用於等離子外科手術方法的等離子體施加器的製作方法

2023-06-27 01:47:41 7

專利名稱：用於等離子外科手術方法的等離子體施加器的製作方法
用於等離子外科手術方法的等離子體施加器本發明涉及用於開放式外科手術或剛性內窺鏡檢查中的等離子外科手術的等離子體施加器和用於柔性內窺鏡檢查中的等離子外科手術的等離子體探針。這裡，等離子 外科手術指高頻外科手術方法，在該方法中，如圖6示意性示出的，電離的並因此電性傳導 的氣體(等離子體)，例如氬等離子體，用於將高頻AC電流(HF電流，Ihf)靶射(target) 到生物組織(目標組織A、B、C、D)上或生物組織中，以在所述目標組織上或在目標組織 中產生醫學上有益的熱效應，特別地比如失活效應(devitalisation effect) (D)、凝固 效應(coagulation effect) (C)、脫水效應(desiccation effect) (B)和 / 或收縮效應 (shrinkage effect) (A)，而對附屬組織(附屬組織，G)的損傷又不會超出可避免和可容許 的程度。氣體在電離電極(E)和目標組織之間伴隨著足夠高的電場強度(Fe)發生電離，電 場強度(Fe)與公式Fe = Uhf d相對應。氬氣在大氣壓力下的電離需要大約500V/mm的 電場強度。下面詳細說明不同等離子體施加器或等離子體探針(R)的結構設計。等離子外科手術方法和等離子體施加器及使用這些方法和施加器的裝置並不是 新的事物。已知為電灼療法或噴霧凝固(spraycoagulation)的等離子外科手術方法已經 使用了 50多年，特別是用於外科手術中的熱止血。這裡，等離子體無一例外地在空氣中產 生，即，主要形成氧等離子體和氮等離子體。這兩種等離子體已知具有強的化學活性並導致 碳化效應、熱解效應，並且因此會使組織蒸發並使組織的表面冒煙。電灼療法或噴霧凝固的 這些不希望的副作用擾亂或阻止該等離子外科手術方法的使用，特別是在內窺鏡檢查手術 中的使用。除了其他內容，US 4, 060, 088的主旨是避免電灼療法或噴霧凝固的上述的副作 用。本文件提出通過化學惰性氣體(inert gas)或稀有氣體(noble gas)代替活性電極和 待治療組織之間的空氣。所提出的惰性氣體是氦氣或氬氣或者他們的混合氣。但是，現在， 由於其相對較低的價格因而主要使用氬氣，並且這種用於在空氣中界定電灼療法或噴霧凝 固的方法已知作為氬離子凝固(APC)已經大約20年了。在US 4，781，175中提出了用於該 目的的臨床應用裝置，以便精確地專門在開放式外科手術中或剛性內窺鏡檢查中用於熱止 血。適用於APC的裝置和方法最先在1994年由G. Farin和K. E. Grund進行了說明(G. Farin, K. E. Grund-Technology of Argon PlasmaCoagulation with Particular Regard to Endoscopic Applications. Endoscopic Surgery and Allied Technologies, No. 1 Volume 2,1994 :71_77 ； 禾口 K. Ε· Grund, D. Storek, G. Farin !Endoscopic Argon PlasmaCoagulation (APC) :First Clinical Experiences in Flexible Endoscopy. Endoscopic Surgery and Allied Technologie, No.1 Volume 2,1994:42-46)。 APC 在 柔性內窺鏡中的應用範圍的描述更早(K. E. Grund, C. Zindel, G. Farin =Argon Plasma Coagulation in Flexible Endoscopy :Evaluation of a New Therapeutic after 1606 Uses. Deutsche Medicalffochenschrift 122，1977 :432_438)，其現在已經成為國際標準並 且不局限於柔性內窺鏡。如在上面引用的出版物中所說明的，氬等離子體凝固不僅僅用於生物組織的凝固中。現在，該方法特別地用於病理組織的熱失活(thermal devitalisation)和/或用於血管及其的附屬組織的脫水及由此而引起的收縮以實現止血的目的。本方法的這種應用對於 組織的相對地薄的層的熱失活變得越來越重要，比如，例如胃腸道或氣管支氣管的黏膜層。 本方法對於透壁手術中的組織表面的熱力滅菌也越來重要，比如在穿胃(transgastral) 手術中，以避免病菌從胃部擴散進入到腹腔。術語氬等離子體凝固(APC)並不能充分地限 定這樣的使用。由於本發明的主旨並不僅限於生物組織的凝固，並且也不局限於氬氣，在下 面，本方法將以更為概括的方式稱為「等離子外科手術」。但是，今天，等離子外科手術的寬的應用範圍對於用於該目的的裝置的特性提 出了不同的面向應用的要求，特別是關於所期望的熱效應在目標組織上或在目標組織 中的可再現性，及對先前使用電灼療法或噴霧凝固法時在目標組織及附屬組織中出現 的不希望的熱效應的避免。特別地，當等離子外科手術被用於胃腸道或氣管支氣管系統 中的薄壁中空器官時尤為如此(關於該方面，見G.Farin，K. Ε. Grund principles of Electrosurgery, Laser, and Argon Plasma Coagulation withParticular Regard to Colonoscopy. In :Colonoscopy ；Principles andPractice, Edited by J.D. Waye, D.K.Rex and C. B. Williams, BlackwellPublishing 2003:393-409)。用於醫學應用的，特別是用於等離子外科手術和用於內窺鏡控制介入中的不同 等離子體施加器的範圍非常寬。至於進入待治療的各目標器官或目標組織的通路被關注 時，迄今可用的等離子體施加器可區分為用於開放式手術的等離子體施加器、用於剛性內 窺鏡的等離子體施加器和用於柔性內窺鏡的等離子體施加器。這些不同的等離子體施加 器的基本結構和功能見，例如下列出版物G. Farin和K. E. Grund technology of Argon Plasma Coagulation with Particular Regard toEndoscopic Applications,Endoscopic Surgery and Allied Technologies, Thieme Verlag, Stuttgart, No. 1, Volume 2,1994 71-77。用於等離子外科手術，並且更為精確地用於內窺鏡控制介入的配置顯示在圖7 中。這種類型的配置通常包括外科手術高頻發生器1，其一方面連接到中性電極2，並且另 一方面連接到外科手術器具，在本示例中連接到探針10(或者連接到其放電電極，這裡未 示出)。探針10插入內窺鏡5的一個工作通道6中。氬氣(或另一種惰性氣體)被從惰性 氣體源7給送到探針10的管腔。中性電極2被置於患者的大的區域上並且因此與患者的 生物組織3接觸。這樣，手術者能夠利用氬等離子體治療目標組織4以實現所希望的效果， 所述效果已經參考圖6進行了說明。能夠得到的用於等離子外科手術的HF(high-frequency，高頻)發生器根據其內 部阻抗可以不同。具有高內部阻抗的HF發生器特別地適用於治療體表損傷，在這樣的治療 中熱效應的淺的穿透深度是適宜的。具有低阻抗的HF發生器特別地適用於治療大面積的 損傷，其中熱效應的大的穿透深度是適宜的。DE 198 39 826說明了一種HF發生器，在該 HF發生器中所述內部阻抗在高和低之間可調。利用具有低內部阻抗的HF發生器及已知的等離子體施加器的表面損傷的治療是 一個問題，對該治療而言低的穿透深度是適宜的或者甚至需要作為一個條件，至於所述熱 效應的穿透深度主要必須在手術持續時間內進行控制，即由手術者進行控制。由於所述熱 效應的穿透速率在等離子應用的起始階段時相對較快，並且隨著時間的進行而逐漸減慢直到達到最大的可實現的穿透深度為止，因此對於表面損傷要獲得淺的並且均一的熱效應穿透深度是困難的或完全是不可能的。儘管所述熱效應的穿透速率受功率變化或流過等離子 體的HF電流變化的影響，對於已知的HF發生器而言，這需要將電離所述氣體所需要的高 的HF電壓考慮在內並通過HF電壓或HF電流的脈寬調製才能達到，所述脈寬調製能夠與可 視內窺鏡的視頻信號發生幹擾並且導致神經肌肉刺激，特別地後者的調製頻率小於1kHz。 使用具有低內部阻抗的HF發生器來治療表面損傷的另一個問題在於等離子的非常高的溫 度，這一方面是由於電離需要的高的HF電壓，另一方面是由於HF發生器的低內部阻抗和等 離子體路徑上的低電阻，這可以導致在等離子體路徑中產生非常高的HF電流密度，並且進 而導致產生這樣高的溫度，使得可能發生破壞該應用的碳化和熱解效應。具有高內部阻抗的HF發生器對於內窺鏡手術或介入並不是適宜的或完全不適用的因為，由於在活性HF線和中性HF線之間存在所謂的雜散電容(stray capacitance)，從 HF發生器至電離電極之間的氣體電離所需要的、在電離電極和目標組織之間的高的HF電 壓傳輸是不充分的或是不可能的。在已知的柔性內窺鏡中尤其如此。根據DE 198 39 826的HF發生器迄今還不可得到。EP 1 148 770 A2描述了一種用於等離子外科手術方法的等離子體施加器，其工 作原理與根據本發明的等離子體施加器的工作原理不同，不同之處在於未使用通常所設置 的中性電極。這裡提供的HF發生器建議是共振發生器，其中HF電流作為「從患者的體表流 向地的電介質位移電流」流動。這會由於外科手術的冷卻離子射流裝置引起斑點，其有可能 發生，且沒有由於氧包涵物而造成的碳化或燃燒產物。為實現本目的，本文獻出版物提出了在器械的手握部(handpiece)設置與電路串 聯連接的電容器。該電容器具有固定的位置。例如，根據本文獻，即使在手握部和電極之間 設置電線，所述電容器仍保持在手握部中。基於前述的現有技術，本發明的目的在於公開一種在緒言中提到的類型的電外科 手術器具，以達到以低的成本實現足夠低的穿透深度、而又具有高度的安全性的效果。本目的通過根據權利要求1所述的電外科手術器具來實現。特別地，本目的通過一種電外科器具來實現，所述電外科器具用於將來自電外科 HF發生器的電能經由連接線和連接到該連接線的遠端的電極、並且進一步地經由電離氣體 的電流路徑傳輸進入到生物目標組織中，其中在所述連接線的遠端和所述電極之間配置有 具有預定阻抗的電阻器元件，所述元件的大小形成為使得在氣體電離之後能夠確保對治療 電流的限定。因此，本發明的根本點在於包括有發生器和直至所述電極的全部引線的整個配置 被認為是「整個發生器」，其內部電阻由所述電阻器元件確定。現在所述電阻器元件能夠根 據所要達到的穿透深度的要求來進行選擇，或能夠為不同的穿透深度提供不同的器具。明 顯地，治療時間仍然較長，但臨界期即電弧「點燃」之後的且可能產生大電流的簡短時刻卻 失效了。電阻器元件能夠是歐姆電阻，其能夠保證所需要的電流限定。但是，優選地，所述 電阻器元件具體為具有這裡要求的介電強度的電容器或者包括有電容。在該情況下，最大 的優點在於該電容形成高通濾波器，使得電流的低頻部分被緩衝。這進而使得顯著地減小 了對視頻系統(比如現在在內窺鏡中通常使用的視頻系統)的幹擾，並避免了比如由於較低的頻率而能夠發生的對神經肌肉的刺激。 在足夠大的等離子體施加器的情況中，容性阻抗能夠通過可購買到的元件來實 現，比如能夠限定高電壓的陶瓷電容器。但是，在由剛性或柔性內窺鏡(如結合圖7所說 明的)的窄的工具通道實現等離子施加壓器的情況中，比如，例如根據DE 198 20 240或 DE 101 29 699或EP 1 397 082的等離子體施加器或所謂的氬等離子體凝固探針(APC探 針)，其具有僅2mm至3. 5mm的外徑，這些容性阻抗必須通過對用於這些等離子體施加器的 APC探針的遠端的適當設計來進行開發或進行特殊結構上的實現。
時至今日，由於這些所謂的APC探針能夠明顯地不僅使用氬氣並且不僅用於凝 固，還能夠使用其它的氣體或氣體混合物，以用於其它的熱效應或可選地用於其它的專業 領域，下文中，這些等離子體施加器將稱為通用等離子體探針(P探針)。在優選的實施方式中，所述電阻器元件包括所述連接線和/或所述電極的一部 分，即，這些組件的各部分用於形成歐姆電阻或(額外可選地)用於形成電容器。這能夠，例 如通過彼此電性絕緣的且呈平行導軌狀的或扭轉的或共軸設置的所述連接線的一部分和/ 或連接至所述電極的供電線的一部分和/或所述電極形成的電阻器元件來實現。這種類型 的結構相對簡單。在該情況下，應保證無感性阻抗，而該無感性阻抗的情況例如可以在使用 雙股線配置時出現。優選地，所述電阻器元件具有IOpF到大約IOOOpF的電容。該範圍是高頻外科手 術中通常使用的頻率下的電容範圍，在該範圍中所產生的電流能夠保證所需要的相對淺的 穿透深度。用以產生所述電容的電介質應具有最高可能的介電常數。適用於該電介質的不僅 有塑料，首要的還可以是陶瓷材料，這些材料被引入作為絕緣體和/或作為電介質。該材料 能夠是剛性陶瓷材料或甚至是(如果要求更高的柔性)粉末陶瓷材料。上述全部各點同樣適用於未使用「保護性氣體」的電外科裝置，但優選地與保護性 氣體、惰性氣體(特別是氬氣)一起使用。這裡，所述電極設在管、軟管或探針中或設在接 近於管、軟管或探針處，以這樣的方式使得惰性氣體，特別地是氬氣，能夠作為用於電離的 氣體被供給到所述電極和所述目標組織之間的腔室中。其所產生的優點在上面已經進行了 描述。在下文中，將參考


本發明，在附圖中圖1是電外科器具的實施方式的示意圖；圖2至圖5是具體為電容元件和相關聯的電極的電阻元件的示意圖；圖6是緒言中所說明的用以解釋氬等離子體凝固期間的過程的示意圖；和圖7是利用APC對組織進行內窺鏡治療的總體配置圖。在下面的說明中，相同的附圖標記表示相同的物體或具有類似功能的物體。圖1示出了非常示意性的配置，其基本上與圖7所示的配置相對應。圖7中示出 的內窺鏡在本配置中不可見。但是，應參考如下情況，即本類型的配置也能用於不需要內窺 鏡的開放式外科手術中。如圖1所示，所提供的高頻發生器具有具有電壓UO的電壓源；和具有電阻值為Ri 的內部電阻8。因此，根據發生器1的輸出端子處的輸出電流Ihfi，則在發生器1的輸出端 子處有電壓U1
U1 = U0-R^Ihfi所述發生器經由供電線11被連接到配置在探針10的軟管內的探針供電線12。所 述探針線12在其遠端經由電阻器元件20和電極供電線24連接到電極13。氬氣被傳導通 過探針10的軟管，使得探針10的遠端和生物組織3之間的腔室充滿氬氣，S卩，腔室中通常 存在的空氣被擠出。當電極13的尖端與生物組織3之間的電壓足夠高時，位於電極13和 生物組織3之間的腔室中的氣體(氬氣)被電離，從而形成電弧14。然後，電流Ihf4流過目 標組織4和生物組織3，到達中性電極2。供電線11通常具體為單極線。另外，中性電極2位於環境電勢(surrounding potential)(如可選地提供的內窺鏡)，從而在供電線11和環境之間存在相對高的雜散電 容15，並且在探針線12和環境之間存在雜散電容16。電流Ihf2或者Ihf3流過這些雜散電容 15和16。該雜散電容使得在電極13和目標組織4之間使用的電壓下降，該電壓是用於電 弧14的激發之前激發等離子體Uz = U0-R1 (IHF2+IHF3)現在，為了確保在電極13和目標組織4之間的最大可能的距離上激發等離子體 14，使內部電阻8的值Ri較低是有利的。在另一方面，當電弧14激發時，其具有非常低的電 阻，並且由於目標組織4和中性電極2之間的電阻也相對較小，將會存在非常高的電流Ihf4， 因此在短時間內目標組織4受影響而形成相對深的深度。現在，由於電阻20被配置在(高 損)線11、12的遠端與電極13之間，甚至還具有可在電極13處得到的高的激發電壓，在電 弧14激發之後，會產生大的壓降，從而能夠限定電流IHF4。對於該種電流的限定僅能夠通過 配置在該位置處的電阻器元件20實現。但應該強調的是，電阻器元件20決不必須是局部 限定的電阻器元件。該電阻器元件20可以採用不同的方式，比如延伸一定的長度直至電極 13的尖端。下文中參考圖2至圖5說明該電阻器元件的不同的實施方式。在圖2示出的實施方式中，探針線12的尖端顯示為包括探針導線21，導線21由絕 緣材料22絕緣。與探針線12的遠端平行地配置的是電極供電線24，供電線24連接到電極 13並設置有絕緣部22』。兩條線12/24的平行導軌形成了電容，該電容的作用為電阻器元 件20。圖3中示出的實施方式不同於圖2中示出的實施方式，不同之處在於探針導線21 的遠端和電極供電線24的端部嵌入在共用的絕緣材料22中。另外，電極供電線24具有雙股線的實施方式，從而能夠補償所形成的任何線路電 感。在這樣的情況下，陶瓷材料適用作絕緣材料(以固態陶瓷或陶瓷粉末的形式)，以用較 小的設計實現最高可能的電容。在圖4示出的實施方式中，由於電極供電線24纏繞在探針供電線12的端部，因此 使電容增大。這裡，再一次，可以選擇雙股線配置以避免線路感應。在圖5示出的配置中，電極供電線24具體為圍繞探針線12的遠端並與所述探針 線形成電容的套管。在該情況下，所述電極經由連接點25與套管狀的電極供電線24形成 電傳導連接。尺寸也可以與圖4中的尺寸類似，從而供給的氬氣不再流過套管狀的電極供 電線24，而是經過供電線24流入到探針10的軟管9。根據全部這些配置，重要的是提供適當的絕緣從而使由供電線形成的各元件之間不會存在擊穿放電(disruptive discharge) 0還可以將供電線嵌入在軟管9的壁中，其中 軟管9形成用於探針10的供氣線。這裡，還應注意到即使內窺鏡5的工作通道6也能用作 供氣線，如在EPO 954 246 Al中所說明的。確定供電線之間的電容的物理參數在相關的專業文獻中有詳細說明，並且對於本 領域的普通技術人員是熟知的。氣體出口開口的配置和形狀不僅可以明顯地具體為所述示例性實施方式中所示 的形式，在軸線方向上它們還可以進行不同地配置，比如在DE 198 20 240 Al或DE 101 29 699 Al中所述的。對流過等離子體的HF電流的幅值的限定不僅用於對所述熱效應在目標組織中的 穿透深度的可控限定，而且還具有若干其它的優點，比如，避免在等離子體中產生過高的溫 度並且由此避免了目標組織的碳化或者甚至熱解；避免了等離子體探針的遠端的熱過載， 特別地當等離子與塑料直接接觸時的熱過載，比如根據DE 101 29 699所述的等離子體探 針的情況；並且還可以避免幹擾視頻系統及避免刺激神經肌肉。當使用根據本發明的等離 子體探針時，在電離電極前面能夠通過容性阻抗避免對神經肌肉的刺激，這是因為所述容 性阻抗特別地阻止了低頻電流。附圖標記列表
IHF發生器
2中性電極
3生物組織
4目標組織
5內窺鏡
6工作通道
7惰性氣體源
8內部阻抗
9軟管
10探針
11供電線
12探針線
13電極
14電弧
15雜散電容
16雜散電容
20電阻器元件
21探針導線
22絕緣體
24電極供電線
25連接點
權利要求
1.一種等離子體施加器，具有管狀或軟管狀探針(10)，用以將來自電外科HF發生器 (1)的電能經由連接線(11、12)和連接到所述連接線遠端的電極(13)、並且進一步經由電 離氣體的路徑或電弧(14)傳輸進入到生物目標組織⑷中，並經由中性電極(2)返回到電 外科發生器(1)，其中具有預定阻抗的電阻器元件(20)設置在所述連接線(11、12)的遠端 和所述電極(13)之間，所述元件的大小形成為使得在所述氣體電離之後能夠確保對治療 電流的限定。
2.根據權利要求1所述的電外科器具，其特徵在於，所述電阻器元件(20)包括電容。
3.根據前述任一項權利要求所述的電外科器具，其特徵在於，所述電阻器元件(20)具體為商業上可購買到的元件，特別地具體為商業上可購買到 的電阻或電容。
4.根據前述任一項權利要求所述的電外科器具，其特徵在於，所述電阻器元件(20)包括所述連接線(12)和/或所述電極(13)的一部分。
5.根據前述任一項權利要求所述的電外科器具，尤其根據權利要求4所述的電外科器 具，其特徵在於，所述電阻器元件(20)通過並行導軌狀的或纏繞的或共軸設置的所述連接線(12)的一 部分和連接至所述電極(13)的線(24)的一部分和/或所述電極(13)本身而形成。
6.根據前述任一項權利要求所述的電外科器具，尤其根據權利要求5所述的電外科器 具，其特徵在於，各所述部分具有最低可能的電感，並且特別地具體為雙股線配置的形式。
7.根據前述任一項權利要求所述的電外科器具，其特徵在於，所述電阻器元件具有從IOpF至IOOOpF的電容。
8.根據前述任一項權利要求所述的電外科器具，其特徵在於，所述電阻器元件(20)包括陶瓷材料作為絕緣體和/或電介質。
9.根據前述任一項權利要求所述的電外科器具，其特徵在於，所述電極(13)被安裝到探針(10)的管或軟管(9)中或安裝到接近於探針(10)的管 或軟管(9)處，以這樣的方式使得惰性氣體，特別地是氬氣，能夠作為用於電離的氣體被供 給到所述電極(13)和所述目標組織(4)之間的腔室中。
10.根據權利要求8所述的電外科器具，其特徵在於，所述陶瓷材料為粉末。
全文摘要
一種電外科器具，藉助該電外科器具電能從電外科發生器經由電極和電離氣體的電流路徑傳輸到生物組織中。為在目標組織中獲得限定的和低的治療深度，本發明提出將具有預定阻抗的電阻器元件設置在所述連接線的遠端和所述電極之間，所述元件的大小形成為使得在氣體電離之後能夠確保對治療電流的限定。
文檔編號A61B18/00GK102006831SQ200880121854
公開日2011年4月6日 申請日期2008年12月17日 優先權日2007年12月20日
發明者君特·菲林 申請人:君特·菲林