专利名称：电外科装置和用于在探针主体上产生指定热量分布方法以及用于产生热量分布场的方法
电外科装置和用于在探针主体上产生指定热量分布方法以 及用于产生热量分布场的方法本发明涉及一种根据权利要求1的电外科装置，根据权利要求7所述的用于产生 指定热量分布的方法和根据权利要求8所述的用于产生热量分布场的方法。电外科器具，特别是用于去活化组织的探针(切除探针)是已知的，它们包括具有 用于施加高频电流的至少一个电极的探针主体和冷却装置。高频电流通过HF(高频)发生器产生。在高频外科手术中，高频的交流电通过人体来选择性地损害组织。高频外科手术 的一个应用领域是去活化肿瘤组织。高频外科手术使用了加热的热效应，由其来完成组织 的去活化。高频电流的双极和单极应用之间存在着区别。在单极应用中，电外科手术装置包 括仅一个电极，同时第二个中性电极直接设置在病人上。该电流反比例于组织的电阻从装 置的电极流向中性电极。在装置电极的直接邻近部分中，电流密度对于所述热效应的发生是足够高的。随 着与该电极距离的增加，电流密度以与其倒二次方的关系降低。因此，高频电流的去活化效 果在空间上是有限的。对于双极应用，该装置包括两个电极。例如，探针尖可构造成第一电极，只要探针 的最接近部分用作第二电极。高频电流或高频电压施加在彼此绝缘的两电极之间。通过设 置其间的组织完成回路。产生的电流分配场集中在探针的直接邻近部分中。不言而喻的是，与高频电流的开始施加无关，高的场密度形成在装置的直接邻近 部分中。该高的场密度会导致周围组织的碳化。至少在去活化肿瘤中，该碳化是不期望的， 因为使用该方法形成的层具有强的绝缘效果并阻止了更深组织区域中的治疗。此外，人体 不容易分解掉这种碳化组织。为此，冷却装置用于冷却直接邻近的组织且为了防止邻近组织的脱水和/或碳 化。当在去除探针帮助下去活化肿瘤组织时，它会出现相邻的结构(例如血管、淋巴 管、脏器)损害电流的分布以及因此的靠近探针的热量分布。在单极探针的情况下，中性电极相对探针或装置的位置会导致在组织内产生不想 要的电流分配。因此，例如当治疗肿瘤时，为了完全地去活化肿瘤，期望提供一种尽可能均 勻，且优选球状的热量分布场。 从这些现有技术出发，本发明的目的是提供一种改进的用于去活化组织的电外科 装置。特别地，对传统的电外科装置进行改进以便所述装置产生用于去活化组织的指定热 量分布场。此外，提供了用于在探针主体上产生指定热量分布的方法和用于产生热量分布 场的方法。根据权利要求1的装置或根据权利要求7或8的方法完成了本发明的该目的。该目的获得了一种电外科装置，更别是一种用于去活化组织，包括探针主体，
用于将高频电流施加给组织的至少一个电极，通过该电极可产生用于去活化组织 的组织受热或热量分布场，用于影响热量分布场的冷却装置，其中所述冷却装置具有蒸发区域，该区域通过 一进口供入有液体以冷却探针主体的至少一部分，用于从蒸发区域去除液体的出口，其中蒸发区域进行构造以使得探针主体上的热 量分布通过改变进口的入口压力和或出口的出口压力进行调节。其中本发明的要点在于，通过高频电流产生的热量分布场受到探针主体上指定热 量分布的影响。热量分布场因而可调节成当地条件。特别地，要考虑与其他组织具有不同 导电率并影响电流分布场的结构。在单极的装置中，有可能通过探针主体来调节热量分布 以使得装置上的电极与中性电极部分之间的不同距离不会或者仅轻微地影响热量分布场。根据本发明，探针主体或其部件上的热量分布可通过改变入口压力和/或出口压 力设置。该电外科手术装置包括一用于调 整入口压力和/或出口压力的调整设备。容易想 到的是，压力条件或入口压力或出口压力的调节在外部设备中加以进行。可替代地，本发明 的电外科手术装置包括有一调整设备如阀，来调整入口压力或出口压力。蒸发区域可包括至少一个阻流元件或涡流元件，其将蒸发区域分成至少一个远端 区和至少一个近端区，并进行构造以使得压力条件随着增加的入口压力在近端区和远端区 之间变化。为了获得冷却效果，可以使用蒸汽压缩冷冻设备或焦耳_汤姆逊效应。用这两种 方法，获得的冷却能力基本上依赖于蒸发区域内的压力条件。本发明提供了设置在蒸发区 域内的至少一种涡流元件或阻流元件，其将蒸发区域分成至少两个压力区域，具体是近端 压力区域和远端压力区域。依赖于入口压力或出口压力，压力条件可在近端压力区域和远 端压力区域之间变化。例如，在给定低入口压力下，其中只有一点液体被引入蒸发区域，涡 流元件的流阻小得可忽略。近端压力区域的压力因此仅稍微不同于远端压力区域中的压 力。如果增加入口中的压力，流阻会依赖于阻值的设计或涡流元件的流阻而增加。由于入口 通向远端压力区域，这里将存在显著高于近端压力区域中的压力。在给定温度下，对于冷却 齐U，这意味着所述冷却剂在远端压力区域中不会蒸发或者仅部分蒸发，而在近端压力区域， 发生完全蒸发。依赖于出口压力或入口压力与出口压力之间的关系，同样能确保压力条件 的相应变化。蒸发区域可包括多个流阻元件和/或涡流元件，其进行排列并构造，使得依赖于 入口压力和/或出口压力，特别沿着探针的纵轴方向，蒸发区域中形成至少一个主要的压 力梯度。因此，蒸发区域可进行设置以使得沿着流体的流动方向存在有规定的流阻。例如， 其中可设置多个流阻元件，其依赖于入口压力和/或引入的流体体积，感生出不同的流阻。 因此，能够依赖于入口压力和/或出口压力而改变主要的温度梯度。在每种情况下，主要 压力梯度降到沸腾压力的地方或者沸腾压力区域，最大冷却效应都将会出现。因此，根据需 要，最大冷却效应位于探针主体内是可能的。在探针具有长的形状和纵轴以及蒸发区域沿着所述纵轴进行设置的情况下，依赖 于入口压力和/或出口压力，主要的梯度可进行调整以使得冷却剂靠近于探针的近端或远 端蒸发。连续的可调位置是容易想到的。
至少一个涡流元件可包括一膨胀元件，特别是膨胀喷嘴。例如，流体可通过该膨胀 喷嘴引入到蒸发区域中。依赖于入口压力或出口压力的设置，立即在膨胀喷嘴的后面产生 沸腾压力。通过调整入口压力和/或出口压力，沸腾压力可沿着流动方向移动。例如，通过 增加入口压力，流阻可在随后的涡流元件处增加，使得沸腾压力就只在这些涡流元件后就 强烈地下降，以致发生蒸发。 电外科手术装置可包括控制设备，该设备调节加热组织的高频电流并调节决定探 针冷却的入口压力和/或出口压力，以便施加高频电流时，在组织中产生规定的热量分布 场，特别是基本上球形的热量分布场。例如，如果形成的热量分布场是对称的，特别是球形 的，则在治疗肿瘤中它是有帮助的。热量分布场可进行限定，以使涉及的区域是靠近探针主 体的立体区域，并由高频电流进行加热。特别地，热量分布场可进行限定以使得该区域内的 组织被强烈地加热以使它进行去活化。上述问题的解决提供了一种在电外科手术装置上的探针主体上产生指定的热量 分布的方法，其中，所述方法包括以下步骤经由进口供入用于冷却探针主体的液体；将液体引入到通过该液体从其吸取热量的蒸发区域；通过出口去除液体；其特征在于，通过改变进口中的入口压力和/或出口中的出口压力调整蒸发区域中的主要压 力梯度，以产生指定的热量分布。在热量分布的设置中，本发明的主要构思在于通过调整主要的压力梯度定位冷却 效应。依赖于主要压力梯度的构造，在蒸发区域内不同位置发生冷却剂的蒸发。上述问题的解决提供了一种根据权利要求8所述的方法，该问题的解决提供了一 种用于在组织内产生热量分布场的方法，该方法包括以下步骤通过电外科手术装置施加高频电流加热组织；通过电外科手术装置的探针主体冷却组织，其中所述冷却包括根据权利要求7所 述的方法在探针主体上产生指定的热量分布。下文根据一些示例性实施方式对本发明进行说明，参照附图对其进行详细说明， 其中
图1示出了电外科手术装置的主要部件；图2示出了在近端区域中有更强烈的冷却的具有热量分布场的双极切除探针；图3示出了在远端区域中具有更强烈冷却的热量分布场的双极切除探针。图4示出了在远端区域中具有更强烈冷却的热量分布场的单极切除探针；图5示出了具有层状排列的流阻元件的切除探针横截面。图6示出了具有螺旋流阻元件的切除探针横截面；和图7示出了具有三角形流阻元件的切除探针的横截面。在下文的描述中，相同的参考标记用于相同和相似功能的部件。图1示出了根据本发明的电外科手术装置的主要部件。切除探针10通常供入有来自流体源40的液体。为了调整指定的入口压力Pl和 /或出口压力P2，液体源40与液体调节装置42流体连通，该调节装置包括有多个阀和测量 元件。
高频发生器30与切除探针10电连接并通过适当电极16、16’(参见图2)或 16”(参见图4)向待处理组织1提供高频电流。电外科手术装置还包括控制高频发生器30 和液体调节装置42的控制器50。控制器50接受来自操作单元60的信号，通过该操作单元 治疗医师能够在电外科手术装置上进行设置。例如，凝结过程可通过操作 单元60启动。图2显示了根据本发明的第一实施方式的切除探针10。所述探针是具有第一电极 16和第二电极16’的双极切除探针10。两电极16，16’位于靠近探针尖11的探针主体12 的远端区域中。两电极16，16’彼此电绝缘。高频电流一被施加到电极16、16’上，电流分布场就在接触切除探针10的组织1 中形成。提供的该组织是均勻的，该电流分布场的构造基本上为球形，其中电流密度随着与 探针主体12的距离增大而降低。在该组织中，以热能形式体现的高频电流实施作业。依赖 于组织1的结构，形成热量分布场。在热量分布场内是其中温度升高足够得高以使组织去 活化的区域。所述区域定义为凝结区域4。组织1中的不规则结构，如血管、淋巴管或器官可影响电流分布场以产生不对称 的热量分布场。不对称的热量分布场，以及因此的不对称凝结区域4通常是不期望的。在图2所示的示例性实施方式中，血管2位于切除探针10的直接邻近部分。使用 传统的切除探针10，会在血管2的区域中产生高度不对称的凝结区域4。然而，根据本发明 的切除探针10能抵消该效应。为此，位于第一电极16后近处的第二电极16’被更强烈地 冷却。形成了如图2中显示的大致对称的凝结区域4。图3显示了根据本发明的切除探针10的又一示例性实施方式。血管2位于第一 电极16附近以及因此的探针尖11的直接邻近部分。由此形成的凝结区域4的不对称可通 过切除探针10的远端，也就是说第一电极16的更强烈的冷却加以抵消。因此，考虑到探针 主体12上的热量分布，在近端方向上降低的最大冷却性能(最低温度)在探针尖11的区 域中产生。因此，流体远端引入到蒸发区域导致在蒸发区域内的近端方向上主要压力梯度 的降低。图4显示了根据本发明的切除探针10的又一示例性实施方式。这是单极探针10。 切除探针10因此包括只一个电极16。用于施加高频电流的电极是中性电极16”，该电极大 面积地应用在组织1的表面上。依赖于切除探针10相对大面积中性电极16”的位置和取 向，产生了依赖于电极16、16”之间距离的电流分布场。在图4的示例性实施方式中，靠近 探针尖11的组织1中的电流密度基本上高于位于电极16的近端与中性电极16”之间的区 域中的电流密度。因此，靠近探针尖11会发生不期望的组织1的碳化。为了防止该效应， 本发明的切除探针10更强烈地冷却靠近探针尖11的区域中的探针主体12。特别地，电极 16的远端比近端要进行更强烈地冷却。单极切除探针10的位置和取向是容易想到的，其中为了可能产生最均勻降低的 热量分布场，必须更强烈地冷却电极16的近端。对于本发明重要的是，能够调整切除探针10的探针主体12处的热量分布。特别 地，根据本发明的切除探针10能使最大冷却效应沿着其纵轴移动。因此，能够在切除探针 10的尖11处设置最大冷却区域。可替代地，冷却区域可设置在电极16的近端17附近。图5-7中显示的切除探针10的示例性实施方式能够通过入口压力Pl调整或设置 冷却中心。这些切除探针10包括蒸发区域20，其中冷却剂蒸发，且切除探针10，特别是探针主体12吸取热能。蒸发区域20沿着切除探针10的纵轴在近端方向上从探针尖11伸出。
冷却剂经由探针尖11附近的入口 13引入到蒸发区域20中。由于沸点根据冷却 剂依赖于占优的压力和温度，只有当压力P3低于探针尖11附近蒸发区域20中占优的沸腾 压力时，冷却剂才在给定温度蒸发。根据图4，蒸发区域20包括多个涡流元件21、21’，它们以如下方式交替排列，即在 返回到出口 14时，制冷剂不得不通过形成涡流元件21、21’的单个层片。结果，产生了紊流。 该紊流特别提高了冷却剂和切除探针10之间的热传导。而它也引起了流阻，流阻依赖于入 口压力Pl增加。因此，具有刚好低于沸腾压力的低入口压力时，仅存在有低的流阻。冷却剂在膨胀 喷嘴22附近的蒸发区域20的远端区域中蒸发。因此，蒸发区域远端中的主要压力梯度降 到沸腾压力之下。随着入口压力Pl的增加，流阻增加。这产生了回压，回压在蒸发区域20 的远端方向上增加。涡流元件21、21’进行排列并构造使得压力P3在流动方向上降低。因 此容易向导进行入口压力Pl的调整，使得冷却剂的蒸发只在最后的涡流元件21后发生。因 此，主要压力梯度的压力P3保持在沸腾压力之上，直到所述最后的涡流元件21。通过入口 压力Pl的改变，蒸发区域20中的压力P3的主要压力梯度能够加以调整，以使得蒸发也就 是说最大冷却的区域能够根据需要进行定位。图6和7显示了涡流元件21、21，的又有一实施方式。在图6中，蒸发元件21、21， 构造成围绕在进口 13周围的螺旋。在图7中，涡流元件21、21’构造成锯齿形状，向蒸发区域中伸入。参考标记1 组织2 血管4凝结区域10切除探针11探针尖12探针主体13 入口14 出口16，16，电极16”中性电极17电极16的近端20蒸发区域21，21，涡流元件22膨胀喷嘴30高频发生器40流体源42流体调节装置50控制单元60操作单元
Pl入口压力P2出口压力
P3蒸发区域中的压力20
权利要求
1.用于去活化组织(1)的电外科手术装置特别是探针(10)，包括一探针主体(12)，用于将高频电流施加到组织(1)的至少一种电极(16，16’，16”)，通过该电极，能够产 生用于去活化该组织的组织加热或热量分布场，一用于影响热量分布场的冷却装置，其中，所述冷却装置具有蒸发区域(20)，该区域通 过一进口(13)供入有液体以冷却探针主体(12)的至少一部分，一出口(14)以从蒸发区域(20)中除去液体，其特征在于，蒸发区域(20)进行构造以便通过改变进口(13)中的入口压力(Pl)和/ 或出口(14)中的出口压力(P2)调整探针主体(12)上的热量分布。
2.根据权利要求1所述的电外科手术装置，其特征在于，一用于调整入口压力(Pl)和 /或出口压力(P2)的调整装置(41)。
3.根据在前权利要求之一所述的电外科手术装置，其特征在于，蒸发区域(20)包括至 少一个流阻元件或涡流元件(21，21’)，其将蒸发区域(20)分成至少一个远端区域和至少 一个近端区域，并进行构造以使得随着增加的入口压力(Pl)，压力条件在近端区域和远端 区域之间变化。
4.根据在前权利要求之一所述的电外科手术设备，其特征在于，蒸发区域(20)包括多个流阻元件和/或涡流元件(21，21’)，其进行排列并构造，使得 依赖于入口压力(Pl)和/或出口压力(P2)，特别沿着探针(10)的纵轴方向，蒸发区域(20) 中形成至少一个主要的压力梯度。
5.根据在前权利要求之一所述的电外科手术设备，其特征在于，至少一个涡流元件 (21,21')包括膨胀元件，特别是膨胀喷嘴(22)。
6.根据在前权利要求之一所述的电外科手术设备，其特征在于，一控制设备，该设备调 节加热组织的高频电流并调节决定探针冷却的入口压力(Pl)和/或出口压力(P2)，以便施 加高频电流时，在组织中产生规定的热量分布场，特别是基本上球形的热量分布场。
7.用于在特别根据在前权利要求之一所述的电外科手术装置的探针主体(12)上产生 指定热量分布的方法，其中，所述方法包括以下步骤经由进口(13)供入用于冷却探针主体(12)的液体；将液体引入到通过该液体从其吸取热量的蒸发区域(20)；通过出口(14)去除液体；其特征在于，通过改变进口(13)中的入口压力(Pl)和/或出口(14)中的出口压力(P2)调整蒸发 区域(20)中的主要压力梯度，以产生指定的热量分布。
8.用于在组织(1)内产生热量分布场的方法，包括以下步骤通过电外科手术装置施加高频电流加热组织(1)；通过电外科手术装置的探针主体(12)冷却组织(1)，其中所述冷却包括根据权利要求 7所述的方法在探针主体(12)上产生指定的热量分布。
全文摘要
本发明涉及一种用于去活化组织的电外科手术装置。该电外科手术装置包括探针主体，其装备有至少一个电极和冷却装置。所述探针主体适合通过用于去活化组织的高频电流产生热量分布场。冷却设备防止了探针主体附近组织的碳化，由于最大的电流密度在此发生。根据本申请，对电外科手术装置进行改进以对探针主体上的热量分布进行调整。最大冷却区域的所述调整或定位优选通过调节供给电外科手术装置冷却剂的入口压力来进行。
文档编号A61B18/14GK102088923SQ200980126867
公开日2011年6月8日 申请日期2009年6月23日 优先权日2008年7月10日
发明者弗朗茨·盖泽尔哈特, 霍斯特·克根瑞斯, 马蒂亚斯·福格特伦德 申请人:爱尔伯电子医疗设备有限公司