DE3151991A1

DE3151991A1 - Elektrochirurgische vorrichtung

Info

Publication number: DE3151991A1
Application number: DE19813151991
Authority: DE
Inventors: Sven Karl Lennart 3050 Humlebaek Goof; Jens 2980 Kokkedal Schmidt Hansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-01-02
Filing date: 1981-12-31
Publication date: 1982-08-12
Also published as: GB2090532B; JPS57134151A; JPS6340098B2; US4580562A; GB2090532A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrochirurgische Vorrichtung mit einem Hochfrequenz-Leistungsgenerator, einem Hochfrequenz-Transformator/ einem Handstück zum Anbringen einer Elektrode und einem Verbindurigsdraht zwischen dem Generator sowie dem Handstück. Solche Vorrichtungen werden insbesondere von Chirurgen und Dentisten benutzt, um Einschnitte durchzuführen und auch um Blutungen zu unterbrechen. ·

Bei elektrochirurgischen Mitteln der hier in Rede stehenden Art wird ein Hochfrequenzstrom durch eine relativ dünne, drahtförmige Elektrode geleitet, die wegen ihrer guten Leitfähigkeit kalt bleibt. Wenn die Elektrode durch Gewebe geführt wird, wird wegen dessen elektrischen Widerstandes Wärme erzeugt. Hierdurch wird eine molekulare Auflösung der Gewebezellen begründet, da die entstehende Wärme . intra-zellulare und extra-zellulare Dampfbildungen hervorruft, die das Gewebe sprengen. Wie tief im Gewebe diese Auflösung stattfindet, hängt von der Intensität des Stroms und von der Geschwindigkeit ab, mit der die Elektrode durch das Gewebe geführt wird.

Ein wesentlicher Vorteil einer solchen Elektrodensektion gegenüber der Verwendung eines Skalpells beruht auf der Tatsache, daß der Arbeitsbereich frei von Blutungen ist. Dieses ist sehr vorteilhaft in Verbindung mit dem Aufnehmen, von Abdrücken für Zahnkronen und Brücken, da ein Abdruck sofort abgenommen werden kann, nachdem die erforderlichen Einschnitte durchgeführt worden sind. Die Elektrochirurgie ist auch gut für vorprosthetische und Paradontose-Operationseingriffe geeignet.

Die elektrochirurgische Ausrüstung hat jedoch nicht die ausgedehnte. Verwendung gefunden, die ihre wesentlichen Vorteile rechtfertigen sollten. Dieses liegt an einigen wesentlichen Nachteilen. So ist es schwierig, die Vorrichtung oder ihre Elektrode in einer korrekten Weise zu benutzen. Wenn die Elektrode still gehalten wird, ergibt sich eine sehr ausgedehnte Zerstörung von Gewebe, und es kann Knochenhautentzündung, Knochenfraß und Seque-

stration von Knochengewebe entstehen. Bei einer zu großen Elektrodenspannung oder bei einem zu langsamen Bewegen der Elektrode durch das Gewebe, können permanente und sehr schmerzhafte Beschädigungen am Knochengewebe und auch an Zahnsubstanzen entstehen. Deshalb wird heute die Verwendung der Elektrochirurgie gemieden, wenn die Elektrode sich Knochengewebe annähern oder hiermit in Berührung kommen kann, und dieses stellt eine beträchtliche und unglückliche Beschränkung der Anwendungsmöglichkeiten dar.

Ein anderer erheblicher Nachteil beruht auf der Tatsache, daß es schwierig ist, die Ausgangsleistung der Vorrichtung in einer ausreichend wirksamen und genauen Weise zu steuern bzw. zu regeln. Beim Schneiden mit der Elektrode der Vorrichtung ändert sich die erforderliche oder erwünschte Ausgangsleistung mit der Tiefe des Einschnitts, mit der von dem Patienten gebildeten Impedanz und mit zahlreichen anderen Faktoren, die von der Form der Elektrode abhängen, sowie in Abhängigkeit von der Umgebung und von dem jeweiligen Betriebsvorgang. Dieses hatte die Wirkung, daß bekannte elektrochirurgische Vorrichtungen mit zahlreichen Einstellmitteln zürn manuellen Voreinstellen der Ausgangsleistung versehen wurden/ wie mit einer Voreinstellung für jede zu der Vorrichtung gehörige Elektrode, wodurch eine erwünschte Ausgangsleistung ausgewählt werden konnte, gewöhnlich durch Einstellen der Ausgangsspannung .

Das US-Patent 4 092 986 offenbart eine elektrochirurgische Einheit der beschriebenen Art, die eine inverse Rückkopplungsschaltung enthält, um den Ausgangsspannungspegel der Einheit auf einem von der Last unabhängigen, im wesentlichen konstanten Wert zu halten.

Wenn jedoch die Ausgangsspannung mittels der Elektrode an einen Patienten angelegt wird, wirkt dieser wie eine Last, wodurch ver- * anlaßt wird, daß der Ausgangsspannungspegel abnimmt. Die Größe j der Last- oder Spannungsabnahme hängt von dem elektrischen Wider- [ stand des Gewebes ab, in dem der Einschnitt durchgeführt wird, [ .und von der momentanen Einschnittiefe. Somit nimmt der Lastwiderstand als Funktion der Einschnittiefe ab, und darüber hinaus

hängt der Lastwiderstand von der Gewebeart ab, die die Elektrode antrifft. Dementsprechend ist eine ständige Regelung erforderlich, wenn sich die Last ändert, und die von der Elektrode abgegebene Spannung sollte nicht konstant sein.

Eine andere im Handel erhältliche elektrochirurgische Vorrichtung besitzt eine doppelte Rückkopplungsschaltung und einen Datenanalysator zum Aufrechterhalten eines Elektroden-Ausgangsspannungspegels, der automatisch und ständig an den elektrischen Gewebewiderstand und die Veränderungen bezüglich der Schnittiefe angepaßt wird, so daß die von der Schneidelektrode abgegebene Leistung ständig proportional zur Schneidtiefe ist. Durch die Elektronik der Vorrichtung werden jedoch Zeitkonstanten eingeführt, und dementsprechend ist es schwierig, eine ausreichend schnelle Anpassung oder Regelung zu erreichen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine elektrochirurgische Vorrichtung zu schaffen, bei der die Ausgangsleistung in Abhängigkeit, von dem momentanen Lastwiderstand laufend und wirksam geregelt oder angepaßt wird, ohne daß komplizierte Rückführungs- bzw. Rückkopplungsschaltungen mit entsprechenden Zeitkonstanten und Regelungsverzogerungen angewendet werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Vorrichtung der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus.

Bekannte elektrochirurgische Vorrichtungen sind auch unzureichend hinsichtlich einer passend wirksamen elektrischen Kopplung oder Anpassung zwischen dem Patienten und dem Generator der Vorrichtung. Der Generator entspricht einem Radiotransmitter bzw. -sender, und die Leistung versucht,, von der Elektrode durch das Ge- ■ webe des Patienten und dann -durch die Umgebung zurück zum Generator zu gelangen.

Um zu vermeiden, daß der Rückpfad die Energie übermäßig schwächt, ist es deshalb wichtig, daß der Rückpfad so wirkungsvoll wie mög-

lieh gemacht wird. Bei bekannten Geräten erfolgt dieses dadurch, daß eine mit dem Patienten gekoppelte passive Rückleitungselektrode und ein sich zu dem Generator erstreckender Rückleitungsdraht benutzt werden.

Eine derartige passive Elektrode mit einem Rückdraht stellt ein unzweckmäßiges Mittel dar, das unter unglücklichen Umständen zu Hautverbrennungen des Patienten führen kann und bei einer der Erfindung entsprechenden Ausführungsform der Vorrichtung nicht erforderlich ist. Im Rahmen der Erfindung wird eine Ausgangsfrequenz des Generators in der Größenordnung von 15 bis 30 Megahertz benutzt, und der Transformator ist an dem Elektrodenende des Verbindungsdrahtes angeordnet sowie in dem Handstück der Vorrichtung enthalten. Die hohe Generatorfrequenz führt in Verbindung mit der Lage des Transformators zu einer kleinen Impedanz, zu einer wirksamen Impedanzanpassung an die Umgebung und zu einem wirksamen Rückpfad zwischen dem Patienten und dem Generator. Darüber hinaus werden ein verbessertes und genaueres Schneiden in Verbindung mit einem ziemlich funkenfreien Betrieb erzielt. Bei bekannten Geräten ist die. Frequenz ungefähr um das Zehnfache kleiner, und der Transformator befindet sich in demselben Gehäuse wie der Generator.

Außerdem ist die weit höhere Frequenz der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders vorteilhaft, weil die von der Wellenlänge und dadurch von der Frequenz abhängige angepaßte Länge des Verbindurigsdrahtes bzw. der Verbindungsleitung passend bzw. zweckmäßig ist und ohne weitere Maßnahmen benutzt werden kann- Ferner sorgt die Hochfrequenz für die Wirksamkeit des Schneideffekts infolge der dielektrischen (Polarisation) Verluste, die die Frequenz in dem Gewebe erzeugt.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Figur. 1 - in einem schematischen Diagramm eine Ausführungsform

der elektrochirurgischen Vorrichtung der Erfindung und Figur 2 - in einer schematischen Darstellung eine alternative Ausführungsform mit einem besonderen Rückpfad-Mittel.

Die in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung enthält ein Vorrichtungsgehäuse 2, ein Handstück 4 und eine Verbindungsleitung 6, die sich zwischen dem Gehäuse und dem Handstück der Vorrichtung erstreckt. Das Gehäuse enthält eine Leistungsversorgung 8/ die mit einem herkömmlichen 220 Volt Wechselspannungsnetz verbunden werden kann. Die Leistungsversorgung ist mit einem Hochfrequenz-Leistungsgenerator 10 verbunden, der gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform eine maximale Ausgangsleistung von 50 Watt und eine Ausgangsfrequenz von 27,12 Megahertz hat, was innerhalb eines zulässigen Frequenzbereiches liegt. Der Generator arbeitet annähernd wie ein stabiler Stromgenerator (steady current generator).

Das Handstück 4 enthält einen Hochfrequenztransformator, der bei der dargestellten Ausfuhrungsform ein Transformationsverhaltnis von 1 : 2,5 hat. Das Handstück ist mit Mitteln zum austauschbaren Anschließen von Elektroden 12 versehen, die im allgemeinen in Form von dünnen Drahtelektroden ausgebildet sind, welche im Hinblick auf den beabsichtigten Anwendungszweck zu verschiedenen Formen gebogen werden können. Es können auch andere spezielle Elektrodenkonfiguratxonen auftreten, insbesondere zum Stoppen von Blutungen. .

Das Handstück 4 und der Ausgang des Generators 10 sind über die Verbindungsleitung 6 miteinander verbunden. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dieser Leitung um ein 50 Ohm Koaxialkabel mit einer Länge von 120 cm. Diese Länge ist einem Viertel einer Wellenlänge angepaßt, wobei jedoch Maß genommen wird, um den Einfluß zu kompensieren, den die Ausrüstung, insbesondere der Transformator 4_;auf die effektive Länge des Kabels ha-t.

Mit den oben erwähnten und in Figur 1 dargestellten bestimmten Werten führt das speziell angepaßte Kabel 6 dazu, daß eine wahre ohmsche übertragung oder Reflexion eines 50 Ohm Lastwiderstandes an der Elektrode oder am Transformatorende des Kabels in eine Last von 50 Ohm an dem Generatorende des Kabels auftritt. Beispielsweise führt eine Verdopplung des Lastwiderstandes am Elek-

trodenende zu einer Halbierung der Last an dem Generatorende in und um diesen Abgleichpunkt bei 50 Ohm.

Eine sehr schnelle Regelung dieser Art ist in Verbindung mit der Elektrochirurgie absolut erforderlich, und der in dieser Beziehung vorhandene Mangel bekannter elektrochirurgischer Geräte war der Grund dafür, warum eine Verwendung elektrochirurgischer Maßnahmen für Einschnitte bisher abgelehnt wurde, bei denen die Schneidelektrode Knochengewebe berühren oder sich diesem annähern kann.

Weichgewebe hat einen elektrischen Widerstand, der beträchtlich kleiner als derjenige von Knochengewebe ist, und zwar aufgrund des größeren Flüssigkeitsgehalts von Weichgewebe. Wenn eine Schneidelektrode durch Weichgewebe vorbewegt wird, findet bezüglich des Lastwiderstandes der Elektrode eine ziemlich plötzliche Verminderung statt, wenn sich die Elektrode Knochengewebe annähert. Deshalb ist es unbedingt erforderlich, daß die von der Elektrode abgegebene Schneidleistung praktisch momentan bzw. sofort reduziert wird, wenn der Gewebewiderstand abnimmt. Anderenfalls treten Knochenfraß und Sequestration, von Knochengewebe auf, was für den Patienten sehr schmerzhaft ist.

Wenn beim Schneiden in Weichgewebe die Schneidtiefe plötzlich vermindert wird, tritt ebenfalls eine plötzliche Abnahme des Lastwiderstandes der Elektrode auf, und wiederum ist es erforderlich, daß eine sehr schnelle Reduzierung bezüglich der Schneidleistung stattfindet, da sich anderenfalls ein sehr ernsthaftes Verbrennen in dem Gewebe einstellt.

Bei dar Elektrochirurgie ist es dementsprechend äußerst wichtig, daß die von der Schneidelektrode abgegebene Leistung genau und sehr schnell automatisch geregelt wird, und zwar in Abhängigkeit von dem momentanen Lastwiderstand der Elektrode.

Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sorgt für eine automatische Regelung der Schneidleistung, die ständig proportional zu dem momentanen Lastwiderstand und dementsprechend zu

der Gewebeart und/oder der Schneidtiefe gehalten wird. Diese Leistungsregelung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt ohne Zeitverzögerung, und deshalb ist die Gefahr bezüglich Beschädigungen des Knochengewebes und bezüglich eines Verbrennens von Weichgewebe beträchtlich vermindert. Dieses wird durch das Anpassen oder Angleichen des Verbindungskabels und vollständig ohne komplizierte Rückkopplungsschaltungen erreicht/ die Zeitkonstanten enthalten und dementsprechend Verzögerungen in der Regelung begründen. Die dargestellte Ausführungsfqrm arbeitet sehr wirkungsvoll. Versuche haben jedoch gezeigt, daß eine Verkürzung des Verbindungskabels 6 um nur 10 cm dazu führt, daß die Vorrichtung nicht mehr richtig arbeitet. Dementsprechend stellt die Kabellänge einen entscheidenden Faktor dar.

Mit einer korrekt angepaßten Kabellänge ist die automatische Leistungsregelung sehr wirksam und schnell, und es ist nicht erforderlich, manuelle Voreinstellungen in Verbindung mit einem Ersatz der Schneidelektrode 12. vorzunehmen, wie es bei mehreren bekannten Vorrichtungen der Fall ist. Die Impedanzanpassung an die ümgebungsverhältnxsse ist sehr wirksam, und Einflüsse von äußeren Fremdfeldern werden vermieden.

In Figur 1 ist der Rückpfad von dem Patienten zu dem Generator 10 .gestrichelt dargestellt, da ein separater Rückleiter nicht wie bei bekannten Geräten erforderlich ist, die wesentlich niedrigere Frequenzen benutzen und in denen der Transformator an dem Generatorende des Verbindungskabels angeordnet ist.

Figur 2 zeigt eine Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der ein besonders wirksamer Rückpfad vorgesehen ist, indem der Abschirmungsleiter 7 des koaxialen. Verbindungskabels 6 mit einem rohrförmigen Mantel oder Gehäuse 5 verbunden ist, der bzw. das aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist und das Handstück 4 oder zumindest einen Teil desselben umgibt, welcher zum Halten geeignet ist und von der Hand der Bedienungsperson ergriffen wird. Vorzugsweise ist der rohrförmige Mantel 5 mit einer relativ dünnen äußeren Schicht oder Verkleidung aus einem isolierenden Material, versehen.

Wie es in Figur 2 dargestellt ist, bildet die Bedienungsperson der Vorrichtung einen Teil des Rückpfades, wenn sie das Handstück in einer Hand hält, während sie mit der anderen Hand den Patienten berührt. Von dem Mantel 5 erstreckt sich der Rückpfad durch den Abschirmungsleiter 7 des Verbindungskabels 6 zurück zu dem Generator 10. Dementsprechend wird auf diese Weise ein wirksamer und verbesserter Rückpfad gebildet.

Wie es oben erwähnt wurde, ist die wirksame Länge des Verbindurigskabels vorzugsweise auf ein Viertel der Wellenlänge angepaßt. Die Kabellänge kann jedoch auch auf andere geeignete Teile oder Vielfache der Wellenlänge angepaßt sein, wie auf die halbe Wellenlänge. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die nicht auf die angegebenen speziellen Beispiele beschränkt sein soll, können zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden.

Leerseite

Claims

1. Sven Karl Lennart GOOF, gl. Strandvej 236 A-, DK-3050 Humlebaek (Dänemark)

2. Jens Schmidt Hansen, Hjortevaenget 501, DK-2980 Kokkedal (Dänemark)

Elektrochirurgische Vorrichtung

Patentansprüche

Elektrochirurgische Vorrichtung mit einem Hochfrequenz-Leistungsgenerator, einem Hochfrequenz-Transformator, einem Handstück zum Anbringen einer Elektrode und einem Verbindungsdraht bzw. -kabel zwischen dem Generator sowie dem Handstück, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Verbindungsdrahtes an die Ausgangsfrequenz des Generators in einer solchen Weise angepaßt ist, daß die Übertragungscharakteristik des Verbindurigsdrahtes für eine im wesentlichen wahre ohmsche Übertragung von Lasten an dem Elektrodenende des Drahtes zu dem Generatorende des Drahtes um und zumindest in einem Äbgleichpunkt sorgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 'Ausgangsfrequenz des Generators (10) in der Größenordnung von 15 bis 30 Megahertz liegt und daß der Transformator an dem Elektrodenende des Verbindungsdrahtes (6)' angeordnet sowie in dem Handstück (4) enthalten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsdraht (6) ein Koaxialkabel ist, dessen Abschirmungsieiter (7) elektrisch mit einem aus elektrisch leitendem Material bestehenden rohrförmigen Gehäuse (5) verbunden ist, das zumindest einen Teil des Handstücks (4) umgibt .

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge des Verbindungsdrahtes (6) oder Koaxialkabels an ein Viertel einer Wellenlänge angepaßt ist.