DE19535811C1 - Einrichtung zur Koagulation biologischer Gewebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Koagulation bio­ logischer Gewebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zur Stillung von Blutungen, insbesondere bei endoskopischen Operationen, z. B. im Gastrointestinaltrakt wird u. a. die Ko­ agulation des Gewebes durch einen HF-Koagulationsstrom ange­ wendet. Letztendlich dreht es sich hierbei darum, daß durch den Spannungsabfall im Widerstand des stromdurchflossenen biologischen Gewebes Wärme entsteht, die das Gewebe auf eine für die Blutstillung erforderliche Temperatur erhitzt. Insbe­ sondere dann, wenn eine großflächige Koagulation durchgeführt werden soll, besteht ein wesentliches Problem darin, daß nur an den Stellen, an denen tatsächlich eine Blutung vorliegt, eine Erwärmung des Gewebes durchgeführt und die Stellen "unbehandelt" bleiben sollen, an welchen das Gewebe intakt ist. Der Zeitfaktor spielt hier ebenfalls eine wichtige Rolle sowie auch die nicht unbeträchtliche Problematik der oftmals schwierigen Zugänglichkeit der blutenden Stelle, und zwar sowohl die Zugänglichkeit für das endoskopische Werkzeug als auch für die Beobachtung.

Aus der DE 37 10 489 C2 ist eine Einrichtung der eingangs ge­ nannten Art bekannt, die insbesondere in der offenen Chirur­ gie Verwendung finden kann. Ein dieser Druckschrift entnehm­ barer Hauptgedanke liegt darin, daß der Gasstrom derart kräf­ tig und (laminar) gerichtet auf das zu behandelnde Gewebe ge­ führt wird, daß dort vorhandene Flüssigkeiten fortgeblasen werden. Dies bedeutet aber, daß der Gasstrom immer exakt dorthin gerichtet werden muß, wo zu koagulierendes Gewebe vorliegt, wobei gleichzeitig der Gasstrom zwangsläufig auch auf solche Gebiete trifft, in welchen keine Behandlung erfol­ gen soll. Ein weiteres, wesentliches Problem bei dieser An­ ordnung liegt auch darin, daß der notwendigerweise hohe Gas­ durchfluß dazu führen kann, daß Gas in offenliegende Blutge­ fäße eintritt, was z. B. bei Verwendung von Argon als ioni­ sierbares Gas zu erheblichen, ja sogar zu letalen Schäden führen kann.

Aus der Druckschrift der Fa. Erbe (Datumsvermerk: 09. 1994), "Technologie der Argon Plasma Koagulation unter besonderer Berücksichtigung der endosko­ pischen Anwendung" ist eine Einrichtung zur Koagulation biologischer Gewerbe bekannt, bei der die Verwendung eines laminaren Gasstroms nicht gefordert wird.

Ein weiteres Problem bei dieser bekannten Einrichtung liegt auch darin, daß bei endoskopischen Operationen ein exaktes Richten des Gasstroms auf die zu behandelnden Flächen auf­ grund der begrenzten Beweglichkeit der verwendeten Instru­ mente nur bedingt möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei verringertem Risiko für die Patienten eine erleichterte Handhabung beim Koagulieren mit geringem Aufwand erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Einrichtung gelöst.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, daß der Strom von ionisierbarem Gas, insbesondere von Argon oder He­ lium so geführt wird, daß dieses Gas mittels erfindungsgemäßer Strömungs­ einrichtungen lediglich so stark ausgebildet, daß der relativ kleine Raum zwischen der Elek­ trode und dem zu koagulierenden biologischen Gewebe unter Verdrängung der Luft im wesentlichen vollständig ausgefüllt ist, ohne aber eine wesentliche mechanische Wirkung auf Flüs­ sigkeit und Gewebe auszuüben. Dadurch ist gewährleistet, daß das zugeführte Gas nicht in offene Blutgefäße dringen und die eingangs beschriebenen Schäden verursachen kann.

Durch die mittels der Strömungseinrichtungen gesteuerte Gaszuführung wird eine derartige Wirkung erreicht, daß der gesamte, die Gasaustrittsöffnung umgebende Raum und nicht nur der Raum vor einer Düse wird mit dem zugeführ­ ten ionisierbaren Gas gefüllt, so daß sich der in einer Art "schlauchförmigen" Entladung fließende Koagulationsstrom selbstständig seinen Weg suchen kann, was nichts anderes be­ deutet, als daß der Strom von der Elektrode zu den Bereichen des biologischen Gewebes fließt, welche den niedrigsten Wi­ derstand haben. Dies sind aber gleichzeitig diejenigen Gewe­ bebereiche (u. a. auch offene Blutgefäße), welche der Koagula­ tionswirkung bedürften. Dies bedeutet gleichzeitig, daß der Chirurg bei einer endoskopischen Operation nicht unbedingt diejenige Stelle exakt anvisieren, d. h. sehen und auch durch bewußte Ausrichtung einer Düse treffen muß, in denen sich das zu koagulierende Gewebe befindet. Dies bedeutet nicht nur eine ganz erhebliche Erleichterung bei Operationen in schwer zugänglichen Bereichen, dies bedeutet vielmehr auch eine ganz erhebliche Beschleunigung des gesamten Koagulationsprozesses.

Weiter wirken die Strömungseinrichtungen derart, daß das ionisierbare Gas aus dem biologischen Gewebe austretenden Wasserdampf langsam verdrängt und - wie oben bereits ausgeführt - nicht abrupt fortbläst. Dies führt zu einer besonders schonenden Koagulation. Aus den sich er­ wärmenden Gewebeabschnitten tritt nämlich bei hinreichend ge­ ringer Energiezufuhr Wasserdampf aus und bildet eine gegen­ über dem ionisierten Edelgas isolierende Schicht. Dadurch kann in diese Gewebebereiche kein Koagulationsstrom mehr ein­ treten und die weitere Erwärmung des Gewebes wird unterbun­ den. Wenn nun das ionisierbare Edelgas den Wasserdampf ver­ drängt, beginnt der Koagulationsstrom wieder zu fließen, so daß die weitere Gewebeerwärmung erfolgt. Es liegt hier also ein im wesentlichen sich selbst regelnder Vorgang vor, der es verhindert, daß - wie es sonst manchmal passiert - das Gewebe bei zu schneller Erwärmung vom Wasserdampf zerrissen wird, der nicht schnell genug austreten kann.

Vorzugsweise sind Durchflußeinstell- oder Regeleinrichtungen vorgesehen, die derart ausgebildet sind, daß ein vorbe­ stimmter Gas-Volumenstrom pro Zeiteinheit eingestellt werden kann und man zur Erzielung der oben beschriebenen Vorteile die Einrichtung den jeweiligen Gegebenheiten anpassen kann.

Die Strömungseinrichtungen umfassen bei einer Ausführungsform der Erfindung mindestens einen Diffusor, also eine divergie­ rende Öffnung, durch welche sichergestellt ist, daß sich kein laminarer Gasstrom ausbilden kann, sondern eine "Wolke" von Gas aus der Öffnung ausströmt. Darüber hinaus ist es von Vor­ teil, wenn Verwirbelungseinrichtungen vorgesehen sind, welche dem aus der Gasaustrittsöffnung austretenden Gasstrom einen Drall verleihen oder im Inneren des Gasstroms Wirbel bilden. Dadurch wird noch sicherer gestellt, daß keine laminaren Gas­ strömungen auftreten können und der gesamte Raum ringsum die Gasaustrittsöffnung bis hin zur Gewebeoberfläche mit Inertgas ausgefüllt wird, ohne Gas (Luft) aus der Umgebung anzusaugen.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Un­ teransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen, die anhand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Gesamtanord­ nung,

Fig. 2 eine Düse in der bekannten Art und

Fig. 3-7 Teilschnitte bzw. Draufsichten auf Düsen in einer Darstellung ähnlich der nach Fig. 2.

In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.

Bei der hier gezeigten, besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um eine solche, die in Zusammenhang mit einem Endoskop verwendet wird. Dieses, in Fig. 1 angedeutete flexi­ ble Endoskop 1 beinhaltet ein Rohr 2, das vorzugsweise aus PTFE ausgebildet ist und aus dem distalen Ende des Endoskops 1 herausragt. In diesem befinden sich weiterhin ein Arbeits­ kanal 7, in welchen das Rohr 2 geschoben ist. Im Endoskop 1 sind noch ein weiterer Arbeitskanal sowie eine Beobachtungs­ optik vorgesehen. In Fig. 1 sind das Ende 6 des Arbeitskanals sowie die Linse 5 der Beobachtungsoptik gezeigt.

Das proximale Ende des Rohres 2 steht über eine Gaszufüh­ rungsleitung 3 und ein Ventil 12 mit einer Argonquelle 11, vorzugsweise einer Druckgasflasche in Verbindung. Das Ventil 12 wird über eine Stelleinrichtung in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal eines Reglers 13 eingestellt, das wiederum ab­ hängig vom Ausgangssignal eines Meßorgans 14 und dessen Dif­ ferenz zu einem Sollwert aus einem Sollwerteinsteller 15 ge­ bildet wird. Das Meßorgan 14 mißt vorzugsweise den Massen- oder den Volumenstrom an Gas, das durch das Ventil 12 strömt. Diese Anordnung zum Zuführen von Argongas (oder auch eines anderen ionisierbaren Edelgases) wird in der Fig. 1 mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.

Nachfolgend werden anhand der Fig. 2-7 verschiedene Dü­ sen 20 erläutert, welche (alternativ) in das distale Ende des Rohres 2 eingesetzt werden.

Die in Fig. 2 gezeigte Düse 20 ist eine aus dem oben genann­ ten Stand der Technik bekannte herkömmliche Düse, welche im Bereich der Gasaustrittsöffnung 9 zylindrisch geformt ist, um einen möglichst laminaren Gasstrom zu erzeugen. Im Inneren der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Düse 20 befindet sich (in an sich bekannter Weise) eine Elektrodeneinrichtung 8, deren Funktion aus der eingangs genannten Druckschrift be­ stens bekannt ist. Der mit dieser Düse 20 erzeugte laminare Gasstrom, der in Fig. 2 mit Pfeilen angedeutet ist, hat nun die eingangs beschriebenen Nachteile. Insbesondere führt die (bei laminaren Strömungen zwangsläufig) hohe Strömungsge­ schwindigkeit auch dazu, daß Luft aus der Umgebung angesaugt wird, wie dies in Fig. 2 mit unterbrochenen Pfeilen darge­ stellt ist.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Düse 20 ist nun im Bereich der Gasaustrittsöffnung 9 eine Kegel- oder Diffusorbohrung 21 vorgesehen, welche nicht mehr einen lami­ naren Gasstrom, sondern einen divergierenden und in den Rand­ zonen leicht verwirbelten Gasstrom erzeugt. Dadurch kommt es in den Randzonen der austretenden "Gaswolke" nur in geringem Maße zu einem Ansaugen von Umgebungsluft, so daß sich auch in den Randzonen eine hohe Konzentration an Edelgas hält. Dies wiederum führt dazu, daß sich trotz oder gerade wegen der re­ lativ niedrigen Inertgas-Strömungsgeschwindigkeit eine "Gaswolke" zwischen der Austrittsöffnung 9 und dem (hier nicht gezeigten) Gewebe bildet, so daß sich zwischen der (auch bei den Düsen gemäß Fig. 3-7 natürlich vorhandenen) Elektrode 8 und dem Gewebe eine Entladungssäule bilden kann. Diese wandert nun immer zu den Stellen niedrigen Widerstands im Gewebe, also zu den Stellen, die (noch) feucht sind, so daß eine "selbsttätige" Suche nach zu koagulierendem Gewebe stattfindet. Gleichzeitig zu diesem örtlich sich selbst re­ gelnden Vorgang findet auch eine zeitliche Regelung dadurch statt, daß der aus behandelten Gewebeabschnitten austretende Wasserdampf das Edelgas verdrängt und somit eine isolierende, unionisierte Schicht bildet. Demzufolge findet in diesen Be­ reichen keine (weitere) Entladung bzw. Erwärmung statt. Nach einer gewissen Zeit kondensiert der Wasserdampf bzw. wird durch das Edelgas langsam verdrängt, so daß es zu einem er­ neuten "Zünden" der Entladung auch in diesem Bereich kommen kann, was dann zu einer weiteren Erwärmung und Ausstoß von Wasserdampf führt, und zwar solange, bis das Gewebe soweit koaguliert ist, daß eine Entladung nicht mehr stattfinden kann bzw. der Operateur den Vorgang abbricht.

Durch diese zeitliche, selbststätige Regelung wird gewährlei­ stet, daß ein zu schnelles Verdampfen des Wassers im Gewebe und das damit einhergehende Zerreißen von oberen Gewebe­ schichten zum Austritt von Wasserdampf nicht bzw. in vermin­ dertem Maße geschieht. Die koagulierten Gewebezonen sind darum bei Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung beson­ ders schonend behandelt, so daß nur sehr kleine Poren und keine größeren Risse vorzufinden sind.

Andere Ausführungsformen solcher Strömungseinrichtungen sind in den Fig. 4-7 gezeigt. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist in einer an sich zylindrisch gebohrten Düse 20 eine Kerbe 22 schraubenförmig derart eingefräst, daß der austretende Gasstrahl einen Drall erhält, der (ebenso wie eine konische Bohrung) das Zustandekommen eines allzu scharfen, laminaren Gasstroms verhindert.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die Düse 20 am Ende nicht nur mit einer kegelförmigen Bohrung 21 ausgestattet, vielmehr sitzt in der Oberfläche des Boh­ rungskegels 21 auch noch eine Vielzahl von gegenüber der Längs- und der Umfangsrichtung gekippten Kerben 24, welche wiederum randseitige Verwirbelungen erzeugen und dem austre­ tenden Gas zusätzlich noch einen Drall verleihen.

Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist die Düse 20 mit einem Block aus gesinterten Kügelchen verschiedenen Durchmessers versehen, die entweder aus isolierendem Keramik­ material aufgebaut sind (dann wird eine Elektrodeneinrichtung 8 gemäß Fig. 2 verwendet) oder aber aus leitendem Material (Metall oder Kohlenstoff oder dergleichen) bestehen und selbst als Elektrode wirken. Dann ist die Düse 20 vorzugs­ weise nochmals in eine isolierende Hülse derart eingesetzt, daß eine direkte Berührung mit Gewebe nicht stattfinden kann.

Der aus diesem Sinterblock 23 austretende Gasstrom ist voll­ ständig diffus, da ein solcher Sinterblock eine Vielzahl von Öffnungen verschiedener Durchmesser und verschiedenster For­ men bildet.

Die Gaszuführungseinrichtung 10 wird nun so eingestellt (durch ein entsprechendes Einstellen des Sollwerteinstellers 15), daß je nach eingesetzter Düse die oben beschriebene nicht-laminare Strömung mit Sicherheit in dem Bereich einge­ stellt wird, der sich zwischen der Gasaustrittsöffnung 9 und dem zu behandelnden Gewebe befindet.

Bezugszeichenliste

1 Endoskop
2 Rohr
3 Gaszuführungsleitung
4 Verbindungsleitung
5 Linse
6 zweiter Arbeitskanal
7 Arbeitskanal
8 Elektrodeneinrichtung
9 Gasaustrittsöffnung
10 Gaszuführungseinrichtung
11 Argonquelle
12 Ventil
13 Regler
14 Meßorgan
15 Sollwerteinsteller
16 HF-Quelle
20 Düse
21 Kegel-/Diffusorbohrung
22 Drall-Kerbe
23 Sinterblock
24 Wirbel-Kerbe

Claims (2)

1. Einrichtung zur Koagulation biologischer Gewebe, umfassend Gaszuführeinrichtungen (10) zum Zuführen eines ionisier­ baren Inertgases oder Edelgases zu einer Gasaustrittsöff­ nung (9) und Elektrodeneinrichtungen (8) zum Leiten eines Koagula­ tionsstromes von einer HF-Quelle (16) in das Gas, gekennzeichnet durch Strömungseinrichtungen mit einem in der Gasaus­ trittsöffnung (9) angeordneten Diffusor (21) oder einer Verwirbelungseinrichtung (24), welche dem aus der Gasaustrittsöffnung (9) austretenden Gasstrom einen Drall verleiht und/oder Wirbel im Inneren des Gasstromes bildet oder einem Sinterblock (23), der eine Vielzahl von vorzugsweise verschieden großen und verschieden geformten Austrittsöffnungen für das Gas bildet, oder mit einer Kombination derartiger Strömungseinrichtungen, wobei die Strömungseinrichtungen (12-14; 20) so angeordnet und ausgebildet sind, daß das ionisierbare Gas einen Raum zwi­ schen den Elektrodeneinrichtungen (8) und dem zu koagulie­ renden biologischen Gewebe im wesentlichen frei von lami­ naren Strömungsanteilen ausfüllt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungseinrichtungen Durchflußeinstell- und Regeleinrichtungen (12-14) zum Einstellen eines vorbe­ stimmten Gas- und Volumenstroms pro Zeiteinheit umfas­ sen.