RU2204351C2

RU2204351C2 - Electric surgical apparatus of impedance type

Info

Publication number: RU2204351C2
Application number: RU2001117156/14A
Authority: RU
Inventors: Д.В. Белик
Original assignee: Белик Дмитрий Васильевич
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2003-05-20

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has control unit, controllable power supply source unit, oscillators of high and low frequency connected via the first and the second current gages, via the first and the second voltage gages and units for calculating high and low frequency impedances to active and passive electrodes. The units for calculating impedance are connected to unit for calculating polarization after Turusov connected to monitor via comparison unit. The second input of comparison unit is connected to permanent memory unit. EFFECT: enhanced effectiveness in determining biological tissue characteristics in the course of surgical intervention; high accuracy in differentiating healthy and ill tissues. 1 dwg

Description

Импедансный электрохирургический аппарат относится к медицинской технике и может использоваться в хирургии, позволяет во время операции постоянно оценивать структуру биоткани и, на базе измерения коэффициента поляризации (по Тарусову Б.Н.), определять границы здоровой и пораженной биоткани, что дает возможность достоверно удалять патологические фрагменты органов. The impedance electrosurgical apparatus refers to medical equipment and can be used in surgery, allows you to constantly evaluate the structure of biological tissue during surgery and, based on the measurement of the polarization coefficient (according to B. Tarusov), determine the boundaries of a healthy and damaged biological tissue, which makes it possible to reliably remove pathological fragments of organs.

Известен электрохирургический аппарат, патент Великобритании 2164473, кл. А 61 В 17/36, 1975 г. Этот электрохирургический аппарат содержит последовательно соединенные между собой схему управления, источник питания, генератор, электроды, один из которых непосредственно, а другой - через датчик тока, подсоединены к выходам генератора, датчик напряжения, подсоединенный своими входами к электродам, вычислитель, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика тока и датчика напряжения, схема сравнения, подсоединенная своим первым входом к выходу вычислителя и выходом к схеме управления, и источник сигнала задания, подсоединенный своим выходом ко второму входу схемы управления. Недостатком его является невозможность оптимизации процесса деструкции биотканей во всем диапазоне изменений импеданса, а также невозможность оценки электрофизических параметров биоткани. Known electrosurgical apparatus, UK patent 2164473, CL. A 61 B 17/36, 1975. This electrosurgical apparatus contains a control circuit connected in series, a power source, a generator, electrodes, one of which is directly and the other through a current sensor, connected to the generator outputs, a voltage sensor connected by its inputs to the electrodes, a computer connected by its respective inputs to the outputs of the current sensor and voltage sensor, a comparison circuit connected by its first input to the output of the computer and the output to the control circuit, and a signal source la tasks connected by its output to the second input of the control circuit. Its disadvantage is the impossibility of optimizing the process of destruction of biological tissues in the entire range of impedance changes, as well as the inability to assess the electrophysical parameters of biological tissue.

Известен также электрохирургический аппарат (патент 2008830 RU, кл. А 61 В 17/39 от 13 июля 1990 г.), взятый в качестве прототипа, который содержит последовательно соединенные между собой схему управления, источник питания и генератор, первый электрод, соединенный с выходом генератора, второй электрод, соединенный с генератором через датчик тока, датчик напряжения параллельно подключенный входами к электродам, вычислитель, соединенный входами с выходом датчика тока и с выходом датчика напряжения, и источник сигнала задания, соединенный выходом с основным входом схемы управления, соединенные между собой аналого-цифровой преобразователь, регистр, постоянное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь и усилитель, вход которого соединен с дополнительным входом схемы управления, а также инвертор, выход которого соединен со вторым входом регистра, и мультивибратор, выходы которого подключены к входу инвертора и входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом вычислителя. An electrosurgical apparatus is also known (patent 2008830 RU, class A 61 B 17/39 of July 13, 1990), taken as a prototype, which contains a control circuit, a power source and a generator, a first electrode connected to the output in series a generator, a second electrode connected to the generator through a current sensor, a voltage sensor connected in parallel to the inputs to the electrodes, a computer connected to the inputs of the current sensor and the output of the voltage sensor, and a reference signal source connected to the main output an input control circuit, interconnected analog-to-digital converter, register, read-only memory, digital-to-analog converter and amplifier, the input of which is connected to an additional input of the control circuit, as well as an inverter whose output is connected to the second input of the register, and a multivibrator, the outputs of which connected to the input of the inverter and the input of the analog-to-digital converter, the second input of which is connected to the output of the calculator.

Недостатком прототипа является то, что хирург в процессе хирургического вмешательства не имеет возможности отслеживать границы патологической и здоровой биоткани, что очень актуально для реабилитации больного. The disadvantage of the prototype is that the surgeon during the surgical intervention is not able to track the boundaries of pathological and healthy biological tissue, which is very important for the rehabilitation of the patient.

Поэтому задача создания электрохирургического аппарата, позволяющего полностью удалять злокачественные и доброкачественные опухоли и пораженные биоткани, что невозможно отследить визуально хирургу, тем более если конфигурация самой опухоли или внутреннего воспаленного участка (кишечного свища или онкоопухоли в стадии распада) имеет сложную картину как на поверхности, так и в глубине, является актуальной на сегодняшний день. Therefore, the task of creating an electrosurgical apparatus that allows you to completely remove malignant and benign tumors and affected biological tissues, which is impossible to trace visually to the surgeon, especially if the configuration of the tumor itself or the internal inflamed area (intestinal fistula or tumor in the decay stage) has a complex picture both on the surface and in depth, is relevant today.

Целью изобретения является создание импедансного электрохирургического аппарата, позволяющего проводить дифференциацию биотканей на основе вычисления коэффициента поляризации (Кп) и сравнения с накопленной базой данных Кп различных биотканей. The aim of the invention is the creation of an impedance electrosurgical apparatus that allows differentiation of biological tissues based on the calculation of the polarization coefficient (Kp) and comparison with the accumulated database of Kp of various biological tissues.

Поставленная цель достигается тем, что в импедансный электрохирургический аппарат, содержащий блок управления, блок управляемого источника питания, генератор высокой частоты, активный и пассивный электроды, первый датчик тока, первый датчик напряжения, блок вычисления импеданса на высокой частоте, постоянное запоминающее устройство, введены соединенные между собой генератор низкой частоты, второй датчик тока и второй датчик напряжения, блок вычисления импеданса на низкой частоте, блок вычисления коэффициента поляризации, блок сравнения и определения уровня электрохирургического воздействия, при этом генератор низкой частоты и генератор высокой частоты соединены с первым и вторым датчиками напряжения, а через первый и второй датчики тока, подключенные ко входам соответствующих датчиков напряжения - с активным и пассивным электродами, выходы первого и второго датчиков тока и первого и второго датчиков напряжения соединены соответственно с входами блоков вычисления импеданса на низкой и высокой частотах, выходы блоков вычисления импеданса ни низкой и высокой частотах подключены ко входу блока вычисления коэффициента поляризации, выход которого соединен через блок сравнения и определения уровня электрохирургического воздействия с монитором, второй вход блока сравнения и определения уровня электрохирургического воздействия связан с постоянным запоминающим устройством, а второй выход - с блоком управления, выход которого через блок управляемого источника питания подключен к генератору высокой частоты. This goal is achieved by the fact that in an impedance electrosurgical apparatus containing a control unit, a controlled power supply unit, a high frequency generator, active and passive electrodes, a first current sensor, a first voltage sensor, a high frequency impedance calculation unit, a read-only memory, connected a low-frequency generator, a second current sensor and a second voltage sensor, an impedance calculation unit at a low frequency, a polarization coefficient calculation unit, a unit and determining the level of electrosurgical exposure, while the low-frequency generator and high-frequency generator are connected to the first and second voltage sensors, and through the first and second current sensors connected to the inputs of the corresponding voltage sensors - with active and passive electrodes, the outputs of the first and second sensors current and the first and second voltage sensors are connected respectively to the inputs of the impedance calculation blocks at low and high frequencies, the outputs of the impedance calculation blocks of neither low nor high frequencies they are connected to the input of the unit for calculating the polarization coefficient, the output of which is connected through the unit for comparing and determining the level of electrosurgical impact with the monitor, the second input of the unit for comparing and determining the level of electrosurgical effect is connected to a read-only memory, and the second output is connected to the control unit, the output of which is via The controlled power source is connected to a high frequency generator.

На чертеже представлена функциональная схема такого импедансного электрохирургического аппарата. The drawing shows a functional diagram of such an impedance electrosurgical apparatus.

Импедансный электрохирургический аппарат состоит из активного электрода 14, пассивного электрода 15, генератора низкой частоты (2 кГц) 1, генератора высокой частоты 2 электрохирургического воздействия и тестирования (440 кГц), блока управляемого источника питания 3, блока управления 4, блока вычисления коэффициента поляризации по Тарусову (Кп) 5, блока сравнения и определения уровня электрохирургического воздействия 6, блока вычисления импеданса на низкой частоте (2 кГц) 8, блока вычисления импеданса на высокой частоте (440 кГц) 7, датчиков тока низкой 9 и высокой 11 частот, первого 10 и второго 12 датчиков напряжения низкой и высокой частот, монитора 13. Генераторы соединены с первым и вторым датчиками напряжения, а через первый и второй датчики тока, подключенные ко входам соответствующих датчиков напряжения, - с активным и пассивным электродами. Выходы первого и второго датчиков тока и первого и второго датчиков напряжения соединены соответственно с входами блоков вычисления импеданса на низких и высоких частотах. Их выходы подключены ко входам блока вычисления коэффициента поляризации по Тарусову. Его выход соединен через блок сравнения и определения уровня электрохирургического воздействия с монитором. Второй вход блока сравнения 6 связан с ПЗУ, а второй выход - с блоком управления. Выход блока управления через управляемый источник питания подключен к генератору высокой частоты. Блок управления определяет уровень мощности генератора высоких частот на базе вычисления параметров деструкции биоткани в процессе рассечения и коагуляции, а также определяет время включения мощности тока высокой частоты в зависимости от коэффициента поляризации. Блок вычисления коэффициента поляризации по Тарусову представляет собой делитель импеданса и делит импеданс биоткани на низкой частоте на импеданс биоткани на высокой частоте с коэффициентом в случае введения лекарства. The impedance electrosurgical unit consists of an active electrode 14, a passive electrode 15, a low-frequency generator (2 kHz) 1, a high-frequency generator 2 of electrosurgical exposure and testing (440 kHz), a controlled power supply unit 3, a control unit 4, and a polarization coefficient calculation unit Tarusov (Kp) 5, a unit for comparing and determining the level of electrosurgical exposure 6, a unit for calculating impedance at a low frequency (2 kHz) 8, a unit for calculating impedance at a high frequency (440 kHz) 7, current sensors oh 9 and high 11 frequencies, the first 10 and second 12 voltage sensors for low and high frequencies, monitor 13. Generators are connected to the first and second voltage sensors, and through the first and second current sensors connected to the inputs of the corresponding voltage sensors, with active and passive electrodes. The outputs of the first and second current sensors and the first and second voltage sensors are connected respectively to the inputs of the impedance calculation blocks at low and high frequencies. Their outputs are connected to the inputs of the block calculation of the polarization coefficient according to Tarusov. Its output is connected through a unit for comparing and determining the level of electrosurgical exposure to a monitor. The second input of the comparison unit 6 is connected to the ROM, and the second output to the control unit. The output of the control unit through a controlled power source is connected to a high-frequency generator. The control unit determines the power level of the high-frequency generator based on the calculation of the parameters of biological tissue destruction during the dissection and coagulation process, and also determines the turn-on time of the high-frequency current power, depending on the polarization coefficient. The Tarusov polarization coefficient calculation unit is an impedance divider and divides the biotissue impedance at a low frequency by the biotissue impedance at a high frequency with a coefficient in the case of drug administration.

Импедансный электрохирургический аппарат работает следующим образом. Генераторы 1 и 2 через активный электрод и пассивный электрод вырабатывают соответственно сигналы частоты 2 кГц и 440 кГц, нагрузкой которых является биоткань пациента. Датчики тока 9, 11 и напряжения 10, 12 регистрируют величину напряжения и тока соответствующей частоты, после чего в блоках вычисления импеданса 8,7 определяется импеданс Z биоткани на частотах 2 кГц и 440 кГц. После этого в блоке вычисления коэффициента поляризации по Тарусову (Кп) проходит деление импедансов и результат этого деления - Кп, поступает в блок сравнения и определения уровня электрохирургического воздействия, в котором проходит сравнение Кп, измеренного, с Кп, введенными из ПЗУ, которые определялись исследованиями образцов здоровых и патологических биотканей. Результат сравнения поступает на монитор для регистрации хирургом и соответственно выработки решения включения электрохирургического воздействия или перемещения активного электрода по биоткани, а также этот результат сравнения поступает на блок управления, который через блок питания может автоматически включать электрохирургическое воздействие управлением генератора 440 кГц. Таким образом, на выходе электрохирургического аппарата, на активном электроде 14 находится мощность в соответствии с заданными характеристиками Кп в ПЗУ, а также хирург, глядя на монитор, может определить состояние биоткани и время включения электрохирургического воздействия. The impedance electrosurgical apparatus operates as follows. Generators 1 and 2, through an active electrode and a passive electrode, respectively generate 2 kHz and 440 kHz frequency signals, the load of which is the patient’s biological tissue. The current sensors 9, 11 and voltage 10, 12 register the voltage and current of the corresponding frequency, after which the impedance Z of the biological tissue at the frequencies of 2 kHz and 440 kHz is determined in the impedance calculation units 8.7. After that, in the block for calculating the polarization coefficient according to Tarusov (Kp), the impedances are divided and the result of this division, Kp, is sent to the unit for comparing and determining the level of electrosurgical exposure, in which the comparison of Kp measured, with Kp, entered from the ROM, which were determined by studies samples of healthy and pathological biological tissues. The comparison result is sent to the monitor for registration by the surgeon and, accordingly, the decision is made to turn on the electrosurgical effect or move the active electrode through the biological tissue, as well as this comparison result is sent to the control unit, which through the power supply can automatically turn on the electrosurgical effect by controlling the 440 kHz generator. Thus, at the output of the electrosurgical apparatus, at the active electrode 14, there is power in accordance with the specified characteristics of Kp in the ROM, and the surgeon, looking at the monitor, can determine the state of the biological tissue and the activation time of the electrosurgical effect.

Claims

An impedance electrosurgical apparatus comprising a control unit connected via a controlled power supply unit to a high-frequency generator, first current sensors and voltage sensors, the outputs of which are connected to the inputs of the high-frequency impedance calculation unit, active and passive electrodes and read-only memory, characterized in that the high and low frequency generators are connected, respectively, with the first and second voltage sensors, and through the first and second current sensors - with active and passive electro Moreover, the outputs of the second current sensor and the second voltage sensor are connected to the inputs of the impedance calculation unit at low frequencies, the outputs of the impedance calculation units at high and low frequencies are connected to the inputs of the Tarusov polarization coefficient calculation unit, the output of which is connected through the comparison unit to the monitor, the second input of the comparison unit is connected to the read-only memory device, and its second output is connected to the control unit.