專(zhuān)利名稱(chēng)：具有溫度測(cè)量設(shè)備的電外科設(shè)備、用于確定中性電極處的溫度和/或溫度變化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的一種電外科設(shè)備以及根據(jù)權(quán)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(shù)：
在高頻外科手術(shù)中，將電能供應(yīng)給要被治療的組織。這種情況下，應(yīng)用單極以及雙極高頻電流(HF電流)通常會(huì)出現(xiàn)差別。在單極應(yīng)用中，通常僅提供一個(gè)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(jié)組織的電外科儀器處放置所述有效電極。還需要對(duì)患者身體施加中性電極，來(lái)完成經(jīng)過(guò)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(guò)有效電極的表面，交流電壓被導(dǎo)入到所述組織中，該表面相對(duì)較小，這樣會(huì)在所述有效電極直接鄰近的區(qū)域出現(xiàn)高電流密度，并因此出現(xiàn)高熱量生成。假設(shè)其他身體部分會(huì)由于組織傳導(dǎo)性存在實(shí)質(zhì)性不同而不會(huì)出現(xiàn)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(dǎo)出去。需要說(shuō)明的是，所述中性電極被施加到患者身體的廣大區(qū)域，并僅對(duì)高頻交流電流呈現(xiàn)很小的接觸電阻。在雙極應(yīng)用中，提供兩個(gè)有效電極，在該兩個(gè)有效電極之間放置要被治療的組織。 電流經(jīng)由位于所述兩個(gè)有效電極之間的組織而被傳導(dǎo)，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(gè)有效電極之間流動(dòng)。在治療期間會(huì)出現(xiàn)所述中性電極沒(méi)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(huì)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(dāng)大的阻抗，并且通常來(lái)講，會(huì)在臨近組織造成較大的電流密度。從下面參考現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)所描述內(nèi)容可以看出，已知一種能夠進(jìn)行中性電極施加質(zhì)量評(píng)估的監(jiān)控系統(tǒng)。例如，專(zhuān)利DE 10 2004 025 613 B4公開(kāi)了一種用于在高頻外科手術(shù)中確定兩個(gè)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(gè)電極部分之間的接觸阻抗可通過(guò)振蕩器電路來(lái)確定?？梢约僭O(shè)， 對(duì)于具有大接觸面積的中性電極而言，在單個(gè)部分之間的接觸阻抗非常低。近些年來(lái)，治療方法已得到了發(fā)展，其中相對(duì)大的HF電流可被施加相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間。在使用該方法時(shí)，在中性電極處燒傷組織的危險(xiǎn)隨之增加。這樣，即使在正確施加中性電極的情況下，仍然會(huì)造成對(duì)組織的損害，這取決于治療方法或治療過(guò)程。從理論上講，可進(jìn)一步想到增加中性電極的接觸面積，盡管這點(diǎn)常常不可實(shí)施。因此，有必要對(duì)中性電極處的溫度進(jìn)行監(jiān)控。專(zhuān)利申請(qǐng)US 2006/0079872 Al公開(kāi)了出于這種目的的一種設(shè)備。根據(jù)這篇文獻(xiàn)，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(lái)監(jiān)控?？蛇x擇電阻器，以充分模擬中性電極和有效電極之間的真實(shí)阻抗?fàn)顩r。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(yīng)用情況下均會(huì)改變，選擇合適的電阻器是非常困難的?，F(xiàn)已采用的其他方法，其中考慮了直接在電極上提供商業(yè)上可獲得的溫度傳感器。然而，在電極處提供所述測(cè)量設(shè)備是非常復(fù)雜的。此外，不能被所述傳感器檢測(cè)到的局部熱量常常會(huì)升高。通常，如上所述那樣對(duì)拆分中性電極的兩半之間阻抗進(jìn)行測(cè)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(gè)引導(dǎo)值。此外，通過(guò)中性電極測(cè)量電流，并將該電流與接觸電阻結(jié)合在一起，可估算出電極處發(fā)生的理論功率損耗?？蓪⒃摴β蕮p耗與以經(jīng)驗(yàn)確定的限制值相比較，來(lái)得出有關(guān)中性電極處的溫度的結(jié)論。然而，這些方法容易出錯(cuò)，并且不能提供對(duì)患者可靠的傷害保護(hù)。此處沒(méi)有考慮不同的組織類(lèi)型。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于這樣的現(xiàn)有技術(shù)，特別是專(zhuān)利申請(qǐng)US 2006/0079872 Al，本發(fā)明的目的在于提供一種帶有改進(jìn)的溫度測(cè)量設(shè)備的電外科設(shè)備。此外，將提供一種對(duì)應(yīng)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(shè)備都能夠?qū)χ行噪姌O處的溫度狀況進(jìn)行可靠且有效的估計(jì)。根據(jù)本發(fā)明，該目的可通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的電外科設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。特別地，可利用一電外科設(shè)備實(shí)現(xiàn)上述目的，該電外科設(shè)備包括HF生成器，用于生成HF電流，該HF電流經(jīng)由儀器00)以及具有接觸中介層 (contacting agent layer) (13)的中性電極(10)而被導(dǎo)入到生物組織(3)中；溫度測(cè)量設(shè)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(cè)量設(shè)備包括阻抗測(cè)量設(shè)備，該阻抗測(cè)量設(shè)備被配置以檢測(cè)所述接觸中介層的阻抗。因此，本發(fā)明的主要理念在于基于阻抗測(cè)量來(lái)估計(jì)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(jù)本發(fā)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(fā)明意義中的溫度特性阻抗應(yīng)被理解為意味著阻抗的變化依賴于相關(guān)溫度范圍內(nèi)的溫度。對(duì)于電外科，所述相關(guān)溫度范圍位于10°C與100°C之間的區(qū)間。20°C到70°C的區(qū)間可能更合適，特別是20°C到60°C的區(qū)間。優(yōu)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(guān)區(qū)間內(nèi)。假定對(duì)所述中性電極局部加熱，所測(cè)量的阻抗會(huì)降低。因此所述阻抗測(cè)量設(shè)備總能夠檢測(cè)最小阻抗并且因此檢測(cè)出接觸中介層的具有最高溫度的部分。所述阻抗測(cè)量設(shè)備可包括測(cè)量電流生成器，該測(cè)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(cè)量電流。因此，優(yōu)選地，可將中性電極再分為至少一個(gè)第一電極部分以及至少一個(gè)第二電極部分?？纱_保在所述兩個(gè)電極部分之間方便地進(jìn)行阻抗的測(cè)量。同時(shí)，還可想到在多個(gè)電極部分之間對(duì)多個(gè)阻抗的測(cè)量。用這樣的方式，可獲得中性電極處具有經(jīng)改善的詳細(xì)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(nèi)的阻抗或阻抗?fàn)顩r。所述測(cè)量電流生成器被配置為提供具有交流電壓(特別是具有頻率彡300kHz，更具體彡150kHz，再具體彡IOOkHz的交流電壓)的測(cè)量電流。利用該頻率(與利用HF電流進(jìn)行治療時(shí)使用的頻率相比，該頻率很低)，可以進(jìn)行有效的阻抗測(cè)量?？梢韵胂蟮酵ㄟ^(guò)濾波器將測(cè)量電流與HF治療電流彼此分開(kāi)，并且對(duì)他們分別估計(jì)。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(gè)電極部分產(chǎn)生不同的電勢(shì)，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彡300kHz且具體為彡IOOOkHz的交流電壓的HF電流。這樣的頻率在HF外科手術(shù)中是常見(jiàn)的，并且適于進(jìn)行組織的有益凝結(jié)以及分離。這些頻率與測(cè)量電流中所使用的頻率有顯著的不同?？梢允褂妙l率濾波器來(lái)從HF電壓中分離測(cè)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> 的(相對(duì))阻抗變化，更具體為具有每攝氏度的(相對(duì))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(guò)阻抗變化來(lái)檢測(cè)溫度變化。優(yōu)選地，相關(guān)溫度范圍內(nèi)的相對(duì)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(gòu)成。優(yōu)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(lái)減小電極與皮膚之間的接觸電阻。水凝膠的阻抗對(duì)其溫度具有強(qiáng)烈的依賴性。因此，根據(jù)本發(fā)明，水凝膠非常適合用于進(jìn)行溫度檢測(cè)。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(jī)械固定；以及其次，成為溫度傳感器的一部分。所述溫度測(cè)量設(shè)備可包括阻抗積分設(shè)備，該設(shè)備被配置為在預(yù)先確定的時(shí)間段期間對(duì)阻抗變化進(jìn)行積分，以進(jìn)行熱平衡估計(jì)。通過(guò)對(duì)干預(yù)過(guò)程中所有變熱和冷卻階段的阻抗變化的長(zhǎng)時(shí)期監(jiān)視(在時(shí)間上進(jìn)行積分)，可以作出實(shí)際的熱平衡估計(jì)，從而可作出對(duì)中性電極處熱量狀態(tài)的可靠評(píng)估。所述預(yù)先確定的時(shí)間段可覆蓋所述HF生成器的多個(gè)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(jìn)行的加熱以及在去激活階段期間沒(méi)有施加HF電流時(shí)的冷卻都能夠被考慮到對(duì)溫度的評(píng)估中。所述電外科設(shè)備可包括識(shí)別設(shè)備，該識(shí)別設(shè)備用于確定參數(shù)，特別是所述中性電極的至少一電極區(qū)域的參數(shù)和/或溫度系數(shù)的參數(shù)。中性電極處所測(cè)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(duì)于彼此的位置、組織電阻等?？梢葬槍?duì)特定設(shè)備以及特別針對(duì)特定中性電極，儲(chǔ)存與溫度計(jì)算相關(guān)的參數(shù)。所述識(shí)別設(shè)備能夠確定或讀出所述參數(shù)，并在相關(guān)模型或計(jì)算中處理所述參數(shù)。所述識(shí)別設(shè)備可包括具有多個(gè)參數(shù)以及多個(gè)中性電極類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中所述識(shí)別設(shè)備被配置為檢測(cè)特定中性電極的連接，并相應(yīng)地從所述數(shù)據(jù)庫(kù)讀出參數(shù)。從而，對(duì)所連接的中性電極的確定能夠自動(dòng)進(jìn)行(例如，經(jīng)由位于中性電極處的RFID標(biāo)簽)。可以想到許多種用于確定中性電極類(lèi)型的方法。還可以在治療前手動(dòng)輸入中性電極類(lèi)型，或在預(yù)先確定的測(cè)試位置，執(zhí)行相關(guān)參數(shù)的確定。所述電外科設(shè)備可包括中斷設(shè)備，該中斷設(shè)備被配置為在中性電極處超過(guò)預(yù)先確定的阻抗變化、或超過(guò)預(yù)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(guò)預(yù)先確定的阻抗值的情況下，所述中斷設(shè)備發(fā)出報(bào)警信號(hào)。所述電外科設(shè)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(fù)溫度系數(shù)的材料。從而可檢測(cè)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(cè)量設(shè)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(jì)算阻抗變化與有效值之間的關(guān)系(例如，八R/ 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(shè)備可包括電流積分設(shè)備，該電流積分設(shè)備被配置為在時(shí)間(特別是預(yù)先確定的時(shí)間段)上對(duì)有關(guān)所述HF電流的值(特別是有效值)進(jìn)行加和，并將該總量與阻抗變化相聯(lián)系，以確定所述溫度和/或所述溫度變化。如果在預(yù)先確定的時(shí)間段期間監(jiān)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(cuò)。單個(gè)值能夠放入關(guān)系式中(例如Δ R/Σ IHF)，以記錄系統(tǒng)的特征值并確定溫度和/或溫度變化。上述問(wèn)題還可由根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法解決。特別地，問(wèn)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(gè)阻抗值；b)至少基于所述阻抗值，計(jì)算所述中性電極處的溫度變化和/或溫度。根據(jù)本發(fā)明的方法也使用接觸中介層的阻抗對(duì)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(huì)發(fā)生快速熱交換。可以假設(shè)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(zhí)行對(duì)中性電極處的溫度平衡的實(shí)際估計(jì)。由于HF電流的施加而造成的不允許的溫度嚴(yán)重升高能夠被識(shí)別并被防止。步驟a)在多個(gè)激活和去激活階段期間多次被執(zhí)行，以確定多個(gè)阻抗值。用這種方式，中性電極處的溫度模式或單個(gè)溫度變化能夠被更好地估計(jì)。能夠進(jìn)行盛行溫度的實(shí)際估計(jì)。在步驟b)中，考慮激活階段和/或去激活階段的持續(xù)時(shí)間和/或所述HF電流的
有效值。步驟b)可包括在時(shí)間上對(duì)多個(gè)阻抗值進(jìn)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(shí)間與阻抗變化之間的商，來(lái)得出關(guān)于盛行溫度的結(jié)論?？梢约僭O(shè)，如果中性電極與周?chē)h(huán)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(shí)間的阻抗變化能夠代表用于確定溫度的重要參數(shù)。所述溫度變化的計(jì)算可包括線性估計(jì)，具體通過(guò)使用下面的公式
「 AT R(T)-R(T0)ΔΓ=其中α是特定溫度系數(shù)，
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Ttl是起始溫度，R (T0)是在起始溫度Ttl下的阻抗，R(T)是所測(cè)量的阻抗。盡管所使用的接觸中介(優(yōu)選為水凝膠)的阻抗與溫度之間沒(méi)有線性關(guān)系，但可通過(guò)線性方程式，根據(jù)阻抗變化對(duì)溫度的依賴關(guān)系，充分精確地近似計(jì)算阻抗變化。可替換地，可使用更高階的多項(xiàng)方程式來(lái)進(jìn)行近似計(jì)算。所述特定溫度系數(shù)能夠在合適的測(cè)試場(chǎng)所提前確定。還可以想到，可為更高階的多項(xiàng)方程式確定多個(gè)溫度系數(shù)。該方法可包括檢測(cè)所連接的中性電極的特定類(lèi)型；根據(jù)所述中性電極類(lèi)型，選擇預(yù)先確定的溫度系數(shù)或任意其他參數(shù)。這樣，提前確定的參數(shù)能夠自動(dòng)地被包括在本方法中。該方法可包括如果所測(cè)量的阻抗變化超過(guò)預(yù)先確定的限制值，則發(fā)出警報(bào)信號(hào)和 /或關(guān)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(bào)警信號(hào)，并且中斷或限制HF電流，以避免對(duì)患者的傷害。


下面將參考以圖示形式進(jìn)行說(shuō)明的一些示例性實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在附圖中圖1示出了具有單極儀器的HF生成器系統(tǒng)；圖2示出了 HF生成器系統(tǒng)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(duì)相同部件或以相同方式工作的部件使用相同的參考標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式圖1示出了一種電外科設(shè)備，該電外科設(shè)備包括HF生成器系統(tǒng)30、單極儀器20以及中性電極10。所述HF生成器系統(tǒng)30提供HF電流IHF，該HF電流通過(guò)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(qū)域。單極儀器20包括面積遠(yuǎn)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(shí)，電流密度很高，從而可以進(jìn)行組織3的定向凝結(jié)或分離(見(jiàn)圖3)。圖2示出了 HF生成器系統(tǒng)30的必備組件。這些包括控制設(shè)備36、顯示設(shè)備32、 操作設(shè)備34以及測(cè)量設(shè)備37。電外科設(shè)備的操作者可通過(guò)操作設(shè)備34來(lái)激活或去激活 HF電流IHF。還可以設(shè)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(jié)所述組織的另一種模式。取決于來(lái)自用戶的信息，控制設(shè)備36控制根據(jù)輸入提供HF電流Ihf的HF 生成器31。顯示設(shè)備32能被用來(lái)顯示所設(shè)置的參數(shù)，例如，當(dāng)前操作模式。顯示設(shè)備32還可顯示中性電極10處當(dāng)前盛行的溫度，并能夠輸出報(bào)警消息，該消息可保護(hù)患者不受來(lái)自該治療的不希望的損害。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)測(cè)量設(shè)備37使用輔助電流源38來(lái)確定中性電極10的溫度。一旦所述中性電極10達(dá)到可能導(dǎo)致燃燒的溫度，所述HF生成器31被關(guān)閉，
9并且顯示設(shè)備32輸出相關(guān)報(bào)警消息。在根據(jù)本發(fā)明的中性電極10的一個(gè)示例性實(shí)施方式中(見(jiàn)圖幻，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(gè)實(shí)施方式中，在單個(gè)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(shí)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(dǎo)電水凝膠層13，并被貼敷到組織3上，以施加HF電流IHF。本發(fā)明利用了水凝膠13 具有高溫度阻抗系數(shù)這一事實(shí)。例如，對(duì)于商業(yè)上可獲得的中性電極10以及商業(yè)上可獲得的水凝膠13，在從25°C到40°C的溫度范圍，可測(cè)量到每攝氏度2%到4%范圍內(nèi)的相對(duì)阻抗變化。這種效應(yīng)可用來(lái)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(shù)。 例如，環(huán)境狀況對(duì)所測(cè)量的阻抗R(T)具有強(qiáng)烈影響。為了測(cè)量依賴于溫度T的阻抗R(T)，測(cè)量設(shè)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(cè)量電流Ifcss。可通過(guò)與所述輔助電流源38并聯(lián)的電壓測(cè)量設(shè)備，確定測(cè)量電壓Ufcss。從而，所述測(cè)量設(shè)備37能夠測(cè)量總阻抗。如圖3所示，在第一模型中，假設(shè)總阻抗由多個(gè)電阻組成。這樣，測(cè)量電流Ifcss經(jīng)過(guò)所述第一電極部分11、通過(guò)所述水凝膠13、至少部分進(jìn)入所述組織3、再次經(jīng)過(guò)所述水凝膠13以及然后到達(dá)所述第二電極部分11 ‘。所述總阻抗由凝膠電阻&ε11、組織電阻Rfewebe以及第二凝膠電阻I^12組成。在該第一模型中，可以假設(shè)可以在相關(guān)溫度范圍內(nèi)(大約20°到70° )忽略所述組織電阻變化。所述測(cè)量設(shè)備37能夠通過(guò)測(cè)量電流Ifcss確定凝膠電阻值RM1、I^12。所述組織電阻R—能夠通過(guò)進(jìn)一步測(cè)量來(lái)確定、或能夠被設(shè)置為對(duì)應(yīng)于組織所產(chǎn)生的近似電阻的常數(shù)值。在第二模型中，假設(shè)凝膠電阻值&ell、Rcel2比組織電阻！^webe低，這樣由測(cè)量設(shè)備 37進(jìn)行的測(cè)量?jī)H包括水凝膠13的阻抗R(T)的變化?？梢韵鄳?yīng)地選擇水凝膠13。在第三模型中，當(dāng)使用普通水凝膠13時(shí)，該模型可最好地對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行模擬。 假設(shè)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(xiàn)實(shí)中經(jīng)常存在的。實(shí)驗(yàn)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In、Rcei2以及組織電阻Rcewebe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(huán)致使所產(chǎn)生的熱能被快速傳導(dǎo)走——同時(shí)，利用這個(gè)模型，還可以假設(shè)的常數(shù)或近似常數(shù)值。組織3的溫度對(duì)組織中的阻抗變化AR僅有很小的影響。因此，根據(jù)本發(fā)明，這能夠被檢測(cè)到。由于隨著溫度T的升高，凝膠電阻值&ε11、迅速下降，這樣可出現(xiàn)進(jìn)一步的有益效果。假定對(duì)中性電極10進(jìn)行點(diǎn)加熱或局部加熱，在該區(qū)域內(nèi)能夠檢測(cè)到所測(cè)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(xiàn)的熱效應(yīng)均可歸因于所施加的HF電流IHF。在使用兩個(gè)電極部分11、11'情況下，所述HF電流Ihf被分為兩個(gè)HF部分電流IHF1、 Ihf2。這些HF部分電流Ihfi、Ihf2在圖3中被示意性示出。在該示例性實(shí)施方式中，假設(shè)水凝膠13的阻抗和水凝膠13的溫度T之間的關(guān)系能夠用第一階溫度系數(shù)α足夠準(zhǔn)確地建模?？商鎿Q地，隨后能夠包括更高階的溫度系數(shù)。
在數(shù)學(xué)上，由下述公式計(jì)算溫度變化Δ T α * R(T0)此處，R⑴是在溫度T下測(cè)量出的阻抗，R(Ttl)是在起始溫度Ttl下的阻抗，以及α 是特定溫度系數(shù)。該特定溫度系數(shù)α能夠在例如測(cè)試裝備中被確定。通過(guò)參考圖4中的曲線圖對(duì)測(cè)量設(shè)備37的功能進(jìn)行說(shuō)明。X軸表示時(shí)間t的推移，以秒為單位。Y軸表示所測(cè)量的阻抗R(T)的值禮、&、1 3、 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1\、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(guò)舉例的方式示出了根據(jù)本發(fā)明使用中性電極10的HF治療過(guò)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1\。所述第一溫度值T1基本對(duì)應(yīng)于約為32°C的身體表面溫度。測(cè)量設(shè)備37能夠檢測(cè)第一阻抗值R1。在時(shí)間點(diǎn)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(xù)直到時(shí)間點(diǎn)t2。 在激活階段期間，所測(cè)量的阻抗R(T)降到阻抗值R3。由于測(cè)量設(shè)備37知曉起始溫度T1、起始阻抗禮、以及時(shí)間點(diǎn)t2處的阻抗值&，該測(cè)量設(shè)備能夠使用上述公式計(jì)算所述溫度變化 ΔΤ。基于此，能夠確定絕對(duì)溫度值T3。在去激活階段(時(shí)間點(diǎn)t2到t3)，所測(cè)量的阻抗R(T)升高。這里同樣，由于&可被測(cè)量并且R3、T3已知，可基于阻抗變化AR，確定所述溫度變化ΔΤ。這樣，測(cè)量設(shè)備37 能夠根據(jù)當(dāng)前溫度變化Δ Τ,計(jì)算溫度Τ2。在HF生成器31激活的后續(xù)階段(時(shí)間點(diǎn)t3到 t4)，中性電極的溫度T(t)再次升高。這里，溫度變化ΔΤ能夠再次被計(jì)算。已描述了根據(jù)本發(fā)明的確定中性電極10處的溫度T(t)和溫度變化ΔΤ的示例性實(shí)施方式。在其他示例性實(shí)施方式中，能夠使用其他參數(shù)。例如，可想到考慮時(shí)間間隔期間的溫度變化ΔΤ。由于存在接近環(huán)境的急劇溫度下降，這樣可以使用相對(duì)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(duì)高的溫度T(t)的指示。利用水凝膠13的阻抗變化AR與水凝膠溫度變化ΔT之間存在直接關(guān)系這一效應(yīng)的許多種其他方法亦是可以
預(yù)見(jiàn)的。
參考標(biāo)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(tǒng)
31 HF生成器
32顯示設(shè)備
34操作設(shè)備
36控制設(shè)備37測(cè)量設(shè)備38輔助電流源39電壓測(cè)量設(shè)備Δ R阻抗變化Δ T溫度變化T(t)中性電極的溫度R(T)阻抗IMess測(cè)量電流Uuess測(cè)量電壓Rcell, Rcel2 凝膠電阻Rcewebe 組織電阻Ihf HF 電流Ihfi、IHF2 HF 部分電流t”t2、t3、t4、t5 時(shí)間點(diǎn)I\、T2、T3、T4 溫度值R1, R2, R3^R4 阻抗值T 溫度α溫度系數(shù)
1權(quán)利要求
1.一種電外科設(shè)備，該電外科設(shè)備包括HF生成器(31)，該HF生成器(31)用于產(chǎn)生HF電流(Ihf)，該HF電流(Ihf)能夠經(jīng)由儀器00)以及具有接觸中介層(13)的中性電極(10)而被導(dǎo)入到生物組織(3)中；溫度測(cè)量設(shè)備(37)，該溫度測(cè)量設(shè)備(37)用于確定所述中性電極(10)處的溫度和/ 或溫度變化(ΔΤ)； 其特征在于，用于確定所述溫度和/或所述溫度變化(ΔΤ)的所述溫度測(cè)量設(shè)備(37)包括阻抗測(cè)量設(shè)備，該阻抗測(cè)量設(shè)備被配置以檢測(cè)所述接觸中介層(1 的阻抗(R(T))。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電外科設(shè)備，其特征在于，所述阻抗測(cè)量設(shè)備包括測(cè)量電流生成器，該測(cè)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(cè)量電流(Ifcss)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2、特別是權(quán)利要求2所述的電外科設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)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、更具體為彡150kHz、以及再具體為彡IOOkHz的交流電壓的測(cè)量電流(IMess)。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求、特別是權(quán)利要求2或3所述的電外科設(shè)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(1 上相互之間電絕緣。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電外科設(shè)備，其特征在于，所述HF生成器(31)被配置為提供具有頻率彡300kHz以及具體為彡IOOOkHz的交流電壓的HF電流(Ihf)。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電外科設(shè)備，其特征在于，所述接觸中介層(1 具有電阻抗，該電阻抗具有溫度依賴性，特別具有每攝氏度 ^ 的相對(duì)阻抗變化，更具體為具有每攝氏度> 2%的相對(duì)阻抗變化。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電外科設(shè)備，其特征在于， 所述接觸中介層(1 包括水凝膠。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電外科設(shè)備，其特征在于，所述溫度測(cè)量設(shè)備(37)包括阻抗積分設(shè)備，特別是一種積分設(shè)備，該阻抗積分設(shè)備被配置為在預(yù)先確定的時(shí)間段上對(duì)阻抗變化進(jìn)行積分，以進(jìn)行熱平衡估計(jì)。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求、特別是權(quán)利要求8所述的電外科設(shè)備，其特征在于， 所述預(yù)先確定的時(shí)間段包括所述HF生成器(31)的多個(gè)激活階段以及去激活階段。
10.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電外科設(shè)備，其特征在于，該電外科設(shè)備還包括 識(shí)別設(shè)備，該識(shí)別設(shè)備用于確定參數(shù)，特別是所述中性電極(10)的至少一個(gè)電極區(qū)域的參數(shù)和/或溫度系數(shù)(α )的參數(shù)。
11.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求、特別是權(quán)利要求10所述的電外科設(shè)備，其特征在于， 所述識(shí)別設(shè)備包括具有多個(gè)參數(shù)以及多個(gè)中性電極類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中所述識(shí)別設(shè)備被配置為檢測(cè)特定中性電極類(lèi)型的連接，并相應(yīng)地從所述數(shù)據(jù)庫(kù)讀出所述參數(shù)。
12.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電外科設(shè)備，其特征在于，該電外科設(shè)備還包括 中斷設(shè)備，該中斷設(shè)備被配置為在超過(guò)預(yù)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(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電外科設(shè)備，其特征在于，所述接觸中介層(1 具有其阻抗隨溫度升高而降低的材料特性。
14.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電外科設(shè)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(cè)量設(shè)備(37)考慮所述HF電流(Ihf) 的有效值。
15.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電外科設(shè)備，其特征在于，該電外科設(shè)備還包括 電流積分設(shè)備，該電流積分設(shè)備被配置為在時(shí)間上對(duì)與所述HF電流(Ihf)相關(guān)的值，特別是有效值進(jìn)行加和，并將該值與阻抗變化相聯(lián)系，以確定所述溫度和/或所述溫度變化(ΔΤ).
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 (ΔΤ)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(gè)阻抗值；b)至少基于所述阻抗值，計(jì)算所述中性電極(10)處的溫度變化(ΔΤ)和/或溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，步驟a)在多個(gè)激活和去激活階段期間多次進(jìn)行，以確定多個(gè)阻抗值。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17、特別是權(quán)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(xù)時(shí)間和/或所述HF電流(Ihf)的有效值。
19.根據(jù)權(quán)利要求16到18中任一項(xiàng)權(quán)利要求，特別是權(quán)利要求17或18所述的方法， 其特征在于，步驟b)包括在時(shí)間(t)上對(duì)多個(gè)阻抗值進(jìn)行積分。
20.根據(jù)權(quán)利要求16到19中任一項(xiàng)權(quán)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(cè)阻抗變化(△ R)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16到20中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，步驟b)包括計(jì)算阻抗變化(AR)與激活時(shí)間(At)或去激活時(shí)間(At)之間的至少一個(gè)商。
22.根據(jù)權(quán)利要求16到21中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于， 所述溫度變化(ΔΤ)的計(jì)算包括線性估計(jì)，特別是通過(guò)使用下面的公式 AT R(T)-R(T0)cc* R(T0)其中，α是特定溫度系數(shù)， T0是起始溫度，R(T0)是起始溫度Ttl下的阻抗， R(T)是所測(cè)量的阻抗。
23.根據(jù)權(quán)利要求16到22中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于， 檢測(cè)所連接的中性電極(10)的特定類(lèi)型；根據(jù)所述中性電極類(lèi)型，選擇預(yù)先確定的溫度系數(shù)(α )。
24.根據(jù)權(quán)利要求16到23中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，如果所測(cè)量的阻抗變化超過(guò)預(yù)先確定的限制值，則輸出警報(bào)信號(hào)和/或關(guān)閉或減小所述HF電流(Ihf)，以對(duì)該HF電流(Ihf)進(jìn)行中斷或限制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定電外科設(shè)備中的中性電極處的溫度的改良方法。此目的通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)，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(gè)阻抗值；b)至少基于所述阻抗值，計(jì)算所述中性電極處的溫度變化和/或溫度。本發(fā)明的基本思想在于，在優(yōu)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(guān)系。由于可測(cè)量所述阻抗變化，故能夠?qū)С鏊鰷囟茸兓?br> 文檔編號(hào)A61B18/12GK102202592SQ200980143248
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者P·澤利希 申請(qǐng)人:愛(ài)爾伯電子醫(yī)療設(shè)備公司