CN103429185A - 改善焦痂、封堵血管和组织的电外科手术导电气体切割***和方法 - Google Patents

改善焦痂、封堵血管和组织的电外科手术导电气体切割***和方法 Download PDF

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Abstract

一种利用电外科手术装置同时切割和凝结组织的电外科手术方法和电外科手术装置，所述电外科手术装置具有电极和通道，其中，所述通道具有接近所述电极近端的通道口，其中，所述方法包括以下步骤，使惰性气体流过所述通道，并从所述通道口排出；当所述惰性气体流过所述通道时，将高频能量施加到所述电极，其中，施加到所述电极的所述高频能量连续地使从所述通道口排出的惰性气体等离子化；通过所述连续地使惰性气体等离子化引发所述电极对所述组织放电；利用所述电极切割组织；当利用所述电极切割组织时，通过所述使惰性气体等离子化，保持所述电极放电，以使所述组织的凝结与所述切割同时进行。

Description

改善焦痂、封堵血管和组织的电外科手术导电气体切割***和方法
发明人：杰罗姆·卡纳迪医学博士、埃德森·维埃拉、尼古拉斯·维埃拉和金柏莉·威利医学博士
相关申请交叉引用
本申请涉及2010年11月2日由本发明人提交的序列号为61/409,138的美国临时专利申请，以及2011年10月24日由本发明人提交的序列号为61/550，905的美国临时专利申请的优先权。
上述临时专利申请通过引用将其全部并入本文。
关于联邦资助研究或开发的声明
无。
技术领域
本发明涉及电外科手术***和方法，尤其是，在切割操作模式过程中，使用氩气等离子体的电外科手术***和方法。
背景技术
用于控制创伤和手术失血的标准方法是电外科手术发生器和激光分别导引高频电流或光能以将热定位在出血的血管，从而使表层的血和血管壁凝聚。在手术和内镜治疗过程中去除异常组织时，止血和组织破坏是至关重要的。对于单极电外科手术，电能来自电外科手术发生器，并通过通常具有小横截面表面积的激活电极被施加到目标组织，以将电能集中在手术部位。相对于激活电极较大的去活化返回电极或回路板在远离手术部位的位置接触患者，以实现电路穿过组织。对于双极电外科手术，使用成对激活电极，且电能直接流过两个激活电极之间的组织。
麦格里维的第4429694号美国专利中公开了各种不同的电外科手术效果，该效果的实现主要取决于由电外科手术发生器提供的电能特性。电外科手术效果包括纯切割效果、切割和止血合并的效果、电灼效果和脱水效果。电灼和脱水，有时被统称为凝结。
如图IB所示，常规的脱水过程通常通过使激活电极保持与组织接触来实现。来自电极的射频（RF）电流直接进入组织，以通过电阻的热产生组织的热。热效果破坏组织细胞，并产生从电极与组织之间的接触点径向扩散的坏死区域。坏死区域通常为深色。
如图1A所示，常规电灼过程可以通过改变由电外科手术发生器施加的电压和功率来获得。常规的电灼手术通常使用具有高峰值电压但低占空比的波形来实现。如果激活电极接近组织但不接触组织，且峰值电压足以产生RF弧，则在弧接触组织的点将发生电灼。由于低占空比，每单位时间施加到组织的功率足够低，从而使切割效果最小化。
如图1C所示，常规的切割手术可以通过将每单位时间足够的功率提供给组织以使细胞中的水份汽化来获得。如果所施加的功率足够高，则产生足够量的蒸汽，以在激活电极和组织之间形成蒸汽层。当蒸汽层形成时，在电极与组织之间形成高度离子化空气和水分子组成的等离子体。然后，RF弧在等离子体中产生。在弧接触组织的位置，功率密度变得极高，瞬时破坏组织结构。由此产生新的蒸汽以维持蒸汽层。如果功率密度足够，足够多的细胞被破坏以引起切割动作发生。重复电压波形（如正弦波）提供连续的弧序列，且产生少量坏死和少量止血的切割。
通过改变施加于组织的电波形，还可以产生组合的效果。具体而言，可以通过周期性地中断通常用于执行常规的切割手术的连续正弦电压，产生常规的切割和脱水组合。如果中断是充分的，在电极与组织之间的等离子体中的离子化的粒子塌陷，导致电极瞬间与组织接触。这样的接触使组织脱水，从而封堵在电极附近的血管。
常规的电外科手术发生器通常具有“切除”或切割和“凝结”或凝固的操作模式。如前面所述，切割模式通常具有高占空比（例如，100％）的低压波形形式。电外科手术发生器的凝结模式通常产生幅值较大、但“尖峰”持续时间短的波形，以完成止血（凝结）。例如，在凝结模式，电外科手术发生器可以使用6％占空比的高压波形。当波形达到尖峰时，周围组织被加热，然后，在尖峰之间冷却下来，从而使细胞凝结。在电外科手术发生器的凝结模式下，将手术“激活电极”尖端持于组织的上方（但不接触）来实现电灼。在电外科手术发生器切割模式或凝结模式下实现电外科手术脱水。脱水和电灼之间的区别是，为了实现脱水，“激活电极”的尖端必须与组织接触，如图IB所示。通常情况下，通过与组织直接接触实现组织的脱水的更期望的模式是切割模式。通过利用不同程度的“混合”的波形，可以实现不同程度的止血（凝结），例如，50％开/50％关、40％开/60％关,或25％开/75％关。
莫里森的1977年的第4040426号美国专利，以及麦格里维的第4781175号美国专利中描述了借助氩气等离子体技术的单极电外科手术的另一种方法。称为氩气等离子体凝结术（APC）或氩气束凝结的方法是凝结的非接触式单极热激活的方法，其在过去的二十年已被广泛用在手术中。通常情况下，APC涉及将可电离的气体（如氩气）通过激活电极供给到目标组织，并在作为无弧扩散电流的电离路径中将电能传导到目标组织。卡纳迪在第5207675号美国专利中描述了APC借助柔性导管的发展，该柔性导管允许在内窥镜检查中使用APC。这些新方法允许手术医生、内窥镜医生将标准单极电烙术与用于组织凝结的等离子体气体结合。
APC已被证明在手术过程中对血管和人体组织的凝结是有效的。APC以非接触方式起作用。仅当手持件或导管的尖端在目标组织一厘米内，电流启动且产生均匀的1mm至2mm的轮廓清晰的焦痂。与常规的电外科手术电灼产生的焦痂相比，由APC创建的焦痂的特征还在于减少或没有烧焦和碳化。焦痂牢固地附着到组织，相比之下其他凝结方式具有凝结的血的焦覆层。用APC具有最小的组织坏死。
德拉福尔咖（Delahuerga）等的第5217457和5088997号的美国专利中公开了一种用于实现称为“氩气笼罩切割”的手术的装置。该装置是电外科手术铅笔，该铅笔具有：暴露的电极，其具有限定用于切割生物组织的尖端的远端；以及安装在电极附近的喷嘴，以限定用于笼罩在电极尖端处或在电极尖端附近的惰性气体流的路径。在凝结模式下，汇聚的惰性气体流被直接引向电极的尖端。在凝结模式下，足够的电压引发在惰性气体中放电。在切割模式下，引导电离气体流在与电极尖端临近但离开电极尖端的点倾斜地冲击电极。在切割模式下，开路电压通常不足够高以连续使惰性气体等离子化，并引起和维持放电，因此，在切割模式下的惰性气体的功能是在电极周围提供护罩，而不是引起放电。
许多文献公开和讨论了各种市售电外科手术发生器，以及由这些发生器所产生的电压波形。例如，A.Erwine，“ESU-2000Series Product Overview AParadigm Shift in Electrosurdery Testing Technology and Capability Is Here”（BC国际集团有限公司（2007））描述了来自ERBE Elektromedizin GmbH和美国康美公司等的电外科手术发生器等。
发明内容
在优选的实施方式中，本发明是一种利用电外科手术装置同时进行切割和凝结组织的电外科手术方法，所述电外科手术装置具有电极和通道，其中，所述通道具有临近所述电极近端的通道口，所述通道口用于将气体引向所述电极的所述近端处。所述电外科手术方法包括以下步骤：使气体流过所述通道，并从所述通道口排出；在所述气体流过所述通道时，将高频能量施加到所述电极，其中，施加到所述电极的所述高频能量连续地使从所述通道口排出的气体等离子化；通过所述连续地使气体等离子化引发所述电极对所述组织放电；利用所述电极切割组织；在利用所述电极切割组织时，通过所述使气体等离子化，保持所述电极放电，以使所述电极的所述近端附近的组织凝结与所述切割同时进行。所述气体可以包括惰性气体（如，氩气）。将高频能量施加到所述电极的步骤可包括将70W至100W的功率施加到所述电极。使气体流过所述通道的步骤包括使惰性气体以7L/分钟的流速通过所述通道。所述电外科手术装置被连接到电外科手术发生器，所述电外科手术发生器具有切割模式和凝结模式，所述切割模式包括重复的电压波形，所述凝结模式包括改变的电压波形，其中，将高频能量施加到所述电极的所述步骤包括在所述切割模式下激活所述电外科手术发生器。所述重复的电压波形可以包括正弦波形。所述惰性气体可以以基本上平行于所述电极的方向从所述通道口排出。在所述通道中与所述通道口相邻的部分与目标组织的表面呈45°角度至60°角度。同时进行切割和凝结使所述组织具有浅的伤口深度以及小的伤口直径。
在另一实施方式，本发明是一种电外科手术装置，所述电外科手术装置包括：用于通过连续地使惰性气体等离子化，而引发电极对组织放电的装置；以及用于使利用所述通电的电极切割组织与凝结所述组织同时进行的装置，其中，在利用通电的电极来切割组织时，通过所述使惰性气体等离子化而保持所述电极的所述放电来凝结所述组织。用于使切割组织与利用使惰性气体等离子化来凝结所述组织同时进行的所述装置可以包括：壳体，所述壳体的远端具有开口；电极，所述电极从所述壳体的所述远端延伸；通道，所述通道在所述壳体内，且所述通道具有与从所述壳体延伸的所述电极相邻的通道口；使惰性气体流过所述通道，且从所述通道口排出的装置；在所述惰性气体流过所述通道时，用于将高频能量施加到所述电极的装置，其中，施加到所述电极的所述高频能量连续地使从所述通道口排出的惰性气体等离子化；用于通过连续地使惰性气体等离子化，而引发电极对组织放电的装置；在利用所述电极切割组织时，通过所述使惰性气体等离子化，而保持所述电极的所述放电的装置，以使所述组织的凝结与所述切割同时进行。所述电外科手术装置还可以包括连接到所述壳体的伸缩喷嘴，其中，所述伸缩喷嘴是可调的，以改变所述电极从所述壳体延伸的长度。所述电极从所述伸缩喷嘴延伸出2mm至25mm。
在优选实施方式，所述电外科手术装置包括：壳体；电极，其中，所述电极延伸通过所述壳体，且所述电极的一部分从所述壳体的远端延伸；接头，所述接头用于将所述电极连接到电外科手术发生器；通道，所述通道位于所述壳体中；位于所述通道的近端处的通道口，所述通道口用于将所述通道连接到加压的惰性气体源；以及位于所述通道的远端处的通道口，所述通道口用于使流过所述通道惰性气体排出；以及控制器，所述控制器用于引发惰性气体通过所述通道，并将高频电能施加到所述电极，其中，所述控制器提供常规切割模式、常规凝结模式、氩气等离子体凝结模式和等离子体切割模式。所述等离子体切割模式包括在利用所述电极切割组织时，通过使从所述通道排出的惰性气体等离子化而保持所述电极放电，以使所述组织凝结与所述切割同时进行。
在一实施方式，所述控制器包括三个按钮，所述三个按钮位于所述壳体中，且允许在所述切割模式、所述常规凝结模式、所述氩气等离子体凝结模式和所述等离子体切割模式下操作所述电外科手术装置。在另一实施方式，所述控制器包括脚踏开关，所述脚踏开关用于允许在所述切割模式、所述常规凝结模式、所述氩气等离子体凝结模式和所述等离子体切割模式下操作所述电外科手术装置。同时切割和凝结可以使所述组织具有浅的伤口深度。同时切割和凝结还可以使所述组织具小的伤口直径。所述惰性气体通过所述通道的流速可以在0.1L/分钟至10L/分钟。
简单地通过示出优选实施方式和实现过程，在下面的详细描述中本发明和其它目的、特征、优点将会变得更加清楚。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本发明还可以有其他不同的实施方式，并可以在各个明显的方面对其若干细节进行修改。因此，附图和描述本质上以说明性为目的，而非限制性。本发明的其它目的和优点将在下面描述，其中部分描述显而易见，或者可以通过本发明的应用了解到。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，参考下面的描述和附图，其中：
图1A是示出电外科手术装置的常规电灼操作模式的示意图。
图1B是示出电外科手术装置的常规脱水操作模式的示意图。
图1C是示出电外科手术装置的常规切割操作模式的示意图。
图2A是根据本发明的第一优选实施方式的电外科手术手持件的透视图，该电外科手术手持件的电极缩回在其壳体内。
图2B是根据本发明的第一优选实施方式的电外科手术手持件的透视图，该电外科手术手持件的电极从其壳体的远端伸出。
图2C是根据本发明的第一优选实施方式的电外科手术手持件的组装图。
图3A是示出用于在氩气凝结模式下测试的实验装置的示意图。
图3B是示出用于在混合等离子体切割模式下测试本发明的优选实施方式的实验装置的示意图。
图4A是在常规凝结模式下，利用USMI SS-200E/氩气2***，猪肝样本温度和火花长度随功率变化的曲线图。
图4B至图4C是对应于图4A的曲线的数值表。
图5A是在氩气等离子体凝结模式下，利用USMI SS-200E/氩气2***，在不同的氩气流速设置时猪肝样本温度随功率变化的曲线图。
图5B是在氩气等离子体凝结模式下，利用USMI SS-200E/氩气2***，在不同的功率设置时猪肝样本温度随氩气流速变化的曲线图。
图5C是在氩气等离子体凝结模式下，利用USMI SS-200E/氩气2***，在不同的氩气流速设置时氩气束长度随功率变化的曲线图。
图5D是在氩气等离子体凝结模式下，利用USMI SS-200E/氩气2***，在不同的功率设置时氩气束长度随氩气流速变化的曲线图。
图5E至图5F是对应于图5A至图5D的曲线的数值表。
图6A是在常规切割模式下，利用USMI SS-200E/氩气2***实现的猪肝样本温度随功率变化的曲线图。
图6B是对应于图6A的曲线的数值表。
图7A是根据本发明的在混合等离子体切割模式下，利用USMI SS-200E/氩气2***实现的在不同的流速时猪肝样本温度随功率变化的曲线图。
图7B是根据本发明的在混合等离子体切割模式下，利用USMI SS-200E/氩气2***实现的在不同的功率设置时猪肝样本温度随气体流速变化的曲线图。
图7C是对应于图7A和图7B的曲线的数值表。
图8A是常规凝结模式下，利用USMI SS-601MCa/氩气4***，猪肝样本温度和火花长度随功率变化的曲线图。
图8B至图8C是对应于图8A的曲线的数值表。
图9A是在氩气等离子体凝结模式下，利用USMI SS-601MCa/氩气4***，在不同的氩气流速设置时猪肝样本温度随功率变化的曲线图。
图9B在是氩气等离子体凝结模式下，利用USMI SS-601MCa/氩气4***，在不同的功率设置时猪肝样本温度随氩气流速变化的曲线图。
图9C是在氩气等离子体凝结模式下，利用USMI SS-601MCa/氩气4***，在不同的氩气流速设置时氩气束长度随功率变化的曲线图。
图9D是在氩气等离子体凝结模式下，利用USMI SS-601MCa/氩气4***，在不同的功率设置时氩气束长度随氩气流速变化的曲线图。
图9E至图9F是对应于图9A至9D的曲线的数值表。
图10A是常规切割模式下，利用USMI SS-601MCa/氩气4***实现的猪肝样本温度随功率变化的曲线图。
图10B是对应于图10A的曲线的数值表。
图11A是根据本发明的在混合等离子体切割模式下，利用USMI SS-601MCa/氩气4***实现的在不同的流速时猪肝样本温度随功率变化的曲线图。
图11B是根据本发明的在混合等离子体切割模式下，利用USMI SS-601MCa/氩气4***实现的在不同的功率设置时猪肝样本温度随气体流速变化的曲线图。
图11C是对应于图11A和图12B的曲线的数值表。
图12A是示出在常规的切割模式下，利用USMI SS-200E/氩气2***在功率设置为20W时深度为1.2mm的伤口的组织图像。
图12B是示出在常规凝结模式下，利用USMI SS-200E/氩气2***，在功率设置为20W时深度为1.5mm的伤口的组织图像。
图12C是示出在混合等离子体切割模式下，利用USMI SS-200E/氩气2***，功率设置为20W且流速设置为0.1L/分钟的深度为0.1mm的伤口的组织图像。
图12D是示出在氩气等离子体凝结模式下，利用USMI SS-200E/氩气2***，在功率设置为20W且流速设置为0.5L/分钟时深度为0.6mm的伤口的组织图像。
图13A和图13B是利用USMI SS-200E/氩气2***的常规切割数据的表和曲线图。
图14A和图14B是利用USMI SS-200E/氩气2***的常规凝结数据的表和曲线图。
图15A和图15B是利用USMI SS-200E/氩气2***的氩气等离子体凝结数据的表和曲线图。
图16A和图16B是根据本发明优选实施方式的在混合等离子体切割模式下利用USMI SS-200E/氩气2***的混合等离子体切割数据的表和曲线图。
图17A和图17B是根据本发明优选实施方式的在混合等离子体切割模式下利用USMI SS-601MCa/氩气4***的混合等离子体切割数据的表和曲线图。
图18A是在常规切割模式下利用USMI SS-200E/氩气2***的伤口深度数据表。
图18B是在常规凝结模式下利用USMI SS-200E/氩气2***的伤口深度数据表。
图18C是在氩气凝结模式下利用USMI SS-200E/氩气2***的伤口深度数据表。
图18D是根据本发明的优选实施方式在混合等离子体切割模式下利用USMI SS-200E/氩气2***的伤口深度数据表。
图18E是根据本发明优选实施方式在混合等离子体切割模式下利用USMISS-601MCa/氩气4***的伤口深度数据表。
图19A是对于USMI SS-200E/氩气2***在氩气等离子体凝结模式和混合等离子体切割模式下比较伤口深度数据的曲线图。
图19B是利用USMI SS-200E/氩气2***在混合等离子体切割模式下和利用USMI SS-601MCa/氩气4***在混合等离子体切割模式下比较伤口深度数据的曲线图。
图19C是气体流速设置为2.5L/分钟的USMI SS-200E/氩气2***在常规切割模式、常规凝结模式、氩气等离子体凝结模式下与气体流速设置为2.5L/分钟的混合等离子体切割模式下比较伤口深度数据的曲线图。
图19D是气体流速设置为5L/分钟的USMI SS-200E/氩气2***在常规切割模式、常规凝结模式、氩气等离子体凝结模式下与气体流速设置为5L/分钟的混合等离子体切割模式下比较伤口深度数据的曲线图。
图20A是在氩气等离子体凝结模式下对于USMI SS-200E/氩气2***的伤口深度数据的曲线图。
图20B是根据本发明优选实施方式的在混合氩气切割模式下对于USMISS-200E/氩气2***的伤口深度数据的曲线图。
图20C是根据本发明优选实施方式的在混合氩气切割模式下对于USMISS-601MCa/氩气4***的伤口深度数据的曲线图。
图21A是在功率20W、气体流速3升/分、切割2秒、伤口深度0.2mm、焦痂1.5mm的体内猪皮混合等离子体切割的组织图像。
图21B是在功率20W、气体流速3升/分、切割2秒、伤口深度0.4mm、焦痂2.5mm的体内猪皮常规切割的组织图像。
图21C是在功率20W、气体流速3升/分、切割2秒、伤口深度3.4mm、焦痂5.0mm的体内常规凝结的组织图像。
图21D是在功率20W、气体流速3升/分、切割2秒、伤口深度2.0mm、焦痂5.0mm的氩气等离子体凝结的组织图像。
图21E是在功率40W、气体流速3升/分、伤口深度1.0mm、焦痂10.0mm的氩气等离子体凝结的组织图像。
图21F是在功率40W、气体流速3升/分、伤口深度0.2mm、焦痂1.4mm的体内混合等离子体切割的组织图像。
图21G是在功率40W、气体流速3升/分、切割3秒、伤口深度0.2mm、焦痂1.0mm的利用混合等离子体切割的猪体内切除第一部分十二指肠的组织图像。
图21H是在功率120W、气体流速5升/分、伤口深度0.6mm的猪体内胸骨切除的组织图像。
图21I和图21J是在功率120W、气体流速5升/分、最小骨髓损伤0.2mm的猪体内模型内的胸骨切除的组织图像。
具体实施方式
结合图2A至图2C描述了根据本发明的电外科手术装置100的优选实施方式。电外科手术装置、手持件或铅笔100具有刚性壳体110和伸缩喷嘴或尖端120。例如，可以由模塑的侧面102和侧面104形成刚性壳体。两个侧面102和侧面104接合以形成其中具有中空腔室的壳体110。壳体110内是电极230、电极管270和玻璃纤维板240。电极230延伸通过电极管270。电极管内额外具有用于使惰性气体从管220的远端通过电极管270，且从电极管270出来的通道、管或其它装置。然后，离开电极管的通道中的惰性气体从喷嘴120远端处的开口出来。玻璃纤维板240和电极230被连接到电缆组件210。电极管在其远端处被连接到软管220。O型环位于伸缩喷嘴和电极管之间以在二者间形成封堵。陶瓷尖端250可以位于伸缩尖端或喷嘴120的远端处，以保护喷嘴120不受热损坏，在此处，电极通过喷嘴120的远端处的开口。电缆组件从壳体110的近端延伸，且在其远端处具有插头212。在装置的操作中，接头212被连接到电外科手术发生器。PVC软管也从壳体110的近端延伸，且在其远端具有气体接头体222、气体接头尖端224和O形环226。在装置的操作中，气体接头组件（222，224，226）被连接到惰性气体（如氩气）源。
壳体110具有用于容纳多个控制器或按钮140、控制器或按钮150、控制器或按钮160的多个开口或孔。伸缩式喷嘴或尖端120具有延伸通过壳体110中的槽112的控制元件122。手术医生使用控制元件、拉环、旋钮或滑块122将伸缩尖端120移动至壳体120远端处的开口中或从壳体120远端处的开口移出。三个控制器或按钮140、150、160从壳体110的开口延伸出来，且在这些控制器或按钮和玻璃纤维板或接头240之间具有弹簧152以使控制器或按钮向远离玻璃纤维板或接头240的方向偏置。
例如，可以以四种不同的模式来操作本发明的电外科手术装置：常规切割模式，常规凝结模式，氩气等离子体凝结模式和混合等离子体切割模式。在根据本发明的混合等离子体切割模式下，由切割和凝结产生的焦痂显著地优于常规电灼、切割和氩气等离子体凝结技术产生的焦痂。此外，还有基本上不存在烧焦、碳化、组织坏死和破坏邻近组织的情况。因此，可以精确地切割组织的同时，以最小的伤口深度、组织坏死、焦痂和碳化封堵相邻血管。
在等离子体切割模式下，将惰性气体和高频能量结合可以以显著的速度和准确度精确地切割组织（即，皮肤、肌肉、骨或血管）。
可以使用提供高频电压的任何发生器，以使惰性气体离子化而形成气体流的。优选的发生器包括Canady PlasmaTM电外科手术设备模型（SS-601MCa）和Canady PlasmaTM电外科手术设备模型（SS-200E），这些模型（SS-200E）优选分别与氩气等离子体设备Canady PlasmaTM氩气4凝结器（CPC4）和CanadyPlasmaTM氩气2凝结器（CPC2）使用。在氩气等离子体凝结模式期间以及混合等离子体切割模式下，CPC4将惰性气体的受控流提供给电外科手术装置。可以手动设置流速和功率。例如，在凝结模式下，发生器提供小于9000伏的峰间电压。例如，在切割模式下，发生器提供小于3800伏的峰间电压。更优选地，发生器提供100伏至9000伏的峰间电压。
可以将任何辅助设备连接到电外科手术设备/等离子体设备的组合。示例性装置是刚性的或腹腔镜式的电外科手术装置（手持件）或氩气等离子体柔性探针（导管）。
为了操作电外科手术装置，分别对于常规切割模式和常规凝结模式，高频电流可以由两个按钮激活。氩气可以通过激活第三按钮来提供。该激活允许在氩气等离子体凝结模式和混合等离子体切割模式下进行。等离子体切割模式将同时切割和凝结组织。通过激活相应的按钮，可以在不同的模式之间方便地切换。等离子体或电流也可以由脚踏开关激活。
在进行等离子体手术时，电外科手术装置的伸缩喷嘴可以按需在电极上延长或缩短。在优选实施方式中，电极向伸缩喷嘴外延伸2mm至25mm。
电极可以为现有技术中的任何常见材料。在优选实施方式，电极是钨丝。
在优选实施方式中，本发明是利用惰性气体、电离气体的源结合高频能量同时实现切割和凝结的电外科手术方法。惰性气体、电离气体的源可以是任何类型的惰性气体、电离气体。用于切割的气体的优选类型是纯氩气。氩气使组织的温度降低，其限制了组织的微观破坏，改善组织的传导性，且允许以低组织温度高频切割组织。惰性气体还消散手术区的氧分子，且防止组织氧化，这导致局部组织温度的降低，以及防止了碳化。惰性气体的流速可以改变，且可以根据被切割的组织来调整。
由电外科手术发生器提供的高频电流传送通过电极。例如，电极可以由钨、不锈钢、陶瓷或任何导电材料制成。在激活电极和组织之间产生放电。由通常具有4kV幅值和或大于350kHz频率的AC电压引发放电。优选的电压波形是正弦波形，该正弦波形包括幅值大致相等的交替的正和负区域。惰性气体通过包括电极的通道。电极接触组织，并提供通过组织的离子化等离子体高频电流。通过本发明已经产生了新的现象，即，可以精确切割组织的同时，封堵相邻的血管和组织。
此外，通过下列示例进一步显示本发明。
猪体外模型
在华盛顿D.C的乔治华盛顿大学的Micropropulsion和Nanotechnology实验室（MpNL），以及巴西的里贝朗普雷图-圣保罗的WEM Equipamentos Plasma研究实验室，所有体外猪实验在移植的猪肝脏样本上进行。肝脏样本被立即置于ph为7.0的10％***溶液，且发送用于病理切片的H＆E制备，且由巴西的里贝朗普雷图-圣保罗的Patologia Cirurgica实验室的普拉特斯博士诠释。猪体内模型
巴西的里贝朗普雷图，圣保罗的圣保罗大学手术和解剖学系动物研究实验室，进行猪体内手术操作。获得了该机构的动物研究负责人批准。这项研究中使用了三头达拉斯雌性猪（平均重量14.5kg）。利用50mg/cc***混合200mg/10cc的多帕瑟-希拉瑞纳（dopaser-xilazina）进行肌肉注射麻醉。然后，动物***管，用硫喷妥钠（Na Pentathol）保持麻醉作用。利用酒精准备皮肤并以通常无菌的方式滴注皮肤。在操作过程中用等离子体手术刀进行人字型的腹部中线以及胸骨正中切开术。对胸骨正中切开、胃切除、脾部分切除、肾部分切除、肝部分切除、肝脏楔形切除、肠切除和皮肤切口进行多次手术过程。操作用视频录制。记录在手术过程中出血的观察结果。利用四个高频操作模式对伤口深度和焦痂进行比较：常规切割和凝结，氩气等离子体凝结和混合氩气等离子体切割。皮肤、肝、胃、肠、骨的样本置于ph值为7.0的10％***溶液，且发送用于病理切片的H＆E制备，并由巴西的里贝朗普雷图-圣保罗的Patologia Cirurgica实验室的普拉特斯博士测量伤口的深度和焦痂直径。通过静脉注射戊巴比妥钠，苯妥因钠处死动物。
本发明的混合等离子体手术刀刀片与USMI的SS-200E/氩气2和SS-601MCa/氩气4组合使用，以评估四个高频操作模式：（i）常规切割；（ii）常规凝结；（iii）常规氩气等离子体凝结（APC）；以及（iv）混合等离子体切割。如上本发明的背景技术中所述，常规切割和凝结模式不包括使用惰性气体（如，氩气）。相反，它们通过用激活电极接触目标组织来实现。常规氩气等离子体凝结通过如上本发明的背景技术中所述的来实现。混合等离子体切割模式是上述的优选实施方式中详细描述的本发明的模式。所有四种模式所用的混合等离子体手术刀如图2-C所示。
在高频率操作模式下，四个参数被测量：等离子体放电柱长度、组织热度、焦痂直径和伤口深度。等离子体的长度的特征在于，在利用混合等离子体手术刀处理组织时所观察到的放电等离子体柱的最大长度，其中，可以持续放电。通过尼康消费级数码相机995（15帧/秒）数码相机视频记录处理过程，且放电等离子体柱（L）的最大长度通过记录视频的后期实验评估进行测量。组织热度的特征在于，由于应用混合等离子体手术刀的结果，猪肝脏样本出现温度升高（ΔT）。使用嵌入猪肝脏的热电偶（K型）探头测量ΔT。温度和长度测量的准确度分别为5℃和0.5mm。处理前的组织温度为18℃至20℃。由等离子体手术刀刀片产生的焦痂直径使用数字器具测定。病理学家用Motim相机1000，1.3奥林巴斯显微镜Bx41来计算伤口深度。
如下利用混合等离子体手术刀处理猪肝样本。在凝结模式下，通过将混合等离子体手术刀对猪的肝脏样本的相同位置进行5次连续施用（总处理时间约为5s），处理猪的肝脏样本。如图3A所示，热电偶位于处理位置大约3mm下。在切割模式下，利用混合等离子体手术刀沿着切割处通过五次连续切割而在猪肝样本上产生5mm直切（总时间约为5s），并且热电偶探头位于距离切割处大约3mm处（见图3B）。混合等离子体手术刀与氩气2/SS-200E和氩气4/SS601MCa***一起使用，其流速分别为0.5升/分至5升/分和0.1升/分、3.0升/分、7.0升/分至10.0升/分。图4至图11和图13至图20示出这些实验结果的数据和曲线，以及图12A至图12D和图21A至图21J示出被处理组织的图像。
如下图示出四个操作模式中的每一个测试的数据和曲线：i）图6A至图6B、图10A至图10B、图13A至图13B和图18A示出常规切割；(ii)图4A至图4C、图14A至图14B和图18B示出常规凝结；(iii)图5A至图5F、图9A至图9F、图15A至图15B和图18C示出常规氩气等离子体凝结；以及（iv）图7A至图7C、图11A至图11C、图16A至图16B、图17A至图17B（利用氩气4/SS601MCa）、图18D和图18E（利用氩气4/SS601MCa）示出混合等离子体切割。图19A至图19D和图20A至图20C示出在各种操作模式下比较性能的曲线。
图19C至图19D示出利用氩气2/SS-200E***进行的四种操作模式下的伤口深度的比较。图19C示出常规氩气等离子体凝结模式和本发明的混合等离子体切割模式在氩气流速为2.5升/分时的比较。图19D示出使用氩气流速为5升/分时的比较。从图19C中可见，在较低功率设置（如，70W以下）和2.5升/分的流速下，本发明的混合等离子体切割模式产生的组织伤口深度大于常规氩气等离子体凝结模式下的伤口深度。由于当使用本发明的混合等离子体切割模式时，电外科手术发生器的切割模式与常规电外科手术切割的切割模式相似（或相同）下，因此将产生比常规氩气等离子体凝结模式较深的伤口是合乎逻辑的。然而，在中级到高级的功率范围内（如，70W至100W（见标号1920）），本发明的混合等离子体切割模式产生比常规氩气等离子体凝结和常规电外科手术切割较浅的伤口深度。该结果明显优于常规电外科手术切割（对于混合等离子体切割，深度为0.7mm至1.5mm，对于常规切割，深度为2.5mm至3.7mm），并且显著优于常规APC（对于等离子体切割为0.6mm，对于常规APC为1.2mm）。图19D示出在氩气流速为5升/分时的相似结果。在较低功率范围内（见标号1940），混合等离子体切割的伤口深度趋于常规电外科手术切割的伤口深度。然而，在中级到高级功率范围内（如，70W至1000W（见标号1930）），本发明的混合等离子体切割模式相比常规氩气等离子体凝结（见标号1930）和常规电外科手术切割提供较好的（如，更浅）伤口深度。
图19A示出在氩气流速为2.5升/分和5.0升/分时，本发明的混合氩气切割模式与常规氩气等离子体凝结模式下的伤口深度的比较。图19A的曲线示出利用氩气2/SS-200E***，在设置功率为约70W至90W和流速为2.5升/分（见标号1902），以及功率为30W至50W和流速为5升/分（见标号1904）时，相比常规氩气等离子体凝结，本发明的混合等离子体切割模式可以实现显著优异的结果。图19B示出利用两个不同的测试***进行的本发明的混合等离子体切割模式的比较。从图19B中可见，利用氩气4/SS601MCa***，本发明的混合等离子体切割模式在设置功率为大于50W至80W和流速为7升/分（见标号1910）时，可以实现出乎意料的优异结果，但是，在功率范围为50W至100W，流速为7升/分时，其也优于常规APC。
如图20A所示，与常规氩气等离子体凝结相关的伤口深度不十分依赖于氩气流速。如同对氩气2/SS-200E***在常规APC模式下测试的每个功率等级，在每个测试流速下，伤口深度仅仅少量变化（大约小于2mm）。相反，如图20B和图20C所示，在功率和氩气流速的各种组合下，本发明的混合等离子体切割模式下的伤口深度显著变化。在图20B中可见，混合等离子体切割模式下的氩气2/SS-200E***在较高功率等级（60W至100W）下，在氩气流速范围2020为1升/分至3升/分，功率等级为100W时，伤口深度剧烈减小，当流速增加至5升/分（其为测试该***时的最高流速）时，伤口深度稳步减小。在图20B的曲线中示出了该***在功率等级约为80W，氩气流速约为2.5升/分时的尤其有益的效果。类似地，在图20C中可见，混合等离子体切割模式下的氩气4/SS601MCa***在较高电功率等级60W至100W时，当氩气流速范围2030为6升/分至8升/分时，伤口深度剧烈减小。从图20C的曲线可见，该更强大的***在功率等级为60W至100W，以及氩气流速约为7.0升/分时，可实现尤其有益的效果。
为了说明和描述的目的，前面已经描述了本发明的优选实施方式。其目的不在于穷举或将本发明限制为所公开的特定形式，且基于上述教导或可从本发明的实施获得修改和变型。选择以及描述实施方式以解释本发明的原理和其实际应用，从而使本领域技术人员能够以不同的实施方式适合于预期的特定用途的方式来利用本发明。本发明的范围由所附的权利要求及其等同物来定义。上述文件的全部内容通过引用并入本文。

Claims (20)

1.一种用于利用电外科手术装置同时进行切割和凝结组织的电外科手术方法，所述电外科手术装置具有电极和通道，其中，所述通道具有临近所述电极的近端的通道口，所述通道口用于将气体引向所述电极的所述近端处，所述电外科手术方法包括以下步骤：
使气体流过所述通道，并从所述通道口排出；
在所述气体流过所述通道时，将高频能量施加到所述电极，其中，施加到所述电极的所述高频能量连续地使从所述通道口排出的气体等离子化；
通过所述连续地使气体等离子化引发所述电极对所述组织放电；
利用所述电极切割组织；
在利用所述电极切割组织的同时，通过所述使气体等离子化，保持所述电极放电，以使所述电极的所述近端附近的组织凝结与所述切割同时进行。
2.根据权利要求1所述的电外科手术方法，其中，所述气体包括惰性气体。
3.根据权利要求1所述的电外科手术方法，其中，将高频能量施加到所述电极的步骤包括将70W至100W的功率施加到所述电极。
4.根据权利要求3所述的电外科手术方法，其中，使气体流过所述通道的步骤包括使惰性气体以7L/分钟的流速流过所述通道。
5.根据权利要求1所述的电外科手术方法，其中，所述电外科手术装置连接到电外科手术发生器，所述电外科手术发生器具有切割模式和凝结模式，所述切割模式包括重复的电压波形，所述凝结模式包括改变的电压波形，其中，将高频能量施加到所述电极的所述步骤包括在所述切割模式下激活所述电外科手术发生器。
6.根据权利要求5所述的电外科手术方法，其中，所述重复的电压波形包括正弦波形。
7.根据权利要求1所述的电外科手术方法，其中，所述电极包括钨丝。
8.根据权利要求1所述的电外科手术方法，其中，通过所述使惰性气体连续地等离子化引发所述电极对所述组织放电的所述步骤包括将所述电极置于距所述组织小于1cm处。
9.根据权利要求1所述的电外科手术方法，其中，所述惰性气体以基本上平行于所述电极的方向从所述通道口排出。
10.根据权利要求1所述的电外科手术方法，其中，所述通道中的与所述通道中的通道口相邻的部分与目标组织的表面呈45°角度至60°角度。
11.根据权利要求1所述的电外科手术方法，其中，同时进行切割和凝结使所述组织具有浅的伤口深度。
12.根据权利要求1所述的电外科手术方法，其中，同时进行切割和凝结使所述组织具有小的伤口直径。
13.一种电外科手术装置，包括：
用于通过连续地使惰性气体等离子化而引发电极对组织放电的装置；
用于使利用通电的电极来切割组织与在利用所述通电的电极来切割所述组织时通过所述使惰性气体等离子化而保持所述电极的所述放电来凝结所述组织同时进行的装置。
14.根据权利要求13所述的电外科手术装置，其中，用于使切割组织与利用使惰性气体等离子化来凝结所述组织同时进行的所述装置包括：
壳体，所述壳体的远端具有开口；
电极，所述电极从所述壳体的所述远端延伸；
通道，所述通道在所述壳体内，且所述通道具有与从所述壳体延伸的所述电极相邻的通道口；
使惰性气体流过所述通道且从所述通道口排出的装置；
在所述惰性气体流过所述通道时，用于将高频能量施加到所述电极的装置，其中，施加到所述电极的所述高频能量连续地使从所述通道口排出的惰性气体等离子化；
用于通过连续地使惰性气体等离子化而引发电极对组织放电的装置；
在利用所述电极切割组织时，通过使惰性气体等离子化，而保持所述电极的所述放电的装置，以使所述组织的凝结与所述切割同时进行。
15.根据权利要求13所述的电外科手术装置，还包括连接到所述壳体的伸缩喷嘴，其中，所述伸缩喷嘴是可调的，以改变所述电极从所述壳体延伸的长度。
16.根据权利要求15所述的电外科手术装置，其中，所述电极从所述伸缩喷嘴延伸出2mm至25mm。
17.根据权利要求13所述的电外科手术装置，其中，所述惰性气体包括氩气。
18.一种电外科手术装置，包括：
壳体；
电极，其中，所述电极延伸通过所述壳体，且所述电极的一部分从所述壳体的远端延伸；
接头，所述接头用于将所述电极连接到电外科手术发生器；
通道，所述通道位于所述壳体中；
位于所述通道的近端处的通道口，所述通道口用于将所述通道连接到加压的惰性气体源；以及
位于所述通道的远端处的通道口，所述通道口用于使流过所述通道的惰性气体排出；以及
控制器，所述控制器用于引发惰性气体流过所述通道，并将高频电能施加到所述电极，其中，所述控制器提供常规切割模式、常规凝结模式、氩气等离子体凝结模式和等离子体切割模式；
其中，所述等离子体切割模式包括在利用所述电极切割组织时，通过使从所述通道排出的惰性气体等离子化而保持所述电极放电，以使所述组织的凝结与所述切割同时进行。
19.根据权利要求18所述的电外科手术装置，其中，所述控制器包括三个按钮，所述三个按钮位于所述壳体中，且允许在所述切割模式、所述常规凝结模式、所述氩气等离子体凝结模式和所述等离子体切割模式下操作所述电外科手术装置。
20.根据权利要求18所述的电外科手术装置，其中，所述控制器包括脚踏开关，所述脚踏开关用于允许在所述切割模式、所述常规凝结模式、所述氩气等离子体凝结模式和所述等离子体切割模式下操作所述电外科手术装置。
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