DE102016220157A1

DE102016220157A1 - Hochfrequenzgenerator

Info

Publication number: DE102016220157A1
Application number: DE102016220157.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Fähsing
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2018-04-19
Also published as: WO2018069533A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzgenerator, der zum Anschließen eines Instruments für die Behandlung von Körpergewebe ausgebildet ist und der eine Impedanzerfassungseinrichtung aufweist, der ausgebildet ist, über Elektroden eines im Gebrauchsfall angeschlossenen Instruments eine Impedanz eines an dem Instrument anliegenden Mediums, insbesondere anliegenden Körpergewebes, zu bestimmen. Erfindungsgemäß ist die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet, eine Impedanz eines anliegenden Mediums bei mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei unterschiedlichen Frequenzen und aus den gemessenen Impedanzwerten einen den Unterschied zwischen dem Impedanzwerten zu einem jeweiligen Zeitpunkt beschreibenden Relativparameter abzuleiten, um daraus ein einen Zustand des Mediums, insbesondere des Körpergewebes, charakterisierendes Signal abzuleiten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzgenerator, der zum Anschließen eines Instruments für die Behandlung von Körpergewebe ausgebildet ist.
Es ist bekannt, Körpergewebe mittels hochfrequenten Wechselstroms zu behandeln beispielsweise zu Koagulieren oder zu Schneiden.
Das Schneiden von Körpergewebe mittels hochfrequenten Wechselstroms kann mithilfe eines Instruments erfolgen, bei dem ausgehend von einer Elektrode ein Lichtbogen erzeugt wird, der Körpergewebe schneiden kann. Eine Koagulation von Körpergewebe kann zum Verschließen von Blutgefäßen benutzt werden die dann anschließend durchtrennt werden können, ohne dass es zu allzu starken Blutungen kommt.
Eine wichtige Behandlung von Körpergewebe mittels hochfrequenten Wechselstrom ist die interstitielle Thermotherapie, bei der ein Instrument in Form einer Nadel in Körpergewebe eingestochen wird und an eine oder mehrere aktive Elektroden der Nadel eine hochfrequente Wechselspannung angelegt wird, die dazu führt, dass in der Nähe der aktiven Elektrode(n) ein hochfrequenter Wechselstrom mit einer Stromdichte fließt, die bewirkt, dass sich das Körpergewebe in der Nähe der aktiven Elektrode(n) aufgrund seines ohmschen Widerstands erwärmt und im Ergebnis denaturiert. Auf diese Weise können beispielsweise Tumore behandelt werden. Während einer derartigen Behandlung verändert sich die Gewebeimpedanz. Zunächst ist sie vergleichsweise niedrig, da das Gewebe noch relativ feucht ist. Mit zunehmender Behandlungsdauer trocknet das Gewebe aus. Ziel ist es, die Abgabe eines zur Behandlung des Körpergewebes geeigneten Behandlungs- Wechselstroms abzubrechen, sobald die Gewebeimpedanz ein bestimmtes Maß erreicht hat, um beispielsweise ungewollte Karbonisierungen von Gewebe oder auch das Anhaften von Gewebe an den Elektroden des Instruments zu vermeiden.
Zu diesem Zweck sind Hochfrequenzgeneratoren bekannt, die dazu in der Lage sind, die Impedanz von an den Elektroden des Instruments im Betrieb anliegendem Körpergewebe zu bestimmen und die Leistungsabgabe, d.h. die Abgabe von Behandlungs-Wechselstrom, in Abhängigkeit einer erfassten Gewebeimpedanz zu steuern.
Der Erfindung liegt die Aufgaben zugrunde einen Hochfrequenzgenerator zum Anschließen eines Instruments für die Behandlung von Körpergewebe zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Hochfrequenzgenerator gelöst, der zum Anschließen eines Instruments für die Behandlung von Körpergewebe ausgebildet ist und der eine Impedanzerfassungseinrichtung aufweist, der ausgebildet ist, über Elektroden eines im Gebrauchsfall angeschlossenen Instruments eine Impedanz eines an dem Instrument anliegenden Mediums, insbesondere anliegenden Körpergewebes zu bestimmen. Erfindungsgemäß ist die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet, eine Impedanz eines anliegenden Mediums bei mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei unterschiedlichen Frequenzen und aus den gemessenen Impedanzwerten einen den Unterschied zwischen dem Impedanzwerten zu einem jeweiligen Zeitpunkt beschreibenden Relativparameter abzuleiten, um daraus ein einen Zustand des Mediums, insbesondere des Körpergewebes charakterisierendes Signal abzuleiten.
Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass der Unterschied zwischen dem Impedanzwerten - und damit der daraus abgeleitete Relativparameter - mit zunehmenden Koagulationsgrad des Gewebes kleiner wird. So kann der Relativparameter beispielsweise zur Steuerung der Abgabe eines Behandlungs-Wechselstroms genutzt werden, indem der jeweilige Relativparameter mit einem Referenzwert verglichen wird und die Abgabe des Behandlungs-Wechselstroms vermindert oder unterbrochen wird, wenn der Relativparameter den Referenzwert unterschreitet.
Vorzugsweise ist die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet, eine Impedanz eines anliegenden Mediums zumindest zu zwei verschiedenen Zeitpunkten zu messen, und die Größe, d.h. den Betrag, der Veränderung zwischen wenigstens zwei zu unterschiedlichen Zeitpunkten aus den Impedanzwerten abgeleiteten Relativparameterwerten zu ermitteln und aus der Größe der Veränderung ein einen Zustand des Mediums, insbesondere des Körpergewebes charakterisierendes Signal abzuleiten.
Die einen jeweils gemessenen Impedanzwert repräsentierenden Messwerte können zweidimensional sein, d.h. einen Realteil und einen Imaginärteil haben bzw. einen Betrag und einen Phasenwinkel repräsentieren. Die Messwerte können also als Messpunkte in einem Nyquist- oder einem Bodediagramm verstanden werden.
Die Impedanzerfassungseinrichtung ist somit vorzugsweise ausgebildet, beispielsweise zu einem ersten Zeitpunkt bei zwei verschiedenen Frequenzen zwei erste Impedanzwerte als Messwerte aufzunehmen und zu einem zweiten Zeitpunkt bei beispielsweise den gleichen zwei Frequenzen zwei weitere, zweite Messwerte aufzunehmen. Aus den beiden ersten Messpunkten wird ein erster abgeleiteter Relativparameterwert gebildet, der den Unterschied zwischen den beiden ersten Messpunkten beschreibt. Gleichermaßen wird aus den beiden später erfassten zweiten Messpunkten ebenfalls ein (zweiter) abgeleiteter Relativparameterwert gebildet, der den Unterschied zwischen den beiden zweiten Messwerten beschreibt. Schließlich wertet die Impedanzerfassungseinrichtung aus, wie sich der das Gewebe zum zweiten Zeitpunkt charakterisierende zweite abgeleitete Relativparameterwert gegenüber dem das Gewebe zum ersten Zeitpunkt charakterisierenden ersten abgeleiteten Relativparameterwert verändert hat, d,.h. welcher Unterschied zwischen dem ersten abgeleiteten Parameterwert und dem zweiten abgeleiteten Relativparameterwert besteht.
Zu beachten ist, dass mit Zeitpunkt hier nicht ein unendlich kurzer Zeitraum gemeint ist, sondern ein kurzer Zeitraum, der lang genug ist, um eine erste Impedanzmessung bei einer erste Frequenz und unmittelbar anschließend eine zweite Impedanzmessung einer zweiten Frequenz durchzuführen sowie ggf. weitere Impedanzmessungen bei weiteren Frequenzen.
Weitere Ausführungsvarianten ergeben sich daraus, dass bei mindestens einer Frequenz verschiedene Impedanzen- nacheinander oder gleichzeitig - gemessen werden.
In einer bevorzugten Variante ist die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet, eine Differenz der zu jeweils einem Zeitpunkt bei zwei unterschiedlichen Frequenzen gemessenen Impedanzen eines anliegenden Mediums als Relativparameterwert zu ermitteln. Das heißt, der für einen jeweiligen Zeitpunkt ermittelte Relativparameterwert ist die Differenz der Impedanzen bei zwei unterschiedlichen Frequenzen. In einer Untervariante ist die Differenz der Impedanzen die Differenz zwischen den Impedanzbeträgen. In einer anderen Untervariante ist die Differenz der Impedanzen die Differenz zwischen den Beträgen der Realteile der gemessenen Impedanzwerte. Mit zunehmenden Koagulationsgrad des Gewebes wird die Differenz des Betrages der Impedanz kleiner. Wenn also zu einem jeweiligen Zeitpunkt die Differenz der Beträge der Impedanzwerte bei zwei unterschiedlichen Frequenzen als Relativparameterwert erfasst wird, wird dieser Relativparameterwert bei andauernder Behandlung mit zunehmendem Koagulationsgrad kleiner und kann daher zum Bilden eines Signals herangezogen werden, das ein Abschalten der Behandlung erwirkt, wenn beispielsweise der Relativparameterwert (die Differenz der Beträge der Impedanzen bei zwei unterschiedlichen Frequenzen) einen bestimmten Grenzwert unterschreitet. Der Grenzwert kann vorgegeben oder berechnet sein.
In einer weiteren bevorzugten Untervariante ist die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet die Größe der Veränderung zwischen zwei abgeleiteten Parametern als Größe der Veränderung der Differenz der zu jeweils zwei verschiedenen Zeitpunkten bei unterschiedlichen Frequenzen gemessenen Impedanzen eines anliegenden Mediums zu ermitteln.
In einer alternativen Variante der Impedanzerfassungseinrichtung ist diese dazu ausgebildet, zu einem jeweiligen Zeitpunkt den Abstand der gemessene Impedanzwerte in einem Nyquist-Diagramm repräsentierenden Messpunkte für zwei verschiedenen Frequenzen für einen jeweiligen Zeitpunkt als Relativparameterwert zu ermitteln, um aus diesem Abstand das den Zustand des Mediums charakterisierende Signal abzuleiten. Der jeweils für einen jeweiligen Zeitpunkt gebildete Relativparameterwert ist somit der Abstand der Messpunkte in einem Nyquist-Diagramm, wobei die Messpunkte in dem Nyquist-Diagramm jeweils ein Messergebnis einer Impedanzmessung für jeweils eine von wenigstens zwei Frequenzen widerspiegeln. Mit zunehmender Austrocknung bzw. Koagulation des Körpergewebes wird der Abstand der jeweils ein Messergebnis einer Impedanzmessung bei zwei unterschiedlichen Frequenzen repräsentierenden Messpunkte voneinander kleiner. Der Abstand der Messpunkte voneinander ist somit ein jeweiliger Relativparameterwert. Dieser kann dazu herangezogen werden, um ein Abschalten des Behandlungs-Wechselstroms zu bewirken, falls der Relativparameterwert einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet. Der Grenzwert kann vorgegeben oder berechnet sein.
In einer bevorzugten Untervariante ist die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet, aus einer Veränderung des Abstandes der Messpunkte im Nyquist-Diagramm zwischen zwei verschiedenen Zeitpunkten das den Zustand des Mediums charakterisierende Signal abzuleiten.
Bevorzugte Untervarianten der letztgenannten alternativen Varianten der Impedanzerfassungseinrichtung zeichnen sich dadurch aus, dass die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Impedanz eines anliegenden Mediums bei mindestens drei unterschiedlichen Frequenzen zu messen, um so für einen jeweiligen Zeitpunkt mindestens drei Messpunkte zu erhalten, die in einem Nyquist-Diagramm einen Kreisabschnitt - also einen Kreisbogen, der Abschnitt eines größeren Kreises ist - definieren. In diesen Untervarianten ist die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet, einen jeweiligen Kreismittelpunkt oder einen jeweiligen Kreisdurchmesser eines zu einem jeweils durch die mindestens drei Messpunkte definierten Kreisbogen gehörenden Kreises als Relativparameterwert zu bestimmen und das einen Zustand eines Mediums repräsentierende Signal aus dem Betrag des sich jeweils ergebenden Kreisdurchmessers und/oder aus der Lage des sich jeweils ergebenden Kreismittelpunktes zu bestimmen. Dabei kann der Relativparameter beispielsweise den Abstand des sich jeweils ergebenden Kreismittelpunktes vom Ursprung des Nyquist-Diagramms repräsentieren.
In dieser Ausführungsvariante nimmt die Impedanzerfassungseinrichtung somit für einen jeweiligen Zeitpunkt mindestens drei Messwerte auf, und zwar bei mindestens drei unterschiedlichen Frequenzen. Die so gewonnenen Messwerte definieren drei Messpunkte in einem Nyquist-Diagramm und beschreiben außerdem ein Kreisboden, der Abschnitt eines Kreises ist. Die Impedanzerfassungseinrichtung ermittelt den durch die drei Messwerte definierten Kreis, insbesondere dessen Kreisdurchmesser und/oder die Lage von dessen Kreismittelpunkt im Nyquist-Diagramm. Der so gewonnen Kreisdurchmesser oder Kreismittelpunkt bildet den Relativparameter, aus dem die Impedanzerfassungseinrichtung das den Zustand des an den Elektroden anliegenden Mediums kennzeichnende Signal ableitet.
In einer weiteren bevorzugten Variante ist die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet, eine Impedanz eines anliegenden Mediums zu mindestens zwei verschiedenen Zeitpunkten zu messen und das den Zustand des Mediums charakterisierende Signal aus der Veränderung des Kreisdurchmessers zwischen zwei verschiedenen Zeitpunkten und/oder die Veränderung der Lage des Kreismittelpunktes zwischen zwei verschiedenen Zeitpunkten abzuleiten.
Die mindestens zwei bzw. drei verschiedenen Frequenzen unterscheiden sich voneinander vorzugsweise jeweils mindestens um den Faktor 5, vorzugsweise um einen Faktor in der Größenordnung von 10. Vorzugsweise liegt einer, bzw. liegen zwei oder drei der mindestens drei unterschiedlichen Frequenzen in einem Frequenzband zwischen 10 kHz und 1,2 MHz. Beispielsweise kann eine erste Frequenz im Frequenzband zwischen 10 kHz und 50 kHz liegen, eine zweite Frequenz im Frequenzband zwischen 200 kHz und 600 kHz und ein dritte Frequenz in einem Frequenzband zwischen 800 kHz und 1,2 MHz. Bei derartigen Frequenzen ergeben sich beispielsweise im Nyquist-Diagramm Messpunkte, aus denen mit ausreichender Genauigkeit ein jeweils definierter Kreis abgeleitet werden kann.
Für die Varianten der Erfindung, bei denen das das anliegende Medium beschreibende Signal aus einem Betrag der Veränderung der Relativparameter zwischen zwei verschiedenen Zeitpunkten gebildet wird, ist es bevorzugt, wenn die zwei verschiedenen Zeitpunkte einen zeitlichen Abstand von mindestens 100 µs haben. Beispielsweise können Impedanzmessungen alle 100 µs (oder mit entsprechend längerem oder kürzerem Abstand) wiederholt werden. Zwischen den einzelnen Impedanzmessungen kann beispielsweise die Abgabe eines Behandlungs-Wechselstroms durch den Hochfrequenzgenerator erfolgen, sodass die Abgabe von Behandlungs-Wechselstrom und die Impedanzmessung sich im Verlaufe der Zeit stetig abwechseln.
Alternativ ist es möglich, dass die Impedanzmessungen praktisch ohne zeitlichen Abstand aufeinander folgen, da die jeweilige Messdauer für eine Impedanzmessung nicht beliebig kurz ist.
In Bezug auf die Variante der Erfindung, bei der das das anliegende Medium beschreibende Signal aus der Veränderung der Relativparameter im Verlaufe der Zeit abgeleitet wird, kann auch vorgesehen sein, dass nicht nur der Betrag der Veränderung der Relativparameter zwischen zwei Zeitpunkten ermittelt wird, sondern dass der Verlauf der Relativparameter über mehrere Messzeitpunkte ermittelt wird und das den Zustand des anliegenden Mediums beschreibende Signal als zeitliche Ableitung oder als Differenzialquotient aus dem sich ergebenden zeitlichen Verlauf der Relativparameterwerte gebildet wird.
Eine bevorzugte Variante aller bisher beschriebenen Erfindungsvarianten zeichnet sich dadurch aus, dass der Hochfrequenzgenerator ausgebildet ist, einen zur Koagulation und/oder zum Schneiden von Körpergewebe geeigneten hochfrequenten Behandlungs-Wechselstrom so zu generieren, dass dieser im Betrieb über Elektroden eines im Betrieb angeschlossenen Instrumentes einen zur Koagulation und/oder zum Schneiden von Körpergewebe geeigneten hochfrequenten Behandlungs-Wechselstrom abgeben und so im Behandlungsfall eine Koagulation und/oder ein Schneiden von Körpergewebe bewirken kann.
Wie bereits ausgeführt, ist der Hochfrequenzgenerator in diesem Fall vorzugsweise dazu ausgebildet, abwechselnd einen Behandlungs-Wechselstrom und einen Mess-Wechselstrom zu generieren, wobei der Mess-Wechselstrom für die Impedanzmessung mittels der Impedanzerfassungseinrichtung parametrisiert ist und damit typischerweise anders parametrisiert ist als der Behandlungs-Wechselstrom.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Hochfrequenzgenerator ausgebildet ist, eine Abgabe von Behandlungs-Wechselstrom in Abhängigkeit eines jeweiligen von der Impedanzerfassungseinheit gebildeten Relativparameterwertes oder von der Größe der Veränderung zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten gewonnenen Relativparameter - also ggf. der zeitlichen Ableitung des zeitlichen Verlaufs der Relativparameterwerte - zu steuern.
Entsprechend wird zur Lösung der vorgenannten Aufgabe auch ein Verfahren zum Betreiben eines Hochfrequenzgenerators vorgeschlagen, bei dem abwechselnd ein Behandlungs-Wechselstrom und ein Mess-Wechselstrom generiert und abgegeben werden und in zeitlichen Abständen Impedanzwerte bei mindestens zwei verschiedenen Frequenzen erfasst werden und aus diesen für einen jeweiligen Zeitpunkt ein Relativparameterwert gebildet wird, der einen Unterschied der erfassten Impedanzwerte für die mindestens zwei verschiedenen Frequenzen beschreibt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zusätzlich den Schritt, dass aus einem jeweiligen Relativparameterwert oder mehreren Relativparameterwerten ein Signal gebildet wird, das den Zustand eines anliegenden Mediums beschreibt.
In einer besonders bevorzugten Variante wird das den Zustand eines anliegenden Mediums beschreibende Signal zur Steuerung der Abgabe des Behandlungs-Wechselstroms herangezogen.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden. Von den Figuren zeigt

1: einen Hochfrequenzgenerator mit angeschlossenem bipolaren Instrument für die Behandlung von Körpergewebe;
2: einen Hochfrequenzgenerator mit angeschlossenem monopolaren Instrument für die Behandlung von Körpergewebe;
3:. einen Hochfrequenzgenerator mit angeschlossenem monopolaren Instrument für die Behandlung von Körpergewebe, bei dem das monopolare Instrument eine zusätzliche Ringelektrode für die Impedanzmessung aufweist;
4: ein Nyquist-Diagramm mit einer Darstellung der frequenzabhängigen Impedanzen von Köpergewebe bei unterschiedlichem Gewebezustand; und
5a -c: Diagramme, die jeweils den Verlauf aus Impedanzmessungen bei wenigstens zwei unterschiedlichen Frequenzen abgeleiteten Parameterwerten über eine Behandlungsdauer wiedergeben.

1 zeigt ein elektrochirurgisches System 10 mit einem Hochfrequenzgenerator 20 und einem an diesen angeschlossenen Instrument 30 für die Behandlung von Körpergewebe. Das angeschlossene Instrument 30 ist dabei ein bipolares Instrument, das ein Handstück 32 und einen zum Einstechen in Körpergewebe geeigneten, nadelförmigen Schaft 34 hat, an dem zwei Elektroden 36 und 38 angeordnet sind.
Die Elektroden 36 und 38 sind über entsprechende elektrische Leitungen mit dem Hochfrequenzgenerator 20 elektrisch verbunden.
Der Hochfrequenzgenerator 20 umfasst zum Einen einen HF-Wechselstrom-Generator 22, der sowohl einen Behandlungs-Wechselstrom als auch einen Mess-Wechselstrom generieren kann. Außerdem umfasst der Hochfrequenzgenerator 20 eine Impedanzmesseinrichtung 24, die ebenfalls elektrisch mit den beiden Elektroden 36 und 38 verbunden ist und dazu ausgebildet ist, beim Anliegen eines Mess-Wechselstroms an den Elektroden 36 und 38 die zwischen den Elektroden jeweils herrschende Impedanz zu bestimmen.
Sowohl der HF-Wechselstrom-Generator 22 als auch die Impedanzmesseinrichtung 24 sind mit einer Generator-Steuereinheit 26 verbunden, die beispielsweise dazu ausgebildet ist, Steuersignale an den HF-Wechselstrom-Generator 22 abzugeben, die die Leistungsabgabe durch den HF-Wechselstrom-Generator 22 steuern. Außerdem ist die Generator-Steuereinheit 26 dazu ausgebildet, von der Impedanzmesseinrichtung 24 empfangene Signale auszuwerten und den HF-Wechselstrom-Generator 22 in Abhängigkeit der von Seiten der Impedanzmesseinrichtung 24 empfangenen Signale zu steuern.
In einer in 2 abgebildeten alternativen Ausführungsvariante ist der Hochfrequenzgenerator 20 mit einem Instrument 30' zur Behandlung von Körpergewebe verbunden, das als monopolares Instrument ausgebildet ist und nur eine einzige Elektrode 36' an ihrem Schaft 34 aufweist. Als Gegenelektrode für die Abgabe von hochfrequentem Wechselstrom dient eine großflächige neutrale Elektrode 40.
Es sei angemerkt, dass die beiden Elektroden 36 und 38 des bipolaren Instruments 30 vorzugsweise etwa gleichgroße Oberflächen haben, aber in anderen Varianten auch unterschiedlich große Oberflächen haben können. Eine der beiden Elektroden ist vorzugsweise eine Spitzen-Elektrode 36, die ganz an einem distalen Ende des Schaftes 34 des Instruments 30 angeordnet ist, während die andere Elektrode eine Ring-Elektrode 38 ist, die etwas proximal der Spitzen-Elektrode 36 am Schaft 34 angeordnet ist.
Als weitere Variante ist ein quasi monopolares Instrument 30" vorgesehen, das eine großflächige Elektrode 36" aufweist, die zusammen mit einer Neutralelektrode 40 zum Zuführen von Behandlungs-Wechselstrom zum Körpergewebe ausgebildet ist. Darüber hinaus weist das Instrument 30" eine vergleichsweise kleinflächige Ringelektrode 38" auf, die zusammen mit der großflächigeren Elektrode 36" der Impedanzmessung mittels der Impedanzmesseinrichtung 24 beim Anliegen eines entsprechenden Mess-Wechselstroms dient.
Der Hochfrequenzgenerator 20 ist so ausgebildet, dass er abwechselnd einen Behandlungs-Wechselstrom und einen Mess-Wechselstrom generiert. Der hochfrequente Mess-Wechselstrom ist dabei so bemessen, dass sie das Messen einer zwischen den aktiven Elektroden 36 und 38 herrschenden Impedanz erlaubt.
Der Hochfrequenzgenerator 20 ist also dazu ausgebildet, zwischen wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebsmodi hin und her zu schalten, nämlich einem Behandlungsmodus zum Behandeln von Körpergewebe und einem Messmodus zum Bestimmen der zwischen der Spitzen-Elektrode 36 und der Ring-Elektrode 38 anliegenden Impedanz. Gesteuert durch die Steuereinheit 26 schaltet das Elektrochirurgiesystem 10 zeitlich abwechselnd zwischen diesen beiden Betriebsmodi hin und her. Im Behandlungsmodus wird der HF-Wechselstrom-Generator 22 so angesteuert, dass er einen zum Behandeln von Körpergewebe geeigneten hochfrequenten Wechselstrom über die Spitzen-Elektrode 36 und die Ring-Elektrode 38 an ein anliegendes Medium, z.B. Körpergewebe, abgibt.
Im Messmodus generiert der HF-Wechselstrom-Generator 22 einen vorbestimmten Mess-Wechselstrom, der zum Bestimmen einer zwischen der Spitzen-Elektrode 36 und der Ring-Elektrode 38 anliegenden Impedanz geeignet ist. Vorzugsweise ist der HF-Wechselstrom-Generator 22 dazu ausgebildet, mehrere unterschiedliche vorbestimmte Wechselströme zum Messen von Impedanzen bei unterschiedlichen Frequenzen abzugeben. Dies wird im Beispielsfall durch die Steuereinheit 26 gesteuert. Die Steuereinheit 26 gibt dabei ein Betriebssignal sowohl an den HF-Wechselstrom-Generator 22 als auch an die Impedanzmesseinrichtung 24 ab.
Im Messmodus gibt der HF-Wechselstrom-Generator 22 zu einem jeweiligen Messzeitpunkt in kurzer zeitlicher Folge Messwechselströme mit drei unterschiedlichen Frequenzen f ab. Eine erste Frequenz liegt in dem Frequenzband zwischen 10 kHz und 50 kHz, eine zweite Frequenz in dem Frequenzband zwischen 300 kHz und 600 kHz und eine dritte Frequenz in einem Frequenzband zwischen 800 kHz und 1,2 MHz. Als Messzeitpunkt wird hier der Zeitraum bezeichnet, der ausreichend ist, um Impedanzmessungen bei diesen drei Frequenzen durchzuführen. Die Mess-Wechselströme bzw. die entsprechenden Wechselspannungen, die die Mess-Wechselströme hervorrufen, sind so bemessen, dass die maximale Amplitude der Stromstärke I während der Impedanzmessung mit einer jeweiligen Frequenz f die folgende Bedingung erfüllt: $I_{max} = \frac{f}{1000 H z} \cdot 10 µ A$
Gemäß einigen Ausführungsvarianten ist der Hochfrequenzgenerator 20 so ausgebildet, dass er nur zwei Mess-Wechselströme bei zwei unterschiedlichen Frequenzen erzeugt.
In alternativen Ausführungsvarianten ist der Hochfrequenzgenerator 20 so ausgebildet, dass er nur Mess-Wechselströme bei einer oder mindestens mehr als zwei Frequenzen erzeugt, z.B. drei Mess-Wechselströme bei einer Frequenz, bei zwei oder bei drei Frequenzen.
Während der Abgabe der Mess-Wechselströme erfasst die Impedanzmesseinrichtung 24 den bei den jeweiligen Mess-Wechselströmen durch das anliegende Medium bewirkten Spannungsabfall zwischen der Spitzen-Elektrode 36 und der Ring-Elektrode 38, um auf diese Weise entweder den reinen ohmschen Wechselstromwiderstand des anliegenden Mediums oder die komplexe Impedanz des jeweiligen Mediums bei der jeweiligen Frequenz zu bestimmen.
Die Auswertung der so ermittelten Impedanzwerte erfolgt durch die Impedanzmesseinrichtung 24 und/oder die Steuereinheit 26 in einer ersten Ausführungsvariante dahingehend, dass für einen jeweiligen Messzeitpunkt eine Differenz der Beträge der Impedanzwerte für die wenigstens zwei unterschiedlichen Frequenzen bestimmt wird und diese Differenz der Impedanzbeträge als Relativparameterwert mit je einem jeweiligen Referenzwert verglichen wird, um auf diese Weise den Zustand des anliegenden Mediums zu bestimmen. Vorzugsweise ist die Steuereinheit 26 so ausgebildet, dass sie dann, wenn die Differenz der Impedanzbeträge, d.h. der Relativparameterwert zu einem jeweiligen Messzeitpunkt, einen vorgegebenen Referenzwert unterschreitet, ein Signal erzeugt, welches ein Abgeben von Behandlungs-Wechselströmen unterbindet oder die Abgabe von Behandlungs-Wechselströmen mit geringerer Leistung bewirkt.
In einer Untervariante dieser Ausführungsvariante wertet entweder die Impedanzmesseinrichtung 24 oder die Steuereinheit 26 oder beide die Differenzen der Impedanzbeträge - also die Relativparameterwerte - über zwei oder mehr Messzeitpunkte aus, um ein dem Zustand des anliegenden Mediums charakterisierendes Signal aus den Unterschieden der Relativparameterwerte zwischen aufeinander folgenden Messzeitpunkten zu bestimmen. Diesem Ansatz liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Unterschiede zwischen den Relativparameterwerten mit zunehmender Behandlungsdauer immer geringer werden, d.h. nicht nur die Relativparameter selbst werden mit zunehmender Behandlungsdauer kleiner, sondern auch die zeitliche Ableitung des zeitlichen Verlaufs der Relativparameterwerte.
Zwischen einzelnen Messzeitpunkten gibt der Hochfrequenzgenerator 20 über den HF-Wechselstrom-Generator 22 jeweils Behandlungs-Wechselströme über die Spitzen-Elektrode 36 ab. Geeignete Parameter für die Behandlungs-Wechselströme sind mindestens 200 kHz, vorzugsweise 300 kHz bis 600kHz. Die abgegebene Leistung beträgt vorzugsweise bis zu 400 W und insbesondere zwischen 100 Watt und 150 Watt.
Wie den Figuren zu entnehmen ist, ist das elektrochirurgische Instrument 30 des elektrochirurgischen Systems 10 ein bipolares Instrument, bei dem sowohl der Behandlungs-Wechselstrom als auch der Mess-Wechselstrom über die Spitzen-Elektrode 36 und die Ring-Elektrode 38 abgegeben werden. Dabei haben die Spitzen-Elektrode 36 und die Ring-Elektrode 38 in etwa gleichgroße Oberflächen.
Alternativ kann das elektrochirurgische Instrument 30' auch als monopolares Instrument ausgebildet sein und weist entsprechend nur eine einzige Spitzen-Elektrode 36' auf. Als Gegenelektrode dient in diesem Falle eine großflächige Neutral-Elektrode 40. Bei dieser in 2 dargestellten Ausführungsvariante werden sowohl der Behandlungs-Wechselstrom als auch der Mess-Wechselstrom über die Spitzen-Elektrode 36' und die Neutral-Elektrode 40 an das anliegende Medium, beispielsweise Körpergewebe, abgegeben.
Als Variante der in 2 gezeigten Ausführungsform zeigt 3 ein elektrochirurgisches Instrument 30", das als monopolares Instrument zur Abgabe von Behandlungs-Wechselstrom ausgebildet ist und hierzu eine großflächige Spitzen-Elektrode 36" aufweist. Zusätzlich ist am Schaft 34" des elektrochirurgischen Instrumentes 30" eine relativ kleinflächige Ring-Elektrode 38" als Messelektrode für die Impedanzmessung durch die Impedanzmesseinrichtung 24 vorgesehen.
4 erläutert eine bevorzugte Ausführungsvariante des Hochfrequenzgenerators 20 bzgl. der Auswertung der erfassten Relativparameterwerte. 4 zeigt Ortskurven in einem Nyquist-Diagramm, die typisch für Körpergewebe bei verschiedenen Gewebezuständen sind. Die Ortskurven 50 verlaufen kreisbogenförmig, insbesondere halbkreisförmig, sodass jede Ortskurve 50 aus drei Messwerten bei drei unterschiedlichen Frequenzen bestimmt werden kann. Zu jeder Ortskurve 50 kann ein zugehöriger Kreis mit einem Mittelpunkt mit einem Kreisdurchmesser 52 und einem Kreismittelpunkt 54 bestimmt werden. Sowohl der Betrag des Kreisdurchmessers 52 als auch die Lage des Kreisdurchmessers 54 in Bezug auf den Ursprung des Diagramms in 4 können als Relativparameterwert benutzt werden. Wie 4 zu entnehmen ist, nähert sich der Kreismittelpunkt 54 mit zunehmender Behandlungsdauer immer mehr dem Ursprung des Nyquist-Diagramms. Entsprechend nimmt der Kreisdurchmesser 52 mit zunehmender Behandlungsdauer kontinuierlich ab. Dementsprechend kann der Betrag des Kreisdurchmessers 52 als Relativparameterwert genutzt werden und/oder der Abstand des jeweiligen Kreismittelpunkts 54 vom Ursprung des Nyquist-Diagramms. Weiterhin lassen sich sowohl für den Betrag des Kreisdurchmessers 52 als auch für den Abstand des Kreismittelpunkts 54 vom Ursprung des Nyquist-Diagramms jeweils Grenzwerte vorgeben, die einen Gewebezustand charakterisieren, bei dem die Behandlung des Gewebes abzubrechen ist, sodass bei Unterschreiten des jeweiligen Grenzwertes ein Signal erzeugt wird, das ein Abschalten oder Unterbinden des Messwechselstroms bewirkt.
5a zeigt, wie sich der Betrag des jeweiligen Kreisdurchmessers 52 mit zunehmender Behandlungsdauer verringert und somit einen geeigneten Relativparameterwert darstellt, der zum Abschalten des Behandlungs-Wechselstroms genutzt werden kann.
5b illustriert, wie der Abstand von Messpunkten im Nyquist-Diagramm mit zunehmender Behandlungsdauer abnimmt. Dementsprechend kann auch der Abstand einzelner Messpunkte im Nyquist-Diagramm als geeigneter Relativparameterwert genutzt werden.
5c zeigt schließlich, dass auch die Differenz der Beträge der Impedanzen zwischen zwei Messpunkten (zu einem jeweiligen Messzeitpunkt) mit zunehmender Behandlungsdauer abnimmt und daher einen geeigneten Relativparameterwert bildet, der zum Bilden eines den Zustand eines anliegenden Mediums kennzeichnenden Signals herangezogen werden kann.
Bezugszeichenliste

10: elektrochirurgisches System
20: Hochfrequenzgenerator
22: HF-Wechselstrom-Generator
24: Impedanzmesseinrichtung
26: Generator-Steuereinheit
30, 30', 30": elektrochirurgisches Instrument
32, 32', 32": Handstück des elektrochirurgischen Instruments
34, 34', 34": Schaft des elektrochirurgischen Instruments
36, 36', 36", 18: Spitzen-Elektroden
38, 38": Ring-Elektrode
40: Neutral-Elektrode
50: Ortskurve im Nyquist-Diagramm
52: Kreis
54: Kreismittelpunkt

Claims

Hochfrequenzgenerator (20), der zum Anschließen eines Instruments für die Behandlung von Körpergewebe ausgebildet ist und der eine Impedanzerfassungseinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, über Elektroden eines im Gebrauchsfall angeschlossenen Instruments eine Impedanz eines an dem Instrument anliegenden Mediums, insbesondere anliegenden Körpergewebes zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Impedanz eines anliegenden Mediums bei mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei unterschiedlichen Frequenzen zu messen und aus den Messwerten einen den Unterschied zwischen den Messwerten beschreibenden Relativparameterwert abzuleiten um aus diesem ein einen Zustand des Mediums, insbesondere des Körpergewebes, charakterisierendes Signal zu bilden.
Hochfrequenzgenerator (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Impedanz eines anliegenden Mediums zu mindestens zwei verschiedenen Zeitpunkten zu messen und die Größe der Veränderung zwischen zu wenigstens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten aus den Messergebnissen abgeleiteten Relativparameterwerten zu ermitteln, um aus der Größe der Veränderung ein einen Zustand des Mediums, insbesondere des Körpergewebes, charakterisierendes Signal zu bilden.
Hochfrequenzgenerator (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Differenz der zu jeweils einem Zeitpunkt bei zwei unterschiedlichen Frequenzen gemessenen Impedanzen eines anliegenden Mediums als Relativparameterwert zu ermitteln.
Hochfrequenzgenerator (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, zu einem jeweiligen Zeitpunkt den Abstand der Messpunkte für zwei verschiedene Frequenzen in einem Nyquist-Diagramm zu ermitteln, um aus einer Veränderung dieses Abstandes zwischen zwei verschiedenen Zeitpunkten das einen Zustand des Mediums, insbesondere des Körpergewebes, charakterisierende Signal abzuleiten.
Hochfrequenzgenerator (20) nach wenigstens einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Impedanz eines anliegenden Mediums bei mindestens drei unterschiedlichen Frequenzen zu mindestens zwei verschiedenen Zeitpunkten zu messen, um so für einen jeweiligen Zeitpunkt mindestens drei Messpunkte zu erhalten, die in einem Nyquist-Diagramm einen Kreisabschnitt/Kreisbogen definieren, wobei die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, einen Kreismittelpunkt (54) und/oder einen Durchmesser eines zu einem jeweils durch die mindestens drei Messpunkte definierten Kreisbogen gehörenden Kreises (52) als Relativparameterwert zu bestimmen.
Hochfrequenzgenerator (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, das einen Zustand des Mediums, insbesondere des Körpergewebes, charakterisierende Signal aus der Veränderung des Kreisdurchmessers zwischen zwei verschiedenen Zeitpunkten und/oder der Veränderung der Lage des Kreismittelpunktes (54) zwischen zwei verschiedenen Zeitpunkten abzuleiten.
Hochfrequenzgenerator (20) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine, zwei oder drei der mindestens drei unterschiedlichen Frequenzen in einem Frequenzband von 10 kHz bis 1,2 MHz liegt bzw. liegen, insbesondere eine der mindestens drei unterschiedlichen Frequenzen in einem Frequenzband von 10 kHz bis 50 kHz liegt, eine andere der mindestens drei unterschiedlichen Frequenzen in einem Frequenzband von 300 kHz bis 600 kHz liegt und eine dritte der mindestens drei unterschiedlichen Frequenzen in einem Frequenzband von 800 kHz bis 1,2 MHz liegt.
Hochfrequenzgenerator (20) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei verschiedenen Zeitpunkte einen zeitlichen Abstand von mindestens 100 µs haben.
Hochfrequenzgenerator (20) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei verschiedenen Zeitpunkte unmittelbar und wenigstens annähernd ohne zeitlichen Abstand aufeinander folgen.
Hochfrequenzgenerator (20) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochfrequenzgenerator (20) ausgebildet ist, einen zur Koagulation und/oder zum Schneiden von Körpergewebe geeigneten hochfrequenten Behandlungs-Wechselstrom so zu generieren, dass dieser im Betrieb über Elektroden eines im Betrieb angeschlossenen Instruments abgegeben wird und eine Koagulation und/oder ein Schneiden von Körpergewebe bewirken kann.
Hochfrequenzgenerator (20) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochfrequenzgenerator (20) ausgebildet ist, abwechselnd einen Behandlungs-Wechselstrom und einen Mess-Wechselstrom zu generieren, wobei der Mess-Wechselstrom für die Impedanzmessung mittels der Impedanzerfassungseinrichtung parametrisiert ist.
Hochfrequenzgenerator (20) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochfrequenzgenerator (20) ausgebildet ist, eine Abgabe eines Behandlungs-Wechselstroms in Abhängigkeit eines jeweiligen von der Impedanzerfassungseinheit gebildeten Relativparameterwertes oder von der Größe der Veränderung zweier für unterschiedliche Zeitpunkte gewonnenen Relativparameterwerte zu steuern.
Verfahren zum Betreiben eines Hochfrequenzgenerators (20), bei dem abwechselnd ein Behandlungs-Wechselstrom und ein Mess-Wechselstrom generiert werden und in zeitlichen Abständen Impedanzwerte bei mindestens zwei verschiedenen Frequenzen erfasst werden und aus diesen für einen jeweiligen Zeitpunkt ein Relativparameterwert gebildet wird, der einen Unterschied der erfassten Impedanzwerte für die mindestens zwei verschiedenen Frequenzen beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich den Schritt umfasst, dass aus einem jeweiligen Relativparameterwert oder mehreren Relativparameterwerten ein Signal gebildet wird, das den Zustand eines anliegenden Mediums beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das den Zustand eines anliegenden Mediums beschreibende Signal zur Steuerung eines HF-Wechselstrom-Generators (22) herangezogen wird.