АППАРАТ ЭЛЕКТРОХИРУРГИЧЕСКИЙ Российский патент 2001 года по МПК A61B18/18 A61B18/08 

Изобретение относится к медицинской технике и может найти применение в хирургии для рассечения и коагуляции мягких тканей организма.

Известен аппарат электрохирургический высокочастотный ЭХВЧ-150-2 "Эндотом-2", выпускаемый серийно ГП "Машзавод им. Ф.Э.Дзержинского" (г.Пермь), содержащий генератор высокой частоты, активный электрод, пассивный электрод, блок выпрямителя, блок регулируемого стабилизатора напряжения, блок управления, плату коммутации и плату микроконтроллера.

Известный аппарат имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих возможность его использования в медицинской практике.

Во-первых, данная схема в техническом исполнении является сложной, что снижает надежность работы.

Во-вторых, используемый в аппарате активный электрод относится к категории "безынерционных" электродов, существенным недостатком которого является перегрев ткани, прилегающей к активному электроду и, как следствие, образование нагара на рабочей части активного электрода. Это значительно снижает глубину достижимой коагуляции и увеличивает вероятность послеоперационных осложнений.

Известен также электрохирургический аппарат, содержащий генератор мощности, электрододержатель, пассивный электрод, компрессор для подачи жидкости в зону рассечения тканей, блок управления (патент Японии N 6040883, A 61 B 17/39, 1989 г.).

Известное устройство позволяет реализовать автоматическую ирригацию (орошение рабочей части активного электрода жидкостью), в случае, если полное сопротивление нагрузки достигло заданного порогового значения, что обеспечивает устранение пригарания тканей. Устройство применяется для точных электрохирургических воздействий в нейрохирургии, при сосудистых операциях.

Известный электрохирургический аппарат по патенту Японии N 6040883 (см. приложение - реферат патента) содержит ряд существенных недостатков.

Во-первых, в данном устройстве для определения момента включения подачи жидкости используется автоматическая система регулирования, входным параметром которой является полное сопротивление нагрузки. Учитывая, что само электрохирургическое воздействие может быть кратковременным в зависимости от методики и техники хирурга, а система подачи жидкости инерционна, вся система может оказаться не работоспособной.

Во-вторых, при подаче жидкости в область воздействия будет наблюдаться ее значительное скапливание в области операционной раны, что вызывает дополнительное включение отсасывателя и тем самым осложняет ход операции.

В-третьих, данная схема в техническом исполнении является сложной, что снижает надежность работы. Кроме того, аппарат предусматривает измерение выходных параметров - ток и напряжение, с их последующей аналоговой и цифровой обработкой для оценки сопротивления ткани в зоне электрохирургического воздействия.

Учитывая, что аналоговые устройства достаточно инерционны, при ряде хирургических воздействий управление по данной схеме может быть мало эффективно.

Настоящее изобретение решает задачу проведения коагуляции ткани, устраняя упомянутые выше недостатки, и обеспечивая при этом:
- полноценную коагуляцию в глубине ткани при ее минимальной деструкции на поверхности;
- исключение прилипания ткани к рабочей части активного электрода;
- возможность повышения эффективности работы всего устройства в целом.

Решение поставленной задачи достигается следующим образом. Электрохирургический аппарат, содержащий генератор мощности, первый выход которого соединен с входом электрододержателя, второй выход - с пассивным электродом, третий выход - с первым входом компрессора, четвертый выход - с первым входом блока управления, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам электрододержателя, блок управления соединен двунаправленной многоразрядной шиной с генератором мощности, а своим выходом подключен ко второму входу компрессора, согласно настоящему изобретению аппарат снабжен ультразвуковым генератором и распылительной камерой. Первый вход ультразвукового генератора подключен к пятому выходу генератора мощности, второй вход - к выходу блока управления, а выход соединен с распылительной камерой, которая соединена пневмомагистралью с пневматическим выходом компрессора, а другой пневмомагистралью - с пневматическим входом электрододержателя.

Согласно изобретению электрододержатель содержит корпус с расположенными на нем органами управления, дистальный конец электрододержателя имеет гнездо для крепления рабочего инструмента, а проксимальный конец - разъемы для подключения к генератору мощности, к пневмомагистрали распылительной камеры и блоку управления.

В полости корпуса электрододержателя коаксиально его оси помещен нагреватель воздушно-капельной смеси, внутри которого расположен канал подачи воздушно-капельной смеси, вход которого соединен с разъемом пневмомагистрали распылительной камеры на проксимальном конце электрододержателя, а выход расположен на торцевой поверхности дистального конца электрододержателя.

Технический результат настоящего изобретения заключается в создании принципиально нового электрохирургического высокочастотного аппарата, в котором для обеспечения полноценной коагуляци в глубине ткани при ее минимальной деструкции на поверхности, для исключения прилипания и пригарания ткани к рабочей части активного электрода используется ирригация зоны контакта рабочего инструмента с тканью и рабочей части инструмента воздушно-капельной смесью, получаемой с помощью ультразвукового распыления физраствора или лекарственной жидкости.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где приведены на:
Фиг. 1 - блок-схема электрохирургического аппарата;
Фиг. 2 - блок-схема генератора мощности 1;
Фиг. 3 - блок-схема электрододержателя 2;
Фиг. 4 - блок схема блока-управления 5;
Фиг. 5 - укрупненная блок-схема алгоритма работы аппарата.

Электрохирургический аппарат (Фиг. 1) содержит генератор мощности 1, электрододержатель 2, пассивный электрод 3, компрессор 4, блок управления 5, ультразвуковой генератор 6, распылительную камеру 7, которая соединена пневмомагистралью 8 с пневматическим входом компрессора 4, а пневмомагистралью 9 с пневматическим входом электрододержателя 2. Генератор мощности 1 своим первым выходом соединен с входом электрододержателя 2, вторым выходом - с пассивным электродом 3, третьим выходом - с первым входом компрессора 4, четвертым выходом - с первым входом блока управления 5, пятым выходом - с первым входом ультразвукового генератора 6. Блок управления 5 двунаправленной многоразрядной шиной соединен с генератором мощности 1, второй и третий входы блока управления подключены соответственно к первому и второму выходам электрододержателя 2, а выход - ко вторым входам компрессора 2 и ультразвукового генератора 6.

Генератор мощности 1 предназначен для формирования высокочастотного напряжения, используемого для рассечения или коагуляции ткани, и может быть выполнен по схеме, приведенной на Фиг. 2.

Электрододержатель 2 обеспечивает нагрев и подачу воздушно-капельной смеси в зону электрохирургического воздействия, управление включением/выключением высокочастотной мощности и потока воздушно-капельной смеси. Конструктивно электрододержатель может быть выполнен, как указано на Фиг. 3.

Пассивный электрод 3 представляет собой пластину из токопроводящей резины с разъемом для подключения кабеля и обеспечивает плотный контакт с телом пациента. Конструктивно может быть реализован аналогично пассивному электроду тA6.569.021 (см. техническую документацию на аппарат Политом-3 МСПМ. 941611.001).

Компрессор 4 необходим для создания избыточного давления в распылительной камере 7 и пневмомагистрали 9 и может быть выполнен по известной схеме (см. техническую документацию на ингалятор переносной ИП-211П ТУ 92-0482101.036-96).

Блок управления 5 предназначен для задания всех управляющих сигналов, индикации уровня выходной мощности и режимов работы.

Представляет собой электронную схему (Фиг. 4), выполненную на базе однокристального микроконтроллера, и может быть реализован аналогично блоку управления серийно выпускаемого электрохирургического аппарата Политом-3 (см. техническую документацию на аппарат Политом-3 МСПМ. 941611.001).

Ультразвуковой генератор 6 предназначен для формирования сигнала возбуждения, поступающего в распылительную камеру 7, и может быть реализован аналогично генератору ультразвукового ингалятора "Ореол" (см. техническую документацию на ингалятор ультразвуковой индивидуальный "Ореол" ВКНЖ. 941582.001 ТУ).

Распылительная камера 7 обеспечивает создание воздушно-капельной смеси (аэрозоля) и представляет собой емкость, в дно которой встроен ультразвуковой излучатель, верхняя крышка съемная, а в боковые стенки встроены разъемы для подключения пневмомагистралей 8 и 9. Конструктивно может быть реализован аналогично распылительной камере ультразвукового ингалятора "Ореол" (см. техническую документацию на ингалятор ультразвуковой индивидуальный "Ореол" ВКНЖ.941582.001 ТУ).

Пневмомагистраль 8 обеспечивает подачу воздуха в распылительную камеру 7 для создания в ней избыточного давления и представляет собой тонкостенную пластиковую трубку.

Пневмомагистраль 8 обеспечивает подачу воздушно-капельной смеси в электрододержатель 2 и представляет собой тонкостенную пластиковую трубку.

Генератор мощности 1 содержит (Фиг. 2) задающий генератор 10, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам усилителя мощности 11, который своими первым и вторым выходами подключен к первому и второму входам выходной цепи 12, выходы которой соединены соответственно с электрододержателем 2 и пассивным электродом 3. Вход задающего генератора 10 подключен к выходу блока питания 13, который двунаправленной многоразрядной шиной связан с блоком управления 5 и своими выходами подключен соответственно к первому входу компрессора 4, первому входу блока управления 5 и первому входу ультразвукового генератора 6.

Задающий генератор 10 предназначен для получения двух противофазных напряжений 440 кГц для возбуждения усилителя мощности 11. Он состоит из генератора частоты 1760 кГц, выполненного на микросхеме типа К555ЛАЗ и делителя частоты на 4, выполненного на микросхеме типа К555ТМ2. В качестве варианта схемы задающего генератора может использоваться схема задающего генератора, представленная в патенте РФ N 2008830, кл. A 61 B 17/39, 1994 г.

Усилитель мощности 11 предназначен для получения высокочастотного напряжения заданной формы и амплитуды. По схемотехнике усилитель 11 представляет собой ключевой генератор, выполненный на базе полевых транзисторов типа IRF840. В качестве варианта исполнения усилителя мощности может использоваться схема усилителя мощности, представленная в патенте РФ N 2008830, кл. A 61 B 17/39, 1994 г.

Выходная цепь 12 предназначена для согласования выходных цепей генератора мощности и нагрузки и представляет собой, например, повышающий выходной трансформатор и разделительные емкости, обеспечивающие необходимое согласование и электрическую развязку электрододержателя 2 и пассивного 3 электрода от цепей устройства. В качестве варианта исполнения выходной цепи может использоваться схема, представленная в патенте РФ N 2008830, кл. A 61 B 17/39, 1994 г.

Блок питания 13 предназначен для формирования из переменного напряжения 220 B постоянного напряжения требуемых номиналов. Блок питания 13 может быть выполнен на базе серийно выпускаемых импульсных высокочастотных преобразователей (см. Источники питания для электронной аппаратуры. Каталог ММП-ИРБИС, Изд. "ВаланГ", М., 1996 г.) по схеме, приведенной в технической документации на серийно выпускаемый электрохирургический аппарат Политом-3 (см. техническую документацию на аппарат Политом-3 МСПМ. 941611.001).

Электрододержатель 2 (Фиг. 3) содержит корпус 14 с расположенными на нем органами управления 15, гнездо для крепления рабочего инструмента 16, разъем 17 для подключения к генератору мощности 1, разъем 18 для подключения к блоку управления 5, разъем 19 для подключения пневмомагистрали 9 к распылительной камере 7, нагреватель воздушно-капельной смеси 20, канал 21 для подачи воздушно-капельной смеси в зону хирургического воздействия.

Органы управления 15 представляют собой механические коммутационные элементы, соединенные через разъем 18 с блоком управления 5, и обеспечивают включение/выключение мощности и подачи воздушно-капельной смеси. В качестве коммутационных элементов могут использоваться переключатели типа ПкН159 АУБК 642.130.004 ТУ.

Нагреватель воздушно-капельной смеси 20, подключенный через разъем 17 к генератору мощности, служит для нагрева потока воздушно-капельной смеси в целях уменьшения конденсата в области хирургического воздействия и может быть выполнен в виде спирали из высокоомного металлического сплава с коаксиально расположенной металлической трубкой для подвода нагреваемого потока воздушно-капельной смеси. Конструктивно может быть реализован аналогично нагревателю тА5.863.059 (см. техническую документацию на ингалятор переносной ИП-211П ТУ 92-0482101.036-96).

Блок управления 5 (Фиг. 4) включает формирователь управляющих сигналов 22, блок индикации и клавиатуры управления 23, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 24 и устройство ввода-вывода 25. Формирователь управляющих сигналов 22 предназначен для управления блоком индикации и клавиатуры управления 23, для формирования управляющих сигналов, идущих через устройство ввода-вывода 25 на генератор мощности 1, компрессор 4, ультразвуковой генератор 6, и обменом данными с ПЗУ 24.

Формирователь управляющих сигналов 22 может быть реализован на базе однокристальной микроЭВМ КР1830ВЕ51 (Боборыкин А.В., Липовецкий Г.П., Литвинский Г.В. и др. Однокристальные микроЭВМ. М., МИКАП, 1994 г., с. 107-234. Бродин В. Б., Шагурин И.И. Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интерфейс. - М., Изд. ЭКОМ, 1999 г., с. 151-237).

Блок индикации и клавиатуры управления 23 предназначен для ввода управляющих сигналов, индикации режимов работы и индикации уровня выходной мощности аппарата. Блок индикации и клавиатуры управления 23 может быть выполнен на индикаторах HDSP-5621G и АЛ307 или других аналогичных элементах (см. техническую документацию на аппарат Политом-3 МСПМ.941611.001).

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 24 обеспечивает выполнение заданной программы работы аппарата (Фиг. 5) и может быть выполнено на базе микросхемы типа 573РФ6 или других аналогичных типов (см. техническую документацию на аппарат Политом-3 МСПМ.941611.001).

Устройство ввода-вывода управляющих сигналов 25 предназначено для ввода-вывода управляющих сигналов и их электрического согласования с последующими цепями аппарата. Может быть выполнено на базе микросхемы КР580ВВ55 или других аналогичных типов (см. техническую документацию на аппарат Политом-3 МСПМ.941611.001).

Аппарат электрохирургический работает следующим образом. Перед началом работы пассивный электрод 3 накладывают на тело пациента, как можно ближе к зоне хирургического вмешательства. При включении устройства в сеть на выходах блока питания 13 формируются все необходимые напряжения.

Для включения тока на выходе аппарата врач устанавливает с помощью блока управления 5 требуемые параметры выходного воздействия и с помощью внешних органов управления аппаратом (на схеме не приведены, а представляют собой педаль или кнопку) включает ток. При этом начинает работать задающий генератор 10, формирующий противофазные сигналы возбуждения частотой 440 кГц, которые поступают далее на вход усилителя мощности 11. Одновременно блок управления 5 формирует управляющий сигнал с широтно-импульсной модуляцией. Этот сигнал задает уровень выходного напряжения блока питания 13, используемого для питания усилителя мощности 11.

В усилителе мощности 11 сигнал возбуждения усиливается двухтактным усилителем на биполярных транзисторах и выделяется на вторичных обмотках трансформатора. Амплитуда возбуждения на затворах полевых транзисторов составляет 20-25 B, что достаточно для насыщения этих транзисторов и работы усилителя мощности 11 в ключевом режиме.

С выхода усилителя мощности 11 высокочастотный амплитудно-модулированный ток проходит через выходную цепь 12, электрододержатель 2 с установленным в нем активным электродом и далее через тело пациента к пассивному электроду 3.

Активный электрод, установленный в электрододержателе, имеет малую площадь соприкосновения с телом пациента, благодаря чему в зоне контакта обеспечивается максимальная плотность тока и, как следствие, максимальный тепловой нагрев ткани, обеспечивающий рассечение или коагуляцию мягких тканей пациента.

С помощью органов управления 15, расположенных на электрододержателе 2, врач может включать/выключать при необходимости поток воздушно-капельной смеси, направленной в зону хирургического воздействия. Скорость потока и его плотность устанавливаются перед началом операции с помощью внешних органов управления блока управления 5 (на схеме не приведены и представляют собой ручки или клавиши). В целях уменьшения конденсации поток воздушно-капельной смеси, проходя через электрододержатель 2, нагревается. Нагрев обеспечивается за счет выделения части мощности, подводимой от генератора 1 к электрододержателю 2 в нагревателе 20.

При выключении тока на выходе аппарата с помощью внешних органов управления происходит выключение задающего генератора 11. Блок управления 5 прекращает формирование сигнала широтно-импульсной модуляции и выдает сигнал готовности к следующему включению.

Предварительные испытания разработанного электрохирургического аппарата подтвердили несомненное преимущество и широкие возможности нового аппарата. Так, при одинаковой вводимой в ткань мощности новый аппарат обеспечивает более равномерный нагрев ткани по сравнению с аппаратом без использования ирригации зоны электрохирургического воздействия воздушно-капельной смесью, что значительно уменьшает деструкцию ткани в области электрохирургического воздействия и позволяет увеличить глубину коагуляции ткани, при этом не наблюдаются побочные явления связанные со скапливанием жидкости в области операционной раны. Кроме этого, значительно меньше стало пригарание и прилипание ткани к рабочей части активного электрода, что существенно повышает эффективность электрохирургического воздействия.

Изобретение относится к медицинской технике и может найти применение в хирургии для рассечения и коагуляции мягких тканей организма. Электрохирургический аппарат содержит генератор мощности, электрододержатель, пассивный электрод, компрессор, блок управления, ультразвуковой генератор, распылительную камеру, которая соединена пневмомагистралью с пневматическим входом компрессора и второй пневмомагистралью - с пневматическим входом электрододержателя. Аппарат обеспечивает полноценную коагуляцию в глубине ткани при ее минимальной деструкции на поверхности за счет ирригации зоны контакта рабочего инструмента с тканью воздушно-капельной смесью. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Аппарат электрохирургический, содержащий генератор мощности, первый выход которого соединен с входом электрододержателя, второй выход - с пассивным электродом, третий выход - с первым входом компрессора, четвертый выход - с первым входом блока управления, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму выходу электрододержателя, блок управления двунаправленной многоразрядной шиной соединен с генератором мощности, а своим выходом подключен ко второму входу компрессора, отличающийся тем, что аппарат снабжен ультразвуковым генератором и распылительной камерой, первый вход ультразвукового генератора подключен к пятому выходу генератора мощности, второй вход - к выходу блока управления, а выход соединен с распылительной камерой, которая соединена пневмомагистралью с пневматическим выходом компрессора, а другой пневмомагистралью - с пневматическим входом электрододержателя. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что электрододержатель содержит корпус с расположенными на нем органами управления, дистальный конец электрододержателя имеет гнездо для крепления рабочего инструмента, а проксимальный конец содержит разъемы для подключения к генератору мощности, пневмомагистрали распылительной камеры и блоку управления, в полости корпуса коаксиально оси электрододержателя размещен нагреватель воздушно-капельной смеси, внутри которого расположен канал подачи воздушно-капельной смеси, вход которого соединен с пневмомагистралью распылительной камеры, а выход расположен на торцевой поверхности дистального конца электрододержателя.