DE3239640C2

DE3239640C2 - Überwachungsanordnung in einem Hochfrequenz-Chirurgiegerät

Info

Publication number: DE3239640C2
Application number: DE3239640A
Authority: DE
Inventors: Frederic M. Hulett Iii.; David W. Boulder Col. Newton; Christopher San Antonio Tex. Ovens; William G. Longmont Col. Paterson
Original assignee: Valleylab Inc
Current assignee: Covidien AG
Priority date: 1981-10-26
Filing date: 1982-10-26
Publication date: 1987-01-08
Also published as: JPS6476846A; AU8941482A; JPH0773585B2; DE3249766C2; AU541482B2; DE3239640A1

Abstract

Die Überwachungsanordnung für eine an einem Patienten anbringbare Rückflußelektrode mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Leitern zum Anschließen der Elektrode an einen Generator, der einen über die Elektrode fließenden Elektrochirurgiestrom abgibt, enthält eine Schaltungsanordnung, die einen Überwachungsstrom über die Leiter an die Elektrode anlegt. Durch den Überwachungsstrom wird ein Signal abgeleitet, das von der Impedanz zwischen den beiden Leitern abhängt. Es ist eine Schaltungseinrichtung vorgesehen, die praktisch jegliche Auswirkung beseitigt, die der Elektrochirurgiestrom auf die Ableitung des Signals haben könnte, wenn der Generator in Betrieb ist und der Patient gleichzeitig mit der Elektrode in Berührung ist. Ferner ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, die einen gewünschten Impedanzbereich mit wenigstens einer oberen Grenze festlegt. Auf das impedanzabhängige Signal spricht eine Einrichtung an, die feststellt, ob die Impedanz innerhalb des gewünschten Bereiches liegt. Die obere Grenze des Impe danzbereiches wird so nachgestellt, daß das System an die jeweilige Impedanz des Patienten angepaßt wird, und zwar abhängig von der jeweiligen gemessenen Impedanz, die innerhalb des gewünschten Bereiches liegt.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Überwachungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei der Hochfrequenzchirurgie können Verbrennungen unter den am Patienten angebrachten neutralen Elektroden auftreten. Es wird angenommen, daß derartige Verbrennungen überwiegend beruhen auf:
Wölbung: Das Anheben der neutralen Elektrode am Patienten aufgrund von Bewegungen desselben oder aufgrund von unsachgemäßer Anwendung. Dies kann zu einer Verbrennung führen, wenn die Berührungsfläche zwischen dem Patienten und der Elektrode wesentlich verkleinert wird.
Falsche Anwendungsstelle: Das Anbringen einer neutralen Elektrode an Körperstellen, die einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen (z. B. Fettgewebe, Narbengewebe, Entzündungen oder Verletzungen, starke Behaarung), führen zu einer stärkeren, schnelleren Temperaturerhöhung. Wenn die Elektrode nicht an dem Patienten angebracht ist (d. h. frei herunterhängt oder an einer anderen Oberfläche befestigt ist), so besteht die Gefahr, daß der Patient durch Berührung mit einem anderen Rückflußweg verbrannt wird, z. B. durch Berührung des Tisches oder durch die Überwachungselektroden.
Trocknung des Gels entweder aufgrund eines vorzeitigen Öffnens der Elektrodenkammer oder der Verwendung einer Elektrode, deren Gebrauchsfähigkeit erschöpft ist.
Es wurden bereits zahlreiche Überwachungssysteme entwickelt. Die meisten sind jedoch nicht imstande, Schutz gegen alle drei oben genannten Gefährdungen zu gewährleisten. Um vor solchen Situationen zu schützen, muß nicht nur der Patient selbst, sondern auch sein Rückflußstromkreis daraufhin überwacht werden, ob er ununterbrochen ist.
Es sind bereits Sicherheitsschaltungsanordnungen bekannt, in denen geteilte (oder doppelte) neutrale Elektroden in Verbindung mit der Anwendung von Gleichstrom verwendet werden (z. B. DE-PS 11 39 927), oder es wird ein Wechselstrom (z. B. US-PS 39 33 157 und 42 00 104) zwischen den geteilten Elektroden eingespeist, um den Kontaktwiderstand bzw. die Impedanz zwischen dem Patienten und den Elektroden abzufühlen. In der US-PS 39 13 583 ist eine Schaltungsanordnung zum Vermindern des den Patienten durchfließenden Stromes beschrieben, die abhängig von der Kontaktfläche des Patienten mit einem festen Stoff bzw. einer Patientenplatte arbeitet, wobei in dem Ausgangskreis eine sättigbare Drossel verwendet wird, deren Impedanz sich je nach der abgefühlten Impedanz der Kontaktfläche verändert.
Diesen bekannten Anordnungen haftet jedoch wenigstens einer der folgenden Mängel an: (a) mangelnde Empfindlichkeit oder mangelndes Vermögen der Anpassung an verschiedenen physiologische Eigenschaften des Patienten; und (b) Störung durch die bei der Elektrochirurgie angewendeten Ströme, wenn die Überwachung während der Durchführung der Elektrochirurgie fortgeführt wird.
Wenn eine geteilte neutrale Elektrode verwendet wird, kann die durch elektrischen Kontakt der beiden Elektrodenelemente mit dem Patienten zwischen den Berührungsflächen auftretende Impedanz gemessen und überwacht werden. Wenn ein oberer Grenzwert überschritten oder ein unterer Grenzwert unterschritten wird, kann die Hochfrequenzquelle abgeschaltet oder ein Alarmsignal erzeugt werden. Es wurde aber festgestellt, daß im Verlaufe einer Behandlung sich die physiologischen Eigenschaften des Patienten ändern können, so daß auch die gemessene Impedanz sich innerhalb eines relativ großen Bereiches verändern kann. Wenn die obere und untere Grenze eines zulässigen Bereichs des Impedanzwertes fest eingestellt sind, kann nach längerer Behandlungsdauer eine unerwünschte und unnötige Abschaltung erfolgen, wenn die Grenzen so gewählt sind, daß zu Beginn der Behandlung keine Beeinträchtigung des Patienten auftreten kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Überwachungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß auch bei längerer Behandlungsdauer und sich infolgedessen mit der Zeit ändernder Impedanz zwischen den Elektrodenelementen der geteilten neutralen Elektrode eine unnötige und unerwünschte Abschaltung vermieden wird, eine Beeinträchtigung des Patienten aber dennoch mit Sicherheit ausgeschlossen wird.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs definierten Überwachungsanordnung erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Überwachungsanordnung wird die obere Grenze für das der Impedanz entsprechende elektrische Signal der im Laufe einer Behandlung auftretenden Veränderung dieser zwischen den Elektrodenelementen der neutralen Elektrode gemessenen Impedanz nachgeführt, so daß der ohne Beeinträchtigung zulässige Impedanzbereich stets an den jeweils vorhandenen Impedanzwert angepaßt ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Überwachungsanordnung;
Fig. 2 ein Ersatzschaltbild zum Erläutern der physiologischen Eigenschaften, welche die Impedanz zwischen den Elementen einer geteilten neutralen Elektrode beeinflussen, wenn die Elektrode mit der Haut eines Patienten in Berührung ist;
Fig. 3 ein Schaltbild einer Einrichtung zur Messung der Impedanz zwischen den Elektrodenelementen der neutralen Elektrode für die Ausführungsform nach Fig. 1;
Fig. 4 eine Graphik, welche die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Überwachungsanordnung verdeutlicht;
Fig. 5A und 5B Flußdiagramme eines Programmes zur Durchführung der in Fig. 4 dargestellten Arbeitsweise;
Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Programmes zur Durchführung einer nichtadaptierenden Schwellwertfunktion; und
Fig. 7 ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung zur Ausführung einer nichtadaptiven Funktion.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform enthält ein Elektrochirurgie- bzw. Hochfrequenz-Generator 10 bekannte Schaltungsanordnungen, insbesondere einen HF-Oszillator 12 und einen Ausgangsverstärker 14, der einen HF- Chirurgiestrom abgibt. Dieser Strom wird an den (nicht gezeigten) Patienten über eine aktive Elektrode 16 angelegt. Der Strom fließt zu dem Generator 10 über eine aus Elektrodenelementen 20 und 22 gebildete geteilte neutrale Elektrode 18 auch als Rückflußelektrode bezeichnet, sowie ein zweiadriges Patientenkabel 24 mit den Leitern 26 und 28 zurück. Die geteilte Rückflußelektrode kann der in der US-PS 42 00 104 beschriebenen Art entsprechen. Der HF-Chirurgiestrom fließt dann zu dem Verstärker 14 über eine Leitung 30zurück, die zwischen Kondensatoren 32 und 34 angeschlossen ist. Diese Kondensatoren überbrücken die Sekundärwicklung 36 eines Transformators 38.
Die Primärwicklung 40 des Transformators ist an eine Detektorschaltung 42 angeschlossen, deren Aufgabe darin besteht, eine Spannung EREM zu erzeugen, die von der Impedanz zwischen den Elektroden 20 und 22 abhängt. Die Spannung EREM wird an eine Schwellwertschaltung 44 angelegt, die bestimmt, ob die genannte Impedanz innerhalb des gewünschten Bereiches liegt, wobei dieser Bereich vorzugsweise an die physiologischen Eigenschaften des Patienten angepaßt werden kann. Wenn dies nicht zutrifft, so wird über eine Leitung 46 ein Sperrsignal angelegt, um den Generator intern zu sperren.
Ein Stecker, der an dem Ende des zweiadrigen Kabels 24 befestigt ist, das dem Generator zugewandt ist, kann in ein Patienten-Anschlußteil eingesteckt werden, das an dem Generator 10 angeordnet ist. Diese Stecker/Verbindungselement-Anordnung ist schematisch mit 47 und 49 bezeichnet. Ein Schalter 51 in der Verbindungsanordnung ist ebenfalls vorgesehen, um die Arbeitsweise des Systems zu verdeutlichen. Bei einer ersten Betriebsweise wird die in Fig. 1 gezeigte geteilte neutrale Elektrode 18 verwendet. In den Stecker des Kabels für die geteilte neutrale Elektrode 18 ist ein Stift eingebaut, durch den der Schalter 51 betätigbar ist, um auf diese Weise über die Leitungen 61 und 63 der Schwellwertschaltung 44 anzuzeigen, daß das System in seiner ersten Betriebsart arbeitet, d. h. unter Verwendung einer geteilten Patientenelektrode.
In Fig. 2 ist gezeigt, wie die Detektorschaltung 42 an die Elektroden 20 und 22 angeschlossen ist, die ihrerseits in Berührung mit der Haut des Patienten sind. Ferner sind die physiologischen Eigenschaften der Haut des Patienten, nämlich Fett- und Muskelschichten schematisch durch Widerstände verdeutlicht. Wie im einzelnen später erläutert wird, legt die Detektorschaltung 42 einen konstanten physiologisch unbedenklichen Überwachungsstrom (typischerweise 140 kHz und 2 mA) an den Leiter 26 an, so daß dieser Strom die Elektrode 20 und den Patienten durchströmt und dann zu der Detektoschaltung 42 über die Elektrode 22 und den Leiter 28 zurückfließt. Die Detektorschaltung 42 verarbeitet die Spannung, die an den Leitern 26 und 28 erscheint, um eine Spannung EREM abzugeben, die - wie oben erwähnt - ein Maß für die Impedanz zwischen den Elektroden 20 und 22 darstellt.
Die Schwellwertschaltung 44 legt insbesondere einen Bereich fest, innerhalb dessen die Impedanz zwischen den Elektrodenelementen 20 und 22 liegen muß und der sich von 20 bis 144 Ohm erstrecken kann. Wenn die Impedanz nicht innerhalb des festgelegten Bereiches liegt, wird der Generator 10 gesperrt. Die untere Grenze wird also auf den Nennwert von 20 Ohm festgelegt, wodurch die Gefahren vermieden werden, die auftreten, wenn die Elektrode an einer anderen Oberfläche als an dem Patienten angebracht wird. Die obere Grenze wird im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme festgelegt, nämlich Wölbung, falsche Anwendungsstelle, Geltrocknung usw.
Die obere Grenze des zulässigen Impedanzbereiches ist ausgehend von einem absoluten Maximum (typischerweise 144 Ohm) bis herunter zu etwa 20 Ohm einstellbar, um auf diese Weise eine automatische Anpassung an die physiologischen Eigenschaften des Patienten vorzunehmen. Dadurch erhält die erfindungsgemäße Überwachungsanordnung eine wesentlich bessere Kontrolle des Anschlusses der neutralen Elektrode, ohne daß der Bereich von Patiententypen eingeschränkt wird, für die das System verwendet werden kann, und ohne daß die Anordnung im Betrieb zusätzliche Aufmerksamkeit erfordert. Die in Fig. 2 verdeutlichten physiologischen Eigenschaften können sich also von Patient zu Patient und von einer Stelle der Rückflußelektrode zur anderen beträchtlich verändern. So ist natürlich die Stärke der Fettgewebe von einem Patienten zum anderen unterschiedlich. Ferner sind bei einem gegebenen Patienten die verschiedenen Stellen mehr oder weniger fettig, behaart oder vernarbt. Jeder dieser Faktoren kann die Impedanz zwischen den Elektrodenelementen 20 und 22 beeinflussen, so daß die Bedienungsperson für jeden Patienten die geeigneten Stellen sorgfältig auswählen muß. Bei der erfindungsgemäßen Überwachungsanordnung entfällt jedoch dieses Erfordernis, da eine automatische Anpassung an die physiologischen Eigenschaften des Patienten erfolgt.
Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, in der ein Schaltbild der Detektorschaltung 42 gezeigt ist, die einen mit 48 bezeichneten Oszillator enthält. Der Ausgang des Oszillators ist an ein Flipflop 50 angeschlossen, das ein symmetrisches Rechtecksignal mit typischerweise 140 kHz abgibt. Die Ausgänge des Flipflops 50 sind an die Schaltungselemente 52 und 54 angelegt, die steile Flanken erzeugen, um eine präzise Multiplexerfunktion zu ermöglichen, wie weiter unten erläutert wird.
Konstantströme aus den Schaltungselementen 52 und 54 durchlaufen Widerstände 56 und 58 und gelangen dann an die eine bzw. andere Hälfte 60, 62 der Primärwicklung 40 des Transformators 38. Die auf die Primärseite des Transformators übertragene Impedanz verändert sich in Abhängigkeit von der Impedanz zwischen den Elektrodenelementen 20 und 22. Infolgedessen ändern sich wegen der die Widerstände 56 und 58 durchfließenden Konstantströme die an den Anschlüssen 64 und 66 erscheinenden Spannungen wie diese Impedanz. Hierbei handelt es sich um diejenigen Spannungen, die verarbeitet werden, um die Spannung EREM abzuleiten.
Ein Synchrondetektor 68, der Analogschalter 70-76 enthält, unterdrückt jegliche Elektrochirurgieströme, die an den Anschlüssen 64 und 66 auftreten können. Gemäß einem anderen wichtigen Merkmal der Erfindung kann also die Überwachung des Rückflußelektrodenkreises nicht nur vor der Durchführung der Elektrochirurgie, sondern auch kontinuierlich während derselben fortgesetzt werden. Da die 140 kHz-Steuersignale, die über Leitungen 78-84 an die Analogschalter 70-76 angelegt werden, in Phase mit dem 140 kHz-Fühlerströmen sind, die über die Widerstände 56 und 58 zu den Anschlüssen 64 und 66 fließen, werden die von diesen Anschlüssen über Widerstände 85 und 87 an die Analogschalter angelegten Fühlersignale von diesen Schaltern durchgelassen und zusätzlich an RC-Schaltungen 86 und 88 angelegt, wobei die RC-Schaltung 86 einen Widerstand 90 und einen Kondensator 92 und die RC-Schaltung 88 einen Widerstand 94 und einen Kondensator 96 enthält. Das dem Elektrochirurgiestrom entsprechende 750 kHz-Signal ist jedoch "orthogonal" zu dem 140 kHz- Steuersignal, und folglich werden die über eine Zeitspanne an die RC-Schaltungen 86 und 88 angelegten Elektrochirurgiesignale voneinander subtrahiert, um eine sehr hohe Unterdrückung der Elektrochirurgiesignale und anderer Störsignale zu bewirken. Die an den RC-Schaltungen 86 und 88 erscheinenden Signale werden an einen Differenzverstärker 98 angelegt, dessen Ausgang das Signal EREM abgibt.
Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, in der die Arbeitsweise der Schwellwertschaltung 44 verdeutlicht ist.
Der überwachte Impedanzbereich der Rückflußelektrode bzw. neutralen Elektrode 18, d. h. der zwischen den Elektrodenelementen 20 und 22 festgestellte zulässige Impedanzbereich, wird zuvor nach Einschalten des Stromes auf eine Obergrenze von 120 Ohm und eine Untergrenze von 20 Ohm eingestellt, wie in Fig. 4 zum Zeitpunkt T=0 verdeutlicht ist. Wenn die überwachte Impedanz außerhalb dieses Bereiches liegt (T=A Sekunden), z. B. wenn die Rückflußelektrode noch nicht an dem Patienten angebracht ist, so wird ein Alarmsignal festgestellt, so daß der Generator über Leitung 46 gesperrt wird. Die kontinuierlich überwachte Impedanz ist in Fig. 4 mit RIV bezeichnet. Wenn diese Impedanz innerhalb des Bereiches liegt (T=B Sekunden), der durch die obere Grenze (UL) und die untere Grenze (LL) festgelegt ist, so beginnt eine Zeitsteuerfolge. Wenn nach fünf Sekunden die gemessene Impedanz RIV weiterhin innerhalb des Bereiches liegt (T=C Sekunden), so hört der Alarmzustand auf, und der gemessene Impedanzwert wird in einem Speicher abgespeichert. Dieser gespeicherte Wert wird als Nennwert RNV bezeichnet. Die obere Grenze wird dann erneut festgelegt zu 120% dieses Wertes. Der in Fig. 4 gezeigte Momentanwert RIV von 80 Ohm bewirkt eine Obergrenze, die bei 96 Ohm liegt. Dieses Merkmal der Erfindung ist besonders wichtig, da zu diesem Zeitpunkt T=C Sekunden) die erste Anpassung an die physiologischen Eigenschaften des Patienten erfolgt. Sollte der Meßwert RIV zwischen den Zeitpunkten T=C und T=F den Wert von 96 Ohm überschreiten (wobei also die Obergrenze 96 Ohm beträgt), so würde ein Alarmzustand ausgelöst und der Generator gesperrt. Wenn jedoch die Obergrenze nicht auf 96 Ohm eingestellt wäre, so würde kein Alarmzustand ausgelöst, bis der gemessene Momentanwert RIV den Anfangswert von 120 Ohm überschreitet, so daß an der am Patienten angebrachten geteilten Rückflußelektrode 18 eine Überhitzung auftreten könnte. Diese Situation würde natürlich noch verschärft, wenn der Anfangswert RIV des Patienten innerhalb des voreingestellten Bereiches von 20 bis 120 Ohm z. B. 30 Ohm betragen würde.
Die Obergrenze für einen innerhalb des Bereiches von 20 bis 120 Ohm liegenden Anfangsmeßwert RIV von 120 Ohm beträgt 144 Ohm.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Überwachungsanordnung beruht auf der Beobachtung, daß die während der Überwachung gemessene Impedanz über eine relativ lange Zeitspanne, z. B. mehrere Stunden, abnimmt. Da viele chirurgische Eingriffe sich über mehrere Stunden erstrecken können, wird dieser Effekt bei der erfindungsgemäßen Anordnung ebenfalls berücksichtigt. Der Momentanwert der Impedanz RIV wird also kontinuierlich überwacht, und jedes auftretende Impedanzminimum, d. h. eine Abwärtstendenz, auf die ein konstanter Wert oder eine Aufwärtstendenz folgt, löst ein neues Fünfsekunden-Zeitsteuerintervall aus (T=E Sekunden). Am Ende dieses Intervalls wird der Wert RNV auf den Wert RIV aufgefrischt, wenn dieser Wert RIV niedriger ist (T=F Sekunden). Zu diesem Zeitpunkt wird dann die Obergrenze von 120% des Wertes RNV neu festgelegt. Das Fünfsekundenintervall bewirkt, daß kurzzeitige Veränderungen des gemessenen Impedanzwertes zu kleineren Werten (T=D Sekunden) unberücksichtigt bleiben. Der Betrieb wird nun auf diese Weise fortgesetzt, vorausgesetzt, daß der Momentanwert RIV der gemessenen Impedanz die Obergrenze von 120% RNV nicht überschreitet und nicht unter die Untergrenze von 20 Ohm absinkt. Ein Überschreiten der Obergrenze (T=G Sekunden) löst einen Alarm aus, wodurch der Generator gesperrt wird. Der Alarmzustand bleibt aufrechterhalten, bis der Momentanwert RIV unter 115% von RNV oder weniger absinkt (T=H Sekunden) oder bis das Überwachungssystem in den Anfangszustand zurückversetzt wird. Wenn der Momentanwert RIV unter 20 Ohm absinkt (T=I Sekunden), wird ebenfalls Alarm ausgelöst, der anhält, bis entweder der Momentanwert RIV 24 Ohm überschreitet (T=J Sekunden) oder das System in den Anfangszustand zurückversetzt wird. Die Hysterese zwischen den Grenzen des Überwachungsbereiches (d. h. die Veränderung der oberen Grenze auf 115% des gespeicherten Nennwertes RNV und der unteren Grenze auf 24 Ohm bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel) verhindert Fehlalarme, wenn der Momentanwert RIV schwankt.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel ist zu beachten, daß der Alarmzustand nicht beendet wird, wenn der Momentanwert RIV wieder Werte von mehr als 24 Ohm erreicht, da die geteilte Rückflußelektrode entfernt wird, bevor fünf Sekunden nach T=J Sekunden abgelaufen sind. Der Alarmzustand bleibt also erhalten, weil die Elektrodenelemente entfernt wurden.
Eine Entfernung der Rückflußelektrode vom Patienten oder Lösung des Kabels 24 vom Generator 10 (T=K Sekunden) während mehr als einer Sekunde bewirkt eine Neuinitiierung des Systems auf die ursprünglichen Grenzen von 120 und 20 Ohm. Dadurch kann ein Elektrodenkissen neu plaziert oder wieder angebracht werden (T=L Sekunden), ohne daß der Generator abgeschaltet wird. Bei dem gezeigten Beispiel beträgt der Momentanwert RIV an der neuen Stelle 110 Ohm, und 120% des Nennwertes RNV betragen 132 Ohm. Wie oben bereits erläutert wurde, handelt es sich dabei um den einen Zeitpunkt (immer wenn der Momentanwert RIV zum erstenmal in den Bereich 20 bis 120 Ohm fällt, der entweder beim Stromeinschalten voreingestellt wird oder bei T=K Sekunden neu festgesetzt wird), wo die Obergrenze während des normalen Überwachungszyklus angehoben werden kann. Ansonsten wird sie kontinuierlich abgesenkt, um eine Anpassung an den mit der Zeit abnehmenden Impedanzwert RIV vorzunehmen.
Die in Fig. 4 dargestellte Funktionsweise der Schwellwertschaltung 44 wird vorzugsweise durch einen programmierten Mikroprozessor gesteuert.
Es wird nun auf die Fig. 5A und 5B Bezug genommen, die ein Flußdiagramm des oben erwähnten Programmes darstellen. Im Schritt 100 wird das Programm durch ein anderes Programm TIMINT (Zeitfolgeunterbrechung) aufgerufen, welches die Spannung EREM etwa 50mal pro Sekunde abtastet. Zunächst wird im Schritt 102 der Momentanwert RIV gemäß folgender Gleichung berechnet: °=c:30&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz2&udf54; &udf53;vu10&udf54;worin I _Fühler der die Widerstände 56 und 58 in Fig. 3 durchfließende Strom und I _Überbr. der Nebenstrom ist, der durch die Überbrückungswege im Transformator 38 durch die Widerstände 85 und 87 fließt. Im Idealfalle ist dieser Strom I _Überbr. nicht vorhanden, und die Spannung EREM ist nur eine Funktion der Variablen RIV und des konstanten Stromes I _Fühler. Es wird jedoch nicht der gesamte Strom I _Fühler verwendet, um das Spannungssignal EREM zu erzeugen, da die obengenannten Überbrückungswege vorhanden sind. Der Strom I _Überbr. kann aus den Parametern der Schaltung nach Fig. 3 bestimmt werden, so daß aus Gleichung (1) der Momentanwert RIV leicht berechnet werden kann.
Anschließend erfolgt im Schritt 104 die Prüfung, in welcher Betriebsweise das System sich befindet. Unter der Annahme, daß der Schalter 51 betätigt wurde, befindet sich das System in seiner ersten Betriebsweise, bei welcher eine geteilte Rückflußelektrode verwendet wird. Das Programm geht nun zu dem global mit 106 bezeichneten Teil über, der die Schritte 108 bis 116 enthält und dessen Zweck darin besteht, diejenige Funktion zu erfüllen, die in Fig. 4 bei T=K Sekunden dargestellt ist, wodurch also die Entfernung der neutralen Elektrode 18 oder das Lösen des Kabels 24 während mehr als etwa einer Sekunde eine Neuinitiierung des Systems auslöst. Wie im Schritt 114 angegeben ist, wird also RNV auf 120 Ohm gesetzt, 115% von RNV ergeben 138 und 120% RNV ergeben 144 Ohm, wobei RNV, 115% RNV und 120% RNV auf diese Werte vorgesetzt werden, wenn zu Anfang an den Generator Strom angelegt wird. Ein weiterer, weiter unten erläuterter Parameter LSTRIV (letzter Wert RIV) wird ebenfalls auf 120 Ohm gesetzt, wenn zu Anfang Strom angelegt wird. Im Schritt 108 wird geprüft, ob der Momentanwert RIV größer ist als 150 Ohm (d. h., ob die neutrale Elektrode 18 entfernt oder das Kabel 24 gelöst wurde). Wenn dies zutrifft, so wird ein Einsekundenzähler im Schritt 110 inkrementiert. Fünfzig Inkremente (entsprechend den fünfzig Abtastwerten der Spannung EREM pro Sekunde) verursachen nach einer Sekunde den Überlauf des Zählers. Wenn dieser Zähler auf Null gesetzt wird, so bedeutet dies, daß eine Sekunde abgelaufen ist, seit die neutrale Elektrode 18 entfernt oder das Kabel 24 gelöst wurde, wodurch das Programm vom Schritt 112 zum Schritt 114 übergeht, um das Rücksetzen der Werte RNV, 115% RNV und 120% RNV durchzuführen. Wenn RIV weniger beträgt als 150 Ohm, so wird im Schritt 115 der Einsekunden-Zähler gelöscht.
Das Programm geht vom Programmteil 106 zum Schritt 116 über, wo die obere Grenze UL auf 120% RNV und die untere Grenze LL auf 20 Ohm gesetzt wird.
Anschließend geht das Programm nun über zum Programmteil 118, der die Schritte 120-126 enthält. Dieser Programmteil ergibt die Hysterese innerhalb der Grenzen des in Fig. 4 gezeigten Überwachungsbereiches bei T=G oder I. Wenn, wie weiter unten erläutert wird, RIV unter 20 Ohm absinkt, so wird ein Betriebsart-Eins-LO (LOW)- Fehlerflag gesetzt. Wenn die Spannung EREM etwa 1/50tel Sekunde später erneut abgetastet wird, so ist das Betriebsart-Eins-LO-Fehlerflag weiterhin gesetzt, was im Schritt 120 festgestellt wird, und die untere Grenze LL wird im Schritt 122 entsprechend T=I auf 24 Ohm zurückgesetzt. In gleicher Weise wird die obere Grenze UL in den Schritten 124 und 126 auf 115% RNV zurückgesetzt, wie T=G entspricht, unter der Annahme, daß zuvor ein Betriebsart-Eins-HI (HIGH)-Fehler aufgetreten ist.
Das Programm geht nun zu dem Programmteil 128 über, der die Schritte 130-136 enthält, wo geprüft wird, ob RIV in dem gewünschten Bereich zwischen UL und LL geblieben ist. Wenn RIV größer geworden ist als UL (T=G), so wird dies im Schritt 130 festgestellt, wodurch das Vorhandensein eines Fehlers angezeigt wird. Daher werden im Schritt 132 alle vorhergehenden Betriebsart-Zwei- Fehler (wird später erläutert) gelöscht, und das Betriebsart-Eins-HI-Fehlerflag wird gesetzt.
Es können dann im Teil 137 des Programmes die geeigneten Alarmzustände ausgelöst und das Sperrsignal INHIBIT auf Leitung 46 in Fig. 1 abgegeben werden, um den Generator zu sperren. Anstatt mittels des in Fig. 6 gezeigten Programmes das Sperrsignal INHIBIT direkt zu erzeugen, kann dies auch geschehen (wie bei einem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung), indem eine Zustandsinformation des Überwachungssystems (z. B. die Zustände der Betriebsart-Eins-HI- und LO-Fehler) einem Hauptprogramm über spezielle Register zugeführt wird (wobei dieses Hauptprogramm weitere Funktionen durchführt, die dem Generator 10 zugeordnet sind oder nicht erfindungsspezifisch sind). Diese Register werden fortwährend überprüft, und wenn irgendwelche Fehlerbits des Überwachungssystems gesetzt sind, wird der Generator gesperrt.
Der Programmteil 137 enthält die Schritte 140-146. Im Schritt 140 wird eine Überwachungs-Alarmanlage eingeschaltet. Es kann auch ein akustisches Alarmsignal gegeben werden, das eine vorbestimmte Anzahl von Tönen enthält. Wenn dieser Alarm nicht ausgelöst wurde, so wird dies im Schritt 142 festgestellt, wodurch im Schritt 144 ein Ton-Flag gesetzt wird, um die Aktivierung des akustischen Alarms anzuzeigen. Die Anzahl der durch den Alarm ausgelösten Töne wird im Schritt 146 festgestellt, d. h. zwei Töne bei dem beschriebenen Beispiel. Obwohl der Generator gesperrt wurde und Alarmzustände ausgelöst sind, fährt das System mit der Überwachung von RIV fort.
In ähnlicher Weise wie oben beschrieben erfolgt im Schritt 134 eine Prüfung, ob die untere Grenze LL größer ist als RIV. Wenn dies zutrifft, so wird jegliches vorherige Flag gesetzt, und ein Fünfsekundenzähler, der weiter unten beschrieben wird, wird gelöscht.
Unter der Annahme, daß RIV innerhalb des Bereiches liegt, der durch die laufenden Werte von UL und LL festgelegt ist, geht das Programm zum Schritt 149 über, wo alle vorausgehenden Fehlerzustände (die z. B. in den Schritten 132, 136 oder 180 festgestellt wurden) gelöscht werden, die Alarmlampen (die gegebenenfalls im Schritt 140 aktiviert wurden) abgeschaltet werden und das Ton-Flag (das gegebenenfalls im Schritt 144 gesetzt wurde) gelöscht wird.
Das Programm geht dann zum Teil 150 über, der die Schritte 152-168 enthält. In diesem Programmteil 150 erfolgt die Prüfung, ob ein neues Minimum von RIV als vorübergehende Störung unberücksichtigt bleiben soll, wobei dieses Minimum entweder dadurch entsteht, daß RIV zum erstenmal bei T=B oder L in den gewünschten Bereich gelangt, oder durch eine Abnahme des Wertes z. B. bei T=D oder E. Wenn dieses Minimum länger als fünf Sekunden andauert, wird es nicht vernachlässigt, und RNV wird auf den Wert RIV aufgefrischt, wenn RIV niedriger ist als zum Zeitpunkt T=F angegeben. Im Schritt 152 erfolgt die Prüfung, ob der laufende Wert von RIV kleiner ist als der letzte Wert RIV (LSTRIV). Wenn dies nicht zutrifft (d. h. gleich oder größer als), so wird der laufende Wert von RIV im Schritt 156 unmittelbar zu einem Register geführt, um LSTRIV zu speichern, wobei dieser Wert dann der letzte Wert von RIV für die nächste Abtastung der Spannung EREM wird. Wenn RIV derart ansteigt, daß es sich aus dem gewünschten Bereich herausbewegt, so wird dies im Schritt 130 schnell festgestellt, während aufeinanderfolgende Abtastproben der Spannung EREM verarbeitet werden, und zu diesem Zeitpunkt wird dann der Programmteil 136 aktiviert, um den Generator zu sperren und die geeigneten Alarmzustände auszulösen.
Wenn RIV geringer ist als LSTRIV, so bedeutet dies, daß möglicherweise ein nichtvorübergehendes Minimum aufgetreten ist, weshalb im Schritt 154 ein Fünfsekundenzähler gestartet wird. Die Arbeitsweise dieses Zählers gleicht derjenigen des Einsekundenzählers, der zuvor beschrieben wurde. Nach 250 aufeinanderfolgenden Inkrementen sind etwa fünf Sekunden abgelaufen, was dadurch angezeigt wird, daß der Zähler auf Null überläuft. Nach dem Starten des Zählers wird der neue niedrigere Wert von RIV im Schritt 156 zu LSTRIV bewegt. Sollte RIV jemals unter 20 Ohm absinken, so wird dies im Schritt 134 festgestellt.
Anschließend erfolgt eine Überprüfung im Schritt 158, ob der Fünfsekundenzähler gestartet wurde. Wenn dies zutrifft, so kehrt das Programm zum Schritt TIMINT zurück, um die Verarbeitung der nächsten Abtastprobe vorzubereiten. Wenn dies nicht zutrifft, so wird im Schritt 160 der Fünfsekundenzähler inkrementiert, und im Schritt 162 wird erneut geprüft, ob die fünf Sekunden des Zählers abgelaufen sind. Wenn dies nicht zutrifft, so kehrt das Programm zu TIMINT zurück. Wenn es zutrifft, so wird im Schritt 164 geprüft, ob RIV geringer ist als RNV. Wenn RIV nicht geringer ist als RNV, so zeigt dies an, daß die anfangs festgestellte Abwärtstendenz des Wertes RIV nur vorübergehend war und folglich unberücksichtigt bleibt, so daß das Programm zu TIMINT zurückkehrt. Wenn jedoch RIV kleiner ist als RNV, so wurde ein nichtvorübergehendes Minimum festgestellt, wodurch der laufende Wert RIV der neue Wert RNV wird, wie im Schritt 166 angegeben ist. Die neuen Werte 115% RNV und 120% RNV werden im Schritt 168 berechnet und gespeichert.
Durch den Programmteil 170, der die Schritte 172-182 enthält, wird die Obergrenze im Schritt 172 auf 20 Ohm gesetzt, wenn im Schritt 104 festgestellt wurde, daß das System in der zweiten Betriebsweise ist. Wenn ein früherer Betriebsart-Zwei-Fehler vorhanden war, so wird die obere Grenze im Schritt 176 auf 16 Ohm abgesenkt, in ähnlicher Weise wie die Absenkung der oberen Grenze im Schritt 126 bei Betriebsart-Eins. Dann wird im Schritt 178 geprüft, ob RIV kleiner als oder gleich der oberen Grenze ist. Wenn dies nicht zutrifft, ist ein Fehler aufgetreten. Im Schritt 180 werden daher alle früheren Betriebsart-Eins-Fehlerflags gelöscht, und das Betriebsart-Zwei-Fehlerflag wird gesetzt. Das Programm geht dann zum Teil 137 über, wobei der Generator gesperrt und die geeigneten Alarmzustände in der beschriebenen Weise ausgelöst werden. Wenn RIV niedriger als oder gleich UL ist, so werden alle Fehlerflags gelöscht, die Alarmlampen werden abgeschaltet, und das Ton-Flag wird gelöscht, bevor zum Schritt TIMINT zurückgekehrt wird.
Es wird nun auf Fig. 6 Bezug genommen, die ein Flußdiagramm eines Computerprogramms zeigt, das für eine nichtadaptierende Ausführungsform angewendet werden kann. Bei einer nichtadaptierenden Ausführungsform sind die obere und untere Grenze typischerweise auf 120 bzw. 20 Ohm festgelegt. Die oben beschriebenen Vorteile des anpassenden Systems werden dabei natürlich nicht erhalten. Für viele Anwendungsfälle ist jedoch der durch diese Ausführungsform gewährleistete Schutz ausreichend.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist das Programm für eine nichtanpassende Ausführungsform eine Vereinfachung des in Fig. 5 gezeigten anpassenden Programmes. In Fig. 6 ist also kein Programmteil 106 enthalten, um die obere Grenze neu zu initiieren, da die obere Grenze nicht verändert wird. Das gleiche gilt für den Programmteil 150 in Fig. 5, durch den dort die obere Grenze im Verlaufe der Zeit nach unten korrigiert wird. Folglich sind die Programmteile 106 und 150 in Fig. 6 nicht enthalten. Die übrigen Teile des in Fig. 6 gezeigten Programmes sind dieselben wie die entsprechenden Programmteile in Fig. 5, bis auf die im folgenden erläuterten Ausnahmen. Im Teil 118 wird die obere Grenze auf 114 Ohm festgesetzt, wenn im Schritt 190 zuvor ein Betriebsart-Eins-HI-Fehler aufgetreten ist. Ferner besteht nicht die Notwendigkeit, einen Fünfsekundenzähler zu löschen, wie dies im Schritt 136 des Programmes nach Fig. 5 geschieht. Abgesehen von diesen Ausnahmen entspricht das in Fig. 6 gezeigte Programm demjenigen nach Fig. 5. Eine weitere Erläuterung des in Fig. 6 gezeigten Programmes kann daher entfallen.
Zur Ausführung des Programmes nach Fig. 6 ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auch bei einem nichtanpassenden System ein Prozessor vorgesehen, z. B. vom Typ INTEL 8048, der auch andere Funktionen des Generators erfüllt. In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform einer Schwellwertschaltung gezeigt, bei der kein derartiger Prozessor verwendet wird. Diese Schaltung enthält Komparatoren 220 und 222, die durch Spannungsteiler 221 bzw. 223 so eingestellt sind, daß die obere und untere Grenze von 120 bzw. 20 Ohm eingestellt wird. Eingangsanschlüsse 224 und 226 sind vorzugsweise mit dem Ausgangsanschluß 228 des Synchrondetektors 68 verbunden. Es wird also ein doppeltes Ausgangssignal angelegt, so daß der Detektor symmetrisch belastet wird. Die Komparatorschaltungen verwenden jedoch nur das am Element 228 erscheinende Ausgangssignal. Wenn sie an den Anschluß 228 angeschlossen sind, kann die Operationsverstärkerschaltung 98 in Fig. 3 entfallen. Bei einer anderen Ausführungsform wird das EREM-Ausgangssignal von Fig. 3 an die Anschlüsse 224 und 226 in Fig. 7 angelegt. Die Hysterese an den Komparatoren 220 und 222 wird durch Elemente 225 und 227 erreicht, um ein stabiles Schaltverhalten zu erzielen.
Eine Exklusiv-OR-Schaltung 228 ist durch das in den Leitungen 61 und 63 in Fig. 1 erscheinende Signal fest eingestellt, um die Betriebsweise der Schwellwertschaltung festzulegen. Wenn also eine gemeinsame Folienelektrode verwendet wird, so wird der niedrige Widerstandswert des Komparators 222 als obere Grenze verwendet. Wenn das Eingangssignal am Anschluß 226 dieses obere Grenzsignal überschreitet, das am anderen Eingang des Komparators 222 eingestellt ist, so wird ein Sperrsignal am Anschluß 230 abgegeben (der mit der Leitung 46 in Fig. 1 verbunden ist), und zwar über die Torschaltungen 228 und 232 sowie einen Inverter 234, um auf diese Weise den Generator zu sperren.
Wenn eine geteilte Patientenelektrode verwendet wird (Betriebsart Eins), so wird der untere Widerstandswert des Komparators 222 als untere Grenze verwendet, und der hohe Widerstandswert des Komparators 220 wird als obere Grenze verwendet. Wenn entweder das Eingangssignal am Anschluß 224 die am Komparator 220 festgelegte obere Grenze überschreitet oder das Eingangssignal am Anschluß 226 niedriger ist als die untere Grenze, die am Komparator 222 eingestellt ist, so wird ein Sperrsignal am Anschluß 230 abgegeben. Ferner sind geeignete optische und akustische Alarmeinrichtungen vorgesehen, die beim Auftreten des Sperrsignals aktiviert werden.

Claims

1. Überwachungsanordnung in einem Hochfrequenz-Chirurgiegerät für eine am Patienten anzubringende neutrale Elektrode (18), die aus zwei elektrisch voneinander isolierten Elekrodenelementen (20, 22) besteht, mit

- einer Einrichtung zur Messung der Impedanz zwischen den Elektrodenelementen (20, 22) und zur Erzeugung eines von dieser Impedanz abhängigen elektrischen Signals (EREM),

- einer Einrichtung (116; Fig. 5B) zur Festlegung der oberen Grenze und der unteren Grenze des zugelassenen Bereichs für das elektrische Signal (EREM) und

- einer auf das genannte Signal (EREM) ansprechenden ein Sperr- oder Alarmsignal erzeugenden Komparatoreinrichtung (128; Fig. 5B), die feststellt, ob das elektrische Signal (EREM) innerhalb des zugelassenen Bereichs liegt,

gekennzeichnet durch

- eine Anpaßeinrichtung (152 bis 158; Fig. 5B), welche die Einrichtung (116; Fig. 5B) zur Festlegung der oberen und der unteren Grenze so steuert, daß die obere Grenze für das elektrische Signal in Abhängigkeit von dem jeweiligen Wert des elektrischen Signals eingestellt und dadurch an Änderungen der Impedanz zwischen den zwei Elektrodenelementen (20, 22) im Verlaufe einer Behandlung angepaßt wird, und

- eine Verzögerungseinrichtung (154, Fig. 5B), durch welche die Einrichtung (116; Fig. 5B) zur Festlegung der oberen und der unteren Grenze erst dann aktiviert wird, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, nachdem das von der gemessenen Impedanz abhängige Signal (EREM) erstmalig innerhalb des zugelassenen Bereiches lag.

2. Überwachungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grenze einem Impedanzwert von 120 Ohm und die untere Grenze einem Impedanzwert von 20 Ohm entspricht.

3. Überwachungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grenze um einen vorbestimmten Prozentsatz der jeweils laufend gemessenen Impedanz größer ist als diese gemessene Impedanz.

4. Überwachungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Prozentsatz 120% beträgt.

5. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeitspanne etwa fünf Sekunden beträgt

6. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Veränderung der jeweiligen Impedanz zu geringeren Werten die Einrichtung (116; Fig. 5B) zur Festlegung der oberen und der unteren Grenze diese obere Grenze absenkt.

7. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwellwertschaltung (44) vorgesehen, an deren Eingang das elektrische Signal (EREM) angelegt ist und die das Alarm- bzw. Sperrsignal abgibt, wenn das elektrische Signal (EREM) außerhalb des zugelassenen Bereiches liegt.

8. Überwachungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung (44) nach einer Überschreitung der oberen Grenze eine Absenkung dieser oberen Grenze durch die Einrichtung (116; Fig. 5B) zur Festlegung der oberen und der unteren Grenze auslöst.

9. Überwachungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkung der oberen Grenze jeweils von 120% auf 115% des der jeweils gemessenen Impedanz entsprechenden Wertes erfolgt.

10. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Unterschreitung der unteren Grenze des zugelassenen Bereichs diese untere Grenze auf einen größeren Wert angehoben wird.

11. Überwachungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Grenze von einem 20 Ohm entsprechenden Wert auf einen 24 Ohm entsprechenden Wert angehoben wird.

12. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grenze jeweils bei Inbetriebnahme auf einen Anfangswert eingestellt ist und daß nach einer Überschreitung der oberen Grenze und wenn die Grenzüberschreitung während einer weiteren vorbestimmten Zeitspanne andauert, die obere Grenze erneut auf den Anfangswert eingestellt wird.

13. Überwachungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere vorbestimmte Zeitspanne etwa eine Sekunde beträgt.