Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine chirurgische Vaporisationselektrode.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind elektrische chirurgische Resektionswerkzeuge bekannt, bei deren Verwendung zum Resezieren Hochfrequenz(HF)-Wechselstrom durch den zu behandelnden Körperteil geleitet wird, um das entsprechende Gewebe, z.B. in Prostata, Blase oder Uterus, mittels Vaporisation gezielt lokal zu entfernen bzw. zu schneiden. Zu diesem Zweck wird an einer Elektrode eine HF-Spannung angelegt, die mittels geeigneter HF- Generatoren erzeugt und über entsprechende Zuführungen auf den Arbeitsteil der Elektrode aufgeschaltet wird, wobei derartige Elektroden je nach Ausbildung bipolar oder monopolar betrieben werden können.

Am häufigsten angewendet wird die monopolare Technik, wobei ein Pol der HF- Spannungsquelle über eine möglichst große Fläche als Neutralelektrode mit dem Patienten verbunden wird und das chirurgische Instrument (aktive Elektrode) den anderen Pol bildet. Der Strom fließt über den Weg des geringsten Widerstandes von der aktiven Elektrode zur Neutralelektrode, so dass in unmittelbarer Nähe der aktiven Elektrode die Stromdichte am höchsten ist. Folglich ist der thermische Effekt hier am ausgeprägtesten, aber auch anliegendes Gewebe wird durch Stromfluss erhitzt.

Bei der bipolaren Technik fließt der Strom im Gegensatz zur monopolaren Technik nur durch einen kleinen Teil des Körpers. Die lokalisierte Stromdichte bei der Bipolarelektrode bedingt eine rasche Erwärmung des die Elektrodenspitzen umgebenden Gewebes mit konsekutiver Vaporisation des Gewebewassers oder der das Gewebe umgebenden Spülflüssigkeit (Irrigierlösung, Saline).

Um die Elektrodenspitze bildet sich dabei eine dünne Gasschicht (Dampfpolster), welche bei ausreichend hoher Spannung (Plasmazündung) zu einem konstanten Plasma ionisiert werden kann. Die Energie des Plasmas überträgt sich auf die Zellen des zu resezierenden Gewebes und fuhrt zu dessen lokal begrenzter Vaporisation. Durch Plasmavaporisation kann ein

Gewebe schonender und effektiver getrennt bzw. entfernt werden als mit herkömmlicher

Vaporisation (z.B. mittels monopolarer Vaporisation oder mittels Laserverdampfung), da die Plasmavaporisation nur in geringstem Maße den Kontakt zwischen Elektrode und Gewebe erfordert und ohne hohe Temperaturen auskommt („kalte Vaporisation").

Tatsächlich arbeiten herkömmliche Elektroden dabei mit einer quasi-bipolaren Technik mit aktiver (HF-spannungsbeaufschlagter) Elektrode und rückleitender Elektrode. Dabei ist die rückleitende Elektrode deutlich größer als die Aktivelektrode, so dass das Plasma lediglich an der Aktivelektrode zündet. Bei einigen herkömmlichen Elektroden dienen die den Elektrodenkopf haltenden Gabelrohre als rückleitende Elektrode, während der Strom über den Transporteur zurück zum Generator geleitet wird. Wie dem Fachmann geläufig ist, handelt es sich beim Transporteur um einen Instrumentenzusatz, welcher der kontrolliert geführten Bewegung der Elektrode dient. Andere herkömmlich bipolare Elektroden besitzen eine zum Elektrodenschaft isolierte rückleitende Elektrode, von welcher der Strom durch die Elektrode zurück geleitet wird. Auch diese Elektroden arbeiten quasi-bipolar, da lediglich ein Pol als aktive, mit HF-Spannung beaufschlagte Elektrode ausgeführt ist.

In der DE 102007054438 AI ist eine chirurgische Vaporisationselektrode mit einem vorzugsweise halbkugelförmigen Elektrodenkopf beschrieben, wobei der Elektrodenkopf eine gekrümmte Arbeitsfläche aufweist und wenigstens eine Anschlussstelle, die an einen mit einem Isoliermantel umhüllten Zuleitungsdraht angeschlossen ist. Der die Anschlussstelle umgebende Oberflächenbereich des Elektrodenkopfes ist mit einer isolierenden Keramikabdeckung versehen. Die Abdeckung soll verhindern, dass sich an anderen Stellen des Elektrodenkopfes als der Arbeitsfläche Plasma bildet (sogn. „Back-Burn"), und insbesondere dass dadurch die Isolierung der elektrischen Zuleitung beschädigt wird (Schlauchabbrand). Durch ihre keramische Ausführung ist die Abdeckung thermisch und chemisch hochstabil.

Herkömmliche Vaporisationselektroden haben verhältnismäßig große in Kontakt mit Gewebe oder Saline stehende elektrisch leitfähige Oberflächen. Die Größe der elektrisch leitfähigen Oberfläche bedingt ein hohes Maß an elektrischer Energie, um das Plasma zu zünden und stabil zu halten. Neben dem hohen Maß an benötigter Energie ist der Ort der Plasmabildung nicht genau vorherbestimmt sondern unterliegt einem stochastischen Prozess an der Elektrodenoberfläche. Beide Effekte führen zu einem verringerten Wirkungsgrad und zu einer massiven Erhöhung der Saline-Temperatur. Übersteigt die Temperatur der Saline jedoch gewisse Grenzwerte stellt dies ein Risiko für den Patienten dar. Femer erschwert die Plasmabildung um größere Areale des Elektrodenkopfes das lokal konzentrierte, platzierte und dosierte Einsetzen des Energieeintrags. So kann es auch zu Gewebsschädigungen außerhalb der für die Resektion vorgesehenen Stelle kommen.

Darstellung der Erfindung

Ausgehend von den vorgenannten Vorrichtungen des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist.

Die Erfindung betrifft eine chirurgische Vaporisationselektrode, die eine elektrische Anschlussleitung und einen Elektrodenkopf aufweist, wobei der Elektrodenkopf einen Isolierkörper und einen mit mindestens einer Biegung im Isolierkörper verlegten, mit der elektrischen Anschlussleitung verbundenen elektrisch leitfahigen, insbesondere metallischen, Draht aufweist. Mindestens ein vom Isolierkörper nicht bedeckter Teil des Drahts bildet mindestens eine Arbeitsfläche.

Durch auch mehrere mögliche Biegungen des Drahtes in verschiedenen Raumrichtungen bestehen mehrere Freiheitsgrade für die Anordnung der einen bzw. insbesondere mehreren Arbeitsflächen an der Oberfläche des Elektrodenkopfes.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gesamtfläche der mindestens einen Arbeitsfläche nicht größer ist als 10 Prozent, besonders bevorzugt nicht größer als 5 Prozent der freiliegenden Oberfläche des Isolierkörpers. So kann die Plasmazündung begünstigt und der Energieeintrag lokal besonders gut begrenzt werden.

Vorzugsweise ist der Isolierkörper zumindest überwiegend aus einem keramischen Material, beispielsweise S13N4, gefertigt.

Die Herstellung des Isolierkörpers kann vorteilhafterweise durch ein geeignetes Spritzgussverfahren (CIM - Ceramic Injection Molding) oder mittels 3D-Druck (generativ bzw. additiv in Schichten) erfolgen. Somit ist es möglich, entweder einen geeignet vorgebogenen Draht zu umgießen, oder aber einen Isolierkörper mit einem Kanalsystem als Drahtführung vorzufertigen, in den der Draht dann eingeschoben wird. Insbesondere das Verfahren 3 D-Druck bietet nahezu grenzenlose Gestaltungsmöglichkeiten für die Drahtführung, so dass die vom nicht bedeckten Teil des Drahts gebildete Arbeitsfläche bzw. die vom nicht bedeckten Teil des Drahts gebildeten Arbeitsflächen beispielsweise spiral- oder schraubenförmig, kreisförmig umlaufend, kreisringsektorförmig, elipsenringförmig oder elipsenringsektorförmig etc. ausgebildet werden kann bzw. können.

Vorteilhafterweise kann so eine im wesentlichen linienförmige Gestaltung der mindestens einen Arbeitsfläche erzielt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist entsprechend mindesten ein nicht bedeckter Teil des Drahts auf mindestens einem entsprechenden Längsabschnitt von jeweils einer Länge von mehr als dem Zehnfachen des Drahtdurchmessers angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens ein nicht bedeckter Teil des Drahts auf mindestens einem entsprechenden Längsabschnitt von jeweils einer Länge von weniger als dem Fünffachen des Drahtdurchmessers angeordnet. Die entsprechende Arbeitsfläche bzw. die entsprechenden Arbeitsflächen sind so der Punktformigkeit angenähert. Um besonders kleine Arbeitsflächen zu realisieren, kann die mindestens eine Arbeitsfläche vorzugsweise die Stirnfläche eines Endes des Drahtes aufweisen. So kann die Plasmazündung begünstigt und der Energieeintrag lokal besonders gut begrenzt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann mindestens ein weiterer, vorzugsweise ebenfalls mit mindestens einer Biegung, im Isolierkörper verlegter elektrisch leitfähigen Draht vorgesehen sein, wobei mindestens ein vom Isolierkörper nicht bedeckter Teil des weiteren Drahts mindestens eine weitere Arbeitsfläche bildet. Durch Vorsehen mehrerer Drähte vervielfachen sich die geometrischen Gestaltungsmöglichkeiten der Arbeitsflächenanordnung weiter. Auch kann sich die Fertigung vereinfachen, indem mehrere kürzere Drähte statt eines längeren Drahtes in den Isolierkörper eingesetzt werden.

Vorteilhafterweise können die aus mehreren Drähten gebildeten Arbeitsflächen jeweils eine in ebener Projektion im wesentlichen kreisringförmige, kreisringsektorförmige, elipsenringförmige oder elipsenringsektorformige Anordnung haben, wobei die Arbeitsflächen in der ebenen Projektion konzentrisch oder annähernd konzentrisch zueinander angeordnet sein können. Als annähernd konzentrisch ist insbesondere aufzufassen, wenn die Kreismittelpunkt bzw. Elipsenachsenschnittpunkte der Ringe bzw. Ringsegemente nicht mehr als 20%, vorzugsweise nicht mehr als 10% ihres jeweiligen Kreis- bzw. größten Elipsendurchmessers voneinander abweichen. Vorteilhaft können auch anderweitige, längliche, gekrümmte Arbeitsflächen vorgesehen sein, die einander zumindest teilweise umschließen, insbesondere sichelförmig oder evolventenformig gekrümmte Flächenbereiche.

Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform können die Drähte mit derselben elektrischen Anschlussleitung verbunden sein. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform kann jedoch der weitere Draht mit einer weiteren elektrischen Anschlussleitung verbunden sein. Die Vaporisationselektrode kann dadurch so ausgelegt und mit einem oder mehreren HF Generatoren verschaltet werden, dass die Arbeitsflächen separat von einander aktivierbar und deaktivierbar sind. Aktivierbar und deaktivierbar bedeutet dabei, mit hochfrequenter Wechselspannung beaufschlagbar bzw. von der hochfrequenten Wechselspannung trennbar. Dies kann insbesondere dadurch bewerkstelligt werden, dass jede separate elektrische Zuleitung über einen per se aus der Elektrotechnik bekannten Schalter oder elektronischen Schaltbaustein, wie beispielsweise ein Relais, mit einer hochfrequenten Wechselspannungsquelle (HF Generator) verbunden ist. Alternativ kann beispielsweise auch jede Arbeitsfläche über eine entsprechende Zuleitung mit einer eigenen an- und ausschaltbaren hochfrequenten Wechselspannungsquelle verbunden sein.

Ein mit einer derartigen Vaporisationselektrode ausgestattetes und entsprechend mit einer oder mehreren Wechselspannungsquellen verschaltetes chirurgisches Instrument weist vorteilhafterweise eine elektronische Steuerung zum Aktivieren und Deaktivieren der Arbeitsflächen auf. Grundsätzlich eignen sich hierfür aus dem Stand der Technik per se bekannte elektronische Steuervorrichtungen, welche geeignet sind, den Arbeitsflächen jeweils zugeordnete elektronische Schaltbausteine bzw. den Arbeitsflächen jeweils zugeordnete hochfrequente Wechselspannungsquellen anzusteuern. Ein solches chirurgische Instrument kann vorteilhaft ferner Bewegungserfassungsmittel zum Erfassen einer Relativbewegung des Elektrodenkopfes zu einem Referenzsystem aufweisen, wobei die elektronische Steuerung dazu ausgelegt ist, mindestens eine der Arbeitsflächen in Abhängigkeit der Relativbewegung des Elektrodenkopfes zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Als Referenzsystem kann hierfür beispielsweise der Transporteur des chirurgischen Instruments dienen. Die Relativbewegung des Elektrodenkopfes zum Tranporteur kann beispielsweise mittelbar als Relativbewegung des Elektrodenschafts zum Transporteur erfasst werden. Hierfür sind eine Vielzahl aus dem Stand der Technik per se für die Erfassung von Bewegungen bekannte Sensoren geeignet, beispielsweise kapazitive, magnetische oder optische Sensoren. Es ist besonders bevorzugt, die Sensoren in wiederverwendbaren Teilen anzuordnen, wie z.B. im Transporteur und nicht in der Elektrode, die ein Einweg-Instrument darstellt. Um die Bewegung des Elektrodenkopfes zur Optik zu erfassen, kann daher vorteilhaft eine mittelbare Messung des Schlitten des Transporteurs (Teflonkörper) zum starren Grundkörper des Transporteurs (Optikplatte, Konus, Versteifungsrohr, etc.) erfolgen. Vorteilhafterweis kann die elektronische Steuerung dazu ausgelegt werden, mindestens eine in Bewegungsrichtung des Elektrodenkopfes vorlaufende Arbeitsfläche zu aktivieren und mindestens eine in Bewegungsrichtung des Elektrodenkopfes nachlaufende Arbeitsfläche zu deaktivieren. Vorzugsweise kann ein chirurgisches Instrument mit einer erfindungsgemäßen Vaporisationselektrode mit mehreren separat verschalteten Arbeitsflächen auch Impedanzmessmittel aufweisen, wobei dann die elektronische Steuerung dazu ausgelegt ist, mindestens eine der Arbeitsflächen in Abhängigkeit von Impedanzmessungen zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Mittels per se aus dem Stand der Technik bekannter Sensoren wird hierbei über die Impedanzmessungen bestimmt, welche der Arbeitsflächen Gewebekontakt besitzt. Nicht in Gewebekontakt stehende Arbeitsflächen können deaktiviert werden. Vorzugsweise kann ein chirurgisches Instrument mit einer erfindungsgemäßen Vaporisationselektrode mit mehreren separat verschalteten Arbeitsflächen auch so konfiguriert sein, dass zur Plasmazündung eine vorbestimmte Arbeitsfläche vor einer oder mehrerer der übrigen Arbeitsflächen aktiviert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu; insbesondere entsprechen Verhältnisse der einzelnen Abmessungen zueinander aus Gründen der Anschaulichkeit nicht unbedingt den Abmessungsverhältnissen in tatsächlichen technischen Umsetzungen.

Es werden mehrere bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele beschrieben, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Grundsätzlich kann jede im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschriebene bzw. angedeutete Variante der Erfindung besonders vorteilhaft sein, je nach wirtschaftlichen, technischen und ggf. medizinischen Bedingungen im Einzelfall. Soweit nichts gegenteiliges dargelegt ist, bzw. soweit grundsätzlich technisch realisierbar, sind einzelne Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen austauschbar oder miteinander sowie mit per se aus dem Stand der Technik bekannten Merkmalen kombinierbar.

Kurze Beschreibung der Figuren

Figur la zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel des Elektrodenkopfes einer erfindungsgemäßen chirurgischen Vaporisationselektrode im Querschnitt.

Figur lb zeigt einen weiteren Querschnitt des Elektrodenkopfes der

Vaporisationselektrode aus Fig. 1, wobei die Schnittebene orthogonal zur Schnittebene in Fig. la steht. Figur 2a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Elektrodenkopfes erfindungsgemäßen chirurgischen Vaporisationselektrode im Querschnitt.

Figur 2b zeigt die Unterseite des Elektrodenkopfes der Vaporisationselektrode aus Fig.

2a in der Draufsicht (von unten), wobei die Schnittebene der Fig. 2a durch die Linie C-C angedeutet ist.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Elektrodenkopfes einer weiteren erfindungsgemäßen chirurgischen Vaporisationselektrode stilisiert in der Draufsicht (von unten), ferner die Verschaltung der Arbeitsflächen mit weiteren Komponenten eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments

Figur 4 zeigt stilisiert die Unterseite des Elektrodenkopfes einer weiteren erfindungsgemäßen Vaporisationselektrode in der Draufsicht (von unten) sowie schematisch die Verschaltung als bipolare Elektrode.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Einander entsprechende Elemente sind in den Zeichnungsfiguren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Figuren la und lb zeigen den Elektrodenkopf 1 einer chirurgischen Vaporisationselektrode, welche in ihren übrigen Bestandteilen aufgebaut sein kann wie herkömmliche aus dem Stand der Technik bekannte Vaporisationselektroden.

Die Schnittebene der Fig. lb ist durch die Linie A-A' in Fig. la angedeutet. Entsprechend ist in Fig. lb die Schnittebene der Fig. la durch die Linie B-B' angedeutet.

Der hochtemperaturbeständige Metalldraht 3 ist mit mehreren Biegungen in drei (zwei parallelen und einer hierzu orthogonalen) Ebenen im keramischen Isolierkörper 7 geführt. Die freiliegenden Bereiche des Drahts 3 bilden die Arbeitsfläche 2, welche in etwa die Form eines offenen Kreisrings besitzt. Unschwer erkennbar ist der nicht bedeckte Teil des Drahts auf dem offenliegenden kreisringformigen Längsabschnitt deutlich länger als das Zehnfache des Drahtdurchmessers. Der Draht 3 ist an der mit der Schlauchisolierung 5 versehenen Zuleitung 4 angeschlossen.

Figuren 2a und 2b zeigen den Elektrodenkopf 1 einer anderen chirurgischen Vaporisationselektrode, welche in ihren übrigen Bestandteilen ebenfalls aufgebaut sein kann wie herkömmliche aus dem Stand der Technik bekannte Vaporisationselektroden. Fig. 2a ist dabei wieder eine Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. la, während Fig. 2b den Elektrodenkopf in einer Draufsicht von unten zeigt. Die die Arbeitsflächen 2 bildenden freiliegenden Drahtabschnitte sind anders als in Figuren la und lb kürzer als das Fünffache des Drahtdurchmessers. Hierzu ist der Draht 3 in Schleifen im Isolierkörper 7 verlegt. Für jede Arbeitsfläche 2 weist der Draht 3 somit eine Biegung auf, weitere Biegungen des Drahtes 3 schaffen Verbindungen zwischen den Arbeitsflächen 2.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Elektrodenkopfes 1 einer weiteren erfindungsgemäßen chirurgischen Vaporisationselektrode in einer stilisierten Draufsicht von unten. Der Isolierkörper 7 kann dabei beispielsweise eine Grundform ähnlich der in Fig. la und Fig. 2a dargestellten Elektrodenköpfe aufweisen, nachfolgend wird er als halbkugelig (mit Kugelschnittebene parallel zur Zeichenebene) betrachtet, so dass sich der Elektrodenkopf 1 dem Betrachter in der Darstellung konvex entgegenwölbt.

Der Elektrodenkopf 1 besteht aus drei Drahtstücken 3a, 3b, 3d, die in den keramischen Isolatorkörper 7 eingesetzt sind. Bogenförmige freiliegende Drahtabschnitte bilden die Arbeitsflächen 2a, 2b, 2c.

Durch eine Kopfhalterung (nicht dargestellt) und den mit dieser starr verbundenen Elektrodenschaft 11 sind die jeweiligen elektrischen Zuleitungen 4a, 4b, 4c der Drahtstücken 3a, 3b, 3d zur Steuer- und Schaltvorrichtung 12 geführt. Die Steuer- und Schaltvorrichtung 12 kann die Zuleitungen 4a, 4b, 4c jeweils separat mit der HF-Spannungsquelle 8 verschalten oder potentialfrei schalten.

Der Elektrodenschaft 1 1 ist einem Transporteur 10 geführt. Über die kapazitive Sensorvorrichtung 14 kann die Steuer- und Schaltvorrichtung 12 die Bewegung des Elektrodenschafts 1 1 und somit des Elektrodenkopfs 1 relativ zum Transporteur 10 erfassen.

Die von den Drahtstücken 3 a, 3b, 3d gebildeten Arbeitsflächen 2a, 2b, 2c liegen in diesem Ausfuhrungsbeispiel neben- bzw. hintereinander. So kann die in Bewegungsrichtung (in Fig. 3 als Pfeil angedeutet) vorlaufende Arbeitsfläche 2a aktiviert werden, während die nachlaufende Arbeitsfläche 2c potentialfrei bleiben kann, so dass dort in freier Saline keine thermische Energie eingebracht wird. Die mittlere Arbeitsfläche 2b kann entweder der jeweils vorlaufenden Arbeitsfläche 2a (bzw. 2b bei entgegengesetzter Bewegungsrichtung) zugeschaltet werden, oder aber ebenfalls potentialfrei bleiben. Eine derartige Elektrode lässt sich selbstverständlich auch mit nur zwei Arbeitsflächen 2a, 2c ausführen. Oder aber die mittlere Arbeitsfläche 2b wird, anders als dargestellt, erheblich kleiner als die übrigen Arbeitsflächen 2a, 2c ausgeführt und zur Plasmazündung eingesetzt. Der in Fig. 4 stilisiert in unterseitiger Draufsicht dargestellte Elektrodenkopf 1 weist zwei von freiliegenden Abschnitten der Drähte 3a, 3b gebildete Arbeitsflächen 2a, 2b im Sinne einer real bipolaren Elektrode auf.

Der Isolierkörper 7 kann dabei wiederum eine Grundform ähnlich der in Fig. la und Fig. 2a dargestellten Elektrodenköpfe aufweisen, so dass sich der Elektrodenkopf 1 dem Betrachter in der Darstellung konvex entgegenwölbt.

Die Arbeitsflächen 2a, 2b sind als in ebener Projektion kreisringsektorförmige, konzentrisch angeordnete Zonen strukturiert. Das Plasma wird dabei alternierend an beiden Polen 2a, 2b gezündet. Liegen die einzelnen konzentrischen Zonen nahe genug beieinander, entsteht dennoch eine durchgängige Plasmaschicht.