RU2780122C1 - Method for controlling an ablation apparatus for biological tissues (2 variants) - Google Patents

Method for controlling an ablation apparatus for biological tissues (2 variants) Download PDF

Info

Publication number
RU2780122C1
RU2780122C1 RU2021127065A RU2021127065A RU2780122C1 RU 2780122 C1 RU2780122 C1 RU 2780122C1 RU 2021127065 A RU2021127065 A RU 2021127065A RU 2021127065 A RU2021127065 A RU 2021127065A RU 2780122 C1 RU2780122 C1 RU 2780122C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
impedance
value
tissue
power
rate
Prior art date
Application number
RU2021127065A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Кульков
Александр Григорьевич Борзилов
Егор Сергеевич Малышенко
Амиран Шотаевич РЕВИШВИЛИ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Анико" (Ооо "Анико")
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Анико" (Ооо "Анико") filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Анико" (Ооо "Анико")
Application granted granted Critical
Publication of RU2780122C1 publication Critical patent/RU2780122C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: group of inventions relates to medicine, namely, to methods for controlling a surgical instrument for biological tissue ablation. In implementation of the method, the bipolar ablation apparatus is connected to a power source. The ablation apparatus has two electrodes. The two electrodes of the ablation instrument are put in contact with the surface of the tissue so that the treated tissue is located between the electrodes. Voltage is applied to the electrodes of the instrument. The impedance Z of the tissue and the rate of change therein dZ/dt, the power W and the rate of change therein dW/dt are constantly measured. The energy E given to the load is calculated for the entire ablation process. The initial conditions are verified. The treated tissue is heated at a given speed until the value of the set value of reduction in the impedance is reached, equal to 0.7–0.8 of the initial value of impedance. The values of the total energy Ep required to achieve transmurality of the tissue and the maximum permissible power Wmax required to achieve transmurality are estimated. The transition to the mode of maintaining a constant level of impedance is made. The achievement of transmurality is assessed based on determining the value of power W exceeding Wmax, or based on the amount of energy E given to the load exceeding the value of the total energy Ep required to achieve transmurality of the tissue, or after the set time passes after making the transition to the mode of maintaining a constant level of impedance. In order to estimate the total energy Ep and the maximum power Wmax required to achieve transmurality, additionally, after verifying the initial conditions and before reaching the set value of reduction in the impedance, equal to 0.8–0.9 of the initial value of impedance, the thickness of the tissue is estimated, and depending on the resulting thickness estimate, the heating rate of the treated tissue clamped between the electrodes is either maintained at the initially set level or increased. In order to estimate the thickness of the tissue, the set value of the energy Ez given to the load is selected herein, upon release whereof the value of the impedance Z corresponding to Ez is calculated. The set impedance reduction rate dZ/dt is stabilised, as well as, accordingly, the initially set tissue heating rate. The values of E and Ez are compared when the impedance changes the set number of times, and if the Ez is exceeded, the set value of the impedance reduction rate is changed proportionally to the ratio of the current energy E given to the load and the change in the impedance Z. In another variant of implementation, in order to estimate the total energy Ep and the maximum power Wmax required to achieve transmurality, additionally, after verifying the initial conditions and before reaching the set value of reduction in the impedance equal to 0.8–0.9 of the initial value of impedance, the thickness of the tissue is estimated, and depending on the resulting thickness estimate, the heating rate of the treated tissue clamped between the electrodes is either maintained at the initially set level or increased. In order to estimate the thickness of the tissue, the set value of the impedance Z is selected herein, and upon reaching said value, the energy Ez given to the load is calculated. The set impedance reduction rate dZ/dt is stabilised, as well as, accordingly, the set tissue heating rate. The set value of the impedance Z and the current value of the impedance Z are compared when the impedance changes the set number of times, and if the current Z exceeds the set value of the impedance Z, the set value of the impedance reduction rate is changed proportionally to the ratio of the current energy E given to the load and the change in the impedance Z.
EFFECT: provided method for controlling a surgical instrument with the passage of an electric current through the tissues subject to heating, for monitoring the transmurality of tissue damage in myocardial ablation during cardiac surgeries and for the sufficiency thereof.
20 cl, 6 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к медицине, а именно к способам для управления хирургическим инструментом с пропусканием электрического тока через ткани, подлежащие нагреванию, в частности для контроля и достаточности трансмуральности поражения тканей при абляции миокарда при кардиохирургических операциях.SUBSTANCE: invention relates to medicine, namely to methods for controlling a surgical instrument with the passage of an electric current through tissues to be heated, in particular, to control and sufficiency of transmurality of tissue damage during myocardial ablation during cardiac surgery.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙУРОВЕНЬТЕХНИКИPRIOR ART

Известен способ и устройство для трансмуральной абляции [US2003125729 A1, опубл. 03.07.2003], в котором между двумя электродами прикладывается биполярная радиочастотная энергия, таким образом, удаляя ткань между ними. Устройство мониторинга измеряет подходящий параметр, например импеданс или температуру, и показывает, когда ткань между электродами полностью удалена. В соответствии с одним из аспектов изобретения предусмотрена система обратной связи для определения температуры ткани, подвергшейся абляции. С этой целью зажимы включают в себя ряд термопар, которые поддерживаются в изолирующем элементе и немного выступают через него, чтобы зацепить любую ткань, зажатую между зажимами. Провода прикреплены к термопарам для передачи полученной информации в удаленное место. A known method and device for transmural ablation [US2003125729 A1, publ. 07/03/2003], in which bipolar RF energy is applied between two electrodes, thus removing the tissue between them. The monitoring device measures a suitable parameter, such as impedance or temperature, and indicates when tissue between the electrodes has been completely removed. In accordance with one aspect of the invention, a feedback system is provided for determining the temperature of ablated tissue. To this end, the clips include a series of thermocouples that are supported in and protrude slightly through the insulating member to engage any tissue sandwiched between the clips. Wires are attached to thermocouples to transmit the received information to a remote location.

К недостаткам способа мониторинга известного для трансмуральной абляции вышеописанного прибора можно отнести то, что будет измеряться температура самого датчика (термопары), которая при быстром изменении температуры будет отличаться от температуры ткани в месте измерения. Кроме того, невозможно измерить температуру во всем объеме ткани, так как датчики можно установить только в некоторых точках. Выборочный контроль температуры не позволяет достоверно определить достижение трансмуральности, так как для этого необходимо обеспечить нагрев самой низкотемпературной области ткани выше необходимого порога.The disadvantages of the monitoring method known for transmural ablation of the above device include the fact that the temperature of the sensor itself (thermocouple) will be measured, which, with a rapid temperature change, will differ from the temperature of the tissue at the measurement site. In addition, it is impossible to measure the temperature in the entire volume of the tissue, since the sensors can only be installed at some points. Selective temperature control does not make it possible to reliably determine the achievement of transmurality, since for this it is necessary to ensure that the lowest temperature region of the tissue is heated above the required threshold.

Известен способ управления устройством для абляции путем выбора уровня приложенной мощности в зависимости от импеданса обрабатываемой ткани, раскрытый в Международной заявке [WO2006080982 А1, опубл. 03.08.2006] и включающий:A known method of controlling the device for ablation by selecting the level of applied power depending on the impedance of the treated tissue, disclosed in the International application [WO2006080982 A1, publ. 08/03/2006] and including:

а) размещение двух электродов устройства для абляции на поверхности ткани;a) placing two electrodes of the ablation device on the tissue surface;

б) измерение импеданса ткани между электродами;b) measurement of tissue impedance between the electrodes;

c) подачу питания на электроды на основе измеренного импеданса ткани путем:c) energizing the electrodes based on the measured tissue impedance by:

i) подачу на электроды по существу постоянной мощности, если измеренный импеданс ткани находится между первым пороговым импедансом и вторым пороговым импедансом, причем первый пороговый импеданс меньше второго порогового импеданса;i) applying substantially constant power to the electrodes if the measured tissue impedance is between the first threshold impedance and the second threshold impedance, the first threshold impedance being less than the second threshold impedance;

ii) подачу на электроды переменной мощности, если измеренный импеданс ткани больше, чем второй пороговый импеданс, причем переменная мощность обратно пропорционально связана с импедансом ткани.ii) applying variable power to the electrodes if the measured tissue impedance is greater than the second threshold impedance, the variable power being inversely related to the tissue impedance.

Основным недостатком данного способа является то, что мощность определяется только значением импеданса в данный момент времени. Для её оценки не учитывается толщина ткани, зажатой между электродами. Но узкий и тонкий участок ткани и толстый, и широкий могут иметь одинаковый импеданс, а мощность для абляции в каждом случае нужна разная. Мощность может оказаться избыточной для конкретных условий, это приведет к локальному перегреву и высушиванию ткани в зоне контакта с электродом, повышению импеданса и ложному выводу о полученной трансмуральности. Недостаточная мощность приведет к увеличению времени абляции и, соответственно, к нежелательному прогреву ткани, расположенной близко к зоне абляции.The main disadvantage of this method is that the power is determined only by the value of the impedance at a given time. To evaluate it, the thickness of the tissue sandwiched between the electrodes is not taken into account. But a narrow and thin area of tissue and a thick and wide one can have the same impedance, and the power for ablation is different in each case. The power may turn out to be excessive for specific conditions, this will lead to local overheating and drying of the tissue in the zone of contact with the electrode, an increase in impedance and a false conclusion about the resulting transmurality. Insufficient power will lead to an increase in the ablation time and, accordingly, to undesirable heating of the tissue located close to the ablation zone.

Известен способ абляции биологических тканей и устройство для его осуществления [RU2691845 C1, опубл. 18.06.2019], в котором для более достоверного контроля (оценки) достижения факта и момента трансмуральности биологических тканей в процессе их абляции, о температуре ткани судят на основании скорости изменения импеданса, при этом поддерживают определенный уровень мощности для обеспечения заданной скорости изменения импеданса. По уровню мощности и соответствующей скорости изменения импеданса рассчитывают энергию, необходимую для нагрева ткани до определенной температуры.A known method of ablation of biological tissues and a device for its implementation [RU2691845 C1, publ. 06/18/2019], in which, for a more reliable control (assessment) of the achievement of the fact and moment of transmurality of biological tissues in the process of their ablation, the tissue temperature is judged based on the rate of impedance change, while maintaining a certain power level to ensure a given rate of impedance change. From the power level and the corresponding impedance change rate, the energy required to heat the tissue to a certain temperature is calculated.

Способ включает следующие шаги:The method includes the following steps:

– размещение двух электродов устройства (инструмента) для абляции в контакте с поверхностью ткани таким образом, чтобы обрабатываемая ткань располагалась между электродами;– placement of two electrodes of the device (instrument) for ablation in contact with the tissue surface in such a way that the treated tissue is located between the electrodes;

– подачу на электроды инструмента напряжения;- applying voltage to the instrument electrodes;

– вычисление значения импеданса ткани Z и скорости его изменения dZ/dt;– calculation of the tissue impedance value Z and the rate of its change dZ/dt;

– вычисление мощности W и скорости её изменения dW/dt;– calculation of the power W and the rate of its change dW/dt;

– подсчет отданной в нагрузку энергии E; – calculation of the energy E transferred to the load ;

– поддержание заданного значения скорости снижения импеданса;– maintaining the set value of the impedance reduction rate;

– оценку значения необходимой для достижения трансмуральности ткани полной энергии Eп при достижении значения импеданса величины, составляющей 0,7-0,8 от начального значения импеданса;– assessment of the value of the total energy Ep necessary to achieve tissue transmurality when the impedance value reaches a value of 0.7-0.8 of the initial impedance value;

– оценку максимально допустимой мощности Wмакс при достижении значения импеданса величины, составляющей 0,7-0,8 от начального значения импеданса;- estimation of the maximum allowable power Wmax when the impedance value reaches a value of 0.7-0.8 from the initial impedance value;

– осуществление перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса (выход на плато);– implementation of the transition to the mode of maintaining a constant impedance level (reaching a plateau);

– оценку достижения трансмуральности на основании установления значения мощности W, превышающей Wмакс, или на основании количества отданной в нагрузку энергии E, превышающей значение необходимой для достижения трансмуральности ткани полной энергии Eп, или по истечении заданного времени после осуществления перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса.– assessment of the achievement of transmurality based on the establishment of a power value W exceeding Wmax, or on the basis of the amount of energy E transferred to the load, exceeding the value of the total energy Ep required to achieve transmurality of the tissue, or after a specified time has elapsed after the transition to the mode of maintaining a constant impedance level.

К недостаткам управления устройством абляции вышеописанным способом можно отнести то, что для оценки значения необходимой для достижения трансмуральности ткани полной энергии Eп и максимально допустимой мощности Wмакс не учитывается толщина ткани, зажатой между электродами.The disadvantages of controlling the ablation device by the above method include the fact that in order to estimate the value of the total energy Ep and the maximum allowable power Wmax necessary to achieve tissue transmurality, the thickness of the tissue sandwiched between the electrodes is not taken into account.

А также во всех известных способах управления процессом абляции не осуществляется контроль и регулирование скорости нагрева зажатой между электродами ткани в зависимости от её толщины.And also in all known methods of controlling the ablation process, there is no control and regulation of the heating rate of the tissue clamped between the electrodes, depending on its thickness.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

В основу изобретения поставлена задача создания способа управления хирургическим инструментом (устройством абляции) обеспечивающего равномерный прогрев как поверхностных, так и глубоких слоев обрабатываемой ткани при пропускании через неё электрического тока, путем установления оптимальной скорости нагрева.The invention is based on the task of creating a method for controlling a surgical instrument (ablation device) that provides uniform heating of both the surface and deep layers of the treated tissue when an electric current is passed through it, by setting the optimal heating rate.

Техническим результатом является оптимизация времени проведения операций – создание трансмуральной зоны поражения миокарда за возможно более короткий период.The technical result is the optimization of the time of operations - the creation of a transmural zone of myocardial damage in the shortest possible period.

Поставленная задача решается тем, что, как и известный, предлагаемый способ управления хирургическим инструментом для абляции биологических тканей, включает:The problem is solved by the fact that, like the well-known, the proposed method for controlling a surgical instrument for ablation of biological tissues includes:

– подключение устройства биполярной абляции к источнику питания, причем устройство биполярной абляции имеет два электрода;– connection of the bipolar ablation device to a power source, and the bipolar ablation device has two electrodes;

– размещение двух электродов устройства (инструмента) для абляции в контакте с поверхностью ткани таким образом, чтобы обрабатываемая ткань располагалась между электродами;– placement of two electrodes of the device (instrument) for ablation in contact with the tissue surface in such a way that the treated tissue is located between the electrodes;

– подачу на электроды инструмента напряжения и постоянный контроль (измерение) импеданса ткани Z(U/I) и скорости его изменения dZ/dt, мощности W и скорости её изменения dW/dt и подсчет отданной в нагрузку энергии E в течение всего процесса абляции;– supply voltage to the electrodes of the instrument and constant monitoring (measurement) of the tissue impedance Z(U/I) and the rate of its change dZ/dt, power W and the rate of its change dW/dt and calculation of the energy E transferred to the load during the entire ablation process;

– проверку начальных (стартовых) условий и нагрев обрабатываемой ткани с заданной скоростью до достижения величины заданного значения снижения импеданса, составляющей 0,7 – 0,8 от начального значения импеданса;- checking the initial (starting) conditions and heating the treated tissue at a given speed until the value of the set impedance reduction value is reached, which is 0.7 - 0.8 from the initial impedance value;

– оценку значения необходимой для достижения трансмуральности ткани полной энергии Eп и максимально допустимой мощности Wмакс, необходимой для достижения трансмуральности, осуществление перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса (выход на плато);– assessment of the value of the total energy Ep required to achieve transmurality of the tissue and the maximum allowable power Wmax required to achieve transmurality, the transition to the mode of maintaining a constant impedance level (reaching a plateau);

– оценку достижения трансмуральности на основании установления значения мощности W, превышающей Wмакс, или на основании количества отданной в нагрузку энергии E, превышающей значение необходимой для достижения трансмуральности ткани полной энергии Eп, или по истечении заданного времени после осуществления перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса.– assessment of the achievement of transmurality based on the establishment of a power value W exceeding Wmax, or on the basis of the amount of energy E transferred to the load, exceeding the value of the total energy Ep required to achieve transmurality of the tissue, or after a specified time has elapsed after the transition to the mode of maintaining a constant impedance level.

Новым является то, что для оценки полной энергии Eп и максимальной мощности Wмакс, необходимой для достижения трансмуральности, дополнительно после проверки начальных условий и до достижения величины заданного значения снижения импеданса, составляющей 0,8 – 0,9 от начального значения импеданса, проводят оценку толщины ткани и в зависимости от полученной оценки толщины либо оставляют скорость нагрева обрабатываемой ткани, зажатой между электродами, первоначально заданной, либо её увеличивают, путем изменения заданного значения скорости снижения импеданса.What is new is that in order to estimate the total energy Ep and the maximum power Wmax required to achieve transmurality, additionally after checking the initial conditions and before reaching the value of the set impedance reduction value, which is 0.8–0.9 of the initial impedance value, the thickness is estimated. tissue and, depending on the thickness estimate obtained, either leave the heating rate of the treated tissue, clamped between the electrodes, initially set, or increase it by changing the set value of the impedance reduction rate.

Причем в варианте 1 способа для оценки толщины ткани осуществляют следующие шаги:Moreover, in version 1 of the method, the following steps are carried out to assess the thickness of the tissue:

– выбор некоторого заданного значения энергии Eз, отданной в нагрузку, после выделения которой производится вычисление значения импеданса Z соответствующего EЗ;- selection of some given value of energy Ez, given to the load, after the allocation of which the calculation of the value of the impedance Z corresponding to Ez is performed;

– стабилизацию первоначально заданной скорости снижения импеданса dZ/dt и соответственно скорости нагрева ткани;– stabilization of the initially set impedance reduction rate dZ/dt and, accordingly, the tissue heating rate;

– сравнение значения текущей энергии E и Eз при изменении импеданса в заданное число раз, и, в случае, превышения Eз,– comparison of the value of the current energy E and Ez when the impedance changes by a given number of times, and, in case of exceeding Ez,

– изменение заданного значения скорости снижения импеданса пропорционально отношению отданной в нагрузку текущей энергии E и изменению импеданса Z.– change in the set value of the impedance reduction rate is proportional to the ratio of the current energy E transferred to the load and the change in the impedance Z.

При этом для оценки толщины обрабатываемой ткани первоначально выбирают мощность от 5 до 10Вт.In this case, to assess the thickness of the processed tissue, the power from 5 to 10 W is initially selected.

Кроме того заданное значение отданной в ткани на начальном этапе энергии Eз выбирают из диапазона от 20 до 100 Дж, предпочтительно, 70Дж.In addition, the specified value of the energy Ez released into the tissue at the initial stage is selected from the range from 20 to 100 J, preferably 70 J.

Кроме того, заданное значение скорости снижения импеданса выбирают из диапазона от 2 до 10 %, предпочтительно 5 %.In addition, the impedance reduction rate setpoint is selected from the range of 2% to 10%, preferably 5%.

При том, что заданное время после осуществления перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса составляет не более 10 секунд.Given that the specified time after the transition to the mode of maintaining a constant impedance level is no more than 10 seconds.

Кроме того, поддержание заданного значения скорости снижения импеданса и поддержание постоянного уровня импеданса осуществляют путем изменения мощности.In addition, maintaining the set value of the impedance reduction rate and maintaining a constant impedance level is carried out by changing the power.

При этом скорость изменения мощности выбирают из диапазона от 1 до 5 Вт/с и предпочтительно не более 3 – 5 Вт/с.In this case, the rate of power change is selected from the range from 1 to 5 W/s and preferably not more than 3 to 5 W/s.

Целесообразно, чтобы значение полной энергии Eп было в 2-5 раз больше значения энергии при достижении значения импеданса величины, составляющей 0,7 – 0,8 от начального значения импеданса.It is advisable that the value of the total energy Ep be 2-5 times greater than the energy value when the impedance value reaches a value of 0.7 - 0.8 of the initial impedance value.

Целесообразно, чтобы максимально допустимая мощность Wмакс была в 3 - 6 раз, предпочтительно в 4 - 5 раз больше значения мощности при достижении значения импеданса величины, составляющей 0,7 – 0,8 от начального значения импеданса.It is advisable that the maximum allowable power Wmax be 3 - 6 times, preferably 4 - 5 times the power value when the impedance value reaches a value of 0.7 - 0.8 of the initial impedance value.

Кроме того, для вычисления начального значения импеданса на электроды подают напряжение от 5 до 25 В, предпочтительно от 10 до 20 В.In addition, to calculate the initial impedance value, a voltage of 5 to 25 V, preferably 10 to 20 V, is applied to the electrodes.

Причем в варианте 2 способа для оценки толщины ткани осуществляют следующие шаги:Moreover, in version 2 of the method, the following steps are carried out to assess the thickness of the tissue:

– выбор некоторого заданного значения импеданса Z, после достижения которого вычисляют отданную в нагрузку энергию E;– selection of a certain predetermined value of the impedance Z, after reaching which the energy E delivered to the load is calculated;

– стабилизацию заданной скорости снижения импеданса dZ/dt и соответственно заданной скорости нагрева ткани;– stabilization of the given impedance reduction rate dZ/dt and, accordingly, the given tissue heating rate;

– сравнение заданного значения импеданса и текущего при изменении импеданса в заданное число раз, и в случае, если текущее Z. превышает заданное значение импеданса,– comparison of the given impedance value and the current one when the impedance changes by a given number of times, and if the current Z . exceeds the specified impedance value,

– изменение заданного значения скорости снижения импеданса пропорционально отношению отданной в нагрузку текущей энергии E и изменению импеданса Z. – change in the set value of the impedance reduction rate is proportional to the ratio of the current energy E transferred to the load and the change in the impedance Z.

При этом для оценки толщины обрабатываемой ткани первоначально выбирают мощность от 5 до 10Вт.In this case, to assess the thickness of the processed tissue, the power from 5 to 10 W is initially selected.

Кроме того, заданное значение снижения импеданса для сравнения заданного значения Z .и текущего значения Z выбирают из диапазона 0,8 - 0,9 от начального значения импеданса, предпочтительно, 0,85.In addition, the set value of the reduction of the impedance to compare the set value of Z . and the current value of Z is selected from the range of 0.8 - 0.9 from the initial value of the impedance, preferably 0.85.

Кроме того, заданное значение скорости снижения импеданса выбирают из диапазона от 2 до 10 %, предпочтительно 5 %.In addition, the impedance reduction rate setpoint is selected from the range of 2% to 10%, preferably 5%.

При том, что заданное время после осуществления перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса составляет не более 10 секунд.Given that the specified time after the transition to the mode of maintaining a constant impedance level is no more than 10 seconds.

Кроме того, поддержание заданного значения скорости снижения импеданса и поддержание постоянного уровня импеданса осуществляют путем изменения мощности.In addition, maintaining the set value of the impedance reduction rate and maintaining a constant impedance level is carried out by changing the power.

При этом скорость изменения мощности выбирают из диапазона от 1 до 5 Вт/с и предпочтительно не более 3 – 5 Вт/с.In this case, the rate of power change is selected from the range from 1 to 5 W/s and preferably not more than 3 to 5 W/s.

Целесообразно, чтобы значение полной энергии Eп было в 2-5 раз больше значения энергии при достижении значения импеданса величины, составляющей 0,7 – 0,8 от начального значения импеданса.It is advisable that the value of the total energy Ep be 2-5 times greater than the energy value when the impedance value reaches a value of 0.7 - 0.8 of the initial impedance value.

Целесообразно, чтобы максимально допустимая мощность Wмакс была в 3 - 6 раз, предпочтительно в 4 - 5 раз больше значения мощности при достижении значения импеданса величины, составляющей 0,7 – 0,8 от начального значения импеданса.It is advisable that the maximum allowable power Wmax be 3 - 6 times, preferably 4 - 5 times the power value when the impedance value reaches a value of 0.7 - 0.8 of the initial impedance value.

Кроме того, для вычисления начального значения импеданса на электроды подают напряжение от 5 до 25 В, предпочтительно от 10 до 20 В.In addition, to calculate the initial impedance value, a voltage of 5 to 25 V, preferably 10 to 20 V, is applied to the electrodes.

Предлагаемый способ предназначен для управления устройством абляции биологических тканей. Устройства используются в медицине для нагрева биологических тканей с целью деструкции определённого участка ткани без нарушения целостности органа, в том числе для создания электроизолирующих линий на некоторых участках миокарда, препятствующих патологическому распространению электрических сигналов, вызывающих фибрилляцию предсердий. С увеличением температуры импеданс биологической ткани снижается. Это обусловлено, в основном, дегидратацией ионов и уменьшением вязкости среды, т.е. уменьшением сопротивления движению ионов. Снижение импеданса биологической ткани можно использовать для косвенной оценки повышения температуры ткани. Из более ранних исследований известно, что в соответствии с характерной кривой импеданса ткани, импеданс ткани (сопротивление) по мере нагрева падает, затем при достижении температуры около 70-90 °C падение прекращается, и при дальнейшем нагреве, по мере высушивания ткани начинает расти. При этом, если проводить нагрев заданного объема ткани с заданной теплоемкостью, то для достижения определенной температуры ткани, а следовательно, и определенного снижения импеданса ткани, необходимо затратить определенное количество энергии. .The proposed method is designed to control the biological tissue ablation device. Devices are used in medicine to heat biological tissues in order to destroy a certain area of tissue without violating the integrity of the organ, including the creation of electrically insulating lines in some areas of the myocardium, preventing the pathological propagation of electrical signals that cause atrial fibrillation. With increasing temperature, the impedance of biological tissue decreases. This is mainly due to the dehydration of ions and a decrease in the viscosity of the medium, i.e. decrease in resistance to the movement of ions. The decrease in biological tissue impedance can be used to indirectly assess tissue temperature rise. It is known from earlier studies that, in accordance with the characteristic tissue impedance curve, the tissue impedance (resistance) decreases as it is heated, then when the temperature reaches about 70-90 ° C, the drop stops, and with further heating, as the tissue dries, it begins to increase. In this case, if a given volume of tissue with a given heat capacity is heated, then in order to achieve a certain temperature of the tissue, and, consequently, a certain decrease in the tissue impedance, it is necessary to expend a certain amount of energy. .

При сопоставимых условиях воздействия, в данном случае одном и том же инструменте для абляции, и одной и той же площади электродов, разное количество затраченной энергии на нагрев ткани до заданной температуры будет указывать на разную толщину ткани находящейся между электродами. Следовательно, применительно к определенному инструменту с определенным размером электродов, соотношение начального импеданса (сопротивления) к затраченной энергии, необходимой для заданного снижения импеданса, будет отражать толщину зажатого между электродами участка ткани. Зажатый один и тот же объем ткани при разной длине (а, следовательно, и площади) контакта ткани с электродами будет характеризоваться разной толщиной и разным импедансом. К примеру, вдвое меньшая длина (а следовательно и площадь) контакта ткани с электродами, при том же объеме ткани будет характеризоваться вдвое большей толщиной и вчетверо большим импедансом.Under comparable exposure conditions, in this case, the same ablation instrument, and the same electrode area, a different amount of energy expended to heat the tissue to a given temperature will indicate a different thickness of the tissue between the electrodes. Therefore, for a particular instrument with a particular size of electrodes, the ratio of the initial impedance (resistance) to the expended energy required for a given reduction in impedance will reflect the thickness of the area of tissue sandwiched between the electrodes. Clamped one and the same volume of tissue at different lengths (and, consequently, areas) of tissue contact with the electrodes will be characterized by different thicknesses and different impedances. For example, twice the length (and hence the area) of tissue contact with electrodes, with the same tissue volume, will be characterized by twice the thickness and four times the impedance.

Процесс нагрева обрабатываемой ткани происходит неравномерно. В первую очередь, и с более высокой скоростью нагреваются поверхностные слои ткани, находящиеся в непосредственном контакте с электродами. По мере удаления слоёв ткани от электродов (более глубоких слоёв) плотность тока падает, и скорость нагрева ткани уменьшается. Чем толще ткань, тем сильнее отличается скорость нагрева поверхностных (находящихся ближе к электродам) и глубоких слоев ткани. Вследствие наличия градиента температур между поверхностными и глубокими слоями ткани, нагрев глубоких слоев ткани происходит не только за счет проходящего через них тока, но и за счет теплопередачи от поверхностных слоев к глубоким. Процесс теплопередачи имеет конечную скорость и требует тем большего количества времени, чем толще ткань. Из вышеописанного исходит, что скорость нагрева ткани должна различаться в зависимости от ее толщины. Чем толще обрабатываемая ткань, тем ниже должна быть скорость нагрева для обеспечения равномерного прогрева поверхностных и глубоких слоев обрабатываемой ткани.The process of heating the treated tissue occurs unevenly. First of all, and at a higher rate, the surface layers of the tissue that are in direct contact with the electrodes are heated. As tissue layers move away from the electrodes (deeper layers), the current density decreases and the tissue heating rate decreases. The thicker the tissue, the more the heating rate of the surface (closer to the electrodes) and deep tissue layers differs. Due to the presence of a temperature gradient between the surface and deep layers of the tissue, the heating of the deep layers of the tissue occurs not only due to the current passing through them, but also due to heat transfer from the surface layers to the deep ones. The heat transfer process has a finite speed and requires more time, the thicker the tissue. From the above, it follows that the rate of heating of the fabric should differ depending on its thickness. The thicker the tissue to be treated, the slower the heating rate must be to ensure uniform heating of the surface and deep layers of the tissue to be treated.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS.

Далее настоящее изобретение будет описано в виде примеров со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:Hereinafter, the present invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

На Фиг. 1 представлена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа.On FIG. 1 shows a block diagram of a device for implementing the proposed method.

На Фиг. 2 приведен график зависимости импеданса от времени.On FIG. 2 is a plot of impedance versus time.

На Фиг. 3 представлен алгоритм работы устройства в виде блок-схемы для вариант1 заявляемого способа:On FIG. 3 shows the algorithm of the device in the form of a block diagram for option 1 of the proposed method:

фиг 3а – начало процесса абляции до перехода к горизонтальному участку импеданса (плато),Fig. 3a - the beginning of the ablation process before the transition to the horizontal section of the impedance (plateau),

фиг. 3б – продолжение процесса абляции и его завершения.fig. 3b - continuation of the ablation process and its completion.

На Фиг. 4 представлен алгоритм работы устройства в виде блок-схемы для варианта 2 заявляемого способа:On FIG. 4 shows the algorithm of the device in the form of a block diagram for option 2 of the proposed method:

фиг 4а – начало процесса абляции до перехода к горизонтальному участку импеданса (плато),Fig. 4a - the beginning of the ablation process before the transition to the horizontal section of the impedance (plateau),

фиг. 4б – продолжение процесса абляции и его завершения.fig. 4b - continuation of the ablation process and its completion.

Пример 1 – Вариант 1 заявляемого способа управления устройством абляции биологических тканей. Оценка толщины ткани по заданной энергии.Example 1 - Option 1 of the proposed method for controlling a biological tissue ablation device. Estimation of tissue thickness from a given energy.

После инициализации микропроцессора системы управления 3 первоначально на инструмент подают от генератора 2 высокочастотное напряжение от 5 до 25 В, предпочтительно 10 вольт, и определяют в первые 3 секунды начальный импеданс Zнач. обрабатываемой ткани и проверяют соответствие вычисленного значения импеданса разрешенному диапазону. Если вычисленный импеданс находится в диапазоне от 20 до 300 Ом, лучше от 40 до 200 Ом продолжают подачу напряжения.After the initialization of the microprocessor of the control system 3, the tool is initially supplied from the generator 2 with a high-frequency voltage from 5 to 25 V, preferably 10 volts, and the initial impedance Zini is determined in the first 3 seconds. processed tissue and check whether the calculated impedance value is within the allowed range. If the calculated impedance is in the range of 20 to 300 ohms, 40 to 200 ohms is better to keep the voltage applied.

С момента начала абляции через промежутки времени dt, равные 100мс, в соответствии с первым участком графика приведенного на фиг. 2 (точка t0), микропроцессор начинает вычисление значения импеданса ткани Z и скорости его изменения, мощности W и скорости её изменения, а также подсчет отданной в нагрузку энергии E.From the moment the ablation began, at intervals dt equal to 100 ms, in accordance with the first section of the graph shown in Fig. 2 (point t 0 ), the microprocessor starts calculating the value of the tissue impedance Z and the rate of its change, the power W and the rate of its change, as well as the calculation of the energy E transferred to the load.

Микропроцессор устанавливает мощность от 5 до 10Вт и подсчитывает количество отданной энергии по формуле: E=E+W/10, вычисляет текущий импеданс и стабилизирует заданную скорость снижения импеданса (зависит от коэффициента k1– задаёт скорость снижения импеданса).The microprocessor sets the power from 5 to 10W and calculates the amount of output energy according to the formula: E=E+W/10, calculates the current impedance and stabilizes the set impedance reduction rate (depends on the coefficient k1– sets the impedance reduction rate).

Экспериментально установлено, что в начале абляции для поддержания скорости изменения импеданса 5% в секунду, достаточно небольшой скорости изменения мощности, например увеличения мощности на 1Вт/с. По мере нагревания ткани, для поддержания скорости снижения импеданса 5% в секунду, требуется большее приращение мощности, например, 3Вт/с.It has been experimentally established that at the beginning of ablation, to maintain a rate of impedance change of 5% per second, a small rate of power change is sufficient, for example, an increase in power by 1 W/s. As the tissue heats up, a larger power increment, such as 3W/s, is required to maintain a rate of impedance decrease of 5% per second.

Заданное значение скорости снижения импеданса выбирают из диапазона от 2 до 10 %, предпочтительно 5 %.The impedance reduction rate setpoint is selected from the range of 2% to 10%, preferably 5%.

Для заявленного диапазона значений скорости снижения импеданса от 2 до 10% в секунду k1= от 0.002 до 0.01 при dt = 0.1 cекунды (участок на фиг. 2 до точки t1).For the stated range of impedance reduction rates from 2 to 10% per second, k1= from 0.002 to 0.01 at dt = 0.1 seconds (section in Fig. 2 up to point t1).

При достижении количества выделенной в ткани заранее заданного значения энергии, предпочтительно равного 100 Дж, микропроцессор производит оценку толщины ткани и вычисляет коэффициент k1 по формуле:When the amount of energy released in the tissue reaches a predetermined value of energy, preferably equal to 100 J, the microprocessor evaluates the thickness of the tissue and calculates the coefficient k1 according to the formula:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где k6 – коэффициент пропорциональности между k1 и толщиной ткани в условных единицах. k6 = от 0,001 до 0.01.where k6 is the coefficient of proportionality between k1 and the thickness of the fabric in conventional units. k6 = 0.001 to 0.01.

Коэффициент k1 задаёт скорость снижения импеданса и обратно пропорционален толщине ткани. Скорость нагрева ткани (по умолчанию задана низкая скорость) при его пересчёте может быть увеличена, если обрабатываемая ткань тонкая. При повышении температуры сопротивление ткани уменьшается. Это позволяет судить о нагреве ткани по ее импедансу.The coefficient k1 sets the impedance reduction rate and is inversely proportional to the tissue thickness. The heating rate of the fabric (low speed is set by default) when recalculating it can be increased if the fabric being processed is thin. As the temperature rises, tissue resistance decreases. This makes it possible to judge the heating of the tissue by its impedance.

Для вычисления микропроцессором скорости изменения импеданса в зависимости от Zнач (dZ/dt*k1) и заданного значения скорости снижения импеданса равным 5% устанавливают k1=0.005.To calculate the impedance change rate by the microprocessor depending on Zini (dZ/dt*k1) and the set value of the impedance reduction rate equal to 5%, k1=0.005 is set.

Для заявленного диапазона значений скорости снижения импеданса от 2 до 10% в секунду k1 = от 0.002 до 0.01 при dt = 0.1 cекунды, вычисленное значение k1 для определения скорости нагрева (точка t1 на фиг. 2), в зависимости от Z нач., например, может быть: For the declared impedance reduction rate range from 2 to 10% per second, k1 = from 0.002 to 0.01 with dt = 0.1 seconds, the calculated value of k1 to determine the heating rate (point t1 in Fig. 2), depending on Z init, for example , may be:

– для Zнач=100 Ом и снижения до Z=0.85* Zнач (до 85 Ом) и для k6=0.0036, вычисленное значение k1=0.005;– for Zini=100 Ohm and reduction to Z=0.85* Zini (up to 85 Ohm) and for k6=0.0036, the calculated value k1=0.005;

– для Zнач=200 Ом и снижения до Z=0.85* Zнач (до 170 Ом) и для k6=0.0036, вычисленное значение k1=0.002;– for Zini=200 Ohm and reduction to Z=0.85* Zini (up to 170 Ohm) and for k6=0.0036, calculated value k1=0.002;

для Zнач=50 Ом и снижения до Z=0.85* Zнач (до 42 Ом) и для k6=0.0036, вычисленное значение k1=0.01.for Zini=50 Ohm and reduction to Z=0.85* Zini (up to 42 Ohm) and for k6=0.0036, the calculated value k1=0.01.

После оценки толщины ткани и изменения скорости её нагрева микропроцессор переходит к оценке полной энергии Еп, необходимой для достижения трансмуральности и максимально допустимой мощности Wмакс.After assessing the thickness of the tissue and changing the rate of its heating, the microprocessor proceeds to the assessment of the total energy En necessary to achieve transmurality and the maximum allowable power Wmax.

Устанавливают значение k5=0.3 для контроля текущей скорости изменения мощности в зависимости от заданного значения скорости изменения мощности равного 3Вт/с. Возможный диапазон значений k5 = от 0.1 до 0.5.Set the value k5=0.3 to control the current rate of change of power depending on the set value of the rate of change of power equal to 3W/s. Possible range of values k5 = from 0.1 to 0.5.

Энергия E равна 1/10 суммы мгновенных значений мощности W через промежутки времени dt=0.1 секунды.The energy E is equal to 1/10 of the sum of the instantaneous power values W at time intervals dt=0.1 second.

Также микропроцессор, с момента начала абляции, вычисляет скорость изменения подаваемой на инструмент мощности dW/dt и регулирует мощность для поддержания заданной скорости снижения импеданса, вычисляя мощность по формуле:Also, the microprocessor, from the moment the ablation begins, calculates the rate of change of the power supplied to the instrument dW / dt and adjusts the power to maintain the specified rate of impedance reduction, calculating the power according to the formula:

W=W±(Zнач*k1-dZ)*k2, где k1=0.005 для заданной скорости 5% в секунду, dZ - изменение импеданса за время dt, k2 от 0.2 до 1– шаг изменения мощности.W=W±(Zstart*k1-dZ)*k2, where k1=0.005 for a given speed of 5% per second, dZ is the change in impedance over time dt, k2 from 0.2 to 1 is the power change step.

Если скорость снижения dZ/dt выше 5% в секунду, микропроцессор уменьшает мощность пропорционально отклонению скорости до восстановления скорости снижения импеданса на уровне 5% в секунду. Если скорость снижения импеданса dZ/dt ниже 5% в секунду, микропроцессор увеличивает мощность пропорционально отклонению скорости до восстановления скорости снижения импеданса на уровне 5% в секунду и далее управляет мощностью, поддерживая скорость падения импеданса неизменной на уровне, 5% в секунду.If the dZ/dt decline rate is greater than 5% per second, the microprocessor reduces power in proportion to the speed deviation until the impedance decline rate is restored to 5% per second. If the impedance decline rate dZ/dt is below 5% per second, the microprocessor increases power in proportion to the speed deviation until the impedance decline rate is restored to 5% per second and then controls the power, maintaining the impedance decline rate unchanged at 5% per second.

При значении импеданса Z меньше, чем вычисленное по формуле Z=0.75*Zнач. микропроцессор вычисляет значение полной энергии Eп, необходимой для достижения трансмуральности поражения ткани по формуле: Eп =Е*k3, где k3 от 2 до 5– коэффициент полной энергии.When the value of the impedance Z is less than that calculated by the formula Z=0.75*Zini. the microprocessor calculates the value of the total energy Ep required to achieve transmurality of the tissue lesion according to the formula: Ep =E*k3, where k3 from 2 to 5 – total energy coefficient.

Одновременно микропроцессор рассчитывает максимально допустимую мощность Wмакс по формуле: Wмакс = W*k4, где k4 –коэффициент мощности равный 4. Возможный диапазон значений коэффициента мощности от 3 до 6.At the same time, the microprocessor calculates the maximum allowable power Wmax according to the formula: Wmax = W*k4, where k4 is the power factor equal to 4. The possible range of power factor values is from 3 to 6.

Экспериментально установлено, что во время абляции импеданс Z снижается до 50% и более от начального импеданса Zнач. Точка t2 на графике Фиг. 2 выбрана на уровне 75% от Zнач, примерно в середине максимального диапазона изменения импеданса.It has been experimentally established that during ablation the impedance Z decreases to 50% or more of the initial impedance Zini. Point t2 on the graph of Fig. 2 is chosen at the level of 75% of Zinit, approximately in the middle of the maximum range of impedance change.

В точке t2 выделенная энергия E равна от 20% до 50% полной энергии, необходимой для достижения трансмуральности. Поэтому возможный диапазон значений k3 от 2 до 5.At point t2, the released energy E is between 20% and 50% of the total energy needed to achieve transmurality. Therefore, the possible range of k3 values is from 2 to 5.

В точке t2 мощность W равна от 15% до 30% максимально допустимой мощности W макс для данного объема ткани. Поэтому k4 выбирается в диапазоне от 3 до 6.At point t2, the power W is between 15% and 30% of the maximum allowable power W max for a given volume of tissue. Therefore, k4 is chosen in the range from 3 to 6.

При приближении импеданса Z к минимальному значению (плато – участок 3 на фиг. 2), скорость возрастания мощности может превышать 3Вт/с. Поэтому k5 выбирается в диапазоне от 0.1 до 0.5.When the impedance Z approaches the minimum value (plateau - section 3 in Fig. 2), the power increase rate can exceed 3 W/s. Therefore, k5 is chosen in the range from 0.1 to 0.5.

При значении скорости изменения мощности dW/dt больше заданного значения 3Вт/с переходят в режим поддержания постоянного уровня импеданса (выход на плато), путем регулирования мощности, увеличения или уменьшения её в зависимости от колебаний импеданса Z, чтобы не допустить чрезмерного нагрева ткани.When the value of the rate of change of power dW/dt is greater than the set value of 3W/s go into the mode of maintaining a constant level of impedance (reaching a plateau), by adjusting the power, increasing or decreasing it depending on the fluctuations in the impedance Z, in order to prevent excessive heating of the tissue.

Различная плотность тока в ткани приводит к неравномерному выделению энергии и разной температуре участков ткани. Для компенсации разницы температур необходимо некоторое время поддерживать ткань при достигнутой максимальной температуре. Поддерживая импеданс на неизменном уровне регулировкой мощности, аппарат поддерживает среднюю температуру ткани неизменной. При этом происходит перераспределение и выравнивание температуры между соседними участками ткани вследствие теплопередачи.Different current density in the tissue leads to uneven energy release and different temperatures of tissue areas. To compensate for the temperature difference, it is necessary to maintain the tissue at the maximum temperature reached for some time. By maintaining the impedance at a constant level by adjusting the power, the machine keeps the average temperature of the tissue unchanged. In this case, the temperature is redistributed and equalized between adjacent sections of the tissue due to heat transfer.

Предпочтительное заданное время после осуществления перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса составляет не более 10 секунд.The preferred predetermined time after the implementation of the transition to the mode of maintaining a constant impedance level is not more than 10 seconds.

Микропроцессор выводит сообщение о достижении трансмурального поражения ткани и прекращает работу генератора:The microprocessor displays a message about the achievement of a transmural tissue lesion and stops the generator:

1. При выделении полной энергии Eп в нагрузку;1. When the total energy Ep is released into the load;

2. При увеличении мощности выше W макс;2. With an increase in power above W max;

3. По истечении заданного времени, формируемого таймером 2 (алгоритм на фиг.3), после осуществления перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса.3. After the specified time, generated by the timer 2 (the algorithm in Fig.3), after the transition to the mode of maintaining a constant impedance level.

Для защиты от чрезмерного нагрева и повреждения ткани генератор выключается по истечении 40 секунд, формируемых таймером 1 (алгоритм на фиг. 3) от начала абляции независимо от других критериев.To protect against excessive heating and tissue damage, the generator is turned off after 40 seconds formed by timer 1 (the algorithm in Fig. 3) from the start of ablation, regardless of other criteria.

Пример 2 – Вариант 2 заявляемого способа управления устройством абляции биологических тканей. Оценка толщины ткани по заданному значению изменения импеданса (dZ).Example 2 - Option 2 of the proposed method for controlling the biological tissue ablation device. Estimating tissue thickness from a given impedance change (dZ).

После инициализации микропроцессора системы управления 3 первоначально на инструмент подают от генератора 2 высокочастотное напряжение от 5 до 25 В, предпочтительно 10 вольт, и определяют в первые 3 секунды начальный импеданс Zнач обрабатываемой ткани и проверяют соответствие вычисленного значения импеданса разрешенному диапазону. Если вычисленный импеданс находится в диапазоне от 20 до 300 Ом, лучше от 40 до 200 Ом продолжают подачу напряжения.After the initialization of the microprocessor of the control system 3, the instrument is initially supplied from the generator 2 with a high-frequency voltage from 5 to 25 V, preferably 10 volts, and in the first 3 seconds the initial impedance Zini of the treated tissue is determined and check the compliance of the calculated impedance value with the allowed range. If the calculated impedance is in the range of 20 to 300 ohms, 40 to 200 ohms is better to keep the voltage applied.

С момента начала абляции через промежутки времени dt, равные 100мс, в соответствии с первым участком графика приведенного на фиг. 2 (точка t0), микропроцессор начинает вычисление значения импеданса ткани Z и скорости его изменения, мощности W и скорости её изменения, а также подсчет отданной в нагрузку энергии E.From the moment the ablation began, at intervals dt equal to 100 ms, in accordance with the first section of the graph shown in Fig. 2 (point t0), the microprocessor starts calculating the value of the tissue impedance Z and the rate of its change, the power W and the rate of its change, as well as the calculation of the energy E transferred to the load.

Микропроцессор устанавливает мощность от 5 до 10Вт, подсчитывает количество отданной энергии по формуле: E=E+W/10,контролирует изменение импеданса и стабилизирует заданную скорость снижения импеданса (зависит от k1– задаёт скорость снижения импеданса).The microprocessor sets the power from 5 to 10W, calculates the amount of output energy according to the formula: E=E+W/10, controls the impedance change and stabilizes the set impedance reduction rate (depends on k1– sets the impedance reduction rate).

Экспериментально установлено, что в начале абляции для поддержания скорости изменения импеданса 5% в секунду, достаточно небольшой скорости изменения мощности, например увеличения мощности на 1Вт/с. По мере нагревания ткани, для поддержания скорости снижения импеданса 5% в секунду, требуется большее приращение мощности, например, 3Вт/с.It has been experimentally established that at the beginning of ablation, to maintain a rate of impedance change of 5% per second, a small rate of power change is sufficient, for example, an increase in power by 1 W/s. As the tissue heats up, a larger power increment, such as 3W/s, is required to maintain a rate of impedance decrease of 5% per second.

Заданное значение скорости снижения импеданса выбирают из диапазона от 2 до 10 %, предпочтительно 5 %.The impedance reduction rate setpoint is selected from the range of 2% to 10%, preferably 5%.

Для заявленного диапазона значений скорости снижения импеданса от 2 до 10% в секунду k1= от 0.002 до 0.01, при dt = 0.1 cекунды (участок на фиг. 2 до точки t1).For the stated range of impedance reduction rates from 2 to 10% per second, k1= from 0.002 to 0.01, with dt = 0.1 seconds (section in Fig. 2 to point t1).

При изменении импеданса в k7 раз, микропроцессор производит оценку толщины ткани и вычисляет коэффициент k1 по формуле:When the impedance changes by a factor of k7, the microprocessor evaluates the tissue thickness and calculates the coefficient k1 using the formula:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где k6 – коэффициент пропорциональности между k1 и толщиной ткани в условных единицах, принятый k6 = от 0,001 до 0.01.where k6 is the coefficient of proportionality between k1 and the thickness of the fabric in arbitrary units, taken k6 = from 0.001 to 0.01.

А коэффициент k7 – это порог изменения импеданса для оценки толщины ткани, выбирают в диапазоне от 0,8 до 0,9, предпочтительно 0,85 от начального значения импеданса (точка t1 на кривой импеданса – Фиг.2).And the coefficient k7 is the impedance change threshold for assessing the tissue thickness, chosen in the range from 0.8 to 0.9, preferably 0.85 from the initial impedance value (point t1 on the impedance curve - Fig.2).

Далее переход к алгоритму аналогичному примеру 1: изменение скорости нагрева, оценка полной энергии Еп, необходимой и максимально допустимой мощности Wмакс и алгоритму достижения трансмуральности обрабатываемой ткани.Next, the transition to the algorithm similar to example 1: changing the heating rate, assessing the total energy En, the required and maximum allowable power Wmax and the algorithm for achieving transmurality of the treated tissue.

Claims (44)

1. Способ управления хирургическим инструментом для абляции биологических тканей, характеризующийся тем, что включает:1. A method for controlling a surgical instrument for ablation of biological tissues, characterized in that it includes: – подключение устройства биполярной абляции к источнику питания, причем устройство биполярной абляции имеет два электрода;– connection of the bipolar ablation device to a power source, and the bipolar ablation device has two electrodes; – размещение двух электродов инструмента для абляции в контакте с поверхностью ткани таким образом, чтобы обрабатываемая ткань располагалась между электродами;– placing the two electrodes of the ablation instrument in contact with the tissue surface so that the treated tissue is located between the electrodes; – подачу на электроды инструмента напряжения, и постоянное измерение импеданса ткани Z и скорости его изменения dZ/dt, мощности W и скорости её изменения dW/dt, и подсчет отданной в нагрузку энергии E в течение всего процесса абляции;– application of voltage to the electrodes of the instrument, and constant measurement of the tissue impedance Z and the rate of its change dZ/dt, power W and the rate of its change dW/dt, and calculation of the energy E transferred to the load during the entire ablation process; – проверку начальных условий и нагрев обрабатываемой ткани с заданной скоростью до достижения величины заданного значения снижения импеданса, составляющей 0,7–0,8 от начального значения импеданса;– checking the initial conditions and heating the treated tissue at a given rate until the value of the set impedance reduction value is reached, which is 0.7–0.8 from the initial impedance value; – оценку значения необходимой для достижения трансмуральности ткани полной энергии Eп и максимально допустимой мощности Wмакс, необходимой для достижения трансмуральности, осуществление перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса;– assessment of the value of the total energy Ep required to achieve tissue transmurality and the maximum allowable power Wmax required to achieve transmurality, transition to the mode of maintaining a constant impedance level; – оценку достижения трансмуральности на основании установления значения мощности W, превышающей Wмакс, или на основании количества отданной в нагрузку энергии E, превышающей значение необходимой для достижения трансмуральности ткани полной энергии Eп, или по истечении заданного времени после осуществления перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса, – assessment of the achievement of transmurality based on the establishment of a power value W exceeding Wmax, or on the basis of the amount of energy E transferred to the load, exceeding the value of the total energy Ep required to achieve transmurality of the tissue, or after a specified time has elapsed after the transition to the mode of maintaining a constant impedance level, отличающийся тем, чтоcharacterized in that для оценки полной энергии Eп и максимальной мощности Wмакс, необходимой для достижения трансмуральности, дополнительно после проверки начальных условий и до достижения величины заданного значения снижения импеданса, составляющей 0,8–0,9 от начального значения импеданса, проводят оценку толщины ткани и в зависимости от полученной оценки толщины либо оставляют скорость нагрева обрабатываемой ткани, зажатой между электродами, первоначально заданной, либо её увеличивают, при этом для оценки толщины ткани осуществляют:To estimate the total energy Ep and the maximum power Wmax required to achieve transmurality, additionally, after checking the initial conditions and before reaching the value of the set value of impedance reduction, which is 0.8–0.9 of the initial impedance value, the tissue thickness is estimated and, depending on of the obtained assessment of the thickness, either leave the heating rate of the processed tissue, clamped between the electrodes, initially set, or increase it, while to assess the thickness of the tissue, the following is carried out: – выбор заданного значения энергии Eз, отданной в нагрузку, после выделения которой производится вычисление значения импеданса Z, соответствующего EЗ;- selection of a given value of energy Ez, given to the load, after which the calculation of the value of the impedance Z corresponding to Ez is performed; – стабилизацию заданной скорости снижения импеданса dZ/dt и соответственно первоначально заданной скорости нагрева ткани;– stabilization of the given rate of impedance decrease dZ/dt and, accordingly, the initially set tissue heating rate; – сравнение значений E и Eз при изменении импеданса в заданное число раз, и в случае превышения Eз,– comparison of the values of E and Ez when the impedance changes by a given number of times, and in case of exceeding Ez, изменение заданного значения скорости снижения импеданса пропорционально отношению отданной в нагрузку текущей энергии E и изменению импеданса Z. change in the set value of the impedance reduction rate is proportional to the ratio of the current energy E transferred to the load and the change in the impedance Z. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для оценки толщины обрабатываемой ткани первоначально выбирают мощность от 5 до 10Вт.2. The method according to p. 1, characterized in that to assess the thickness of the treated tissue, initially choose a power of 5 to 10 watts. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заданное значение отданной в ткани на начальном этапе энергии Eз выбирают из диапазона от 20 до 100 Дж, предпочтительно 70 Дж.3. The method according to claim 1, characterized in that the set value of the energy Ez given in the tissue at the initial stage is selected from the range from 20 to 100 J, preferably 70 J. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заданное значение скорости снижения импеданса выбрано из диапазона от 2-10% в секунду и составляет предпочтительно 5% в секунду.4. The method according to claim. 1, characterized in that the specified value of the impedance reduction rate is selected from the range from 2-10% per second and is preferably 5% per second. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заданное время после осуществления перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса составляет не более 10 секунд.5. The method according to claim 1, characterized in that the specified time after the transition to the mode of maintaining a constant impedance level is no more than 10 seconds. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поддержание заданного значения скорости снижения импеданса осуществляют путем изменения мощности. 6. The method according to p. 1, characterized in that maintaining the set value of the impedance reduction rate is carried out by changing the power . 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поддержание постоянного уровня импеданса осуществляют путем изменения мощности.7. The method according to p. 1, characterized in that the maintenance of a constant impedance level is carried out by changing the power. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость изменения мощности выбрана из диапазона от 1 до 5 Вт/с и составляет предпочтительно не более 3-5 Вт/с.8. The method according to p. 1, characterized in that the rate of power change is selected from the range from 1 to 5 W/s and is preferably not more than 3-5 W/s. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что значение полной энергии Eп превышает в 2-5 раз значение энергии при достижении значения импеданса величины, составляющей 0,7-0,8 от начального значения импеданса.9. The method according to claim 1, characterized in that the value of the total energy Ep exceeds the energy value by 2-5 times when the impedance value reaches a value of 0.7-0.8 of the initial impedance value. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что максимально допустимая мощность Wмакс превышает в 3-6 раз, предпочтительно 4-5 раз, значение мощности при достижении значения импеданса величины, составляющей 0,7-0,8 от начального значения импеданса.10. The method according to claim 1, characterized in that the maximum allowable power Wmax exceeds 3-6 times, preferably 4-5 times, the power value when the impedance value reaches a value of 0.7-0.8 of the initial impedance value. 11. Способ управления хирургическим инструментом для абляции биологических тканей, характеризующийся тем, что включает:11. A method for controlling a surgical instrument for ablation of biological tissues, characterized in that it includes: – подключение устройства биполярной абляции к источнику питания, причем устройство биполярной абляции имеет два электрода;– connection of the bipolar ablation device to a power source, and the bipolar ablation device has two electrodes; – размещение двух электродов инструмента для абляции в контакте с поверхностью ткани таким образом, чтобы обрабатываемая ткань располагалась между электродами;- placing the two electrodes of the ablation instrument in contact with the tissue surface so that the treated tissue is located between the electrodes; подачу на электроды инструмента напряжения, и постоянное измерение импеданса ткани Z и скорости его изменения dZ/dt, мощности W и скорости её изменения dW/dt, и подсчет отданной в нагрузку энергии E в течение всего процесса абляции; application of voltage to the electrodes of the instrument, and constant measurement of the tissue impedance Z and the rate of its change dZ/dt, power W and the rate of its change dW/dt, and calculation of the energy E transferred to the load during the entire ablation process; – проверку начальных условий и нагрев обрабатываемой ткани с заданной скоростью до достижения величины заданного значения снижения импеданса, составляющей 0,7–0,8 от начального значения импеданса;– checking the initial conditions and heating the treated tissue at a given rate until the value of the set impedance reduction value is reached , which is 0.7–0.8 from the initial impedance value; – оценку значения необходимой для достижения трансмуральности ткани полной энергии Eп и максимально допустимой мощности Wмакс, необходимой для достижения трансмуральности, осуществление перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса;– assessment of the value of the total energy Ep required to achieve tissue transmurality and the maximum allowable power Wmax required to achieve transmurality, transition to the mode of maintaining a constant impedance level; – оценку достижения трансмуральности на основании установления значения мощности W, превышающей Wмакс, или на основании количества отданной в нагрузку энергии E, превышающей значение необходимой для достижения трансмуральности ткани полной энергии Eп, или по истечении заданного времени после осуществления перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса, – assessment of the achievement of transmurality based on the establishment of a power value W exceeding Wmax, or on the basis of the amount of energy E transferred to the load, exceeding the value of the total energy Ep required to achieve transmurality of the tissue, or after a specified time has elapsed after the transition to the mode of maintaining a constant impedance level, отличающийся тем, что characterized in that для оценки полной энергии Eп и максимальной мощности Wмакс, необходимой для достижения трансмуральности, дополнительно после проверки начальных условий и до достижения величины заданного значения снижения импеданса, составляющей 0,8–0,9 от начального значения импеданса, проводят оценку толщины ткани и в зависимости от полученной оценки толщины либо оставляют скорость нагрева обрабатываемой ткани, зажатой между электродами первоначально заданной, либо её увеличивают, при этом для оценки толщины осуществляют:To estimate the total energy Ep and the maximum power Wmax required to achieve transmurality, additionally, after checking the initial conditions and before reaching the value of the set value of impedance reduction, which is 0.8–0.9 of the initial impedance value, the tissue thickness is estimated and, depending on of the obtained assessment of the thickness, either the heating rate of the processed tissue, clamped between the electrodes, is initially set, or it is increased, while to evaluate the thickness, the following is carried out: – выбор заданного значения импеданса Z, после достижения которого вычисляют отданную в нагрузку энергию E;– selection of a predetermined value of the impedance Z, after reaching which the energy E transferred to the load is calculated; – стабилизацию заданной скорости снижения импеданса dZ/dt и соответственно заданной скорости нагрева ткани;– stabilization of the given impedance reduction rate dZ/dt and, accordingly, the given tissue heating rate; – сравнение заданного значения импеданса Z и текущего значения импеданса Z при его изменении в заданное число раз, и в случае, если текущее Z. превышает заданное значение импеданса Z,– comparison of the given value of the impedance Z and the current value of the impedance Z when it changes by a given number of times, and if the current Z . exceeds the specified value of the impedance Z, – изменение заданного значения скорости снижения импеданса пропорционально отношению отданной в нагрузку текущей энергии E и изменению импеданса Z.– change in the set value of the impedance reduction rate is proportional to the ratio of the current energy E transferred to the load and the change in the impedance Z. 12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что для оценки толщины обрабатываемой ткани первоначально выбирают мощность от 5 до 10Вт.12. The method according to p. 11, characterized in that to assess the thickness of the tissue to be treated, initially choose a power of 5 to 10 watts. 13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что заданное значение снижения импеданса для сравнения заданного значения Z.и текущего значения Z выбирают из диапазона 0,8–0,9 от начального значения импеданса.13. The method according to p. 11, characterized in that the set value of the reduction of the impedance to compare the set value Z . and the current value of Z is selected from the range of 0.8–0.9 from the initial value of the impedance. 14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что заданное значение скорости снижения импеданса выбрано из диапазона от 2-10% в секунду и составляет предпочтительно 5% в секунду.14. The method according to claim 11, characterized in that the impedance reduction rate setpoint is selected from the range of 2-10% per second and is preferably 5% per second. 15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что заданное время после осуществления перехода в режим поддержания постоянного уровня импеданса составляет не более 10 секунд.15. The method according to claim 11, characterized in that the specified time after the transition to the mode of maintaining a constant impedance level is no more than 10 seconds. 16. Способ по п. 11, отличающийся тем, что поддержание заданного значения скорости снижения импеданса осуществляют путем изменения мощности. 16. The method according to claim 11, characterized in that maintaining the set value of the impedance reduction rate is carried out by changing the power . 17. Способ по п. 11, отличающийся тем, что поддержание постоянного уровня импеданса осуществляют путем изменения мощности.17. The method according to claim 11, characterized in that maintaining a constant impedance level is carried out by changing the power. 18. Способ по п. 11, отличающийся тем, что скорость изменения мощности выбрана из диапазона от 1 до 5 Вт/с и составляет предпочтительно не более 3-5 Вт/с.18. The method according to p. 11, characterized in that the rate of power change is selected from the range from 1 to 5 W/s and is preferably not more than 3-5 W/s. 19. Способ по п. 11, отличающийся тем, что значение полной энергии Eп превышает в 2-5 раз значение энергии при достижении значения импеданса величины, составляющей 0,7–0,8 от начального значения импеданса.19. The method according to claim 11, characterized in that the value of the total energy Ep exceeds the energy value by 2-5 times when the impedance value reaches a value of 0.7–0.8 of the initial impedance value. 20. Способ по п. 11, отличающийся тем, что максимально допустимая мощность Wмакс превышает в 3-6 раз, предпочтительно 4-5 раз, значение мощности при достижении значения импеданса величины, составляющей 0,7–0,8 от начального значения импеданса.20. The method according to claim 11, characterized in that the maximum allowable power Wmax exceeds 3-6 times, preferably 4-5 times, the power value when the impedance value reaches a value of 0.7–0.8 of the initial impedance value.
RU2021127065A 2021-09-14 Method for controlling an ablation apparatus for biological tissues (2 variants) RU2780122C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2780122C1 true RU2780122C1 (en) 2022-09-19

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5558671A (en) * 1993-07-22 1996-09-24 Yates; David C. Impedance feedback monitor for electrosurgical instrument
EP3231371A1 (en) * 2016-04-15 2017-10-18 Ethicon LLC Systems and methods for controlling a surgical stapling and cutting instrument
JP2018522612A (en) * 2015-05-12 2018-08-16 ナヴィックス インターナショナル リミテッドNavix International Limited Region evaluation by dielectric property analysis
RU2691845C1 (en) * 2019-02-20 2019-06-18 Общество С Ограниченной Ответственностью "Анико" (Ооо "Анико") Ablation method of biological tissues and device for its implementation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5558671A (en) * 1993-07-22 1996-09-24 Yates; David C. Impedance feedback monitor for electrosurgical instrument
JP2018522612A (en) * 2015-05-12 2018-08-16 ナヴィックス インターナショナル リミテッドNavix International Limited Region evaluation by dielectric property analysis
EP3231371A1 (en) * 2016-04-15 2017-10-18 Ethicon LLC Systems and methods for controlling a surgical stapling and cutting instrument
RU2691845C1 (en) * 2019-02-20 2019-06-18 Общество С Ограниченной Ответственностью "Анико" (Ооо "Анико") Ablation method of biological tissues and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8241275B2 (en) Systems and methods for transmural ablation
US10492847B2 (en) Electrosurgical method
EP2076195B1 (en) Transmural ablation systems
JP4191810B2 (en) Electrosurgical generator with adaptive power control
CA2678766C (en) Methods for control of energy delivery to multiple energy delivery devices
US11523857B2 (en) Multiplexing algorithm with power allocation
JP4338631B2 (en) Device for hardening body tissue by electrosurgery (thermal scrosis)
US6939344B2 (en) Method for controlling skin temperature during thermal treatment
JP5524956B2 (en) System and method for output control of an electrosurgical generator
US8821487B2 (en) Temperature regulating patient return electrode and return electrode monitoring system
US20090187177A1 (en) Impedance responsive ablation rf driving for moderating return electrode temperature
WO2008112931A2 (en) Apparatus and method for moderating return electrode temperature
CA2604674A1 (en) Temperature sensing return electrode pad
WO2009094392A2 (en) Intermittent ablation rf driving for moderating return electrode temperature
RU2780122C1 (en) Method for controlling an ablation apparatus for biological tissues (2 variants)
RU2691845C1 (en) Ablation method of biological tissues and device for its implementation
RU2788005C1 (en) Myocardium ablation method and device for its implementation
US20140018791A1 (en) Systems and Methods for Transmural Ablation
JP5756756B2 (en) Method and apparatus for deactivating biological tissue
CN108463180B (en) Electrosurgical system for generating high frequency alternating current
Sasaki et al. Detailed analysis of the lesion formation using a diamond tip catheter in an ex vivo experimental model
AU2014200393B2 (en) Methods for control of energy delivery to multiple energy delivery devices