專利名稱：電外科器械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如外科手術(shù)刀片(scalpel blade)的雙極電外科切割裝置(electrosurgical cutting device)，以及外科系統(tǒng)，包括電外科信號發(fā)生器(electrosurgical generator)和雙極電外科切割裝置。這樣的系統(tǒng)通常用于外科治療中的生物組織切割(the cutting of tissue)，大多數(shù)通常用在“鎖眼”或微創(chuàng)手術(shù)(minimally invasive surgery)，但也用在“開放”手術(shù)(“open”surgery)。
電外科切割裝置分為兩個種類，單極和雙極。在單極裝置中，射頻(RF)信號提供給用于切除目標(biāo)點(diǎn)生物組織的活性電極，通過一塊接地墊完成一個電路，該接地墊通常是一塊大面積墊子，附著在病人身上遠(yuǎn)離目標(biāo)點(diǎn)的某一位置上。相反，在雙極形配置中，活性電極和回路電極兩者均在該切割裝置上，而電流常常經(jīng)由其間形成的電弧從活性電極流向回路電極。
相關(guān)申請對照雙極RF切割裝置的一個早期例子是出版在Roos上的US4706667，在該例子中，回路或“中性”電極設(shè)置在活性電極向后的一個位置。給出切割面積或電性電極的細(xì)節(jié)，并且據(jù)說中性電極垂直地與活性電極間隔5到15毫米。在包括US3970088，US3987795和US4043342的一系列專利中，莫里森(Morrison)描述了具有“一個半象限差”電極結(jié)構(gòu)的切割/凝結(jié)裝置。據(jù)說這些裝置是單極和雙極裝置間的一種交叉(a cross)，帶有切割裝置上能運(yùn)行的回路電極，但其面積較佳應(yīng)比切割電極大3和50倍之間。在一個例子中(US3970088)，用多孔滲水的電絕緣層覆蓋活性電極，使活性電極與待處理的生物組織隔開，并在該電極與生物組織之間產(chǎn)生電弧。據(jù)說該絕緣層的厚度應(yīng)在0.125和0.25毫米之間(0.005和0.01英寸)在另一個系列專利(包括US4674498，US4850353，US4862890和US4958539)中，Stasz提議各種刀片設(shè)計。這些刀片設(shè)計成電極之間具有相當(dāng)小的間隙，以使當(dāng)RF信號施加到刀片時，能在它們之間產(chǎn)生電弧，該電弧切割生物組織(tissue)。因?yàn)閷㈦娀≡O(shè)計成在電極之間產(chǎn)生，隔離電極的絕緣材料的典型厚度在0.025和0.075毫米(0.001和0.003英寸)之間。
發(fā)明概要本發(fā)明探索提供一種雙極刀片，是對先前技術(shù)的一種改進(jìn)。因此，提供一種電外科系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括雙極刀片；固定刀片的手柄；以及電外科信號發(fā)生器，用于將射頻電壓信號供給刀片，該刀片包括第一和第二電極，及隔開電極的電絕緣體間隔，該間隔在0.25毫米和3.0毫米之間，電外科信號發(fā)生器適合于將射頻電壓信號供給刀片，該射頻電壓信號含有基本上恒定的峰值電壓值。峰值電壓值和電極間的間隔之間的關(guān)系是這樣的，以使電極間的電場強(qiáng)度在0.1伏/微米和2.0伏/微米之間，第一電極具有與第二電極不同的特性，以使第一電極變成活性電極，而使第二電極變成回路電極。
關(guān)于術(shù)語“刀刃，”，這里意指包括設(shè)計成能使活性切割電極和回路電極兩者都能進(jìn)入由器械切開的切口內(nèi)的所有裝置(P)2-19～24。不需要該切割裝置僅具有切割軸向切口的能力，的確下面將顯示本發(fā)明的實(shí)施例能按橫向除去生物組織的能力。
本發(fā)明第一個重要功能是，仔細(xì)地控制電極間的間隔和它們間的電場強(qiáng)度，以使在沒有生物組織時，電極之間存在直接的電弧。為說明的目的，電極間的間隔按電極間最短的電通路來測量。這樣，即使電極與另一個相鄰，使它們間的直線距離小于0.25毫米，如果隔離電極的絕緣體是這樣的，使該條直線不可用作導(dǎo)電通路，那么，電極間的“間隔”是電極間最短的可用導(dǎo)電通路。電極間的電場強(qiáng)度較佳地應(yīng)在0.15伏/微米和1.5伏/微米之間，并典型地在0.2伏/微米和1.5微米之間。在一種較佳配置中，第一和第二電極間的間隔在0.25毫米和1.0毫米之間，而電極間的電場強(qiáng)度在0.33伏/微米和1.1伏/微米之間。較佳地，該電場強(qiáng)度是這樣的，使第一和第二電極間的峰值電壓小于750伏。這保證該電場強(qiáng)度足以在第一電極和生物組織之間產(chǎn)生電弧，但不會直接在第一和第二電極之間產(chǎn)生電弧。
然而，即使能防止在電極之間的直接電弧，如果兩個電極的設(shè)計相類似，還存在一個電位問題。在雙極切割裝置中，電極中的僅一個電極呈現(xiàn)為對生物組織是高電位(并變?yōu)椤盎钚浴彪姌O)，而剩余的電極實(shí)際上呈現(xiàn)為是與生物組織相同的電位(變?yōu)椤盎芈贰彪姌O)。在第一和第二電極相似的地方，哪個電極變成活性是一個環(huán)境問題。如果該裝置在與生物組織接觸之前就激活，先接觸生物組織的電極將通常變?yōu)榛芈冯姌O，而另一個電極變?yōu)榛钚噪姌O。這意味著，在某些情況中，一個電極是活性電極，而在其他時間，另一個電極是活性電極。這不僅會使外科醫(yī)生難以控制該裝置(因?yàn)椴荒芸隙ㄇ懈畈僮鲗?shí)際上會發(fā)生什么位置)，而且很可能任何一個特定電極在某段時間將變?yōu)榛钚噪姌O。
當(dāng)一個電極是活性電極時，在它的表面積聚了濃縮物，當(dāng)電極繼續(xù)為活性電極時不存在什么問題，但它會使該電極不能適合用作為回路電極。這樣，在應(yīng)用兩個相似電極的情況中，很可能因?yàn)槊總€電極在某段時間變?yōu)榛钚噪姌O，而在其他時間變?yōu)榛芈冯姌O，在兩個電極上積聚的濃縮物將降低該器械的性能。因此，本發(fā)明提供第一電極，其特性與第二電極的特性不同，以使一個電極永久地呈現(xiàn)為活性電極的角色。
與第二電極不同的第一電極特性便利地包括電極的橫截面面積，該第一電極的橫截面面積實(shí)際上充分地小于第二電極。這有助于保證第一電極與生物組織接觸時具有相當(dāng)高的初始阻抗，而面積相當(dāng)大的第二電極在與生物組織接觸時具有相當(dāng)?shù)偷某跏甲杩埂＿@種配置有助于使第一電極變成活性電極而第二電極變成回路電極。
與第二電極不同的第一電極特性替代或附加地包括電極的導(dǎo)熱率，第一電極的導(dǎo)熱率充分地低于第二電極。除了初始阻抗外，阻抗的上升速率是影響電極變?yōu)榛钚噪姌O的一個因素。該阻抗將隨生物組織的干燥而上升，而電極的溫度將影響該干燥的速率。通過選擇低導(dǎo)熱率的電極材料，因?yàn)閭麟x能傳送能量的電極部分的熱量較少，使電極的溫度上升較快。這保證相當(dāng)快的干燥速率，引起阻抗相當(dāng)快的上升，并保證第一電極維持為活性電極。
與第二電極不同的第一電極特性可進(jìn)一步包括電極的熱容量，第一電極的熱容量充分地低于第二電極。如前所述，低的熱容量有助于將第一電極的溫度保持在相當(dāng)高的位置，保證它維持為活性電極。
按照本發(fā)明又第一方面，提供一種電外科系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括雙極刀片；固定所述刀片的手柄；及電外科信號發(fā)生器，用于給刀片提供射頻壓電信號，該刀片包括第一和第二電極，及將電極隔開的電絕緣體間隔，該間隔在0.25毫米和1.0毫米之間，而電外科信號發(fā)生器適合于將峰值電壓值基本恒定的射頻電壓信號供給刀片，該峰值電壓值分別在250伏和600伏之間，第一電極具有與第二電極不同的特性，以使第一電極變?yōu)榛钚噪姌O，而第二電極變?yōu)榛芈冯姌O。
給出一個特殊的電極隔離，最理想的是不管負(fù)載條件的變化，該信號發(fā)生器傳送相同的峰值電壓。否則，刀片的重負(fù)載可能使它停止工作(否則，因?yàn)樨?fù)載阻抗接近源阻抗，電壓可能減半)，同時光負(fù)載可能導(dǎo)致電壓過沖以及直接在電極之間產(chǎn)生電弧。
本發(fā)明也屬于雙極刀片，包括第一和第二電極以及隔開電極的電絕緣體間隔，第一電極具有與第二電極不同的特性，以使第一電極變?yōu)榛钚噪姌O，而第二電極變?yōu)榛芈冯姌O，電極間的間隔在0.25毫米和1.0毫米之間，這樣當(dāng)電極與生物組織接觸并且電外科切割電壓施加在它們之間時，不會直接在電極之間產(chǎn)生電弧，還提供了用于保證第二電極的溫度不會上升到超過攝氏70度的裝置。
又保證，第二電極不會變?yōu)榛钚噪姌O，重要的是保證第二電極的溫度不會上升到超過攝氏70度，在該溫度，生物組織會開始粘貼到電極上。用于保證第二電極的溫度不會上升到超過攝氏70度的裝置便利地包括使從第一電極傳遞到第二電極的熱量減少到最小的裝置。一種達(dá)到該目的的方法是保證第一電極是由導(dǎo)熱率相當(dāng)差的一種材料構(gòu)成，較佳地該材料的導(dǎo)熱率應(yīng)小于20W/m.K。通過使第一電極變?yōu)椴畹臒釋?dǎo)體，熱量不會有效地從電極的激活點(diǎn)傳遞到第二電極，因此有助于防止第二電極溫度的上升。
選擇地或附加地，通過使用導(dǎo)熱率相當(dāng)差的一種材料構(gòu)成電絕緣體來隔開這兩個電極，阻止熱量從第一電極傳遞給第二電極，較佳地，該材料的導(dǎo)熱率應(yīng)小于40W/m.K。這又有助于防止在第一電極產(chǎn)生的熱量傳遞給第二電極。
阻止熱量傳遞的另一種方法是將第一電極按間斷方式安裝到電絕緣體上。較佳地，第一電極應(yīng)在一個或多個點(diǎn)接觸位置安裝到電絕緣體上，和/或在第一電極上打有多個小孔，以減少與電絕緣體接觸的百分比。
用作第一電極的一種較佳材料是鉭。當(dāng)鉭用作活性電極時，它快速地變成覆蓋著一層氧化材料。這鉭氧化物是一種差的電導(dǎo)體，有助于第一電極對生物組織保持高阻狀態(tài)，并維持為活性電極。
有助于保證第二電極的溫度不會上升到超過攝氏70度的另一種方法是使傳離第二電極的熱量達(dá)到最大。這樣使從第一電極傳遞到第二電極的熱量在第二電極的溫度快速上升之前快速地從第二電極傳離出去。一種達(dá)到該目的的方法是由一種導(dǎo)熱率相當(dāng)高的材料構(gòu)成第二電極，較佳地，該材料的導(dǎo)熱率應(yīng)大于150W/m.K。
第二電極可以便利地配置有附加的冷卻裝置，以便從那里移走熱量，例如安裝在第二電極上的熱管，或強(qiáng)迫冷卻液沿與第二電極接觸的途徑流動。不論應(yīng)用哪一種方法，在使用中可取的是第一和第二電極之間的溫度差至少為攝氏50度，并較佳地應(yīng)在攝氏100度和200度之間。
較佳地應(yīng)另外提供適用于凝結(jié)生物組織的第三電極。這個凝結(jié)電極便利地安裝到第二電極，其間含有附加電絕緣體。必需保證凝結(jié)電極的溫度上升到太高的位置，因此，如果將凝結(jié)電極安裝到第二電極(那是按照本技術(shù)設(shè)計的，是良好的熱導(dǎo)體)，較佳應(yīng)安排以使熱量容易傳過附加電絕緣體。這可以通過用導(dǎo)熱率相當(dāng)高的一種材料構(gòu)成附加絕緣體來實(shí)現(xiàn)，或更典型地，如果附加絕緣體不是良好的熱導(dǎo)體，通過保證該附加絕緣體相當(dāng)?shù)乇?，通常不超過約50微米，也可以實(shí)現(xiàn)。在這種方法中，跨過附加絕緣體的熱傳遞大于5mW/mm2.K。
在一種配置中，第二和第三電極在絕緣襯底上形成為導(dǎo)電電極。這樣，這樣，當(dāng)用帶有第一電極的刀片用于切割生物組織時，第二和第三電極兩者起著回路電極作用。當(dāng)該刀片用于凝結(jié)生物組織時，凝結(jié)RF信號施加在第二和第三電極之間。
按照本發(fā)明的又一方面，提供一種雙極刀片，該刀片包括第一和第電極以及分隔電極的電絕緣體間隔，第一電極具有與第二電極不同的特性，以使第一電極變?yōu)榛钚噪姌O，而使第二電極變?yōu)榛芈冯姌O，電極間的間隔應(yīng)在0.25毫米和1.0毫米之間，這樣當(dāng)電極與生物組織接觸以及電外科切割電壓施加在它們之間時，不會直接在電極之間產(chǎn)生電弧，另外提供第三電極，適合于凝結(jié)生物組織，由附加絕緣體將第三電極與第二電極隔開。
便利地以并排排列提供第二和第三電極，它們之間含有附加絕緣體。替代地，將第二和第三電極配置為夾層結(jié)構(gòu)中的電極層，它們之間含有附加絕緣體。在一種便利配置中，將第一，第二和第三電極配置為夾層結(jié)構(gòu)中的電極層，它們之間含有絕緣體層。
在一種配置中，第二和第三電極中的第一個電極配備有切掉部分(cut-out)，而第二和第三電極中的另一個電極配備有突出部分。較佳地，一個電極的切掉部分可以容納另一電極的突出部分，典型地使該突出部分嵌入該電極，圍繞所述切掉部分。
替代地，將第一，第二和第三電極配置為夾層結(jié)構(gòu)中的電極層，第一電極位于該結(jié)構(gòu)的中間，在每個電極之間還在絕緣體層。在一種配置中，第二和第三電極的橫截面基本上是半圓形，而第一電極稍微突出第二和第三電極的周邊。
按照本發(fā)明的最后一個方面，提供在目標(biāo)點(diǎn)切割生物組織的一種方法，該方法包括提供一種雙極刀片，該刀片包括第一和第二電極以及分隔電極的電絕緣體間隔，第一電極具有與第二電極不同的特性，以使第一電極變?yōu)榛钚噪姌O，而使第二電極變?yōu)榛芈冯姌O；將刀片引導(dǎo)到相對于目標(biāo)點(diǎn)的位置，以使第二電極在目標(biāo)點(diǎn)與生物組織接觸，而使第一電極與之鄰近；給刀片提供電外科切割電壓，電外科電壓和第一和第二電極間的間隔是這樣的，以使不會在第一和第二電極之間的空氣中產(chǎn)生電弧，但能在第一和目標(biāo)點(diǎn)生物組織之間產(chǎn)生電弧，電流經(jīng)該生物組織流到第二電極；并防止在第二電極積聚熱量，以使第二電極的溫度不會上升到超過攝氏70度。較佳地，該方法是這樣的，以使第一和第二電極兩者與目標(biāo)點(diǎn)的生物組織基本上同時接觸。
附圖簡述將參考附圖描述本發(fā)明，僅作為例子，在附圖中


圖1是按照本發(fā)明構(gòu)成的電外科系統(tǒng)示意圖；圖2是按照本發(fā)明構(gòu)成的電外科刀片的示意性橫截面視圖；圖3是一幅原理框圖，示出圖2刀片的橫向切割動作；圖4a到4d是按照本發(fā)明構(gòu)成的電外科刀片的替代實(shí)施例的示意性橫截面視圖；圖5a和5b是按照本發(fā)明構(gòu)成的電外科刀片的示意圖，并入有冷卻裝置；及圖6a和6b，和圖7到11是按照本發(fā)明構(gòu)成的替代電外科刀片，并入有附加凝結(jié)電極。
發(fā)明詳述參考圖1，信號發(fā)生器10含有輸出插座10S，經(jīng)連接軟線14將射頻(RF)輸出給器械12。從器械12經(jīng)軟線14的連接或通過腳踏開關(guān)單元16激活信號發(fā)生器10，如所示的，該腳踏開關(guān)經(jīng)腳踏開關(guān)連接軟線18連接到射頻信號發(fā)生器的后面。在該描述性實(shí)施例中，腳跟開關(guān)單元16含有兩個腳踏開關(guān)16A和16B，用于分別選擇信號發(fā)生器10的凝結(jié)模式和切割模式。射頻信號發(fā)生器的前面板含有按鈕20和22，用于分別設(shè)置凝結(jié)和切割功率電平，在顯示器24上顯示這些電平。提供按鈕26作為的替代裝置，用于凝結(jié)和切割模式之間的選擇。
參考圖2，器械12包括通常以1所示的刀片，并含有一般平坦的第一電極2，較大的第二電極3，及電絕緣體4，隔開第一和第二電極。第一電極2由不銹鋼構(gòu)成，其導(dǎo)熱率為18W/m.K(雖然也可以使用例如鎳鉻合金的替代材料)。第二電極3由高導(dǎo)熱率的材料構(gòu)成，例如導(dǎo)熱率為400W/m.K的銅(替代材料包括銀和鋁)。第二電極3的表面鍍有例如鉻合金的雙系數(shù)和諧材料，或鍍有例如鎳，金，鉑，鈀，不銹鋼，一氮化鈦或鎢二氧化硫(tungsten disulphide)的替代的非氧化性材料。電絕緣體4由例如Al2O3的陶瓷材料構(gòu)成，通常具有30W/m.K的導(dǎo)熱率。絕緣體4可以用其他可能的材料，這些材料具有充分低的導(dǎo)熱率。這些材料包括氮化硼，瓷器，塊滑石，氧化鋯，聚四氟乙稀，加強(qiáng)云母，硅橡膠或例如泡沫陶瓷的其他陶瓷材料或例如以商標(biāo)MACOR出售的可塑玻璃陶瓷。
導(dǎo)電引線5連接到第一電極2，而引線6連接到第二電極3。來自信號發(fā)生器10的RF輸出經(jīng)引線5和6連接到刀片1，以使具有基本上恒定的峰值電壓(通常約為400V)的射頻信號出現(xiàn)在第一和第二電極2和3之間。參考圖3，當(dāng)?shù)镀?引導(dǎo)到與目標(biāo)點(diǎn)的生物組織7接觸時，RF電壓將在電極和生物組織表面之間產(chǎn)生電弧。因?yàn)榈谝浑姌O2與第二電極3相比，其橫截面積較小，并具有較低的熱容量和導(dǎo)熱率，第一電極將呈現(xiàn)活性電極的角色并在該電極到生物組織7之間將產(chǎn)生電弧。電流將經(jīng)過生物組織7流到第二電極3，第二電極呈現(xiàn)回路電極的角色?；钚噪姌O將切割該生物組織，并且刀片可以移動經(jīng)過該生物組織。刀片1可以用于切開生物組織7，或可以按圖3中的箭頭8的方向橫向地移動，以除去一層生物組織。
在切割期間，在活性電極2將產(chǎn)生相當(dāng)多的熱量，電極的溫度可以上升到攝氏100度-250度。然而，由于絕緣體4的導(dǎo)熱率較差，只有較少的熱量傳遞到第二電極3。即使熱量未傳遞到第二電極3，銅材料的高導(dǎo)熱率意指許多熱量傳離該電極表面并進(jìn)入該電極體9。這有助于保證在第一電極2和第二電極3之間維持一個溫度差，并且只要有可能，使第二電極的溫度維持低于攝氏70度。這保證，無論何時激活器械12，第二電極2維持為回路電極，并保證該生物組織不會開始粘貼到電極3。
除了提供導(dǎo)熱率相當(dāng)?shù)偷慕^緣體4外，其優(yōu)點(diǎn)是保證第一電極2與絕緣體的接觸盡可能地小。在圖2中，電極2不是按連續(xù)方式(continuous fashion)固定到絕緣體4和電極3，但是通過一般以11所示的一個或多個點(diǎn)的接觸針來固定。圖4a顯示刀片的另一種設(shè)計，在該設(shè)計中，定型第一電極2，以使它僅在沿它的長度方向間歇地與絕緣體4接觸，在區(qū)域13，電極從絕緣體14向外定型成弓形。這有助于進(jìn)一步將從第一電極2經(jīng)絕緣體4傳遞到第二電極3的熱量減少到最小。圖4b顯示另一種配置，在該配置中，第一電極上打有許多穿孔15，這些小孔是按網(wǎng)孔格式。再一次，這有助于使第一電極傳遞到絕緣體4的熱量減少到最小。圖4c顯示另一種配置，在該配置中，在第一電極2和絕緣體4之間有一層附加的波紋電極層17。如上所述，這有助于防止在第一電極2產(chǎn)生的熱量傳到第二電極3，以便維持它們間的熱差。
圖4d顯示圖2刀片的一種變化，在該變化中，將該刀片定型成彎鉤19。第一電極2，第二電極3和絕緣體4都是鉤狀，而該裝置的操作基本上如同參考圖2描述的。該鉤狀電極特別適合于分離生物組織，不管是用作無RF激發(fā)的冷切除器械，還是用作RF切割器械。當(dāng)進(jìn)行操作或切割時，生物組織保留在彎鉤19的角20內(nèi)。
無論應(yīng)用哪一種電極設(shè)計，如果從第一電極2傳遞到第二電極3的熱量能傳離電極3的生物組織接觸表面，這是其優(yōu)點(diǎn)。在圖2的刀片中，第二電極3由大量的銅制成，銅能將熱量傳離電極尖端。可用如圖5a和5b描述的冷卻裝置進(jìn)一步加強(qiáng)電極3的功能。在圖5a中，第二電極3安裝以27所示的熱管上。熱管27包括中空密封管28，遠(yuǎn)端29相鄰于電極3，而近端30在器械12的手柄內(nèi)。密封管28的中間含有空腔31，該空腔31容納例如丙酮或酒精的低沸點(diǎn)溫度液體32。使用中，來自電極3的熱量使位于密封管遠(yuǎn)端29的液體32汽化，并然后這蒸汽在密封管的近端30凝結(jié)，因?yàn)橄鄬τ谶h(yuǎn)端29，該近端相對地較冷。這樣，熱量從電極3的遠(yuǎn)端傳遞到其上的近端，從這里，可由器械12的手柄進(jìn)一步地進(jìn)行散熱。
圖5b顯示一種替代配置，在該配置中，用一般以33所示的強(qiáng)迫冷卻系統(tǒng)替代圖5a的熱管。該冷卻系統(tǒng)33包括密封管34，又含有遠(yuǎn)端29和近端30。密封管34包含的同軸內(nèi)管35，用于確定內(nèi)腔36和外腔37。在朝密封管遠(yuǎn)端的內(nèi)管35上打孔，以使內(nèi)腔和外腔36和37互相連通。使用中，自含式泵38使冷卻液39沿內(nèi)腔36到遠(yuǎn)端39，經(jīng)外腔37返回，以繼續(xù)重新循環(huán)。電極3加熱該循環(huán)液體，并由該液體將熱量帶到密封管34的近端30。這樣，不管第一電極2溫度的上升，使第二電極保持較低的溫度。
剩余的附圖顯示配備有第三電極40的配置，以允許凝結(jié)或干燥生物組織7。在圖6a中，示出按圖4b結(jié)構(gòu)的刀片1，并用相似的參考數(shù)字標(biāo)明相似的部件。第三電極40在與第一電極2相對一側(cè)安裝到第二電極3上，并安裝在附加電絕緣體41上。RF信號可以從信號發(fā)生器10經(jīng)引線42施加到第三電極40。絕緣體41由硅橡膠薄層制成，絕緣體41的替代材料包括聚酰胺，PEEK(聚醚醚酮)或PVC(聚氯乙稀)材料。該薄層保證熱量能傳過硅橡膠層并且凝結(jié)電極40能受益于第二電極3的導(dǎo)熱屬性。這樣，不管由第一電極2先前產(chǎn)生的任何熱量，凝結(jié)電極40能維持相當(dāng)?shù)偷臏囟?。使用中，如先前描述一樣切割生物組織。當(dāng)希望凝結(jié)而不是切割時，將第三電極40放置到與生物組織7接觸，并在第二電極3和第三電極40之間施加凝結(jié)RF信號。
圖6b顯示一種替代實(shí)施例，在該實(shí)施例中，第二電極3和第三電極40是鋁氮化物材料襯底43上的金屬化軌道(metallised tracks)，如同前面所述，該材料是電絕緣的良好熱導(dǎo)體，允許熱量傳離第二和第三電極。
圖7顯示一種配置，在該配置中，第一電極2位于第二和第三電極3和40的中間。電極3和40兩者的橫截面都為近似半圓形，并形成一般圓柱結(jié)構(gòu)，其中第一電極2從其上的中間區(qū)域稍微突出。絕緣層4將第一電極2與第二電極3隔開，并且絕緣層41將第一電極2與第三電極40隔開。當(dāng)用戶打算將該器械用于切割生物組織時，信號發(fā)生器10將切割RF信號施加在第一電極2和第二或第三電極3，40中的一個或兩者之間。相反地，當(dāng)用戶打算將該器械用于凝結(jié)生物組織時，信號發(fā)生器10將凝結(jié)RF信號施加在第二電極3和第三電極40之間。電極3和40的相當(dāng)大的表面面積允許有效地凝結(jié)生物組織，同時允許切割期間熱量的傳離，如同先前所述。
圖8顯示另一種替代的器械設(shè)計，在該設(shè)計中，并排地放置第二和第三電極3和40。第一電極2基本上是平坦的，并且絕緣層4將第一電極與該器械另一側(cè)上的第二和第三電極3和40隔開。電極3和40并排排列地放置，其間有絕緣部分41。如前所述，該器械能用第一電極2和第二或第三電極3，40中的一個之間的RF信號切割生物組織，或替代地用第二和第三電極間的RF信號凝結(jié)生物組織。
圖9顯示另一個實(shí)施例，在該實(shí)施例中，將第一，第二和第三電極配置為“夾層”排列中的多電極層。第一電極2顯示為圖9中的頂層，第三電極40為底層，而第二電極3夾在這兩層的中間。絕緣層4和41分別用于隔離第一，第二，和第三電極。這種配置給刀片1提供相對厚的刀刃，將它設(shè)計成有利于生物組織的凝結(jié)。
圖10顯示一種配置，該配置利用該夾層和并排電極結(jié)構(gòu)的功能。電極又按夾層結(jié)構(gòu)配置，圖10顯示的第一電極2是在頂部而不是在圖9所示的頂部。第二電極3又在夾層的中間，由絕緣層4與第一電極隔開。第三電極40示作為圖10中的頂部電極，含有一個中間凹口，通過該凹口第二電極3的凸起部分50能夠突出。第二和第三電極由絕緣體41隔開，突出部分50的頂表面嵌入第三電極40的頂部。這種配置允許如圖10所示的刀片1的側(cè)表面或頂表面用于凝結(jié)生物組織。
圖11顯示一種配置，在該配置中，刀片1的末端包括中間的第一電極2，該電極的兩側(cè)帶有絕緣層4和41。絕緣層4和41的每層分別含有傾斜遠(yuǎn)端，分別以51和52示出。第二電極安裝到絕緣層4，傾斜端51導(dǎo)致將第二電極放置在沿刀片軸從第一電極2向后的一個位置。以相似的方式，第三電極40安裝到絕緣體41，傾斜端52也導(dǎo)致第三電極放置在從第一電極2軸向向后的一個位置。傾斜端51和52允許第一電極和第二和第三電極之間0.25毫米的最小間隔(圖11中以“x”顯示)，同時給刀片1維持總體細(xì)長外形。第一電極2能嵌入第一和第二絕緣層4和41的末端，或可以稍微從那里突出，如圖11所示。如先前所述，通過許多種技術(shù)能夠減少第一電極的熱量傳遞，這些技術(shù)包括將該電極以間歇方式安裝到絕緣層上，或在該電極上打有許多小孔以減少熱量傳遞。
本發(fā)明依賴于許多設(shè)計參數(shù)的仔細(xì)選擇，包括第一和第二電極之間的間隔，其上施加的電壓，為電極和電絕緣體或絕緣體選擇的尺寸和材料。這種仔細(xì)選擇應(yīng)保證在電極之間沒有直接的電弧，僅使一個電極變?yōu)榛钚噪姌O，并通過防止熱量傳到回路電極或通過傳離應(yīng)當(dāng)傳遞到第二電極的熱量，使回路電極保持較低的溫度。
相對冷的回路電極保證對鄰近該器械回路電極的生物組織僅受到相當(dāng)小的熱損壞或沒有損壞，同時該生物組織有助于將熱量傳離回路電極。
權(quán)利要求
1.一種電外科系統(tǒng)，其特征在于，包括雙極刀片；固定所述刀片的手柄；及電外科信號發(fā)生器，用于將射頻電壓信號供給所述刀片，所述刀片包括第一和第二電極，隔開所述電極的電絕緣體間隔，其特征在于，該間隔在0.25毫米和3.0毫米之間，而所述電外科信號發(fā)生器適合于將射頻電壓信號提供給所述刀片，所述射頻電壓信號含有基本上恒定的峰值電壓值，所述峰值電壓值和所述電極間的間隔之間的所述關(guān)系是這樣的，以使所述電極間的電場強(qiáng)度在0.1伏/微米和2.0伏/微米之間，所述第一電極具有與所述第二電極不同的特性，以使所述第一電極變?yōu)榛钚噪姌O，而使所述第二電極變?yōu)榛芈冯姌O。
2.如權(quán)利要求1所述電外科系統(tǒng)，其特征在于，與所述第二電極不同的所述第一電極特性包括所述電極的所述橫截面面積，所述第一電極的所述橫截面面積充分地小于所述第二電極。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述電外科系統(tǒng)，其特征在于，與所述第二電極不同的所述第一電極特性包括所述電極的導(dǎo)熱率，所述第一電極的導(dǎo)熱率充分地低于所述第二電極。
4.如權(quán)利要求1到3中任何一個的所述電外科系統(tǒng)，其特征在于，與所述第二電極不同的所述第一電極特性包括所述電極熱容量，所述第一電極的所述熱容量充分地低于所述第二電極。
5.一種電外科系統(tǒng)，其特征在于，包括雙極刀片；固定所述刀片的手柄；及電外科信號發(fā)生器，用于將射頻電壓信號提供給所述刀片，所述包括第一和第二電極，以及隔離所述電極的電絕緣體間隔，其特性是所述間隔在0.25毫米和1.0毫米之間，而所述電外科信號發(fā)生器適合于將射頻電壓信號提供給所述刀片，所述射頻電壓信號含有基本上恒定的峰值電壓值，所述峰值電壓值在250伏和600伏之間，所述第一電極具有與所述第二電極不同的特性，以使所述第一電極變?yōu)榛钚噪姌O，而使所述第二電極變?yōu)榛芈冯姌O。
6.一種雙極刀片，其特征在于，包括第一和第二電極及隔離所述電極的電絕緣體間隔，所述第一電極具有與所述第二電極不同的特性，以使所述第一電極變?yōu)榛钚噪姌O，而使第二電極變?yōu)榛芈冯姌O，其特性是所述電極間的間隔在0.25毫米和1.0毫米之間，以便當(dāng)所述電極與生物組織接觸并且將電外科切割電壓施加在它們之間時，不會直接在所述電極之間產(chǎn)生電弧，并還提供用于保證所述第二電極的所述溫度不會上升到超過攝氏70度的裝置。
7.如權(quán)利要求6所述雙極刀片，其特征在于，用于保證所述第二電極的所述溫度不會上升到超過攝氏70度的所述裝置包括用于使從所述第一電極傳遞到所述第二電極的熱量減少到最小的裝置。
8.如權(quán)利要求7所述雙極刀片，其特征在于，所述電絕緣體是由導(dǎo)熱率相當(dāng)差的一種材料制成，所述材料的導(dǎo)熱率小于40W/m.K。
9.如權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述雙極刀片，其特征在于，所述第一電極按間歇方式安裝到所述電絕緣體。
10.如權(quán)利要求9所述雙極刀片，其特征在于，所述第一電極在一個或多點(diǎn)接觸位置安裝到所述電絕緣體。
11.如權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述雙極刀片，其特征在于，在所述第一電極上打有許多小孔，以便減少與所述電絕緣體接觸的所述百分比。
12.如權(quán)利要求6所述雙極刀片，其特征在于，用于保證所述第二電極的所述溫度不會上升到超過攝氏70度的所述裝置包括用于使傳離所述第二電極的熱量達(dá)到最大的裝置。
13.如權(quán)利要求12所述雙極刀片，其特征在于，所述第二電極是由導(dǎo)熱率相當(dāng)高的一種材料制成，所述材料的導(dǎo)熱率大于150W/m.K。
14.如權(quán)利要求12或權(quán)利要求13的所述雙極刀片，其特征在于，所述第二電極配備有附加冷卻裝置，以移去其上的熱量。
15.如權(quán)利要求6到14中任何一個的所述雙極刀片，其特征在于，還有另外提供的第三電極，適合于凝結(jié)生物組織。
16.如權(quán)利要求15所述雙極刀片，其特征在于，所述第三電極安裝到所述第二電極，其間含有附加電絕緣體。
17.如權(quán)利要求16所述雙極刀片，其特征在于，所述配置是這樣的，橫過所述附加電絕緣體的熱量傳遞大于5mW/mm2.K。
18.一種雙極刀片，其特征在于，包括第一和第二電極及分隔所述電極的電絕緣體間隔，所述第一電極具有與所述第二電極不同的特性，以使所述第一電極變?yōu)榛钚噪姌O，而使所述第二電極變?yōu)榛芈冯姌O，其特性是所述電極間的間隔在0.25毫米和1.0毫米之間，以便當(dāng)所述電極與生物組織接觸并將電外科切割電壓施加在它們之間時，不會直接在所述電極之間產(chǎn)生電弧，并還另外提供第三電極，適合于凝結(jié)生物組織，由附加絕緣體將所述第三電極與所述第二電極隔開。
19.如權(quán)利要求18所述雙極刀片，其特征在于，按并排排列提供所述第二和第三電極，其間含有所述附加絕緣體。
20.如權(quán)利要求19所述雙極刀片，其特征在于，將所述第一，第二和第三電極配置成夾層結(jié)構(gòu)中的電極層，其間含有絕緣體層。
21.如權(quán)利要求19或權(quán)利要求20所述雙極刀片，其特征在于，所述第二和第三電極中的第一個電極配備有切掉部分。
22.如權(quán)利要求21所述雙極刀片，其特征在于，所述第二和第三電極中的另一個電極配備有突出部分。
23.如權(quán)利要求22所述雙極刀片，其特征在于，所述一個電極的所述切掉部分容納所述另一個電極的所述突出部分。
24.如權(quán)利要求23所述雙極刀片，其特征在于，所述突出部分嵌入所述電極，圍繞所述切掉部分。
25.如權(quán)利要求20所述雙極刀片，其特征在于，所述第一，第二和第三電極配置成夾層結(jié)構(gòu)中的電極層，其中所述第一電極位于中間，每層所述電極之間含有絕緣體層。
26.如權(quán)利要求25所述雙極刀片，其特征在于，所述第一電極稍微突出所述第二和第三電極的所述周邊。
27.一種在目標(biāo)點(diǎn)切割生物組織的方法，其特征在于，包括提供一種雙極刀片，所述雙極刀片包括第一和第二電極及隔開所述電極的電絕緣體間隔，所述第一電極具有與所述第二電極不同的特性，以使所述第一電極變?yōu)榛钚噪姌O，而使所述第二電極變?yōu)榛芈冯姌O；將所述刀片引導(dǎo)到相對于所述目標(biāo)點(diǎn)的位置，以便所述第二電極與所述目標(biāo)點(diǎn)的生物組織接觸，而使所述第一電極與其相鄰；將電外科切割電壓提供給所述刀片，其特性是所述電外科電壓和所述第一和第二電極間的所述間隔是這樣的，以使在所述第一和第二電極間的空氣中不會產(chǎn)生電弧，但在所述第一電極和所述目標(biāo)點(diǎn)的所述生物組織之間能產(chǎn)生電弧，電流經(jīng)過所述生物組織流到所述第二電極；以及通過防止在所述第二電極上積聚熱量，以使所述第二電極的所述溫度不會上升到超過攝氏70度。
全文摘要
一種電外科刀片(切削片)(1)包括第一電極(2)，第二電極(3)；和電絕緣體(4)，將第一和第二電極隔開。第一和第二電極具有不同的特性(橫截面面積，導(dǎo)熱率等)，以使第一電極(2)變?yōu)榛钚噪姌O，而使第二電極(3)變?yōu)榛芈冯姌O。選擇第一和第二電極間的間隔(在0.25毫米和3.0毫米之間)和施加給電極(2和3)的峰值電壓，以使不會直接在電極之間產(chǎn)生電弧，但能在第一電極和目標(biāo)點(diǎn)的生物組織之間產(chǎn)生電弧。使用中，該配置是這樣的在第一和第二電極(2和3)之間建立至少50攝氏度的熱差，這樣使第二電極維持在低于攝氏70度的溫度。通過對將第二電極與第一電極進(jìn)行隔熱，和/或通過將熱量傳離第二電極中的任一種方法達(dá)到該目的，所述將熱量傳離第二電極的方法例如為通過傳導(dǎo)，強(qiáng)迫冷卻，或依靠熱管(27)。
文檔編號A61B18/14GK1610526SQ02826427
公開日2005年4月27日 申請日期2002年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者C·O·戈布爾, M·G·馬歇爾, K·J·巴切拉 申請人:蓋勒斯集團(tuán)股份有限公司