DE102020208935A1

DE102020208935A1 - Elektrochirurgisches Instrument und Verfahren zur Untersuchung von mittels des elektrochirurgischen Instruments gegriffenem Gewebe

Info

Publication number: DE102020208935A1
Application number: DE102020208935.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Alexander Schlebusch; Friedrich Kneule
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2022-01-20
Also published as: WO2022012893A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrochirurgisches Instrument (10), aufweisend ein Maul mit zwei Maulteilen (14, 15), wobei an jedem Maulteil (14, 15) an einer Gewebeseite jeweils mindestens eine Koagulations- und/oder Thermofusionselektrode (21) angeordnet ist. In einem distalen Endbereich (22) jedes Maulteils (14, 15) sind jeweils mehrere Sensorelektroden (30) angeordnet. In einem Verfahren zur Untersuchung von mittels des elektrochirurgischen Instruments gegriffenem Gewebe (40) wird mittels Sensorelektroden (30) nur eines Maulteils (15) eine Impedanz des Gewebes (40) gemessen und aus dieser eine charakteristische Gewebeimpedanz ermittelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrochirurgisches Instrument. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Untersuchung von mittels des elektrochirurgischen Instruments gegriffenem Gewebe.
Stand der Technik
Bei der minimalinvasiven Chirurgie sind Blutungen nicht akzeptabel, da das Operationsgebiet beispielsweise nicht mit einem Tupfer zugänglich ist. Daher kommt ganz besonders in diesem Bereich die Elektrochirurgie zum Einsatz, bei der das Gewebe mittels einer Koagulation- und/oder Thermofusionselektrode vor dem Schnitt zunächst koaguliert oder thermofusioniert wird. Dabei wird das Gewebe thermisch durch einen hochfrequenten Stromfluss erhitzt und es kommt zu einem Gerinnen der Eiweiße, sowie zu einem Wasseraustrieb aus dem betroffenen Gewebeabschnitt. Dadurch ist ein verlässlicher Verschluss der Blutgefäße vor dem operativen Schnitt möglich.
Wenn ein elektrochirurgisches Instrument als bipolares Instrument ausgeführt ist, dass in beiden Maulteilen eines Mauls jeweils eine Koagulations- und/oder Thermofusionselektrode aufweist, so kann die Gewebeimpedanz integral zwischen den beiden Elektroden gemessen werden. Da allerdings Unsicherheit darüber besteht, wieviel Gewebe von dem Maul gegriffen wurde, ist diese Gewebeimpedanz kein aussagekräftiges Maß für den Gewebetyp. Stattdessen wird beispielsweise in der WO 2009/010080 A1 beschrieben, dass das Abgreifen einer Messspannung über Messaufnehmer an Koagulations- und/oder Thermofusionselektroden zur Erfassung der Dampfblasenbildung die in Folge der zunehmenden Erwärmung des behandelten Gewebes auftritt verwendet werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Das elektrochirurgische Instrument weist ein Maul mit zwei Maulteilen auf. Das Maul kann unter Veränderung des Öffnungswinkels zwischen den Maulteilen geöffnet und geschlossen werden. Zwischen den Maulteilen kann in dem Maul zu behandelndes Gewebe gegriffen werden. Die zur Innenseite des Mauls weisenden Seiten der Maulteile werden deshalb jeweils als Gewebeseite bezeichnet. Das elektrochirurgische Instrument ist als bipolares Instrument ausgeführt. Dies bedeutet, dass an jedem Maulteil an seiner Gewebeseite jeweils mindestens eine Koagulations- und/oder Thermofusionselektrode angeordnet ist. Unter einer Koagulations- und/oder Thermofusionselektrode wird dabei eine Elektrode verstanden, die für die Koagulation- und/oder Thermofusion des gegriffenen Gewebes eingerichtet ist. Insbesondere weist jedes Maulteil genau eine Koagulations- und/oder Thermofusionselektrode auf, die U-förmig ausgeführt ist.
In einem distalen Endbereich jedes Maulteils sind jeweils mehrere Sensorelektroden angeordnet. Dabei wird unter dem distalen Endbereich insbesondere ein Bereich verstanden, der eine gekrümmte Außenkante aufweist. Wenn die Koagulations- und/oder Thermofusionselektrode als U-förmige Elektrode ausgeführt ist, dann verläuft der gekrümmte Bereich der Koagulations- und/oder Thermofusionselektrode in diesem Endbereich. Die Sensorelektroden können insbesondere mittels Siebdruck oder Inkjet Druck auf ein Keramikträger des Maulteils aufgedruckt werden oder mittels Laserdirektstrukturierung auf einen Kunststoffisolationskörper des Maulteils aufgebracht werden. Auch das Einbringen der Sensoren als Einlegeteil in den Keramikträger oder in den Kunststoffisolationskörper ist möglich. Je nach Präparationsaufgabe des elektrochirurgischen Instruments kann nur eine kleine Gewebemenge an der Spitze des Mauls gefasst werden oder das Maul kann die maximal mögliche Gewebemenge umschließen. Durch die Anordnung der Sensorelektroden in dem Endbereich, ist die Gewebemenge zwischen den Sensorelektroden der beiden Maulteile jedoch immer gleich. Dies ermöglicht eine Impedanzanalyse des gegriffenen Gewebes, ohne dass Unsicherheiten darüber bestehen, wieviel Gewebe zwischen den Sensorelektroden angeordnet ist. Um einerseits durch eine Auswertung der Impedanz zwischen unterschiedlichen Sensorelektrodenpaaren eine möglichst genaue Untersuchung des gegriffenen Gewebes zu ermöglichen und die Sensorelektroden andererseits im begrenzten Raum des Endbereiches ausreichend groß ausführen zu können, ist eine Anzahl von 2 bis 6 Sensorelektroden in jedem Endbereich bevorzugt. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Sensorelektroden zwischen der Koagulations- und/oder Thermofusionselektrode und einer Außenkante des Maulteils angeordnet sind. Diese Randnahanordnung der Sensorelektroden hat gegenüber einer Anordnung in einem von der Koagulations- und/oder Thermofusionselektrode umschlossenen Bereich den Vorteil, dass sie weit voneinander beabstandet werden können, um so eine Impedanzanalyse in unterschiedlichen Gewebetiefen durchführen zu können.
Es ist außerdem bevorzugt, dass das elektrochirurgische Instrument weitere Sensorelektroden aufweist, die an der Gewebeseite außerhalb des Endbereichs angeordnet sind. Auch diese weiteren Sensorelektroden sind vorzugsweise jeweils zwischen der Koagulations- und/oder Thermofusionselektrode und der Außenkante des Maulteils angeordnet. Auch wenn je nach Präparationsaufgabe unsicher ist, ob zwischen diesen weiteren Sensorelektroden überhaupt Gewebe gegriffen wird, können sie doch gegebenenfalls genutzt werden, um große Gewebemengen einer vollständigen räumlichen Analyse zu unterziehen.
In dem Verfahren zur Untersuchung von mittels des elektrochirurgischen Instruments gegriffenem Gewebe, wird zunächst mittels Sensorelektroden nur eines Maulteils eine Impedanz des Gewebes gemessen und aus dieser eine charakteristische Gewebeimpedanz ermittelt. Diese Messung wird vorzugsweise mehrfach mit unterschiedlichen Paaren von Sensorelektroden wiederholt. Durch die unterschiedlichen Abstände der unterschiedlichen Paare dringt der zwischen ihnen fließender elektrische Strom unterschiedlich tief in das gegriffene Gewebe ein, um so die charakteristische Gewebeimpedanz in unterschiedlichen Gewebetiefen ermitteln zu können. Eine Umrechnung zwischen der gemessenen Impedanz und der charakteristischen Gewebeimpedanz kann dabei in Abhängigkeit vom Abstand der verwendeten Sensorelektroden zueinander und von der Fläche der Sensorelektroden erfolgen.
Die charakteristische Gewebeimpedanz ist eine charakterisierende Größe für den Typ des gegriffenen Gewebes. Dieser kann daher aus der charakteristischen Gewebeimpedanz ermittelt werden, sodass beispielsweise unterschieden werden kann, ob Bindegewebe, ein Blutgefäß oder einen Nerv gegriffen wurde.
Nachdem die charakteristische Gewebeimpedanz ermittelt wurde, wird vorzugsweise mittels Sensorelektroden beider Maulteile eine Impedanz zwischen den Maulteilen gemessen. Aus dieser Impedanz und der charakteristischen Gewebeimpedanz kann dann ein Öffnungswinkel des Mauls ermittelt werden. Entsprechend dem Ohm'schen Gesetz kann auf die Dicke des gegriffenen Gewebes und daraus auf den Öffnungswinkel des Mauls geschlossen werden.
Hierbei ist es bevorzugt, dass jeweils eine Sensorelektrode jedes Maulteils zur Stromführung verwendet wird und jeweils eine Sensorelektrode jedes Maulteils verwendet wird, um ein Spannungspotential im gegriffenen Gewebe zu messen. Durch eine solche tetrapolare Messung können Fehler durch den Kontaktwiderstand zwischen gegriffenem Gewebe und Sensorelektroden ausgeschlossen werden.
Weiterhin ist es möglich, mittels der Sensorelektroden beider Maulteile eine elektrische Impedanztomographie des gegriffenen Gewebes durchzuführen und aus dieser auf einen Koagulations- und/oder Thermofusionsfortschritt bei einer Behandlung des Gewebes mittels der Koagulations- und/oder Thermofusionselektroden zu schließen. Hierbei wird zwischen zwei benachbarten Sensorelektroden ein Messstrom eingeprägt und zwischen allen weiteren Sensorelektrodenpaaren das resultierende elektrische Potential gemessen. Strompfade sowie das reziproke Aufnahmefeld (reciprocal lead field) der Sensorelektroden stellen multipliziert ein Sensitivitätsfeld dar. Unter Kenntnis des Sensitivitätsfeldes jeder im System möglichen Verschaltungs-Kombination der Sensorelektroden kann eine Rückprojektionsmatrix erstellt werden, die aus oberflächlichen Spannungsmessungen die Verteilung der elektrischen Impedanz berechnet. Hieraus kann auf elektrische Inhomogenitäten des gegriffenen Gewebes geschlossen werden. Auf diese Weise kann eine Darstellung der elektrischen Impedanzverteilung des Querschnitts des gegriffenen Gewebes entlang des Mauls und in der Tiefe zwischen den beiden Maulteilen ermittelt werden.
Das elektrochirurgische Instrument ist vorzugsweise eingerichtet, um gegriffenes Gewebe mittels des Verfahrens zu untersuchen.
Figurenliste
Ausführungsbespiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt schematisch ein elektrochirurgisches Instrument gemäß einem Ausführungsbespiel der Erfindung.
2 zeigt eine isometrische Darstellung eines Mauls eines elektrochirurgischen Instruments gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt wie Gewebe in einem Ausführungsbespiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gegriffen wird.
4 zeigt wie Gewebe in einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gegriffen wird.
5 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eines Mauls die Ermittlung einer charakteristischen Gewebeimpedanz in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
6a bis 6c zeigen schematisch unterschiedliche Messungen zur Ermittlung einer charakteristischen Gewebeimpedanz in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
7 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eines Mauls, wie in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Öffnungswinkel des Mauls ermittelt werden kann.
8 zeigt eine isometrische Darstellung eines Mauls eines elektrochirurgischen Instruments gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung
Ein elektrochirurgisches Instrument 10 in Form einer Koagulations- und Thermofusionszange ist in 1 dargestellt. Es weist einen Handgriff 11 und einen Schaft 12 auf, an dessen Ende ein Maul 13 angeordnet ist. Dieses weist zwei Maulteile 14, 15 auf, welche zum Öffnen und Schließen des Mauls 13 aufeinander zu- und voneinander wegbewegt werden können. Der Winkel α zwischen den beiden Maulteilen 14, 15 ist der Öffnungswinkel α des Mauls 13. Das elektrochirurgische Instrument 10 ist mittels einer Leitung 16 mit einem Basisgerät 17 verbunden. Das Basisgerät 17 enthält unter anderem einen Hochfrequenzgenerator, mittels dessen Koagulations- und Thermofusionselektroden in den Maulteilen 14, 15 mit elektrischer Energie versorgt werden können.
Das Maul eines elektrochirurgischen Instruments 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 2 dargestellt. Jedes Maulteil 14, 15 weist an seiner Gewebeseite eine U-förmige Koagulations- und Thermofusionselektrode 21 auf. In einem distalen Endbereich 22, in dem die Koagulations- und Thermofusionselektrode 21 gekrümmt ist, sind sechs Sensorelektroden 30 zwischen der Koagulations- und Thermofusionselektrode 21 und einer Außenkante 23 eines Maulteils 15 angeordnet. Diese Anordnung von Koagulations- und Thermofusionselektrode 21 und Sensorelektroden 30 ist im anderen Maulteil 14 in derselben Weise vorgesehen.
Während einer Operation kann Gewebe 40 von dem Maul 13 gegriffen werden. Wie in 3 dargestellt ist, ist es dabei möglich, dass nur eine kleine Menge des Gewebes von den Enden 22 der Maulteile 14, 15 gegriffen wird oder es kann wie in 4 dargestellt, das gesamte Maul 12 von Gewebe 40 ausgefüllt werden. Auch wenn unsicher ist, wieviel Gewebe 40 sich im Maul 13 befindet, so ist doch auf jeden Fall ein Teil des Gewebes 40 zwischen den Sensorelektroden 30 der beiden Maulteile 14, 15 eingeklemmt.
In einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Untersuchung des gegriffenen Gewebes 40 erfolgt zunächst eine Ermittlung seiner charakteristischen Gewebeimpedanz. Wie in 5 dargestellt ist, werden hierzu nur Sensorelektroden 31, 32 eines Maulteils 14 verwendet, während die Sensorelektroden 33, 34 des anderen Maulteils 15 außer Betrieb bleiben. Durch einen Stromfluss 50 zwischen den beiden Sensorelektroden 31, 32 kann eine Impedanz des Gewebes 40 ermittelt werden. Aus dem bekannten Abstand der Sensorelektroden 31, 32 und ihrer bekannten Fläche wird dann eine charakteristische Gewebeimpedanz berechnet und aus dieser auf den Typ des gegriffenen Gewebes 40 geschlossen.
Wie in den 6a bis 6c dargestellt ist, kann diese Messung mit mehreren unterschiedlichen Paaren von Sensorelektroden 31, 32 wiederholt werden. Je größer der Abstand der Sensorelektroden 31, 32 dabei ist, desto größer wird auch die Eindringtiefe des Stroms 50 in das Gewebe 40. Dies ermöglicht es, die charakteristische Gewebeimpedanz in unterschiedlichen Gewebetiefen zu ermitteln und so unterschiedliche Gewebetypen zu unterscheiden. So kann beispielsweise erkannt werden, wenn das gegriffene Gewebe 40 oberflächlich aus Bindegewebe besteht, in tieferen Gewebeschichten jedoch einen Nerv oder ein Blutgefäß aufweist.
Nachdem die charakteristische Gewebeimpedanz ermittelt wurde, wird in einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens die Dicke des gegriffenen Gewebes 40 ermittelt. Hierzu wird nun ein Stromfluss 50 zwischen gegenüberliegenden Paaren von Sensorelektroden 31, 33 oder Sensorelektroden 32, 34 der beiden Maulteile 14, 15 erzeugt. Aus der so gemessenen Impedanz und der bereits bekannten spezifischen Gewebeimpedanz wird auf die Dicke des gegriffenen Gewebes geschlossen. Aus dieser kann wiederum auf dem Öffnungswinkel α des Mauls 13 geschlossen werden.
Indem zwei der Sensorelektroden 30 bis 34 verwendet werden, um einen Messstrom in das gegriffene Gewebe 40 einzuprägen und das resultierende elektrische Potenzial allen weiteren Sensorelektroden 30 bis 34 gemessen wird, kann eine elektrische Impedanztomographie des gegriffenen Gewebes 40 durchgeführt werden. Der elektrische Strom kann dabei auch entlang des gegriffenen Gewebes 40 geführt werden.
Um mittels der elektrischen Impedanztomographie das gesamte gegriffene Gewebe 40 untersuchen zu können und so ein Koagulations- oder Thermofusionsfortschritt zu überwachen, ist es in einem zweiten Ausführungsbeispiel des elektrochirurgischen Instruments 10, welches in 8 dargestellt ist, vorgesehen , dass über die gesamte Länge der Koagulations- und Thermofusionselektroden 21 jeweils zwischen diesen und den Außenkanten 23 der Maulteile 14, 15 Sensorelektroden 30 angeordnet sind.
Die Impedanzmessungen werden im Basismodul 17 durchgeführt. Hierzu verlaufen in Leitung 16 Koaxial- oder Triaxialkabel mit spannungsfolgendem Schirm, um parasitäre Kabalkapazitäten zu kompensieren. Im Handgriff 11 ist ein Multiplexer angeordnet, welcher den Kabelaufbau zum Basismodul 17 vereinfacht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/010080 A1 [0003]

Claims

Elektrochirurgisches Instrument (10), aufweisend ein Maul (13) mit zwei Maulteilen (14, 15), wobei an jedem Maulteil (14, 15) an einer Gewebeseite jeweils mindestens eine Koagulations- und/oder Thermofusionselektrode (21) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem distalen Endbereich (22) jedes Maulteils (14, 15) jeweils mehrere Sensorelektroden (30-34) angeordnet sind.
Elektrochirurgisches Instrument (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in dem Endbereich (21) eine gekrümmte Außenkante (23) aufweist.
Elektrochirurgisches Instrument (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es in dem Endbereich (21) 2 bis 6 Sensorelektroden (30-34) aufweist.
Elektrochirurgisches Instrument (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektroden (30-34) zwischen der Koagulations- und/oder Thermofusionselektrode (21) und einer Außenkante (23) des Maulteils (14, 15) angeordnet sind.
Elektrochirurgisches Instrument (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es weitere Sensorelektroden (30-34) aufweist, die an der Gewebeseite außerhalb des Endbereichs (21) angeordnet sind.
Verfahren zur Untersuchung von mittels eines elektrochirurgischen Instruments (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gegriffenem Gewebe (40), dadurch gekennzeichnet, dass mittels Sensorelektroden (31, 32) nur eines Maulteils (14) eine Impedanz des Gewebes (40) gemessen wird und aus dieser eine charakteristische Gewebeimpedanz ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung mehrfach mit unterschiedlichen Paaren von Sensorelektroden (31, 32) wiederholt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus der charakteristischen Gewebeimpedanz ein Typ des gegriffenen Gewebes (40) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Sensorelektroden (31, 34) beider Maulteile (14, 15) eine Impedanz zwischen den Maulteilen (14, 15) gemessen wird und aus dieser Impedanz und der charakteristischen Gewebeimpedanz ein Öffnungswinkel (α) des Mauls (13) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Messung der Impedanz zwischen den Maulteilen (14, 15) jeweils eine Sensorelektrode (31-34) jedes Maulteils (14, 15) zur Stromführung verwendet wird und jeweils eine Sensorelektrode (31-34) jedes Maulteils (14, 15) verwendet wird, um ein Spannungspotential im gegriffenen Gewebe zu messen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Sensorelektroden (30-34) beider Maulteile (14, 15) eine elektrische Impedanztomographie des gegriffenen Gewebes (40) durchgeführt wird und aus dieser auf einen Koagulations- und/oder Thermofusionsfortschritt geschlossen wird.
Elektrochirurgisches Instrument (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es eingerichtet ist, um gegriffenes Gewebe (40) mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 11 zu untersuchen.