RU2008829C1

RU2008829C1 - Electrocoagulator

Info

Publication number: RU2008829C1
Authority: RU
Inventors: С.Г. Бочкарев; С.В. Волчек; Г.Г. Гвиниашвили; Г.А. Данов; В.В. Дрожжев; Н.П. Китаев; В.Н. Фролов
Original assignee: Бочкарев Сергей Георгиевич; Волчек Станислав Викентьевич; Гвиниашвили Гирисо Георгиевич; Данов Генрих Андреевич; Дрожжев Владимир Васильевич; Китаев Николай Павлович; Фролов Владимир Николаевич
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: electrocoagulator has piezoelectric transformer provided with operation electrode, power amplifier, controllable generator, rectifier, comparison members, modulator, integrating member, reference voltage supply and inductive-storing member. EFFECT: improved efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, для рассечения тканей, мышц и сосудов с одновременным коагулированием и может быть использовано в стоматологии и косметологии. The invention relates to medicine, namely to surgery, for dissection of tissues, muscles and blood vessels with simultaneous coagulation and can be used in dentistry and cosmetology.

Известен коагулятор, в котором для поверхностной обработки применяется модулированное высокочастотное колебание, а для рассечения тканей используется высокочастотный сигнал с постоянной амплитудой (патент США N 3707149, кл. А 61 В 17/36, 1972). Работа коагулятора связана с воздействием больших токов на пациента, что вызывает глубокий некроз биологических тканей. A coagulator is known in which a modulated high-frequency oscillation is used for surface treatment, and a high-frequency signal with a constant amplitude is used for dissecting tissues (US patent N 3707149, class A 61 B 17/36, 1972). The work of the coagulator is associated with the effect of high currents on the patient, which causes deep necrosis of biological tissues.

Известны лазерные скальпели-коагуляторы, у которых рассечение тканей с одновременным коагулированием обеспечивается при воздействии на пациента мощного лазерного излучения, управление которым осуществляется сложной оптической системой. Указанный лазерный скальпель обеспечивает эффективное рассечение любых видов биологических тканей, но воздействие мощного лазерного излучения дает глубокий термический некроз, что вызывает выраженную перифокальную тканевую реакцию и в дальнейшем приводит к возникновению грубых рубцов. Кроме того, лазерные хирургические установки габаритны, дорогостоящи и требуют при использовании в клинических условиях соблюдения специальным мер техники безопасности (Скобелкин О. Г. Лазеры в медицине. Москва, Медицина, 1981 г). Аналогичные явления наблюдаются и при криовоздействии, кроме того, криогенная техника неудобна в эксплуатации. Большие сложности возникают с плазменными установками, с одновременной сложностью фокусировки струи ионизированного газа. Встречающиеся в печати сообщения о применении в хирургии СВЧ и ультразвукового излучений показывают, что эти методы хирургического воздействия также не лишены указанных выше недостатков. Laser scalpels-coagulators are known in which tissue dissection with simultaneous coagulation is provided when a patient is exposed to powerful laser radiation, which is controlled by a complex optical system. The specified laser scalpel provides effective dissection of any types of biological tissues, but the effect of powerful laser radiation gives a deep thermal necrosis, which causes a pronounced perifocal tissue reaction and subsequently leads to the appearance of gross scars. In addition, laser surgical devices are large-sized, expensive and require special safety measures when used in clinical conditions (O. Skobelkin, G. Lasers in Medicine. Moscow, Medicine, 1981). Similar phenomena are observed during cryotherapy, in addition, the cryogenic technique is inconvenient in operation. Great difficulties arise with plasma installations, with the simultaneous difficulty of focusing a jet of ionized gas. The reports in the press about the use of microwave and ultrasonic radiation in surgery show that these methods of surgical exposure are also not without the drawbacks indicated above.

Известен также электрокоагулятор, содержащий пьезоэлектрический трансформатор, соединенный с электродом, и схему возбуждения, в состав которой входят импульсный и управляемый генераторы, усилитель, соединенные последовательно, выпрямитель, выход которого через схему сравнения подключен к второму входу управляемого генератора (авт. св. N 1128944, кл. А 61 В 17/36, 1981). Also known is an electrocoagulator containing a piezoelectric transformer connected to an electrode, and an excitation circuit, which includes pulse and controlled generators, an amplifier connected in series, a rectifier, the output of which is connected through a comparison circuit to the second input of a controlled generator (ed. St. N 1128944 , CL A 61 B 17/36, 1981).

Схема электрокоагулятора обеспечивает функционирование пьезоэлектрического трансформатора в строго определенной точке его амплитудно-частотной характеристики, в которой соблюдаются необходимые условия рассечения тканей с коагулированием. Указанный электрокоагулятор принят за прототип. The scheme of the electrocoagulator ensures the operation of the piezoelectric transformer at a strictly defined point of its amplitude-frequency characteristic, in which the necessary conditions for dissecting tissues with coagulation are observed. The specified electrocoagulator adopted as a prototype.

Недостатком этого электрокоагулятора является то, что регулирование рабочей точки пьезотрансформатора производится по постоянному току, поэтому при изменениях нагрузки в различных режимах работы (поверхностное рассечение кожи, рассечение мышц или сосудов) рабочий ток пьезотрансформатора значительно уменьшается, что существенно снижает функциональные возможности электрокоагулятора - практически исключается возможность эффективного глубокого рассечения биологических тканей, рассечение мышц и других объектов возможного хирургического воздействия, за исключением поверхностного рассечения кожного покрова. The disadvantage of this electrocoagulator is that the operating point of the piezotransformer is regulated by direct current, therefore, when the load changes in various operating modes (surface dissection of the skin, dissection of the muscles or blood vessels), the working current of the piezotransformer significantly decreases, which significantly reduces the functionality of the electrocoagulator - the possibility is practically eliminated effective deep dissection of biological tissues, dissection of muscles and other objects of possible surgical one exposure, with the exception of superficial dissection of the skin.

Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей электрокоагулятора - обеспечение эффективного рассечения всех видов биологических тканей на любую глубину без увеличения глубин некроза тканей. The aim of the invention is to expand the functionality of the electrocoagulator - providing effective dissection of all types of biological tissues to any depth without increasing the depths of tissue necrosis.

Поставленная цель достигается тем, что в электрокоагулятор, содержащий схему возбуждения, состоящую из управляемого генератора усилителя, выпрямителя, элемента сравнения, введены дополнительно модулятор, усилитель мощности, интегрирующий элемент, схема сравнения, источник опорного напряжения, при этом выход управляемого генератора соединен с входом модулятора, который через усилитель мощности подключен к входу пьезоэлектрического трансформатора, второй выход усилителя мощности через интегрирующий элемент подсоединен к первому входу элемента сравнения, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом модулятора. This goal is achieved by the fact that in the electrocoagulator containing an excitation circuit consisting of a controlled amplifier, rectifier, reference element, an additional modulator, a power amplifier, an integrating element, a comparison circuit, a reference voltage source are introduced, while the output of the controlled generator is connected to the input of the modulator which is connected through the power amplifier to the input of the piezoelectric transformer, the second output of the power amplifier through the integrating element is connected to the first input in comparison element, a second input coupled to a reference voltage source, and an output connected to a control input of the modulator.

Указанные отличительные признаки являются существенными, так как из других технических решений они не известны, а в заявленном устройстве создают новое свойство, заключающееся в обеспечении работы вблизи вершины амплитудно-частотной характеристики пьезотрансформатора независимо от величины тока нагрузки, т. е. от режима работы электрокоагулятора, что расширяет функциональные возможности электрокоагулятора - появляется возможность рассечения всех видов тканей на любую глубину без увеличения глубины некроза. These distinguishing features are significant, because they are not known from other technical solutions, and in the inventive device they create a new property, which consists in ensuring operation near the top of the amplitude-frequency characteristic of the piezotransformer, regardless of the magnitude of the load current, i.e., from the operating mode of the electrocoagulator, which extends the functionality of the electrocoagulator - it becomes possible to dissect all types of tissues to any depth without increasing the depth of necrosis.

На чертеже представлена функциональная схема устройства. The drawing shows a functional diagram of the device.

Электрокоагулятор содержит пьезоэлектрический трансформатор 1, рабочий электрод 2, выпрямитель 3, первый элемент сравнения 4, управляемый генератор 5, модулятор 6, усилитель мощности 7, интегрирующий элемент 8, второй элемент сравнения 9, источник опорного напряжения 10, индуктивно-накопительный элемент 11, причем управляемый генератор 5 соединен через модулятор 6 и усилитель мощности 7 с входом пьезоэлектрического трансформатора 1, к выходу которого через индуктивно-накопительный элемент 11 подключен рабочий электрод 2, а выход пьезоэлектрического трансформатора 1 соединен через выпрямитель 3 и первый элемент сравнения 4 с управляющим входом управляемого генератора 5, при этом второй выход усилителя мощности 7 через интегрирующий элемент 8 подключен к первому входу второго элемента сравнения 9, к второму входу которого подсоединен первый выход источника опорного напряжения 10, а выход второго элемента сравнения 9 соединен с управляющим входом модулятора 6. Второй выход источника опорного напряжения 10 соединен с вторым входом первого элемента сравнения 4. The electrocoagulator comprises a piezoelectric transformer 1, a working electrode 2, a rectifier 3, a first comparison element 4, a controlled generator 5, a modulator 6, a power amplifier 7, an integrating element 8, a second comparison element 9, a reference voltage source 10, an inductive storage element 11, the controlled generator 5 is connected through a modulator 6 and a power amplifier 7 to the input of the piezoelectric transformer 1, to the output of which a working electrode 2 is connected through the inductive-storage element 11, and the output of the piezoelectric of the first transformer 1 is connected through a rectifier 3 and the first comparison element 4 to the control input of the controlled generator 5, while the second output of the power amplifier 7 is connected through the integrating element 8 to the first input of the second comparison element 9, to the second input of which the first output of the reference voltage source 10 is connected and the output of the second comparison element 9 is connected to the control input of the modulator 6. The second output of the reference voltage source 10 is connected to the second input of the first comparison element 4.

Работает устройство следующим образом. Для возбуждения пьезоэлектрического трансформатора используется управляемый генератор 5, сигнал с которого подается через модулятор 6 и усилитель мощности 7 на вход пьезоэлектрического трансформатора 1, с выхода которого снимается высокое напряжение, которое через индуктивно-накопительный элемент 11 подается на рабочий электрод 2. Выход пьезоэлектрического трансформатора 1 через выпрямитель 3 соединен с первым элементом сравнения 4. Выход первого элемента сравнения соединен с входом управляемого генератора 5. The device operates as follows. To excite the piezoelectric transformer, a controlled generator 5 is used, the signal from which is fed through a modulator 6 and a power amplifier 7 to the input of the piezoelectric transformer 1, from the output of which a high voltage is removed, which is fed through the inductive storage element 11 to the working electrode 2. The output of the piezoelectric transformer 1 through the rectifier 3 is connected to the first comparison element 4. The output of the first comparison element is connected to the input of the controlled generator 5.

При функционировании электрокоагулятора возможны изменения условий, связанные с различными свойствами рассекаемых биологических тканей. При этом происходит изменение нагрузки и, следовательно, режима работы пьезоэлектрического трансформатора 1, которое выражается в изменении тока, протекающего через цепь нагрузки усилителя мощности 7. Для стабилизации работы при изменениях нагрузки напряжение, снимаемое с второго выхода усилителя мощности 7, пропорциональное току, протекающему в цепи нагрузки, преобразуется в постоянный по уровню сигнал с помощью интегрирующего элемента 8 и сравнивается с опорным напряжением от источника опорного напряжения 10 на втором элементе сравнения 9. Сигнал рассогласования с выхода второго элемента сравнения 9 управляет скважностью импульсов модулятора 6. Тем самым обеспечивается работа пьезоэлектрического трансформатора 1 вблизи вершины амплитудно-частотной характеристики независимо от величины нагрузки - в нашем случае от режима нагрузки, т. е. вида рассекаемой биологической ткани и глубины проникновения рабочего электрода 2 в ткань. Применение индуктивно-накопительного элемента 11, представляющего собой длинный высоковольтный кабель, для соединения выхода пьезоэлектрического трансформатора 1 с рабочим электродом 2 позволяет расширить функциональные возможности хирургического инструмента в целом, появляется возможность осуществлять хирургическое воздействие с одновременным коагулированием в трудно доступных внутренних полостях пациента. During the operation of the electrocoagulator, changes in conditions associated with various properties of dissected biological tissues are possible. When this happens, the load and, consequently, the operation mode of the piezoelectric transformer 1, which is expressed in the change in the current flowing through the load circuit of the power amplifier 7. To stabilize the work when the load changes, the voltage removed from the second output of the power amplifier 7 is proportional to the current flowing in load circuit is converted into a constant level signal using an integrating element 8 and is compared with the reference voltage from the source of the reference voltage 10 on the second element 9. The error signal from the output of the second comparison element 9 controls the duty cycle of the pulses of the modulator 6. This ensures the operation of the piezoelectric transformer 1 near the peak of the amplitude-frequency characteristic regardless of the magnitude of the load — in our case, the load mode, i.e., the type of dissected biological tissue and the depth of penetration of the working electrode 2 into the fabric. The use of an inductive storage element 11, which is a long high-voltage cable, for connecting the output of a piezoelectric transformer 1 with a working electrode 2 allows you to expand the functionality of the surgical instrument as a whole, it becomes possible to carry out surgical intervention with simultaneous coagulation in the patient’s hard-to-reach internal cavities.

Таким образом, предлагаемый электрокоагулятор позволяет обеспечить эффективное рассечение биологических тканей на любую глубину при минимальной глубине некроза не только на открытых поверхностях, но и в трудно доступных полостях. Thus, the proposed electrocoagulator allows you to provide effective dissection of biological tissues to any depth with a minimum depth of necrosis, not only on open surfaces, but also in difficult to reach cavities.

При клинических испытаниях установлено, что электрокоагулятор обеспечивает эффективное рассечение всех видов биологических тканей (кожи, мышц, сосудов) на любую глубину с поверхностным некрозом в виде узкой полосы, без клеточной реакции. Наблюдалась также поверхностная коагуляция тканей без сосудисто-тканевой реакции. Ширина разреза ткани определяется геометрией сменного рабочего электрода. In clinical trials, it was found that the electrocoagulator provides effective dissection of all types of biological tissues (skin, muscles, blood vessels) to any depth with superficial necrosis in the form of a narrow strip, without a cellular reaction. Superficial tissue coagulation was also observed without a vascular-tissue reaction. The width of the tissue incision is determined by the geometry of the removable working electrode.

Особенно следует отметить возможность применения предложенного электрокоагулятора в онкологической практике - при операциях практически исключается возможность разноса злокачественных клеток за пределы операционного поля. Particularly noteworthy is the possibility of using the proposed electrocoagulator in oncology practice - during operations, the possibility of spreading malignant cells outside the surgical field is virtually eliminated.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1128944, кл. А 61 В 17/36, 1981. (56) Copyright certificate of the USSR N 1128944, cl. A 61 B 17/36, 1981.

Claims

ELECTROCOAGULATOR comprising a piezoelectric transformer with a working electrode, a power amplifier, a controlled generator, with the input of which, through the rectifier and the first comparison element, the output of the piezoelectric transformer is connected, characterized in that it is equipped with a modulator, an integrating element, a second comparison element, a reference voltage source and an inductance a storage element, and the output of the controlled generator through a series-connected modulator and power amplifier is connected to the input a zoelectric transformer, the output of which is connected through the inductive storage element to the working electrode, the second output of the power amplifier through the integrating element is connected to the first input of the second comparison element, the second input of which is connected to the output of the reference voltage source, to which the input of the first comparison element is also connected, and the output of the second comparison element is connected to the control input of the modulator.