UA75342C2 - Technique for welding human and animal soft tissues - Google Patents
Technique for welding human and animal soft tissues Download PDFInfo
- Publication number
- UA75342C2 UA75342C2 UA2002065056A UA2002065056A UA75342C2 UA 75342 C2 UA75342 C2 UA 75342C2 UA 2002065056 A UA2002065056 A UA 2002065056A UA 2002065056 A UA2002065056 A UA 2002065056A UA 75342 C2 UA75342 C2 UA 75342C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- stage
- impedance
- tissue
- voltage
- frequency
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 title claims abstract description 4
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 title claims abstract 3
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims abstract description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 9
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 9
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 claims abstract description 4
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 claims abstract 13
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 claims 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 3
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 3
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 2
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 2
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- WUUZKBJEUBFVMV-UHFFFAOYSA-N copper molybdenum Chemical compound [Cu].[Mo] WUUZKBJEUBFVMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009297 electrocoagulation Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000003197 gene knockdown Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000023597 hemostasis Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Surgical Instruments (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Даний винахід відноситься до області медицини і ветеринарії, а саме, до хірургії де широко 2 використовуються електроінструменти, призначення яких полягає в припиненні або запобіганні кровотечі під час хірургічних операцій. Для цього використовують електричний струм високої частоти (КЕ), що протікає через стінки стиснутої судини, або через стиснуту тканину, насичену дрібними судинами. Стиснута електродами тканина нагрівається струмом, що протікає по ній. При температурі понад 50-552С починається денатурація білків, які містяться в тканині, що приводить до "розмотування" глобулообразних молекул. Завдяки цьому то утворюється з'єднання стиснутих стінок судин. По місцю з'єднання можливий розріз тканини без утворення кровотечі. Далі ми будемо використовувати найбільш поширену назву цього процесу - біполярна коагуляція.This invention relates to the field of medicine and veterinary medicine, namely, to surgery where electric tools are widely used, the purpose of which is to stop or prevent bleeding during surgical operations. For this, a high-frequency electric current (HE) is used, flowing through the walls of a compressed vessel, or through a compressed tissue saturated with small vessels. The tissue compressed by the electrodes is heated by the current flowing through it. At a temperature above 50-552C, denaturation of the proteins contained in the tissue begins, which leads to the "unwinding" of globular molecules. Due to this, a connection of compressed vessel walls is formed. It is possible to cut the tissue at the junction without bleeding. Next, we will use the most common name of this process - bipolar coagulation.
Біполярною вона іменується тому, що тканина стискується електродами, до яких підведені обидва полюси джерела струму високої частоти. Існує ще і монополярна коагуляція. Однак цієї технології ми далі торкатися не будемо. 15 Наші дослідження показали, що біполярною коагуляцією можна не тільки з'єднувати стінки стиснутої судини, але і безліч інших м'яких живих тканин тварини і людини, що дозволило застосувати цей процес для закриття розрізів тканини замість зшивання її нитками чи іншими подібними способами. Описаний нижче спосіб з'єднання від відомого способу біполярної коагуляції судин для їх гемостазу відрізняється особливостями. частина яких відома зі змісту нашого патенту (Пат. України Мо39907 від 16.07.01 р. Бюл. винах. Моб, 2001 р. МПК АбЄ1В17/00) і 20 розвивається далі нашою патентною заявкою.It is called bipolar because the tissue is compressed by electrodes to which both poles of a high-frequency current source are connected. There is also monopolar coagulation. However, we will not touch this technology further. 15 Our studies have shown that bipolar coagulation can not only connect the walls of a compressed vessel, but also many other soft living tissues of animals and humans, which made it possible to use this process to close tissue cuts instead of stitching it with threads or other similar methods. The connection method described below differs from the known method of bipolar coagulation of blood vessels for their hemostasis. part of which is known from the contents of our patent (Pat. of Ukraine Mo39907 dated 16.07.01. Byul. vinakh. Mob, 2001. IPC AbЕ1В17/00) and 20 is further developed by our patent application.
Одна із основних відмінностей визначається способом автоматичного управління.One of the main differences is determined by the method of automatic control.
Проблемі автоматичного управління процесом коагуляції тканини присвячено кілька опублікованих робіт і патентів. Їхні автори прагнули засобами автоматичного управління уникнути "перекоагуляції" тканини, тобто надлишкового перегріву, що приводить у багатьох випадках до деструкції тканини і її обвуглювання. Засоби для с 29 визначення стану тканини в процесі її коагуляції обмежуються, по суті справи, напругою на електродах і Ге) струмом високої частоти, що протікає Через стиснуту тканину. Місце коагуляції тканини закрито електродами і не доступно для спостереження. Вмонтування в електроди пристроїв для виміру температури ускладнює конструкцію біполярних інструментів, а, саме головне, не дає достовірної інформації про стан внутрішніх шарів тканини Через великий і нестабільний перепад температури між поверхнею тканини під електродами і сч 30 внутрішніми шарами - місцем утворення з'єднання. Проте, в (американському патенті 4 938 761 "Віроїаг еїекіго чЕ зигдіса! Тогсерв"' (Пат. Бюл., т. 1116, Мої, 90.07.03)Ї, (німецькому патенті Мо3 838 840 "НоспігтодцепвSeveral published works and patents are devoted to the problem of automatic control of the tissue coagulation process. Their authors sought to avoid "perecoagulation" of the tissue, i.e., excessive overheating, which in many cases leads to the destruction of the tissue and its charring by means of automatic control. Means for c 29 determining the state of the tissue during its coagulation are limited, in essence, to the voltage on the electrodes and Ge) a high-frequency current flowing through the compressed tissue. The site of tissue coagulation is closed by electrodes and is not available for observation. The installation of devices for measuring temperature in the electrodes complicates the design of bipolar instruments, and most importantly, it does not provide reliable information about the condition of the inner layers of the tissue. However, in (American patent 4 938 761 "Viroiag eiekigo chE zigdisa! Togserv"' (Pat. Bull., vol. 1116, Moi, 90.07.03)І, (German patent Mo3 838 840 "Nospigtodtsepv
Коадиайвопвг-Тргтіспішпо Тиг о спігигдівспе 2меске" (Пат. Бюл., Мо21, 90.05.23), а також (американському патенті оKoadyaivopvg-Trgtispishpo Tyg o spigigdivspe 2meske" (Pat. Byul., Mo21, 90.05.23), as well as (American patent on
Мо5 776 130 (Я. ба", МоЇ. 1212, М 1, Ошу, 7, 1998, с. 422)| є вказівки про застосування датчика юю температури в ланцюзі зворотного зв'язку для попередження перегріву тканини.Mo5 776 130 (Y. ba", MoY. 1212, M 1, Oshu, 7, 1998, p. 422) | there are instructions on the use of a temperature sensor in the feedback circuit to prevent tissue overheating.
Зо У 1984 році шведські фахівці В. Маійоге і В. Вегддасп! вперше звернули увагу на те, що при біполярній т електрокоагуляції опір тканини змінюється. Спочатку імпеданс тканини падає, досягає мінімального значення і потім починає зростати. Подальше нагрівання викликає прилипання інструменту до тканини, її деструкцію й обвуглювання. Спосіб, описаний згаданими авторами |(("Мейгозигу Кем.", 7 (1984), р. 187-190)| передбачає « завершення нагрівання тканини на початковій стадії підйому її імпедансу, коли прилипання інструменту ще З7З малоймовірне й обвуглювання .тканини виключене. с Застосування цього способу управління для коагуляції судин діаметром до 2 мм описано в журналі: ". "з Оегтаїйо!. Зигуд Опсо1.", 1993; 19, р. 225-227.In 1984, Swedish experts V. Maiyoge and V. Vegddasp! for the first time drew attention to the fact that tissue resistance changes during bipolar t electrocoagulation. First, the tissue impedance drops, reaches a minimum value, and then begins to increase. Further heating causes sticking of the tool to the fabric, its destruction and charring. The method described by the mentioned authors |(("Meygozigu Chem.", 7 (1984), p. 187-190)| involves "completing the heating of the tissue at the initial stage of its impedance rise, when sticking of the instrument is still unlikely and charring of the tissue is excluded). c The use of this method of management for coagulation of vessels with a diameter of up to 2 mm is described in the magazine: ". "z Oegtaiyo!. Zygud Opso1.", 1993; 19, p. 225-227.
Американський патент Мо5,827,271 "Епегду деїїмегу зувзіет ог меззе! зеайпд" (ОЙ. ба", Мої. 1215, М 4, Осі. 27, 1998, с. 3957)| передбачає управління процесом коагуляції тканини. Відповідно до цього патенту, перехід від одного рівня потужності нагрівання тканини до іншого виконується автоматично в залежності від її - імпедансу. Припинення ж нагрівання (завершення коагуляції) здійснюється при імпедансі 1000 Ом, чи 2048 Ом. 1 Авторами (американського патенту Мо5,817,093 ("ОйЯ. Са", МоЇ. 1215, М 1, Осі. б, 1998, с. 433), с запропоновано припиняти нагрівання тканини, коли імпеданс її досягає граничного значення, причому останній є функцією мінімального імпедансу 4діп. Так, якщо 7 тіп560 Ом, то граничний імпеданс дорівнює 500ж0,2: 7 піп; З т. при тіп:560 цей імпеданс дорівнює 2 ліпк20 Ом.US patent Mo5,827,271 "Epegdu deiimegu zuvziet og mezze! zeaypd" (OY. ba", Moi. 1215, M 4, Osi. 27, 1998, p. 3957) | provides for the control of the tissue coagulation process. According to this patent, the transition from one level of tissue heating power to another is performed automatically depending on its impedance. The termination of heating (completion of coagulation) is carried out at an impedance of 1000 Ohms or 2048 Ohms. . 1215, M 1, Osi. b, 1998, p. 433), it is proposed to stop heating the fabric when its impedance reaches the limit value, and the latter is a function of the minimum impedance of 4 dip. So, if 7 tip is 560 Ohm, then the limit impedance is equal to 500zh0 ,2: 7 pip; With t. at tip:560, this impedance is equal to 2 lipk20 Ohm.
Кз ІЄвропейський патент Мо0870473 ("Егоріап Раї. ВиЇ., М 42, 14.10.98, с. 106) передбачає автоматичну установку режиму роботи джерела живлення високої частоти в залежності від абсолютного значення імпедансу тканини. Якщо опір малий, джерело живлення працює в режимі стабілізації струму. При більшому імпедансі - у режимі стабілізації потужності. Нарешті, при імпедансі тканини порядку 1000 В джерело живлення працює в режимі стабілізації напруги на рівні 120 В.Kz European patent Mo0870473 ("Egoriap Rai. Vy., M 42, 14.10.98, p. 106) provides for automatic setting of the high-frequency power source operation mode depending on the absolute value of the tissue impedance. If the resistance is small, the power source works in stabilization mode current. At a higher impedance - in the power stabilization mode. Finally, with a tissue impedance of the order of 1000 V, the power source operates in the voltage stabilization mode at the level of 120 V.
ГФ) Автори (американського патенту Моб,296,636 ("ОПЙ. (за, МоЇ. 1251, М 1, Осі. 2, 2001, с. 3143), щоб з уникнути пригоряння тканини під електродами, вводять обмеження струму високої частоти 1 А чи З А, в залежності від конкретних умов. во Ті ж автори в (американському патенті Моб,142,992 ("ОМ. (ба, МоЇ. 1240, М 1, Мом. 7, 2000, с. 4143) описують систему стабілізації струму високої частоти. Очевидно, що таку систему навряд чи можна розглядати, як засіб, що попереджає підгоряння тканини. (Американським патентом Моб,179,834 ("ОЯ. (за, МоЇ. 1242, М 5, дап. 30, 2001, с. 4270))| передбачене вмонтування температурного датчика в електрод пінцета й одночасно моніторинг імпедансу. При цьому можна б виключити перегрів електроду і надмірне "висушування" тканини.GF) The authors (of the American patent Mob, 296,636 ("OPY. (for, MoY. 1251, M 1, Osi. 2, 2001, p. 3143)), in order to avoid tissue burning under the electrodes, introduce a high-frequency current limitation of 1 A or From A, depending on specific conditions. The same authors in (American patent Mob, 142,992 ("OM. (ba, MoY. 1240, M 1, Mom. 7, 2000, p. 4143)) describe a high-frequency current stabilization system . It is obvious that such a system can hardly be considered as a means of preventing tissue burning. provided for the installation of a temperature sensor in the electrode of the tweezers and at the same time impedance monitoring. At the same time, it would be possible to exclude overheating of the electrode and excessive "drying" of the tissue.
Автори (американського патенту Моб,293,946 ("ОМЙ. ба", МоЇ. 1250, М 4, Зері. 25, 2001, с. 3856)) для зниження ймовірності підгоряння тканини пропонують електроди пінцета виготовляти з чистого срібла або чистого золота, причому ступінь чистоти повинна бути не нижче 9790.The authors (of the American patent Mob, 293,946 ("OMY. ba", MoY. 1250, M 4, Zeri. 25, 2001, p. 3856)) in order to reduce the probability of tissue burning, propose to make the electrodes of the tweezers from pure silver or pure gold, and the degree purity should not be lower than 9790.
Опис системи управління розрахований на коагуляцію судини і насичених дрібними судинами ділянок тканини для припинення або попередження кровотечі під час операцій. Судини, що пройшли коагуляцію, не тільки під час операції, але і після видужання пацієнта, втрачають свої фізіологічні функції. У зв'язку з цим, особливі вимоги до коагуляції не пред'являються. Важливо тільки, щоб біполярний інструмент не прилипав до тканини, тканина не підгоряла і переносила надмірні теплові впливи, що виражається, в граничному випадку, - в обвуглюванні. 70 Інакше обстоїть справа при з'єднанні розрізаних ділянок тканини. Щоб відновлення фізіологічних функцій розрізаного під час операції органу протікало досить швидко і не спричиняло ускладнень, теплове вкладення повинно бути мінімальним, але достатнім для створення з'єднання. У зв'язку з цим, вимоги до управління процесом коагуляції істотно підвищуються. Важливо також те, що використання біполярної коагуляції для відновлення функцій органів було простим для хірурга, не відволікало його увагу на настроювання апаратури і /5 не призводило, в зв'язку з цим, до втрати часу. Ідеальною можна було 6 вважати таку систему автоматизованого управління, що могла б самостійно без участі хірурга або його помічників настроюватися на режим зварювання тканин різних органів, тобто мати адаптивні властивості.The description of the control system is designed for coagulation of blood vessels and areas of tissue saturated with small vessels to stop or prevent bleeding during operations. Vessels that have undergone coagulation, not only during surgery, but also after the patient's recovery, lose their physiological functions. In this regard, there are no special requirements for coagulation. It is only important that the bipolar tool does not stick to the tissue, the tissue does not burn and tolerate excessive thermal effects, which is expressed, in the extreme case, in charring. 70 The situation is different when connecting cut sections of fabric. In order for the restoration of the physiological functions of the organ cut during the operation to proceed quickly enough and not to cause complications, the thermal input should be minimal, but sufficient to create a connection. In this regard, the requirements for managing the coagulation process are significantly increased. It is also important that the use of bipolar coagulation for the restoration of organ functions was simple for the surgeon, did not distract his attention from setting up the equipment, and /5 did not lead, in this regard, to loss of time. Such an automated control system could be considered ideal, which could independently adjust to the mode of welding tissues of various organs without the participation of the surgeon or his assistants, i.e. have adaptive properties.
Існує спосіб з'єднання м'яких біологічних тканих (Пат. України Мо44805 від 15.03.02 р., Бюл. Винах. МоЗ, 2002 р., МПК" дб1817/00 - прототип)!. Однією з головних відмінних рис цієї системи є те, що на початку прикладена до тканини напруга зростає поступово по лінійному закону. При цьому через малі проміжки часу провадиться вимір спадання напруги на тканині і струм, що протікає через неї. Діленням значення напруги на струм визначається поточне значення імпедансу 7 ділянки тканини, що знаходиться між електродами біполярного інструменту. В міру зростання напруги поточне значення імпедансу падає і потім досягає мінімального значення 7 пір. У цей момент ріст напруги припиняється, напруга стабілізується на досягнутому Га рівні. Система управління запам'ятовує мінімальне значення імпедансу 7 діпд. Цей перший період нагрівання тканини при зростаючій напрузі адаптує систему управління до властивостей тканини. Система знаходить ту і) напругу, при якій завершується пробій мембран кліток, що призводить до падіння поточного значення імпедансу.There is a method of connecting soft biological tissues (Patent of Ukraine Mo44805 dated 15.03.02, Byul. Vynak. MoZ, 2002, IPC" db1817/00 - prototype)! One of the main distinguishing features of this system is the fact that initially the voltage applied to the tissue increases gradually according to a linear law. At the same time, after small intervals of time, the measurement of the voltage drop on the tissue and the current flowing through it is carried out. By dividing the voltage value by the current, the current value of the impedance 7 of the tissue section located between the electrodes of the bipolar instrument. As the voltage increases, the current value of the impedance drops and then reaches a minimum value of 7 dipd. At this moment, the voltage increase stops, the voltage stabilizes at the reached Ha level. The control system remembers the minimum impedance value of 7 dipd. This first heating period tissue with increasing tension adapts the control system to the properties of the tissue. see to the drop in the current value of the impedance.
Пробій мембран кліток у контакті шарів, що з'єднуються, необхідний для утворення спільного білкового простору, коагуляція якого призводить до утворення з'єднання. Зміна знаку похідної імпедансу за часом аг/4 з Ге негативного на позитивний викликана початком процесу коагуляції білка. Таким чином, система автоматичного управління знаходить напругу, при якій можливе утворення з'єднання, настроюється. ЗThe breakdown of the cell membranes in the contact of the connecting layers is necessary for the formation of a common protein space, the coagulation of which leads to the formation of a connection. The change in the sign of the impedance derivative over time ag/4 from negative to positive is caused by the beginning of the protein coagulation process. Thus, the automatic control system finds the voltage at which the formation of a connection is possible, and adjusts it. WITH
На наступній стадії відбувається подальше нагрівання тканини. При цьому система управління визначає со поточне значення імпедансу 7 і визначає його відносне значення 2-2/7 ліпд. Відносний імпеданс зростає, що свідчить про підвищення ступеня коагуляції тканини. При певному заздалегідь підібраному значенні відносного о імпедансу 24-2Ді2)/А іп система управління припиняє нагрівання тканини. На цьому процес зварювання - завершується.At the next stage, the fabric is further heated. At the same time, the control system determines the current value of impedance 7 and determines its relative value of 2-2/7 lipd. The relative impedance increases, which indicates an increase in the degree of tissue coagulation. At a certain preselected value of the relative impedance 24-2Di2)/Аip, the control system stops heating the fabric. This completes the welding process.
Суттєвими недоліками описаного патенту є:The significant disadvantages of the described patent are:
Те, що система управління працездатна тільки при двох- триразовій зміні товщини тканини. При більшому « діапазоні зміни товщини тканини потрібна зміна швидкості зростання напруги, що можна вважати недоліком 70 системи. Другий недолік полягає в тому, що в деяких випадках у другій стадії процесу зварювання коагуляція - с йде недостатньо інтенсивно, що відображається на швидкості зростання імпедансу. Напруга, що відповідає ц мінімуму імпедансу виявляється недостатньою, щоб розвиток коагуляції чітко відбивався на динаміці зміни и"? імпедансу.The fact that the control system is functional only when the thickness of the fabric changes two or three times. With a larger range of changes in the thickness of the fabric, a change in the speed of the voltage increase is required, which can be considered a disadvantage of the 70 system. The second disadvantage is that in some cases, in the second stage of the welding process, coagulation - c is not sufficiently intense, which is reflected in the rate of increase in impedance. The voltage corresponding to the impedance minimum turns out to be insufficient for the development of coagulation to be clearly reflected in the dynamics of the impedance change.
Треба зазначити, що процес коагуляції не однозначно визначає динаміку зміни імпедансу тканини. Ще, 5 принаймні два явища впливають на нього. Перше явище - ріст електричної провідності тканини по мірі -І зростання її температури. Це явище, як відомо, спостерігається в електролітах. Друге явище - це утворення бульбашок парів як безпосередньо під електродами, так і в об'ємі самої тканини, що призводить до підвищення і-й опору. Виключити це явище не можна, тому що ми змушені робити зварювання в режимі дуже швидкої оз коагуляції, а для цього потрібна досить висока температура.It should be noted that the coagulation process does not unambiguously determine the dynamics of changes in tissue impedance. Also, 5 at least two phenomena affect it. The first phenomenon is an increase in the electrical conductivity of the fabric as its temperature increases. This phenomenon is known to be observed in electrolytes. The second phenomenon is the formation of vapor bubbles both directly under the electrodes and in the volume of the tissue itself, which leads to an increase in resistance. This phenomenon cannot be excluded, because we are forced to do welding in the mode of very fast coagulation, and for this a fairly high temperature is required.
Таким чином, імпеданс тканини визначається коагуляцією і кипінням - інерційними процесами, що протікають е з поглинанням енергії і залежністю електричної провідності від температури. На жаль, наші знання проThus, tissue impedance is determined by coagulation and boiling - inertial processes occurring with energy absorption and dependence of electrical conductivity on temperature. Unfortunately, our knowledge about
Кз електричні властивості біологічної тканини ще дуже обмежені і значною мірою побудовані на уявленнях загального характеру.Because the electrical properties of biological tissue are still very limited and are largely based on general ideas.
Постановка задачі винаходу складалася в тому, щоб: зберігши основний принцип самонастроювання системи управління, запропонувати і здійснити новий алгоритм управління, більш стійкий до дії обурень. Крім цього, новий алгоритм дозволяє працювати при великій зміні товщини тканин, що зварюється, і при цьому не потрібно о втручання користувача в настроювання апаратури. Описаний нижче алгоритм управління придатний як для ко зварювання, так і для коагуляції тканини. Алгоритм передбачає здатність адаптації управління до конкретних властивостей і особливості тканин органів, які оперуються і завдяки цьому забезпечує одержання необхідного бо результату без втручання оператора в настроювання апаратури.The task of the invention was to: preserve the basic principle of self-adjustment of the control system, to propose and implement a new control algorithm that is more resistant to disturbances. In addition, the new algorithm allows you to work with a large change in the thickness of the fabrics being welded, and at the same time, it does not require user intervention in setting up the equipment. The control algorithm described below is suitable for both co-welding and tissue coagulation. The algorithm provides for the ability to adapt control to the specific properties and peculiarities of the tissues of the organs being operated on, and thanks to this, ensures the necessary result without the operator's intervention in setting up the equipment.
Суттєвою відмінністю винаходу є адаптація системи управління при поступово нелінійно зростаючій напрузі на електродах, що стискають тканину по трьох основних величинах: відносному імпедансу тканини, тривалості досягнення відносним імпедансом попередньо встановленого значення і напруги високої частоти в момент рівності відносного імпедансу заданому значенню. 65 Ще однією суттєвою відмінністю винаходу є спосіб, що забезпечує сувору послідовність електричного пробою мембран кліток поверхневих шарів тканини що з'єднуються, з утворенням спільного для шарів білкового простору, і наступної теплової денатурації білків, що призводить до їхньої коагуляції й створення з'єднання.A significant difference of the invention is the adaptation of the control system with a gradually non-linearly increasing voltage on the electrodes that compress the tissue according to three main values: the relative impedance of the tissue, the duration of the relative impedance reaching the preset value and the high-frequency voltage at the moment when the relative impedance is equal to the given value. 65 Another significant difference of the invention is the method that provides a strict sequence of electrical breakdown of the membranes of the cells of the surface layers of the tissue that are connected, with the formation of a common protein space for the layers, and the subsequent thermal denaturation of the proteins, which leads to their coagulation and the creation of a connection.
Наступною суттєвою відмінністю винаходу є спосіб, при якому етап адаптації завершується на початку процесу коагуляції. Винаходом передбачене також використання електродів з композиційного матеріалу мідь-молібден, одержуваного шляхом одночасного випару у вакуумі міді і молібдену і конденсації суміші парів на підкладці.Another significant difference of the invention is the way in which the adaptation stage is completed at the beginning of the coagulation process. The invention also provides for the use of electrodes made of a copper-molybdenum composite material obtained by simultaneous evaporation of copper and molybdenum in a vacuum and condensation of a mixture of vapors on the substrate.
На фіг. 1-3 представлені наступні залежності:In fig. 1-3 present the following dependencies:
Фіг.1. Зміна напруги високої частоти ОО у часі Її і можлива апроксимація цієї залежності чотирма прямолінійними відрізками.Fig.1. The change in the high-frequency OO voltage over time and the possible approximation of this dependence by four straight line segments.
Фіг.2. Залежності зміни напруги високої частоти М, імпедансу 72, відносного імпедансу 7 і значення 2. від часу. 70 Фіг.3. Залежності зміни напруги високої частоти ), імпедансу 7 і відносного імпедансу 2 від часу.Fig. 2. Dependences of changes in high-frequency voltage M, impedance 72, relative impedance 7 and value 2. on time. 70 Fig. 3. Dependences of changes in high frequency voltage), impedance 7 and relative impedance 2 on time.
Процес протікає у два етапи.The process proceeds in two stages.
Ї етап (адаптація) протікає при наростаючій із нульового значення напрузі високої частоти. Швидкість наростання напруги поступово знижується. (Фіг.2). В окремому випадку її можна змінювати за законом:The third stage (adaptation) occurs when the high-frequency voltage increases from zero. The rate of voltage rise gradually decreases. (Fig. 2). In a separate case, it can be changed by law:
О-ивК, де це - постійна, ії - час, К«1 - постійна.O-ivK, where it is a constant, ii - time, K«1 - a constant.
Можлива апроксимація кривої напруги кількома прямими, як показано на тім же малюнку пунктиром.It is possible to approximate the voltage curve by several straight lines, as shown in the same dotted figure.
Через певні малі інтервали часу провадяться виміри напруги і струму високої частоти. Діленням цих двох величин визначається поточне значення імпедансу тканини. На початку імпеданс тканини падає (Фіг.3), але при цьому спостерігаються різкі його коливання, що можуть збити систему управління. Тому необхідна фільтрація результатів обчислення імпедансу.High-frequency voltage and current measurements are carried out at certain small time intervals. Dividing these two values determines the current value of tissue impedance. At the beginning, the impedance of the tissue drops (Fig. 3), but at the same time, its sharp fluctuations are observed, which can knock down the control system. Therefore, it is necessary to filter the results of the impedance calculation.
Моніторинг відфільтрованого значення імпедансу дозволяє виявити мінімальне його значення. Це значення імпедансу запам'ятовується і із цього ж моменту часу використовується для визначення значення відносного імпедансу шляхом ділення поточного його значення на мінімальне.Monitoring of the filtered impedance value allows you to detect its minimum value. This impedance value is memorized and from that same moment in time is used to determine the value of the relative impedance by dividing its current value by the minimum.
Напруга продовжує зростати до тих пір, поки відносне значення імпедансу 7 менше 225, що змінюється по сThe voltage continues to rise until the relative value of impedance 7 is less than 225, which varies with
Мірі зростання напруги по заздалегідь встановленому закону. У момент рівності 2-2. закінчується перший етап.Measures of voltage growth according to a predetermined law. At the time of the tie 2-2. the first stage ends.
ПП етап (формування з'єднання) починається зі зниження напруги на 0...3090 (Фіг.З3, час 14). і)The PP stage (connection formation) begins with a voltage drop of 0...3090 (Fig. 3, time 14). and)
На Фіг. З напруга на тканині зберігається незмінною до кінця зварювання. Час другого етапу ЇЇ 5 встановлюється автоматично пропорційно часові першого етапу, тобто 6-ац, с де а - коефіцієнт.In Fig. The tension on the fabric remains unchanged until the end of welding. The time of the second stage of HER 5 is set automatically in proportion to the time of the first stage, i.e. 6-ac, where a is the coefficient.
Частота модуляції автоматично встановлюється обернено пропорційно тривалості першого етапу, тобто чим ч більше час першого етапу, тим нижче частота модуляції і навпаки. соThe modulation frequency is automatically set inversely proportional to the duration of the first stage, i.e. the longer the time of the first stage, the lower the modulation frequency and vice versa. co
Можливі відхилення ходу процесу зварювання і реакція системи управління на ці відхилення.Deviations in the course of the welding process and the reaction of the control system to these deviations are possible.
По різних причинах можуть виникнути відхилення від нормального ходу процесу зварювання. До таких ю причин можна віднести наступні: - - електричний пробій або механічне продавлювання тканини електродами інструменту; - захоплена тканина надмірно великої товщини; - забруднено робочі поверхні електродів інструменту; « - порушено ізоляцію на бічних поверхнях електродів та ін.For various reasons, deviations from the normal course of the welding process may occur. The following can be attributed to such reasons: - - electrical breakdown or mechanical pressing of the tissue by the electrodes of the tool; - trapped tissue of excessive thickness; - the working surfaces of the tool's electrodes are contaminated; "- the insulation on the side surfaces of the electrodes, etc., is broken.
Усі ці причини призводять до відхилень ходу процесу зварювання: - с - перший етап зварювання не завершується в межах росту напруги від нуля до максимального значення, а тобто імпеданс не досягає свого мінімального значення за цей проміжок часу; ,» - перший етап не завершується в межах часу зростання напруги до максимального значення, але імпеданс проходить своє мінімальне значення, а значення відносного імпедансу в межах цього часу лишається нижче того значення 73, при якому можливе закінчення першого етапу. -і Найбільш простим способом управління є відключення джерела живлення при обох типах відхилень з сл подачею хірургу сигналу про процес, що не відбувся.All these reasons lead to deviations in the course of the welding process: - c - the first stage of welding is not completed within the limits of voltage growth from zero to the maximum value, that is, the impedance does not reach its minimum value during this period of time; ,” - the first stage is not completed within the time of the voltage rise to the maximum value, but the impedance passes its minimum value, and the value of the relative impedance within this time remains below the value 73, at which the end of the first stage is possible. - and The simplest way of management is to turn off the power source in case of both types of deviations, followed by a signal to the surgeon about the process that did not take place.
Система управління повинна відключати джерело живлення, а користувач одержувати інформацію про (95) неприпустимі порушення процесу зварювання. їз 50 Особливі вимоги до джерела живлення.The control system should disconnect the power source, and the user should receive information about (95) unacceptable violations of the welding process. iz 50 Special requirements for the power source.
Для одержання зварного з'єднання, необхідно в першу чергу забезпечити пробій клітинних мембран для того, що) щоб утворити спільний білковий простір для шарів тканини, що з'єднуються, а потім нагріти цей об'єм до температури швидкої коагуляції білків. Цю послідовність можна забезпечити, якщо вихідну напругу У джерела живлення буде модульовано прямокутними імпульсами частотою між 1 і 20 кГц із тривалістю вмикання між 10 і 5Одо. Якщо вихідна напруга не модульована, то часто виникають такі ситуації, коли коагуляція протікає раніше пробою мембран. В результаті отримане з'єднання або не утвориться зовсім, або виявиться неприйнятної якості. о Імпульсна модуляція з частотою діє протягом усього часу зварювання. Імпеданс тканини обчислюється як іме) співвідношення середніх значень напруги високої частоти і середніх значень струму.To obtain a welded joint, it is necessary first of all to ensure a breakdown of the cell membranes in order to) to form a common protein space for the layers of tissue that are connected, and then to heat this volume to the temperature of rapid coagulation of proteins. This sequence can be ensured if the output voltage V of the power supply is modulated by rectangular pulses with a frequency between 1 and 20 kHz with a duration of switching between 10 and 5Od. If the output voltage is not modulated, then such situations often occur when coagulation occurs before membrane breakdown. As a result, the resulting connection will either not be formed at all, or will be of unacceptable quality. o Pulse modulation with frequency is effective throughout the welding time. Tissue impedance is calculated as the ratio of average values of high-frequency voltage and average values of current.
Описаний алгоритм працездатний при сприятливому сполученні визначальних його величин і коефіцієнтів. 60 Описана послідовність маніпуляцій і особливостей системи живлення була відтворена у відповідному устаткуванні, спочатку перевірена при загальнохірургічних операціях на свинях і, після одержання позитивних результатів проходила іспит в Центральному шпиталі Служби безпеки України у відділеннях хірургії і гінекології, а потім була прийнята для практичного використання. б5The described algorithm is workable with a favorable combination of its determining values and coefficients. 60 The described sequence of manipulations and features of the power system was reproduced in the appropriate equipment, first tested during general surgical operations on pigs and, after receiving positive results, passed an exam in the Central Hospital of the Security Service of Ukraine in the departments of surgery and gynecology, and then was accepted for practical use. b5
Claims (11)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2002065056A UA75342C2 (en) | 2002-06-19 | 2002-06-19 | Technique for welding human and animal soft tissues |
| RU2003135514/14A RU2294171C2 (en) | 2002-06-19 | 2003-12-04 | Method for welding human or animal soft tissues |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2002065056A UA75342C2 (en) | 2002-06-19 | 2002-06-19 | Technique for welding human and animal soft tissues |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA75342C2 true UA75342C2 (en) | 2006-04-17 |
Family
ID=35746732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2002065056A UA75342C2 (en) | 2002-06-19 | 2002-06-19 | Technique for welding human and animal soft tissues |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2294171C2 (en) |
| UA (1) | UA75342C2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BRPI0706605B8 (en) * | 2006-01-17 | 2021-06-22 | Endymed Medical Ltd | electrosurgical system employing phase-controlled radiofrequency energy |
| EP2992848B1 (en) * | 2014-09-05 | 2022-12-28 | Erbe Elektromedizin GmbH | Device for contact coagulation of biological tissue |
| RU190324U1 (en) * | 2018-12-21 | 2019-06-26 | Дмитрий Васильевич Белик | Electrosurgical apparatus with the adjustment of the output parameters of the feedback system with optical sensors |
-
2002
- 2002-06-19 UA UA2002065056A patent/UA75342C2/en unknown
-
2003
- 2003-12-04 RU RU2003135514/14A patent/RU2294171C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2294171C2 (en) | 2007-02-27 |
| RU2003135514A (en) | 2005-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2325132C2 (en) | System and method of managing biological tissue welding | |
| EP2298203B1 (en) | System for terminating treatment in impedance feedback algorithm | |
| CN1240345C (en) | Electrosurgical system | |
| US8226639B2 (en) | System and method for output control of electrosurgical generator | |
| US8486061B2 (en) | Imaginary impedance process monitoring and intelligent shut-off | |
| US8062291B2 (en) | Smart return electrode pad | |
| JP5315154B2 (en) | Electrosurgical device and therapeutic treatment apparatus | |
| JP3207435B2 (en) | Electrosurgical energy supply system | |
| US20050203504A1 (en) | Method and system for controlling output of RF medical generator | |
| AU2012201624B2 (en) | Energy-based ablation completion algorithm | |
| JP2009045456A (en) | Electric processing system and its treatment method | |
| AU2009201197A1 (en) | Electrosurgical apparatus with predictive RF source control | |
| BRPI0905851B1 (en) | ELECTROSURGICAL SYSTEM | |
| JP2004229832A (en) | Electrocautery apparatus | |
| CA2679568C (en) | Microwave surgical device | |
| UA75342C2 (en) | Technique for welding human and animal soft tissues | |
| US20120283730A1 (en) | Method and device for tissue fusion or coagulation by tissue resistance-dependent voltage-controlled electrical action | |
| JP3895531B2 (en) | Electrosurgical equipment | |
| JP3780140B2 (en) | Electrosurgical equipment |