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TECHNISCHES GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft chirurgische Verfahren und eine Vorrichtung
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Anlegen eines elektrochirurgischen Signals an einen Gewebeort, um
einen vorbestimmten chirurgischen Effekt zu erzielen, und betrifft
insbesondere ein verbessertes elektrochirurgisches Instrument und
ein Verfahren zum Erreichen eines solchen Effektes mit reduzierter
begleitender Rauchentwicklung an dem chirurgischen Ort.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
mögliche
Anwendungen und die erkannten Vorteile des Einsetzens elektrischer
Energie in chirurgischen Verfahren wachsen weiterhin an. Insbesondere
werden beispielsweise elektrochirurgische Techniken heute breit
eingesetzt, um signifikante lokalisierte chirurgische Vorteile in
sowohl offenen als auch laparoskopischen Anwendungen im Vergleich
zu traditionellen chirurgischen Ansätzen bereitzustellen.
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Elektrochirurgische
Techniken bedingen typischerweise die Verwendung eines Handinstrumentes oder
eines Stiftes, der elektrische Hochfrequenzenergie (RF) zu einem
Gewebeort überträgt, eine
Quelle der elektrischen Hochfrequenzenergie (RF) und eine elektrische
Rückkehrpfadvorrichtung,
im allgemeinen in der Form eines Rückkehrelektrodenkissens, das
unter einem Patienten positioniert wird (z. B. eine Monopolarsystem-Konfiguration)
oder in Form einer kleineren Rückkehrelektrode,
die in Körperkontakt
bei oder unmittelbar neben dem chirurgischen Ort positionierbar
ist (z. B. eine Bipolarsystem-Konfiguration). Die Wellenformen,
die von der Hochfrequenzquelle erzeugt werden, führen zu einem vorbestimmten
elektrochirurgischen Effekt, nämlich
dem Gewebeschneiden oder der Gerinnung.
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Trotz
vieler Fortschritte in dem Gebiet erzeugen gegenwärtig verwendete
elektrochirurgische Techniken häufig
erheblich Rauch an dem chirurgischen Ort. Solcher Rauch bzw. Dampf
tritt als Ergebnis der Gewebeerhitzung und der damit verbundenen Freisetzung
von heißen
Gasen/Dampf von dem Gewebeort (beispielsweise in Form einer nach
oben gerichteten Dampffahne) auf. Es ist klar, daß jegliche Erzeugung
von Dampf die Beobachtung des chirurgischen Ortes während der
chirurgischen Verfahren behindern kann. Zusätzlich führt die Erzeugung von Dampf
bzw. Rauch zu einer begleitenden Verschmutzung der Atmosphäre am chirurgischen
Schauplatz. Es ist klar, daß diese
Umweltbelastungen die Leistung des medizinischen Personals nachteilig
beeinträchtigen
können.
Weiterhin gibt es die wachsende Befürchtung, daß der Rauch ein Medium für den Transport
von Krankheitserregern einschließlich Viren, wie z. B. HIV,
von dem chirurgischen Ort weg sein kann. Solche Bedenken haben zu
der Verwendung von Schutzschildern und Masken durch das chirurgische
Personal beigetragen.
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Heutzutage
fokussieren sich implementierte Ansätze, um mit dem Rauch umzugehen,
auf die Verwendung von Einrichtungen, die entweder den Rauch evakuieren
durch Absaugen desselben in einer Filtersystem, oder die lediglich
den Rauch mittels eines unter Druck stehenden Gasstroms von dem chirurgischen
Ort wegblasen. Rauchevakuierer erfordern typischerweise die Bewegung
von großen
Luftmengen, um effektiv zu arbeiten. Genauer gesagt sind Vakuumpumpen
nicht nur laut sondern ebenso platzverbrauchend. Ansätze für das Wegblasen
von Rauch von dem chirurgischen Ort versagen beim Ansprechen vieler
oben erwähnter
Bedenken, da Rauch nicht tatsächlich
von der chirurgischen Umgebung entfernt wird. Darüber hinaus
führen
beide oben erwähnte
Ansätze
zu der Verwendung von zusätzlichen
Komponenten, wodurch der Preis und die Komplexizität der elektrochirurgischen
Systeme erhöht wird.
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Das
Dokument WO97/11649 beschreibt eine Elektrode für ein elektrochirurgisches
Werkzeug, das für
die Chirurgie an einem Gewebe eines Patienten verwendet wird, wobei
die Elektrode aufweist: einen länglichen
metallischen Schaft mit einem proximalen Ende und einem distalen
Ende, wobei das proximale Ende geformt ist für das Einsetzen in das elektrochirurgische
Werkzeug für
das Leiten elektrochirurgischer Energie, einen Patientenendabschnitt
am distalen Ende für
die Manipulation des Gewebes des Patienten, eine obere Beschichtung
auf dem Patientenendabschnitt, wobei die obere Beschichtung ein Silikonelastomer-basiertes
Polymer aufweist, wobei die Beschichtung eine nicht gleichmäßige Dicke
auf dem Patientenendabschnitt hat.
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Das
Dokument US-Patent 4,074,718 beschreibt ein elektrochirurgisches
Instrument, das aufweist ein Stützglied,
zumindest eine Elektrode, die auf dem Stützglied montiert ist, wobei
die Elektrode aufweist (a) ein Substrat, das im wesentlichen aus
einem Material mit einem Gütefaktor
von zumindest 0,15 bei Raumtemperatur besteht, wobei der Gütefaktor
das Produkt aus der thermischen Leitfähigkeit, der Wärmekapazität und der
Dichte des Materials im metrischen System ist, und (b) eine elektrisch
resistive Beschichtung, die auf dem Substrat angeordnet ist, wobei
der Volumenwiderstand der Beschichtung von etwa 104 bis
108 Ω-cm
reicht, eine Rippenheizstrahleeinrichtung im thermischen Kontakt
mit der Elektrode für
das Strahlen von Wärme
in das Medium, das die Elektrode umgibt, wobei die Wärmestrahlungseinrichtung
von einer als Rippe ausgebildeten elektrisch isolierenden Abdeckung
abgedeckt ist, und Einrichtungen für das Verbinden der Elektrode
mit einer Quelle der elektrochirurgischen Energie.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Folglich
ist es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren für
die Verwendung in der Elektrochirurgie bereitzustellen, die zu einer
reduzierten Raucherzeugung an einem chirurgischen Ort führt.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung
und ein Verfahren für
die Verwendung in der Elektrochirurgie bereitzustellen, das zu einer
geringeren Schorfackumulierung auf dem verwendeten elektrochirurgischen
Instrument führt.
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Ein
zusätzliches
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein
Verfahren bereitzustellen für
die Verwendung in der Elektrochirurgie, das eine reduzierte Verkohlung
eines elektrochirurgischen Einschnittes bereitstellt.
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Noch
ein anderes Ziel ist es, ein oder mehrere der vorhergehenden Ziele
in einer Weise zu realisieren, die keine signifikanten Auswirkungen
auf die Raum- oder Kostenanforderungen hat und die die Effektivität der elektrochirurgischen
Prozeduren beibehält
und möglicherweise
verbessert.
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Beim
Ansprechen dieser Ziele haben die vorliegenden Erfinder erkannt,
daß ein
großer
Anteil des Rauches, der bei Verwendung der bekannten elektrochirurgischen
Instrumente erzeugt wird, von der Transmission der elektrochirurgischen
Energie zu dem Gewebe von Bereichen der bekannten elektrochirurgischen
Instrumente herrührt,
die tatsächlich dafür vorgesehen
sind, für
die Zwecke des Erzielens des gewünschten
elektrochirurgischen Effektes (d. h. des Schneidens oder der Koagulation) „außer Funktion" zu sein. Das heißt, während bekannte
elektrochirurgische Instrumente „funktionale" Abschnitte, die
dafür vorgesehen
sind, selektiv positioniert zu werden, um ein elektrochirurgisches
Signal einen beabsichtigten chirurgischen Ort (z.B. entlang einer
gewünschten
Schnittlinie) zu richten, beinhalten, ist der Ausstoß von Energie
nicht effektiv auf die funktionalen Abschnitte beschränkt. Allgemeiner
in dieser Hinsicht gesagt kann der Energieaustritt aus den elektrochirurgischen
Instrumenten in der Form von elektrischer Energie und/oder thermischer
Energie sein. Elektrische Energie wird übertragen, wann immer der elektrische
Widerstand eines Bereiches zwischen einem elektrochirurgischen Instrument
und Gewebe durch die Spannung des elektrochirurgischen Signals durchbrochen
werden kann. Thermische Energie wird übertragen, wenn die thermische
Energie, die sich in dem elektrochirurgischen Instrument angesammelt
hat, den thermischen Widerstand zwischen dem Instrument und dem
Gewebe überwindet (z.
B. aufgrund von Temperaturunterschieden).
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Das
Ableiten von elektrischer und thermischer Energie von nicht funktionalen
Bereichen bekannter elektrochirurgischer Instrumente führt zu einem
nicht notwendigen Aufheizen des Gewebes am Gewebeort. In dem Fall
der elektrischen Energieableitung wird thermische Energie erzeugt
als Ergebnis des Gewebewiderstandes. Wenn sich die Menge der thermischen
Energie an einem Gewebeort erhöht,
erhöht
sich ebenso der elektrische Widerstand an dem chirurgischen Ort,
wodurch eine weitere Erzeugung von Wärme verursacht wird. Solch
ein erhöhtes
Erwärmen
kann wiederum zu einer Gewebeverkohlung sowie auch zu einem Spritzen
des Gewebematerials auf dem angesetzten elektrochirurgischen Instrument
führen.
Das spritzende Gewebematerial kann sich als Schorf bzw. Wundkruste
auf dem elektrochirurgischen Instrument sammeln und stellt für den chirurgischen
Ort einen weiteren Wider stand/Wärmequelle
dar. Die Schorfansammlung auf elektrochirurgischen Instrumenten
erhöht
ebenso die Notwendigkeit für
das medizinische Personal, periodisch ein Verfahren auszusetzen,
um den Schorf von dem elektrochirurgischen Instrument zu entfernen.
Es versteht sich, daß solche
Störungen
das elektrochirurgische Verfahren nachteilig beeinflussen können.
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Kurz
gesagt haben die vorliegenden Erfinder erkannt, daß jede unerwünschte und
nicht notwendige Ableitung von elektrochirurgischer Energie von nicht
funktionalen Abschnitten eines elektrochirurgischen Instrumentes
an einen chirurgischen Ort einen negativen und kaskadierenden Effekt
der nicht notwendigen Wärmeerzeugung
und der daraus resultierenden Raucherzeugung, dem Schorfaufbau auf dem
elektrochirurgischen Instrument und einem nicht notwendigen Gewebeverkohlen
haben können.
Hinsichtlich letzterem wird angenommen, daß die Gewebeverkohlung die
Heilung negativ beeinflussen kann.
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In
Verbindung mit der oben erwähnten
Erkenntnis stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und
ein Verfahren zur Verfügung
für das
Reduzieren nicht notwendiger/nicht gewünschter elektrischer und/oder
thermischer Ableitung während
der elektrochirurgischen Prozeduren. Solche Reduktionen) werden
erreicht über
die verbesserte Lokalisierung elektrischer und thermischer Energietransmission
zu einem Gewebeort. Genauer gesagt reduziert die vorliegende Erfindung
die elektrische/thermische Entladung von nicht funktionalen Bereichen
eines elektrochirurgischen Instrumentes merklich durch Isolieren
der nicht funktionalen Bereiche und/oder durch Bereitstellen eines
effektiven Grades der Wärmeabfuhr
von den funktionalen Abschnitten eines elektrochirurgischen Instrumentes.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein elektrochirurgisches Instrument (10)
bereitgestellt für das
Transportieren eines elektrochirurgischen Signals zu einem Gewebe,
um einen vorbestimmten elektrochirurgischen Effekt zu erzielen,
wobei das Instrument aufweist einen Metallkörper (20) für das Übertragen
eines elektrochirurgischen Signals und einer äußeren Isolationsschicht (30),
die über
zumindest einem Abschnitt des Metallkörpers positioniert ist, dadurch
gekennzeichnet, daß:
der Metallkörper einen
Hauptkörperabschnitt
und einen Umfangskantenabschnitt (26) hat, wobei der Metallkörper (20)
in der Querschnittdicke seitlich von dem Hauptkörperabschnitt (20)
zu dem äußeren Kantenabschnitt
(26) spitz zuläuft
und wobei der Metallkörper
(20) eine thermische Leitfähigkeit von mindestens etwa
0,35 W/cm°K,
gemessen bei etwa 300°K,
hat, und die äußere Isolationsschicht
einen „Wärmeleitwert" von etwa 1,2 W/cm2-°K
oder weniger hat, wenn bei etwa 300°K gemessen, und eine dielektrische
Haltespannung von zumindest etwa 50 V hat.
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In
dieser Hinsicht weist die vorliegende Erfindung ein elektrochirurgisches
Instrument auf, das einen Metallkörper für das Weiterleiten eines elektrochirurgischen
Signals und einer äußeren isolierenden
Schicht, die über
zumindest einen Teil des Metallkörpers
positioniert ist (z.B. einem nicht funktionalen Abschnitt), beinhaltet.
Der Metallkörper
beinhaltet einen Hauptkör perabschnitt
und einen Umfangskantenabschnitt, wobei der Umfangskantenabschnitt funktional
für das
Weiterleiten des elektrochirurgischen Signals zu dem Gewebeort ist.
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Die äußere isolierende
Schicht wird mit Vorteil bereitgestellt, so daß sie einen maximalen Wärmeleitwert
von etwa 1,2 W/cm2-°K oder weniger hat, wenn bei
etwa 300°K
gemessen, bevorzugt etwa 0,12 W/cm2-°K oder geringer,
wenn bei etwa 300°C gemessen
und am bevorzugtesten bei etwa 0,03 W/cm2-°K, wenn bei
etwa 300°K
gemessen. Für
diese Zwecke wird der Wärmeleitwert
als Maß der
gesamten thermischen Übertragung über irgendeinen gegebenen
Querschnitt (z. B. der Isolationsschicht) angesehen, was sowohl
die thermische Leitfähigkeit der
Materialien, die solch eine Schicht aufweisen, als auch die Dicke
der Schicht (d. h. Wärmeleitwert
der Schicht = thermische Leitfähigkeit
des Materials einschließlich
das der Schicht (W/cm°K)/Dicke
der Schicht (cm)) berücksichtigt.
In Bezug auf den vorhergehenden Aspekt sollte die Isolationsschicht ebenso
eine dielektrische Haltespannung von zumindest der Peak-zu-Peak-Spannungen,
die durch das elektrochirurgische Instrument während der chirurgischen Verfahren
auftreten können,
zeigen. Die Peak-Spannungen werden von den Einstellungen der verwendeten
Hochfrequenzquelle abhängen,
die von Krankenhausärzten
für bestimmte
chirurgische Prozeduren ausgewählt
werden können.
Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung sollte die Isolationsschicht eine dielektrische
Haltespannung von zumindest etwa 50 V und vorzugsweise von zumindest etwa
150 V haben. So wie hier verwendet, bedeutet der Begriff dielektrische
Haltespannung die Fähigkeit,
einen elektrischen Durchbruch (z. B. eine elektrische Entladung
durch die Isolationsschicht) zu verhindern.
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In
einer Ausführungsform
weist die äußere Isolationsschicht
mit Vorteil eine Polymerverbindung auf. Genauer gesagt beinhaltet
solch eine Polymerverbindung zumindest etwa 10% (Gewicht) und bevorzugter
von mindestens etwa 20% (Gewicht) einer Komponente, die aus der
Gruppe ausgewählt
ist, die besteht aus: Silicium und Kohlenstoff. In dieser Hinsicht
wurde gefunden, daß Silicium-basierte
isolierende Polymerschichten besonders vorteilhaft sind. Solche
Silicium-basierten Polymerschichten haben eine thermische Leitfähigkeit
von etwa 0,003 W/cm°K oder
geringer, wenn bei etwa 300°K
gemessen. Solche Silicium-basierten Polymerschichten wurden als effektiv
erachtet, wenn sie eine Dicke von etwa 0,25 mm oder mehr haben.
Weiterhin haben solche Silicium-basierten Polymerschichten eine
dielektrische Stärke
von zumindest etwa 12 kV/mm. In einer anderen Ausführungsform
kann die Isolationsschicht Polytetrafluorethylen aufweisen.
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Der
Metallkörper
des erfinderischen elektrochirurgischen Instruments wird mit einer
thermischen Leitfähigkeit
von zumindest etwa 0,35 W/cm°K,
gemessen bei etwa 300°K,
bereitgestellt. Als ein erstes Beispiel kann der Metallkörper mit
Vorteil zumindest ein Metall aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt wurde,
die aufweist: Silber, Kupfer, Aluminium und Gold. Verbindungen,
die zumindest etwa 50% (Gewicht) solcher Metalle aufweisen, können ebenso eingesetzt
werden. Zusätzliche
Metalle, die eingesetzt wurden, beinhalten Zink, Bronze und Messing.
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Zumindest
ein Abschnitt des Umfangskantenabschnittes des Metallkörpers ist
nicht isoliert (d. h. nicht durch die äußere isolierende Schicht abgedeckt).
In Verbindung hiermit kann, wenn der Metallkörper Kupfer aufweist, der äußere Umfangskantenabschnitt
mit einem biokompatiblen Metall beschichtet sein (z. B. etwa 10 μm oder weniger).
Beispielsweise kann solch ein biokompatibles Metall ausgewählt werden
aus der Gruppe, die besteht aus: Nickel, Silber, Gold, Chrom und
Titan. Es wurde ebenso bestimmt, daß ein sich lateral zuspitzender,
nicht isolierender Umfangskantenabschnitt mit einer maximalen Querschnittsdicke,
die etwa 1/10 der maximalen Querschnittsdicke des Hauptkörperabschnitts
hat, besonders effektiv ist. Das äußere Extremum der Umfangskante
kann vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,025 mm (0,001 Zoll) oder
weniger haben.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist das erfindungsgemäße elektrochirurgische
Instrument weiterhin eine Wärmesenke
auf für das
Entfernen bzw. Abziehen der thermischen Energie von dem Metallkörper. In
dieser Hinsicht errichtet das Bereitstellen einer Wärmesenke
einen thermischen Gradienten weg von der Umfangskante des Metallkörpers, wodurch
unerwünschte
thermische Übertragung
zu einem Gewebeort reduziert wird. Genauer gesagt ist es für die Wärmesenke
von Vorteil, daß sie
so arbeitet, daß sie
die Maximaltemperatur an der äußeren Oberfläche der
isolierenden Schicht bei etwa 160°C
oder weniger, bevorzugter bei etwa 80°C oder weniger, und besonders
bevorzugt bei 60°C
oder weniger, hält.
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Für die Wärmesenke
ist es bevorzugt, daß sie
arbeitet, um eine durchschnittliche Metallkörpertemperatur von etwa 500°C oder weniger,
bevorzugter von etwa 200°C
oder weniger und besonders bevorzugt von etwa 100°C oder weniger,
zu behalten.
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In
einem Ansatz kann die Wärmesenke
ein Gefäß aufweisen,
das ein Phasenübergangsmaterial aufweist,
das entweder direkt einen Abschnitt des Metallkörpers (z. B. einen Stützschaftabschnitt)
kontaktiert oder das eine Metallschnittstelle kontaktiert, die an
dem Gefäß bereitgestellt
wird, die wiederum in direktem Kontakt mit einem Abschnitt des Metallkörpers (z.
B. einem Halteschaftabschnitt) steht. Solch ein Phasenübergangsmaterial
geht von einer ersten Phase in eine zweite Phase über mit
Absorption von thermischer Energie von dem Metallkörper. In
dieser Hinsicht sollte die Phasenübergangstemperatur für das ausgewählte Material
vorzugsweise höher
als Raumtemperatur der Betriebsumgebung sein und ausreichend groß, so daß sie sich
nur als Folge der thermischen Erwärmung des elektrochirurgischen
Instruments während
der Verwendung verändert. Solch
eine Phasenübergangstemperatur
sollte vorzugsweise größer als
etwa 30°C
und besonders bevorzugt mindestens etwa 40°C betragen. Weiterhin sollte
die Phasenübergangstemperatur
geringer als etwa 225°C
sein. Am bevorzugtesten sollte die Phasenübergangstemperatur geringer
als etwa 85°C sein.
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Der
Phasenübergang
kann entweder von fest in flüssig
(d. h. der Phasenübergang
ist ein Schmelzen) oder von flüssig
zu dampfförmig
(d.h. der Phasenübergang
ist die Verdampfung) oder von fest in dampfförmig (d.h. der Phasenübergang
ist die Sublimation) sein. Der praktikabelste Phasenübergang,
der eingesetzt wird, ist das Schmelzen und das Verdampfen. Beispielsweise
können
solche Phasenübergangsmaterialien
ein Material aufweisen, das eine organische Substanz (z. B. Fettsäuren, wie
z. B. Stearinsäure,
Kohlenwasserstoff, wie z. B. Paraffin) oder eine anorganische Substanz
(z. B. Wasser und Wasserverbindungen, die Natrium enthalten, wie
z. B. Natriumsilikat-(2-)-5-Wasser, Natriumsulfat-10-Wasser) ist.
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In
einem anderen Ansatz kann die Wärmesenke
einen Gasflußstrom
aufweisen, der in direktem Kontakt mit zumindest einem Abschnitt
des Metallkörpers
tritt. Solch ein Abschnitt kann ein Umfangskantenabschnitt und/oder
ein Schaftabschnitt des Metallkörpers
sein, der für
eine tragende Schnittstelle mit einem Halter für die Handverwendung konstruiert ist.
Alternativ dazu kann solch ein Abschnitt innerhalb zumindest eines
Abschnitts der zwei Teile des Metallkörpers sein, wie z. B. im Inneren
des ausgesetzten Umfangskantenabschnitts und/oder des Schaftabschnitts
des Metallkörpers,
der konstruiert ist für
die tragende Schnittstelle mit einem Halter für die Verwendung in der Hand.
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In
einer Anordnung der vorliegenden Erfindung weist ein elektrochirurgisches
Instrument einen Hauptkörperabschnitt
mit einer klingenartigen Konfiguration an einem ersten Ende und
einem integralen, zylindrischen Schaft an einem zweiten Ende auf.
Zumindest ein Abschnitt des abgeflachten Klingenendes des Hauptkörpers ist,
abgesehen von dem Umfangskantenabschnitt hiervon, mit einer Silicium-basierten
isolierenden Polymerschicht beschichtet. Der zylindrische Schaft
des Hauptkörpers
ist derart konstruiert, daß er
in einen äußeren Halter
paßt,
der angepaßt
ist für
die in der Hand gehaltene Verwendung durch medizinisches Personal.
Solch ein Halter kann ebenso eine Kammer beinhalten, die ein Phasenübergangsmaterial
aufweist, wie oben erwähnt.
Zusätzlich
können
elektrische Druckknopfsteuerungen in den Halter aufgenommen sein
für das
selektive Steuern der Aufbringung von ein oder mehreren vorbestimmten
elektrochirurgischen Signalen von einer Hochfrequenzenergiequelle
zu der abgeflachten Klinge über
den Schaft des Hauptkörperabschnitts.
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Zahlreiche
Modifikationen und Zusätze
ergeben sich dem Fachmann unter weiterer Betrachtung der Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 stellt
eine perspektivische, teilweise weggeschnittene Ansicht eines elektrochirurgischen Instruments
in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar.
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2 stellt
eine seitliche Querschnittsansicht der Ausführungsform des elektrochirurgischen Instruments
von 1 dar.
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3 stellt
eine seitliche Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform
eines elektrochirurgischen Instruments der vorliegenden Erfindung
dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die 1 und 2 stellen
eine Ausführungsform
eines elektrochirurgischen Instruments mit einer klingenartigen
Stiftkonfiguration dar. Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung
ebenso leicht in anderen Instrumentkonfigurationen einschließlich beispielsweise
Kugelelektroden und Zangen verwirklicht werden kann.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, beinhalt das elektrochirurgische
Instrument 10 einen Hauptkörper 20 mit einer äußeren isolierenden
Schicht 30. Der Hauptkörper 20 beinhaltet
einen abgeflachten sich nach vorn erstreckenden Klingenabschnitt 22 und
einen sich nach hinten erstreckenden zylindrischen Schaftabschnitt 24.
Der Klingenabschnitt 22 ist in Querrichtung nach außen (d.
h. in der Querschnittsdicke) zu einer relativ dünnen äußeren Umfangskante um zumindest
ein abgerundetes, vorderes Ende spitz zulaufend, um einen Umfangskantenabschnitt 26 festzulegen.
In der dargestellten Ausführungsform
ist der Umfangskantenabschnitt 26 nicht von der isolierenden
Schicht 30 bedeckt. Vorzugsweise hat der Umfangskantenabschnitt 26 eine äußere extremale
Kantendicke t von etwa 0,025 mm (0,001 Zoll) oder weniger. Weiterhin
ist die maximale Dicke des Kantenabschnitts 26 vorzugsweise
nicht größer als
etwa 1/10 der maximalen Dicke t des Hauptkörpers 20.
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Der
Hauptkörper 20 sollte
ein Metall mit einer relativ großen thermischen Leitfähigkeit
(d. h. zumindest etwa 0,35 W/cm°K,
gemessen bei 300°K)
aufweisen. Insbesondere kann der Hauptkörper 20 mit Vorteil
ein Metall aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: Kupfer,
Silber, Gold und Aluminium. Legierungen solcher Metalle (z. B. zumindest
etwa 50 Gew.-%) können
ebenso eingesetzt werden. Zusätzliche
akzeptable Metalle beinhalten Zink, Messing und Bronze. Die Verwendung
von solchen Metallen in dem Hauptkörper 20 erlaubt nicht nur
die effektive Zuführung
eines elektrochirurgischen Signals hierdurch für die Übertragung über den Umfangskantenabschnitt 26 zu
einem Gewebeort, sondern erleichtert zusätzlich das Abziehen von Wärme nach
hinten von dem Umfangskantenabschnitt 26 während des
Betriebs. Solch eine Wärmeentfernung
reduziert unerwünschten
Wärmetransfer von
dem elektrochirurgischen Instrument 10 zu einem Gewebeort
während
der Verwendung. In dem Fall, daß Kupfer
für den
Hauptkörper 20 verwendet wird,
kann ein biokompatibler Überzug 28 (z.
B. Nickel, Gold, Silber, Chrom oder Titan) wahlweise an die Umfangskante 26 angebracht
werden.
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Die
isolierende Schicht 30 sollte sowohl thermische als auch
elektrische Isolierungsfähigkeiten bereitstellen,
so daß das
Abgeben von thermischer bzw. elektrischer Energie von dem elektrochirurgischen
Instrument 10 während
der Verwendung reduziert wird. Beispielsweise sollte die äußere isolierende
Schicht 30 besonders bevorzugt ein Material aufweisen mit
einer thermischen Leitfähigkeit
von etwa 0,009 W/cm°K
oder geringer, wenn bei etwa 300°K gemes sen.
Weiterhin sollte die Isolationsschicht eine dielektrische Haltespannung
von zumindest etwa 50 V und vorzugsweise von mindestens etwa 150
V aufweisen. Als elementares Beispiel kann die Schicht 30 ein
Silicium-basiertes Polymermaterial (z. B. zumindest etwa 10 Gew.-%
Silicium) aufweisen.
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Während verschiedene
Produktionstechniken verwendet werden können, um die Isolationsschicht 30 auf
den Hauptkörper 20 aufzubringen,
hat sich ein Ansatz als besonders effektiv erwiesen, bei dem als
erstes die Metallfläche
des Hauptkörpers 20 mit
einer geeigneten Grundierung, wie z. B. einem Siliciumwasserstoff,
behandelt wird, bevor die isolierende Schicht aufgebracht wird.
Solch eine Grundierung erhöht
weiterhin die Fähigkeit
von Silicium-basierten Polymeren an der äußeren Fläche des Hauptkörpers 20 zu
haften. Solch eine Haftung ist insbesondere von Vorteil, da während der
Verwendung der Hauptkörper 20 und
die Isolationsschicht 30 gebogen werden können oder
auf andere Art und Weise von dem medizinischen Personal im Verlauf
einer elektrochirurgischen Behandlung konfiguriert werden können. Beispielsweise,
wenn ein Silicium-basiertes Polymer, wie z.B. RTV160, das von der
General Electric Company angeboten wird, eingesetzt wird, ist eine geeignete
Grundierung Z6020, angeboten von der General Electric Company. Alternativ
könnte,
wenn MED 4940, das von NuSil Technology angeboten wird, als ein
Silicium-basiertes Polymer eingesetzt wird, eine geeignete Grundierung
CF2-135, das von der NuSil Technology angeboten wird, sein.
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Folgend
auf die Grundierung kann die Isolationsschicht 30 selektiv
auf den Hauptkörperabschnitt 20 aufgebracht
werden, um im wesentlichen den Hauptkörper 20 abzudecken.
Vorzugsweise wird der Umfangskantenabschnitt 26 selektiv
von der Beschichtung 30 unbedeckt gelassen. Das selektive Beschichten
kann durch verschiedene Techniken verwirklicht werden, einschließlich beispielsweise
die Verwendung von einem Spritzgußprozeß durch einen Maskier-/Beschichtungs-/Maskenentfernungsprozeß oder durch
Beschichten des gesamten Hauptkörpers 20 mit
der Isolationsschicht 30 und durch das selektive Entfernen
der Beschichtung 30 von dem Umfangskantenabschnitt 26.
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Wie
am besten in 2 gezeigt ist, ist der Schaftabschnitt 24 des
Hauptkörpers 20 tragbar
in ein vorderes Ende eines länglichen
Halteraufbaus 40 eingepaßt, der angepaßt ist für die Verwendung
als Handgerät
und die Manipulierung durch medizinisches Personal. Solch eine unterstützende Schnittstelle
kann entweder permanent sein (z. B. wenn das gesamte elektrochirurgische
Instrument 10 nach der Verwendung weggeworfen wird), oder
die Schnittstelle kann für
das wahlweise Einsetzen/Entfernen des Hauptkörpers 20 in das/aus
dem Schweißeraufbau 40 konstruiert
sein (z. B. wo der Halteraufbau 40 wiederverwendet werden
kann). In der Ausführungsform
der 1 und 2 nimmt der Halteraufbau 40 ein
Gefäß 50 auf,
das ein Phasenveränderungsmaterial 52 enthält. Das
Gefäß 50 ist
mit einer thermisch leitfähigen
Schnittstelle ausgestattet, wie z. B. eine thermisch leitfähige Platte 54,
die gegen das Ende des Schaftabschnitts 24 des Hauptkörpers 20 anschlagen
kann, wie in 2 gezeigt ist, oder die teilweise oder
vollständig
den Schaftabschnitt umgeben kann, und zwar an einem Ende für den direkten
Kontakt und die thermische Schnittstelle mit dem End- oder Schaftabschnitt 24 des
Hauptkörpers 20.
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Das
Phasenübergangsmaterial 52 sollte ausgewählt sein,
eine effektive Wärmesenke
für das Entfernen
der thermischen Energie von dem Hauptkörper 20 bereitzustellen.
Genauer gesagt sollte das Phasenübergangsmaterial 52 vorzugsweise
den Hauptkörper 20 einer
Durchschnittstemperatur von etwa 500°C oder weniger, bevorzugterweise
etwa 200°C
oder weniger und besonders bevorzugt bei etwa 100°C oder weniger
halten. Für
solche Zwecke kann das Phasenübergangsmaterial
bereitgestellt werden, um von einer ersten Phase in eine zweite Phase
(z. B. fest in flüssig)
bei einer vorbestimmten Temperatur von zumindest etwa 40°C überzugehen. Weiterhin
wurde für
die Anordnung von 1 herausgefunden, daß, wenn
ein 100 W-Signal an den Hauptkörper 20 angelegt
wird, das Phasenübergangsmaterial 52 in
der Lage sein sollte, zumindest etwa 8 W der thermischen Energie
zu entfernen.
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Beispielsweise
kann das Phasenübergangsmaterial 52 ein
Material aufweisen, das eine organische Substanz (z. B. Fettsäuren, wie
z. B. Stearinsäure,
Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Paraffine) oder eine anorganische
Substanz ist (z. b. Wasser und Wasserverbindungen, die Natrium enthalten,
wie z. B. Natriumsilikat(2--)-5-Wasser, Natriumsulfat-10-Wasser).
Das Phasenübergangsmaterial 52 kann
Phasenübergänge des
Schmelzens, des Verdampfens oder der Sublimation durchführen, obgleich
Schmelzen und Verdampfen bevorzugt sind. Besonders bevorzugt ist
die Phasenübergangstemperatur
größer als
etwa 40°C
und weniger als etwa 85°C.
Während
die 1–2 darstellen,
daß das Phasenübergangsmaterial 52 in
einem Gefäß 50 enthalten
ist, kann das Phasenübergangsmaterial 52 alternativ
innerhalb eines abgedichteten Durchgangs innerhalb des Halteraufbaus 40 angeordnet
und hierdurch zirkuliert werden.
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Der
Halteraufbau 40 kann weiterhin ein oder mehrere Schaltknöpfe 42a, 42b aufweisen
für das selektive
Aufbringen eines vorbestimmten elektrochirurgischen Signals an den
Hauptkörperabschnitt 20. Genauer
gesagt kann der Schalterknopf 42a heruntergedrückt werden,
um eine Metallplatte 60 elektrisch zu kontaktieren, wodurch
ein elektrochirurgisches Signal für das Gewebeschneiden der Platte 60 wiederum
dem Hauptkörper 20 über die
Leitung 62 zur Verfügung
gestellt werden kann. In ähnlicher
Weise kann der Schalterknopf 42b heruntergedrückt werden,
um die Metallplatte 60 elektrisch zu kontaktieren, wobei
ein elektrochirurgisches Signal für die Gewebekoagulation der
Platte 60 und damit dem Hauptkörper 20 über die
Leitung 62 bereitgestellt wird. Die Quellsignalleitung 64 sowie
die Quellsignalrückkehrleitungen 66a und 66b können alle
für das Aufnehmen/Zurückgeben
des Signals an einen elektrochirurgischen Hochfrequenz-Quellgenerator
in einer konventionellen Art und Weise bereitgestellt sein.
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In
einer Anordnung weist das elektrochirurgische Instrument 10 einen
Klingenabschnitt 22 mit einer Dicke T von etwa 1,02 mm
(0,040 Zoll) (s. 3), einer Breite W von etwa
3,56 mm (0,140 Zoll) und einer Länge
L von etwa 25,4 mm (1 Zoll) auf. In solch einer Anordnung weist der
Hauptkörper 20 Kupfer
(z. B. etwa 98 Gew.-%) auf, und die Beschichtung 30 hat eine
Dicke von etwa 0,254 mm (0,010 Zoll) und weist ein Silicium-basiertes
Polymermaterial auf. Weiterhin weist ein Phasenübergangsmaterial etwa 2 g Stearinsäure auf.
Diese Anordnung wurde als besonders effektiv erkannt, um eine reduzierte
Raucherzeugung und eine reduzierte Gewebeverkohlung zu erzielen.
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3 stellt
eine alternative Ausführungsform eines
elektrochirurgischen Instruments 110 dar und ist größtenteils
von derselben Konstruktion wie das elektrochirurgische Instrument 10,
das in den 1 und 2 dargestellt
ist. Im Gegensatz zu der Verwendung eines Phasenübergangsmaterials 52 für das Abziehen
der thermischen Energie von dem Hauptkörper 20 verwendet
die in 3 dargestellte Ausführungsform jedoch einen kühlenden
Gasstrom, der durch einen inneren Kanal 70 des Halteraufbaus 40 zirkuliert,
um die thermische Energie von dem Schaftabschnitt 24 des
Hauptkörpers 20 abzuführen. Wie
dargestellt, kann der Kanal 70 mit einer Gasquelle über Rohrleitungen 72 für das Zirkulieren/Kühlen verbunden
sein. In einer Modifikation der in 3 gezeigten
Ausführungsform
kann der Kanal 70 modifiziert sein, um direkt über die
Leitungen 74 an das vordere Ende des Halteraufbaus 70 und
durch einen Ringauslaß 76,
der unmittelbar um den Hauptkörper 20 positioniert
ist, geleitet zu werden, wobei das Kühlgas, das hierdurch strömt, den
Umfangskantenabschnitt 26 für die Wärmeentfernung kontaktiert.
In noch anderen Ausführungsformen
bzw. Anordnungen kann die eingesetzte: Wärmesenke einen Flüssigkeitsstrom,
eine Kombination aus einem Flüssigkeits-/Gasstrom
oder Gas- und Flüssigkeitsströme, die
getrennt sind (z. B. ein Wärmeübertragungsrohr) verwenden.
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Zahlreiche
zusätzliche
Ausführungsformen und
Modifikationen ergeben sich dem Fachmann und werden von der vorliegenden
Erfindung, wie sie durch die Ansprüche festgelegt ist, die folgen,
umfaßt.