DE19623840A1 - Elektrochirurgischer Hochfrequenz-Generator - Google Patents

Elektrochirurgischer Hochfrequenz-Generator

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Description

Die Erfindung betrifft einen elektrochirurgischen Hochfre­ quenz-Generator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Anwendung von Hochfrequenzenergie für Schneide- und Koagulationseffekte an menschlichen oder tierischen Körpern erforderte eine applikationsorientierte Leistungsabgabe abhängig vom verwendeten Instrument und vom Übergangswider­ stand zum Gewebe. Die schließlich erzielte elektrochirur­ gische Wirkung hängt von vielen verschiedenen Parametern ab, wie z. B. der Generatorstabilität, der Ausgangsspannung, dem Ausgangsstrom, der Kabellänge zum Instrument, der Kapazität des Kabels, der Form und Oberfläche des Instruments, dem Gewebewiderstand usw.
Um die verschiedenen Einflußgrößen wenigstens in gewissem Umfang zu berücksichtigen, wurde bei älteren Geräten durch geeignete Dimensionierung des Ausgangsübertragers die Über­ tragungsfunktion "Spannung über Impedanz" oder "Strom über Impedanz" bestimmt. Demgegenüber war es ein Fortschritt, den Ausgangsstrom (DE-OS 31 20 102) oder mit Hilfe von Strom/Spannungssensoren die Leistung konstant zu halten (DE-OS 25 04 280, DE-OS 27 10 752). Eine weitere Verbesse­ rung der Ergebnisse wurde dadurch erreicht, daß aus den Mo­ mentanwerten von Strom und Spannung ein Impedanzwert errech­ net und dieser zur Regelung verwendet wurde (DE-OS 31 20 102). Nachteilig hierbei ist, daß bei den übli­ chen Arbeitsfrequenzen von Hochfrequenz-Generatoren (300 kHz bis 1 MHz) sich die Leitungskapazitäten der Hin- und Rück­ leitung stark auswirken, so daß im hochohmigen Bereich nicht eindeutig festgestellt werden kann, wie groß die Gewebeimpe­ danz tatsächlich ist.
Eine weitere Ausführung von Hochfrequenz-Generatoren arbei­ tet mit einem Sensor für die Erkennung des Vorhandenseins von Funken oder Lichtbögen an derjenigen Stelle, wo ein Schneideffekt erzielt werden soll (EP-OS 0 219 568). Nach­ teilig an dieser Anordnung ist, daß, solange der Lichtbogen nicht zündet, die Spannung sehr stark ansteigt. Zur Vermei­ dung von Gefahren für die Patienten und die Bedienungsperson müssen daher Spannungsbegrenzungseinrichtungen abhängig von der vorzugebenden Leistungsstufe das zu starke Hochfahren der Spannung verhindern.
Weiter ist es bereits bekannt (GB-PS 897 961), in den Hoch­ frequenzausgangskreis eines Hochfrequenz-Generators einen Gleichstrom einzuspeisen, mittels dessen der Widerstand zwischen Aktivelektrode und Neutralelektrode festgestellt und zum Einschalten der Hochfrequenz verwendet wird.
Schließlich ist es schon bekannt (DE-OS 11 39 927), die rich­ tige Anlage einer Neutralelektrode am Patientenkörper durch Aufteilung der Neutralelektrode in zwei voneinander isolier­ te Bereiche und Anlegen einer Gleichspannung an diese beiden Elektrodenbereiche festzustellen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hochfrequenz-Generator der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem während der gesamten Betriebszeit eine sichere Erkennung des echten Übergangswiderstandes zwischen der Aktivelektrode und dem Gewebe möglich ist und hierdurch eine vollautomatische Regelung in den verschiedenen Betriebs­ arten, z. B. der Schneid-Betriebsart möglich wird, und zwar weitgehend unabhängig vom verwendeten Elektrodentyp.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des kennzeich­ nenden Teils des Anspruches 1 vorgesehen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.
Der erfindungsgemäße Gewebeimpedanzsensor soll in erster Linie feststellen, ob ein ausreichender Kontakt der Aktiv- und Neutralelektrode mit dem Gewebe vorliegt. Insofern kann der Gewebeimpedanzsensor auch als Gewebekontaktsensor be­ zeichnet werden. Bevorzugt beschränkt sich die Funktion des Gewebeimpedanz- bzw. -kontaktsensors aber nicht darauf, nur festzustellen, ob ein Gewebekontakt vorhanden ist oder nicht, sondern erstreckt sich auch auf eine Feststellung des Grades des Kontaktes bzw. des Ausmaßes der Stromleitfähig­ keit des Gewebes, so daß eine besonders feinfühlige Regelung in Abhängigkeit von der momentanen Gewebeimpedanz möglich ist.
Erfindungsgemäß wird ein üblicher Hochfrequenz-Generator, der insbesondere bereits Hochfrequenzstrom-, Hochfrequenz­ spannungs- und Lichtbogenerkennungssensoren aufweist, durch einen Gewebeimpedanz-Erkennungssensor ergänzt. Dieser zu­ sätzliche Gewebeimpedanzsensor besteht im allgemeinen aus einem Hilfsgenerator, der ein Signal mit einer Frequenz kleiner als die Arbeitsfrequenz des Hochfrequenz-Oszillators erzeugt. Statt eines Signales niedriger Frequenz kann auch eine Gleichspannung verwendet werden. Diese Niederfrequenz bzw. Gleichspannung wird in den Ausgangskreis des Hochfre­ quenz-Generators eingekoppelt. Die Bedämpfung des Niederfre­ quenz- bzw. Gleichspannungs-Hilfssignals ist nun ein Maß für die Kontaktqualität zwischen der Aktivelektrode und dem Gewe­ be bzw. zwischen der Aktivelektrode, dem Gewebe des Patien­ ten und der Neutralelektrode. Da dieses Hilfssignal über die auch für die Abgabe der Hochfrequenzleistung erforderlichen Leitungen geführt wird, muß die Arbeits-/Nutzfrequenz des Hochfrequenzoszillators mittels einer geeigneten Filterein­ richtung abgeblockt werden. Mittels eines Schwellenwert-Schalters kann im einfachsten Fall ein Signal "Gewebekontakt vorhanden/nicht vorhanden" abgeleitet werden. Bevorzugt wird jedoch ein das Ausmaß des Gewebekontakts und die Größe der Gewebeimpedanz berücksichtigendes Signal gewonnen, mittels dessen die Regelung der übrigen Parameter optimiert werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Hoch­ frequenz-Generators.
Nach Fig. 1 weist ein Hochfrequenz-Generator einen Hochfre­ quenz-Oszillator 11 und einen von diesem gespeiste Leistungs­ stufe 12 auf, welche über einen Ausgangstransformator bzw. -übertrager 13 an einen Hochfrequenz-Ausgangskreis 19 ange­ schlossen ist, der zwei Ausgangsklemmen 31, 32 für den An­ schluß einer Aktivelektrode 15 und einer Neutralelektrode 16 aufweist. Die Zuleitungen 33, 34, die daran angeschlossene Aktivelektrode 15 bzw. Neutralelektrode 16 und ein Patienten­ körper 24, an den die Aktivelektrode 15 und die Neutralelek­ trode 16 angelegt sind, bilden zusammen einen Patientenstrom­ kreis 14.
Die Leistungsstufe 12 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Generators ist durch einen Mikrocomputer 17 steuerbar, mit welchem sie über eine oder mehrere Steuerleitungen 35 ver­ bunden ist.
Der Mikrocomputer 17 erhält seine Eingangsinformationen von einer Tastatur 36 mit Funktionstasten 25, 26 sowie von einem Interface 18, welches Eingangssignale von einem in den Aus­ gangskreis 19 eingeschalteten Stromsensor 20, einem an den Ausgangskreis 19 angeschlossenen Spannungssensor 21 sowie einem ebenfalls an den Ausgangskreis 19 angeschlossenen Lichtbogensensor 22 erhält.
Der Stromsensor 20 wird vom im Ausgangskreis 19 fließenden Hochfrequenzstrom IHF durchflossen und gibt über eine Verbin­ dung 37 ein entsprechendes Signal an das Interface 18 ab.
Der Spannungssensor 21 ist an die beiden Ausgangsleitungen 38, 39 des Ausgangskreises 19 angeschlossen und gibt an das Interface 18 über eine Verbindung 40 ein der Ausgangs-Hoch­ frequenzspannung UHF entsprechendes Signal ab.
Der Lichtbogensensor 22 mißt am Ausgangskreis 19 einen für das Auftreten von Funken oder eines Lichtbogens charakteri­ stischen Parameter, z. B. Oberwellen oder bestimmte Gleich­ spannungskomponenten und gibt über eine Verbindung 41 ein Signal an das Interface 18 ab, welches ein Maß für das Nichtvorhandensein, Entstehen oder Vorhandensein eines Lichtbogens zwischen der Aktivelektrode 15 und dem Gewebe des Patientenkörpers 24 ist.
Erfindungsgemäß ist an den Ausgangskreis 19 des Hochfre­ quenz-Generators außerdem ein Gewebeimpedanzsensor 23 ange­ schlossen, der eine Gleich-Hilfsspannungsquelle 27 aufweist, die über einen Strombegrenzungswiderstand 29, eine Gleich­ strom-Detektorschaltung 28 und Hochfrequenzfilter 42, 43 an die Ausgangsleitungen 38, 39 des Ausgangskreises 19 ange­ schlossen ist. Die Hilfsspannungsquelle 27 liefert in Zusam­ menwirkung mit dem Strombegrenzungswiderstand 29 einen Gleich­ strom in den Patientenstromkreis 14, der eine für den Patien­ tenkörper 24 unschädlichen Wert von 10 µA nicht übersteigen sollte.
Am Ausgang der Gleichstrom-Detektorschaltung 28 erscheint ein für den durch den Patientenstromkreis 14 fließenden Gleichstrom repräsentatives Signal, welches über eine Verbin­ dung 44, eine galvanische Trennungsstufe 30, z. B. in Form eines Optokopplers und eine weitere Verbindung 45 ebenfalls in das Interface 18 eingespeist wird.
Die Funktion des beschriebenen Hochfrequenz-Generators ist wie folgt:
Durch Drücken bestimmter Funktionswahltasten 25, 26 auf der Tastatur 36 wird eine gewünschte Betriebsart des Hochfre­ quenz-Generatos angewählt, z. B. "Schneiden normal (unver­ schorft)", "Schneiden verschorft" oder "Koagulieren".
Anschließend wird dann die Neutralelektrode 16 an geeigneter Stelle des Patientenkörpers 24 angelegt bzw. befestigt und der Generator eingeschaltet. Nunmehr wird über den Ausgangs­ übertrager 13 eine Hochfrequenzspannung bzw. ein Hochfre­ quenzstrom an den Ausgangskreis 19 und den über die Ausgangs­ klemmen 31, 32 angeschlossenen Patientenstromkreis 14 ange­ legt. Dem Mikrocomputer 17 wird in jenem Augenblick durch den Stromsensor 20 der aktuelle Hochfrequenzstrom IHF, über den Spannungssensor 21 die aktuelle Hochfrequenzausgangsspan­ nung UHF und über den Lichtbogensensor 22 ein Signal FU über­ mittelt, welches für den Grad der Lichtbogenbildung repräsen­ tativ ist.
Außerdem wird dem Mikrocomputer 17 vom Gewebeimpedanzsensor 23 der Gleichstrom-Übergangswiderstand zwischen der Aktiv­ elektrode 15, dem Patientenkörper 24 und der Neutralelektro­ de 16 mitgeteilt, woraus der Mikrocomputer 17 erkennt, ob bereits ein Kontakt zwischen der Aktivelektrode 15 und dem Patientenkörper 24 bzw. zwischen dem Patientenkörper 24 und der Neutralelektrode 16 vorhanden ist oder nicht. Entspre­ chend steuert der Mikrocomputer 17 die Leistungsstufe 12 auf einen für den Operateur und den Patienten ungefährlichen Wert ein.
Auch während des Elektrochirurgie-Betriebes meldet der Gewe­ beimpedanzsensor 23 jeweils den aktuellen Gleichstromwider­ stand im Patientenstromkreis 14 an den Mikrocomputer 17, so daß dieser neben dem Hochfrequenzstrom IHF, der Hochfrequenz­ spannung UHF und dem Lichtbogenbildungssignal FU auch den Gleichspannungswiderstand im Patientenstromkreis 14 bei der Steuerung der Leistungsstufe 12 berücksichtigen kann.
Während bevorzugt sämtliche drei Sensoren 20, 21, 22 neben dem Gewebeimpedanzsensor 23 vorgesehen sind, ist es zumindest erforderlich, daß außer dem Gewebeimpedanzsensor 23 wenigstens noch der Lichtbogensensor 22 oder einer der beiden übrigen Sensoren 20, 21 vorgesehen ist.
In der Zeichnung ist die Hilfsspannungsquelle 27 als Gleich­ spannungsbatterie veranschaulicht. Sie kann aber auch durch ein Netzgerät mit Gleichrichtung oder eine niederfrequente Wechselspannungsquelle verwirklicht werden, wobei lediglich auf eine geeignete galvanische Entkopplung zwischen der Wechselspannungsseite des Netzgerätes und dem Ausgangskreis 19 zu achten ist.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Schaltung kann auch bei sehr unterschiedlich geformten Aktivelektroden 15, welche das Behandlungsinstrument darstellen, automatisch jeweils eine optimale Hochfrequenz-Energiezufuhr gewährleistet werden.
Bezugszeichenliste
11 Oszillator
12 Leistungsstufe
13 Ausgangstransformator
14 Patientenstromkreis
15 Aktivelektrode
16 Neutralelektrode
17 Mikrocomputer
18 Interface
19 Ausgangskreis
20 Stromsensor
21 Spannungssensor
22 Lichtbogensensor
23 Gewebeimpedanzsensor
24 Patientenkörper
25 Funktionswahltasten
26 Funktionswahltasten
27 Hilfsspannungsquelle
28 Detektorschaltung
29 Strombegrenzungswiderstand
30 galvanische Trennstufe
31 Ausgangsklemme
32 Ausgangsklemme
33 Zuleitung
34 Zuleitung
35 Steuerleitung
36 Tastatur
37 Verbindung
38 Ausgangsleitung
39 Ausgangsleitung
40 Verbindung
41 Verbindung
42 Hochfrequenzfilter
43 Hochfrequenzfilter
44 Verbindung
45 Verbindung

Claims (13)

1. Elektrochirurgischer Hochfrequenz-Generator mit einem Hochfrequenz-Oszillator (11) und einer an diesen ange­ schlossenen regelbaren Leistungsstufe (12), an die über einen Ausgangstransformator (13) und gegebenenfalls wei­ tere galvanische Trennglieder einen Patientenstromkreis (14) mit Aktiv- und Neutralelektrode (15 bzw. 16) an­ schließbar ist, wobei am Ausgangskreis (19) mindestens ein Parametersensor (20, 21, 22) vorgesehen ist, der über ein Interface (18) an einen die Leistungsstufe (12) regelnden Mikrocomputer (17) angeschlossen ist und einen für die Patientenbehandlung charakterischen Parameter, wie die Hochfrequenzspannung und/oder den Hochfrequenz­ strom und/oder die Lichtbogenintensität erfaßt und über das Interface (18) und den Mikrocomputer (17) ein sol­ ches Regelsignal für die Leistungsstufe (12) erzeugt, daß der bzw. die Parameter je nach einer vorgegebenen Betriebsart auf bestimmten Werten oder in bestimmten Wertebereichen gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Gewebeimpedanzsensor (23) vorgesehen ist, welcher über das Interface (18) an den Mikrocompu­ ter (17) angeschlossen ist.
2. Hochfrequenz-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal von dem Gewebeimpedanzsensor (23) im Mikrocomputer (17) gegenüber den Signalen von dem bzw. den übrigen Parametersensoren (20, 21, 22) derart bevorzugt ist, daß letztere erst voll wirksam werden, wenn das Signal von dem Gewebeimpedanzsensor (23) den für eine einwandfreie Behandlung erforderlichen Gewebe­ kontakt signalisiert.
3. Hochfrequenz-Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - im niederohmigen Bereich, d. h. bei Körperkontakt der Aktivelektrode (15) ein Signal "Körperkontakt vorhan­ den" und
  • - im hochohmigen Bereich, d. h. bei keinem Körperkontakt der Aktivelektrode (15) ein Signal "Kontakt nicht vor­ handen" erzeugt wird und in letzterem Fall die übrigen Parameter, wie Hochfrequenzspannung und/oder Hoch­ frequenzstrom und/oder Hochfrequenzleistung auf ein sicheres Niveau heruntergeregelt werden.
4. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeimpedanzsensor (23) ein für das Ausmaß des Gewebekontaktes und die Stromleitfähigkeit des Gewebes repräsentatives analoges oder digitales Signal an den Mikrocomputer (17) liefert und daß im Mikrocomputer (17) die Regelung aufgrund der Signale von dem bzw. den übri­ gen Parametersensoren (20, 21, 22) durch das Signal von dem Gewebeimpedanzsensor (23) so variiert wird, daß in jedem Augenblick das gerade vorhandene Maß an Gewebekon­ takt bzw. Stromleitfähigkeit berücksichtigt wird.
5. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Betriebsart "Schneiden mittels Funken bzw. Lichtbogen", dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsregelung allein mittels des Gewebeimpedanzsensors (23) und des bzw. der übrigen Para­ metersensoren (20, 21, 22) ohne ein von außen bedienba­ res Leistungsstellglied erfolgt.
6. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Betriebsart "Koagulieren", dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeimpedanzsensor (23) auch zur Feststellung des optimalen Koagulationsgrades verwendet wird.
7. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Auswahl verschiedener Betriebsarten Funk­ tionswahltasten (25, 26) vorgesehen sind und daß mit dem Betätigen jeder Funktionstaste (25, 26) auch die Ein­ flußnahme durch den Gewebeimpedanzsensor (23) ausgewählt wird.
8. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeimpedanzsensor (23) ein Signal proportio­ nal dem Niederfrequenz- oder Gleichspannungs-Übergangs­ widerstand zwischen Aktivelektrode (15), Patientenkörper (24) und Neutralelektrode (16) liefert.
9. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeimpedanzsensor (23) aus einer an den Aus­ gangskreis (19) bzw. den Patientenstromkreis (14) ange­ schlossenen Hilfsspannungsquelle (27) mit einer deutlich niedriger als die Oszillatorfrequenz liegenden Frequenz und einer den von der Hilfsspannungsquelle (27) abgege­ benen Strom erkennenden Detektorschaltung (28) besteht, welche über das Interface (18) an den Mikrocomputer (17) angeschlossen ist.
10. Hochfrequenz-Generator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Hilfsspannungsquelle (27) und den Aus­ gangskreis (19) bzw. dem Patientenstromkreis (14) eine Strombegrenzungsanordnung (29) geschaltet ist, welche den von der Hilfsspannungsquelle (27) abgegebenen Strom auf einen für den Patientenkörper (24) unschädliches Maß von z. B. 5 µA bis 10 µA begrenzt.
11. Hochfrequenz-Generator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Detektorschaltung (28) und das Inter­ face (18) eine galvanische Trennstufe (30) geschaltet ist.
12. Hochfrequenz-Generator nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Hilfsspannungsquelle (27) eine Niederfrequenz von z. B. 10 bis 100 Hz, vorzugsweise 40 bis 60 Hz und insbesondere etwa 50 Hz ist.
13. Hochfrequenz-Generator nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungsquelle (27) eine Gleichspannungs­ quelle ist.
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