WO2010142438A2 - Versorgungseinrichtung zur bereitstellung einer hf-ausgangsspannung, hf-chirurgiegerät mit entsprechender versorgungseinrichtung und verfahren zum betreiben einer hf-generatoreinheit - Google Patents

Versorgungseinrichtung zur bereitstellung einer hf-ausgangsspannung, hf-chirurgiegerät mit entsprechender versorgungseinrichtung und verfahren zum betreiben einer hf-generatoreinheit Download PDF

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    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
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    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773—Sensed parameters
    • A61B2018/00875—Resistance or impedance

Definitions

  • control unit which comprises the measuring unit and the signal unit and is designed to activate the signal unit in dependence on the electrical load.
  • the supply device is preferably a supply device for operating the HF generator unit in a voltage-regulated operating mode.
  • the voltage-controlled operating mode attempts are made to keep the RF voltage or HF output voltage delivered by the power oscillator or by the HF generator device constant.
  • the voltage of the power supply unit connected to the HF generator device varies, since it now controls the function of an actuator.
  • the RF output voltage does not break in a tissue impedance change. It is an intensification of the present invention to control the behavior of an uncontrolled mode of operation - in which the RF output voltage varies depending on the tissue impedance - in a controlled manner in the controlled mode.
  • the object is further achieved by a method for performing an electrosurgical procedure, the method comprising the following steps:
  • the setpoint may be increased as the measured RF output current increases to signal the person performing the procedure that the impedance of the tissue is decreasing.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a control unit of the supply device with inputs and outputs
  • FIG. 3 shows a signal flow diagram for controlling or regulating the HF output voltage of the supply device according to FIG. 1.
  • the same reference numerals are used for the same and like parts.
  • Fig. 1 shows an electrosurgical device comprising a supply device 20, a monopolar electrosurgical instrument 10 and a neutral electrode 19.
  • the neutral electrode 19 and the instrument 10 are connected via a cable with corresponding lines 11, 11 'to the supply device 20.
  • the supply device 20 has a control unit 30 (see Fig. 2), which is responsible, inter alia, that of an existing RF generator 21, a suitable RF output voltage U 3 and a suitable RF output current I a between the neutral electrode 19 and an application electrode 18 of the electrosurgical instrument 10 is provided.
  • the HF generator 21 and the control unit 30 is in communicative connection.
  • the HF output voltage U 3 leads to a partial coagulation of the tissue of a torso. 3
  • a point of the present invention is that the control unit 30 detects an active power P of the applied RF output current I a and thus acts on the HF generator 21, that the active power P - RF output voltage U a and HF output current I 3 - is set.
  • the RF output voltage U a and the RF output current I a can be chosen such that only a relatively low power is available for the action to be taken with the instrument 10, eg the cutting of muscle tissue.
  • the attending physician or surgeon feels a significant mechanical resistance when guiding the electrosurgical instrument 10.
  • the electrosurgical instrument 10 cuts - is so supplied with an RF output voltage U 3 that a sufficient power is provided -, but there is a haptic feedback.
  • the device of FIG. 3 detects an active power P by means of an active current calculation unit 25. This is connected to the HF output and receives the HF output voltage U 3 and the HF output current I a and determines an active current I 3 '.
  • the active current I a - is applied to a resistor Ri and the falling voltage is compared with a parameterizable HF open-circuit voltage U 0 . From the HF open-circuit voltage U 0 so the voltage dropping across the resistor Rj voltage is subtracted, so that the control value U S ⁇ ⁇ i results.
  • the resistor R and the comparator 29 thus form a Ri-simulator 24, which simulates an internal resistance of the RF generator 21 in the end.
  • the still existing internal resistance of the power oscillator no longer plays a role and is no longer visible to the outside.
  • the subordinate voltage regulator regulates the internal resistance of the power oscillator.
  • setting a negative resistance Rj is possible.
  • the components shown in FIG. 3 can also be understood as a control loop, the desired value being modified on the basis of the applied load.
  • the control circuit ensures a voltage-controlled operation of the supply device 20, wherein the HF output voltage U 3 (control variable) is maintained substantially constant at or close to the control value U S ⁇ ⁇ i.
  • the control variable can be the nominal power supply voltage Us o ii 2 or net part actual voltage Ui st .
  • the voltage of the power supply or the power supply 22 of the RF generator is varied.
  • the control loop can be implemented by the PI controller 23 with the associated comparator.
  • the modification of the target value depends on the load. This signaling device is implemented by the Ri simulator.
  • a supply device for providing an HF output voltage for application by means of an electrosurgical instrument can comprise:
  • a measuring unit for determining an electrical load during the application of an HF output current I a ;
  • a signal unit for outputting a haptic perceptible signal
  • control unit 30 which is in communicative communication with at least the measuring unit and the signal unit in order to activate the signal unit in dependence on the electrical load.

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Abstract

Es sind Versorgungseinheiten zur Bereitstellung einer HF-Spannung und eines HF-Stroms bekannt, die elektrochirurgische Instrumente derart versorgen, dass diese zum Schneiden und/oder Koagulieren von Gewebe eingesetzt werden können. Bei derartigen Versorgungseinrichtungen ist die Regelung des HF-Stroms und der HF-Spannung von zentraler Wichtigkeit, da nur bei einer geeigneten Wahl der Parameter eine sichere Funktion des elektrochirurgischen Instruments gewährleistet werden kann. Bei herkömmlichen Regel- bzw. Steuereinheiten wird es häufig vernachlässigt, für den behandelnden Arzt eine entsprechende Rückmeldung bereitzustellen. Dies kann zu einer ungewollten Schädigung von mit dem Instrument behandeltem Gewebe führen. Zur Vermeidung dieses Problems wird eine Versorgungseinheit aufgezeigt, die umfasst: eine HF-Generatoreinheit zur Erzeugung der HF-Ausgangsspannung; eine Messeinheit zur Bestimmung der elektrischen Last während der Applikation eines HF-Ausgangsstroms; eine Signaleinheit zur Ausgabe eines haptisch wahrnehmbaren Signals; und eine Steuereinheit, die zumindest mit der Messeinheit und der Signaleinheit in kommunikativer Verbindung steht, um die Signaleinheit in Abhängigkeit von der elektrischen Last zu aktivieren.

Description

Versorgungseinrichtung zur Bereitstellung einer HF-Ausgangsspannung,
HF-Chirurgiegerät mit entsprechender Versorgungseinrichtung und
Verfahren zum Betreiben einer HF-Generatoreinheit
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Versorgungseinrichtung zur Bereitstellung einer HF-Ausgangsspannung, ein HF-Chirurgiegerät mit einer entsprechenden Versorgungseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer HF-Generatoreinheit für ein elektrochi- rurgisches Instrument.
In der Hochfrequenzchirurgie (HF-Chirurgie) wird Wechselstrom mit hoher Frequenz durch den menschlichen Körper geleitet, um Gewebe gezielt zu schädigen bzw. zu schneiden oder zu koagulieren. Hierbei wird allgemein zwischen einer monopolaren und einer bipolaren Applikation des Behandlungsstroms unterschieden. Bei einer monopolaren Anwendung ist üblicherweise nur eine Applikationselektrode vorgesehen, an die eine hochfrequente Wechselspannung angelegt wird. Die Applikationselektrode befindet sich beispielsweise an einem elektrochirurgischen Instrument zum Schneiden und/oder Koagulieren von Gewebe. Ferner wird eine großflächige Neutralelektrode am Körper des Patienten angebracht. Bei der Applikation des HF-Stroms wird eine HF- Spannung an die Applikationselektrode und die Neutralelektrode angelegt, wobei der Stromkreis über das dazwischen liegende Gewebe geschlossen wird. Die Form der Applikationselektrode hängt von dem jeweiligen Anwendungsgebiet ab. Die Oberflächen oder Kontaktflächen der Applikationselektrode, über die der Wechselstrom in das Gewebe geleitet wird, ist verhältnismäßig klein, so dass in der direkten Umgebung der Applikationselektrode eine hohe Stromdichte und demzufolge auch eine hohe Wärmeentwicklung entstehen.
Die Stromdichte nimmt mit zunehmendem Abstand zur Applikationselektrode stark ab, sofern nicht durch erhebliche Unterschiede in der Gewebeleitfähigkeit auch an weiteren Körperstellen hohe Stromdichten auftreten. Bei bipolaren Anwendungen wird die HF-Spannung an zwei nahe beieinander liegenden Applikationselektroden, z.B. an einer bipolaren Koagulationszange angelegt. Das heißt, der Strom fließt hauptsächlich durch zwischen den Applikationselektroden befindliches Gewebe. Vorzugsweise sind die Applikationselektroden an einem Instrument angeordnet. Schlecht zugängliche Gewebestellen können oftmals nur schlecht oder gar nicht mit solchen Instrumenten erreicht und behandelt werden.
Versorgungseinrichtungen versorgen die Instrumente mit einer geeigneten HF-Spannung und einem geeigneten HF-Strom, so dass eine problemlose Behandlung des Patienten möglich ist. HF-Strom und HF-Spannung können in Abhängigkeit von dem zu behandelnden Gewebe sowie von dem verwendeten Betriebsmodus (z.B. Koagulationsmodus, Schneidmodus) variieren. Weitere Betriebsmodi für unterschiedliche Gewebetypen sind denkbar. Die Versorgungseinrichtung muss eine ständige Regelung der HF-Ausgangsspannung und/oder des HF-Ausgangsstroms vornehmen, um einen geeigneten Betrieb des elektrochirurgischen Instruments sicherzustellen. Eine Anpassung der genannten Größen ist mitunter deshalb notwendig, da sich die Beschaffenheit des Gewebes, das mittels eines Instruments behandelt wird, ständig ändert. So nimmt beispielsweise wegen des applizierten HF-Stroms die Leitfähigkeit des Gewebes ab und somit der Widerstand zu. Andererseits haben auch unbehandelte Gewebetypen (z.B. Fettgewebe, Muskelgewebe, Nervengewebe) unterschiedliche Widerstände, die es bei einer Spannungsregelung oder einer Stromregelung zu berücksichtigen gilt.
Üblicherweise bemüht man sich, eine derartige Regelung bereitzustellen, dass der behandelnde Arzt unabhängig von dem Gewebetyp oder dessen Beschaffenheit ein sicheres Schneiden und/oder Koagulieren bewerkstelligen kann. Um also die Funktion des elektrochirurgischen Instruments sicherzustellen, muss die Versorgungseinrichtung die Leistung des HF-Generators oder der HF-Generatoreinheit steuern bzw. regeln. Die hier bereitgestellte Leistung wird üblicherweise durch die Leistungsfähigkeit des verwendeten Generators und entsprechende Sicherheitsrichtlinien beschränkt. So kann es vorkommen, dass mit einer sehr hohen Leistung behandelt wird, ohne dass dies von dem Arzt wahrgenommen wird. Dies ist gefährlich und kann zu einer ungewollten Schädigung von Gewebe führen. Des Weiteren ist die Handhabung eines entsprechenden Instruments für den Arzt ungewohnt, da er beispielsweise bei mechanischen Schneidvorgängen an eine haptische Rückmeldung gewohnt ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Versorgungseinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine sichere und funktionale Bedienung ermöglicht und den Umgang mit einem entsprechenden elektrochirurgischen Instrument erleichtert. Des Weiteren soll ein entsprechendes HF- Chirurgiegerät, ein Verfahren zum Betreiben einer HF-Generatoreinheit und ein Verfahren zur Durchführung eines elektrochirurgischen Eingriffs angegeben werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Versorgungseinrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Versorgungseinrichtung zur Bereitstellung einer HF-Ausgangsspannung zur Applikation mittels eines elektrochirurgischen Instruments gelöst, wobei die Versorgungseinrichtung umfasst:
- eine HF-Generatoreinheit zur Erzeugung der HF-Ausgangsspannung;
- eine Messeinheit zur Bestimmung einer elektrischen Last während der Applikation eines HF-Ausgangsstroms;
- eine Signaleinheit zur Ausgabe eines haptisch wahrnehmbaren Signals; und
- eine Steuereinheit, die die Messeinheit und die Signaleinheit umfasst und ausgebildet ist, um die Signaleinheit in Abhängigkeit von der elektrischen Last zu aktivieren.
Ein zentraler Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht also darin, ein haptisch wahrnehmbares Signal, insbesondere am Instrument, bereitzustellen, das angibt, mit welcher Last die HF-Generatoreinheit zum aktuellen Zeitpunkt betrieben wird. Damit wird dem Chirurgen bzw. Arzt eine haptische Rückmeldung über die verschiedenen Schnittparameter wie beispielsweise Schnittgeschwindigkeit und/oder Schnitttiefe und/oder Gewebeart gegeben. Die Signaleinheit und/oder die Messeinheit können als logische Bestandteile der Steuereinheit verstanden werden, die die gegebene Funktion implementieren. Somit kann die Signaleinheit auch ein Bestandteil eine zur Reglung der HF-Ausgangsspannung verwendeten Reglers sein.
Die Signaleinheit kann zur Ausgabe des Signals auf die HF-Generatoreinheit einwirken, um die HF-Ausgangsspannung und/oder den HF-Ausgangsstrom zu reduzieren. Somit kann ein Effekt bereitgestellt werden, der beispielsweise während eines Schnitts die Spannung und/oder den Strom am Applikator oder der Applikationselektrode - je nach elektrischer Last des Gewebes - einbrechen lässt. Somit kann dem behandelnden Arzt ein Gefühl für die applizierte Leistung oder die vorhandene Last mittels des Instruments vermittelt werden. Der Umgang mit dem Instrument gestaltet sich ähnlich wie die Bedienung von herkömmlichen mechanischen Instrumenten. So spürt der Arzt beispielsweise beim tiefen Eindringen eines Instruments in das Gewebe einen mechanischen Widerstand. Entsprechend höher kann auch der gefühlte Widerstand sein, wenn ein schneller Schnitt mittels des elektrochirurgischen Instruments durchgeführt wird. Es ist möglich, den mechanischen und den elektrischen Widerstand in Bezug zu setzen. Ein Aktivieren der Signaleinheit kann beispielsweise darin gesehen werden, dass die HF-Ausgangsspannung so geregelt wird, dass beim Durchführen eines Schneidvorgangs in einem Gewebe die molekulare Auflösung des Gewebes derart langsam eintritt, dass die Bewegung des Instruments beim Schneidvorgang durch einen spürbaren mechanischen Kontakt zu dem Gewebe gebremst wird.
Die Messeinheit kann eine Wirkleistungsberecheneinheit zur Berechnung einer Wirkleistung und die Steuereinheit ein, insbesondere einstellbares, Widerstandselement umfassen, um einen gemäß der Wirkleistung angepassten Sollwert für die HF-Generatoreinheit vorzugeben. Vorzugsweise wird also die Wirkleistungsberecheneinheit verwendet, um eine Wirkleistung des applizierten HF-Stroms zu bestimmen oder abzuschätzen. Die Steuereinheit nutzt entsprechende Messsignale, um Sollwerte für die HF-Generatoreinheit vorzugeben. Diese Sollwerte können auch Steuersignale sein, die den Betrieb der HF-Generatoreinheit steuern bzw. regeln. Somit kann über die Sollwertvorgabe die HF-Ausgangsspannung und/oder der HF-Ausgangsstrom eingestellt werden.
Das Widerstandselement kann einen einstellbaren Widerstand haben. Somit ist es beispielsweise möglich, das haptisch wahrnehmbare Signal über die Zeit zu variieren. So kann die HF-Ausgangsspannung beim Auftreten einer hohen Last kurzfristig einbrechen, so dass es zu einer deutlichen Rückmeldung kommt. Im weiteren Verlauf eines Schnittes kann die HF-Ausgangsspannung wieder derart angehoben werden, dass der gefühlte mechanische Widerstand vergleichsweise gering ist. Alternativ können mittels des einstellbaren Widerstands der Versorgungseinrichtung innewohnende Innenwiderstände und Widerstände an Versorgungsleitungen für das Instrument kompensiert werden. Allgemein kann das Widerstandselement dazu verwendet werden die Ausprägung des Einbruchs der HF-Ausgangsspannung zu parametrisieren. Es ist möglich den gefühlten mechanischen Widerstand bei einem Schneidvorgang und somit das haptisch wahrnehmbare Signal anhand des Widerstandselements zu verändern.
Die Versorgungseinrichtung kann eine Einstellvorrichtung zum Einstellen eines Sollwerts, insbesondere einer Sollausgangsspannung oder eines Sollausgangsstroms oder einer Sollleistung der Versorgungseinrichtung, sowie eine Regeleinheit zum Regeln der HF-Generatoreinheit gemäß dem Sollwert umfassen. Der Betrieb der Generatoreinheit kann also, wie eingangs erwähnt, mittels eines Regelkreislaufs gesteuert oder geregelt werden. Hierbei ist sowohl eine Spannungsregelung als auch eine Stromregelung denkbar. Die gemessene Last oder die gemessene Wirkleistung können dazu verwendet werden, den Sollwert eines entsprechenden Regelkreislaufs anzupassen. Es kann sich also beispielsweise um eine unterlagerte Spannungsregelung handeln.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Versorgungseinrichtung um eine Versorgungseinrichtung zum Betreiben der HF-Generatoreinheit in einer spannungsgeregelten Betriebsart. Bei der spannungsgeregelten Betriebsart versucht man, die vom Leistungsoszillator bzw. von der HF-Generatoreinrichtung abgegebene HF-Spannung bzw. HF- Ausgangsspannung konstant zu halten. Im Verlauf eines mit dem Instrument durchgeführten Schnittes variiert die Spannung des an die HF-Generatoreinrichtung angeschlossenen Leistungsnetzteil, da es regelungstechnisch nun die Funktion eines Stellglieds übernimmt. Bei der üblichen spannungsgeregelten Betriebsart bricht die HF- Ausgangsspannung bei einer Gewebeimpedanzänderung nicht ein. Es ist eine Intensi- on der vorliegenden Erfindung, das Verhalten einer ungeregelten Betriebsart - bei der die HF-Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Gewebeimpedanz variiert - der geregelten Betriebsart kontrolliert aufzuprägen. Hierbei soll die Ausprägung der Reaktion parametrisierbar und somit kontrollierbar sein. Diese Aufgabe wird mittels einer Innenwiderstandssimulation bewerkstelligt. Das heißt, das System wird in der spannungsgeregelten Betriebsart betrieben, wobei eine Einstellvorrichtung zum Einstellen eines Sollwerts und eine Regeleinheit zum Regeln der HF-Generatoreinheit gemäß dem Sollwert vorgesehen ist. Die Versorgungseinrichtung bestimmt vorzugsweise den Sollwert unter Berücksichtigung des HF-Ausgangsstroms, insbesondere anhand eines Vorgabewerts und des HF-Ausgangsstroms.
Eine Komparatoreinheit kann vorgesehen sein, um den Sollwert zu bestimmen, wobei vorzugsweise der Sollwert anhand der Formel USθιιi = U0 - R1 * Ia ist. Somit wird bei der Bestimmung des Sollwerts der HF-Ausgangsstrom und damit die Gewebeimpedanz berücksichtigt.
Die genannte Reglereinheit für die HF-Ausgangsspannung kann einen PI-Regler umfassen.
Die eingangs genannte Aufgabe wird des Weiteren durch ein HF-Chirurgiegerät mit einer Versorgungseinrichtung gelöst, wobei die Versorgungseinrichtung vorzugsweise wie vorab beschrieben ausgebildet ist und eine Innenwiderstandseinstellvorrichtung zur Einstellung eines Innenwiderstands, insbesondere gemäß einem Versorgungskabelwiderstands für das elektrochirurgische Instrument hat. Bei herkömmlichen Geräten lässt sich der Innenwiderstand nicht einstellen. Erfindungsgemäß soll ein einstellbarer Innenwiderstand bereitgestellt werden, der in sich wieder entsprechend der Wirkleistung bzw. des Wirkstroms der HF-Generatoreinheit eingestellt wird. Somit ist es auch möglich, weitere Widerstände, beispielsweise einen Kabelwiderstand zu kompensieren.
Das HF-Chirurgiegerät kann ein elektrisches Skalpell oder dergleichen schneidende Instrumente umfassen, die an die Versorgungseinrichtung angeschlossen sind.
Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer HF-Generatoreinheit gemäß dem Anspruch 12 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer HF-Generatoreinheit für mindestens ein elektrochirurgisches Instrument gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Regeln einer HF-Ausgangsspannung gemäß einem Stellwert mittels eines Spannungreglers;
- Erfassen einer elektrischen Last der HF-Generatoreinheit;
- Korrigieren des Stellwerts in Abhängigkeit von der erfassten Last.
Die Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zur Durchführung eines elektro- chirurgischen Eingriffs gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Einstellen eines Vorgabewerts, um anzugeben, mit welcher Leistung oder Spannung ein elektrochirurgisches Instrument betrieben werden soll,
- Betreiben einer HF-Generatoreinheit, wobei die HF-Generatoreinheit derart in einer spannungsgeregelten Betriebsart betrieben wird, dass eine HF- Ausgangsspannung im Wesentlichen konstant gemäß einem Sollwert auf ein Gewebe appliziert wird,
- Messen eines HF-Ausgangsstroms,
- Verringern des Sollwerts, wenn der gemessene HF-Ausgangsstrom ansteigt, um der den Eingriff durchführenden Person zu signalisieren, dass die Impedanz des Gewebes zunimmt. Die den Eingriff durchführende Person erhält also eine haptisch wahrnehmbare Rückmeldung, die es ihr ermöglicht, die vorliegende Last und/oder die aufgebrachte Leistung einzuschätzen. Dies ist bei herkömmlichen spannungsgeregelten HF- Generatoreinheiten nicht möglich.
Dementsprechend kann der Sollwert erhöht werden, wenn der gemessene HF- Ausgangsstrom ansteigt, um der den Eingriff durchführenden Person zu signalisieren, dass die Impedanz des Gewebes abnimmt.
Das Instrument kann in einer Schneidbewegung durch das Gewebe geführt werden und die HF-Generatoreinheit derart betrieben werden, dass die für die Schneidbewegung aufzuwendende Kraft in Abhängigkeit von der Gewebeimpedanz variiert. Bei einer Regelung des HF-Ausgangsstroms derart, dass dieser geringfügig niedriger ist als der gewünschte HF-Ausgangsstrom, wird das elektrochirurgische Instrument mit einem gewissen mechanischen Widerstand zurückgehalten (verursacht durch einen Gewebekontakt mit Gewebe, das noch nicht durchtrennt wurde). Der Schneidvorgang geht also wesentlich schwerer. Auf der anderen Seite führt ein Anlegen einer,hohen HF-Ausgangsspannung dazu, dass ein sehr geringer mechanischer Widerstand wirkt, so dass ein schnelles und einfaches Schneiden gewährleistet ist.
Für die genannten Verfahren ergeben sich Vorteile, die bereits in Bezug auf die Vorrichtung genannt wurden. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich anhand der Unteransprüche.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einigen Ausführungsbeispielen beschrieben, die mittels Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
- Fig. 1 eine Versorgungseinrichtung, an die ein monopolares Instrument angeschlossen ist;
- Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Steuereinheit der Versorgungseinrichtung mit Ein- und Ausgängen; und
- Fig. 3 einen Signalflussplan zur Steuerung bzw. Regelung der HF-Ausgangsspannung der Versorgungseinrichtung gemäß Fig. 1. In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
Fig. 1 zeigt ein elektrochirurgisches Gerät, umfassend eine Versorgungseinrichtung 20, ein monopolares elektrochirurgisches Instrument 10 und eine Neutralelektrode 19. Die Neutralelektrode 19 sowie das Instrument 10 sind über ein Kabel mit entsprechenden Leitungen 11, 11' an die Versorgungseinrichtung 20 angeschlossen. Die Versorgungseinrichtung 20 hat eine Steuereinheit 30 (vgl. Fig. 2), die unter anderem dafür zuständig ist, dass von einem vorhandenen HF-Generator 21 eine geeignete HF- Ausgangsspannung U3 und ein geeigneter HF-Ausgangsstrom Ia zwischen der Neutralelektrode 19 und einer Applikationselektrode 18 des elektrochirurgischen Instruments 10 bereitgestellt wird. Hierfür steht der HF-Generator 21 und die Steuereinheit 30 in kommunikativer Verbindung. Die HF-Ausgangsspannung U3 führt zu einer teilweisen Koagulation des Gewebes eines Torso 3.
Wie in Fig. 2 verdeutlicht, besteht ein Punkt der vorliegenden Erfindung darin, dass die Steuereinheit 30 eine Wirkleistung P des applizierten HF-Ausgangsstroms Ia er- fasst und so auf den HF-Generator 21 einwirkt, dass die Wirkleistung P - HF-Ausgangsspannung Ua und HF-Ausgangsstrom I3 - eingestellt wird. Die HF-Ausgangsspannung Ua und der HF-Ausgangsstrom Ia können derart gewählt sein, dass für die mit dem Instrument 10 vorzunehmende Tätigkeit, z.B. das Schneiden von Muskelgewebe, nur eine verhältnismäßig geringe Leistung zur Verfügung steht. Somit spürt der behandelnde Arzt bzw. Chirurg beim Führen des elektrochirurgischen Instruments 10 einen deutlichen mechanischen Widerstand. Das elektrochirurgische Instrument 10 schneidet zwar - ist also so mit einer HF-Ausgangsspannung U3 versorgt, dass eine ausreichende Leistung bereitgestellt wird -, jedoch gibt es eine haptische Rückmeldung.
Die Fig. 3 zeigt eine detailliertere Ausführung der erfindungsgemäßen Steuereinheit 30. Zur Einstellung einer geeigneten HF-Ausgangsspannung U3 erfolgt eine Spannungsregelung, wobei ein unterlagerter Spannungsregler 27 die HF-Ausgangsspannung U3, die durch den HF-Generator 21 erzeugt wurde, empfängt und mit einem Stellwert USθιιi vergleicht, den Differenzwert in einen PI-Regler 23 eingibt und so eine Netzteil-Sollspannung USθιi2 generiert. Diese Netzteil-Sollspannung USθιi2 wird in ein Netzteil 22 eingegeben, das eine Netzteil-Istspannung Uist bereitstellt und damit den HF-Generator 21 versorgt, der wiederum die HF-Ausgangsspannung U3 und den HF- Ausgangsstrom I3 generiert. Es erfolgt also eine Regelung der bereitgestellten Leistung anhand der HF-Ausgangsspannung Ua.
Die Vorrichtung der Fig. 3 erfasst eine Wirkleistung P mittels einer Wirkstrombere- cheneinheit 25. Diese ist an den HF-Ausgang angeschlossen und empfängt die HF- Ausgangsspannung U3 und den HF-Ausgangsstrom Ia und ermittelt einen Wirkstrom I3'. Der Wirkstom Ia- wird an einen Widerstand Ri angelegt und die abfallende Spannung mit einer parametrisierbaren HF-Leerlaufspannung U0 verglichen. Von der HF- Leerlaufspannung U0 wird also die an dem Widerstand Rj abfallende Spannung abgezogen, so dass sich der Stellwert USθιιi ergibt. Der Widerstand R und der Komparator 29 bilden also einen Ri-Simulator 24, der im Endeffekt einen Innenwiderstand des HF- Generators 21 simuliert. Der tatsächliche Innenwiderstand des HF-Generators 21 ist von außen nicht mehr ersichtlich, da er durch den parametrisierbaren Widerstand Rj kompensiert wird. Der Ri-Simulator 24 kann die Funktion einer Signaleinheit zur Ausgabe eines haptisch wahrnehmbaren Signals übernehmen.
Für den Stellwert USθιιi bzw. für die Sollspannung ergibt sich also die folgende Beziehung:
Usolll = U0 - Ri * Ia',
wobei vorzugsweise I3- der Wirkanteil des ausgegebenen HF-Ausgangsstroms Ia ist. Der Stellwert USθιιi kann mittels des Komparators 29 berechnet werden.
In analoger Weise lässt sich auch ein Stromregelungssystem mit variierendem Innenleitwert realisieren. Es gilt die Beziehung:
Isoii = Io - G, * Ua/
wobei ein Sollstrom ISθιιi anhand eines einstellbaren Vorgabestroms I0 der HF- Ausgangsspannung U3 und dem parametrisierbaren Innenleitwert ermittelt wird.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass der nach wie vor vorhandene Innenwiderstand des Leistungsoszillators keine Rolle mehr spielt und nach außen hin nicht mehr sichtbar ist. Der unterlagerte Spannungsregler regelt den Innenwiderstand des Leistungsoszillators aus. In einem weiteren Anwendungsfall ist das Einstellen eines negativen Widerstands Rj möglich. Hintergrund einer solchen Parametrisierungsvariante ist das Ausregeln eines Kabelwiderstands RKabei zum Instrument 10 (vgl. z. B. die Leitungen 11, 11'), wenn Ri = -RKabei ist. Da übliche Messungen von HF-Ausgangsspannung Ua und HF-Ausgangsstrom I3 stets im oder am HF-Generator 21 erfolgen, kann ein Spannungsabfall über das Kabel mit den Leitungen 11, 11' unberücksichtigt bleiben.
Die in der Fig. 3 gezeigten Komponenten können auch als ein Regelkreis verstanden werden, wobei der Soll-Wert anhand der anliegenden Last modifiziert wird. Der Regelkreis gewährleistet ein spannungsgeregeltes Betreiben der Versorgungseinrichtung 20, wobei die HF-Ausgangsspannung U3 (Regelgröße) im Wesentlichen konstant auf oder nahe bei dem Stellwert USθιιi gehalten wird. Die Steuergröße kann die Netzteil- Sollspannung Usoii2 oder Netteil-Istspannung Uist sein. Vorzugsweise wird die Spannung des Leistungsnetzteils oder des Netzteils 22 des HF-Generators variiert. Der Regelkreis kann durch den PI-Regler 23 mit dem zugehörigen Komparator implementiert werden. Die Modifikation des Soll-Werts hängt von der Last ab. Diese Signaleinrichtung wird durch den Ri-Simulator implementiert.
Eine erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung zur Bereitstellung einer HF- Ausgangsspannung zur Applikation mittels eines elektrochirurgischen Instruments kann umfassen:
- eine HF-Generatoreinheit 21 zur Erzeugung der HF-Ausgangsspannung U3;
- eine Messeinheit zur Bestimmung einer elektrischen Last während der Applikation eines HF-Ausgangsstroms Ia;
- eine Signaleinheit zur Ausgabe eines haptisch wahrnehmbaren Signals; und
- eine Steuereinheit 30, die zumindest mit der Messeinheit und der Signaleinheit in kommunikativer Verbindung steht, um die Signaleinheit in Abhängigkeit von der elektrischen Last zu aktivieren.
Bezugszeichenliste
3 Torso
10 Instrument 11, 11' Leitung
18 Applikationselektrode
19 Neutralelektrode
20 Versorgungseinrichtung
21 HF-Generator
22 Netzteil
23 PI-Regler
24 Ri-Simulator
25 Wirkstrom der Recheneinheit
26 HF-Ausgang
27 unterlagerter Spannungsregler
29 Komparator
30 Steuereinheit
Io Vorgabestrom
Ia HF-Ausgangsstrom
Ia' Wirkstrom
Isoii Sollstrom
U0 HF-Leerlaufspannung
Ua HF-Ausgangsspannung
Usoiii Stell wert
Usoll2 Netzteil-Sollspannung
Ulst Netzteil-Istspannung
Ri Widerstand
G1 parametrisierbarer Innenleitwert
P Wirkleistung

Claims

Ansprüche
1. Versorgungseinrichtung zur Bereitstellung einer HF-Ausgangsspannung (U3) zur Applikation mittels eines elektrochirurgischen Instruments (10), umfassend:
- eine HF-Generatoreinheit (21) zur Erzeugung der HF-Ausgangsspannung
- eine Messeinheit zur Bestimmung einer elektrischen Last während der Applikation eines HF-Ausgangsstroms (I3);
- eine Signaleinheit zur Ausgabe eines haptisch wahrnehmbaren Signals; und
- eine Steuereinheit (30), die die Messeinheit und die Signaleinheit umfasst und ausgebildet ist, um die Signaleinheit in Abhängigkeit von der elektrischen Last zu aktivieren.
2. Versorgungseinrichtung nach Anspruch 1, da d u rch geken nzei ch net, dass die Signaleinheit zur Ausgabe des Signals auf die HF-Generatoreinheit (21) einwirkt, um die HF-Ausgangspannung (U3) und/oder den HF-Ausgangsstrom (Ia) zu reduzieren.
3. Versorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da d u rch geken nzei ch n et, dass die Messeinheit eine Wirkleistungsberecheneinheit (25) zur Berechnung einer Wirkleistung (P) und die Steuereinheit ein Widerstandselement umfasst, um einen gemäß der Wirkleistung (P) angepassten Sollwert (USθιιi) für die HF- Generatoreinheit (21) vorzugeben.
4. Versorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dad u rch geken nzeich net, dass das Widerstandselement (R1) einen einstellbaren Widerstand hat.
5. Versorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch ge ke n n zei ch n et, dass die Versorgungseinrichtung zum Betreiben der HF-Generatoreinheit (21) in einer spannungsgeregelten Betriebsart ausgebildet ist, wobei eine Netzteil- Sollspannung (US0112) eines Leistungsnetzteils (22) variiert wird, um die HF- Ausgangsspannung (Ua) im Wesentlichen konstant auf einem Sollwert (USθιιi) zu halten.
6. Versorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, geken nzei ch net d u rch eine Einstellvorrichtung zum Einstellen eines Sollwerts (USθιιi), eine Reglereinheit zum Regeln der HF-Generatoreinheit (21) gemäß dem Sollwert (Usoiu).
7. Versorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geke n nzeich net, dass die Versorgungseinrichtung zur Bestimmung des Sollwerts (USθιιi) den HF- Ausgangsstrom (Ia) berücksichtigt, insbesondere den Sollwert (Usoιιi) anhand eines Vorgabewerts (U0) und des HF-Ausgangsstroms (Ia) berechnet.
8. Versorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, geken nzeich n et d u rch eine Komparatoreinheit (29) zur Bestimmung des Sollwerts (Usoiu), insbesondere anhand der Formel: USθιιi= U0-Ri*Ia
9. Versorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dad u rch geke n nzei ch n et, dass die Reglereinheit einen PI-Regler (23) umfasst.
10. HF-Chirurgiegerät mit einer Versorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e ke n nzeich n et d u rch eine Innenwiderstandeinstellvorrichtung zur Einstellung eines Innenwiderstands, insbesondere gemäß einem Versorgungskabelwiderstand (RKabei) für das elektrochirurgische Instrument (10).
11. HF-Chirurgiegerät nach Anspruch 10, umfassend: ein elektrisches Skalpell oder dergleichen schneidende Instrumente, die an die Versorgungseinrichtung angeschlossen sind.
12. Verfahren zum Betreiben einer HF-Generatoreinheit (21) für mindestens ein elektrochirurgisches Instrument (10), umfassend die Schritte:
- Regeln einer HF-Ausgangsspannung (Ua) gemäß einem Stellwert (Usoιιi) mittels eines Spannungsreglers;
- Erfassen einer elektrischen Last der HF-Generatoreinheit (21);
- Korrigieren des Stellwerts (Usoιιi) in Abhängigkeit von der erfassten Last.
13. Verfahren nach Anspruch 12, da d u rch geken nzeich net, dass der Stellwert (USθιιi) eine Leistung oder eine HF-Ausgangspannung (U3) der HF- Generatoreinheit (21) angibt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, da d u rch g eken nzeich net, dass das Korrigieren des Stellwerts (USθιιi) ein Verringern des Stellwerts (USoiu), insbesondere bei hoher Last, umfasst.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, da d u rch g eken nzeich net, dass das Erfassen einer elektrischen Last das Messen eines Wirkstroms umfasst.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, da d u rch geken nzeich net, dass das Regeln ein Berechnen des Stellwerts (USθιιi) anhand der Formel Usoiu= U0-Ri*Ia umfasst, wobei Ia der HF-Ausgangsstroms (Ia) und R| ein vorgegebener Widerstand sind.
17. Verfahren zur Durchführung eines elektrochirurgischen Eingriffs, umfassend die Schritte:
- Einstellen eines Vorgabewerts (U0), um anzugeben mit welcher Leistung oder Spannung ein elektrochirurgisches Instrument betrieben werden soll,
- Betreiben einer HF-Generatoreinheit (21), insbesondere gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 16, wobei die HF-Generatoreinheit derart in einer spannungsgeregelten Betriebsart betrieben wird, dass eine HF- Ausgangsspannung (Ua) im Wesentlichen konstant gemäß einem Sollwert (Usoiii) auf ein Gewebe appliziert wird,
- Messen eines HF-Ausgangsstroms (I3);
- Verringern des Sollwerts (USθιιi)/ wenn der gemessene HF-Ausgangsstrom (Ia) ansteigt, um der den Eingriff durchführenden Person zu signalisieren, dass die Impedanz des Gewebes zunimmt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, g e ken nze i ch n et d u rch ein Erhöhen des Sollwerts (USθιιi), wenn der gemessene HF-Ausgangsstrom (Ia) ansteigt, um der den Eingriff durchführenden Person zu signalisieren, dass die Impedanz des Gewebes abnimmt.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dad urch geken nzeich net, dass das Instrument in einer Schneidbewegung durch das Gewebe geführt wird und die HF-Generatoreinheit (21) derart betrieben wird, dass die für die Schneidbewegung aufzuwendende Kraft in Abhängigkeit von der Gewebeimpedanz variiert.
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