DE2363917C2 - Electrically operated surgical knife - Google Patents
Electrically operated surgical knifeInfo
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- A61B2018/0066—Sensing and controlling the application of energy without feedback, i.e. open loop control
Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes chirurgisches Messer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electrically operated surgical knife according to the preamble of Claim 1.
Es ist ein elektrisch betriebenes chirurgisches Messer bekannt, bei dem eine Behandlungselektrode, die dem Ende einer Nadel oder Klinge ähnelt und eine sehr geringe Berührungsfläche mit dem lebenden Körper besitzt, mit einer festen Elektrode in Form einer Plattenelektrode in Kontakt ist, die mit dem lebenden Körper eine große Berührungsfläche aufweist, so daß zwischen der Behandlungselektrode und der festen Elektrode ein Hochfrequenzsignal durch den lebenden Körper fließt Bei einem solchen bekannten chirurgischen Messer verursacht der elektrische Strom, der am Ende der Behandlungselektrode, deren Berührungsfläehe sehr klein ist, konzentriert wird, die Erzeugung von joulescher Wärme, und diese joulesche Wärme verursacht in einer Gewebestruktur eine Gasexolosion, wodurch es möglich wird, eine Operation oder einen Schnitt in einem lebenden Körper durchzuführen undIt is an electrically operated surgical knife is known in which a treatment electrode, which the End resembles a needle or blade and has a very small area of contact with the living body is in contact with a fixed electrode in the form of a plate electrode, which is in contact with the living Body has a large contact area, so that between the treatment electrode and the solid In such a known surgical electrode a high frequency signal flows through the living body Knife causes the electric current that is at the end of the treatment electrode, its contact area is very small, it is concentrated, the generation of Joule heat, and this causes Joule heat a gas explosion in a tissue structure, which makes it possible to have an operation or a To perform incision in a living body and
ίο eine Thermokoagulation des Körperproteins an der
operierten oder geschnittenen Oberfläche herzustellen, durch die Lymphgefäße und feine Blutgefäße verschlossen
werden und damit die Blutung unterbunden wird.
Bei bekannten chirurgischen Messern ist eine Energiequelle zur Versorgung des Messers mi" einem
Hochfrequenzsignal zwecks Durchführung einer Operation oder eines Schnittes vorgesehen, wobei die
Energiequelle einen Hochfrequenzgenerator enthält, dessen Ausgangssignal in Spannungs- und Leistungsverstärkern
verstärkt wird, bevor es dem chirurgischen Messer zugeführt wird. Eine zweite Energiequelle ist
zum Stoppen der Blutung vorgesehen, und diese Energiequelle enthält einen Hochfrequenzgenerator,
der ein sich wiederholendes Hochfrequenzsignal in Form einer gedämpften Schwingung mit einer bestimmten
Periode erzeugt.ίο to create a thermocoagulation of the body protein on the operated or cut surface, through which the lymph vessels and fine blood vessels are closed and the bleeding is prevented.
In known surgical knives, an energy source is provided for supplying the knife with a high-frequency signal for the purpose of performing an operation or a cut, the energy source containing a high-frequency generator, the output signal of which is amplified in voltage and power amplifiers before it is fed to the surgical knife second energy source is provided for stopping the bleeding, and this energy source contains a high frequency generator which generates a repetitive high frequency signal in the form of a damped oscillation with a certain period.
Da bei diesen bekannten chirurgischen Messern die Energiequellen für die Operation und für die Blutstillung
völlig unabhängig voneinander sind, werden für jede Energiequelle Hochfrequenzgeneratoren und -Verstärker
benötigt, so daß das chirurgische Messer verhältnismäßig groß wird, einen verhältnismäßig hohen Stromverbrauch
hat und schwer zu handhaben ist. Ferner ist bei dem bekannten, elektrisch betriebenen chirurgisehen
Messer der in der zweiten Energiequelle vorhandene Frequenzgenerator für die Blutstillung im
Aufbau kompliziert, wobei die Herstellungskosten hoch und die Betriebssicherheit verringert werden. Da ferner
die bekannten Messer verhältnismäßig voluminös sind und eine hohe Eingangsleistung erfordern, ist es
schwierig, die oben erwähnten Energiequellen in einem Endoskop unterzubringen, durch welches das chirurgische
Messer in eine Körperhöhle eingeführt wird.
Es ist auch ein chirurgisches Messer mit Energieversorgungsmitteln bekannt (DE-OS 20 23 140), in denen
zur Steuerung des Schneidvorganges ein hochfrequentes elektrisches Signal und zur Unterbindung der
Blutung ein zweites Signal erzeugt und dann dem Messer zugeführt wird, wobei ein erster Oszillator zur
Erzeugung des hochfrequenten elektrischen Signals und ein zweiter Oszillator zur Erzeugung eines elektrischen
Signals mit einer gegenüber dem ersten Signal niedrigeren Frequenz vorgesehen ist, und wobei
Auswahlmittel zur wahlweisen Durchführung einer Modulation des hochfrequenten Signals mit dem
niederfrequenten Signal zur Erzeugung der zweiten, zur Koagulation dienenden elektrischen Signale vorgesehen
sind, so daß dem Messer in dem einen Schaltzustand der Auswahlmittel ein unmoduliertes hochfrequentes
Signal und in dem anderen Schaltzustand ein moduliertes hochfrequentes Signal zugeführt wird.Since the energy sources for the operation and for hemostasis are completely independent of one another in these known surgical knives, high-frequency generators and amplifiers are required for each energy source, so that the surgical knife is relatively large, has a relatively high power consumption and is difficult to handle. Furthermore, in the known, electrically operated surgical knife, the structure of the frequency generator for hemostasis, which is present in the second energy source, is complicated, the manufacturing costs being high and the operational reliability being reduced. Furthermore, since the known knives are relatively bulky and require a high input power, it is difficult to accommodate the above-mentioned energy sources in an endoscope through which the surgical knife is inserted into a body cavity.
A surgical knife with energy supply means is also known (DE-OS 20 23 140) in which a high-frequency electrical signal is generated to control the cutting process and a second signal is generated to prevent bleeding and is then fed to the knife, a first oscillator for generation of the high-frequency electrical signal and a second oscillator is provided for generating an electrical signal with a frequency lower than the first signal, and wherein selection means are provided for optionally performing a modulation of the high-frequency signal with the low-frequency signal to generate the second electrical signals used for coagulation so that an unmodulated high-frequency signal is fed to the knife in one switching state of the selection means and a modulated high-frequency signal is fed to the other switching state.
Bei diesem bekannten chirurgischen Messer genügt eine einzige elektrische Energiequelle, um sowohl die Operation beziehungsweise den Schnitt als auch die Blutstillung durchzuführen, wodurch die Größe der Energiequelle verringert und ihr Aufbau vereinfacht werden kann.In this known surgical knife, a single electrical energy source is sufficient to both the Surgery or the incision as well as the hemostasis to carry out, whereby the size of the Energy source can be reduced and its structure can be simplified.
Bei dem letztbeschriebenen chirurgischen Messer istIn the case of the surgical knife described last
ferner eine Differenzierschaltung vorgesehen, die jeden Impuls des unmodulierten oder modulierten hochfrequenten Signals differenziert Die Differentiation erfolgt also unabhängig davon, ob die hochfrequenten Signale moduliert oder unmoduliert sind- Da·" niederfrequente Signal, das zur wahlweisen Modulation der hochfrequenten Signale vorgesehen ist, enthält einen ersten Bereich konstanter Amplitude und einen zweiten Bereich mit abfallender Amplitude. Als Ergebnis der Modulation mit diesem NF-Signal entstehen zwei hochfrequente Impulse mit jeweils gleicher Amplitude (Modulation mit dem ersten Teil des NF-Signals, dessen Amplitude verändert ist) und zwei gedämpfte Hochfrequenz-Impulse (Modulation mit dem zweiten abfallenden Teil des NF-Signals). Die Modulation der hochfrequenten Signale mit dem niederfrequenten Signal führt also zu Hochfrequenzimpulsen mit gleichbleibender Amplitude, an die sich gedämpfte Hochfrequenzimpulse anschließen, d. h. es treten jeweils am Beginn des zur Koagulation bestimmten Signals einige ungedämpfte Impulse — also Schneidimpulse —, auf die den Koagulaticnseffekt nachteilig beeinflussen.Furthermore, a differentiating circuit is provided, which each pulse of the unmodulated or modulated high-frequency Signal differentiated The differentiation takes place regardless of whether the high-frequency Signals modulated or unmodulated are- Da · "low-frequency signal, which is used for the optional modulation of the High frequency signals is provided, contains a first constant amplitude range and a second Area of decreasing amplitude. As a result of the modulation with this LF signal, two are created high-frequency pulses with the same amplitude (modulation with the first part of the LF signal, its Amplitude is changed) and two attenuated high-frequency pulses (modulation with the second falling Part of the LF signal). The modulation of the high frequency signals with the low frequency The signal thus leads to high-frequency pulses with a constant amplitude, to which attenuated high-frequency pulses are attached afterward. H. some occur at the beginning of the signal intended for coagulation undamped pulses - that is, cutting pulses - which adversely affect the coagulation effect.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein chirurgisches Messer der zuletzt genannten Art zu schaffen, das einen optimalen Koagulationseffekt gewährleistet.The invention is based on the object of providing a surgical knife of the last-mentioned type create that ensures an optimal coagulation effect.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Während bei dem zuletzt beschriebenen bekannten chirurgischen Messer das zur Modulation herangezogene NF-Signal nur einen Teil mit abnehmender Amplitude aufweist, ist das entsprechende NF-Signal bei der Erfindung vollständig über die ganze Periode gedämpft, d. h. es ist ein Bereich gleichbleibender Amplitude vorhanden. Mit diesem gedämpften NF-Signal werden bei entsprechendem Schaltzustand der Auswahlmittel die hochfrequenten Signale moduliert, so daß vermieden wird, daß innerhalb der Koagulationssignale unerwünschte Schneidimpulse enthalten sind.The object set is achieved according to the invention by the features in the characterizing part of claim 1 solved. While in the case of the known surgical knife described last, that for modulation used NF signal only a part with decreasing Has amplitude, the corresponding LF signal in the invention is completely over the whole Period attenuated, d. H. there is an area of constant amplitude. With this muted LF signals, the high-frequency signals are modulated if the switching status of the selection means is appropriate, so that it is avoided that undesired cutting pulses are contained within the coagulation signals are.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung bedeutetThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing means
F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,F i g. 1 is a block diagram of an embodiment of the invention,
F i g. 2A bis 2F die Wellenformen an verschiedenen Punkten in dem Blockdiagramm gemäß F i g. 1 undF i g. 2A through 2F show the waveforms at various points in the block diagram of FIG. 1 and
F i g. 3 eine Schaltung für einen Niederfrequenzgenerator für eine andere Ausführungsform der Erfindung.F i g. 3 shows a circuit for a low frequency generator for another embodiment of the invention.
Gemäß F i g. 1 wird ein Ausgangssignal von einem Hochfrequenzgenerator 11 einem Modulator 12 zügeführt, dessen Ausgangssignal in eine Verstärkerschaltung 2 eingespeist wird, die aus der Reihenschaltung eines Spannungsverstärkers 21 und eines Leistungsver- (2) stärkers 22 besteht. Der Ausgang vom Leistungsverstärker 22 wird über eine Ausgangsschaltung 3 einem elektrisch betriebenen chirurgischen Messer 4 zugeführt, das eine Behandlungselektrode 41 und eine feste Elektrode 42 besitzt Die Ausgangsschaltung 3 besteht aus einem Ausgangstransformator 3t und einem Kopplungskondensator 32 zur Sperrung der Gleich-Stromkomponente vom Ausgang des Transformators 31. Zusätzlich kann ein Kopplungskondensator 33 vorgesehen werden. Eine Rechteckschwingung, deren positive Seite größer als die negative Seite ist, wird vom Niederfrequenzgenerator 51 erzeugt, und diese Rechteckschwingung wird in einer Klemm- und Differenzierschaltung 52 differenziert und dann dem Modulator 61 über einen Umschalter 53 zugeführt. In der Schaltung 52 wird das Signal gemäß Fig.2B in bekannter Weise in das Signal gemäß F i g. 2D umgewandelt Die negative Hälfte des Ausgangssignals vom Niederfrequenzgenerator wird von der Klemmschaltung 52 abgeschnitten. Das am Ausgang des Hochfrequenzgenerators 11 stehende Signal wird durch das am Ausgang der Klemm- und Differenzierschaltung 52 stehende niederfrequente Signal amplitudenmoduliert, wenn der Umschalter 53 sich im eingeschalteten Zustand befindetAccording to FIG. 1 becomes an output from a High-frequency generator 11 is fed to a modulator 12, the output signal of which is fed into an amplifier circuit 2 is fed, which consists of the series connection of a voltage amplifier 21 and a power supply (2) stronger 22 exists. The output from the power amplifier 22 is via an output circuit 3 a electrically operated surgical knife 4 supplied, which has a treatment electrode 41 and a fixed The output circuit 3 consists of an output transformer 3t and one Coupling capacitor 32 for blocking the direct current component from the output of the transformer 31. In addition, a coupling capacitor 33 can be provided. A square wave whose positive side is larger than the negative side, is generated by the low frequency generator 51, and this square wave is differentiated in a clamping and differentiating circuit 52 and then in the modulator 61 supplied via a changeover switch 53. In the circuit 52, the signal according to Figure 2B is in a known manner in the signal according to FIG. 2D converted The negative half of the output signal from the low frequency generator is cut off from the clamp circuit 52. That at the output of the high frequency generator 11 The standing signal is caused by the low-frequency signal standing at the output of the clamping and differentiating circuit 52 Signal is amplitude-modulated when the changeover switch 53 is in the switched-on state
Keine Modulation erfolgt dagegen, wenn der Schalter sich im ausgeschalteten Zustand befindetOn the other hand, there is no modulation when the switch is switched off
Fig.2A zeigt die Wellenform des Ausgangssignals am Hochfrequenzgenerator 11; Fig.2B zeigt die Wellenform des Ausgangssignals am Niederfrequenzgenerator 51 und Fig.2C zeigt die Wellenform des Ausgangssignals der Schaltung 3, das dem chirurgischen Messer 4 zugeführt wird, wenn der Schalter 53 offen ist; F i g. 2D zeigt die Wellenform des Ausgangssignals der Differenzierschaltung 52; F i g. 2E zeigt die Wellenform des Ausgangssignals des Modulators 61, wenn der Schalter 53 geschlossen ist; F i g. 2F zeigt die Wellenform des Ausgangssignals der Schaltung 3, das dem chirurgischen Messer 4 zugeführt wird.Fig. 2A shows the waveform of the output signal on the high frequency generator 11; Fig. 2B shows the waveform of the output signal from the low frequency generator 51 and Fig.2C shows the waveform of the output signal of the circuit 3, which the surgical Knife 4 is fed when switch 53 is open; F i g. 2D shows the waveform of the output signal of FIG Differentiating circuit 52; F i g. 2E shows the waveform of the output signal of the modulator 61 when the Switch 53 is closed; F i g. Fig. 2F shows the waveform of the output signal of the circuit 3 corresponding to the surgical knife 4 is fed.
Das im Hochfrequenzgenerator 11 erzeugte Hochfrequenzsignal hat eine Frequenz von 5 KHz, und das im Niederfrequenzgenerator erzeugte Signal hat eine Frequenz von 500 Hz.The high frequency signal generated in the high frequency generator 11 has a frequency of 5 KHz, and the signal generated in the low frequency generator has a Frequency of 500 Hz.
Die Wirkungsweise der in F i g. 1 dargestellten Anordnung ist wie folgt:The mode of operation of the in F i g. 1 is as follows:
(1) Wenn der Schalter 53 geöffnet ist, wird das niederfrequente Signal vom Niederfrequenzgenerator 51 dem Modulator 61 nicht zugeführt und das vom Signalgenerator 11 kommende Hochfrequenzsignal wird, ohne in der Amplitude moduliert zu werden, dem Spannungsverstärker 21 zur Spannungsverstärkung und dann zur Leistungsverstärkung dem Leistungsverstärker 22 zugeführt. Gleichstromkomponenten im Ausgangssignal des Leistungsverstärkers 22 werden durch Kondensatoren in der Ausgangsschaltung 3 gesperrt, und die Wechselstromkomponente wird dem chirurgischen Messer 4 zugeführt. Wenn dann die Behandlungselektrode 41 des chirurgischen Messers 4 mit einem kranken oder einem anderen gewünschten Teil eines Patienten 43 in Berührung kommt, fliefst ein Hochfrequenzstrom durch den Körper des Patienten 43, und der Hochfrequenzstrom konzentriert sich am berührenden Ende der Behandlungselektrode 41, wodurch die Operation durchgeführt werden kann.(1) When the switch 53 is opened, the low frequency signal from the low frequency generator is applied 51 is not fed to the modulator 61 and the high-frequency signal coming from the signal generator 11 is, without being modulated in amplitude, the voltage amplifier 21 for voltage amplification and then fed to the power amplifier 22 for power amplification. DC components in the output signal of the Power amplifier 22 are blocked by capacitors in the output circuit 3, and the AC component is supplied to the surgical knife 4. Then when the treatment electrode 41 of the surgical knife 4 with a sick or another desired part of a patient 43 comes into contact, flows in Radiofrequency current through the patient's body 43, and the radiofrequency current is concentrated at the touching end of the treatment electrode 41, thereby performing the operation can be.
Wenn der Schalter 53 geschlossen ist, wird das Ausgangssignal des Niederfrequerzoszillators 51 (F i g. 2B) durch die Differenzierschaltung 52 an der ins Positive verlaufenden Kante differenziert und in eine gedämpfte, sich wiederholende Schwingung (F i g. 2D) umgesetzt, deren Wiederholungsrate oder Frequenz gleich der Frequenz der Rechteckschwingung des Niederfrequenzgenerators 51 ist. Die gedämpfte Schwingung (Fig.2D) wird dem Modulator 61 zugeführt, in welchem das vom Hochfrequenzoszillator 11 kommende Hochfrequenzsignal (Fig. 2A) durch die gedämpfte Schwingung amplitudenmoduliert wird, so daß eine Kette von gedämpften Schwingungen (Fig.2E) erzeugt wird, die sich mit einer Wiederholungsrate oder einer Frequenz wiederholt, die gleich derWhen the switch 53 is closed, the output of the low frequency oscillator 51 becomes (Fig. 2B) differentiated by the differentiating circuit 52 at the edge running into the positive and in a damped, repetitive oscillation (FIG. 2D) implemented, its repetition rate or frequency is equal to the frequency of the square wave of the low frequency generator 51. The damped oscillation (Fig.2D) is fed to the modulator 61, in which the from High frequency oscillator 11 incoming high frequency signal (Fig. 2A) damped by the Oscillation is amplitude modulated, so that a chain of damped oscillations (Fig.2E) that repeats at a repetition rate or frequency equal to that
Frequenz der gedämpften Schwingung (Fig.2D) ist. Die Kette der gedämpften Impulse (Fig.2E) wird im Spannungsverstärker 21 sowie im Leistungsverstärker 22 verstärkt, und nach Sperrung der Gleichstromkomponente des Ausgangssignals in der Ausgangsschaltung 3 wird die hinter der Schaltung 3 stehende Wechselstromkomponente (Fig.2F) dem chirurgischen Messer 4 zugeführt. Wenn demzufolge die Behandlungselektrode 41 des chirurgischen Messers einen Teil des Patienten 43, beispielsweise einen kranken Teil des Patienten berührt, fließt ein amplitudenmodulierter Hochfrequenzstrom in Form einer Kette gedämpfter Impulse (Fig.2F) in den Körper des Patienten, so daß der berührte Teil erhärtet oder koaguliert und dadurch der Blutstrom gestoppt wird.Frequency of the damped oscillation (Fig. 2D) is. The chain of damped pulses (Fig.2E) is in the voltage amplifier 21 as well as in the power amplifier 22 amplified, and after blocking the direct current component of the output signal in the output circuit 3, the behind the Circuit 3 standing alternating current component (Fig.2F) fed to the surgical knife 4. Accordingly, when the treatment electrode 41 of the surgical knife is part of the patient 43, for example touches a sick part of the patient, an amplitude-modulated high-frequency current flows in the form of a chain of damped impulses (Fig.2F) into the patient's body, see above that the touched part hardens or coagulates and thereby the blood flow is stopped.
Aus den Wellenformen gemäß Fig.2A bis 2F ist ersichtlich, daß wahlweise dem chirurgischen Messer 4 eine Reihe von hochfrequenten Stromimpulsen im ausgeschalteten Zustand des Umschalters 53 sowie im eingeschalteten Zustand des Schalters 53 eine Reihe von gedämpften hochfrequenten Stromimpulsen zugeführt wird, die sich im Zyklus der Oszillatorfrequenz des Niederfrequenzgenerators 51 wiederholen.From the waveforms according to FIGS. 2A to 2F it can be seen that the surgical knife 4 a series of high-frequency current pulses in the switched-off state of the switch 53 as well as in the When the switch 53 is switched on, a series of damped high-frequency current pulses are supplied which are repeated in the cycle of the oscillator frequency of the low frequency generator 51.
Es sei bemerkt, daß der Amplitudenmodulator 12 durch Steuerung des Schwingungszustandes gesteuert werden kann, beispielsweise durch die Ein- und Ausschaltung des Schalters 16, der gemäß Fig.3 mit dem Generator 51 verbunden ist und den Umschalter 53 gemäß F i g. 1 ersetzt.It should be noted that the amplitude modulator 12 is controlled by controlling the vibration state can be, for example, by switching the switch 16 on and off, which is shown in FIG the generator 51 is connected and the changeover switch 53 according to FIG. 1 replaced.
Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, daß durch wahlweise Amplitudenmodulation des Ausgangssignals des Hochfrequenzgenerators 11 durch das Ausgangssignal des Niederfrequenzgenerators 51. nachdem dieses die Schaltung 52 durchlaufen hat, eine sich wiederholende gedämpfte Schwingung erzeugt werden kann, wobei nur eine elektrische Energiequelle sowohl für die Operation (d. h. das Schneiden) als auch für das Stoppen der Blutung benötigt wird.From the above it follows that by optionally modulating the amplitude of the output signal of the high frequency generator 11 by the output signal of the low frequency generator 51. after this has passed through the circuit 52, a repetitive damped oscillation can be generated, with only one source of electrical energy for both the Surgery (i.e. cutting) as well as stopping the bleeding.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| D2 | Grant after examination |