DE69734848T2

DE69734848T2 - Elektrochirurgische Vorrichtung

Info

Publication number: DE69734848T2
Application number: DE69734848T
Authority: DE
Inventors: Goble; Egham Park Close Lodge; Nigel Mark Berkshire Goble
Original assignee: Gyrus Medical Ltd
Current assignee: Gyrus Medical Ltd
Priority date: 1996-01-09
Filing date: 1997-01-09
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2017-01-10
Also published as: AU1390397A; AU719565B2; EP0873089A1; JP2000506405A; WO1997024994A1; DE69725699D1; DE69734848D1; EP0873089B1; CA2241662A1; US6015406A; BR9706969A; DE69725699T2

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrochirurgisches Instrument zur Bearbeitung von Gewebe in der Gegenwart eines elektrisch leitfähigen fluiden Mediums, eine ein derartiges Instrument umfassende elektrochirurgische Vorrichtung und eine Elektrodeneinheit zur Verwendung in einem derartigen Instrument.
Endoskopische Elektrochirurgie ist bei der Bearbeitung von Gewebe in Hohlräumen des Körpers nützlich und wird üblicherweise in der Gegenwart eines Aufblähmediums ausgeführt. Wenn das Aufblähmedium eine Flüssigkeit ist, wird dies üblicherweise als Unterwasserelektrochirurgie bezeichnet, dieser Ausdruck kennzeichnet eine Elektrochirurgie, bei welcher lebendes Gewebe unter Verwendung eines elektrochirurgischen Instrumentes mit einer Bearbeitungselektrode oder -Elektroden bearbeitet wird, welche am Operationsort in Flüssigkeit eingetaucht ist beziehungsweise sind. Ein gasförmiges Medium wird üblicherweise verwendet, wenn endoskopische Chirurgie in einen dehnbaren Körperhohlraum mit größerem möglichen Volumen ausgeführt wird, bei welcher ein flüssiges Medium ungeeignet sein würde, wie es häufig bei der laparoskopischen oder der gastroenterologischen Chirurgie der Fall ist.
Unterwasserchirurgie wird üblicherweise unter Verwendung von endoskopischen Techniken ausgeführt, bei welchen das Endoskop selbst eine Röhre (üblicherweise als ein Arbeitskanal bezeichnet) für den Durchgang der Elektrode bereitstellen kann. Alternativ kann das Endoskop besonders angepasst sein (wie in einem Resektoskop), um Mittel zum Befestigen einer Elektrode zu umfassen, oder die Elektrode kann in einen Körperhohlraum über ein getrenntes Zugangsmittel unter einem Winkel zu dem Endoskop eingeführt werden – eine herkömmlicherweise als Triangulation bezeichnete Technik. Diese Variationen in dem Arbeitsverfahren können durch ein chirurgisches Merkmal unterteilt werden, wobei eine oder andere der Techniken besondere Vorteile im Vorgeben der Zugangsroute zu der spezifischen Körperkavität besitzen. Endoskope mit integralen Arbeitskanälen oder solche als Resektoskope charakterisierte, werden im allgemeinen verwendet, wenn der Körperhohlraum durch eine natürliche Öffnung zugänglich ist – wie der Gebärmutterkanal, um auf den endometrialen Hohlraum der Gebärmutter zuzugreifen, oder die Harnröhre, um auf die Prostatadrüse und die Blase zuzugreifen. Endoskope, welche besonders zum Verwenden im Gebärmutterhohlraum ausgebildet sind, werden als Hysteroskope bezeichnet und solche, welche zum Verwenden im Harntrakt ausgebildet sind, umfassen Zystoskope, Urethroskope und Resektoskope. Die Verfahren der transurethralen Resektion oder Verdampfung der Prostatadrüse sind als TURP bzw. EVAP bekannt. Wenn keine natürlichen Körperöffnungen existieren, durch welche ein Endoskop hindurchgeführt werden kann, wird üblicherweise die Technik der Triangulation verwendet. Die Triangulation wird herkömmlicherweise bei endoskopischer Unterwasserchirurgie an Gelenkhohlräumen wie dem Knie und der Schulter angewendet. Die bei diesen Verfahren verwendeten Endoskope werden herkömmlicherweise als Arthroskope bezeichnet.
Elektrochirurgie wird üblich unter Verwendung entweder eines monopolaren Instrumentes oder eines bipolaren Instrumentes ausgeführt. Bei der monopolaren Elektrochirurgie wird eine aktive Elektrode in dem Operationsgebiet verwendet und eine leitfähige Rückplatte wird an der Haut des Patienten befestigt. Mit dieser Anordnung verläuft der Strom von der aktiven Elektrode durch das Gewebe des Patienten zu der äußeren Rückplatte. Da der Patient einen signifikanten Teil des Stromkreises darstellt, müssen die Eingangsleistungspegel hoch sein (typischerweise 150 bis 250 Watt) um die Beschränkung des widerstandsbehafteten Stromes durch das Gewebe des Patienten zu kompensieren und im Falle der Unterwasserchirurgie Leistungsverluste aufgrund des fluiden Mediums, das durch die Gegenwart von Blut oder anderen Körperflüssigkeiten teilweise leitfähig ist. Das Verwenden hoher Leistung mit einer monopolaren Anordnung ist auch aufgrund der Gewebeaufheizung gefährlich, die an der Rückplatte auftritt und die schwere Hautverbrennungen verursachen kann. Ferner besteht am Eintrittspunkt in den Körperhohlraum die Gefahr einer kapazitiven Kopplung zwischen dem Instrument und dem Patientengewebe.
Bei der bipolaren Elektrochirurgie wird ein Paar von Elektroden (eine aktive Elektrode und eine Rückelektrode) zusammen an dem Gewebeort der Anwendung benutzt. Diese Anordnung weist vom Sicherheitsstandspunkt aufgrund der relativen Nähe der zwei Elektroden Vorteile auf, da die Hochfrequenzströme auf das Gebiet zwischen den Elektroden beschränkt sind. Die Tiefe des Effektes steht jedoch in direkter Beziehung zu dem Abstand zwischen den zwei Elektroden, und bei Anwendungen, welche sehr kleine Elektroden erfordern, wird der Zwischenelektrodenabstand sehr klein, wodurch die Wirkung auf das Gewebe und die Ausgangsleistung beschränkt werden. Das weitere Beabstanden der Elektroden voneinander weg würde häufig die Sicht der Anwendungsseite beeinträchtigen und würde eine Modifikation der chirurgischen Technik erfordern um den korrekten Kontakt der beiden Elektroden mit dem Gewebe sicherzustellen.
Es ist eine Anzahl von Veränderungen der grundlegenden Gestaltung der bipolaren Sonde bekannt. Beispielsweise beschreibt das amerikanische Patent US 4706667 eine der Grundlagen der Gestaltung, nämlich dass das Verhältnis der Kontaktflächen der Rückelektrode und der aktiven Elektrode größer als 7:1 und kleiner als 20:1 für Schneidzwecke ist. Dieser Bereich bezieht sich nur auf Gestaltungen mit Schneidelektroden. Wenn ein bipolares Instrument zum Trocknen oder zur Koagulation verwendet wird, kann das Verhältnis der Kontaktflächen der zwei Elektroden auf ungefähr 1:1 reduziert werden, um unterschiedliche elektrische Be anspruchungen zu vermeiden, welche an dem Kontakt zwischen dem Gewebe und den Elektroden auftreten.
Der elektrische Übergang zwischen der Rückelektrode und dem Gewebe kann durch Benetzen des Gewebes mit einer leitfähigen Lösung, wie einer gewöhnlichen Salzlösung, unterstützt werden. Dies stellt sicher, dass die chirurgische Wirkung auf die Nadel oder die aktive Elektrode beschränkt ist, wobei der elektrische Kreis zwischen den zwei Elektroden durch das Gewebe vervollständigt wird. Eine der offensichtlichen Beschränkungen bei der Gestaltung ist die, dass die Nadel vollständig in das Gewebe eingeführt ist, damit die Rückelektrode den Stromkreis vervollständigen kann. Ein anderes Problem ist eines der Orientierung: Schon eine verhältnismäßig kleine Änderung des Anwendungswinkels von dem idealen senkrechten Kontakt in Bezug auf die Gewebeoberfläche wird das Verhältnis der Kontaktflächen verändern, sodass eine chirurgische Wirkung in dem Gewebe in Kontakt mit der Rückelektrode auftreten kann.
Die Hohlraumaufblähung stellt Raum zur Erlangung eines Zugangs zum Operationsort bereit, um die Visualisierung zu verbessern und um die Manipulation des Instrumentes zu erlauben. Bei Körperhohlräumen mit kleinem Volumen, insbesondere, wo es wünschenswert ist, den Hohlraum unter höherem Druck zu dehnen, wird üblicherweise eher eine Flüssigkeit als Gas auf Grund besserer optischen Eigenschaften verwendet und weil sie Blut vom Operationsort wegspült.
Herkömmliche Unterwasserchirurgie wurde unter Verwendung einer nicht leitfähigen Flüssigkeit (solche wie 1,5 % Glycin) als ein Spülungsmittel oder als ein Aufblähmittel verwendet, um elektrische Leitungsverluste zu eliminieren. Glycin wird in isotonischen Konzentrationen verwendet, um osmotische Veränderungen in dem Blut zu verhindern, wenn intravaskuläre Absorption auftritt. Im Verlauf einer Operation können Blutgefäße mit der Folge eines Zuflusses der Flüssigkeit in den Blutkreislauf durchtrennt werden, was neben anderen Dingen eine Verdünnung von Serum-Natrium verursachen kann, was zu einem Zustand führen kann, welcher als Wasservergiftung bekannt ist.
Die Anmelder haben herausgefunden, dass es möglich ist, ein leitfähiges, flüssiges Medium, wie eine normale Salzlösung, statt einer nicht leitfähigen, elektrolytfreien Lösung in der endoskopischen Unterwasserelektrochirurgie zu verwenden. Normale Salzlösung ist das bevorzugte Aufblähmedium in der endoskopischen Unterwasserchirurgie, wenn Elektrochirurgie nicht in Betracht gezogen oder ein nichtelektrischer Gewebeeffekt wie bei einer Laserbehandlung verwendet wird. Obwohl normale Salzlösung (0,9 % Gewichtsanteil, 150 mmol/l) eine elektrische Leitfähigkeit besitzt, die etwas größer als die des größten Teils des Körpergewebes ist, besitzt sie den Vorteil, dass eine Verlagerung vom Operationsort durch Absorption oder Extravasation einen geringen physiologischen Effekt erzeugt und die so genannte Wasservergiftungseffekte bei nicht leitfähigen, elektrolytfreien Lösungen verhindert werden.
Kohlendioxid ist das bevorzugte gasförmige Aufblähmedium, in erster Linie wegen seiner nichttoxischen Natur und hoher Wasserlöslichkeit.
Die Anmelder haben herausgefunden, dass bei endoskopischen Verfahren, bei welchen das Aufblähmedium ein Gas ist, es möglich ist, ein elektrisch leitfähiges Gas (wie Argon) anstatt Kohlendioxid zu verwenden. Argon ist leitfähig, wenn es in einen Entladungszustand angeregt ist und wurde sowohl in der endoskopischen als auch bei der herkömmlichen monopolaren Elektrochirurgie als eine Methode zum Erhöhen des Abstandes zwischen dem Gewebe und dem Instrument durch das Bereitstellen eines leitfähigen Pfades zwischen den beiden verwendet, wenn eine elektrochirurgische Hochspannungsausgabe, wie Spritzer oder Funken, ver wendet werden. Die bei dieser Anwendung verwendeten Hochspannungen führen zu einer sehr geringen Eindringung des elektrochirurgischen Effektes in das Gewebe, wodurch die Technik nur geeignet ist, um das Ausbluten von vielen kleinen Blutgefäßen zu steuern. Dies erlaubt es dem Chirurg, eine Blutung an vielen Orten in einer chirurgischen Wunde durch Verwenden einer schnellen „Streich"-Technik zu stillen, anstatt die Elektrochirurgie bei jeder einzelnen Blutungsstelle anzuwenden. Das Argongas wird durch ein hohles chirurgisches Instrument zugeführt und verläuft über die monopolare Elektrode, welche an der Spitze des Instruments freigelegt ist, als ein Strahl. Dies erzeugt einen Bereich am Operationsort, welcher reich an Argon ist und was zur Aufblähung des Körperhohlraums beiträgt. Monopolare, elektrochirurgische Hochspannungsausgaben sind in der endoskopischen Chirurgie wegen der Gefahr von beschädigten Strukturen außerhalb des Sichtfeldes, entweder durch kapazitive oder direkte Kopplung an einen Teil des Instruments, das vom Operationsort häufig außerhalb des Sichtfeldes des Operateurs entfernt liegt, unerwünscht.
Die Anmelder haben ein bipolares Instrument entwickelt, das unter Verwendung einer leitfähigen Flüssigkeit oder eines leitfähigen gasförmigen Mediums für die Unterwasserelektrochirurgie geeignet ist. Dieses elektrochirurgische Instrument zur Bearbeitung von Gewebe in der Gegenwart eines fluiden Mediums umfasst einen Instrumentenkörper mit einem Handteil und einem Instrumentenschaft und einer Elektrodenbaugruppe an einem Ende des Schaftes. Die Elektrodenbaugruppe umfasst eine Gewebebearbeitungselektrode, welche an dem äußersten distalen Ende des Instrumentes freiliegt, und eine Rückelektrode, welche elektrisch von der Gewebebearbeitungselektrode isoliert ist und eine fluide Kontaktfläche aufweist, die proximal von dem freigelegten Teil der Gewebebearbeitungselektrode beabstandet ist. Bei der Verwendung des Instrumentes wird die Gewebebearbeitungselektrode an dem zu bearbeitenden Gewebe angelegt, während die Rückelektrode, welche proximal von dem freigelegten Teil der Gewebebearbeitungselektrode beabstandet ist, normalerweise von dem Gewebe beabstandet ist, und dazu dient, eine elektrochirurgische Stromschleife von der Gewebebearbeitungselektrode durch das Gewebe und das fluide Medium zu vervollständigen.
Die Elektrodenstruktur des Instruments verhindert in Verbindung mit einem elektrisch leitfähigen fluiden Medium größtenteils die Probleme, welche bei monopolarer oder bipolarer Elektrochirurgie auftreten. Insbesondere sind die Eingangsleistungspegel sehr viel geringer als solche, wie sie bei einer monopolaren Anordnung (typischerweise 100 Watt) im Allgemeinen notwendig sind. Darüber hinaus wird aufgrund des verhältnismäßig großen Abstandes zwischen den Elektroden eine verbesserte Tiefenwirkung im Vergleich zu einer herkömmlichen bipolaren Anordnung erreicht.
US-A-5 507 743 beschreibt ein bekanntes RF-Elektroden-Behandlungsinstrument mit den Eigenschaften, die in dem Oberbegriff von Anspruch 1 definiert sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes elektrochirurgisches Instrument dieser Art bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein elektrochirurgisches Instrument für die Bearbeitung von Gewebe in der Gegenwart eines elektrisch leitfähigen fluiden Mediums bereit, wobei das Instrument einen Instrumentenschaft und eine Elektrodenbaugruppe an einem Ende des Schaftes umfasst, wobei die Elektrodenbaugruppe eine Gewebebearbeitungselektrode und eine Rückelektrode umfasst, welche elektrisch von der Gewebebearbeitungselektrode mittels eines Isolationselementes isoliert ist, und die Gewebebearbeitungselektrode an dem distalen Endabschnitt des Instrumentes freigelegt ist, und die Rückelektrode eine Fluidkontaktoberfläche aufweist, welche durch das Isolationselement proxi mal von dem freigelegten Ende der Gewebebearbeitungselektrode beabstandet ist, wobei sich die Wicklungen des einzelnen gewickelten Filamentes seitlich durch einen Freischnitt (96a) erstrecken, der in einer Seitenfläche des Isolationselementes (96) und benachbart zu dessen distalen Ende gebildet ist.
Die Rückelektrode ist von der Gewebebearbeitungselektrode beabstandet, sodass diese bei der Verwendung das zu bearbeitende Gewebe nicht berührt und sodass der elektrische Kreis immer durch das leitfähige Fluid vervollständigt ist, und nicht durch eine Lichtbogenbildung zwischen den Elektroden. Tatsächlich ist die Anordnung derartig, dass die Lichtbogenbildung zwischen den benachbarten Teilen der Elektrodenbaugruppe verhindert wird, wodurch sichergestellt ist, dass die Gewebebearbeitungselektrode in einer Dampftasche eingehüllt wird, sodass das Gewebe welches in die Dampftasche eintritt, der bevorzugte Pfad für den Strom wird, welcher über das leitfähige Fluid zurück zur Rückelektrode fließt.
Das elektrochirurgische Instrument der Erfindung ist nützlich für die Sezierung, Resektion, Verdampfung, Trocknung und Koagulation von Gewebe und Kombinationen von diesen Funktionen, insbesondere bei der Anwendung in hysteroskopischen chirurgischen Verfahren. Hysteroskopische operative Verfahren können umfassen: Entfernen von submukösen Fibroiden, Polypen und maligne Neoplasmen, Resektion von angeborenen Gebärmutteranomalien wie Septum oder Subseptum, Teilung von Synechie (Lösung von Verklebungen oder Adhäsionen), Ablation von krankem oder vergrößertem endometranem Gewebe und Blutstillung.
Das Instrument der Erfindung ist auch zweckmäßig für die Sezierung, Resektion, Verdampfung, Trocknung und Koagulation von Gewebe und Kombinationen dieser Funktionen bei bestimmten Anwendungen der arthroskopischen Chirurgie, wie es endoskopische und perkutane Verfahren betrifft, die an Gelenken des Körpers aus geführt werden, wobei diese Verfahren solche Techniken einschließen, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein, wie sie bei den Wirbelsäulen- und anderen nicht-synovialen Gelenken angewendet werden. Arthroskopisch vordere Freigabe des Unterkiefergelenkes; Synovektomie; Knorpel-Debridement; Knorpelplastik; Teilung der intra-artikulären Adhäsionen; Fraktur und Sehnendurchtrennung, wie sie bei jedem Synoviagelenk der Körper angewandt wird; Verursachen von thermischer Schrumpfung der Gelenkkapsel als eine Behandlung bei wiederkehrender Verrenkung; Subluxation oder wiederholte Belastungsverletzung an irgendeinem Gliedergelenk des Körpers; Disektomie, entweder in der Behandlung eines Bandscheibenvorfalls oder als Teil einer Rückenmarksfusion durch eine Behandlung von hinten oder von vorne am Halswirbel, Brustkorb und Lendenwirbel oder jedes andere Fasergelenk für ähnliche Zwecke; Exzision von krankem Gewebe und Hämostase.
Das Instrument der Erfindung ist auch nützlich für die Sezierung, Resektion, Verdampfung, Trocknung und Koagulation von Gewebe und Kombinationen von diesen Funktionen bei besonderen Anwendungen der urologischen, endoskopischen (Urethroskopie, Zystoskopie, Uterusspiegelung und Nephroskopie) und der Hautchirurgie. Die urologischen Verfahren können umfassen: Elektroverdampfung der Prostatadrüse (EVAP) und andere Varianten des Verfahrens, welche herkömmlich als transurethrale Resektion der Prostata (TURP) bezeichnet werden umfassend, jedoch darauf nicht beschränkt, die interstitielle Ablation der Prostatadrüse durch eine Hautbahn oder eine perurethrale Bahn, die entweder für eine gutartige oder bösartige Krankheit ausgeführt wird; transurethrale oder perkutane Resektion von Harnblasentumoren wie sie auftreten können als primäre oder sekundäre Neoplasmen und weiterhin wie sie irgendwo im urologischen Trakt bei den Nierenkelchen an dem äußeren urethralen Zugang auftreten können; Teilung von Verengungen wie sie bei Pelviureteric-Verbindungen (PUJ) entstehen können, Harnleiter, ureterale Öff nung, Blasenhals oder Harnröhre; Korrektur von Harnleiterzyste; Schrumpfen von Blasendivertikel; Zystoplastikbehandlungen wie sie die Korrekturen von Ausscheidefunktionsstörungen betreffen; thermisch verursachte Schrumpfung des Beckenbodens als eine Korrekturbehandlung für Blasenhalssenkung; Ausschneidung von krankem Gewebe; und Hämostase.
Chirurgische Verfahren unter Verwendung des Instrumentes der Erfindung umfassend das Einführen der Elektrodenbaugruppe zum Operationsort durch eine künstliche Röhre (eine Kanüle), oder durch eine natürliche Röhre, welche ein anatomisches Körperhohlraum oder Körperraum oder ein chirurgisch erzeugter sein kann. Der Hohlraum kann während des Verfahrens unter Verwendung eines Fluids ausgedehnt sein oder kann auf natürliche Weise durch anatomische Strukturen offen gehalten werden. Der Operationsort kann in einem kontinuierlichen Fluss des leitfähigen Fluids wie einer Salzlösung gebadet werden, um die Kavität zu füllen und auszudehnen. Die Verfahren können das gleichzeitige Betrachten des Ortes via Endoskop oder unter Verwendung von indirekten Visualisierungsmitteln umfassen.
Zweckdienlicherweise ist die Rückelektrode mit einer hakenförmigen Verlängerung ausgebildet, welche sich über die Oberfläche des Isolationselementes erstreckt, die dem Freischnitt gegenüberliegt.
Vorteilhafterweise ist das einzelne gewickelte Filament mit einem Mittelleiter verbunden, wobei das Isolationselement den Mittelleiter umgibt.
Das einzelne gewickelte Filament kann aus einem Edelmetall wie Platin oder aus einer Platinlegierung wie Platin/Iridium, Platin/Wolfram oder Platin/Kobalt hergestellt werden. Das einzelne gewickelte Filament kann auch aus Wolfram hergestellt sein. Das Isolationselement kann aus einem keramischen Material, Silikon gummi oder Glas hergestellt sein.
Die Erfindung stellt ferner eine elektrochirurgische Vorrichtung mit einem Hochfrequenzgenerator und einem wie oben definiertem elektrochirurgisches Instrument bereit.
Vorteilhafterweise umfasst der Hochfrequenzgenerator Steuermittel zum Verändern der an die Elektroden gelieferten Ausgangsleistung, wobei die Steuermittel derartig ausgebildet sind, dass sie Ausgangsleistung in einem ersten und einem zweiten Ausgangsbereich liefern, wobei der erste Ausgangsbereich zum Betreiben des elektrochirurgischen Instrumentes für eine Gewebetrocknung vorgesehen ist und der zweite Ausgangsbereich zum Betreiben des elektrochirurgischen Instrumentes für eine Gewebeentfernung durch Verdampfung vorgesehen ist. Vorzugsweise liegt der erste Ausgangsbereich von etwa 150 Volt bis 200 Volt, und der zweite Ausgangsbereich von etwa 250 Volt bis 600 Volt, wobei die Spannungen Spitzenspannungen sind.
Die Erfindung wird nun ausführlich mittels eines Beispiels mit Bezug auf 11c beschrieben. Die Elektrodeneinheiten, die in den 1 bis 10, 11a, 11b und 11d gezeigt sind, bilden nicht einen Teil der vorliegenden Erfindung.
1 ist eine schematische Seitenansicht der Elektrodenbaugruppe an einem distalen Ende einer ersten Art einer Elektrodeneinheit, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
2 zeigt einen Graph, welcher die Hysterese veranschaulicht, welche zwischen dem Verwenden der Elektrodeneinheit von 1 in einer Trocknungs- und einer Verdampfungs-Betriebsart besteht;
3a ist eine schematische Seitenansicht einer ersten Elektrodeneinheit, welche das Verwenden einer solchen Einheit zur Gewebeentfernung durch Verdampfung zeigt;
3b ist eine schematische Seitenansicht der ersten Elektrodeneinheit, welche das Verwenden einer solchen Einheit für Gewebetrocknung zeigt;
4a bis 4c sind schematische Seitenansichten der Elektrodenbaugruppe einer zweiten Art einer Elektrodeneinheit, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
5a und 5b sind schematische Seitenansichten der Elektrodenbaugruppe einer dritten Art einer Elektrodeneinheit, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
6a und 6b sind schematische Seitenansichten einer Elektrodenbaugruppe einer vierten Art einer Elektrodeneinheit, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
7a und 7b sind schematische Seitenansichten einer fünften Art einer Elektrodeneinheit, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
8 ist eine schematische Seitenansicht einer sechsten Art einer Elektrodeneinheit, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
9 ist eine entlang der Linie A-A von 8 aufgenommene Querschnittsdarstellung;
10 ist eine schematische Seitenansicht einer siebten Art einer Elektrodeneinheit, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
11a, 11b und 11d sind schematische Seitenansichten von Arten einer Elektrodeneinheit, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist,
11c ist eine schematische Seitenansicht einer Elektrodeneinheit, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist und
12 ist eine Darstellung, welche eine gemäß der Erfindung aufgebaute elektrochirurgische Vorrichtung zeigt.
Jede der unten beschriebenen Elektrodeneinheiten ist zum Verwenden mit einem leitfähigen, Aufblähmedium wie einer normalen Salzlösung bestimmt, und jede Einheit besitzt eine duale Elektrodenstruktur, wobei das leitfähige Medium als Leiter zwischen dem zu behandelnden Gewebe und einer der Elektroden wirkt, die hier als Rückelektrode bezeichnet wird. Die andere Elektrode wird direkt an das Gewebe angelegt und hier als die (aktive) Gewebebearbeitungselektrode bezeichnet. In vielen Fällen ist das Verwenden eines flüssigen Aufblähmediums bevorzugt, da es bei den meisten Umständen übermäßige Elektrodentemperaturen verhindert und größtenteils Gewebeverklebung beseitigt.
Bezug nehmend auf die Zeichnungen zeigt 12 eine elektrochirurgische Vorrichtung, umfassend einen Generator 1 mit einem Ausgangsanschluss 2, der einen Hochfrequenz(RF)-ausgang für ein Instrument in der Art eines Handteils 3 über ein Verbindungskabel 4 bereitstellt. Das Auslösen des Generators 1 kann von dem Handteil 3 über eine Steuerverbindung in dem Kabel 4 ausgeführt werden oder mittels der gezeigten Fußschaltereinheit 5, die se parat an das Hintere des Generators 1 über ein Fußschalterverbindungskabel 6 verbunden ist. In der bildlich dargestellten Ausführungsform besitzt die Fußschaltereinheit 5 zwei Fußschalter 5a und 5b zum Auswählen einer Trocknungsbetriebsart bzw. einer Verdampfungsbetriebsart des Generators 1. Die Generatorfronttafel weist Druckschalter 7a und 7b zum jeweiligen Setzen von Trocknungs- und Verdampfungsleistungspegel, welche in einem Display 8 angezeigt werden. Drucktasten 9a sind als alternatives Mittel zum Auswählen der Trocknungsbetriebsart und der Verdampfungsbetriebsart vorgesehen.
Das Handteil 3 befestigt eine abnehmbare Elektrodeneinheit E wie die unten zu beschreibenden Elektrodeneinheiten E1 bis E11.
1 zeigt eine erste Art von Elektrodeneinheit E1 zum abnehmbaren Befestigen an dem elektrochirurgischen Instrumentenhandteil 3, wobei die Elektrodeneinheit einen Schaft 10 umfasst, welcher aus einer halbelastischen Röhre aus rostfreiem Stahl hergestellt ist oder aus Phynox, die in Kupfer oder Gold elektroplatiert ist, mit einer Elektrodenbaugruppe 12 an einem distalen Ende davon. An dem anderen Ende (nicht gezeigt) des Schaftes 10 ist ein Mittel zum sowohl mechanischen als auch elektrischen Verbinden der Elektrodeneinheit E1 an ein Handteil vorgesehen.
Der Hochfrequenzgenerator 1 (nicht in 1 gezeigt) liefert einen elektrochirurgischen Strom an die Elektrodenbaugruppe 12. Der Generator umfasst Mittel zum Verändern der gelieferten Ausgangsleistung um unterschiedlichen elektrochirurgischen Anforderungen zu entsprechen. Der Generator kann wie in der Patentschrift unseres Europäischen Patentes 0754437 beschrieben aufgebaut sein.
Die Elektrodenbaugruppe 12 umfasst eine mittige (aktive) Gewebebearbeitungselektrode 14 in Form einer Bürstenelektrode. Die aktive Elektrode 14 ist über einen integralen Mittelleiter 14a mit einem innerhalb des Handteils des Instrumentes angeordneten zentralen Kupferleiter (nicht gezeigt) mit dem Generator 1 verbunden. Die Bürstenelektrode 14 wird durch eine Mehrzahl von Wolfram-Filamenten gebildet, wobei die Filamente einen Durchmesser aufweisen, der im Bereich von 0,05 mm bis 0,3 mm liegt. Eine sich verjüngende, keramische Isolierbuchse 16 umgibt den Leiter 14a. Eine durch den distalen Endabschnitt des Schaftes 10 gebildete Rückelektrode 18 grenzt an das proximale Ende der Buchse 16 an. Eine äußere Isolierschicht 20 umgibt den proximalen Abschnitt des Schaftes benachbart zur Rückelektrode 18. Die Schicht 20 kann ein Polyvinylidenflourid, ein Polyimid, ein Polytetraflouroäthylen, ein Polyolefin, ein Polyester oder ein Äthylen-Tetraflouroäthylen sein.
Durch das Verändern des Ausgangs des Generators 1 kann die Elektrodeneinheit E1 der 1 für das Gewebeentfernen durch Verdampfen oder zum Trocknen verwendet werden. 2 veranschaulicht, wie der Hochfrequenzgenerator 1 gesteuert werden kann, um den Vorteil der Hysterese zu nutzen, welche zwischen der Trocknungsbetriebsart und der Verdampfungsbetriebsart der Elektrodeneinheit E1 besteht. Angenommen, dass die Elektrodenbaugruppe 12 der Einheit E1 in ein leitfähiges Medium, wie eine Salzlösung, eingetaucht ist, liegt eine ursprüngliche Impedanz „r" am Punkt „0" vor, deren Amplitude durch die Geometrie der Elektrodenbaugruppe und die elektrische Leitfähigkeit des fluiden Mediums festgelegt ist. Der Wert von „r" wird sich ändern, wenn die aktive Elektrode 14 Gewebe berührt, wobei die Neigung der Elektrodenbaugruppe 12, in die Verdampfungsbetriebsart einzutreten, umso größer ist, je höher der Wert von „r" ist. Wenn Hochfrequenzleistung an der Elektrodenbaugruppe 12 anliegt, wird das fluide Medium aufgeheizt. Angenommen, das fluide Medium ist eine normale Salzlösung (0,9 % Gewichtsanteil), dann ist der Temperaturkoeffizient des fluiden Mediums positiv, sodass der entsprechende Impedanzkoeffizient negativ ist. Somit fällt die Impedanz anfänglich, wenn Leistung anliegt und fällt weiter mit erhöhter Leistung bis zum Punkt „B", an dem die Salzlösung, welche sich in innigem Kontakt mit der Elektrodenbaugruppe 12 befindet, den Siedepunkt erreicht. Kleine Dampfblasen bilden sich an der Oberfläche der aktiven Elektrode 14 und die Impedanz beginnt dann zu steigen. Sowie die Leistung weiter erhöht wird, ist nach dem Punkt „B" der positive Leistungskoeffizient der Impedanz vorherrschend, sodass Erhöhen der Leistung nun ein Erhöhen der Impedanz zur Folge hat.
Sobald eine Dampftasche von den Dampfblasen gebildet ist, liegt ein Erhöhen der Leistungsdichte der restlichen Elektroden/Salzlösung-Grenzschicht vor. Es existiert jedoch ein exponierter Bereich der aktiven Elektrode 14, der nicht durch Dampfblasen bedeckt ist, und dies beansprucht die Oberfläche, wodurch mehr Dampfblasen und somit eine noch höhere Leistungsdichte erzeugt werden. Dies ist ein Wegdrift-Zustand mit einem Gleichgewichtspunkt, der nur auftritt, wenn die Elektrode vollständig in Dampf eingehüllt ist. Für einen gegebenen Satz von Variablen besteht eine Leistungsschwelle, bevor dieses Gleichgewicht erreicht werden kann (Punkt „C").
Die Bereiche der Kurve zwischen den Punkten „B" und „C" stellen somit die obere Schranke der Trocknungsbetriebsart dar. Sobald der Gleichgewichtszustand der Verdampfung vorliegt, erhöht sich die Impedanz schnell auf um 1000 Ohm, wobei der Absolutwert von den Systemvariablen abhängt. Die Dampftasche wird dann durch Entladungen über die Dampftasche zwischen der aktiven Elektrode 14 und der Dampf/Salzlösung-Grenzschicht aufrechterhalten. Die Majorität der Leistungsdissipation tritt innerhalb dieser Tasche mit der Folge auf, dass sich die aktive Elektrode 14 erhitzt. Die Menge der Energiedissipation und die Größe der Tasche hängen von der Ausgangsspannung ab. Wenn diese zu gering ist, wird die Tasche nicht aufrechterhalten und falls sie zu hoch ist, wird die Elektrodenbaugruppe 12 zerstört. Um die Zer störung der Elektrodenbaugruppe zu vermeiden, muss somit die Ausgangsleistung des Generators 1 vermindert werden, wenn die Impedanz den Punkt „D" erreicht hat. Es wird darauf hingewiesen, dass die Leistung/Impedanzkurve weiter ansteigt und eine Elektrodenzerstörung auftritt, wenn die Leistung an diesem Punkt nicht vermindert wird. Die gestrichelte Linie E zeigt den Leistungspegel an, über welchem eine Elektrodenzerstörung unvermeidlich ist. Wenn die Leistung vermindert wird, fällt die Impedanz bis zum Punkt „A", die Dampftasche kollabiert und die Elektrodenbaugruppe 12 kehrt zu der Trocknungsbetriebsart zurück. An diesem Punkt ist die Leistungsdissipation innerhalb der Dampftasche nicht ausreichend, um diese zu erhalten, sodass ein direkter Kontakt zwischen der aktiven Elektrode 14 und der Salzlösung wieder hergestellt wird, und die Impedanz fällt drastisch. Die Leistungsdichte an der aktiven Elektrode 14 fällt auch, sodass die Temperatur der Salzlösung unter den Siedepunkt fällt. Die Elektrode 12 befindet sich dann in einer stabilen Trocknungsbetriebsart. Mit dem in der Patentschrift unseres Europäischen Patentes 0754437 beschriebenen Generator beträgt der Ausgang 350 bis 550 Volt Scheitelspannung für die Verdampfungsbetriebsart und ungefähr 170 Volt Scheitelspannung für die Trocknungsbetriebsart.
Es ist augenscheinlich, dass die Elektrodeneinheit E1 von 1 durch den Betrieb der Einheit im Bereich der Kurve zwischen dem Punkt „O" und einem Punkt in dem Bereich zwischen den Punkten „B" und „C" für eine Trocknung verwendet werden kann. Die Elektrodenbaugruppe 12 wird in diesem Fall in einen ausgewählten Operationsort eingeführt, wobei die aktive Elektrode 14 benachbart zu dem zu behandelnden Gewebe angeordnet ist und das Gewebe, die aktive Elektrode und die Rückelektrode 18 in der Salzlösung eingetaucht sind. Der Hochfrequenzgenerator 1 wird dann aktiviert (und zyklisch, wie in der Patentschrift unseres Europäischen Patentes 0754437 beschrieben, gesteuert), um ausreichend Leistung zu der Elektrodenbaugruppe 12 zu liefern, um die Salzlösung benachbart zur aktiven Elektrode 14 an oder gerade unterhalb von deren Siedepunkt zu halten, ohne die Erzeugung einer die aktive Spitze umgebende Dampftasche. Die Elektrodenbaugruppe wird dann manipuliert, um ein Aufheizen und Trocknen des Gewebes in einem erforderlichen Bereich benachbart zu der aktiven Elektrode 14 zu verursachen. Die Elektrodeneinheit E1 kann für das Verdampfen in dem Bereich der Kurve zwischen dem Punkt „D" und der gestrichelten Linie „F" verwendet werden, welche den Pegel angibt, unterhalb dessen Verdampfung nicht auftreten kann. Der obere Teil der Kurve wird für die Gewebeentfernung durch Verdampfung verwendet. Es ist zur Kenntnis zu nehmen, dass die Elektrodeneinheit E1 für Gewebeschneiden verwendet werden kann. In der Schneidebetriebsart arbeitet die Elektrodeneinheit E1 mit einer Dampftasche weiter, aber diese Tasche ist kleiner als die bei der Verdampfung verwendete, sodass in einem geringeren Umfang Gewebeschädigung entsprechend dem Schneiden auftritt. Typischerweise arbeitet der Generator bei etwa 270 Volt Spitzenwert zum Schneiden.
Die an der aktiven Elektrode 14 erzeugte Temperatur liegt in der Größenordnung von 1500°C in der Verdampfungsbetriebsart, sodass die aktive Elektrode aus einem Material hergestellt ist, welches derartig hohe Temperaturen überstehen kann. Vorzugsweise ist die aktive Elektrode 14 aus Wolfram, Platin, oder einer Platinlegierung (wie Platin/Iridium oder Platin/Wolfram) hergestellt.
3a veranschaulicht schematisch das Verwenden der Elektrodeneinheit E1 von 1 für das Gewebeentfernen durch Verdampfung. Die Elektrodeneinheit E1 erzeugt somit eine ausreichend hohe Energiedichte an der aktiven Elektrode 14, um das Gewebe 22 zu verdampfen, und erzeugt eine die aktive Elektrode umgebende Dampftasche 24. Die Bildung der Dampftasche 24 erzeugt eine etwa zehnfache Erhöhung der Kontaktimpedanz mit Erhöhen der Ausgangsspannung als Folge. In der Dampftasche 24 werden Entladungen 26 gebildet, um den Stromkreis zu der Rückelektrode 18 zu vervollständigen. Gewebe 22, das die Dampftasche 24 berührt, stellt einen Pfad mit kleinstem elektrischem Widerstand zur Vervollständigung des Kreises dar. Je näher das Gewebe 22 zur aktiven Elektrode 14 gelangt, umso mehr Energie wird in dem Gewebe konzentriert bis zu dem Umfang, bei welchem die Zellen explodieren, wenn die Entladungen 26 auf diese treffen, da der Rückpfad durch das leitfähige Fluid (in diesem Fall eine Salzlösung) aufgrund der hohen Impedanzbarriere der Dampftasche 24 blockiert ist. Die Salzlösung wirkt auch, um die festen Erzeugnisse der Verdampfung aufzulösen.
3b veranschaulicht schematisch das Verwenden der Elektrodeneinheit E1 für die Gewebetrocknung. In der Trocknungsbetriebsart wird die Ausgangsleistung an die Elektrodenbaugruppe 12 in einem ersten Ausgangsbereich geliefert, sodass Strom von der zu heizenden aktiven Elektrode 14 fließt, vorzugsweise zu einem Punkt bei oder nahe dem Siedepunkt der Salzlösung. Dies erzeugt kleine Dampfblasen an der Oberfläche der aktiven Elektrode 14 was die Impedanz um die aktive Elektrode herum erhöht.
Das Körpergewebe 22 weist typischerweise eine geringere Impedanz als die Impedanz der Kombination der Dampfblasen und der Salzlösung benachbart zur aktiven Elektrode 4 auf. Wenn die aktive, von kleinen Dampfblasen und der Salzlösung umgebene Elektrode 14 in Kontakt mit dem Gewebe gebracht wird, wird das Gewebe Teil des bevorzugten elektronischen Strompfades. Dementsprechend verläuft der bevorzugte Strompfad aus der aktiven Elektrode 14 an den Punkt des Gewebekontaktes heraus, durch das Gewebe 22 und zurück zur Rückelektrode 18 über die Salzlösung wie durch die Strompfadlinien 28 in 3b gezeigt.
Die Elektrodeneinheit E1 besitzt insbesondere Anwendungen bei der Trocknung von Gewebe. Bei der Gewebetrocknung ist eine bevorzugte Methode, nur einen Teil der aktiven Elektrode 14 mit dem Gewebe 22 in Kontakt zu bringen, wobei der Rest der aktiven Elektrode vom Gewebe entfernt bleibt und durch die Salzlösung umgeben ist, sodass der Strom von der aktiven Elektrode über die Salzlösung zur Rückelektrode verlaufen kann ohne durch das Gewebe zu verlaufen. Beispielsweise berührt in der in 3b gezeigten Ausführungsform nur der distale Abschnitt der aktiven Elektrode 14 das Gewebe, wobei der proximale Abschnitt vom Gewebe beabstandet verbleibt.
Die Elektrodeneinheit E1 kann eine Trocknung ohne oder nur mit geringer Verkohlung des Gewebes 22 erreichen. Wenn die aktive Elektrode 14 das Gewebe 22 berührt, verläuft Strom durch das Gewebe und bewirkt, dass das Gewebe an oder um den Berührpunkt herum getrocknet wird. Der Bereich und das Volumen des getrockneten Gewebes 30 breitet sich von dem Berührungspunkt im allgemeinen radial nach außen aus. Wenn das Gewebe 22 getrocknet ist, verliert es seine Leitfähigkeit. Wenn der Bereich und das Volumen des getrockneten Gewebes 30 wächst, wird ein Punkt erreicht, wo die Leitfähigkeit des Gewebes kleiner ist als die Leitfähigkeit der geheizten Salzlösung, welche die aktive Elektrode 14 umgibt.
Der Strom wird bevorzugt dem Pfad mit geringster Impedanz folgen. Folglich wird der bevorzugte elektrische Strompfad auf einen neuen Pfad durch die Dampfblasen und die Salzlösung wechseln, wenn die Impedanz des Gewebes 22 sich bis zu einem Punkt erhöht (aufgrund der Trocknung), wo sie die Impedanz der Kombination von Dampfblasen und der die aktive Elektrode 14 umgebende Salzlösung annähert oder überschreitet. Folglich wird der meiste (im wesentlichen der ganze) Stromfluss sich notwendigerweise verschieben, um direkt von der aktiven Elektrode 14 in die Salzlösung zu verlaufen, sobald ein ausreichend großer Anteil des Gewebes getrocknet ist. Bevor das Gewebe 22 verkohlt oder verbrannt wird, verursacht die erhöhte Impedanz des getrockneten Gewebes 30, dass der meiste Strom dem Pfad durch die Salzlösung folgt. Durch das getrocknete Gewebe wird weiterhin kein Strom oder nur eine geringe Menge an Strom fließen, sodass ein Verkohlen verhindert wird.
In der in 3b gezeigten Ausführungsform erlaubt es der freigelegte, faserige Abschnitt der aktiven Elektrode 14, dass Teile der aktiven Elektrode die Gewebeoberflächen berühren, während der meiste exponierte Teil der aktiven Elektrode das Gewebe immer noch nicht berührt. Da der meiste freigelegte Abschnitt der aktiven Elektrode nicht in Kontakt mit dem Gewebe 22 steht, wird sich der Strompfad nach der Trocknung eines ausreichenden Gewebevolumens einfacher von dem Pfad durch das Gewebe zu einem Pfad verschieben, welcher direkt von der Elektrode durch die Salzlösung verläuft.
Wenn sich die Elektrodeneinheit E1 in der Trocknungsbetriebsart befindet, bietet die Flexibilität der Bürstenelektrode erhebliche Vorteile, wenn mit Elektroden mit kleinem Durchmesser in unregelmäßigen Körperhohlräumen gearbeitet wird, in welchen große Gewebebereiche eine Trocknung erfordern. Vom technischen Standpunkt ist das Rück-Elektrode zu Aktiv-Elektrode Verhältnis von > 1:1 in der „geschlossenen" Form bis < 1:1 in der „ausgedehnten" Form veränderlich. Diese Variabilität des Rück-Elektrode- zu Aktiv-Elektrode Verhältnisses wird untenstehend mit Bezugnahme auf die 4a bis 4c genauer erläutert.
4 zeigt die zweite Art der Elektrodeneinheit E2 deren Elektrodenbaugruppe 32 eine aktive Elektrode 34 einschließt, die durch eine Mehrzahl von Filamenten aus einem leitfähigen Material wie rostfreier Stahl hergestellt ist. Die Filamente der Bürstenelektrode 34 sind sehr viel länger (10 mm im Vergleich zu 5 mm) als die Filamente der Bürstenelektrode 14, da die Elektrodeneinheit E2 primär zur Trocknung ausgelegt ist. In dieser Ausführungsform ist das Rück-Elektrode zu Aktiv-Elektrode Verhältnis variabel von > 2:1 in der „geschlossenen" Form bis < 1:1 in der „ausgedehnten" Form. Die Elektrodenbaugruppe 32 umfasst auch eine keramische Isolationsbuchse 36, eine Rückelektrode 38 und eine äußere isolierende Hülle 40. Die aktive Elektrode 34 ist eine Bürstenelektrode, deren Spitze flexibel ist, um eine reproduzierbare Gewebewirkung zu erhalten, welche im Wesentlichen unabhängig von dem Anlagewinkel der Elektrode zur Oberfläche des Gewebes T (siehe 40) ist. Somit führt die Flexibilität der aktiven Elektrode 34, abhängig von dem aufgewandten Druck, zu unterschiedlichen Kontaktbereichen der aktiven Elektrode. Beispielsweise zeigt 4a die Bürstenelektrode 34 unter Anwendung von leichtem Druck „geschlossen", und 4b zeigt die Bürste durch starken Druck auf das Gewebe „ausgedehnt". Dies ermöglicht die Erzeugung einer breiteren chirurgischen Wirkung als der Durchmesser der Elektrode 34 andererseits erlauben würde, was die Behandlungszeit vermindert. 4a bis 4c zeigen auch den Rückpfad P des Stromflusses von der aktiven Elektrode 34 zu der Rückelektrode 38 über das leitfähige Medium.
Diese große Variation des Rück-Elektrode- zu Aktiv-Elektrode Verhältnisses ist ein Merkmal, das nicht durch herkömmliche bipolare Gestaltungen unterstützt werden kann. Die Variation des Verhältnisses kann auftreten, da der leitfähige Pfad zur Vervollständigung des elektrischen Kreises durch die geringe Impedanz des Elektrodenkontaktes mit dem leitfähigen, fluiden Betriebsmedium beibehalten werden kann. Um die Übertragung von HF-Energie zu dem Gewebe bei niedriger Impedanz zu tragen, muss der HF-Generator so gesteuert werden, dass Dampftaschen an der Grenzfläche zwischen der aktiven Elektrode und dem Gewebe nicht gebildet werden können. Dies erlaubt dem Gewebekontakt, fortwährend durch das leitfähige Fluid benetzt zu sein, sodass die Impedanz eine obere Grenze erreicht, welche durch einen Punkt gerade unterhalb einer Spannungsschwelle festgelegt ist, über der sich Dampftaschen zu bilden beginnen, während das Gewebewasser durch die thermische Trocknung entfernt wird. Dies er laubt dieser Art von Elektrodeneinheit in Verbindung mit der größeren Isolationstrennung zwischen der aktiven und der Rückelektrode, bei gegebener Elektrodendimensionierung sehr viel höhere Leistungen als bei jeder bekannten Elektrodeneinheit wirksam an das Gewebe zu liefern.
5a und 5b zeigen eine dritte Ausführungsform der Elektrodeneinheit E3. Diese Einheit E3 ist eine Modifizierung der Elektrodeneinheit E2 und ihre Elektrodenbaugruppe 42 umfasst eine aktive Elektrode 44, welche durch eine Mehrzahl von Filamenten aus rostfreiem Stahl gebildet ist. Die aktive Elektrode 44 ist deshalb eine Bürstenelektrode und die Filamente dieser Elektrode sind von einer ähnlichen Länge wie die Filamente der Bürstenelektrode 32. Die Elektrodeneinheit E3 ist deshalb primär für Trocknung vorgesehen. Die Elektrodenbaugruppe 42 umfasst auch eine keramische Isolierbuchse 46, eine Rückelektrode 48 und eine äußere Isolierhülle 50. Die Isolierbuchse 46 ist aus einem keramischen Material hergestellt und wie die Isolierbuchse 16 der Elektrodeneinheit E1 verjüngt sich diese zum distalen Ende der Elektrodenbaugruppe 42. 5a zeigt die Elektrodeneinheit E3 in einer nicht betriebsfähigen Position, und 5b zeigt die Einheit in einer Trocknungsbetriebsart gegenüber dem Gewebe T.
Die 6a und 6b zeigen eine vierte Art von Elektrodeneinheit E4, deren Elektrodenbaugruppe 52 eine ausstreckbare aktive Elektrode 54 in der Form einer Bürstenelektrode einschließt. Die Filamente der Bürstenelektrode 54 sind aus Wolfram, Platin, Platin/Wolfram oder Platin/Iridium hergestellt. Die Elektrodeneinheit 4 umfasst auch eine keramische Isolierbuchse 56, eine Rückelektrode 58 und eine Isolierhülle 60. Wie in 6a gezeigt, kann die aktive Elektrode 54 in die Isolierbuchse 56 beträchtlich zurückgezogen werden, sodass nur die freien Endabschnitte von deren Filamenten freigelegt sind. Die Elektrodeneinheit 4 kann mit einer aktiven Elektrode 54 in dieser Lage verwendet werden, um Gewebe in der mit Bezug auf 3 oben beschriebenen Art zu verdampfen. Wenn andererseits die aktive Elektrode 54 ausgedehnt ist (siehe 6b), sodass deren Filamente sich voll von dem distalen Ende der Buchse 56 erstrecken, kann die Elektrodeneinheit 4 für Trocknung verwendet werden. Das Verhältnis der Kontaktflächen der Rückelektrode zur aktiven Elektrode der Einheit E4 kann deshalb zwischen der vollständig zurückgezogenen Position der aktiven Elektrode (in welchem das Verhältnis hoch ist und die Einheit zur Verdampfung verwendet werden kann) und der ausgestreckten Position variiert werden (in welcher das Verhältnis klein ist und die Einheit zur Trocknung verwendet werden kann). Die Einheit E4 erreicht ihre duale Funktionalität durch Verändern der Ausdehnung, mit welcher die Filamente der aktiven Elektrode 54 ausgestreckt sind. Duale Funktionalität kann auch durch Variieren der axialen Trennung zwischen der aktiven Elektrode 54 und der Rückelektrode 58 erreicht werden (beispielsweise durch Verändern der Länge der Isolierbuchse 56). Mit einer größeren Erstreckung der Filamente der aktiven Elektrode 54 oder mit einer größeren axialen Elektrodentrennung wird ein großes elektrisches Feld erzeugt, sodass auf mehr Gewebe eingewirkt wird. Liegt keine Streckung der Filamente der aktiven Elektrode 54 vor oder ist die Elektrodentrennung vermindert, wird ein kleineres elektrisches Feld erzeugt, das in Fällen zum Schneiden oder zum Verdampfen verwendet wird, wo keine zusätzliche thermische Schädigung des Gewebes gewünscht ist. Das größere elektrische Feldmuster ist für Trocknung oder bei Umständen wünschenswert, wo die Trocknung von seitlichem Gewebe gewünscht wird, um eine Blutung aus der Schnittfläche zu verhindern.
Abhängig von dem Verhältnis Bereich Rückelektrode zu Bereich aktiver Elektrode, kann die Bürstenelektrode deshalb eine Trocknungsfunktion (wie beispielhaft durch die Ausführungsformen der 4 und 5 erläutert), eine Verdampfungsfunktion (wie beispielhaft in der Ausführungsform von 3 erläu tert), oder eine duale Trocknungs-/Verdampfungsfunktion (wie beispielhaft durch die Ausführungsform der 6 erläutert) besitzen.
Wie oben angegeben, besteht der hauptsächliche Nutzen der Trocknungsbürstenelektrode in der Bereitstellung einer flexiblen Elektrode mit einem breiten Bereich zum Trocknen großer unregelmäßiger Gewebebereiche. Das Erfordernis, um solche Bereiche zu behandeln, tritt in der hysteroskopischen Chirurgie auf – Trocknung von endometrialer Uterusauskleidung, und in der urologischen Chirurgie – Trocknung und Schrumpfung von Prostatadivertikel. In beiden Fällen wird die Elektrode durch den Arbeitskanal des Endoskops eingeführt.
Die Einführung der Trocknungsbürste mit einer langen und flexiblen filamentartigen Struktur kann sich als problematisch erweisen, wenn der Arbeitskanal des Endoskops winklig ist oder Stufen in der inneren Bohrung umfasst. Dies kann die Bürstenfilamente verformen, welche, sobald eingeführt, nicht eingestellt und nicht auf das zu behandelnde Gewebegebiet angepasst werden können. Das Zurückbiegen der Filamente kann auch unbeabsichtigt einen elektrischen Kurzschluss zu der Rückelektrode erzeugen.
Obwohl die gewünschten Funktionen der Biegsamkeit und der Abhängigkeit der Kontaktbereichgeometrie von der Druckanwendung beibehalten werden, kann die elementare Trocknungsbürste modifiziert werden, um dieses Problem zu überwinden. Beispielsweise können die Bürstenfilamente einfach miteinander verdrillt werden. Vorzugsweise sind jedoch die Filamente an deren distalen Enden miteinander verschweißt, wie in 7 gezeigt, die eine fünfte Form einer Elektrodeneinheit E5 zeigt. Die Elektrodeneinheit E5 umfasst eine aktive Elektrode 64 in Form einer Bürstenelektrode, deren Filamente aus Platin, Platin/Wolfram oder Platin/Iridium hergestellt sind. Die distalen Enden 64a der Filamente sind wie in 7a gezeigt miteinander verschweißt.
Dies verhindert eine Verformung der Filamente im Arbeitskanal des Endoskops, während das Krümmen der Filamente (wie in 7b gezeigt) erlaubt ist, um das Gewebekontaktgebiet zu erhöhen. Die Elektrodeneinheit E5 umfasst eine keramische Isolierbuchse 66, eine Rückelektrode 68 und eine äußere Isolierhülle 70.
Bei der Bürstenelektrode mit dualer Funktionalität kann das Verhältnis Fläche Rückelektroden : Fläche aktive Elektrode auf einen Wert erhöht werden, welcher es ermöglicht, Gewebeverdampfung zu erzeugen. Mit einem sehr kleinen Gebiet der aktiven Elektrode an den Extrempunkten dieses Bereichs ist offensichtlich die Gewebemenge, welche getrocknet werden kann, zu klein, um praktisch nutzbar zu sein. Wenn jedoch das Verhältnis in dem mittleren Bereich eingestellt ist, dann kann die gleiche Elektrode verwendet werden, um sowohl wirkungsvolle Trocknung als auch Gewebeentfernung durch Verdampfung zu erzeugen. Die in 1 beschriebene kurze Bürste ist ein Beispiel einer solchen zweifach verwendbaren Elektrode. Da die Filamente nicht in Edelstahl hergestellt werden können, um eine Verdampfung zu erzeugen, sind Wolframfilamente das bevorzugte Material bei der kurzen Bürste aufgrund ihrer Steifigkeit, die das Problem der Verformung während der Einführung behebt. Platinlegierungen widerstehen den hohen Verdampfungstemperaturen besser als Wolfram, können aufgrund ihrer Biegsamkeit und des Temperprozesses während ihrer Verwendung nicht bei der Kurzbürstenart eingesetzt werden. Deshalb erfordern zweifach verwendbare bürstenartige Elektroden aus einer Platinlegierung Abänderungen in Bezug auf Drillung, Umspinnung oder Schweißung der distalen Enden, um Verformung zu verhindern.
Diese kombinierten zweifach verwendbaren Bürstenelektrodenformen sind insbesondere beim Entfernen von Tumorgewebe oder Polypen während hysteroskopischer und urologischer Chirurgie nützlich. Sie können die Tumormasse verdampfen, die Stängel von Polypen aufschneiden und jedes blutende Gefäß oder die Basis des Tumors ohne die Notwendigkeit eines Elektrodenwechsels trocknen.
Als ein solcher multifunktionaler Typ ist die Fläche der aktiven Elektrode für die Trocknung optimiert, während sie weiterhin für eine Verdampfungs- oder Schneid-Funktion geeignet ist. Das minimale Verhältnis hängt von vier wichtigen Kriterien ab, nämlich:

1. Die intrinsische Impedanz des Zielgewebes
2. Das Volumen des Körperhohlraumes
3. Der Aufbau der aktiven Elektrode
4. Die maximale Ausgangsleistung des HF-Generators

Der Aufbau der aktiven Elektrode beeinflusst offensichtlich das Verhältnis, wobei zylindrische Formen bei einer gegebenen Länge das kleinste Verhältnis darstellen, die anderen Faktoren beziehen sich auf das Unvermögen der Elektrode, eine Verdampfungsblase zu halten. Die Filamente der bürstenartigen Elektroden bewahren Verdampfungsblasen, was hilfreich ist, um die Verdampfungsbedingung beizubehalten.
Eine arthroskopische Elektrode kann als kurz (100–140 mm), starr, mit einem Arbeitsdurchmesser bis zu 4 mm charakterisiert werden. Sie kann durch einen Stichschnitt in eine Gelenkkavität (mit oder ohne eine Kanüle) unter der Verwendung der Triangulationstechnik eingeführt werden. Wenn ein Arthroskop eine Bürstenelektrode des oben beschriebenen Typs umfasst, wird sie mit einer Bewegung betrieben, welche herkömmlicherweise die Bürstenelektrode zwischen der 9.00 Uhr- und 3.00 Uhr-Position auf dem arthroskopischen Bild bewegt. Als Folge wird das zu behandelnde Gewebe herkömmlicherweise unter einem flachen Arbeitswinkel im Bezug auf die Achse der Elektrode angenähert. Die Elektrode für die Arthroskopie benötigt demnach eine Wirkung, welche mit der angewinkelten Annäherung an das Gewebe vereinbar ist. Das zu behandelnde Gewebe ist wie ein Meniskusknorpel üblicherweise dicht und von hoher elektrischer Impedanz, wobei ein derartiges Gewebe einen freien Rand aufweist, welcher einen üblichen Verletzungsort darstellt, wo die Behandlung erforderlich ist. Der Nachteil von bekannten arthroskopischen Elektroden, welche Elektroden von fester Form sind, ist der, dass die erzeugten Dampfblasen groß sind und dazu neigen, Probleme bezüglich der Visualisierung zu erzeugen, da die Gelenkabstände üblich klein sind (die Gelenkabstände im Knie sind üblicherweise 60 bis 100 mls bei einer Fluidaufblähung).
8 zeigt eine arthroskopische Elektrodeneinheit E6. Die Elektrodeneinheit E6 umfasst eine aktive Elektrode 74, welche mit einer Mehrzahl von Filamenten aus Wolfram- oder Platinlegierung hergestellt ist. Die aktive (Bürsten-) Elektrode 74 ist mit einem HF-Generator (nicht gezeigt) über einen Mittelleiter aus Kupfer (nicht gezeigt) verbunden. Die keramische Isolierbuchse 76 umgibt den Mittelleiter, die Filamente 74a der Bürstenelektrode verlaufen entlang der Isolierbuchse und erstrecken sich lateral davon durch einen Freischnitt 76a. Eine Rückelektrode 78, welche durch das distale Ende des Instrumentenschaftes gebildet wird, umgibt das proximale Ende der Buchse 76. Eine äußere isolierende Schicht 80 (welche ein Polyvinylidenflourid, ein Polyimid, ein Polytetraflouroäthylen, ein Polyolefin, ein Polyester oder ein Äthylentetraflouroäthylen ist) umgibt den proximalen Abschnitt des Schaftes angrenzend an die Rückelektrode 78. Die Rückelektrode 78 wird durch eine hakenartige Verlängerung 78a gebildet, welche sich über die Oberfläche der Buchse 76 erstreckt, die dem Freischnitt 76a gegenüberliegt. Die Elektrodeneinheit E6 kann somit einen maximalen Gewebeeingriff für Anwendungen mit flachem Arbeitswinkel bereitstellen und ist als eine Seiteneffektelektrode bekannt.
Aufgrund der hohen Impedanz des Zielgewebes sollte die arthroskopische multifunktionelle Bürstenelektrode ein geringe res Verhältnis als Elektroden unterstützen, welche für hysteroskopische und urologische Anwendungen gestaltet sind, wo das Gewebe vaskulöser ist. Die Verminderung des Verhältnisses weist jedoch einen Nachteil in Körperhohlräumen mit kleinem Volumen wie das Kniegelenk auf, welches typischerweise 60 bis 80 mls beträgt, und dies ist das Aufheizen des umgebenden Spülmittels oder des Aufblähfluids. Das Aufheizen tritt hauptsächlich während der Anwendung von Leistung auf, um die Verdampfungsschwelle zu erreichen. Sobald diese Schwelle erreicht ist, fällt das Leistungserfordernis typischerweise um 30 bis 50 %. Das Vermindern des Elektrodenverhältnisses erhöht das Leistungserfordernis, um die Schwelle zu erreichen, sodass es trotz der hohen Impedanz des Zielgewebes nicht wünschenswert ist, das Verhältnis auf den niedrigsten Wert zu vermindern, welcher das Verdampfen erhalten kann.
Zusätzlich wird die hohe Impedanz durch das Fehlen von Vaskularität bei solchen Geweben wie Meniskusknorpel verursacht. Außer wenn Muskel- oder Synoviagewebe bearbeitet wird, besteht deshalb die hauptsächliche Funktion der arthroskopischen Bürstenelektrode darin, dass sie eine schnelle Entfernung von dichtem, gefäßlosem Gewebe ermöglichen sollte. Eine Trocknungsfunktionalität ist bei einem solchen Instrument kein Erfordernis. Allerdings sind sehr kurze, starre Bürstenelektroden mit Elektrodenverhältnissen größer als 5:1 wünschenswert. Der einzige Grund, das Verhältnis nicht weiter zu erhöhen, besteht in der Notwendigkeit mit einer maximalen Gewebemenge in Eingriff zu kommen und gleichzeitig die Verfahrenszeit zu vermindern.
Eine kurze, starre Bürstenelektrode (von dem oben mit Bezug auf 1 oder 6a beschriebenen Typ) kann als eine Elektrode mit Endenwirkung angesehen werden, welche eine Präzision für Gewebeentfernung mit minimaler thermischer Spreizung besitzt. Folglich kann sie verwendet werden um diskrete Löcher im Gewebe zu erzeugen und hierdurch einen Zugangskanal zu Gewebe tief zur Oberfläche zu erzeugen wie es als Teil einer interstitiellen Ablationstechnik an einer Gewebemasse wie einer Prostatadrüse oder einem Gebärmutterfibrom (Muskeldegeneration) erforderlich ist. Das Verwenden einer Verdampfungstechnik mit Endenwirkung ermöglicht es, dass nur das Fibrom durch ein sogenanntes vollständiges „Debulking" entfernt wird, wobei eine Resektionsgrenze übereinstimmend mit der „falschen Kapsel" des Fibroms verbleibt. Kein normales Gewebe wird entfernt und aufgrund der Steuerung der kolateralen thermischen Effekte an der endometrialen Resektionsgrenze wird die Narbenbildung auf ein Minimum vermindert, wodurch sich die Chancen für eine Wiederherstellung der Fortpflanzungsfähigkeit erhöhen. Zusätzlich erzeugt die Verdampfung natürlich keine Resektionsfragmentierungen, welche die Visualisierung stören, und verlängert nicht das Verfahren durch die Notwendigkeit diese auszuwaschen, wenn die Resektion abgeschlossen ist. Herkömmliche Schleifenelektrodenresektoskope erfordern das Entfernen von normalem Gewebe, welches solche Fibrome umgibt; und dies ist ein Nachteil, da es die Möglichkeit von Blutung erhöht, die Gefahr von Gebärmutterperforation und von Narbenbildung der Gebärmutter. Dieser letzte Aspekt ist insbesondere nicht wünschenswert, wenn das Verfahren ausgeführt wird um die Fortpflanzungsfähigkeit wiederherzustellen.
Alternativ kann eine kurze, starre Bürstenelektrode verwendet werden um einen Tumor (wie ein Fibrom, einen Blasentumor oder eine Prostatadrüsengeschwulst) zu entfernen oder sie kann verwendet werden in der Mehrfachpunktions- oder Bohrtechnik. In diesem Fall kann der intramurale Abschnitt nach dem Entfernen des intraautherinen Abschnittes durch Erzeugen („Bohren") einer Reihe von Löchern in das abnormale Gewebe falls beispielsweise dies ein Fibrom oder eine Prostatadrüsengeschwulst ist. Um die Tiefe der Penetration abzuschätzen, können Markierungen an dem Elektrodenschaft an abgemessenen Abständen von der Spitze vorgesehen sein, um somit die Penetrationstiefe mit den voroperativen Ergebnissen von Tests zu vergleichen, die durchgeführt wurden, um die Größe des Tumors oder der Drüsengeschwulst zu ermitteln. Die verbleibenden Gewebebrücken schrumpfen als Teil des Heilungsprozesses. Obwohl der ganze Tumor nicht entfernt wird, ist dieses Verfahren sicherer und schneller als das Entfernen des ganzen Fibroms oder der ganzen Drüsengeschwulst, wenn dieses Verfahren entweder bei übermäßiger Regelblutung oder bei Blasenausflussblockierung ausgeführt wird.
Ein anderes Problem beim Arbeiten in einem begrenzten Raum eines Gelenkhohlraumes ist das Verhindern von Schäden an angrenzenden Strukturen, insbesondere, wenn die Verdampfungswirkung verstärkt ist und sowohl die Gewebedichte als auch der Anwendungswinkel das Ineingriffbringen und die Aufstellung schwierig machen. Dieses Schutzmerkmal ist in der Bürste mit Seitenwirkung von 8 intrinsisch enthalten, wenn die Isolierbuchse 76 das Gewebe oberhalb, unterhalb und hinter dem Fenster 76a der aktiven Elektrode schützt, das nur einen kleinen Bogen in Querschnittsform einnimmt (wie in 9 gezeigt).
10 zeigt die Elektrodenbaugruppe einer siebten Art von Elektrodeneinheit E7. Diese Elektrodenbaugruppe umfasst eine zentrale (aktive) Gewebebearbeitungselektrode, welche durch eine Mehrzahl von Filamenten aus Wolfram oder einer Legierung mit Wolfram oder Platin gebildet ist, einer sich verjüngenden keramischen Isolationsbuchse 86, einer Rückelektrode 88, und einer äußeren Isolationshülle 90. Die Isolationsbuchse 86 wird durch ein Paar von diametral sich gegenüberliegenden, nach vorne sich erstreckenden Flügeln 86a gebildet, welche über die aktive Elektrode 84 ragen. Die Filamente, welche die aktive Elektrode 84 bilden, erstrecken sich nur eine kurze Strecke von dem distalen Ende der Isolationsbuchse 86a weg, wodurch eine sehr kurze Bürstenelektrode gebildet ist. Die Elektrodeneinheit E7 besitzt somit ein großes Verhältnis Rückelektrode : aktive Elektrode, sodass diese Elektrodeneinheit primär zur Gewebeentfernung durch Verdampfung vorgesehen ist. Die Elektrodeneinheit E7 ist insbesondere bei elektrochirurgischen Operationen an Meniskusknorpel oder an irgendeiner anderen langgestreckten Verbundstruktur nützlich, die von der Seite bearbeitet wird, da die Flügel 86a verwendet werden können, um den Knorpel gegen die aktive Elektrode 84 aufzustellen. Die Konfiguration der Flügel 86a unterstützt auch, eine unnötige Freilegung der aktiven Elektrode 84 zu verhindern, wodurch andernfalls angrenzende Strukturen beschädigt werden können, wenn in begrenzten Räumen gearbeitet wird, die gewöhnlich bei der endoskopischen Chirurgie anzutreffen sind.
Die 11a bis 11d zeigen Elektroden E8 bis E11, wobei jede eine aktive Elektrode in Form eines gewendelten Federfilamentes 94 beinhaltet. Die Elektrodeneinheiten E8 bis E11 umfassen jede eine Isolationsbuchse 96, eine Rückelektrode 98 und eine Isolationshülle 100. Die Elektrodeneinheit E8 der 11a ist ähnlich der von 5a und primär für die Trocknung vorgesehen; und die Elektrodeneinheit E9 der 11b ist ähnlich der von 1 und primär für die Verdampfung vorgesehen. Die Elektrodeneinheit E10 der 11c, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist, ist ähnlich der von 8 und 9 in der Art, dass die Wendelelektrode 94 in einem Freischnitt 96a gebildet ist, welcher an der Seite der Isolationsbuchse 96 gebildet ist, und die Rückelektrode 98 ist mit einer hakenartigen Verlängerung 98a gebildet, welche sich über die Oberfläche der Buchse 96 erstreckt, die dem Freischnitt 96a gegenüberliegt. Die Elektrodeneinheit E10 kann somit einen maximalen Gewebeeingriff für flache Arbeitswinkelanwendungen bereitstellen und ist eine andere Form einer Elektrode mit Seitenwirkung. Die Elektrodeneinheit E11 der 11d ist ähnlich der von 10 in der Art, dass die Isolationsbuchse 96 mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden, sich nach vorne erstreckenden Flügeln 96b gebildet ist. In jeder dieser Ausführungsformen ist die Elektrode 94 aus einer Platinlegierung hergestellt.
Die Elektrodeneinheiten E8 bis E11 sind ähnlich den bürstenartigen Elektroden der 1 bis 10 und besitzen ähnliche chirurgische Wirkung abgesehen von dem Umstand, dass sie die Gefahr des Spreizens beseitigen (was in bestimmten elektrochirurgischen Verfahren vorteilhaft ist). Sie besitzen auch den Vorteil einer Vereinfachung der Zusammenbauprozedur, insbesondere, wenn Materialien aus Platinlegierungen verwendet werden.
Es ist verständlich, dass Modifikationen an dem oben beschriebenen elektrochirurgischen Instrument durchgeführt werden können. Beispielsweise können die Isolationsbuchsen 16, 36, 46, 56, 66, 76, 86 und 96 aus einem Silikongummi (wie einem Silikonpolyurethan), Glas, einem Polyimid oder einem thermoplastischem Material hergestellt sein.

Claims

Elektrochirurgisches Instrument für die Bearbeitung von Gewebe in Anwesenheit eines elektrisch leitfähigen, fluiden Mediums, wobei das Instrument einen Instrumentenschaft (10) und eine Elektrodenbaugruppe (E10) an einem Ende des Schaftes umfasst, wobei die Elektrodenbaugruppe eine Gewebebearbeitungselektrode (94) und eine Rückführelektrode (98) umfasst, die mittels eines Isolationselementes (96) elektrisch von der Gewebebearbeitungselektrode isoliert ist, die Gewebebearbeitungselektrode liegt an dem distalen Endabschnitt des Instrumentes frei, wobei das freiliegende Ende der Gewebebearbeitungselektrode durch ein einzelnes gewickeltes Filament (94) gebildet wird und die Rückführelektrode eine Fluid-Kontaktoberfläche besitzt, die proximal von dem freiliegenden Ende der Gewebebearbeitungselektrode durch das Isolationselement beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wicklungen des einzelnen gewickelten Filamentes seitlich durch einen Freischnitt (96a) erstrecken, der in einer Seitenfläche des Isolationselementes (96) und benachbart zu dessen distalen Ende gebildet ist.
Elektrochirurgisches Instrument nach Anspruch 1, wobei die Rückführelektrode (98) mit einer hakenartigen Verlängerung (98a) ausgebildet ist, die sich über die Oberfläche des Isolationselementes (96) erstreckt, das dem Freischnitt (96a) gegenüberliegt.
Elektrochirurgisches Instrument nach Anspruch 1 oder 2, wobei das einzelne gewickelte Filament mit einem Mittenleiter verbunden ist und das Isolationselement den Mittenleiter umgibt.
Elektrochirurgische Vorrichtung umfassend einen Radiofrequenzgenerator und ein elektrochirurgisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Radiofrequenzgenerator ein Steuerungsmittel zum Verändern der an die Elektroden gelieferten Ausgangsleistung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Steuerungsmittel ausgebildet ist, um eine Ausgangsleistung in einem ersten und einem zweiten Ausgangsbereich zu liefern, der erste Ausgangsbereich zum Versorgen des elektrochirurgischen Instrumentes für eine Gewebeentwässerung dient und der zweite Ausgangsbereich zum Versorgen des elektrochirurgischen Instrumentes für eine Gewebeentfernung durch Verdampfung dient.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der erste Ausgangsbereich zwischen 150 Volt bis 200 Volt und der zweite Ausgangsbereich zwischen 250 Volt bis 600 Volt liegt und wobei die Spannungen Spitzenspannungen sind.