DE4237761A1 - Einrichtung für die Hochfrequenzchirurgie - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochfrequenzgenerator zum Gewebeschneiden und Koagulieren in der Hochfrequenzchirurgie entsprechend dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

In der Hochfrequenzchirurgie werden Hochfrequenzströme zum Schneiden und Koagu­ lieren menschlichen Gewebes verwendet. Beim Schneiden wird ein annähernd kontinuier­ licher Hochfrequenzstrom zugeführt. Dabei bildet sich zwischen der Hochfrequenzchirur­ giesonde und dem zu schneidenden Gewebe ein kleiner Lichtbogen aus. Der Hochfrequenz­ generator muß eine Spannung abgeben, die zum Zünden des Lichtbogens ausreicht. Der in das Gewebe übertretende Hochfrequenzstrom erwärmt das an der Hochfrequenzchir­ urgiesonde anliegende Gewebe so stark, daß die Zellflüssigkeit explosionsartig verdampft und das Gewebe dabei trennt.

Beim Koagulieren wird die Hochfrequenzleistung impulsförmig zugeführt. Dabei ist die mittlere zugeführte Leistung klein genug, so daß es nicht mehr zur explosionsarti­ gen Dampfentwicklung kommt. Die Zellflüssigkeit entweicht vielmehr langsam und das Gewebe trocknet aus, ohne getrennt zu werden. Dabei wird das Gewebe allerdings hoch­ ohmig. Soll eine tiefe Koagulationswirkung erzielt werden, so muß die Hochfrequenzspan­ nung relativ hohe Impulsamplituden haben, um den Stromfluß durch die hochohmige Oberfläche hindurch aufrecht zu erhalten.

Beim Gewebeschneiden wird dem Patienten eine relativ hohe mittlere Leistung zu­ geführt. Dies birgt für den Patienten die bekannten Gefahren wie z. B. Verbrennungen. Es ist daher sehr wichtig, die Leistung des Hochfrequenzgenerators so klein wie möglich einzustellen. Die Ausgangsspannung muß so gewählt werden, daß gerade ein genügender Gewebetrenneffekt auftritt aber keine überschüssige Leistung an den Patienten abgegeben wird. Es ist bekannt, daß eine manuelle Generatoreinstellung beim Schneiden immer zu unbefriedigenden Ergebnissen führt. Aus diesem Grund wird in der Deutschen Patent­ schrift 25 04 280 eine Vorrichtung zum elektrischen Gewebeschneiden in der Chirurgie beschrieben, bei der der momentane Zustand des Schneidevorganges mit Hilfe elektri­ scher Signale überwacht wird. Mit einer Regeleinrichtung wird die Ausgangsleistung so eingestellt, daß der Schneidevorgang auf einen gewünschten Zustand konstant geregelt wird. In einer Ausgestaltung wird dazu die Intensität des Lichtbogens, der zwischen der Chirurgiesonde und dem Gewebe brennt gemessen und konstant geregelt. Diese Lichtbo­ genregelung bringt eine deutliche Reduzierung der mittleren dem Patienten zugeführten Leistung gegenüber manuell einstellbaren Hochfrequenzgeneratoren.

Weiterhin ist in dem Europäischen Patent 9110 04 42.2 eine Einrichtung beschrieben, die bei zahnärztlichen Geräten den Strom durch die Sonde begrenzt oder bei einer Über­ schreitung eines vorgegebenen Grenzwertes ein Warnsignal auslöst. Damit können bei einfacher Bedienung durch den Zahnarzt unbeabsichtigte Schäden des Gewebes möglichst weitgehend vermieden werden.

Voraussetzung für die Realisierung solcher Regelungen und Sicherheitseinrichtungen ist die Möglichkeit, möglichst genau den von der Sonde in das Gewebe fließenden Strom zu bestimmen. Wie die Untersuchungen gezeigt haben, treten bei den üblichen Operations­ anordnungen Leckströme auf. Diese können über Kriechstrecken führen oder kapazitiv übertragen werden. Bei den üblichen Generatorfrequenzen über 300kHz dominieren in der Regel diese kapazitiven Ströme. Sie fließen bevorzugt durch die Isolation der Zuleitung zur Sonde an die Umgebung ab. Ein besonders hoher Anteil fließt dabei durch geerdete metal­ lische Gegenstände wie Geräte oder den Operationstisch selbst. Diese Ströme fließen dann weiter über die Neutrale Elektrode oder durch die Schutzerde in den Generator zurück. Damit werden diese Leckströme durch die Ausgangsspannung des Generators und die Kapazitäten der Operationsanordnung bestimmt. Die Stromstärke ist proportional zur Generatorfrequenz, der Generatorspannung und der parasitären Kapazität zwischen der Zuleitung und der Umgebung. Da diese Kapazität unter anderem von der Operations­ anordnung abhängt ist sie nicht reproduzierbar und nicht zeitlich konstant, da Teile der Operationseinrichtung bewegt werden können.

Bei der Entwicklung neuer Operationsinstrumente besteht die Tendenz zu immer klei­ neren Dimensionen. Dies ist besonders wichtig für die Realisierung minimalinvasiver Operationstechniken, bei denen die Eingriffe in den Patienten auf ein absolutes Minimum reduziert werden sollen. Durch den kompakten Aufbau verringern sich die Isolations­ abstände, die zudem meist noch mit einem Dielektrikum gefüllt sind. Dadurch erhöht sich die Kapazität der Instrumente deutlich.

Wird zur Steuerung des Generators oder seiner Sicherheitseinrichtungen der Ausgangs­ strom des Generators gemessen, so ergibt sich die Summe aus dem tatsächlich durch die Sonde in das Gewebe fließenden Strom und dem Leckstrom. Die Auswirkungen dieses Meßfehlers sind je nach dem Operationstyp unterschiedlich. So können in der Urologie bei Schneideströmen von 200mA bis 1A die kapazitiven Leckströme bis zu 50mA errei­ chen. So liegt bei typischen Operationen der maximale Meßfehler bei ca. 20%. Damit läßt sich noch eine ausreichende Regelgüte erreichen. Durch die fortschreitende tech­ nische Entwicklung der Generatoren können diese heute für immer kleinere Operationen eingesetzt werden. Typische Anwendungsbeispiele sind die Parodontologie und die Neuro­ chirurgie. Hier können bei Schneideströmen von 5 bis 50mA die Leckströme auf Werte bis über 10mA ansteigen. Damit kann der Leckstrom wesentlich größer sein als der zu mes­ sende Schneidestrom. Obwohl gerade hier eine möglichst exakte Generatorregelung und sensitive Sicherheitseinrichtungen besonders wichtig sind, lassen sich diese noch nicht in einem ausreichenden Maß realisieren, da bisher eine exakte Strommessung sehr aufwendig möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung vorzuschlagen, bei der aussch­ ließlich der Sondenstrom gemessen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in dem Kennzeichen der Patentan­ sprüche offenbarten Maßnahmen gelöst.

Die Vorrichtung besteht aus einem Hochfrequenzgenerator (1) für die Hochfrequenz­ chirurgie mit Regeleinrichtungen und/oder Sicherheitseinrichtungen, die eine genaue Kenntnis des von der Sonde (4) in das Gewebe (10) fließenden Stromes benötigen, an dem die Sonde (4) über eine HF-Zuleitung (3) mit umgebendem Teilschirm (7) ange­ schlossen ist. Der Sondenstrom wird mit Hilfe von einer Meßeinrichtung (2) angezeigt, die die Signale von mindestens einem Meßaufnehmer (8) auswertet. Diese Meßaufnehmer (8) können sich in der HF-Zuleitung (3), im Strompfad des Teilschirmes (7) oder in der Rückleitung von der Neutralelektrode (5) befinden. Solche Aufnehmer entsprechen dem Stand der Technik und können beispielhaft als Shunt oder als niederohmig abgeschlos­ sener Strommeßübertrager realisiert werden. Im allgemeinen Fall ist mit einer solchen Anordnung die Ermittlung des Sondenstromes möglich, sobald das Potential des Teil­ schirmes (7) bekannt ist. Zur einfachen Auswertung durch die Meßeinrichtung (2) sollte der Teilschirm (7) auf ein definiertes Potential gelegt werden. Dabei kann der Teilschirm (7) über ohmsche Widerstände, Kapazitäten, Induktivitäten oder beliebige Impedanzen und Quellen angeschlossen werden.

Eine besonders einfache Realisierung besteht darin, daß der Teilschirm (7) direkt mit dem Ausgang des Hochfrequenzgenerator (1) verbunden ist, so daß Teilschirm (7) und HF-Zuleitung (3) auf gleichem Potential liegen. Damit kann durch die Kabelkapazität kein kapazitiver Leckstrom von der HF-Zuleitung (3) zum Teilschirm (7) fließen und der Meßaufnehmer (8) im Zweig der HF-Zuleitung (3) nimmt damit den Sondenstrom auf. Leckströme, die vom Schirm zur Umgebung fließen, werden dabei nicht erfaßt.

Bei einer weiteren, besonders einfachen Realisierung wird der Teilschirm (7) mit der Neutralelektrode (5) verbunden. Damit liegt die volle Generatorspannung zwischen HF- Zuleitung (3) und Teilschirm (7) an. So kann nur zwischen diesen ein kapazitiver Strom (12) fließen. Da der Teilschirm (7) auf dem Potential der Neutralelektrode (5) und damit näherungsweise auf dem Potential der Umgebung liegt treten keine Leckströme zwischen Teilschirm (7) und Umgebung auf. Zur Auswertung muß die Differenz aus dem Strom (11+12), der in die HF-Zuleitung (3) hineinfließt und dem Strom (12), der aus dem Teilschirm (7) herausfließt ermittelt werden. Damit ergibt sich der von der Sonde (4) in das Gewebe (10) fließende Strom (11). Ein Stromaufnehmer, der dies bewerkstelligt, kann in besonders einfacher Weise realisiert werden. Dazu wird ein dem Stand der Technik entsprechender Strommeßübertrager verwendet, bei dem die Primärwicklung aus dem kompletten geschirmten Sondenkabel besteht.

Zur Verbesserung der Strommessung können zusätzlich in die Meßeinrichtung (2) Schaltungen zur Feststellung des Wirkanteils des Stromes integriert werden. Dadurch lassen sich eventuelle Meßfehler, die in der Differenzbildung entstehen, weiter verringern.

Der größte Teil der kapazitiven Leckströme der HF-Zuleitung (3) gehen vom Anschluß­ kabel zwischen der Sonde und dem Generator aus. Daher bringt eine Schirmung dieses Anschlußkabels die größte Verbesserung. Ist das Handstück mit dem der Operateur die Sonde führt nicht geschirmt so können hier durch den Arzt weiter kapazitive Ströme fließen. Daher ist es sinnvoll und in vielen Anwendungsfällen auch notwendig, zusätzlich das letzte Stück Zuleitung im Handstück abzuschirmen. Eine Schirmung bis unmittelbar an den Operationsort ist auch bei anderen Instrumenten vorteilhaft. Insbesondere bei endoskopischen Instrumenten können hohe Leckströme auftreten. Hier kann die Zulei­ tung im Instrument abgeschirmt werden. Ebenso kann das Instrument selbst als Schirm verwendet werden. Dabei muß aus Sicherheitsgründen der Instrumentenschaft potenti­ alfrei sein. Daher ist es sinnvoll, auch den Teilschirm (7) der HF-Zuleitung (3) mit der Neutralelektrode (5) zu verbinden. Hierbei sind getrennte Meßaufnehmer (8) für beide Teile des Schirmes notwendig.

Für Meßanordnungen, bei denen der Teilschirm (7) nicht auf dem Potential der Neutra­ lelektrode (5) und damit nicht auf dem Potential der Umgebung liegt, kann es notwendig sein, aus Sicherheitsgründen einen zweiten Schirm über das gesamte Kabel anzubringen. Dieser Schirm kann nun mit dem Potential der Neutralelektrode (5) verbunden werden. Eine Messung des Stromes durch diesen zweiten Schirm kann erfolgen, ist aber in der Regel nicht notwendig.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung sind noch drei Zeichnungen beigefügt. Es zeigen:

Fig. 1 Prinzipschaltbild des Hochfrequenzchirurgiegenerators nach der Erfindung.

Fig. 2 Beispielhafte Ausführung bei der der Teilschirm (7) auf dem Potential des Generatorausganges liegt.

Fig. 3 Beispielhafte Ausführung bei der der Teilschirm (7) des Anschlußkabels mit der Neutralelektrode (5) verbunden ist.

In Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild des Hochfrequenzchirurgiegenerators nach der Er­ findung dargestellt. Der Hochfrequenzgenerator (1) für die Hochfrequenzchirurgie mit Regelungen und/oder Sicherheitseinrichtungen liefert einen hochfrequenten Strom über die HF-Zuleitung (3) an die Sonde (4). Von dort tritt der hochfrequente Strom in das Gewebe (10) ein und führt zu Schnitt oder Koagulation. Durch die Neutralelektrode (5) verläßt der Strom das Gewebe und fließt zum Hochfrequenzgenerator (1) zurück. Die HF-Zuleitung (3) besitzt einen zusätzlichen Teilschirm (7). Durch Meßaufnehmer (8) werden die Ströme in die HF-Zuleitung (3), den Teilschirm (7) und die Neutralelektrode (5) angezeigt und an eine Meßeinrichtung (2) zur Ermittlung des durch die Sonde (4) fließenden Stromes übermittelt.

In Fig. 2 ist eine besonders einfache Ausführung dargestellt, in der der Teilschirm (7) mit dem Ausgang des Hochfrequenzgenerator (1) verbunden ist, dargestellt. Da HF- Zuleitung (3) und Teilschirm (7) auf gleichem Potential liegen, fließt kein kapazitiver Leckstrom. Zur Ermittlung des durch die Sonde (4) fließenden Stromes wird daher nur mit einem Meßaufnehmer (8) der in die HF-Zuleitung (3) fließende Strom ermittelt und an die Meßeinrichtung (2) übertragen.

In Fig. 3 ist das Prinzipschaltbild einer besonders einfachen Anordnung wiedergege­ ben bei der der Teilschirm (7) an die Neutralelektrode (5) angeschlossen ist. Damit liegen Teilschirm (7) und Neutralelektrode (5) auf gleichem Potential. Kapazitive Leckströme können nur zwischen der HF-Zuleitung (3) und dem Teilschirm (7) fließen. Der Meßauf­ nehmer (8) ermittelt die Differenz des durch HF-Zuleitung (3) und Teilschirm (7) fließen­ den Stromes und übermittelt diese an die Meßeinrichtung (2). Zur Veranschaulichung sind hier die unterschiedlichen Ströme eingetragen. Der Strom (11) ist der zu ermittelnde Strom von der Sonde (4) in das Gewebe (10). Der durch die Kabelkapazität verursachte kapazitive Strom (12) fließt über den Schirm ab. Vom Generator wird der Strom (11+12) abgegeben. Daher wird hier in dem Meßaufnehmer (8) die Differenz der Ströme (11+12) -(12) = (11) gebildet. Zur Verdeutlichung der Kabelkapazität ist eine Teilkapazität (13) mit ihrem kapazitiven Stromanteil (14) vergrößert dargestellt.

Claims (6)

1. Einrichtung bestehend aus einem Hochfrequenzgenerator (1) für die Hochfrequenz­ chirurgie mit Regelungen und/oder Sicherheitseinrichtungen mit einer Meßeinrich­ tung (2) zur Anzeige des Hochfrequenzstromes worin der Hochfrequenzstrom mit einer geschirmten HF-Zuleitung (3) als Hochfrequenzpfad über die Sonde (4) dem Gewebe (10) zugeführt wird und über die Neutralelektrode (5) mit Rückleiter als Strompfad zum Generator zurückgeführt wird dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm aus mindestens einem die Zuleitung koaxial umfassenden Teilschirm (7a, 7b) besteht und mindestens ein Teilschirm über eine Zuleitung (6a, 6b) mit dem Hochfrequenzgenerator (1) verbunden ist und einen Hochfrequenzpfad bildet und in mindestens einem der Hochfrequenzpfade ein Meßaufnehmer (8) zur Ableitung einer dem Hochfrequenzstrom proportionalen Größe vorhanden ist und eine Meßeinrich­ tung (2) zur Auswertung dieser Größe(n) vorhanden ist und die Hochfrequenzpoten­ tiale an den Strompfaden in Verbindung mit der Auswertung der Strommeßgrößen so gestaltet ist, daß ausschließlich der Anteil des Generatorstromes angezeigt wird, der durch die Sonde (4) in das Gewebe (10) fließt.

2. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Teilschirm (7) und der HF-Zuleitung (3) der Sonde (4) nach Betrag und Phase nahezu die gleiche Spannung liegt und zur Ermittlung des tatsächlich von der Sonde (4) in das Gewebe (10) fließenden Stromes ein Meßaufnehmer (8) im Strompfad der HF-Zuleitung (3) vorhanden ist, der der Meßeinrichtung (2) ausschließlich die Höhe des Stromes durch die HF-Zuleitung (3) signalisiert.

3. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilschirm (7) der HF-Zuleitung (3) mit der Neutralelektrode (5) verbunden ist und zur Ermittlung des tatsächlich von der Sonde (4) in das Gewebe (10) fließenden Stromes in der Meßeinrichtung (2) eine Einrichtung zur Subtraktion vorhanden ist, die mit Hilfe der Signale der Meßaufnehmer (8) die Differenz der Ströme in der HF-Zuleitung (3) und im Teilschirm (7) signalisiert.

4. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilschirm (7) der HF-Zuleitung (3) mit der Neutralelektrode (5) verbunden ist und zur Ermittlung des tatsächlich von der Sonde (4) in das Gewebe (10) fließen­ den Stromes ein Meßaufnehmer (8) vorhanden ist, der der Meßeinrichtung (2) die Differenz der Ströme in der HF-Zuleitung (3) und im Teilschirm (7) signalisiert.

5. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßeinrichtung (2) eine Schaltung zur Feststellung des Wirkanteils des Stro­ mes der Sonde (4) enthalten ist.

6. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Schirm außerhalb des Teilschirmes (7) angeordnet ist, der mit der Neutralelektrode (5) verbunden ist.