Бесконтактный электрохирургический аппарат
Бесконтактный электрохирургический аппарат предназначен для применения в медицине для поверхностного рассечения кожи, рассечения мышц, сосудов и коагуляции мягких тканей организма с обеспечением остановки кровотечений и стерилизации в различных условиях. Генератор высокочастотного напряжения (1) низковольтным кабелем (2) соединен с входом источника высокого напряжения, выполненного в виде резонансного LC-контура, который размещен в корпусе (5) хирургического инструмента (6). Источник высокого напряжения выполнен в виде высоковольтного конденсатора цилиндрической формы (3),на который намотана катушка индуктивности (4) или поочередно надето несколько шпулек (10) с согласно соединенными обмотками (9). Хирургический инструмент (6) снабжен выполненным в виде насадки плазмотроном (11) с газовым штуцером (16). Аппарат снабжен кожухом (17) с дополнительным штуцером (18), а рабочий электрод (7) цанговым держателем. На хирургическом инструменте (6) установлена кнопка (8) включения питания. Аппарат при низких массогабаритных параметрах и широких функциональных возможностях позволяет проводить операции с оптимальными результатами. 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 пр.
Полезная модель относится к медицинской технике. Бесконтактный электрохирургический аппарат может быть использован в медицине для поверхностного рассечения кожи, рассечения мышц, сосудов и коагуляции мягких тканей организма с обеспечением остановки кровотечений, стерилизации и стимулирования процесса заживления и др. как в стационарных условиях, так и в условиях чрезвычайных ситуаций и боевых действий.
Имеется большое число аналогов для решения подобных задач. Одним из них является электрохирургическое устройство (патент РФ 
2145818, МПК 7 A61B 18/00, A61B 18/12, опубл. 2000.02.27), содержащее последовательно соединенные генератор, который состоит из блока осциллятора и блока формирования импульса, блок трансформатора, блок электродов (активный и пассивный электроды) и блок управления со встроенным блоком ручной регулировки мощности. Первый выход блока регулировки мощности соединен со входом блока осциллятора, а второй выход соединен с блоком питания. Выход блока питания соединен со вторым входом усилителя. Одной из особенностей этого устройства является то, что его активный электрод состоит из проксимальной части, на всем протяжении покрытой слоем изоляционного материала с высокой диэлектрической прочностью (винилсилоксановым каучуком), и дистальной части, выполненной сферической или полусферической. Устройство вырабатывает затухающие синусоидальные колебания с амплитудой 2,5-5 кВ, частотой 440 кГц, с частотой повторения 20-60 кГц, что обеспечивает коагуляцию без непосредственного контакта электрода и ткани. При поднесении электрода к ткани на расстояние 2-5 мм возникает электрический разряд, происходит проникновение высоковольтного тока в клетки и коагуляция группы клеток, находящихся непосредственно в зоне коагуляции (диаметром 1-2 мм), не повреждая при этом более глубокие слои клеток.
Одним из основных недостатков этого устройства является необходимость использования в нем высоковольтного кабеля для подвода электропитания к активному электроду. Длина такого кабеля при работе в нестационарных условиях может составлять до 10 м. Наличие этого кабеля повышает возможность поражения персонала электрическим током высокого напряжения (до 5 кВ), особенно при применении его в условиях боевых действий.
Этот недостаток устранен в другом аналоге предложенного решения: устройстве для коагуляции и стимуляции заживления раневых дефектов биологических тканей (патент РФ 2138213, МПК 6 A61B 17/39, опубл. 1999.09.27), которое содержит источник питания (генератор высокочастотного переменного напряжения с регулируемой частотой), подключенный к источнику питания высокочастотный преобразователь, соединенный с ним плазмотрон в виде игольчатого электрода, установленного в держателе с газовыходным каналом (соплом), и газодинамический блок, газоподводящая трубка которого установлена коаксиально игольчатому электроду. Высокочастотный преобразователь выполнен в виде высокочастотного униполярного резонансного генератора высоковольтных импульсов, размещенного в одном корпусе с плазмотроном в виде конструкции расположенных коаксиально и последовательно высоковольтной и низковольтной обмоток на жестком ферромагнитном сердечнике. При этом один из выводов высоковольтной обмотки соединен с игольчатым электродом, другой - с выводом низковольтной обмотки. Оба вывода низковольтной обмотки подключены к генератору высоковольтного переменного напряжения. Униполярный резонансный генератор высоковольтных импульсов представляет собой резонансный трансформатор высоковольтных импульсов, состоящий из двух колебательных контуров, настроенных в резонанс и слабо связанных магнитно. В высоковольтной (вторичной) обмотке наводится высокое переменное напряжение высокой частоты, которое формируется на игольчатом электроде в высоковольтные импульсы высокой частоты. Рабочая часть устройства, которая является рабочим инструментом хирурга, представляет собой корпус, в котором размещены высокочастотный униполярный резонансный генератор высоковольтных импульсов, плазмотрон с игольчатым электродом, газовыходной канал (сопло) и газоподводящая трубка.
Основными недостатками известного устройства являются сравнительно большие габариты и вес рабочей части, так как в ней размещены высоковольтная и низковольтная обмотки, каждый виток которых снабжен электроизоляционным покрытием.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предложенного аппарата является высоковольтный электрохирургический коагулятор (заявка на изобретение РФ 2000129371, МПК 7 A61B 18/12, опубл. 2002.10.10), состоящий из источника высокого напряжения в виде параллельного резонансного контура, встроенного в электрододержатель активного электрода, причем источник высокого напряжения выполнен в виде резонансного LC-контура, заключенного непосредственно в корпус хирургического инструмента, выполненного из электроизоляционного материала. У этого коагулятора нет необходимости в высоковольтном кабеле, как у первого аналога, так как выходные, рабочие параметры напряжения достаточные для пробоя воздушного зазора между электродом и телом пациента, формируются непосредственно в электродержателе активного электрода. Имеющийся же кабель предназначен для передачи высокочастотного напряжения от генератора высокочастотного напряжения на вход параллельного резонансного контура.
Основные недостатки коагулятора-прототипа следующие: отсутствие оптимальной компоновки элементов устройства, так как в материалах заявки представлено только схемное решение; конструктивно не предусмотрено принудительное охлаждение деталей, в том числе рабочего электрода, что обуславливает образование нагара на рабочей поверхности активного электрода, а это снижает глубину коагуляции и увеличивает вероятность послеоперационных осложнении; функциональные возможности коагулятора ограничены в связи с тем, что он предназначен для работы только при естественном охлаждении.
Техническим результатом предложенного решения является оптимизация компоновки, снижение габаритов предложенного аппарата, расширение его функциональных возможностей, улучшение качества проводимых с помощью его операций.
Указанный технический результат достигается тем, что в бесконтактном электрохирургическом аппарате, снабженном генератором высокочастотного напряжения, электрически соединенном со входом источника высокого напряжения, выполненного в виде резонансного LC-контура, который заключен в корпус хирургического инструмента, являющийся держателем рабочего электрода, согласно предложенному решению, высоковольтный конденсатор резонансного LC-контура цилиндрической формы размещен по осевой линии цилиндрического корпуса хирургического инструмента, а катушка индуктивности резонансного LC-контура намотана непосредственно на высоковольтный конденсатор или выполнена в виде нескольких согласно соединенных обмоток, каждая из которых намотана на одну из шпулек, поочередно надетых на конденсатор.
Целесообразно, корпус электрохирургического инструмента снабжать выполненным в виде насадки плазмотроном, имеющим газовый штуцер для подачи газа во внутреннюю полость плазмотрона.
Также целесообразно корпус хирургического инструмента снабжать кожухом, выполненным с дополнительным газовым штуцером.
Кроме того, рабочий электрод целесообразно снабжать цанговым держателем сменных электродов разных форм.
Для включения генератора высокочастотного напряжения целесообразно на корпусе хирургического инструмента устанавливать кнопку включения высокочастотного напряжения.
Примеры конкретного выполнения. На фиг.1 приведен бесконтактный электрохирургический аппарат, в котором катушка индуктивности резонансного LC-контура намотана на высоковольтный конденсатор, а на фиг.2 эта катушка выполнена в виде нескольких согласно соединенных обмоток, каждая из которых намотана на одну из шпулек, поочередно надетых на конденсатор; на фиг.3 представлен бесконтактный электрохирургический аппарат, который снабжен выполненным в виде насадки плазмотроном; на фиг.4 изображен аппарат, снабженный кожухом охлаждения. На фиг.5 представлена фотография демонстрации работы аппарата. Предложенный аппарат (фиг.1) содержит генератор высокочастотного напряжения 1, соединенный низковольтным кабелем 2 с входом резонансного LC-контура, который является источником высокого напряжения и состоит из высоковольтного конденсатора цилиндрической формы 3, на который намотана катушка индуктивности 4. Источник высокого напряжения размещен в корпусе 5 хирургического инструмента 6. Корпус 5 выполнен из изоляционного материала. К выходу источника высокого напряжения подсоединен рабочий электрод 7. Для удобства работы хирурга на корпусе 5 установлена кнопка 8 включения высокочастотного напряжения. Рассмотренные элементы бесконтактного электрохирургического аппарата, кроме генератора высокочастотного напряжения 1 и низковольтного кабеля 2, образуют собой хирургический инструмент 6. Особенностью аппарата, приведенного на фиг.2, является то, что катушка индуктивности выполнена в виде нескольких согласно соединенных обмоток 9, каждая из которых намотана на одну из шпулек 10, надетых на конденсатор 3.
Электрод 7, имеющий форму стержня с полусферическим рабочим концом (фиг.1 и фиг.2), является основным при проведении операций рассматриваемым аппаратом. Однако в некоторых случаях необходимы электроды другой длины или формы: электрод-шарик, электрод-петля и др. В аппарате предусмотрено крепление этих дополнительных электродов с помощью цангового держателя. На фиг.5 приведена часть корпуса 5 (хирургического инструмента 6), являющегося держателем рабочего электрода 7 (фиг.1). На фиг.5 к этому рабочему электроду с помощью цангового держателя присоединен сменный рабочий электрод-шарик (диаметр шарика 6 мм). Между электродом-шариком и фантомом (куском мыла) горит электрическая дуга.
Бесконтактный электрохирургический аппарат, изображенный на фиг.3, снабжен выполненным в виде насадки на хирургический инструмент 6 плазмотроном 11. Плазмотрон 11 включает в себя диэлектрический корпус 12 плазмотрона 11, в котором размещены присоединительный элемент 13 и закрепленный на этом элементе электрод плазмотрона 14, снабженный твердой изоляцией. Насадка плазмотрона 11 на хирургический инструмент 6 обеспечивается за счет того, что один конец корпуса 12 плазмотрона 11 выполнен трубчатым. С этой же стороны присоединительный элемент 13 имеет осевое отверстие для размещения в нем рабочего электрода 7 и обеспечения их электрического контакта. Торцевая поверхность присоединительного элемента 13, на который закреплен электрод плазмотрона 14, покрыта твердой изоляцией. В другом конце корпуса 12 плазмотрона 11 имеется полость, включающая в себя зону ионизации 15. Корпус 12 плазмотрона 11 выполнен с газовым штуцером 16, служащим для подачи газа в зону ионизации 15.
На фиг.4 бесконтактный электрохирургический аппарат снабжен кожухом 17, в котором размещены хирургический инструмент 6 с плазмотроном 11. Кожух 17 выполнен с дополнительным штуцером 18, служащим для подачи газа в зазор между кожухом и хирургическим инструментом 6, а также плазмотроном 11.
Бесконтактный электрохирургический аппарат, приведенный на фиг.1, работает следующим образом. При нажатии врачом кнопки 8 напряжение частотой 440 кГц и амплитудой до 200 В с выхода генератора высокочастотного напряжения 1 через низковольтный кабель 2 поступает на вход LC-контура, настроенного в резонанс с частотой генератора высокочастотного напряжения. В результате резонанса на выходе источника высокого напряжения, образованного высоковольтным конденсатором 3 и катушкой индуктивности 4, напряжение составляет до 5кВ. Далее это напряжение поступает на рабочий электрод 7.
Аппарат, представленный на фиг.2, работает аналогично аппарату, приведенному на фиг.1, однако у него за счет секционного исполнения обмотки меньше массогабаритные параметры минимум на 10% и меньше паразитная емкость.
При секционном исполнении обмотки выходное напряжение источника высокого напряжения (5кВ) равномерно распределяется между согласно соединенными обмотками 9 (фиг.2), то есть на одну обмотку приходится 5кВ:3, где 3 - число обмоток (фиг.2). Это позволяет при изготовлении обмоток применять провод с меньшим изоляционным покрытием и полностью отказаться от изоляции между слоями намотки, которая необходима в первом исполнении аппарата (на фиг.1 эта изоляция не показана). Паразитные емкости таких катушек оказываются включенными последовательно, то есть суммарная паразитная емкость значительно меньше, что увеличивает стабильность резонанса.
В некоторых случаях, например, при операциях на паренхиматозных органах необходимо использовать направленный факел плазмы, образованный плазмотроном. Для проведения таких операций предназначен аппарат, приведенный на фиг.3. Через газовый штуцер 16 газ (аргон, воздух и др.) под давлением подают в зону ионизации 15. Затем включают аппарат, в результате чего на рабочем электроде 7 появляется высокое напряжение (до 5кВ). От электрода 7 через присоединительный элемент 13 и электрод плазмотрона 14 напряжение поступает в зону ионизации 15. Газ ионизируется и в виде плазменного факела выходит из плазмотрона 11.
При длительной работе бесконтактного электрохирургического аппарата хирургический инструмент 6 и плазмотрон 11 нагреваются. В результате этого изменяется добротность и волновое сопротивление резонансного контура, это приводит к снижению выходного напряжения источника высокого напряжения. Этот недостаток устранен в аппарате, изображенном на фиг.4, в котором для охлаждения хирургического инструмента 6 и плазмотрона 11 через дополнительный штуцер 18 подают газ, который проходя по зазору между кожухом 17 и охлаждаемыми элементами аппарата, нагревается и через газовый штуцер 16 поступает в зону ионизации 15, что приводит к снижению энергозатрат на ионизацию газа.
Таким образом, предложенный бесконтактный электрохирургический аппарат при сравнительно низких массогабаритных параметрах имеет оптимальную компоновку, широкие функциональные возможности, удобен в работе и, как показали многочисленные испытания опытных образцов аппарата в реальных условиях, обеспечивает при проведении операций получение надежного гемостаза с минимальным нагаром, что снижает риск развития некроза и других послеоперационных осложнений.
1. Бесконтактный электрохирургический аппарат, содержащий генератор высокочастотного напряжения, электрически соединенный со входом источника высокого напряжения, выполненного в виде резонансного LC-контура, который заключен в корпус хирургического инструмента, являющийся держателем рабочего электрода, отличающийся тем, что высоковольтный конденсатор резонансного LC-контура цилиндрической формы размещен по осевой линии цилиндрического корпуса хирургического инструмента, а катушка индуктивности резонансного LC-контура намотана на высоковольтный конденсатор или выполнена в виде нескольких согласно соединенных обмоток, каждая из которых намотана на одну из шпулек, поочередно надетых на конденсатор.
2. Бесконтактный электрохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что хирургический инструмент снабжен выполненным в виде насадки плазмотроном, имеющим газовый штуцер для подачи газа во внутреннюю полость плазмотрона.
3. Бесконтактный электрохирургический аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что корпус хирургического инструмента снабжен кожухом, выполненным с дополнительным газовым штуцером.
4. Бесконтактный электрохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что рабочий электрод снабжен цанговым держателем сменных рабочих электродов разных форм.
5. Бесконтактный электрохирургический аппарат по п.1, отличающийся тем, что хирургический инструмент снабжен установленной на его корпусе кнопкой включения генератора высокочастотного напряжения.
