DE2849422A1

DE2849422A1 - Vorrichtung und schaltung zum messen der kontaktflaeche zwischen einem kontaktelement und einem patienten

Info

Publication number: DE2849422A1
Application number: DE19782849422
Authority: DE
Inventors: Frank W Harris
Original assignee: Valleylab Inc
Current assignee: Valleylab Inc
Priority date: 1977-11-17
Filing date: 1978-11-14
Publication date: 1979-05-23
Also published as: JPS5478885A; US4200104A; FR2409487A1

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse

8 München 60

VALLEYLAB, INC.
5920 Longbow Drive

Boulder, Colorado 80301/V.St.A. 10. November 1978

Unser Zeichen; V 735

Vorrichtung und Schaltung zum Messen der Kontaktfläche zwischen einem Kontaktelement und einem Patienten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und eine Schaltung zum Messen der Kontaktfläche zwischen einem Kontaktelement und einem Patienten, wie der Kontaktfläche von einer oder mehreren elektrochirurgischen Elektroden oder einer cryochirurgischen Sonde mit Patientengewebe.

In monopolaren elelctrochirurgischen Systemen ist es bekannt, Schneiden, Fulguration (Koagulation) oder Desil&ation (Austrocknung) von menschlichem Gewebe oder dergl. durdieine aktive Elektrode zu bewirken, die eine relativ KLeine Querschnittsfläche aufweist, wobei die Stromdichte in dem behandelten Gebiet genügend hoch ist, um die gewünschte Behandlung zu er-

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zielen. Unter der Annahme, daß die Stromdichte genügend hoch ist, tritt Desikkation auf, wenn die aktive Elektrode in ohmschem Kontakt mit dem Gewebe ist. Unter der Annahme, daß die Spannung genügend hoch ist, erfolgt Schneiden oder Fulguration des Gewebes, und zwar abhängig von der Wellenart, wenn die aktive Elektrode in einem Lichtbogenkontakt mit dem Gewebe ist. In der monopolaren Elektrochirurgie wird üblicherweise auch eine große Patientenelektrode verwendet, um den Strom zu dem elektrochirurgischen Generator zurückzuführen, wobei die Oberfläche dieser Patientenelektrode groß genug ist, um die Stromdichte auf einen Wert zu reduzieren, bei dem die Möglichkeit einer Verbrennung an dem Patienten minimal ist.

Es besteht die Möglichkeit, daß der Patient nicht in Kontakt mit der Patientenelektrode ist, oder daß in dem RückflußStromkreis von der Patientenelektrode zu dem Generator eine Diskontinuität auftritt. Wenn ein kleiner an Masse liegender Gegenstand während dieser Zeit in Kontakt mit dem Patienten ist, so wird der Strom von der aktiven Elektrode zu den Generator über einen anderen Rückführungsweg erfolgen, der den kleinen an Masse liegenden Kontaktpunkt einschließt, wobei die Möglichkeit einer Verbrennung des Patienten an den jeweiligen Kontaktpunkten besteht. Es sind Schaltungen bekannt, um derartige auf einem anderen Weg über Masse verlaufende Ausweichrückströme zu erfassen und geeignete Hilfsmaßnahmen dann einzuleiten, wenn die Ausweichrückströme ein bestimmtes Minimum überschreiten; vergleiche z.B. die US-Patentschrift 3 683 923.

Eine weitere mögliche Gefahr besteht darin, daß der Patient nur teilweise in Kontakt mit der Patientenelektrode z.B. wegen einer fehlerhaften Anlegung dieser Elektrode steht. Die Rest-

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kontaktflache kann hierbei ungenügend sein, um die Stromdichte an der Rückfiihrungs- bzw. Patientenelektrode soweit zu reduzieren, um eine Verbrennung des Patienten an dieser Elektrode zu vermeiden. Es sind Sicherheitsschaltungen bekannt, bei denen PatientendoppeleleHroden verwendet werden und bei denen ein Gleichstrom (vergleiche DE-PS 1 139 927) bzw. ein Wechselstrom (vergleiche US-PS 3 933 157) zwischen den getrennten Elektroden fließen, um den Kontaktwiderstand bzw. die Kontaktimpedanz zwischen dem Patienten und den Elektroden zu messen. In der US-PS 3 913 583 ist eine Schaltung beschrieben, um den durch den Patienten fließenden Strom in Abhängigkeit von der Kontaktfläche des Patienten mit einer festen Patientenplattenelektrode zu reduzieren, wobei hier in der Ausgangsschaltung eine gesättigte Drossel verwendet wird, deren Impedanz in Abhängigkeit der gemessenen Impedanz der Kontaktfläche variiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Gerät anzugeben, um zu erfassen, wenn der Patient teilweise den Kontakt mit einer Patientendoppelelektrode verliert; zu der Feststellung, wo die verbleibende KontaHflache ungenügend ist, wird eine Kapaζitätsmeßschaltung verwendet, um die Stromdichte an der Patientendoppelelektrode auf einen für den Patienten ungefährlichen Wert zu reduzieren. Ferner wird mit der Erfindung eine Energiequelle für eine Kontaktflächenmeßschaltung angegeben, die von Masse isoliert ist, un dadurch alle unerwünschten Einflüsse auf die Kortaktflächenmessung aufgrund von einer Massenberührung des Patienten zu vermeiden.

Ferner wird mit der Erfindung eine KontaktfMchenmeßschaltung angegeben, die mit einer Amplitude arbeitet, die niedrig genug ist, um neuromuskulare Stimulation und eine Störung mit Herz-

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-12-schrittmachern des Patienten zu vermeiden.

Ferner wird mit der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben, um die Kontaktfläche einer aktiven Elektrode an dem Patienten besser messen zu können.

Ferner wird mit der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kontaktflächenmessung zur Verwendung in der Cryochirurgie angegeben, um so die optimalen Bedingungen für den Beginn einer cryochirurgischen Behandlung zu bestimmen und um die Ergebnisse dieser Behandlung zu überwachen.

Es ist bekannt, isolierte oder kapazitive Patientendoppelelektroden zu verwenden, wobei eine dielektrische Schicht auf einem leitenden Trägersubstrat angeordnet ist und die dielektrische Schicht in Kontakt mit dem Patienten ist. Die bekannten isolierten Patientenelektroden sind jedoch einstückig und von fester Art im Gegensatz zu derjenigen in der Erfindung angegebenen Doppelelektrode.

Mit der Erfindung wird ferner eine isolierte Patientendoppelelektrode angegeben, um die erwähnten Kontaktflächenmessungen zu vereinfachen. Eine solche Doppelelektrode besteht aus zwei Elektroden, die ineinander verzahnt sind bzw. ineinandergreifen, um so die Kontaktflächenmessung zu verstärken.

Mit der Erfindung wird ferner eine verbesserte Patientendoppel— elektrode angegeben, wobei eine dünne Schicht von elektrisch leitendem Gel auf der Elektrode und zwischen den beiden Einzelelektroden angeordnet ist, wobei die Gelschicht genügend dünn ist, um eine kapazitive Kontaktflächenmessung zuzulassen,ohne daß die beiden Einzelelektroden unzulässig kurzgeschlossen wer-

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Ferner wird mit der Erfindung eine Patientendoppelelektrode angegeben, bei der jede der Elektroden mit einer Schicht elektrisch leitenden Gels bedeckt und das Gebiet zwischen den Elektroden ein Isolationsmaterial enthält, um ein Kurzschließen der beiden EinzeleleMroden zu verhindern.

Ferner kann gemäß der Erfindung die genannte kapazitive Doppelelektrode in Verbindung mit einer Patientenleitung, die die Patientendoppelelektrode mit dem Generator verbindet, so verwendet werden, daß die induktive Impedanz der Leitung und die kapazitive Impedanz der Elektrode sich gegeneinander nahezu aufheben, wodurch ein geringes Hochfrequenzpotential an dem Patienten aufrechterhalten wird, wobei die Betriebsfrequenz so ist, daß der erwähnte Effekt über einen weiten Bereich der Kontaktfläche des Patienten mit der Patientenelektrode auftritt.

Ferner wird gemäß der Erfindung mit der Patientenrückleitung eine Drossel in Serie verbunden, um ein niedriges Betriebspotential am Patienten mit vorbestimmten Betriebsfrequenzen zu erzielen.

Ferner wird mit der Erfindung die Möglichkeit gegeben, festzustellen, ob die genannte isolierte Doppelelektrode mit einer Metallfläche in Kontakt steht.

Mit der Erfindung ist demnach eine Vorrichtung und eine Schaltung zum Messen der Kontaktfläche zwischen einem Kontaktelement und einem Patienten angegeben, die ein erstes elektrisch

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leitendes in Kontakt mit dem Patienten bringbares Koriaktelement sowie ein zweites elektrisdi leitendes Kontaktelement aufweist, das von dem anderen Kontaktelement getrennt und ebenfalls in Kontakt mit dem Patienten bringbar ist und ferner eine zwischen die beiden elektrisch leitenden Kontaktelemente geschaltete Kontaktflächenmeßschaltung zur Messung der Kontaktfläche zwischen den Kontaktelementen und dem Patienten. Die elektrisch leitfähigen Kontaktelemente können z.B. (a) zwei Elektroden einer cryochirurgischen Patientendoppelelektrode, (b) die bei der Elektrochirurgie verwendete aktive und die Patientenelektrode oder (c) eine cryochirurgische Sonde in Verbindung mit einer Überwachungselektrode, die an dem Patienten anliegt, umfassen.

Andere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläuter ist . In der Zeichnung stellen dar:

Figur 1 ein schematisches teilweise als Blockdiagramm dargestelltes Schaltbild eines Kontaktflächenmeßkreises gemäß der Erfindung;

Figur 2 ein schematisches Schaltbild eines Schaltkreises für das Ausführungsbeispiel in Figur 1 zur Kapazitätsmessung und zur Analogkopplung;

Figur 3 eilschematisches Schaltbild eines Schaltkreises für das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 zur Kontaktflächenanzeige und Signalverarbeitung;

Figur 4 ein schematisches Schaltbild einer isolierten Spannungsquelle für die Kapazitätsmeßschaltung gemäß Figur 1;

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Figur 5 eine schematische perspektivische Ansicht einer isolierten verzahnten Doppelpatientenelektrode gemäß der Erfindung;

Figur 5A einen Teilquerschnitt längs der Linie 5A-5A in Figur 5;

Figur 6 eine schematische perspektivische Explosionsansicht einer mit einem Gel überzogenen Doppelpatientenelektrode gemäß der Erfindung;

Figur 7 eine schematische Ansicht eines cryochirurgischen Instrumentes mit einem Meßkreis zum Messen der tatsächlichen Kontaktfläche der cryochirurgischen Sondenspitze in bezug zum menschlichen Gewebe;

Figur 8 ein schematisches Schaltbild einer Kontaktflächenmeßschaltung für das Ausführungsbeispiel in Figur 7.

In den Zeichnungen sind für gleiche Elemente gleiche Bezugsziffern verwendet.

In Figur 1 ist ein teilweise als Blockdiagramm ausgeführtes Schaltbild einer Kontaktflächenmeßschaltung dargestellt. Ein Hochfrequenzoszillator 10 ist mit einem Ausgangsverstärker 12 verbunden, dessen Ausgangssignal eine: aktiven Elektrode 14 über einen Ausgangs- bzw. Trenntransformator 15 zugeführt wird. Die aktive Elektrode wird in Kontakt mit einem hier nicht dargestellten Patienten gebracht, wobei der Patient normalerweise die beiden Elektroden 16 und 18 der Doppelelektrode vollständig berührt. Der Strom von der Elektrode 14 vird auf diese Weise zu

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dem unteren Anschluß des Transformators 15 über Schaltkontakte 20 und 22 zurückgeführt, die normalerweise geöffnet , jedoch während einer chirurgischen Behandlung geschlossen sind. Zwei Kondensatoren 24 und 26 sind in Ausganpleitungen 28 bzw. 30 des Transformators 15 angeordnet, um einen niederfrequenten Stromfluß durch den Patientenkörper zu verhindern. Ein weiterer Kondensator 32 legt die Patientendoppelelektrode bei Hochfrequenzen an Masse, während er für netzfrequente Erdströme einen hohen Widerstand bildet.

Zwischen den beiden Elektroden 16 und 18 der Patientendoppelelektrode ist eine isolierte Kapazitätsmeßschaltung 34 angeordnet, die die Kapazität zwischen den mit den Elektroden 16 und 18 verbundenen Zuführleitungen 17 und 19 mißt, wie dies weiter unten näher erklärt wird. Die Meßschaltung 34 ist mit einer Kontaktflächenanzeige und Signalverarbeitung 36 über einen isolierten Analogkoppler 38 verbunden. Das Ausgangssignal der Signalverarbeitungsschaltung 36 wird zum Schalten des Verstärkers 12 und zum Schließen der Schaltkontakte 20 und 22 verwendet, wie dies im folgenden anhand der Figur 2 näher erläutert werden soll.

Die Figur 2 ist ein schematisches Schaltbild der Kapazitätsmeßschaltung 34 und des isolierten Analogkopplers 38 in Figur Ein CMOS-Oszillator 40 liefert z.B. ein 1,8-kHz-Signal einem Monovibrator 42. Die Zeitkonstante dieses Monovibrators wird durchckn Widerstand 44 und die zwischen den Elektroden 16 und 18 der Patientendoppelelektrode bestehende Kapazität bestimmt. Die Art dieser Kapazität wird im folgenden näher erklärt. Der Widerstand 44 ist konstant. Somit variiert die Breite der RechteckausgarEB impulse des Monovibrators 42 in Abhängigkeit der Kapazität zwischen den Elektroden 16 und 18. Die puls-

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breitenmodulierten Ausgangsimpulse des Monovibrators 42 werden durch den optischen Koppler 38 zur Masse übermittelt. Die pulsbreitenmodulierten Impulse werden hier einer lichtemittierenden Diode 54 über einenTransistor 52 zugeführt. Das von der Diode 54 abgegebene modulierte Licht wird einem Fototransistor 56 eingekoppelt und dessen pulsbreitenmodulierte Information wird durch einen Integrator 58 in ein proportionales Gleichstromsignal umgewandelt. Die Verwendung der Pulsbreitenmodulation vermeidet die nicht linearen Charakteristiken von typischen optischen Kopplern.

In Figur 3 ist ein schematisches Schaltbild einer Kontaktflächenanzeige und Signalverarbeitungsschaltung 36 dargestellt. Die dem Ausgang des Transistors 56 proportionale Gleichspannung des Integrators 58 wird der Leitung 60 zugeführt, wobei diese Spannung proportional zu der gemessenen Kapazität der Kontaktfläche ist. Das Signal der Leitung 60 wird einem digitalen Voltmeter 62 und mehreren , in diesem Fall drei Differenzverstärkern 64, 66 und 68 zugeführt. Dem Voltmeter 62 wird ferner ein Gleichspannungs-Offset-Signal über die Leitung 63 zugeführt. Das digitale Voltmeter 62 kann in Einheiten der Kontaktfläche geeicht sein, um so die gemessene Kontaktfläche direkt ablesen zu können.

Ein Potentiometer 70 ist über einenAnschluß 72 mit einer geregelten konstanten Bezugsspannung verbunden und weist drei Abgriffe 74, 76 und 78 auf, die jeweils mit einem der Differentialverstärker bzw. Komparatoren 64, 66 bzw. 68 verbunden sind. Wenn die Elektroden 16 und 18 kurzgeschlossen sind, wird die gemessene Kapazität'sehr groß und die dem Komparator 64 über die Leitung 60 zugeführte Spannung wird

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wesentlich größer sein als die über den Abgriff 74 angelegte Spannung, wodurch angezeigt wird, daß die gemessene Kapazität wesentlich größer als die erwartete Kapazität ist, wenn beide Elektroden 16 und 18 in vollem Kontakt mit dem Patientenkörper stehen. Daher würde das Ausgangssignal der Ausgangsleitung 80 des Komparators 64 zu der Signalverarbeitungsschaltung 36 weitergegeben, wo dann eine Entscheidung getroffen würde, den Verstärker 12 über eine Leitung 37 abzuschalten. Jedoch kann auch ein Signal in der Leitung 80 bei der beschriebenen Schaltung von der Signalverarbeitungsschaltung 36 übergangen werden, wenn der Kapazitätsmeßkreis gemäß Figur 2 auch in Verbindung mit einer festen Patientenelektrodenplatte verwendet wird.

Wenn die Elektroden 16 und 18 und ihre zugeordneten Zuführleitungen 17 bzw. 19 nicht mit dem Generator verbunden sind, ist die gemessene Kapazität sehr gering und die Spannung an dem Abgriff 78 wird die in der Leitung 60 übersteigen. Dieser Zustand wird durch den Komparator 68 erfaßt und über dessen Ausgangsleitung 82 an die Signalverarbeitungsschaltung 36 weitergegeben, um den Verstärker 12 abzuschalten.

Wenn man annimmt, daß der Patient zumindest teilweise die Doppelelektroden 16 und 18 berührt, wird die Spannung in der Leitung 60 die am Abgriff 76 solange überschreiten, wie die Kontaktfläche zwischen dem Patienten und der Doppelelektrode ein vorbestimmtes Minimum übersteigt. Diese minimale Kontaktfläche beträgt vorzugsweise d:wa 60% der Kontaktfläche , wenn der Patient in vollständigem Kontakt mit der Doppelelektrode steht. Solang demnach das Signal in der Leitung 60 das Signal

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am Abgriff 66 übersteigt, wird das Ausgangssignal des Komparators 66 in dessen Ausgangsleitung 84 so sein, daß die Signalverarbeitungsschaltung 36 den Verstärker 12 freigibt. In anderen Fällen ist der Verstärker abgeschaltet.

Das EinsclsLtsignal für den Verstärker 12 wird ebenfalls einer Leitung 85 (vergleiche Figur 2) zugeführt, um ein an Masse geschaltetes Relais zu erregen. Bei der Erregung des Relais werden die Schaltkontakte 20 und 22 geschlossen, wodurch der Strom von den Elektroden 16 und 18 zu dem unteren Anschlußpunkt des Transformators 15 zurückfließen kann . Somit werden vor einer chirurgischen Behandlung oder in bestimmten Intervallen während der Behandlung die Schaltkontakte 20 und 22 geöffnet, um eine Kapazitätsmessung vornehmen zu können. Die Meßschaltung muß von hier mit der Bezugsziffer 88 bezeichneten Masse getrennt werden, was durch das öffnen der Schalter 20 und 22 bewirkt wird. Ein weiterer Vorteil der zu dieser Zeit offengehaltenen Schalter besteht darin, daß die Patientenelektrode gut isoliert von Masse verbleibt und dadurch netzfrequente Erdströme und Verlustströme der Quelle sehr klein gehalten werden, wenn der Generator nicht aktiv ist. Eine Schaltung zum Trennen der Kapaζitätsmeßschaltung gemäß der Figur 2 von Masse, z.B. an einem Patienten, wird im folgenden in bezug zur Figur 4 beschrieben.

In dieser Figur 4 ist ein schematisches Schaltbild einer isolierten Energieversorgung für die Kapazitätsmeßschaltung 34 und den isolierten Analogkoppler 38 gemäß den Figuren 1 und dargeötellt. Ein Oszillator 80 ereugt ein 150-kHz-Signal , das einem Verstärker 92 zugeführt wird. Der Oszillator 90 und der Verstärker 92 sind mit ihrem Massenanschluß an das Chassis gelegt. Die Verwendung eines 150-kHz-Signales bringt den Vorteil mit sich, daß Streu- bzw. Verlustwechselströme, die

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zufällig auf die Patientenplatte eingekoppelt werden, zu hohe Frequenzen aufweisen, um Muskeln oder Nerven des Patienten zu erregen oder Herzschrittmacher des Patienten zu stören. Das Ausgangssignal des Verstärkers 92 wird über einen Trenntransformator 94 zu einer Diodenbrücke 96 zur Vollweggleichrichtung zugeführt und danach durch eine Filterschaltung gefiltert und durch eine Zenerdiode 99 geregelt. Die Ausgangsanschlüsse A und B des Filters 98 liefern eine von Masse isolierte Gleichspannung von hier 12 Volt an die in der Figur 2 gezeigten Anschlußpunkte A und B. Somit sind der Oszillator 40, der Monovibrator 42 und die lichtemittierende Diode 54 von Masse isoliert. Auf diese Weise wird die Kapazität smessunjzwischen den Platten 16 und 18 nicht beeinflußt, wenn der Patient zufällig mit Masse in Berührung kommt. Wenn die beschriebene Schaltung an Masse gelegt wäre, so würde diese Kapazitätsmessung stark durch jede Berührung des Patienten mit Masse beeinflußt werden.

In Figur 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer kapazitiven Patientendoppelelektrode gezeigt, während die Figur 5A einen Teilquerschnitt entlang der Linie 5A-5A der Figur 5 darstellt. Auf einer geschäumtei Rückseite 100 sind zwei ineinandergreifende bzw. verzahnte Folienelektroden und 18 angeordnet, wobei die Verzahnung die Überlappung der beiden Elektroden vergrößert. Auf den Elektroden ist eine isolierende dielektrische Deckschicht 102 angeordnet, auf die wiederum eine Beschichtung 104 aufgeklebt ist. Auf der Unterseite der geschäumten Unterlage 100 ist ein zweipoliger Verbindungsstecker 106 angeordnet. Der Verbindungsstecker weist zwei Stifte 108 bzw. 110 auf, die mit den Elektroden 16 bzw. in Kontakt stehen und ihrerseits mit den Zuführleitungen 17 bzw. 19 verbunden sind. Die dielektrische Deckschicht 102 sollte

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dick genug sein, um einen dielektrischen Durchbruch zu verhindern, wenn sie von der eingeschalteten aktiven Elektrode berührt wird. Die dielektrische Deckschicht sollte gegenüber Spannungen von 5000 Volt unempfindlich sein. Eine Deckschicht aus Mylar von mindestens 0,005 Zoll (ca. 0,127 mm) würde für diesen Zweck ausreichend sein.

Die kapazitive Patientendoppelelektrode gemäß Fig.5 ist speziell geeignet, um die Kapazitätsmessung durch die Schaltung gemäß der Figur 2 zu erleichtern. Obwohl hier keine Absicht einer irgendwie gearteten Beschränkung besteht, ist es bekannt, daß der Patientenkörper ein elektrischer Leiter ist und daher durch eine Messung der Serienkapazität von der Elektrode 16 über die Haut des Patienten und von dort zu der Elektrodenplatte 18 eine gute Messung der minimalen Kontaktfläche mit der Haut des Patienten erzielt werden kann. Ebenso kann bestimmt werden, wenn die Doppelelektrode vollständig angelegt worden ist.

Eine Schwierigkeit mit einer kapazitiven Patientenelektrode liegt darin, daß die dielektrische Isolationsdeckschicht 102 genügend dick sein muß, um einen Durchbruch durch die hohe von dem Generator gelieferte Spannung zu verhindern. Wenn, wie oben erwähnt, eine Mylar-Deckschicht von zumindest 0,005 Zoll (ca. 0,127 mm) verwendet wird, ist die IsAation ausreichend, jedoch muß die Platte genügend groß sein, um gefährliche Spannungen zu verhindern, die zwischen den Zuführleitungen und der Patientenhaut auftreten könnten. Dies ist besonders wichtig, wenn die Patientenseite derGeneratorausgangsschaltung auf Masse bezogen ist. Wenn der Generator von Masse getrennt ist, ist dieses nicht so wichtig. Eine typische Patientenelektrode der sogenannten "stick-on"-Art, d.h. eine mit einem Gel beschichtete Elektrode ist relativ klein, und zwar in der Regel

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etwa 7x9 Zoll (ca. 18x23 cm) . Eine isolierende Deckschicht aus 0_f005 Zoll (ca. 0,127 mm) Mylar plus einem Klebemittel auf einer Folienelektrode dieser Größe bringt eine Kapazität von ungefähr 4000 pF zu der Haut des Patienten bei Hochfrequenz für eine kapazitive Doppelelektrode gemäß der Figur 5 mit sich. Wenn die Spannung zwischen dem Patientenkörper z.B. unterhalb 30 Volt effektiv gehalten werden soll, wird der Strom auf etwa 0,57 Ampere bei 500 kHz beschränkt. Dieser Wert ist ausreichend für ein Schneiden oder eine Fulguration des Gewebes, jedoch nicht ausreichend zur Desüdation, d.h. zur Austrocknung des Gewebes. Zur DesLkkation ist ein Strom von mindestens 1 Ampere effektiv notwendig, so daß höhere Frequenzen verwendet werden müssen.

Obwohl die Gesamtkapazität bei 500 kHz zwischen der kapazitiven Doppelelektrode in Figur 5 und der Haut des Patienten ungefähr 4000 pF in dem oben gegebenen Ausführungsbeispiel beträgt, ist die Kapazität zwischen jeder Hälfte der Doppelelektrode und der Haut des Patienten nur halb so groß. Da die beiden Hälften der DoppeleleHrode in Serie gemessen werden, mißt die Kapazitätsmeßschaltung gemäß Figur 2 ungefähr 1/4 der Kapazität, die für eine Leitung von Hochfrequenzströmen durch die Haut des Patienten erhältlich ist. Wenn die isolierte Patientenrückelektrode vollständig mit einem Metallblech bedeckt ist, wird der erwartete Meßwert von ungefähr 1/4 der gesamten Hochfrequenzkapazität erreicht. Wenn jedodidie Patierfenelektrode von der Haut des Patienten überdeckt wird, und die Kapazitätsmessung erfolgt bei 1,8 kHz, dann ist die Kapazität fast zweimal so groß wie die, die man erhält, wenn die Elektrode mit einer Metallplatte verbunden wäre. Der Grund für dieses Paradoxon scheint darin zu liegen, daß der Körper kein ohmscher Leiter wie ein Metallblech ist. Anstatt dessen ist ein großer Anteil

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der Leitfähigkeit auf Ionen zurückzuführen, die in den Gewebezellen sich bewegen, und da diese Ionen sich nicht so frei wie Elektronen in Metall bewegen können, wird die stationäre Leitung durch das Gewebe oder irgendeine andere elektrolytische Lösung nicht sofort, sondern nur allmählich erreicht. Diese "Trägheit" bewirkt einen langsameren Anstieg der Ladung auf der Hautseite der Kapazität, und somit scheinen die Änderungsgeschwindigkeit der Spannung und damit auch die erfaßte Kapazität höher zu sein. Diese Beeinflussung erscheint deutlich bei niederen Frequenzen unterhalb 100 kHz, ist jedoch weniger bemerkbar bei Hochfrequenzen. Vorzugsweise sJllte die Kapazitätsmessung bei Frequenzen von nicht größer als 3 kHz ausgeführt werden, jedoch sollte der Meßstrom nicht größer als der sein, der eine neuromuskulare Stimulation bewirkt; die Messung mit der Schaltung gemäß der Figur 2 wird bei 1,8 kHz ausgeführt.

Die oben erwähnte Erscheinung erlaubt es feststellen zu können, ob die Patientenelektrode mit Metall oder mit einem Patienten bedeckt ist. Selbst ' v.;nn die Patientenelektrode vollständig mit dem Metallgehäuse des Generators in Verbindung stünde, würde die Kapazität somit nur die Hälfte des erwarteten Wertes betragen und die Sicherheitsschaltung würde eine Einschaltung des Generators nicht zulassen. Wenn demnach die Patientenelektrode von dem Patienten abfällt und in Kontakt mit Masse kommt, so wird hierbei immer eine ungenügende Kontaktfläche angezeigt und die Sicherheitsschaltung wird den Generator ausschalten.

Einige der Vorteile der isolierten Doppelelektrode gemäß Figur 5 können wie folgt zusammengefaßt werden:

1. die Kontaktfläche des Patienten wird tatsächlich gemessen und eine ungenügende Kontaktfläche kann dazu verwendet

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-24-werden, den Generator abzuschalten.

2. Das System kann unterscheiden zwischen einem Kontakt mit dem Patientengewebe und einem Kontakt mit Metall. Somit erfaßt das System, ob die Patientenelektrode mit Masse anstatt mit menschlichem Gewebe in Berührung steht.

3. Es ist kein Elektrodengel erforderlich, wodurch die Elektrode billiger, leichter herzustellen, einfacher zu ]agern und auch einfacher anzuwenden ist.

4. Wenn die Patientendoppelelektrode kurzgeschlossen oder das System mit einer konventionellen Patientaplattenelektrode verwendet wird, so wird dieser Zustand als eine extrem hohe Kapazität erfaßt und kann daher von einer Doppelelektrode, die in gutem Kontakt mit einem Patienten ist, unterschieden werden .Wenn diese Information erhalten wird, kann der Generator herunter- bzw. abgeschaltet werden oder ein Warnsignal abgeben, wie dieses oben in bezug zu der Figur 3 erläutert worden ist.

5. Wenn keine Patientenelektrode und die entsprechende Zuführleitung mit dem Generator verbunden ist, so entspriclt dieser Zustand einer extrem geringen Kapazität und ist deutlich verschieden von dem Zustand, wenn die Elektrode und die Zuführleitung mit dem Generator verbunden sind, jedoch nichts berühren. Wenn somit überhaupt keine Elektrode angebracht ist, kann dies in gleicher Weise nur bei einer üb-

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lichen Zweidraht-Patientenalarmüberwachung gemäß dem Stande der Technik erfaßt und dieser Zustand zur Abschaltung des Generators verwendet werden.

Es bestehen auch einige Beschränkungen für die isolierte Patientendoppelelektrode, und zwar:

1. Wenn die Folienelektroden nicht ineinander verzahnt sind, kann das System nur die minimale Kontaktfläche messen, da die Schaltung nicht erfassen kann, ob die Kapazität beschränkt ist durch die Kontaktfläche nur einer Seite oder auf haLden Seiten;

2. der Strom, der durch eine isolierte Plattenelektrode fließen kann, ist durch die zwischen der Patientenzuleitung und dem Patientenkörper noch zulässige Spannung begrenzt. Diese Spannung kann kleiner gemacht werden, indem die Generatorfrequenz erhöht wird, jedoch hat dieses andere Nachteile, so z.B. einen Verlust der Hochfrequenzisolation,und bringt die Notwendigkeit von stärkerer Isolation des aktiven Kabels mit sich.

Eine der Schwierigkeiten, die bei einem an Masse liegenden Hochfrequenz-Generator auftreten, besteht darin, daß der Blindwiderstand der Leitung zur Verbindung der Patientenelektrode mit dem Generator bedeutend ist und daß durch den Spannungsabfall längs dieses Blindwiderstandes Streuströme verursacht werden, die durch eine Stromaufteilung auf anderen Wegen nach Masse fließen. Diese anderen Stromwege könnten an kleinen , mit Masse verbundenen Punkten an der Patientenhaut auftreten und sind eine Gefahr für den Patienten. Der Blindwiderstand eines

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KabeLs von 10 Fuß Länge (ca. 3,05 Meter) ist etwa 3 Mikrohenry. Bei einer Frequenz von 2 MHz kann ein Strom von einem Ampere, der durch diesen Blindwiderstand fließt, eine Spannung von etwa 40 Volt erzeugen. Im Gegensatz hierzu fällt die Impedanz der isolierten PatientendoppeleleMrode gemäß Figur 5 mit der Frequenz ab und somit bilden die Patientenleitung und die kapazitive Doppelelektrode einen Serienresonanz-L-C-Schwingkreis. Bei einer 4000 pF-Elektrode und einem üblicherweise verwendeten 10 Fuß langen (ca. 3,05 Meter) Zweidrahtkabel tritt Resonanz bei etwa 2 MHz auf. Experimente haben gezeigt, daß der Q-Faktor dieses Resonanzpunktes so ist, daß eine Elektrode, die nicht perfekt angelegt ist, und z.B. nur etwa 80% Kontaktfläche aufweist, noch eine annehmbare niedrige Impedanz gegenüber Masse aufweist.

Eine von der Anmelderin entwickelte Rückleitungsüberwachungsschaltung kann gut mit der vorbeschriebenen Resonanzschaltung verwendet werden, da mit der überwachungsschaltung Massenströme gemessen werden, die für den Patienten eine Gefahr bedeuten. Wenn die Elektrode schlecht angelegt ist, jedoch für den Patienten noch nicht notwendig gefährlich ist, so werden durch die zusätzliche Spannung gegen Masse Ströme in Richtung auf Masse fließen, wobei dann diese Ströme durch die Rückleitungsüberwachungsschaltung erfaßt werden. Wenn auf der anderen Seite keine derartigen Stromwege in Richtung Masse bestehen, werden keine Massenströme fließen und die Rückleitungsüberwachungsschaltung wird auch keinen Fehler entdecken , da in diesem Falle keine Gefahr für den Patienten besteht.

Es ist ebenfalls möglich, in jeder Leitung des Patientenkabels zusätzliche Drosseln vorzusehen und so bei der gleichen kapazi-

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tiven Plattenelektrode Resonanz bei niedrigeren Betriebsfrequenzen zu erzeugen. Bei Experimenten mit 750 kHz ist der Q-Faktor eines solchen Systems wesentlich höher und somit wird das Anlegen der Patexntenplattenelektrode recht kritisch. Wenn nämlidi.die kapazitive Elektrode nur um wenige Prozent schlechter als im perfekten Zustand angelegt wird, hat sie eine sehr hohe Impedanz. Wenn andereraäts die .Elektrode perfekt angelegt ist, so kann die gesamte Impedanz zwischen dem Patientenkörper und Masse wesentlich geringer sein als sie etwa mit einer herkömmlichen Elektrodenplatte und einem einfachen Zehnfußkabel (ca. 3,05 Meter) erzielt werden kann. Bei einer derartigen Situation ist eiie Stromaufteilung wesentlich weniger wahrscheinlich. Somit wird der Nachteil einer kritischeren Anlegung der Patientenelektrode teilweise wieder aufgehoben durch die verringerte Wahrscheinlichkeit, daß die Rückleitungsüberwachungsschaltung eingeschaltet wird.

Ebenfalls möglich ist eine mit einem Gel überzogene Patientendoppelelektrode. In diesem Falle wird eine Patientenelektrode mit zwei voneinander isolierten Hälften vorgesehen. Auf diese Elektrodenplatte wM eine sehr dünne Gelschicht aufgetragen und diese wird wiederum an die Patientenhaut angelegt. Ein solches System ist zwar anwendbar, jedoch müssen hierbei zwei Beschränkungen in Kauf genommen werden. Zunächst kann eine solche Elektrode nur unter den Patienten gelegt werden oder im besten Fall auf den Patienten gewickelt werden. Des weiteren muß die Gelschicht sehr dünn sein, damit bei der Messung kein Kurzschluß entsteht. Zudem wird unabhängig von der Dünne der Gelschicht diese die Genaugikeit der Kontaktflächenmessung verschlechtern.

In Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer mit einer Gelschicht

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vorsehcnen Pal ientendoppelelektrode dargestellt. Auf einer geschäumten Rückseite bzw. Unterlage 120 sind zwei Folieneloktroden 16 bzw. 18 angeordnet. Die Unterlage 120 ist mit einer klebenden Oberfläche versehen, über den Elektroden 16 bzw. 18 sind Deckschichten 122 bzw. 124 aus einem üblichen elektrisch leitenden Gel auf Wasserbasis angeordnet. Zwischen den Deckschichten 122 und 124 ist ein elektrisch isolierender Streifen 12G angeordnet, der z.B. aus Vaseline oder dergl. bestellt. Mit den Elektroden 16 bzw. 18 sind die Leitungen 17 bzw. 19 verbunden.

Obwohl hier keine dielektrische isolierende Deckschicht entsprechend der Schicht. 102 in Figur 5 vorgesehen ist, führt der Kontakt der Gelschicht mit der Haut des Patienten noch zu einer hohen Scheinkapazi t ät, und zwar insbesondere bei niedrigen Frequenzen. Die Scheinkapazität in diesem Fall scheint nur eine andern Art der Erscheinung der Polarisation eines Elektrolyten zu sein, wenn ein Gleichstrom durch ihn hindurchströmt. Wenn eine Gleichspannung einem Elektniyten zugeführt wird, fließen zunähst Ströme mit. hohem Wert, die jedoch schnell auf einen konstantem Wert absinken, der der Gleichstromelektrolyse der Lösung entspricht.. Dieser Stromabfall und Spannungsanstieg kann als Kapazität betrachtet und mit der Meßschaltung gemäß Figur gemessen werden. In diesem Falle bringt die mit einem Gel beschichtete Doppelelektrodenplatte bei einer Größe von 4x6 Zoll (ca. 10x1 ¹S cm) eine Kapazität von etwa 8 μ¥ quer durch die Doppel elektrode mit sich.

Vorteile einer mit einem Gel beschichteten Doppelrückführungsi:l el;( rode bestehen darin, daß

1. die Spannung zwischen der Patientenleitung und dem Palientenkörpor selbst bei hohen Stromwerten niedrig ge-

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-29-halten wird und daß

2. sämtliche vorher für die isolierte Doppelelektrode aufgelisteten Vorteile,ausgenommen die, welche sich auf die Abwesenheit des Gels und die einfachere Konstruktion und Lagerung beziehen, auch für die mit einem Gel beschichtete DoppelelekLrode gelten.

Die Nachteile der mit einem Gel beschichteten Doppelrückführungselektrode sind, daß sie

1. relativ konplex und teuer herzustellen ist und daß sie

2. den gleichen Beschränkungen bei der Lagerung unterliegt, wie andere gelbeschichtete Platten und daß

3. eine Verzahnung der Doppelelektroden nicht praktisch ist,

In Figur 7 ist ein Gerät und eine Schaltung zur Optimierung der Anfangsbedingungen für eine cryochirirgusche Behandlung und zur überwachung deren Ergehnisse dargestellt. Ein hler nur schematisch angedeutetes cryochirurgisches Instrument bzw. eine Cryosonde 130 weist einen Handgriff 132, einen Schaft und eine Spitze 136 auf, die an dem Gewebe 138 anliegt. Ebenfalls an dem Gewebe liegt eine Überwachungselektrode 140 mit einer Klebeoberfläche an, um die Haftung an dem Gewebe zu erleichtern. Die Kontaktfläche der Cryosondenspitze 136 in bezug zu dem Gewebe 138 wird durch eine Kontaktflächenmeßschaltung 142 gemessen. Für die Cryosonde sind zudem Gaszuführungsleitungen 144 vorgesehen.

In der Cryochirurgie ist die Gefriereffektivität stark durch die thermische Leitfähigkeit von zwischen der Metallsonde und

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dem Gewebe vorhandenen Hindernissen bzw. Schwellen boänflußt. Zum Beispiel ist trockene Haut ein guter thermischer Insulator. Wird die Haut angefeuchtet, so wird die Sondenspitze sehr eng mit dem Gewebe gekoppelt und der Wärmeübergang ist maximal. Jedoch kann Haut relativ dick sein und es braucht eine Weile, bis das Wasser in die Haut vollständig eingezogen ist, was durch eine langsam ansteigende Kapazitätsanzeige offenbart wird. Für den hier vorliegenden Fall wird daher angenommen, daß pro Einheitsfläche die elektrische Leitfähigkeit proportional zu der thermischen Leitfähigkeit ist, was richtig zu sein scheint.

Eine Kontaktflachenmessung ist daher zur Aufstellung der Anfangsbedingungen vor dem Beginn einer Cryobehandlung sinnvoll. Eine Kontaktflächenmessung ist auch zur überwachung der Ergebnisse der Cryobehandlung nützlich. Während der Behandlung ist das die Sondenspitze umgebende Gewebe in einem Misball gefroren und das Eis wird elektrisch inert. Sein Gleichstromwiderstand steigt über 200 HOhm und die "Batterieaktivität" bzw. Offset-Gleichspannung fällt auf Null ab. Ebenso fällt die Anzeige der Kapazität auf Null ab. Nach einem Vorschlag der Anmelderin für ein Cryosystem wird die Sonde im Anschluß an den Gefrierbetrieb aktiv beheizt, um den Abtötungseffekt zu verstärken und die Entfernung der Sonde von dem Gewebe zu erleichtern. Es ist beobachtet worden, daß das Gewebe nach dem Einfrieren etwa das gleiche zu sein scheint wie vor dem Einfrieren, jedoch ist der Durchmesser des geformten Eisballs proportional zu der Zeitspanne, die das Sondenheizgerät benötigt, um einen elektrischen Leitungsweg durch das Eis zu tauen. Daher kann durch die Bestimmung der Zeitspanne, bis eine Kapazitätsmessung wieder möglich ist, eine gute Messung über die erreichte Größe des Eisballes erhalten werden. Indem die vorhergehenden Informationen zusammengefaßt werden, kann

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-31-ein gleichmäßiges und wirksames Gefrieren erzielt worden.

Jn Figur 0 ist ein schematisches Schaltbild der Kontaktflächensehalfung 142 in Figur 7 dargestellt. Hierzu wird eino isolioife Energiequelle 146 verwendet, wobei z.B. eine Enei"gioquello gemäß der Figur 4 geeignet ist. Ein frei schwingender Multivibrator 148 mit einer Frequenz von einem kHz erzeugt ein 1 ^rj mVoH-Wochoolspannungsrechtecksignal, das durch die Cryosonde 136 und die Uberwachungselektrode über einen festen Widerstand 142 fließt. Da der Widerstand 142 fest ist, ist der von dein Patienten zurückführende Strom eine differenzierte Rechteckwelle, deren Breit, proportional zu der gemessenen Kapazität ist. Da die Differentiation nicht perfekt ist, wird eine gedämpfte Welle erzeugt, die z.B. nach einer Zeitkonstante; eine zu der Kapazität proportionale Breite aufwei st.

Der durch den Patienten fließende Strom wird soweit herabgeregolt, bis er deutlich unter 10 JiA liegt, und J.eine Gefahr einer möglichen Fibrillation oder Schmer::cmpfindung mohr bestehf. Nach der Differenziation der Rechteckwelle des Multivibrators 148 wird dieses Signal durch einen Operationsverstärker 150 verstärkt und an einem Komparator 152 mit einer festen Rezugsspannung verglichen, wobei diese feste Bezugsspannunq von einem Potentiometer 154 erhalten Wi'-'¹. Der Komparator erzeugt Rechteckimpulse, deren Dauer_proportional zu der gemessenen Kapazität ist. Diese Impulse werden in dem Integrator 155 integriert um einen Gleichspannungswert: mitsprechend dc-r Kapazität zu erhalten. Der Gleichspannungswort wird dann z.B. einem digitalen Voltmeter 156 zugeführt, das etwa in Einheiten der gemessenen Kontaktfläche geeicht ist.

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Bei einigen elektrochirurgischen Behandlungen ist es ebenfalls wünschenswert, die Kontaktfläche der aktiven Elektrode zu kennen, die an dem Gewebe anliegt, bevor der Wert der GenereLorenergie eingestellt oder der Generator eingeschaltet wird. In Figur 1 ist durch gestrichelt angedeutete Leitungen 16u bzw. 162 dargestellt, wie die Kapazitätsmeßschaltung zwischen der aktiven Elektrode 14 und einer einstückigen Patientenelektrodenplatte 164 eingeschaltet werden könnte, obwohl selbstverständlich auch Patientendoppelelektroden und 18 verwendet werden können.

Bei der Entfernung von Polypen aus dem Magen-Darm-Trakt wird eine Drahtschleife um den Polyp gelegt . Ein elektrochirurgischer Strom fließt von der Drahtschleife zu dem Polypen, um diesen loszutrennen und gleichzeitig eine Blutstillung zu erreichen. Wenn der Chirurg elektrochirurgisch schneiden will, ohne daß Oesiklatinn auftritt, dann muß er den Polyp mit der Drahtschleife so leicht wie möglich umschließen. Wenn er den Eiyp ohne zu Schneiden desikkiert will, dann muß er den Polyp fest umschließen. Da diese Behandlung generell durch ein Endoskop erfolgt, ist für den Chirurgen die Sicht auf den Polypen sehr beschränkt und er weiß nicht genau, ob die Drahtschleife den Polyp auf der entfernten Seite des Polypenstieles berührt.

In der Sphinkterektomie der Vater-Papille, um einen verengten Gallen gang in dem Zwölffingerdarm zu entfernen, ist ein weiteres mögliches Anwendungsgebiet für die Kontaktflächenmessung zu sehen. Bei der Sphinkterektomie wird eine Schneideeloktrode aus einem dünnen Draht, die an der Seite eines Plastikkathoters montiert ist, in den Sphinkter eingeführt. Bei Verwendung eines passenden elektrochirurgischen

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Stromes wird der Sphinkter an einer Seite durch einen Draht geschnitten; hierbei ist es wie bei der Entfernung von Polypen wünschenswert zu wissen, wieviel von dem Draht in engem Kontakt mit dem Gewebe isfc, bevor der Schnitt begonnen wird, und wie weit die Sonde in den Sallengang eingeführt worden ist.

Bei Experimenten von Kontaktflächenmessungen mit aktiven Elektroden wurde die gleiche Schaltung verwendet, wie sie für die Patientenelektrodenmessung verwendet wurde, d.h. die Schaltung gemäß der Figur 2. Es wurde als praktisch gefunden, diese Messung durchzuführen und diese Messung in Einheiten von Millimetern, die der Draht in Kontakt mit dem Gewebe ist, zu eichen. Als zweite Hälfte für die Meßschaltung wurde eine große mit einer Gelschicht versehene feste Patientenelektrode verwendet. Da deren Kontaktfläche wesentlich größer als die der Drahtelektrode ist, war die erfaßte Kapazität proportional der Berührungsfläche des Drahtes und nicht der Fläche der großen gelbeschichteten Elektrode. Das eben Gesagte gilt auch für eine Kontaktflächenmessung gemäß Figur 7 für eine Cryosonde, wobei die Kontaktfläche der Cryosonde wesentlich kleiner als die der Überwachungselektrode 140 ist.

Zusammengefaßt können die Merkmale der Erfindung wie folgt dargestellt werden:

1. Eine Gewebekontaktflächenmessung durch eine Kapazitätsmessung mit einer Patientendoppelelektrode, was eine bipolare Messung ist.

2. Die Verwendung eines niederfrequenten Kapazitätsmeß-

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signales, um zwischen Gewebe und Metall zu unlerscheiden;

3. Eine Kontaktflächenmessung, bei der das Prinzip verwendet wird, daß die Polarisation einer elektrolytischen Lösung etwa wie Gewebe wie bei einem Kondensator bei niedrigen Frequenzen angenommen werden kann;

4. eine Kontaktflächenmessung, die einer "monopolaren" Messung angenähert ist, wobei nur eine der beiden Elektroden die zu messende Fläche ist;

5. die Verwendung von Gewebekontaktflächenmessung bei elektrochirurgischen Patientenelektroden, elektrochirurgischen aktiven Elektroden, in der Cryochirurgie, bei Deffibrillatorelektroden z.B. bei einem Herzschrittmacher und in der Diathermie;

6. die Form der isolierten Doppelelektrodenplatfce gemäß F igur 5;

7. die in Resonanz zu versetzende Patientenelektrode mit einer isolierten Patientenplatte;

8. das zusätzliche Einfügen eines Blindwiderstandes, um die Patientenleitung auf Resonanz mit der Generatorfrequenz einzustellen;

9. die gelbeschichtete Patientendoppelelektrodenform gemäß Figur 6;

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10. die Isolation der Meßschaltung gemäß Figur 2, so daß der Patientenkörper an Masse gelegt werden kann;

11. die Verwendung einer isolierten Hochfrequenzenergie-

quelle wie in Figur 4, so daß Verlustwechselströme zu der Patientenelektrode einmal oberhalb der Frequenzempfindlichkeit von EKG-überwachungsschaltungen, wie Herzschrittmachern liegen und zum anderen Muskeln und Nerven nicht stimulieren können;

12. eine Relais-Kopplung zu der Patientenelektrode, so daß aktive und Verlustströme mit einer Frequenz von 60 Hz unbedeutend sind, selbst wenn der Generator bei Hochfrequenzen während der Einschaltung an Masse liegt;

13. die Verwendung von elektrochirurgischen Patientendoppelelektroden gemäß den Figuren 5 und 6 in Verbindung mit einem Massenstromüberwachungssystern und

14. die Verwendung eines Patientenelektrodenresonanzsystems mit einem die Massenströme messenden Sicherheitssystem für die Patientenelektrode.

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Leerseite

Claims

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipl -Chem Dipl -Ing

E. Prinz - Dr. G. Hause» - G. Leiser

ErnsbergerstTrissp 19

8 München 60

VALLEYLAB, INC.
Longbow Drive

Boulder, Colorado 80301

V.St.A. 10. November 1978

Unser Zeichen: V 735

Patentansprüche

(1.)Vorrichtung zum Messen der Kontaktfläche zwischen einem ^ Kontaktelement und einem Patienten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein erstes elektrisch leitendes in Kontakt mit dem Patienten bringbares Kontaktelement (16, 136), ein zweites elektrisch leitendes, von dem ersten Kontaktelement getrenntes und ebenfalls in Kontakt mit dem Patienten bringbares Kontaktelement (18, 140) und eine Einrichtung (34, 142) zum direkten Messen der Kapazität zwischen den beiden Kontaktelementen aufweist, um so die Kontaktfläche zwischen dem Patienten und den Kontaktelementen zu messen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätsmeßschaltung (34) eine Schaltung zum Anlegen eines Signals zwischen die beiden elektrisch leitenden Kontakt-

ORIGINAL INSPECtED

elemente (16, 18; 136, 140) aufweist, wobei die Amplitude dieses Signales genügend niedrig ist, um neuromuskuläre Stimulation des Patienten zu vermeiden.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätsmeßschaltung (34) von Masse isoliert ist, um dadurch jeden unerwünschten Einfluß auf die Kontaktflächenmessung aufgrund einer Berührung des Patienten mit Masse zu vermeiden.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen elektrochirurgischen Generator (10, 12), eine mit dem Generator verbundene aktive Elektrode (14) und eine ebenfalls mit dem Generator verbundene Patientendoppelelektrode (16, 18) aufweist, daß die Doppelelektrode zwei elektrisch leitende Kontaktelemente (16, 18) aufweist, uid daß die Kapazitätsmeßschaltung (34) Schaltungseinrichtungen (64, 66, 68) aufweist, um festzustellen, ob die gemessene Kontaktfläche zwischen der Doppelelektrode und dem Patienten einen vorbestimmten Wert übersteigt, der einem sicheren Betrieb des elektrochirurgischen Generators entspricht.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen elektrochirurgischen Generator (10, 12), eine mit diesem Generator verbundene, das erste elektrisch leitende Kontaktelement bildende aktive Elektrode (14) und eine ebenfalls mit dem Generator verbundene und das zweite elektrisch leitende Kontaktelement bildende Patientenelektrode (16, 18; 164) aufweist, daß die Patientenelektrode eine Kontaktfläche aufweist, die wesentlich größer als diejenige der aktiven Elektrode ist, und daß die Kapazitäts-

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meßschaltung (34) die iöitaktflache der aktiven EleMrode mit dem Patienten mißt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Kühlmittelvorratsquelle, eine mit dieser Vorratsquelle (über Leitung 144) verbundene und das erste elektrisch leitende Kontaktelement bildende cryochirurgische Sonde (130) und eine das zweite elektrisch leitende Kontaktelement bildende Überwachungselektrode (140) aufweist, daß die Überwachungselektrode eine Kontaktfläche mit dem Patienten aufweist, die wesentlich größer als diejenige der cryochirurgischen Sonde ist, und daß die Kapazitätsmeßschaltung (142) die KontaktfEbhe der cryochirurgischen Sonde mit dem Patienten mißt.
7. Vorrichtung zum Messen der Kontaktfläche zwischen einem Kontaktelement und einem Patienten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein erstes elektrisch leitendes, in Kontakt mit dem Patienten bringbares Kontaktelement (14, 130) sowie ein zweites elektrisch leitendes Kontaktelement (16, 18; 140; 164) aufweist, das von dem ersten Kontaktelement getrennt und ebenfalls in Kontakt mit demPatienten bringhar ist, jedoch eine Kontaktfläche mit dem Patienten hat, die wesentlich größer als die des ersten Kontaktelementes ist, und daß eine Einrichtung (Schaltung 34) vorgesehen ist, um die Impedanz zwischen den beiden elektrisch leitenden Kontaktelementen zu messen, um dadurch die Kontaktfläche zwischen dem ersten Kontaktelement und dem Patienten zu bestimmen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzmeßschaltung (34) eine Schaltung zum direkten Messen der Kapazität zwischen den beiden elektrisch leitenden Kontakt-

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-4-elementen (14,16, 18; 14, 164; 130, 140) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen elektrochirurgischen Generator (10, 12), eine mit dem Generator verbundene und das erste elektrisch leitende Kontakt element bildende aktive Elektrode (14) sowie eine mit dem Generator verbundene und das zweite elektrische Kontaktelement bildende Patientenelektrode (1$, 18; 164) aufweist, und daß die Impedanzmeßschaltung (34) die Kontaktfläche der aktiven Elektrode mit dem Patienten mißt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Kühlmittelvorratsbehälter, eine mit dem Vorratsbehälter (über Leitung 144) verbundene und das erste elektrisch leitende Kontaktelement bildende cryochirurgische Sonde (130) sowie eine das zweite elektrisch leitende Kontaktelement bildende Uberwachungselektrode (140) aufweist, und daß die Impedanzmeßschaltung (142) die Kontaktfläche der Cryosonde mit dem Patienten mißt.
11. Schaltung zum Messen der Kontaktfläche zwischen einem Kontaktelement und einem Patienten in Verbindung mit einer elektrochirurgischen Vorrichtung, gekennzeichnet durch einen elektrochirurgischen Generator (10, 12), eine mit dem Generator verbundene aktive Elektrode (14), eine ebenfalls mit dem Generator verbundene Patientendoppelelektrode (16, 18) , die zwei voneinander getrennte , jedoch jeweils als Kontaktflächen für einen Patienten dienende Elektroden (16 , 18) aufweist und ferner durch eine Schaltung (34) zum direkten Messen der Kapazität zwischen den beiden Elektroden, um dadurch die

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Kontaktflache des Patienten mit der Doppelelektrode zu bestimmen, wobei die Kapazitätsmeßschaltung Schaltungsmittel (64, 66, 68) umfaßt, um zu bestimmen, ob die gemessene Kontaktfläche einen vorbestimmten Wert entsprechend einem sicheren Betrieb der elektrochirurgischen Vorrichtung übersteigt.
12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapaζitätsmeßschaltung (34) Schaltungsmittel zum Anlegen eines Signales zwischen die beiden Elektrodenplatten (16, 18) aufweist, wobei die Amplitude dieses Signales genügend niedrig ist, um eine neuromuskulare Stimulation des Patienten zu vermeiden.
13. Schaltung nach einem derAnsprüche 11 und 12, dadurch gekenn zeichnet, daß beide Elektroden (16, 18) mit einer dielektrischen Deckschicht (102) aus elektrisch isolierendem Material beschichtet sind, und daß beide dielektrischen Deckschichten in Kontakt mit dem Btienten bringbar sind.
14. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung eine zwischen der Patientendoppelelektrode (16, 18) und dem elektrochirurgischen Generator (10, 12) vorgesehene Patientenleitung (28) aufweist, urd daß die Kapazität der Patientendoppelelektrode und der Blindwiderstand des Patientenkabels (28) einen Serien-LC-Schwingkreis bilden, der etwa bei der Betriebsfrequenz des Generators (10, 12) in Resonanz ist.
15. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des den beiden Elek-

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troden (16, 18) der Doppelelektrode zugefuhren Signales genügend niedrig ist, um eine Unterscheidung zu gewährleisten, ob der Patient die dielektrische Deckschicht der Elektroden oder ein metallisches Objekt die beiden Elektroden berührt.
16. Schaltung nadi einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Patientenleitung zwischen der Patientendoppelelektrode (16, 18) und dem Generator (10, 12) und eine Drossel in Serie mit der Leitung geschaltet sind, und daß die Kapazität der Pctientendoppelelektrode und der Blindwiderstand der Patientenleitung sowie die Drossel einen Serien-LC-Schwingkreis bilden, der etwa bei der Betriebsfrequenz des Generators in Resonanz ist.
17. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätsmeßschaltung (34) von Masse isoliert ist, um dadurch jeden unerwünschten Einfluß auf die Kapazitätsmessung aufgrund von Massenkontakten des Patienten zu vermeiden.
18. Schaltung zur Verwendung mit einer elektrochirurgischen Vorrichtung, gekennzeichnet durch einen elektrochirurgischen Generator (10, 12), eine mit dem Generator verbundene aktive Elektrode (14), eine ebenfalls mit dem Generator verbundene Patientenelektrode (16, 18) , wobei die Kontaktfläche dieser Patientenelektrode wesentlich größer als die Kontaktfläche der aktiven Elektrode ist, und durch eine Kapazitätsmeßschaltung (34) zum Messen der Kapazität zwischen der aktiven und der Patientenelektrode, wobei dann, wenn sowohl die aktive und die Patientenelektrode in Kontakt mit dem Patienten sind, die Kontaktfläche der aktiven Elektrode aufgrund der wesentlich größeren Kontaktfl&he der Patientenelektrode mit dem Patienten gemessen wird.

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19. Schaltung zur Verwendung mit einem cryochirurgischen Gerät, gekennzeichnet durch eine Kühlmittelquelle/ eine mit der Kühlmittelquelle (über Leitung 144) verbundene Cryosonde (130), eine überwachungselektrode (140) , deren Kontaktfläche mit demPatienten wesentlich größer als die Kontaktfläche der Cryoprobe mit dem Patienten ist, und durch eine Kapazitätsmeßschaltung (142) zum Messen der Kapazität zwischen der Cryosonde und der Überwachungselektrode, um dadurch die Kontaktfläche der Cryosonde mit demPatienten zu bestimmen.
20. Patientendoppelelektrode für die Elektrochirurgie, gekennzeichnet durch eine erste Elektrode (16) , die eine di elektrische Deckschicht (102) auf einem elektrisch leitenden Substrat aufweist, und eine zweite von der ersten Elektrode getrennte Elektrode (18), die eine dielektrische Deckschicht (102, 124) auf einem zweiten elektrisch leitenden Substrat aufweist, und ferner dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden mit einem elektrochirurgischen Generator (10, 12) verbindbar sind und daß die beiden in Kontakt mit einem Patienten bringbaren dielektrischen Deckschichten wesentlich größer als die Kontakt fläche einer in Kontakt mit demPatienten bringbaren aktiven Elektrode (14) sind.
21. Elektrode nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (16, 18) ineinander verzahnt sind.
22. Patientendoppelelektrode, gekennzeichnet durch eine erste Elektrode (16), die eine elektrisch leitende Platte auf einem elektrisch isolierenden Substrat (100) aufweist, eine zweite Elektrode (18), die eine zweite elektrisch leitende und von der ersten elektrisch leitenden Elektrodenplatte getrennte Elektrodenplatte auf der elektrisch isolierenden Substrat-

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platte aufweist, und durch eine dünne Schicht elektrisch leitenden Gels, das auf und zwischen den beiden Eletrodenplatten angeordnet ist, wobei die Dicke dieser elektrisch leitenden Gelschicht so ist, daß ein Kurzschluß zwischen den beiden Elektrodenplatten unwahrseheinlidi ist.
23. Elektrode nach einem der Ansprüche 20 bis 22,· dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden elektrisch leitenden Substratelektroden (16, 18) eine gemeinsame dielektrische Deckschicht (102) angeordnet ist.
24. Elektrode nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden elektrisch leitenden Substratelektroden (16, 18) auf einer gemeinsamen elektrisch isolierenden Trägerplatte (100) angeordnet sind.
25. Doppelelektrode zur Verwendung in eLektrochirurgischen Vorrichtungen, gekennzeichnet durch eine erste Elektrode (16), die eine Metallplatte auf einer elektrisch isolierenden Trägerplatte (120) und eine erste Deckschicht eines elektrisch leitenden Gels auf der ersten Metallplatte (16) aufweist, durch eine zweite Elektrode (18), die eine zweite, von der ersten Metallplatte getrennte und auf der elektrisch isolierenden Trägerplatte (120) angeordnete zweite Metallplatte (18) und eine zweite Deckschicht (124) aus einem elektrisch leitenden Gel auf der zweiten elektrisch leitenden'Platte (18) aufweist, und durch ein elektrisch isolierendes Gel (126), das auf der elektrisch isolierenden Trägerplatte (120) zwischen den beiden elektrisch leitenden Gelschichten (122, 124) angeordnet ist, um die beiden Elektrodenplatten voneinander elektrisch zu isolieren.

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