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具有溫度測量設備的電外科設備.pdf

摘要
申請專利號:

CN200980143248.0

申請日:

2009.10.28

公開號:

CN102202592B

公開日:

2014.10.22

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):A61B 18/12申請日:20091028|||公開
IPC分類號: A61B18/12; A61B18/16 主分類號: A61B18/12
申請人: 愛爾伯電子醫療設備公司
發明人: P·澤利希
地址: 德國杜賓根
優先權: 2008.10.30 DE 102008053841.8; 2009.03.19 DE 102009013917.6
專利代理機構: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283 代理人: 肖冰濱;南毅寧
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法律狀態
申請(專利)號:

CN200980143248.0

授權公告號:

102202592B||||||

法律狀態公告日:

2014.10.22|||2011.11.23|||2011.09.28

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種用于確定電外科設備中的中性電極處的溫度的改良方法。此目的通過一種用于確定具有接觸中介層的中性電極處的溫度和/或溫度變化的方法來實現,其中該方法包括以下步驟:a)確定所述接觸中介層的至少一個阻抗值;b)至少基于所述阻抗值,計算所述中性電極處的溫度變化和/或溫度。本發明的基本思想在于,在優選接觸中介層(例如,由水凝膠制成的接觸中介層)中的溫度變化與阻抗變化之間存在關系。由于可測量所述阻抗變化,故能夠導出所述溫度變化。

權利要求書

1.一種電外科設備,該電外科設備包括:HF生成器(31),該HF生成器(31)用于產生HF電流(IHF),該HF電流(IHF)能夠經由儀器(20)以及具有接觸中介層(13)的中性電極(10)而被導入到生物組織(3)中;溫度測量設備(37),該溫度測量設備(37)用于確定所述中性電極(10)處的溫度和/或溫度變化(ΔT);其特征在于,用于確定所述溫度和/或所述溫度變化(ΔT)的所述溫度測量設備(37)包括阻抗測量設備,該阻抗測量設備被配置以檢測所述接觸中介層(13)的阻抗(R(T))。2.根據權利要求1所述的電外科設備,其特征在于,所述阻抗測量設備包括測量電流生成器,該測量電流生成器被配置為向第一電極部分(11)以及向第二電極部分(11′)提供測量電流(IMess)。3.根據權利要求1或2、特別是權利要求2所述的電外科設備,其特征在于,所述測量電流生成器被配置為提供具有交流電壓,特別是具有頻率≤300kHz、更具體為≤150kHz、以及再具體為≤100kHz的交流電壓的測量電流(IMess)。4.根據前述任一項權利要求、特別是權利要求2或3所述的電外科設備,其特征在于,所述電極部分(11,11′)被安排為在所述接觸中介層(13)上相互之間電絕緣。5.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,所述HF生成器(31)被配置為提供具有頻率≥300kHz以及具體為≥1000kHz的交流電壓的HF電流(IHF)。6.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,所述接觸中介層(13)具有電阻抗,該電阻抗具有溫度依賴性,特別具有每攝氏度≥1%的相對阻抗變化,更具體為具有每攝氏度≥2%的相對阻抗變化。7.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,所述接觸中介層(13)包括水凝膠。8.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,所述溫度測量設備(37)包括阻抗積分設備,特別是一種積分設備,該阻抗積分設備被配置為在預先確定的時間段上對阻抗變化(ΔR)進行積分,以進行熱平衡估計。9.根據前述任一項權利要求、特別是權利要求8所述的電外科設備,其特征在于,所述預先確定的時間段包括所述HF生成器(31)的多個激活階段以及去激活階段。10.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,該電外科設備還包括:識別設備,該識別設備用于確定參數,特別是所述中性電極(10)的至少一個電極區域的參數和/或溫度系數(α)的參數。11.根據前述任一項權利要求、特別是權利要求10所述的電外科設備,其特征在于,所述識別設備包括具有多個參數以及多個中性電極類型的數據庫,其中所述識別設備被配置為檢測特定中性電極類型的連接,并相應地從所述數據庫讀出所述參數。12.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,該電外科設備還包括:中斷設備,該中斷設備被配置為在超過預先確定的阻抗變化情況下,中斷或限制所述HF電流(IHF)。13.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,所述接觸中介層(13)具有其阻抗隨溫度升高而降低的材料特性。14.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,為確定所述溫度和/或所述溫度變化,所述溫度測量設備(37)考慮所述HF電流(IHF)的有效值。15.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,該電外科設備還包括:電流積分設備,該電流積分設備被配置為在時間上對與所述HF電流(IHF)相關的值,特別是有效值進行加和,并將該值與阻抗變化(ΔR)相聯系,以確定所述溫度和/或所述溫度變化(ΔT)。16.一種用于確定具有接觸中介層(13)的中性電極(10)處的溫度和/或溫度變化(ΔT)的方法,該方法包括以下步驟:a)確定所述接觸中介層(13)的至少一個阻抗值;b)至少基于所述阻抗值,計算所述中性電極(10)處的溫度變化(ΔT)和/或溫度。17.根據權利要求16所述的方法,其特征在于,步驟a)在多個激活和去激活階段期間多次進行,以確定多個阻抗值。18.根據權利要求16或17、特別是權利要求16所述的方法,其特征在于,步驟b)中考慮激活階段和/或去激活階段的持續時間和/或所述HF電流(IHF)的有效值。19.根據權利要求16到18中任一項權利要求,特別是權利要求17或18所述的方法,其特征在于,步驟b)包括在時間(t)上對多個阻抗值進行積分。20.根據權利要求16到19中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,在激活階段和/或去激活階段期間檢測阻抗變化(ΔR)。21.根據權利要求16到20中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,步驟b)包括計算阻抗變化(ΔR)與激活時間(Δt)或去激活時間(Δt)之間的至少一個商。22.根據權利要求16到21中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,所述溫度變化(ΔT)的計算包括線性估計,特別是通過使用下面的公式:ΔT=R(T)-R(T0)α*R(T0)]]>其中,α是特定溫度系數,T0是起始溫度,R(T0)是起始溫度T0下的阻抗,R(T)是所測量的阻抗。23.根據權利要求16到22中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,檢測所連接的中性電極(10)的特定類型;根據所述中性電極類型,選擇預先確定的溫度系數(α)。24.根據權利要求16到23中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,如果所測量的阻抗變化超過預先確定的限制值,則輸出警報信號和/或關閉或減小所述HF電流(IHF),以對該HF電流(IHF)進行中斷或限制。

說明書

具有溫度測量設備的電外科設備、用于確定中性電極處的溫度和/或溫度變化的方法

技術領域

本發明涉及根據權利要求1的前序部分的一種電外科設備以及根據權利要求16的前序部分的一種用于確定中性電極處的溫度和/或溫度變化的方法。

背景技術

在高頻外科手術中,將電能供應給要被治療的組織。這種情況下,應用單極以及雙極高頻電流(HF電流)通常會出現差別。

在單極應用中,通常僅提供一個有效電極,向該有效電極施加高頻交流電壓。例如,在用于切割和/或凝結組織的電外科儀器處放置所述有效電極。還需要對患者身體施加中性電極,來完成經過位于所述有效電極與所述中性電極之間的所述組織的電流電路。有效電極的形式由其用途決定。通過有效電極的表面,交流電壓被導入到所述組織中,該表面相對較小,這樣會在所述有效電極直接鄰近的區域出現高電流密度,并因此出現高熱量生成。

假設其他身體部分會由于組織傳導性存在實質性不同而不會出現高電流密度,所述電流密度隨距離所述有效電極的距離的增加而迅速減小。所述施加到所述有效電極的交流電流由所述中性電極傳導出去。需要說明的是,所述中性電極被施加到患者身體的廣大區域,并僅對高頻交流電流呈現很小的接觸電阻。

在雙極應用中,提供兩個有效電極,在該兩個有效電極之間放置要被治療的組織。電流經由位于所述兩個有效電極之間的組織而被傳導,這樣,在施加HF電流的情況下,所述組織被加熱。大量電流在所述兩個有效電極之間流動。

在治療期間會出現所述中性電極沒有正確地施加到所述患者或所述電極變得部分分離。在這樣的情況下,所述電流會被限制到所述中性電極仍接觸著的部分,并且這能夠在所述部分造成相當大的阻抗,并且通常來講,會在臨近組織造成較大的電流密度。從下面參考現有技術文獻所描述內容可以看出,已知一種能夠進行中性電極施加質量評估的監控系統。

例如,專利DE?10?2004?025?613?B4公開了一種用于在高頻外科手術中確定兩個部分電極之間、或拆分中性電極(divided?neutral?electrode)的電極部分之間的接觸阻抗的方法。此處,所述兩個電極部分之間的接觸阻抗可通過振蕩器電路來確定。可以假設,對于具有大接觸面積的中性電極而言,在單個部分之間的接觸阻抗非常低。

近些年來,治療方法已得到了發展,其中相對大的HF電流可被施加相對長的時間。在使用該方法時,在中性電極處燒傷組織的危險隨之增加。這樣,即使在正確施加中性電極的情況下,仍然會造成對組織的損害,這取決于治療方法或治療過程。從理論上講,可進一步想到增加中性電極的接觸面積,盡管這點常常不可實施。

因此,有必要對中性電極處的溫度進行監控。專利申請US?2006/0079872?A1公開了出于這種目的的一種設備。根據這篇文獻,在治療電流中耦合了電阻器,其中所述電阻器的熱量可利用熱傳感器來監控。可選擇電阻器,以充分模擬中性電極和有效電極之間的真實阻抗狀況。然而,由于依賴于所使用的方法、儀器、中性電極與儀器的位置、以及被治療的器官等,阻抗值在每種應用情況下均會改變,選擇合適的電阻器是非常困難的。

現已采用的其他方法,其中考慮了直接在電極上提供商業上可獲得的溫度傳感器。然而,在電極處提供所述測量設備是非常復雜的。此外,不能被所述傳感器檢測到的局部熱量常常會升高。

通常,如上所述那樣對拆分中性電極的兩半之間阻抗進行測量。由于電阻與接觸面積成比例,該阻抗為接觸面積提供了一個引導值。此外,通過中性電極測量電流,并將該電流與接觸電阻結合在一起,可估算出電極處發生的理論功率損耗。可將該功率損耗與以經驗確定的限制值相比較,來得出有關中性電極處的溫度的結論。然而,這些方法容易出錯,并且不能提供對患者可靠的傷害保護。此處沒有考慮不同的組織類型。

發明內容

鑒于這樣的現有技術,特別是專利申請US?2006/0079872?A1,本發明的目的在于提供一種帶有改進的溫度測量設備的電外科設備。此外,將提供一種對應的用于確定中性電極處的溫度和/或溫度變化的方法。特別地,所述方法和所述設備都能夠對中性電極處的溫度狀況進行可靠且有效的估計。

根據本發明,該目的可通過根據權利要求1所述的電外科設備來實現。

特別地,可利用一電外科設備實現上述目的,該電外科設備包括:

HF生成器,用于生成HF電流,該HF電流經由儀器(20)以及具有接觸中介層(contacting?agent?layer)(13)的中性電極(10)而被導入到生物組織(3)中;

溫度測量設備,用于確定所述中性電極處的溫度和/或溫度變化,

其特征在于,

用于確定所述中性電極處的溫度和/或溫度變化的溫度測量設備包括阻抗測量設備,該阻抗測量設備被配置以檢測所述接觸中介層的阻抗。

因此,本發明的主要理念在于基于阻抗測量來估計中性電極的溫度或中性電極的溫度變化。出于這樣的目的,根據本發明的中性電極具有接觸中介層,該接觸中介層具有溫度特定阻抗。該接觸中介層的電阻隨盛行溫度(prevailing?temperature)而變化。本發明意義中的溫度特性阻抗應被理解為意味著阻抗的變化依賴于相關溫度范圍內的溫度。對于電外科,所述相關溫度范圍位于10℃與100℃之間的區間。20℃到70℃的區間可能更合適,特別是20℃到60℃的區間。

優選地,所述接觸中介層具有其阻抗隨溫度升高而降低的材料特性,特別是在相關區間內。假定對所述中性電極局部加熱,所測量的阻抗會降低。因此所述阻抗測量設備總能夠檢測最小阻抗并且因此檢測出接觸中介層的具有最高溫度的部分。

所述阻抗測量設備可包括測量電流生成器,該測量電流生成器被配置為向第一電極部分以及向第二電極部分提供測量電流。因此,優選地,可將中性電極再分為至少一個第一電極部分以及至少一個第二電極部分。可確保在所述兩個電極部分之間方便地進行阻抗的測量。同時,還可想到在多個電極部分之間對多個阻抗的測量。用這樣的方式,可獲得中性電極處具有經改善的詳細分辨率的溫度狀況。從而,該中性電極不僅用于HF電流的施加,還用于確定接觸中介層處或該接觸中介層內的阻抗或阻抗狀況。

所述測量電流生成器被配置為提供具有交流電壓(特別是具有頻率≤300kHz,更具體≤150kHz,再具體≤100kHz的交流電壓)的測量電流。利用該頻率(與利用HF電流進行治療時使用的頻率相比,該頻率很低),可以進行有效的阻抗測量。可以想象到通過濾波器將測量電流與HF治療電流彼此分開,并且對他們分別估計。

所述電極部分可被安排為處于接觸中介層上,且相互之間電絕緣。為了在單個電極部分產生不同的電勢,需要配置所述電極部分相互之間電絕緣。

所述HF生成器被配置為提供具有頻率≥300kHz且具體為≥1000kHz的交流電壓的HF電流。這樣的頻率在HF外科手術中是常見的,并且適于進行組織的有益凝結以及分離。這些頻率與測量電流中所使用的頻率有顯著的不同。可以使用頻率濾波器來從HF電壓中分離測量電壓。

所述接觸中介層可具有高溫度依賴性的電阻抗,特別具有每攝氏度≥1%的(相對)阻抗變化,更具體為具有每攝氏度≥2%的(相對)阻抗變化。所使用的接觸中介層的溫度依賴性越大,越容易通過阻抗變化來檢測溫度變化。優選地,相關溫度范圍內的相對阻抗變化大于每攝氏度1%。

所述接觸中介層可包括水凝膠或由水凝膠構成。優選地,所述接觸中介層由水凝膠制成。在施加HF電流的情況下,使用水凝膠來減小電極與皮膚之間的接觸電阻。水凝膠的阻抗對其溫度具有強烈的依賴性。因此,根據本發明,水凝膠非常適合用于進行溫度檢測。在這種情況下,水凝膠具有雙重功能。首先,所述水凝膠用于HF電流的更好施加和/或用于中性電極至患者的機械固定;以及其次,成為溫度傳感器的一部分。

所述溫度測量設備可包括阻抗積分設備,該設備被配置為在預先確定的時間段期間對阻抗變化進行積分,以進行熱平衡估計。通過對干預過程中所有變熱和冷卻階段的阻抗變化的長時期監視(在時間上進行積分),可以作出實際的熱平衡估計,從而可作出對中性電極處熱量狀態的可靠評估。

所述預先確定的時間段可覆蓋所述HF生成器的多個激活以及去激活階段。從而,在激活階段期間利用所施加的HF電流進行的加熱以及在去激活階段期間沒有施加HF電流時的冷卻都能夠被考慮到對溫度的評估中。

所述電外科設備可包括識別設備,該識別設備用于確定參數,特別是所述中性電極的至少一電極區域的參數和/或溫度系數的參數。中性電極處所測量的阻抗值取決于若干因素。這些因素中的部分因素為中性電極的面積(特別是電極部分的面積)、電極部分相對于彼此的位置、組織電阻等。可以針對特定設備以及特別針對特定中性電極,儲存與溫度計算相關的參數。所述識別設備能夠確定或讀出所述參數,并在相關模型或計算中處理所述參數。

所述識別設備可包括具有多個參數以及多個中性電極類型的數據庫,其中所述識別設備被配置為檢測特定中性電極的連接,并相應地從所述數據庫讀出參數。從而,對所連接的中性電極的確定能夠自動進行(例如,經由位于中性電極處的RFID標簽)。可以想到許多種用于確定中性電極類型的方法。還可以在治療前手動輸入中性電極類型,或在預先確定的測試位置,執行相關參數的確定。

所述電外科設備可包括中斷設備,該中斷設備被配置為在中性電極處超過預先確定的阻抗變化、或超過預先確定的溫度的情況下,中斷或限制所述HF電流。還可以想到在超過預先確定的阻抗值的情況下,所述中斷設備發出報警信號。

所述電外科設備可包括接觸中介層,該接觸中介層具有其阻抗隨溫度升高而降低的材料特性。這意味著可以使用具有負溫度系數的材料。從而可檢測大面積中性電極大具有由特別高的溫度引起的特別低的電阻的部分。

為確定所述溫度和/或所述溫度變化,所述溫度測量設備考慮所述HF電流的有效值,特別是所施加的HF電流。例如,可以計算阻抗變化與有效值之間的關系(例如,ΔR/IHF),以確定溫度變化和/或電阻,特別是組織電阻或電極與組織之間的接觸電阻。所述電阻能夠給出信息,尤其是中性電極連接到組織連接得好不好。

所述電外科設備可包括電流積分設備,該電流積分設備被配置為在時間(特別是預先確定的時間段)上對有關所述HF電流的值(特別是有效值)進行加和,并將該總量與阻抗變化相聯系,以確定所述溫度和/或所述溫度變化。如果在預先確定的時間段期間監視阻抗變化以及所施加的HF電流的總量,則可以更容易或更少出錯。單個值能夠放入關系式中(例如ΔR/∑IHF),以記錄系統的特征值并確定溫度和/或溫度變化。

上述問題還可由根據權利要求16所述的方法解決。

特別地,問題由一種用于確定具有接觸中介層的中性電極處的溫度和/或溫度變化的方法解決,其中該方法包括以下步驟:

a)確定所述接觸中介層的至少一個阻抗值;

b)至少基于所述阻抗值,計算所述中性電極處的溫度變化和/或溫度。

根據本發明的方法也使用接觸中介層的阻抗對盛行溫度的依賴性。由于接觸中介層與中性電極的施加部分之間的直接接近以及由于接觸中介層與組織之間的接近,會發生快速熱交換。可以假設直接處于中性電極下面的組織的溫度基本上與中性電極和接觸中介層的溫度相同。從而,能夠執行對中性電極處的溫度平衡的實際估計。由于HF電流的施加而造成的不允許的溫度嚴重升高能夠被識別并被防止。

步驟a)在多個激活和去激活階段期間多次被執行,以確定多個阻抗值。用這種方式,中性電極處的溫度模式或單個溫度變化能夠被更好地估計。能夠進行盛行溫度的實際估計。

在步驟b)中,考慮激活階段和/或去激活階段的持續時間和/或所述HF電流的有效值。

步驟b)可包括在時間上對多個阻抗值進行積分。

該方法可包括激活階段和/或去激活階段期間的阻抗變化。例如,可以基于冷卻時間與阻抗變化之間的商,來得出關于盛行溫度的結論。可以假設,如果中性電極與周圍環境之間的溫度下降越劇烈,所述中性電極冷卻得越快。從而隨時間的阻抗變化能夠代表用于確定溫度的重要參數。

所述溫度變化的計算可包括線性估計,具體通過使用下面的公式:

ΔT=R(T)-R(T0)α*R(T0)]]>

其中

α是特定溫度系數,

T0是起始溫度,

R(T0)是在起始溫度T0下的阻抗,

R(T)是所測量的阻抗。

盡管所使用的接觸中介(優選為水凝膠)的阻抗與溫度之間沒有線性關系,但可通過線性方程式,根據阻抗變化對溫度的依賴關系,充分精確地近似計算阻抗變化。可替換地,可使用更高階的多項方程式來進行近似計算。所述特定溫度系數能夠在合適的測試場所提前確定。還可以想到,可為更高階的多項方程式確定多個溫度系數。

該方法可包括:

檢測所連接的中性電極的特定類型;

根據所述中性電極類型,選擇預先確定的溫度系數或任意其他參數。

這樣,提前確定的參數能夠自動地被包括在本方法中。

該方法可包括如果所測量的阻抗變化超過預先確定的限制值,則發出警報信號和/或關閉或減小所述HF電流。這樣,在存在不允許的溫度的情況下,可輸出報警信號,并且中斷或限制HF電流,以避免對患者的傷害。

附圖說明

下面將參考以圖示形式進行說明的一些示例性實施方式,對本發明進行詳細說明。在附圖中:

圖1示出了具有單極儀器的HF生成器系統;

圖2示出了HF生成器系統的組件;

圖3示出了中性電極處的電阻以及電流狀況;

圖4示出了理想的電阻-溫度曲線圖;以及

在下面的描述中,對相同部件或以相同方式工作的部件使用相同的參考標記。

具體實施方式

圖1示出了一種電外科設備,該電外科設備包括HF生成器系統30、單極儀器20以及中性電極10。所述HF生成器系統30提供HF電流IHF,該HF電流通過單極儀器20以及中性電極10被施加到軀干1。圖1示出了軀干1的示意性橫截面。中性電極10被施加至軀干1的一大區域。單極儀器20包括面積遠小于中性電極10的面積的有效電極。電流從有效電極流到中性電極。在緊鄰有效電極時,電流密度很高,從而可以進行組織3的定向凝結或分離(見圖3)。

圖2示出了HF生成器系統30的必備組件。這些包括控制設備36、顯示設備32、操作設備34以及測量設備37。電外科設備的操作者可通過操作設備34來激活或去激活HF電流IHF。還可以設置不同的操作模式,例如,用于切割組織的模式以及用于凝結所述組織的另一種模式。取決于來自用戶的信息,控制設備36控制根據輸入提供HF電流IHF的HF生成器31。顯示設備32能被用來顯示所設置的參數,例如,當前操作模式。顯示設備32還可顯示中性電極10處當前盛行的溫度,并能夠輸出報警消息,該消息可保護患者不受來自該治療的不希望的損害。根據本發明,通過測量設備37使用輔助電流源38來確定中性電極10的溫度。一旦所述中性電極10達到可能導致燃燒的溫度,所述HF生成器31被關閉,并且顯示設備32輸出相關報警消息。

在根據本發明的中性電極10的一個示例性實施方式中(見圖3),所述中性電極包括第一電極部分11以及第二電極部分11′。所述電極部分11、11′被安排在支撐材料上,以使得所述部分相互之間電絕緣。

在所述中性電極10的一個實施方式中,在單個電極部分11、11′之間放置電絕緣體或水凝膠13。在本示例性實施方式中,涉及一種自粘性中性電極10,該自粘性中性電極包括導電水凝膠層13,并被貼敷到組織3上,以施加HF電流IHF。本發明利用了水凝膠13具有高溫度阻抗系數這一事實。例如,對于商業上可獲得的中性電極10以及商業上可獲得的水凝膠13,在從25℃到40℃的溫度范圍,可測量到每攝氏度2%到4%范圍內的相對阻抗變化。這種效應可用來確定中性電極10處的溫度增加。然而,還必須考慮多種其他參數。例如,環境狀況對所測量的阻抗R(T)具有強烈影響。

為了測量依賴于溫度T的阻抗R(T),測量設備37包括輔助電流源38。這提供了施加到電極部分11、11′的測量電流IMess。可通過與所述輔助電流源38并聯的電壓測量設備,確定測量電壓UMess。從而,所述測量設備37能夠測量總阻抗。如圖3所示,在第一模型中,假設總阻抗由多個電阻組成。這樣,測量電流IMess經過所述第一電極部分11、通過所述水凝膠13、至少部分進入所述組織3、再次經過所述水凝膠13以及然后到達所述第二電極部分11′。所述總阻抗由凝膠電阻RGel1、組織電阻RGewebe以及第二凝膠電阻RGel2組成。

在該第一模型中,可以假設可以在相關溫度范圍內(大約20°到70°)忽略所述組織電阻變化。所述測量設備37能夠通過測量電流IMess確定凝膠電阻值RGel1、RGel2。所述組織電阻RGewebe能夠通過進一步測量來確定、或能夠被設置為對應于組織所產生的近似電阻的常數值。

在第二模型中,假設凝膠電阻值RGel1、RGel2比組織電阻RGewebe低,這樣由測量設備37進行的測量僅包括水凝膠13的阻抗R(T)的變化。可以相應地選擇水凝膠13。

在第三模型中,當使用普通水凝膠13時,該模型可最好地對實際情況進行模擬。假設水凝膠13的電阻大于組織3的電阻。特別是由于水凝膠13層的厚度很小,這是現實中經常存在的。實驗顯示,在水凝膠層中存在30%的電流,然而在組織中存在70%的電流。可以想到的情況為僅大約10%的電流存在于水凝膠13中。如圖2所示,因此由凝膠電阻值RGel1、RGel2以及組織電阻RGewebe組成阻抗R(T)。由于與水凝膠13的溫度相比較,在施加HF電流IHF情況下,組織溫度僅非常慢地變化——血液循環致使所產生的熱能被快速傳導走——同時,利用這個模型,還可以假設RGewebe的常數或近似常數值。組織3的溫度對組織中的阻抗變化ΔR僅有很小的影響。因此,根據本發明,這能夠被檢測到。

由于隨著溫度T的升高,凝膠電阻值RGel1、RGel2迅速下降,這樣可出現進一步的有益效果。假定對中性電極10進行點加熱或局部加熱,在該區域內能夠檢測到所測量的阻抗R(T)的快速下降。

在組織3、水凝膠13以及中性電極10均出現的熱效應均可歸因于所施加的HF電流IHF。在使用兩個電極部分11、11′情況下,所述HF電流IHF被分為兩個HF部分電流IHF1、IHF2。這些HF部分電流IHF1、IHF2在圖3中被示意性示出。

在該示例性實施方式中,假設水凝膠13的阻抗和水凝膠13的溫度T之間的關系能夠用第一階溫度系數α足夠準確地建模。可替換地,隨后能夠包括更高階的溫度系數。

在數學上,由下述公式計算溫度變化ΔT:

ΔT=R(T)-R(T0)α*R(T0)]]>

此處,R(T)是在溫度T下測量出的阻抗,R(T0)是在起始溫度T0下的阻抗,以及α是特定溫度系數。該特定溫度系數α能夠在例如測試裝備中被確定。

通過參考圖4中的曲線圖對測量設備37的功能進行說明。

X軸表示時間t的推移,以秒為單位。Y軸表示所測量的阻抗R(T)的值R1、R2、R3、R4(以歐姆為單位)(下面的線)以及中性電極10處的盛行溫度T(t)(上面的線)(以攝氏度為單位)。在Y方向上,溫度值T1、T2、T3、T4下降,所述阻抗值R1、R2、R3、R4在Y方向上上升。

該曲線圖通過舉例的方式示出了根據本發明使用中性電極10的HF治療過程。在施加中性電極10之后,立即在水凝膠13中建立第一溫度值T1。所述第一溫度值T1基本對應于約為32℃的身體表面溫度。測量設備37能夠檢測第一阻抗值R1。在時間點t1,HF生成器31在低功率水平下被激活(圖中由斜坡示意性表示)。激活階段持續直到時間點t2。在激活階段期間,所測量的阻抗R(T)降到阻抗值R3。由于測量設備37知曉起始溫度T1、起始阻抗R1、以及時間點t2處的阻抗值R2,該測量設備能夠使用上述公式計算所述溫度變化ΔT。基于此,能夠確定絕對溫度值T3。

在去激活階段(時間點t2到t3),所測量的阻抗R(T)升高。這里同樣,由于R2可被測量并且R3、T3已知,可基于阻抗變化ΔR,確定所述溫度變化ΔT。這樣,測量設備37能夠根據當前溫度變化ΔT,計算溫度T2。在HF生成器31激活的后續階段(時間點t3到t4),中性電極的溫度T(t)再次升高。這里,溫度變化ΔT能夠再次被計算。

已描述了根據本發明的確定中性電極10處的溫度T(t)和溫度變化ΔT的示例性實施方式。

在其他示例性實施方式中,能夠使用其他參數。例如,可想到考慮時間間隔期間的溫度變化ΔT。由于存在接近環境的急劇溫度下降,這樣可以使用相對短的去激活階段期間的急劇溫度下降作為中性電極10處存在相對高的溫度T(t)的指示。利用水凝膠13的阻抗變化ΔR與水凝膠溫度變化ΔT之間存在直接關系這一效應的許多種其他方法亦是可以預見的。

參考標記

1?軀干

3?組織

10?中性電極

11、11′?電極部分

13?水凝膠

20?單極儀器

30?HF生成器系統

31?HF生成器

32?顯示設備

34?操作設備

36?控制設備

37?測量設備

38?輔助電流源

39?電壓測量設備

ΔR?阻抗變化

ΔT?溫度變化

T(t)?中性電極的溫度

R(T)?阻抗

IMess?測量電流

UMess?測量電壓

RGel1、RGel2?凝膠電阻

RGewebe?組織電阻

IHF?HF電流

IHF1、IHF2?HF部分電流

t1、t2、t3、t4、t5?時間點

T1、T2、T3、T4?溫度值

R1、R2、R3、R4?阻抗值

T?溫度

α?溫度系數

權利要求書(按照條約第19條的修改)

1.一種電外科設備,該電外科設備包括:

HF生成器(31),該HF生成器(31)用于產生HF電流(IHF),該HF電流(IHF)能夠經由儀器(20)以及具有接觸中介層(13)的中性電極(10)而被導入到生物組織(3)中;

溫度測量設備(37),該溫度測量設備(37)用于確定所述中性電極(10)處的溫度和/或溫度變化(ΔT);

其中,所述溫度測量設備(37)包括用于確定所述溫度和/或所述溫度變化(ΔT)的阻抗測量設備,該阻抗測量設備被配置以檢測所述接觸中介層(13)的阻抗(R(T));

其中,所述阻抗測量設備包括測量電流生成器,該測量電流生成器被配置為向第一電極部分(11)以及向第二電極部分(11′)提供測量電流(IMess);

其特征在于,該電外科設備還包括:

電流積分設備,該電流積分設備被配置為在時間上對與所述HF電流(IHF)相關的值進行加和,并將該值與阻抗變化(ΔR)相聯系,以確定所述溫度和/或所述溫度變化(ΔT)。

2.根據權利要求1所述的電外科設備,其特征在于,

所述測量電流生成器被配置為提供具有交流電壓,特別是具有頻率≤300kHz、更具體為≤150kHz、以及再具體為≤100kHz的交流電壓的測量電流(IMess)。

3.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,

所述電極部分(11,11′)被安排為在所述接觸中介層(13)上相互之間電絕緣。

4.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,

所述HF生成器(31)被配置為提供具有頻率≥300kHz以及具體為≥1000kHz的交流電壓的HF電流(IHF)。

5.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,

所述接觸中介層(13)具有電阻抗,該電阻抗具有溫度依賴性,特別具有每攝氏度≥1%的相對阻抗變化,更具體為具有每攝氏度≥2%的相對阻抗變化。

6.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,

所述接觸中介層(13)包括水凝膠。

7.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,

所述溫度測量設備(37)包括阻抗積分設備,該阻抗積分設備被配置為在預先確定的時間段上對阻抗變化(ΔR)進行積分,以進行熱平衡估計。

8.根據權利要求7所述的電外科設備,其特征在于,

所述預先確定的時間段包括所述HF生成器(31)的多個激活階段以及去激活階段。

9.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,該電外科設備還包括:

識別設備,該識別設備用于確定參數,特別是所述中性電極(10)的至少一個電極區域的參數和/或溫度系數(α)的參數。

10.根據前述任一項權利要求、特別是權利要求9所述的電外科設備,其特征在于,

所述識別設備包括具有多個參數以及多個中性電極類型的數據庫,其中所述識別設備被配置為檢測特定中性電極類型的連接,并相應地從所述數據庫讀出所述參數。

11.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,該電外科設備還包括:

中斷設備,該中斷設備被配置為在超過預先確定的阻抗變化情況下,中斷或限制所述HF電流(IHF)。

12.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,

所述接觸中介層(13)具有其阻抗隨溫度升高而降低的材料特性。

13.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,

為確定所述溫度和/或所述溫度變化,所述溫度測量設備(37)考慮所述HF電流(IHF)的有效值。

14.根據前述任一項權利要求所述的電外科設備,其特征在于,

所述電流積分設備被配置為在時間上對所述HF電流(IHF)的有效值進行加和。

15.一種用于確定具有接觸中介層(13)的中性電極(10)處的溫度和/或溫度變化(ΔT)的方法,該方法包括以下步驟:

a)確定所述接觸中介層(13)的至少一個阻抗值;

b)至少基于所述阻抗值、所施加的HF電流(IHF)的激活階段的持續時間、以及所述HF電流(IHF)的有效值,計算所述中性電極(10)處的溫度變化(ΔT)和/或溫度。

16.根據權利要求15所述的方法,其特征在于,

步驟a)在多個激活階段和去激活階段期間多次進行,以確定多個阻抗值。

17.根據權利要求15或16所述的方法,其特征在于,

步驟b)中考慮激活階段和/或去激活階段的持續時間。

18.根據權利要求16或17所述的方法,其特征在于,

步驟b)包括在時間(t)上對多個阻抗值進行積分。

19.根據權利要求15到18中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,

在激活階段和/或去激活階段期間檢測阻抗變化(ΔR)。

20.根據權利要求15到19中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,

步驟b)包括計算阻抗變化(ΔR)與激活時間(Δt)或去激活時間(Δt)之間的至少一個商。

21.根據權利要求15到20中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,

所述溫度變化(ΔT)的計算包括線性估計,特別是通過使用下面的公式:

ΔT=R(T)-R(T0)α*R(T0)]]>

其中,

α是特定溫度系數,

T0是起始溫度,

R(T0)是起始溫度T0下的阻抗,

R(T)是所測量的阻抗。

22.根據權利要求15到21中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,

檢測所連接的中性電極(10)的特定類型;

根據所述中性電極類型,選擇預先確定的溫度系數(α)。

23.根據權利要求15到22中任一項權利要求所述的方法,其特征在于,

如果所測量的阻抗變化超過預先確定的限制值,則輸出警報信號和/或關閉或減小所述HF電流(IHF),以對該HF電流(IHF)進行中斷或限制。

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