Прибор для питания криохирургического инструмента и способ мониторинга инструмента
Группа изобретений относится к медицинской технике, к прибору для питания криохирургического инструмента и способу мониторинга криохирургического инструмента, и позволяет контролировать физическое состояние в инструменте и в линии подачи текучей среды. Линия текучей среды содержит как подводящую линию, так и возвратную линию, с возможностью подачи на крионаконечник электрического контрольного сигнала, проходящего от прибора к криохирургическому инструменту и его крионаконечнику и обратно по линии текучей среды к прибору. Соответственно, прибор содержит передатчик контрольных сигналов, приемник эхосигналов, выполненный с возможностью приема эхосигнала, и анализирующее устройство, выполненное с возможностью регистрации на основании эхосигнала изменений физического состояния в инструменте либо вблизи него и/или в линии текучей среды, либо вблизи нее. Способ мониторинга включает, соответственно, вышеупомянутую подачу электрических контрольных сигналов, принятие эхосигналов, порожденных одним или несколькими электрическими контрольными сигналами, анализ эхосигналов и регистрацию изменения физического состояния в инструменте либо вблизи него и/или в линии текучей среды, либо вблизи нее. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к прибору для запитывания присоединенного посредством линии к прибору медицинского инструмента сигнальной или рабочей мощностью и/или рабочей средой, а также к способу мониторинга запитываемого от прибора посредством линии медицинского инструмента.
Из ЕР 2520241 В1 известно устройство, состоящее из медицинского инструмента для терапии пациента и прибора для запитывания инструмента электрическим током терапии. Прибор измеряет протекающий во время терапии через ткань пациента электрический ток, а также приложенное к инструменту электрическое напряжение, и использует полученные значения тока и напряжения для управления прибором.
При помощи несколько другого алгоритма управления устройство согласно ЕР 2 520 240 В1 также использует для управления прибором проведенный через биологическую ткань от инструмента ток, а также приложенное к ткани или же инструменту напряжение.
Из ЕР 1064532 В1 известен способ измерения времени свертываемости крови из анализа крови пациента, причем кровь в камере для исследований посредством электрических контактов подвергают воздействию контрольных сигналов от генератора напряжения таким образом, что через кровь протекает ток, который изменяется соответственно свертываемости крови.
Указанные устройства и способы выполнены соответственно специально для конкретных измерений на биологических тканях.
Целью изобретения является обеспечение решения для электрического мониторинга медицинских инструментов, а также их соответствующих компонентов, равно как их функционирования.
Эта цель достигается в приборе для питания криохирургического 30 инструмента, присоединенного к прибору посредством линии текучей среды, текучей средой, используемой в качестве рабочей среды для воздействия на биологическую ткань при помощи крионаконечника, причем линия текучей среды содержит как подводящую линию, так и возвратную линию, и по меньшей
мере одна из этих двух линий выполнена электропроводной или снабжена электрическим проводником с возможностью подачи на крионаконечник, который служит для непосредственного контакта с биологической тканью, электрического контрольного сигнала, проходящего от прибора по линии текучей среды к криохирургическому инструменту и его крионаконечнику и 5 обратно от крионаконечника по линии текучей среды к прибору.
Предлагаемый в изобретении питающий прибор имеет:
- передатчик контрольных сигналов, выполненный с возможностью выдачи контрольных сигналов в линию текучей среды,
- приемник эхосигналов, выполненный с возможностью приема эхосигнала, 10 порождаемого контрольным сигналом, и
- анализирующее устройство, выполненное с возможностью регистрации на основании эхосигнала изменений физического состояния в инструменте либо вблизи него и/или в линии текучей среды либо вблизи нее.
Предпочтительно, контрольный сигнал является свободным от постоянной 15 составляющей напряжения и может иметь пиковое значение напряжения от нескольких вольт до нескольких тысяч вольт в зависимости от случая применения.
Линия может быть представлена линией текучей среды, прежде всего металлическим капилляром или шлангом текучей среды, которая содержит один или несколько электрических проводников или является, как таковая, электрическим проводником. В этом случае, подаваемый передатчиком контрольного сигнала на линию контрольный сигнал распространяется по или в линии до инструмента, а затем, целиком или частично, поглощается и/или целиком или частично отражается. Отраженный эхосигнал прибывает, с замедлением в соответствии с его временем запаздывания, на приемник эхосигналов и передается им на анализирующее устройство. Теперь анализирующее устройство имеет возможность, на основании времени запаздывания, а также искажения (нарушения) формы сигнала или других свойств эхосигнала, таких как, например положения фазы, амплитуды, модуляционной огибающей и других подобных параметров, обнаружения состояния линии (например, ее длины или целостности), физического состояния в или на инструменте, например приведение в действие переключателя активации, наличие контакта с биологической тканью или его состояние, после чего прибору может быть обеспечено соответствующее управление. Например, инструмент может быть представлен криохирургическим инструментом, в котором контрольный сигнал распространяется вплоть до крионаконечника и отражается в него обратно к прибору. При начале замерзания на крионаконечнике характеристические параметры эхосигнала претерпевают изменения, например, относительно их положения фазы таким образом, что обеспечена возможность распознавания начала замерзания и вычисления времени замерзания от начала замерзания. Образование льда в или на линии также может иметь воздействие на эхосигнал. Например, может быть образовано неоднократное эхо, наличие которого может быть использовано в качестве критерия для создания отображающего соответствующее событие сигнала. Другие применения также являются возможными. Например, с помощью решения согласно изобретению как для криоинструментов, так и для электрических инструментов является возможным обнаружение автоматического запуска, то есть самостоятельного запуска, терапии в зависимости от заданных состояний на инструменте. Также для электрических инструментов могут быть выполнены обнаружение искрения, мониторинг плазмы, обнаружение ионизации или измерение ионизации.
Под инструментом также может подразумеваться электрохирургический биполярный или монополярный инструмент, который соединен посредством электрической линии с запитывающий прибором. Для запитывания в приборе может быть предусмотрен производящий напряжение генератор, например генератор высокой частоты, который обычно подает напряжение величиной около 100 В или более или также значительно выше. Обычно, электрический ток терапии может быть обеспечен в пульсирующем режиме, например в виде сигнала с широтно-импульсной модуляцией, причем передатчик контрольного сигнала, предпочтительно, испускает соответственно по меньшей мере по одному контрольному сигналу в паузах пульсирующего электрического тока терапии. Паузы между импульсами электрического тока терапии, предпочтительно, превышают проходящее между испусканием контрольного сигнала и прибытием эхосигнала время запаздывания. Предпочтительно, паузы многократно превышают по длительности время запаздывания контрольного сигнала.
Эхосигнал может зависеть от физических состояний на инструменте, таких как, например, состояние и/или температура электрода, электрическая емкость электрода по отношению к пациенту или к контрэлектроду, электрическое сопротивление между электродом и контрэлектродом, электрическая индуктивность тракта прохождения сигнала, электрический импеданс, проводимость имеющейся на электроде текучей среды, прежде всего газа, соприкосновение линии через другое тело или предмет, и тому подобное.
Физические состояния могут воздействовать на свойства эхосигнала. Такие свойства могут быть представлены, например, временем запаздывания, числом эхосигналов, амплитудой эхосигнала, нарушением контрольного сигнала (то есть, его формы кривой) или положением фазы эхосигнала относительно контрольного сигнала, а также наличием или исчезновением эхосигнала.
Прибор может иметь управляющее устройство, которое реагирует по меньшей мере на одно или на несколько из этих регистрируемых физических состояний действием, таким как, например включение и выключение генератора, повышение или снижение мощности генератора, пикового напряжения, электрического тока терапии, увеличение или уменьшение длительности импульса электрического тока терапии или пауз между отдельными импульсами электрического тока терапии, и тому подобное. К действиям, инициируемым в качестве реакции на характеристическое изменение эхосигнала, также может принадлежать активация или деактивация инструмента и/или запитывающего прибора. Активация или деактивация запитывающего прибора означает подачу или блокировку подачи рабочей мощности или рабочей среды.
Предпочтительно, передатчик контрольных сигналов является выполненным к генерации свободных от постоянной составляющей напряжения и/или свободных от постоянной составляющей тока контрольных сигналов. Такие контрольные сигналы, например, являются модулированными сигналами высокой частоты, например модулированными сигналами высокой частоты с колоколообразной модуляционной огибающей, причем длительность такого контрольного сигнала, предпочтительно, составляет несколько наносекунд. Такой сигнал с колоколообразной модуляционной огибающей может быть представлен высокочастотным сигнальным пакетом, который рассматривают как единственный импульс контрольного сигнала. Тем не менее, также является возможным использование в качестве контрольных сигналов иных модулированных сигналов высокой частоты или импульсных сигналов, например, прежде всего, свободных от постоянной составляющей напряжения импульсных сигналов в виде единичных импульсов, треугольных импульсов, пилообразных импульсов, прямоугольных импульсов, импульсов кардинального синуса или импульсов, подобных указанным импульсам. Под импульсами кардинального синуса подразумевают импульсы формы (sin х)/х или импульсы, которые образованы из одного или нескольких таких импульсов.
Посредством подачи контрольных импульсов в линию и выведения эхосигнала, предпочтительно, посредством индуктивного и/или емкостного соединения с линией измерительного токового контура, например посредством направленного ответвителя, обеспечена возможность гальванического разделения управляющей электроники и электрической цепи пациента.
Способ согласно изобретению служит для мониторинга запитываемого посредством линии от прибора медицинского инструмента, причем на соединяющую прибор с инструментом линию подают по меньшей мере один контрольный сигнал, принимают посредством той же линии возвращающийся эхосигнал, а затем подвергают его анализу, причем по результатам анализа регистрируют изменение физического состояния в или на инструменте, а также, при необходимости, также в или на запитывающий инструмент линии. Посредством оценки характеристик эхосигнала, прибывающего с задержкой относительно момента отправки контрольного сигнала, является возможным наблюдение как за функционированием и состоянием линии, так и инструмента и, сверх того, подвергаемой воздействию со стороны инструмента биологической ткани.
Другие подробности выгодных вариантов осуществления изобретения являются предметом чертежа, описания или формулы изобретения. На чертеже проиллюстрированы варианты осуществления изобретения. Показано на:
Фиг. 1 - устройство для криохирургической терапии пациента с помощью криохирургического инструмента и прибора для его запитывания, в схематичном представлении,
Фиг. 2 - криохирургический инструмент и подвергаемая его воздействию биологическая ткань, в схематичном представлении,
Фиг. 3 - направленный ответвитель для отведения эхосигнала из запитывающей инструмент линии, в схематичном представлении,
Фиг. 4-6 - различные контрольные сигналы и их эхо соответственно в виде схематичной диаграммы,
Фиг. 7 - устройство для электрохирургической терапии биологической ткани с биполярным инструментом и с запитывающий его прибором, в схематичном представлении, и
Фиг. 8 - направленный ответвитель для отведения эхосигнала из запитывающей инструмент линии.
На фиг. 1 представлено криохирургическое устройство 10, которое служит для воздействия на пациента 11. Пациент расположен на фиг. 1, сугубо в качестве примера, лежащим на кушетке 12, посредством которой пациент 11 соединен, по меньшей мере, емкостным образом с потенциалом 13 земли.
Для терапии пациента 11 служит криозонд 14, который посредством линии 15 соединен с запитывающий прибором 16. Обычно, линия 15 представлена линией текучей среды, например капиллярной трубкой, шлангом или тому подобным. Посредством линии 15 рабочую текучую среду от прибора 16 подводят к инструменту 14. Линия 15 может содержать, как показано на фиг. 2, как подводящую линию 17, так и возвратную линию 18. Предпочтительно, по меньшей мере одна из двух линий 17, 18 выполнена электропроводной или снабжена электрическим проводником таким образом, что на крионаконечник 19, который служит для непосредственного контакта с биологической тканью 20, может быть направлен электрический контрольный сигнал, который, исходя от прибора 16, распространяется через линию 15 к инструменту 14, прежде всего к крионаконечнику 19, а от него через линию 15 - обратно к прибору 16. Предпочтительно, контрольный сигнал является менее продолжительным, чем время запаздывания сигнала таким образом, что контрольный сигнал и эхосигнал присутствуют на начале линии с временным смещением. Криозонд 19 может быть соединен с содержащейся в линии 15 электрической линией гальваническим или также лишь емкостным образом.
Прибор 10 содержит запитывающее устройство 21, посредством которого инструмент 14 получает снабжение рабочей средой и/или рабочей мощностью. В варианте осуществления согласно фиг. 1 под рабочей средой подразумевают текучую среду, например двуокись углерода или веселящий газ (N2O), азот, например в виде газа, в виде жидкости, предпочтительно поблизости от линии жидкости, или в виде двухфазовой смеси. Запитывающее устройство 21 содержит соответствующий запас текучей среды или соединено с таковым. Для производимого вручную управления, прежде всего для запуска процедуры терапии, то есть для сигнализации о начале терапии, в приборе 16 может быть предусмотрен управляющий вход, который подробнее не проиллюстрирован. Альтернативно или дополнительно, запитывающее устройство может иметь управляющий вход 22, посредством которого оно имеет возможность приема сигнала на включение или на выключение или также иного управляющего сигнала. Кроме того, запитывающее устройство 21 может иметь выход 23, посредством которого оно имеет возможность отправки команды на считывание подчиненным устройствам. Команда на считывание может служить для инициации измерительного цикла, который служит для обнаружения физического состояния в или на линии 15, а также в или на инструменте 14. В варианте осуществления согласно фиг. 1, к выходу 23 присоединен передатчик 24 контрольных сигналов, который подает посредством соединительного устройства 25 контрольный сигнал на линию 15. Этот контрольный сигнал в этом, а также во всех других описанных в последующем изложении вариантах осуществления имеет продолжительность сигнала, которая не превышает времени запаздывания распространения контрольного сигнала по линии 15 к инструменту 14 и, в качестве, эхосигнала, - обратно к соединительному устройству 25.
Кроме сигнального входа 26, соединительное устройство 25 имеет сигнальный выход 27, который предоставляет выводимый по линии 15 эхосигнал и передает его приемнику 28 эхосигналов. Последний является частью анализирующего устройства 29 или соединен с таковым, которое устройство исследует эхосигнал и подает соответствующий результату проверки управляющий сигнал на управляющий вход 22.
Фиг. 3 схематически и в качестве примера иллюстрирует соединительное устройство 25. Под соединительным устройством 25 подразумевают направленный ответвитель для ввода и вывода электрических сигналов в электропроводной и выполненной в виде линии (трубопровода) текучей среды линии 15. Для этого на подходящем держателе расположен проводящий участок 30, который, по всей длине или, по меньшей мере, на его концах обеспечивает емкостное соединение с линией 15, в то время как он имеет отличную от ноля собственную индуктивность. На его обоих концах соответственно по отдельности могут быть сняты колебания электрического сигнала, например распространяющегося в прямом и обратном направлениях по линии 15 контрольного сигнала 31. Например, созданный передатчиком 24 контрольных сигналов контрольный сигнал 31 может быть запитан на сигнальный вход 26, как это схематически проиллюстрировано на фиг. 3. Предпочтительно, временная продолжительность этого сигнала является менее значительной, чем время, которое требуется контрольному сигналу 31 для распространения по линии 15 к инструменту 14 и, в качестве эхосигнала 32, обратно к соединительному устройству 25. Обычно, контрольный сигнал 31 имеет продолжительность в несколько наносекунд.
В качестве примерного контрольного сигнала на фиг. 4 проиллюстрирован иглообразный положительный импульс напряжения, за которым следует отрицательный треугольный импульс. Охватываемые положительной и отрицательной частями контрольного сигнала области поверхности, предпочтительно, являются одинаковыми по размеру таким образом, что контрольный сигнал 31, в целом, является свободным от постоянной составляющей напряжения.
Эхосигнал 32 имеет измененную форму, которая символически проиллюстрирована на фиг. 4. Например, высокочастотные составляющие могут отсутствовать, в то время как могут встречаться выбросы, причем эхосигнал может быть также растянут или сжат по времени, а также изменен по его амплитуде, прежде всего уменьшен.
Предпочтительно, приемник 28 эхосигналов выполнен для дискретизации эхосигналов 32, происходящих от повторно следующих друг за другом контрольных сигналов 31, при этом, однако, с временным смещением. Эти моменты времени дискретизации обозначены на фиг. 4 посредством вертикальных линий а, b, с, d, е, f, g. По полученным в различные моменты времени от а до g дискретным значениям приемник 28 эхосигналов реконструирует эхосигнал. Число дискретных значений задают по соображениям целесообразности. В этом отношении, фиг. 4 является лишь примером.
Описанное до сих пор устройство 10 функционирует описанным ниже образом.
После основной активации прибора 16 и размещения инструмента 14 в или на ткани 20 пациента 11, например, подобно показанному на фиг. 2, запитывающее устройство 21 разблокируют таким образом, что оно по линии 15 поставляет текучую среду к крионаконечнику 19. Изначально, крионаконечник 19 окружен еще влажной, живой тканью. Ранее или в то же время, активируют передатчик 24 контрольных сигналов, который теперь подает контрольные сигналы 31, например согласно фиг. 4, на соединительное устройство 25, и посредством его - на линию 15. Теперь каждый контрольный сигнал 31 распространяется вдоль линии 15 к наконечнику 19, где он наталкивается на, по меньшей мере, емкостно заземленную ткань 20. Таким образом электропроводная ткань 20 емкостным и резистивным образом замыкает состоящую из линии 15 и крионаконечника 19 электрическую линию. Соответственно, контрольный сигнал 31 ослабляется и в зависимости от присутствующего на крионаконечнике электрического сопротивления отражается с той же или инверсированной фазой. В то же время, в зависимости от емкости на единицу длины и индуктивности на единицу длины, а также вследствие воздействия ткани 20, он претерпевает искажение, вследствие чего, форма кривой эхосигнала 32 отличается от таковой контрольного сигнала 31. После нескольких, например, следующих друг за другом с интервалом несколько микросекунд измерительных циклов, которые состоят соответственно из отправки контрольных сигналов 21 посредством передатчика 24 контрольных сигналов и из получения эхосигналов посредством приемника 28 эхосигналов, форма эхосигнала 32 может быть зарегистрирована и оценена анализирующим устройством 29. При помощи непрерывного охлаждения крионаконечника 19 в ткани 20 может быть образована замерзшая область 33, которая характеристическим образом изменяет физические свойства в непосредственной окрестности наконечника 19 зонда. Например, убывает электрическая проводимость. За счет этого также существенно изменяется форма эхосигнала 32. Например, начинающееся на крионаконечнике 19 образование льда может вести к тому, что конец рассматриваемого в качестве волновода крионаконечника 19 в электрическом плане выглядит «открытым», в то время как до образования льда, он подлежал рассмотрению в электрическом плане в качестве «короткозамкнутого». Соответственно, эхосигнал 32 при начинающемся образовании льда меняет свою фазу. Это изменение фазы может быть зарегистрировано анализирующим устройством 29, и на управляющий вход 22 может быть подан соответствующий сигнал. Сигнал может служить для управления функционированием запитывающего устройства 21. В том случае, если запитывающее устройство 21 предусматривает использование назначаемым образом определяемого времени для образования льда на крионаконечнике 19, теперь, начиная от прибытия сигнала на управляющий вход 22, может быть запущен отсчет предварительно назначенного времени замерзания.
Описанный выше вариант осуществления служит для иллюстрации принципиальных аспектов функционирования. Тем не менее, анализирующее устройство 29 может быть выполнено также к выполнению существенно более тонкого анализа. Например, посредством формы эхосигнала 32 могут быть зарегистрированы одно или несколько тех или иных физических состояний, например температуры криозонда 19 и/или ткани 20, размера замерзшей ткани 33, типа закрепленного на инструменте 14 крионаконечника 19, длины линии 15 и тому подобного.
Являются возможными и другие применения решения согласно изобретению. Например, крионаконечник 19 может быть электрически изолирован от подводящей текучую среду линии 17 и, тем самым, также от линии 15. То же самое может быть действительным для отводящей текучую среду линии 18. В этом случае, принцип согласно изобретению может быть применен для регистрации вызываемых на инструменте 14 вручную изменений. Например, для этого может быть предусмотрен электропроводный управляющий элемент 34, который может быть приведен к контакту и выведен из него относительно подводящей текучую среду линии 17 или отводящей текучую среду линии 18 (или относительно обеих) таким образом, что он локально воздействует на емкость на единицу длины линии 15 или крионаконечника. Кроме того, управляющий элемент 34 может быть выполнен электропроводным и, тем самым, может пребывать в гальваническом соединении с оператором сразу после его с ним соприкосновения. Он может быть соединен с линией 15 или отсоединен от нее в зависимости от того, каким образом оператор приводит управляющий элемент 34 в действие. Если управляющий элемент 34 электрически отсоединен от линии 15, эхосигнал 32 имеет другую форму, нежели в случае соединения с линией 15. Соответствующее изменение сигнала может быть использовано анализирующим устройством 29 для включения и выключения запитывающего устройства 21.
Описанный последним вариант осуществления с управляющим элементом 34 может быть также скомбинирован с описанным ранее вариантом осуществления, в котором крионаконечник 19 электрически соединен с линией 15. Например, возникающее при приведении в действие управляющего элемента неоднократное эхо может быть использовано в качестве индикатора для приведения в действие управляющего элемента 34.
Также является возможным размещение между управляющим элементом 34 и линией 15 других элементов, таких как, например, индуктивность 35 или, как показано на фиг. 2, параллельный колебательный контур, последовательный колебательный контур или тому подобное. Соответственно, элементы или колебательные контуры имеют возможность воздействия на контрольный сигнал характеристическим образом и вызывать соответствующий характеристический эхосигнал.
При размещении с этой целью на инструменте 14 нескольких таких колебательных контуров или иных электрических элементов, а также нескольких управляющих элементов, посредством различных достигаемых тем самым изменений эхосигнала 32 обеспечена возможность передачи различных команд на запитывающее устройство.
Для всех ранее и в последующем описанных вариантов осуществления действительной является возможность приведения в действие с помощью контрольного сигнала 31 согласно фиг. 4, а также альтернативно, также с помощью других контрольных сигналов, как они проиллюстрированы сугубо в качестве примера на фиг. 5 и 6. В качестве предпочтительного контрольного сигнала подразумевается амплитудно-модулированный по кривой Гаусса сигнал высокой частоты, как он проиллюстрирован на фиг. 5. Он является свободным от постоянной составляющей напряжения.
Вместо амплитудно-модулированного сигнала высокой частоты также может быть использован сигнал в виде кардинального синуса, который предоставляется как отдельный импульс или как последовательность из двух или нескольких импульсов кардинального синуса с различной полярностью.
Эхосигнал 32 согласно фиг. 4 обычно имеет измененную модуляционную огибающую, которая является характеристической для различных физических состояний на инструменте 14. При этом физические состояния могут относиться как к подвергаемой воздействию биологической ткани 20, так и к другим состояниям, таким как, например соприкосновение с управляющим элементом 34 (или с другими управляющими элементами) или приведение его в действие. Кроме модуляционной огибающей, также может быть подвергнуто оценке положение фазы модулированных модуляционной огибающей колебаний высокой частоты. Все эти варианты осуществления являются возможными выполнениями приемника 28 эхосигналов и анализирующего устройства 29.
Фиг. 6 иллюстрирует другой возможный контрольный сигнал, например в форме положительного и следующего за ним, с паузой или непосредственно, отрицательного прямоугольного импульса. Соответствующий эхосигнал 32 может иметь уменьшенную крутизну боковой стороны, выброс, вращение фазы и тому подобные другие изменения относительно контрольного сигнала 31. Каждое изменение эхосигнала 32 по сравнению с контрольным сигналом 31 может быть рассмотрено в качестве характеристики возникающего на линии 15 и/или на инструменте 14 изменения физических условий и может быть оценено анализирующим устройством 29 соответствующим образом.
Вместо прямоугольных импульсов согласно фиг. 6, в качестве контрольного сигнала 31 также могут служить треугольный или трапециевидный импульсы. Другие формы сигналов также являются возможными.
По существу, принцип согласно изобретению подходит для всех устройств 10, в которых прибор 16 снабжает монополярный или биполярный инструмент 14 текучей средой или также рабочей мощностью, например электрическим током или электрическим напряжением. Для иллюстрации, на фиг. 7 представлен биполярный инструмент 14, запитывающее устройство которого 21 является генератором высокой частоты. Инструмент 14 символически проиллюстрирован прижигающими щипцами, причем может быть предусмотрена произвольная конструктивная форма биполярного электрического инструмента 14. Линия 15 содержит электрическую подводящую линию 17' и электрическую возвратную линию 18', которые совместно образуют волновод. Например, линии 17', 18' присоединены к обеим браншам прижигающих щипцов. Дополнительно, может быть предусмотрен управляющий элемент 34, например в форме электрического переключателя, с помощью которого линии 17', 18' имеют возможность взаимного соединения через другой элемент, что может локально изменять волноводные свойства линии 15. Этот другой элемент может быть представлен, например, индуктивностью 35 или, как представлено, колебательным контуром. Колебательный контур может быть представлен параллельным колебательным контуром, последовательным колебательным контуром или конструктивным элементом, который объединяет в себе как емкостные, так и индуктивные свойства. Альтернативно, может быть предусмотрен резистивный элемент, например сопротивление, которое соответствует волновому сопротивлению линии 15. В этом случае, закрытие переключателя 34 приводит к поглощению контрольного сигнала 31 таким образом, что эхосигнал 32 не возникает.
Соединительное устройство 25 может быть, согласно фиг. 8, представлено направленным ответвителем, который выполнен, например, в виде соосного выполнения или также в виде проводящей полоски на монтажной плате. Например, направляющая электрический ток терапии линия 15 может быть расположена на одной стороне монтажной платы, в то время как проводящий участок 30 расположен на противоположной ее стороне. Таким образом, простым образом достигают высокой электрической прочности изоляции и, тем самым, надежного разделения между электрическим генератором запитывающего устройства 21 и ведущей к инструменту 14 электрической цепью с одной стороны, и ведущей от передатчика 24 контрольных сигналов к приемнику 28 контрольных сигналов цепью контрольных сигналов с другой стороны.
В свою очередь, имеется возможность реализации нескольких вариантов осуществления с устройством 10. Например, анализирующее устройство 29 посредством подходящей оценки данных эхосигнала 32 имеет возможность регистрации начала или конца прижигания, или также успешного разделения ткани, а также приведения в действие возможно имеющегося управляющего элемента 34.
Принцип является применимым также к монополярным инструментам, в которых от прибора 16 к инструменту 14 ведет лишь подводящая линия 17', в то время как возвратная линия 18' ведет от закрепленного на пациенте нейтрального электрода к прибору 16. Также и в данном случае, контрольный сигнал 31 распространяется через подводящую линию 17' от прибора 16 к инструменту 14, а эхосигнал 32 распространяется обратно по той же подводящей линии 17' от инструмента 14 к генератору 16. В свою очередь, изменение эхосигнала 32 по сравнению с контрольным сигналом 31 является индикатором для физических условий на подводящей линии 17' и на инструменте 14 таким образом, что соответствующие изменения эхосигнала могут быть использованы для инициации таких действий, как например, включение и выключение запитывающего устройства, повышение или понижение подаваемого им напряжения, мощности или тока и/или изменение формы сигнала подаваемого запитывающим устройством 21 напряжения.
Во всех устройствах 10, в которых запитывающее устройство 21 выполнено для передачи электрического тока терапии, подача контрольных сигналов 31 при получении эхосигналов 32, предпочтительно, производится во время коротких пауз, на протяжении которых запитывающее устройство 21 не подает мощностной сигнал на линию 15. Для этого функционирование генератора запитывающего устройства 21, предпочтительно, происходит с повторяющимися краткими перерывами. Например, генератор является генератором высокой частоты, который создает колебания с основной частотой в несколько сотен кГц (например, 350 или 400 кГц), причем колебания являются широтно-импульсно-модулированными с частотой в несколько десятков кГц (например, 46 кГц). За счет этого подаваемый генератором высокой частоты сигнал высокой частоты является, например, прямоугольно-модулированным, то есть представляет собой последовательность следующих друг за другом высокочастотных пакетных сигналов. Каждый высокочастотный пакетный сигнал состоит по меньшей мере из одного, при необходимости, также из нескольких или многих колебаний высокой частоты. Предпочтительно, отправка контрольного сигнала 21 и прием эхосигнала 32 происходят в паузах между двумя следующими друг за другом высокочастотными пакетными сигналами.
При помощи представленного решения могут быть обнаружены не только свойства инструмента 14 и свойства ткани 20, но и свойства окружающих электрод инструмента текучих сред, прежде всего газов или плазмы. Например, состояние ионизации имеющегося на электроде газа для работающего с искровым разрядом инструмента может быть обнаружено посредством контрольных импульсов в паузах между двумя высокочастотными пакетными сигналами, и использовано затем для приведения в действие запитывающего устройства 21. Контрольные импульсы могут иметь амплитуду напряжений более 1000 В. Например, в монополярном или биполярном коагулирующем инструменте пауза между двумя следующими друг за другом высокочастотными пакетными сигналами может быть сокращена в том случае, если в паузе между двумя следующими друг за другом высокочастотными пакетными сигналами обнаруживают чрезмерное развитие рекомбинации плазмы. Также температура электродов может иметь воздействие на форму эхосигнала 32 и, тем самым, может быть обнаружена посредством оценки данных эхосигнала.
С другой стороны, когда для каждого высокочастотного пакетного сигнала желательным является осуществление нового зажигания, интервал между отдельными пакетами также может быть увеличен до тех пор, когда окажется обнаруженной достаточная рекомбинация плазмы.
Кроме того, с помощью описанных выше измерений эхоимпульса является возможной регистрация тонких динамичных изменений условий на электроде во время процесса терапии, и использование их для управления запитывающим устройством 21. Например, при контактной коагуляции, электроды инструмента сначала могут быть приведены к контакту с влажной тканью. В этом состоянии эхосигнал 32 имеет характеристическую форму. Как только регистрируют высушивание электрода в результате постоянного подведения энергии к задействованному электроду и парообразования на ткани, эхосигнал 32 изменяет свою форму характеристическим образом. Теперь запитывающее устройство 21 имеет возможность изменения своей энергоотдачи, например уменьшения напряжения, что обеспечивает предотвращение, например, угрожающего искрообразования. Могут быть изменены, например уменьшены, пиковое напряжение и/или скважность импульсов или другие факторы воздействия. Поскольку форма эхосигнала реагирует на условия на электроде с высокой восприимчивостью, обеспечена возможность приведения в действие каждого требуемого режима работы, например контактной коагуляции, с непрерывным регулирующим воздействием, и максимизации при этом подведения энергии без опасности искрообразования. С другой стороны, в режимах терапии, при которых искрообразование является желательным, посредством постоянной проверки формы эхосигнала обеспечена возможность достижения требуемого режима эксплуатации, например искрообразования, а также удержания плазмы при широтно-импульсно-модулированном сигнале высокой частоты при различных предпосылках, например минимальной мощности или максимальном разрезающем действии или тому подобном.
В приборе согласно изобретению и в рамках способа согласно изобретению прибором 16 к инструменту 14 отправляются контрольные сигналы 31, и образующиеся после этого прибывающие эхосигналы 32 подвергают исследованию для регистрации заданных свойств и изменения свойств на линии 15, инструменте 14, ткани 20 или также на присутствующих на электроде инструмента 14 текучих телах, например плазме, а также для управления функционированием запитывающего устройства 21 соответствующим образом.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
10 Устройство
11 Пациент
12 Кушетка
13 Потенциал земли
14 Инструмент/криозонд
15 Линия
16 Прибор
17 Подводящая текучую среду линия
18 Отводящая текучую среду линия
19 Крионаконечник
20 Ткань
21 Запитывающее устройство
22 Управляющий вход
23 Выход
24 Передатчик контрольных сигналов
25 Соединительное устройство
26 Сигнальный вход
27 Сигнальный выход
28 Приемник эхосигналов
29 Анализирующее устройство
30 Проводящий участок
31 Контрольный сигнал
32 Эхосигнал
33 Замерзшая ткань
34 Управляющий элемент
35 Индуктивность
1. Прибор для питания криохирургического инструмента, присоединенного к прибору посредством линии текучей среды, текучей средой, используемой в качестве рабочей среды для воздействия на биологическую ткань при помощи крионаконечника, причем линия текучей среды содержит как подводящую линию, так и возвратную линию, и по меньшей мере одна из этих двух линий выполнена электропроводной или снабжена электрическим проводником с возможностью подачи на крионаконечник, который служит для непосредственного контакта с биологической тканью, электрического контрольного сигнала, проходящего от прибора по линии текучей среды к криохирургическому инструменту и его крионаконечнику и обратно от крионаконечника по линии текучей среды к прибору, имеющий:
- передатчик контрольных сигналов, выполненный с возможностью выдачи контрольных сигналов в линию текучей среды,
- приемник эхосигналов, выполненный с возможностью приема эхосигнала, порождаемого контрольным сигналом, и
- анализирующее устройство, выполненное с возможностью регистрации на основании эхосигнала изменений физического состояния в инструменте либо вблизи него и/или в линии текучей среды, либо вблизи нее.
2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что анализирующее устройство выполнено с возможностью инициации действия в качестве реакции на характеристическое изменение эхосигнала.
3. Прибор по п. 2, отличающийся тем, что действие включает в себя активацию или деактивацию инструмента.
4. Прибор по п. 2 или 3, отличающийся тем, что действие включает в себя выработку сигнала, который характеризует присоединенный инструмент.
5. Прибор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что передатчик контрольных сигналов выполнен с возможностью выработки свободных от постоянной составляющей напряжения и/или свободных от постоянной составляющей тока контрольных сигналов.
6. Прибор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что передатчик контрольных сигналов выполнен с возможностью выдачи модулированного сигнала высокой частоты.
7. Прибор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что передатчик контрольных сигналов выполнен с возможностью выдачи свободного от постоянной составляющей напряжения импульсного сигнала.
8. Способ мониторинга криохирургического инструмента, питаемого посредством линии текучей среды от прибора по одному из предыдущих пунктов, характеризующийся тем, что:
- в линию, посредством которой инструмент снабжают текучей средой, используемой в качестве рабочей среды, подают электрические контрольные сигналы,
- принимают по меньшей мере один эхосигнал, порожденный одним или несколькими электрическими контрольными сигналами,
- эхосигнал подвергают анализу, и по результатам анализа регистрируют изменение физического состояния в инструменте либо вблизи него и/или в линии текучей среды, либо вблизи нее.
9. Способ по п. 8, характеризующийся тем, что в качестве контрольных сигналов используют свободные от постоянной составляющей напряжения и/или свободные от постоянной составляющей тока импульсы.
10. Способ по п. 8 или 9, характеризующийся тем, что анализ осуществляют во время применения инструмента на теле человека или животного.
11. Способ по одному из пп. 8-10, характеризующийся тем, что для управления прибором и/или инструментом используют характеристическое изменение эхосигнала.
