DE19500219A1 - Elektrochirurgisches Gerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrochirurgisches Gerät, das impulsförmige Ausgangs­ signale erzeugt.

Elektrochirurgische Geräte weisen zur Erzeugung der impulsförmigen Ausgangssig­ nale eine Hochfrequenzquelle mit einer Leistungsstufe auf. Die Breite, Amplitude und der Abstand zwischen den Impulsen bestimmt den erzeugten chirurgischen Ef­ fekt. Verschiedene chirurgische Eingriffe und verschiedene Stufen während eines chirurgischen Eingriffs erfordern unterschiedliche Formen der impulsförmigen Aus­ gangssignale. Zu diesem Zweck ist es bekannt, das elektrochirurgische Gerät zwi­ schen den verschiedenen gewünschten Funktionen umschalten zu können. Ein Weg der Erzeugung des gewünschten Impulsmusters ist die Verwendung eines Schiebe­ registers mit einer Anzahl von Speicherstellen, von denen jede ein Binärsignal spei­ chert, das repräsentativ für einen Impuls oder einen Abstand zwischen den Impulsen ist. Die Ausgangssignale des Schieberegisters werden zyklisch dazu verwendet, die Ausgangssignale des Geräts zu steuern, wie dies in der EP-A-0 194 078 der Fall ist.

Es besteht die Aufgabe, das Gerät so weiterzubilden, daß sein Einsatzbereich und damit die Variationsmöglichkeit der impulsförmigen Ausgangssignale erweitert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel eines elektrochirurgischen Geräts gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den schaltungstechnischen Aufbau des Geräts und

Fig. 2 bis 5 verschiedene Ausgänge dieses Geräts.

Gemäß Fig. 1 weist das Gerät eine Steuereinheit 1 auf, deren Ausgänge mit drei Schaltsteuereinheiten 2, 3 und 4 verbunden sind. Jede Schaltsteuereinheit 2 bis 4 ist jeweils mit einer Ausgangsschaltung 20, 30 und 40 verbunden. Zwei der Schaltungen 20 und 30 erzeugen einen elektrochirurgischen Ausgang bei einer aktiven Patienten­ elektrode 5 und einer Rückführelektrode 6 während die dritte Schaltung 40 einen bipolaren Ausgang erzeugt.

Die Steuereinheit 1 weist eine Drucktastenschalttafel 10 auf, bei welcher der Be­ nutzer die gewünschte elektrochirurgische Funktion auswählt, wobei die Hauptfunk­ tionen Schneiden, Schneiden mit geringer Koagulation und Koagulation sind. Die Schalttafel 10 weist weiterhin Drucktasten auf, bei denen der Benutzer eine mo­ nopolare oder bipolare Arbeitsweise wählen kann. Der Ausgang der Drucktasten­ schalttafel 10 ist mit einem Mikroprozessor 11 verbunden, dem weiterhin Signale von verschiedenen handbetätigten Schaltern zugeführt werden, wie beispielsweise von einem Hand- oder Fußschalter 12.

Der Mikroprozessor 11 erzeugt verschiedene Sätze von Ausgangssignalen, wenn der Fußschalter 12 oder der von Hand betätigte Schalter betätigt wird. Ein Ausgang auf der Leitung 13 ist ein Datentaktsignal. Ein zweiter Ausgang auf der Leitung 14 ist ein 4-Bit-Adressensignal, welches eines der drei verschiedenen Schaltsteuereinheiten 2, 3 oder 4 auswählt. Ein dritter Ausgang auf der Leitung 15 ist ein 24-Bit- Serien­ datenstrom, welches Informationen über die Impulsbreite und die Zeitperioden für die Dauer der Impulse und die Pause zwischen den Impulsen liefert. Im Speziellen ist der 24-Bit-Datenstrom wie folgt aufgebaut: die ersten vier Bits 0-3 repräsentie­ ren auf digitaler Weise die Zeit der ersten Periode für die Erzeugung der Impulse, die zweiten vier Bits 4-7 repräsentieren die Zeit der Abschaltperiode, welche der ersten Impulserzeugungsperiode folgt, die dritten vier Bits 8-11 repräsentieren die Zeit der zweiten Periode für die Erzeugung von Impulsen, die vierten vier Bits 12-15 repräsentieren die Zeit der Abschaltperiode, welcher der zweiten Impulserzeugungs­ periode folgt, die fünften vier Bits 16-19 repräsentieren die Breite jedes Impulses, das einundzwanzigste Bit 20 wird zur Instruktion verwendet, ob der elektrochirur­ gische Ausgang lediglich "Schneiden" bedeutet oder nicht, das zweiundzwanzigste Bit 21 wird zur Information verwendet, ob eine Sprühkoagulation umfaßt ist, das dreiundzwanzigste Bit 22 ist ein Paritätsbit und das Endbit 23 ist unbelegt. Der Mikroprozessor 11 erzeugt weiterhin drei Einschaltsignale auf den Leitungen 16,17 und 18, die jeweils zu einer der Ausgangsschaltungen 20, 30 oder 40 führen. Die Einschaltsignale werden erzeugt in Abhängigkeit der Betätigung des Fußschalters 12 oder eines anderen vom Benutzer gesteuerten Schalters.

Die Signale der Leitungen 13 bis 15 werden einer RS485-Serienkommunikationsschaltung 19 zugeführt, welche die Eingänge in serielle Datenausgänge für einen zweiadrigen Bus 7 umsetzt. Der Bus 7 verläuft durch das gesamte Gerät und wird zur Steuerung anderer Funktionen des Geräts verwendet. Eine Verbindung zum Bus 7 in der Nähe der Schaltsteuereinheiten 2 bis 4 wird hergestellt durch eine Eingangsschaltung 19′, welche die Signale des Busses 7 umsetzt in Signale entsprechend denjenigen, die der Kommunikationsschaltung 19 zugeführt werden und führt diese über Ausgangslei­ tungen 13′, 14′ und 15′ den Schaltsteuereinheiten 2, 3 und 4 zu. Die Einschaltsignale in den Leitungen 16, 17 und 18 werden den Schaltungen 20, 30 und 40 unabhängig vom Bus 7 zugeführt.

Die monopolaren Schaltsteuereinheiten 2 und 3 weisen drei Ausgänge A, B und C auf, während die bipolare Steuereinheit 4 zwei Ausgänge A und B aufweist, wenn diese vom Benutzer ausgewählt wurde. Die Schaltsteuereinheiten 2 bis 4 werden angetrieben von einem Datenstrom, der von der Steuereinheit 1 der Leitung 15 zu­ geführt wird und bestimmt somit die impulsförmigen Ausgangssignale, welche im Datenstrom verschlüsselt sind. Die impulsförmigen Ausgangssignale der aktivierten Steuereinheit 2, 3 oder 4 werden der jeweils zugeordneten Schaltung 20, 30 oder 40 zugeführt. Jede Schaltung 20, 30 oder 40 umfaßt einen Transformator 21 mit einer Primärwicklung 50, deren Mittenabgriff 51 mit einer Spannungsquelle 52 verbunden ist. Die einander gegenüberliegenden Enden der Spule 50 sind über Schalttransisto­ ren 53 und 54 mit Masse verbunden, wobei diese Transistoren von den Ausgängen in den Leitungen A und B jeweils gesteuert werden. Der Ausgang C ist verbunden mit einem Schalter 55 in Serie zwischen dem Mittenabgriff 51 und einem Ende eines Resonanzkreises, bestehend aus einem Kondensator 56 und einer dazu parallel ge­ schalteten Induktivität 57. Das andere Ende des Resonanzkreises ist angeschlossen an die Leitung zwischen dem Schalttransistor 53 und der Spule 50. Die Ausgänge der Schaltungen 20 und 30 werden von der Sekundärwicklung 58 über zwei Trenn­ kondensatoren 59 und 60 abgegriffen und der aktiven Elektrode 5 und der Rückführ­ elektrode 6 zugeführt. Der Ausgang der bipolaren Schaltung 40 ist gleich aufgebaut und wird dort zwei bipolaren Elektroden zugeführt.

Die Weise, in welcher unterschiedliche elektrochirurgische Impulsmuster erzeugt wer­ den, wird nachfolgend an Hand der Fig. 2 bis 5 erläutert. Die Fig. 2 zeigt die den Schaltungen 20 und 30 zugeführten Eingangssignale, zur Erzeugung des Schnei­ debetriebs des Geräts, erzeugt durch das kontinuierliche Oszillationsausgangssignal im unteren Teil dieser Figur. Zur Erzeugung dieses Musters ist das Ausgangssig­ nal C ausgeschaltet oder niedrig, so daß der Schalter 55 abgeschaltet oder offen ist. Das Ausgangssignal A besteht aus regelmäßig sich wiederholenden Impulsen, die voneinander um eine konstante Zeitdauer getrennt sind. Typischerweise beträgt die Periode P zwischen den Impulsen etwa 2 Mikrosekunden und die Breite W der Im­ pulse ist weniger oder gleich 1 Mikrosekunde. Der Ausgang B ist identisch mit dem Ausgang A mit Ausnahme einer Phasenverschiebung um 1800. Wenn einer der Im­ pulse A den Schaltungen 20 oder 30 zugeführt wird, dann wird der Schalttransistor 53 leitend und ermöglicht einen Stromfluß durch die untere Hälfte der Primärwick­ lung 50. Dies induziert einen Strom in der Sekundärwicklung 58. Wird einer der B-Impulse der Schaltung 20 oder 30 zugeführt, dann wird der andere Schalttransi­ stor 54 geschlossen und ermöglicht einen Stromfluß in entgegengesetzter Richtung durch die obere Hälfte der Primärwicklung 50. Hierdurch wird ein Stromfluß in der Sekundärwicklung 58 von einer Polarität induziert, die derjenigen entgegengesetzt ist, die vom Impuls A erzeugt wurde. Der kombinierte Effekt der gegenphasigen Im­ pulse A und B erzeugt daher ein volles Wellensignal, wie der untere Teil der Fig. 2 zeigt.

Ein gemischtes Ausgangssignal wird erzeugt durch die in Fig. 3 gezeigten Impulse. Das Ausgangssignal A besteht aus zwei Impulsgruppen, die durch Intervalle ohne Impulse voneinander getrennt sind. Die erste Gruppe von drei Impulsen tritt über eine erste Zeitdauer T₁ auf. Diese Impulsgruppe ist durch eine Abschaltperiode der Dauer T₂ von einer zweiten Gruppe von Impulsen getrennt. Die zweite Impuls­ gruppe besteht aus zwei Impulsen, die über eine Periode T₃ auftritt, gefolgt von einer zweiten Abschaltperiode T₄, bevor sich die erste Gruppe von neuem wieder­ holt. Der Ausgang B ist wiederum identisch mit dem Ausgang A, jedoch um 180° phasenverschoben, so daß ein Ausgangssignal entsteht, das aus zwei Signalbündeln mit vollen Schwingungsimpulsen unterschiedlicher Dauer besteht, die voneinander durch Impulspausen unterschiedlicher Dauer getrennt sind.

Ein gemischtes Ausgangssignal kombiniert mit einem Sprühkoagulationsausgangs­ signal (flächige Koagulation) wird durch die in Fig. 4 gezeigten Impulse erzeugt. Das Ausgangssignal A besteht aus einer ersten Gruppe von drei Impulsen, gefolgt durch eine Abschaltperiode, die identisch ist mit derjenigen nach Fig. 3. Die zweite Impulsgruppe unterscheidet sich jedoch von derjenigen nach Fig. 3, indem sie nur aus einem einzigen Impuls von größerer Breite besteht, wie durch das Bit 21 im Datenstrom signalisiert. Hierauf folgt eine Ausschaltperiode, bis die erste Impuls­ gruppe von neuem auftritt. Der Ausgang B ist eine gegenphasige Version des Aus­ gangs A, weist jedoch keine zweite Impulsgruppe auf. Ein Ausgang wird auch bei der Leitung C erzeugt, unmittelbar vor dem Start der zweiten Impulsgruppe beim Ausgang A, wobei dieser aus einem einzigen Impuls besteht, der sich bis etwa zur Hälfte der zweiten Ausschaltperiode beim Ausgang A fortsetzt. Die Wirkung dieses C-Impulses besteht darin, den Schalter 55 zu schließen, womit der Resonanzkreis, gebildet aus dem Kondensator 56 und der Induktivität 57, parallel mit der unteren Hälfte der Primärspule 50 geschaltet wird. Wenn der Transistor 53 durch einen lan­ gen Impuls am Ausgang A geschlossen wird, dann wird zur selben Zeit, wo Strom durch die untere Hälfte der Primärspule 50 fließt, der Resonanzkreis aufgeladen. Am Ende des langen Impulses am Ausgang A öffnet der Transistor 53, jedoch bleibt der Schalter 55 geschlossen für eine Zeitdauer, die bestimmt wird durch die verbleibende Dauer des Impulses am Ausgang C. Hierdurch wird ein positiver Resonanzimpuls gefolgt durch einen negativen Resonanzimpuls erzeugt in Folge der Entladung des Resonanzkreises. Dieser Vorgang wiederholt sich bis alle Energie im Resonanzkreis abgebaut ist, jedoch wird die über den Resonanzkreis erzeugte Spannung nicht mehr der Primärwicklung 50 zugeführt, bevor der Energieabfall ganz beendet ist, da zuvor der Schalter 55 geöffnet wird. Das resultierende Ausgangssignal besteht aus einer anfänglichen Gruppe von Impulsen, gefolgt von einer Impulspause ähnlich dem ge­ mischten Ausgangssignal nach Fig. 3. Darauf tritt ein negativer Impuls auf, dessen Amplitude abnimmt, gefolgt durch ein Oszillationssignal von anfänglich hoher Am­ plitude, das stark gedämpft verläuft.

Eine Betriebsweise des elektrochirurgischen Geräts, bei der ausschließlich eine Sprühko­ agulation (flächige Koagulation) bewirkt wird, wird erzeugt durch die Impulse nach Fig. 5. Der Strom der Sprühkoagulationsimpulse kann von beliebiger Länge sein. Im gezeigten Beispiel treten am Ausgang A drei relativ breite positive Impulse auf, die in gleichen Abständen zueinander auftreten, wobei jedoch die Impulspausen größer sind als die Impulsbreite. Längere Sprühkoagulationsimpulse können erzeugt werden durch eine größere Anzahl von Impulsen am Ausgang A. Die C-Impulse sind ebenfalls positiv und beginnen unmittelbar vor den A-Impulsen, weisen jedoch eine längere Dauer auf und sind durch Impulspausen voneinander getrennt, welche kürzer sind als die Dauer der Impulse. Hierdurch werden drei gedämpft abklin­ gende Signale hoher Amplitude erzeugt, entsprechend der zweiten Signalgruppe des gemischten mit einer Sprühkoagulation kombinierten Signals nach Fig. 4.

Wenn der Benutzer den Fußschalter 12 niedergedrückt hält, dann liefert der Mikro­ prozessor 11 Einschaltsignale über die Leitungen 16 bis 18 zur Strombegrenzerschal­ tung 80, wobei diese Einschaltsignale UND-Gattersignale sind. Solange der Strom­ fluß unterhalb einem oberen Sicherheitswert ist und solange das Einschaltsignal von der Strombegrenzerschaltung empfangen wird, ist das von der Strombegrenzerschal­ tung 80 der Schaltsteuerkontrolleinheit 2, 3 oder 4 zugeführte Ausgangssingal so, daß ein elektrochirurgisches Ausgangssignal erzeugt wird. Wird jedoch der Fußschal­ ter 12 losgelassen, so daß das Einschaltsignal beendet wird oder tritt ein überhöhter Stromfluß auf, dann erzeugt die Strombegrenzerschaltung 80 ein Sperrsignal, das den zugeordneten Schaltsteuereinheiten 2, 3 oder 4 zugeführt wird. Hierdurch wird am Ende des augenblicklichen Impulsstroms das elektrochirurgische Ausgangssignal beendet. Die Strombegrenzerschaltung 80 setzt jedoch relativ rasch zurück und läßt wieder einen Stromfluß zu, ohne daß der Benutzer bemerkt, daß das Ausgangssignal unterbrochen wurde. Das Zu- und Abschalten des Stroms hält den durchschnittli­ chen Strom unter einer oberen Sicherheitsgrenze.

Wird das Gerät mit einer bipolaren Elektrode verwendet, dann befinden sich die aktive und die Rückführelektrode bei der von Hand gehaltenen Vorrichtung nahe beieinander. Die bipolare Elektrode ist über die Ausgangsschaltung 40 mit der bipo­ laren Steuereinheit 4 verbunden. Da bipolare Elektroden nicht für die Sprühkoagu­ lation verwendet werden können, erzeugt die Steuereinheit 4 kein C-Ausgangssignal und die bei den Schaltungen 20 und 30 vorhandenen Resonanzkreise, bestehend aus dem Kondensator und der Induktivität, fehlen.

Das Gerät erzeugt also verschiedene Formen von Ausgangssignalen wie beispielsweise für den Schneidbetrieb oder für eine punktförmige Koagulation. Das Gerät arbeitet flexibel und mit hoher Zuverlässigkeit.

Claims (10)

1. Elektrochirurgisches Gerät, das impulsförmige Ausgangssignale erzeugt, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Datenausgangsstrom erzeugt wird, der min­ destens drei getrennte digitale Werte aufweist, die die Breite jedes Impulses, die Dauer einer ersten Periode, während der die Impulse zu erzeugen sind und die Dauer einer zweiten Periode, während der keine Impulse zu erzeugen sind, bestimmen, das Gerät mindestens eine Schaltsteuereinheit (2, 3, 4) aufweist, der der Datenstrom zugeführt wird und welche in Abhängigkeit dieser Werte Schaltsignale erzeugt und mindestens eine Ausgangsschaltung (20, 30, 40) vor­ gesehen ist, der die Schaltsignale zugeführt werden und welche in Abhängigkeit dieser Schaltsignale die impulsförmigen Ausgangssignale erzeugt.

2. Elektrochirurgisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenstrom mindestens vier getrennte digitale Werte aufweist, von denen ei­ ner die Dauer einer dritten Periode bestimmt, während der nach der ersten und der zweiten Periode Impulse zu erzeugen sind.

3. Elektrochirurgisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenstrom mindestens fünf getrennte digitale Werte aufweist, von denen ei­ ner die Dauer einer vierten Periode bestimmt, während der nach der ersten, zweiten und dritten Periode keine Impulse zu erzeugen sind.

4. Elektrochirurgisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Datenstrom eine digitale Instruktion enthält, ob die elektrochirurgischen Ausgangssignale nur einen Schneidbetrieb bewirken sollen oder nicht.

5. Elektrochirurgisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Datenstrom eine digitale Instruktion enthält, ob die impulsförmigen Ausgangssignale einen Koagulationsbetrieb bewirken sollen oder nicht.

6. Elektrochirurgisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung (20, 30) einen Transformator (21) mit einer Primärwicklung (50) und einer Sekundärwicklung (58) umfaßt und daß die Schaltsteuereinheit (2, 3) drei Signale für getrennte Leitungen (C, A und B) erzeugt, die einerseits einem Mittenabgriff (51) der Primärwick­ lung (50) und einander gegenüberliegenden Enden der Primärwicklung (50) zugeführt werden.

7. Elektrochirurgisches Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung (20, 30) Schalttransistoren (53 und 54) aufweist, die zwi­ schen Masse und jeweils einem entgegengesetzten Ende der Primärwicklung (50) geschaltet sind und daß die Signale der einen Leitungen (A und B), die mit gegenüberliegenden Enden der Primärwicklung verbunden sind, das Schal­ ten der Schalttransistoren steuern.

8. Elektrochirurgisches Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ausgangsschaltung (20, 30) einen Resonanzkreis (56, 57) aufweist und daß das in der anderen Leitung (C) auftretende Signal, das dem Mit­ tenabgriff (51) zugeführt wird, die Verbindung des Resonanzkreises mit der Primärwicklung (50) bewirkt.

9. Elektrochirurgisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es mehrere Schaltsteuereinheiten (2, 3, 4) und mehrere daran geschossene Ausgangsschaltungen (20, 30, 40) aufweist.

10. Elektrochirurgisches Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens eine der Ausgangsschaltungen (20, 30) einen monopolaren Ausgang und eine andere Ausgangsschaltung (40) einen bipolaren Ausgang erzeugt.