Ablationselektrodenabschnittspaar aufweist, das von dem zentralen Isolator weiter entfernt ist, als das zweite Ablationselektrodenabschnittspaar, und dass mehrere widerstandserhöhende Elemente vorgesehen sind, die aufgrund ihrer Anordnung und Ausbildung derart wirksam sind, dass für den Fall, dass jeweils beide Ablationselektrodenabschnitte eines jeweiligen Ablationselektrodenabschnittspaars über ihre jeweilige Außenfläche miteinander kurzgeschlossen sind, der ohmsche Gesamtwiderstand zwischen beiden Generatoranschlüssen über das erste Ablationselektrodenabschnittspaar am größten und über das dritte (äußerste) Ablationselektrodenabschnittspaar am geringsten ist.
Instrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandserhöhenden Elemente ohmsche Widerstände in einer jeweiligen elektrischen Zuleitung der Ablationselektrodenabschnitte sind.
Instrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandserhöhenden Elemente von wenigstens den Ohmschen widerstand erhöhenden Beschichtung gebildet sind, wobei sich die Ablationselektrodenabschnitte verschiedener Ablationselektrodenabschnittspaare durch eine Schichtdicke der Beschichtung voneinander unterscheiden, wobei die Schichtdicke der Beschichtung der der Ablationselektrodenabschnitte des ersten Ablationselektrodenabschnittspaars am größten und die Schichtdicke der Beschichtung der Ablationselektrodenabschnitte des äußersten Ablationselektrodenabschnittspaars am geringsten oder Null ist.
Instrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine hydrophobe und/oder elektrisch leitfähige Beschichtung ist.
Instrument nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, die Beschichtung eine Ti-DLC, W-DLC oder Cr-DLC Beschichtung ist.
Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ablationselektrodenabschnittspaar von jeweils einem distalen Ablationselektrodenabschnitt und einem proximalen Ablationselektrodenabschnitt gebildet ist, von denen sich die distalen Ablationselektrodenabschnitte der verschiedenen Ablationselektrodenabschnittspaare distal des zentralen Isolators befinden und die proximalen Ablationselektrodenabschnitte der verschiedenen Ablationselektrodenabschnittspaare proximal des zentralen Isolators, wobei die distalen Ablationselektrodenabschnitte jeweils miteinander in Reihe geschaltet sind und die proximalen Ablationselektrodenabschnitt jeweils miteinander in Reihe geschaltet sind.
Instrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die widerstanderhöhenden Elemente ohmsche Widerstände in der jeweiligen Reihenschaltung der proximalen bzw. distalen Ablationselektrodenabschnitte sind.
Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ablationselektrodenabschnittspaar von jeweils einem distalen Ablationselektrodenabschnitt und einem proximalen Ablationselektrodenabschnitt gebildet ist, von denen sich die distalen Ablationselektrodenabschnitte der verschiedenen Ablationselektrodenabschnittspaare distal des zentralen Isolators befinden und die proximalen Ablationselektrodenabschnitte der verschiedenen Ablationselektrodenabschnittspaare proximal des zentralen Isolators, wobei die distalen Ablationselektrodenabschnitte jeweils einander parallelgeschaltet sind und die proximalen Ablationselektrodenabschnitt jeweils einander parallelgeschaltet sind.