DE102004056636A1 - Hochfrequenzchirurgie-Gerät und Verfahren zu dessen Betrieb - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochfrequenzchirurgie-Gerät, bei dem zum Schneiden und/oder Koagulieren von biologischem Gewebe mit Hochfrequenzstrom ein Hochfrequenz-Generator mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode unter Entstehung eines Lichtbogens einen Hochfrequenz-Stromkreis über das zu behandelnde Gewebe bildet, mit einer Messeinrichtung zur Erfassung von bei der Entstehung des Lichtbogens im Hochfrequenz-Stromkreis entstehenden Gleichspannungsanteilen, die zur Regelung des Hochfrequenz-Generators über eine Regeleinrichtung nutzbar sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Messeinrichtung (2) einen Lichtbogen-Entkopplungs-Schaltkreis (9) aufweist, der die Gleichspannungsanteile im positiven Halbwellenverlauf der Hochfrequenz-Wechselspannung von den Gleichspannungsanteilen im negativen Halbwellenverlauf der Hochfrequenz-Wechselspannung trennt und wenigstens einen der getrennten Gleichspannungsanteile als Signal einer nochfolgenden Verarbeitung in der Regeleinrichtung (4) zur Verfügung stellt. DOLLAR A Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Hochfrequenzchirurgie-Gerätes.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzchirurgie-Gerät, bei dem zum Schneiden und/oder Koagulieren von biologischem Gewebe mit Hochfrequenzstrom ein Hochfrequenz-Generator mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode unter Entstehung eines Lichtbogens einen Hochfrequenz-Stromkreis über das zu behandelnde Gewebe bildet, mit einer Messeinrichtung zur Erfassung von bei der Entstehung des Lichtbogens im Hochfrequenz-Stromkreis entstehenden Gleichspannungsanteilen, die zur Regelung des Hochfrequenz-Generators über eine Regeleinrichtung nutzbar sind.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Hochfrequenzchirurgie-Geräts, bei dem zum Schneiden und/oder Koagulieren von biologischem Gewebe mit Hochfrequenzstrom ein Hochfrequenz-Generator mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode unter Entstehung eines Lichtbogens einen Hochfrequenz-Stromkreis über das zu behandelnde Gewebe bildet, und bei dem bei der Entstehung des Lichtbogens im Hochfrequenz-Stromkreis entstehende Gleichspannungsanteile zur Regelung des Hochfrequenz-Generators genutzt werden.
  • Der Funktionsweise elektrochirurgischer Instrumente zum Schneiden oder Koagulieren von biologischem (z.B. menschlichem oder tierischem) Gewebe beruht – abgesehen von einigen spezifischen Koagulationseffekten (z.B.
  • Softkoagulation, Desikkation) – auf der Ausnutzung photothermischer und elektrischer Eigenschaften alternierender Lichtbögen, die zwischen einer ersten Elektrode und dem von einer zweiten Elektrode kontaktierten Biogewebe im Takt der von dem HF-Generator erzeugten Wechselspannungshalbwellen zünden und verlöschen. Zu Beginn der Anwendung wird durch direkten Kontakt der ersten Elektrode des Instruments das wasserhaltige Biogewebe der Kontaktzone rasch erwärmt und verdampft. Die etwa 8 bis 10 nm dicken Zellmembranen zerplatzen dabei lawinenartig durch den Wasserdampfdruck an der Inzisionsstelle. Der Wasserdampf bildet eine dünne hochohmige und dielektrische Zwischenschicht zwischen Elektrode und Biogewebe. Bei ausreichend hoher Spannung erfolgt ein elektrischer Durchschlag mit Funken- bzw. Lichtbogenbildung. Dabei werden die durch Verbrennung gebildeten Wasserdampf-Pyrolysegas-Gemische ionisiert und Wasserdampfmoleküle thermisch dissoziiert. Die Ionisations- und Lichtbogendynamik führt hierbei zu einer spezifischen Ausprägung von Oberwellen und Potentialverschiebungen (Faradisation) im elektrischen Stromkreis, die zur Regelung des HF-Generators genutzt werden können.
  • Man unterscheidet den sogenannten monopolaren Betrieb von dem sogenannten bipolaren (oder allgemeiner multipolaren) Betrieb. Beim monopolaren Betrieb weist die erste Elektrode, die dabei üblicher Weise als Aktiv-Elektrode bezeichnet und vom Operateur gehandhabt wird, eine relativ kleine Fläche auf, während die zweite Elektrode, die dabei üblicher Weise als Neutralelektrode bezeichnet wird, großflächig am Patienten angebracht ist. Beim multipolaren Betrieb sind hingegen mehrere Elektroden vergleichbarer Fläche vorgesehen, wie etwa bei bipolaren Scheren oder Koagulationszangen.
  • Die oben erläuterten lichtbogeninduzierten Wirkmechanismen in Verbindung mit zur Gewebeverdampfung ausreichenden HF-Leistungen charakterisieren nicht nur den Prozess des chirurgischen Trennens (Elektrotomie) in monopolarer oder bipolarer Anwendungstechnik sondern sind auch Wesensmerkmale bei der Blutstillung (Elektrokoagulation), insbesondere bei der berührungsfreien monopolaren Sprühkoagulation sowie bei der unter Argon-Schutzgas betriebenen berührungsfreien Plasma-Koagulation (Argon-Beamer).
  • Ein bei allen Betriebsarten auftretendes Problem ist die Ausbildung eines Lichtbogens zwischen zwei entgegengesetzt gepolten Metallen. So kann es vorkommen, dass der Operateur versehentlich einen Kurzschluss zwischen der ersten Elektrode und einem weiteren verwendeten Instrument oder einem metallischen Implantat verursacht. Durch die dabei entstehende Lichtbogenausbildung zwischen dem Metall der Elektrode und dem Metall des weiteren Instruments oder Implantats kann ein sogenannter Metallbrand verursacht werden der Elektrode, Instrument und/oder Implantat schädigen kann. Außerdem kann sich, insbesondere bei endoskopischen Anwendungen, verdampftes Metall auf optischen Elementen niederschlagen und diese dadurch mit der Zeit „blind" machen.
  • Aus der DE 25 04 280 C3 ist eine HF-Generatorregelung bekannt, die Oberwellen im Stromverlauf (Harmonische der Betriebsfrequenz des HF-Oszillators), die beim Zünden und Brennen des Lichtbogens entstehen, als Maß der Größe, bzw. der Stärke des Lichtbogens zu verwenden.
  • Eine alternative und weniger aufwendige HF-Generatorregelung ist aus der DE 39 11 416 A1 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Hochfrequenzchirurgie-Gerät, das für den monopolaren Betrieb ausgelegt ist, beruht die HF- Generatorregelung auf der Erfassung von Gleichspannungsanteilen im Hochfrequenz-Kreis, die durch unsymmetrische Entladungseffekte bei der Entstehung des Lichtbogens zwischen der Aktiv-Elektrode und dem Gewebe im HF-Kreis anfallen. Das bekannte Hochfrequenzchirurgie-Gerät weist eine als eine Entladungserkennungs-Schaltung ausgebildete Gleichspannungs-Messeinrichtung auf, die an die elektrischen Verbindungen des HF-Generators zur Aktiv-Elektrode (Instrument) und zur Neutral-Elektrode, die den HF-Kreis schließt, angeschlossen ist. Die Messeinrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Stromkompensations-Drossel, auf deren Ausgangsseite eine durch die Größe des Lichtbogens bestimmte Gleichspannung abgreifbar ist, die dann zur Regelung der Ausgangsleistung des HF-Generators verwendet wird.
  • Nachteilig bei dieser bekannten, gattungsbildenden Lichtbogenregelung wirkt sich aus, dass sie bei Abweichungen vom Normalbetrieb, insbesondere bei Ausbildung von Lichtbögen von Metall zu Metall versagt, wodurch es in der Folge zu unerwünscht hohen Leistungsbeaufschlagungen von Gewebe, bzw. Elektroden der Instrumente und damit verbundenen schädlichen Auswirkungen auf den Patienten (Nekrosen), bzw. Metallbrand an Implantaten und Instrumenten kommen kann.
    •
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Betriebssicherheit der bekannten Hochfrequenzchirurgie-Geräte mit einer Lichtbogenregelung durch Gleichspannungsmessung zu verbessern und insbesondere eine Erkennung von unerwünschten Lichtbögen zwischen Metallen zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Messeinrichtung einen Lichtbogen-Entkopplungs-Schaltkreis aufweist, der die Gleichspannungsanteile im positiven Halbwellenverlauf der Hochfrequenz-Wechselspannung von den Gleichspannungsanteilen im negativen Halbwellenverlauf der Hochfrequenz-Wechselspannung trennt und wenigstens einen der getrennten Gleichspannungsanteile als Signal einer nachfolgenden Verarbeitung in der Regeleinrichtung zur Verfügung stellt.
  • Diese Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Elektronenaustrittsarbeiten von Metallen ähnlich sind, wohingegen die Elektronenaustrittsarbeit von biologischem Gewebe wesentlich höher ist. Das bedeutet, dass zur Ausbildung eines Lichtbogens von der ersten Elektrode zum Gewebe eine sehr viel niedrigere Spannung erforderlich ist als in umgekehrter Richtung. Der Lichtbogen, der jeweils bei Überschreiten einer von der Elektronenaustrittsarbeit abhängigen Schwellenspannung zündet, kann daher in der einen (positiven) Halbwelle der HF-Spannung schon wesentlich früher auftreten als in der anderen (negativen) Halbwelle. Beim Normalbetrieb, bei dem der Lichtbogen zwischen erster Elektrode und Gewebe brennt, und bei dem die HF-Spannung auf das zur Behandlung erforderliche Minimum reduziert ist, ist der Lichtbogen daher im Wesentlichen unipolar, d.h. der Funken springt nur in der einen (positiven) Halbwelle und immer von der ersten Elektrode zum Gewebe hin über.
  • Eine Analyse des Spannungsverlaufs im HF-Kreis hat gezeigt, dass man bei einem unipolaren Lichtbogen von der ersten Elektrode zum Gewebe, in der einen (positiven) Halbwelle der Wechselspannung einen ersten Gleichspannungsanteil beobachtet, während in der anderen (negativen) Halbwelle ein signifikant abweichender, zweiter Gleichspannungsanteil festgestellt wird. 4 zeigt eine Strom-Spannungs-Hysteresekurve beim Lichtbogenschneiden von biologischem Gewebe.
  • Bei der Annäherung einer Elektrode an Metall, ändert sich das Verhältnis der Gleichspannungsanteile, bzw. überwiegen negative Gleichspannungsanteile (5 zeigt eine Strom-Spannungs-Hysteresekurve bei Ausbildung eines Lichtbogens zwischen einer Metallelektrode und einem auf biologischem Gewebe aufliegenden Metall). Dies liegt daran, dass die Elektronenaustrittsarbeiten von Metallen ähnlich sind, sodass die Ausbildung eines Lichtbogens von Metall zu Metall in beiden Halbwelle der HF-Spannung auftreten kann. Die Lichtbogenrichtung ist daher stochastisch verteilt. Der Lichtbogen ist nicht mehr unipolar positiv und die Asymmetrie des unipolaren Betriebs wird im wesentlichen aufgehoben bzw. stark verschoben.
  • Der erfindungsgemäße Lichtbogen-Entkopplungs-Schaltkreis separiert nun die Gleichspannungsanteile der positiven und negativen Halbwellen. Dies kann, wie bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dadurch erfolgen, dass die Gleichspannungsanteile beider Halbwellen, d.h. sowohl der positiven als auch der negativen Halbwelle, separat ermittelt und entsprechende Signale zur Verfügung gestellt werden. Es ist allerdings grundsätzlich auch möglich, die Halbwellen (und damit implizit den in ihnen enthaltenen Gleichspannungsanteil) zu separieren und nur den Gleichspannungsanteil einer, insbesondere der negativen, zu ermitteln und ein entsprechendes Signal zur Verfügung zu stellen, falls die nachfolgenden Verarbeitung nur einen der Gleichspannungsanteile benötigt.
  • Das erfindungsgemäße Hochfrequenzchirurgie-Gerät ermöglicht somit eine sichere Differenzierung der Lichtbögen zwischen den Paarungen Biologisches Gewebe/Metall und Metall/Metall. Dadurch werden Fehlfunktionen, bzw. Fehlanwendungen (Kurzschlüsse zwischen Elektrode und Instrument, Implantatberührungen, etc.) erkannt, und es können unmittelbar Maßnahmen eingeleitet werden, die Metallbrand und unerwünschte Gewebeschädigungen stoppen, bzw. verhindern. Dies führt zu einer verbesserten Betriebsicherheit des Geräts, einer erhöhten Sicherheit für den Patienten und einer Verringerung der Kosten bei HF-chirurgischen Anwendungen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dem Lichtbogen-Entkopplungs-Schaltkreis eine Messwert-Verarbeitungseinrichtung nachgeschaltet, vorzugsweise als ein Mikrocontroller ausgebildet, in der die in dem Lichtbogen-Entkopplungs-Schaltkreis aus der HF-Spannung gefilterten und nach Gleichspannungsanteilen aus der positiven Halbwelle der Wechselspannung und Gleichspannungsanteilen aus der negativen Halbwelle der Wechselspannung getrennten Signale für eine vorzugsweise galvanisch getrennte Signalübertragung an die nachfolgende Regeleinrichtung aufbereitbar sind.
  • Die Messwert-Verarbeitungseinrichtung hat den Vorteil, dass eine vom Aufbauprinzip herkömmliche Regeleinrichtung verwendbar ist, die anstelle des bisherigen Gleichspannungssignals zwei nach ihrem Ursprung gefilterte und galvanisch getrennte Gleichspannungssignale erhält. Dadurch können bisherige lichtbogengeregelte elektrochirurgische Geräte relativ einfach und kostengünstig mit der erfindungsgemäßen Lichtbogenentkopplung erweitert werden.
  • Die Regeleinrichtung weist nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Rechnereinheit mit einem Verarbeitungsalgorithmus und einem Datenspeicher oder Sollwertgeber auf, in dem mindestens eine Sollwertvorgabe für mindestens einen separierten Gleichspannungsanteil oder eine daraus abgeleitete Größe abgelegt oder einstellbar ist.
  • In der Regeleinrichtung werden üblicherweise Effektivwerte von Spannung und Strom des HF-Generators mit Sollwertvorgaben dieser Effektivwerte verglichen, und eine Sollspannung des HF-Generators ein- bzw. nachgeregelt. Erfindungsgemäß fließen als Gleichspannungswerte zur Regelung nun die Anteile aus der negativen und positiven Halbwelle getrennt ein. Entsprechend können auch hierfür spezielle Sollwertvorgaben vorgegeben, bzw. einstellbar sein. Es können z.B. Minimum- und Maximum-Grenzwerte für Gleichspannungsanteile aus der positiven und/oder negativen Halbwelle vorgegeben sein oder Grenzwerte für das Verhältnis beider, bei deren Überschreitung Maßnahmen zur Ansteuerung des HF-Generators eingeleitet werden.
  • Eine Maßnahme kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Erzeugung eines Steuerungssignals für die Regelung wenigstens eines die Leistungsabgabe beeinflussenden Parameters unter Berücksichtigung der Auswertung der separierten Gleichspannungs-Signale sein. Die konkrete Regelung kann beispielsweise die Stromstärke oder die Spannung betreffen oder auch eine Notabschaltung durch Trennung einer elektrischen Verbindung betreffen. Über ein Steuerungssignal, das die Auswertung der Gleichspannungsanteile berücksichtigt, ist somit eine automatische Schutzfunktion in das HF-Gerät integrierbar.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Regeleinrichtung Mittel zur Ausgabe eines Warnsignals zugeordnet. Die Mittel zur Ausgabe des Warnsignals können als ein Monitor mit einer optischen und/oder akustischen Anzeige ausgebildet sein. Durch ein optisches Warnsignale, beispielsweise ein Blinksignal auf einem Display und/oder ein akustisches Warnsignal, beispielsweise einen spezifischen Warnton, wird dem Operateur anzeigt, dass ein Metallkontakt, ein Kurzschluss oder eine sonstige Abweichung vom regulären Lichtbogen besteht. Darauf kann der Operateur unmittelbar mit einer Unterbrechung der Anwendung, bzw. mit einer Veränderung der Instrumentenführung reagieren, um schädliche, bzw. unerwünschte Auswirkungen zu vermeiden.
  • Die bekannten Verfahren zum Betrieb eines Hochfrequenzchirurgie-Gerätes haben die oben beschriebenen Nachteile.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Verfahren so zu verbessern, dass die Gefahr unerwünschter Auswirkungen auf den Patienten sowie schädigende Einwirkungen auf die verwendeten chirurgischen Instrumente bei der chirurgischen Anwendung vermieden oder zumindest verringert werden.
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 8 dadurch gelöst, dass wenigstens einer der positiven und negativen Halbwellenverläufe der Hochfrequenz-Wechselspannung des Hochfrequenz-Stromkreises separat auf ein Auftreten von Gleichspannungsanteilen hin vermessen wird, und dass im Falle einer Abweichung eines Gleichspannungsanteils von einer Sollwertvorgabe ein entsprechendes Signal erzeugt wird. Vorzugsweise werden beide Halbwellenverläufe auf ein Auftreten von Gleichspannungsanteilen hin vermessen.
  • Mit Hilfe der separaten Vermessung können Patienten vor unnötigen gesundheitsschädlichen Folgen der elektrochirurgischen Behandlung effektiv geschützt werden. Unter Vermessung wird sowohl die genaue Messung der Spannungswerte als auch eine bloße Überwachung der Wechselspannung auf ein Auftauchen von unerwünschten Spannungsanteilen in der positiven und/oder negativen Halbwelle als Erkennungsmerkmal zur Erkennung von Implantatberührungen und Instrumenten-Kurzschlüssen verstanden. Bei den eingesetzten chirurgischen Instrumenten wird ein unnötiger Verschleiß und die damit verbundenen Kosten, beispielsweise ein häufiger Austausch der teuren filigranen Elektroden vermieden, was sich kostengünstig und zeitsparend auswirkt und die Qualität der Instrumente über ein langen Zeitraum sicherstellt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei einer Abweichung mindestens eines Gleichspannungsanteils von der Sollwertvorgabe im Halbwellenverlauf der Hochfrequenz-Wechselspannung, ein akustisches und/oder optisches Warnsignal ausgegeben. Hierdurch kann dem Operateur durch ein entsprechendes Signal bei einer Abweichung von dem regulären für die Anwendung optimalen Lichtbogen eine erhöhte Arbeitssicherheit vermittelt werden, da er unmittelbar auf die Rückmeldungen des Gerätes entsprechend reagieren kann.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei einer Abweichung des Gleichspannungsanteils in mindestens einem Halbwellenverlauf der Hochfrequenz-Wechselspannung von der zugehörigen Sollwertvorgabe ein Steuersignal erzeugt, über das die Hochfrequenz-Wechselspannung zurückgeregelt oder abgeschaltet wird. Eine solche automatische Regelung mit Hilfe eines Steuersignals kann die Arbeitssicherheit bei der Elektrochirurgie noch weiter verbessern.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.
    •
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1: Ein Prinzip-Schaltbild eines Hochfrequenzchirurgie-Gerätes,
  • 2: ein Prinzip-Schaltbild einer Lichtbogen-Messseinrichtung und
  • 3: ein Funktionsschaltbild eines Lichtbogen-Entkopplungs-Schaltkreises.
  • 4: eine Strom-Spannungs-Hysteresekurve beim Lichtbogenschneiden von biologischem Gewebe.
  • 5: eine Strom-Spannungs-Hysteresekurve bei Ausbildung eines Lichtbogens zwischen Metall und auf biologischem Gewebe aufliegenden Metall.
  • Ein Hochfrequenzchirurgie-Gerät besteht im Wesentlichen aus einem Hochfrequenz-Generator 1, an den eine Aktiv-Elektrode 5 und eine Neutral-Elektrode 6 angeschlossen ist, und einer Lichtbogen-Messeinrichtung 2 zur Regelung des HF-Generators 1.
  • 1 zeigt ein Prinzip-Schaltbild des Hochfrequenzchirurgie-Gerätes mit dem als ein regelbarer Leistungsoszillator ausgebildeten Hochfrequenz-Generator 1. Der HF-Generator 1 ist auf der Gleichspannungsseite eines nicht dargestellten Schaltnetzteils angeschlossen und generiert eine hochfrequente Wechselspannung von mehreren hundert kHz. An den HF-Generator 1 ist über eine erste elektrische Verbindung 16 die Aktiv-Elektrode 5 und über eine zweite Verbindung 17 die Neutral-Elektrode 6 angeschlossen und bildet mit diesen einen HF-Stromkreis. Die Aktiv- Elektrode 5 ist beispielsweise als eine Schneidschlinge ausgebildet, die Neutral-Elektrode 6 ist vorteilhaft als ein großflächiges Band ausgebildet, dass beispielsweise am Bein eines Patienten 7 angelegt ist. An die Verbindungsleitungen 16 und 17 ist die Lichtbogen-Messeinrichtung 2 zur Erfassung der Lichtbogen-Messwerte LB+ und LB- und eine weitere Messeinrichtung 3 zur Erfassung der Stromwerte I und Spannungswerte U des HF-Generators 1 angeschlossen. Die Ausgangsseiten der Messeinrichtungen 2 und 3 sind mit einer Regeleinrichtung 4 verbunden. Der Regeleinrichtung 4 sind über einen Datenspeicher oder über einen nicht dargestellten Sollwertgeber (in 1 durch einen Pfeil 8 angedeutet) Sollwertvorgaben zuführbar.
  • Das Prinzip-Schaltbild der Lichtbogen-Messeinrichtung 2 ist in 2 dargestellt. Die Messeinrichtung 2 ist über eine erste Anschlussleitung 18 mit der Verbindungsleitung 16 zur Aktiv-Elektrode 5 und über eine zweite Anschlussleitung 19 mit der Verbindungsleitung 17 zur Neutral-Elektrode 6 mit einem Lichtbogen-Entkopplungs-Schaltkreis 9 verbunden. Zwischen den Anschlüssen 18 und 19 ist ein Antifaradisations-Kondensator 13 geschaltet. Die Messeinrichtung 2 besteht im Wesentlichen aus vier Funktionsmodulen. Das erste Modul in der Signalkette ist der Lichtbogen-Entkopplungs-Schaltkreis 9 zur Trennung der positiven und negativen Gleichspannungsanteile LB+ und LB- der HF-Generatorspannung U. Der Schaltkreis 9 weist zwei Ausgänge für die separierten Gleichspannungs-Signale LB+, LB- auf, die jeweils mit einem Signalverstärker 10 verbunden sind (zweites Modul). An die Signalverstärker 10 ist eine als ein Mikrocontroller ausgebildete Messwert-Verarbeitungseinrichtung 11 (drittes Modul) angeschlossen, deren Ausgänge jeweils in eine galvanische Entkopplungsschaltung 12, beispielsweise einen Optokoppler (viertes Modul) führen.
  • 3 zeigt ein Funktionsschaltbild des Lichtbogen-Entkopplungs-Schaltkreises 9 im Detail. Die Anschlüsse 18 und 19 führen über je eine Widerstandsschaltung 20, bzw. 21, einen weiteren, parallel geschalteten Widerstand 22 und einen parallelen Kondensator 23 zu einem ersten Lichtbogensensor-Teilkreis 14 des Schaltkreises 9. Der Anschluss 18, der z.B. beim monopolaren Betrieb der Aktiv-Elektrode 5 der 1 und 2 entsprechen kann, ist mit dem Eingang eines nicht-invertierenden Verstärkers 24 verbunden. Der Verstärker 24 wirkt als ein Vorverstärker für das Eingangssignal. Ein mit dem Ausgang des Verstärkers 24 verbundenes, gleichrichtendes Tiefpass-Netzwerk, das in 3 nach seinen Funktionen aufgespalten als Gleichrichter 25 und Tiefpass 26 dargestellt ist, extrahiert den Gleichspannungsanteil aus der positiven Halbwelle, der an einem Signalabgriff 27 als Gleichspannungssignal LB+ abgegriffen werden kann. Man beachte, dass die in 1 getrennt dargestellten Funktionsbestandteile 25 und 26 des gleichrichtenden Tiefpass-Netzwerks nicht notwendig als getrennte Schaltungen implementiert sein müssen. Vielmehr kann eine einheitliche Schaltung, die beide Funktionen erfüllt realisiert sein. Andererseits ist es aber auch möglich, einzelne Bestandteile des gleichrichtenden Tiefpass-Netzwerks anderen Elementen der Schaltung zuzuordnen, z.B. einem am Gleichspannungsausgang 27 (LB+) angeschlossenen Mikroprozessor.
  • Weiter ist der Ausgang des Verstärkers 24 mit dem Eingang eines invertierender Verstärkers 28 verbunden, der zu einem zweiten Lichtbogensensor-Teilkreis 15 gehört. Die Funktionsweise des Teilkreises 15 ist analog zu der des Teilkreises 14. Das gleichrichtende Tiefpass-Netzwerk, funktionsgemäß dargestellt als Gleichrichter 29 und Tiefpass 30, extrahiert den Gleichspannungsanteil aus der negativen Halbwelle, der an einem Signalabgriff 31 als Gleichspannungssignal LB- abgegriffen werden kann. Durch die Umkehrung der Polarität des Eingangssignals des Teilkreises 15 kann das gleichrichtende Tiefpass-Netzwerk des Teilkreises 15 identisch zu demjenigen des Teilkreises 14 aufgebaut sein, was zwar einen Kostenvorteil bringt, für die Erfindung jedoch nicht wesentlich ist. Selbstverständlich gilt bezüglich der Varianten der konkreten Implementierung analog das oben im Zusammenhang mit dem Teilkreis 14 gesagte.
  • Ein Verfahren zum Betrieb eines Hochfrequenzchirurgie-Gerätes mit einem Hochfrequenz-Generator zum Schneiden und/oder Koagulieren von biologischem Gewebe mit Hochfrequenzstrom beruht im Wesentlichen auf einer separaten Überwachung von Gleichspannungsanteilen im positiven und negativen Halbwellenverlauf einer Hochfrequenz-Wechselspannung beim Entstehen eines Lichtbogens.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird an der Funktionsweise des oben beschriebenen Hochfrequenzchirurgie-Gerätes erläutert.
  • Der zum Schneiden und/oder Koagulieren benötigte Strom, bzw. Lichtbogen wird über die Aktiv-Elektrode 5 in das Gewebe des Patienten 7 eingespeist und fließt über die Neutral-Elektrode 6 wieder zum HF-Generator 1 zurück. Der Lichtbogen-Entkopplungs-Schaltkreis 9 trennt die positive und die negative Halbwelle der hochfrequenten Wechselspannung und filtert die bei der Entstehung des Lichtbogens zwischen der Aktiv-Elektrode 5 und dem Gewebe entstehenden Gleichspannungsanteile LB+ und LB- separat aus den Halbwellen. Die extrahierten Gleichspannungs-Signale LB+, LB- werden über die Verstärker 10 an die Messwertverarbeitung 11 weitergeleitet, die dann die Signale für eine galvanisch getrennte Übertragung an die Regeleinrichtung 4 mittels der galvanischen Entkopplungs-Schaltungen 12 aufbereitet.
  • Die Regeleinrichtung 4 erhält von der Lichtbogen-Messeinrichtung 2 die aktuellen aufbereiteten Gleichspannungs-Signale LB+ und LB- und von der Messeinrichtung 3 die aktuellen Effektivwerte der Spannung U und des Stroms I des HF-Generators 1, vergleicht sie mit den an dem Sollwertgeber 8 eingestellten, bzw. gespeicherten Sollwertvorgaben für diese Werte und regelt eine Sollspannung USoll für einen für die Anwendung optimalen Lichtbogen ein. Erkennt die Regeleinrichtung 4 anhand eines unerlaubten Wertes für einen Gleichspannungsanteil einen irregulären Betrieb des Hochfrequenzchirurgie-Gerätes, wird ein Warnsignal ausgegeben oder ein Steuersignal zur Abregelung/Abschaltung der HF-Wechselspannung, bzw. des HF-Stroms über das Schaltnetzteil erzeugt.
  • Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung und den Figuren erläuterten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Dem Fachmann ist ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an Hand gegeben. Insbesondere lässt sich die Erfindung sowohl bei monopolaren als auch bei bi- oder multipolare Anwendungen einsetzen.
    • 1
    HF-Generator
    2
    Lichtbogen-Messeinrichtung
    3
    Messeinrichtung
    4
    Regeleinrichtung
    5
    Aktiv-Elektrode
    6
    Neutral-Elektrode
    7
    Patient
    8
    Sollwertgeber
    9
    Lichtbogen-Entkopplungs-Schaltkreis
    10
    Verstärker
    11
    Messwert-Verarbeitungseinrichtung
    12
    galvanische Entkopplungsschaltung
    13
    Antifaradisations-Kondensator
    14
    Lichtbogensensor-Teilkreis
    15
    Lichtbogensensor-Teilkreis
    16
    Verbindungsleitung
    17
    Verbindungsleitung
    18
    Anschluss
    19
    Anschluss
    20
    Widerstand
    21
    Widerstand
    22
    Widerstand
    23
    Kondensator
    24
    nicht-invertierender Verstärker
    25
    Gleichrichter
    26
    Tiefpass
    27
    Signalabgriff
    28
    invertierender Verstärker
    29
    Gleichrichter
    30
    Tiefpass
    31
    Signalabgriff

Claims (11)

  1. Hochfrequenzchirurgie-Gerät, bei dem zum Schneiden und/oder Koagulieren von biologischem Gewebe mit Hochfrequenzstrom ein Hochfrequenz-Generator mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode unter Entstehung eines Lichtbogens einen Hochfrequenz-Stromkreis über das zu behandelnde Gewebe bildet, mit einer Messeinrichtung zur Erfassung von bei der Entstehung des Lichtbogens im Hochfrequenz-Stromkreis entstehenden Gleichspannungsanteilen, die zur Regelung des Hochfrequenz-Generators über eine Regeleinrichtung nutzbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (2) einen Lichtbogen-Entkopplungs-Schaltkreis (9) aufweist, der die Gleichspannungsanteile im positiven Halbwellenverlauf der Hochfrequenz-Wechselspannung von den Gleichspannungsanteilen im negativen Halbwellenverlauf der Hochfrequenz-Wechselspannung trennt und wenigstens einen der getrennten Gleichspannungsanteile als Signal einer nachfolgenden Verarbeitung in der Regeleinrichtung (4) zur Verfügung stellt.
  2. Hochfrequenzchirurgie-Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Entkopplungs-Schaltkreis (9) die Gleichspannungsanteile sowohl aus der positiven als auch aus der negativen Halbwelle der Hochfrequenz-Wechselspannung als Signale der nachfolgenden Verarbeitung in der Regeleinrichtung (4) zur Verfügung stellt.
  3. Hochfrequenzchirurgie-Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lichtbogen-Entkopplungs-Schaltkreis (9) eine Messwert-Verarbeitungseinrichtung (11) nachgeschaltet ist, in der die separierten Gleichspannungsanteile oder daraus abgeleitete Größen für eine galvanisch getrennte Signalübertragung an die nachfolgende Regeleinrichtung (4) aufbereitbar sind.
  4. Hochfrequenzchirurgie-Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regeleinrichtung (4) eine Rechnereinheit mit einem Verarbeitungsalgorithmus und einem Datenspeicher oder Sollwertgeber (8) zugeordnet ist, in dem mindestens eine Sollwertvorgabe für mindestens einen separierten Gleichspannungsanteil oder eine daraus abgeleitete Größe abgelegt oder einstellbar ist.
  5. Hochfrequenzchirurgie-Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (4) Mittel zur Erzeugung eines Steuerungssignals für die Regelung wenigstens eines die Leistungsabgabe beeinflussenden Parameters unter Berücksichtigung der Auswertung wenigstens eines der separierten Gleichspannungsanteile aufweist.
  6. Hochfrequenzchirurgie-Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Regeleinrichtung (4) Mittel zur Ausgabe eines von der Auswertung wenigstens eines der separierten Gleichspannungsanteile abhängigen Warnsignals zugeordnet sind.
  7. Hochfrequenzchirurgie-Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ausgabe des Warnsignals als ein Monitor mit einer optischen und/oder akustischen Anzeige ausgebildet sind.
  8. Verfahren zum Betrieb eines Hochfrequenzchirurgie-Geräts, bei dem zum Schneiden und/oder Koagulieren von biologischem Gewebe mit Hochfrequenzstrom ein Hochfrequenz-Generator mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode unter Entstehung eines Lichtbogens einen Hochfrequenz-Stromkreis über das zu behandelnde Gewebe bildet, und bei dem bei der Entstehung des Lichtbogens im Hochfrequenz-Stromkreis entstehende Gleichspannungsanteile zur Regelung des Hochfrequenz-Generators genutzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der positiven und negativen Halbwellenverläufe der Hochfrequenz-Wechselspannung des Hochfrequenz-Stromkreises separat auf ein Auftreten von Gleichspannungsanteilen hin vermessen wird, und dass im Falle einer Abweichung eines Gleichspannungsanteils von einer Sollwertvorgabe ein entsprechendes Signal erzeugt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der positive als auch der negative Halbwellenverlauf der Hochfrequenz-Wechselspannung des Hochfrequenz-Stromkreises separat auf ein Auftreten von Gleichspannungsanteilen hin vermessen wird, und dass im Falle einer Abweichung eines Gleichspannungsanteils von einer Sollwertvorgabe ein entsprechendes Signal erzeugt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung mindestens eines Gleichspannungsanteils von der Sollwertvorgabe im Halbwellenverlauf der Hochfrequenz-Wechselspannung (U), ein akustisches und/oder optisches Warnsignal ausgegeben wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung mindestens eines Gleichspannungsanteils von der zugehörigen Sollwertvorgabe im Halbwellenverlauf der Hochfrequenz-Wechselspannung (U) ein Steuersignal erzeugt wird, über das die Hochfrequenz-Wechselspannung (U) zurückgeregelt oder abgeschaltet wird.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8104956B2 (en) 2003-10-23 2012-01-31 Covidien Ag Thermocouple measurement circuit
US7396336B2 (en) 2003-10-30 2008-07-08 Sherwood Services Ag Switched resonant ultrasonic power amplifier system
US20100130972A1 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 Frantz Medical Development, Ltd. Electrical skin treatment device and method
US8262652B2 (en) 2009-01-12 2012-09-11 Tyco Healthcare Group Lp Imaginary impedance process monitoring and intelligent shut-off
JP2011010244A (ja) * 2009-06-29 2011-01-13 Hitachi-Lg Data Storage Inc 情報検出装置及び方法
US8636730B2 (en) * 2010-07-12 2014-01-28 Covidien Lp Polarity control of electrosurgical generator
US9044238B2 (en) 2012-04-10 2015-06-02 Covidien Lp Electrosurgical monopolar apparatus with arc energy vascular coagulation control
US10792089B2 (en) * 2013-03-13 2020-10-06 Kardium, Inc. Detecting improper energy transmission configuration in medical device system
US9872719B2 (en) 2013-07-24 2018-01-23 Covidien Lp Systems and methods for generating electrosurgical energy using a multistage power converter
US9636165B2 (en) 2013-07-29 2017-05-02 Covidien Lp Systems and methods for measuring tissue impedance through an electrosurgical cable
WO2015116825A1 (en) 2014-01-30 2015-08-06 Eighmy Eugene A Surgical cutting device
PL3011923T3 (pl) * 2014-10-23 2022-02-14 Erbe Elektromedizin Gmbh Urządzenie do wykrywania metalu podczas oddziaływania na tkankę biologiczną za pomocą wytwarzającego iskrę instrumentu elektrochirurgicznego

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0391233A2 (de) * 1989-04-07 1990-10-10 DELMA ELEKTRO-UND MEDIZINISCHE APPARATEBAU GESELLSCHAFT mbH Elektrochirurgisches Hochfrequenzgerät
EP0709065A1 (de) * 1994-10-31 1996-05-01 Helmut Wurzer Elektrochirurgiegerät und Verfahren zu dessen Betrieb

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4500837A (en) * 1981-01-15 1985-02-19 Westinghouse Electric Corp. Detection of DC content in an AC waveform
GB9204217D0 (en) * 1992-02-27 1992-04-08 Goble Nigel M Cauterising apparatus
DE19623840A1 (de) * 1996-06-14 1997-12-18 Berchtold Gmbh & Co Geb Elektrochirurgischer Hochfrequenz-Generator
US7044948B2 (en) * 2002-12-10 2006-05-16 Sherwood Services Ag Circuit for controlling arc energy from an electrosurgical generator
DE102004010769B4 (de) * 2004-03-05 2010-07-15 Bowa-Electronic Gmbh & Co. Kg Hochfrequenz-Chirurgiegerät zum Schneiden und Koagulieren biologischer Gewebe

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0391233A2 (de) * 1989-04-07 1990-10-10 DELMA ELEKTRO-UND MEDIZINISCHE APPARATEBAU GESELLSCHAFT mbH Elektrochirurgisches Hochfrequenzgerät
EP0709065A1 (de) * 1994-10-31 1996-05-01 Helmut Wurzer Elektrochirurgiegerät und Verfahren zu dessen Betrieb

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