DE19524645A1 - Sicherheitsgasanlage für die HF-Chirurgie - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Elektrochirurgie und betrifft insbesondere eine neue und verbesserte Sicherheitsgasanlage und die entsprechende elektronische Steuerung zur exakten Abgabe und Kontrolle kleinster Gasmengen zum Erzielen von Koagulation oder eines blutstillenden Effektes auf und in dem Gewebe von Lebewesen.

In der modernen Elektrochirurgie sind schon seit den 70er Jahren Verfahren der Gaskoagulation bekannt. Hierbei wird in der Regel ein Edelgas mittels einer Gasversorgungseinheit durch ein stiftähnliches Handstück geblasen und mittels einer, unter HF-Energie stehenden Elektrode ionisiert. Dieser ionisierte Gasstrahl (Plasma) bewirkt, wie schon in der konventionellen Fulguration mit HF, eine Verkochung der Proteine in dem Gewebe und führt somit zu einer Koagulation. Die Vorteile der Gaskoagulation liegen eindeutig in der Kontaktlosigkeit zwischen der Aktivelektrode und dem Gewebe und der verminderten Nekrosetiefe des erzeugten Schorfes, welche zu einer schnelleren Heilung führt.

Wie aus der deutschen Patentschrift 37 10 489 C2 zu ersehen ist, werden bisher Gaßflußmengen zwischen 4 und 13 l/min als effektiv und medizintechnisch sinnvoll angesehen. Nachteilig an diesen vorbekannten Gasflußmengen ist die einseitige Einsetzbarkeit in der offenen Chirurgie. Zudem unterstützen solch hohe Gasflußmegen die Emboliegefahr erheblich.

Im Zuge des vermehrten Einsatzes von Endoskopie-Techniken werden auch Sonden für den Einsatz durch die Arbeitskanäle von Endoskopen mehr und mehr benötigt. Diese Sonden dürfen nur einen maximalen Außendurchmesser von 2,4 mm haben und sollten im Minimum über 1,5 m Länge verfügen. Die kontrollierbare Bereitstellung von geringen Gasflußmengen war bis zum heutigen Zeitpunkt in der Medizin nicht verwirklicht. Der geringe Durchmesser der Sonden und die damit verbundenen hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Gases, bei Verwendung von mehr als 4 l/min, sind in der Endoskopie nicht tragbar und somit müssen für diesen Anwendungszweck geringere Gasflußmengen bereit gestellt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese verminderten Gasflußmengen kontrollierbar zur Verfügung zu stellen und dabei auch die Strömungswiderstände in den z. T. meterlangen Sonden für die Endoskopie zu berücksichtigen. Der Regelbereich der Gasfluß­ mengen beginnt bei circa 0,1 l/min und ist nach oben bis zu 10 l/min offen. Als sinnvoller Arbeitsbereich werden 0,25 l/min bis 7 l/min angesehen.

Bei Sicherheitsgasanlagen zum Erzielen von Koagulation gemäß der Erfindung wird ein vorbestimmtes ionisierbares Gas - vorzugsweise Argon - in einem gerichteten Strahl zu dem Gewebe mit einer vorbestimmten Gasflußmenge geleitet, die ausreicht, um natürliche Flüssigkeiten von dem Gewebe zu entfernen und somit das darunterliegende Gewebe im wesentlichen freizulegen. Diese Gasflußmenge ist jedoch so gering eingestellt, daß die Gefahren von Gasembolien praktisch vermieden werden kann. Die zum Leiten des Gases verwendeten Sonden sind so beschaffen, daß sie durch den Arbeitskanal eines Endoskopes, der einen Innendurchmesser zwischen 1,8 mm und 2,8 mm hat, geschoben werden können. Zum Erzielen von Fulguration wird die elektrische Energie in Form von Lichtbögen von der Aktivelektrode in dem Plasmastrahl auf das Gewebe geleitet.

Die Gasflußmenge des Gasstrahls sollte ausreichend sein, um Flüssigkeiten von dem Gewebe zu entfernen, so daß ein Schorf im Gewebes gebildet werden kann, ohne das dieser oben auf der Flüssigkeit, die das Gewebe bedeckt schwimmt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Gasflußmengen sowohl stufenlos als auch in Stufen programmierbar sind, und die Steuerung der Gaseinheit durch Differenzdruckmessung erfolgt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Gasregeleinheit dient der Konstanthaltung des Gasflusses zur Schutzgasversorgung in Verbindung mit einem HF-Chirurgiegerät. Hierfür ist die staudruckunabhängige Konstanthaltung des Gasflusses (Massenstrom bzw. Volumenstrom bei gegebenen Druck) von wesentlichem Vorteil.

Die im allgemeinen verwendeten Verfahren, wie der alleinige Einsatz eines Proportionalventils, reichen nicht aus. Bei der hier beschriebenen Gasregeleinheit wird der Volumenstrom gemessen, und die Stellung eines Proportionalventils bei Sollwertabweichung entsprechend geändert. Die Erfassung des aktuellen Gasflusses (Sollwert) erfolgt durch Messung der Druckdifferenz vor und nach einem Drosselventil.

Die erfaßten Werte werden digital gewandelt und einem Mikrokontroller zugeführt. Das auf diesem Mikrokontroller ablaufende Programm errechnet aufgrund der Druckdifferenz den Gasfluß und steuert über eine entsprechende Schnittstelle das Proportionalventil bei Abweichungen vom Sollwert an.

Die Gasregeleinheit besteht aus einem mechanischen Teil, der das Proportionalventil, 2 Drucksensoren (Bestimmung der Druckdifferenz), Drosselventile und Magnetventile zur Festlegung des Regelbereichs enthält.

Der elektronische Teil enthält die Meßwertverstärker zur Erfassung der Sensorsignale, die AD-Wandler, die Busschnittstelle zum Mikroprozessor und die Ansteuerung der Ventile.

Die vorliegende Erfindung wird an Hand von Blockschaltbildern näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 den mechanischen Teil der Gasregelanlage

Fig. 2 den elektrischen Teil der Gasregelanlage.

Das Gas strömt vom Druckminderer einer Gasflasche (6. . . 8 Bar) durch einen handelsüblichen Anschlußschlauch, der mit dem Eingang der Gasregeleinheit über eine handelsübliche Steckverbindung verbunden ist. Dort wird das Gas mittels eines Druckminderers (1) auf einen konstanten Druck gebracht. Ein Druckgeber (3) gibt ein elektrisches Signal, wenn ein ausreichender Druck (z. B. 5,5 bar) anliegt. Dieses wird zur Erkennung eines ausreichenden Eingangsdruckes verwendet.

Das Gas gelangt dann durch ein Proportionalventil (2), welches sich elektrisch unterschiedlich weit öffnen läßt. Das Gas fließt durch die Drossel (7), bzw. wenn die Ventile (5 und 6) geöffnet sind, auch durch die Drosseln (8 bzw. 9). Das Zuschalten von weiteren Drosseln dient zur Umschaltung der Gasflußregelbereiche.

Die beiden Drucksensoren (4) und (10) liefern ein druckproportionales elektrisches Signal zur Erfassung der Druckdifferenz, der Bestimmung des Gasflusses und der Erfassung des Ausgangsdruckes, um Fehler im Gastransport infolge von Verstopfungen oder Leckagen zu erkennen. Im Ausgang der Gasregeleinheit liegt ein Feinstfilter (11), der Partikel - Größe über 0.1 my - ausfiltert, um eine Kontamination der Wunde durch Keime und/oder Fremdkörper aus der Gasflasche bzw. der Gasregeleinheit auszuschließen.

Das Gas wird mittels einer Steckverbindung durch die mit einem Gaskanal ausgerüstete elektrische Anschlußleitung dem Handstück zugeführt. Durch die Zuschaltung der Drosseln (8 u. 9) über die Magnetventile (5 bzw. 6) läßt sich der Regelbereich des Gasstromes umschalten.

Hiermit wird ein Variationsbereich des Gasstromes von 0,1 bis 10 l/min ermöglicht, so daß sich sämtliche Werkzeuge der HF-Chirurgie mit dem notwendigen Gasfluß beaufschlagen lassen.

Fig. 2 zeigt nun das Blockschaltbild des elektrischen Teils der Gasregeleinheit.

Die Signale der Drucksensoren Sensor 1 (4) und Sensor 2 (10) gelangen auf zwei Meßwertverstärker (12 und 13) und werden zur weiteren Verarbeitung über einen AD-Wandler (16) in Digitaldaten zur Auswertung in einem Mikrokontroller gewandelt.

Das gleiche geschieht mit den Signalen der Druckdifferenz (15) und des Druckgebers (Stromschleife Druckgeber (14)).

Die Daten gelangen über ein Bussystem zum Mikrokontroller. Aus diesen Daten errechnet das Programm im Mikrokontroller den aktuellen Gasfluß. Bei Abweichungen vom Sollwert werden neue Daten an den DA-Wandler (17) gesendet und die Proportionalventilsteuerung (19) verändert die Stellung des Proportionalventils (2) entsprechend.

Ist darüber hinaus eine Veränderung des Gasflußregelbereichs notwendig, können über die Digitalschnittstelle (18) die Magnetventile 1 bzw. 2 (5 bzw. 6) aktiviert werden, die zusätzliche Drosseln in den Gasweg schalten.

Störungen im Gasfluß, wie Verstopfungen im Gasweg bzw. Leckagen werden an Hand der Drucksensorsignale vom Mikroprozessorprogramm erkannt.

Claims (4)

1. Sicherheitsgasanlage für die HF-Chirurgie zur kontrollierten Steuerung von Gasflußmengen < 4 l/min zur kontrollierten Abgabe durch Lumen mit einem Innendurchmesser von max. 1,1 mm und einer Länge von 2,5 Metern, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasflußmengen sowohl stufenlos als auch in Stufen programmierbar sind, und die Steuerung der Gaseinheit durch Differenzdruckmessung erfolgt.

2. Sicherheitsgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Gaseinheit elektronisch umgesetzt und verarbeitet wird.

3. Sicherheitsgasanlage zur Verwendung bei endoskopischen Eingriffen dadurch gekennzeichnet, daß die Gasflußmengen zwischen 0,1 l/min und 4 l/min bevorzugt zwischen 0,25 l/min und 2,5 l/min geregelt werden können.

4. Sicherheitsgasanlage zur Verwendung in der offenen Chirurgie dadurch gekennzeichnet, daß die Gasflußmengen zwischen 1 l/min und 10 l/min vorzugsweise zwischen 2 l/min und 7 l/min geregelt werden können.