CN103800070A - 电外科发生器 - Google Patents

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Abstract

一种电外科发生器(1)包括射频(R.F.)能量源、连接到双极电外科器械(3)的至少一对输出端子、以及用于所述源的脉冲电路。所述发生器(1)以一系列脉冲的形式向电外科器械(3)传送经幅度调制的RF功率信号。该电外科发生器(1)具有混合模式，所述混合模式包括第一切割模式和第二凝结模式的快速交替序列。该第一切割模式包括具有预定电压幅度和第一脉冲宽度的脉冲(11)，并且第二凝结模式包括具有类似的电压幅度但更小的第二脉冲宽度的脉冲(13)。

Description

电外科发生器
技术领域
本发明涉及与电外科(electrosurgical)器械一起使用的用于组织的治疗的电外科发生器。这样的器械在手术介入(最常用于“锁孔”或微创手术)中通常用于组织的切割／汽化(vaporisation)和／或脱水／凝结。术语“切割”和“汽化”涉及无论是通过切除或是通过组织的体积去除的组织的去除。类似地，术语“脱水”和“凝结”涉及组织中产生损伤、组织的坏死以及防止流血。
背景技术
在肠胃病或心脏手术中经常使用内窥镜器械，并且通常通过内窥镜工作通道引入这样的器械，内窥镜进而通过患者身体内的内腔(lumen)被引入。因此这些器械具有相对小的尺寸，通常直径不超过5mm。这些器械配置在相对长的柔性轴的端部，使得能够在如上所述的内腔内操纵这些器械。
用于驱动内窥镜器械的电外科波形必须是例如，即使在内窥镜器械的末梢的端部执行器(effector)的尺寸相对小，也允许该器械执行组织的切割或凝结。本发明尝试提供对与这种类型的内窥镜器械一起使用的电外科发生器的改进。
发明内容
因此，提供了一种电外科发生器，所述电外科发生器包括：射频(r.f.)能量源；至少一对输出端子，其连接到双极电外科器械，并且从所述源向所述器械传送r.f.能量；以及用于所述源的脉冲电路，其中，当跨接到输出端子时，所述脉冲电路和所述源被设置成以一系列脉冲的形式将经幅度调制的r.f.功率信号传送到电阻性负载，所述电外科发生器具有混合模式，所述混合模式包括第一切割模式和第二凝结模式的快速交替序列，所述第一切割模式包括具有预定电压幅度和第一脉冲宽度的脉冲，并且所述第二凝结模式包括具有类似的电压幅度但更小的第二脉冲宽度的脉冲。
通常，电外科发生器以相对高的幅度传送射频能量的连续突发(burst)以切割组织，或者是以相对低的幅度传送射频能量的连续突发以凝结组织。“幅度”表示不管电压或者电流的绝对电平变化而传送的能量的等级。通常，300V-450V的电压可用于切割组织，而50-250V的电压用于凝结组织。
提供由RF能量的脉冲构成的经调制的RF波形通常用于凝结组织是已知的。美国专利6,893,435是这种类型的电外科发生器的一个示例。提供连续的RF电外科切割波形并使用该连续波形的脉冲作为凝结波形也是已知的。美国专利3,885,569是这种类型的电外科发生器的一个示例。本发明不同于这些现有技术的***中的任何一个。使用特定幅度并具有特定脉冲宽度的脉冲实现RF切割。通过使用类似幅度但具有更短脉冲宽度的脉冲实现RF凝结。此外，更短和更长脉冲的突发的快速交替可获得混合模式。本发明的实施方式因此对另外的基本恒定的包络信号的脉冲宽度进行调制，以实现手术的切割或凝结模式，切割模式所需的脉冲宽度比凝结模式所需的脉冲宽度在时间上更长。
第一模式和／或第二模式中的脉冲被减小的电压的时段分开，所述减小的电压通常为小于50V、合宜地小于5V并且优选地基本为零。所述预定电压幅度通常大于200V rms、合宜地在300V到400V rms之间、并且优选地在320V到360V rms之间，通常为340V rms。第一切割模式通常包括脉冲宽度在1ms到10ms之间、合宜地在2ms到6ms之间并且优选地大约为3ms的脉冲。第二凝结模式通常包括脉冲宽度在0.5ms到3ms之间、合宜地在1ms到2ms之间、并且优选地大约为1.5ms的脉冲。尽管上面的数字是典型示例，但是存在将确定特定RF电压将以组织切割还是组织凝结的方式起作用(act)的各种因素，所述各种因素包括电压幅度、脉冲宽度、脉冲之间的时段、电极的设计、组织的特性以及许多其它的因素。一般来说，第一RF模式中的脉冲足以引起组织切割，并且第二RF模式中的脉冲不足以引起组织切割，使得它们仅导致组织变得凝结。
在一个合宜的设置中，脉冲电路被设置成改变脉冲宽度以使得在第一模式和第二模式之间进行平稳转变。以这种方式，脉冲宽度不会从与第一模式相关的脉冲宽度突然地变化为与第二模式相关的脉冲宽度。相反，在第一模式和第二模式之间，脉冲宽度通常经过3个或更多个脉冲的时段逐渐变化。例如，在与第一模式相关的脉冲宽度和与第二模式相关的脉冲宽度之间在多个脉冲(例如，通常为3个或更多个的预定数目)上对脉冲宽度进行线性插值。同样地，当从第二模式切换到第一模式时，可以对脉冲宽度进行调制，以导致平稳转变。当从第一模式切换到第二模式时，调制可以相反，即在与第二模式相关的脉冲宽度和与第一模式相关的脉冲宽度之间在多个脉冲(通常为3个或更多个)上对脉冲宽度进行插值。在另一合宜的设置中，发生器能够测量与手术过程相关的参数，并当在混合模式下操作时，根据测量的参数改变第一切割模式与第二凝结模式相比的比例。以这种方式，发生器可以通过改变所提供的切割或凝结波形的比例来对不同的情况(例如，不同的组织特性)做出反应。在一个合宜的设置中，该测量的参数是组织阻抗(impedance)。通常，如果组织阻抗高，这指示相对干燥的组织环境，则发生器可提供混合信号的更多的组织切割分量。相反地，如果组织阻抗低，这指示与存在血液和其它流体相关的相对湿润的组织环境，则发生器可提供混合信号的更多的组织凝结分量。因此，发生器能够对变化的环境做出反应，并提供最适合于操作者需要的波形。
同样在混合模式下操作，在一些实施方式中，发生器能够独立地仅在第一切割模式或者第二凝结模式下操作。在这样的实施方式中，发生器在起动(activate)时提供第一切割模式信号或者第二凝结模式信号作为输出，并且不在第一切割模式信号和第二凝结模式信号之间自动地切换。可对发生器或器械提供控制，以允许选择期望的模式(即切割、凝结或混合)。以这种方式，操作者能够控制发生器的操作以提供混合的切割和凝结信号、或者仅切割信号、或者仅凝结信号。
另一方面，本发明还涉及一种操作电外科发生器的方法，所述方法包括：以基本恒定幅度的一系列脉冲的形式从至少一对输出端子向双极电外科器械传送RF功率信号；以及对所述一系列脉冲进行脉冲宽度调制，以提供操作的混合模式，所述操作的混合模式在所述混合模式下的操作期间既切割又凝结组织。优选地，该脉冲宽度调制包括：将所述RF功率信号时间划分成第一时段和第二时段，在所述第一时段期间，输出具有与操作的切割模式相对应的第一脉冲宽度的脉冲，在所述第二时段期间，输出具有与操作的凝结模式相对应的更短的第二脉冲宽度的脉冲，在操作的混合模式期间所述第一时段和所述第二时段自动地交替。
在本发明的又一方面还提供了一种电外科发生器，所述电外科发生器包括：射频(RF)源，其被设置成输出RF信号；脉冲宽度调制器，其被设置成将所述RF信号转换为基本恒定幅度和变化的宽度的一系列脉冲；以及一对输出端子，其被设置成用于将所述一系列脉冲提供给双极电外科器械，其中所述脉冲宽度调制器被进一步设置成对所述一系列脉冲进行脉冲宽度调制，以提供操作的混合模式，所述操作的混合模式在所述混合模式下的操作期间既切割又凝结组织。
在一个实施方式中，所述脉冲宽度调制器优选地被进一步设置成将所述RF信号时间划分成第一时段和第二时段，在所述第一时段期间，输出具有与操作的切割模式相对应的第一脉冲宽度的脉冲，在所述第二时段期间，输出具有与操作的凝结模式相对应的更短的第二脉冲宽度的脉冲，在操作的所述混合模式期间所述第一时段和所述第二时段自动地交替。
附图说明
现在将参照附图仅通过示例的方式进一步描述本发明的实施方式，其中：
图1是应用根据本发明的发生器的电外科***的示意图，
图2A和2B是由图1的发生器产生的波形的示意图，
图3A和3B是由图1的发生器产生的另选波形的示意图，
图4A和4B是由图1的发生器产生的又一波形的示意图，以及
图5是由图1的发生器产生的又一波形的示意图。
具体实施方式
参照图1，发生器1具有通过连接线4为器械3提供射频(RF)输出的输出插口2。可以通过线4中的连接从器械3，或者通过由脚踏开关连接线6连接到发生器后部的脚踏开关单元5(如图所示)，来执行发生器1的激活。在示出的实施方式中，脚踏开关单元5具有分别用于选择发生器1的凝结模式和切割模式的两个脚踏开关5A和5B。发生器前面板具有分别用于设置凝结和切割功率等级的按钮7和8，在显示器9中指示了凝结和切割功率等级。按钮10被设置为用于在凝结模式和切割模式之间进行选择的另选(alternative)装置。
图2A和2B示出了当从脚踏开关单元5或从按钮10选择了切割模式时由发生器1产生的波形。图2A示出了理想化的波形，其中向器械3提供经调幅的RF能量的脉冲11。该脉冲的电压为大约450V，且宽度为大约3ms。在脉冲11之间是基本为零电压的时段12，该“关闭(off)”时段基本持续7ms。图2B示出了非理想化的波形，该非理想化的波形更可能描述提供给器械3的实际波形。脉冲11具有由于发生器1的上升时间导致的快速但非瞬间的上升，以及随电压衰减的电压的非瞬间的下降。
图3A和3B示出了当再次从脚踏开关单元5或从按钮10选择了凝结模式时由发生器1产生的波形。图3A示出了理想化的波形，其中向器械3提供经调幅的RF能量的脉冲13。这些脉冲的电压也为大约450V，但这次宽度不大于约1ms。在脉冲13之间是基本零电压的时段14，该“关闭””时段基本持续9ms。尽管脉冲13的峰值电压与切割模式的脉冲的峰值电压相同，但减小的脉冲宽度和增加的“关闭”时段确保了器械3不会发动进入切割模式并引起组织汽化，而是保持在能够凝结与之接触的组织的亚汽化(sub-vaporisation)模式中。图3B再一次示出了非理想化的波形，该非理想化的波形更可能描述提供给器械3的实际波形。
将与凝结模式有关的图3A和3B和与切割模式有关的图2A和2B进行比较，将看到，通过对两个模式之间的脉冲宽度进行调制从而实现在切割模式和凝结模式之间的选择，这是因为用于切割模式的脉冲宽度比用于凝固模式的脉冲宽度长。
图4A和4B示出了再次从脚踏开关单元5或从按钮10选择的混合模式。在该混合模式中，由发生器1提供给器械3的波形包括切割模式的时段15，时段15与凝结模式的时段16交替，其中切割模式的时段15包括脉冲11和“关闭”时段12，凝结模式的时段16包括脉冲13和“关闭”时段14。图4B再一次示出了非理想化的波形，该非理想化的波形更可能描述提供给器械3的实际波形。在该混合模式中，时段15导致与器械3接触的组织的汽化，而时段16导致与器械3接触的组织凝结。由于时段15和时段16重复并且非常快速地交替，所以整体效果是组织被同时切割和凝结。
图5示出了混合模式的理想化版本，其中，在时段15和时段16之间不存在突然转变，但是时段15和时段16之间的波形转变跨越多个脉冲的时段。在图5中，凝结时段再一次在16示出，并包括脉冲13和“关闭”时段14。切割时段在15示出，并包括脉冲11和“关闭”时段12。在时段16和时段15之间是转变时段17，在转变时段17中，脉冲宽度从脉冲13的1ms脉冲宽度逐渐增加到脉冲11的3ms脉冲宽度。在图5中这发生在4个脉冲内。在切割时段15之后，发生器经由另一转变时段18切换回凝结时段16，在该转变时段18中，脉冲从脉冲11的3ms脉冲宽度减小到脉冲13的1ms脉冲宽度。如图5所示，这再次发生在4个脉冲内。因此该混合波形包括凝结时段16、转变时段17、切割时段15、转变时段18、凝结时段16等的重复的序列。
在图4A和4B中，切割时段15的持续时间是5个脉冲且凝结时段16的持续时间是13个脉冲。可以通过选择关于发生器1的另选简档(profile)来改变这些持续时间。另选地，响应于从器械3到发生器1的反馈，可以自动地调节切割时段和凝结时段的持续时间。例如，发生器可监测提供给器械的电流的变化值，以建立与器械接触的组织的阻抗的测量。根据测量的组织阻抗，发生器可以自动地分别调节切割时段和凝结时段。在提供的电流相对低(这指示组织展示出相对高的阻抗，可能是因为组织相对干燥)的一种情况下，发生器自动地增加切割时段15中的脉冲数目。在这个情况下，切割时段15的长度通常为10个脉冲，而凝结时段16的长度为8个脉冲。另选地，在提供的电流相对高(这指示组织展示出相对低的阻抗，可能是因为组织相对湿润(这指示存在出血))的情况下，发生器自动地减少切割时段15中的脉冲数目并增加凝结时段16中的脉冲数目。在这个情况下，切割时段15的长度通常为5个脉冲而凝结时段16的长度为13个脉冲(如图4A和4B所示)。以这种方式，发生器能够根据由测量的组织阻抗所指示的需要来调节由器械3实现的组织效果。
在不脱离本发明范围的情况下可以设想其它的变型。例如，可以提供各种不同的脉冲宽度、脉冲长度以及脉冲之间的时段，可以使用这些参数以提供对混合模式的控制的反馈。将理解，本发明的关键元素是使用类似幅度但不同脉冲持续时间的切割脉冲和凝结脉冲，以及由这两个波形的组合构成的混合模式。可以方便地选择发生器以根据需要传送切割模式、凝结模式或混合模式中的任何一个。可想到地，发生器只传送混合模式，因为该混合模式执行切割动作和凝结动作二者。

Claims (17)

1.一种电外科发生器，所述电外科发生器包括：射频r.f.能量源；至少一对输出端子，其连接到双极电外科器械并且从所述源向所述器械传送r.f.能量；以及用于所述源的脉冲电路，其中所述脉冲电路和所述源被设置成以一系列脉冲的形式传送r.f.功率信号，所述电外科发生器具有混合模式，所述混合模式包括第一切割模式和第二凝结模式的快速交替序列，所述第一切割模式包括具有预定电压幅度和第一脉冲宽度的脉冲，并且所述第二凝结模式包括具有类似的电压幅度但更小的第二脉冲宽度的脉冲。
2.根据权利要求1所述的电外科发生器，其中所述第一切割模式中的所述脉冲被电压小于50V、或者更优选地小于5V、或者还更优选地基本为零的时段所分开。
3.根据权利要求1至2的任一项所述的电外科发生器，其中所述第二凝结模式中的所述脉冲被电压小于50V、或者更优选地小于5V、或者还更优选地基本为零的时段所分开。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的电外科发生器，其中所述预定电压幅度大于200V rms、或者更优选地在300V到400V rms之间、或者还更优选地在320V到360V rms之间。
5.根据权利要求4所述的电外科发生器，其中所述预定电压幅度为大约340V rms。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的电外科发生器，其中所述第一切割模式包括脉冲宽度在1ms到10ms之间、或者更优选地在2ms到6ms之间、或者还更优选地大约为3ms的脉冲。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的电外科发生器，其中所述第二凝结模式包括脉冲宽度在0.5ms到3ms之间、或者更优选地在1ms到2ms之间、或者还更优选地大约为1.5ms的脉冲。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的电外科发生器，其中所述脉冲电路被设置成改变所述脉冲宽度以在所述第一模式和所述第二模式之间导致平稳的转变。
9.根据权利要求8所述的电外科发生器，其中所述脉冲电路被设置成通过3个或更多个脉冲的时段在所述第一模式和所述第二模式之间转变。
10.根据权利要求9所述的电外科发生器，其中所述脉冲电路被设置成在所述第一模式和所述第二脉冲模式的脉冲宽度之间对所述时段中的所述脉冲的所述脉冲宽度进行插值。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的电外科发生器，其中所述发生器被设置成测量与手术过程相关的参数，并且当在所述混合模式下操作时，根据测量的参数改变所述第一切割模式与所述第二凝结模式相比的比例。
12.根据权利要求11所述的电外科发生器，其中测量的参数是组织阻抗。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的电外科发生器，所述电外科发生器被进一步设置成能够仅在所述切割模式或所述凝结模式下操作。
14.一种操作电外科发生器的方法，所述方法包括以下步骤：
以基本恒定幅度的一系列脉冲的形式从至少一对输出端子向双极电外科器械传送RF功率信号；以及
对所述一系列脉冲进行脉冲宽度调制，以提供操作的混合模式，所述操作的混合模式在所述混合模式下的操作期间既切割又凝结组织。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述脉冲宽度调制包括：将所述RF功率信号时间划分成第一时段和第二时段，在所述第一时段期间，输出具有与操作的切割模式相对应的第一脉冲宽度的脉冲，在所述第二时段期间，输出具有与操作的凝结模式相对应的更短的第二脉冲宽度的脉冲，在操作的混合模式期间所述第一时段和所述第二时段自动地交替。
16.一种电外科发生器，所述电外科发生器包括：
射频RF源，其被设置成输出RF信号；
脉冲宽度调制器，其被设置成将所述RF信号转换为基本恒定幅度和变化的宽度的一系列脉冲；以及
一对输出端子，其被设置成用于将所述一系列脉冲提供给双极电外科器械；
其中所述脉冲宽度调制器被进一步设置成对所述一系列脉冲进行脉冲宽度调制，以提供操作的混合模式，所述操作的混合模式在所述混合模式下的操作期间既切割又凝结组织。
17.根据权利要求16所述的电外科发生器，其中所述脉冲宽度调制器被进一步设置成将所述RF信号时间划分成第一时段和第二时段，在所述第一时段期间，输出具有与操作的切割模式相对应的第一脉冲宽度的脉冲，在所述第二时段期间，输出具有与操作的凝结模式相对应的更短的第二脉冲宽度的脉冲，在操作的所述混合模式期间所述第一时段和所述第二时段自动地交替。
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