RU2241406C1

RU2241406C1 - Device for cool-plasmatic high-frequency electric surgery

Info

Publication number: RU2241406C1
Application number: RU2003129459/14A
Authority: RU
Inventors: С.В. Белов (RU); С.В. Белов; В.Н. Сергеев (RU); В.Н. Сергеев
Original assignee: Зао "Вниимп-Вита"
Priority date: 2003-10-03
Filing date: 2003-10-03
Publication date: 2004-12-10

Abstract

FIELD: medical engineering.

SUBSTANCE: device has control unit connected to power supply source unit with the first multi-positional bi-directional bus and to power generator with the second multi-positional bi-directional bus, its multi-positional input being connected to multi-positional power supply source outlet lead. The first, second, third, fourth output channels of the control unit are connected to the first and the second inlet leads of suction unit and to the first and the second inlet leads of liquid supply unit for delivering liquid into action zone, respectively. The unit is connected to hydraulic input of matrix electrode via hydraulic main pipe. The hydraulic output of the matrix electrode is connected to suction unit via hydraulic main pipe. The multi-positional power generator output terminal is connected to multi-positional input of the matrix electrode.

EFFECT: enhanced effectiveness of ablation treatment; reduced risk of traumatic complications.

2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в хирургии для рассечения и абляции мягких тканей организма. Изобретение обеспечивает хирургическое воздействие на биологическую ткань потоком холодной плазмы.The invention relates to medical equipment and can be used in surgery for dissection and ablation of the soft tissues of the body. The invention provides a surgical effect on biological tissue with a cold plasma stream.

Известно устройство для коагуляции, содержащее газодинамическое устройство, обеспечивающее подачу газа при определенном давлении и расходе, плазмотрон, собранный в герметичном корпусе, высокочастотный трансформаторный преобразователь, выполненный из двух секций -низковольтной и высоковольтной, диэлектрическую газоотводящую трубку. Устройство работает в режиме параметрического резонанса, в силу чего имеется возможность регулировать подводимую мощность изменением частоты источника питания, при этом осуществляется изменение глубины коагуляции в обрабатываемом участке ткани (патент РФ №2100013, А 61 В 17/39, 1988 г.)A device for coagulation is known, containing a gas-dynamic device that provides gas at a certain pressure and flow rate, a plasma torch assembled in a sealed enclosure, a high-frequency transformer converter made of two sections, a low-voltage and a high-voltage, dielectric exhaust pipe. The device operates in parametric resonance mode, whereby it is possible to adjust the input power by changing the frequency of the power source, while changing the coagulation depth in the treated tissue area (RF patent No. 2100013, A 61 V 17/39, 1988)

Известное устройство имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих возможность его эффективного использования в медицинской практике.The known device has a number of significant disadvantages that limit the possibility of its effective use in medical practice.

Во-первых, устройство имеет нестабильную в пространстве зону воздействия, что обусловлено неустойчивостью положения холодной плазмы.Firstly, the device has an unstable space of influence, due to the instability of the position of the cold plasma.

Во-вторых, устройство имеет ограниченную область применения - только поверхостные воздействия, при этом конструктивная реализация устройства достаточно сложна в эксплуатации, т.к. требует использования инертного газа для формирования потока холодной плазмы.Secondly, the device has a limited scope - only surface effects, while the structural implementation of the device is quite difficult to operate, because requires the use of an inert gas to form a cold plasma stream.

Известен также электрохирургический аппарат, описанный в патенте США №6086585 от 11.01.2000 г. Аппарат содержит блок управления, связанный первой двунаправленной многоразрядной шиной с блоком питания, второй двунаправленной многоразрядной шиной - с генератором мощности, многоразрядная выходная шина которого связана с многоразрядным входом матричного электрода, содержащего n каналов, при этом каждый канал матричного электрода включает активный и возвратный электроды, связанные с блоком управления, блок подачи раствора в область воздействия, соединенный гидравлической магистралью с гидравлическим входом матричного электрода и блок аспиратора, соединенный гидравлической магистралью с гидравлическим выходом матричного электрода.An electrosurgical apparatus is also known, described in US patent No. 6086585 dated January 11, 2000. The apparatus comprises a control unit connected by a first bi-directional multi-bit bus with a power supply unit, a second bi-directional multi-bit bus with a power generator, the multi-bit output bus of which is connected to the multi-bit input of the matrix electrode containing n channels, each channel of the matrix electrode includes an active and return electrodes associated with the control unit, a unit for supplying a solution to the area of influence, s connected by a hydraulic line to the hydraulic input of the matrix electrode and an aspirator unit connected by a hydraulic line to the hydraulic output of the matrix electrode.

Настоящий аппарат позволяет производить хирургическое воздействие: резание, абляцию - за счет формирования в среде физраствора области холодной плазмы, вокруг которой создается поток ионов, бомбардирующих прилегающие ткани, обеспечивая эффект электрохирургического воздействия.This device allows you to perform surgical intervention: cutting, ablation - due to the formation in the medium of saline of a cold plasma region, around which a stream of ions is generated, bombarding adjacent tissues, providing the effect of electrosurgical exposure.

Анализ показывает, что для данного аппарата характерны существенные конструктивные и эксплуатационные недостатки, которые снижают эффективность его использования в практической медицине.The analysis shows that this apparatus is characterized by significant structural and operational shortcomings that reduce the effectiveness of its use in practical medicine.

В частности, в конструкции аппарата предусмотрено использование многоэлектродных рабочих инструментов, через которые напряжение генератора подается в область создания холодной плазмы. Поскольку активные электроды находятся на разном расстоянии от “возвратного” электрода, то электрическое поле, создаваемое электродом неравномерно, обуславливает неравномерность глубины абляции и коагуляции тканей в области электрохирургического воздействия, снижение качества коагуляционного шва, возможность образования зон краевого некроза и послеоперационных осложнений.In particular, the design of the apparatus provides for the use of multi-electrode working tools, through which the voltage of the generator is supplied to the area where the cold plasma is created. Since the active electrodes are at different distances from the “return” electrode, the electric field created by the electrode is uneven, causes the unevenness of the depth of ablation and coagulation of tissues in the area of electrosurgical exposure, a decrease in the quality of the coagulation suture, the possibility of formation of marginal necrosis zones and postoperative complications.

Кроме того, при работе аппарата поток физраствора подается в область воздействия “самотеком”. Это приводит к нежелательной концентрации продуктов распада в области воздействия, что также отрицательно сказывается на качестве абляционного воздействия, создает дополнительные осложения хирургу для визуального контроля за ходом операции. Концентрация продуктов распада в области электрохирургического воздействия является потенциальным очагом септических заражений и после операционных осложений.In addition, during the operation of the apparatus, the saline stream is supplied to the area of influence by gravity. This leads to an undesirable concentration of decay products in the area of impact, which also negatively affects the quality of the ablation effect, creates additional deposits for the surgeon to visually monitor the progress of the operation. The concentration of decay products in the field of electrosurgical exposure is a potential focus of septic infections after surgical complications.

Настоящее изобретение решает задачу повышения качества электрохирургического воздействия при проведении резания, абляции биологической ткани посредством потока холодной плазмы, обеспечивая при этом:The present invention solves the problem of improving the quality of electrosurgical effects during cutting, ablation of biological tissue through a stream of cold plasma, while ensuring:

- равномерность глубины электрохирургического воздействия на биологические ткани;- uniformity of the depth of electrosurgical effects on biological tissues;

- возможность автоматического (в зависимости от конфигурации, формы, площади поверхности и материала активного электрода) регулирования напряженности электрического поля, создаваемого многоэлектродными матричными электродами;- the ability to automatically (depending on the configuration, shape, surface area and material of the active electrode) control the intensity of the electric field created by the multi-electrode matrix electrodes;

- возможность работы аппарата с частотой напряжения возбуждения плазмы от 100 до 500 кГц, что позволяет оптимизировать процесс воздействия в зависимости от состояния среды возбуждения плазмы;- the ability to operate the apparatus with a frequency of the plasma excitation voltage from 100 to 500 kHz, which allows to optimize the process of exposure depending on the state of the plasma excitation medium;

- возможность реализации принудительного и управляемого потока физраствора, подаваемого в область воздействия.- the possibility of implementing a forced and controlled flow of saline supplied to the area of impact.

Решение поставленной задачи достигается следующим образом. В аппарате для холодно-плазменной высокочастотной электрохирургии, содержащем блок управления, связанный первой двунаправленной многоразрядной шиной с блоком питания, а второй двунаправленной многоразрядной шиной - с генератором мощности, многоразрядная выходная шина которого связана с многоразрядным входом матричного электрода, содержащего n каналов, при этом каждый канал матричного электрода включает активный и возвратный электроды, связанные с блоком управления, блок подачи раствора в область воздействия, соединенный гидравлической магистралью с гидравлическим входом матричного электрода и блок аспиратора, соединенный гидравлической магистралью с гидравлическим выходом матричного электрода, согласно настоящему изобретению блок питания и генератор мощности содержат n каналов, каждый канал блока питания включает стабилизатор напряжения, выход которого подключен к первому входу управляемого инвертора, выход которого подключен к входу низкочастотного фильтра, который своим выходом соединен с выходной многоразрядной шиной, являющейся многоразрядным выходом блока питания, связанным с многоразрядным входом генератора мощности, второй вход управляемого инвертора каждого канала подключен через многоразрядную шину к схеме управления блока питания, многоканальный вход которой является входом первой двунаправленной многоразрядной шины.The solution to this problem is achieved as follows. In the apparatus for cold-plasma high-frequency electrosurgery containing a control unit connected by a first bi-directional multi-bit bus with a power supply, and a second bi-directional multi-bit bus with a power generator, the multi-bit output bus of which is connected to a multi-bit input of a matrix electrode containing n channels, each the channel of the matrix electrode includes an active and return electrodes associated with the control unit, a unit for supplying a solution to the impact area, connected hydraulically a line with a hydraulic input of the matrix electrode and an aspirator unit connected by a hydraulic line to the hydraulic output of the matrix electrode, according to the present invention, the power supply and the power generator contain n channels, each channel of the power supply includes a voltage regulator, the output of which is connected to the first input of the controlled inverter, the output which is connected to the input of the low-pass filter, which by its output is connected to the output multi-bit bus, which is a multi-bit output Lok power associated with multi-bit input of the power generator, the second control input inverter each channel is connected through a multi-bit bus to the control circuit power supply, the multichannel input which is the input of the first bidirectional multibit bus.

Согласно настоящему изобретению каждый канал генератора мощности содержит последовательно соединенные предварительный усилитель, вход которого подключен к многоразрядной шине входа генератора мощности, и усилитель мощности, соединенный с входом блока согласования, первый выход которого подключен к многоразрядной выходной шине, связанной с матричным электродом, а второй выход соединен с многоразрядным входом второй двунаправленной многоразрядной шины.According to the present invention, each channel of the power generator contains a pre-amplifier connected in series, the input of which is connected to the multi-bit input bus of the power generator, and a power amplifier connected to the input of the matching unit, the first output of which is connected to the multi-bit output bus connected to the matrix electrode, and the second output connected to the multi-bit input of the second bidirectional multi-bit bus.

При этом изобретение предусматривает, что число каналов составляет от 3 до 8.Moreover, the invention provides that the number of channels is from 3 to 8.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении качества коагуляционного и абляционного воздействия на биологические ткани. Новая принципиально усовершенствованная схемотехническая реализация блока питания, генератора мощности и матричного электрода обеспечивают стабильность электрического поля и параметров электрохирургического воздействия в зоне активного электрода, что позволяет обеспечить равномерность глубины абляционного и коагуляционного воздействия, предотвратить излишнюю деструкцию тканей пациента. Реализованные в аппарате конструктивные решения оптимизируют работу хирурга.The technical result of the present invention is to improve the quality of coagulation and ablation effects on biological tissues. The new fundamentally improved circuitry implementation of the power supply unit, the power generator and the matrix electrode ensure the stability of the electric field and the parameters of the electrosurgical effect in the active electrode zone, which ensures uniformity of the depth of the ablative and coagulation effects, and prevents excessive destruction of the patient’s tissues. The design solutions implemented in the device optimize the work of the surgeon.

Сущность изобретения поясняется описанием конкретного примера реализации устройства и чертежами, на которых представлены:The invention is illustrated by the description of a specific example of the implementation of the device and the drawings, which show:

фиг.1 - блок-схема устройства;figure 1 is a block diagram of a device;

фиг.2 - вариант реализации блока управления 1;figure 2 is an embodiment of a control unit 1;

фиг.3 - вариант реализации блока питания 2;figure 3 is an embodiment of a power supply 2;

фиг.4 - вариант реализации схемы управления 12 блока питания 2;figure 4 is an embodiment of a control circuit 12 of the power supply 2;

фиг.3 - вариант реализации генератора мощности 3;figure 3 is an embodiment of a power generator 3;

фиг.6 - пример реализации блока подачи жидкости 4;6 is an example implementation of a fluid supply unit 4;

фиг.7 - пример реализации матричного электрода 6;7 is an example implementation of a matrix electrode 6;

фиг.8 - укрупненная блок-схема алгоритма работы аппарата.Fig - enlarged block diagram of the algorithm of the apparatus.

Аппарат для холодно-плазменной высокочастотной электрохиругии содержит (фиг.1) блок управления 1, который первой многоразрядной двунаправленной шиной связан с блоком питания 2, а второй многоразрядной двунаправленной шиной - с генератором мощности 3, многоразрядный вход которого подключен к многоразрядному выходу блока питания 1. Первый и второй выходы блока управления 1 подключены соответственно к первому и второму входам блока подачи жидкости в зону воздействия 4, который связан с гидромагистралью 5. Многоразрядный выход генератора мощности 3 подключен к многоразрядному входу матричного электрода 6.The apparatus for cold-plasma high-frequency electrochirgia contains (Fig. 1) a control unit 1, which is connected to the power supply unit 2 by the first multi-bit bi-directional bus and a power generator 3, the multi-bit bi-directional bus, the multi-bit input of which is connected to the multi-bit output of power supply 1. The first and second outputs of the control unit 1 are connected respectively to the first and second inputs of the fluid supply unit to the exposure zone 4, which is connected to the hydraulic line 5. The multi-bit output of the generator is span 3 is connected to the multi-bit input of the matrix electrode 6.

Блок управления 1 предназначен для задания всех управляющих сигналов, индикации уровня выходной мощности и режимов работы. Блок управления 1 содержит (фиг.2) центральный процессор 7 (например, типа Atmega 121), первый и второй многоразрядные выходы которого подключены соответственно к первому и второму многоразрядным входам порта ввода-вывода 8, который своими первым и вторым выходами подключен соответственно к первому и второму входам блока подачи жидкости 4. Порт ввода-вывода 8 обеспечивает буферизацию выходных сигналов и фильтрацию входных сигналов и может быть реализован в виде элементов типа 555ТЛ2 и полосовых RC-фильтров (см. техническую документацию заявителя на аппарат).The control unit 1 is intended for setting all control signals, indicating the level of output power and operating modes. The control unit 1 contains (Fig. 2) a central processor 7 (for example, of the Atmega 121 type), the first and second multi-bit outputs of which are connected respectively to the first and second multi-bit inputs of the I / O port 8, which is connected with its first and second outputs to the first, respectively and the second inputs of the fluid supply unit 4. The input-output port 8 provides buffering of the output signals and filtering of the input signals and can be implemented as elements of the 555TL2 type and RC bandpass filters (see the applicant’s technical documentation for apparatus).

Блок питания 2 предназначен для формирования регулируемого напряжения питания многоканального генератора мощности 3 и напряжения питания узлов управления и выполнен в виде n-каналов, каждый из которых содержит (фиг.3) стабилизатор напряжения 9, первый и второй вход которого подключен к источнику питающего напряжения, а выход к первому входу управляемого инвертора 10, выход которого подключен к входу низкочастотного (НЧ) фильтра 11. Выход НЧ-фильтра 11 подключен к выходной многоразрядной шине, соединенной с многоразрядным входом генератора мощности 3. Второй вход управляемого инвертора 10 каждого канала соединен с многоразрядной шиной, которая подключена к схеме управления 12 блока питания. Максимальное количество каналов блока питания при его изготовлении составляет 8 каналов. Конкретное же число каналов, участвующих в работе, определяется автоматически (в блоке управления 1) в зависимости от числа активных электродов 20, их формы, размеров и площади поверхности, материала электродов, т.е. обусловлено конкретной конструктивной реализацией используемого матричного электрода 6.The power supply 2 is designed to generate an adjustable supply voltage of a multi-channel power generator 3 and supply voltage of the control units and is made in the form of n-channels, each of which contains (Fig. 3) a voltage regulator 9, the first and second input of which is connected to a supply voltage source, and the output to the first input of the controlled inverter 10, the output of which is connected to the input of the low-pass (LF) filter 11. The output of the low-pass filter 11 is connected to the output multi-bit bus connected to the multi-bit input of the generator NOSTA 3. The second control input inverter 10 is connected to each channel multibit bus, which is connected to the control circuit 12 power supply. The maximum number of power supply channels in its manufacture is 8 channels. The specific number of channels involved in the work is determined automatically (in the control unit 1) depending on the number of active electrodes 20, their shape, size and surface area, electrode material, i.e. due to the specific structural implementation of the used matrix electrode 6.

Стабилизатор напряжения 7 и управляемый инвертор 10 могут быть реализованы по известной схеме, приведенной в книге “Микросхемы для импульсных источников питания и их применение” (изд. “ДО-ДЭКА”, 1997 г.) НЧ-фильтр 11 может быть реализован в виде RC-цепочки.The voltage stabilizer 7 and the controlled inverter 10 can be implemented according to the well-known scheme given in the book “Microcircuits for switching power supplies and their application” (ed. “DO-DECA”, 1997) The low-pass filter 11 can be implemented in the form of RC -chains.

Схема управления 12 блока питания предназначена для регулирования уровня выходного напряжения каждого из каналов блока питания 2 и выполнена (фиг.4) в виде параллельно подключенных ШИМ-регуляторов 13 (13.1; 13.n), число которых определяется количеством каналов блока питания 1. Выходы всех ШИМ-регуляторов 13 подключены к многоразрядной шине, которая соединена со вторыми входами управляемого инвертора 10 (10.1; 10.n) каждого канала блока питания 2, а входы всех ШИМ-регуляторов соединены с многоразрядной шиной, которая соединена с дешифратором-мультиплексором 14, который может быть реализован, например, на базе микросхемы CD 4051 А (см. техническую документацию заявителя на аппарат).The control circuit 12 of the power supply unit is designed to control the level of the output voltage of each channel of the power supply unit 2 and is made (Fig. 4) in the form of parallel-connected PWM controllers 13 (13.1; 13.n), the number of which is determined by the number of channels of the power supply unit 1. Outputs all PWM controllers 13 are connected to a multi-bit bus, which is connected to the second inputs of the controlled inverter 10 (10.1; 10.n) of each channel of the power supply 2, and the inputs of all PWM controllers are connected to a multi-bit bus, which is connected to the multiplex decoder Otor 14, which can be implemented, for example, on the basis of the CD 4051 A chip (see the technical documentation of the applicant for the device).

Генератор мощности 3 предназначен для формирования высокочастотного напряжения, предназначенного для возбуждения холодной плазмы и выполнен в виде n-каналов (по числу каналов блока питания 2), каждый из которых содержит (фиг.5) последовательно соединенные предварительный усилитель 15 (усилитель “раскачки”) и усилитель мощности 16. Вход предварительного усилителя 15 (15.1; 15.n) соединен с входной многоразрядной шиной, подключенной к многоразрядному выходу блока питания 1. Выход усилителя мощности 16 подключен к входу блока согласования 17, первый выход которого соединен с выходной многоразрядной шиной, которая соединена непосредственно с рабочим инструментом - матричным электродом 6. Второй выход блока согласования каждого канала 17 соединен с многоразрядной шиной, которая подключена к блоку управления 1.Power generator 3 is designed to generate a high-frequency voltage intended for exciting cold plasma and is made in the form of n-channels (according to the number of channels of the power supply 2), each of which contains (Fig. 5) a pre-amplifier 15 connected in series (“buildup” amplifier) and a power amplifier 16. The input of the pre-amplifier 15 (15.1; 15.n) is connected to the input multi-bit bus connected to the multi-bit output of the power supply 1. The output of the power amplifier 16 is connected to the input of the matching unit 17, the first Exit is connected to the multi-bit output bus which is connected directly to the working tool - a matrix electrode 6. The second output matching block of each channel 17 is connected to a multi-bit bus that is connected to the control unit 1.

Предварительный усилитель мощности 15 может быть реализован, например, на базе ШИМ-контроллера типа MC340676DW и транзисторов IRLU024N (см. техническую документацию заявителя на аппарат), усилитель мощности 16 может быть реализован на базе транзисторов IRFB52N15D по полумостовой схеме (см. техдокументацию заявителя на аппарат), а блок согласования 17, например, в виде торроидальных трансформаторов с ферритовыми сердечниками (см. техдокументацию заявителя на аппарат).A preliminary power amplifier 15 can be implemented, for example, on the basis of a PWM controller type MC340676DW and transistors IRLU024N (see the technical documentation of the applicant for the device), power amplifier 16 can be implemented on the basis of transistors IRFB52N15D in a half-bridge circuit (see the technical documentation of the applicant on the device ), and the matching unit 17, for example, in the form of toroidal transformers with ferrite cores (see the technical documentation of the applicant for the device).

Блок подачи жидкости в зону воздействия 4 обеспечивает принудительную “накачку” жидкости, например физраствора, в область формирования холодной плазмы и содержит (фиг.6) ресивер 18, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления 1, и компрессор 19, соединенный с гидромагистралью 5. Ресивер 18 предназначен для аккумулирования используемого физраствора и может быть реализован в виде металлической или пластиковой емкости объемом от 100 до 1000 мл. Компрессор 19 обеспечивает принудительную подачу жидкости в область формирования плазмы и выполнен в виде электродвигателя с крыльчаткой на валу и установленной в магистраль подачи жидкости.The unit for supplying liquid to the exposure zone 4 provides a forced “pumping” of liquid, for example, saline, into the region of formation of cold plasma and contains (Fig. 6) a receiver 18, the first and second inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the control unit 1, and a compressor 19, connected to the hydraulic highway 5. The receiver 18 is designed to accumulate used saline and can be implemented in the form of a metal or plastic container with a volume of from 100 to 1000 ml. The compressor 19 provides a forced supply of fluid to the plasma forming region and is made in the form of an electric motor with an impeller on the shaft and installed in the fluid supply line.

Матричный электрод 6 предназначен для формирования области холодной плазмы и выполнен в виде n-каналов (по числу каналов генератора мощности 3), каждый из которых содержит (фиг.7) активный электрод 20 (20.1; 20.n), вход которого соединен с входной многоразрядной шиной, соединенной с многоразрядным выходом генератора мощности 3, и “возвратный ” электрод 21, вход которого соединен с многоразрядной шиной. Активный электрод 20 может быть выполнен в виде различных по материалам, геометрическим размерам и площади поверхности рабочих инструментов, имеющих форму: лопатки, части сферы, полусферы, игольчатой конструкции и т.д., а “возвратный” электрод 21 обеспечивает замкнутость цепи выходного тока и может быть реализован в виде концентрического кольца, охватывающего область расположения активных электродов.The matrix electrode 6 is designed to form a cold plasma region and is made in the form of n-channels (according to the number of channels of the power generator 3), each of which contains (Fig. 7) an active electrode 20 (20.1; 20.n), the input of which is connected to the input a multi-bit bus connected to the multi-bit output of the power generator 3, and a “return” electrode 21, the input of which is connected to the multi-bit bus. The active electrode 20 can be made in the form of various materials, geometrical sizes, and surface areas of working tools: blades, parts of a sphere, a hemisphere, a needle structure, etc., and a “return” electrode 21 ensures that the output current circuit is closed and can be implemented in the form of a concentric ring, covering the area of the active electrodes.

Аппарат для холодно-плазменной высокочастотной электрохирургии работает следующим образом.Apparatus for cold-plasma high-frequency electrosurgery works as follows.

При включении устройства в сеть на выходе каждого канала блока питания 2 формируются все необходимые для питания аппарата напряжения. Укрупненная блок-схема алгоритма работы аппарата приведена на фиг.8. Подробная документация по программному обеспечению работы патентуемого аппарата содержится в технической документации заявителя на аппарат.When the device is connected to the network at the output of each channel of the power supply 2, all the necessary voltages for powering the device are formed. An enlarged block diagram of the algorithm of the apparatus is shown in Fig. 8. Detailed documentation on the software of the patented apparatus is contained in the technical documentation of the applicant for the apparatus.

Для включения высокочастотного напряжения и поступления его на матричный электрод 6 врач устанавливает с помощью блока управления 1 требуемые параметры выходного воздействия (фиг.8) и с помощью внешних органов управления аппаратом (на схеме не приведены, а представляют собой педаль или кнопку) включает ток.To turn on the high-frequency voltage and supply it to the matrix electrode 6, the doctor sets using the control unit 1 the required parameters of the output effect (Fig. 8) and, using the external controls of the device (not shown in the diagram, but is a pedal or button), turns on the current.

В зависимости от конкретной конструктивной реализации матричного электрода 6 блок управления 1 аппарата автоматически определяет количество каналов блока питания, которые должны быть задействованы при работе аппарата для обеспечения его стабильной работы (фиг.8). При этом начинает работать генератор мощности 3, формирующий высокочастотный сигнал, поступающий через схему согласования 17 на соответствующие входы матричного электрода 6. Одновременно в зону воздействия подается физраствор с помощью блока подачи жидкости 4 и гидромагистрали 5. За счет напряжения между электродами 20 и 21 и наличия жидкой токопроводящей среды вокруг электрода 20 формируется область плазмы или так называемый “плазменный карман”, где в области высокого электрического поля происходит ионизация молекул введенного физраствора и как следствие этого создается высокая концентрация ионизированных частиц.Depending on the specific constructive implementation of the matrix electrode 6, the control unit 1 of the apparatus automatically determines the number of channels of the power supply that must be involved during operation of the apparatus to ensure its stable operation (Fig. 8). At the same time, a power generator 3 starts to work, generating a high-frequency signal coming through the matching circuit 17 to the corresponding inputs of the matrix electrode 6. At the same time, saline solution is supplied using the fluid supply unit 4 and hydraulic line 5. Due to the voltage between the electrodes 20 and 21 and the presence of a liquid region around the electrode 20, a plasma region or the so-called “plasma pocket” is formed, where in the region of a high electric field ionization of the molecules of the injected saline occurs pa and as a consequence a high concentration of ionized particles.

Энергия, которой обладают частицы в области активного электрода 20 составляет от 4 до 5 эВ, что достаточно для того, чтобы бомбардировать окружающие молекулы биологической ткани и разрушать молекулярные связи, разбивая молекулу на свободные радикалы, которые в результате смешиваются в виде газообразной или жидкой субстанции и удаляются из области воздействия.The energy possessed by particles in the region of the active electrode 20 is from 4 to 5 eV, which is enough to bombard the surrounding molecules of biological tissue and break down molecular bonds, breaking the molecule into free radicals, which as a result are mixed in the form of a gaseous or liquid substance and removed from the area of influence.

Энергия, развиваемая частицами плазмы, определяется рядом факторов, например, такими как: число активных электродов, геометрические размеры, форма и площадь поверхности активных электродов, материал электродов, шероховатость и наличие острых кромок на электродных поверхностях, подаваемое напряжение, электрическая проводимость жидкости в контакте с электродами, напряженность жидкости и другие факторы.The energy developed by plasma particles is determined by a number of factors, for example, such as: the number of active electrodes, geometric dimensions, shape and surface area of active electrodes, electrode material, roughness and the presence of sharp edges on electrode surfaces, applied voltage, electrical conductivity of the liquid in contact with electrodes, fluid strength and other factors.

За счет такой ионной “бомбардировки” происходит низкотемпературный молекулярный распад тканей и, как результат этого процесса, - объемное удаление ткани, прилегающей к электроду. Настоящее изобретение обеспечивает чрезвычайно малую глубину коллатерального повреждения ткани. Это очень важно при проведении тонких воздействий, когда, например, хирургу необходимо удалить ткань близко к нерву без того, чтобы вызвать сопутствующее разрушение нервного волокна.Due to such an ionic “bombardment”, low-temperature molecular decay of tissues occurs and, as a result of this process, the volumetric removal of tissue adjacent to the electrode occurs. The present invention provides an extremely shallow depth of collateral tissue damage. This is very important when performing subtle interventions when, for example, the surgeon needs to remove tissue close to the nerve without causing concomitant destruction of the nerve fiber.

Изобретение не предусматривает прохождение электрического тока через ткань, поэтому нагрев ткани незначительный и составляет 40-70°С, при этом выделяемые побочные продукты легко удаляются из зоны хирургического воздействия путем вымывания струей жидкости.The invention does not provide for the passage of electric current through the tissue, therefore, the heating of the tissue is insignificant and amounts to 40-70 ° C, while the released by-products are easily removed from the surgical area by washing with a liquid stream.

Таким образом настоящее изобретение вызывает низкотемпературный молекулярный распад биологической ткани.Thus, the present invention causes low-temperature molecular decay of biological tissue.

Значительным достоинством патентуемого электрохирургического аппарата является реализованная возможность автоматической подстройки режима формирования плазмы в зависимости от конструкции матричного электрода. Это обеспечивается тем, что в блоке управления 1 аппарата содержится информация, определенная экспериментальным путем, об уровне напряжения, которое необходимо подать на используемый матричный электрод для формирования и поддержания холодной плазмы в среде физраствора. Вид используемого матричного электрода автоматически определяется блоком управления 1 при подключении электрода.A significant advantage of the patented electrosurgical apparatus is the realized possibility of automatic adjustment of the plasma formation mode depending on the design of the matrix electrode. This is ensured by the fact that in the control unit 1 of the apparatus contains information, determined experimentally, about the voltage level that must be applied to the matrix electrode used to form and maintain a cold plasma in saline. The type of matrix electrode used is automatically determined by control unit 1 when the electrode is connected.

При выключении напряжения с помощью внешних органов управления (на схеме не показаны) происходит выключение генератора мощности 3, выключение блока питания 2, блок управления 1 прекращает формирование сигналов управления, после чего аппарат готов к следующему включению.When the voltage is turned off using external controls (not shown in the diagram), the power generator 3 is turned off, the power supply unit 2 is turned off, the control unit 1 stops generating control signals, and then the device is ready for the next turn on.

Опытный образец аппарата для холодно-плазменной высокочастотной электрохирургии прошел экспериментальные испытания, которые подтвердили эффективность реализованных схемотехнических решений и существенное улучшение ряда основных характеристик аппарата:A prototype of the apparatus for cold-plasma high-frequency electrosurgery passed experimental tests that confirmed the effectiveness of the implemented circuitry solutions and a significant improvement in a number of basic characteristics of the apparatus:

- стабильности электрического поля в зоне рабочего электрода независимо от формы, размеров и конфигурации используемых инструментов;- stability of the electric field in the area of the working electrode, regardless of the shape, size and configuration of the tools used;

- стабильности параметров абляции и коагуляции, что позволяет обеспечить равномерность глубины электрохирургического воздействия;- stability of the parameters of ablation and coagulation, which ensures uniformity of the depth of electrosurgical exposure;

- испытания показали, что разработанный аппарат позволяет до минимума сократить излишнюю деструкцию тканей при использовании различных по конфигурации и форме рабочих инструментов (активных электродов);- tests showed that the developed apparatus allows to minimize excessive tissue destruction when using different tools and configurations (active electrodes);

- при этом в процессе испытаний опытного образца температура в области воздействия составляла 40-70°С, за счет чего обеспечивался минимальный нагрев и некроз близлежащих тканей;- at the same time, during the testing of the prototype, the temperature in the affected area was 40-70 ° С, due to which minimal heating and necrosis of nearby tissues were ensured;

- испытаниями подтверждена эффективность и практическое удобство для хирурга системы подачи и удаления жидкости из зоны воздействия, что существенно снижает риск септических послеоперационных осложнений и сокращает сроки реабилитации больных.- tests have confirmed the effectiveness and practical convenience for the surgeon of the system for supplying and removing fluid from the affected area, which significantly reduces the risk of septic postoperative complications and shortens the rehabilitation of patients.

Claims

1. The apparatus for cold-plasma high-frequency electrosurgery containing a control unit connected by a first bi-directional multi-bit bus with a power supply, a second bi-directional multi-bit bus with a power generator, a multi-bit output bus which is connected to a multi-bit input of a matrix electrode containing n channels, with each channel the matrix electrode includes an active and return electrodes associated with the control unit, a unit for supplying a solution to the impact area, connected by a hydraulic a line with a hydraulic input of the matrix electrode and an aspirator unit connected by a hydraulic line to the hydraulic output of the matrix electrode, characterized in that the power supply and the power generator contain n channels, each channel of the power supply includes a voltage regulator, the output of which is connected to the first input of the controlled inverter, the output which is connected to the input of the low-pass filter, which by its output is connected to the output multi-bit bus, which is a multi-bit output of the power supply, with knitted with a multi-bit input of the power generator, the second input of the controlled inverter of each channel is connected via a multi-bit bus to the control circuit of the power supply, the multi-channel input of which is the input of the first bi-directional multi-bit bus, each channel of the power generator contains a pre-amplifier connected in series, the input of the second is connected to the multi-bit input bus power generator, and a power amplifier connected to the input of the matching unit, the first output of which is connected to multiple a bit output bus connected to the matrix electrode, and the second output is connected to the multi-bit input of the second bidirectional multi-bit bus.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the number of channels is from 3 to 8.