DE3218314C2

DE3218314C2 - Elektrochirurgische Vorrichtung

Info

Publication number: DE3218314C2
Application number: DE3218314A
Authority: DE
Inventors: Katsuyoshi Wakayama Tabuse; Toshio Takarazuka Hyogo Zenitani
Original assignee: Individual
Current assignee: Azwell Inc
Priority date: 1982-04-03
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1986-04-24
Also published as: JPH0120617B2; JPH0120618B2; JPS58173540A; JPS58173541A; GB2119253B; DE3218314A1; GB2119253A; US4494539A

Abstract

Bei einer chirurgischen Operationseinrichtung, in der Mikrowellen verwendet werden, werden diese von einer monopolaren Operationselektrode, die an der Spitze eines Koaxialkabels für die Übertragung der Mikrowellen befestigt ist, auf das lebende Gewebe abgestrahlt, wobei mit Hilfe der durch die Reaktion der Mikrowellen im lebenden Gewebe erzeugten thermischen Energie Haemostase, Koagulation oder Schnitte wie auch Amputationen ausgeführt werden können. Die Operation am lebenden Gewebe ist dabei leicht und sicher sowie sehr blutungsarm durchzuführen. Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich deshalb besonders für Operationen an parenchymen Organen, deren Gewebe einen hohen Blutgehalt haben, oder für Koagulation oder operative Beseitigung parenchymer Tumore. Die Einrichtung ermöglicht Operationen von Leberkrebs, die mit herkömmlichen Möglichkeiten äußerst schwierig sind. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wirtschaftlich, das sie sehr klein baut.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrochirurgische Vorrichtung, mit einem Mikrowellengenerator, der mit einer monopolaren, nadelförmigen Operationselektrode verbunden ist.

Vorrichtungen der genannten Art sind bekannt (»IEE Proo, Vol. 128, PlA, Dezember 1981, Seiten 593-601; DE-PS 11 43 937).

Bei Verwendung einer solchen Vorrichtung werden Mikrowellen auf das lebende Gewebe von der Operationselektrode abgestrahlt, wobei während der Operation Koagulation, Blutstillung oder Gewebedurchtrennung am lebenden Gewebe mit Hilfe thermischer Energie vorgenommen wird, die aus derKeaktion der Mikrowellen mit dem Gewebe entsteht. Wsnn am Ende des Operationsvorganges die Operationsdektrode aus dem lebenden Gewebe herausgezogen wird, verdampft Feuchtigkeit des Gewebes um die Operationselektrode herum als Folge der dielektrischen Erwärmung durch die Mikrowellen. Dies führt dazu, daß an der Operationselektrode koaguliertes Gewebe unerwünschterweise kleben bleibt, wodurch insbesondere die Operationselektrode nicht leicht vom Gewebe gelöst und es sogar erforderlich machen kann, die Operationselektrode mit Hilfe eines anderen Instrumentes herauszuziehen oder herauszulösen.

Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrochirurgische Vorrichtung der einleitend genannten Art derart auszuführen, daß die Operationselektrode nach Beendigung des Operationsvorgangs leicht aus dem Gewebe herausgezogen oder herausgelöst werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß eine Gleichstromquelle und eine weitere Elektrode vorhanden sind und daß die mit dem Gewebe in der Nähe der Operationsstelle in Kontakt stehende weitere Elektrode an den Plus-Pol und die Operationselektrode an den Minus-Pol der Gleichstromquelle angeschlossen sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle einen Strom von etwa 10 bis 15 mA liefert.

Bei Verwendung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung kann nach Beendigung des Operationsvorganges während einer kurzen Zeit im Operationsfeld ein Strom fließen gelassen werden, was zu einer Elektrolyse führt, wodurch Feuchtigkeit erzeugt wird, die wiederum bewirkt, daß an der Operationselektrode kein Gewebe haften bleibt, welches durch die dielektrische Erhitzung als Folge der Mikrowellen koaguliert ist- Somit ist es möglich, die Operationselektrode nach dem Ende des Operationsvorganges leicht aus dem Gewebe herauszulösen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert Es stellt dar

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausiührungsform einer elektrochirurgischen Vorrichtung gemuß der Erfindung,

Fig.2 ein Schemabild einer zweiten Ausführungsform einer elektrochirurgischen Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Das Blockschaltbild der Fi g. 1 zeigt eine Sicherheitsvorrichtung 1, die zur Hauptsache aus einem verstärkten Isoliertransformator besteht Eine mit der Sicherheitsvorrichtung 1 verbundene Speisung 2 enthält einen automatischen Spannungsstabilisator. Mit der Speisung 2 ist eine Mikrowellengeneratoreinrichtung 3 vorhanden, die Mikrowellen von 2450 MHz bei einer maximalen Ausgangsleistung von 150 W abgibt Eine Einrichtung 4 für die selektive Begrenzung der Abgabezeit, abhängig von dem Krankheitszustand, dient dazu, die Mikrowellenabgabeleistung und die Abstrahlungszeit dem erkrankten Organ, dem Zustand der Erkrankung, der Dimension und dem Zustand des Gewebes, dem Teil der Operation, Koagulation, Blutstillung und dem Schnitt usw. anzupassen. Die Einrichtung 4 ist insbesondere dazu vorgesehen, die Abgabeleistung und die Oszillationsdauer (normalerweise 60 s) des Mikrowellengenerators 3 zu begrenzen und zu steuern und dadurch eine fehlerhafte Operation aufgrund übermäßiger Abstrahlung zu verhindern, so daß eine mit Mikrowellen durchgeführte Operation sicher ausgeführt werden kann.

Ein Feineinsteller 5 für die Abgabe der Mikrowellen ist mit dem Mikrowellengenerator 3 verbunden. Weiter ist mit dem Mikrowellengenerator 3 eine Impedanzanpassungsvorrichtung 6 für die Mikrovellenabgabe verbunden. Mit dieser Impedanzanpassungseinrichtung 6 ist über ein Koaxialkabel 8 ein Operationshandstück 7 verbunden. Eine monopolare Operationselektrode 9 in Nadelform hat einen Durchmesser von 0,5 mm und eine Länge von 3,9 bis 31,5 mm und sitzt am Vorderende des Handstückes 7. Ein am Handstück 7 angebrachter Handschalter 10 schaltet auf EIN, wenn er fest erfaßt wird und schaltet auf AUS, wenn der Griff gelockert wird. In Reihe mit dem Handschalter 10 und der Primärseite des Hochspannungstransformators der Speisung 2 fiegt ein Ruhestromfußschalter 11. Wenn der Operateur im Notfall den Fußschalter 11 tritt, wird die Einrichtung abgeschaltet.

Mit dem positiven Pol einer Stromquelle für die Gewebedissoziation 12 ist eine indifferente Elektrode 13 verbunden, die mit Gewebeteilen in der Nähe des zu operierenden Teils in Berührung gebracht wird. Der negative Pol dieser Stromquelle 12 ist mit der Operationselektrode des Handstücks 7 verbunden.

Die Sicherheitseinrichtung 1 ist so aufgebaut, daß der Mikrowellengenerator 3 oder der von ihm abgegebene Hochfrequenzstrom keine Hochspannung erhalten kann, so daß weder der Operateur noch der Patient bei der Operation Stromverletzungen davontragen kann. Die Speisung 2 enthält eine Gleichrichtereinrichtung für die Versorgung des Mikrowellengenerators 1 in stabilisierter Form und kann plötzlich auftretende Schwankungen der Mikrowellenabgabeleistung aufgrund von

Schwankungen im Wechselstromnetz während der Operation verhindern.

Als nächstes wird die Arbeitsweise mit der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Operationselektrode 9 des Handstückes 7 wird mit dem zu operierenden Gewebe in Berührung gebracht. Der Handschalter 10 des Handstückes 7 wird eingeschaltet Vom Mikrowellengenerator 3 abgegebene Mikrowellen werden über die Mikrowellenausgangsimpedanz-Anpassungseinrichiung 6 und das Koaxialkabel 8 auf die Operationselektrode 9 übertragen. Sie werden dann von der Elektrode 9 auf Has zu operierende Gewebe abgestrahlt Dabei wird das lebende Gewebe dielektrisch durch thermische Energie, die aus der Reaktion auf die abgestrahlten Mikrowellen erzeugt wird, erhitzt, so daß eine Gewebedurchtrennung, Koagulation oder Blutstillung am Gewebe durchgeführt wird.

Durch Betätigen des Handschalters 10 im Handstück 7 zwischen den Stellungen EIN und AUS setzt die Abstrahlung der Mikrowellen ein oder wird gestoppt Bei Abschalten des Handschalters 10 oder des Fußschalters 11 wird die Hochspannung unterbrochen, so daß ke-ne Mikrowellen mehr abgestrahlt werden.

Bei der Ausführung einer Operation mit Mikrowellen werden unter Berücksichtigung der Gewebebedingungen, der Gefäßabmessungen usw. die Mikrowellenabgabeleistung und die Zuführdauer nach folgender Tabelle gewählt:

Mikrowellen- Zuführdauer

abgabeleistung (s)

(W)

Leber	30-60	30-60
Milz	30-60	30-60
Ovarien	20-50	20-30
Parenchym-Tumor	50	30-60

30

35

Es sei bemerkt, daß die Mikrowellenenergie auf das zu operierende Gewebe konzentriert ist und keinen Einfluß auf Gewebe nimmt, das mehr als 15 mm von der Mittelachse der Operationselektrode 9 entfernt ist. Da außerdem keine inaktive Elektrode benötigt wird, fließt kein Mikrowellenstrom in einen anderen Teil des Körpers des Patenten, r-o daß auch dort kein Gewebe verletzt werden kann.

Wenn die Operationselektrode 9 am Ende des Operationsvorgangs aus dem lebenden Gewebe herausgezogen wird, verdampft Feuchtigkeit des Gewebes um die Operationselektrode 9 herum aufgrund der dielektrischen Erwä^rmung durch dip Mikrowellen, und es bleibt an der Operationselektrode 9 unerwünschterweise koaguliertes Gewebe kleben. Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung fließt jedoch am Ende der Operation ein kathodischer Gleichstrom (etwa 10 bis 15 mA) während einer kurzen Dauer (etwa 5 s) für die Gewebezersetzung von der Gleichstromquelle 12 zur Operationselektrode 9. An der Trennfläche zwischen dem Gewebe und der Operationselektrode wird dann aufgrund der Elektrolyse Feuchtigkeit erzeugt. Es bleibt deshalb an der Operationselektrode kein durch dielektrische Erhitzung aufgrund der Mikrowellen koaguliertes Gewebe haften, so daß die Operationselektrode leicht vom Gewebe gelöst werden kann. f

Ein zweites Ausfuhrungsbeispiel der chirurgischen Operationseinrichtung mit Verwendung von Mikrowellen gemäß der Erfindung wird anhand der F i g. 2 beschrieben. Eine Zentraleinrichtung der Mikrowellenoperationsvorrichtung 14 enthält ein Magnetron 15. Ein damit verbundenes Koaxialkabel 16 weist einen Innenleiter 17 und einen Außenleiter 18 auf. An der Spitze eines Operationshandstückes 19 befindet sich eine nadelförmige monopolare Operationselektrode 20. Sie ist mit der Auskopplungsschleife des Magnetrons 15 über den Innenleiter 17 verbunden. Mit dem Außenleiter 18 des Koaxialkabels 16 steht eine Abschirmung 21 in Verbindung, die das untere Ende der Operationselektrode 20 umgibt Der Außenleiter 18 ist mit der positiven Elektrode des Magnetrons 15 verbunden und in der Zentraleinheit 14 geerdet

Eine Koaxialrelaiseinrichtung 22 enthält einen Relaisschalter 23, der mit einem Kontakt mit dem Innenleiter 17 des Koaxialkabels 16 verbunden ist Eine Stromquelle für die Gewebeablösung 24 ist mit ihrem negativen Pol mit dem Umschaltkontakt des Relaisschalters 23 verbunden, während der positive Pol mit dem Schirmleiter 18 des Koaxialkabels 16 über das Koaxialrelais 22 in Verbindung steht Mit der Zentraleir.i. eit 14 ist ein Ruhestrom-Fußschalter 25 verbunden. Eine 'i.eiaisspuie 26 zur Betätigung des Relaisschalters 23 liegt in Reihe mit dem Fußschalter 25 und der Zentraleinheit 14. Wird der Fußschalter 25 nicht betätigt, erhält das Magnetron 50 von de^r Speisung der Operationszentraleinheit 14 Hochspannung, und die Relaisspule 25 wird so erregt daß der Relaisschalter 23 geöffnet ist

Wird der Fußschalter 25 durch Fußdruck des Operateurs geöffnet erhält das Magnetron IS in der Operationszentraleinheit 14 keinen Strom mehr, und auch die Relaisspule 26 ist dann stromlos. Der Relaisschalter 23 schaltet folglich um, so daß der Innenleiter 17 mit dem negativen Pol der Stromquelle für die Gewebeablösung

24 verbunden wird.

Ein Handstück 27 besitzt an seiner Spitze eine positive Elektrode 28, mit der eine Leitung 2S verbanden ist, die mit dem positiven Pol der Stromquelle 24 über das Koaxialrelais 22 verbunden ist. Um die Operationyelektrode von dem koagulierten lebenden Gewebe freizubekommen, wird die positive Elektrode mit dem Gewebe in der Nähe der Operationsstelle in Verbindung gebracht Das Gewebe, speziell das erkrankte Gewebe eines parenchymen Organs ist in der Zeichnung mit 30 gekennzeichnet

Nachfolgend wird beschrieben, wie die Operation mit der zweiten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird. Die Operationselektrode 20 des Handstücks

19 wird in den verletzten Teil des lebenden Gewebes 30 eingeführt Nach Einschalten der Operationszentraleinheit 14 erzeugt das Magnetron 15 Mikrowellen, die der Operationselektrode 20 über das Koaxialkabel 16 zugeführt und von dort 30 bis €0 s lang an den verletzten Teil abgesuahlt werden. Aufgrund der dabei entstehenden dielektrischen Wärme erfolgt Blutstillung, Koagulation oder teilweise Durcuxrennung des Gewebes 30. Am Ende der Operation mit Mikrowellen wird der Fußschalter

25 geöffnet, so daß keine Mikrowellen mehr zugeführt werden und der Relaisschalter 23 des Koaxialrelais 22 schaltet. Es wird dann der negative Pol der Stromquelle für die Gewebelösung 24 mit, der Operationselektrode

20 über die Kabelseele 17 verbunden. Wenn envweder die positive Elektrode 28 des Handstücks 27 mit dem Gewebe 30 oder das Abschirmmetallstück 21 an der Spitze des Operatiomhandstücks 19 gegen das Gewebe gedrückt wird, fließt ein kathodischer Strom von etwa 10 mA von der Stromquelle 24 während einer kurzen Dauer (etwa 5 s) zur Operationselektrode 20. Die

dabei an der Trennfläche zwischen Operationselektrode 20 und Gewebe 30 durch Elektrolyse entstehende Feuchtigkeit erleichtert die Trennung der Operationselektrode 20 vom Gewebe 30. Abhängig vom Zustand des Gewebes 30, des zu operierenden Teils, der Operationsmethode und ähnlichen Einflüssen kann abgewogen werden, wie die Ablösung der Operationselektrode erfolgen soll, und zwar entweder durch Berührung mit der positiven Elektrode 23 oder mit dem Abschirmmetallgjjed 21.

Mit Hilfe der elektrochirurgischen Vorrichtung mit Mikrowellen können Operationsvorgänge wie Koagulation, Blutstillung, Gewebedurchtrennung od. dgl. am lebenden Gewebe unter Ausnutzung thermischer Energie vorgenommen werden, die aufgrund der Reaktion der Mikrowellen im Gewebe hervorgebracht wird. Gewebe kann leicht und sicher und ohne Blutaustritt operiert werden. Die Vorrichtung kann Folglich an einem parenchymen Organ eingesetzt werden, das stark durchblutet ist, wie etwa das Gehirn, die Lunge, die Leber, die Milz, die Niere oder die Ovarien, eignet sich aber auch für Koagulation oder Schnitte (Teilschnitte) eines Parenchym-Tumors. Wenn mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung Blutstillung oder Teilschnitte durchgeführt werden, ist es möglich, die Milz zu retten. Es ist also für die Vorrichtung ein weites Anwendungsfeld in einem Operationsbereich zu erwarten, der mit herkömmlichen Methoden nicht versorgt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung der Mikrowellenchirurgie arbeitet beispielsweise mit einer Mikrowellenfrequenz von 2450MHz, deren Wellenlänge 12 cm beträgt, und einer Ausgangsleistung zwischen 30 und 100 W und benötigt keine inaktive Elektrode, wie beim medizinischen Ausbrennen, so daß die Vorrichtung mit geringen Abmessungen hergestellt werden kann und leicht zu handhaben ist.

Folgende Vorteile sind mit der erfindungsgernäßen Vorrichtung verbunden. Es läßt sich Haemostase an arteriellen und venösen Blutgefäßen bis zum Durchmesser von 3 mm durchführen, und der maximale Durchmesser von in der Leber liegenden Gallenflüssigkeitskanälen, die durch Koagulation verschlossen werden können, kann bis zu 3 mm betragen. An dem nach einer Operation verbliebenen Teil der Leber wurde weder sekundärer Blutgefäßaufbruch noch Cholerrhagia (Gewebeabstoßung) nach der Operation festgestellt Das durch die Koagulation verbrannte Gewebe blieb zwischen drei bis sechs Monaten erhalten, so daß eine sichere Blutstillung erreicht wurde.

Von der durch die Mikrowellen erzeugten Wärme im lebenden Gewebe werden viele Arten von Bakterien abgetötet, und es tritt kein Blutstrom auf, so daß keine Infektion eintritt. Die Verringerung des Dehnungsmomentes koagulierter Gefäße beträgt für Arterien 18,6%, für Venen 173%. Die Regenerationsrate verbliebener Leberzellen (Gewicht der Leber) beträgt am 21. Tag nach der Operation einer 30%igen Teiiamputation der Leber 140%.

Allgemeine Auswirkungen auf den Körperzustand wie eine Körpertemperaturerhöhung oder eine irreversible Veränderung nach derartigen Gewebeschnitten, wurden nicht beobachtet. Die Sera GOT, GPT und Al-p traten 24 Stunden nach der Operation wieder auf. Es besteht keine Gefahr der Hepatopathie im Anschluß.

Beobachtungen sechs Monate nach einer Operation haben keine Komplikationserkrankungen und allgemeine Auswirkungen auf den Körper erkennen lassen.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Endoskop wird die Operationselektrode am Vorderende eines Koaxialkabels aus der in den Körperteil eingeführten Endoskopspitze herausgeschoben. Erkranktes Gewebe kann dadurch in vivo innerhalb des Körpers operiert werden. Außerdem läßt sich auf diese Weise die Operation unter direkter Beobachtung ausführen, so daß sie sicher und genau durchgeführt werden kann, z. B. als Operation eines Magengeschwürs oder von Magenkrebs.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrochirurgische Vorrichtung, mit einem Mikrowellengenerator (1 bis 6, 14, 15), der mit einer monopolaren, nadelförmigen Operationselektrode (9,20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichstromquelle (12, 24) und eine weitere Elektrode (13, 28) vorhanden sind und daß die mit dem Gewebe in der Nähe der Operations- ίο stelle in Kontakt stehende weitere Elektrode (13,28) an den Plus-Pol und die Operationselektrode (9,20) an den Minus-Pol der Gleichstromquelle angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle (12, 24) einen Strom von etwa 10 bis 15 mA liefert.