控制電外科高頻發生器的方法和電外科裝置的製作方法

2023-11-06 23:52:12 1

專利名稱：控制電外科高頻發生器的方法和電外科裝置的製作方法
控制電外科高頻發生器的方法和電外科裝置本發明涉及一種用於控制權利要求1的前序部分內容的電外科 (electro-surgical)HF發生器(高頻發生器)的方法，和權利要求7的前序部分內容的電 外科裝置。現代的外科手術經常使用包含有高頻發生器的電外科裝置，該高頻發生器用於產 生高頻交流電。所述高頻交流電然後被用以切除或凝固生物組織或者以一些其他的方式來 治療該生物組織。HF發生器的基頻通常在300kHz和4MHz之間。根據實際應用，關於該高頻率的振 幅可以使用不同的方式來對該高頻率進行調製。通常，進行脈寬調製以便確定所施加的功 率(power)。這裡，設置了突發脈衝型(burst-type)信號段與相繼的截止段的比率。通常 使用IkHz和50kHz之間的頻率來作為時鐘頻率或進行調製。另外，以IHz和IOHz之間的非常低的頻率來進行進一步的調製(打開(ON)和關 閉(OFF)所述輸出信號)，以獲得能夠使手術者密切注意所述治療的進展的功率強度。最後，為避免所述發生器在無負載的空載期間產生洩漏電流或者損耗，使用了非 常低頻率的脈衝、即基頻的正弦拍頻。現在，除電外科裝置之外，在手術室中還使用許多其他的電動裝置或電子裝置。特 別地，這些裝置是患者監視裝置(例如，EEG (electroenc印halograph腦電圖描記器)裝 置)或者視頻裝置。對手術必不可少的視頻裝置的一個典型示例被用在使用內窺鏡檢查術 的手術中。在這種情況下，視頻晶片被置於如下位置的緊接著的附近區域，即在該位置處使 用電外科器械以向組織施加上述的高頻交流電。在所有上面的示例中，存在有對所述電子裝置的頻繁幹擾，這甚至會造成所使用 的患者監視器的失效，這意味著，在一定時間之後，將不可能監測到患者的重要參數。這同 樣也影響到視頻圖像。在全部示例中，這種問題對於患者具有致命的後果。本發明的一個目的是公開一種在引言中所提到的方法或者所提到的該類型的電 外科裝置，通過該方法或裝置能夠避免或者至少減少幹擾，特別是對外圍設備的幹擾。所述目的由權利要求1所述的方法或權利要求7所述的電外科裝置來實現。特別地，該目的通過用於控制電外科HF發生器的方法來實現，所述HF發生器產生 用於治療生物組織、特別是用於切除或凝固生物組織的高頻輸出信號，其中所述HF發生器 以如下方式被具體化所述輸出信號具有預定的信號頻率並且被連續地生成，由調製頻率 調製，或者是具有預定的信號脈寬比截止脈寬的佔空比和預定的時鐘頻率的突發脈衝。這 裡，所述信號頻率和/或調製頻率和/或時鐘頻率由低頻調製信號調製從而加寬所述信號 頻率或調製頻率或時鐘頻率的頻譜。因此本發明的關鍵點在於，根據本發明，先前保持恆定的調製頻率或者時鐘頻率 以及信號頻率，不再保持為恆定值。通過對頻率範圍的觀察，發現這導致了(恆定頻率產生 的)頻譜線被加寬成為頻譜帶。該「擴頻(frequency spread) 」大大降低了功率的峰值，這 是因為所產生的能量不是通過一個單獨的頻率產生，而是被劃分到多個頻率中或一個頻帶 中。這進而也顯著降低了傳導幹擾輻射(emission)和無線幹擾輻射，這對於裝置的重要的
4EMC(Electro Magnetic Compatibility，電磁兼容性)限制值而言具有有益的影響。這進 而也直接降低了對患者監視系統、視頻系統和由上述全部成問題的結果所產生的其他電動 裝置或電子裝置的電幹擾。對於信號的額外的調製不會影響到手術效果，這些手術效果都 是穩定的(inert)，因為它們主要是基於熱效應。所述調製信號優選地在導致對外圍醫療裝置的幹擾，特別地導致對患者監視系統 或者視頻系統的幹擾的這些頻率範圍之外的頻率範圍內產生。這裡，儘管信號能量較低，其 包含所述調製頻率，並包含其他的調製頻率，因此確保了幹擾輻射的作用被保持成儘可能 的低。所述調製信號優選地具有大致恆定的進程(course)，從而沒有發生突然的頻率變 化及由此產生的其他的(更高頻率的)幹擾信號。所述調製信號能夠以不同的方式被具體化。該調製信號優選地是恆定的掃頻信 號，以便使所述信號的基頻和/或時鐘頻率或調製頻率連續地改變。另一種可能性是將所述調製信號具體化為隨機信號或噪聲信號。將所述調製信號設置成系統頻率的頻率範圍或者設置成接近系統頻率的頻率範 圍也是有利的。在該頻率下，精確地講，所使用的電子裝置通常配置有有效的屏蔽濾波器 (blocking filter)，從而在該範圍內抑制了幹擾信號，而不需要由在任何情況中都要設置 的濾波器帶來的額外措施。關於所述裝置，上述目的通過具有高頻發生器的電外科裝置來實現，所述高頻發 生器產生用於治療生物組織、特別是用於切除或凝固生物組織的高頻輸出信號，其中所述 高頻發生器以如下方式被具體化所述輸出信號具有預定的信號頻率並且被連續地生成， 由調製頻率調製，或者是具有預定的信號脈寬比截止脈寬的佔空比和預定的時鐘頻率的突 發脈衝。這裡設置有調製發生器，所述調製發生器產生低頻調製信號，所述低頻調製信號被 給送到HF發生器以用於通過如下方式控制所述輸出信號所述信號頻率和/或調製頻率和 /或時鐘頻率由低頻調製信號調製從而加寬所述信號頻率和/或調製頻率和/或時鐘頻率 的頻譜。本發明的有利實施方式已經參照引言中描述的方法進行了說明，並且明顯地也適 用於這裡所聲明的電外科裝置。下面參考


了本發明的示例性實施方式，在附圖中圖1為根據本發明電外科裝置的實施方式的框圖；和圖2至圖4為具有相關頻譜的不同的信號形式。在下面的說明中，相同的附圖標記表示相同的部件或者具有類似功能的部件。圖1是根據本發明的電外科裝置的極為示意性的視圖。該類型的已知電外科裝置 的詳細說明參見例如 DE 199 43 792 C2、DE 100 46592 C2、EP 0 430 929 Bl 或者 EP 0 653 192 Bi，這裡對其進行參照引用(express referral)。這種類型的電外科裝置包括高頻發生器10，該高頻發生器包括振蕩器11，振蕩器 11的具有頻率fo的輸出信號經由開關12切換，並由輸出放大器13放大，從而使輸出信號 Uout出現在HF發生器10的輸出端。這裡需要強調的是，這是用以解釋所述配置的操作模式 的示意性表示。為調節輸出幅值Upeak,提供了調節裝置14，該調節裝置14用於調節輸出放大器13
5的放大係數。為控制開關12，提供了開關控制器16，開關控制器16經由調節裝置15調節 佔空比，所述佔空比是振蕩器11的輸出信號出現於輸出放大器13的輸入端的持續時間t。n， 除以開關12處於打開(on)狀態時的持續時間t。ff的比。振蕩器11在本示例中示出為VC0，這是一種其振蕩頻率fHF能夠由電壓控制的振 蕩器。該電壓由調製發生器20進行選擇。開關控制器16具有第二輸入端，經由該第二輸入端可以接收信號t。n+t。ff，並對該 信號進行處理，從而以預定的佔空比t。n/t。ff控制開關12以實現周期t。n+t。ff。該「周期信 號」表示由調製發生器20』產生的調製信號。下面說明了本發明的該示意性描繪的實施方式的操作模式。圖2示出了由開關12以周期T = t。n+t。ff調製的具有頻率&的高頻信號的時間進 程。圖2b中示出的視圖是頻譜，其中能夠看到對應頻率處的信號功率P。一方面，圖2a中 示出的傳統調製的高頻信號導致了圖2b中標註為III的尖銳譜線。調製周期T導致了產 生圖2b中標註為II的譜線。圖2b還示出了另一個譜線I，其處於非常低頻率的範圍並且來自於引言中所說明 的信號調製，該信號調製在使用的「非活動(inactive) 」期內進行以保持低的損失。圖2c示出了一種信號，根據本發明，一方面該信號具有恆定的調製周期T，而另一 方面對該信號而言該高頻信號並不表現出具有恆定的頻率fo，而是掃頻的。因此，所述頻率 隨著時間的推移而升高並且每個新的周期又再次以較低的頻率開始。圖2c所示的掃頻信 號導致產生了圖2b所示的圍繞譜線III的頻譜，這是因為出現了較低的頻率分量和較高的 頻率分量。但是，當用於打開(switch on)和關閉(switch off)該信號的調製頻率與圖2a 中的相比沒有改變時，則仍然保持圖2b中的譜線II。圖3a示出了一種信號，對於該信號而言所述高頻信號的頻率&不改變。另外，圖 3a所示的信號具有恆定的佔空比t。n/t。ff = 2/l，其中由突發脈衝及隨後的截止組成的各單 獨信號的周期T隨時間變化。這產生了如圖3b中所示的頻譜，其中由周期T所產生的較低 頻率表現為頻譜，而高頻信號則產生尖銳的譜線。圖4a示出了一系列突發脈衝，對該突發脈衝而言佔空比總是為t。n/t。ff = 2. 5/1。 這些突發脈衝中的高頻信號具有變化的頻率。另外，周期T也不同。圖4b所示的信號進程不同於圖2a所示的信號進程，不同之處在於圖4b中周期T 不是連續地升高，而是隨機地變化。另外，對圖4b所示的信號而言，佔空比也總是為2. 5/1。現在，圖4a和圖4b中示出的兩個信號產生了如圖4c中示出的頻譜。這裡明顯 地，對應於高頻信號或者對應於調製時鐘頻率的尖銳的譜線已經消失，並且被替代為寬的 頻譜。圖2a所示的來自於傳統電外科發生器的信號與現在根據圖2b或圖3c所產生的 頻譜之間的比較，顯示了尖銳譜線的最大功率基於信號頻率或調製頻率的變化而顯著地降 低，這些尖銳譜線比如是通過具有恆定頻率的連續高頻信號或者調製信號產生的。這達到 了大幅度地降低對外圍裝置產生不利影響的幹擾輻射或者系統感應型幹擾分量這一期望 目的。這裡，只要HF信號的頻率或者調製頻率的平均值僅以小的百分比波動就足以實現所 述的擴頻，即將各個單獨的譜線擴展為加寬的頻譜。對於信號頻率或調製頻率的控制能夠由調製發生器20和20』中的任一個有規律地進行，例如採用正弦信號或任何其他類型的信號、特別地採用噪聲信號來進行。如果以正 弦信號進行調製，則將在輸出頻譜中再次出現新的譜線(圖中未示出)。如果該譜線被設 置成落在對外圍裝置產生極小幹擾的範圍內，例如設置為系統頻率，則可以期望對外圍裝 置僅產生低的幹擾，這是因為在此頻率範圍內對外圍裝置的任何幹擾通常已經被抑制了。 如果調製發生器20、20』隨機地進行調製，則再次產生「幹擾頻譜」，但是，由於上述的擴頻 (widening)，其幅值非常低。這裡，再一次，噪聲信號的中心頻率能夠有利地被設置在被保 護不受幹擾的外圍裝置對其「不敏感」的範圍內。 從以上說明可以推導出本發明的基本原理在於周期性過程，即用以產生特殊效 果的實際的高頻信號和全部的調製過程，不是保持恆定的，而是隨時間變化以避免產生具 有高功率的尖銳譜線。附圖標記列表
10HF發生器
11振蕩器
12開關
13輸出放大器
14振幅調節裝置
15佔空比調節裝置
16開關控制器
20,20'調製發生器
權利要求
一種控制電外科高頻發生器的方法，所述高頻發生器產生用於治療生物組織，特別地用於切除或凝固生物組織的高頻輸出信號，其中所述高頻發生器以如下方式被具體化所述輸出信號具有預定的信號頻率，並且所述輸出信號被連續地生成、由調製頻率調製、或者是具有預定的信號脈寬比截止脈寬的佔空比和預定的時鐘頻率的突發脈衝，其特徵在於，所述信號頻率和/或調製頻率和/或時鐘頻率由低頻調製信號調製從而加寬所述信號頻率和/或調製頻率和/或時鐘頻率的頻譜。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述調製信號在導致在外圍醫療裝置中，特別地在患者監視系統或者視頻系統中，產 生幹擾的這些頻率範圍之外的頻率範圍內產生。
3.根據前述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述調製信號具有大致恆定的進程。
4.根據前述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述調製信號是隨機信號或噪聲信號。
5.根據前述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述調製信號優選地是恆定的掃頻信號。
6.根據前述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述調製信號以如下方式被具體化所述信號頻率和/或調製頻率和/或時鐘頻率僅 有小於20%的變化，優選地小於10%，更為優選地小於5%。
7.一種具有高頻發生器的電外科裝置，所述高頻發生器產生用於治療生物組織、特別 是用於切除或凝固生物組織的高頻輸出信號(U。ut ；&)，其中所述高頻發生器(10)以如下方 式被具體化所述輸出信號(U。ut)具有預定的信號頻率(4)，並且所述輸出信號被連續地生 成、由調製頻率(fm)調製、或者是具有預定的信號脈寬(t。n)比截止脈寬(t。ff)的佔空比和 預定的時鐘頻率(fm)的突發脈衝，其特徵在於，設置有調製發生器(20，20』)，所述調製發生器產生低頻調製信號，所述低頻調製信號 被給送到高頻發生器(10)以用於通過如下方式控制所述輸出信號(Uwt;^ 所述信號頻 率和/或調製頻率和/或時鐘頻率由低頻調製信號調製從而加寬所述信號頻率和/或調製 頻率和/或時鐘頻率的頻譜。
8.根據權利要求7所述的電外科裝置，其特徵在於，所述調製信號在導致在外圍醫療裝置中，特別地，在患者監視系統或者視頻系統中，產 生幹擾的這些頻率範圍之外的頻率範圍內產生。
9.根據權利要求7或8中的任一項所述的電外科裝置，其特徵在於，所述調製信號具有大致恆定的進程。
10.根據權利要求7至9中的任一項所述的電外科裝置，其特徵在於，所述調製信號是隨機信號或者噪聲信號。
11.根據權利要求7至10中的任一項所述的電外科裝置，其特徵在於，所述調製信號優選地是恆定的掃頻信號。
12.根據權利要求7至11中的任一項所述的電外科裝置，其特徵在於，所述調製信號以如下方式被具體化所述信號頻率和/或調製頻率和/或時鐘頻率僅有小於20%的變化，優選地小於10%，更為優選地小於5%。
全文摘要
已知一種電外科高頻發生器，其中所述高頻發生器的輸出信號被調製以尤其用於功率控制。根據本發明，提出了使用低頻調製信號通過加寬它們頻譜的方式來調製信號頻率和/或調製頻率和/或時鐘頻率，以便減小對外圍裝置的幹擾。
文檔編號A61B18/04GK101909538SQ200980102199
公開日2010年12月8日 申請日期2009年1月9日 優先權日2008年1月14日
發明者彼得·塞裡格 申請人:愛爾博電子醫療儀器股份有限公司