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Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-Chirurgiegerät zum Erzeugen von einem hochfrequenten Wechselstrom für das Schneiden und/oder Koagulieren von biologischem Gewebe, mit einem Hochspannungs-Netzteil, das im Betrieb einen Gleichstrom erzeugt, und mit einem mit dem Netzteil verbundenen Hochfrequenz-Generator, der im Betrieb aus dem Gleichstrom den hochfrequenten Wechselstrom erzeugt. Das Hochfrequenz-Chirurgiegerät weist einen im Strompfad zwischen Netzteil und Generator angeordneten Tiefpassfilter auf, mittels dem ein dem Gleichstrom überlagerter Wechselstrom herausfilterbar ist.
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Unter dem Begriff Hochfrequenzchirurgie versteht man im Wesentlichen das Schneiden und Koagulieren (Veröden) von biologischem Gewebe unter Verwendung hochfrequenter Ströme (ca. 0,2 MHz bis 3 MHz). Dabei beruht der Schneideffekt in biologischem Gewebe auf der Lichtbogenbildung zwischen einer aktiven Elektrode und dem Gewebe.
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Bei der Koagulation wird der hochfrequente Strom zur Blutstillung oder zur Ablation von Gewebe eingesetzt. Hierbei wird das die Elektrode umgebende Gewebe durch den Strom soweit erwärmt, dass körpereigene Eiweiße zerfallen, verkleben und intra- sowie extrazelluläre Flüssigkeiten verdampfen. Dadurch kommt es zur Denaturierung und zum Zusammenschrumpfen des Gewebes und der Blutgefäße und damit letztlich zur Stillung von Blutungen. Bei der Ablation wird ein Gewebebereich, der zerstört bzw. aus dem Körper entfernt werden soll, auf diese Weise denaturiert. Der so behandelte Gewebebereich vernarbt und wird durch körpereigene Prozesse abgebaut, ohne dass er operativ entfernt werden muss.
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Beim Schneidvorgang zünden Lichtbögen durch eine Dampfschicht aus Zellflüssigkeit zwischen Schneidelektrode und Gewebe. Durch die punktuelle Konzentration des Hochfrequenzstromes im Lichtbogen kommt es zur blitzartigen Erwärmung des zellulären Gewebes, was zur schlagartigen Verdampfung der Zellflüssigkeit und letztendlich zur Zellexplosion führt. Durch die Verteilung der zündenden Lichtbögen über die aktive Elektrode, überall dorthin, wo die Dampfschicht zwischen Gewebe und Elektrode dünn genug ist, entsteht der Schneideffekt. Elektrisch leitfähiges Gewebe kann dabei nahezu ohne mechanischen Druck durchtrennt werden.
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Bei der monopolaren Technik werden eine aktive Koagulations- oder Schneidelektrode und eine großflächig aufgebrachte Neutralelektrode verwendet. Der Hochfrequenzstrom fließt dabei von der aktiven Elektrode über das zu behandelnde Gewebe zur Neutralelektrode. Entscheidend für die thermische Wirkung des Stromes an der Applikationsstelle ist eine kleinflächige aktive Elektrode gegenüber einer großflächigen Neutralelektrode. Dadurch werden eine hohe Stromdichte und damit eine starke Erwärmung des Gewebes an der Operationsstelle erreicht und gleichzeitig ungewollte Gewebeschädigungen an der neutralen Elektrode vermieden.
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Bei bipolaren Anwendungen werden zwei gleichwertige Elektroden verwendet, die in einem Instrument zusammengefasst sind. Der Hochfrequenzstrom fließt dabei von der einen Elektrode über das zu behandelnde Gewebe zur anderen Elektrode des Chirurgieinstrumentes. Alternativ können die Elektroden auch an unterschiedlichen Geräten ausgebildet sein.
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HF-Chirurgiegeräte der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und in der Druckschrift
US 2010/0063494 A1 beschrieben. Sie werden in der Chirurgie für unterschiedliche Prozeduren und Behandlungen eingesetzt, die unterschiedliche Belastungen für die Geräte mit sich bringen. Dabei unterscheiden sich Merkmale wie Spannungsverlauf, Spitzenleitung, Flankensteilheit, Ausgangslast und Aktivierungsdauer teilweise erheblich. Bei einer konventionellen Auslegung kann ein HF-Chirurgiegerät mit einem Aktivierung/Pause-Verhältnis von 1:3 verwendet werden. Für bestimmte Anwendungen, wie beispielsweise in der Urologie, ist dieses Verhältnis nicht ausreichend.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes HF-Chirurgiegerät bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das HF-Chirurgiegerät der eingangs genannten Art zusätzlich einen Schalter aufweist, mittels dem der Tiefpassfilter in den Strompfad zwischen dem Netzteil und dem Generator zuschaltbar ist.
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Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass es bei herkömmlichen Geräten im Falle von Anwendungen, die längere Aktivierungszeiten erfordern, zu Überhitzungen kommen kann, die zu Schäden am HF-Chirurgiegerät führen können. Dieses Problem war bis dato nicht bekannt. Auf der Suche nach einer Lösung für dieses Problem wurde zunächst herausgefunden, dass Brummfrequenzen oder Rippleströme – also dem Gleichstrom überlagerte Wechselströme – Ursache für die Überhitzung des HF-Chirurgiegeräts sind. Die erfindungsgemäße Lösung eliminiert diese Wechselströme, so dass eine längere Aktivierungsdauer möglich ist. Zudem besteht der Vorteil, dass der Tiefpassfilter speziell bei Anwendungen, die eine lange Aktivierung erfordern, zugeschaltet werden kann. Hierdurch werden für andere Modi, ohne Aktivierung des Tiefpassfilters, die notwendigen Spitzenleistungen und Flankensteilheit nicht beschränkt.
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Die Erfindung kann durch vorteilhafte Ausgestaltungen weiterentwickelt werden.
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So kann das Hochfrequenz-Chirurgiegerät einen ersten Betriebsmodus und wenigstens einen zweiten Betriebsmodus aufweisen und der Schalter den Tiefpassfilter im ersten Betriebsmodus zuschalten und im zweiten Betriebsmodus nicht zuschalten. Der erste Betriebsmodus ist ein Betriebsmodus, der lange Aktivierungen erfordert und der Tiefpassfilter ist daher automatisch zugeschaltet. Ein solcher Betriebsmodus ist beispielsweise ein Schneidmodus für die sogenannte Unterwasserchirurgie, bei der eine angeschlossene Schneidelektrode innerhalb von einer Kochsalzlösung aktiviert wird. Ein solcher Modus wird beispielsweise in der Urologie bei der TURis(Transurethrale Resektion in Saline)-Plasma-Vaporisation zur Behandlung der gutartigen Prostatavergrößerung verwendet. In dem zweiten Betriebsmodus ohne Tiefpassfilter werden die notwendigen Spitzenleistungen und Flankensteilheit nicht beschränkt.
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In einer Weiterbildung kann das Hochfrequenz-Chirurgiegerät, das mit einem elektrochirurgischen Instrument verbunden ist, eine Kontrolleinheit aufweisen, die so ausgebildet ist, dass sie den Tiefpassfilter in Abhängigkeit von der Aktivierung des Instruments oder einem anderen Betriebsparameter zuschaltet. Dies hat den Vorteil, dass der Tiefpassfilter zeitversetzt zu der Aktivierung zuschaltbar ist, um beispielsweise den Zündvorgang des Instruments nicht zu gefährden. Hierfür wird der Tiefpassfilter erst zugeschaltet, wenn die Elektrode, wie beispielsweise eine Plasma-Elektrode, gezündet hat. Die Zündung wird von einem entsprechenden Betriebsparameter im HF-Chirurgiegerät angezeigt.
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Um die Erwärmung des HF-Chirurgiegerätes besonders effektiv zu verhindern, kann der Tiefpassfilter eine Grenzfrequenz zwischen 100 Hz und 1 MHz haben. Es hat sich gezeigt, dass mit einer Grenzfrequenz in diesem Bereich lange Aktivierungszeiten möglich sind.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Tiefpassfilter als aktiver Tiefpass ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass der Frequenzgang unabhängig von der Last ist, was bei HF-Chirurgiegeräten von Vorteil sein kann.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten vorteilhaften Ausführungsformen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale können dabei beliebig miteinander kombiniert werden.
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Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen HF-Chirurgiegerätes.
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Das erfindungsgemäße HF-Chirurgiegerät 1 umfasst ein Hochspannungs-Netzteil 2, einen Hochfrequenz-Generator 3, eine Benutzerschnittstelle 4, Anschlussbuchsen 8, eine Kontrolleinheit 5, ein Schalter 6 und ein Tiefpassfilter 7. Das HF-Chirurgiegerät 1 ist mit einem elektrochirurgischen Instrument 9 verbunden.
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Das Hochspannungs-Netzteil 2 ist über den Strompfad 10.1 oder den Strompfad 10.2 mit dem HF-Generator 3 verbunden. In den Strompfad 10.2 ist der Tiefpassfilter 7 zwischengeschaltet. Der HF-Generator 3 ist über einen weiteren Strompfad 10.3 mit den Anschlussbuchsen 8 verbunden. Das Instrument 9, weist ein Verbindungskabel 11 und Anschlussstecker (nicht dargestellt) auf, die es mit den Anschlussbuchsen 8 elektrisch verbinden. Die Benutzerschnittstelle 4 des HF-Chirurgiegerätes 1 ist über einen Signalpfad 12.1 mit der Kontrolleinheit 5 verbunden. Die Kontrolleinheit 5 ist über einen weiteren Signalpfad 12.2 mit dem Schalter 6 verbunden. Der Schalter 6 ist bei der Ausführungsform in 1 ein Relais. Selbstverständlich können auch andere Schalter verwendet werden. Der Schalter 6 schaltet von dem Strompfad 10.1 auf den Strompfad 10.2, d. h. er aktiviert den Tiefpassfilter 7. Wird der Schalter 6 von der Kontrolleinheit nicht geschaltet, ist der Tiefpassfilter deaktiviert.
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Das Hochspannungs-Netzteil 2 wandelt den Wechselstrom bzw. die Wechselspannung aus dem Energieversorgungsnetz (nicht dargestellt) in einen Gleichstrom um. Der Wechselstrom bzw. die Wechselspannung aus dem Energieversorgungsnetz fließt mittels einer handelsüblichen Netzanschlussleitung (nicht dargestellt) im Betrieb in das HF-Chirurgiegerät 1 zum Hochspannungsnetzteil 2.
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Der HF-Generator 3 wandelt den Gleichstrom vom Hochspannungsnetzteil 2 in üblicher Weise in einen für elektrochirurgische Anwendungen geeigneten hochfrequenten Wechselstrom um. Der hochfrequente Wechselstrom liegt im Betrieb an den Anschlussbuchsen 8 an, so dass er an das verbundene elektrochirurgische Instrument 9 weitergeleitet wird. Vom Instrument 9 leitet der Benutzer den Wechselstrom in biologisches Gewebe ein, um die gewünschte elektrochirurgische Anwendung auszuführen.
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Über die Benutzerschnittstelle 4 kann der Benutzer unterschiedliche Betriebmodi des HF-Chirurgiegerätes 1 einstellen. Die Information über den an der Benutzerschnittstelle 4 ausgewählten Betriebsmodus wird über den Signalpfad 12.1 an die Kontrolleinheit 5 übermittelt.
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Die Kontrolleinheit 5, die beispielsweise ein Mikrocontroller ist, hat vorbestimmte Einstellungen für die unterschiedlichen Betriebsmodi abgelegt und steuert und regelt das HF-Chirurgiegerät 1 entsprechend.
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So schaltet die Kontrolleinheit 5 in einem ersten Betriebsmodus den Schalter 6, dass der Tiefpassfilter 7 in den Strompfad 10 geschaltet wird. Durch den zugeschalteten Tiefpassfilter 7 wird der Gleichstrom, der vom Hochspannungsnetzteil 2 zum HF-Generator 3 fließt von dem Tiefpassfilter 7 gefiltert. Durch den Tiefpassfilter 7 wird ein dem Gleichstrom überlagerter Wechselstrom herausgefiltert.
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Der überlagerte Wechselstrom, der sogenannte Ripple-Strom oder Brummstrom, kann im Hochspannungs-Netzteil 2 beim Gleichrichten der Netzspannung entstehen. Dies ist problematisch, weil es bei langen Aktivierungszeiten zu einer Überhitzung und Beschädigung des HF-Chirurgiegerätes 1 führen kann. Insbesondere erhitzt der Ripplestrom Kondensatoren (nicht dargestellt), die in dem HF Generator 3 verwendet sind. Bei dem erfindungsgemäßen HF-Chirurgiegerät 1 wird der Ripplestrom mittels des zugeschalteten Tiefpassfilters 7 herausgefiltert, so dass das HF-Chirurgiegerät 1 länger aktiviert werden kann. Eine längere Aktivierung ist insbesondere bei Anwendungen in der Urologie nötig.
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Für andere Anwendungen kann es vorteilhaft sein, den Gleichstrom ungefiltert, d. h. mit überlagertem Wechselstrom, vom Hochspannungs-Netzteil 2 zum HF-Generator 3 zu leiten. Daher schaltet die Kontrolleinheit 5 in einem zweiten Betriebsmodus den Schalter 6 nicht, so dass der Tiefpassfilter 7 nicht in den Strompfad 10 geschaltet wird.
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In einem dritten Betriebsmodus, der an der Benutzerschnittstelle 4 ausgewählt werden kann, schaltet die Kontrolleinheit 5 den Schalter 6 zeitversetzt. Der Schalter 6 kann beispielsweise nach dem Zündvorgang einer Plasmaelektrode (nicht dargestellt) am Instrument 9 aktiviert werden. So wird der Zündvorgang nicht beeinträchtigt. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Plasmaelektrode besser zündet, wenn der Tiefpassfilter 7 nicht zugeschaltet ist. Der Zündvorgang wird von einem Betriebsparameter im HF-Chirurgiegerät 1 angezeigt. Somit wird der Tiefpassfilter 7 erst mit der Anzeige des Betriebsparameters zugeschaltet. Alternativ kann der Tiefpassfilter auch nach einer vorbestimmten Zeitspanne nach der Aktivierung des Instruments 9 automatisch zugeschaltet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- HF-Chirurgiegerät
- 2
- Hochspannungsnetzteil
- 3
- HF-Generator
- 4
- Benutzerschnittstelle
- 5
- Kontrolleinheit
- 6
- Schalter
- 7
- Tiefpassfilter
- 8
- Anschlussbuchsen
- 9
- Instrument
- 10
- Strompfad
- 11
- Verbindungskabel
- 12
- Signalpfad